JPH0363396A - 多連シールド掘進機のカッタ同期運転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の回転カッタをほぼ同一平面内に配置し
た多連シールド掘進機において、各々の回転カッタをモ
ータと減速機からなる電動駆動装置により独立に駆動し
、カッタ同士の干渉が発生しない許容偏差角以内で同期
回転させるためのカッタ同期運転装置に関する。

〔従来の技術〕

複数の回転カッタを、カッタ中心間距離が各々の回転カ
ッタの掘削半径より大きく、直径より小であるようにほ
ぼ同一平面内に配置し、各々の回転カッタを独立に駆動
して複数の回転カッタによる同時掘削を行う多連シール
ド掘進機においては、第３図および第４図に示すように
各々の回転カッタを、カッタ同士の干渉が発生しない許
容偏差角以内で同期して回転させる必要がある。

上記課題を解決するため、本出願人が先に出願した特願
昭６３−４９７７４号の発明では、主たる回転カッタを
駆動するモータの速度制御手段と従たる回転カッタを駆
動するモータの速度制御手段に対して同じ大きさの速度
指令信号を入力するとともに、主たる回転カッタと従た
る回転カッタの偏差角に対応した大きさと極性の信号を
速度指令信号に加え合される偏差角補正信号として従た
る回転カッタを駆動するモータの速度制御手段に入力し
、速度設定値と速度検出値の差および偏差角検出値が共
に零となるように各々のモータの速度制御を行っている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように基準となる側の回転カッタを主。

これに追従する側の回転カッタを従として、カッタ同士
の同期運転を行う場合、何らかの外的要因や装置の故障
により主、従の回転カッタが同期状態から大きく逸脱し
たときは、そのまま同期運転を開始するよりも、片方の
回転カッタを単独することにより一旦同期状態をとって
から同期運転を開始した方が、偏差角の振れが少なく、
安定した制御ができる。しかし、単に片方の回転カッタ
を設定速度で運転しようとするときは、偏差角のメータ
表示からその正、負を判断し、さらに主、従いずれの回
転カッタであるかにより、それぞれどちらの方向に回転
させなければならないかを判断する必要がある。これら
の判断は、実際上オペレータにとってかなり煩しく、ま
た間違いやすい。

さらに、カッタ同士の同期制御を行う上で次のような問
題がある。

２軸の同期制御を行うために、シンクロ装置を用いて２
軸の偏差角に対応する大きさと極性の信号を取り出し、
これを偏差角補正信号として利用する場合にあっては、
シンクロ装置の構成要素であるシンクロ発信機とシンク
ロ制御変圧機の取付軸を制御対象たる軸よりも増速する
のが一般的であるにれは、第５図に示すように、制御範
囲におけるシンクロ装置の出力特性を良くしたい（出力
の変化量を大きくとりたい）からであって、目標制御精
度を上げれば上げるほど、シンクロ装置の増速比は大き
くなる傾向にある。ところで、多連シールド掘進機にお
ける回転カッタとして、第４図に示すような十字形のカ
ッタを用いた場合には、カッタ同士の非干渉偏差角（θ
重、θ２）が最小で±５°位であるが、カッタ２−１と
２−２の相対的な位置関係により最大では±２０°位ま
で干渉しないときがある。また、第３図に示すようなＸ
字形のカッタを用いた場合には、カッタ２−１が図示位
置にあるとき、カッタ２−２は全く干渉することなく回
転可能である。このため、次のような不具合が発生する
。

すなわち、第５図からか分るように、増速したシンクロ
装置からの偏差角信号は、偏差角が±１８０゜ 電＊＊　（増速比を１６．２倍とした図示例では１１．
１°）を超えると、その極性が反転して同期制御に必要
な信号の極性とは反対になるので、偏差角補正信号とし
ての機能を果せなくなり、したがって制御不能となって
しまう。このことから、増速したシンクロ装置からの偏
差角信号を用いて同期制御を行う場合には、通常の制御
範囲内で同期運転している間は問題ないが、万−外力等
によりカッタ同士の偏差角が偏差角信号の極性反転点を
超えてしまうと、以後の同期運転が不能になるばかりで
なく、偏差角信号の極性から偏差角の正、負を判別でき
なくなるため、片方のカッタの単独運転により同期合せ
をすることもできなくなる。

本発明は、上記問題点を解決し、カッタ同士が同期状態
から大きく逸脱して同期運転が不能となった場合でも、
片方のカッタの単独運転による同期合せが容易に行える
多連シールド掘進機のカッタ同期運転装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、速度指令信号の極
性の正、負により各々の回転カッタを駆動するモータを
正逆回転させるモータ制御回路と、速度指令信号の極性
を決定する正逆転指令スイッチと、各々の回転カッタに
対する速度指令信号の入切を行う単独運転指令スイッチ
と、各々のカッタ軸に増速機を介して連結されたシンク
ロ発信機およびシンクロ制御変圧機を含み、カッタ同士
の偏差角に対応した信号ΔθＩを出力する第１の偏差角
検出手段と、そのオン時に前記偏差角信号Δθ１を前記
速度指令信号に加え合される偏差角補正信号として同期
運転される回転カッタのうち一方のモータ制御回路に入
力する第１の偏差角補正信号入切スイッチと、そのオン
時に前記偏差角信号Δθ１を逆変換器により極性反転し
た上で前記速度指令信号に加え合される偏差角補正信号
として同期運転される回転カッタのうち他方のモータ制
御回路に入力する第２の偏差角補正信号入切スイッチと
、各々のカッタ軸に回転比ｌ：１で連結されたシンクロ
発信機およびシンクロ制御変圧機を含み、カッタ同士の
偏差角に対応した信号Δθ２を出力する第２の偏差角検
出手段と、前記偏差角信号Δθ２の値の大きさおよび極
性を判別する信号判別手段と、前記第１の偏差角検出手
段８００ の増速比をｅとし、士□の範囲内に設定された任意の偏
差角でのΔθ２の値をαとするとき、同期合せのため単
独運転しようとする回転カッタの指定と前記信号判別手
段の判別出力に基づき、Δθ２の値がα値を超えている
場合は前記正逆転指令スイッチおよび単独運転指令スイ
ッチを選択的にオンにして、Δθ２の値がα値以内にな
るまで指定の回転カッタを設定速度で単独運転させ、Δ
θ２の値がα値以内にある場合は前記第１．第２の偏差
角補正信号入切スイッチを選択的にオンにして、指定の
回転カッタを前記偏差角補正信号により単独運転させる
命令処理手段とを備えたことを特徴とする。

【作用〕

第２の偏差角検出手段は、そのシンクロ発信機およびシ
ンクロ制御変圧機が各々のカッタ軸に回転比ｌ：１で連
結されているため、その偏差角信号Δθ２は、第５図に
示すように、偏差角Ｏｏと±１８０°に零点を持ち、途
中で極性反転することばない。

よって、この第２の偏差角検出手段を粗シンクロ系とし
て、またそのシンクロ発信機とシンクロ制御変圧機が各
々のカッタ軸に増速機を介して連結された第１の偏差角
検出手段を精シンクロ系として用い、粗シンクロ系の偏
差角信号Δθ２の値の大きさおよび極性を信号判別手段
で判別して、その判別出力と同期合せのため単独運転し
ようとする回転カッタの指定に基づく命令処理手段から
の制御命令により、Δθ２の値がα値（精シンク任意の
偏差角でのΔθ２の値）を超えている場合は、正逆転指
令スイッチおよび単独運転指令スイッチを選択的にオン
にし、Δθ２の値がα値以内になるまで指定の回転カッ
タを設定速度で単独運転して粗同期合せを行い、Δθ２
の値がα値以内になったら、第１．第２の偏差角補正信
号入切スイッチを選択的にオンにし、精シンクロ系の偏
差角信号Δθ１に基づく偏差角補正信号により指定の回
転カッタを単独運転して、より高精度の同期合せを行う
ようにすれば、通常は精シンクロ系の偏差角信号Δθ］
による回転カッタの同期運転を行いながら、万一、外力
等によりカッタ同士が同期状態から大きく逸脱して、同
期運転が不能となった場合でも、−旦同期状態をとって
から同期運転を開始させることができる。

この片側カッタを単独運転することによる同期合せ時に
は、Δθ２の値がα値を超えている場合は、Δθ２の極
性により命令処理手段が正逆転指令スイッチのどちらを
オンにするかを判断し、またΔθ２の値がα値以内にあ
る場合は、入力される偏差角補正信号の極性によりモー
タ制御回路が自動的に回転方向を判別してくれるので、
オペレータは単独運転しようとする回転カッタを指定す
るだけでよく、そのカッタをどちらの方向に回転させた
らよいかを判断する必要がない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

第２図および第３図は本発明を適用した２連シ一ルド掘
進機の全体構造図である。外形がめがね形をしたシール
ド本体１の前面には、２基の回転カッタ２−１．２−２
が同一平面内に配置され、カッタ中心間距離は各々の回
転カッタの掘削半径より大きく、直径よりは小さく設定
されている。

本実施例は、中心軸の両側各６０’の範囲にのみ外周掘
削部を持つＸ字形の回転カッタを用い、カッタ同士の位
相角を９０°とした例である。

回転カッタ２−１は、隔壁３の後方機内に設置された後
記するモータ４−１．４−２．４−３と減速機５−１．
５−２．５−３からなる電動駆動装置により、また、回
転カッタ２−２は、同じく後記するモータ４−４．４−
５．４−６と減速機５−４．５−５．５−６からなる電
動駆動装置により、それぞれ独立に駆動されるようにな
っている。また、隔壁３の後方機内には排土用スクリュ
ーコンベア６、シールドジヤツキ７、エレクタ８などが
設置されていて、回転カッタ２−１．２−２により切羽
掘削と、エレクタ８で組み立てられたセグメント９を反
力受とするシールドジヤツキ７の推進力によってトンネ
ルの掘進を行う。

第３図は１回転カッタ２−１の回転方向を右回り、回転
カッタ２−２の回転方向を左回りとした場合、回転カッ
タ２−１のある回転位置（実線で示す）からカッタ同士
が干渉しない限界位置（２点鎖線で示す）までの偏差角
を±θ貫で示したもので、各々の回転カッタが１回転す
る間の各回転位置で求めた上記偏差角±θｌの最小値に
ある程度の余裕を見込んでカッタ同士の許容偏差角（±
θ）を決定する。したがって、この許容偏差角以内で２
基の回転カッタを同期回転させれば、カッタ同士の干渉
は発生しない。

第４図は十字形の回転カッタを用い、カッタ同士の位相
角を４５°とした別の例を示すが、この場合も、各々の
回転カッタ２−１．２−２が１回転する間の各回転位置
での非干渉偏差角θ１．θ２の最小値からカッタ同士の
許容偏差角（±θ）を決定し、この許容偏差角以内で２
基の回転カッタを同期回転させればよい。

第１図は本発明によるカッタ同期運転装置の一実施例の
システム構成図で、本図を用いてシステムの概要を説明
する０本図は、モータ群４−１゜４−２．４−３が減速
機５−１．５−２．５−３゜ビニオン１０−１．１０−
２．１０−３を介して回転カッタ２−１の中心軸（Ｌ軸
）に結合され、モータ群４−３．４−４．４−６が減速
機５−４．５−５．５−６、ピニオン１０−４．１０−
５．１０−６を介して回転カッタ２−２の中心軸（Ｒ軸
）に結合されていることを示す。

以下の説明では、回転カッタ２−１を駆動するモータ群
の中の１台４−１を親モータ、他の２台４−２．４−３
をこの親モータに従属する子モータとし、同様に回転カ
ッタ２−２を駆動するモータ群の中の１台４−４を親モ
ータ、他の２台４−５．４−６をこの親モータに従属す
る子モータとする。

本実施例では、カッタ駆動用モータとして３相かご形誘
動電動機（Ｉ　Ｍ）を使用し、すべてのモータを同一極
数、同一定格としている。

モータ制御回路は、親モータ４−１．４−４の速度制御
を行う制御回路１１−１．１１−４と子モータ４−２．
４−３．４−５．４−６のトルク制御を行う制御回路１
１−２．１１−３．１１−５．１１−６から戒っている
。

以下、各モータの制御に動的制御性能の優れたベクトル
制御を用いた場合について述べる。

制御回路１１−１　、１１−４には、速度設定器１２か
ら同一の速度指令が与えられる。ＲＡはカッタ軸の正転
（Ｌ軸左回転、Ｒ軸心回転を正転と仮定する）を指令す
るスイッチ、ＲＢはカッタ軸の逆転（Ｌ軸心回転、Ｒ軸
左回転を逆転と仮定する）を指令するスイッチであり、
スイッチＲＡオン時には、速度指令が正の信号として入
力され、スイッチＲＢオン時には、速度指令が逆変換器
２５−１により極性反転された負の信号として入力され
る。

ＲＬはＬ軸の単独運転を指令するスイッチ、ＲＲはＲ軸
の単独運転を指令するスイッチであり、モータ制御回路
１１−１　、１１−４の各々に対する速度指令信号の入
切を行う、スイッチＲＬとＲＲは、Ｌ、Ｒ両軸の同期運
転時には両方共オンにされ、いずれか片軸の単独運転時
には選択的にオンにされる。

制御回路１１−工は、親モータ４−１に連結された速度
発電機（ＰＧ）１３−１の出力をＦ−Ｖ変換器１４−１
で速度に比例した電圧に変換し、この信号（速度検出値
）と前記速度指令信号（速度設定値）との偏差をとって
速度調節器（ＡＳＲ）１５−１に入力する。そして、前
記Ｆ−Ｖ変換器１４−１の出力を回転角周波数を表わす
パラメータとし、前記速度調節器１５−１の出力をトル
ク電流設定値として、これと磁束設定部１６−１からの
磁化電流設定値とを公知のベクトル演算部１７−１でベ
クトル合或し、２相−３相変換して一次電流設定値とす
る。この−次電流設定値と電流検出部１８−１で得られ
た一次電流検出値との偏差を電流調節器（ＡＣＲ）１９
−１に入力し、電流調節器１９−１の出力をＰＷＭ変調
器２０−１でパルス幅制御信号としてインバータ２２−
１に加え、整流器２１−１の直流出力を可変周波・可変
電圧の交流に変換して親モータ４−１に供給することに
より、親モータ４−１の速度制御を行う。また、この制
御回路１１−１は、入力された速度指令信号の極性によ
り回転方向を判別して３相交流の相回転を切り換え、親
モータ４−１を正逆転させる機能を有している。

制御回路１１−４も上記制御回路１１−１と同様の構成
要素から成っており、親モータ４−４の速度制御および
正逆転制御を行う。

また、上記制御回路１１−１．１１−４には、それぞれ
電流検出器１８−１．１８−４で得られた親モータ４−
１．４−４の電流検出値からトルク電流成分を求めるた
めの３相−２相変換器２３−１　、２３−４と座標変換
器（ＶＤ）２４−１．２４−４が設けられており、求め
られたトルク電流成分に相当する信号（直流量）は、そ
れぞれ子モータ４−２．４−３および４−５．４−６に
対するトルク指令として制御回路１１−２．１１−３お
よび１１−５．１１−６に与えられる。

本実施例では、Ｌ軸、Ｒ軸の各子モータのトルク制御も
ベクトル制御で行っている。制御回路１１−２．１１−
３おまよび１１−５．１１−６の構成は、前記制御回路
１１−１．１１−４からのトルク電流成分に相当する信
号をトルク指令（トルク電流設定値）としている点以外
は制御回路１１−１．１１−４と同一であり、各子モー
タに連結された速度発電機（ＰＧ）　１３−２．１３−
３および１３−５　、１３−６の出力から得た回転角周
波数をパラメータとして、与えられたトルク電流設定値
と磁化電流設定値とをベクトル合威し、２相−３相変換
して一次電流設定値とすることにより、各子モータに流
れる一次電流中のトルク電流成分がトルク電流設定値と
一致し、子モータ１１−２　、１１−３および１１−５
　。

１１−６の発生トルクがそれぞれ親モータ１１−１　。

１１−４の発生トルクと同一になるようにトルク制御を
行う、制御回路１１−２　、１１−３および１１−５　
。

１１−６も、トルク指令信号の極性に応じて各モータを
正逆転させる機能を有している。

以上述べたモータ制御回路の構成は一例であって、これ
に限定されるものではない。

次に、本発明の核心であるＬ軸、Ｒ軸の同期制御につい
て説明する。

第１図において、２６−１は公知のシンクロ発信機２７
−１　、シンクロ制御変圧機２８−１および信号変換器
２９−１から成る第１の偏差角検出手段（精シンクロ系
）である、検出精度を上げるため、シンクロ発信機２７
−１は増速機３０−１を介してＬ軸に連結され、シンク
ロ制御変圧機２８−１は同じく増速機３０−２を介して
Ｒ軸に連結されている。普通のようにシンクロ発信機２
７−１の回転子を交流入力で付勢し、発信機固定子巻線
をシンクロ制御変圧機２８−１の固定子巻線と相互接続
し、変圧機回転子より出力を取り出す、この出力信号を
信号変換器２９−１で検波して交流入力周波数の搬送波
を除去し、さらにオフセット調整により、同期時の出力
が士○Ｖになるようにしている。

２６−２はシンクロ発信機２７−２．シンクロ制御変圧
機２８−２および信号変換器２９−２から成る第２の偏
差角検出手段（粗シンクロ系）であり、各部の構成およ
び機能は第１の偏差角検出手段２６−１と同様であるが
、０°から±１８０°までの偏差角を検出するため、シ
ンクロ発信機２７−２はＬ軸に、またシンクロ制御変圧
機２８−２はＲ軸に、それぞれ増速機を介することなく
回転比１：１で連結されている。

第５図はり、Ｒ両軸の偏差角と各シンクロ系の出力（偏
差角信号）の関係を、増速した側（例として増速比を１
６．２倍とした場合）と増速しない側とで偏差角（横軸
）の目盛を変えて示した図で、偏差角の正側（正転時に
Ｒ軸がＬ軸に対する基準位置より進んだ状態）では出力
の極性が負となり、偏差角の負側（正転時にＲ軸がＬ軸
に対する基準位置より遅れた状態）では出力の極性が正
となるように、各シンクロ系の零点が設定されている。

本図に示されるように、増速した精シンクロ系例では±
１１．１°）を超えると極性反転し、同期制御が不能と
なるが、増速しない粗シンクロ系の偏差角信号Δθ２は
、偏差角が００から±１８０°に至るまで同じ極性で、
極性反転はない。

本発明では、精シンクロ系の偏差角信号Δθｌを同期運
転時および同期合せ時の偏差角補正信号として用いるた
め、第１図に示すように、第１の偏差角補正信号入切ス
イッチＲＣおよび第２の偏差角補正信号入切スイッチＲ
Ｄを設け、スイッチＲＣオン時には、偏差角信号Δθ１
をそのままＲ軸側のモータ制御回路１１−４に偏差角補
正信号として入力し、スイッチＲＤオン時には、偏差角
信号Δθ！を逆変換器２５−２により極性反転した上で
Ｌ軸側のモータ制御回路１１−１に偏差角補正信号とし
て入力するようにしている。

一方、粗シンクロ系の偏差角信号Δθ２は信号判別手段
３１でその値の大きさおよび極性を判別され、それぞれ
の判別出力（“１”Ｏ”の２値信号）３２−１．３２−
２は後記する命令処理手段３３に入力される。偏差角信
号Δθ２の値の大きさの判別は、精シンクロ系の増速比
をｅとするとき、でカッタ同士の最小非干渉角よりも大
きい任意の偏差角でのΔθ２の値αを基準にとり、これ
との比較によって行う。

第６図は片軸単独運転による同期合せ時の運転モードと
偏差角信号Δθ２の値の大きさおよび極性とスイッチＲ
Ａ、ＲＢ、ＲＣ，ＲＤ、ＲＬ、ＲＲのオン、オフ状態の
関係を図表で示したものである。具体的には、第７図に
示すように、論理判断回路とマトリクス回路の組合せ、
あるいはそれと同等の機能を持つシーケンサなどの命令
処理手段３３を用い、運転モード、すなわちＬ軸単独運
転による同期合せか片軸単独運転による同期合せかを選
択する入力信号３４−１　、３４＝　２と、偏差角信号
Δθ２の値の大きさおよび極性を判別する前記信号判別
手段３１からの入力信号３２−１　、３２−２に対応し
て、スイッチＲＡ、ＲＢ、ＲＣ，ＲＤ、ＲＬ、ＲＲの各
々をオン、オフ駆動する電磁コイルへの制御信号を出力
させることにより、第６図の機能を実現することができ
る。

たとえば、Ｌ軸単独運転による同期合せをオペレータが
選択した場合、Δθ２の値の大きさが１Δθｚｌ＞α、
極性が正（負）であれば、スイッチＲＢ　（ＲＡ）とＲ
Ｌがオンになるため、Ｌ軸側モータ制御回路１１−１に
逆（正）転を指令する負（正）の信号が速度指令信号と
して入力される。この場合、Δθ２の極性が正（負）で
あることは、Ｒ軸が基準位置より遅れ（進み）側にある
ことを意味するから、Ｌ軸側モータ制御回路１１−１は
Ｌ軸を設定速度で逆（正）転させることによって同期状
態に近付けるように働く。その結果、１Δθ２１≦αに
なると、これに対応する制御命令によりスイッチＲｅ（
ＲＡ）とＲＬがオフになり、スイッチＲＤがオンになる
ため、速度指令信号の入力がない状態で、偏差角補正信
号（−Δθ−がスイッチＲＤを介してＬ軸側モータ制御
回路１１−１に入力される。

この場合、偏差角補正信号（−Δθ１）の極性は負（正
）であるから、Ｌ軸側モータ制御回路１１−１は、この
偏差角補正信号（−Δθ−を速度指令信号として受は取
り、偏差角が零になるまでＬ軸を逆（正）転させ、Δθ
ｉの値が零になったところで同期合せが完了する。

また、Ｒ軸単独運転による同期合わせをオペレータが選
択した場合、Δθ２の値の大きさが１Δθ２１〉α、極
性が正（負）であれば、スイッチＲＡ（ＲＢ）とＲＲが
オンになるため、Ｒ軸側モータ制御回路１１−４に正（
逆）転を指令する正（負）の信号が速度指令信号として
入力される。この場合も、Δθ２の極性が正（負）であ
ることは、Ｒ軸が基準位置より遅れ（進み）側にあるこ
とを意味するから、Ｒ軸側モータ制御回路１１−４はＲ
軸を設定速度で正（逆）転させることによって同期状態
に近付けるように働く。その結果、１Δθ２１≦αにな
ると、それに対応する制御命令によりスイッチＲＡ（Ｒ
Ｂ）とＲＲがオフになり、スイッチＲｅがオンになるた
め、速度指令信号の入力がない状態で、偏差角補正信号
（ΔθＩ）がスイッチＲｅを介してＲ軸側モータ制御回
路１１−４に入力される。

この場合、偏差角補正信号（Δθりの極性は正（負）で
あるから、Ｒ軸側モータ制御回路１１−４は、この偏差
角補正信号（Δθｌ）を速度指令信号として受は取り、
偏差角が零になるまでＲ軸を正（逆）転させ、ΔθＩの
値が零になったところで同期合せが完了する。

上記説明はいずれも１Δθ２１〉αの状態から同期合せ
をする例であるが、１Δθ２１≦αの状態からの同期合
せもできることは言うまでもない。

次に、Ｌ、Ｒ両軸の同期運転時の動作について概略説明
する。

第８図は同期運転時の運転モードとスイッチＲＡ、ＲＢ
、ＲＣ，ＲＤ、ＲＬ、ＲＲのオン、オフ状態の関係を示
したもので、これはマトリクス回路などの命令処理手段
を用い、運転モードを選択する入力信号に対応して各ス
イッチをオン、オフ動作させる制御信号を出力させるこ
とで容易に実現できる。

同期運転時には、Ｌ軸とＲ軸のいずれを主とするかによ
り、スイッチＲｅとＲＤが選択的にオンにされ、従とな
る側のモータ制御回路に偏差角補正信号が入力される。

たとえば、Ｌ軸を主とする同期正（逆）転では、Ｒ軸側
モータ制御回路１１−４にスイッチＲｅを介して偏差角
補正信号（ΔθＩ）が入力され、スイッチＲＡ（ＲＢ）
とＲＲを介して入力される速度指令信号に加え合される
。よって、Ｒ軸側モータ制御回路１１−４は、Ｒ軸が基
準位置より遅れるとＲ軸を増速させ、基準位置より進む
とＲ軸を減速させてＬ軸に追従させるように働く。

また、Ｒ軸を主とする同期正（逆）転では、Ｌ軸側モー
タ制御回路１１−１にスイッチＲＤを介して偏差角補正
信号（−ΔθＩ）が入力され、スイッチＲＡ　（ＲＢ　
）とＲＬを介して入力される速度指令信号に加え合され
る。よって、Ｌ軸側モータ制御回路１１−１は、Ｒ軸が
基準位置より遅れるとＬ軸を減速させ、基準位置より進
むとＬ軸を増速させてＲ軸に追従させるように働く。

以上により、Ｌ軸とＲ軸の負荷の軽重に応じていずれを
主とする同期運転も可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、外力等により精シンクロ系の動作範囲
を超えてカッタ同士が同期状態から大きく逸脱した場合
でも、粗シンクロ系の出力の極性により偏差角の正、負
を判別して片方のカッタを設定速度で単独運転すること
により粗同期合せを行い、偏差角が精シンクロ系の動作
範囲内に入ってからは精シンクロ系の出力により片方の
カッタを単独運転することによって、より高精度の同期
合せを行うことができるので、（ｉ）カッタ同士が同期
状態から逸脱したまま制御不能な状態に立ち至ってしま
うことを防止できる。（五）−旦同期状態をとってから
同期運転を開始させることで。

同期運転での偏差角の振れが少なく、制御を安定化でき
る。（用）精シンクロ系の増速比を上げて通常の同期運
転時の制御精度を高めることができる。（〜）同期合せ
時にカッタをどちらの方向に回転させたらよいかの判別
を自動的に行わせることができるため、オペレータの煩
わしさが解消されるとともに、操作の間違いによって起
こるカッタ同士の干渉および干渉による破損を防止でき
る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカッタ同期運転装置の一実施例の
システム構成図、第２図は本発明を適用した２連シ一ル
ド掘進機の縦断面図、第３図は第２図のＡ矢視図、第４
図は回転カッタの他の例を示す正面図、第５図は第１図
の実施例におけるカッタ同士の偏差角と偏差角信号の関
係を示す線図、第６図は同期合せ時の運転モードと偏差
角信号Δθ２の値の大きさおよび極性、スイッチＲＡ。 ＲＢ、ＲＣ，ＲＤ、ＲＬ、ＲＲのオン、オフ状態の関係
を示す図表、第７図は第６図の機能を実現するための命
令処理手段のブロック図、第８図は同期運転時の運転モ
ードとスイッチＲＡ、ＲＢ。 ＲＣ，ＲＤ、ＲＬ、ＲＲのオン、オフ状態の関係を示す
図表である。 ２−１．２−２・・・回転カッタ、４−１〜４−６・・
・カッタ駆動モータ、５−１〜５−６・・・減速機、１
１−１〜１１−６・・・モータ制御回路、１２・・・速
度設定器、２５−１　、２５−２・・・逆変換器、２６
−１・・・第１の偏差角検出手段（精シンクロ系）、２
６−２・・・第２の偏差角検出手段（精シンクロ系）、
２７−１　、２７−２・・・シンクロ発信機、２８−１
．２８−２・・・シンクロ制御変圧機、３０−１　、３
０−２・・・増速機、３１・・・信号判別手段、３２−
１．３２−２・・・判別出力、３３・・・命令処理手段
、３４−１　、３４−２・・・運転モード選択入力、Ｒ
Ａ・・・正転指令スイッチ、ＲＢ・・・逆転指令スイッ
チ、ＲＣ・・・第１の偏差角補正信号入切スイッチ、Ｒ
Ｄ・・・第２の偏差角補正信号入切スイッチ、ＲＬ。 ＲＲ・・・単独運転指令スイッチ。 第 ２ 図 第 図 友回り 一一一一一−−−　モＨのす 第 図 第 図 第 ア 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の回転カッタを、カッタ中心間距離が各々の回
   転カッタの掘削半径より大きく、直径より小であるよう
   にほぼ同一平面内に配置し、各々の回転カッタをモータ
   と減速機から成る電動駆動装置により独立に駆動する多
   連シールド掘進機において、速度指令信号の極性の正、
   負により各々の回転カッタを駆動するモータを正逆回転
   させるモータ制御回路と、速度指令信号の極性を決定す
   る正逆転指令スイッチと、各々の回転カッタに対する速
   度指令信号の入切を行う単独運転指令スイッチと、各々
   のカッタ軸に増速機を介して連結されたシンクロ発信機
   及びシンクロ制御変圧機を含み、カッタ同士の偏差角に
   対応した信号Δθ＿１を出力する第１の偏差角検出手段
   と、そのオン時に前記偏差角信号 Δθ＿１を前記速度指令信号に加え合される偏差角補正
   信号として同期運転される回転カッタのうち一方のモー
   タ制御回路に入力する第１の偏差角補正信号入切スイッ
   チと、そのオン時に前記偏差角信号Δθ＿１を逆変換器
   により極性反転した上で前記速度指令信号に加え合され
   る偏差角補正信号として同期運転される回転カッタのう
   ち他方のモータ制御回路に入力する第２の偏差角補正信
   号入切スイッチと、各々のカッタ軸に回転比１：１で連
   結されたシンクロ発信機およびシンクロ制御変圧機を含
   み、カッタ同士の偏差角に対応した信号Δθ＿２を出力
   する第２の偏差角検出手段と、前記偏差角信号Δθ＿２
   の値の大きさおよび極性を判別する信号判別手段と、前
   記第１の偏差角検出手段の増速比をｅとし、±１８０゜
   ／ｅの範囲内に設定された任意の偏差角でのΔθ＿２の
   値をαとするとき、同期合せのため単独運転しようとす
   る回転カッタの指定と前記信号判別手段の判別出力に基
   づき、Δθ＿２の値がα値を超えている場合は前記正逆
   転指令スイッチおよび単独運転指令スイッチを選択的に
   オンにして、Δθ＿２の値がα値以内になるまで指定の
   回転カッタを設定速度で単独運転させ、Δθ＿２の値が
   α値以内にある場合は前記第１、第２の偏差角補正信号
   入切スイッチを選択的にオンにして、指定の回転カッタ
   を前記偏差角補正信号により単独運転させる命令処理手
   段とを備えたことを特徴とする多連シールド掘進機のカ
   ッタ同期運転装置。