JPH07127380A - 掘進機の異常診断装置 - Google Patents
掘進機の異常診断装置Info
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- JPH07127380A JPH07127380A JP29605693A JP29605693A JPH07127380A JP H07127380 A JPH07127380 A JP H07127380A JP 29605693 A JP29605693 A JP 29605693A JP 29605693 A JP29605693 A JP 29605693A JP H07127380 A JPH07127380 A JP H07127380A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 掘進機に設けた音波センサを利用して、掘進
機の故障または異常原因を自動的に、かつ正確に診断す
ることを目的とする。 【構成】 音波センサ２４で検出した掘進機運転中の音
響及び振動信号を可変増幅器２７で飽和しない所定の出
力レベルに増幅した後、掘進機１０の異常別に設定した
中心周波数の異なる各狭帯域フィルタ２８ａ〜２８ｎに
加え、これらの狭帯域フィルタを通過した信号をそれぞ
れの検波器２９ａ〜２９ｎを通して演算処理装置３２に
取り込み、この演算処理装置３２により検波信号をサン
プリングし、かつ量子化して振幅を求めるとともに、こ
の振幅が予め設定した設定レベル以上かを判定し、この
設定レベル以上の振幅の信号が所定時間以上持続したこ
とが判定されたときは、掘進機１０に運転異常が生じて
いると判断し、その異常の種類と異常の程度を表示装置
３３に表示する構成にした。
機の故障または異常原因を自動的に、かつ正確に診断す
ることを目的とする。 【構成】 音波センサ２４で検出した掘進機運転中の音
響及び振動信号を可変増幅器２７で飽和しない所定の出
力レベルに増幅した後、掘進機１０の異常別に設定した
中心周波数の異なる各狭帯域フィルタ２８ａ〜２８ｎに
加え、これらの狭帯域フィルタを通過した信号をそれぞ
れの検波器２９ａ〜２９ｎを通して演算処理装置３２に
取り込み、この演算処理装置３２により検波信号をサン
プリングし、かつ量子化して振幅を求めるとともに、こ
の振幅が予め設定した設定レベル以上かを判定し、この
設定レベル以上の振幅の信号が所定時間以上持続したこ
とが判定されたときは、掘進機１０に運転異常が生じて
いると判断し、その異常の種類と異常の程度を表示装置
３３に表示する構成にした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シールドマシン掘進機
やトンネルボーリングマシン等の掘進機において、運転
中の掘進機の異常、故障を診断する異常診断装置に関す
る。
やトンネルボーリングマシン等の掘進機において、運転
中の掘進機の異常、故障を診断する異常診断装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、運転中の掘進機の故障或は異常を
診断する方法としては、シールド掘進機のカッタチャン
バ内の土圧、カッタヘッドの回転トルク、シールドジャ
ッキの推進力、排土用スクリューコンベアの回転トルク
などをそれぞれのセンサにより検出し、それぞれの検出
値が設定値以上または設定値以下なったときに、カッタ
ヘッド、シールドジャッキ、スクリューコンベアなどの
可動部位に異常または故障が生じていると判断するよう
にしていた。
診断する方法としては、シールド掘進機のカッタチャン
バ内の土圧、カッタヘッドの回転トルク、シールドジャ
ッキの推進力、排土用スクリューコンベアの回転トルク
などをそれぞれのセンサにより検出し、それぞれの検出
値が設定値以上または設定値以下なったときに、カッタ
ヘッド、シールドジャッキ、スクリューコンベアなどの
可動部位に異常または故障が生じていると判断するよう
にしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の方法では、掘進機を長時間稼動させたとき
に徐々に生じる機械部分等の摩耗や損傷などに伴って発
生する異常を検出することができない。例えば、カッタ
ヘッドの回転トルクが設定値以上になったことが計測さ
れた場合、その原因がカッタチップの摩耗またはカッタ
ヘッド駆動軸の軸受内に土砂が侵入したことによるもの
か、或はカッタヘッドが岩盤層を掘削することによるも
のかは、地上管理室のモニタを監視するだけでは異常原
因を正確に診断することができない。
ような従来の方法では、掘進機を長時間稼動させたとき
に徐々に生じる機械部分等の摩耗や損傷などに伴って発
生する異常を検出することができない。例えば、カッタ
ヘッドの回転トルクが設定値以上になったことが計測さ
れた場合、その原因がカッタチップの摩耗またはカッタ
ヘッド駆動軸の軸受内に土砂が侵入したことによるもの
か、或はカッタヘッドが岩盤層を掘削することによるも
のかは、地上管理室のモニタを監視するだけでは異常原
因を正確に診断することができない。
【０００４】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、掘進機に設けた音波センサを利用して、掘進機の故
障または異常原因を自動的に、かつ正確に診断すること
ができる掘進機の異常診断装置を提供することを目的と
する。
で、掘進機に設けた音波センサを利用して、掘進機の故
障または異常原因を自動的に、かつ正確に診断すること
ができる掘進機の異常診断装置を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１の発明は、掘進機の運転中に発生す
る音響及び振動を検出する音波センサと、前記音波セン
サから出力される信号を所定の出力振幅に増幅する可変
増幅器と、前記可変増幅器から出力される信号から前記
掘進機の異常音別に設定された中心周波数の異なる狭帯
域の信号をそれぞれ抽出する複数の狭帯域フィルタと、
前記可変増幅器から出力される信号から前記各種異常音
を含む所定帯域幅の信号を抽出する広帯域フィルタと、
前記広帯域フィルタから出力される信号の振幅に基づい
て前記可変増幅器の出力振幅が所定の振幅レベルとなる
ように前記可変増幅器の利得を制御する利得制御手段
と、前記各狭帯域フィルタを通過したそれぞれの信号の
振幅を算出し、該振幅が設定レベル以上かを判定すると
ともに設定レベル以上の信号が所定時間以上持続したと
きは前記中心周波数に対応する異常が発生したと診断す
る演算処理手段とを備える構成にした。本発明の請求項
２の発明は、前記演算処理手段から得られる異常の診断
結果を表示する表示手段を更に設けてなるものである。
本発明の請求項３の発明は、前記音波センサを前記掘進
機のカッタチャンバ隔壁に設けたものである。
に本発明の請求項１の発明は、掘進機の運転中に発生す
る音響及び振動を検出する音波センサと、前記音波セン
サから出力される信号を所定の出力振幅に増幅する可変
増幅器と、前記可変増幅器から出力される信号から前記
掘進機の異常音別に設定された中心周波数の異なる狭帯
域の信号をそれぞれ抽出する複数の狭帯域フィルタと、
前記可変増幅器から出力される信号から前記各種異常音
を含む所定帯域幅の信号を抽出する広帯域フィルタと、
前記広帯域フィルタから出力される信号の振幅に基づい
て前記可変増幅器の出力振幅が所定の振幅レベルとなる
ように前記可変増幅器の利得を制御する利得制御手段
と、前記各狭帯域フィルタを通過したそれぞれの信号の
振幅を算出し、該振幅が設定レベル以上かを判定すると
ともに設定レベル以上の信号が所定時間以上持続したと
きは前記中心周波数に対応する異常が発生したと診断す
る演算処理手段とを備える構成にした。本発明の請求項
２の発明は、前記演算処理手段から得られる異常の診断
結果を表示する表示手段を更に設けてなるものである。
本発明の請求項３の発明は、前記音波センサを前記掘進
機のカッタチャンバ隔壁に設けたものである。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の掘進機異常診断装置を土圧式シ
ールド掘進機に適用した全体の概略構成図、図２はシー
ルド掘進機の詳細を示す図、図３は異常診断装置の内部
構成を示すブロック図である。図１及び図２において、
１０はシールド掘進機であり、シールドフレーム１１
と、シールドフレーム１１の掘進方向前端で回転して地
盤を掘削するカッタヘッド１２と、カッタヘッド１２の
背後に隔壁１３により形成されカッタヘッド１２により
掘削された掘削土を充満状態に滞留させるカッタチャン
バ１４と、カッタチャンバ１４内の掘削土を連続的に排
出するスクリューコンベア１５と、図略の推進用油圧ジ
ャッキ及びセグメント１６の組立て用エレクタ等を備え
る。また、カッタヘッド１２の駆動軸１２ａは隔壁１３
に軸受１７を介して回転可能に支持され、油圧モータ１
８により回転駆動される。１９は排気装置である。
する。図１は、本発明の掘進機異常診断装置を土圧式シ
ールド掘進機に適用した全体の概略構成図、図２はシー
ルド掘進機の詳細を示す図、図３は異常診断装置の内部
構成を示すブロック図である。図１及び図２において、
１０はシールド掘進機であり、シールドフレーム１１
と、シールドフレーム１１の掘進方向前端で回転して地
盤を掘削するカッタヘッド１２と、カッタヘッド１２の
背後に隔壁１３により形成されカッタヘッド１２により
掘削された掘削土を充満状態に滞留させるカッタチャン
バ１４と、カッタチャンバ１４内の掘削土を連続的に排
出するスクリューコンベア１５と、図略の推進用油圧ジ
ャッキ及びセグメント１６の組立て用エレクタ等を備え
る。また、カッタヘッド１２の駆動軸１２ａは隔壁１３
に軸受１７を介して回転可能に支持され、油圧モータ１
８により回転駆動される。１９は排気装置である。
【０００７】図１において、２０は地上に設けた管理室
であり、この管理室２０内には、シールド掘進機１０を
操作する操作盤２１が設置され、さらにシールド掘進機
１０を制御するコンピュータ２２が設置されている。ま
た、管理室２０内には掘進機の異常診断装置２３が設置
されており、この異常診断装置２３には、隔壁１３に取
り付けた音波センサ２４が信号ケーブル２５を介して接
続されている。前記音波センサ２４は、カッタヘッド１
２から隔壁１３に伝播されてくる地盤の掘削音や振動、
駆動軸１２ａや軸受１７等の機械部分に生じる異常音を
検出するもので、ＰＺＴセラミックスから構成される加
速度センサなどが使用され、この加速度センサは可聴音
帯域（１０Ｈｚ〜２０ＫＨｚ）でフラットな周波数特性
を有するものである。
であり、この管理室２０内には、シールド掘進機１０を
操作する操作盤２１が設置され、さらにシールド掘進機
１０を制御するコンピュータ２２が設置されている。ま
た、管理室２０内には掘進機の異常診断装置２３が設置
されており、この異常診断装置２３には、隔壁１３に取
り付けた音波センサ２４が信号ケーブル２５を介して接
続されている。前記音波センサ２４は、カッタヘッド１
２から隔壁１３に伝播されてくる地盤の掘削音や振動、
駆動軸１２ａや軸受１７等の機械部分に生じる異常音を
検出するもので、ＰＺＴセラミックスから構成される加
速度センサなどが使用され、この加速度センサは可聴音
帯域（１０Ｈｚ〜２０ＫＨｚ）でフラットな周波数特性
を有するものである。
【０００８】次に、図３により異常診断装置２３の構成
について説明する。図３において、音波センサ２４に
は、その検出信号を増幅する前置増幅器２６が接続さ
れ、この前置増幅器２６には信号ケーブル２５を介して
異常診断装置２３が接続されている。前記異常診断装置
２３は、前置増幅器２６から信号ケーブル２６を介して
伝送されてくる検出信号の振幅レベルの時間平均値が一
定となるように利得（増幅度）が連続的に制御される可
変増幅器２７と、この可変増幅器２７から出力される信
号から前記掘進機１０の異常音別に設定された中心周波
数の異なる狭帯域の信号をそれぞれ抽出する複数の狭帯
域フィルタ２８ａ〜２８ｎと、この各狭帯域フィルタ２
８ａ〜２８ｎの出力段にそれぞれ接続され、各々の狭帯
域フィルタ２８ａ〜２８ｎから出力される信号を各別に
検波する複数の検波器２９ａ〜２９ｎと、前記可変増幅
器２７から出力される信号から前記各種異常音を含む所
定帯域幅（２００Ｈｚ〜１０ＫＨｚ）の信号を抽出する
広帯域フィルタ３０と、この広帯域フィルタ３０から出
力される信号を検波する検波器３１と、前記各狭帯域用
検波器２９ａ〜２９ｎから出力される検波信号に基づい
て掘進機１０の各異常を診断するとともに、前記広帯域
用検波器３１から出力される検波信号の振幅レベルに基
づいて前記可変増幅器２７の増幅度を制御する演算処理
装置３２と、この演算処理装置３２から得られる各異常
の診断結果を表示する表示装置３３を備える。
について説明する。図３において、音波センサ２４に
は、その検出信号を増幅する前置増幅器２６が接続さ
れ、この前置増幅器２６には信号ケーブル２５を介して
異常診断装置２３が接続されている。前記異常診断装置
２３は、前置増幅器２６から信号ケーブル２６を介して
伝送されてくる検出信号の振幅レベルの時間平均値が一
定となるように利得（増幅度）が連続的に制御される可
変増幅器２７と、この可変増幅器２７から出力される信
号から前記掘進機１０の異常音別に設定された中心周波
数の異なる狭帯域の信号をそれぞれ抽出する複数の狭帯
域フィルタ２８ａ〜２８ｎと、この各狭帯域フィルタ２
８ａ〜２８ｎの出力段にそれぞれ接続され、各々の狭帯
域フィルタ２８ａ〜２８ｎから出力される信号を各別に
検波する複数の検波器２９ａ〜２９ｎと、前記可変増幅
器２７から出力される信号から前記各種異常音を含む所
定帯域幅（２００Ｈｚ〜１０ＫＨｚ）の信号を抽出する
広帯域フィルタ３０と、この広帯域フィルタ３０から出
力される信号を検波する検波器３１と、前記各狭帯域用
検波器２９ａ〜２９ｎから出力される検波信号に基づい
て掘進機１０の各異常を診断するとともに、前記広帯域
用検波器３１から出力される検波信号の振幅レベルに基
づいて前記可変増幅器２７の増幅度を制御する演算処理
装置３２と、この演算処理装置３２から得られる各異常
の診断結果を表示する表示装置３３を備える。
【０００９】なお、前記狭帯域フィルタ２８ａ〜２８ｎ
のそれぞれの中心周波数は、カッタチップの摩耗、軸受
等の機械部分の損傷などにより生じる各種異常音の周波
数を実験的に求めたものから決定される。また、前記演
算処理装置３２は、図示省略するが、各検波器２９ａ〜
２９ｎからの検波信号をサンプリングしてディジタル信
号に変換するＡ−Ｄコンバータ、Ａ−Ｄコンバータから
のディジタル信号を基に所定のアルゴリズムに従い異常
診断及び増幅度制御をを行うＣＰＵ、異常診断用のプロ
グラム等のデータを格納するメモリを備えるとともに、
検波器３１からの検波出力に基づいて可変増幅器２７の
利得を制御するＡＧＣ処理部を備える。
のそれぞれの中心周波数は、カッタチップの摩耗、軸受
等の機械部分の損傷などにより生じる各種異常音の周波
数を実験的に求めたものから決定される。また、前記演
算処理装置３２は、図示省略するが、各検波器２９ａ〜
２９ｎからの検波信号をサンプリングしてディジタル信
号に変換するＡ−Ｄコンバータ、Ａ−Ｄコンバータから
のディジタル信号を基に所定のアルゴリズムに従い異常
診断及び増幅度制御をを行うＣＰＵ、異常診断用のプロ
グラム等のデータを格納するメモリを備えるとともに、
検波器３１からの検波出力に基づいて可変増幅器２７の
利得を制御するＡＧＣ処理部を備える。
【００１０】次に、上記のように構成された本実施例の
動作について説明する。シールド掘進機１０が稼動して
いる状態において、カッタヘッド１２による地盤掘削音
や破砕音、掘進機本体の振動、カッタ駆動軸１２ａの回
転音、その他の可聴帯域の音響及び振動音は音波センサ
２４によりピックアップされ、電気信号に変換された
後、前置増幅器２６により増幅され、信号ケーブル２５
を通して可変増幅器２７に入力される。可変増幅器２７
で増幅された検出信号が広帯域フィルタ３０に加えられ
ると、この広帯域フィルタ３０では、掘進機１０の油圧
系統やトンネル内の還気装置１９などから発生した１０
ＫＨｚ以上の高周波域の周波数及び１０Ｈｚ以下の低周
波域の周波数をカットし、掘削音や異常音を含む１０Ｈ
ｚ〜１０ＫＨｚの範囲の周波数を通過させる。図６は、
この広帯域フィルタ３０の周波数特性図である。
動作について説明する。シールド掘進機１０が稼動して
いる状態において、カッタヘッド１２による地盤掘削音
や破砕音、掘進機本体の振動、カッタ駆動軸１２ａの回
転音、その他の可聴帯域の音響及び振動音は音波センサ
２４によりピックアップされ、電気信号に変換された
後、前置増幅器２６により増幅され、信号ケーブル２５
を通して可変増幅器２７に入力される。可変増幅器２７
で増幅された検出信号が広帯域フィルタ３０に加えられ
ると、この広帯域フィルタ３０では、掘進機１０の油圧
系統やトンネル内の還気装置１９などから発生した１０
ＫＨｚ以上の高周波域の周波数及び１０Ｈｚ以下の低周
波域の周波数をカットし、掘削音や異常音を含む１０Ｈ
ｚ〜１０ＫＨｚの範囲の周波数を通過させる。図６は、
この広帯域フィルタ３０の周波数特性図である。
【００１１】広帯域フィルタ３０を通過した信号は検波
器３１により検波され、図７に示すような波形となって
演算処理装置３２に出力される。この検波出力を受けた
演算処理装置３２では、その振幅の時間平均に基づくＡ
ＧＣ処理を行い、得られたＡＧＣ信号を可変増幅器２７
にフィードバックすることにより、その増幅度を掘進機
の種類、運転状況、掘削地盤の土質性状などにより変化
させ、出力振幅が一定になるように制御する。
器３１により検波され、図７に示すような波形となって
演算処理装置３２に出力される。この検波出力を受けた
演算処理装置３２では、その振幅の時間平均に基づくＡ
ＧＣ処理を行い、得られたＡＧＣ信号を可変増幅器２７
にフィードバックすることにより、その増幅度を掘進機
の種類、運転状況、掘削地盤の土質性状などにより変化
させ、出力振幅が一定になるように制御する。
【００１２】一方、可変増幅器２７で増幅された検出信
号が各狭帯域フィルタ２８ａ〜２８ｎに加えられると、
この各狭帯域フィルタ２８ａ〜２８ｎは、異なるそれぞ
れの中心周波数から上下側に中心周波数の１／１０程度
の帯域幅を持つ狭帯域通過フィルタであるから、この各
狭帯域に一致する周波数の検出信号のみが対応する狭帯
域フィルタ２８ａ〜２８ｎを通過して対応する検波器２
９ａ〜２９ｎに出力される。図４は狭帯域フィルタ２８
ａの周波数特性を示し、図５は狭帯域フィルタ２９ｂの
周波数特性を示している。検波器２９ａ〜２９ｎでは、
対応する狭帯域フィルタ２８ａ〜２８ｎを通過した検出
信号を検波して演算処理装置３２に出力し、それぞれの
検波出力波形に対し所定のアルゴリズムに従い異常が生
じているか否か、及び異常が生じている場合はどのよう
な種類の異常かを診断処理する。
号が各狭帯域フィルタ２８ａ〜２８ｎに加えられると、
この各狭帯域フィルタ２８ａ〜２８ｎは、異なるそれぞ
れの中心周波数から上下側に中心周波数の１／１０程度
の帯域幅を持つ狭帯域通過フィルタであるから、この各
狭帯域に一致する周波数の検出信号のみが対応する狭帯
域フィルタ２８ａ〜２８ｎを通過して対応する検波器２
９ａ〜２９ｎに出力される。図４は狭帯域フィルタ２８
ａの周波数特性を示し、図５は狭帯域フィルタ２９ｂの
周波数特性を示している。検波器２９ａ〜２９ｎでは、
対応する狭帯域フィルタ２８ａ〜２８ｎを通過した検出
信号を検波して演算処理装置３２に出力し、それぞれの
検波出力波形に対し所定のアルゴリズムに従い異常が生
じているか否か、及び異常が生じている場合はどのよう
な種類の異常かを診断処理する。
【００１３】例えば、狭帯域用検波器２９ａから、図８
に示すような波形の検波信号が出力され、この検波信号
が演算処理装置３２に入力されたとすると、演算処理装
置３２では、入力されてくる検波信号をサンプリング
し、量子化することにより振幅を求めるとともに、この
振幅が予め設定した設定レベルＶ0 以上かを判定し、さ
らに設定レベル以上の振幅の信号が所定時間以上持続し
たかを判定する。ここで、図８に示すように、設定レベ
ルＶ0 以上の振幅の信号が所定時間以上持続したことが
判定されると、演算処理装置３２は掘進機１０に運転異
常が生じていると判断し、同時にその異常の種類と異常
の程度を演算する。例えば、カッタチップが摩耗するこ
とにより生じる異常音の周波数帯が狭帯域フィルタ２８
ａを通過するものであれば、演算処理装置３２は狭帯域
フィルタ２８ａを通過する信号を基にしてカッタヘッド
１２のカッタチップに摩耗が生じていることを診断する
ことになる。また、演算処理装置３２で得られた異常の
処理結果は表示装置３３に出力され、この表示装置３３
に掘進機１０に生じた異常の種類と異常の程度が表示さ
れる。なお、狭帯域用検波器２９ｂ〜２９ｎから出力さ
れる検波信号においても、上記検波機２９ａと同様にし
て演算処理装置３２で処理され、各狭帯域フィルタで設
定された狭帯域周波数に対応する各部の異常を診断でき
る。
に示すような波形の検波信号が出力され、この検波信号
が演算処理装置３２に入力されたとすると、演算処理装
置３２では、入力されてくる検波信号をサンプリング
し、量子化することにより振幅を求めるとともに、この
振幅が予め設定した設定レベルＶ0 以上かを判定し、さ
らに設定レベル以上の振幅の信号が所定時間以上持続し
たかを判定する。ここで、図８に示すように、設定レベ
ルＶ0 以上の振幅の信号が所定時間以上持続したことが
判定されると、演算処理装置３２は掘進機１０に運転異
常が生じていると判断し、同時にその異常の種類と異常
の程度を演算する。例えば、カッタチップが摩耗するこ
とにより生じる異常音の周波数帯が狭帯域フィルタ２８
ａを通過するものであれば、演算処理装置３２は狭帯域
フィルタ２８ａを通過する信号を基にしてカッタヘッド
１２のカッタチップに摩耗が生じていることを診断する
ことになる。また、演算処理装置３２で得られた異常の
処理結果は表示装置３３に出力され、この表示装置３３
に掘進機１０に生じた異常の種類と異常の程度が表示さ
れる。なお、狭帯域用検波器２９ｂ〜２９ｎから出力さ
れる検波信号においても、上記検波機２９ａと同様にし
て演算処理装置３２で処理され、各狭帯域フィルタで設
定された狭帯域周波数に対応する各部の異常を診断でき
る。
【００１４】このように、本実施例においては、音波セ
ンサ２４で検出した掘進機運転中の音響及び振動信号を
可変増幅器２７で飽和しない所定の出力レベルに増幅し
た後、掘進機１０の異常別に設定した中心周波数の異な
る各狭帯域フィルタ２８ａ〜２８ｎに加え、これらの狭
帯域フィルタを通過した信号をそれぞれの検波器２９ａ
〜２９ｎを通して演算処理装置３２に取り込み、この演
算処理装置３２により検波信号をサンプリングし、かつ
量子化して振幅を求めるとともに、この振幅が予め設定
した設定レベルＶ0 以上かを判定し、この設定レベル以
上の振幅の信号が所定時間以上持続したことが判定され
たときは、掘進機１０に運転異常が生じていると判断
し、その異常の種類と異常の程度を表示装置３３に表示
する構成にした。このため、掘進機１０の故障または異
常原因を自動的に、かつ正確に診断することができると
ともに、例えば、カッタヘッドの回転トルクが設定値以
上になったことが計測された場合、その原因がカッタチ
ップの摩耗またはカッタヘッド駆動軸の軸受内に土砂が
侵入したことによるものか、或はカッタヘッドが岩盤層
を掘削することによりものかの診断も容易になるほか、
掘進機１０の故障または異常を見逃すこともない。
ンサ２４で検出した掘進機運転中の音響及び振動信号を
可変増幅器２７で飽和しない所定の出力レベルに増幅し
た後、掘進機１０の異常別に設定した中心周波数の異な
る各狭帯域フィルタ２８ａ〜２８ｎに加え、これらの狭
帯域フィルタを通過した信号をそれぞれの検波器２９ａ
〜２９ｎを通して演算処理装置３２に取り込み、この演
算処理装置３２により検波信号をサンプリングし、かつ
量子化して振幅を求めるとともに、この振幅が予め設定
した設定レベルＶ0 以上かを判定し、この設定レベル以
上の振幅の信号が所定時間以上持続したことが判定され
たときは、掘進機１０に運転異常が生じていると判断
し、その異常の種類と異常の程度を表示装置３３に表示
する構成にした。このため、掘進機１０の故障または異
常原因を自動的に、かつ正確に診断することができると
ともに、例えば、カッタヘッドの回転トルクが設定値以
上になったことが計測された場合、その原因がカッタチ
ップの摩耗またはカッタヘッド駆動軸の軸受内に土砂が
侵入したことによるものか、或はカッタヘッドが岩盤層
を掘削することによりものかの診断も容易になるほか、
掘進機１０の故障または異常を見逃すこともない。
【００１５】また、本実施例においては、広帯域フィル
タ３０を通過した後の検波信号を演算処理装置３２でＡ
ＧＣ処理し、このＡＧＣ信号により可変増幅器２７の増
幅度を変化させて可変増幅器２７の出力振幅を所定レベ
ルになるように制御する構成になっているから、掘進機
の種類、運転状況、掘削地盤の土質性状などにより検出
信号が大きく変化しても、可変増幅器２７が飽和したり
することがなく、掘削音や異常音を確実に、かつ安定に
検出することができる。さらに、本実施例においては、
音波センサを静止した隔壁に取り付けているため、音波
センサに市販のものを使用できるとともに、信号伝送の
ための特殊な装置が不要になり、低コスト化できる
タ３０を通過した後の検波信号を演算処理装置３２でＡ
ＧＣ処理し、このＡＧＣ信号により可変増幅器２７の増
幅度を変化させて可変増幅器２７の出力振幅を所定レベ
ルになるように制御する構成になっているから、掘進機
の種類、運転状況、掘削地盤の土質性状などにより検出
信号が大きく変化しても、可変増幅器２７が飽和したり
することがなく、掘削音や異常音を確実に、かつ安定に
検出することができる。さらに、本実施例においては、
音波センサを静止した隔壁に取り付けているため、音波
センサに市販のものを使用できるとともに、信号伝送の
ための特殊な装置が不要になり、低コスト化できる
【００１６】なお、本発明は、上記実施例に示す構成の
もに限らず、請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、
種々な変形、変更が可能である。
もに限らず、請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、
種々な変形、変更が可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、掘
進機の運転中に発生する音響及び振動を検出する音波セ
ンサと、前記音波センサから出力される信号を所定の出
力振幅に増幅する可変増幅器と、前記可変増幅器から出
力される信号から前記掘進機の異常音別に設定された中
心周波数の異なる狭帯域の信号をそれぞれ抽出する複数
の狭帯域フィルタと、前記可変増幅器から出力される信
号から前記各種異常音を含む所定帯域幅の信号を抽出す
る広帯域フィルタと、前記広帯域フィルタから出力され
る信号の振幅に基づいて前記可変増幅器の出力振幅が所
定の振幅レベルとなるように前記可変増幅器の利得を制
御する利得制御手段と、前記各狭帯域フィルタを通過し
たそれぞれの信号の振幅を算出し、該振幅が設定レベル
以上かを判定するとともに設定レベル以上の信号が所定
時間以上持続したときは前記中心周波数に対応する異常
が発生したと診断する演算処理手段とを備える構成にし
たので、掘進機の故障または異常原因を自動的に、かつ
正確に診断することができる。また、本発明において
は、演算処理手段から得られる異常の診断結果を表示手
段に表示する構成にしたので、掘進機の故障または異常
を見逃すことがない。さらに、本発明においては、音波
センサを掘進機のカッタチャンバ隔壁に設けに設けるこ
とにより、音波センサに市販のものを使用できるととも
に、信号伝送のための特殊な装置が不要になり、低コス
ト化が可能になる。
進機の運転中に発生する音響及び振動を検出する音波セ
ンサと、前記音波センサから出力される信号を所定の出
力振幅に増幅する可変増幅器と、前記可変増幅器から出
力される信号から前記掘進機の異常音別に設定された中
心周波数の異なる狭帯域の信号をそれぞれ抽出する複数
の狭帯域フィルタと、前記可変増幅器から出力される信
号から前記各種異常音を含む所定帯域幅の信号を抽出す
る広帯域フィルタと、前記広帯域フィルタから出力され
る信号の振幅に基づいて前記可変増幅器の出力振幅が所
定の振幅レベルとなるように前記可変増幅器の利得を制
御する利得制御手段と、前記各狭帯域フィルタを通過し
たそれぞれの信号の振幅を算出し、該振幅が設定レベル
以上かを判定するとともに設定レベル以上の信号が所定
時間以上持続したときは前記中心周波数に対応する異常
が発生したと診断する演算処理手段とを備える構成にし
たので、掘進機の故障または異常原因を自動的に、かつ
正確に診断することができる。また、本発明において
は、演算処理手段から得られる異常の診断結果を表示手
段に表示する構成にしたので、掘進機の故障または異常
を見逃すことがない。さらに、本発明においては、音波
センサを掘進機のカッタチャンバ隔壁に設けに設けるこ
とにより、音波センサに市販のものを使用できるととも
に、信号伝送のための特殊な装置が不要になり、低コス
ト化が可能になる。
【図１】本発明の掘進機異常診断装置を土圧式シールド
掘進機に適用した全体の概略構成図である。
掘進機に適用した全体の概略構成図である。
【図２】本実施例におけるシールド掘進機の詳細を示す
図である。
図である。
【図３】本実施例における異常診断装置の内部構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図４】本実施例における狭帯域フィルタの周波数特性
図である。
図である。
【図５】本実施例における狭帯域フィルタの周波数特性
図である。
図である。
【図６】本実施例における広帯域フィルタの周波数特性
図である。
図である。
【図７】本実施例における広帯域フィルタの検波出力波
形図である。
形図である。
【図８】本実施例における狭帯域フィルタの検波出力波
形図である。
形図である。
１０ シールド掘進機 １２ カッタヘッド １３ 隔壁 ２４ 音波センサ ２７ 可変増幅機 ２８ａ〜２８ｎ 狭帯域フィルタ ２９ａ〜２９ｎ 検波器 ３０ 広帯域フィルタ ３１ 検波器 ３２ 演算処理装置 ３３ 表示装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大隅 信隆 福岡県福岡市西区愛宕１丁目14−35 株式 会社昭和電気研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 掘進機の運転中に発生する音響及び振動
を検出する音波センサと、 前記音波センサから出力される信号を所定の出力レベル
に増幅する可変増幅器と、 前記可変増幅器から出力される信号から前記掘進機の異
常音別に設定された中心周波数の異なる狭帯域の信号を
それぞれ抽出する複数の狭帯域フィルタと、 前記可変増幅器から出力される信号から前記異常音を含
む所定帯域幅の信号を抽出する広帯域フィルタと、 前記広帯域フィルタから出力される信号の振幅に基づい
て前記可変増幅器の出力振幅が所定の振幅レベルとなる
ように前記可変増幅器の利得を制御する利得制御手段
と、 前記各狭帯域フィルタを通過したそれぞれの信号の振幅
を算出し、該振幅が設定レベル以上かを判定するととも
に設定レベル以上の信号が所定時間以上持続したときは
前記中心周波数に対応する異常が発生したと診断する演
算処理手段と、 を備えてなる掘進機の異常診断装置。 - 【請求項２】 前記演算処理手段から得られる異常の診
断結果を表示する表示手段を更に設けてなる請求項１記
載の掘進機の異常診断装置。 - 【請求項３】 前記音波センサは、前記掘進機のカッタ
チャンバ隔壁に設けられている請求項１または２記載の
掘進機の運転状況監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29605693A JP3338532B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 掘進機の異常診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29605693A JP3338532B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 掘進機の異常診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07127380A true JPH07127380A (ja) | 1995-05-16 |
| JP3338532B2 JP3338532B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=17828535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29605693A Expired - Fee Related JP3338532B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 掘進機の異常診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3338532B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09328993A (ja) * | 1996-06-11 | 1997-12-22 | Fujita Corp | トンネル掘削機械のカッタフェイスの損耗診断方法 |
| JP2010150863A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Mitsui Miike Mach Co Ltd | 発破検出器 |
| JP2018091033A (ja) * | 2016-12-02 | 2018-06-14 | 大成建設株式会社 | シールドマシンの劣化診断方法 |
| KR20180128134A (ko) * | 2017-05-23 | 2018-12-03 | (주)진솔루션 | 지진 감지센서를 구비한 가스 서플라이 시스템 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5986922B2 (ja) | 2012-12-27 | 2016-09-06 | 日立造船株式会社 | トンネル掘進機の掘削状況監視システム |
-
1993
- 1993-11-01 JP JP29605693A patent/JP3338532B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09328993A (ja) * | 1996-06-11 | 1997-12-22 | Fujita Corp | トンネル掘削機械のカッタフェイスの損耗診断方法 |
| JP2010150863A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Mitsui Miike Mach Co Ltd | 発破検出器 |
| JP2018091033A (ja) * | 2016-12-02 | 2018-06-14 | 大成建設株式会社 | シールドマシンの劣化診断方法 |
| KR20180128134A (ko) * | 2017-05-23 | 2018-12-03 | (주)진솔루션 | 지진 감지센서를 구비한 가스 서플라이 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3338532B2 (ja) | 2002-10-28 |
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