JP3419608B2 - Segment assembly method - Google Patents

Segment assembly method

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JP3419608B2
JP3419608B2 JP24459795A JP24459795A JP3419608B2 JP 3419608 B2 JP3419608 B2 JP 3419608B2 JP 24459795 A JP24459795 A JP 24459795A JP 24459795 A JP24459795 A JP 24459795A JP 3419608 B2 JP3419608 B2 JP 3419608B2
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  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機内
に搬入されたトンネル履工用セグメントをリング状に組
み立てるセグメント組立方法に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、地山を掘削してトンネルを構築す
るシールド工法において、シールド掘進機については大
幅な改良が行われているが、セグメントの組み立てにつ
いてはあいかわらず作業者の技能に頼っている部分が多
く、シールド工事の自動化を図る中で、セグメントの組
み立ての自動化は重要課題となっている。そこで、これ
から組み立てようとするセグメント(以下、組立セグメ
ントと記す)を搬送装置により搬送し、その組立セグメ
ントをエレクタで把持して自動位置決めし、その後シー
ルド掘進機に設置されているシールドジャッキを伸ばし
て当該組立セグメントを既設セグメントリングのセグメ
ントに対して押し付け、この状態でボルト・ナット自動
締結機を用いて組立セグメントを既設セグメントに対し
てボルトを挿入して仮締結することにより、複数のセグ
メントを下方から上方へと組み立ててゆきセグメントリ
ングを組み上げ、最後にボルトを本締結してセグメント
リングの組立を完成するようにしたセグメント組立装置
が開発され、実施工に供されている。 【0003】たとえば、組立セグメントを既設セグメン
トに倣って組み立てるものとして、特開平4−2136
99号公報に開示されたものがある。この先行技術にお
いては、組立セグメントの位置決めは2段階で行われ、
まず第1段階で、あらかじめ制御装置に入力された組立
セグメントの設計組立位置・姿勢と粗位置補正量から、
エレクタのセグメント把持部の目標位置・姿勢を演算
し、この目標位置・姿勢に応じてエレクタのアクチュエ
ータを動かすことにより組立セグメントを粗位置決めす
る。次に第2段階で、エレクタに設置された3組の投光
器とテレビカメラとからなる視覚センサを用い、組立セ
グメントとこれに対してトンネル軸方向に隣接する既設
セグメントとのトンネル周方向に沿った境界部の2箇
所、及び、組立セグメントとこれに対してトンネル周方
向に隣接する既設セグメントとのトンネル軸方向に沿っ
た境界部の1箇所に投光器からそれぞれスリット光を照
射し、このスリット光像をそれぞれテレビカメラで撮像
する。そして、これらテレビカメラからの画像データを
処理して得られた各スリット光像の端点の座標値から上
記3箇所における組立セグメントと既設セグメントとの
段差・隙間を検出し、この段差・隙間情報に基づいて既
設セグメントに対する組立セグメントの位置偏差及び姿
勢偏差を求め、これらの偏差から組立セグメントの目標
組立位置に対する補正量を求め、この補正量に応じてエ
レクタのアクチュエータを動かすことにより組立セグメ
ントを微位置決めする。このような位置決め制御を複数
回繰り返すことによりセグメントリングが組み立てられ
る。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下の問題点が存在する。一般にセ
グメントリングの組み立ては、円筒リングを軸方向に平
行分割した形状のセグメント(A型セグメント)、一端
部にテーパが形成された一端テーパ付きのセグメント
(B型セグメント)、両端部にテーパが形成された両端
テーパ付きのセグメント(K型セグメント)といった3
種類のセグメントを用い、まず複数のA型セグメントを
円弧状に組み立て、続いて2つのB型セグメントを円弧
状の両端に位置するA型セグメントにそれぞれ隣接して
組み立て、最後にK型セグメントを2つのB型セグメン
トの間にテーパを利用して挿入して組み立てることによ
り行う。 【0005】上記特開平4−213699号公報に記載
の従来技術によれば、組立セグメントを既設セグメント
に倣って順次組み立てようとすると、K型セグメントを
組み込むための空間がK型セグメントの実寸法と同じに
なるので、K型セグメントの位置決めを正確に行わない
とB型セグメントに接触するなどして、K型セグメント
の挿入は困難なものとなる。また、実施工においては、
各セグメント間に地下水の浸入を防ぐためのゴム製のシ
ール材を挟み込んでいる等の理由から、各セグメント間
には若干の隙間が生じ、この場合にはK型セグメントを
組み込むための空間がK型セグメントの実寸法よりも狭
くなり、K型セグメントの挿入がより困難になる。この
とき、K型セグメントをB型セグメントに接触した状態
で無理に挿入しようとすると、セグメントが損傷した
り、前記のシール材が破損する。また、セグメントの組
み立て精度が低下するという不具合も生じる。 【0006】本発明の目的は、最後に組み立てられる両
端テーパ付きのセグメントの挿入を容易にし、セグメン
トの損傷やシール材の破損、セグメントの組み立て精度
の低下を防止できるセグメント組立方法を提供すること
にある。 【0007】本発明の他の目的は、最後に組み立てられ
る両端テーパ付きのセグメントの挿入を容易にし、かつ
組み上げられたセグメントリングを適正なリング形状に
できるセグメント組立方法を提供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は次の構成を採用する。すなわち、複数のシール
ドジャッキを有するシールド掘進機により地山を掘削し
てトンネルを構築するとき、組立セグメントを既設セグ
メントに対して位置決めし、その後前記シールドジャッ
キを伸ばして前記組立セグメントを前記既設セグメント
に対して押し付け、この状態で前記組立セグメント及び
前記既設セグメントにボルトを挿入して仮締結すること
により、複数の組立セグメントを下方から上方へと組み
立ててゆきセグメントリングを組み上げ、最後に前記ボ
ルトを本締結して前記セグメントリングの組立を完成す
るセグメント組立方法において、前記複数の組立セグメ
ントを下方から上方へと組み立ててゆくとき、最初に組
立セグメントを前記既設セグメントに合わせて組み立て
る第1工程と、この第1工程の後、組立セグメントを前
記既設セグメントリングのセグメントに対して径方向外
側にずらして組み立て、最後に両端テーパ付のセグメン
トを挿入して組み立てる第2工程とを有し、この第2工
程においてセグメントを組み立てるとき、前記ボルトの
仮締結の締結力を、前記シールドジャッキを開放したと
きにセグメントが自重により重力方向へ変位可能な大き
さに設定する。 【0009】以上において、第2工程では組立セグメン
トを既設セグメントリングのセグメントに対して径方向
外側にずらして組み立てることにより、両端テーパ付の
セグメントを組み込むための空間が当該セグメントの実
寸法よりも大きくなり、当該セグメントが挿入しやすく
なり、セグメントの損傷やシール材の破損、セグメント
の組み立て精度の低下が防止される。 【0010】また、第2工程においてセグメントを組み
立てるとき、ボルトの仮締結の締結力を、シールドジャ
ッキを開放したときにセグメントが自重により重力方向
へ変位可能な大きさに設定することにより、シールドジ
ャッキを開放したときには、第2工程で組み立てられた
セグメントはその組み立て位置から重力方向に変位し、
組み上げられたセグメントリングはセグメント形状で決
まる形状となる。ここで、もしボルト締結力を、従来の
ボルトの仮締結と同様にシールドジャッキを開放したと
きにセグメントが自重により重力方向へほとんど変位し
ない程度の強さとすると、セグメントリングの組み上げ
が完了してシールドジャッキを開放しても、当該セグメ
ントはその組立位置から重力方向にほとんど変位しない
ので、第2工程で既設セグメントリングのセグメントに
対して径方向外側にずらして位置決めしてセグメントを
組み立ててゆく本発明が係わる工法では、セグメントリ
ングを順次組み立てていく際、当該セグメントは徐々に
径方向外側方向に広がり、その結果セグメントリングの
形状は徐々に縦長になり、シールド掘進機の上部のテー
ルクリアランスが徐々に小さくなり、最後にはセグメン
トリングがシールド掘進機のシールド本体に干渉してし
まう。本発明では、上述したようにシールドジャッキを
開放したときに第2工程で組み立てられたセグメントは
重力方向に変位し、組み上げられたセグメントリングは
セグメント形状で決まる形状になるので、セグメントリ
ングは適正なリング形状となり、シールド掘進機の上部
のテールクリアランスが小さくなることはなく、セグメ
ントリングがシールド本体に干渉することが防止され
る。 【0011】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図1及び図2において、本実施形
態のセグメント組立装置はエレクタ本体12を有し、こ
のエレクタ本体12は、複数個の油圧式のシールドジャ
ッキ10を有する円筒状のシールド本体11の後部に設
置されている。エレクタ本体12は大別して、エレクタ
リング13及び旋回モータ16を含む旋回機構と、吊り
ビーム21及び押付ジャッキ22を含む押し付け機構
と、横スライドフレーム24及び横スライドジャッキ2
5を含む左右摺動機構と、前後スライドフレーム27及
び前後スライドジャッキ28を含む前後摺動機構と、球
面フレーム29及び姿勢制御用ジャッキ31,32,3
3を含むピッチング、ローリング、ヨーイング等の姿勢
制御機構と、セグメント把持部34及びボルト締結装置
70(図6参照)とからなっている。 【0012】エレクタリング13は、シールド本体11
の内周数箇所に設置された外周ガイドローラ14及び側
面ガイドローラ15により案内され、電気式の旋回モー
タ16によりピニオン17及びリングギヤ18を介して
旋回駆動される。 【0013】エレクタリング13には左右に2つのアー
ム19が取り付けられ、これらのアーム19はガイドロ
ッド20を介して吊りビーム21を支持し、吊りビーム
21とアーム19との間には油圧式の押し付けジャッキ
22が取り付けられ、吊りビーム21は押し付けジャッ
キ22の伸縮により図1に示すZ軸方向(トンネル径方
向)に移動する。 【0014】吊りビーム21は図2及び図3に示すよう
に、リニアベアリング23を介して横スライドフレーム
24を支持し、この横スライドフレーム24と吊りビー
ム21との間には油圧式の横スライドジャッキ25が取
り付けられ、横スライドフレーム24は横スライドジャ
ッキ25の伸縮により吊りビーム21上を図1に示すY
軸方向(トンネル径方向)に移動する。 【0015】横スライドフレーム24は図1及び図3に
示すように、リニアベアリング26を介して前後スライ
ドフレーム27を支持し、この前後スライドフレーム2
7と横スライドフレーム24との間には油圧式の前後ス
ライドジャッキ28が取り付けられ、前後スライドフレ
ーム27は前後スライドジャッキ28の伸縮により横ス
ライドフレーム24上を図1に示すX軸方向(トンネル
軸方向)に前後スライドする。 【0016】前後スライドフレーム27の球面ガイド部
27aには球面フレーム29が組み込まれ、球面フレー
ム29と前後スライドフレーム27との間には油圧式の
2本の姿勢制御用ジャッキ31,32が取り付けられて
いる。これらの姿勢制御用ジャッキ31,32を同時に
伸長または収縮させると、図1及び図4に示すように球
面フレーム29は球面中心Gを通りX軸に平行な軸の回
りに傾けられ、この動きはセグメント把持部34のロー
リング制御に用いられる。姿勢制御用ジャッキ31,3
2のいずれか一方を伸縮させ他方を収縮させると、図1
及び図4に示すように球面フレーム29は球面中心Gを
通りZ軸に平行な軸の回りに左右旋回させられ、この動
きはセグメント把持部34のヨーイング制御に用いられ
る。また、球面フレーム29とセグメント把持部34と
の間には、図2に示すように姿勢制御用ジャッキ33が
取り付けられ、球面フレーム29は油圧式の姿勢制御用
ジャッキ33の伸縮により中心軸30の回りに傾けら
れ、この動きはセグメント把持部34のピッチング制御
に用いられる。 【0017】セグメント把持部34は球面フレーム29
の中心軸30に吊下げられ、エレクタ本体12の下に配
置された、これから組み立てようとするセグメント(以
下、組立セグメントと記す)42のグラウト穴43に合
致する雄ねじが切られたねじ軸35を備えている。ま
た、セグメント把持部34は図5に示すように、ねじ軸
35を回転させる駆動モータ36と、ねじ軸35を駆動
モータ36及び軸受ブラケット37とともに昇降動作さ
せる昇降ジャッキ38とを備えており、図示しない位置
決めセンサにより組立セグメント42のグラウト穴43
にねじ軸35を心合せした後、そのねじ軸35を回転さ
せながら組立セグメント42に向かって突き出し、グラ
ウト穴43へのねじ込み完了後、組立セグメント42が
セグメント把持部34の端面に当たるまでねじ軸35を
引き戻すことにより、組立セグメント42を把持する。 【0018】また、前後スライドフレーム27には非接
触の距離計60が設けられており、この距離計60は、
セグメント把持部34が組立セグメント42を把持する
前に、エレクタ本体12を回転させることにより既設セ
グメント41内周面までの距離L1を計測する。また、
エレクタ本体12はエレクタ回転位置を検出する角度検
出器(図示せず)を有し、そのエレクタ回転位置を上記
距離計60による既設セグメント41内周面までの距離
L1と同時に計測し、それらの計測値を後述する本体制
御装置52に出力する。距離計60及び角度検出器の計
測値は、後述するシールド掘進機のテールクリアランス
及び位置決め制御のための補正値を求めるのに用いられ
る。ここで、シールド掘進機のテールクリアランスは、
シールド本体11の後部に位置するテールスキンプレー
ト11aの内面と既設セグメント41の外面との間隔T
(図2参照)である。 【0019】また、セグメント把持部34には、図6に
示すようなベース73と、このベース73に取り付けら
れ上下動可能なボルト送り装置71及びナットランナ7
2と、これらボルト送り装置71及びナットランナ72
を動かす図示しない油圧式の複数のボルト締結用アクチ
ュエータとからなるボルト締結装置70が設置されてい
る。このボルト締結装置70は、組立セグメント42の
位置決め終了後、シールドジャッキ10を伸ばして組立
セグメント42をこれにトンネル軸方向に隣接する既設
セグメントリング41Lに押し付け、この状態であらか
じめ組立セグメント42に組み込まれているボルトをボ
ルト送り装置71により既設セグメント41側に送り込
み、図示しないナット供給装置によりボルトにナットを
取り付け、ナットランナ72によりそのナットの仮締め
付けを行うものである。ここでは、そのナットの仮締め
付けを行う過程をボルトの仮締結と呼ぶ。このボルトの
仮締結は、組立セグメント42とこれにトンネル軸方向
に隣接する既設セグメント41aとで2カ所、組立セグ
メント42とこれにトンネル軸方向に隣接しかつ既設セ
グメント41aと隣合う既設セグメント41bとで2カ
所、組立セグメント42とこれにトンネル周方向に隣接
する既設セグメント41cとで2カ所において行い(既
設セグメント41a,41b,41cについては図7を
参照)セグメント把持部34には上記6カ所においてボ
ルト締結が行えるよう例えば4組のボルト締結装置70
(組立セグメント42と既設セグメント41aとの間の
1カ所及び組立セグメント42と既設セグメント41c
との間の2カ所のボルト締結は1組のボルト締結装置7
0で行う)が固定されている。ボルトの仮締結によりセ
グメントリングが組み上がった後、オペレータの手動操
作によりボルトの本締結を行う。 【0020】また、本実施形態のセグメント組立装置は
図7及び図8に示すように、3組の投光器44a,44
b,44c及びテレビカメラ45a,45b,45cか
らなる視覚センサと、カメラ切換器48と、画像入力装
置49と、画像メモリ50と、画像処理装置51と、入
力装置55と、表示装置56と、本体制御装置52と、
サーボ制御装置53と、油圧制御装置54とを有してい
る。 【0021】投光器44a〜44c及びテレビカメラ4
5a〜45cは、図7で模式的に表わしているエレクタ
本体12のセグメント把持部34に剛体(図示せず)を
介して固定されている。したがって、投光器44a〜4
4c及びテレビカメラ45a〜45cとセグメント把持
部34及び組立セグメント42の相対的な位置・姿勢
は、エレクタ本体12の動きにかかわらず組立セグメン
ト42把持中は一定である。投光器44aは組立セグメ
ント42と既設セグメント41aとの間のトンネル周方
向に沿った境界部の1箇所に、投光器44bは組立セグ
メント42と既設セグメント41bとの間のトンネル周
方向に沿った境界部の1箇所に、投光器44cは組立セ
グメント42と既設セグメント41cとの間のトンネル
軸方向に沿った境界部の1箇所にそれぞれスリット光を
照射し、これにより各セグメント上に生じたスリット光
像A−A*,B−B*,C−C*はテレビカメラ45a
〜45cによりそれぞれ撮像される。 【0022】画像入力装置49は上記テレビカメラ45
a〜45cからの各画像データをカメラ切換器48で切
り換え選択して入力し、内部の画像メモリ50に取り込
み、画像処理装置51は画像メモリ50に格納された画
像データを処理してスリット光像A−A*〜C−C*の
端点座標を求める。 【0023】入力装置55は、セグメントリングの組み
立ての実行の指示、この実行に必要なデータとして、セ
グメントリングを構成する組立セグメントの組立順序の
データ、セグメントリングが目標リング形状になるため
の組立セグメントの設計位置及び姿勢(以下、組立セグ
メントの設計位置・姿勢と記す)のデータ、及びボルト
の仮締結時の組立セグメントのボルト締結力のデータを
含む組立セグメントの組立パターンデータ等の入力、組
立セグメントの設計位置・姿勢が複数個あるときにその
中の1つの選択などを行う装置であり、例えばキーボー
ドが用いられる。 【0024】本体制御装置52はエレクタ本体12の制
御装置であり、入力装置55からの指示信号、画像処理
装置51で求められたスリット光の端点座標値、距離計
60や角度検出器61の計測値等を用いて組立セグメン
ト42の位置決め及びボルトの仮締結に関する所定の処
理を行い、その結果を電気的な指令信号としてサーボ制
御装置53へ出力する。また、本体制御装置52のメモ
リ(図示せず)には入力装置55より入力されたデータ
が記憶されている。また、本体制御装置52はボルトの
仮締結の際に後述するシーケンサ8にシールドジャッキ
10を駆動するための指示信号を出力する。表示装置5
6は、シールド掘進機のテールクリアランス情報や、組
立セグメントの設計位置・姿勢を示すセグメント形状を
表示する。 【0025】サーボ制御装置53は本体制御装置52か
らの指令信号に従ってエレクタ本体12の旋回モータ1
6を制御するとともに、電気信号を油圧信号に変換する
油圧制御装置54を介してエレクタ本体12の押付ジャ
ッキ22、横スライドジャッキ25、前後スライドジャ
ッキ28、姿勢制御用ジャッキ31,32,33の6軸
のアクチュエータや、ボルト締結装置70を制御する。 【0026】また、本体制御装置52は、シールド掘進
機の掘進や図示しないカッターで掘削された土砂の運搬
などシールド掘進機全体を制御するシーケンサ8と接続
されており、このシーケンサ8は前述した本体制御装置
52からの指示信号を入力したときにシールドジャッキ
10を駆動するためのシールドジャッキ指令信号をシー
ルドジャッキ制御装置9に出力し、このシールドジャッ
キ制御装置9はシーケンサ8からの指令信号に従ってシ
ールドジャッキ10を制御する。また、シールドジャッ
キ10にはストローク計10aが内蔵されており、この
ストローク計10aによりシールドジャッキ10のスト
ロークが検出され、シーケンサ8に送られる。 【0027】次に、本体制御装置52のメモリに記憶さ
れている設計位置・姿勢データ及びボルト締結力データ
を含む組立セグメントの組立パターンデータを用いた、
本実施形態のセグメントの組立方法について説明する。 【0028】本実施形態におけるセグメントの組み立て
においては、図9に示すように、円筒リングを軸方向に
平行分割した形状のセグメント(A型セグメント)A
1,A2,A3,A4,A5,A6,A7と、一端部に
トンネル軸方向に対して傾いたテーパ(図示せず)が形
成された一端テーパ付きのセグメント(B型セグメン
ト)B1,B2と、両端部にトンネル軸方向に対して傾
いたテーパ(図示せず)が形成された両端テーパ付きの
セグメント(K型セグメント)Kとからなる10ピース
で1リングとなる構成とし、A型セグメントA1〜A7
を円弧状に組み立て、B型セグメントB1,B2をA型
セグメントA1,A7にそれぞれ隣接して組み立て、K
型セグメントKをB型セグメントB1,B2の間に挿入
して組み立てる。このとき、各セグメントの組み立て
は、A型セグメントA4,A3,A5,A2,A6,A
1,A7、B型セグメントB1,B2、K型セグメント
Kの順に行う。また、組立セグメントは、トンネル軸方
向側(以下、リング側と記す)は既設セグメントと4ヶ
所でボルト締結され(図中RV)、トンネル周方向側
(以下、ピース側と記す)は既設セグメントと2カ所で
ボルト締結される(図中PV)。 【0029】以下に2つの組立パターンデータの例を示
す。(1)組立パターンデータ この組立パターンは図10〜図12に示すように、セグ
メントリングが真円形状になるように個々の組立セグメ
ントを位置決めし、ボルトの仮締結を行うものである。
図10において、実線は個々の組立セグメントの設計位
置・姿勢を示し、破線はトンネル軸方向に隣接する既設
セグメントリング41Lを構成する各既設セグメントの
位置・姿勢を示している。なお、既設セグメントリング
41Lはほぼ真円形状になっている。 【0030】個々の組立セグメントの位置決めは次の手
順で行う。図10において、まずA型セグメントA2〜
A6を上述の順序で、トンネル軸方向に隣接する既設セ
グメントリング41Lの既設セグメント及びトンネル周
方向に隣接する既設セグメントに合わせて位置決めす
る。続いてA型セグメントA1,A7を、A型セグメン
トA2,A6と接する側の端面TA1R,TA7Lの径方向外
側端部S12,S67を中心として径方向外側方向(I1
7方向)に回転させて、既設セグメントリング41L
の既設セグメントに対して径方向外側にずらして位置決
めする。続いてB型セグメントB1,B2の端面T
B1R ,TB2L をA型セグメントA1,A7の端面
A1L,TA7Rに合わせ、B型セグメントB1,B2を既
設セグメントリング41Lの既設セグメントに対して径
方向外側にずらして位置決めする。最後にK型セグメン
トKをB型セグメントB1,B2の間に挿入して位置決
めする。 【0031】このとき、組立セグメントには図11に示
すように、組立締結具であるボルト42vに対して若干
のガタを持たせるようなボルト締結用穴42hが設けら
れており、組立セグメントは既設セグメントに対して、
ボルト42vとボルト締結用穴42hのクリアランスの
範囲内で図11の実線に示す位置・姿勢となるように位
置決めされる。 【0032】個々の組立セグメントのボルトの仮締結は
次のように行う。組立セグメントが位置決めされた後、
前述したシールドジャッキ10を伸ばして組立セグメン
トを既設セグメントリング41Lの既設セグメントに対
して押し付けて、この状態で組立セグメント及び既設セ
グメントにボルトを挿入して仮締結する。このとき、ボ
ルトの仮締結は図12に示す様なボルト締結力により行
う。 【0033】すなわち、A型セグメントA2〜A6を仮
締結するときは、リング側のボルトの締結力及びピース
側のボルトの締結力をともに強くして仮締結を行い、A
型セグメントA1,A7、B型セグメントB1,B2、
K型セグメントKを仮締結するときは、リング側のボル
トの締結力を弱くピース側のボルトの締結力を強くして
仮締結を行う。ここで、「締結力が強い」というのは、
従来の仮締結における締結力であり、シールドジャッキ
10を伸ばして位置決めされた組立セグメントを既設セ
グメントリング41Lの既設セグメントに押し付けた状
態から、シールドジャッキ10を引いて(開放して)も
組立セグメントが自重により重力方向にほとんど変位し
ない様な締結力である。一方、「締結力が弱い」という
のは、上記と同様の状態からシールドジャッキ10を引
いた(開放した)時に組立セグメントが自重により重力
方向に変位可能な程度の締結力である。 【0034】また、ここで、A型セグメントA1,A
7、B型セグメントB1,B2、K型セグメントKは自
重により重力方向に変位したときに真円形状に近づく方
向にずれる位置にあるので、ボルトの仮締結時にこれら
のセグメントのボルト締結力を弱くしても問題はない。
一方、A型セグメントA2〜A6は自重により重力方向
に変位したときに真円形状をくずす方向にずれる位置に
あるので、これらのセグメントのボルト締結力は、シー
ルドジャッキ10を引いてもこれらのセグメントが自重
により重力方向にほとんど変位しない従来と同様の大き
さとする必要がある。 【0035】以上のように個々の組立セグメント及びボ
ルト締結力を設定する事により、K型セグメントKを組
み立てた後にシールドジャッキ10を解放したときに
は、A型セグメントA1,A7、B型セグメントB1,
B2、K型セグメントKは自重により重力方向に変位
し、組み上げられたセグメントリングの形状はほぼ真円
となる。 【0036】(2)組立パターンデータ この組立パターンは図13及び図14に示すように、セ
グメントリングが縦長の長円形状になるように個々の組
立セグメントを位置決めし、ボルトの仮締結を行うもの
である。図13において、実線は個々の組立セグメント
の設計位置・姿勢を示し、破線はトンネル軸方向に隣接
する既設セグメントリング41Lを構成する各既設セグ
メントの位置・姿勢を示し、一点鎖線は真円形状に組み
立てたときのセグメントリングを構成する各既設セグメ
ントの位置・姿勢を示している。なお、既設セグメント
リング41Lは縦長の長円形状になっている。 【0037】個々の組立セグメントの位置決めは次の手
順で行う。図13において、まずA型セグメントA1〜
A7を上述の順序で縦長の長円形状の既設セグメントリ
ング41Lに合わせて位置決めする。すなわち、まずA
型セグメントA4を真円形状に組み立てたときのセグメ
ントリングに一致するよう位置決めする。続いてA型セ
グメントA3,A5を、A型セグメントA4と接する側
の端面TA3R,TA5Lの径方向内側端部S34,S45を中心
として径方向内側方向(I3,I5方向)に回転させて、
即ちA型セグメントA3,A5の端面TA3R,TA5Lを径
方向内側方向に若干閉じ気味に目違いを起こして位置決
めする。続いてA型セグメントA2,A6を、A型セグ
メントA3,A5と接する側の端面TA2R,TA6Lの径方
向内側端部S23,S56を中心として径方向内側方向(I
2,I6方向)に回転させて若干閉じ気味に位置決めす
る。続いてA型セグメントA1,A7を、A型セグメン
トA2,A6と接する側の端面TA1R,TA7Lの径方向外
側端部S12,S67を中心として径方向外側方向(I1
7方向)に回転させて若干開き気味に位置決めする。 【0038】次にB型セグメントB1,B2を、A型セ
グメントA1,A7と接する側の端面TB1R,TB2Lの径
方向外側端部SB1,SB7を中心として径方向外側方向
(IB1,IB2方向)に回転させて、既設セグメントリン
グ41Lの既設セグメントに対して径方向外側にずらし
て位置決めする。最後にKセグメントKをB型セグメン
トB1,B2の間に挿入して位置決めする。 【0039】個々の組立セグメントのボルトの仮締結
は、図14に示す様なボルト締結力により行う。すなわ
ち、A型セグメントA1〜A7を仮締結するときは、リ
ング側のボルトの締結力及びピース側のボルトの締結力
をともに強くし、B型セグメントB1,B2、K型セグ
メントKを仮締結するときは、リング側のボルトの締結
力を弱くピース側のボルトの締結力を強くして行う。こ
の時のボルト締結力は、シールドジャッキ10が解放さ
れても上記の目違いが変わらないように調整する。 【0040】以上のように個々の組立セグメントの設計
位置・姿勢及びボルト締結力を設定する事により、K型
セグメントKを組み立てた後にシールドジャッキ10を
解放したときには、A型セグメントA1〜A7は目違い
を持つ状態を保ち、B型セグメントB1,B2、K型セ
グメントKは自重により重力方向に変位し、組み上げら
れたセグメントリングの形状は縦長の長円となる。 【0041】なお、セグメントリングが真円形状及び縦
長の長円形状になるような組立パターンは上記,だ
けでなく、上記,の組立パターンを含む組立セグメ
ントの回転方向・回転量及びボルト締結力が異なる複数
個の組立パターンが設定され、これら組立パターンに関
するデータが本体制御装置52のメモリに記憶されてい
る。 【0042】次に、本体制御装置52における組立セグ
メント42の組立制御手順を図15に示す。ここでは、
セグメントリングがほぼ真円形状になるように個々の組
立セグメント42を位置決めし、ボルトの仮締結を行う
ものとする。 【0043】まず手順90において、入力装置55から
セグメントリングの組み立ての実行を指示する起動信号
を入力したかどうかを判断し、起動信号を入力したと判
断されたときは手順91に進む。 【0044】続いて手順91において、組立セグメント
42を既設セグメント41a〜41cと接触しない位置
(以下、粗位置と記す)に位置決めするようなエレクタ
目標位置・姿勢を演算し、このエレクタ目標位置・姿勢
に応じたアクチュエータ指令値をサーボ制御装置53に
出力する。エレクタ目標位置・姿勢は、エレクタ本体1
2のセグメント把持部34の目標位置・姿勢を意味して
いる。ここで、粗位置はエレクタ本体12の旋回角度及
び図1に示すようなエレクタ中心位置を原点とするエレ
クタ座標系(X,Y,Z)で表される。 【0045】ここで、本体制御装置52は、組立セグメ
ント42が前述したA型セグメントA1〜A7、B型セ
グメントB1,B2、K型セグメントKのうちのどれで
あるかを把握している。例えば手順90で起動信号を入
力したときに、組立セグメント42が何であるかを判断
するためのセグメント判断用カウンタを1に初期設定
し、これをメモリに記憶する。そして、後述する手順9
4のボルト仮締結制御が終了したらセグメント判断用カ
ウンタをインクリメントしてメモリに記憶する。この場
合、セグメント判断用カウンタが1のときはA型セグメ
ントA4を組み立て、セグメント判断用カウンタが2の
ときはA型セグメントA3を組み立て、以下セグメント
判断用カウンタがインクリメントされる毎にA型セグメ
ントA5,A2,A6,A1,A7、B型セグメントB
1,B2、K型セグメントKを組み立てる。 【0046】続いて手順92において、画像処理装置5
1に、組立セグメント42と既設セグメント41a〜4
1cとの境界部に投光器44a〜44cから3本のスリ
ット光を照射させ、このスリット光の照射により生じた
スリット光像A−A*,B−B*,C−C*を画像処理
し、その端点の座標値を抽出させる。 【0047】続いて手順93において、手順92で抽出
された端点座標値、及び入力装置55より入力されメモ
リに記憶されている組立セグメントの設計位置・姿勢デ
ータを用いて、組立セグメント42を既設セグメント4
1a〜41cに対してボルト締結可能とする位置(以
下、微位置と記す)に位置決めするようなエレクタ目標
位置・姿勢を演算し、このエレクタ目標位置・姿勢に応
じたアクチュエータ指令値をサーボ制御装置53に出力
する。組立セグメント42の設計位置・姿勢データは、
メモリに記憶されている複数個の設計位置・姿勢データ
の中からオペレータが選択入力したものが用いられる
が、ここでは図10に示す組立パターンデータに対応
する設計位置・姿勢データが用いられる。また、ここで
は、オペレータが表示装置56に表示されたテールクリ
アランス情報を基にして、表示装置56に表示された組
立セグメント42の設計位置・姿勢を示すセグメント形
状(前述)を見ながら選択入力するが、テールクリアラ
ンス情報を基に個々の組立セグメント42の回転方向・
回転量を入力するようにしてもよい。 【0048】続いて手順94において、入力装置55よ
り入力されメモリに記憶されているボルト締結力データ
に応じて、組立セグメント42を既設セグメント41に
対してボルトの仮締結を行うようなボルト締結用指令値
をサーボ制御装置53に出力する。ここで、組立セグメ
ント42のボルト締結力データとしては、上記の選択入
力された組立パターンデータに対応する図12に示すデ
ータが用いられる。 【0049】続いて手順95において、メモリに記憶さ
れているセグメント判断用カウンタからK型セグメント
Kについてボルトの仮締結を行ったかどうかを判断し、
ボルトの仮締結を行っていないと判断されたときは手順
91に戻る。 【0050】図15の手順91の粗位置決め制御手順の
詳細を図16により説明する。まず手順100におい
て、距離計60及び角度検出器61の計測値すなわち距
離計60から既設セグメント41内周面までの距離L1
及びエレクタ回転位置から、その回転位置におけるシー
ルド掘進機のテールクリアランスTを求め、これをメモ
リに記憶するとともに、既設セグメント41とエレクタ
本体12との距離のズレを求め、これを位置決め制御の
ための補正値としてメモリに記憶する。 【0051】続いて手順101において、メモリに記憶
されている組立セグメント42の設計位置・姿勢及び既
設セグメント41cの位置・姿勢情報から、組立セグメ
ント42及び既設セグメント41a〜41c上のスリッ
ト光像A−A*,B−B*,C−C*がテレビカメラ4
5a,45b,45cのカメラ視野に入り、かつ組立セ
グメント42と既設セグメント41a〜41cとが接触
することのない例えば組立セグメント42が既設セグメ
ント41a〜41cから例えば10mm〜20mm離れ
た粗位置を演算し、これに基づき組立セグメント42を
その粗位置に位置させるエレクタ目標位置・姿勢を演算
する。 【0052】続いて手順102において、先に求めたエ
レクタ目標位置・姿勢から旋回モータ16、押付ジャッ
キ22、横スライドジャッキ25、前後スライドジャッ
キ28、姿勢制御用ジャッキ31,32,33を含む7
軸のアクチュエータの指令値を演算する。続いて手順1
03において、そのアクチュエータ指令値をサーボ制御
装置53へ出力し、サーボ制御装置53が上記アクチュ
エータを制御し終えるのを待つ。 【0053】次に、図15の手順92で計測制御される
画像処理装置51の画像処理の詳細を図17により説明
する。先に説明した粗位置決め制御において、組立セグ
メント42は図17に示す位置に位置決めされたとす
る。このとき、組立セグメント42と既設セグメント4
1a,41bとのトンネル周方向に沿った境界部の2ヶ
所、組立セグメント42と既設セグメント41cとのト
ンネル軸方向に沿った境界部の1ヶ所にそれぞれ投光器
44a〜44cのスリット光を照射し、このスリット光
の照射により組立セグメント42及び既設セグメント4
1a〜41c上に生じるスリット光像A−A*,B−B
*,C−C*は、確実にテレビカメラ45a,45b,
45cのカメラ視野46a,46b,46cに入る。し
たがって、画像処理装置51は、テレビカメラ45a,
45b,45cに映ったカメラ画像47a,47b,4
7cから、上記3箇所のスリット光像A−A*,B−B
*,C−C*の画像座標系(xv,yv)上での端点座
標a(ax,ay),a*(ax*,ay*),b(b
x,by),b*(bx*,by*),c(cx,c
y),c*(cx*,cy*)を抽出する。 【0054】次に、図15の手順93の微位置決め制御
手順の詳細を図18により説明する。まず手順201に
おいて、上記画像処理装置51により抽出された端点座
標値a(ax,ay)〜c*(cx*,cy*)を用い
て、組立セグメント42と既設セグメント41a〜41
cとの偏差量を演算する。その演算は以下のようにして
行う。 【0055】すなわち、まず上記端点座標値a(ax,
ay)〜c*(cx*,cy*)から、組立セグメント
42と既設セグメント41a〜41cとの相対位置関係
として組立セグメント42と既設セグメント41a〜4
1cとの間の隙間Δxa,Δxb,Δyc及び段差Δz
a,Δzb,Δzc(図17参照)が次式により算出さ
れる。 【0056】 Δxa=(ax*−ax)・kx=Δx1・kx Δxb=(bx*−bx)・kx=Δx2・kx Δyc=(cy*−cy)・ky=Δy3・ky Δza=(ay*−ay)・kz=Δy1・kz Δzb=(by*−by)・kz=Δy2・kz Δzc=(cx*−cx)・kz=Δx3・kz ここで、kx,ky,kzは画像データをmm単位の数
値に変換するための係数である。 【0057】上記の隙間Δxa〜Δxc及び段差Δza
〜Δzcを基にして既設セグメント41a〜41cに対
する組立セグメント42の位置・姿勢偏差を演算する。
この位置・姿勢偏差演算の簡単な例を次式に示す。 【0058】edx=(Δxa+Δxb)/2 edy=Δyc edz=(Δza+Δzc)/2 eδx=(Δzb−Δza)/(Lya+Lyb) eδy={(Δza+Δzb)/2−Δzc}/(Lx
a+Lxc) eδz=(Δxb−Δxa)/(Lya+Lyb) ここで、edx,edy,edzはそれぞれ図19に示
すx軸方向、y軸方向、z軸方向の位置偏差を表し、e
δx,eδy,eδzはそれぞれx軸回り、y軸回り、
z軸回りの姿勢偏差を表している。また、Lxa,Lx
c,Lyz,Lybは、組立セグメント42の把持中心
oから組立セグメント42上のスリット光像A,B,C
の各端点a,b,cまでのx軸方向及びy軸方向の距離
を表している。 【0059】続いて手順202において、上記位置・姿
勢偏差edx,edy,edz,eδx,eδy,eδ
zから組立セグメント42の位置・姿勢の補正量dx,
dy,dz,δx,δy,δzが次式により求められ
る。 【0060】dx=−edx dy=−edy dz=−edz δx=−eδx δy=−eδy δz=−eδz 続いて手順203において、既設セグメント41a〜4
1cに対する組立セグメント42の位置・姿勢偏差をな
くすための組立セグメント42の基準位置・姿勢を求め
る。この演算は以下のようにして行う。 【0061】ここで、粗位置決め後の組立セグメント4
2の位置・姿勢を、 x軸方向の位置: P11 y軸方向の位置: P12 z軸方向の位置: P13 x軸回りの姿勢: P14 y軸回りの姿勢: P15 z軸回りの姿勢: P16 とし、組立セグメント42の基準位置・姿勢を、 x軸方向の位置: P21=P11+dx y軸方向の位置: P22=P12+dy z軸方向の位置: P23=P13+dz x軸回りの姿勢: P24=P14+δx y軸回りの姿勢: P25=P15+δy z軸回りの姿勢: P26=P16+δz とする。 【0062】続いて手順204において、セグメント判
断用カウンタから現在の組立セグメント42がA型セグ
メントA2〜A6であるか、A型セグメントA1,A
7、B型セグメントB1,B2、K型セグメントKであ
るかを判断し、A型セグメントA2〜A6であると判断
されたときは手順212に進み、A型セグメントA1,
A7、B型セグメントB1,B2、K型セグメントKで
あると判断されたときは手順205に進む。 【0063】手順212においては、組立セグメント4
2を基準位置・姿勢P21〜P26に位置させるエレク
タ目標位置・姿勢を演算する。 【0064】手順205においては、オペレータが入力
装置55より選択入力した組立セグメント42の組立パ
ターンに対応する組立セグメント42の設計位置・姿勢
データをメモリから読み込み、基準位置・姿勢P21〜
P26と設計位置・姿勢との偏差を求める。ここで、組
立セグメントの設計位置・姿勢を、 x軸方向の位置: P1 y軸方向の位置: P2 z軸方向の位置: P3 x軸回りの姿勢: P4 y軸回りの姿勢: P5 z軸回りの姿勢: P6 とする。 【0065】このとき、基準位置・姿勢P21〜P26
と設計位置・姿勢P1〜P6との偏差は、 x軸方向の位置偏差: Δx=P21−P1 y軸方向の位置偏差: Δy=P22−P2 z軸方向の位置偏差: Δz=P23−P3 x軸回りの姿勢偏差: Δδx=P24−P4 y軸回りの姿勢偏差: Δδy=P25−P5 z軸回りの姿勢偏差: Δδz=P26−P6 となる。 【0066】続いて手順206において、基準位置・姿
勢P21〜P26と設計位置・姿勢P1〜P6との偏差
がしきい値以内であるかどうか判定することにより、設
計位置・姿勢P1〜P6に組立セグメント42が組立可
能かどうかを判断し、その偏差がしきい値以内であれば
手順207に進み、組立セグメント42を設計位置・姿
勢P1〜P6に位置させるエレクタ目標位置・姿勢を演
算し、偏差がしきい値以内でなければ手順208に進
む。 【0067】ここで、上記偏差Δx,Δy,Δz,Δδ
x,Δδy,Δδzと比較するしきい値をそれぞれk
1,k2,k3,k4,k5,k6とする。このしきい
値は、組立セグメント42と既設セグメント41a〜4
1cを締結するために使用するボルトと、セグメントに
設けたボルト穴との隙間の範囲内で設定される。例え
ば、ボルトとボルト穴との隙間が2mmあれば、x軸方
向、y軸方向及びz軸方向のしきい値は最大で2mmと
なるが、その隙間より低めに設定する。このとき、 −k1≦Δx≦k1 … (1) −k2≦Δy≦k2 … (2) −k3≦Δz≦k3 … (3) −k4≦Δδx≦k4 … (4) −k5≦Δδy≦k5 … (5) −k6≦Δδz≦k6 … (6) を吟味し、満たされていれば手順207へ進み、満たさ
れていなければ手順208へ進む。 【0068】手順208においては、組立セグメント4
2と既設セグメント41a〜41cとの間でボルト挿入
ができるように、基準位置・姿勢P21〜P26をしき
い値k1〜k6分だけ設計位置・姿勢P1〜P6側にず
らし、これを新たな基準位置・姿勢P21〜P26と
し、組立セグメント42をこの新たな基準位置・姿勢P
21〜P26に位置させるエレクタ目標位置・姿勢を演
算する。 【0069】手順209においては、手順206におけ
る基準位置・姿勢P21〜P26と設計位置・姿勢P1
〜P6との偏差と、しきい値との比較を、x軸方向、y
軸方向、z軸方向の位置偏差及びx軸回り、y軸回り、
z軸回りの姿勢偏差について全て終えたかどうかを判定
し、全て終えたと判定されたときは手順210に進み、
全て終えていないと判定されたときは手順206に戻
る。 【0070】続いて手順210において、現在の組立セ
グメント42がA型セグメントA2〜A6のときは手順
212で求めたエレクタ目標位置・姿勢に応じた、旋回
モータ16、押付ジャッキ22、横スライドジャッキ2
5、前後スライドジャッキ28、姿勢制御用ジャッキ3
1,32,33を含む7軸のアクチュエータの指令値を
演算し、現在の組立セグメント42がA型セグメントA
1,A7、B型セグメントB1,B2、K型セグメント
Kのときは手順207または208で演算したエレクタ
目標位置・姿勢に応じた、上記7軸のアクチュエータの
指令値を演算する。 【0071】続いて手順211において、上記7軸のア
クチュエータ指令値をサーボ制御装置53へ出力する。
以上により微位置決め制御が終了する。 【0072】次に、図15の手順94のボルト仮締結制
御手順の詳細を図20により説明する。まず手順301
において、微位置決めした組立セグメント42に対応す
るシールドジャッキ10を伸長し、その組立セグメント
42を既設セグメントリング41Lの既設セグメントに
対して押し付け固定するためのシールドジャッキ伸長指
示信号をシーケンサ8に出力する。このとき、シーケン
サ8はそのシールドジャッキ伸長指示信号を入力すると
シールドジャッキ制御装置9にシールドジャッキ指令信
号を出力し、シールドジャッキ制御装置9はそのシール
ドジャッキ指令信号に応じてシールドジャッキ10を伸
長する。また、シーケンサ8はシールドジャッキ10に
内蔵されているストローク計10aの検出信号を入力
し、その検出信号からシールドジャッキ10による押し
付けが完了したかどうかを判断し、当該押し付けが完了
したと判断したら、本体制御装置52にシールドジャッ
キ伸長完了信号を出力する。 【0073】続いて手順302において、シーケンサ8
からシールドジャッキ伸長完了信号を入力したかどうか
を判断し、シールドジャッキ伸長完了信号を入力したと
判断されたときは手順303に進む。 【0074】手順303においては、セグメント判断用
カウンタから現在の組立セグメント42が何であるかを
判断し、現在の組立セグメント42に対応するボルト締
結力データをメモリから読み込み、ボルト締結装置70
がそのボルト締結力データに応じて組立セグメント42
と既設セグメント41とのボルトの仮締結を行うような
ボルト締結装置指令値をサーボ制御装置53に出力す
る。このとき、メモリには図12に示すようなボルト締
結力が記憶されている。すなわち、A型セグメントA2
〜A6に対しては、従来の仮締結と同様に、シールドジ
ャッキ10を伸ばして位置決めされた組立セグメントを
既設セグメントリング41Lの既設セグメントに押し付
けた状態から、シールドジャッキ10を引いても組立セ
グメントが自重により重力方向へほとんど変位しない程
度の大きさの締結力が記憶され、A型セグメントA1,
A7、B型セグメントB1,B2、K型セグメントKに
対しては、上記と同様の状態からシールドジャッキ10
を引いた時に組立セグメントが自重により重力方向へ変
位可能な程度の大きさの締結力が記憶されている。 【0075】以上のように構成した本実施形態の動作を
説明する。一例として組立パターンデータに従ってセ
グメントリングを組み立てる場合について説明する。ま
ずオペレータが、表示装置56に表示されているシール
ド掘進機のテールクリアランス情報を見て、入力装置5
5により組立パターンデータを選択入力し、その後セ
グメントリングの組み立ての実行を指示する。 【0076】そうすると、本体制御装置52は、組立セ
グメント42を既設セグメント41a〜41cに対して
粗位置決めような7軸のアクチュエータの指令値を求
め、サーボ制御装置53に出力する。サーボ制御装置5
3はその指令値に従って7軸のアクチュエータを制御し
て組立セグメント42を粗位置決めする。 【0077】次いで本体制御装置52は、画像処理装置
51により抽出された端点座標値a(ax,ay)〜c
*(cx*,cy*)を用いて既設セグメント41a〜
41cに対する組立セグメント42の偏差edx〜eδ
zを求め、その偏差edx〜eδzに基づいて既設セグ
メント41a〜41cに対する組立セグメント42の位
置・姿勢偏差をなくすための基準位置・姿勢P21〜P
26を求める。このとき、現在の組立セグメント42が
A型セグメントA2〜A6のときは、その組立セグメン
ト42を基準位置・姿勢P21〜P26に位置させるエ
レクタ目標位置・姿勢に応じた7軸のアクチュエータの
指令値を求め、この指令値をサーボ制御装置53に出力
する。 【0078】一方、現在の組立セグメント42がA型セ
グメントA1,A7、B型セグメントB1,B2、K型
セグメントKのときは、オペレータにより選択入力され
た組立パターンデータに対応する設計位置・姿勢P1〜
P6を読み込み、基準位置・姿勢P21〜P26と設計
位置・姿勢P1〜P6との偏差Δx〜Δδzを求め、こ
の偏差Δx〜Δδzがしきい値k1〜k6以内のとき
は、組立セグメント42を設計位置・姿勢P1〜P6に
位置させるエレクタ目標位置・姿勢に応じた7軸のアク
チュエータの指令値を求め、この指令値をサーボ制御装
置53に出力する。一方、偏差Δx〜Δδzがしきい値
k1〜k6以内でないときは、基準位置・姿勢P21〜
P26を設計位置・姿勢P1〜P6側にしきい値k1〜
k6分だけずらすことにより得られた新たな基準位置・
姿勢P21〜P26を求め、組立セグメント42をその
新たな基準位置・姿勢P21〜P26に位置させるエレ
クタ目標位置・姿勢に応じた7軸のアクチュエータの指
令値を求め、この指令値をサーボ制御装置53に出力す
る。 【0079】サーボ制御装置53はその指令値に従って
7軸のアクチュエータを制御して組立セグメント42を
微位置決めする。 【0080】次いで、本体制御装置52はシーケンサ8
にシールドジャッキ伸長指示信号を出力する。そうする
と、シーケンサ8はシールドジャッキ制御装置9にシー
ルドジャッキ指令信号を出力し、シールドジャッキ制御
装置9はそのシールドジャッキ指令信号に応じてシール
ドジャッキ10を伸長する。そして、組立セグメント4
2の既設セグメントリング41Lへの押し付けが完了し
たら、シーケンサ8は本体制御装置52にシールドジャ
ッキ伸長完了信号を出力する。そうすると、本体制御装
置52はボルト締結装置70を動かすためのボルト締結
装置指令値を出力し、組立セグメント42及び既設セグ
メントリング41Lにボルトを挿入して仮締結する。 【0081】上記のように全ての組立セグメント42の
位置決め及びボルトの仮締結を行い、K型セグメントに
ついてボルトの仮締結が完了してセグメントリングが組
み上げられたら、シーケンサ8によりシールドジャッキ
10を伸長してシールド掘進機を掘進させた後、シール
ドジャッキ10を開放する。このとき、組み上げられた
セグメントリングは自重によりずれてほぼ真円形状にな
る。その後、オペレータが手作業により仮締結した全て
のボルトについて本締結を行ってセグメントリングの組
み立てを完了する。 【0082】以上のような本実施形態によれば以下の効
果が得られる。すなわち、個々の組立セグメント42を
組み立てるときに、トンネル内の上部に組み立てられる
複数の組立セグメント42を、既設セグメントリング4
1Lの既設セグメント41に対して径方向外側にずらし
て位置決めするので、最後のK型セグメントKの挿入隙
間がK型セグメントKの実寸法よりも大きくなり、K型
セグメントKが挿入しやすくなり、K型セグメントKが
B型セグメントB1,B2に接触することが防止され、
セグメントの損傷やシール材の破損、セグメントの組み
立て精度の低下が防止される。 【0083】また、上記のように組立セグメント42を
位置決めした後にボルトの仮締結を行う際、組立セグメ
ント42のボルト締結力を、従来のボルトの仮締結と同
様にシールドジャッキ10を開放したときに当該組立セ
グメント42が重力方向へほとんど変位しない程度に強
さとすると、セグメントリングの組み上げが完了してシ
ールドジャッキ10を開放しても、トンネル内の上部に
組み立てられたセグメントはその組立位置からほとんど
動かない。その結果、トンネル内の上部に組み立てられ
る複数の組立セグメント42を、既設セグメントリング
41Lの既設セグメント41に対して径方向外側にずら
して位置決めして組み立ててゆく本実施形態が係わる工
法では、セグメントリングを順次組み上げていく際、セ
グメントリングの上部に位置する複数の組立セグメント
は徐々に径方向外側方向に広がり、セグメントリングの
形状は徐々に縦長になり、シールド掘進機の上部のテー
ルクリアランスTが徐々に小さくなり、最後にはセグメ
ントリングがシールド本体1のテールスキンプレート1
aに干渉してしまう。本実施形態では、上記トンネル内
の上部に組み立てられる複数の組立セグメント42のリ
ング側のボルト締結力を、シールドジャッキ10を解放
したときに自重で重力方向へ変位可能な程度の大きさと
しているので、K型セグメントKのボルトの仮締結が終
了してシールドジャッキ10を解放したときには、トン
ネル内の上部に組み立てられた複数のセグメントは自重
で重力方向に変位し、組み上げられたセグメントリング
はセグメント形状で決まる形状となる。したがって、セ
グメントリングは適正なリング形状となり、シールド掘
進機の上部のテールクリアランスTが小さくなることは
なく、セグメントリングがシールド本体1のテールスキ
ンプレート1aに干渉することが防止される。 【0084】なお、本実施形態では、組立セグメントの
組立パターンデータの選択は、オペレータが測定したシ
ールド掘進機のテールクリアランス情報から判断して行
うものとしたが、これに限らず、本体制御装置52がテ
ールクリアランス情報や既設セグメントリング41Lの
組立情報に基づいて自動的に判断して選択するようにし
てもよい。また、組立セグメント42の微位置決め時
に、投光器44a〜44c及びテレビカメラ45a〜4
5cからなる視覚センサを用いて組立セグメント42と
既設セグメント41a〜41cとの相対位置を検出する
ものとしたが、これに限らず、超音波距離センサ、レー
ザ距離センサ等の他のセンサを用いてもよい。 【0085】 【発明の効果】本発明によれば、最後に組み立てられる
両端テーパ付きのセグメントの挿入隙間が大きくなるの
で、そのセグメントの挿入が容易になり、セグメントの
損傷やシール材の破損、セグメントの組み立て精度の低
下を防止することができる。 【0086】また、最後に組み立てられる両端テーパ付
きのセグメントの挿入を容易にできるとともに、セグメ
ントリングを適正なリング形状にすることができるの
で、シールド掘進機の上部のテールクリアランスが小さ
くなることはなく、セグメントリングがシールド本体に
干渉することが防止される。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shield machine
Tunneling segments imported into
The present invention relates to a method for assembling a segment. [0002] In recent years, tunnels have been constructed by excavating the ground.
In shield construction methods, shield excavators are
Although extensive improvements have been made,
As always, many parts rely on the skills of workers.
In order to automate shield construction,
Automated dressing is an important issue. So this
The segment to be assembled from
) Is transported by the transport device, and the assembly segment
The sheet is gripped by the erector and automatically positioned.
Extend the shield jack installed on the machine
The assembly segment to the existing segment ring segment
Bolts and nuts in this state.
Assembling segment to existing segment using fastening machine
By inserting bolts and temporarily tightening, multiple segment
Assembly from bottom to top
And finally tighten the bolts to complete the segment
Segment assembly device that completes the assembly of the ring
Has been developed and is being provided for implementation. [0003] For example, an assembly segment is connected to an existing segment.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-2136
No. 99 is disclosed. This prior art
In addition, the positioning of the assembly segment is performed in two stages,
First, in the first stage, the assembly input to the controller in advance
From the design / assembly position / posture of the segment and the coarse position correction amount,
Calculates the target position / posture of the segment gripper of the erector
In accordance with the target position / posture,
Coarsely positioning the assembly segment by moving the
You. Next, in the second stage, three sets of light projections installed on the erecta
Assembly using a visual sensor consisting of a display and a TV camera.
Existing in the tunnel axis direction
Two points at the boundary with the segment along the circumferential direction of the tunnel
Location and assembly segments and the tunnel circumference
Along the tunnel axis direction with the existing segment adjacent to the direction
Illuminate the slit light from one of the projectors
And shoot the slit light image with a TV camera.
I do. And the image data from these TV cameras is
From the coordinate value of the end point of each slit light image obtained by processing
Between the assembly segment and the existing segment
Steps and gaps are detected, and existing steps and gaps are
Deviation and appearance of the assembly segment with respect to the installation segment
Force deviation, and from these deviations the target of the assembly segment
Find the correction amount for the assembly position, and
By moving the actuator of the
Fine positioning of the part. Multiple such positioning controls
By repeating the process, the segment ring is assembled
You. [0004] However, the above-mentioned
The following problems exist in the conventional technology. Generally,
When assembling the segment ring, flatten the cylindrical ring in the axial direction.
Segment of line-shaped shape (A-type segment), one end
One end tapered segment with tapered section
(B-type segment), both ends tapered at both ends
3 such as tapered segment (K type segment)
First, multiple A-type segments
Assemble in an arc shape, then join two B-shaped segments in an arc
Adjacent to the A-shaped segments located at both ends of the shape
Assembling and finally the K segment into two B segment
Using a taper between the
Do. [0005] JP-A-4-213699 described above
According to the prior art of
When trying to assemble one after another, the K-shaped segment
Space for installation is the same as the actual dimensions of the K-shaped segment
Does not accurately position the K-shaped segment
And K type segment by contacting with B type segment
Insertion becomes difficult. In the construction work,
Rubber seals between each segment to prevent infiltration of groundwater
Between each segment, for example, because
Has a slight gap, in which case the K-shaped segment
Space for installation is narrower than actual size of K-shaped segment
And the insertion of the K-segment becomes more difficult. this
When the K-shaped segment is in contact with the B-shaped segment
Segment was damaged when trying to insert with force
As a result, the sealing material is damaged. Also, a set of segments
There is also a problem that the accuracy of the setting is reduced. It is an object of the present invention to provide a
Easier insertion of tapered segments
Damage, seal material breakage, segment assembly accuracy
To provide a segment assembling method that can prevent a decrease in
It is in. Another object of the invention is to provide a final assembly
Facilitates the insertion of segments with tapered ends, and
Make the assembled segment ring into an appropriate ring shape
It is an object of the present invention to provide a segment assembling method. [0008] In order to achieve the above object,
The present invention employs the following configuration. That is, multiple seals
Excavated the ground with a shield machine having a dojack
When constructing a tunnel, the assembly segment
The shield jacket, and then
And extend the assembly segment to the existing segment.
And in this state the assembly segment and
Temporarily fastening bolts by inserting them into the existing segments
Assembles multiple assembly segments from below to above
Assemble the vertical segment ring, and finally,
To complete the assembly of the segment ring.
A plurality of assembly segments.
When assembling components from bottom to top, first
Assemble the vertical segment according to the existing segment
A first step, and after this first step, the assembly segment is moved forward.
Outside the radial direction of the segment of the existing segment ring
Assemble by shifting to the side, and finally a segment with both ends tapered
And a second step of inserting and assembling.
When assembling the segments in the process,
The fastening force of the temporary fastening is that the shield jack is released.
The size that the segment can be displaced in the direction of gravity by its own weight
Set to In the above, in the second step, the assembly segment
To the segment of the existing segment ring in the radial direction.
By assembling by shifting to the outside, both ends are tapered.
The space for incorporating the segment is
Larger than the dimensions, making it easier to insert the segment
Damage to the segment, damage to the sealing material,
Of the assembly accuracy is prevented. In the second step, segments are assembled.
When setting up the bolt, the fastening force of the bolt
When the key is released, the segment moves in the direction of gravity due to its own weight.
The size of the shield
When the jack was released, it was assembled in the second step
The segment is displaced in the direction of gravity from its assembly position,
The assembled segment ring is determined by the segment shape.
It has a round shape. Here, if the bolt fastening force is
Opening the shield jack in the same way as the temporary fastening of the bolt
When the segment is almost displaced in the direction of gravity by its own weight.
If it is not strong enough, set up the segment ring
Is completed and the shield jack is released,
Is hardly displaced from its assembly position in the direction of gravity
Therefore, in the second step, the segment of the existing segment ring
To the outside in the radial direction to position the segment.
In the method of assembling the present invention, the segment
When assembling the segments sequentially, the segment
Spreading radially outwards, resulting in segment ring
The shape gradually elongates and the top of the shield machine
The clearance gradually decreases, and finally the segment
The tring interferes with the shield body of the shield machine
I will. In the present invention, the shield jack is used as described above.
When opened, the segments assembled in the second step
Displaced in the direction of gravity, the assembled segment ring
The shape is determined by the segment shape.
The ring has an appropriate ring shape and is located above the shield machine.
Tail clearance is not reduced,
To prevent the ring from interfering with the shield body.
You. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. 1 and 2, the present embodiment
The segment assembling apparatus according to the first embodiment has an
The erector main body 12 is composed of a plurality of hydraulic shield jaws.
At the rear of a cylindrical shield body 11 having a jack 10
Is placed. The elector body 12 is roughly divided into
A swing mechanism including a ring 13 and a swing motor 16 and a suspension
Pressing mechanism including beam 21 and pressing jack 22
, The horizontal slide frame 24 and the horizontal slide jack 2
5 and the front and rear slide frame 27 and
Front and rear sliding mechanism including the front and rear slide jacks 28 and the ball
Surface frame 29 and attitude control jacks 31, 32, 3
Pitching, rolling, yawing and other postures including 3
Control mechanism, segment gripper 34 and bolt fastening device
70 (see FIG. 6). The electring ring 13 includes a shield body 11.
Outer guide roller 14 and side installed at several places on the inner circumference
Guided by the surface guide roller 15,
Via pinion 17 and ring gear 18
It is driven to turn. The electring ring 13 has two left and right arms.
Arm 19 is attached, and these arms 19
The suspension beam 21 is supported via the
Hydraulic pressing jack between arm 21 and arm 19
22 and the suspension beam 21 is
The Z-axis direction shown in FIG.
Direction). The suspension beam 21 is provided as shown in FIGS.
, The horizontal slide frame via the linear bearing 23
24, the horizontal slide frame 24 and the hanging beads
A hydraulic horizontal slide jack 25 is provided between the
The horizontal slide frame 24 is attached to the horizontal slide jaw.
As shown in FIG.
Moves in the axial direction (tunnel radial direction). The horizontal slide frame 24 is shown in FIGS.
As shown in FIG.
The front and rear slide frame 2
7 and the horizontal slide frame 24
A ride jack 28 is attached,
The arm 27 is moved horizontally by the front and rear slide jacks 28
The X-axis direction shown in FIG.
Slide back and forth in the axial direction). The spherical guide portion of the front and rear slide frame 27
27a incorporates a spherical frame 29,
Hydraulic system between the front and rear slide frame 27
Two attitude control jacks 31, 32 are attached
I have. These attitude control jacks 31, 32 are simultaneously
When stretched or contracted, the sphere as shown in FIGS.
The face frame 29 is rotated about an axis passing through the center G of the spherical surface and parallel to the X axis.
The movement of the segment gripper 34.
Used for ring control. Attitude control jacks 31, 3
2 is contracted and the other is contracted.
As shown in FIG. 4 and FIG.
Left and right around an axis parallel to the Z axis
Is used for yawing control of the segment gripper 34.
You. Also, the spherical frame 29 and the segment gripper 34
Between them, a posture control jack 33 is provided as shown in FIG.
Mounted, spherical frame 29 for hydraulic attitude control
When the jack 33 is tilted around the center axis 30 due to expansion and contraction
This movement is controlled by the pitching control of the segment gripper 34.
Used for The segment holding portion 34 is provided on the spherical frame 29.
And suspended below the erector main body 12.
The segment to be assembled
(Referred to as an assembly segment below).
It has a screw shaft 35 with a matching external thread. Ma
In addition, as shown in FIG.
Drive motor 36 to rotate 35 and drive screw shaft 35
Up and down operation with the motor 36 and the bearing bracket 37
And a lifting jack 38 to be moved.
The grout hole 43 of the assembly segment 42 is determined by the predetermined sensor.
After the screw shaft 35 is centered, the screw shaft 35 is rotated.
Projecting toward the assembly segment 42 while
After the screwing into the out hole 43 is completed, the assembly segment 42 is
Screw shaft 35 until it hits the end face of segment gripper 34
By pulling back, the assembly segment 42 is gripped. The front and rear slide frames 27 are not connected.
A tactile distance meter 60 is provided.
The segment gripper 34 grips the assembly segment 42
Before the installation, the existing
The distance L1 to the inner peripheral surface of the segment 41 is measured. Also,
The erector body 12 detects an angle of the erector rotation position.
An ejector (not shown), and the rotation position of the
Distance from the distance meter 60 to the inner peripheral surface of the existing segment 41
This system measures at the same time as L1, and those measured values are described later.
Output to the control device 52. Distance meter 60 and angle detector meter
The measured value is the tail clearance of the shield machine described later.
And used to determine correction values for positioning control.
You. Here, the tail clearance of the shield machine is
Tail skin play located behind shield body 11
G between the inner surface of the segment 11a and the outer surface of the existing segment 41
(See FIG. 2). FIG. 6 shows the segment gripper 34.
A base 73 shown in FIG.
Bolt feeder 71 and nut runner 7
2, the bolt feeder 71 and the nut runner 72
Actuating multiple hydraulic bolts (not shown)
And a bolt fastening device 70 comprising
You. This bolt fastening device 70
After positioning, extend shield jack 10 and assemble
The existing segment 42 is adjacent to the segment 42 in the tunnel axial direction.
Press it against the segment ring 41L, and in this state
Bolts incorporated in the pre-assembly segment 42
Is fed into the existing segment 41 by the tilt feeder 71
The nut to the bolt using a nut supply device (not shown).
Mounting, temporarily tightening the nut with nut runner 72
It attaches. Here, temporarily tighten the nut
The process of attaching is referred to as temporary fastening of the bolt. Of this bolt
The temporary fastening is performed in the assembly segment 42 and the tunnel axial direction.
And the existing segment 41a adjacent to the
And the existing section adjacent to the
Segment 41a and the adjacent existing segment 41b.
Place, adjacent to the assembly segment 42 in the circumferential direction of the tunnel
With two existing segments 41c
FIG. 7 shows the set segments 41a, 41b, 41c.
See the segment gripper 34 at the six locations above.
For example, four sets of bolt fastening devices 70 can be used to perform bolt fastening.
(Between the assembly segment 42 and the existing segment 41a)
One location and assembly segment 42 and existing segment 41c
The two bolts between the two are connected by a set of bolting devices 7
0) is fixed. The bolts are temporarily
After the assembly has been completed,
Fully tighten the bolts according to the operation. Further, the segment assembling apparatus of the present embodiment
As shown in FIGS. 7 and 8, three sets of projectors 44a, 44
b, 44c and TV cameras 45a, 45b, 45c
A visual sensor, a camera switch 48, and an image input device.
Device 49, an image memory 50, an image processing device 51,
Force device 55, display device 56, main body control device 52,
It has a servo control device 53 and a hydraulic control device 54
You. Light projectors 44a to 44c and television camera 4
5a to 45c are erectors schematically shown in FIG.
A rigid body (not shown) is attached to the segment grip portion 34 of the main body 12.
Has been fixed through. Therefore, the projectors 44a to 44a
4c and TV camera 45a-45c and segment grip
Relative position / posture of the part 34 and the assembly segment 42
Is the assembly segment regardless of the movement of the
G is constant during gripping. The projector 44a is an assembly segment.
Around the tunnel between the port 42 and the existing segment 41a
At one location on the boundary along the direction, the projector 44b is an assembly segment.
Around the tunnel between the segment 42 and the existing segment 41b.
At one location on the boundary along the direction,
Tunnel between the segment 42 and the existing segment 41c
A slit light is applied to each one of the boundaries along the axial direction.
Illuminate, thereby producing slit light on each segment
Images AA *, BB *, and CC * are TV cameras 45a.
To 45c. The image input device 49 is a television camera 45.
Each image data from a to 45c is cut by the camera switch 48.
Select and enter a replacement, and load it into the internal image memory 50
The image processing device 51 stores the image stored in the image memory 50.
The image data is processed to generate slit light images AA * to CC *.
Find the end point coordinates. The input device 55 is a set of segment rings.
Instructions for the execution of the stand, and the data necessary for this execution
Of the assembly sequence of the assembly segments that make up the
Because the data and segment ring have the target ring shape
Design position and attitude of the assembly segment
Data and the bolts
The data of bolt fastening force of the assembly segment at the time of temporary fastening of
Input and assembly of assembly pattern data etc. of assembly segments including
When there is more than one vertical segment
This is a device for selecting one of them, for example, keyboard
Is used. The main controller 52 controls the erector main body 12.
Control device, an instruction signal from the input device 55, image processing
End point coordinate value of slit light obtained by device 51, distance meter
Assemble segment using measured values of 60 and angle detector 61
Predetermined processing related to positioning of
Control is performed and the result is used as an electrical command signal for servo control.
Output to the control device 53. In addition, the memo of the main body control device 52
Data (not shown) input from the input device 55
Is stored. Also, the main body control device 52
At the time of temporary fastening, shield jack is attached to sequencer 8 described later.
An instruction signal for driving the driving circuit 10 is output. Display device 5
6 is tail clearance information of shield machine and group
The segment shape indicating the design position / posture of the vertical segment
indicate. The servo controller 53 is the main controller 52
Swing motor 1 of the erector body 12 in accordance with these command signals.
6 and convert electric signals into hydraulic signals
Pressing jaws of the erector body 12 via the hydraulic control device 54
Jack 22, horizontal slide jack 25, front and rear slide jack
6 axes of jack 28, attitude control jacks 31, 32 and 33
And the bolt fastening device 70 are controlled. The main body control device 52 is provided with a shield
Drilling of machines and transport of earth and sand excavated by cutters not shown
Connected to the sequencer 8 that controls the entire shield machine
The sequencer 8 is provided with the main body control device described above.
Shield jack when the instruction signal from 52 is input
Shield jack command signal for driving
Output to the safety jack controller 9
The key control device 9 controls the sequence according to the command signal from the sequencer 8.
Control the power jack 10. In addition, shield jacket
The key 10 has a built-in stroke meter 10a.
The stroke of the shield jack 10 is measured by the stroke meter 10a.
The rook is detected and sent to the sequencer 8. Next, the data stored in the memory of the main controller 52 is stored.
Design position / posture data and bolt fastening force data
Using the assembly pattern data of the assembly segment including
The segment assembling method of the present embodiment will be described. Assembly of segments in this embodiment
In FIG. 9, as shown in FIG.
Segment with parallel split shape (A-type segment) A
1, A2, A3, A4, A5, A6, A7 and one end
A taper (not shown) inclined to the direction of the tunnel axis
The segment with one end tapered (B-segment
G) B1, B2, and both ends are inclined with respect to the tunnel axis direction.
Tapered ends (not shown)
10 pieces consisting of a segment (K-shaped segment) K
A-type segments A1 to A7
Are assembled in an arc shape, and B-type segments B1 and B2 are A-type.
Assembled adjacent to segments A1 and A7, respectively,
Insert mold segment K between B-type segments B1 and B2
And assemble. At this time, assembly of each segment
Are A-type segments A4, A3, A5, A2, A6, A
1, A7, B type segment B1, B2, K type segment
Perform in the order of K. Also, the assembly segment is
On the opposite side (hereinafter referred to as the ring side)
Bolt at the place (RV in the figure)
(Hereinafter referred to as the piece side) is the existing segment and two places
It is bolted (PV in the figure). The following is an example of two assembly pattern data.
You. (1) Assembly pattern data This assembly pattern is shown in FIGS.
Individual assembly segments so that the
The bolts are positioned and the bolts are temporarily tightened.
In FIG. 10, the solid line indicates the design position of each assembly segment.
The dashed line indicates the existing location adjacent to the tunnel axis direction.
Of each existing segment forming the segment ring 41L
The position / posture is shown. The existing segment ring
41L has a substantially perfect circular shape. The positioning of the individual assembly segments is the next step.
Perform in order. In FIG. 10, first, A-type segments A2
A6 in the same order as above
Segment and tunnel circumference
To the existing segment adjacent in the direction.
You. Subsequently, the A-type segments A1 and A7 are
End surface T on the side in contact with A1R , T A7L Outside of
Side end S 12 , S 67 Radially outward (I 1 ,
I 7 Direction) to rotate the existing segment ring 41L.
To the existing segment in the radial direction.
You. Subsequently, the end face T of the B-shaped segments B1 and B2
B1R , T B2L Are the end faces of the A-type segments A1 and A7.
T A1L , T A7R B-type segments B1 and B2
Diameter of the existing segment of the existing segment ring 41L
Position it out of the direction. Finally K-segment
K is inserted between the B-type segments B1 and B2 for positioning.
You. At this time, the assembly segment is shown in FIG.
As shown in FIG.
A hole 42h for bolt fastening is provided to give
The assembly segment is
Of the clearance between the bolt 42v and the bolt fastening hole 42h
Within the range, the position and posture shown by the solid line in FIG.
It is decided. The temporary fastening of the bolts of the individual assembly segments
Proceed as follows. After the assembly segment has been positioned,
Extend the above-mentioned shield jack 10 and assemble the segment
To the existing segment of the existing segment ring 41L.
And press it down in this state.
Bolt and temporarily fasten it. At this time,
The temporary fastening of the bolts is performed by the bolt fastening force as shown in FIG.
U. That is, the A-type segments A2 to A6 are temporarily
When fastening, tighten the bolts on the ring side and the pieces.
A temporary fastening is performed by increasing the fastening force of both bolts
Mold segments A1, A7, B-type segments B1, B2,
When temporarily fastening the K-shaped segment K, use the bolt on the ring side.
And tighten the bolts on the piece side.
Perform temporary fastening. Here, “strong fastening power” means
It is the fastening force in conventional temporary fastening, and it is a shield jack.
10 and extend the positioned assembly segment to the existing
Gment ring 41L pressed against the existing segment
From the state, pull the shield jack 10 (open)
The assembly segment is almost displaced in the direction of gravity by its own weight.
There is no such fastening force. On the other hand, "weak fastening force"
This is because the shield jack 10 is pulled from the same state as above.
When the assembly segment is released (open)
It is a fastening force that can be displaced in the direction. Here, the A-type segments A1, A
7, B-type segments B1, B2 and K-type segment K
When approaching a perfect circle when displaced in the direction of gravity due to weight
The bolts are in a position that is shifted in the direction
There is no problem even if the bolt fastening force of the segment is weakened.
On the other hand, the A-type segments A2 to A6
At a position where the perfect circular shape is displaced in the direction
Therefore, the bolt fastening force of these segments
Even if you pull the lud jack 10, these segments
Same size as before with little displacement in the direction of gravity due to
Need to be done. As described above, the individual assembly segments and
Set K-type segment K by setting
When releasing the shield jack 10 after standing up
Are A-type segments A1, A7, B-type segments B1,
B2, K-shaped segment K is displaced in the direction of gravity by its own weight
The shape of the assembled segment ring is almost perfect
It becomes. [0036] (2) Assembly pattern data This assembly pattern is shown in FIGS.
Individual segments so that the
Positioning vertical segments and temporarily fastening bolts
It is. In FIG. 13, solid lines indicate individual assembly segments.
Indicates the design position / posture, and the broken line is adjacent to the tunnel axis direction
Existing segment that constitutes the existing segment ring 41L
Indicates the position and orientation of the
Each existing segment that composes the segment ring when standing
This shows the position and orientation of the client. The existing segment
The ring 41L has a vertically long oval shape. The positioning of the individual assembly segments is a second step.
Perform in order. In FIG. 13, first, A-type segments A1 to A1
A7 is a vertically elongated oval existing segment in the above order.
Positioning according to the ring 41L. That is, first, A
Segume when mold segment A4 is assembled into a perfect circle
Position to match the string. Then type A
The segments A3 and A5 are in contact with the A-type segment A4.
End face T A3R , T A5L Radial inner end S of 34 , S 45 Around
Radially inward (I Three , I Five Direction)
That is, the end surface T of the A-type segments A3 and A5 A3R , T A5L The diameter
Closes slightly inward and slightly misaligns the position
You. Subsequently, the A-type segments A2 and A6
End surface T on the side contacting the elements A3 and A5 A2R , T A6L Diameter
Inside end S twenty three , S 56 Radially inward (I
Two , I 6 Direction) to slightly close the positioning.
You. Subsequently, the A-type segments A1 and A7 are
End surface T on the side in contact with A1R , T A7L Outside of
Side end S 12 , S 67 Radially outward (I 1 ,
I 7 Direction) to slightly open the positioning. Next, the B-type segments B1 and B2 are
End surface T on the side in contact with the B1R , T B2L Diameter
Direction outer end S B1 , S B7 Radially outward centered on
(I B1 , I B2 Direction) and rotate the existing segment ring
To the existing segment of the ring 41L in the radial direction.
Position. Finally, K segment K is B type segment
B1 and B2 for positioning. Temporary fastening of bolts for individual assembly segments
Is performed by a bolt fastening force as shown in FIG. Sand
When temporarily fastening the A-type segments A1 to A7,
Of bolts on the bearing side and bolts on the piece side
And B type segments B1, B2, K type segment
When temporarily tightening the element K, tighten the ring-side bolts.
This is done by weakening the force and increasing the fastening force of the piece side bolt. This
When the bolt is tightened, the shield jack 10 is released.
Adjust so that the above difference does not change. As described above, the design of individual assembly segments
By setting the position / posture and bolt fastening force, K type
After assembling the segment K, the shield jack 10
When released, A-type segments A1 to A7 are incorrect
And the B-type segments B1, B2, K-type
Gment K is displaced in the direction of gravity by its own weight.
The shape of the segment ring thus formed is a vertically long oval. The segment ring has a perfect circular shape and a vertical shape.
The above is the assembly pattern that makes a long oval shape.
In addition, the assembly segment including the above assembly pattern
Multiple with different rotation direction and amount of bolt and bolt fastening force
Individual assembly patterns are set, and
Is stored in the memory of the main controller 52.
You. Next, the assembly segment in the main body control unit 52
FIG. 15 shows a procedure for controlling the assembly of the element 42. here,
Individual sets so that the segment rings are almost circular
Position the vertical segment 42 and temporarily tighten the bolts
Shall be. First, in step 90, the input device 55
Start signal to instruct the execution of segment ring assembly
Judge whether or not a start signal has been input.
If the request is cut off, the procedure proceeds to step 91. Subsequently, in step 91, the assembly segment
42 is a position where it does not contact the existing segments 41a to 41c.
(Hereinafter referred to as coarse position)
Calculates the target position / posture and calculates the target position / posture
To the servo controller 53
Output. The target position and posture of the erector
2 means the target position / posture of the segment gripper 34
I have. Here, the coarse position depends on the turning angle of the
And an element whose origin is the center position of the erector as shown in FIG.
It is represented by a cubic coordinate system (X, Y, Z). Here, the main body control unit 52 operates the assembly segment
The A-type segments A1 to A7 and the B-type
G1, B2, or K segment K
I know what it is. For example, in step 90, a start signal is input.
Determine what assembly segment 42 is when pressed
Initially set the segment judgment counter to 1
Then, this is stored in the memory. Then, a procedure 9 described later.
When the bolt temporary fastening control of 4 is completed, the segment
The counter is incremented and stored in the memory. This place
If the segment judgment counter is 1, the A-segment
Assembly A4, and the segment judgment counter is 2
When assembling the A-type segment A3,
Each time the judgment counter is incremented, the A-segment
A5, A2, A6, A1, A7, B type segment B
Assemble 1, B2, K-shaped segment K. Subsequently, in step 92, the image processing apparatus 5
1 includes an assembly segment 42 and existing segments 41a to 41a.
3c from the light emitters 44a to 44c at the boundary with 1c.
Light generated by the irradiation of the slit light.
Image processing of slit light images AA *, BB *, CC *
Then, the coordinates of the end point are extracted. Subsequently, in step 93, extraction is performed in step 92.
The end point coordinate value input and the memo input from the input device 55
Design position / posture data of the assembly segment stored in the
The assembly segment 42 using the existing segment 4
Positions where bolts can be fastened to
Electa target that is positioned at the bottom
Calculate the position and orientation, and respond
Output to the servo controller 53
I do. The design position / posture data of the assembly segment 42 is
Multiple design position / posture data stored in memory
Selected by the operator is used
But here, it corresponds to the assembly pattern data shown in FIG.
Design position / posture data to be used. Also here
Is displayed on the display device 56 by the operator.
The set displayed on the display device 56 based on the balance information
Segment type indicating the design position / posture of the vertical segment 42
Select and input while looking at the status (described above), but tail clearer
Rotation direction of each assembly segment 42 based on the
The rotation amount may be input. Subsequently, in step 94, the input device 55
Bolting force data input and stored in memory
According to the assembly segment 42 to the existing segment 41
Command value for bolt tightening to perform temporary bolt tightening
Is output to the servo controller 53. Here, the assembly segment
For the bolt fastening force data of
12 corresponding to the input assembly pattern data.
Data is used. Subsequently, in step 95, the data stored in the memory is stored.
K segment from the segment judgment counter
It is determined whether or not the bolt has been temporarily tightened for K,
Procedure when it is determined that the bolts are not temporarily fastened
Return to 91. The rough positioning control procedure of step 91 in FIG.
Details will be described with reference to FIG. First step 100
The distance measured by the distance meter 60 and the angle detector 61, that is, the distance
Distance L1 from distance gauge 60 to inner peripheral surface of existing segment 41
From the rotational position of the
Calculate the tail clearance T of the machine and note this
And the existing segment 41 and the erecta
The deviation of the distance from the main body 12 is obtained, and this is used for positioning control.
Is stored in a memory as a correction value. Subsequently, in step 101, the data is stored in the memory.
Design position and posture of the assembled segment 42
From the position / posture information of the set segment 41c,
Slit 42 on the existing segment 41 and the existing segments 41a to 41c.
The light images AA *, BB *, and CC * are the television camera 4
5a, 45b, 45c into the camera field of view, and
Segment 42 and existing segments 41a to 41c come into contact with each other.
For example, the assembly segment 42 that does not perform
Away from the contacts 41a to 41c, for example, 10 mm to 20 mm
Is calculated, and the assembly segment 42 is
Calculates the target position and posture of the erector to be located at the coarse position
I do. Subsequently, in step 102, the previously obtained
The rotation motor 16 and the pressing
Key 22, horizontal slide jack 25, front and rear slide jack
Key 28, including attitude control jacks 31, 32, 33
Calculate the command value of the axis actuator. Then step 1
03: Servo control of the actuator command value
Output to the device 53, and the servo controller 53
Wait for the eta to finish controlling. Next, the measurement is controlled in a procedure 92 of FIG.
Details of the image processing of the image processing device 51 will be described with reference to FIG.
I do. In the coarse positioning control explained earlier,
Assume that the element 42 is positioned at the position shown in FIG.
You. At this time, the assembly segment 42 and the existing segment 4
1a and 41b at the boundary along the circumferential direction of the tunnel
Between the assembly segment 42 and the existing segment 41c.
One light source at each of the boundaries along the axis of the channel
The slit light of 44a to 44c is irradiated, and this slit light
Irradiation of the assembly segment 42 and the existing segment 4
Slit light images AA *, BB generated on 1a to 41c
*, CC * are surely the TV cameras 45a, 45b,
The camera enters a camera field of view 46a, 46b, 46c of 45c. I
Accordingly, the image processing device 51 includes the television camera 45a,
Camera images 47a, 47b, 4 reflected on 45b, 45c
7c, the above three slit light images AA *, BB
*, C-C * endpoint coordinates on the image coordinate system (xv, yv)
Marks a (ax, ay), a * (ax *, ay *), b (b
x, by), b * (bx *, by *), c (cx, c
y) and c * (cx *, cy *) are extracted. Next, fine positioning control in step 93 in FIG.
Details of the procedure will be described with reference to FIG. First, to step 201
Here, the end point loci extracted by the image processing device 51 are described.
Using the standard values a (ax, ay) to c * (cx *, cy *)
The assembly segment 42 and the existing segments 41a to 41
The amount of deviation from c is calculated. The operation is as follows
Do. That is, first, the end point coordinate value a (ax,
ay) to c * (cx *, cy *)
42 and relative positions of the existing segments 41a to 41c
As the assembly segment 42 and the existing segments 41a-4
1c, Δxa, Δxb, Δyc and step Δz
a, Δzb, Δzc (see FIG. 17) are calculated by the following equations.
It is. Δxa = (ax * −ax) · kx = Δx1 · kx Δxb = (bx * −bx) · kx = Δx2 · kx Δyc = (cy * −cy) · ky = Δy3 · ky Δza = (ay * −ay) · kz = Δy1 · kz Δzb = (by * −by) · kz = Δy2 · kz Δzc = (cx * −cx) · kz = Δx3 · kz where kx, ky and kz are image data in mm. Number of units
This is a coefficient for converting to a value. The above gaps Δxa to Δxc and step Δza
To the existing segments 41a to 41c based on
The position / posture deviation of the assembly segment 42 to be calculated is calculated.
A simple example of the position / posture deviation calculation is shown in the following equation. Edx = (Δxa + Δxb) / 2 edy = Δyc edz = (Δza + Δzc) / 2 eδx = (Δzb−Δza) / (Lya + Lyb) eδy = {(Δza + Δzb) / 2−Δzc} / (Lx
a + Lxc) eδz = (Δxb−Δxa) / (Lya + Lyb) where edx, edy and edz are shown in FIG.
Represents the positional deviation in the x-, y-, and z-axis directions, and e
δx, eδy, eδz are around the x-axis, around the y-axis, respectively.
This represents the attitude deviation around the z-axis. Also, Lxa, Lx
c, Lyz, Lyb are the grip centers of the assembly segment 42
o, slit light images A, B, and C on the assembly segment 42
Distance in x-axis direction and y-axis direction to each end point a, b, c
Is represented. Subsequently, in step 202, the position / form
Power deviations edx, edy, edz, eδx, eδy, eδ
From z, the correction amount dx of the position / posture of the assembly segment 42,
dy, dz, δx, δy, δz are obtained by the following equations.
You. Dx = −edx dy = −edy dz = −edz δx = −eδx δy = −eδy δz = −eδz Subsequently, in step 203, the existing segments 41a-4
1c.
Find the reference position / posture of the assembly segment 42 for combing
You. This calculation is performed as follows. Here, the assembly segment 4 after the coarse positioning is performed.
The position / posture 2 is assumed to be the position in the x-axis direction: P11 The position in the y-axis direction: P12 The position in the z-axis direction: P13 The posture around the x-axis: P14 The posture around the y-axis: P15 The reference position and posture of the assembly segment 42 are as follows: position in the x-axis direction: P21 = P11 + dx position in the y-axis direction: P22 = P12 + dy position in the z-axis direction: P23 = P13 + dz posture around the x-axis: P24 = P14 + δx around the y-axis Posture: P25 = P15 + δy Posture around the z-axis: P26 = P16 + δz. Subsequently, in step 204, the segment size is determined.
The current assembly segment 42 is determined to be an A-segment
A2 to A6 or A-type segments A1, A
7, B-type segments B1, B2, K-type segment K
To determine whether the segment is A-type segment A2 to A6
If so, the process proceeds to step 212, where the A-type segment A1,
A7, B type segment B1, B2, K type segment K
If it is determined that there is, the procedure proceeds to step 205. In step 212, the assembly segment 4
For positioning the position 2 at the reference position / posture P21 to P26
Calculate target position / posture. In step 205, the operator inputs
The assembly path of the assembly segment 42 selected and input from the device 55
Design position / posture of assembly segment 42 corresponding to turn
The data is read from the memory, and the reference position / posture P21 to
The deviation between P26 and the design position / posture is determined. Where the group
The design position and posture of the vertical segment are as follows: x-axis position: P1 y-axis position: P2 z-axis position: P3 x-axis posture: P4 y-axis posture: P5 z-axis posture: P6. At this time, the reference positions / postures P21 to P26
And the design positions / postures P1 to P6 are: Positional deviation in the x-axis direction: Δx = P21−P1 Positional deviation in the y-axis direction: Δy = P22−P2 Positional deviation in the z-axis direction: Δz = P23−P3x Attitude deviation around axis: Δδx = P24−P4 Attitude deviation around y axis: Δδy = P25−P5 Attitude deviation around z axis: Δδz = P26−P6 Subsequently, in step 206, the reference position / shape
Deviation between forces P21 to P26 and design positions / postures P1 to P6
Is set within the threshold value.
Assembling segment 42 can be assembled in total position / posture P1 to P6
Judgment whether the deviation is within the threshold
Proceed to step 207 to move the assembly segment 42 to the design position / shape.
Elector target position / posture to be located at
If the deviation is not within the threshold, proceed to step 208.
No. Here, the deviations Δx, Δy, Δz, Δδ
The threshold values to be compared with x, Δδy, and Δδz are respectively k
1, k2, k3, k4, k5, and k6. This threshold
The values are assembling segment 42 and existing segments 41a-4
Bolts used to fasten 1c and segments
It is set within the range of the gap with the provided bolt hole. example
If the gap between the bolt and the bolt hole is 2mm, the x-axis direction
The threshold values in the direction, y-axis direction and z-axis direction are 2 mm at the maximum.
However, it is set lower than the gap. At this time, -k1≤Δx≤k1 (1) -k2≤Δy≤k2 (2) -k3≤Δz≤k3 (3) -k4≤Δδx≤k4 (4) -k5≤Δδy≤k5 ... (5) -k6 ≦ Δδz ≦ k6 (6) is examined, and if satisfied, the process proceeds to step 207, where
If not, proceed to step 208. In step 208, the assembly segment 4
2 between existing segments 41a-41c
The reference positions / postures P21 to P26 so that
The position / posture P1 to P6 side only for the values k1 to k6
These are referred to as new reference positions / postures P21 to P26.
Then, the assembly segment 42 is moved to the new reference position / posture P.
Elector target position / posture to be positioned at 21 to P26
Calculate. In step 209, in step 206
Reference position / posture P21 to P26 and design position / posture P1
The comparison between the deviation from P6 and the threshold value is performed in the x-axis direction and in the y-direction.
Axial direction, position deviation in z-axis direction, around x-axis, around y-axis,
Judge whether all attitude deviations about z axis are completed
Then, when it is determined that all have been completed, proceed to step 210,
When it is determined that all of them have not been completed, return to step 206
You. Next, in step 210, the current assembly
Procedure when the segment 42 is an A-type segment A2 to A6
Turning according to the target position / posture of the erector obtained in 212
Motor 16, pressing jack 22, horizontal slide jack 2
5. Front and rear slide jack 28, attitude control jack 3
Command values for 7-axis actuators including 1, 32 and 33
The operation is performed, and the current assembly segment 42 becomes the A-type segment A
1, A7, B type segment B1, B2, K type segment
If K, erector calculated in step 207 or 208
According to the target position / posture, the 7-axis actuator
Calculate the command value. Subsequently, in step 211, the 7-axis
The actuator command value is output to the servo controller 53.
Thus, the fine positioning control ends. Next, in step 94 of FIG.
Details of the control procedure will be described with reference to FIG. First, step 301
At a position corresponding to the finely positioned assembly segment 42.
To extend the shield jack 10
42 to the existing segment of the existing segment ring 41L
Shield jack extension finger for pressing and fixing against
Output to the sequencer 8. At this time,
When the shield 8 receives the shield jack extension instruction signal,
Shield jack command signal to shield jack controller 9
And the shield jack control device 9
Extend the shield jack 10 in response to the jacking command signal.
Lengthen. The sequencer 8 is connected to the shield jack 10
Input detection signal of built-in stroke meter 10a
And press the shield jack 10 from the detection signal.
Judge whether or not the pressing is completed, and the pressing is completed
If it is determined that the
Outputs a decompression completion signal. Subsequently, in step 302, the sequencer 8
Whether the shield jack extension completion signal has been input from the
Judge that the shield jack extension completion signal is input.
When it is determined, the process proceeds to step 303. In step 303, the segment determination
From the counter, what the current assembly segment 42 is
Judgment and bolt tightening corresponding to the current assembly segment 42
The binding data is read from the memory, and the bolt fastening device 70 is read.
Are assembled according to the bolt fastening force data.
To temporarily fasten the bolts to the existing segment 41
Outputs the bolt fastening device command value to the servo control device 53
You. At this time, the memory is bolted as shown in FIG.
The result is memorized. That is, the A-type segment A2
A6 to A6 in the same manner as the conventional temporary fastening.
Extend the jack 10 and position the assembled segment.
Press against existing segment of existing segment ring 41L
When the shield jack 10 is pulled from the
Is not displaced in the direction of gravity by its own weight.
A degree of fastening force is stored, and the A-type segment A1,
A7, B type segment B1, B2, K type segment K
On the other hand, the shield jack 10
The assembly segment changes in the direction of gravity due to its own weight when
A fastening force of a magnitude that can be adjusted is stored. The operation of the present embodiment configured as described above will now be described.
explain. As an example, according to the assembly pattern data,
The case of assembling the segment ring will be described. Ma
First, the operator displays the seal displayed on the display device 56.
Seeing the tail clearance information of the excavator, input device 5
5 to select and enter the assembly pattern data.
Instructs the assembly of the cement ring. Then, the main body control device 52 starts the assembly
Segment 42 with respect to the existing segments 41a to 41c.
Calculate command values of 7-axis actuator such as coarse positioning
Output to the servo controller 53. Servo control device 5
3 controls the 7-axis actuator according to the command value
The assembly segment 42 is roughly positioned. Next, the main body control device 52 operates as an image processing device.
51, the end point coordinate values a (ax, ay) to c extracted by
By using * (cx *, cy *), the existing segments 41a-41
Deviation edx to eδ of assembly segment 42 with respect to 41c
z, and based on the deviations edx to eδz, the existing segment
Position of the assembly segment 42 with respect to the elements 41a to 41c
Reference position / posture P21 to P for eliminating placement / posture deviation
Find 26. At this time, the current assembly segment 42
In the case of A-type segments A2 to A6,
D in the reference position / posture P21 to P26.
Of the 7-axis actuator according to the target position / posture
Finds the command value and outputs this command value to the servo controller 53
I do. On the other hand, the current assembly segment 42 is
A1, A7, B type segment B1, B2, K type
In the case of segment K, the operator selects and inputs
Design position / posture P1 corresponding to the assembled assembly pattern data
Read P6 and design with reference position / posture P21 to P26
The deviations Δx to Δδz from the positions / postures P1 to P6 are obtained, and
When the deviations Δx to Δδz of the values are within the threshold values k1 to k6
Moves the assembly segment 42 to the design position / posture P1 to P6.
7-axis actuator according to the target position / posture
Obtain the command value of the tutor, and use this command value in the servo control unit.
Output to the device 53. On the other hand, the deviation Δx to Δδz is the threshold
If not within k1 to k6, the reference position / posture P21
P26 is shifted to the design position / posture P1 to P6 side by the threshold value k1
New reference position obtained by shifting by k6
The postures P21 to P26 are obtained, and the assembly segment 42 is
Elements located at new reference positions / postures P21 to P26
7-axis actuator finger according to the target position and posture of the actuator
And outputs the command value to the servo controller 53.
You. The servo control device 53 operates according to the command value.
The assembly segment 42 is controlled by controlling the seven-axis actuator.
Fine positioning. Next, the main body controller 52 controls the sequencer 8
To output a shield jack extension instruction signal. Do so
And the sequencer 8 feeds the shield jack controller 9
Outputs the jack command signal and controls the shield jack
The device 9 seals according to the shield jack command signal.
Extend the jack 10. And the assembly segment 4
2 has been pressed against the existing segment ring 41L.
Then, the sequencer 8 sends the shield
Outputs the key extension completion signal. Then, the main unit control
The bolt 52 is used to move the bolting device 70.
The device command value is output, and the assembly segment 42 and the existing segment are output.
A bolt is inserted into the ment ring 41L and temporarily fastened. As described above, all the assembly segments 42
Performs positioning and temporary tightening of bolts to form a K-shaped segment.
The bolts are temporarily tightened and the segment rings are assembled.
When it is looked up, shield jack by sequencer 8
After extending the shield excavator by extending 10, the seal
Release the jack 10. At this time,
The segment ring is displaced by its own weight and becomes almost circular.
You. After that, all the temporary provisional fastening by the operator
Of the ring of the segment ring
Complete the setup. According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained.
Fruit is obtained. That is, the individual assembly segments 42
When assembled, assembled at the top inside the tunnel
The plurality of assembly segments 42 are connected to the existing segment ring 4.
Displace radially outward with respect to 1L existing segment 41
Position, so the insertion space for the last K-shaped segment K
The gap is larger than the actual size of the K-shaped segment K,
Segment K can be easily inserted, and K-shaped segment K
It is prevented from contacting the B-shaped segments B1 and B2,
Segment damage, seal material breakage, segment assembly
A decrease in standing accuracy is prevented. Also, as described above, the assembly segment 42
When temporarily fastening bolts after positioning, the assembly segment
The bolt fastening force of the bolt 42 is the same as the conventional bolt temporary fastening.
When the shield jack 10 is opened,
To the extent that the cement 42 hardly displaces in the direction of gravity.
Then, the assembly of the segment ring is completed and the system
Even if you open the field jack 10, it will remain at the top of the tunnel
The assembled segment is almost completely removed from its assembly position.
Does not move. As a result, assembled at the top inside the tunnel
A plurality of assembly segments 42 to the existing segment ring.
41L is shifted radially outward with respect to the existing segment 41 of 41L.
To which the present embodiment involves
According to the law, when sequentially assembling segment rings,
Multiple assembly segments located above the segment ring
Gradually spreads outward in the radial direction,
The shape gradually elongates and the top of the shield machine
Le clearance T gradually decreases, and finally Segume
Tring is tail skin plate 1 of shield body 1
a. In the present embodiment, in the tunnel
Of the plurality of assembly segments 42 assembled on the
Release the shielding jack 10 with the bolting force on the locking side
Large enough to be displaced in the direction of gravity by its own weight when
The temporary fastening of the bolts of the K-shaped segment K has been completed.
To release the shield jack 10
The multiple segments assembled at the top of the panel have their own weight
Segment ring displaced in the direction of gravity with
Is a shape determined by the segment shape. Therefore,
Gment ring has the appropriate ring shape and shield
The small tail clearance T at the top of the move
No, the segment ring is tail ski of the shield body 1.
Interference with the template 1a is prevented. In the present embodiment, the assembly segment
The selection of the assembly pattern data depends on the system measured by the operator.
Judgment based on tail clearance information
However, the present invention is not limited to this.
Clearance information and existing segment ring 41L
Automatically determine and select based on assembly information
You may. Also, when fine positioning the assembly segment 42
, Light projectors 44a-44c and television cameras 45a-4
Assembly segment 42 using a visual sensor consisting of 5c
Detecting the relative position with the existing segments 41a to 41c
However, the present invention is not limited to this.
Other sensors such as the distance sensor may be used. According to the present invention, finally assembled
The insertion gap of the segment with both ends tapered increases
Makes it easier to insert the segment,
Damage or breakage of sealing material, low assembly accuracy of segments
Bottom can be prevented. Also, both ends are tapered at the end of assembly
Segment can be easily inserted and the segment
The ring shape to the proper ring shape
And the tail clearance at the top of the shield machine is small
The ring does not become a segment ring on the shield body
Interference is prevented.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施形態で用いるセグメント組立装置
のエレクタ本体の正面断面図である。 【図2】図1のII−II線断面図である。 【図3】図1のIII−III線断面図である。 【図4】図1のIV−IV線断面図である。 【図5】図1に示すセグメント把持部の詳細断面図であ
る。 【図6】図1に示すエレクタ本体に装備されたボルト締
結装置を示す図である。 【図7】本発明の実施形態のセグメントの位置決めに用
いる投光器及びテレビカメラの組立セグメントと既設セ
グメントとの位置関係、及びシステム構成を示す図であ
る。 【図8】図7に示すシステム構成の詳細を示すブロック
図である。 【図9】本発明の実施形態におけるセグメント配置例を
示す図である。 【図10】本発明の実施形態におけるセグメントリング
を真円形状にするための組立セグメントの設計位置・姿
勢を示す図である。 【図11】図10に示す組立セグメントの設計位置・姿
勢の詳細を示す図である。 【図12】図10に示す組立セグメントの設計位置・姿
勢に従ってセグメントを組み立てるときのボルト締結力
を示す表である。 【図13】本発明の実施形態におけるセグメントリング
を縦長の長円形状にするための組立セグメントの設計位
置・姿勢を示す図である。 【図14】図13に示す組立セグメントの設計位置・姿
勢に従ってセグメントを組み立てるときのボルト締結力
を示す表である。 【図15】図7に示す本体制御装置における組立セグメ
ントの組立制御手順を示すフローチャートである。 【図16】図15に示す粗位置決め制御手順を示すフロ
ーチャートである。 【図17】図15に示す計測制御手順の説明図である。 【図18】図15に示す微位置決め制御手順を示すフロ
ーチャートである。 【図19】図18に示す微位置決め制御手順の位置・姿
勢偏差演算に用いる図である。 【図20】図15に示すボルト仮締結制御手順を示すフ
ローチャートである。 【符号の説明】 10 シールドジャッキ 11 シールド本体 12 エレクタ本体 41,41a,41b,41c 既設セグメント 41L 既設セグメントリング 42 組立セグメント 44a,44b,44c 投光器 45a,45b,45c テレビカメラ 48 カメラ切換器 49 画像入力装置 50 画像メモリ 51 画像処理装置 52 本体制御装置 53 サーボ制御装置 54 油圧制御装置 55 入力装置 56 表示装置 70 ボルト締結装置
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front sectional view of an erector main body of a segment assembling apparatus used in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 1; FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 1; FIG. 5 is a detailed sectional view of the segment gripper shown in FIG. 1; FIG. 6 is a view showing a bolt fastening device mounted on the erector body shown in FIG. 1; FIG. 7 is a diagram showing a positional relationship between an assembling segment and an existing segment of a projector and a television camera used for positioning a segment according to the embodiment of the present invention, and a system configuration. FIG. 8 is a block diagram showing details of a system configuration shown in FIG. 7; FIG. 9 is a diagram showing an example of a segment arrangement in the embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing a design position and posture of an assembly segment for making a segment ring a perfect circle in the embodiment of the present invention. 11 is a diagram showing details of the design position and posture of the assembly segment shown in FIG. FIG. 12 is a table showing bolt fastening force when assembling the segments according to the design positions and postures of the assembly segments shown in FIG. 10; FIG. 13 is a view showing a design position and a posture of an assembly segment for forming the segment ring into a vertically long oval shape in the embodiment of the present invention. 14 is a table showing bolt fastening force when assembling the segments according to the design positions and postures of the assembly segments shown in FIG. 15 is a flowchart showing an assembly control procedure of an assembly segment in the main body control device shown in FIG. 7; 16 is a flowchart showing a coarse positioning control procedure shown in FIG. FIG. 17 is an explanatory diagram of the measurement control procedure shown in FIG. 18 is a flowchart showing a fine positioning control procedure shown in FIG. FIG. 19 is a diagram used for position / posture deviation calculation in the fine positioning control procedure shown in FIG. 18; FIG. 20 is a flowchart showing a bolt temporary fastening control procedure shown in FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Shield jack 11 Shield body 12 Electa body 41, 41a, 41b, 41c Existing segment 41L Existing segment ring 42 Assembly segments 44a, 44b, 44c Projectors 45a, 45b, 45c TV camera 48 Camera switch 49 Image input Device 50 Image memory 51 Image processing device 52 Main control device 53 Servo control device 54 Hydraulic control device 55 Input device 56 Display device 70 Bolt fastening device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 久儀 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)発明者 多形 宏毅 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)発明者 亀井 健 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (56)参考文献 特開 平5−106396(JP,A) 特開 平8−4494(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 11/40 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Hisagi Hashimoto 650, Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. (72) Inventor Hiroki Polymorph 650, Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Inside the Tsuchiura Plant Co., Ltd. (72) Ken Kamei, Inventor Kenchicho, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture 650, Tsuchiura Plant Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. (56) References JP-A-5-106396 (JP, A) JP-A-8-4494 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) E21D 11/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数のシールドジャッキを有するシール
ド掘進機により地山を掘削してトンネルを構築すると
き、組立セグメントを既設セグメントに対して位置決め
し、その後前記シールドジャッキを伸ばして前記組立セ
グメントを前記既設セグメントに対して押し付け、この
状態で前記組立セグメント及び前記既設セグメントにボ
ルトを挿入して仮締結することにより、複数の組立セグ
メントを下方から上方へと組み立ててゆきセグメントリ
ングを組み上げ、最後に前記ボルトを本締結して前記セ
グメントリングの組立を完成するセグメント組立方法に
おいて、 前記複数の組立セグメントを下方から上方へと組み立て
てゆくとき、最初に組立セグメントを前記既設セグメン
トに合わせて組み立てる第1工程と、この第1工程の
後、組立セグメントを前記既設セグメントリングのセグ
メントに対して径方向外側にずらして組み立て、最後に
両端テーパ付のセグメントを挿入して組み立てる第2工
程とを有し、 この第2工程においてセグメントを組み立てるとき、前
記ボルトの仮締結の締結力を、前記シールドジャッキを
開放したときにセグメントが自重により重力方向へ変位
可能な大きさに設定することを特徴とするセグメント組
立方法。
(57) [Claim 1] When a tunnel is constructed by excavating the ground with a shield machine having a plurality of shield jacks, an assembly segment is positioned with respect to an existing segment, and then the shield is positioned. By extending the jack and pressing the assembly segment against the existing segment, in this state, inserting bolts into the assembly segment and the existing segment and temporarily fastening them, assembling a plurality of assembly segments from below to above. In the segment assembling method of assembling a snow segment ring and finally finally fastening the bolts to complete the assembly of the segment ring, when assembling the plurality of assembly segments from below to above, the assembly segment is first inserted into the assembly segment. The first step of assembling according to the existing segment After the one step, a second step of assembling the assembly segment by shifting the assembly segment radially outward with respect to the segment of the existing segment ring, and finally inserting a segment having both ends tapered, and assembling; A method of assembling a segment, wherein, when assembling the segment, the fastening force of the temporary fastening of the bolt is set to a size such that the segment can be displaced in the direction of gravity by its own weight when the shield jack is opened.
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