JPH07218257A - シールド機のテールクリアランス測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シールド掘削において覆工セグメントの組立作
業を妨げることなく、テールクリアランスを計測する 【構成】シールドジャッキ２０Ａ〜Ｃのスプレッダー２
１Ａ〜Ｃに、覆工セグメント３０の有無を検知して所定
の物体検知信号Ｓ５を出力するフォトマイクロセンサー
４５を、レール部材４２、滑走板４３、ベルト車４６、
サーボモータ４７、ベルト車４７ａ、ベルト４９等の移
動駆動手段を介して、テール部内面１１ａに対して矢印
Ａ、Ｂ方向に接近、離反自在に設け、フォトマイクロセ
ンサー４５の矢印Ａ、Ｂ方向の距離ｄ１を検出し得る位
置決めセンサー４４、回転角検出器４８、掘削機位置検
出装置１００を設け、フォトマイクロセンサー４５から
の物体検知信号Ｓ５に基づいて、覆工セグメント前端面
３０ｂの縁３０ｃを検出して、該縁３０ｃを検出した瞬
間のフォトマイクロセンサー４５の矢印Ａ、Ｂ方向の移
動距離ｄ１に基づいて、前記覆工セグメント前端面の縁
と前記テール部の内面との距離Ｃ１を検出演算する掘削
機位置検出装置を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、前部でトンネルを掘削
し、テール部で覆工セグメントを組立てるシールド機に
おいて、シールド機の姿勢を把握する目的で、シールド
機のテール部と覆工セグメント間のクリアランスを好適
に測定し得るテールクリアランス測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、シールド機のテール部は、後方に
開口した円筒状に形成されており、覆工セグメントは、
そのテール部内部で、円筒形に組み立てられる。する
と、テール部内周面と、覆工セグメントの外周面との間
には、環状の間隙、従って、テールクリアランスが形成
される。この環状のテールクリアランスの複数箇所を測
定することにより、覆工セグメントにより構築されるト
ンネル覆工体に対するシールド機の相対位置を把握する
ことが出来る。そして、これに基づいて、シールド機の
制御を行なうことが出来る。そこで、従来は、覆工セグ
メント前端面付近のテール部の内面に、テールクリアラ
ンスを測定し得るテールクリアランス計を設け、該テー
ルクリアランス計により、テールクリアランスの測定を
行なっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のよう
に、テール部の内面にテールクリアランス計を設けてテ
ールクリアランスを計測する方法では、テール部での覆
工セグメントの組み立てに際して、覆工セグメント前端
面付近のテール部の内面に設けられたテールクリアラン
ス計が、前記組立作業の妨げになるという問題を有して
いる。本発明は、上記事情に鑑み、覆工セグメントの組
立作業の妨げにならないで、テールクリアランスを計測
し得るシールド機のテールクリアランス測定装置を提供
することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のうち第一の発明
は、テール部（１５）で覆工セグメント（３０）を組み
立てながら掘進するシールド機（１０）において、前記
テール部（１５）に、移動部（２１Ａ、２１Ｂ、２１
Ｃ）を有する移動位置決め手段（２０Ａ、２０Ｂ、２０
Ｃ）を、前記移動部（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）を前記
覆工セグメント（３０）の前端面（３０ｂ）に対して接
近、離反する第一の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動自在
に設け、前記移動部（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）に、前
記覆工セグメント（３０）の有無を検知して所定のセグ
メント検知信号（Ｓ５）を出力し得る物体検知手段（４
５）を、移動駆動手段（４２、４３、４６、４７、４７
ａ、４９）を介して、前記テール部（１５）の内面（１
１ａ）に対して接近、離反する第二の方向（矢印Ａ、Ｂ
方向）に移動自在に設け、前記物体検知手段（４５）の
前記第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）の位置（ｄ１、Ｄ
１）を検出し得る位置検出手段（４４、４８、１１２、
１１３）を設け、前記物体検知手段（４５）からのセグ
メント検知信号（Ｓ５）に基づいて、前記覆工セグメン
ト（３０）の前端面（３０ｂ）の縁（３０ｃ）を検出し
て、縁検出信号（Ｓ６）を出力する縁検出手段（１１
７）を設け、前記縁検出信号（Ｓ６）と前記位置検出手
段（４４、４８、１１２、１１３）により検出された前
記物体検知手段（４５）の第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方
向）の位置（ｄ１）に基づいて、前記覆工セグメント
（３０）の前端面（３０ｂ）の縁（３０ｃ）と前記テー
ル部（１５）の内面（１１ａ）との距離（Ｃ１）を検出
演算し得るテールクリアランス検出演算部（１１１）を
設けて構成される。本発明のうち第二の発明は、前記移
動位置決め手段（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）は、前記シ
ールド機（１０）のシールドジャッキ（２０Ａ、２０
Ｂ、２０Ｃ）であり、前記移動部（２１Ａ、２１Ｂ、２
１Ｃ）は、該シールドジャッキ（２０Ａ、２０Ｂ、２０
Ｃ）のスプレッダー（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）である
ようにして構成される。本発明のうち第三の発明は、前
記位置検出手段は、前記第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）
における基準位置（Ｐｏ）を設定する基準位置設定手段
（４４、１１３）と、前記物体検知手段（４５）の第二
の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）における移動量（ｄ１）を検
出する移動量検出手段（４８、１１２）と、前記基準位
置設定手段（４４、１１３）により設定された基準位置
（Ｐｏ）と前記移動量検出手段（４８、１１２）により
検出された移動量（ｄ１）に基づいて前記物体検知手段
（４５）の第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）における位置
（ｄ１）を演算し得る位置演算手段（１１２）を有する
ようにして構成される。なお、（ ）内の番号等は、図
面における対応する要素を示す、便宜的なものであり、
従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるもので
はない。以下の「作用」欄についても同様である。

【０００５】

【作用】上記した構成により、本発明のうち第一の発明
は、移動位置決め手段（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）によ
り、前記移動部（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）、従って、
該移動部（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）に移動駆動手段
（４２、４３、４６、４７、４７ａ、４９）を介して設
けられた物体検知手段（４５）を前記覆工セグメント
（３０）の前端面（３０ｂ）に接近させ、移動駆動手段
（４２、４３、４６、４７、４７ａ、４９）により、前
記テール部（１５）の内面（１１ａ）に対して接近、又
は、離反させ、前記物体検知手段（４５）からのセグメ
ント検知信号（Ｓ５）に基づいて、前記覆工セグメント
（３０）の前端面（３０ｂ）の縁（３０ｃ）を、縁検出
手段（１１７）により検出し、前記縁検出信号（Ｓ６）
と前記位置検出手段（４４、４８、１１２、１１３）に
より検出された前記物体検知手段（４５）の第二の方向
（矢印Ａ、Ｂ方向）の位置（ｄ１）に基づいて、前記覆
工セグメント（３０）の前端面（３０ｂ）の縁（３０
ｃ）と前記テール部（１５）の内面（１１ａ）との距離
（Ｃ１）をテールクリアランス検出演算部（１１１）に
より検出演算し得るように、又、移動位置決め手段（２
０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）により、前記移動部（２１Ａ、
２１Ｂ、２１Ｃ）と共に、該移動部（２１Ａ、２１Ｂ、
２１Ｃ）に移動駆動手段（４２、４３、４６、４７、４
７ａ、４９）を介して設けられた物体検知手段（４５）
を前記覆工セグメント（３０）の前端面（３０ｂ）に対
して離反することが出来るように作用する。本発明のう
ち第二の発明は、前記移動位置決め手段（２０Ａ、２０
Ｂ、２０Ｃ）を、前記シールド機（１０）のシールドジ
ャッキ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）とし、前記移動部
（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）を、該シールドジャッキ
（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）のスプレッダー（２１Ａ、
２１Ｂ、２１Ｃ）とすることにより、前記テール部（１
５）に、シールドジャッキ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）
の他に移動位置決め手段を設ける必要が無い。よって、
前記テール部（１５）の内部空間の有効利用を図り得る
ように作用する。本発明のうち第三の発明は、前記基準
位置設定手段（４４、１１３）により設定された基準位
置（Ｐｏ）と前記移動量検出手段（４８、１１２）によ
り検出された移動量（ｄ１）とに基づいて、前記物体検
知手段（４５）の第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）におけ
る位置（ｄ１）を演算し得るように作用する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は、シールド機に装着された本発明のテールク
リアランス測定装置の一実施例を示す側面図である。図
２は、図１の第一テールクリアランス測定装置本体を示
す正面拡大図である。図３は、図２の第一テールクリア
ランス測定装置本体を示す平面図である。図４は、図１
の掘削機位置検出装置を示すブロック図である。図５
は、図４の掘削位置検出装置の第一クリアランス検出演
算部を示す図である。

【０００７】地盤１中には、図１に示すように、円筒形
の外殻１１を有するシールド掘削機１０が設けられてお
り、シールド掘削機１０は、外殻１１の前端部に、地盤
１を掘削し得るカッティングディスク１２を有してい
る。また、外殻１１内部には、その後部に後部隔壁１３
が設けられており、後部隔壁１３には、テール部１５内
において覆工セグメント３０を組み立て得るエレクタ２
２が取付けられている。また、テール部１５には、覆工
セグメント３０の前端部３０ａが、円筒状に組み立てら
れており、後方の覆工セグメント３０は、シールド掘削
機１０により該シールド掘削機１０の後方に形成された
トンネル２を覆工するトンネル覆工体３１を形成してい
る。また、覆工セグメント３０の前端部３０ａと、テー
ル部１５の外殻１１の内面１１ａとの間には、図２に示
す第一テールクリアランスＣ１等のテールクリアランス
３が全体が円環状となる形で形成されている。また、図
１に示すように、後部隔壁１３には、複数個のシールド
ジャッキ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ（本実施例では、説明
の便宜上、外殻１１の中心線ＣＬを中心に略４５度ピッ
チで配置された３個のシールドジャッキのみを示す）
が、その後端に設けられたスプレッダー２１Ａ、２１
Ｂ、２１Ｃを、テール部１５内に組み立てられた覆工セ
グメント前端面３０ｂに対して接近、離反させ得る形に
設けられており、従って、シールドジャッキ２０Ａ、２
０Ｂ、２０Ｃは、スプレッダー２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ
により、覆工セグメント前端面３０ｂを押すことによ
り、シールド掘削機１０を推進し得るように設けられて
いる。また、各シールドジャッキ２１Ａ、２１Ｂ、２１
Ｃには、それぞれの突出量Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を検出し得
る第一〜第三ジャッキストローク検出器２５Ａ、２５
Ｂ、２５Ｃが設けられており、シールドジャッキ２０
Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの中心軸ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３
は、外殻１１の中心線ＣＬに平行に設けられている。

【０００８】また、シールドジャッキ２０Ａのスプレッ
ダー２１Ａには、第一テールクリアランス測定装置本体
４０が設けられており、詳述すれば、第一テールクリア
ランス測定装置本体４０は、図２に示すように、そのブ
ラケット４１Ａ、４１Ｂにより、スプレッダー２１Ａの
図２上方に設けられているレール部材４２を有してい
る。レール部材４２は、直線上に設けられており、図３
に示すように、シールドジャッキ２０Ａの中心軸ＣＴ１
に直角、且つ水平に設けられている。レール部材４２に
は、滑走板４３が、レール部材４２に沿って外殻内面１
１ａに対して接近、離反する方向、即ち、矢印Ａ、Ｂ方
向に移動自在に設けられており、滑走板４３には、物体
の有無を検知する物体検知手段としてのフォトマイクロ
センサー４５が、覆工セグメント前端面３０ｂに向けて
設けられている。また、図３左方の前記ブラケット４１
Ｂには、ベルト車４６が設けられており、図３右方の前
記ブラケット４１Ａには、サーボモータ４７が設けられ
ており、サーボモータ４７の駆動軸には、ベルト車４７
ａが設けられている。そして、ベルト車４６とベルト車
４７ａには、ベルト４９が設けられており、ベルト４９
は、前記レール部材４２に平行である。該ベルト４９に
は、前記滑走板４３が、ベルト４９の回転と共に外殻内
面１１ａに対して接近、離反する方向、即ち、矢印Ａ、
Ｂ方向に移動し得る形に接続されている。また、レール
部材４２上には、外殻内面１１ａから所定の距離Ｗ１だ
け離れた位置に基準位置Ｐｏが設定されており、スプレ
ッダー２１Ａ上には、接続金具４４ａを介して、位置決
めセンサー４４が、前記基準位置Ｐｏに向けて設けられ
ている。該位置決めセンサー４４は、前記フォトマイク
ロセンサー４５が、レール部材４２の基準位置Ｐｏに来
たことを検知することが出来る。レール部材４２のテー
ル部１５の外殻内面１１ａ側の端、即ち、レール部材４
２の図３左端には、リミットスイッチ４７Ａが設けられ
ている。また、図１に示すシールドジャッキ２０Ｂのス
プレッダー２１Ｂとシールドジャッキ２０Ｃのスプレッ
ダー２１Ｃにも、第一テールクリアランス測定装置本体
４０同様の第二テールクリアランス測定装置本体５０及
び第三テールクリアランス測定装置本体６０が設けられ
ている。

【０００９】シールド掘削機１０内部には、掘削機位置
検出装置１００が設けられており、該掘削機位置検出装
置１００は、図４に示すように、主制御部１０１、キー
ボード１０２、ディスプレイ１０３、掘削機位置検出演
算部１０４、第一クリアランス検出演算部１１０、第二
クリアランス検出演算部１２０、第三クリアランス検出
演算部１３０、第一ジャッキストローク検出器２５Ａに
接続した第一ジャッキストローク検出部１４０、第二ジ
ャッキストローク検出器２５Ｂに接続した第二ジャッキ
ストローク検出部１５０、第三ジャッキストローク検出
器２５Ｃに接続した第三ジャッキストローク検出部１６
０を有しており、キーボード１０２、ディスプレイ１０
３、掘削機位置検出演算部１０４、第一クリアランス検
出演算部１１０、第二クリアランス検出演算部１２０、
第三クリアランス検出演算部１３０、第一ジャッキスト
ローク検出部１４０、第二ジャッキストローク検出部１
５０、第三ジャッキストローク検出部１６０は、バス線
１０５を介して主制御部１０１に接続している。また、
第一クリアランス検出演算部１１０は、図５に示すよう
に、クリアランス検出演算部１１１、前記第一テールク
リアランス測定装置本体４０のサーボモータ４７に接続
された回転角検出器４８に接続したセンサー位置検出演
算部１１２、位置決めセンサー４４に接続した基準位置
指示部１１３、サーボモータ４７及びリミットスイッチ
４７Ａに接続したモータ制御部１１４、フォトマイクロ
センサー４５に接続したマイクロセンサー駆動制御部１
１６及び縁検出部１１７を有しており、クリアランス検
出演算部１１１、センサー位置検出演算部１１２、基準
位置指示部１１３、マイクロセンサー駆動制御部１１６
及び縁検出部１１７は、前記バス線１０５に接続してい
る。また、第二クリアランス検出演算部１２０、第三ク
リアランス検出演算部１３０も、第一クリアランス検出
演算部１１０同様に構成されている。

【００１０】第一〜第三テールクリアランス検出装置本
体４０、５０、６０、シールドジャッキストローク検出
器２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、掘削機位置検出装置１００
等は、以上のような構成を有するので、シールド掘削機
１０のテール部１５とトンネル覆工体３１を構成する覆
工セグメント３０間の図２に示す第一テールクリアラン
スＣ１等のテールクリアランスを測定して、シールド掘
削機１０の姿勢を把握しようとする際には、まず、図１
に示すように、シールドジャッキ２０Ａ、２０Ｂ、２０
Ｃのスプレッダー２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを組み立てら
れた覆工セグメント３０の前端面３０ｂに当接する。す
ると、スプレッダー２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに設けられ
た第一〜第三テールクリアランス検出装置本体４０、５
０、６０を第一テールクリアランスＣ１等のテールクリ
アランスを測定し得る位置に移動させることが出来る。
これは、スプレッダー２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを覆工セ
グメント前端面３０ｂに当接して、シールド掘削機１０
を掘進させようとする際に、同時に行なうことが出来
る。次に、掘削機位置検出装置１００のキーボード１０
２により、図４に示すように、測定開始信号ＳＳを、主
制御部１０１に入力する。すると、主制御部１０１は、
測定開始信号ＳＳを、第一、第二、第三クリアランス検
出演算部１１０、１２０、１３０にそれぞれ出力する。

【００１１】すると、第一クリアランス検出演算部１１
０では、測定開始信号ＳＳに基づいて、まず、図５に示
すモータ制御部１１４が、サーボモータ４７を駆動す
る。尚、フォトマイクロセンサー４５は、図３に示すよ
うに、位置決めセンサー４４より外殻内面１１ａ側、即
ち、図３左方に位置させておく。また、このとき、サー
ボモータ４７は、ベルト車４７ａを介して、ベルト４９
に設けられた滑走板４３を、外殻内面１１ａに対して離
反する方向、即ち、矢印Ｂ方向に移動させるように駆動
される。すると、滑走板４３に設けられたフォトマイク
ロセンサー４５は、矢印Ｂ方向、従って、外殻内面１１
ａから所定の距離Ｗ１だけ離れた基準位置Ｐｏに向けて
移動する。そして、フォトマイクロセンサー４５が、基
準位置Ｐｏまでくると、基準位置Ｐｏに向けて設けられ
た位置決めセンサー４４は、フォトマイクロセンサー４
５が、基準位置Ｐｏに来たことを検知する。そして、位
置決めセンサー４４は、図５に示すように、基準位置指
示部１１３にマイクロセンサー検知信号Ｓ１を出力す
る。すると、基準位置指示部１１３は、マイクロセンサ
ー検知信号Ｓ１に基づいて、センサー位置検出演算部１
１２に、基準位置指示信号Ｓ２を出力すると共に、マイ
クロセンサー駆動制御部１１６に、駆動開始指令Ｓ３を
出力し、又、モータ制御部１１４に、逆走指令Ｓ４を出
力する。すると、センサー位置検出演算部１１２は、基
準位置指示信号Ｓ２が入力された瞬間を起点として、回
転角検出器４８より常時入力されているサーボモータ４
７の回転角α１に基づいて、図３に示すフォトマイクロ
センサー４５の前記基準位置Ｐｏからの距離ｄ１（Ｄ１
を含む）を検出することが出来る。また、図５のマイク
ロセンサー駆動制御部１１６は、駆動開始指令Ｓ３に基
づいてフォトマイクロセンサー４５を駆動する。する
と、フォトマイクロセンサー４５は、図３に示すよう
に、該センサー４５前方（図３上方）の物体の有無、従
って、該センサー４５前方の覆工セグメント３０の有無
の検知を開始する。そして、該センサー４５前方に覆工
セグメント３０が有る内は、前記フォトマイクロセンサ
ー４５は、図５に示すように、物体検知信号Ｓ５を縁検
出部１１７に出力する。また、図５のモータ制御部１１
４は、基準位置指示部１１３より入力された逆走指令Ｓ
４に基づいて、サーボモータ４７を、図３の滑走板４３
が外殻内面１１ａに向かう方向、即ち、矢印Ａ方向に移
動するように駆動させる。すると、フォトマイクロセン
サー４５は、外殻内面１１ａから所定の距離Ｗ１だけ離
れた基準位置Ｐｏを起点として、矢印Ａ方向に移動を開
始する。

【００１２】そして、フォトマイクロセンサー４５が、
覆工セグメント前端面３０ｂの縁３０ｃを通過した瞬間
から、該フォトマイクロセンサー４５は、図５に示す縁
検出部１１７への物体検知信号Ｓ５の出力を止める。そ
して、縁検出部１１７は、フォトマイクロセンサー４５
からの物体検知信号Ｓ５が途絶えた瞬間、従って、前記
センサー４５が前記セグメント前端面３０ｂの縁３０ｃ
から外れた瞬間に、縁検出信号Ｓ６をセンサー位置検出
演算部１１２に出力する。すると、センサー位置検出演
算部１１２は、縁検出信号Ｓ６に基づいて、該縁検出信
号Ｓ６が入力された瞬間の、マイクロセンサー４５の、
基準位置Ｐｏからの移動距離ｄ１を、回転角検出器４８
より常時入力されているサーボモータ４７の回転角α１
に基づいて検出演算する。該距離ｄ１は、図３に示すよ
うに、前記基準位置Ｐｏ及びシールドジャッキ中心軸Ｃ
Ｔ１を含む垂直な基準面ＣＬ１から覆工セグメント前端
面３０ｂの外殻内面１１ａ側の縁３０ｃまでの距離Ｄ１
と等しい。よって、該距離ｄ１を基準面ＣＬ１から覆工
セグメント前端面３０ｂの外殻内面１１ａ側の端までの
距離とすることが出来る。また、図５のセンサー位置検
出演算部１１２は、検出した前記距離Ｄ１（＝ｄ１）を
クリアランス検出演算部１１１に出力する。

【００１３】クリアランス検出演算部１１１は、図３の
基準面ＣＬ１から覆工セグメント前端面３０ｂの外殻内
面１１ａ側の縁３０ｃまでの距離Ｄ１を入力すると、予
め入力されている、基準面ＣＬ１から外殻内面１１ａま
での距離Ｗ１から前記距離Ｄ１を差し引くことにより、
外殻内面１１ａと覆工セグメント前端面３０ｂの縁３０
ｃとの間隔である第一テールクリアランスＣ１を検出演
算する。これにより、第一テールクリアランス測定装置
本体４０の設けられたスプレッダー２１Ａの当接した覆
工セグメント３０の位置（図１中央、従ってトンネル覆
工体３１の側部位置）におけるテールクリアランスであ
る第一テールクリアランスＣ１を検出することが出来
る。また、クリアランス検出演算部１１１は、第一テー
ルクリアランスＣ１を検出すると、該クリアランスＣ１
を、バス線１０５を介して、図４に示す掘削機位置検出
演算部１０４に出力する。

【００１４】掘削機位置検出演算部１０４は、第一テー
ルクリアランスＣ１を入力すると、第一ジャッキストロ
ーク検出部１４０から、第一テールクリアランス測定装
置本体４０が設けられたシールドジャッキ２１Ａの第一
ジャッキ突出量Ｌ１を読み出す。この第一ジャッキ突出
量Ｌ１は、第一テールクリアランス測定装置本体４０が
第一テールクリアランスＣ１を測定したときの、該測定
装置本体４０の設けられたシールドジャッキ２５Ａのジ
ャッキ突出量とすることが出来る。尚、第一〜第三ジャ
ッキストローク検出部１４０、１５０、１６０には、第
一〜第三ジャッキストローク検出器２５Ａ〜２５Ｃより
それぞれの第一〜第三ジャッキ突出量Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３
が、時々刻々、入力されている。そして、掘削機位置検
出演算部１０４は、第一テールクリアランスＣ１及び該
第一ジャッキ突出量Ｌ１を保持する。

【００１５】また、第二クリアランス測定装置本体５０
及び第二クリアランス検出演算部１２０と、第三クリア
ランス測定装置本体６０及び第三クリアランス検出演算
部１３０も、測定開始信号ＳＳに基づいて、図１の第二
テールクリアランス測定装置本体５０の設けられたスプ
レッダー２１Ｂの当接した覆工セグメント３０の位置
（図１中下方、従ってトンネル覆工体３１の下部位置）
におけるテールクリアランスである図４の第二テールク
リアランスＣ２、又は、図１の第三テールクリアランス
測定装置本体６０の設けられたスプレッダー２１Ｃの当
接した覆工セグメント３０の位置（図１中上方、従って
トンネル覆工体３１の上部位置）におけるテールクリア
ランスである図４の第三テールクリアランスＣ３を、第
一テールクリアランス測定装置本体４０及び第一クリア
ランス検出演算部１１０同様に検出することが出来る。
そして、図４に示す第二クリアランス検出演算部１２０
及び第三クリアランス検出演算部１３０は、検出された
第二テールクリアランスＣ２、第三テールクリアランス
Ｃ３を、掘削機位置検出演算部１０４に出力する。

【００１６】掘削機位置検出演算部１０４は、第二テー
ルクリアランスＣ２を入力すると、第二ジャッキストロ
ーク検出部１５０から、第二テールクリアランス測定装
置本体５０が設けられたシールドジャッキ２１Ｂの第二
ジャッキ突出量Ｌ２を読み出す。この第二ジャッキ突出
量Ｌ２は、第二テールクリアランス測定装置本体５０が
第二テールクリアランスＣ２を測定したときの、該測定
装置本体５０の設けられたシールドジャッキ２５Ｂのジ
ャッキ突出量とすることが出来る。そして、掘削機位置
検出演算部１０４は、第二テールクリアランスＣ２及び
該第二ジャッキ突出量Ｌ２を保持する。

【００１７】掘削機位置検出演算部１０４は、第三テー
ルクリアランスＣ３を入力すると、第三ジャッキストロ
ーク検出部１６０から、第三テールクリアランス測定装
置本体６０が設けられたシールドジャッキ２１Ｃの第三
ジャッキ突出量Ｌ３を読み出す。この第三ジャッキ突出
量Ｌ３は、第三テールクリアランス測定装置本体６０が
第三テールクリアランスＣ３を測定したときの、該測定
装置本体６０の設けられたシールドジャッキ２５Ｃのジ
ャッキ突出量とすることが出来る。そして、掘削機位置
検出演算部１０４は、第三テールクリアランスＣ３及び
該第三ジャッキ突出量Ｌ３を保持する。

【００１８】また、掘削機位置検出演算部１０４には、
予め、真円形の覆工セグメント前端面３０ｂ外周の半径
と、同様に真円に形成された、外殻１１のテール部１５
の内面１１ａの半径が入力されている。そこで、掘削機
位置検出演算部１０４は、第一テールクリアランスＣ１
及び該第一ジャッキ突出量Ｌ１、第二テールクリアラン
スＣ２及び該第二ジャッキ突出量Ｌ２、第三テールクリ
アランスＣ３及び該第三ジャッキ突出量Ｌ３を取り入れ
ると、第一、第二、第三テールクリアランスＣ１、Ｃ
２、Ｃ３及び第一、第二、第三ジャッキ突出量Ｌ１、Ｌ
２、Ｌ３と、覆工セグメント前端面３０ｂ外周の半径と
外殻１１のテール部１５の内面１１ａの半径に基づい
て、図１に示す、トンネル覆工体３１の中心軸ＣＴに対
するシールド掘削機１０の中心線ＣＬの相対位置を検出
演算することが出来る。すると、掘削機位置検出演算部
１０４は、検出演算された覆工セグメント３０の中心軸
ＣＴに対するシールド掘削機１０の中心線ＣＬの相対位
置を図４に示すディスプレイ１０３に出力する。

【００１９】従って、上記実施例の、第一〜第三テール
クリアランス検出装置本体４０、５０、６０、シールド
ジャッキストローク検出器２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、掘
削機位置検出装置１００等のテールクリアランス検出装
置によれば、第一〜第三テールクリアランス検出装置本
体４０、５０、６０をシールドジャッキ２０Ａ、２０
Ｂ、２０Ｃのスプレッダー２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに設
けたので、第一〜第三テールクリアランスＣ１、Ｃ２、
Ｃ３を検出する場合だけ、第一〜第三テールクリアラン
ス検出装置本体４０、５０、６０を、覆工セグメント前
端面３０ｂの所定の位置に位置させることが出来、テー
ル部１５で覆工セグメント３０の組立作業を行なう場合
には、前記ジャッキ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを縮めるこ
とにより、前記第一〜第三テールクリアランス検出装置
本体４０、５０、６０を覆工セグメント前端面３０ｂか
ら遠ざけることが出来る。よって、テール部１５の内面
１１ａにテールクリアランス計を設けていた従来とは異
なり、テール部１５の覆工セグメント３０の組立作業を
妨げることなく、第一〜第三テールクリアランスＣ１、
Ｃ２、Ｃ３の計測を行なうことが出来る。

【００２０】また、図２に示す第一テールクリアランス
検出装置本体４０のフォトマイクロセンサー４５は、サ
ーボモータ４７、ベルト４９等により、レール４２上
を、該レール４２の図２左端まで移動すると、該センサ
ー４５を支持している滑走板４３が、レール４２の図２
左端に設置されたリミットスイッチ４７Ａに当接する。
すると、リミットスイッチ４７Ａは、図５に示すよう
に、第一クリアランス検出演算部１１０のモータ制御部
１１４に、逆転信号Ｓ７を発する。すると、モータ制御
部１１４は、フォトマイクロセンサー４５が、再度、基
準位置Ｐｏに向かって移動するように、サーボモータ４
７を駆動制御する。また、第二テールクリアランス検出
装置本体５０及び第二クリアランス検出演算部１２０、
並びに第三テールクリアランス検出装置本体６０及び第
三クリアランス検出演算部１３０も、上記第一テールク
リアランス検出装置本体４０及び第一クリアランス検出
演算部１１０同様である。よって、第一テールクリアラ
ンス検出装置本体５０及び第一クリアランス検出演算部
１１０、第二テールクリアランス検出装置本体５０及び
第二クリアランス検出演算部１２０、並びに第三テール
クリアランス検出装置本体６０及び第三クリアランス検
出演算部１３０は、上記手順を繰り返すこととなるの
で、トンネル覆工体３１の第一、第二、第三テールクリ
アランスＣ１、Ｃ２、Ｃ３を繰り返し検出することが出
来る。従って、上記実施例によれば、シールド掘削機１
０の掘進中のテールクリアランスＣ１、Ｃ２、Ｃ３を時
々刻々検出することが出来るので、検出されたテールク
リアランスＣ１、Ｃ２、Ｃ３に基づいて、トンネル覆工
体３１の中心軸ＣＴに対するシールド掘削機１０の外殻
１１の中心線ＣＬの相対位置を、時々刻々検出演算する
ことが出来る。従って、これに基づいてリアルタイムに
シールド掘削機１０の制御を行なうことが出来る。

【００２１】また、上記実施例においては、シールドジ
ャッキ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのスプレッダー２１Ａ、
２１Ｂ、２１Ｃに、第一、第二、第三テールクリアラン
ス測定装置本体４０、５０、６０を設けたので、シール
ドジャッキ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの他に、第一、第
二、第三テールクリアランス測定装置本体４０、５０、
６０を覆工セグメント前端面３０ｂに接近、離反させる
移動位置決め手段を設ける必要が無いので、テール部１
５の内部空間の有効利用を図ることが出来る。尚、上記
実施例中では、物体検知手段としてフォトマイクロセン
サー４５を用いたが、物体を検知し得る手段である限り
において、必ずしも、フォトマイクロセンサー４５であ
る必要は無く、超音波センサー、レーザーレンジファイ
ンダー、近接スイッチ、光電スイッチ、機械的スイッチ
等、如何なる物体検知手段であってもよいことは勿論で
ある。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち第一
の発明によれば、テール部１５等のテール部で覆工セグ
メント３０等の覆工セグメントを組み立てながら掘進す
るシールド掘削機１０等のシールド機において、前記テ
ール部に、スプレッダー２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ等の移
動部を有するシールドジャッキ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ
等の移動位置決め手段を、前記移動部を前記覆工セグメ
ントの前端面３０ｂ等の前端面に対して接近、離反する
第一の方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動自在に設け、前記
移動部に、前記覆工セグメントの有無を検知して所定の
物体検知信号Ｓ５等のセグメント検知信号を出力し得る
フォトマイクロセンサー４５等の物体検知手段を、レー
ル部材４２、滑走板４３、ベルト車４６、サーボモータ
４７、ベルト車４７ａ、ベルト４９等の移動駆動手段を
介して、前記テール部の内面１１ａ等の内面に対して接
近、離反する第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動自在
に設け、前記物体検知手段の前記第二の方向（矢印Ａ、
Ｂ方向）の距離ｄ１等の位置を検出し得る位置決めセン
サー４４、回転角検出器４８、センサー位置検出演算部
１１２、基準位置指示部１１３等の位置検出手段を設
け、前記物体検知手段からのセグメント検知信号に基づ
いて、前記覆工セグメントの前端面の縁３０ｃ等の縁を
検出して、縁検出信号Ｓ６等の縁検出信号を出力する縁
検出部１１７等の縁検出手段を設け、前記縁検出信号と
前記位置検出手段により検出された前記物体検知手段の
第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）の位置に基づいて、前記
覆工セグメントの前端面の縁と前記テール部の内面との
距離Ｃ１等の距離を検出演算し得るテールクリアランス
検出演算部１１１等のテールクリアランス検出演算部を
設けて構成したので、まず、前記移動位置決め手段によ
り、前記移動部、従って、該移動部に前記移動駆動手段
を介して設けられた前記物体検知手段を前記覆工セグメ
ントの前端面に接近させることが出来る。次に、前記移
動駆動手段により、前記物体検知手段を前記テール部の
内面に対して接近、又は離反する第二の方向（矢印Ａ、
Ｂ方向）に移動させて、前記物体検知手段からのセグメ
ント検知信号に基づいて、前記覆工セグメントの前端面
の縁を、前記縁検出手段により検出することが出来る。
そして、前記縁検出信号と前記位置検出手段により検出
された前記物体検知手段の第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方
向）の位置に基づいて、前記覆工セグメントの前端面の
縁と前記テール部の内面との距離を前記テールクリアラ
ンス検出演算部により検出演算することが出来る。又、
前記覆工セグメントの前端面の縁と前記テール部の内面
との距離を検出しないときには、前記移動位置決め手段
により、前記移動部と共に、該移動部に前記移動駆動手
段を介して設けられた前記物体検知手段を前記覆工セグ
メントの前端面に対して離反することが出来るので、前
記覆工セグメントの組立作業を妨げることがない。従っ
て、従来、テールクリアランスＣ１、Ｃ２、Ｃ３を計測
する場合に、テール部１５の内面１１ａの覆工セグメン
ト前端面３０ｂ付近にテールクリアランス計を設けなけ
ればならないために、テール部１５の覆工セグメント３
０の組立作業の妨げになっていたという問題を解決する
ことが出来る。本発明のうち第二の発明によれば、前記
移動位置決め手段は、前記シールド機のシールドジャッ
キ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ等のシールドジャッキであ
り、前記移動部は、該シールドジャッキのスプレッダー
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ等のスプレッダーであるように
して構成したので、上記第一の発明に示された効果に加
えて、前記テール部に、前記シールドジャッキの他に移
動位置決め手段を設ける必要が無くなる。よって、前記
テール部の内部空間の有効利用を図ることが出来る。本
発明のうち第三の発明によれば、前記位置検出手段は、
前記第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）における基準位置Ｐ
ｏ等の基準位置を設定する位置決めセンサー４４、基準
位置指示部１１３等の基準位置設定手段と、前記物体検
知手段の第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）における距離ｄ
１等の移動量を検出する回転角検出器４８、センサー位
置検出演算部１１２等の移動量検出手段と、前記基準位
置設定手段により設定された基準位置Ｐｏ等の基準位置
と前記移動量検出手段により検出された移動量に基づい
て前記物体検知手段の第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に
おける位置を演算し得るセンサー位置検出演算部１１２
等の位置演算手段を有するようにして構成したので、前
記基準位置設定手段により設定された基準位置と前記移
動量検出手段により検出された移動量とに基づいて、前
記物体検知手段の第二の方向（矢印Ａ、Ｂ方向）におけ
る位置を的確に演算することが出来、上記第一の発明同
様の効果を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、シールド機に装着された本発明のテー
ルクリアランス測定装置の一実施例を示す側面図であ
る。

【図２】図２は、図１の第一テールクリアランス測定装
置本体を示す正面拡大図である。

【図３】図３は、図２の第一テールクリアランス測定装
置本体を示す平面図である。

【図４】図４は、図１の掘削機位置検出装置を示すブロ
ック図である。

【図５】図５は、図４の掘削位置検出装置の第一クリア
ランス検出演算部を示す図である。

【符号の説明】

１０……シールド機（シールド掘削機） １１ａ……テール部の内面（テール部の内面） １５……テール部（テール部） ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ……移動位置決め手段（シール
ドジャッキ） ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ……移動部（スプレッダー） ３０……覆工セグメント（覆工セグメント） ３０ｂ……覆工セグメントの前端面（覆工セグメントの
前端面） ３０ｃ……覆工セグメント前端面の縁（覆工セグメント
前端面の縁） ４２……移動駆動手段（レール部材） ４３……移動駆動手段（滑走板） ４４……位置検出手段（位置決めセンサー） ４５……物体検知手段（フォトマイクロセンサー） ４６……移動駆動手段（ベルト車） ４７……移動駆動手段（サーボモータ） ４７ａ……移動駆動手段（ベルト車） ４８……位置検出手段（回転角検出器） ４９……移動駆動手段（ベルト） １１１……テールクリアランス検出演算部（テールクリ
アランス検出演算部） １１２……位置検出手段（センサー位置検出演算部） １１３……位置検出手段（基準位置指示部） １１７……縁検出手段（縁検出部） ｄ１……基準位置から物体検知手段までの距離（基準位
置からフォトマイクロセンサーまでの距離） Ｄ１……基準位置からセグメント前端面の縁までの距離
（基準位置からセグメント前端面の縁までの距離） Ｓ５……セグメント検知信号（物体検知信号） Ｓ６……縁検出信号（縁検出信号） Ｃ１……覆工セグメントの前端面の縁と前記テール部の
内面との距離（覆工セグメントの前端面の縁と前記テー
ル部の内面との距離）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テール部で覆工セグメントを組み立てなが
   ら掘進するシールド機において、 前記テール部に、移動部を有する移動位置決め手段を、
   前記移動部を前記覆工セグメントの前端面に対して接
   近、離反する第一の方向に移動自在に設け、 前記移動部に、前記覆工セグメントの有無を検知して所
   定のセグメント検知信号を出力し得る物体検知手段を、
   移動駆動手段を介して、前記テール部の内面に対して接
   近、離反する第二の方向に移動自在に設け、 前記物体検知手段の前記第二の方向の位置を検出し得る
   位置検出手段を設け、 前記物体検知手段からのセグメント検知信号に基づい
   て、前記覆工セグメントの前端面の縁を検出して、縁検
   出信号を出力する縁検出手段を設け、 前記縁検出信号と前記位置検出手段により検出された前
   記物体検知手段の第二の方向の位置に基づいて、前記覆
   工セグメントの前端面の縁と前記テール部の内面との距
   離を検出演算し得るテールクリアランス検出演算部を設
   けて構成したシールド機のテールクリアランス測定装
   置。
2. 【請求項２】前記移動位置決め手段は、前記シールド機
   のシールドジャッキであり、前記移動部は、該シールド
   ジャッキのスプレッダーである請求項１記載のシールド
   機のテールクリアランス測定装置。
3. 【請求項３】前記位置検出手段は、前記第二の方向にお
   ける基準位置を設定する基準位置設定手段と、前記物体
   検知手段の第二の方向における移動量を検出する移動量
   検出手段と、前記基準位置設定手段により設定された基
   準位置と前記移動量検出手段により検出された移動量に
   基づいて前記物体検知手段の第二の方向における位置を
   演算し得る位置演算手段を有する請求項１記載のシール
   ド機のテールクリアランス測定装置。