JP3532021B2 - セグメント組立装置 - Google Patents

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に設
けられたセグメント組立装置に係わり、特に、シールド
掘進機の掘進と並行してセグメントの組立を行うのに好
適なセグメント組立装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、トンネルの構築方法とし
てシールド工法があり、このシールド工法としては、例
えば、シールド掘進機の先端部に設置されたカッターで
地山を掘削しながらシールド掘進機を前進させ、この前
進に伴ってシールド掘進機の後方で順次掘進反力をとる
ためのセグメントを環状に組み立てる工法がある。

【０００３】上記セグメントの組み立ては、通常シール
ド掘進機のシールド本体後部に取り付けられたエレクタ
により行われるため、エレクタによりセグメントの組み
立てを行っている間はシールド掘進機は掘進できず、ま
た掘進中はセグメントを組み立てることが出来ない。

【０００４】そこで、シールド掘進機の掘進とセグメン
トの組み立てを並行して行うことにより、トンネル工事
の迅速化を図るようにしたものがいくつか提案されてい
る。例えば特開昭６３−３２１００号公報（以下、第１
従来技術という）には、シールド本体の柱から後方に伸
びたデッキに２連式の真円保持器を往復移動可能に取り
付け、それら真円保持器の前側装置にエレクタを取り付
けたものが提案されている。

【０００５】また、特開平４−１４９３９６号公報（以
下、第２従来技術という）には、シールド本体と分離さ
れた状態で隣接設置された架台に、前部から前固定支持
脚、反力支持脚、後固定支持脚を取り付けるとともに、
その架台の前固定支持脚より前方にエレクタを取り付け
たものが提案されている。

【０００６】さらに、特開平４ー３２７６９９号公報
（以下、第３従来技術という）には、シールド機の後部
中心部に後方に向かう軸筒を固定し、この軸筒に、セグ
メントの組立動作を行う前部エレクタと、セグメントの
把持及び搬送動作を行う後部エレクタとを互いに接離自
在に配設し、シールド機を掘進させながらそれら前後一
対のエレクタによりセグメント組立を行う方式が提案さ
れている。

【０００７】

【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。まず、第
１従来技術において、真円保持器の一般的な概念は、セ
グメントの自重や土圧によって横長に変形しようとする
既設セグメントリングを上下方向に押し広げ真円に保持
する装置であって、通常はシールド本体の柱から後方に
伸びたデッキ上に車輪を介して往復移動可能に支持され
ている。このような真円保持器にエレクタを取り付けた
場合、次の問題点が生じる。

【０００８】（１）真円保持器は２組設けられているの
で、真円保持器を前方に移動させるためにはそれらのジ
ャッキを張り変える必要があり、このジャッキの張り変
え自体にかなりの時間を要する。

【０００９】（２）エレクタによりセグメントを組み立
てる場合、既設セグメントリングの組立形状に合わせて
組立セグメントを所望の位置に位置決めして組み立てる
が、上記真円保持器のジャッキの張り変えはシールド掘
進機の掘進に伴って１リング毎に行われるため、セグメ
ント組立中心位置が狂いやすく、この場合には、組立セ
グメントを所望の位置に精度良く位置決めすることがで
きなくなる。

【００１０】（３）セグメント組立時には、エレクタに
はあらゆる方向の組立反力が作用するが、通常の真円保
持器には横方向（左右）の反力受けが無いため横方向の
剛性が低く、このため、横方向のセグメントを組むとき
には、上記と同様に組立セグメントを所望の位置に精度
良く位置決めすることが困難になる。

【００１１】また、第２従来技術においては、架台には
第１従来技術の真円保持器に類似する前固定支持脚、反
力支持脚、後固定支持脚といった３つの支持脚が取り付
けられているので、それらのジャッキの張り変えが必要
となり、上記第１従来技術の（１），（２）と同じよう
な問題が生じる。

【００１２】さらに、第３従来技術においては、前後一
対のエレクタでセグメントを組み立てる場合、後部エレ
クタから前部エレクタへのセグメント受け渡しのタイミ
ングを取るのが難しく、セグメント組立時間が長くなる
可能性がある。

【００１３】本発明の目的は、シールド掘進に並行して
セグメント組立を精度良くかつ迅速に行うことができる
セグメント組立装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、シールド掘進機に設けられ、前記シール
ド掘進機の掘進と並行してセグメントをトンネル内の所
定位置に位置決めし組み立てるセグメント組立装置にお
いて、前記シールド掘進機のシールド本体にトンネル軸
回りに旋回可能に取り付けられた旋回装置と、前記旋回
装置にトンネル軸方向に移動可能に取り付けられ、前記
セグメントを把持するセグメント把持装置と、前記セグ
メント把持装置を前記旋回装置に対してトンネル軸方向
に移動させるアクチュエータと、前記シールド本体とト
ンネル内の静止部材との変位を検出する変位検出手段
と、前記変位検出手段で検出した変位に基づいて、前記
シールド本体のトンネル軸方向前方への移動量と同じ分
だけ前記セグメント把持装置が前記旋回装置に対してト
ンネル軸方向後方に移動するよう前記アクチュエータを
制御する制御手段と、セグメント組立動作を指示する指
示手段とを有する構成とし、前記制御手段は、前記指示
手段でセグメント組立動作としてセグメント把持が指示
されたときは、前記セグメント把持装置が前記旋回装置
に対する所定の位置に移動するよう前記アクチュエータ
を制御し、前記指示手段でセグメント組立動作としてセ
グメント位置決めが指示されたときは、前記変位検出手
段で検出した変位に基づいて、前記シールド本体のトン
ネル軸方向前方への移動量と同じ分だけ前記セグメント
把持装置が前記旋回装置に対してトンネル軸方向後方に
移動するよう前記アクチュエータを制御する手段であ
る。

【００１５】以上のように構成した本発明のセグメント
組立装置においては、制御手段は変位検出手段で検出し
たシールド本体とトンネル内の静止部材との変位に基づ
いて、シールド本体のトンネル軸方向前方への移動量と
同じ分だけセグメント把持装置が旋回装置に対してトン
ネル軸方向後方に移動するようアクチュエータを制御す
ることにより、従来のように、真円保持器またはこれに
類する装置に旋回装置及びセグメント把持装置を設置し
たり、シールド本体に２組の旋回装置及びセグメント把
持装置を設置しなくとも、シールド本体の掘進にかかわ
らずセグメント把持装置が所定のトンネル軸方向位置に
保たれ、これにより、セグメント組立時におけるセグメ
ントの位置決め精度を低下させることなしに、シールド
掘進に並行してセグメント組立を迅速に行うことができ
る。また、制御手段は指示手段によりセグメント把持を
指示されたときには、制御手段がセグメント把持装置を
セグメント把持位置に移動するように制御し、セグメン
ト位置決めが指示されたときは、制御手段がセグメント
把持装置をセグメント組立開始位置に移動するように制
御するので、セグメント把持からセグメント位置決めに
おけるオペレーターの煩雑な操作は不要になる。

【００１６】

【００１７】また、上記の目的を達成するための、本発
明は、シールド掘進機に設けられ、前記シールド掘進機
の掘進と並行してセグメントをトンネル内の所定位置に
位置決めし組み立てるセグメント組立装置において、前
記シールド掘進機のシールド本体にトンネル軸回りに旋
回可能に取り付けられた旋回装置と、前記旋回装置にト
ンネル軸方向に移動可能に取り付けられ、前記セグメン
トを把持するセグメント把持装置と、前記セグメント把
持装置を前記旋回装置に対してトンネル軸方向に移動さ
せるアクチュエータと、前記シールド本体とトンネル内
の静止部材との変位を検出する変位検出手段と、前記変
位検出手段で検出した変位に基づいて、前記シールド本
体のトンネル軸方向前方への移動量と同じ分だけ前記セ
グメント把持装置が前記旋回装置に対してトンネル軸方
向後方に移動するよう前記アクチュエータを制御する制
御手段とを有し、前記制御手段は、前記アクチュエータ
のストロークを検出するストローク検出手段と、前記変
位検出手段で検出した変位に基づいて前記セグメント把
持装置の移動量が前記シールド本体の移動量と同じにな
るような前記アクチュエータの目標ストロークを演算す
る演算手段と、前記ストローク検出手段で検出したスト
ロークが前記演算手段で演算した目標ストロークになる
よう前記アクチュエータを制御する手段とを有する構成
とする。

【００１８】さらに、好ましくは、前記トンネル内の静
止部材は、前記旋回装置及びセグメント把持装置の後方
に配置された既設セグメントリングの真円保持器であ
る。

【００１９】また、好ましくは、前記セグメント把持装
置は、前記旋回装置にトンネル軸方向に少なくとも１セ
グメントリング分移動可能に取り付けられている。これ
により、１セグメントリングの組み上げが終了するま
で、シールド本体を掘進させながらセグメントを組み立
てることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
により説明する。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２を有し、このエレクタ
２はシールド掘進機のシールド本体１の後部に取り付け
られ、シールドジャッキ３を伸長させることによりシー
ルド本体１を掘進させる際、その掘進反力をとるための
セグメントリング１０を組み立てる。

【００２１】シールド本体１のリングガータ部１ａに取
り付けられたブラケット１ｂにはローラ１２が支持さ
れ、このローラ１２にエレクタ２のエレクタリング３１
がトンネル軸回りに旋回可能に取り付けられている。エ
レクタリング３１は矩形断面のリングであり、内径部に
図示しないギヤが取り付けられている。シールド本体１
の図示しない内殻部材には旋回モータ１１が取り付けら
れており、この旋回モータ１１の駆動によりエレクタリ
ング３１は旋回モータ１１の出力軸に取り付けたピニオ
ン１３及び前記図示しないギヤを介して旋回する。

【００２２】エレクタリング３１には矩形断面の左右一
対のアーム３２が坑口側（トンネル後方側）に突き出し
て取り付けられ、左右のアーム３２の半径方向外側に
は、スライダ３４が３本の前後摺動用直線ベアリング３
３を介してトンネル軸方向（トンネル前後方向）にセグ
メント１リング分以上移動可能に取り付けられている。
なお、本実施形態ではアーム３２の外側にスライダ３４
を取り付けているが、スライダ３４はアーム３２の内側
に取り付けても良い。

【００２３】スライダ３４にはロッドガイド３６が取り
付けられ、このロッドガイド３６には押し付け方向に貫
通穴が設けられ、この貫通穴にはロッド３５が押し付け
方向に摺動自在に配置され、ロッド３５の一端は吊りビ
ーム３７に取り付けられている。この吊りビーム３７は
略門型を成し、左右両端にロッド３５が取り付けられて
いる。ロッドガイド３６の坑口側端部と吊りビーム３７
の上端部には押し付けジャッキ４０が取り付けられ、こ
の押し付けジャッキ４０により吊りビーム３７はトンネ
ル径方向に上下動する。

【００２４】吊りビーム３７の下部にはセグメント６を
把持する把持部５０が設置され、この把持部５０は把持
部用前後ジャッキ５１によりトンネル軸方向に移動す
る。把持部５０はセグメント６を吊る為の把持用ネジ３
８を有し、この把持用ネジ３８はセグメント６の中心位
置に形成されているグラウト穴６ａに合致し、吊りビー
ム３７の内部に取り付けられた把持用ネジ駆動モータ４
８（図５参照）によりグラウト穴６ａにねじ込まれる。
また、吊りビーム３７の下面には吊り下げたセグメント
６の荷ぶれを防ぐ振れ止め材４１が取り付けられてい
る。なお、ここでは把持用ネジ３８によりセグメント６
を把持するものとしたが、グラウト穴６ａに把持用治具
をねじ込み、この把持用治具を把持するようにしても良
い。

【００２５】以上において、エレクタリング３１、旋回
モータ１１、ピニオン１３、アーム３２、前後摺動用直
線ベアリング３３を総称して、シールド掘進機のシール
ド本体１にトンネル軸回りに旋回可能に取り付けられた
旋回装置とし、スライダ３４、ロッドガイド３６、ロッ
ド３５、吊りビーム３７、押し付けジャッキ４０、把持
部５０、前後ジャッキ５１、把持用ネジ３８、把持用ネ
ジ駆動モータ４８、振れ止め材４１を総称して、旋回装
置にトンネル軸方向に移動可能に取り付けられ、セグメ
ント６を把持するセグメント把持装置とする。

【００２６】スライダ３４の切り羽側（トンネル前方
側）端部とエレクタリング３１の間には、スライダ３４
を前後摺動用直線ベアリング３３に沿って移動させる油
圧式のスライダ用前後ジャッキ１００が取り付けられ、
このスライダ用前後ジャッキ１００にはそのストローク
を検出するストロークセンサ（ストローク検出手段）１
０１が内蔵されている。なお、ストロークセンサ１０１
はスライダ用前後ジャッキ１００に内蔵されたものでな
くても良いが、他の部分との干渉、部材の衝突等を考慮
するとスライダ用前後ジャッキ１００に内蔵したほうが
良い。

【００２７】アーム３２の内側には、シールド本体１の
柱１ｋと結合されたフレーム１ｍに取り付けられ坑口側
に伸びたビーム１３０が配置されており、このビーム１
３０には、セグメントの自重と土圧によって横長に変形
しようとするセグメントリング１０を上下方向に押し広
げ真円に保持する真円保持器１２０がトンネル軸方向に
移動可能に取り付けられている。

【００２８】真円保持器１２０は、セグメント組立中は
所定の位置ここでは図１に示す位置に静止しているもの
であり、図３に示すように、２本の縦フレーム１２１を
有し、これら左右の縦フレーム１２１にはそれぞれ横フ
レーム１２５が取り付けられ、これら横フレーム１２５
には車輪１２４がビーム１３１上を往復移動可能に支持
されている。左右の縦フレーム１２１の上下端部には拡
張ジャッキ１２２が取り付けられ、左右の拡張ジャッキ
１２２間には、拡張ジャッキ１２２を伸ばすことにより
セグメントリング１０の内面を押し当てる円弧状の押圧
フレーム１２３が取り付けられている。

【００２９】真円保持器１２０とアーム３２の坑口側端
部の間には、真円保持器１２０をビーム１３０に沿って
シールド本体１側に移動させる真円保持器用前後ジャッ
キ１１１と、シールド本体１と真円保持器１２０との変
位を検出する変位検出器（変位検出手段）１１０とが取
り付けられている。

【００３０】また、アーム３２の内側には、シールド本
体１の柱１ｋと結合されたフレーム１ｎに取り付けられ
坑口側に伸びた搬送レール５３が配置されており、この
搬送レール５３には、シールド本体１の後方に配置され
ている図示しない後方台車からセグメント６を搬送する
搬送装置５２が移動可能に取り付けられている。ここ
で、搬送装置５２は、セグメント６のグラウト穴６ａの
中心が図４に示す位置Ｈに来たところで停止するものと
する。この位置Ｈは、エレクタ２の把持部５０が搬送さ
れたセグメント６を把持する位置であり、本実施形態で
はセグメント把持位置と呼ぶことにする。ここで、搬送
レール５３はシールド本体１に固定されているので、シ
ールド本体１とセグメント把持位置Ｈに停止した搬送装
置５２との位置関係は一定となる。このため、セグメン
ト把持位置Ｈはスライダ用前後ジャッキ１００の所定の
ストロークに対応し、この所定のストロークはセグメン
ト把持用固定ストロークとして後述する制御装置２００
のメモリ２００ｍに予め記憶されている。

【００３１】上記エレクタ２の旋回モータ１１、押し付
けジャッキ４０、把持部用前後ジャッキ５１、把持用ネ
ジ駆動モータ４８、スライダ用前後ジャッキ１００は、
図５に示すように、手動操作用のペンダントスイッチ
（指示手段）３００の操作により制御装置２００及びア
クチュエータ駆動装置２５０を介して駆動される。ま
た、真円保持器１２０の拡張ジャッキ１２２及び真円保
持器用前後ジャッキ１１１、搬送装置５２も、図示はし
ないがペンダントスイッチ３００の操作により駆動され
る。

【００３２】ペンダントスイッチ３００はオペレータが
セグメント組立に関する動作を手動操作するスイッチで
あり、スライダ３４のセグメント組立開始位置Ｓ（ここ
では、これから組み立てるセグメントリングのトンネル
軸方向組立位置とする）の指定、セグメント組立動作こ
こではセグメント把持またはセグメント位置決めの指
示、真円保持器１２０の駆動等を行うものである。制御
装置２００はペンダントスイッチ３００からの信号と、
ストロークセンサ１０１及び変位検出器１１０からの検
出信号とに基づいて所定の処理を行い、その処理結果を
指令信号としてアクチュエータ駆動装置２５０に出力す
る。アクチュエータ駆動装置２５０は制御装置２００か
らの指令信号に応じてエレクタ２の各アクチュエータ１
１，４０，５１，４９，１００を駆動する。

【００３３】制御装置２００における１リング分のセグ
メント組立制御手順を図６に示す。まず手順５０１にお
いて、ペンダントスイッチ３００からセグメント組立開
始位置設定指示信号を入力したかどうかを判断し、セグ
メント組立開始位置設定指示信号を入力したと判断され
たときは手順５０２に進み、ストロークセンサ１０１及
び変位検出器１１０の検出値を入力し、これらをそれぞ
れ基準ストローク及び基準変位としてメモリ２００ｍに
記憶させる。

【００３４】続いて手順５０５において、ペンダントス
イッチ３００からセグメント組立動作指示信号を入力し
たかどうかを判断し、セグメント組立動作指示信号を入
力したと判断されたときは手順５０６に進み、セグメン
ト組立動作指示がセグメント把持であるかセグメント位
置決めであるかを判断し、セグメント組立動作指示がセ
グメント把持であると判断されたときは手順５１１に進
み、セグメント組立動作指示がセグメント位置決めであ
ると判断されたときは手順５２１に進む。

【００３５】手順５１１においては、予めメモリ２００
ｍに記憶されているセグメント把持用固定ストローク及
び手順５０２でメモリ２００ｍに記憶した基準ストロー
クとの差すなわち相対ストロークに基づいて、スライダ
３４をセグメント把持位置Ｈに移動させるスライダ用前
後ジャッキ１００のセグメント把持用目標ストロークを
演算し、続いて手順５１２において、そのセグメント把
持用目標ストロークに応じたスライダ移動指令信号をア
クチュエータ駆動装置２５０に出力する。続いて手順５
１３において、ストロークセンサ１０１の検出値を入力
し、この検出値とセグメント把持用目標ストロークとの
偏差が許容値以内にあるかどうかを判断し、その偏差が
許容値以内にないと判断されたときは手順５１２に戻
り、その偏差が許容値以内にあると判断されたときは手
順５１４に進み、把持部５０がトンネル径方向外側に移
動してセグメント６を把持するためのセグメント把持指
令信号をアクチュエータ駆動装置２５０に出力し、手順
５０５に戻る。

【００３６】手順５２１においては、変位検出器１１０
の検出値を入力し、これと手順５０２でメモリ２００ｍ
に記憶した基準変位との差すなわち相対変位に基づい
て、シールド本体１が真円保持器１２０に対して移動し
た分だけスライダ３４を前後摺動用直線ベアリング３３
に沿って坑口側に移動させる、つまりスライダ３４を指
定したセグメント組立開始位置Ｓに移動させるスライダ
用前後ジャッキ１００のセグメント位置決め用目標スト
ロークを演算し、続いて手順５２２において、そのセグ
メント位置決め用目標ストロークに応じたスライダ移動
指令信号をアクチュエータ駆動装置２５０に出力する。
続いて手順５２３において、ストロークセンサ１０１の
検出値を入力し、この検出値とセグメント位置決め用目
標ストロークとの偏差が許容値以内にあるかどうかを判
断し、その偏差が許容値以内にないと判断されたときは
手順５２２に戻り、その偏差が許容値以内にあると判断
されたときは手順５２４に進み、把持部５０をトンネル
周方向に移動させて把持部５０に把持されたセグメント
６が既設セグメントに対する所望のセグメント組立位置
に位置決めされるためのセグメント位置決め指令信号を
アクチュエータ駆動装置２５０に出力し、手順５０５に
戻る。

【００３７】図７にスライダ用前後ジャッキ１００の制
御系の機能ブロック図を示す。この図７において、制御
装置２００は、セグメント組立開始位置設定部２００Ａ
と、セグメント組立動作判定部２００Ｂと、セグメント
把持用目標ストローク演算部２００Ｃと、セグメント位
置決め用目標ストローク演算部２００Ｄと、切換部２０
０Ｅａ、偏差演算部２００Ｅｂ、増幅部２００Ｅｃから
なる出力部２００Ｅとを有し、アクチュエータ駆動装置
２５０の中のスライダ用前後ジャッキ１００を動かすサ
ーボ弁２５０ａにスライダ移動指令信号を出力する。

【００３８】ここで、図６における手順５０１、５０２
はセグメント組立開始位置設定部２００Ａで行われ、手
順５０５、５０６はセグメント組立動作判定部２００Ｂ
で行われ、手順５１１はセグメント把持用目標ストロー
ク演算部２００Ｃで行われ、手順５２１はセグメント位
置決め用目標ストローク演算部２００Ｄで行われ、手順
５１２，５１３，５２２，５２３は出力部２００Ｅで行
われる。

【００３９】以上のように構成した本実施形態のセグメ
ント組立装置の動作を、図８に示す１セグメントリング
分のセグメント組立作業のフローチャートを用いて説明
する。ここで、シールド本体１はスライダ３４がアーム
３２に対して最も切り羽側に位置する状態で掘進してい
る。

【００４０】まず工程６０１において、オペレータはこ
れから組み立てるセグメントリングのトンネル軸方向組
立位置にスライダ３４が達しようとすると判断したとき
に、ペンダントスイッチ３００を操作することによりス
ライダ３４のセグメント組立開始位置Ｓを指定する。そ
うすると、制御装置２００は、このときのストロークセ
ンサ１０１及び変位検出器１１０の検出値をそれぞれ基
準ストローク及び基準変位としてメモリ２００ｍに記憶
させる。

【００４１】続いて工程６０２において、オペレータは
ペンダントスイッチ３００を操作することによりセグメ
ント組立動作としてセグメント把持を指示する。そうす
ると、制御装置２００は、スライダ３４をセグメント把
持位置Ｈに移動させるスライダ用前後ジャッキ１００の
セグメント把持用目標ストロークを演算し、そのセグメ
ント把持用目標ストロークに応じたスライダ移動指令信
号をアクチュエータ駆動装置２５０のサーボ弁２５０ａ
に出力し、サーボ弁２５０ａはそのスライダ移動指令信
号に応じてスライダ用前後ジャッキ１００を駆動する。
そして、制御装置２００は、ストロークセンサ１０１の
検出値に基づいてスライダ３４がセグメント把持位置Ｈ
に達したと判断すると、把持部５０が搬送装置５２によ
り搬送されたセグメント６を把持するようなセグメント
把持指令信号をアクチュエータ駆動装置２５０に出力
し、アクチュエータ駆動装置２５０はそのセグメント把
持指令信号に応じて旋回モータ１１、押し付けジャッキ
４０、把持部用前後ジャッキ５１、把持用ネジ駆動モー
タ４８を駆動する。

【００４２】続いて工程６０３において、把持部５０に
よるセグメント６の把持が終了すると、オペレータはペ
ンダントスイッチ３００を操作することによりセグメン
ト組立動作としてセグメント位置決めを指示する。そう
すると、制御装置２００は、変位検出器１１０の検出値
とメモリ２００ａに記憶した基準変位との相対変位に基
づいて、スライダ３４をセグメント組立開始位置Ｓに移
動させるスライダ用前後ジャッキ１００のセグメント位
置決め用目標ストロークを演算し、そのセグメント位置
決め用目標ストロークに応じたスライダ移動指令信号を
アクチュエータ駆動装置２５０のサーボ弁２５０ａに出
力し、サーボ弁２５０ａはそのスライダ移動指令信号に
応じてスライダ用前後ジャッキ１００を制御する。そし
て、制御装置２００は、ストロークセンサ１０１の検出
値に基づいてスライダ３４がセグメント組立開始位置Ｓ
に達したと判断すると、把持部５０に把持されたセグメ
ント６が隣接する既設セグメントに対する所望のセグメ
ント組立位置に位置決めされるようなセグメント位置決
め指令信号をアクチュエータ駆動装置２５０に出力し、
アクチュエータ駆動装置２５０はそのセグメント位置決
め指令信号に応じて旋回モータ１１、押し付けジャッキ
４０、把持部用前後ジャッキ５１を制御する。

【００４３】続いて工程６０４において、所望のセグメ
ント組立位置へセグメント６の位置決めが完了すると、
オペレータは図示しないボルト締結装置を用いて位置決
めされたセグメント６とこれに隣接するセグメントとを
結合する。

【００４４】続いて工程６０５において、オペレータは
１セグメントリング分の組立が終了したかどうかを判断
し、１セグメントリング分の組立が終了していないと判
断したときは工程６０２〜６０４を繰り返し行い、１セ
グメントリング分の組立が終了したと判断したときは工
程６０６において、オペレータはペンダントスイッチ３
００を操作することにより真円保持器１２０をシールド
本体１側に移動させる。この工程としては、まず拡張ジ
ャッキ１２２を収縮し、続いて真円保持器用前後ジャッ
キ１１１を収縮することにより真円保持器１２０をシー
ルド本体１側にセグメント１幅分移動させ、その後拡張
ジャッキ１２２を伸長することにより押圧フレーム１２
３をセグメントリング１０の内面に押し付ける。

【００４５】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、オペレータがセグメント位置決めを指示すると、制
御装置２００は、変位検出器１１０で検出したシールド
本体１と真円保持器１２０との変位に基づいて、セグメ
ント組立開始位置Ｓつまりシールド本体１のトンネル軸
方向前方への移動量と同じ分だけスライダ３４がアーム
３２に対してトンネル軸方向後方に移動するようなスラ
イダ移動指令信号を求めてサーボ弁２５０ａに出力し、
サーボ弁２５０ａはそのスライダ移動指令信号に応じて
スライダ用前後ジャッキ１００を制御するので、従来の
ように、真円保持器またはこれに類する装置にエレクタ
を設置したり、シールド本体に２組のエレクタを設置し
なくても、シールド本体１の掘進にかかわらずスライダ
３４をセグメント組立開始位置Ｓに移動させることがで
き、シールド本体１の掘進中にセグメント６の組立が行
え、これにより、セグメント組立時におけるセグメント
６の位置決め精度を低下させることなしに、シールド本
体１の掘進に並行してセグメント６の組立を迅速に行う
ことができる。

【００４６】このとき、オペレータがセグメント組立開
始位置Ｓを指定したときに、制御装置２００は、そのと
きのストロークセンサ１０１及び変位検出器１１０の検
出値をそれぞれ基準ストローク及び基準変位としてメモ
リ２００ａに記憶させ、以後それら基準ストローク及び
基準変位との相対値を用いて演算処理を行うので、セグ
メント組立開始位置Ｓが設定可能であるどの位置からで
も精度良く、シールド本体１の掘進速度とスライダ３４
の坑口側への移動速度とを合わせることができる。

【００４７】また、制御装置２００は、セグメント把持
が指示されたときはスライダ３４をセグメント把持位置
Ｈに移動させるように制御し、セグメント位置決めが指
示されたときはスライダ３４をセグメント組立開始位置
Ｓに移動させるように制御するので、セグメント把持か
らセグメント位置決めにおけるオペレータの煩雑な操作
が不要になる。

【００４８】さらに、スライダ３４は前後摺動用直線ベ
アリング３３を介してアーム３２に対してトンネル軸方
向に１セグメントリング分以上移動できるので、１セグ
メントリングの組み上げが終了するまで、シールド本体
１を掘進させながらセグメント６を組み立てることがで
きる。

【００４９】なお、以上説明してきた本実施形態では、
スライダ３４のセグメント把持位置Ｈへの移動及びセグ
メント組立開始位置Ｓへの移動を制御装置２００により
自動的に行うものとしているが、スライダ３４を動かさ
ずに把持部５０を動かすだけで把持できる位置にセグメ
ント６が搬送される場合は、オペレータがセグメント把
持またはセグメント位置決めを指示する必要はなく、制
御装置２００はスライダ３４を常にセグメント組立開始
位置Ｓに保つように制御すればよい。

【００５０】また、オペレータがセグメント組立開始位
置Ｓを指定したときに、制御装置２００はそのときのス
トロークセンサ１０１及び変位検出器１１０の検出値を
それぞれ基準ストローク及び基準変位としてメモリ２０
０ｍに記憶させ、以後それら基準ストローク及び基準変
位との相対値を用いて演算処理を行うものとしたが、特
にこれに限らず、オペレータがセグメント組立開始位置
Ｓを指定したときに、まず制御装置２００がストローク
センサ１０１及び変位検出器１１０にリセット信号を出
力し、ストロークセンサ１０１及び変位検出器１１０は
そのリセット信号入力時の値を基準値として保持し、こ
の基準値との差を取り出して検出値として制御装置２０
０に出力し、そして制御装置２００はその検出値を直接
用いて演算処理を行ってもよい。また、スライダ用前後
ジャッキ１００を油圧シリンダとしたが、これに限ら
ず、ネジ駆動のアクチュエータでもよい。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、シールド本体の掘進中
にかかわらずセグメント把持装置を所定のトンネル軸方
向位置に保つことができるので、シールド掘進に並行し
てセグメント組立を精度良くかつ迅速に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるセグメント組立装置
を搭載したシールド掘進機の全体図である。

【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に示すエレクタの把持部がセグメントを把
持する位置を示す図である。

【図５】本発明の一実施形態によるセグメント組立装置
の構成図である。

【図６】図４に示す制御装置の制御手順を示すフローチ
ャートである。

【図７】図４に示す制御装置におけるスライダ用前後ジ
ャッキの制御系機能ブロック図である。

【図８】本発明の一実施形態によるセグメント組立装置
を用いてのセグメント組立作業の工程を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ シールド本体 ２ エレクタ ６ セグメント １０ セグメントリング ３１ エレクタリング ３２ アーム ３３ 前後摺動用直線ベアリング ３４ スライダ ３７ 吊りビーム ５０ 把持部 １００ スライダ用前後ジャッキ １０１ ストロークセンサ １１０ 変位検出器 １２０ 真円保持器 ２００ 制御装置 ２００Ａ セグメント組立開始位置設定部 ２００Ｂ セグメント組立動作判定部 ２００Ｃ セグメント把持用目標ストローク演算部 ２００Ｄ セグメント位置決め用目標ストローク演算部 ２００Ｅ 出力部 ２００Ｅａ 切換部 ２００Ｅｂ 偏差演算部 ２００Ｅｃ 増幅部 ２００ｍ メモリ ２５０ アクチュエータ駆動装置 ２５０ａ サーボ弁 ３００ ペンダントスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草木 貴巳 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２−186100（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/40

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘進機に設けられ、前記シールド
   掘進機の掘進と並行してセグメントをトンネル内の所定
   位置に位置決めし組み立てるセグメント組立装置におい
   て、 前記シールド掘進機のシールド本体にトンネル軸回りに
   旋回可能に取り付けられた旋回装置と、前記旋回装置に
   トンネル軸方向に移動可能に取り付けられ、前記セグメ
   ントを把持するセグメント把持装置と、前記セグメント
   把持装置を前記旋回装置に対してトンネル軸方向に移動
   させるアクチュエータと、前記シールド本体とトンネル
   内の静止部材との変位を検出する変位検出手段と、前記
   変位検出手段で検出した変位に基づいて、前記シールド
   本体のトンネル軸方向前方への移動量と同じ分だけ前記
   セグメント把持装置が前記旋回装置に対してトンネル軸
   方向後方に移動するよう前記アクチュエータを制御する
   制御手段と、セグメント組立動作を指示する指示手段と
   を有し、前記制御手段は、前記指示手段でセグメント組
   立動作としてセグメント把持が指示されたときは、前記
   セグメント把持装置が前記旋回装置に対する所定の位置
   に移動するよう前記アクチュエータを制御し、前記指示
   手段でセグメント組立動作としてセグメント位置決めが
   指示されたときは、前記変位検出手段で検出した変位に
   基づいて、前記シールド本体のトンネル軸方向前方への
   移動量と同じ分だけ前記セグメント把持装置が前記旋回
   装置に対してトンネル軸方向後方に移動するよう前記ア
   クチュエータを制御する手段であることを特徴とするセ
   グメント組立装置。
2. 【請求項２】シールド掘進機に設けられ、前記シールド
   掘進機の掘進と並行してセグメントをトンネル内の所定
   位置に位置決めし組み立てるセグメント組立装置におい
   て、 前記シールド掘進機のシールド本体にトンネル軸回りに
   旋回可能に取り付けられた旋回装置と、前記旋回装置に
   トンネル軸方向に移動可能に取り付けられ、前記セグメ
   ントを把持するセグメント把持装置と、前記セグメント
   把持装置を前記旋回装置に対してトンネル軸方向に移動
   させるアクチュエータと、前記シールド本体とトンネル
   内の静止部材との変位を検出する変位検出手段と、前記
   変位検出手段で検出した変位に基づいて、前記シールド
   本体のトンネル軸方向前方への移動量と同じ分だけ前記
   セグメント把持装置が前記旋回装置に対してトンネル軸
   方向後方に移動するよう前記アクチュエータを制御する
   制御手段とを有し、前記制御手段は、前記アクチュエー
   タのストロークを検出するストローク検出手段と、前記
   変位検出手段で検出した変位に基づいて前記セグメント
   把持装置の移動量が前記シールド本体の移動量と同じに
   なるような前記アクチュエータの目標ストロークを演算
   する演算手段と、前記ストローク検出手段で検出したス
   トロークが前記演算手段で演算した目標ストロークにな
   る よう前記アクチュエータを制御する手段とを有するこ
   とを特徴とするセグメント組立装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載のセグメント組立装置
   において、前記トンネル内の静止部材は、前記旋回装置
   及びセグメント把持装置の後方に配置された既設セグメ
   ントリングの真円保持器であることを特徴とするセグメ
   ント組立装置。
4. 【請求項４】請求項１又は２記載のセグメント組立装置
   において、前記セグメント把持装置は、前記旋回装置に
   トンネル軸方向に少なくとも１セグメントリング分移動
   可能に取り付けられていることを特徴とするセグメント
   組立装置。