JP2934577B2 - シールド掘削機のコピーカッタ等の制御方法及びその装置 - Google Patents
シールド掘削機のコピーカッタ等の制御方法及びその装置Info
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- JP2934577B2 JP2934577B2 JP1338894A JP1338894A JP2934577B2 JP 2934577 B2 JP2934577 B2 JP 2934577B2 JP 1338894 A JP1338894 A JP 1338894A JP 1338894 A JP1338894 A JP 1338894A JP 2934577 B2 JP2934577 B2 JP 2934577B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシールド掘削機のコピー
カッタ等の制御方法及びその装置に関し、特に回転体か
ら突出するコピーカッタ等の突出量を連続的に変化させ
る場合に適用して有用なものである。
カッタ等の制御方法及びその装置に関し、特に回転体か
ら突出するコピーカッタ等の突出量を連続的に変化させ
る場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】図６はトンネルの掘削に用いるシールド
掘削機の全体を概念的に示す説明図である。同図に示す
ように、筒状の掘削機本体１は、その前部に固着したバ
ルクヘッド２を介して円形のカッタフレーム３を、掘削
機本体１から前方に突出させて回転可能に支持してお
り、駆動源４によりカッタフレーム３を回転することに
よりカッタフレーム３に設けたカッタにより所定の掘削
を行なうとともに、掘削部分にセグメント５を円筒状に
組立てることによりトンネルを構築する。このとき、シ
ールドジャッキ６のピストンロッド６ａの先端をセグメ
ント５の端面に当接させ、このセグメント５を反力受け
とすることにより掘削機本体１を前方に移動させる。ま
た、掘削により切り崩された土砂は、スクリューコンベ
ア７で掘削機本体１の後部に排出される。
掘削機の全体を概念的に示す説明図である。同図に示す
ように、筒状の掘削機本体１は、その前部に固着したバ
ルクヘッド２を介して円形のカッタフレーム３を、掘削
機本体１から前方に突出させて回転可能に支持してお
り、駆動源４によりカッタフレーム３を回転することに
よりカッタフレーム３に設けたカッタにより所定の掘削
を行なうとともに、掘削部分にセグメント５を円筒状に
組立てることによりトンネルを構築する。このとき、シ
ールドジャッキ６のピストンロッド６ａの先端をセグメ
ント５の端面に当接させ、このセグメント５を反力受け
とすることにより掘削機本体１を前方に移動させる。ま
た、掘削により切り崩された土砂は、スクリューコンベ
ア７で掘削機本体１の後部に排出される。
【０００３】コピーカッタ８は、コピーカッタジャッキ
（図６には図示せず）により、カッタフレーム３の外周
面からその径方向に突出可能に、このカッタフレーム３
に配設してある。かかるコピーカッタ８は、カッタフレ
ーム３に固着したカッタの掘削域が及ばない外周域の所
定範囲の掘削を行なうものである。すなわち、エンコー
ダ等でカッタフレーム３の回転位置を検出する一方、所
定の位置に達したときコピーカッタジャッキを駆動して
コピーカッタ８を突出させるとともに、所定の位置を通
過したときコピーカッタ８を収縮させることにより所定
範囲の余掘りを行なう。かかるコピーカッタ８のコピー
カッタジャッキには、ロータリジョイント・スリップリ
ング９のロータリジョイントを介して圧油を供給すると
ともに、その制御に必要な電気信号等は、ロータリジョ
イント・スリップリング９のスリップリングを介して回
転部に供給するように構成してある。
（図６には図示せず）により、カッタフレーム３の外周
面からその径方向に突出可能に、このカッタフレーム３
に配設してある。かかるコピーカッタ８は、カッタフレ
ーム３に固着したカッタの掘削域が及ばない外周域の所
定範囲の掘削を行なうものである。すなわち、エンコー
ダ等でカッタフレーム３の回転位置を検出する一方、所
定の位置に達したときコピーカッタジャッキを駆動して
コピーカッタ８を突出させるとともに、所定の位置を通
過したときコピーカッタ８を収縮させることにより所定
範囲の余掘りを行なう。かかるコピーカッタ８のコピー
カッタジャッキには、ロータリジョイント・スリップリ
ング９のロータリジョイントを介して圧油を供給すると
ともに、その制御に必要な電気信号等は、ロータリジョ
イント・スリップリング９のスリップリングを介して回
転部に供給するように構成してある。
【０００４】図７は、従来技術に係るコピーカッタ８の
油圧回路を示す回路図である。同図中、図６と同一部分
には同一番号を付してある。同図に示すように、コント
ローラ１０は、エンコーダ１１で検出したコピーカッタ
８の回転位置の情報を含む位置信号Ｓ1 と、操作盤１２
に設定された余掘り開始位置及び終了位置の情報を含む
指令信号Ｓ2 とを処理して電磁弁１３にジャッキ伸長信
号Ｓ3 及びジャッキ収縮信号Ｓ4 を供給する。電磁弁１
３は、ジャッキ伸長信号Ｓ3 及びジャッキ収縮信号Ｓ4
で油路を切換え、ロータリジョイント９ａを介してコピ
ーカッタジャッキ１４を駆動することによりそのピスト
ンロッド１４ａに固着してあるコピーカッタ８のカッタ
フレーム３の外周面からの突出を制御する。
油圧回路を示す回路図である。同図中、図６と同一部分
には同一番号を付してある。同図に示すように、コント
ローラ１０は、エンコーダ１１で検出したコピーカッタ
８の回転位置の情報を含む位置信号Ｓ1 と、操作盤１２
に設定された余掘り開始位置及び終了位置の情報を含む
指令信号Ｓ2 とを処理して電磁弁１３にジャッキ伸長信
号Ｓ3 及びジャッキ収縮信号Ｓ4 を供給する。電磁弁１
３は、ジャッキ伸長信号Ｓ3 及びジャッキ収縮信号Ｓ4
で油路を切換え、ロータリジョイント９ａを介してコピ
ーカッタジャッキ１４を駆動することによりそのピスト
ンロッド１４ａに固着してあるコピーカッタ８のカッタ
フレーム３の外周面からの突出を制御する。
【０００５】なお、図中、１５は油タンク、１６は油圧
ポンプ、１７は電動モータ、１８はリリーフ弁である。
ポンプ、１７は電動モータ、１８はリリーフ弁である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
コピーカッタジャッキ１４の駆動は、伸縮動作の開始操
作のみで、実際にどの程度コピーカッタジャッキ１４の
ピストンロッド１４ａが伸びカッタフレーム３の外周面
からどの程度掘削されたかは未知であり、所定の範囲で
コピーカッタ８により掘削する目的が達せられないこと
もある。つまり、シールド掘削機が掘削する地山は種々
の土砂が層をなし、さらに不連続的に礫や枕木等が散在
する予想のつかない性質のものであるから、コピーカッ
タ８を突出させてもそのコピーカッタ８が地山から受け
る反力は刻々と変化するため、操作盤１２による設定指
令通りの所定の範囲の掘削は保障の限りではない。
コピーカッタジャッキ１４の駆動は、伸縮動作の開始操
作のみで、実際にどの程度コピーカッタジャッキ１４の
ピストンロッド１４ａが伸びカッタフレーム３の外周面
からどの程度掘削されたかは未知であり、所定の範囲で
コピーカッタ８により掘削する目的が達せられないこと
もある。つまり、シールド掘削機が掘削する地山は種々
の土砂が層をなし、さらに不連続的に礫や枕木等が散在
する予想のつかない性質のものであるから、コピーカッ
タ８を突出させてもそのコピーカッタ８が地山から受け
る反力は刻々と変化するため、操作盤１２による設定指
令通りの所定の範囲の掘削は保障の限りではない。
【０００７】本発明は、上記従来技術に鑑み、コピーカ
ッタ等の突出量を指令値に合わせて連続的に変化させる
シールド掘削機のコピーカッタ等の制御方法及びその装
置を提供することを目的とする。
ッタ等の突出量を指令値に合わせて連続的に変化させる
シールド掘削機のコピーカッタ等の制御方法及びその装
置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する第１
の発明の構成は、シールド掘削機におけるカッタフレー
ム等の回転体の回転位置を検出する回転位置検出手段の
出力信号である回転位置を表わす位置信号と、回転体に
内蔵するとともにジャッキ等の直線移動手段により移動
されて回転体から突出されるカッタの前記回転位置に対
応する突出量の指令値を表わす指令信号と、直線移動手
段によるカッタの直線移動量を表わす突出量信号とを処
理して回転体の回転に伴なう所定の回転位置でのカッタ
の突出量が指令値に一致するよう直線移動手段を制御す
ることを特徴とする。
の発明の構成は、シールド掘削機におけるカッタフレー
ム等の回転体の回転位置を検出する回転位置検出手段の
出力信号である回転位置を表わす位置信号と、回転体に
内蔵するとともにジャッキ等の直線移動手段により移動
されて回転体から突出されるカッタの前記回転位置に対
応する突出量の指令値を表わす指令信号と、直線移動手
段によるカッタの直線移動量を表わす突出量信号とを処
理して回転体の回転に伴なう所定の回転位置でのカッタ
の突出量が指令値に一致するよう直線移動手段を制御す
ることを特徴とする。
【０００９】第２の発明の構成は、シールド掘削機の円
形のカッタフレーム等の回転体から突出可能に回転体に
配設したカッタと、このカッタを直線上で伸縮させるジ
ャッキ等の直線移動手段と、この直線移動手段によるカ
ッタの突出量を検出する突出量検出手段と、前記回転体
の回転位置を検出する回転位置検出手段と、回転位置検
出手段が検出する回転位置に対応するカッタの突出量の
指令値と、突出量検出手段が検出するリアルタイムの突
出量とを比較し、両者の偏差が零になるように直線移動
手段を制御する制御部とを有することを特徴とする。
形のカッタフレーム等の回転体から突出可能に回転体に
配設したカッタと、このカッタを直線上で伸縮させるジ
ャッキ等の直線移動手段と、この直線移動手段によるカ
ッタの突出量を検出する突出量検出手段と、前記回転体
の回転位置を検出する回転位置検出手段と、回転位置検
出手段が検出する回転位置に対応するカッタの突出量の
指令値と、突出量検出手段が検出するリアルタイムの突
出量とを比較し、両者の偏差が零になるように直線移動
手段を制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。なお、従来技術と同一部分には同一番号を付し
重複する説明は省略する。
明する。なお、従来技術と同一部分には同一番号を付し
重複する説明は省略する。
【００１１】図１は本発明の実施例に係る油圧回路を示
す回路図である。同図に示すように、本実施例に係るコ
ントローラ２０は、エンコーダ１１の出力信号である位
置信号Ｓ1 、操作盤２２の出力信号である指令信号Ｓ5
及びストローク計２４の出力信号である突出量信号Ｓ6
を処理し、サーボ信号Ｓ7 によりサーボ弁２３を制御す
るように構成してある。
す回路図である。同図に示すように、本実施例に係るコ
ントローラ２０は、エンコーダ１１の出力信号である位
置信号Ｓ1 、操作盤２２の出力信号である指令信号Ｓ5
及びストローク計２４の出力信号である突出量信号Ｓ6
を処理し、サーボ信号Ｓ7 によりサーボ弁２３を制御す
るように構成してある。
【００１２】ここで位置信号Ｓ1 は、カッタフレーム３
の回転位置、すなわちコピーカッタ８の回転位置を情報
として含む信号で、指令信号Ｓ5 は、コピーカッタ８の
回転位置に対応するその突出量を情報として含む信号で
ある。ストローク計２４は、直線移動手段であるコピー
カッタジャッキ１４に一体的に取付けてあり、このコピ
ーカッタ１４のピストンロッド１４ａの移動量、すなわ
ちコピーカッタ８の突出量を検出するものである。コピ
ーカッタジャッキ１４は回転部分であるため、突出量信
号Ｓ6 はスリップリング９ｂを介してコントローラ２０
に供給される。
の回転位置、すなわちコピーカッタ８の回転位置を情報
として含む信号で、指令信号Ｓ5 は、コピーカッタ８の
回転位置に対応するその突出量を情報として含む信号で
ある。ストローク計２４は、直線移動手段であるコピー
カッタジャッキ１４に一体的に取付けてあり、このコピ
ーカッタ１４のピストンロッド１４ａの移動量、すなわ
ちコピーカッタ８の突出量を検出するものである。コピ
ーカッタジャッキ１４は回転部分であるため、突出量信
号Ｓ6 はスリップリング９ｂを介してコントローラ２０
に供給される。
【００１３】かくして、コントローラ２０は、指令信号
Ｓ5 に含まれるコピーカッタ８の突出量の指令値と、突
出量信号Ｓ6 とを比較し、両者の偏差が零になるように
サーボ信号Ｓ7 を介してサーボ弁２３を制御し、コピー
カッタジャッキ１４のピストンロッド１４ａの移動量を
制御する。
Ｓ5 に含まれるコピーカッタ８の突出量の指令値と、突
出量信号Ｓ6 とを比較し、両者の偏差が零になるように
サーボ信号Ｓ7 を介してサーボ弁２３を制御し、コピー
カッタジャッキ１４のピストンロッド１４ａの移動量を
制御する。
【００１４】図２は本実施例を示すブロック線図であ
る。同図に示すように、コントローラ２０は、演算部２
０ａ、減算器２０ｂ及び増幅器２０ｃを有して上述の如
き機能を実現する。また、油圧サーボ２５は、図１にお
けるコピーカッタジャッキ１４及びサーボ弁２３等の油
圧系の機器を示す。
る。同図に示すように、コントローラ２０は、演算部２
０ａ、減算器２０ｂ及び増幅器２０ｃを有して上述の如
き機能を実現する。また、油圧サーボ２５は、図１にお
けるコピーカッタジャッキ１４及びサーボ弁２３等の油
圧系の機器を示す。
【００１５】図３に示すように、掘削機本体１の方向転
換中心位置Ｏ点がＯ′点に移行するには、切羽側で
δf 、テール側でδr だけ地山を押しのける必要があ
る。なお、図中Ｒは曲線施工半径、Ｂs はセグメント
幅、θは掘削機本体１の回転角度である。
換中心位置Ｏ点がＯ′点に移行するには、切羽側で
δf 、テール側でδr だけ地山を押しのける必要があ
る。なお、図中Ｒは曲線施工半径、Ｂs はセグメント
幅、θは掘削機本体１の回転角度である。
【００１６】このように地山を押しのけるためには、図
４に示すように、掘進中に掘削機本体１を方向変換させ
る際、掘削機本体１の移動量に見合う部分の地山（図中
の斜線部分）を掘削し、地山からの反力を低減させる必
要がある。
４に示すように、掘進中に掘削機本体１を方向変換させ
る際、掘削機本体１の移動量に見合う部分の地山（図中
の斜線部分）を掘削し、地山からの反力を低減させる必
要がある。
【００１７】掘削機本体１は横断面形状が円形であるた
め、その余掘り量は真横で最大、天地で零となるサイン
カーブが最も適している。
め、その余掘り量は真横で最大、天地で零となるサイン
カーブが最も適している。
【００１８】そこで、本実施例では、図５に示すよう
に、コピーカッタ８による余掘り形状が天から地に向か
ったサインカーブ状に変化するよう指令信号Ｓ5 を与え
ている。この結果、カッタフレーム３の回転に伴ない位
置信号Ｓ1 を参照しつつ指令信号Ｓ5 と突出量信号Ｓ6
の偏差が零になるようにコピーカッタ８の突出量を制御
して所望の余掘り形状を得る。
に、コピーカッタ８による余掘り形状が天から地に向か
ったサインカーブ状に変化するよう指令信号Ｓ5 を与え
ている。この結果、カッタフレーム３の回転に伴ない位
置信号Ｓ1 を参照しつつ指令信号Ｓ5 と突出量信号Ｓ6
の偏差が零になるようにコピーカッタ８の突出量を制御
して所望の余掘り形状を得る。
【００１９】ちなみに、従来技術においては、電磁弁１
３の操作によりコピーカッタ８の突出、若しくはそうで
ない状態を２値的に制御していたので、その余掘り形状
は、図５に示すような台形状となり、本実施例に較べ斜
線部分Ｉの分だけ余分な余掘りをしていることになり、
地山の緩みや乱れを生起する。
３の操作によりコピーカッタ８の突出、若しくはそうで
ない状態を２値的に制御していたので、その余掘り形状
は、図５に示すような台形状となり、本実施例に較べ斜
線部分Ｉの分だけ余分な余掘りをしていることになり、
地山の緩みや乱れを生起する。
【００２０】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、回転体に対するカッタの突出量
を任意に連続的に変化させることができるので、カッタ
による掘削等する場合の加工形状を合理的に形成するこ
とができる。特に、シールド掘削機のコピーカッタに適
用した場合には、地山の不連続な変化に対してもコピー
カッタのカッタフレームからの突出量を常に最適に確保
することができるので、最適且つ確実な余掘りを実現し
得る。
うに、本発明によれば、回転体に対するカッタの突出量
を任意に連続的に変化させることができるので、カッタ
による掘削等する場合の加工形状を合理的に形成するこ
とができる。特に、シールド掘削機のコピーカッタに適
用した場合には、地山の不連続な変化に対してもコピー
カッタのカッタフレームからの突出量を常に最適に確保
することができるので、最適且つ確実な余掘りを実現し
得る。
【図１】本発明の実施例に係る油圧回路を示す回路図。
【図２】本発明の実施例を示すブロック線図。
【図３】本発明の実施例を適用するシールド掘削機の移
動態様の一例を示す説明図。
動態様の一例を示す説明図。
【図４】図３の一部を抽出した説明図。
【図５】本発明の実施例におけるカッタフレーム及びコ
ピーカッタと余掘り形状の関係を示す説明図。
ピーカッタと余掘り形状の関係を示す説明図。
【図６】シールド掘削機の全体を概念的に示す説明図。
【図７】従来技術に係る油圧回路を示す回路図。
８ コピーカッタ １４ コピーカッタジャッキ ２０ コントローラ ２２ 操作盤 ２３ サーボ弁 ２４ ストローク計 Ｓ1 位置信号 Ｓ5 指令信号 Ｓ6 突出量信号 Ｓ7 サーボ信号
Claims (2)
- 【請求項１】 シールド掘削機におけるカッタフレーム
等の回転体の回転位置を検出する回転位置検出手段の出
力信号である回転位置を表わす位置信号と、回転体に内
蔵するとともにジャッキ等の直線移動手段により移動さ
れて回転体から突出されるカッタの前記回転位置に対応
する突出量の指令値を表わす指令信号と、直線移動手段
によるカッタの直線移動量を表わす突出量信号とを処理
して回転体の回転に伴なう所定の回転位置でのカッタの
突出量が指令値に一致するよう直線移動手段を制御する
シールド掘削機のコピーカッタ等の制御方法。 - 【請求項２】 シールド掘削機の円形のカッタフレーム
等の回転体から突出可能に回転体に配設したカッタと、 このカッタを直線上で伸縮させるジャッキ等の直線移動
手段と、 この直線移動手段によるカッタの突出量を検出する突出
量検出手段と、 前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出手段と、 回転位置検出手段が検出する回転位置に対応するカッタ
の突出量の指令値と、 突出量検出手段が検出するリアルタイムの突出量とを比
較し、両者の偏差が零になるように直接移動手段を制御
する制御部とを有することを特徴とするシールド掘削機
のコピーカッタ等の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1338894A JP2934577B2 (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | シールド掘削機のコピーカッタ等の制御方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1338894A JP2934577B2 (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | シールド掘削機のコピーカッタ等の制御方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07217373A JPH07217373A (ja) | 1995-08-15 |
| JP2934577B2 true JP2934577B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=11831726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1338894A Expired - Fee Related JP2934577B2 (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | シールド掘削機のコピーカッタ等の制御方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2934577B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108643931B (zh) * | 2018-04-25 | 2024-04-09 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种掘进机超挖刀控制机构及掘进机 |
-
1994
- 1994-02-07 JP JP1338894A patent/JP2934577B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07217373A (ja) | 1995-08-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990511 |
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