JP3100289B2 - トンネル掘削機のカッタ負荷計測装置 - Google Patents
トンネル掘削機のカッタ負荷計測装置Info
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- JP3100289B2 JP3100289B2 JP16084994A JP16084994A JP3100289B2 JP 3100289 B2 JP3100289 B2 JP 3100289B2 JP 16084994 A JP16084994 A JP 16084994A JP 16084994 A JP16084994 A JP 16084994A JP 3100289 B2 JP3100289 B2 JP 3100289B2
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- Japan
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- cutter
- load
- measuring device
- measuring
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘削機の掘削
中にカッタへ作用する負荷を計測するカッタ負荷計測装
置に関する。
中にカッタへ作用する負荷を計測するカッタ負荷計測装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、シールド掘削機のカッタヘッド
においては、岩及び礫を破砕するためやカッタビットを
保護する目的でローラカッタが取り付けられる。
においては、岩及び礫を破砕するためやカッタビットを
保護する目的でローラカッタが取り付けられる。
【０００３】例えば、図８に示すように、掘削機本体１
００の前端部に大口径のベアリング１０１を介してカッ
タヘッド１０２が回転自在に支持され、このカッタヘッ
ド１０２の前面にカッタビッド１０３と共にローラカッ
タ１０４が複数取り付けられる。尚、図中１０８は掘削
土砂を排出するスクリュウコンベアで、１０９はセグメ
ント１０７をリング状に組み立てるエレクタ装置であ
る。
００の前端部に大口径のベアリング１０１を介してカッ
タヘッド１０２が回転自在に支持され、このカッタヘッ
ド１０２の前面にカッタビッド１０３と共にローラカッ
タ１０４が複数取り付けられる。尚、図中１０８は掘削
土砂を排出するスクリュウコンベアで、１０９はセグメ
ント１０７をリング状に組み立てるエレクタ装置であ
る。
【０００４】従って、油圧モータ１０５でカッタヘッド
１０２が回転されると同時にシールドジャッキ１０６の
伸長作動で既設セグメント１０７に反力をとって掘削機
本体１００が前進すると、カッタヘッド１０２に装着さ
れたローラカッタ１０４が切羽Ｇに押し付けられ、上述
した所期の目的が達成される。
１０２が回転されると同時にシールドジャッキ１０６の
伸長作動で既設セグメント１０７に反力をとって掘削機
本体１００が前進すると、カッタヘッド１０２に装着さ
れたローラカッタ１０４が切羽Ｇに押し付けられ、上述
した所期の目的が達成される。
【０００５】また、上記ローラカッタ１０４は、図９に
示すように、その中央の主軸１１１が軸受箱１１２で支
持され、この軸受箱１１２を上から押さえるようにして
カッタ取付サドル１１３が締付ボルト１１４でカッタヘ
ッド１０２のカッタフェース１１０に固定されること
で、着脱可能になっている。
示すように、その中央の主軸１１１が軸受箱１１２で支
持され、この軸受箱１１２を上から押さえるようにして
カッタ取付サドル１１３が締付ボルト１１４でカッタヘ
ッド１０２のカッタフェース１１０に固定されること
で、着脱可能になっている。
【０００６】また、上記軸受箱１１２とカッタ取付サド
ル１１３との対向面間には感圧紙１１５が挿入され、掘
削中、ローラカッタ１０４に作用する負荷相当の面圧に
応じて変化する色の度合いをサンプルと比較しながら、
作用した負荷範囲を判断していた。
ル１１３との対向面間には感圧紙１１５が挿入され、掘
削中、ローラカッタ１０４に作用する負荷相当の面圧に
応じて変化する色の度合いをサンプルと比較しながら、
作用した負荷範囲を判断していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した掘削機におい
て、カッタ負荷を計測する場合、従来は、感圧紙を利用
して行っていたため、掘削中にローラカッタに作用する
負荷をリアルタイムに且つ定量的に把握することが出来
ないという問題点があった。即ち、カッタ交換時等にカ
ッタ取付サドルを分解した際に感圧紙の状況を見なけれ
ばならなかったのである。
て、カッタ負荷を計測する場合、従来は、感圧紙を利用
して行っていたため、掘削中にローラカッタに作用する
負荷をリアルタイムに且つ定量的に把握することが出来
ないという問題点があった。即ち、カッタ交換時等にカ
ッタ取付サドルを分解した際に感圧紙の状況を見なけれ
ばならなかったのである。
【０００８】そこで、本発明の目的は、カッタに作用す
る負荷をリアルタイムに且つ定量的に把握することが出
来るトンネル掘削機のカッタ負荷計測装置を提供するこ
とにある。
る負荷をリアルタイムに且つ定量的に把握することが出
来るトンネル掘削機のカッタ負荷計測装置を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、カッタヘッドにカッタ取付サドルを介し
てカッタを取り付けたトンネル掘削機において、前記カ
ッタ取付サドルに組み込んだ締付ボルトに前記カッタに
作用する負荷を計測するためのひずみゲージを、前記締
付ボルトにあけた穴の中へ接着剤を介して挿入・固定し
て取り付けると共に、同負荷信号を掘削機本体側に備え
た計測機器に伝送するためのスリップリングを設けたこ
とを特徴とする。
に、本発明は、カッタヘッドにカッタ取付サドルを介し
てカッタを取り付けたトンネル掘削機において、前記カ
ッタ取付サドルに組み込んだ締付ボルトに前記カッタに
作用する負荷を計測するためのひずみゲージを、前記締
付ボルトにあけた穴の中へ接着剤を介して挿入・固定し
て取り付けると共に、同負荷信号を掘削機本体側に備え
た計測機器に伝送するためのスリップリングを設けたこ
とを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
【作用】岩等の切羽を掘削中、カッタに負荷が作用する
と、負荷に応じてカッタ取付サドルに組み込んだ締付ボ
ルトは伸縮する。
と、負荷に応じてカッタ取付サドルに組み込んだ締付ボ
ルトは伸縮する。
【００１２】
【００１３】この際、ひずみゲージでひずみ（抵抗変
化）を計測することにより、負荷が測定される。
化）を計測することにより、負荷が測定される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１はカッタ負荷計測装置の第１実施例を
示す概略構成図で、図２は図１のII−II線断面図であ
る。尚、図１及び図２において、図８及び図９と同一部
材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
て説明する。図１はカッタ負荷計測装置の第１実施例を
示す概略構成図で、図２は図１のII−II線断面図であ
る。尚、図１及び図２において、図８及び図９と同一部
材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００１５】図示のように、トンネル掘削機を構成する
カッタヘッド１０２のカッタフェース１１０にはそれぞ
れ軸受箱１１２及びカッタ取付サドル１１３を介してロ
ーラカッタ１０４が３個一組となって複数組取り付けら
れる。
カッタヘッド１０２のカッタフェース１１０にはそれぞ
れ軸受箱１１２及びカッタ取付サドル１１３を介してロ
ーラカッタ１０４が３個一組となって複数組取り付けら
れる。
【００１６】そして、上記カッタ取付サドル１１３に組
み込んだ締付ボルト１１４の頭部には、ローラカッタ１
０４に作用する負荷を計測するための距離センサとして
の超音波センサ１が取り付けられ、その負荷信号が回転
シャフト２内に貫入された回転側ケーブル３と、前記回
転シャフト２の軸端に取付治具４を介して取り付けたス
リップリング５から導出された固定側ケーブル６とで超
音波軸力計７に入力されている。
み込んだ締付ボルト１１４の頭部には、ローラカッタ１
０４に作用する負荷を計測するための距離センサとして
の超音波センサ１が取り付けられ、その負荷信号が回転
シャフト２内に貫入された回転側ケーブル３と、前記回
転シャフト２の軸端に取付治具４を介して取り付けたス
リップリング５から導出された固定側ケーブル６とで超
音波軸力計７に入力されている。
【００１７】ところで、掘削中、ローラカッタ１０４に
負荷が作用すると、締付ボルト１１４が縮み、微少では
あるが、無負荷時に比べ、長さが異なる。
負荷が作用すると、締付ボルト１１４が縮み、微少では
あるが、無負荷時に比べ、長さが異なる。
【００１８】よって、図３に示すように、超音波センサ
１から超音波８を入射させると、ボルト端面で、無負荷
時の反射波９と負荷作用時の反射波１０をとらえること
ができ、伝搬時間ｔ0 ，ｔを測定し、伝搬時間差Δｔ
（ｔ0 −ｔ）を求めることができる。
１から超音波８を入射させると、ボルト端面で、無負荷
時の反射波９と負荷作用時の反射波１０をとらえること
ができ、伝搬時間ｔ0 ，ｔを測定し、伝搬時間差Δｔ
（ｔ0 −ｔ）を求めることができる。
【００１９】この伝搬時間差Δｔと負荷の関係を、図４
に示すように、予め較正により求めておけば、ローラカ
ッタ１０４に作用する負荷を計測することができる。
に示すように、予め較正により求めておけば、ローラカ
ッタ１０４に作用する負荷を計測することができる。
【００２０】図５はカッタ負荷計測装置の第２実施例を
示す図１のII−II線断面図で、図６は締付ボルトの側面
図である。
示す図１のII−II線断面図で、図６は締付ボルトの側面
図である。
【００２１】これは、ローラカッタ１０４に作用する負
荷を計測するためのひずみゲージ１１をカッタ取付サド
ル１１３に組み込んだ締付ボルト１１４に装着した例で
ある。即ち、締付ボルト１１４の頭部側に穴１２をあ
け、この穴１２の中に接着剤１３を介してひずみゲージ
１１が挿入・固定されるのである。
荷を計測するためのひずみゲージ１１をカッタ取付サド
ル１１３に組み込んだ締付ボルト１１４に装着した例で
ある。即ち、締付ボルト１１４の頭部側に穴１２をあ
け、この穴１２の中に接着剤１３を介してひずみゲージ
１１が挿入・固定されるのである。
【００２２】そして、ひずみゲージ１１からの負荷信号
は、図１に二点鎖線で示したように、回転シャフト２内
に貫入された回転側リード線１４と、前記回転シャフト
２の軸端に取付治具４を介して取り付けたスリップリン
グ５から導出された固定側リード線１５とでストレイン
アンプ１６に入力され、ここで増幅されて記録計１７に
入力される。
は、図１に二点鎖線で示したように、回転シャフト２内
に貫入された回転側リード線１４と、前記回転シャフト
２の軸端に取付治具４を介して取り付けたスリップリン
グ５から導出された固定側リード線１５とでストレイン
アンプ１６に入力され、ここで増幅されて記録計１７に
入力される。
【００２３】これによるも、ローラカッタ１０４が負荷
を受けることにより、締付ボルト１１４が縮むことか
ら、ひずみゲージ１１の抵抗が変化する。この抵抗変化
をストレインアンプ１６で、増幅し、ひずみ出力の電気
信号に変換する。
を受けることにより、締付ボルト１１４が縮むことか
ら、ひずみゲージ１１の抵抗が変化する。この抵抗変化
をストレインアンプ１６で、増幅し、ひずみ出力の電気
信号に変換する。
【００２４】よって、負荷とひずみ出力の関係を、図７
に示すように、予め較正により求めておけば、ローラカ
ッタ１０４に作用する負荷を計測することができる。
に示すように、予め較正により求めておけば、ローラカ
ッタ１０４に作用する負荷を計測することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
ッタ取付サドルに組み込んだ締付ボルトに前記カッタに
作用する負荷を計測するためのひずみゲージを、前記締
付ボルトにあけた穴の中へ接着剤を介して挿入・固定し
て取り付けると共に、同負荷信号を掘削機本体側に備え
た計測機器に伝送するためのスリップリングを設けたの
で、リアルタイムにかつ定量的にカッタ個々の負荷を把
握することが可能となり、カッタや軸受の寿命把握や設
計指針に貢献できる。
ッタ取付サドルに組み込んだ締付ボルトに前記カッタに
作用する負荷を計測するためのひずみゲージを、前記締
付ボルトにあけた穴の中へ接着剤を介して挿入・固定し
て取り付けると共に、同負荷信号を掘削機本体側に備え
た計測機器に伝送するためのスリップリングを設けたの
で、リアルタイムにかつ定量的にカッタ個々の負荷を把
握することが可能となり、カッタや軸受の寿命把握や設
計指針に貢献できる。
【図１】カッタ負荷計測装置の第１実施例を示す概略構
成図である。
成図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】超音波センサによる負荷計測作用原理図であ
る。
る。
【図４】超音波センサによる負荷較正図である。
【図５】カッタ負荷計測装置の第２実施例を示す図１の
II−II線断面図である。
II−II線断面図である。
【図６】同じく締付ボルトの側面図である。
【図７】ひずみゲージによる負荷較正図である。
【図８】シールド掘削機の側断面図である。
【図９】従来の負荷計測概要を示すローラカッタ取付部
の断面図である。
の断面図である。
１ 超音波センサ ２ 回転シャフト ５ スリップリング １１ ひずみゲージ １０２ カッタヘッド １０４ ロールカッタ １１３ カッタ取付サドル １１４ 締付ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 善啓 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社 高砂研究所内 (72)発明者 岡本 和之 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番 １号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (72)発明者 松浦 武 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番 １号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (56)参考文献 特開 平７−11880（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−92081（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−158598（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−121695（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−116000（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−25130（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−52734（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−82096（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−1496（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−50109（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 5/00 G01L 1/22 E21D 9/08
Claims (1)
- 【請求項１】 カッタヘッドにカッタ取付サドルを介し
てカッタを取り付けたトンネル掘削機において、前記カ
ッタ取付サドルに組み込んだ締付ボルトに前記カッタに
作用する負荷を計測するためのひずみゲージを、前記締
付ボルトにあけた穴の中へ接着剤を介して挿入・固定し
て取り付けると共に、同負荷信号を掘削機本体側に備え
た計測機器に伝送するためのスリップリングを設けたこ
とを特徴とするトンネル掘削機のカッタ負荷計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16084994A JP3100289B2 (ja) | 1994-07-13 | 1994-07-13 | トンネル掘削機のカッタ負荷計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16084994A JP3100289B2 (ja) | 1994-07-13 | 1994-07-13 | トンネル掘削機のカッタ負荷計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0829276A JPH0829276A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3100289B2 true JP3100289B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=15723736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16084994A Expired - Fee Related JP3100289B2 (ja) | 1994-07-13 | 1994-07-13 | トンネル掘削機のカッタ負荷計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3100289B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003087537A1 (fr) * | 2002-04-17 | 2003-10-23 | Starloy Corporation | Haveuse a cylindre a disque et systeme de surveillance associe |
| CN109057814A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-12-21 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种盘形滚刀测力结构 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MX2010012842A (es) * | 2008-05-30 | 2011-05-23 | Robbins Co | Aparato y metodo para monitorear la eficacia de la perforacion de tunel. |
| DE102011114830B3 (de) | 2011-10-05 | 2013-03-07 | Herrenknecht Ag | Vorrichtung zum Überwachen des Drehzustandes einer Schneidrollenanordnung einer Schildvortriebsmaschine und Schneidrollenanordnung für eine Schildvortriebsmaschine |
| AT13486U1 (de) * | 2012-09-19 | 2014-01-15 | Montanuniv Leoben | Bedienerfreundliche Sensorik zum Ermitteln einer mechanischen Belastung eines Abbauwerkzeugs einer Tunnelbohrmaschine |
| JP6273140B2 (ja) * | 2013-12-25 | 2018-01-31 | 川崎重工業株式会社 | ローラーカッター機構 |
| DE102014105014A1 (de) * | 2014-04-08 | 2015-10-08 | Montanuniversität Leoben | Hochpräzise Sensorik zum Ermitteln einer mechanischen Belastung eines Abbauwerkzeugs einer Tunnelbohrmaschine |
| CN109098729A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-12-28 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种中心双刃盘形滚刀测力结构 |
| CN114086975A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-02-25 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种实时监测盾构刀具多维工作状态的刀座及其安装方法 |
-
1994
- 1994-07-13 JP JP16084994A patent/JP3100289B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003087537A1 (fr) * | 2002-04-17 | 2003-10-23 | Starloy Corporation | Haveuse a cylindre a disque et systeme de surveillance associe |
| CN109057814A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-12-21 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种盘形滚刀测力结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0829276A (ja) | 1996-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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