JP2000110479A - Tunnel excavator and its excavation method - Google Patents
Tunnel excavator and its excavation methodInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 掘削機本体内には多くの機械設備が設けられ
ているため、駆動部を駆動してカッターヘッドを回転さ
せると、シールド掘進機全体が所定の方向に振動し、各
フロントシューは、各フロントジャッキによって坑壁面
に等しい力で押し当てられているので、所定の方向への
振動を消去することができず、この振動によって、機械
設備が故障したり破損したりし易かった。
【解決手段】 カッターヘッドを回転させた際に発生す
る加速度を測定する加速度計を設け、この加速度計によ
って計測された加速度のデータに基づいて、制御装置が
カッターヘッドを回転させた際に発生する掘削機本体の
振動角度θを最小二乗法を用いて演算し、その振動角度
θに基づいて各フロントジャッキ８ａ〜８ｄの押圧力F1
〜F4を掘削機本体の振動を抑制する方向に調節するよう
にすることで、削機本体の内部の機械設備の故障や損傷
を防止することができる。
(57) [Summary] [Problem] Since many machine equipment is provided in an excavator main body, when a driving unit is driven to rotate a cutter head, the entire shield excavator vibrates in a predetermined direction. Since each front shoe is pressed against the pit wall by each front jack with equal force, vibrations in a predetermined direction cannot be eliminated, and this vibration may cause failure or damage to mechanical equipment. It was easy. An accelerometer for measuring an acceleration generated when the cutter head is rotated is provided, and the accelerometer is generated when the control device rotates the cutter head based on acceleration data measured by the accelerometer. The vibration angle θ of the excavator body is calculated using the least squares method, and the pressing force F 1 of each of the front jacks 8a to 8d is calculated based on the vibration angle θ.
To F 4 to that so as to adjust the vibration of the excavator body inhibit direction, it is possible to prevent failure or damage to the internal machinery of shaver main body.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削機お
よびその掘削方法に関する。[0001] The present invention relates to a tunnel excavator and a method for excavating the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、図５および図６に示すように、
トンネル掘削機１は、筒状の掘削機本体１Ａに取付けら
れた地山掘削用のカッタービット２ａを有するカッター
ヘッド２と、このカッターヘッド２を掘削機本体１Ａに
回転自在に支持して回転駆動するための駆動部３と、掘
削機本体１Ａの円周方向に沿って所定間隔置きに配置し
て掘削機本体１Ａを前部で保持するフロントグリッパ４
と、掘削機本体１Ａを後部で保持するリヤグリッパ（メ
イングリッパともいう）５と、掘削機本体１Ａを先進さ
せるための反力伝達ジャッキ６およびスラストジャッキ
７とを備えている。2. Description of the Related Art Generally, as shown in FIGS.
The tunnel excavator 1 has a cutter head 2 having a cutter bit 2a for ground excavation attached to a cylindrical excavator main body 1A, and rotatably drives the cutter head 2 by rotatably supporting the cutter head 2 on the excavator main body 1A. And a front gripper 4 arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the excavator body 1A to hold the excavator body 1A at the front.
, A rear gripper (also referred to as a main gripper) 5 for holding the excavator body 1A at the rear, and a reaction force transmitting jack 6 and a thrust jack 7 for advancing the excavator body 1A.
【０００３】そして、前記フロントグリッパ４は、掘削
機本体１Ａの放射方向に配置された複数のフロントジャ
ッキ８と、これらフロントジャッキ８の先端部に取付け
た坑壁面９押圧用のフロントシュー１０とを備え、リヤ
グリッパ５は、掘削機本体１Ａの放射方向に配置された
複数のリヤジャッキ１１と、これらリヤジャッキ１１の
先端部に取付けた坑壁面９押圧用のリヤシュー１２とを
備えている。The front gripper 4 includes a plurality of front jacks 8 arranged in the radial direction of the excavator body 1A, and a front shoe 10 for pressing a pit wall 9 attached to the tip of the front jack 8. The rear gripper 5 includes a plurality of rear jacks 11 arranged in the radial direction of the excavator main body 1A, and a rear shoe 12 for pressing the pit wall 9 attached to the tip of the rear jack 11.
【０００４】この種のトンネル掘削機１を用いて地山Ｇ
を掘削する場合は、フロントグリッパ４においてフロン
トジャッキ８を伸長して各フロントシュー１０を坑壁面
９に等しい力で押し当てて掘削機本体１Ａを前部で保持
し、また、リヤグリッパ５のリヤジャッキ１１を伸長し
てリヤシュー１２を坑壁面９に押し当てて掘削機本体１
Ａを後部で保持した状態で駆動部３を駆動してカッター
ヘッド２を回転させ、スラストジャッキ７を伸長させ
て、掘削機本体１Ａを前進させる。[0004] Using this type of tunnel excavator 1, the ground G
When excavating the excavator, the front jack 8 is extended at the front gripper 4 and each front shoe 10 is pressed against the pit wall 9 with the same force to hold the excavator body 1A at the front part. 11 and the rear shoe 12 is pressed against the pit wall 9 to remove the excavator body 1.
With the A held at the rear, the drive unit 3 is driven to rotate the cutter head 2, the thrust jack 7 is extended, and the excavator body 1A is advanced.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、掘削機本体
１Ａ内には多くの機械設備が設けられているため、駆動
部３を駆動してカッターヘッド２を回転させると、トン
ネル掘削機１全体が所定の方向に振動する。しかし、上
記従来のトンネル掘削機１では、各フロントシュー１０
は、各フロントジャッキ８によって坑壁面９に等しい力
で押し当てられているので、前記所定の方向への振動を
消去することができず、この振動によって、機械設備が
故障したり破損したりし易かった。By the way, since many mechanical equipments are provided in the excavator main body 1A, when the driving unit 3 is driven to rotate the cutter head 2, the entire tunnel excavator 1 becomes. Vibrates in a predetermined direction. However, in the above conventional tunnel excavator 1, each front shoe 10
Is pressed against the pit wall 9 by the front jacks 8 with the same force, the vibration in the predetermined direction cannot be eliminated, and this vibration may cause the mechanical equipment to fail or break. It was easy.
【０００６】そこで、本発明は、上記課題を解決し得る
トンネル掘削機およびその掘削方法の提供を目的とす
る。Accordingly, an object of the present invention is to provide a tunnel excavator capable of solving the above problems and a method of excavating the tunnel excavator.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明における課題解決
手段は、地山を掘削するためのカッターヘッドと、この
カッターヘッドをその軸芯回りに回転させるための回転
駆動装置と、前記カッターヘッドの後方に配置された筒
状の掘削機本体と、この掘削機本体を掘進方向へ推進す
るための推進用ジャッキ装置と、前記カッターヘッドの
回転時に、前記掘削機本体を保持するためのグリップ装
置とが設けられ、このグリップ装置は、掘削機本体に対
して放射方向に配置された押圧用ジャッキ装置と、これ
ら各押圧用ジャッキ装置に取付けられてトンネルの坑壁
面を押圧するためのシュー部材とを備え、前記各押圧用
ジャッキ装置を駆動して各シュー部材を坑壁面に押圧
し、回転駆動装置を駆動してカッターヘッドを回転さ
せ、前記推進用ジャッキ装置を駆動することで地山を掘
進するようにし、前記回転駆動装置を駆動してカッター
ヘッドを回転させた際に振動によって掘削機本体が基準
点から所定時間ごとに変位する変位位置を測定するため
の測定器が設けられ、この測定器で測定されたこれら変
位位置に最小二乗法を適用させて掘削機本体の変位方向
を求めるとともに、この変位方向に基づいて前記各押圧
用ジャッキ装置の押圧力を、振動を抑制する方向に調節
する機能を有する制御装置が設けられている。The object of the present invention is to provide a cutter head for excavating the ground, a rotary drive for rotating the cutter head around its axis, and A tubular excavator body disposed rearward, a propulsion jack device for propelling the excavator body in the excavation direction, and a grip device for holding the excavator body when the cutter head rotates. The grip device includes a pressing jack device radially arranged with respect to the excavator body, and a shoe member attached to each of the pressing jack devices and pressing a tunnel wall surface. The pushing jack device is driven to press each shoe member against the pit wall, and the rotary driving device is driven to rotate the cutter head, and the propulsion jack is driven. The excavator body is displaced every predetermined time from a reference point by vibration when the cutter is rotated by driving the rotary driving device so as to excavate the ground by driving the device, and measure a displacement position. A measuring device is provided for determining the direction of displacement of the excavator body by applying the least-squares method to these displacement positions measured by the measuring device, and based on the direction of displacement, the pushing of each of the pushing jack devices is performed. A control device having a function of adjusting the pressure in a direction to suppress the vibration is provided.
【０００８】上記構成において、カッターヘッドを回転
させた際に振動によって掘削機本体が基準点から変位す
る変位位置を所定時間ごとに測定し、これら変位位置に
最小二乗法を適用させて掘削機本体の変位方向を求め、
この変位方向に基づいて、各押圧用ジャッキ装置の押圧
力を、振動を抑制する方向に調節し、シュー部材を掘削
機本体の放射方向に突出させることでトンネルの坑壁面
に掘削機本体を保持し、カッターヘッドを軸芯回りに回
転させて地山を掘削し、掘削機本体を推進させて地山を
掘進する。In the above arrangement, displacement positions at which the excavator body is displaced from the reference point due to vibration when the cutter head is rotated are measured at predetermined time intervals, and the least squares method is applied to these displacement positions. Find the displacement direction of
Based on the displacement direction, the pressing force of each pressing jack device is adjusted in the direction of suppressing vibration, and the shoe member is projected in the radial direction of the excavator body, thereby holding the excavator body on the tunnel wall surface. Then, the cutter head is rotated around the axis to excavate the ground, and the excavator body is propelled to excavate the ground.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図６に基づいて説明する。なお、図５および図６につ
いては、従来技術の説明と本発明の実施の形態の説明を
兼用するものとする。図５および図６に示すように、本
発明の実施の形態に係るトンネル掘削機１は、筒状の掘
削機本体１Ａの前部に、地山掘削用のカッタービット２
ａを有する回転自在なカッターヘッド２が、隔壁１３を
介して配置され、このカッターヘッド２を、その軸芯２
ｂ回りに回転駆動させる回転駆動装置３が隔壁１３に設
けられている。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. 5 and 6, the description of the related art and the description of the embodiment of the present invention are both used. As shown in FIGS. 5 and 6, a tunnel excavator 1 according to an embodiment of the present invention includes a cutter bit 2 for ground excavation at the front of a cylindrical excavator body 1A.
a rotatable cutter head 2 is disposed via a partition 13, and the cutter head 2 is
The rotation drive device 3 for rotating the rotation about b is provided on the partition wall 13.
【００１０】図１および図５に示すように、前記掘削機
本体１Ａを前側で保持するフロントグリッパ４が設けら
れ、このフロントグリッパ４は、掘削機本体１Ａの円周
方向に９０°間隔置きに１本づつ配置されたフロントジ
ャッキ８ａ〜８ｄと、これら各フロントジャッキ８ａ〜
８ｄの先端部に取付けられた坑壁面９押圧用のフロント
シュー１０ａ〜１０ｄとを備えている。As shown in FIGS. 1 and 5, a front gripper 4 for holding the excavator body 1A at the front side is provided, and the front grippers 4 are arranged at intervals of 90 ° in the circumferential direction of the excavator body 1A. Front jacks 8a to 8d arranged one by one, and these front jacks 8a to 8d
Front shoes 10a to 10d for pressing down the pit wall 9 attached to the tip of 8d.
【００１１】前記掘削機本体１Ａを後側で保持するリヤ
グリッパ（メイングリッパともいう）５が設けられ、こ
のリヤグリッパ５は、水平方向に反対向きに伸縮する二
対のリヤジャッキ１１と、これらリヤジャッキ１１の先
端部に取付けた坑壁面９押圧用のリヤシュー１２とを備
えている。A rear gripper (also referred to as a main gripper) 5 for holding the excavator body 1A on the rear side is provided. The rear gripper 5 includes two pairs of rear jacks 11 which extend and contract in opposite directions in the horizontal direction, and these rear jacks. And a rear shoe 12 for pressing the pit wall 9 attached to a tip end of the shaft 11.
【００１２】前記掘削機本体１Ａを推進させるための複
数の反力伝達ジャッキ６およびスラストジャッキ７が、
掘削機本体１Ａの内周面に掘進方向に沿って配置されて
いる。A plurality of reaction force transmitting jacks 6 and thrust jacks 7 for propelling the excavator body 1A include:
It is arrange | positioned along the excavation direction on the inner peripheral surface of the excavator main body 1A.
【００１３】図３および図５に示すように、前記回転駆
動装置３を駆動してカッターヘッド２を回転させた際に
発生する加速度を測定する加速度計（測定器の一例）１
４が、隔壁１３の裏面に取付けられ、この加速度計１４
は、掘削機本体１Ａの軸芯２ｂに垂直な面内（隔壁１３
に平行な面内）において掘削機本体１Ａの水平方向Ｙの
加速度を測定する水平加速度計１５と、掘削機本体１Ａ
の鉛直方向Ｘの加速度を測定する鉛直加速度計１６とか
ら構成され、水平加速度計１５および鉛直加速度計１６
の出力側に増幅器１７が接続されている。As shown in FIGS. 3 and 5, an accelerometer (an example of a measuring device) 1 for measuring an acceleration generated when the rotary driving device 3 is driven to rotate the cutter head 2 is rotated.
4 is attached to the back surface of the partition 13 and the accelerometer 14
Is in a plane perpendicular to the axis 2b of the excavator body 1A (the partition 13
A horizontal accelerometer 15 for measuring the acceleration of the excavator body 1A in the horizontal direction Y in a plane parallel to
A horizontal accelerometer 15 and a vertical accelerometer 16 for measuring the acceleration in the vertical direction X.
The amplifier 17 is connected to the output side.
【００１４】この増幅器１７によって増幅された加速度
に基づいて前記フロントグリッパ４の各フロントジャッ
キ８ａ〜８ｄの押圧力Ｆ1〜F4を制御する制御装置１８
が設けられ、この制御装置１８の入力側に前記増幅器１
７が接続され、制御装置１８の出力側に各フロントジャ
ッキ８ａ〜８ｄの駆動部が接続されている。A control device 18 for controlling the pressing forces F 1 to F 4 of the front jacks 8 a to 8 d of the front gripper 4 based on the acceleration amplified by the amplifier 17.
Is provided on the input side of the control device 18.
7 is connected to the output side of the control device 18, and the drive units of the front jacks 8a to 8d are connected.
【００１５】そして、この制御装置１８は、増幅器１７
から入力される水平方向Ｙの加速度および鉛直方向Ｘの
加速度に基づいて、掘削機本体１Ａが基準点（この場
合、カッターヘッド２および掘削機本体１Ａの軸芯２ｂ
位置）から所定時間ごとに変位する変位位置（振動の軌
跡でもある）を演算する第一演算部１８ａと、この第一
演算部１８ａで演算された変位位置に最小二乗法を適用
して掘削機本体１Ａの振動角度（変位方向に相当する）
θを演算する第二演算部１８ｂと、この第二演算部で演
算された振動角度θに基づいて前記フロントグリッパ４
の各フロントジャッキ８ａ〜８ｄの押圧力F1〜F4を、振
動を抑制する方向に調節する調節部１８ｃとを有してい
る。The control device 18 includes an amplifier 17
The excavator body 1A is connected to a reference point (in this case, the cutter head 2 and the axis 2b of the excavator body 1A) based on the acceleration in the horizontal direction Y and the acceleration in the vertical direction X input from the
A first computing unit 18a that computes a displacement position (which is also a trajectory of vibration) that is displaced every predetermined time from the position), and an excavator that applies the least squares method to the displacement position computed by the first computing unit 18a. Vibration angle of main body 1A (corresponding to displacement direction)
a second calculating unit 18b for calculating θ, and the front gripper 4 based on the vibration angle θ calculated by the second calculating unit.
The pressing force F 1 to F 4 in the front jack 8a~8d of, and a regulating portion 18c for adjusting the direction of suppressing the vibrations.
【００１６】上記構成において、フロントグリッパ４の
フロントジャッキ８ａ〜８ｄをそれぞれ伸長して各フロ
ントシュー１０ａ〜１０ｄを坑壁面９に押し当てて掘削
機本体１Ａを前部で保持し、リヤグリッパ５の各リヤジ
ャッキ１１を伸長してリヤシュー１２を坑壁面９に押し
当てて掘削機本体１Ａを後部で保持し、この状態で回転
駆動装置３を駆動してカッターヘッド２を回転させ、ス
ラストジャッキ７を伸長させ、掘削機本体１Ａを前進さ
せることで地山Ｇを掘進する。In the above configuration, the front jacks 8a to 8d of the front gripper 4 are extended, and the front shoes 10a to 10d are pressed against the pit wall 9 to hold the excavator body 1A at the front part. The rear jack 11 is extended and the rear shoe 12 is pressed against the pit wall 9 to hold the excavator body 1A at the rear. In this state, the rotary driving device 3 is driven to rotate the cutter head 2 to extend the thrust jack 7. The excavator body 1A is moved forward to excavate the ground G.
【００１７】ところで、回転駆動装置３を駆動してカッ
ターヘッド２を回転させると、掘削機本体１Ａ内の機器
設備の配置のバランス等により、掘削機本体１Ａが特有
の振動をする。When the rotary drive unit 3 is driven to rotate the cutter head 2, the excavator main body 1A vibrates in a specific manner due to the balance of the arrangement of the equipment in the excavator main body 1A.
【００１８】そこで、水平加速度計１５によって所定時
間の掘削機本体１Ａの水平方向Ｙの加速度を測定すると
ともに同時に所定時間の掘削機本体１Ａの鉛直方向Ｘの
加速度を、鉛直加速度計１６によって測定する。そうす
ると、水平方向Ｙの加速度および鉛直方向Ｘの加速度
が、増幅器１７によって増幅されて制御装置１８に入力
され、この制御装置１８の第一演算部１８ａの機能によ
って、入力された水平方向Ｙの加速度および鉛直方向Ｘ
の加速度がそれぞれ２回積分され、これにより所定時間
の水平方向Ｙの変位位置およびその変位位置に対応する
鉛直方向Ｘの変位位置が求められ、所定時間における水
平方向Ｙ・鉛直方向Ｘの変位位置が求められる。この動
作を、例えば１０分間継続して行い、図４に示すよう
に、２軸方向の複数の変位位置のデータｄを求める。
［ステップ１］ 続いて、これら変位位置のデータｄを第二演算部１８ｂ
に入力し、ここで最小二乗法により、最も確からしい掘
削機本体１Ａの振動角度θが演算される。［ステップ
２］ そして、上記のようにして第二演算部１８ｂで演算され
た振動角度θに基づいて、調節部１８ｃの機能によっ
て、各フロントジャッキ８ａ〜８ｄの押圧力F1〜F4が振
動を抑制する方向に調節される。この際、上記振動角度
θ、フロントジャッキ８ａの水平方向Ｙに対する設置角
度φ1およびフロントジャッキ８ａの下方に隣り合うフ
ロントジャッキ８ｂの水平方向Ｙに対する設置角度φ2
の関係が、下記(１)式を満足するよう設定されるもので
ある。［ステップ３］ θ＝tan-1(F1sinφ1＋F2sinφ2)／(F1cosφ1＋F2cosφ2)……(１) 但し、同一線上のフロントジャッキ８ａ，８ｃの押圧力
F1，F3の関係およびフロントジャッキ８ｂ，８ｄの押圧
力F2，F4の関係は、F1＝F3，F2＝F4とし、各フロントジ
ャッキ８ａ〜８ｄの押圧力の和(F1＋F2＋F3＋F4)が坑壁
面９に働いた場合でも、スラストジャッキ７の推進力で
掘削機本体１Ａが推進できるよう、押圧力F1〜F4が選択
される。Therefore, the horizontal accelerometer 15 measures the acceleration in the horizontal direction Y of the excavator body 1A for a predetermined time, and simultaneously measures the acceleration in the vertical direction X of the excavator body 1A for a predetermined time by the vertical accelerometer 16. . Then, the acceleration in the horizontal direction Y and the acceleration in the vertical direction X are amplified by the amplifier 17 and input to the control device 18, and the input acceleration in the horizontal direction Y is input by the function of the first arithmetic unit 18 a of the control device 18. And vertical direction X
Are respectively integrated twice, whereby a displacement position in the horizontal direction Y for a predetermined time and a displacement position in the vertical direction X corresponding to the displacement position are obtained, and the displacement positions in the horizontal direction Y and the vertical direction X at the predetermined time are obtained. Is required. This operation is continuously performed, for example, for 10 minutes, and data d of a plurality of displacement positions in the two axial directions is obtained as shown in FIG.
[Step 1] Subsequently, the data d of these displacement positions is stored in the second operation unit 18b.
, Where the most probable vibration angle θ of the excavator body 1A is calculated by the least squares method. [Step 2] On the basis of the second calculation unit 18b vibration angle calculated by θ as described above, by the function of the adjustment unit 18c, the pressing force F 1 to F 4 in the front jack 8a~8d vibration Is adjusted in the direction to suppress. At this time, the vibration angle θ, the installation angle φ1 of the front jack 8a with respect to the horizontal direction Y, and the installation angle φ2 of the front jack 8b adjacent below the front jack 8a with respect to the horizontal direction Y.
Is set so as to satisfy the following equation (1). [Step 3] θ = tan -1 (F 1 sinφ1 + F 2 sinφ2) / (F 1 cosφ1 + F 2 cosφ2) ...... (1) where collinear front jacks 8a, 8c pressing force
F 1, F 3 relationships and front jack 8b, the relationship between the pressing force F 2, F 4 of 8d, F 1 = F 3, and F 2 = F 4, the sum of the pressing force of each front jack 8 a to 8 d ( even if the F 1 + F 2 + F 3 + F 4) is worked mine wall 9, so that it can promote the excavator main body 1A in propulsion thrust jack 7, the pressing force F 1 to F 4 is selected.
【００１９】そして、例えばフロントジャッキ８ａの設
置角度φ1は一定であっても、掘削機本体１Ａの振動角
度θに応じて上記のように押圧力F1〜F4を選択すること
で、設置角度φ1＝振動角度θとなるような状態とし、
これにより、掘削機本体１Ａの振動を確実に抑えて、そ
の内部の機械設備の故障や損傷を防止することができ
る。[0019] Then, for example, even the installation angle φ1 of the front jack 8a is constant, according to the oscillation angle θ of the excavator main body 1A by selecting the pressing force F 1 to F 4, as described above, the installation angle φ1 = Vibration angle θ
As a result, the vibration of the excavator body 1A can be reliably suppressed, and failure or damage of the mechanical equipment inside the excavator body 1A can be prevented.
【００２０】なお、振動角度θは、カッターヘッド２の
回転数や掘進速度が変更されるとそれに応じて変化する
ので、振動角度θが変化するごとに上記各演算をし直し
て、最も適当な押圧力F1〜F4を選択することとする。Since the vibration angle θ changes in accordance with the change in the number of revolutions or the excavation speed of the cutter head 2, the above calculations are repeated each time the vibration angle θ changes, and the most suitable and selecting the pressing force F 1 to F 4.
【００２１】このように、本発明の実施の形態によれ
ば、カッターヘッド２を回転させた際に発生する加速度
を測定する加速度計１４を設け、この加速度計１４によ
って計測された加速度のデータに基づいて、制御装置１
８がカッターヘッド２を回転させた際に発生する掘削機
本体１Ａの振動角度θを最小二乗法を用いて演算し、ま
た、その振動角度θに基づいて各フロントジャッキ８ａ
〜８ｄの押圧力F1〜F4を掘削機本体１Ａの振動を抑制す
る方向に調節するようにしたので、削機本体１Ａの内部
の機械設備の故障や損傷を防止することができる。As described above, according to the embodiment of the present invention, the accelerometer 14 for measuring the acceleration generated when the cutter head 2 is rotated is provided, and the acceleration data measured by the accelerometer 14 Based on the control device 1
8 calculates the vibration angle θ of the excavator body 1A generated when the cutter head 2 is rotated by using the least square method, and calculates each front jack 8a based on the vibration angle θ.
Since the pressing force F 1 to F 4 in ~8d was to adjust the vibration of the excavator main body 1A in the direction of suppressing, it is possible to prevent a failure or damage to the internal machinery of cutting machine body 1A.
【００２２】なお、上記実施の形態では、各フロントジ
ャッキ８ａ〜８ｄは掘削機本体１Ａの円周方向に９０°
間隔置きに１本づつ配置したが各フロントジャッキ８ａ
〜８ｄを、それぞれ掘進方向に所定距離だけ離間させて
例えば二本づつ並べ、加速度計１４を、上記水平加速度
計１５および鉛直加速度計１６に、掘進方向に沿った方
向の加速度を計測する加速度計を加えて三軸加速度計と
し、この三軸加速度計によって計測された加速度のデー
タに基づいて振動角度θを三次元的に演算し、この振動
角度θに基づいて、二本づつ設けた各フロントジャッキ
８ａ〜８ｄの押圧力F1〜F4を掘削機本体１Ａの振動を抑
制する方向に調節するようにしてもよい。このように加
速度計１４を三軸加速度計とすることにより、振動角度
θをより正確に求めることができ、各フロントジャッキ
８ａ〜８ｄの押圧力F1〜F4を調節することにより、掘削
機本体１Ａの振動をより確実に抑制することができ、削
機本体１Ａの内部の機械設備の故障や損傷を防止するこ
とができる。In the above embodiment, each of the front jacks 8a to 8d is 90 ° in the circumferential direction of the excavator body 1A.
Each one is arranged at intervals, but each front jack 8a
-8d are arranged at predetermined intervals in the direction of digging, for example, two by two, and the accelerometer 14 is used for the horizontal accelerometer 15 and the vertical accelerometer 16 to measure the acceleration in the direction along the digging direction. To calculate a vibration angle θ three-dimensionally based on the acceleration data measured by the three-axis accelerometer. Based on the vibration angle θ, each front the pressing force F 1 to F 4 jack 8a~8d may adjust the vibration of the excavator main body 1A in the direction of suppressing. By using the three-axis accelerometer as the accelerometer 14 as described above, the vibration angle θ can be obtained more accurately, and by adjusting the pressing forces F 1 to F 4 of the front jacks 8a to 8d, the excavator can be obtained. Vibration of the main body 1A can be suppressed more reliably, and failure and damage of mechanical equipment inside the cutting machine main body 1A can be prevented.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明
は、カッターヘッドを回転させた際に振動によって掘削
機本体が基準点から変位する変位位置を所定時間ごとに
測定し、これら変位位置に基づいて掘削機本体の変位方
向を求め、この変位方向に基づいて、掘削機本体を保持
するためのグリップ装置の押圧用ジャッキ装置の押圧力
を、振動を抑制する方向に調節するので、掘削機本体の
内部の機械設備の故障や損傷を防止することができる。As is apparent from the above description, the present invention measures the displacement positions at which the excavator body is displaced from the reference point due to vibration when the cutter head is rotated, at predetermined time intervals. The displacement direction of the excavator body is determined based on the displacement direction, and based on the displacement direction, the pressing force of the pressing jack device of the grip device for holding the excavator body is adjusted in the direction of suppressing vibration. Failure and damage to mechanical equipment inside the main body can be prevented.
【図１】本発明の実施の形態を示すトンネル掘削機の要
部の概略構成を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a main part of a tunnel excavator showing an embodiment of the present invention.
【図２】同じく制御フローチャートである。FIG. 2 is also a control flowchart.
【図３】同じく制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram similarly.
【図４】同じく変位位置のデータと振動角度の関係を表
すグラフ図である。FIG. 4 is a graph showing the relationship between data on displacement positions and vibration angles.
【図５】トンネル掘削機の全体構成を示す概略縦断面図
である。FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view showing the entire configuration of the tunnel excavator.
【図６】同じく正面図である。FIG. 6 is a front view of the same.
１ トンネル掘削機 １Ａ 掘削機本体 ２ カッターヘッド ３ 回転駆動装置 ４ フロントグリッパ ５ リヤグリッパ ８ａ フロントジャッキ ８ｂ フロントジャッキ ８ｃ フロントジャッキ ８ｄ フロントジャッキ ９ 坑壁面 １４ 加速度計 １５ 水平加速度計 １６ 鉛直加速度計 １７ 増幅器 １８ 制御装置 １８ａ 第一演算部 １８ｂ 第二演算部 １８ｃ 調節部 θ 振動角度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel excavator 1A Excavator main body 2 Cutter head 3 Rotary drive 4 Front gripper 5 Rear gripper 8a Front jack 8b Front jack 8c Front jack 8d Front jack 9 Downhole wall 14 Accelerometer 15 Horizontal accelerometer 16 Vertical accelerometer 17 Amplifier 18 Control Device 18a First calculation unit 18b Second calculation unit 18c Adjustment unit θ Vibration angle
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D054 AA01 AC01 AD17 BA03 GA02 GA06 GA25 GA54 GA62 GA81 GA91 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2D054 AA01 AC01 AD17 BA03 GA02 GA06 GA25 GA54 GA62 GA81 GA91
Claims (2)
と、このカッターヘッドをその軸芯回りに回転させるた
めの回転駆動装置と、前記カッターヘッドの後方に配置
された筒状の掘削機本体と、この掘削機本体を掘進方向
へ推進するための推進用ジャッキ装置と、前記カッター
ヘッドの回転時に、前記掘削機本体を保持するためのグ
リップ装置とが設けられ、このグリップ装置は、掘削機
本体に対して放射方向に配置された押圧用ジャッキ装置
と、これら各押圧用ジャッキ装置に取付けられてトンネ
ルの坑壁面を押圧するためのシュー部材とを備え、前記
各押圧用ジャッキ装置を駆動して各シュー部材を坑壁面
に押圧し、回転駆動装置を駆動してカッターヘッドを回
転させ、前記推進用ジャッキ装置を駆動することで地山
を掘進するようにしたトンネル掘削機において、前記回
転駆動装置を駆動してカッターヘッドを回転させた際に
振動によって掘削機本体が基準点から所定時間ごとに変
位する変位位置を測定するための測定器が設けられ、こ
の測定器で測定されたこれら変位位置に最小二乗法を適
用させて掘削機本体の変位方向を求めるとともに、この
変位方向に基づいて前記各押圧用ジャッキ装置の押圧力
を、振動を抑制する方向に調節する機能を有する制御装
置が設けられたことを特徴とするトンネル掘削機。1. A cutter head for excavating the ground, a rotation drive device for rotating the cutter head around its axis, and a cylindrical excavator body disposed behind the cutter head. A propulsion jack device for propelling the excavator body in the excavation direction, and a grip device for holding the excavator body when the cutter head is rotated. A pressing jack device arranged radially with respect to the vehicle, and a shoe member attached to each of the pressing jack devices and pressing a tunnel wall surface to drive each of the pressing jack devices. Each shoe member was pressed against the pit wall surface, the rotary driving device was driven to rotate the cutter head, and the propulsion jack device was driven to excavate the ground. In the tunnel excavator, a measuring device for measuring a displacement position at which the excavator body is displaced every predetermined time from a reference point due to vibration when the rotary driving device is driven to rotate the cutter head is provided, The displacement direction of the excavator body is determined by applying the least-squares method to these displacement positions measured by the measuring device, and the pressing force of each of the pressing jack devices based on the displacement direction is set in the direction of suppressing vibration. A tunnel excavator provided with a control device having a function of adjusting.
ュー部材を筒状の掘削機本体の放射方向に突出させるこ
とでトンネルの坑壁面に掘削機本体を保持し、掘削機本
体の前部に取付けたカッターヘッドを軸芯回りに回転さ
せて地山を掘削し、掘削機本体を推進させて地山を掘進
する掘削方法であって、前記カッターヘッドを回転させ
た際に振動によって掘削機本体が基準点から変位する変
位位置を所定時間ごとに測定し、これら変位位置に最小
二乗法を適用させて掘削機本体の変位方向を求め、この
変位方向に基づいて前記各押圧用ジャッキ装置の押圧力
を、振動を抑制する方向に調節することを特徴とするト
ンネル掘削機の掘削方法。2. An excavator body is held on a tunnel wall by driving a plurality of pressing jack devices to project a shoe member in a radial direction of a cylindrical excavator body, and a front portion of the excavator body is provided. An excavation method for excavating the ground by rotating a cutter head attached to an axis around an axis and excavating the ground by propelling an excavator body, wherein the excavator is vibrated by vibration when the cutter head is rotated. The displacement position where the main body is displaced from the reference point is measured at predetermined time intervals, the least squares method is applied to these displacement positions to determine the displacement direction of the excavator body, and based on this displacement direction, each of the pressing jack devices A method for excavating a tunnel excavator, comprising adjusting a pressing force in a direction to suppress vibration.
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- 1998-10-08 JP JP28579298A patent/JP3638450B2/en not_active Expired - Fee Related
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