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JP2843567B2 - Segment positioning method - Google Patents
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JP2843567B2 - Segment positioning method - Google Patents

Segment positioning method

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JP2843567B2
JP2843567B2 JP63093152A JP9315288A JP2843567B2 JP 2843567 B2 JP2843567 B2 JP 2843567B2 JP 63093152 A JP63093152 A JP 63093152A JP 9315288 A JP9315288 A JP 9315288A JP 2843567 B2 JP2843567 B2 JP 2843567B2
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均 配野
浩 名倉
高明 加藤
健一 村野
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シールド掘進機のセグメントの自動締結
を行う上で必要な既設設セグメントと搬入セグメントと
の面合せ(位置決め)方法に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of aligning (positioning) an existing segment and a carry-in segment necessary for automatically fastening segments of a shield machine. .

〔従来技術〕(Prior art)

既設セグメントと搬入セグメントとの締結のための面
合せは目視・手動操作によって行われている。
The matching between the existing segment and the carry-in segment for fastening is performed visually and manually.

〔解決しようとする課題〕[Problem to be solved]

従来のシールド工法におけるセグメントの組立におい
て、既設セグメントと搬入セグメントを締結するため
に、既設セグメントの締結部と搬入セグメントの締結部
が合うように面合せを目視、手動操作によって行ってい
るが、これはセグメントに近づいて見る必要がある危険
な操作であり、また手動操作であるため時間がかかると
いう問題点のある作業である。
In assembling segments in the conventional shield method, in order to fasten the existing segment and the carry-in segment, visual matching and manual operation are performed so that the fastening portion of the existing segment and the fastening portion of the carry-in segment match. Is a dangerous operation that needs to be seen close to the segment, and is a time-consuming operation because it is a manual operation.

この発明は上記のような問題点を解決することを課題
とするものである。
An object of the present invention is to solve the above problems.

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、この発明においては、ス
リット光を既設セグメントと搬入セグメントの目合せ部
に投光し、そのスリット光を撮像装置にとりこむことに
よって3次元位置ずれ量を検出し、サーボ制御をかける
ことによって既設セグメントの締結部に対して搬入セグ
メントの締結部を自動的に位置合せするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, according to the present invention, a slit light is projected onto a matching portion between an existing segment and a carry-in segment, and the slit light is taken into an imaging device. By detecting the dimensional displacement amount and performing servo control, the fastening portion of the carry-in segment is automatically aligned with the fastening portion of the existing segment.

〔作 用〕(Operation)

既設セグメントと搬入セグメントとの目合せ部にスリ
ット光を投光して、スリット光のずれを検出しこのずれ
が無くなるようにサーボ制御により搬入セグメントの位
置を制御する。
Slit light is projected onto the joint between the existing segment and the carry-in segment to detect a shift in the slit light, and the position of the carry-in segment is controlled by servo control so as to eliminate the shift.

〔実施例〕〔Example〕

シールド掘進機1と既設組立セグメント2との位置関
係を第1図に示す。また本発明に用いるシールド掘進機
セグメント組立装置の機構を第2図に示す。
FIG. 1 shows the positional relationship between the shield machine 1 and the existing assembly segment 2. FIG. 2 shows the mechanism of the shield machine segment assembling apparatus used in the present invention.

第2図に示すエレクタ装置では、第1中間リング23が
上下のピン23a,23bを介してリングガーダ21にY軸回り
に回動可能に設けられ、また第2中間リング24が左右の
ピン24a,24bを介して第1リング23の側方に突設された
連結部材25にX軸回りに回動可能に設けられている。そ
して回動角度θyはシリンダ28によりまた回動角度θx
はシリンダ26により制御されるようになっている。
2, the first intermediate ring 23 is provided on the ring girder 21 via upper and lower pins 23a and 23b so as to be rotatable around the Y axis, and the second intermediate ring 24 is connected to the left and right pins 24a. , 24b is provided on a connecting member 25 protruding from the side of the first ring 23 so as to be rotatable around the X axis. The rotation angle θy is again determined by the cylinder 28 and the rotation angle θx
Is controlled by a cylinder 26.

旋回フレーム31が第2リング24にモータ36により旋回
駆動されるように設けられ、このモータにより旋回角度
φが制御されるようになっている。
A turning frame 31 is provided on the second ring 24 so as to be driven to turn by a motor 36, and the turning angle φ is controlled by the motor.

旋回フレーム31にシリンダにより昇降駆動されるエレ
クタハンド37を備えたエレクタ30が取付けられており、
エレクタハンド37の半径方向の位置rが調整できるよう
になっている。そして、エレクタハンド37は図示しない
シリンダによりZ軸方向に駆動されるようになってい
る。また、エレクタハンド37の先端には第3図に示すよ
うにセグメントグリップ装置50が設けられ、このグリッ
プ装置50に、セグメントピースの傾きθを調整するた
めのシリンダ16,17が設けられている。
An erector 30 having an erector hand 37 driven up and down by a cylinder is attached to the revolving frame 31,
The position r in the radial direction of the erector hand 37 can be adjusted. The erector hand 37 is driven in the Z-axis direction by a cylinder (not shown). Further, the tip of the erector hand 37 segment gripping device 50 is provided as shown in FIG. 3, this gripping device 50, cylinders 16, 17 for adjusting the inclination theta Z of the segment piece is provided .

セグメント自動組立装置(エレクタ)はシールド掘進
機後方に位置する。掘進方向をZ軸(ただしシールド機
によりセグメント側に向う方向を正とする)、鉛直軸を
Y軸としたときの右手座標を設定する。
The automatic segment assembling device (erector) is located behind the shield machine. The right hand coordinate is set when the excavation direction is the Z axis (however, the direction toward the segment side by the shield machine is positive) and the vertical axis is the Y axis.

この座標系においてシールド機(エレクタ)の基準位
置と既設セグメントの基準位置は外圧や切羽側からの反
力によって常に変化している。そのためプログラム制御
(数値制御)だけで搬入セグメントを目標値(既設セグ
メントの締結部に正確に位置合せする)に設定すること
はできない。
In this coordinate system, the reference position of the shield machine (electa) and the reference position of the existing segment are constantly changing due to external pressure or reaction force from the face side. Therefore, it is not possible to set the carry-in segment to the target value (accurately align with the fastening portion of the existing segment) only by program control (numerical control).

そこで、本発明はスリット光を既設セグメントと搬入
セグメントとの目合せ部に投光し、そのスリット光を撮
像装置にとりこむことによって3次元位置ずれ量を検出
し、サーボ制御をかけることによって既設セグメントの
締結部に対して搬入セグメントの締結部を自動的に位置
合わせする方法に関するものである。
In view of the above, the present invention projects a slit light to a matching portion between an existing segment and a carry-in segment, captures the slit light into an image pickup device, detects a three-dimensional position shift amount, and performs servo control to perform an existing segment. And a method for automatically aligning the fastening portion of the carry-in segment with respect to the fastening portion.

本発明において、既設セグメントと搬入セグメントの
位置合せは、例えばシールドジャッキ40にストローク計
(位置検出器)を取り付け、シールドジャッキを3本
(あるいはそれ以上)を既設のセグメント2につきあて
て3本のそれぞれについてZ方向の位置を求め、3点を
通る平面の方程式を解いてθx,θyを求め、第2図に示
す機構を用いて姿勢θx,θyを合せる。
In the present invention, the alignment between the existing segment and the carry-in segment is performed, for example, by attaching a stroke meter (position detector) to the shield jack 40 and applying three (or more) shield jacks to the existing segment 2 by three. The position in the Z direction is determined for each of them, and θx and θy are determined by solving the equation of a plane passing through three points, and the postures θx and θy are matched using the mechanism shown in FIG.

本発明の計測方法について第4図を用いて説明する。
本図における照明装置10,撮像装置11は第2図の機構と
一体のものであり、以下に示すX軸,Y軸の駆動は本機の
r軸およびφ軸を用いて、またZ軸はZ軸シリンダを用
いて行うものである。
The measuring method of the present invention will be described with reference to FIG.
The illumination device 10 and the imaging device 11 in this figure are integrated with the mechanism of FIG. 2, and the driving of the X axis and the Y axis shown below uses the r axis and φ axis of the unit, and the Z axis is This is performed using a Z-axis cylinder.

照明装置10(スリット光源)、撮影装置11はそれぞれ
2台使用する。第4図に図示するように撮像装置11の光
軸はr軸と平行になるように設定するが、照明装置10は
r軸と平行でない角度に配置する。
Two illumination devices 10 (slit light sources) and two imaging devices 11 are used. As shown in FIG. 4, the optical axis of the imaging device 11 is set to be parallel to the r-axis, but the illumination device 10 is arranged at an angle that is not parallel to the r-axis.

既設セグメントに対応して搬入セグメントの姿勢θx,
θyを合わせた後、スリット光が合わせ目に亙って投光
できるように、搬入セグメントのX,Y,Zおよびθを仮
の目標値に近付けて位置決めする。
The orientation θx of the carry-in segment corresponding to the existing segment,
After combining the [theta] y, to allow light projecting over the seams slit light, X-carrying-segment, Y, is positioned closer to Z and theta Z to the target value of the temporary.

ここで、第4図(a)はX方向の位置合わせをすると
きの状態で、スリット光はX方向に向いている。
Here, FIG. 4 (a) shows a state in which positioning in the X direction is performed, and the slit light is directed in the X direction.

第4図(b)は、Z方向の位置合わせをする場合の状
態で、スリット光の向きは第4図(a)と異なり、90゜
ずれて、Z方向に向いている。このときのスリット像の
概要は第4図(c)のようになる。
FIG. 4B shows a state in which the positioning in the Z direction is performed, and the direction of the slit light is different from that in FIG. The outline of the slit image at this time is as shown in FIG.

第4図(c)の状態で、撮像装置11上の走査線がX方
向となるように配置すると、結像は第5図になる。
In the state shown in FIG. 4C, if the scanning lines on the imaging device 11 are arranged so as to be in the X direction, the image is formed as shown in FIG.

第5図において一水平走査上(X方向)の最明点アド
レスを例えば特開昭59−202006号に記載の装置を用いて
求める。既設セグメント3と搬入セグメント4との間の
Z位置にすき間(第4図(C))があるので、第5図の
ように最明点が連続した像とならない。すなわちZn1
ららZn2までおよびZn3からZn4まではXn値が最明点アド
レスとなるが、Zn2+1からZn3-1までの最明点像を得るこ
とができないのである。そこで第6図に示したような連
続した最明点像(Z1からZ3まで最明点像)があらわれて
いることが得られるまで搬入セグメントをZ軸方向に近
づける。こうして、Z軸を合わせる。
In FIG. 5, the brightest point address on one horizontal scan (in the X direction) is obtained by using, for example, an apparatus described in JP-A-59-202006. Since there is a gap (FIG. 4 (C)) at the Z position between the existing segment 3 and the carry-in segment 4, an image in which the brightest points are continuous as shown in FIG. 5 is not obtained. That Z n1 from Carrara Z n2 up and Z n3 to Z n4 is X n value becomes the brightest point address, it is impossible to obtain the brightest spot image from Z n2 + 1 to Z n3-1 . So close the carry segment contiguous the brightest point image until it is obtained is appeared (from Z 1 the brightest spot image to Z 3) as shown in FIG. 6 in the Z axis direction. Thus, the Z axis is aligned.

第6図において最明点アドレス像はZ1からZ3まで連続
して得ることができたが、最明点アドレスが直線となら
ない。つまり、Z1からZ2まではX2値であり、Zn2+1からZ
3までまではX1の値となってしまう。直線のスリット像
とならないのは既設セグメントと搬入セグメントのY軸
位置が合っておらず、即ち段差があるためであるから、
第7図に示すように直線のスリット像が得られるまでY
軸位置を合わせる。
The brightest point address image in FIG. 6 has been able to be continuously from Z 1 to Z 3, the brightest point address is not a straight line. That is, from Z 1 to Z 2 is X 2 value, Z from Z n2 + 1
Up to 3 becomes the value of X 1. The reason why the image is not a straight slit image is that the Y-axis position of the existing segment and the import segment do not match, that is, because there is a step,
As shown in FIG. 7, Y is obtained until a straight slit image is obtained.
Adjust the axis position.

以上のようにして、Y,Z軸位置を合わせても、既設セ
グメント3と搬入セグメント4の位置が正確に合ってい
るのではない。第8図に示すような位置関係になってい
るのである。つまりスリット光の1本についてのみY位
置を合わせたのであって(A点)、もう1本のスリット
光の搬入セグメント上の照射位置(B点)を既設セグメ
ント上の照射位置(C点)に合わせなければならない。
As described above, even if the Y- and Z-axis positions are adjusted, the existing segment 3 and the carry-in segment 4 are not exactly aligned. The positional relationship is as shown in FIG. That is, the Y position is adjusted for only one slit light (point A), and the irradiation position (point B) of the other slit light on the carry-in segment is changed to the irradiation position (point C) on the existing segment. Must match.

合わせ方は上述のY軸位置合わせの方法と同様であ
り、このとき像がぴったり直線になるまで駆動する軸は
θ軸であり、第3図に示すような機構におけるra(1
6),rb(17)軸を使用する。
Combined way is the same as the method described above for the Y-axis alignment, the shaft for driving by this time the image is perfect straight line is theta Z axis, ra in mechanism as shown in FIG. 3 (1
6) Use the rb (17) axis.

以上によりY軸方向、Z軸方向およびθ軸について
は合わせることができた。そこで残っているX軸方向の
合わせ方について説明する。
Y-axis direction by the above, it was possible to match for the Z-axis direction and theta Z axis. The remaining alignment in the X-axis direction will be described.

第4図(a)はX方向の位置合わせをするときの状態
で、スリット光はX方向に向いている。
FIG. 4A shows a state in which the alignment in the X direction is performed, and the slit light is directed in the X direction.

この場合、Z方向についてのずれを求めた第5図に対
応した図は、XとZとを90゜ずらした状態の像が得られ
る。そこでX方向に連続した像が得られるようにX軸方
向の位置合わせをする。こうして、X軸方向の位置も合
わせられる。
In this case, in the diagram corresponding to FIG. 5 in which the shift in the Z direction is obtained, an image in which X and Z are shifted by 90 ° is obtained. Therefore, the positioning in the X-axis direction is performed so that a continuous image in the X direction is obtained. Thus, the position in the X-axis direction is also adjusted.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は上記のようなもので既設セグメントに対し
搬入セグメントの位置を合せることができる。
According to the present invention as described above, the position of the carry-in segment can be adjusted with respect to the existing segment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はシールド掘進機と既設セグメントとの位置関係
の説明図、第2図は本発明方法を実施する装置の例を示
す側面図、第3図は第2図のエレクタハンド先端部の説
明図、第4図(a),(b),(c)は計測状況、機器
配置及び像の説明図、第5図乃至第7図は位置合せの手
順を示す説明図、第8図はセグメントピースが傾斜して
いる状態の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view of a positional relationship between a shield machine and an existing segment, FIG. 2 is a side view showing an example of an apparatus for implementing the method of the present invention, and FIG. FIGS. 4 (a), 4 (b), and 4 (c) are explanatory diagrams of measurement conditions, device arrangements and images, FIGS. 5 to 7 are explanatory diagrams showing alignment procedures, and FIG. 8 is a segment. It is an explanatory view of a state where a piece is inclined.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名倉 浩 東京都港区北青山2丁目5番8号 株式 会社間組内 (72)発明者 加藤 高明 東京都千代田区丸の内1丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 村野 健一 東京都千代田区丸の内1丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 松下 利幸 東京都千代田区丸の内1丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−50599(JP,A) 特開 昭60−126500(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30 E21D 10/00 - 19/04 E21D 23/00 - 23/26 G01C 15/00 - 15/14────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Nakura 2-5-8 Kitaaoyama, Minato-ku, Tokyo Intra-company group (72) Inventor Takaaki Kato 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan stock In-house (72) Inventor Kenichi Murano 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Toshiyuki Matsushita 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan Co., Ltd. (56 References JP-A-62-50599 (JP, A) JP-A-60-126500 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01B 11/00-11/30 E21D 10/00-19/04 E21D 23/00-23/26 G01C 15/00-15/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】スリット光を既設セグメントと搬入セグメ
ントの目合せ部に投光し、そのスリット光を撮像装置に
とりこむことによって3次元位置ずれ量を検出し、サー
ボ制御をかけることによって既設セグメントの締結部に
対して搬入セグメントの締結部を自動的に位置合せする
ことを特徴とするセグメントの位置決め方法。
1. A slit light is projected to a joint portion between an existing segment and a carry-in segment, and the slit light is taken into an image pickup device to detect a three-dimensional displacement amount, and servo control is performed to apply the slit light to the existing segment. A segment positioning method, which automatically aligns a fastening portion of a carry-in segment with respect to a fastening portion.
【請求項2】スリット光をr軸と平行でない角度で目合
せ部に投光し、撮像装置の光軸はr軸と平行になるよう
に設定して、目合せ部の位置ずれを検出することを特徴
とする請求項1に記載のセグメントの位置決め方法。
2. A slit light is projected onto the matching portion at an angle not parallel to the r-axis, and the optical axis of the imaging device is set so as to be parallel to the r-axis to detect a displacement of the matching portion. The method according to claim 1, wherein the segment is positioned.
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