不均等分割セグメントの組立装置及び組立方法
【課題】不均等分割セグメントであっても、キーセグメントの位置をリング間継手番号により指定して、各不均等分割セグメントの組立角度を自動設定することができ、かつ前リングと現リングを連結するリング間継手の位置を正確にチェックすることができ、前リングと現リングの周方向継手位置が重なる芋組みの有無を正確にチェックすることができる不均等分割セグメントの組立装置及び組立方法を提供する。
【解決手段】ピースセグメントＰを環状に組み立てたリングにおけるリング間継手の周方向位置から、リング間継手の周方向間隔θ２の最大公約数θ３を算出し（Ｓ６）、最大公約数θ３を周方向ピッチとする仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２を設定し（Ｓ７）、各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号Ｃを設定し（Ｓ７）、キーセグメントＫの位置を仮想リング間継手番号Ｃにより指定する（Ｓ１１）。
【解決手段】ピースセグメントＰを環状に組み立てたリングにおけるリング間継手の周方向位置から、リング間継手の周方向間隔θ２の最大公約数θ３を算出し（Ｓ６）、最大公約数θ３を周方向ピッチとする仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２を設定し（Ｓ７）、各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号Ｃを設定し（Ｓ７）、キーセグメントＫの位置を仮想リング間継手番号Ｃにより指定する（Ｓ１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機により掘削されたトンネルの内周壁に沿って環状に組み立てられる不均等分割セグメントの組立装置及び組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機は、カッタヘッド、エレクタ装置、シールドジャッキなどを備える。カッタヘッドは、シールド掘削機本体の前部に設けられ、駆動モータによって回転駆動され、これにより、トンネルを掘削する。エレクタ装置は、トンネルの内周壁に沿ってセグメントを環状に組み付ける動作を行う。シールドジャッキは、シールド掘削機本体の周方向に複数配置され、組み付けられたセグメントを後方に押し付けることで、セグメントから押し付け反力を受け、これにより、シールド掘削機本体を前進させる。
【０００３】
上述したシールド掘削機は、例えば特許文献１に開示され、セグメントの組立装置は、例えば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０８１３２８号公報、「土圧系シールド機械の自動運転制御方法」
【特許文献２】特開２００１−１９３３９９号公報、「セグメントの組立位置決め装置及び方法」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したシールド掘削機において、環状のセグメントは、周方向に複数の分割片（以下、「ピースセグメント」又は「Ｐセグメント」と呼ぶ）に分割されており、そのうち１つがトンネルの円形を保持するためにクサビ状の形状をしており、軸挿入により最後に組み立てられ、「キーセグメント」（又は「Ｋセグメント」）と呼ばれる。
また、以下の説明において、環状に組み立てられたセグメントを単に「リング」と呼ぶ。
【０００６】
従来、セグメントの組立において、キーセグメントの位置は、トンネルの施工上の要求から予め設定され、オペレータによりリング間継手番号で指定される。
「リング間継手番号」とは、既設のリング（以下、「前リング」と呼ぶ）と組立中のリング（以下、「現リング」と呼ぶ）をトンネルの軸方向に連結する継手（「リング間継手」）の番号である。このリング間継手番号は、従来、リング間継手が周方向に均等配置されていることを前提としており、例えば、切羽に対して右回転（時計回り）にトンネルの頂点からＮ（＝１，２，３・・・Ｎは整数）で指定される。
【０００７】
一方、近年、各セグメントの形状が不均一な「不均等分割セグメント」が用いられている。この不均等分割セグメントの場合、環状に組み立てられたリングにおけるリング間継手の周方向位置が不均等であり、キーセグメントの位置をリング間継手番号により指定することができない問題点があった。
【０００８】
そのため、不均等分割セグメントの場合、従来、各リングのリング間継手位置を個々に計算し、既設の前リングと照合させて、各セグメントの組立の可否を判断していた。
しかし、不均等分割セグメントの場合、要求されるセグメント種類が多彩であるため、その組立パターンは膨大かつ複雑であり、個々の計算時に人為的ミスが発生しやすく、これに基づくセグメント組立に支障がでるおそれがあった。
【０００９】
例えば、前リングと現リングのリング間継手位置は一致する必要があるが、個々に計算した場合、人為的ミスによりリング間継手位置の一部が不一致となるおそれがあった。
また、前リングと現リングの周方向継手位置が重なる（「芋組み」と呼ぶ）と、芋組み部の強度が低下するので、これを回避する必要があるが、個々に計算した場合、人為的ミスにより周方向継手位置の一部が一致するおそれがあった。
【００１０】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、不均等分割セグメントであっても、キーセグメントの位置をリング間継手番号により指定して、各セグメントの組立角度を自動設定することができ、かつ前リングと現リングを連結するリング間継手の位置を正確にチェックすることができ、前リングと現リングの周方向継手位置が重なる芋組みの有無を正確にチェックすることができる不均等分割セグメントの組立装置及び組立方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、トンネルの内周壁に沿って環状に組み立てる不均等分割セグメントの組立方法であって、
前記不均等分割セグメントは、周方向に分割された複数のピースセグメントからなり、かつそのうち最後に組み付けられるピースセグメントがキーセグメントであり、
（Ａ）前記ピースセグメントを環状に組み立てたリングにおけるリング間継手の周方向位置から、該リング間継手の周方向間隔の最大公約数を算出し、
（Ｂ）前記最大公約数を周方向ピッチとする仮想リング間継手を設定し、
（Ｃ）前記各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号を設定し、
（Ｄ）前記キーセグメントの周方向位置を前記仮想リング間継手番号により指定して、ピースセグメントを組み立てる、ことを特徴とする不均等分割セグメントの組立方法が提供される。
【００１２】
また本発明によれば、トンネルの内周壁に沿って環状に組み立てる不均等分割セグメントの組立装置であって、
前記不均等分割セグメントは、周方向に分割された複数のピースセグメントからなり、かつそのうち最後に組み付けられるピースセグメントがキーセグメントであり、
前記ピースセグメントを環状に組み立てたリングにおけるリング間継手の周方向位置を記憶する記憶装置と、
前記リング間継手の周方向間隔の最大公約数を算出し、
前記最大公約数を周方向ピッチとする仮想リング間継手を設定し、
前記各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号を設定する演算装置と、
前記キーセグメントの周方向位置を前記仮想リング間継手番号により指定する入力装置と、
ピースセグメントを組み立てるエレクタ装置とを備える、ことを特徴とする不均等分割セグメントの組立装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明の方法及び装置によれば、演算装置によりリング間継手の周方向間隔の最大公約数を周方向ピッチとする仮想リング間継手を設定し、各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号を設定するので、入力装置によりキーセグメントの周方向位置を前記仮想リング間継手番号により指定することができる。
従って、不均等分割セグメントであっても、セグメント種類に依らず、キーセグメントの位置を仮想のリング間継手番号により指定して、各ピースセグメントの組立角度を自動設定することができる。
【００１４】
また、キーセグメントの周方向位置と、これに対するリング間継手の周方向位置とから、組立後の現リングにおけるリング間継手の周方向位置を計算し、直前に組み立てた前リングと現リングとで共通するリング間継手の周方向位置を算出することにより、不均等分割セグメントであっても、セグメント種類に依らず、前リングと現リングを連結するリング間継手の位置を正確にチェックすることができる。
【００１５】
また、キーセグメントの周方向位置と各ピースセグメントの実組立角度とから、組立後の現リングにおける周方向継手位置を計算し、直前に組み立てた前リングと現リングで共通する周方向継手位置を算出することにより、不均等分割セグメントであっても、セグメント種類に依らず、前リングと現リングの周方向継手位置が重なる芋組みの有無を正確にチェックすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の装置を備えたシールド掘削機を示す概略断面図である。
【図２】本発明によるセグメント組立装置の構成図である。
【図３】不均等分割セグメントの例を示す正面図である。
【図４】図３の不均等分割セグメントを旋回させたセグメントの組立状態を示す図である。
【図５】本発明によるセグメント組立方法の第１フロー図である。
【図６】本発明によるセグメント組立方法の第２フロー図である。
【図７】本発明によるセグメント組立方法の第３フロー図である。
【図８】本発明によるセグメント組立方法の第４フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の装置を備えたシールド掘削機を示す概略断面図である。
この図において、本発明によるセグメント組立装置１０は、エレクタ装置７を制御するために設置されている。セグメント組立装置１０の設置位置は、この図ではエレクタ装置７の後方に示しているが、エレクタ装置７に近接して設置してもよい。
【００１９】
シールド掘削機１は、シールド掘削機の本体２、カッタヘッド３、シールドジャッキ４を有する。シールド掘削機の本体２は、筒状に形成されている。カッタヘッド３は、本体２の前方（図の左側）において、本体２に固定されたフレーム５に回転可能に取り付けられトンネル切削する。切削した土砂はスクリューコンベア（図示せず）等で後方側に排出される。シールドジャッキ４は、フレーム５に取り付けられている。シールドジャッキ４は、その伸長ストロークにより、組み付けられた複数のピースセグメントＰからなるセグメントＳを後方側に押し、その反力で本体２を前方側に移動させる。なお、エレクタ装置７によるピースセグメントの組付時には、シールドジャッキ４は、エレクタ装置７とピースセグメントに干渉しないように収縮する。
【００２０】
シールド掘削機１は、搬送装置６を有する。搬送装置６は、台車６ａ、ホイスト式のクレーン６ｂ、およびピースセグメントのコンベヤ６ｃを備える。台車６ａは、シールド掘削機１に掘削されたトンネル内を、その後方側（図の右側）からその前方側（図の左側）へピースセグメントＰを載せてトンネル軸方向（図の左右方向）に走行し、これによりピースセグメントＰをトンネルの前方側へ搬送する。クレーン６ｂは、トンネル前方側へ走行してきた台車６ａ上のピースセグメントＰを持ち上げて、トンネル前方側へ水平移動し、コンベヤ６ｃへ当該ピースセグメントＰを吊り降ろす。コンベヤ６ｃは、ローラコンベヤで構成され、クレーン６ｂによりローラコンベヤ６ｃに吊り降ろされたピースセグメントＰをトンネル前方側へ移動させる。
【００２１】
ピースセグメントＰは、予め設定された組付順序の順にクレーン６ｂによりローラコンベヤ６ｃに吊り降ろされて、組付順序が先のピースセグメントＰほどローラコンベヤ６ｃにおけるトンネル前方側に位置させられる。エレクタ装置７は、ローラコンベヤ６ｃにおける最もトンネル前方側にあるピースセグメントＰから順に、ピースセグメントＰを把持しその組付位置へ組み付ける。このようにして、予め設定された組付順序の順にピースセグメントＰが組み付けられる。
【００２２】
エレクタ装置７は、複数のピースセグメントＰを環状のセグメントＳに組み立てる。エレクタ装置７は、旋回リング７ａ、半径方向移動部７ｄ、軸方向移動部７ｂ、および把持装置７ｃを有する。
旋回リング７ａは、図示しない駆動装置によりトンネルの中心軸周りに旋回駆動されるようにフレーム５に支持される。半径方向移動部７ｄは、トンネルの中心に対する半径方向に往復移動可能である。軸方向移動部７ｂは、半径方向移動部７ｄに固定され水平方向に延びるガイド部材８に沿って、図示しない駆動装置により往復移動させられるようにガイド部材８に支持される。把持装置７ｃは、軸方向移動部７ｂに取り付けられる。
【００２３】
この構成で、エレクタ装置７は次のように動作する。把持装置７ｃが、最もトンネル前方側にあるピースセグメントのコンベヤ６ｃ上のピースセグメントＰを把持し、軸方向移動部７ｂの移動によりシールド掘削機１のカッタヘッド３があるトンネルの前方側（図の左側）へ移動し、半径方向移動部７ｄの移動によりピースセグメントをトンネル中心に引き寄せ、次いで、旋回リング７ａが中心軸Ｃ周りに旋回して把持装置７ｃを旋回方向に位置決めし、その後、半径方向移動部７ｄの移動により、前記半径方向に関して組付位置まで外側に移動して、軸方向移動部７ｂの移動により、把持装置７ｃが直前に組み立てたセグメントＳへ向けて軸方向（例えば、トンネルの軸方向）に移動させて把持しているピースセグメントＰのボルト（図示せず）をセグメントのボルト孔（図示せず）へ挿入することができる。これにより、ピースセグメントＰを、上述の組付位置に完全に組み付けることができる。
【００２４】
図２は、本発明によるセグメント組立装置の構成図である。
この図に示すように、本発明のセグメント組立装置１０は、記憶装置１２、入力装置１４、演算装置１６、及び出力装置１８を備える。
【００２５】
記憶装置１２は、コンピュータの記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、メモリーカード）であり、種々の不均等分割セグメントＳのリング情報とセグメント情報を記憶する。
リング情報とセグメント情報の詳細は後述する。
【００２６】
入力装置１４は、例えばコンピュータのキーボードであり、リング情報、セグメント情報、及び順序決定条件を記憶装置１２に入力する。
なお、入力装置１４は、キーボード以外の入力装置（例えばカードリーダ、別の記憶装置）であってもよい。
【００２７】
本発明は、セグメントＳが不均等分割セグメントである場合を対象としている。「不均等分割セグメント」とは、ピースセグメントＰの形状が不均一なセグメントを意味する。
不均等分割セグメントＳは、周方向に分割された複数のピースセグメントＰからなり、そのうち最後に組み付けられるピースセグメントＰがキーセグメントＫである。
なお、本発明は、不均等分割セグメントＳに限定されず、ピースセグメントＰの形状が均一な均等分割セグメントにも適用することができる。
【００２８】
順序決定条件は、例えば、最初に組み立てるピースセグメントのピース番号（「第１ピース番号」という）、２番目に組み立てるピースセグメントを決定する「組立パターン」、及び組立順序の優先順位を示す「優先基準」を含む。
【００２９】
演算装置１６は、コンピュータの演算装置であり、上述したリング情報、セグメント情報、順序決定条件から、各ピースセグメントＰの実組立角度、組立順序、及び旋回寄せ方向を決定する。
【００３０】
出力装置１８は、決定した実組立角度、組立順序、及び旋回寄せ方向をエレクタ装置７に出力する。なお、この出力を例えばＣＲＴ、プリンタ等の出力装置に出力してもよい。
【００３１】
エレクタ装置７は、決定した実組立角度、組立順序、及び旋回寄せ方向に基づきピースセグメントＰを組み立てる。
【００３２】
図３は、不均等分割セグメントＳの例を示す正面図である。この図は、図１において、坑口側（右側）から切羽側（左側）を見た図に相当する。
なおこの図では、キーセグメントＫが頂部に位置するように、仮に定められているが、周方向位置は任意である。
【００３３】
ピースセグメントＰは、トンネルの周方向に間隔を隔てて配置されたリング間継手９でトンネルの軸方向にボルトとナット等で連結される。このリング間継手９の周方向位置は、この例では不均等であり、セグメントの種類毎に任意に設定されている。
【００３４】
図３において、リング間継手９は、相対的位置として仮に頂部から図で右回りに順にＢ１〜Ｂ１７の位置に設定されている。以下、リング間継手９の位置番号をＢ＝１〜１７とする。ここで、Ｂは正の整数である。
【００３５】
不均等分割セグメントＳを構成するピースセグメントＰの分割角度と仮想組立角度は、セグメントの種類毎に予め決められている。
ここで、「分割角度」とは、各ピースセグメントＰが占める周方向角度である。また、「仮想組立角度」とは、例えば図３のように仮に定めた場合の、各ピースセグメントＰの周方向中心が位置する周方向角度である。
【００３６】
図３の例において、不均等分割セグメントＳを構成するピースセグメントＰのピース番号を、キーセグメントＫから図で右回りに、Ｐ１〜Ｐ８とする。
以下、特に区別しない限り、キーセグメントＫを含めてピースセグメントＰと呼び、個々のピースセグメントはピース番号Ｐ１〜Ｐ８で区別する。
【００３７】
図３において、Ｃ１〜Ｃ３２は仮想リング間継手２０（後述する）であり、相対的位置として仮に頂部から図で右回りに順にＣ１〜Ｃ３２の位置に設定されている。以下、仮想リング間継手２０の位置番号をＣ＝１〜３２とする。ここで、Ｃは正の整数である。
仮想リング間継手２０の詳細は、後述する。
【００３８】
また、この図において、２２はピースセグメントを周方向に連結する周方向継手位置である。
【００３９】
図４は、図３の不均等分割セグメントＳを組立オフセット角θ１だけ回転させた状態を示している。
組立オフセット角θ１の説明は、後述する。
【００４０】
図５は、本発明によるセグメント組立方法の第１フロー図である。この図は、リング間継手の継手位置番号Ｎを設定する方法を示しており、Ｓ１〜Ｓ９の各ステップ（工程）からなる。
【００４１】
Ｓ１では、リング情報を取得する。リング情報には、不均等分割セグメントＳの種類、幅、形状、及びリング間継手Ｂ１〜Ｂ１７の周方向位置、などが含まれる。
Ｓ２では、セグメント情報を取得する。セグメント情報には、不均等分割セグメントＳの分割数、分割角度、及び仮想組立角度、キーセグメントＫのボルト数、リング間継手本数、などが含まれる。
【００４２】
Ｓ３では、これから組み立てるリング（「現リング」）のリング間継手９の周方向位置Ｂ１〜Ｂ１７を計算する。リング間継手９の周方向位置Ｂ１〜Ｂ１７は、リング情報から求めることができる。
例えば、図３において、リング間継手位置Ｂ１は頂部から０度、リング間継手位置Ｂ２は１１．２５度、リング間継手位置Ｂ３は３３．７５度である。
【００４３】
Ｓ４では、リング間継手９の周方向間隔θ２を計算する。例えば、図３において、リング間継手Ｂ１−Ｂ２の周方向間隔θ２は１１．２５度、リング間継手位置Ｂ２−Ｂ３の周方向間隔θ２は２２．５度、リング間継手位置Ｂ３−Ｂ４の周方向間隔θ２は２２．５度である。
【００４４】
Ｓ５では、リング間継手９の周方向間隔θ２が均等か否かを判断する。Ｓ５で均等（Ｙｅｓ）の場合、Ｓ９において、継手位置番号Ｎをリング間継手９の位置番号Ｂ（＝１〜１７）に設定して終了する。
【００４５】
Ｓ５で均等でない（Ｎｏ）の場合、Ｓ６でリング間継手９の周方向間隔θ２の最大公約数θ３を算出する。
ここで、最大公約数θ３の最小単位は、任意であり、例えば、０．０１度を単位として設定する。
例えば、図３の例において、リング間継手９のリング間継手間隔θ２が周方向角度で１１．２５度と２２．５度のみからなる場合、その最大公約数θ３は１１．２５度となる。
【００４６】
Ｓ７では、最大公約数θ３から仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２を設定し、各仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２に仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）を設定する。
仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２は、上述した最大公約数θ３を周方向ピッチとする位置である。なお、図３に示すように、仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２は、リング間継手９の周方向位置Ｂ１〜Ｂ１７を含むように設定するのがよい。
また、仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）は、図３に示すように、相対的位置として仮に頂部から図で右回りに順に設定された順番である。
【００４７】
Ｓ８では、継手位置番号Ｎを仮想リング間継手２０の仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）に設定して終了する。
【００４８】
以下、キーセグメントＫの周方向位置を「Ｋ位置」と呼ぶ。Ｋ位置は、上述した仮想リング間継手２０の仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）で指定することができる。
【００４９】
図６は、本発明によるセグメント組立方法の第２フロー図である。この図は、各ピースセグメントＰの組立スケジュールを設定する方法を示しており、Ｓ１１〜Ｓ１６の各ステップ（工程）からなる。
図６の各ステップは、第１フロー図（図５）の方法が終了した後に行うのがよい。
【００５０】
Ｓ１１では、キーセグメントＫの位置する周方向位置（Ｋ位置）を第１フロー図（図５）で設定した継手位置番号Ｎで設定する。この継手位置番号Ｎは、仮想リング間継手２０の仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）又はリング間継手９の位置番号Ｂ（１〜１７）である。
なお、Ｓ１１において、継手位置番号Ｎと同時に任意の調整角度θ４を入力してもよい。調整角度θ４は、好ましくは上述した最大公約数θ３より小さい角度である。
【００５１】
Ｓ１２では、リング情報、セグメント情報、及び順序決定条件から、各ピースセグメントＰの組立順序、すなわちピース番号Ｐ１〜Ｐ８の順序を決定する。
【００５２】
Ｓ１３では、継手位置番号ＮからＫ位置の位置する組立オフセット角θ１を計算する。
例えば、図３の例において、Ｓ１１で継手位置番号Ｎとして４を入力し、調整角度θ４が０（なし）である場合、組立オフセット角θ１は、（Ｎ−１）×最大公約数θ３＋θ４＝３×１１．２５度＝３３．７５度である。
【００５３】
図４は、不均等分割セグメントＳを図３から組立オフセット角θ１（＝３３．７５度）だけ旋回させた状態であり、オペレータが意図するセグメントの組立状態を示している。
【００５４】
図６のＳ１４では、各ピースセグメントＰの実組立角度を計算する。
この実組立角度は、例えば、各ピースセグメントＰの中心線の周方向角度であり、各ピースセグメントＰの分割角度と仮想組立角度、キーセグメントＫの周方向位置、組立オフセット角θ１から計算することができる。
【００５５】
Ｓ１５では、各ピースセグメントＰの旋回寄せ方向を計算する。この旋回寄せ方向は、上述した順序決定条件から計算される。旋回寄せ方向は、例えば、旋回なし、右回り（時計回り）、左回り（反時計回り）である。
【００５６】
Ｓ１６では、出力装置１８により、組立スケジュール、すなわち組立順序、組立角度、旋回寄せ方向を出力して終了する。
上述したエレクタ装置７は、この組立スケジュールに基づき各ピースセグメントＰを組み立てる。
【００５７】
図７は、本発明によるセグメント組立方法の第３フロー図である。この図は、前リングと現リングで共通するリング間継手９の位置を算出する方法を示しており、Ｓ２１〜Ｓ２５の各ステップ（工程）からなる。
図７の各ステップは、第２フロー図（図６）の方法が終了した後に行うのがよい。
【００５８】
Ｓ２１では、直前に組み立てたリング（「前リング」）の組立角度情報を取得する。この組立角度情報は、記憶装置１２に記憶された前リングのリング情報、セグメント情報、キーセグメントＫの位置する周方向位置（Ｋ位置）、各ピースセグメントＰの組立角度（組立位置）等である。
【００５９】
Ｓ２２では、Ｓ２１で取得したデータから前リングのリング間継手位置９を計算する。
【００６０】
Ｓ２３では、第２フロー図（図６）の方法で取得したデータから現リングのリング間継手位置９を計算する。
Ｓ２４では、前リングと現リングで共通する共通継手位置を算出する。
Ｓ２５では、共通継手位置を表示して第３フロー図の方法を終了する。
【００６１】
Ｓ２５で得られた共通継手位置が予め計画した位置と一致していれば「正常」であり、組立順序に基づき各ピースセグメントＰを組み立てることができる。
共通継手位置が予め計画した位置と不一致又は不足する場合には、「エラー」を表示し、組立スケジュールを再検討することが好ましい。
【００６２】
図８は、本発明によるセグメント組立方法の第４フロー図である。この図は、前リングと現リングで共通する周方向継手の位置を算出する方法を示しており、Ｓ３１〜Ｓ３８の各ステップ（工程）からなる。
図８の各ステップは、第２フロー図（図６）の方法が終了した後に行うのがよい。なお、図８の各ステップは、第３フロー図（図７）の方法とは並行して行うことができる。
【００６３】
Ｓ３１では、直前に組み立てた前リングの組立角度情報を取得する。この組立角度情報は、記憶装置１２に記憶された前リングのリング情報、セグメント情報、キーセグメントＫの位置する周方向位置（Ｋ位置）、各ピースセグメントＰの組立角度（組立位置）等である。
なお、第３フロー図（図７）の方法の実行後に、図８の各ステップを実行する場合は、Ｓ３１を省略することができる。
【００６４】
Ｓ３２では、Ｓ３１（又はＳ２１）で取得したデータから前リングの周方向継手位置を計算する。
Ｓ３３では、キーセグメントＫの周方向位置と各ピースセグメントＰの実組立角度とから、組立後の現リングにおける周方向継手の位置を計算する。
【００６５】
Ｓ３４では、前リングと現リングの周方向継手位置が一致するか否かを判断する。周方向継手位置が一致する（Ｙｅｓ）の場合は、強度が低下する「芋組み」であり、Ｓ３７でエラーを表示し、図８の方法を終了する。この場合は、現リングの組立スケジュールを再検討する必要がある。
【００６６】
Ｓ３４で周方向継手位置が一致しない（Ｎｏ）の場合は、Ｓ３５で周方向継手位置の差が所定の許容角度α内であるか否かを判断する。許容角度αは、例えば＋／−５度であり、予め任意に設定することができる。
【００６７】
Ｓ３５で差が許容角度αを超える（Ｙｅｓ）の場合は、強度が低下する「芋組み」の可能性があり、Ｓ３８で警告を表示し、図８の方法を終了する。この場合は、組立スケジュールを再検討することが好ましい。
【００６８】
Ｓ３５で差が許容角度αを超えない（Ｎｏ）の場合は、「正常」であり、Ｓ３６で正常を表示し、図８の方法を終了する。
【００６９】
上述した本発明の方法及び装置によれば、演算装置１６によりリング間継手９の周方向間隔θ２の最大公約数θ３を周方向ピッチとする仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２を設定し、各仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２に仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）を設定するので、入力装置１４によりキーセグメントＫの周方向位置を仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）により指定することができる。
従って、不均等分割セグメントＳであっても、セグメント種類に依らず、キーセグメントＫの位置を仮想のリング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）により指定して、各ピースセグメントＰの組立角度を自動設定することができる。
【００７０】
また、キーセグメントＫの周方向位置と、これに対するリング間継手９の周方向位置とから、組立後の現リングにおけるリング間継手９の周方向位置を計算し、直前に組み立てた前リングと現リングとで共通するリング間継手９の周方向位置を算出することにより、不均等分割セグメントＳであっても、セグメント種類に依らず、前リングと現リングを連結するリング間継手９の位置を正確にチェックすることができる。
【００７１】
また、キーセグメントＳの周方向位置と各ピースセグメントＰの実組立角度とから、組立後の現リングにおける周方向継手位置２２を計算し、直前に組み立てた前リングと現リングで共通する周方向継手位置２２を算出することにより、不均等分割セグメントＳであっても、セグメント種類に依らず、前リングと現リングの周方向継手位置２２が重なる芋組みの有無を正確にチェックすることができる。
【００７２】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７３】
１ シールド掘削機、２ 本体、３ カッタヘッド、
４ シールドジャッキ、５ フレーム、６ 搬送装置、
６ａ 台車、６ｂ クレーン、６ｃ コンベヤ、
７ エレクタ装置、７ａ 旋回リング、
７ｂ 軸方向移動部、７ｃ 把持装置、７ｄ 半径方向移動部、
８ ガイド部材、９ リング間継手、
１０ セグメント組立装置、
１２ 記憶装置、１４ 入力装置、
１６ 演算装置、１８ 出力装置、
２０ 仮想リング間継手、２２ 周方向継手位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機により掘削されたトンネルの内周壁に沿って環状に組み立てられる不均等分割セグメントの組立装置及び組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機は、カッタヘッド、エレクタ装置、シールドジャッキなどを備える。カッタヘッドは、シールド掘削機本体の前部に設けられ、駆動モータによって回転駆動され、これにより、トンネルを掘削する。エレクタ装置は、トンネルの内周壁に沿ってセグメントを環状に組み付ける動作を行う。シールドジャッキは、シールド掘削機本体の周方向に複数配置され、組み付けられたセグメントを後方に押し付けることで、セグメントから押し付け反力を受け、これにより、シールド掘削機本体を前進させる。
【０００３】
上述したシールド掘削機は、例えば特許文献１に開示され、セグメントの組立装置は、例えば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０８１３２８号公報、「土圧系シールド機械の自動運転制御方法」
【特許文献２】特開２００１−１９３３９９号公報、「セグメントの組立位置決め装置及び方法」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したシールド掘削機において、環状のセグメントは、周方向に複数の分割片（以下、「ピースセグメント」又は「Ｐセグメント」と呼ぶ）に分割されており、そのうち１つがトンネルの円形を保持するためにクサビ状の形状をしており、軸挿入により最後に組み立てられ、「キーセグメント」（又は「Ｋセグメント」）と呼ばれる。
また、以下の説明において、環状に組み立てられたセグメントを単に「リング」と呼ぶ。
【０００６】
従来、セグメントの組立において、キーセグメントの位置は、トンネルの施工上の要求から予め設定され、オペレータによりリング間継手番号で指定される。
「リング間継手番号」とは、既設のリング（以下、「前リング」と呼ぶ）と組立中のリング（以下、「現リング」と呼ぶ）をトンネルの軸方向に連結する継手（「リング間継手」）の番号である。このリング間継手番号は、従来、リング間継手が周方向に均等配置されていることを前提としており、例えば、切羽に対して右回転（時計回り）にトンネルの頂点からＮ（＝１，２，３・・・Ｎは整数）で指定される。
【０００７】
一方、近年、各セグメントの形状が不均一な「不均等分割セグメント」が用いられている。この不均等分割セグメントの場合、環状に組み立てられたリングにおけるリング間継手の周方向位置が不均等であり、キーセグメントの位置をリング間継手番号により指定することができない問題点があった。
【０００８】
そのため、不均等分割セグメントの場合、従来、各リングのリング間継手位置を個々に計算し、既設の前リングと照合させて、各セグメントの組立の可否を判断していた。
しかし、不均等分割セグメントの場合、要求されるセグメント種類が多彩であるため、その組立パターンは膨大かつ複雑であり、個々の計算時に人為的ミスが発生しやすく、これに基づくセグメント組立に支障がでるおそれがあった。
【０００９】
例えば、前リングと現リングのリング間継手位置は一致する必要があるが、個々に計算した場合、人為的ミスによりリング間継手位置の一部が不一致となるおそれがあった。
また、前リングと現リングの周方向継手位置が重なる（「芋組み」と呼ぶ）と、芋組み部の強度が低下するので、これを回避する必要があるが、個々に計算した場合、人為的ミスにより周方向継手位置の一部が一致するおそれがあった。
【００１０】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、不均等分割セグメントであっても、キーセグメントの位置をリング間継手番号により指定して、各セグメントの組立角度を自動設定することができ、かつ前リングと現リングを連結するリング間継手の位置を正確にチェックすることができ、前リングと現リングの周方向継手位置が重なる芋組みの有無を正確にチェックすることができる不均等分割セグメントの組立装置及び組立方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、トンネルの内周壁に沿って環状に組み立てる不均等分割セグメントの組立方法であって、
前記不均等分割セグメントは、周方向に分割された複数のピースセグメントからなり、かつそのうち最後に組み付けられるピースセグメントがキーセグメントであり、
（Ａ）前記ピースセグメントを環状に組み立てたリングにおけるリング間継手の周方向位置から、該リング間継手の周方向間隔の最大公約数を算出し、
（Ｂ）前記最大公約数を周方向ピッチとする仮想リング間継手を設定し、
（Ｃ）前記各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号を設定し、
（Ｄ）前記キーセグメントの周方向位置を前記仮想リング間継手番号により指定して、ピースセグメントを組み立てる、ことを特徴とする不均等分割セグメントの組立方法が提供される。
【００１２】
また本発明によれば、トンネルの内周壁に沿って環状に組み立てる不均等分割セグメントの組立装置であって、
前記不均等分割セグメントは、周方向に分割された複数のピースセグメントからなり、かつそのうち最後に組み付けられるピースセグメントがキーセグメントであり、
前記ピースセグメントを環状に組み立てたリングにおけるリング間継手の周方向位置を記憶する記憶装置と、
前記リング間継手の周方向間隔の最大公約数を算出し、
前記最大公約数を周方向ピッチとする仮想リング間継手を設定し、
前記各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号を設定する演算装置と、
前記キーセグメントの周方向位置を前記仮想リング間継手番号により指定する入力装置と、
ピースセグメントを組み立てるエレクタ装置とを備える、ことを特徴とする不均等分割セグメントの組立装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明の方法及び装置によれば、演算装置によりリング間継手の周方向間隔の最大公約数を周方向ピッチとする仮想リング間継手を設定し、各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号を設定するので、入力装置によりキーセグメントの周方向位置を前記仮想リング間継手番号により指定することができる。
従って、不均等分割セグメントであっても、セグメント種類に依らず、キーセグメントの位置を仮想のリング間継手番号により指定して、各ピースセグメントの組立角度を自動設定することができる。
【００１４】
また、キーセグメントの周方向位置と、これに対するリング間継手の周方向位置とから、組立後の現リングにおけるリング間継手の周方向位置を計算し、直前に組み立てた前リングと現リングとで共通するリング間継手の周方向位置を算出することにより、不均等分割セグメントであっても、セグメント種類に依らず、前リングと現リングを連結するリング間継手の位置を正確にチェックすることができる。
【００１５】
また、キーセグメントの周方向位置と各ピースセグメントの実組立角度とから、組立後の現リングにおける周方向継手位置を計算し、直前に組み立てた前リングと現リングで共通する周方向継手位置を算出することにより、不均等分割セグメントであっても、セグメント種類に依らず、前リングと現リングの周方向継手位置が重なる芋組みの有無を正確にチェックすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の装置を備えたシールド掘削機を示す概略断面図である。
【図２】本発明によるセグメント組立装置の構成図である。
【図３】不均等分割セグメントの例を示す正面図である。
【図４】図３の不均等分割セグメントを旋回させたセグメントの組立状態を示す図である。
【図５】本発明によるセグメント組立方法の第１フロー図である。
【図６】本発明によるセグメント組立方法の第２フロー図である。
【図７】本発明によるセグメント組立方法の第３フロー図である。
【図８】本発明によるセグメント組立方法の第４フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の装置を備えたシールド掘削機を示す概略断面図である。
この図において、本発明によるセグメント組立装置１０は、エレクタ装置７を制御するために設置されている。セグメント組立装置１０の設置位置は、この図ではエレクタ装置７の後方に示しているが、エレクタ装置７に近接して設置してもよい。
【００１９】
シールド掘削機１は、シールド掘削機の本体２、カッタヘッド３、シールドジャッキ４を有する。シールド掘削機の本体２は、筒状に形成されている。カッタヘッド３は、本体２の前方（図の左側）において、本体２に固定されたフレーム５に回転可能に取り付けられトンネル切削する。切削した土砂はスクリューコンベア（図示せず）等で後方側に排出される。シールドジャッキ４は、フレーム５に取り付けられている。シールドジャッキ４は、その伸長ストロークにより、組み付けられた複数のピースセグメントＰからなるセグメントＳを後方側に押し、その反力で本体２を前方側に移動させる。なお、エレクタ装置７によるピースセグメントの組付時には、シールドジャッキ４は、エレクタ装置７とピースセグメントに干渉しないように収縮する。
【００２０】
シールド掘削機１は、搬送装置６を有する。搬送装置６は、台車６ａ、ホイスト式のクレーン６ｂ、およびピースセグメントのコンベヤ６ｃを備える。台車６ａは、シールド掘削機１に掘削されたトンネル内を、その後方側（図の右側）からその前方側（図の左側）へピースセグメントＰを載せてトンネル軸方向（図の左右方向）に走行し、これによりピースセグメントＰをトンネルの前方側へ搬送する。クレーン６ｂは、トンネル前方側へ走行してきた台車６ａ上のピースセグメントＰを持ち上げて、トンネル前方側へ水平移動し、コンベヤ６ｃへ当該ピースセグメントＰを吊り降ろす。コンベヤ６ｃは、ローラコンベヤで構成され、クレーン６ｂによりローラコンベヤ６ｃに吊り降ろされたピースセグメントＰをトンネル前方側へ移動させる。
【００２１】
ピースセグメントＰは、予め設定された組付順序の順にクレーン６ｂによりローラコンベヤ６ｃに吊り降ろされて、組付順序が先のピースセグメントＰほどローラコンベヤ６ｃにおけるトンネル前方側に位置させられる。エレクタ装置７は、ローラコンベヤ６ｃにおける最もトンネル前方側にあるピースセグメントＰから順に、ピースセグメントＰを把持しその組付位置へ組み付ける。このようにして、予め設定された組付順序の順にピースセグメントＰが組み付けられる。
【００２２】
エレクタ装置７は、複数のピースセグメントＰを環状のセグメントＳに組み立てる。エレクタ装置７は、旋回リング７ａ、半径方向移動部７ｄ、軸方向移動部７ｂ、および把持装置７ｃを有する。
旋回リング７ａは、図示しない駆動装置によりトンネルの中心軸周りに旋回駆動されるようにフレーム５に支持される。半径方向移動部７ｄは、トンネルの中心に対する半径方向に往復移動可能である。軸方向移動部７ｂは、半径方向移動部７ｄに固定され水平方向に延びるガイド部材８に沿って、図示しない駆動装置により往復移動させられるようにガイド部材８に支持される。把持装置７ｃは、軸方向移動部７ｂに取り付けられる。
【００２３】
この構成で、エレクタ装置７は次のように動作する。把持装置７ｃが、最もトンネル前方側にあるピースセグメントのコンベヤ６ｃ上のピースセグメントＰを把持し、軸方向移動部７ｂの移動によりシールド掘削機１のカッタヘッド３があるトンネルの前方側（図の左側）へ移動し、半径方向移動部７ｄの移動によりピースセグメントをトンネル中心に引き寄せ、次いで、旋回リング７ａが中心軸Ｃ周りに旋回して把持装置７ｃを旋回方向に位置決めし、その後、半径方向移動部７ｄの移動により、前記半径方向に関して組付位置まで外側に移動して、軸方向移動部７ｂの移動により、把持装置７ｃが直前に組み立てたセグメントＳへ向けて軸方向（例えば、トンネルの軸方向）に移動させて把持しているピースセグメントＰのボルト（図示せず）をセグメントのボルト孔（図示せず）へ挿入することができる。これにより、ピースセグメントＰを、上述の組付位置に完全に組み付けることができる。
【００２４】
図２は、本発明によるセグメント組立装置の構成図である。
この図に示すように、本発明のセグメント組立装置１０は、記憶装置１２、入力装置１４、演算装置１６、及び出力装置１８を備える。
【００２５】
記憶装置１２は、コンピュータの記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、メモリーカード）であり、種々の不均等分割セグメントＳのリング情報とセグメント情報を記憶する。
リング情報とセグメント情報の詳細は後述する。
【００２６】
入力装置１４は、例えばコンピュータのキーボードであり、リング情報、セグメント情報、及び順序決定条件を記憶装置１２に入力する。
なお、入力装置１４は、キーボード以外の入力装置（例えばカードリーダ、別の記憶装置）であってもよい。
【００２７】
本発明は、セグメントＳが不均等分割セグメントである場合を対象としている。「不均等分割セグメント」とは、ピースセグメントＰの形状が不均一なセグメントを意味する。
不均等分割セグメントＳは、周方向に分割された複数のピースセグメントＰからなり、そのうち最後に組み付けられるピースセグメントＰがキーセグメントＫである。
なお、本発明は、不均等分割セグメントＳに限定されず、ピースセグメントＰの形状が均一な均等分割セグメントにも適用することができる。
【００２８】
順序決定条件は、例えば、最初に組み立てるピースセグメントのピース番号（「第１ピース番号」という）、２番目に組み立てるピースセグメントを決定する「組立パターン」、及び組立順序の優先順位を示す「優先基準」を含む。
【００２９】
演算装置１６は、コンピュータの演算装置であり、上述したリング情報、セグメント情報、順序決定条件から、各ピースセグメントＰの実組立角度、組立順序、及び旋回寄せ方向を決定する。
【００３０】
出力装置１８は、決定した実組立角度、組立順序、及び旋回寄せ方向をエレクタ装置７に出力する。なお、この出力を例えばＣＲＴ、プリンタ等の出力装置に出力してもよい。
【００３１】
エレクタ装置７は、決定した実組立角度、組立順序、及び旋回寄せ方向に基づきピースセグメントＰを組み立てる。
【００３２】
図３は、不均等分割セグメントＳの例を示す正面図である。この図は、図１において、坑口側（右側）から切羽側（左側）を見た図に相当する。
なおこの図では、キーセグメントＫが頂部に位置するように、仮に定められているが、周方向位置は任意である。
【００３３】
ピースセグメントＰは、トンネルの周方向に間隔を隔てて配置されたリング間継手９でトンネルの軸方向にボルトとナット等で連結される。このリング間継手９の周方向位置は、この例では不均等であり、セグメントの種類毎に任意に設定されている。
【００３４】
図３において、リング間継手９は、相対的位置として仮に頂部から図で右回りに順にＢ１〜Ｂ１７の位置に設定されている。以下、リング間継手９の位置番号をＢ＝１〜１７とする。ここで、Ｂは正の整数である。
【００３５】
不均等分割セグメントＳを構成するピースセグメントＰの分割角度と仮想組立角度は、セグメントの種類毎に予め決められている。
ここで、「分割角度」とは、各ピースセグメントＰが占める周方向角度である。また、「仮想組立角度」とは、例えば図３のように仮に定めた場合の、各ピースセグメントＰの周方向中心が位置する周方向角度である。
【００３６】
図３の例において、不均等分割セグメントＳを構成するピースセグメントＰのピース番号を、キーセグメントＫから図で右回りに、Ｐ１〜Ｐ８とする。
以下、特に区別しない限り、キーセグメントＫを含めてピースセグメントＰと呼び、個々のピースセグメントはピース番号Ｐ１〜Ｐ８で区別する。
【００３７】
図３において、Ｃ１〜Ｃ３２は仮想リング間継手２０（後述する）であり、相対的位置として仮に頂部から図で右回りに順にＣ１〜Ｃ３２の位置に設定されている。以下、仮想リング間継手２０の位置番号をＣ＝１〜３２とする。ここで、Ｃは正の整数である。
仮想リング間継手２０の詳細は、後述する。
【００３８】
また、この図において、２２はピースセグメントを周方向に連結する周方向継手位置である。
【００３９】
図４は、図３の不均等分割セグメントＳを組立オフセット角θ１だけ回転させた状態を示している。
組立オフセット角θ１の説明は、後述する。
【００４０】
図５は、本発明によるセグメント組立方法の第１フロー図である。この図は、リング間継手の継手位置番号Ｎを設定する方法を示しており、Ｓ１〜Ｓ９の各ステップ（工程）からなる。
【００４１】
Ｓ１では、リング情報を取得する。リング情報には、不均等分割セグメントＳの種類、幅、形状、及びリング間継手Ｂ１〜Ｂ１７の周方向位置、などが含まれる。
Ｓ２では、セグメント情報を取得する。セグメント情報には、不均等分割セグメントＳの分割数、分割角度、及び仮想組立角度、キーセグメントＫのボルト数、リング間継手本数、などが含まれる。
【００４２】
Ｓ３では、これから組み立てるリング（「現リング」）のリング間継手９の周方向位置Ｂ１〜Ｂ１７を計算する。リング間継手９の周方向位置Ｂ１〜Ｂ１７は、リング情報から求めることができる。
例えば、図３において、リング間継手位置Ｂ１は頂部から０度、リング間継手位置Ｂ２は１１．２５度、リング間継手位置Ｂ３は３３．７５度である。
【００４３】
Ｓ４では、リング間継手９の周方向間隔θ２を計算する。例えば、図３において、リング間継手Ｂ１−Ｂ２の周方向間隔θ２は１１．２５度、リング間継手位置Ｂ２−Ｂ３の周方向間隔θ２は２２．５度、リング間継手位置Ｂ３−Ｂ４の周方向間隔θ２は２２．５度である。
【００４４】
Ｓ５では、リング間継手９の周方向間隔θ２が均等か否かを判断する。Ｓ５で均等（Ｙｅｓ）の場合、Ｓ９において、継手位置番号Ｎをリング間継手９の位置番号Ｂ（＝１〜１７）に設定して終了する。
【００４５】
Ｓ５で均等でない（Ｎｏ）の場合、Ｓ６でリング間継手９の周方向間隔θ２の最大公約数θ３を算出する。
ここで、最大公約数θ３の最小単位は、任意であり、例えば、０．０１度を単位として設定する。
例えば、図３の例において、リング間継手９のリング間継手間隔θ２が周方向角度で１１．２５度と２２．５度のみからなる場合、その最大公約数θ３は１１．２５度となる。
【００４６】
Ｓ７では、最大公約数θ３から仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２を設定し、各仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２に仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）を設定する。
仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２は、上述した最大公約数θ３を周方向ピッチとする位置である。なお、図３に示すように、仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２は、リング間継手９の周方向位置Ｂ１〜Ｂ１７を含むように設定するのがよい。
また、仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）は、図３に示すように、相対的位置として仮に頂部から図で右回りに順に設定された順番である。
【００４７】
Ｓ８では、継手位置番号Ｎを仮想リング間継手２０の仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）に設定して終了する。
【００４８】
以下、キーセグメントＫの周方向位置を「Ｋ位置」と呼ぶ。Ｋ位置は、上述した仮想リング間継手２０の仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）で指定することができる。
【００４９】
図６は、本発明によるセグメント組立方法の第２フロー図である。この図は、各ピースセグメントＰの組立スケジュールを設定する方法を示しており、Ｓ１１〜Ｓ１６の各ステップ（工程）からなる。
図６の各ステップは、第１フロー図（図５）の方法が終了した後に行うのがよい。
【００５０】
Ｓ１１では、キーセグメントＫの位置する周方向位置（Ｋ位置）を第１フロー図（図５）で設定した継手位置番号Ｎで設定する。この継手位置番号Ｎは、仮想リング間継手２０の仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）又はリング間継手９の位置番号Ｂ（１〜１７）である。
なお、Ｓ１１において、継手位置番号Ｎと同時に任意の調整角度θ４を入力してもよい。調整角度θ４は、好ましくは上述した最大公約数θ３より小さい角度である。
【００５１】
Ｓ１２では、リング情報、セグメント情報、及び順序決定条件から、各ピースセグメントＰの組立順序、すなわちピース番号Ｐ１〜Ｐ８の順序を決定する。
【００５２】
Ｓ１３では、継手位置番号ＮからＫ位置の位置する組立オフセット角θ１を計算する。
例えば、図３の例において、Ｓ１１で継手位置番号Ｎとして４を入力し、調整角度θ４が０（なし）である場合、組立オフセット角θ１は、（Ｎ−１）×最大公約数θ３＋θ４＝３×１１．２５度＝３３．７５度である。
【００５３】
図４は、不均等分割セグメントＳを図３から組立オフセット角θ１（＝３３．７５度）だけ旋回させた状態であり、オペレータが意図するセグメントの組立状態を示している。
【００５４】
図６のＳ１４では、各ピースセグメントＰの実組立角度を計算する。
この実組立角度は、例えば、各ピースセグメントＰの中心線の周方向角度であり、各ピースセグメントＰの分割角度と仮想組立角度、キーセグメントＫの周方向位置、組立オフセット角θ１から計算することができる。
【００５５】
Ｓ１５では、各ピースセグメントＰの旋回寄せ方向を計算する。この旋回寄せ方向は、上述した順序決定条件から計算される。旋回寄せ方向は、例えば、旋回なし、右回り（時計回り）、左回り（反時計回り）である。
【００５６】
Ｓ１６では、出力装置１８により、組立スケジュール、すなわち組立順序、組立角度、旋回寄せ方向を出力して終了する。
上述したエレクタ装置７は、この組立スケジュールに基づき各ピースセグメントＰを組み立てる。
【００５７】
図７は、本発明によるセグメント組立方法の第３フロー図である。この図は、前リングと現リングで共通するリング間継手９の位置を算出する方法を示しており、Ｓ２１〜Ｓ２５の各ステップ（工程）からなる。
図７の各ステップは、第２フロー図（図６）の方法が終了した後に行うのがよい。
【００５８】
Ｓ２１では、直前に組み立てたリング（「前リング」）の組立角度情報を取得する。この組立角度情報は、記憶装置１２に記憶された前リングのリング情報、セグメント情報、キーセグメントＫの位置する周方向位置（Ｋ位置）、各ピースセグメントＰの組立角度（組立位置）等である。
【００５９】
Ｓ２２では、Ｓ２１で取得したデータから前リングのリング間継手位置９を計算する。
【００６０】
Ｓ２３では、第２フロー図（図６）の方法で取得したデータから現リングのリング間継手位置９を計算する。
Ｓ２４では、前リングと現リングで共通する共通継手位置を算出する。
Ｓ２５では、共通継手位置を表示して第３フロー図の方法を終了する。
【００６１】
Ｓ２５で得られた共通継手位置が予め計画した位置と一致していれば「正常」であり、組立順序に基づき各ピースセグメントＰを組み立てることができる。
共通継手位置が予め計画した位置と不一致又は不足する場合には、「エラー」を表示し、組立スケジュールを再検討することが好ましい。
【００６２】
図８は、本発明によるセグメント組立方法の第４フロー図である。この図は、前リングと現リングで共通する周方向継手の位置を算出する方法を示しており、Ｓ３１〜Ｓ３８の各ステップ（工程）からなる。
図８の各ステップは、第２フロー図（図６）の方法が終了した後に行うのがよい。なお、図８の各ステップは、第３フロー図（図７）の方法とは並行して行うことができる。
【００６３】
Ｓ３１では、直前に組み立てた前リングの組立角度情報を取得する。この組立角度情報は、記憶装置１２に記憶された前リングのリング情報、セグメント情報、キーセグメントＫの位置する周方向位置（Ｋ位置）、各ピースセグメントＰの組立角度（組立位置）等である。
なお、第３フロー図（図７）の方法の実行後に、図８の各ステップを実行する場合は、Ｓ３１を省略することができる。
【００６４】
Ｓ３２では、Ｓ３１（又はＳ２１）で取得したデータから前リングの周方向継手位置を計算する。
Ｓ３３では、キーセグメントＫの周方向位置と各ピースセグメントＰの実組立角度とから、組立後の現リングにおける周方向継手の位置を計算する。
【００６５】
Ｓ３４では、前リングと現リングの周方向継手位置が一致するか否かを判断する。周方向継手位置が一致する（Ｙｅｓ）の場合は、強度が低下する「芋組み」であり、Ｓ３７でエラーを表示し、図８の方法を終了する。この場合は、現リングの組立スケジュールを再検討する必要がある。
【００６６】
Ｓ３４で周方向継手位置が一致しない（Ｎｏ）の場合は、Ｓ３５で周方向継手位置の差が所定の許容角度α内であるか否かを判断する。許容角度αは、例えば＋／−５度であり、予め任意に設定することができる。
【００６７】
Ｓ３５で差が許容角度αを超える（Ｙｅｓ）の場合は、強度が低下する「芋組み」の可能性があり、Ｓ３８で警告を表示し、図８の方法を終了する。この場合は、組立スケジュールを再検討することが好ましい。
【００６８】
Ｓ３５で差が許容角度αを超えない（Ｎｏ）の場合は、「正常」であり、Ｓ３６で正常を表示し、図８の方法を終了する。
【００６９】
上述した本発明の方法及び装置によれば、演算装置１６によりリング間継手９の周方向間隔θ２の最大公約数θ３を周方向ピッチとする仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２を設定し、各仮想リング間継手Ｃ１〜Ｃ３２に仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）を設定するので、入力装置１４によりキーセグメントＫの周方向位置を仮想リング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）により指定することができる。
従って、不均等分割セグメントＳであっても、セグメント種類に依らず、キーセグメントＫの位置を仮想のリング間継手番号Ｃ（＝１〜３２）により指定して、各ピースセグメントＰの組立角度を自動設定することができる。
【００７０】
また、キーセグメントＫの周方向位置と、これに対するリング間継手９の周方向位置とから、組立後の現リングにおけるリング間継手９の周方向位置を計算し、直前に組み立てた前リングと現リングとで共通するリング間継手９の周方向位置を算出することにより、不均等分割セグメントＳであっても、セグメント種類に依らず、前リングと現リングを連結するリング間継手９の位置を正確にチェックすることができる。
【００７１】
また、キーセグメントＳの周方向位置と各ピースセグメントＰの実組立角度とから、組立後の現リングにおける周方向継手位置２２を計算し、直前に組み立てた前リングと現リングで共通する周方向継手位置２２を算出することにより、不均等分割セグメントＳであっても、セグメント種類に依らず、前リングと現リングの周方向継手位置２２が重なる芋組みの有無を正確にチェックすることができる。
【００７２】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７３】
１ シールド掘削機、２ 本体、３ カッタヘッド、
４ シールドジャッキ、５ フレーム、６ 搬送装置、
６ａ 台車、６ｂ クレーン、６ｃ コンベヤ、
７ エレクタ装置、７ａ 旋回リング、
７ｂ 軸方向移動部、７ｃ 把持装置、７ｄ 半径方向移動部、
８ ガイド部材、９ リング間継手、
１０ セグメント組立装置、
１２ 記憶装置、１４ 入力装置、
１６ 演算装置、１８ 出力装置、
２０ 仮想リング間継手、２２ 周方向継手位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内周壁に沿って環状に組み立てる不均等分割セグメントの組立方法であって、
前記不均等分割セグメントは、周方向に分割された複数のピースセグメントからなり、かつそのうち最後に組み付けられるピースセグメントがキーセグメントであり、
（Ａ）前記ピースセグメントを環状に組み立てたリングにおけるリング間継手の周方向位置から、該リング間継手の周方向間隔の最大公約数を算出し、
（Ｂ）前記最大公約数を周方向ピッチとする仮想リング間継手を設定し、
（Ｃ）前記各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号を設定し、
（Ｄ）前記キーセグメントの周方向位置を前記仮想リング間継手番号により指定して、ピースセグメントを組み立てる、ことを特徴とする不均等分割セグメントの組立方法。
【請求項２】
各ピースセグメントの分割角度と仮想組立角度を含むセグメントデータを記憶し、
前記仮想リング間継手番号から、キーセグメントの周方向位置を決定し、
前記セグメントデータから各ピースセグメントの実組立角度、組立順序、及び旋回寄せ方向を決定し、
前記組立順序に基づき各ピースセグメントを組み立てる、ことを特徴とする請求項１に記載の不均等分割セグメントの組立方法。
【請求項３】
キーセグメントの周方向位置と、これに対するリング間継手の周方向位置とから、組立後の現リングにおけるリング間継手の周方向位置を計算し、
直前に組み立てた前リングと現リングとで共通するリング間継手の周方向位置を算出する、ことを特徴とする請求項２に記載の不均等分割セグメントの組立方法。
【請求項４】
キーセグメントの周方向位置と各ピースセグメントの実組立角度とから、組立後の現リングにおける周方向継手の位置を計算し、
直前に組み立てた前リングと現リングで共通する周方向継手の位置を算出する、ことを特徴とする請求項２に記載の不均等分割セグメントの組立方法。
【請求項５】
トンネルの内周壁に沿って環状に組み立てる不均等分割セグメントの組立装置であって、
前記不均等分割セグメントは、周方向に分割された複数のピースセグメントからなり、かつそのうち最後に組み付けられるピースセグメントがキーセグメントであり、
前記ピースセグメントを環状に組み立てたリングにおけるリング間継手の周方向位置を記憶する記憶装置と、
前記リング間継手の周方向間隔の最大公約数を算出し、
前記最大公約数を周方向ピッチとする仮想リング間継手を設定し、
前記各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号を設定する演算装置と、
前記キーセグメントの周方向位置を前記仮想リング間継手番号により指定する入力装置と、
ピースセグメントを組み立てるエレクタ装置とを備える、ことを特徴とする不均等分割セグメントの組立装置。
【請求項６】
前記記憶装置は、各ピースセグメントの分割角度と仮想組立角度を含むセグメントデータを記憶し、
前記演算装置は、前記仮想リング間継手番号から、キーセグメントの周方向位置を決定し、
前記セグメントデータから各ピースセグメントの実組立角度、組立順序、及び旋回寄せ方向を決定し、
前記エレクタ装置は、前記組立順序に基づき各ピースセグメントを組み立てる、ことを特徴とする請求項５に記載の不均等分割セグメントの組立装置。
【請求項１】
トンネルの内周壁に沿って環状に組み立てる不均等分割セグメントの組立方法であって、
前記不均等分割セグメントは、周方向に分割された複数のピースセグメントからなり、かつそのうち最後に組み付けられるピースセグメントがキーセグメントであり、
（Ａ）前記ピースセグメントを環状に組み立てたリングにおけるリング間継手の周方向位置から、該リング間継手の周方向間隔の最大公約数を算出し、
（Ｂ）前記最大公約数を周方向ピッチとする仮想リング間継手を設定し、
（Ｃ）前記各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号を設定し、
（Ｄ）前記キーセグメントの周方向位置を前記仮想リング間継手番号により指定して、ピースセグメントを組み立てる、ことを特徴とする不均等分割セグメントの組立方法。
【請求項２】
各ピースセグメントの分割角度と仮想組立角度を含むセグメントデータを記憶し、
前記仮想リング間継手番号から、キーセグメントの周方向位置を決定し、
前記セグメントデータから各ピースセグメントの実組立角度、組立順序、及び旋回寄せ方向を決定し、
前記組立順序に基づき各ピースセグメントを組み立てる、ことを特徴とする請求項１に記載の不均等分割セグメントの組立方法。
【請求項３】
キーセグメントの周方向位置と、これに対するリング間継手の周方向位置とから、組立後の現リングにおけるリング間継手の周方向位置を計算し、
直前に組み立てた前リングと現リングとで共通するリング間継手の周方向位置を算出する、ことを特徴とする請求項２に記載の不均等分割セグメントの組立方法。
【請求項４】
キーセグメントの周方向位置と各ピースセグメントの実組立角度とから、組立後の現リングにおける周方向継手の位置を計算し、
直前に組み立てた前リングと現リングで共通する周方向継手の位置を算出する、ことを特徴とする請求項２に記載の不均等分割セグメントの組立方法。
【請求項５】
トンネルの内周壁に沿って環状に組み立てる不均等分割セグメントの組立装置であって、
前記不均等分割セグメントは、周方向に分割された複数のピースセグメントからなり、かつそのうち最後に組み付けられるピースセグメントがキーセグメントであり、
前記ピースセグメントを環状に組み立てたリングにおけるリング間継手の周方向位置を記憶する記憶装置と、
前記リング間継手の周方向間隔の最大公約数を算出し、
前記最大公約数を周方向ピッチとする仮想リング間継手を設定し、
前記各仮想リング間継手に仮想リング間継手番号を設定する演算装置と、
前記キーセグメントの周方向位置を前記仮想リング間継手番号により指定する入力装置と、
ピースセグメントを組み立てるエレクタ装置とを備える、ことを特徴とする不均等分割セグメントの組立装置。
【請求項６】
前記記憶装置は、各ピースセグメントの分割角度と仮想組立角度を含むセグメントデータを記憶し、
前記演算装置は、前記仮想リング間継手番号から、キーセグメントの周方向位置を決定し、
前記セグメントデータから各ピースセグメントの実組立角度、組立順序、及び旋回寄せ方向を決定し、
前記エレクタ装置は、前記組立順序に基づき各ピースセグメントを組み立てる、ことを特徴とする請求項５に記載の不均等分割セグメントの組立装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１４４９３２（Ｐ２０１２−１４４９３２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４４４（Ｐ２０１１−５４４４）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（５０９３５５１４２）ジャパントンネルシステムズ株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（５０９３５５１４２）ジャパントンネルシステムズ株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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