(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメント（７）の前端面に対して押付けられることにより表面に加わる押付力の違いを利用してシールドフレーム（１）の内周面（１３）とセグメント（７）の外周面（１４）との間のテールクリアランス（１２）を計測可能な感圧式テールクリアランス計測装置（１５）と、該感圧式テールクリアランス計測装置（１５）をセグメント（７）の前端面に対して押付可能な押付装置（１６）とを備え、前記感圧式テールクリアランス計測装置（１５）は、基板部（３３）の表面側に接着固定され圧力によって抵抗値が変化する多数枚の感圧ゴム（３４）から成る感圧部（３５）を有し、且つ該感圧部（３５）を構成する感圧ゴム（３４）のうち、シールドフレーム（１）の接線方向（４０）に隣接する感圧ゴム（３４）を、半径方向（２２）へピッチをずらせて接着したことを特徴とするシールド掘進機のテールクリアランス計測装置。
【請求項２】
押付装置（１６）と感圧式テールクリアランス計測装置（１５）との間に、感圧式テールクリアランス計測装置（１５）をシールドフレーム（１）の内周面（１３）に密着させるためのシールドフレーム密着機構（１９）を設けた請求項１記載のシールド掘進機のテールクリアランス計測装置。
【請求項３】
押付装置（１６）と感圧式テールクリアランス計測装置（１５）との間に、感圧式テールクリアランス計測装置（１５）のセグメント（７）の前端面に対する押付力を調整するための押付力調整装置（２７）を設けた請求項１又は２記載のシールド掘進機のテールクリアランス計測装置。
【請求項４】
感圧部（３５）を形成する基板部（３３）の裏面側にテールクリアランス（１２）を求めるための演算処理装置（３７）が取付けられた請求項１記載のシールド掘進機のテールクリアランス計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機のテールクリアランス計測装置に関するものであり、より詳しくは、テールクリアランスの計測を自動化し得るようにしたシールド掘進機のテールクリアランス計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土中にトンネルを掘るために、従来より、シールド掘進機が使われている。
【０００３】
該シールド掘進機は、図４に示すように、ほぼ円筒形をしたシールドフレーム１の先端面に円板状のカッタ２をモータなどの駆動装置３、ギヤ４，５などを介して回転自在に取付けて、カッタ２を回転させることにより、土を掘削するようにし、シールドフレーム１の内部に設けた図示しないセグメント組立装置により、カッタ２で掘削した掘削坑６内に円弧状をしたコンクリート製などのセグメント７を円形に組立てて、コンクリート製のトンネル８を構築させるようにし、更に、シールドフレーム１の内部に設けたシールドジャッキ９により、トンネル８の既設部分の先端に反力を支持させて、シールドフレーム１を推進させるようにしたものである。
【０００４】
尚、図中、１０はシールドジャッキ９のロッド部、１１はシールドジャッキ９のシュー部である。
【０００５】
上記シールド掘進機では、トンネル８或いは既設のセグメント７の外径が、シールドフレーム１の内径よりも僅かに小さくなるように設定して、シールドフレーム１と既設のセグメント７との間にクリアランス（テールクリアランス１２）を形成させ、以て、土圧などによってシールドフレーム１が変形したような場合や、組み立てたセグメント７が真円でなかったような場合や、カーブなどでシールドフレーム１が片側へ寄って行くような場合などに、シールドフレーム１がトンネル８或いは既設のセグメント７と干渉して掘進できなくなるようなことがないようにしている。
【０００６】
そして、掘進中に、テールクリアランス１２が許容値よりも小さくなったりした場合には、シールドフレーム１の向きを変えたり、通常のセグメント７とは異なる形状をしたセグメントを入れたりすることによって、テールクリアランス１２を調整し、許容値へと戻すようにしている。
【０００７】
従来、シールドフレーム１と既設のセグメント７との間のテールクリアランス１２の計測は、作業員が、物差しを使って手作業で上下左右の四点などを測るなどしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、物差しを使った手作業によるテールクリアランスの計測手段には、以下のような問題があった。
【０００９】
即ち、作業員が、物差しを使って手作業でテールクリアランス１２を計測するのは大変な作業であり、特に、近年のようにシールド掘進機が大径化すると、計測点へたどり着くだけでもかなりの時間を要してしまう。
【００１０】
又、物差しを使って手作業でテールクリアランス１２を計測する場合、テールクリアランス１２を常時監視し続けるようにすることは不可能であり、推進中のテールクリアランス１２の変化を連続的に監視するようなことはできなかった。
【００１１】
本発明は、上述の実情に鑑み、テールクリアランスの計測を自動化し得るようにしたシールド掘進機のテールクリアランス計測装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セグメント７の前端面に対して押付けられることにより表面に加わる押付力の違いを利用してシールドフレーム１の内周面１３とセグメント７の外周面１４との間のテールクリアランス１２を計測可能な感圧式テールクリアランス計測装置１５と、該感圧式テールクリアランス計測装置１５をセグメント７の前端面に対して押付可能な押付装置１６とを備え、前記感圧式テールクリアランス計測装置１５は、基板部３３の表面側に接着固定され圧力によって抵抗値が変化する多数枚の感圧ゴム３４から成る感圧部３５を有し、且つ該感圧部３５を構成する感圧ゴム３４のうち、シールドフレーム１の接線方向４０に隣接する感圧ゴム３４を、半径方向２２へピッチをずらせて接着したことを特徴とするシールド掘進機のテールクリアランス計測装置にかかるものである。
【００１３】
この場合において、押付装置１６と感圧式テールクリアランス計測装置１５との間に、感圧式テールクリアランス計測装置１５をシールドフレーム１の内周面１３に密着させるためのシールドフレーム密着機構１９を設けるようにしても良い。
【００１４】
又、押付装置１６と感圧式テールクリアランス計測装置１５との間に、感圧式テールクリアランス計測装置１５のセグメント７の前端面に対する押付力を調整するための押付力調整装置２７を設けるようにしても良い。
【００１７】
更に、感圧部３５を形成する基板部３３の裏面側にテールクリアランス１２を求めるための演算処理装置３７が取付けられるようにしても良い。
【００１８】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１９】
感圧式テールクリアランス計測装置１５を設けることにより、テールクリアランス１２の計測を自動化することができる。更に、シールドフレーム１の接線方向４０に隣接する感圧ゴム３４を、シールドフレーム１の半径方向２２へピッチをずらせて接着することにより、１ピッチ分ずつずれたデータが集められることとなるので、計測精度を高めることが可能になる。
【００２０】
又、押付装置１６に対して、感圧式テールクリアランス計測装置１５を取付けるようにしているので、取付けが簡単であり、しかも、シールドフレーム１に埋め込むなどの加工をせずに容易且つ任意の位置に取付けることが可能となり、取付けのためにシールドフレーム１に悪影響を与えることを防止することができる。
【００２１】
又、感圧式テールクリアランス計測装置１５をセグメント７の前端面に押付けさせることによって、テールクリアランス１２を計測させるようにしているので、計測手段としての確実性が高い。
【００２２】
又、既設のセグメント７の前に新たなセグメント７を組み入れるために押付装置１６を一時的に退避させる場合を除き、テールクリアランス１２を連続的に計測させ続けることが可能となる。
【００２３】
更に、感圧式テールクリアランス計測装置１５の計測部４２をパッケージ化するようにしているので、小型で且つ耐環境性に優れたものとすることができる。
【００２４】
又、計測部４２の内部に設けた演算処理装置３７でテールクリアランス１２を求めるところまで処理させるようにしているので、外部への信号線が簡略化されて故障の少ないものとすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００２６】
図１〜図３は、本発明の実施の形態の一例である。
【００２７】
シールド掘進機の基本的な構造については、図４と同様であるため、必要に応じて図４を参照するものとし、又、同一の部分については同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００２８】
本実施の形態は、セグメント７の前端面に対して押付けられることにより表面に加わる押付力の違いを利用してシールドフレーム１の内周面１３とセグメント７の外周面１４との間のテールクリアランス１２を計測可能な感圧式テールクリアランス計測装置１５と、該感圧式テールクリアランス計測装置１５をセグメント７の前端面に対して押付可能な押付装置１６とを備えたところにその特徴がある。
【００２９】
押付装置１６としては、専用のシリンダなどを新たにシールドフレーム１の内部に設けるようにしても良いが、既設のシールドジャッキ９をそのまま利用するようにすることもできる。
【００３０】
本実施の形態では、例えば、押付装置１６としてシールドジャッキ９を利用する場合には、シールドジャッキ９のロッド部１０（図では、ロッド部１０となっているが、シュー部１１としても良い）にクランプ１７を取付け、該クランプ１７からアーム部１８を延設し、アーム部１８の先端に、シールドジャッキ９のシュー部１１よりも僅かにセグメント７側へ突出するように前記感圧式テールクリアランス計測装置１５を取付けるようにする。
【００３１】
この際、アーム部１８と感圧式テールクリアランス計測装置１５との間に、感圧式テールクリアランス計測装置１５をシールドフレーム１の内周面１３に密着させるためのシールドフレーム密着機構１９を設けても良い。
【００３２】
該シールドフレーム密着機構１９は、例えば、前記アーム部１８の先端に、位置調整板２０を介して位置調整可能に取付けられた軸支持部２１と、軸支持部２１にシールドフレーム１のほぼ半径方向２２へスライド可能に挿通支持されたガイド軸２３と、ガイド軸２３の両端部をブラケット２４を介して保持する支持板２５と、ガイド軸２３と軸支持部２１との間に介装された、ガイド軸２３及び支持板２５をシールドフレーム１側へ付勢するバネなどの弾性体２６とによって構成される。
【００３３】
又、押付装置１６としてシールドジャッキ９を利用する場合には、押付装置１６と感圧式テールクリアランス計測装置１５との間（図では、シールドフレーム密着機構１９と感圧式テールクリアランス計測装置１５との間となっている）に、感圧式テールクリアランス計測装置１５のセグメント７の前端面に対する押付力を調整するための押付力調整装置２７を設けるようにしても良い。
【００３４】
該押付力調整装置２７は、図１に示すように、シールドフレーム密着機構１９の支持板２５に取付けられたコ字状のブラケット２８と、コ字状のブラケット２８に移動自在に挿通され、先端に感圧式テールクリアランス計測装置１５を取付けられた、シールドフレーム１の前後方向２９へ延びる支持ロッド３０と、支持ロッド３０の外周に設けられたフランジ３１及びコ字状のブラケット２８との間に介装された、感圧式テールクリアランス計測装置１５のセグメント７の前端面に対する押付力を所望の大きさに設定するためのバネなどの弾性体３２とによって構成される。
【００３５】
そして、前記感圧式テールクリアランス計測装置１５は、例えば、図３に示すように、両面に配線パターンが描かれたプリント基板などの基板部３３と、基板部３３の表面側に接着固定された、圧力によって抵抗値が変化する多数枚の感圧ゴム３４から成る感圧部３５と、基板部３３の裏面側に取付けられた電源３６や演算処理装置３７などの電子部品類と、基板部３３の裏面側を保護するケーシング３８とによって計測部４２を構成し、更に、計測部４２から外部へ延びる信号線４１の先端に表示部３９や図示しない操作部などが接続されている。
【００３６】
ここで、感圧部３５を構成する感圧ゴム３４は、例えば、一枚が数ｍｍから５ｍｍ角程度の大きさものであり、これらを基板部３３の表面全面を覆うように、シールドフレーム１の接線方向４０や半径方向２２へ詰めて貼り付けるようにするが、この際、図２に示すように、シールドフレーム１の接線方向４０に隣接する感圧ゴム３４を、得ようとする計測精度の分だけ半径方向２２へピッチをずらせて接着するようにする。
【００３７】
尚、感圧部３５の周囲や各感圧ゴム３４の間にシリコンゴムなどのシール材を充填したり、感圧式テールクリアランス計測装置１５全体或いは感圧部３５を薄い耐水性のシート材で包囲するなどして、耐環境性を高めるようにしても良い。
【００３８】
又、感圧部３５は、感圧ゴム３４に替えて小型のスイッチを多数取付けることによりスイッチのＯＮ−ＯＦＦパターンでテールクリアランス１２を計測させるようにしたり、タッチパネルのような感圧パネルを用いてテールクリアランス１２を計測させるようにしたりしても良い。
【００３９】
次に、作動について説明する。
【００４０】
シールド掘進機が掘削しつつトンネルを構築して行く過程については図４の場合と同様なので説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態では、シールドフレーム１の内周面１３と既設のセグメント７の外周面１４との間のテールクリアランス１２を測定するに際し、図示しないシリンダなどを押付装置１６としている場合には、上記シリンダを伸長動させて、シリンダなどの押付装置１６にクランプ１７及びアーム部１８などを介して取付けられた感圧式テールクリアランス計測装置１５を既設のセグメント７の前端部へ押付けさせる。
【００４２】
又、押付装置１６として、既設のシールドジャッキ９をそのまま利用している場合には、シールドジャッキ９は、通常、伸長状態にして既設のセグメント７の前端部に反力を支持させるようにしているため、シールドジャッキ９の使用によって、自然に、シールドジャッキ９にセットされた感圧式テールクリアランス計測装置１５が既設のセグメント７の前端部に押付けられた状態となるので、この操作は必要ない。
【００４３】
このように、感圧式テールクリアランス計測装置１５が既設のセグメント７の前端部に押付けられた状態では、同時に、アーム部１８と感圧式テールクリアランス計測装置１５との間に設けられたシールドフレーム密着機構１９が機能し、感圧式テールクリアランス計測装置１５がシールドフレーム１の内周面１３に密着される。
【００４４】
即ち、前記アーム部１８の先端に位置調整板２０を介して位置調整可能に取付けられた軸支持部２１と、軸支持部２１にシールドフレーム１のほぼ半径方向２２へスライド可能に挿通支持されたガイド軸２３との間に介装されたバネなどの弾性体２６が、ガイド軸２３及び支持板２５をシールドフレーム１側へ付勢することにより、支持板２５を介して取付けられた感圧式テールクリアランス計測装置１５のケーシング３８がシールドフレーム１の内周面１３に密着されることになる。
【００４５】
このように、感圧式テールクリアランス計測装置１５がシールドフレーム１の内周面１３に密着されることによって、計測の原点の位置が常に一定に保たれることとなり、計測の精度が確保されるようになる。
【００４６】
そして、計測の原点の位置が一定に保たれた状態で、既設のセグメント７の前端部に押付けられた感圧式テールクリアランス計測装置１５により、テールクリアランス１２が計測される。
【００４７】
即ち、感圧式テールクリアランス計測装置１５は、表面の感圧部３５に感圧ゴム３４が多数枚接着されているので、既設のセグメント７の前端部に押付けられた時に、既設のセグメント７の前端部に押付けられた部分の感圧部３５の抵抗値が変化され、部分的な電位の変化が発生されることになる。又、テールクリアランス１２の部分にあって押付力を受けなかった感圧部３５の抵抗値は変化されず、電位の変化が生じないこととなる。この電位が変化する部分と電位が変化しない部分の境界位置を演算処理装置３７に処理させることにより、テールクリアランス１２が得られる。演算処理装置３７による処理に際しては、データを正規化したり、しきい値などとの比較を行わせるようにしても良い。こうして得られたテールクリアランス１２は、信号線４１を介して外部へ取り出され、信号線４１の先端に接続された表示部３９に表示される。
【００４８】
この際、シールドフレーム１の接線方向４０に隣接する感圧ゴム３４を、シールドフレーム１の半径方向２２へピッチをずらせて接着するようにすることにより、１ピッチ分ずつずれたデータが集められることとなるので、計測精度を高めることが可能となる。
【００４９】
又、感圧部３５の周囲や各感圧ゴム３４の間にシリコンゴムなどのシール材を充填したり、感圧式テールクリアランス計測装置１５全体あるいは感圧部３５の表面を薄い耐水性を有するシート材で包囲するなどにより、耐環境性を高めることが可能となる。
【００５０】
更に、感圧部３５は、感圧ゴム３４に替えて小型のスイッチを多数取付けることによりスイッチのＯＮ−ＯＦＦパターンでテールクリアランス１２を計測させるようにしたり、タッチパネルのような感圧パネルを用いてテールクリアランス１２を計測させるようにしたりすることができる。
【００５１】
又、押付装置１６としてシールドジャッキ９を利用する場合などに、押付装置１６と感圧式テールクリアランス計測装置１５との間（図では、シールドフレーム密着機構１９と感圧式テールクリアランス計測装置１５との間となっている）に押付力調整装置２７を設けて、支持ロッド３０の外周に設けられたフランジ３１及びコ字状のブラケット２８との間に介装されたバネなどの弾性体３２で感圧式テールクリアランス計測装置１５のセグメント７の前端面に対する押付力を調整させるようにすることにより、シールドジャッキ９によるセグメント７の前端面への支持荷重に拘わらず、感圧式テールクリアランス計測装置１５のセグメント７の前端面への押付力を一定とすることができる。
【００５２】
尚、押付装置１６として専用のシリンダなどを設けた場合には、押付装置１６自体によって押付力を調整させることができるので、押付力調整装置２７は特に設ける必要はない。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、感圧式テールクリアランス計測装置１５を設けることにより、テールクリアランス１２の計測を自動化することができる。更に、シールドフレーム１の接線方向４０に隣接する感圧ゴム３４を、シールドフレーム１の半径方向２２へピッチをずらせて接着することにより、１ピッチ分ずつずれたデータが集められることとなるので、計測精度を高めることが可能になる。
【００５４】
又、既設のシールドジャッキ９や図示しないシリンダなどの押付装置１６に、クランプ１７及びアーム部１８などを介して感圧式テールクリアランス計測装置１５を取付けるようにしているので、取付けが簡単であり、しかも、シールドフレーム１に埋め込むなどの加工をせずに容易且つ任意の位置に取付けることが可能となり、取付けのためにシールドフレーム１に悪影響を与えることを防止することができる。
【００５５】
又、感圧式テールクリアランス計測装置１５をセグメント７の前端面に押付けさせることにより、テールクリアランス１２を計測させるようにしているので、計測手段としての確実性が高い。
【００５６】
又、既設のセグメント７の前に新たなセグメント７を組み入れるためにシールドジャッキ９や図示しないシリンダなどの押付装置１６を一時的に退避させる場合を除き、テールクリアランス１２を連続的に計測させ続けることが可能となる。
【００５７】
更に、感圧式テールクリアランス計測装置１５を計測部４２と表示部３９に分けて、計測部４２をパッケージ化するようにしているので、小型で且つ耐環境性に優れたものとすることができる。又、計測部４２の内部に設けた演算処理装置３７でテールクリアランス１２を求めるところまで処理させるようにしているので、外部への信号線４１が簡略化されて故障の少ないものとすることができる。
【００５８】
尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限定されるものではなく、感圧部３５の構成や演算処理装置３７における処理の仕方は任意であること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシールド掘進機のテールクリアランス計測装置によれば、テールクリアランスの計測を自動化することができ、更に、シールドフレーム１の接線方向４０に隣接する感圧ゴム３４を、シールドフレーム１の半径方向２２へピッチをずらせて接着することにより、１ピッチ分ずつずれたデータが集められることとなるので、計測精度を高めることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の部分拡大側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】従来例の概略側方断面図である。
【符号の説明】
１    シールドフレーム
７    セグメント
１２  テールクリアランス
１３  内周面
１４  外周面
１５  感圧式テールクリアランス計測装置
１６  押付装置
１９  シールドフレーム密着機構
２２  半径方向
２７  押付力調整装置
３３  基板部
３４  感圧ゴム
３５  感圧部
３７  演算処理装置
３８  ケーシング
４０  接線方向
４２  計測部
【図１】
0003882286.tif 000002
【図２】
0003882286.tif 000003
【図３】
0003882286.tif 000004
【図４】
0003882286.tif 000005