JP2000352298A - シールドマシンのテールクリアランス計測装置及びセグメント位置・姿勢計測システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールドマシンの掘進制御のためのデータと
して有用なテールクリアランスＣの計測を容易に行うと
共に、信頼性の高い計測値を得る。 【解決手段】 ケーシング１を既設セグメントＳの端部
における任意の計測箇所に位置決めし、ケーシング１に
軸方向移動自在に設けられた測針２を、その先端２２ａ
がセグメントの外径位置にある原点復帰状態からシール
ドマシンのスキンプレート１０１の内周面と当接するま
で移動させる。ケーシング１と測針２との間はベローズ
３で密封されている。測針２の移動量はフォトセンサ
４，５で検出され、これによってテールクリアランスＣ
が計測される。その計測値は、左右及び上下のシールド
ジャッキに内蔵したストローク計によるストローク計測
値と共に、掘進制御システムに送られることによって、
シールドマシンの掘進方向や、このシールドマシンと既
設セグメントの先端部との相対的な旋回角及び俯仰角を
高精度に制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】シールド工法において、シー
ルドマシンのスキンプレートとセグメントとの隙間（テ
ールクリアランス）を計測し、シールドマシンの掘進制
御及びセグメントによる一次覆工の組立制御に有用なデ
ータを提供する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０はシールドマシン１００によるト
ンネル掘削状況を概略的に示すものである。シールドマ
シン１００は、略円筒形のスキンプレート１０１の掘進
方向前端で、円盤状のカッタヘッド１０２をスキンプレ
ート１０１の軸心部を中心に回転させて前面の地盤ある
いは岩盤を掘削し、これによって発生した掘削土（ズ
リ）をカッタヘッド１０２の背面のチャンバ１０３内に
導入して、カッタヘッド１０２の回転に伴って撹拌し、
このチャンバ１０３から後方へ延在されたスクリュコン
ベア１０４を介して排出し、適宜搬送手段を介して地上
へ排出するようになっている。

【０００３】また、シールドマシン１００の掘進方向後
端（テール）１００ａでは、掘削された坑内壁に、図示
されていないエレクタによって複数のセグメントＳを環
状に組み立てて、土圧に耐えるための一次覆工を施して
いる。そして、セグメントＳを例えば１リング分だけ組
み立てたら、このセグメントＳの前端に推進用油圧ジャ
ッキ１０５を当てて押圧することによって、その反力で
シールドマシン１００を前記１リング分の軸方向長さに
相当する一定距離だけ掘進させてから、次の１リング分
のセグメントＳの組み立てを行うといったサイクルを繰
り返す。

【０００４】ところで、上述のようなシールドマシン１
００による施工は、通常、１日に例えば昼夜２回の交替
制で行われており、昼あるいは夜の片番施工終了時に、
その時点でのシールドマシンの位置と共に、今回施工さ
れたセグメントＳのリング数と前回までの施工リング数
を、測量機を用いた測量によって確認し、以後の掘進計
画及びセグメント組立計画を立てている。しかし、この
場合は、セグメント先端位置やその姿勢の計測が１日に
数回程度の片番単位でしか計測できないため、掘進計画
及びセグメント組立計画を柔軟に変更することが困難で
あるといった問題が指摘される。

【０００５】また、シールドマシン１００の稼働中にお
ける位置及び方位角等は、ジャイロによって計測され、
俯仰方向の姿勢は、水位計によるレベル計測がなされて
いるが、セグメントＳの相対位置や姿勢に関しては、下
げ振りを用いて俯仰角（ピッチング）の計測だけが行わ
れており、高精度の測定が期待できない。

【０００６】また、シールドマシン１００のテール１０
０ａにおいて、スキンプレート１０１の内周面とこれに
径方向に対向する既設セグメントＳの外周面とのクリア
ランス（テールクリアランスという）は、シールドマシ
ン１００の掘進方向と既設セグメントＳの方向との相対
的な関係によって変化するため、これを計測し、その計
測値を掘進方向の制御やセグメント組立制御のためのデ
ータとして利用している。前記テールクリアランスの計
測は、例えば大口径シールドマシンの場合は、スキンプ
レート１０１のテール部に超音波センサ等の非接触式の
位置検出手段を設置して行っており、このような位置検
出手段を設置できない小口径のシールドマシンの場合
は、作業員が巻尺や他の計測具を用いて手作業でテール
クリアランスを計測している。

【０００７】テールクリアランスの計測は、図１０
（Ｂ）に示すように上下左右の四箇所で行われ、すなわ
ち上部クリアランスＣＴ、下部クリアランスＣＢ、左側
クリアランスＣＬ、右側クリアランスＣＲのそれぞれを
計測するが、スキンプレート１０１の内周下部には、ズ
リから排出されたり外部から浸入した水が溜まっている
ため、超音波センサ等の非接触式位置検出手段による下
部クリアランスＣＢの計測を行うことは困難である。ま
た、小口径シールドにおいて作業員が巻尺等で計測した
場合は、その信頼性が作業員の熟練度等に左右されるこ
とになり、しかも計測結果をインタホンで連絡したり、
キーボード等によって制御装置へ入力する必要があるた
め、面倒であるばかりでなく連絡ミスあるいは入力ミス
も起こりやすいといった問題がある。

【０００８】一方、シールドマシン１００の掘進速度や
掘進方向の制御は、先に説明したジャイロによる計測の
ほか、スキンプレート１０１の内周に複数配置されたシ
ールドジャッキ１０５のストロークを計測することによ
っても行われている。そしてその計測手段としては、従
来、シールドジャッキ１０５の外側にワイヤ繰り出し式
のインクリメンタル型のストローク計を取り付け、左右
二箇所のシールドジャッキのストロークを計測してい
る。

【０００９】しかし、ワイヤ繰り出し式のストローク計
は、シールドマシン下部のシールドジャッキに取り付け
ることが困難であり、しかもジャッキが収縮した時のワ
イヤ巻き取り過程での乱巻きによって測定誤差を生じる
ことがあるため、随時ゼロリセットする必要がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
事情のもとになされたもので、その主な技術的課題とす
るところは、テールクリアランス等の測定誤差を極力少
なくして、シールドマシンの掘進制御及びセグメントに
よる一次覆工の組立制御を高精度に行うことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を有
効に解決するための手段として、本発明に係るシールド
マシンのテールクリアランス計測装置は、シールドマシ
ン後部で組み立てられた既設セグメントの端部に位置決
めされるケーシングと、このケーシングに軸方向移動自
在に設けられ先端が前記スキンプレートの内面に接触可
能な測針と、前記ケーシングと測針との間を密封するシ
ール部材と、前記ケーシング内に配置されこのケーシン
グに対する前記測針の移動量を検出するストロークセン
サと、このストロークセンサからの検出信号に基づいて
計測値の演算を行う演算処理部とを備える。

【００１２】すなわち、本発明のテールクリアランス計
測装置を用いたシールドマシンのテールクリアランス計
測においては、ケーシングは、組み立てられたセグメン
トの端部における任意の位置に位置決めする。そして測
針を、その先端がセグメントの外径位置にある原点復帰
状態からシールドマシンのスキンプレートの内周面と当
接するまで移動させる。この測針の移動量はストローク
センサで検出され、その検出信号から演算処理部におい
てテールクリアランスが計測される。

【００１３】ストロークセンサとしては、例えば光セン
サあるいは磁気センサ、リニアエンコーダ等によるパル
スカウント方式のものが好適に採用され、前記原点復帰
状態で計測値を０に設定される。また、前記測針は、ケ
ーシング内へ最も後退した前記原点復帰状態では先端が
セグメントの外径位置にあるように、長さ調節可能とす
る。

【００１４】測針とケーシングとの間はシール部材で密
封されているので、センサ等が収容されたケーシング内
には水や異物が浸入せず、したがって、ズリから排出さ
れたり外部から浸入した水が溜まっているスキンプレー
ト下部でのテールクリアランス計測も可能である。演算
処理部により演算された計測データは、送信部を介して
外部の掘進制御手段等へ送られる。

【００１５】また、本発明において一層好ましくは、上
記テールクリアランス計測装置による計測データは、シ
ールドマシンの上下左右のシールドジャッキに内蔵され
このシールドジャッキのストロークを計測するジャッキ
ストローク計測装置からの計測値データと共に、シール
ドマシンとセグメントとの相対位置及び姿勢を演算する
ホストコンピュータへ送られる。このようにすれば、シ
ールドマシンの位置や姿勢及び既設セグメントの状況
を、リアルタイムに認識することができるので、シール
ドマシンの掘進方向や、このシールドマシンと既設セグ
メントとの相対的な旋回角及び俯仰角を高精度に制御す
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るテールクリ
アランス計測装置の好ましい一実施形態を取付状態で示
すもので、参照符号１０１はシールドマシンのテールの
スキンプレート、参照符号Ｓは、前記テールでトンネル
掘削面の一次覆工体として環状に組み立てられたセグメ
ントの一部を示すものである。この実施形態によるテー
ルクリアランス計測装置２００は、ケーシング１と、こ
のケーシング１に軸方向移動自在に設けられた測針２
と、前記ケーシング１と測針２との間を密封するシール
部材としてのベローズ３と、前記測針２の移動量を検出
するストロークセンサとしての一対のフォトセンサ４，
５と、操作パネル６５を有する制御部６と、測定原点リ
セット用のマイクロスイッチ７と、電池ボックス８等を
備える。

【００１７】ケーシング１は長手方向一端にＬ字形の屈
曲形状を呈する位置決め金具１１を有すると共に開口部
１２が開設されている。前記位置決め金具１１は、テー
ルクリアランス計測作業の際に、既設セグメントＳの先
端における内周側の縁部に当てることによって、ケーシ
ング１を計測箇所に位置決めするものである。

【００１８】測針２は、ケーシング１内にその開口部１
２から長手方向移動自在に挿入されたスライダ２１と、
このスライダ２１の外端に形成された筒状部２１ａに止
め螺子２３によって取り付けられた測針本体２２とから
なる。ベローズ３は前記スライダ２１の外端近傍に形成
されたフランジ部２１ｂと、前記開口部１２との間に設
けられており、測針２の軸方向移動に伴って伸縮しなが
ら、前記開口部１２と測針２との間の密封状態を保つよ
うになっている。また、参照符号２４は測針２を移動さ
せる時に手指で摘むためのレバーである。

【００１９】測針２のスライダ２１は、所要数のスライ
ドガイド２５によって移動方向がケーシング１の長手方
向へ案内されており、図２（Ａ）に示すように長手方向
所定間隔で多数のスリット２１ａが開設されている。フ
ォトセンサ４，５は、それぞれＬＥＤ等からなる投光部
４１，５１とフォトトランジスタ等からなる受光部４
２，５２とが前記スライダ２１の両側で互いに対向する
ようにカップリングされ、受光部４２，５２が、前記ス
リット２１ａを通過した光を電気信号に変換するもので
ある。したがって、測針２の操作によってスライダ２１
が移動すると、投光部４１，５１と受光部４２，５２と
の間で光路の遮断と開放とが交互に行われることによっ
て、パルス信号が出力される。

【００２０】また、スライダ２１におけるスリット２１
ａの開設ピッチをｐとすると、フォトセンサ４，５の配
置間隔ｗは、ｐの整数倍よりも例えばｐ／４大きい（又
は小さい）ものとなっている。このため、図２（Ａ）に
おいてスライダ２１が下方へ移動した場合は、図２
（Ｂ）に示すように、フォトセンサ５の受光部５２から
出力される周期ｔの信号波形はフォトセンサ４の受光部
４２から出力される周期ｔの信号波形に対してｔ／４だ
け遅れを生じることになり、逆にスライダ２２が上方へ
移動した場合は、図２（Ｃ）に示すように、フォトセン
サ５の受光部５２から出力される信号波形はフォトセン
サ４の受光部４２から出力される信号波形に対してｔ／
４だけ先行することになる。したがって、フォトセンサ
４のパルス信号に対するフォトセンサ５のパルス信号の
遅れ又は進みから、計測値をカウントアップ又はカウン
トダウンすることができる。

【００２１】図３及び図４はこの実施形態による計測機
構の概略構成を示すものである。制御部６は、フォトセ
ンサ４，５からの信号による測針移動量の計測や各種演
算処理及びデータの記憶を行うワンチップコンピュータ
６１と、このワンチップコンピュータ６１から出力され
る計測値や計測位置データを液晶ディスプレイ等により
表示する表示部６２と、複数のキー６３と、前記計測デ
ータ及び計測位置データを外部へ送信するための送信部
６４と、前記表示部６２及びキー６３が配置された操作
パネル等を備える。前記計測値や計測位置データはアン
テナ２０１を介して受信機２０２で受信され、必要な信
号処理がなされて掘進制御システム２０３に送られる。

【００２２】図５は操作パネル６５の盤面を例示したも
のである。すなわち、例えば表示部６２は、計測位置表
示窓６２ａ及び二桁の数値表示窓６２ｂからなり、計測
位置表示窓６２ａには、先に説明した図１０（Ｂ）に示
すテール上部クリアランスＣＴ、下部クリアランスＣ
Ｂ、左側クリアランスＣＬ、右側クリアランスＣＲのう
ちのどの計測値であるかがアルファベットで表示され、
数値表示窓６２ｂに表示される計測値の単位はｍｍであ
る。また、キー６３のうち、６３ａは電源キーであり、
６３ｂはワンチップコンピュータ６１による計測値の掘
進制御システム２０３への転送を指示するキーであり、
６３ｃは前記計測値及び計測位置データを消去するキー
であり、６３ｄ〜６３ｇは計測位置指定キーであり、６
３ｈはワンチップコンピュータ６１に計測値の記憶を指
示するキーである。

【００２３】測定原点リセット用マイクロスイッチ７
は、測針２のスライダ２１の頭部２１ｃが接触すること
によってワンチップコンピュータ６１にリセット信号す
なわちゼロ点信号を送るものである。したがってワンチ
ップコンピュータ６１は、前記スライダ２１がその頭部
２１ｃをマイクロスイッチ７に当接した原点位置からの
移動量を、フォトセンサ４，５からの二相信号のカウン
トアップ又はカウントダウンによって計測することがで
きる。

【００２４】以上の構成を有するテールクリアランス計
測装置２００は、予め、セグメントＳの厚さに応じて、
測針２の取付長Ｌを調整する。この調整は図１に示すよ
うに、ケーシング１を位置決め金具１１で既設セグメン
トＳの先端における内周側の縁部に位置決めし、測針２
をそのスライダ２１の頭部２１ｃがマイクロスイッチ７
に当接する原点位置まで後退させた状態で、測針本体２
２の先端２２ａの位置が既設セグメントＳの外径位置と
一致するように、止め螺子２３による測針本体２２の取
付位置を変更するか、あるいは測針本体２２を切断する
といった方法によって行う。

【００２５】先に図１０で説明したように、シールドト
ンネルの掘削工事においては、既設セグメントＳの先端
に推進用油圧ジャッキ１０５を当てて押圧することによ
って、その反力でシールドマシン１００を一定距離だけ
掘進させてから、前記既設セグメントＳの先端にセグメ
ントを１リング分増設するといったサイクルが繰り返さ
れる。そしてテールクリアランスＣの計測は、前記セグ
メントＳの増設工程終了時点で行われる。

【００２６】テールクリアランスＣの計測の際には、ま
ず操作パネル６５における電源キー６３ａをＯＮにした
ら、図１に示されるように、いったん、測針２をそのス
ライダ２１の頭部２１ｃがマイクロスイッチ７に当接す
る原点位置まで後退させることによって０設定してか
ら、操作パネル６５における計測位置指定キー６３ｄ〜
６３ｇの選択によって、最初の計測位置を指定する。例
えば、最初に上部クリアランスＣＴを計測する場合は、
「上」キー６３ｄを押す。これによって、操作パネル６
５における表示部６２の計測位置表示窓６２ａには、指
定された計測位置がアルファベットで表示される。

【００２７】次に、指定した計測位置で、図１に示され
るようにケーシング１を位置決めし、レバー２４を手指
で摘んで、測針２をその測針本体２２の先端２２ａがシ
ールドマシンのスキンプレート１０１の内面と当接する
まで、このスキンプレート１０１の径方向に移動させ
る。これに伴って、ケーシング１の開口部１２と測針２
のフランジ部２１ｂとの間でベローズ３が伸長される。

【００２８】測針２が原点位置から移動を開始すると、
そのスライダ２１の頭部２１ｃがマイクロスイッチ７か
ら離れるのでリセット状態が解除されると共に、フォト
センサ４，５から測針２の移動量に対応したパルス数の
計測信号が出力され、制御部６のワンチップコンピュー
タ６１による計測動作が行われる。そして図６に示され
るように、既設セグメントＳの外径とスキンプレート１
０１の内径との間のテールクリアランスＣは、測針２の
移動量Ｌとして計測される。計測値は、操作パネル６５
における表示部６２の数値表示窓６２ｂにｍｍ単位で表
示され、操作パネル６５における「計測」キー６３ｈを
押すことによって、ワンチップコンピュータ６１のメモ
リ部に記憶される。

【００２９】次に、二番目の計測部位を計測する場合
は、上述と同様に、操作パネル６５における計測位置指
定キー６３ｄ〜６３ｇによってその計測位置を指定して
から、その指定した計測位置で図１に示されるようにケ
ーシング１を位置決めし、測針２における測針本体２２
の先端２２ａがシールドマシンのスキンプレート１０１
の内面と当接移動させ、これによる計測値を、操作パネ
ル６５の「計測」キー６３ｈを押すことによって、ワン
チップコンピュータ６１のメモリ部に記憶する。そし
て、このような作業の繰り返しによって、図１０に示さ
れる上部クリアランスＣＴ、下部クリアランスＣＢ、左
側クリアランスＣＬ、右側クリアランスＣＲの全てを計
測したら、操作パネル６５の「転送」キー６３ｂを押す
ことによって、ワンチップコンピュータ６１に記憶され
たこれらＣＴ〜ＣＲの各計測値を、送信部６４を介して
掘進制御システム２０３へ転送する。

【００３０】各クリアランスＣＴ、ＣＢ、ＣＬ、ＣＲの
うち、下部クリアランスＣＢでは、ズリから排出された
り外部から浸入した水が溜まっている場合があるが、ケ
ーシング１の開口部１２と測針２との間は、伸縮可能な
ベローズ３で密封されているため、ケーシング１内に水
が浸入するようなことはない。しかも計測値は操作パネ
ル６５の表示部６２に表示されるので、読み取りやすい
ばかりでなく、一時的にワンチップコンピュータ６１に
記憶された後、掘進制御システム２０３へ転送されるた
め、作業員がインタホン等で連絡したり、読み取った数
値をキーボード等に入力する場合のようなミスも起こり
にくい。

【００３１】また二番目以降の計測位置での計測におい
ては、その都度、測針２を図１に示される原点位置まで
後退させることによってリセットする必要はない。すな
わち、二番目以降の計測位置におけるテールクリアラン
スが、先行して計測した計測値よりも大きい場合は、そ
の分だけ測針２を更に突出方向へ移動させて測針本体２
２の先端２２ａをスキンプレート１０１の内面と当接さ
せることになるので、フォトセンサ４，５からの二相信
号によって計測値が更にカウントアップされる。また逆
に、二番目以降の計測位置におけるテールクリアランス
が先行計測値よりも小さい場合は、その分だけ測針２が
ケーシング１内へ後退するので、計測値がカウントダウ
ンされる。

【００３２】テールクリアランス計測装置２００による
テールクリアランスＣＴ〜ＣＲの計測データは、好まし
くは図７に示されるように、シールドジャッキ１０５に
内蔵したジャッキストローク計２１０による計測データ
と共に、掘進制御システム２０３へ送ることによって、
セグメント位置・姿勢計測システムを構成し、シールド
マシン１００の掘進方向の制御やセグメントＳの組立制
御を行うことができる。

【００３３】シールドマシン１００を推進させるシール
ドジャッキ１０５は、図８に示されるように、スキンプ
レート１０１の内周に例えば４５°間隔で配置されてお
り、このうち左右に位置するシールドジャッキ１０５
Ｌ，１０５Ｒは、そのジャッキストロークによって、シ
ールドマシン１００の方位（水平方向の旋回角）を制御
し、上下に位置するシールドジャッキ１０５Ｔ，１０５
Ｂは、そのジャッキストロークによって、シールドマシ
ン１００の俯仰角を制御するものである。そしてジャッ
キストローク計２１０は、これらのシールドジャッキ１
０５Ｌ〜１０５Ｂに一つおきに、すなわち図８において
斜線が付された９０°間隔のシールドジャッキ１０５に
内蔵されている。

【００３４】シールドジャッキ１０５は、図９に示され
るように、スキンプレート１０１に固定されるシリンダ
１０５ａ内にピストン１０５ｂが軸方向摺動自在に配置
され、このピストン１０５ｂから軸方向に延びるロッド
１０５ｃが、シリンダ１０５ａの一端から外部へ導出さ
れた構造を有し、シリンダ１０５ａ内におけるピストン
１０５ｂの両側の室のうちいずれか一方に、油圧ポート
１０５ｄ，１０５ｅを介して油圧を選択的に供給し、他
方の油圧を開放することによって、ピストン１０５ｂと
共にロッド１０５ｃが軸方向へ往復移動するものであ
る。そして、ロッド１０５ｃの先端部で既設セグメント
Ｓを後方へ押圧することにより、その反力でシールドマ
シン１００に推進力を与えるものである。

【００３５】シールドジャッキ１０５Ｌ，１０５Ｒ，１
０５Ｔ，１０５Ｂに内蔵されたジャッキストローク計２
１０は、シリンダ１０５ａにおけるロッド１０５ｃの導
出部と反対側の端壁に固定されたプローブ２１１と、こ
のプローブ２１１に取り付けられると共に前記ロッド１
０５ｃの軸心に沿って形成された孔内に挿入された磁性
体からなるリニアスケール２１２と、前記孔の開口部近
傍に、前記リニアスケール２１２の外周を取り囲むよう
に配置された環状のマグネット２１３とを備える。

【００３６】すなわち、リニアスケール２１２にパルス
電流を与えると、この電流によりリニアスケール２１２
に瞬間的に発生する磁場と、マグネット２１３の地場と
の干渉によって、マグネット２１３の内周位置でリニア
スケール２１２に捩り方向の磁歪が発生し、この磁歪が
超音波振動としてリニアスケール２１２を軸方向に伝播
して、プローブ２１１で受波されるようになっている。
各プローブ２１１には位置出力プロセッサ２１４が接続
されており、この位置出力プロセッサ２１４は、リニア
スケール２１２への各パルス電流の通電時刻から、プロ
ーブ２１１での受波時刻までの時間をカウントすること
によって、ロッド１０５ｃのストロークと対応するマグ
ネット２１３の位置を演算し、その位置データを出力す
るものである。

【００３７】また、左右に位置するストローク計内蔵シ
ールドジャッキ１０５Ｌ，１０５Ｒのプローブ２１１に
は、上記位置出力プロセッサ２１４のほか、速度出力プ
ロセッサ２１５が接続されている。すなわちこの速度出
力プロセッサ２１５は、単位時間当たりのマグネット２
１３の位置データの変化から、ロッド１０５ｃの相対速
度（シリンダ１０５ａの推進速度）を演算し、その速度
データを出力するものである。

【００３８】なお、下側のシールドジャッキ１０５Ｂが
存在するスキンプレート１０１の内周下部には、ズリ
（掘削土）から排出されたり外部から浸入した水が溜ま
っているが、ジャッキストローク計２１０は、シリンダ
１０５ａに内蔵されているため、計測に支承を生じるこ
とはない。

【００３９】図７に示されるように、掘進制御システム
２０３は、既設セグメントＳによる坑内の後方台車に組
み込まれたローカルコンピュータ（シーケンサ）２０３
ａと、地上のコントロールルームに設置されたホストコ
ンピュータ２０３ｂ及びディスプレイ２０３ｃ等で構成
される。先に説明したように、受信機２０２で受信され
たテールクリアランス計測装置２００によるテールクリ
アランスＣＴ〜ＣＲの計測データや、上記ジャッキスト
ローク計２１０からの位置データ及び速度データは、前
記ローカルコンピュータ２０３ａを介して地上のホスト
コンピュータ２０３ｂへ転送される。ホストコンピュー
タ２０３ｂは、これらの計測データによって地中におけ
るシールドマシン１００の位置及び掘進方向や、このシ
ールドマシン１００と既設セグメントＳの先端部との相
対的な旋回角及び俯仰角を演算し、その演算結果をディ
スプレイ２０３ｃに三次元の画像として出力表示するも
のである。

【００４０】したがって、この構成によれば、シールド
マシン１００の位置や姿勢、及び既設セグメントＳの状
況が、ディスプレイ２０３ｃにおける三次元画像によっ
て、リアルタイムに認識することができ、これに基づい
て、各シールドジャッキ１０５のストローク等を制御
し、シールドマシン１００の掘進方向や、このシールド
マシン１００と既設セグメントＳの先端部との相対的な
旋回角及び俯仰角を高精度に制御することができる。ま
た、以後の掘進計画、例えばシールドジャッキの選択
や、セグメント組立計画、例えば掘進方向の修正による
テーパセグメントの使用等を、臨機応変に変更すること
ができ、効率の良い、高精度の施工が可能となる。

【００４１】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。例えば、測針２の移動量（テールク
リアランスＣ）を計測するストロークセンサとしては、
フォトセンサ以外にも、磁気センサ、リニアエンコーダ
等が使用可能である。この場合、測針２のスライダ２１
の構成も、スリット２１ａの代わりに所定間隔で磁極を
形成したものなど、ストロークセンサの種類に応じて適
宜に変更される。またベローズ３は、計測を終了した時
に測針２を自動的に原点位置へ復帰させる弾性復帰力を
有するものであっても良い。

【００４２】

【発明の効果】本発明のテールクリアランス計測装置に
よれば、センサでテールクリアランスを直接計測するも
のではなく、セグメントの外径からスキンプレートの内
面まで移動させた測針の移動量を、ストロークセンサで
検出することによりテールクリアランスを計測するもの
であるため、ズリから排出されたり外部から浸入した水
が溜まっているスキンプレート下部のクリアランスの計
測も容易に行うことができ、しかも、その信頼性が作業
員の熟練度等に左右されないため、信頼性の高い計測デ
ータを得ることができる。

【００４３】また、テールクリアランス計測値は、送信
部を介してシールドマシンの掘進制御システムへ送信さ
れ、この計測値を、左右及び上下のシールドジャッキに
内蔵したジャッキストローク計によるジャッキストロー
ク計測値と共に前記掘進制御システムのコンピュータに
取り込むことによって、シールドマシンの掘進方向や、
このシールドマシンと既設セグメントの先端部との相対
的な旋回角及び俯仰角を高精度に制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るテールクリアランス計測装置の好
ましい一実施形態を取付状態で示す概略的な断面図であ
る。

【図２】上記実施形態において、測針のスライダの移動
とフォトセンサからの出力信号との関係を示す説明図で
ある。

【図３】上記実施形態における計測機構の概略構成説明
図である。

【図４】上記実施形態のテールクリアランス計測装置を
有する掘進制御システムの概略構成を示す説明図であ
る。

【図５】上記実施形態における操作パネルの盤面を示す
説明図である。

【図６】上記実施形態のテールクリアランス計測装置に
よる計測状態を示す概略的な断面図である。

【図７】上記実施形態のテールクリアランス計測装置及
びジャッキストローク計を有する掘進制御システムの概
略構成を示す説明図である。

【図８】上記実施形態におけるシールドジャッキ及びジ
ャッキストローク計の配置を示す説明図である。

【図９】上記実施形態におけるシールドジャッキ及びジ
ャッキストローク計の概略構成を示す説明図である。

【図１０】シールドマシンによるトンネル掘削状況を概
略的に示すもので、（Ａ）は掘進方向に添った断面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 測針 ２２ 測針本体 ３ ベローズ（シール部材） ４，５ フォトセンサ（ストロークセンサ） ６ 制御部 ６１ ワンチップコンピュータ（演算処理部） ６４ 送信部 ７ マイクロスイッチ １００ シールドマシン １０１ スキンプレート １０５ シールドジャッキ ２０３ 掘進制御システム ２１０ ジャッキストローク計 Ｓ 既設セグメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 檜垣 和弘 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号 株 式会社フジタ内 Ｆターム(参考） 2D054 AC02 AD20 GA06 GA25 GA65 GA96 2F069 AA44 BB01 BB40 DD01 DD13 DD25 GG01 GG07 GG62 HH02 HH14 KK10 MM04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールドマシンのスキンプレートのテー
   ル部とこのテール内周で組み立てられたセグメントとの
   径方向対向面間のクリアランスを計測するものであっ
   て、 前記セグメントの端部に位置決めされるケーシングと、 このケーシングに軸方向移動自在に設けられ先端が前記
   スキンプレートの内面に接触可能な測針と、 前記ケーシングと測針との間を密封するシール部材と、 前記ケーシング内に配置されこのケーシングに対する前
   記測針の移動量を検出するストロークセンサと、 このストロークセンサからの検出信号に基づいて計測値
   の演算を行う演算処理部と、を備えることを特徴とする
   シールドマシンのテールクリアランス計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、 測針は、ケーシング内へ最も後退した原点復帰状態では
   先端がセグメントの外径位置にあるように、長さ調節可
   能であることを特徴とするシールドマシンのテールクリ
   アランス計測装置。
3. 【請求項３】 請求項１の記載において、 演算処理部による演算結果を表示する表示部及び前記演
   算結果を外部へ出力する送信部を備えることを特徴とす
   るシールドマシンのテールクリアランス計測装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載された
   シールドマシンのテールクリアランス計測装置による計
   測データが、スキンプレート内周における上下左右に配
   置されたシールドジャッキに内蔵されたジャッキストロ
   ーク計測装置からの計測値データと共に、シールドマシ
   ンとセグメントとの相対位置及び姿勢を演算するホスト
   コンピュータへ送られることを特徴とするセグメント位
   置・姿勢計測システム。