JPH07189589A - トンネル機械の制御装置及び制御方法 - Google Patents
トンネル機械の制御装置及び制御方法Info
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- JPH07189589A JPH07189589A JP34771493A JP34771493A JPH07189589A JP H07189589 A JPH07189589 A JP H07189589A JP 34771493 A JP34771493 A JP 34771493A JP 34771493 A JP34771493 A JP 34771493A JP H07189589 A JPH07189589 A JP H07189589A
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- cutter
- earth pressure
- conduit
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロッド管の先端に、先端に方向制御カッタヘ
ッド部を有する先導管を接続し、推進ジャッキで送り出
して地中を掘進するトンネル掘削機の方向制御の精度を
向上する。 【構成】 先導管１０の先端に、揺動シリンダ１２によ
り揺動自在に装着されたカッタヘッド部１１に、側面に
加わる土圧を検出する土圧センサ１４を取着し、制御器
５と接続する。先導管１０の位置と傾斜角とを検出する
レーザ装置１５と制御器５とを接続する。制御器５は、
掘削計画線に合わせて揺動したカッタヘッド部１１の揺
動角を、土圧センサ１４からの検出値により、土圧の大
小に対応して補正し、土圧により変化する先導管１０の
傾斜角を補正して方向制御の精度を向上する。
ッド部を有する先導管を接続し、推進ジャッキで送り出
して地中を掘進するトンネル掘削機の方向制御の精度を
向上する。 【構成】 先導管１０の先端に、揺動シリンダ１２によ
り揺動自在に装着されたカッタヘッド部１１に、側面に
加わる土圧を検出する土圧センサ１４を取着し、制御器
５と接続する。先導管１０の位置と傾斜角とを検出する
レーザ装置１５と制御器５とを接続する。制御器５は、
掘削計画線に合わせて揺動したカッタヘッド部１１の揺
動角を、土圧センサ１４からの検出値により、土圧の大
小に対応して補正し、土圧により変化する先導管１０の
傾斜角を補正して方向制御の精度を向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、上下水道、ガス管ある
いは電力線用の管等を、非開削で埋設するトンネル掘削
機の制御装置及び制御方法に関する。
いは電力線用の管等を、非開削で埋設するトンネル掘削
機の制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は地中掘削機の全体構成図を示し、
発進立坑１には先導管１０が設置されている。先導管１
０の先端のカッタヘッド部１１は先導管１０に内設され
た揺動シリンダにより揺動するようになっており、先導
管１０の内部にはカッタ・スクリュが内蔵されている。
２は推進ジャッキ、３は反力バー、４はカッタ・スクリ
ュ回転駆動装置、５は制御器、６は油圧装置である。
発進立坑１には先導管１０が設置されている。先導管１
０の先端のカッタヘッド部１１は先導管１０に内設され
た揺動シリンダにより揺動するようになっており、先導
管１０の内部にはカッタ・スクリュが内蔵されている。
２は推進ジャッキ、３は反力バー、４はカッタ・スクリ
ュ回転駆動装置、５は制御器、６は油圧装置である。
【０００３】作業はカッタ・スクリュを回転し、掘削し
ながら推進ジャッキ２により先導管１０を地中に掘進さ
せ、一定長さ掘進後、推進ジャッキ２を元の位置に戻
し、所定長のロッド管を先導管１０の後部に継ぎ足して
再び推進ジャッキ２により掘進させる。この作業を繰り
返して地中にロッド管を埋設する。ロッド管は地表面に
施された掘削計画線に沿って埋設して行くが、埋設方向
を掘削計画線に沿って変換する場合には、制御器５は先
導管１０の位置及び傾斜角と、掘削計画線とから先導管
１０の先端のカッタヘッド部１１の揺動角を算出し、信
号を発信して図７に示すようにカッタヘッド部１１を揺
動シリンダによって角度θだけ傾ける。この状態で推進
ジャッキ２により推力Ｆを与えると、カッタヘッド部１
１には土圧Ｐ（側圧）が発生し、この状態でさらに推力
Ｆを与えると、図８に示すように先導管１０はもとの中
心線に対して角度αだけ傾斜し、方向変換がなされる。
ながら推進ジャッキ２により先導管１０を地中に掘進さ
せ、一定長さ掘進後、推進ジャッキ２を元の位置に戻
し、所定長のロッド管を先導管１０の後部に継ぎ足して
再び推進ジャッキ２により掘進させる。この作業を繰り
返して地中にロッド管を埋設する。ロッド管は地表面に
施された掘削計画線に沿って埋設して行くが、埋設方向
を掘削計画線に沿って変換する場合には、制御器５は先
導管１０の位置及び傾斜角と、掘削計画線とから先導管
１０の先端のカッタヘッド部１１の揺動角を算出し、信
号を発信して図７に示すようにカッタヘッド部１１を揺
動シリンダによって角度θだけ傾ける。この状態で推進
ジャッキ２により推力Ｆを与えると、カッタヘッド部１
１には土圧Ｐ（側圧）が発生し、この状態でさらに推力
Ｆを与えると、図８に示すように先導管１０はもとの中
心線に対して角度αだけ傾斜し、方向変換がなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、ロッド
管の方向を変換する場合には、掘削計画線に従い、先導
管１０の現在位置及び傾斜角と掘削計画線との情報に基
づいてカッタヘッド部１１を角度θだけ揺動させ、カッ
タヘッド部１１の側面に土圧Ｐを発生させて先導管１０
を傾斜させている。そのため、土圧Ｐの大小は先導管１
０の傾斜角に影響を及ぼす。即ち、土圧Ｐは土壌が固け
れば大きくなり、柔らかければ小さくなる。土圧Ｐが大
きいと先導管１０は掘削計画線よりも大きく傾斜するこ
ととなり、土圧Ｐが小さいと予先導管１０は掘削計画線
よりも小さく傾斜することとなる。そのため、先導管１
０の予定の傾斜角に対してカッタヘッド部１１の揺動量
の不足、あるいは揺動量過多という問題が生ずる。
管の方向を変換する場合には、掘削計画線に従い、先導
管１０の現在位置及び傾斜角と掘削計画線との情報に基
づいてカッタヘッド部１１を角度θだけ揺動させ、カッ
タヘッド部１１の側面に土圧Ｐを発生させて先導管１０
を傾斜させている。そのため、土圧Ｐの大小は先導管１
０の傾斜角に影響を及ぼす。即ち、土圧Ｐは土壌が固け
れば大きくなり、柔らかければ小さくなる。土圧Ｐが大
きいと先導管１０は掘削計画線よりも大きく傾斜するこ
ととなり、土圧Ｐが小さいと予先導管１０は掘削計画線
よりも小さく傾斜することとなる。そのため、先導管１
０の予定の傾斜角に対してカッタヘッド部１１の揺動量
の不足、あるいは揺動量過多という問題が生ずる。
【０００５】本発明は上記の問題点に着目してなされた
もので、土壌の硬軟によるカッタヘッド部の揺動量の過
不足が発生することがなく、先導管の掘削計画線に対す
る方向精度が良好なトンネル機械の制御装置及び制御方
法を提供することを目的としている。
もので、土壌の硬軟によるカッタヘッド部の揺動量の過
不足が発生することがなく、先導管の掘削計画線に対す
る方向精度が良好なトンネル機械の制御装置及び制御方
法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係わるトンネル機械の制御装置（第１装置
発明）は、発進立坑から到達立坑までの間を、所定長の
ロッド管を順次継ぎ足し、これを推進ジャッキにより順
次送り出しつつ、該ロッド管の先端に接続された、先端
に方向制御用のカッタヘッド部を有する先導管を、地表
面に施した掘削計画線に沿わせて掘進するトンネル掘削
機において、少なくとも前記先導管の位置および傾斜角
の検出手段と、前記先導管の先端のカッタヘッド部に加
わる土圧の検出手段と、予め土圧基準値と、土圧に対す
る前記カッタヘッド部の揺動角の補正値とを記憶し、前
記先導管の傾斜角制御を行う制御器とを備えたこととし
た。
め、本発明に係わるトンネル機械の制御装置（第１装置
発明）は、発進立坑から到達立坑までの間を、所定長の
ロッド管を順次継ぎ足し、これを推進ジャッキにより順
次送り出しつつ、該ロッド管の先端に接続された、先端
に方向制御用のカッタヘッド部を有する先導管を、地表
面に施した掘削計画線に沿わせて掘進するトンネル掘削
機において、少なくとも前記先導管の位置および傾斜角
の検出手段と、前記先導管の先端のカッタヘッド部に加
わる土圧の検出手段と、予め土圧基準値と、土圧に対す
る前記カッタヘッド部の揺動角の補正値とを記憶し、前
記先導管の傾斜角制御を行う制御器とを備えたこととし
た。
【０００７】尚、上記第１発明におけるトンネル機械の
制御装置における制御方法（第１方法発明）は、前記制
御器は、（１）先ず、先導管の位置及び傾斜角の検出手
段から先導管の位置及び傾斜角を入力し、（２）次に、
先導管の現在位置における傾斜角と目標傾斜角とからカ
ッタヘッド部の揺動角を求め、（３）次に、土圧検出手
段から現在の土圧を入力し、（４）次に、現在の土圧と
土圧基準値とを比較し、（５）次に、前記カッタヘッド
部の揺動角と土圧比較結果からカッタヘッド部の補正揺
動角を演算し、以上により先導管の方向制御を行うこと
とした。
制御装置における制御方法（第１方法発明）は、前記制
御器は、（１）先ず、先導管の位置及び傾斜角の検出手
段から先導管の位置及び傾斜角を入力し、（２）次に、
先導管の現在位置における傾斜角と目標傾斜角とからカ
ッタヘッド部の揺動角を求め、（３）次に、土圧検出手
段から現在の土圧を入力し、（４）次に、現在の土圧と
土圧基準値とを比較し、（５）次に、前記カッタヘッド
部の揺動角と土圧比較結果からカッタヘッド部の補正揺
動角を演算し、以上により先導管の方向制御を行うこと
とした。
【０００８】また、本発明に係わるトンネル機械の制御
装置（第２装置発明）は、発進立坑から到達立坑までの
間を、所定長のロッド管を順次継ぎ足し、これを推進ジ
ャッキにより順次送り出しつつ、該ロッド管の先端に接
続された、先端に方向制御用のカッタヘッド部を有する
先導管を、地表面に施した掘削計画線に沿わせて掘進す
るトンネル掘削機において、少なくとも前記先導管の位
置及び傾斜角の検出手段と、前記先導管に内設されたカ
ッタ・スクリュの回転トルク検出手段と、予めカッタ・
スクリュ回転トルク基準値と、カッタ・スクリュ回転ト
ルクに対する前記カッタヘッド部の揺動角の補正値とを
記憶し、前記先導管の傾斜角制御を行う制御器とを備え
たこととした。
装置（第２装置発明）は、発進立坑から到達立坑までの
間を、所定長のロッド管を順次継ぎ足し、これを推進ジ
ャッキにより順次送り出しつつ、該ロッド管の先端に接
続された、先端に方向制御用のカッタヘッド部を有する
先導管を、地表面に施した掘削計画線に沿わせて掘進す
るトンネル掘削機において、少なくとも前記先導管の位
置及び傾斜角の検出手段と、前記先導管に内設されたカ
ッタ・スクリュの回転トルク検出手段と、予めカッタ・
スクリュ回転トルク基準値と、カッタ・スクリュ回転ト
ルクに対する前記カッタヘッド部の揺動角の補正値とを
記憶し、前記先導管の傾斜角制御を行う制御器とを備え
たこととした。
【０００９】尚、上記第２装置発明におけるトンネル機
械の制御装置における制御方法（第２方法発明）は、前
記制御器は、（１）先ず、先導管の位置及び傾斜角の検
出手段から先導管の位置及び傾斜角を入力し、（２）次
に、先導管の現在位置における傾斜角と目標傾斜角とか
らカッタヘッド部の揺動角を求め、（３）次に、カッタ
・スクリュ回転トルク検出器から現在のカッタ・スクリ
ュ回転トルクを入力し、（４）次に、現在のカッタ・ス
クリュ回転トルクとカッタ・スクリュ回転トルク基準値
とを比較し、（５）次に、前記カッタヘッド部の揺動角
とカッタ・スクリュ回転トルク比較結果からカッタヘッ
ド部の補正揺動角を演算し、以上により先導管の方向制
御を行うこととした。
械の制御装置における制御方法（第２方法発明）は、前
記制御器は、（１）先ず、先導管の位置及び傾斜角の検
出手段から先導管の位置及び傾斜角を入力し、（２）次
に、先導管の現在位置における傾斜角と目標傾斜角とか
らカッタヘッド部の揺動角を求め、（３）次に、カッタ
・スクリュ回転トルク検出器から現在のカッタ・スクリ
ュ回転トルクを入力し、（４）次に、現在のカッタ・ス
クリュ回転トルクとカッタ・スクリュ回転トルク基準値
とを比較し、（５）次に、前記カッタヘッド部の揺動角
とカッタ・スクリュ回転トルク比較結果からカッタヘッ
ド部の補正揺動角を演算し、以上により先導管の方向制
御を行うこととした。
【００１０】
【作用】上記構成によれば、トンネル掘削機に先導管の
位置と傾斜角との検出手段と、先導管の先端に加わる土
圧又はカッタ・スクリュ回転トルクの検出手段と、制御
器とを備え、制御器に予め土圧基準値と、土圧に対する
カッタヘッド部揺動角の補正値又はカッタ・スクリュ回
転トルク基準値と、カッタ・スクリュ回転トルクに対す
るカッタヘッド部揺動角の補正値とを記憶させ、先導管
の方向制御に当たっては、土圧又はカッタ・スクリュ回
転トルクによってカッタヘッド部揺動角を補正するよう
にしたため、土壌の硬さに応じてカッタヘッド部揺動角
の補正を行うことができ、地表面に施した掘削計画線に
対する先導管傾斜角の誤差を低減することができる。
位置と傾斜角との検出手段と、先導管の先端に加わる土
圧又はカッタ・スクリュ回転トルクの検出手段と、制御
器とを備え、制御器に予め土圧基準値と、土圧に対する
カッタヘッド部揺動角の補正値又はカッタ・スクリュ回
転トルク基準値と、カッタ・スクリュ回転トルクに対す
るカッタヘッド部揺動角の補正値とを記憶させ、先導管
の方向制御に当たっては、土圧又はカッタ・スクリュ回
転トルクによってカッタヘッド部揺動角を補正するよう
にしたため、土壌の硬さに応じてカッタヘッド部揺動角
の補正を行うことができ、地表面に施した掘削計画線に
対する先導管傾斜角の誤差を低減することができる。
【００１１】
【実施例】以下に本発明に係るトンネル機械の制御装置
の実施例について、図面を参照して詳述する。図２はト
ンネル機械の断面図であり、先導管１０の先端にはカッ
タヘッド部１１が揺動シリンダ１２により揺動自在に装
着されている。１３はカッタ・スクリュ、１４は土圧セ
ンサ、１５は先導管１０の位置、傾きを測定するための
レーザ装置、１６はカッタ・スクリュ回転トルクセンサ
である。２は推進ジャッキ、３は反力バー、４はカッタ
・スクリュ回転駆動装置、５は制御器、６は油圧装置、
２０はロッド管である。制御器５と土圧センサ１４及び
レーザ装置１５とは細い実線に示すように接続してい
る。
の実施例について、図面を参照して詳述する。図２はト
ンネル機械の断面図であり、先導管１０の先端にはカッ
タヘッド部１１が揺動シリンダ１２により揺動自在に装
着されている。１３はカッタ・スクリュ、１４は土圧セ
ンサ、１５は先導管１０の位置、傾きを測定するための
レーザ装置、１６はカッタ・スクリュ回転トルクセンサ
である。２は推進ジャッキ、３は反力バー、４はカッタ
・スクリュ回転駆動装置、５は制御器、６は油圧装置、
２０はロッド管である。制御器５と土圧センサ１４及び
レーザ装置１５とは細い実線に示すように接続してい
る。
【００１２】図７に示すように先導管１０のカッタヘッ
ド部１１の揺動角をθとした場合、推力Ｆを加えると前
述のごとく土壌の硬軟により土圧Ｐ（側圧）が変化し、
そのために、先導管１０の傾斜角が変化して方向制御の
精度が低下する。この欠点を除去するためには土圧Ｐに
応じてカッタヘッド部１１の揺動角θを補正する必要が
ある。図３は土圧Ｐとカッタヘッド部１１の揺動角θの
補正値との関係を示すグラフであり、縦軸はカッタヘッ
ド部１１の揺動角θの補正値Δθで０点から上は＋補正
値、下は−補正値である。横軸は土圧Ｐであり、右に行
くに従って値は大きくなる。Ｐ1 は先導管１０の傾斜角
αに影響を与えない土圧の上限値であり、Ｐ2 は下限値
である。いま、土圧がＰ3 でＰ3 ＞Ｐ1 の場合には補正
値は−Δθ3 となる。土圧がＰ4 でＰ4 ＜Ｐ2 の場合に
は補正値は＋Δθ4 となる。
ド部１１の揺動角をθとした場合、推力Ｆを加えると前
述のごとく土壌の硬軟により土圧Ｐ（側圧）が変化し、
そのために、先導管１０の傾斜角が変化して方向制御の
精度が低下する。この欠点を除去するためには土圧Ｐに
応じてカッタヘッド部１１の揺動角θを補正する必要が
ある。図３は土圧Ｐとカッタヘッド部１１の揺動角θの
補正値との関係を示すグラフであり、縦軸はカッタヘッ
ド部１１の揺動角θの補正値Δθで０点から上は＋補正
値、下は−補正値である。横軸は土圧Ｐであり、右に行
くに従って値は大きくなる。Ｐ1 は先導管１０の傾斜角
αに影響を与えない土圧の上限値であり、Ｐ2 は下限値
である。いま、土圧がＰ3 でＰ3 ＞Ｐ1 の場合には補正
値は−Δθ3 となる。土圧がＰ4 でＰ4 ＜Ｐ2 の場合に
は補正値は＋Δθ4 となる。
【００１３】次に先導管の方向制御方法を図５に示すフ
ローチャートにより説明する。ステップ１０１で、制御
器５に予め前述の土圧の上、下限値Ｐ1 、Ｐ2 と、図３
に示す土圧Ｐとカッタヘッド部１１の揺動角θの補正値
Δθとの関係を記憶させる。ステップ１０２で、制御器
５はレーザ装置１５から先導管１０の現在位置Ｓ及び傾
斜角αを入力する。ステップ１０３で、制御器５は、現
在位置Ｓにおける先導管１０の傾斜角α及び目標傾斜角
α0 （掘削計画線に示された角度）とからカッタヘッド
部１１の揺動角θ1 を算出する。ステップ１０４で、制
御器５は土圧センサ１４から現在の土圧Ｐを入力する。
ステップ１０５で、制御器５は現在の土圧Ｐと、上限値
Ｐ1 および下限値Ｐ2 とを比較する。Ｐ＞Ｐ1 の場合に
はステップ１０６でθ1 をΔθで補正し、θ1 −Δθに
よりカッタヘッド部１１の揺動角θ2 を求める。Ｐ＜Ｐ
2 の場合にはステップ１０７でθ1 をΔθで補正し、θ
1 ＋Δθによりカッタヘッド部１１の揺動角θ2 を求め
る。Ｐ2 ≦Ｐ≦Ｐ1 の場合にはカッタヘッド部１１の揺
動角を補正する必要がないため、ステップ１０８でθ2
＝θ1 とする。ステップ１０９でカッタヘッド部１１を
揺動角θ2 で揺動し、先導管１０の方向制御を行う。
ローチャートにより説明する。ステップ１０１で、制御
器５に予め前述の土圧の上、下限値Ｐ1 、Ｐ2 と、図３
に示す土圧Ｐとカッタヘッド部１１の揺動角θの補正値
Δθとの関係を記憶させる。ステップ１０２で、制御器
５はレーザ装置１５から先導管１０の現在位置Ｓ及び傾
斜角αを入力する。ステップ１０３で、制御器５は、現
在位置Ｓにおける先導管１０の傾斜角α及び目標傾斜角
α0 （掘削計画線に示された角度）とからカッタヘッド
部１１の揺動角θ1 を算出する。ステップ１０４で、制
御器５は土圧センサ１４から現在の土圧Ｐを入力する。
ステップ１０５で、制御器５は現在の土圧Ｐと、上限値
Ｐ1 および下限値Ｐ2 とを比較する。Ｐ＞Ｐ1 の場合に
はステップ１０６でθ1 をΔθで補正し、θ1 −Δθに
よりカッタヘッド部１１の揺動角θ2 を求める。Ｐ＜Ｐ
2 の場合にはステップ１０７でθ1 をΔθで補正し、θ
1 ＋Δθによりカッタヘッド部１１の揺動角θ2 を求め
る。Ｐ2 ≦Ｐ≦Ｐ1 の場合にはカッタヘッド部１１の揺
動角を補正する必要がないため、ステップ１０８でθ2
＝θ1 とする。ステップ１０９でカッタヘッド部１１を
揺動角θ2 で揺動し、先導管１０の方向制御を行う。
【００１４】第２実施例は、図２において、細い点線で
示すように、制御器５とレーザ装置１５およびカッタ・
スクリュ回転トルクセンサ１６とを接続する。他は第１
実施例と同一なので説明は省略する。
示すように、制御器５とレーザ装置１５およびカッタ・
スクリュ回転トルクセンサ１６とを接続する。他は第１
実施例と同一なので説明は省略する。
【００１５】土壌が硬くなるとカッタ・スクリュ１３の
回転トルクは大きくなる。その場合、カッタヘッド部１
１の揺動角θは同じでも土圧は大きいため先導管１０の
傾斜角は大きくなる。土壌が柔らかい場合にはカッタ・
スクリュの回転トルクは小さくなり、土圧は小さいため
先導管の傾斜角は小さくなる。即ち、カッタ・スクリュ
回転トルクの大小によりカッタヘッド部１１の揺動角θ
を補正する必要がある。図４はカッタ・スクリュ回転ト
ルクＴとカッタヘッド部１１の揺動角の補正値との関係
を示すグラフであり、縦軸は傾斜角の補正値Δθであ
り、横軸はカッタ・スクリュ回転トルクＴである。Ｔ1
は先導管１０の傾斜角に影響を与えないカッタ・スクリ
ュ回転トルクＴの上限値であり、Ｔ2 は下限値である。
この場合も図３の場合と同様に、Ｔ＞Ｔ1 のときはΔθ
は−補正となり、Ｔ＜Ｔ2 のときは＋補正となる。Ｔに
対する補正値Δθはグラフから読み取ることができる。
回転トルクは大きくなる。その場合、カッタヘッド部１
１の揺動角θは同じでも土圧は大きいため先導管１０の
傾斜角は大きくなる。土壌が柔らかい場合にはカッタ・
スクリュの回転トルクは小さくなり、土圧は小さいため
先導管の傾斜角は小さくなる。即ち、カッタ・スクリュ
回転トルクの大小によりカッタヘッド部１１の揺動角θ
を補正する必要がある。図４はカッタ・スクリュ回転ト
ルクＴとカッタヘッド部１１の揺動角の補正値との関係
を示すグラフであり、縦軸は傾斜角の補正値Δθであ
り、横軸はカッタ・スクリュ回転トルクＴである。Ｔ1
は先導管１０の傾斜角に影響を与えないカッタ・スクリ
ュ回転トルクＴの上限値であり、Ｔ2 は下限値である。
この場合も図３の場合と同様に、Ｔ＞Ｔ1 のときはΔθ
は−補正となり、Ｔ＜Ｔ2 のときは＋補正となる。Ｔに
対する補正値Δθはグラフから読み取ることができる。
【００１６】次にカッタスクリュ回転トルクＴによる先
導管の方向制御の方法を図６のフローチャートにより説
明する。ステップ２０１で、制御器５に予め前述のカッ
タ・スクリュ回転トルクの上、下限値Ｔ1 、Ｔ2 と、図
４に示すカッタ・スクリュ回転トルクとカッタヘッド部
１１の揺動角θの補正値との関係を記憶させる。ステッ
プ２０２で、制御器５はレーザ装置１５から先導管１０
の現在位置Ｓと、び傾斜角αとを入力する。ステップ２
０３で、制御器５は、現在位置Ｓにおける先導管１０の
傾斜角αと、目標傾斜角α0 （掘削計画線に示された角
度）とからカッタヘッド部１１の揺動角θ1 を算出す
る。ステップ２０４で、制御器５はカッタ・スクリュ回
転トルクセンサ１６から現在のカッタ・スクリュ回転ト
ルクＴを入力する。ステップ２０５で、制御器５は現在
のカッタ・スクリュ回転トルクＴと、上限値Ｔ1 及び下
限値Ｔ2 とを比較する。Ｔ＞Ｔ1 の場合にはステップ２
０６でθ1 をΔθで補正し、θ1 −Δθによりカッタヘ
ッド部１１の揺動角θ2 を求める。Ｔ＜Ｔ2 の場合には
ステップ２０７でθ1 をΔθで補正し、θ1 ＋Δθによ
りカッタヘッド部１１の揺動角θ2 を求める。Ｔ2 ≦Ｔ
≦Ｔ1 の場合にはカッタヘッド部１１の揺動角を補正す
る必要がないため、ステップ２０８でθ2 ＝θ1 とす
る。ステップ２０９でカッタヘッド部１１を揺動角θ2
で揺動し、先導管１０の方向制御を行う。尚、本実施例
ではカッタとスクリューとが一体となったトンネル機械
の例を示したが、カッタとスクリューとが別駆動される
形式の場合は、カッタ回転トルク、スクリュー回転トル
ク又は両回転トルクを同時に用いて上述のように制御す
ればよい。
導管の方向制御の方法を図６のフローチャートにより説
明する。ステップ２０１で、制御器５に予め前述のカッ
タ・スクリュ回転トルクの上、下限値Ｔ1 、Ｔ2 と、図
４に示すカッタ・スクリュ回転トルクとカッタヘッド部
１１の揺動角θの補正値との関係を記憶させる。ステッ
プ２０２で、制御器５はレーザ装置１５から先導管１０
の現在位置Ｓと、び傾斜角αとを入力する。ステップ２
０３で、制御器５は、現在位置Ｓにおける先導管１０の
傾斜角αと、目標傾斜角α0 （掘削計画線に示された角
度）とからカッタヘッド部１１の揺動角θ1 を算出す
る。ステップ２０４で、制御器５はカッタ・スクリュ回
転トルクセンサ１６から現在のカッタ・スクリュ回転ト
ルクＴを入力する。ステップ２０５で、制御器５は現在
のカッタ・スクリュ回転トルクＴと、上限値Ｔ1 及び下
限値Ｔ2 とを比較する。Ｔ＞Ｔ1 の場合にはステップ２
０６でθ1 をΔθで補正し、θ1 −Δθによりカッタヘ
ッド部１１の揺動角θ2 を求める。Ｔ＜Ｔ2 の場合には
ステップ２０７でθ1 をΔθで補正し、θ1 ＋Δθによ
りカッタヘッド部１１の揺動角θ2 を求める。Ｔ2 ≦Ｔ
≦Ｔ1 の場合にはカッタヘッド部１１の揺動角を補正す
る必要がないため、ステップ２０８でθ2 ＝θ1 とす
る。ステップ２０９でカッタヘッド部１１を揺動角θ2
で揺動し、先導管１０の方向制御を行う。尚、本実施例
ではカッタとスクリューとが一体となったトンネル機械
の例を示したが、カッタとスクリューとが別駆動される
形式の場合は、カッタ回転トルク、スクリュー回転トル
ク又は両回転トルクを同時に用いて上述のように制御す
ればよい。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は先端に方
向制御用のカッタヘッド部を有する先導管およびロッド
管を推進ジャッキにより順次送り出し、地表面に施した
掘削線に沿って掘進するトンネル掘削機に、少なくとも
先導管の位置及び傾斜角の検出手段と、先導管の先端の
カッタヘッド部に加わる土圧又は先導管に内設したカッ
タ・スクリュの回転トルクの検出手段と、制御器とを備
えた。そして、制御器に予め土圧基準値又はカッタ・ス
クリュ回転トルク基準値と、土圧又はカッタ・スクリュ
回転トルクに対するカッタヘッド部揺動角の補正値とを
記憶させ、現在の土圧又はカッタ・スクリュ回転トルク
とそれぞれの基準値とを比較してカッタヘッド部の補正
揺動角を演算してカッタヘッド部を揺動し、先導管の方
向制御を行うようにした。そのため、カッタヘッド部の
揺動角の土壌の硬軟による過不足が補正され、先導管の
掘削計画線に対する精度を向上することのできるトンネ
ル機械の制御装置が得られる。
向制御用のカッタヘッド部を有する先導管およびロッド
管を推進ジャッキにより順次送り出し、地表面に施した
掘削線に沿って掘進するトンネル掘削機に、少なくとも
先導管の位置及び傾斜角の検出手段と、先導管の先端の
カッタヘッド部に加わる土圧又は先導管に内設したカッ
タ・スクリュの回転トルクの検出手段と、制御器とを備
えた。そして、制御器に予め土圧基準値又はカッタ・ス
クリュ回転トルク基準値と、土圧又はカッタ・スクリュ
回転トルクに対するカッタヘッド部揺動角の補正値とを
記憶させ、現在の土圧又はカッタ・スクリュ回転トルク
とそれぞれの基準値とを比較してカッタヘッド部の補正
揺動角を演算してカッタヘッド部を揺動し、先導管の方
向制御を行うようにした。そのため、カッタヘッド部の
揺動角の土壌の硬軟による過不足が補正され、先導管の
掘削計画線に対する精度を向上することのできるトンネ
ル機械の制御装置が得られる。
【図１】トンネル掘削機の全体構成図である。
【図２】本発明のトンネル掘削機の構成を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】土圧とカッタヘッド部揺動角補正値との関係を
表すグラフである。
表すグラフである。
【図４】カッタ・スクリュ回転トルクとカッタヘッド部
揺動角補正値との関係を表すグラフである。
揺動角補正値との関係を表すグラフである。
【図５】ガイド揺動角を土圧により補正する先導管の方
向制御方法を説明するフローチャートである。
向制御方法を説明するフローチャートである。
【図６】カッタヘッド部揺動角をカッタ・スクリュ回転
トルクにより補正する先導管の方向制御方法を説明する
フローチャートである。
トルクにより補正する先導管の方向制御方法を説明する
フローチャートである。
【図７】先導管推進時の土圧の説明図である。
【図８】先導管傾斜の説明図である。
２ 推進ジャッキ ４ カッタ・スクリュ駆動装置 ５ 制御器 １０ 先導管 １１ カッタヘッド部 １２ 揺動シリンダ １３ カッタ・スクリュ １４ 土圧センサ １５ 先導管の位置および傾斜角を検出するレーザ装
置。 １６ カッタ・スクリュ回転トルクセンサ
置。 １６ カッタ・スクリュ回転トルクセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 松幸 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 発進立坑から到達立坑までの間を、所定
長のロッド管を順次継ぎ足し、これを推進ジャッキによ
り順次送り出しつつ、該ロッド管の先端に接続された、
先端に方向制御用のカッタヘッド部を有する先導管を、
地表面に施した掘削計画線に沿わせて掘進するトンネル
掘削機において、少なくとも前記先導管の位置及び傾斜
角の検出手段と、前記先導管の先端のカッタヘッド部に
加わる土圧の検出手段と、予め土圧基準値と、土圧に対
する前記カッタヘッド部の揺動角の補正値とを記憶し、
前記先導管の傾斜角制御を行う制御器とを備えたことを
特徴とするトンネル機械の制御装置。 - 【請求項２】 前記制御器は、（１）先ず、先導管の位
置及び傾斜角の検出手段から先導管の位置及び傾斜角を
入力し、（２）次に、先導管の現在位置における傾斜角
と目標傾斜角とからカッタヘッド部の揺動角を求め、
（３）次に、土圧検出手段から現在の土圧を入力し、
（４）次に、現在の土圧と土圧基準値とを比較し、
（５）次に、前記カッタヘッド部の揺動角と土圧比較結
果からカッタヘッド部の補正揺動角を演算し、以上によ
り先導管の方向制御を行うことを特徴とするトンネル機
械の制御方法。 - 【請求項３】 発進立坑から到達立坑までの間を、所定
長のロッド管を順次継ぎ足し、これを推進ジャッキによ
り順次送り出しつつ、該ロッド管の先端に接続された、
先端に方向制御用のカッタヘッド部を有する先導管を、
地表面に施した掘削計画線に沿わせて掘進するトンネル
掘削機において、少なくとも前記先導管の位置及び傾斜
角の検出手段と、前記先導管に内設されたカッタ・スク
リュの回転トルク検出手段と、予めカッタ・スクリュ回
転トルク基準値と、カッタ・スクリュ回転トルクに対す
る前記カッタヘッド部の揺動角の補正値とを記憶し、前
記先導管の傾斜角制御を行う制御器とを備えたことを特
徴とするトンネル機械の制御装置。 - 【請求項４】 前記制御器は、（１）先ず、先導管の位
置および傾斜角の検出手段から先導管の位置及び傾斜角
を入力し、（２）次に、先導管の現在位置における傾斜
角と目標傾斜角とからカッタヘッド部の揺動角を求め、
（３）次に、カッタ・スクリュ回転トルク検出器から現
在のカッタ・スクリュ回転トルクを入力し、（４）次
に、現在のカッタ・スクリュ回転トルクとカッタ・スク
リュ回転トルク基準値とを比較し、（５）次に、前記カ
ッタヘッド部の揺動角とカッタ・スクリュ回転トルク比
較結果からカッタヘッド部の補正揺動角を演算し、以上
により先導管の方向制御を行うことを特徴とするトンネ
ル機械の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34771493A JPH07189589A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | トンネル機械の制御装置及び制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34771493A JPH07189589A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | トンネル機械の制御装置及び制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07189589A true JPH07189589A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18392095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34771493A Pending JPH07189589A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | トンネル機械の制御装置及び制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07189589A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102518445A (zh) * | 2012-01-09 | 2012-06-27 | 北京众策创晟掘进装备有限公司 | 盾构机的激光导向控制系统及方法 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP34771493A patent/JPH07189589A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102518445A (zh) * | 2012-01-09 | 2012-06-27 | 北京众策创晟掘进装备有限公司 | 盾构机的激光导向控制系统及方法 |
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