JPH07217380A - シールド掘進機のコピーカッタのストローク測定方法および装置 - Google Patents

シールド掘進機のコピーカッタのストローク測定方法および装置

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JPH07217380A
JPH07217380A JP1060294A JP1060294A JPH07217380A JP H07217380 A JPH07217380 A JP H07217380A JP 1060294 A JP1060294 A JP 1060294A JP 1060294 A JP1060294 A JP 1060294A JP H07217380 A JPH07217380 A JP H07217380A
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JP
Japan
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measured
copy
cutter
copy cutter
stroke
Prior art date
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Pending
Application number
JP1060294A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Matsuzaki
亨 松崎
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP1060294A priority Critical patent/JPH07217380A/ja
Publication of JPH07217380A publication Critical patent/JPH07217380A/ja
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コピーカッタのストロークを連続かつ正確に
測定する。 【構成】 コピーカッタのストロークを調整するコピー
ジャッキ45は、コピーカッタの変位に連動してカッタ
ディスク25の半径方向に変位する。コピージャッキ4
5の半径方向内方の端面には、半径方向に垂直な被計測
面45aが設けられる。被計測面45aに対向して、カ
ッタディスク25には、距離センサ46が取付けられ
る。距離センサ46は、被計測面45aとの間の距離
を、たとえば超音波式で非接触式に計測する。計測結果
は引込線47から、ロータリジョイント48およびスリ
ップリング56を介して、表示装置50に伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘削用のシー
ルド掘進機の外周部に出没可能に設けられるコピーカッ
タのストローク測定方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、シールド工法によるトンネル
を掘削するトンネル掘進機には、掘削方向前方のカッタ
ディスク外周部にコピーカッタが備えられるものが使用
されている。コピーカッタは、シールド掘進機の外周部
から出没し、トンネルの内周部をさらに掘削するオーバ
ーカットを行う、コピーカッタによるオーバーカット
は、トンネルの掘削方向を変更する際に必要となる。
【0003】図4は、コピーカッタによるオーバーカッ
トが必要な理由を示す。シールド掘進機1は、地山2の
中を進行しながらトンネルを掘削する。シールド掘進機
1の本体は、掘削方向に関して2分割され、その前胴3
は、掘削方向の後方に内張りされてトンネルを構築する
セグメント4の前端面を押圧する際の反力によって前方
に押される。前胴3の前方には、カッタディスク5が備
えられ、回転駆動されながら前方の地山2を掘削する。
シールド掘進機1の後半部分である後胴6内には、前胴
3に設けられるシールドジャッキ7の先端と、セグメン
ト4の前端面とが収納される。シールドジャッキ7の先
端には、スプレッダ8が設けられ、シールドジャッキ7
を伸長させると、スプレッダ8がセグメント4の前端面
に当接して押圧する。この押圧力の反力によって掘進が
行われる。前胴3と後胴6との間には、球面シール9が
設けられ、中折れが可能な構造となっている。中折れ構
造は、掘進方向を変更する際に有効である。しかしなが
ら、曲率半径の内方の地山2を余分に掘削するオーバー
カットも必要である。オーバーカットを行うため、カッ
タディスク5の外周に出没可能なコピーカッタ10が設
けられる。掘削すべきトンネル軸線11のようなカーブ
を実現するためには、後胴軸線12に対して前胴軸線1
3を中折角θだけ傾ける必要がある。
【0004】コピーカッタ10の突出量dは、オーバー
カット量に対応する。オーバーカット量が過大になる
と、セグメント4と地山2との隙間が大きくなり、この
隙間を充填する裏込剤の注入量も多くなる。さらにコピ
ーカッタ10の摩耗が早まる。オーバーカット量が少な
すぎると、シールド掘進機1の前胴3や後胴6の外周が
地山2に接触してしまい、充分に方向を変更することが
できなくなる。このためオーバーカット量dの制御は極
めて重要である。
【0005】従来は、コピーカッタ10の突出量を直接
測定するのではなく、コピーカッタ10を出没変位させ
るための油圧ジャッキに供給する作動油の流量を計測し
て、間接的にコピーカッタのストロークを測定してい
る。
【0006】実開平2−47290や実開平4−129
5などの先行技術では、コピーカッタの変位量をワイヤ
によって直接取出し計測する技術が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】コピーカッタのストロ
ークを作動油の流量から間接的に計測する方法では、油
圧管路の弾性変形や気泡の侵入などによって誤差が大き
くなるおそれがある。ワイヤによって直接コピーカッタ
の変位を取出して計測する方法では、コピーカッタがカ
ッタディスクの外周に設けられるため、カッタディスク
の回転とともにコピーカッタの位置が変わり、その向き
によってワイヤにかかる荷重も変動する。このためワイ
ヤの張力が変化し、ワイヤの弾性変形などによる誤差が
大きくなる。
【0008】本発明の目的は、コピーカッタのストロー
クを正確かつ連続的に測定することができる方法および
装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、シールド本体
の外周から出没するコピーカッタに、出没移動する方向
に対して垂直な被計測面を形成し、被計測面に対向する
シールド本体側から、非接触式で被計測面との間の距離
を計測し、計測された距離に基づいてコピーカッタのス
トロークを測定することを特徴とするシールド掘進機の
コピーカッタのストローク測定方法である。
【0010】また本発明は、シールド本体の外周から出
没するコピーカッタに連動して変位し、変位方向に垂直
な表面を有する被計測手段と、被計測手段の前記表面に
対向してシールド本体内に配置され、前記表面との間の
距離を非接触式に計測する距離計測手段と、距離計測手
段の計測結果を演算処理して、コピーカッタのストロー
クを測定する測定手段とを含むことを特徴とするシール
ド掘進機のコピーカッタのストローク測定装置である。
【0011】
【作用】本発明に従えば、シールド本体の外周から出没
するコピーカッタに、出没移動する方向に対して垂直な
被計測面を形成する。被計測面に対向するシールド本体
側から、非接触式で被計測面との間の距離を計測する。
計測された距離からコピーカッタのストロークを測定す
る。被計測面との距離の計測は、出没移動する方向に対
して垂直に行われるので、計測された距離はコピーカッ
タのストローク量に直接対応する。距離の計測は非接触
式で行われるので、コピーカッタがカッタディスクの外
周に設けられてカッタディスクの回転とともに位置が変
わっても、ストローク量を正確にかつ連続的に測定する
ことができる。
【0012】また本発明に従えば、シールド本体の外周
から出没するコピーカッタに連動して変位する被計測手
段は、変位方向に垂直な表面を有する。この表面に対向
して、シールド本体内に距離計測手段が配置される。距
離計測手段は、被計測手段の表面との距離を非接触式に
計測する。計測された距離は、コピーカッタのストロー
クに正確に対応するので、測定手段の演算処理によっ
て、連続的にコピーカッタのストロークを測定すること
ができる。
【0013】
【実施例】図1は、本発明の一実施例によるコピーカッ
タのストローク測定のための構成を備えるシールド掘進
機20を示す。シールドジャッキ21の後端には、スプ
レッダ22が取付けられ、前端は前胴23に接続され
る。シールドジャッキ21を伸長すると、スプレッダ2
2がセグメント24の前端面に当接し押圧する。この押
圧力の反力によって、シールドジャッキ21には推進力
が発生し、前胴23を掘進方向の前方に推進させる。前
胴23の前方には、掘削のためのカッタディスク25が
設けられる。シールド掘進機20の後半部分は、後胴2
6となり、前胴23と分割される。前胴23と後胴26
との間には、角度設定保持ジャッキ27が設けられる。
シールドジャッキ21は、前胴23のリングガーダ部の
内部に備えられるリングガーダウェブ28に接続され
る。前胴23の後端は、肉厚が変化して内周面が球面と
なり、球面座部29を形成する。球面座部29の前方に
は、内周面が球面となるストッパ30が取付けられる。
球面座部29およびストッパ30の内周面によって形成
される球面には、接続部材31の先端に形成される球面
が嵌合する。接続部材31は、後胴26の前端から突出
する。角度設定保持ジャッキ27の前端および後端は、
ブラケット32によって回転自在に前胴23および後胴
26にそれぞれ接続される。このような構造によって、
前胴軸線33と後胴軸線34とが、連結部中心軸35を
中心として角変位可能である。このような中折れ構造
は、シールド掘進機20の掘進方向を変更するときに有
効である。
【0014】カッタディスク25は、ビーム36によっ
て、前胴23に対して前胴軸線33まわりに回転可能に
支持される。カッタディスク25と前胴23回転摺動部
との隙間などから土砂が侵入しやすい。このため、ビー
ム36の周囲には、回転可能に土砂シール37が設けら
れる。カッタディスク25によって掘削した土砂は、ス
クリュウコンベア38によって掘進方向の後方に搬送さ
れる。カッタディスク25の回転駆動は、ビーム36を
介して、カッタ駆動用油圧モータ39によって行われ
る。セグメント24をトンネル内壁に内貼りするため
に、後胴26内にはエレクタ40が設けられる。後胴2
6の後部のテールとセグメント24の外周との封止に
は、テールグラウトシール41が設けられる。セグメン
ト24の外周側と、地山との間には一般に空隙が生じ、
この部分にグラウト剤を注入して裏込めを行うので、グ
ラウト剤がシールド掘進機20内に侵入するのを防止す
る必要があるからである。
【0015】カッタディスク25には、コピージャッキ
45が設けられ、コピージャッキのシリンダ側端にコピ
ーカッタ42が接続されている。コピージャッキ45の
操作により、外周面からコピーカッタ42が200〜2
50mm程度まで出没変位可能である。コピーカッタ4
2の出没変位は、ガイド44で案内され、カッタディス
ク25の半径方向に行われる。コピーカッタ42の出没
変位は、コピージャッキ45の伸縮によって行われる。
コピージャッキ45は油圧ジャッキであり、シリンダ側
がコピーカッタ42に接続され、ロッド側がカッタディ
スク25に固定される。このようなコピージャッキ45
のシリンダの内側端面は、図2に示すように、被計測面
45aとなり、これに対向してカッタディスク25には
距離センサ46が設けられる。距離センサ46は、超音
波を用いて非接触式に被計測面45aとの距離を測定す
る。コピーカッタ42の突出量は、オーバーカット量に
対応し、それを非接触式で測定することができる。非接
触式の計測法には、さらにレーザ光などを用いた光学式
もある。
【0016】距離センサ46には、引込線47が電気的
に接続される。引込線47は、ロータリジョイント48
を介して伝送線49に接続され、表示装置50に測定結
果を表す信号を伝達する。表示装置50内では、コピー
カッタ42のストローク量を演算処理によって算出し、
ストロークの表示を行うとともに、シールド掘進機20
の運転制御用の制御装置51にデータを与える。制御装
置51では、測定されたコピーカッタ42のストローク
量を、掘削すべきトンネルの方向に応じて調整するた
め、コピージャッキ45に供給する作動油の送油量を制
御する。
【0017】図2は、図1の実施例の主要部を拡大して
示す。表示装置50内には、距離センサ46からの測定
結果を演算処理する演算回路52と、伝送線49を介し
て信号の送受信を行う送受信器53と、測定結果を表示
する表示器54とが含まれる。カッタディスク25内に
は土砂や水分が侵入しやすいので、引込線47を保護管
55によって保護する。引込線47は、たとえば2分間
で1回転程度の回転速度で回転しているカッタディスク
25からスリップリング56を介して引き出され、コネ
クタ57を介して伝送線49に電気的に接続される。引
込線47が挿通される中心軸は、隔壁58を貫通してス
リップリング56まで引出される。距離センサ46をカ
ッタディスク25のフレームに固定しておくので、引込
線47がカッタディスク25の回転とともにたわんで
も、計測される距離に対する誤差とはならない。距離セ
ンサ46は、コピージャッキ45の一端の被計測面45
aとの距離を非接触式で計測するので、被計測面45a
との距離の変化を迅速にかつ正確に、連続的に検出する
ことができる。
【0018】図3は、本発明の他の実施例の構成の主要
部分を示す。本実施例は図2の実施例に類似し、対応す
る部分には同一の参照符を付す。注目すべきはコピージ
ャッキ45に、被計測部材59を取付け、その表面の被
計測面59aと距離センサ46との間の距離を計測する
ことである。また計測部分全体の保護のため、カバー6
0が設けられる。引込線47は、ロータリジョイント6
1の側面から挿入される。本実施例によれば、被計測部
材59を別に設けるので、距離センサ46による計測に
好適な被計測面59aを用いることができる。
【0019】以上の各実施例では、カッタディスク25
にコピーカッタ42を1基だけ設けているけれども、複
数基設けるようにしてもよい。各実施例では、距離セン
サ46の出力を一旦電気信号に代えて取り出すので、複
数のコピーカッタのストローク計測データの取り出しも
容易である。また引込線47や伝送線49は、距離セン
サ46への動作用電源の供給と距離センサ46からの計
測結果データの送出とを別個の導線を用いて行ってもよ
く、同一の導線に重畳して行うようにしてもよい。また
シールド掘進機20は中折れ構造を有しているけれど
も、さらにカッタディスク25を独立して傾斜させるた
めの構成を有してもよい。あるいは中折れ構造を有しな
いものであっても、同様にコピーカッタが設けられる限
り、そのストロークを連続かつ正確に検出できるので、
自動運転などが容易となる。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、シールド
本体内で非接触式にコピーカッタのストロークに対応す
る被計測面との距離を計測するので、連続的にかつ正確
にコピーカッタのストロークを測定することができる。
これによって、測定結果を用いコピーカッタによるオー
バーカット量を調整し、トンネル掘進時の曲線施工など
を安全かつ確実に実行することができ、信頼性も向上す
る。
【0021】また本発明によれば、コピーカッタのスト
ロークは、非接触式に計測する距離計測手段の計測結果
を測定手段が演算処理して測定する。距離計測手段の計
測結果は、コピーカッタの出没変位と連動して変位し、
変位方向に垂直な表面を有する被計測手段の表面との距
離に基づくので、正確かつ信頼性の高い測定を行うこと
ができる。またこの測定結果を用いて、トンネル掘進の
方向変更を行えば、過大なオーバーカットや過小なオー
バーカットを防ぐことができ、迅速かつ効率的なトンネ
ルの掘削が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を有するシールド掘進
機の縦断面図である。
【図2】図1の実施例の主要部を拡大して示す縦断面図
である。
【図3】本発明の他の実施例の主要部を拡大して示す縦
断面図である。
【図4】シールド掘進機においてコピーカッタによるオ
ーバーカットが必要な理由を示す簡略化した断面図であ
る。
【符号の説明】
20 シールド掘進機 21 シールドジャッキ 23 前胴 24 セグメント 25 カッタディスク 26 後胴 42 コピーカッタ 45 コピージャッキ 45a,59a 被計測面 46 距離センサ 47 引込線 48,61 ロータリジョイント 50 表示装置 51 制御装置 52 演算回路 56 スリップリング 59 被計測部材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シールド本体の外周から出没するコピー
    カッタに、出没移動する方向に対して垂直な被計測面を
    形成し、 被計測面に対向するシールド本体側から、非接触式で被
    計測面との間の距離を計測し、 計測された距離に基づいてコピーカッタのストロークを
    測定することを特徴とするシールド掘進機のコピーカッ
    タのストローク測定方法。
  2. 【請求項2】 シールド本体の外周から出没するコピー
    カッタに連動して変位し、変位方向に垂直な表面を有す
    る被計測手段と、 被計測手段の前記表面に対向してシールド本体内に配置
    され、前記表面との間の距離を非接触式に計測する距離
    計測手段と、 距離計測手段の計測結果を演算処理して、コピーカッタ
    のストロークを測定する測定手段とを含むことを特徴と
    するシールド掘進機のコピーカッタのストローク測定装
    置。
JP1060294A 1994-02-01 1994-02-01 シールド掘進機のコピーカッタのストローク測定方法および装置 Pending JPH07217380A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1060294A JPH07217380A (ja) 1994-02-01 1994-02-01 シールド掘進機のコピーカッタのストローク測定方法および装置

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JP1060294A JPH07217380A (ja) 1994-02-01 1994-02-01 シールド掘進機のコピーカッタのストローク測定方法および装置

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JPH07217380A true JPH07217380A (ja) 1995-08-15

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ID=11754801

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1060294A Pending JPH07217380A (ja) 1994-02-01 1994-02-01 シールド掘進機のコピーカッタのストローク測定方法および装置

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JP (1) JPH07217380A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115244270A (zh) * 2020-04-28 2022-10-25 海瑞克股份公司 隧道掘进机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115244270A (zh) * 2020-04-28 2022-10-25 海瑞克股份公司 隧道掘进机

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