JP3418236B2

JP3418236B2 - セグメント組立装置

Info

Publication number: JP3418236B2
Application number: JP34496393A
Authority: JP
Inventors: 周武田; 進一梅田; 健浩小松; 耕嗣上田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 2003-06-16
Anticipated expiration: 2018-06-16
Also published as: JPH0762996A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セグメント組立装置に
係り、特にシールド掘削機によるトンネル掘削時に１次
覆工として構築されるセグメントの組み立てを行う際に
用いられるセグメント組立装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネル掘削用シールド機械のセ
グメント組立には、エレクタと呼ばれている機械を用
い、このエレクタ装置によって作業者が粗い位置決めを
行い、その後エレクタに取り付けられているセグメント
把持部のガタを利用し、人力による精密な位置決めを行
ってきた。この作業は重労働かつ危険な作業であるた
め、最近この作業を自動化する開発が行われてきた。例
えば特開昭６０−１２６５００号公報等に従来のエレク
タにセグメントの姿勢を修正する機構を設け、既設のセ
グメントの距離を距離センサより計測し位置決めを行っ
ている。また、特開平４−１６９７００号公報には、エ
レクタ本体から張り出されて既設セグメントに接触させ
るガイドを用いて組込みセグメントの自動位置決めをす
る手段が開示してある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】セグメントの組立てを
自動化する際の課題は、従来の産業用ロボットが、ロボ
ット本体の座標を基準として物を動かしたりするもので
あるが、セグメントの組立ての場合は、組み上げられた
既設セグメントによるトンネルの中心軸が、シールド機
の中心軸に対してずれているため、シールド機の座標を
用いることができない。そこで、先に述べた特開昭６０
−１２６５００号公報のセグメント組立装置において
は、既設のセグメントの位置を距離センサ等により計測
し、それを演算して組込むセグメントを移動させて位置
合わせを行ってきたが、この方法だと位置計測用センサ
を多数必要となるため、構造が複雑かつ操作が面倒であ
った。

【０００４】また、組込みセグメントと既設セグメント
の内周面に段差がある場合や、既設セグメントのピース
間に目開きがあって内径面が所定の円筒面となっていな
い場合、どうしても組込みセグメントの内径面と既設セ
グメントの内径面とを合わせることできず、組込みセグ
メントと既設セグメントとのボルト穴を一致させること
が非常に困難で、セグメントの接続ができなくなるおそ
れがあった。

【０００５】一方、上記の特開平４−１６９７００号公
報に記載のセグメント組立装置は、エレクタ本体を降下
させたときにガイドが既設セグメントに強く接触して既
設セグメントを損傷させる不都合があり、また、真っ直
ぐに掘削した直線トンネルで使用される幅が一様な、い
わゆるストレートセグメントの組み込みにしか適用する
ことができない。すなわち、トンネルの屈曲部において
は、シールド機械が既設のセグメントリングに対して傾
いた状態となるため、各ガイドが組込みセグメントを組
み込むのに適切な位置をとることができず、トンネル屈
曲部に組み込む幅が一様でない、いわゆるテーパセグメ
ントの位置決めは作業者の人力によらなければならなか
った。

【０００６】本発明の目的は、このような従来の問題点
に着目し、セグメントを既設セグメントに対して組付け
る場合に、セグメントが組付け位置に自動的に倣って位
置調整されるとともに、トンネルの屈曲部においても組
込みセグメントの自動位置決めが可能であり、破損等の
問題もなく信頼性が高く迅速な組立作業を行うことがで
き、またセグメントとの内径面に段差があるような場合
に、組込みセグメントを接続ボルトの挿入ができるよう
な最適位置に位置決めできるセグメント組立装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るセグメント組立装置は、第1に、セグ
メントを把持するエレクタ本体から既設セグメントの内
径面に押し付け可能に張り出された複数のガイドを有
し、これら複数のガイドの既設セグメントの内径面への
押し付け力に基いてセグメント把持姿勢を制御しながら
セグメントの組立を行うセグメント組立装置において、
前記複数のガイドは、既設セグメントの内径面への押し
付け力を検出する力センサをそれぞれを備えると共に、
各力センサが検出した値を受けて所定値とほぼ一致した
ときに複数のガイドで押し付けられた既設セグメントの
内径面と、エレクタ本体が把持するセグメントの内径面
とが同一面であると判定する判定手段を備え、前記複数
のガイドは、既設セグメントの内径面を押し付け可能な
第１ガイドと、第１ガイドとセグメントリングの周方向
（旋回方向）に離間すると共に既設セグメントの内径面
を押し付け可能な第２ガイドと、第２ガイドとトンネル
軸方向（摺動方向）に離間すると共に既設セグメントの
内径面を押し付け可能な第３ガイドとを含み、第１〜第
３ガイドの押し付け力の、検出値の和と各目標値の和と
を比較することによりエレクタ本体が把持するセグメン
トの昇降方向の位置を制御し、第１、第２ガイドの押し
付け力の、検出値の差と各目標値の差とを比較すること
によりエレクタ本体が把持するセグメントのローリング
方向の姿勢を制御し、第２、第３ガイドの押し付け力
の、検出値の差と各目標値の差とを比較することにより
エレクタ本体が把持するセグメントのピッチング方向の
姿勢を制御する制御手段を備えるたことを特徴としてい
る。

【０００８】

【０００９】

【００１０】第２に、ヨーイングシリンダの伸縮に応じ
てヨーイング自在とされたエレクタ本体を備え、前記ヨ
ーイングシリンダは、ヨーイングシリンダの圧力をセグ
メントおよび機械側の自重分を保持できる設定値に保持
し、所定の伸縮力を超える大きさの外力を受けたとき、
その超えた外力の大きさに対して逆らうことなく伸縮す
るように制御されていることを特徴としている。

【００１１】第３に、セグメントを把持するエレクタ本
体から既設セグメントの内径面に押し付け可能に張り出
された複数のガイドを有し、これら複数のガイドの既設
セグメントの内径面への押し付け力に基いてセグメント
把持姿勢を制御しながらセグメントの組立を行うセグメ
ント組立装置において、前記複数のガイドは、それぞれ
所定の力を受けたときに接触するセグメント内径面に対
しほぼ垂直な方向へ所定量変位可能となるように、弾性
体を介して支持されていることを特徴としている。

【００１２】第４に、上記第３のセグメント組立装置に
おいて、前記エレクタ本体は、既設セグメントリングの
周方向の複数個所における既設セグメント内径面までの
距離を検出する距離検出部を有し、前記複数のガイドを
支持する弾性体に対する押し付け力と変位量との関係を
記憶するメモリを有すると共に、前記距離検出部の検出
信号と、前記メモリの情報とに基いて、各ガイドの押し
付け力の補正量を求める補正量演算手段を備え、前記補
正量に基づいてセグメント把持姿勢を制御しつつ組立を
行うのがよい。

【００１３】第５に、上記第３のセグメント組立装置に
おいて、前記複数のガイドを支持する弾性体に対する押
し付け力と変位量との関係を記憶するメモリと、既設セ
グメントの位置と、エレクタ本体が把持したセグメント
の組み立て予定位置と、前記メモリの情報とに基いて、
各ガイドの押し付け力の補正量を求める補正量演算手段
を備え、前記補正量に基づいてセグメント把持姿勢を制
御しつつ組立を行ってもよい。

【００１４】

【作用効果】上記第１、第２構成は、その記載表現から
自ずとそれぞれの作用効果を理解できる。従って、ここ
で説明せず、後述する実施例で記載の通りである。勿
論、本願発明が目的とする、セグメントを既設セグメン
トに対して組付ける場合に、セグメントが組付け位置に
自動的に倣って位置調整されるとともに、トンネルの屈
曲部においても組込みセグメントの自動位置決めが可能
であり、破損等の問題もなく信頼性が高く迅速な組立作
業を行うことができ、またセグメントとの内径面に段差
があるような場合に、組込みセグメントを接続ボルトの
挿入ができるような最適位置に位置決めできるセグメン
ト組立装置となっている。

【００１５】上記第３構成によれば、ガイドが弾性体を
介して支持されているから緩衝効果が得られ、ガイドを
既設セグメントに接触させる際の衝撃力を軽減し、既設
セグメントの破損等を防ぐことができる。しかも、ガイ
ドによる押し付け力を変化させたときに弾性材の変位量
が変化するから、エレクタ本体が把持しているセグメン
トの把持位置を調節することが可能となる。これを具現
化したのが上記第４、第５構成である。例えば既設セグ
メントのピース間の目開きなどのため、ガイドによる押
し付け力が設定された押し付け力であるのに、把持セグ
メントの内径面と既設セグメントの内径面とが同一円筒
面を形成しないような場合、既設セグメントの内径面ま
での距離を検出する。この距離検出は、上記第４構成で
は距離検出部がで行う。一方、上記第５構成では、補正
量演算手段が、演算で求められる既設セグメントの位置
と、同じく演算で求められるエレクタ本体とをさらに演
算して行う。そして、補正量演算手段は、検出距離と設
定距離との差を求める。ここに、上記第４、第５構成
は、ガイドを支持する弾性体に対する押し付け力と、こ
の押し付け力に対応する変位量との関係をメモリで記憶
している。つまり、前記設定距離は、メモリが記憶する
関係において、通常時の押し付け力として把握できたも
のであり、従って、前記「検出距離と設定距離との差」
は、弾性材の変位量の差として把握できる。換言すれ
ば、弾性材の変位量の差は、メモリが記憶する関係にお
いて、通常時の押し付け力に対する押し付け力の補正量
として把握できる。この補正量を単なる把握でなく、メ
モリが記憶する関係から演算しているのが上記第４、第
５構成での補正量演算手段である。そして、上記第４、
第５構成は、補正量演算手段が求めた補正量に基づいて
セグメント把持姿勢を制御しつつ組立を行う装置となっ
ている。即ち、ガイドの押し付け力が補正されて既設セ
グメントを押し付けるため、把持セグメント内径面と既
設セグメント内径面との距離差を小さくでき、ボルト穴
の不一致が避けられ、セグメントの接続ができないなど
の不都合をなくすことができる。また、ガイドが弾性体
を介して取り付けてあり、押し付け力に応じてエレクタ
本体の上下位置を変えることができるため、演算手段
が、トンネル屈曲部においてトンネル軸線方向の一対の
ガイドのトンネル後方側のガイドの押し付け力を、トン
ネルの屈曲の状態に応じて補正することにより、弾性体
の変形量を異ならせ、トンネル屈曲部に組み込むテーパ
セグメントを既設セグメントに対して傾斜させた最適な
組込み位置に自動的に位置決めできる。つまり、上記第
４、第５構成では、既設セグメントと組込みセグメント
とで段差がある場合、また、トンネル屈曲部における組
込みセグメントの位置を補正する場合の補正量を押し付
け力と弾性体の変位量との関係に基づいて求めていると
いうことである。

【００１６】

【実施例】以下に本発明に係るセグメント組立装置の具
体的実施例を図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】まず、第１実施例に係るセグメント組立用
エレクタは、図２に示すようにシールド掘削機のテール
シール部分の内周部に取り付けられており、スキンプレ
ートの内周部にて回転可能に取り付けられた旋回リング
１０に装備されている。そして、図示しない駆動モータ
およびガイドローラにより旋回リング１０が旋回駆動さ
れるようになっている。旋回リング１０には、Ｕ字形の
支持フレーム１２が取り付けられ、その支持フレーム１
２は一対の昇降シリンダ１４によって旋回リング１０に
対して半径方向（図２の上下方向）に昇降駆動できるよ
うになっている。支持フレーム１２の中央部にはエレク
タ本体１６が取り付けられ、当該エレクタ本体１６の下
面に組込みセグメント１８を把持するものとしている。

【００１８】前記エレクタ本体１６の詳細図を図１に示
す。この実施例では、特に図示のように、エレクタ本体
１６の端部に、既に施工されている既設セグメントの内
径面と把持している組込みセグメント１８の内径面が同
一円筒面内となる位置に案内するガイド２０を設けたも
のである。ガイド２０は、この実施例ではローラガイド
として構成されており、先端に既設セグメントに対する
押圧部材としてのローラ２２を備えたもので、組込みセ
グメント１８を既設セグメントに取り付けるとき、既設
セグメントの内径面部分に当接されることにより、組込
みセグメント１８の内径面を既設セグメントのそれに合
わせるためのガイドとして用いる。ローラ２２は、現在
組立途中のリングにおける先行セグメントに当接可能と
され、シールド機側に位置する左右一対のローラ２２
Ａ、２２Ｂと先行しているセグメントリングに当接され
坑道側に位置する一対のローラ２２Ｃ、２２Ｄとから構
成されている。

【００１９】また、エレクタ本体１６は、把持している
組込みセグメント１８の位置を調整可能とされ、このた
めに微動調整機構を有している。これはまず、支持フレ
ーム１２に対してトンネル軸心方向に沿って移動可能と
された水平移動ボックス部２４と、この水平移動ボック
ス部２４の下面でセグメントリング方向に周回動作可能
な旋回ボックス部２６を備えている。そして、旋回ボッ
クス部２６の下面にはセグメントリングの半径方向に沿
う軸心周りに回転可能に取り付けられたヨーイングボッ
クス部２８が、更にその下面部にはセグメントリングの
軸心方向と平行な軸周りに回転可能に取り付けられたロ
ーリングボックス部３０が、また、最外縁部にはセグメ
ントリングの接線方向と平行な軸周りに回転可能に取り
付けられて組込みセグメント１８の把持主体となってい
るピッチングボックス部３２が取り付けられている。こ
れらの各ボックス部の操作により、把持された組込みセ
グメント１８を任意方向に移動回転させて組込み位置の
微調整移動が可能とされる。これらの駆動操作は図示し
ない油圧シリンダにより作動可能となっている。

【００２０】次に、上記ローラ２２を押し付けガイドと
して押し付け力を検知しつつ組込みセグメント１８を既
設セグメントに対して位置合わせをする例について説明
する。図３に第１実施例装置のシステム構成の概略ブロ
ック図を示す。スキンプレートの内周部には旋回リング
１０を回すための油圧式旋回モータａ、および旋回リン
グ１０の旋回角を検出するための回転角検出センサｂが
設けられている。また、旋回リング１０にはフレーム１
２を昇降させるための油圧シリンダ１４およびその昇降
量を検出するためのストロークセンサｄを有し、またフ
レーム１２には水平移動ボックス部２４をトンネル軸心
方向に摺動させるための油圧シリンダｅおよびその摺動
量を検出するためのストロークセンサｆおよびその摺動
力を検出するための油圧力センサｇを設ける。また水平
移動ボックス部２４には旋回ボックス部２６を旋回方向
に微修正するための油圧シリンダｈおよびその微旋回ス
トロークを検出するためのストロークセンサｉおよびそ
の微旋回力を検出するための油圧力センサｊを設けてい
る。また、旋回ボックス部２６にはその下面側のヨーイ
ングボックス部２８を昇降軸に平行な軸まわりに、すな
わちヨーイング方向に動かすための姿勢修正用油圧シリ
ンダｋを、そしてそのヨーイング量を検出するためのス
トロークセンサｌおよびその回転モーメント力を検出す
るための油圧力センサｍを設ける。またヨーイングボッ
クス部２８にはその下面側のローリングボックス部３０
を図１に示すように支点３０Ａのまわりに回転、すなわ
ちローリング方向に動かすための姿勢修正用油圧シリン
ダｎおよびそのローリング量を検出するためのストロー
クセンサｏを設ける。また、ローリングボックス部３０
にはその下面側のピッチングボックス部３２を支点３２
Ａの周りに回転、すなわちピッチング方向に動かすため
の姿勢修正用シリンダｐおよびそのピッチング量を検出
するためのストロークセンサｑおよびその回転モーメン
ト力を検出するための油圧センサｒを設ける。最外面側
のピッチングボックス部３２には、これから組み込もう
とするセグメント１８を把持するための把持装置、およ
び既設セグメントの内径面と組込みセグメントの内径面
を合わせるためのガイドとして既設セグメントに押し当
てるローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄが設けられ
ているが、これらには既設セグメントに押し付けた際の
押し付け力を検知するための力センサｗ、ｘ、ｙ、ｚが
設けられている。それぞれローラ２２Ａに対してｗ、ロ
ーラ２２Ｂに対してｘ、ローラ２２Ｃに対してｙ、ロー
ラ２２Ｄに対してｚとなるように設ける。また、ローラ
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの高さ方向の位置は、
ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄがある設定され
た力で既設セグメントに押し付けられた時、組込みセグ
メント１８の内径面と既設のセグメントの内径面が同一
な中心軸をもつ円筒状の面となるように調節しておく。

【００２１】上述のようなシステム構成によって組込み
セグメント１８を既設セグメントに対して位置決めしつ
つ制御する操作を図４を参照して説明する。本実施例で
は、１リングの最初に取り付けるセグメント（一般にＡ
１セグメントと呼ばれる）と最後に取り付けるセグメン
ト（一般にＫセグメントと呼ばれる）以外のセグメント
（一般にＡ２〜Ｂ２セグメントと呼ばれる）について説
明する。

【００２２】まず、図４（１）は組込みセグメント１８
の粗位置決めの操作であり、旋回リング１０の旋回角を
検出する回転角検出センサｂ、昇降シリンダ１４のスト
ロークセンサｄ、エレクタ本体１６における摺動ストロ
ーク検出用センサｆ、微旋回ストローク検出用センサ
ｉ、ヨーイング検出用センサｌ、ローリング検出用セン
サｏ、並びにピッチング検出用センサｑと、図３に示す
演算装置３４、および図３に示す旋回モータ操作弁３
６、昇降シリンダ操作弁３８、摺動シリンダ操作弁４
０、微旋回シリンダ操作弁４２、ヨーイングシリンダ操
作弁４４、ローリングシリンダ操作弁４６、ピッチング
シリンダ操作弁４８、および前記旋回モータａ、および
各昇降シリンダ１４、摺動シリンダｅ、旋回シリンダ
ｈ、ヨーイングシリンダｋ、ローリングシリンダｎ、ピ
ッチングシリンダｐにより組まれた「位置サーボシステ
ム（旋回角・ストロークサーボシステム）」により行
う。図４（１）の位置、すなわち粗位置決めの各軸の目
標値は、セグメント組立て設計値またはＡ１セグメント
が既設のセグメント５０と干渉せず、かつ図４の状態
（組込みセグメント１８が既設セグメントピースに対し
て切り羽側からみて左側に取り付ける場合）このときロ
ーラ２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄが既設セグメント５０の上
に位置するように組込みセグメント１８を持っていく。

【００２３】次に、図４（２）に示す昇降微位置決めを
行う。昇降微位置決めと同時にローリング微位置決め、
ピッチング微位置決めを前記各ガイドローラ２２Ｂ、２
２Ｃ、２２Ｄに付帯した力センサｘ、ｙ、ｚと演算装置
３４、および昇降シリンダ操作弁３８、ローリングシリ
ンダ操作弁４６、ピッチングシリンダ操作弁４８および
前記昇降油圧シリンダ１４、ローリングシリンダｎ、ピ
ッチングシリンダｐにより「力サーボシステム」を組ん
で行う。すなわち、既設セグメントの内径面と組込みセ
グメントの内径面が合った状態でのローラ２２Ｂ、２２
Ｃ、２２Ｄでの押し付け力がそれぞれＦobj-t 、Ｆobj-
u 、Ｆobj-v のとき、前記力センサｘ、ｙ、ｚで検出し
た力Ｆx 、Ｆy 、Ｆz が上記押し付け力Ｆobj-t 、Ｆob
j-u 、Ｆobj-v となるように昇降シリンダ１４、ローリ
ングシリンダｎ、ピッチングシリンダｐをコントロール
するのである。

【００２４】昇降シリンダ１４のコントロールは、検出
押圧力の合計値Ｆx ＋Ｆy ＋Ｆz が、Ｆobj-t ＋Ｆobj-
u ＋Ｆobj-v よりも大きいときに昇降シリンダ１４を上
げ、小さいとき降ろすように制御すればよい。ローリン
グシリンダｎは、左右のローラ２２Ｄ、２２Ｃにより検
出された押し付け力の差（Ｆz −Ｆy ）が、目標値の差
（Ｆobj-v −Ｆobj-u ）より大きいときは、図４（２）
の矢印Ａの方向に、小さいときはその逆方向にボックス
３０が動くようにコントロールする。同様に、ピッチン
グシリンダｐは、前後のローラ２２Ｂ、２２Ｄにより検
出された押し付け力の差（Ｆz −Ｆx ）が目標値の差
（Ｆobj-v −Ｆobj-t ）よりも大きいときは図４（２）
の矢印Ｂの方向に、小さいときはその逆方向にボックス
３２が動くようにコントロールする。また、昇降、ロー
リング、ピッチングの微調整の間、摺動、微旋回、ヨー
イングの各軸は、図４（１）の所で決めたシリンダスト
ロークを保持するようにコントロールしておく。

【００２５】次に図４（３）に示す微旋回位置決めおよ
びヨーイング位置決めを前記油圧センサｊ、ｍおよび演
算装置３４および微旋回シリンダ操作弁４２、ヨーイン
グシリンダ操作弁４４および微旋回シリンダｈ、ヨーイ
ングシリンダｋを用いて油圧力による「油圧サーボシス
テム」を構成することにより行う。すなわちヨーイング
シリンダｋは、セグメントおよび機械側の自重分を保持
できる圧力Ｐy-mok となる圧力になるようにコントロー
ルしておき、それ以外の外力がかかったとき自由に動け
る状態にしておく。微旋回シリンダｈはセグメントおよ
び機械側の自重分を保持できる圧力と図４（３）に示す
新規に組み込むセグメント１８の右側の既設セグメント
ピース５０を軽く押し付ける圧力を足した値を、目標値
ＰR-mokとなる圧力となるようにコントロールする。本
制御により前記既設セグメントの端面と組み込むセグメ
ントの端面が合わさることになる。尚、図４（３）の
間、昇降シリンダ１４、ピッチングシリンダｐ、ローリ
ングシリンダｎは前記図４（２）の状態の力制御を行う
ことによって既設セグメントの内径面と組込みセグメン
トの内径面があった状態にしておく、但し摺動シリンダ
ｅは前記保持の状態にしておく。

【００２６】最後に図４（４）に示す摺動位置決めを行
う。前記微旋回位置決めと同様に、油圧力センサｇと演
算装置３４、摺動シリンダ操作弁４０、および摺動シリ
ンダｅにより「油圧サーボシステム」を組み、前記微旋
回と同様、既設セグメントに組込みセグメント１８の端
面を押し付けるように制御を行う。尚、図４（４）の間
も同様に昇降シリンダ１４、ローリングシリンダｎ、ピ
ッチングシリンダｐも前記力制御を行い、微旋回シリン
ダｈ、ヨーイングシリンダｋは図４（３）の状態のスト
ロークを位置制御により保持した状態にしておく。図４
（４）の状態により組込みセグメントの位置決めを終了
し、これにより締結を行ってセグメントを組み立ててい
く。

【００２７】上記の制御動作を図５のフローチャートに
よって示す。制御の基本動作は組込みセグメント１８の
粗位置決め、昇降位置の微調整、ローリングおよびピッ
チングの調整を行う内径面合わせ、ヨーイングおよび旋
回位置調整を行うトンネル円周方向位置合わせ、摺動調
整を行うトンネル軸方向位置合わせの作業手順となる。
セグメントの設計情報等から粗位置決め目標値を設定し
（ステップ１００）、旋回リング１０の旋回動作や昇降
シリンダ１４による支持フレーム１２の下降動作を行わ
せる（ステップ１０２）。これは各軸のストロークが目
標値に達したか否かの判定処理を行いながら実施する
（ステップ１０４）。この粗位置決めの終了後、微調整
動作に入り、最初に昇降シリンダ１４、ローリングシリ
ンダｎ、ピッチングシリンダｐを微動操作してセグメン
ト１８を組込み深さに設定する（ステップ１０６）。こ
れは既設セグメントに当接されるローラ２２の接触力を
検知し、接触ローラ２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの総押し付
け力Ｆ（＝Ｆx ＋Ｆy ＋Ｆz）と予め設定されている目
標値Ｆobj （＝Ｆobj-t ＋Ｆobj-u ＋Ｆobj-v ）との比
較判定により行い、ローリング調整は、左右のローラ２
２Ｃ、２２Ｄの押し付け力の差の比較判定をなして設定
値との差がなくなるまでローリング位置の調整をなす。
また同様にピッチング調整は前後に位置するローラ２２
Ｂ、２２Ｄによる押し付け力の差が設定値と一致するま
で行って制御することにより組込みセグメントと既設セ
グメントの内径面を合わせる（ステップ１０６、１０
８）。次いで、ヨーイング調整および旋回調整をシリン
ダ圧力の判定処理により行いトンネル円周方向の位置合
わせを行う。また、この際、上記内径面位置合わせを行
いながらこの作業を行う（ステップ１１０、１１２）。
最後は、摺動位置を摺動シリンダの圧力判定により行い
（ステップ１１４、１１６）、セグメント１８を適性位
置に自動配置することができるのである。また、この際
にも、上記内径面位置合わせを行いながらこの作業を行
う。

【００２８】尚、本実施例では、Ａ２〜Ｂ２セグメント
の組立てに関して説明したが、Ａ１セグメントおよびＫ
セグメントに関しても本方法の応用により組立て可能で
ある。また、ピッチングの修正には、図１の前後に配置
されたローラ２２Ｃ、２２Ｄの押し付け力を用いたが、
リング端面に組込みセグメントを押し付け、その押し付
け力の判定によって制御することも可能である。

【００２９】また、本実施例では、内径面を合わせるた
めのガイド２０としてローラ２２を用い、その押し付け
力を力センサにより検出する方法を示したが、他にロー
ラを用いて押し付けを油圧センサにより検出して位置合
わせをしてもよいし、ローラではなく、図６（１）、
（２）に示すようなガイド２０Ａ、２０Ｂを用いて本実
施例と同様に力センサを用いる方法、もしくは油圧力セ
ンサにより押し付け力を検出する方法を実施するように
してもよい。また、例えば、ピッチング修正用シリンダ
の油圧力を油圧力センサにより検出して上記ヨーイング
と同様の方法により自重分保持の圧力となるようにコン
トロールしておき端面に押し当ててピッチングを合わせ
ても良い。

【００３０】また、上記実施例では、押し付け力を検出
して位置合わせを行った例を示したが、図１、図６
（１）、（２）に示すガイド２０、２０Ａ、２０Ｂに充
分な剛性があり、また、押し付け力がかなり大きくても
（組込みセグメントと機械側の自重分が影響しないよう
に本実施例の制御を行ったが）、その影響による既設セ
グメントの破損や位置ズレがおきない状態でかつ既設セ
グメントが真円の場合であれば姿勢修正用の油圧シリン
ダを設けなくても本発明は適用できる。

【００３１】図７は、第２実施例を示すもので、エレク
タ本体をリンク機構を介して旋回リングに支持させた、
いわゆるリンク式エレクタの斜視図である。図７におい
て、旋回リング１０の取り付け部１２０には、ブラケッ
ト１２２がトンネル側に向けて突設してあり、このブラ
ケット１２２にリンク機構１２４を介して詳細を後述す
るエレクタ本体１２６が取り付けてある。リンク機構１
２４は、ブラケット１２２に回転可能に設けたブーム１
２８とこのブーム１２８に枢着したアーム１３０とから
構成してある。ブーム１２８は、本図に図示しないブー
ムシリンダによって矢印１３２のように駆動され、エレ
クタ本体１２６を旋回リング１０の略周方向、すなわち
旋回方向に移動させる。また、アーム１３０は、アーム
シリンダ１３４によって矢印１３６のように駆動され、
ブーム１２８と協働してエレクタ本体１２６を昇降させ
る。

【００３２】エレクタ本体１２６は、アーム１３０の先
端部に設けたロール軸１３８に枢着したローリング調整
部材１４０を有している。このローリング調整部材１４
０は、アーム１３０との間に設けたローリングシリンダ
ｎによって矢印１４２のように、すなわちトンネルの軸
心と平行な軸心の周りに揺動させられる。そして、ロー
リング調整部材１４０の下部には、セグメントリングの
半径方向に沿う軸心の周りに矢印１４６のように回転可
能なヨーイング調整部材１４４が設けてある。このヨー
イング調整部材１４４には、摺動ブロック１５０を貫通
している摺動軸１５２がトンネルの軸心方向と平行に配
設してあり、摺動ブロック１５０が矢印１５４のよう
に、トンネルの軸心方向に沿って移動できるようにして
ある。また、摺動ブロック１５０の下部には、ピッチン
グ調整部材１５８が取り付けてある。このピッチング調
整部材１５８は、摺動ブロック１５０にブラケットを介
してセグメントリングの接線方向に取り付けたピッチン
グ軸１５６に枢着してあり、ピッチングシリンダｐを作
動することにより、矢印１６０の如くピッチング軸１５
６を中心に揺動するようになっている。そして、ピッチ
ング調整部材１５８の端部に前記第１実施例と同様のガ
イド２０が設けてある。なお、図７の符号１６２は、組
込みセグメント１８と既設セグメント５０とを締結する
ボルト締結装置である。なお、このボルト締結装置１６
２は、図示しないコントローラによって締結操作を自動
制御されており、既述する組込みセグメント１８の所定
位置の位置決め後、組込みセグメント１８と既設セグメ
ント５０とを自動締結する。

【００３３】図８は、第１実施例の図３に対応した第２
実施例のシステム構成図である。第１実施例と異なると
ころは、昇降シリンダと微旋回シリンダ、およびこれら
に対応した昇降シリンダ操作弁、微旋回シリンダ操作
弁、昇降ストロークセンサ、微旋回ストロークセンサ、
微旋回シリンダ油圧力センサがない代わりに、ブームシ
リンダ１６６とアームシリンダ１３４、およびこれらの
シリンダに対応したブームシリンダ操作弁１６８、アー
ムシリンダ操作弁１７０、ブームストロークセンサｓ、
アームストロークセンサｔ、ブームシリンダ油圧力セン
サ１７２、アームシリンダ油圧力センサ１７４が設けて
ある。

【００３４】この第２実施例によるセグメントの組立て
の制御動作は、図９のフローチャートに示したように、
前記第１実施例とほぼ同様の手順で行われる。すなわ
ち、図９のステップ２００のように粗位置合わせのため
の粗位置決めの目標値が設定されると、演算装置３４
は、旋回リング１０を旋回操作するとともに、ブームシ
リンダ１６６、アームシリンダ１３４を作動してエレク
タ本体１２６を下降させる（ステップ２０１）。この下
降操作は、必要に応じてローリングシリンダｎも作動
し、各シリンダのストローク量が目標値に達したか否か
の判定処理を行いながら実施する（ステップ２０２）。

【００３５】粗位置決めの操作が終了すると、前記と同
様に微調整動作に入り、内径面合わせが行われる。第２
実施例における内径面合わせは、ブームシリンダ１６
６、アームシリンダ１３４、ローリングシリンダｎ、ピ
ッチングシリンダｐを微動操作して行い（ステップ２０
３）、前記と同様に接触ローラ２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ
の総押し付け力Ｆ（＝Ｆx ＋Ｆy ＋Ｆz ）と予め設定さ
れている目標値Ｆobj （＝Ｆobj-t ＋Ｆobj-u ＋Ｆobj-
v ）とを比較判定するとともに、ローリング調整とピッ
チング調整とを行い（ステップ２０４）、組み込みセグ
メント１８を組込み深さに設定し、組込みセグメント１
８の内径面と既設セグメント５０の内径面とを合わせ
る。

【００３６】次に、ブームシリンダ１６６、ローリング
シリンダｎ、ピッチングシリンダｐ、アームシリンダ１
３４、ヨーイングシリンダｋを微動操作し（ステップ２
０５）、ヨーイング調整と旋回調整とを行ってトンネル
円周方向の端面合わせをする。このトンネル円周方向端
面合わせは、内径面のずれが生じないように、前記の内
径面合わせの制御を行いながら、ヨーイングシリンダｋ
の圧力Ｐy をセグメントおよび機械側の自重分を保持で
きる設定値に保持し、セグメントリングの周方向の端面
の接触圧力ＦR （図４（３）参照）が目標のＦR-obj と
なるように、各シリンダの圧力を制御する（ステップ２
０６）。トンネル円周方向の端面合わせが終了したなら
ば、ブームシリンダ１６６、アームシリンダ１３４、ロ
ーリングシリンダｎ、ピッチングシリンダｐ、摺動シリ
ンダｅの微動操作により、最後のトンネル軸方向端面合
わせを行う（ステップ２０７、２０８）。この操作も、
前記と同様に内径面位置合わせをしながら行われる。

【００３７】図１０、図１１は、第３実施例を示したも
のである。これらの図において、エレクタ本体１６、１
２６のトンネル側の側部には、距離検出部を構成してい
る複数（実施例の場合３つ）の距離センサ２１０ａ、２
１０ｂ、２１０ｃが設けてある。これらの距離検出器２
１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃは、超音波センサや光セン
サ、差動トランスなどから構成してあり、セグメントリ
ングの円周方向に沿って配置してあるとともに、取り付
けアーム２１２の先端に取り付けられ、既設セグメント
５０の内径面までの距離が検出できるようになってい
る。また、ガイド２０は、図１１に示したように、ロー
ラ２２がガイド本体２１４に対して回動可能なブラケッ
ト２１６の先端部に、弾性体であるばね２１８を介して
取り付けてある。そして、ガイド本体２１４の上部に
は、固定ブラケット２２０が設けてあって、この固定ブ
ラケット２２０にブラケット２１６の上面に接触可能な
力センサ２２２が設けてあり、ローラ２２による押し付
け力を検出できるようになっている。さらに、ガイド本
体２１４の下部には、ストッパ２２４を設け、ローラ２
２を所定の位置に保持できるようにしてある。

【００３８】このように構成した実施例においては、エ
レクタ本体１６、１２６を下降させてローラ２２を既設
セグメント５０に接触させる際の衝撃力をばね２１８に
よって吸収することができ、既設セグメント５０の破損
等を避けることができる。しかも、ローラ２２は、ばね
２１８を介して支持されて上下方向に変位できるため、
各ローラ２２Ａ、２２Ｃ、２２Ｄによる押し付け力が設
定された目標値Ｆobj-s 、Ｆobj-u 、Ｆobj-v であって
も、既設セグメント５０と組込みセグメント１８との内
径面が同一円筒面を形成しないような場合、組込みセグ
メント１８を既設セグメント５０に締結できる位置に修
正することができる。

【００３９】すなわち、演算装置３４は、上記実施例と
同様に、各ローラ２２Ａ、２２Ｃ、２２Ｄに対応して設
けた力センサ２２２の検出値を読み込み、各ローラの押
し付け力が設定値となるように各ブームシリンダ１６
６、アームシリンダ１３４、ヨーイングシリンダｅ、ロ
ーリングシリンダｎ、ピッチングシリンダｐを制御す
る。また、演算装置３４は、各ローラ２２Ａ、２２Ｃ、
２２Ｄによる押し付け力が設定値となったときの各距離
センサ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃが検出した既設セ
グメント５０までを距離Ｌ7 、Ｌ8 、Ｌ9 を読み込み、
これらの値が予め定めた設定値ＬT と等しくなった、組
込みセグメント１８の内径面と既設セグメント５０の内
径面とが一致したかを判断する。そして、演算装置３４
は、図１２のように両者が一致しない場合、各距離セン
サ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃの検出点Ｐ7 、Ｐ8 、
Ｐ9 における各検出値と設定値との偏差ΔＬ7 ＝Ｌ7 −
ＬT 、ΔＬ8 ＝Ｌ8 −ＬT 、ΔＬ9 −ＬT を求める。

【００４０】次に、演算装置３４は、これらの設定値か
らのずれ量を最適に補正するためのに、すなわち最小二
乗和法により、ΔＬ7 、ΔＬ8 、ΔＬ9 の二乗和が最小
となるようにローラ２２Ｄ、２２Ｃが接触しているＰ1
2、Ｐ13における補正量ΔＬ12、ΔＬ13（ローラ２２
Ｄ、２２Ｃのばね２１８の撓み量）を演算する。この補
正量は、Ｐ7 、Ｐ8 、Ｐ9 を通る円弧上において、Ｐ7
、Ｐ8 、Ｐ9 が等間隔であるとすると、

【数１】 ΔＬ12＝（ΔＬ7 −ΔＬ9 ）×（ｂ／２ａ）＋（ΔＬ7 ＋ΔＬ8 ＋ΔＬ9 ）／３

【数２】 ΔＬ13＝（ΔＬ9 −ΔＬ7 ）×（ｂ／２ａ）＋（ΔＬ7 ＋ΔＬ8 ＋ΔＬ9 ）／３として求められる。

【００４１】演算装置３４のメモリには、図１３に示し
たような各ばね２１８についての補正量ΔＬと押し付け
力Ｆとの関係が格納してある。そこで、演算装置３４
は、上記の式〔数１〕、〔数２〕によって補正量をΔＬ
12、ΔＬ13を求める。そして、演算装置３４は、例えば
補正量ΔＬ12を求めると、図１３の関係に従ってこの補
正量ΔＬ12を得るのに必要な補正力ΔＦ12を演算し、ロ
ーラ２２Ｄの力センサ２２の検出値が、設定押し付け力
Ｆobj-v に補正力ΔＦ12を加えた値となるように既設セ
グメント５０へのローラ２２Ｄによる押し付け力を制御
する。これにより、エレクタ本体１６、１２６が把持し
ている組込みセグメント１８は、ローラ２２Ｄの部分に
おいてばね２１８の圧縮量ΔＬ12に対応した分だけ下降
する。そして、ローラＣについても同様の補正が行われ
ることにより、組込みセグメント１８は、最適な組み込
み位置に補正され、既設セグメント５０との締結が可能
な位置に位置決めされる。

【００４２】なお、前記実施例においては、距離検出部
を３つの距離センサによって構成した場合について説明
したが、１つの距離センサをセグメントリングの周方向
に移動可能に設けて、このセンサによりセグメントリン
グの周方向の複数点における距離を検出してもよい。ま
た、距離センサを４つ以上設けてもよいことは勿論であ
る。そして、前記実施例と同様に、力センサ２２２の代
わりに、各シリンダの油圧力から押し付け力を求めるよ
うにしてもよい。

【００４３】また、前記実施例においては、ローラ２２
がばね２１８を介してブラケット２１６に取り付けてあ
る場合について説明したが、ローラ２２をブラケット２
１６に対して上下方向に移動可能な軸にローラ２２を取
り付け、軸に形成したばね受けとブラケット２１６との
間にばね２１８を介在させてもよい。また、前記実施例
においては、弾性体がばね２１８である場合について説
明したが、ゴム、合成ゴム等を使用してもよい。そし
て、ばね２１８は、コイルばねや板ばね等を用いること
ができる。

【００４４】ところで、トンネルのカーブしているとこ
ろ、すなわち図１４に示したようなトンネルの屈曲部で
は、組立てつつある新規セグメントリング７４と既設の
セグメントリング７６との軸心が一致しないため、新規
セグメントリング７４を構成しているテーパ状既設セグ
メント７８の内径面が、既設セグメントリング７６のセ
グメントリング５０の内径面と一致しない。このため、
セグメントリング軸心方向に位置する一対のローラ（例
えばローラ２２Ｂ、２２Ｄ）が設定された目標押し付け
力で既設セグメント５０、７８を押圧した場合、ローラ
２２Ｄの既設セグメント５０との接点が、テーパ状既設
セグメント７８のなす面、すなわちローラ２２Ｂが押圧
する面よりΔＬだけ下がってしまうことになり、それに
応じた分だけエレクタ本体１６の保持している組込みセ
グメント１８のトンネル側が下がりすぎることになり、
ΔＬX を補正しなければならない。また、反対にセグメ
ントリングの上部（天井側）においては、ΔＬX に対応
した分だけ浮いた状態になるため、その分押し込む必要
がある。そこで、まずこの補正量ΔＬX を求める方法を
図１５を参照して説明する。

【００４５】まず、組み立てようとする新規セグメント
リング７４の中心軸８０を、既設セグメントリング７６
を基準にしたＸＹＺ座標によって求める。この新規セグ
メントリング７４の中心軸８０は、トンネル計画線など
から求めることができる。なお、実施例の場合、このＸ
ＹＺ座標は、既設セグメントリング７６の先端面の中心
を原点Ｏとし、セグメントリング７６の上下方向にＸ
軸、セグメントリング７６の中心軸８１をＺ軸、Ｘ軸と
Ｚ軸とに直交した方向、すなわちセグメントリング７６
の横方向にＹ軸を取っている。

【００４６】次に、新規セグメントを取り付ける位置に
おいて、ローラ２２Ｂ、２２Ｄを結ぶ直線を中心線８０
と平行にし、ローラ２２Ｂをテーパ状既設セグメント７
８に接触させたときに、これらローラ２２Ｂ、２２Ｄが
テーパ状既設セグメント７８の面上にあるとした場合の
各ローラの接触点を結ぶ線８３と既設セグメントリング
７６の内径端との交点Ｓ（ＸS，ＹS，ＺS）を幾何学的
に算出する。ローラ２２Ｄのエレクタ本体１６に対する
取り付け位置は既知であるから、テーパ状既設セグメン
ト７８の内径面の延長線上におけるローラ２２Ｄの仮想
接触点Ｐ（ＸP，ＹP，ＺP）を求め、Ｚ＝ＺP の平面内
におけて既設セグメントリング７６の内周円（Ｘ² ＋Ｙ
² ＝Ｒ² ）８２を求める。ただし、ここにＲは、セグメ
ントリング７６の内径面がなす円の半径である。

【００４７】次に、交点ＳのＺ方向の内周円８２上の投
影点Ｑ（ＸQ，ＹQ，ＺQ）を求める。ここに、ＺQ ＝ＺP
であるから、補正量ΔＬは、

【数３】 ΔＬ＝｛（ＸP −ＸQ ）² ＋（ＹP −ＹQ ）² ｝^1/2 ＝｛（ＸP −ＸS ）² ＋（ＹP −ＹS ）² ｝^1/2 として求めることができる。なお、図１４の場合のセグ
メントリング７６の天井側の補正量も同様に求められ、
これらの演算は、図３に示した演算装置３４によって容
易に実行することができる。

【００４８】このようにして求めた補正量ΔＬX は、各
ローラ２２を支持している図１１に示したばね２１８の
撓み量を調節することにより、補正される。すなわち、
演算装置３４のメモリには、各ローラ２２Ａ、２２Ｂ、
２２Ｃ、２２Ｄに対応した各ばね２１８についての、図
１３に示したような補正量ΔＬと押し付け力Ｆとの関係
が格納してある（ただし、ｋはばね定数）。そこで、演
算装置３４は、〔数１〕により補正量ΔＬX を求める
と、このΔＬX 分だけローラ２２Ｄのばね２１８の撓み
量を少なくするための補正力ΔＦを図１３から求める。
そして、演算装置３４は、ローラ２２Ｄに対応した力セ
ンサ２２２ｚの検出値がＦobj-v −ΔＦ（反対に傾斜し
ている場合には、すなわち図１４の天井側の場合にはＦ
obj-v ＋ΔＦ）となるように昇降シリンダ１４等の各シ
リンダを制御する（図１６参照）。これにより、エレク
タ本体１６は、セグメントリング７６側が補正量ΔＬに
応じて上方（新規セグメントリング７４の中心方向）に
移動し、エレクタ本体１６が保持している組込みセグメ
ント１８のトンネル側（既設セグメントリング７６側）
がエレクタ本体１６と一体に上方に移動し、適切な組み
込み位置に補正される。従って、トンネルの屈曲部にお
いても、組込みセグメント１８の自動位置決めを正確、
迅速に行うことができ、トンネル工事の作業効率の向上
と、作業者の負担、危険度の減少を図ることができる。

【００４９】なお、前記実施例においては、トンネル屈
曲部において、トンネルの軸線方向に位置する一対のロ
ーラを結ぶ線と、既設セグメントリング７６の内径面先
端との交点Ｓを、既設セグメントリング７６側のローラ
２２Ｄの位置における既設セグメントセグメントリング
７６の内接円８２への投影点Ｑを求めて補正量ΔＬを求
めるようにした場合について説明したが、図１０に示し
た距離センサにより既設セグメント５０の内径面までの
距離を検出し、この検出値に基づいて補正量ΔＬを求め
るようにすれば、補正量の算出が容易となる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１にセグメントを把握するエレクタ本体から既設セグ
メントに接触可能に張り出されたガイドを設け、このガ
イドにはエレクタ本体が保持している新規に組み込むセ
グメントの内径面に一致する円筒面に沿って配置され、
既設セグメントの内径面部へ押し当て可能な押圧部を形
成し、既設セグメントへの押圧部接触により新規セグメ
ントを同一円筒面内に設定するように構成したので、旋
回方向、摺動方向にセグメントを動かした際、昇降およ
びピッチング、ローリングが自然に倣ってくれるため、
位置決めが速く行えるとともに、距離センサ等を使用し
ていないため破損等に関する信頼性が高く構造的にも単
純化できる。

【００５４】また、押圧部材を弾性材を介して支持する
とともに、エレクタに体１６に既設セグメントの内径面
までの距離を検出する距離検出部を設けたことにより、
既設セグメントのピース間の目開きなどのため、押圧部
材による押し付け力が設定された押し付け力であるの
に、組込みセグメントの内径面と既設セグメントの内径
面とが同一円筒面を形成しないような場合、エレクタ本
体に設けた距離検出部によって既設セグメントの内径面
までの距離を検出し、コントローラが検出距トのボルト
穴の相対位置を必ずボルトが挿入できるように位置決め
することが可能となる。そして、トンネルの屈曲部にお
いて、トンネル軸線方向の一対の押圧部材間の押し付け
力を異ならせることにより、これら押圧部材の上下方向
位置を実質的にテーパセグメントの内径面上に位置させ
ることができ、トンネル屈曲部における組込みセグメン
トを最適な組込みに自動的に制御することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係るセグメント組立装置の要部斜
視図である。

【図２】第１実施例に係るセグメント組立装置の全体構
成を示す斜視図である。

【図３】第１実施例のセグメント位置制御のシステム構
成図である。

【図４】セグメント位置決め工程の説明図である。

【図５】第１実施例によるセグメント位置決め操作のフ
ローチャートである。

【図６】セグメントガイドの他の例の説明斜視図であ
る。

【図７】第２実施例に係るセグメント位置決め機構の要
部斜視図である。

【図８】第１実施例のセグメント位置制御のシステム構
成図である。

【図９】第２実施例によるセグメント位置決め操作のフ
ローチャートである。

【図１０】第３実施例の距離センサの取り付け状態を示
す斜視図である。

【図１１】第３実施例のガイドの詳細説明図である。

【図１２】第３実施例による補正量の求め方の説明図で
ある。

【図１３】第３実施例における補正量と押し付け力との
関係を示す図である。

【図１４】トンネル屈曲部におけるテーパセグメント組
込み時のローラの状態を示す図である。

【図１５】トンネル屈曲部におけるテーパセグメント組
込み時の補正量の求め方の説明図である。

【図１６】トンネル屈曲部におけるテーパセグメント組
込み時の補正量と押し付け力との関係を示す図である。

【符号の説明】

１０…旋回リング、１６、１２６…エレクタ本体、１８
…組込みセグメント、２０…ガイド、２２…ローラ、２
４…水平移動ボックス部、２６…旋回ボックス部、２８
…ヨーイングボックス部、３０…ローリングボックス
部、３２…ピッチングボックス部、３４…演算装置、５
０…既設セグメント、５２…視覚センサ、５４…ボルト
ボックス、５６…テレビカメラ、５８…光源、６４、６
６…ボルト穴、１２４…リンク機構、１２８…ブーム、
１３０…アーム、１４０…ローリング調整部材、１４４
…ヨーイング調整部材、１５８…ピッチング調整部材、
２１０…距離検出部（距離センサ）、２１８…弾性体
（ばね）、２２２…力センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−169700（ＪＰ，Ａ) 実開平２−116599（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セグメントを把持するエレクタ本体から
既設セグメントの内径面に押し付け可能に張り出された
複数のガイドを有し、これら複数のガイドの既設セグメ
ントの内径面への押し付け力に基いてセグメント把持姿
勢を制御しながらセグメントの組立を行うセグメント組
立装置において、前記複数のガイドは、既設セグメント
の内径面への押し付け力を検出する力センサをそれぞれ
を備えると共に、各力センサが検出した値を受けて所定
値とほぼ一致したときに複数のガイドで押し付けられた
既設セグメントの内径面と、エレクタ本体が把持するセ
グメントの内径面とが同一面であると判定する判定手段
を備え、前記複数のガイドは、既設セグメントの内径面
を押し付け可能な第１ガイドと、第１ガイドとセグメン
トリングの周方向（旋回方向）に離間すると共に既設セ
グメントの内径面を押し付け可能な第２ガイドと、第２
ガイドとトンネル軸方向（摺動方向）に離間すると共に
既設セグメントの内径面を押し付け可能な第３ガイドと
を含み、第１〜第３ガイドの押し付け力の、検出値の和
と各目標値の和とを比較することによりエレクタ本体が
把持するセグメントの昇降方向の位置を制御し、第１、
第２ガイドの押し付け力の、検出値の差と各目標値の差
とを比較することによりエレクタ本体が把持するセグメ
ントのローリング方向の姿勢を制御し、第２、第３ガイ
ドの押し付け力の、検出値の差と各目標値の差とを比較
することによりエレクタ本体が把持するセグメントのピ
ッチング方向の姿勢を制御する制御手段を備えることを
特徴とするセグメント組立装置。
【請求項２】ヨーイングシリンダの伸縮に応じてヨー
イング自在とされたエレクタ本体を備え、前記ヨーイン
グシリンダは、ヨーイングシリンダの圧力をセグメント
および機械側の自重分を保持できる設定値に保持し、所
定の伸縮力を超える大きさの外力を受けたとき、その超
えた外力の大きさに対して逆らうことなく伸縮するよう
に制御されていることを特徴とするセグメント組立装
置。
【請求項３】セグメントを把持するエレクタ本体から
既設セグメントの内径面に押し付け可能に張り出された
複数のガイドを有し、これら複数のガイドの既設セグメ
ントの内径面への押し付け力に基いてセグメント把持姿
勢を制御しながらセグメントの組立を行うセグメント組
立装置において、前記複数のガイドは、それぞれ所定の
力を受けたときに接触するセグメント内径面に対しほぼ
垂直な方向へ所定量変位可能となるように、弾性体を介
して支持されていることを特徴とするセグメント組立装
置。
【請求項４】請求項３記載のセグメント組立装置にお
いて、前記エレクタ本体は、既設セグメントリングの周
方向の複数個所における既設セグメント内径面までの距
離を検出する距離検出部を有し、前記複数のガイドを支
持する弾性体に対する押し付け力と変位量との関係を記
憶するメモリを有すると共に、前記距離検出部の検出信
号と、前記メモリの情報とに基いて、各ガイドの押し付
け力の補正量を求める補正量演算手段を備え、前記補正
量に基づいてセグメント把持姿勢を制御しつつ組立を行
うことを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項５】請求項３記載のセグメント組立装置にお
いて、前記複数のガイドを支持する弾性体に対する押し
付け力と変位量との関係を記憶するメモリと、既設セグ
メントの位置と、エレクタ本体が把持したセグメントの
組み立て予定位置と、前記メモリの情報とに基いて、各
ガイドの押し付け力の補正量を求める補正量演算手段を
備え、前記補正量に基づいてセグメント把持姿勢を制御
しつつ組立を行うことを特徴とするセグメント組立装
置。