JPH07119551B2 - 掘削式地中掘進機の運転支援装置 - Google Patents
掘削式地中掘進機の運転支援装置Info
- Publication number
- JPH07119551B2 JPH07119551B2 JP2184098A JP18409890A JPH07119551B2 JP H07119551 B2 JPH07119551 B2 JP H07119551B2 JP 2184098 A JP2184098 A JP 2184098A JP 18409890 A JP18409890 A JP 18409890A JP H07119551 B2 JPH07119551 B2 JP H07119551B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutter
- excavation
- amount
- sensor
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 title claims description 20
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
- E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes
- E21B7/068—Deflecting the direction of boreholes drilled by a down-hole drilling motor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/02—Determining slope or direction
- E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B2200/00—Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
- E21B2200/22—Fuzzy logic, artificial intelligence, neural networks or the like
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カッタドラムにて地中を掘削する掘削式地中
掘進機の運転支援装置に関するものである。
掘進機の運転支援装置に関するものである。
従来、小口径管地中掘削機を掘進式地中掘進機の方向制
御及びカッタドラムのトルク制御はオペレータの勘と経
験に頼っていた。
御及びカッタドラムのトルク制御はオペレータの勘と経
験に頼っていた。
第26図は従来の上記掘進機の制御方法を示すもので、掘
進機の推進作業サイクルの「後部推進ジャッキ縮め」と
「後部推進ピン入れ」の間に、センサ群にて掘削ヘッド
部での垂直及び水平方向の偏差、ピッチング角、ヨーイ
ング角を検出し、この検出データをもとにオペレータが
判断して揺動量を決定し、その値をカッタドラムを揺動
制御している。
進機の推進作業サイクルの「後部推進ジャッキ縮め」と
「後部推進ピン入れ」の間に、センサ群にて掘削ヘッド
部での垂直及び水平方向の偏差、ピッチング角、ヨーイ
ング角を検出し、この検出データをもとにオペレータが
判断して揺動量を決定し、その値をカッタドラムを揺動
制御している。
またこのとき、カッタドラムの回転アクチュエータの油
圧を常に監視して後部推進ジャッキを推進する際にカッ
タドラムを制御操作するようになっている。
圧を常に監視して後部推進ジャッキを推進する際にカッ
タドラムを制御操作するようになっている。
上記従来の制御方法では、上記したように、オペレータ
の勘と経験に頼っているため、オペレータの技量でトン
ネル施工精度が左右されてしまうという問題があった。
の勘と経験に頼っているため、オペレータの技量でトン
ネル施工精度が左右されてしまうという問題があった。
本発明は上記のことにかんがみてなされたもので、熟練
者でないオペレータでも熟練者なみの施工を行なうこと
ができると共にオペレータの負担を軽減できる掘削式地
中掘進機の運転支援装置を提供することを目的とするも
のである。
者でないオペレータでも熟練者なみの施工を行なうこと
ができると共にオペレータの負担を軽減できる掘削式地
中掘進機の運転支援装置を提供することを目的とするも
のである。
上記目的を達成するために、本発明に係る掘削式地中掘
進機の運転支援装置は方向制御用アクチュエータ及び掘
削カッタを備え、かつ先端部に施工計画線に対する位置
のずれ量や傾きのずれ量及び方向制御用アクチュエータ
の操作量を計測するセンサ類とカッタトルク油圧用セン
サを備え、さらに掘削カッタを駆動する油圧モータを制
御する流量調整弁を有する掘削式地中掘進機において、
上記センサ類とカッタトルク油圧用センサからの出力信
号を取込む自動計測部と、上記信号をファジイ制御の入
力値として調整する自動調整部と、この調整されたセン
サ類からの入力値からファジイ制御により次回の方向制
御用アクチュエータの最適揺動量を出力する揺動量支援
システム部と、調整されたカッタトルク油圧用センサか
らの入力値からファジイ制御により掘削カッタトルクの
制御操作内容を出力するカッタトルク支援システム部
と、この両システム部の出力を表示する表示出力装置と
から構成されている。
進機の運転支援装置は方向制御用アクチュエータ及び掘
削カッタを備え、かつ先端部に施工計画線に対する位置
のずれ量や傾きのずれ量及び方向制御用アクチュエータ
の操作量を計測するセンサ類とカッタトルク油圧用セン
サを備え、さらに掘削カッタを駆動する油圧モータを制
御する流量調整弁を有する掘削式地中掘進機において、
上記センサ類とカッタトルク油圧用センサからの出力信
号を取込む自動計測部と、上記信号をファジイ制御の入
力値として調整する自動調整部と、この調整されたセン
サ類からの入力値からファジイ制御により次回の方向制
御用アクチュエータの最適揺動量を出力する揺動量支援
システム部と、調整されたカッタトルク油圧用センサか
らの入力値からファジイ制御により掘削カッタトルクの
制御操作内容を出力するカッタトルク支援システム部
と、この両システム部の出力を表示する表示出力装置と
から構成されている。
掘削式掘進機の一連の推進作業において、掘削カッタの
次回の揺動量を今までの施工内容を考慮して決定すると
きに、揺動量支援システム部にて上記次回の掘削カッタ
の揺動量が算出され、その結果が表示出力装置に表示さ
れる。また掘削カッタを回転させての掘進中に、カッタ
トルク支援システム部にて最適なカッタトルク制御創始
内容が算出され、その結果が表示出力装置に表示され
る。オペレータはこの表示を見て運転操作する。
次回の揺動量を今までの施工内容を考慮して決定すると
きに、揺動量支援システム部にて上記次回の掘削カッタ
の揺動量が算出され、その結果が表示出力装置に表示さ
れる。また掘削カッタを回転させての掘進中に、カッタ
トルク支援システム部にて最適なカッタトルク制御創始
内容が算出され、その結果が表示出力装置に表示され
る。オペレータはこの表示を見て運転操作する。
本発明の実施例を第１図から第25図に基づいて説明す
る。
る。
第３図は掘削式地中掘進機の掘進状態を示すもので、図
中１は先端部にカッタドラム２を装備した掘削パイロッ
トヘッドであり、３はこの掘削パイロットヘッド１の後
部に接続されるパイロット管、４はこのパイロット管２
に接続され、かつ後部推進台５上に支持されたパイロッ
ト管推進アダプタである。また６はレーザトランシット
であり、これからのレーザ光７はレーザターゲット８に
投射され、これにより掘削パイロットヘッド１の姿勢が
検出されるようになっている。
中１は先端部にカッタドラム２を装備した掘削パイロッ
トヘッドであり、３はこの掘削パイロットヘッド１の後
部に接続されるパイロット管、４はこのパイロット管２
に接続され、かつ後部推進台５上に支持されたパイロッ
ト管推進アダプタである。また６はレーザトランシット
であり、これからのレーザ光７はレーザターゲット８に
投射され、これにより掘削パイロットヘッド１の姿勢が
検出されるようになっている。
第４図は上記掘削パイロットヘッド１の概略的な構成を
示すもので、カッタドラム２は油圧モータ９にて回転駆
動されるようになっており、またこのカッタドラム２は
揺動自在に支持されていて、これを揺動アクチュエータ
10にて揺動するようになっている。11はこれの揺動量を
検出する揺動操作量センサである。
示すもので、カッタドラム２は油圧モータ９にて回転駆
動されるようになっており、またこのカッタドラム２は
揺動自在に支持されていて、これを揺動アクチュエータ
10にて揺動するようになっている。11はこれの揺動量を
検出する揺動操作量センサである。
この構成において、後部推進台５にて前方へ押しながら
油圧モータ９を駆動してカッタドラム２を回転駆動する
ことにより掘進される。そしてこのときのステアリング
は揺動アクチュエータ10を作動してカッタドラム２を揺
動することによってなされる。
油圧モータ９を駆動してカッタドラム２を回転駆動する
ことにより掘進される。そしてこのときのステアリング
は揺動アクチュエータ10を作動してカッタドラム２を揺
動することによってなされる。
一方上記掘削パイロットヘッド１の掘進計画線に対する
姿勢、すなわち、第５図、第６図に示すところの垂直、
水平方向の偏差、ピッチング角、ヨーイング角は第３図
に示すレーザトランシット６、レーザターゲット８に付
勢する各センサにて検出され、また揺動アクチュエータ
10の操作量が揺動操作量センサ11にて検出される。
姿勢、すなわち、第５図、第６図に示すところの垂直、
水平方向の偏差、ピッチング角、ヨーイング角は第３図
に示すレーザトランシット６、レーザターゲット８に付
勢する各センサにて検出され、また揺動アクチュエータ
10の操作量が揺動操作量センサ11にて検出される。
第１図は上記掘削式地中掘進機（以下単に掘進機とい
う）を操作するためのブロック図である。
う）を操作するためのブロック図である。
図中12は掘削パイロットヘッド１部に備えられたセンサ
群であり、これには、垂直偏差、水平偏差、ピッチング
角、ヨーイング角及び揺動アクチュエータ10の操作量等
を計測する方向制御用センサ群12aと、カッタドラム２
を駆動する油圧モータ９の圧力であるところのカッタト
ルク油圧を計測するカッタトルク油圧用センサ12bとか
らなっている。
群であり、これには、垂直偏差、水平偏差、ピッチング
角、ヨーイング角及び揺動アクチュエータ10の操作量等
を計測する方向制御用センサ群12aと、カッタドラム２
を駆動する油圧モータ９の圧力であるところのカッタト
ルク油圧を計測するカッタトルク油圧用センサ12bとか
らなっている。
13はコントローラで、これは自動計測部14と自動調整部
15とファジイ制御部16とからなっている。そして自動計
測部14は、上記センサ群12の方向制御用センサ群12aか
らの検出信号を取り込む第１計測部14aとカッタトルク
油圧用センサ12bからの検出信号を取り込む第２計測部1
4bとを有している。また自動調整部15は、自動計測部14
に取り込まれた信号のうち、偏差とピッチング角または
ヨーイング角のデータ、推進用アクチュエータの操作量
と、その１ピッチ推進後のピッチング角またはヨーイン
グ角の変化量のデータをそれぞれ調整して２つの入力値
に変換する第１調整部15aと、カッタトルク油圧をある
時間t1毎にその油圧とその変化量を検知し、２つの入力
値として調整する第２調整部15bとを有している。さら
にファジイ制御部16は、自動調整部15の第１調整部15a
によって調整された２つの入力値の入力によりファジイ
制御を実施し、次回の最適揺動操作量を表示出力装置17
のCRT17aに出力する２入力１出力の揺動量支援システム
部16aと、同様に第２調整部15bからの入力によりファジ
イ推論を実施し、ある時間t2の間、最適なカッタトルク
制御操作内容を表示出力装置17のCRT17aに表示出力する
ための２入力１出力のカッタトルク支援システム部16b
とを有している。
15とファジイ制御部16とからなっている。そして自動計
測部14は、上記センサ群12の方向制御用センサ群12aか
らの検出信号を取り込む第１計測部14aとカッタトルク
油圧用センサ12bからの検出信号を取り込む第２計測部1
4bとを有している。また自動調整部15は、自動計測部14
に取り込まれた信号のうち、偏差とピッチング角または
ヨーイング角のデータ、推進用アクチュエータの操作量
と、その１ピッチ推進後のピッチング角またはヨーイン
グ角の変化量のデータをそれぞれ調整して２つの入力値
に変換する第１調整部15aと、カッタトルク油圧をある
時間t1毎にその油圧とその変化量を検知し、２つの入力
値として調整する第２調整部15bとを有している。さら
にファジイ制御部16は、自動調整部15の第１調整部15a
によって調整された２つの入力値の入力によりファジイ
制御を実施し、次回の最適揺動操作量を表示出力装置17
のCRT17aに出力する２入力１出力の揺動量支援システム
部16aと、同様に第２調整部15bからの入力によりファジ
イ推論を実施し、ある時間t2の間、最適なカッタトルク
制御操作内容を表示出力装置17のCRT17aに表示出力する
ための２入力１出力のカッタトルク支援システム部16b
とを有している。
次にカッタドラムの揺動量支援システム（ステアリング
についての作用を説明する。
についての作用を説明する。
上記センサ群12の方向制御用センサ12aにより、第５図
の垂直方向において、ピッチング角及び垂直方向の偏差
を計測する。同様に第６図の水平方向において、ヨーイ
ング角及び水平方向の偏差を計測する。
の垂直方向において、ピッチング角及び垂直方向の偏差
を計測する。同様に第６図の水平方向において、ヨーイ
ング角及び水平方向の偏差を計測する。
第２図はファジイ制御部16の揺動支援システム部16aの
作用を示すフローチャートであり、この第２図と上記第
１図に示すブロック図にて揺動支援システム部16aの作
用を説明する。なおこの実施例では垂直方向の姿勢制御
について説明する。
作用を示すフローチャートであり、この第２図と上記第
１図に示すブロック図にて揺動支援システム部16aの作
用を説明する。なおこの実施例では垂直方向の姿勢制御
について説明する。
センサ群12の方向制御用センサ群12aにて、ピッチング
角θpn（％）、偏差Hn（mm）、前回の揺動操作量Yn
（度）前回の揺動前のピッチング角θpn-1（％）が検出
されて、これらがコントローラ13の自動計測部14の第１
計測部14aへ入力される。
角θpn（％）、偏差Hn（mm）、前回の揺動操作量Yn
（度）前回の揺動前のピッチング角θpn-1（％）が検出
されて、これらがコントローラ13の自動計測部14の第１
計測部14aへ入力される。
ついでこの計測値は自動調整部15の第１調整部15aに入
力され、この第１調整部15aでは、ピッチング角θpnと
偏差Hnの計測値とで修正ピッチング角θｓ＝θpn＋α・
Hn（αは定数）を、また揺動操作量Ynとピッチング角の
変化量△θｐ＝θpn−θpn-1とでステアリング感度Ｔ＝
△θp/Ynをそれぞれ調節してこの２つの入力値に変換す
る。
力され、この第１調整部15aでは、ピッチング角θpnと
偏差Hnの計測値とで修正ピッチング角θｓ＝θpn＋α・
Hn（αは定数）を、また揺動操作量Ynとピッチング角の
変化量△θｐ＝θpn−θpn-1とでステアリング感度Ｔ＝
△θp/Ynをそれぞれ調節してこの２つの入力値に変換す
る。
この２つの入力値θs,Tはファジィ制御部16の揺動量支
援システム部16aに入力され、ここでのファジィ制御に
より、熟練オペレータの操作方法が織込まれて１つの出
力値として出力され、この出力値が揺動アクチュエータ
10の次回の操作量Yn+1とする。
援システム部16aに入力され、ここでのファジィ制御に
より、熟練オペレータの操作方法が織込まれて１つの出
力値として出力され、この出力値が揺動アクチュエータ
10の次回の操作量Yn+1とする。
そしてこの操作量Yn+1が表示出力装置17のC.R.T17aに表
示される。
示される。
一般に、掘進機を計画線に沿って推進させるためには、
掘進機の傾きを計画線と平行になるようにあわせる必要
がある。しかしこのとき、偏差も縮める必要があるた
め、その分傾きを計画線と平行な角度からずらす必要が
ある。これを示したのが上記修正ピッチング角θｓであ
る。
掘進機の傾きを計画線と平行になるようにあわせる必要
がある。しかしこのとき、偏差も縮める必要があるた
め、その分傾きを計画線と平行な角度からずらす必要が
ある。これを示したのが上記修正ピッチング角θｓであ
る。
また、ステアリングの効き具合い、つまりステアリング
感度は土質によって左右され、これは揺動操作による傾
きの変化量を押えることで判断できる。これはステアリ
ング感度Ｔ＝△θp/Ynで示される。
感度は土質によって左右され、これは揺動操作による傾
きの変化量を押えることで判断できる。これはステアリ
ング感度Ｔ＝△θp/Ynで示される。
以上の修正ピッチング角θｓとステアリング感度Ｔによ
り次回の揺動操作量Yn+1がファジィ制御にて決定され
る。
り次回の揺動操作量Yn+1がファジィ制御にて決定され
る。
上記の決定を具体的にファジィ制御の応用により表わし
たのが第７図から第９図である。
たのが第７図から第９図である。
第７図は修正ピッチング角θｓのメンバシップ関数、第
８図はステアリング感度Ｔのメンバシップ関数、第９図
は次回揺動操作量Yn+1のメンバシップ関数をそれぞれ示
し、また第１表はそれぞれのファジィ制御ルールを示
す。
８図はステアリング感度Ｔのメンバシップ関数、第９図
は次回揺動操作量Yn+1のメンバシップ関数をそれぞれ示
し、また第１表はそれぞれのファジィ制御ルールを示
す。
そしてこのファジィ制御ルールは IF θＳ＝α AND Ｔ＝β THEN Yn+1＝γ …（１） で表わされる。ここでα、β、γはメンバシップ関数を
示す。
示す。
次に一例として、θｓ＝−0.25（％）、Ｔ＝0.50（％／
度）のときの次回揺動操作量Yn+1の演算方法について述
べる。
度）のときの次回揺動操作量Yn+1の演算方法について述
べる。
第１表から使用される制御ルールは、 IF θｓ＝NM AND T＝ML THEN Yn+1＝PM IF θｓ＝NM AND T＝LA THEN Yn+1＝ZO IF θｓ＝ZO AND T＝ML THEN Yn+1＝ZO IF θｓ＝ZO AND T＝LA THEN Yn+1＝ZO の４式が成り立つ。
これをファジィ推論のmin−max法で表わし、最終出力を
重心法で求めると、 Yn+1＝0.5（度） と決定された。
重心法で求めると、 Yn+1＝0.5（度） と決定された。
すなわち、上記４つの式のうちの１番目の式は第10図
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すようになり、θ
ｓは0.5、Ｔは0.67で、これの小さい方をとる（min）こ
とにより、Yn+1は0.5となる。
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すようになり、θ
ｓは0.5、Ｔは0.67で、これの小さい方をとる（min）こ
とにより、Yn+1は0.5となる。
２番目の式は第11図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すよう
になり、θｓは0.5、Ｔは0.33で、従ってYn+1は0.33と
なる。
になり、θｓは0.5、Ｔは0.33で、従ってYn+1は0.33と
なる。
３番目の式は第12図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すよう
になり、θｓは0.5、Ｔは0.67で、従って、Yn+1は0.5と
なる。
になり、θｓは0.5、Ｔは0.67で、従って、Yn+1は0.5と
なる。
４番目の式は第13図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すよう
になり、θｓは0.5、Ｔは0.33で、Yn+1は0.33となる。
になり、θｓは0.5、Ｔは0.33で、Yn+1は0.33となる。
以上４つのYn+1のmaxをとり、重心法によりYn+1の最終
出力を第14図で求めると Yn+1＝0.5（度） となる。
出力を第14図で求めると Yn+1＝0.5（度） となる。
また上記ステアリング感度の求め方も、上記の揺動操作
量及びその傾きの変化量のみの関係式 Ｔ＝Δθpn/Yn のほかに、 のようにセンサからの計測値より次回のアクチュエータ
の操作量を求めることができる。
量及びその傾きの変化量のみの関係式 Ｔ＝Δθpn/Yn のほかに、 のようにセンサからの計測値より次回のアクチュエータ
の操作量を求めることができる。
上記実施例では垂直方向について説明したが、水平方向
においても、偏差を垂直を水平に、ピッチング角をヨー
イング角に変えることで同様に求めることができる。
においても、偏差を垂直を水平に、ピッチング角をヨー
イング角に変えることで同様に求めることができる。
また、第３図、第４図ではパイロットヘッド１を圧密タ
イプを図示したが、掘削タイプでも同様なアクチュエー
タ及びセンサを備えていれば問題なくこの方法を適用で
きる。
イプを図示したが、掘削タイプでも同様なアクチュエー
タ及びセンサを備えていれば問題なくこの方法を適用で
きる。
次にカッタトルク支援システム部16bについての作用を
第15図に示すフローチャートと第１図に示すブロック図
にて説明する。
第15図に示すフローチャートと第１図に示すブロック図
にて説明する。
センサ群12のカッタトルク油圧用センサ12bにて、その
時点で油圧CPt（kg/cm2）、油圧の変化量△CPt（kg/c
m2）が検出去される。なお△CPt＝CPt−CPt−t1であ
る。そしてこれはコントローラ13の自動計測14の第２計
測部14bへ入力される。
時点で油圧CPt（kg/cm2）、油圧の変化量△CPt（kg/c
m2）が検出去される。なお△CPt＝CPt−CPt−t1であ
る。そしてこれはコントローラ13の自動計測14の第２計
測部14bへ入力される。
ついでこの計測値は自動調整部15の第２調整部15bに入
力され、ここからこの２つの入力値CPt,△CPtがファジ
イ制御部16のカッタトルク支援システム部16bに入力さ
れ、ここでファジイ制御により、熟練オペレータの操作
方法が織込まれて１つの出力値として出力され、この出
力値が油圧モータを制御する流量調整弁のノブの目盛変
化量△Ｚとする。
力され、ここからこの２つの入力値CPt,△CPtがファジ
イ制御部16のカッタトルク支援システム部16bに入力さ
れ、ここでファジイ制御により、熟練オペレータの操作
方法が織込まれて１つの出力値として出力され、この出
力値が油圧モータを制御する流量調整弁のノブの目盛変
化量△Ｚとする。
そしてこの目盛変化量△Ｚが表示出力装置17のC.R.T17a
に表示される。
に表示される。
オペレータはこのC.R.T17aに表示された目盛変化量△Ｚ
に従って流量制御弁の調整ノブの目盛を例えば０〜10に
わたって操作し、流量をアナログ的に調整する。
に従って流量制御弁の調整ノブの目盛を例えば０〜10に
わたって操作し、流量をアナログ的に調整する。
上記表示出力装置17での表示はリアルタイムであるが、
センサからの信号の検出及びそれを表示する際にそれぞ
れ一定の時間を要する。これを示したのが第16図であ
り、図中（１）はセンサ信号がコントローラ13の自動調
整部15第２調整部15bへ送られるまでの時間、（２）は
カッタトルク支援システム部16bでのファジイ制御の計
算時間、（３）は推論結果が表示出力装置に送られるま
での時間である。またt1は上記（１），（２），（３）
の所要時間に表示時間を加えた時間となる。
センサからの信号の検出及びそれを表示する際にそれぞ
れ一定の時間を要する。これを示したのが第16図であ
り、図中（１）はセンサ信号がコントローラ13の自動調
整部15第２調整部15bへ送られるまでの時間、（２）は
カッタトルク支援システム部16bでのファジイ制御の計
算時間、（３）は推論結果が表示出力装置に送られるま
での時間である。またt1は上記（１），（２），（３）
の所要時間に表示時間を加えた時間となる。
上記流量調整弁の調整ノブの目盛変化量△Ｚの決定を具
体的にファジイ制御の応用により表わしたのが第17図か
ら第14図である。
体的にファジイ制御の応用により表わしたのが第17図か
ら第14図である。
第17図は油圧CPtのメンバシップ関数、第18図は油圧の
変化量△CPtのメンバシップ関数、第19図は流量調整弁
の調整ノブの目の目盛変化量△Ｚのメンバシップ関数を
それぞれ示し、また第２表はそれぞれのファジイ制御ル
ールを示す。
変化量△CPtのメンバシップ関数、第19図は流量調整弁
の調整ノブの目の目盛変化量△Ｚのメンバシップ関数を
それぞれ示し、また第２表はそれぞれのファジイ制御ル
ールを示す。
そしてこのファジイ制御ルールは、 IF CPt＝α AND △CPt＝α THEN △Ｚ＝γ ……
（２） で表わされる。ここでα，β，γはメンバシップ関数を
示す。
（２） で表わされる。ここでα，β，γはメンバシップ関数を
示す。
次に一例として、油圧CPt＝20（kg/cm2）、油圧の変化
量△CPt＝7.5（kg/cm2）のときの流量調整弁の調整ノブ
の目盛変化量△Ｚの演算方法について述べる。
量△CPt＝7.5（kg/cm2）のときの流量調整弁の調整ノブ
の目盛変化量△Ｚの演算方法について述べる。
第２表から使用される制御ルールは、 IF CPt＝NB AND △CPt＝ZO THEN OZ＝PB IF CPt＝NB AND △CPt＝PB THEN OZ＝ZO IF CPt＝ZO AND △CPt＝ZO THEN OZ＝ZO IF CPt＝ZO AND △CPt＝PB THEN OZ＝ZO の４式が成り立つ。
これをファジイ推論のmin−max法で表わし、最終出力を
重心法で求めると、 △Ｚ＝0.94（目盛増） と決定された。
重心法で求めると、 △Ｚ＝0.94（目盛増） と決定された。
すなわち、上記４つの式のうちの１番目の式は第20図
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すようになり、CPtは0.5、
△CPtは0.25で、これの小さい方をとる（min）ことによ
り、△Ｚは0.25となる。
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すようになり、CPtは0.5、
△CPtは0.25で、これの小さい方をとる（min）ことによ
り、△Ｚは0.25となる。
２番目の式は第21図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すよう
になり、CPtは0.5、△CPtは0.75で、従って△Ｚは0.5と
なる。
になり、CPtは0.5、△CPtは0.75で、従って△Ｚは0.5と
なる。
３番目の式は第22図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すよう
になり、CPtは0.5、△CPtは0.75、従って△Ｚは0.25と
なる。
になり、CPtは0.5、△CPtは0.75、従って△Ｚは0.25と
なる。
４番目の式は第23図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すよう
になり、CPtは0.5、△CPtは0.75、従って△Ｚは0.5とな
る。
になり、CPtは0.5、△CPtは0.75、従って△Ｚは0.5とな
る。
以上４つの△Ｚのmaxをとり、重心法により△Ｚの最終
出力を第24図で求めると、 △Ｚ＝0.94（目盛増） となる。
出力を第24図で求めると、 △Ｚ＝0.94（目盛増） となる。
上記のようにして運転支援システムにおける揺動量支援
システム部16aにて決定した揺動量と、カッタトルク支
援システム部16bにて決定したカッタトルク制御操作内
容（流量調整弁の調整ノブの調整量）がそれぞれ表示出
力装置17のC.R.T17aに表示されるから、オペレータはこ
れを見ながら、この表示内容に従って操作することによ
り、熟練者なみの操作を行なうことができる。
システム部16aにて決定した揺動量と、カッタトルク支
援システム部16bにて決定したカッタトルク制御操作内
容（流量調整弁の調整ノブの調整量）がそれぞれ表示出
力装置17のC.R.T17aに表示されるから、オペレータはこ
れを見ながら、この表示内容に従って操作することによ
り、熟練者なみの操作を行なうことができる。
第25図は上記運転支援システムによる作業サイクルを示
すもので、カッタドラムの揺動操作時に揺動量支援シス
テム部16aからの出力を表示し、後部推進ジャッキ推進
時（カッタトルク制御操作時）にカッタトルク支援シス
テム部16bからの出力を表示する。なおこの表示は20秒
ごとに行なわれる。
すもので、カッタドラムの揺動操作時に揺動量支援シス
テム部16aからの出力を表示し、後部推進ジャッキ推進
時（カッタトルク制御操作時）にカッタトルク支援シス
テム部16bからの出力を表示する。なおこの表示は20秒
ごとに行なわれる。
また自動計測部14の第１計測部14aへの検出値の取り込
みは後部推進ジャッキ縮め行程の後に行なわれる。
みは後部推進ジャッキ縮め行程の後に行なわれる。
本発明によれば、掘削式地中掘進機による施工におい
て、熟練者でないオペレータでも熟練者なみの施工を行
なうことができる。またオペレータに対する支援事項が
その都度必要に応じて表示出力装置に表示されることに
よりオペレータの負担を軽減することができる。
て、熟練者でないオペレータでも熟練者なみの施工を行
なうことができる。またオペレータに対する支援事項が
その都度必要に応じて表示出力装置に表示されることに
よりオペレータの負担を軽減することができる。
第１図から第25図は本発明の実施例を示すもので、第１
図はブロック図、第２図は揺動量支援システム部の作用
を示すフローチャート、第３図は掘削式地中掘進機の掘
削状態を示す構成説明図、第４図は掘削パイロットヘッ
ドを示す断面図、第５図、第６図は掘削パイロットヘッ
ドの姿勢を示す説明図、第７図、第８図、第９図は揺動
量支援システム部のメンバシップ関数図、第10図
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）から第13図（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）及び第14図は揺動量支援システム部のファジイ推
論による演算方法の説明図、第15図から第24図まではカ
ッタトルク支援システム部の作用を示すもので、第15図
はフローチャート、第16図は表示のタイミングチャー
ト、第17図、第18図、第19図はメンバシップ関数図、第
20図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）から第23図（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）及び第24図はファジイ推論による演算方
法の説明図、第25図は運転支援システムによる推進作業
サイクル図である。第26図は従来の掘進機の推進作業サ
イクル図である。 １は掘削パイロットヘッド、２はカッタドラム、３はパ
イロット管、９は油圧モータ、10は揺動アクチュエー
タ、12はセンサ群、12aは方向制御用センサ群、12bはカ
ッタトルク油圧用センサ、13はコントローラ、14は自動
計測部、15は自動調整部、16はファジイ制御部、16aは
揺動量支援システム部、16bはカッタトルク支援システ
ム部、17は表示出力装置。
図はブロック図、第２図は揺動量支援システム部の作用
を示すフローチャート、第３図は掘削式地中掘進機の掘
削状態を示す構成説明図、第４図は掘削パイロットヘッ
ドを示す断面図、第５図、第６図は掘削パイロットヘッ
ドの姿勢を示す説明図、第７図、第８図、第９図は揺動
量支援システム部のメンバシップ関数図、第10図
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）から第13図（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）及び第14図は揺動量支援システム部のファジイ推
論による演算方法の説明図、第15図から第24図まではカ
ッタトルク支援システム部の作用を示すもので、第15図
はフローチャート、第16図は表示のタイミングチャー
ト、第17図、第18図、第19図はメンバシップ関数図、第
20図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）から第23図（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）及び第24図はファジイ推論による演算方
法の説明図、第25図は運転支援システムによる推進作業
サイクル図である。第26図は従来の掘進機の推進作業サ
イクル図である。 １は掘削パイロットヘッド、２はカッタドラム、３はパ
イロット管、９は油圧モータ、10は揺動アクチュエー
タ、12はセンサ群、12aは方向制御用センサ群、12bはカ
ッタトルク油圧用センサ、13はコントローラ、14は自動
計測部、15は自動調整部、16はファジイ制御部、16aは
揺動量支援システム部、16bはカッタトルク支援システ
ム部、17は表示出力装置。
Claims (1)
- 【請求項１】方向制御用アクチュエータ及び掘削カッタ
を備え、かつ先端部に施工計画線に対する位置のずれ量
や傾きのずれ量及び方向制御用アクチュエータの操作量
を計測するセンサ類とカッタトルク油圧用センサを備
え、さらに掘削カッタを駆動する油圧モータを制御する
流量調整弁を有する掘削式地中掘進機において、上記セ
ンサ類とカッタトルク油圧用センサからの出力信号を取
込む自動計測部と、上記信号をファジイ制御の入力値と
して調整する自動調整部と、この調整されたセンサ類か
らの入力値からファジイ制御により次回の方向制御用ア
クチュエータの最適揺動量を出力する揺動量支援システ
ム部と、調整されたカッタトルク油圧用センサからの入
力値からファジイ制御により掘削カッタトルクの制御操
作内容を出力するカッタトルク支援システム部と、この
両システム部の出力を表示する表示出力装置とからなる
ことを特徴とする掘削式地中掘進機の運転支援装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2184098A JPH07119551B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | 掘削式地中掘進機の運転支援装置 |
| PCT/JP1991/000940 WO1992001140A1 (en) | 1990-07-13 | 1991-07-12 | System for supporting drive of excavating type underground digging machine |
| KR1019930700071A KR970007382B1 (ko) | 1990-07-13 | 1991-07-12 | 굴삭식 지중 굴진기의 운전 지원장치 |
| EP91912478A EP0541804A1 (en) | 1990-07-13 | 1991-07-12 | System for supporting drive of excavating type underground digging machine |
| US07/965,271 US5312163A (en) | 1990-07-13 | 1991-07-12 | System for aiding operation of excavating type underground advancing machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2184098A JPH07119551B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | 掘削式地中掘進機の運転支援装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0473398A JPH0473398A (ja) | 1992-03-09 |
| JPH07119551B2 true JPH07119551B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=16147359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2184098A Expired - Fee Related JPH07119551B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | 掘削式地中掘進機の運転支援装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5312163A (ja) |
| EP (1) | EP0541804A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07119551B2 (ja) |
| KR (1) | KR970007382B1 (ja) |
| WO (1) | WO1992001140A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19941197C2 (de) * | 1998-09-23 | 2003-12-04 | Fraunhofer Ges Forschung | Steuerung für ein Horizontalbohrgerät |
| JP3790058B2 (ja) * | 1999-01-14 | 2006-06-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 油圧ショベルの制御装置 |
| US6386297B1 (en) | 1999-02-24 | 2002-05-14 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for determining potential abrasivity in a wellbore |
| CN101696659B (zh) * | 2003-09-02 | 2014-11-12 | 株式会社小松制作所 | 发动机控制装置 |
| US7258175B2 (en) * | 2004-03-17 | 2007-08-21 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus and program storage device adapted for automatic drill bit selection based on earth properties and wellbore geometry |
| US7546884B2 (en) * | 2004-03-17 | 2009-06-16 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus and program storage device adapted for automatic drill string design based on wellbore geometry and trajectory requirements |
| US8262167B2 (en) * | 2009-08-20 | 2012-09-11 | George Anthony Aulisio | Apparatus and method for mining coal |
| CN102226400B (zh) * | 2011-05-31 | 2012-09-12 | 中铁隧道装备制造有限公司 | 预防土压平衡盾构机因摩阻力过大而卡滞的方法及系统 |
| HUE039651T2 (hu) * | 2015-10-06 | 2019-01-28 | Sandvik Intellectual Property | Forgó vágó berendezés beágyazott követõ egységgel |
| CN111709650B (zh) * | 2020-06-18 | 2023-05-30 | 中铁十一局集团第四工程有限公司 | 一种滨海复杂地层盾构掘进适应性评价方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2416947B2 (de) * | 1974-04-08 | 1977-07-07 | Gebr. Eickhoff, Maschinenfabrik U. Eisengiesserei Mbh, 4630 Bochum | Verfahren zum begrenzen der verstellbewegung eines an einem allseitig schwenkbaren tragarm einer vortriebsmaschine gelagerten loesewerkzeuges auf den aufzufahrenden streckenquerschnitt und einrichtung zur ausuebung dieses verfahrens |
| DE2458514C3 (de) * | 1974-12-11 | 1978-12-07 | Gebr. Eickhoff, Maschinenfabrik U. Eisengiesserei Mbh, 4630 Bochum | Vortriebsmaschine mit einem an einem allseitig schwenkbaren Tragarm gelagerten Lösewerkzeug und Verfahren zu ihrem Betrieb |
| JPS55142897A (en) * | 1979-04-21 | 1980-11-07 | Iseki Kaihatsu Koki | Pipe driver |
| JPS58135298A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-11 | 日立建機株式会社 | 管理設機の方向修正装置 |
| JPS62268494A (ja) * | 1986-05-16 | 1987-11-21 | 株式会社クボタ | 推進工法用掘削機の姿勢修正装置 |
| JPS62282220A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-08 | Takenaka Komuten Co Ltd | 中小口径推進工法における先導管の変位測量装置 |
| JPH0772472B2 (ja) * | 1986-07-31 | 1995-08-02 | 株式会社小松製作所 | 地中掘削機の水平偏差測定装置 |
| JPH0665840B2 (ja) * | 1987-10-05 | 1994-08-24 | 鹿島建設株式会社 | シールド機の自動方向制御方法 |
| JPH0660555B2 (ja) * | 1988-04-14 | 1994-08-10 | 東京電力株式会社 | シールド機のジャッキパターンの選択方法 |
| JPH083316B2 (ja) * | 1988-10-24 | 1996-01-17 | 横河電機株式会社 | 掘進機制御装置 |
| JP2698422B2 (ja) * | 1989-03-24 | 1998-01-19 | 佐藤工業株式会社 | シールド掘進機の姿勢制御方法及び装置 |
| JPH07103781B2 (ja) * | 1990-04-19 | 1995-11-08 | 株式会社小松製作所 | 小口径管地中掘進機の操作方法 |
-
1990
- 1990-07-13 JP JP2184098A patent/JPH07119551B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-07-12 US US07/965,271 patent/US5312163A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-07-12 EP EP91912478A patent/EP0541804A1/en not_active Withdrawn
- 1991-07-12 KR KR1019930700071A patent/KR970007382B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-07-12 WO PCT/JP1991/000940 patent/WO1992001140A1/ja not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0541804A4 (en) | 1993-03-24 |
| JPH0473398A (ja) | 1992-03-09 |
| KR970007382B1 (ko) | 1997-05-08 |
| WO1992001140A1 (en) | 1992-01-23 |
| EP0541804A1 (en) | 1993-05-19 |
| US5312163A (en) | 1994-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10865542B2 (en) | Grading control system using machine linkages | |
| JPH07103781B2 (ja) | 小口径管地中掘進機の操作方法 | |
| JP2623157B2 (ja) | 移動物体の操縦装置 | |
| JPH07119551B2 (ja) | 掘削式地中掘進機の運転支援装置 | |
| JP2520032B2 (ja) | 小口径管用地中掘進機の操作方法 | |
| JP3247464B2 (ja) | 油圧ショベルの領域制限掘削制御装置 | |
| JP7197342B2 (ja) | 作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法 | |
| JP2991603B2 (ja) | 埋設管推進型掘進機及びその方向制御方法 | |
| JP2588077B2 (ja) | プレライニング機の自動制御装置 | |
| JP2662271B2 (ja) | 作業機の軌跡制御装置 | |
| JP2869807B2 (ja) | 多関節建設機械の作業機操作装置 | |
| JPH0776453B2 (ja) | 作業機の軌跡制御装置 | |
| JPS63194030A (ja) | パワ−シヨベルの作業機制御方法および装置 | |
| JP2792925B2 (ja) | 作業機の軌跡制御装置 | |
| WO2023145609A1 (ja) | 建設機械の駆動制御装置及びこれを備えた建設機械 | |
| JPH07119550B2 (ja) | トンネル掘進機の制御方法 | |
| JPH07317097A (ja) | 直線掘削作業装置 | |
| JP2974542B2 (ja) | 中折れ式シールド掘進機の位置・姿勢自動制御方法 | |
| JP2983783B2 (ja) | 作業機の定速軌跡制御装置 | |
| JPH01165823A (ja) | 圧気ケーソン用掘削シャベルの姿勢表示装置 | |
| JPH02183087A (ja) | トンネル掘進機の制御方法 | |
| JPH09177478A (ja) | 掘進機の方向制御装置 | |
| JPH0420478B2 (ja) | ||
| JPH0436218B2 (ja) | ||
| JP2798748B2 (ja) | 作業アタッチメントの姿勢角自動設定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |