JP3580714B2

JP3580714B2 - Segment position detecting device in segment assembling device

Info

Publication number: JP3580714B2
Application number: JP33353398A
Authority: JP
Inventors: 泰治花岡
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2018-11-25
Also published as: JP2000160998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機により掘削されたトンネル内に覆工用セグメントを組み立てる時にセグメントピースの位置を検出するセグメント組立装置におけるセグメントの位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールド掘進機の後部に設けられて掘削されたトンネル内にセグメントを組立てて覆工するセグメント組立装置において、組立てるセグメントピースの位置を検出する場合、周方向に既設セグメントピースがある場合には比較的容易であるが、最初に位置決めするセグメントピースには高い位置精度が求められる。このため、セグメントピースに予め位置検出用溝を形成しておき、セグメント組立装置に設けられたＣＣＤカメラにより、この位置検出用溝を撮像し、画像を処理することで新設セグメントの位置を検出する位置検出装置が使用されていた。また、この位置検出用溝を各種センサーにより検出するものもあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記ＣＣＤカメラやセンサーによるものでは、セグメントピースの位置検出用溝に損傷や汚れが生じたり、また照明の状態により正確な検出ができないことがあった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決して、より正確にセグメントピースの位置を検出できるセグメント組立装置におけるセグメントの位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、セグメントピースの内面の所定位置に予め設けられた発磁体と、セグメントの組立装置のセグメント支持フレームに取付けられた磁気センサーとを具備し、新設セグメントピースをセグメント支持フレームに支持した状態で、既設セグメントの発磁体の電位を検出してその電位量から新設セグメントのずれ量を計測するように構成したものである。
【０００６】
上記構成によれば、セグメントピースに設けられた発磁体を磁気センサーで検出して出力される電位量からずれ量を検出するので、従来のようにセグメントピースに破損等に弱い検出用溝を形成する必要がなくなり、より正確な位置検出が可能となる。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、発磁体は、円弧状セグメントピースの弧長中央位置に軸方向に取付けられた磁気テープにより構成され、磁気センサーは、セグメント支持フレームの新設セグメントの弧長方向の左右両側それぞれ設置され、周方向に連結されてリング状に組立られたセグメントリングの既設セグメントピースに対して新設セグメントピースを千鳥位置に配置する時に、左右の磁気センサーにより左右の既設セグメントピースの磁気テープをそれぞれ検出するように構成されたものである。
【０００８】
上記構成によれば、千鳥位置に配置される新設セグメントピースの位置を、新設セグメントピースの弧長方向両側で磁気センサーによりそれぞれ磁気テープを検出して、電位量により新設セグメントピースの周方向のずれ量を検知することができるので、新設セグメントピースを周方向に位置修正してより正確な位置に位置決めすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るセグメント組立装置におけるセグメントの位置検出装置の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１０】
図２に示すように、シールド掘進機により掘削されたトンネルの覆工に使用される円形のシールドセグメント１は、セグメントピース２を周方向に連結してセグメントリング３が形成され、このセグメントリング３を接続して円筒状に形成されたものである。このセグメントリンク３を形成するセグメントピース２は、それぞれ円弧状断面に形成されるとともに、複数の矩形状セグメントピース２ａと、最後に組み立てられる１個の台形状キーセグメントピース２ｂと、キーセグメントピース２ｂの両側の直角台形状セグメントピース２ｃとで構成されている。
【００１１】
また、このセグメント１はシールド掘進機の後部に設けられたエレクタ装置により組立てられ、保持装置（図示せず）によりセグメントピース２が保持されたセグメント保持フレーム５により、セグメント姿勢制御装置８により位置制御および姿勢制御されて所定位置に位置決めされ、さらにボルト・ナットやコッターなどの連結具により組み立てられる。
【００１２】
このセグメントの位置検出装置は、前記各セグメントピース２の弧長方向中央位置で前端部（切羽側）の内面に軸心方向に溝が形成され、この溝の内面に発磁体である磁気テープ４が軸心方向に沿って貼り付けられている。なお、この磁気テープ４は、セグメントピース２の内面に直接貼り付けてもよいし、またセグメントピース２の内部に埋め込むこともできる。そして、セグメント保持フレーム５のセグメントピース２の保持位置の左右両側で後部（坑内側）には、磁気テープ４の磁気を検出する磁気センサー６と距離センサー７とがそれぞれ配設されている。
【００１３】
前記磁気センサー６は、図３，図４に示すように、磁気テープ４の磁界の変化により、ずれ量に対する電位量Ｖの変化（極性の変化を含む）が出力されるため、この電位量Ｖの変化によってセグメント保持フレーム５、すなわち、新設セグメントピース２の周方向のずれ量Ｓを換算することができる。また、図４に仮想線で示すように、磁気テープ４と磁気センサー６の距離Ｌの変化に対応して電位Ｖが変化するため、距離センサー７によりその距離Ｌを測定し、電位量Ｖを補正することにより高精度でずれ量を検出することができる。
【００１４】
上記構成において、新設セグメントピース２′を既設セグメントリング３のセグメントピース２に対して千鳥位置になるように最初に周方向に位置決めする際に、目的位置にセグメント保持フレーム５を接近させて停止させ、次いで磁気センサー６により隣接するセグメントピース２の磁気テープ４を検出する。そして、セグメント姿勢制御装置８では、磁気センサー６から出力された電位量を距離センサー７により得られた距離Ｌで補正することにより、新設セグメントピース２′の周方向のずれ量Ｍを演算する。そしてセグメントピース２′を目的位置に移動させ、再度計測して位置決めする。
【００１５】
上記実施の形態によれば、セグメントピース２に取付けられた磁気テープ４の磁界を磁気センサー６で検出して、出力される電位量Ｖからずれ量Ｍを検出するので、従来のようにセグメントピース２に破損等に弱い検出用溝を形成する必要がなくなり、より正確な位置検出が可能となる。また千鳥位置に配置される新設セグメントピース２′の位置を、新設セグメントピース２′の弧長方向両側で磁気センサー６により既設セグメントピース２の磁気テープ４を検出して、それぞれの電位量により新設セグメントピースのずれ量を検知するので、より正確な周方向の位置に新設セグメント２を位置決めすることができる。
【００１６】
なお、発磁体に磁気テープ４を使用したが、埋め込まれた永久磁石などであってもよい。
また、上記実施の形態ではセグメントピース２の周方向のずれ量を計測したが、この位置検出装置により、軸心方向や他のあらゆる方向のセグメントピース２のずれ量を計測することができる。また円形のシールドセグメントに限るものではなく、矩形断面や繭形のシールドセグメントであってもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明によれば、セグメントピースに設けられた発磁体を磁気センサーで検出して出力される電位量からずれ量を検出するので、従来のようにセグメントピースに破損等に弱い検出用溝を形成する必要がなくなり、より正確な位置検出が可能となる。
【００１８】
また請求項２記載の発明によれば、千鳥位置に配置される新設セグメントピースの位置を、新設セグメントピースの弧長方向両側で磁気センサーによりそれぞれ磁気テープを検出して、電位量により新設セグメントピースの周方向のずれ量を検知することができるので、新設セグメントピースを周方向に位置修正してより正確な位置に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセグメント組立装置におけるセグメントの位置検出装置の実施の形態を示す構成図である。
【図２】同シールドセグメントの説明図である。
【図３】同磁気センサーと磁気テープの配置を示す説明図である。
【図４】同磁気センサーの移動量と出力される電位量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１セグメント
２セグメントピース
２′ 新設セグメントピース
３セグメントリング
４磁気テープ
５セグメント保持フレーム
６磁気センサー
７距離センサー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a segment position detecting device in a segment assembling device that detects a position of a segment piece when assembling a lining segment in a tunnel excavated by a shield machine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a segment assembling apparatus for assembling and lining segments in a tunnel excavated provided at the rear of a shield machine, when detecting the position of a segment piece to be assembled, when there is an existing segment piece in the circumferential direction, Although relatively easy, a high positioning accuracy is required for the segment piece to be positioned first. For this reason, a position detecting groove is formed in the segment piece in advance, and the position detecting groove is detected by taking an image of the position detecting groove by a CCD camera provided in the segment assembling apparatus and processing the image. A position detecting device was used. In addition, there is a type in which the position detecting groove is detected by various sensors.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the above-described CCD camera or sensor, the position detecting groove of the segment piece may be damaged or stained, and accurate detection may not be possible depending on the lighting condition.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a segment position detecting device in a segment assembling device that can more accurately detect the position of a segment piece.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises a magnetic body provided beforehand at a predetermined position on the inner surface of a segment piece, and a magnetic sensor attached to a segment support frame of a segment assembling apparatus, and a new segment piece is provided. In a state where the magnet is supported by the segment support frame, the potential of the magnetized body of the existing segment is detected, and the amount of deviation of the newly provided segment is measured from the amount of the potential.
[0006]
According to the above configuration, since the amount of deviation is detected from the amount of potential output by detecting the magnetized body provided on the segment piece by the magnetic sensor, a detection groove that is weak against breakage and the like is formed in the segment piece as in the related art. This eliminates the need to perform this operation, and enables more accurate position detection.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, the magnetizing member is constituted by a magnetic tape axially attached to the center of the arc length of the arc-shaped segment piece, and the magnetic sensor is arranged in the arc length direction of the new segment of the segment support frame. When the new segment piece is placed in a staggered position relative to the existing segment piece of the segment ring that is installed on each of the left and right sides and connected in the circumferential direction and assembled in a ring shape, the left and right magnetic sensors use the magnetic force of the existing left and right segment pieces. It is configured to detect each of the tapes.
[0008]
According to the above configuration, the position of the new segment piece arranged at the staggered position is detected by the magnetic sensor on each side of the arc length direction of the new segment piece by the magnetic sensor, and the circumferential position of the new segment piece is shifted by the potential amount. Since the amount can be detected, the position of the new segment piece can be corrected in the circumferential direction and positioned at a more accurate position.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Here, an embodiment of a segment position detecting device in a segment assembling device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0010]
As shown in FIG. 2, in a circular shield segment 1 used for lining a tunnel excavated by a shield machine, a segment ring 3 is formed by connecting segment pieces 2 in a circumferential direction. Are connected to form a cylindrical shape. The segment pieces 2 forming the segment link 3 are each formed in an arc-shaped cross section, and have a plurality of rectangular segment pieces 2a, one trapezoidal key segment piece 2b assembled last, and a key segment piece 2b. And right-angled trapezoidal segment pieces 2c on both sides.
[0011]
The segment 1 is assembled by an erector device provided at the rear of the shield machine, and the position is controlled by a segment attitude control device 8 by a segment holding frame 5 in which a segment piece 2 is held by a holding device (not shown). And the posture is controlled to be positioned at a predetermined position, and further assembled by a coupling tool such as a bolt / nut or a cotter.
[0012]
In this segment position detecting device, a groove is formed in the inner surface of the front end portion (face side) at the center position in the arc length direction of each segment piece 2 in the axial direction, and a magnetic tape 4 which is a magnetic body is formed on the inner surface of the groove. Are attached along the axial direction. The magnetic tape 4 may be directly adhered to the inner surface of the segment piece 2 or may be embedded inside the segment piece 2. A magnetic sensor 6 for detecting the magnetism of the magnetic tape 4 and a distance sensor 7 are disposed at the rear (on the inside of the pit) on both left and right sides of the holding position of the segment piece 2 of the segment holding frame 5, respectively.
[0013]
As shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic sensor 6 outputs a change in the amount of potential V (including a change in polarity) with respect to the amount of displacement due to a change in the magnetic field of the magnetic tape 4. , The amount S of circumferential displacement of the segment holding frame 5, that is, the new segment piece 2 can be converted. Further, as shown by the imaginary line in FIG. 4, since the potential V changes in accordance with the change in the distance L between the magnetic tape 4 and the magnetic sensor 6, the distance L is measured by the distance sensor 7 and the potential amount V is calculated. By performing the correction, the shift amount can be detected with high accuracy.
[0014]
In the above configuration, when the new segment piece 2 ′ is initially positioned in the circumferential direction so as to be in a staggered position with respect to the segment piece 2 of the existing segment ring 3, the segment holding frame 5 is stopped by approaching the target position. Then, the magnetic tape 4 of the adjacent segment piece 2 is detected by the magnetic sensor 6. Then, the segment attitude control device 8 calculates the circumferential displacement M of the new segment piece 2 ′ by correcting the potential amount output from the magnetic sensor 6 with the distance L obtained by the distance sensor 7. Then, the segment piece 2 'is moved to the target position, measured again, and positioned.
[0015]
According to the above embodiment, the magnetic field of the magnetic tape 4 attached to the segment piece 2 is detected by the magnetic sensor 6 and the deviation amount M is detected from the output potential amount V. It is not necessary to form a detection groove that is weak against damage or the like in 2, and more accurate position detection becomes possible. The position of the new segment piece 2 'arranged at the staggered position is determined by detecting the magnetic tape 4 of the existing segment piece 2 by the magnetic sensors 6 on both sides in the arc length direction of the new segment piece 2', and by setting the respective potential amounts. Since the shift amount of the segment piece is detected, the new segment 2 can be positioned at a more accurate circumferential position.
[0016]
In addition, although the magnetic tape 4 was used as the magnetizing body, an embedded permanent magnet or the like may be used.
In the above-described embodiment, the amount of displacement of the segment piece 2 in the circumferential direction is measured. However, the position detecting device can measure the amount of displacement of the segment piece 2 in the axial direction or any other direction. The shield segment is not limited to a circular shield segment, but may be a rectangular cross section or a cocoon-shaped shield segment.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the deviation amount is detected from the amount of potential output by detecting the magnetized body provided on the segment piece by the magnetic sensor, so that the segment piece is vulnerable to breakage or the like as in the related art. There is no need to form a detection groove, and more accurate position detection becomes possible.
[0018]
According to the second aspect of the present invention, the position of the new segment piece disposed at the staggered position is detected by a magnetic sensor on each side of the arc length direction of the new segment piece by a magnetic sensor, and the new segment piece is detected by the potential amount. Can be detected in the circumferential direction, the position of the new segment piece can be corrected in the circumferential direction to be positioned at a more accurate position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a segment position detecting device in a segment assembling device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the shield segment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an arrangement of the magnetic sensor and a magnetic tape.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a moving amount of the magnetic sensor and an output potential amount.
[Explanation of symbols]
1 segment 2 segment piece 2 'new segment piece 3 segment ring 4 magnetic tape 5 segment holding frame 6 magnetic sensor 7 distance sensor

Claims

A magnetic body provided in advance at a predetermined position on the inner surface of the segment piece, and a magnetic sensor attached to a segment support frame of the segment assembling apparatus,
The position of a segment in a segment assembling apparatus, wherein a new segment piece is supported by a segment support frame, and a magnetized body of an existing segment is detected, and a displacement amount of the new segment is measured from a potential amount thereof. Detection device.

The magnetic body is constituted by a magnetic tape axially attached to the center of the arc length of the arc-shaped segment piece,
Magnetic sensors are installed on both left and right sides in the arc length direction of the new segment of the segment support frame,
When arranging a new segment piece in a staggered position with respect to an existing segment piece of a segment ring that is connected in the circumferential direction and assembled in a ring shape, the left and right magnetic sensors detect the magnetic tapes of the left and right existing segment pieces, respectively. 2. A segment position detecting device in a segment assembling device according to claim 1, wherein: