JPH10102997A - セグメント組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セグメント組立装置において、低コストで油
圧アクチュエータを高速駆動させることができ、かつ精
度の良いセグメント位置決めを可能にする。 【解決手段】 油圧ポンプ１１１と押付ジャッキ４０と
の間には、押付ジャッキ４０に供給される圧油の流量を
制御する大流量用の電磁比例流量制御弁１１２と小流量
用のサーボ弁１１３とが並列に接続されている。制御演
算部１００は、ストロークセンサ９２の計測値に基づい
て、押付ジャッキ４０が目標ストローク位置より手前の
ストローク位置に達すると電磁比例流量制御弁１１２を
閉弁するようなバルブ指令値を求め、このバルブ指令値
に応じた制御信号を電磁比例流量制御弁１１２に出力
し、押付ジャッキ４０が目標ストローク位置に達すると
サーボ弁１１３を閉弁するようなバルブ指令値を求め、
このバルブ指令値に応じた制御信号をサーボ弁１１３に
出力する。

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り、特に、シールド
掘進機内に搬入されたトンネル覆工用の組立セグメント
を既設セグメントの位置、姿勢に合わせてリング状に組
み立てるセグメント組立装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機により軟弱地盤を掘削し
てトンネルを構築するシールド工法においては、トンネ
ル覆工用の組立セグメントをシールド掘進機内に搬入し
た後、セグメント組立装置により組立セグメントを既設
セグメントの位置、姿勢に合わせてリング状に組み立て
る。

【０００３】セグメント組立装置は、例えば、セグメン
トを把持するセグメント把持部と、セグメント把持部を
トンネル周方向に移動させる旋回モータ、セグメント把
持部をトンネル径方向に移動させる押付ジャッキ、セグ
メント把持部をトンネル軸方向に移動させる前後ジャッ
キを含む複数のアクチュエータとを有し、セグメント把
持部で組立セグメントを把持した後、それらアクチュエ
ータを駆動してセグメント把持部をセグメント組立位置
に移動させ、組立セグメントを既設セグメントに対して
粗位置決めし、続いて組立セグメントと既設セグメント
とのずれを検出し、その検出データに基づいてそれらア
クチュエータを駆動して組立セグメントを既設セグメン
トに対して微位置決めし組み立てる。

【０００４】近年のセグメント組立装置では、セグメン
ト組立時間の短縮を目指して、大幅な改良が進められて
いる。例えば旋回モータの旋回速度を上げたり、押付ジ
ャッキのストローク速度を上げることによって、組立セ
グメントを粗位置決めする時間を短縮できる。このと
き、使用するアクチュエータを油圧アクチュエータとし
た場合、油圧アクチュエータを高速駆動させるには油圧
アクチュエータに大流量を送る必要があるため、油圧ポ
ンプと油圧アクチュエータとの間に大流量用の流量制御
弁を配置する。この大流量用の流量制御弁としては安価
な電磁比例流量制御弁を使用することもあるが、電磁比
例流量制御弁ではセグメント把持部の位置決め精度を十
分に確保できないので、通常は位置決め精度の確保のた
めに大流量用のサーボ弁を使用していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように流量制御弁を大流量用のサーボ弁とした場合は、
サーボ弁自体が非常に大きくなるので、大流量用の電磁
比例流量制御弁に比べて高コストになる。また、サーボ
弁は所定の流量を出すための前後差圧が大きいので、通
過抵抗が大きくなる。このため、組立セグメントの粗位
置決め時にセグメント把持部がセグメント組立位置に移
動している途中のようなそれほど高い精度の位置決め制
御を必要としない場合でも油温が上がりやすくなり、こ
れを防止するための冷却用の設備が過大になり、この点
でも高コストになる。

【０００６】本発明の目的は、低コストで油圧アクチュ
エータを高速駆動させることができ、かつ高精度なセグ
メント把持部の位置決めを可能にするセグメント組立装
置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

（１）上記の目的を達成するため、本発明は、セグメン
トを把持するセグメント把持部と、油圧ポンプからの圧
油により前記セグメント把持部を駆動する油圧アクチュ
エータと、前記油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間
に接続され、油圧アクチュエータに供給される圧油の流
量を制御するサーボ弁とを有するセグメント組立装置に
おいて、前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの
間に前記サーボ弁と並列に接続され、油圧アクチュエー
タに供給される圧油の流量を制御する電磁比例流量制御
弁と、前記セグメント把持部が目標位置に近づくと、ま
ず前記電磁比例流量制御弁を閉弁し、次いで前記サーボ
弁を閉弁する時間差閉弁手段とを有する構成とする。

【０００８】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、油圧ポンプと油圧アクチュエータ
との間にサーボ弁と並列に電磁比例流量制御弁を接続す
ることにより、油圧アクチュエータを高速で動かす場
合、サーボ弁をセグメント把持部の位置決めに必要な流
量の出せるものとし、電磁比例流量制御弁を大流量の出
せるものとすればよく、この場合はサーボ弁自体及び油
温上昇を防止するための冷却設備が小型で済み、これに
より低コストで油圧アクチュエータを高速駆動させるこ
とができる。また、時間差閉弁手段は、セグメント把持
部が目標位置に近づくと、まず電磁比例流量制御弁を閉
弁し、続いてサーボ弁を閉弁することにより、セグメン
ト把持部が目標位置に達する直前からはサーボ弁のみが
駆動され、これによりセグメント把持部を目標位置に精
度良く位置決めすることができる。

【０００９】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記セグメント把持部の位置を計測する位置計測手段
と、この位置計測手段の計測値を入力し、所定の演算処
理を行い、前記サーボ弁及び電磁比例流量制御弁に制御
信号を出力する制御手段とを更に有し、前記時間差閉弁
手段は、前記制御手段の一部として構成され、前記セグ
メント把持部が前記目標位置より手前の位置に達すると
前記電磁比例流量制御弁を閉弁し、前記セグメント把持
部が前記目標位置に達すると前記サーボ弁を閉弁するよ
う前記サーボ弁及び電磁比例流量制御弁に出力する制御
信号の出力タイミングを違える。

【００１０】（３）上記（２）において、好ましくは、
前記制御手段は、前記サーボ弁及び電磁比例流量制御弁
の指令値をそれぞれ演算する指令演算手段と、この指令
演算手段で演算した指令値をそれぞれ前記制御信号に変
換して出力する指令実行手段とを有し、前記時間差閉弁
手段は、前記指令演算手段の一部として構成され、前記
サーボ弁の指令値と前記電磁比例流量制御弁の指令値と
で閉弁するタイミングを違えることにより、前記制御信
号の出力タイミングを違える。

【００１１】（４）また、上記（２）において、好まし
くは、前記制御手段は、前記サーボ弁及び電磁比例流量
制御弁の指令値をそれぞれ演算する指令演算手段と、こ
の指令演算手段で演算した指令値をそれぞれ前記制御信
号に変換して出力する指令実行手段とを有し、前記時間
差閉弁手段は、前記指令実行手段の一部として構成さ
れ、前記サーボ弁の指令値を制御信号に変換する特性と
前記電磁比例流量制御弁の指令値を制御信号に変換する
特性とに所定の関係を持たせることにより、前記制御信
号の出力タイミングを違える。

【００１２】（５）また、上記（１）において、好まし
くは、前記時間差閉弁手段は、前記サーボ弁及び電磁比
例流量制御弁の一部として構成され、これらの入力電流
に対する不感帯に所定の関係を持たせることにより閉弁
タイミングを違える。

【００１３】（６）また、上記（２）において、好まし
くは、前記制御手段は、前記位置計測手段の計測値と目
標位置の差を計算し、この差により前記サーボ弁に対す
るフィードバック制御の指令値を演算し、サーボ弁の閉
弁するタイミングを決定すると共に、前記電磁比例流量
制御弁に対してはオープン制御の指令値を演算する指令
演算手段と、この指令演算手段で演算した指令値をそれ
ぞれ前記制御信号に変換して出力する指令実行手段とを
有し、前記時間差閉弁手段は、前記指令演算手段の一部
として構成され、前記サーボ弁の指令値と前記電磁比例
流量制御弁の指令値とで閉弁するタイミングを違えるこ
とにより、前記制御信号の出力タイミングを違える。

【００１４】（７）上記（６）において、好ましくは、
前記時間差閉弁手段は、前記電磁比例流量制御弁の閉弁
するタイミングを前記位置計測手段の計測値により決定
する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。まず本発明の第１の実施形態を図
１〜図１１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１０のシールド本体１の
後部に配置されている。シールド本体１のリングガータ
部１ａにはブラケット１ｂが取り付けられ、このブラケ
ット１ｂには複数個のローラ１２が支持されている。

【００１６】エレクタ２はエレクタリング３１を有し、
このエレクタリング３１は矩形断面のリングであり、ロ
ーラ１２に旋回自在に支持されている。また、エレクタ
リング３１は、シールド本体１の内殻部材１ｃに取り付
けられた油圧式の旋回モータ１１の駆動により、その旋
回モータ１１の出力軸に取り付けたピニオン１３及び旋
回モータ１１の内径部に取り付けられた図示しないギヤ
を介して旋回する。また、旋回モータ１１の出力軸には
旋回モータ１１の回転数を計測する回転センサ９１が設
けられている。

【００１７】エレクタリング３１のテール側端面には矩
形断面の左右一対のアーム３２がトンネル後方に突き出
して取り付けられ、アーム３２にはロッドガイド３６が
取り付けられている。ロッドガイド３６にはロッド３５
が押し付け方向（トンネル径方向）に摺動自在に設置さ
れ、ロッド３５の一端には略門型の吊りビーム３７が取
り付けられている。吊りビーム３７及びロッドガイド３
６のテール側端部には油圧式の押付ジャッキ４０が取り
付けられ、この押付ジャッキ４０により吊りビーム３７
は押し付け方向に摺動する。また、押付ジャッキ４０に
はストローク位置を計測するストロークセンサ９２が内
蔵されている。

【００１８】吊りビーム３７の下面にはセグメント把持
部５０が取り付けられ、このセグメント把持部５０は油
圧式の前後ジャッキ５１によりトンネル前後方向（トン
ネル軸方向）に摺動する。また、前後ジャッキ５１には
ストローク位置を計測するストロークセンサ９３が内蔵
されている。セグメント把持部５０の下部にはセグメン
ト６を吊る為の部材である把持用ネジ３８が設けられ、
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図示しない駆動モータによりグラウ
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。

【００１９】また、本実施形態のセグメント組立装置
は、図３に示すように、入力装置１０１と、制御装置１
１０と、旋回モータ駆動装置１０３と、押付ジャッキ駆
動装置１０４と、前後ジャッキ駆動装置１０５とを有し
ている。入力装置１０１は例えばパソコンである。制御
装置１１０は回転センサ９１、ストロークセンサ９２，
９３の計測値及び入力装置１０１からの信号に基づいて
所定の処理を行い、その結果を制御信号として出力す
る。旋回モータ駆動装置１０３、押付ジャッキ駆動装置
１０４、前後ジャッキ駆動装置１０５は、制御装置１１
０の制御信号に応じて旋回モータ１１、押付ジャッキ４
０、前後ジャッキ５１をそれぞれ駆動する。

【００２０】図４に入力装置１０１及び制御装置１１０
のうち押付ジャッキ４０に係わる部分のみと、押付ジャ
ッキ駆動装置１０４の詳細を示す。図示はしないが、旋
回モータ１１も上記と同様な構成により制御される（後
述）。また、前後ジャッキ５１は従来の構成により制御
される。

【００２１】図４において、押付ジャッキ駆動装置１０
４は、油圧ポンプ１１１と、油圧ポンプ１１１と押付ジ
ャッキ４０との間に接続され、押付ジャッキ４０に供給
される圧油の流量を制御する電磁比例流量制御弁（以
下、略して電磁比例弁という）１１２と、油圧ポンプ１
１１と押付ジャッキ４０との間に電磁比例弁１１２と並
列に接続され、押付ジャッキ４０に供給される圧油の流
量を制御するサーボ弁１１３とを有している。ここで、
電磁比例弁１１２は大流量の出せる大流量用のバルブで
あり、サーボ弁１１３は位置決めに必要な程度の流量
（例えば電磁比例弁１１２の約１／５から１／２の流
量）だけ出せばよい小流量用のバルブである。

【００２２】入力装置１０１は操作部１０１Ａと演算部
１０１Ｂとを有している。操作部１０１Ａは例えばキー
ボードであり、オペレータはこれにより押付ジャッキ４
０の位置決め制御に関するパラメータ（後述）の入力や
起動等の指示を行う。演算部１０１Ｂは操作部１０１Ａ
からの起動の指示により、操作部１０１Ａで入力された
パラメータを含む位置決め制御に必要なパラメータを出
力する。

【００２３】１００は制御装置１１０に含まれる押付ジ
ャッキ４０に係わる制御演算部であり、この制御演算部
１００は、演算部１００Ａと、変換部１００Ｂと、電磁
比例弁用位置決め演算部１００Ｃと、サーボ弁用位置決
め演算部１００Ｄと、電磁比例弁用アンプ１００Ｅと、
サーボ弁用アンプ１００Ｆとを有している。

【００２４】演算部１００Ａは、入力装置１０１から送
られてきたパラメータを用いて押付ジャッキ４０の目標
ストローク位置の増分（後述）を計算し、この増分を電
磁比例弁１１２及びサーボ弁１１３の指令値として所定
のタイミングで電磁比例弁用位置決め演算部１００Ｃ及
びサーボ弁用位置決め演算部１００Ｄにそれぞれ出力す
る。変換部１００Ｂは、ストロークセンサ９２の計測値
を入力し、これを単位時間当たりの変化量即ち増分に変
換する等の処理を行う。電磁比例弁用位置決め演算部１
００Ｃは、演算部１００Ａで求めた電磁比例弁１１２の
指令値（目標ストローク位置の増分）と変換部１００Ｂ
で変換された計測値の増分との偏差を求め、その偏差に
基づいて比例、微分、積分などの演算（ＰＩＤ制御演
算）を行い電磁比例弁１１２用のバルブ指令値を求め
る。サーボ弁用位置決め演算部１００Ｄも電磁比例弁用
位置決め演算部１００Ｃと同様にしてサーボ弁１１３用
のバルブ指令値を求める。

【００２５】電磁比例弁用アンプ１００Ｅは電磁比例弁
用位置決め演算部１００Ｃで求めた電磁比例弁１１２用
のバルブ指令値（電圧値）を変換特性（電圧−電流特
性）に従って制御信号（電流値）に変換して出力し、サ
ーボ弁用アンプ１００Ｆはサーボ弁用位置決め演算部１
００Ｄで求めたサーボ弁１１３用のバルブ指令値を変換
特性に従って制御信号に変換して出力する。

【００２６】図５に電磁比例弁１１２及びサーボ弁１１
３の一般的な起動特性を示す。この図５において、
（ａ）が立ち上がり特性、（ｂ）が立ち下がり特性を表
しており、また、（ａ）の線図Ａｕが電磁比例弁１１２
の特性、線図Ｂｕがサーボ弁１１３の特性を表し、
（ｂ）の線図Ａｄが電磁比例弁１１２の特性、線図Ｂｄ
がサーボ弁１１３の特性を表している。（ａ）から分か
るように、バルブ開度が０％〜１００％になるまでに要
する時間は、サーボ弁１１３がＴ１時間、電磁比例弁１
１２はＴ２時間となっており、サーボ弁１１３は電磁比
例弁１１２に比べてかなり立ち上がりが早い。また、
（ｂ）から分かるように、バルブ開度が１００％〜０％
になるまでに要する時間は、サーボ弁１１３がＴ３時
間、電磁比例弁１１２はＴ４時間となっており、サーボ
弁１１３は電磁比例弁１１２に比べてかなり立ち下がり
が早い。

【００２７】図６に電磁比例弁１１２の電流−流量特性
（実線の線図Ｃ１，Ｃ２）及びサーボ弁１１３の電流−
流量特性（点線の線図Ｄ）を示す。この図から分かるよ
うに、電磁比例弁１１２は線図Ｃ１，Ｃ２の特性を持つ
２つの電磁弁を組み合わせたものであり、それぞれ不感
帯ΔＩ（通常は２００ｍＡ程度）を持っている。ここ
で、線図Ｃ１は電磁比例弁１１２のＡ操作部（図４参
照）側の特性であり、線図Ｃ２は電磁比例弁１１２のＢ
操作部（図４参照）側の特性である。また、図６ではサ
ーボ弁１１３を不感帯なしとして示しているが、実際に
はサーボ弁１１３も微小の不感帯を持っている。更に、
電磁比例弁１１２にはヒステリシスがあり、立ち上がり
時と立ち下がり時の不感帯が多少異なることが多い。

【００２８】本実施形態では、電磁比例弁１１２の不感
帯ΔＩを微少にし操作性を向上させるために、図４の電
磁比例弁用アンプ１００Ｅで示すように、電圧−電流特
性をずらすオフセット調整を行っている。このようにオ
フセット調整された電磁比例弁用位置決め演算部１００
Ｃのバルブ指令値に対する電磁比例弁１１２の流量特性
は図７に示すようになる。

【００２９】以上のようにオフセット調整した場合、電
磁比例弁用アンプ１００Ｅ及びサーボ弁用アンプ１００
Ｆに同じバルブ指令値を同時に与えると、電磁比例弁１
１２及びサーボ弁１１３への制御信号の出力タイミング
が同じになる。しかし、前述したように電磁比例弁１１
２の立ち下がり特性はサーボ弁１１３に比べてかなり遅
いため、電磁比例弁１１２及びサーボ弁１１３の閉弁時
にはそれらの干渉が起きることが考えられる。すなわ
ち、押付ジャッキ４０が目標ストローク位置に達する
と、電磁比例弁１１２を閉弁するための制御信号（電流
値Ｉ₀）とサーボ弁１１３を閉弁するための制御信号
（電流値ほぼ０）が同時に出力され、サーボ弁１１３は
応答性が速いためすぐに全閉状態になるが、電磁比例弁
１１２は応答性が遅いため油を予定以上に流れてしま
う。このため、位置決め精度が悪くなり、場合によって
はハンチングを起こす。

【００３０】上記のような不具合を防止するため、本実
施形態では、電磁比例弁１１２用のバルブ指令値とサー
ボ弁１１３用のバルブ指令値とで閉弁するタイミングを
違えることにより、電磁比例弁１１２を閉弁するための
制御信号がサーボ弁１１３を閉弁するための制御信号よ
りも早く出力されるようにしている。

【００３１】以上のような動作を行うための入力装置１
０１の演算部１０１Ｂ及び制御部１００の演算部１００
Ａの処理の詳細を図８〜図１１を用いて説明する。

【００３２】図８は入力装置１０１の演算部１０１Ｂの
処理の詳細を示すものである。まず、オペレータは操作
部（キーボード）１０１Ａを用い、前述したように押付
ジャッキ４０の位置決め制御用のパラメータを入力す
る。このパラメータには、図９に示すような押付ジャッ
キ４０の目標立上速度変化率（目標加速度）Ｐ、目標速
度Ｑ、目標立下速度変化率（目標減速度）Ｒ、セグメン
ト６の目標組立押付位置に対応する押付ジャッキ４０の
組立目標ストローク位置Ｓからどの位手前の位置で電磁
比例弁１１２を閉じるかの目標減速距離Ｘが含まれる。
また、セグメント目標組立押付位置は設計値または一工
程前のセグメント組立制御の演算情報として予め求めら
れており、組立目標ストローク位置Ｓは事前にこの値か
ら計算して求めておく。これらの入力値及び計算値は演
算部１０１Ｂのメモリ（図示せず）に記憶しておく。

【００３３】まず手順２０１において、操作部（キーボ
ード）１０１Ａの起動用キーが押されたかどうかを判断
し、起動用キーが押されたと判断されたときは手順２０
２に進み、予めメモリに記憶しておいた目標加速度Ｐ、
目標速度Ｑ、目標減速度Ｒ、組立目標ストローク位置
Ｓ、目標減速距離Ｘの各種パラメータを制御演算部１０
０に出力する。

【００３４】制御演算部１００の演算部１００Ａでは、
図１０に示すように、まず手順２１１において、入力装
置１０１から目標加速度Ｐ、目標速度Ｑ、目標減速度
Ｒ、組立目標ストローク位置Ｓ、目標減速距離Ｘの各種
パラメータを入力したかどうかを判断し、これらを入力
したと判断されると手順２１２に進み、目標加速度Ｐ、
目標速度Ｑ、目標減速度Ｒを用いて加速制御用指令値Ａ
ａ、定速制御用指令値Ａｂ、減速制御用指令値Ａｃを計
算するとともに、電磁比例弁１１２の立下減速開始目標
ストローク位置Ｖ及びサーボ弁１１３の立下減速開始目
標ストローク位置Ｕを計算する。この詳細を以下に説明
する。

【００３５】まず、目標加速度Ｐを積分して速度を求
め、この速度に単位時間ΔＴを乗じて単位時間当たりの
目標ストローク位置の変化量（増分）ΔＳ₁を求め、こ
の増分ΔＳ₁を加速制御用指令値Ａａとする。この増分
ΔＳ₁の指令値Ａａは、図１１に示すように時間Ｔの経
過とともに増加する値である。また、目標速度Ｑに単位
時間ΔＴを乗じて単位時間当たりの目標ストローク位置
の変化量（増分）ΔＳ₂を求め、この増分ΔＳ₂を定速制
御用指令値Ａｂとする。この増分ΔＳ₂の指令値Ａｂ
は、図１１に示すように時間Ｔの経過に対して一定の値
である。更に、目標減速度Ｒを積分して速度を求め、こ
の速度に単位時間ΔＴを乗じて単位時間当たりの目標ス
トローク位置の変化量（増分）ΔＳ₃を求め、この増分
ΔＳ₃を減速制御用指令値Ａｃとする。この増分ΔＳ₃の
指令値Ａｃは、図１１に示すように時間Ｔの経過ととも
に減少する値である。以上において、増分ΔＳ₁，Δ
Ｓ₂，ΔＳ₃（指令値Ａａ，Ａｂ，Ａｃ）は単位時間当た
りの位置変化量なので、速度のパラメータとなる。

【００３６】また、電磁比例弁１１２の立下減速開始目
標ストローク位置Ｖは、組立目標ストローク位置Ｓから
目標減速距離Ｘを減ずることによって求まり、サーボ弁
１１３の立下減速開始目標ストローク位置Ｕは、増分Δ
Ｓ₃を積分して図９に示す減速距離Ｙを求め、組立目標
ストローク位置Ｓからその減速距離Ｙを減ずることによ
って求まる。

【００３７】続いて手順２１３において、指令値Ａａ
（増分ΔＳ₁）が目標速度Ｑ以下であるかどうかを判断
し、指令値Ａａが目標速度Ｑ以下であれば加速制御であ
るので、手順２１４で指令値Ａａを電磁比例弁用位置決
め演算部１００Ｃ及びサーボ弁用位置決め演算部１００
Ｄにそれぞれ出力する。

【００３８】手順２１３で指令値Ａａが目標速度Ｑ以下
でないと判断されると、定速制御に移行すべく手順２１
５に進み、増分ΔＳ₁，ΔＳ₂を積分して求めた積算距離
が電磁比例弁１１２の立下減速開始目標ストローク位置
Ｖに達したかどうかを判断し、積算距離が立下減速開始
目標ストローク位置Ｖに達していなければ、手順２１６
で指令値Ａｂを電磁比例弁用位置決め演算部１００Ｃ及
びサーボ弁用位置決め演算部１００Ｄにそれぞれ出力す
る。

【００３９】手順２１５で積算距離が立下減速開始目標
ストローク位置Ｖに達したと判断されると、電磁比例弁
１１２を先行して閉じるべく手順２１７に進み、上記積
算距離がサーボ弁１１３の立下減速開始目標ストローク
位置Ｕに達したかどうかを判断し、積算距離が立下減速
開始目標ストローク位置Ｕに達していなければ、手順２
１８で指令値Ａｃを電磁比例弁用位置決め演算部１００
Ｃに出力し、指令値Ａｂをサーボ弁用位置決め演算部１
００Ｄに出力する。

【００４０】手順２１７で積算距離が立下減速開始目標
ストローク位置Ｕに達したと判断されると、電磁比例弁
１１２及びサーボ弁１１３の両方を閉じるべく手順２１
９に進み、指令値Ａｃを電磁比例弁用位置決め演算部１
００Ｃ及びサーボ弁用位置決め演算部１００Ｄの両方に
出力し、続いて手順２２０において、増分ΔＳ₁〜ΔＳ₃
を積分して求めた積算距離が組立目標ストローク位置Ｓ
に達したかどうかを判断し、積算距離が組立目標ストロ
ーク位置Ｓに達したと判断されると制御を終了する。

【００４１】以上のように電磁比例弁用位置決め演算部
１００Ｃ及びサーボ弁用位置決め演算部１００Ｄに指令
値Ａａ〜Ａｃが出力される結果、電磁比例弁用位置決め
演算部１００Ｃに対しては時間Ｔの経過に伴って図１１
のＡ₁で示されるような指令値が出力され、サーボ弁用
位置決め演算部１００Ｄに対しては時間Ｔの経過に伴っ
て図１１のＡ₀で示されるような指令値が出力される。
図１１中、Ｔ₁は加速制御用指令値Ａａが目標速度Ｑに
達した時刻、Ｔ₂は増分ΔＳ₁，ΔＳ₂を積分して求めた
積算距離が電磁比例弁１１２の立下減速開始目標ストロ
ーク位置Ｖに達した時刻、Ｔ₃は増分ΔＳ₁，ΔＳ₂を積
分して求めた積算距離がサーボ弁１１３の立下減速開始
目標ストローク位置Ｕに達した時刻、Ｔ₄は電磁比例弁
１１２の減速制御用指令値Ａｃが０になる時刻、Ｔ₅は
サーボ弁１１３の減速制御用指令値Ａｃが０になる時刻
である。

【００４２】電磁比例弁用位置決め演算部１００Ｃは指
令値Ａ₁（Ａａ〜Ａｃ）を入力し、ストロークセンサ９
２の計測値の増分との偏差を計算し、この偏差が０にな
るようＰＩＤ制御演算によりバルブ指令値Ｖａを計算
し、電磁比例弁用アンプ１００Ｅに出力する。このバル
ブ指令値Ｖａを図１２（ａ）の実線で示す。この図から
分かるように、バルブ指令値Ｖａも指令値Ａ₁に相似の
パターンとなる。電磁比例弁用アンプ１００Ｅは、その
バルブ指令値Ｖａを制御信号Ｉａに変換し、電磁比例弁
１１２に出力する。この制御信号Ｉａを図１２（ｂ）の
実線で示す。

【００４３】サーボ弁用位置決め演算部１００Ｄは指令
値Ａ₀（Ａａ〜Ａｃ）を入力し、上記と同様にしてバル
ブ指令値Ｖｂを計算し、サーボ弁用アンプ１００Ｆに出
力する。このバルブ指令値Ｖｂを図１２（ａ）の点線で
示す。なお、時刻Ｔ₂までのバルブ指令値Ｖｂはバルブ
指令値Ｖａと同じである。サーボ弁用アンプ１００Ｆ
は、そのバルブ指令値Ｖｂを制御信号Ｉｂに変換し、サ
ーボ弁１１３に出力する。この制御信号Ｉｂを図１２
（ｂ）の点線で示す。

【００４４】以上のように指令値（目標ストローク位置
の増分）Ａ₁，Ａ₀及びバルブ指令値Ｖａ，Ｖｂを求め、
制御信号Ｉａ，Ｉｂにより電磁比例弁１１２及びサーボ
弁１１３を制御する結果、電磁比例弁１１２及びサーボ
弁１１３を通過する流量は図１２（ｃ）に示すようにな
る。

【００４５】まず加速制御時は、図１２（ｃ）の点線Ｚ
ｂで示すように応答性の速いサーボ弁１１３が最初に開
弁し、次いで実線Ｚａで示すように応答性の遅い電磁比
例弁１１２が開弁し、押付ジャッキ４０にそれらの流量
を合計した流量Ｚが供給され、押付ジャッキ４０が駆動
し始める。

【００４６】時刻Ｔ₁になると、バルブ指令値Ｖａ，Ｖ
ｂがともに定速制御時のものとなるため、電磁比例弁１
１２の出力流量Ｚａ及びサーボ弁１１３の出力流量Ｚｂ
がともにほぼ一定となり、合計の出力流量Ｚも所定値Ｚ
₀に保持され、押付ジャッキ４０は一定の速度でストロ
ークする。ここで、電磁比例弁１１２は大流量用のバル
ブであるため、押付ジャッキ４０は高速でストロークす
る。

【００４７】その後時刻Ｔ₂になると、電磁比例弁１１
２のバルブ指令値Ｖａは減速制御時のものとなるため、
電磁比例弁１１２の出力流量Ｚａが減少していく。そし
て時刻Ｔ₃に達すると、サーボ弁１１３のバルブ指令値
Ｖｂも減速制御時のものとなり、時刻Ｔ₄でバルブ指令
値Ｖｂが所定レベル以下になるとサーボ弁１１３のの出
力流量Ｚｂも減少し始める。

【００４８】一方、時刻Ｔ₄となり、押付ジャッキ４０
が組立目標ストローク位置ＳよりＸだけ手前のストロー
ク位置に達すると、電磁比例弁１１２のバルブ指令値Ｖ
ａが０になり、電磁比例弁１１２は閉弁する。ただし、
上述したように電磁比例弁１１２は応答性の遅いため、
しばらくしてから全閉状態となる。そして時刻Ｔ₅にな
り、押付ジャッキ４０が組立目標ストローク位置Ｓに達
すると、サーボ弁１１３のバルブ指令値Ｖｂも０にな
り、応答性の速いサーボ弁１１３はすぐに全閉状態とな
る。

【００４９】以上において、ストロークセンサ９２はセ
グメント把持部５０のトンネル径方向の位置を計測する
位置計測手段を構成し、回転センサ９１はセグメント把
持部５０のトンネル周方向の位置を計測する位置計測手
段を構成する。制御演算部１００の演算部１００Ａ、変
換部１００Ｂ、電磁比例弁用位置決め演算部１００Ｃ、
サーボ弁用位置決め演算部１００Ｄは、サーボ弁１１３
及び電磁比例弁１１２のバルブ指令値をそれぞれ演算す
る指令演算手段を構成し、電磁比例弁用アンプ１００Ｅ
及びサーボ弁用アンプ１００Ｆは、指令演算手段で演算
したバルブ指令値をそれぞれ制御信号に変換して出力す
る指令実行手段を構成する。制御演算部１００の演算部
１００Ａの手順２１５〜２２０、変換部１００Ｂ、電磁
比例弁用位置決め演算部１００Ｃ、サーボ弁用位置決め
演算部１００Ｄは、指令演算手段の一部として構成さ
れ、サーボ弁１１３のバルブ指令値と電磁比例弁１１２
のバルブ指令値とで閉弁するタイミングを違えることに
より、制御信号の出力タイミングを違える時間差閉弁手
段を構成する。

【００５０】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、油圧ポンプ１１１と押付ジャッキ４０との間に、大
流量を出せる大流量用の電磁比例弁１１２及び位置決め
に必要な流量だけ出せる小流量用のサーボ弁１１３を並
列に接続したので、サーボ弁１１３自体や油温上昇を防
止するための冷却設備も小型で済む。また、制御演算部
１００は、押付ジャッキ４０が組立目標ストローク位置
より手前のストローク位置に達すると、電磁比例弁１１
２を閉弁するので、その後はサーボ弁１１３のみにより
押付ジャッキ４０を確実に組立目標ストローク位置に到
達させることができる。以上により、低コストで押付ジ
ャッキ４０を高速駆動することができ、かつセグメント
把持部５０をトンネル径方向の目標位置に精度良く位置
決めすることができる。また、旋回モータ１１も押付ジ
ャッキ４０と同様な構成により駆動するので、低コスト
で旋回モータ１１を高速駆動することができ、かつセグ
メント把持部５０をトンネル周方向の目標位置に精度良
く位置決めすることができる。

【００５１】また、サーボ弁１１３は小流量用のバルブ
であるため、大流量用のものに比べて所定の流量を出す
ためのエネルギーが小さくて済み、セグメント把持部５
０をセグメント組立装置に移動させる途中等それほど高
い位置決め精度を必要としない場合に、無駄なエネルギ
ーを消費することがない。また、押付ジャッキ４０及び
旋回モータ１１を高速で駆動するため、セグメント組立
時間を短縮できる。

【００５２】本発明の第２の実施形態を図１３〜図１７
により説明する。本実施形態は、第１の実施形態におい
て電磁比例弁用アンプ１００Ｅの変換特性とサーボ弁用
アンプ１００Ｆの変換特性との関係により制御信号の出
力タイミングを違えるようにするものである。図中、第
１の実施形態と同等の部材及び手順には同じ符号を付
し、その説明を省略する。

【００５３】図１３において、本実施形態の制御演算部
１００αは、演算部１００Ａαと、変換部１００Ｂと、
位置決め演算部１００Ｄαと、電磁比例弁用アンプ１０
０Ｅαと、サーボ弁用アンプ１００Ｆとを有している。
演算部１００Ａαは、入力装置１０１から送られてきた
パラメータ（ここでは、目標加速度Ｐ、目標速度Ｑ、目
標減速度Ｒ、組立目標ストローク位置Ｓ）を用いて押付
ジャッキ４０の目標ストローク位置の増分を計算し、こ
の増分を電磁比例弁１１２及びサーボ弁１１３の指令値
として位置決め演算部１００Ｄαに出力する。この演算
部１００Ａαの演算処理の詳細については後述する。

【００５４】位置決め演算部１００Ｄαは、演算部１０
０Ａαで求めた指令値（目標ストローク位置の増分）と
変換部１００Ｂで変換された計測値の増分との偏差を求
め、その偏差に基づいてＰＩＤ制御演算を行い電磁比例
弁１１２及びサーボ弁１１３のバルブ指令値を求め、こ
れを電磁比例弁用アンプ１００Ｅα及びサーボ弁用アン
プ１００Ｆの両方に出力する。

【００５５】電磁比例弁用アンプ１００Ｅαは、前述し
たオフセット調整を行わずに、電磁比例弁１１２の不感
帯ΔＩ（図６参照）をそのまま残した変換特性（電圧−
電流特性）を有している。そのため、位置決め演算部１
００Ｄαで演算したバルブ指令値に対する電磁比例弁１
１２の流量特性は図１４に示すようになり、立ち上がり
時はバルブ指令値がＶ₀（この時の制御信号はＩ₀）にな
るまでは電磁比例弁１１２は開弁せず、立ち下がり時は
バルブ指令値がＶ₀になると電磁比例弁１１２は閉弁す
る。なお、電磁比例弁用アンプ１００Ｅαの変換特性
は、特に図１３で示すようなものに限らず状況に応じて
ずらせばよい。変換部１００Ｂ及びサーボ弁用アンプ１
００Ｆは、いずれも図４で示したものと同じである。

【００５６】演算部１００Ａαでは、図１５に示すよう
に、まず手順２１１＊において、入力装置１０１から目
標加速度Ｐ、目標速度Ｑ、目標減速度Ｒ、組立目標スト
ローク位置Ｓの各種パラメータを入力したかどうかを判
断し、これらを入力したと判断されると手順２１２＊に
進み、目標加速度Ｐ、目標速度Ｑ、目標減速度Ｒを用い
て加速制御用指令値Ａａ、定速制御用指令値Ａｂ、減速
制御用指令値Ａｃを計算するとともに、電磁比例弁１１
２及びサーボ弁１１３の立下減速開始目標ストローク位
置Ｕを計算する。これらの計算は、図１０の手順２１２
と同じようにして行う。

【００５７】そして、手順２１３で指令値Ａａが目標速
度Ｑ以下であると判断されると、手順２１４＊で指令値
Ａａを位置決め演算部１００Ｄαに出力し、手順２１３
で指令値Ａａが目標速度Ｑ以下でないと判断されると、
手順２１７に進む。手順２１７で増分ΔＳ₁，ΔＳ₂（前
述）を積分して求めた積算距離が立下減速開始目標スト
ローク位置Ｕに達していないと判断されると、手順２１
６＊で指令値Ａｂを位置決め演算部１００Ｄαに出力
し、積算距離が立下減速開始目標ストローク位置Ｕに達
したと判断されると、手順２１９＊で指令値Ａｃを位置
決め演算部１００Ｄαに出力する。この後の処理は、図
１０と同じである。

【００５８】以上のような処理により、位置決め演算部
１００Ｄαには時間Ｔの経過に伴って図１６で示される
ような指令値（ストローク位置の増分）Ａａ〜Ａｃが出
力される。図１６中、Ｔ₁αは加速制御用指令値Ａａが
目標速度Ｑに達した時刻、Ｔ₂αは増分ΔＳ₁，ΔＳ₂を
積分して求めた積算距離が立下減速開始目標ストローク
位置Ｕに達した時刻、Ｔ₃αは減速制御用指令値Ａｃが
０になる時刻である。

【００５９】位置決め演算部１００Ｄαは指令値Ａａ〜
Ａｃを入力し、ストロークセンサ９２の計測値の増分と
の偏差を計算し、この偏差が０になるようＰＩＤ制御演
算によりバルブ指令値Ｖ_abを計算し、電磁比例弁用アン
プ１００Ｅ＊及びサーボ弁用アンプ１００Ｆに出力す
る。このバルブ指令値Ｖ_abを図１７（ａ）に示す。電磁
比例弁用アンプ１００Ｅ＊は、そのバルブ指令値Ｖ_abを
図１７（ｂ）の実線で示すような制御信号Ｉａに変換
し、電磁比例弁１１２に出力する。サーボ弁用アンプ１
００Ｆは、そのバルブ指令値Ｖ_abを図１７（ｂ）の点線
で示すような制御信号Ｉｂに変換し、サーボ弁１１３に
出力する。これらの制御信号Ｉａ，Ｉｂにより電磁比例
弁１１２及びサーボ弁１１３を制御する結果、電磁比例
弁１１２及びサーボ弁１１３を通過する流量は図１７
（ｃ）に示すようになる。

【００６０】まず加速制御時は、図１７（ｃ）の点線Ｚ
ｂで示すようにサーボ弁１１３が最初に開弁する。一
方、実線Ｚａで示す電磁比例弁１１２は不感帯ΔＩを持
っているため、バルブ指令値Ｖ_abが所定値Ｖ₀になる時
刻Ｔｕになったときに開弁する。 時刻Ｔ₁αになる
と、バルブ指令値Ｖ_abが定速制御時のものとなるため、
電磁比例弁１１２の出力流量Ｚａ及びサーボ弁１１３の
出力流量Ｚｂがともにほぼ一定となり、合計の出力流量
Ｚも所定値Ｚ₀に保持され、押付ジャッキ４０は一定の
速度でストロークする。

【００６１】その後時刻Ｔ₂αになると、バルブ指令値
Ｖ_abは減速制御時のものとなるため、電磁比例弁１１２
の出力流量Ｚａが減少していく。そして時刻Ｔｄにバル
ブ指令値Ｖ_abが所定値Ｖ₀になると、サーボ弁１１３の
出力流量Ｚｂも減少し始めるとともに、電磁比例弁１１
２の不感帯ΔＩが利いて電磁比例弁１１２は閉弁する。

【００６２】そして時刻Ｔ₃αになり、押付ジャッキ４
０が組立目標ストローク位置Ｓに達すると、サーボ弁１
１３のバルブ指令値Ｖ_abが０になり、サーボ弁１１３が
閉弁する。

【００６３】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、電磁比例弁用アンプ１００Ｅαの変換特性とサーボ
弁用アンプ１００Ｆの変換特性との関係により、電磁比
例弁１１２の不感帯ΔＩを生かして電磁比例弁１１２を
サーボ弁１１３よりも先に閉弁させるので、第１の実施
形態と同様に、低コストで押付ジャッキ４０及び旋回モ
ータ１１を高速駆動でき、かつセグメント把持部５０を
目標位置に精度良く位置決めできる。

【００６４】また、位置決め演算部１００Ｄαで演算し
たバルブ指令値を電磁比例弁用アンプ１００Ｅα及びサ
ーボ弁用アンプ１００Ｆの両方に同時に出力するので、
位置決め演算部１００Ｄαに出力する指令値（ストロー
ク位置の増分）Ａａ〜Ａｃを演算する演算部１００Ａα
の処理が簡単になる。

【００６５】本発明の第３の実施形態を図１８〜図２０
により説明する。本実施形態は、第２の実施形態におい
て電磁比例弁１１２の不感帯を変えることにより電磁比
例弁１１２及びサーボ弁１１３の閉弁タイミングを違え
るようにしたものである。図中、第１及び第２の実施形
態と同等の部材及び手順には同じ符号を付し、その説明
を省略する。

【００６６】図１８において、本実施形態の押付ジャッ
キ駆動装置１０４＊の電磁比例弁１１２＊は、図１９の
実線図Ｃ１＊，Ｃ２＊で示すような変換特性（電流−流
量特性）を持っており、入力電流に対する不感帯ΔＩ＊
が第１の実施形態（一点鎖線図Ｃ１，Ｃ２）における電
磁比例弁１１２の不感帯ΔＩよりも大きい。この不感帯
は、例えば電磁比例弁に設けられたバネの強さを変えた
り、電磁比例弁のスプールに設けられたノッチの先端位
置を変えることにより設定することができる。なお、こ
こでは電磁比例弁１１２＊の不感帯をΔＩ＊としたが、
特にこれに限らず状況に応じて設定すればよい。

【００６７】本実施形態の制御演算部１００α＊は、図
１３に示す制御演算部１００αにおいて電磁比例弁用ア
ンプ１００Ｅαを図４に示す電磁比例弁用アンプ１００
Ｅとしたものであり、それ以外は制御演算部１００αと
同じであり、演算部１００Ａαも図１５に示すフローチ
ャートに従って演算処理する。これにより、位置決め演
算部１００Ｄαから出力されるバルブ指令値Ｖ_abは図２
０（ａ）に示すようになり、電磁比例弁用アンプ１００
Ｅ及びサーボ弁用アンプ１００Ｆから出力される制御信
号Ｉａ，Ｉｂは図２０（ｂ）に示すようになる。

【００６８】以上のように電磁比例弁１１２＊の不感帯
をΔＩより大きいΔＩ＊とするとともに、電磁比例弁１
１２及びサーボ弁１１３のバルブ指令値Ｖ_abを求め、制
御信号Ｉａ，Ｉｂにより電磁比例弁１１２及びサーボ弁
１１３を制御する結果、電磁比例弁１１２及びサーボ弁
１１３を通過する流量は図２０（ｃ）に示すようにな
る。図２０において、時刻Ｔｄにバルブ指令値Ｖ_abが所
定値Ｖ₀になると、電磁比例弁１１２への制御信号がＩ₁
になり、電磁比例弁１１２の不感帯ΔＩ＊が利いて電磁
比例弁１１２は閉弁する。そして時刻Ｔ₃αになり、押
付ジャッキ４０が組立目標ストローク位置Ｓに達する
と、サーボ弁１１３のバルブ指令値Ｖ_abが０になり、サ
ーボ弁１１３が閉弁する。

【００６９】以上のように本実施形態によれば、電磁比
例弁１１２＊の不感帯ΔＩ＊とサーボ弁１１３の不感帯
（微小）との関係により、電磁比例弁１１２＊の不感帯
ΔＩ＊を利用して電磁比例弁１１２をサーボ弁１１３よ
りも先に閉弁させるようにしたので、第１の実施形態と
同様に、低コストで押付ジャッキ４０及び旋回モータ１
１を高速駆動でき、かつセグメント把持部５０を目標位
置に精度良く位置決めできる。

【００７０】なお、以上説明した第１〜第３の実施形態
においては、電磁比例弁１１２及びサーボ弁１１３は同
時に開弁するものとしたが、特にこれに限らず、まず電
磁比例弁１１２を先に開弁し、その後電磁比例弁１１２
が閉弁する前にサーボ弁１１３を開弁するようにしても
よい。

【００７１】本発明の第４の実施形態を図２１〜図２５
により説明する。上述した第１〜第３の実施形態は旋回
モータ１１を押付ジャッキ４０と同様に駆動させるもの
としたが、本実施形態は大口径シールド用のエレクタ２
を高速で旋回させる際に生じる不具合を解消するように
旋回モータ１１を駆動するものである。図中、第１の実
施形態と同等の部材及び手順には同じ符号を付し、その
説明を省略する。

【００７２】大口径シールド用のエレクタ２ではセグメ
ント６のセグメント径が大きいため、旋回モータ１１に
は重い負荷（例えば、直径１０ｍクラスのトンネル施工
に用いられるセグメントで約４．８トン）がかかり、油
圧回路における圧油のバネ作用によりエレクタ２の旋回
に関する固有振動数が低くなる。この様な慣性が大きく
固有振動数の低い制御対称を上記第１〜第３の実施形態
のようにフィードバック制御により高速で回転させよう
とすると、フィードバックループのループゲインが大き
くなり、ハンチングが発生しやすくなる。そこで、本実
施形態では、旋回モータ１１を高速回転させるために大
流量を出す電磁比例弁１１２はフィードバック制御せず
にオープン制御し、位置決め制御に必要な流量だけを出
すサーボ弁１１３のみフィードバック制御する。

【００７３】図２１に入力装置１０１及び制御装置１１
０（図３参照）のうち旋回モータ１１に係わる部分（制
御演算部１００βとする）のみと、旋回モータ駆動装置
１０３の詳細を示す。旋回モータ駆動装置１０３の構成
は、図４に示す押付ジャッキ駆動装置１０４と同じであ
る。入力装置１０１は、演算部１０１Ｂ＊の機能が図４
に示す演算部１０１Ｂと異なり、その演算部１０１Ｂ＊
は操作部１０１Ａからの起動の指示及び制御演算部１０
０βからのパラメータ送出の指示により、旋回モータ１
１の位置決め制御に必要なパラメータを出力する。

【００７４】制御演算部１００βは、演算部１００Ａβ
と、変換部１００Ｂβと、位置決め演算部１００Ｄβ
と、電磁比例弁用アンプ１００Ｅβと、サーボ弁用アン
プ１００Ｆβとを有している。

【００７５】演算部１００Ａβは、入力装置１０１から
送られてきた電磁比例弁１１２の駆動に必要なパラメー
タを用いて電磁比例弁１１２用のオープン制御のバルブ
指令値を生成し、このバルブ指令値を電磁比例弁用アン
プ１００Ｅβに出力するとともに、サーボ弁１１３の駆
動に必要なパラメータの送出を入力装置１０１に指示
し、そのパラメータを用いて旋回モータ１１の目標回転
数の増分（後述）を計算し、この増分をサーボ弁１１３
の位置決め演算のための指令値として位置決め演算部１
００Ｄβに出力する。変換部１００Ｂβは、回転センサ
９１の計測値を入力し、これを単位時間当たりの変化量
（増分）に変換する等の処理を行う。位置決め演算部１
００Ｄβは、演算部１００Ａβで求めたサーボ弁１１３
の指令値（目標回転数の増分）と変換部１００Ｂβで変
換された計測値の増分との偏差を求め、その偏差に基づ
いてＰＩＤ制御演算を行いサーボ弁１１３用のフィード
バック制御のバルブ指令値を求める。

【００７６】電磁比例弁用アンプ１００Ｅβは演算部１
００Ａβで生成した電磁比例弁１１２用のバルブ指令値
を変換特性に従って制御信号に変換して出力し、サーボ
弁用アンプ１００Ｆβは位置決め演算部１００Ｄβで求
めたサーボ弁１１３用のバルブ指令値を変換特性に従っ
て制御信号に変換して出力する。なお、電磁比例弁用ア
ンプ１００Ｅβ及びサーボ弁用アンプ１００Ｆβの変換
特性は、それぞれ、図４で示した電磁比例弁用アンプ１
００Ｅ及びサーボ弁用アンプ１００Ｆの変換特性と同じ
である。

【００７７】図２２に入力装置１０１の演算部１０１Ｂ
＊の処理の詳細を示す。演算部１０１Ｂ＊のメモリ（図
示せず）には前述した旋回モータ１１の位置決め制御用
のパラメータが記憶されている。このパラメータには、
図２３に示すような電磁比例弁１１２の駆動による旋回
モータ１１の目標加速度Ｐ₁、目標速度Ｑ₁、目標減速度
Ｒ₁、サーボ弁１１３の駆動による旋回モータ１１の目
標加速度Ｐ₂、目標速度Ｑ₂、目標減速度Ｒ₂、セグメン
ト６の目標組立旋回位置に対応する旋回モータ１１の組
立目標回転数Ｓ＊、この組立目標回転数Ｓ＊からどの位
手前の位置で電磁比例弁１１２を閉じるかの目標減速距
離Ｘ＊が含まれる。

【００７８】まず手順３０１において、操作部１０１Ａ
の起動用キーが押されたかどうかを判断し、起動用キー
が押されたと判断されたときは手順３０２に進み、予め
メモリに記憶しておいた目標加速度Ｐ₁、目標速度Ｑ₁、
目標減速度Ｒ₁、組立目標回転数Ｓ＊、目標減速距離Ｘ
＊の各種パラメータを制御演算部１００βに出力する。
手順３０１で起動用キーが押されていないと判断された
ときは手順３０３において、制御演算部１００βからの
パラメータ送出指示信号を入力したかどうかを判断し、
パラメータ送出指示信号を入力したと判断されたときは
手順３０４に進み、予めメモリに記憶しておいた目標加
速度Ｐ₂、目標速度Ｑ₂、目標減速度Ｒ₂の各種パラメー
タを制御演算部１００βに出力する。

【００７９】図２４に制御演算部１００βの演算部１０
０Ａβの処理の詳細を示す。まず手順３１１において、
入力装置１０１から目標加速度Ｐ₁、目標速度Ｑ₁、目標
減速度Ｒ₁、組立目標回転数Ｓ＊、目標減速距離Ｘ＊の
各種パラメータを入力したかどうかを判断し、これらを
入力したと判断されると手順３１２に進み、目標加速度
Ｐ₁、目標速度Ｑ₁、目標減速度Ｒ₁に対応する電磁比例
弁１１２のオープン制御の加速制御用バルブ指令値
Ｖ_a1、定速制御用バルブ指令値Ｖ_a2、減速制御用バルブ
指令値Ｖ_a3のパターン信号を生成するとともに、組立目
標回転数Ｓ＊から目標減速距離Ｘ＊を減ずることによっ
て電磁比例弁１１２の立下減速開始目標回転数Ｖ＊を計
算する。バルブ指令値Ｖ_a1〜Ｖ_a3のパターン信号を図２
５（ａ）に示す。ここで、定速制御用バルブ指令値Ｖ_a2
は所定値Ｖ₀₀である。また、バルブ指令値Ｖ_a1〜Ｖ_a3を
まとめてバルブ指令値Ｖａとする。

【００８０】続いて手順３１３において、バルブ指令値
Ｖ_a1が所定値Ｖ₀₀以下であるかどうかを判断し、所定値
Ｖ₀₀以下であれば加速制御であるので、手順３１４でバ
ルブ指令値Ｖ_a1を電磁比例弁用アンプ１００Ｅβに出力
する。

【００８１】手順３１３でバルブ指令値Ｖ_a1が所定値Ｖ
₀₀以下でないと判断されると、定速制御に移行すべく手
順３１５に進み、回転センサ９１の計測値Ｗを入力し、
続いて手順３１６において、計測値Ｗが立下減速開始目
標回転数Ｖ＊に達したかどうかを判断し、立下減速開始
目標回転数Ｖ＊に達していなければ、手順３１７でバル
ブ指令値Ｖ_a2（＝所定値Ｖ₀₀）を電磁比例弁用アンプ１
００Ｅβに出力する。

【００８２】手順３１６で計測値Ｗが立下減速開始目標
回転数Ｖ＊に達したと判断されると、減速制御に移行す
べく手順３１８に進み、バルブ指令値Ｖ_a3を電磁比例弁
用アンプ１００Ｅβに出力する。その後手順３１９にお
いて、バルブ指令値Ｖ_a3が０になったかどうかを判断
し、バルブ指令値Ｖ_a3が０になると手順３２０でパラメ
ータ送出指示信号を入力装置１０１に出力する。

【００８３】続いて手順３３１において、入力装置１０
１から目標加速度Ｐ₂、目標速度Ｑ₂、目標減速度Ｒ₂の
各種パラメータを入力したかどうかを判断し、これらを
入力したと判断されると手順３３２に進み、目標加速度
Ｐ₂、目標速度Ｑ₂、目標減速度Ｒ₂を用いて位置決め演
算用の加速制御用指令値Ａａ、定速制御用指令値Ａｂ、
減速制御用指令値Ａｃを計算するとともに、サーボ弁１
１３の立下減速開始目標回転数Ｕ＊を計算する。この計
算処理の詳細については、図１０の手順２１２と同じな
ので省略する。

【００８４】続いて手順３３３において、指令値Ａａが
目標速度Ｑ₂以下であるかどうかを判断し、指令値Ａａ
が目標速度Ｑ₂以下であれば加速制御であるので、手順
３３４で指令値Ａａを位置決め演算部１００Ｄβに出力
する。手順３３３で指令値Ａａが目標速度Ｑ₂以下でな
いと判断されると、定速制御に移行すべく手順３３５に
進み、前述した増分ΔＳ₁，ΔＳ₂を積分して求めた積算
距離が立下減速開始目標数Ｕ＊に達したかどうかを判断
し、立下減速開始目標数Ｕ＊に達していなければ、手順
３３６で指令値Ａｂを位置決め演算部１００Ｄβに出力
する。手順３３５で積算距離が立下減速開始目標数Ｕ＊
に達したと判断されると、減速速制御に移行すべく手順
３３７に進み、指令値Ａｃを位置決め演算部１００Ｄβ
に出力する。続いて手順３３８において、前述した増分
ΔＳ₁〜ΔＳ₃を積分して求めた積算距離が組立目標回転
数Ｓ＊に達したかどうかを判断し、組立目標回転数Ｓ＊
に達したと判断されると制御を終了する。

【００８５】位置決め演算部１００Ｄβは演算部１００
Ａβで求めた指令値（目標回転数の増分）Ａａ〜Ａｃを
入力し、回転センサ９１の計測値の増分との偏差を計算
し、この偏差が０になるようＰＩＤ制御演算によりサー
ボ弁１１３用のフィードバック制御のバルブ指令値Ｖｂ
を計算し、サーボ弁用アンプ１００Ｆに出力する。この
バルブ指令値Ｖｂを図２５（ａ）に示す。なお、図２５
中、Ｔ₁βは前述した電磁比例弁１１２の加速制御用バ
ルブ指令値Ｖ_a1が所定値Ｖ₀₀に達した時刻、Ｔ₂βは回
転センサ９１の計測値Ｗが立下減速開始目標回転数Ｖ＊
に達した時刻、Ｔ₃βは電磁比例弁１１２の減速制御用
バルブ指令値Ｖ_a3が０になる時刻、Ｔ₄βはサーボ弁１
１３のバルブ指令値Ｖｂが０になる時刻である。

【００８６】電磁比例弁用アンプ１００Ｅ及びサーボ弁
用アンプ１００Ｆは、バルブ指令値Ｖａ，Ｖｂを制御信
号Ｉａ，Ｉｂにそれぞれ変換し、電磁比例弁１１２及び
サーボ弁１１３にそれぞれ出力する。これらの制御信号
Ｉａ，Ｉｂを図２５（ｂ）に示す。

【００８７】以上のようにバルブ指令値Ｖａ，Ｖｂを求
め、制御信号Ｉａ，Ｉｂにより電磁比例弁１１２及びサ
ーボ弁１１３を制御する結果、電磁比例弁１１２及びサ
ーボ弁１１３を通過する流量は図２５（ｃ）に示すよう
になる。

【００８８】まず図２５（ｃ）の実線Ｚａで示すよう
に、大流量用の電磁比例弁１１２が開弁し、旋回モータ
１１に圧油が供給され旋回モータ１１が駆動し始め、時
刻Ｔ₁βになると、電磁比例弁１１２のバルブ指令値Ｖ
ａは所定値Ｖ₀₀になるため、電磁比例弁１１２の出力流
量Ｚａがほぼ一定となり、旋回モータ１１は高速で回転
する。その後時刻Ｔ₂βになると、電磁比例弁１１２の
バルブ指令値Ｖａは減速制御時のものとなるため、電磁
比例弁１１２の出力流量Ｚａが減少していく。そして時
刻Ｔ₃βになると、電磁比例弁１１２のバルブ指令値Ｖ
ａが０になり、電磁比例弁１１２は閉弁する。ただし、
上述したように電磁比例弁１１２は応答性の遅いため、
しばらくしてから全閉状態となる。

【００８９】一方、時刻Ｔ₃βでは、図２５（ｃ）の点
線Ｚｂで示すように小流量用のサーボ弁１１３が開弁
し、旋回モータ１１が駆動し、その後時刻Ｔ₄βにな
り、旋回モータ１１が組立目標回転数Ｓ＊に達すると、
サーボ弁１１３のバルブ指令値Ｖｂが０になり、サーボ
弁１１３は閉弁する。

【００９０】以上において、制御演算部１００βの演算
部１００Ａβ、変換部１００Ｂβ、位置決め演算部１０
０Ｄβは、位置計測手段９１の計測値と目標位置の差を
計算し、この差によりサーボ弁１１３に対するフィード
バック制御のバルブ指令値を演算し、サーボ弁１１３の
閉弁するタイミングを決定すると共に、電磁比例弁１１
２に対してはオープン制御のバルブ指令値を演算する指
令演算手段を構成し、電磁比例弁用アンプ１００Ｅβ及
びサーボ弁用アンプ１００Ｆβは、この指令演算手段で
演算したバルブ指令値をそれぞれ制御信号に変換して出
力する指令実行手段を構成する。制御演算部１００βの
演算部１００Ａβの手順３１５〜３１９及び手順３３５
〜３３８、変換部１００Ｂβ、位置決め演算部１００Ｄ
βは、指令演算手段の一部として構成され、サーボ弁１
１３のバルブ指令値と電磁比例弁１１２のバルブ指令値
とで閉弁するタイミングを違えることにより、制御信号
の出力タイミングを違える時間差閉弁手段を構成する。

【００９１】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、最初に電磁比例弁１１２のみ開弁し、旋回モータ１
１が目標回転数に近づいたところで、電磁比例弁１１２
を閉弁すると共にサーボ弁１１３を開弁し、その後はサ
ーボ弁１１３のみにより位置決め制御を行うので、旋回
モータ１１を確実に目標回転数に到達させることができ
る。従って、第１の実施形態と同様に、低コストで旋回
モータ１１を高速駆動でき、かつセグメント把持部５０
をトンネル周方向の目標位置に精度良く位置決めするこ
とができる。

【００９２】また、上述したように慣性が大きく固有振
動数の低いエレクタ２をフィードバック制御により高速
で回転させようとすると、フィードバックループのルー
プゲインとの関係からハンチングが発生しやすくなる
が、本実施形態では旋回モータ１１を高速回転させるた
めの大流量用の電磁比例弁１１２の駆動をフィードバッ
ク制御ではなくオープン制御により行うので、旋回モー
タ１１を高速回転させる場合に発生するハンチングを防
止できる。

【００９３】本発明の第５の実施形態を図２６及び図２
７により説明する。本実施形態は、第４の実施形態にお
いてサーボ弁１１３を開弁するタイミングを早くしたも
のである。図中、第４の実施形態と同等の部材及び手順
には同じ符号を付し、その説明を省略する。

【００９４】本実施形態における制御演算部１００βの
演算部１００Ａβの演算処理の詳細を図２６に示す。こ
の図２６において、手順３１６で回転センサ９１の計測
値Ｗが立下減速開始目標回転数Ｖ＊に達したと判断され
ると、手順３１８でバルブ指令値Ｖ_a3を電磁比例弁用ア
ンプ１００Ｅβに出力するとともに、手順３２０でパラ
メータ送出指示信号を入力装置１０１に出力する。そし
て、手順３１９でバルブ指令値Ｖ_a3が０になったと判断
されると、電磁比例弁１１２のバルブ指令値Ｖａの出力
を終了する。これ以外の処理は、図２４で示したものと
同じである。

【００９５】以上のように構成した場合は、図２７に示
すように、時刻Ｔ₂βになると、電磁比例弁１１２の出
力流量Ｚａが減少していくとともに、サーボ弁１１３の
加速制御処理が開始されるためサーボ弁１１３が開弁す
る。そして、時刻Ｔ₄βより早い時刻Ｔ_4*βになると、
旋回モータ１１が組立目標回転数Ｓ＊に達し、サーボ弁
１１３のバルブ指令値Ｖｂが０になり、サーボ弁１１３
は閉弁する。

【００９６】本実施形態によれば、電磁比例弁１１２の
減速制御と同時にサーボ弁１１３の加速制御を開始させ
るので、第４の実施形態のものよりも位置決め制御時間
を短縮できる。

【００９７】なお、本実施形態では、電磁比例弁１１２
の減速制御開始と同時にサーボ弁１１３の加速制御を開
始させるものとしたが、サーボ弁１１３の加速制御開始
のタイミングはそれよりも前にしても良い。その場合
は、セグメント把持部５０の位置決め状態を見ながら決
める必要がある。また、第４及び第５の実施形態では、
旋回モータ１１についてのみ説明したが、押付ジャッキ
４０を旋回モータ１１と同様に駆動してもよい。

【００９８】

【発明の効果】本発明によれば、油圧アクチュエータの
高速駆動を安価に達成することができ、かつセグメント
把持部を目標位置に精度良く位置決めすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の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断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】図１に示すアクチュエータの制御系構成図であ
る。

【図４】図３に示す入力装置、制御装置及び押付ジャッ
キ駆動装置の詳細構成図である。

【図５】図４に示す電磁比例流量制御弁及びサーボ弁の
応答特性図である。

【図６】図４に示す電磁比例流量制御弁及びサーボ弁の
電流−流量特性図である。

【図７】図４に示す電磁比例流量制御弁のバルブ指令値
−流量特性図である。

【図８】図４に示す入力装置の演算部の演算処理の詳細
を示すフローチャートである。

【図９】図４に示す押付ジャッキの位置決め制御用のパ
ラメータを示す図である。

【図１０】図４に示す演算部の処理の詳細を示すフロー
チャートである。

【図１１】図４に示す演算部が演算する押付ジャッキの
目標ストローク位置増分（指令値）を示す図である。

【図１２】図４に示す位置決め演算部のバルブ指令値、
アンプの制御信号、電磁比例流量制御弁及びサーボ弁の
出力流量が時間とともに変化する様子を示す図である。

【図１３】本発明の第２の実施形態によるセグメント組
立装置の入力装置、制御装置及び押付ジャッキ駆動装置
の詳細構成図である。

【図１４】図１３に示す電磁比例流量制御弁のバルブ指
令値−流量特性図である。

【図１５】図１３に示す演算部の演算処理の詳細を示す
フローチャートである。

【図１６】図１３に示す演算部が演算する押付ジャッキ
の目標ストローク位置増分（指令値）を示す図である。

【図１７】図１３に示す位置決め演算部のバルブ指令
値、アンプの制御信号、電磁比例流量制御弁及びサーボ
弁の出力流量が時間とともに変化する様子を示す図であ
る。

【図１８】本発明の第３の実施形態によるセグメント組
立装置の入力装置、制御装置及び押付ジャッキ駆動装置
の詳細構成図である。

【図１９】図１８に示す電磁比例流量制御弁の応答特性
図である。

【図２０】図１８に示す位置決め演算部のバルブ指令
値、アンプの制御信号、電磁比例流量制御弁及びサーボ
弁の出力流量が時間とともに変化する様子を示す図であ
る。

【図２１】本発明の第４の実施形態によるセグメント組
立装置の入力装置、制御装置及び旋回モータ駆動装置の
詳細構成図である。

【図２２】図２１に示す入力装置の演算部の演算処理の
詳細を示すフローチャートである。

【図２３】図２１に示す旋回モータの位置決め制御用の
パラメータを示す図である。

【図２４】図２１に示す演算部の演算処理の詳細を示す
フローチャートである。

【図２５】図２１に示す位置決め演算部のバルブ指令
値、アンプの制御信号、電磁比例流量制御弁及びサーボ
弁の出力流量が時間とともに変化する様子を示す図であ
る。

【図２６】本発明の第５の実施形態によるセグメント組
立装置の制御装置の演算部の演算処理の詳細を示すフロ
ーチャートである。

【図２７】図２６に示す演算処理の実行による、位置決
め演算部のバルブ指令値、アンプの制御信号、電磁比例
流量制御弁及びサーボ弁の出力流量が時間とともに変化
する様子を示す図である。

【符号の説明】

２ エレクタ ６ セグメント １１ 旋回モータ ４０ 押付ジャッキ ５０ セグメント把持部 ９１ 回転センサ ９２ ストロークセンサ １００，１００α，１００α＊，１００β 制御演算部 １００Ａ，１００Ａα，１００Ａβ 演算部 １００Ｂ，１００Ｂα，１００Ｂβ 変換部 １００Ｃ 電磁比例弁用位置決め演算部 １００Ｄ サーボ弁用位置決め演算部 １００Ｄα，１００Ｄβ 位置決め演算部 １００Ｅ，１００Ｅα，１００Ｅβ 電磁比例流量制御
弁用アンプ １００Ｆ，１００Ｆβ サーボ弁用アンプ １０１ 入力装置 １０１Ａ 操作部 １０１Ｂ，１０１Ｂβ 演算部 １０３ 旋回モータ駆動装置 １０４ 押付ジャッキ駆動装置 １１１ 油圧ポンプ １１２ 電磁比例流量制御弁 １１３ サーボ弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草木 貴己 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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セグメントを把持するセグメント把持部
   と、油圧ポンプからの圧油により前記セグメント把持部
   を駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと油
   圧アクチュエータとの間に接続され、油圧アクチュエー
   タに供給される圧油の流量を制御するサーボ弁とを有す
   るセグメント組立装置において、 前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの間に前記
   サーボ弁と並列に接続され、油圧アクチュエータに供給
   される圧油の流量を制御する電磁比例流量制御弁と、 前記セグメント把持部が目標位置に近づくと、まず前記
   電磁比例流量制御弁を閉弁し、次いで前記サーボ弁を閉
   弁する時間差閉弁手段とを有することを特徴とするセグ
   メント組立装置。
2. 【請求項２】請求項１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部の位置を計測する位置計測手段
   と、この位置計測手段の計測値を入力し、所定の演算処
   理を行い、前記サーボ弁及び電磁比例流量制御弁に制御
   信号を出力する制御手段とを更に有し、 前記時間差閉弁手段は、前記制御手段の一部として構成
   され、前記セグメント把持部が前記目標位置より手前の
   位置に達すると前記電磁比例流量制御弁を閉弁し、前記
   セグメント把持部が前記目標位置に達すると前記サーボ
   弁を閉弁するよう前記サーボ弁及び電磁比例流量制御弁
   に出力する制御信号の出力タイミングを違えることを特
   徴とするセグメント組立装置。
3. 【請求項３】請求項２記載のセグメント組立装置におい
   て、 前記制御手段は、前記サーボ弁及び電磁比例流量制御弁
   の指令値をそれぞれ演算する指令演算手段と、この指令
   演算手段で演算した指令値をそれぞれ前記制御信号に変
   換して出力する指令実行手段とを有し、 前記時間差閉弁手段は、前記指令演算手段の一部として
   構成され、前記サーボ弁の指令値と前記電磁比例流量制
   御弁の指令値とで閉弁するタイミングを違えることによ
   り、前記制御信号の出力タイミングを違えることを特徴
   とするセグメント組立装置。
4. 【請求項４】請求項２記載のセグメント組立装置におい
   て、 前記制御手段は、前記サーボ弁及び電磁比例流量制御弁
   の指令値をそれぞれ演算する指令演算手段と、この指令
   演算手段で演算した指令値をそれぞれ前記制御信号に変
   換して出力する指令実行手段とを有し、 前記時間差閉弁手段は、前記指令実行手段の一部として
   構成され、前記サーボ弁の指令値を制御信号に変換する
   特性と前記電磁比例流量制御弁の指令値を制御信号に変
   換する特性とに所定の関係を持たせることにより、前記
   制御信号の出力タイミングを違えることを特徴とするセ
   グメント組立装置。
5. 【請求項５】請求項１記載のセグメント組立装置におい
   て、 前記時間差閉弁手段は、前記サーボ弁及び電磁比例流量
   制御弁の一部として構成され、これらの入力電流に対す
   る不感帯に所定の関係を持たせることにより閉弁タイミ
   ングを違えることを特徴とするセグメント組立装置。
6. 【請求項６】請求項２記載のセグメント組立装置におい
   て、 前記制御手段は、前記位置計測手段の計測値と目標位置
   の差を計算し、この差により前記サーボ弁に対するフィ
   ードバック制御の指令値を演算し、サーボ弁の閉弁する
   タイミングを決定すると共に、前記電磁比例流量制御弁
   に対してはオープン制御の指令値を演算する指令演算手
   段と、この指令演算手段で演算した指令値をそれぞれ前
   記制御信号に変換して出力する指令実行手段とを有し、 前記時間差閉弁手段は、前記指令演算手段の一部として
   構成され、前記サーボ弁の指令値と前記電磁比例流量制
   御弁の指令値とで閉弁するタイミングを違えることによ
   り、前記制御信号の出力タイミングを違えることを特徴
   とするセグメント組立装置。
7. 【請求項７】請求項６記載のセグメント組立装置におい
   て、 前記時間差閉弁手段は、前記電磁比例流量制御弁の閉弁
   するタイミングを前記位置計測手段の計測値により決定
   することを特徴とするセグメント組立装置。