JPH07217373A - Control method of copy cutter, etc., of shield excavator and device thereof - Google Patents
Control method of copy cutter, etc., of shield excavator and device thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はシールド掘削機のコピー
カッタ等の制御方法及びその装置に関し、特に回転体か
ら突出するコピーカッタ等の突出量を連続的に変化させ
る場合に適用して有用なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of controlling a copy cutter or the like of a shield excavator and an apparatus therefor, and is particularly useful when applied to a case where the amount of projection of a copy cutter or the like protruding from a rotating body is continuously changed. It is a thing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図６はトンネルの掘削に用いるシールド
掘削機の全体を概念的に示す説明図である。同図に示す
ように、筒状の掘削機本体１は、その前部に固着したバ
ルクヘッド２を介して円形のカッタフレーム３を、掘削
機本体１から前方に突出させて回転可能に支持してお
り、駆動源４によりカッタフレーム３を回転することに
よりカッタフレーム３に設けたカッタにより所定の掘削
を行なうとともに、掘削部分にセグメント５を円筒状に
組立てることによりトンネルを構築する。このとき、シ
ールドジャッキ６のピストンロッド６ａの先端をセグメ
ント５の端面に当接させ、このセグメント５を反力受け
とすることにより掘削機本体１を前方に移動させる。ま
た、掘削により切り崩された土砂は、スクリューコンベ
ア７で掘削機本体１の後部に排出される。2. Description of the Related Art FIG. 6 is an explanatory view conceptually showing the entire shield excavator used for excavating a tunnel. As shown in the figure, the cylindrical excavator main body 1 rotatably supports a circular cutter frame 3 through a bulkhead 2 fixed to the front part thereof so that the circular cutter frame 3 projects forward from the excavator main body 1. Accordingly, the cutter frame 3 is rotated by the drive source 4 to perform a predetermined excavation by the cutter provided on the cutter frame 3, and the segment 5 is cylindrically assembled in the excavated portion to construct a tunnel. At this time, the tip of the piston rod 6a of the shield jack 6 is brought into contact with the end surface of the segment 5, and the segment 5 is used as a reaction force receiver to move the excavator body 1 forward. Further, the earth and sand cut by excavation is discharged to the rear part of the excavator body 1 by the screw conveyor 7.
【０００３】コピーカッタ８は、コピーカッタジャッキ
（図６には図示せず）により、カッタフレーム３の外周
面からその径方向に突出可能に、このカッタフレーム３
に配設してある。かかるコピーカッタ８は、カッタフレ
ーム３に固着したカッタの掘削域が及ばない外周域の所
定範囲の掘削を行なうものである。すなわち、エンコー
ダ等でカッタフレーム３の回転位置を検出する一方、所
定の位置に達したときコピーカッタジャッキを駆動して
コピーカッタ８を突出させるとともに、所定の位置を通
過したときコピーカッタ８を収縮させることにより所定
範囲の余掘りを行なう。かかるコピーカッタ８のコピー
カッタジャッキには、ロータリジョイント・スリップリ
ング９のロータリジョイントを介して圧油を供給すると
ともに、その制御に必要な電気信号等は、ロータリジョ
イント・スリップリング９のスリップリングを介して回
転部に供給するように構成してある。The copy cutter 8 can be projected radially from the outer peripheral surface of the cutter frame 3 by a copy cutter jack (not shown in FIG. 6).
It is located at. The copy cutter 8 excavates a predetermined area in the outer peripheral area beyond the excavation area of the cutter fixed to the cutter frame 3. That is, while the rotational position of the cutter frame 3 is detected by an encoder or the like, the copy cutter jack is driven to project the copy cutter 8 when the predetermined position is reached, and the copy cutter 8 is contracted when the predetermined position is passed. By doing so, over dug in a predetermined range is performed. Pressure oil is supplied to the copy cutter jack of the copy cutter 8 via the rotary joint of the rotary joint / slip ring 9, and the electrical signals and the like necessary for the control are supplied from the slip ring of the rotary joint / slip ring 9. It is configured to be supplied to the rotating unit via the.
【０００４】図７は、従来技術に係るコピーカッタ８の
油圧回路を示す回路図である。同図中、図６と同一部分
には同一番号を付してある。同図に示すように、コント
ローラ１０は、エンコーダ１１で検出したコピーカッタ
８の回転位置の情報を含む位置信号Ｓ1 と、操作盤１２
に設定された余掘り開始位置及び終了位置の情報を含む
指令信号Ｓ2 とを処理して電磁弁１３にジャッキ伸長信
号Ｓ3 及びジャッキ収縮信号Ｓ4 を供給する。電磁弁１
３は、ジャッキ伸長信号Ｓ3 及びジャッキ収縮信号Ｓ4
で油路を切換え、ロータリジョイント９ａを介してコピ
ーカッタジャッキ１４を駆動することによりそのピスト
ンロッド１４ａに固着してあるコピーカッタ８のカッタ
フレーム３の外周面からの突出を制御する。FIG. 7 is a circuit diagram showing a hydraulic circuit of a copy cutter 8 according to the prior art. In the figure, the same parts as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals. As shown in the figure, the controller 10 controls the position signal S 1 including the information on the rotational position of the copy cutter 8 detected by the encoder 11 and the operation panel 12.
The command signal S 2 including the information on the overdrilling start position and the end position set in step 1 is processed to supply the jack expansion signal S 3 and the jack contraction signal S 4 to the solenoid valve 13. Solenoid valve 1
3 is a jack expansion signal S 3 and a jack contraction signal S 4
By switching the oil passages and driving the copy cutter jack 14 via the rotary joint 9a, the projection of the copy cutter 8 fixed to the piston rod 14a from the outer peripheral surface of the cutter frame 3 is controlled.
【０００５】なお、図中、１５は油タンク、１６は油圧
ポンプ、１７は電動モータ、１８はリリーフ弁である。In the figure, 15 is an oil tank, 16 is a hydraulic pump, 17 is an electric motor, and 18 is a relief valve.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
コピーカッタジャッキ１４の駆動は、伸縮動作の開始操
作のみで、実際にどの程度コピーカッタジャッキ１４の
ピストンロッド１４ａが伸びカッタフレーム３の外周面
からどの程度掘削されたかは未知であり、所定の範囲で
コピーカッタ８により掘削する目的が達せられないこと
もある。つまり、シールド掘削機が掘削する地山は種々
の土砂が層をなし、さらに不連続的に礫や枕木等が散在
する予想のつかない性質のものであるから、コピーカッ
タ８を突出させてもそのコピーカッタ８が地山から受け
る反力は刻々と変化するため、操作盤１２による設定指
令通りの所定の範囲の掘削は保障の限りではない。The copying cutter jack 14 in the above-mentioned prior art is driven only by the operation of starting the expansion / contraction operation, and the piston rod 14a of the copying cutter jack 14 actually extends from the outer peripheral surface of the cutting frame 3. It is not known how much has been excavated, and the purpose of excavation by the copy cutter 8 may not be achieved within a predetermined range. In other words, the ground excavated by the shield excavator is of an unpredictable nature in which various types of earth and sand form a layer and discontinuously contain gravel, sleepers, etc. Even if the copy cutter 8 is projected. Since the reaction force that the copy cutter 8 receives from the ground changes from moment to moment, excavation within a predetermined range according to the setting command by the operation panel 12 is not guaranteed.
【０００７】本発明は、上記従来技術に鑑み、コピーカ
ッタ等の突出量を指令値に合わせて連続的に変化させる
シールド掘削機のコピーカッタ等の制御方法及びその装
置を提供することを目的とする。In view of the above-mentioned prior art, the present invention has an object to provide a control method for a copy cutter or the like of a shield excavator and an apparatus thereof for continuously changing the protrusion amount of the copy cutter or the like according to a command value. To do.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する第１
の発明の構成は、シールド掘削機におけるカッタフレー
ム等の回転体の回転位置を検出する回転位置検出手段の
出力信号である回転位置を表わす位置信号と、回転体に
内蔵するとともにジャッキ等の直線移動手段により移動
されて回転体から突出されるカッタの突出量の指令値を
表わす指令信号と、直線移動手段によるカッタの直線移
動量を表わす突出量信号とを処理して回転体の回転に伴
なう所定の回転位置でのカッタの突出量が指令値に一致
するよう直線移動手段を制御することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] First to achieve the above object
According to the invention, the position signal representing the rotational position, which is the output signal of the rotational position detecting means for detecting the rotational position of the rotating body such as the cutter frame in the shield excavator, and the linear movement of the jack or the like built in the rotating body. The command signal representing the command value of the projection amount of the cutter that is moved by the means and projected from the rotating body and the projection amount signal representing the linear movement amount of the cutter by the linear moving means are processed to rotate the rotating body. The linear moving means is controlled so that the amount of protrusion of the cutter at the predetermined rotation position matches the command value.
【０００９】第２の発明の構成は、シールド掘削機の円
形のカッタフレーム等の回転体から突出可能に回転体に
配設したカッタと、このカッタを直線上で伸縮させるジ
ャッキ等の直線移動手段と、この直線移動手段によるカ
ッタの突出量を検出する突出量検出手段と、前記回転体
の回転位置を検出する回転位置検出手段と、回転位置検
出手段が検出する回転位置に対応するカッタの突出量の
指令値と、突出量検出手段が検出するリアルタイムの突
出量とを比較し、両者の偏差が零になるように直線移動
手段を制御する制御部とを有することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, a cutter provided on the rotating body so as to project from the rotating body such as a circular cutter frame of a shield excavator, and a linear moving means such as a jack for linearly expanding and contracting the cutter. A protrusion amount detecting means for detecting the protrusion amount of the cutter by the linear moving means, a rotational position detecting means for detecting the rotational position of the rotating body, and a protrusion of the cutter corresponding to the rotational position detected by the rotational position detecting means. The present invention is characterized by having a control unit that compares the command value of the amount with the real-time protrusion amount detected by the protrusion amount detection unit and controls the linear movement unit so that the deviation between the two is zero.
【００１０】[0010]
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。なお、従来技術と同一部分には同一番号を付し
重複する説明は省略する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the same parts as those of the conventional technique are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
【００１１】図１は本発明の実施例に係る油圧回路を示
す回路図である。同図に示すように、本実施例に係るコ
ントローラ２０は、エンコーダ１１の出力信号である位
置信号Ｓ1 、操作盤２２の出力信号である指令信号Ｓ5
及びストローク計２４の出力信号である突出量信号Ｓ6
を処理し、サーボ信号Ｓ7 によりサーボ弁２３を制御す
るように構成してある。FIG. 1 is a circuit diagram showing a hydraulic circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the controller 20 according to the present embodiment has a position signal S 1 which is an output signal of the encoder 11 and a command signal S 5 which is an output signal of the operation panel 22.
And a protrusion amount signal S 6 which is an output signal of the stroke meter 24.
And the servo valve 23 is controlled by the servo signal S 7 .
【００１２】ここで位置信号Ｓ1 は、カッタフレーム３
の回転位置、すなわちコピーカッタ８の回転位置を情報
として含む信号で、指令信号Ｓ5 は、コピーカッタ８の
回転位置に対応するその突出量を情報として含む信号で
ある。ストローク計２４は、直線移動手段であるコピー
カッタジャッキ１４に一体的に取付けてあり、このコピ
ーカッタ１４のピストンロッド１４ａの移動量、すなわ
ちコピーカッタ８の突出量を検出するものである。コピ
ーカッタジャッキ１４は回転部分であるため、突出量信
号Ｓ6 はスリップリング９ｂを介してコントローラ２０
に供給される。Here, the position signal S 1 is the cutter frame 3
Is a signal containing as information the rotational position of the copy cutter 8, and the command signal S 5 is a signal containing as information the protrusion amount corresponding to the rotational position of the copy cutter 8. The stroke meter 24 is integrally attached to the copy cutter jack 14 which is a linear moving means, and detects the moving amount of the piston rod 14a of the copy cutter 14, that is, the protruding amount of the copy cutter 8. Since the copy cutter jack 14 is a rotating portion, the protrusion amount signal S 6 is transmitted to the controller 20 via the slip ring 9b.
Is supplied to.
【００１３】かくして、コントローラ２０は、指令信号
Ｓ5 に含まれるコピーカッタ８の突出量の指令値と、突
出量信号Ｓ6 とを比較し、両者の偏差が零になるように
サーボ信号Ｓ7 を介してサーボ弁２３を制御し、コピー
カッタジャッキ１４のピストンロッド１４ａの移動量を
制御する。Thus, the controller 20 compares the command value of the projection amount of the copy cutter 8 included in the command signal S 5 with the projection amount signal S 6, and the servo signal S 7 is set so that the deviation between them becomes zero. The servo valve 23 is controlled via the to control the movement amount of the piston rod 14a of the copy cutter jack 14.
【００１４】図２は本実施例を示すブロック線図であ
る。同図に示すように、コントローラ２０は、演算部２
０ａ、減算器２０ｂ及び増幅器２０ｃを有して上述の如
き機能を実現する。また、油圧サーボ２５は、図１にお
けるコピーカッタジャッキ１４及びサーボ弁２３等の油
圧系の機器を示す。FIG. 2 is a block diagram showing this embodiment. As shown in FIG.
0a, the subtractor 20b and the amplifier 20c are provided to realize the above-mentioned function. A hydraulic servo 25 is a hydraulic system device such as the copy cutter jack 14 and the servo valve 23 in FIG.
【００１５】図３に示すように、掘削機本体１の方向転
換中心位置Ｏ点がＯ′点に移行するには、切羽側で
δf 、テール側でδr だけ地山を押しのける必要があ
る。なお、図中Ｒは曲線施工半径、Ｂs はセグメント
幅、θは掘削機本体１の回転角度である。As shown in FIG. 3, in order to shift the turning center position O point of the excavator main body 1 to O'point, it is necessary to push away the ground by δ f on the face side and δ r on the tail side. . In the figure, R is a curve construction radius, B s is a segment width, and θ is a rotation angle of the excavator body 1.
【００１６】このように地山を押しのけるためには、図
４に示すように、掘進中に掘削機本体１を方向変換させ
る際、掘削機本体１の移動量に見合う部分の地山（図中
の斜線部分）を掘削し、地山からの反力を低減させる必
要がある。In order to displace the ground in this manner, as shown in FIG. 4, when the direction of the excavator body 1 is changed during excavation, the rock mass of the portion corresponding to the amount of movement of the excavator body 1 (in the figure) It is necessary to excavate the shaded area) to reduce the reaction force from the ground.
【００１７】掘削機本体１は横断面形状が円形であるた
め、その余掘り量は真横で最大、天地で零となるサイン
カーブが最も適している。Since the excavator main body 1 has a circular cross-sectional shape, a sine curve in which the amount of excess excavation is maximum on the side and zero on the top and bottom is most suitable.
【００１８】そこで、本実施例では、図５に示すよう
に、コピーカッタ８による余掘り形状が天から地に向か
ったサインカーブ状に変化するよう指令信号Ｓ5 を与え
ている。この結果、カッタフレーム３の回転に伴ない位
置信号Ｓ1 を参照しつつ指令信号Ｓ5 と突出量信号Ｓ6
の偏差が零になるようにコピーカッタ８の突出量を制御
して所望の余掘り形状を得る。Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 5, a command signal S 5 is given so that the overcut shape by the copy cutter 8 changes into a sine curve shape from the sky to the ground. As a result, the command signal S 5 and the protrusion amount signal S 6 are referred to while referring to the position signal S 1 accompanying the rotation of the cutter frame 3.
The amount of protrusion of the copy cutter 8 is controlled so that the deviation of 0 becomes zero, and a desired overcut shape is obtained.
【００１９】ちなみに、従来技術においては、電磁弁１
３の操作によりコピーカッタ８の突出、若しくはそうで
ない状態を２値的に制御していたので、その余掘り形状
は、図５に示すような台形状となり、本実施例に較べ斜
線部分Ｉの分だけ余分な余掘りをしていることになり、
地山の緩みや乱れを生起する。Incidentally, in the prior art, the solenoid valve 1
Since the protrusion of the copy cutter 8 or the state where it is not is binary-controlled by the operation of No. 3, the overcut shape becomes a trapezoidal shape as shown in FIG. You are digging extra for that amount,
It causes looseness and disorder of the ground.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、回転体に対するカッタの突出量
を任意に連続的に変化させることができるので、カッタ
による掘削等する場合の加工形状を合理的に形成するこ
とができる。特に、シールド掘削機のコピーカッタに適
用した場合には、地山の不連続な変化に対してもコピー
カッタのカッタフレームからの突出量を常に最適に確保
することができるので、最適且つ確実な余掘りを実現し
得る。As described above in detail with reference to the embodiments, according to the present invention, the amount of protrusion of the cutter with respect to the rotating body can be continuously changed arbitrarily, so that when excavating by the cutter or the like. The processed shape can be formed rationally. In particular, when applied to a copy cutter of a shield excavator, the amount of protrusion from the cutter frame of the copy cutter can always be optimally secured even when the ground changes discontinuously, so it is optimal and reliable. Over-digging can be realized.
【図１】本発明の実施例に係る油圧回路を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a hydraulic circuit according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例を示すブロック線図。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施例を適用するシールド掘削機の移
動態様の一例を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing an example of a movement mode of the shield excavator to which the embodiment of the present invention is applied.
【図４】図３の一部を抽出した説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram in which a part of FIG. 3 is extracted.
【図５】本発明の実施例におけるカッタフレーム及びコ
ピーカッタと余掘り形状の関係を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a cutter frame, a copy cutter, and an overcut shape according to an embodiment of the present invention.
【図６】シールド掘削機の全体を概念的に示す説明図。FIG. 6 is an explanatory view conceptually showing the entire shield excavator.
【図７】従来技術に係る油圧回路を示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing a hydraulic circuit according to a conventional technique.
８ コピーカッタ １４ コピーカッタジャッキ ２０ コントローラ ２２ 操作盤 ２３ サーボ弁 ２４ ストローク計 Ｓ1 位置信号 Ｓ5 指令信号 Ｓ6 突出量信号 Ｓ7 サーボ信号8 Copy cutter 14 Copy cutter jack 20 Controller 22 Operation panel 23 Servo valve 24 Stroke meter S 1 Position signal S 5 Command signal S 6 Projection amount signal S 7 Servo signal
Claims (2)
等の回転体の回転位置を検出する回転位置検出手段の出
力信号である回転位置を表わす位置信号と、回転体に内
蔵するとともにジャッキ等の直線移動手段により移動さ
れて回転体から突出されるカッタの突出量の指令値を表
わす指令信号と、直線移動手段によるカッタの直線移動
量を表わす突出量信号とを処理して回転体の回転に伴な
う所定の回転位置でのカッタの突出量が指令値に一致す
るよう直線移動手段を制御するシールド掘削機のコピー
カッタ等の制御方法。1. A position signal representing a rotational position, which is an output signal of a rotational position detecting means for detecting a rotational position of a rotating body such as a cutter frame in a shield excavator, and a linear moving means such as a jack incorporated in the rotating body. By processing the command signal representing the command value of the protrusion amount of the cutter that is moved by the controller and the protrusion amount signal representing the linear movement amount of the cutter by the linear movement means, and accompanies the rotation of the rotor. A control method for a copy cutter or the like of a shield excavator, which controls a linear moving means so that the cutter protrusion amount at a predetermined rotation position matches a command value.
等の回転体から突出可能に回転体に配設したカッタと、 このカッタを直線上で伸縮させるジャッキ等の直線移動
手段と、 この直線移動手段によるカッタの突出量を検出する突出
量検出手段と、 前記回転体の回転位置を検出する回転位置検出手段と、 回転位置検出手段が検出する回転位置に対応するカッタ
の突出量の指令値と、突出量検出手段が検出するリアル
タイムの突出量とを比較し、両者の偏差が零になるよう
に直線移動手段を制御する制御部とを有することを特徴
とするシールド掘削機のコピーカッタ等の制御装置。2. A cutter provided on the rotating body such that it can project from the rotating body such as a circular cutter frame of a shield excavator, a linear moving means such as a jack for expanding and contracting the cutter in a straight line, and the linear moving means. A protrusion amount detecting means for detecting the amount of protrusion of the cutter by means of, a rotational position detecting means for detecting the rotational position of the rotating body, and a command value for the amount of protrusion of the cutter corresponding to the rotational position detected by the rotational position detecting means, Control of a copy cutter or the like of a shield excavator characterized by having a control unit for comparing the real-time protrusion amount detected by the protrusion amount detection unit and controlling the linear movement unit so that the deviation between the two becomes zero. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1338894A JP2934577B2 (en) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | Control method and device for copy cutter etc. of shield excavator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1338894A JP2934577B2 (en) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | Control method and device for copy cutter etc. of shield excavator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07217373A true JPH07217373A (en) | 1995-08-15 |
| JP2934577B2 JP2934577B2 (en) | 1999-08-16 |
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ID=11831726
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1338894A Expired - Fee Related JP2934577B2 (en) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | Control method and device for copy cutter etc. of shield excavator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2934577B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108643931A (en) * | 2018-04-25 | 2018-10-12 | 中国铁建重工集团有限公司 | A kind of development machine is backbreak knife control mechanism and development machine |
-
1994
- 1994-02-07 JP JP1338894A patent/JP2934577B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108643931A (en) * | 2018-04-25 | 2018-10-12 | 中国铁建重工集团有限公司 | A kind of development machine is backbreak knife control mechanism and development machine |
| CN108643931B (en) * | 2018-04-25 | 2024-04-09 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | Super-cutter control mechanism of heading machine and heading machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2934577B2 (en) | 1999-08-16 |
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