JPH0243875B2 - - Google Patents
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- JPH0243875B2 JPH0243875B2 JP58225414A JP22541483A JPH0243875B2 JP H0243875 B2 JPH0243875 B2 JP H0243875B2 JP 58225414 A JP58225414 A JP 58225414A JP 22541483 A JP22541483 A JP 22541483A JP H0243875 B2 JPH0243875 B2 JP H0243875B2
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Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、泥土加圧式、密閉加圧式等のシール
ド掘進機において、掘進中に地山の改良を行なう
ために注入される作泥機の注入量を制御するシー
ルド掘進機の作泥材注入制御装置に関する。
ド掘進機において、掘進中に地山の改良を行なう
ために注入される作泥機の注入量を制御するシー
ルド掘進機の作泥材注入制御装置に関する。
一般に、地山の土層は、シルト層（流動性があ
るが粘着力が強い地層）と砂層砂礫層（流動性が
なく、止水性に乏しい地層）とがあり、この両者
が適当に混ざりあつた状態にある場合、塑性流動
性のある地山となり、地山の保持および排土にも
つとも良いものになる。しかし、特に砂層の場合
においては、押し固められると流動性がないた
め、カツタトルクが増大し掘削不能となるし、逆
に、シルト層の場合は粘着力が大き過ぎてカツタ
トルクが増大し、掘削不能となる。このような事
態の発生を防止するため、切羽および掘削土砂に
作泥材を注入する手段が採用され、この作泥材の
注入により砂層分の多い場合は土砂粒子間の結合
を大にして止水性を保持し、加えて、掘削土砂の
搬出を容易にするものである。作泥材の注入は、
タンクに収容された作泥材を作泥材注入ポンプで
とり出すことにより実施される。ところで、作泥
材の注入は、シールド掘進機の掘進状態や地山の
土質に応じてその注入量を適量に制御して行なう
必要がある。従来、この注入量の制御は専ら人手
により行なわれていた。これを第１図により説明
する。
るが粘着力が強い地層）と砂層砂礫層（流動性が
なく、止水性に乏しい地層）とがあり、この両者
が適当に混ざりあつた状態にある場合、塑性流動
性のある地山となり、地山の保持および排土にも
つとも良いものになる。しかし、特に砂層の場合
においては、押し固められると流動性がないた
め、カツタトルクが増大し掘削不能となるし、逆
に、シルト層の場合は粘着力が大き過ぎてカツタ
トルクが増大し、掘削不能となる。このような事
態の発生を防止するため、切羽および掘削土砂に
作泥材を注入する手段が採用され、この作泥材の
注入により砂層分の多い場合は土砂粒子間の結合
を大にして止水性を保持し、加えて、掘削土砂の
搬出を容易にするものである。作泥材の注入は、
タンクに収容された作泥材を作泥材注入ポンプで
とり出すことにより実施される。ところで、作泥
材の注入は、シールド掘進機の掘進状態や地山の
土質に応じてその注入量を適量に制御して行なう
必要がある。従来、この注入量の制御は専ら人手
により行なわれていた。これを第１図により説明
する。
第１図は従来の作泥材注入制御装置のブロツク
図である。図で、４１は斜板を備えた作泥材注入
ポンプであり、斜板の傾転量を変化させることに
より作泥材の吐出流量が制御される。４２は作泥
材注入ポンプ４１の吐出流量、駆動、停止を制御
する注入ポンプ駆動制御装置である。この注入ポ
ンプ駆動制御装置４２は、斜板を傾転駆動させる
コントロールモータ、作泥材注入ポンプ４１の駆
動電源等で構成されている。４３ａは作泥材注入
ポンプ４１の吐出流量を増加させる吐出流量増加
スイツチ、４３ｂは作泥材注入ポンプ４１の吐出
流量を減少させる吐出流量減少スイツチ、４４は
作泥材注入ポンプ４１の駆動、停止を行なう駆
動・停止スイツチである。４５は作泥材注入ポン
プ４１から吐出される作泥材注入流量を検出する
流量検出器、４６は流量検出器４５で検出された
作泥材注入流量を指示する流量指示計である。
図である。図で、４１は斜板を備えた作泥材注入
ポンプであり、斜板の傾転量を変化させることに
より作泥材の吐出流量が制御される。４２は作泥
材注入ポンプ４１の吐出流量、駆動、停止を制御
する注入ポンプ駆動制御装置である。この注入ポ
ンプ駆動制御装置４２は、斜板を傾転駆動させる
コントロールモータ、作泥材注入ポンプ４１の駆
動電源等で構成されている。４３ａは作泥材注入
ポンプ４１の吐出流量を増加させる吐出流量増加
スイツチ、４３ｂは作泥材注入ポンプ４１の吐出
流量を減少させる吐出流量減少スイツチ、４４は
作泥材注入ポンプ４１の駆動、停止を行なう駆
動・停止スイツチである。４５は作泥材注入ポン
プ４１から吐出される作泥材注入流量を検出する
流量検出器、４６は流量検出器４５で検出された
作泥材注入流量を指示する流量指示計である。
駆動・停止スイツチ４４をONにすると作泥材
注入ポンプ４１が駆動され、作泥材が吐出され
る。このとき、吐出流量増加スイツチ４３ａが閉
じていると、作泥材注入ポンプ４１の斜板傾転量
は増加し吐出流量も増加する。又、吐出流量減少
スイツチ４３ｂが閉じていると、作泥材注入ポン
プ４１の斜板傾転量は減少し、吐出流量も減少す
る。そこで、作業員はシールド掘進機の掘進状態
や地山の土質等をみながら、各スイツチ４３ａ，
４３ｂを操作し、流量指示計４６を監視しつつ作
泥材の注入を調整していた。又、注入流量が斜板
で絞りきれない少量の場合あるいは作泥材注入ポ
ンプが固定容量ポンプである場合には、運転員は
駆動・停止スイツチ４４を手動でON・OFFして
注入流量の調整を行なつていた。さらに、この駆
動・停止スイツチ４４のON時間およびOFF時間
でそれぞれタイマにセツトすることにより、当該
注入流量の調整を自動的に実施することも行なわ
れていた。
注入ポンプ４１が駆動され、作泥材が吐出され
る。このとき、吐出流量増加スイツチ４３ａが閉
じていると、作泥材注入ポンプ４１の斜板傾転量
は増加し吐出流量も増加する。又、吐出流量減少
スイツチ４３ｂが閉じていると、作泥材注入ポン
プ４１の斜板傾転量は減少し、吐出流量も減少す
る。そこで、作業員はシールド掘進機の掘進状態
や地山の土質等をみながら、各スイツチ４３ａ，
４３ｂを操作し、流量指示計４６を監視しつつ作
泥材の注入を調整していた。又、注入流量が斜板
で絞りきれない少量の場合あるいは作泥材注入ポ
ンプが固定容量ポンプである場合には、運転員は
駆動・停止スイツチ４４を手動でON・OFFして
注入流量の調整を行なつていた。さらに、この駆
動・停止スイツチ４４のON時間およびOFF時間
でそれぞれタイマにセツトすることにより、当該
注入流量の調整を自動的に実施することも行なわ
れていた。
しかしながら、このような手動又はタイマによ
る作泥材注入流量の調整は、運転員が掘進機の掘
進状態や地山の土質に常時注意を集中しておく必
要があり面倒であるばかりでなく、掘進状態の変
化や地山の土質の変化に即応することができず、
このため、しばしば掘進困難の状態が発生した
り、過大注入による作泥材量の無駄が発生すると
いう欠点があつた。
る作泥材注入流量の調整は、運転員が掘進機の掘
進状態や地山の土質に常時注意を集中しておく必
要があり面倒であるばかりでなく、掘進状態の変
化や地山の土質の変化に即応することができず、
このため、しばしば掘進困難の状態が発生した
り、過大注入による作泥材量の無駄が発生すると
いう欠点があつた。
本発明の目的は、上記従来の欠点を除き、自動
的に、かつ、最適な注入流量で作泥材の注入を行
なうことができるシールド掘進機の作泥材注入制
御装置を提供するにある。
的に、かつ、最適な注入流量で作泥材の注入を行
なうことができるシールド掘進機の作泥材注入制
御装置を提供するにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、土砂に
作泥材を注入する作泥材注入装置を備えたシール
ド掘進機において、このシールド掘進機の掘削土
量を検出する掘削土量検出手段と、この掘削土量
検出手段で検出された値に対する作泥材注入量を
決定する注入量演算手段と、前記シールド掘進機
の掘削土砂撹拌装置の撹拌トルクおよび前記シー
ルド掘進機の回転カツタのカツタトルクのうちの
少なくとも１つに基づいて前記掘削土量検出手段
および前記注入量演算手段により得られた作泥材
注入量を補正する補正手段と、この補正手段から
出力される値に基づいて前記作泥材注入装置を駆
動する駆動手段とを設けたことを特徴とする。
作泥材を注入する作泥材注入装置を備えたシール
ド掘進機において、このシールド掘進機の掘削土
量を検出する掘削土量検出手段と、この掘削土量
検出手段で検出された値に対する作泥材注入量を
決定する注入量演算手段と、前記シールド掘進機
の掘削土砂撹拌装置の撹拌トルクおよび前記シー
ルド掘進機の回転カツタのカツタトルクのうちの
少なくとも１つに基づいて前記掘削土量検出手段
および前記注入量演算手段により得られた作泥材
注入量を補正する補正手段と、この補正手段から
出力される値に基づいて前記作泥材注入装置を駆
動する駆動手段とを設けたことを特徴とする。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。
る。
第２図は本発明の実施例に係る作泥材注入制御
装置を備えたシールド掘進機の概略構成図であ
る。図で、１は地山を掘進中のシールド掘進機を
示す。２はカツタビツトを備えた回転カツタであ
り、対向する切羽を掘削する。３は回転カツタ２
を回転させるカツタ駆動装置である。４はシール
ド掘進機を推進させる推進ジヤツキであり、シー
ルド掘進機のシールド内周に複数個設けられてい
る。５は回転カツタ２で掘削した土砂がとり込ま
れるカツタチヤンバである。このカツタチヤンバ
５内の土圧により切羽が保持される。６は適宜の
回転軸に設けられた撹拌翼であり、カツタチヤン
バ５内の土砂と作泥材を撹拌してねりまぜる。７
は撹拌翼６を回転させる撹拌翼駆動装置である。
８は回転カツタ２とともに回転するカツタ付撹拌
翼であり、撹拌翼６と同じ機動を有する。９はコ
ンベア等の排土装置であり、カツタチヤンバ５内
に押込められた土砂を順次後方へ移送して排土す
る。
装置を備えたシールド掘進機の概略構成図であ
る。図で、１は地山を掘進中のシールド掘進機を
示す。２はカツタビツトを備えた回転カツタであ
り、対向する切羽を掘削する。３は回転カツタ２
を回転させるカツタ駆動装置である。４はシール
ド掘進機を推進させる推進ジヤツキであり、シー
ルド掘進機のシールド内周に複数個設けられてい
る。５は回転カツタ２で掘削した土砂がとり込ま
れるカツタチヤンバである。このカツタチヤンバ
５内の土圧により切羽が保持される。６は適宜の
回転軸に設けられた撹拌翼であり、カツタチヤン
バ５内の土砂と作泥材を撹拌してねりまぜる。７
は撹拌翼６を回転させる撹拌翼駆動装置である。
８は回転カツタ２とともに回転するカツタ付撹拌
翼であり、撹拌翼６と同じ機動を有する。９はコ
ンベア等の排土装置であり、カツタチヤンバ５内
に押込められた土砂を順次後方へ移送して排土す
る。
１０は推進ジヤツキ４に設けられた掘進速度検
出器であり、推進ジヤツキ４のロツドの伸長等か
らシールド掘進機の掘進速度を検出し、その速度
に応じた電気的信号を出力する。１１は撹拌翼駆
動装置７に設けられた撹拌トルク検出器であり、
撹拌翼駆動装置７に電動機が用いられていれば、
その電流から、又、油圧モータが用いられていれ
ばその圧力からトルクを検出し、そのトルクに応
じた電気的信号を出力する。１２はカツタ駆動装
置３に設けられたカツタトルク検出器であり、カ
ツタ駆動装置３に電動機が用いられていればその
電流から、又、油圧モータが用いられていればそ
の圧力からトルクを検出し、そのトルクに応じた
電気的信号を出力する。
出器であり、推進ジヤツキ４のロツドの伸長等か
らシールド掘進機の掘進速度を検出し、その速度
に応じた電気的信号を出力する。１１は撹拌翼駆
動装置７に設けられた撹拌トルク検出器であり、
撹拌翼駆動装置７に電動機が用いられていれば、
その電流から、又、油圧モータが用いられていれ
ばその圧力からトルクを検出し、そのトルクに応
じた電気的信号を出力する。１２はカツタ駆動装
置３に設けられたカツタトルク検出器であり、カ
ツタ駆動装置３に電動機が用いられていればその
電流から、又、油圧モータが用いられていればそ
の圧力からトルクを検出し、そのトルクに応じた
電気的信号を出力する。
１３ａ，１３ｂ，１３ｃはそれぞれシールド掘
進機１の駆動、制御に必要な装置を搭載した台車
である。１４は台車１３ｃに搭載されて作泥材を
収容する作泥材タンク、１５は同じく台車１３ｃ
に搭載された作泥材注入ポンプ、１６は台車１３
ｂに搭載されて作泥材注入ポンプ１５からの注入
流量を検出する流量検出器、１７は同じく台車１
３ｂに搭載されて作泥材注入量を制御する制御盤
である。制御盤１７には作泥材注入制御装置が内
蔵されている。１８は流量検出器１６から回転カ
ツタ２の中央付近に設けられた作泥材注入口１９
に至る作泥材注入経路を示す。矢印２０は作泥材
注入口１９から切羽内に注入される作泥材を示
す。ここで、作泥材注入制御盤１７に内蔵されて
いる作泥材注入制御装置の構成を第３図により説
明する。
進機１の駆動、制御に必要な装置を搭載した台車
である。１４は台車１３ｃに搭載されて作泥材を
収容する作泥材タンク、１５は同じく台車１３ｃ
に搭載された作泥材注入ポンプ、１６は台車１３
ｂに搭載されて作泥材注入ポンプ１５からの注入
流量を検出する流量検出器、１７は同じく台車１
３ｂに搭載されて作泥材注入量を制御する制御盤
である。制御盤１７には作泥材注入制御装置が内
蔵されている。１８は流量検出器１６から回転カ
ツタ２の中央付近に設けられた作泥材注入口１９
に至る作泥材注入経路を示す。矢印２０は作泥材
注入口１９から切羽内に注入される作泥材を示
す。ここで、作泥材注入制御盤１７に内蔵されて
いる作泥材注入制御装置の構成を第３図により説
明する。
第３図は本発明の実施例に係る作泥材注入制御
装置のブロツク図である。図で、１０は掘進速度
検出器、１１は撹拌トルク検出器、１２はカツタ
トルク検出器、１５は作泥材注入ポンプ、１６は
流量検出器であり、これらは第２図に示すものと
同じである。２１はシールド掘進機１により掘削
される切羽の断面積を設定する掘進断面積係数器
であり、この断面積はシールド掘進機１により定
まる値である。２２は掘進速度検出器１０から出
力された掘進速度に応じた速度信号ｖと掘進断面
積係数器２１から出力された断面積に応じた信号
Ａとを乗算する乗算器であり、その積Ａ・ｖは単
位時間に掘削された掘削土量に応じた信号とな
る。２３は作泥材の注入量を決定するための注入
係数設定器である。この注入係数設定器２３によ
り設定される値Ｋは掘削土量に対する作泥材の割
合に応じた値であり、運転員が適宜設定するよう
になつている。２４は乗算器であり、信号Ａ・ｖ
と信号Ｋが乗算され、その積Ｋ・Ａ・ｖが出力さ
れる。
装置のブロツク図である。図で、１０は掘進速度
検出器、１１は撹拌トルク検出器、１２はカツタ
トルク検出器、１５は作泥材注入ポンプ、１６は
流量検出器であり、これらは第２図に示すものと
同じである。２１はシールド掘進機１により掘削
される切羽の断面積を設定する掘進断面積係数器
であり、この断面積はシールド掘進機１により定
まる値である。２２は掘進速度検出器１０から出
力された掘進速度に応じた速度信号ｖと掘進断面
積係数器２１から出力された断面積に応じた信号
Ａとを乗算する乗算器であり、その積Ａ・ｖは単
位時間に掘削された掘削土量に応じた信号とな
る。２３は作泥材の注入量を決定するための注入
係数設定器である。この注入係数設定器２３によ
り設定される値Ｋは掘削土量に対する作泥材の割
合に応じた値であり、運転員が適宜設定するよう
になつている。２４は乗算器であり、信号Ａ・ｖ
と信号Ｋが乗算され、その積Ｋ・Ａ・ｖが出力さ
れる。
一方、２５は関数発生器であり、図示の特性を
有する。即ち、撹拌トルク検出器１１から出力さ
れる撹拌トルクに応じた信号TKが入力されたと
き、信号TKが値TK1以上の場合又は値TK2以下の
場合に、信号TKに対応した値ΔTKを出力する。
２６は基準トルク設定器であり、関数発生器２５
の特性における前記値TK1、TK2を設定するもの
である。２７は効果係数設定器であり、以下の理
由により設けられるものである。即ち、掘進中、
チヤンバ５内の土質は変化し、その変化の程度は
地山の土質の変化と作泥材の注入量によつて定ま
る。そして、その変化は撹拌トルクの変動として
検出できると考えられるので、効果係数設定器２
７では係数k1を出力し、作泥材の注入量を撹拌ト
ルクの変動がもつとも少なくなるように調整す
る。２８は乗算器で、関数発生器２５からの信号
ΔTKと効果係数設定器２７からの信号k1を乗算
し、その積k1・ΔTKを出力する。
有する。即ち、撹拌トルク検出器１１から出力さ
れる撹拌トルクに応じた信号TKが入力されたと
き、信号TKが値TK1以上の場合又は値TK2以下の
場合に、信号TKに対応した値ΔTKを出力する。
２６は基準トルク設定器であり、関数発生器２５
の特性における前記値TK1、TK2を設定するもの
である。２７は効果係数設定器であり、以下の理
由により設けられるものである。即ち、掘進中、
チヤンバ５内の土質は変化し、その変化の程度は
地山の土質の変化と作泥材の注入量によつて定ま
る。そして、その変化は撹拌トルクの変動として
検出できると考えられるので、効果係数設定器２
７では係数k1を出力し、作泥材の注入量を撹拌ト
ルクの変動がもつとも少なくなるように調整す
る。２８は乗算器で、関数発生器２５からの信号
ΔTKと効果係数設定器２７からの信号k1を乗算
し、その積k1・ΔTKを出力する。
さらに、２９は関数発生器であり、図示の特性
を有する。即ち、カツタトルク検出器１２から出
力されるカツタトルクに応じた信号TCが入力さ
れたとき、この信号TCが値TC1以上の場合又は値
TC2以下の場合に、信号TCに応じた値ΔTCを出力
する。３０は基準トルク設定器であり、関数発生
器２９の特性における値TC1、TC2を設定するも
のである。３１は効果係数設定器であり、効果係
数設定器２７と同様の機能を果す係数k2を出力す
る。即ち、係数k2はカツタトルクの変動を少なく
するように作泥材の注入量を調整する係数であ
る。３２は乗算器で、関数発生器２９からの信号
ΔTCと効果係数設定器３１からの信号k2を乗算
し、その積k2・ΔTCを出力する。乗算器２８の出
力信号k1・ΔTKおよび乗算器３２の出力信号
k2・ΔTCは作泥材注入量の補正量に応じた信号で
ある。
を有する。即ち、カツタトルク検出器１２から出
力されるカツタトルクに応じた信号TCが入力さ
れたとき、この信号TCが値TC1以上の場合又は値
TC2以下の場合に、信号TCに応じた値ΔTCを出力
する。３０は基準トルク設定器であり、関数発生
器２９の特性における値TC1、TC2を設定するも
のである。３１は効果係数設定器であり、効果係
数設定器２７と同様の機能を果す係数k2を出力す
る。即ち、係数k2はカツタトルクの変動を少なく
するように作泥材の注入量を調整する係数であ
る。３２は乗算器で、関数発生器２９からの信号
ΔTCと効果係数設定器３１からの信号k2を乗算
し、その積k2・ΔTCを出力する。乗算器２８の出
力信号k1・ΔTKおよび乗算器３２の出力信号
k2・ΔTCは作泥材注入量の補正量に応じた信号で
ある。
３３は乗算器２４の出力信号Ｋ・Ａ・ｖから乗
算器２８の出力信号k1・ΔTKおよび乗算器３２
の出力信号k2・ΔTCを加算する加算器である。加
算器３３の出力QCは作泥材注入流量の目標値で
ある。３４は加算器３３の出力信号QCと作泥材
注入ポンプ１５から吐出される実際の作泥材注入
流量QFとを入力する注入流量制御演算器である。
この注入流量制御演算器３４は信号QCと信号QF
との偏差、即ち、実際の作泥材注入流量QFの目
標値QCからのずれを演算し、この偏差の値に基
づいて原動機３５の駆動を制御する。
算器２８の出力信号k1・ΔTKおよび乗算器３２
の出力信号k2・ΔTCを加算する加算器である。加
算器３３の出力QCは作泥材注入流量の目標値で
ある。３４は加算器３３の出力信号QCと作泥材
注入ポンプ１５から吐出される実際の作泥材注入
流量QFとを入力する注入流量制御演算器である。
この注入流量制御演算器３４は信号QCと信号QF
との偏差、即ち、実際の作泥材注入流量QFの目
標値QCからのずれを演算し、この偏差の値に基
づいて原動機３５の駆動を制御する。
次に、本実施例の動作を説明する。シールド掘
進機１の掘進に応じて掘進速度検出器１０から速
度信号ｖが出力され、この信号ｖに乗算器２２で
掘進断面積に応じた信号Ａが乗じられて掘削土量
に応じた信号Ａ・ｖが得られる。運転員は予め掘
削土量に対する作泥材の注入量の割合Ｋを注入係
数設定器２３に設定しており、乗算器２４信号
Ａ・ｖと信号Ｋとが乗算されることにより、掘削
土量に対する作泥材注入流量が得られ、これに応
じた信号Ｋ・Ａ・ｖが出力される。一方、撹拌ト
ルク検出器１１から出力される撹拌トルクに応じ
た信号TKは関数発生器２５に入力され、設定値
TK1、TK2と比較される。撹拌トルクは相当程度
に変動することが予想されるので、信号TKに応
じて信号ΔTKを出力するようにすると、信号
ΔTKは変動し、ひいては作泥材注入流量も不必
要に変動することとなり好ましくない。値TK1〜
値TK2はこれを避けるための不感帯である。不感
体の大きさは基準トルク設定器２６により定めら
れる。今、仮に、掘進中の土質が砂を多く含む土
質に変化し、撹拌トルク信号TKが増大したとす
る。この信号TKが設定値TK1以上になると、その
ときの信号TKに対応した正の値ΔKが出力される。
値ΔTKには、このような土質に応じた係数k1が
乗算されて補正書k1・ΔTKが得られる。この補
正量k1・ΔTKは加算器３３において、さきの作
泥材注入流量Ｋ・Ａ・ｖに加算され、作泥材注入
流量を増加させる。即ち、土質が砂を多く含む土
質に変化して撹拌トルクが増大すると、作泥材注
入流量を増加して撹拌トルクを減少させ、適正な
補正が行なわれることになる。
進機１の掘進に応じて掘進速度検出器１０から速
度信号ｖが出力され、この信号ｖに乗算器２２で
掘進断面積に応じた信号Ａが乗じられて掘削土量
に応じた信号Ａ・ｖが得られる。運転員は予め掘
削土量に対する作泥材の注入量の割合Ｋを注入係
数設定器２３に設定しており、乗算器２４信号
Ａ・ｖと信号Ｋとが乗算されることにより、掘削
土量に対する作泥材注入流量が得られ、これに応
じた信号Ｋ・Ａ・ｖが出力される。一方、撹拌ト
ルク検出器１１から出力される撹拌トルクに応じ
た信号TKは関数発生器２５に入力され、設定値
TK1、TK2と比較される。撹拌トルクは相当程度
に変動することが予想されるので、信号TKに応
じて信号ΔTKを出力するようにすると、信号
ΔTKは変動し、ひいては作泥材注入流量も不必
要に変動することとなり好ましくない。値TK1〜
値TK2はこれを避けるための不感帯である。不感
体の大きさは基準トルク設定器２６により定めら
れる。今、仮に、掘進中の土質が砂を多く含む土
質に変化し、撹拌トルク信号TKが増大したとす
る。この信号TKが設定値TK1以上になると、その
ときの信号TKに対応した正の値ΔKが出力される。
値ΔTKには、このような土質に応じた係数k1が
乗算されて補正書k1・ΔTKが得られる。この補
正量k1・ΔTKは加算器３３において、さきの作
泥材注入流量Ｋ・Ａ・ｖに加算され、作泥材注入
流量を増加させる。即ち、土質が砂を多く含む土
質に変化して撹拌トルクが増大すると、作泥材注
入流量を増加して撹拌トルクを減少させ、適正な
補正が行なわれることになる。
カツタトルク検出器１２からの信号TCも関数
発生器２９、係数k2、乗算器３２によつて同様に
処理され、補正量k2・ΔTCが作泥材注入流量Ｋ・
Ａ・ｖに加算され、作泥材注入流量を増加させ
る。なお、関数発生器２９の値TC1〜値TC2によ
り不感帯を形成することについても撹拌トルクの
場合と同じである。又、撹拌トルク、カツタトル
クが値TK2、TC2以下に減少すると信号ΔTK、
ΔTCの値が負となり、作泥材注入流量を減少させ
るが、この場合の動作は、さきに説明した作泥材
注入流量を増加させる場合の動作に準じるので、
その説明は省略する。
発生器２９、係数k2、乗算器３２によつて同様に
処理され、補正量k2・ΔTCが作泥材注入流量Ｋ・
Ａ・ｖに加算され、作泥材注入流量を増加させ
る。なお、関数発生器２９の値TC1〜値TC2によ
り不感帯を形成することについても撹拌トルクの
場合と同じである。又、撹拌トルク、カツタトル
クが値TK2、TC2以下に減少すると信号ΔTK、
ΔTCの値が負となり、作泥材注入流量を減少させ
るが、この場合の動作は、さきに説明した作泥材
注入流量を増加させる場合の動作に準じるので、
その説明は省略する。
このように、加算器３３からは補正された作泥
材注入流量信号QCが出力され、これが作泥材注
入装置の目標値に応じた信号になる。信号QCは
注入流量制御演算器３４に入力され、注入流量制
御演算器３４ではこの信号QCと流量検出器１６
で検出された作泥材注入ポンプ１５の実際の流量
に応じた信号QFとの差が演算され、その偏差を
０とするような原動機３５の回転数が制御され
る。即ち、偏差が正であれば、原動機３５のその
回転数を増加する方向に制御され、偏差が負であ
れば、その回転数を減少する方向に制御される。
これに伴なつて、作泥材注入ポンプの回転数も増
減し、適当な作泥材注入流量Ｑを吐出する。
材注入流量信号QCが出力され、これが作泥材注
入装置の目標値に応じた信号になる。信号QCは
注入流量制御演算器３４に入力され、注入流量制
御演算器３４ではこの信号QCと流量検出器１６
で検出された作泥材注入ポンプ１５の実際の流量
に応じた信号QFとの差が演算され、その偏差を
０とするような原動機３５の回転数が制御され
る。即ち、偏差が正であれば、原動機３５のその
回転数を増加する方向に制御され、偏差が負であ
れば、その回転数を減少する方向に制御される。
これに伴なつて、作泥材注入ポンプの回転数も増
減し、適当な作泥材注入流量Ｑを吐出する。
なお、上記説明では、掘進中の土質が砂を多く
含む土質に急変して場合の例について説明した
が、逆に、土質が粘性の大きい粘土質に変化した
場合には、各効果係数設定器に設定する補正係数
k1、k2を負の所定値に設定し、作泥材の注入量を
減少させればよい。又、各関数発生器に不感帯を
設ける構成としたが、不感帯を設ける代りに関数
発生器の出力に時間的な遅れをもたせるようにし
てもよい。勿論、不感帯および時間遅れ機構の両
方を設けることもできる。
含む土質に急変して場合の例について説明した
が、逆に、土質が粘性の大きい粘土質に変化した
場合には、各効果係数設定器に設定する補正係数
k1、k2を負の所定値に設定し、作泥材の注入量を
減少させればよい。又、各関数発生器に不感帯を
設ける構成としたが、不感帯を設ける代りに関数
発生器の出力に時間的な遅れをもたせるようにし
てもよい。勿論、不感帯および時間遅れ機構の両
方を設けることもできる。
このように、本実施例では、掘進速度を検出
し、これに掘進断面積を乗じて掘削土量を算出
し、この掘削土量に対して予め設定された割合を
乗じて作泥材注入流量を得、これに応じた信号で
作泥材注入ポンプを駆動制御するようにしたの
で、掘進速度が変化してもこの変化に自動的に即
応し、常に適正な注入流量で作泥材の注入を行な
うことができる。しかも、これに加え、撹拌トル
クおよびカツタトルクに基づいて、注入流量を補
正するようにしたので、土質の変化にも直ちに対
応することができ、これにより撹拌トルク、カツ
タトルクの異常な上昇を防止することができ、
又、不必要な注入を防止して作泥材を節約するこ
とができる。そして、この場合、撹拌トルク、カ
ツタトルクに対して所定の不感帯を設けたので、
注入流量が絶えず変動するのを防止することがで
きる。さらに、自動的な注入流量の制御により、
運転員の労力は大巾に軽減される。以下のことか
ら、本実施例の作泥材注入制御装置はシールド掘
進機の順調かつ効率的な掘進作業の実施に大きく
貢献することができる。
し、これに掘進断面積を乗じて掘削土量を算出
し、この掘削土量に対して予め設定された割合を
乗じて作泥材注入流量を得、これに応じた信号で
作泥材注入ポンプを駆動制御するようにしたの
で、掘進速度が変化してもこの変化に自動的に即
応し、常に適正な注入流量で作泥材の注入を行な
うことができる。しかも、これに加え、撹拌トル
クおよびカツタトルクに基づいて、注入流量を補
正するようにしたので、土質の変化にも直ちに対
応することができ、これにより撹拌トルク、カツ
タトルクの異常な上昇を防止することができ、
又、不必要な注入を防止して作泥材を節約するこ
とができる。そして、この場合、撹拌トルク、カ
ツタトルクに対して所定の不感帯を設けたので、
注入流量が絶えず変動するのを防止することがで
きる。さらに、自動的な注入流量の制御により、
運転員の労力は大巾に軽減される。以下のことか
ら、本実施例の作泥材注入制御装置はシールド掘
進機の順調かつ効率的な掘進作業の実施に大きく
貢献することができる。
なお、上記実施例の説明では、掘削土量を得る
ために、掘進速度検出器、掘進断面積設定器およ
び乗算器を用いたが、通常、シールド掘進機によ
る掘進断面積は一定であるので、掘進断面積設定
器および乗算器は必ずしも必要ではなく、掘進速
度検出器の出力信号に、予め定めておいた断面積
に相当する係数を含めて考えておき、この掘進速
度検出器の出力信号をそのまま掘削土量として用
いることもできる。又、トルク値により補正を行
なう場合は、撹拌トルクおよびカツタトルクのい
ずれか一方のみを用いて行なうこともできる。さ
らに又、上記実施例で示した制御装置はマイクロ
コンピユータ等を用いて構成することができる。
又、作泥材注入ポンプの駆動制御は、作泥材注入
ポンプの回転数制御に限ることはなく、斜板の傾
転量を制御することも可能であり、間欠運転によ
る制御も可能である。
ために、掘進速度検出器、掘進断面積設定器およ
び乗算器を用いたが、通常、シールド掘進機によ
る掘進断面積は一定であるので、掘進断面積設定
器および乗算器は必ずしも必要ではなく、掘進速
度検出器の出力信号に、予め定めておいた断面積
に相当する係数を含めて考えておき、この掘進速
度検出器の出力信号をそのまま掘削土量として用
いることもできる。又、トルク値により補正を行
なう場合は、撹拌トルクおよびカツタトルクのい
ずれか一方のみを用いて行なうこともできる。さ
らに又、上記実施例で示した制御装置はマイクロ
コンピユータ等を用いて構成することができる。
又、作泥材注入ポンプの駆動制御は、作泥材注入
ポンプの回転数制御に限ることはなく、斜板の傾
転量を制御することも可能であり、間欠運転によ
る制御も可能である。
以上述べたように、本発明では、シールド掘進
機の掘削土量を算出し、この掘削土量に対して所
定の割合の作泥材注入量を演算し、一方、撹拌ト
ルク又はカツタトルクあるいはそれら両者を検出
し、その検出値に基づいて前記作泥材注入量を補
正し、この補正された値に応じた信号により作泥
材注入装置を駆動制御するようにしたので、掘進
速度の如何にかかわらず、自動的に常に適正な注
入量で作泥材の注入を行なうことができ、又土質
の変化にも直ちに対応することができ、かつ、運
転員の労力を大巾に軽減することができ、ひいて
は、シールド掘進機の順調かつ効率的な掘進作業
の実施に貢献することができる。
機の掘削土量を算出し、この掘削土量に対して所
定の割合の作泥材注入量を演算し、一方、撹拌ト
ルク又はカツタトルクあるいはそれら両者を検出
し、その検出値に基づいて前記作泥材注入量を補
正し、この補正された値に応じた信号により作泥
材注入装置を駆動制御するようにしたので、掘進
速度の如何にかかわらず、自動的に常に適正な注
入量で作泥材の注入を行なうことができ、又土質
の変化にも直ちに対応することができ、かつ、運
転員の労力を大巾に軽減することができ、ひいて
は、シールド掘進機の順調かつ効率的な掘進作業
の実施に貢献することができる。
第１図は従来の作泥材注入制御装置のブロツク
図、第２図は本発明の実施例に係る作泥材注入制
御装置を備えたシールド掘進機の概略構成図、第
３図は本発明の実施例に係る作泥材注入制御装置
のブロツク図である。 １……シールド掘進機、１０……掘進速度検出
器、１１……撹拌トルク検出器、１２……カツタ
トルク検出器、１４……作泥材タンク、１５……
作泥材注入ポンプ、１６……流量検出器、１７…
…作泥材注入制御盤、２１……掘進断面積設定
器、２２，２４，２８，３２……乗算器、２３…
…注入係数設定器、２５，２９……関数発生器、
２６，３０……基準トルク設定器、２７，３１…
…効果係数設定器、３３……加算器、３４……注
入流量制御演算器、３５……原動機。
図、第２図は本発明の実施例に係る作泥材注入制
御装置を備えたシールド掘進機の概略構成図、第
３図は本発明の実施例に係る作泥材注入制御装置
のブロツク図である。 １……シールド掘進機、１０……掘進速度検出
器、１１……撹拌トルク検出器、１２……カツタ
トルク検出器、１４……作泥材タンク、１５……
作泥材注入ポンプ、１６……流量検出器、１７…
…作泥材注入制御盤、２１……掘進断面積設定
器、２２，２４，２８，３２……乗算器、２３…
…注入係数設定器、２５，２９……関数発生器、
２６，３０……基準トルク設定器、２７，３１…
…効果係数設定器、３３……加算器、３４……注
入流量制御演算器、３５……原動機。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 土砂に作泥材を注入する作泥材注入装置を備
えたシールド掘進機において、このシールド掘進
機の掘削土量を検出する掘削土量検出手段と、こ
の掘削土量検出手段で検出された値に対する作泥
材注入量を決定する注入量演算手段と、前記シー
ルド掘進機の掘削土砂撹拌装置の撹拌トルクおよ
び前記シールド掘進機の回転カツタのカツタトル
クのうちの少なくとも１つに基づいて前記掘削土
量検出手段および前記注入量演算手段により得ら
れた作泥材注入量を補正する補正手段と、この補
正手段から出力される値に基づいて前記作泥材注
入装置を駆動する駆動手段とを設けたことを特徴
とするシールド掘進機の作泥材注入制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記掘削土
量検出手段は、前記シールド掘進機の掘進速度を
検出する速度検生装置と、前記シールド掘進機の
掘進断面積を設定する断面積設定器と、前記速度
検出装置で検出された値と前記断面積設定器で設
定された値を乗算する乗算器とで構成されている
ことを特徴とするシールド掘進機の作泥材注入制
御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記掘削土
量検出手段は、前記シールド掘進機の掘進速度に
比例した値を出力する速度検出装置で構成されて
いることを特徴とするシールド掘進機の作泥材注
入制御装置。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記注入量
演算手段は、掘削土量に対する作泥材注入係数を
選定する注入係数設定器と、前記掘削土量検出手
段で検出された値と前記注入係数設定器に設定さ
れた値を乗算する乗算器とで構成されていること
を特徴とするシールド掘進機の作泥材注入制御装
置。 ５ 特許請求の範囲第１項において、前記補正手
段は、前記シールド掘進機の掘削土砂撹拌装置の
撹拌トルクを検出する撹拌トルク検出装置および
前記シールド掘進機の回転カツタのカツタトルク
を検出するカツタトルク検出装置のうちの少なく
とも１つと、これら検出装置にそれぞれ接続され
これら検出装置で検出された値が予め定められた
不感帯外の値であるときにこの値に応じた補正値
を出力する関数発生器と、前記作泥材注入量に前
記関数発生器の出力に比例する値を加算する加算
器とで構成されることを特徴とるすシールド掘進
機の作泥材注入制御装置。 ６ 特許請求の範囲第１項において、前記補正手
段は、前記シールド掘進機の掘削土砂撹拌装置の
撹拌トルクを検出する撹拌トルク検出装置および
前記シールド掘進機の回転カツタのカツタトルク
を検出するカツタトルク検出装置のうちの少なく
とも１つと、これら検出装置にそれぞれ接続され
これらの検出装置で検出された値に応じて補正値
を出力する関数発生器と、これら関数発生器にそ
れぞれ接続され当該関数発生器の出力を遅延させ
る遅延手段と、前記作泥材注入量にこの遅延手段
の出力に比例する値を加算する加算器とで構成さ
れることを特徴とするシールド掘進機の作泥材注
入制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22541483A JPS60119894A (ja) | 1983-12-01 | 1983-12-01 | シ−ルド掘進機の作泥材注入制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22541483A JPS60119894A (ja) | 1983-12-01 | 1983-12-01 | シ−ルド掘進機の作泥材注入制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60119894A JPS60119894A (ja) | 1985-06-27 |
| JPH0243875B2 true JPH0243875B2 (ja) | 1990-10-01 |
Family
ID=16828993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22541483A Granted JPS60119894A (ja) | 1983-12-01 | 1983-12-01 | シ−ルド掘進機の作泥材注入制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60119894A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996395A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-02 | 株式会社 青木建設 | シ−ルド掘削工法 |
-
1983
- 1983-12-01 JP JP22541483A patent/JPS60119894A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996395A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-02 | 株式会社 青木建設 | シ−ルド掘削工法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60119894A (ja) | 1985-06-27 |
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