(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキンプレートと、該スキンプレートの前面に設けられたカッターと、前記スキンプレートに取り付けられてトンネルのうち既に覆工された部分から反力を取って前記スキンプレートを前方に推進させるための複数のシールドジャッキとを有するシールド機本体と、
該シールド機本体の動作を制御する制御装置とを備え、
前記複数のシールドジャッキのうちの一部は、取るべき反力の向きを前記トンネルの周方向に調整可能な修正ジャッキとして形成され、
前記シールド機本体には、該シールド機本体の中心軸線周りの回転角を検知するためのローリングセンサが備えられ、
前記制御装置は、前記ローリングセンサからの出力に基づき、前記修正ジャッキにおいて取るべき反力の向きを決定する修正ジャッキ制御情報手段を有し、
前記シールド機本体には、該シールド機本体の掘進方向および掘進距離を検知する掘進位置検知装置が設けられ、
前記制御装置は、前記掘進位置検知装置からの出力に基づいて前記シールド機本体の位置を演算する位置解析演算手段と、該位置解析演算手段からの出力およびあらかじめ記憶された前記トンネルの計画線形を比較して、前記シールド機本体が前記計画線形に沿って推進するのに必要な推進力およびその向きを算出する自動方向制御手段と、該自動方向制御手段の出力に基づき、使用すべき前記シールドジャッキの数および位置ならびにその反力を特定するジャッキパターン推論手段とを備え、
前記修正ジャッキ制御情報手段は、前記ローリングセンサから出力される前記回転角の絶対値が第一の所定値以上となった場合に、その演算結果を、前記ジャッキパターン推論手段に出力する構成とされ、
なおかつ、この場合に、前記ジャッキパターン推論手段は、修正ジャッキ制御情報手段の演算結果および前記自動方向制御出力手段からの出力の双方を満たすように、使用すべき前記シールドジャッキの数および位置ならびにその反力を特定することを特徴とするシールド掘削機。
【請求項２】
請求項１記載のシールド掘削機であって、
前記修正ジャッキが複数備えられ、
前記修正ジャッキ制御情報手段は、前記ローリングセンサからの出力に応じて、前記修正ジャッキのうち反力の向きを調整すべきものの数および位置を特定することを特徴とするシールド掘削機。
【請求項３】
請求項１または２記載のシールド掘削機であって、
前記カッターは、前記シールド機本体の中心軸線から外周方向に離間する方向の端部に、同方向に出没自在なコピーカッタを有し、
前記制御装置は、前記ローリングセンサからの出力に応じて、前記シールド機本体の外周の地盤のうち、前記コピーカッタを用いて掘削すべき領域を決定するコピーカッタ情報手段を備えていることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項４】
請求項２または３記載のシールド掘削機であって、前記シールド機本体には、該シールド機本体の掘進方向および掘進距離を検知する掘進位置検知装置が設けられ、
前記制御装置は、前記掘進位置検知装置からの出力に基づいて前記シールド機本体の位置を演算する位置解析演算手段を備えて構成され、
前記修正ジャッキ制御情報手段は、演算された前記シールド機本体の位置とあらかじめ記憶された前記トンネルの計画線形との相対位置に基づいて、前記修正ジャッキのうち反力の向きを調整すべきものの数および位置を特定するとともに、その取るべき反力の向きを決定することを特徴とするシールド掘削機。
【請求項５】
請求項４記載のシールド掘削機であって、
前記コピーカッタ情報手段は、前記相対位置に基づいて、前記シールド機本体の外周の地盤のうち、前記コピーカッタを用いて掘削すべき領域を決定することを特徴とするシールド掘削機。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のシールド掘削機であって、
前記ジャッキパターン推論手段は、前記ローリングセンサから出力される前記回転角の絶対値が前記第一の所定値を超える前記第二の所定値以上となった場合に、修正ジャッキ制御情報手段の演算結果のみが満たされるように、使用すべきシールドジャッキの数および位置ならびにその反力を特定する構成とすることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のシールド掘削機であって、
前記制御装置には、前記修正ジャッキ制御情報手段および前記コピーカッタ情報手段の動作を制御するローリング制御手段が設けられ、
該ローリング制御手段は、所定のデータテーブルに基づき、前記回転角の絶対値に応じて、前記修正ジャッキ制御情報手段および前記コピーカッタ情報手段の動作の可否を決定するものであることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項８】
請求項７記載のシールド掘削機であって、
前記ローリング制御手段は、前記回転角の変化率に応じて、前記修正ジャッキ制御情報手段および前記コピーカッタ情報手段の動作の可否を決定するものであることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のシールド掘削機であって、前記シールド機本体は、多連形シールド機であることを特徴とするシールド掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中にトンネルを構築する際に用いられるシールド掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、この種のシールド掘削機は、スキンプレートと、スキンプレートの前面に設けられたカッターと、スキンプレートに取り付けられてトンネルのうち既に覆工されたセグメント等から反力を取りスキンプレートを前方に推進させるための複数のシールドジャッキとを有するものが一般的である。また、スキンプレートの形状としては、円筒形のものが最も多く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、複数のトンネルを互いにラップさせて同時に掘削することが可能な多連形シールド機が採用されるようになってきている。このような多連形シールド機は、複数のトンネルを独立して掘削する場合に比較して、地下占有面積が小さく、不要断面が少ないとともに、複数本のトンネルを同時に掘削できるため、経済性に優れている。
【０００４】
こうした多連形シールド機では、その性質上、掘進方向の断面が軸対称とならないので、トンネル掘進時に、その掘進方向の軸周りに生じる回転変位（ローリング）の制御が非常に重要となる。
【０００５】
一般の円形断面のシールド機においては、ローリングが生じた場合には、カッターを逆転させることにより姿勢を立て直すことが可能であるが、これに対し、多連形シールド機は、複数のカッターが設けられていることが一般的であり、なおかつ、構造上これらのカッターを互いに反対に回転させるようになっているために、カッターを逆転することによって姿勢を立て直すことが困難である。
【０００６】
このため、シールドジャッキより得る反力を偏向させて、シールド機に回転力を与えたり、あるいは、コピーカッタの使用によりシールド機の姿勢を制御するようにしているが、これらの制御は、全てオペレータの判断によって手動で行われるため、操作時期や操作量等はオペレータの経験や感覚に頼っていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、ローリングに対する姿勢の制御を合理的に行うことができるような、シールド掘削機を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては以下の手段を採用した。
請求項１記載の発明は、スキンプレートと、該スキンプレートの前面に設けられたカッターと、前記スキンプレートに取り付けられてトンネルのうち既に覆工された部分から反力を取って前記スキンプレートを前方に推進させるための複数のシールドジャッキとを有するシールド機本体と、
該シールド機本体の動作を制御する制御装置とを備え、
前記複数のシールドジャッキのうちの一部は、取るべき反力の向きを前記トンネルの周方向に調整可能な修正ジャッキとして形成され、
前記シールド機本体には、該シールド機本体の中心軸線周りの回転角を検知するためのローリングセンサが備えられ、
前記制御装置は、前記ローリングセンサからの出力に基づき、前記修正ジャッキにおいて取るべき反力の向きを決定する修正ジャッキ制御情報手段を有し、
前記シールド機本体には、該シールド機本体の掘進方向および掘進距離を検知する掘進位置検知装置が設けられ、
前記制御装置は、前記掘進位置検知装置からの出力に基づいて前記シールド機本体の位置を演算する位置解析演算手段と、該位置解析演算手段からの出力およびあらかじめ記憶された前記トンネルの計画線形を比較して、前記シールド機本体が前記計画線形に沿って推進するのに必要な推進力およびその向きを算出する自動方向制御手段と、該自動方向制御手段の出力に基づき、使用すべき前記シールドジャッキの数および位置ならびにその反力を特定するジャッキパターン推論手段とを備え、
前記修正ジャッキ制御情報手段は、前記ローリングセンサから出力される前記回転角の絶対値が第一の所定値以上となった場合に、その演算結果を、前記ジャッキパターン推論手段に出力する構成とされ、
なおかつ、この場合に、前記ジャッキパターン推論手段は、修正ジャッキ制御情報手段の演算結果および前記自動方向制御出力手段からの出力の双方を満たすように、使用すべき前記シールドジャッキの数および位置ならびにその反力を特定することを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のシールド掘削機であって、
前記修正ジャッキが複数備えられ、
前記修正ジャッキ制御情報手段は、前記ローリングセンサからの出力に応じて、前記修正ジャッキのうち反力の向きを調整すべきものの数および位置を特定することを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のシールド掘削機であって、
前記カッターは、前記シールド機本体の中心軸線から外周方向に離間する方向の端部に、同方向に出没自在なコピーカッタを有し、
前記制御装置は、前記ローリングセンサからの出力に応じて、前記シールド機本体の外周の地盤のうち、前記コピーカッタを用いて掘削すべき領域を決定するコピーカッタ情報手段を備えていることを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載のシールド掘削機であって、前記シールド機本体には、該シールド機本体の掘進方向および掘進距離を検知する掘進位置検知装置が設けられ、
前記制御装置は、前記掘進位置検知装置からの出力に基づいて前記シールド機本体の位置を演算する位置解析演算手段を備えて構成され、
前記修正ジャッキ制御情報手段は、演算された前記シールド機本体の位置とあらかじめ記憶された前記トンネルの計画線形との相対位置に基づいて、前記修正ジャッキのうち反力の向きを調整すべきものの数および位置を特定するとともに、その取るべき反力の向きを決定することを特徴としている。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のシールド掘削機であって、
前記コピーカッタ情報手段は、前記相対位置に基づいて、前記シールド機本体の外周の地盤のうち、前記コピーカッタを用いて掘削すべき領域を決定することを特徴としている。
【００１４】
請求項6記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載のシールド掘削機であって、
前記ジャッキパターン推論手段は、前記ローリングセンサから出力される前記回転角の絶対値が前記第一の所定値を超える前記第二の所定値以上となった場合に、修正ジャッキ制御情報手段の演算結果のみが満たされるように、使用すべきシールドジャッキの数および位置ならびにその反力を特定する構成とすることを特徴としている。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載のシールド掘削機であって、
前記制御装置には、前記修正ジャッキ制御情報手段および前記コピーカッタ情報手段の動作を制御するローリング制御手段が設けられ、
該ローリング制御手段は、所定のデータテーブルに基づき、前記回転角の絶対値に応じて、前記修正ジャッキ制御情報手段および前記コピーカッタ情報手段の動作の可否を決定するものであることを特徴としている。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項７記載のシールド掘削機であって、
前記ローリング制御手段は、前記回転角の変化率に応じて、前記修正ジャッキ制御情報手段および前記コピーカッタ情報手段の動作の可否を決定するものであることを特徴としている。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載のシールド掘削機であって、前記シールド機本体は、多連形シールド機であることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態を示す図であり、図中、符号１はシールド掘削機を示す。図中に示すように、このシールド掘削機１は、地盤中に実際にトンネルを掘削するためのシールド機本体２と、このシールド機本体２の動作を制御する制御装置３を備えた構成となっている。
【００１９】
シールド機本体２は、スキンプレート４と、スキンプレート４の前面に設けられたカッター５と、スキンプレート４に取り付けられて、既に覆工されたトンネルのセグメント７から反力を取ってスキンプレート４を前方に推進させるための複数のシールドジャッキ８とを有している。
【００２０】
図２に、このシールド機本体２を前方（図１中Ａ方向）から見た際の状態を示す。図中に示すように、このシールド機本体２は、一対の円筒形状の一部を互いに重合させた形状のＤＯＴ(Double O-Tube)型のシールド機として形成されており、スキンプレート４の前面に、一対の十字形状のカッター５，５を備えた構成となっている。これらカッター５，５は、図１に示したように、シールド機本体２をその側面から見た場合には、同一位置に位置するように設けられており、なおかつ、図２に示すように、互いの干渉を避けるために、回転角を４５°互いにずらせて配置されている。
【００２１】
また、各カッター５におけるシールド機本体２の外周方向の端部５ａの一部には、コピーカッタ９が設けられている。このコピーカッタ９は、カッター５の端部５ａからシールド機本体２の外周方向に向けて出没自在に設けられている。
【００２２】
また、このシールド機本体２には、図３に示すように、スキンプレート４に沿って合計３２箇所にシールドジャッキ８が設けられている。そして、これらシールドジャッキ８のうち、シールド機本体２の左右部分に位置する四本ずつのシールドジャッキ８が、取るべき反力の向きをスキンプレート４に沿って（掘削すべきトンネルの周方向に）調整可能な修正ジャッキ８Ａとして形成されている。この修正ジャッキ８Ａは、スキンプレート４に対する取付部分が、スキンプレート４の断面の長軸方向（図３中Ｂ方向）の軸を中心として回動可能なピン結合（図示略）とされ、また、修正ジャッキ８Ａ自体を偏向させるためのアクチュエータ（図示略）を備えた構成となっている。そして、このアクチュエータを起動させることにより、取るべき反力の向きをスキンプレート４に沿った上下方向に偏向させることが可能となっている。
【００２３】
一方、図１に示すように、シールド機本体２の内部には、自動測量装置１１、ジャイロスコープ１２、ローリングセンサ１３、および、テールクリアランスセンサ１４が設けられている。
【００２４】
これらのうち、自動測量装置１１は、レーザ自動測量等により、シールド機本体２によるトンネルの掘進距離を検知可能とされている。また、ジャイロスコープ１２は、シールド機本体２の掘進方向を逐次検知可能とされている。また、ローリングセンサ１３は、図３に示すように、シールド機本体１の左右両端に設けられるとともに、互いに接続管１５により連絡された構成となっており、その内部に注入された液体の水位差によって、シールド機本体２の中心軸ＣＡに関する回転角（ローリング値）を検知可能となっている。また、テールクリアランスセンサ１４は、図１中に示すように、スキンプレート４の後端部に設けられて、スキンプレート４と覆工されたセグメント７との間のクリアランス値を検知可能とされている。
【００２５】
さらに、図１中に示すように、シールド機本体２内には、各シールドジャッキ８のうち、修正ジャッキ８Ａ以外のものに対してそれぞれ設けられて、その動作を制御するジャッキ制御部１６と、各修正ジャッキ８Ａに対してそれぞれ設けられて修正ジャッキ８Ａの動作を制御する修正ジャッキ制御部１７と、カッター５を回転駆動させるためのカッタ駆動装置１８を制御するカッタ駆動装置制御部１９と、コピーカッタ９の動作を制御するためのコピーカッタ制御部２０とが設置されている。
【００２６】
これらの自動測量装置１１、ジャイロスコープ１２、ローリングセンサ１３、テールクリアランスセンサ１４、および、ジャッキ制御部１６、修正ジャッキ制御部１７、カッタ駆動装置制御部１９、コピーカッタ制御部２０は、それぞれ、制御装置３に対して接続されている。これをより詳細に示したのが、図４である。図４に示すように、自動測量装置１１により検出されたトンネルの掘進距離、ジャイロスコープ１２により検出されたトンネルの掘進方向、ローリングセンサ１３により検出されたローリング値、テールクリアランスセンサ１４により検出されたセグメント７とスキンプレート４とのクリアランス値は、まず、制御装置３における位置解析演算手段２２に入力される。
【００２７】
位置解析演算手段２２では、自動測量装置１１およびジャイロスコープ１２の検出結果に基づいて、シールド機本体２の現在位置を演算するようになっており、また、演算した現在位置を、ローリング値、シールド機本体２のテールにおけるクリアランス値とともに、ローリング制御手段２３および自動方向制御手段２４に出力するようになっている。
【００２８】
ローリング制御手段２３は、後述する所定のデータテーブルに基づき、位置解析演算手段２２から入力されるローリング値の絶対値に応じて、以下に説明する修正ジャッキ制御情報手段２５およびコピーカッタ情報手段２６の動作の可否を決定する。
【００２９】
修正ジャッキ制御情報手段２５は、ローリング制御手段２３からの出力に応じて修正ジャッキ８Ａのうち、反力の向きを調整すべきものの数および位置ならびに反力の調整方向を決定する。また、コピーカッタ情報手段２６は、ローリング制御手段２３からの出力に応じて、シールド機本体２の外周の地盤のうち、コピーカッタ９を用いて掘削すべき領域を決定する。
【００３０】
一方、自動方向制御手段２４は、図示しない記憶手段においてあらかじめ記憶されたシールド掘削機１により構築すべきトンネルの計画線形と、位置解析演算手段２２からの出力とを比較することにより、シールド機本体２がトンネルの計画線形に沿って推進するのに必要な推進力およびその向きを算出するためのものである。
【００３１】
この自動方向制御手段２４における演算結果は、ジャッキパターン推論手段２７に入力される。このジャッキパターン推論手段２７は、自動方向制御手段２４の出力に基づき、使用すべきシールドジャッキ８の数および位置ならびにその反力を特定する。なお、後述するように、このジャッキパターン推論手段２７に対しては、ローリングセンサ１３から出力されたローリング値の絶対値が所定の値以上となった場合に、修正ジャッキ制御情報手段２５の演算結果が併せて入力されるようになっており、この場合に、ジャッキパターン推論手段２７は、修正ジャッキ制御情報手段２５の演算結果および自動方向制御出力手段２４からの出力の双方を満たすように、使用すべき前記シールドジャッキ８の数および位置ならびにその反力を特定するようになっている。
【００３２】
また、制御装置３には、マシン操作盤２８を通じてオペレータが操作可能な手動方向制御手段２９が備えられている。この手動方向制御手段２９は、位置解析演算手段２２により演算されたシールド機本体２の現在位置と、図示しない記憶手段に記憶された構築すべきトンネルの計画線形との関係や、ローリングセンサ１３から出力されたローリング値等を参照しながらオペレータが手動でシールド機本体２の動作を制御するためのものである。
【００３３】
修正ジャッキ制御情報手段２５、コピーカッタ情報手段２６、ジャッキパターン推論手段２７、および手動方向制御手段２９からの出力は、情報出力手段３０に入力される。そして、この情報出力手段３０から、ジャッキ制御部１６、修正ジャッキ制御部１７、カッタ駆動装置制御部１９、コピーカッタ制御部２０に対して、各演算結果が出力されることにより、シールドジャッキ８、修正ジャッキ８Ａ、カッター５、およびコピーカッタ８の動作が制御されるようになっている。
【００３４】
次に、シールド掘削機１によるトンネルの掘削時における、制御装置３の処理の詳細を説明する。
ローリングセンサ１３において、シールド機本体２のローリング値として所定の値が検出されると、このローリング値は、位置解析演算手段２２を通じてローリング制御手段２３に出力される。
【００３５】
ここで、ローリング制御手段２３は、ローリング値に対応した制御レベルを決定するための図５のようなデータテーブルを有している。なお、図５のデータテーブルにおいて、制御レベルの判断のために設定したローリング値の閾値を図６に示す。
【００３６】
これら図５および図６に示すように、ローリング制御手段２３は、ローリング値：Ｒの絶対値が、管理基準閾値：ＤＭ（第一の所定値）の範囲内、すなわち、ＤＭ＿Ｌ≦Ｒ≦ＤＭ＿Ｒである場合には、制御レベルを「０」に設定する。また、ローリング制御手段２３は、ローリング値Ｒの絶対値が管理基準閾値：ＤＭ（第一の所定値）を超えた場合、すなわち、Ｃ１Ｐ２＿Ｌ≦Ｒ≦ＤＭ＿Ｌ、または、ＤＭ＿Ｒ≦Ｒ≦Ｃ１Ｐ２＿Ｒの場合となった場合には、制御レベルを「１」に設定する。そして、さらにローリング値Ｒの絶対値が拡大して、Ｃ１Ｐ２（第二の所定値）を超えた場合、すなわち、Ｃ２Ｐ２＿Ｌ≦Ｒ≦Ｃ１Ｐ２＿Ｌ、または、Ｃ１Ｐ２＿Ｒ≦Ｒ≦Ｃ２Ｐ２＿Ｒとなった場合には、ローリング制御手段２３は、制御レベルを「２」に設定する。
【００３７】
なお、ローリング値Ｒの絶対値がさらに拡大して、Ｒ≦Ｃ２Ｐ２＿ＬまたはＲ≧Ｃ２Ｐ２＿Ｒとなった場合には、ローリング制御は、手動方向制御手段２９による手動制御に切り換えられる。また、制御レベルを「２」から「０」にまで戻す際には、図５の右端欄に示すように、制御レベル「２」の状態を維持したまま、ローリング制御を行い、ローリング値ＲがＤＭ＿Ｌ≦Ｒ≦ＤＭ＿Ｒとなるまで、これを継続する。
【００３８】
以上のような、ローリング制御手段２３による制御レベルの決定の概念をまとめたのが図７である。図中に示すように、ローリング値の絶対値が増加するに従って、制御レベルは「０」→「１」→「２」に切り換えられ、さらにローリング値の絶対値が拡大した場合には、ローリング制御が手動制御に切り換えられる。
また、ローリング値の絶対値を減少させる際には、制御レベル「０」の領域にローリング値が減少するまで、同一の制御レベルが維持される。
なお、制御レベル移行の際には、図８に示すように、マシン操作盤において警報表示がなされるとともに、制御レベルに応じて自動移行または実行指令待機状態が選択される。
【００３９】
次に、各制御モードの内容を説明する。
［制御レベル０］
ローリング制御手段２３において、制御レベルが「０」に設定された場合（ＤＭ＿Ｌ≦Ｒ≦ＤＭ＿Ｒの場合）には、ローリング制御手段２３は、コピーカッタ情報手段２６および修正ジャッキ情報手段２５を動作させないようにする。具体的には、ローリング制御手段２３が、コピーカッタ情報手段２６および修正ジャッキ情報手段２５に対して制御レベル：「０」を出力すると、コピーカッタ情報手段２６および修正ジャッキ情報手段２５はその処理を行わず、これにより、ジャッキパターン推論手段２７には、自動方向制御手段２４からの出力のみが入力されることとなる。
【００４０】
したがって、ジャッキパターン推論手段２７は、ジャッキパターン（使用すべきジャッキの数、位置、反力）の推論を、自動方向制御手段２４の出力にのみ基づいて行う。そして、このジャッキパターン推論手段２７の演算結果が、情報出力手段３０を介して、ジャッキ制御部１６および修正ジャッキ制御部１７に出力され、これに基づいて、シールドジャッキ８および修正ジャッキ８Ａが駆動されることにより、シールド機本体２は、自動方向制御に必要な所望の推進力を得ることができ、また、設計トンネルの計画線形に沿って掘進が行われることとなる。また、この場合、修正ジャッキ８Ａは、通常のシールドジャッキ８として用いられることとなり、その反力を偏向させた状態では用いられない。また、コピーカッタ９は、カッター５に収納された状態とされたままの状態とされる。
【００４１】
［制御レベル１］
ローリング値：Ｒが、Ｃ１Ｐ２＿Ｌ≦Ｒ≦ＤＭ＿Ｌ、または、ＤＭ＿Ｒ≦Ｒ≦Ｃ１Ｐ２＿Ｒの範囲となった場合には、ローリング制御手段２３は、制御レベルを「１」に設定する。なお、図６に示すように、この制御レベル１の範囲は、それぞれ、Ｃ１Ｐ１＿Ｌ≦Ｒ≦ＤＭ＿ＬとＣ１Ｐ２＿Ｌ≦Ｒ≦Ｃ１Ｐ１＿Ｌとの範囲、またはＤＭ＿Ｒ≦Ｒ≦Ｃ１Ｐ１＿ＲとＣ１Ｐ１＿Ｒ≦Ｒ≦Ｃ１Ｐ２＿Ｒの範囲に分割され、それぞれが制御レベル１のフェーズ１またはフェーズ２として設定される。さらに、制御レベル１のフェイズ１は、図９に示すように、さらに大、中、小の三段階に分割されている。
【００４２】
（フェーズ１の場合）
この場合、ローリング制御手段２３から、制御レベル：「１」、フェーズ：「１」の「大（または中または小）」が修正ジャッキ情報手段２５に出力される。これを受けて、修正ジャッキ制御情報手段２５は、図１０のようなデータテーブルに基づき、ローリング値、および、シールド機本体２の中心軸線ＣＡ（図３参照）の垂直偏差に対応した所定の修正ジャッキ８Ａの制御パターンを選択する。
【００４３】
図１０において、「垂直偏差」は、シールド機本体２の中心軸線ＣＡがトンネルの計画線形の中心軸線に比較して上方（＋）にあるか、もしくは下方（−）にあるか、または同位置（０）にあるかを表す。この垂直偏差は、位置解析演算手段２２において、シールド機本体２２の中心軸ＣＡと、あらかじめ記憶された構築すべきトンネルの計画線形の中心軸ＣＡ’（図３参照）との上下方向の位置の差：Ｄ（図３参照）に基づいて定められるものであり、ローリング制御手段２３を通じて、修正ジャッキ制御情報手段２５に出力されるものである。具体的には、位置解析演算手段２２は、図１１に示すように、ＶＣＬ＿−≦Ｄ≦ＶＣＬ＿＋の場合に、垂直偏差を「０」に、Ｄ≧ＶＣＬ＿＋の場合には、垂直偏差を「＋」に、Ｄ≦ＶＣＬ＿−の場合には、垂直偏差を「−」に設定する。
【００４４】
また、図１０において「左大（左中、左小）」として表すものは、制御レベル：「１」、フェーズ：「１」の「大（中、小）」において、ローリング値がマイナスであることを示す。また、「右小（右中、右大）」で表すものは、同様の場合に、ローリング値がプラスであることを示す。
【００４５】
さらに、図１０中において「左」として示すものは、シールド機本体２のうち左側に位置する修正ジャッキ８ＡＬ（図２参照）を使用することを、「右」として示すものは、シールド機本体２のうち右側に位置する修正ジャッキ８ＡＲ（図２参照）を利用することを表す。また枠内の数字と「Ｕ」または「Ｄ」の文字は、修正ジャッキ８のうち、左側または右側の修正ジャッキ８ＡＬまたは８ＡＲを何本使用するか、および、その修正ジャッキ８Ａを上（Ｕ）または下（Ｄ）のいずれかに偏向させるかを示す。
【００４６】
例えば、修正ジャッキ制御情報手段２５に入力された情報が、制御レベル：「１」、フェーズ：「１」の「大」、垂直偏差：「＋」、ローリング値が「−」である場合、修正ジャッキ制御情報手段２５は、図１０のデータテーブルを参照して、修正ジャッキ情報として左：「０」、右：「４Ｄ」を選択し、この情報を情報出力手段３０を介して修正ジャッキ制御部１７に出力する。この場合、図１２の左上欄に模式的に示すように、シールド機本体２の右側の四本の修正ジャッキ８ＡＲが、そのセグメント７側の先端を下向きに偏向させた状態で用いられる。なお、図１２および図１３は、修正ジャッキ制御情報手段２５の出力に応じて使用される修正ジャッキ８Ａの位置および数ならびに向きを、垂直偏差およびローリング値ごとに分類して示したものである。
【００４７】
図１０のデータテーブルは、ローリング値の絶対値の大小に応じて、４本から２本の修正ジャッキ８Ａを使用するように設定されており、これにより、ローリング値の絶対値が大きい場合に、シールド機本体２に大きな回転力が付与されるようにしている。また、ローリング値がマイナス（左）である場合には、シールド機本体２の左側が上昇するような回転力が付与されるように、プラス（右）である場合には、シールド機本体の右側が上昇するような回転力が付与されるように、修正ジャッキ８Ａの向きを偏向させて設定するようになっている。さらに、垂直偏差が０である場合には、シールド機本体２に偶力を与えて、シールド機本体２のローリングを速やかに解消するようにしている。また、垂直偏差が（＋）または（−）である場合には、ローリングと垂直偏差の双方を解消するように、シールド機本体２の左右いずれか一方のみの修正ジャッキ８Ａを駆動するようにしている。
【００４８】
また、修正ジャッキ制御情報手段２５は、図９のデータテーブルからの選択結果をジャッキパターン推論手段２７に対しても出力する。これによりジャッキパターン推論手段２７は、修正ジャッキ制御情報手段２５の出力結果を満たし、なおかつ、自動方向制御手段２４において演算されたシールド機本体２に必要な推進力とその向きとを実現するのに最適なジャッキパターンを、あらかじめ図示略の記憶手段に記憶されていた多数のジャッキパターンから選び出し、これを情報出力手段３０に出力する。そして、情報出力手段３０の出力に基づき、ジャッキ制御部１６および修正ジャッキ制御部１７を駆動させることにより、シールド機本体２は、所望の推進力を得つつ、なおかつローリングに対する制御を行いながら掘進を行うことができる。
【００４９】
（フェーズ２の場合）
この場合、ローリング制御手段２３は、制御レベル「１」、フェーズ「２」を修正ジャッキ情報手段２５およびコピーカッタ情報手段２６に対して出力する。これを受けて修正ジャッキ情報手段２５は、上述のフェーズ１の「左大」または「右大」と同様の制御を行う。
一方、コピーカッタ情報手段２６は、ローリング制御手段２３からの出力を受けて、シールド機本体２の外周の地盤のうちコピーカッタ９を用いて掘削すべき領域を決定する。そして、コピーカッタ情報手段２６は、その結果を情報出力手段３０を介して、コピーカッタ制御部２０に出力し、これに基づいて、シールド機本体２の外周の地盤のうちの所定の部分が掘削されるように、コピーカッタ９を突出させるべきタイミング等が決定される。
【００５０】
この場合、コピーカッタ情報手段２６は、図１４のようなデータテーブルを参照して掘削すべき領域を決定する。
このコピーカッタ情報手段２６は、垂直偏差が（０）であり、かつ、ローリング量が（＋）である際には、シールド機本体２の外周の左下および右上の地盤を掘削すべき領域（斜線部分）として指定する。また、垂直偏差が（０）であり、かつ、ローリング量が（−）である際には、シールド機本体２の外周の右下および左上の地盤を掘削すべき領域（斜線部分）として指定する。これにより、掘進時に、シールド機本体２が左回りまたは右回りに偏向しやすくなるようにしている。また、垂直偏差が（−）の場合には、ローリング量の正負に応じて左上または右上の外周地盤を掘削するべき領域として指定し、これにより、垂直偏差を解消しつつシールド機本体２が右回りまたは左回りに偏向しやすくなるようにしている。同様に、垂直偏差が（＋）である場合も、ローリング量の正負に応じて左下または右下の外周地盤を掘削すべき領域として指定するようにし、垂直偏差とローリングとを同時に解消することができるようになっている。
フェーズ２においては、このようなコピーカッタ９の制御を補助的に用いることにより、ローリング値の増大に対応できるようにしている。
【００５１】
（制御手順）
また、以上のような制御レベル１における制御装置によるシールド機本体の制御の手順を図１５に示す。
図１５に示すように、まず、シールド機本体２が掘進を開始すると（ステップＳａ１）、自動測量装置１１、ジャイロスコープ１２、ローリングセンサ１３、テールクリアランスセンサ１４等によるデータ収集（ステップＳａ１１）が行われ、これらが位置解析演算手段２２に出力されて位置解析情報が生成される（ステップＳａ１２）とともに、ローリング制御手段２３に出力されてローリング制御の開始の可否が判定される（ステップＳａ１３）。ここで、ローリング制御を開始するための条件は、▲１▼現在のローリング値の絶対値が、管理閾値ＤＭ＿ＲまたはＤＭ＿Ｌよりも大きいか、または、ローリング値の変化量が、あらかじめ設定されたローリング変化量の閾値よりも大きいこと、かつ、▲２▼テールクリアランス値が、あらかじめ設定された制御可能範囲テールクリアランス値よりも大きいことである。なお、ローリング制御の内容は、後述するステップＳａ３５において決定されたものがフィードバックされる。
【００５２】
そしてローリング制御が可能と判断された場合には、ジャッキパターン推論手段２７において、自動方向制御およびローリング制御の双方を実現するようなジャッキパターンが推論される（ステップＳａ１４）とともに、これが情報出力手段３０により、ジャッキ制御部１６および修正ジャッキ制御部１７に対して出力される（ステップＳａ１５）。そして、この出力に基づきシールドジャッキ８および修正ジャッキ８Ａが駆動されることにより、自動方向制御およびローリング制御の双方が行われつつトンネルの掘進が行われる。
【００５３】
さらに、ステップＳａ１１からＳａ１５の処理を必要に応じて繰り返し、トンネルの掘進をいったん終了する（ステップＳａ２）。次に、シールド機本体は、掘削箇所にセグメントを組み立てるための工程、すなわちセグメントモードを開始する（ステップＳａ３）。
【００５４】
その間に、ローリングセンサ１３、テールクリアランスセンサ１４による情報収集が行われ（ステップＳａ３１）、これに基づいて、ローリング制御手段２３が状況分析を行う（ステップＳａ３２）。ここで、制御レベルが「１」または「０」と判断された場合には、ローリング制御手段２３は全追従モードを指令し（ステップＳａ３３）また制御レベルが「２」と判断された場合には、ローリング制御手段２３は、二圧モードを指令する（ステップＳａ３４）。
【００５５】
ここで、全追従モードおよび二圧モードとは、修正ジャッキ８Ａを含めたシールドジャッキ８の動作の形態を表す。すなわち、全追従モードの場合は、シールドジャッキ８のうち選択されたもののみからシールド機本体２の推進に必要な反力を取るようにし、それ以外のシールドジャッキ８が、選択されたものよりも十分小さい反力で、なおかつ、選択されたものと同一の変位で動作するようにする。制御レベル１においては、この全追従モードによりシールドジャッキ８が駆動される。
【００５６】
また、二圧モードは、修正ジャッキ８Ａに最大限推進力を負担させるとともに、シールド機本体２の推進に必要な残りの反力をオペレータが適宜選択したシールドジャッキ８から取るようにしたものである。制御レベル２においては、この二圧モードによりシールドジャッキ８が駆動される。ここでは、制御レベル２への移行条件が満たされない限り、全追従モード（ステップＳａ３３）が選択される。
【００５７】
次に、ローリング修正量が決定される（ステップＳａ３５）。ここでは、ステップＳａ３２においてなされた状況分析に基づいて、用いるべき修正ジャッキ８Ａの数および位置ならびに取るべき反力の偏向方向が修正ジャッキ制御情報手段２５によって決定されるとともに、コピーカッタ情報手段２６により、コピーカッタ９によって掘削すべき地盤の位置が決定される。そして、この情報が、情報出力手段３０を介して修正ジャッキ制御部１７およびコピーカッタ制御部１６に出力され、これにより修正ジャッキ８Ａの位置の盛り替え、およびコピーカッタ９の突出量の調整制御等が行われる（ステップＳａ３６）。
【００５８】
以上のステップＳａ３１からステップＳａ３６までの処理は、セグメント７が組み立てられている間に行われ、さらに、セグメント７の組立が終了した後に、シールド機本体２が盛り替えられ（ステップＳａ４）、さらに、シールド機本体２が掘進するための工程、すなわち掘進モードＳａ５が開始される。
この後は、再び、ステップＳａ１に戻って掘進が開始され、さらに、同様の手順が繰り返される。
【００５９】
なお、この制御レベル１において、制御出力量（大・中・小）切替、フェーズ変更あるいは他の制御レベルへの変更は、基本的にはローリング値の絶対値に応じてなされるが、同一制御を継続するセグメント７のリング数をあらかじめ決定しておき、このリング数をオーバーして同一制御が継続された場合に、ローリング値の増減等の状況に応じて、制御出力量（大・中・小）切替、フェーズ変更あるいは他の制御レベルへの変更を行ってもよい。
【００６０】
［制御レベル２］
次に、図５における制御レベル２について説明する。
ローリング値：Ｒが、Ｃ２Ｐ２＿Ｌ≦Ｒ≦Ｃ１Ｐ２＿Ｌ、または、Ｃ１Ｐ２＿Ｒ≦Ｒ≦Ｃ２Ｐ２＿Ｒの範囲となった場合には、ローリング制御手段２３は、制御レベルを「２」に設定する。また、いったん設定された制御レベル「２」を制御レベル「０」の範囲にまで戻す必要がある場合にも、この制御レベル２が設定される。この場合のローリング値Ｒの範囲は、Ｃ２Ｐ２＿Ｌ≦Ｒ≦ＤＭ＿Ｌ、または、ＤＭ＿Ｒ≦Ｒ≦Ｃ２Ｐ２＿Ｒとなる（図６参照）。
また、この制御レベル２においては、Ｃ２Ｐ２＿Ｌ≦Ｒ≦Ｃ２Ｐ１＿ＬおよびＣ２Ｐ１＿Ｒ≦Ｒ≦Ｃ２Ｐ２＿Ｒの範囲がフェーズ２として設定され、それ以外の範囲が、フェーズ１として設定される。また、フェーズ１の範囲は、Ｃ２Ｐ２＿ＬとＤＭ＿Ｌとの中間の値、および、ＤＭ＿ＲとＣ２Ｐ２＿Ｒとの中間の値を境界にして「大」または「小」に分類されている。
【００６１】
（フェーズ１の場合）
ローリング制御手段２３により、制御レベル「２」、フェーズ「１」の「大（または小）」との分類がなされると、ローリング制御手段２３は、その結果を修正ジャッキ情報手段２５に出力する。修正ジャッキ制御情報手段２５は、図１６のようなデータテーブルに基づいて、ローリング値に対応した所定の修正ジャッキ８Ａの制御パターンを選択する。
【００６２】
図１６において、「左大（左小）」として表すものは、制御レベル：「２」、フェーズ：「１」の「大（小）」において、ローリング値がマイナスであることを示す。また、「右大（右小）」で表すものは、同様の場合に、ローリング値がプラスであることを示す。
【００６３】
さらに、図１６中において「左」「右」として示すものは、シールド機本体２のうち左側または右側に位置する修正ジャッキ８ＡＬまたは８ＡＲ（図３参照）を使用すること表す。また枠内の数字と「Ｕ」または「Ｄ」の文字は、左側または右側の修正ジャッキ８ＡＬまたは８ＡＲを何本使用するか、および、その修正ジャッキ８Ａによって取るべき反力の向きを上下のいずれかに偏向させるかを示す。
【００６４】
以上より、例えば、修正ジャッキ情報手段２５に入力された情報が、制御レベル：「２」、フェーズ：「１」の「大」、ローリング値が「（−）」である場合、修正ジャッキ情報手段２５は、図１６のデータテーブルを参照して、修正ジャッキ情報として左：「４Ｕ」、右：「４Ｄ」を選択し、この情報を情報出力手段を介して修正ジャッキ制御部１７に出力する。この場合、図１７の左欄に模式的に示すように、シールド機本体２の右側の四本の修正ジャッキ８ＡＲが、そのセグメント７側の先端を下向きに偏向させた状態で、左側の四本の修正ジャッキ８ＡＬが、そのセグメント７側の先端を上向きに偏向させた状態で用いられる。なお、図１７および図１８は、使用される修正ジャッキ８Ａの位置および数ならびに向きを、ローリング値の正負および大小ごとに分類して示したものである。
【００６５】
ここでは、図１０に示した制御レベル「１」のデータテーブルと異なり、シールド機本体２の左右の修正ジャッキ８Ａを同時に使用するように設定されており、これにより、シールド機本体２に偶力を与えて、ローリング値の絶対値をなるべく速やかに減少させるようになっている。
【００６６】
また、修正ジャッキ制御情報手段２５は、図１６のデータテーブルからの選択結果をジャッキパターン推論手段２７に対しても出力する。この場合、ジャッキパターン推論手段２７は、修正ジャッキ制御情報手段２５の出力結果のみを満たすようなジャッキパターンを図示略の記憶手段により選択する。そして、その結果を情報出力手段３０を介してジャッキ制御部１６および修正ジャッキ制御部１７に出力し、これに基づいて、シールドジャッキ８および修正ジャッキ８Ａの制御が行われる。
【００６７】
さらに、選択された修正ジャッキ８Ａのみでは、シールド機本体２の推進力が不足する場合には、オペレータがマシン操作盤２８を介して手動方向制御手段２９を動作させ、推進力の不足分を補うような反力を得るために駆動すべきシールドジャッキ８の位置および数ならびにその反力の大きさを選択し、これを情報出力手段３０を介してジャッキ制御部１６および修正ジャッキ制御部１７に出力する。これにより、シールド機本体２が所定の推進力を得て、掘進することが可能となる。すなわち、ここでは、上述の二圧モードでの制御が行われることとなる。
【００６８】
（フェーズ２の場合）
この場合、ローリング制御手段２３は、制御レベル「２」、フェーズ「２」を修正ジャッキ情報手段２５およびコピーカッタ情報手段２６に対して出力する。これを受けて修正ジャッキ情報手段２５は、上述のフェーズ１の「左大」または「右大」（図１６参照）と同様の制御を行う。
【００６９】
一方、コピーカッタ情報手段２６は、ローリング制御手段２３からの出力を受けて、シールド機本体２の外周の地盤のうちコピーカッタ９を用いて掘削すべき領域を決定する。そして、コピーカッタ情報手段２６は、その結果を情報出力手段３０を介して、コピーカッタ制御部２０に出力し、これに基づいて、シールド機本体２の外周の地盤のうちの所定の部分が掘削されるように、コピーカッタ９を突出させるべきタイミング等が決定される。
【００７０】
この場合、コピーカッタ情報手段２６は、先に図１４に示したものと同様のデータテーブルを参照して掘削すべき領域を決定し、その結果を、情報出力手段３０を介してコピーカッタ制御部２０に対して出力する。これにより、コピーカッタ９の制御を補助的に用いてローリング値の増大に対応することができる。
【００７１】
（制御手順）
また、以上のような制御レベル２における制御装置３によるシールド機本体２の制御の手順を図１９に示す。
図１９に示すように、まず、シールド機本体２が掘進を開始すると（ステップＳｂ１）、自動測量装置１１、ジャイロスコープ１２、ローリングセンサ１３、テールクリアランスセンサ１４等によるデータ収集（ステップＳｂ１１）が行われる。これらのうち、ローリングセンサ１３の出力結果は、ローリング制御手段２３に出力されてローリング制御の開始の可否の判定に用いられる（ステップＳｂ１２）。ここで、ローリング制御を開始するための条件は、制御レベル１と同様である。
【００７２】
そしてローリング制御が可能と判断された場合には、後述するステップＳｂ３５において決定されたローリング制御の内容がフィードバックされるとともに、このローリング制御を実現するようなジャッキパターンが情報出力手段３０を介して出力される（ステップＳｂ１３）。そして、この出力に基づきシールドジャッキ８および修正ジャッキ８Ａが駆動されることにより、トンネル掘進とローリング制御とが同時に行われる。
【００７３】
さらに、ステップＳｂ１１からＳｂ１３の処理を必要に応じて繰り返し、トンネルの掘進をいったん終了する（ステップＳｂ２）。次に、シールド機本体２において、掘削箇所にセグメント７を組み立てるための工程、すなわちセグメントモードが開始される（ステップＳｂ３）。
【００７４】
その間に、ローリングセンサ１３、テールクリアランスセンサ１４による情報収集が行われ（ステップＳｂ３１）、これに基づいて、ローリング制御手段２３が状況分析を行う（ステップＳｂ３２）。ここで、制御レベルが「０」と判断された場合には、ローリング制御手段２３は全追従モードを指令し（ステップＳｂ３３）また制御レベルが「２」と判断された場合には、ローリング制御手段２３は、二圧モードを指令する（ステップＳｂ３４）。ここでは、制御レベル「０」への移行条件が満たされない限り、二圧モード（ステップＳｂ３４）が選択される。
【００７５】
次に、ローリング修正量が決定される（ステップＳｂ３５）。ここでは、ステップＳｂ３２においてなされた状況分析に基づいて、用いるべき修正ジャッキ８Ａの数および位置ならびに取るべき反力の偏向方向が修正ジャッキ制御情報手段２５によって決定されるとともに、コピーカッタ情報手段２６により、コピーカッタ９によって掘削すべき地盤の位置が決定される。そして、この情報が、情報出力手段３０を介して修正ジャッキ制御部１７およびコピーカッタ制御部１６に出力され、これにより修正ジャッキ８Ａおよびコピーカッタ９の動作の制御が行われる。
【００７６】
以上のステップＳｂ３１からステップＳｂ３６までの処理は、セグメント７が組み立てられている間に行われ、さらに、セグメント７の組立が終了した後に、シールド機本体２が盛り替えられる（ステップＳｂ４）。そして、シールド機本体２が掘進するための工程、すなわち掘進モードＳｂ５が開始される。
この後は、再び、ステップＳｂ１に戻って掘進が開始され、さらに、同様の手順が繰り返される。
【００７７】
なお、この制御レベル２において、制御出力量（大・小）の切替、フェーズ変更あるいは他の制御レベルへの変更は、基本的にはローリング値の絶対値に応じてなされるが、同一制御を継続するリング数をあらかじめ決定しておき、このリング数をオーバーして同一制御が継続された場合に、ローリング値の増減等の状況に応じて、制御出力量（大・小）切替、フェーズ変更あるいは他の制御レベルへの変更を行ってもよい。
【００７８】
以上述べたシールド掘削機１においては、制御装置３によって、シールド機本体２に設けられたローリングセンサ１３の出力に基づき、修正ジャッキ８Ａにおいて取るべき反力の向きが決定されるために、従来と異なり、オペレータの経験や感覚に頼らず、合理的にローリング制御を行うことができる。これにより、掘進精度の向上を図ることができる。
【００７９】
また、複数の修正ジャッキ８Ａのうち、反力の向きを調整すべきものの数および位置を、ローリングセンサ１３からの出力に応じて特定するようにしたので、さらに精度のよいローリング制御を行うことが可能となる。
【００８０】
しかも、ローリングセンサ１３からの出力に応じて、シールド機本体２の外周の地盤のうち、コピーカッタ９を用いて掘削すべき領域を決定するようにしたので、コピーカッタ９を合理的に利用することができ、これにより、ローリング量の拡大に良好に対応することができる。
【００８１】
また、ローリングセンサ１３からの出力と併せて、演算されたシールド機本体２の位置とあらかじめ記憶されたトンネルの計画線形との相対位置に基づいて、修正ジャッキ８Ａのうち反力の向きを調整すべきものの数および位置を特定するとともに、その取るべき反力の向きを決定するようにしたため、ローリングとトンネルの計画線形からのずれとの双方を解消するように、修正ジャッキ８Ａを駆動することができる。これにより、ローリング制御を行いつつ、トンネルの計画線形に沿った掘進方向制御を行うことができる。
【００８２】
さらに、シールド機本体２の演算位置とトンネルの計画線形との相対位置に基づいて、シールド機本体２の外周の地盤のうち、コピーカッタ９を用いて掘削すべき領域を決定するようにしたため、トンネルの掘進方向制御を行いつつ、より精度の高いローリング制御を実現できる。
【００８３】
また、制御レベル「１」の場合に、ローリングの制御を目的とした修正ジャッキ８Ａの制御と、自動方向制御出力手段２４による自動方向制御とを同時に行うことができるように、使用すべきシールドジャッキ８の数および位置ならびにその反力を特定するようにしたために、特に、ローリング量が比較的小さい場合に、トンネルの掘削を進行しつつローリング制御が行われることとなり、ローリング制御に伴う工期の長期化を防止できる。
【００８４】
そして、制御レベル「２」の場合には、修正ジャッキ制御情報手段２５の演算結果のみが満たされるように、使用すべきシールドジャッキ８の数および位置ならびにその反力を特定するようにしたために、ローリング値の拡大に良好に対処して、すみやかにシールド機本体２の姿勢を制御することができる。これより、ローリング値の大小に応じた合理的なローリング制御を実現することができる。
【００８５】
また、この場合、所定のデータテーブルに基づき、ローリング値に応じて、修正ジャッキ制御情報手段２５およびコピーカッタ情報手段２６の動作の可否を決定するようにしたために、ローリング制御が必要な場合に的確なタイミングで修正ジャッキ８Ａおよびコピーカッタ９を使用することができる。
【００８６】
また、ローリング制御手段２３において、ローリング値の変化率に応じて、修正ジャッキ制御情報手段２５およびコピーカッタ情報手段２６の動作の可否を決定するようにしたために、ローリング値の急激な拡大等にも良好に対処することが可能となり、シールド機本体３の安定した姿勢制御を実現することができる。
【００８７】
さらに、上述のような制御を行うことにより、ローリング値の許容量が非常に小さい多連形シールド機であるシールド機本体２の利用性を向上させることができる。
【００８８】
以上において本発明の一実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、必要に応じて、その趣旨を逸脱しない範囲内で他の構成を採用することができる。
【００８９】
例えば、上記実施の形態において、制御レベル２での修正ジャッキ８Ａの制御は、図１６のようなデータテーブルに基づいて行うこととされていたが、これに限らず、図２０のように、シールド機本体２の垂直偏差を考慮した修正ジャッキ８Ａの制御を行うようにしてもよい。なお、図２０の枠内の文字の示すところは、図１０および図１６と同様である。
【００９０】
また、上記実施の形態において、シールド機本体２は、ＤＯＴ型のシールド機とされていたが、これに限らず、他の多連形シールド機であってもよく、また、断面が円形、矩形等のものであってもよい。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るシールド掘削機においては、制御装置によって、シールド機本体に設けられたローリングセンサの出力に基づき、修正ジャッキにおいて取るべき反力の向きが決定されるために、従来と異なり、オペレータの経験や感覚に頼らず、合理的にローリング制御を行うことができ、シールド機本体による掘進精度の向上を図ることができる。
また、回転角の絶対値が第一の所定値以上となった場合に、ローリングの制御を目的とした修正ジャッキの制御と、自動方向制御出力手段による自動方向制御とを同時に行うことができるように、使用すべきシールドジャッキの数および位置ならびにその反力を特定するようにしたために、トンネルの掘削を進行させつつローリング制御を行うことができ、ローリング制御に伴う工期の長期化を防止できる。
【００９２】
請求項２に係るシールド掘削機においては、複数の修正ジャッキのうち、反力の向きを調整すべきものの数および位置を、ローリングセンサからの出力に応じて特定するようにしたので、さらに精度のよい掘進を行うことが可能となる。
【００９３】
請求項３に係るシールド掘削機においては、ローリングセンサからの出力に応じて、シールド機本体の外周の地盤のうち、コピーカッタを用いて掘削すべき領域を決定するようにしたので、修正ジャッキと併せてコピーカッタを合理的に利用することができ、これにより、回転角の拡大に良好に対応することができる。
【００９４】
請求項４に係るシールド掘削機においては、ローリングセンサからの出力と併せて、演算されたシールド機本体の位置とあらかじめ記憶されたトンネルの計画線形との相対位置に基づいて、修正ジャッキのうち反力の向きを調整すべきものの数および位置を特定するとともに、その取るべき反力の向きを決定するようにしたため、ローリングとトンネルの計画線形からのずれとの双方を解消するように、修正ジャッキを駆動することができ、ローリング制御を行いつつ、トンネルの掘進方向制御を行うことができる。
【００９５】
請求項５に係るシールド掘削機においては、シールド機本体の演算位置とトンネルの計画線形との相対位置に基づいて、シールド機本体の外周の地盤のうち、コピーカッタを用いて掘削すべき領域を決定するようにしたため、回転角の拡大を防止しつつ、トンネルの掘進方向制御を行うことができる。
【００９７】
請求項６に係るシールド掘削機においては、回転角の絶対値が第二の所定値以上となった場合に、修正ジャッキ制御情報手段の演算結果のみが満たされるように、使用すべきシールドジャッキの数および位置ならびにその反力を特定するようにしたために、ローリング値の拡大に良好に対処して、すみやかにシールド機本体の姿勢を制御することができる。
【００９８】
請求項７に係るシールド掘削機においては、ローリング値に応じて、修正ジャッキ制御情報手段およびコピーカッタ情報手段の動作の可否を決定するようにしたために、ローリング制御が必要な場合に的確なタイミングで修正ジャッキおよびコピーカッタを使用することができる。
【００９９】
請求項８に係るシールド掘削機においては、ローリング制御手段において、回転角の変化率に応じて、修正ジャッキ制御情報手段およびコピーカッタ情報手段の動作の可否を決定するようにしたために、ローリング値の急激な拡大等にも良好に対処することが可能となり、シールド機本体の安定した姿勢の制御を実現することができる。
【０１００】
請求項９に係るシールド掘削機によれば、ローリング値の許容量が非常に小さい多連形シールド機の利用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明の一実施の形態を模式的に示す図であって、シールド機本体の側断面図と、制御装置およびセンサ類の接続図とを同時に示した図である。
【図２】   図１に示したシールド機本体の正面図である。
【図３】   図１に示したシールド機本体のうち、シールドジャッキおよびローリングセンサの取付位置を示す正断面図である。
【図４】   図１に示した制御装置および各センサ類の接続図と制御装置の機能ブロック図とを同時に示した図である。
【図５】   図４に示したローリング制御手段において用いられるデータテーブルの概略図である。
【図６】   図５における閾値を説明するためのデータテーブルの概略図である。
【図７】   図４に示した制御装置によるシールド機本体の制御内容を示す概念図である。
【図８】   図７の制御内容が実行される場合に、制御レベルの移行時に行われる制御装置の動作を示す表である。
【図９】   図５の制御レベル１における閾値をより詳細に説明するためのデータテーブルの概略図である。
【図１０】   図４に示した修正ジャッキ制御情報手段において制御レベル１の場合に用いられるデータテーブルの概略図である。
【図１１】   図１０のデータテーブルにおいて用いられる垂直偏差の閾値を模式的に示す概略図である。
【図１２】   図１０のデータテーブルの出力結果の一部を模式的に示す概念図である。
【図１３】   同、他の一部を模式的に示す概念図である。
【図１４】   図４に示したコピーカッタ情報手段において用いられるデータテーブルの概念図である。
【図１５】   図５における制御レベル１の制御手順を示すフローチャートである。
【図１６】   図４に示した修正ジャッキ制御情報手段において制御レベル２の場合に用いられるデータテーブルの概略図である。
【図１７】   図１６のデータテーブルの出力結果の一部を模式的に示す概念図である。
【図１８】   同、他の一部を模式的に示す概念図である。
【図１９】   図５における制御レベル２の制御手順を示すフローチャートである。
【図２０】   本発明の他の実施の形態を模式的に示す図であって、修正ジャッキ制御情報手段において制御レベル２の際に用いられるデータテーブルの他の例の概略図である。
【符号の説明】
１  シールド掘削機
２  シールド機本体
３  制御装置
４  スキンプレート
５  カッター
７  セグメント
８  シールドジャッキ
８Ａ  修正ジャッキ
９  コピーカッタ
１１  自動測量装置
１２  ジャイロスコープ
１３  ローリングセンサ
１４  テールクリアランスセンサ
１５  接続管
２２  位置解析演算手段
２３  ローリング制御手段
２４  自動方向制御手段
２５  修正ジャッキ制御情報手段
２６  コピーカッタ情報手段
２７  ジャッキパターン推論手段
２９  手動方向制御手段
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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