(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置・姿勢調整用の油圧アクチュエータの動作を制御してセグメントの把持・組立を行うエレクタ制御装置において、
前記油圧アクチュエータの油圧を検出する油圧検出器と、
トンネル掘削機又はエレクタのピッチング角が基準の角度にある時の同油圧アクチュエータの油圧条件値を記憶した記憶部と、
ピッチング角の設定を行うピッチング角設定部と、
前記ピッチング角設定部からのピッチング角によって前記油圧条件値を補正演算する補正演算部と、
前記補正演算部による補正後の油圧条件値と前記油圧検出器により検出した油圧との比較により前記油圧アクチュエータの動作を制御する制御部とを有し、
前記油圧アクチュエータの一つであるヨーイングシリンダによる前記セグメントに対する制御における前記油圧条件値は、ヨーイング軸周りの位置を前記セグメントの目標値に設定する位置制御のときには、常に前記目標値で規定される姿勢に前記セグメントが保持されように前記ヨーイングシリンダの圧力を制御する目標圧力が前記油圧条件値であり、
前記セグメント等の自重により回転しようとする力に抗しうるだけの圧力を前記ヨーイングシリンダの目標圧力とする圧力制御のときには、所定の圧力以上の圧力が前記ヨーイングシリンダに加わったときにその加わった圧力を打ち消し、上記目標圧力に近づくように前記ヨーイングシリンダを制御する目標圧力が前記油圧条件値であり、
前記位置制御から前記圧力制御に切り替わる際の所定の値を油圧条件値とする場合には、前記セグメント等の自重保持圧に、前記セグメントの当接を確認するための圧力を加えた圧力となるように前記ヨーイングシリンダを制御する目標圧力が前記油圧条件値であることを特徴とするエレクタ制御装置。
【請求項２】
位置・姿勢調整用の油圧アクチュエータの動作を制御してセグメントの把持・組立を行うエレクタの制御方法であって、
トンネル掘削機又はエレクタのピッチング角が基準の角度にある時の油圧アクチュエータの油圧条件値を予め設定・記憶しておくこと、
トンネル掘削機又はエレクタのピッチング角に基づいて前記油圧条件値を補正演算すること、
検出した前記油圧アクチュエータの油圧と前記補正後の油圧条件値とを比較すること、
同比較結果に基づいて前記油圧アクチュエータの動作を制御すること、であって、
前記油圧アクチュエータの一つであるヨーイングシリンダによる前記セグメントに対する制御における前記油圧条件値として、ヨーイング軸周りの位置を前記セグメントの目標値に設定する位置制御のときには、常に前記目標値で規定される姿勢に前記セグメントが保持されように前記ヨーイングシリンダの圧力を制御する目標圧力を用いること、
前記セグメント等の自重により回転しようとする力に抗しうるだけの圧力を前記ヨーイングシリンダの目標圧力とする圧力制御のときには、所定の圧力以上の圧力が前記ヨーイングシリンダに加わったときにその加わった圧力を打ち消し、上記目標圧力に近づくように前記ヨーイングシリンダを制御する目標圧力を用いること、
前記位置制御から前記圧力制御に切り替わる際の所定の値を油圧条件値とする場合には、前記セグメント等の自重保持圧に、前記セグメントの当接を確認するための圧力を加えた圧力となるように前記ヨーイングシリンダを制御する目標圧力を用いることを特徴とするエレクタ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメントを把持組立するエレクタの制御装置及び制御方法に関し、トンネル掘削機が掘削したトンネル内壁にエレクタで把持したセグメントの組付を行う際に使用するエレクタ制御装置及びその制御方法である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル掘削機が掘削したトンネルの内壁は、セグメントを内壁に沿って組立ることによりシールドしている。セグメントを把持するエレクタの位置や姿勢を制御する技術が提案されており、これによってセグメント組立の自動化が図られ、作業の効率化に大きく貢献している。
エレクタの位置や姿勢を制御する技術としては、人間の視覚や感覚によりエレクタの位置や姿勢を制御する技術の他に、エレクタ側に設けたガイドを既設セグメントに接触させてピッチング、ローリング方向の姿勢を制御し、既設セグメントに新設セグメントを押し当てたときの押圧力を検知してヨーイング姿勢や旋回、前後摺動方向の位置を制御する自動エレクタの技術が提案されている。後者の技術としては特開平４−１６９７００号公報や特開平７−６２９９６号公報に開示されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、水平な線形形状のトンネルばかりでなく、急勾配のトンネルや水平・垂直方向に曲がりくねった形状のトンネルを掘削する作業が求められる機会が増えてきている。このため、これらのトンネルを掘削できる仕様のトンネル掘削機が求められ、開発されてきている。ところが、多様化するトンネル線形に対して、水平な線形形状のトンネルに使用されていたセグメント組立装置をそのまま使用することが難しかった。
前記従来例として記載したエレクタのうち前者（人間の視覚や感覚によりエレクタの位置や姿勢を制御するエレクタ）の中には、油圧アクチュエータに発生する油圧を検出して、これが予め設定しておいた油圧条件値を超えないように制限を加えて、新設セグメントが既設セグメントに当たったときのセグメントの破損を防ぐような制御を行うものがある。
【０００４】
また、前記従来例として記載の後者のものでは、新設セグメントの端面やガイドを既設セグメントに当接させることで新設セグメントを既設セグメントに倣わせて動かし、より正確な位置合わせが行われている。そして自動エレクタの位置姿勢制御用油圧シリンダの油圧が予め設定された所定の圧力と比較されることによりその動作が制御されるものであったり、油圧シリンダに所定値以上の外圧（即ち油圧）が加わったときには油圧シリンダが自由に動けるように構成されるものとなっている。
ところが勾配のきついトンネルの場合には、当然ながらトンネル掘削機自体の傾きに応じてエレクタも傾斜する。この傾斜によってトンネルが水平な状態における場合では重力方向と一致あるいは直交していた力は、重力方向に対して傾きを持つた方向の力として作用する。重量物であるセグメントを把持しているエレクタにとっては、この力の向きの変化は無視できないものである。
即ち、上記で説明した油圧シリンダの動きを制御するために設定された所定の圧力はトンネルの勾配がきつくなってくると、トンネルが水平な状態で設定した所定の圧力では位置・姿勢を保持できなくなる。
【０００５】
トンネルが水平な状態において新設セグメントを既設セグメントに当接させても欠けなどが生じないよう安全に当接するために設定した所定の圧力をそのままトンネルの勾配がきつくなった状態においても用いると、次のような問題が起り得る。即ち、新設セグメントが既設セグメントに当接しているにもかかわらず、さらに押し付けを行いセグメントを欠けさせたり、力不足でまったく動かない状態になったり、あるいはまだ当接していないにもかかわらず当接したものと判断して次の動作を開始してしまう、といった問題が起り得る。
本願発明の目的は、急勾配のトンネルや水平・垂直方向に曲がりくねった形状のトンネルにおいてもエレクタの制御ができるエレクタ制御装置及びその制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の事項を備えた本願各請求項に係わる発明により効果的に達成される。
即ち、請求項１に係わる発明は、位置・姿勢調整用の油圧アクチュエータの動作を制御してセグメントの把持・組立を行うエレクタ制御装置において、前記油圧アクチュエータの油圧を検出する油圧検出器と、トンネル掘削機又はエレクタのピッチング角が基準の角度にある時の同油圧アクチュエータの油圧条件値を記憶した記憶部と、ピッチング角の設定を行うピッチング角設定部と、前記ピッチング角設定部からのピッチング角によって前記油圧条件値を補正演算する補正演算部と、前記補正演算部による補正後の油圧条件値と前記油圧検出器により検出した油圧との比較により前記油圧アクチュエータの動作を制御する制御部とを有し、
前記油圧アクチュエータの一つであるヨーイングシリンダによる前記セグメントに対する制御における前記油圧条件値は、ヨーイング軸周りの位置を前記セグメントの目標値に設定する位置制御のときには、常に前記目標値で規定される姿勢に前記セグメントが保持されように前記ヨーイングシリンダの圧力を制御する目標圧力が前記油圧条件値であり、前記セグメント等の自重により回転しようとする力に抗しうるだけの圧力を前記ヨーイングシリンダの目標圧力とする圧力制御のときには、所定の圧力以上の圧力が前記ヨーイングシリンダに加わったときにその加わった圧力を打ち消し、上記目標圧力に近づくように前記ヨーイングシリンダを制御する目標圧力が前記油圧条件値であり、前記位置制御から前記圧力制御に切り替わる際の所定の値を油圧条件値とする場合には、前記セグメント等の自重保持圧に、前記セグメントの当接を確認するための圧力を加えた圧力となるように前記ヨーイングシリンダを制御する目標圧力が前記油圧条件値であることを特徴とするエレクタ制御装置にある。
【０００７】
本発明では、位置・姿勢調整用の油圧アクチュエータの動作を制御してセグメントの把持・組付けを行うエレクタの制御装置において、エレクタの動作を決定するための条件値である油圧アクチュエータの油圧条件値に対して、トンネル掘削機又はエレクタのピッチング角に基づく補正を補正演算部において行っている。この補正を行うにあたり、トンネル掘削機又はエレクタのピッチング角が基準の角度にある時の油圧アクチュエータの油圧条件値が予め記憶部に記憶されている。
尚、エレクタは一般的にトンネル掘削機に一体に設けられるものであり、通常トンネル掘削機が傾けばエレクタも同じ角度だけ傾くため、両者のピッチング角は一般的に同じものとなっている。
【０００８】
この予め記憶された油圧アクチュエータの油圧条件値は、演算部により、トンネル掘削機のピッチング（即ち、エレクタのピッチング）による重力方向に対する力の向きの変化を踏まえて補正される。この補正後の油圧条件値に基づいて、従来のエレクタと同様に油圧アクチュエータの動作を制御してセグメントの組立を行う。
この構成を備えたエレクタを用いることで、エレクタは常にピッチング角に応じて油圧アクチュエータの油圧条件値に補正を加えるため、勾配の急なトンネルでも作業者が意図しない動作を起こすことなくセグメントの組立が行える。
【０００９】
請求項２に係わる発明は、位置・姿勢調整用の油圧アクチュエータの動作を制御してセグメントの把持・組立を行うエレクタの制御方法であって、トンネル掘削機又はエレクタのピッチング角が基準の角度にある時の油圧アクチュエータの油圧条件値を予め設定・記憶しておくこと、トンネル掘削機又はエレクタのピッチング角に基づいて前記油圧条件値を補正演算すること、検出した前記油圧アクチュエータの油圧と前記補正後の油圧条件値とを比較すること、同比較結果に基づいて前記油圧アクチュエータの動作を制御すること、であって、
前記油圧アクチュエータの一つであるヨーイングシリンダによる前記セグメントに対する制御における前記油圧条件値として、ヨーイング軸周りの位置を前記セグメントの目標値に設定する位置制御のときには、常に前記目標値で規定される姿勢に前記セグメントが保持されように前記ヨーイングシリンダの圧力を制御する目標圧力を用いること、前記セグメント等の自重により回転しようとする力に抗しうるだけの圧力を前記ヨーイングシリンダの目標圧力とする圧力制御のときには、所定の圧力以上の圧力が前記ヨーイングシリンダに加わったときにその加わった圧力を打ち消し、上記目標圧力に近づくように前記ヨーイングシリンダを制御する目標圧力を用いること、前記位置制御から前記圧力制御に切り替わる際の所定の値を油圧条件値とする場合には、前記セグメント等の自重保持圧に、前記セグメントの当接を確認するための圧力を加えた圧力となるように前記ヨーイングシリンダを制御する目標圧力を用いることを特徴とするエレクタ制御方法にある。
【００１０】
この発明では、予め設定した油圧アクチュエータの油圧条件値をトンネル掘削機のピッチング（即ち、エレクタのピッチング）による重力方向に対する力の向きの変化を踏まえて補正し、この補正後の油圧条件値に基づいて、従来の自動エレクタと同様に油圧アクチュエータの動作を制御してセグメントの把持・組立を行う。
このようにエレクタを制御することで、エレクタには常にピッチング角に応じて油圧アクチュエータの油圧条件値に補正が加えられるため、勾配の急なトンネルでも誤動作を起こすことなくセグメントの把持・組立が行える。
【００１１】
【発明の実施形態】
本発明に係わるエレクタの制御方法を具体的実施例の図面を参照して説明する。
エレクタ１は油圧アクチュエータを用いて位置調整される。すなわち、主に図２において説明する旋回方向と昇降方向（トンネルの径方向）の動作により既設セグメントＳ２に対する粗位置制御が行われ、その後図１において説明するエレクタにおける微動調整機構を用いて新設セグメントＳ１を既設セグメント２に対して組付けるための位置制御を行う。
エレクタを既設セグメントＳ２に対する粗位置制御を行う構成について、図２を用いて説明する。このエレクタの構成は図２の構成に限定されるものではなく、図２はエレクタを既設セグメントＳ２に対する粗位置制御する動きを説明するために使用するものである。
【００１２】
図２に示すように、エレクタはエレクタヘッド１を備えたＵ字形のフレーム２が一対の昇降ジャッキ９を介して旋回リング８に支持される構造となっている。旋回リング８は、図示せぬガイドローラによりトンネル掘削機に回転自在に支承され、図示せぬモータにより旋回駆動される構成となっている。フレーム２は昇降ジャッキ９により旋回リング８に対して半径方向（図２においては上下方向）に昇降駆動できるようになっており、エレクタヘッド１の下面にはセグメントＳを把持する機構が設けられている。
この旋回運動、昇降運動を用いて、セグメントＳを把持したエレクタは大体の位置まで移動するよう制御（粗位置制御）される。なお、粗位置制御には、構造に関する説明は後述するが、トンネル掘削機の推進方向への移動（前後摺動）も含まれることがある。
【００１３】
図１には、エレクタヘッド１部分の微動調整機構を説明する概略図を示す。
エレクタの微動調整機構を説明する構成は図１の構成に限定されるものではなく、図１はエレクタの微動調整機構としての動作を説明するために使用するものである。
エレクタには支持フレーム２に対してトンネル軸心方向（トンネル掘削機の推進方向であって、エレクタの前後摺動方向）に沿って移動可能とされた水平ボックス３と同水平ボックスの下面でセグメントリング方向（トンネルの旋回方向）に周回動作可能な旋回ボックス４を備えている。
【００１４】
以下、この水平ボックス３による旋回を、旋回リング８による旋回と区別するために微旋回と呼ぶこととする。
なお、この微旋回調整機構による微旋回角度は微小なため、必ずしもトンネルの旋回方向の動作（即ち、円弧状の動作）を必要とするわけではなく、図１における左右方向の動作（即ち、直線状の動作）を行うようにしてもよい。
【００１５】
旋回ボックス４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（ヨーイング方向）に回転可能に取り付けられたヨーイングボックス５が、更にその下面部にはセグメントリングの軸心方向（トンネル軸心方向）と平行な軸周り（ローリング方向）に回転可能に取り付けられたローリングボックス６が、また、最外縁部にはトンネル軸心方向に対する上下方向の首振り方向であるピッチング方向に回転可能に取り付けられてセグメントＳの把持部を有するピッチングボックス７が取り付けられている。
【００１６】
さらにこのピッチングボックス７には、既設セグメントの内面に当接可能に張り出されたガイド１１が設けられている。このガイド１１の既設セグメントＳ２への当接状態、及び新設セグメントＳ１と既設セグメントＳ２との端面同士の当接状態により前記各ボックスをそれぞれ駆動する油圧シリンダの油圧に変化が生じる。これらの油圧を条件として各油圧シリンダを動作させることによりエレクタの位置・姿勢が制御される。
即ち、エレクタは、上記各油圧シリンダからなる油圧アクチュエータを制御することにより位置・姿勢制御される。
これらの各ボックスを操作すると、把持された新設セグメントＳ１を任意の方向に摺動・回転させて既設セグメントに対して組込み位置の微調整移動が可能となる。これらの駆動操作は図示しない上記各油圧シリンダを制御することにより行われる。
【００１７】
なお、ガイド１１の既設セグメントＳ２への当接状態を検知するためには、上述のように油圧シリンダの油圧を検出する代わりに、ロードセンサなどの力センサを用いることによって検出することも可能である。
【００１８】
大まかな位置決め（粗位置制御）がなされたエレクタは、図３（ａ）、図４に示すように、まずヨーイング姿勢を保持したままトンネル軸線方向（前後摺動方向）に移動する。この新設セグメントＳ１がヨーイングしていれば、既設セグメントＳ２に当接したときにヨーイングシリンダ１０，１０' の保持油圧が増加する。ヨーイングシリンダ１０，１０' はこれらの保持油圧が所定の値（油圧条件値）に満たないときにはその姿勢を目標値に合わせようとする制御が行われ（位置制御）、油圧差が所定の値を超えたときには、その油圧を目標値に合わせようとする制御（圧力制御）に切り替わる。
【００１９】
ヨーイングシリンダ１０，１０' を位置制御すると言うことは、ヨーイング軸周りの位置を目標値にした場合、常にその姿勢を保持するようにする制御のことであり、例えば図４においてヨーイングシリンダ１０，１０' のストロークが常に同じになるよう制御することである。
ヨーイングシリンダ１０，１０' を圧力制御すると言うことは、ヨーイングシリンダ１０，１０' のセグメント等の自重により回転しようとする力に抗しうるだけの圧力（自重保持圧）を目標値とした場合にあって、所定の圧力以上の圧力が加わったときにその圧力を打ち消し上記目標値に近づくようにヨーイングシリンダ１０，１０' を動作させるよう制御することである。ヨーイングシリンダ１０，１０' を圧力制御する際の目標値は、セグメント等の自重により回転しようとする力に抗しうるだけの圧力（自重保持圧）とし、位置制御から圧力制御に切り替わる際の所定の値（油圧条件値) としては、自重保持圧に当接を確認するための圧力（新設セグメントを既設セグメントに片当たりさせた状態で新設セグメントが破損しない所望の圧力) を加えたものを用いる。自重保持圧は、エレクタの旋回位置などのアクチュエータの姿勢に応じて変化するので、旋回位置・姿勢毎に事前に自重保持圧を定めておく。
【００２０】
図４のように新設セグメントＳ１がヨーイングした状態でエレククに把持され、摺動方向に移動される場合を考えてみる。最初の内、ヨーイングシリンダ１０，１０' は姿勢を保持するよう制御されており保持圧はセグメント自重分しか発生しない。やがて新設セグメントＳ１の端面が既設セグメントＳ２に片当たりすると、ヨーイングシリンダ１０，１０' の保持圧は徐々に大きくなっていき、所定の値を超えた時にこれらヨーイングシリンダ１０，１０' は圧力制御に切り替わる。
【００２１】
圧力制御では、各ヨーイングシリンダ１０，１０' の油圧差が一定の値（自重を保持できる圧力) となるよう制御するため、新設セグメントＳ１は図4 の一点鎮線で示すように既設セグメントＳ２に倣ってヨーイング方向の位置合わせが行われる。前後摺動用の油圧シリンダは位置制御を行っているが、新設セグメントＳ１を既設セグメントＳ２に押しあてた時にセグメントを壊さないように同油圧シリンダの油圧に上限値が設けられている。この上限値を超えないように前後摺動用の油圧シリンダヘの制御出力値を制限している。
以上により、ヨーイング・前後摺動方向の位置決めを行う。
【００２２】
次に図３（ｂ）に示すように、新設セグメントＳ１は微旋回方向（左右摺動方向）に移動される。この微旋回用（または左右摺動用) の汕圧シリンダは前後摺動用シリンダと同様に位置制御されており、新設セグメントＳ１を既設セグメントＳ２に押しあてた時にセグメントを壊さないように同油圧シリンダには上限値が設けられている。この上限値を超えないよう旋回用の油圧シリンダヘの制御出力値を制限している。以上の動作により旋回方向の位置決めがなされる。
なお、エレクタには、既設セグメントＳ２の内面に当接するガイド１１が設けられ、このガイド１１が既設セグメントＳ２に当接する力を検出しながら半径方向、ピッチング方向、ローリング方向の位置決めを行うが、これについては前述した従来の技術と同様にして行えばよいため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２３】
また、これら半径方向、ピッチング方向、ローリング方向の位置決めは、先に説明した前後摺動とヨーイング方向、及び旋回方向の位置決めに対し、先に行うことも後に行うこともあるいはそれらの間で行うことも可能であるが、セグメントを精度良く組立るには先に行うことが望ましい。
【００２４】
図４では、水平方向のトンネルについて新設セグメントＳ１を既設セグメントＳ２に倣わせる方法について説明したが、本願発明の目的である急勾配等のトンネルにおいてもセグメントの組立を行える方法について次に説明する。
セグメントを把持したエレクタが、トンネルの真横（水平) の位置まで旋回した状態を考え、この条件においてトンネルが水平な場合（勾配が０°の状態) を図５（ａ）に、トンネルが角度θの登り勾配である場合を図５（ｂ）に示す。トンネルが水平な場合のセグメントの自重分に見合う圧力をＰａとし、トンネルが角度θの登り勾配の場合のセグメントの自重分に見合う圧力をＰａ' とすると、幾何学的に、
Ｐａ＝Ｐａ' ｃｏｓθ
となり
Ｐａ' ＝Ｐａ／ｃｏｓθ
となる。即ち、
（実際の勾配を考慮したセグメント保持圧）＝（前記各旋回位置におけるセグメント保持圧）／ｃｏｓ（ピッチング角）
により求めることができる。すなわち、水平状態のトンネルに対して求めたセグメント保持圧に対して１／ｃｏｓ（ピッチング角）の補正を行う必要がある。
【００２５】
この関係式は、下り勾配のトンネルにおいても同様となる。
水平状態でのヨーイングシリンダ１０，１０' に加えるセグメントの自重を支えるための圧力（自重保持圧）Ｐａは、トンネルが水平状態のときにおけるエレクタの各旋回位置・姿勢におけるヨーイングシリンダ１０，１０' の圧力を測定して求めておく。
【００２６】
補正式は理論的には上記のようになるが、θの関数として実測値などをもとに近似式として導き出せば、より実際の装置の特性に即したものとなり、より望ましい。
【００２７】
先に、位置制御から圧力制御に切り替わる際の所定の値( 条件値) として、自重保持圧に当接を確認するための圧力（新設セグメントを既設セグメントに片当たりさせた状態で新設セグメントが破損しない所望の圧力) を加えたものを用いることについて説明した。これら自重保持圧等の油圧条件値を、トンネルの勾配（ピッチング角) θに応じたｃｏｓθで除した値に補正することによって、エレクタのヨーイング方向の動きを勾配に対応させて制御することができる。ピッチング角は、トンネル掘削機におけるピッチ姿勢検出器の検出値を用いることができる。あるいはトンネル掘削機におけるピッチ姿勢検出器を用いずに、新たにピッチング角を検出する検出器を設けて、その検出器の検出値を用いることもできる。
【００２８】
以上の説明では、ヨーイング制御においてトンネルに勾配があるとセグメント保持圧がピッチング角にも影響されるので、ピッチング角に基づく補正をどのように行うかを説明した。
次に前後摺動方向の動きに関する制御についてみる。
【００２９】
セグメントを把持したエレクタがトンネルの真下の位置にある状態を考え、この条件においてトンネルが水平である場合を図６（ａ) に示す。トンネルが角度θの下り勾配である場合を図６（ｂ）に示す。
セグメント等の自重をＷとすると、勾配によってこのＷの分力が摺動方向に作用し、その摺動方向のカをＦ1 とすると、
Ｆ1 ＝Ｗｃｏｓθ
となる。
前述したとおり、前後摺動用の油圧シリンダには、新設セグメントＳ１を既設セグメントＳ２に押し当てた時にセグメントを壊さないように油圧に上限値が設けられており、この上限値を超えないように前後摺動シリンダへの制御出力値を制限している。この上限値に、トンネルの勾配（ピッチング角）θに応じた摺動方向分力Ｆ1 に対応する圧力を加減（登り勾配のときは加え、下り勾配の時は減ずる) して補正することにより、エレクタの前後摺動方向の動きを勾配に対応させて制御することができる。
【００３０】
補正式は理論的には上記のようになるが、θの関数として実測値などをもとに近似式として導き出せば、より実際の装置の特性に即したものとなり、より望ましい。
【００３１】
エレクタ制御装置について図７を用いて説明する。
まず予め基準のピッチング角（通常は０°) におけるエレクタの油圧アクチュエータである各油圧シリンダ（ヨーイングシリンダ１０，１０' 、前後摺動シリンダ、微旋回シリンダ) の油圧条件値を設定しておき、これを記憶部に記憶させておく。前後摺動、微旋回の各シリンダの油圧条件値は、前述したとおり、セグメントの破損を防止するために設ける油圧上限値である。ヨーイングシリンダ１０，１０' の油圧条件値は、自重保持圧、及び自重保持圧に当接を確認するための圧力を加えたもの（位置制御から圧力制御に切り替わる際の油圧条件値) であり、自重保持圧はエレクタの旋回角度によって異なるため、旋回角度毎に設定しておく。これら油圧条件値を設定するためには、エレクタを基準の旋回角度に設置した状態で実測して求めれば良い。
ピッチング角設定部には、トンネル掘削機又はエレクタに設けた姿勢検出器からのピッチング角が入力されるが、ピッチング角入力装置を設けて手入力によりピッチング角を設定するようにしても良い。
【００３２】
補正演算部では旋回角センサにより検出されるエレクタの旋回角度に応じて記憶部から油圧条件値を読み出し、読み出した油圧条件値を設定されたピッチング角を用いて補正する。補正の内容については前述した通りである。
各油圧シリンダの油圧は圧力検出器により検出されて制御部に入力される。制御部では油圧センサから入力される油圧と補正後の油圧条件値とに基づき、制御出力値を演算し、制御部にて油圧バルブの開口度を制御して油圧シリンダを動作させる。
【００３３】
次に、このエレクタ装置の制御方法について説明する。
図８に示すブロック線図を用いて、前後摺動方向、及びヨーイング方向の制御を行う方法について説明する。エレクタの粗位置決めが完了して、前後摺動、ヨーイング方向の制御を開始すると、まず、ステップＡにおいて、トンネル掘削機又はエレクタのピッチング角を取得するとともに、摺動シリンダ、ヨーイングシリンダ１０，１０' を制御するための条件となる油圧条件値（摺動シリンダの油圧上限値、自重保持圧、当接確認値) を呼び出してくる。
【００３４】
ステップＢでは、ピッチング角によって各油圧条件値を補正する演算を行う。その後ステップＣにおいて、ヨーイングの姿勢は保持したまま（位置制御の状態のまま) 、摺動シリンダの作動を開始し、新設セグメントの端面を既設セグメント端面に押し付ける動作が行われる。
ステップＤでは、ヨーイングシリンダの圧力を検出する。
摺動シリンダの圧力は常に補正後の油圧上限値を超えないようにその制御出力値が制御され続ける。
【００３５】
ステップＥにおいては、ステップＤで検出したヨーイングシリンダの圧力が、自重保持圧と当接薩認のための圧力を加えた値に対してピッチング角による補正を行って演算した値より大きいか否かを判定し、大きい場合にはヨーイングを圧力制御に切り換え（ステシプＦ) 、大きくない場合には位置制御の状態を維持する。
ここで圧力制御とは、ヨーイングシリンダ１０，１０' の圧力が補正後の自重保持圧となるように制御することであり、この状態で摺動シリンダを作動させ続けていけば、新設セグメントは、自重によって勝手に姿勢を変えることなく、既設セグメントの端面に倣ってヨーイングの修正と前後摺動方向の位置決めが行われることとなる。
【００３６】
ヨーイングシリンダ１０、１０’が圧力制御に切り替わることなく位置制御の状態のまま位置決めを完了するのは、ヨーイング方向のずれが最初からまったくなかった場合である。
【００３７】
なお、前述のように摺動シリンダはその圧力が常に補正後の油圧上限値を超えないようにその制御出力値を制御されながら作動し続けるため、ヨーイング修正と前後摺動方向の位置決めが完了した後も前後摺動シリンダは作動し続けることとなるが、摺動シリンダの油圧が上限値を超えた状態を維持したまま一定時間経過しても摺動シリンダの位置が変化しない（伸縮しない) 場合に摺動シリンダの動作を停止させる等の制御を行えばよい。
【００３８】
以上、摺動方向、ヨーイング方向の制御について説明してきたが、これに半径方向、ピッチング方向・ローリング方向の制御を加えてセグメントの位置決めを行い、最後にセグメント間をポルト等で締結して、セグメント組立の一連の作業が完了する。エレクタの、半径方向、ピッチング方向、ローリング方向の制御については、従来の制御と同様に行えば良く、またそれらの動作は前後摺動とヨーイング方向、及び旋回方向の位置決めに対し、先に行うことも後に行うこともあるいはそれらの間で行うことも可能であるが、先に行った方が望ましいことは前述したとおりである。
【００３９】
本案施例においては、ガイド１１を用いてセグメントの位置決めを全て自動で行うエレクタに本発明を適用した例を説明してきたが、ガイドはローリング、ピッチング、昇降方向の位置決めのために必要なものであり、摺動・旋回・ヨーイングの位置決めだけを考えた場合には必要のないものである。従って、本発明はガイドのないエレクタにも当然適用でき、手作業で位置決めを行うエレクタにも適用できる。すなわち油圧アクチュエータの油圧を予め設定した油圧条件値と比較することにより制御する構成を有するエレクタであれば、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エレクタの構成斜視図である。
【図２】セグメント組立装置の全体構成図である。
【図３】新設セグメントを既設セグメントの組立概略斜視図である。
【図４】新設セグメントの位置制御及び姿勢制御の説明図である。
【図５】ピッチング角と保持圧との関係を説明する図である。
【図６】制御圧とピッチング角との関係を説明する図である。
【図７】エレクタ制御装置の構成図である。
【図８】エレクタの制御ブロック図である。
【符号の説明】
１            エレクタ
２            支持フレーム
３            水平ボックス
４            旋回ボックス
５            ヨーイングボックス
６            ローリングボックス
７            ピッチングボックス
８            旋回リング
９            昇降ジャッキ
１０、１０'   ヨーイングシリンダ
１１          ガイド
Ｓ            セグメント
Ｓ１          新設セグメント
Ｓ２          既設セグメント
【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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