JP2520032B2 - How to operate an underground machine for small diameter pipes - Google Patents

How to operate an underground machine for small diameter pipes

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JP2520032B2 JP33846189A JP33846189A JP2520032B2 JP 2520032 B2 JP2520032 B2 JP 2520032B2 JP 33846189 A JP33846189 A JP 33846189A JP 33846189 A JP33846189 A JP 33846189A JP 2520032 B2 JP2520032 B2 JP 2520032B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、小口径管用地中掘進機の操作方法に関する
ものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of operating an underground excavator for a small diameter pipe.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の小口径管用地中掘進機を含むトンネル掘進機の
掘進方向の制御はオペレータの勘と経験に頼っており、
オペレータの技量によって施工精度が左右されているの
が現状であり、上記小口径管用地中掘進機の操作方法を
オペレータに代って決定するシステムを織り混んだもの
はなかった。
Control of the excavation direction of the tunnel excavator including the conventional underground excavator for small diameter pipes depends on the intuition and experience of the operator,
It is the present situation that the construction accuracy is influenced by the skill of the operator, and there was no system in which a system for deciding the operating method of the above-mentioned underground excavator for a small diameter pipe is decided on behalf of the operator.

ただ、トンネル掘進機の制御にファジイ推論を織り込
んだ例として東京電力株式会社のシールド掘進における
切羽制御と方向制御をファジイ推論を用いた例がある。
However, as an example of incorporating fuzzy reasoning into the control of a tunnel excavator, there is an example of using fuzzy reasoning for face control and direction control in shield excavation of Tokyo Electric Power Company.

このファジイ推論を用いた従来例の方向制御は、施工
計画線に対するシールド機械の偏差Aと、その変化量
B、及び傾斜角(又は方位角)Cとその変化量Dを入力
変数とする。そして上記偏差Aとその変化量B、傾斜角
Cとその変化量Dからそれぞれアクチュエータの制御量
を決定するファジイ推論による制御規則及びメンバシッ
プ関数を設定する。また、上記2つの制御量を調節し、
最終的に1つの制御量に結合する制御規則及びメンバシ
ップ関数を設定する。
In the conventional direction control using this fuzzy inference, the deviation A of the shield machine with respect to the construction planning line, its change amount B, and the inclination angle (or azimuth angle) C and its change amount D are input variables. Then, a control rule and a membership function based on fuzzy inference for determining the control amount of the actuator are set from the deviation A and its change amount B, and the inclination angle C and its change amount D, respectively. Also, by adjusting the above two control amounts,
Finally, a control rule and a membership function to be combined into one control quantity are set.

このようにして4つの入力変数を2段階に分けてファ
ジイ推論を行なうことで制御規則を大幅に減らすことが
できる。
In this way, the control rules can be significantly reduced by dividing the four input variables into two stages and performing fuzzy inference.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記従来のファジイ推論を用いた掘進機の操作方法
は、掘進機が大口径のシールド機であり、人が掘進機内
に入って計測や状況判断を行なうことができる場合であ
り、掘進機内に人が入ることができない小口径管用地中
掘進機に適用することができなかった。
The above-mentioned conventional method of operating an excavator using fuzzy inference is a case where the excavator is a large-diameter shield machine and a person can enter the excavator to make measurements and judge the situation. It could not be applied to the underground excavator for small-diameter pipes that cannot enter.

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、小口
径管用であってもファジイ推論を用いて熟練者でないオ
ペレータでも熟練者なみの施工を行なうことができる小
口径管用地中掘進機の操作方法を提供することを目的と
するものである。
The present invention has been conceived in view of the above, and an operating method of an underground excavator for a small diameter pipe, which can be performed by an unskilled operator using a fuzzy inference even if it is for a small diameter pipe. It is intended to provide.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明に係る小口径管用
地中掘進機の操作方法は、方向制御用アクチュエータを
備えた小口径管用地中掘進機において、この掘進機の先
端部の計画線に対するズレ量、ズレ角、推進力等をセン
サにより計測し、この計測値をA/D変換等の処理をして
コントローラに取込み、また入力装置にて土質特性や掘
進機型式等のデータをコントローラに入力し、コントロ
ーラでは、上記計測値とデータにて熟練オペレータの操
作方法を織り込んだファジイ推論により操作量を決定
し、この操作量を表示装置にて表示し、これらの制御を
コントローラ部のエキスパートシステム部にて行なう。
In order to achieve the above object, an operating method of a small-diameter pipe underground excavator according to the present invention is a small-diameter pipe underground excavator equipped with a direction control actuator, with respect to a planned line at the tip of the excavator. The amount of deviation, deviation angle, propulsion force, etc. are measured by the sensor, and the measured values are processed by A / D conversion and imported into the controller, and the data such as soil characteristics and excavator model are input to the controller by the input device. After inputting, the controller determines the operation amount by fuzzy reasoning that incorporates the operation method of the skilled operator based on the above measured value and data, displays this operation amount on the display device, and controls these by the expert system of the controller unit. Department

また上記コントローラのファジイ推論により決定され
た操作量だけ方向制御用アクチュエータを動作するよう
にしてもよい。
Further, the direction controlling actuator may be operated by the operation amount determined by the fuzzy inference of the controller.

〔作 用〕[Work]

コントローラのエキスパートシステムはセンサからの
計測値及び入力装置からのデータをそれぞれ整理してフ
ァジイ推論部の制御則やメンバシップ関数を決定し、そ
の土質特性や掘進機型式に合わせた操作が可能になるよ
う、ファジイ推論部を設定する。上記整理された計測値
の入力よりファジイ推論部は操作量を出力し、これをエ
キスパートシステムがオペレータに指示するため表示出
力装置に表示させる。
The expert system of the controller arranges the measured value from the sensor and the data from the input device to determine the control law and membership function of the fuzzy inference unit, and it becomes possible to operate according to the soil characteristics and the excavator type. So, set up the fuzzy inference part. From the input of the arranged measured values, the fuzzy inference unit outputs the manipulated variable, which is displayed on the display output device for the expert system to instruct the operator.

また上記ファジイ推論部から出力された操作量を表示
出力装置に表示すると共に、エキスパートシステム部に
てこの操作量を自動制御部に指示し、自動制御部でこの
操作量だけ方向制御用アクチュエータを動作する。
Further, the operation amount output from the fuzzy inference unit is displayed on the display output device, and the expert system unit instructs the operation amount to the automatic control unit, and the automatic control unit operates the direction control actuator by this operation amount. To do.

〔実 施 例〕〔Example〕

本発明の実施例を以下に説明する。 Examples of the present invention will be described below.

第5図(A),(B)は小口径管用地中掘進機の掘進
状態を示すもので、図中1はパイロットジャッキ2を含
むパイロットヘッドであり、3はこのパイロットヘッド
1に後続するパイロット管、4はパイロット管3の後端
を押圧する後部推進ジャッキである。そしてこの後部推
進ジャッキ4は発進立坑5内のレール6上に載置され、
反力板7に反力を支持するようになっている。8は到達
坑である。
FIGS. 5 (A) and 5 (B) show the excavation state of the underground excavator for small diameter pipes, in which 1 is a pilot head including a pilot jack 2 and 3 is a pilot following the pilot head 1. Pipes 4 are rear propulsion jacks that push the rear end of the pilot pipe 3. The rear propulsion jack 4 is placed on the rail 6 in the starting shaft 5 and
The reaction force plate 7 supports the reaction force. 8 is a reach pit.

この構成において、パイロットヘッド1においてパイ
ロットジャッキ2が伸長することによりパイロット孔が
掘進され、このパイロットジャッキ2を縮めながら後部
推進ジャッキ4にてパイロット管3を押し込むことによ
り地中に小口径の孔が掘進される。
In this structure, the pilot jack 2 is extended in the pilot head 1 so that the pilot hole is dug, and the pilot pipe 2 is pushed in by the rear propulsion jack 4 while the pilot jack 2 is contracted to form a small-diameter hole in the ground. Being dug up.

第1図は上記小口径管用地中掘進機(以下単に掘進機
と略称する)を操作するためのブロック図である。図中
9はパイロットヘッド1部に備えられたセンサ群であ
り、これにはパイロットジャッキ推力(PJ推力)、推進
ジャッキ推力及び第7図、第8図に示すところの、上下
・左右の揺動角、傾斜角、垂直方向及び水平方向の偏
差、ヨーイング角、ピッチング角等を計測するセンサに
て構成されている。なお上記揺動角はパイロットヘッド
1に内装した方向制御用アクチュエータによる先端の揺
動角であり、またジャッキ推力はジャッキ圧として検出
する。
FIG. 1 is a block diagram for operating the above-mentioned underground excavator for small diameter pipes (hereinafter simply referred to as excavator). Reference numeral 9 in the figure denotes a sensor group provided in the pilot head 1 part, which includes pilot jack thrust (PJ thrust), propulsion jack thrust and vertical and horizontal swings as shown in FIGS. 7 and 8. It is composed of sensors that measure angles, inclination angles, deviations in the vertical and horizontal directions, yawing angles, pitching angles, and the like. The swing angle is the swing angle of the tip of the directional control actuator installed in the pilot head 1, and the jack thrust is detected as the jack pressure.

10はコントローラで、これには上記センサ群9からの
信号を受信してA/D変換する自動計測部11と、この自動
計測部11からの検出値と、入力装置(キーボード)12か
らのデータにより熟練オペレータ並の操作方法を判断す
るファジイ推論部13と、これらの各装置を制御し、さら
に施工における指示や判断を行なうエキスパートシステ
ム部14からなっている。
Reference numeral 10 denotes a controller, which includes an automatic measurement unit 11 that receives signals from the sensor group 9 and performs A / D conversion, a detection value from the automatic measurement unit 11, and data from an input device (keyboard) 12. It comprises a fuzzy reasoning section 13 for determining an operation method similar to that of a skilled operator, and an expert system section 14 for controlling each of these devices and for giving instructions and judgment in construction.

15は上記エキスパートシステム部14により決定された
内容を表示する表示部16と記録部17を有する表示出力装
置である。
Reference numeral 15 is a display output device having a display unit 16 and a recording unit 17 for displaying the contents determined by the expert system unit 14.

上記入力装置12より入力するデータとしては、土質、
N値、抜水圧等の土質特性、及びパイロットジャッキ2
のヘッド形状、径等の掘進機型式等がある。
The data input from the input device 12 is soil quality,
Soil characteristics such as N value and drainage pressure, and pilot jack 2
There are various types of machine such as head shape and diameter.

次に上記構成における作用を説明する。 Next, the operation of the above configuration will be described.

センサ群9中のセンサにより、第7図に示す垂直方向
におけるパイロットヘッド1の傾斜角、ピンチング角及
び垂直方向の偏差を発進坑5にてトランジット等にて計
測する。同様に、第8図に示す水平方向におけるヨーイ
ング角及び水平方向の偏差を計測する。さらにパイロッ
トジャッキ2による掘進が圧密タイプである場合には、
このパイロットジャッキ2の掘進時のジャッキ圧を、掘
削タイプの場合は後部推進ジャッキ圧を計測する。そし
てさらに、パイロットジャッキ2の先端の揺動部の方向
制御用アクチュエータによる揺動角を計測する。
The sensors in the sensor group 9 measure the inclination angle, the pinching angle, and the vertical deviation of the pilot head 1 in the vertical direction shown in FIG. Similarly, the yawing angle in the horizontal direction and the deviation in the horizontal direction shown in FIG. 8 are measured. If the excavation by the pilot jack 2 is a consolidation type,
The jack pressure of the pilot jack 2 at the time of digging is measured, and in the case of the digging type, the rear propulsion jack pressure is measured. Further, the swing angle of the swing portion at the tip of the pilot jack 2 is measured by the direction control actuator.

一方入力装置12から施工前のボーリング調査等で明ら
かになる土質、N値等の土質特性や掘進機型式(圧密式
か、掘削式か、管径等)を入力する。
On the other hand, the input device 12 is used to input soil characteristics such as soil quality and N-value, which are clarified by a boring survey before construction, and excavator type (consolidation type, excavation type, pipe diameter, etc.).

施工中の自動計測部11には上記センサ群9の各センサ
からの計測値がチャンネル毎に送られ、コントローラ10
内に取込まれる。このとき、上記計測値がアナログ信号
であるものはデジタル信号に変換される。
The measurement values from the sensors of the sensor group 9 are sent to the automatic measurement unit 11 under construction for each channel, and the controller 10
Is taken in. At this time, the measured value that is an analog signal is converted into a digital signal.

コントローラ10内に取込まれた上記計測値はエキスパ
ートシステム部14内に送られ、ここでそれぞれ整理し、
ファジイ推論部13に入力する。
The above measured values taken in the controller 10 are sent to the expert system section 14 where they are respectively arranged,
Input to the fuzzy inference unit 13.

上記エキスパートシステム部14では施工前にあらかじ
め入力装置12より入力されたデータからファジイ推論部
13の制御則やメンバシップ関数を決定し、その土質特性
や掘進機型式にあわせた操作が可能になるようにファジ
イ推論部13を設定する。そして上記整理された計測値の
入力によりファジイ推論部13は操作量を出力し、この操
作量をエキスパートシステム部14はオペレータに指示す
るため、表示出力装置15の表示部16に表示する。
The expert system section 14 uses the fuzzy inference section based on the data input from the input device 12 before construction.
The control law and membership function of 13 are determined, and the fuzzy inference unit 13 is set so that the operation according to the soil characteristics and the excavator model can be performed. Then, the fuzzy inference unit 13 outputs the operation amount by the input of the arranged measured values, and the expert system unit 14 displays the operation amount on the display unit 16 of the display output device 15 for instructing the operator.

オペレータはこの表示部16に表示された操作量を見な
がら掘進機を操作する。
The operator operates the excavator while watching the operation amount displayed on the display unit 16.

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。 Specific examples of the present invention will be described below.

第3図はそのシステムフローである。土質特性、、掘
進機型式などを入力装置12にて入力する。このとき、掘
進機型式を圧密式とする。この場合第6図(a)〜
(d)に示されるパイロットヘッドアダプタ18a,〜18d
のうちの1個を土質にあわせて選定する。なお18aは標
準圧密用、18bは軟弱地圧密用、18cは超軟弱地圧密用、
18dは極軟弱地圧密用のパイロットヘッドアダプタを示
す。図中lはヘッド長さを示す。
FIG. 3 shows the system flow. The soil characteristics, the excavator model, etc. are input by the input device 12. At this time, the excavator type is a consolidation type. In this case, FIG. 6 (a)-
Pilot head adapters 18a, -18d shown in (d)
Select one of them according to the soil quality. 18a is for standard consolidation, 18b is for soft soil consolidation, 18c is for ultra-soft soil consolidation,
18d indicates a pilot head adapter for extremely soft ground consolidation. In the figure, 1 indicates the head length.

このパイロットヘッドアダプタ18a,〜18dの選定は、
第1表に示すように、砂、砂質土、粘度等の土質のN値
を入力することで決定される。またこの時のN値から第
2表のように後述するファジイ推論部13のメンバシップ
関数が決定される。
This pilot head adapter 18a, ~ 18d is selected
As shown in Table 1, it is determined by inputting N values of soils such as sand, sandy soil, and viscosity. Further, the membership function of the fuzzy inference unit 13, which will be described later, is determined from the N value at this time as shown in Table 2.

今、水平方向のみに関して述べると、ファジイ推論部
13の制御則とメンバシップ関数を第3表と第11図に示す
ように決める。第3表の制御則は IF DH=α AND θ =β THEN ΔEH=γ …(1) で表わせる。なおα,β,γはNB,NM,ZO,PM,PBのメンバ
シップ関数を示す。ただし、 DH:水平方向の偏差(mm) θM:ヨーイング角(度) ΔEH:操作量(度) 第2表で決定されたメンバシップ関数<A>,<B
>,<C>,<D>の第11図におけるa,b,c,d,eを第4
表に示す。
Now, only in the horizontal direction, the fuzzy inference unit
The 13 control rules and membership functions are determined as shown in Table 3 and FIG. The control law in Table 3 can be expressed as IF D H = α AND θ H = β THEN ΔE H = γ (1). Note that α, β, and γ are the membership functions of NB, NM, ZO, PM, and PB. However, D H : horizontal deviation (mm) θ M : yawing angle (degree) ΔE H : manipulated variable (degree) Membership functions <A>, <B determined in Table 2
>, <C>, and <D> are the fourth, a, b, c, d, and e in FIG.
Shown in the table.

このように入力装置12からのデータの入力によりメン
バシップ関数が設定される。
In this way, the membership function is set by inputting data from the input device 12.

上記決定されたパイロットヘッドアダプタを装着して
推進を開始する。推進開始後、パイロットジャッキ2に
よる推力(PJ推力)が明らかになる。この値により、先
に決定されたパイロットヘッドアダプタが適当であるか
の再検討をエキスパートシステム部14は行なう。PJ推力
によるパイロットヘッドアダプタの選定の内容を第1表
に示す。もし、第1表の通りのPJ推力とパイロットヘッ
ドアダプタの関係でなければオペレータに、これを引き
戻して適当なパイロットヘッドアダプタに変更するよう
指示する。またPJ推力により、メンバシップ関数も再検
討される。その関係を第2表に示す。この時、もし、PJ
推力とメンパシップ関数の関係が第2表の通りでなけれ
ば、PJ推力にあったメンバシップ関数が選定し直され
る。
The pilot head adapter determined above is mounted and propulsion is started. After the start of the propulsion, the thrust by the pilot jack 2 (PJ thrust) becomes clear. Based on this value, the expert system unit 14 reexamines whether the previously determined pilot head adapter is appropriate. Table 1 shows the details of selecting the pilot head adapter based on the PJ thrust. If there is no relationship between the PJ thrust and the pilot head adapter as shown in Table 1, instruct the operator to pull back this and change to an appropriate pilot head adapter. Also, the membership function will be reexamined by PJ thrust. The relationship is shown in Table 2. At this time, if PJ
If the relationship between the thrust and the mentality function is not as shown in Table 2, the membership function that matches the PJ thrust will be re-selected.

次に一例としてPJ推力が13tonで、DHが−10mm、θ
が0.4度のときのΔEHの演算方法を第12図から第15図を
使って説明する。
Next, as an example, PJ thrust is 13 tons, D H is −10 mm, θ H
The calculation method of ΔE H when is 0.4 degrees will be described with reference to FIGS. 12 to 15.

まず第2表からメンバシップ関数は<C>であるか
ら、上記(1)式は、 IF DH=NM AND θ=PM THEN ΔEH=ZO IF DH=NM AND θ=PB THEN ΔEH=ZO IF DH=ZO AND θ=PM THEN ΔEH=NM IF DH=ZO AND θ=PB THEN ΔEH=NM の4式が成立つ。このそれぞれの式について第16図のよ
うにファジイ推論のmin−max法及び最終出力を重心法に
より求めると、 ΔEH=−0.5度 と決定された。
First, from Table 2, the membership function is <C>. Therefore, the above equation (1) is calculated as follows: IF D H = NM AND θ H = PM THEN ΔE H = ZO IF D H = NM AND θ H = PB THEN ΔE H = ZO IF DH = ZO AND θ H = PM THEN ΔE H = NM IF D H = ZO AND θ H = PB THEN ΔE H = NM 4 formulas are established. When the min-max method of fuzzy inference and the final output are obtained by the centroid method for each of these equations as shown in Fig. 16, it is determined that ΔE H = -0.5 degree.

すなわち、上記4つの式のうちの1番目の式は第12図
(A),(B),(C)に示すようになり、DHは0.5、
θは0.67で、これの小さい方をとる(min)ことによ
り、ΔEHは0.5となる。
That is, the first of the above four equations is as shown in FIGS. 12 (A), (B), and (C), and D H is 0.5,
θ H is 0.67, and ΔE H is 0.5 by taking the smaller one (min).

2番目の式は第13図(A),(B),(C)に示すよ
うになり、DHは0.5、θは0.33、従ってΔEHは0.33と
なる。
The second equation is as shown in FIGS. 13 (A), (B), and (C), and D H is 0.5, θ H is 0.33, and ΔE H is 0.33.

3番目の式は第14図(A),(B),(C)に示すよ
うになり、DHは0.5、θは0.67、従ってΔEHは0.5とな
る。
The third equation is as shown in FIGS. 14 (A), (B), and (C), and D H is 0.5, θ H is 0.67, and ΔE H is 0.5.

4番目の式は第15図(A),(B),(C)に示すよ
うになり、DHは0.5、θは0.33、従ってΔEHは0.33と
なる。
The fourth equation is as shown in FIGS. 15 (A), (B), and (C), and D H is 0.5, θ H is 0.33, and ΔE H is 0.33.

以上4つのΔEHのmaxをとり、重心法によりΔEHの最
終出力を第16図で求めるとΔEH=−0.5度となる。
Or four take max of Delta] E H, a Delta] E H = -0.5 ° When obtaining the final output of the Delta] E H in FIG. 16 by a gravity method.

以上のようにファジイ推論によって熟練者が決めたの
と同じ操作量が決定することができる。この操作量は表
示出力装置15の表示部16に表示されるから、オペレータ
はこの表示を見ながら操作をする。
As described above, the same operation amount as that determined by the expert can be determined by the fuzzy inference. Since this operation amount is displayed on the display unit 16 of the display output device 15, the operator operates while watching this display.

なお、垂直方向においてもDHに垂直方向の偏差を、θ
にピッチング角をそれぞれ入力すれば同様に求めるこ
とができる。
Even in the vertical direction, the deviation in the vertical direction to D H is
If the pitching angle is input to H , the same can be obtained.

以上圧密式のパイロットジャッキによる掘進について
述べてきたが、第9図,第10図に示すように、後部推進
力による掘削式についても、上述した第5図,第6図に
示すもののパイロットジャッキ推力を後部推進力に変
え、それをF1とすると、F1から管と土の摩擦抵抗分F2
作動油の抵抗分F3を引けば容易にトンネル掘削機の選択
推進抵抗分、つまり推力F(=F1−(F2+F3))が求め
られるので、同様にこのシステムを適用できる。
Although the excavation using the consolidation type pilot jack has been described above, as shown in FIGS. 9 and 10, the excavation type using the rear propulsion force is the same as that shown in FIGS. 5 and 6 described above. To the rear propulsion force, and letting it be F 1 , it is easy to subtract the friction resistance F 2 of the pipe and soil and the resistance F 3 of the hydraulic oil from F 1 to select the propulsion resistance of the tunnel excavator, that is, the thrust. Since F (= F 1 − (F 2 + F 3 )) is required, this system can be applied similarly.

なおこの第9図,第10図において、19は揺動ジャッ
キ、19aは後方からトランスシットにて検出するターゲ
ットである。
In FIGS. 9 and 10, 19 is a swinging jack, and 19a is a target which is detected by a transsit from the rear.

上記実施例では、オペレータが表示出力装置15の表示
部16に表示された操作量を見ながら、この操作量に従っ
て掘進機を操作するようにした例を示したが、これは、
上記操作量だけ方向制御用アクチュエータを動かすよう
に自動制御部により自動的に操作するようにしてもよ
い。
In the above embodiment, while the operator is watching the operation amount displayed on the display unit 16 of the display output device 15, an example in which the excavator is operated according to this operation amount is shown.
The directional control actuator may be automatically operated by the automatic control unit so as to be moved by the operation amount.

以下にその実施例を第2図,第4図を参照して説明す
る。なおこの実施例では、上記オペレータ操作による実
施例にて示したものと同一部分は同一に示し、説明を省
略した。
The embodiment will be described below with reference to FIGS. 2 and 4. In this embodiment, the same parts as those shown in the embodiment by the operator's operation are shown in the same manner, and the explanations thereof are omitted.

第2図にその操作のためのブロック図であり、コント
ローラ10にはエキスパートシステム部14より操作量が指
示される自動制御部20が付加されている。そしてこの自
動制御部20は電気コントローラ21を通して電磁弁22の開
閉をコントロールし、揺動用のシリンダ23を指示分だけ
伸縮動して揺動ジャッキを揺動させる。このときのパイ
ロットヘッド1の変位はセンサ群9より自動制御部20へ
フィードバックされる。24は油圧ユニットである。
FIG. 2 is a block diagram for the operation, and the controller 10 is provided with an automatic control unit 20 to which the operation amount is instructed by the expert system unit 14. Then, the automatic control unit 20 controls the opening and closing of the solenoid valve 22 through the electric controller 21 to expand and contract the rocking cylinder 23 by the designated amount to rock the rocking jack. The displacement of the pilot head 1 at this time is fed back from the sensor group 9 to the automatic control unit 20. 24 is a hydraulic unit.

またこの実施例のシステムフローは第4図に示すよう
になり、ファジイ推論部13と自動計測部11との間に自動
制御部20が位置され、ファジイ推論部13からの揺動操作
盤の決定の指示に従って揺動操作量と現在の揺動量の差
を算出し、その差に従って揺動信号を出し、また差がゼ
ロの場合は揺動を停止させる。
The system flow of this embodiment is as shown in FIG. 4, in which the automatic control unit 20 is located between the fuzzy inference unit 13 and the automatic measuring unit 11, and the fuzzy inference unit 13 determines the swing operation panel. According to the instruction, the difference between the swing operation amount and the current swing amount is calculated, a swing signal is output according to the difference, and when the difference is zero, the swing is stopped.

この操作を具体的に示すと、第12図から第15図にて求
められた操作量(ΔEH=−0.5度)を操作目標値として
自動制御部20へ指示する。自動制御部20は操作目標値と
センサにて検出された現在のシリンダ長との差を出し、
その差がゼロになるように揺動用のシリンダ23電気コン
トローラ21を通して電磁弁22を開閉してコントロールす
る。
When this operation is specifically shown, the operation amount (ΔE H = −0.5 degree) obtained in FIGS. 12 to 15 is instructed to the automatic control unit 20 as the operation target value. The automatic control unit 20 calculates the difference between the operation target value and the current cylinder length detected by the sensor,
The solenoid valve 22 is opened and closed and controlled through the swing cylinder 23 electric controller 21 so that the difference becomes zero.

なおこのとき、操作不能等の不具合が生じた場合等は
サイレン等にて警告を発する。
At this time, if a malfunction such as inoperability occurs, a warning is issued by a siren or the like.

また常時手動に切換えることもできるようにしてあ
る。
It is also possible to switch to manual mode at all times.

〔発明の効果〕 本発明によれば、小口径管地中掘削機の操作におい
て、土質やN値等の土質特性及び掘削機型式に対応で
き、しかも推進中の推力から土質状態の変化を検知し、
それにあわせて、操作量を決定するファジイ推論の演算
をも素早く変更できる。
[Advantages of the Invention] According to the present invention, in the operation of a small-diameter pipe underground excavator, it is possible to deal with soil characteristics such as soil quality and N value, and excavator type, and detect changes in soil condition from thrust during propulsion. Then
At the same time, the operation of fuzzy inference that determines the manipulated variable can be changed quickly.

従ってより熟練したオペレータに近い操作量が表示さ
れ、熟練していないオペレータでも熟練者並みの施工が
可能になる。
Therefore, the operation amount closer to that of a more skilled operator is displayed, and even an unskilled operator can perform the work as an expert.

また上記操作において、上記土質状態の変化と共に、
揺動操作量と方向修正量の関係より揺動(ステアリン
グ)特性の変化を検知してそれに対応して操作量を決定
するファジイ推論の演算方式を変更でき、これにより、
熟練オペレータのノウハウを生かした方向修正が自動的
に達成でき、高精度な施工が安定して実現できる。
In the above operation, along with the change in the soil condition,
From the relationship between the swing operation amount and the direction correction amount, it is possible to change the operation method of fuzzy inference that detects the change in the swing (steering) characteristics and determines the operation amount accordingly.
Direction correction can be automatically achieved by utilizing the know-how of a skilled operator, and highly accurate construction can be stably realized.

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

図面は本発明の実施例を示すもので、第1図,第2図は
それぞれ異なる実施例の場合のブロック図、第3図,第
4図はそれぞれ異なる実施例の場合のシステムフロー
図、第5図(A),(B)は小口径管用地中掘進機の掘
削状態を示す構成説明図、第6図(A),(B),
(C),(D)はそれぞれ異なる型式のパイロットヘッ
ドアダプタを示す斜視図、第7図,第8図はパイロット
ヘッドの姿勢を示す説明図、第9図,第10図は後部推進
式の実施例を示す断面図、第11図はメンバシップ関数
図、第12図(A),(B),(C)から第15図(A),
(B),(C)及び第16図はファジイ推論による演算方
法の説明図である。 1はパイロットヘッド、2はパイロットジャッキ、3は
パイロット管、9はセンサ群、10はコントローラ、11は
自動計測部、12は入力装置、13はファジイ推論部、14は
エキスパートシステム、15は表示出力押地、20は自動制
御部。
The drawings show an embodiment of the present invention. FIGS. 1 and 2 are block diagrams of different embodiments, and FIGS. 3 and 4 are system flow diagrams of different embodiments. 5 (A) and 5 (B) are configuration explanatory views showing an excavation state of an underground excavator for a small diameter pipe, and FIGS. 6 (A) and 6 (B).
(C) and (D) are perspective views showing different types of pilot head adapters, FIGS. 7 and 8 are explanatory views showing the posture of the pilot head, and FIGS. 9 and 10 are rear propulsion type implementations. A cross-sectional view showing an example, FIG. 11 is a membership function diagram, and FIGS. 12 (A), (B), and (C) to FIG. 15 (A),
(B), (C) and FIG. 16 are explanatory views of the operation method by fuzzy inference. 1 is a pilot head, 2 is a pilot jack, 3 is a pilot pipe, 9 is a sensor group, 10 is a controller, 11 is an automatic measuring unit, 12 is an input device, 13 is a fuzzy inference unit, 14 is an expert system, and 15 is a display output. Oshichi, 20 is an automatic control unit.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】方向制御用アクチュエータを備えた小口径
管用地中掘進機において、この掘進機の先端部の計画線
に対するズレ量、ズレ角、推進力等をセンサにより計測
し、この計測値をA/D変換等の処理をしてコントローラ
に取込み、また入力装置にて土質特性や掘進機型式等の
データをコントローラに入力し、コントローラでは、上
記計測値とデータにて熟練オペレータの操作方法を織り
込んだファジイ推論により操作量を決定し、この操作量
を表示装置にて表示し、これらの制御をコントローラ部
のエキスパートシステム部にて行なうようにしたことを
特徴とする小口径管用地中掘進機の操作方法。
1. An underground excavator for a small diameter pipe equipped with a direction control actuator, wherein a displacement amount, displacement angle, propulsive force, etc. of a tip portion of the excavator with respect to a planned line is measured by a sensor, and the measured value is measured. After processing such as A / D conversion and importing it into the controller, input data such as soil characteristics and excavator model into the controller using the input device. Underground excavator for small diameter pipe characterized in that the operation amount is determined by the fuzzy inference woven in, the operation amount is displayed on the display device, and the control is performed by the expert system unit of the controller unit. How to operate.
【請求項2】ファジイ推論部から出力された操作量を表
示出力装置に表示すると共に、エキスパートシステム部
にてこの操作量を自動制御部に指示し、自動制御部でこ
の操作量だけ方向制御用アクチュエータを動作するよう
にしたことを特徴とする小口径管用地中掘進機の操作方
法。
2. The operation amount output from the fuzzy inference unit is displayed on the display output device, and the expert system unit instructs the operation amount to the automatic control unit so that the automatic control unit controls the direction by this operation amount. A method of operating an underground excavator for a small diameter pipe, characterized in that an actuator is operated.
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