JPH02266097A - Automatic control apparatus for tunnel lining machine - Google Patents
Automatic control apparatus for tunnel lining machineInfo
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- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、トンネルのスライド式圧着覆工工法において
、トンネル覆工機の機械本体が任意の位置に設置された
場合でも、コンクリート型枠をトンネル設計断面に沿っ
て自動移動させる制御システムに関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides a slide-type crimp lining method for tunnels in which the concrete formwork can be fixed even when the main body of the tunnel lining machine is installed at an arbitrary position. This invention relates to a control system that automatically moves along a tunnel design cross section.
従来のトンネル覆工機は、メインブーム（型枠保持アー
ム）の先端にコンクリート型枠を把持し、メインプーム
は機械本体の軸を中心として垂直面内を旋回する。従っ
てメインブーム先端は機械本体軸を中心とした円弧に沿
って移動する。A conventional tunnel lining machine holds the concrete formwork at the tip of a main boom (formwork holding arm), and the main boom rotates in a vertical plane around the axis of the machine body. Therefore, the main boom tip moves along an arc centered on the machine body axis.
前述のような従来のトンネル株工機は、機械本体をトン
ネルセンターに設置する必要があり、このため
（１，） 機械設置までの時間がかかる（２） 設
置精度がそのまま覆工コンクリートの出来形精度に反映
される
等の問題点を有する。Conventional tunnel construction equipment as mentioned above requires the main body of the machine to be installed at the tunnel center, which (1) takes time to install the machine (2) The accuracy of the installation is directly affected by the final shape of the lining concrete. This has problems such as poor accuracy.
本発明は、機械本体がトンネルセンター付近の任意の位
置に設置された場合においても、機械位置座標を測定す
る事により本体に搭載されたコンピュータが軌道計算を
行い、ロータリーエンコーダ、及びリニアエンコーダの
センサーにより計算された数値に従って、油圧アクチュ
エータ、油圧ジヤツキを自動制御し、トンネル断面に沿
ってコンクリート型枠を自動移動させるシステムを提供
することを目的とするものである。In the present invention, even when the machine body is installed at an arbitrary position near the tunnel center, the computer installed in the machine body calculates the trajectory by measuring the machine position coordinates, and the rotary encoder and linear encoder sensors The purpose of this invention is to provide a system that automatically controls hydraulic actuators and hydraulic jacks according to the calculated values, and automatically moves concrete formwork along a tunnel cross section.
トンネル覆工機の位置を測定して、コンピュータにより
軌道計算を行い、覆工型枠の位置・形状を制御すること
によって、型枠を設計断面に沿って自動移動させる。By measuring the position of the tunnel lining machine, calculating the trajectory using a computer, and controlling the position and shape of the lining formwork, the formwork is automatically moved along the designed cross section.
トンネル覆工機によるコンクリート型枠の取付けに際し
、コンピュータにより、型枠保持アームの旋回角、アー
ム長さ、型枠の傾斜の３条件を制御して、本体設置位置
に関係な（、型枠をトンネル断面に沿って自動的に移動
させる。When installing concrete formwork using a tunnel lining machine, a computer controls three conditions: the swing angle of the formwork holding arm, the arm length, and the inclination of the formwork. Automatically move along the tunnel cross section.
第１図、第２図において、Ａは覆工部、Ｂは覆工面、Ｃ
はトンネル覆工機、Ｄはトンネル設計断面、１は油圧バ
ルブコントローラ、２は油圧ユニット、３はメインブー
ム伸縮ジヤツキ、４は型枠傾斜調整ジヤツキ、５は旋回
アクチュエータ、６はメインブーム（型枠保持アーム）
、 ７ｉＩ−ｊ：コンクリート型枠、８は建設用機械
、９は型枠面、１１はロータリーエンコーダ、１２Ｕ！
ｊニアエンコータ。In Figures 1 and 2, A is the lining part, B is the lining surface, and C
is the tunnel lining machine, D is the tunnel design cross section, 1 is the hydraulic valve controller, 2 is the hydraulic unit, 3 is the main boom telescopic jack, 4 is the formwork inclination adjustment jack, 5 is the swing actuator, 6 is the main boom (formwork holding arm)
, 7iI-j: Concrete formwork, 8 is a construction machine, 9 is a formwork surface, 11 is a rotary encoder, 12U!
j Near encoder.
１３はロードセル、１４は計測器（Ａ／Ｄ変換器）、１
５はコンピュータ、θ１はブーム旋回角度、θ２は型枠
傾斜角度、Ｌｌはブーム長、 Ｑは設計断面上の任意の
位置、ｘ、ｙはトンネルセンターに対する機械のずれ量
、Ｐは機械設置位置である。13 is a load cell, 14 is a measuring device (A/D converter), 1
5 is the computer, θ1 is the boom rotation angle, θ2 is the formwork inclination angle, Ll is the boom length, Q is an arbitrary position on the design cross section, x, y are the amount of deviation of the machine from the tunnel center, and P is the machine installation position. be.
トンネルセンターをＹ軸、スプリングラインをＸ軸とす
る第１図に示した直交座標系において、機械本体がトン
ネルセンターよりずれた点Ｐ（ｘ、ｙ）に設置された時
、トンネル設計断面上の任意の点Ｑ（Ｘ、Ｙ）に対して
メインブーム旋回角θ１．型枠傾斜角θ２及びブーム長
Ｌ１は一義的に決まる。機械設置後このずれ量ｘ、ｙ
を測定する事により、トンネル設計断面について、θ】
、θ２．Ｌ□の軌道計算を行う。In the orthogonal coordinate system shown in Figure 1 with the tunnel center as the Y axis and the spring line as the X axis, when the machine body is installed at a point P (x, y) that is offset from the tunnel center, The main boom rotation angle θ1. The formwork inclination angle θ2 and the boom length L1 are uniquely determined. This amount of deviation x, y after machine installation
By measuring θ]
, θ2. Calculate the trajectory of L□.
第２図において、メインブームの旋回角をロータリーエ
ンコーダ１１で計測する。コンピュータ１５はこの計測
値から先に軌道計算した値となる様、リニアエンコーダ
１２にてジヤツキ３，４の伸縮量を計測しながら油圧バ
ルブコントローラエを介し、メインブーム伸縮ジヤツキ
３及び型枠傾斜調整ジヤツキ４を制御する。この動作を
旋回アクチュエータ５にてメインブーム６を旋回させな
がら繰り返すことにより、型枠面９はトンネル設計断面
りに沿って移動する。In FIG. 2, the rotation angle of the main boom is measured by a rotary encoder 11. The computer 15 measures the amount of expansion and contraction of the jacks 3 and 4 using the linear encoder 12 and adjusts the main boom telescoping jack 3 and formwork inclination via the hydraulic valve controller so that the trajectory is calculated based on the measured value. Control jack 4. By repeating this operation while rotating the main boom 6 using the swing actuator 5, the form surface 9 moves along the tunnel design cross section.
移動中は型枠に内蔵されたロードセル１３がコンクリー
ト面の押付圧を計測し、所定の押付圧となる様コンピュ
ータ１５がメインブーム伸縮ジヤツキ３を許容範囲内に
て調整する。During movement, a load cell 13 built into the formwork measures the pressing pressure on the concrete surface, and a computer 15 adjusts the main boom telescoping jack 3 within an allowable range so that the predetermined pressing pressure is achieved.
第１図の軌道計算の基本式を第３図について説明する。The basic formula for calculating the trajectory shown in FIG. 1 will be explained with reference to FIG.
原点：設計心
（ｘ、ｙ）ニブームの中心の座標
α：設計心回りの打設点までの角度
スプリングラインを基線として左回りが正（０≦α≦３
６００）
θ１：ノームの回転角
鉛直線を基線どして右回りが正
（〜１８０°≦θ１≦１８０°）
θ２：接線とブームのなす角
ブーム軸を基線として右回りが正
に：ブーム長
Ｒ：設計半径
（Ｘ、Ｙ）：打設点座標 とすると、（Ｘ、Ｙ） ＝
（Ｒｃｏｓα、Ｒ５１ｎα）θ２−π−θ１−α、
（θ１＋α≦π）θ２二３π−θ１−α、（θ１＋α〉
π）となる。Origin: Design center (x, y) Coordinates of the center of the nibboom α: Angle around the design center to the casting point Counterclockwise rotation with the spring line as the base line is positive (0≦α≦3
600) θ1: Rotation angle of the gnome With the vertical line as the base line, clockwise rotation is positive (~180°≦θ1≦180°) θ2: Angle between the tangent line and the boom Clockwise rotation with the boom axis as the base line is positive: Boom length R: Design radius (X, Y): Placement point coordinates, then (X, Y) =
(Rcosα, R51nα) θ2−π−θ1−α,
(θ1+α≦π) θ223π−θ1−α, (θ1+α〉
π).
本システムの基本的な制御フローを第４図に示す。Figure 4 shows the basic control flow of this system.
本発明によるトンネル覆工機の自動制御システムは、先
端部に型枠を着脱可能に支持するメインブームと、垂直
面内でメインブームを旋回させる旋回アクチュエータと
、メインブームを伸縮させるメインブーム伸縮ジヤツキ
と、型枠のメインブームに対する傾斜を調整する型枠傾
斜調整ジヤツキとを具えたトンネル覆工機において、メ
インブームの旋回角を検出するロータリーエンコーダ、
メインブーム伸縮ジヤツキ及び型枠傾斜調整ジヤツキの
伸縮量を検出するりニアエンコーダ、型枠面に対する打
設コンクリートの押圧力を検出するロードセル、及びこ
れ等のセンサーから発信されたアナログ信号をデジタル
信号に変換する計測器からなる検出部と、コンクリート
打設地点のトンネル中心線の近傍に配置したトンネル覆
工機の位置計測データからトンネル設計断面の軌道計算
を行ない、前記検出部からのデータを入力してメインブ
ームの旋回角、メインブーム伸縮ジヤツキ及び型枠傾斜
調整ジヤツキの伸縮量、打設コンクリートの押圧力を計
算し、これ等の計算値をもとに型枠面の位置が前記の軌
道計算値になるように、かつ打設コンクリートの押圧力
が許容範囲内になるように旋回角、メインブーム伸縮ジ
ヤツキ及び傾斜調整ジヤツキの各調整量をコンピュータ
で演算し指令を出す演算処理部と、同指令に基づき旋回
アクチュエータ、メインブーム伸縮ジヤツキ及び傾斜調
整ジヤツキを制御する油圧バルブコントローラ及び油圧
ユニットからなる制御装置部とから構成されたことによ
り、次の効果を生ずる。The automatic control system for a tunnel lining machine according to the present invention includes a main boom that removably supports formwork at its tip, a swing actuator that swings the main boom in a vertical plane, and a main boom telescoping jack that extends and contracts the main boom. and a formwork inclination adjustment jack for adjusting the inclination of the formwork with respect to the main boom.
A near encoder detects the amount of expansion and contraction of the main boom telescoping jack and formwork inclination adjustment jack, a load cell detects the pressing force of poured concrete against the formwork surface, and analog signals sent from these sensors are converted into digital signals. The trajectory of the tunnel design cross section is calculated from the position measurement data of the detection section consisting of a measuring instrument for conversion and the tunnel lining machine placed near the tunnel center line at the concrete placement point, and the data from the detection section is input. The rotation angle of the main boom, the amount of expansion and contraction of the main boom telescoping jack and formwork inclination adjustment jack, and the pressing force of the poured concrete are calculated, and based on these calculated values, the position of the formwork surface is determined according to the above trajectory calculation. A calculation processing unit that uses a computer to calculate and issue commands for each adjustment amount of the swing angle, main boom telescopic jack, and tilt adjustment jack so that the pressing force of the poured concrete is within the allowable range. The control unit includes a hydraulic valve controller and a hydraulic unit that control the swing actuator, main boom telescoping jack, and tilt adjustment jack based on commands, thereby producing the following effects.
機械本体の位置に拘わらずコンピューターが軌道計算を
行い、コンクリート型枠を自動制御し、トンネル設計断
面に沿って移動させることができ、機械設置時間の短縮
化、出来形精度の向上及び操作の簡素化が図られる。The computer calculates the trajectory regardless of the position of the machine body, automatically controls the concrete formwork, and allows it to move along the tunnel design cross section, reducing machine installation time, improving finished form accuracy, and simplifying operation. will be promoted.
第１図は本発明を実施したトンネル覆工機の概略図、第
２図は第１図に示したトンネル覆工機の自動制御系統図
、第３図は本発明による軌道計算の基本式の説明図、第
４図は本発明の基本的制御フロー図である。
Ｃ・・・トンネル覆工機 Ｄ・・・トンネル設計断面
１・・・油圧バルブコントローラ ２・・・油圧ユニ
ット３・・・メインブーム伸縮ジヤツキFig. 1 is a schematic diagram of a tunnel lining machine implementing the present invention, Fig. 2 is an automatic control system diagram of the tunnel lining machine shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a basic formula for trajectory calculation according to the present invention. The explanatory diagram, FIG. 4, is a basic control flow diagram of the present invention. C...Tunnel lining machine D...Tunnel design cross section 1...Hydraulic valve controller 2...Hydraulic unit 3...Main boom telescopic jack
Claims (1)
直面内でメインブームを旋回させる旋回アクチュエータ
と、メインブームを伸縮させるメインブーム伸縮ジャッ
キと、型枠のメインブームに対する傾斜を調整する型枠
傾斜調整ジャッキとを具えたトンネル覆工機において、
メインブームの旋回角を検出するロータリーエンコーダ
、メインブーム伸縮ジャッキ及び型枠傾斜調整ジャッキ
の伸縮量を検出するリニアエンコーダ、型枠面に対する
打設コンクリートの押圧力を検出するロードセル、及び
これ等のセンサーから発信されたアナログ信号をデジタ
ル信号に変換する計測器からなる検出部と、コンクリー
ト打設地点のトンネル中心線の近傍に配置したトンネル
覆工機の位置計測データからトンネル設計断面の軌道計
算を行ない、前記検出部からのデータを入力してメイン
ブームの旋回角、メインブーム伸縮ジャッキ及び傾斜調
整ジャッキの伸縮量、打設コンクリートの押圧力を計算
し、これ等の計算値をもとに型枠面の位置が前記の軌道
計算値になるように、かつ打設コンクリートの押圧力が
許容範囲内になるように旋回角、メインブーム伸縮ジャ
ッキ及び傾斜調整ジャッキの各調整量をコンピュータで
演算し指令を出す演算処理部と、同指令に基づき旋回ア
クチュエータ、メインブーム伸縮ジャッキ及び傾斜調整
ジャッキを制御する油圧バルブコントローラ及び油圧ユ
ニットからなる制御装置部とから構成されたことを特徴
とするトンネル覆工機の自動制御システム。A main boom that removably supports the formwork at its tip, a swing actuator that turns the main boom in a vertical plane, a main boom telescopic jack that extends and retracts the main boom, and a mold that adjusts the inclination of the formwork with respect to the main boom. In a tunnel lining machine equipped with a frame inclination adjustment jack,
A rotary encoder that detects the rotation angle of the main boom, a linear encoder that detects the amount of expansion and contraction of the main boom telescoping jack and formwork inclination adjustment jack, a load cell that detects the pressing force of poured concrete against the formwork surface, and these sensors. The trajectory of the tunnel design cross section is calculated from the position measurement data of the tunnel lining machine placed near the tunnel center line at the concrete placement point and the detection unit, which is a measuring device that converts analog signals emitted from the concrete into digital signals. , the data from the detection unit is input to calculate the rotation angle of the main boom, the amount of expansion and contraction of the main boom telescoping jack and tilt adjustment jack, and the pressing force of the poured concrete, and the formwork is adjusted based on these calculated values. The computer calculates and commands the rotation angle, main boom telescoping jack, and tilt adjustment jack adjustment amounts so that the position of the surface matches the above calculated trajectory value and the pressing force of the poured concrete is within the allowable range. 1. A tunnel lining machine comprising: a calculation processing section that outputs the command; and a control device section consisting of a hydraulic valve controller and a hydraulic unit that control a swing actuator, a main boom telescoping jack, and a tilt adjustment jack based on the command. automatic control system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085662A JP2589566B2 (en) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | Automatic control system for tunnel lining machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085662A JP2589566B2 (en) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | Automatic control system for tunnel lining machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02266097A true JPH02266097A (en) | 1990-10-30 |
| JP2589566B2 JP2589566B2 (en) | 1997-03-12 |
Family
ID=13865038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1085662A Expired - Fee Related JP2589566B2 (en) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | Automatic control system for tunnel lining machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2589566B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04179798A (en) * | 1990-11-13 | 1992-06-26 | Fujita Corp | Positioning method of tunnel lining form |
| JPH04179799A (en) * | 1990-11-13 | 1992-06-26 | Fujita Corp | Positioning method of tunnel lining form |
| JPH05248197A (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-24 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Underground space excavated wall surface lining method |
| CN112066948A (en) * | 2020-09-10 | 2020-12-11 | 济南蓝动激光技术有限公司 | Automatic measuring device and method for mounting position of suspension post and inclination angle of fixed bottom plate |
| CN114183176A (en) * | 2021-12-10 | 2022-03-15 | 洛阳中天建工机械有限公司 | Telescopic cloth hanging trolley and cloth hanging control method |
-
1989
- 1989-04-06 JP JP1085662A patent/JP2589566B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH05248197A (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-24 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Underground space excavated wall surface lining method |
| CN112066948A (en) * | 2020-09-10 | 2020-12-11 | 济南蓝动激光技术有限公司 | Automatic measuring device and method for mounting position of suspension post and inclination angle of fixed bottom plate |
| CN112066948B (en) * | 2020-09-10 | 2022-05-31 | 济南蓝动激光技术有限公司 | Automatic measuring device and method for mounting position of suspension post and inclination angle of fixed bottom plate |
| CN114183176A (en) * | 2021-12-10 | 2022-03-15 | 洛阳中天建工机械有限公司 | Telescopic cloth hanging trolley and cloth hanging control method |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2589566B2 (en) | 1997-03-12 |
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