JPH0829276A - トンネル掘削機のカッタ負荷計測装置 - Google Patents

トンネル掘削機のカッタ負荷計測装置

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JPH0829276A
JPH0829276A JP16084994A JP16084994A JPH0829276A JP H0829276 A JPH0829276 A JP H0829276A JP 16084994 A JP16084994 A JP 16084994A JP 16084994 A JP16084994 A JP 16084994A JP H0829276 A JPH0829276 A JP H0829276A
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聖 松永
Susumu Miki
進 三木
Kazuya Hyodo
和也 兵頭
Yoshihiro Oishi
善啓 大石
Kazuyuki Okamoto
和之 岡本
Takeshi Matsuura
武 松浦
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カッタに作用する負荷をリアルタイムに且つ
定量的に把握することが出来るトンネル掘削機のカッタ
負荷計測装置を提供する。 【構成】 カッタヘッド102にカッタ取付サドル11
3を介してロールカッタ104を取り付けたトンネル掘
削機において、前記カッタ取付サドルに組み込んだ締付
ボルト114に前記ロールカッタ104に作用する負荷
を計測するための超音波センサ1を取り付けると共に、
同負荷信号を掘削機本体側に備えた計測機器に伝送する
ためのスリップリング5を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘削機の掘削
中にカッタへ作用する負荷を計測するカッタ負荷計測装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、シールド掘削機のカッタヘッド
においては、岩及び礫を破砕するためやカッタビットを
保護する目的でローラカッタが取り付けられる。
【0003】例えば、図8に示すように、掘削機本体1
00の前端部に大口径のベアリング101を介してカッ
タヘッド102が回転自在に支持され、このカッタヘッ
ド102の前面にカッタビッド103と共にローラカッ
タ104が複数取り付けられる。尚、図中108は掘削
土砂を排出するスクリュウコンベアで、109はセグメ
ント107をリング状に組み立てるエレクタ装置であ
る。
【0004】従って、油圧モータ105でカッタヘッド
102が回転されると同時にシールドジャッキ106の
伸長作動で既設セグメント107に反力をとって掘削機
本体100が前進すると、カッタヘッド102に装着さ
れたローラカッタ104が切羽Gに押し付けられ、上述
した所期の目的が達成される。
【0005】また、上記ローラカッタ104は、図9に
示すように、その中央の主軸111が軸受箱112で支
持され、この軸受箱112を上から押さえるようにして
カッタ取付サドル113が締付ボルト114でカッタヘ
ッド102のカッタフェース110に固定されること
で、着脱可能になっている。
【0006】また、上記軸受箱112とカッタ取付サド
ル113との対向面間には感圧紙115が挿入され、掘
削中、ローラカッタ104に作用する負荷相当の面圧に
応じて変化する色の度合いをサンプルと比較しながら、
作用した負荷範囲を判断していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した掘削機におい
て、カッタ負荷を計測する場合、従来は、感圧紙を利用
して行っていたため、掘削中にローラカッタに作用する
負荷をリアルタイムに且つ定量的に把握することが出来
ないという問題点があった。即ち、カッタ交換時等にカ
ッタ取付サドルを分解した際に感圧紙の状況を見なけれ
ばならなかったのである。
【0008】そこで、本発明の目的は、カッタに作用す
る負荷をリアルタイムに且つ定量的に把握することが出
来るトンネル掘削機のカッタ負荷計測装置を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、カッタヘッドにカッタ取付サドルを介し
てカッタを取り付けたトンネル掘削機において、前記カ
ッタ取付サドルに組み込んだ締付ボルトに前記カッタに
作用する負荷を計測するための距離センサを取り付ける
と共に、同負荷信号を掘削機本体側に備えた計測機器に
伝送するためのスリップリングを設けたことを特徴とす
る。
【0010】また、カッタヘッドにカッタ取付サドルを
介してカッタを取り付けたトンネル掘削機において、前
記カッタ取付サドルに組み込んだ締付ボルトに前記カッ
タに作用する負荷を計測するためのひずみゲージを取り
付けると共に、同負荷信号を掘削機本体側に備えた計測
機器に伝送するためのスリップリングを設けたことを特
徴とする。
【0011】
【作用】岩等の切羽を掘削中、カッタに負荷が作用する
と、負荷に応じてカッタ取付サドルに組み込んだ締付ボ
ルトは伸縮する。
【0012】この際、距離センサでボルト長さの変化を
計測することにより、負荷が測定される。
【0013】また、ひずみゲージでひずみ(抵抗変化)
を計測することにより、負荷が測定される。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。図1はカッタ負荷計測装置の第1実施例を
示す概略構成図で、図2は図1のII−II線断面図であ
る。尚、図1及び図2において、図8及び図9と同一部
材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【0015】図示のように、トンネル掘削機を構成する
カッタヘッド102のカッタフェース110にはそれぞ
れ軸受箱112及びカッタ取付サドル113を介してロ
ーラカッタ104が3個一組となって複数組取り付けら
れる。
【0016】そして、上記カッタ取付サドル113に組
み込んだ締付ボルト114の頭部には、ローラカッタ1
04に作用する負荷を計測するための距離センサとして
の超音波センサ1が取り付けられ、その負荷信号が回転
シャフト2内に貫入された回転側ケーブル3と、前記回
転シャフト2の軸端に取付治具4を介して取り付けたス
リップリング5から導出された固定側ケーブル6とで超
音波軸力計7に入力されている。
【0017】ところで、掘削中、ローラカッタ104に
負荷が作用すると、締付ボルト114が縮み、微少では
あるが、無負荷時に比べ、長さが異なる。
【0018】よって、図3に示すように、超音波センサ
1から超音波8を入射させると、ボルト端面で、無負荷
時の反射波9と負荷作用時の反射波10をとらえること
ができ、伝搬時間t0 ,tを測定し、伝搬時間差Δt
(t0 −t)を求めることができる。
【0019】この伝搬時間差Δtと負荷の関係を、図4
に示すように、予め較正により求めておけば、ローラカ
ッタ104に作用する負荷を計測することができる。
【0020】図5はカッタ負荷計測装置の第2実施例を
示す図1のII−II線断面図で、図6は締付ボルトの側面
図である。
【0021】これは、ローラカッタ104に作用する負
荷を計測するためのひずみゲージ11をカッタ取付サド
ル113に組み込んだ締付ボルト114に装着した例で
ある。即ち、締付ボルト114の頭部側に穴12をあ
け、この穴12の中に接着剤13を介してひずみゲージ
11が挿入・固定されるのである。
【0022】そして、ひずみゲージ11からの負荷信号
は、図1に二点鎖線で示したように、回転シャフト2内
に貫入された回転側リード線14と、前記回転シャフト
2の軸端に取付治具4を介して取り付けたスリップリン
グ5から導出された固定側リード線15とでストレイン
アンプ16に入力され、ここで増幅されて記録計17に
入力される。
【0023】これによるも、ローラカッタ104が負荷
を受けることにより、締付ボルト114が縮むことか
ら、ひずみゲージ11の抵抗が変化する。この抵抗変化
をストレインアンプ16で、増幅し、ひずみ出力の電気
信号に変換する。
【0024】よって、負荷とひずみ出力の関係を、図7
に示すように、予め較正により求めておけば、ローラカ
ッタ104に作用する負荷を計測することができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
ッタ取付サドルに組み込んだ締付ボルトに前記カッタに
作用する負荷を計測するための距離センサ又はひずみゲ
ージを取り付けると共に、同負荷信号を掘削機本体側に
備えた計測機器に伝送するためのスリップリングを設け
たので、リアルタイムにかつ定量的にカッタ個々の負荷
を把握することが可能となり、カッタや軸受の寿命把握
や設計指針に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】カッタ負荷計測装置の第1実施例を示す概略構
成図である。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】超音波センサによる負荷計測作用原理図であ
る。
【図4】超音波センサによる負荷較正図である。
【図5】カッタ負荷計測装置の第2実施例を示す図1の
II−II線断面図である。
【図6】同じく締付ボルトの側面図である。
【図7】ひずみゲージによる負荷較正図である。
【図8】シールド掘削機の側断面図である。
【図9】従来の負荷計測概要を示すローラカッタ取付部
の断面図である。
【符号の説明】
1 超音波センサ 2 回転シャフト 5 スリップリング 11 ひずみゲージ 102 カッタヘッド 104 ロールカッタ 113 カッタ取付サドル 114 締付ボルト
フロントページの続き (72)発明者 大石 善啓 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 岡本 和之 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 松浦 武 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カッタヘッドにカッタ取付サドルを介し
    てカッタを取り付けたトンネル掘削機において、前記カ
    ッタ取付サドルに組み込んだ締付ボルトに前記カッタに
    作用する負荷を計測するための距離センサを取り付ける
    と共に、同負荷信号を掘削機本体側に備えた計測機器に
    伝送するためのスリップリングを設けたことを特徴とす
    るトンネル掘削機のカッタ負荷計測装置。
  2. 【請求項2】 カッタヘッドにカッタ取付サドルを介し
    てカッタを取り付けたトンネル掘削機において、前記カ
    ッタ取付サドルに組み込んだ締付ボルトに前記カッタに
    作用する負荷を計測するためのひずみゲージを取り付け
    ると共に、同負荷信号を掘削機本体側に備えた計測機器
    に伝送するためのスリップリングを設けたことを特徴と
    するトンネル掘削機のカッタ負荷計測装置。
JP16084994A 1994-07-13 1994-07-13 トンネル掘削機のカッタ負荷計測装置 Expired - Fee Related JP3100289B2 (ja)

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