JPH10140981A

JPH10140981A - ディスクカッタの摩耗検出方法および摩耗検出装置

Info

Publication number: JPH10140981A
Application number: JP16160897A
Authority: JP
Inventors: Izumi Nishizawa; 泉西澤
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスクカッタの摩耗量を演算により求める
場合に、補正係数に含まれる誤差を減らして演算精度を
向上させ、もって摩耗量をより精度良く求めることので
きるようにする。【解決手段】ディスクカッタ１の直径を、このディス
クカッタ１の回転角速度とカッタヘッドの回転角速度と
ディスクカッタの取り付け径との演算式により連続的に
もしくは所定の間隔をおいて多数回演算するとともに、
当該トンネル掘削機の掘進距離に対するその演算された
直径値の関係を単調減少する曲線で近似し、この近似曲
線を用いて、任意の時点でのディスクカッタ径もしくは
一つの時点から他の時点までの間におけるディスクカッ
タ径の減少量、あるいは所定のディスクカッタ径になる
時点もしくはディスクカッタ径が所定量だけ減少する時
点を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削機の
カッタヘッドに設けられるディスクカッタの摩耗量を検
出するディスクカッタの摩耗検出方法および摩耗検出装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネルを掘削するトンネル掘削
機においては、地中を推進されるシールド本体の前部に
カッタヘッドが回転自在に設けられ、このカッタヘッド
の前面に回転自在に取り付けられるディスクカッタによ
り切羽を掘削するようにされている。

【０００３】前記ディスクカッタは長時間使用している
と摩耗により掘削力が低下するため、従来は、ディスク
カッタの裏面より油圧により検出棒を切羽に向けて突出
させ、この検出棒に接続されるワイヤの繰出し量などに
よりディスクカッタの摩耗を検出して、摩耗量が所定の
値になったときにディスクカッタを交換するようにされ
ている。

【０００４】しかし、このような検出棒による摩耗量検
出方法では、掘進中に検出した場合に土圧により検出棒
が破損されるため、掘進中の検出は困難であるという問
題点がある。また、ディスクカッタの転動不良によりそ
のディスクカッタに偏摩耗が生じた場合に、摩耗量が正
確に検出できないという問題点もある。

【０００５】そこで、このような問題点を解消するため
に、本出願人は、ディスクカッタの回転数（回転角速
度）とカッタヘッドの回転数（回転角速度）とディスク
カッタの取り付け径とによりそのディスクカッタの摩耗
量を演算により求めるようにした摩耗検出方法を既に提
案している（特願平７−１３８０７１号）。また、この
既提案の摩耗検出方法を更に改良したものとして、ディ
スクカッタと地山との接触状態に起因する誤差を取り除
くことを可能にした提案（特願平７−３４１８２０号）
も行っている。この後者の提案においては、ディスクカ
ッタのスリップや接触状態に起因する誤差を補正するた
めに、任意の時点で演算式によりディスクカッタの直径
を求める際に、この演算式により演算されるディスクカ
ッタ径の初期値と、既知のディスクカッタ径との偏差Δ
もしくは比ηを加味した値をその時点での真の直径とみ
なしてディスクカッタの摩耗量を検出するようにされて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
提案（特願平７−３４１８２０号）による摩耗検出方法
では、補正係数である偏差Δもしくは比ηの値を最初の
１回の計測データに基づいて演算しているために、計測
されるディスクカッタの回転角速度のデータにカッタの
回転状況もしくは地山との接触状況の変動等によってば
らつきが生じた場合に、それら補正係数に大きな誤差が
含まれる可能性があるという問題点がある。

【０００７】また、この提案では、ディスクカッタ径の
時間的変化を近似曲線で近似する場合に、この近似曲線
が、ディスクカッタの回転角速度のデータから計算され
る多数のディスクカッタ径のデータに基づいて演算され
ているために、やはりディスクカッタの回転角速度のデ
ータにカッタの回転状況もしくは地山との接触状況の変
動等によってばらつきが生じた場合に、近似曲線に大き
な誤差が生じてしまう。一方、このような変動は、比較
的長い区間で回転角速度を求めることにより平均化され
て小さくすることが可能であるが、この場合には、デー
タの個数が減ってしまうので近似曲線を求める際に誤差
を生じることとなる。

【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、ディスクカッタの摩耗量を演算により求め
る場合に、補正係数に含まれる誤差を減らすことができ
て演算精度を向上させることができ、もって摩耗量をよ
り精度良く求めることのできるディスクカッタの摩耗検
出方法および摩耗検出装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述の
目的を達成するために、本発明によるディスクカッタの
摩耗検出方法は、第１に、前部にカッタヘッドを回転自
在に設け、このカッタヘッドに切羽を掘削するディスク
カッタを回転自在に設けてなるトンネル掘削機における
ディスクカッタの摩耗検出方法であって、ディスクカッ
タの直径を、このディスクカッタの回転角速度とカッタ
ヘッドの回転角速度と前記ディスクカッタの取り付け径
との演算式により連続的にもしくは所定の間隔をおいて
多数回演算するとともに、当該トンネル掘削機の掘進距
離，ディスクカッタの転走距離，掘削時間もしくはカッ
タヘッドの累積回転数のうちのいずれかに対する前記演
算された直径値の関係を単調減少する曲線で近似し、こ
の近似曲線を用いて、任意の時点でのディスクカッタ径
もしくは一つの時点から他の時点までの間におけるディ
スクカッタ径の減少量、あるいは所定のディスクカッタ
径になる時点もしくはディスクカッタ径が所定量だけ減
少する時点を得ることを特徴とするものである。

【００１０】この第１の特徴を有する発明においては、
ディスクカッタの直径が、ディスクカッタの回転角速度
とカッタヘッドの回転角速度とディスクカッタの取り付
け径との演算式により多数回演算され、この演算された
直径値が、横軸に例えば当該トンネル掘削機の掘進距
離，ディスクカッタの転走距離，掘削時間もしくはカッ
タヘッドの累積回転数をとり、縦軸にその直径の演算値
をとったグラフ上にプロットされてそれら掘進距離等と
直径の演算値との関係が単調減少する曲線で近似され
る。この近似は、最小二乗法等によっても良いし、グラ
フ上に近似曲線を直接描き込む方法によっても良い。こ
うして得られた近似曲線から任意の時点でのディスクカ
ッタ径もしくは一つの時点から他の時点までの間におけ
るディスクカッタ径の減少量、あるいは所定のディスク
カッタ径になる時点もしくはディスクカッタ径が所定量
だけ減少する時点を得ることができる。但し、このよう
にして得られるディスクカッタの演算値には、カッタと
地山との間のスリップや接触状況による誤差が含まれて
いるため、必ずしも真のカッタ径を表しているとは限ら
ない。しかしその場合でも、一つの時点から他の時点ま
での間のディスクカッタ径の減少量に関しては、それら
の誤差が相殺されることになるので、正しい値を得るこ
とができる。本発明の方法によれば、補正係数を求める
必要がないので、この補正係数に含まれる誤差に起因す
るディスクカッタ径の演算誤差を排除することができ、
ディスクカッタ径の演算精度を向上させることができ
る。

【００１１】次に、本発明によるディスクカッタの摩耗
検出方法は、第２に、前部にカッタヘッドを回転自在に
設け、このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッ
タを回転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディ
スクカッタの摩耗検出方法であって、ディスクカッタの
直径を、このディスクカッタの回転角速度とカッタヘッ
ドの回転角速度と前記ディスクカッタの取り付け径と前
記ディスクカッタの地山への切込み深さとの演算式によ
り連続的にもしくは所定の間隔をおいて多数回演算する
とともに、当該トンネル掘削機の掘進距離，ディスクカ
ッタの転走距離，掘削時間もしくはカッタヘッドの累積
回転数のうちのいずれかに対する前記演算された直径値
の関係を単調減少する曲線で近似し、この近似曲線を用
いて、任意の時点でのディスクカッタ径もしくは一つの
時点から他の時点までの間におけるディスクカッタ径の
減少量、あるいは所定のディスクカッタ径になる時点も
しくはディスクカッタ径が所定量だけ減少する時点を得
ることを特徴とするものである。

【００１２】前記第１の特徴を有するディスクカッタの
摩耗検出方法では、ディスクカッタの地山への切込み深
さ（貫入深さ）は一定であると仮定して誤差の補正を行
っているが、この切込み深さは一定とは限らず、運転状
態により短期的にも長期的にも変動するものである。そ
こで、この第２の特徴を有する発明においては、前記第
１の特徴を有する発明における演算式にこの切込み深さ
の影響を加味してディスクカッタの直径の値を演算する
ようにされている。これにより、ディスクカッタの直径
もしくは摩耗量の演算に切込み深さの変動による影響を
より正確に反映することができ、この演算をより精度良
く行うことが可能となる。

【００１３】前記各発明においては、前記近似曲線を用
いて演算する際に、演算データのない時点におけるディ
スクカッタ径をその近似曲線を外挿して求めるのが好ま
しい。これにより将来のディスクカッタ径の変化を予測
することができる。

【００１４】また、前記近似曲線を用いて演算する際
に、真のディスクカッタ径が既知の時点におけるそのデ
ィスクカッタ径を前記近似曲線を用いて演算し、これら
真のディスクカッタ径と演算値との差もしくは比を補正
係数とし、この補正係数を加味して任意の時点でのディ
スクカッタ径を得るようにできる。この方法において
は、近似曲線が求められた後、真のディスクカッタ径が
わかっている時点、例えばカッタ交換をした時点におけ
るディスクカッタ径がその近似曲線を用いて計算され、
この真の直径と演算値との差もしくは比を補正係数とし
てその補正係数を加味して、言い換えれば近似曲線によ
るディスクカッタ径の演算値に前記差の値を加えたも
の、もしくはその演算値に前記比の値を乗じたものがデ
ィスクカッタ径の真の演算値として採用される。こうし
て、補正係数を１回の計測データからではなく、多数の
データから統計的に求めることができるので、補正係数
に含まれる誤差を減らすことができ、ディスクカッタ径
の計算精度を向上させることができる。

【００１５】次に、本発明によるディスクカッタの摩耗
検出方法は、第３に、前部にカッタヘッドを回転自在に
設け、このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッ
タを回転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディ
スクカッタの摩耗検出方法であって、ディスクカッタの
平均直径を、カッタヘッドの累積回転数とディスクカッ
タの累積回転数とディスクカッタの取り付け径との演算
式により連続的にもしくは所定の間隔をおいて多数回演
算するとともに、当該トンネル掘削機の掘進距離，ディ
スクカッタの転走距離，掘削時間もしくはカッタヘッド
の累積回転数のうちのいずれかに対する前記演算された
平均直径値の関係を単調減少する曲線で近似してその近
似曲線中のパラメータを求め、次いでその近似曲線を用
いて、任意の時点でのディスクカッタ径もしくは一つの
時点から他の時点までの間におけるディスクカッタ径の
減少量、あるいは所定のディスクカッタ径になる時点も
しくはディスクカッタ径が所定量だけ減少する時点を得
ることを特徴とするものである。

【００１６】この第３の特徴を有する発明においては、
近似曲線を求める際に、回転角速度のデータから演算し
た多数のディスクカッタ径のデータを使用した場合に、
この回転角速度のデータに、カッタの回転状況もしくは
地山との接触状況の変動等によりばらつきが生じ、これ
によってディスクカッタ径の演算値に誤差が生じること
に鑑み、この回転角速度を積分したものに相当する累積
回転数を用いている。すなわち、本発明においては、カ
ッタヘッドの累積回転数とディスクカッタの累積回転数
とディスクカッタの取り付け径との演算式により、ディ
スクカッタの平均直径が多数回演算され、この演算され
た平均直径値が、横軸に例えば当該トンネル掘削機の掘
進距離，ディスクカッタの転走距離，掘削時間もしくは
カッタヘッドの累積回転数をとり、縦軸にその直径の演
算値をとったグラフ上にプロットされてそれら掘進距離
等と直径の演算値との関係が単調減少する曲線で近似さ
れる。この後最小二乗法等を用いて近似曲線中のパラメ
ータが決定され、次いでその近似曲線を用いて、任意の
時点でのディスクカッタ径もしくは一つの時点から他の
時点までの間におけるディスクカッタ径の減少量、ある
いは所定のディスクカッタ径になる時点もしくはディス
クカッタ径が所定量だけ減少する時点が得られる。この
ような方法によっても、補正係数を求める必要がなく、
この補正係数に含まれる誤差に起因するディスクカッタ
径の演算誤差を排除することができ、ディスクカッタ径
の演算精度を向上させることが可能となる。

【００１７】さらに、本発明によるディスクカッタの摩
耗検出方法は、第４に、前部にカッタヘッドを回転自在
に設け、このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカ
ッタを回転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるデ
ィスクカッタの摩耗検出方法であって、カッタヘッドの
累積回転数およびディスクカッタの累積回転数を連続的
にもしくは所定の間隔をおいて多数回測定するととも
に、これらカッタヘッドの累積回転数とディスクカッタ
の累積回転数との関係を近似曲線で近似してその近似曲
線中のパラメータを求め、次いで値が既知の所定のカッ
タヘッド累積回転数に対するディスクカッタ径の真値を
用いて、任意のカッタヘッド累積回転数もしくは任意の
ディスクカッタ累積回転数におけるディスクカッタ径を
得ることを特徴とするものである。

【００１８】この第４の特徴を有する発明においても、
前記第３の特徴を有する発明と同様、累積回転数の値を
用いて近似曲線が求められている。すなわち、本発明に
おいては、カッタヘッドの累積回転数およびディスクカ
ッタの累積回転数が連続的にもしくは所定の間隔をおい
て多数回測定されるとともに、これらカッタヘッドの累
積回転数とディスクカッタの累積回転数との関係が近似
曲線で近似される。この後最小二乗法等を用いて近似曲
線中のパラメータが決定され、次いで値が既知の所定の
カッタヘッド累積回転数に対するディスクカッタ径の真
値を用いて、任意のカッタヘッド累積回転数もしくは任
意のディスクカッタ累積回転数におけるディスクカッタ
径が得られる。この方法によれば、変動の大きい回転角
速度ではなく累積回転数で演算が行われるので、ディス
クカッタ径の演算誤差を排除することができ、より正確
にディスクカッタ径の演算精度を求めることができる。

【００１９】次に、本発明によるディスクカッタの摩耗
検出装置は、第１に、前部にカッタヘッドを回転自在に
設け、このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッ
タを回転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディ
スクカッタの摩耗検出装置であって、（ａ）前記ディス
クカッタの回転角速度を検出する回転検出器および
（ｂ）この回転検出器により検出されるディスクカッタ
の回転角速度とカッタヘッドの回転角速度とディスクカ
ッタの取り付け径との演算式によりそのディスクカッタ
の直径を連続的にもしくは所定の間隔をおいて多数回演
算するとともに、当該トンネル掘削機の掘進距離，ディ
スクカッタの転走距離，掘削時間もしくはカッタヘッド
の累積回転数のうちのいずれかに対する前記演算された
直径値の関係を単調減少する曲線で近似し、この近似曲
線を用いて、任意の時点でのディスクカッタ径もしくは
一つの時点から他の時点までの間におけるディスクカッ
タ径の減少量、あるいは所定のディスクカッタ径になる
時点もしくはディスクカッタ径が所定量だけ減少する時
点を演算する演算手段を備えることを特徴とするもので
ある。

【００２０】このディスクカッタの摩耗検出装置は、前
記第１の特徴を有するディスクカッタの摩耗検出方法の
実施に直接使用する装置であってその摩耗検出方法と同
様の作用効果を奏するものである。

【００２１】また、本発明によるディスクカッタの摩耗
検出装置は、第２に、前部にカッタヘッドを回転自在に
設け、このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッ
タを回転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディ
スクカッタの摩耗検出装置であって、（ａ）前記ディス
クカッタの回転角速度を検出する回転検出器および
（ｂ）この回転検出器により検出されるディスクカッタ
の回転角速度とカッタヘッドの回転角速度とディスクカ
ッタの取り付け径と前記ディスクカッタの地山への切込
み深さとの演算式によりそのディスクカッタの直径を連
続的にもしくは所定の間隔をおいて多数回演算するとと
もに、当該トンネル掘削機の掘進距離，ディスクカッタ
の転走距離，掘削時間もしくはカッタヘッドの累積回転
数のうちのいずれかに対する前記演算された直径値の関
係を単調減少する曲線で近似し、この近似曲線を用い
て、任意の時点でのディスクカッタ径もしくは一つの時
点から他の時点までの間におけるディスクカッタ径の減
少量、あるいは所定のディスクカッタ径になる時点もし
くはディスクカッタ径が所定量だけ減少する時点を演算
する演算手段を備えることを特徴とするものである。

【００２２】このディスクカッタの摩耗検出装置は、前
記第２の特徴を有するディスクカッタの摩耗検出方法の
実施に直接使用する装置であってその摩耗検出方法と同
様の作用効果を奏するものである。

【００２３】次に、本発明によるディスクカッタの摩耗
検出装置は、第３に、前部にカッタヘッドを回転自在に
設け、このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッ
タを回転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディ
スクカッタの摩耗検出装置であって、（ａ）前記ディス
クカッタの累積回転数を検出する回転検出器および
（ｂ）この回転検出器により検出されるディスクカッタ
の累積回転数とカッタヘッドの累積回転数とディスクカ
ッタの取り付け径との演算式によりそのディスクカッタ
の平均直径を連続的にもしくは所定の間隔をおいて多数
回演算するとともに、当該トンネル掘削機の掘進距離，
ディスクカッタの転走距離，掘削時間もしくはカッタヘ
ッドの累積回転数のうちのいずれかに対する前記演算さ
れた平均直径値の関係を単調減少する曲線で近似してそ
の近似曲線中のパラメータを演算し、次いでその近似曲
線を用いて、任意の時点でのディスクカッタ径もしくは
一つの時点から他の時点までの間におけるディスクカッ
タ径の減少量、あるいは所定のディスクカッタ径になる
時点もしくはディスクカッタ径が所定量だけ減少する時
点を演算する演算手段を備えることを特徴とするもので
ある。

【００２４】このディスクカッタの摩耗検出装置は、前
記第３の特徴を有するディスクカッタの摩耗検出方法の
実施に直接使用する装置であってその摩耗検出方法と同
様の作用効果を奏するものである。

【００２５】さらに、本発明によるディスクカッタの摩
耗検出装置は、第４に、前部にカッタヘッドを回転自在
に設け、このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカ
ッタを回転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるデ
ィスクカッタの摩耗検出装置であって、（ａ）前記ディ
スクカッタの累積回転数を検出する回転検出器および
（ｂ）この回転検出器により検出されるディスクカッタ
の累積回転数とカッタヘッドの累積回転数を連続的にも
しくは所定の間隔をおいて多数回演算するとともに、こ
れらカッタヘッドの累積回転数とディスクカッタの累積
回転数との関係を近似曲線で近似してその近似曲線中の
パラメータを求め、次いで値が既知の所定のカッタヘッ
ド累積回転数に対するディスクカッタ径の真値を用い
て、任意のカッタヘッド累積回転数もしくは任意のディ
スクカッタ累積回転数におけるディスクカッタ径を演算
する演算手段を備えることを特徴とするものである。

【００２６】このディスクカッタの摩耗検出装置は、前
記第４の特徴を有するディスクカッタの摩耗検出方法の
実施に直接使用する装置であってその摩耗検出方法と同
様の作用効果を奏するものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるディスクカッ
タの摩耗検出方法および摩耗検出装置の具体的な実施の
形態について、図面を参照しつつ説明する。

【００２８】（第１実施例）図１，図２に示されている
ように、本発明の一実施例に係るトンネル掘削機におい
ては、カッタヘッド（図示せず）前面に複数個（図１で
はそのうちの１個を示す）のディスクカッタ１が取り付
けられている。このディスクカッタ１は、ほぼ円筒状に
形成されるハブ１ａと、このハブ１ａの中央部外周面に
突設されるカッタリング１ｂとを備えるものとされてい
る。

【００２９】ここで、ハブ１ａは、カッタヘッドの前面
にリテーナ３，３を介して取り付けられる固定軸２に軸
受け４によって回転自在に支承され、このハブ１ａの両
端とリテーナ３との間には軸受け４内に土砂などが侵入
するのを阻止するシール５，５が設けられている。ま
た、図２に示されるように、前記軸受け４間のハブ１ａ
内周面には円周方向に磁気スケール６が設けられ、軸受
け４間の固定軸２外周面にはその磁気スケール６により
ディスクカッタ１の回転を検出する回転検出器７が設け
られている。

【００３０】ディスクカッタが１回転すると、回転検出
器からはａ回のパルスが出力される。一定時間（例えば
１分間）内に出力されるパルス数を数えてそれをａ回で
割れば、ディスクカッタの回転角速度に相当する単位時
間当たりのディスクカッタ回転数（例えば１分間当たり
の回転数）を検出することができる。第１実施例や後述
する第２，第３実施例では、このようにして回転検出器
により回転角速度を検出する。なお、第４実施例以降で
は、回転検出器の出力パルスを累積し、それをａで割っ
て、ディスクカッタの累積回転数を検出するようにして
いる。すなわち回転検出器を累積回転数の検出に用いて
いる。

【００３１】この回転検出器７で検出されるディスクカ
ッタ１のパルス信号は固定軸２内およびリテーナ３内に
形成される各通路２ａ，３ａ内に配線されるケーブル８
によりカッタヘッド内を経てシールド本体内へ導かれ、
シールド本体内に設けられる演算処理装置（演算手段）
９内へ取り込まれるようになっている。この演算処理装
置９は回転検出器７より入力されるパルス信号から後述
するようにディスクカッタ１の摩耗量を演算して表示装
置１０に表示するようになっている。なお、この演算処
理装置９はシールド本体が発進した発進立坑内やその近
傍の地上などに設置するようにしても良い。

【００３２】このように構成されているトンネル掘削機
においては、カッタヘッドを回転させながらシールド本
体を地中へ推進させると、切羽との摩擦によりディスク
カッタ１が回転されて切羽を掘削し、掘削された土砂は
カッタヘッド内へ取り込まれた後排土装置によりシール
ド本体の後方へ排出される。この掘削中において、ディ
スクカッタ１の回転角速度は回転検出器７により検出さ
れてその検出信号が演算処理装置９へ入力される。

【００３３】演算処理装置９においては、カッタヘッド
に対してディスクカッタ１を取り付けたときの取り付け
半径（ディスクカッタの軌道半径）Ｒ（ｍｍ）およびカ
ッタヘッドの回転角速度Ω（ｒｅｖ／ｍｉｎ）と、回転
検出器７からの信号に基づき次式によりディスクカッタ
１の直径（カッタリング１ｂの直径）Ｄ（ｍｍ）が演算
される。Ｄ＝ａ・２ＲΩ／Ｘ＝２ＲΩ／ω ・・・・（１）ここで、ａはディスクカッタ１の１回転当りの発生パル
ス数（回／ｒｅｖ），Ｘは測定されるパルス数（回／ｍ
ｉｎ），ωはディスクカッタの回転角速度（ｒｅｖ／ｍ
ｉｎ）である。

【００３４】次に、演算処理装置９による摩耗量の演算
フローを図３に示されるフローチャートによって説明す
る。

【００３５】Ａ１〜Ａ３：ディスクカッタ１の回転角速
度ωとカッタヘッドの回転角速度Ωとを計測することに
より、ｘを掘進距離として、この掘進距離ｘおよび回転
角速度Ω，ωよりなる多数個（ｍ個）のデータの組（ｘ
₁，Ω₁，ω₁），（ｘ₂，Ω₂，ω₂），・・・，
（ｘ_m，Ω_m，ω_m）を求める。次いで、これら求めら
れたデータ組より（１）式を用いてディスクカッタ１の
直径Ｄに係るｍ個のデータ組（ｘ₁，Ｄ₁），（ｘ₂，
Ｄ₂），・・・，（ｘ_m，Ｄ_m）を求める。そして、こ
れらデータをデータベースに追加する。なお、前記カッ
タヘッドの回転角速度Ωの値は計測により求めても良い
し、運転条件設定時に入力される値を用いても良い。

【００３６】Ａ４〜Ａ５：図４（ａ）に示されているよ
うに、全データから近似曲線Ｄ＝ｆ（ｘ）、本実施例の
場合は、掘進距離ｘとディスクカッタ径Ｄとの関係を示
す単調減少する曲線（もしくは直線）を求め、この近似
曲線より現在のディスクカッタ径Ｄ、もしくは任意の掘
進距離ｘに対するディスクカッタ径Ｄを計算する。この
際、データを計測していない範囲の掘進距離ｘに対して
は、前記近似曲線を外挿すれば良い。こうすることで将
来のカッタ径の変化をも予測することができる。Ａ６〜Ａ７：カッタが交換された場合にはデータベース
をクリアしてステップＡ１に戻り、カッタが交換されて
いない場合にはそのままステップＡ１に戻ってこのステ
ップＡ１以下の各処理を繰り返す。

【００３７】本実施例において、近似曲線Ｄ＝ｆ（ｘ）
は最小二乗法等の手法を用いて求めても良いし、グラフ
上に近似曲線を直接描き込んでも良い。なお、最小二乗
法等によって曲線の式を求める場合には、必ずしもグラ
フ上にデータをプロットする必要はない。

【００３８】図４に示される横軸は、掘進距離ｘに限る
ものではなく、ディスクカッタ１の転走距離，掘進時
間，カッタヘッドの累積回転数であっても良い。

【００３９】本実施例においては、任意の掘進距離ｘに
対するディスクカッタ径Ｄを計算する場合について説明
したが、前述のような近似曲線を用いることによって、
図４（ｂ）に示されるように、ある時点（ｘ_i）におけ
るディスクカッタ径（Ｄ_i），ある時点（ｘ_i）から他
のある時点（ｘ_j）までの間におけるディスクカッタ径
Ｄの減少量（ｗ），あるいは所定のディスクカッタ径
（Ｄ_k）になる時点（ｘ _k）もしくはディスクカッタ径
が所定量だけ減少する時点，更には計測データのない時
点（ｘ_k）のディスクカッタ径（Ｄ_k）を得ることも可
能である。

【００４０】本実施例において得られるディスクカッタ
Ｄの計算値には、カッタと地山との間のスリップや接触
状況による誤差が含まれているため、必ずしも真のカッ
タ径を表しているとは限らない。しかしその場合でも、
ある時点から他のある時点までの間のディスクカッタ径
Ｄの減少量に関しては、それらの誤差が相殺されること
になるので、正しい値を得ることができる。本実施例の
方法によれば、既提案（特願平７−３４１８２０号）の
ように補正係数Δ，ηを求める必要がないので、この補
正係数に含まれる誤差に起因するディスクカッタ径Ｄの
演算誤差を排除することができ、ディスクカッタ径Ｄを
より正確に求めることができる。

【００４１】（第２実施例）本実施例において、演算処
理装置９における演算内容を除く他の構成については第
１実施例のものと基本的に異なるところがない。したが
って、第１実施例と共通する部分についてはその説明を
省略し、本実施例に特有の点を中心に説明することとす
る（以下の各実施例についても同様）。

【００４２】本実施例では、前記第１実施例による手法
で近似曲線を求めた後、ディスクカッタ径がわかってい
る時点におけるそのディスクカッタ径をその近似曲線
（近似式）を用いて計算し、この真の直径と計算値との
差もしくは比を補正係数として、先願（特願平７−３４
１８２０号）と同様にしてディスクカッタ径を計算する
ようにしている。以下、図５に示されている本実施例に
おける摩耗量の演算フローにしたがって順次に説明す
る。

【００４３】Ｂ１〜Ｂ４：ディスクカッタ１の回転角速
度ωとカッタヘッドの回転角速度Ωとを計測することに
より、ｘを掘進距離として、この掘進距離ｘおよび回転
角速度Ω，ωよりなる多数個（ｍ個）のデータの組（ｘ
₁，Ω₁，ω₁），（ｘ₂，Ω₂，ω₂），・・・，
（ｘ_m，Ω_m，ω_m）を求める。次いで、これら求めら
れたデータ組より（１）式を用いてディスクカッタ１の
直径の計算値Ｄ’を計算し、ｍ個のデータ組（ｘ₁，Ｄ
₁’），（ｘ₂，Ｄ₂’），・・・，（ｘ_m，Ｄ _m’）
を得る。そして、これらデータをデータベースに追加す
る。次いで、図６（ａ）に示されているように、掘進距
離ｘとディスクカッタ径の計算値Ｄ’との関係を単調減
少曲線で近似する。

【００４４】Ｂ５〜Ｂ６：真のディスクカッタ径Ｄ_qが
わかっている時点ｘ＝ｘ_q、例えばカッタ交換を行った
時点におけるディスクカッタ径Ｄ_q’を、得られている
近似式を用いて計算する。例えば、この近似式が掘進距
離とディスクカッタ径との関係式であれば、その時点ｘ
_qにおける掘進距離からディスクカッタ径Ｄ_q’を計算
する。そして、真の直径Ｄ_qと計算値Ｄ_q’との差Δを
補正係数とする（図６（ｂ）参照）。

【００４５】Ｂ７〜Ｂ８：近似曲線における任意の時点
の直径（計算値）Ｄを求め、この直径ＤにΔを加えたも
のをディスクカッタ径の真の計算値として採用する。Ｂ９〜Ｂ１０：カッタが交換された場合にはデータベー
スをクリアしてステップＢ１に戻り、カッタが交換され
ていない場合にはそのままステップＢ１に戻ってこのス
テップＢ１以下の各処理を繰り返す。

【００４６】（第３実施例）図７には、本発明の第３実
施例における摩耗量の演算フローが示されている。この
フローにおいて、ステップＣ１〜Ｃ５，Ｃ７，Ｃ９〜Ｃ
１０については第２実施例と同様である。本実施例の場
合、第２実施例の偏差Δに代えて、比η＝Ｄ _q／Ｄ_q’
を求め（ステップＣ６）、この比ηを、計算により求め
られた直径Ｄに乗算することにより真の直径を求めてい
る（ステップＣ８）。これ以外の構成等については第２
実施例と変わるところがないのでその詳細な説明は省略
するものとする。

【００４７】前記第２実施例および第３実施例によれ
ば、補正係数Δもしくはηを１回の計測データからでは
なく、多数のデータから統計的に求めるようにされてい
るので、これら補正係数Δもしくはηに含まれる誤差を
減らすことができ、ディスクカッタ径の計算精度を向上
させることができる。

【００４８】前記第２実施例および第３実施例において
も、図６に示される横軸は、掘進距離ｘに限るものでは
なく、ディスクカッタ１の転走距離，掘進時間，カッタ
ヘッドの累積回転数とすることができる。

【００４９】（第４実施例）前記各実施例においては、
ディスクカッタの地山への切込み深さが一定であるとし
てディスクカッタ径を演算するようにしている。しかし
ながら、このディスクカッタの切込み深さは一定とは限
らず、運転状態によって短期的にも長期的にも変動す
る。図８（ａ）に示されているように、ディスクカッタ
１の切込み深さが０の場合には、直径Ｄのディスクカッ
タはその最外周（刃先部分）で地山に接しながら転動す
るが、図８（ｂ）に示されるように、ディスクカッタ１
の切込み深さがｐの場合には、ディスクカッタの刃先側
面の広い範囲で地山に接しながら転動する。すなわち、
切込み深さｐでディスクカッタ１が転動している場合に
は、このディスクカッタ１と地山との接触状況から考え
れば、直径がＤ−ｐのディスクカッタが地山上に転動し
ていると見なすべきである。言い換えれば、切込み深さ
ｐのとき、ディスクカッタとカッタヘッドの回転角速度
から計算される直径はＤ−ｐに相当するものとなる。

【００５０】このような考察に基づき、本実施例では、
前記第１実施例において用いられたディスクカッタ１の
直径Ｄの演算式（１）に代えて、次式（１’）によりそ
のディスクカッタ１の直径Ｄを演算するようにされてい
る。Ｄ＝２ＲΩ／ω＋ｐ・・・（１’）ここで、ｐはディスクカッタ１の地山への切込み深さで
ある。この切込み深さｐは、掘進機の掘進距離およびカ
ッタヘッドの回転数等に基づいて求められ、演算処理装
置９に入力される。なお、この式（１’）は、ディスク
カッタ１の地山への貫入部分のほぼ中央で地山に接触し
ながら転動するものと想定した場合に成立する式であ
る。一般には、この（１’）式は０≦ｍ≦２を満たす定
数ｍを用いて次式のように表される。Ｄ＝２ＲΩ／ω＋ｍｐ・・・（１”）

【００５１】次に、本実施例による摩耗量の演算フロー
を図９に示されるフローチャートによって説明する。

【００５２】Ａ’１〜Ａ’３：ディスクカッタ１の回転
角速度ωとカッタヘッドの回転角速度Ωとを計測により
求めるとともに、ディスクカッタ１の地山への切込み深
さｐを掘進機の掘進距離およびカッタヘッドの回転数等
に基づいて求める。次いで、ｘを掘進距離として、この
掘進距離ｘおよび回転角速度Ω，ω，切込み深さｐより
なる多数個（ｍ個）のデータの組（ｘ₁，Ω₁，ω₁，
ｐ₁），（ｘ₂，Ω₂，ω₂，ｐ₂），・・・，
（ｘ_m，Ω_m，ω_m，ｐ_m）を求める。次いで、これら
求められたデータ組より（１’）式を用いてディスクカ
ッタ１の直径Ｄに係るｍ個のデータ組（ｘ₁，Ｄ₁），
（ｘ₂，Ｄ₂），・・・，（ｘ_m，Ｄ_m）を求める。そ
して、これらデータをデータベースに追加する。なお、
前記カッタヘッドの回転角速度Ωの値は計測により求め
ても良いし、運転条件設定時に入力される値を用いても
良い。

【００５３】Ａ’４〜Ａ’５：図４（ａ）に示されてい
るように、全データから近似曲線Ｄ＝ｆ（ｘ）、本実施
例の場合は、掘進距離ｘとディスクカッタ径Ｄとの関係
を示す単調減少する曲線（もしくは直線）を求め、この
近似曲線より現在のディスクカッタ径Ｄ、もしくは任意
の掘進距離ｘに対するディスクカッタ径Ｄを計算する。
この際、データを計測していない範囲の掘進距離ｘに対
しては、前記近似曲線を外挿すれば良い。こうすること
で将来のカッタ径の変化をも予測することができる。Ａ’６〜Ａ’７：カッタが交換された場合にはデータベ
ースをクリアしてステップＡ’１に戻り、カッタが交換
されていない場合にはそのままステップＡ’１に戻って
このステップＡ’１以下の各処理を繰り返す。

【００５４】本実施例においては、第１実施例と同様、
近似曲線Ｄ＝ｆ（ｘ）は最小二乗法等の手法を用いて求
めても良いし、グラフ上に近似曲線を直接描き込んでも
良い。なお、最小二乗法等によって曲線の式を求める場
合には、必ずしもグラフ上にデータをプロットする必要
はない。

【００５５】また、図４に示される横軸は、掘進距離ｘ
に限るものではなく、ディスクカッタ１の転走距離，掘
進時間，カッタヘッドの累積回転数であっても良い。

【００５６】本実施例においても、任意の掘進距離ｘに
対するディスクカッタ径Ｄを計算する場合について説明
したが、前述のような近似曲線を用いることによって、
図４（ｂ）に示されるように、ある時点（ｘ_i）におけ
るディスクカッタ径（Ｄ_i），ある時点（ｘ_i）から他
のある時点（ｘ_j）までの間におけるディスクカッタ径
Ｄの減少量（ｗ），あるいは所定のディスクカッタ径
（Ｄ_k）になる時点（ｘ _k）もしくはディスクカッタ径
が所定量だけ減少する時点，更には計測データのない時
点（ｘ_k）のディスクカッタ径（Ｄ_k）を得ることも可
能である。

【００５７】（第５実施例）本実施例においては、第４
実施例による手法で近似曲線を求めた後、ディスクカッ
タ径がわかっている時点におけるそのディスクカッタ径
を前記近似曲線（近似式）を用いて計算し、この真の直
径と計算値との差を補正係数として、前記第２実施例と
同様にディスクカッタ径を計算するようにしている。以
下、本実施例における摩耗量の演算フローを図１０に示
されているフローチャートにしたがって順次に説明す
る。

【００５８】Ｂ’１〜Ｂ’４：ディスクカッタ１の回転
角速度ωとカッタヘッドの回転角速度Ωとを計測により
求めるとともに、ディスクカッタ１の地山への切込み深
さｐを掘進機の掘進距離およびカッタヘッドの回転数等
に基づいて求める。次いで、ｘを掘進距離として、この
掘進距離ｘおよび回転角速度Ω，ω，切込み深さｐより
なる多数個（ｍ個）のデータの組（ｘ₁，Ω₁，ω₁，
ｐ₁），（ｘ₂，Ω₂，ω₂，ｐ₂），・・・，
（ｘ_m，Ω_m，ω_m，ｐ_m）を求める。次いで、これら
求められたデータ組より（１’）式を用いてディスクカ
ッタ１の直径の計算値Ｄ’を計算し、ｍ個のデータ組
（ｘ₁，Ｄ₁’），（ｘ₂，Ｄ₂’），・・・，
（ｘ_m，Ｄ_m’）を得る。そして、これらデータをデー
タベースに追加する。次いで、図６（ａ）に示されてい
るように、掘進距離ｘとディスクカッタ径の計算値Ｄ’
との関係を単調減少曲線で近似する。

【００５９】Ｂ’５〜Ｂ’６：真のディスクカッタ径Ｄ
_qがわかっている時点ｘ＝ｘ_q、例えばカッタ交換を行
った時点におけるディスクカッタ径Ｄ_q’を、得られて
いる近似式を用いて計算する。例えば、この近似式が掘
進距離とディスクカッタ径との関係式であれば、その時
点ｘ_qにおける掘進距離からディスクカッタ径Ｄ_q’を
計算する。そして、真の直径Ｄ_qと計算値Ｄ_q’との差
Δを補正係数とする（図６（ｂ）参照）。

【００６０】Ｂ’７〜Ｂ’８：近似曲線における任意の
時点の直径（計算値）Ｄを求め、この直径ＤにΔを加え
たものをディスクカッタ径の真の計算値として採用す
る。Ｂ’９〜Ｂ’１０：カッタが交換された場合にはデータ
ベースをクリアしてステップＢ’１に戻り、カッタが交
換されていない場合にはそのままステップＢ’１に戻っ
てこのステップＢ’１以下の各処理を繰り返す。

【００６１】（第６実施例）図１１には、本発明の第６
実施例における摩耗量の演算フローが示されている。本
実施例では、補正係数として前記第５実施例における偏
差Δに変えて比ηを用いたものである。すなわち、この
フローにおいて、ステップＣ’１〜Ｃ’５，Ｃ’７，
Ｃ’９〜Ｃ’１０については第５実施例におけるステッ
プＢ’１〜Ｂ’５，Ｂ’７，Ｂ’９〜Ｂ’１０と同様で
ある。本実施例の場合、真の直径Ｄ_qと計算値Ｄ_q’と
の比η＝Ｄ_q／Ｄ_q’を求め（ステップＣ’６）、この
比ηを、計算により求められた直径Ｄに乗算することに
より真の直径を求めている（ステップＣ’８）。これ以
外の構成等については第５実施例と変わるところがない
のでその詳細な説明は省略するものとする。

【００６２】前記第５実施例および第６実施例によれ
ば、補正係数Δもしくはηを１回の計測データからでは
なく、多数のデータから統計的に求めるようにされてい
るので、これら補正係数Δもしくはηに含まれる誤差を
減らすことができ、ディスクカッタ径の計算精度を向上
させることができる。なお、これら第５実施例および第
６実施例においても、図６に示される横軸は、掘進距離
ｘに限るものではなく、ディスクカッタ１の転走距離，
掘進時間，カッタヘッドの累積回転数とすることができ
る。

【００６３】（第７実施例）前記各実施例による手法に
おいては、近似曲線を求める際に、回転角速度のデータ
から計算した多数のディスクカッタ径のデータを使用し
ている。しかしながら、この回転角速度のデータは、カ
ッタの回転状況もしくは地山との接触状況の変動等によ
りばらつくため、ディスクカッタ径の計算値に誤差を生
じる場合がある。この誤差を小さくするためには、比較
的長い区間で回転角速度を求めれば良いが、このように
するとデータの個数が減ってしまうので、近似曲線を求
める際に誤差を生じ精度が悪くなることになる。そこ
で、本実施例では、回転角速度ではなく、この回転角速
度を積分したものに相当する累積回転数を用いている。
すなわち、カッタヘッドの累積回転数Ｎおよびディスク
カッタの累積回転数ｎからディスクカッタ１の平均直径
Ｄ_mを求め、この平均直径Ｄ_mに基づいて近似曲線を求
めるようにしている。本実施例において、任意の掘進距
離ｘにおけるディスクカッタ径Ｄは次のようにして求め
られる。

【００６４】まず、カッタヘッドの累積回転数Ｎおよび
ディスクカッタの累積回転数ｎから次式によって直径Ｄ
_mを求める。Ｄ_m＝２ＲＮ／ｎこのようにして計算された直径Ｄ_mは、その時点でのデ
ィスクカッタ径ではなく、その時点までのディスクカッ
タの平均直径に相当する。

【００６５】次に、この平均直径Ｄ_mと掘進距離ｘ（も
しくはディスクカッタの転走距離，掘進時間，カッタヘ
ッドの累積回転数等）との関係を次の直線によって近似
する。Ｄ_m＝ａｘ＋ｂそして、この近似式のパラメータａ，ｂを決定する。こ
こで、パラメータｂはｘ＝０のときの直径に相当し、パ
ラメータａはｘが単位量だけ増加したときの摩耗の増加
量に相当する。

【００６６】前記Ｄ_mはその時点までの平均直径に相当
するものであるから、前式にて計算される摩耗量はその
時点における実際の摩耗量の約１／２の大きさとなる。
したがって、この式の摩耗量を２倍することで、すなわ
ち次式を用いてその時点での直径を計算することができ
る。Ｄ^*＝２ａｘ＋ｂこの式で計算される値にはカッタのスリップ等の影響が
含まれているから、このスリップ等を補正するための係
数α（スリップしているときα＜０）を用いてこの式を
次式のように補正するのが良い。Ｄ＝（１−α）（２ａｘ＋ｂ）ｘ＝ｘ_qのときＤ＝Ｄ_qであることがわかっていれば、
αの値を決定することができる。こうして、ディスクカ
ッタ径Ｄを掘進距離ｘの関数として求めることができる
ので、任意のｘにおけるディスクカッタ径Ｄを計算する
ことが可能となる。

【００６７】（第８実施例）本実施例においても、累積
回転数を用いて近似曲線を求めるものであるが、第７実
施例のように平均直径を求めるのではなく、カッタヘッ
ドの累積回転数とディスクカッタの累積回転数との関係
を求め、この関係から任意のカッタヘッド回転数におけ
るディスクカッタ径を計算するようにしている。

【００６８】次に、本実施例における摩耗量の演算フロ
ーを図１２に示されるフローチャートによって説明す
る。

【００６９】Ｄ１〜Ｄ２：カッタヘッドの累積回転数Ｎ
およびディスクカッタ１の累積回転数ｎを連続的ないし
は適当な間隔をおいて多数回求めて、多数個（ｍ個）の
データの組（Ｎ₁，ｎ₁），（Ｎ₂，ｎ₂），・・・，
（Ｎ_m，ｎ_m）を得る。そして、これら得られたデータ
をデータベースに追加する。Ｄ３：カッタヘッドの累積回転数Ｎとディスクカッタ１
の累積回転数ｎとの間には理論的に次の式（２）（もし
くは式（２’））で与えられる関係式が成立する。

【数１】この式（２）（もしくは式（２’））にデータを当ては
め、例えば最小二乗法を適用して定数ｋを求める（図１
３（ａ）参照）。但し、この式（２）（もしくは式
（２’））は非線形であるため、通常の最小二乗法を適
用することはできないが、数値計算による繰り返し計算
を行うことにより近似的に解くことが可能である。その
際、定数Ａ，ｋの初期値を与える必要が出てくるが、こ
の初期値は、式（２）を微分して変形した次式を用い
て、通常の最小二乗法によりｄＮ／ｄｎとＮとの関係式
の係数１／Ａ，−１／Ａｋを求め、これからＡ，ｋを求
めればよい。

【数２】この計算では、微分した値ｄＮ／ｄｎを用いているため
精度が劣るが、初期値として用いるだけであり、その後
の繰り返し計算において精度が向上するため問題ない。
なお、このようにして決定された定数ｋはディスクカッ
タの摩耗進行速度を与える係数である。

【００７０】Ｄ４：次に、この係数ｋおよび既知のある
カッタヘッド累積回転数Ｎ_qにおけるディスクカッタ径
の真値Ｄ_qを用いて、任意のカッタヘッド累積回転数に
おけるディスクカッタ径は式（３）で与えられるので、
この式（３）を用いて任意の時点のディスクカッタ径を
求める（図１３（ｂ）参照）。

【数３】Ｄ５〜Ｄ６：カッタが交換された場合にはデータベース
をクリアしてステップＤ１に戻り、カッタが交換されて
いない場合にはそのままステップＤ１に戻ってこのステ
ップＤ１以下の各処理を繰り返す。

【００７１】ところで、前述の式（２）および式（３）
は次のようにして導出される。

【数４】

【００７２】本実施例によれば、前記第７実施例と同
様、変動の大きい回転角速度ではなく累積回転数を用い
て計算がなされるので、精度が向上し、より正確にディ
スクカッタ径を求めることができる。

【００７３】（第９実施例）前記第８実施例では、計測
データを式（２）（もしくは式（２’））にデータを当
てはめて定数ｋを求めるものとしたが、本第９実施例で
は、同じく計測データを式（２）（もしくは式
（２’））にデータを当てはめて定数Ａ，ｋを求めるよ
うにしている。次に、本実施例における摩耗量の演算フ
ローを図１４に示されるフローチャートによって説明す
る。

【００７４】Ｅ１〜Ｅ２：カッタヘッドの累積回転数Ｎ
およびディスクカッタ１の累積回転数ｎを連続的ないし
は適当な間隔をおいて多数回求めて、多数個（ｍ個）の
データの組（Ｎ₁，ｎ₁），（Ｎ₂，ｎ₂），・・・，
（Ｎ_m，ｎ_m）を得る。そして、これら得られたデータ
をデータベースに追加する。Ｅ３：カッタヘッドの累積回転数Ｎとディスクカッタ１
の累積回転数ｎとの間には前述の式（２）（もしくは式
（２’））で与えられる関係式が成立するので、この式
（２）（もしくは式（２’））にデータを当てはめ、前
記第８実施例と同様にして、例えば最小二乗法の適用に
よって定数Ａ，ｋを求める（図１５（ａ）参照）。

【００７５】Ｅ４：次に、これら係数Ａ，ｋおよび既知
のあるカッタヘッド累積回転数Ｎ_qにおけるディスクカ
ッタ径の真値Ｄ_qを用いて、任意のカッタヘッド累積回
転数におけるディスクカッタ径は式（４）で与えられる
ので、この式（４）を用いて任意の時点のディスクカッ
タ径を求める（図１５（ｂ）参照）。

【数５】Ｅ５〜Ｅ６：カッタが交換された場合にはデータベース
をクリアしてステップＥ１に戻り、カッタが交換されて
いない場合にはそのままステップＥ１に戻ってこのステ
ップＥ１以下の各処理を繰り返す。

【００７６】本実施例においても、前記第８実施例と同
様、より精度の高いディスクカッタ径を得ることができ
る。

【００７７】（第１０実施例）本実施例は、第８実施例
および第９実施例と同様、カッタヘッドの累積回転数Ｎ
とディスクカッタの累積回転数ｎとの関係から任意のカ
ッタヘッド回転数におけるディスクカッタ径を計算する
ものである。但し、カッタヘッドの累積回転数Ｎとディ
スクカッタ１の累積回転数ｎとの関係式を示す近似曲線
として、下に凸の曲線（例えば２次曲線）を用いてい
る。これは、ディスクカッタが摩耗すると、前記近似曲
線が直線ではなく、下に凸の曲線になるという知見に基
づいている。本実施例において、任意の累積回転数Ｎに
おけるディスクカッタ径Ｄは次のようにして求められ
る。

【００７８】まず、多数組のカッタヘッドの累積回転数
Ｎとディスクカッタの累積回転数ｎとのデータに対し、
最小二乗法等により下に凸の曲線ｎ＝ｆ（Ｎ）を当ては
める。この曲線は、例えば２次曲線を用いる場合には、
ｎ＝ａＮ²＋ｂＮ＋ｃとなる。ここで、Ｎ＝Ｎ_pのとき
ｎ＝ｎ_pであることがわかっているならば、これを満た
すように、つまりｎ_p＝ｆ（Ｎ_p）となるように曲線の
各パラメータを決める。わかっていなければ、このよう
な条件は与えなくて良い。ディスクカッタ径Ｄ，取り付
け半径Ｒ，カッタヘッド回転角速度Ω，ディスクカッタ
回転角速度ωの間には次式の関係がある。

【数６】ここで、αは、前述のようにカッタのスリップ等を補正
するための係数であり、定数とする。一方、次式が成立
するので、曲線の式ｎ＝ｆ（Ｎ）が求まれば、この式を
Ｎで微分してΩ／ωをＮの関数として表すことができ
る。

【数７】この式は、例えば、曲線が２次関数のときには次式のよ
うになる。

【数８】したがって、ディスクカッタ径Ｄは次式で表され、未知
パラメータはαのみとなる。

【数９】Ｎ＝Ｎ_qのときＤ＝Ｄ_qであることがわかっていれば、
この値を代入することによって未知パラメータαの値を
決定することができる。こうして、ディスクカッタ径Ｄ
をカッタヘッドの累積回転数Ｎの関数として表すことが
でき、任意の累積回転数Ｎにおけるディスクカッタ径Ｄ
を計算することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係るディスクカッタの摩耗検出装
置のシステム構成図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】第１実施例による摩耗量の演算フローを示すフ
ローチャート。

【図４】第１実施例による掘進距離とディスクカッタ径
との関係を説明するグラフ（ａ）（ｂ）。

【図５】第２実施例による摩耗量の演算フローを示すフ
ローチャート。

【図６】第２実施例による掘進距離とディスクカッタ径
との関係を説明するグラフ（ａ）（ｂ）。

【図７】第３実施例による摩耗量の演算フローを示すフ
ローチャート。

【図８】ディスクカッタの転動状態説明図。

【図９】第４実施例による摩耗量の演算フローを示すフ
ローチャート。

【図１０】第５実施例による摩耗量の演算フローを示す
フローチャート。

【図１１】第６実施例による摩耗量の演算フローを示す
フローチャート。

【図１２】第８実施例による摩耗量の演算フローを示す
フローチャート。

【図１３】第８実施例による掘進距離とディスクカッタ
径との関係を説明するグラフ（ａ）（ｂ）。

【図１４】第９実施例による摩耗量の演算フローを示す
フローチャート。

【図１５】第９実施例による掘進距離とディスクカッタ
径との関係を説明するグラフ（ａ）（ｂ）。

【符号の説明】

１ディスクカッタ６磁気スケール７回転検出器９演算処理装置１０表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前部にカッタヘッドを回転自在に設け、
このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッタを回
転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディスクカ
ッタの摩耗検出方法であって、ディスクカッタの直径を、このディスクカッタの回転角
速度とカッタヘッドの回転角速度と前記ディスクカッタ
の取り付け径との演算式により連続的にもしくは所定の
間隔をおいて多数回演算するとともに、当該トンネル掘
削機の掘進距離，ディスクカッタの転走距離，掘削時間
もしくはカッタヘッドの累積回転数のうちのいずれかに
対する前記演算された直径値の関係を単調減少する曲線
で近似し、この近似曲線を用いて、任意の時点でのディ
スクカッタ径もしくは一つの時点から他の時点までの間
におけるディスクカッタ径の減少量、あるいは所定のデ
ィスクカッタ径になる時点もしくはディスクカッタ径が
所定量だけ減少する時点を得ることを特徴とするディス
クカッタの摩耗検出方法。
【請求項２】前部にカッタヘッドを回転自在に設け、
このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッタを回
転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディスクカ
ッタの摩耗検出方法であって、ディスクカッタの直径を、このディスクカッタの回転角
速度とカッタヘッドの回転角速度と前記ディスクカッタ
の取り付け径と前記ディスクカッタの地山への切込み深
さとの演算式により連続的にもしくは所定の間隔をおい
て多数回演算するとともに、当該トンネル掘削機の掘進
距離，ディスクカッタの転走距離，掘削時間もしくはカ
ッタヘッドの累積回転数のうちのいずれかに対する前記
演算された直径値の関係を単調減少する曲線で近似し、
この近似曲線を用いて、任意の時点でのディスクカッタ
径もしくは一つの時点から他の時点までの間におけるデ
ィスクカッタ径の減少量、あるいは所定のディスクカッ
タ径になる時点もしくはディスクカッタ径が所定量だけ
減少する時点を得ることを特徴とするディスクカッタの
摩耗検出方法。
【請求項３】前記近似曲線を用いて演算する際に、演
算データのない時点におけるディスクカッタ径をその近
似曲線を外挿して求める請求項１または２に記載のディ
スクカッタの摩耗検出方法。
【請求項４】前記近似曲線を用いて演算する際に、真
のディスクカッタ径が既知の時点におけるそのディスク
カッタ径を前記近似曲線を用いて演算し、これら真のデ
ィスクカッタ径と演算値との差もしくは比を補正係数と
し、この補正係数を加味して任意の時点でのディスクカ
ッタ径を得る請求項１〜３のうちのいずれかに記載のデ
ィスクカッタの摩耗検出方法。
【請求項５】前部にカッタヘッドを回転自在に設け、
このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッタを回
転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディスクカ
ッタの摩耗検出方法であって、ディスクカッタの平均直径を、カッタヘッドの累積回転
数とディスクカッタの累積回転数とディスクカッタの取
り付け径との演算式により連続的にもしくは所定の間隔
をおいて多数回演算するとともに、当該トンネル掘削機
の掘進距離，ディスクカッタの転走距離，掘削時間もし
くはカッタヘッドの累積回転数のうちのいずれかに対す
る前記演算された平均直径値の関係を単調減少する曲線
で近似してその近似曲線中のパラメータを求め、次いで
その近似曲線を用いて、任意の時点でのディスクカッタ
径もしくは一つの時点から他の時点までの間におけるデ
ィスクカッタ径の減少量、あるいは所定のディスクカッ
タ径になる時点もしくはディスクカッタ径が所定量だけ
減少する時点を得ることを特徴とするディスクカッタの
摩耗検出方法。
【請求項６】前部にカッタヘッドを回転自在に設け、
このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッタを回
転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディスクカ
ッタの摩耗検出方法であって、カッタヘッドの累積回転数およびディスクカッタの累積
回転数を連続的にもしくは所定の間隔をおいて多数回測
定するとともに、これらカッタヘッドの累積回転数とデ
ィスクカッタの累積回転数との関係を近似曲線で近似し
てその近似曲線中のパラメータを求め、次いで値が既知
の所定のカッタヘッド累積回転数に対するディスクカッ
タ径の真値を用いて、任意のカッタヘッド累積回転数も
しくは任意のディスクカッタ累積回転数におけるディス
クカッタ径を得ることを特徴とするディスクカッタの摩
耗検出方法。
【請求項７】前部にカッタヘッドを回転自在に設け、
このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッタを回
転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディスクカ
ッタの摩耗検出装置であって、（ａ）前記ディスクカッ
タの回転角速度を検出する回転検出器および（ｂ）この
回転検出器により検出されるディスクカッタの回転角速
度とカッタヘッドの回転角速度とディスクカッタの取り
付け径との演算式によりそのディスクカッタの直径を連
続的にもしくは所定の間隔をおいて多数回演算するとと
もに、当該トンネル掘削機の掘進距離，ディスクカッタ
の転走距離，掘削時間もしくはカッタヘッドの累積回転
数のうちのいずれかに対する前記演算された直径値の関
係を単調減少する曲線で近似し、この近似曲線を用い
て、任意の時点でのディスクカッタ径もしくは一つの時
点から他の時点までの間におけるディスクカッタ径の減
少量、あるいは所定のディスクカッタ径になる時点もし
くはディスクカッタ径が所定量だけ減少する時点を演算
する演算手段を備えることを特徴とするディスクカッタ
の摩耗検出装置。
【請求項８】前部にカッタヘッドを回転自在に設け、
このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッタを回
転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディスクカ
ッタの摩耗検出装置であって、（ａ）前記ディスクカッ
タの回転角速度を検出する回転検出器および（ｂ）この
回転検出器により検出されるディスクカッタの回転角速
度とカッタヘッドの回転角速度とディスクカッタの取り
付け径と前記ディスクカッタの地山への切込み深さとの
演算式によりそのディスクカッタの直径を連続的にもし
くは所定の間隔をおいて多数回演算するとともに、当該
トンネル掘削機の掘進距離，ディスクカッタの転走距
離，掘削時間もしくはカッタヘッドの累積回転数のうち
のいずれかに対する前記演算された直径値の関係を単調
減少する曲線で近似し、この近似曲線を用いて、任意の
時点でのディスクカッタ径もしくは一つの時点から他の
時点までの間におけるディスクカッタ径の減少量、ある
いは所定のディスクカッタ径になる時点もしくはディス
クカッタ径が所定量だけ減少する時点を演算する演算手
段を備えることを特徴とするディスクカッタの摩耗検出
装置。
【請求項９】前部にカッタヘッドを回転自在に設け、
このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッタを回
転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディスクカ
ッタの摩耗検出装置であって、（ａ）前記ディスクカッ
タの累積回転数を検出する回転検出器および（ｂ）この
回転検出器により検出されるディスクカッタの累積回転
数とカッタヘッドの累積回転数とディスクカッタの取り
付け径との演算式によりそのディスクカッタの平均直径
を連続的にもしくは所定の間隔をおいて多数回演算する
とともに、当該トンネル掘削機の掘進距離，ディスクカ
ッタの転走距離，掘削時間もしくはカッタヘッドの累積
回転数のうちのいずれかに対する前記演算された平均直
径値の関係を単調減少する曲線で近似してその近似曲線
中のパラメータを演算し、次いでその近似曲線を用い
て、任意の時点でのディスクカッタ径もしくは一つの時
点から他の時点までの間におけるディスクカッタ径の減
少量、あるいは所定のディスクカッタ径になる時点もし
くはディスクカッタ径が所定量だけ減少する時点を演算
する演算手段を備えることを特徴とするディスクカッタ
の摩耗検出装置。
【請求項１０】前部にカッタヘッドを回転自在に設
け、このカッタヘッドに切羽を掘削するディスクカッタ
を回転自在に設けてなるトンネル掘削機におけるディス
クカッタの摩耗検出装置であって、（ａ）前記ディスク
カッタの累積回転数を検出する回転検出器および（ｂ）
この回転検出器により検出されるディスクカッタの累積
回転数とカッタヘッドの累積回転数を連続的にもしくは
所定の間隔をおいて多数回測定するとともに、これらカ
ッタヘッドの累積回転数とディスクカッタの累積回転数
との関係を近似曲線で近似してその近似曲線中のパラメ
ータを求め、次いで値が既知の所定のカッタヘッド累積
回転数に対するディスクカッタ径の真値を用いて、任意
のカッタヘッド累積回転数もしくは任意のディスクカッ
タ累積回転数におけるディスクカッタ径を演算する演算
手段を備えることを特徴とするディスクカッタの摩耗検
出装置。