(57)【要約】【課題】簡単な構成でセグメントの位置・姿勢を高い信頼性で測定できる装置を提供する。【解決手段】トンネル内面に組み立てられた既設セグメント３に対し、新たに組み付けられる組立セグメント４の位置・姿勢を測定する装置であって、組立セグメント４を把持固定する把持ブロック２９と、該把持ブロック２９のトンネル軸方向の坑口側端部にトンネル周方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメント３の軸方向切羽側のエッジ３ａまでの距離が所定距離になったか否かを検出する軸方向センサ４２、４２と、上記把持ブロック２９を既設セグメント３に近づけたとき、上記一の軸方向センサ４２が所定距離を検出してから他の軸方向センサ４２が所定距離を検出するまでの検出ラグに基づいて、組立セグメント４のヨー姿勢を算出する演算部４９と備えたもの。【選択図】      図１
2004353186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内面に組み立てられた既設セグメントに対し、新たに組み付けられる組立セグメントの位置・姿勢を測定する装置であって、組立セグメントを把持固定する把持ブロックと、該把持ブロックのトンネル軸方向の坑口側端部にトンネル周方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの軸方向切羽側のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する軸方向センサと、上記把持ブロックを既設セグメントに近づけたとき、上記一の軸方向センサが所定距離を検出してから他の軸方向センサが所定距離を検出するまでの検出ラグに基づいて、組立セグメントのヨー姿勢を算出する演算部とを備えたことを特徴とするセグメントの位置姿勢測定装置。
【請求項２】
上記各軸方向センサは、把持ブロックの軸方向の坑口側端部から当該把持ブロックに把持された組立セグメントを超えて坑口側へ延出された軸方向センサ支持アームと、該軸方向センサ支持アームに装着されトンネル径方向外方に測定波を照射して既設セグメントの軸方向切羽側のエッジの有無を検出すると共に既設セグメント内周面までの距離を測定する軸方向センサ本体とを有し、上記演算部は、各軸方向センサ本体から既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのロール姿勢を算出する機能を有する請求項１記載のセグメントの位置姿勢測定装置。
【請求項３】
トンネル内面に組み立てられた既設セグメントに対し、新たに組み付けられる組立セグメントの位置・姿勢を測定する装置であって、組立セグメントを把持固定する把持ブロックと、該把持ブロックのトンネル周方向の側端部にトンネル軸方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの周方向のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する周方向センサと、上記把持ブロックを既設セグメントに近づけたとき、上記一の周方向センサが所定距離を検出してから他の周方向センサが所定距離を検出するまでの検出ラグに基づいて、組立セグメントのヨー姿勢を算出する演算部とを備えたことを特徴とするセグメントの位置姿勢測定装置。
【請求項４】
上記各周方向センサは、把持ブロックの周方向の側端部から当該把持ブロックに把持された組立セグメントを超えて更に周方向へ延出された周方向センサ支持アームと、該周方向センサ支持アームに装着されトンネル径方向外方に測定波を照射して既設セグメントの周方向のエッジの有無を検出すると共に既設セグメント内周面までの距離を測定する周方向センサ本体とを有し、上記演算部は、各周方向センサ本体から既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのピッチ姿勢を算出する機能を有する請求項３記載のセグメントの位置姿勢測定装置。
【請求項５】
トンネル内面に組み立てられた既設セグメントに対し、新たに組み付けられる組立セグメントの位置・姿勢を測定する装置であって、組立セグメントを把持固定する把持ブロックと、該把持ブロックのトンネル軸方向の坑口側端部にトンネル周方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの軸方向切羽側のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する軸方向センサと、上記把持ブロックのトンネル周方向の側端部にトンネル軸方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの周方向のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する周方向センサと、上記把持ブロックを既設セグメントに近づけたとき、上記各軸方向センサ及び／又は各周方向センサの検出ラグに基づいて組立セグメントのヨー姿勢を算出すると共に、各軸方向センサから既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのロール姿勢を算出し、且つ各周方向センサから既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのピッチ姿勢を算出する演算部とを備えたことを特徴とするセグメントの位置姿勢測定装置。
【請求項６】
トンネル内面に組み立てられた既設セグメントに対し、新たに組み付けられる組立セグメントの位置・姿勢を測定する方法であって、組立セグメントを把持ブロックで把持固定し、該把持ブロックを移動させて組立セグメントを既設セグメントに近づけたとき、上記把持ブロックのトンネル周方向に所定間隔を隔てた少なくとも２箇所からそれぞれ既設セグメントの軸方向切羽側のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出すると共に、上記把持ブロックのトンネル軸方向に所定間隔を隔てた少なくとも２箇所からそれぞれ既設セグメントの周方向のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出し、軸方向及び／又は周方向における一の箇所が所定距離を検出してから他の箇所が所定距離を検出するまでのラグに基づいて組立セグメントのヨー姿勢を求め、把持ブロックの周方向の一箇所から既設セグメント内周面までの距離と周方向の他の箇所から既設セグメント内周面までの距離との差に基づいて組立セグメントのロール姿勢を求め、把持ブロックの軸方向の一箇所から既設セグメント内周面までの距離と軸方向の他の箇所から既設セグメント内周面までの距離との差に基づいて組立セグメントのピッチ姿勢を求めるようにしたセグメントの位置姿勢測定方法。
【請求項７】
トンネル内面に組み立てられた既設セグメントの隣りに新たな組立セグメントを組み付ける組立装置あって、組立セグメントを把持固定する把持ブロックと、該把持ブロックをトンネル内にて自在に移動するアクチュエータと、該把持ブロックのトンネル軸方向の坑口側端部にトンネル周方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの軸方向切羽側のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する軸方向センサと、上記把持ブロックのトンネル周方向の側端部にトンネル軸方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの周方向のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する周方向センサと、上記把持ブロックを既設セグメントに近づけたとき、上記各軸方向センサ及び／又は各周方向センサの検出ラグに基づいて組立セグメントのヨー姿勢を算出すると共に、各軸方向センサから既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのロール姿勢を算出し、且つ各周方向センサから既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのピッチ姿勢を算出する演算部と、該演算部で算出された組立セグメントの姿勢に基づき、組立セグメントの軸方向及び周方向のエッジが既設セグメントの軸方向及び周方向のエッジに当接するように上記アクチュエータを作動させる制御部とを備えたことを特徴とするセグメントの組立装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメントの位置姿勢測定装置並びに位置姿勢測定方法及び組立装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル内面に組み立てられた既設セグメントに対し、新たに組み付けられる組立セグメントの位置・姿勢を測定する装置として、既設セグメント及び組立セグメントの両エッジ部の周辺を画像センサによって取り込み、その画像データを処理することで両エッジ部をそれぞれ検出し、既設セグメントに対する組立セグメントの位置・姿勢を算出するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許３２７６３４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記技術においては、複雑な信号処理が必要となり、高コスト化を招く。また、画像センサのカメラ部が泥水等によって汚れると、その画像データを処理する際に、エッジ部の検出が困難となる場合がある。また、信頼性を高めるためには、エッジ部の周辺に強い光を照射してエッジ部とそれ以外とのコントラストを高め、エッジ部を際立たせる必要があるが、狭隘なトンネル内ではエッジ部の近傍にライトを設置できないケースも考えられる。
【０００５】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、簡単な構成でセグメントの位置・姿勢を高い信頼性で測定できる装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明は、トンネル内面に組み立てられた既設セグメントに対し、新たに組み付けられる組立セグメントの位置・姿勢を測定する装置であって、組立セグメントを把持固定する把持ブロックと、該把持ブロックのトンネル軸方向の坑口側端部にトンネル周方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの軸方向切羽側のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する軸方向センサと、上記把持ブロックを既設セグメントに近づけたとき、上記一の軸方向センサが所定距離を検出してから他の軸方向センサが所定距離を検出するまでの検出ラグに基づいて、組立セグメントのヨー姿勢を算出する演算部とを備えたものである。
【０００７】
上記各軸方向センサは、把持ブロックの軸方向の坑口側端部から当該把持ブロックに把持された組立セグメントを超えて坑口側へ延出された軸方向センサ支持アームと、該軸方向センサ支持アームに装着されトンネル径方向外方に測定波を照射して既設セグメントの軸方向切羽側のエッジの有無を検出すると共に既設セグメント内周面までの距離を測定する軸方向センサ本体とを有し、上記演算部は、各軸方向センサ本体から既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのロール姿勢を算出する機能を有することが好ましい。
【０００８】
第２の発明は、トンネル内面に組み立てられた既設セグメントに対し、新たに組み付けられる組立セグメントの位置・姿勢を測定する装置であって、組立セグメントを把持固定する把持ブロックと、該把持ブロックのトンネル周方向の側端部にトンネル軸方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの周方向のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する周方向センサと、上記把持ブロックを既設セグメントに近づけたとき、上記一の周方向センサが所定距離を検出してから他の周方向センサが所定距離を検出するまでの検出ラグに基づいて、組立セグメントのヨー姿勢を算出する演算部とを備えたものである。
【０００９】
上記各周方向センサは、把持ブロックの周方向の側端部から当該把持ブロックに把持された組立セグメントを超えて更に周方向へ延出された周方向センサ支持アームと、該周方向センサ支持アームに装着されトンネル径方向外方に測定波を照射して既設セグメントの周方向のエッジの有無を検出すると共に既設セグメント内周面までの距離を測定する周方向センサ本体とを有し、上記演算部は、各周方向センサ本体から既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのピッチ姿勢を算出する機能を有することが好ましい。
【００１０】
第３の発明は、トンネル内面に組み立てられた既設セグメントに対し、新たに組み付けられる組立セグメントの位置・姿勢を測定する装置であって、組立セグメントを把持固定する把持ブロックと、該把持ブロックのトンネル軸方向の坑口側端部にトンネル周方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの軸方向切羽側のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する軸方向センサと、上記把持ブロックのトンネル周方向の側端部にトンネル軸方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの周方向のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する周方向センサと、上記把持ブロックを既設セグメントに近づけたとき、上記各軸方向センサ及び／又は各周方向センサの検出ラグに基づいて組立セグメントのヨー姿勢を算出すると共に、各軸方向センサから既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのロール姿勢を算出し、且つ各周方向センサから既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのピッチ姿勢を算出する演算部とを備えたものである。
【００１１】
第４の発明は、トンネル内面に組み立てられた既設セグメントに対し、新たに組み付けられる組立セグメントの位置・姿勢を測定する方法であって、組立セグメントを把持ブロックで把持固定し、該把持ブロックを移動させて組立セグメントを既設セグメントに近づけたとき、上記把持ブロックのトンネル周方向に所定間隔を隔てた少なくとも２箇所からそれぞれ既設セグメントの軸方向切羽側のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出すると共に、上記把持ブロックのトンネル軸方向に所定間隔を隔てた少なくとも２箇所からそれぞれ既設セグメントの周方向のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出し、軸方向及び／又は周方向における一の箇所が所定距離を検出してから他の箇所が所定距離を検出するまでのラグに基づいて組立セグメントのヨー姿勢を求め、把持ブロックの周方向の一箇所から既設セグメント内周面までの距離と周方向の他の箇所から既設セグメント内周面までの距離との差に基づいて組立セグメントのロール姿勢を求め、把持ブロックの軸方向の一箇所から既設セグメント内周面までの距離と軸方向の他の箇所から既設セグメント内周面までの距離との差に基づいて組立セグメントのピッチ姿勢を求めるようにしたものである。
【００１２】
第５の発明は、トンネル内面に組み立てられた既設セグメントの隣りに新たな組立セグメントを組み付ける組立装置あって、組立セグメントを把持固定する把持ブロックと、該把持ブロックをトンネル内にて自在に移動するアクチュエータと、該把持ブロックのトンネル軸方向の坑口側端部にトンネル周方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの軸方向切羽側のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する軸方向センサと、上記把持ブロックのトンネル周方向の側端部にトンネル軸方向に所定間隔を隔てて少なくとも２以上設けられ、それぞれ自身から既設セグメントの周方向のエッジまでの距離が所定距離になったか否かを検出する周方向センサと、上記把持ブロックを既設セグメントに近づけたとき、上記各軸方向センサ及び／又は各周方向センサの検出ラグに基づいて組立セグメントのヨー姿勢を算出すると共に、各軸方向センサから既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのロール姿勢を算出し、且つ各周方向センサから既設セグメント内周面までの距離の差に基づいて組立セグメントのピッチ姿勢を算出する演算部と、該演算部で算出された組立セグメントの姿勢に基づき、組立セグメントの軸方向及び周方向のエッジが既設セグメントの軸方向及び周方向のエッジに当接するように上記アクチュエータを作動させる制御部とを備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１４】
図７及び図８に示すように、シールド掘進機の外郭を構成する筒状のシールドフレーム１内には、セグメント組立装置（エレクタ）２が設けられている。エレクタ２は、トンネル内面に組み立てられた既設セグメント３の隣りに、新たな組立セグメント４（図１参照）を組み付けるものである。
【００１５】
エレクタ２は、シールドフレーム１と同芯的に配置された旋回リング５を有する。旋回リング５は、トンネル周方向（以下周方向という）に所定間隔を隔てて配置された支持ローラ６によって回転自在に支持されている。支持ローラ６は、ブラケット７を介してシールドフレーム１に軸支されている。旋回リング５には、外歯ギヤ８が同芯的に取り付けられている。外歯ギヤ８には、駆動モータ９のピニオン１０が噛合されている。駆動モータ９は、ブラケット１１を介してシールドフレーム１に支持されている。この構成によれば、駆動モータ９を正逆回転させることで、旋回リング５が正逆回転する。
【００１６】
旋回リング５には、トンネル軸方向（以下軸方向という）の坑口側へ延出されたブラケット１２が、左右一対設けられている。ブラケット１２には、略Ｕ字状に形成された吊りビーム１３が、ガイドロッド１４を介して径方向に移動自在に取り付けられている。吊りビーム１３とブラケット１２との間には、吊りビーム１３をトンネル径方向（以下径方向という）に移動させるためのシリンダ１５が介設されている。吊りビーム１３には、組立セグメント４（図１参照）を把持すると共に組立セグメント４の位置・姿勢を微調節する微調節ユニット１６が設けられている。
【００１７】
微調節ユニット１６は、図２及び図３に示すように、上記吊りビーム１３に固定されるベースフレーム１７を有する。ベースフレーム１７には、円弧状の長穴１８が左右一対形成されている。円弧状長穴１８の曲率（半径）及び曲率中心は、微調節ユニット１６をシリンダ１５によって径方向外方に移動させ、組立セグメント４が既設セグメント３と同一半径位置となったときに、シールドフレーム１（既設セグメント３）と同芯的となるような曲率（半径）及び曲率中心に設定されている。円弧状長穴１８には、旋回微調フレーム１９に設けられたピン２０が挿通されている。旋回微調フレーム１９とベースフレーム１７との間には、旋回微調フレーム１９をベースフレーム１７に対して、円弧状長穴１８の範囲で周方向に回動させるためのシリンダ２１が介設されている。
【００１８】
旋回微調フレーム１９には、軸方向に沿ってガイドロッド２２が取り付けられている。ガイドロッド２２には、摺動フレーム２３が軸方向に移動自在に装着されている。摺動フレーム２３と旋回微調フレーム１９との間には、摺動フレーム２３を旋回微調フレーム１９に対して軸方向に移動させるためのシリンダ２４が介設されている。摺動フレーム２３には、ヨーイングフレーム２５が軸受２６を介して半径軸（図中上下軸）廻りに回動自在に取り付けられている。ヨーイングフレーム２５と摺動フレーム２３との間には、ヨーイングフレーム２５を摺動フレーム２３に対して半径軸廻りに回動させるためのシリンダ２７が介設されている。
【００１９】
ヨーイングフレーム２５には、球面継手等の自在継手２８を介して把持ブロック２９が取り付けられ（吊下され）ている。把持ブロック２９とヨーイングフレーム２５との間には、ヨーイングフレーム２５に対する把持ブロック２９の姿勢を調節するための４本のシリンダ３０が介設されている。各シリンダ３０は、自在継手２８を中心とした長方形の四隅に配置されている。この構成によれば、軸方向の切羽側のシリンダ３０と坑口側のシリンダ３０との伸縮を制御することで、把持ブロック２９のピッチング姿勢が調節され、周方向の左側のシリンダ３０と右側のシリンダ３０との伸縮を制御することで、把持ブロック２９のローリング姿勢が調節される。
【００２０】
把持ブロック２９は、図４〜図６に示すように、略中空に形成された本体３１を有する。本体３１の径方向内側面（図中上面）には、上記自在継手２８及びシリンダ３０が取り付けられる。本体３１の内部には、略中空に形成された中間フレーム３２が図示しないガイドに沿って径方向（図中上下方向）に移動自在に収容されている。中間フレーム３２と本体３１との間には、中間フレーム３２を本体３１に対して径方向に移動するためのシリンダ３３が介設されている。中間フレーム３２の内部には、一対の把持フレーム３４が図示しないガイドに沿って径方向と直交する方向（図中左右方向）に移動自在に装着されている。各把持フレーム３４と中間フレーム３２との間には、把持フレーム３４を中間フレーム３２に対して上記方向に移動するためのシリンダ３５が介設されている。
【００２１】
各把持フレーム３４には、組立セグメント４の中央部に装着された鍔付きの把持ピン３６に係合する把持爪３７が設けられている。把持ピン３６は、そのネジ部が組立セグメント４の中央部に形成されたネジ穴にねじ込まれ、組立セグメント４に装着される。把持ピン３６の中心線と自在継手２８の中心線とヨーイング用軸受２６の軸芯とは、同一延長線上に配置されている。また、中間フレーム３２には、図５に示すように、把持フレーム３４を内方に近接移動させて把持ピン３６を挟持したとき、把持フレーム３４の後退を抑えるストッパとして機能するシリンダ３８が設けられている。
【００２２】
本体３１の径方向外側面（図中下面）には、周方向に所定間隔を隔てて一対のサポート３９が設けられている。サポート３９は、軸方向に所定に長さを有するか、または軸方向に所定間隔隔てて複数設けられ、図５の状態からシリンダ３３を収縮させて組立セグメント４を引き上げたとき、組立セグメント４の内周面（図中上面）と当接し、組立セグメント４と把持ブロック２９と一体化する。すなわち、把持ブロック２９は、組立セグメント４を把持固定する機能を有する。
【００２３】
また、図１及び図３に示すように、把持ブロック２９の本体３１の軸方向切羽側の端部には、周方向に所定間隔を隔てて、シリンダ４０が取り付けられている。シリンダ４０は、径方向（図３中上下方向）に出没するロッドを有し、ロッドには、ブラケット４１が取り付けられている。これらブラケット４１は、ヨーイング用軸受２６の軸芯に対して対称に配置されており、シリンダ４０の伸長によって組立セグメント４の軸方向端面に当接し、組立セグメント４のヨーイング姿勢（角度）を定める。
【００２４】
把持ブロック２９の本体３１には、図１及び図３に示すように、軸方向の坑口側端部に位置させて、周方向に所定間隔を隔てて一対の軸方向センサ４２が取り付けられている。各軸方向センサ４２は、把持ブロック２９の軸方向の坑口側端部から当該把持ブロック２９に把持された組立セグメント４を超えて坑口側へ延出されたセンサ支持アーム４３を有する。各センサ支持アーム４３は、ヨーイング用軸受２６の軸芯に対して対称に配置されており、延出長さが等しく設定されている。
【００２５】
各センサ支持アーム４３の先端には、軸方向センサ本体４４が設けられている。軸方向センサ本体４４は、極く狭い角度（１５度程度）で測定波を径方向外方に照射し、その反射波を受信する超音波センサからなる。軸方向センサ本体４４は、その径方向外方（図３中真下）に既設セグメント３の軸方向切羽側のエッジ３ａが存在するか否かを検出すると共に、検出後には既設セグメント３の内周面までの距離を測定する。
【００２６】
以上の構成からなる軸方向センサ４２によれば、センサ本体４４がエッジ３ａを検出したときに、支持アーム４３の根元からエッジ３ａまでの距離（軸方向と平行な距離）が、支持アーム４３の長さに相当する距離まで近づいたと判断できる。そして、支持アーム４３が固設された把持ブロック２９と組立セグメント４とが一体化されているため、上記距離に基づいて組立セグメント４のエッジ４ａと既設セグメント３のエッジ３ａとの軸方向距離Ｘを算出できる。
【００２７】
また、把持ブロック２９の本体３１には、図１及び図２に示すように、周方向の側端部に位置させて、軸方向に所定間隔を隔てて一対の周方向センサ４５が取り付けられている。周方向センサ４５は、把持ブロック２９の周方向の側端部から当該把持ブロック２９に把持された組立セグメント４を超えて更に周方向へ延出された第１センサ支持アーム４６と、第１センサ支持アーム４６の略先端部から軸方向の前後にそれぞれ延出された第２センサ支持アーム４７とを有する。
【００２８】
各第２センサ支持アーム４７の先端には、周方向センサ本体４８が設けられている。周方向センサ本体４８は、極く狭い角度（１５度程度）で測定波を径方向外方に照射し、その反射波を受信する超音波センサからなる。周方向センサ本体４８は、その径方向外方（図２中真下）に既設セグメント３の周方向のエッジ３ｂが存在するか否かを検出すると共に、検出後には既設セグメント３の内周面までの距離を測定する。
【００２９】
以上の構成からなる周方向センサ４５によれば、センサ本体４８がエッジ３ｂを検出したときに、支持アーム４６の根元からエッジ３ｂまでの距離（周方向と平行な距離）が、支持アーム４６の長さに相当する距離まで近づいたと判断できる。そして、支持アーム４６が固設された把持ブロック２９と組立セグメント４とが一体化されているため、上記距離に基づいて組立セグメント４のエッジ４ｂと既設セグメント３のエッジ３ｂとの周方向距離Ｙを算出できる。
【００３０】
上記軸方向センサ本体４４と周方向センサ本体４８とは、図１に示すように、演算部４９に電気的に接続されている。
【００３１】
演算部４９は、組立セグメント４の既設セグメント３に対する姿勢（ヨーイング姿勢、ローリング姿勢、ピッチング姿勢）を算出する。
【００３２】
すなわち、演算部４９は、把持ブロック２９をシリンダ２４によって既設セグメント３に軸方向から近づけたとき、一方の軸方向センサ本体４４が既設セグメント（リング間のセグメント）３の軸方向のエッジ３ａを検出してから他方の軸方向センサ本体４４が既設セグメント３の軸方向のエッジ３ａを検出するまでの検出ラグ及びその間のシリンダ２４のストロークに基づいて、組立セグメント４のヨーイング姿勢（径方向軸廻りの回動姿勢：ヨー姿勢）を算出する。
【００３３】
また、演算部４９は、把持ブロック２９を既設セグメント３にシリンダ２１によって周方向から近づけたとき、一方の周方向センサ本体４８が既設セグメント（ピース間のセグメント）３の周方向のエッジ３ｂを検出してから他方の周方向センサ本体４８が既設セグメント３の周方向のエッジ３ｂを検出するまでの検出ラグ及びその間のシリンダ２１のストロークに基づいて、組立セグメント４のヨー姿勢を算出する。
【００３４】
また、演算部４９は、両方の軸方向センサ本体４４、４４が既設セグメント３の上方に移動された後、一方の軸方向センサ本体４４で検出した既設セグメント３の内周面までの距離と、他方の軸方向センサ本体４４で検出した既設セグメント３の内周面までの距離との差、及びそれらセンサ本体４４、４４間の距離に基づいて、組立セグメント４のローリング姿勢（トンネル前後方向軸廻りの回動姿勢：ロール姿勢）を算出する。
【００３５】
また、演算部４９は、両方の周方向センサ本体４８、４８が既設セグメント３の上方に移動された後、一方の周方向センサ本体４８で検出した既設セグメント３の内周面までの距離と、他方の周方向センサ本体４８で検出した既設セグメント３の内周面までの距離との差、及びそれらセンサ本体４８、４８間の距離に基づいて、組立セグメント４のピッチング姿勢（トンネル幅方向軸廻りの回動姿勢：ピッチ姿勢）を算出する。
【００３６】
演算部４９は、組立セグメント４の既設セグメント３に対する位置（軸方向位置Ｘ、周方向位置Ｙ、径方向位置Ｚ）を算出する。
【００３７】
すなわち、演算部４９は、上記軸方向センサ４２及び／又は周方向センサ４５で測定された組立セグメント４のヨー姿勢（ヨー角度）を仮想的に基準姿勢（ヨー角零）とし、把持ブロック２９をシリンダ２４で軸方向に移動させて、センサ本体４４がエッジ３ａを検出したときのシリンダ２４のストロークに基づき、組立セグメント４の軸方向エッジ４ａと既設セグメント３の軸方向エッジ３ａとの間の軸方向距離Ｘ（図３参照）を算出する。なお、組立セグメント４のヨー姿勢をシリンダ２７で実際に基準姿勢に変更し、センサ本体４４がエッジ３ａを検出したときのシリンダ２４の実際のストロークに基づき、軸方向距離Ｘを求めてもよい。
【００３８】
また、演算部４９は、上記軸方向センサ４２及び／又は周方向センサ４５で測定された組立セグメント４のヨー姿勢（ヨー角）を仮想的に基準姿勢（ヨー角零）とし、把持ブロック２９をシリンダ２１で周方向に移動させて、センサ本体４８がエッジ３ｂを検出したときのシリンダ２１のストロークに基づき、組立セグメント４の周方向エッジ４ｂと既設セグメント３の周方向エッジ３ｂとの間の周方向距離Ｙ（図２参照）を算出する。なお、組立セグメント４のヨー姿勢をシリンダ２７で実際に基準姿勢に変更し、センサ本体４８がエッジ３ｂを検出したときのシリンダ２１の実際のストロークに基づき、周方向距離Ｙを求めてもよい。
【００３９】
また、演算部４９は、軸方向センサ４２及び／又は周方向センサ４５で測定された組立セグメント４のヨー姿勢（ヨー角度）を仮想的に基準姿勢（ヨー角零）とすると共に、軸方向センサ４２で測定された組立セグメント４のロール姿勢（ロール角）を仮想的に基準姿勢（ロール角零）とし、且つ周方向センサ４５で測定された組立セグメント４のピッチ姿勢（ピッチ角）を仮想的に基準姿勢（ピッチ角零）とし、その状態でセンサ本体４４、４８から既設セグメント３内周面までの距離を測定することで、組立セグメント４と既設セグメント３との径方向の距離（高さ）Ｚ（図３参照）を算出する。なお、組立セグメント４のピッチ・ロール・ヨー姿勢をシリンダ２７、３０で実際に基準姿勢に変更し、その状態でセンサ本体４４、４８から既設セグメント３内周面までの距離を測定することで、組立セグメント４と既設セグメント３との径方向の距離（高さ）Ｚ（図３参照）を算出してもよい。
【００４０】
演算部４９は、図１に示すように、制御部５０に電気的に接続されている。制御部５０は、演算部４９で算出された組立セグメント４の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）及び姿勢（ピッチ角、ロール角、ヨー角）に基づき、組立セグメント４の軸方向及び周方向の各エッジ４ａ、４ｂが既設セグメント３の軸方向及び周方向の各エッジ３ａ、３ｂに当接するように、各シリンダ２１、２４、２７、３０を作動させるものである。
【００４１】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００４２】
図１に示すように既設セグメント３の隣りに新たな組立セグメント４を組み付けるときには、図４〜図６に示すようにして把持ブロック２９に組立セグメント４を一体的に把持固定する。これにより、組立セグメント４の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）及び姿勢（ピッチ角、ロール角、ヨー角）の変動が、ダイレクトに軸方向センサ４２及び周方向センサ４５の位置の変動に繋がる。
【００４３】
よって、既述したように、各軸方向センサ４２及び各周方向センサ４５の出力データを演算部４９に入力して処理することで、組立セグメント４の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）及び姿勢（ピッチ角、ロール角、ヨー角）が算出される。これにより、幾つか（図例では６個）の超音波距離センサ（センサ本体４４、４８）をセンサ支持アーム４３、４６、４７を介して把持ブロック２９に組立セグメント４からはみ出して取り付けるという極めて簡単な構成で、組立セグメント４の既設セグメント３に対する位置・姿勢を精度よく測定することができる。
【００４４】
そして、こうして算出された組立セグメント４の位置・姿勢の出力データが制御部５０に入力されて処理され、各アクチュエータ９、１５、２１、２４、２７、３０の伸縮が適宜制御されて組立セグメント４の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）及び姿勢（ピッチ角、ロール角、ヨー角）が微調節され、組立セグメント４の軸方向及び周方向の各エッジ４ａ、４ｂが既設セグメント３の軸方向及び周方向の各エッジ３ａ、３ｂに当接される。以上により、極めて簡単な構成で、組立セグメント４を既設セグメント３の近傍の適切な組付位置に、容易に自動的に移動できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単な構成でセグメントの位置・姿勢を高い信頼性で測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す平面図である。
【図２】上記実施形態の正面図である。
【図３】上記実施形態の側面図である。
【図４】把持ブロックの正面図である。
【図５】把持ブロックの正面図である。
【図６】把持ブロックの正面図である。
【図７】シールド掘進機の側断面図である。
【図８】シールド掘進機の正面断面図である。
【符号の説明】
３  既設セグメント
３ａ  軸方向切羽側のエッジ
３ｂ  周方向のエッジ
４  組立セグメント
４ａ  軸方向のエッジ
４ｂ  周方向のエッジ
２９  把持ブロック
４２  軸方向センサ
４３  軸方向センサ支持アーム
４４  軸方向センサ本体
４５  周方向センサ
４６、４７  周方向センサ支持アーム
４８  周方向センサ本体
４９  演算部
５０  制御部
１５、２１、２４、２７、３０  アクチュエータとしてのシリンダ
９  アクチュエータとしての駆動モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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