JPH06100066B2

JPH06100066B2 - 多連シールド掘進機のカッタ同期運転装置

Info

Publication number: JPH06100066B2
Application number: JP19796389A
Authority: JP
Inventors: 茂呂　　隆; 英嗣山崎
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1989-08-01
Filing date: 1989-08-01
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH0363396A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、複数の回転カッタをほぼ同一平面内に配置し
た多連シールド掘進機において、各々の回転カッタをモ
ータと減速機からなる電動駆動装置により独立に駆動
し、カッタ同士の干渉が発生しない許容偏差角以内で同
期回転させるためのカッタ同期運転装置に関する。

〔従来の技術〕

複数の回転カッタを、カッタ中心間距離が各々の回転カ
ッタの掘削半径より大きく、直径より小であるようにほ
ぼ同一平面内に配置し、各々の回転カッタを独立に駆動
して複数の回転カッタによる同時掘削を行う多連シール
ド掘進機においては、第３図および第４図に示すように
各々の回転カッタを、カッタ同士の干渉が発生しない許
容偏差角以内で同期して回転させる必要がある。

上記課題を解決するため、本出願人が先に出願した特願
昭63−49774号の発明では、主たる回転カッタを駆動す
るモータの速度制御手段と従たる回転カッタを駆動する
モータの速度制御手段に対して同じ大きさの速度指令信
号を入力するとともに、主たる回転カッタと従たる回転
カッタの偏差角に対応した大きさと極性の信号を速度指
令信号に加え合される偏差角補正信号として従たる回転
カッタを駆動するモータの速度制御手段に入力し、速度
設定値と速度検出値の差および偏差角検出値が共に零と
なるように各々のモータの速度制御を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように基準となる側の回転カッタを主、これに追
従する側の回転カッタを従として、カッタ同士の同期運
転を行う場合、何らかの外的要因や装置の故障により
主、従の回転カッタが同期状態から大きく逸脱したとき
は、そのまま同期運転を開始するよりも、片方の回転カ
ッタを単独運転することにより一旦同期状態をとってか
ら同期運転を開始した方が、偏差角の振れが少なく、安
定した制御ができる。しかし、単に片方の回転カッタを
設定速度で運転しようとするときは、偏差角のメータ表
示からその正，負を判断し、さらに主、従いずれの回転
カッタであるかにより、それぞれどちらの方向に回転さ
せなければならないかを判断する必要がある。これらの
判断は、実際上オペレータにとってかなり煩しく、また
間違いやすい。

さらに、カッタ同士の同期制御を行う上で次のような問
題がある。

２軸の同期制御を行うために、シンクロ装置を用いて２
軸の偏差角に対応する大きさと極性の信号を取り出し、
これを偏差角補正信号として利用する場合にあっては、
シンクロ装置の構成要素であるシンクロ発信機とシンク
ロ制御変圧機の取付軸を制御対象たる軸よりも増速する
のが一般的である。これは、第５図に示すように、制御
範囲におけるシンクロ装置の出力特性を良くしたい（出
力の変化量を大きくとりたい）からであって、目標制御
精度を上げれば上げるほど、シンクロ装置の増速比は大
きくなる傾向にある。ところで、多連シールド掘進機に
おける回転カッタとして、第４図に示すような十字形の
カッタを用いた場合には、カッタ同士の非干渉偏差角
（θ₁,θ_２）が最小で±５゜位であるが、カッタ２−１
と２−２の相対的な位置関係により最大では±20゜位ま
で干渉しないときがある。また、第３図に示すようなＸ
字形のカッタを用いた場合には、カッタ２−１が図示位
置にあるとき、カッタ２−２は全く干渉することなく回
転可能である。このため、次のような不具合が発生す
る。

すなわち、第５図から分かるように、増速したシンクロ
装置からの偏差角信号は、偏差角が（増速比を16.2倍とした図示例では11.1゜）を超える
と、その極性が反転して同期制御に必要な信号の極性と
は反対になるので、偏差角補正信号としての機能を果せ
なくなり、したがって制御不能となってしまう。このこ
とから、増速したシンクロ装置からの偏差角信号を用い
て同期制御を行う場合には、通常の制御範囲内で同期運
転している間は問題ないが、万一外力等によりカッタ同
士の偏差角が偏差角信号の極性反転点を超えてしまう
と、以後の同期運転が不能になるばかりでなく、偏差角
信号の極性から偏差角の正、負を判別できなくなるた
め、片方のカッタの単独運転により同期合せをすること
もできなくなる。

本発明は、上記問題点を解決し、カッタ同士が同期状態
から大きく逸脱して同期運転が不能となった場合でも、
片方のカッタの単独運転による同期合せが容易に行える
多連シールド掘進機のカッタ同期運転装置を提供するこ
とを目的とする。

〔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は、速度指令信号の極
性の正、負により各々の回転カッタを駆動するモータを
正逆回転させるモータ制御回路と、速度指令信号の極性
を決定する正逆転指令スイッチと、各々の回転カッタに
対する速度指令信号の入切を行う単独運転指令スイッチ
と、各々のカッタ軸に増速機を介して連結されたシンク
ロ発信機およびシンクロ制御変圧機を含み、カッタ同士
の偏差角に対応した信号Δθ_１を出力する第１の偏差角
検出手段と、そのオン時に前記偏差角信号Δθ_１を前記
速度指令信号に加え合される偏差角補正信号として同期
運転される回転カッタのうち一方のモータ制御回路に入
力する第１の偏差角補正信号入切スイッチと、そのオン
時に前記偏差角信号Δθ_１を逆変換器により極性反転し
た上で前記速度指令信号に加え合される偏差角補正信号
として同期運転される回転カッタのうち他方のモータ制
御回路に入力する第２の偏差角補正信号入切スイッチ
と、各々のカッタ軸に回転比1:1で連結されたシンクロ
発信機およびシンクロ制御変圧機を含み、カッタ同士の
偏差角に対応した信号Δθ_２を出力する第２の偏差角検
出手段と、前記偏差角信号Δθ_２の値の大きさおよび極
性を判別する信号判別手段と、前記第１の偏差角検出手
段の増速比をｅとし、の範囲内に設定された任意の偏差角でのΔθ_２の値をα
とするとき、同期合せのため単独運転しようとする回転
カッタの指定と前記信号判別手段の判別出力に基づき、
Δθ_２の値がα値を超えている場合は前記正逆転指令ス
イッチおよび単独運転指令スイッチを選択的にオンにし
て、Δθ_２の値がα値以内になるまで指定の回転カッタ
を設定速度で単独運転させ、Δθ_２の値がα値以内にあ
る場合は前記第1,第２の偏差角補正信号入切スイッチを
選択的にオンにして、指定の回転カッタを前記偏差角補
正信号により単独運転させる命令処理手段とを備えたこ
とを特徴とする。

〔作用〕

第２の偏差角検出手段は、そのシンクロ発信機およびシ
ンクロ制御変圧機が各々のカッタ軸に回転比1:1で連結
されているため、その偏差角信号Δθ_２は、第５図に示
すように、偏差角０゜と±180゜に零点を持ち、途中で
極性反転することはない。

よって、この第２の偏差角検出手段を粗シンクロ系とし
て、またそのシンクロ発信機とシンクロ制御変圧機が各
々のカッタ軸に増速機を介して連結された第１の偏差角
検出手段を精シンクロ系として用い、粗シンクロ系の偏
差角信号Δθ_２の値の大きさおよび極性を信号判別手段
で判別して、その判別出力と同期合せのため単独運転し
ようとする回転カッタの指定に基づく命令処理手段から
の制御命令により、Δθ_２の値がα値（精シンクロ系の
動作範囲である以内に設定された任意の偏差角でのΔθ_２の値）を超え
ている場合は、正逆転指令スイッチおよび単独運転指令
スイッチを選択的にオンにし、Δθ_２の値がα値以内に
なるまで指定の回転カッタを設定速度で単独運転して粗
同期合せを行い、Δθ_２の値がα値以内になったら、第
1,第２の偏差角補正信号入切スイッチを選択的にオンに
し、精シンクロ系の偏差角信号Δθ_１に基づく偏差角補
正信号により指定の回転カッタを単独運転して、より高
精度の同期合せを行うようにすれば、通常は精シンクロ
系の偏差角信号Δθ_１による回転カッタの同期運転を行
いながら、万一、外力等によりカッタ同士が同期状態か
ら大きく逸脱して、同期運転が不能となった場合でも、
一旦同期状態をとってから同期運転を開始させることが
できる。

この片側カッタを単独運転することによる同期合せ時に
は、Δθ_２の値がα値を超えている場合は、Δθ_２の極
性により命令処理手段が正逆転指令スイッチのどちらを
オンにするかを判断し、またΔθ_２の値がα値以内にあ
る場合は、入力される偏差角補正信号の極性によりモー
タ制御回路が自動的に回転方向を判別してくれるので、
オペレータは単独運転しようとする回転カッタを指定す
るだけでよく、そのカッタをどちらの方向に回転させた
らよいかを判断する必要がない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

第２図および第３図は本発明を適用した２連シールド掘
進機の全体構造図である。外形がめがね形をしたシール
ド本体１の前面には、２基の回転カッタ２−1,2−２が
同一平面内に配置され、カッタ中心間距離は各々の回転
カッタの掘削半径より大きく、直径よりは小さく設定さ
れている。本実施例は、中心軸の両側各60゜の範囲にの
み外周掘削部を持つＸ字形の回転カッタを用い、カッタ
同士の位相角を90゜とした例である。

回転カッタ２−１は、隔壁３の後方機内に設置された後
記するモータ４−1,4−2,4−３と減速機５−1,5−2,5−
３からなる電動駆動装置により、また、回転カッタ２−
２は、同じく後記するモータ４−4,4−5,4−６と減速機
５−4,5−5,5−６からなる電動駆動装置により、それぞ
れ独立に駆動されるようになっている。また、隔壁３の
後方機内には排土用スクリューコンベア6,シールドジャ
ッキ7,エレクタ８などが設置されていて、回転カッタ２
−1,2−２により切羽掘削と、エレクタ８で組み立てら
れたセグメント９を反力受とするシールドジャッキ７の
推進力によってトンネルの掘進を行う。

第３図は、回転カッタ２−１の回転方向を右回り、回転
カッタ２−２の回転方向を左回りとした場合、回転カッ
タ２−１のある回転位置（実線で示す）からカッタ同士
が干渉しない限界位置（２点鎖線で示す）までの偏差角
を±θ_１で示したもので、各々の回転カッタが１回転す
る間の各回転位置で求めた上記偏差角±θ_１の最小値に
ある程度の余裕を見込んでカッタ同士の許容偏差角（±
θ）を決定する。したがって、この許容偏差角以内で２
基の回転カッタを同期回転させれば、カッタ同士の干渉
は発生しない。

第４図は十字形の回転カッタを用い、カッタ同士の位相
角を45゜とした別の例を示すが、この場合も、各々の回
転カッタ２−1,2−２が１回転する間の各回転位置での
非干渉偏差角θ₁,θ_２の最小値からカッタ同士の許容偏
差角（±θ）を決定し、この許容偏差角以内で２基の回
転カッタを同期回転させればよい。

第１図は本発明によるカッタ同期運転装置の一実施例の
システム構成図で、本図を用いてシステムの概要を説明
する。本図は、モータ群４−1,4−2,4−３が減速機５−
1,5−2,5−3,ピニオン10−1,10−2,10−３を介して回転
カッタ２−１の中心軸（Ｌ軸）に結合され、モータ群４
−3,4−4,4−６が減速機５−4,5−5,5−６、ピニオン10
−4,10−5,10−６を介して回転カッタ２−２の中心軸
（Ｒ軸）に結合されていることを示す。

以下の説明では、回転カッタ２−１を駆動するモータ群
の中の１台４−１を親モータ、他の２台４−2,4−３を
この親モータに従属する子モータとし、同様に回転カッ
タ２−２を駆動するモータ群の中の１台４−４を親モー
タ、他の２台４−5,4−６をこの親モータに従属する子
モータとする。

本実施例では、カッタ駆動用モータとして３相かご形誘
動電動機（IM）を使用し、すべてのモータを同一極数、
同一定格としている。

モータ制御回路は、親モータ４−1,4−４の速度制御を
行う制御回路11−1,11−４と子モータ４−2,4−3,4−5,
4−６のトルク制御を行う制御回路11−2,11−3,11−
５、11−６から成っている。

以下、各モータの制御に動的制御性能の優れたベクトル
制御を用いた場合について述べる。

制御回路11−1,11−４には、速度設定器12から同一の速
度指令が与えられる。RAはカッタ軸の正転（Ｌ軸左回
転、Ｒ軸右回転を正転と仮定する）を指令するスイッ
チ、RBはカッタ軸の逆転（Ｌ軸右回転、Ｒ軸左回転を逆
転と仮定する）を指令するスイッチであり、スイッチRA
オン時には、速度指令が正の信号として入力され、スイ
ッチRBオン時には、速度指令が逆変換器25−１により極
性反転された負の信号として入力される。RLはＬ軸の単
独運転を指令するスイッチ、RRはＲ軸の単独運転を指令
するスイッチであり、モータ制御回路11−1,11−４の各
々に対する速度指令信号の入切を行う。スイッチRLとRR
は、L.R両軸の同期運転時には両方共オンにされ、いず
れか片軸の単独運転時には選択的にオンにされる。

制御回路11−１は、親モータ４−１に連結された速度発
電機（PG）13−１の出力をＦ−Ｖ変換器14−１で速度に
比例した電圧に変換し、この信号（速度検出値）と前記
速度指令信号（速度設定値）との偏差をとって速度調節
器（ASR）15−１に入力する。そして、前記Ｆ−Ｖ変換
器14−１の出力を回転角周波数を表わすパラメータと
し、前記速度調節器15−１の出力をトルク電流設定値と
して、これと磁束設定部16−１からの磁化電流設定値と
を公知のベクトル演算部17−１でベクトル合成し、２相
−３相変換して一次電流設定値とする。この一次電流設
定値と電流検出部18−１で得られた一次電流検出値との
偏差を電流調節器（ACR）19−１に入力し、電流調節器1
9−１の出力をPWM変調器20−１でパルス幅制御信号とし
てインバータ22−１に加え、整流器21−１の直流出力を
可変周波・可変電圧の交流に変換して親モータ４−１に
供給することにより、親モータ４−１の速度制御を行
う。また、この制御回路11−１は、入力された速度指令
信号の極性により回転方向を判別して３相交流の相回転
を切り換え、親モータ４−１を正逆転させる機能を有し
ている。

制御回路11−４も上記制御回路11−１と同様の構成要素
から成っており、親モータ４−４の速度制御および正逆
転制御を行う。

また、上記制御回路11−1,11−４には、それぞれ電流検
出器18−1,18−４で得られた親モータ４−1,4−４の電
流検出値からトルク電流成分を求めるための３相−２相
変換器23−1,23−４と座標変換器（VD）24−1,24−４が
設けられており、求められたトルク電流成分に相当する
信号（直流量）は、それぞれ子モータ４−2,4−３およ
び４−5,4−６に対するトルク指令として制御回路11−
2,11−３および11−5,11−６に与えられる。

本実施例では、Ｌ軸、Ｒ軸の各子モータのトルク制御も
ベクトル制御で行っている。制御回路11−2,11−３おま
よび11−5,11−６の構成は、前記制御回路11−1,11−４
からのトルク電流成分に相当する信号をトルク指令（ト
ルク電流設定値）としている点以外は制御回路11−1,11
−４と同一であり、各子モータに連結された速度発電機
（PG）13−2,13−３および13−5,13−６の出力から得た
回転角周波数をパラメータとして、与えられたトルク電
流設定値と磁化電流設定値とをベクトル合成し、２相−
３相変換して一次電流設定値とすることにより、各子モ
ータに流れる一次電流中のトルク電流成分がトルク電流
設定値と一致し、子モータ11−2,11−３および11−5,11
−６の発生トルクがそれぞれ親モータ11−1,11−４の発
生トルクと同一になるようにトルク制御を行う。制御回
路11−2,11−３および11−5,11−６も、トルク指令信号
の極性に応じて各モータを正逆転させる機能を有してい
る。

以上述べたモータ制御回路の構成は一例であって、これ
に限定されるものではない。

次に、本発明の核心であるＬ軸、Ｒ軸の同期制御につい
て説明する。

第１図において、26−１は公知のシンクロ発信機27−1,
シンクロ制御変圧機28−１および信号変換器29−１から
成る第１の偏差角検出手段（精シンクロ系）である。検
出精度を上げるため、シンクロ発信機27−１は増速機30
−１を介してＬ軸に連結され、シンクロ制御変圧機28−
１は同じく増速機30−２を介してＲ軸に連結されてい
る。普通のようにシンクロ発信機27−１の回転子を交流
入力で付勢し、発信機固定子巻線をシンクロ制御変圧機
28−１の固定子巻線と相互接続し、変圧機回転子より出
力を取り出す。この出力信号を信号変換器29−１で検波
して交流入力周波数の搬送波を除去し、さらにオフセッ
ト調整により、同期時の出力が±OVになるようにしてい
る。

26−２はシンクロ発信機27−２、シンクロ制御変圧機28
−２および信号変換器29−２から成る第２の偏差角検出
手段（粗シンクロ系）であり、各部の構成および機能は
第１の偏差角検出手段26−１と同様であるが、０゜から
±180゜までの偏差角を検出するための、シンクロ発信
機27−２はＬ軸に、またシンクロ制御変圧機28−２はＲ
軸に、それぞれ増速機を介することなる回転比1:1で連
結されている。

第５図はL,R両軸の偏差角と各シンクロ系の出力（偏差
角信号）の関係を、増速した側（例として増速比を16.2
倍とした場合）と増速しない側とで偏差角（横軸）の目
盛を変えて示した図で、偏差角の正側（正転時にＲ軸が
Ｌ軸に対する基準位置より進んだ状態）では出力の極性
が負となり、偏差角の負側（正転時にＲ軸がＬ軸に対す
る基準位置より遅れた状態）では出力の極性が正となる
ように、各シンクロ系の零点が設定されている。

本図に示されるように、増速した精シンクロ系の偏差角
信号Δθ_１は、偏差角が（図示例では±11.1゜）を超えると極性反転し、同期制
御が不能となるが、増速しない粗シンクロ系の偏差角信
号Δθ_２は、偏差角が０゜から±180゜に至るまで同じ
極性で、極性反転はない。

本発明では、精シンクロ系の偏差角信号Δθ_１を同期運
転時および同期合せ時の偏差角補正信号として用いるた
め、第１図に示すように、第１の偏差角補正信号入切ス
イッチRCおよび第２の偏差角補正信号入切スイッチRDを
設け、スイッチRCオン時には、偏差角信号Δθ_１をその
ままＲ軸側のモータ制御回路11−４に偏差角補正信号と
して入力し、スイッチRDオン時には、偏差角信号Δθ_１
を逆変換器25−２により極性反転した上でＬ軸側のモー
タ制御回路11−１に偏差角補正信号として入力するよう
にしている。

一方、粗シンクロ系の偏差角信号Δθ_２は信号判別手段
31でその値の大きさおよび極性を判別され、それぞれの
判別出力（“1"、“0"の２値信号）32−1,32−２は後記
する命令処理手段33に入力される。偏差角信号Δθ_２の
値の大きさの判別は、精シンクロ系の増速比をｅとする
とき、偏差角信号Δθ_１の極性反転点である以内でカッタ同士の最小非干渉角よりも大きい任意の偏
差角でのΔθ_２の値αを基準にとり、これとの比較によ
って行う。

第６図は片軸単独運転による同期合せ時の運転モードと
偏差角信号Δθ_２の値の大きさおよび極性とスイッチR
A,RB,RC,RD,RL,RRのオン、オフ状態の関係を図表で示し
たものである。具体的には、第７図に示すように、論理
判断回路とマトリクス回路の組合せ、あるいはそれと同
等の機能を持つシーケンサなどの命令処理手段33を用
い、運転モード、すなわちＬ軸単独運転による同期合せ
かＲ軸単独運転による同期合せかを選択する入力信号34
−1,34−２と、偏差角信号Δθ_２の値の大きさおよび極
性を判別する前記信号判別手段31からの入力信号32−1,
32−２に対応して、スイッチRA,RB,RC,RD,RL,RRの各々
をオン、オフ駆動する電磁コイルへの制御信号を出力さ
せることにより、第６図の機能を実現することができ
る。

たとえば、Ｌ軸単独運転による同期合せをオペレータが
選択した場合、Δθ_２の値の大きさが｜Δθ₂|＞α、極
性が正（負）であれば、スイッチRB（RA）とRLがオンに
なるため、Ｌ軸側モータ制御回路11−１に逆（正）転を
指令する負（正）の信号が速度指令信号として入力され
る。この場合、Δθ_２の極性が正（負）であることは、
Ｒ軸が基準位置より遅れ（進み）側にあることを意味す
るから、Ｌ軸側モータ制御回路11−１はＬ軸を設定速度
で逆（正）転させることによって同期状態に近付けるよ
うに働く。その結果、｜Δθ₂|≦αになると、これに対
応する制御命令によりスイッチRB（RA）とRLがオフにな
り、スイッチRDがオンになるため、速度指令信号の入力
がない状態で、偏差角補正信号（−Δθ_１）がスイッチ
RDを介してＬ軸側モータ制御回路11−１に入力される。
この場合、偏差角補正信号（−Δθ_１）の極性は負
（正）であるから、Ｌ軸側モータ制御回路11−１は、こ
の偏差角補正信号（−Δθ_１）を速度指令信号として受
け取り、偏差角が零になるまでＬ軸を逆（正）転させ、
Δθ_１の値が零になったところで同期合せが完了する。

また、Ｒ軸単独運転による同期合わせをオペレータが選
択した場合、Δθ_２の値の大きさが｜Δθ₂|＞α、極性
が正（負）であれば、スイッチRA（RB）とRRがオンにな
るため、Ｒ軸側モータ制御回路11−４に正（逆）転を指
令する正（負）の信号が速度指令信号として入力され
る。この場合も、Δθ_２の極性が正（負）であること
は、Ｒ軸が基準位置より遅れ（進み）側にあることを意
味するから、Ｒ軸側モータ制御回路11−４はＲ軸を設定
速度で正（逆）転させることによって同期状態に近付け
るように働く。その結果、｜Δθ₂|≦αになると、それ
に対応する制御命令によりスイッチRA（RB）とRRがオフ
になり、スイッチRCがオンになるため、速度指令信号の
入力がない状態で、偏差角補正信号（Δθ_１）がスイッ
チRCを介してＲ軸側モータ制御回路11−４に入力され
る。この場合、偏差角補正信号（Δθ_１）の極性は正
（負）であるから、Ｒ軸側モータ制御回路11−４は、こ
の偏差角補正信号（Δθ_１）を速度指令信号として受け
取り、偏差角が零になるまでＲ軸を正（逆）転させ、Δ
θ_１の値が零になったところで同期合せが完了する。

上記説明はいずれも｜Δθ₂|＞αの状態から同期合せを
する例であるが、｜Δθ₂|≦αの状態からの同期合せも
できることは言うまでもない。

次に、L,R両軸の同期運転時の動作について概略説明す
る。

第８図は同期運転時の運転モードとスイッチRA,RB,RC,R
D,RL,RRのオン、オフ状態の関係を示したもので、これ
はマトリクス回路などの命令処理手段を用い、運転モー
ドを選択する入力信号に対応して各スイッチをオン、オ
フ動作させる制御信号を出力させることで容易に実現で
きる。

同期運転時には、Ｌ軸とＲ軸のいずれを主とするかによ
り、スイッチRCとRDが選択的にオンにされ、従となる側
のモータ制御回路に偏差角補正信号が入力される。

たとえば、Ｌ軸を主とする同期正（逆）転では、Ｒ軸側
モータ制御回路11−４にスイッチRCを介して偏差角補正
信号（Δθ_１）が入力され、スイッチRA（RB）とRRを介
して入力される速度指令信号に加え合される。よって、
Ｒ軸側モータ制御回路11−４は、Ｒ軸が基準位置より遅
れるとＲ軸が増速させ、基準位置より進むとＲ軸を減速
させてＬ軸に追従させるように働く。

また、Ｒ軸を主とする同期正（逆）転では、Ｌ軸側モー
タ制御回路11−１にスイッチRDを介して偏差角補正信号
（−Δθ_１）が入力され、スイッチRA（RB）とRLを介し
て入力される速度指令信号に加え合される。よって、Ｌ
軸側モータ制御回路11−１は、Ｒ軸が基準位置より遅れ
るとＬ軸を減速させ、基準位置より進むとＬ軸を増速さ
せてＲ軸に追従させるように働く。

以上により、Ｌ軸とＲ軸の負荷の軽重に応じていずれを
主とする同期運転も可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、外力等により精シンクロ系の動作範囲
を超えてカッタ同士が同期状態から大きく逸脱した場合
でも、粗シンクロ系の出力の極性により偏差角の正、負
を判別して片方のカッタを設定速度で単独運転すること
により粗同期合せを行い、偏差角が精シンクロ系の動作
範囲内に入ってからは精シンクロ系の出力により片方の
カッタを単独運転することによって、より高精度の同期
合せを行うことができるので、（ｉ）カッタ同士が同期
状態から逸脱したまま制御不能な状態に立ち至ってしま
うことを防止できる。（ii）一旦同期状態をとってから
同期運転を開始させることで、同期運転での偏差角の振
れが少なく、制御を安定化できる。（iii）精シンクロ
系の増速比を上げて通常の同期運転時の制御精度を高め
ることができる。（iv）同期合せ時にカッタをどちらの
方向に回転させたらよいかの判別を自動的に行わせるこ
とができるため、オペレータの煩わしさが解消されると
ともに、操作の間違いによって起こるカッタ同士の干渉
および干渉による破損を防止できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカッタ同期運転装置の一実施例の
システム構成図、第２図は本発明を適用した２連シール
ド掘進機の縦断面図、第３図は第２図のＡ矢視図、第４
図は回転カッタの他の例を示す正面図、第５図は第１図
の実施例におけるカッタ同士の偏差角と偏差角信号の関
係を示す線図、第６図は同期合せ時の運転モードと偏差
角信号Δθ_２の値の大きさおよび極性、スイッチRA,RB,
RC,RD,RL,RRのオン、オフ状態の関係を示す図表、第７
図は第６図の機能を実現するための命令処理手段のブロ
ック図、第８図は同期運転時の運転モードとスイッチR
A,RB,RC,RD,RL,RRのオン、オフ状態の関係を示す図表で
ある。２−1,2−２……回転カッタ、４−１〜４−６……カッ
タ駆動モータ、５−１〜５−６……減速機、11−１〜11
−６……モータ制御回路、12……速度設定器、25−1,25
−２……逆変換器、26−１……第１の偏差角検出手段
（精シンクロ系）、26−２……第２の偏差角検出手段
（精シンクロ系）、27−1,27−２……シンクロ発信機、
28−1,28−２……シンクロ制御変圧機、30−1,30−２…
…増速機、31……信号判別手段、32−1,32−２……判別
出力、33……命令処理手段、34−1,34−２……運転モー
ド選択入力、RA……正転指令スイッチ、RB……逆転指令
スイッチ、RC……第１の偏差角補正信号入切スイッチ、
RD……第２の偏差角補正信号入切スイッチ、RL,RR……
単独運転指令スイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の回転カッタを、カッタ中心間距離が
各々の回転カッタの掘削半径より大きく、直径より小で
あるようにほぼ同一平面内に配置し、各々の回転カッタ
をモータと減速機から成る電動駆動装置により独立に駆
動する多連シールド掘進機において、速度指令信号の極
性の正、負により各々の回転カッタを駆動するモータを
正逆回転させるモータ制御回路と、速度指令信号の極性
を決定する正逆転指令スイッチと、各々の回転カッタに
対する速度指令信号の入切を行う単独運転指令スイッチ
と、各々のカッタ軸に増速機を介して連結されたシンク
ロ発信機及びシンクロ制御変圧機を含み、カッタ同士の
偏差角に対応した信号Δθ_１を出力する第１の偏差角検
出手段と、そのオン時に前記偏差角信号Δθ_１を前記速
度指令信号に加え合される偏差角補正信号として同期運
転される回転カッタのうち一方のモータ制御回路に入力
する第１の偏差角補正信号入切スイッチと、そのオン時
に前記偏差角信号Δθ_１を逆変換器により極性反転した
上で前記速度指令信号に加え合される偏差角補正信号と
して同期運転される回転カッタのうち他方のモータ制御
回路に入力する第２の偏差角補正信号入切スイッチと、
各々のカッタ軸に回転比1:1で連結されたシンクロ発信
機およびシンクロ制御変圧機を含み、カッタ同士の偏差
角に対応した信号Δθ_２を出力する第２の偏差角検出手
段と、前記偏差角信号Δθ_２の値の大きさおよび極性を
判別する信号判別手段と、前記第１の偏差角検出手段の
増速比をｅとし、の範囲内に設定された任意の偏差角でのΔθ_２の値をα
とするとき、同期合せのため単独運転しようとする回転
カッタの指定と前記信号判別手段の判別出力に基づき、
Δθ_２の値がα値を超えている場合は前記正逆転指令ス
イッチおよび単独運転指令スイッチを選択的にオンにし
て、Δθ_２の値がα値以内になるまで指定の回転カッタ
を設定速度で単独運転させ、Δθ_２の値がα値以内にあ
る場合は前記第1,第２の偏差角補正信号入切スイッチを
選択的にオンにして、指定の回転カッタを前記偏差角補
正信号により単独運転させる命令処理手段とを備えたこ
とを特徴とする多連シールド掘進機のカッタ同期運転装
置。