JPH07102896A - テールクリアランス計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 設定したセグメント周方向のどの位置にでも
正確かつ手軽ににセットできるようにしたテールクリア
ランス計測装置を提供する。 【構成】 スチール製セグメントｃの内面に対して当接
可能な端部１ａを有するホルダー１と、スチール製セグ
メントｃの端面に当接して着脱自在に取り付け可能なマ
グネット本体２ａ及びマグネットスイッチ２ｂを有する
マグネット式取付具２と、テールプレートｂ内面との間
の距離を計測できるようにホルダー１に配置された非接
触型の距離センサ３と、ホルダー１の端部１ａをセグメ
ント内面に当接した際のセグメント周方向の位置を計測
する角度計測手段とを設けてテールクリアランス計測装
置を構成し、シールド掘進機のセグメントｃ周方向の所
望個所でテールクリアランスＸを計測できるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機におけ
るテールプレート内面とセグメント外面との間の間隙で
あるテールクリアランスを計測するためのテールクリア
ランス計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機で地下坑の掘進作業を行
う場合、シールドジャッキでシールド本体に推力を付与
しつつシールド本体前部のカッタで切羽を掘削して地下
坑を掘進する。こうして所定単位長さの地下坑を掘進
後、すでに掘削した地下坑周壁に内張りされている既設
セグメントに新設のセグメントを連結しつつ、同セグメ
ントをシールド本体後部のテールプレート内面に環状に
組み立てる。この新設のセグメントの組立て後は、再
度、シールドジャッキでシールド本体に推力を付与して
同様に所定単位長さの地下坑を掘進し、同様の方法で新
設のセグメントを組立てる。シールド掘進機による地下
坑の掘進作業は、このような工程を何度も繰り返して進
める。その掘進を進める際には、シールド掘進機が予め
設定された掘削線に沿って予定通りに直進し、あるい
は、曲進しているかを絶えず監視する必要があるが、そ
の監視は、シールド掘進機におけるテールプレート内面
とセグメント外面との間の間隙であるテールクリアラン
スを計測することにより行う。例えば、シールド掘進機
が予定通り直進している場合には、左右や上下の対称位
置での各テールクリアランスの計測結果が同じになる
し、そうでない場合には、その計測結果が異なることと
なる。また、シールド掘進機が掘削線に沿って定められ
たとおりに曲進しているか否かも、各計測点でのテール
クリアランスの計測値の関係からシールド本体の傾動方
向を知ることにより判別することができる。このよう
に、テールクリアランス計測装置は、シールド掘進機が
掘削線に沿って予定通りに掘進しているか否かを監視す
るために同掘進機に備え付けられるもので、同掘進機に
おけるテールプレート内面とセグメント外面との間のテ
ールクリアランスを計測する装置である。

【０００３】このテールクリアランス計測装置に関する
従来の技術としては、実開平２ー１１６６００号公報に
記載されている技術が公知技術として知られている。こ
の公報に開示されている技術をみると、まず、その第６
図には、従来の技術として、セグメントのフランジ部に
跨らせて位置決めするためのＵ字形の取付本体と、この
取付本体に取り付けられポテンショメータで構成された
接触式距離測定用センサとしての計測器と、同じく取付
本体に取り付けられ、同本体を把手の操作によりセグメ
ントフランジ部のボルト孔に係脱させるためのロックピ
ンとからなるテールクリアランス計測装置が示されてい
る。この計測装置を使用する場合には、セグメントフラ
ンジ部のボルト孔と対応する位置においてＵ字形の取付
本体を同フランジ部に跨らせて位置決めするとともに、
この取付本体に取り付けられているロックピンを把手の
操作によりそのボルト孔に係合する。接触式距離測定用
センサとしての計測器は、この状態で、定められた位置
に位置決めされて固定された状態にあるので、その接触
子としてのローラー等をテールプレート内面に接触させ
ながらテールクリアランスを電気的に計測することがで
きる。しかし、この従来のテールクリアランス計測装置
（以下「従来の装置」という。）あっては、掘進中人手
を要することなくテールクリアランスを連続的に計測で
きるという点で利点を有するものの、セグメントフラン
ジ部のボルト孔にロックピンを係合させる方式を採用し
ているため、テールプレート内面に新設のセグメントを
組立てるたびに面倒な付替作業を要し、かつ、フランジ
部を有するタイプのセグメントにしか使用することがで
きないという欠点を有しているとし、前記の公報では、
この従来の装置を改良したテールクリアランス計測装置
（以下「改良型の従来の装置」という。）を提案し、こ
れを第１図〜第５図に示している。この改良型の従来の
装置は、テールプレート内面側に、セグメント前端位置
合わせ用ジャッキを介してトンネル軸線方向に移動自在
に設置された本体フレームと、この本体フレームに形成
され、セグメント前端位置合わせ用ジャッキの伸長動作
によりセグメント前端面に接触させることのできるセグ
メント前端面当接部と、本体フレームに、セグメント内
面位置合わせ用ジャッキを介してトンネル半径方向に移
動自在に取り付けられ、セグメント内面位置合わせ用ジ
ャッキの伸長動作によりセグメント内面に接触させるこ
とのできる押付け板と、この押付け板がセグメント内面
に接触する位置でテールプレート内面に対する相対距離
を検出する本体フレームに設けられた計測センサと、計
測センサで検出された相対距離に基づきテールクリアラ
ンスを演算して出力する演算装置とを備えている。改良
型の従来の装置は、このような構成を備えているので、
セグメント前端位置合わせ用ジャッキを伸長させてセグ
メント前端面当接部をセグメント前端面に接触させた
後、セグメント内面位置合わせ用ジャッキを伸長させて
押付け板をセグメント内面に接触させ、こうして本体フ
レームを位置決めした状態で計測センサでテールプレー
ト内面に対する相対距離を検出し、この相対距離に基づ
き演算装置でテールクリアランスを演算して表示装置等
に出力することができる。この改良型の従来の装置によ
れば、テールプレート内面に新設のセグメントを組立て
る際には、セグメント内面位置合わせ用ジャッキ及びセ
グメント前端位置合わせ用ジャッキの双方を収縮させさ
えすれば、その組立て作業の邪魔にならないように本体
フレームを退避させることができ、その新設のセグメン
トの組立て後テールクリアランスの計測を再開する際に
は、これら各ジャッキを順次伸長させて前記したと同様
の動作を繰り返せばよいるので、従来の装置のように、
新設のセグメントを組立てるたびに面倒な付替作業を要
するというようなことはないとされている。また、セグ
メント前端面当接部や押付け板をセグメントの前端面や
内面に当接させて位置決めする方式を採用しているの
で、あらゆるタイプのセグメントに使用できるとされて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、テールクリ
アランス計測装置は、シールド掘進機の掘進中の各時点
におけるテールクリアランスを計測して曲進時の掘進方
向の変化等掘進方向の状況を探知するために使用する
が、その探知を迅速、適確に行うためには、そのテール
クリアランスの計測を必要とする計測点でリアルタイム
に実施できるようにすることが必要である。テールクリ
アランス計測装置は、こうした要請に応えられるように
する上で、これをセットする場合に、設定したセグメン
ト周方向のどの位置にでも正確に位置決めしてセットで
き、かつ、手軽にセットできるようにすることが望まし
い。また、シールド掘進機の内部は、作業をするには狭
く、かつ、各種ジャッキ類、排土装置、各種配管等多く
の機器類が密集していて空間上の制約があることから、
テールクリアランス計測装置は、これをセットするにし
ても、そのセットする位置に自由度があるようにするこ
とが望ましく、このような要請からも、任意の設定位置
に正確に位置決めして手軽にセットできるようにするこ
とが必要である。しかしながら、前記の公報に記載され
ている従来の装置や改良型の従来の装置は、何れも、セ
グメントの周方向の任意の設定位置に手軽にセットする
ことはできない。すなわち、従来の装置では、これをセ
ットする際、セグメントフランジ部のボルト孔にロック
ピンを係合させる方式を採用しているため、そのボルト
孔がある個所のセグメントの周方向位置にしかセットす
ることができず、しかも、そのセットも、ロックピンの
ボルト孔への位置合わせ等を必要とし、シールド本体内
の手狭な作業空間内で簡便には行えない。また、改良型
の従来の装置では、計測センサを設けた本体フレームが
セグメント前端位置合わせ用ジャッキを介してシールド
本体側に固定的に設置されているため、予め設定された
１ヶ所のテールクリアランスしか計測することができな
い。すなわち、前記公報の第１図（１）、（２）に図示
された装置でいえば、セグメントの周方向頂部個所のテ
ールクリアランスしか計測することができない。

【０００５】本発明は、このような従来の技術にみられ
る基本的な問題を解決しようとするもので、設定したセ
グメント周方向のどの位置にでも正確にセットできるよ
うにして、その周方向の所望の設定個所のテールクリア
ランスを計測することができるようにし、かつ、そのセ
ットも手軽に行うことができるようにした対応性のある
テールクリアランス計測装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のこのような目的
は、「シールド掘進機におけるテールプレート内面とセ
グメント外面との間の間隙であるテールクリアランスを
計測するためのテールクリアランス計測装置であって、
セグメントの内面に対して少なくとも２点で当接可能な
当接部を有するホルダーと、このホルダーに設けられセ
グメントの端面に当接して着脱自在に取り付けることが
できるセグメント端面当接部材と、ホルダーの前記当接
部がセグメント内面へ当接する位置でテールプレート内
面との間の距離を計測できるように配置された非接触型
の距離センサと、ホルダーの前記当接部をセグメント内
面に当接した際のセグメント周方向の位置を計測する角
度計測手段とを設けた」ことを特徴とする特許請求範囲
に記載されているとおりのテールクリアランス計測装置
により達成される。

【０００７】

【作用】本発明のテールクリアランス計測装置は、この
ような構成を備えているので、これを使用する場合に
は、ホルダーの当接部をセグメントの内面に対して２点
で当接した後、この当接状態を保持したまま、セグメン
ト端面当接部材をセグメントの端面に当接してセグメン
トの端面に取り付ける。その結果、距離センサは、セグ
メントに対する半径方向及び軸方向の位置が固定されて
不動に位置決めされる。こうして、本発明の計測装置
は、セグメントにセットされるが、そのセットを行う場
合には、角度測定手段を用いて、設定したセグメント周
方向の所望の位置に正確に位置決めしてセットすること
ができる。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を図１乃至図６に基づいて説
明する。図１は、セグメント端部に本発明の実施例のテ
ールクリアランス計測装置を取り付けた状態を表した一
部を断面で示すシールド掘進機の要部断面図、図２は、
図１ア部の拡大図、図３は、図２を矢印Ａ方向から見た
矢視図、図４は、図３のＢ−Ｂ矢視図、図５は、図１の
Ｃ−Ｃ矢視図、図６は、図５イ部の拡大図である。

【０００９】まず、本発明に関連するシールド掘進機の
要部について概説すると、図において、ａは前部にカッ
タを有しシールドジャッキｄ（図３参照）により推進さ
れるシールド本体、ｂはこのシールド本体ａ後部のテー
ルプレート、ｃはシールド本体ａにより掘削した地下坑
を覆工するためのセグメントである。このセグメントｃ
は、シールド本体ａにより地下坑を単位長さ掘進後、シ
ールド本体ａ後部のテールプレートｂ内面に環状に組み
立てられる。本実施例では、このセグメントｃにスチー
ル製のものが用いられている。

【００１０】次に、本発明の実施例のテールクリアラン
ス計測装置について詳述すると、図において、１はセグ
メントｃの内面に対して間隔をおいた２点Ｐ，Ｐ（図
４、図６参照）で当接可能な端部１ａを有する平板状の
ホルダー、２はこのホルダー１に設けられ電磁石を有す
るマグネット式取付具、２ａはスチール製のセグメント
ｃの端面に当接して取り付けることのできる側面部２ａ
ｓを有し、ホルダー１の外面側に配設したマグネット式
取付具２のマグネット本体、２ｂはホルダー１の内面側
に配設したマグネット本体２ａを着磁したり消磁したり
するためのマグネットスイッチである。マグネット式取
付具２は、これらマグネット本体２ａとマグネットスイ
ッチ２ｂとからなり、マグネット本体２ａの側面部２ａ
ｓをスチール製のセグメントｃの端面に当接した状態に
おいてマグネットスイッチ２ｂを閉じることにより、同
セグメントｃに取り付けることができる。３はテールク
リアランスＸを計測するための超音波式変位センサ等の
非接触型の距離センサ、３ａはこの距離センサ３の出力
する計測信号を伝達するためのケーブルである。距離セ
ンサ３は、ホルダー１に嵌挿するよう取り付けられてい
て、ホルダー１端部１ａがセグメントｃ内面へ当接した
位置において、テールプレートｂ内面との間の距離を計
測できるように配置されている。距離センサ３は、平板
状のホルダー１が前述のようにセグメントｃ内面に対し
て２点で当接できるようになっているため、そのホルダ
ー１をセグメントｃ内面に当接した際、セグメントｃに
対する半径方向位置が固定されて、不動に位置決めされ
る。また、距離センサ３は、その計測側の端部がホルダ
ー１に対して定距離ｌ´を保つように固定されており、
かつ、セグメントが規格品であってその厚みも一定であ
るため、ホルダー１をセグメントｃ内面へ当接した状態
では、距離センサ３の計測側の端部からセグメント外面
までの距離ｌは、ホルダー１をセグメント内面の何れの
周方向位置に当接しようとも常に一定となる。したがっ
て、距離センサ３は、セグメントの周方向位置のどの計
測点でもテールクリアランスＸを正しく計測できること
となる。本実施例では、距離センサ３が出力した計測信
号をケーブル３ａで伝達しているが、無線により伝達す
るようにすることもできる。

【００１１】４はホルダー１における端部１ａと反対側
の端面部１ｂに回動可能に組み込まれた水準器、４ａは
水準器４に付された基準位置を示す指標、４ｂはこの指
標４ａに対応してホルダー１の端面部１ｂに付された角
度の目盛である。これら、ホルダー１の端面部１ｂに回
動可能に組み込まれた指標４ａを付したの水準器４と同
端面部１ｂに施された角度の目盛４ｂとから、ホルダー
１をセグメントｃ内面に当接した際のセグメントｃの周
方向位置を計測する角度計測手段を構成し、図５及び図
６に示すような操作方法で使用する。すなわち、これら
の図に示されているように、テールクリアランス計測装
置の距離センサ３を所望の角度θでセグメントｃの周方
向位置にセットしようとする場合には、まず、水準器を
回動することによりその指標４ａが角度の目盛４ｂのθ
に相当する個所を指すようにして固定し、次いで、ホル
ダー１をセグメントｃ内面に当接しながら水準器の気泡
が中央にくるように位置決めすればよい。５は距離セン
サ３から出力されケーブルで伝達される計測信号を増幅
するためのアンプ、６はこの増幅された計測信号に基づ
き演算されたテールクリアランスＸを数値で表示するた
めの表示器である。本実施例のテールクリアランス計測
装置は、このようにシールド本体ａ部分とは分離、独立
して構成されていてコンパクトにすることもできるた
め、あたかもテスターのように携帯可能に構成すること
ができる。

【００１２】本実施例のテールクリアランス計測装置
は、このような構成を備えているので、これを使用する
場合には、まず、ホルダー１の端部１ａをセグメントｃ
の内面に対して２点Ｐ，Ｐで当接し、次いで、この当接
状態を保持したまま、マグネット取付具２におけるマグ
ネット本体２ａの側面部２ａｓをセグメントｃの端面に
当接し、しかる後、マグネットスイッチ２ｂを閉じてマ
グネット本体２ａを着磁することにより、その側面部２
ａｓをセグメントｃの端面に取り付ける。この状態で、
距離センサ３は、セグメントｃに対する半径方向及び軸
方向の位置が固定されて不動に位置決めされる。こうし
て、本実施例の計測装置はセグメントｃにセットされる
が、そのセットを行う場合には、水準器４とホルダー１
端面部１ｂの角度の目盛４ｂとからなる角度測定手段を
用いて、セグメントｃの周方向における所望の設定位置
にセットできるように位置決めする。このようにセット
された状態において、計測装置を作動すると、テールク
リアランスに関する計測信号が距離センサ３から出力さ
れてケーブル３ａで伝達され、表示器６では、テールク
リアランスが数値で具体的に表示される。計測装置はセ
グメントｃにセットされ、テールプレートｂはシールド
掘進機の掘進に伴って移動するため、計測装置が一旦作
動すると、以後は、特別の操作をしなくても、掘進中の
各時点でのテールクリアランスＸを連続的に測定するこ
とができる。シールド掘進機により単位長さの地下坑の
掘進した後は、既設のセグメントｃに隣接して新設のセ
グメントを構築する必要があるので、計測装置をセグメ
ントｃから取り外す必要があるが、そのときは、マグネ
ットスイッチ２ｂを開いてマグネット本体２ａを消磁す
れば簡単に取り外すことができる。以後、新設のセグメ
ントを構築するたびに以上述べたような操作を繰り返せ
ばよい。

【００１３】本実施例によれば、ホルダー１の端部１ａ
をセグメントｃの内面に当接した後、マグネット取付具
２におけるマグネット本体２ａの側面部２ａｓをセグメ
ントｃの端面に当接して磁力で着脱自在に取り付けるこ
とにより、テールクリアランス計測装置をセットできる
ので、従来の装置や改良型の従来の装置と異なり、セグ
メントｃの周方向位置のどこにでもセットすることがで
きる。その場合、水準器４等からなる角度測定手段を用
いて、設定したセグメント周方向の任意の位置に正確に
位置決めしてセットすることができるので、セグメント
ｃの周方向における所望の設定個所のテールクリアラン
スＸを計測することができる。しかも、そのテールクリ
アランス計測装置のセットは、このように、ホルダー１
とマグネット取付具２とをセグメントｃに当接するだけ
で行えるので、シールド本体ａ内の手狭な作業空間でも
手軽に行える。

【００１４】本実施例によれば、テールクリアランス計
測装置は、セット時に、特に、セグメントｃの端面に当
接して取り付けるようにしているので、従来の装置のよ
うにフランジ部を有するタイプのセグメントにしか使用
することができないというようなことはない。また、改
良型の従来の装置のようにセグメント前端位置合わせ用
ジャッキのようなものを介してシールド本体ａ側に固定
的に設置されてはおらず、シールド本体ａ部分とは分
離、独立して構成されているので、例え、シールド掘進
機がローリングしても、改良型の従来の装置のように計
測結果がその影響を受けるようなことはなくて、測定誤
差が生じるようなこともなく、かつ、機構もきわめて簡
単である。さらに、距離センサ３に非接触型センサを用
いているので、接触型の距離センサを用いた従来の装置
のようにテールプレート内面に付着した土砂により距離
センサの作動にトラブルが生じる等、テールプレートｂ
の内面状態に影響されるようなことはない。本実施例に
よれば、このように従来の技術や改良型の従来の技術の
有するあらゆる欠点を克服し、設定したセグメント周方
向のどの位置にでも正確にセットできて、その周方向の
所望の設定個所のテールクリアランスＸを計測すること
ができ、かつ、そのセットを手軽に行うことができる対
応性のあるテールクリアランス計測装置を得ることがで
きる。

【００１５】本実施例では、ホルダー１にマグネット取
付具２を設け、テールクリアランス計測装置のセットの
際、同取付具２をセグメントｃの端面に当接して磁力で
取り付けるようにしているが、このようなマグネット取
付具２に代え、セグメントｃの端面に当接する部分に吸
着手段や着脱自在の接着手段を有する当接部材を設けて
もよく、要は、セグメントの端面に当接して着脱自在に
取り付けることができるセグメント端面当接部材が設け
られていればよい。本実施例では、水準器４とホルダー
１端面部１ｂの角度の目盛４ｂとからなるものを角度測
定手段として用いているが、角度測定手段は、ホルダー
１の当接部１ａをセグメントｃ内面に当接した際のセグ
メントｃ周方向の位置を計測することのできるものであ
ればその種類を問うものではない。本実施例では、距離
センサ３からの計測信号を表示器６を用いて数値で表示
するようにしているが、その計測信号をどのように処理
するかは、本発明の目的と直接関連することではなく、
本発明を実施する上で適宜選択できる設計上の選択事項
である。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、「セグメントの内面に対して少なくとも２点で当接
可能な当接部を有するホルダーと、このホルダーに設け
られセグメントの端面に当接して着脱自在に取り付ける
ことができるセグメント端面当接部材と、ホルダーの前
記当接部がセグメント内面へ当接する位置でテールプレ
ート内面との間の距離を計測できるように配置された非
接触型の距離センサと、ホルダーの前記当接部をセグメ
ント内面に当接した際のセグメント周方向の位置を計測
する角度計測手段とを設け」ることによりテールクリア
ランス計測装置を構成しているので、設定したセグメン
ト周方向のどの位置でも正確にセットできて、その周方
向の所望の設定個所のテールクリアランスを計測するこ
とができ、かつ、そのセットも手軽に行うことができる
対応性のあるテールクリアランス計測装置を提供するこ
とができる。このような基本的効果に加え、機構もきわ
めて簡単でありながら、「従来の装置のようにテールプ
レートの内面への土砂の付着等その内面状態に影響され
るようなことはない」、「シールド掘進機がローリング
しても、改良型の従来の装置のように測定誤差が生じる
ようなことはない」という効果も併せて奏することがで
き、従来の各装置にみられる種々の欠点を全てにわたり
解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セグメント端部に本発明の実施例のテールクリ
アランス計測装置を取り付けた状態を表した一部を断面
で示すシールド掘進機の要部断面図である。

【図２】図１ア部の拡大図である。

【図３】図２を矢印Ａ方向から見た矢視図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図である。

【図５】図１のＣ−Ｃ矢視図である。

【図６】図５イ部の拡大図である。

【符号の説明】 ａ シールド本体 ｂ テールプレート ｃ セグメント Ｘ テールクリアランス １ ホルダー ２ マグネット取付具 ２ａ マグネット本体 ２ｂ マグネットスイッチ ３ 距離センサ ４ 水準器 ４ａ 水準器の指標 ４ｂ 角度の目盛 ５ アンプ ６ 表示器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機におけるテールプレート
   内面とセグメント外面との間の間隙であるテールクリア
   ランスを計測するためのテールクリアランス計測装置で
   あって、セグメントの内面に対して少なくとも２点で当
   接可能な当接部を有するホルダーと、このホルダーに設
   けられセグメントの端面に当接して着脱自在に取り付け
   ることができるセグメント端面当接部材と、ホルダーの
   前記当接部がセグメント内面へ当接する位置でテールプ
   レート内面との間の距離を計測できるように配置された
   非接触型の距離センサと、ホルダーの前記当接部をセグ
   メント内面に当接した際のセグメント周方向の位置を計
   測する角度計測手段とを設けたことを特徴とするテール
   クリアランス計測装置。