JPH0492094A - トンネル掘削機の方向制御装置 - 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、地中を掘削するトンネル掘削機に係り、特に
カッタヘッドを複数のジヤツキによって前進させて掘進
方向の制御を行う［・ンネル掘削機の方向制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

トンネル掘削機は、一般に円筒状の本体の前面に、複数
のカッタビットを取り付けたカッタヘッドを有しており
、このカッタヘッドをモータにょって回転させるととも
に、本体の周方向に配置した複数のジヤツキによってカ
ッタヘッドを前進させて地山を掘削し、掘削した土砂を
スクリューコンベヤ等を用いて掘削機の後方に搬出する
ようにしている。また、曲線施工、蛇行修正等の掘削機
の方向制御は、本体の周方向に配設した複数のジヤツキ
を選択して駆動することにより行っている。

そして、従来の方向制御は、トランシット等による坑内
側蓋やレーザ光をトンネル計画線に沿って照射し、掘削
機に取り付けたターゲット上の光点を読み取ること等に
よりトンネル掘削機の位置、すなわちトンネル掘削機の
トンネル計画線からのズレを求め、掘削機の進行方向が
予定した方向とズしてくると、オペレータが経験に基づ
いて、駆動させるジヤツキを適宜に選択して方向の修正
を行っていた。

また、近年は、トンネルの曲線部を掘削する場合、本体
を軸心方向に複数に分割して屈曲可能に接続したアーテ
ィキュレート型トンネル掘削機が用いられている。そし
て、曲線部を掘削する場合、分割した本体の屈曲角度を
ジヤツキによって変化させるとともに、方向制御を図る
ため、本体側部に設けたグリッパを掘削した壁面に接触
させながら掘進することが行われている（例えば、特開
平１−３１５６００号公報）。

（発明が解決しようとする課題〕 上記の如〈従来のトンネル掘削機の方向制御は、オペレ
ータの経験に基づいて駆動するジヤツキを選択して行っ
ているため、充分な掘進精度が得られない。また、従来
の方向制御は、各ジヤツキの押し力を調整するのではな
く、各ジヤツキを駆動させるかさせないかの２値的な制
御によっていた。

すなわち、例えばトンネル掘削機を上向操作する場合、
本体横断面の下側半分のジヤツキのみを駆動し、上側半
分のジヤツキは駆動させないようにしているため、方向
制御が困難で、掘進精度も低下する。

また、トンネル掘削機は、掘進する際に前方の地山がら
土圧による抵抗を受ける。しかも、この上圧は、トンネ
ル掘削機の上下方向においア異なるばかりでなく、土質
によっても異なり、ジヤツキの押し力による推進力に影
響を与え、トンネル掘削機の進行方向を変化させる。

しかも、アーティキュレート型トンネル掘削機において
は、掘削中に本体側部に設けたグリッパを周囲壁に接触
させているため、グリッパに地山からの反力が作用し、
この反力がカッタヘッドを前進させる際の抵抗となり、
ジヤツキの押し力による推進力の強さ、方向を変化させ
る。

ところが、従来の掘削機の方向制御においては、このよ
うなカッタヘッドの前面に作用する土圧、グリッパが地
山から受ける反力に対する掘進の影響を考慮していない
ため、方向制御の精度、掘削精度を低下させる要因とな
っていた。

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、周囲の地山から掘削機に作用する力による影
響を考慮した推進力が得られ、掘進精度を向上すること
ができるトンネル掘削機の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〕

上記の目的を達成するために、本発明に係るトンネル掘
削機の方向制御装置は、掘削機本体前面に回転可能に設
けたカッタヘッドの位置を検出する位置センサと、前記
カッタヘッドを前進させる複数のジヤツキに対応して設
けられ、各ジヤツキの押し力を検出する複数の力センサ
と、前記カッタヘッドに取り付けられ、カッタヘッドの
前面に作用する土庄を検出する土圧計と、前記本体の側
部に進退可能に設けた複数のグリッパのそれぞれの反力
を検出する複数の反力検出センサと、前記各ジヤツキが
接続してある油圧回路中に各ジヤツキに対応して設けら
れ、各ジヤツキの押し力を調整する複数の出力調整弁と
、前記土圧計と前記各反力検出センサとの出力信号に基
づいて、前記カッタヘッドを前進させる際の抵抗力を演
算し、この演算結果と前記位置センサの出力信号とに基
づいて、前記抵抗力と前記カッタヘッドの変位との関係
を求め、カッタヘッドの変位を修正する前記各ジヤツキ
の押し力を演算して前記各出力調整弁を制御する演算制
御器と、を有することを特徴とこ′といる。

」１計は、力・・、・夕・・・・７１゛の周方向Ｃ，″
：複数、９ｉするとともに、名−ｔ　Ｍ　１ｊ−１は３
方向の土圧の検出かり能な３方向力検出型を用いるとよ
い。

（作用） −１−記の如く構成しまたオ発明は、演算制御器が１−
１計と反力検出セン１ノＪの出力信号に基−ｊいζ、力
５・夕・・・、ノドが前進する際の本体の地山がら受し
Ｊる抵抗力（またはこの抵抗力に対１．°ζなｊ、た仕
事、以下同ｔ・５）を演１４″る。ぞして、演算制御器
は、カッタ・・・ノドの変（◇を（１／置センシの出力
信号から求め、先に演算した抵抗力とカッタ・・・ノド
の変位との関係を求めて、実際の変（ｆｆが予め定めた
［ゴＩ標変位となるよ・）に、カッタヘッドの前面土圧
とグリッパとによる抵抗力を考慮し、た名ジャ、４”の
押し、力を演算し７、この演算ｊ７た押（２力が得られ
るよらば出力調整弁イ、制御器る。

このため、オペレータの経験に苓づく操作を必要とせず
、リフルタイＪ、な方向制御が行えるとともに、本体が
地山がら受りる抵抗力を考慮ｊ、た名ジャ・ツキの押し
力によってカッター・ノドを前進させる）１−め、方向
制御を正確に行え、掘進精度Ｑ）ＩｉＩＩＪ−７が図れ
る。しかも１．４−、発明は、各ジャ７４ｆ′駆動°４
−るか否かの２値的な制御でなく、各シャツ４の押ｊ２
力を調整するため、方向制御の精度、掘削精度をより向
上することができる。

また、力・ツタヘッドに設けた１−１計をカッタヘッド
の周方向に複数配置連るとともに、各１」４−計とＬ７
て３方向力検出型苓６用いることＬ′６．上、す、カノ
タヘッＦ′の前面に作用４′る４：：ｘ　Ｉ’＋の分布
１、その、３方向の成分苓検出することができ、本体に
作用ｊる（−ｎ〜によるモーメントをも考慮しまたジヤ
ツキの押し力が得られて、方向制御の精度をより向ｌ−
ぐるごとができる。

（実施例〕 本発明に係るトンネル掘削機の方向制御装置の好ましい
実施例を、添付画面に従−２で詳説する。

第１図は、本発明の実施例に係るトンネル掘削機の方向
制御装置のブトツク図である。

第１図におい“ζ、ｌ・ンネル掘削機１０は、本体が円
筒状に形成しζあり、例えば前部本体１２と後部本体１
４とのように軸方向に複数心、−分割１、こあるととも
に、前部本体１２と後部庫体１４　ａ：が屈曲可能に、
かつ伸縮可能に連結してある。

前部本体１２の前端には、カッター・ノ１゛１６が回転
’Ｅ’Ｊ　Ｉｍに設けである。乙のカンタ・・、ノド１
６（７）前面には、図示しない麹数のカッタじノ）・が
装着しであって、モータによっでカッタ・＼ン’Ｉ’　
ｌ　［３を矢印１７のように回転させることにより、前
方の他山を掘削できるようＣ７”してある。イｊ７で、
カッタヘッド１６には、複数の土圧ｆｆ＋　Ｉ　８　ａ
〜１８／が、設けである（第２図参照）。

これらの土圧側１８ａ〜１８ｎは、３方向力検出型の土
庄言１であって、力／タヘッＩ”　１６の前面に作用す
る土庄の直交しまた３方向成分を検出できるよ・うにな
っている。なお、例えば］−圧１の数が４・′フである
場合、第２図に示したように１．カッタヘッド１６の中
心を原点０とし、カッター・ノド１６の進行方向をＸ軸
、カッター・ノド１６の鉛直」−方を７カ向、χ軸と７
軸とに直交した方向４ｙ軸とｊ７だときに、原点Ｏから
Ｈの距離のｙ軸と７軸上υこ配置することが望まし２い
。

−力、前部本体１２の側部には、周ノ）向に初数のグリ
ッパ１９ａ〜１９ｍが設けである。各グリッパ１９ａ〜
・１９ｍは、シリンダ（関示七ず）によって半径方向に
進退できるようＣ７゛、な、っており、後部体体１４を
推進するときに、前部庫体１２の側面から突出さ廿られ
て掘削１．た壁面に押Ｌ７付けられ、前部本体１２を固
定する。ぞして、各グリツバ１９　ａ〜１．９ｙｎのシ
リンダ番こは、ロードセル等の反力検出センｔ　２０　
ａ〜□２０ｍが設けてあり、グリッパ１９ａ〜１９ｙｎ
が地山から受ける反力を検出できるようにしてある。ま
た、グリッパ１９ａ　＝　１９　ｍの先端部は、ローう
によって構成されており、このローラを周囲の地山に接
触さ廿ノ、二状態でカッタヘッド１６を前進さセるごと
ができるようにしてある。

前部本体１２の内部には、位置センサとしてのレーザ測
定器２２、傾斜計２４などが設けてあり、前部本体１２
の基準点に対する位置、ロー・リングやピッチング等を
検出できるようになっている。

前部本体Ｉ２と後部本体１４との間には、複数のスラス
トジヤツキ２６ａ〜２６ｎが設けである。

これらのスラストジヤツキ２６ａ〜２６ｎは、複動型の
油圧シリンダからなり、本体の周方向に配置してあって
、第２図に示したように、前部本体１２に押し力ｆ＋　
　　ｆｚ、・−一一一−−−・　ｆ７を作用させ、カッ
タヘッド１６を前進させる。そして、各スラストジヤツ
キ２６ａ〜２６ｎのシリンダにはストロークセンサ２８
ａ〜２８ｎが設けてあり、スラストジヤツキ２６ａ〜２
６ｎのストローク量を検出できるようにしてある。また
、後部本体１４もしくはジヤツキのロノドには、各スラ
ストジヤツキ２６ａ〜２６ｎに対応してロードセルや歪
ゲージ、またはシリンダの油圧を検知する油圧センサ等
からなる力センサ３０ａ〜３０ｎが設けてあり、各スラ
ストジヤツキ２６ａ〜２６ｎの押し力ｆ。

ｆ　ｔ　、”−”−”’　ｆ　、、を検出できるように
してある。

各スラストジヤツキ２６ａ〜２６ｎは、底部側の室３２
が管路を介して４ポ一ト３位置型の電磁切換弁３４ａ〜
３４ｎに接続してあるとともに、シリンダヘッド側の室
３６が管路に設けた出力調整弁である比例電磁式リリー
フ弁３８ａ〜３８ｎを介して、′を値切換弁３４ａ〜３
４ｎに接続してある。

これら各′＠電磁切換弁４ａ〜３４ｎは、アンロード弁
を有する油圧源としての可変容量ポンプ４０に接続して
あり、各スラストジャ・ンキ２６ａ〜２６ｎに所定圧力
の作動油を供給停止できるようにしてあるとともに、各
室３２．３６内の作動油を油タンク４２に排出できるよ
うにしてある。また、可変容量ポンプ４０と１ｉ磁切換
弁３４ａ〜３４ｎとを接続する管路には、リリーフ弁４
４が設けてあり、可変容量ポンプ４０に過大な負荷がか
からないようにしてある。

比例ｉｔ磁代リす−フ弁３８ａ〜３８ｎと電磁切換弁３
４ａ〜３４ｎとを制御する演算制御器５０は、レーザ測
定器２２と傾斜計２４との出力信号を受けてカッタヘッ
ド１６の位置を演算するへ・ノド位置演算部５２と、予
め定めたトンネル計画線やヘッド位置演算部５２の演算
結果等を記憶するメモリ５４が設けであるとともに、ヘ
ッド位置演算部５２の演算結果とメモリ５４の記憶内容
とからカッタヘッド１６の変位量を演算する変位演算部
５６が設けである。

さらに、演算制御器４０には、土圧計１８ａ〜１８ｆと
反力検出センサ２０ａ〜２０ｍとの出力信号が入力する
抵抗力演算部５８と、係数演算部６０、目標変位演算部
６２、押し力分布演算部６４とを備えている。

抵抗力演算部５８は、土圧計１８ａ〜１８Ｎと反力検出
センサ２０ａ〜２０ｍとの検出信号に基づいて、メモリ
５４に格納してある計算式により、カッタヘッド１６を
前進させる際の前部本体１２が地山から受ける抵抗力を
演算し、演算結果を係数演算部６０に出力する。そして
、係数演算部６０は、抵抗力演算部５８と変位演算部５
６との演算結果に基づいて、詳細を後述する抵抗力とカ
ッタヘッド１６の変位との相関を示す係数、抵抗力とジ
ヤツキの押し力との相関を示す係数を求め、押し力分布
演算部６４に送出する。また、目標変位演算部６２は、
変位演算部５６の出力信号とメモリ５４の記憶内容とか
ら、カンタヘット１６の変位の目標値からのズレ量を修
正するために、修正した新たな目標変位量（または修正
変位量）を演算し、押し力分布演算部６４に出力する。

押し力分布演算部６４は、係数演算部６０と目標変位演
算部６２との出力信号から、カッタヘッド１６の位置を
修正するためのスラストジヤツキ２６ａ〜２６ｎの押し
力分布を演算し、この演算結果に基づいた制御信号を電
磁切換弁３４ａ〜３４ｎと増幅器ユニット６６とに出力
する。この増幅器ユニット６６は、各比例電磁式リリー
フ弁３８ａ〜３８ｎに対応して設けた複数の増幅器から
構成してあり、各増幅器が押し力分布演算部６４からの
信号を増幅して対応する比例を切代リリーフ弁３８ａ〜
３８ｎに出力し、設定圧力を変化させてスラストジヤツ
キ２６ａ〜２６ｎの押し力を調整する。

上記の如く構成した実施例の作用は、次のとおりごある
。

、メモリ５４には、回小し７ないキーボー１′等の入力
装置や外部記憶装置からｒめ求めであるトンネル３＋画
線や、発進開始時のカンタ−ｈソ１１６の目標変位しり
。、詳細を後述優る方向制御を行・）ための各種演算式
等が格納し、である。

図丞しないモータが駆動ｊ１２、カッタへ・ノド１（ｊ
が矢印１７のように回転さセられるとともに、各スラス
Ｉ・ジヤツキ２６ａ”２６ｎの初期押し、カバターンに
基づいて、比例電磁式リリーフ弁３８ａ〜・３８．　ｎ
の圧力が設定される。そして、電磁切換弁３４ａ〜・３
４ｎが切り換えられて、各スラストジヤツキ２６ａ〜２
６ｎの底部側室３２は、電磁切換弁３４ａへ□３４ｎを
介して油圧源である可変容重ポンプ４０に接続される。

スラストジヤツキ２６ａ〜・２６ｎの底部側室３２が可
変容重ポンプ４０に接続されると、底部側室３２に作動
油がｏＴ変容量ポンプ４０から流入夛′る。このため、
スラストジヤツキ２６Ｌ３〜２６ｒ＋のロン１′が伸長
するよ・）にＣ／リンダが前部本体１２を押しで前進す
るとともに、シリンダヘッド側室３６の圧力が上Ｍする
。そし７て、シリンダヘッド側室３６の圧力が比例電磁
式リリーフ弁３８ａ〜３８ｎの設定圧力を超えると、比
例電磁式リリフ弁３８ａ〜３８ｎが作動して・ンリンダ
ーノド側室３６の作動油を油タンク４２に排出し、シリ
ンダヘッド側室３６内の圧力を設定ＪＩ３ｍ！、て押し
力を所定の値に保持する。

一方、レーザ測定器２２は、トンネル掘削機ｌＯの後方
から照射されたレーザ光に基づき、前部本体１２、すな
わちカッタヘッド１６の基準点からの相対位置を検出し
、演算制御器５０のへ・ノド位置演算部５２に入力する
。また、傾斜側２４は、前部本体１２の傾きを検出し７
てヘッド位置演算部５２に入力する。

カッタヘッド】６に設けた土圧計１．８　ａ〜・１８ｒ
は、第３図に示したように、カッタヘッド１６の前面に
作用する１圧Ｆ　ｌｌ１−　Ｆ　ＩＬのＸ方向成分ＦＭ
Ｉｘ　〜Ｆ　ＩＩＸ　、）’方向成分ｐＨｙ　−Ｆ＋ｕ
、ｙ　、Ｚ方向成分ＦＵｓ〜Ｆ　ｔｉ　ｓを検出Ｌ７て
演算制御器５０の抵抗力演警部５８に入カシ−る。さら
に、反力検出センサ２０ａへ・２０ｍは、グリッパ１．
９　ａ〜１９ｒｎに作用゛づる地山からの反力Ｆ　＋　
、Ｆ　２、ＦＰを検出して抵抗力演算部５８＆ご入力す
る。

そして、力センサ３０ａ〜３０　ｎは、第２図に示した
各スラストジヤツキ２６ａ〜２６ｎの押し力ｆＩ、ｆｚ
、−ｆ、を検出し７，４演算制御器５０の係数演算部６
０に入力する。

演算制御器５０のヘッド位置演賞部５２は、傾斜側２４
の検出信号に基づいて、前部本体１２のローリング、ピ
ッチング、ヨーイングを演算するとともに、レーザ測定
器２２の出力信号を取り込んでカッタヘッド】６の中心
の位！（以下、力・ンタヘッド］６の位置という）を演
算してメモリ５４に記憶させ１、また変位演算部５６に
入力する。

変位演算１部５６は、ヘッド位置演算部５２が演算した
カッタヘッドＩ６の位置を、メモリ５４に記憶してある
前回ヘッド位置演算部５２が求めたカッタヘッド位置ま
たは基準点と比較し、カッタヘッド】６の変位量Ｌノ（
Ｕ、■、Ｗ、θ８、θ２、θ１）を演算して係数演算部
６０と目標変位演算部６２とに出力する。ただし７、ｕ
、ｖ、ｗは原点０に対するＸ、ｙ、Ｚ方向の変位、θ８
、θ７、θ２は原点Ｏに対するｘ、ｙ、ｚ方向の角度変
位である。

他方、抵抗力演算部５８は、土圧計１８ａ〜１８Ｉ！と
反力検出センサ２０ａ〜２０ｍとの検出信号に基づいて
、メモリ５４に格納し、”ζある式により、前部本体１
２がカッタヘッド１６の前面に作用する土圧分布や、グ
リッパ１９ａ〜１９ｍが受ける反力によるモーメントを
考慮したカッタヘッド１６を前進させるときに受けた抵
抗力Ｆ、を演算し、演算結果を係数演算部６０に入力す
る。

係数演算部６０は、カッタヘッド１６の変位Ｕと他山に
よる抵抗力Ｆ、との相関を表す次式の係数Ｋを、過去数
回の変位Ｕと抵抗力Ｆ、との関係から類推して求める。

Ｆゆ−に一１Ｊ　　　　　　　　　・−（１）ただし、
係数にの初期値、すなわち発進立坑からの掘削開始時の
係数には、土質やカッタへソド１６に装着したカッタビ
ットの種類、トンネルの曲率等を考慮して力学的に、ま
たは過去の掘削経験やシミュレーション等により予め求
めておく。

次に、係数演算部６０は、式（１）を満足するような、
抵抗力Ｆ、とスラストジヤツキ２６ａ〜２６ｎの押し力
ｆ　（ｆ　Ｉ　、ｆ　２　、’　−−一−−−−−−”
　ｆ　、ｌ）との相関を次式から求める。

（以下余白） こＪに１、■２．は、第３図に示したよ−）に、任意の
スラストシャツ碑２６ｉの前部本体１２における作用点
Ｐ　Ｉｉ　（ａ　Ｉｉ＋　　Ｆ）　ｌｉ＋　　ＣＩｉ）
と、この・ジヤツキの後部本体１４へのロッドの取り付
は点Ｐｚｉ（ａアミ　＊　　ｂ　２ｒ　−ＣＺ□）との
距離である。また、α、は２．ｙ軸とスラストジヤツキ
の作用点Ｐｌｉとの間の線分ｌがｘｙ面となｔ角である
。さらに、β、ば任意のグリッパ１９ｊの反カド、がｘ
ｙ平面となず角であり、７には任意の土圧ｉｊ　１　Ｂ
　ｋの取り付は位置のｙ軸となす角であ、って、Ｄは原
点Ｏからグリッパの取り付は位置からＸ軸１′、にＦろ
した垂線までの距離である。なお、第３図に示したｒは
、ｙ軸からグリッパまでの距離をボず。

係数演算部６０は、さらに次の式（３）に基づいて、抵
抗力Ｆ、とスラストジヤツキ２６ａ〜２６ｎの押し・力
ｆ　（ｆ　、　、　ｆ　、　、−−−ｆ　、　）との相
関を示す係数Ｔを演）１．′１ｉる。

ｆ　”’　Ｔ　’　Ｆ　＊　　　　　　　　　　〜−〜
−−（３）この係数′１゛は、スラストジヤツキ２６　
ａ〜・２６ｎの取り付は位置、土圧Ｂｆ　１８　ａ〜１
８１の取り付ＩＪ位置、グリッパ１９　ａ〜】９ｎ１の
取り付は位置ζこよって決定される抵抗力Ｆ　Ｒをｆに
変換する７トリノクスであって２式（２）を満Ｍし、ス
ラスＬ゛’−？　ツキ２６　ａ　〜２６　ｎの押し７カ
ｆ、、ｆ。

ｆ７がすベア制御値の範囲内にあり、かつ、 Ｌｌ　　ｆ　、　　−、−、ｆ　、、、　、　　ｌ　　
　　　　　　　　　−−−−（４）（ただし、ｆ、、。

ｌ　”　ｆ　ｌ　とする）が最小となるような７と７７
との相関は示す係数である。

方、目標変位演算部６２ば、変位演算部５６が求めたカ
ッタヘッド１Ｇの実際・の変４ｊ７ｔＪ　４、メモリ５
４に格納してある目標変４；７　Ｌｌ　ｏと比較する。

そし７て、目標変位演算部６２は、変位演算部５６が求
めた変位Ｔの目標変（０〒−からのズしてくると、この
ズレを修正するための新たな目標変位〔）。

（または修正変位）を演算し、この新しい［１標変（☆
Ｕｏ（または修正変位）をメ七り５４に格納するととも
６ご、押し２力分布演算部６４に送出する。

押し力分布演算部６４は、弐（１）、（，３）に基−づ
いて、目標変位演算部６２が求めた新たな目標変位Ｖ。

を得るのに必要な押し力Ｔｃｒ、、ｒｚ　、−”−””
−’　ｒ　−）を演算し１、この演算した各スラストジ
ヤツキ２６ａ〜２６ｎの押し力ｆＩ、ｆｚｆ７に応じて
比例電磁式リリーフブ’ｆ、　３８ｄ〜３８ｎの設定圧
力を変更する制御信号を増幅器１ユ、ット６６に出力し
、また電磁切換弁３４ａ〜・３４ｎに開閉制御信号を与
える。以下、演算制御器５０は、前記と同様にＵ２て、
カッタヘッド１６を前進さセる際の前部本体１２が地山
がら受ける抵抗を考慮してストジヤツキ２６ａ〜・２６
ｎの押し力ｆ６、ｆｚｌ、−−〜−−ｆ　、を調整し、
カッタヘッド１６の方向制御を行う。

従って、実施例は、演算制御器５０が前部本体１２に作
用する地山からの抵抗力を考慮し７たスラストジヤツキ
２６　ａ　〜２６　ｎのｆｉ、ｆｚ、”ｆ７を求め、カ
ッタヘッド１６の目標変位に対するズレを自動的に修正
するため、従来のオペレータの経験に基づく制御と異な
り、正確な方向制御、掘進制御がｂ］能となる。しかも
、リアルタイムな制御を行えるばかりでなく、各スラス
トジヤツキ２６ａ〜２６ｎの制御を２値的制御でなく、
押し力をｍｖ＋するアナログ的な制御をするため、より
掘進制御の精度を高めることができる。

なお、ストロークセンサ２８ａ〜２８ｎは、スラストジ
ヤツキ２６ａ〜２６ｎのシリンダが前部本体１２を介し
てカッタヘッド１６を前進させると、スラストジヤツキ
２６ａ〜２６ｎのストローク量を検出する。そして、ス
ラストジヤツキ２６ａ〜２６ｎのいずれかのストローク
量が所定値に達すると、図示しない主制御装置から推進
停止信号が出力され、後部本体１４を推進させる制御が
行われる。

後部本体１４を推進する場合には、グリッパ１８ａ〜１
８ｍをシリンダによって前部本体】２の半径方向に前進
させ、周囲の地山に押し付けて前部本体１２を固定する
。その後、各ｉｔｍ切換弁３４ａ〜３４ｎを切り換えて
、比例電磁式リリーフ弁３８ａ〜３８ｎを！破切換弁３
４ａ　〜３４ｎを介して可変容量ポンプ４０に接続し、
スラストジヤツキ２６ａ〜２６ｎの底部側室３２を電磁
切換弁３４ａ〜３４ｎを介して油タンク４２に接続する
とともに、アーティキュレートジヤツキ（図示せず）を
駆動して後部本体１４を前部本体１２側に引き寄せる。

また、各スラストジヤツキ２６ａ〜２６ｎは、シリンダ
ヘッド側室３６に比例電磁式リリーフ弁３８ａ〜３８ｎ
の逆止弁を介して可変容量ポンプ４０から作動油が流入
し、底部側室３２内の作動油が油タンク４２に排出され
、ロッドがシリンダ内に進入する。そして、ロッドが初
期位置に復帰させられると、前記したカッタヘッド１６
の推進制御が再び開始される。

なお、前記実施例においては、本体が屈曲するアーティ
キュレート型のトンネル掘削機１０について説明したが
、アーティキュレート型でないトンネル掘削機にも適用
することができる。また、本体は、軸方向に３つ以上に
分割されていてもよい。さらに、前記実施例においては
、カッタへ・ノド１６の位置を検出するために、レーザ
測定器２２と傾斜計２４とを用いた場合について説明し
たが、位置検出は、坑内測量やジャイロ、距離計等を用
いて行ってもよい。さらに、実施例においては、レーザ
測定器２２と傾斜計２４とによってカッタヘッド１６の
位置、変位を求める場合について説明したが、演算制御
器５０にストロークセンサ２８ａ〜２８ｎの出力信号を
入力し、カッタヘッド１６の位置や変位の演算に供して
もよい。

［発明の効果］ 上記に説明したように、本発明によれば、演算制御器が
土圧計と反力検出センサとの出力信号に基づいて、カッ
タヘッドを前進させる実際の他山による抵抗力を求める
とともに、この抵抗力とカッタヘッドの変位との関係か
ら、カッタへ・７ドの実際の変位が目標変位となるよう
に、本体が受ける地山からの抵抗力の影響を考慮した各
ジヤツキの押し力を求め、この押し力が得られるように
出力調整弁を制御する。このため、オペレータの経験に
基づく操作を必要とせず、方向制御が迅速に行え、掘進
精度の向上が図れる。

また、土圧計をカッタヘッドの周方向に複数配置すると
ともに、カッタヘッドの前面に作用する土圧の直交する
３方向酸分を検出できるようにしたため、カッタヘッド
の前面に作用する土圧分布、本体が受けるモーメントを
も考慮した押し力が求められ、掘進精度をより向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１は本発明の実施例に係るトンネル掘削機の方向制御
装置のプロンク図、第２図は実施例のスラストジヤツキ
の押し力と土圧計、グリッパの配置例を示す模式図、第
３図はスラストジヤツキの押し力とトンネル掘削機に作
用する抵抗力との関係説明図である。 １０−−−−トンネル掘削機、１６　・・−・カッタヘ
ッド、１８　ａ、　　１８　Ｎ、、−−−一土圧計、２
０ａ、２０ｍ−・・−・反力検出センサ、２２．２４−
−一・位置センサ（レーザ測定器、傾斜計）、２６ａ、
２６ｎスラストジヤツキ、２８　ａ、　　２８　ｎ　　
−−−−一ストロークセンサ、３０ａ、３０ｎ−・・・
力センサ、３８ａ、３８　ｎ　−−−−一出力調整弁（
比例電磁式リリーフ弁）、５０　　演算制御器１．５６ 推進力演算部、６０ 目標変（☆演算部、６４ 変角演算部、５８ 係数演１部、６２ 押し７力分布演算部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）掘削機本体前面に回転可能に設けたカッタヘッド
   の位置を検出する位置センサと、前記カッタヘッドを前
   進させる複数のジャッキに対応して設けられ、各ジャッ
   キの押し力を検出する複数の力センサと、 前記カッタヘッドに取り付けられ、カッタヘッドの前面
   に作用する土圧を検出する土圧計と、前記本体の側部に
   進退可能に設けた複数のグリッパのそれぞれの反力を検
   出する複数の反力検出センサと、 前記各ジャッキが接続してある油圧回路中に各ジャッキ
   に対応して設けられ、各ジャッキの押し力を調整する複
   数の出力調整弁と、 前記土圧計と前記各反力検出センサとの出力信号に基づ
   いて、前記カッタヘッドを前進させる際の抵抗力を演算
   し、この演算結果と前記位置センサの出力信号とに基づ
   いて、前記抵抗力と前記カッタヘッドの変位との関係を
   求め、カッタヘッドの変位を修正する前記各ジャッキの
   押し力を演算して前記各出力調整弁を制御する演算制御
   器と、を有することを特徴とするトンネル掘削機の方向
   制御装置。
2. （２）前記土圧計は、前記カッタヘッドの周方向に複数
   設けられ、それぞれが３方向の土圧を検出することを特
   徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機の方向制御装
   置。