JPH0631555B2

JPH0631555B2 - セグメント自動組立装置

Info

Publication number: JPH0631555B2
Application number: JP1155862A
Authority: JP
Inventors: 泰雄森; 文哉 ▲高▼野; 均高橋; 清土屋
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1994-04-27
Anticipated expiration: 2009-04-27
Also published as: JPH0325197A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、シールド工事に使用されるセグメント自動組
立装置に係り、特にこれから組み立てるために搬入され
たトンネル覆工用セグメントとセグメント把持機構の位
置合わせを自動的に行えるようにした装置に関する。

〔従来の技術〕

シールド工法におけるセグメント組立作業は、現状では
第15図〜第17図に示すようなエレクタを用いて行われて
いる。このエレクタは、シールド本体１のテール部内周
に沿って配置されたガイドローラ４で案内され、旋回モ
ータ17によりシールド本体１の軸線の回りを旋回させら
れるエレクタリング３と、該エレクタリング３から後方
に突出した１対のアーム５にガイドロッド６を介して支
持され、押付ジャッキ７によりエレクタリング３の径方
向に移動させられる吊りビーム８と、該吊りビーム８に
載せられ、スライドジャッキ11によりシールド本体１の
軸線方向に摺動させられるスライダ９を有し、スライダ
９の下部にグリップ10が設けられている。セグメントの
組立に際しては、ホイストなどによりエレクタの下方に
搬入されたセグメント12aの位置，姿勢を人手により修
正すると共に、作業者が操作スイッチによりエレクタの
旋回，押付，摺動のインチング操作をして、グリップ10
のピン穴10aとセグメント12aのグラウトねじ穴12dにね
じ込まれた吊り金具14のピン穴14aを心合わせし、その
ピン穴10a,14aにピン15を挿入してセグメント12aを把持
させた後、該セグメントをエレクタにより吊り上げ所定
位置に旋回させて、既設セグメント13とのボルト穴の心
合わせおよび周方向の隣接セグメントとのボルト穴の心
合わせを行い、既設セグメントおよび周方向の隣接セグ
メントとボルト16ａ，16ｂにより締結する作業を繰り返
してセグメントをリング状に組み立てる。

このような現状のセグメント組立作業では、搬入された
セグメントをエレクタに把持させるまでの作業を人手に
より行わなければならないため、作業に熟練を要すると
ともに、多くの時間を要していた。

この問題を解決するため、セグメント組立作業の自動化
の一環として、エレクタの把持部と搬入されたセグメン
トの位置合わせおよびエレクタによるセグメントの把持
を自動的に行うようにした装置が特開昭60-261899、同6
2-50597、同62-72900などにより提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの提案の中には、これから組み立てようとするセ
グメントをエレクタに対し所定の位置および姿勢に設置
するためにセグメントを位置決めして搬入する装置を用
いてセグメントを把持する際の位置合わせの自動化を図
ったものがあるが、このためには特別なセグメント位置
決め搬入装置が必要で、覆工設備が複雑になる。

本発明の目的は、搬入されたセグメントの位置や姿勢に
関係なく、セグメント把持機構をセグメントに対し自動
的に位置合わせして、人手を要せずにセグメントを把持
することができるセグメント自動組立装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のセグメント自動組立装置は、シールド掘進機内
に搬入されたトンネル覆工用セグメントをリング状に組
み立てるために、セグメント把持機構を内蔵するセグメ
ントガイドと、該セグメントガイドをシールド本体の周
方向に移動させるための旋回機構と、シールド本体の軸
線方向に延びる軸をＺ軸、Ｚ軸に直交しシールド本体の
径方向に延びる１軸をＹ軸、Ｚ軸およびＹ軸に直交する
他の１軸をＸ軸とするとき、前記セグメントガイドをＸ
軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動させて
セグメントガイドの位置を修正するための位置修正機構
と、前記セグメントガイドを前記Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸
の回りにそれぞれ回動させてセグメントガイドの姿勢を
修正するための姿勢修正機構と、前記セグメントガイド
上のＸ軸方向に間隔を置いた２箇所に取り付けられ、そ
の各位置から前記セグメントの切羽側端面までの距離を
測定する第１のセンサと、前記セグメントガイド上のＸ
軸方向に間隔をおいた２箇所に取り付けられ、その各位
置から前記セグメントの周方向の隣接セグメント側端面
までの距離を測定する第２のセンサと、前記セグメント
の内周面のほぼ四隅の位置に相当する前記セグメントガ
イド上の４箇所に取り付けられ、その各位置から前記セ
グメントの内周面までの距離を測定する第３のセンサ
と、前記第１，第２および第３の各センサの測定値に基
づき、前記セグメント把持機構によるセグメントの把持
が可能となるように前記位置修正機構および姿勢修正機
構を制御し、前記セグメントガイドの位置，姿勢を修正
する制御装置とを備えたことを特徴とする。

前記制御装置は、前記第１のセンサの測定値が２箇所共
設定値と一致するように前記セグメントガイドのＺ軸方
向の位置およびＹ軸回りの姿勢の修正を行い、前記第２
のセンサの測定値が２箇所共設定値と一致するように前
記セグメントガイドのＸ軸方向の位置の修正を行い、ま
た前記第３のセンサの測定値が４箇所共設定値と一致す
るように前記セグメントガイドのＹ軸方向の位置および
Ｘ軸回りとＺ軸回りの姿勢の修正を行うものとすればよ
い。

また、前記第１および第２のセンサは、それぞれ前記セ
グメントの端面に対向する位置と前記セグメントの内周
面より引き込まれた位置とに移動可能なようにジャッキ
を介してセグメントガイドに取り付けておくとよい。

〔作用〕

セグメント自動組立装置には、既設セグメントの位置，
姿勢に合わせてこれから組み立てようとするセグメント
の位置，姿勢を修正するためにセグメント把持機構を内
蔵したセグメントガイドに対する位置修正機構および姿
勢修正機構を設ける必要がある。

本発明は、セグメントガイドに取り付けた第１，第２お
よび第３のセンサにより、これから組み立てるために搬
入されたセグメントのセグメントガイドに対する位置，
姿勢を検出し、これに応じて前記位置修正機構および姿
勢修正機構を修正動作させることにより、セグメントガ
イドに内蔵されたセグメント把持機構がセグメントを把
持できるように自動的にセグメントに対する位置合わせ
をしようとするものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第14図により説明す
る。

第１図〜第３図に示すように、セグメント自動組立装置
（以下、エレクタという）２はシールド本体１のテール
部に設置されている。シールド本体１は、エレクタ２に
よりリング状に組み立てられた既設セグメント13を反力
受として図示しないシールドジャッキにより推進され、
１セグメントリング分の推進完了後、これから組み立て
ようとするセグメント12が後方から搬入され、既設セグ
メント13の切羽側端面に接してリング状に組み立てられ
る。

これから組み立てようとするセグメントの内の１ピース
12aを第11図に示す。ここに示したセグメントは標準コ
ンクリートセグメントで、前後左右の端縁部にリング間
および周方向の隣接セグメント間を接合するためのボル
ト取付溝12bが所定のピッチで設けられ、四方の端面に
はボルト穴12cが所定のピッチで設けられている。ま
た、中央部にはグラウトねじ穴12dが設けられている。

第11図において、シールド本体１の軸線方向に延びる軸
をＺ軸、Ｚ軸に直交し、シールド本体１の径方向に延び
る１軸をＹ軸，Ｚ軸およびＹ軸に直交する他の１軸をＸ
軸とし、第12図〜第14図に示すＸ軸回りの回転角度θ_Ｘ
（以下、ピッチングという）、Ｙ軸回りの回転角度θ_Ｙ
（以下、ヨーイングという）、Ｚ軸回りの回転角度θ_Ｚ
（以下、ローリングという）の３つの要素でセグメント
の姿勢を表わすことにする。

第１図〜第５図に示すエレクタ２は、旋回機構であるエ
レクタリング３と旋回モータ17、Ｙ軸方向の位置修正機
構である吊りビーム20と押付ジャッキ７、Ｘ軸方向の位
置修正機構である横スライドフレーム21と横スライドジ
ャッキ22、Ｚ軸方向の位置修正機構である前後スライド
フレーム23と前後スライドジャッキ24、全体を符号25で
示す姿勢修正機構、セグメントガイド30、セグメント把
持機構31などを備えている。

エレクタリング３は、シールド本体１の内周複数箇所に
設置されたブラケット４ａに回転自在に取り付けられて
いるガイドローラ４により円周を案内され、該エレクタ
リングの内周部に形成されたリングギヤ３ａとかみ合う
ピニオン17ａを介して油圧モータなどの旋回モータ17に
より左右旋回させられる。

エレクタリング３の切羽側およびテール側の両側面に接
するガイドローラ18は、エレクタリング３のシールド本
体軸線方向のガタをなくすことによりエレクタの位置決
めおよび姿勢制御の精度を高めるために設けられたもの
で、ブラケット18aに回転自在に取り付けられ、そのブ
ラケット18aは前記ブラケット４ａに取り付けられてい
る。

エレクタリング３の旋回角度θ_Ｒは、前記リングギヤ３
ａとかみ合うピニオン19aを介して連動するロータリエ
ンコーダのような旋回角度検出器19により検出され、そ
の検出信号は旋回角度θ_Ｒ情報として図示しない制御装
置に入力される。

エレクタリング３からテール側に突出して設けられた左
右１対のアーム５には、それぞれ吊りビーム20の左右の
ガイドロッド６が貫通している。また、アーム５には押
付ジャッキ７のシリンダ側が取り付けられ、押付ジャッ
キ７のロッド側は吊りビーム20に取り付けられている。
この押付ジャッキ７をはじめとして以下述べる各ジャッ
キにはすべてアブソリュート型ストローク検出器が内蔵
されており、それぞれのジャッキストローク量に対応す
る信号を図示しない制御装置に入力する。

吊りビーム20は門形状をしており、その中央ビーム20a
の上に２本のガイドレール20bがＸ軸方向に取り付けら
れている。また、この中央ビーム20aの上面に溝部20cを
設け、ここに横スライドジャッキ22を収納している。

横スライドジャッキ22のシリンダ側は前記中央ビーム20
aに設けられたブラケット20dに取り付けられ、ロッド側
は後記する横スライドフレーム21に設けられたブラケッ
ト21bに取り付けられている。

横スライドフレーム21は前記吊りビーム20の中央ビーム
20aの上に載せられ、その下面の四隅に前記ガイドレー
ル20bに係り合うリニアベアリング21aが取り付けられて
いる。横スライドフレーム21の下面には前記横スライド
ジャッキ22のロッド側を取り付けるブラケット21bが突
出している。横スライドフレーム21の下部には、シール
ド本体のテール側から見て互いに向き合ったＬ字状をな
す左右１対のフランジ21cが吊り下げられ、Ｚ軸方向に
延びている。その左右１対のフランジ21cの上にそれぞ
れガイドレール21dがＺ軸方向に取り付けられている。
また、フランジ21cの下面にはブラケット21eが設けら
れ、そのフランジ21eに前後スライドジャッキ24のシリ
ンダ側が取り付けられている。

前後スライドフレーム23は、前記横スライドフレーム21
の左右１対のＬ字状フランジ21cの間に挿入された球面
ガイド部23aと左右フランジ部23bから成る。そのフラン
ジ部23bは、前記ガイドレール21dと同様にＺ軸方向に延
び、そのフランジ部23b下面の四隅に前記ガイドレール2
1dに係り合うリニアベアリング23cが取り付けられてい
る。左右フランジ部23bの内の片側の上面２箇所には後
記する修正ジャッキ28a,28bのシリンダ側を取り付ける
ブラケット23dが突出している。球面ガイド部23aの中心
部には雌側の球面が形成されている。また、球面ガイド
部23aの左右側部にはブラケット23eが突出しており、そ
のブラケット23eに前記前後スライドジャッキ24のロッ
ド側が取り付けられている。

姿勢修正機構25は、球面フレーム26、中心軸27、修正ジ
ャッキ28a,28bおよびピッチング修正ジャッキ29から成
る。球面フレーム26は、前記前後スライドフレーム23の
球面ガイド部23aの中に挿入された雄側の球面部を有し
ており、上板部26aを残してくり抜かれた１面開放形状
の内空部を貫通して球面のＸ軸方向の中心線上に中心軸
27が設けられている。上板部26aの上面２箇所には、前
記修正ジャッキ28a,28bのロッド側を取り付けるブラケ
ット26bが突出している。同一仕様の２本の修正ジャッ
キ28a,28bは、第４図に示すように、球面中心Ｏからそ
れぞれ同一距離Ｌだけ離してＸ軸方向に平行に取り付け
られている。これら２本の修正ジャッキ28a,28bは、後
述するようにヨーイング修正およびローリング修正に使
用される。ピッチング修正ジャッキ29のシリンダ側は球
面フレーム26の下端のＺ軸方向の切羽側に設けられたブ
ラケット26cに取り付けられ、ロッド側は後記するセグ
メントガイド30に設けられたブラケット30cに取り付け
られており、その取付方向は中心軸27に対して直角を成
す。

セグメントガイド30は、中央の連結部30aと下部のガイ
ドフレーム30bから成り、前記球面フレーム26の中心軸2
7に回転自在に吊り下げられている。１面が開放された
中央の内空部にはセグメント把持機構31が収納され、ガ
イドフレーム30bにはボルト締結装置（図示せず）が取
り付けられる。ガイドフレーム30bの外周部はセグメン
ト12aの内周面と一致する曲率を持つ円弧状に形成され
ている。中央の連結部30aのＺ軸方向の切羽側側面に
は、前記ピッチング修正ジャッキ29のロッド側を取り付
けるブラケット30cが突出している。

前記セグメントガイド30の内空部に収納されたセグメン
ト把持機構31は、第８図に詳細図示したように、把持フ
レーム31a、把持ジャッキ31b,31c、摺動体31d、ねじ軸3
1g、駆動モータ31i等から成る。

把持フレーム31aは、円筒形の胴部31a₁とフランジ部31a
₂および胴部31a₁の下端に設けられたストッパ部31a₃か
ら成り、その胴部31a₁の内面を摺動体31dに対する案内
面とし、胴部31a₁の外周側に設けられたフランジ部31a₂
でセグメントガイド30に取り付けられている。フランジ
部31a₂の上面には把持ジャッキ31b,31c取付用のブラケ
ット31a₄が左右対称に２個設けられており、下端のスト
ッパ部31a₃は摺動体31dの下端が当るようにその内径を
胴部31a₁の内径より少し小さくしてある。

同一仕様の２本の把持ジャッキ31b,31cは、前記把持フ
レーム31aの胴部31a₁の軸線と平行に、かつ左右対称の
位置するように、シリンダ側を前記ブラケット31a₄に取
り付け、ロッド側を摺動体31dの上端の外周側に突出し
たブラケット31eに取り付けてある。

摺動体31dは、その外径が前記把持フレーム31aの胴部31
a₁の内径より小さく、胴部31a₁との間に微小すきまｍを
有するような円筒体で、上部は開放され、中間部に駆動
モータ（油圧モータ）31iを取り付けるフランジ部31jを
有し、下部にはねじ軸31gを回転自在に支持するための
ベアリング31fが２個取り付けられている。上端部外周
側には前記ブラケット31eが左右対称に突出している。
また、中間部外周にはガイドピース31mが設けられ、前
記把持フレーム31aの胴部31a₁に設けられたガイド溝17n
によって軸方向に案内される。

ねじ軸31gは、その下端部にセグメント12aのグラウトね
じ穴12dと合致するねじ部31kを有しており、中間部は前
記ベアリング31fを介して前記摺動体31dに回転自在に支
持されている。また、上端部はカップリング31hを介し
て前記駆動モータ31iの回転軸に連結されている。

エレクタの下方に搬入されたセグメント12aをセグメン
ト把持機構31により把持する際には、セグメントガイド
30のセグメント12aに対する位置，姿勢を修正してセグ
メント12aのグラウトねじ穴12dとねじ軸31gの心合わせ
をする。この心合わせを自動的に行う手段として、第９
図および第10図に詳細図示したように、ガイドフレーム
30bの側面および下面（外周面）には、搬入されたセグ
メント12aの位置，姿勢を検出するためのセンサ33a,33
b,35a,35b,36a〜36dが取り付けられている。

第１のセンサ33a,33bは、ガイドフレーム30bのＺ軸方向
の切羽側側面にＸ軸方向のセグメント寸法_Ｘより狭い
間隔_１で配置されたセンサジャッキ32のロッド先端に
それぞれ取り付けられていて、センサジャッキ32の伸長
によりセグメント12aの切羽側端面に対向する位置に突
き出され、該位置からセグメント12aの切羽側端面まで
の距離δ_１，δ_２を測定する。

第２のセンサ35a,35bは、ガイドフレーム30bのＸ軸方向
の両側面にＸ軸方向のセグメント寸法_Ｘより広い間隔
_２で配置されたセンサジャッキ34のロッド先端にそれ
ぞれ取り付けられていて、センサジャッキ34の伸長によ
りセグメント12aの周方向の隣接セグメント側端面に対
向する位置に突き出され、該位置からセグメント12aの
隣接セグメント側端面までの距離δ_３，δ_４を測定す
る。

第３のセンサ36a〜36dは、ガイドフレーム30bの下面
に、Ｘ軸方向にはセグメント寸法_Ｘより狭い間隔_３
で、またＺ軸方向にはセグメント寸法_Ｚより狭い間隔
_４でセグメント12aの内周面のほぼ四隅に対向して位
置するように同じ突き出し量で取り付けられており、そ
れぞれの位置からセグメント12aの内周面までの距離δ
_５，δ_６を測定する。

上記第１，第２および第３の各センサの出力信号は、セ
グメント12aの位置，姿勢を検出するための情報として
図示しない制御装置に入力される。

これらセンサとしては、公知のレーザ光による光学的距
離センサ、あるいは超音波距離センサなどを用いること
ができる。なお、これらセンサのうち、第３のセンサ36
a〜36dは、セグメント12aがセグメント把持機構31によ
り把持された際、セグメント12aに当らないように取り
付けられており、また第１のセンサ33a,33bおよび第２
のセンサ35a,35bについては、測定時以外はセンサジャ
ッキ32,34の縮長によりセグメント12aの内周面より引き
込み、これらセンサが搬入されたセグメント12aや既設
セグメント13あるいは周方向の隣接セグメント12などに
当らないようにしている。

次に、上記のエレクタ各部の動作を説明する。

前述したように、エレクタリング３は旋回モータ7によ
り左右旋回させられ、これに伴いセグメントガイド30は
シールド本体１の周方向に旋回移動する。

エレクタリング３の左右のアーム５にガイドロッド６を
介して支持された吊りビーム20は、押付ジャッキ７の伸
縮によりエレクタリング３の径方向に移動させられ、こ
れに伴いセグメントガイド30もエレクタリング３に対し
てＹ軸方向に移動しＹ軸方向の位置を修正される。

吊りビーム20にリニアベアリング21aを介して載せられ
た横スライドフレーム21は、横スライドジャッキ22の伸
縮により吊りビーム20に対してＸ軸方向にがたつきなく
横スライドさせられ、これに伴いセグメントガイド30も
吊りビーム20に対してＸ軸方向に横スライドし、Ｘ軸方
向の位置を修正される。これはエレクタ旋回角度θ_Ｒの
微調整に相当する。旋回モータ17によるエレクタリング
３の旋回動作は、慣性負荷が大きいことやリングギヤ３
ａ，ピニオン17aのバックラッシュがあることから旋回
角度θ_Ｒの微調整がしずらいので、Ｘ軸方向の微小な位
置修正は横スライドジャッキ22の伸縮によって行う。

横スライドフレーム21にリニアベアリング23cを介して
載せられた前後スライドフレーム23は、前後スライドジ
ャッキ24の伸縮により横スライドフレーム21に対してＺ
軸方向に前後スライドさせられ、これに伴いセグメント
ガイド30も横スライドフレーム21に対してＺ軸方向に前
後スライドし、Ｚ軸方向の位置を修正される。

前後スライドフレーム23の球面ガイド部23aに組み込ま
れた姿勢修正機構25の球面フレーム26は２本の修正ジャ
ッキ28a,28bの伸縮により次のような動きをする。第４
図において、２本の修正ジャッキ28a,28bを同時に伸長
または縮長させた場合、球面フレーム26は球面中心Ｏを
含むＺ軸の回りに第１図の矢印θ_Ｚ方向に傾けられる。
この動きはセグメントガイド30のローリング修正に用い
られる。また、修正ジャッキ28aを伸長させ、修正ジャ
ッキ28bを縮長させた場合は、球面フレーム26は球面中
心Ｏを含むＹ軸の回りに第４図の矢印θ_Ｙ１方向に旋回
させられ、逆に修正ジャッキ28aを縮長、修正ジャッキ2
8bを伸長させれば、球面フレーム26は第４図の矢印θ
_Ｙ２方向に旋回させられる。この動きはセグメントガイ
ド30のヨーイング修正に用いられる。

また、第２図において、球面フレーム26の中心軸27に吊
り下げられたセグメントガイド30は、球面フレーム26に
取り付けられたピッチング修正ジャッキ29の伸縮により
中心軸27、すなわちＸ軸の回りに第２図の矢印θ_Ｘ方向
に傾けられる。この動きはセグメントガイド30のピッチ
ング修正に用いられる。

セグメントガイド30に装着されたセグメント把持機構3
1、ボルト締結装置（図示せず）は、セグメントガイド3
0と共にＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸方向に位置修正され、ま
たローリング，ヨーイング，ピッチング修正される。

これから組み立てようとするセグメント12aとセグメン
ト把持機構31の心合わせは次のように行われる（第１図
〜第５図、第９図，第10図参照）。

図示しないホイスト等によりセグメント12aがエレクタ
の下方に搬入され載置されると、制御装置は、ガイドフ
レーム30bの下面４箇所に取り付けられた第３のセンサ3
6a〜36dがすべてセグメント12aを感知するようにエレク
タリング３を旋回させ、概略の位置決めをする。次に、
センサジャッキ32,34を伸長させ、第１のセンサ33a,33b
および第２のセンサ35a,35bを４個共突き出す。第１の
センサ33a,33bはそれぞれセグメント12aの切羽側端面と
の間の距離δ_１，δ_２を測定し、このδ_１，δ_２の測定
値が予め設定された値δ_７となるように、制御装置は前
後スライドジャッキ24によるＺ軸方向の位置修正および
修正ジャッキ28a,28bによるヨーイング修正を行う。ま
た、第２のセンサ35a,35は、セグメント12aの周方向の
隣接セグメント側端面との間の距離δ_３，δ_４を測定
し、このδ_３，δ_４の測定値が予め設定された値δ_８と
なるように、制御装置は横スライドジャッキ22によるＸ
軸方向の位置修正（旋回微調整）を行う。

次に、第３のセンサ36a〜36dにより測定されたセグメン
ト12aの内周面との間の距離δ_５，δ_６が４箇所共予め
設定された値δ_９となるように、制御装置は押付ジャッ
キ７によるＹ軸方向の位置修正と、修正ジャッキ28a,28
bおよびピッチング修正ジャッキ29による姿勢修正（ロ
ーリング修正，ピッチング修正）を行う。

予め設定された値δ_７，δ_８，δ_９とは、セグメント12
aのグラウトねじ穴12dに対してセグメント把持機構のね
じ軸31gの座標が一致する値であり、上記修正動作によ
りグラウトねじ穴12dにねじ軸31gをねじ込む把持動作の
準備が完了する。上記修正動作は、それぞれの距離の測
定値の設定値の偏差を０とするようなフィードバック制
御により行われる。上記修正動作が完了したら、センサ
ジャッキ32,34が４本共縮長され、第１，第２のセンサ3
3a,33b,35a,35bはセグメント12aの内周面より引き込ま
れる。

把持動作の準備が完了すると、セグメント把持機構31が
次のように動作する（第１図，第２図，第８図参照）。

まず駆動モータ（油圧モータ）31iが起動し、ねじ軸31g
を回転させる。回転時の回転方向反力はガイドピース31
mとガイド溝31nで受けられる。回転させながら把持ジャ
ッキ31b,31cを縮長させることにより、ねじ軸31gは摺動
体31d、駆動モータ31iと共に第８図の矢印Ａ方向に移動
させられる。これにより、雄ねじ31kが切られたねじ軸3
1gの先端部は、摺動体31dの下端部が把持フレーム31aの
下端のストッパ部31a₃に当るまでガイドフレーム30bの
下面から突き出される。前記のようにセグメント12aの
グラウトねじ穴12dとねじ軸31gの中心を一致させ、ねじ
軸31gを突き出しながら回転させてグラウトねじ穴12dに
ねじ込む。把持ジャッキ31b,31cに内蔵したストローク
検出器により所定ストロークに達したら、駆動モータ31
iの回転を止め、次に把持ジャッキ31b,31cを伸長させて
ねじ軸31gと共にセグメント12aを引き上げ、セグメント
12aの内周面がガイドフレーム30bの外周面に当接して固
定されるようにする。

この把持機構では、ねじ軸31gは２本の把持ジャッキ31
b,31cと摺動体31dおよび把持フレーム31aにより構成さ
れる４節リンクの１辺に宙吊りにされており、ねじ軸31
gを支持している摺動体31dは微小すきまｍを持って把持
フレーム31aの胴部31a₁に案内されているため、宙吊り
にされたねじ軸31gは、この微小すきまｍ分だけ把持フ
レーム31aに対して４節リンクモーションにより平行移
動することができる。また、把持ジャッキ31b,31cの把
持フレーム31aおよび摺動体31dに対する取付部にすきま
を持たせておくことにより、ねじ軸31gを前記４節リン
クモーションによる移動方向と直角の方向にも微小すき
まｍ分だけ揺動させることができる。したがって、グラ
ウトねじ穴12dとねじ軸31gの心合わせをする際、微小な
制御誤差が生じたとしても、その制御誤差を前述したね
じ軸31gの把持フレーム31aに対する揺動によって吸収す
ることができ、ねじ込みによるセグメントの把持が可能
となる。

把持動作が完了したら、次に押付ジャッキ７を縮長さ
せ、旋回モータ17により所定の旋回角度θ_Ｒになるまで
エレクタリング３を旋回させる。

これから組み立てようとするセグメント12aの姿勢は既
設セグメント13の姿勢に合わせて修正する必要があり、
その修正を行うために別に設けた姿勢検出手段によって
既設セグメント13の姿勢を検出する。その検出した結果
に基づき、所定の旋回角度θ_Ｒにおける既設セグメント
13の姿勢に合うように前記修正ジャッキ28a,28bおよび
ピッチング修正ジャッキ29によりセグメント12aを把持
しているセグメントガイド30のピッチング，ローリン
グ，ヨーイング等の姿勢修正を行うとともに、押付ジャ
ッキ７によりセグメント12aの径方向の位置を修正し、
その後、前後スライドジャッキ24によりセグメント12a
を既設セグメント13の切羽側端面に押し付け、図示しな
いボルト締結装置により両セグメントをボルト締結す
る。上記動作を繰り返すことにより、セグメントをリン
グ状に組み立てる。

上記実施例では、セグメント把持機構としてグラウトね
じ穴にねじ軸にねじ込む方式のものを示したが、これに
限定されるものではなく、前記公知例に示されるような
ピン挿入（グリッパ）方式、鉤棒（ツイストロッド）方
式などの他の把持機構を用いる場合にも同様に適用する
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば下記の効果が得られる。

（ｉ）セグメントガイドに取り付けた複数個のセンサに
より搬入されたセグメントの位置，姿勢を検出し、これ
に応じてセグメントの把持が可能となるようにセグメン
トガイドの位置，姿勢が修正されるので、搬入されたセ
グメントの位置，姿勢に関係なく、自動的にセグメント
把持機構とセグメントの位置合わせができ、特別なセグ
メント位置決め搬入装置が不要で、覆工設備を簡素化で
きる。

（ii）搬入されたセグメントの位置，姿勢を検出する各
センサの測定値が予め設定した値になるようにフィード
バック制御することにより、セグメント把持機構とセグ
メントの位置合わせが精度良く行える。

（iii）セグメント端面との間の距離を測定する第１お
よび第２のセンサをジャッキを介してセグメントガイド
に取り付け、修正動作完了後、上記各センサをセグメン
ト内周面より引っ込めるようにすれば、上記各センサが
搬入したセグメントや既設セグメントあるいは周方向の
隣接セグメントに当って損傷を受けたり、セグメント組
立の妨げになることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセグメント自動組立装置を備えたシー
ルド掘進機のテール側から見た切断正面図、第２図は第
１図のII−II断面図、第３図は第１図のIII−III断面
図、第４図は第１図のIV−IV断面図、第５図は第１図の
Ｖ−Ｖ断面図、第６図は第１図の(イ)部詳細図、第７図
は第２図の(ロ)部詳細図、第８図はセグメント把持機構
の拡大断面図、第９図は第２図の(ハ)部拡大図、第10図
は第９図のＸ−Ｘ断面図、第11図はセグメントの１ピー
スの斜視図、第12図はセグメントの姿勢説明図、第13図
は第12図のXIII−XIII断面図、第14図は第12図のXIV−X
IV断面図、第15図は従来形エレクタを備えたシールド掘
進機の後部正面図、第16図は従来形エレクタのグリップ
とセグメント吊り金具の関係を示す図、第17図は第15図
の切断側面図である。１……シールド本体、３……エレクタリング、７……押
付ジャッキ、12,12a……これから組み立てようとするセ
グメント、13……既設セグメント、17……旋回モータ、
20……吊りビーム、21……横スライドフレーム、22……
横スライドジャッキ、23……前後スライドフレーム、24
……前後スライドジャッキ、25……姿勢修正機構、30…
…セグメントガイド、31……セグメント把持機構、32,3
4……センサジャッキ、33a,33b……第１のセンサ、35a,
35b……第２のセンサ、36a〜36d……第３のセンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド掘進機内に搬入されたトンネル覆
工用セグメントをリング状に組み立てるために、セグメ
ント把持機構を内蔵するセグメントガイドと、該セグメ
ントガイドをシールド本体の周方向に移動させるための
旋回機構と、シールド本体の軸線方向に延びる軸をＺ
軸、Ｚ軸に直交しシールド本体の径方向に延びる１軸を
Ｙ軸、Ｚ軸およびＹ軸に直交する他の１軸をＸ軸とする
とき、前記セグメントガイドをＸ軸方向、Ｙ軸方向およ
びＺ軸方向にそれぞれ移動させてセグメントガイドの位
置を修正するための位置修正機構と、前記セグメントガ
イドを前記Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸の回りにそれぞれ回動
させてセグメントガイドの姿勢を修正するための姿勢修
正機構と、前記セグメントガイド上のＸ軸方向に間隔を
おいた２箇所に取り付けられ、その各位置から前記セグ
メントの切羽側端面までの距離を測定する第１のセンサ
と、前記セグメントガイド上のＸ軸方向に間隔をおいた
２箇所に取り付けられ、その各位置から前記セグメント
の周方向の隣接セグメント側端面までの距離を測定する
第２のセンサと、前記セグメントの内周面のほぼ四隅の
位置に相当する前記セグメントガイド上の４箇所に取り
付けられ、その各位置から前記セグメントの内周面まで
の距離を測定する第３のセンサと、前記第１，第２およ
び第３の各センサの測定値に基づき、前記セグメント把
持機構によるセグメントの把持が可能となるように前記
位置修正機構および姿勢修正機構を制御し、前記セグメ
ントガイドの位置，姿勢を修正する制御装置とを備えた
ことを特徴とするセグメント自動組立装置。
【請求項２】前記制御装置は、前記第１のセンサの測定
値が２箇所共設定値と一致するように前記セグメントガ
イドのＺ軸方向の位置およびＹ軸回りの姿勢の修正を行
い、前記第２のセンサの測定値が２箇所共設定値と一致
するように前記セグメントガイドのＸ軸方向の位置の修
正を行い、また前記第３のセンサの測定値が４箇所共設
定値と一致するように前記セグメントガイドのＹ軸方向
の位置およびＸ軸回りとＺ軸回りの姿勢の修正を行うこ
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】前記第１および第２のセンサを、それぞれ
前記セグメントの端面に対向する位置と前記セグメント
の内周面より引き込まれた位置とに移動可能なようにジ
ャッキを介してセグメントガイドに取り付けたことを特
徴とする請求項１記載のセグメント自動組立装置。