JP2847247B2 - シールドマシンにおけるテールクリアランスの測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はシールドマシーンを構成するスキンプレート
とセグメント間の間隔（以下『テールクリアランス』と
いう）を測定する測定装置に関する。

〈従来の技術〉 シールド工法において、テールクリアンスを測定し適
正に保つことは、セグメントの組立管理をするうえで重
要である。

現在テールクリアランスの測定は、セグメントを１リ
ング組み立てる毎に少なくとも上下左右の４箇所を作業
員が測定した後、計測値を集計して求めている場合が多
い。

〈本発明が解決しようとする問題点〉 前記した従来のテールクリアランスの測定技術には、
次のような問題点がある。

〈イ〉 測定作業や集計作業を作業員に頼っているた
め、測定作業が非能率的である。

〈ロ〉 人為的なミスは避けられないから、計測値に誤
差を生じ易い。

〈ハ〉 大断面トンネルの測定作業にあたっては、転落
事故の危険もある。

〈ニ〉 シールドマシンの方向制御やセグメントの組立
等を自動化したシールドマシンが実用化されつつある現
在、テールクリアランスの計測作業を無人で正確に計測
できる技術の提案が切望されている。

〈本発明の目的〉 本発明は以上の問題点を解決するために成されたもの
で、次のシールドマシンにおけるテールクリアランスの
測定装置を提供することを目的とする。

〈イ〉 測定作業及び集計作業の無人化を図り、正確で
高精度に測定できる、シールドマシンにおけるテールク
リアランスの測定装置。

〈ロ〉 作業者を危険な作業から解放できる、シールド
マシンにおけるテールクリアランスの測定装置。

〈ハ〉 リアルタイムでしかも連続した測定が可能な、
シールドマシンにおけるテールクリアランスの測定装
置。

〈ニ〉 維持管理が容易な、シールドマシンにおけるテ
ールクリアランスの測定装置。

〈ホ〉 誤操作やセグメントの組み立て作業中に損傷を
受けない、シールドマシンにおけるテールクリアランス
の測定装置。

〈問題点を解決するための手段〉 即ち本発明はシールドジャッキのスプレッダーの裏面
に計測器を取り付け、前記計測器はシールドマシンの半
径方向に揺動して、セグメント内周面に位置を検知する
セグメント接触子と、シールドマシンの半径方向に摺動
自在で、シールドマシンを構成するスキンプレートの当
接位置を検知するスキンプレート接触子と、前記両接触
子の変位量を電気的に変換して出力する変換器とを具備
し、変換器の出力側を、変換器が出力する電気信号を基
にテールクリアランスを算出する計測回路に接続して構
成する、 シールドマシンにおけるテールクリアランスの測定装
置である。

〈本発明の説明〉 以下、図面を参照しながら本発明について説明する。

〈イ〉測定装置の全体構成 第１図に本発明に係るテールクリアランス測定用の測
定装置を示す。

本発明はテールクリアランスＣの計測値を電気的に出
力する計測器10と、計測器10から出力した信号を処理す
る計測回路20と、テールクリアランスＣを表示する表示
回路30と、計測器10を作動させる駆動部40と、これらを
制御する制御回路50とよりなる。

〈ロ〉計測器 計測器10は第２図に示すようにシールドマシンに装備
した多数のシールドジャキ60のうち、上下左右の四本の
シールドジャッキ60先端に設けた反力部材であるスプレ
ッダー61の裏面又は側面に設置されている。

計測器10は第３図に拡大して示すように、本体11と、
シールドマシンの半径方向に揺動し、セグメント70の内
周面の当接位置を検知するセグメント接触子12及びシー
ルドマシンの半径方向に摺動し、シールドマシンを構成
するスキンプレート71の内周面の当接位置を検知するス
キンプレート接触子13と、両接触子12,13の変位量を電
気的なパルス信号に変換して出力する変換器14とを基本
構成とする。

〈ハ〉セグメント接触子の駆動機構 セグメント接触子12は一端を本体11内で回動自在に軸
支され、その自由端に回転自在なローラ12aを有してい
る。

セグメント接触子12は遠隔操作により揺動自在に構成
されている。

すなわち、本体11に装備したシリンダ15が、シールド
マシンの半径方向に流体圧力で以てピストンロッド16を
摺動自在に収容していて、公知のギヤ機構を利用してピ
ストンロッド16の直線運動をセグメント接触子12に揺動
運動として伝えられるように構成されている。

図中15aはシリンダ15下部に接続した給気管、15bはシ
リンダ15上部に接続した排気管15bである。

給気管15aより給気するとセグメント接触子12がセグ
メント70の内周面に押し付ける方向に揺動し、又、排気
管15bからシリンダ15内へ給気するとセグメント接触子1
2が本体11内へ格納する方向に揺動するように構成され
ている。

〈ニ〉スキンプレート接触子の駆動機構 棒状のスキンプレート接触子13は、本体11に設けた軸
受13aを介してシールドマシンの半径方向の摺動を許容
するように保持され、ばね13bのばね力を受けて常時ス
キンプレート接触子13の露出端に設けたローラ13cがス
キンプレート71の内面へ押し付けられている。

従って、スキンプレート接触子13はスキンプレート71
の変動に追随して図面の上下方向に摺動する。

〈ホ〉変換器 変換器14は、セグメント接触子12及びスキンプレート
接触子13の各運動（揺動運動、摺動運動）の変化量を電
気的な信号、具体的にはパルス信号に変換して出力する
もので、例えばポテンションメータ等で構成されてい
る。

すなわち、変換器14は、セグメント接触子12及びスキ
ンプレート接触子13がシールドマシンの半径方向の外側
へ移動するときを例えば正、逆にシールドマシンの半径
方向の内側へ移動するときを負として入力される。

例えばセグメント接触子12がよりセグメント70の内周
面側に移動するときは歯車機構によって変換器14に正の
回転が伝えられ、逆にセグメント接触子12がセグメント
70から離れる方向に移動するときは負の回転として伝え
られる。

変換器14は伝えられた正負の変動を、回転数或は角度
として検出し、次記する計測回路20に入力する。

つまり、変換器14は、テールクリアランスＣが増加す
るときに出力値が大きくなり、逆にテールクリアランス
Ｃが減少するときに出力値が小さくなるように構成され
ている。

〈ヘ〉計測回路 計測回路20は、変換器20から出力されたセグメント接
触子12及びスキンプレート接触子13の各計測データを演
算処理してテールクリアランスＣを表示回路30で表示す
る。

〈ト〉表示回路 表示回路30は計測回路20の出力側に接続し、計測した
テールクリアランスＣを数値や図解で表示できるように
構成されている。

〈チ〉駆動部 駆動部40は、開閉制御可能な電磁バルブとコンプレッ
サ等の流体供給源41とよりなり、計測器10からのびる給
排気管15a、15bが接続している。

従って、駆動部40から流体の給気ルート及び排気ルー
トを切り替えることで、計測器10のセグメント接触子50
が特定方向に揺動するように構成されている。

〈リ〉制御回路 制御回路50は、前記計測回路20、表示回路30、駆動部
40に夫々接続している。

制御回路50は、各回路20、30を制御する他に、流体の
給排ルートを切り替えて計測開始指令やセグメント接触
子12の格納操作等を遠隔制御できるように構成されてい
る。

〈作用〉 次に計測方向について説明する。

〈イ〉計測器のセット 第２図のようにシールドマシンの所定位置のシールド
ジャッキ60に計測器10をセットする。

尚、計測器10をセットしたシールドジャッキ60は、常
時低圧でセグメント70の端面を押している。

〈ロ〉測定 テールクリアランスＣを測定するにはまず、第１図の
駆動部40に計測開始指令を出す。

駆動部40が計測器10に流体を所定のルートで供給を開
始すると、第３図に示すセグメント接触子12が一点鎖線
で示す位置から既設のセグメント70の内周面に当接する
まで揺動する。

セグメント接触子12がセグメント70が当接するまでに
移動した揺動量は、回転量に変換されて変換器14に伝え
られパルス信号として検出される。

一方、スキンプレート接触子13は、ばね13bのばね力
を受けてスキンプレート71に押し付けられる。

スキンプレート接触子13がスキンプレート71に押し当
たるまでの摺動量は、変換器14に伝えられバルス信号と
して検出される。

そして、変換器14から出力されるバルス信号は計測回
路20でカウントされ、これからセグメント70の厚さを差
し引いた後のテールクリアランスＣが、第１図の表示回
路30を経て測定値として表示される。

すなわち、両接触子13、13間の基準長さが分かってい
れば、セグメント接触子12とスキンプレート接触子13ま
での距離が変化しても、この距離からセグメント70の厚
さを差し引けば、自動的にテールクリアランスＣが求め
られる。

〈ハ〉格納 測定完了時には、制御部40から計測器10へ計測時の逆
ルートで流体が供給する。

その結果、第３図に示すセグメント接触子12が図面の
反時計廻り方向に揺動して本体11内に格納される。

このときセグメント接触子12の自由端がスプレッダー
61の位置より切羽側へ後退していればよい。

セグメント接触子12が本体11内に格納されると、流体
の供給が停止する。

尚、誤操作によりセグメント接触子12を格納するのを
忘れた場合に対処するために、シールドジャッキ60がセ
グメント70から離れたことを検知するためのセンサーを
別途配備し、このセンサー誤操作を検知したときにセグ
メント接触子12が上記のように本体11内に格納されるよ
うに構成しておくとよい。

〈本発明の効果〉 本発明は以上説明したようになるから次の効果が得ら
れる。

〈イ〉 従来まで作業員の手作業に頼っていたテールク
リアランスの測定作業及び測定値の集計作業を、遠隔か
ら自動的に計測して集計できるから、計測精度の向上と
省力化が図れる。

〈ロ〉 作業者を危険な計測作業から開放できる。

〈ハ〉 リアルタイムにしかも連続してテールクリアラ
ンスの測定値を求められる。

〈ニ〉 自動化したシールドマシンにおけるテールクリ
アランスの測定に好適である。

〈ホ〉 不使用時或はセグメントの組立時に、セグメン
ト接触子を自動的に格納できるので、計測器が棄損する
心配がない。

〈ヘ〉 セグメントの厚さが変わった場合や、その他施
工状況が変わった場合は、長さの異なるスキンプレート
接触子に変換するだけで対応できる。

〈ト〉 計測器をシールドジャッキに取り付けたため、
セグメントの組立の都度計測器の取り外すが不要であ
る。

〈チ〉 計測器をスプレッダーの裏面に取り付けでき
る。

そのため、隣り合うスプレッダー間の間隔が狭い場合
や、間にリブがある場合でも、計測器の設置が可能であ
る。

〈リ〉 各接触子の運動機構が簡単であるから故障が起
き難く、しかもその維持管理が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明に係るテールクリアランスの測定装置の
概念図 第２図：計測器の取り付け状態を示すシールドマシンの
テール部の部分断面図 第３図：計測器の断面図

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールドジャッキのスプレッダーの裏面に
   計測器を取り付け、 前記計測器はシールドマシンの半径方向に揺動して、セ
   グメント内周面の位置を検知するセグメント接触子と、 シールドマシンの半径方向に摺動自在で、シールドマシ
   ンを構成するスキンプレートの当接位置を検知するスキ
   ンプレート接触子と、 前記両接触子の変位量を電気的に変換して出力する変換
   器とを具備し、 変換器の出力側を、変換器が出力する電気信号を基にテ
   ールクリアランスを算出する計測回路に接続して構成す
   る、 シールドマシンにおけるテールクリアランスの測定装
   置。