JP3300864B2 - シールド掘削機及びその方向制御方法 - Google Patents
シールド掘削機及びその方向制御方法Info
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- JP3300864B2 JP3300864B2 JP34078792A JP34078792A JP3300864B2 JP 3300864 B2 JP3300864 B2 JP 3300864B2 JP 34078792 A JP34078792 A JP 34078792A JP 34078792 A JP34078792 A JP 34078792A JP 3300864 B2 JP3300864 B2 JP 3300864B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、本体背面側に設けられ
た複数のジャッキを操作することにより掘進方向を制御
する構成のシールド掘削機に関する。
た複数のジャッキを操作することにより掘進方向を制御
する構成のシールド掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、後部に設けられたジャッキで方向
を制御しつつ前進し、掘削坑壁面にセグメントを設置す
る構成のシールド掘削機にあっては、オペレータがシー
ルド掘削機を操作して、セグメント組立時に手作業でテ
ールクリアランスを測定し、該測定値に基にスキンプレ
ートとセグメント外面のせりを予測し、次の掘削の方向
制御を調整する。前記、方向制御は、ジャッキを操作す
ることで行う。すなわち、一般にシールド掘削機の後部
には外周に沿って多数のジャッキが列設されているの
で、一側に位置するジャッキに油圧による負荷をかける
とともに、前記一側に対応する直径方向反対側のジャッ
キに油圧による負荷をかけないことにより、シールド掘
削機が負荷のかからない側に進路を変更する。
を制御しつつ前進し、掘削坑壁面にセグメントを設置す
る構成のシールド掘削機にあっては、オペレータがシー
ルド掘削機を操作して、セグメント組立時に手作業でテ
ールクリアランスを測定し、該測定値に基にスキンプレ
ートとセグメント外面のせりを予測し、次の掘削の方向
制御を調整する。前記、方向制御は、ジャッキを操作す
ることで行う。すなわち、一般にシールド掘削機の後部
には外周に沿って多数のジャッキが列設されているの
で、一側に位置するジャッキに油圧による負荷をかける
とともに、前記一側に対応する直径方向反対側のジャッ
キに油圧による負荷をかけないことにより、シールド掘
削機が負荷のかからない側に進路を変更する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ようなシールド掘削機の場合、前記クリアランスの測定
は、所定のセグメントの組立終了後に行うので、次のセ
グメントの設置位置に対する対応が間に合わず、スキン
プレートとセグメント外面との間においてせりが生じる
場合がある。すなわち、図４に示すように、前記シール
ド掘削機Ｍは、特に曲線部分の掘削において、シールド
掘削機Ｍの掘進位置コースがカーブの外周側に偏在すれ
ば、カーブの内周側に位置するスキンプレートＰがセグ
メントＳに対してせりを生じ、シールド掘削機Ｍの掘進
方向の制御に影響がでる。また、図５に示すように、逆
に前記掘進コースがカーブの内周側に偏在すれば、カー
ブの外周側に位置するスキンプレートＰとセグメントＳ
とがせりを起こして、新たなセグメントの組立が出来な
い状態になる。
ようなシールド掘削機の場合、前記クリアランスの測定
は、所定のセグメントの組立終了後に行うので、次のセ
グメントの設置位置に対する対応が間に合わず、スキン
プレートとセグメント外面との間においてせりが生じる
場合がある。すなわち、図４に示すように、前記シール
ド掘削機Ｍは、特に曲線部分の掘削において、シールド
掘削機Ｍの掘進位置コースがカーブの外周側に偏在すれ
ば、カーブの内周側に位置するスキンプレートＰがセグ
メントＳに対してせりを生じ、シールド掘削機Ｍの掘進
方向の制御に影響がでる。また、図５に示すように、逆
に前記掘進コースがカーブの内周側に偏在すれば、カー
ブの外周側に位置するスキンプレートＰとセグメントＳ
とがせりを起こして、新たなセグメントの組立が出来な
い状態になる。
【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、セグメント外面とスキンプレートとの間のクリア
ランスを自動的に測定してリアルタイムで把握すること
により、セグメント外面とスキンプレートとの間にせり
が生じることを防ぐシールド掘削機を提供することを目
的とするものである。
ので、セグメント外面とスキンプレートとの間のクリア
ランスを自動的に測定してリアルタイムで把握すること
により、セグメント外面とスキンプレートとの間にせり
が生じることを防ぐシールド掘削機を提供することを目
的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、本体背面側に設けられた複数のジャッキを操作する
ことにより掘進方向を制御する構成のシールド掘削機で
あって、ジャッキの伸縮ストロークを計測するジャッキ
ストローク計と、本体後部において組み立てられたセグ
メントの外面とスキンプレートとのクリアランス幅を計
測するテールクリアランス計と、前記ジャッキとジャッ
キストローク計とテールクリアランス計とが接続された
制御部とを備え、前記制御部は、前記ジャッキストロー
ク計と、テールクリアランス計と、ジャイロコンパスと
が接続されたインターフェイスと、該インターフェイス
からの情報に基づいてジャッキの伸縮量を調整する中央
演算処理装置とを有し、前記制御部は、次に設置予定の
セグメントの前端面でのセグメント中心の予想座標位置
（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）と、それと同じ位置での前記シール
ド掘削機の軸心座標（Ｍｎｘ，Ｍｎｙ）との離間距離ｅ
ｎを、所定の離間距離の基準値ｄｎと比較するととも
に、前記シールド掘削機のテール部後端面に位置するセ
グメント中心の座標位置（Ｓｌｘ，Ｓｌｙ）と、それと
同じ位置での前記シールド掘削機の軸心座標（Ｍｌｘ，
Ｍｌｙ）との離間距離ｅｌを、所定の離間距離の基準値
ｄｌと比較し、ｅｎ≦ｄｎかつｅｌ≦ｄｌであれば自動
制御を続行し、ｅｎ＞ｄｎまたはｅｌ＞ｄｌのうちの少
なくとも一方となれば、自動制御から手動制御に自動的
に切り替え、前記制御部は、自動制御から手動制御へ切
り替えた後、所定距離進む間にジャッキ操作が行われな
ければ、その時点で掘進を終了させることを特徴とする
シールド掘削機を、前記課題の解決手段とした。
は、本体背面側に設けられた複数のジャッキを操作する
ことにより掘進方向を制御する構成のシールド掘削機で
あって、ジャッキの伸縮ストロークを計測するジャッキ
ストローク計と、本体後部において組み立てられたセグ
メントの外面とスキンプレートとのクリアランス幅を計
測するテールクリアランス計と、前記ジャッキとジャッ
キストローク計とテールクリアランス計とが接続された
制御部とを備え、前記制御部は、前記ジャッキストロー
ク計と、テールクリアランス計と、ジャイロコンパスと
が接続されたインターフェイスと、該インターフェイス
からの情報に基づいてジャッキの伸縮量を調整する中央
演算処理装置とを有し、前記制御部は、次に設置予定の
セグメントの前端面でのセグメント中心の予想座標位置
（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）と、それと同じ位置での前記シール
ド掘削機の軸心座標（Ｍｎｘ，Ｍｎｙ）との離間距離ｅ
ｎを、所定の離間距離の基準値ｄｎと比較するととも
に、前記シールド掘削機のテール部後端面に位置するセ
グメント中心の座標位置（Ｓｌｘ，Ｓｌｙ）と、それと
同じ位置での前記シールド掘削機の軸心座標（Ｍｌｘ，
Ｍｌｙ）との離間距離ｅｌを、所定の離間距離の基準値
ｄｌと比較し、ｅｎ≦ｄｎかつｅｌ≦ｄｌであれば自動
制御を続行し、ｅｎ＞ｄｎまたはｅｌ＞ｄｌのうちの少
なくとも一方となれば、自動制御から手動制御に自動的
に切り替え、前記制御部は、自動制御から手動制御へ切
り替えた後、所定距離進む間にジャッキ操作が行われな
ければ、その時点で掘進を終了させることを特徴とする
シールド掘削機を、前記課題の解決手段とした。
【０００６】
【０００７】請求項２記載の発明では、シールド掘削機
のテールクリアランスとジャッキストローク及び方向角
から、設置した最終セグメントの前端面でのセグメント
中心の座標位置（Ｓｘ，Ｓｙ）と方位角（θs）とを求
め、これら最終セグメントの前端面でのセグメント中心
の座標位置（Ｓｘ，Ｓｙ）と方位角（θs）とを基に、
次に設置予定のセグメントの前端面でのセグメント中心
の予想座標位置（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）と、前記シールド掘
削機のテール部後端面に位置するセグメント中心の座標
位置（Ｓｌｘ，Ｓｌｙ）とを求め、前記次に設置予定の
セグメントの前端面でのセグメント中心の予想座標位置
（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）と、それと同じ位置での前記シール
ド掘削機の軸心座標（Ｍｎｘ，Ｍｎｙ）との離間距離ｅ
ｎを、所定の離間距離の基準値ｄｎと比較するととも
に、前記シールド掘削機のテール部後端面に位置するセ
グメント中心の座標位置（Ｓｌｘ，Ｓｌｙ）と、それと
同じ位置での前記シールド掘削機の軸心座標（Ｍｌｘ，
Ｍｌｙ）との離間距離ｅｌを、所定の離間距離の基準値
ｄｌと比較し、ｅｎ≦ｄｎかつｅｌ≦ｄｌであればジャ
ッキの伸縮量をファジイ制御で自動制御し、ｅｎ＞ｄｎ
またはｅｌ＞ｄｌのうちの少なくとも一方となれば、自
動制御から手動制御に自動的に切り替え、自動制御から
手動制御へ切り替えた後、所定距離進む間にジャッキ操
作が行われなければ、その時点で掘進を終了させること
を特徴とするシールド掘削機の方向制御方法を、前記課
題の解決手段とした。
のテールクリアランスとジャッキストローク及び方向角
から、設置した最終セグメントの前端面でのセグメント
中心の座標位置（Ｓｘ，Ｓｙ）と方位角（θs）とを求
め、これら最終セグメントの前端面でのセグメント中心
の座標位置（Ｓｘ，Ｓｙ）と方位角（θs）とを基に、
次に設置予定のセグメントの前端面でのセグメント中心
の予想座標位置（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）と、前記シールド掘
削機のテール部後端面に位置するセグメント中心の座標
位置（Ｓｌｘ，Ｓｌｙ）とを求め、前記次に設置予定の
セグメントの前端面でのセグメント中心の予想座標位置
（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）と、それと同じ位置での前記シール
ド掘削機の軸心座標（Ｍｎｘ，Ｍｎｙ）との離間距離ｅ
ｎを、所定の離間距離の基準値ｄｎと比較するととも
に、前記シールド掘削機のテール部後端面に位置するセ
グメント中心の座標位置（Ｓｌｘ，Ｓｌｙ）と、それと
同じ位置での前記シールド掘削機の軸心座標（Ｍｌｘ，
Ｍｌｙ）との離間距離ｅｌを、所定の離間距離の基準値
ｄｌと比較し、ｅｎ≦ｄｎかつｅｌ≦ｄｌであればジャ
ッキの伸縮量をファジイ制御で自動制御し、ｅｎ＞ｄｎ
またはｅｌ＞ｄｌのうちの少なくとも一方となれば、自
動制御から手動制御に自動的に切り替え、自動制御から
手動制御へ切り替えた後、所定距離進む間にジャッキ操
作が行われなければ、その時点で掘進を終了させること
を特徴とするシールド掘削機の方向制御方法を、前記課
題の解決手段とした。
【０００８】
【０００９】
【作用】本発明によれば、テールクリアランス計がスキ
ンプレートとセグメント外面とのクリアランス幅を自動
的に計測し、制御部がテールクリアランス計が計測した
クリアランス幅に対してジャッキの伸縮量を調整してシ
ールド掘削機の向きをリアルタイムで制御する。
ンプレートとセグメント外面とのクリアランス幅を自動
的に計測し、制御部がテールクリアランス計が計測した
クリアランス幅に対してジャッキの伸縮量を調整してシ
ールド掘削機の向きをリアルタイムで制御する。
【００１０】
【実施例】以下本発明の一実施例を、図ないし図を参照
して説明する。図中符号１は本実施例のシールド掘削
機、２は掘削機本体、３はジャッキ、４はジャッキスト
ローク計、５はテールクリアランス計、６は制御部、Ｓ
はセグメントである。
して説明する。図中符号１は本実施例のシールド掘削
機、２は掘削機本体、３はジャッキ、４はジャッキスト
ローク計、５はテールクリアランス計、６は制御部、Ｓ
はセグメントである。
【００１１】シールド掘削機１は、前記掘削機本体２と
ジャッキ３とジャッキストローク計４、及びシールド掘
削機１の最外部を形成する円筒状のスキンプレート７
と、掘削機本体２の前面に設けられたカッター機構８と
で概略構成されている。シールド掘削機１の内部には、
前記ジャッキストローク計４とテールクリアランス計
５、及びジャイロコンパス９とピッチング計１０とロー
リング計１１とレベルセンサ１２とが設けられている。
これらジャッキストローク計４、テールクリアランス計
５、ピッチング計１０、ローリング計１１、レベルセン
サ１２の各計器は、全て、地上の管理棟に設けられた制
御部６内のＣＰＵ（中央演算処理装置）１３に第１のイ
ンターフェイス１４又は第２のインターフェイス１５を
介して接続されている。
ジャッキ３とジャッキストローク計４、及びシールド掘
削機１の最外部を形成する円筒状のスキンプレート７
と、掘削機本体２の前面に設けられたカッター機構８と
で概略構成されている。シールド掘削機１の内部には、
前記ジャッキストローク計４とテールクリアランス計
５、及びジャイロコンパス９とピッチング計１０とロー
リング計１１とレベルセンサ１２とが設けられている。
これらジャッキストローク計４、テールクリアランス計
５、ピッチング計１０、ローリング計１１、レベルセン
サ１２の各計器は、全て、地上の管理棟に設けられた制
御部６内のＣＰＵ（中央演算処理装置）１３に第１のイ
ンターフェイス１４又は第２のインターフェイス１５を
介して接続されている。
【００１２】ジャッキストローク計４は、シールド掘削
機１の各ジャッキ３に設けられ、ジャッキ３の伸縮量を
計測して前記制御部６に伝達するようになっている。テ
ールクリアランス計５は、超音波等を利用した非接触型
センサであって、前記スキンプレート７の最後尾近傍に
設置されている。そして、テールクリアランス計５は、
スキンプレート７の外面とセグメント外面との間のクリ
アランス幅を計測して、常時前記制御部６に伝達するよ
うになっている。ジャイロコンパス９とピッチング計１
０とローリング計１１とレベルセンサ１２とは、掘削機
本体２内に設けられて、それぞれの計測データを制御部
６に伝達するようになっている。
機１の各ジャッキ３に設けられ、ジャッキ３の伸縮量を
計測して前記制御部６に伝達するようになっている。テ
ールクリアランス計５は、超音波等を利用した非接触型
センサであって、前記スキンプレート７の最後尾近傍に
設置されている。そして、テールクリアランス計５は、
スキンプレート７の外面とセグメント外面との間のクリ
アランス幅を計測して、常時前記制御部６に伝達するよ
うになっている。ジャイロコンパス９とピッチング計１
０とローリング計１１とレベルセンサ１２とは、掘削機
本体２内に設けられて、それぞれの計測データを制御部
６に伝達するようになっている。
【００１３】制御部６は、前記ＣＰＵ１３と、該ＣＰＵ
１３とジャッキ３やジャッキストローク計４及びテール
クリアランス計５をはじめとする前記各計器との間に介
在された第１のインターフェイス１４及び第２のインタ
ーフェイス１５とで構成されている。ＣＰＵ１３は、第
１のインターフェイス１４又は第２のインターフェイス
１５から発信された信号を受信して、この信号に対して
適切なジャッキ３の作動信号を各ジャッキ３に発信す
る。ＣＰＵ１３は、前記各ジャッキ３の油圧による操作
をファジィ制御して、シールド掘削機１の掘進方向を制
御するようになっている。第１のインターフェイス１４
には、ジャッキストローク計４とテールクリアランス計
５とピッチング計１０とローリング計１１とが接続さ
れ、第２のインターフェイス１５には、ジャイロコンパ
ス９とレベルセンサ１２が接続されているが、第１のイ
ンターフェイス１４及び第２のインターフェイス１５と
各計器との接続の組み合わせは、異なってもよい。
１３とジャッキ３やジャッキストローク計４及びテール
クリアランス計５をはじめとする前記各計器との間に介
在された第１のインターフェイス１４及び第２のインタ
ーフェイス１５とで構成されている。ＣＰＵ１３は、第
１のインターフェイス１４又は第２のインターフェイス
１５から発信された信号を受信して、この信号に対して
適切なジャッキ３の作動信号を各ジャッキ３に発信す
る。ＣＰＵ１３は、前記各ジャッキ３の油圧による操作
をファジィ制御して、シールド掘削機１の掘進方向を制
御するようになっている。第１のインターフェイス１４
には、ジャッキストローク計４とテールクリアランス計
５とピッチング計１０とローリング計１１とが接続さ
れ、第２のインターフェイス１５には、ジャイロコンパ
ス９とレベルセンサ１２が接続されているが、第１のイ
ンターフェイス１４及び第２のインターフェイス１５と
各計器との接続の組み合わせは、異なってもよい。
【００１４】以下、本発明のシールド掘削機１における
掘進方向の制御を説明する。図１ないし図３に示すよう
に、シールド掘削機１にあっては、前記ジャッキストロ
ーク計４とテールクリアランス計５とジャイロコンパス
９とにより与えられるシールド掘削機１の水平座標（Ｍ
ｘ，Ｍｙ），左右のジャッキストローク（Ｓｌ，Ｓ
ｒ），左右のテールクリアランス（ｔｌ，ｔｒ），シー
ルド掘削機１の方向角θMについて制御部６で制御す
る。
掘進方向の制御を説明する。図１ないし図３に示すよう
に、シールド掘削機１にあっては、前記ジャッキストロ
ーク計４とテールクリアランス計５とジャイロコンパス
９とにより与えられるシールド掘削機１の水平座標（Ｍ
ｘ，Ｍｙ），左右のジャッキストローク（Ｓｌ，Ｓ
ｒ），左右のテールクリアランス（ｔｌ，ｔｒ），シー
ルド掘削機１の方向角θMについて制御部６で制御す
る。
【００１５】以下、制御部６によるシールド掘削機１の
方向制御について説明する。制御部６によるシールド掘
削機１の方向制御は、掘進に伴ってシールド掘削機１の
中心が通過する目標掘進線を仮想し、前記目標掘進線に
対するシールド掘削機１の位置偏差に基づき、シールド
掘削機１を前記目標掘進線に乗せるようにファジィ理論
を用いてジャッキパターンを自動選択するものである。
前記方向制御は、テールクリアランス計５をはじめとす
る各計器で検出されたシールド掘削機１の位置偏差に基
づき、図２に示すように、シールド掘削機１の総推力の
シールド掘削機１中心からの重心位置を表す片押し度に
関し、現在のジャッキパターンに対応する片押し度（水
平方向ＥH、鉛直方向Ｅv）に対する増減量（水平方向Δ
ＥH、鉛直方向ΔＥv）をファジィ理論により計算する。
したがって、検出された位置偏差に対応する片押し度
は、水平方向及び鉛直方向にそれぞれＥH＋ΔＥH、Ｅv
＋ΔＥvで算出される。ＣＰＵ１３は、別途定めたジャ
ッキパターンと片押し度の関係のデータベースに照合し
て、最適のジャッキパターンを選択するようになってい
る。
方向制御について説明する。制御部６によるシールド掘
削機１の方向制御は、掘進に伴ってシールド掘削機１の
中心が通過する目標掘進線を仮想し、前記目標掘進線に
対するシールド掘削機１の位置偏差に基づき、シールド
掘削機１を前記目標掘進線に乗せるようにファジィ理論
を用いてジャッキパターンを自動選択するものである。
前記方向制御は、テールクリアランス計５をはじめとす
る各計器で検出されたシールド掘削機１の位置偏差に基
づき、図２に示すように、シールド掘削機１の総推力の
シールド掘削機１中心からの重心位置を表す片押し度に
関し、現在のジャッキパターンに対応する片押し度（水
平方向ＥH、鉛直方向Ｅv）に対する増減量（水平方向Δ
ＥH、鉛直方向ΔＥv）をファジィ理論により計算する。
したがって、検出された位置偏差に対応する片押し度
は、水平方向及び鉛直方向にそれぞれＥH＋ΔＥH、Ｅv
＋ΔＥvで算出される。ＣＰＵ１３は、別途定めたジャ
ッキパターンと片押し度の関係のデータベースに照合し
て、最適のジャッキパターンを選択するようになってい
る。
【００１６】図３に示すように、最も新しく設置した最
終セグメントＳの中心の座標位置とその方位角（θs）
は、前記ジャッキストローク（Ｓｌ，Ｓｒ），左右のテ
ールクリアランス（ｔｌ，ｔｒ），シールド掘削機１の
方向角（θM）より、次式で数学的に与えられる。
終セグメントＳの中心の座標位置とその方位角（θs）
は、前記ジャッキストローク（Ｓｌ，Ｓｒ），左右のテ
ールクリアランス（ｔｌ，ｔｒ），シールド掘削機１の
方向角（θM）より、次式で数学的に与えられる。
【００１７】
【数１】 Ｓｘ＝Ｍｘ＋Ｆ（Ｓｌ，Ｓｒ，ｔｌ，ｔｒ，θM）
【００１８】
【数２】 Ｓｙ＝Ｍｙ＋Ｆ（Ｓｌ，Ｓｒ，ｔｌ，ｔｒ，θM）
【００１９】
【数３】θs＝θM＋Ｆ（Ｓｌ，Ｓｒ）
【００２０】次に、求められた前記最終セグメントＳの
座標位置（Ｓｘ，Ｓｙ），及びその方位角（θs）に、
現在掘進中のセグメントＳの形状から、次の設置予定の
セグメントＳの中心の予想座標位置（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）
が次式のように数学的に得られる。
座標位置（Ｓｘ，Ｓｙ），及びその方位角（θs）に、
現在掘進中のセグメントＳの形状から、次の設置予定の
セグメントＳの中心の予想座標位置（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）
が次式のように数学的に得られる。
【００２１】
【数４】Ｓｎｘ＝Ｆ（Ｓｘ，Ｓｙ，θs）
【００２２】
【数５】Ｓｎｙ＝Ｆ（Ｓｘ，Ｓｙ，θs）
【００２３】また、最終セグメントＳ座標位置（Ｓｘ，
Ｓｙ），その方位角（θs）、及び過去のセグメントＳ
の形状から、シールド掘削機１のテール部でのセグメン
トＳの中心の座標位置（Ｓｌｘ，Ｓｌｙ）が数学的に得
られる。
Ｓｙ），その方位角（θs）、及び過去のセグメントＳ
の形状から、シールド掘削機１のテール部でのセグメン
トＳの中心の座標位置（Ｓｌｘ，Ｓｌｙ）が数学的に得
られる。
【００２４】
【数６】Ｓｌｘ＝Ｆ（Ｓｘ，Ｓｙ，θs）
【００２５】
【数７】Ｓｌｙ＝Ｆ（Ｓｘ，Ｓｙ，θs）
【００２６】したがって、次の設置予定のセグメントＳ
中心（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）及びテール部でのセグメントＳ
中心（Ｓｌｘ，Ｓｌｙ）と、現状のシールド掘削機１の
各々の場所での軸心座標（Ｍｎｘ，Ｍｎｙ）及び（Ｍｌ
ｘ，Ｍｌｙ）の互いの離間距離を別途に定めた基準値ｄ
ｎ，ｄｌと比較する。すなわち、以下の数８記載の式で
算出される設置予定のセグメントＳの座標位置とシール
ド掘削機１の軸心座標との離間距離ｅnを、前記基準値
ｄｎと比較する。
中心（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）及びテール部でのセグメントＳ
中心（Ｓｌｘ，Ｓｌｙ）と、現状のシールド掘削機１の
各々の場所での軸心座標（Ｍｎｘ，Ｍｎｙ）及び（Ｍｌ
ｘ，Ｍｌｙ）の互いの離間距離を別途に定めた基準値ｄ
ｎ，ｄｌと比較する。すなわち、以下の数８記載の式で
算出される設置予定のセグメントＳの座標位置とシール
ド掘削機１の軸心座標との離間距離ｅnを、前記基準値
ｄｎと比較する。
【００２７】
【数８】
【００２８】また、以下の数９記載の式で算出されるテ
ール部に位置するセグメントＳの座標位置とシールド掘
削機１の軸心座標との離間距離ｅｌを、前記基準値ｄｌ
と比較する。
ール部に位置するセグメントＳの座標位置とシールド掘
削機１の軸心座標との離間距離ｅｌを、前記基準値ｄｌ
と比較する。
【００２９】
【数９】
【００３０】前記比較において、ｅｎ≦ｄｎかつｅｌ≦
ｄｌであれば、制御部６による自動制御を続行する。ｅ
ｎとｅｌの少なくともいずれか一方がｄｎ若しくはｄｌ
より大きくなれば、せりが生じる可能性があるため、Ｃ
ＰＵ１３が警告ブザーを起動し、かつモニターに警告を
表示してオペレータに知らせるとともに、自動運転から
手動運転に自動的に切り替わる。前記手動運転へ切り替
わった後、シールド掘削機１が４０ｍｍ進む間にオペレ
ータがジャッキパターンの変更を行わなければ、計算さ
れた水平方向の片押し度ＥH＋ΔＥHを自動的にゼロにし
て掘進を終了する。
ｄｌであれば、制御部６による自動制御を続行する。ｅ
ｎとｅｌの少なくともいずれか一方がｄｎ若しくはｄｌ
より大きくなれば、せりが生じる可能性があるため、Ｃ
ＰＵ１３が警告ブザーを起動し、かつモニターに警告を
表示してオペレータに知らせるとともに、自動運転から
手動運転に自動的に切り替わる。前記手動運転へ切り替
わった後、シールド掘削機１が４０ｍｍ進む間にオペレ
ータがジャッキパターンの変更を行わなければ、計算さ
れた水平方向の片押し度ＥH＋ΔＥHを自動的にゼロにし
て掘進を終了する。
【００３１】前記制御部６によるシールド掘削機１の掘
進方向制御は、掘進中のテールクリアランスをテールク
リアランス計５で自動的に測定することにより、せりの
発生を事前に予測する。そして、テールクリアランスが
別途に定めた基準値以下になれば、せりの発生を防止す
るためにファジィ理論で計算されたジャッキ３の片押し
度の増減量ΔＥH，ΔＥvを自動的に調整することによ
り、シールド掘削機１を曲線の接続方向に進路を変更さ
せて、せりの発生によりセグメントＳが設置できない状
態を未然に防ぐ。
進方向制御は、掘進中のテールクリアランスをテールク
リアランス計５で自動的に測定することにより、せりの
発生を事前に予測する。そして、テールクリアランスが
別途に定めた基準値以下になれば、せりの発生を防止す
るためにファジィ理論で計算されたジャッキ３の片押し
度の増減量ΔＥH，ΔＥvを自動的に調整することによ
り、シールド掘削機１を曲線の接続方向に進路を変更さ
せて、せりの発生によりセグメントＳが設置できない状
態を未然に防ぐ。
【００３２】したがって、本発明は、掘進中のテールク
リアランスをテールクリアランス計５で自動的に測定す
るとともに、前記テールクリアランス計５での測定値に
基づいてファジィ理論で計算された片押し度の増減量Δ
ＥH，ΔＥvを自動的に調整することにより、シールド掘
削機１の掘進方向の制御をリアルタイムで行うから、ク
リアランス測定のためのシールド掘削機１の停止の必要
が無くなることは勿論、方向修正時に行う掘削等を減少
して掘削の作業能率を向上することができるとともに、
掘削方向の変更時においても接続が滑らかで掘削方向変
更の影響も少ない。
リアランスをテールクリアランス計５で自動的に測定す
るとともに、前記テールクリアランス計５での測定値に
基づいてファジィ理論で計算された片押し度の増減量Δ
ＥH，ΔＥvを自動的に調整することにより、シールド掘
削機１の掘進方向の制御をリアルタイムで行うから、ク
リアランス測定のためのシールド掘削機１の停止の必要
が無くなることは勿論、方向修正時に行う掘削等を減少
して掘削の作業能率を向上することができるとともに、
掘削方向の変更時においても接続が滑らかで掘削方向変
更の影響も少ない。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のシールド
掘削機及びその方向制御方法よれば、掘進中のシールド
掘削機のテールクリアランスをテールクリアランス計で
自動的に測定するとともに、前記テールクリアランス計
での測定値に基づいてファジィ理論で計算されたジャッ
キの片押し度の増減量を自動的に調整することにより、
シールド掘削機の掘進方向の制御をリアルタイムで行う
から、掘削方向の変更時においてもシールド掘削機を停
止させることなく、しかも方向修正時に行う当初計画に
無い掘削等を減少することができるので、掘削の作業能
率が大幅に向上するとともに、接続が滑らかで掘削方向
変更の影響も少ないといった優れた効果を奏する。
掘削機及びその方向制御方法よれば、掘進中のシールド
掘削機のテールクリアランスをテールクリアランス計で
自動的に測定するとともに、前記テールクリアランス計
での測定値に基づいてファジィ理論で計算されたジャッ
キの片押し度の増減量を自動的に調整することにより、
シールド掘削機の掘進方向の制御をリアルタイムで行う
から、掘削方向の変更時においてもシールド掘削機を停
止させることなく、しかも方向修正時に行う当初計画に
無い掘削等を減少することができるので、掘削の作業能
率が大幅に向上するとともに、接続が滑らかで掘削方向
変更の影響も少ないといった優れた効果を奏する。
【図１】本発明のシールド掘削機を示す全体略図であ
る。
る。
【図２】前記シールド掘削機の背面を示す背面図であ
る。
る。
【図３】前記シールド掘削機の掘削方向制御を示す平面
略図である。
略図である。
【図４】シールド掘削機が曲線部の内周側に偏った場合
を示す図である。
を示す図である。
【図５】シールド掘削機が曲線部の外周側に偏った場合
を示す図である。
を示す図である。
１ シールド掘削機 ２ 掘削機本体 ３ ジャッキ ４ ジャッキストローク計 ５ テールクリアランス計 ６ 制御部 １３ ＣＰＵ １４ 第１のインターフェイス １５ 第２のインターフェイス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 徹 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 四方 弘章 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 須々田 嘉彦 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 辻上 修士 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−203092（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−94195（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−302697（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−366297（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−11795（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21D 9/06 301 - 302
Claims (2)
- 【請求項１】 本体背面側に設けられた複数のジャッキ
を操作することにより掘進方向を制御する構成のシール
ド掘削機であって、 ジャッキの伸縮ストロークを計測するジャッキストロー
ク計と、本体後部において組み立てられたセグメントの
外面とスキンプレートとのクリアランス幅を計測するテ
ールクリアランス計と、前記ジャッキとジャッキストロ
ーク計とテールクリアランス計とが接続された制御部と
を備え、 前記制御部は、前記ジャッキストローク計と、テールク
リアランス計と、ジャイロコンパスとが接続されたイン
ターフェイスと、該インターフェイスからの情報に基づ
いてジャッキの伸縮量を調整する中央演算処理装置とを
有し、 前記制御部は、次に設置予定のセグメントの前端面での
セグメント中心の予想座標位置（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）と、
それと同じ位置での前記シールド掘削機の軸心座標（Ｍ
ｎｘ，Ｍｎｙ）との離間距離ｅｎを、所定の離間距離の
基準値ｄｎと比較するとともに、前記シールド掘削機の
テール部後端面に位置するセグメント中心の座標位置
（Ｓｌｘ，Ｓｌｙ）と、それと同じ位置での前記シール
ド掘削機の軸心座標（Ｍｌｘ，Ｍｌｙ）との離間距離ｅ
ｌを、所定の離間距離の基準値ｄｌと比較し、ｅｎ≦ｄ
ｎかつｅｌ≦ｄｌであれば自動制御を続行し、ｅｎ＞ｄ
ｎまたはｅｌ＞ｄｌのうちの少なくとも一方となれば、
自動制御から手動制御に自動的に切り替え、 前記制御部は、自動制御から手動制御へ切り替えた後、
所定距離進む間にジャッキ操作が行われなければ、その
時点で掘進を終了させることを特徴とするシールド掘削
機。 - 【請求項２】 シールド掘削機のテールクリアランスと
ジャッキストローク及び方向角から、設置した最終セグ
メントの前端面でのセグメント中心の座標位置（Ｓｘ，
Ｓｙ）と方位角（θs）とを求め、これら最終セグメン
トの前端面でのセグメント中心の座標位置（Ｓｘ，Ｓ
ｙ）と方位角（θs）とを基に、次に設置予定のセグメ
ントの前端面でのセグメント中心の予想座標位置（Ｓｎ
ｘ，Ｓｎｙ）と、前記シールド掘削機のテール部後端面
に位置するセグメント中心の座標位置（Ｓｌｘ，Ｓｌ
ｙ）とを求め、 前記次に設置予定のセグメントの前端面でのセグメント
中心の予想座標位置（Ｓｎｘ，Ｓｎｙ）と、それと同じ
位置での前記シールド掘削機の軸心座標（Ｍｎｘ，Ｍｎ
ｙ）との離間距離ｅｎを、所定の離間距離の基準値ｄｎ
と比較するとともに、前記シールド掘削機のテール部後
端面に位置するセグメント中心の座標位置（Ｓｌｘ，Ｓ
ｌｙ）と、それと同じ位置での前記シールド掘削機の軸
心座標（Ｍｌｘ，Ｍｌｙ）との離間距離ｅｌを、所定の
離間距離の基準値ｄｌと比較し、ｅｎ≦ｄｎかつｅｌ≦
ｄｌであればジャッキの伸縮量をファジイ制御で自動制
御し、ｅｎ＞ｄｎまたはｅｌ＞ｄｌのうちの少なくとも
一方となれば、自動制御から手動制御に自動的に切り替
え、 自動制御から手動制御へ切り替えた後、所定距離進む間
にジャッキ操作が行われなければ、その時点で掘進を終
了させることを特徴とするシールド掘削機の方向制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34078792A JP3300864B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | シールド掘削機及びその方向制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34078792A JP3300864B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | シールド掘削機及びその方向制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06185286A JPH06185286A (ja) | 1994-07-05 |
| JP3300864B2 true JP3300864B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=18340294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34078792A Expired - Fee Related JP3300864B2 (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | シールド掘削機及びその方向制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3300864B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4841403B2 (ja) * | 2006-11-20 | 2011-12-21 | 株式会社熊谷組 | シールドトンネルの施工管理装置及び施工管理プログラム |
| CN105221159B (zh) * | 2015-10-10 | 2017-05-24 | 银川英奥特自控有限公司 | 电气联合控制型盾构保压系统 |
| CN113653497B (zh) * | 2021-08-31 | 2024-01-30 | 国能神东煤炭集团有限责任公司 | 一种过竖曲线段的方法、系统及存储介质 |
-
1992
- 1992-12-21 JP JP34078792A patent/JP3300864B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06185286A (ja) | 1994-07-05 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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