JPH07331986A - 掘削機の掘進制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信号伝送ケーブルが断線しても掘削機による
施工作業が続行され得るようにすること。 【構成】 演算制御部１９に入力される各センサ９〜１
３よりの出力信号のレベルが所定値以下になればそのセ
ンサに接続されている信号伝送ケーブル１４〜１８が断
線したと判定検出する断線検出部２３を設け、断線検出
時には強制停止制御部２５により掘削機の掘進動作を強
制的に停止し、信号伝送ケーブル１４〜１８が断線した
ことをセンサ別に表示する表示装置２６を設ける。オペ
レータによの操作により信号伝送ケーブルの断線による
掘削機の掘進動作の強制停止を解除し、信号伝送ケーブ
ルが断線している検出器の出力信号のレベルを正常値に
偽設定する施工続行処理部２８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、上下水道管や配線、
配管ダクト等を敷設するトンネル（横穴）をシールド工
法により自動掘進する掘削機の掘進制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】先導管の先端部にオーガを装備した先導
管ヘッドが上下左右に首振り傾斜可能に設けられている
掘削機の掘進制御装置として、特開平４−９２０８７号
公報に示されているように、施工計画線に対する先導管
の位置を検出する位置検出器、先導管のローリング角、
ピッチング角などの傾斜角を検出する傾斜度検出器、オ
ーガに作用する土圧を検出する土圧検出器などの各種検
出器を先導管あるいは先導管ヘッドに有し、前記各検出
器が出力する信号を信号伝送ケーブルにより演算制御部
に伝送し、前記検出器よりの出力信号に基づいて掘削機
の掘進駆動および掘進方向を制御する掘進制御装置が知
られている。

【０００３】また上述のような掘進制御装置において、
演算制御部に入力される検出器の出力信号より信号伝送
ケーブルの断線を監視し、断線時に異常発生処理として
掘削機の掘進動作を強制的に停止することが行われてい
る。信号伝送ケーブルの断線により掘削機の掘進動作が
強制停止された場合、従来は、土中の先導管を堀り起こ
して信号伝送ケーブルの断線箇所を金属探知器などによ
り検出し、修復作業を行うか、あるいは、作業現場にて
掘進方向制御の制御プログラムに断線を生じている検出
器よりの信号を強制的に無視するような修正を一時的に
加えて施工作業が続行できるよう対処することが行われ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】信号伝送ケーブルの断
線により掘削機の掘進動作が強制停止された場合、信号
伝送ケーブルの断線箇所を金属探知器などにより検出
し、修復作業を行うことは好ましいことではあるが、し
かし信号伝送ケーブルの大部分は先導管と共に土中に埋
まっているから、多大な堀り起こし作業が必要になり、
多数の工数、時間およびコストがかかる。

【０００５】制御プログラムの修正により施工作業が続
行できるようにすることは、堀り起こし作業を必要とし
ないが、ソフトウェアの専門家が作業現場にて必要にな
る。また検出器には、傾斜度検出器のように上限と下限
に異常値を設定されたものがあり、この場合には検出器
よりの出力信号が低レベル側にて掘削機の掘進動作が強
制停止した場合、それが信号伝送ケーブルの断線による
ものか、傾斜度などが本当に異常低下したことによるか
を判断することが難しい。

【０００６】また土圧検出器のように上限のみに異常値
を設定されたものがあり、この場合には、信号伝送ケー
ブルの断線が検出されず、信号伝送ケーブルが断線して
いことを知らずに施工作業が続けられると、土圧などの
異常検出が全くなさない状態にて作業が続けられること
になる。本発明の目的は、上述のような問題点に鑑み、
信号伝送ケーブルが断線しても的確に施工作業が続行さ
れ得るよう改良された掘削機の掘進制御装置を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の掘削機の掘進制御装置は、施工
計画線に対する先導管の位置を検出する位置検出器、先
導管のローリング角、ピッチング角などの傾斜角を検出
する傾斜度検出器、オーガに作用する土圧を検出する土
圧検出器などの各種検出器を先導管あるいは先導管ヘッ
ドに有し、前記各検出器が出力する信号を信号伝送ケー
ブルにより演算制御部に伝送し、前記検出器よりの出力
信号に基づいて掘削機の掘進駆動および掘進方向を制御
する掘進制御装置において、前記演算制御部に入力され
る前記検出器よりの出力信号のレベルが所定値以下にな
ればその検出器に接続されている信号伝送ケーブルが断
線したと判定検出する断線検出部と、前記断線検出部に
より信号伝送ケーブルの断線が検出された場合に掘削機
の掘進動作を強制的に停止する強制停止制御部と、信号
伝送ケーブルが断線したことを検出器別に表示する表示
手段と、オペレータにより操作され、信号伝送ケーブル
が断線している検出器の出力信号のレベルを正常値に偽
設定し、信号伝送ケーブルの断線による掘削機の掘進動
作の強制停止を解除する施工続行処理部とを有している
ことを特徴としている。

【０００８】また上述の目的を達成するために、請求項
２に記載の掘削機の掘進制御装置は、施工計画線に対す
る先導管の位置を検出する位置検出器、先導管のローリ
ング角、ピッチング角などの傾斜角を検出する傾斜度検
出器、オーガに作用する土圧を検出する土圧検出器など
の各種検出器を先導管あるいは先導管ヘッドに有し、前
記各検出器が出力する信号を信号伝送ケーブルにより演
算制御部に伝送し、前記検出器よりの出力信号に基づい
て掘削機の掘進駆動および掘進方向を制御する掘進制御
装置において、検出器の信号伝送ケーブルが各検出器に
ついて複数本並列に設けられ、前記演算制御部に入力さ
れる検出器よりの出力信号のレベルが所定値以下になれ
ばその検出器にて現在使用中の信号伝送ケーブルに代え
て別の信号伝送ケーブルを切替使用する使用ケーブル自
動切替手段を有していることを特徴としている。

【０００９】

【作 用】請求項１に記載の掘削機の掘進制御装置で
は、演算制御部に入力される前記検出器よりの出力信号
のレベルが所定値以下になると、断線検出部によりその
検出器に接続されている信号伝送ケーブルが断線したと
判定検出され、強制停止制御部が掘削機の掘進動作を強
制的に停止する。また信号伝送ケーブルが断線したこと
が表示手段に検出器別に表示され、これによりオペレー
タはどの検出器の信号伝送ケーブルが断線したかを的確
に知ることができる。

【００１０】この後に、オペレータにより施工続行処理
部が操作されると、信号伝送ケーブルが断線している検
出器の出力信号のレベルが正常値に偽設定され、掘削機
の掘進動作の強制停止が解除される。これにより掘削機
は掘進動作を再開する。請求項２に記載の掘削機の掘進
制御装置では、演算制御部に入力される検出器よりの出
力信号のレベルが所定値以下になると、その検出器にて
現在使用中の信号伝送ケーブルに代えて別の信号伝送ケ
ーブルが切替使用され、バックアップ式にフェールセー
フが図られ、掘削機の掘進動作が障害なく続行される。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図に基づいて説
明する。図１は本発明による掘進制御装置を含む掘削シ
ステムの一実施例を示すシステム構成図である。図１に
おいて、１は掘削機を全体的に示している。掘削機１
は、先導管２の先端部に先導管ヘッド３を上下左右に首
振り傾斜可能に有しており、先導管ヘッド３にはオーガ
４が設けられている。オーガ４はモータなどを含む掘進
駆動装置５により回転駆動される。

【００１２】先導管２にはオーガヘッド３を上下左右に
首振り傾斜させるための４個の油圧シリンダ６が設けら
れている。油圧シリンダ６は油圧制御部７と接続されて
おり、油圧制御部７は各油圧シリンダ６に対する油圧の
給排を個別に制御する。先導管２には、後方配置のＨｅ
−Ｎｅレーザなどによるレーザ発振器８が発振するレー
ザビームＬの入射位置を走査検出する位置検出センサ９
と、先導管２の傾斜度を示すピッチング値とローリング
値を検出する傾斜度センサ１０、１１と、先導管２に作
用する荷重を検出する荷重センサ１２とが設けられてい
る。

【００１３】先導管ヘッド３にはオーガ４に作用する土
圧を検出するオーガ負荷センサ１３が設けられている。
位置検出センサ９、傾斜度センサ１０、１１、荷重セン
サ１２、オーガ負荷センサ１３は各々信号伝送ケーブル
１４、１５、１６、１７、１８により掘進制御装置の演
算制御部１９に接続され、信号伝送ケーブル１４〜１８
は各センサ９〜１３が出力する信号を各々個別に演算制
御部１９へ伝送する。

【００１４】演算制御部１９は、マイクロコンピュータ
により構成され、信号伝送ケーブル１４〜１８により伝
送された各センサ９〜１３よりの出力信号に基づいて掘
進駆動装置５の動作を制御する掘進駆動制御部２０と油
圧制御部７の動作を制御する掘進方向制御部２１とを含
んでいる。掘進駆動装置５は、後述の強制停止制御部２
５より強制停止指令信号を入力することにより、他の条
件に拘らず掘進駆動を停止する。

【００１５】演算制御部１９は異常監視部として異常検
出部２２と断線検出部２３とを有している。異常検出部
２２は、演算制御部１９に入力される各センサ９〜１３
よりの出力信号のレベルが上限値あるいは下限値を超え
ると異常判定を行い、そのことを画面表示する指令を画
面表示制御部２４へ出力し、また強制停止制御部２５へ
異常検出信号を出力する。

【００１６】断線検出部２３は、演算制御部１９に入力
される各センサ９〜１３の何れかの出力信号のレベルが
０に所定値以下になると、そのセンサの信号伝送ケーブ
ル１４、１５、１６、１７あるいは１８が断線している
と判定検出し、そのことを画面表示する指令を画面表示
制御部２４へ出力し、また強制停止制御部２５へ断線検
出信号を出力する。なお、ここで云う断線検出は、信号
伝送ケーブル１４、１５、１６、１７自体の断線以外
に、これらケーブルの図には示されていないコネクタの
配線部の断線を含むものである。

【００１７】異常検出部２２による異常判定の設定値と
断線検出部２３による断線判定の設定値とは異なった値
であり、このことから、異常発生と断線発生とを各々個
別に検出することができる。強制停止制御部２５は、異
常検出部２２より異常検出信号を入力するか、断線検出
部２３より断線検出信号を入力することにより、強制停
止指令信号を掘進駆動制御部２０へ出力し、後述の施工
続行処理部２８より強制停止解除指令信号を入力するこ
とにより、掘進駆動制御部２０に対する強制停止指令信
号の出力を停止する。

【００１８】画面表示制御部２４にはＣＲＴなどによる
表示装置２６が接続されており、掘進動作の強制停止時
には図２に示されているように、各センサ９〜１３によ
る監視項目別に異常発生あるいは断線発生を●印をもっ
て画面表示すると共に、強制停止の解除ボタンを画面表
示する。なお、図３は通常状態時の施工状態表示画面を
例示している。

【００１９】表示装置２６の画面には透明なタッチパネ
ルスイッチ２７が貼り付けられており、タッチパネルス
イッチ２７は解除ボタン表示領域を強制停止の解除スイ
ッチとされ、この解除ボタン表示領域がオペータにより
タッチされることによりオン信号を施工続行処理部２８
へ出力する。施工続行処理部２８は、タッチパネルスイ
ッチ２７よりオン信号を入力することにより、強制停止
制御部２５へ強制停止解除指令信号を出力し、また信号
伝送ケーブル１が断線しているセンサよりの出力信号を
無視し、その信号レベルを正常値に偽設定して掘進駆動
制御部２０と掘進方向制御部２１に与える。

【００２０】図４は上述の如き構成よりなる掘進制御装
置の動作フローを示している。先ず図３に示されている
ように施工状態の画面表示を表示装置２６により行い
（ステップ１０）、各センサ９〜１３より信号を入力す
る（ステップ２０）。次に解除フラグがオンであるか否
かを判別する（ステップ３０）。解除フラグは各センサ
９〜１３毎に個別に設定されており、タッチパネルスイ
ッチ２７による解除スイッチがオンされることによりオ
ン状態になる。

【００２１】解除フラグがオンでない場合（ステップ３
０否定）には、各センサ９〜１３の出力信号のレベルが
０に近い所定値以下であるか否かの判別を各センサ９〜
１３毎に行い、出力信号のレベルが０に近い所定値以下
であれば、その信号を出力しているセンサの信号伝送ケ
ーブル１４、１５、１６、１７あるいは１８が断線して
いると判定検出する（ステップ４０）。

【００２２】断線検出時（ステップ４０肯定）には対応
するセンサの断線検出フラグをオンにして（ステップ５
０）ステップ１００へ進み、これに対し断線が検出され
ない場合（ステップ４０否定）には、ステップ７０へ進
む。なお、断線検出フラグも各センサ９〜１３毎に個別
に設定されている。解除フラグがオンである場合（ステ
ップ３０肯定）には、解除フラグがオンのセンサ９、１
０、１１、１２あるいは１３の出力信号を無視してこれ
の信号レベルを正常値に偽設定し、ステップ７０へ進
む。

【００２３】ステップ７０ではセンサ９〜１３よりの出
力信号のレベルが上限値あるいは下限値を超えるている
か否かの判別を各センサ９〜１３毎に行い、出力信号の
レベルが上限値あるいは下限値を超えるていれば、その
信号に対応する監視項目の値が異常であると判定検出す
る。異常検出時（ステップ７０肯定）には、対応するセ
ンサの異常検出フラグをオンにして（ステップ９０）ス
テップ１００へ進み、これに対し異常が検出されない場
合（ステップ７０否定）には、施工状態画面におけるデ
ータを画面表示し（ステップ８０）、掘削機の運転を続
行する。

【００２４】ステップ１００では強制停止指令信号を掘
進駆動制御部２０へ出力し、掘進駆動装置２０による掘
進駆動、この場合オーガ４の回転駆動を強制的に停止す
る。次いで断線検出フラグと異常検出フラグの状態に従
って強制停止の画面表示を表示装置２６により行う（ス
テップ１１０）。この強制停止画面は、図２に示されて
いるように、各センサ９〜１３による監視項目別に異常
発生あるいは断線発生を●印をもって表示すると共に、
強制停止の解除ボタンを表示する。図２は管荷重センサ
１２の信号伝送ケーブル１７が断線したことを示してい
る。

【００２５】この表示装置２６による強制停止画面の表
示内容から、オペレータは、どのセンサの信号伝送ケー
ブルが断線したかを的確に知ることができ、また強制停
止が断線によるものか、異常発生によるものかを的確に
知ることができる。次に断線発生時において、施工を継
続する場合（ステップ１２０肯定）には断線表示の監視
項目の解除ボタンの表示領域をオペータがタッチするこ
とにより、タッチパネルスイッチ２７による解除スイッ
チがオンし（ステップ１３０）、解除フラグがオンする
（ステップ１４０）。

【００２６】これにより、以降、ステップ３０にて解除
フラグがオンであると判別されることにより、信号伝送
ケーブルが断線しているセンサの出力信号は無視され、
このセンサの信号レベルが正常値に偽設定され、これに
伴い掘進駆動の強制停止が解除され、施工が続行され
る。図５は本発明による掘進制御装置の他の実施例を示
している。尚、図５に於いて、図１に対応する部分は図
１に付した符号と同一の符号により示されている。

【００２７】この実施例においては、各センサについ
て、センサ部３０の出力回路３１と演算制御部１９とが
互いに並列な第一信号伝送ケーブル１４ａと補助の第二
信号伝送ケーブル１４ｂの二本の信号伝送ケーブルによ
り接続されており、接続切替スイッチ３２により第一信
号伝送ケーブル１４ａと第二信号伝送ケーブル１４ｂの
何れか一方が演算制御部１９に実接続されてセンサより
演算制御部１９に対する信号伝送に使用される。

【００２８】接続切替スイッチ３２は初期状態に於いて
は、第一信号伝送ケーブル１４ａを演算制御部１９に実
接続しており、断線検出部２３より断線検出信号を入力
することにより切替動作し、第一信号伝送ケーブル１４
ａを演算制御部１９より切り離して第二信号伝送ケーブ
ル１４ｂを演算制御部１９に実接続する。図６はこの実
施例による掘進制御装置の動作フローを示している。
尚、図６に於いて、図４におけるステップと同じステッ
プは図４におけるステップ番号と同じステップ番号を付
けてその説明を省略する。

【００２９】断線検出により断線検出フラグがオンなる
と（ステップ５０）、それに対応する接続切替スイッチ
３２が切替動作して第一信号伝送ケーブル１４ａを演算
制御部１９より切り離して第二信号伝送ケーブル１４ｂ
を演算制御部１９に実接続するケーブル切替接続処理を
実行する（ステップ５５）。これにより第一信号伝送ケ
ーブル１４ａが断線しても、第二信号伝送ケーブル１４
ｂによってセンサより演算制御部１９に対する信号伝送
がバックアップされ、引き続き同じ状態にて施工が続行
される。なお、信号伝送ケーブルの並列接続本数は３
本、４本と、２本以上の複数本であってもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明による掘削機の掘
進制御装置によれば、信号伝送ケーブルが断線しても、
オペレータによるスイッチ操作、あるいは信号伝送ケー
ブルの自動切替接続により掘削機による施工作業が再
開、続行され、信号伝送ケーブルの断線により施工作業
が長時間に亙って中断されることが回避される。また断
線検出は異常検出とは別のレベルで行われ、強制停止が
断線によるものか、異常発生によるものかをオペレータ
が的確に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による掘進制御装置を含む掘削システム
の一つの実施例を示すシステム構成図である。

【図２】本発明による掘進制御装置の強制停止時の画面
表示例を示す説明図。

【図３】通常状態時の施工状態表示の画面表示例を示す
説明図。

【図４】本発明による掘進制御装置の掘進制御動作フロ
ーを示すフローチャートである。

【図５】本発明による掘進制御装置の他の実施例を示す
ブロック線図である。

【図６】本発明による掘進制御装置の掘進制御動作フロ
ーを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…掘削機 ２…先導管 ３…オーガヘッド（先導管ヘッド） ５…掘進駆動装置 ６…油圧シリンダ ７…油圧制御部 ９…位置検出センサ １０、１１…傾斜度センサ １２…荷重センサ １３…オーガ負荷センサ １４、１５、１６、１７、１８…信号伝送ケーブル １４ａ…第一信号伝送ケーブル １４ｂ…第二信号伝送ケーブル １９…演算制御部 ２０…掘進駆動制御部 ２１…掘進方向制御部 ２２…異常検出部 ２３…断線検出部 ２５…強制停止制御部 ２６…表示装置 ２７…タッチパネルスイッチ ２８…施工続行処理部 ３２…接続切替スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 施工計画線に対する先導管の位置を検出
   する位置検出器、先導管のローリング角、ピッチング角
   などの傾斜角を検出する傾斜度検出器、オーガに作用す
   る土圧を検出する土圧検出器などの各種検出器を先導管
   あるいは先導管ヘッドに有し、前記各検出器が出力する
   信号を信号伝送ケーブルにより演算制御部に伝送し、前
   記検出器よりの出力信号に基づいて掘削機の掘進駆動お
   よび掘進方向を制御する掘進制御装置において、 前記演算制御部に入力される前記検出器よりの出力信号
   のレベルが所定値以下になればその検出器に接続されて
   いる信号伝送ケーブルが断線したと判定検出する断線検
   出部と、 前記断線検出部により信号伝送ケーブルの断線が検出さ
   れた場合に掘削機の掘進動作を強制的に停止する強制停
   止制御部と、 信号伝送ケーブルが断線したことを検出器別に表示する
   表示手段と、 オペレータにより操作され、信号伝送ケーブルが断線し
   ている検出器の出力信号のレベルを正常値に偽設定し、
   信号伝送ケーブルの断線による掘削機の掘進動作の強制
   停止を解除する施工続行処理部とを有していることを特
   徴とする掘削機の掘進制御装置。
2. 【請求項２】 施工計画線に対する先導管の位置を検出
   する位置検出器、先導管のローリング角、ピッチング角
   などの傾斜角を検出する傾斜度検出器、オーガに作用す
   る土圧を検出する土圧検出器などの各種検出器を先導管
   あるいは先導管ヘッドに有し、前記各検出器が出力する
   信号を信号伝送ケーブルにより演算制御部に伝送し、前
   記検出器よりの出力信号に基づいて掘削機の掘進駆動お
   よび掘進方向を制御する掘進制御装置において、 検出器の信号伝送ケーブルが各検出器について複数本並
   列に設けられ、前記演算制御部に入力される検出器より
   の出力信号のレベルが所定値以下になればその検出器に
   て現在使用中の信号伝送ケーブルに代えて別の信号伝送
   ケーブルを切替使用する使用ケーブル自動切替手段を有
   していることを特徴とする掘削機の掘進制御装置。