JP2766553B2 - Excavation management device of shield excavator - Google Patents

Excavation management device of shield excavator

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JP2766553B2
JP2766553B2 JP32132790A JP32132790A JP2766553B2 JP 2766553 B2 JP2766553 B2 JP 2766553B2 JP 32132790 A JP32132790 A JP 32132790A JP 32132790 A JP32132790 A JP 32132790A JP 2766553 B2 JP2766553 B2 JP 2766553B2
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俊実 藤谷
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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、シールド掘進機の掘進データの収集、およ
びシールド方向制御等の掘進制御セグメントの1リング
単位で行う掘進管理装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digging management device that collects digging data of a shield digging machine and performs digging control segments such as shield direction control in units of one ring.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

シールド掘進機の掘進管理は、通常、セグメントの1
リング単位で行われる。したがって、掘進データの収集
とシールド方向制御等の掘進制御をコンピュータを用い
て行う場合、1リングごとの掘進開始、終了にタイミン
グを合わせてデータ収集、制御を実行させたり停止させ
たりすることが重要である。
Drilling management of shield machines is usually one of the segments
Performed on a ring basis. Therefore, when excavation data collection and excavation control such as shield direction control are performed using a computer, it is important to execute or stop data collection and control in synchronization with the excavation start and end of each ring. It is.

従来のコンピュータによる掘進管理では、オペレータ
がシールド掘進機各部の状態から1リングごとの掘進開
始、終了を判断してコンピュータに判断結果を入力し、
その入力に対してプログラム上で必要な処理を行ってい
た。通常、プログラム上では、掘進開始の入力によりデ
ータ収集、制御を実行し、1リングの掘進終了の入力に
よりデータ収集、制御を停止するとともに、コンピュー
タ内のデータバッファに蓄えられていた1リング分の計
測データを外部の計測データファイルに移し、統計処理
等の処理を行うようにしている。
In the conventional excavation management using a computer, an operator judges the start and end of excavation for each ring from the state of each part of the shield excavator, inputs the judgment result to the computer,
Necessary processing on the program was performed for the input. Normally, on a program, data collection and control are executed by input of excavation start, data collection and control are stopped by input of excavation end of one ring, and data for one ring stored in a data buffer in the computer is stored. The measurement data is transferred to an external measurement data file, and processing such as statistical processing is performed.

また、方向制御の制御目標値等は1日の路線計画で設
定された値をリング番号とともに設定値ファイルに入れ
ておき、1リングの掘進終了後にオペレータのキー操作
により設定値ファイル内の現在のリング番号を更新する
とか、あるいは設定値ファイルを置かず、1リングごと
に制御目標値等をキーボードから入力する方法がとられ
ていた。
As for the control target values of the directional control, the values set in the daily route plan are entered in the set value file together with the ring number, and after excavation of one ring, the current key in the set value file is operated by the key operation of the operator. A method of updating a ring number or inputting a control target value or the like from a keyboard for each ring without using a set value file has been adopted.

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

上記従来技術では、コンピュータ処理による掘進管理
の完全自動化ができず、オペレータに負担がかかるばか
りでなく、誤入力や入力忘れのため、正確な掘進データ
が得られなかったり、適正な掘進制御ができなかったり
する恐れがある。
In the above prior art, the excavation management by computer processing cannot be completely automated, which not only puts a burden on the operator, but also makes it impossible to obtain accurate excavation data due to erroneous input or forgotten input, or to perform appropriate excavation control. May be missing.

本発明の目的は、1リングごとの掘進開始、終了判断
とそれに伴う処理を自動化し、掘進データの収集および
掘進制御に基本的にマニュアル操作を不要にするととも
に、正確なデータ収集と適正な制御ができるようにする
ことにある。
An object of the present invention is to automate excavation start / end determination for each ring and the associated processing, thereby eliminating the need for manual operation for collection of excavation data and excavation control, and accurate data collection and appropriate control. Is to be able to do it.

〔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の掘進管理装置は、
第1図に示すように、操作盤からのオペレータ操作信号
および後記制御演算要素からの制御信号によりカッタ駆
動モータ、シールドジャッキ等の掘進用アクチュエータ
を直接制御するシーケンスコントローラと、ジャッキス
トローク、ジャッキ作動油圧、シールド姿勢等のデータ
を計測する各種計測器と、リング番号および1リングご
とのセグメント幅、制御目標値等の設定値を格納する設
定値ファイルと、掘進中に得られた計測データを掘進デ
ータとして保持するデータバッファと、前回掘進時まで
の計測データを格納する計測データファイルと、前記設
定値ファイル内の制御目標値とこれに対応する各種計測
器の計測データとを実時間で比較演算して方向制御等に
必要な制御信号を出力する制御演算要素と、前記シーケ
ンスコントローラ、各種計測器、設定値ファイルおよび
計測データファイルからの入力情報に基づき、カッタ回
路開始、シールドジャッキ総推力が前回掘進時の総推力
を基準とする掘進状態での必要推力に達したこと、およ
びシールドジャッキが前回の掘進ストロークと今回組み
立てたセグメントリングのセグメント幅から定まる所定
ストローク以上伸長したことの少なくとも3項目の条件
が成立した時点で掘進開始を判断する掘進開始判断要素
と、この掘進開始の判断結果により掘進データの収集、
および制御演算の実行を指令する第1の指令手段と、前
記シーケンスコントローラ、各種計測器および設定値フ
ァイルからの入力情報に基づき、シールドジャッキが次
のセグメント組立に必要な所定ストロークまで伸長した
こと、およびシールドジャッキの押し動作が停止して引
き動作に移ったことの少なくとも2項目の条件が成立し
た時点で1リングの掘進終了を判断する掘進終了判断要
素と、この掘進終了の判断結果により掘進データの収
集、および制御演算の停止、前記データバッファから計
測データファイルへのデータ転送、および前記設定値フ
ァイル内の現在のリング番号の更新を指令する第2の指
令手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a digging management device of the present invention comprises:
As shown in FIG. 1, a sequence controller for directly controlling an excavating actuator such as a cutter driving motor and a shield jack by an operator operation signal from an operation panel and a control signal from a control operation element described later, a jack stroke and a jack operating hydraulic pressure. , Various measuring instruments for measuring data such as shield attitude, a set value file for storing set values such as a ring number, a segment width for each ring, and a control target value, and excavation data for measurement data obtained during excavation. The data buffer to hold as, the measurement data file to store the measurement data up to the last excavation, and the control target value in the set value file and the measurement data of various measuring instruments corresponding thereto are compared and calculated in real time Control operation element for outputting a control signal necessary for direction control and the like, and the sequence controller Based on the input information from various measuring instruments, setting value files and measurement data files, the cutter circuit starts, the shield jack total thrust has reached the required thrust in the digging state based on the total thrust last time digging, and the shield An excavation start judging element for judging the start of excavation when at least three conditions are satisfied that the jack has extended beyond a predetermined stroke determined by the previous excavation stroke and the segment width of the segment ring assembled this time, and a judgment of the excavation start Collection of drilling data according to the results,
And first command means for commanding the execution of the control operation, and that the shield jack has been extended to a predetermined stroke required for the next segment assembly based on input information from the sequence controller, various measuring instruments and a set value file. And an excavation end judging element for judging the end of excavation of one ring when at least two conditions that the pushing operation of the shield jack is stopped and the operation is shifted to the pulling operation are satisfied; And second command means for commanding the stop of the control calculation, the data transfer from the data buffer to the measurement data file, and the update of the current ring number in the set value file. I do.

〔作用〕[Action]

上記構成において、掘進開始判断要素は、シーケンス
コントローラ、各種計測器、設定値ファイルおよび計測
データファイルからの入力情報を基に掘進開始の判断を
し、掘進終了判断要素は、シーケンスコントローラ、各
種計測器および設定値ファイルからの入力情報を基に1
リングの掘進終了の判断をする。それぞれの判断結果に
基づく第1、第2の指令手段からの指令により、制御演
算要素は掘進開始とともに制御演算を実行し、掘進終了
とともに制御演算を停止する。また、データバッファは
掘進開始とともに各種計測器の計測データを取り込み、
掘進終了とともにデータ取込みを停止し、蓄えられたデ
ータは計測データファイルに転送される。さらに、掘進
終了とともに設定値ファイル内の現在のリング番号の更
新が自動的に行われる。したがって、1日1回の設定値
入力操作以外は掘進データの収集および掘進制御にマニ
ュアル操作を必要としない。
In the above configuration, the digging start determining element determines digging start based on input information from a sequence controller, various measuring instruments, a set value file and a measurement data file, and the digging end determining element is a sequence controller, various measuring instruments. And 1 based on the input information from the setting value file
Determine the end of the ring excavation. In response to commands from the first and second command means based on the respective determination results, the control operation element executes the control operation at the start of excavation and stops the control operation at the end of excavation. In addition, the data buffer captures the measurement data of various measuring instruments at the start of excavation,
At the end of excavation, data acquisition is stopped, and the stored data is transferred to the measurement data file. Further, at the end of the excavation, the current ring number in the setting value file is automatically updated. Therefore, a manual operation is not required for collection of excavation data and excavation control except for the setting value input operation once a day.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2図〜第4図に示すシールド掘進機1は土圧式シー
ルドで、シールド本体2、回転カッタ3、カッタ支持ベ
アリング4、カッタ駆動モータ5、シールドジャッキ
6、排土用スクリュコンベア7、エレクタ8を主体とし
て構成されている。9はトンネル外壁を形成するセグメ
ントである。シールド機内には、ジャッキストローク計
10、土圧計11、姿勢計測装置(傾斜計、ジャイロコンパ
ス等)12を含む各種計測器が装備されいる。
The shield machine 1 shown in FIGS. 2 to 4 is an earth pressure shield, and includes a shield main body 2, a rotary cutter 3, a cutter support bearing 4, a cutter drive motor 5, a shield jack 6, a screw conveyor 7 for earth discharging, and an erector 8. Is mainly composed. 9 is a segment forming the outer wall of the tunnel. Jack stroke meter inside shield machine
Various measuring instruments including an earth pressure gauge 11, an attitude measuring device (inclinometer, gyro compass, etc.) 12 are provided.

第2図は1リング分のセグメント組立が終ってこれか
ら掘進に入ろうとする状態を示す図で、シールドジャッ
キ6とセグメント9との間にクリアランス(余裕代)α
が存在し、これが掘進開始前の空押しストロークとな
る。このとき、カッタ3は停止している。
FIG. 2 is a view showing a state in which segment assembly for one ring is completed and the digging is about to be started, and a clearance α between the shield jack 6 and the segment 9 is shown.
Exists, and this is an empty pushing stroke before the start of excavation. At this time, the cutter 3 has stopped.

第3図は掘進状態を示す図で、カッタ3は回転してお
り、シールドジャッキ6もセグメント9を反力受として
突っ張った状態にある。
FIG. 3 is a view showing a digging state, in which the cutter 3 is rotating, and the shield jack 6 is also in a state of being stretched by the segment 9 as a reaction force receiving member.

第4図は1リングの掘進終了直前の状態を示す図で、
シールドジャッキ6は次に組み立てるセグメントリング
のセグメント幅に余裕代(α=50〜100mm)を加えたス
トロークまで伸長している。この状態からジャッキ押し
動作を停止し、セグメント組立スペースが必要な箇所の
ジャッキを引き動作させる。
FIG. 4 is a diagram showing a state immediately before the excavation of one ring,
The shield jack 6 extends to a stroke obtained by adding a margin (α = 50 to 100 mm) to the segment width of the segment ring to be assembled next. From this state, the jack pushing operation is stopped, and the jack at a location where a segment assembling space is required is pulled.

第5図はシールドジャッキの油圧回路図で、61〜6n
シールドジャッキ、131〜13nは使用ジャッキ選択用電磁
弁、14はジャッキ押引動作選択用電磁弁であり、ジャッ
キ総推力は、油圧センサ15で計測した油圧源の作動油圧
をジャッキ1本当りの推力に換算し、さらに選択した使
用ジッキ本数を掛けることで算出される。
A hydraulic circuit diagram of FIG. 5 is shielded jacks, 6 1 to 6 n is shielded jacks, 13 1 to 13 n are used jack selection solenoid valve, 14 is a jack push pull operation selection solenoid valve, jack total thrust Is calculated by converting the operating oil pressure of the oil pressure source measured by the oil pressure sensor 15 into a thrust per jack, and multiplying by the selected number of used jacks.

第6図は本発明による掘進管理装置の一実施例のシス
テム構成図である。シーケンスコントローラ21は、操作
盤22からのオペレータ操作信号、およびコンピュータ
23からの制御信号を受けてアクチュエータ制御信号
を出力し、カッタ駆動モータ、シールドジャッキ、コン
ベア駆動モータ等を含む掘進用アクチュエータ20を直接
制御する。第5図に示すシールドジャッキ油圧回路の使
用ジャッキ選択用電磁弁131〜13n、ジャッキ押引動作選
択用電磁弁14等は、このアクチュエータ制御信号によ
って操作される。コンピュータ23には、シーケンスコン
トローラ21からカッタ回転の有無、使用ジャッキ本数、
ジャッキ押引状態等を表わす情報としてアクチュエータ
動作状態信号が送られる。また各種計測器24からのジ
ャッキストローク、ジャッキ作動油圧、切羽土圧、シー
ルド姿勢(ピッチング、ヨーイング等)を含む計測デー
タも信号伝送器25で増幅、変換されてコンピュータ23
へ送られる。コンピュータ23には設定値ファイル26、計
測データファイル27、キーボード28、モニタ29が接続さ
れている。設定値ファイル26は1日の路線計画で設定さ
れたリング番号、各リングのセグメント幅、テーパ量、
方向制御の制御目標値等を格納し、計測データファイル
27は前回掘進時までの計測データを格納する。これらの
ファイルは書き込み、読み出し可能な外部記憶装置で構
成されている。キーボード28は設定値入力等に使用さ
れ、モニタ29は掘進状態の監視、統計処理されたデータ
の表示等に使用される。
FIG. 6 is a system configuration diagram of an embodiment of a digging management device according to the present invention. The sequence controller 21 is provided with an operator operation signal from the operation panel 22 and a computer.
An actuator control signal is output in response to the control signal from 23 to directly control the excavating actuator 20 including the cutter driving motor, the shield jack, the conveyor driving motor, and the like. Jack selection solenoid valve 13 1 to 13 n using the shield jacks hydraulic circuit shown in FIG. 5, the jack push pull operation selection solenoid valve 14 or the like, is operated by the actuator control signal. The computer 23 determines whether or not the cutter rotates, the number of jacks used,
An actuator operation state signal is transmitted as information indicating a jack push / pull state or the like. Measurement data including the jack stroke, jack operating oil pressure, face earth pressure, and shield attitude (pitching, yawing, etc.) from various measuring instruments 24 are also amplified and converted by the signal transmitter 25 and converted into a computer 23.
Sent to A setting value file 26, a measurement data file 27, a keyboard 28, and a monitor 29 are connected to the computer 23. The set value file 26 contains the ring number set in the daily route plan, the segment width of each ring, the taper amount,
Stores control target values for direction control, etc.
27 stores the measurement data up to the last excavation. These files are composed of writable and readable external storage devices. The keyboard 28 is used for inputting set values and the like, and the monitor 29 is used for monitoring the state of excavation, displaying statistically processed data, and the like.

コンピュータ23は、シーケンスコントローラ21、各種
計測器24、設定値ファイル26、計測データファイル27か
らの入力情報を基に、方向制御等の制御演算、1リング
ごとの掘進開始、終了判断処理、データ統計処理の各機
能をそれぞれのプログラムに従って実行する。
The computer 23 performs control calculations such as directional control based on input information from the sequence controller 21, various measuring instruments 24, the set value file 26, and the measurement data file 27, excavation start / end determination processing for each ring, and data statistics. Each function of the processing is executed according to each program.

このうち、掘進開始、終了判断処理の内容を以下に詳
述する。
Among them, the contents of the excavation start / end determination processing will be described in detail below.

シールド掘進機における1リングの掘進開始の手順の
次のとおりである。(第2図、第3図参照)。
The procedure for starting the excavation of one ring in the shield excavator is as follows. (See FIGS. 2 and 3).

(1)カッタ3の回転を開始する。(1) The cutter 3 starts rotating.

(2)シールドジャッキ6を今回組み立てたセグメント
9の位置まで空押し終了した状態から、選択した使用ジ
ャッキをさらに伸ばし推進を開始する。
(2) From the state where the push of the shield jack 6 has been completed to the position of the segment 9 assembled this time, the selected use jack is further extended to start propulsion.

(3)総推力の上昇、切羽土圧の上昇、カッタトルクの
上昇を確認する。
(3) Confirm that the total thrust, the face pressure, and the cutter torque have increased.

(4)土圧式シールドでは、スクリュコンベア7による
排土を開始し、同時に速度調整をする(泥水式シールド
では、流体輸送開始のタイミングは掘進開始と直接関係
しない)。
(4) In the earth pressure type shield, the earth removal by the screw conveyor 7 is started, and the speed is adjusted at the same time (in the muddy water type shield, the timing of starting the fluid transport is not directly related to the start of the excavation).

本発明の掘進管理装置では、第7図に示すフローチャ
ートのステップ101〜104で掘進開始の判断を自動的に行
う。
The excavation management device of the present invention automatically determines excavation start in steps 101 to 104 of the flowchart shown in FIG.

まず、カッタ回転開始については、例えばシーケンス
コントローラ21からカッタ回転の有無を示す1ビットの
フラグを動作状態信号として出力させ、コンピュータ
23上でフラグの内容からカッタ回転開始を判断する。動
作状態信号に代えて、カッタ回転速度の計測データの変
化から回転開始を判断してもよい(ステップ101)。
First, for the start of the cutter rotation, for example, the sequence controller 21 outputs a 1-bit flag indicating the presence or absence of the cutter rotation as an operation state signal.
23, the cutter rotation start is determined from the contents of the flag. Instead of the operation state signal, the start of rotation may be determined from a change in the measured data of the cutter rotation speed (step 101).

次に、前リングでの掘進ストロークのデータと今回組
み立てたセグメントリングのセグメント幅とをそれぞれ
計測データファイル27、設定値ファイル26から読み込
み、これら両データの引き算により掘進開始までのシー
ルドジャッキ6の空押しストロークを求め、算出した空
押しストロークを基準にしてジャッキストロークが所定
値以上になったことを判断する。軟弱地盤では、ゼグメ
ント組立時にシールドが自重により沈下して前下がり姿
勢になるので、空押し終了後、掘進開始前にカッタを回
転させながらシールドジャッキを押し動作させてシール
ドの前下がり姿勢を修正する。この場合、前下がり姿勢
の修正のためにあらかじめ見込んだストロークを空押し
ストロークに加算したものを所定値として、計測された
ジャッキストロークと比較判断する(ステップ102)。
Next, the data of the excavation stroke in the front ring and the segment width of the segment ring assembled this time are read from the measurement data file 27 and the set value file 26, respectively, and by subtracting these two data, the empty space of the shield jack 6 until the start of excavation is obtained. The push stroke is determined, and it is determined that the jack stroke has exceeded a predetermined value based on the calculated idle push stroke. In soft ground, when the segment is assembled, the shield sinks down due to its own weight and assumes a downward position, so after the end of the empty pushing, press the shield jack while rotating the cutter before starting the excavation to correct the forward downward position of the shield. . In this case, a value obtained by adding a stroke predicted in advance for correcting the forward-downward posture to the idle pushing stroke as a predetermined value is compared with the measured jacking stroke (step 102).

総推力上昇については、計測されたジャッキ作動油圧
とシーケンスコントローラ21で検知された使用ジャッキ
本数とから総推力を算出し、計測データファイル27から
読み込んだ前リングの総推力を基準にして掘進状態での
必要推力に達したことを判断する(ステップ103)。前
リングの総推力を基準にしたのは、前リングとの間で必
要推力が急激に変化することはないからである。
For the total thrust rise, the total thrust is calculated from the measured jack operating hydraulic pressure and the number of used jacks detected by the sequence controller 21, and the excavation state is determined based on the total thrust of the front ring read from the measurement data file 27. It is determined that the required thrust has been reached (step 103). The reason why the total thrust of the front ring is used as a reference is that the required thrust does not change abruptly with the front ring.

1リングの掘進開始判断は、以上3項目の条件が全て
成立した時点で下すようにプログラムされている(ステ
ップ104)。掘進開始と判断された場合は、その時点よ
り掘進データの収集、および制御演算の実行がプログラ
ム上で指令される(ステップ105)。すなわち、各種計
測器24の計測データはそのまま、もしくは総推力等に換
算された上でコンピュータ23内のデータバッファ(図示
せず)に掘進データとして取り込まれ、同時にコンピュ
ータ23の制御演算プログラム(図示せず)がスタート
し、設定値ファイル26から読み込んだ現在のリングでの
制御目標値と計測されたシールド姿勢(ピッチング量お
よびヨーイング量)とを比較演算して、上下左右の方向
制御に必要な制御信号をシーケンスコントローラ21へ
出力する。これにより掘進中の方向制御が実時間で行わ
れる。前述のように、セグメント組立時に生じたシール
ドの沈下(前退り姿勢)を掘進開始前の修正しておくこ
とで、制御開始直後のオーバーシュートによるシールド
の蛇行を防止することができる。
The decision to start excavating one ring is programmed to be made when all the above three conditions are satisfied (step 104). If it is determined that excavation has started, collection of excavation data and execution of control calculation are instructed on the program from that point (step 105). That is, the measurement data of the various measuring instruments 24 is taken as it is or converted into a total thrust and the like, and is taken into a data buffer (not shown) in the computer 23 as excavation data. Is started, and the control target value for the current ring read from the set value file 26 is compared with the measured shield posture (pitching amount and yawing amount) to perform the necessary control for the up, down, left, and right direction control. The signal is output to the sequence controller 21. Thus, direction control during excavation is performed in real time. As described above, by correcting the sinking (retreating posture) of the shield generated at the time of segment assembly before the start of excavation, it is possible to prevent meandering of the shield due to overshoot immediately after the start of control.

シールド掘進機における1リングの掘進終了の手順は
次のとおりである。(第4図参照)。
The procedure for ending the excavation of one ring in the shield excavator is as follows. (See FIG. 4).

(1)シールドジャッキストロークが次のセグメント組
立に必要なストロークに達したことを確認する。
(1) Check that the shield jack stroke has reached the stroke required for the next segment assembly.

(2)土圧式シールドでは排土を停止する(泥水式シー
ルドでは、流体輸送停止のタイミングは掘進終了と直接
関連しない)。
(2) In the earth pressure type shield, the earth discharging is stopped (in the muddy water type shield, the timing of stopping the fluid transport is not directly related to the end of the excavation).

(3)シールドジャッキ6の押し動作を停止する。(3) The pushing operation of the shield jack 6 is stopped.

(4)カッタ3の回転を停止する。(4) The rotation of the cutter 3 is stopped.

(5)次のセグメント組立のためのジャッキ引き動作に
移る。
(5) The operation proceeds to jacking operation for the next segment assembly.

本発明の掘進管理装置では、第7図に示すフローチャ
ートのステープ106〜108で掘進終了の判断を自動的に行
う。
In the excavation management device of the present invention, the end of excavation is automatically determined by the staples 106 to 108 in the flowchart shown in FIG.

すなわち、掘進開始時に次に組み立てるセグメントリ
ングのセグメント幅を設定値ファイル26から読み込み、
そのセグメント幅に余裕値を加算して次のセグメント組
立に必要な掘進ストーローク(第4図に示すl+αの
値)を求め、この値を基準にしてジャッキストロークが
掘進終了値に達したことを判断する(ステップ106)。
さらに、ジャッキ押し動作を停止し、引き動作に移った
ことをジャッキ作動速度の変化、もしくはシーケンスコ
ントローラ21からの動作状態信号により判断する(ステ
ップ107)。
That is, at the start of excavation, the segment width of the segment ring to be assembled next is read from the set value file 26,
A margin value is added to the segment width to obtain a digging stroke (value of l + α shown in FIG. 4) necessary for assembling the next segment. Based on this value, it is determined that the jack stroke has reached the digging end value. (Step 106).
Further, it is determined from the change in the jack operating speed or the operation state signal from the sequence controller 21 that the jack pushing operation has stopped and the operation has shifted to the pulling operation (step 107).

以上の2項目の条件が成立した時点で1リングの掘進
終了の判断を下すようにプログラムされている(ステッ
プ108)。図示はしないが、さらにカッタ回転停止の条
件を判断項目に入れることで、掘進終了の確信度をより
高めることができる。ジャッキ引き動作の確認は、ジャ
ッキストロークが掘進終了値に近付いた時点での一時的
な掘進停止を掘進終了と誤認することを防ぐために行う
もので、全ジャッキについて行う必要はなく、セグメン
ト組立の始点となるシールド最下部付近のジャッキ引き
動作を確認するだけで十分である。
When the above two conditions are satisfied, it is programmed to determine the end of the excavation of one ring (step 108). Although not shown, if the condition for stopping the cutter rotation is further included in the judgment item, the certainty of the end of the excavation can be further increased. The jacking operation check is performed to prevent the temporary stop of the excavation when the jack stroke approaches the excavation end value to be mistaken for the end of excavation.It is not necessary to perform it for all jacks. It is enough to check the jack pull operation near the bottom of the shield.

掘進終了と判断された場合は、その時点でプログラム
上の指令により、掘進データの収集および制御演算を停
止するとともに、1リング分の計測データをデータバッ
ファから計測データファイル27に転送し、さらに設定値
ファイル26内の現在のリング番号を更新する処理が自動
的に行われる(ステップ109)。
When it is determined that the excavation is completed, the collection of the excavation data and the control calculation are stopped by a command on the program at that time, and the measurement data for one ring is transferred from the data buffer to the measurement data file 27 and further set. The process of updating the current ring number in the value file 26 is automatically performed (Step 109).

第7図において、ステップ101〜104は前記掘進開始判
断要素に、ステップ105は前記第1の指令信号に、ステ
ップ106〜108は前記掘進終了判断要素に、ステップ109
は前記第2の指令手段にそれぞれ対応している。
In FIG. 7, Steps 101 to 104 correspond to the excavation start judgment element, Step 105 corresponds to the first command signal, Steps 106 to 108 correspond to the excavation end judgment element, and Step 109
Respectively correspond to the second command means.

上記実施例では、掘進制御の一例としてシールド方向
制御について述べたが、このほか制御演算要素を含まな
い稼働データ計測システム等1リング毎の掘進管理シス
テムにも用いる事ができる。
In the above embodiment, the shield direction control has been described as an example of the excavation control. However, the present invention can also be used for an excavation management system for each ring such as an operation data measurement system that does not include a control operation element.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、下記の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.

(i)1リングごとの掘進開始、終了判断とこれに伴う
処理を自動的に行えるため、オペレータの負担が軽減さ
れる。
(I) Since the start and end of the excavation for each ring can be automatically determined and the processing associated therewith can be automatically performed, the burden on the operator is reduced.

(ii)オペレータの入力ミス(忘れ)により、掘進デー
タとしてジャッキ空押し状態でのデータや掘進終了後の
データが誤って計測データファイルに転送されることが
ないため、掘進データの統計処理などを正確に行うこと
ができる。
(Ii) Since the data in the jack empty state and the data after the excavation are not transferred to the measurement data file by mistake as the excavation data due to the operator's input error (forgot), the statistical processing of the excavation data etc. Can be done accurately.

(iii)入力ミス(忘れ)による制御の乱れを防止でき
るとともに、セグメント組立時のシールドの沈下が回復
した状態を掘進開始判断で確認できるため、方向制御の
制御目標値および計測データの入力開始を適正なタイミ
ングで行い、制御開始直後にオーバーシュートを生じる
ことのない安定した制御できる。
(Iii) Control disturbance due to an input error (forgot) can be prevented, and the state of recovery of the shield sinking during segment assembly can be confirmed by digging start determination, so that input of direction control target values and measurement data can be started. The control is performed at an appropriate timing, and stable control can be performed without causing overshoot immediately after the control is started.

(iv)1リングの掘進終了判断により、設定値ファイル
内の現在のリング番号が自動的に更新されるので、あら
かじめ入力した各リングの設定値をファイルから誤りな
く読み出すことができる。
(Iv) The current ring number in the set value file is automatically updated by the determination of the completion of excavation of one ring, so that the set value of each ring input in advance can be read from the file without error.

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

第1図は本発明の概要図、第2図〜第4図はそれぞれシ
ールド掘進機のセグメント組立終了時の状態、掘進状態
および掘進終了直前の状態を示す断面図、第5図はシー
ルドジャッキ油圧回路図、第6図は本発明による掘進管
理装置の一実施例のシステム構成図、第7図は第6図の
コンピュータで実行される掘進開始、終了判断処理のフ
ローチャートである。 1……シールド掘進機、2……シールド本体、3……回
転カッタ、5……カッタ駆動モータ、6……シールドジ
ャッキ、9……セグメント、10……ジャッキストローク
計、12……姿勢計測装置、15……油圧センサ、20……ア
クチュエータ、21……シーケンスコントローラ、22……
操作盤、23……コンピュータ、24……各種計測器、26…
…設定値ファイル、27……計測データファイル、101〜1
04……掘進開始判断要素に対応するステップ、105……
第1の指令手段に対応するステップ、106〜108……掘進
終了判断要素に対応するステップ、109……第2の指令
手段に対応するステップ。
Fig. 1 is a schematic view of the present invention, Figs. 2 to 4 are cross-sectional views showing a state of a shield excavator at the end of segment assembly, an excavation state, and a state immediately before the end of excavation, and Fig. 5 is a shield jack hydraulic pressure. FIG. 6 is a circuit diagram, FIG. 6 is a system configuration diagram of an embodiment of the excavation management device according to the present invention, and FIG. 7 is a flowchart of excavation start / end determination processing executed by the computer of FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shield excavator, 2 ... Shield body, 3 ... Rotary cutter, 5 ... Cutter drive motor, 6 ... Shield jack, 9 ... Segment, 10 ... Jack stroke meter, 12 ... Attitude measuring device , 15… Hydraulic sensor, 20 …… Actuator, 21 …… Sequence controller, 22 ……
Operation panel, 23 ... Computer, 24 ... Various measuring instruments, 26 ...
… Setting value file, 27 …… Measurement data file, 101-1
04 …… Steps corresponding to the excavation start judgment element, 105 ……
Steps corresponding to the first command means, steps 106 to 108 ... steps corresponding to the excavation end determination element, steps 109 ... steps corresponding to the second command means.

フロントページの続き (72)発明者 高橋 均 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (72)発明者 西田 鉄也 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301Continued on the front page (72) Inventor Hitoshi Takahashi 650, Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref.Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) E21D 9/06 301

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シールド掘進機の掘進データの収集および
シールド方向制御等の掘進制御をセグメントの1リング
単位で行なう掘進管理装置において、操作盤からのオペ
レータ操作信号および後記制御演算要素からの制御信号
によりカッタ駆動モータ、シールドジャッキ等の掘進用
アクチュエータを直接制御するシーケンスコントローラ
と、ジャッキストローク、ジャッキ作動油圧、シールド
姿勢等のデータを計測する各種計測器と、リング番号お
よび1リングごとのセグメント幅、制御目標値等の設定
値を格納する設定値ファイルと、掘進中に得られた計測
データを掘進データとして保持するデータバッファと、
前回掘進時までの計測データを格納する計測データファ
イルと、前記設定値ファイル内の制御目標値とこれに対
応する各種計測器の計測データとを実時間で比較演算し
て方向制御等に必要な制御信号を出力する制御演算要素
と、前記シーケンスコントローラ、各種計測器、設定値
ファイルおよび計測データファイルからの入力情報に基
づき、カッタ回転開始、シールドジャッキ総推力が前回
掘進時の総推力を基準とする掘進状態での必要推力に達
したこと、およびシールドジャッキが前回の掘進ストロ
ークと今回組み立てたセグメントリングのセグメント幅
から定まる所定ストローク以上伸長したことの少なくと
も3項目の条件が成立した時点で掘進開始を判断する掘
進開始判断要素と、この掘進開始の判断結果により掘進
データの収集、および制御演算の実行を指令する第1の
指令手段と、前記シーケンスコントローラ、各種計測器
および設定値ファイルからの入力情報に基づき、シール
ドジャッキが次のセグメント組立に必要な所定ストロー
クまで伸長したこと、およびシールドジャッキの押し動
作が停止して引き動作に移ったことの少なくとも2項目
の条件が成立した時点で1リングの掘進終了を判断する
掘進終了判断要素と、この掘進終了の判断結果により掘
進データの収集、および制御演算の停止、前記データバ
ッファから計測データファイルへのデータ転送、および
前記設定値ファイル内の現在のリング番号の更新を指令
する第2の指令手段とを備えたことを特徴とするシール
ド掘進機の掘進管理装置。
An excavation management apparatus for collecting excavation data of a shield excavator and performing excavation control such as shield direction control in units of one ring of a segment. An operator operation signal from an operation panel and a control signal from a control operation element to be described later. A sequence controller that directly controls the cutter drive motor, excavating actuator such as a shield jack, various measuring instruments that measure jack stroke, jack operating oil pressure, shield attitude, etc., and a ring number and segment width for each ring. A set value file for storing set values such as control target values, a data buffer for holding measurement data obtained during excavation as excavation data,
The measurement data file storing the measurement data up to the last excavation, the control target value in the set value file and the measurement data of various measuring instruments corresponding thereto are calculated and calculated in real time and necessary for direction control and the like. Based on the control calculation element that outputs the control signal and the input information from the sequence controller, various measuring instruments, the set value file and the measurement data file, the cutter rotation start, the shield jack total thrust is based on the total thrust at the last excavation. Excavation starts when at least the following three conditions are satisfied: the required thrust in the excavation state has been reached and the shield jack has extended by a predetermined stroke determined by the previous excavation stroke and the segment width of the segment ring assembled this time. The excavation start judging element for judging the excavation and the excavation start judgment result And first command means for commanding execution of the control operation, and based on input information from the sequence controller, various measuring instruments and a set value file, that the shield jack has been extended to a predetermined stroke required for the next segment assembly, And an excavation end judging element for judging the end of excavation of one ring when at least two conditions that the pushing operation of the shield jack is stopped and the operation is shifted to the pulling operation are satisfied; And second command means for commanding the stop of the control calculation, the data transfer from the data buffer to the measurement data file, and the update of the current ring number in the set value file. Excavation management device for shield excavators.
【請求項2】請求項1記載のシールド掘進機の掘進管理
装置において、前記掘進終了判断要素を、前記シーケン
スコントローラ、各種計測器および設定値ファイルから
の入力情報に基づき、シールドジャッキが次のセグメン
ト組立に必要な所定ストロークまで伸長したこと、シー
ルドジャッキの押し動作が停止して引き動作に移ったこ
と、およびカッタ回転停止の3項目の条件が成立した時
点で1リングの掘進終了を判断するものとしたことを特
徴とするシールド掘進機の掘進管理装置。
2. The excavation management device for a shield excavator according to claim 1, wherein the excavation end judging element is determined based on input information from the sequence controller, various measuring instruments, and a set value file. Judgment of completion of excavation of one ring when the condition of three items of elongation to the predetermined stroke necessary for assembly, pushing of the shield jack stopped and pulling operation, and stop of cutter rotation were satisfied. An excavation management device for a shield excavator, characterized in that:
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