JP2020016566A - セグメント真円度測定装置、シールド掘進機およびセグメント真円度測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、シールド掘進機200は、掘進機本体101と、セグメント(覆工体)SGを組み立てるエレクタ装置102と、セグメント真円度測定装置100とを備える。
エレクタ装置102は、セグメントSGを組み立てて、環状(リング状)のセグメントリング1を構築する装置である。本実施形態では、エレクタ装置102は、円環形状のセグメントリング1を構築する。
図3に示すように、本実施形態のセグメント真円度測定装置100は、角度検出部10と、第1センサ20と、複数の第2センサ30(図5参照)と、制御部40(図6参照)とを備える。なお、制御部40は、特許請求の範囲の「真円度取得部」、および「クリアランス取得部」の一例である。
次に、セグメント真円度測定装置100によるセグメント真円度測定方法について説明する。セグメント真円度の測定処理は、制御部40の制御により行われる。まず、セグメント真円度測定方法の説明のため、便宜的に、真円度を取得するための座標系および変数を以下のように定義する。
mLd1=ΣLd1(θ)/N (θ=0度〜359度)
mLd2=ΣLd2(θ)/N (θ=0度〜359度) ・・・(1)
Nは、第2センサ30の測定結果のデータ点数であり、第1実施形態ではN=360である。
Δx(θ)={mLd2−Ld2(θ)}
Δy(θ)={mLd1−Ld1(θ)} ・・・(3)
以下、1回転平均値mLd1、mLd2から取得される、エレクタ装置102を1回転させた際の旋回リング160の中心座標の平均位置を、仮想中心O2と定義する。図8に示すように、Δx(θ)、Δy(θ)は、仮想中心O2に対する、実際の旋回中心O1の位置ずれの各方向成分である。そのため、各旋回角度θにおける測定結果に対して、旋回中心O1の位置ずれΔx(θ)、Δy(θ)を加味すれば、旋回角度θで仮想中心O2(位置ずれが補償された旋回中心O1)を基準とした測定結果を取得できる。
r1x(θ)=(RL+L1(θ))×cos(θ+γ)
r1y(θ)=(RL+L1(θ))×sin(θ+γ) ・・・(4)
RR1(θ)=R1{(θ+γ)mod360°} ・・・(6)
RR1x(θ)=RR1(θ)×cos(90°−θ)
RR1y(θ)=RR1(θ)×sin(90°−θ) ・・・(7)
RS1x=ΣRR1x(θ)/N (θ=0度〜359度)
RS1y=ΣRR1y(θ)/N (θ=0度〜359度)・・・(8)
RS1x(θ)=RR1x(θ)−RS1x
RS1y(θ)=RR1y(θ)−RS1y ・・・(9)
ΔR=±(RS1max−RS1min)/2 ・・・(11)
ここで、RS1maxは、半径RS1(θ)(θ=0度〜359度)の分布のうちの最大値Max{RS1(θ)}であり、RS1minは、半径RS1(θ)(θ=0度〜359度)の分布のうちの最小値Min{RS1(θ)}である。
次に、図16および図17を参照して、制御部40によるテールクリアランスの測定方法について説明する。テールクリアランスの測定は、セグメントリング1が組み立てられる前の胴部110の内面111に対する第1センサ20の測定結果(距離L2、図3参照)と、セグメントリング1が組み立てられた後のセグメントリング1の内周面1aに対する第1センサ20の測定結果(距離L1)と、を用いて行う。このように、テールクリアランスの測定行う構成では、第1センサ20は、セグメントリング1が組み立てられる前に、シールド掘進機200の胴部110の内面111までの距離L2を取得し、セグメントリング1が組み立てられた後に、セグメントリング1の内周面1aまでの半径方向の距離L1を取得する。
r2x(θ)=(RL+L2(θ))×cos(θ+γ)
r2y(θ)=(RL+L2(θ))×sin(θ+γ) ・・・(12)
RR2(θ)=R2{(θ+γ)mod360°} ・・・(14)
距離RR2(θ)は、角度θで表される測定点P2に対する仮想中心O2からの距離(半径)を表す。
C(θ)=RR2(θ)−RR1(θ)−B ・・・(15)
なお、セグメントSGの厚みBは、セグメントの仕様から既知である。セグメントSGの厚みBは角度θによらずに一定であると見なしてよい。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
1a 内周面
10 角度検出部
20(20a、20b) 第1センサ
30(30a、30b) 第2センサ
40 制御部(真円度取得部)
100 セグメント真円度測定装置
101 掘進機本体
102 エレクタ装置
110 胴部
116 センサ支持部
160 旋回リング
162 被測定面
163 転動面
170 旋回駆動部
180 セグメント把持部
200 シールド掘進機
C テールクリアランス
L1、L2 距離(第1センサの測定結果)
Ld1、Ld2 変位(第2センサの測定結果)
O1 旋回中心
O2 仮想中心
O3 セグメントリングの中心
ΔR 真円度
θ 旋回角度
Claims (10)
- シールド掘進機が備えるエレクタ装置の旋回角度を検出する角度検出部と、
前記エレクタ装置に設けられ、前記エレクタ装置により組み立てられたセグメントリングの内周面までの半径方向の距離を測定する第1センサと、
前記シールド掘進機に固定され、前記エレクタ装置が備える旋回リングの回転に伴う半径方向の変位を測定する複数の第2センサと、
前記角度検出部により検出された旋回角度と、前記複数の第2センサの各測定結果とに基づいて、旋回に伴う前記エレクタ装置の旋回中心の位置ずれを取得し、取得された前記旋回中心の位置ずれと前記第1センサの測定結果とに基づいて前記セグメントリングの真円度を取得する真円度取得部と、を備える、セグメント真円度測定装置。 - 前記複数の第2センサは、それぞれ前記旋回リングよりも外周側に配置され、前記旋回リングの外周面に形成された円環状の被測定面の変位を測定するように設けられている、請求項1に記載のセグメント真円度測定装置。
- 前記複数の第2センサは、前記旋回リングを外周側から回転可能に支持するリング支持部に対して旋回軸方向にずれて配置され、前記リング支持部に対する前記旋回リングの転動面とは異なる位置に形成された前記被測定面の変位を測定するように設けられている、請求項2に記載のセグメント真円度測定装置。
- 前記複数の第2センサは、前記旋回リングの前記被測定面と対向するように、前記シールド掘進機の胴部に設けられたセンサ支持部に設置されている、請求項2または3に記載のセグメント真円度測定装置。
- 前記第1センサは、前記第2センサと同数または前記第2センサよりも少数、設けられている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のセグメント真円度測定装置。
- 前記第1センサは、前記セグメントリングが組み立てられる前に、前記シールド掘進機の胴部の内面までの距離を取得し、前記セグメントリングが組み立てられた後に、前記セグメントリングの内周面までの半径方向の距離を取得するように構成され、
前記セグメントリングが組み立てられる前後における前記第1センサの各測定結果と、前記旋回中心の位置ずれと、に基づいて、前記セグメントリングの外周面と前記胴部の内面との間の距離であるテールクリアランスを取得するクリアランス取得部をさらに備える、請求項1〜5のいずれか1項に記載のセグメント真円度測定装置。 - 前記真円度取得部は、前記エレクタ装置を1回転させて取得した前記第2センサの各測定結果の平均値に対する、前記エレクタ装置の各旋回角度における前記第2センサの測定結果の差分を、各旋回角度における前記旋回中心の位置ずれとして取得する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のセグメント真円度測定装置。
- 前記真円度取得部は、
前記旋回中心の位置ずれと前記第1センサの測定結果とに基づいて、各旋回角度における位置ずれが補償された仮想中心からの前記セグメントリングの内周面の距離を取得し、
各旋回角度における前記仮想中心からの前記セグメントリングの内周面の距離に基づいて、前記セグメントリングの中心位置を取得し、
各旋回角度における前記セグメントリングの中心位置からの前記セグメントリングの内周面の距離に基づいて、前記セグメントリングの真円度を取得する、請求項1〜7のいずれか1項に記載のセグメント真円度測定装置。 - 胴部を有する掘進機本体と、
前記胴部内において回転可能に支持された旋回リングと、前記旋回リングを駆動する旋回駆動部と、前記旋回リングに設けられたセグメント把持部と、を含むエレクタ装置と、
前記エレクタ装置の旋回角度を検出する角度検出部と、
前記エレクタ装置に設けられ、前記エレクタ装置により組み立てられたセグメントリングの内周面までの半径方向の距離を測定する第1センサと、
前記胴部に対して固定され、旋回に伴う前記旋回リングの半径方向の変位を測定する複数の第2センサと、
前記角度検出部により検出された旋回角度と、前記複数の第2センサの各測定結果とに基づいて、旋回に伴う前記エレクタ装置の旋回中心の位置ずれを取得し、取得された前記旋回中心の位置ずれと前記第1センサの測定結果とに基づいて前記セグメントリングの真円度を取得する真円度取得部と、を備える、シールド掘進機。 - シールド掘進機が備えるエレクタ装置を旋回させるとともに旋回角度を検出するステップと、
旋回に伴って、前記エレクタ装置に設けられた第1センサにより、前記エレクタ装置により組み立てられたセグメントリングの内周面までの半径方向の距離を測定するステップと、
前記シールド掘進機に固定された複数の第2センサにより、前記エレクタ装置が備える旋回リングの回転に伴う半径方向の変位を測定するステップと、
検出された旋回角度と、前記複数の第2センサの各測定結果とに基づいて、旋回に伴う前記エレクタ装置の旋回中心の位置ずれを取得するステップと、
取得された前記旋回中心の位置ずれと前記第1センサの測定結果とに基づいて、前記セグメントリングの真円度を取得するステップと、を備える、セグメント真円度測定方法。
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