JP3449010B2 - シールド工事の路線修正方法及びセグメント組立装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド工事の途中で
セグメントの組立軌跡が計画路線から、はずれ始めた場
合に、容易に計画路線に戻すための路線修正方法およ
び、この方法に使用するセグメント組立装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド工事の路線修正方法にはこれま
で数多く報告されており、その一つとして、特願平５−
４８１２０号に記載されたものがある。この従来方法
は、計画路線から大きくはずれた場合、図１３に示すよ
うに、シールド掘進機および、既設セグメントの計画路
線からの偏位量確認により路線修正の要否を判断し、路
線修正が必要な場合には例えば、ずれ量が５０ｍｍ程度
以上になったとき、計画路線上の仮の目標点へセグメン
ト組立軌跡を近づけるための修正セグメント８０の使用
計画を立て、この修正セグメント８０の使用計画に基づ
き計画されたセグメント組立軌跡から第１３図に示すよ
うな修正路線を決定する。次いで、この修正路線上で修
正セグメント８０を組み立てるために必要なシールド掘
進機の掘進目標路線が決定される。このように従来方法
では、方向修正セグメント８０を用いて路線の方向修正
を行うことが前提である。

【０００３】また、現在のシールド工事では、セグメン
ト組立の自動化が早急に進められている。例えば、シー
ルド工事でセグメントの自動組立を行う場合、組立セグ
メントを既設セグメントに倣って位置決めする先行技術
として、特願平４−２１３６９９号に開示されたものが
ある。この先行技術はエレクタ上に設置された３組の投
光器とテレビカメラからなる視覚センサを用い、投光器
から３本のスリット光を所定の組立位置近傍に位置決め
された組立セグメントと既設セグメントのトンネル周方
向に沿った境界部の２カ所とトンネル軸方向に沿った境
界部の１カ所に照射することによって生じたスリット光
像をそれぞれテレビカメラで撮像し、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前記３カ所の段差・隙間を検出し、
この段差・隙間の情報を基にして組立・既設セグメント
の位置・姿勢偏差を求め、それらの偏差を補正すること
によって、組立セグメントを所定の位置に微位置決めし
ようとするものである。

【０００４】組立セグメントの位置決めは２段階でに分
けて行われ、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位置・姿勢と粗位置補正量から
目標位置・姿勢を演算し、エレクタを動かすことにより
組み立てセグメントを所定の位置に粗位置決めする。そ
の後、前述のように光切断法によって組立・既設セグメ
ントの相対位置・姿勢の偏差を求め、その偏差をなくす
ようにエレクタを動かして組み立てセグメントを所定の
位置に微位置決めする。このような位置決め制御を複数
回繰り返すことにより１リング分のセグメントが組み立
てられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにセグメ
ント組立装置が自動化されることを考えあわせれば、セ
グメントのリング中心が所定の経路からずれた場合に、
運転室のオペレータがそのずれ量を絶えず監視し、必要
な場合には、修正セグメントの採用をマシンに指示する
必要があり、施工管理が煩雑になることが考えられる。

【０００６】また、セグメントリングが進行方向に対し
てローリングした場合にも、運転室のオペレータが気づ
かなければ、組立装置は先行リングに倣って、組立を行
うためにローリングが進行し、セグメントを基準に後続
の設備を構築する場合、例えばトロッコのレールを敷設
する場合などに不都合が生じる。あるいは、ローリング
を修正せずに曲線施工を行い、テーパセグメントを使用
すると路線は計画路線から離脱することになる。また、
トンネル自体が回転して見えるために、出来上がりの印
象も悪いことになる。

【０００７】本発明は、上述の諸問題を解決し、セグメ
ントリングの中心が計画路線からのずれ始めや、ローリ
ングのし始めを検出し、計画路線への修正及び、ローリ
ングの修正を行うことのできるセグメントの組立方法、
およびこの方法に使用するセグメント組立装置の提供を
目的とする。

【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、シールド掘進機内に設置されたエレクタ
と該エレクタを制御する制御装置とを備え、組立てセグ
メントを所定の組立位置近傍に粗位置決めした後、組立
てセグメントと既設セグメント間の相対位置を検出し、
該検出情報に基づいて前記組立てセグメントと既設セグ
メントの位置・姿勢偏差を求め、該偏差を補正すること
により前記組立てセグメントを所定位置に微位置決めす
る、シールド工事におけるセグメント組立方法におい
て、微位置決めに際して、予め与えられた施工計画に基
づく計画路線データと、前記既設セグメント位置の計測
データより、前記既設セグメントの前記計画路線からの
偏差量を求め、該偏差量が所定値以上の場合には、前記
既設セグメントの組立軌跡を前記計画路線に一致させる
ために、前記組立てセグメントの締結ボルトとボルト穴
のクリアランスの範囲内で、前記各組立セグメント端面
の中心位置を前記計画路線の方へ順次移す修正を行いな
がら、組立セグメントを微位置決めすることを特徴とす
る。

【０００９】本発明の他の特徴によれば、既設セグメン
トの中心軸に対するローリング角を検出し、セグメント
組立において所定値以上のローリングが生じた場合に
は、該ローリングの量を補正するために、前記組立セグ
メントのボルトとボルト穴のクリアランスの範囲内で前
記組立セグメントを逆方向にローリングさせて、微位置
決めする。

【００１０】

【作用】本発明によると、従来オペレータが感覚的に行
っていたセグメントのリングの路線修正とローリング修
正を、セグメント組立装置が路線のずれとリングのロー
リングを正確に把握し、現状データと、初期に設定され
ていた、あるいはオペレータが入力した希望の目標デー
タを比較する事により、自動的に数リング先の路線ある
いはローリングを目標値に修正する事ができる。従っ
て、従来オペレータの感覚に頼っていた路線修正やロー
リング修正を、自動的にコントロールする事ができる。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を、図１〜図１２に示す図に
より説明する。図１〜図６に示すように、セグメント自
動組立に用いられるエレクタ本体１２は、円筒状をした
シールド本体１１の後部に設置される。このエレクタ本
体１２は、大別して、旋回機構であるエレクタリング１
３と旋回モータ１６、押し付け機構である吊りビーム２
１と押し付けジャッキ２２、左右摺動機構である横スラ
イドフレーム２４と横スライドジャッキ２５、前後摺動
機構である横スライドフレーム２４と横スライドジャッ
キ２５、前後摺動機構である前後スライドフレーム２７
と前後スライドジャッキ２８、ピッチング、ローリン
グ、ヨーイング等の姿勢制御機構である球面フレーム２
９と姿勢制御用ジャッキ３１，３２，３３およびセグメ
ント把持部３４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
の内周数カ所に設置された外周ガイドローラ１４と側面
がガイドローラ１５により案内され、シールド本体１１
に取り付けられた旋回モータ１６によりピニオン１７と
リングギヤ１８を介して旋回駆動される。これに伴い、
エレクタリング１３上に支持された以下の各部も同時に
左右旋回させられる。

【００１３】エレクタリング１３の左右アーム１９にガ
イドロッド２０を介して支持された吊りビーム２１は、
アーム１９との間に取り付けられた押し付けジャッキ２
２の伸縮によりＺ軸方向（エレクタリング１３の径方
向）に移動させられ、これに伴い吊りビームは２１上に
支持された以下の各部も同方向に移動する。

【００１４】横スライドフレーム２４にリニアベアリン
グ２６を介して支持された前後スライドフレーム２７
は、横スライドフレーム２４との間に取り付けられた前
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Ｘ軸方向（シールド軸方向）に前後スライド
させられ、これに伴い前後スライドフレーム２７上に支
持された以下の各部も同方向に移動する。

【００１５】前後スライドフレーム２７の球面ガイド部
２７ａに組み込まれた球面フレーム２９は、前後スライ
ドフレーム２７との間に取り付けられた２本の姿勢制御
用ジャッキ３１，３２の伸縮により次のような動きをす
る。

【００１６】図２において、２本のジャッキ３１，３２
を同時に伸長または収縮させた場合、球面フレーム２９
は球面中心Ｇを含むＸ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。
またジャッキ３１，３２のいずれか一方を伸長させ他方
を収縮させた場合は、球面フレーム２９は球面中心Ｇを
含むＺ軸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。

【００１７】球面フレーム２９の中心軸３０に吊り下げ
られたセグメント把持部３４は、球面フレーム２９との
間に取り付けられた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。

【００１８】セグメント把持部３４は、組立セグメント
４２のグラウト穴４３に合致する雄ねじが切られたネジ
軸３５を備えている。またセグメント把持部３４には、
ネジ軸３５を回転させる駆動モータ３６とネジ軸３５を
駆動モータ３６，軸受けブラケット３７と共に昇降動作
させる昇降ジャッキ３８が装備されており、図示しない
位置決めセンサにより、エレクタ下に置かれた組立セグ
メント４２のグラウト穴４３にネジ軸３５を合わせした
後、該ネジ３５を回転させながらセグメント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
ネジ軸３５を引き戻すことによりセグメント４２を把持
する。

【００１９】エレクタ本体は以上のように構成され、組
立セグメント４２を把持して最終的に所定の組立位置に
位置決めし、図示しないボルト締結装置により既設セグ
メント４１に組み付ける機能を有している。

【００２０】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、これはセグメント４２を
把持する前に、エレクタ装置を回転させることにより既
設セグメント内周面までの距離Ｌ１を計測する。この時
エレクタにはこの回転位置を検出する角度検出器（図示
せず）を持ち、回転位置、既設セグメントとの距離Ｌ１
とを同時に計測する。

【００２１】図３はセグメント位置決めに用いる段差・
隙間検出手段と組立・既設セグメントとの位置関係およ
びシステム構成を示したものである。１２はエレクタ本
体を模式的に表している。４２は粗位置決めされた組立
セグメントを、４１ａ，４１ｂは組立セグメント４２と
トンネル軸方向に隣接する既設セグメントを、４１ｃは
組立セグメント４２とトンネル周方向に接する既設セグ
メントをそれぞれ表している。これら組立・既設セグメ
ント間の段差・隙間を検出するために、３組の投光器４
４ａ，４４ｂ，４４ｃとテレビカメラ４５ａ，４５ｂ，
４５ｃからなる視覚センサがエレクタ本体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〜４４ｃ、テレビカメ
ラ４５ａ〜４５ｃと把持部３４および組立セグメント４
２と相対的な位置・姿勢はエレクタの動きによらず把持
中は一定である。投光器４４ａ，４４ｂは組立セグメン
ト４２と既設セグメント４１ａ，４１ｂのトンネル周方
向に沿った境界部の２カ所に、投光器４４ｃは組立セグ
メント４２と既設セグメント４１ｃ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、
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】図７において、４６ａ〜４６ｃはテレビカ
メラ４５ａ〜４５ｃのカメラ視野を、４７ａ〜４７ｃは
テレビカメラ４５ａ〜４５ｃに映ったカメラ像を示す。

【００２３】これらテレビカメラからの画像データはカ
メラ切替器４８と画像入力装置４９を介して画像メモリ
５０に取り込まれる。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の端点座標を求める
画像処理装置、５２は画像処理装置５１で求められた端
点座標または事前に入力された数値データをもとにして
後述する位置決め制御演算を行い、その結果を指令値と
してサーボ制御装置５３へ出力するエレクタの本体の制
御装置そのものであり（以下、本体制御装置と記す）、
サーボ制御装置５３は、その指令に従ってエレクタ本体
の旋回モータ１６および油圧ジャッキ２２，２５，２
８，３１，３２，３３を含む７軸のアクチュエータを制
御する。

【００２４】以下、組立セグメントを位置決めする制御
手段を図１〜図３で説明する。まず、エレクタ本体を回
転させ、非接触距離計６０とエレクタの角度検出器によ
り既設セグメントのとエレクタ装置との中心位置ズレを
計測し、エレクタの中心位置の補正値とする。

【００２５】本体制御装置５２で実行させる位置決め制
御は、大きく分けて粗位置決め制御と微位置決め制御の
２段階からなっている。

【００２６】まず、粗位置決め制御について説明する。
粗位置決め制御の詳細な手順を図８に示す。手順１０１
の粗位置演算では、組立セグメントの設計位置・姿勢も
しくは組立セグメントと円周方向で隣接する既設セグメ
ントの位置・姿勢計測結果から組立セグメントが最終的
に位置決めされるであろう目標位置を予測演算し、その
目標位置を基にして図７に示す組立セグメント４２およ
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４５ａ〜４５
ｃ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が接触することのないエレク
タ位置・姿勢（以下、粗位置と記す）を演算する。エレ
クタ位置・姿勢とは、エレクタ本体１２のセグメント把
持部３４の位置・姿勢を意味し、把持中の組立セグメン
トの位置・姿勢と同じである。粗位置はエレクタの旋回
角度と図１に示すエレクタ座標系（ｘ，ｙ，ｚ）で表さ
れる。

【００２７】手順１０２のアクチュエータ指令値演算
で、先に求めた粗位置から旋回モータ１６を含む各アク
チュエータの指令値を演算し、手順１０３のアクチュエ
ータ制御で、サーボ制御装置５３へ指令値を出力し、サ
ーボ制御装置５３がアクチュエータを制御し終えるのを
待つ。これで、粗位置決め制御が終了する。

【００２８】次に、組立セグメントの微位置決め制御に
ついて説明する。図９に微位置決め制御の詳細な手順を
示す。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７に示す位置に粗位置決めされたとす
る。この状態で抽出された前記３箇所のスリット光像
Ａ、Ａ´，Ｂ，Ｂ´，Ｃ，Ｃ´の画像座標系（ｘｖ，ｙ
ｖ）上での端点座標ａ（ａｘ，ａｙ），ａ´（ａｘ´，
ａｙ´），ｂ（ｂｘ，ｂｙ），ｂ´（ｂｘ´，ｂｙ
´），ｃ（ｃｘ，ｃｙ），ｃ´（ｃｘ´，ｃｙ´）を用
いて、手順２０１の微位置決め用偏差検出演算を行う。
手順２０１では、これらの端点座標値から組立・既設セ
グメント間の段差△ｚａ，△ｚｂ，△ｚｃと隙間△ｘ
ａ，△ｘｂ，△ｘｃが次式により算出される。

【００２９】 △ｘａ＝（ａｘ´−ａｘ）・ｋｘ （１．１） △ｘｂ＝（ｂｘ´−ｂｘ）・ｋｘ （１．２） △ｙｃ＝（ｃｙ´−ｃｙ）・ｋｙ （１．３） △ｚａ＝（ａｙ´−ａｙ）・ｋｚ （１．４） △ｚｂ＝（ｂｙ´−ｂｙ）・ｋｚ （１．５） △ｚｃ＝（ｃｘ´−ｃｘ）・ｋｚ （１．６） 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。

【００３０】これらの段差・隙間を基にして組立セグメ
ント４２と既設セグメント４１ａ〜４１ｃとの位置・姿
勢偏差量を演算する。偏差量演算の簡単な例を次式に示
す。

【００３１】 ここで、ｅｄｘ，ｅｄｙ，ｅｄｚはそれぞれ図１０に示
すｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の位置偏差を、ｅδ
ｘ，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す。また、Ｌｘａ，Ｌｘｃ，Ｌ
ｙｚ，Ｌｙｂは、図１０に示すように、組立セグメント
４２の把持中心ｏから組立セグメント上のスリット光像
Ａ，Ｂ，Ｃの各端点ａ，ｂ，ｃまでのｘ軸方向およびｙ
軸方向の距離を表している。

【００３２】次に、手順２０２の補正量算出では、これ
らの偏差量から位置・姿勢の補正量ｄｘ，ｄｙ，ｄｚ，
δｘ，δｙ，δｚが次式により求められる。

【００３３】 ｄｘ＝−ｅｄｘ （３．１） ｄｙ＝−ｅｄｙ （３．２） ｄｚ＝−ｅｄｚ （３．３） δｘ＝−ｅδｘ （３．４） δｙ＝−ｅδｙ （３．５） δｚ＝−ｅδｚ （３．６） 一方、手順３００では、セグメントを組み立てる前に、
例えばレーザトランシットにより先行リング（既設リン
グ）の中心位置や路線のずれ量、及びシールドマシンの
傾斜計により先行リングローリング角とそのずれ量を求
める（３０１，３０３）。また、オペレータの補正量入
力データをもとに補正量の演算を行う（３０２〜３０
５）。

【００３４】さらに、手順２０３のエレクタ目標位置・
姿勢演算で、粗位置決め後の組立セグメントの位置・姿
勢に先に求めた補正量を加算し、既設セグメントの位置
・姿勢偏差をなくすためのエレクタ目標位置・姿勢を求
める。エレクタ目標位置・姿勢とは、エレクタ本体のセ
グメント把持部３４の目標位置・姿勢を意味し、把持中
の組立セグメントの目標位置・姿勢と同じである。

【００３５】手順２０４では、演算したエレクタ目標位
置・姿勢から、予め与えられた計画路線からの偏差量や
シールドマシンのローリングの偏差量を減算し、その差
を別に定めたしきい値と比較する。

【００３６】ここで、組立セグメントの目標とする設計
位置、姿勢の一例を図１１，１２に示す。この場合、計
画路線への修正及び、ローリング修正を行うために次の
手順でセグメントの位置決めを行う。各セグメントピー
スは図１１及び図１２（ａ）に示すようにボルト９０と
ボルト穴９２のクリアランスを利用し、組み立てたセグ
メント４１のリング９４が徐々に目標とされた経路に修
正されるように、あるいは、図１２（ｂ）に示すように
ローリングが修正されるように、姿勢・位置が決められ
る。

【００３７】例えば、ボルトの直径が３３ｍｍ、ボルト
穴の直径が３９ｍｍのとき、クリアランスは６ｍｍあ
り、このクリアランスのうち３ｍｍ程度を路線修正に使
える。路線修正やローリング修正は一回の組立で完了す
るのが望ましいが、一回で目標とする修正が達成できな
い場合には、数リングかけて修正するようにする。

【００３８】図１１の例では、計画路線と掘進された路
線との偏差Ｌを７個のリングからなる路線修正部で順次
修正している。偏差Ｌ＝２０ｍｍのとき、１個のリング
で約３ｍｍずつ修正することによって修正が完了する。

【００３９】この場合の制御手順を次に示す。ここで、
組立セグメントが目標位置となる設計位置・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 粗位置決め後の組立セグメントの位置・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 エレクタ目標位置・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。

【００４０】このとき、エレクタ目標位置・姿勢と組立
セグメントが目標位置となる設計位置・姿勢との偏差
は、 ｘ軸方向の位置偏差： △ｘ＝Ｐ２１−Ｐ１ （４．１） ｙ軸方向の位置偏差： △ｙ＝Ｐ２２−Ｐ２ （４．２） ｚ軸方向の位置偏差： △ｚ＝Ｐ２３−Ｐ３ （４．３） ｘ軸回りの姿勢偏差： △δｘ＝Ｐ２４−Ｐ４ （４．４） ｙ軸回りの姿勢偏差： △δｙ＝Ｐ２５−Ｐ５ （４．５） ｚ軸回りの姿勢偏差： △δｚ＝Ｐ２６−Ｐ６ （４．６） となる。

【００４１】これらの偏差△ｘ〜△δｚと比較するしき
い値をそれぞれｋ１〜ｋ６とする。このしきい値は、組
立セグメントと既設セグメント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、隙間が±２ｍｍあれば、ｘ
軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向のしきい値は最大で２
ｍｍとなる（位置偏差と姿勢偏差が重なる場合を考慮
し、しきい値は隙間より低めに設定する）。

【００４２】手順２０４では下記の（５．１）〜（５．
６）式を吟味し、満たされていれば手順２０６へ進み、
満たされていなければ手順２０５へ進む。手順２０８で
は（５．１）〜（５．６）のすべての比較を終えたかを
判断し、終えていなければ２０４以降を繰り返し、終え
ていれば２０６へ進む。

【００４３】 −ｋ１≦△ｘ≦ｋ１ （５．１） −ｋ２≦△ｙ≦ｋ２ （５．２） −ｋ３≦△ｚ≦ｋ３ （５．３） −ｋ４≦△δｘ≦ｋ４ （５．４） −ｋ５≦△δｙ≦ｋ５ （５．５） −ｋ６≦△δｚ≦ｋ６ （５．６） 手順２０５では、該当する軸についてのみ先に求めた第
一のエレクタ目標位置・姿勢Ｐ２１〜Ｐ２６からしきい
値ｋ１〜ｋ６を減算し、第二のエレクタ目標位置・姿勢
を求める。第二のエレクタ目標位置・姿勢Ｐ３１〜Ｐ３
６は、 Ｐ３１＝Ｐ２１−ｋ１ （６．１） Ｐ３２＝Ｐ２２−ｋ２ （６．２） Ｐ３３＝Ｐ２３−ｋ３ （６．３） Ｐ３４＝Ｐ２４−ｋ４ （６．４） Ｐ３５＝Ｐ２５−ｋ５ （６．５） Ｐ３６＝Ｐ２６−ｋ６ （６．６） となる。

【００４４】この後、手順２０６へ進む。手順２０６の
アクチュエータ指令値演算では、手順２０４の比較に用
いたセグメント設計位置・姿勢もしくは手順２０５で求
めた新たなエレクタ目標位置・姿勢からアクチュエータ
指令値を演算し、手順２０７のアクチュエータ制御で、
サーボ制御装置５３へ指令値を出力し、サーボ制御装置
５３がアクチュエータを制御し終えるのを持つ。これ
で、微位置決め制御が終了し、組立セグメントは組立位
置に最終的に位置決めされる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、セグメントリングの中
心が計画路線からのずれ始めや、ローリングのし始めを
検出し、計画路線への修正及び、ローリングの修正を行
うことのできるセグメントの組立方法、およびこの方法
に使用するセグメント組立装置を提供することができ
る。

【００４６】特に、本発明のセグメント組立位置決め方
法によれば、粗位置決め後の組立セグメントの微位置決
め目標値として、制御装置自身が判断した路線修正量、
ローリング修正量やオペレータが入力した前記修正量
を、自動的に組み立て、路線を修正する。これによっ
て、従来オペレータが経験的に判断し、微妙に修正を加
えていたと同等あるいはそれ以上に適切な修正ができ
る。

【００４７】また、曲線施工時にテーパセグメントを使
用した場合にも、施工中に生じたローリングにより計画
路線よりの離脱を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド掘進機内に設置されたエレクタの一部
切断した正面図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】セグメント位置決めに用いる投光器、テレビカ
メラと組立・既設セグメントの位置関係を示す図であ
る。

【図４】図１のVI−VI面図である。

【図５】図１のV−V断面図である。

【図６】図１のセグメント把持部の詳細断面図である。

【図７】粗位置決め終了した状態での組立・既設セグメ
ントとスリット光像の位置関係及びカメラ画像を示す図
である。

【図８】粗位置決め制御の手順を示す図である。

【図９】本発明の組立方法における制御方法を示すフロ
ーチャートである。

【図１０】図９における微位置決め用偏差検出演算の説
明図である。

【図１１】本発明の組立方法の説明図である。

【図１２】本発明の組立方法の説明図である。

【図１３】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１１…シールド本体、１２…エレクタ本体、１３…エレ
クタリング、１４…外周ガイドローラ、１６…旋回モー
タ、２１…吊りビーム、２２…押し付けジャッキ、２４
…横スライドフレーム、２５…横スライドジャッキ、２
９…球面フレーム、３１，３２，３３…姿勢制御用ジャ
ッキ、３４…セグメント把持部、４１ａ，４１ｂ…既設
セグメント、４２…組立セグメント、４４ａ，４４ｂ，
４４ｃ…投光器、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…テレビカメ
ラ、４８…カメラ切替器、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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 泰雄 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６−317098（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−257399（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/40 E21D 9/06 301

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘進機内に設置されたエレクタと
   該エレクタを制御する制御装置とを備え、組立てセグメ
   ントを所定の組立位置近傍に粗位置決めした後、組立て
   セグメントと既設セグメント間の相対位置を検出し、該
   検出情報に基づいて前記組立てセグメントと既設セグメ
   ントの位置・姿勢偏差を求め、該偏差を補正することに
   より前記組立てセグメントを所定位置に微位置決めす
   る、シールド工事におけるセグメント組立方法におい
   て、 微位置決めに際して、予め与えられた施工計画に基づく
   計画路線データと、前記既設セグメント位置の計測デー
   タより、前記既設セグメントの前記計画路線からの偏差
   量を求め、 該偏差量が所定値以上の場合には、前記既設セグメント
   の組立軌跡を前記計画路線に一致させるために、前記組
   立てセグメントの締結ボルトとボルト穴のクリアランス
   の範囲内で、前記各組立セグメント端面の中心位置を前
   記計画路線の方へ順次移す修正を行いながら、組立セグ
   メントを微位置決めすることを特徴とするシールド工事
   の路線修正方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、オペレータによる前記
   偏差量に対応した修正方向のデータの入力を受付けた
   後、前記制御装置で前記微位置決めの処理を行うことを
   特徴とする、シールド工事の路線修正方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記制御装置
   により、既設セグメントの中心軸に対するローリング角
   を検出し、 セグメント組立において所定値以上のローリングが生じ
   た場合には、該ローリングの量を補正するために、前記
   組立セグメントのボルトとボルト穴のクリアランスの範
   囲内で前記組立セグメントを逆方向にローリングさせ
   て、微位置決めすることを特徴とする、シールド工事の
   路線修正方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記制御装置により、
   常時前記ローリング量を計測し、 ローリングの修正が必要な場合には、自動的に前記組立
   セグメントを逆にローリングさせて微位置決めすること
   を特徴とする、シールド工事の路線修正方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、オペレータによる前記
   ローリング量に対応した修正のデータの入力を受付けた
   後、前記制御装置により、前記微位置決めの処理を行う
   ことを特徴とする、シールド工事の路線修正方法。
6. 【請求項６】 シールド掘進機内に設置された制御装置に
   より制御されるエレクタを用いて、組立てセグメントを
   所定の組立位置近傍に粗位置決めした後、組立・既設セ
   グメント間の相対位置を検出し、該検出情報に基づいて
   前記組立・既設セグメントの位置・姿勢偏差を求め、該
   偏差を補正することにより前記組立てセグメントを所定
   位置に微位置決めするセグメント組立装置において、 前記制御装置は、予め与えられた施工計画に基づく計画
   路線データと、前記既設セグメント位置の計測データよ
   り、前記既設セグメントの前記計画路線からの偏差量を
   求める、偏差量演算手段と、 前記偏差量が所定値を超えた場合には、前記計画路線に
   前記セグメントの組立軌跡を一致させるために、セグメ
   ントの締結ボルトとボルト穴のクリアランスの範囲内
   で、順次前記組立セグメント端面中心を前記計画路線の
   方へ修正するように組立セグメントを微位置決めする微
   位置決め制御手段、とを備えたことを特徴とするセグメ
   ント組立装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記制御装置は、計画
   路線と既設セグメント位置の計測データを比較し、計画
   路線からの偏差量が所定の値を越えた場合に、自動的に
   組立セグメント中心を計画路線の方向に修正するように
   組立セグメントを微位置決めすることを特徴とするセグ
   メント組立装置。
8. 【請求項８】 請求項６において、前記制御装置は、既設
   セグメントの中心軸に対するローリング角を検出するロ
   ーリング角検出手段と、ローリングが生じた場合には、
   該ローリング量を補正するため組立セグメントのボルト
   とボルト穴のクリアランス分だけローリングさせて、組
   立セグメントを微位置決めする微位置決め制御手段、と
   を備えたことを特徴とするセグメント組立装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、前記ローリング角検出
   手段は、常時前記ローリング量を計測し、前記微位置決
   め制御手段は、前記ローリングの修正が必要な場合には
   自動的に組立セグメントを逆にローリングさせて微位置
   決めすることを特徴とするセグメント組立装置。