JPH0653696U - シールド掘進機のカッタビット摩耗検知装置 - Google Patents
シールド掘進機のカッタビット摩耗検知装置Info
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- JPH0653696U JPH0653696U JP091594U JP9159492U JPH0653696U JP H0653696 U JPH0653696 U JP H0653696U JP 091594 U JP091594 U JP 091594U JP 9159492 U JP9159492 U JP 9159492U JP H0653696 U JPH0653696 U JP H0653696U
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 摩耗検知センサのセンサヘッドを小型に形成
することにより、カッタビット内に容易に埋設できるよ
うにする。 【構成】 シールド本体1の前部に回転自在に設けられ
たカッタヘッド3の前面に、切羽を掘削する多数のカッ
タビット4を設けたシールド掘進機において、上記カッ
タビット4の複数個に、1つ以上のセンサ挿入孔4cを
形成して、これらセンサ挿入孔4cに、単線よりなる光
ファイバ6bをU字状に折返してケーシング6c内に収
容することにより形成したセンサヘッド6aを挿入した
もので、単線の光ファイバ6bを使用することにより小
径なファイバ挿入孔4cに容易にセンサヘッド6aが挿
入できると共に、反射板を使用しないので、光の減衰に
よる受光量の減少を小さくできるため、検出精度も向上
する。
することにより、カッタビット内に容易に埋設できるよ
うにする。 【構成】 シールド本体1の前部に回転自在に設けられ
たカッタヘッド3の前面に、切羽を掘削する多数のカッ
タビット4を設けたシールド掘進機において、上記カッ
タビット4の複数個に、1つ以上のセンサ挿入孔4cを
形成して、これらセンサ挿入孔4cに、単線よりなる光
ファイバ6bをU字状に折返してケーシング6c内に収
容することにより形成したセンサヘッド6aを挿入した
もので、単線の光ファイバ6bを使用することにより小
径なファイバ挿入孔4cに容易にセンサヘッド6aが挿
入できると共に、反射板を使用しないので、光の減衰に
よる受光量の減少を小さくできるため、検出精度も向上
する。
Description
【0001】
この考案はカッタヘッドに設けられたカッタビットの摩耗を検出するシールド 掘進機のカッタビット摩耗検知装置に関する。
【0002】
従来トンネルを掘削するシールド掘進機は、シールド本体の前部にカッタヘッ ドが回転自在に設けられていて、このカッタヘッドの前面に、放射方向に切羽を 掘削する多数のカッタビットが取付けられている。 上記のようなシールド掘進機では、砂礫層や砂質層などを掘削した場合、カッ タビットが早期に摩耗する。 このため従来では、掘削しようとする土質に対して、掘削前に経験式よりカッ タビットの交換時期を推定し、掘削中に交換時期になったら、シールド本体の内 側から摩耗したカッタビットを新しいものに交換している。 しかしこの方法では、実際に掘削している土質が想定時の土質と異なるような 場合、推定した交換時期と実際の交換時期に誤差が発生するなどの不具合がある 。 かかる不具合を改善するものとして、光ファイバを使用してカッタビットの摩 耗状態を検出できるようにした摩耗検知装置が実開昭60−151996号公報 で提案されている。
【0003】 しかし上記従来の摩耗検知装置はカッタビットの摩耗によって光ファイバが断 線したときの信号遮断による検知方式となっていて、複数本の光ファイバをU字 経路状に折返して、その折返し部の先端をカッタビット内に形成した孔に挿入す る構造となっており、光ファイバの折返し部での折損を防止するため、光ファイ バの曲げ半径を大きくする必要がある。 このため光ファイバの折返し部を挿入する孔の径が大きくなって、カッタビッ ト自体の強度が低下し、掘削中カッタビットが破損しやすい不具合がある。 また挿入できる光ファイバの数にも制限を受けるため、チップの取付けられた シャンクの摩耗は検出できないなどの不具合もあった。 かかる不具合を改善するため、光ファイバの先端に反射板を設けて、この反射 板により光を反射させるようにしたカッタビットの摩耗検知装置も提案されてい る。
【0004】
しかし光ファイバの先端に反射板を設けたセンサヘッドでは、光が空中を伝播 する際の減衰により受光量S1 が、光ファイバをU字状に折返したセンサヘッド に比べて図11に示すように大幅に減少する不具合があった。 なお図11においてイが光ファイバをU字形に折返したセンサヘッドの受光量 、ロが反射板を設けたセンサヘッドの受光量、S2 は反射板を設けたセンサヘッ ドが摩耗した場合の受光量の変化を示す。 またカッタビットが磨耗すると、切羽内の土砂水の乱反射により土砂水の色や 成分により受光量が変化する。 ずなわち図11に示すように土砂水の色が白い程受光量は増し、黒くなると受 光量は減少し、土砂水成分に石英や粘性土が多い程受光量は増し、少なくなると 受光量は減少する。 この考案は上記従来の不具合を改善するためになされたもので、カッタビット 内への埋め込みが容易で、かつチップやシャンクの摩耗を精度よく検知できるシ ールド掘進機のカッタビット摩耗検知装置を提供することを目的とするものであ る。
【0005】
この考案は上記目的を達成するために、シールド本体の前部に回転自在に設け られたカッタヘッドの前面に、切羽を掘削する多数のカッタビットを設けたシー ルド掘進機において、上記カッタビットの複数個に、1つ以上のセンサ挿入孔を 形成して、これらセンサ挿入孔に、単線の光ファイバをU字状に折返してケーシ ング内に収容することにより形成したセンサヘッドを挿入したものである。
【0006】 上記構成により光ファイバの先端に反射板を設けたセンサヘッドのように受光 量の減衰がないため、検出精度が向上すると共に、小径なセンサ挿入孔にも容易 にセンサヘッドを挿入することができる。
【0007】
この考案の一実施例を図面を参照して詳述する。 図1はシールド掘進機の正面図、図2は同断面図で、これら図において1はシ ールド本体を示す。 上記シールド本体1の前部には、カッタヘッドモータ2により回転されるカッ タヘッド3が設けられていると共に、カッタヘッド3の前面には、カッタヘッド 3の回転に伴い切羽を掘削する多数のカッタビット4が着脱自在に取付けられて いる。
【0008】 上記カッタビット4は図3に示すように、シャンク4aと、このシャンク4a の先端に固着された超硬チップ4bよりなり、シャンク4a部分がカッタヘッド 3に設けられたホルダ3aに挿入されて固着具5により固定されていると共に、 これらカッタビット4のうち、例えば半径方向の3個ないし5個が摩耗検知ビッ トとなっていて、シャンク4a及び超硬チップ4b内に複数路、例えば3路のセ ンサ挿入孔4cが穿設されている。
【0009】 これらセンサ挿入孔4cのうち、両側に位置するセンサ挿入孔4cの先端は図 6に示すようにシャンク4a内に設けられており、中央に設けられたセンサ挿入 孔4cの先端はシャンク4a内を通って図7に示すように超硬チップ4b内に達 している。 そしてこれらセンサ挿入孔4c内に摩耗検知センサ6のセンサヘッド6aが挿 入されている。
【0010】 上記摩耗検知センサ6は単線よりなる光ファイバ6bをU字状に折返したもの で、センサヘッド6aを形成するケーシング6c内に図9に示すように挿入され ていて、U字状折返し部の先端はケーシング6cの端部に達していると共に、ケ ーシング6c内には樹脂6dが充填されていて、ケーシング6cと光ファイバ6 bが一体化されている。
【0011】 上記のようにして構成されたセンサヘッド6aは、シャンク4aの基部側開口 からセンサ挿入孔4cへ圧入されて、エポキシ樹脂などでモールドすることによ り、カッタビット4に対して固定されていると共に、センサヘッド6aより延出 された光ファイバ6bはカッタヘッド3に穿設された導入孔3bよりカッタヘッ ド3内に導入されている。 なお3cは光ファイバ6bの導入部を保護するセンサプロテクタである。
【0012】 一方カッタヘッド3内に導入された光ファイバ6bは、図8に示すようにカッ タヘッド3を回転自在に支承する中心軸3c内を通って中心軸3cの後端に設け られた増幅器8を介して変換器9に接続されている。 そして上記変換器9には電源を有し、かつ可搬自在な摩耗検出装置10がコネ クタ11を介して接続されている。
【0013】 次に作用を説明すると、シールド本体1の推進に伴い、カッタヘッド3の前面 に取付けられた多数のカッタビット4により切羽を掘削するが、長期間掘削して いると、カッタビット4の超硬チップ4bやシャンク4aが摩耗する。 カッタビット4の摩耗を検知するに当っては、カッタヘッド3を停止させた状 態で摩耗検出装置10を中心軸3c後端の変換器9に接続して次のように行う。
【0014】 すなわちカッタビット4が余り摩耗していない場合は、光ファイバ6bの一端 より入射された光がセンサヘッド6a内の折返し部に達して、そのまま光ファイ バ6bの他端側より摩耗検出装置10へ送り返されるため、入射光量と出射光量 とはほぼ等しいが、超硬チップ4bの先端が図10のδ1まで摩耗すると、超硬 チップ4b内に埋め込まれたセンサヘッド6aの先端も超硬チップ4bとともに 摩耗されて、超硬チップ4b内のセンサヘッド6aからの出射光量が減少する。
【0015】 その後さらに摩耗が進んで、図10のδ2に達すると、シャンク4a内に埋め 込まれたセンサヘッド6aも摩耗して、このセンサヘッド6aからの出射光量も 減少する。 これを摩耗検出装置10で検出して、カッタビット4の摩耗が図10に示す交 換限界に達したところで、カッタビット4の交換を行うもので、実際のカッタビ ット4の摩耗に合せてカッタビット4の交換が行えるようになる。
【0016】 なおセンサヘッド6aに単線の光ファイバ6bを使用するに当って、許容曲げ 半径の小さくとれるアクリル系樹脂(PMMA樹脂)をポリエチレンで被覆した 単芯光ファイバを採用した。 またU字状折返し部の最大外径を、単芯光ファイバの被覆を含めた外径の2. 5倍以下とし、曲率が変らないよう折返し部を樹脂で固定している。 これによってセンサヘッド6aの外径をφ6.4程度に小径化することができ る。
【0017】
この考案は以上詳述したように、単線の光ファイバをU字状に折返してセンサ ヘッドを形成し、このセンサヘッドをカッタビット内に形成したセンサ挿入孔へ 挿入するようにしたことから、従来の複数本の光ファイバを挿入するものに比べ てカッタビット内に小径なセンサ挿入孔を穿設すればよいことから、カッタビッ トの強度が低下して掘削中に破損するなどの不具合が解消できると共に、カッタ ビット内に複数の摩耗検知センサを埋め込むことができるため、カッタビットの 摩耗を段階的に検出することができ、これによってカッタビットの交換時期を適 切に判定できるようになる。 またセンサヘッドに反射板を使用しないため、センサヘッドが摩耗しても、反 射板を使用したセンサヘッドのように泥水や掘削土砂による光の拡散や乱反射の 影響を受けることが少ないため、ノイズレベル比(S/N)を大きくとることが でき、これによって誤動作が少なくなるため装置の信頼性も向上する。
【図1】この考案の一実施例になるシールド掘進機の正
面図である。
面図である。
【図2】図1のX−X線に沿う断面図である。
【図3】この考案の一実施例になるカッタチップの正面
図である。
図である。
【図4】図3のY−Y線に沿う断面図である。
【図5】図4のZ方向からの矢視図である。
【図6】図5のA−A線に沿う断面図である。
【図7】図5のB−B線に沿う断面図である。
【図8】この考案の一実施例になる摩耗検知装置の構成
図である。
図である。
【図9】この考案の一実施例になる摩耗検知装置に使用
する摩耗検知センサの詳細図である。
する摩耗検知センサの詳細図である。
【図10】この考案の一実施例になる摩耗検知装置の作
用説明図である。
用説明図である。
【図11】この考案の一実施例になる摩耗検知装置と従
来の摩耗検知装置の受光量の差を示す説明図である。
来の摩耗検知装置の受光量の差を示す説明図である。
1 シールド本体 3 カッタヘッド 4 カッタビット 4c センサ挿入孔 6a センサヘッド 6b 光ファイバ 6c ケーシング
Claims (2)
- 【請求項1】 シールド本体1の前部に回転自在に設け
られたカッタヘッド3の前面に、切羽を掘削する多数の
カッタビット4を設けたシールド掘進機において、上記
カッタビット4の複数個に、1つ以上のセンサ挿入孔4
cを形成して、これらセンサ挿入孔4cに、単線よりな
る光ファイバをU字状に折返してケーシング内に収容す
ることにより形成したセンサヘッドを挿入してなるシー
ルド掘進機のカッタビット摩耗検知装置。 - 【請求項2】 光ファイバ6bに、許容曲げ半径の小さ
くとれるアクリル系樹脂ファイバをポリエチレンで被覆
した単芯光ファイバを使用してなる請求項1記載のカッ
タビット摩耗検知装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP091594U JPH0653696U (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | シールド掘進機のカッタビット摩耗検知装置 |
US08/120,725 US5438860A (en) | 1992-12-18 | 1993-09-13 | Cutter bit abrasive detecting device of shield machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP091594U JPH0653696U (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | シールド掘進機のカッタビット摩耗検知装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0653696U true JPH0653696U (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=14030885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP091594U Pending JPH0653696U (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | シールド掘進機のカッタビット摩耗検知装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5438860A (ja) |
JP (1) | JPH0653696U (ja) |
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