JP7440588B1 - トンネル掘削機のエレクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エレクタ装置の操作性を向上させる。【解決手段】トンネル掘削機のエレクタ装置１９は、セグメント２０を把持する把持部１９６と、把持部１９６を支持する吊りビーム１９３と、把持部１９６または吊りビーム１９３に取り付けられ、互いに異なる位置に配置される第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５と、を備え、把持部１９６により把持されている把持済セグメント２０ｃを既設セグメント２０ａに組み付ける組み付け時において、第１レーザー照射部２４は、第１図形を表す第１レーザーＬ１を少なくとも既設セグメント２０ａに対して照射し、第２レーザー照射部２５は、第２図形を表す第２レーザーＬ２を少なくとも既設セグメント２０ａに対して照射する。【選択図】図６

Description

本発明は、トンネル掘削機のエレクタ装置に関する。

一般に、トンネル掘削機は、カッタヘッドを回転させ、カッタヘッドの前面に装着された複数のカッタビットが前方の地山を掘削し切羽を形成することにより、トンネルを掘削する。カッタヘッドは筒状の掘削機本体の前端部に取り付けられており、掘削機本体が前方に推進されることによって、トンネルが掘削される。この掘削に伴う掘削機本体の前進に対して、掘削機本体内部の後方部分において、トンネルの構造部材であるセグメントが、既設のセグメントの前端に継ぎ足され、トンネルが構築される。

セグメントの組立作業は、例えば、特許文献１に開示されているように、掘削機本体の内部に設置されたエレクタ装置によって行われる。セグメントは、エレクタ装置の把持部によって把持され、既設セグメントに対して組付けられる。

特開平２－１１２５９８号公報

上述したように、セグメントの組立作業は、把持部により把持されている把持済セグメントを既設セグメントに組み付けることによって行われる。ここで、セグメントの組立作業では、一般に、作業者は、直接的に、または、カメラを介して間接的に、エレクタ装置を目視しながら、エレクタ装置を操作している。ゆえに、把持済セグメントを既設セグメントに組み付ける組み付け時において、作業者は、把持済セグメントと既設セグメントとの位置関係（具体的には、両セグメント間の段差の有無）を目視により認識する必要がある。このような事情に起因して、エレクタ装置の操作の難易度が高くなり、作業者の負担および作業時間が増大しやすい。よって、エレクタ装置の操作性を向上させることが望まれている。

そこで、本発明は、このような課題に鑑み、エレクタ装置の操作性を向上させることが可能なトンネル掘削機のエレクタ装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のトンネル掘削機のエレクタ装置は、セグメントを把持する把持部と、把持部を支持する吊りビームと、把持部または吊りビームに取り付けられ、互いに異なる位置に配置される第１レーザー照射部および第２レーザー照射部と、を備え、把持部により把持されている把持済セグメントを既設セグメントに組み付ける組み付け時において、第１レーザー照射部は、第１図形を表す第１レーザーを少なくとも既設セグメントに対して照射し、第２レーザー照射部は、第２図形を表す第２レーザーを少なくとも既設セグメントに対して照射し、第１レーザー照射部および第２レーザー照射部は、組み付け時における把持済セグメントの位置調整の完了前には、第１図形および第２図形が既設セグメントにおいて互いに重ならないか、または部分的に重なり、位置調整の完了後には、第１図形および第２図形が既設セグメントにおいて互いに重なり合うように、第１レーザーおよび第２レーザーをそれぞれ少なくとも既設セグメントに対して照射する。

第１図形の形状と、第２図形の形状とは、互いに同一であってもよい。

第１レーザー照射部により照射される第１レーザーの色と、第２レーザー照射部により照射される第２レーザーの色とは、互いに異なってもよい。

第１図形および第２図形は、二次元形状を有してもよい。

第１図形および第２図形は、グリッド形状を有してもよい。

第１レーザー照射部および第２レーザー照射部は、第１図形および第２図形が既設セグメントと把持済セグメントとに跨って投影されるように、第１レーザーおよび第２レーザーをそれぞれ既設セグメントおよび把持済セグメントに対して照射してもよい。

第１レーザー照射部および第２レーザー照射部は、既設セグメントと把持済セグメントとに跨って投影される第１図形および第２図形が把持済セグメントにおいて互いに重なり合うように、第１レーザーおよび第２レーザーをそれぞれ既設セグメントおよび把持済セグメントに対して照射してもよい。

把持部または吊りビームに取り付けられる少なくとも１つのカメラと、カメラにより取得される画像データを画像処理する画像処理装置と、を備え、組み付け時において、カメラは、少なくとも既設セグメントを撮像し、画像処理装置は、少なくとも既設セグメントが映る画像を生成し、画像には、第１図形および第２図形が映っていてもよい。

画像処理装置は、既設セグメントと把持済セグメントとの位置関係を示す位置関係オブジェクトを画像に重畳してもよい。

画像処理装置は、第１図形と第２図形との位置関係に基づいて、位置関係オブジェクトを生成してもよい。

本発明によれば、エレクタ装置の操作性を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係るトンネル掘削機の全体構成を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係るエレクタ装置を示す正面図である。 本発明の実施形態に係るエレクタ装置の把持部の周辺を示す拡大図である。 本発明の実施形態に係るセグメントの把持穴および把持部のツイストロックを示す平面図である。 本発明の実施形態に係るエレクタ装置が把持対象セグメントを把持している様子を示す図である。 本発明の実施形態に係る把持済セグメントを既設セグメントに組み付ける組み付け時におけるエレクタ装置の様子を示す図である。 本発明の実施形態に係る位置調整の完了前における既設セグメントおよび把持済セグメントが映る画像の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る位置調整の完了後における既設セグメントおよび把持済セグメントが映る画像の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る位置調整の完了後における既設セグメントおよび把持済セグメントが映る画像の他の例を示す図である。 第１の変形例に係る位置調整の完了後における既設セグメントおよび把持済セグメントが映る画像の一例を示す図である。 第２の変形例に係る位置調整の完了前における既設セグメントおよび把持済セグメントが映る画像の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

まず、図１および図２を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル掘削機１の全体構成について説明する。図１は、トンネル掘削機１の全体構成を示す断面模式図である。なお、図１中の矢印Ｆはトンネル掘削機１の前方向（つまり、進行方向）を示し、矢印Ｂはトンネル掘削機１の後方向を示す。つまり、図１中の矢印Ｆは切羽側を向き、矢印Ｂは坑口側を向く。

トンネル掘削機１は、地盤を掘削可能な土圧式（泥土圧式を含む。）のシールド掘削機である。図１に示すように、トンネル掘削機１は、掘削機本体１０を備える。掘削機本体１０は、筒状（例えば、円筒状または矩形筒状等）である。掘削機本体１０の軸方向は、トンネル掘削機１の前後方向と一致する。以下では、掘削機本体１０の軸方向を単に軸方向とも呼び、掘削機本体１０の径方向を単に径方向とも呼び、掘削機本体１０の周方向を単に周方向とも呼ぶ。

掘削機本体１０の前端には、カッタヘッド１１が設けられる。カッタヘッド１１は、略円盤状の回転体である。カッタヘッド１１の中心部には、カッタ中心軸１２の前端が嵌入されており、カッタヘッド１１は、カッタ中心軸１２を中心に回転可能に軸支されている。

カッタヘッド１１は、外周リング１１ａと、内周リング１１ｂと、カッタスポーク１１ｃと、フィッシュテールカッタ１１ｄと、カッタビット１１ｅなどを有する。このうち、外周リング１１ａは、カッタヘッド１１の外周部を形成しており、内周リング１１ｂは、外周リング１１ａよりも径方向内側に配置されている。また、複数のカッタスポーク１１ｃは、カッタヘッド１１の前面において、カッタ中心軸１２を中心として放射状に配置されている。カッタヘッド１１の前面の中心部には、フィッシュテールカッタ１１ｄが装着されている。さらに、カッタスポーク１１ｃの前面には、多数のカッタビット１１ｅが装着されている。なお、フィッシュテールカッタ１１ｄおよびカッタビット１１ｅは、着脱可能であってもよく、着脱可能でなくてもよい。

そして、カッタヘッド１１には、上記外周リング１１ａ、内周リング１１ｂおよびカッタスポーク１１ｃの相互の間に、複数の開口部が形成されている。当該開口部は、カッタヘッド１１によって地盤（切羽）を掘削した際に発生する掘削土砂を、掘削機本体１０内（後述するチャンバ１７内）に取り込むための掘削土砂取込口として機能する。

掘削機本体１０におけるカッタヘッド１１よりも後方には、隔壁１３が配置されている。隔壁１３は、軸方向（トンネル延伸方向）に対して垂直に配置される板状（例えば、円板状）の壁体であり、隔壁１３の外周縁は掘削機本体１０の内周面に取り付けられる。カッタヘッド１１と隔壁１３は、軸方向（トンネル延伸方向）に所定間隔を空けて配置される。隔壁１３の後方側には、トンネル掘削機１の各種設備が配置されており、隔壁１３は、切羽で生じる掘削土砂から当該設備を隔離する。隔壁１３の下部には、掘削土砂を排出するための開口部である排出口１３ａが形成されている。

隔壁１３の中心部には、カッタ中心軸１２が回転可能に支持されている。さらに、隔壁１３には、環状の回転リング１４が、カッタ中心軸１２を中心として回転可能に支持されている。回転リング１４の前部には、複数の連結ビーム１５が周方向に所定の間隔で設けられている。複数の連結ビーム１５は、カッタヘッド１１と回転リング１４を連結する。連結ビーム１５の前端は、カッタヘッド１１の内周リング１１ｂとカッタスポーク１１ｃとの接続部に連結されている。一方、回転リング１４の後部には、リングギヤ１４ａが設けられている。なお、リングギヤ１４ａは、外歯式であってもよく、内歯式であってもよい。さらに、隔壁１３の後方にはカッタ旋回用モータ１６が設けられている。このカッタ旋回用モータ１６の駆動ギヤ１６ａは、回転リング１４のリングギヤ１４ａと噛み合っている。

カッタ旋回用モータ１６を駆動させることにより、その駆動ギヤ１６ａの回転がリングギヤ１４ａから回転リング１４および連結ビーム１５に伝達される。これにより、カッタヘッド１１を、カッタ中心軸１２を中心として回転させることができる。この結果、回転するカッタヘッド１１の前面を後述するシールドジャッキ２１を利用して地盤（切羽）に押し付けて、地盤を掘削することができる。

カッタヘッド１１と隔壁１３との間には、チャンバ１７が画成されている。チャンバ１７は、カッタヘッド１１の後面と、隔壁１３の前面と、掘削機本体１０の内周面とにより区画された空間（例えば、略円柱状の空間）である。カッタヘッド１１による地盤の掘削に伴って発生する掘削土砂は、カッタヘッド１１に貫通形成された上記開口部（掘削土砂取込口）を通じて、チャンバ１７内に取り込まれる。チャンバ１７は、掘削土砂を一時的に蓄えるための空間（室）として機能する。チャンバ１７内に取り込まれた掘削土砂は、隔壁１３の下部にある排出口１３ａを通じて、チャンバ１７からスクリューコンベヤ１８内に排出される。

スクリューコンベヤ１８は、掘削機本体１０内における隔壁１３の後方側に設けられる。スクリューコンベヤ１８は、掘削機本体１０内において、後方側に向かうにつれて上方に傾斜して配置される。スクリューコンベヤ１８の前端の開口部は、隔壁１３の排出口１３ａに接続されている。これにより、スクリューコンベヤ１８の内部空間は、隔壁１３の排出口１３ａを通じてチャンバ１７と連通する。スクリューコンベヤ１８内には、螺旋状の羽根を備えたスクリュー状の回転体であるスクリュー羽根１８ａが設けられている。スクリュー羽根１８ａを回転駆動させることで、チャンバ１７内に蓄えられた掘削土砂をスクリューコンベヤ１８内に取り込んで、掘削機本体１０の後方に向けて運搬し、排出することができる。

また、掘削機本体１０の隔壁１３よりも後方側には、エレクタ装置１９が設けられる。エレクタ装置１９は、覆工部材であるセグメント２０を把持可能であり、把持したセグメント２０をトンネルＴの内壁面（坑壁）に沿って組み立てる。セグメント２０は、掘削されたトンネルＴの内壁面に沿った湾曲形状を有する環片である。エレクタ装置１９を駆動させることにより、複数のセグメント２０を周方向に沿って環状に組み立てることができる。これにより、トンネルＴの内壁面が複数のセグメント２０により覆工され、内壁面の崩落を防止できる。

ここで、図１に加えて図２を参照して、エレクタ装置１９について、より詳細に説明する。図２は、エレクタ装置１９を示す正面図である。具体的には、図２は、エレクタ装置１９を後方から見た図である。図１および図２に示すように、エレクタ装置１９は、リングフレーム１９１と、支持ローラ１９２と、吊りビーム１９３と、ガイドロッド１９４と、昇降ジャッキ１９５と、把持部１９６とを備える。

リングフレーム１９１は、掘削機本体１０の内周面に沿って設けられる円環状の部材である。リングフレーム１９１は、掘削機本体１０の周方向に延在する。リングフレーム１９１の中心軸は、掘削機本体１０の中心軸と同軸上に配置される。リングフレーム１９１は、当該リングフレーム１９１の中心軸を中心に回動可能に複数の支持ローラ１９２によって支持されている。支持ローラ１９２は、掘削機本体１０の内周面に掘削機本体１０の中心軸と平行に取り付けられる。支持ローラ１９２は、図２に示すように、掘削機本体１０の周方向に間隔を空けて複数配置される。図２に示すリングフレーム１９１の回動方向Ｄ３は、掘削機本体１０の周方向と一致する。リングフレーム１９１は、図示しない駆動用モータ等のアクチュエータによって回動駆動される。

吊りビーム１９３は、リングフレーム１９１にガイドロッド１９４を介して取り付けられている。具体的には、リングフレーム１９１の後部には、後方に突出するブラケット１９１ａが設けられる。ブラケット１９１ａの先端には、径方向に昇降可能にガイドロッド１９４が取り付けられている。図２に示すように、リングフレーム１９１のうち径方向に離隔した２つの部分のそれぞれにガイドロッド１９４が設けられる。リングフレーム１９１において各ガイドロッド１９４が設置される周方向位置は、例えば、略１８０°ずれている。２つのガイドロッド１９４は、当該２つのガイドロッド１９４の離隔方向に直交する方向に延びており、当該方向に伸縮可能である。吊りビーム１９３は、２つのガイドロッド１９４の間に掛け渡されている。

また、図１に示すように、ブラケット１９１ａのうち各ガイドロッド１９４の近傍には、昇降ジャッキ１９５が各ガイドロッド１９４の延在方向に沿って取り付けられている。昇降ジャッキ１９５の先端は、吊りビーム１９３に当接している。吊りビーム１９３は、昇降ジャッキ１９５の伸縮に伴って昇降ジャッキ１９５の伸縮方向に移動する。吊りビーム１９３の移動方向Ｄ１（つまり、昇降ジャッキ１９５の伸縮方向）は、掘削機本体１０の径方向と一致する。

吊りビーム１９３は、２つのガイドロッド１９４の間において、リングフレーム１９１に沿って周方向に延びている。吊りビーム１９３の延在方向における中央側には、支持フレーム１９３ａが設けられる。支持フレーム１９３ａは、吊りビーム１９３における他の部分に対して掘削機本体１０の軸方向後側に突出している。支持フレーム１９３ａは、吊りビーム１９３の移動方向Ｄ１に略直交する平面上に延在する。支持フレーム１９３ａの径方向外側には、把持部１９６が取り付けられている。把持部１９６は、掘削機本体１０の軸方向に移動可能に支持フレーム１９３ａによって支持されている。図１に示す把持部１９６の移動方向Ｄ２は、掘削機本体１０の軸方向と一致する。把持部１９６の移動方向Ｄ２の移動は、図示しないジャッキ等のアクチュエータによって駆動される。

把持部１９６は、セグメント２０を把持可能である。なお、把持部１９６によりセグメント２０が把持される仕組みの詳細については、後述する。エレクタ装置１９は、セグメント２０を把持部１９６に把持させた状態で把持部１９６を移動させることによって、セグメント２０を所望の位置に移動させることができる。具体的には、吊りビーム１９３を移動方向Ｄ１に移動させることによって、把持部１９６および把持されたセグメント２０を掘削機本体１０の径方向に移動させることができる。また、把持部１９６を移動方向Ｄ２に移動させることによって、把持部１９６および把持されたセグメント２０を掘削機本体１０の軸方向に移動させることができる。また、リングフレーム１９１を回動方向Ｄ３に回動させることによって、把持部１９６および把持されたセグメント２０を掘削機本体１０の周方向に移動させることができる。なお、把持部１９６を各方向に移動させるための機構は、図１および図２を参照して説明した例に特に限定されず、適宜設計され得る。

以下では、セグメント２０のうち、トンネルＴの内壁面に既に覆工されている既設のセグメント２０を既設セグメント２０ａと呼ぶ。また、セグメント２０のうち、トンネルＴの内壁面に覆工される前のものであり、エレクタ装置１９により把持される対象となるセグメント２０を把持対象セグメント２０ｂと呼ぶ。

図１および図２に示すように、既設セグメント２０ａは周方向に沿って環状に組み立てられている。把持対象セグメント２０ｂは、トンネルＴの坑口側から切羽側に搬送されて、複数の既設セグメント２０ａのうちの下側かつ切羽側に位置する既設セグメント２０ａ上に載置される。掘削機本体１０内には、図示しないセグメント搬送装置が設けられており、セグメント搬送装置によって把持対象セグメント２０ｂが搬送される。このように搬送された把持対象セグメント２０ｂが、エレクタ装置１９により把持され、既設セグメント２０ａに対して取り付けられることによって、セグメント２０が組み立てられる。

図１に示すように、掘削機本体１０内には、複数のシールドジャッキ２１が、周方向に相互に間隔を空けて設けられている。各シールドジャッキ２１は、掘削機本体１０の内周面に沿って、掘削機本体１０の軸方向に延びるように設けられる。シールドジャッキ２１は、例えば、油圧ジャッキであるが、トンネル掘削機１の推力を発生可能であれば、他の種類のジャッキ、アクチュエータ等であってもよい。シールドジャッキ２１の後端には、伸縮可能な駆動ロッド２１ａが設けられている。駆動ロッド２１ａの先端は、既設セグメント２０ａの前端面と対向している。シールドジャッキ２１の駆動ロッド２１ａを、後方に向けて伸長し、既設セグメント２０ａを押圧することにより、掘削機本体１０に推進反力（つまり、推力）を付与することができる。すなわち、シールドジャッキ２１が既設セグメント２０ａを押圧したときに発生する推力によって、掘削機本体１０は前進可能である。

掘削機本体１０の後端部内周と既設セグメント２０ａの外周との間には、テールブラシ２２が設けられる。テールブラシ２２は、掘削機本体１０の後端部内周に取り付けられており、既設セグメント２０ａの外周と摺接する。テールブラシ２２は、掘削機本体１０内への水、土砂または裏込材等の侵入を防止するために設けられている。

トンネル掘削機１には、制御装置１００が設けられている。制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および、ＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。

制御装置１００は、エレクタ装置１９の動作を制御する装置である。セグメント２０の組立作業では、作業者は、例えば、制御装置１００と接続される入力装置を使用することによって、エレクタ装置１９を操作する。

セグメント２０の組立作業では、一般に、作業者は、エレクタ装置１９を目視しながら、エレクタ装置１９を操作する。なお、以下では、作業者は、後述するカメラ２３を介して間接的にエレクタ装置１９を目視しながら、エレクタ装置１９を操作する。ただし、作業者は、直接的にエレクタ装置１９を目視しながら、エレクタ装置１９を操作してもよい。

ここで、把持部１９６により把持されているセグメント（つまり、後述する把持済セグメント２０ｃ）を既設セグメント２０ａに組み付ける組み付け時において、作業者は、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置関係（具体的には、両セグメント間の段差の有無）を目視により認識する必要がある。これにあたり、トンネル壁面全周への様々な姿勢での組み立てにおいて目視で直接段差を確認するのに困難な場合がある。また、既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとは同一のものなので、作業環境（例えば、照明の状態など）によっては、段差を目視で視認するのが困難な場合がある。このような事情に起因して、エレクタ装置１９の操作の難易度が高くなり、作業者の負担および作業時間が増大しやすい。そこで、本実施形態では、エレクタ装置１９の操作性を向上させるための工夫が施されている。

図３は、エレクタ装置１９の把持部１９６の周辺を示す拡大図である。図３に示すように、エレクタ装置１９は、操作性を向上させるための工夫として、カメラ２３と、第１レーザー照射部２４と、第２レーザー照射部２５と、画像処理装置２００とを備える。

なお、以下では、図３中の右側、および、後述する図５および図６中の右側を単に右側と呼び、図３中の左側、および、後述する図５および図６中の左側を単に左側と呼ぶ。

カメラ２３は、エレクタ装置１９の把持部１９６または吊りビーム１９３に取り付けられ、セグメント２０（具体的には、セグメント２０の内周部）を撮像する。図３の例では、カメラ２３として、カメラ２３ａと、カメラ２３ｂとが、エレクタ装置１９に設けられている。カメラ２３ａは、吊りビーム１９３のうち支持フレーム１９３ａよりも右側の部分に取り付けられている。カメラ２３ｂは、吊りビーム１９３のうち支持フレーム１９３ａよりも左側の部分に取り付けられている。

ただし、カメラ２３の数および配置は、図３の例に限定されない。例えば、カメラ２３の数は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。なお、カメラ２３の数が複数である場合、カメラ２３の数が１つである場合と比べて、撮像範囲をより広くしたり、離れた複数の場所を撮像したり、エレクタ装置１９の周囲の状況確認をより確実に行うことができる。また、例えば、カメラ２３は、把持部１９６に取り付けられていてもよい。

画像処理装置２００は、演算処理装置であるＣＰＵ、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ、および、ＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ等を含む。画像処理装置２００は、カメラ２３により取得される画像データを画像処理する。

画像処理装置２００は、例えば、複数のカメラ２３により取得される画像データを合成することによって、エレクタ装置１９の把持部１９６の周辺が映る合成画像を生成する。画像処理装置２００により得られる合成画像は、例えば、作業者が利用する液晶ディスプレイ等の表示装置に表示される。画像処理装置２００は、複数のカメラ２３により取得される画像データを公知のアルゴリズムを用いて繋ぎ合わせることによって、１つのカメラ２３を用いて得られる画像と比較して広い範囲を映す合成画像を得ることができる。得られる合成画像は、セグメント２０を把持部１９６側から俯瞰した画像（アラウンドビュー）となる。

ただし、画像処理装置２００は、合成画像を生成しなくてもよい。例えば、画像処理装置２００は、各カメラ２３の撮像範囲を映す画像をそれぞれ別々に生成してもよい。

第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５は、エレクタ装置１９の把持部１９６または吊りビーム１９３に取り付けられ、セグメント２０（具体的には、セグメント２０の内周面）に対してレーザーを照射する。第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５は、互いに異なる位置に配置される。

図３の例では、第１レーザー照射部２４として、第１レーザー照射部２４ａと、第１レーザー照射部２４ｂとが、エレクタ装置１９に設けられている。第１レーザー照射部２４ａは、把持部１９６の上部の右端部に取り付けられている。第１レーザー照射部２４ｂは、把持部１９６の上部の左端部に取り付けられている。また、第２レーザー照射部２５として、第２レーザー照射部２５ａと、第２レーザー照射部２５ｂとが、エレクタ装置１９に設けられている。第２レーザー照射部２５ａは、把持部１９６の下部の右端部に取り付けられている。第２レーザー照射部２５ｂは、把持部１９６の下部の左端部に取り付けられている。

図３の例では、第１レーザー照射部２４ａおよび第２レーザー照射部２５ａが１つのペアをなす。また、第１レーザー照射部２４ｂおよび第２レーザー照射部２５ｂが別の１つのペアをなす。このように、図３の例では、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５のペアが２つ存在する。

ただし、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５のペア数は、図３の例に限定されない。例えば、上記ペア数は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。また、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５の配置は、図３の例に限定されない。例えば、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５の一方が把持部１９６に取り付けられており、他方が吊りビーム１９３に取り付けられていてもよく、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５の双方が吊りビーム１９３に取り付けられていてもよい。

本実施形態では、主に、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５によるレーザーの照射によって、エレクタ装置１９の操作性の向上が実現される。なお、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５によるレーザーの照射の詳細については、後述する。

以下、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５によるレーザーの照射の詳細の説明に先立って、図３～図５を参照して、把持部１９６によりセグメント２０が把持される仕組みの詳細について説明する。

図３に示すように、エレクタ装置１９の把持部１９６には、セグメント２０の内周面に形成されている把持穴２６と係合するツイストロック１９６ａが設けられる。図４は、セグメント２０の把持穴２６および把持部１９６のツイストロック１９６ａを示す平面図である。具体的には、図４は、セグメント２０の把持穴２６を径方向内側から見た図に対してツイストロック１９６ａを重ね合わせた図である。

図３および図４に示すように、ツイストロック１９６ａは、把持部１９６の径方向外側（図３中の下側）に設けられる。ツイストロック１９６ａは、支持棒１９６ａａと、係止突起１９６ａｂとを有する。支持棒１９６ａａは、把持部１９６から径方向外側（図３中の下側）に突出する。係止突起１９６ａｂは、支持棒１９６ａａの先端に設けられ、支持棒１９６ａａに交差（例えば、直交）する方向に延在する。係止突起１９６ａｂは、支持棒１９６ａａの先端から両側に突出する。ツイストロック１９６ａは、略Ｔ字形状を有する。支持棒１９６ａａの横断面形状は、例えば、円形状である。係止突起１９６ａｂの横断面形状は、例えば、矩形状である。ただし、支持棒１９６ａａおよび係止突起１９６ａｂの横断面形状は、上記の例と異なっていてもよい。

ここで、把持部１９６の他の部分に対するツイストロック１９６ａの姿勢は、変更可能となっていてもよい。例えば、ツイストロック１９６ａの姿勢は、ロール方向（つまり、トンネル掘削機１の軸方向（つまり、前後方向）の軸を中心に回動する方向）、ピッチ方向（つまり、トンネル掘削機１の周方向（図３では左右方向）の軸を中心に回動する方向）、および、ヨー方向（つまり、トンネル掘削機１の径方向（図３では上下方向）の軸を中心に回動する方向）の３方向に変更可能であってもよい。なお、この場合、上記３方向の姿勢の変更は、球面軸受および各種アクチュエータを用いることによって実現され得る。

また、例えば、ツイストロック１９６ａの姿勢は、上記３方向のうちの一部の方向に変更可能であってもよい。なお、ツイストロック１９６ａの姿勢を各方向に変更するための機構は、特に限定されず、適宜設計され得る。なお、ここにおいて、ツイストロック１９６ａの姿勢は、把持対象セグメント２０ｂの把持穴２６に対するツイストロック１９６ａの姿勢調整として機能するが、ツイストロック１９６ａの係合により把持対象セグメント２０ｂを把持した後は、ツイストロック１９６ａの姿勢調整は、そのまま把持済みのセグメント２０（つまり、後述する把持済セグメント２０ｃ）の姿勢調整として機能する。

また、把持部１９６自体を径方向（図３中の矢印Ｄ１の方向）に移動させることによってツイストロック１９６ａを径方向Ｄ１に移動させることができるが、本実施形態においては、把持部１９６の他の部分に対してツイストロック１９６ａを径方向Ｄ１に伸縮させることによっても、ツイストロック１９６ａを径方向Ｄ１に移動させることができる。これは、把持対象セグメント２０ｂの把持において、把持部１９６全体を動かすよりもツイストロック１９６ａだけを動かした方が装置の動きがコンパクトになる点でメリットがあるからである。ツイストロック１９６ａの姿勢の変更および伸縮は、図示しないジャッキ等のアクチュエータによって実現される。

セグメント２０の把持穴２６は、セグメント２０の内周面（例えば、内周面の中央側）に形成されている。把持穴２６の径方向に直交する断面（以下、単に断面と呼ぶ）の形状は、矩形状を有する。把持穴２６のうちセグメント２０の内周面側の部分２６ａの断面は、把持穴２６のうちセグメント２０の内部側の部分２６ｂの断面と比べて小さくなっている。図４に示すように、把持穴２６の内周面側の部分２６ａの周方向の幅ｄ１（図３、図４中の左右方向の幅）は、把持穴２６の内部側の部分２６ｂの周方向の幅ｄ２より短い。

図４に示すように、径方向内側から見た場合、把持穴２６の内周面側の部分２６ａの周方向の幅ｄ１（図４中の左右方向の幅）は、ツイストロック１９６ａの係止突起１９６ａｂの短辺（図４中の左右方向の辺）の長さｄ４より長い。また、把持穴２６の内周面側の部分２６ａの軸方向の幅ｄ３（図４中の上下方向の幅）は、ツイストロック１９６ａの係止突起１９６ａｂの長辺（図４中の上下方向の辺）の長さｄ５より長い。

ここで、把持穴２６の内周面側の部分２６ａの周方向の幅ｄ１は、ツイストロック１９６ａの係止突起１９６ａｂの長辺の長さｄ５より短い。ゆえに、図４のように、係止突起１９６ａｂが軸方向に延びる姿勢を取る場合、ツイストロック１９６ａを径方向外側に移動させることによって、係止突起１９６ａｂを把持穴２６内に進入させることができる。

図４に示すように、径方向内側から見た場合、把持穴２６の内部側の部分２６ｂの軸方向の幅ｄ３は、把持穴２６の内周面側の部分２６ａの軸方向の幅ｄ３と一致している。ゆえに、把持穴２６の内部側の部分２６ｂの軸方向の幅ｄ３は、ツイストロック１９６ａの係止突起１９６ａｂの長辺の長さｄ５より長い。ここで、把持穴２６の内部側の部分２６ｂの周方向の幅ｄ２も、ツイストロック１９６ａの係止突起１９６ａｂの長辺の長さｄ５より長くなっている。

図４には、係止突起１９６ａｂを把持穴２６の内部側の部分２６ｂまで進入させた状態で、ツイストロック１９６ａをヨー方向に略９０°回動させた場合の係止突起１９６ａｂが二点鎖線によって示されている。このように、把持穴２６の内部側の部分２６ｂで係止突起１９６ａｂを周方向に延びる姿勢にした場合、ツイストロック１９６ａを径方向内側に引き上げると、係止突起１９６ａｂが把持穴２６と係合する。それにより、セグメント２０をツイストロック１９６ａにより把持して、移動させることができる。

図５は、エレクタ装置１９が把持対象セグメント２０ｂを把持している様子を示す図である。図５では、図４で二点鎖線によって示される状態と同様に、把持穴２６の内部側の部分２６ｂで係止突起１９６ａｂが周方向に延びる姿勢を取っている。それにより、係止突起１９６ａｂが把持穴２６と係合し、把持対象セグメント２０ｂがツイストロック１９６ａにより把持されている。この状態で、把持部１９６を移動させることによって、セグメント２０を所望の位置に移動させることができる。以下では、セグメント２０のうち、エレクタ装置１９の把持部１９６により把持されているセグメント２０を把持済セグメント２０ｃと呼ぶ。セグメント２０の組立作業では、把持対象セグメント２０ｂの把持、および、把持済セグメント２０ｃの既設セグメント２０ａへの組み付けが順に繰り返される。

以下、図６～図１１を参照して、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５によるレーザーの照射の詳細について説明する。第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５によるレーザーの照射は、把持済セグメント２０ｃを既設セグメント２０ａに組み付ける組み付け時に行われる。第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５の動作は、例えば、制御装置１００によって制御される。

図６は、把持済セグメント２０ｃを既設セグメント２０ａに組み付ける組み付け時におけるエレクタ装置１９の様子を示す図である。図６の例では、把持済セグメント２０ｃよりも右側に位置する既設セグメント２０ａに対して、当該把持済セグメント２０ｃが組みつけられる。この際、図６に示すように、右側の第１レーザー照射部２４ａ、および、右側の第２レーザー照射部２５ａは、既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとに跨るように、既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃに対してレーザーを照射する。

把持済セグメント２０ｃよりも左側に位置する既設セグメント２０ａに対して、当該把持済セグメント２０ｃが組みつけられる際には、左側の第１レーザー照射部２４ｂ、および、左側の第２レーザー照射部２５ｂから同様にレーザーが照射される。なお、後述するように、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５は、把持済セグメント２０ｃに対してレーザーを照射せず、既設セグメント２０ａのみに対してレーザーを照射してもよい。

第１レーザー照射部２４から照射されるレーザーを第１レーザーＬ１と呼ぶ。第２レーザー照射部２５から照射されるレーザーを第２レーザーＬ２と呼ぶ。第１レーザーＬ１の照射範囲と、第２レーザーＬ２の照射範囲とは、大凡一致する。本実施形態では、上述したように、エレクタ装置１９に、カメラ２３および画像処理装置２００が設けられる。カメラ２３は、既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃを撮像し、画像処理装置２００は、既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃが映る画像を生成する。ただし、既設セグメント２０ａのみに対してレーザーが照射される場合を加味すると、カメラ２３は、少なくとも既設セグメント２０ａを撮像し、画像処理装置２００は、少なくとも既設セグメント２０ａが映る画像を生成すればよい。

具体的には、カメラ２３は、セグメント２０のうち、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５によりレーザーが照射される部分を含む領域を撮像する。例えば、図６の例では、既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃの内周部のうち、右側の第１レーザー照射部２４ａ、および、右側の第２レーザー照射部２５ａからレーザーが照射されている部分（つまり、既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとに跨る部分）を含む領域が、右側のカメラ２３ａによって撮像される。当該領域は、既設セグメント２０ａの内周部と、把持済セグメント２０ｃの内周部と、両セグメント間の継ぎ目を含む。そして、このような領域が映る画像が、画像処理装置２００によって生成される。

作業者は、画像処理装置２００によって生成される画像（つまり、既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃが映る画像）を見ながらエレクタ装置１９を操作することによって、把持済セグメント２０ｃを既設セグメント２０ａに組み付ける組み付け作業を行う。組み付け作業では、把持済セグメント２０ｃの位置が既設セグメント２０ａを基準とした適切な組付け位置になるように、把持済セグメント２０ｃの位置調整を行う。なお、組み付け作業では、把持済セグメント２０ｃの位置調整に加えて、把持済セグメント２０ｃの姿勢の調整も行われる。

ここで、適切な組付け位置は、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差（具体的には、両セグメント２０の内周面どうしの径方向Ｄ１の距離）がほぼ無くなるような位置である必要がある。ゆえに、組み付け作業において、作業者は、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差が無くなるように、把持済セグメント２０ｃの位置を径方向Ｄ１に調整する。なお、把持済セグメント２０ｃの姿勢に起因して段差が生じている場合（例えば、把持済セグメント２０ｃが既設セグメント２０ａに対してピッチ方向に傾いている場合）には、作業者は、把持済セグメント２０ｃの姿勢の調整も行う。

図７は、位置調整の完了前における既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃが映る画像ｉｍ１の一例を示す図である。画像ｉｍ１は、右側のカメラ２３ａにより取得される画像データを画像処理することによって画像処理装置２００により生成される画像の例である。

図７では、第１レーザー照射部２４から照射される第１レーザーＬ１により表される第１図形Ｓ１が実線で示されている。また、第２レーザー照射部２５から照射される第２レーザーＬ２により表される第２図形Ｓ２が破線で示されている。このように、画像ｉｍ１には、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が映っている。

本実施形態では、第１図形Ｓ１の形状と、第２図形Ｓ２の形状とは、互いに同一である。具体的には、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２は、二次元的な広がりを持つ二次元形状を有する。より具体的には、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２は、グリッド形状（つまり、格子形状）を有する。この場合、第１レーザー照射部２４、第２レーザー照射部２５はそれぞれ、第１図形Ｓ１、第２図形Ｓ２を表すレーザーグリッドを照射することになる。また、第１レーザーＬ１の色と、第２レーザーＬ２の色とは、互いに異なる。

第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５は、対象物に対して光を照射することによって、意図した形状および色を有する図形を対象物に映す装置であればよい。例えば、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５は、レーザー発振器を有する装置である。ただし、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５は、レーザー発振器を有する装置以外であってもよく、例えば、光源から発せられる光をフィルタに通すことによって、意図した形状および色を有する図形を対象物に映す装置であってもよい。

上述したように、第１レーザーＬ１の照射範囲は、既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとに跨る。また、第２レーザーＬ２の照射範囲も、同様に、既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとに跨る。よって、図７に示すように、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５は、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとに跨って投影されるように、第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２をそれぞれ既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃに対して照射する。

具体的には、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５は、既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとに跨って投影される第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が把持済セグメント２０ｃにおいて互いに重なり合うように、第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２をそれぞれ既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃに対して照射する。

上述したように、第１レーザーＬ１の色と、第２レーザーＬ２の色とは、互いに異なっているので、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が互いに重なり合う箇所では、第１レーザーＬ１の色と第２レーザーＬ２の色とが合成され、第１レーザーＬ１の色とも第２レーザーＬ２の色とも異なる色が表示される。例えば、第１レーザーＬ１の色が赤色で、第２レーザーＬ２の色が緑色である場合、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が互いに重なり合う箇所の色は黄色となる。よって、作業者は、第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２が照射されている部分の色を見ることによって、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が互いに重なっているか否かを容易に認識できる。

図７の例では、把持済セグメント２０ｃの位置調整が完了していないので、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間に段差が生じている。上述したように、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５は、互いに異なる位置に配置される。ゆえに、第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２は、互いに異なる方向から照射されるので、位置調整の完了前には、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２は、把持済セグメント２０ｃにおいて互いに重なり合うものの、既設セグメント２０ａにおいて互いに重ならないか、または部分的に重なる。

図８は、位置調整の完了後における既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃが映る画像ｉｍ１の一例を示す図である。図８の例では、把持済セグメント２０ｃの位置調整が完了しているので、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差はほぼ無くなっている。ゆえに、径方向Ｄ１において、把持済セグメント２０ｃの内周面の位置と、既設セグメント２０ａの内周面の位置とはほぼ一致し、面一となっている。よって、図８に示すように、位置調整の完了後には、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２は、把持済セグメント２０ｃのみならず、既設セグメント２０ａにおいても互いに重なり合う。

以上説明したように、本実施形態に係るエレクタ装置１９は、互いに異なる位置に配置される第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５を備える。そして、把持済セグメント２０ｃを既設セグメント２０ａに組み付ける組み付け時において、第１レーザー照射部２４は、第１図形Ｓ１を表す第１レーザーＬ１を少なくとも既設セグメント２０ａに対して照射し、第２レーザー照射部２５は、第２図形Ｓ２を表す第２レーザーＬ２を少なくとも既設セグメント２０ａに対して照射する。それにより、作業者は、既設セグメント２０ａにおける第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２の位置関係（上記の例では、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が既設セグメント２０ａにおいて互いに重なり合っているか否か）を判断材料にして、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無を容易に認識することができる。ゆえに、エレクタ装置１９の操作性を向上させることができる。よって、エレクタ装置１９の操作の難易度が低くなり、作業者の負担および作業時間を軽減できる。

なお、上記では、第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２が既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとに跨って照射される例を説明した。ただし、第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２は、把持済セグメント２０ｃに対しては照射されず、既設セグメント２０ａのみに対して照射されてもよい。その場合においても、既設セグメント２０ａにおける第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２の位置関係を判断材料にして、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無を容易に認識することができる。

また、上記では、把持済セグメント２０ｃに対して回動方向Ｄ３に隣り合う既設セグメント２０ａ、および、当該把持済セグメント２０ｃに対してレーザーが照射される例を説明した。この例では、把持済セグメント２０ｃに対して回動方向Ｄ３に隣り合う既設セグメント２０ａに当該把持済セグメント２０ｃを組み付ける際の操作性を向上させることができる。ただし、把持済セグメント２０ｃに対して軸方向Ｄ２に隣り合う既設セグメント２０ａ、および、当該把持済セグメント２０ｃに対してレーザーが照射されてもよい。

図９は、位置調整の完了後における既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃが映る画像ｉｍ１の他の例を示す図である。図９の例では、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が把持済セグメント２０ｃと当該把持済セグメント２０ｃに対して軸方向Ｄ２に隣り合う既設セグメント２０ａとに跨って投影されるように、第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２が照射される。ゆえに、図９に示すように、位置調整の完了後において、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２は、把持済セグメント２０ｃのみならず、当該把持済セグメント２０ｃに対して軸方向Ｄ２に隣り合う既設セグメント２０ａにおいても互いに重なり合う。この場合には、把持済セグメント２０ｃに対して軸方向Ｄ２に隣り合う既設セグメント２０ａに当該把持済セグメント２０ｃを組み付ける際の操作性を向上させることができる。

また、把持済セグメント２０ｃに対して回動方向Ｄ３に隣り合う既設セグメント２０ａと当該把持済セグメント２０ｃに対して軸方向Ｄ２に隣り合う既設セグメント２０ａの交差部（角部）、および、当該把持済セグメント２０ｃに跨ってレーザーが照射されるようにして、当該把持済セグメント２０ｃと、両方向に隣り合う既設セグメント２０ａ、２０ａとの段差の有無を、同時に、容易に認識できるようにすることでも、当該把持済セグメント２０ｃを組み付ける際の操作性を向上させることができる。例えば、以上に記述したような構成を組み合わせて、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５のペア数を複数とした場合、レーザーの照射箇所が増えることで、より多くの状況において、把持済セグメント２０ｃの位置調整状況が把握できるようになるため、エレクタ装置１９の操作性を向上させることができる。

特に、本実施形態では、第１図形Ｓ１の形状と、第２図形Ｓ２の形状とは、互いに同一である。それにより、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が既設セグメント２０ａにおいて互いに重なり合うか否かを判断材料にして、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無を、より正確かつ容易に認識することができる。ゆえに、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無をより感覚的に認識することができる。よって、エレクタ装置１９の操作性を効果的に向上させることができる。

ただし、第１図形Ｓ１の形状と、第２図形Ｓ２の形状とは、互いに異なっていてもよい。以下、図１０を参照して、このような例を説明する。

図１０は、第１の変形例に係る位置調整の完了後における既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃが映る画像ｉｍ１の一例を示す図である。図１０に示す第１の変形例では、第１図形Ｓ１は円形状を有する。一方、第２図形Ｓ２は矩形状を有する。また、第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２は、把持済セグメント２０ｃに対しては照射されず、既設セグメント２０ａのみに対して照射される。ゆえに、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２は、既設セグメント２０ａのみに映る。

図１０の例では、把持済セグメント２０ｃの位置調整が完了しており、径方向Ｄ１において、把持済セグメント２０ｃの内周面の位置と、既設セグメント２０ａの内周面の位置とはほぼ一致している。この状態において、円形状の第１図形Ｓ１の中心点と、矩形状の第２図形Ｓ２の中心点とが一致し、円形状の第１図形Ｓ１が、矩形状の第２図形Ｓ２に内接している。つまり、図１０に示す第１の変形例では、作業者は、円形状の第１図形Ｓ１が、矩形状の第２図形Ｓ２内に、位置のずれや形状のゆがみや形状の大きさの違いがなく収まっている（例えば、矩形状の第２図形Ｓ２に内接している）ことをもって、把持済セグメント２０ｃの位置調整が完了したと判断できる。

なお、第１図形Ｓ１の形状と、第２図形Ｓ２の形状とが互いに異なる場合において、第１図形Ｓ１の形状と第２図形Ｓ２の形状の組み合わせは、図１０の例に限定されない。

特に、本実施形態では、第１レーザー照射部２４により照射される第１レーザーＬ１の色と、第２レーザー照射部２５により照射される第２レーザーＬ２の色とは、互いに異なる。それにより、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が互いに重なっているか否かを、色を見ることによって容易に認識できる。よって、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が既設セグメント２０ａにおいて互いに重なり合うか否かを判断材料にして、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無を認識することがより容易になる。ゆえに、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無をさらに感覚的に認識することができる。よって、エレクタ装置１９の操作性をより効果的に向上させることができる。

例えば、第１図形Ｓ１の形状と、第２図形Ｓ２の形状が互いに同一である図７から図９の例では、図形全体が重なり合うか否かを色で判断することができ、また、第１図形Ｓ１の形状と、第２図形Ｓ２の形状が互いに異なる図１０のような例においても、両図形の一致点（円形と矩形の内接点）が重なり合うか否かを色で判断することができるため、第１図形Ｓ１の形状と、第２図形Ｓ２の形状は、互いに同一の形状であっても互いに異なる形状であってもよい。

特に、本実施形態では、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２は、二次元形状を有する。ここで、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２は、二次元的な広がりを持たない形状（例えば、直線形状などの一次元的な形状）であってもよい。しかしながら、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が直線形状である場合、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差が存在したとしても、把持済セグメント２０ｃの姿勢が特定の姿勢を取る状況において、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が既設セグメント２０ａにおいて互いに重なり合ってしまうことがあるため、段差がないと誤判定してしまう可能性がある。また、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が二次元的な広がりを持たない場合、前述のような図形の意図しない重なり合いの発生に加えて、図形のゆがみも直線形状の曲がりなど二次元的な形状と比べて限られることで、把持セグメント２０ｃの姿勢が正しいかどうかを正確に判定できない可能性がある。ゆえに、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２の形状として二次元形状を採用することによって、広がりを持った形状に対して重なり合いを確認することで、図形に部分的な意図しない重なり合いが発生していても、図形全体の重なり合いをみることで誤判定がないようにすることができ、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無をより正確に把握することができる。さらに、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２として二次元形状を採用することによって、段差の有無だけでなく、二次元形状の図形のゆがみ具合などによって、把持セグメント２０ｃの姿勢が正しいかどうか（つまり、既設セグメント２０ａに対して傾いた姿勢でないか）を正確に判定できる。なお、図７から図９では、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２は、互いに同一の二次元形状を有する例として説明したが、図１０の例のように第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２は、互いに異なる二次元形状を有してもよい。

特に、本実施形態では、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２は、グリッド形状を有する。グリッド形状は、互いに交差する複数の線分を有する。ゆえに、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２の形状としてグリッド形状を採用することによって、グリッド形状ではない簡単な形状（例えば互いに交差する複数の線分のない外枠だけの形状）が採用される場合と比較して、互いに交差する複数の線分があることで、図形の外枠だけでなく内側部分を含めた図形全体について万遍なく重なり合っているかどうかを把握できるため、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無をより感覚的に認識しやすくすることができる。さらに、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２としてグリッド形状を採用することによって、図形のゆがみについても図形全体について万遍なく確認できるため、段差の有無だけでなく、把持セグメント２０ｃの姿勢が正しいかどうか（つまり、既設セグメント２０ａに対して傾いた姿勢でないか）をより正確に判定できる。

特に、本実施形態では、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５は、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとに跨って投影されるように、第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２をそれぞれ既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃに対して照射する。それにより、作業者は、既設セグメント２０ａにおける第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２の位置関係が、把持済セグメント２０ｃにおける第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２の位置関係と一致したか否かを判断材料にして、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無を認識することができる。ゆえに、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無をより感覚的に認識しやすくすることができる。さらに、作業者は、把持セグメント２０ｃの内周面上で２つの図形が重なり合った状態と、既設セグメント２０ａの内周面上で２つの図形がずれた状態とを見比べながら、把持セグメント２０ｃの位置を調整でき、把持セグメント２０ｃの内周面上と同様に、既設セグメント２０ａの内周面上でも２つの図形が重なり合う状態となったことをもって、両セグメントの位置関係が正しい位置関係になっていると容易に認識できる。

なお、図１０のような、第１図形Ｓ１の形状と、第２図形Ｓ２の形状とが互いに異なる場合においても、既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとに跨って投影されるように、第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２をそれぞれ既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃに対して照射することにより、把持済セグメント２０ｃ上では２つの図形は内接状態となり、既設セグメント２０ａ上で内接になるかどうかによって、両セグメントの位置関係が正しい位置関係になっているかを確認できる。

特に、本実施形態では、第１レーザー照射部２４および第２レーザー照射部２５は、既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとに跨って投影される第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が把持済セグメント２０ｃにおいて互いに重なり合うように、第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２をそれぞれ既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃに対して照射する。それにより、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が既設セグメント２０ａにおいて互いに重なり合うか否かを判断材料にして、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無を認識することが適切に実現される。ゆえに、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無を感覚的に認識することが適切に実現される。

特に、本実施形態では、組み付け時において、カメラ２３は、少なくとも既設セグメント２０ａ（上記の例では、既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃ）を撮像し、画像処理装置２００は、少なくとも既設セグメント２０ａ（上記の例では、既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃ）が映る画像ｉｍ１を生成し、画像ｉｍ１には、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２が映っている。それにより、作業者は、画像処理装置２００によって生成される画像ｉｍ１を見ながら組み付け作業を行うことができる。ゆえに、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２を直接的に目視することが困難な場合においても、第１図形Ｓ１および第２図形Ｓ２を判断材料にして、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無を認識することができる。

ここで、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無をより認識しやすくする観点では、画像処理装置２００は、既設セグメント２０ａと把持済セグメント２０ｃとの位置関係を示す位置関係オブジェクトを画像ｉｍ１に重畳してもよい。以下、図１１を参照して、このような例を説明する。

図１１は、第２の変形例に係る位置調整の完了前における既設セグメント２０ａおよび把持済セグメント２０ｃが映る画像ｉｍ１の一例を示す図である。図１１に示す第２の変形例では、画像ｉｍ１に位置関係オブジェクトｏｊ１が重畳されている。位置関係オブジェクトｏｊ１は、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の長さを示す文字である。画像処理装置２００は、例えば、第１図形Ｓ１と第２図形Ｓ２との位置関係に基づいて、位置関係オブジェクトｏｊ１を生成する。それにより、位置関係オブジェクトｏｊ１を精度良く生成することができる。具体的には、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の長さを、位置関係オブジェクトｏｊ１によって精度良く表すことができる。そして、作業者は、位置関係オブジェクトｏｊ１を判断材料として把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の有無をより認識しやすくすることができる。

なお、位置関係オブジェクトｏｊ１の画像ｉｍ１上での表示位置は、図１１の例に限定されない。また、位置関係オブジェクトｏｊ１の表示内容は、図１１の例に限定されない。例えば、位置関係オブジェクトｏｊ１は、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間の段差の長さに加えて、又は、替えて、既設セグメント２０ａを基準とする把持済セグメント２０ｃの姿勢に関する情報（例えば、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの間での姿勢のずれ量）を示してもよい。また、例えば、位置関係オブジェクトｏｊ１は、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａの隙間（例えば、回動方向Ｄ３の隙間や軸方向Ｄ２の隙間）を示してもよい。

なお、以上では、図７から図１１を画像の一例として説明したが、図１１に示した位置関係オブジェクトｏｊ１以外の、既設セグメント２０ａや把持済セグメント２０ｃ、および、当該セグメントに照射された第１レーザーＬ１および第２レーザーＬ２の状態は、実際の状態を示すものであり、当然、目視でも同様のものが確認できるので、これを目視しながら操作してもよい。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

例えば、上記では、土圧式（泥土圧式を含む。）のトンネル掘削機１を説明したが、本発明に係るトンネル掘削機は、泥水式であってもよい。

また、例えば、上記では、図面を参照して、トンネル掘削機１の各構成要素を説明したが、図面における各構成要素の寸法および位置関係はあくまでも例示に過ぎないので、トンネル掘削機１の各構成要素の寸法および位置関係は図面に示す例に限定されない。また、図面に例示されたトンネル掘削機１に対して構成要素が適宜追加、削除または変更されてもよい。例えば、第１レーザー照射部２４と第２レーザー照射部２５との位置関係が適切になり、第１レーザーＬ１と第２レーザーＬ２との重なり具合が、把持済セグメント２０ｃ上で、また、位置調整の完了時の既設セグメント２０ａの上で、適切になるようにするために、各レーザー照射部の位置や姿勢を調整する機構が設けられてもよい。

また、例えば、上記では、図面を参照して、エレクタ装置１９の各構成要素を説明したが、図面における各構成要素の寸法および位置関係はあくまでも例示に過ぎないので、エレクタ装置１９の各構成要素の寸法および位置関係は図面に示す例に限定されない。また、図面に例示されたエレクタ装置１９に対して構成要素が適宜追加、削除または変更されてもよい。

１ トンネル掘削機
１０ 掘削機本体
１１ カッタヘッド
１２ カッタ中心軸
１３ 隔壁
１４ 回転リング
１５ 連結ビーム
１６ カッタ旋回用モータ
１７ チャンバ
１８ スクリューコンベヤ
１９ エレクタ装置
２０ セグメント
２０ａ 既設セグメント
２０ｂ 把持対象セグメント
２０ｃ 把持済セグメント
２１ シールドジャッキ
２２ テールブラシ
２３ カメラ
２３ａ カメラ
２３ｂ カメラ
２４ 第１レーザー照射部
２４ａ 第１レーザー照射部
２４ｂ 第１レーザー照射部
２５ 第２レーザー照射部
２５ａ 第２レーザー照射部
２５ｂ 第２レーザー照射部
２６ 把持穴
１００ 制御装置
１９１ リングフレーム
１９２ 支持ローラ
１９３ 吊りビーム
１９４ ガイドロッド
１９５ 昇降ジャッキ
１９６ 把持部
２００ 画像処理装置
ｉｍ１ 画像
Ｌ１ 第１レーザー
Ｌ２ 第２レーザー
ｏｊ１ 位置関係オブジェクト
Ｓ１ 第１図形
Ｓ２ 第２図形
Ｔ トンネル

Claims (10)

1. セグメントを把持する把持部と、
   前記把持部を支持する吊りビームと、
   前記把持部または前記吊りビームに取り付けられ、互いに異なる位置に配置される第１レーザー照射部および第２レーザー照射部と、
   を備え、
   前記把持部により把持されている把持済セグメントを既設セグメントに組み付ける組み付け時において、
   前記第１レーザー照射部は、第１図形を表す第１レーザーを少なくとも前記既設セグメントに対して照射し、
   前記第２レーザー照射部は、第２図形を表す第２レーザーを少なくとも前記既設セグメントに対して照射し、
   前記第１レーザー照射部および前記第２レーザー照射部は、前記組み付け時における前記把持済セグメントの位置調整の完了前には、前記第１図形および前記第２図形が前記既設セグメントにおいて互いに重ならないか、または部分的に重なり、前記位置調整の完了後には、前記第１図形および前記第２図形が前記既設セグメントにおいて互いに重なり合うように、前記第１レーザーおよび前記第２レーザーをそれぞれ少なくとも前記既設セグメントに対して照射する、
   トンネル掘削機のエレクタ装置。
2. 前記第１図形の形状と、前記第２図形の形状とは、互いに同一である、
   請求項１に記載のトンネル掘削機のエレクタ装置。
3. 前記第１レーザー照射部により照射される前記第１レーザーの色と、前記第２レーザー照射部により照射される前記第２レーザーの色とは、互いに異なる、
   請求項１に記載のトンネル掘削機のエレクタ装置。
4. 前記第１図形および前記第２図形は、二次元形状を有する、
   請求項１に記載のトンネル掘削機のエレクタ装置。
5. 前記第１図形および前記第２図形は、グリッド形状を有する、
   請求項４に記載のトンネル掘削機のエレクタ装置。
6. 前記第１レーザー照射部および前記第２レーザー照射部は、前記第１図形および前記第２図形が前記既設セグメントと前記把持済セグメントとに跨って投影されるように、前記第１レーザーおよび前記第２レーザーをそれぞれ前記既設セグメントおよび前記把持済セグメントに対して照射する、
   請求項１に記載のトンネル掘削機のエレクタ装置。
7. 前記第１レーザー照射部および前記第２レーザー照射部は、前記既設セグメントと前記把持済セグメントとに跨って投影される前記第１図形および前記第２図形が前記把持済セグメントにおいて互いに重なり合うように、前記第１レーザーおよび前記第２レーザーをそれぞれ前記既設セグメントおよび前記把持済セグメントに対して照射する、
   請求項６に記載のトンネル掘削機のエレクタ装置。
8. 前記把持部または前記吊りビームに取り付けられる少なくとも１つのカメラと、
   前記カメラにより取得される画像データを画像処理する画像処理装置と、
   を備え、
   前記組み付け時において、
   前記カメラは、少なくとも前記既設セグメントを撮像し、
   前記画像処理装置は、少なくとも前記既設セグメントが映る画像を生成し、
   前記画像には、前記第１図形および前記第２図形が映っている、
   請求項１～７のいずれか一項に記載のトンネル掘削機のエレクタ装置。
9. 前記画像処理装置は、前記既設セグメントと前記把持済セグメントとの位置関係を示す位置関係オブジェクトを前記画像に重畳する、
   請求項８に記載のトンネル掘削機のエレクタ装置。
10. 前記画像処理装置は、前記第１図形と前記第２図形との位置関係に基づいて、前記位置関係オブジェクトを生成する、
    請求項９に記載のトンネル掘削機のエレクタ装置。

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