JPH0745794B2 - シールド掘進機の自動方向制御装置 - Google Patents

シールド掘進機の自動方向制御装置

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JPH0745794B2
JPH0745794B2 JP1330079A JP33007989A JPH0745794B2 JP H0745794 B2 JPH0745794 B2 JP H0745794B2 JP 1330079 A JP1330079 A JP 1330079A JP 33007989 A JP33007989 A JP 33007989A JP H0745794 B2 JPH0745794 B2 JP H0745794B2
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JP
Japan
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jack
shield machine
propulsion
shield
thrust
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JP1330079A
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貢一 梅野
祥治 桐谷
豊 大西
茂佳 田方
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Sato Kogyo Co Ltd
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Sato Kogyo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、シールド掘進機の自動方向制御装置に関す
る。
[従来の技術] 従来のこの種のシールド掘進機の自動方向制御装置とし
ては、例えば第8図に示すようなものがある。
第8図において、1はそのシールド外周部に配置した複
数の推進ジャッキで推進しながら、トンネルを掘削する
シールド掘進機、2はシールド掘進機1に必要な姿勢変
化をさせるための指令回転モーメント3とともに選択さ
れる推進ジャッキの選択本数4を出力する計測演算装
置、5は計測演算装置2からの指令回転モーメント3お
よび選択本数4に基づいて選択本数4ごとに作成された
複数のジャッキパターンテーブル6より所定のジャッキ
運転パターン7を選択してシールド掘進機1に出力する
ジャッキパターン選択装置である。
シールド掘進機1の姿勢制御は、シールド掘進機1のシ
ールドフレーム円周方向に配設されている複数の推進ジ
ャッキにより、シールド掘進機1に推進方向に対して回
転モーメントを与えて行なっている。すなわち、シール
ド掘進機1しの自動方向制御は、シールド掘進機1に必
要な姿勢変化をさせるのに、どれだけの大きさの回転モ
ーメントをシールド掘進機1に与えたらよいかを計測演
算装置2により指令回転モーメント3として求め、求め
たこの指令回転モーメント3と選択本数4によりあらか
じめ記憶させておいたジャッキパターンテーブル6か
ら、指令回転モーメント3と同じか、または近似する値
を出すジャッキ運転パターン7を選択し、その選択信号
をシールド掘進機1の操作盤に出力し、操作盤内の制御
回路を通して選択された推進ジャッキを運転することに
より行なう。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来のシールド掘進機の自動
方向制御装置にあっては、シールド掘進機1の推進ジャ
ッキのうち、選択されていないジャッキ8は、第9図に
示すように、後方のセグメント7′との間にすきまが生
じているため、ジャッキパターン選択装置5により、選
択されていない推進ジャッキ8が選択された場合、まず
セグメント7′に当るまで伸ばす必要があり、制御の応
答速度が遅くなり、さらに、選択された推進ジャッキを
伸ばす時にセグメント7′の間に挟まれる危険があると
いう問題点があった。
また、シールド掘進機1は、その液圧回路上、選択する
推進ジャッキの本数により、推進推力と推進速度が変化
するため、推進速度を一定に保つためにはジャッキパタ
ーン選択装置5に指令回転モーメント3の他に選択本数
4も入力する必要があるという問題点もあった。
さらに、ジャッキパターンテーブル6としては、選択本
数ごとにジャッキパターンテーブル6を作成して記憶し
ておく必要が生じるため、推進ジャッキ本数の多いシー
ルド掘進機1の場合には、数多くのジャッキパターンテ
ーブル6を作成しておく必要があり、逆に推進ジャッキ
本数の少ないシールド掘進機1の場合には、選択ジャッ
キ本数ごとにジャッキパターンテーブル6を作成する
と、選択ジャッキ本数によっては、選択されうるジャッ
キ運転パターン7の数が非常に少なくなり、指令回転モ
ーメント3に近似するジャッキ運転パターン7を選択す
ることが困難になるという問題点もあった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであって、1つのジャッキパターンテーブルを作成す
れば良く、また、選択本数の入力が不要となり、かつセ
グメントとの間にすきまが生じないようにしたシールド
掘進機の自動方向制御装置を提供することを目的として
いる。
[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明は、シールド外周部
に複数の推進ジャッキを配置したシールド掘進機内に該
シールド掘進機に選択されていない推進ジャッキをシー
ルド推進中は推進に伴ってセグメントに当てながら伸ば
すとともに、選択される推進ジャッキの本数によらず一
定の推進速度を得る無負荷追従装置を備えるとともに、
前記シールド掘進機に必要な姿勢変化をさせるための回
転モーメントを出力する計測演算装置と、該計測演算装
置からの回転モーメントと前記シールド掘進機からの推
力により選択ジャッキ本数によらずに作成される1つの
ジャッキパターンテーブルを参照してジャッキ運転パタ
ーンを選択し出力するジャッキパターン選択装置を備え
たものである。
[作用] 計測演算装置で求めた指令回転モーメントをジャッキパ
ターン選択装置に入力し、ジャッキパターンテーブルは
選択したジャッキ推力を1として作成しているが実際に
運転される推進ジャッキの推力は変化するため、シール
ド掘進機からジャッキ推力をジャッキパターン選択装置
に入力する。ジャッキパターン選択装置は指令回転モー
メントとジャッキ推力によりジャッキ運転パターンを1
つのジャッキパターンテーブルから選択して出力する。
ジャッキパターンテーブルとしては選択本数とは関係な
く、指令回転モーメントを正確にシールド掘進機に伝達
するために必要なテーブルを1つだけ作成しておけば良
いため、数多くのジャッキパターンテーブルを作成する
手間がかからず、記憶容量が小さくてすむ。
シールド掘進機に選択された推進ジャッキの本数によら
ず、一定の推進速度が得られる無負荷追従装置を設けた
ため、選択本数を入力する必要がない。
より指令モーメントに近似するジャッキ運転パターンを
選択できるようになり、その結果、より精度よくシール
ド掘進機の自動方向制御を行うことができる。
また、シールド掘進機に選択されていない推進ジャッキ
もシールド掘削中は推進に伴ってセグメントに当てなが
ら伸びるようにする無負荷追従装置を設けたため、セグ
メントとの間にすきまが生ずることがなく、制御の応答
速度が遅れることがない。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図〜第7図は本発明の一実施例を示す図である。
まず、構成を説明すると、第1図において、11はシール
ド外周部に複数の推進ジャッキを配置したシールド掘進
機であり、シールド掘進機11は複数の推進ジャッキで推
進しながらトンネルを掘削する。12は計測演算装置であ
り、計測演算装置12はシールド掘進機11の自動方向制御
を行なう場合に、シールド掘進機11に必要な姿勢変化を
行なわせるのにどれだけの値の回転モーメントをシール
ド掘進機11に与えたらよいかを求めて、指令回転モーメ
ント13を出力する。シールド掘進機11内には無負荷追従
装置14が設けられている。無負荷追従装置14は選択され
ていない推進ジャッキもシールド推進中は推進に伴って
セグメントに当てながら伸びるように最低動作圧を作用
させるものである。なお、シールド掘進機11が掘削中に
無負荷追従運転されている推進ジャッキが地山から反力
を受けた場合、反力に対して抵抗してしまうと、指令回
転モーメント13をシールド掘進機11に正しく伝達するこ
とができないので、反力に抵抗しないようにした液圧回
路をもつ無負荷追従装置14を使用する必要がある。
無負荷追従装置14は無負荷追従運転をする場合、選択さ
れた推進ジャッキ本数によらず一定の推進速度を得るも
のである。推進速度を一定に保つことができるので、選
択本数を入力する必要がなくなる。
16はジャッキパターン選択装置であり、ジャッキパター
ン選択装置16は、計測演算装置12から指令回転モーメン
ト13とシールド掘進機11からのジャッキ推力17に基づい
て1つのジャッキパターンテーブル18を参照してジャッ
キ運転パターン19をシールド掘進機11に出力する。
あらかじめ作成しておく1つのジャッキパターンテーブ
ル18は、シールド掘進機11に配設されている推進ジャッ
キの本数により作成される。例えば、推進ジャッキの本
数nがn=10の場合を例にとって説明すると、推進ジャ
ッキは選択されているか、選択されていないで無負荷追
従されているかのどちらかであるため、組合せの総数は
210=1024である。1024とおりすべてのパターンについ
て選択ジャッキの推力を1、選択されていないで無負荷
追従されているジャッキの推力を0とし、中心Oと各推
進ジャッキまでの距離を1として回転モーメントを求め
ることができる。
第2図において、10本の推進ジャッキは等間隔に配設さ
れており、 Mx:回転モーメントのX軸成分 My:回転モーメントのY軸成分 とするとき、 として求めることができる。ここで、fiは選択されてい
るジャッキの場合に1、選択されていないジャッキの場
合に0となる関数である。
したがって、求められたMx,Myを合成した回転モーメン
トの大きさMと方向θは第3図に示すように、容易に求
めることができる。
組合せの総数1024とおりすべてについて回転モーメント
の大きさMと方向θを求めると、大きさMが同一で方向
θがちょうど第2図における2π/10の整数倍だけ異な
るジャッキパターンが存在する。第4図は選択されるジ
ャッキNo.が1,2,4,6,9,10の場合を図示したものであっ
て、黒くぬりつぶされているジャッキが選択され、白丸
のジャッキが選択されていないものを表わしている。第
5図は選択されるジャッキNo.が1,2,3,5,7,10の場合を
図示したものであって、第4図に示したジャッキパター
ンを時計回りにちょうど2π/10だけ回転させたもので
あるから、第4図に示したジャッキパターンの回転モー
メントと第5図に示したジャッキパターンの回転モーメ
ントは大きさMが同一であり、方向θがちょうど2π/1
0だけ異なるものである。
したがって、ジャッキパターンテーブル18には第4図と
第5図に示したようなちょうど2π/10の整数倍だけ回
転すると一致するジャッキパターンを持つ必要はなく、
ジャッキパターン選択装置16で指令回転モーメント13を
回転させてからジャッキパターンテーブル18によりジャ
ッキパターンを選択し、指令回転モーメント13を回転さ
せたのと同じ角度で逆方向に回転し、ジャッキ運転パタ
ーン19として出力する。
以上のことから、ジャッキパターンテーブル18に用意す
るジャッキパターンの回転モーメントの角度範囲ηは第
6図に示すように、 −2π/20<η≦2π/20 だけでよいことになる。
第7図はテーブルに用意するジャッキパターンの回転モ
ーメントの範囲を示したもので、大きさMをi等分,方
向θをj等分している。ジャッキパターンの回転モーメ
ントが第7図に示す、区切られたどの範囲のものかを判
別し、1つの範囲の中に複数のジャッキパターンが存在
するときは代表となる1つを選択し、1つの範囲の中に
1つもジャッキパターンが存在しないときは近くの範囲
で存在するジャッキパターンを入れて、テーブルをすべ
て埋める。
ジャッキパターン選択装置16は入力された指令回転モー
メント13とジャッキ推力17からジャッキパターンテーブ
ル18を読み出し、ジャッキ運転パターン19として出力す
る。
次に、作用を説明する。
計測演算装置12は、トンネル計画線とシールド掘進機11
との姿勢ずれ角および単位距離後の計画線変化角並びに
位置ずれ量に基づく任意の設定変化角を入力し指令変化
角を演算し、モーメント変換を行なって指令回転モーメ
ント13をジャッキパターン選択装置16に出力する。
ジャッキパターンテーブル18は選択ジャッキ推力を1と
して作成しているが、実際に運転される推進ジャッキ推
力は変化するため、シールド掘進機11からジャッキ推力
17を入力して、ジャッキパターン選択装置16は、指令回
転モーメント13が正しくシールド掘進機11に伝達される
ようにジャッキ推力17を考慮してジャッキ運転パターン
19を選択して出力する。こうしてシールド掘進機11の自
動方向制御が行なわれる。
ここで、ジャッキパターンテーブル18は、選択本数とは
関係なく、指令回転モーメント13をシールド掘進機11に
正確に伝達するために必要なテーブルを1つだけ作成し
ておけば良い。
したがって、数多くのジャッキパターンテーブルを用意
する必要がないので、テーブル作成の手間がなくなり、
記憶容量が小さくてすむ。
また、無負荷追従装置14を設けて、選択された推進ジャ
ッキ本数によらず一定の推進速度が得られるようにした
ため、選択本数を入力する必要がなくなる。
より指示モーメントに近似するジャッキ運転パターンを
選択できるようになり、その結果、より精度よくシール
ド掘進機の自動方向制御を行うことができる。
さらに、無負荷追従装置14を設けて、選択されていない
推進ジャッキをセグメントに当るまで伸ばすようにした
ため、セグメントとの間にすきまが生ずることがなく、
制御の応答速度が遅くなることがない。
なお、本実施例では、無負荷追従される推進ジャッキの
推力は0としてジャッキパターンテーブル18を作成して
いるが、無負荷追従による推力が無視することができな
い量である場合は推力0とせずに、たとえば0.1のよう
設定してジャッキパターンテーブル18を作成しておけば
よい。
[発明の効果] 以上、説明してきたように、本発明によれば、以下に列
挙する効果が得られる。
(1)1機のシールド掘進機について1つのジャッキパ
ターンテーブルを作成すればよいので、記憶容量が少な
くてすむ。
(2)シールド掘進機に選択される推進ジャッキの本数
によらず一定の推進速度を得る無負荷追従装置をつけた
ことにより、ジャッキ運転パターン選択時に本数を入力
する必要がなく、より正確に指令回転モーメントを伝達
できる。
その結果、より精度よくシールド掘進機の自動方向制御
を行うことができる。
(3)シールド掘進機に無負荷追従装置をつけたことに
より、セグメントとの間にすきまが生じず、制御の応答
速度が遅くなることがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示すブロック図、 第2図は、推進ジャッキの配置例を示す図、 第3図は、回転モーメントの求め方の説明図、 第4図および第5図は、回転モーメントの大きさが等し
く、方向が異なる例を示す各説明図、 第6図は、ジャッキパターンテーブルに用意する角度範
囲の説明図、 第7図は、ジャッキパターンテーブルに用意する角度範
囲の分割説明図、 第8図は、従来例を示すブロック図、 第9図は、推進ジャッキとセグメントを示す図である。 図中、 11……シールド掘進機、12……計測演算装置、13……指
令回転モーメント、14……無負荷追従装置、16……ジャ
ッキパターン選択装置、17……ジャッキ推力、18……ジ
ャッキパターンテーブル、19……ジャッキ運転パター
ン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 豊 神奈川県横浜市緑区荏田北2丁目1番1 佐藤工業株式会社市ケ尾寮内 (72)発明者 田方 茂佳 愛知県名古屋市港区昭和町13番地 石川島 幡磨重工業株式会社名古屋工場内 (56)参考文献 特開 昭58−33695(JP,A) 実開 平1−136592(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シールド外周部に複数の推進ジャッキを配
    置したシールド掘進機内に該シールド掘進機により選択
    されていない推進ジャッキをシールド推進中は推進に伴
    ってセグメントに当てながら伸ばすとともに、選択され
    る推進ジャッキの本数によらず一定の推進速度を得る無
    負荷追従装置と、前記シールド掘進機に必要な姿勢変化
    をさせるための回転モーメントを出力する計測演算装置
    と、該計測演算装置からの回転モーメントと前記シール
    ド掘進機からの推力により選択ジャッキ本数によらずに
    作成される1つのジャッキパターンテーブルを参照して
    ジャッキ運転パターンを選択し出力するジャッキパター
    ン選択装置を備えたことを特徴とするシールド掘進機の
    自動方向制御装置。
JP1330079A 1989-12-20 1989-12-20 シールド掘進機の自動方向制御装置 Expired - Lifetime JPH0745794B2 (ja)

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JP1330079A JPH0745794B2 (ja) 1989-12-20 1989-12-20 シールド掘進機の自動方向制御装置

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JP1330079A JPH0745794B2 (ja) 1989-12-20 1989-12-20 シールド掘進機の自動方向制御装置

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Publication Number Publication Date
JPH03191197A JPH03191197A (ja) 1991-08-21
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JP1330079A Expired - Lifetime JPH0745794B2 (ja) 1989-12-20 1989-12-20 シールド掘進機の自動方向制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5833695A (ja) * 1981-08-25 1983-02-26 鹿島建設株式会社 シ−ルド機によるトンネルの自動掘進工法
JPH0542155Y2 (ja) * 1988-02-25 1993-10-25

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JPH03191197A (ja) 1991-08-21

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