JPS6388487A - シ−ルド掘削機における切羽部の異常検出方法 - Google Patents
シ−ルド掘削機における切羽部の異常検出方法Info
- Publication number
- JPS6388487A JPS6388487A JP61233451A JP23345186A JPS6388487A JP S6388487 A JPS6388487 A JP S6388487A JP 61233451 A JP61233451 A JP 61233451A JP 23345186 A JP23345186 A JP 23345186A JP S6388487 A JPS6388487 A JP S6388487A
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- JP
- Japan
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- electrode
- cutter head
- face
- shield excavator
- dielectric constant
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- Pending
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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。
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、シールド掘削機に適用される切羽部の状態の
検出方法に関する。
検出方法に関する。
従来、切羽部の状態を検出するため次のような方法が実
施されている。
施されている。
■）送泥、排泥の流量及び密度を監視する方法
１１）切羽に向って機械的に突出する検知ロッドの反力
を見る方法 １１１）超音波パルスエコー法 Ｉｖ）電波パルスエコー法 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、ｊ）の方油は記の輸送用管路か長い場合の時間
遅れが問題となり、また１１）の方法では、ロッドの破
損を防ぐためにカッタフェースの回転を停止しなければ
ならないという不都合を作なう。
を見る方法 １１１）超音波パルスエコー法 Ｉｖ）電波パルスエコー法 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、ｊ）の方油は記の輸送用管路か長い場合の時間
遅れが問題となり、また１１）の方法では、ロッドの破
損を防ぐためにカッタフェースの回転を停止しなければ
ならないという不都合を作なう。
さらに１ｉｉ）の超音波バルスニコー法は、振動子前面
の固着土砂による減衰が激しいために、固着土砂を排除
する手段（たとえば清水柱をジェット水流によりつくり
、その中に振動子を配設する）が必要となり、構造的に
大がかりになる。さらにまたＩｖ）の電波パルスエコー
法には、次のような欠点がある。すなわち土質によって
比誘電率と導電率が変わり、これは、電波伝微速度が土
質によって変化することを意味する。この結果、パルス
反射時間が同−距離の対象物でも異なるという現象を生
じ、これは計測誤差となって表われる。
の固着土砂による減衰が激しいために、固着土砂を排除
する手段（たとえば清水柱をジェット水流によりつくり
、その中に振動子を配設する）が必要となり、構造的に
大がかりになる。さらにまたＩｖ）の電波パルスエコー
法には、次のような欠点がある。すなわち土質によって
比誘電率と導電率が変わり、これは、電波伝微速度が土
質によって変化することを意味する。この結果、パルス
反射時間が同−距離の対象物でも異なるという現象を生
じ、これは計測誤差となって表われる。
上記従来の問題点を解決するため、本発明では、シール
ド掘削機におけるカッタヘッドの前面外周部に電極を配
設し、この電極と対向電極間の誘電率に基づいて切羽部
の異常を検出するようにしている。また、上記カッタヘ
ッドの回転位置を検出し、この回転位置に基づいて上記
異常の位置を検出するようにしている。
ド掘削機におけるカッタヘッドの前面外周部に電極を配
設し、この電極と対向電極間の誘電率に基づいて切羽部
の異常を検出するようにしている。また、上記カッタヘ
ッドの回転位置を検出し、この回転位置に基づいて上記
異常の位置を検出するようにしている。
本発明では、切羽部の状態変化が誘電率の変化としてと
らえられる。
らえられる。
以下、図面を参照して本発明に係る方法の実施例を説明
する。
する。
第１図は本発明に係る方法が適用されるシールド掘削機
を例示している。同図において、シールド掘削機１のカ
ッタヘッド２の外周面には２つの電極３，４が対称配置
されている。
を例示している。同図において、シールド掘削機１のカ
ッタヘッド２の外周面には２つの電極３，４が対称配置
されている。
上記電極３，４は第２図に示すように上記カッタヘッド
２の表面に設けられた凹部２ａ内に該ヘッドカッタ２と
は電気的に絶縁された状態で配設され、かつ図示してい
ないスリッピング機構を介して、検出回路５に電気的に
接続されている。
２の表面に設けられた凹部２ａ内に該ヘッドカッタ２と
は電気的に絶縁された状態で配設され、かつ図示してい
ないスリッピング機構を介して、検出回路５に電気的に
接続されている。
回転位置検出器６は、カッタヘッド２の基準点からの回
転位置を検出するものであり、その出力信号は上記検出
回路５に入力される。なおこの回転位置検出器６には、
カッタヘッド２の回転力がたとえばギヤ（図示せず）を
介して伝達される。
転位置を検出するものであり、その出力信号は上記検出
回路５に入力される。なおこの回転位置検出器６には、
カッタヘッド２の回転力がたとえばギヤ（図示せず）を
介して伝達される。
そしてこの検出器６としては、たとえばポテンショメー
タやアブソリュートエンコーダ等が使用される。
タやアブソリュートエンコーダ等が使用される。
ここで、本発明の原理について簡単に説明する。
上記カッタヘッド２を回転自在に支承するスキンプレー
ト７と上記電極３間の誘電率εはそれら間の媒質によっ
て決定され、同様にスキンプレート７と上記電極４間の
誘電率ε′ もそれら間の媒質によって決定される。し
たがって、上記誘電率をεとε′とを比較することによ
って、切羽部８の異常を検出することができる。例えば
第１図に示したように、カンタヘッド２の上方部に崩壊
が発生している場合には、上記誘電率εが誘電率ε′よ
りも小さくなるので、この崩壊の発生を知ることができ
る。
ト７と上記電極３間の誘電率εはそれら間の媒質によっ
て決定され、同様にスキンプレート７と上記電極４間の
誘電率ε′ もそれら間の媒質によって決定される。し
たがって、上記誘電率をεとε′とを比較することによ
って、切羽部８の異常を検出することができる。例えば
第１図に示したように、カンタヘッド２の上方部に崩壊
が発生している場合には、上記誘電率εが誘電率ε′よ
りも小さくなるので、この崩壊の発生を知ることができ
る。
第３図は、上記検出回路５の構成を例示している。
同図において、コンデンサ９は前記電極３を一方の電極
とし、前記スキンプレート７を対向電極としている。ま
たコンデンサ１０は電極４を一方の電極とし、スキンプ
レート７を対向電極としている。そして、スキンプレー
トからなる電極７は検出回路５の接地ラインに接続され
ている。
とし、前記スキンプレート７を対向電極としている。ま
たコンデンサ１０は電極４を一方の電極とし、スキンプ
レート７を対向電極としている。そして、スキンプレー
トからなる電極７は検出回路５の接地ラインに接続され
ている。
検出回路５の充放電部５Ａに設けられたトランジスタ５
０１は第４図（ａ）に示すパルス発生器５０２の出力パ
ルスＳでオン、オフ作動され、そのコレクタは抵抗５０
３を介して、電極３に接続されている。
０１は第４図（ａ）に示すパルス発生器５０２の出力パ
ルスＳでオン、オフ作動され、そのコレクタは抵抗５０
３を介して、電極３に接続されている。
上記トランジスタ５０１がオフされたときには、抵抗５
０３および抵抗５０４を介してコンデンサ１１が電源電
圧ＶＣＣまで充電され、オンされているときにはコンデ
ンサ９に充電された電荷がこのトランジスタ５０１を介
して放電される。
０３および抵抗５０４を介してコンデンサ１１が電源電
圧ＶＣＣまで充電され、オンされているときにはコンデ
ンサ９に充電された電荷がこのトランジスタ５０１を介
して放電される。
第４図（ｂ）は、上記充放電時におけるトランジスタ５
０１のコレクタの′電圧波形を示している。
０１のコレクタの′電圧波形を示している。
上記コンデンサ９の充電時の時定数は、該コンデンサ９
の静電容量と上記抵抗５０３，５０４の値により決定さ
れ、したがって上記媒質の変化に基づく上記誘電率どの
変化によって、上記コンデンサ１０の容量が変化した場
合、上記充電の時定数も変化することになる。
の静電容量と上記抵抗５０３，５０４の値により決定さ
れ、したがって上記媒質の変化に基づく上記誘電率どの
変化によって、上記コンデンサ１０の容量が変化した場
合、上記充電の時定数も変化することになる。
すなわち、たとえば切羽部８に前記崩壊が発生していな
い場合には、第４図（ｂ）に実線で示したような充電波
形になるが、崩壊が発生している場合には誘電率εが小
、つまりコンデンサ１１の静電容量が小となるので上記
時定数が小さくなり、したがって上記充電波形は同図（
ｂ）に−点鎖線で示すようになる。
い場合には、第４図（ｂ）に実線で示したような充電波
形になるが、崩壊が発生している場合には誘電率εが小
、つまりコンデンサ１１の静電容量が小となるので上記
時定数が小さくなり、したがって上記充電波形は同図（
ｂ）に−点鎖線で示すようになる。
上記トランジスタ５０１のコレクタ電圧は、比較部５０
５に入力される。比較部５０５は、前記発振部の出力パ
ルスが立下がった時点から上記コレクタ電圧と予設定電
圧Ｖ ｒｅｆ’とを比較し、同図（ｃ）に示すように該
コレクタ電圧が基準電圧Ｖ ｒｅｆ’に達するまでの間
、論認レベル″１″の信号を出力する。したがって、崩
壊発生時には比較部５０５が信号″１゛を出力する時間
が短くなる。
５に入力される。比較部５０５は、前記発振部の出力パ
ルスが立下がった時点から上記コレクタ電圧と予設定電
圧Ｖ ｒｅｆ’とを比較し、同図（ｃ）に示すように該
コレクタ電圧が基準電圧Ｖ ｒｅｆ’に達するまでの間
、論認レベル″１″の信号を出力する。したがって、崩
壊発生時には比較部５０５が信号″１゛を出力する時間
が短くなる。
コンデンサ１０についての充放電部５Ｂも上記充放電部
５Ａと同様な構成をもち、この充放電部５Ｂにおいて充
放電部５Ａに示す要素と同一の要素には符号にダッシュ
が付されている。
５Ａと同様な構成をもち、この充放電部５Ｂにおいて充
放電部５Ａに示す要素と同一の要素には符号にダッシュ
が付されている。
処理部５０６では、比較部５０５の出力信号の時間幅と
比較部５０５′の出力信号の時間幅との差ΔＴが演算さ
れ、かつこの差ΔＴの絶対値に対応したアナログ信号が
出力される。そしてこのアナログ信号は、ブロック５０
７にＹ軸入力信号として加わえられる。
比較部５０５′の出力信号の時間幅との差ΔＴが演算さ
れ、かつこの差ΔＴの絶対値に対応したアナログ信号が
出力される。そしてこのアナログ信号は、ブロック５０
７にＹ軸入力信号として加わえられる。
いま、第１図に示したように切羽部８に崩壊を生じ、か
つ電極３が上方に位置し、電極４が下方に位置している
とすると、前記コンデンサ９および１０の充電特性はた
とえば第４図（ｂ）の−点鎖線および実線のようになる
。したがって、同図（ｃ）に示す時間幅差ΔＴが処理部
５０６で検出され、この時間幅差ΔＴに対応したアナロ
グ信号がプロッタ５０７に入力される。
つ電極３が上方に位置し、電極４が下方に位置している
とすると、前記コンデンサ９および１０の充電特性はた
とえば第４図（ｂ）の−点鎖線および実線のようになる
。したがって、同図（ｃ）に示す時間幅差ΔＴが処理部
５０６で検出され、この時間幅差ΔＴに対応したアナロ
グ信号がプロッタ５０７に入力される。
ところで前記回転位置検出器６の出力信号は、たとえば
第１図に示したように電極３がカッタヘッド２の頭部に
位置されたときのカッタヘッド２の位置を基準とする該
ヘッド２の回転位置（回転角）を示し、これは電極３，
４の回転位置を示すことになる。
第１図に示したように電極３がカッタヘッド２の頭部に
位置されたときのカッタヘッド２の位置を基準とする該
ヘッド２の回転位置（回転角）を示し、これは電極３，
４の回転位置を示すことになる。
この位置検出器６の出力信号は、ブロック５０７のＸ軸
入力信号として該ブロックに加えられるので、プロッタ
５０７の記録面には第３図に示すように崩壊を示す信号
波形が記録され、これにより崩壊の発生を知ることがで
きる。またＸ軸の角度表示からカッタヘッド２の上部側
位置に崩壊が発生していることを知ることができる。
入力信号として該ブロックに加えられるので、プロッタ
５０７の記録面には第３図に示すように崩壊を示す信号
波形が記録され、これにより崩壊の発生を知ることがで
きる。またＸ軸の角度表示からカッタヘッド２の上部側
位置に崩壊が発生していることを知ることができる。
なお、１８０°の位置に示す波形は、ヘッド２の回転に
よって電極４側が上方に位置されたときの崩壊の検出状
態を示している。
よって電極４側が上方に位置されたときの崩壊の検出状
態を示している。
上記実施例は、２つの電極３，４をカッタヘッド２に設
けて前記２つのコンデンサ９，１０を形成し、各々のコ
ンデンサにおける誘電率ε、ε′の差に基づいて崩壊等
の異常を検出している。したがって、たとえば土質の変
化や検出回路のドリフト等の外乱がキャンセルされ、こ
れによってきわめて精度の高い異常検出を行なうことが
できる。
けて前記２つのコンデンサ９，１０を形成し、各々のコ
ンデンサにおける誘電率ε、ε′の差に基づいて崩壊等
の異常を検出している。したがって、たとえば土質の変
化や検出回路のドリフト等の外乱がキャンセルされ、こ
れによってきわめて精度の高い異常検出を行なうことが
できる。
なお、上記誘電率ε、ε′の比に基づいて異常検出を行
なうことも当然可能であり、この場合においても上記外
乱の影響を除去することができる。
なうことも当然可能であり、この場合においても上記外
乱の影響を除去することができる。
もちろん本発明は、電極３または４のみをカッタヘッド
２に設けて実施することも可能であり、この場合、検出
部５Ｂまたは５Ａは当然不用となる。そしてこの場合、
プロッタ５０７に記録される異常波形の周期が３６０”
になる。
２に設けて実施することも可能であり、この場合、検出
部５Ｂまたは５Ａは当然不用となる。そしてこの場合、
プロッタ５０７に記録される異常波形の周期が３６０”
になる。
また本発明は、崩壊だけでなく水脈や空洞の検出にも適
用可能である。
用可能である。
なお、処理部５０６の出力信号に基づいて異常検出時に
ブザーやランプの警報手段を作動させることも可能であ
る。
ブザーやランプの警報手段を作動させることも可能であ
る。
また、前記実施例ではコンデンサ９．１０の対向電極と
してスキンプレートを利用しているが、この電極として
検出回路５の接地ラインのみを使用するようにしてもよ
い。
してスキンプレートを利用しているが、この電極として
検出回路５の接地ラインのみを使用するようにしてもよ
い。
土中の誘導率に基づいて切羽部の異常を検出する本発明
によれば、カッタヘッドに電極を設けるだけで簡単にか
つ精度よく上記異常および該異常の位置を検出すること
ができる。そして、本発明によれば、前記した従来方法
１）〜ｉｖ）の問題点を解決するごとができる。
によれば、カッタヘッドに電極を設けるだけで簡単にか
つ精度よく上記異常および該異常の位置を検出すること
ができる。そして、本発明によれば、前記した従来方法
１）〜ｉｖ）の問題点を解決するごとができる。
第１図は本発明に係る方法の実施態様を示した概念図、
第２図はカッタヘッドに対する電極の配設態様を示した
拡大断面図、第３図は検出回路の構成を例示した回路図
、第４図は検出回路の作用を示したタイムチャートであ
る。 １・・・シールド掘削機、２・・・カッタヘッド、３゜
４・・・電極、５・・・検出回路、６・・・回転位置検
出器、８・・・切羽部、９，１０・・・コンデンサ、５
０５゜５０５′・・・比較部、５０６・・・処理部、５
０７・・・ブロック。 第１図 第２図
第２図はカッタヘッドに対する電極の配設態様を示した
拡大断面図、第３図は検出回路の構成を例示した回路図
、第４図は検出回路の作用を示したタイムチャートであ
る。 １・・・シールド掘削機、２・・・カッタヘッド、３゜
４・・・電極、５・・・検出回路、６・・・回転位置検
出器、８・・・切羽部、９，１０・・・コンデンサ、５
０５゜５０５′・・・比較部、５０６・・・処理部、５
０７・・・ブロック。 第１図 第２図
Claims (2)
- （１）シールド掘削機におけるカッタヘッドの前面外周
部に電極を配設し、この電極と対向電極間の誘電率に基
づいて切羽部の異常を検出することを特徴とするシール
ド掘削機における切羽部の異常検出方法。 - （２）シールド掘削機におけるカッタヘッドの前面外周
部に電極を配設し、一方、上記カッタヘッドの回転位置
を検出し、上記電極と対向電極間の誘電率に基づいて切
羽部の異常を検出するとともに、上記回転位置に基づい
て上記異常の位置を検出することを特徴とするシールド
掘削機における切羽部の異常検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61233451A JPS6388487A (ja) | 1986-10-01 | 1986-10-01 | シ−ルド掘削機における切羽部の異常検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61233451A JPS6388487A (ja) | 1986-10-01 | 1986-10-01 | シ−ルド掘削機における切羽部の異常検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6388487A true JPS6388487A (ja) | 1988-04-19 |
Family
ID=16955245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61233451A Pending JPS6388487A (ja) | 1986-10-01 | 1986-10-01 | シ−ルド掘削機における切羽部の異常検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6388487A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02176590A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-09 | Nkk Corp | シールド式掘進機の切羽崩壊検知方法およびその検知装置 |
| JPH02140350U (ja) * | 1989-04-20 | 1990-11-22 | ||
| WO2011030268A3 (en) * | 2009-09-10 | 2011-06-23 | Bucyrus Europe Gmbh | Sensor device and method for the geoelectrical prospecting of raw mineral deposits |
-
1986
- 1986-10-01 JP JP61233451A patent/JPS6388487A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02176590A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-09 | Nkk Corp | シールド式掘進機の切羽崩壊検知方法およびその検知装置 |
| JPH02140350U (ja) * | 1989-04-20 | 1990-11-22 | ||
| WO2011030268A3 (en) * | 2009-09-10 | 2011-06-23 | Bucyrus Europe Gmbh | Sensor device and method for the geoelectrical prospecting of raw mineral deposits |
| US9051832B2 (en) | 2009-09-10 | 2015-06-09 | Caterpillar Global Mining Europe Gmbh | Sensor device and method for the geoelectrical prospecting of raw mineral deposits |
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