JP2018021321A - 真円度計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定効率の向上を図れると共に、作業員の負担の軽減を図る。【解決手段】第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂは、シールドマシン１０の軸心Ｏに平行する軸線ＧＡ、ＧＢと直交する方向にレーザー光Ｐを照射しセグメント２２の内周面２２０４で反射された反射光Ｓを受光してセグメント２２の内周面２２０４までの距離を検出する。第１、第２の回転部２８Ａ、２８Ｂは、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂをシールドマシン１０の軸心Ｏに平行する軸線ＧＡ、ＧＢを中心として回転させる。第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂは、軸線ＧＡ、ＧＢ回りの第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂの回転角度をそれぞれ検出する。第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂで検出される距離と、第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂで検出される回転角度に基づいて、内周面２２０４の真円度αが算出される。【選択図】図２

Description

本発明はシールドマシンによって組み立てられたセグメントの内周面の真円度を計測する真円度計測装置に関する。

シールドマシンは、テール部の内側でセグメントを円筒壁状に組み立てつつ掘進することでセグメントトンネルを組み立てるものである。
テール部の内側には、円筒壁状に組み立てたセグメントの内周面の上端に上側保持体を当て付けると共に、セグメントの内周面の下端に下側保持体を当て付けることで内周面を真円形状に保持する真円保持装置が設けられている（特許文献１参照）。
しかしながら、セグメントの内周面の真円度は、シールドマシンの掘進方向と既に組み立てられたセグメントとの相対的な位置関係の影響を受けて変化することから、真円保持装置のみによって内周面を完全な真円形状に保持することは困難である。
セグメントの内周面の真円度が低下すると、セグメントの間に過大な荷重が加わりセグメントの一部が損傷するおそれがある。
セグメントに損傷が発生すると、セグメントを補修する作業が必要となりコストが嵩む不利がある。
そのため、従来は、シールドマシンによる掘進作業の前後に、作業員が構内に組み上げた足場から下げ振りを用いてセグメントの内周面の真円形状に対する歪み度合いを示すデータを計測し、その計測データをシールドマシンの掘進方向を制御するためのデータとして用いたり、あるいは、セグメント組み立て制御を行うためのデータとして用いている。

特開２０００−２１３２９７号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、計測に際しては作業員による計測作業を行う必要があるため、計測効率の向上を図る上で改善の余地がある。
また、セグメント内部が大口径の場合は高所作業が必要となり、また、セグメント内部が小口径の場合は狭小スペースでの作業が必要となることから、作業員の身体的な負担が大きなものとなる不利がある。
さらに、セグメントの内周面の真円度を確保するためには、真円度の計測値に基づいてシールドマシンの制御を行なうことがより好ましい。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、真円度の計測効率の向上を図る上で、また、作業員の負担の軽減を図る上で有利な真円度計測装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、シールドマシンによって円筒壁状に組み立てたセグメントの内周面の真円度を計測する真円度計測装置であって、前記シールドマシンの軸心に平行する軸線と直交する方向にレーザー光を照射し前記セグメントの内周面で反射された反射光を受光して前記セグメントの内周面までの距離を検出する距離検出部と、前記距離検出部を前記軸線を中心として回転させる回転部と、前記軸線回りの前記距離検出部の回転角度を検出する角度検出部と、前記距離検出部で検出された距離と、前記角度検出部で検出された角度とに基いて、前記内周面がなす楕円を特定し、前記特定した楕円に基いて前記内周面の真円度を算出する真円度算出部とを備えることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記距離検出部と前記回転部とは、前記セグメントが円筒壁状に組み付けられて構築された直後のセグメントトンネルの箇所の半径方向内側に配置されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記距離検出部と前記回転部とは、前記シールドマシンに設けられていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記シールドマシンは掘削した土砂を前記シールドマシンの後方へ運搬する排土装置を備え、前記排土装置は、前記シールドマシンの軸心に沿って延在するケーシングあるいは配管を備え、前記距離検出部と前記回転部とは、前記ケーシングあるいは前記配管に設けられていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記距離検出部は、前記ケーシングあるいは前記配管の周方向に間隔をおいて配置された複数の距離検出部で構成され、前記回転部は、前記複数の距離検出部のそれぞれに対応して設けられた複数の回転部で構成され、前記角度検出部は、前記複数の距離検出部のそれぞれに対応して設けられた複数の角度検出部で構成されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、前記真円度算出部による前記内周面の真円度の算出は、前記複数の距離検出部でそれぞれ検出された前記距離と、前記複数の角度検出部でそれぞれ検出された回転角度とに基いて特定された複数の楕円に基いてなされることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、距離検出部で検出される距離と、角度検出部で検出される距離検出部の回転角度とに基いて、円筒状に組み付けられたセグメントの内周面がなす楕円を特定し、特定した楕円に基いて内周面の真円度を算出するようにした。
したがって、作業員による測定作業が不要となるため、真円度の測定効率の向上を図り、作業員の身体的な負担の軽減を図る上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、シールドマシンによって組み付けられた直後の位置が変位する可能性が高いセグメントの内周面の真円度を早期に測定できるため、真円度を、シールドマシンの掘進方向を制御するためのデータとして、あるいは、セグメントの組み立て制御を行うためのデータとして使用する上でより有利となる。
請求項３記載の発明によれば、セグメントが組み付けられる毎に、セグメントの内側に距離検出部と回転部とを手作業で配置する必要がないため、シールドマシンの掘進動作を停止することなく掘進中の真円度を連続して得ることができるため、真円度の測定効率の向上を図る上でより有利となる。
請求項４記載の発明によれば、排土装置のケーシングあるいは配管を利用して距離検出部と回転部とを取り付けることができるため、構成の簡素化を図る上で有利となる。
請求項５記載の発明によれば、ケーシングあるいは配管がセグメントの内周面の半径方向の内側に位置しているにも拘わらず、セグメントの内周面の全周にわたってセグメントの内周面までの距離を検出でき、真円度の算出を正確に行なう上で有利となる。
請求項６記載の発明によれば、真円度の算出をより正確に行なう上で有利となる。

実施の形態の真円度計測装置が搭載されたシールドマシンの全体図である。 実施の形態の真円度計測装置の設置状態を示す説明図である。 図２のＡＡ線断面図である。 実施の形態の真円度計測装置の設置状態を示す斜視図である。 距離検出部および回転部を示す斜視図である。 実施の形態の真円度計測装置の構成を示すブロック図である。 測定点Ｍの距離Ｌと回転角度θから楕円を特定する際の説明図である。 楕円の説明図である。 楕円から真円度を算出する際に用いる数式を示す図である。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、シールドマシンについて説明する。
図１に示すように、シールドマシン１０は、土圧式であり、前胴部１２と、テール部（後胴部）１４と、後方台車１６などを含んで構成され、前胴部１２は、掘削部１２Ａと、その後方に設けられた後部室１２Ｂとを有している。

掘削部１２Ａは、カッタ装置１２０２、外装壁（トンネル２０の内壁２００２に臨む前スキンプレート）１２０４などから構成されている。
後部室１２Ｂは、前スキンプレート１２０４の内側で掘削部１２Ａの後方の箇所であり、後部室１２Ｂには、排土装置１８、不図示のジャッキ装置などが配置されている。
カッタ装置１２０２は、円盤状のカッタを掘進方向と平行な軸線回りに回転することで地山を掘削するように構成されている。
排土装置１８は、カッタ装置１２０２による地山の掘削で排出された土砂を後方に運搬するように構成されている。
本実施の形態では、排土装置１８は、スクリューコンベアで構成されている。
図２〜図４に示すように、排土装置１８は、シールドマシン１０の軸心Ｏに沿って延在する円筒状のケーシング１８０２と、ケーシング１８０２内部に回転可能に収容された不図示のスクリューと、スクリューを回転駆動する不図示のモータとを含んで構成されている。
ケーシング１８０２は、セグメント２２が円筒壁状に組み付けられて構築された直後のセグメントトンネルの箇所の半径方向内側に配置されている。
ジャッキ装置は、カッタ装置１２０２によって掘削されたトンネル２０に円筒壁状に組み付けられるセグメント２２の箇所を上記掘進方向の後方に向けて押圧することでカッタ装置１２０２と排土装置１８を掘進方向に推進させるように構成されている。

テール部１４は、トンネル２０の内壁２００２に臨むスキンプレート（後スキンプレート）１４０２を備えている。
スキンプレート１４０２は円筒状を呈し、トンネル２０の内壁２００２に臨む外周面と該外周面と対向しセグメント２２の外周面２２０２に臨む内周面１４１０を有している。
テール部１４のスキンプレート１４０２は、掘削部１２Ａの外装壁（前スキンプレート）１２０４の前記掘進方向の後端部に屈曲可能に接続されている。

後方台車１６は、シールドマシン１０を動作させるものであり、テール部１４の後方に設けられている。
本実施の形態では、後方台車１６は、複数の台車１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを備え、これら台車には、掘削部１２Ａとテール部１４を動作させるための制御ユニット、駆動源、油タンクなどが分散して配設されている。
後方台車１６は、トンネル２０の長手方向に延在するレール１９上を移動可能に設けられている。

セグメント２２は、トンネル２０の半径方向に延在する厚みと、トンネル２０の周方向に延在する長さと、トンネル２０の内壁２００２に臨ませて配設される円筒面状の外周面２２０２と、トンネル２０の中心に臨む円筒面状の内周面２２０４とを有して構成されている。
セグメント２２は、シールドマシン１０によって掘削されたトンネル２０の内壁２００２に、環状に組み付けられることによって、言い換えると坑内に組み付けられることによって、内壁２００２を支える作用を果たす。
セグメント２２が内壁２００２に組み付けられることによってセグメントトンネルが構築される。

図２〜図４に示すように、真円度計測装置２４は、円筒壁状に組み立てたセグメント２２の内周面２２０４の真円度αを計測するものである。
図５、図６に示すように、真円度計測装置２４は、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂと、第１、第２の回転部２８Ａ、２８Ｂと、第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂと、コンピュータ３２とを含んで構成されている。

図３に示すように、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂは、シールドマシン１０の軸心Ｏに平行する軸線ＧＡ、ＧＢと直交する方向にレーザー光Ｐを照射しセグメント２２の内周面２２０４で反射された反射光Ｓを受光してセグメント２２の内周面２２０４までの距離を検出するものである。
第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂとして、市販のレーザー距離計が使用可能である。
本実施の形態では、図５に示すように、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂは、ケース２６０２と、発光部２６０４と、受光部２６０６と、距離算出部２６０８とを備えている。
ケース２６０２は、縦長の矩形板状を呈し長手方向の一端にレーザー光Ｐが透過可能な窓部２６１０が形成されている。
発光部２６０４、受光部２６０６、距離算出部２６０８は、ケース２６０２の内部に収容されている。
発光部２６０４は、窓部２６１０を介してケース２６０２の長手方向に沿ってパルス状のレーザー光Ｐを照射する。
受光部２６０６は、発光部２６０４から照射されたパルス状のレーザー光Ｐがセグメント２２の内周面２２０４で反射されたパルス状の反射光Ｓを窓部２６１０を介して受光する。
距離算出部２６０８は、発光部２６０４から照射されたレーザー光Ｐと受光部２６０６で受光された反射光Ｓとの時間差に基いて第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂからセグメント２２の内周面２２０４までの距離Ｌを検出する。
なお、レーザー距離計の構成は上記のものに限定されず、従来公知の様々な構成が採用可能である。

第１、第２の回転部２８Ａ、２８Ｂは、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂをシールドマシン１０の軸心Ｏに平行する軸線ＧＡ、ＧＢを中心として回転させるものである。
本実施の形態では、図５に示すように、第１、第２の回転部２８Ａ、２８Ｂは、ケース２８０２と、不図示のモータと、取り付け金具２８０４とを含んで構成されている。
ケース２８０２は、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂのケース２６０２よりも一回り大きい矩形板状を呈し、長手方向の一端が排土装置１８のケーシング１８０２の外周面に取着されている。
詳細には、図２、図３に示すように、第１の回転部２８Ａのケース２８０２と第２の回転部２８Ｂのケース２８０２は、ケーシング１８０２の周方向に間隔をおいて、本実施の形態では等間隔をおいて配置されている。
したがって、第１の距離検出部２６Ａおよび第１の回転部２８Ａと、第２の距離検出部２６Ｂおよび第２の回転部２８Ｂとは、ケーシング１８０２の周方向に等間隔をおいて（１８０度の位相をおいて）配置されている。
前記モータは、ケース２８０２の内部でケース２８０２の長手方向の他端寄りの箇所に収容され、モータの駆動軸が軸線ＧＡ、ＧＢに合致している。
モータは、後述するコンピュータ３２から供給される駆動信号によって回転駆動される。
取り付け金具２８０４は、駆動軸の先端に駆動軸と一体的に回転するように設けられ、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂのケース２６０２を支持している。

このような第１、第２の回転部２８Ａ、２８Ｂを設けることにより、図２に示すように、第１の距離検出部２６Ａで検出する内周面２２０４の周方向の範囲ΔＡと、第２の距離検出部２６Ｂで検出する内周面２２０４の周方向の範囲ΔＢとを分担している。
これにより、排土装置１８のケーシング１８０２がセグメント２２の内周面２２０４の半径方向の内側に位置しているにも拘わらず、セグメント２２の内周面２２０４の全周にわたってセグメント２２の内周面２２０４までの距離を検出できるように図られている。
本実施の形態では、範囲ΔＡ、ΔＢの両端寄りの部分が互いに重複するように設定されている。
また、上述したように、ケーシング１８０２は、セグメント２２が円筒壁状に組み付けられて構築された直後のセグメントトンネルの箇所の半径方向内側に配置されており、このケーシング１８０２の外周面に、第１の距離検出部２６Ａおよび第１の回転部２８Ａと、第２の距離検出部２６Ｂおよび第２の回転部２８Ｂとが配置されている。
したがって、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂもセグメント２２が円筒壁状に組み付けられて構築された直後のセグメントトンネルの箇所の半径方向内側に配置されている。

第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂは、図６に示すように、軸線ＧＡ、ＧＢ回りの第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂの回転角度をそれぞれ検出するものである。
本実施の形態では、第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂは、第１、第２の回転部２８Ａ、２８Ｂのモータに内蔵されたエンコーダで構成されている。

コンピュータ３２は、図１に示すように、後方台車１６の台車１６Ａに設けられている。
コンピュータ３２は、図６に示すように、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂ、第１、第２の回転部２８Ａ、２８Ｂ、第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂと不図示のケーブルを介して接続されている。
コンピュータ３２は、ＣＰＵ３４と、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたＲＯＭ３６、ＲＡＭ３８、ハードディスク装置４０、ディスク装置４２、キーボード４４、マウス４６、ディスプレイ４８、プリンタ５０、インターフェース５２などを有している。
ＲＯＭ３６は制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ３８はワーキングエリアを提供するものである。
ハードディスク装置４０は真円度αを算出するための演算プログラムを格納している。
ディスク装置４２はＣＤやＤＶＤなどの記録媒体に対してデータの記録および／または再生を行うものである。
キーボード４４およびマウス４６は、操作者による操作入力を受け付けるものである。
ディスプレイ４８はデータを表示出力するものであり、プリンタ５０はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ４８およびプリンタ５０によってデータを出力する。
インターフェース５２は、外部装置とデータの授受を行うためのものであり、本実施の形態では、インターフェース５２は、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂから距離のデータを受け取り、第１、第２の回転部２８Ａ、２８Ｂに駆動信号を与え、第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂからの回転角度のデータを受け取るものである。
ＣＰＵ３４はハードディスク装置４０に格納されている演算プログラムを実行することにより、インターフェース５２を介して入力された距離のデータおよび回転角度のデータに基づいて、内周面２２０４の真円度αを算出する演算処理を実行し、真円度αをディスプレイ４８あるいはプリンタ５０あるいはインターフェース５２を介して出力する。
本実施の形態では、コンピュータ３２によって特許請求の範囲の真円度算出部が構成されている。

真円度算出部が内周面２２０４の真円度αを算出する演算処理について説明する。
真円度算出部は、図７に示すように、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂで検出された距離Ｌと、第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂで検出された回転角度θとに基いて、内周面２２０４がなす楕円を特定し、特定した楕円に基いて真円度αを算出する。

図７に示すように、セグメント２２の内周面２２０４上の測定点Ｍにおける第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂからの距離Ｌと回転角度θとを測定することにより、測定点のＸ座標値ＸｉとＹ座標値Ｙｉとが以下の式（ａ）、式（ｂ）によって算出される。
Ｘｉ＝Ｌ・ｃｏｓ（θ）……（ａ）
Ｙｉ＝Ｌ・ｃｏｓ（θ）……（ｂ）

図８に示すように、複数の測定点ＭのＸｉ、ＹｉをＸＹ座標上に取ることで楕円が特定される。なお、図中、Ｘｏ、Ｙｏは楕円の中心点（長軸と短軸との交点）の座標を示す。
楕円を特定する関係式は、図９の数式（１）で示される。
この数式（１）は数式（２）のように展開される。
ただし、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは係数である。
各測定点のＸｉ、Ｙｉのデータから、最小二乗法により数式（２）の各係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを算出する。
すなわち、数式（３）を解くことにより、数式（４）で示される角度θ、数式（５）で示される楕円の長軸半径ａ、数式（６）で示される楕円の短軸半径ｂを算出することで数式（１）のθ、ａ、ｂが特定され、したがって、楕円が特定されることになる。
このような楕円が特定されたならば、長軸半径ａ、短軸半径ｂに基いて真円度αを算出することができる。
真円度αは、以下の数式（７）によって示される。
真円度α＝｛（２ａ−Ｄ_０）−（２ｂ−Ｄ_０）｝／Ｄ_０×１００＋１００……（７）
但し、Ｄ_０は円筒壁状に組み立てたセグメント２２の内周面２２０４の設計内径を示す。

また、本実施の形態では、ケーシング１８０２の周方向に等間隔をおいて（１８０度の位相をおいて）第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂが配置され、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂを回転させる第１、第２の回転部２８Ａ、２８Ｂが設けられ、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂの回転角度を検出する第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂが設けられている。
したがって、真円度算出部による内周面２２０４の真円度αの算出は、第１の距離検出部２６Ａで検出された距離および第１の回転部２８Ａで検出された回転角度に基いて特定された第１の楕円と、第２の距離検出部２６Ｂで検出された距離および第２の回転部２８Ｂで検出された回転角度に基いて特定された第２の楕円との双方に基いてなされる。

次に真円度計測装置２４の作用効果について説明する。
まず、真円度計測装置２４の第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂと、第１、第２の回転部２８Ａ、２８Ｂと、第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂと、コンピュータ３２を起動させ、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂで検出される距離と、第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂで検出される回転角度とがコンピュータ３２に供給される状態としておく。
次いで、シールドマシン１０によって地山の掘進およびセグメントトンネルの組み立てを開始する。
真円度算出部は、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂで検出される距離と、第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂで検出される回転角度に基づいて、内周面２２０４の真円度αを算出する演算処理を実行し、真円度αをディスプレイ４８あるいはプリンタ５０あるいはインターフェース５２を介して出力する。
出力された真円度αは、シールドマシン１０の掘進方向を制御するためのデータとして用いられ、あるいは、セグメント２２の組み立て制御を行うためのデータとして用いられる。

以上説明したように本実施の形態によれば、レーザー光Ｐを用いてセグメント２２の内周面２２０４までの距離を検出する距離検出部２６Ａ、２６Ｂと、距離検出部２６Ａ、２６Ｂを軸線ＧＡ、ＧＢを中心として回転させる回転部２８Ａ、２８Ｂと、軸線ＧＡ、ＧＢ回りの距離検出部２６Ａ、２６Ｂの回転角度を検出する角度検出部３０Ａ、３０Ｂとを設け、距離検出部２６Ａ、２６Ｂで検出された距離と、角度検出部３０Ａ、３０Ｂで検出された回転角度とに基いて、内周面２２０４がなす楕円を特定し、特定した楕円に基いて内周面２２０４の真円度αを算出するようにした。
したがって、作業員による測定作業が不要となるため、真円度αの測定効率の向上を図り、作業員の身体的な負担の軽減を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、距離検出部２６Ａ、２６Ｂと回転部２８Ａ、２８Ｂとが排土装置１８のケーシング１８０２に設けられているため、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂは、セグメント２２が円筒壁状に組み付けられて構築された直後のセグメントトンネルの箇所の半径方向内側に配置されている。
したがって、距離検出部２６Ａ、２６Ｂによってシールドマシン１０によって組み付けられた直後の位置が変位する可能性が高いセグメント２２の内周面２２０４の距離を早期に測定でき、したがって、真円度αを早期に測定できるため、真円度αを、シールドマシン１０の掘進方向を制御するためのデータとして、あるいは、セグメント２２の組み立て制御を行うためのデータとして使用する上でより有利となる。

また、本実施の形態では、距離検出部２６Ａ、２６Ｂと回転部２８Ａ、２８Ｂとがシールドマシン１０に設けられているので、シールドマシン１０の掘進方向への移動と共に距離検出部２６Ａ、２６Ｂと回転部２８Ａ、２８Ｂとが掘進方向へ移動する。
したがって、セグメント２２が組み付けられる毎に、セグメント２２の内側に距離検出部２６Ａ、２６Ｂと回転部２８Ａ、２８Ｂとを手作業で配置する必要がないため、シールドマシン１０の掘進動作を停止することなく掘進中の真円度αを連続して得ることができるため、真円度αの測定効率の向上を図る上でより有利となる。

また、本実施の形態では、第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂをケーシング１８０２の周方向に等間隔をおいて配置し、第１の距離検出部２６Ａを回転させる第１の回転部２８Ａと第２の距離検出部２６Ｂを回転させる第２の回転部２８Ｂとを設け、第１の距離検出部２６Ａの回転角度θを検出する第１の角度検出部３０Ａと第２の距離検出部２６Ｂの回転角度θを検出する第２の角度検出部３０Ｂとを設けた。
したがって、第１の距離検出部２６Ａで検出する内周面２２０４の周方向の範囲ΔＡと、第２の距離検出部２６Ｂで検出する内周面２２０４の周方向の範囲ΔＢとを分担することで、ケーシング１８０２がセグメント２２の内周面２２０４の半径方向の内側に位置しているにも拘わらず、セグメント２２の内周面２２０４の全周にわたってセグメント２２の内周面２２０４までの距離Ｌを検出でき、真円度αの算出を正確に行なう上で有利となる。

また、本実施の形態では、第１の距離検出部２６Ａで検出された距離Ｌおよび第１の回転部２８Ａで検出された回転角度θに基いて特定された第１の楕円と、第２の距離検出部２６Ｂで検出された距離Ｌおよび第２の回転部２８Ｂで検出された回転角度θに基いて特定された第２の楕円との双方に基いて真円度αを算出するようにしたので、真円度αの算出をより正確に行なう上で有利となる。

なお、本実施の形態では、距離検出部２６Ａ、２６Ｂと回転部２８Ａ、２８Ｂとがシールドマシン１０に設けられている場合について説明したが、シールドマシン１０とは別にセグメント２２の内側に構築した支持フレームに距離検出部２６Ａ、２６Ｂと回転部２８Ａ、２８Ｂとを取り付け、シールドマシン１０が移動する毎に手作業で支持フレームを盛り替えるようにしてもよい。
しかしながら、本実施の形態のようにすると、シールドマシン１０の掘進動作を停止することなく掘進中の真円度αを連続して得ることができ、また、支持フレームの盛り替え作業が省略できるため、真円度αの測定効率の向上を図る上でより有利となる。
また、本実施の形態では、距離検出部２６Ａ、２６Ｂと回転部２８Ａ、２８Ｂとを排土装置１８のケーシング１８０２に設けた場合について説明したが、距離検出部２６Ａ、２６Ｂと回転部２８Ａ、２８Ｂとをシールドマシン１０の部分に専用の取り付けフレームを介して取り付けてもよい。
しかしながら、本実施の形態のようにすると、専用の取り付けフレームが不要となり、構成の簡素化を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、距離検出部がケーシング１８０２の周方向に等間隔をおいて（１８０度の位相をおいて）配置された第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂで構成され、回転部が第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂのそれぞれに対応して設けられた第１、第２の回転部２８Ａ、２８Ｂで構成され、角度検出部が第１、第２の距離検出部２６Ａ、２６Ｂのそれぞれに対応して設けられた第１、第２の角度検出部３０Ａ、３０Ｂで構成されている場合について説明した。
しかしながら、１つの距離検出部と、１つの回転部とをケーシング１８０２に設けても良い。
ただし、この場合は、回転部によって距離検出部を回転させときに、ケーシング１８０２によってレーザー光Ｐの一部が遮られるため、セグメント２２の内周面２２０４の全周にわたって距離を検出することができないため、実施の形態のように構成する方が算出される真円度αの精度を確保する上で有利である。
また、距離検出部、回転部をケーシング１８０２の周方向に間隔をおいてそれぞれ３つずつ以上設けてもよく、その場合は、真円度算出部による内周面２２０４の真円度αの算出を、複数の距離検出部でそれぞれ検出された距離と、複数の角度検出部でそれぞれ検出された回転角度とに基いて特定された複数の楕円に基いて行なうようにすれば良い。
しかしながら、本実施の形態のようにすれば、最小限の構成でセグメント２２の内周面２２０４の全周にわたって距離を検出することができ、真円度αを精度よく算出する上で有利となる。

また、本実施の形態では、シールドマシン１０が土圧式であり、排土装置１８がスクリューコンベアで構成され、スクリューコンベアのケーシング１８０２に距離検出部、回転部を設けた場合について説明したが、シールドマシン１０が泥水式の場合、排土装置１８は、掘削した土砂を泥水として移送するものであってもよく、その場合は、泥水を移送する配管（送泥管あるいは排泥管）に距離検出部、回転部を設ければ良い。

１０ シールドマシン
１４ テール部
１６ 後方台車
１８ 排土装置
１８０２ ケーシング
２０ トンネル
２００２ 内壁
２２ セグメント
２２０４ 内周面
２４ 真円度計測装置
２６Ａ 第１の距離検出部
２６Ｂ 第２の距離検出部
２８Ａ 第１の回転部
２８Ｂ 第２の回転部
３０Ａ 第１の角度検出部
３０Ｂ 第２の角度検出部
３２ コンピュータ（真円度算出部）
Ｏ シールドマシンの軸心
ＧＡ、ＧＢ 軸線

Claims (6)

1. シールドマシンによって円筒壁状に組み立てたセグメントの内周面の真円度を計測する真円度計測装置であって、
   前記シールドマシンの軸心に平行する軸線と直交する方向にレーザー光を照射し前記セグメントの内周面で反射された反射光を受光して前記セグメントの内周面までの距離を検出する距離検出部と、
   前記距離検出部を前記軸線を中心として回転させる回転部と、
   前記軸線回りの前記距離検出部の回転角度を検出する角度検出部と、
   前記距離検出部で検出された距離と、前記角度検出部で検出された角度とに基いて、前記内周面がなす楕円を特定し、前記特定した楕円に基いて前記内周面の真円度を算出する真円度算出部と、
   を備えることを特徴とする真円度計測装置。
2. 前記距離検出部と前記回転部とは、前記セグメントが円筒壁状に組み付けられて構築された直後のセグメントトンネルの箇所の半径方向内側に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の真円度計測装置。
3. 前記距離検出部と前記回転部とは、前記シールドマシンに設けられている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の真円度計測装置。
4. 前記シールドマシンは掘削した土砂を前記シールドマシンの後方へ運搬する排土装置を備え、
   前記排土装置は、前記シールドマシンの軸心に沿って延在するケーシングあるいは配管を備え、
   前記距離検出部と前記回転部とは、前記ケーシングあるいは前記配管に設けられている、
   ことを特徴とする請求項３記載の真円度計測装置。
5. 前記距離検出部は、前記ケーシングあるいは前記配管の周方向に間隔をおいて配置された複数の距離検出部で構成され、
   前記回転部は、前記複数の距離検出部のそれぞれに対応して設けられた複数の回転部で構成され、
   前記角度検出部は、前記複数の距離検出部のそれぞれに対応して設けられた複数の角度検出部で構成されている、
   ことを特徴とする請求項４記載の真円度計測装置。
6. 前記真円度算出部による前記内周面の真円度の算出は、
   前記複数の距離検出部でそれぞれ検出された前記距離と、前記複数の角度検出部でそれぞれ検出された回転角度とに基いて特定された複数の楕円に基いてなされる、
   ことを特徴とする請求項５記載の真円度計測装置。

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