JPH064198U - トンネル覆工用セグメントの位置合せ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 既設セグメントと次に組立てるセグメントの
位置合せが短時間で精度よく行える位置合せ装置を提供
することにある。 【構成】 トンネルの内壁に沿ってセグメント５を組立
てるセグメントエレクタ２のセグメント支持部２ｃに、
既設セグメント５ａと、次に組立てるセグメント５の位
置及びボルト孔５ｂの位置を検出する複数の視覚センサ
７を設け、かつこれら視覚センサ７で検出したセグメン
ト５、５ａの位置及びボルト孔５ｂの位置を画像処理装
置で処理して得られた情報を基に制御装置によりずれ量
を演算すると共に、このずれ量に応じて制御装置により
セグメントエレクタ２を制御することにより、既設セグ
メント５ａと次に組立てるセグメント５の位置合せを行
うようにしたものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はトンネルを覆工するセグメントの位置合せ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来シールド掘進機などで掘削されたトンネルの内壁は、シールド掘進機に設 置されたセグメントエレクタにより自動的に組立てられたセグメントにより覆工 されるようになっており、セグメント組立ての際、すでに組立てられたセグメン トのボルト孔と次に組立てるセグメントのボルト孔を一致させるために、セグメ ントの位置合せが必要となる。 このため従来では各セグメントのボルト孔を一致させるために、すでに組立て られたセグメントの内周と次に組立てるセグメントの内周を合致させることによ り、間接的に各セグメントのボルト孔の位置合せを行う方法や、図１に示すよう に、静電容量形センサや光センサ、超音波センサなどのセンサ２０をセグメント ２１のボルト孔２２に沿ってＸ軸及びＹ軸方向へ移動し、センサ２０より出力さ れる電流値（図２のイ）やオンオフ信号（図２のロ）より孔２２の位置を直接検 出して次に組立てるセグメント２１の移動量を演算し、セグメントエレクタを移 動制御することにより各セグメント２１のボルト孔２２を一致させていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし前者の方法では、セグメントが変形していたり製作誤差があると、セグ メントの内周を合致させてもボルト孔が一致しない場合があり、セグメントの自 動組立てが困難となる不具合があった。 また後者のセンサ２０によりボルト孔２２を直接検出する方法では、センサ２ ０をＸ軸及びＹ軸方向へ移動させることにより、ボルト孔２２を検出するため、 ボルト孔２２の検出から位置の演算及びセグメント２１の位置合せを行うのに多 くの時間を要して作業能率が悪い不具合があった。 この考案は上記不具合を改善するためになされたもので、セグメントの位置合 せが短時間で精度よく行えるようにしたセグメントの位置合せ装置を提供するこ とを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

この考案は上記目的を達成するために、トンネルの内壁に沿ってセグメントを 組立てるセグメントエレクタのセグメント支持部に、既設セグメントと次に組立 てるセグメントの位置及びボルト孔の位置を検出する複数の視覚センサを設け、 かつこれら視覚センサで検出したセグメントの位置及びボルト孔の位置を画像処 理装置で処理して得られた情報を基に制御装置によりずれ量を演算すると共に、 このずれ量に応じて制御装置によりセグメントエレクタを制御することにより、 既設セグメントと次に組立てるセグメントの位置合せを行うようにしたものであ る。

【０００５】

【作用】

上記構成により視覚センサが検出した画像信号より瞬時にずれ量が演算できる ため、セグメントの位置合せが短時間で能率よく行えるようになる。

【０００６】

【実施例】

この考案の一実施例を図３以下に示す図面を参照して詳述する。 図３はシールド掘進機の後部に設置されたセグメントエレクタを示すもので、 この図で１はシールド本体、２はセグメントエレクタを示す。 上記セグメントエレクタ２はシールド本体１の内周に沿って旋回する旋回リン グ３を有していて、この旋回リング３にエレクタ本体２ａがリフトシリンダ４に より上下動自在に取付けられている。 上記エレクタ本体２ａの下部には、ブラケット２ｂを介してセグメント支持部 ２ｃが設けられていると共に、このセグメント支持部２ｃには既設セグメント５ ａと次に組立てるセグメント５の間をボルトナット（図示せず）で締結する複数 のボルトナット締結装置６が取付けられている。

【０００７】 また上記セグメント支持部２ｃからは横方向に一対のアーム２ｄが突設されて いて、これらアーム２ｄの先端に既設セグメント５のボルト孔５ｂを検出する視 覚センサ７が取付けられている。 そして上記各視覚センサ７により検出された画像信号は、画像処理装置８によ り画像処理された後制御装置９へ送られ、制御装置９は視覚センサ７からの位置 情報によりリフトシリンダ４と油圧ポンプ１０の間に設けられた制御弁１１を制 御するようになっている。 なお図中１２はオペレータ監視用モニタである。

【０００８】 次に作用を説明すると、シールド本体１が掘削した直後のトンネル内壁に沿っ てセグメントエレクタ２がセグメント５を自動的に組立ててトンネル内壁を覆工 するが、覆工に当って次に組立てるセグメント５と既設セグメント５ａの位置合 せが次のように行われる。 すなわちセグメントエレクタ２のセグメント支持部２ｃに取付けられた視覚セ ンサ７が図５に示すようにセグメント支持部２ｃに支持されたセグメント５の端 面位置（ａ、ａ′）を検出し、検出された画像信号は画像処理装置８で画像処理 されてセグメント５端面の位置が正確に計測された後、制御装置９へ送られ、制 御装置９はこの情報を基にエレクタ本体２ａの旋回モータ（図示せず）やリフト シリンダ４を制御して、既設セグメント５ａに次に組立てるセグメント５を位置 合せする。

【０００９】 次に視覚センサ７により既設セグメント５ａのボルト孔５ｂの位置（ｂ、ｂ′ 及びｃ、ｃ′）とセグメント５、５ａ間の隙間ｄを検出し、画像処理装置８によ り視覚センサ７より入力された画像信号を処理して、ボルト孔５ｂの位置及びセ グメント５、５ａ間の隙間ｄを正確に計測する。 そして計測された値は制御装置９へ送られて、図６の仮想線で示す目標位置に 対して、実線で示す実際のボルト孔５ｂの位置ずれ量ΔＬ、Δｅが次のように演 算される。

【００１０】 （１）ボルト孔５ｂの水平方向のずれ量（ΔＬ、ΔＬ′）は ΔＬ＝Ｌ−（ａ＋ｂ） ΔＬ′＝Ｌ−（ａ′＋ｂ′） （Ｌはセグメント端面からの目標値） （２）上下方向のずれ量（Δｅ、Δｅ′）は Δｅ＝ｅ−ｃ Δｅ′＝ｅ−ｃ′ （ｅは基準位置からの目標値） （３）修正量は 水平方向の修正量＝ΔＬ＋ΔＬ′／２ 上下方向の修正量＝Δｅ＋Δｅ′／２

【００１１】 そして以上の演算結果を基に、各セグメント５、５ａ間の隙間ｄが許容値以上 開かないようリフトシリンダ４及びセグメント支持部２ｃを水平方向へ移動する シフトシリンダ１３を微小制御して、既設セグメント５ａと次に組立てるセグメ ント５のボルト孔５ｂの位置合せを行うもので、画像処理装置８により画像処理 された画像はモニタ１２へリアルタイムで表示されるため、セグメント５、５ａ の位置合せ及びボルト孔５ｂの位置合せをモニタ１２で監視しながら作業を進め ることができるようになる。

【００１２】 以上のようにして既設セグメント５ａと次に組立てるセグメント５の位置合せ が終了すると、セグメント支持部２ｃに取付けられたボルトナット締結装置６が 各セグメント５、５ａの間をボルトナットで締結する。 以下上記動作を繰返してセグメント５の自動組立てを行うものである。

【００１３】

【考案の効果】

この考案は以上詳述したように、既設セグメントと次に組立てるセグメントの 位置やボルト孔の位置を視覚センサにより検出してこれを画像処理することによ りこれらの位置を正確に計測し、得られた情報を基にセグメントエレクタを制御 して、既設セグメントと次に組立てるセグメントの位置及びボルト孔の位置を位 置合せするようにしたことから、従来のセンサを移動させて検出していたものに 比べて、検出から位置合せまでが短時間で行える。 これによってセグメントの自動組立てが短時間で能率よく行えると共に、ボル ト孔の位置がずれてセグメントの自動組立てが困難になるなどの不具合も解消す ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のセンサによるボルト孔の検出方法を示す
説明図である。

【図２】（イ）従来のセンサより出力される信号の出力
線図である。 （ロ）従来のセンサより出力される信号の出力線図であ
る。

【図３】この考案の一実施例になるセグメントの位置合
せ装置を採用したセグメントエレクタの斜視図である。

【図４】この考案の一実施例になるセグメントの位置合
せ装置のブロック図である。

【図５】この考案の一実施例になるセグメントの位置合
せ装置の作用説明図である。

【図６】この考案の一実施例になるセグメントの位置合
せ装置の作用説明図である。

【符号の説明】

２ セグメントエレクタ ２ｃ セグメント支持部 ５ セグメント ５ａ 既設セグメント ５ｂ ボルト孔 ７ 視覚センサ ８ 画像処理装置 ９ 制御装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの内壁に沿ってセグメント５を
   組立てるセグメントエレクタ２のセグメント支持部２ｃ
   に、既設セグメント５ａと、次に組立てるセグメント５
   の位置及びボルト孔５ｂの位置を検出する複数の視覚セ
   ンサ７を設け、かつこれら視覚センサ７で検出したセグ
   メント５、５ａの位置及びボルト孔５ｂの位置を画像処
   理装置８で処理して得られた情報を基に制御装置９によ
   りずれ量を演算すると共に、このずれ量に応じて制御装
   置９によりセグメントエレクタ２を制御することによ
   り、既設セグメント５ａと次に組立てるセグメント５の
   位置合せを行うようにしてなるトンネル覆工用セグメン
   トの位置合せ装置。