JPH08199622A - Automatic control system for posture of cutter - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To improve the accuracy of excavation in a perpendicular direction of an underground wall excavating device by correcting the excavating direction of a cutter body on data obtained by the first judging means, and making the second judging means judge the effect of above correction. CONSTITUTION: The deflection of a cutter body is detected by an inclination sensor 21 and inputted into a control device. Next, the first judging means individually judges the number of revolutions of a plurality of sediment cutting drums 12a, 12b, and moreover judges that which of a plurality of pressing means 20a, 20b shall be actuated under any value of pressure and length. Next, the control means corrects the excavating direction of the cutter body on the number of revolutions of the sediment cutting drums 12a, 12b and the correction value of the pressing means, and then the second judging means judges the effect of correction carried out by the control means. In addition to that, feedback control is executed, and a series of processings is repeated to maintain the excavating direction of the cutter body always perpendicularly.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、連続地中壁、止水壁、
土留壁、構造物基礎等の地中壁を構築するため、地盤を
掘削して垂直溝を形成する地中壁掘削装置の掘進方向
を、垂直に維持するように制御する自動制御システムに
関するものである。The present invention relates to a continuous underground wall, a water blocking wall,
It relates to an automatic control system that controls the excavation direction of an underground wall excavation device that excavates the ground to form a vertical groove to maintain a vertical direction in order to construct an underground wall such as a retaining wall and a structural foundation. is there.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、連続地中壁、止水壁、土留壁、構
造物基礎等の地中壁を構築する場合、例えば、図７およ
び図８に示すような地中壁掘削装置１０（ドイツ、バウ
ワー社製）等が使用されている。この地中壁掘削装置１
０は、油圧モーター１１によって少くとも一対の水平軸
の周りを回転する複数のカッタードラム１２と、カッタ
ードラム１２の外周に取付けられ複数の掘削用ティース
１３を有するティースホルダー１４及びティースドラム
１４′と、一対のカッタードラム１２の中間上方に吸込
み口１５を設けた排泥ポンプ１６と、これらを一体とし
て支持する支持枠１７と、該支持枠１７を地盤中に吊降
し、吊上げるベースマシン１８と、油圧モーター１１等
に高圧の油圧を供給するパワーユニット（図示せず）と
を備えるものである。2. Description of the Related Art Conventionally, when constructing an underground wall such as a continuous underground wall, a water stop wall, a retaining wall, and a structural foundation, for example, an underground wall excavating device 10 (as shown in FIGS. 7 and 8). (Germany, made by Bower) etc. are used. This underground wall excavator 1
Reference numeral 0 denotes a plurality of cutter drums 12 that rotate around at least a pair of horizontal axes by a hydraulic motor 11, and a tooth holder 14 and a tooth drum 14 ′ that are attached to the outer periphery of the cutter drum 12 and have a plurality of teeth 13 for excavation. , A sludge pump 16 having a suction port 15 above the middle of a pair of cutter drums 12, a support frame 17 that integrally supports these, and a base machine 18 that suspends and lifts the support frame 17 into the ground. And a power unit (not shown) for supplying high-pressure oil pressure to the hydraulic motor 11 and the like.

【０００３】そして、この地中壁掘削装置１０は、その
鉛直方向への掘進の精度を高めるために、特開平４−１
８５８１７号公報に開示されているような工夫がなされ
ている。すなわち、図９及び図１０に示したように、支
持枠１７の外周面の上下に離隔した四箇所に、掘進方向
を制御するために外方に突出して孔壁を押圧する伸縮可
能な押圧手段としてのパッド２０を、前後面と側面とに
配設したり、または、一対の水平軸の回転を各別に制御
し、各水平軸のカッタードラム１２の回転数の差異によ
り、支持枠１７の方向を水平軸と直行する面において制
御するものである。The underground wall excavating device 10 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-1 / 1989 in order to improve the accuracy of the excavation in the vertical direction.
The device as disclosed in Japanese Patent No. 85817 is made. That is, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, the expandable pressing means that presses the hole wall by projecting outward to control the excavation direction, at four locations vertically spaced apart from each other on the outer peripheral surface of the support frame 17. The pad 20 as the front and rear surfaces and the side surface, or the rotation of a pair of horizontal shafts is controlled separately, and the direction of the support frame 17 is changed by the difference in the rotation speed of the cutter drum 12 of each horizontal shaft. Is controlled in a plane orthogonal to the horizontal axis.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の地中壁掘削装置１０は、上述のような工夫がなさ
れているものの、パッド２０やカッタードラム１２の操
作、すなわち、何れのパッド２０をどの程度の圧力や長
さで外方に突出するか、あるいは、各水平軸のカッター
ドラム１２をどの程度の回転数で回転して、どの程度の
回転数の差異にするかといった操作は、作業員が操作室
のモニターや傾斜計を見ながら経験や感によって行って
いるため、この作業員が熟練工でないと支持枠１７の鉛
直方向への掘進精度は確保できないという問題がある。However, although the conventional underground wall excavating device 10 has been devised as described above, the operation of the pad 20 and the cutter drum 12, that is, which pad 20 is used. The operation of projecting outward with a certain amount of pressure or length, or rotating the cutter drum 12 of each horizontal axis at a certain number of revolutions and making a difference in the number of revolutions is performed by the operator. However, there is a problem in that the accuracy of excavation of the support frame 17 in the vertical direction cannot be secured unless this worker is a skilled worker while looking at the monitor and inclinometer in the operation room.

【０００５】また、たとえ作業員が熟練工であったとし
ても、常にモニターを監視しながら上記のような単調な
操作を数時間連続で行わなければならないため、人為的
な誤操作が発生し易く、安易なミスで掘削精度が大幅に
低減したりするといった問題もある。Further, even if the worker is a skilled worker, since the monotonous operation as described above must be continuously performed for several hours while constantly monitoring the monitor, an artificial erroneous operation is likely to occur, which is easy. There is also a problem that excavation accuracy is significantly reduced due to such mistakes.

【０００６】そこで、本発明は上記問題点を解消すべく
なされたもので、その目的は、熟練工の作業員に依存し
なくても、地中壁掘削装置の鉛直方向への掘進の精度を
高めることができるカッター姿勢自動制御システムを提
供することにある。Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to improve the accuracy of vertical excavation of an underground wall excavator without depending on a skilled worker. It is to provide an automatic cutter attitude control system that can perform.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みてなされたものであり、その要旨は、地中壁構築のた
めの立坑掘削装置において、駆動モーターによって少く
とも一対の水平軸の周りを回転する複数の土砂切削ドラ
ムと、外方に突出して孔壁を押圧する伸縮可能な複数の
押圧手段とを備えるカッター本体の掘進方向を制御する
ための自動制御システムであって、前記カッター本体の
偏位を検出して入力する偏位データ検出手段と、入力さ
れた偏位データに基づいて、前記カッター本体の偏位を
補正するように、前記複数の土砂切削ドラムの回転数を
各別に決定したり、及び／または、前記複数の押圧手段
のいずれを外方に突出し、どの程度の圧力及び長さで孔
壁を押圧するかの押圧手段補正値を判断する第一の判断
手段と、この第一の判断手段によって得られた、土砂切
削ドラムの回転数、及び／または押圧手段補正値によ
り、カッター本体の掘進方向を補正する制御手段と、制
御手段によって補正されたカッター本体の補正効果を判
断する第二の判断手段とを備えるカッター姿勢自動制御
システムにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned object, and its gist is to provide a shaft excavating device for constructing an underground wall by using a drive motor for at least a pair of horizontal shafts. An automatic control system for controlling the excavation direction of a cutter body, comprising: a plurality of earth and sand cutting drums rotating around; and a plurality of expandable and contractible pressing means for projecting outward and pressing a hole wall, wherein the cutter Deviation data detection means for detecting and inputting deviation of the main body, and based on the input deviation data, so as to correct the deviation of the cutter main body, the rotation speed of each of the plurality of earth and sand cutting drums First determining means for separately determining and / or determining a pressing means correction value of which of the plurality of pressing means is projected outwardly and at what pressure and length is used to press the hole wall. , This first Control means for correcting the excavation direction of the cutter main body based on the rotation speed of the earth and sand cutting drum and / or the correction value of the pressing means obtained by the judgment means, and the correction effect of the cutter main body corrected by the control means The cutter attitude automatic control system is provided with the second judging means.

【０００８】[0008]

【作用】本発明のカッター姿勢自動制御システムは、偏
位データ検出手段によって検出されたカッター本体の偏
位に基づいて、第一の判断手段では、カッター本体の偏
位を補正するように複数の土砂切削ドラムの回転数を各
別に決定したり、及び／または、複数の押圧手段のいず
れを外方に突出して孔壁を押圧するかを決定する。そし
て、第一の判断手段によって決定されたデータに基づい
て、制御手段では、土砂切削ドラムの回転数、及び／ま
たは押圧手段の押圧箇所、圧力および突出長さを補正変
更して、カッター本体の掘進方向を補正する。According to the cutter attitude automatic control system of the present invention, the first judging means corrects the deviation of the cutter main body based on the deviation of the cutter main body detected by the deviation data detecting means. The number of rotations of the earth and sand cutting drum is determined separately, and / or which of the plurality of pressing means is projected outward to press the hole wall. Then, based on the data determined by the first determination means, the control means corrects and changes the rotation speed of the earth and sand cutting drum, and / or the pressing location, the pressure, and the protruding length of the pressing means to adjust the cutter main body. Correct the digging direction.

【０００９】この後、第二の判断手段によって、補正後
のカッター本体の補正効果を判断し、補正効果の有る場
合には、再度、偏位データ検出手段によるカッター本体
の偏位検出、カッター本体の掘進方向の補正および補正
効果の判断を繰返す、フィードバック制御を行なって、
カッター本体の掘進方向を補正する。After that, the second judgment means judges the correction effect of the cutter main body after the correction, and if there is a correction effect, the deviation data detection means again detects the deviation of the cutter main body and the cutter main body. Feedback control, which repeats the correction of the excavation direction and the judgment of the correction effect,
Correct the cutting direction of the cutter body.

【００１０】[0010]

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。本発明のカッター姿勢自動制御システムを適用
する地中壁掘削装置１０は、前述のとおり、油圧モータ
ー１１によって一対の水平軸の周りを回転する左右各二
個ずつのカッタードラム１２ａ，１２ｂと、カッタード
ラム１２ａ，１２ｂの外周に取付けられ、複数の掘削用
ティース１３を保持するティースホルダー１４及びティ
ースドラム１４′と、一対のカッタードラム１２の中間
部上方に吸込み口１５を設けた排泥ポンプ１６と、これ
らを一体として支持する支持枠１７と、この支持枠１７
の外周面の上下に離隔した四箇所に、掘進方向を制御す
るために外方に突出して孔壁を押圧する伸縮可能な押圧
手段として配設したパッド２０と、該支持枠１７を地盤
中に吊降し、吊上げるベースマシン１８と、油圧モータ
ー等に高圧の油圧を供給するパワーユニットとによって
構成される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As described above, the underground wall excavation device 10 to which the automatic cutter attitude control system of the present invention is applied includes two left and right cutter drums 12a and 12b that rotate around a pair of horizontal axes by the hydraulic motor 11, and cutters. A tooth holder 14 and a tooth drum 14 ′ that are attached to the outer periphery of the drums 12 a and 12 b and hold a plurality of teeth 13 for excavation, and a sludge pump 16 having a suction port 15 above the middle portion of the pair of cutter drums 12. , A support frame 17 that integrally supports these, and this support frame 17
The pad 20 provided as an expandable and contractible pressing means that protrudes outward and presses the hole wall in order to control the excavation direction at four locations separated from each other on the outer peripheral surface of the support frame 17 and the support frame 17 in the ground. It is composed of a base machine 18 for hanging and hoisting, and a power unit for supplying high-pressure hydraulic pressure to a hydraulic motor or the like.

【００１１】支持枠１７は、図７（ａ）及び（ｂ）に示
すように、掘削用ティース１３による切削幅と略等しい
長辺と切削厚さと略等しい短辺とからなる矩形の水平断
面を有する枠体で、掘削面における単位面積当りの荷重
を増すために鋼製部材１９を立設して可及的高く組立て
られている。As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the support frame 17 has a rectangular horizontal cross section having a long side substantially equal to the cutting width by the excavating teeth 13 and a short side substantially equal to the cutting thickness. The frame body has a steel member 19 which is erected in order to increase the load per unit area on the excavation surface and is assembled as high as possible.

【００１２】パッド２０は、かような支持枠１７の上部
及び下部のそれぞれ離隔した位置に支持枠１７の外周面
から伸縮突出可能に配置する。すなわち、図８に示すよ
うに、支持枠１７の長辺部においては左右の鋼製部材１
９に長辺パッド２０ｂを、また、短辺部においては鋼製
部材１９の中央部に短辺パッド２０ａを、それぞれ計６
個、上下２段で合計１２個のパッドを取付ける。The pads 20 are arranged at the upper and lower positions of the support frame 17 so as to be able to extend and contract from the outer peripheral surface of the support frame 17. That is, as shown in FIG. 8, the left and right steel members 1 are provided on the long side of the support frame 17.
9 has a long side pad 20b, and a short side has a short side pad 20a at the center of the steel member 19 for a total of 6 pieces.
Install a total of 12 pads, one on top and one on the bottom.

【００１３】短辺パッド２０ａ及び長辺パッド２０ｂ
は、鋼製プレートと、カム機構と、油圧シリンダーとに
よって構成し、油圧シリンダーを伸張することにより、
カム機構を介して鋼製プレートを外方に押し出す。Short side pad 20a and long side pad 20b
Consists of a steel plate, a cam mechanism, and a hydraulic cylinder, and by extending the hydraulic cylinder,
Push the steel plate outward through the cam mechanism.

【００１４】以上の構成の地中壁掘削装置１０に適用す
る本発明のカッター姿勢自動制御システムは、図１に示
すように、地中壁掘削装置１０に設けられた偏位データ
検出手段としての傾斜センサ２１と、この傾斜センサ２
１に接続された制御装置２７とを主要部として備える。
そして、この主要部に加えて、制御装置２７に接続され
た手動操作装置２９と、制御装置２７に接続されたスイ
ッチボックス２８と、制御装置２７に接続された表示手
段としてのＸ方向傾斜計２４、Ｙ方向傾斜計２５および
モニター２６と、地中壁掘削装置１０に設けられその他
のセンサとを備えている。The cutter attitude automatic control system of the present invention applied to the underground wall excavating device 10 having the above-mentioned configuration, as shown in FIG. 1, serves as a deviation data detecting means provided in the underground wall excavating device 10. Inclination sensor 21 and this inclination sensor 2
The control device 27 connected to 1 is provided as a main part.
In addition to this main part, a manual operation device 29 connected to the control device 27, a switch box 28 connected to the control device 27, and an X-direction inclinometer 24 as display means connected to the control device 27. , Y-direction inclinometer 25 and monitor 26, and other sensors provided in the underground wall excavation device 10.

【００１５】ここで、傾斜センサ２１は、図１及び図４
に示すような支持枠１７の軸Ｑの垂直軸Ｐに対する傾斜
角度を検出し、この傾斜角度に基づき後述する制御ルー
チンにおいて、Ｘ，Ｙ方向（図９参照）それぞれへの傾
斜角度と、Ｘ，Ｙ方向それぞれへの偏位（偏向距離）を
算出する。Here, the tilt sensor 21 is used in FIGS.
The tilt angle of the axis Q of the support frame 17 with respect to the vertical axis P as shown in FIG. 9 is detected, and the tilt angle in each of the X and Y directions (see FIG. 9) and the X, Y The deviation (deflection distance) in each of the Y directions is calculated.

【００１６】また、制御装置２７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ、および、これに接続されている前記各装置との
インターフェースを備えており、ＲＯＭには、後述する
カッタードラム１２の回転制御用の制御ルーチンのプロ
グラムや、長辺パッド２０ｂおよび短辺パッド２０ａの
パッド押圧パターンの制御ルーチンのプログラムが、予
め記憶されている。The control device 27 includes a CPU, a ROM,
The RAM is provided with an interface with each of the devices connected thereto, and the ROM has a program of a control routine for controlling rotation of the cutter drum 12, which will be described later, a long side pad 20b and a short side pad 20a. The program of the pad pressing pattern control routine is stored in advance.

【００１７】さらに、地中壁掘削装置１０に設けられ
た、その他のセンサとしては、図示はしないが、カッタ
ードラム１２ａ，１２ｂそれぞれの駆動油圧を検出する
カッター油圧センサと、各カッタードラムが一回転する
毎にそれぞれにパルス信号を送信するカッター回転セン
サと、パッド２０ａ，２０ｂの一箇所ずつそれぞれの駆
動油圧を検出するパッド油圧センサと、地中壁掘削装置
１０の掘削深度を検出する深度センサ（図示せず）とが
ある。Further, as other sensors provided in the underground wall excavating device 10, although not shown, a cutter oil pressure sensor for detecting the drive oil pressure of each of the cutter drums 12a and 12b and each cutter drum rotate once. A cutter rotation sensor that transmits a pulse signal each time, a pad oil pressure sensor that detects the driving oil pressure of each of the pads 20a and 20b, and a depth sensor that detects the excavation depth of the underground wall excavation device 10 ( (Not shown).

【００１８】更にまた、モニター２６は、カッタードラ
ム１２ａ，１２ｂの回転数や、パッド２０ａ，２０ｂの
押圧状態等を表示する。Furthermore, the monitor 26 displays the number of revolutions of the cutter drums 12a and 12b, the pressing state of the pads 20a and 20b, and the like.

【００１９】また、スイッチボックス２８は、カッター
ドラム１２ａ，１２ｂの回転制御や、パッド２０ａ，２
０ｂのパッド押圧パターン制御を、作業員が手動で操作
するための手動操作装置２９と、自動制御するための制
御装置２７との間で切り替える切替え装置である。手動
操作装置２９に切り替えた場合には、地中壁掘削装置１
０に設けられたセンサからの信号は、自動制御時と同様
に、制御装置２７に直接取り込まれるものの、その信号
は前記ＲＯＭの制御プログラムには送られず、カッター
ドラム１２、長辺パッド２０ｂおよび短辺パッド２０ａ
の制御は、手動操作装置２９で設定された操作パラメー
ターが、制御装置２７のＣＰＵに与えられることにより
行なわれる。The switch box 28 controls the rotation of the cutter drums 12a and 12b and the pads 20a and 2b.
It is a switching device for switching the pad pressing pattern control of 0b between a manual operation device 29 for an operator to manually operate and a control device 27 for automatic control. When switching to the manual operation device 29, the underground wall excavation device 1
Although the signal from the sensor provided in 0 is directly taken into the control device 27 as in the automatic control, the signal is not sent to the control program of the ROM, and the cutter drum 12, the long side pad 20b and Short side pad 20a
The control of is performed by the operation parameter set by the manual operation device 29 being given to the CPU of the control device 27.

【００２０】次に、カッタードラム１２ａ，１２ｂの回
転制御用の制御ルーチンや、長辺パッド２０ｂおよび短
辺パッド２０ａのパッド押圧パターンの制御ルーチンに
ついて説明する。スイッチボックス２８によって、手動
操作から、カッター姿勢自動制御システムによる自動制
御に切り替えられると、図２に示される制御ルーチンが
起動され、ステップ３０の自動モードにおいて、カッタ
ードラム１２ａ，１２ｂそれぞれの駆動油圧や、パッド
２０ａ，２０ｂのそれぞれの駆動油圧が、切り替え時の
手動操作の油圧を維持するように設定される。次のステ
ップ３２では、傾斜センサ２１により、支持枠１７の軸
Ｑの垂直軸Ｐに対する傾斜角度の検出と入力が行われ、
この傾斜角度からＹ方向偏位が求められる。そして、次
のステップ３４で、このＹ方向偏位が許容値を超えてい
るか否かの判断が行われる。このステップ３４におい
て、Ｙ方向偏位が許容値を超えていないと判断した場合
にはステップ４２に進み、一方、Ｙ方向偏位が許容値を
超えていると判断した場合には、ステップ３６に進む。
ステップ３６では、Ｙ方向偏位から、図４を参照して後
述するように、Ｙ方向偏位の増加を防止したり、あるい
はＹ方向偏位を修正するための長辺パッド２０ｂのパッ
ド押圧パターン、すなわち、どの長辺パッド２０ｂをど
の程度の駆動油圧で押圧し、どの程度の長さ突出するか
を演算して求め、さらに、ステップ３８では、このパッ
ド押圧パターンにしたがって、長辺パッド２０ｂのパッ
ド押圧パターンを変更する。この変更後、ステップ４０
に進み、地中壁掘削装置１０が所定深度、例えば１ｍ掘
進した時点で、上述したステップ３４と同様に補正効果
有無の確認を行い、効果有りと判断した場合には、次の
ステップ４２のＸ方向偏位データの検出と入力に進み、
一方、効果無しと判断した場合には、ステップ６６のオ
ペレータへの異常通知に進み、ステップ６８でオペレー
タがスイッチボックス２８によって手動操作装置２９へ
と地中壁掘削装置１０の制御をきり替える。Next, a control routine for controlling the rotation of the cutter drums 12a, 12b and a pad pressing pattern control routine for the long side pads 20b and the short side pads 20a will be described. When the manual operation is switched to the automatic control by the cutter attitude automatic control system by the switch box 28, the control routine shown in FIG. 2 is started, and in the automatic mode of step 30, the driving oil pressure of each of the cutter drums 12a and 12b and The respective drive hydraulic pressures of the pads 20a and 20b are set so as to maintain the hydraulic pressure of the manual operation at the time of switching. In the next step 32, the inclination sensor 21 detects and inputs the inclination angle of the axis Q of the support frame 17 with respect to the vertical axis P.
The deviation in the Y direction is obtained from this tilt angle. Then, in the next step 34, it is judged whether or not this Y-direction deviation exceeds an allowable value. In this step 34, if it is determined that the Y-direction displacement does not exceed the allowable value, the process proceeds to step 42, while if it is determined that the Y-direction displacement exceeds the allowable value, the process proceeds to step 36. move on.
In step 36, the pad pressing pattern of the long side pad 20b for preventing an increase in the Y-direction displacement or correcting the Y-direction displacement from the Y-direction displacement as described later with reference to FIG. That is, what length of the long side pad 20b is pressed by what degree of driving hydraulic pressure and how much the length thereof is projected is calculated, and further, in step 38, the long side pad 20b is pressed according to this pad pressing pattern. Change the pad pressing pattern. After this change, step 40
When the underground wall excavating device 10 advances to a predetermined depth, for example, 1 m, the presence / absence of the correction effect is confirmed in the same manner as in step 34 described above. Proceed to detection and input of direction deviation data,
On the other hand, if it is determined that there is no effect, the process proceeds to step 66 to notify the operator of the abnormality, and in step 68, the operator switches the control of the underground wall excavation device 10 to the manual operation device 29 by the switch box 28.

【００２１】次に、ステップ４２からの一連のＸ方向偏
位の補正フローについて説明する。ステップ４２では、
傾斜センサ２１により、支持枠１７の軸Ｑの垂直軸Ｐに
対する傾斜角度の検出と入力が行われ、この傾斜角度か
らＸ方向偏位が求められてステップ４４へ進む。ステッ
プ４４において、Ｘ方向偏位が許容値を超えていると判
断した場合には、ステップ４６に進み、図４を参照して
後述するように、Ｘ方向偏位の増加を防止したり、ある
いはＸ方向偏位を修正するために、カッタードラム１２
ａ，１２ｂそれぞれの最適な回転数を演算し、そして、
この最適回転数に基づいてステップ４８では、それぞれ
のカッタードラム１２ａ，１２ｂがこの最適回転数にな
るように駆動モータの油圧を制御する。Next, a series of X-direction deviation correction flow from step 42 will be described. In step 42,
The tilt sensor 21 detects and inputs the tilt angle of the axis Q of the support frame 17 with respect to the vertical axis P, the X-direction displacement is obtained from this tilt angle, and the routine proceeds to step 44. If it is determined in step 44 that the X-direction deviation exceeds the allowable value, the process proceeds to step 46 to prevent an increase in the X-direction deviation as described later with reference to FIG. 4, or In order to correct the X-direction deviation, the cutter drum 12
Calculate the optimum rotation speed for each of a and 12b, and
Based on this optimum rotation speed, in step 48, the hydraulic pressure of the drive motor is controlled so that each cutter drum 12a, 12b has this optimum rotation speed.

【００２２】かようなステップ４６，４８では、最適な
回転数や駆動モータ油圧を決定するために、図３に示し
たようなルーチンプログラムが実行され、前述のＸ方向
偏位に加えて、各種センサからの信号を各ルーチンプロ
グラムに取り込んで演算する。すなわち、ステップ４４
でＸ方向偏位許容値を超えている場合には、制御テーブ
ルルーチン１０９がサンプリングタイマールーチン１０
８に信号を送り、これによって、このサンプリングタイ
マールーチン１０８は、各ルーチンプログラムが各種セ
ンサのデータを同時に読み込むように、各ルーチンプロ
グラム１００〜１０６に指示を送る。そして、各ルーチ
ンプログラム１００〜１０６、例えば、Ｘ方向偏位サン
プリングルーチン１００が、サンプリングタイマールー
チン１０８から信号を受けると、傾斜センサ２１からの
信号を読み込んでＸ方向偏位を計算する。また、以下同
様に、サンプリングタイマールーチン１０８からの信号
を受けると、カッター油圧サンプリングルーチン１０２
はカッター油圧センサからの信号を読み込み、掘削速度
計算ルーチン１０４は深度センサからの信号を読み込ん
で掘削速度を計算し、さらに、カッター回転数サンプリ
ングルーチン１０６はカッター回転センサーからの信号
を読み込んでカッター回転数を計算する。かようにして
得られたＸ方向偏位、カッター油圧、掘削速度およびカ
ッター回転数に基づき、カッター回転制御ルーチン１１
０において、カッタードラム１２ａ，１２ｂそれぞれの
最適回転数や、その最適回転数にするためのカッタード
ラム１２ａ，１２ｂの駆動油圧が演算される。そして、
この駆動油圧によって、モーター制御ルーチン１１１に
おいてカッタードラム１２ａ，１２ｂが駆動される。In steps 46 and 48, a routine program as shown in FIG. 3 is executed in order to determine the optimum rotation speed and drive motor oil pressure, and in addition to the above-mentioned X-direction displacement, various types of programs are executed. The signal from the sensor is fetched into each routine program for calculation. That is, step 44
If it exceeds the X-direction deviation allowable value at, the control table routine 109 determines that the sampling timer routine 10
8, which causes the sampling timer routine 108 to instruct each of the routine programs 100-106 to simultaneously read the data for the various sensors. When each of the routine programs 100 to 106, for example, the X-direction deviation sampling routine 100 receives a signal from the sampling timer routine 108, the signal from the tilt sensor 21 is read to calculate the X-direction deviation. Similarly, when a signal from the sampling timer routine 108 is received, the cutter oil pressure sampling routine 102
Reads the signal from the cutter oil pressure sensor, the digging speed calculation routine 104 reads the signal from the depth sensor to calculate the digging speed, and the cutter rotation speed sampling routine 106 reads the signal from the cutter rotation sensor to read the cutter rotation. Calculate the number. Based on the X-direction displacement, cutter hydraulic pressure, excavation speed, and cutter rotation speed thus obtained, the cutter rotation control routine 11
At 0, the optimum rotation speeds of the cutter drums 12a and 12b and the drive oil pressures of the cutter drums 12a and 12b for achieving the optimum rotation speeds are calculated. And
The drive hydraulic pressure drives the cutter drums 12a and 12b in the motor control routine 111.

【００２３】以上のようにして、ステップ４６，４８で
カッタードラム１２ａ，１２ｂの駆動油圧を変更し、地
中壁掘削装置１０が所定深度、例えば１ｍ掘進した時点
で、ステップ５０の補正効果有無の確認を行う。すなわ
ち、ステップ５０では、傾斜センサ２１からの信号によ
ってＸ方向偏位を求め、このＸ方向偏位が、前回のＸ方
向偏位よりも小さい場合、あるいは、Ｘ方向偏位の増加
量が減少した場合に効果ありと判断する。ここで、Ｘ方
向偏位の増加量が減少するとは、例えば、前々回のＸ方
向偏位が-6.2mm、前回が-7.0mm、今回が-7,4mmである場
合、前々回から前回への増加量は0.8mmであり、前回か
ら今回への増加量は0.4mmである。したがって、このよ
うな場合に、Ｘ方向偏位の増加量は0.8mmから0.4mmに減
少したので効果有りと判断する。かように、補正効果有
りと判断した場合には、再び、ステップ３２のＹ方向偏
位データの検出と入力まで戻る。As described above, at steps 46 and 48, the driving oil pressure of the cutter drums 12a and 12b is changed, and when the underground wall excavating device 10 has advanced to a predetermined depth, for example, 1 m, the correction effect of step 50 is determined. Confirm. That is, in step 50, the X-direction deviation is obtained by the signal from the tilt sensor 21, and when the X-direction deviation is smaller than the previous X-direction deviation, or the increase amount of the X-direction deviation is decreased. In that case, it is judged to be effective. Here, when the amount of increase in the X-direction deviation decreases, for example, when the X-direction deviation of the previous time is -6.2 mm, the previous time is -7.0 mm, and the current time is -7,4 mm, the increase from the previous time to the previous time is increased. The amount is 0.8 mm, and the increase from the previous time to this time is 0.4 mm. Therefore, in such a case, the increase amount of the X-direction deviation is reduced from 0.8 mm to 0.4 mm, and it is judged that there is an effect. In this way, when it is determined that there is a correction effect, the process returns to the detection and input of Y-direction displacement data in step 32.

【００２４】逆に、ステップ５０で補正効果無しと判断
された場合、ステップ５２に進む。ここでは、カッター
ドラム１２ａ，１２ｂの回転数が、それぞれに許容値を
超えているか否かの判断を行い、超えていない場合には
ステップ５４に進み、超えている場合にはステップ６０
に進む。On the contrary, if it is determined in step 50 that there is no correction effect, the process proceeds to step 52. Here, it is determined whether or not the rotation speeds of the cutter drums 12a and 12b exceed the permissible values, respectively. If they do not exceed, the process proceeds to step 54, and if they exceed, the step 60 is performed.
Proceed to.

【００２５】すなわち、カッター回転センサからの信号
を読み込んで、カッタードラム１２ａ，１２ｂそれぞれ
の回転数を演算して求め、この演算値と許容カッター回
転数とをそれぞれに比較して、演算値のほうが小さい場
合には、ステップ５４に進む。そして、このステップ５
４では、前述の図３に示したルーチンプログラム（制御
テーブルルーチン１０９からモーター制御ルーチン１１
１まで）を実行し、カッタードラム１２ａ，１２ｂの最
適回転数や、その最適回転数にするためのカッタードラ
ム１２ａ，１２ｂの駆動油圧を演算して求め、この駆動
油圧でカッタードラム１２ａ，１２ｂを駆動し、再度、
ステップ５０に戻ってＸ方向の補正効果有無を確認す
る。That is, the signal from the cutter rotation sensor is read, the rotation speeds of the cutter drums 12a and 12b are calculated, and the calculated values are compared with the allowable cutter rotation speeds. If smaller, go to step 54. And this step 5
4, the routine program (control table routine 109 to motor control routine 11 shown in FIG.
1) is performed to calculate the optimum rotation speeds of the cutter drums 12a and 12b and the drive oil pressures of the cutter drums 12a and 12b for achieving the optimum rotation speeds, and the cutter oil drums 12a and 12b are operated with this drive oil pressure. Drive it again
Returning to step 50, it is confirmed whether or not there is a correction effect in the X direction.

【００２６】また、カッタードラム１２ａ，１２ｂそれ
ぞれの演算値と許容カッター回転数とを比較して、演算
値のほうが大きい場合には、ステップ６０に進む。ステ
ップ６０では、傾斜センサ２１からの信号によってＸ方
向偏位を求め、このＸ方向偏位から、図４を参照して後
述するように、Ｘ方向偏位の増加を防止したり、あるい
はＸ方向偏位を修正するための短辺パッド２０ａのパッ
ド押圧パターン、すなわち、どのパッドをどの程度の駆
動油圧で押圧し、どの程度の長さで突出するかを演算し
て求め、さらに、ステップ６２では、このパッド押圧パ
ターンにしたがって、短辺パッド２０ａのパッド押圧パ
ターンを変更する。Further, the calculated values of the cutter drums 12a and 12b are compared with the allowable cutter rotation speed, and if the calculated value is larger, the routine proceeds to step 60. In step 60, the X-direction deviation is obtained from the signal from the inclination sensor 21, and from this X-direction deviation, an increase in the X-direction deviation is prevented or the X-direction deviation is prevented, as described later with reference to FIG. The pad pressing pattern of the short side pad 20a for correcting the deviation, that is, which pad is pressed by what driving hydraulic pressure and how long it is projected is calculated, and in step 62. The pad pressing pattern of the short side pad 20a is changed according to this pad pressing pattern.

【００２７】この変更後、地中壁掘削装置１０が所定深
度、例えば１ｍ掘進した時点で、上述したステップ５０
と同様に補正効果有無の確認を行い、効果有りと判断し
た場合には、再び、ステップ３２のＹ方向偏位データの
検出と入力まで戻り、一方、効果無しと判断した場合に
は、ステップ６６に進み、モニター２６によってオペレ
ータへ異常を通知し、次いで、ステップ６８でオペレー
タがスイッチボックス２８によって手動操作装置２９へ
と地中壁掘削装置１０の制御をきり替える。After this change, when the underground wall excavating device 10 has advanced a predetermined depth, for example, 1 m, the above-mentioned step 50 is performed.
Similarly, the presence or absence of the correction effect is confirmed, and if it is determined that the effect is present, the process returns to the detection and input of the Y-direction displacement data in step 32, while if it is determined that there is no effect, the step 66 is performed. Then, the operator is notified of the abnormality by the monitor 26, and then in step 68, the operator switches the control of the underground wall excavation device 10 to the manually operated device 29 by the switch box 28.

【００２８】以下に、支持枠１７の軸Ｑの垂直軸Ｐに対
する傾斜と、パッド押圧パターンの変更およびカッター
ドラムの回転数変更との関係について説明する。上記ス
テップ４４においてＸ方向偏位が有ると判断された場
合、一対の水平軸の各々の軸を中心としたカッタードラ
ム１２ａ，１２ｂの回転を各別に制御し、左右のカッタ
ードラム１２ａ，１２ｂの回転数を異なるものにするこ
とによって、水平軸と直行する面における掘進方向の偏
位を補正することができる。すなわち、図４（ａ）のよ
うに掘進方向が左にずれた場合、左側のカッタードラム
１２ａの回転数を増加すれば、左側の地山の切削が増え
て支持枠１７が矢印Ｒ１の方向に移動し、その偏位が補
正される。そして、この後、ステップ５０で補正効果無
しと判断され、また、カッタードラム１２ａ，１２ｂの
何れか一方が回転数の許容値を超えている場合には、さ
らに、パッド押圧パターンも変更する。すなわち、下段
左側の短辺パッド２０ａを矢印ａ１の方向に、所定圧力
および所定長さで伸張突出して壁面に押し付け、さらに
上段右側の短辺パッド２０ａを矢印ａ２の方向に、所定
圧力および所定長さで伸張突出して孔壁に押し付けるこ
とによって支持枠１７を矢印Ｒ１の方向に移動し、その
偏位を修正する。The relationship between the inclination of the axis Q of the support frame 17 with respect to the vertical axis P and the change in the pad pressing pattern and the change in the rotational speed of the cutter drum will be described below. When it is determined in the step 44 that there is a displacement in the X direction, the rotations of the cutter drums 12a and 12b about the respective axes of the pair of horizontal axes are separately controlled to rotate the left and right cutter drums 12a and 12b. By making the numbers different, it is possible to correct the excursion in the excavation direction in the plane orthogonal to the horizontal axis. That is, when the excavation direction is shifted to the left as shown in FIG. 4A, if the rotation speed of the left cutter drum 12a is increased, the cutting of the left ground is increased and the support frame 17 moves in the direction of arrow R1. It moves and its deviation is corrected. After that, if it is determined in step 50 that there is no correction effect, and if either one of the cutter drums 12a and 12b exceeds the allowable value of the rotation speed, the pad pressing pattern is further changed. That is, the short side pad 20a on the lower left side is extended and protruded in the direction of arrow a1 at a predetermined pressure and a predetermined length and pressed against the wall surface, and the short side pad 20a on the upper right side is further moved in the direction of arrow a2 by a predetermined pressure and a predetermined length. Then, the support frame 17 is moved in the direction of the arrow R1 by extending and projecting by pressing it against the hole wall, and the deviation thereof is corrected.

【００２９】また、図４（ｂ）に示すように掘進方向が
右にずれた場合、図４（ａ）の場合とは逆に、右側のカ
ッタードラム１２ｂの回転数を増加して、その偏位を補
正する。そして、この後、ステップ５０で補正効果無し
と判断され、かつ、カッタードラム１２ａ，１２ｂの何
れか一方が回転数の許容値を超えている場合には、さら
に、上段左側の短辺パッド２０ａを矢印ｂ１の方向に、
また、下段右側の短辺パッド２０ａを矢印ｂ２の方向
に、それぞれ、所定圧力および所定長さで伸張突出して
壁面に押し付けることによって支持枠１７を矢印Ｌ１の
方向に移動しその偏位を修正する。When the excavation direction is shifted to the right as shown in FIG. 4 (b), contrary to the case of FIG. 4 (a), the rotational speed of the cutter blade 12b on the right side is increased to increase the deviation. Correct the position. Then, after that, if it is determined in step 50 that there is no correction effect, and if either one of the cutter drums 12a and 12b exceeds the allowable value of the rotational speed, the short side pad 20a on the upper left side is further set. In the direction of arrow b1,
In addition, the short side pad 20a on the lower right side is extended and projected at a predetermined pressure and a predetermined length in the direction of arrow b2 and pressed against the wall surface to move the support frame 17 in the direction of arrow L1 and correct the deviation thereof. .

【００３０】上記ステップ３４においてＹ方向偏位が有
ると判断された場合には、パッド押圧パターンを変更す
る。すなわち、図４（ｃ）に示すように掘進方向が左に
ずれた場合、下段左側の長辺パッド２０ｂを、所定圧力
および所定長さで伸張突出して壁面に押し付け、さらに
上段右側の長辺パッド２０ｂも、所定圧力および所定長
さで伸張突出して孔壁に押し付けることにより支持枠１
７をＲ２の方向に移動しその偏位を補正することができ
る。また、図４（ｃ）とは逆に、図４（ｄ）に示すよう
に掘進方向が右にずれた場合、上段左側の長辺パッド２
０ｂを伸張突出して孔壁に押し付け、さらに下段右側の
長辺パッド２０ｂを伸張突出して壁面に押し付けること
によって支持枠１７をＬ２の方向に移動し、その偏位を
補正することができる。If it is determined in step 34 that there is a Y-direction displacement, the pad pressing pattern is changed. That is, when the excavation direction is shifted to the left as shown in FIG. 4C, the long pad 20b on the lower left side is extended and projected at a predetermined pressure and a predetermined length and pressed against the wall surface. 20b also extends and projects at a predetermined pressure and a predetermined length and is pressed against the hole wall to support frame 1
7 can be moved in the direction of R2 to correct the deviation. Contrary to FIG. 4C, when the excavation direction is shifted to the right as shown in FIG. 4D, the upper long pad 2 on the left side of the upper stage.
It is possible to move the support frame 17 in the direction of L2 and correct its deviation by extending and projecting 0b and pressing it against the wall of the hole, and further extending and projecting the long side pad 20b on the lower right side and pressing it against the wall surface.

【００３１】[0031]

【発明の効果】本発明のカッター姿勢自動制御システム
は、偏位データ検出手段によってカッター本体の偏位を
検出し、第一の判断手段で、この偏位から、どのように
カッター本体の偏位を補正するか決定し、この決定に基
づいて制御手段でカッター本体の偏位を補正するように
制御し、この制御の効果の有無を第二の判断手段によっ
て判断し、さらに、フィードバック制御によって、かよ
うな一連の処理を繰り返して、カッター本体の掘進方向
を常に垂直に維持するようにした。したがって、本発明
のカッター姿勢自動制御システムでは、熟練工の作業員
に依存しなくても、以上の処理を繰り返す、フィードバ
ック制御によって、地中壁掘削装置の鉛直方向への掘進
の精度を高めることができる。According to the cutter attitude automatic control system of the present invention, the deviation of the cutter body is detected by the deviation data detecting means, and the deviation of the cutter body is detected from the deviation by the first judging means. To determine whether to correct the deviation of the cutter body by the control means based on this determination, the presence or absence of the effect of this control is determined by the second determination means, further by feedback control, By repeating such a series of processes, the excavation direction of the cutter body is always kept vertical. Therefore, in the cutter attitude automatic control system of the present invention, the accuracy of the vertical excavation of the underground wall excavating device can be improved by the feedback control that repeats the above processing without depending on the skilled worker. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明のカッター姿勢自動制御システムの装置
構成を説明する概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a device configuration of a cutter attitude automatic control system of the present invention.

【図２】本発明のカッター姿勢自動制御システムにおけ
るカッタードラムの回転制御用の制御ルーチン、および
押圧手段の押圧パターンの制御ルーチンのフローチャー
トである。FIG. 2 is a flowchart of a control routine for controlling the rotation of a cutter drum and a control routine for a pressing pattern of a pressing unit in the automatic cutter attitude control system of the present invention.

【図３】本発明のカッター姿勢自動制御システムにおけ
るカッタードラムの回転制御用の制御ルーチンである。FIG. 3 is a control routine for controlling the rotation of a cutter drum in the automatic cutter attitude control system of the present invention.

【図４】本発明のカッター姿勢自動制御システムにおけ
る、カッター本体の傾きと、カッタードラム回転制御お
よび押圧パターンとの関係を示す簡略説明図である。FIG. 4 is a simplified explanatory diagram showing the relationship between the inclination of the cutter body, the cutter drum rotation control, and the pressing pattern in the cutter attitude automatic control system of the present invention.

【図５】本発明のカッター姿勢自動制御システムを適用
する地中壁掘削装置の掘削状況を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an excavation state of an underground wall excavation device to which the automatic cutter attitude control system of the present invention is applied.

【図６】図５の地中壁掘削装置の支持枠下端部の構造を
示す正面図である。6 is a front view showing a structure of a lower end portion of a support frame of the underground wall excavating device of FIG.

【図７】（ａ）は図５の地中壁掘削装置の支持枠を示す
正面図、（ｂ）は支持枠を上方から見た概略平面図であ
る。7 (a) is a front view showing a support frame of the underground wall excavating device of FIG. 5, and FIG. 7 (b) is a schematic plan view of the support frame seen from above.

【図８】図５の地中壁掘削装置の押圧手段の配置を示す
説明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing the arrangement of pressing means of the underground wall excavating device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 立坑掘削装置 １１ 駆動モーター １２ａ，１２ｂ カッタードラム（土砂切削ドラム） ２０ａ 短辺パッド（押圧手段） ２０ｂ 長辺パッド（押圧手段） ２１ 傾斜センサ（偏位データ検出手段） 10 Shaft excavator 11 Drive motors 12a, 12b Cutter drum (sediment cutting drum) 20a Short side pad (pressing means) 20b Long side pad (pressing means) 21 Inclination sensor (deviation data detecting means)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 地中壁構築のための立坑掘削装置におい
て、 駆動モーターによって少くとも一対の水平軸の周りを回
転する複数の土砂切削ドラムと、外方に突出して孔壁を
押圧する伸縮可能な複数の押圧手段とを備えるカッター
本体の掘進方向を制御するための自動制御システムであ
って、 前記カッター本体の偏位を検出して入力する偏位データ
検出手段と、 入力された偏位データに基づいて、前記カッター本体の
偏位を補正するように、前記複数の土砂切削ドラムの回
転数を各別に決定したり、及び／または、前記複数の押
圧手段のいずれを外方に突出し、どの程度の圧力および
どの程度の長さで孔壁を押圧するかの押圧手段補正値を
判断する第一の判断手段と、 この第一の判断手段によって得られた、土砂切削ドラム
の回転数、及び／または押圧手段補正値により、カッタ
ー本体の掘進方向を補正する制御手段と、 制御手段によって補正されたカッター本体の補正効果を
判断する第二の判断手段とを備えるカッター姿勢自動制
御システム。1. A shaft excavating device for constructing an underground wall, comprising a plurality of earth and sand cutting drums which rotate around at least a pair of horizontal axes by a drive motor, and an expandable and contractible member which projects outward to press a hole wall. An automatic control system for controlling the excavation direction of the cutter body including a plurality of pressing means, the deviation data detecting means for detecting and inputting the deviation of the cutter body, and the inputted deviation data. Based on the above, the number of rotations of the plurality of earth and sand cutting drums is determined separately so as to correct the deviation of the cutter body, and / or any one of the plurality of pressing means is projected to the outside. First judging means for judging a pressing means correction value of how much pressure and how long the hole wall is pressed, and the number of rotations of the earth and sand cutting drum obtained by the first judging means, and / Other by pressing means correction value, a cutter posture automatic control system comprising a control means for correcting the excavation direction of the cutter body and a second determining means for determining a correction effect of the cutter body that is corrected by the control means.