JPS6124792A - トンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はトンネル掘削機に関するものである。

（従来の技術） シールド式トンネル掘削機には、大きく分けて、削土密
封式と泥水加圧式との２種類がある。その１例として削
土密封式シールドトンネル掘削機の基本構造を第２，３
図により説明すると、（１）がカッタホイール、（２）
（第３図では（２□）〜（２□４））が同カッタホイー
ル（１）の背面円周方向に配設した複数本のシールドジ
ヤツキ、　（３）　カスクリユーコンイア、（４）がカ
ッタフレーム、（ａ）がセグメント、（ｂ）がエレクタ
−で、土砂の掘進は、カッターホイール（１）を回転さ
せながら、シールドジヤツキ（２）によりカッターホイ
ール（１）を地山側へ押し進めて、カッターホイール（
１）の内部へ土砂を取り込んでいくことにより、行なわ
れる。カッターホイール（１）の内部に取り込まれた土
砂は、スクリューコンベア（３）により強制的に排出さ
れるが、このとき、切羽からカッターホイール（１）内
に取り込まれる土砂の量とスクリューフンベア（３）の
排土口から排出される土砂の量とをバランスさせること
により、カッターホイール（１）内及びスクリューコン
ベア（３）内を常に土砂の充填された状態にして、これ
らの内部を切羽地山の土庄及び水圧に等しい圧力に保つ
ようにしている。一方、泥水加圧式シールドトンネル掘
削機は、スクリューコンベア（３）の代り一に注水管及
び排泥管を設けて、切羽地山の土圧及び水圧とカッター
ホイール内の圧力とを７（ランスさせるもので、上記何
れの方式でも、掘削機の推進がカッター７レーム（４）
の背面円周方向に配設した複数本のシールドジヤツキ（
２１）〜（２□４）により行なわれる。また掘削機の進
行方向の制御が例えば２４本のシールドジヤツキ（２１
）〜（２２４）のうち、７本のシールドジヤツキ（２２
０Ｘ２２２Ｘ２２４Ｘ２２Ｘ２４Ｘ２６Ｘ２８）のみを
使用し、それ以外のジヤツキを使用しないことで、第３
図の矢印の方向（なおこの矢印は掘削機を後方から見た
場合の進行方向を投影したもの）に進めるというように
行なわれる。

（発明が解決しようとする問題点） 前記トンネル掘削機では、どのシールドジヤツキを使用
したら、掘削機がどの方向に進行するかは、掘削機のく
せ、地山の状況等により変わり、いままでは熟練のオペ
レータが過去の経験に基づいて、試行錯誤しながら行な
っている状況にある。

このため、掘削機の進行方向の制御が精度よく行なわれ
ていない。また高度の経験を必要とし、これらがトンネ
ル掘削時の大きな問題点になっている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記の問題点に対処するもので、土砂を掘削す
るカッタホイールの背面円周方向に配設した複数本のシ
ールドジヤツキを選択的に使用し【同カッタホイールを
所定の方向に押し進めるトンネル掘削機において、前回
までの押し出しデータに基いて使用ジヤツキの本数を演
算する使用ジヤツキ本数演算器と、前回までの運転デー
タに基いて掘削機目標回転半径に対する使用ジヤツキの
間引率を演算する使用ジヤツキ間引率演算器と、前回ま
での運転データに基いて使用ジヤツキの中心角を演算す
る使用ジヤツキ中心角演算器と、上記各演算器からの信
号に基いて使用ジヤツキを選定する使用ジヤツキ選定器
と、同使用ジヤツキ選定器からの信号に基いて使用ジヤ
ツキに作動油を供給するジヤツキ油圧制御装置とを具え
ていることを特徴としたトンネル掘削機に係り、その目
的とする処は、高度の技術、経験な必侠とせずにトンネ
ル掘削機の進行方向を正確に制御できる改良されたトン
ネル掘削機を供する点にある。

（実施例） 次に本発明のトンネル掘削機を第１図に示す一実施例に
より説明すると、（５）が前回押出し時の使用ジヤツキ
の平均油圧演算器、（６）が同演算器（５）からの前回
押出し時の使用ジヤツキの平均油圧信号、（７）が前回
押出し時の使用ジヤツキの本数記憶器、（８）が同記憶
器（７）からの前回押出し時の使用ジヤツキの本数信号
、（９）が押出し時の使用ジヤツキの平均油圧目標値設
定器、顛が同設定器（９）からの押出し時の使用ジヤツ
キの平均油圧目標値信号、ａυが上記各機器（５）（７
）（９）からの信号に基いて使用ジヤツキの本数を演算
する使用ジヤツキ本数演算器、（Ｌ２が同演算器ａｌ）
からの使用ジヤツキ本数信号、ａ３が掘削機目標回転半
径設定器、Ｉが同設定器６３からの掘削機目標回転半径
信号、（Ｉｓが同信号ａ４に基いて使用ジヤツキの間引
率を演算する使用ジヤツキ間引率演算器、αｅが同演算
器翰からの使用ジヤツキ間引率信号、αυが掘削機目標
進行方向設定器。

ａ樽が同設定器αηからの掘削機目標進行方向信号、０
が上記信号（Ｉ６１（至）に基い【使用ジヤツキの中心
角を演算する使用ジヤツキ中心角演算器、翰が同演算器
ａ９からの使用ジヤツキ中心角信号、ｒ２〃が上記各信
号α２ａｌ１９傭に基いて使用ジヤツキ選定器、勾が同
選定器Ｑ〃からの使用ジヤツキ信号、（ハ）が同信号翰
に基いて使用ジヤツキに作動油を供給するジヤツキ油圧
制御装置である。

（作用） 次に前記トンネル掘削機の作用を説明する。前回押出し
時の使用ジヤツキの平均油圧演算器（５）と前回押出し
時の使用ジヤツキの本数記憶器（７）と押出し時の使用
ジヤツキの平均油圧目標値設定器（９）からの信号（６
）（８）（１１が使用ジヤツキ本数演算器ａυへ送られ
、ここで次の演算が行なわれる。

使用ジヤツキ本数＝ この結果、前回の使用実績に基いた所要押出用ジヤツキ
本数信号α２が得られる。一方、掘削機目標回転半径設
定器０が使用ジヤツキ間引率演算器ＱＳへ送られ、ここ
で使用ジヤツキ間引率信号（Ｌ６）が得られる。なお間
引率とは、何本おきにジヤツキを使用するかということ
を意味し、間引なしにジヤツキを使用することを間引率
Ｏｍ　一本おぎにジヤツキを使用することを間引率ｍと
定義することにする。第３図の例では、間引率１である
。上記使用ジヤツキ間引率演算器（１５１は、それまで
の運転データに例えば最小二乗法等による曲線のあてほ
めを行なって、掘削機回転半径（Ｒ１と間引率（”ｌと
の関係を得るものである。このため、同演算器住９では
、ジヤツキの押出しを行なう都度、そのときの回転半径
（２）及び間引率（川をそれまでのデータに加え、あら
ためて最小二乗法等による曲線のあてｉめを行なって、
回転半径（Ｒ）と間引ｙｉ＝←）の関係式を常に更新し
ている。なお運転初期のように、曲線のあてはめを行な
うに十分なデータが得られていないときには、別途設定
した関係式を用いる。また同使用ジヤツキ間引率演算器
（１５１と掘削機目標進行方向設定器（１’？）の信号
＜１６１ＱｆＤが使用ジヤツキ中心角演算器顛へ送られ
、ここで使用ジヤツキ中心角信号（イ）が得られる。第
３図に示すように使用ジヤツキ中心といい、同使用ジヤ
ツキ間引率演算器ａ引ま、それまでの運転データの中か
ら使用ジヤツキの間引率（−）、掘削機の進行方向（４
つ、使用ジヤツキの中心角（θ）を記憶しておき、使用
ジヤツキ間引率を／ξミラメータして、使用ジヤツキ間
引率毎に、掘削機の進行方向と使用ジヤツキ中心角のデ
ータに例えば最小二乗法等による曲線のあてはめを行な
って、掘削機進行方向　（４つと使用ジヤツキ中心角（
θ）との関係を得るものである。このため、使用ジヤツ
キ間引率演算器ａ９と同様に、ジヤツキの押出シラ行な
う都度、そのときの間引率（−）掘削機進行方向（４つ
使用ジヤツキ中心角（θ）をそれまセのデータに加え、
あらためて最小二乗法等による曲線のあてはめを行なっ
て、間引率（ｍ）掘削機進行方向（４９使用ジヤツキ本
数（θ）の関係式を常に更新している。

なお運転初期のように、曲線のあてはめを行なうに十分
なデータが得られていないときには、別途設定した関係
式を用いる。また前記使用ジヤツキ本数演算器（ＩＩ）
で得られた使用ジヤツキ本数信号ａ渇と使用ジヤツキ間
引率演算器αつで得られた使用ジヤツキ間引率信号ａＱ
と使用ジヤツキ中心角演算器ａ槌で得られた使用ジヤツ
キ中心角信号−とが使用ジヤツキ選定器Ｑυへ送られ、
ここで使用ジヤツキが指定される。同使用ジヤツキ選定
器Ｑυでの演算は、あらかじめ決められている掘削機の
ジヤツキ配列に従って、例えば第３図に示す幾何学的な
関係によって、行なわれる。また同使用ジヤツキ選定器
ＯＤで得られた使用ジヤツキ信号（２）はジヤツキ油圧
制御装置（ハ）へ送られて、指定゛されたジヤツキで押
出しが行なわれる。

（発明の効果） 本発明は前記のように土砂を掘削するカッタホイールの
背面円周方向に配設した複数本のシールドジヤツキを選
択的に使用して同カッタホイールを所定の方向に押し進
めるトンネル掘削機において、前回までの押し出しデー
タに基いて使用ジヤツキの本数を演算する使用ジヤツキ
本数演算器と、前回までの運転データに基いて掘削機目
標回転半径に対する使用ジヤツキの間引率を演算する使
用ジヤツキ間引率演算器と、前回までの運転データに基
いて使用ジヤツキの中心角を演算する使用ジヤツキ中心
角演算器と、上記各演算器からの信号に基いて使用ジヤ
ツキを選定する使用ジヤツキ選定器と、同使用ジヤツキ
選定器からの信号に基いて使用ジヤツキに作動油を供給
するジヤツキ油圧制御装置とを具えており、それまでの
運転データに基き最適な使用ジヤツキ本数、使用ジヤツ
キ間引率、使用ジヤツキ中心角を得て、使用ジヤツキを
指定することができるので、高度の技術、経験を必要と
せずにトンネル掘削機の進行方向を正確に制御できる効
果がある。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトンネル掘削機の一実施例を示す
系統図、第２図（Ｉ）は従来のトンネル掘削機の正面図
、第２図（Ｉ）はその側面図、第３図はそのシールドジ
ヤツキの配列状態を示す説明図である。 （１）・・・カッタホイール、（２）　（（２ｒ）〜（
２２４）　）・・・シールドジヤツキ、ａυ・・・使用
ジヤツキ本数演算器、ａ！９・・・使用ジヤツキ間引率
演算器、翰・・・使用ジヤツキ中心角演算器、（２カ・
・使用ジヤツキ選定器、（ハ）・・・ジヤツキ油圧制御
装置。 復代理人　弁理士　岡　本　重　窯 外３名 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 土砂を掘削するカッタホイールの背面円周方向に配設し
   た複数本のシールドジャッキを選択的に使用して同カッ
   タホイールを所定の方向に押し進めるトンネル掘削機に
   おいて、前回までの押し出しデータに基いて使用ジャッ
   キの本数を演算する使用ジャッキ本数演算器と、前回ま
   での運転データに基いて掘削機目標回転半径に対する使
   用ジャッキの間引率を演算する使用ジャッキ間引率演算
   器と、前回までの運転データに基いて使用ジャッキの中
   心角を演算する使用ジャッキ中心角演算器と、上記各演
   算器からの信号に基いて使用ジャッキを選定する使用ジ
   ャッキ選定器と、同使用ジャッキ選定器からの信号に基
   いて使用ジャッキに作動油を供給するジャッキ油圧制御
   装置とを具えていることを特徴としたトンネル掘削機。