JP3703548B2 - トンネル掘削機の起動方法および起動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削機の起動方法および起動装置に関し、より詳しくはトンネル掘削機のカッタヘッドが掘削途中もしくは盛替え等で停止している状態から再起動させる際の起動方法および起動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば岩盤掘削用のトンネル掘削機においては、カッタヘッド起動時に岩がカッタヘッドに噛み込んだりして回転不能に陥ることがある。このような事態が生じたときには、カッタヘッドを一旦後退させて切羽との間に間隙を形成した後に再起動するという措置が採られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スラストジャッキもしくはシールドジャッキ等の推進用ジャッキが最小ストローク位置まで収縮した状態でカッタヘッドが回転不能になると、セグメントもしくは反力鋼材等を取り外すなど後方作業を行わない限りカッタヘッドを後退させることができなくなってしまう。そこで、このような事態を避けるために、推進用ジャッキの盛替えをジャッキの余裕代を常時残した状態で行うようにし、非常時にその余裕代の範囲内でカッタヘッドを後退させるようにするのが好ましい。また、回転不能時でなくても、カッタヘッドに取り付けたカッタに対する負担低減の点からもカッタヘッドを後退させるのが好ましい。
【0004】
ところで、このように推進用ジャッキに余裕代を持たせたとしても、カッタヘッドの回転時に作業者が行うべき作業として、推進用ジャッキの余裕代があるかないかを判断してその推進用ジャッキの操作スイッチを操作するとともに、所定ストロークだけその推進用ジャッキが収縮した段階でカッタヘッドを回転させるモータの起動スイッチを操作する作業が必要になる。特に切り上がりで斜坑を掘削するトンネル掘削機においては、カッタヘッドに上載荷重がかかるためにカッタヘッドの後退作業は常時必要となり、前述のような煩雑な作業を行っていたのでは作業者に負担がかかるとともに、掘削効率が低下するという問題点がある。
【0005】
本発明は、このような問題点を解消することを目的として、常に岩や礫等の地山の噛み込みがなく、かつカッタヘッドの負荷が小さくなるようにして起動時にカッタヘッドに加わる荷重を軽減し、カッタヘッドの回転を簡単な操作により行うことのできるトンネル掘削機の起動方法および起動装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述の目的を達成するために、本発明によるトンネル掘削機の起動方法は、
カッタヘッドを停止状態から起動させる際にそのカッタヘッドを一旦後退させた後、あるいは後退させつつ、この後退動作に連動してそのカッタヘッドを回転させる駆動源を起動させることを特徴とするものである。
【0007】
本発明においては、カッタヘッドが地山に噛み込んで停止したり、あるいは通常の作業終了によって停止した状態から再起動させると、このカッタヘッドが一旦後退されて、あるいはカッタヘッドを後退させつつそのカッタヘッドと切羽との間に間隙が形成された時、この後退動作に連動してそのカッタヘッドを回転させる駆動源が起動される。こうして、カッタヘッドと切羽との間に間隙が形成されることにより、カッタヘッドの起動負荷を小さくしてカッタヘッドが再度回転され、更にカッタヘッドに岩や礫等の地山の噛み込み等があった場合でも、この噛み込みが解消された状態になる。したがって、トンネル掘進を容易に続行もしくは再開させることが可能となる。つまり、本発明によれば、起動操作のみによってカッタヘッドの後退動作と起動動作とが連動して行われるので、カッタヘッドの回転不能時における作業者の負担を軽減し、掘削効率を向上させることができる。
【0008】
本発明のトンネル掘削機の起動方法は、切り上がりで斜坑を掘削するトンネル掘削機に用いられるのが好適である。この切り上がりで斜坑を掘削する場合には、特にカッタヘッドに上載荷重がかかって回転不能の事態が生じ易いため、常にカッタヘッドの後退動作と起動とを連動させておくことによってカッタヘッドの起動をスムーズに行えるようにしておく効果が高い。
【0009】
また、本発明によるトンネル掘削機の起動装置は、
前部に設けられるカッタヘッドを回転させつつ推進用ジャッキを伸長させて地山を掘削するトンネル掘削機の起動装置であって、
(a)前記カッタヘッドを回転させる駆動源を起動操作する起動操作手段および
(b)この起動操作手段による起動操作時に、前記推進用ジャッキを収縮方向に作動させて前記カッタヘッドを後退させるとともに、このカッタヘッドの所定量の後退後に、あるいは後退させつつそのカッタヘッドの駆動源を起動させるようにそれら推進用ジャッキとカッタヘッドとを連動制御する連動制御手段
を備えることを特徴とするものである。
【0010】
本発明においては、カッタヘッドが地山に噛み込んで停止したり、あるいは通常の作業終了によって停止した状態から起動操作手段の操作によってカッタヘッドを回転させる駆動源を起動操作すると、連動制御手段によって推進用ジャッキが収縮方向に作動されてカッタヘッドが一旦後退され、このカッタヘッドと切羽との間に間隙が形成された後、カッタヘッドの所定量の後退後にそのカッタヘッドを回転させる駆動源が起動される。こうして、カッタヘッドと切羽との間に間隙が形成されることにより、カッタヘッドの噛み込みがある場合には解消された状態になりカッタヘッドが再度回転されるので、トンネル掘進を簡単な操作により続行もしくは再開させることが可能となる。本発明によれば、起動操作手段を操作するだけでカッタヘッドの後退動作と起動動作とが連動して行われるので、カッタヘッドの回転不能時における作業者の負担を軽減し、掘削効率を向上させることができる。
【0011】
本発明において、前記連動制御手段は、推進用ジャッキが収縮方向へ作動してからタイマにより設定される所定時間が経過した後に前記カッタヘッドの駆動源の起動を行うように制御しても良いし、あるいは推進用ジャッキが収縮方向へ作動してから所定ストロークだけ移動した後に前記カッタヘッドの駆動源の起動を行うように制御しても良い。
【0012】
また、本発明のトンネル掘削機の起動装置は、特にカッタヘッドに上載荷重がかかって回転不能の事態が生じ易い切り上がりで斜坑を掘削するトンネル掘削機に用いられるのが好適である。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるトンネル掘削機の起動方法および起動装置の具体的実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【0014】
図1に、本発明の一実施例に係るトンネル掘削機の縦断面図が示され、図2に、同トンネル掘削機の正面図が示されている。
【0015】
本実施例のトンネル掘削機(TBM)1は、例えば発電所における導水用の斜坑トンネルを切り上がりで掘削するために使用されるものである。このトンネル掘削機1においては、掘削機本体に円筒状のスキンプレート2が設けられ、このスキンプレート2の前側内部のカッタヘッドサポート3を介してカッタヘッド4が回転自在に支承されている。このカッタヘッド4の面板4aの前面には多数個のディスクカッタ5が装着され、この面板4aの外周部には複数個のずり取込口6が配されるとともに、このずり取込口6のカッタヘッド回転方向後方側に掘削ずりを掻き集めるスクレーパ7が配されている。こうして、カッタヘッド4の回転により掘削された掘削ずりはそのカッタヘッド4の外周部まで案内され、この外周部においてスクレーパ7により掻き集められてずり取込口6から機内に取り込まれる。この後、機内に取り込まれた掘削ずりは、カッタヘッド4内に配設されるホッパー8から後方のずりシュート9へ案内され、このずりシュート9によって後方側の坑底の基地へ落下搬送される。
【0016】
前記カッタヘッドサポート3の後方にはグリッパフレーム10にメイングリッパ10aが支持されるとともに、これらカッタヘッドサポート3とグリッパフレーム10との間には、掘削機本体推進用の多数本のスラストジャッキ(ラチスジャッキ)11が配されている。また、前記カッタヘッドサポート3には、掘削終了時にそのカッタヘッドサポート3をトンネル坑壁に対して支持し、盛り替えるためにフロントグリッパ12が設けられている。また、このフロントグリッパ12は、トンネル坑壁を軽い押付け力で張った状態にすることにより、掘削時においてトンネル掘削機を安定させることにも用いられる。
【0017】
また、前記グリッパフレーム10には後方へ向けて多数本の第1シールドジャッキ13および第2シールドジャッキ14が取り付けられ、これら各ジャッキ13,14の先端をそれぞれセグメント15もしくは反力鋼材16の前端面に定着させることによっても掘削機本体の自重および推進反力が支持されるようになっている。なお、前記反力鋼材16はトンネル坑壁の下部位置のみに組み立てられた例で、掘削とともに第2シールドジャッキ14を反力鋼材16に当てて切り上がり掘削における掘削機本体の荷重が支持される。
【0018】
このような構成において、良好な地山の掘削に際しては、前述の第2シールドジャッキ14に加え、メイングリッパ10aによってトンネル坑壁に反力をとりつつスラストジャッキ11によりカッタヘッドサポート3に推進力を伝達し、かつカッタヘッド4を回転させることにより掘削が行われる。一方、セグメント15の組み立てが必要な軟弱地盤の掘削に際しては、更にそれらセグメント15に反力を取りつつ第1シールドジャッキ13を作動させて掘削が行われる。
【0019】
一方、本実施例によるトンネル掘削機の起動装置のシステム構成が示されている図3において、スラストジャッキストローク計20からのスラストジャッキ11の伸縮位置データ、起動操作手段としてのカッタヘッド(C/H)起動スイッチ21からのカッタヘッドモータ22の起動ボタン押圧操作状況、カッタヘッド(C/H)回転センサ23からのカッタヘッド4の回転数データおよびインタロックスイッチ24からのカッタヘッド起動時におけるスラストジャッキ11の後退機能解除ボタン押圧操作状況はバス25を介してコントローラ26に供給される。
【0020】
コントローラ26は、所定プログラムを実行する中央処理装置(CPU)26Aと、このプログラムおよび各種マップ等を記憶する読み出し専用メモリ(ROM)26Bと、このプログラムを実行するに必要なワーキングメモリとして、また各種レジスタとしての書き込み可能メモリ(RAM)26Cと、このプログラム中の時間を計測するタイマ26Dとにより構成されている。そして、このコントローラ26は、前述されたスラストジャッキストローク計20からのスラストジャッキ11の伸縮位置データ、カッタヘッド(C/H)起動スイッチ21からのカッタヘッドモータ22の起動ボタン押圧操作状況、カッタヘッド(C/H)回転センサ23からのカッタヘッド4の回転数データおよびインタロックスイッチ24からのカッタヘッド起動時におけるスラストジャッキ11の後退機能解除ボタン押圧操作状況に基づき、前記プログラムを実行することによりスラストジャッキ11およびカッタヘッドモータ22を駆動制御する。
【0021】
次に、前述のように構成されるトンネル掘削機の起動装置の動作について、図4のフローチャートに基づき詳述する。このフローは、カッタヘッド4が盛替えもしくは作業停止により回転停止している状態から再起動する際のフローを示すものである。なお、スラストジャッキ11には、標準盛替えを行った後に長さα分のストロークの余裕量(最小余裕量)が残されているものとする。これにより、掘削途中から(もしくは盛替え後に)再起動するときのスラストジャッキ11の標準ストロークと現在ストロークとの差をLとすれば、掘削準備時においてスラストジャッキ11にはα+Lだけのストロークの余裕量があることになる。
【0022】
S1:インタロックスイッチが押圧されているか否か、言い換えればカッタヘッド4の起動時にスラストジャッキ11の後退機能を解除する信号が入力されているか否かを判定する。そして、このスラストジャッキ11の後退機能を解除しないとき、言い換えれば前記最小余裕量αをも含めてスラストジャッキ11を収縮させるときにはステップS2へ進み、スラストジャッキ11の後退機能を解除するときには、このフローを終了する。
【0023】
S2〜S3:カッタヘッド起動スイッチ21が操作されるまで待機し、このカッタヘッド起動スイッチ21がオンになったときには、スラストジャッキ11を収縮作動させる。
S4〜S5:カッタヘッド起動スイッチ21がオン状態になってから計数されるタイマがA秒を計数したときには、カッタヘッドモータ22を起動させる。ここで、このA秒は後述するB秒までの間、すなわち0<A<Bとなるように設定される。
【0024】
S6〜S7:前記タイマがB秒を計数したとき、もしくはカッタヘッド回転センサ23からのカッタヘッド起動信号が入力されたときには、スラストジャッキ11の収縮作動を停止させる。ここで、このB秒は、スラストジャッキ11の最小余裕量αがなくなるまで縮み切る時間x秒の範囲内で、すなわち0<A<B<xとなるように設定される。なお、前記カッタヘッド起動信号としては、カッタヘッド4の回転数のほかに、カッタヘッド4の回転速度もしくはカッタヘッドモータ22の電流値等を用いることができる。
【0025】
S8〜S10:カッタヘッド4が回転中であることが検知されないときには、タイマの計数値Bとスラストジャッキ11の収縮速度vとの積B×vがスラストジャッキ11のストローク残量yに達しているか否かを判定する。そして、達していないとき、言い換えればy>B×vのときにはステップS3へ戻り、達しているとき、言い換えればy≦B×vのときには、スラストジャッキ11を所要量だけ収縮させてもカッタヘッド4が回転しないということなので、このフローを終了して別の対策を採ることとする。一方、カッタヘッド4が回転中であることが検知されるときには、地山の再掘削を行うことができる状態になったということなので次工程へ進む。
【0026】
このように本実施例では、タイマの設定方法およびストローク余裕量(αおよびL)によってスラストジャッキ11の収縮時に最小余裕量αが起動に必要なストローク(B×v)より小さくなるまで再起動を複数回にわたって行うことができる。
【0027】
本実施例のような切り上がりで斜坑を掘削するトンネル掘削機(切り上がりTBM)においては、地山の状態に応じて次のように起動状態が異なっている。
【0028】
▲1▼健岩の場合(崩落がない時)
健岩においては上載荷重がないので、カッタヘッド4の起動に際しては、カッタヘッド4を切羽より少し(10〜20mm程度)離隔させた後そのカッタヘッド4を起動させれば良い。したがって、カッタヘッド4が起動すればすぐそのカッタヘッド4の後退動作を停止させるのが好ましい。
【0029】
▲2▼比較的崩壊の小さな弱層部の場合
比較的崩壊の小さな弱層部においては上載荷重があるので、カッタヘッド4を切羽より少し(10〜20mm程度)離隔させた後そのカッタヘッド4の起動を開始させ、更にカッタヘッド4を後退させながらそのカッタヘッド4を起動させることによって行うのが好ましい。なお、カッタヘッド4の起動に失敗した場合には、タイマによってスラストジャッキ11の収縮を停止させると良い。なお、この停止時にタイマ設定もしくはスラストジャッキ11の余裕量によって再起動を行うことが可能である。
【0030】
▲3▼崩壊の大きな弱層部の場合
崩壊の大きな弱層部においてはカッタヘッド4がトルクオーバー状態となって起動させることができない。このような場合には人力等の他の手段によって対処することになる。
【0031】
本実施例においては、スラストジャッキ11の作動を制御するものとしたが、他の推進用ジャッキである第2シールドジャッキ14の作動を制御したり、あるいは第1シールドジャッキ13を用いて掘進する場合にその第1シールドジャッキ13の作動を制御することもできる。
【0032】
本実施例においては、斜坑トンネルの切り上がり掘削に適用したものを説明したが、本発明は、斜坑トンネルの切り下がり掘削用もしくは水平坑掘削用のトンネル掘削機に対しても適用できるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例に係るトンネル掘削機の縦断面図である。
【図2】図2は、本実施例のトンネル掘削機の正面図である。
【図3】図3は、本実施例のトンネル掘削機の起動装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図4】図4は、本実施例のトンネル掘削機の起動装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 トンネル掘削機
4 カッタヘッド
11 スラストジャッキ(ラチスジャッキ)
13 第1シールドジャッキ
14 第2シールドジャッキ
20 スラストジャッキストローク計
21 カッタヘッド起動スイッチ
22 カッタヘッドモータ
23 カッタヘッド回転センサ
26 コントローラ
Claims (6)
- カッタヘッドを停止状態から起動させる際にそのカッタヘッドを一旦後退させた後、あるいは後退させつつ、この後退動作に連動してそのカッタヘッドを回転させる駆動源を起動させることを特徴とするトンネル掘削機の起動方法。
- 切り上がりで斜坑を掘削するトンネル掘削機に用いられることを特徴とする請求項1に記載のトンネル掘削機の起動方法。
- 前部に設けられるカッタヘッドを回転させつつ推進用ジャッキを伸長させて地山を掘削するトンネル掘削機の起動装置であって、
(a)前記カッタヘッドを回転させる駆動源を起動操作する起動操作手段および
(b)この起動操作手段による起動操作時に、前記推進用ジャッキを収縮方向に作動させて前記カッタヘッドを後退させるとともに、このカッタヘッドの所定量の後退後に、あるいは後退させつつそのカッタヘッドの駆動源を起動させるようにそれら推進用ジャッキとカッタヘッドとを連動制御する連動制御手段
を備えることを特徴とするトンネル掘削機の起動装置。 - 前記連動制御手段は、前記推進用ジャッキが収縮方向へ作動してからタイマにより設定される所定時間が経過した後に前記カッタヘッドの駆動源の起動を行うように制御することを特徴とする請求項3に記載のトンネル掘削機の起動装置。
- 前記連動制御手段は、前記推進用ジャッキが収縮方向へ作動してから所定ストロークだけ移動した後に前記カッタヘッドの駆動源の起動を行うように制御することを特徴とする請求項3に記載のトンネル掘削機の起動装置。
- 切り上がりで斜坑を掘削するトンネル掘削機に用いられることを特徴とする請求項3乃至5のうちのいずれかに記載のトンネル掘削機の起動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34182295A JP3703548B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | トンネル掘削機の起動方法および起動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP34182295A JP3703548B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | トンネル掘削機の起動方法および起動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09177485A JPH09177485A (ja) | 1997-07-08 |
JP3703548B2 true JP3703548B2 (ja) | 2005-10-05 |
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ID=18349028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP34182295A Expired - Fee Related JP3703548B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | トンネル掘削機の起動方法および起動装置 |
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JP (1) | JP3703548B2 (ja) |
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1995
- 1995-12-27 JP JP34182295A patent/JP3703548B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH09177485A (ja) | 1997-07-08 |
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