JP2591285B2 - Inspection equipment for tunnel excavator - Google Patents

Inspection equipment for tunnel excavator

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JP2591285B2
JP2591285B2 JP22794290A JP22794290A JP2591285B2 JP 2591285 B2 JP2591285 B2 JP 2591285B2 JP 22794290 A JP22794290 A JP 22794290A JP 22794290 A JP22794290 A JP 22794290A JP 2591285 B2 JP2591285 B2 JP 2591285B2
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JP
Japan
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arm
tip
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紀夫 藤原
幸夫 山下
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Obayashi Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/0641Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
    • G01N2203/0647Image analysis

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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、トンネルボーリングマシンやシールド掘進
機などのトンネル掘削機の先端検査装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION << Field of Industrial Application >> The present invention relates to a tip inspection device for a tunnel excavator such as a tunnel boring machine or a shield machine.

《従来の技術》 比較的自立性のある地山にトンネル構築する際に用い
られるトンネル掘削機として、従来からトンネルボーリ
ングマシンが知られている。
<< Conventional Technology >> A tunnel boring machine has been conventionally known as a tunnel excavator used for constructing a tunnel in a relatively autonomous ground.

第4図は、この種のトンネルボーリングマシンの一例
を示している。
FIG. 4 shows an example of this type of tunnel boring machine.

同図に示すトンネルボーリングマシンは、両端が開口
した中空筒状の本体部1と、この本体部1の先端開口部
に配置された略半球状のカッター板2とを備えており、
カッター板2には、回転可能に軸支された複数のローラ
カッタ3が配置されているとともに、ローラカッタ3の
間には掘削土砂の取入用開口4が設けられている。
The tunnel boring machine shown in FIG. 1 includes a hollow cylindrical main body 1 having both ends opened, and a substantially hemispherical cutter plate 2 disposed at a distal end opening of the main body 1.
A plurality of roller cutters 3 rotatably supported on the cutter plate 2 are arranged, and openings 4 for taking in excavated earth and sand are provided between the roller cutters 3.

カッター板2の背面側には、その内周面との間にシー
ル材5を介在させて円盤状の隔壁6が設けられていて、
カッター板2の後方に掘削土砂を収容するチャンバ7を
画成している。
A disk-shaped partition wall 6 is provided on the back side of the cutter plate 2 with a sealing material 5 interposed between the cutter plate 2 and the inner peripheral surface thereof.
A chamber 7 for storing excavated earth and sand is defined behind the cutter plate 2.

カッター板2内周縁の外側には、これとギアを介して
結合された回転駆動モータ8が設置されている。
Outside the inner peripheral edge of the cutter plate 2, a rotary drive motor 8 coupled to the cutter plate 2 via a gear is provided.

チャンバ7の下部には、本体部1の後方に設置された
装置から高圧水が供給されるジェットノズル9が設けら
れており、このジェットノズル9に対向するようにして
排泥管10が隔壁6を貫通して設けられている。
A jet nozzle 9 to which high-pressure water is supplied from a device provided behind the main body 1 is provided at a lower portion of the chamber 7. Are provided to pass through.

このように構成されたボーリングマシンでは、本体部
1を図外の推進ジャッキで前方に押し圧しながら回転駆
動モータ8によりカッター板2を回転させることによ
り、ローラカッタ3で地山を掘削する。
In the boring machine configured as described above, the ground is excavated by the roller cutter 3 by rotating the cutter plate 2 by the rotary drive motor 8 while pressing the main body 1 forward with a propulsion jack (not shown).

掘削された土砂は、開口4からチャンバ7内に取入れ
られ、ジェットノズル9から噴射される水とともに混合
してスラリー状にされ、スラリー化された状態で排泥管
10を介して外部に搬出される。
The excavated earth and sand is taken into the chamber 7 through the opening 4 and mixed with water jetted from the jet nozzle 9 to form a slurry.
It is carried out outside via 10.

以上の操作を継続することにより、このような構成の
トンネルボーリングマシンでは、所定のトンネルが構築
されることになるが、前述したようにこの種のトンネル
掘削機は、比較的堅い地盤を掘削する際に採用されるこ
とから、ローラカッタ3の磨耗が比較的早期に進行し、
掘削能率を維持するためにはその磨耗の程度を知る必要
がある。
By continuing the above operation, a predetermined tunnel will be constructed in the tunnel boring machine having such a configuration. However, as described above, this type of tunnel excavator excavates relatively hard ground. The roller cutter 3 wears relatively early,
In order to maintain drilling efficiency, it is necessary to know the degree of wear.

また、掘削する地盤の性状は、事前に調査している
が、詳細な状況の把握は不十分なので、掘削の進行にと
もなって、地山の状況や掘削土砂の状況を目視観察する
必要がある。
In addition, the properties of the ground to be excavated have been investigated in advance, but detailed conditions are not fully understood, so it is necessary to visually observe the conditions of the ground and excavated soil as the excavation progresses .

そこで、従来は、作業員がチャンバ7内に入り、ロー
ラカッタ3の磨耗状況や地山の性状を検査していたが、
このような手段には以下に説明する課題があった。
Therefore, conventionally, a worker enters the chamber 7 and inspects the wear state of the roller cutter 3 and the nature of the ground.
Such means have the problems described below.

《発明が解決しようとする課題》 すなわち、上記検査手段では、作業員がチャンバ7内
に入るので、掘削作業を中断しなければならず、このた
め掘削能率が低下するという問題があった。
<< Problems to be Solved by the Invention >> That is, in the above-mentioned inspection means, since the worker enters the chamber 7, the excavation operation has to be interrupted, so that there is a problem that the excavation efficiency is reduced.

また、この種のトンネルボーリングマシンでは、シー
ルド掘削機のようにチャンバ7が加圧されていないの
で、作業員を内部に入れることはシールド掘削機よりも
簡単ではあるが、チャンバ7内には掘削土砂が収容され
ており、これを撤去しなければ作業員を入れることがで
きず、狭い機内での掘削土砂の撤去作業は困難を伴なう
ものであった。
Also, in this type of tunnel boring machine, since the chamber 7 is not pressurized unlike a shield excavator, it is easier to insert a worker inside than a shield excavator. Sediment was contained, and workers could not be accommodated without removing it, making it difficult to remove excavated soil in a narrow cabin.

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、掘削作業の中
断や掘削土砂の撤去を行わなくともカッターの磨耗や地
山の性状が観察できるトンネル掘削機の先端検査装置を
提供することにある。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to observe the wear of the cutter and the properties of the ground without interrupting excavation work or removing excavated earth and sand. It is an object of the present invention to provide a tip inspection device for a tunnel excavator that can be used.

《課題を解決するための手段》 上記目的を達成するために、本発明は、掘削機本体の
先端に配置され、複数のカッタおよび開口部を備え、回
転駆動されるカッター板を有し、このカッター板の背面
側に隔壁が設けられたトンネル掘削機において、前記隔
壁を貫通して回転可能かつ、前後方向に摺動移動自在に
取り付けられるスライド管と、このスライド管の先端部
に揺動可能に配置されたアームと、このアームの揺動機
構と、前記アームの先端部に支持されたイメージセンサ
ーと、前記アームおよびスライド管を介して前記イメー
ジセンサーと接続される画像表示装置とからなることを
特徴とする。
<< Means for Solving the Problems >> In order to achieve the above object, the present invention has a cutter plate which is disposed at the tip of an excavator body, has a plurality of cutters and openings, and is driven to rotate. In a tunnel excavator in which a partition wall is provided on the back side of a cutter plate, a slide pipe that is rotatable through the partition wall and is slidably mounted in the front-rear direction and slidably movable at a tip end of the slide pipe. , A swing mechanism for the arm, an image sensor supported at the tip of the arm, and an image display device connected to the image sensor via the arm and the slide tube. It is characterized by.

《作用》 上記構成のトンネル掘削機の先端検査装置によれば、
スライド管の前後移動および回転移動と、アームの揺動
とを適宜組合わせることにより、アームの先端に支持さ
れたイメージセンサーをカッター板のカッタおよび開口
部に臨ませ、これらの状況を画像表示装置に映し出すこ
とができる。
<< Operation >> According to the tip inspection device of the tunnel excavator having the above configuration,
The image sensor supported on the tip of the arm faces the cutter and the opening of the cutter plate by appropriately combining the forward and backward movement and the rotational movement of the slide tube with the swing of the arm, and these conditions are displayed on an image display device. Can be projected to

《実施例》 以下、この発明の好適な実施例について添付図面を参
照にして詳細に説明する。
Embodiment Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図および第2図は、この発明にかかるトンネル掘
削機の先端検査装置の第1実施例を示している。
1 and 2 show a first embodiment of a tip inspection device for a tunnel excavator according to the present invention.

同図に示す検査装置は、この発明を第4図に示したト
ンネルボーリングマシンに適用したものであり、ボーリ
ングマシン自体の構成は、従来のこの種の機械と同じで
ある。
The inspection apparatus shown in the figure applies the present invention to the tunnel boring machine shown in FIG. 4, and the configuration of the boring machine itself is the same as this type of conventional machine.

検査装置20は、隔壁6の適宜個所に穿設された孔の周
囲に固着された取付フランジ22に検査をする際に取付ら
れるものであり、取付フランジ22は、例えば、中心から
適当な間隔をおいた同心円上に予め複数設けられてい
る。
The inspection device 20 is mounted when performing inspection on a mounting flange 22 fixed around a hole formed at an appropriate position of the partition wall 6, and the mounting flange 22 is disposed at an appropriate distance from the center, for example. A plurality of concentric circles are provided in advance.

なお、この取付フランジ22は、検査を行わないときに
は、盲蓋を装着して塞いである。
When the inspection is not performed, the mounting flange 22 is closed with a blind lid.

検査装置20は、取付フランジ22に緊結されるガイド管
24と、ガイド管24内に挿通されるスライド管26と、スラ
イド管26の先端部に揺動可能に配置されたアーム28と、
アーム28の揺動機構30と、アーム28の先端部に支持され
たイメージセンサー32と、イメージセンサー32に接続さ
れる画像表示装置34とから構成されている。
The inspection device 20 is a guide tube that is tightened to the mounting flange 22.
24, a slide tube 26 inserted into the guide tube 24, and an arm 28 that is swingably disposed at the tip of the slide tube 26,
It comprises a swing mechanism 30 of the arm 28, an image sensor 32 supported at the tip of the arm 28, and an image display device 34 connected to the image sensor 32.

上記スライド管26は、両端が開口した中空円筒状のも
のであり、上記ガイド管24にベアリング36を介して前後
方向に移動自在に、かつ、回転可能に装着されており、
その後部側には操作ハンドル38が取り付けてある。
The slide tube 26 has a hollow cylindrical shape with both ends opened, and is movably mounted in the front and rear direction via the bearing 36 on the guide tube 24, and is rotatably mounted.
An operation handle 38 is attached to the rear side.

上記イメージセンサー32は、固体撮像管(CCD)を利
用した小型カメラや、光ファイバーを利用したファイバ
スコープ(内視鏡)、光学式の硬性鏡などであり、光フ
ァイバや電気コードなどをスライド管26およびアーム28
内に挿通して画像表示装置34に接続している。
The image sensor 32 is a small camera using a solid-state image pickup tube (CCD), a fiber scope (endoscope) using an optical fiber, an optical rigid mirror, or the like. And arm 28
And is connected to the image display device.

第2図は、上記揺動機構30の詳細を示している。 FIG. 2 shows the details of the swing mechanism 30.

同図に示す揺動機構30は、スライド管26の先端部に設
置されたパルスモータ40と、このパルスモータ40の回転
軸に固着された傘歯車42と、この傘歯車42と噛合する従
動傘歯車44および小径平歯車46とが同軸上に設けられ、
スライド管26の内面に回転可能に支持された中間軸48
と、小径平歯車46と噛合する大径平歯車50を有し、アー
ム28の後端側が固着され、スライド管26の内面に回転可
能に支持された揺動軸52とから構成されている。
The oscillating mechanism 30 shown in FIG. 1 includes a pulse motor 40 installed at the tip of a slide tube 26, a bevel gear 42 fixed to a rotation shaft of the pulse motor 40, and a driven bevel gear meshing with the bevel gear 42. A gear 44 and a small diameter spur gear 46 are provided coaxially,
Intermediate shaft 48 rotatably supported on the inner surface of slide tube 26
And a large-diameter spur gear 50 meshing with the small-diameter spur gear 46, a swing shaft 52 rotatably supported on the inner surface of the slide tube 26, the rear end of the arm 28 being fixed.

なお、第1図に示す符号54の装置は、パルスモータ40
の駆動制御器である。
The device denoted by reference numeral 54 shown in FIG.
Of the drive controller.

以上のように構成された検査装置20は、スライド管26
の前後移動および回転移動と、パルスモータ40の駆動に
よるアーム28の揺動とを適宜組合わせることにより、ア
ーム28の先端に支持されたイメージセンサー32をカッタ
ー板2のローラカッタ3の周辺に臨ませたり、あるい
は、開口部4に臨ませることにより、ローラカッタ3の
磨耗状況、および、地山の状況を画像表示装置34に映し
出すことができる。
The inspection device 20 configured as described above includes the slide tube 26
The image sensor 32 supported on the tip of the arm 28 is positioned near the roller cutter 3 of the cutter plate 2 by appropriately combining the forward and backward movement and the rotational movement of the arm 28 with the swing of the arm 28 driven by the pulse motor 40. The wear state of the roller cutter 3 and the state of the ground can be displayed on the image display device 34 by displacing or facing the opening 4.

このときのイメージセンサー32の表示個所は、画像表
示装置34でモニタしながら操作することができる。
At this time, the display portion of the image sensor 32 can be operated while being monitored by the image display device 34.

以上のようなトンネルボーリングマシンの先端部の検
査は、チャンバ7内に作業者が入ることなく、また、掘
削作業の停止やチャンバ7の掘削土砂を撤去することな
く行われる。
The inspection of the tip portion of the tunnel boring machine as described above is performed without an operator entering the chamber 7 and without stopping the excavation work or removing the excavated earth and sand in the chamber 7.

第3図は、アーム28の揺動機構の他の実施例を示して
おり、この揺動機構30aは、スライド管26の先端部に軸
受け部26aを設けるとともに、この軸受け部26aに揺動軸
56を取り付けて、揺動軸56によりアーム28の後端を軸支
している。
FIG. 3 shows another embodiment of the swing mechanism of the arm 28. This swing mechanism 30a is provided with a bearing 26a at the distal end of a slide tube 26, and a swing shaft is attached to the bearing 26a.
The rear end of the arm 28 is pivotally supported by a swing shaft 56.

揺動軸56には、アーム28を挟んで一対のリンクアーム
58の一端が固着され、リンクアーム58の他端には、スラ
イド管26の先端部側に軸支されたジャッキ60の伸縮プラ
ンジャ62が結合されている。
The swing shaft 56 has a pair of link arms with the arm 28 interposed therebetween.
One end of 58 is fixed, and the other end of the link arm 58 is connected to a telescopic plunger 62 of a jack 60 pivotally supported on the distal end side of the slide tube 26.

このように構成された揺動機構30aでもジャッキ60を
駆動すると、第3図(A)に破線で示すように、アーム
28が揺動されるので、上記第1実施例と同様にボーリン
グマシンの先端部を検査することができる。
When the jack 60 is also driven by the swing mechanism 30a configured as described above, as shown by a broken line in FIG.
Since the 28 is swung, the tip of the boring machine can be inspected similarly to the first embodiment.

なお、上記実施例では、本発明をトンネルボーリング
マシンに適用した場合を例示したが、本発明の実施はこ
の種の掘削機に限定されることはなく、例えば、土圧式
ないしは泥水式などのシールド掘削機にも適用され、こ
のような形式のシールド掘削機ではチャンバが加圧され
ているので、例えば、検査に先立って圧縮空気をチャン
バ内に導入して、部分的な空洞部を形成すれば、上記実
施例と同様な操作により、その先端部のカッターの磨耗
度合いや、地山の性状を観察できる。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a tunnel boring machine is exemplified. However, the present invention is not limited to this type of excavator, and may be, for example, an earth pressure type or a shield type such as a muddy water type. It also applies to excavators, where the chamber is pressurized in such types of shielded excavators, for example, if compressed air is introduced into the chamber prior to inspection to form a partial cavity By the same operation as in the above embodiment, it is possible to observe the degree of wear of the cutter at the tip and the nature of the ground.

《発明の効果》 以上、実施例で詳細に説明したように、本発明の先端
検査装置によれば、掘削機の掘削作業を停止することな
く、カッターの磨耗状況や地山の性状が観察検査できる
ので、掘削能率の低下が回避される。
<< Effects of the Invention >> As described above in detail in the embodiments, according to the tip inspection apparatus of the present invention, without stopping the excavation work of the excavator, the wear condition of the cutter and the properties of the ground are observed and inspected. As a result, a decrease in excavation efficiency is avoided.

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

第1図は本発明にかかるトンネル掘削機の検査装置の全
体図、第2図は同装置の揺動機構の詳細図、第3図は同
装置の揺動機構の他の例を示す詳細図である。 20……検査装置 24……ガイド管 26……スライド管 28……アーム 30,a……揺動機構 32……イメージセンサー 34……画像表示装置
FIG. 1 is an overall view of an inspection apparatus for a tunnel excavator according to the present invention, FIG. 2 is a detailed view of a swing mechanism of the same, and FIG. 3 is a detailed view showing another example of a swing mechanism of the same apparatus. It is. 20… Inspection device 24… Guide tube 26… Slide tube 28… Arm 30, a… Swing mechanism 32 …… Image sensor 34 …… Image display device

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】掘削機本体の先端に配置され、複数のカッ
タおよび開口部を備え、回転駆動されるカッター板を有
し、このカッター板の背面側に隔壁が設けられたトンネ
ル掘削機において、前記隔壁を貫通して回転可能かつ、
前後方向に摺動移動自在に取り付けられるスライド管
と、このスライド管の先端部に揺動可能に配置されたア
ームと、このアームの揺動機構と、前記アームの先端部
に支持されたイメージセンサーと、前記アームおよびス
ライド管を介して前記イメージセンサーと接続される画
像表示装置とからなることを特徴とするトンネル掘削機
の先端検査装置。
1. A tunnel excavator provided at a tip of an excavator body, having a plurality of cutters and openings, and having a cutter plate that is driven to rotate, wherein a partition wall is provided on the back side of the cutter plate. Rotatable through the partition wall, and
A slide tube slidably mounted in the front-rear direction, an arm swingably disposed at the tip of the slide tube, a swing mechanism of the arm, and an image sensor supported by the tip of the arm And an image display device connected to the image sensor via the arm and the slide tube.
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