CN110579176A - 盾尾空隙测量装置、盾构掘进机以及盾尾空隙测量方法 - Google Patents

Abstract

该盾尾空隙测量装置具备：测量部，其包含非接触式的距离传感器、转动机构、以及转动检测部；以及控制部，其基于距离传感器的多个转动位置的测量结果中的扇形段的内表面上的多个点的测量结果及罩面板的内表面上的多个点的测量结果、和扇形段的厚度而计算出盾尾空隙。

Description

盾尾空隙测量装置、盾构掘进机以及盾尾空隙测量方法

技术领域

本发明涉及一种盾尾空隙测量装置、盾构掘进机以及盾尾空隙测量方法，尤其涉及一种以非接触的方式测量盾尾空隙的技术。

背景技术

当前公知有一种技术，在利用盾构掘进机进行隧道掘进时，以非接触的方式测量盾尾空隙。这样的技术在例如日本专利第2651346号公报中公开。

盾尾空隙表示构成盾构掘进机的机身部的圆筒状的罩面板(日语：スキンプレート)与在罩面板的内周侧组装成环状的扇形段(衬砌体)之间的间隙(罩面板的内表面与扇形段的外表面之间的距离)。罩面板与扇形段之间的区域利用设置于罩面板的盾尾密封(密封部件)来防止土石从外部侵入等，在隧道掘进时，为了抑制盾尾密封的损耗以及确保密封性能，需要定期地确认盾尾空隙维持在容许范围内。

作为盾尾空隙的测量方法，在上述日本专利第2651346号公报中，在与被测量扇形段的前端面对置的测量点(设定为P)，设置有通过枢轴支承轴被旋转自如地枢轴支承的激光测距仪、和测量转动角度的检测单元。而且，在上述日本专利第2651346号公报中，利用激光测距仪求出从测量点(P)到被测量扇形段的前端面的外周端缘的一点(设定为R)的距离(设定为L)，并求出外周端缘的一点(R)的从基准方向起的偏角(设定为θ)，并根据距离(L)和偏角(θ)而计算出被测量扇形段的前端面上的从基准方向起到外周端缘的一点(R)的距离(设定为t2)，并作为从罩面板内表面起到测量点(P)的距离与距离(t2)的差而计算出盾尾空隙(t)。

在上述日本专利第2651346号公报的盾尾空隙的测量方法中，存在以下的问题。第一，激光测距仪设置于与扇形段的前端面对置的罩面板的内表面附近的测量点，难以确保测量精度。在挖掘作业中的盾构掘进机的内部，存在土石、砂砾、泥水、水、润滑脂或油等油脂、包括灰浆、膨润土以及除此之外的特殊的树脂在内的各种填充材料或回填材料、扇形段碎片、铁片类等异物，作为进行非接触测量的环境，一般较为恶劣。因此，如果像上述日本专利第2651346号公报那样，使激光测距仪的位置接近罩面板的内表面，则容易在激光测距仪的光照射部(检测部)等附着上述异物，难以确保测量精度。

第二，在上述专利第2651346号公报中，需要利用激光测距仪测量从测量点(P)起到被测量扇形段的前端面的外周端缘的一点(R)的距离(L)，被测量扇形段的前端面的外周端缘相当于罩面板与扇形段的间隙的入口部分，因此容易附着上述异物。而且，外周端缘相当于扇形段的角部，因此在进行扇形段的制造、搬运或者组装时，容易由于接触等而产生缺口(缺损)。因此，难以准确地测量外周端缘的一点(R)，难以确保测量精度。

这样，在上述日本专利第2651346号公报的盾尾空隙的测量方法中，在进行非接触测量时难以确保测量精度，即使在盾构掘进机的内部环境下进行非接触测量的情况下，也期望进一步提高测量精度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明是为解决上述的技术问题而完成的，本发明的一个目的在于，提供一种盾尾空隙测量装置、盾构掘进机以及盾尾空隙测量方法，即使在盾构掘进机的内部环境下进行非接触测量的情况下，也能够提高盾尾空隙的测量精度。

(二)技术方案

为了实现上述目的，该发明的第一方面的盾尾空隙测量装置，其测量盾构掘进机的罩面板的内表面与组装成环状的扇形段的外表面之间的距离即盾尾空隙，其中，盾尾空隙测量装置具备：测量部，其包括：比扇形段的内表面更靠向内周侧配置的非接触式的距离传感器、使距离传感器在沿着盾构掘进机的掘进方向及半径方向的面内转动的转动机构、以及检测转动机构使距离传感器转动的转动位置的转动检测部；以及控制部，其基于距离传感器的多个转动位置的测量结果中的扇形段的内表面上的多个点的测量结果及罩面板的内表面上的多个点的测量结果、和扇形段的厚度而计算出盾尾空隙。此外，在本说明书中，“转动”及“旋转”都是表示使角度绕旋转中心变化，“转动”是表示360度(一周)以下的角度范围内的角度变化的概念，“旋转”是表示360度(一周)以上的角度变化(没有角度范围的制约的角度变化)的概念。

在本发明的第一方面的盾尾空隙测量装置中，如上所述，通过设置比扇形段的内表面更靠向内周侧配置的非接触式的距离传感器，从而能够在远离罩面板的内表面的位置配置距离传感器，因此与将距离传感器配置于罩面板的内表面附近的情况相比，能够抑制异物附着于距离传感器。另外，利用比扇形段的内表面更靠向内周侧配置的距离传感器，能够测量到扇形段的内表面的距离、和到罩面板的内表面的距离。而且，通过设置控制部，该控制部基于距离传感器的多个转动位置的测量结果中的扇形段的内表面上的多个点的测量结果及罩面板的内表面上的多个点的测量结果、和扇形段的厚度而计算出盾尾空隙，从而即使在扇形段的内表面、罩面板的内表面的被测量位置附着有异物、或者存在局部缺损，也能够基于多个点的测量结果抑制测量结果的偏差而求出准确的位置。其结果是，能够抑制异物附着于距离传感器而能够确保距离传感器的测量精度，并且通过使用扇形段的内表面上的多个点的测量结果及罩面板的内表面上的多个点的测量结果而能够抑制被测量位置的测量精度的偏差，因此即使在盾构掘进机的内部环境下进行非接触测量的情况下，也能够提高盾尾空隙的测量精度。

在上述第一方面的盾尾空隙测量装置中，优选地，控制部基于扇形段的内表面上的多个点的测量结果而获取扇形段的内表面上的第一线段的位置，基于罩面板的内表面上的多个点的测量结果而获取罩面板的内表面上的第二线段的位置，基于第一线段及第二线段的各位置和扇形段的厚度而计算出盾尾空隙。如果这样构成，则能够通过求出沿着盾构掘进机的掘进方向及半径方向的相同剖面中的扇形段的内表面的第一线段和罩面板的内表面的第二线段，并从第一线段与第二线段的距离中减去扇形段的厚度而获得盾尾空隙。通过这样求出线段与线段的距离而不是点与点的距离，并根据多个点的测量结果获取这些线段，从而能够有效地抑制被测量位置的异物附着、缺损等的影响，因此能够进一步提高测量精度。

在上述第一方面的盾尾空隙测量装置中，优选地，测量部在绕盾构掘进机的中心轴线的相互不同的位置配置有三个以上，控制部构成为，基于从各个距离传感器获得的扇形段的内表面上的多个点的测量结果而获取扇形段的内表面的半径分布。如果这样构成，则能够从各个测量部获得绕中心轴线的多个位置的内表面位置，因此不仅能够确认盾尾空隙，而且能够确认组装的扇形段环是否成为适当的圆环形状(换言之，即扇形段环的真圆度)。

在上述第一方面的盾尾空隙测量装置中，优选地，距离传感器配置于比罩面板的内表面更靠近盾构掘进机的中心轴线的位置。如果这样构成，则能够将距离传感器配置于距离罩面板的内表面足够远的位置。其结果是，能够有效地避免存在于罩面板的内表面附近的异物、从罩面板的内表面向空中扬起的异物等附着于距离传感器，因此能够容易地确保距离传感器的测量精度。此外，其结果是，能够降低针对附着于距离传感器的异物的除去作业等维护作业的频度，因此能够减轻装置运用方面的作业负荷。

在上述第一方面的盾尾空隙测量装置中，优选地，转动机构构成为，使距离传感器每次转动规定的单位角度，控制部基于使距离传感器每次转动单位角度所测量的测量点组中的扇形段的内表面上的三点以上的各测量结果、和罩面板的内表面上的三点以上的各测量结果而计算出盾尾空隙。如果这样构成，则能够使距离传感器每次转动单位角度来扫描(scan)被测量面，获得许多测量点组的测量结果。而且，由于能够根据扇形段的内表面上的测量点组的各测量结果、以及罩面板的内表面上的测量点组的各测量结果而求出例如平均值、中值等代表值，因此能够有效地抑制被测量面的异物附着、局部缺损所引起的测量结果偏差，从而能够进行更准确的测量。

在这种情况下，优选地，控制部构成为，根据扇形段的种类而变更盾尾空隙的测量方法。在此，扇形段具有RC(钢筋混凝土)扇形段、钢制扇形段等多个种类。RC扇形段通过成型的混凝土而具有四边形剖面，另一方面，在钢制扇形段中，通过钢板的组合而具有内表面侧凹陷的凹状剖面。因此，在利用距离传感器测量扇形段的内表面的情况下，测量点的位置根据扇形段的种类而不同。因此，通过根据扇形段的种类而变更适当的测量方法，从而，无论扇形段种类如何，都可以测量盾尾空隙。

在上述第一方面的盾尾空隙测量装置中，优选地，距离传感器是射出测量光的光学式传感器，测量部还包含能够转动地收纳距离传感器的壳，壳具有壁部，壁部形成有能够使距离传感器在壳的内部转动并射出测量光的贯穿的开口部。如果这样构成，则能够利用距离传感器在壳内转动的结构，有效地避免异物附着于距离传感器。另外，由于在壳上设置有贯穿的开口部，因此相对于例如在设置有能够透射测量光的防护玻璃等的情况下异物附着于玻璃表面的情形而言，避免了异物附着在测量光的路径上使测量精度降低的问题。由此，能够有效地避免异物附着于距离传感器，从而能够抑制测量精度降低。

在这种情况下，优选地，转动机构构成为，在不测量时，使距离传感器向距离传感器的测量光的射出方向朝向开口部以外的壁部的待机位置转动。如果这样构成，则能够在除了测量时以外的情况下(不测量时)，使距离传感器的测量光射出部不与开口部对置而是与壁部对置，因此能够尽量避免异物附着于测量光射出部。其结果是，能够尽量抑制由于异物附着于距离传感器而引起的测量精度降低。

在上述测量部包含能够转动地收纳距离传感器的壳的结构中，优选地，测量部还包含设置成能够从外部检测壳或者距离传感器的任意一个的传感器位置识别部。如果这样构成，则即使在用壳覆盖距离传感器的情况下，也能够利用传感器位置识别部从外部准确地把握距离传感器的位置。因此，在设置有多个测量部等情况下，能够根据各距离传感器的位置关系而准确地把握扇形段的内表面形状(真圆度等)。

本发明的第二方面的盾构掘进机具备：圆筒状的罩面板；设置于罩面板的一端部的刀盘；以及盾尾空隙测量装置，其配置于罩面板的内部，并测量罩面板的内表面与组装成环状的扇形段的外表面之间的距离即盾尾空隙，盾尾空隙测量装置包含：测量部，其包括：比扇形段的内表面更靠向内周侧配置的非接触式的距离传感器、使距离传感器在沿着掘进方向及半径方向的面内转动的转动机构、以及检测转动机构使距离传感器转动的转动位置的转动检测部；以及控制部，其基于距离传感器的多个转动位置的测量结果中的扇形段的内表面上的多个点的测量结果及罩面板的内表面上的多个点的测量结果、和扇形段的厚度而计算出盾尾空隙。

在本发明的第二方面的盾构掘进机中，如上所述，能够将距离传感器配置于远离罩面板的内表面的位置，因此与将距离传感器配置于罩面板的内表面附近的情况相比，能够抑制异物附着于距离传感器。另外，利用比扇形段的内表面更靠向内周侧配置的距离传感器，能够测量到扇形段的内表面的距离、和到罩面板的内表面的距离。而且，即使在扇形段的内表面、罩面板的内表面的被测量位置附着有异物、或者存在局部的缺损，也能够基于多个点的测量结果抑制测量结果的偏差而求出准确的位置。其结果是，能够抑制异物附着于距离传感器而能够确保距离传感器的测量精度，并且能够抑制被测量位置的测量精度的偏差，因此即使在盾构掘进机的内部环境下进行非接触测量的情况下，也能够提高盾尾空隙的测量精度。

本发明的第三方面的盾尾空隙测量方法测量盾构机的罩面板的内表面与组装成环状的扇形段的外表面之间的距离即盾尾空隙，其中，所述方法具备以下步骤：使比扇形段的内表面更靠向内周侧配置的非接触式的距离传感器在沿着盾构机的掘进方向及半径方向的面内转动，并获取距离传感器的多个转动位置的测量结果；以及，基于距离传感器的多个转动位置的测量结果中的扇形段的内表面上的多个点的测量结果及罩面板的内表面上的多个点的测量结果、和扇形段的厚度而计算出盾尾空隙。

在本发明的第三方面的盾尾空隙测量方法中，如上所述，能够将距离传感器配置于远离罩面板的内表面的位置，因此与将距离传感器配置于罩面板的内表面附近的情况相比，能够抑制异物附着于距离传感器。另外，利用比扇形段的内表面更靠向内周侧配置的距离传感器，能够测量到扇形段的内表面的距离、和到罩面板的内表面的距离。而且，即使在扇形段的内表面、罩面板的内表面的被测量位置附着有异物、存在局部的缺损，也能够基于多个点的测量结果抑制测量结果的偏差而求出准确的位置。其结果是，能够抑制异物附着于距离传感器而能够确保距离传感器的测量精度，并且能够抑制被测量位置的测量精度的偏差，因此即使在盾构掘进机的内部环境下进行非接触测量的情况下，也能够提高盾尾空隙的测量精度。

附图说明

图1是第一实施方式的盾构掘进机以及盾尾空隙测量装置的示意性的纵向剖视图。

图2是测量部的示意性的主视图(A)、俯视图(B)以及分解侧视图(C)。

图3是表示测量部的能够测量的范围的图(A)，以及表示不测量时的待机位置的图(B)。

图4是用于说明盾构掘进机中的距离传感器的配置的纵向剖视图(A)以及从掘进方向观察的主剖视图(B)。

图5是用于说明盾尾空隙测量装置的结构的框图。

图6是用于说明第一实施方式的盾尾空隙测量方法的示意性的剖视图。

图7是表示第一实施方式的盾尾空隙测量处理的流程图。

图8是用于说明第二实施方式的盾尾空隙测量方法的示意性的剖视图。

图9是表示第二实施方式的盾尾空隙测量处理的流程图。

图10是用于说明第三实施方式的盾尾空隙测量方法的示意性的剖视图。

图11是用于说明钢制扇形段的表面上的测量点的分布的图。

图12是用于说明RC扇形段的表面上的测量点的分布的图。

图13是表示变形例的测量部的图。

具体实施方式

下面根据附图说明本发明的实施方式。

[第一实施方式]

参照图1～图6，对第一实施方式的盾尾空隙测量装置100以及具有该盾尾空隙测量装置100的盾构掘进机200进行说明。

(盾构掘进机)

盾构掘进机200具备圆筒状的罩面板101、配置于罩面板101的一侧端(掘进方向前面)的刀盘110、以及盾尾空隙测量装置100。罩面板101具有圆筒状的内表面102，且构成了盾构掘进机200的主体(外周壁)。刀盘110在正面视图中(从隧道前后方向观察)呈圆形形状，刀盘110进行旋转而对土石进行挖掘。对于盾尾空隙测量装置100的结构，将在后面进行说明。

盾构掘进机200具备：对刀盘110进行旋转驱动的刀盘驱动部120、推压扇形段1并推进刀盘110的盾构千斤顶130、以及将扇形段1组装成环状的安装器140。另外，盾构掘进机200具备：贮存被刀盘110挖掘的土石的腔室150、以及将腔室150内的土石排出的排土装置(未图示)。

盾构掘进机200通过刀盘驱动部120使刀盘110绕中心轴线CA旋转，并且将原有的扇形段环(衬砌体)作为支撑体，利用盾构千斤顶130产生朝向掘进方向的推进力，从而对地下土层进行挖掘。刀盘110所挖掘的土石被导入腔室150内，并利用例如由螺旋输送机构成的排土装置向盾构掘进机200的后方排出，之后利用带式输送机等朝向后方的坑口输送。

在进行规定距离的挖掘时，利用安装器140组装扇形段1，并以从原有的扇形段环的掘进方向前端部延长的方式追加构筑规定距离的扇形段环(衬砌体)。这样，通过将扇形段1组装成环状，从而构成盾构掘进机200所构筑的隧道的壁面。盾构掘进机200通过重复进行挖掘和扇形段1的组装，从而一边构筑扇形段环一边掘进。

扇形段1的组装在罩面板101的内部进行，在组装成环状的扇形段1(扇形段环)的外表面3与罩面板101的内表面102之间，遍及周向的整周以规定的尺寸设置有盾尾空隙(间隙)Δ。在罩面板101的内表面102的掘进方向后端部，遍及周向的整周设置有盾尾密封105。盾尾密封105是以与扇形段1的外表面3抵接的方式设置的密封部件，其防止外部的土石、水等从盾尾空隙Δ的部分向盾构掘进机200的内部侵入。

在进行隧道施工的期间，例如每当进行了一定距离的掘进时，则对盾尾空隙Δ的大小进行测量，以确认盾尾空隙Δ的测量值收敛于预先设定的容许范围内。每当进行了一定距离的掘进时是指：例如每当组装了一个或者多个扇形段环时等。作为一例，是在扇形段1的组装开始时或者扇形段1的组装完成时的时机测量盾尾空隙Δ。在第一实施方式中，利用盾构掘进机200所具备的盾尾空隙测量装置100测量盾尾空隙Δ。

此外，盾构掘进机200有各种形式，图1例示的盾构掘进机200表示泥土压式的盾构掘进机200的例子。盾构掘进机200也可以是泥水式盾构掘进机。在泥水式盾构掘进机的情况下，经由未图示的排泥管向腔室150内送入泥水而使挖掘的土石浆液化，并使浆液化的挖掘的土石经由排土装置排出。这种情况下的排土装置由使浆液化的挖掘的土石排出的排泥管等构成。

下面，在盾构掘进机200的各方向中，将沿着中心轴线CA的方向设定为掘进方向，并将以中心轴线CA为中心的半径方向设定为盾构掘进机200的半径方向。另外，将绕中心轴线CA的旋转方向(沿着罩面板101的内周的方向)设定为盾构掘进机200的周向。

(盾尾空隙测量装置)

第一实施方式的盾尾空隙测量装置100如上所述，是测量盾构掘进机200的罩面板101的内表面102与组装成环状的扇形段1的外表面3之间的距离即盾尾空隙Δ的装置。盾尾空隙测量装置100具备测量部10、控制部20。

测量部10构成为，至少能够对罩面板101的内表面102上的测量点、和扇形段1的内表面2上的测量点进行距离测量。在此，测量点是利用测量部10进行距离测量的目标点，是后述的测量光所照射的被照射点。具体而言，测量部10如图2所示那样包含距离传感器11、转动机构12、转动检测部13。

距离传感器11是非接触式的距离传感器。在第一实施方式中，距离传感器11由射出测量光的光学式传感器构成。具体而言，距离传感器11是通过射出激光作为测量光并接收在测量点被反射的激光来测量到测量点的距离的激光测距仪。距离传感器11具备设置有透镜的射出口11a，所述射出口11射出测量光并且接收反射光(参照图2(A))。激光测距仪的结构本身是公知的，因此省略说明。

转动机构12构成为能够使距离传感器11转动。转动机构12使距离传感器11在沿着盾构掘进机200的掘进方向及半径方向的面内转动。也就是说，转动机构12使距离传感器11在由盾构掘进机200的中心轴线CA、和半径方向中的穿过距离传感器11的射出口11a的直线所确定的面内转动。图1示出了使距离传感器11在由盾构掘进机200的中心轴线CA、和半径方向中的铅垂方向的直线所确定的面(纵向剖面)内转动的结构的例子。在通过转动而使从距离传感器11射出的测量光进行了扫描的情况下，测量点在罩面板101的内表面102及扇形段1的内表面2分别形成与中心轴线CA为同方向的线段。

返回图2，转动机构12经由转动轴12a保持距离传感器11。转动机构12包含使转动轴12a转动的电动机12b。电动机12b没有特别限定，例如是根据脉冲输入使转动轴12a每次转动单位角度的步进电动机。在这种情况下，能够利用向转动机构12输入的脉冲数来控制距离传感器11的转动角度。转动机构12能够使距离传感器11在例如360度(一周)的角度范围内转动。关于能够转动的范围，只要能够分别对罩面板101的内表面102(参照图1)及扇形段1的内表面2(参照图1)进行测量，则也可以不足360度，或者也可以比360度大。

转动检测部13构成为能够检测转动机构12使距离传感器11转动的转动位置。转动检测部13可以是例如检测电动机12b的转动角度的编码器、解析器等，但在是步进电动机的情况下，可以是用于检测规定的原点位置的光遮断器等原点传感器。在这种情况下，以转动检测部13检测的原点位置为基准，利用向转动机构12(电动机12b)输入的脉冲数来把握从原点位置起的转动角度。在第一实施方式中，转动检测部13是原点传感器，如后述那样，设置为将距离传感器11的测量光的射出方向朝向壁部14a的待机位置TP(参照图3)作为原点位置进行检测。

另外，在第一实施方式中，测量部10包含能够转动地收纳距离传感器11的壳14。壳14具有底部敞开的箱状形状，并通过装配于转动机构12的上表面部分，而以在内部收纳了距离传感器11的状态固定。

壳14具有壁部14a，该壁部14a形成有能够使距离传感器11在壳14的内部转动并射出测量光的贯穿的开口部14b。壁部14a设置成遍及整周包围距离传感器11的周围。开口部14b形成于与距离传感器11的射出口11a对置的位置(与射出口11a相同高度的位置)。开口部14b以使来自距离传感器11的测量光的射出路径开放的方式沿着距离传感器11的转动方向形成为切缝状。因此，可利用开口部14b相对于壁部14a的形成范围来限定使距离传感器11转动时的测量部10的能够测量的角度范围。沿着距离传感器11的转动方向，在开口部14b以外的部分设置有壁部14a。虽然壁部14a可以利用透光性部件形成(不是必须对测量光进行遮光)，但是其设定在测量部10能够测量的范围之外。

因而，在图3的(A)的结构例中，测量部10的能够测量的范围是角度范围α，在角度范围β中则不属于能够测量的范围。关于角度范围α，只要能够分别测量罩面板101的内表面102及扇形段1的内表面2则没有特别限定，例如优选是90度以上，更优选是180度以上270度以下。设置壁部14a的角度范围β例如优选是90度以上。换言之，即在图3所示的俯视图中呈矩形状的壳14，开口部14b优选形成为遍及两个或者三个侧面延伸，壁部14a优选形成为构成至少一个侧面。

此外，开口部14b是形成于壁部14a的贯穿孔，未被防护玻璃等覆盖。因此，不会在壳14的形成开口部14b的区域附着异物。盾构掘进机200内的异物是指：土石、砂砾、泥水、水、润滑脂或油等油脂、包括灰浆、膨润土以及除此之外的特殊的树脂在内的各种填充材料或回填材料、扇形段碎片、铁片类等，这些异物一旦附着则固定，即使利用刮板等也不能容易地除去。因此，通过使开口部14b开放，能够切实地防止在测量光的路径上附着异物。

如图3的(A)所示，在测量盾尾空隙Δ时，转动机构12使距离传感器11转动到角度范围α内的多个角度位置，并经由开口部14b射出测量光，从而对罩面板101的内表面102及扇形段1的内表面2进行距离测量。

另一方面，在第一实施方式中，如图3的(B)所示，转动机构12构成为，在不测量时，使距离传感器11向距离传感器11的测量光的射出方向朝向开口部14b以外的壁部14a的待机位置TP转动。也就是说，在盾尾空隙测量装置100待机时，转动机构12使距离传感器11转动到距离传感器11的射出口11a与壳14的壁部14a对置的规定角度位置(待机位置TP)。待机位置TP只要是设置壁部14a的角度范围β内的位置，则没有特别限定。在图3的(B)的结构例中，待机位置TP是角度范围β内的中央附近的位置，由此能够最有效地防止异物向射出口11a附着。此外，如上所述，转动检测部13将待机位置TP作为转动机构12的原点位置而进行检测。因此，只要使转动机构12的电动机12b转动到原点位置，就能够将距离传感器11切实地配置于待机位置TP。

返回图2，测量部10包含设置成能够从外部检测壳14或者距离传感器11的任意一个的传感器位置识别部15(参照图2的(B))。传感器位置识别部15是表示距离传感器11的中心位置坐标的标记，设置于轴部11b的前端面，所述轴部11b与距离传感器11的转动中心轴(转动轴12a)同轴地设置于距离传感器11的上部。而且，在壳14的上表面14c设置有孔部14d(参照图2的(C))，所述孔部14d用于供距离传感器11的轴部11b插通，从而使传感器位置识别部15向壳14的外部露出。因此，即使在距离传感器11被壳14覆盖的状态下，也能够以传感器位置识别部15作为标识，从而准确地把握盾构掘进机200内的距离传感器11的位置。

(测量部的配置)

测量部10配置于罩面板101内部的规定位置。在第一实施方式中，如图4的(A)和(B)所示，距离传感器11(测量部10)比扇形段1的内表面2更靠向半径方向内周侧(中心轴线CA侧)配置。距离传感器11(测量部10)配置于沿着半径方向远离罩面板101的内表面102及扇形段1的内表面2的位置。另外，距离传感器11(测量部10)配置于比罩面板101的内表面102更靠近盾构掘进机200的中心轴线CA的位置。另外，测量部10在绕盾构掘进机200的中心轴线CA(周向)的相互不同的位置配置有三个以上。在图4的例子中，测量部10沿着周向以大致相等角度间隔上设置有四个。在这种情况下，各测量部10以约90度的间隔配置。因此，盾尾空隙测量装置100在约90度间隔的四处分别获取盾尾空隙Δ和扇形段1的内表面2的位置(半径方向距离)。

各个距离传感器11(测量部10)配置于沿着半径方向以大致相等的距离R1～R4远离盾构掘进机200的中心轴线CA的位置。虽然省略了图示，测量部10从盾构掘进机200内的用于固定盾构千斤顶130的支撑壁131等结构部分起利用支架等被固定保持。各个测量部10的距盾构掘进机200的中心轴线CA的距离R1～R4可通过测量传感器位置识别部15的位置坐标而预先获取。

(控制部)

如图5所示，控制部20构成为，控制测量部10而获取距离传感器11的多个转动位置的测量结果，并且基于测量结果而计算出盾尾空隙Δ。

各个测量部10例如经由中继盒30与控制部20连接。中继盒30具有分别用于距离传感器11、转动机构12以及转动检测部13的各个放大器31、通信设备32、电源装置(未图示)。通信设备32通过对分别从放大器31输出的信号进行转换，并作为检测信号向控制部20输出等，对测量部10与控制部20之间的信号的交换进行中继。

控制部20是具备CPU等处理器、易失性或者非易失性的存储器的计算机。控制部20例如设置于盾构掘进机200的操作室(驾驶室)40的控制盘，且能够向显示部21输出盾尾空隙Δ、扇形段1的内表面2的半径的测量数据。控制部20从中继盒30的通信设备32获取距离传感器11的输出信号(测量结果)。另外，控制部20从转动检测部13获取转动机构12的原点位置的检测信号。控制部20以检测的原点位置为基准，并经由通信设备32向转动机构12输出脉冲信号，从而控制距离传感器11的转动角度。

通过这样的结构，控制部20构成为，基于距离传感器11的多个转动位置的测量结果中的扇形段1的内表面2(参照图1)上的多个点的测量结果及罩面板101的内表面102(参照图1)上的多个点的测量结果、和扇形段1的厚度B(参照图1)而计算出盾尾空隙Δ。

(盾尾空隙的测量方法)

接着，对第一实施方式的盾尾空隙的测量方法进行说明。如图6所示，盾尾空隙的测量方法具备：使比扇形段1的内表面2更靠向内周侧配置的非接触式的距离传感器11在沿着盾构机的掘进方向及半径方向的面内转动，并获取距离传感器11的多个转动位置的测量结果的步骤；以及，基于距离传感器11的多个转动位置的测量结果中的扇形段1的内表面2上的多个点的测量结果及罩面板101的内表面102上的多个点的测量结果、和扇形段1的厚度B而计算出盾尾空隙Δ的步骤。

具体而言，在获取测量结果的步骤中，控制部20控制转动机构12，使距离传感器11向角度θ1、θ2、θ3以及θ4的各个角度位置转动来执行距离测量。此外，在以后的说明中为了方便而将角度θ1～θ4作为从朝向掘进方向后方的水平方向起的转动角度进行说明。角度θ1及角度θ2分别设定为向扇形段1的内表面2上的测量点P1及P2照射测量光的角度。另外，角度θ3及角度θ4分别设定为向扇形段1的内表面2上的测量点P3及P4照射测量光的角度。

控制部20通过各转动位置的距离测量而从距离传感器11获取角度θ1、θ2、θ3以及θ4的到各测量点的距离L1、L2、L3以及L4。因而，在第一实施方式中，获取扇形段1的内表面2上的两点(P1、P2)的测量结果(距离L1、L2)、和罩面板101的内表面102上的两点(P3、P4)的测量结果(距离L3、L4)。

在计算盾尾空隙Δ的步骤中，控制部20基于扇形段1的内表面2上的多个点的测量结果而获取扇形段1的内表面2上的第一线段51的位置。在这种情况下，第一线段51是测量点P1与P2两点间的线段。控制部20将构成第一线段51的各测量点P1及P2的半径方向距离的平均值作为第一线段51的位置(半径方向距离)获取。

即，测量点P1的半径方向距离用L1×sin(θ1)表示，测量点P2的半径方向距离用L2×sin(θ2)表示。将第一线段51的位置设定为从盾构掘进机200的中心轴线CA起的半径方向距离Ra，将各个距离传感器11的半径方向距离R1～R4重置为变量r，则距离Ra表示为下式(1)。

Ra＝r+{L1×sin(θ1)+L2×sin(θ2)}/2···(1)

同样地，控制部20基于罩面板101的内表面102上的多个点的测量结果而获取罩面板101的内表面102上的第二线段52的位置。在这种情况下，第一线段52是测量点P3与P4两点间的线段。控制部20将各测量点P3及P4的半径方向距离的平均值作为第二线段52的位置(半径方向距离)获取。

即，将第二线段52的位置设定为从盾构掘进机200的中心轴线CA起的半径方向距离Rb，将各个距离传感器11的半径方向距离R1～R4重置为变量r，则距离Rb表示为下式(2)。

Rb＝r+{L3×sin(θ3)+L4×sin(θ4)}/2···(2)

而且，控制部20基于第一线段51及第二线段52的各位置(半径方向距离)和扇形段1的厚度B而计算出盾尾空隙Δ。扇形段1可以是已知尺寸，因为即使外周缘部等角部发生局部缺损，厚度B也会不变化。因此，盾尾空隙Δ可通过下式(3)获取。

Δ＝Rb－Ra－B···(3)

通过以上方式测量盾尾空隙Δ。

第一线段51及第二线段52的长度优选与扇形段1的掘进方向长度W(参照图1)相比不会太小，优选是例如0.3W以上且0.8W以下的范围。另外，从测量精度方面考虑，优选第一线段51及第二线段52的掘进方向的间隔(即，测量点P2与P3的间隔)尽量小，优选为例如0.5W以下。

此外，控制部20从四个测量部10分别获取盾尾空隙Δ，并且将第一线段51的半径方向距离Ra作为扇形段1的内表面2的距离中心轴线CA的半径获取。而且，使从四处的测量部10获得的盾尾空隙Δ以及扇形段1的内表面2的半径Ra显示于显示部21。这样，在第一实施方式中，控制部20构成为，基于从各个距离传感器11获得的扇形段1的内表面2上的多个点的测量结果而获取扇形段1的内表面2的半径分布。根据这些盾尾空隙Δ的分布能够把握罩面板101与扇形段1有无偏心，且根据扇形段1的内表面2的半径Ra的分布能够把握扇形段1的真圆度。在隧道的掘进中，可确认它们的各测量值收敛于容许范围。

(盾尾空隙的测量处理)

接着，参照图7来说明控制部20进行的盾尾空隙的测量处理的动作。此外，由于对四个测量部10(距离传感器11)的处理是相同的，因此下面仅说明对一个测量部10(距离传感器11)的测量处理。

在步骤S1中，控制部20进行各测量点P1～P4的距离测量。即，通过转动机构12使距离传感器11朝向角度θ1、θ2、θ3以及θ4来获取到各测量点P1～P4的距离L1、L2、L3以及L4。

在此，在实际测量时，由于以各距离传感器11的传感器位置识别部15为标识获取的距离R1～R4的中心位置、与扇形段1及罩面板101的中心轴线CA(盾构掘进机200的中心轴线CA)严格老说并不一致以及附着异物、发生污损等原因而有可能无法获取准确的测量值。为了容许或者排除这些可能性，控制部20需要在步骤S2中确认构成第一线段51及第二线段52的各测量点P1～P4的位置偏差包含于规定的容许范围Er。

首先，控制部20将测量点P1及P2的半径方向距离的差(绝对值)作为第一线段51的位置偏差获取。同样地，将测量点P3及P4的半径方向距离的差的绝对值作为第二线段52的位置偏差获取。而且，控制部20如下式所示那样判断所获得的位置偏差是否比预先设定的规定的容许范围Er大。容许范围Er根据盾构掘进机200的尺寸等而不同，但是可以采用例如几mm～10mm左右的规定值。

第一线段51的位置偏差：|L1×sin(θ1)－L2×sin(θ2)|＞Er

第二线段52的位置偏差：|L3×sin(θ3)－L4×sin(θ4)|＞Er

而且，控制部20在任意的位置偏差比容许范围Er大的情况下，将处理推进至步骤S3，报告测量误差过大。例如控制部20在显示部21显示表示测量误差过大的警告消息。

控制部20在任意的位置偏差都收敛于容许范围Er以下的情况下，将处理推进至步骤S4，并通过上式(1)获取第一线段51的半径方向距离Ra。此外，向变量r代入对应的距离传感器11的半径方向距离(R1～R4的任意一个)。在步骤S5中，控制部20通过上式(2)获取第二线段52的半径方向距离Rb。

在步骤S6中，控制部20通过上式(3)获取盾尾空隙Δ。而且，在步骤S7中，控制部20在显示部21显示所获得的盾尾空隙Δ和扇形段1的内表面2的半径Ra。控制部20通过对四个测量部10分别进行步骤S1～S7的处理而在显示部21显示各测量结果。

(第一实施方式的效果)

在第一实施方式中，能够获得以下的效果。

在第一实施方式中，如上所述，通过设置比扇形段1的内表面2更靠向内周侧配置的非接触式的距离传感器11，从而能够在远离罩面板101的内表面102的位置配置距离传感器11，因此与将距离传感器11配置于罩面板101的内表面102附近的情况相比，能够抑制异物附着于距离传感器11。另外，利用比扇形段1的内表面2更靠向内周侧配置的距离传感器11，能够测量到扇形段1的内表面2的距离、和到罩面板101的内表面102的距离。而且，通过设置控制部20，该控制部20基于扇形段1的内表面2上的多个点的测量结果及罩面板101的内表面102上的多个点的测量结果、和扇形段1的厚度B而计算出盾尾空隙Δ，从而即使在扇形段1的内表面2、罩面板101的内表面102的被测量位置附着有异物、或者存在局部缺损，也能够抑制测量结果的偏差而求出准确的位置。其结果是，能够抑制异物附着于距离传感器11而能够确保距离传感器11的测量精度，并且通过使用扇形段1的内表面2上的多个点的测量结果及罩面板101的内表面102上的多个点的测量结果而能够抑制被测量位置的测量精度的偏差，因此即使在盾构掘进机200的内部环境下进行非接触测量的情况下，也能够提高盾尾空隙Δ的测量精度。

另外，在第一实施方式中，如上所述，控制部20基于扇形段1的内表面2上的多个点的测量结果而获取扇形段1的内表面2上的第一线段51的位置，基于罩面板101的内表面102上的多个点的测量结果而获取罩面板101的内表面102上的第二线段52的位置，基于第一线段51及第二线段52的各位置和扇形段1的厚度B而计算出盾尾空隙Δ。如果这样构成，则能够通过从第一线段51与第二线段52的距离中减去扇形段1的厚度B而获得盾尾空隙Δ。通过这样求出线段与线段的距离而不是点与点的距离，并根据多个点的测量结果获取这些线段，从而能够有效地抑制被测量位置的异物附着、缺损等的影响，因此能够进一步提高测量精度。

另外，在第一实施方式中，如上所述，测量部10在绕盾构掘进机200的中心轴线CA的相互不同的位置配置有三个以上(四个)，控制部20基于从各个距离传感器11获得的扇形段1的内表面2上的多个点的测量结果而获取扇形段1的内表面2的半径分布。如果这样构成，则能够从各个测量部10获得绕中心轴线CA的多个位置的内表面102位置，因此不仅能够确认盾尾空隙Δ，而且能够确认组装的扇形段环是否成为适当的圆环形状(扇形段环的真圆度)。

另外，在第一实施方式中，如上所述，距离传感器11配置于比罩面板101的内表面102更靠近盾构掘进机200的中心轴线CA的位置。如果这样构成，则能够将距离传感器11配置于距离罩面板101的内表面102足够远的位置。其结果是，能够有效地避免存在于罩面板101的内表面102附近的异物、从罩面板101的内表面102向空中扬起的异物等附着于距离传感器11，因此能够容易地确保距离传感器11的测量精度。另外，由于能够降低针对附着于距离传感器11的异物的除去作业等维护作业的频度，因此能够减轻装置运用方面的作业负荷。

另外，在第一实施方式中，如上所述，距离传感器11是射出测量光的光学式传感器，测量部10包含能够转动地收纳距离传感器11的壳14，壳14具有壁部14a，壁部14a形成有能够使距离传感器11在壳14的内部转动并射出测量光的贯穿的开口部14b。如果这样构成，则能够有效地避免异物附着于距离传感器11。另外，由于在壳14设置有贯穿的开口部14b，因此相对于例如在设置有能够透射测量光的防护玻璃等的情况下异物附着于玻璃表面的情形而言，避免了异物附着在测量光的路径上使测量精度降低的问题。由此，能够有效地避免异物附着于距离传感器11，从而能够抑制测量精度降低。

另外，在第一实施方式中，如上所述，转动机构12在不测量时使距离传感器11向距离传感器11的测量光的射出方向朝向开口部14b以外的壁部14a的待机位置TP转动。如果这样构成，则能够在除测量时以外的情况下(不测量时)，使距离传感器11的射出口11a不与开口部14b对置而是与壁部14a对置，因此能够尽量避免异物附着于射出口11a。其结果是，能够尽量抑制异物附着于距离传感器11而引起的测量精度降低。

另外，在第一实施方式中，如上所述，测量部10还包含传感器位置识别部15，所述传感器位置识别部15以能够从外部进行检测的方式设置于距离传感器11。如果这样构成，则即使在用壳14覆盖距离传感器11的情况下，也能够利用传感器位置识别部15从外部准确地把握距离传感器11的位置。因此，在设置有多个测量部10等情况下，能够根据各距离传感器11的位置关系而准确地把握扇形段1的真圆度等。

另外，在第一实施方式的盾构掘进机200中，通过设置上述的盾尾空隙测量装置100，从而能够抑制异物附着于距离传感器11，从而能够确保距离传感器11的测量精度，并且能够抑制被测量位置的测量精度的偏差，因此即使在盾构掘进机200的内部环境下进行非接触测量的情况下，也能够提高盾尾空隙Δ的测量精度。

另外，在第一实施方式的盾尾空隙测量方法中，如上所述，能够将距离传感器11配置于远离罩面板101的内表面102的位置，因此能够抑制异物附着于距离传感器11。另外，能够测量到扇形段1的内表面2的距离、和到罩面板101的内表面102的距离。而且，即使在扇形段1的内表面2、罩面板101的内表面102的被测量位置附着有异物、或者存在局部的缺损，也能够基于多个点的测量结果抑制测量结果的偏差而求出准确的位置。其结果是，能够抑制异物附着于距离传感器11而能够确保距离传感器11的测量精度，并且能够抑制被测量位置的测量精度的偏差，因此即使在盾构掘进机200的内部环境下进行非接触测量的情况下，也能够提高盾尾空隙Δ的测量精度。

[第二实施方式]

接着，参照图8及图9对第二实施方式进行说明。不限定于对测量点P1～P4四点进行了测量的上述第一实施方式，在第二实施方式中，是对基于扇形段1的内表面2上的三点以上的各测量结果、和罩面板101的内表面102上的三点以上的各测量结果而计算出盾尾空隙Δ的例子进行说明。此外，在第二实施方式中，盾构掘进机200及盾尾空隙测量装置100的装置结构与上述第一实施方式相同，因此使用相同的附图标记并且省略说明。

在第二实施方式中，如图8所示，转动机构12构成为使距离传感器11每次转动规定的单位角度。具体而言，在控制部20的控制下，转动机构12使距离传感器11每次转动单位角度并转动n次，从而在θ1～θn的n个转动位置实施距离测量。由此，控制部20获取由角度θ1～θn的n个测量点Q1～Qn构成的测量点组的各测量结果。

单位角度的大小设定为在扇形段1的内表面2上形成至少三个测量点，并且在罩面板101的内表面102上形成至少三个测量点。单位角度与距离传感器11到扇形段1的内表面2、罩面板101的内表面102的平均距离有关，例如为0.1度等。在这种情况下，可在扇形段1的内表面2上和罩面板101的内表面102上形成三个以上的足够多的测量点。

而且，在第二实施方式中，控制部20基于使距离传感器11每次转动单位角度所测量的测量点组中的扇形段1的内表面2上的三点以上的各测量结果、和罩面板101的内表面102上的三点以上的各测量结果而计算出盾尾空隙Δ。

在使距离传感器11每次转动单位角度进行测量的情况下，各测量点Q1～Qn包含于扇形段1的内表面2上的第一线段51、罩面板101的内表面102上的第二线段52、以及扇形段1的前端面4上的第三线段53的任意一个。因此，控制部20计算出各测量点Q1～Qn的半径方向距离Li×sin(θi)(i＝1～n)，并基于Li×sin(θi)的值在第三线段53的区域中急剧地变化的情况，将构成第三线段53的测量点排除。

即，如下式(4)所示，在邻接的两个测量点Qi与Qi+1之间的半径方向距离的差Di比预先设定的规定的容许范围Er大的情况下，测量点Qi作为构成第三线段53的测量点而被排除。

Di＝|Li+1×sin(θi+1)－Li×sin(θi)|＞Er···(4)

另外，在第二实施方式中，在控制部20中预先设定：包含扇形段1的内表面2的位置的半径方向距离的第一范围(RaL、RaH)、和包含罩面板101的内表面102的位置的半径方向距离的第二范围(RbL、RbH)。控制部20在各测量点Q1～Qn的从中心轴线CA起的半径方向距离Ri收敛于第一范围的情况下(RaL＜Ri＜RaH)，将该测量点区分为第一线段51的点，在从中心轴线CA起的半径方向距离Ri收敛于第二范围的情况下(RbL＜Ri＜RbH)，将该测量点区分为第二线段52的点。

此外，Ri通过下式(5)获取。

Ri＝r+Li×sin(θi)···(5)

这样，控制部20从使距离传感器11每次转动单位角度所测量的测量点组中区分了构成第一线段51的测量点、和构成第二线段52的测量点。通过这样进行区分，控制部20获取包含扇形段1的内表面2上的三点以上的测量点的第一线段51的位置。即，控制部20将构成第一线段51的各测量点Q的从中心轴线CA起的半径方向距离Ri的平均值作为第一线段51的位置(半径方向距离Ra)获取。另外，控制部20获取包含罩面板101的内表面102上的三点以上的测量点的第二线段52的位置。即，控制部20将构成第二线段52的各测量点Q的从中心轴线CA起的半径方向距离Ri的平均值作为第二线段52的位置(半径方向距离Rb)获取。

此外，控制部20在构成第一线段51的各测量点Q的数量、或者构成第二线段52的各测量点Q的数量是两点以下的情况下，认为测量误差过大而结束测量。

(盾尾空隙的测量处理)

接着，参照图9来说明控制部20进行的盾尾空隙的测量处理的动作。此外，由于对四个测量部10(距离传感器11)的处理是相同的，因此下面仅对一个测量部10(距离传感器11)的测量处理进行说明。

在步骤S11中，控制部20将表示构成第一线段51的测量点的数量的变量C1及表示构成第二线段52的测量点的数量的变量C2的值初始化为0。

在步骤S12中，控制部20进行n点的各测量点Qi(i＝1～n)的距离测量。即，控制部20通过转动机构12使距离传感器11的角度θi按照Q1～Qn的顺序每次变更单位角度，并通过距离传感器11获取到各测量点Q1～Qn的距离L1～Ln。

接着，控制部20在步骤S13中将各测量点Qi(Q1～Qn－1)分别区分到第一线段51～第三线段53的任意一个。

首先，控制部20通过上式(4)对所着眼的测量点Qi判断差Di是否比容许范围Er大，在比容许范围Er大的情况下(Di＞Er)，所着眼的测量点Qi被认为是构成第三线段53的测量点而排除(Ri＝0)。控制部20在差Di是容许范围Er以下的情况下(Di≤Er)，对所着眼的测量点Qi通过上式(5)求出半径方向距离Ri。

而且，在测量点Qi的半径方向距离Ri收敛于第一范围的情况下(RaL＜Ri＜RaH)，控制部20认为测量点Qi是构成第一线段51的点，并通过代入Rai＝Ri，并且代入C1＝C1+1，而完成计数。在测量点Qi的半径方向距离Ri未收敛于第一范围的情况下，控制部20代入Rai＝0而维持C1的值。

另外，在测量点Qi的半径方向距离Ri收敛于第二范围的情况下(RbL＜Ri＜RbH)，控制部20认为Qi是构成第二线段52的点，并通过代入Rbi＝Ri，并且代入C2＝C2+1，而完成计数。在测量点Qi的半径方向距离Ri未收敛于第二范围的情况下，控制部20代入Rbi＝0而维持C2的值。

通过对Q1～Qn－1的各测量点执行以上的处理，从而对各测量点Qi中的构成第一线段51的C1个测量点分别求出半径方向距离Rai，并对构成第二线段52的C2个测量点分别求出半径方向距离Rbi。

接着，在步骤S14中，控制部20判断构成第一线段51的各测量点Q的C1、或者构成第二线段52的各测量点Q的数量C2是否为两点以下。在满足(C1≤2)或者(C2≤2)的情况下，控制部20进入步骤S15，例如在显示部21显示表示测量误差过大的警告消息。

在变量C1及C2分别为三点以上的情况下，控制部20将处理推进至步骤S16，并通过下式(6)而获取第一线段51的半径方向距离Ra。

Ra＝ΣRai/C1···(6)

此外，ΣRai是i＝1～n的n个半径方向距离Rai的和。其中，在步骤S13中，对未收敛于第一范围的测量点Qi代入Rai＝0，因此ΣRai是构成第一线段51的C1个测量点Qi的半径方向距离的和。

另外，控制部20在步骤S17中，通过下式(7)获取第二线段52的半径方向距离Rb。

Rb＝ΣRbi/C2···(7)

此外，ΣRbi是i＝1～n的n个半径方向距离Rbi的和。在步骤S13中，对未收敛于第二范围的测量点Qi代入Rbi＝0，因此ΣRbi是构成第二线段52的C2个测量点Qi的半径方向距离的和。

在步骤S18中，控制部20通过上式(3)获取盾尾空隙Δ。而且，在步骤S19中，控制部20在显示部21显示所获得的盾尾空隙Δ和扇形段1的内表面2的半径Ra。

第二实施方式的其它结构与上述第一实施方式相同。

(第二实施方式的效果)

在第二实施方式中，能够获得以下的效果。

在第二实施方式中，与上述第一实施方式同样地，能够抑制异物附着于距离传感器11而能够确保距离传感器11的测量精度，并且通过使用扇形段1的内表面2上的多个点的测量结果及罩面板101的内表面102上的多个点的测量结果而能够抑制被测量位置的测量精度的偏差，因此即使在盾构掘进机200的内部环境下进行非接触测量的情况下，也能够提高盾尾空隙Δ的测量精度。

另外，在第二实施方式中，如上所述，转动机构12构成为，使距离传感器11每次转动规定的单位角度，控制部20基于使距离传感器11每次转动单位角度所测量的测量点组中的扇形段1的内表面2上的三点以上的各测量结果、和罩面板101的内表面102上的三点以上的各测量结果而计算出盾尾空隙Δ。如果这样构成，则能够使距离传感器11每次转动单位角度来扫(scan)描被测量面，获得许多测量点组的测量结果。而且，由于能够根据扇形段1的内表面2上的测量点组的各测量结果、以及罩面板101的内表面102上的测量点组的各测量结果而求出代表值(平均值)，因此能够有效地抑制被测量面的异物附着、局部缺损所引起的测量结果偏差，从而能够进行更准确的测量。

第二实施方式的其它效果与上述第一实施方式相同。

[第三实施方式]

接着，参照图8～图12对第三实施方式进行说明。在第三实施方式中，对在上述第二实施方式的基础上，根据扇形段1的种类而变更盾尾空隙Δ的测量方法的例子进行说明。此外，在第三实施方式中，盾构掘进机200及盾尾空隙测量装置100的装置结构与上述第二实施方式相同，因此使用相同的附图标记并且省略说明。

在第三实施方式中，控制部20构成为，根据扇形段1的种类而变更盾尾空隙Δ的测量方法。

扇形段1主要具有RC扇形段1a(参照图8)和钢制扇形段1b(参照图10)这两种。RC扇形段1a由成型的钢筋混凝土构成，具有实心的四边形剖面。因此，RC扇形段1a的内表面2成为沿周向弯曲的平坦面，并且在组装为扇形段环时构成圆形状的平坦面。另一方面，钢制扇形段1b使用钢板制作，如图11所示，具有包含外表面板91和掘进方向两端的主梁92而构成的箱状结构，且内表面2侧呈凹状凹陷。此外，在上述第一及第二实施方式中，对扇形段1是RC扇形段1a的例子进行了说明。

在RC扇形段1a的情况下，由于内表面2平坦，因此通过上述第二实施方式所示的方法(参照图8及图9)而容易获取第一线段51。另一方面，在钢制扇形段1b的情况下，由于内表面2侧为凹部，因此可获取主梁92的内侧端面93的部分作为第一线段51。在钢制扇形段1b中，由于能够作为第一线段51获取的区域比RC扇形段1a小，因此可期望能够更可靠地获取主梁92的内侧端面93的部分的测量结果。

因此，在第三实施方式中，控制部20根据扇形段1的种类而变更使距离传感器11转动时的单位角度的大小。换言之，即控制部20根据扇形段1的种类而变更距离传感器11的测量范围内的测量点数量(测量点的密度)。具体而言，控制部20在扇形段1的种类是钢制扇形段1b的情况下，与RC扇形段1a的情况相比，减小使距离传感器11转动时的单位角度的大小。作为一例，控制部20在RC扇形段1a的情况下使单位角度为例如0.1度，在钢制扇形段1b的情况下使单位角度为例如0.01度。

第三实施方式中的盾尾空隙Δ的测量处理与图9所示的处理相同，因此省略说明。在钢制扇形段1b的情况下，通过减小单位角度，从而能够在步骤S13中容易地区分相当于主梁92的侧面的第三线段53、和作为主梁92的内侧端面93的第一线段51，并提取构成第一线段51的测量点。

此外，如图11及图12所示，在钢制扇形段1b(参照图11)的情况下，测量光照射的测量点沿着钢制扇形段1b的内表面(凹部的内表面)分布，因此各测量点的半径方向距离{Li×sin(θi)}的分布与RC扇形段1a(参照图12)的各测量点的半径方向距离的分布显著地不同。因此，控制部20可以构成为，基于使距离传感器11每次转动单位角度所测量的测量点组的各测量结果(半径方向距离Ri的分布)而自动判别测量的扇形段1是RC扇形段1a还是钢制扇形段1b。

第三实施方式的其它结构与上述第二实施方式相同。

(第三实施方式的效果)

在第三实施方式中，能够获得以下的效果。

在第三实施方式中，与上述第一及第二实施方式同样地，能够抑制异物附着于距离传感器11而能够确保距离传感器11的测量精度，并且通过使用扇形段1的内表面2上的多个点的测量结果及罩面板101的内表面102上的多个点的测量结果而能够抑制被测量位置的测量精度的偏差，因此即使在盾构掘进机200的内部环境下进行非接触测量的情况下，也能够提高盾尾空隙Δ的测量精度。

另外，在第三实施方式中，如上所述，控制部20根据扇形段1的种类而变更盾尾空隙Δ的测量方法(单位角度的大小)。如图11及图12所示，在根据扇形段1是RC扇形段1a还是钢制扇形段1b而通过距离传感器11测量扇形段1的内表面2的情况下，测量点的位置根据扇形段1的种类而不同，因此通过根据扇形段1的种类而变更适当的测量方法，从而能够不受扇形段1的种类限制地测量盾尾空隙Δ。

第三实施方式的其它效果与上述第一实施方式相同。

[变形例]

此外，应该意识到本次公开的实施方式以及变形例在各方面都是例示而不是限制性内容。本发明的范围不是由上述实施方式的说明表示，而是由权利要求书表示，此外还包括与权利要求书同等意义及范围内的所有的变更(变形例)。

例如，在上述第一～第三实施方式中，示出了绕中心轴线CA设置有多个(四个)测量部10的例子，但本发明不限于此。在本发明中，测量部10也可以设置为一个、两个、三个或者五个以上。

另外，在上述第一～第三实施方式中，示出了除了盾尾空隙Δ以外，还获取扇形段1的内表面2的半径分布(通过各测量部10测量的内表面2的半径方向距离Ra的分布)的例子，但本发明不限于此。在本发明中，只要至少获取盾尾空隙Δ即可，也可以不获取扇形段1的内表面2的半径分布。

另外，在上述第一～第三实施方式中，示出了绕中心轴线CA沿周向以大致相等的角度间隔配置有多个(四个)测量部10的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以采用非等角度的间隔来配置多个测量部10。

另外，在上述第一～第三实施方式中，示出了将距离传感器11(测量部10)配置于比罩面板101的内表面102更靠近盾构掘进机200的中心轴线CA的位置的例子，但本发明不限于此。在本发明中，距离传感器11(测量部10)如果比扇形段1的内表面2更靠向内周侧(中心轴线CA侧)，则也可以配置于比中心轴线CA更靠近罩面板101的内表面102的位置。

另外，在上述第一～第三实施方式中，示出了在壳14设置有壁部14a的例子，其中，所述壁部14a形成有能够射出测量光的贯穿的开口部14b，但本发明不限于此。例如，也可以如图13所示的变形例那样，在壳14还设置有用于向壳14内部供给空气的连接部16。在图13的例子中，连接部16设置于壳14侧面的壁部14a，与外部的空气路径AP连接。连接部16构成为，贯穿壁部14a而与壳14的内部连通，能够始终将从外部的空气路径AP供给的空气向壳14的内部送入。由此，可始终将向壳14的内部送入的空气从壳14的开口部14b排出。其结果是，能够利用从开口部14b排出的空气流，防止异物FM从壳14的外部进入开口部14b内，从而更有效地抑制异物FM附着于距离传感器11而使测量精度降低的情况。

另外，在上述第一～第三实施方式中，示出了在不测量时(待机时)，转动机构12使距离传感器11向距离传感器11的测量光的射出方向朝向壁部14a的待机位置TP转动的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以在不测量时，在距离传感器11的测量光的射出方向朝向开口部14b的位置待机。

另外，在上述第一～第三实施方式中，示出了在距离传感器11设置有壳14的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以不对距离传感器11设置壳14。

另外，在上述第一～第三实施方式中，示出了在距离传感器11(轴部11b)上设置有以能够从壳14的外部进行检测的方式设置的传感器位置识别部15的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以使距离传感器11的轴部11b不向外部露出，而是被壳14的上表面14c覆盖(不形成孔部14d)，并在壳14的上表面14c设置传感器位置识别部15。此外，也可以不设置传感器位置识别部15。

另外，在上述第一～第三实施方式中，示出了作为距离传感器11而使用激光测距仪的例子，但本发明不限于此。距离传感器11也可以是例如超声波测距仪、使用了激光以外的LED光源等的光学式的测距仪。

Claims (11)

1.一种盾尾空隙测量装置，其测量盾构掘进机的罩面板的内表面与组装成环状的扇形段的外表面之间的距离即盾尾空隙，其中，

所述盾尾空隙测量装置具备：

测量部，其包括：比所述扇形段的内表面更靠向内周侧配置的非接触式的距离传感器、使所述距离传感器在沿着所述盾构掘进机的掘进方向及半径方向的面内转动的转动机构、以及检测所述转动机构使所述距离传感器转动的转动位置的转动检测部；以及

控制部，其基于所述距离传感器的多个转动位置的测量结果中的所述扇形段的内表面上的多个点的测量结果及所述罩面板的内表面上的多个点的测量结果、和所述扇形段的厚度而计算出盾尾空隙。

2.根据权利要求1所述的盾尾空隙测量装置，其特征在于，

所述控制部基于所述扇形段的内表面上的多个点的测量结果而获取所述扇形段的内表面上的第一线段的位置，

基于所述罩面板的内表面上的多个点的测量结果而获取所述罩面板的内表面上的第二线段的位置，

基于所述第一线段及所述第二线段的各位置和所述扇形段的厚度而计算出盾尾空隙。

3.根据权利要求1所述的盾尾空隙测量装置，其特征在于，

所述测量部在绕所述盾构掘进机的中心轴线的相互不同的位置配置有三个以上，

所述控制部构成为，基于从各个所述距离传感器获得的所述扇形段的内表面上的多个点的测量结果而获取所述扇形段的内表面的半径分布。

4.根据权利要求1所述的盾尾空隙测量装置，其特征在于，

所述距离传感器配置于比所述罩面板的内表面更靠近所述盾构掘进机的中心轴线的位置。

5.根据权利要求1所述的盾尾空隙测量装置，其特征在于，

所述转动机构构成为，使所述距离传感器每次转动规定的单位角度，

所述控制部基于使所述距离传感器每次转动所述单位角度所测量的测量点组中的所述扇形段的内表面上的三点以上的各测量结果、和所述罩面板的内表面上的三点以上的各测量结果而计算出盾尾空隙。

6.根据权利要求5所述的盾尾空隙测量装置，其特征在于，

所述控制部构成为，根据所述扇形段的种类而变更盾尾空隙的测量方法。

7.根据权利要求1所述的盾尾空隙测量装置，其特征在于，

所述距离传感器是射出测量光的光学式传感器，

所述测量部还包含能够转动地收纳所述距离传感器的壳，

所述壳具有壁部，所述壁部形成有能够使所述距离传感器在所述壳的内部转动并射出测量光的贯穿的开口部。

8.根据权利要求7所述的盾尾空隙测量装置，其特征在于，

所述转动机构构成为，在不测量时，使所述距离传感器向所述距离传感器的所述测量光的射出方向朝向所述开口部以外的所述壁部的待机位置转动。

9.根据权利要求7所述的盾尾空隙测量装置，其特征在于，

所述测量部还包含设置成能够从外部检测所述壳或者所述距离传感器的任意一个的传感器位置识别部。

10.一种盾构掘进机，其具备：圆筒状的罩面板；

设置于所述罩面板的一端部的刀盘；以及

盾尾空隙测量装置，其配置于所述罩面板的内部，并测量所述罩面板的内表面与组装成环状的扇形段的外表面之间的距离即盾尾空隙，

所述盾尾空隙测量装置包含：

测量部，其包括：比所述扇形段的内表面更靠向内周侧配置的非接触式的距离传感器、使所述距离传感器在沿着掘进方向及半径方向的面内转动的转动机构、以及检测所述转动机构使所述距离传感器转动的转动位置的转动检测部；以及

控制部，其基于所述距离传感器的多个转动位置的测量结果中的所述扇形段的内表面上的多个点的测量结果及所述罩面板的内表面上的多个点的测量结果、和所述扇形段的厚度而计算出盾尾空隙。

11.一种盾尾空隙测量方法，其测量盾构机的罩面板的内表面与组装成环状的扇形段的外表面之间的距离即盾尾空隙，其中，所述方法具备以下步骤：

使比所述扇形段的内表面更靠向内周侧配置的非接触式的距离传感器在沿着所述盾构机的掘进方向及半径方向的面内转动，并获取所述距离传感器的多个转动位置的测量结果；以及，

基于所述距离传感器的多个转动位置的测量结果中的所述扇形段的内表面上的多个点的测量结果及所述罩面板的内表面上的多个点的测量结果、和所述扇形段的厚度而计算出盾尾空隙。