JP2002235499A - エレクタの旋回位置検出装置 - Google Patents

エレクタの旋回位置検出装置

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JP2002235499A
JP2002235499A JP2001031171A JP2001031171A JP2002235499A JP 2002235499 A JP2002235499 A JP 2002235499A JP 2001031171 A JP2001031171 A JP 2001031171A JP 2001031171 A JP2001031171 A JP 2001031171A JP 2002235499 A JP2002235499 A JP 2002235499A
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turning
ring
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gear
sensors
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Tomoo Nishi
智男 西
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 旋回リングの旋回方向および旋回角度を連続
的にリアルタイムで検出・算出できるエレクタの旋回位
置検出装置を提供する。 【解決手段】 シールドフレーム1内に旋回自在に支持
された旋回リング2と、旋回リング2に設けられたリン
グギヤ4と、リングギヤ4に噛合するピニオン5と、ピ
ニオン5を回転駆動すべくシールドフレーム1側に支持
された駆動モータ7とを有するエレクタの旋回位置検出
装置であって、駆動モータ7の回転軸8にセンサギヤ9
を設け、センサギヤ9に対向させて第1および第2セン
サ13、14をシールドフレーム1側に支持させて設
け、これら第1および第2センサ13、14をセンサギ
ヤ9の一組の凹部凸部10、11を1波長としたとき1
/4波長ずらして配置し、それら第1および第2センサ
13、14の出力によって旋回リング2の旋回方向およ
び旋回角度を算出する演算部15を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エレクタの旋回位
置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4にエレクタの旋回位置制限装置の概
要を示す。エレクタは、シールド掘進機によって掘削さ
れた掘穴の内面にセグメントを組み付けて実質的なトン
ネル内壁を構築するものであり、シールドフレームa内
に支持ローラbによって旋回自在に支持された旋回リン
グcと、旋回リングcに設けられたリングギヤdと、リ
ングギヤdに噛合するピニオンeと、ピニオンeを回転
駆動すべくシールドフレームa側に支持された駆動モー
タfとを有する。
【0003】旋回リングcには、図示しない油圧機器
(ジャッキ等)によってセグメントを把持する把持部
や、把持部を図示しない油圧機器(ジャッキ等)によっ
てトンネルの軸方向や径方向に移動調節する調節部等が
設けられている。これら把持部や調節部等の油圧機器に
はシールドフレームa側(静止側)から油圧ホースを介
して油圧が給排されるが、この油圧ホースは、旋回リン
グcが旋回することによって捩じられる。よって、油圧
ホースの破損を回避すべく旋回リングcの旋回角度を制
限する必要がある。
【0004】そこで、従来、図4に示すように、旋回リ
ングcにストライカgを取り付けると共に、シールドフ
レームaに設けたフラケットhに旋回リングcの周方向
に所定間隔を隔てて2個のスイッチi、iを取り付け、
これらスイッチi、iがストライカgによって同一方向
に連続してオンされたとき、図示しない制御部が旋回リ
ングcの旋回角度が限界角度であると判断して駆動モー
タfを停止するようにしていた。これによれば、理論的
には、旋回リングcの旋回角度をストライカi、i間の
角度(大きい方の角度:限界角度)に制限できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、旋回リングc
と支持ローラbとの間には、工作精度上の問題から旋回
リングcのスムーズな回転を実現すべく多少のガタ(軸
方向・径方向)が設定されているため、実際には、その
ガタの範囲で旋回リングcが傾いて、旋回リングcのス
トライカgがシールドフレームa側のスイッチi、iを
空振りする可能性がある。また、不意の電源オフ等によ
ってスイッチi、iのオン情報が制御部(コンピュータ
等)から消えてしまうこともある。これらの場合、旋回
リングcの旋回角度が限界角度を越えて過回転してしま
う。
【0006】また、図4の装置は、旋回リングcの旋回
位置を連続的にリアルタイムで検出することはできず、
旋回リングcが所定の限界角度を越えたか否かを検出
し、限界角度を越えて旋回したとき駆動モータcを停止
するものであるため、その停止時に、旋回リングcの把
持部に把持されたセグメントの慣性力によって衝撃が生
じてしまう。また、図4の装置は、旋回リングcの旋回
位置を連続的に検出できないため、例えばエレクタでセ
グメントを組み付ける際の粗位置決め等に利用すること
はできない。
【0007】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、旋回リングの旋回方向および旋回角度を連続的
にリアルタイムで検出・算出でき、旋回リングの過旋回
を確実に防止できるエレクタの旋回位置検出装置を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、シールドフレーム内に旋回自在に支持された旋
回リングと、該旋回リングに設けられたリングギヤと、
該リングギヤに噛合するピニオンと、該ピニオンを回転
駆動すべくシールドフレーム側に支持された駆動モータ
とを有するエレクタの旋回位置検出装置であって、上記
駆動モータの回転軸にセンサギヤを設け、該センサギヤ
に対向させて第1および第2センサをシールドフレーム
側に支持させて設け、これら第1および第2センサを上
記センサギヤの一組の凹部凸部を1波長としたとき1/
4波長ずらして配置し、それら第1および第2センサの
出力によって旋回リングの旋回方向および旋回角度を算
出する演算部を設けたものである。
【0009】また、上記旋回リングに突起部を設け、該
突起部によって作動される基準センサをシールドフレー
ム側に設け、該基準センサの出力によって旋回リングの
基準位置を検出して上記演算部における累積誤差を補正
する補正部を設けてもよい。また、上記センサギヤを駆
動モータのピニオンに隣接して設け、それらピニオンお
よびセンサギヤを覆うピニオンカバーをシールドフレー
ム側に支持させて設け、そのピニオンカバーに上記第1
および第2センサを取り付けてもよい。
【0010】また、上記演算部によって算出された旋回
リングの旋回角度が予め設定された限界角度に近付くに
伴って、駆動モータを徐々に減速させながら停止する制
御部を設けてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を添付図面に
基いて説明する。
【0012】図1に示すように、このエレクタは、シー
ルドフレーム1内に支持ローラ(図示せず)によって旋
回自在に支持された旋回リング2と、旋回リング2に中
間部材3を介して設けられたリングギヤ4と、リングギ
ヤ4に噛合するピニオン5と、ピニオン5を回転駆動す
べくシールドフレーム1にブラケット6を介して支持さ
れた駆動モータ7とを有する。
【0013】旋回リング2には、図示しない油圧機器
(ジャッキ等)によってセグメントを把持する把持部
や、把持部を図示しない油圧機器(ジャッキ等)によっ
てトンネルの軸方向や径方向に移動調節する調節部等が
設けられている。これら把持部や調節部等の油圧機器に
はシールドフレーム1側(静止側)から油圧ホースを介
して油圧が給排されるようになっている。
【0014】駆動モータ7の回転軸8には、センサギヤ
9がピニオン5に隣接して取り付けられている。センサ
ギヤ9の歯部は、矩形状に形成された複数の凹部10お
よび凸部11から構成される。これらピニオン5および
センサギヤ9は、ブラケット6に取り付けられたピニオ
ンカバー12によって覆われている。ピニオンカバー1
2には、センサギヤ9の歯部に対向させて第1および第
2センサ13、14が取り付けられている。
【0015】第1および第2センサ13、14は、凹部
10と凸部11とを区別して検出する近接センサからな
る。ここで、凹部10および凸部11が矩形状に形成さ
れているため、その相違を各センサ13、14によって
確実に検出できる。また、第1および第2センサ13、
14は、一組の凹部10および凸部11を1波長とした
とき1/4波長ずらして配置されている。図例では、第
1および第2センサ13、14は、1波長(一組の凹部
10および凸部11)隔てた上で更に1/4波長ずらし
て配置しているが、これは取付スペースを確保するため
である。
【0016】よって、取付スペースさえ確保できれば、
第1および第2センサ13、14を共に共通の凹部10
(または凸部11)に対向するように隣接させること
で、1/4波長ずらして配置してもよい。かかる配置に
より、両センサ13、14の出力波形は、図1(b) にて
センサギヤ9が反時計方向に回転したときには図2(a)
の波形となり、センサギヤ9が時計方向に回転したとき
には図2(b) の波形となる。
【0017】この出力波形の相違により、センサギヤ9
の回転方向すなわち旋回リング2の旋回方向を検出でき
る。また、各センサ13、14が検出する凹部10およ
び凸部11の個数に基づいて、センサギヤ9の回転角度
すなわちピニオン5の回転角度が算出でき、ピニオン5
とリングギヤ4との歯数比に基づいてリングギヤ4の回
転角度すなわち旋回リング2の旋回角度を算出できる。
【0018】このような旋回リング2の旋回方向の検出
および旋回角度の算出は、第1および第2センサ13、
14に接続された演算部15(CPU等の電子機器)に
よってなされる。ところで、かかる第1および第2セン
サ13、14の出力のみに基づく旋回リング2の旋回角
度の算出を長期間継続すると、凹部10および凸部11
の検出ミスがあった場合、その誤差が累積して旋回リン
グ2の正確な旋回位置が検出不能となる可能性がある。
【0019】そこで、本実施形態では、図3に示すよう
に、旋回リング2に設けたリングギヤ4に突起部16を
取り付け、突起部16によって作動される基準センサ1
7をシールドフレーム1に設けたブラケット18に取り
付け、基準センサ17にその出力に基づいて旋回リング
2の基準位置(例えばエレクタの把持部が真下の位置)
を検出して上記演算部15における累積誤差を補正する
補正部19を接続している。補正部19の出力は演算部
15に送られる。
【0020】突起部16は、図3に示すように、リング
ギヤ4に取り付けられた平板部20と、平板部20に取
り付けられた山板部21とからなる。基準センサ17
は、ブラケット18に取り付けられたセンサ本体22
(リミットスイッチ等)と、センサ本体22に回動自在
に取り付けられ上記山板部21によって回動されるアー
ム部23とからなる。アーム部23の先端には、接触抵
抗を小さくするためのローラ24が取り付けられてい
る。
【0021】この構成によれば、旋回リング2側の突起
部16がシールドフレーム1側の基準センサ17を通過
する度に、補正部15によって旋回リング2の基準位置
がリセットされるため、演算部15における第1および
第2センサ13、14の出力のみに基づく旋回リング2
の誤差の累積を回避できる。特に、本実施形態では、基
準位置をエレクタの把持部が真下となる位置に設定して
おり、その位置から旋回リングが左右いずれかに旋回す
るため、リセットされる機会が多い。
【0022】なお、図例では、基準センサ17に接触機
械式のものを用いたが、図1に示した第1および第2セ
ンサ13、14のような非接触式の近接センサを用いて
もよい。この場合、リングギヤ2の突起部16が、近接
センサで検出される凸部として機能する。
【0023】また、図1に示すように、上記演算部15
には、当該演算部15によって算出された旋回リング2
の旋回角度が予め設定された限界角度に近付くに伴っ
て、駆動モータ7を徐々に減速させながら停止する制御
部25が接続されている。これにより、旋回リング2を
停止するとき、旋回リング2の把持部に把持されたセグ
メントの減速度を小さくでき、その慣性力を小さくでき
る。
【0024】本実施形態の作用を述べる。
【0025】駆動モータ7によって旋回リング2を旋回
させると、その旋回方向および旋回角度が、センサギヤ
9、第1センサ13、第2センサ14および演算部15
によって連続的にリアルタイムで検出・算出される。そ
して、これらセンサ13、14が凸部10および凹部1
1をカウントミス等することによって生じ得る旋回角度
誤差の累積は、旋回リング2側の突起部16がシールド
フレーム1側の基準センサ17を通過する度にリセット
される。このように、旋回リング2の旋回方向および旋
回角度を連続的にリアルタイムで精度よく検出・算出し
ているので、旋回リング2の過旋回を確実に防止でき、
油圧ホースの破損を回避できる。
【0026】また、上記突起部16および基準センサ1
7によってセンサ13、14のカウントミスをリセット
することで旋回リング2の旋回角度を精度よく算出でき
るので、エレクタでセグメントを組み付ける際の粗位置
決め等にも利用することができる。また、旋回リング2
の旋回角度が予め設定された限界角度に近付くに伴っ
て、制御部25が駆動モータ7を徐々に減速させながら
停止するので、旋回リング2の把持部に把持されたセグ
メントの減速度を小さくでき、その慣性力(ショック)
を小さくできる。
【0027】また、構造的には、センサギヤ9、第1セ
ンサ13、第2センサ14、突起部16および基準セン
サ17によって構成されているため、市販のエンコーダ
を使用する場合と比べると、コストダウンとなる。ま
た、上記センサギヤ9は、既存のピニオンカバー12の
内方に収容され、第1センサおよび第2センサ13、1
4は、そのピニオンカバー12に取り付けられるので、
これらの取り付けのための占有スペースは極めて小さ
く、小口径(φ2m以下)のシールドにも無理なく適用
できる。
【0028】なお、センサギヤ9は、駆動モータ7の回
転軸8にピニオン5と反対側に取り付けてもよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るエレク
タの旋回位置検出装置によれば、旋回リングの旋回方向
および旋回角度を連続的にリアルタイムで検出・算出で
きる。よって、旋回リングの過旋回を確実に防止でき
る。また、市販のエンコーダを使用するよりもコストダ
ウンとなる。また、取り付けのための占有スペースが小
さいため、小口径のシールドにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すエレクタの旋回位置
検出装置の説明図であり、図1(a) は側断面図、図1
(b) は後面図である。
【図2】第1および第2センサの出力波形を示す説明図
であり、図2(a) はセンサギヤが反時計方向に旋回した
とき、図2(b) はセンサギヤが時計方向に旋回したとき
を示す。
【図3】突起部および基準センサを示す説明図であり、
図3(a) は図3(b) のa−a線矢示図、図3(b) は側断
面図である。
【図4】従来例を示す説明図であり、図4(a) は側断面
図、図4(b) は後面図である。
【符号の説明】
1 シールドフレーム 2 旋回リング 4 リングギヤ 5 ピニオン 7 駆動モータ 8 回転軸 9 センサギヤ 10 凹部 11 凸部 12 ピニオンカバー 13 第1センサ 14 第2センサ 15 演算部 16 突起部 17 基準センサ 19 補正部 25 制御部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シールドフレーム内に旋回自在に支持さ
    れた旋回リングと、該旋回リングに設けられたリングギ
    ヤと、該リングギヤに噛合するピニオンと、該ピニオン
    を回転駆動すべくシールドフレーム側に支持された駆動
    モータとを有するエレクタの旋回位置検出装置であっ
    て、上記駆動モータの回転軸にセンサギヤを設け、該セ
    ンサギヤに対向させて第1および第2センサをシールド
    フレーム側に支持させて設け、これら第1および第2セ
    ンサを上記センサギヤの一組の凹部凸部を1波長とした
    とき1/4波長ずらして配置し、それら第1および第2
    センサの出力によって旋回リングの旋回方向および旋回
    角度を算出する演算部を設けたことを特徴とするエレク
    タの回転位置検出装置。
  2. 【請求項2】 上記旋回リングに突起部を設け、該突起
    部によって作動される基準センサをシールドフレーム側
    に設け、該基準センサの出力によって旋回リングの基準
    位置を検出して上記演算部における累積誤差を補正する
    補正部を設けた請求項1記載のエレクタの旋回位置検出
    装置。
  3. 【請求項3】 上記センサギヤを駆動モータのピニオン
    に隣接して設け、それらピニオンおよびセンサギヤを覆
    うピニオンカバーをシールドフレーム側に支持させて設
    け、そのピニオンカバーに上記第1および第2センサを
    取り付けた請求項1乃至2記載のエレクタの旋回位置検
    出装置。
  4. 【請求項4】 上記演算部によって算出された旋回リン
    グの旋回角度が予め設定された限界角度に近付くに伴っ
    て、駆動モータを徐々に減速させながら停止する制御部
    を設けた請求項1乃至3記載のエレクタの旋回位置検出
    装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103321648A (zh) * 2013-07-18 2013-09-25 中国铁建重工集团有限公司 掘进机用管片拼装机旋转控制方法及装置
WO2019116522A1 (ja) * 2017-12-14 2019-06-20 株式会社前田製作所 移動式クレーンのブーム旋回角度検出装置

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