JPH072596U - シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、特に、掘進の計画線からのズレを
極めて少なくするようにしたシールド掘進機を提供する
ことを目的とする。 【構成】 本考案によるシールド掘進機は、胴体部
（３）の軸線方向に沿って前記胴体部（３）内に設けら
れた案内通路（４ａＡ）と、前記案内通路（４ａＡ）内
に設けられたレートジャイロ（８）とよりなり、前記レ
ートジャイロ（８）を、前記案内通路（４ａＡ）内で往
復動自在に設けられている構成にすることで、誤差が許
容される範囲内でのリアルタイムの検出が可能となり、
高精度の方位等の検出による高精度の掘進ができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、シールド掘進機に関し、特に、掘進の計画線からのズレを極めて少 なくするための新規な改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から一般的に利用されてシールド掘進機は、先端において回転しながら地 中を掘削するカッタを備え、このカッタの後方には円筒状の胴体部が配置されて いる。この胴体部内には、カッタ及び胴体部を前進させるための推進用ジャッキ やセグメント組立装置等が配設されている。

【０００３】 次に、シールド掘進機の作動を簡単に説明すると、トンネル内で既に組立てが 完成しているセグメントの最先端を、推進用ジャッキで押圧することにより、胴 体部及びカッタに推進力を付与し、この推進力によって、カッタが地中を掘削す ると共に、胴体部をも前進させる。そして、カッタ及び胴体部を所定量（例えば セグメント一幅分）だけ前進させた後、推進用ジャッキを収縮させて、既存の最 先端のセグメントに連接するようにセグメントを組立てる。その後、再度、既存 のセグメントの最先端を利用して、推進用ジャッキを推進させながら、カッタ及 び胴体部を前進させる。従って、シールド掘進機は、前述のような動作を繰り返 し行いながら、連続したセグメントを組立て、所望の長さのトンネルを施工する ことができる。

【０００４】 ここで、前記シールド掘進機は、一定時間毎に、トランシットとレベルにより 光学測量を行い、この結果に基づいて推進用ジャッキを制御しながら掘削してい た。また、他の従来技術として、ジャイロコンパスにより方位角を、バーチカル ジャイロによりピッチ角及びロール角を各々計測し、その結果を利用して、シー ルド掘進機の姿勢制御を行う場合もあった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来のシールド掘進機の姿勢制御には、次のような課題が存在していた。 すなわち、前者のように、トランシットによる光学測量を利用して姿勢制御を 行う場合、シールド掘進機をリアルタイムで姿勢制御することができず、しかも その測量作業は繁雑なものであった。また、後者のように、ジャイロコンパスや バーチカルジャイロを利用して姿勢制御を行う場合、ジャイロコンパス及びバー チカルジャイロは、振動や衝撃を有する環境条件下では誤作動が発生し易いとい った本質的な欠点を有しているので、このようなジャイロを利用すると高精度な 計測が極めて困難であるといった課題があった。

【０００６】 本考案は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、掘進の 計画線からのズレを極めて少なくするようにしたシールド掘進機を提供すること を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案によるシールド掘進機は、地中を掘削するカッタと、このカッタの後方 に配設した中空の胴体部と、この胴体部内に設けられ前記カッタを前進させる推 進用ジャッキとを備えたシールド掘進機において、 前記胴体部の軸線方向に沿って前記胴体部内に設けられた案内通路と、前記案 内通路内に設けられたレートジャイロとよりなり、前記レートジャイロは前記案 内通路内で往復動自在に設けられている構成である。

【０００８】 さらに詳細には、前記レートジャイロを内蔵するジャイロ装置には、前記レー トジャイロの走行距離を計測する走行計測部と、前記レートジャイロ及び走行計 測部に接続された演算部が設けられている構成である。

【０００９】 さらに詳細には、前記シャイロ装置の車輪を、前記案内通路に敷設したレール 上で走行させるようにした構成である。

【００１０】

【作用】

本考案によるシールド掘進機においては、カッタの胴体部に設けられた案内通 路内において、レートジャイロを短時間（零点誤差が問題とならない時間）だけ 走行させながら、このレートジャイロから角速度信号を取出し、更に、このレー トジャイロの走行距離を走行計測部によって計測した後、演算部によって、レー トジャイロの角速度と走行距離とを演算することで、シールド掘進機の姿勢を判 断し、その結果を利用して、掘進方向を決定する。従って、前述の動作を所定時 間毎に繰り返すことにより、積分される誤差の量が少ない許容誤差内における計 測をリアルタイムで行うことができる。

【００１１】

【実施例】

以下、図面と共に本考案によるシールド掘進機の好適な実施例について詳細に 説明する。

【００１２】 図１において符号１で示すものは、シールド掘進機であり、このシールド掘進 機１は、先端において回転しながら地中を掘削するカッタ２を備え、このカッタ ２の後方には円筒状の胴体部３が配置されている。この胴体部３内には、カッタ ２及び胴体部３を前進させるための推進用ジャッキ４やセグメント組立装置等（ 図示せず）が配設されている。

【００１３】 従って、既に組立てが完成しているセグメントＡの最前端を、推進用ジャッキ ４で押圧することにより、胴体部３及びカッタ２に推進力を付与し、この推進力 によって、カッタ２が地中を掘削すると共に、胴体部３をも前進させる。そして 、カッタ２及び胴体部３を所定量（例えばセグメント一幅分）だけ前進させた後 、推進用ジャッキ４を収縮させて、既存の最前端のセグメントＡに連接するよう にセグメント（図示せず）を組立てる。その後、再度、既存のセグメントＡの最 前端を利用して、推進用ジャッキ４を推進させながら、カッタ２及び胴体部３を 前進させ、前述のような動作を繰り返し行いながら、連続したセグメントを組立 て、所望の長さのトンネルを施工することができる。

【００１４】 次に、前記胴体部３内には、胴体部３の軸線方向に沿って案内管４ａが平行に 延在し、この案内管４ａは、内部に断面矩形の案内通路４ａＡを備えていると共 に、胴体部３の内壁面３ａに案内管４ａを固定するための脚部４ｂを有している 。また、案内管４ａ内には、案内通路４ａＡに沿って２本のレール５が平行に敷 設され、このレール５に沿って自走する箱形のジャイロ装置６が配設されている 。このジャイロ装置６は、図２に示すように、図示しない駆動源をもった車輪７ を介して、レール５上で走行自在に構成されている。

【００１５】 前記ジャイロ装置６内には、図３に示すように、比較的振動や衝撃に強い光フ ァイバジャイロ等から構成されて角速度信号を出力するレートジャイロ８と、こ のレートジャイロ８の走行距離を車輪７の回転量により計測する走行計測部９と 、前記レートジャイロ８による角速度と前記走行計測部９による走行距離とを演 算してシールド掘進機１の掘進方向（例えば、方位角及び姿勢角）を演算する演 算部１０とを備えている。また、ジャイロ装置６は、案内管４ａの外部（例えば 好適には組立て完了後のセグメントＡ内）に配設可能なジャイロ制御装置１１に よって遠隔操作されている。なお、このジャイロ制御装置１１は、ジャイロ装置 ６の車輪７による走行速度の決定や進退を適時に制御するものである。

【００１６】 ここで、前記レートジャイロ８の出力は角速度信号であるため、レートジャイ ロ８の出力を演算部１０で積分することによって所定の方位角や姿勢角を求める ことができるが、図４に示すように、角速度の零点誤差Ｋは常に発生しており、 従って、長時間の使用において、その誤差角度は、図５に示すように比例的に集 積されることになる。例えば、１時間当たり平均２゜ ／ｓ程度の零点誤差を有し ているレートジャイロ８を利用した場合、１０時間連続して積分演算した結果、 零点誤差角度は２０゜ にも達し、現実の使用に耐えることができない。

【００１７】 そこで、レートジャイロ８の積分使用時間を短時間に限定し、その都度、零点 誤差を調整することが必要となる。以下、その零点誤差調整方法について、図１ を参照しつつ説明する。

【００１８】 先ず、ジャイロ装置６を、シールド掘進機１外の基準位置Ｂ（例えば組立後の セグメントＡ内の所定位置）で、零点誤差角度を０゜ に近付けるようにプリセッ トする。その後、案内通路４ａＡの入口４ｃからジャイロ装置６を挿入し、レー ル５に沿って車輪７を回転させながら、案内通路４ａＡの先端に形成した計測位 置Ｃまで、ジャイロ装置６を送り込む。その結果、走行計測部９により、車輪７ の回転量に応じたレートジャイロ８の走行距離が求められ、レートジャイロ８に より、案内通路４ａＡを走行する時の角速度が求められ、演算部１０により、レ ートジャイロ８の走行距離と角速度を演算して、シールド掘進機１の掘進方向（ 例えば、方位角及び姿勢角）を求める。

【００１９】 このような計測完了後、ジャイロ装置６をジャイロ制御装置１１により後退さ せ、基準位置Ｂで再度の零点誤差調整を行うことで、レートジャイロ８の積分使 用時間を短時間に限定することができる。即ち、図６に示すように、ジャイロ装 置６を、計測のために基準位置Ｂから送り出した直後から、零点誤差調整のため に基準位置Ｂへ戻すことにより、時間Ｔ内でリセットすることになり、このリセ ットＲにより許容誤差Ｄ内でのリアルタイムな計測を可能にする。すなわち、前 述の計測動作を繰り返し、案内通路４ａＡ内へのレートジャイロ８の挿入及び取 出しを短時間で行うことにより、この許容誤差Ｄ内における角速度検出ができる 。なお、前述の計測動作は、新たなセグメントを組立てた直後、又は、一定の周 期毎に自動的に行うかは、何れも任意に設定することができる。

【００２０】

【考案の効果】

本考案によるシールド掘進機は、以上のように構成されているため、次のよう な効果を得ることができる。 すなわち、零点誤差の許容範囲内における短時間のうちにレートジャイロを案 内通路上で往復動させて角速度検出するようにしたので、誤差が許容される範囲 内でのリアルタイムの検出が可能となり、高精度の方位等の検出による高精度の 掘進ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のシールド掘進機を示す断面図である。

【図２】本考案のシールド掘進機の要部を構成する案内
通路を示す断面図である。

【図３】本考案のシールド掘進機の要部を構成するジャ
イロ装置を示す側面図である。

【図４】レートジャイロの角速度の零点誤差を示すグラ
フである。

【図５】レートジャイロの零点誤差角度を示すグラフで
ある。

【図６】零点誤差角度の調整後の状態を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

２ カッタ ３ 胴体部 ４ 推進用ジャッキ ４ａＡ 案内通路 ８ レートジャイロ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中を掘削するカッタ（２）と、このカ
   ッタ（２）の後方に配設した中空の胴体部（３）と、こ
   の胴体部（３）内に設けられ前記カッタ（２）を前進さ
   せる推進用ジャッキ（４）とを備えたシールド掘進機に
   おいて、 前記胴体部（３）の軸線方向に沿って前記胴体部（３）
   内に設けられた案内通路（４ａＡ）と、前記案内通路
   （４ａＡ）内に設けられたレートジャイロ（８）とより
   なり、前記レートジャイロ（８）は前記案内通路（４ａ
   Ａ）内で往復動自在に設けられている構成としたことを
   特徴とするシールド掘進機。
2. 【請求項２】 前記レートジャイロ（８）を内蔵するジ
   ャイロ装置（６）には、前記レートジャイロ（８）の走
   行距離を計測する走行計測部（９）と、前記レートジャ
   イロ（８）及び走行計測部（９）に接続された演算部
   （１０）が設けられていることを特徴とする請求項１記
   載のシールド掘進機。
3. 【請求項３】 前記シャイロ装置（６）の車輪（７）
   を、前記案内通路（４ａＡ）に敷設したレール（５）上
   で走行させるように構成したことを特徴とする請求項２
   記載のシールド掘進機。