JP2011080319A - セグメントの組立計画方法と装置、およびセグメント組立装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の種類のセグメントを用いる場合に、分割片の組付位置および組付順序をオペレータの意思で簡単に決定できるようにする。
【解決手段】シールド掘進機により掘削されたトンネルの内壁に沿って環状に組み立てられる各種類のセグメントの組立計画方法。セグメントの種類毎に、該種類のセグメントを構成する各分割片のキー分割片に対する相対的な組付位置、および、各分割片の組付順序を定める規則が予め設定されている。ステップS１で、セグメントの種類を入力部により計画部へ入力するとともに、キー分割片の組付位置が、複数の分割片の組付位置のうち、最も高い組付位置となる範囲で、キー分割片の組付位置を入力部により計画部へ入力する。ステップS２で、計画部により、設定に従って、入力された種類と、入力されたキー分割片の組付位置とに基づいて、当該種類のセグメントを構成する各分割片の組付位置および組付順序を決定して出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は、シールド掘進機により掘削されたトンネルの内壁に沿って環状に組み立てられる各種類のセグメントの組立計画方法と装置、および、セグメントの組立計画装置を備えるセグメント組立装置に関する。

シールド掘進機は、カッタヘッド、エレクタ装置、シールドジャッキなどを備える。カッタヘッドは、シールド掘削機本体の前部に設けられ、駆動モータによって回転駆動され、これにより、トンネルを掘削する。エレクタ装置は、トンネルの内壁に沿ってセグメントを環状に組み付ける動作を行う。シールドジャッキは、シールド掘削機本体の周方向に複数配置され、組み付けられたセグメントを後方に押し付けることで、セグメントから押し付け反力を受け、これにより、シールド掘削機本体を前進させる。このようなシールド掘削機は、例えば下記の特許文献１に記載されている。

上述のセグメントは、トンネル掘削の進行に従って順に１つずつ組み付けられていく。即ち、１つのセグメントが組み付けられ、掘削が所定距離だけ進んだら、当該セグメントに、次のセグメントを掘削方向（前後方向）に結合させ、さらに掘削を所定距離だけ進ませ、この手順を繰り返していく。

特開２００６−１８８８２１号公報

セグメントは、複数の分割片を環状に組み立てることで形成される。１つのトンネルを掘削する過程で、複数種類のセグメントを互いに掘削方向に結合させていく場合、セグメントの種類に応じて、当該セグメントを構成する各分割片の組付位置および組付順序を適切に決定し、決定した組付位置および組付順序に従ってセグメントを組み立てる必要がある。

セグメントを構成する複数の分割片の組付位置および組付順序を、オペレータ（即ち、人）が自由に決められるようにすることが望まれている。

しかし、同じ種類のセグメントを複数用いる場合であっても、これらセグメント毎に、これを構成する分割片の組付位置および組付順序を変更することが好ましいため、分割片の組付位置および組付順序をオペレータが決定するには手間がかかる。その上、複数の種類のセグメントを用いる場合には、分割片の組付位置および組付順序を決定することに一層の手間がかかる。

そこで、本発明の目的は、複数の種類のセグメントを用いる場合に、分割片の組付位置および組付順序をオペレータの意思で簡単に決定できるようにすることにある。

本発明によると、シールド掘進機により掘削されたトンネルの内壁に沿って環状に組み立てられる各種類のセグメントの組立計画方法であって、
セグメントは、複数の分割片を環状に組み立てることで形成され、これら分割片には、組み立てにおいて最後に組み付けられるキー分割片が含まれており、
セグメントの種類毎に、該種類のセグメントを構成する各分割片のキー分割片に対する相対的な組付位置、および、各分割片の組付順序を定める規則が予め設定されており、
（Ａ）セグメントの種類を入力部により計画部へ入力するとともに、キー分割片の組付位置が、前記複数の分割片の組付位置のうち、前記環状において最も高い組付位置となる範囲で、キー分割片の組付位置を入力部により計画部へ入力し、
（Ｂ）前記計画部により、前記設定に従って、入力された前記種類と、入力されたキー分割片の組付位置とに基づいて、当該種類のセグメントを構成する各分割片の組付位置および組付順序を決定して出力する、ことを特徴とするセグメントの組立計画方法が提供される。

また、上記目的を達成するため、本発明によると、シールド掘進機により掘削されたトンネルの内壁に沿って環状に組み立てられる各種類のセグメントの組立計画装置であって、
セグメントは、複数の分割片を環状に組み立てることで形成され、これら分割片には、組み立てにおいて最後に組み付けられるキー分割片が含まれ、
セグメントの種類毎に、該種類のセグメントを構成する各分割片のキー分割片に対する相対的な組付位置、および、各分割片の組付順序を定める規則が予め設定されており、
セグメントの種類と、キー分割片の組付位置とを入力するための入力部と、
前記設定に従って、入力された種類と、入力されたキー分割片の組付位置とに基づいて、当該種類のセグメントを構成する各分割片の組付位置および組付順序を決定して出力する計画部と、を備える、ことを特徴とするセグメントの組立計画装置が提供される。

好ましくは、各分割片は、前記環状の中心に対する半径方向に位置決めされた後、時計回りまたは反時計回りに旋回させられることで、既に組み付けられた分割片に当接させて組み付けられるようになっており、
前記計画部は、組付順序が最初と最後の分割片以外の各分割片について、前記旋回の方向を決定する。

また、本発明によると、上述のセグメントの組立計画装置と、
複数の分割片を環状のセグメントに組み立てるエレクタ装置と、
前記組立計画装置により決定された組付位置および組付順序に基づいて、前記エレクタ装置の動作を制御する制御部と、を備える、ことを特徴とするセグメント組立装置が提供される。

本発明の好ましい実施形態によると、前記組立計画装置は、前記制御部と接続されていない状態で、前記入力部による入力、および、該入力に基づいた前記計画部による前記組付位置および組付順序の決定を行えるようになっている。

また、本発明の好ましい実施形態によると、前記組立計画装置は、前記制御部と接続されていない状態で、組付位置および組付順序を、前記入力部により、セグメントの種類と、キー分割片の組付位置とを新たに入力することで変更可能である。

上述した本発明によると、セグメントの種類毎に、該種類のセグメントを構成する各分割片のキー分割片に対する相対的な組付位置、および、各分割片の組付順序を定める規則が予め設定されており、セグメントの種類およびキー分割片の組付位置を入力部により入力し、計画部により、前記設定に従って、入力された種類とキー分割片の組付位置とに基づいて、当該種類のセグメントを構成する各分割片の組付位置および組付順序を決定して出力するので、入力部を用いて、セグメントの種類をオペレータが入力することで、各分割片の組付位置および組付順序をオペレータの意思で簡単に決定できる。

本発明の実施形態によるセグメントの組立計画装置を示すブロック図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、同じ種類のセグメントについて、キー分割片に対する他の分割片の組付位置と、組付順序を示すが、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の間でキー分割片の組付位置が異なる。 組立計画装置を用いた組立計画方法のフローチャートである。 キー分割片の組付位置として選択可能な箇所を組付位置番号１）〜１０）で示した図である。 組立スケジュール計算を示すアルゴリズムである。 セグメントを構成する複数の分割片の組付位置を示す位置番号ｉを示す。 本発明の実施形態によるセグメント組立装置を示すブロック図である。 シールド掘削機を示す概略断面図である。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

［セグメントの組立計画装置］
図１は、本発明の実施形態によるセグメントの組立計画装置１０を示すブロック図である。セグメントの組立計画装置１０は、シールド掘進機により掘削されたトンネルの内壁に沿って環状に組み立てられる各種類のセグメントの組立計画を行う。

１つのセグメントは、複数の分割片を環状に組み立てることで形成され、これら分割片には、組み立てにおいて最後に組み付けられるキー分割片が含まれる。
本実施形態によると、セグメントの種類毎に、該種類のセグメントを構成する各分割片のキー分割片に対する相対的な組付位置、および、各分割片を組み付ける順序（以下、組付順序という）を定める規則が予め設定されている。セグメントの種類は、セグメントの材質、環状方向における分割片の寸法、分割片の数、セグメントを固定するのに使用するボルトの数や位置、または、これらの組み合わせによって定められる。

セグメントの組立計画装置１０は、入力部３および計画部５を備える。

入力部３は、セグメントの種類と、キー分割片の組付位置とを入力するためのものである。例えば、入力部３は、キーボード、ボタンなどのオペレータが操作可能な装置であり、オペレータが入力部３を操作することで、セグメントの種類と、当該種類のセグメントを構成するキー分割片の組付位置とを計画部５に入力できる。
入力部３により、環状方向（即ち、上述の環状の中心周りの方向。以下、同様）における位置を示す値を、キー分割片の組付位置として入力してよい。例えば、環状の中心の真上を０度として、時計周りを正とした回転角（０度〜３６０度）をキー分割片の組付位置として入力してよい。この場合、入力した回転角が、キー分割片の環状方向における中心位置であるとしてよい。

計画部５は、上述の設定に従って各分割片の組付位置および組付順序を決定するように構成されている。即ち、計画部５は、前記設定に従って、入力された種類と、入力されたキー分割片の組付位置とに基づいて、当該種類のセグメントを構成する各分割片の組付位置および組付順序を決定して出力する。なお、セグメントを構成する各分割片のキー分割片に対する相対的な組付位置、および、各分割片を組み付ける組付順序を定める規則は、予め設定されて計画部５に記憶・保持されていてよい。また、計画部５は、セグメントの種類毎に、環状方向における各分割片の寸法を記憶しており、該寸法に基づいて、各分割片の組付位置を算出する。

好ましくは、１つのセグメントを構成する各分割片は、後述のセグメント組立装置２０により、前記環状の中心に対する半径方向に位置決めされた後、時計回りまたは反時計回りに旋回させられることで、既に組み付けられた分割片に環状方向に当接させられて組み付けられるようになっている。この場合、計画部５は、各セグメントについて、組付順序が最初と最後の分割片以外の各分割片について、前記旋回の方向を決定する。

計画部５は、シールド掘削機によるトンネル掘削の進行に従って、トンネル内において、順に１つずつ組み立てられていくセグメントの順序（以下、セグメント組付順序という）を記憶する。このセグメントの順序は、前記種類と、キー分割片の組付位置とが入力されたセグメントの順が、自動的にセグメント組立順序として定められてもよいし、前記種類と、キー分割片の組付位置とが入力された複数のセグメントについて、入力部３をオペレータが操作することで、所望のセグメント組立順序に定められてもよい。

上述の設定について、詳しく説明する。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）は、同じ種類のセグメントについての前記設定を示す。図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）において、セグメントＳは、分割片Ｓ１〜Ｓ１０から構成される。分割片Ｓ１０は、キー分割片である。分割片Ｓ１〜Ｓ１０は、互いに形状、寸法などが異なっていてよい。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）において、セグメントＳをトンネルの内壁面に沿って組み立てた場合の各分割片Ｓ１〜Ｓ１０の位置（即ち、組付位置）を示し、図２の下方が鉛直方向下方である。前記設定では、上述のように、各分割片Ｓ１〜Ｓ９のキー分割片Ｓ１０に対する相対的な組付位置は、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）の間で同じである。

また、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）において、各分割片Ｓ１〜Ｓ１０に対し引出し線で示された括弧書きの数字は、組付順序を示す組立番号である。即ち、組立番号の順で複数の分割片Ｓ１〜Ｓ１０が組み付けられていく。この例では、組付順序を定める規則として、図２のセグメント中心Ｃ周りの周方向において所定位置になる。分割片が、１番目となり、２番目は、１番目の分割片に対し時計周りまたは反時計周りの方向に隣接する分割片であり、３番目は、既に組み付けられた分割片に対し時計周りまたは反時計周りの方向に隣接する分割片であり、以降は、このように、既に組み付けられた分割片に対し時計周りまたは反時計周りの方向に隣接する分割片を次に組み付ける分割片とする。次に組み付ける分割片が、既に組み付けられた分割片に対し時計周りの方向に隣接するか、反時計回りの方向に隣接するかは、任意に決定してもよいし、所定の規則に従って決定してもよい。また、計画部５は、次に組み付ける分割片が、既に組み付けられた分割片に対し時計周りの方向に隣接する分割片であると決定する場合には、当該次に組み付ける分割片の前記旋回の方向を時計周りに決定し、次に組み付ける分割片が、既に組み付けられた分割片に対し反時計周りの方向に隣接する分割片であると決定する場合には、当該次に組み付ける分割片の前記旋回の方向を反時計周りに決定する。
なお、このような組付順序と旋回の方向を定める規則は、一例であり、組付順序と旋回の方向を定める他の規則を設定してもよい。

入力部３により、図２（Ａ）、図２（Ｂ）または図２（Ｃ）が示すキー分割片Ｓ１０の組付位置を入力でき、これにより、前記設定に従って、他の分割片Ｓ１〜Ｓ１０の組付位置が図２（Ａ）、図２（Ｂ）または図２（Ｃ）のように計画部５により決定される。
図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）は、入力部３により入力されるキー分割片Ｓ１０の組付位置がこれら図に示すように互いに異なる。しかし、上述したように、同じ種類のセグメントＳについては、キー分割片Ｓ１０に対する各分割片の相対的な組付位置は同じであるので、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）は、図２（Ａ）のセグメントＳを環状方向（即ち、前記周方向）に回転させた状態となっている。

図２と異なる種類のセグメントについても、同様に上述の設定がなされる。セグメントの複数種類の間で、キー分割片に対する各分割片の相対的な組付位置、および、組付順序を定める規則は、異なっていてよい。

図３は、組立計画装置１０を用いた組立計画方法のフローチャートである。

ステップＳ１において、オペレータが入力部３を操作することで、セグメントの種類と、当該種類のセグメントを構成するキー分割片の組付位置とを計画部５に入力する。例えば、オペレータが入力部３を操作することで、セグメントの材質、環状方向における分割片の寸法、分割片の数などを入力することで、セグメントの種類が自動的に特定されて入力されてもよいし、単に、セグメントの種類を示す数字や文字を入力することでセグメントの種類を特定して入力してもよい。
また、ステップＳ１において、当該ステップで入力する種類のセグメントが、上述のセグメント組立順序において何番目であるかをリング番号として入力することもできる。

ステップＳ２において、計画部５は、前記設定に従って、ステップＳ１で入力された種類と、ステップＳ１で入力されたキー分割片の組付位置とに基づいて、当該種類のセグメントを構成する各分割片の組付位置および組付順序を算出して出力する。

ステップＳ３において、ステップＳ２で出力した各分割片の組付位置および組付順序とリング番号とのデータが含まれたパラメータファイルを制御データとして生成する。このパラメータファイルは、例えば、後述の記憶媒体（例えばＵＳＢメモリ）に記憶させることができ、当該記憶媒体により組立計画装置１０から後述の制御部９に受け渡すようにするのがよい。
また、ステップＳ１とステップＳ２とを交互に繰り返し行うことで、複数のセグメントについて、各分割片の組付位置および組付順序とリング番号とを入力でき、１つのセグメントの各分割片の組付位置および組付順序とそのリング番号を１組のデータとして、得られた複数組のデータを制御データとして生成し、この制御データを前記記憶媒体に記憶させてもよい。

上述のステップＳ２の具体例を説明する、

まず、キー分割片の組付位置は予め定められた所定数Ｍの箇所のいずれかであるとする。図４は、Ｍ＝１０である場合であって、これら箇所をそれぞれ組付位置番号１）〜１０）で示す。この場合、ステップＳ１で、前記組付位置番号により、キー分割片の組付位置を特定して入力することができる。
ここでは、図４において、最も高い位置にある組付位置に相当する組付位置番号１）がキー分割片の組付位置である。すなわち、オペレータが入力部３を操作することで、キー分割片の組付位置を組付位置番号１）として計画部５に入力する。
図４において、オペレータがステップＳ１で入力部３を操作することで、キー分割片の組付位置である組付位置番号１）が、他の組付位置番号２）〜１０）よりも高い位置となる範囲で、セグメント中心Ｃ周りの周方向における当該組付位置番号１）の位置を調節して入力することができる。これにより、同じ種類のセグメントを複数回用いる場合であっても、セグメント毎に、キー分割片の組付位置である組付位置番号１）を変更することができる。その結果、各分割片の組付位置をセグメント毎に変更することができる。

図５は、ステップＳ２の組立スケジュール計算を示すアルゴリズムである。以下で説明する図５のアルゴリズム（すなわち、図５の各ステップＳ２−１〜Ｓ２−１１）は、計画部５に実行される。

ステップＳ２−１において、図２を参照して上述した方法により、各分割片の組付順序を決定する。

ステップＳ２−２において、キー分割片の組付位置番号から、キー分割片の組付位置θｋ（前記周方向における中心位置）を、次式により算出する。

θｋ＝（３６０／Ｎｂ）×｛Ｋｐ−１＋（Ｋｂ／２）｝＋θｂ

ここで、組付位置θｋは、図４に示すように、セグメント中心Ｃ周りの周方向における基準位置Ｐに対して、セグメント中心Ｃ周りの角度によりキー分割片の組付位置を定めるものである。Ｎｂは、仮に、セグメントを、前記周方向において、それぞれが所定の単位寸法（Ｌ０で表わす。以下同様）を持つように等分割した場合におけるその分割数Ｎ（例えば８０）である。すなわち、セグメントの周方向の全体寸法は、Ｌ０×Ｎである。Ｋｐは、ステップＳ１で入力されたキー分割片の組付位置番号（１〜Ｍの正の整数のいずれか）である。Ｋｂは、キー分割片の前記周方向における寸法をＬ１とした場合に、Ｌ１＝ｎ×Ｌ０を満たすｎの値である。θｂは、所定の調整角度である。

ステップＳ２−３では、各分割片の組付位置θｄを次式により算出する。

θｄ＝θｓ＋θｋ

ここで、θｓは、キー分割片に対する分割片の相対角度であり、各分割片のキー分割片に対する相対的な組付位置として予め定められている。

ステップＳ２−４では、組付位置ｉ＝１である分割片を、以降の各ステップで対象とする分割片とする。組付位置ｉは、セグメントを構成する複数の分割片の組付位置を示し、ステップＳ２−３で算出した各分割片のθｄにより定められ、図６のように、所定の周方向位置の分割片から順に、前記周方向に連続して増えていくように１〜ＮＳ（図６の例では、ＮＳ＝１０）まで定められる。すなわち、分割片の位置番号ｉは、図６のように周方向（時計回りに）に分割片が１つ移行すると１つだけ増加する。なお、図６において、符号Ｂは、分割片同士の境界を示す。

ステップＳ２−５では、ｉ＝１である分割片の組付順序が最初または最後であるかを判断する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ２−６へ進み、ＮＯの場合には、ステップＳ２−７へ進む。

ステップＳ２−６では、上述の旋回は無しとして、ステップＳ２−１０へ進む。

ステップＳ２−７では、上述の組付順序において、対象としている分割片の位置番号がｉである分割片が、位置番号がｉ＋１である分割片より後であるか（即ち、後に組み付けられるか）を判断する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ２−８へ進み、ＮＯの場合には、ステップＳ２−９へ進む。
なお、ステップＳ２−７で、対象としている分割片の位置番号ｉがｉ＝ＮＳである場合には、上述の組付順序において、対象としている分割片の位置番号ｉがＮＳである分割片が、位置番号ｉが１である分割片より後であるか（即ち、後に組み付けられるか）を判断する。

ステップＳ２−８では、上述の旋回の方向を時計回りとして、ステップＳ２−１０へ進む。

ステップＳ２−９では、上述の旋回の方向を反時計回りとして、ステップＳ２−１０へ進む。

ステップＳ２−１０では、ｉ＝ｉ＋１として、位置番号ｉを１つ増やしてｉを更新し、ステップＳ２−１１へ進む。

ステップＳ２−１１では、更新したｉがｉ＞ＮＳであるかを判断する。ＹＥＳの場合には、処理を終了し、ＮＯの場合には、更新した位置番号ｉである分割片を対象とするようにステップＳ２−５へ戻り、上述の処理を繰り返す。

なお、計画部５は、コンピュータのＣＰＵ５ａ（中央処理装置）、および、記憶装置５ｂに記憶・保持されたプログラムにより実現されてよい。このプログラムは、図５の各ステップの処理を表したものである。計画部５において、ＣＰＵ５ａは、前記プログラムを実行することで、上述のように、図５の各ステップの処理を行う。記憶装置５ｂには、セグメントの種類毎に、該種類のセグメントを構成する各分割片のキー分割片に対する相対的な組付位置（上述のθｓ）が記憶されており、ＣＰＵ５ａは、当該相対的な組付位置（θｓ）を利用して前記プログラムを実行してよい。なお、各分割片の組付順序を定める前記規則は、前記プログラムに反映されている。

上述した本実施形態の組立計画装置１０によると、セグメントの種類毎に、該種類のセグメントを構成する各分割片のキー分割片に対する相対的な組付位置、および、各分割片の組付順序を定める規則が予め設定されており、セグメントの種類と、キー分割片の組付位置とを入力するための入力部３と、前記設定に従って、入力された種類と、入力されたキー分割片の組付位置とに基づいて、当該種類のセグメントを構成する各分割片の組付位置および組付順序を決定して出力する計画部５と、を備えるので、入力部３を用いて、セグメントの種類とキー分割片の組付位置とをオペレータが入力するだけで、分割片の組付位置および組付順序を簡単に決定できる。
また、入力部３を用いて、セグメントの種類とキー分割片の組付位置とをオペレータが入力するだけで、各分割片の旋回の方向が自動的に決定される。

［セグメント組立装置］
図７は、本発明の実施形態によるセグメント組立装置２０を示すブロック図である。セグメント組立装置２０は、上述のセグメントの組立計画装置１０と、エレクタ装置７と、制御部９とを備える。

図８は、シールド掘削機１１の全体構成を示す断面図である。シールド掘削機１１は、シールド掘削機本体１１ａ、カッタヘッド１１ｂ、シールドジャッキ１１ｃを有する。シールド掘削機本体１１ａは、筒状に形成されている。カッタヘッド１１ｂは、本体１１ａの前方（図８の左側）において、本体１１ａに固定されたフレーム１１ｄに回転可能に取り付けられトンネル切削する。切削した土砂はスクリューコンベア（図示せず）等で後方側に排出される。シールドジャッキ１１ｃは、フレーム１１ｄに取り付けられている。シールドジャッキ１１ｃは、その伸長ストロークにより、組み付けられた複数の分割片Ｓａからなるセグメントを後方側に押し、その反力で本体１１ａを前方側に移動させる。なお、エレクタ装置７による分割片の組付時には、シールドジャッキ１１ｃは、エレクタ装置７と分割片に干渉しないように収縮する。

シールド掘削機１１は、搬送装置６を有する。搬送装置６は、台車６ａ、ホイスト式クレーン６ｂ、および分割片仮置き場６ｃを備える。台車６ａは、シールド掘削機１１に掘削されたトンネル内を、その後方側（図８の右側）からその前方側（図８の左側）へ分割片Ｓｂを載せてトンネル軸方向（図８の左右方向）に走行し、これにより分割片Ｓｂをトンネルの前方側へ搬送する。ホイスト式クレーン６ｂは、トンネル前方側へ走行してきた台車６ａ上の分割片Ｓｂを持ち上げて、トンネル前方側へ水平移動し、分割片仮置き場６ｃへ当該分割片Ｓｂを吊り降ろす。分割片仮置き場６ｃは、ローラコンベヤで構成され、ホイスト式クレーン６ｂによりローラコンベヤ６ｃに吊り降ろされた分割片Ｓｂをトンネル前方側へ移動させる。
上述の組付順序の順に分割片Ｓｂが、ホイスト式クレーン６ｂによりローラコンベヤ６ｃに吊り降ろされて、当該組付順序が先の分割片Ｓｂほどローラコンベヤ６ｃにおけるトンネル前方側に位置させられる。エレクタ装置７は、ローラコンベヤ６ｃにおける最もトンネル前方側にある分割片Ｓｂから順に、当該分割片Ｓｂを把持しその組付位置へ組み付ける。このようにして、上述の組付順序の順に分割片Ｓｂが組み付けられる。

エレクタ装置７は、複数の分割片Ｓｂを環状のセグメントＳに組み立てる。エレクタ装置７は、旋回リング７ａ、軸方向移動部７ｂ、および把持装置７ｃを有する。旋回リング７ａは、図示しない駆動装置によりトンネルの中心軸周りに旋回駆動されるようにフレーム１１ｄに支持される。軸方向移動部７ｂは、旋回リング７ａに固定され水平方向に延びるガイド部材８に沿って、図示しない駆動装置により往復移動させられるようにガイド部材８に支持される。把持装置７ｃは、軸方向移動部７ｂに取り付けられ、図示しない駆動装置により、トンネルの中心に対する半径方向に往復移動可能である。この構成で、エレクタ装置７は次のように動作する。把持装置７ｃが、最もトンネル前方側にある分割片仮置き場６ｃ上の分割片Ｓｂを把持し、軸方向移動部７ｂの移動によりシールド掘削機１１のカッタヘッド１１ｂがあるトンネルの前方側（図８の左側）へ移動し、次いで、旋回リング７ａが中心軸Ｃ周りに旋回して把持装置７ｃを旋回方向に位置決めし、さらに、把持装置７ｃが、前記半径方向の外側に組付位置まで移動して、把持している分割片Ｓｂを上述の組付位置に組み付けることができる。図８において、符号Ｓａは、既に組み立てられたセグメントを示す。なお、上述の組付順序において順番が１番目および最後以外の分割片Ｓｂについては、上述のように、旋回リング７ａが旋回して把持装置７ｃを旋回方向に位置決めし、さらに、把持装置７ｃが、前記半径方向の外側に移動した後、上述のように決定された前記旋回の方向に、旋回リング７ａが旋回することで、把持装置７ｃが把持している分割片Ｓｂを、既設の分割片Ｓａに当接させることで該分割片Ｓｂをその組付位置に組み付ける。

制御部９は、トンネル内に組み立てる各セグメントについて、組立計画装置１０により決定された該セグメントの組付位置および組付順序に基づいて、上述のように動作するエレクタ装置７を制御する。各組付位置と組付順序とは計画部５により互いに対応付けられており、制御部９は、現時点の組付順序（順番）に対応する組付位置に分割片を組み付けるようにエレクタ装置７を制御し、この組み付けが終わったら、組付順序を１つ繰り下げ、繰り下げた組付順序（順番）に対応する組付位置に次の分割片を組み付けるようにエレクタ装置７を制御する。これにより、当該組付位置および組付順序に従って、エレクタ装置７は、上述のように動作して、各分割片Ｓｂをその組付位置に組み付ける。すなわち、エレクタ装置７は、制御部９の制御により、分割片仮置き場６ｃに置かれた次の分割片Ｓｂを把持し、該分割片Ｓｂを，（直前に組み立てられたセグメントにトンネルの軸方向に隣接するように）各分割片Ｓｂをその組付位置に組み付ける。このように、１つのセグメントを組み立てたら、制御部９は、上述のように定められたセグメント組立順序に従って、次のセグメントについて、組立計画装置１０により決定された該セグメントの組付位置および組付順序に基づいて、エレクタ装置７の動作を上述と同様に制御する。なお、エレクタ装置７または作業員が、トンネルの前後方向に隣接するセグメント同士を、ボルトなどの結合手段で結合してよい。また、エレクタ装置７は、各分割片をその組付位置に組み付ける時に、該分割片を、中心軸Ｃ周りに該分割片に隣接し既に組み付けられた分割片に対し、ボルトなどの結合手段で結合してよい。代わりに、組付位置に組み付けられ中心軸Ｃ周りに隣接する分割片同士は、作業員によりボルトなどの結合手段で結合されてもよい。

好ましくは、制御部９が組立計画装置１０に接続されていない状態で、組立計画装置１０は、入力部３による入力、および、該入力に基づいた計画部５による前記組付位置および組付順序の決定を行えるようになっている。
また、組立計画装置１０は、制御部９と接続されていない状態で、セグメントについて、計画部５が（例えば既に決定した）組付位置および組付順序を、入力部３により、当該セグメントの種類と、キー分割片の組付位置とを新たに入力することで変更可能である。
組立計画装置１０は、制御部９から分離しており、オペレータが持ち運び可能な装置（例えばノート型パソコン）であるのがよい。この場合、トンネル内に組み立てる各セグメントについて、組立計画装置１０（計画部５）が決定または変更した該セグメントの組付位置および組付順序と、これらセグメントのセグメント組立順序とは、制御データとして、記憶媒体（例えばＵＳＢメモリ）により組立計画装置１０から制御部９に受け渡すようにするのがよい。例えば、前記記憶媒体を組立計画装置１０に接続して、上述の制御データを記憶媒体に記憶させ、次いで、オペレータが、この記憶媒体を組立計画装置１０から分離し、この記憶媒体を運んで制御部９に接続し、これにより、前記制御データを制御部９へ受け渡して制御部９に記憶させてよい。

上述した本実施形態のセグメント組立装置２０によると、組立計画装置１０は、制御部９と接続されていない状態で、入力部３による入力、および、該入力に基づいた計画部５による前記組付位置および組付順序の決定または変更を行えるので、シールド掘削機本体１１ａに取り付けられている制御部９の位置（トンネルの奥）から離れた位置（例えば、トンネルの外）で、オペレータが入力部３を操作することで、前記組付位置および組付順序の決定または変更を行える。従って、前記組付位置および組付順序の決定または変更に柔軟に対応でき、便利である。例えば、トンネルの入口に予定していたものと異なるセグメントが搬送されてきた場合でも、当該セグメントを次に組み立てるセグメントとして、その各分割片の前記組付位置および組付順序を、セグメント組立順序に簡単に入れ込むことができる。このように変更した制御データを前記記憶媒体を用いて制御部９に受け渡すことができる。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

３ 入力部、５ 計画部、５ａ ＣＰＵ、５ｂ 記憶装置、
６ 搬送装置、６ａ 台車、６ｂ ホイスト式クレーン、
６ｃ 分割片仮置き場、７ エレクタ装置、７ａ 旋回リング、
７ｂ、軸方向移動部、７ｃ 把持装置、８ ガイド部材、
９ 制御部、１０ セグメントの組立計画装置、
１１ シールド掘削機、１１ａ 本体、１１ｂ カッタヘッド、
１１ｃ シールドジャッキ、１１ｄ フレーム、
２０ セグメント組立装置

Claims (6)

1. シールド掘進機により掘削されたトンネルの内壁に沿って環状に組み立てられる各種類のセグメントの組立計画方法であって、
   セグメントは、複数の分割片を環状に組み立てることで形成され、これら分割片には、組み立てにおいて最後に組み付けられるキー分割片が含まれており、
   セグメントの種類毎に、該種類のセグメントを構成する各分割片のキー分割片に対する相対的な組付位置、および、各分割片の組付順序を定める規則が予め設定されており、
   （Ａ）セグメントの種類を入力部により計画部へ入力するとともに、キー分割片の組付位置が、前記複数の分割片の組付位置のうち、前記環状において最も高い組付位置となる範囲で、キー分割片の組付位置を入力部により計画部へ入力し、
   （Ｂ）前記計画部により、前記設定に従って、入力された前記種類と、入力されたキー分割片の組付位置とに基づいて、当該種類のセグメントを構成する各分割片の組付位置および組付順序を決定して出力する、ことを特徴とするセグメントの組立計画方法。
2. シールド掘進機により掘削されたトンネルの内壁に沿って環状に組み立てられる各種類のセグメントの組立計画装置であって、
   セグメントは、複数の分割片を環状に組み立てることで形成され、これら分割片には、組み立てにおいて最後に組み付けられるキー分割片が含まれ、
   セグメントの種類毎に、該種類のセグメントを構成する各分割片のキー分割片に対する相対的な組付位置、および、各分割片の組付順序を定める規則が予め設定されており、
   セグメントの種類と、キー分割片の組付位置とを入力するための入力部と、
   前記設定に従って、入力された種類と、入力されたキー分割片の組付位置とに基づいて、当該種類のセグメントを構成する各分割片の組付位置および組付順序を決定して出力する計画部と、を備える、ことを特徴とするセグメントの組立計画装置。
3. 各分割片は、前記環状の中心に対する半径方向に位置決めされた後、時計回りまたは反時計回りに旋回させられることで、既に組み付けられた分割片に当接させて組み付けられるようになっており、
   前記計画部は、組付順序が最初と最後の分割片以外の各分割片について、前記旋回の方向を決定する、ことを特徴とする請求項２に記載のセグメントの組立計画装置。
4. 請求項２または３に記載のセグメントの組立計画装置と、
   複数の分割片を環状のセグメントに組み立てるエレクタ装置と、
   前記組立計画装置により決定された組付位置および組付順序に基づいて、前記エレクタ装置の動作を制御する制御部と、を備える、ことを特徴とするセグメント組立装置。
5. 前記組立計画装置は、前記制御部と接続されていない状態で、前記入力部による入力、および、該入力に基づいた前記計画部による前記組付位置および組付順序の決定を行えるようになっている、ことを特徴とする請求項４に記載のセグメント組立装置。
6. 前記組立計画装置は、前記制御部と接続されていない状態で、組付位置および組付順序を、前記入力部により、セグメントの種類と、キー分割片の組付位置とを新たに入力することで変更可能である、ことを特徴とする請求項５に記載のセグメント組立装置。

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