JP2003064983A - Shield excavator - Google Patents

Shield excavator

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JP2003064983A
JP2003064983A JP2001256555A JP2001256555A JP2003064983A JP 2003064983 A JP2003064983 A JP 2003064983A JP 2001256555 A JP2001256555 A JP 2001256555A JP 2001256555 A JP2001256555 A JP 2001256555A JP 2003064983 A JP2003064983 A JP 2003064983A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shield
target
bending angle
main body
angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001256555A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toyoji Kuramoto
豊司 倉本
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.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
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Publication of JP2003064983A publication Critical patent/JP2003064983A/en
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shield excavator which facilitates operation thereof by the operator when a driving angle of a shield main body is changed in such a case as where the shield main body is driven from a linear driving section to a curved driving section of an execution scheme line, for instance. SOLUTION: The shield excavator 1 is comprised of an input means 21A, an arithmetic means 21B, and a control means 21C. The input means 21A inputs a target driving distance from a starting point to a target point of the shield main body 10, and a target angle of bend from the starting point to the target point. The arithmetic means 21B creates a function pattern of the driving distance and the angle of bend, based on the target driving distance and the target angle of bend input via the input means 21A. The control means 21C controls the angle of bend of the shield main body, based on the angle of bend corresponding to the driving distance determined according to the function pattern.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、シールド本体の前
胴と後胴とを互いに屈曲させるアーティキュレート装置
を備えたシールド掘削機に関するものである。 【0002】 【従来の技術】地中にトンネルを構築する工法の1つと
して、従来よりシールド工法が良く知られている。 【0003】このシールド工法は、図7に示す如くシー
ルド本体Mおよび後続台車F等を備えて成るシールド掘
削機Aを用い、土砂を掘削してシールド本体Mを掘進さ
せる掘進工程と、シールド本体Mの後方でセグメントS
を組立てる組立て工程とを繰り返して、シールドトンネ
ルTを構築するものである。 【0004】すなわち、掘進工程においては、カッタヘ
ッドHを回転させて土砂を掘削するとともに、シールド
ジャッキSJをセグメントSに押し当てて伸張させて、
シールド本体Mを所定の距離だけ掘進させる。なお、カ
ッタヘッドHによって掘削された土砂は、スクリューコ
ンベアや排泥管等の排土装置(図示せず)を介して後方に
排出される。 【0005】続く組み立て工程においては、シールドジ
ャッキSJを縮退させ、既に構築されているシールドト
ンネルTの前方に、分割された1リング分のセグメント
Sを搬入し、シールド本体Mの内部において組み立てを
行なう。 【0006】こののち、上述した掘進工程と組立て工程
とを繰り返して、地中に所定長のシールドトンネルTを
構築する。なお、上述した掘進工程/組立て工程におけ
る諸動作は、後続台車Fに搭載されたマシン制御盤Pに
入力される、オペレータOからの指示に基づいて実行さ
れる。 【0007】また、上記シールド掘削機Aのシールド本
体Mは、前胴MFと後胴MRとを互いに屈曲させるアー
ティキュレート装置を備えており、このアーティキュレ
ート装置は、前胴MFと後胴MRとを複数のアーティキ
ュレートジャッキ(油圧ジャッキ)AJで結合し、各ジ
ャッキAJのストローク差によってシールド本体Mを屈
折させるものである。 【0008】ここで、上記アーティキュレート装置は、
シールド本体Mによる曲線施工を補助する手段であり、
シールドジャッキSJの片押し、テーパセグメントの使
用、余堀りの実施と併用され、カッタヘッドHを回転さ
せた掘進状態において動作される。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のシールド掘削機Aにおいて、図8(a)、(b)に示す
如く、シールド本体Mを施工計画線の直線区間BLから
曲線区間BCに掘進させる場合、シールド本体Mにおけ
る前胴MFと後胴MRとを、上述したアーティキュレー
ト装置によって、曲線区間BCの曲率に対応した屈曲角
(目標屈曲角)αに屈曲させる必要がある。 【0010】しかし、図9(a)に示す直線区間BLか
ら、図9(b)に示す曲線区間BCに前胴MFが入った時
点で、いきなり曲線区間BCに対応した屈曲角αにシー
ルド本体Mを屈曲させたのでは、G部の空隙が大きく成
るため曲げの反力が取れない、また既設のセグメントS
からの反力により後胴MRが計画線の方向とは逆方向を
向く等、シールド本体Mの掘進に問題を生じることとな
る。 【0011】そこで、従来のシールド掘削機Aにおいて
は、図8(a)に示す直線区間BLに位置している状態か
ら、シールド本体Mを僅かに掘進させる毎に屈曲角を徐
々に増加させて行き、図8(b)に示す曲線区間BCに位
置した状態において最終的な屈曲角αとなるよう、シー
ルド本体Mの屈曲角を微調整しており、このため実際に
調整を行なうオペレータOは極めて煩雑な作業を強いら
れることとなる。 【0012】本発明は上記実状に鑑みて、例えば施工計
画線の直線区間から曲線区間にシールド本体を掘進させ
る等、シールド本体の掘進角を変化させる際の、オペレ
ータによる運転操作を容易とし得るシールド掘削機の提
供を目的としている。 【0013】 【課題を解決するための手段および効果】上記目的を達
成するべく、請求項1の発明に関わるシールド掘削機
は、シールド本体のスタート位置から目標位置までの目
標掘進距離、および目標位置における目標屈曲角とを入
力する入力手段と、この入力手段を介して入力された目
標掘進距離と目標屈曲角とに基づいて、掘進距離と屈曲
角との関数パターンを作成する演算手段と、関数パター
ンから求められる掘進距離に対応した屈曲角に基づい
て、シールド本体の屈曲角を制御する制御手段とを具備
している。 【0014】上記構成では、制御手段によってシールド
本体の屈曲角が制御されるので、シールド本体がスター
ト位置から目標位置にまで掘進する間、オペレータはシ
ールド本体の屈曲角を調整する必要がない。 【0015】もって、本発明に関わるシールド掘削機に
よれば、例えば施工計画線の直線区間から曲線区間にシ
ールド本体を掘進させる等、シールド本体の掘進角を変
化させる際の、オペレータによる運転操作を極めて容易
とすることができる。 【0016】 【発明の実施の形態】以下、実施例を示す図面に基づい
て、本発明を詳細に説明する。図1は、本発明に関わる
シールド掘削機の一実施例を示しており、このシールド
掘削機1は、シールド本体10および後続台車20等か
ら構成され、土砂を掘削してシールド本体10を掘進さ
せる掘進工程と、シールド本体10の後方でセグメント
Sを組立てる組立て工程とを繰り返して、地中にシール
ドトンネルTを構築するものであり、その構成は図8に
示した従来のシールド掘削機Aと基本的に変わるところ
はない。 【0017】シールド本体10は、互いに分割された前
胴11と後胴12とを有しており、前胴11にはカッタ
ヘッド11Hが設けられている一方、後胴11には複数
のシールドジャッキ13が設けられている。 【0018】また、シールド本体10は、前胴11と後
胴12とを互いに屈曲させるアーティキュレート装置を
備えており、このアーティキュレート装置は、前胴11
と後胴12とを複数のアーティキュレートジャッキ14
(以下、アーチジャッキ14と称する)で結合し、各ア
ーチジャッキ14、14…のストローク差によって、後
胴12に対して前胴11を上下・左右の任意方向に屈折
させる。 【0019】一方、後続台車20は、既設のシールドト
ンネルTに敷設されたレール上を、シールド本体10に
牽引されて走行するものであり、この後続台車20には
マシン制御盤21が搭載されているとともに、該マシン
制御盤21を操作してシールド掘削機1を運転するオペ
レータOが搭乗している。 【0020】また、図2に示す如くマシン制御盤21
は、入力手段21A、演算手段21B、および制御手段
21Cを具備しており、上記入力手段21Aにおいて
は、オペレータOの手操作によって、後述するシールド
本体10のスタート位置から目標位置までの目標掘進距
離Lと、シールド本体10の目標位置における目標屈曲
角θとが入力される。 【0021】また、上記演算手段21Bにおいては、入
力手段21Aを介して入力された目標掘進距離Lと目標
屈曲角θとに基づいて、後述する図6に示す如き掘進距
離と屈曲角との関数パターンPが作成される。 【0022】さらに、上記制御手段21Cにおいては後
述する如く、演算手段21Bにおいて作成された関数パ
ターンPから、シールド本体10の掘進距離Ltに対応
した屈曲角θtを求め、この屈曲角θtに基づいてシー
ルド本体10の屈曲動作を制御する。 【0023】ここで、上記マシン制御盤21は、図3に
示す如くシールドジャッキ制御用電磁弁13vを ON/OF
F することにより、シールドジャッキ13の動作を制御
しているとともに、アーチジャッキ制御用電磁弁14v
の出力を ON/OFF することにより、アーチジャッキ14
の動作を制御している。 【0024】また、上記シールドジャッキ13には、ス
トロークセンサ13sが設けられており、このストロー
クセンサ13sからの情報は、マシン制御盤21、具体
的には図2に示す如く制御手段21Cに入力されて、シ
ールド本体10における掘進距離の検出に使用される。 【0025】一方、アーチジャッキ14の動作は、ポテ
ンショメータ14sによって検知されており、このポテ
ンショメータ14sからの情報をマシン制御盤21に入
力することで、アーチジャッキ14のフィードバック制
御が行われる。 【0026】以下では、上述したシールド掘削機1のシ
ールド本体10を、図4に示した施工計画線の直線区間
BLから曲線区間BCに亘って掘進させる際の制御手順
を、図5に示したフローチャートを参照しつつ詳細に説
明する。 【0027】図4(a)〜(e)に示す如く、シールド本体
10を直線区間BLから曲線区間BCに滑らかに掘進さ
せるには、直線区間BLから掘進したシールド本体10
を、前胴11と後胴12との屈曲角を除々に増加させつ
つ曲線区間BCを掘進させて行き、全体が曲線区間BC
に進入した時点において、前胴11と後胴12との屈曲
角を、上記曲線区間BCの曲率に対応した屈曲角とする
必要がある。 【0028】ここで、図4(a)に示す如く、シールド本
体10の全体が直線区間BLに位置し、かつ曲線区間B
Cに進入する直前の状況をスタート位置とする。また、
図4(e)に示す如く、シールド本体10の全体が曲線区
間BCに位置し、かつ直線区間BLから脱した直後の状
況を目標位置とする。 【0029】さらに、図4(e)に示す如く、上記スター
ト位置から目標位置までのシールド本体10の掘進距離
を目標掘進距離Lとし、上記目標位置でのシールド本体
10における前胴11と後胴12との屈曲角(前胴11
の中心軸線と後胴12の中心軸線との夾角)を目標屈曲
角θとする。 【0030】図4(a)に示すスタート位置にあるシール
ド本体10を、図4(e)に示す目標位置へ掘進させるに
は、先ず図5の Step1 において、施工計画線を管理し
ている部署から指示された目標掘進距離Lと目標屈曲角
θとを、オペレータ0(図1、図3参照)が手操作によ
って、キーボードやマウス等の入力手段21Aを介して
マシン制御盤21に入力する。 【0031】次いで、Step2において、マシン制御盤2
1の動作モードを、オペレータ0の手操作によって「掘
進距離指定の屈曲角制御モード」にセット(指示)する。
これにより、目標掘進距離Lと目標屈曲角θとに基づ
く、後述する如きシールド本体10の自動制御が有効と
なる。 【0032】次いで、Step3において、入力手段21A
から入力された目標掘進距離Lと目標屈曲角θとに基づ
き、マシン制御盤21の演算手段21Bにおいて、図6
に示す如き掘進距離と屈曲角との関数パターンPが作成
される。 【0033】ここで、シールドトンネルの計画施工線に
おける曲線区間は、通常、一定の曲率で設計されている
ために、掘進距離と屈曲角とは比例関係(一次関数)とな
り、図6の如く掘進距離を横軸、屈曲角を縦軸としたグ
ラフにおいて、関数パターンPは直線となる。 【0034】次いで、Step4において、シールド本体1
0が掘進中(カッタヘッド11Hが回転しているととも
にシールドジャッキ13が動作している)か否かを判定
し、上記シールド本体10が掘進中の場合のみ、次ぎの
Step5に移行する。これは、アーティキュレート装置
が曲線施工の補助手段であり、シールド本体10の掘進
工程中のみに動作させ得ることによるものである。 【0035】次いで、Step5において、インターバルタ
イマーのカウント(計時)をスタートさせる。ここで、上
記インターバルタイマーは、シールド本体10の掘進工
程中に、所定の時間間隔でシールド本体10の屈曲角を
制御するための手段であり、本実施例では、例えば 30
min の掘進工程中において、5min 毎にシールド本体1
0の屈曲角を制御させるものする。 【0036】次いで、Step6において、インターバルタ
イマーのカウントが設定値(実施例においては5min )
に到達したか否かを判定し、上記カウントが設定値に達
した場合のみ、次ぎのStep7に移行する。 【0037】Step7において、現時点におけるシールド
本体10の掘進距離Ltが、目標掘進距離Lに到達して
いるか否かを判定する。ここで、シールド本体10にお
けるスタート位置からの掘進距離Ltは、上述したスト
ロークセンサ13sからの情報による、シールドジャッ
キ13におけるストロークの積算値によって求められ
る。 【0038】すなわち、例えばシールド本体10がスタ
ート位置から既に1列のセグメントSを敷設して推進中
であれば、1列のセグメントSを敷設するために要した
シールドジャッキ13のストロークと、現時点でのシー
ルドジャッキ13のストロークとを加算することで、ス
タート位置からの現時位置までの掘進距離Ltが算出さ
れることとなる。 【0039】Step7において、現時点におけるシールド
本体10の掘進距離Ltが、目標掘進距離Lに到達して
いないと判定された場合、次の Step8 において、現時
点における屈曲角θaが、現時点での掘進距離Ltに対
応した理想の屈曲角θtに到達しているか否かを判定す
る。 【0040】ここで、上記理想の屈曲角θtは、Step3
において演算手段21B(図2参照)で作成された関数パ
ターンP(図6参照)に基づいて、現時点での掘進距離L
tに対応した理想の屈曲角として求められるものであ
る。 【0041】Step8において、現時点における屈曲角θ
aが、理想の屈曲角θtに達していない場合、次の Ste
p9 において、アーチジャッキ制御用電磁弁14vに動
作信号が出力され、アーチジャッキ14を動作させるこ
とにより、シールド本体10の前胴11と後胴とが、理
想の屈曲角θtに向けて屈曲動作する。 【0042】以下、Step7〜 Step9が繰り返し実行さ
れ、Step8において、現時点における屈曲角θaが、
理想の屈曲角θtに達したと判定された場合、Step10
に移行する。 【0043】Step10において、アーチジャッキ制御用
電磁弁14vへの動作信号の出力を停止し、シールド本
体10の屈曲動作を停止させたのち、Step11におい
て、インターバルタイマのカウントをリセットする。 【0044】以下、Step5〜 Step11が繰り返し実行
され、Step7において、現時点におけるシールド本体
10の掘進距離Ltが、目標掘進距離Lに到達している
と判断されると、Step7Eに移行して制御完了とな
る。 【0045】ここで、上述した実施例においては、施工
計画線の直線区間BLから曲線区間BCに亘ってシール
ド本体10を掘進させる例を示したが、施工計画線の曲
線区間BCから直線区間BLに亘ってシールド本体10
を掘進させる場合でも、上述したと同様の制御手順に従
って、上記シールド本体10が動作制御されることは言
うまでもない。 【0046】上述したように、本発明を適用したシール
ド掘削機1においては、マシン制御盤21に入力した目
標掘進距離Lと目標屈曲角θとに基づいて、掘進中にお
けるシールド本体10の屈曲角が自動的に制御されるの
で、シールド本体10がスタート位置から目標位置にま
で掘進する間、オペレータOはシールド本体10の屈曲
角を調整する必要がない。 【0047】もって、本発明を適用したシールド掘削機
1によれば、施工計画線の直線区間BLから曲線区間B
Cにシールド本体10を掘進させる等、シールド本体1
0の掘進角を変化させる際のオペレータOによる運転操
作を極めて容易なものとすることができる。 【0048】なお、上述した実施例においては、オペレ
ータOの手作業によって目標掘進距離Lと目標屈曲角θ
とをマシン制御盤21に入力しているが、施工計画線を
管理をしている部署から有線/無線通信によってマシン
制御盤21へ目標掘進距離Lと目標屈曲角θとを直接に
入力することも可能であり、これによって現場のオペレ
ータOの作業を更に容易なものとすることができる。 【0049】また、上述したシールド掘削機1において
は、シールド本体10のカッタヘッド11Hに設けら
れ、シールド外周のオーバカットや余堀りを行なうコピ
ーカッタ(図示せず)を、上述したシールド本体10にお
ける屈曲角の制御に連動させて動作制御することも可能
である。 【0050】さらに、上述したシールド掘削機1におい
ては、「掘進距離指定の屈曲角制御モード」でシールド
本体10を掘進させている途中で、マニュアル操作の割
込みによるシールド本体10の運転制御が可能である。
例えば、シールド本体10の掘進により左右方向の曲線
施工を実施している途中で、マニュアル操作によってシ
ールド本体10における上下の掘進方向を調整すること
ができる。あるいは、例えば「1m掘進して1°屈曲さ
せる」条件でシールド本体10が曲線施工している途中
で、マニュアル操作により「1m掘進して1.2°屈曲
させる」条件に変更、具体的にはマシン操作盤21に対
する入力値を更新することで、シールド本体10の屈曲
角を適宜に微調整することも可能である。 【0051】また、上述したシールド掘削機1において
は、シールド本体10の前胴11を上下に振っている場
合には、同じく前胴11における左右方向の動作範囲が
狭くなる等、アーティキュレート装置に屈曲動作の限界
がある。このため、マシン操作盤21に対して目標掘進
距離と目標屈曲角とを入力した際、上述した前胴11の
上下角度に起因して、曲線施工を実施しても途中で動作
範囲の限界により目標の屈曲角に到達し得ないと判断さ
れて場合、オペレータOに対して警告を発するように構
成することが有効である。あるいは、左右方向の曲線施
工を実施している際、上述した前胴11の上下角度に起
因して、このまま曲線施工を続けると招来的に動作範囲
の限界に達し、目標の屈曲角に到達し得ない場合には警
告を発し、さらに動作範囲の限界に起因して動作不能に
陥った場合には、即時に掘進動作を停止させるようイン
ターロック制御することが有効である。 【0052】また、上述した実施例においては、シール
ド本体10を直線区間BLと曲線区間BCとに亘って掘
進させる例を示しているが、シールド掘削機1における
シールド本体10の制御は、スタート位置から目標位置
まで掘進する際にシールド本体10の屈曲角に変化を生
じる場合にも有効である。例えば、図4(a)に示すよう
に、曲線区間BCに進入する直前のシールド本体10
は、前胴11を進行方向に向けて僅かに屈曲させておく
必要があるので、曲線区間BCに進入する数セグメント
前から、曲線区間BCに進入する直前の位置に掘進する
までの間、上述した制御手順によってシールド本体10
を動作制御することも可能である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shield excavator provided with an articulating device for bending a front body and a rear body of a shield body to each other. 2. Description of the Related Art As one method of constructing a tunnel underground, a shield method has been well known. This shield method uses a shield excavator A having a shield body M and a succeeding bogie F as shown in FIG. 7, and excavates earth and sand to excavate the shield body M; Segment S behind
The shield tunnel T is constructed by repeating the assembling process of assembling. [0004] That is, in the excavation process, the cutter head H is rotated to excavate earth and sand, and the shield jack SJ is pressed against the segment S to extend it.
The shield body M is excavated by a predetermined distance. In addition, the earth and sand excavated by the cutter head H is discharged backward via a soil discharging device (not shown) such as a screw conveyor or a mud pipe. In the subsequent assembling process, the shield jack SJ is retracted, the segment S for one divided ring is carried in front of the shield tunnel T already constructed, and assembly is performed inside the shield body M. . [0006] Thereafter, the above-mentioned excavation step and assembling step are repeated to construct a shield tunnel T of a predetermined length in the ground. Various operations in the excavation process / assembly process described above are executed based on an instruction from the operator O input to the machine control panel P mounted on the succeeding bogie F. [0007] The shield body M of the shield excavator A has an articulation device for bending the front body MF and the rear body MR to each other. Are joined by a plurality of articulated jacks (hydraulic jacks) AJ, and the shield body M is bent by the stroke difference of each jack AJ. Here, the above-mentioned articulation device is
It is a means to assist the curve construction by the shield body M,
This is used in combination with the one-side pushing of the shield jack SJ, the use of the taper segment, and the execution of the extra hole, and is operated in a digging state where the cutter head H is rotated. In the above-mentioned conventional shield excavator A, as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), the shield main body M is curved from the straight section BL of the construction plan line. When excavating into the section BC, the front trunk MF and the rear trunk MR of the shield main body M are bent by the above-described articulating device at a bending angle corresponding to the curvature of the curved section BC.
(Target bending angle) It is necessary to bend to α. However, when the front torso MF enters the curved section BC shown in FIG. 9B from the straight section BL shown in FIG. 9A, the shield body suddenly changes to a bending angle α corresponding to the curved section BC. If M is bent, the reaction force of bending cannot be obtained because the gap in the G portion becomes large, and the existing segment S
This causes a problem in the excavation of the shield main body M, for example, the rear trunk MR is directed in the opposite direction to the direction of the planning line due to the reaction force from the rear body. Therefore, in the conventional shield excavator A, the bending angle is gradually increased every time the shield main body M is slightly excavated from the state where the shield main body M is located in the straight section BL shown in FIG. 8B, the bending angle of the shield main body M is finely adjusted so that the bending angle α becomes the final bending angle α in a state where the bending angle is located in the curve section BC shown in FIG. 8B. Extremely complicated work is forced. In view of the above situation, the present invention provides a shield which can facilitate an operation operation by an operator when changing the excavation angle of the shield main body, for example, by excavating the shield main body from a straight section of a construction plan line to a curved section. It aims to provide excavators. To achieve the above object, a shield excavator according to the first aspect of the present invention provides a target excavation distance from a start position of a shield body to a target position, and a target position. An input means for inputting a target bending angle in, and a calculating means for creating a function pattern of the excavation distance and the bending angle based on the target excavation distance and the target bending angle input via the input means, Control means for controlling the bending angle of the shield body based on the bending angle corresponding to the excavation distance obtained from the pattern. In the above configuration, since the bending angle of the shield main body is controlled by the control means, the operator does not need to adjust the bending angle of the shield main body while the shield main body excavates from the start position to the target position. Thus, according to the shield excavator of the present invention, the operation of the operator when changing the excavation angle of the shield main body, for example, excavating the shield main body from the straight section to the curved section of the construction plan line, is performed. It can be very easy. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing embodiments. FIG. 1 shows an embodiment of a shield excavator according to the present invention. The shield excavator 1 includes a shield body 10 and a trailing bogie 20 and the like, and excavates earth and sand to make the shield body 10 excavate. The excavation process and the assembling process of assembling the segment S behind the shield main body 10 are repeated to construct a shield tunnel T underground. The configuration is the same as that of the conventional shield excavator A shown in FIG. There is no change. The shield body 10 has a front body 11 and a rear body 12 divided from each other. The front body 11 is provided with a cutter head 11H, while the rear body 11 has a plurality of shield jacks. 13 are provided. The shield body 10 has an articulation device for bending the front body 11 and the rear body 12 mutually.
And the rear trunk 12 with a plurality of articulated jacks 14
(Hereinafter, referred to as arch jacks 14), and the front trunk 11 is refracted with respect to the rear trunk 12 in any vertical and horizontal directions by the stroke difference between the arch jacks 14, 14,. On the other hand, the trailing bogie 20 travels on a rail laid in the existing shield tunnel T by being pulled by the shield body 10. The trailing bogie 20 has a machine control panel 21 mounted thereon. At the same time, an operator O operating the shield excavator 1 by operating the machine control panel 21 is on board. Further, as shown in FIG.
Has an input means 21A, a calculation means 21B, and a control means 21C. In the input means 21A, a target excavation distance from a start position of the shield main body 10 to a target position described later is manually operated by an operator O. L and the target bending angle θ at the target position of the shield body 10 are input. Further, in the calculating means 21B, based on the target excavating distance L and the target bending angle θ inputted through the input means 21A, a function of the excavating distance and the bending angle as shown in FIG. A pattern P is created. Further, in the control means 21C, a bending angle θt corresponding to the excavation distance Lt of the shield body 10 is obtained from the function pattern P created in the calculating means 21B, as described later, and based on the bending angle θt. The bending operation of the shield body 10 is controlled. Here, the machine control panel 21 turns ON / OF the shield jack control solenoid valve 13v as shown in FIG.
F, the operation of the shield jack 13 is controlled and the solenoid valve 14v for controlling the arch jack is controlled.
By turning ON / OFF the output of the
Is controlling the operation. The shield jack 13 is provided with a stroke sensor 13s. Information from the stroke sensor 13s is input to a machine control panel 21, specifically, a control means 21C as shown in FIG. Thus, it is used for detecting the excavation distance in the shield body 10. On the other hand, the operation of the arch jack 14 is detected by the potentiometer 14s, and the feedback control of the arch jack 14 is performed by inputting information from the potentiometer 14s to the machine control panel 21. FIG. 5 shows a control procedure for excavating the shield body 10 of the above-described shield excavator 1 from the straight section BL to the curved section BC of the construction plan line shown in FIG. This will be described in detail with reference to a flowchart. As shown in FIGS. 4A to 4E, in order to smoothly excavate the shield body 10 from the straight section BL to the curved section BC, the shield body 10 excavated from the straight section BL is used.
Is gradually excavated in the curved section BC while gradually increasing the bending angle between the front trunk 11 and the rear trunk 12, and the whole is curved section BC.
At the time when the vehicle enters, it is necessary to set the bending angle between the front trunk 11 and the rear trunk 12 to a bending angle corresponding to the curvature of the curved section BC. Here, as shown in FIG. 4 (a), the whole shield body 10 is located in the straight section BL and the curved section B
The situation immediately before entering C is the start position. Also,
As shown in FIG. 4 (e), the situation where the entire shield body 10 is located in the curved section BC and immediately after the shield body 10 has escaped from the straight section BL is defined as a target position. Further, as shown in FIG. 4E, the excavation distance of the shield main body 10 from the start position to the target position is defined as a target excavation distance L, and the front trunk 11 and the rear trunk of the shield main body 10 at the target position are defined. 12 and the bending angle (front trunk 11
(The included angle between the center axis of the rear body 12 and the center axis of the rear trunk 12) is defined as the target bending angle θ. To excavate the shield body 10 at the start position shown in FIG. 4A to the target position shown in FIG. 4E, first, in Step 1 of FIG. The operator 0 (see FIGS. 1 and 3) manually inputs the target excavation distance L and the target bending angle θ designated by the operator to the machine control panel 21 via input means 21A such as a keyboard and a mouse. Next, in Step 2, the machine control panel 2
The operation mode 1 is set (instructed) to the “bending angle control mode for specifying the excavation distance” by the manual operation of the operator 0.
Thereby, the automatic control of the shield main body 10 as described later based on the target excavation distance L and the target bending angle θ becomes effective. Next, in Step 3, the input means 21A
Based on the target excavation distance L and the target bending angle θ inputted from the computer, the calculating means 21B of the machine control panel 21
A function pattern P of the excavation distance and the bending angle as shown in FIG. Here, since the curved section in the planned construction line of the shield tunnel is usually designed with a constant curvature, the excavation distance and the bending angle have a proportional relationship (linear function), and as shown in FIG. The function pattern P is a straight line in a graph in which the horizontal axis represents distance and the vertical axis represents bending angle. Next, in Step 4, the shield body 1
It is determined whether or not 0 is excavating (the cutter head 11H is rotating and the shield jack 13 is operating). Only when the shield body 10 is excavating, the process proceeds to the next Step 5. This is because the articulating device is an auxiliary means for curving and can be operated only during the excavation process of the shield body 10. Next, in Step 5, the counting (time counting) of the interval timer is started. Here, the interval timer is a means for controlling the bending angle of the shield body 10 at predetermined time intervals during the excavation process of the shield body 10.
min excavation process, shield body 1 every 5 min
The bending angle of 0 is controlled. Next, in Step 6, the count of the interval timer is set to a set value (5 min in the embodiment).
Is determined, and only when the count has reached the set value, the flow shifts to the next Step 7. In Step 7, it is determined whether or not the current excavation distance Lt of the shield body 10 has reached the target excavation distance L. Here, the excavation distance Lt from the start position in the shield body 10 is obtained by the integrated value of the stroke in the shield jack 13 based on the information from the above-described stroke sensor 13s. That is, for example, if the shield body 10 is already propelled by laying one row of segments S from the start position, the stroke of the shield jack 13 required for laying one row of segments S and the current By adding the stroke of the shield jack 13 to the current position, the excavation distance Lt from the start position to the current position is calculated. If it is determined in Step 7 that the current excavation distance Lt of the shield body 10 has not reached the target excavation distance L, in the next Step 8, the current bending angle θa is changed to the current excavation distance Lt. Is determined to have reached the ideal bending angle θt corresponding to. Here, the above-mentioned ideal bending angle θt is calculated in Step 3
At the present time, based on the function pattern P (see FIG. 6) created by the calculating means 21B (see FIG. 2).
This is obtained as an ideal bending angle corresponding to t. In Step 8, the current bending angle θ
If a does not reach the ideal bending angle θt, the next Ste
At p9, an operation signal is output to the arch jack control solenoid valve 14v, and by operating the arch jack 14, the front body 11 and the rear body of the shield body 10 bend toward the ideal bending angle θt. . Thereafter, Step 7 to Step 9 are repeatedly executed, and in Step 8, the bending angle θa at the present time is
If it is determined that the ideal bending angle θt has been reached, Step 10
Move to In Step 10, the output of the operation signal to the arch jack control solenoid valve 14v is stopped, and the bending operation of the shield body 10 is stopped. In Step 11, the count of the interval timer is reset. Thereafter, Step 5 to Step 11 are repeatedly executed, and in Step 7, when it is determined that the excavation distance Lt of the shield body 10 at the present time has reached the target excavation distance L, the processing shifts to Step 7E to complete the control. Become. Here, in the above-described embodiment, an example is shown in which the shield body 10 is excavated from the straight section BL of the construction plan line to the curved section BC. However, the shield body 10 is excavated from the curve section BC of the construction plan line to the straight section BL. Over the shield body 10
It is needless to say that the operation of the shield main body 10 is controlled in accordance with the same control procedure as described above even when excavating. As described above, in the shield excavator 1 to which the present invention is applied, the bending angle of the shield body 10 during the excavation based on the target excavation distance L and the target bending angle θ input to the machine control panel 21. Is automatically controlled, the operator O does not need to adjust the bending angle of the shield body 10 while the shield body 10 digs from the start position to the target position. Thus, according to the shield excavator 1 to which the present invention is applied, the straight section BL to the curved section B
Shield body 1 such as excavating shield body 10 in C
The driving operation by the operator O when changing the excavation angle of 0 can be made extremely easy. In the above-described embodiment, the target excavation distance L and the target bending angle θ are manually set by the operator O.
Is input to the machine control panel 21, but the target excavating distance L and the target bending angle θ are directly input to the machine control panel 21 by wire / wireless communication from the department managing the construction plan line. It is also possible to make the operation of the operator O on the site easier. In the above-described shield excavator 1, the copy cutter (not shown) provided on the cutter head 11H of the shield main body 10 for overcutting and excavating the outer periphery of the shield is provided. It is also possible to control the operation in conjunction with the control of the bending angle in. Further, in the shield excavator 1 described above, the operation of the shield body 10 can be controlled by interruption of a manual operation while the shield body 10 is being excavated in the "bend angle control mode for specifying the excavation distance". is there.
For example, while the curved construction in the left and right direction is being performed by excavating the shield main body 10, the up and down excavation directions of the shield main body 10 can be adjusted by manual operation. Alternatively, for example, while the shield main body 10 is performing the curve construction under the condition of “digging 1 m and bending at 1 °”, the condition is changed to the condition “digging 1 m and bending at 1.2 °” by a manual operation, specifically, By updating the input value to the machine operation panel 21, the bending angle of the shield body 10 can be finely adjusted appropriately. In the shield excavator 1 described above, when the front body 11 of the shield body 10 is swung up and down, the range of operation of the front body 11 in the left-right direction is also reduced. There is a limit to the bending motion. For this reason, when the target excavation distance and the target bending angle are input to the machine operation panel 21, due to the above-mentioned vertical angle of the front trunk 11, even if the curve construction is performed, the operation range is limited in the middle. When it is determined that the target bending angle cannot be reached, it is effective to issue a warning to the operator O. Alternatively, when performing the curve construction in the left-right direction, due to the vertical angle of the front body 11 described above, if the curve construction is continued as it is, the limit of the operation range is consequently reached, and the target bending angle is reached. It is effective to issue a warning if it cannot be obtained, and to perform an interlock control to immediately stop the excavation operation when the operation is disabled due to the limitation of the operation range. In the above-described embodiment, the shield body 10 is excavated over the straight section BL and the curved section BC. However, the control of the shield body 10 in the shield excavator 1 is performed at the start position. It is also effective when the bending angle of the shield main body 10 changes when digging from to the target position. For example, as shown in FIG. 4A, the shield body 10 immediately before entering the curved section BC is used.
It is necessary to slightly bend the front trunk 11 in the traveling direction, so that the above-mentioned operation is performed from a few segments before entering the curved section BC to digging to a position immediately before entering the curved section BC. Shield body 10 according to the control procedure
Can also be controlled.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に関わるシールド掘削機の一実施例を示
す断面図。 【図2】図1に示したシールド掘削機の概念図。 【図3】図1に示したシールド掘削機における動作制御
の概念図。 【図4】(a)〜(e)は、図1に示したシールド掘削機に
おけるシールド本体が直線区間から曲線区間に亘って掘
進する際の屈曲の態様を順を追って示す概念図。 【図5】図1に示したシールド掘削機における制御手順
を示すフローチャート。 【図6】図1に示したシールド掘削機の演算手段におい
て作成される掘進距離と屈曲角との関数パターン。 【図7】従来のシールド掘削機を示す断面図。 【図8】(a)および(b)は、直線区間および曲線区間に
おけるシールド本体を示す概念図。 【図9】(a)および(b)は、直線区間および曲線区間に
おけるシールド本体を示す概念図。 【符号の説明】 1…シールド掘削機、 10…シールド本体、 11…前胴、 11H…カッタヘッド、 12…後胴、 13…シールドジャッキ、 14…アーティキュレートジャッキ、 20…後続台車、 21…マシン制御盤、 21A…入力手段、 21B…演算手段、 21C…制御手段。 P…関数パターン、 O…オペレータ、 S…セグメント、 T…シールドトンネル。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a shield excavator according to the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram of the shield excavator shown in FIG. FIG. 3 is a conceptual diagram of operation control in the shield excavator shown in FIG. 4 (a) to 4 (e) are conceptual diagrams sequentially showing the manner of bending when the shield body in the shield excavator shown in FIG. 1 excavates from a straight section to a curved section. FIG. 5 is a flowchart showing a control procedure in the shield excavator shown in FIG. 1; FIG. 6 is a function pattern of the excavation distance and the bending angle created by the calculating means of the shield excavator shown in FIG. 1; FIG. 7 is a sectional view showing a conventional shield excavator. FIGS. 8A and 8B are conceptual diagrams showing a shield main body in a straight section and a curved section. FIGS. 9A and 9B are conceptual diagrams showing a shield main body in a straight section and a curved section. [Description of Signs] 1 ... Shield excavator, 10 ... Shield body, 11 ... Front trunk, 11H ... Cutter head, 12 ... Rear trunk, 13 ... Shield jack, 14 ... Articulate jack, 20 ... Subsequent bogie, 21 ... Machine Control panel, 21A ... input means, 21B ... calculation means, 21C ... control means. P: Function pattern, O: Operator, S: Segment, T: Shield tunnel.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 シールド本体の前胴と後胴とを互いに
屈曲させるアーティキュレート装置を備えたシールド掘
削機であって、 前記シールド本体のスタート位置から目標位置までの目
標掘進距離、および前記目標位置における目標屈曲角と
を入力する入力手段と、 前記入力手段を介して入力された目標掘進距離と目標屈
曲角とに基づいて、掘進距離と屈曲角との関数パターン
を作成する演算手段と、 前記関数パターンから求められる掘進距離に対応した屈
曲角に基づいて、前記シールド本体の屈曲角を制御する
制御手段と、 を具備して成ることを特徴とするシールド掘削機。
Claims: 1. A shield excavator comprising an articulating device for bending a front body and a rear body of a shield body to each other, wherein a target excavation from a start position of the shield body to a target position is provided. Input means for inputting a distance and a target bending angle at the target position; and forming a function pattern of the excavation distance and the bending angle based on the target excavation distance and the target bending angle input via the input means. And a control means for controlling a bending angle of the shield body based on a bending angle corresponding to a digging distance obtained from the function pattern.
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Cited By (1)

* 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

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