JPH05231096A

JPH05231096A - セグメント自動組立装置

Info

Publication number: JPH05231096A
Application number: JP4036045A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Tanaka; 康雄田中; Shinsaku Tsutsui; 真作筒井; Hiroshi Watanabe; 洋渡邊; Hiroaki Shoji; 宏明東海林; Yasuo Mori; 泰雄森; Hajime Ozawa; 肇小澤; Yoshio Nakajima; 吉男中島; Makoto Hattori; 誠服部
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1993-09-07

Abstract

(57)【要約】【目的】シールド工事に用いるセグメント自動組立装
置において、既設セグメントと干渉することなく短時間
に組立セグメントの姿勢と位置を補正し、組立を可能に
する。【構成】組立セグメントと既設セグメントとの段差・
隙間を検出する手段と、検出した段差・隙間から組立セ
グメントの姿勢と位置の補正量を演算する手段と、その
姿勢補正量から姿勢補正時に既設セグメントとの干渉を
避けるための組立セグメントの位置逃げ量を演算する手
段と、補正手順指令手段と、その指令に従って組立セグ
メントを前記位置逃げ量だけ既設セグメントから離れる
方向に移動させた後、姿勢補正と位置補正を順次実行す
る制御手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機内に設
置され、組立セグメントを既設セグメントに合わせて組
み立てるセグメント自動組立装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド工事におけるセグメント組立作
業の省力化をはかるため、既設セグメントの姿勢と位置
の計測データに基づいて組立セグメントを既設セグメン
トの５〜１０mm手前まで近付けた（粗位置決めまたは一
次位置決めとよばれる）後、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、その段差・隙間が０に
なるように組立セグメントの姿勢（回転）補正と位置
（並進）補正をして１面、２面または３面の面合わせ
（微位置決めまたは２次位置決めとよばれる）をするセ
グメント自動組立装置が特開平３−１９９５９９等によ
り提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案の装
置では、エレクタの機構上の制約から組立セグメントの
回転中心位置と組立セグメントとの距離が長いため、組
立セグメントの姿勢補正をする際に、姿勢だけでなく位
置も大きく変化することになり、このため、組立セグメ
ントと既設セグメントとが干渉するという問題がある。
図１８および図１９を用いて具体的に説明すると、この
例では、エレクタは球面軸受中心Ｇを回転中心として組
立セグメントの姿勢（θ₁，θ₂，θ₃）を変化させる。
したがって、実線２ａで示した組立セグメントを既設セ
グメント１ａ，１ｂに合わせて２点鎖線２ｂで示すよう
に姿勢補正したい場合、ローリング（θ₁）だけさせる
と、組立セグメントは破線２ｃで示す位置に移動しよう
とし、既設セグメント１ｂに当ってしまう。

【０００４】この場合、図１８に示すセグメント端点Ｐ
を中心にして組立セグメントを矢印Ｅの方向に回転さ
せ、２点鎖線２ｂで示した目標の姿勢・位置に移動させ
るには、姿勢（θ₁）と位置（ｙ，ｚ）を協調させて制
御すればよいことが分かっている。次に、この協調制御
の手法を図２０を用いて説明する。図２０は時間（ｔ）
に対するθ₁，ｙ，ｚの現在値から目標値までの変化を
グラフ化して示したもので、移動中心位置（Ｐ）と移動
量（Δθ₁）が与えられた場合、先に述べたθ₁，ｙ，ｚ
の協調制御をするには、θ₁の現在値と目標値の間をｎ
分割（ｎはｎ＞１なる整数）して、制御開始からｉ番目
のθ₁の目標値θ₁iとこれに対応するｙ，ｚの目標値ｙ
i，ｚiを求め、各々の姿勢・位置制御用ジャッキの目標
値に変換する。そして、各ジャッキを位置制御すること
で協調制御が行える。したがって、分割数ｎを大きくす
ると、より滑らかに、セグメント端点Ｐを移動中心から
外すことなく組立セグメントの姿勢を変化させることが
できる。しかし、このように分割して制御する方法で
は、分割数が大きくなるに従って演算量が増え、制御時
間が長くなるのを免れない。そこで、図２０の１点鎖線
６１、６２で示すように、ｙとｚについては分割せずに
各ジャッキをそれぞれ一定速度で位置制御する方法も考
えられているが、この方法ではｙとｚをθ₁に協調させ
て制御することができないため、組立セグメントの端点
Ｐが移動中心から外れて、既設セグメントと干渉する可
能性がある。

【０００５】本発明の目的は、簡単な演算で、既設セグ
メントと干渉することなく組立セグメントの姿勢と位置
を補正し、より短時間に微位置決めができるようにした
セグメント自動組立装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、図１に示すように、組立セグメントと既設
セグメントとの段差・隙間を検出する手段と、検出した
段差・隙間からその段差・隙間を０にするための姿勢
（回転）補正量と位置（並進）補正量を演算する手段
と、前記姿勢補正量から姿勢補正時に既設セグメントと
の干渉を避けるための組立セグメントの位置（並進）逃
げ量を演算する手段と、補正手順指令手段と、その指令
に従って組立セグメントを前記位置逃げ量だけ既設セグ
メントから離れる方向に移動させた後、組立セグメント
の姿勢補正と位置補正を順次実行する制御手段とを備え
たことを特徴とする。

【０００７】

【作用】組立セグメントを既設セグメントに１面、２面
または３面で面合わせする際に、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、その段差・隙間か
ら求めた組立セグメントの姿勢と位置の補正量のうち、
姿勢補正量から姿勢補正時に既設セグメントとの干渉を
避けるための組立セグメントの位置逃げ量を求めて、そ
の位置逃げ量だけ組立セグメントを既設セグメントから
離れる方向に移動させ、次に姿勢の補正をし、最後に位
置の補正をする。このように定められた補正手順に従っ
て制御することにより、既設セグメントと干渉すること
なく組立セグメントの微位置決めができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【０００９】図２〜図５に示すように、セグメント自動
組立に用いるエレクタ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１２は、大別
して、旋回機構であるエレクタリング１３と旋回モータ
１６、押付機構である吊りビーム２１と押付ジャッキ２
２、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前後スライド
フレーム２７と前後スライドジャッキ２８、ローリン
グ、ピッチング、ヨーイング等の姿勢制御機構である球
面フレーム２９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からなっている。

【００１０】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と側面
ガイドローラ１５により支持され、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左右旋回さ
せられる。

【００１１】エレクタリング１３の左右のアーム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付ジャッキ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２１上に支
持された以下の各部も同方向に移動する。

【００１２】吊りビーム２１にリニアベアリング２３を
介して支持された横スライドフレーム２４は、吊りビー
ム２１との間に取り付けられた横スライドジャッキ２５
の伸縮により吊りビーム２１上をｙ軸方向に摺動させら
れ、これに伴い横スライドフレーム２４上に支持された
以下の各部も同方向に移動する。

【００１３】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（シールド本体１１の軸方向）に摺
動させられ、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。

【００１４】前後スライドフレーム２７の球面軸受部２
７ａにより支持された球面フレーム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。図４において、２本のジャッキ３１，３２を同じに
伸長または収縮させた場合、球面フレーム２９は球面軸
受中心Ｇを含むｘ軸の周りに傾けられ、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ばし、他方
を縮めた場合は、球面フレーム２９は球面軸受中心Ｇを
含むｚ軸の周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。

【００１５】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ｙ軸方向に沿った中心軸３０の周りに傾けられ、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。

【００１６】セグメント把持部３４は組立セグメント２
のグラウトホール３５にねじ込まれるねじ軸３６を備
え、ねじ軸３６に回転と送りを与えるための駆動モータ
および昇降ジャッキ（図示せず）がセグメント把持部３
４に内蔵されている。

【００１７】エレクタ１２は以上のように構成され、把
持した組立セグメント２を旋回モータ１６およびジャッ
キ２２，２５，２８，３１，３２，３３からなる７軸の
アクチュエータにより既設セグメント１に合わせて位置
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１に組み付ける機能を有している。

【００１８】組立セグメントの微位置決めを行うために
本発明で用いる段差・隙間検出手段とシステム構成の一
例を図６に示す。図６において、組立セグメント２は図
２〜図５に示したエレクタ１２に把持されている。１ａ
は組立セグメント２とトンネル軸方向に隣接する前リン
グの既設セグメント、１ｂは組立セグメント２とトンネ
ル周方向に隣接する同一リングの既設セグメントであ
る。３ａ，３ｂ，３ｃは投光器、４ａ，４ｂ，４ｃはテ
レビカメラで、これら３組の投光器とテレビカメラはエ
レクタのセグメント把持部３４に固定されている。投光
器３ａ，３ｂは組立セグメント２と既設セグメント１ａ
の境界部の２箇所にトンネル軸方向にスリット光を照射
し、投光器３ｃは組立セグメント２と既設セグメント１
ｂの境界部にトンネル周方向にスリット光を照射するよ
うに配置されており、これらスリット光の反射光像（以
下スリット光像とよぶ）Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′
はそれぞれテレビカメラ４ａ，４ｂ，４ｃにより撮像さ
れる。これらテレビカメラにより得られた画像データ
は、演算装置９からの指令に基づきカメラ切換器５によ
り切換選択され、画像入出力装置６を介して画像メモリ
７に格納される。また、画像メモリ７の内容は画像入出
力装置６を介してモニタ８に表示される。

【００１９】演算装置９は、画像メモリ７に格納された
画像データから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、検出した段差・隙間に基づいて組立
セグメントの姿勢・位置補正量の演算および位置逃げ量
の演算を行い、得られた姿勢・位置補正量および位置逃
げ量を各々の姿勢・位置制御用ジャッキの目標値に変換
して図示しないサーボ制御装置へ出力する。サーボ制御
装置は、演算装置９から与えられた目標値に基づいて各
ジャッキの位置制御を行う。

【００２０】セグメントの組立のタイプとしては、図７
に示すように組立セグメント２と既設セグメント１ａの
１面を面合わせする場合（以下、Ａ₁タイプとよぶ）
と、図８に示すように組立セグメント２と既設セグメン
ト１ａ，１ｂの２面の面合わせをする場合（以下、Ａ₂
タイプとよぶ）と、図９および図１０に示すように組立
セグメント２と既設セグメント１ａ，１ｂ，１ｃの３面
の面合わせをする場合（以下、Ｋタイプとよぶ）とがあ
る。Ａ₁タイプの組立セグメントは１リング中の最初に
組み立てられるセグメント、Ｋタイプの組立セグメント
は１リング中の最後に組み立てられるキーセグメント、
Ａ₂タイプの組立セグメントは１リング中の残りのセグ
メントであり、図６にはＡ₂タイプの例を示した。

【００２１】次に、本発明による組立セグメントの微位
置決め制御の手順を説明する。図１１に示すように、微
位置決め制御は大きく分けて４つの手順からなる。

【００２２】まず、手順１００の段差・隙間の検出につ
いて図６および図１２〜図１４により説明する。図６に
示す投光器３ａ，３ｂ，３ｃから既設セグメント１ａ，
１ｂとその近傍に粗位置決めされた組立セグメント２の
境界部にスリット光を照射し、テレビカメラ４ａ，４
ｂ，４ｃで得られた画像データを画像メモリ７に取り込
む。図１２の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれテレビ
カメラ４ａ，４ｂ，４ｃから取り込まれた画像の一例を
示す。いま、スリット光像Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，
Ｃ′の端点をａ，ａ′，ｂ，ｂ′，ｃ，ｃ′とすると、
図１２に示すΔＰｙ₁，ΔＰｙ₂，ΔＰｙ₃はそれぞれ
ａ，ａ′間、ｂ，ｂ′間、ｃ，ｃ′間の段差に相当す
る。そこで、演算装置９で各々の画像データを画像処理
して、端点ａ，ａ′，ｂ，ｂ′，ｃ，ｃ′の画像メモリ
上での座標値を求める。

【００２３】図６において、投光器３ａ，３ｂ，３ｃと
テレビカメラ４ａ，４ｂ，４ｃはエレクタのセグメント
把持部３４に固定されているので、これら投光器および
テレビカメラと組立セグメント２との位置関係は、組立
セグメントの把持中は一定と考え得る。そこで、図１３
に示す座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて既設セグメント１
ａ，１ｂと組立セグメント２との段差・隙間を求めるこ
とにする。座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の原点０は組立セグメ
ント２の中心とする。いま、スリット光像Ａ，Ａ′に注
目し、画像メモリ上のスリット光像Ａ，Ａ′の端点座標
をａ（Ｐax，Ｐay），ａ′（Ｐax′，Ｐay′）とする
と、画像メモリ上の座標系（Ｐｘ，Ｐｙ）とテレビカメ
ラ４ａのイメージセンサ上の座標系（図示せず）との関
係およびイメージセンサ上の座標系と組立セグメント上
の座標系（ｘ，ｙ，ｚ）との関係を用いて座標値の変換
を行うことにより、組立セグメント２側のスリット光像
Ａの端点ａおよび既設セグメント１ａ側のスリット光像
Ａ′の端点ａ′の画像座標値（Ｐax，Ｐay），（Ｐa
x′，Ｐay′）より、座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の座標値が
（ｘａ，ｙａ，ｚａ），（ｘａ′，ｙａ′，ｚａ′）と
して求められる。すると、ａ，ａ′間のｘ軸方向の隙間
はΔｘａ＝ｘａ′−ｘａとして、またｚ軸方向の段差は
Δｚａ＝ｚａ′−ｚａとして算出される。同様に、スリ
ット光像Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′の端点ｂ，ｂ′，ｃ，ｃ′
座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の座標値を（ｘｂ，ｙｂ，ｚ
ｂ），（ｘｂ′，ｙｂ′，ｚｂ′），（ｘｃ，ｙｃ，ｚ
ｃ），（ｘｃ′，ｙｃ′，ｚｃ′）とすると、ｂ，ｂ′
間の隙間と段差はΔｘｂ＝ｘｂ′−ｘｂ，Δｚｂ＝ｚ
ｂ′−ｚｂとして、またｃ，ｃ′間の隙間と段差はΔｙ
ｃ＝ｙｃ′−ｙｃ，Δｚｃ＝ｚｃ′−ｚｃとして算出さ
れる。

【００２４】次に、手順２００の姿勢・位置補正量の演
算について説明する。ここでは、先に求めた段差・隙間
から既設セグメント１ａ，１ｂに対する組立セグメント
２の姿勢・位置の偏差量および補正量を演算する。偏差
量演算の手法は種々考えられるが、簡単な例を記す。前
述したようにスリット光像Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，
Ｃ′から得られた隙間と段差をそれぞれΔｘａ，Δｘ
ｂ，Δｙｃ，Δｚａ，Δｚｂ，Δｚｃとすると、図１３
のｘ軸方向の位置偏差ｅΔｘ，ｙ軸方向の位置偏差ｅΔ
ｙ，ｚ軸方向の位置偏差ｅΔｚ、ｘ軸周りの姿勢偏差
（ローリング）ｅΔθ₁，ｙ軸周りの姿勢偏差（ピッチ
ング）ｅΔθ₂，ｚ軸周りの姿勢偏差（ヨーイング）ｅ
Δθ₃は次式により近似計算される。

【００２５】

【数１】

【００２６】ここで、Ｌxa，Ｌxc，Ｌya，Ｌybは、図１
４に示すように、組立セグメント２の中心（座標原点
０）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
を表わしている。

【００２７】これらの偏差量から姿勢と位置の補正量Δ
ｘ，Δｙ，Δｚ，Δθ₁，Δθ₂，Δθ₃は次式により求
められる。

【００２８】

【数２】

【００２９】次に、手順３００の位置逃げ量の演算につ
いて図１５および図１６により説明する。図１５は位置
逃げ量演算のフローチャートである。本図に示すよう
に、姿勢補正時に既設セグメントとの干渉を避けるため
の組立セグメントの位置逃げ量は、組立のタイプに従っ
て３種類に分けられる。すなわち、図２および図４の球
面軸受中心Ｇを中心として組立セグメントの姿勢を変化
させる場合を考えると、Ａ₁タイプ（図７）では、ピッ
チング（θ₂）およびヨーイング（θ₃）の補正をするた
めに、組立セグメント２を既設セグメント１ａからｘ軸
方向に逃がす必要がある。

【００３０】Ａ₂タイプ（図８）では、ローリング
（θ₁），ピッチング（θ₂）およびヨーイング（θ₃）
の補正をするために、組立セグメント２を既設セグメン
ト１ａ，１ｂからｘ軸方向とｙ軸方向に逃がす必要があ
る。

【００３１】また、Ｋタイプ（図９および１０図）で
は、ローリング（θ₁），ピッチング（θ₂）およびヨー
イング（θ₃）の補正をするために、組立セグメント２
を既設セグメント１ａ，１ｂ，１ｃからｘ軸方向とｚ軸
方向に逃がす必要がある。

【００３２】前述したように段差・隙間から求めたロー
リング、ピッチング、ヨーイングの補正量をそれぞれΔ
θ₁，Δθ₂，Δθ₃とすると、ｘ軸方向の逃げ量（前後
逃げ量）δｘ、ｙ軸方向の逃げ量（左右逃げ量）δｙ、
ｚ軸方向の逃げ量（上下逃げ量）δｚは次のように求め
られる。

【００３３】

【数３】

【００３４】ここで、ｆ₁はピッチング補正量から求め
た第１の前後逃げ量ｆ₂はヨーイング補正量から求めた第２の前後逃げ量ｆ₃はローリング補正量から求めた第１の左右逃げ量ｆ₄はヨーイング補正量から求めた第２の左右逃げ量ｆ₅はローリング補正量から求めた第１の上下逃げ量ｆ₆はピッチング補正量から求めた第２の上下逃げ量であり、ｆ₁とｆ₂のいずれか大きい方の値を前後逃げ量
δｘとし、ｆ₃とｆ₄のいずれか大きい方の値を左右逃げ
量δｙとし、ｆ₅とｆ₆のいずれか大きい方の値を上下逃
げ量δｚとしている。

【００３５】ｆ₁〜ｆ₆は後記のようにセグメント寸法と
球面軸受中心Ｇから、組立セグメント２までの寸法で決
まる値であり、セグメント寸法のばらつきを考慮して余
裕をもたせて決定する。例として、｜Δθ₁｜とｆ₃の関
係を図１６の実線５１で示す。

【００３６】次に、逃げ量の求め方の一例を図１８およ
び図１９により説明する。いま、姿勢と位置の制御を協
調させないで、実線２ａで示した組立セグメントの姿勢
を球面軸受中心Ｇを回転中心としてΔθ₁だけ変化させ
ると、組立セグメントは破線２ｃで示す位置に移動す
る。このとき、セグメント端の周方向の移動距離ΔＬは
次のように近似的に表わせる。

【００３７】

【数４】

【００３８】ここで、Ｒは球面軸受中心Ｇからセグメン
ト端までの距離である。

【００３９】この周方向移動距離ΔＬに対応するセグメ
ント端のｙ軸方向の移動距離ΔＳは次のように近似的に
求められる。

【００４０】

【数５】

【００４１】ここで、θは球面軸受中心Ｇから見たセグ
メント端の挟角で、セグメントの種類が同じならば一定
である。

【００４２】したがって、数４と数５からΔＳは次のよ
うに表わせる。

【００４３】

【数６】

【００４４】既設セグメント１ｂとの干渉を避けるため
には、先に述べたｙ軸方向の移動と反対方向に組立セグ
メントを逃がさなくてはならないので、左右逃げ量は次
のように求められる。

【００４５】

【数７】

【００４６】ここで、αは余裕分である。

【００４７】以上はローリング補正に対する逃げ量の求
め方の一例であるが、ピッチング、ヨーイングの補正に
対する逃げ量も同様の方法で求められる。また、これま
での説明では位置逃げ量を姿勢補正量に対応させて変化
する値としたが、姿勢補正の必要ありと判断された場
合、図１６の２点鎖線５２で示すように姿勢補正量の大
小にかかわらず、あらかじめ設定した一定値を逃げ量と
して出力させるようにしてもよい。

【００４８】手順４００の補正制御のフローを図１７に
示す。手順４０１の逃がし制御では、前述した位置逃げ
量δｘ，δｙ，δｚだけ組立セグメントを既設セグメン
トから離れる方向に移動させる（並進）。次に、手順４
０２で姿勢偏差ｅΔθ₁，ｅΔθ₂，ｅΔθ₃を補正し
（回転）、最後に、手順４０３で位置偏差Δｘ，Δｙ，
Δｚを補正する（並進）。この補正制御は、制御プログ
ラムに組み込まれた補正手順の指令に従って実行され
る。

【００４９】補正制御が終ると、再度段差・隙間を検出
して、その段差・隙間から求めた姿勢と位置の偏差が許
容範囲内かどうか、つまり締結用ボルトがボルト穴に入
るかどうかを調べ、許容範囲外のときは再度姿勢と位置
の補正を行い、許容範囲内であれば位置決め完了とな
る。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、姿勢補正に先立って行
う逃がし制御により、既設セグメントと干渉することな
く組立セグメントの微位置決めができ、しかも、位置逃
げ量の演算は姿勢補正の都度１回行うだけでよいので、
前述した協調制御に比べ演算量が少なくてすみ、制御時
間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す概要図である。

【図２】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３】図２のIII−III断面図である。

【図４】図２のIV−IV断面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】本発明に用いる段差・隙間検出手段とシステム
構成の一例を示す図である。

【図７】Ａ₁タイプの組立セグメントと既設セグメント
の位置関係を示す図である。

【図８】Ａ₂タイプの組立セグメントと既設セグメント
の位置関係を示す図である。

【図９】Ｋタイプの組立セグメントと既設セグメントの
位置関係を示す図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。

【図１１】セグメント微位置決めの大まかな制御手順を
示す図である。

【図１２】テレビカメラに映る画像の一例を示す図で、
（ａ）はカメラ４ａの画像、（ｂ）はカメラ４ｂの画
像、（ｃ）はカメラ４ｃの画像である。

【図１３】組立セグメント上の座標系の説明図である。

【図１４】組立セグメント上の座標系とスリット光像の
位置関係を示す図である。

【図１５】位置逃げ量演算の詳細な手順示す図である。

【図１６】ローリング補正量１Δθ₁１と左右逃げ量ｆ₃
の関係を示す図である。

【図１７】補正制御の詳細な手順を示す図である。

【図１８】組立セグメントと既設セグメントの相対的な
姿勢・位置の変化を示す説明図である。

【図１９】図１８のＤ矢視図である。

【図２０】姿勢と位置の協調制御の説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ…既設セグメント、２…組立セグメン
ト、３ａ，３ｂ，３ｃ…投光器、４ａ，４ｂ，４ｃ…テ
レビカメラ、５…カメラ切換器、６…画像入出力装置、
７…画像メモリ、９…演算装置、１２…エレクタ、１０
０…段差・隙間検出手段に対応する制御手順、２００…
姿勢・位置補正量演算手段に対応する制御手順、３００
…位置逃げ量演算手段に対応する制御手順、４００〜４
０３…制御手段に対応する制御手順。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東海林宏明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)発明者小澤肇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)発明者中島吉男茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者服部誠茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド掘進機内に設置され、組立セグ
メントを既設セグメントに合わせて組み立てるセグメン
ト自動組立装置において、組立セグメントと既設セグメ
ントとの段差・隙間を検出する手段と、検出した段差・
隙間からその段差・隙間を０にするための組立セグメン
トの姿勢（回転）補正量と位置（並進）補正量を演算す
る手段と、前記姿勢補正量から姿勢補正時に既設セグメ
ントとの干渉を避けるための組立セグメントの位置（並
進）逃げ量を演算する手段と、補正手順指令手段と、そ
の指令に従って組立セグメントを前記位置逃げ量だけ既
設セグメントから離れる方向に移動させた後、組立セグ
メントの姿勢補正と位置補正を順次実行する制御手段と
を備えたことを特徴とするセグメント自動組立装置。
【請求項２】位置逃げ量演算手段は、ピッチング補正
量から求めた第１の前後逃げ量とヨーイング補正量から
求めた第２の前後逃げ量のいずれか大きい方の値を前後
逃げ量として出力し、ローリング補正量から求めた第１
の左右逃げ量とヨーイング補正量から求めた第２の左右
逃げ量のいずれか大きい方の値を左右逃げ量として出力
し、ローリング補正量から求めた第１の上下逃げ量とピ
ッチング補正量から求めた第２の上下逃げ量のいずれか
大きい方の値を上下逃げ量として出力することを特徴と
する請求項１記載のセグメント自動組立装置。
【請求項３】補正手順指令手段は、組立セグメントと
既設セグメントの１面の面合わせをする場合には組立セ
グメントを前後逃げ量だけ移動させる指令と姿勢補正指
令および位置補正指令を順次出力し、組立セグメントと
既設セグメントの２面の面合わせをする場合には組立セ
グメントを前後逃げ量と左右逃げ量だけ移動させる指令
と姿勢補正指令および位置補正指令を順次出力し、組立
セグメントと既設セグメントの３面の面合わせをする場
合には組立セグメントを前後逃げ量と上下逃げ量だけ移
動させる指令と姿勢補正指令および位置補正指令を順次
出力することを特徴とする請求項２記載のセグメント自
動組立装置。