JP2000170477A - Cutter front load detecting method and device for shield boring machine, and shield boring machine - Google Patents

Cutter front load detecting method and device for shield boring machine, and shield boring machine

Info

Publication number
JP2000170477A
JP2000170477A JP34827598A JP34827598A JP2000170477A JP 2000170477 A JP2000170477 A JP 2000170477A JP 34827598 A JP34827598 A JP 34827598A JP 34827598 A JP34827598 A JP 34827598A JP 2000170477 A JP2000170477 A JP 2000170477A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutter
front load
stress value
shield
stress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP34827598A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Niitsu
良夫 新津
Hiroyuki Ito
広幸 伊藤
Toshio Suzuki
俊夫 鈴木
Tomoo Nishi
智男 西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Sato Kogyo Co Ltd
Original Assignee
IHI Corp
Sato Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp, Sato Kogyo Co Ltd filed Critical IHI Corp
Priority to JP34827598A priority Critical patent/JP2000170477A/en
Publication of JP2000170477A publication Critical patent/JP2000170477A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lengthen the service life of a shield boring machine by precisely stopping an advance of boring of the shield boring machine when a cutter front load becomes excessive by accurately measuring the cutter front load. SOLUTION: In a cutter front load detecting method of a shield boring machine having a cutter support structure 8 for transmitting a cutter front load S to a shield frame 1, a prescribed cutter front load S is made to act on a model of the cutter support structure 8 to predetermine the relationship between stress and displacement of model respective parts by a structural analysis, and a strain gauge 20 is arranged in a prescribed position in the cutter support structure 8 of the shield boring machine according to the generating direction of the stress obtained by the model to detect a stress 25 by the strain gauge 20 at boring advancing time of the shield boring machine to directly detect the cutter front load S the shield boring machine from a comparison between the detected stress 25 and a stress 25 of a structural analysis result.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機の
カッタ前面荷重検出方法及び装置並びにシールド掘進機
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for detecting a front load of a cutter of a shield machine and a shield machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、シールド掘進機には、センタ
ーシャフトによってカッタヘッドを回転可能に支持する
センターシャフト支持方式、隔壁に旋回環を備えてカッ
タヘッドを回転可能に支持する中間ビーム支持方式、或
いは外周ビームによってカッタヘッドを回転可能に支持
する外周ビーム支持方式等の種々の方式のものが実施さ
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a shield excavator has a center shaft supporting system for rotatably supporting a cutter head by a center shaft, an intermediate beam supporting system for rotatably supporting a cutter head by providing a turning ring on a partition wall, Alternatively, various systems such as an outer peripheral beam supporting system that rotatably supports a cutter head by an outer peripheral beam have been implemented.

【0003】図5は、一例として、センターシャフト支
持方式のシールド掘進機を示したものであり、このシー
ルド掘進機は、シールドフレーム1の前端内部に径方向
に一体に設けられている隔壁2の中心部に、カッタヘッ
ド3のセンターシャフト4が回転可能に貫通しており、
該センターシャフト4の後端部には、内部にスラスト軸
受とラジアル軸受を内蔵したカッタ軸受5が嵌合配置さ
れており、該カッタ軸受5は、連結材6によって前記隔
壁2と平行に隔壁2の後側に固定された隔壁後側板7か
らなるカッタ支持構造8に固定されている。
FIG. 5 shows, as an example, a shield excavator of a center shaft supporting type. This shield excavator is provided with a partition wall 2 integrally provided in a radial direction inside a front end of a shield frame 1. The center shaft 4 of the cutter head 3 is rotatably penetrated in the center,
At the rear end of the center shaft 4, a cutter bearing 5 having a thrust bearing and a radial bearing built therein is fitted and arranged. The cutter bearing 5 is connected to the partition 2 by a connecting member 6 in parallel with the partition 2. Is fixed to a cutter support structure 8 composed of a partition rear side plate 7 fixed to the rear side.

【0004】前記隔壁2と隔壁後側板7との間の位置に
おけるセンターシャフト4には、カッタヘッドギヤ9が
固定されており、前記隔壁後側板7には、前記カッタヘ
ッドギヤ9に噛合するピニオン10を備えた回転駆動モ
ータ11が固定されている。図中12はスクリュ、13
はカッタヘッド3に設けられたカッタビットを示す。
[0004] A cutter head gear 9 is fixed to the center shaft 4 at a position between the partition 2 and the partition rear side plate 7. A pinion 10 meshing with the cutter head gear 9 is fixed to the partition rear side plate 7. The provided rotary drive motor 11 is fixed. In the figure, 12 is a screw, 13
Indicates a cutter bit provided on the cutter head 3.

【0005】図5に示したシールド掘進機においては、
回転駆動モータ11の駆動によりピニオン10及びカッ
タヘッドギヤ9を介してカッタヘッド3を回転駆動する
ことにより掘削土の掘削を行い、図示しないシールドジ
ャッキの伸長によりシールド掘進機の掘進を行うが、こ
のとき、カッタヘッド3前面に作用するカッタ前面荷重
を検出することができれば、シールド掘進機を安全に運
転する上で、又シールド掘進機の寿命を延長する上で非
常に有益なものとなる。
[0005] In the shield machine shown in FIG.
The excavated soil is excavated by rotating the cutter head 3 via the pinion 10 and the cutter head gear 9 by driving the rotary drive motor 11, and the shield excavator is excavated by extending a shield jack (not shown). If the cutter front load acting on the front of the cutter head 3 can be detected, it is very useful for safely operating the shield machine and extending the life of the shield machine.

【0006】又、カッタヘッド3に作用するカッタ前面
荷重は、カッタヘッド3の強度、シールドフレーム1の
強度、カッタヘッド3を支持するカッタ軸受5の強度、
カッタ支持構造8の強度などを決定する上で重要な設計
条件の一つである。
The front load of the cutter acting on the cutter head 3 includes the strength of the cutter head 3, the strength of the shield frame 1, the strength of the cutter bearing 5 supporting the cutter head 3, and the like.
This is one of the important design conditions for determining the strength and the like of the cutter support structure 8.

【0007】上記カッタ前面荷重を検出するために、従
来においては、前記回転駆動モータ11における回転ト
ルクを検出し、該検出した回転トルクと摩擦抵抗(想定
した掘削土の摩擦係数μによる)からカッタヘッド3に
作用するカッタ前面荷重を計算によって求めるようにし
ていた。
Conventionally, in order to detect the front load of the cutter, a rotational torque of the rotary drive motor 11 is detected, and the cutter is determined from the detected rotational torque and frictional resistance (based on an assumed friction coefficient μ of the excavated soil). The cutter front load acting on the head 3 is calculated.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来にお
けるシールド掘進機のカッタ前面荷重検出方法において
は、次のような問題を有していた。
However, the conventional method for detecting the load on the cutter front face of the shield machine described above has the following problems.

【0009】即ち、回転駆動モータ11の回転トルクと
掘削土の摩擦抵抗とから計算によってカッタ前面荷重を
求めているために、カッタヘッド3の前面に作用する実
際のカッタ前面荷重を直接計測することができなかっ
た。
That is, since the cutter front load is obtained by calculation from the rotational torque of the rotary drive motor 11 and the friction resistance of the excavated soil, the actual cutter front load acting on the front of the cutter head 3 is directly measured. Could not.

【0010】従来のシールド掘進機においては、前記カ
ッタ前面荷重が所定値より大きくなった場合に、シール
ド掘進機の掘進を停止させるインターロック制御を行う
ようにしているが、掘削土の硬さが変化したような場合
にはカッタ前面荷重が予想以上に増大することがある
が、従来の方法ではこれを検出することができないため
に、カッタ軸受5のベアリングの寿命を大幅に短縮させ
てしまったり、或いはカッタ支持構造8を変形させてし
まう等の問題を生じる可能性を有していた。
In the conventional shield machine, interlock control for stopping the excavation of the shield machine is performed when the load on the front of the cutter becomes larger than a predetermined value. In such a case, the front load of the cutter may increase more than expected, but this cannot be detected by the conventional method, so that the service life of the cutter bearing 5 is greatly reduced. Or, there is a possibility that the cutter supporting structure 8 may be deformed.

【0011】又、従来においてカッタ前面の摩擦抵抗を
算出するための摩擦係数μは、掘削土質からの推定値で
あり、掘削土の硬さ以外の例えば掘削土の性状、カッタ
ヘッド3の構造、カッタビット13の形状、シールド掘
進機の方向制御の影響、掘進速度の適正などを考慮した
ものではなく、よって従来方法にて得ているカッタ前面
荷重の正確性の信頼度が低く、従って設計荷重が余分だ
ったのか不足だったのか分からないために、効率的で経
済的な設計ができないという問題があった。
Conventionally, the friction coefficient μ for calculating the frictional resistance of the front surface of the cutter is an estimated value based on the excavated soil quality. For example, the properties of the excavated soil other than the hardness of the excavated soil, the structure of the cutter head 3, It does not take into account the shape of the cutter bit 13, the influence of the direction control of the shield machine, the appropriateness of the excavation speed, etc., and therefore, the reliability of the accuracy of the cutter front load obtained by the conventional method is low, and therefore the design load is low. There is a problem that it is not possible to design an efficient and economical design because it is not known whether the system is excessive or insufficient.

【0012】本発明は、かかる従来の問題点を解決すべ
くなしたもので、カッタ前面荷重を精度良く測定するこ
とにより、カッタ軸受余寿命を正確に予測でき、カッタ
前面荷重が過剰になった場合には的確にシールド掘進機
の掘進を停止させて安全を図ることができ、シールド掘
進機の掘進速度を的確に制御でき、よってシールド掘進
機の寿命を延長することができ、シールド掘進機の効率
的な設計ができるシールド掘進機のカッタ前面荷重検出
方法及び装置並びにシールド掘進機を提供することを目
的としている。
The present invention has been made to solve such a conventional problem. By accurately measuring the front load of the cutter, the remaining life of the cutter bearing can be accurately predicted, and the front load of the cutter becomes excessive. In such a case, safety can be achieved by stopping the excavation of the shield excavator precisely, the excavation speed of the shield excavator can be accurately controlled, and thus the life of the shield excavator can be extended, An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for detecting a load on a cutter front surface of a shield machine which can be efficiently designed, and a shield machine.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
カッタ前面荷重をシールドフレームに伝えるカッタ支持
構造が備えられているシールド掘進機のカッタ前面荷重
検出方法であって、カッタ支持構造のモデルに所定のカ
ッタ前面荷重を作用させて構造解析によりモデル各部の
応力と変位の関係を予め求めておき、シールド掘進機の
カッタ支持構造における所定位置に、前記モデルにより
得た応力の発生方向に合わせて歪計を設置し、シールド
掘進機の掘進時に前記歪計により応力を検出し、検出し
た応力値と前記構造解析結果の応力値を対比してシール
ド掘進機のカッタ前面荷重を直接検出することを特徴と
するシールド掘進機のカッタ前面荷重検出方法、に係る
ものである。
According to the first aspect of the present invention,
A method for detecting a cutter front load of a shield machine provided with a cutter support structure for transmitting a cutter front load to a shield frame, wherein a predetermined cutter front load is applied to a model of the cutter support structure to perform structural analysis of each part of the model. The relationship between stress and displacement is determined in advance, and a strain gauge is installed at a predetermined position in the cutter support structure of the shield machine in accordance with the direction in which the stress obtained by the model is generated. According to a method for detecting the front load of the cutter of the shield machine, which directly detects the front load of the cutter of the shield machine by comparing the detected stress value with the stress value of the structural analysis result. Things.

【0014】請求項2記載の発明は、カッタ前面荷重を
シールドフレームに伝えるカッタ支持構造が備えられて
いるシールド掘進機のカッタ前面荷重検出装置であっ
て、前記カッタ支持構造における応力発生部に設置した
歪計と、カッタ支持構造のモデルによる構造解析結果の
応力値が予め入力されており、前記歪計により検出した
応力値と構造解析結果の応力値とを対比してカッタ前面
荷重を演算し得る演算装置とを備えたことを特徴とする
シールド掘進機のカッタ前面荷重検出装置、に係るもの
である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a cutter front load detecting device for a shield excavator provided with a cutter support structure for transmitting a cutter front load to a shield frame, wherein the cutter front load detector is provided at a stress generating portion of the cutter support structure. Strain gauge and the stress value of the structural analysis result by the model of the cutter supporting structure are input in advance, and the stress value detected by the strain gauge and the stress value of the structural analysis result are compared to calculate the cutter front load. And a load detecting device for a cutter of a shield machine.

【0015】請求項3記載の発明は、演算装置が、歪計
で検出した応力値と構造解析結果の応力値とを対比して
カッタ前面荷重を算出し、該カッタ前面荷重からカッタ
軸受の余寿命を算出し、該カッタ軸受の余寿命と推定残
り掘進稼働時間との比較からカッタ軸受余寿命注意信号
を出力するカッタ軸受余寿命指示回路と、カッタ軸受余
寿命注意を表示するカッタ軸受余寿命注意表示器とを備
えていることを特徴とする請求項2記載のシールド掘進
機のカッタ前面荷重検出装置、に係るものである。
According to a third aspect of the present invention, the arithmetic unit compares the stress value detected by the strain gauge with the stress value of the structural analysis result to calculate the front load of the cutter, and calculates the remaining load of the cutter bearing from the front load of the cutter. A cutter bearing remaining life indication circuit that calculates the service life and outputs a cutter bearing remaining life warning signal based on a comparison between the remaining life of the cutter bearing and the estimated remaining digging operation time, and a cutter bearing remaining life indicating the cutter bearing remaining life warning 3. A device according to claim 2, further comprising a caution indicator.

【0016】請求項4記載の発明は、演算装置が、歪計
で検出した応力値が長期許容応力値以上で且つ短期許容
応力値以上になったときに掘進停止指令を出力する掘進
停止指令回路を備えていることを特徴とする請求項2又
は3記載のシールド掘進機のカッタ前面荷重検出装置、
に係るものである。
According to a fourth aspect of the present invention, the arithmetic unit outputs the excavation stop command when the stress value detected by the strain gauge is equal to or more than the long-term allowable stress value and equal to or more than the short-term allowable stress value. The front load detecting device for a cutter of a shield machine according to claim 2 or 3, further comprising:
It is related to.

【0017】請求項5記載の発明は、演算装置は、歪計
で検出した応力値が長期許容応力値以上になったときに
掘進速度注意信号を出力する掘進速度注意指示回路と、
掘進速度注意を表示する掘進速度注意表示器とを備えて
いることを特徴とする請求項2又は3又は4記載のシー
ルド掘進機のカッタ前面荷重検出装置、に係るものであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, the arithmetic unit includes a digging speed caution instruction circuit for outputting a digging speed caution signal when the stress value detected by the strain gauge is equal to or greater than a long-term allowable stress value.
5. A cutter front load detecting device for a shield machine according to claim 2, further comprising a machine speed warning indicator for displaying machine speed warning.

【0018】請求項6記載の発明は、請求項2又は3記
載のカッタ前面荷重検出装置を備え、検出したカッタ前
面荷重に基づいてカッタ軸受余寿命を演算するようにし
たことを特徴とするシールド掘進機、に係るものであ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a shield comprising the cutter front load detecting device according to the second or third aspect, wherein a remaining life of the cutter bearing is calculated based on the detected front load of the cutter. Excavator.

【0019】請求項7記載の発明は、請求項2又は4記
載のカッタ前面荷重検出装置を備え、検出したカッタ前
面荷重に基づいて掘進停止を制御するようにしたことを
特徴とするシールド掘進機、に係るものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a shield excavator including the cutter front load detecting device according to the second or fourth aspect, wherein the excavation stop is controlled based on the detected cutter front load. , According to.

【0020】請求項8記載の発明は、請求項2又は5記
載のカッタ前面荷重検出装置を備え、検出したカッタ前
面荷重に基づいて掘進速度を制御するようにしたことを
特徴とするシールド掘進機、に係るものである。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a shield excavator comprising the cutter front load detecting device according to the second or fifth aspect, wherein the excavating speed is controlled based on the detected cutter front load. , According to.

【0021】請求項9記載の発明は、請求項2記載のカ
ッタ前面荷重検出装置により検出したカッタ前面荷重に
基づいて構造設計されていることを特徴とするシールド
掘進機、に係るものである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a shield excavator having a structural design based on a cutter front load detected by the cutter front load detector according to the second aspect.

【0022】上記手段の作用は以下のようになる。The operation of the above means is as follows.

【0023】本発明のシールド掘進機のカッタ前面荷重
検出方法及び装置によれば、カッタ支持構造のモデルに
所定のカッタ前面荷重を作用させて構造解析によりモデ
ル各部の応力と変位の関係を予め求めておき、シールド
掘進機のカッタ支持構造における所定位置に、モデルに
より得た応力の発生方向に合わせて歪計を設置し、シー
ルド掘進機の掘進時に歪計により応力を検出し、検出し
た応力値と構造解析結果の応力値とを対比することによ
り、シールド掘進機のカッタ前面荷重を高い精度で直接
知ることができる。
According to the method and apparatus for detecting the front load of the cutter of the shield machine according to the present invention, a predetermined load on the front of the cutter is applied to the model of the cutter support structure, and the relationship between the stress and the displacement of each part of the model is obtained in advance by structural analysis. In advance, a strain gauge is installed at a predetermined position in the cutter support structure of the shield machine in accordance with the direction of the stress generated by the model, and the stress is detected by the strain meter when the shield machine is excavated, and the detected stress value By comparing this with the stress value of the structural analysis result, it is possible to directly know the front load of the cutter of the shield machine with high accuracy.

【0024】歪計で検出した応力値と構造解析結果の応
力値を対比してカッタ前面荷重を算出し、カッタ前面荷
重からカッタ軸受の余寿命を算出し、カッタ軸受の余寿
命と推定残り掘進稼働時間とを比較してカッタ軸受余寿
命が不足しているか否かを判断し、カッタ軸受余寿命が
不足している場合にカッタ軸受余寿命注意信号を出力し
て表示させると、カッタ軸受余寿命注意の表示に基づい
て、掘進距離の設定、カッタ軸受の交換時期の決定等を
行うことができる。
The cutter front load is calculated by comparing the stress value detected by the strain gauge with the stress value of the structural analysis result, the remaining life of the cutter bearing is calculated from the cutter front load, and the remaining life of the cutter bearing and the estimated remaining excavation are calculated. It is determined whether the remaining life of the cutter bearing is insufficient by comparing with the operating time.If the remaining life of the cutter bearing is insufficient, the cutter bearing remaining life warning signal is output and displayed. Based on the display of the service life notice, it is possible to set the excavation distance, determine the replacement timing of the cutter bearing, and the like.

【0025】歪計で検出した応力値が長期許容応力値以
上で且つ短期許容応力値以上になったときに、掘進停止
指令を出力させると、シールド掘進機の過負荷時に掘進
を的確に停止することができる。
When the excavation stop command is output when the stress value detected by the strain gauge is equal to or greater than the long-term allowable stress value and equal to or greater than the short-term allowable stress value, the excavation is accurately stopped when the shield excavator is overloaded. be able to.

【0026】歪計で検出した応力値が長期許容応力値以
上になったときに、掘進速度注意信号を出力して表示さ
せると、掘進速度の制御が的確にできる。
When the stress value detected by the strain gauge becomes equal to or more than the long-term allowable stress value, the excavation speed caution signal is output and displayed, whereby the excavation speed can be accurately controlled.

【0027】なお、長期許容応力値、及び短期許容応力
値は、シールド掘進機のカッタ前面荷重に基づいて精度
良く設定することができる。
The long-term allowable stress value and the short-term allowable stress value can be accurately set based on the front load of the cutter of the shield machine.

【0028】カッタ前面荷重検出装置を備えたシールド
掘進機によれば、カッタ軸受余寿命を正確に知ることに
より、掘進距離の設定、カッタ軸受の交換時期の決定等
を的確に行うことができる。また、掘削土の性状変化な
どによってシールド掘進機の構造及び機械要素に耐力以
上の荷重が作用した場合に、カッタ前面荷重の大きさ、
変化に基づいてシールド掘進機の掘進を確実に停止する
ことにより、シールド掘進機の安全性を高めることがで
きる。更に、シールド掘進機のカッタ前面荷重を精度良
く計測できることにより、掘進速度の制御を的確に行っ
て、安全な速度で安定した掘進が行える。
According to the shield machine equipped with the cutter front load detecting device, by accurately knowing the remaining life of the cutter bearing, the excavation distance can be set, and the time for replacing the cutter bearing can be determined accurately. In addition, when a load exceeding the proof stress is applied to the structure and mechanical elements of the shield machine due to changes in the properties of the excavated soil, etc., the magnitude of the front load of the cutter,
By reliably stopping the excavation of the shield machine based on the change, the safety of the shield machine can be enhanced. Further, since the cutter front load of the shield machine can be accurately measured, the excavation speed can be accurately controlled, and stable excavation can be performed at a safe speed.

【0029】シールド掘進機を、カッタ前面荷重検出器
により検出したカッタ前面荷重に基づいて構造設計すれ
ば、構造材料の過不足をなくして、効率的でしかも高い
強度を有するシールド掘進機を提供することができる。
If the shield machine is designed based on the cutter front load detected by the cutter front load detector, the shield machine can be provided with an efficient and high strength by eliminating excess and deficiency of the structural material. be able to.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0031】図1、図2は、本発明を実施する形態の一
例を示すものであり、図5に示したシールド掘進機と同
一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、本発明
の特徴部分についてのみ詳述する。
FIGS. 1 and 2 show an example of an embodiment of the present invention. The same parts as those of the shield machine shown in FIG. Only the features of the present invention will be described in detail.

【0032】図1のように、カッタヘッド3の後端に
は、スラストベアリング14とラジアルベアリング15
を備えたカッタ軸受5が備えられており、該カッタ軸受
5のボス16にカッタ支持構造8を構成する隔壁後側板
7が固定されており、該隔壁後側板7の外周端部は、放
射状に設けられた連結補強板17によって隔壁2に固定
されていると共に、連結強度材18によってシールドフ
レーム1に固定されている。更に、前記隔壁後側板7の
後面とカッタ軸受5のボス16の外周面との間には、放
射状に延びる複数の後部補強板19が固定されている。
As shown in FIG. 1, a thrust bearing 14 and a radial bearing 15 are provided at the rear end of the cutter head 3.
A cutter bearing 5 is provided, and a rear wall 7 of the partition wall constituting the cutter support structure 8 is fixed to a boss 16 of the cutter bearing 5. It is fixed to the partition 2 by the provided connection reinforcing plate 17 and is fixed to the shield frame 1 by the connection strength member 18. Further, a plurality of radially extending rear reinforcing plates 19 are fixed between the rear surface of the partition rear plate 7 and the outer peripheral surface of the boss 16 of the cutter bearing 5.

【0033】前記後部補強板19の所要位置に、歪計2
0を設置する。この歪計20は、複数設けられている後
部補強板19に対して所要数設置することができる。
At a required position of the rear reinforcing plate 19, a strain gauge 2
Set 0. The required number of the strain gauges 20 can be installed on the plurality of rear reinforcing plates 19 provided.

【0034】又、図1では、隔壁2と隔壁後側板7との
間を接続している連結補強板17にも歪計20を設置す
るようにしている。
In FIG. 1, a strain gauge 20 is also provided on a connection reinforcing plate 17 connecting between the partition 2 and the rear wall 7 of the partition.

【0035】図3は、前記カッタ支持構造8の後部補強
板19と連結補強板17のモデル21を示したもので、
モデル21に掘進によって想定される所定の大きさのカ
ッタ前面荷重Sを作用させた際における前記後部補強板
19と連結補強板17が破線状態から実線状態に変形す
る様子を誇張して示している。
FIG. 3 shows a model 21 of the rear reinforcing plate 19 and the connecting reinforcing plate 17 of the cutter supporting structure 8.
The state where the rear reinforcing plate 19 and the connecting reinforcing plate 17 are deformed from a broken line state to a solid line state when a cutter front load S of a predetermined size assumed by excavation is applied to the model 21 is exaggeratedly shown. .

【0036】又、図4は、前記図3のようにモデル21
に所定のカッタ前面荷重Sを作用させた際において、後
部補強板19と連結補強板17を有限要素法を用いて構
造解析した例を示す正面図であり、この有限要素法によ
って応力と変位の関係を求めることができる。
FIG. 4 shows the model 21 as shown in FIG.
FIG. 9 is a front view showing an example in which the rear reinforcing plate 19 and the connecting reinforcing plate 17 are subjected to a structural analysis using a finite element method when a predetermined cutter front load S is applied to the cutter. You can ask for a relationship.

【0037】前記後部補強板19と連結補強板17は、
図4に矢印で示すように大きな引っ張り応力を受けてお
り、この引っ張り応力が比較的大きい箇所において、し
かも矢印の方向と平行な方向の応力を検出できるよう
に、矢印の方向に合わせて前記歪計20を設置する。
The rear reinforcing plate 19 and the connecting reinforcing plate 17 are
As shown by an arrow in FIG. 4, a large tensile stress is applied, and the strain is adjusted in the direction of the arrow so that a stress in a relatively large tensile stress can be detected in a direction parallel to the direction of the arrow. A total of 20 are installed.

【0038】図1及び図2に示すように、夫々の歪計2
0によって検出された変位量22は、夫々の応力検出器
23に入力されるようになっており、更に夫々の応力検
出器23にカッタ支持構造8のデータDが入力されてい
ることにより、夫々の箇所の応力値25が求められるよ
うになっている。
As shown in FIG. 1 and FIG.
The displacement amount 22 detected by 0 is input to each of the stress detectors 23, and the data D of the cutter supporting structure 8 is input to each of the stress detectors 23, so that the respective The stress value 25 at the point is determined.

【0039】上記応力検出器23によって求められる応
力値25は、前記カッタ前面荷重Sに対応しており、従
って上記検出した応力値25と前記モデル21によって
求められた構造解析結果の応力値24を演算装置26に
入力することによって、シールド掘進機のカッタ前面荷
重Sを得、これにより種々の指令、指示を行うようにし
ている。
The stress value 25 determined by the stress detector 23 corresponds to the cutter front load S. Therefore, the detected stress value 25 and the stress value 24 of the structural analysis result determined by the model 21 are used. By inputting to the arithmetic unit 26, the cutter front load S of the shield machine is obtained, and thereby various commands and instructions are performed.

【0040】又、カッタ軸受5のボス16の後端に固定
された固定部材27と前記後部補強板19の上端との間
には、カッタ支持構造8の前後方向の変位を計測するよ
うにした変位計28が設けられており、該変位計28か
らの変位信号29が前記応力検出器23に入力されてお
り、前記変位信号29により前記構造解析結果の応力値
24と検出した応力値25との関係の裏付けを行うよう
になっている。
Further, between the fixing member 27 fixed to the rear end of the boss 16 of the cutter bearing 5 and the upper end of the rear reinforcing plate 19, the longitudinal displacement of the cutter supporting structure 8 is measured. A displacement meter 28 is provided, and a displacement signal 29 from the displacement meter 28 is input to the stress detector 23, and the stress value 24 of the structural analysis result and the detected stress value 25 are calculated based on the displacement signal 29. This is to support the relationship.

【0041】前記演算装置26には、図2に示すような
カッタ軸受余寿命指示回路44が設けられている。カッ
タ軸受余寿命指示回路44は、前記応力値25を連続記
録している記録計31からの記録された応力値25’
と、前記解析結果の応力値24を入力して対比すること
によりカッタ前面荷重Sを算出する計算器45と、得ら
れたカッタ前面荷重Sからカッタ軸受の余寿命Pを算出
する計算器46と、得られたカッタ軸受の余寿命Pと推
定残り掘進稼働時間47とを比較する比較器48と、そ
の比較結果を入力してカッタ軸受余寿命不足の場合にカ
ッタ軸受余寿命注意信号49を出力する判断回路50と
を備えている。更に、前記判断回路50からのカッタ軸
受余寿命注意信号49を表示するカッタ軸受余寿命注意
表示器51を備えている。
The arithmetic unit 26 is provided with a cutter bearing remaining life indicating circuit 44 as shown in FIG. The cutter bearing remaining life indicating circuit 44 outputs the recorded stress value 25 ′ from the recorder 31 that continuously records the stress value 25.
And a calculator 45 for calculating the cutter front load S by inputting and comparing the stress value 24 of the analysis result, and a calculator 46 for calculating the remaining life P of the cutter bearing from the obtained cutter front load S. And a comparator 48 for comparing the obtained remaining life P of the cutter bearing with the estimated remaining digging operation time 47, and inputting the comparison result and outputting a cutter bearing remaining life warning signal 49 when the remaining life of the cutter bearing is insufficient. And a determination circuit 50 for performing the determination. Further, a cutter bearing remaining life warning indicator 51 for displaying a cutter bearing remaining life warning signal 49 from the determination circuit 50 is provided.

【0042】また演算装置26には、掘進停止指令回路
30(インターロック回路)が設けられている。掘進停
止指令回路30は、前記応力値25を連続記録している
記録計31からの記録された応力値25’を入力する判
断回路32を備えていると共に、前記応力検出器23か
らの応力値25を入力する判断回路33を備えており、
判断回路32において記録された応力値25’が長期許
容応力値34以上で、且つ判断回路33において応力値
25が短期許容応力値35以上になったときに、掘進停
止指令36を出力するようになっている。前記記録計3
1からの記録された応力値25’が長期許容応力値34
以下の場合は定常掘進37を行い、又前記応力値25が
短期許容応力値35以下の場合には掘進速度減速38を
行うようになっている。
The arithmetic unit 26 is provided with an excavation stop command circuit 30 (interlock circuit). The excavation stop command circuit 30 includes a determination circuit 32 for inputting a recorded stress value 25 ′ from a recorder 31 that continuously records the stress value 25, and a stress value from the stress detector 23. 25 is provided, and
When the stress value 25 ′ recorded in the judgment circuit 32 is equal to or more than the long-term allowable stress value 34 and the stress value 25 is equal to or more than the short-term allowable stress value 35 in the judgment circuit 33, the excavation stop command 36 is output. Has become. The recorder 3
The recorded stress value 25 'from 1 is the long-term allowable stress value 34
In the following cases, the steady excavation 37 is performed, and when the stress value 25 is equal to or less than the short-term allowable stress value 35, the excavation speed reduction 38 is performed.

【0043】更に演算装置26には、掘進速度注意指示
回路39が設けられている。掘進速度注意指示回路39
は、前記記録計31からの応力値25’を表示する操作
盤に備えられた表示器40と、前記応力値25’が長期
許容応力値34以上になったときに掘進速度注意信号4
1を出力する判断回路42とを備えている。更に、前記
判断回路42からの掘進速度注意信号41を表示する掘
進速度注意表示器43を備えている。
Further, the arithmetic unit 26 is provided with a digging speed caution instruction circuit 39. Excavation speed caution instruction circuit 39
A display 40 provided on an operation panel for displaying the stress value 25 ′ from the recorder 31, and a digging speed caution signal 4 when the stress value 25 ′ becomes equal to or greater than the long-term allowable stress value 34.
And a decision circuit 42 for outputting 1. Further, there is provided a digging speed caution indicator 43 for displaying a digging speed caution signal 41 from the judgment circuit 42.

【0044】上記した応力値25’の長期許容応力値3
4、及び応力値25の短期許容応力値35は、前記計算
器45で計算されたシールド掘進機のカッタ前面荷重S
に基づいて設定することができる.
The long-term allowable stress value 3 of the stress value 25 'described above
4, and the short-term allowable stress value 35 of the stress value 25 is the cutter front load S of the shield machine calculated by the calculator 45.
Can be set based on.

【0045】以下に上記形態の作用を説明する。The operation of the above embodiment will be described below.

【0046】図3に示したようなカッタ支持構造8のモ
デル21を用意し、設定されたカッタ前面荷重に相当す
る荷重を前記モデル21に作用させ、図4に示すように
モデル21、即ち、カッタ支持構造8に作用する応力と
変位の関係を構造解析によって予め求めておく。
A model 21 of the cutter supporting structure 8 as shown in FIG. 3 is prepared, and a load corresponding to the set front load of the cutter is applied to the model 21, and as shown in FIG. The relationship between the stress acting on the cutter supporting structure 8 and the displacement is determined in advance by structural analysis.

【0047】図1に示すように、シールド掘進機のカッ
タ支持構造8における比較的大きな応力が発生する箇所
に、歪計20を設置し、シールド掘進機の掘進時に、歪
計20によって歪計20設置部の変位量22を検出す
る。このとき、前記歪計20は、図4に矢印で示すよう
に大きな引っ張り応力を受けている箇所において、矢印
の方向と平行な方向(引張力が作用している方向)に合
わせて配置する。
As shown in FIG. 1, a strain gauge 20 is provided at a location where a relatively large stress is generated in the cutter support structure 8 of the shield machine, and the strain gauge 20 is used by the strain gauge 20 when the shield machine is excavated. The displacement 22 of the installation part is detected. At this time, the strain gauge 20 is arranged at a position where a large tensile stress is applied as shown by an arrow in FIG.

【0048】歪計20によってカッタ支持構造8の変位
量22を検出し、この変位量22を応力検出器23に入
力してカッタ支持構造8の板厚、強度などのデータDを
入力することにより応力値25を算出する。このとき、
変位計28による変位信号29を前記応力検出器23に
入力することにより、前記構造解析結果の応力値24と
検出した応力値25との関係の裏付けを行うことがで
き、これにより検出された応力値25の信頼性を高める
ことができる。
The displacement 22 of the cutter support structure 8 is detected by the strain gauge 20, and the displacement 22 is input to a stress detector 23 to input data D such as the thickness and strength of the cutter support structure 8. The stress value 25 is calculated. At this time,
By inputting the displacement signal 29 from the displacement meter 28 to the stress detector 23, the relationship between the stress value 24 of the structural analysis result and the detected stress value 25 can be confirmed, and the stress detected by this can be confirmed. The reliability of the value 25 can be increased.

【0049】前記カッタ支持構造8の応力を検出してい
る応力値25は、シールド掘進機に作用するカッタ前面
荷重Sの大きさ、変化を的確に表わしており、従って、
前記応力値25を検出して、構造解析結果の応力値24
を利用することにより、シールド掘進機のカッタ前面荷
重Sを高い精度で直接知ることができる。
The stress value 25 for detecting the stress of the cutter support structure 8 accurately represents the magnitude and change of the front load S of the cutter acting on the shield machine.
The stress value 25 is detected, and the stress value 24 of the structural analysis result is obtained.
, The cutter front load S of the shield machine can be directly known with high accuracy.

【0050】応力検出器23からの応力値25は、図2
に示す演算装置26のカッタ軸受余寿命指示回路44
と、掘進停止指令回路30と、掘進速度注意指示回路3
9とに入力され、応力値25、即ち、カッタ前面荷重S
に対応した指令、指示が行われる。
The stress value 25 from the stress detector 23 is shown in FIG.
Cutter bearing remaining life indicating circuit 44 of the arithmetic unit 26 shown in FIG.
Excavation stop command circuit 30 and excavation speed caution instruction circuit 3
9 and the stress value 25, that is, the front load S of the cutter.
Are issued.

【0051】記録計31にて連続記録された応力値2
5’はカッタ軸受余寿命指示回路44の計算器45に入
力されている。更に、計算器45には構造解析結果の応
力値24が入力されており、前記記録された応力値2
5’と構造解析結果の応力値24とが対比されることに
よりカッタ前面荷重Sが算出される。該カッタ前面荷重
Sは計算器46に入力されてカッタ軸受の余寿命Pが算
出される。該カッタ軸受の余寿命Pと推定残り掘進稼働
時間47とが比較器48で比較され、カッタ軸受余寿命
が不足しているか否かが判断回路50で判断される。カ
ッタ軸受余寿命が不足している場合には、カッタ軸受余
寿命注意信号49がカッタ軸受余寿命注意表示器51に
出力されてカッタ軸受余寿命注意が表示される。従っ
て、カッタ軸受余寿命注意の表示に基づいて、掘進距離
の設定、カッタ軸受の交換時期の決定等を行うことがで
きる。
Stress value 2 continuously recorded by recorder 31
5 ′ is input to the calculator 45 of the cutter bearing remaining life indicating circuit 44. Further, the stress value 24 of the structural analysis result is input to the calculator 45, and the recorded stress value 2
By comparing 5 ′ with the stress value 24 of the structural analysis result, the cutter front load S is calculated. The cutter front load S is input to the calculator 46, and the remaining life P of the cutter bearing is calculated. The remaining life P of the cutter bearing and the estimated remaining digging operation time 47 are compared by a comparator 48, and a determination circuit 50 determines whether or not the remaining life of the cutter bearing is insufficient. If the cutter bearing remaining life is insufficient, the cutter bearing remaining life warning signal 49 is output to the cutter bearing remaining life warning indicator 51 to display the cutter bearing remaining life warning. Therefore, the setting of the excavation distance, the determination of the replacement time of the cutter bearing, and the like can be performed based on the indication of the remaining life of the cutter bearing.

【0052】掘進停止指令回路30においては、記録計
31で連続記録された応力値25’が長期許容応力値3
4以下である場合には定常掘進37を行い、又、応力値
25’が長期許容応力値34以上でも、応力検出器23
からの応力値25が短期許容応力値35以下であれば掘
進速度減速38を行うことにより対処する。
In the excavation stop command circuit 30, the stress value 25 ′ continuously recorded by the recorder 31 is the long-term allowable stress value 3.
When the stress value is not more than 4, the steady excavation 37 is performed.
If the stress value 25 is less than or equal to the short-term allowable stress value 35, the excavation speed is reduced 38 to cope with it.

【0053】前記記録した応力値25’が前記長期許容
応力値34以上で、且つ応力値25が短期許容応力値3
5以上になったときには、掘進停止指令36を出力して
シールド掘進機の掘進を停止する。このように、カッタ
支持構造8の応力を直接検知して、その応力値が所定の
値を越えたときにシールド掘進機の掘進を停止するよう
にしているので、掘削土の性状変化などによってシール
ド掘進機の構造及び機械要素に耐力以上の荷重が作用し
た場合に、シールド掘進機の掘進を確実に停止させるこ
とができ、よって軸受ベアリングの寿命が大幅に短縮さ
れたり、カッタ支持構造8が曲るといったような問題の
発生を確実に防止でき、シールド掘進機の安全性を高め
ることができる。
The recorded stress value 25 'is not less than the long-term allowable stress value 34 and the stress value 25 is the short-term allowable stress value 3
When it becomes 5 or more, the excavation stop command 36 is output and the excavation of the shield excavator is stopped. As described above, the stress of the cutter support structure 8 is directly detected, and when the stress value exceeds a predetermined value, the excavation of the shield excavator is stopped. When a load greater than the proof stress is applied to the structure and machine elements of the excavator, the excavation of the shield excavator can be reliably stopped, so that the life of the bearings can be significantly reduced, and the cutter support structure 8 can be bent. Such a problem can be reliably prevented, and the safety of the shield machine can be improved.

【0054】上記した応力値25’の長期許容応力値3
4と応力値25の短期許容応力値35は、前記計算器4
5で計算されたシールド掘進機のカッタ前面荷重Sに基
づいて精度良く設定することができ、よってシールド掘
進機の安全を保持して掘進を精度良く停止させることが
できる。
The long-term allowable stress value 3 of the stress value 25 'described above
4 and the short-term allowable stress value 35 of the stress value 25 are calculated by the calculator 4
The setting can be accurately performed based on the cutter front load S of the shield excavator calculated in step 5, and the excavation can be accurately stopped while maintaining the safety of the shield excavator.

【0055】尚、前記カッタ前面荷重Sは、カッタヘッ
ド3の周方向において大きさが異なっており、しかも変
動するので、前記歪計20をカッタ支持構造8の周方向
に複数個配置して、各歪計20にて検出した変位量22
が最も大きい(応力値が最も大きい)値を用いて、前記
掘進停止指令36の制御を行うようにすることができ
る。又、複数の歪計20から応力検出器23を経て得た
応力値25の平均値に基づいた制御を行うようにした
り、或いは、任意の歪計20からの応力値25を選択し
て制御に用いるようにすることもできる。
Since the magnitude of the front load S of the cutter differs in the circumferential direction of the cutter head 3 and fluctuates, a plurality of strain gauges 20 are arranged in the circumferential direction of the cutter support structure 8. Displacement 22 detected by each strain gauge 20
The excavation stop command 36 can be controlled by using a value having the largest value (the largest stress value). Further, control may be performed based on the average value of the stress values 25 obtained from the plurality of strain gauges 20 through the stress detector 23, or the control may be performed by selecting the stress value 25 from an arbitrary strain gauge 20. It can also be used.

【0056】前記記録計31に記録された応力値25’
は、掘進速度注意指示回路39に入力されており、記録
された応力値25’が長期許容応力値34以上になった
ときには、判断回路42によって、掘進速度注意信号4
1が出力される。更に、該掘進速度注意信号41は、掘
進速度注意表示器43に出力されて掘進速度注意が表示
される。従って、掘進速度注意表示器43の表示に基づ
いて、該表示がなくなるように掘進速度を調節すること
によって、安全な掘進速度で安定した掘進作業を行うこ
とができる。この場合も、応力値25’の長期許容応力
値34を、前記計算器45で計算されたシールド掘進機
のカッタ前面荷重Sに基づいて精度良く設定することが
でき、よってシールド掘進機の掘進速度の注意を精度良
く指示することができる。
The stress value 25 ′ recorded in the recorder 31.
Is input to the excavation speed caution instruction circuit 39, and when the recorded stress value 25 ′ becomes equal to or greater than the long-term allowable stress value 34, the judgment circuit 42
1 is output. Further, the excavation speed caution signal 41 is output to the excavation speed caution indicator 43 to display the excavation speed caution. Therefore, by adjusting the excavation speed based on the display of the excavation speed caution indicator 43 so that the display disappears, stable excavation work can be performed at a safe excavation speed. Also in this case, the long-term allowable stress value 34 of the stress value 25 'can be set with high accuracy based on the cutter front load S of the shield machine calculated by the calculator 45, and therefore, the excavation speed of the shield machine can be improved. Can be instructed with high precision.

【0057】一方、前記したように記録計31によって
応力値25を連続記録するようにしているので、この記
録された応力値25’を利用することにより、新たに計
画されるシールド掘進機のカッタヘッド3の強度、シー
ルドフレーム1の強度、カッタ軸受5の強度などの構成
を効率的に設計することができるようになる。
On the other hand, since the stress value 25 is continuously recorded by the recorder 31 as described above, by utilizing the recorded stress value 25 ', the cutter of the newly planned shield machine can be used. Configurations such as the strength of the head 3, the strength of the shield frame 1, and the strength of the cutter bearing 5 can be efficiently designed.

【0058】尚、上記形態例においては、センターシャ
フトによってカッタヘッドを回転可能に支持するセンタ
ーシャフト支持方式のシールド掘進機の場合について例
示したが、中間ビーム支持方式、或いは外周ビーム支持
方式等の種々の方式のシールド掘進機にも適用できるこ
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、等は勿論である。
In the above embodiment, the shield shaft excavator of the center shaft supporting type in which the cutter head is rotatably supported by the center shaft has been described. Of course, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明のシールド掘進機のカッタ前面荷
重検出方法及び装置によれば、カッタ支持構造のモデル
に所定のカッタ前面荷重を作用させて構造解析によりモ
デル各部の応力と変位の関係を予め求めておき、シール
ド掘進機のカッタ支持構造における所定位置に、モデル
により得た応力の発生方向に合わせて歪計を設置し、シ
ールド掘進機の掘進時に歪計により応力値を検出し、検
出した応力値と構造解析結果の応力値を対比することに
よりシールド掘進機のカッタ前面荷重を高い精度で直接
知ることができる効果がある。
According to the method and the apparatus for detecting the front load of the cutter of the shield machine according to the present invention, the relationship between the stress and the displacement of each part of the model is determined by applying a predetermined front load to the model of the cutter support structure by the structural analysis. In advance, a strain gauge is installed at a predetermined position in the cutter support structure of the shield machine in accordance with the direction of the stress generated by the model, and the stress value is detected by the strain meter when the shield machine is excavated and detected. By comparing the obtained stress value with the stress value of the structural analysis result, there is an effect that the front load of the cutter of the shield machine can be directly known with high accuracy.

【0060】歪計で検出した応力値と構造解析結果の応
力値を対比してカッタ前面荷重を算出し、カッタ前面荷
重からカッタ軸受の余寿命を算出し、カッタ軸受の余寿
命と推定残り掘進稼働時間とを比較してカッタ軸受余寿
命が不足しているか否かを判断し、カッタ軸受余寿命が
不足している場合にカッタ軸受余寿命注意信号を出力し
て表示させると、カッタ軸受余寿命注意の表示に基づい
て、掘進距離の設定、カッタ軸受の交換時期の決定等を
行うことができる効果がある。
The cutter front load is calculated by comparing the stress value detected by the strain gauge with the stress value of the structural analysis result, the remaining life of the cutter bearing is calculated from the cutter front load, and the remaining life of the cutter bearing and the estimated remaining excavation are calculated. It is determined whether the remaining life of the cutter bearing is insufficient by comparing with the operating time.If the remaining life of the cutter bearing is insufficient, the cutter bearing remaining life warning signal is output and displayed. Based on the display of the service life notice, there is an effect that the excavation distance can be set, the replacement timing of the cutter bearing can be determined, and the like.

【0061】歪計で検出した応力値が長期許容応力値以
上で且つ短期許容応力値以上になったときに、掘進停止
指令を出力させると、シールド掘進機の過負荷時に掘進
を的確に停止することができる効果がある。
When the excavation stop command is output when the stress value detected by the strain gauge is equal to or greater than the long-term allowable stress value and equal to or greater than the short-term allowable stress value, the excavation is properly stopped when the shield excavator is overloaded. There is an effect that can be.

【0062】歪計で検出した応力値が長期許容応力値以
上になったときに、掘進速度注意信号を出力して表示さ
せると、掘進速度の制御が的確にできる効果がある。
When the stress value detected by the strain gauge becomes equal to or more than the long-term allowable stress value, the excavation speed caution signal is output and displayed, whereby the excavation speed can be controlled accurately.

【0063】カッタ前面荷重検出装置を備えたシールド
掘進機によれば、カッタ軸受余寿命を正確に知ることに
より、掘進距離の設定、カッタ軸受の交換時期の決定等
を的確に行うことができる効果がある。また、掘削土の
性状変化などによってシールド掘進機の構造及び機械要
素に耐力以上の荷重が作用した場合に、カッタ前面荷重
の大きさ、変化に基づいてシールド掘進機の掘進を確実
に停止することにより、シールド掘進機の安全性を高め
ることができる効果がある。更に、シールド掘進機のカ
ッタ前面荷重を精度良く計測できることにより、掘進速
度の制御を的確に行って、安全な速度で安定した掘進が
行える効果がある。
According to the shield excavator equipped with the cutter front load detecting device, it is possible to accurately set the excavation distance and determine the replacement timing of the cutter bearing by accurately knowing the remaining life of the cutter bearing. There is. In addition, when a load exceeding the proof stress is applied to the structure and mechanical elements of the shield machine due to changes in the properties of the excavated soil, etc., the excavation of the shield machine must be stopped based on the magnitude and change of the front load of the cutter. Thereby, there is an effect that the safety of the shield machine can be enhanced. Further, since the cutter front load of the shield machine can be measured with high accuracy, the excavation speed can be accurately controlled, and there is an effect that stable excavation can be performed at a safe speed.

【0064】シールド掘進機を、カッタ前面荷重検出器
により検出したカッタ前面荷重に基づいて構造設計すれ
ば、構造材の過不足をなくして、効率的でしかも高い強
度を有するシールド掘進機を提供することができる効果
がある。
If the shield machine is designed based on the cutter front load detected by the cutter front load detector, an efficient and high strength shield machine can be provided by eliminating excess or deficiency of the structural material. There is an effect that can be.

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

【図1】本発明を実施する形態の一例を示す切断側面図
である。
FIG. 1 is a cut-away side view showing an example of an embodiment of the present invention.

【図2】図1における演算装置の一例を示すフローチャ
ートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of an arithmetic device in FIG. 1;

【図3】本発明におけるモデルの一例を示す正面図であ
る。
FIG. 3 is a front view showing an example of a model according to the present invention.

【図4】図3のモデルの有限要素法による構造解析の一
例を示す正面図である。
FIG. 4 is a front view showing an example of a structural analysis of the model of FIG. 3 by a finite element method.

【図5】従来のシールド掘進機の一例を示す切断側面図
である。
FIG. 5 is a cut-away side view showing an example of a conventional shield machine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シールドフレーム 8 カッタ支持構造 20 歪計 21 モデル 23 応力検出器 24 構造解析結果の応力値 25 検出された応力値 25’ 記録された応力値 26 演算装置 30 掘進停止指令回路 34 長期許容応力値 35 短期許容応力値 36 掘進停止指令 39 掘進速度注意指示回路 41 掘進速度注意信号 43 掘進速度注意表示器 44 カッタ軸受余寿命指示回路 47 推定残り掘進稼働時間 49 カッタ軸受余寿命注意信号 51 カッタ軸受余寿命注意表示器 S カッタ前面荷重 P カッタ軸受の余寿命 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield frame 8 Cutter support structure 20 Strain gauge 21 Model 23 Stress detector 24 Stress value of structural analysis result 25 Detected stress value 25 'Recorded stress value 26 Arithmetic unit 30 Excavation stop command circuit 34 Long-term allowable stress value 35 Short-term allowable stress value 36 Drilling stop command 39 Drilling speed caution instruction circuit 41 Drilling speed caution signal 43 Drilling speed caution indicator 44 Cutter bearing remaining life indication circuit 47 Estimated remaining excavation operating time 49 Cutter bearing remaining life warning signal 51 Cutter bearing remaining life Caution indicator S Front load of cutter P Remaining life of cutter bearing

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 広幸 愛知県知多市北浜町11番1号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 (72)発明者 鈴木 俊夫 愛知県知多市北浜町11番1号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 (72)発明者 西 智男 愛知県知多市北浜町11番1号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 Fターム(参考) 2D054 GA08 GA17 GA64 GA81 2F051 AA06 AB09 AC01 AC07 Continued on the front page (72) Inventor Hiroyuki Ito 111-1 Kitahama-cho, Chita-shi, Aichi Prefecture Harima Heavy Industries Co., Ltd. Aichi Factory (72) Inventor Toshio Suzuki 11-1 Kitahama-cho, Chita-shi, Aichi Prefecture Harima Ishikawajima Heavy Industries Company Aichi Factory (72) Inventor Tomio Nishi 11-1 Kitahama-cho, Chita-shi, Aichi Prefecture Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Aichi Factory F-term (reference) 2D054 GA08 GA17 GA64 GA81 2F051 AA06 AB09 AC01 AC07

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カッタ前面荷重をシールドフレームに伝
えるカッタ支持構造が備えられているシールド掘進機の
カッタ前面荷重検出方法であって、カッタ支持構造のモ
デルに所定のカッタ前面荷重を作用させて構造解析によ
りモデル各部の応力と変位の関係を予め求めておき、シ
ールド掘進機のカッタ支持構造における所定位置に、前
記モデルにより得た応力の発生方向に合わせて歪計を設
置し、シールド掘進機の掘進時に前記歪計により応力を
検出し、検出した応力値と前記構造解析結果の応力値を
対比してシールド掘進機のカッタ前面荷重を直接検出す
ることを特徴とするシールド掘進機のカッタ前面荷重検
出方法。
1. A method for detecting a front load of a cutter of a shield machine comprising a cutter support structure for transmitting a front load of a cutter to a shield frame, wherein a predetermined front load of the cutter is applied to a model of the cutter support structure. The relationship between stress and displacement of each part of the model is obtained in advance by analysis, and a strain gauge is installed at a predetermined position in the cutter support structure of the shield machine in accordance with the direction of the stress generated by the model, and the shield machine is installed. Detecting the stress by the strain gauge during excavation, and directly detecting the cutter front load of the shield excavator by comparing the detected stress value with the stress value of the structural analysis result; Detection method.
【請求項2】 カッタ前面荷重をシールドフレームに伝
えるカッタ支持構造が備えられているシールド掘進機の
カッタ前面荷重検出装置であって、前記カッタ支持構造
における応力発生部に設置した歪計と、カッタ支持構造
のモデルによる構造解析結果の応力値が予め入力されて
おり、前記歪計により検出した応力値と構造解析結果の
応力値とを対比してカッタ前面荷重を演算し得る演算装
置とを備えたことを特徴とするシールド掘進機のカッタ
前面荷重検出装置。
2. A cutter front load detection device for a shield excavator provided with a cutter support structure for transmitting a cutter front load to a shield frame, comprising: a strain gauge installed at a stress generating portion of the cutter support structure; A stress value of a structural analysis result based on a model of the support structure is input in advance, and a calculating device capable of calculating a cutter front load by comparing the stress value detected by the strain gauge with the stress value of the structural analysis result is provided. A load detecting device for a cutter front surface of a shield machine.
【請求項3】 演算装置は、歪計で検出した応力値と構
造解析結果の応力値とを対比してカッタ前面荷重を算出
し、該カッタ前面荷重からカッタ軸受の余寿命を算出
し、該カッタ軸受の余寿命と推定残り掘進稼働時間との
比較からカッタ軸受余寿命注意信号を出力するカッタ軸
受余寿命指示回路と、カッタ軸受余寿命注意を表示する
カッタ軸受余寿命注意表示器とを備えていることを特徴
とする請求項2記載のシールド掘進機のカッタ前面荷重
検出装置。
3. The arithmetic unit calculates the front load of the cutter by comparing the stress value detected by the strain meter with the stress value of the structural analysis result, calculates the remaining life of the cutter bearing from the front load of the cutter, and calculates the remaining life of the cutter bearing. Equipped with a cutter bearing remaining life indication circuit that outputs a cutter bearing remaining life warning signal based on a comparison between the remaining life of the cutter bearing and the estimated remaining digging operation time, and a cutter bearing remaining life warning indicator that indicates the remaining life of the cutter bearing. The front load detecting device for a cutter of a shield machine according to claim 2, wherein:
【請求項4】 演算装置は、歪計で検出した応力値が長
期許容応力値以上で且つ短期許容応力値以上になったと
きに掘進停止指令を出力する掘進停止指令回路を備えて
いることを特徴とする請求項2又は3記載のシールド掘
進機のカッタ前面荷重検出装置。
4. The arithmetic unit includes an excavation stop command circuit that outputs an excavation stop command when the stress value detected by the strain gauge is equal to or greater than a long-term allowable stress value and equal to or greater than a short-term allowable stress value. The cutter front load detecting device for a shield machine according to claim 2 or 3, wherein:
【請求項5】 演算装置は、歪計で検出した応力値が長
期許容応力値以上になったときに掘進速度注意信号を出
力する掘進速度注意指示回路と、掘進速度注意を表示す
る掘進速度注意表示器とを備えていることを特徴とする
請求項2又は3又は4記載のシールド掘進機のカッタ前
面荷重検出装置。
5. A digging speed caution instruction circuit for outputting a digging speed caution signal when a stress value detected by a strain gauge becomes equal to or more than a long-term allowable stress value, and a digging speed caution for displaying a digging speed caution. The front load detecting device for a cutter of a shield machine according to claim 2, further comprising an indicator.
【請求項6】 請求項2又は3記載のカッタ前面荷重検
出装置を備え、検出したカッタ前面荷重に基づいてカッ
タ軸受余寿命を演算するようにしたことを特徴とするシ
ールド掘進機。
6. A shield excavator comprising the cutter front load detecting device according to claim 2 or 3, wherein a cutter bearing remaining life is calculated based on the detected cutter front load.
【請求項7】 請求項2又は4記載のカッタ前面荷重検
出装置を備え、検出したカッタ前面荷重に基づいて掘進
停止を制御するようにしたことを特徴とするシールド掘
進機。
7. A shield excavator comprising the cutter front load detection device according to claim 2 or 4, wherein excavation stoppage is controlled based on the detected cutter front load.
【請求項8】 請求項2又は5記載のカッタ前面荷重検
出装置を備え、検出したカッタ前面荷重に基づいて掘進
速度を制御するようにしたことを特徴とするシールド掘
進機。
8. A shield excavator comprising the cutter front load detection device according to claim 2 or 5, wherein the excavation speed is controlled based on the detected cutter front load.
【請求項9】 請求項2記載のカッタ前面荷重検出装置
により検出したカッタ前面荷重に基づいて構造設計され
ていることを特徴とするシールド掘進機。
9. A shield excavator having a structural design based on a cutter front load detected by the cutter front load detector according to claim 2.
JP34827598A 1998-12-08 1998-12-08 Cutter front load detecting method and device for shield boring machine, and shield boring machine Pending JP2000170477A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34827598A JP2000170477A (en) 1998-12-08 1998-12-08 Cutter front load detecting method and device for shield boring machine, and shield boring machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34827598A JP2000170477A (en) 1998-12-08 1998-12-08 Cutter front load detecting method and device for shield boring machine, and shield boring machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000170477A true JP2000170477A (en) 2000-06-20

Family

ID=18395949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34827598A Pending JP2000170477A (en) 1998-12-08 1998-12-08 Cutter front load detecting method and device for shield boring machine, and shield boring machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000170477A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015087386A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-18 中黒建設株式会社 Tunneling machine
CN104316337B (en) * 2014-09-26 2016-11-23 浙江工业大学 A kind of shield machine performance testing device
CN109374268A (en) * 2018-05-02 2019-02-22 中南大学 A kind of shield machine/TBM hob tool apron fatigue stress and life testing method and its device
CN109764790A (en) * 2019-02-22 2019-05-17 中船重型装备有限公司 A kind of cutter head of shield machine and shield body size measurement tool
CN114646417A (en) * 2022-03-24 2022-06-21 湖南浩拓机电科技有限公司 Shield machine hob load monitoring method and monitoring system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015087386A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-18 中黒建設株式会社 Tunneling machine
CN104316337B (en) * 2014-09-26 2016-11-23 浙江工业大学 A kind of shield machine performance testing device
CN109374268A (en) * 2018-05-02 2019-02-22 中南大学 A kind of shield machine/TBM hob tool apron fatigue stress and life testing method and its device
CN109764790A (en) * 2019-02-22 2019-05-17 中船重型装备有限公司 A kind of cutter head of shield machine and shield body size measurement tool
CN114646417A (en) * 2022-03-24 2022-06-21 湖南浩拓机电科技有限公司 Shield machine hob load monitoring method and monitoring system
CN114646417B (en) * 2022-03-24 2023-11-24 湖南浩拓机电科技有限公司 Shield machine hob load monitoring method and monitoring system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3919172B2 (en) Disc roller cutter and disc roller cutter monitoring system
JP5215878B2 (en) Work machine and pin type load cell
JP6949248B2 (en) Tunnel excavators and methods for digging tunnels
US20140244101A1 (en) Stress and/or accumulated damage monitoring system
JP4854538B2 (en) Shielding machine and chamber blockage management method
CN106208829A (en) Motor control system and brake method for detecting abnormality
JP2000170477A (en) Cutter front load detecting method and device for shield boring machine, and shield boring machine
JP7275008B2 (en) Diagnostic device, motor drive device and diagnostic method
WO2018173832A1 (en) Condition monitoring device
JP2010281783A (en) Working machine and pin-type load cell
JP2002004772A (en) Method and device for detecting thrust load of driving shaft
NO20160497A1 (en) Drilling machine and method of operation
JP6592061B2 (en) Belt replacement determination device and replacement determination method
JP6903292B2 (en) Risk factor discrimination device in shield tunneling method
WO2020218561A1 (en) Rotary pile construction method, pile group manufacturing method, pile group, rotary pile construction and management device, rotary pile construction and management system
CN209802557U (en) motor internal friction resistance detection alarm device
JP3352812B2 (en) Method and apparatus for measuring ground hardness
JP4869035B2 (en) Cutter front load detection method and apparatus for excavator and excavator
JPS5817996A (en) Apparatus for detecting filled sand and mud in cutter chamber of shield drilling machine
JP2895677B2 (en) Ground hardness judgment device
JP2576053B2 (en) Disc cutter wear detection method, rotation detection device, and wear detection device
KR102382381B1 (en) Hydraulic oil oxidation detecction system and method of tractor gear pump
KR100271280B1 (en) Device for diagnosing a construction machine
JPS61155594A (en) Cutter seal abrasion detector in shield excavator
AU775167B2 (en) Indirect suspended load weighing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051018

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071002

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071129

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080205