JPH0452839B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、トンネル覆工用セグメントをシール
ドトンネル掘削機のシールド本体内の後部に配置
されたセグメントエレクタによりトンネル内周面
に組み立て、該トンネルを組み立てられた複数の
既設セグメントから成るセグメントリングにより
覆工する装置に関する。

（従来技術） シールドトンネル掘削機により掘削したトンネ
ルの内周面に覆工用セグメントを組み立てて前記
トンネルを覆工する装置の１つとして、前記覆工
用セグメントを把持し、これを複数の既設のセグ
メントから成るセグメントリングの前端面に組み
付けるセグメントエレクタと、シールド本体の軸
線と直交する仮想の基準面と前記前端面との間の
距離を測定する距離計とを含み、該距離計により
測定した値を基に前記基準面に対する前記前端面
の傾斜角度、傾斜方向等の姿勢を判定し、その判
定結果を基に前記セグメントエレクタに把持した
前記覆工用セグメントを前記前端面の姿勢に応じ
た正しい姿勢に修正した後、該覆工用セグメント
を前記セグメントリングに組み付ける覆工装置が
ある。

しかし、従来のこの種の覆工装置は、前記セグ
メントリングの１つの既設セグメントの前端面の
複数箇所と前記基準面との間の距離を測定し、測
定した値を基に前記基準面に対するセグメントリ
ングの前端面の姿勢を判定しているため、既設セ
グメントの前端面における被測定点相互の間隔が
セグメントリングの前端面に比べて著しく小さ
く、したがつて前記既設セグメントの前端面のわ
ずかな凹凸および距離の測定誤差が前記基準面に
対する前記セグメントリングの前端面の姿勢の判
定に大きな誤差として現われ、この結果、セグメ
ントエレクタに把持した覆工用セグメントを前記
セグメントリングの前端面の姿勢に応じた正しい
姿勢に修正することができない。

（発明の目的） 本発明は、セグメントエレクタに把持した覆工
用セグメントをセグメントリングの前端面の姿勢
に応じた正しい姿勢に修正することができるトン
ネルの覆工装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明のトンネルの覆工装置は、シールドトン
ネル掘削機のシールド本体内の後部に配置され、
トンネル覆工用セグメントを把持し、該覆工用セ
グメントを複数の既設セグメントから成るセグメ
ントリングに組み付けるセグメントエレクタと、
前記シールド本体内にこれの周方向に間隔をおい
て配置され、前記シールド本体の中心軸線と直交
する仮想の基準面と前記セグメントリングの前端
面との間の距離を測定するための複数の距離計
と、該距離計の測定値を基に前記セグメントリン
グの前端面の姿勢を判定する信号処理回路とを含
み、前記セグメントエレクタは、把持した前記覆
工用セグメントの姿勢を、前記信号処理回路で判
定された前記セグメントリングの前端面の姿勢に
応じた正しい姿勢に修正するための姿勢修正機構
を備える。

（発明の効果） 本発明は、セグメントリングの前端面の周方向
に間隔をおいた複数箇所と、前記した基準面との
間の距離を測定するため、セグメントリングの前
端面内の被測定位置の相互の間隔が大きく、した
がつて前記セグメントリングの前端面の凹凸が前
記基準面に対する前記前端面の姿勢の判定結果に
大きな誤差として現れず、この結果セグメントエ
レクタに把持した覆工用セグメントの姿勢を前記
前端面の姿勢に応じた正しい姿勢に修正すること
ができる。また、測定値を基にセグメントリング
の前端面の姿勢を判定し、判定した姿勢を基に覆
工用セグメントの姿勢を修正するから、覆工用セ
グメントをセグメントリングに容易にかつ正確に
組み付けることができる。

（実施例） 以下、図面に示す本発明の実施例について説明
する。

第１図〜第３図に示す覆工装置１０は、シール
ドトンネル掘削機１２のシールド本体１４内に配
置される。シールド本体１４の後方には、覆工装
置１０を用いて組み立てられた複数の既設セグメ
ント１６から成る筒状のセグメントリング１８が
設けられている。シールド本体１４は、セグメン
トリング１８を反力体とする複数の推進ジヤツキ
２０により前進される。

覆工装置１０によりセグメントリング１８に組
み付けられる覆工用セグメント２２は、第１６図
に示すように、トンネルの内周面の曲率半径にほ
ぼ等しい曲率半径の外周面を有する鋼製セグメン
トであり、２つの側端面３００，３０２と、前端
面３０４と、後端面３０６とを有する。側端面３
００の前端面３０４の側には、後方へ伸びる差込
杆３０８が設けられている。差込杆３０８は、側
端面３００からこれと直交する方向へ伸びる基部
３１０と該基部の先端部３１２から後方へ伸びる
係合部とによりほぼＬ字型の形状を有する。前端
面３０４と側端面３０２との隅部には、隣接する
セグメントの差込杆３０８を受け入れる差込口３
１４が設けられている。前端面３０６には複数
（図示の例では３）の係合穴３１６が設けられ、
後端面３０６には既設セグメントの係合穴３１６
に挿入される。前記係合穴３１６と同数の係合ピ
ン３１８が設けられている。側端面３００，３０
２にはそれぞれ２つの係合穴３２０，３２２が設
けられている。

上記の覆工用セグメント２２は、第１７図に示
すように、覆工装置１０により後端面３０６の係
合ピン３１８が既設セグメントの前端面の係合穴
３１６に挿入され、差込杆３０８がセグメントリ
ング１８の周方向に隣接するセグメント（リング
に形成途中のセグメント）の差込口３１４に挿入
されることにより、セグメントリング１８に組み
付けられる。このように組み立てられたセグメン
トリング１８は、複数（図示の例では６）の既設
セグメント１６により筒の形を有し、前端面に係
合穴３１６を露出している。

覆工装置１０は、覆工用セグメント２２を把持
し、該覆工用セグメント２２をセグメントリング
１８に組み付けるセグメントエレクタ２４を含
む。セグメントエレクタ２４は、シールド本体１
４内にその軸線の周りに回転可能に配置されたエ
レクタリング２６を備える。

エレクタリング２６は、シールド本体１４の内
周に設けられた複数のガイドローラ２８によりシ
ールド本体１４にその軸線の周りに回転可能に支
持され、回転機構３０により回転移動される。ガ
イドローラ２８は、その１つを第１図および第２
図に示すように、シールド本体１４のシールドリ
ング３２に取り付けられたガイド３４に回転可能
に支承されている。

エレクタリング２６の周方向に間隔をおいた２
箇所には、エレクタリング２６からその後方へ伸
びる一対のエレクタアーム３６が固定的に設けら
れている。エレクタアーム３６には、覆工用セグ
メント２２を正しい姿勢に案内するためのセグメ
ントガイド３８を有する姿勢修正機構４０が配置
されている。

姿勢修正機構４０は、シールド本体１４の軸線
の方向へ伸びる軸線をＺ軸、該Ｚ軸と直交し、エ
レクタリング２６の直径方向へ伸びる１つの軸線
をＹ軸、該Ｙ軸および前記Ｚ軸と直交する軸線を
Ｘ軸としたとき、前記Ｙ軸方向へ移動可能に、第
１の駆動機構４２を介してエレクタアーム３６に
支承され、第１の駆動機構４２によりエレクタア
ームに３６に対し前記Ｙ軸の方向へ移動される。
第１の駆動機構４２は、エレクタアーム３６に取
り付けられた一対のジヤツキから成る。

また、姿勢修正機構４０は、第４図および第５
図に示すように、セグメントガイド３８を前記Ｘ
軸とほぼ平行の第１の軸線の周りに回転させてセ
グメントガイド３８の姿勢を修正するための第１
の姿勢修正手段４４と、セグメントガイド３８を
前記Ｙ軸とほぼ平行の第２の軸線の周りに回転さ
せてセグメントガイド３８の姿勢を修正するため
の第２の姿勢修正手段４６と、セグメントガイド
３８を前記Ｚ軸とほぼ平行の第３の軸線の周りに
回転させてセグメントガイド３８の姿勢を修正す
るための第３の姿勢修正手段４８と、セグメント
ガイド３８を前記Ｚ軸方向へ移動させて該方向に
おけるセグメントガイド３８の位置を修正するた
めの第１の位置修正手段５０と、セグメントガイ
ド３８を前記Ｙ軸方向へ移動させて該方向におけ
るセグメントガイド３８の位置を修正するための
第２の位置修正手段５２とを備える。

第１の位置修正手段５０は第１および第２の姿
勢修正手段４４，４６間に配置され、第２の位置
修正手段５２は第２および第３の姿勢修正手段４
６，４８間に配置されている。

第１の姿勢修正手段４４は、第１図、第２図お
よび第４図に示すように、エレクタアーム３６に
前記Ｙ軸方向へ滑動可能に配置された一対の滑動
軸５４と、該滑動軸の下端に固定された２つの第
１の基台５６と、前記Ｘ軸の方向へ伸びる第１の
軸５８により第１の基台５６に枢軸連結された第
２の基台６０と、該第２の基台を第１の軸５８の
周りに角度的にすなわち所定角度回転させる第１
の姿勢修正ジヤツキ６２とを備える。第１の基台
５６は、第１の駆動機構４２によりエレクタアー
ム３６に連結され、これに支持されている。第１
の姿勢修正ジヤツキ６２は、前記Ｚ軸方向へ隔て
られた一対のジヤツキから成る。各ジヤツキのシ
リンダ部はピン６４により第１の基台５６に連結
され、また該シリンダ部に対し移動される作動部
はピン６６により第２の基台６０に連結されてい
る。第２の基台６０は、下方に開口する凹所６８
を有する。

この第１の姿勢修正手段４４は、第１の姿勢修
正ジヤツキ６２により、第２の基台６０を第１の
軸５８の周りに角度的にすなわち所定角度回転さ
せる。これにより、第２の基台６０が第１の基台
５６に対し所定角度回転されるため、セグメント
ガイド３８は、第１の軸５８の軸線すなわちＸ軸
を中心に所定角度回転され、シールド本体１４の
内周面に対する姿勢を修正される。

第１の位置修正手段５０は、第４図〜第７図に
示すように、第２の基台６０の凹所６８に配置さ
れており、また、前記Ｚ軸方向へ互いに平行に伸
びる一対のロツド７０と、両ロツドに移動可能に
支持された移動台７２と、該移動台をロツド７０
に沿つて移動させる一対のジヤツキから成る第１
の位置修正ジヤツキ７４とを備える。ロツド７０
は、第１の姿勢修正手段４４の第２の基台６０に
支持されている。第１の位置修正ジヤツキ７４
は、第５図および第７図に示すように、ピン７
６，７８により第２の基台６０および移動台７２
に連結されている。

この第１の位置修正手段５０は、第１の位置修
正ジヤツキ７４により、移動台７２を第２の基台
６０に対し前記Ｚ軸方向へ所定距離移動させる。
これにより、セグメントガイド３８は、第１の姿
勢修正手段４４の第２の基台６０に対し前記Ｚ軸
方向へ所定距離移動され、シールド本体１４に対
する前記Ｚ軸方向の位置を修正される。

第２の姿勢修正手段４６は、第３図〜第６図に
示すように、前記Ｙ軸方向へ伸びる第２の軸８０
により第１の位置修正手段５０の移動台７２に枢
軸連結された回転台８２と、該回転台を第２の軸
８０の周りに角度的にすなわち所定角度回転させ
る第２の姿勢修正ジヤツキ８４とを備える。回転
台８２は、第５図および第６図に示すように、軸
受８６により移動台７２に回転可能に支持されて
いる。第２の姿勢修正ジヤツキ８４は、第６図に
示すように、移動台７２と回転台８２とに連結さ
れている。

この第２の姿勢修正手段４６は、第２の姿勢修
正ジヤツキ８４により、回転台８２を移動台７２
に対し所定角度回転させる。これにより、セグメ
ントガイド３８は、第２の軸８０すなわち前記Ｙ
軸の周りに所定角度回転され、シールド本体１４
の内周面に対する姿勢を修正される。

第２の位置修正手段５２は、第４図および第５
図に示すように、第２の姿勢修正手段４６の回転
台８２の軸受部８８に前記Ｙ軸方向へ滑動可能に
配置された一対のロツド９０と、該ロツドにピン
９２により連結され、前記Ｘ軸方向へ伸びるＸ軸
アーム９４と、該Ｘ軸アームを第２の姿勢修正手
段４６に対し前記Ｙ軸方向へ平行移動させる第２
の位置修正ジヤツキ９６とを備える。ロツド９０
は、前記Ｘ軸の方向へ間隔をおいて配置されてい
る。

この第２の位置修正手段５２は、第２の位置修
正ジヤツキ９６により、Ｘ軸アーム９４を回転台
８２に対し前記Ｙ軸方向へ所定距離移動させる。
これにより、セグメントガイド３８は、第２の姿
勢修正手段４６に対し前記Ｙ軸方向へ所定距離移
動され、シールド本体１４に対する前記Ｙ軸方向
の位置を修正される。

第３の姿勢修正手段４８は、第４図および第５
図に示すように、前記Ｚ軸方向へ伸びかつ前記セ
グメントガイド３８を第２の位置修正手段５２の
Ｘ軸アーム９４に枢軸連結する第３の軸９８と、
セグメントガイド３８を第３の軸９８の周りに角
度的にすなわち所定角度回転させる第３の姿勢修
正ジヤツキ１００とを備える。第３の姿勢修正ジ
ヤツキ１００は、前記Ｘ軸方向へ間隔をおいて配
置された一対のジヤツキから成る。各ジヤツキ
は、Ｘ軸アーム９４の端部とセグメントガイド３
８とに連結されている。

この第３の姿勢修正手段４８は、第３の姿勢修
正ジヤツキ１００の作動により、セグメントガイ
ド３８を第３の軸９８の周りに所定角度回転させ
る。これによりセグメントガイド３８は、前記Ｚ
軸の周りに所定角度回転されてシールド本体１４
の内周面に対する姿勢を制御される。

セグメントガイド３８は、第４図および第５図
に示すように、覆工用セグメント２２と接触され
るガイドフレーム１０２と、該ガイドフレームを
Ｘ軸アーム９４に連結する連結部１０４とを備え
る。ガイドフレーム１０２は、下方に開口する凹
所を有し、またその下面は、第２図に示すよう
に、覆工用セグメント２２と接触してこれを正し
い姿勢に案内すべく弧面に形成されている。

セグメントエレクタ２４は、また第４図、第５
図および第８図に示すように、セグメントガイド
３８に係合される支持機構１０６と、該支持機構
をセグメントガイド３８に対しＹ軸方向へ直線移
動させる第２の駆動機構１０８とを備える。

支持機構１０６は、ベース部材１１０と、覆工
用セグメント２２をベース部材１１０に押圧する
押圧部材１１２と、該押圧部材を直線移動させる
ジヤツキ１１４と、ベース部材１１０から前記Ｙ
軸方向上方へ伸びる中空部材１１６とを備える。

ベース部材１１０は、中空部材１１６の下端部
に固定された基部１１８と、該基部の先端部から
下方へ屈曲され、覆工用セグメント２２を受ける
受け部１２０とによりほぼ逆Ｌ字状の形状を有す
る。受け部１２０の下端部には、これをＺ軸方向
へ貫く穴１２２が穿たれている。

押圧部材１１２は、基部１１８にＺ軸方向へ移
動可能に支持されており、ジヤツキ１１４により
受け部１２０に対し相寄り、相離れる方向へ移動
される。押圧部材１１２は、第４図に示すよう
に、覆工用セグメント２２を把持すべく該押圧部
材１１２がジヤツキ１１４により受け部１２０に
向けて押されたときに、覆工用セグメント２２に
設けられた穴１２６を通り、受け部１２０の穴１
２２に受け入れられるピン１２４を有する。

ジヤツキ１１４は、基部１１８に取り付けられ
ている。中空部材１１６は、セグメントガイド３
８のフレーム１０２からその上方へ伸びるガイド
部１２８に上下動可能に受け入れられている。

第２の駆動機構１０８は、中空部材１１６内に
配置されており、また、セグメントガイド３８の
ガイド部１２８の上端に固定された蓋１３０と、
中空部材１１６の底部とにピンにより連結されて
いる。

覆工装置１０は、また第１図に示すように、シ
ールド本体１４の中心軸線と直交する仮想の基準
面とセグメントリング１８の前端面との間の距離
を測定するための複数の距離計１４０を含む。距
離計１４０は、推進ジヤツキ２０の伸縮量を測定
するものであり、シールド本体１４の周方向に90
度ずつ等間隔に配置された４つの推進ジヤツキ２
０に設けられている。距離計１４０は、レーザ光
線を用いた光波距離計のような他の距離計であつ
てもよい。

距離計１４０は、その１つを第１０図および第
１１図に示すように、推進ジヤツキ２０に取り付
けられた筒状のケーシング１４２と、該ケーシン
グ内に配置されたドラム１４４と、一端が推進ジ
ヤツキ２０のピストンロツドの先端部１４６に連
結され、他端がドラム１４４に連結されて該ドラ
ム１４４に巻き戻し可能に巻き取られるロープ１
４８と、該ロープを巻き取る方向への回転力をド
ラム１４４に加えるばね１５０と、ドラム１４４
に連結され、ドラム１４４の回転に伴つて電気信
号を発生するロータリーエンコーダ１５２とを含
むストローク計である。

ドラム１４４は、ケーシング１４２にねじ止め
された蓋１５４と、ケーシング１４２の中壁１５
６とにベアリング１５８，１６０および軸１６２
によりケーシング１４２の軸線の周りに回転可能
に支持されている。ばね１５０は、一端が蓋１５
４に取り付けられ、他端が軸１６２に取り付けら
れた渦巻ばねである。ロータリーエンコーダ１５
２は、ケーシング１４２にねじ止めされ、また軸
継手１６４により軸１６２に連結されている。

推進ジヤツキ２０の伸長時、距離計１４０は、
ロープ１４８がドラム１４４から巻き戻され、そ
れによりドラム１４４が回転されるため、ドラム
１４４の回転に伴つてロータリーエンコーダ１５
２が回転され、その回転数に応じた電気信号を出
力する。該電気信号は、推進ジヤツキ２０の伸長
量に対応し、図示してはいないが信号処理回路に
おいて前記基準面とセグメントリング１８と前端
面との距離信号として処理される。

上記のように、セグメントリング１８の前端面
の周方向に間隔をおいた複数箇所と、前記基準面
との間の距離を測定すると、１つの既設セグメン
トの前端面の複数箇所と前記基準面との距離を測
定する場合に比較して、セグメントリング１８の
前端面内の被測定位置の相互の間隔が大きく、し
たがつてセグメントリング１８の前端面の凹凸が
前記基準面に対する前記前端面の姿勢の判定結果
に大きな誤差として現れず、この結果セグメント
エレクタ２６に把持した覆工用セグメント２２の
姿勢を前記前端面の姿勢に応じた正しい姿勢に修
正することができる。

セグメントエレクタ２４は、また第４図〜第７
図に示すように、第１，第２および第３の姿勢修
正ジヤツキ６２，８４，１００並びに第１および
第２の位置修正ジヤツキ７４，９６の伸縮量を計
測する計測器１７０，１７２，１７８，１７６，
１７４を備える。

各計測器は、その１つ１７０を第１２図および
第１３図に示すように、ジヤツキ６２のロツド１
８０にボルト１８２により取り付けられた計測器
本体１８４と、ジヤツキ６２の伸縮方向へ移動可
能に計測器本体１８４に支持された移動棒１８６
と、該移動棒の長手方向に設けられたラツク１８
８と噛合する歯車１９０と、計測器本体１８４に
支持され、歯車１９０の回転に伴つて電気信号を
発生するロータリーエンコーダ１９２とを備え
る。

移動棒１８６は、その先端がばね１９４により
ジヤツキ６２のシリンダに押圧されている。この
ため、ジヤツキ６２の伸縮時、移動棒１８６はジ
ヤツキ６２の伸縮に伴つて前進後退して歯車１９
０を回転させ、ロータリーエンコーダ１９２は該
歯車１９０の回転数に応じた電気信号を出力す
る。該電気信号は、ジヤツキ６２の伸縮量に対応
し、図示してはいないが信号処理回路においてジ
ヤツキ６２の伸縮量の信号として処理される。

なお、計測器本体１８４は、ジヤツキのロツド
に固定する代りにシリンダに固定してもよい。ま
た、計測器１７０，１７２，１７４，１７６，１
７８は、レーザ光線を用いる光波距離計のような
他の計測器を用いてもよい。

第１および第２の駆動機構４２，１０８にも、
これらの伸縮量を計測する計測器（図示せず）が
設けられている。該計測器としては、計測器１７
０と同様の構造のものを用いることができる。

第９図に示すように、セグメントガイド３８の
ガイドフレーム１０２には、セグメントエレクタ
２４に把持した覆工用セグメント２２とガイドフ
レーム１０２すなわちセグメントガイド３８との
間の距離およびガイドフレーム１０２すなわちセ
グメントガイド３８と把持した覆工用セグメント
２２に周方向に隣接するセグメントとの間の距離
とを測定する４つのセンサ１９６，１９８，２０
０，２０２と、ガイドフレーム１０２とセグメン
トリング１８の最終段の既設のセグメント１６と
の間の距離を測定する３つのセンサ２０４，２０
６，２０８とを有する。

センサ１９６，１９８，２００，２０２は、ガ
イドフレーム１０２の前端縁および後端縁の前記
Ｘ軸方向の両端縁部に配置され、センサ２０４，
２０６，２０８はガイドフレーム１０２の後端縁
部にＸ軸方向へ間隔をおいて配置されている。

各センサは、その１つを第１４図および第１５
図に示すように、ガイドフレーム１０２にベース
２１０をねじ止めし、該ベースの上側に基台２１
２をねじ止めし、該基台２１２に筒状のスライダ
２１４を上下移動可能に支承させ、該スライダ２
１４に感知バー２１６を上下移動可能の配置し、
該感知バー２１６の下端に感知ヘツド２１８を取
り付けている。

基台２１２には、モータおよび定回転機構を有
する回転源２２０が取り付けられており、該回転
源の出力軸にはスライダ２１４の外側面に設けら
れたラツク２２２と噛合する歯車２２４が固定さ
れている。感知バー２１６にはラツク２２６が形
成されており、スライダ２１４の上部にはラツク
２２６と噛合する歯車２２８を有するロータリー
エンコーダ２３０が設けられている。感知ヘツド
２１８とスライダ２１４との間には感知ヘツド２
１８を下方へ押すばね２３２と、該ばねを包囲す
る蛇腹２３４とが配置されている。

センサ１９６〜２０２の感知ヘツド２１８は、
前記Ｘ軸方向へ伸び、回転源２２０によりスライ
ダ２１４が下降されたときにセグメントエレクタ
２４に把持している覆工用セグメント２２に接触
し、また該覆工用セグメント２２の組付け時に該
覆工用セグメント２２に先立つて組み付けられか
つセグメントリング１８の周方向へ隣接するセグ
メントに接触する。これに対し、センサ２０４〜
２０８の感知ヘツド２１８は、前記Ｚ軸方向へ伸
び、スライダ２１４が下降されたときに既設セグ
メント１６の最終段の既設セグメントに接触す
る。

上記の各センサは、回転源２２０によりスライ
ダ２１４を一定量下降させると、感知バー２１６
およびロータリーエンコーダ２３０が下降され、
この状態で感知バー２１６および感知ヘツド２１
８がスライダ２１４に対し上昇されると、歯車２
２８が回転し、これによりロータリーエンコーダ
２３０が歯車２２８の回転数に応じた電気信号を
出力する。各センサのロータリーエンコーダから
出力される電気信号は、図示してはいないが信号
処理回路において、セグメントガイド３８に対す
る覆工用セグメント２２の姿勢および既設セグメ
ント１６の姿勢を判定するための信号として処理
される。

上記のように、ガイドフレーム１０２と最終段
の既設セグメント１６との間の距離をセンサ２０
４，２０６，２０８により測定すると、ガイドフ
レーム１０２と最終段の既設セグメント１６との
間の距離を３点で計測することになるため、最終
段の既設セグメント１６の変形状態をも確認する
ことができる。このような既設セグメント１６の
変形は、センサ２０４，２０６，２０８による測
定値を基にして姿勢修正機構４０たとえば第２の
位置修正手段５２により、セグメントガイド３８
の姿勢を修正することにより補正することができ
る。

なお、センサ１９６〜２０８としては、レーザ
光線を用いた光波距離計のような他のセンサを用
いることもできる。センサ２０４，２０６，２０
８は、ガイドフレーム１０２と最終段の既設セグ
メント１６との間の距離を３点で計測するため、
既設セグメントリングの変形をも知ることがで
き、これにより第２の位置修正手段を制御するこ
とができる。

第１４図および第１５図において２点鎖線で示
すように、センサ２０６には、覆工用セグメント
２２の係合ピン３１８を受け入れる１つの既設セ
グメント１６の係合穴３１６を感知するセンサ２
３６が配置されている。該センサ２３６は、光学
マーク読取装置であり、感知すべき係合穴の近傍
に設けられた光学的マークを読取る。

セグメントエレクタ２４は、また第２図に示す
ように、シールド本体１４に対するセグメントリ
ング２６の旋回角度を検出する角度検出器２３８
を有する。この角度検出器２３８は、シールドリ
ング３２に取り付けられたロータリーエンコーダ
と、該ロータリーエンコーダに設けられ、エレク
タリング２６の回転に伴つて回転するローラとを
有し、該ローラの回転数に比例した電気信号を前
記ロータリーエンコーダから出力する。該ロータ
リーエンコーダの出力信号は、前記した信号処理
回路において、シールド本体１４に対するセグメ
ントエレクタ２４の回転角度の信号として処理さ
れる。

覆工装置１０の休止時、姿勢修正機構４０は、
第１の駆動機構４２によりエレクタアーム３６の
側に上昇されている。支持機構１０６は、第２の
駆動機構１０８により、ベース部材１１０および
押圧部材１１２の下端部がセグメントガイド３８
の凹所から下方へ突出した状態に該凹所内に引き
上げられている。センサ１９６〜２０８は、スラ
イダ２１４が基台２１２に対し上昇されている。
この状態で、掘削機１２は、推進ジヤツキ２０を
伸長させつつ掘進する。このときの推進ジヤツキ
２０の伸長量は、距離計１４０により測定され
る。

所定距離掘削すると、掘削機１２は、掘削を一
時中止し、その状態でトンネルの覆工作業を行な
う。この覆工作業は、覆工用セグメント２２をセ
グメントガイド３８の下方に搬送し、該覆工用セ
グメント２２をセグメントエレクタ２４によりセ
グメントリング１８に組み付ける工程を、組み付
けるべき覆工用セグメントの数と同数回繰り返す
ことにより行なわれる。

覆工時、推進ジヤツキ２０は、覆工用セグメン
ト２２の組み付けの妨げになるものから順次元の
状態に戻され、組み付けたセグメントに押圧され
て地山によるシールド本体１４の後退を阻止す
る。このときの推進ジヤツキ２０の収縮量は、距
離計１４０により連続して測定される。

覆工時、セグメントエレクタ２４は、先ず、セ
ンサ１９６〜２０８のスライダ２１４が基台２１
２に対し下降された状態で、姿勢修正機構４０が
第１の駆動機構４２により下降される。これによ
り、セグメントガイド３８は、覆工用セグメント
２２に近づけられる。

次いで、セグメントエレクタ２４は、第２の駆
動機構１０８により、支持機構１０６の穴１２２
およびピン１２４が覆工用セグメント２２の穴１
２６と対面するまで、支持機構１０６を下降させ
た後、ジヤツキ１１４により押圧部材１１２をベ
ース部材１１０に対し前進させる。これにより、
ピン１２４は覆工用セグメント２２の穴１２６に
挿入されてこれに係合され、覆工用セグメント２
２は受け部１２０と押圧部材１１２とにより把持
される。この状態において、セグメント２２は、
セグメントガイド３８から隔てられている。

覆工用セグメント２２を支持機構１０６により
把持する際、セグメントガイド３８と覆工用セグ
メント２２は、覆工用セグメント２２の穴１２６
を有する部分が支持機構１０６の受け部１２０と
押圧部材１１２の間に位置するように、両者の相
対的な位置関係を修正される。この修正作業は、
覆工用セグメント２２をセグメントエレクタ２４
に対し移動させること、また第１，第２および第
３の姿勢修正手段４４，４６，４８および第１お
よび第２の位置修正手段５０，５２により、セグ
メントガイド３８を覆工用セグメント２２に対し
移動させることにより行なうことができる。

次に、セグメントエレクタ２４は、支持機構１
０６を第２の駆動機構１０８により、覆工用セグ
メント２２とセグメントガイド３８とが接触する
まで、上昇させる。これにより、覆工用セグメン
ト２２は、セグメントガイド３８と支持機構１０
６とによりセグメントガイド３８に密着した状態
に把持される。

覆工用セグメント２２を上記のようにセグメン
トエレクタ２４に把持するとき、センサ１９６〜
２０２は、感知ヘツド２１８が覆工用セグメント
２２により押されて感知バー２１６がばね２３２
の力に抗して感知ヘツド２１６に対し上昇され
る。このときの感知バー２１６の移動量は、ロー
タリーエンコーダ２３０により計測され、図示さ
れていない信号処理回路においてセグメントガイ
ド３８と覆工用セグメント２２間の距離すなわち
セグメントガイド３８に対する覆工用セグメント
２２の姿勢を示す信号として処理される。

その後、セグメントエレクタ２４は、回転機構
３０を作動させて、エレクタリングリング２６を
所定角度回転させ、第１の駆動機構４２を作動さ
せて覆工用セグメント２２をセグメントリング１
８の前端面の所定の位置に組み付けた後、初期の
状態に戻る。

覆工用セグメント２２をセグメントリング１８
に組み付けるとき、センサ１９６〜２０８は、感
知ヘツド２１８が既設セグメント１６および周方
向に隣接するセグメントにより押されて感知バー
２１６がばね２３２の力に抗して感知ヘツド２１
６に対し移動される。このときの感知バー２１６
の移動量は、ロータリーエンコーダ２３０により
計測され、図示されていない信号処理回路におい
て既設セグメント１６と覆工用セグメント２２間
の距離すなわち既設セグメント１６および周方向
に隣接するセグメントに対する覆工用セグメント
２２の姿勢を示す信号として処理される。

覆工用セグメント２２を把持し、セグメントリ
ング１８の前端面に組み付けるときの第１の駆動
機構４２の伸縮量と、覆工用セグメント２２を把
持するときの第２の駆動機構の伸縮量は、それぞ
れ図示されていない計測器により計測される。ま
た、覆工用セグメント２２を把持し、セグメント
リング１８の前端面に組み付けるときのジヤツキ
６２，７４，８４，９６，１００の伸縮量は、計
測器１７０〜１７８により計測される。

覆工用セグメント２２を所定の位置に組み付け
る際、セグメントガイド３８は、第１，第２およ
び第３の姿勢修正手段４４，４６，４８および第
１および第２の位置修正手段５０，５２によりシ
ールド本体１４の内周面に対する姿勢およびＹ
軸、Ｚ軸方向における位置を修正される。この修
正は、各距離計１４０、計測器１７０〜１７８お
よびセンサ１９６〜２０８の出力信号を前記信号
処理回路において覆工用セグメント２２の既設セ
グメント１６に対する姿勢を判定し、その判定結
果により行なわれる。これにより、覆工用セグメ
ント２２は、シールド本体１４に対する姿勢およ
び位置を修正されるため、正しい姿勢および位置
に配置される。

次に、距離計１４０による測定値を基にＺ軸と
直交する基準面に対するセグメントリング１８の
前端面の姿勢の判定と覆工用セグメント２２の姿
勢の修正について説明する。

第１８図に示すように、推進ジヤツキ２０が配
置されている面を仮想の基準面２５０、セグメン
トエレクタ２４のエレクタリング２６の旋回面を
２５２、セグメントリング１８の前端面を２５
４、該前端面とＺ軸Ｚ上で交差し基準面２５０と
平行の理想の理想前端面を２５６、前端面２５４
および理想前端面２５６が交差するＺ軸Ｚ上の点
をXY座標の原点２５８、Ｙ軸上に配置された距
離計を１４０ａ，１４０ｃ、Ｘ軸上に配置された
距離計を１４０ｂ，１４０ｄ、原点２５８を中心
とする円周方向の角度θを距離計１４０ａ，１４
０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄの方向がそれぞれ０
度、90度、180度、270度であるものとする。

θが０度、90度、180度および270度のときの前
端面２５４と理想前端面２５６との距離Ha，
Hb，Hc，Hdは、距離計１４０ａ，１４０ｂ，
１４０ｃ，１４０ｄの測定値をそれぞれLa，Lb，
Lc，Ldとすると、 Ha＝（La−Lc）÷２ Hb＝（Lb−Ld）÷２ Hc＝（Lc−La）÷２ Hd＝（Ld−Lb）÷２ で求めることができる。

また、原点２５８を中心とする円周上の周方向
における任意の角度θにおける前端面２５４と理
想前端面２５６との距離Ｈは、 Ｈ＝Hacosθ＋Hbsinθ で求めることができる。

前記したＸ軸，Ｙ軸から成るＸ，Ｙ座標系はセ
グメントエレクタ２４が原点の位置（図示の位
置）にあるときのものである。しかし、セグメン
トエレクタ２４がＺ軸の回りに角度θだけ回転し
たときに、前記のXY座標系もＺ軸の回りにθだ
け回転し、そのときの座標系の軸をX′軸，Y′軸
とし、前端面２５４に対する理想前端面２５６の
X′軸上における傾きをαθ、Y′軸上における傾き
をβθ、基準面２５０の半径をｒとすると、αθは、 tanαθ＝Ｈ／ｒ ＝（Hacosθ＋Hbsinθ）／ｒ により求めることができる。

また、βθはθから90度ずれたときに等しいか
ら、βθは、 tanβθ＝tanα（θ＋90） ＝（Hbcosθ−Hasinθ）／ｒ により求めることができる。

これらの演算は前記した信号処理回路でなされ
る。該信号処理回路は、これらの演算結果、第１
および第２の駆動機構４２，１０８用の計測器、
計測器１７０〜１７８およびセンサ１９６〜２０
８の計測値を基にして各ジヤツキ６２，７４，８
４，９６，１００を制御する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の覆工装置を備えたシールドト
ンネル掘削機の実施例を示す縦断面図、第２図は
第１図の右側面図、第３図は第２図の−線に
沿つて得た断面図、第４図は第２図の−線に
沿つて得た断面図、第５図は第４図の−線に
沿つて得た断面図、第６図は第５図の−線に
沿つて得た断面図、第７図は第６図の−線に
沿つて得た断面図、第８図は第４図の−線に
沿つて得た断面図、第９図はセグメントガイドの
平面図、第１０図は距離計の一部を破断して示す
正面図、第１１図は、距離計の右側面図、第１２
図は計測器の一実施例を示す正面図、第１３図は
計測器の平面図、第１４図はセンサの一実施例を
示す正面図、第１５図は第１４図のXV−XV線
に沿つて得た断面図、第１６図は覆工用セグメン
トの一実施例を示す斜視図、第１７図はセグメン
トリングを説明するための斜視図、第１８図は修
正方法を説明するための図である。 １２……シールドトンネル掘削機、１４……シ
ールド本体、１６……既設セグメント、１８……
セグメントリング、２０……推進ジヤツキ、２２
……覆工用セグメント、２４……セグメントエレ
クタ、２６……エレクタリング、３０……回転機
構、３６……エレクタアーム、３８……セグメン
トガイド、４０……姿勢修正機構、４２，１０８
……第１および第２の駆動機構、４４，４６，４
８……第１，第２および第３の姿勢修正手段、５
０，５２……第１および第２の位置修正手段、５
４……滑動軸、５６，６０……第１および第２の
基台、６２，８４，１００……第１，第２および
第３の姿勢修正ジヤツキ、７４，９６……第１お
よび第２の位置修正ジヤツキ、７２……移動台、
８２……回転台、９４……Ｘ軸アーム、９８……
軸、１４０……距離計、１７０〜１７８……計測
器、１８４……計測器本体、１８６……移動棒、
１８８……ラツク、１９０……歯車、１９２……
ロータリーエンコーダ、１９６〜２０８……セン
サ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールドトンネル掘削機１２のシールド本体
   １４内の後部に配置され、トンネル覆工用セグメ
   ント２２を把持し、該覆工用セグメントを複数の
   既設セグメント１６から成るセグメントリング１
   ８に組み付けるセグメントエレクタ２４と、前記
   シールド本体内にこれの周方向に間隔をおいて配
   置され、前記シールド本体の中心軸線と直交する
   仮想の基準面と前記セグメントリングの前端面と
   の間の距離を測定するための複数の距離計１４０
   と、該距離計の測定値を基に前記セグメントリン
   グの前端面の姿勢を判定する信号処理回路とを含
   み、前記セグメントエレクタ２４は、把持した前
   記覆工用セグメント２２の姿勢を、前記信号処理
   回路で判定された前記セグメントリング１８の前
   端面の姿勢に応じた正しい姿勢に修正するための
   姿勢修正機構４０を備える、トンネルの覆工装
   置。 ２ 前記セグメントエレクタ２４は、前記シール
   ド本体１４内にその軸線の周りに回転可能に配置
   されたエレクタリング２６と、該エレクタリング
   を回転させる回転機構３０と、前記エレクタリン
   グにその周方向に間隔をおいて配置され、該エレ
   クタリングからその後方へ伸びる複数のエレクタ
   アーム３６と、前記覆工用セグメント２２を正し
   い姿勢に案内するためのセグメントガイド３８を
   有する前記姿勢修正機構４０であつて前記シール
   ド本体の軸線の方向へ伸びる軸線をＺ軸、該Ｚ軸
   と直交し、前記エレクタリングの直径方向へ伸び
   る１つの軸線をＹ軸、該Ｙ軸および前記Ｚ軸と直
   交する軸線をＸ軸としたとき、前記エレクタアー
   ムに前記Ｙ軸の方向へ移動可能に配置された姿勢
   修正機構４０と、該姿勢修正機構を移動させる第
   １の駆動機構４２と、前記セグメントガイドに前
   記Ｙ軸方向へ移動可能に支持され、前記覆工用セ
   グメントに解除可能に係合される係合部１２４を
   有する支持機構１０６と、該支持機構を移動させ
   て前記セグメントガイドと前記支持機構とに前記
   セグメントを解除可能に把持させる第２の駆動機
   構１０８とを備える、特許請求の範囲第１項に記
   載のトンネルの覆工装置。 ３ 前記姿勢修正機構４０は、前記セグメントガ
   イド３８を前記Ｘ軸とほぼ平行の第１の軸線の周
   りに回転させて前記セグメントガイドの姿勢を修
   正するための第１の姿勢修正手段４４と、前記セ
   グメントガイドを前記Ｙ軸とほぼ平行の第２の軸
   線の周りに回転させて前記セグメントガイドの姿
   勢を修正するための第２の姿勢修正手段４６と、
   前記セグメントガイドを前記Ｚ軸とほぼ平行の第
   ３の軸線の周りに回転させて前記セグメントガイ
   ドの姿勢を修正するための第３の姿勢修正手段４
   ８と、前記セグメントガイドを前記Ｚ軸方向へ移
   動させて該方向における前記セグメントガイドの
   位置を修正するための第１の位置修正手段５０
   と、前記セグメントガイドを前記Ｙ軸方向へ移動
   させて該方向における前記セグメントガイドの位
   置を修正するための第２の位置修正手段５２とを
   備える、特許請求の範囲第３項に記載のトンネル
   の覆工装置。 ４ 前記第１の姿勢修正手段４４は、前記エレク
   タアーム３６に前記Ｙ軸方向へ滑動可能に配置さ
   れた滑動軸５４と、該滑動軸に設けられた第１の
   基台５６と、前記Ｘ軸の方向へ伸びる軸線の周り
   に角度的に回転可能に前記第１の基台に連結され
   た第２の基台６０と、該第２の基台を前記第１の
   軸の周りに角度的に回転させる第１の姿勢修正ジ
   ヤツキ６２とを備え、前記第１の位置修正手段５
   ０は、前記第２の基台に前記Ｚ軸方向へ移動可能
   に支持された移動台７２と、該移動台を移動させ
   る第１の位置修正ジヤツキ７４とを備え、前記第
   ２の姿勢修正手段４６は、前記Ｙ軸方向へ伸びる
   軸線の回りに角度的に回転可能に前記移動台に支
   持された回転台８２と、該回転台を回転させる第
   ２の姿勢修正ジヤツキ８４とを備え、前記第２の
   位置修手段５２は、前記回転台８２に前記Ｙ軸方
   向へ滑動可能に支持された、前記Ｘ軸方向へ伸び
   るＸ軸アーム９４と、該Ｘ軸アームを前記回転台
   に対し移動させる第２の位置修正ジヤツキ９６と
   を備え、前記第３の姿勢修正手段４８は、前記Ｚ
   軸方向へ伸びかつ前記セグメントガイド３８を前
   記Ｘ軸アームに枢軸連結する軸９８と、前記セグ
   メントガイドを前記軸の周りに回転させる第３の
   姿勢修正ジヤツキと１００を備える、特許請求の
   範囲第３項に記載のトンネルの覆工装置。 ５ 前記第１，第２および第３の姿勢修正ジヤツ
   キ６２，８４，１００並びに前記第１および第２
   の位置修正ジヤツキ７４，９６のそれぞれは、対
   応するジヤツキの伸長量を計測する手段１７０，
   １７２，１７８，１７６，１７４を有する、特許
   請求の範囲第４項に記載のトンネルの覆工装置。 ６ 前記計測手段１７０，１７２，１７８，１７
   ６，１７４のそれぞれは、対応するジヤツキ６
   ２，８４，１００，７４，９６のシリンダまたは
   ロツドに取り付けられた計測器本体１８４と、該
   計測器本体に前記ジヤツキの伸縮方向へ移動可能
   に支持された移動棒であつてその長手方向にラツ
   ク１８８が形成され、前記ジヤツキの伸縮に伴つ
   て前記伸縮方向へ移動される移動棒１８６と、該
   移動棒の前記ラツクと噛合する歯車１９０と、前
   記計測器本体に支持され、前記歯車の回転に伴つ
   て電気信号を発生するロータリーエンコーダ１９
   ２とを有する、特許請求の範囲第５項に記載のト
   ンネルの覆工装置。 ７ 前記セグメントガイド３８は、該セグメント
   ガイドと前記セグメントエレクタ２４に把持した
   覆工用セグメント２２との間の距離を測定するセ
   ンサ１９６，１９８，２００，２０２と、前記セ
   グメントガイドと前記セグメントリングとの間の
   距離を測定するセンサ２０４，２０６，２０８と
   を有する、特許請求の範囲第１項に記載のトンネ
   ル覆工装置。