JPH11182178A - シールド掘進機カッタの自動制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、推進工法における推進施工地に、先
端のシールド掘進機の推進方向の加速度または推進速度
を検知し、シールド掘進機のカッタを的確に駆動、停止
させることができる自動制御システムを提供するもので
ある。 【解決手段】推進工法において、シールド掘進機内に推
進方向の成分を検出する向きに設置して加速度を検出す
る手段と、前記手段により得られたシールド掘進機の加
速度、または前記加速度の出力を時間によって積分処理
し手得られたシールド掘進機の推進速度を伝送する手段
と、伝送された加速度または推進速度情報をもとにシー
ルド掘進機のカッタを自動的に制御する手段とによって
構成されるシールド掘進機カッタの自動制御システムで
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、推進工法における
推進施工時に、先端のシールド掘進機の推進方向の加速
度または推進速度を検知し、シールド掘進機のカッタを
自動的に制御する方法に関し、特に、長距離・曲線推進
施工時において、シールド掘進機の移動を的確に検知
し、シールド掘進機のカッタの食い込みや過剰掘削を防
止するシステムに関するものである。

【０００２】

【従来技術】市街地においては、車両等の交通に支障が
なく、また、地下埋設物等に悪影響を与えることがなく
地中に管を敷設するために、地上に開削した発進立坑の
元押装置の推進力を利用して、推進管を地中に推進埋設
する推進工法が広く採用されている。この方法は、一般
に推進管の後端部から管渠全体を推進装置のジャッキの
力で押し込むのであるが、推進埋設を妨げる力として
は、管先端のシールド掘進機の先端抵抗と、推進管の表
面と土との摩擦抵抗とがある。シールド掘進機の先端抵
抗は、押し込み延長に関係なく略一定であるが、推進管
と土の摩擦抵抗は、押し込み延長と管径に比例して増加
していく。

【０００３】近年、道路事情や工事公害等の問題によ
り、出来るだけ立坑を構築しない長距離・急曲線の推進
施工が計画される傾向にある。長距離・曲線の推進施工
では推進管の接続部には、曲線線形の造成・維持や管端
面の破損防止等の目的で、各種の推進力伝達材やクッシ
ョン材が設置されている。推進距離が増大するにしたが
い、推進力も増加し管自身は勿論、管接続部に設置した
前記材料の収縮等により、発進立坑内において推進管を
接続、設置した後の、再発進時に元押ジャッキを加圧し
た時、各推進管の接続部等で収縮が発生し、元押ジャッ
キの推進力が先端のシールド掘進機に伝達されるまでに
かなりの時間を要するようになる。このため、現場では
シールド掘進機への推進力伝達のタイミングをとらえて
カッタを回転させ、掘削土砂の取り込みを開始している
が、その判断は、マシーンオペレータが発進立坑側の元
押ジャッキの圧力計やジャッキストローク、シールド掘
進機のカッタトルク等の情報を基に、経験と勘によって
行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した元押
ジャッキの圧力計を見て判断する方法では、地山の状態
や推進停止時間および推進距離等によって、推進開始時
にその値は大きく変わり、的確な判断をするにはかなり
危険なものとなる。また、ジャッキストロークを基に判
断する方法も、推進管の各接続部の伝達材やクッション
材等の収縮量を正確に把握することが出来なく、的確性
に欠くこととなる。さらに、カッタトルクによって判断
する方法も、シールド掘進機前面の地山の変化や通常の
掘進中でも変化するカッタトルクの大小によって、的確
な判断が困難な場合がある。

【０００５】マシーンオペレータが上記方法による判断
を誤り、シールド掘進機の掘進開始が遅れると、カッタ
の地山への食い込みによって推進不能に陥ったり、逆に
掘進開始が早すぎると、シールド掘進機が過剰に土砂を
掘削して、推進途中や推進終了後に路盤の沈下や陥没、
地下埋設物等の破損を招来することとなる。

【０００６】このため、本発明は長距離・曲線推進施工
であってもシールド掘進機への推進力の伝達時期を的確
に検知し、シールド掘進機カッタを自動的に制御するシ
ステムを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、推進
工法において、シールド掘進機内に推進方向の成分を検
出する向きに設置して加速度を検知する手段と、前記手
段により得られたシールド掘進機の加速度、または前記
加速度の出力を時間によって積分処理して得られたシー
ルド掘進機の推進速度を伝送する手段と、伝送された加
速度または推進速度情報をもとにシールド掘進機のカッ
タを自動的に制御する手段と、によって構成されるシー
ルド掘進機カッタの自動制御システムである。

【０００８】加速度を検知する手段としては、設置した
シールド掘進機の推進方向成分の加速度を受けると、そ
の加速度の大きさに応じた電気信号を出力する。その検
知方式は振動式加速度センサ、ジャイロ式加速度セン
サ、サーボ式加速度センサ等があり、検知方式は問わな
い。

【０００９】加速度を検知する手段からの出力を、時間
によって積分処理してシールド掘進機の推進速度を得る
手段は、加速度信号をアナログあるいはデジタル的に積
分処理する方式が用いられる。

【００１０】加速度または推進速度情報は、情報を伝送
可能な形態に変換して、カッタ用制御盤等に伝送する。
伝送された推進速度情報等をさらに加工して、シールド
掘進機が一定の速度以上（以下）に達したら、自動的に
各種ランプを点灯（消灯）させたり、シールド掘進機の
カッタ制御用インタロック回路を作動（解除）させたり
して、カッタの回転を自動的に制御する。

【００１１】以上の構成により、元押ジャッキの推進力
がシールド掘進機に伝達されると推進速度等が制御盤に
伝送され、シールド掘進機のカッタが自動的に回転駆動
される。また、元押ジャッキの推進力がシールド掘進機
に伝達されなくなり、推進速度等が落ちてくると、自動
的にカッタの回転が停止され、地山の過剰な掘削を防止
し、地山掘削を的確に行うことを可能とした。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明に関わるシールド掘進機
カッタの自動制御システムを説明する縦断面図である。
先端には地盤を掘削するシールド掘進機１が装備され、
後方には推進管８がシールド掘進機１の後端に嵌合され
ている。推進管８は、後方の発進立坑Ｅ側まで順次接続
されている。発進立坑Ｅ内の推進管８の最後端には、発
進立坑Ｅ内に設置した元押ジャッキ９の先端が当接さ
れ、推進力を推進管８に伝達する。シールド掘進機１内
には、推進方向の成分を検出する向きに設置した加速度
を検知する手段２が装備されている。加速度を検知する
手段２は、ケーブル４により加速度を積分処理する手段
３に接続されている。加速度を積分処理する手段３と、
発進立坑Ｅ内に設置したシールド掘進機１のカッタ用制
御盤７は、伝送ケーブル５によって接続されている。

【００１３】加速度を検知する手段２としては、振動式
加速度センサ、ジャイロ式加速度センサ、サーボ式加速
度センサ等があり、どの方式の加速度センサを使用して
も構わない。また、上記実施形態では、加速度センサか
らの出力を、時間によって積分処理し、得られた推進速
度を伝送することによりシールド掘進機１のカッタを制
御する方法を開示したが、加速度センサから得られた加
速度情報を基に制御する場合は、加速度を検知する手段
２から得られた加速度を、直接伝送ケーブル５によりシ
ールド掘進機１のカッタ用制御盤７に伝送する方法を用
いることもできる。

【００１４】図２は、本発明のシールド掘進機カッタの
自動制御システムを説明する系統図である。加速度を検
知する手段２は、シールド掘進機１の推進方向成分の加
速度を受けると、その加速度の大きさに応じた電気信号
を出力する。加速度を検知する手段２からの出力を、時
間によって積分処理してシールド掘進機１の推進速度を
得る手段３は、加速度信号をアナログあるいはデジタル
的に積分処理する方式が用いられる。得られた加速度ま
たは推進速度情報は、情報を伝送可能な形態に変換して
伝送ケーブル５によりシールド掘進機１のカッタ用制御
盤７に接続される。また、カッタ用制御盤７に伝送され
る推進速度情報等を、マシンオペレータが確認できるよ
うに表示手段６をカッタ用制御盤７の近くに設置、付加
することも可能である。他に推進速度情報等の表示手段
をシールド掘進機１内の遠隔監視用ＴＶカメラの視界内
に設置して、ＴＶモニタの画像内で知る方法もある。

【００１５】次に、本発明のシステムの稼働状況につい
て説明する。発進立坑Ｅ内の元押ジャッキ９が伸長され
て、推進管８の後端面に推進力が伝達される。推進力は
埋設管８壁面を通じて前方へと伝達され、先端のシール
ド掘進機１に伝達される。推進力がシールド掘進機１に
伝達されると、シールド掘進機１内に設置された加速度
を検知する手段２が、推進方向成分の加速度を検知し、
電気信号を出力する。出力された加速度は、そのまま伝
送ケーブル５によって制御盤７に伝送するか、時間によ
って積分処理する手段３におくり、処理されてシールド
掘進機１の推進速度に加工され、伝送ケーブル５によっ
て制御盤７に送られる。制御盤７に伝送された加速度ま
たは推進速度情報は、さらに加工されてシールド掘進機
１が一定の速度以上に達したら、シールド掘進機１のカ
ッタが自動的に回転駆動される。また、元押しジャッキ
９が停止されると、シールド掘進機１では逆方向の加速
度が検知され、自動的にカッタが停止される。

【００１６】

【発明の効果】以上のように、シールド掘進機の移動の
有無を、加速度等を検知する手段で確実に検出して、そ
の加速度情報等をシールド掘進機カッタの制御盤に伝送
することにより、カッタの回転を自動的に駆動、停止す
ることが可能となり、従来のようにマシンオペレータの
勘に頼ることなく、的確な地山の掘進が行え、シールド
掘進機カッタの食い込みや過剰な土砂の取り込みはなく
なった。

【００１７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わるシールド掘進機カッタの自動制
御システムを説明する縦断面図である。

【図２】本発明のシールド掘進機カッタの自動制御シス
テムを説明する系統図である。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 ２ 加速度を検出する手段 ３ 加速度を積分処理する手段 ４ ケーブル ５ 伝送ケーブル ６ 表示手段 ７ カッタ用制御盤 ８ 推進管 ９ 元押ジャッキ １０ 支圧壁 Ｅ 発進立坑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】推進工法において、シールド掘進機内に推
   進方向の成分を検出する向きに設置して加速度を検知す
   る手段と、前記手段により得られたシールド掘進機の加
   速度、または前記加速度の出力を時間によって積分処理
   して得たシールド掘進機の推進速度を伝送する手段と、
   伝送された加速度または推進速度情報をもとにシールド
   掘進機カッタを自動的に制御する手段と、によって構成
   されることを特徴とするシールド掘進機カッタの自動制
   御システム。