JP3020121B2 - Automatic direction control method for shield excavator - Google Patents
Automatic direction control method for shield excavatorInfo
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- JP3020121B2 JP3020121B2 JP24655291A JP24655291A JP3020121B2 JP 3020121 B2 JP3020121 B2 JP 3020121B2 JP 24655291 A JP24655291 A JP 24655291A JP 24655291 A JP24655291 A JP 24655291A JP 3020121 B2 JP3020121 B2 JP 3020121B2
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- shield excavator
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘削機の方向
制御を自動的に行ない、線形精度の良いトンネルの掘削
施工を実現するためのシールド掘削機の自動方向制御方
法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for automatically controlling the direction of a shield excavator, which automatically controls the direction of the shield excavator and realizes excavation of a tunnel with high linear accuracy.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のこの種の技術にあっては、シール
ド掘削機の後部に、これの円周方向に複数本配設した推
進ジャッキ(推進用シリンダ)の相互を伸長、縮小して
片押しすることで方向制御を行なっていた。2. Description of the Related Art In this type of conventional technique, a plurality of propulsion jacks (propulsion cylinders) arranged in the circumferential direction of a shield excavator are extended and contracted at the rear of a shield excavator. Direction control was performed by pushing.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では以
下のような問題がある。 (1)推進ジャッキの選択での方向制御は、推進ジャッ
キの本数により設定できる片押し度の種類に限りがあ
る。 (2)地盤反力によるシールド機械の後胴部やセグメン
トへの集中荷重を防ぐために推進ジャッキの選択の制限
のために、操向能力に制限がある。 (3)方向制御のためには推進ジャッキの配置パターン
を1度片押し度やモーメントに換算して考える必要があ
り、その操作が複雑であり、またその制御が間接的に行
なわれていた。 (4)高精度の自動方向制御を実現する方法はなかっ
た。The above prior art has the following problems. (1) Direction control in selecting a propulsion jack is limited in the type of degree of single pressing that can be set according to the number of propulsion jacks. (2) In order to prevent concentrated load on the rear trunk portion or the segment of the shield machine due to ground reaction force, the steering ability is limited due to the restriction of selection of the propulsion jack. (3) In order to control the direction, it is necessary to consider the arrangement pattern of the propulsion jack once in terms of the degree of single pressing and the moment, and the operation is complicated, and the control is performed indirectly. (4) There is no method for realizing high-precision automatic direction control.
【0004】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、(1)推進ジャッキの選択を行なうことなしに方
向制御ができ、(2)常に全数の推進ジャッキを使用す
ることができてセグメントへの集中荷重によるセグメン
トの破壊の心配もなく、シールド掘削機の後胴部に集中
荷重が作用することがなく安全である、さらに(3)推
進ジャッキの選択により方向制御するのと異なり、前胴
の首振り量で方向制御するため、操作量と操作方向をき
め細かに決めることができ、そしてさらに、(4)掘進
計画線とのズレ量をダイレクトに少なくするように制御
するため、高精度な方向制御が可能となるようにしたシ
ールド掘削機の自動方向制御方法を提供することを目的
とするものである。The present invention has been made in view of the above. (1) Direction control can be performed without selecting a propulsion jack, and (2) a total number of propulsion jacks can always be used, so that segments can be used. There is no fear of segment breakage due to the concentrated load of the excavator, and no concentrated load acts on the rear body of the shield excavator, which is safe. (3) Unlike the directional control by selecting the propulsion jack, the front body The operation amount and the operation direction can be determined finely because the direction is controlled by the swing amount of the head, and (4) the control is performed so as to directly reduce the deviation amount from the excavation planning line. It is an object of the present invention to provide an automatic direction control method for a shield excavator that enables direction control.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るシールド掘削機の移動方向制御方法
は、後胴部と前胴部とをアーティキュレートシリンダに
て連結し、また後胴部に推進ジャッキを備えたシールド
掘削機において、少なくとも後胴部にレーザターゲット
を設置し、このレーザターゲットに後胴部の後方に設置
されたレーザ発振器よりレーザ光をあてて後胴部の位置
と姿勢を計測し、次にこのときの前胴部と後胴部の間に
取り付けたストロークセンサにて前胴前面中心位置の後
胴部に対する絶対位置を求めると共に、この前胴前面中
心位置とあらかじめ入力されていた掘進計画線とのズレ
量を計算により求め、このズレ量がゼロになるように前
胴部を揺動する。In order to achieve the above object, a method for controlling the moving direction of a shield excavator according to the present invention comprises connecting a rear trunk portion and a front trunk portion with an articulated cylinder, and In a shielded excavator equipped with a propulsion jack on the trunk, a laser target is installed at least on the rear trunk, and a laser beam is applied to this laser target from a laser oscillator installed behind the rear trunk to position the rear trunk. Then, measure the absolute position of the front torso front center position with respect to the rear torso by the stroke sensor attached between the front torso and the rear torso at this time. The amount of deviation from the previously entered excavation plan line is obtained by calculation, and the front trunk is rocked so that the amount of deviation becomes zero.
【0006】[0006]
【作 用】前胴と前面中心位置とトンネルの掘進計画
線とがズレたことが計測されると、前胴アーティキュレ
ートジャッキが作動して上記ズレ量がゼロになる方向に
前胴部が後胴部に対して揺動されて掘進方向が修正され
る。このとき、推進ジャッキは上記掘進方向の修正作動
には参加せず、推進動作のみ行なう。[Operation] When it is measured that the front trunk, the front center position, and the tunnel excavation planning line are displaced, the front trunk articulate jack is operated, and the front trunk is rearwardly moved in a direction in which the displacement becomes zero. The direction of excavation is corrected by swinging with respect to the trunk. At this time, the propulsion jack does not participate in the correction operation of the excavation direction, but performs only the propulsion operation.
【0007】[0007]
【実 施 例】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図1、図2は本発明の制御方法に用いられるシール
ド掘削機の一例を示すもので、図1は第1後胴、2は第
2後胴であり、この両後胴1,2は互いに揺動可能にし
て軸方向にアーティキュレートジャッキ3を介して連結
してある。また第1後胴1の後部に推進ジャッキ4が後
方へ向けて設けてある。第2後胴2の前端部に球面座5
が設けてあり、この球面座5に前胴6が揺動自在に当接
してある。そしてこの前胴6は4本のテンションジャッ
キ7と前胴アーティキュレートジャッキ8を介して連結
してある。前胴6の前端部には回転カッタ9が回転自在
に支持され、かつ回転駆動装置10にて回転駆動される
ようになっている。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 show an example of a shield excavator used in the control method of the present invention. FIG. 1 shows a first rear fuselage, a second rear fuselage, and both rear trunks 1 and 2 are separated from each other. It is swingable and connected in the axial direction via an articulated jack 3. Further, a propulsion jack 4 is provided at the rear of the first rear trunk 1 toward the rear. A spherical seat 5 is provided at the front end of the second rear barrel 2.
The front body 6 is swingably abutted on the spherical seat 5. The front body 6 is connected to four tension jacks 7 via a front body articulated jack 8. A rotary cutter 9 is rotatably supported at the front end of the front body 6 and is rotatably driven by a rotary drive device 10.
【0008】上記構成におけるシールド掘削機は、回転
カッタ9を回転しながら推進ジャッキ4を伸長すること
によりセグメント11に対して前進される。このとき、
アーティキュレートジャッキ3と前胴アーティキュレー
トジャッキ8を伸縮動することにより第2後胴2及び前
胴6が揺動されて操向作動される。The shield excavator having the above configuration is advanced with respect to the segment 11 by extending the propulsion jack 4 while rotating the rotary cutter 9. At this time,
By extending and contracting the articulated jack 3 and the front body articulated jack 8, the second rear body 2 and the front body 6 are swung to be steered.
【0009】図3は上記構成のシールド掘削機を制御す
るための制御機構を示すもので、12は第1後胴1に設
けられたレーザターゲット、13は掘削されたトンネル
14の後方に設けられたレーザ発振器13aを用いた光
波距離計である。また15は前胴アーティキュレートジ
ャッキ8に設けられたストロークセンサ、16は各ジャ
ッキを制御するコントローラ、17はその入力装置、1
8は入出力装置である。19は多重伝送親器、20は多
重伝送子器であり、この多重伝送子器20にシールド掘
削機の各種のセンサ信号が入力されるようになってい
る。21は前胴アーティキュレートジャッキ8を制御す
るバルブ数である。FIG. 3 shows a control mechanism for controlling the shield excavator having the above-mentioned construction. Numeral 12 denotes a laser target provided on the first rear body 1, and reference numeral 13 denotes a laser target provided on the back of a tunnel 14 excavated. This is a lightwave distance meter using the laser oscillator 13a. 15 is a stroke sensor provided on the front trunk articulated jack 8, 16 is a controller for controlling each jack, 17 is its input device, 1
Reference numeral 8 denotes an input / output device. Reference numeral 19 denotes a multiplex transmission master unit, and reference numeral 20 denotes a multiplex transmission slave unit. Various sensor signals of the shield excavator are input to the multiplex transmission slave unit 20. Reference numeral 21 denotes the number of valves for controlling the front trunk articulated jack 8.
【0010】上記構成における制御方法を図4に示す方
向制御のフローを参照して説明する。まずトンネル掘削
の計画線f(x,y,z)をコントローラ16に入力す
る。そして掘進中にトンネル14内の基準点にセットさ
れたレーザ発振器13aと光波距離計13と第1後胴1
に設けられたレーザターゲット12によりシールド掘削
機の第1後胴1の位置と姿勢を計測し、また、第1後胴
1と前胴6との間に取り付けられた各ジャッキのうちの
少なくとも3本のストロークをセンサにより計測して、
前胴6の前面中心位置の第1後胴1に対する相対位置を
求め、この相対位置と上記計測値とを合わせて前胴6の
前面の絶対位置(x,y,z)を求める。次に、この絶
対位置(x,y,z)と上記計画線f(x,y,z)と
のズレ量(△y,△z)を計算によって求め、このズレ
量がゼロになるように前胴6を揺動する。この前胴6の
揺動はあらかじめ定めた推進ストロークあるいは時間ご
とに行なう。なお上記実施例では後胴を第1、第2に互
いに揺動可能に分割した実施例を示したが、一体状の後
胴を用いてもよい。そしてこの後胴部に対する前胴部前
面の中心位置を計測する方法としては、図5に示すよう
に、レーザターゲット12a,12bを前胴部Aと後胴
部Bに取り付け、前胴部A側のレーザターゲット12a
に対するレーザ発振器13aを後胴部Bに、また後胴部
B側に対するレーザ発振器(図示せず)をトンネルの後
方に配置してもよく、また図6に示すように、レーザタ
ーゲット12cを前胴部Aにだけ取り付けてもよい。上
記掘進方向の修正動作は上記したように後胴部に対して
前胴部を揺動することによってなされることにより、推
進ジャッキは上記修正動作には参加せず、推進動のみ行
なう。A control method in the above configuration will be described with reference to a flow of direction control shown in FIG. First, a tunnel excavation plan line f (x, y, z) is input to the controller 16. Then, during excavation, the laser oscillator 13a, the optical distance meter 13 and the first rear body 1 set at the reference point in the tunnel 14 are provided.
The position and the attitude of the first rear body 1 of the shield excavator are measured by a laser target 12 provided at at least one of the jacks attached between the first rear body 1 and the front body 6. Measure the stroke of the book with a sensor,
The relative position of the front center position of the front body 6 with respect to the first rear body 1 is obtained, and the absolute position (x, y, z) of the front surface of the front body 6 is obtained by combining this relative position with the measured value. Next, a deviation (△ y, △ z) between the absolute position (x, y, z) and the planning line f (x, y, z) is obtained by calculation, and the deviation is set to zero. The front body 6 is swung. The swing of the front body 6 is performed at a predetermined propulsion stroke or at every time. In the above embodiment, the rear body is divided into the first and second parts so as to be swingable. However, an integrated rear body may be used. As a method of measuring the center position of the front surface of the front body with respect to the rear body, as shown in FIG. 5, the laser targets 12a and 12b are attached to the front body A and the rear body B, and the front body A side. Laser target 12a
A laser oscillator 13a may be arranged on the rear body B, and a laser oscillator (not shown) for the rear body B may be arranged behind the tunnel. Also, as shown in FIG. It may be attached only to the part A. Since the correcting operation in the excavation direction is performed by swinging the front body relative to the rear body as described above, the propulsion jack does not participate in the correcting operation but performs only the propulsion.
【0011】[0011]
【発明の効果】本発明によれば、シールド掘削機におい
て以下のような作用効果を奏することができる。すなわ
ち、 (1)推進ジャッキの選択を行なうことなしに方向制御
ができる。 (2)常に全数の推進ジャッキを推進用として使用する
ことができ、セグメントへの集中荷重によるセグメント
破壊の心配もなく、またシールド掘削機のバックリング
に集中荷重が作用することがなく安全である。 (3)推進ジャッキの選択により方向制御するのと異な
り、前胴の首振り量で方向制御するため、操作量と操作
方向をきめ細かに決めることができる。 (4)掘進計画線とのズレ量をダイレクトに少なくする
ように制御するため、高精度な方向制御が可能となる。According to the present invention, the following effects can be obtained in a shield excavator. (1) Direction control can be performed without selecting a propulsion jack. (2) All the propulsion jacks can be used for propulsion at all times, and there is no risk of segment breakage due to concentrated load on the segment. Also, concentrated load does not act on the buckling of the shield excavator, which is safe. . (3) Unlike the case where the direction is controlled by selecting the propulsion jack, since the direction is controlled by the swing amount of the front trunk, the operation amount and the operation direction can be finely determined. (4) Since the deviation from the excavation planning line is controlled so as to be directly reduced, highly accurate direction control can be performed.
【図1】本発明方法に用いるシールド掘削機の一例を示
す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an example of a shield excavator used in the method of the present invention.
【図2】図1で示すシールド掘削機の方向制御部を示す
斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a direction control unit of the shield excavator shown in FIG.
【図3】シールド掘削機の制御機構を示すブロック図で
ある。FIG. 3 is a block diagram showing a control mechanism of the shield excavator.
【図4】本発明の要旨を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the gist of the present invention.
【図5】レーザ発振器を前胴部と後胴部に取り付けた例
を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example in which a laser oscillator is attached to a front trunk and a rear trunk.
【図6】レーザ発振器を前胴部にだけ取り付けた例を示
す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example in which a laser oscillator is attached only to a front body.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮沢 和夫 東京都港区芝浦1−2−3 清水建設株 式会社内 (72)発明者 後藤 徹 東京都港区芝浦1−2−3 清水建設株 式会社内 (72)発明者 松浦 幸彦 東京都港区芝浦1−2−3 清水建設株 式会社内 (56)参考文献 特開 平5−52566(JP,A) 実公 平3−222390(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/06 301 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Kazuo Miyazawa 1-2-3 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Construction Co., Ltd. (72) Toru Goto 1-2-3 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Corporation (72) Inventor Yukihiko Matsuura 1-2-3 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Construction Co., Ltd. (56) References JP-A-5-52566 (JP, A) Jiko 3-222390 (JP) , Y2) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) E21D 9/06 301
Claims (1)
シリンダにて連結し、また後胴部に推進ジャッキを備え
たシールド掘削機において、少なくとも後胴部にレーザ
ターゲットを設置し、このレーザターゲットに後胴部の
後方に設置されたレーザ発振器よりレーザ光をあてて後
胴部の位置と姿勢を計測し、次にこのときの前胴部と後
胴部の間に取り付けたストロークセンサにて前胴前面中
心位置の後胴部に対する絶対位置を求めると共に、この
前胴前面中心位置とあらかじめ入力されていた掘進計画
線とのズレ量を計算により求め、このズレ量がゼロにな
るように前胴部を揺動するようにしたことを特徴とする
シールド掘削機の自動方向制御方法。1. A shield excavator having a rear trunk portion and a front trunk portion connected by an articulated cylinder, and a propulsion jack on the rear trunk portion, wherein a laser target is installed at least on the rear trunk portion. A laser beam is applied to the target from a laser oscillator installed behind the rear trunk to measure the position and orientation of the rear trunk, and then to the stroke sensor attached between the front trunk and rear trunk at this time. In addition to calculating the absolute position of the front fuselage front center position with respect to the rear torso, the amount of deviation between the front fuselage front center position and the previously input excavation plan line is calculated, and this deviation amount is set to zero. An automatic directional control method for a shield excavator, characterized in that a front body part is swung.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24655291A JP3020121B2 (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Automatic direction control method for shield excavator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24655291A JP3020121B2 (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Automatic direction control method for shield excavator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05125894A JPH05125894A (en) | 1993-05-21 |
| JP3020121B2 true JP3020121B2 (en) | 2000-03-15 |
Family
ID=17150115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24655291A Expired - Lifetime JP3020121B2 (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Automatic direction control method for shield excavator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3020121B2 (en) |
-
1991
- 1991-09-02 JP JP24655291A patent/JP3020121B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05125894A (en) | 1993-05-21 |
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