JPS6013195A - シ−ルド掘進機のカツタヘツド停止制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シールド掘進機のカッタヘッドの回転を停止
する場合、定められた位置に停止させるシールド掘進機
のカッタヘッド停止制御装置に関する。

シールド掘進機においては、その前方にチャンバーヲ設
ケ、このチャンバー内に取込んだ土砂の土庄又はこのチ
ャンバー内に送込んだ泥水の水圧によシ切羽の崩壊を防
止しつつ掘進作業を実施する。ところが、カッタヘッド
の回転を停め、掘進作業を中止すると、特に泥水の水圧
によ〕切羽を保持している場合には、カッタヘッドのカ
ッタスリットから他山が湧水と一緒にチャンバー内に流
れ込み、これを放置しておくと切羽の崩壊が生じる。即
ち、一般にこの程掘進作業は２４時間作作業多く、作業
員の交替時にはカッタヘッドを停止して危険を防止′１
−るのであるが、この交替期間中に切羽が崩壊してし寸
うおそれがある。このため、所定時間以上作業が停止さ
れる場合、カッタスリットヲ閉鎖する手段が採られる。

これを、第１゜２図により説明する。

第１図はシールド掘進機の概略構成の断面図、第２図は
第１図の線１１−１に沿う正面図である。

図で、ｌはシールド掘進機の外殻となるシールドハル、
２は掘進用のシールドジヤツキ、３はシールド掘進機の
前方に回転可能に備えられて地山を掘削するカッタヘッ
ドである。カッタヘッド３は第２図に示すようにカッタ
スポーク４、このカッタスポーク４に取付けられて土砂
を掘削するカッタビット５、カッタスポーク４の両側に
設けられて掘削された土砂を取込むカッタスリット６で
構成されている。７はシールドハルｌの前方に設けられ
大隔壁、８は隔壁７とカッタヘッド３とで形成されたチ
ャンバーである。カッタスリット６からは、掘削された
土砂が湧水とともにチャンバー８内に取入れられ、泥水
加圧式の場合は別に注入され穴泥水とともに後方に排出
される（排出手段は図示されていない。）。９はチャン
バー８を貫通してカッタヘッド３に取付けられてこれを
回転する回転軸、ＩＯは回転軸９のラジアル軸受、１１
は回転軸９の２ラスト軸受である。１２はカッタヘッド
３を回転させる駆動モータ、１３は駆動モータ１２のピ
ニオン、１４は回転軸９に固定され、ビニオン１３と噛
合する駆動ギヤ、１５はギヤケースである。１６は隔壁
７に支持されて前後方向（図で左右方向）へ移動可能で
あるカッタスリット６の閉鎖板、１７は閉鎖板１６の移
動を正確に行なわせるガイド棒、１８は閉鎖板１６を移
動させるジヤツキである。

前述のように、掘進作業を中止し、カッタヘッド３を停
めｆｃ場合、地山が湧水と一緒にカッタスリット６から
チャンバー８内に入り込み、切羽が崩壊するので、これ
を防止するため、ジヤツキ１８Ｋ　ｊ　Ｊ　閉１１’ｌ
板１６全ｊ’ｔｉＩ方へ移動してカッタスリット６ｆ：
閉鎖する手段が採られている。ところが、閉鎖板１６は
隔壁７０所定位置に備えられているので、閉鎖板１６で
確実にカッタスリット６を閉鎖するには、回転している
カッタヘッド３を、カツタスリツ？−６が丁度ＰＡ鎖板
１（３に対向する位置に到達し穴とさＶζ停止させる必
要がある。カッタヘッド３０回転の停止は駆動モータ１
２を停止させること（でより行なわれるが、これ全手動
で行なうと、カッタヘッド３の慣性、他山の抵抗等にょ
シ正確な停止位置に停止させるのは甚だ困難であシ、シ
ールド掘進機が大口径になる程、その困難も増大する。

このような欠点を解消するための従来の停止手段を図に
ょシ説明する〇 第３図は従来の停止制御装置に使用される位置検出器の
配置図、第４図は従来の停止制御装置のブロック図であ
る。第３図は第１図におけるギヤケース１５近辺の部分
を示し、第１図と同一部分には同一符号が付これている
。１９は駆動ギヤ１４の一部、例えばギヤ１４の補強部
月に数句けられ穴位置検出片であシ、駆動ギヤ１４、即
ちカッタヘッド３とともに回転でる。この位置検出片１
９は例えばカッタスリット６に相当する位桁ｔζ数句け
られている。２０はギヤケース１．５に取付けらオｔｐ
停止位置検出器であり、位置検出片１９と対向し六と＠
電気的出力を発生する。停止位置検出器２０は、例えば
閉鎖部材１６に相当する位置に取付けられている。をら
に、図示されていないが、ギヤケース１５上の停止位置
検出器２０と同一円周上において、停止位置検出器２０
の左右の適宜個所には、これと同一構造の左回転用減速
位置検出器および右回転用減速位置検出器が取付けられ
Ｃいる。各減速位置検出器は、位置検出片１９が対向し
たとき電気的出力全発生し、カツタヘッド３の減速を指
令して、カッタヘッド３が所定位置に容易に停止するよ
う（（する。

位置検出片１９、停止位置検出器２０、各減速位置検出
器を用いた停止制御装置が第４図に示されている。第４
［゛りで、２０は第３図に示す停止位置検出器、２１は
左回転用減速位置検出器、２２は右回転用減速位置検出
器である。２３はカッタヘッド３の左回転、右回転およ
び停止全指示″１−る運転指示器である。２４は停止位
置検出器、左右の減速位置検出器２１．２２および運転
指示器２３の出力’ＩＢ号を入力し、これら信号に応じ
て左回転指令信号Ａ１右回転指令信号Ｂ　、減速指令信
号Ｃおよび停止指令信号Ｄ　？ｉ＝出力する制御装置で
ある。

運転指示器２３＆こよりカッタヘッド３の右回転を指示
すると、制御装置２４は右回転指令信号Ｂを出力し、こ
の信号ＢＫよル切換手段（後述１−る）を作動して駆動
モータ１２ｆｆｉ駆動し、カッタヘッド３を右回転して
地山の掘削を行なう。カッタヘッド３０回転中、位置検
出片１９も回転し、停止位置検出器２０、左右の減速位
置検出器２１．２２からは位置検出片１９が対向する度
毎傾信号が出力されるが、制御装置２４はこれら信号に
応じた信号を出力することはない。掘進作業を中止する
右回転用減速位置検出器２２と対向して当該検出器２２
から出力が生じたとき、この出力を入力して減速指令信
号ＣＶ比出力る。この信号により減速手段（後述する）
が作動し、駆動モータ１２は減速され、カッタヘッド３
も減速する。カッタヘッド３が減速された速度でなおも
右回転を続け、位置検出片１９が停止位置検出器２０に
対向する位置に達すると、制御装置２４は当該検出器２
゜からの信号によシ停止指令信号り′ｆ：出力し、この
信号によシ前記切換手段が作動して駆動モータ１２を停
止せしめ、カッタヘッド３は停止する。カッタヘッド３
は既に減速されているので、その停止は容易である。次
に駆動モータ１２の駆動機構を図によシ説明する。

第５図は駆動モータとして油圧モータを使用した場合の
油圧回路図、第６図は駆動モータとして電気モータを使
用した場合の電気回路図である。

寸ず、駆動モータ１２が油圧モータである場合について
説明する。第５図で、１２Ｐは油圧モータである。２５
は電気モータ等の原動機、２６は駆動機２５により駆動
される油圧ポンプ、２７は油圧モータ１２Ｐと油圧ボン
′ブ２６との間に介在して油圧モータ１２Ｐの回＆？−
制御する方向切換弁、２８はタンクである。２９は油圧
ポンプ２６の最高圧−力を規定する圧力調整弁、３０は
減速用切換弁、３１１ｄ流量を調整することができる流
量調整弁である。

制御装置２４から右回転指令信号Ｂが出力されると、方
向切換弁２７がこの信号に応じて右側位置に切換えられ
る。油圧ポンプ２６の圧油は方向切換弁２７を介して油
圧モータ１２Ｐに供給され、油圧モータ１２Ｐ’（ｉｌ
’右回転させ六油は方向切換弁２７全通ってタンク２８
に排出される。なお、信号Ａが出力され穴場合は方向切
換弁２７は左位置に、切換えられ、油圧モータ１２Ｐ’
ｅ左回転させる。油圧モータ１２が右回転中、制御装置
、２４から減速指令信号Ｃが出力されると、減速用切換
弁３０が下側位置から上側位置に切換えられる。この切
換によシ油圧ポンプ２６からの圧油は一部が減速用切換
弁３０、流量調整弁３１を通ってタンク２８に流れるの
で、油圧モータ１２Ｐへの流量は減少して、油圧モータ
１２Ｐは減速される。この減速の程度は、流量調整弁３
１の可変絞シによる流量調整によシ任意に調整される。

油圧モータ１２Ｐが減速回転しているとき、制御装置２
４から停止信号りが出力されると、今まで右側位置に切
換えられてい穴方向切換弁２７は図の中立位置に戻シ、
圧油の供給が所々れるので、油圧モータ１２Ｐは急速に
停止する０ 次に、駆動モータ１２が電気モータである場合について
説明する。第５図で、１２Ｅは三相電源によル駆動され
る電気モータである。３２は左回転接触器、３３は右回
転接触器、３４は定回転用接触器、３５は減速用接触器
である。３６は三相電源の周波数を変える周波数変換器
である。

制御装置２４から右回転指令信号Ｂが出力されると、こ
の信号に応じて右回転接触器３３および回転する。なお
、信号Ａが出力された場合は左回転接触器３２と定回転
用接触器３４が投へされてモータ１２Ｅは左回転する。

モータ１２１々Ｘ右回転中、制御装ｆ（：２４から減速
信号Ｃが出方されると、それ寸で投入さ才１ていた定回
転用接触器３４は開放され、それまで開放されていた減
速用接触器３５が投入される。この六め、三相電源とモ
ータ１２Ｅとの間には周波数変換器３６が介在すること
になり、三相電源の周波数は逓減され、し穴がって、周
波数に比例するモータ１２Ｅの速度に減速せしめられる
。モータ１２Ｅが減速回転しているとき、制御装置２４
から停止指令信号りが出力されると、それまで投入され
ていた右回転接触器３３および減速用接触器３５が開放
され、モータ１２Ｅは電源から切り離されて急速に停止
する。

以上述べた停止制御装置および駆動モータ１２の駆動機
構において、カッタヘッド３の減速開始位置は、カッタ
ヘッド３の慣性、力ＩＬ山の抵抗管の変化によって変更
する必要が生じる。例えば、地山の抵抗が減少するとカ
ッタヘッド３の慣性が太きくな〕、停止位置での停止が
困難になるため、減速開始位置は現位置からさらに停止
位置に対して離れる位置に変更する必要がある。又、何
等かの事情によ）、停止位置を変更する必要も生じる。

しかし寿から、位置検出片１９、停止位置検出器２０お
よび左右の減速位置検出器２１，２２Ｕ、それぞれ各部
材に固定して取付けられる構造とかっているので、所望
の位置への変更は極めて困難であシ、かつ、複雑な位置
変更手段を必要とする。

さらに、減速位置は停止位＠にできるだけ近接して設定
することが望ましく、この大めには、前記停止位置、減
速位置の変更に伴なって両位置間の調整が必要であるが
、このような調整は位置の変更に比較してよ）一層困難
かつ煩雑である。ここで、減速位置を停止位置に近接し
て設定する必要性について述べる。一般に、カッタヘッ
ド３の回転速度は極めて遅く（大径のものだと０．５〜
ｌｒ’ｐ−ｍ）　、Ｌかも、この遅い速度をさらに減速
するのであるから、カッタヘッド３が減速位置から停止
位点まで回動するのに要する時間は相当長時間となる。

ところで、掘進作業の中止に伴う作業には、カッタヘッ
ド３の停止後に行々う作業もあ〕、カッタヘッド３を速
かに停止させなければ作業の効率が低下する。さらに、
カッタヘッド３が回動していると何等かの危険が発生す
るおそれがあシ、この意味からもカッタヘッド３の速か
な停止が必要である。ぜらに又、駆動モータとして電気
モータ’に使用−「る場合、長時間の減速運転は過電流
による電気モータの焼損事故を生じるおそれもあるので
ある。

このように、従来の装置においては、減速位置および停
止位置の変更、調整は極めて困難かつ煩雑であつｆｃ（
。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、七の目的は、停止位置および減速位置の変更、Ｆｉ１
１整を容易に行なうことができるシールド掘進機のカッ
タヘッド停止制御装置を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、カッタヘッドの回
転位置を検出し、一方、カッタヘッドの減速位置を設定
し、検出された回転位置と設定された減速位置とを常に
比較し、周位置が一致し六とき減速指令信号を出力する
ようにし、又、カッタヘッドがカッタスリットとその閉
鎖部材とが一致する停止位置に到達し六が否がを検出し
、停止位置に到達したとき停止指令信号を出力１−るよ
うにし六ことを特徴とする。

以下、本発明を第７図および第８図に示す実施例忙基づ
いて説明する。

第７図は本発明の実施例に係るカッタヘッド停止制御装
置に使用する回転位置検出器の配置図である。図は、第
１図におけるギヤケース１５近辺の部分を示し、第１図
に示す部分と同一部分には同一符号が付しである。３７
はカッタヘッド３０回転位置検出器であシ、連結部３７
ａにょクロ転軸９と連結されている。回転位置検出器３
７は、シンクロ発イδ器、アブソリュート形ロータリエ
ンコーダ等で４１ａ　Ｊｉ’ｊ、　ｉれ、カッタヘッド
３０１回転中における基阜位置からの絶対角度に応じ穴
値？出力する。

第８図は本発明の実施例に係るカッタヘッド停止制御装
置のブロック図である。図で、３７は第７図に示す回転
位置検出器であり、カッタヘッド３の絶対角度を、シン
クロ発信器、ロータリエンコーダ等使用されている検出
器にしたがった形の信号で出力する。３８は回転位置検
出器３７の信号を入力し、この信号を後述すると比較演
算器４０に′おけ・る比較処理に適し大信号に変換する
信号変換器である。信号変換器３８は、例えば入力され
六角度信号をその角度に比例しｆｃ電圧として出力する
。３９は左右の減速位置および停止位置を設定する位置
設定器であり、停止位置設定器３９Ｓ１左減速位誼設定
器３９Ｌ、右減速位置設定器３９Ｒで構成はれている。

各位置設定器３９Ｓ、３９Ｌ、３９Ｒは各位置の値（角
度）をダイヤル又はディジタルスイッチ等で設定できる
よう罠なっている。４０器３９から出力される信号とを
比較し、両信号が一致しｆｔとさ信号を出力する比較演
算器である。

比較演算器４０は停止位置信号を出力する停止位置比較
演算器４０Ｓ１左減速位置信号を出力する左減速位置比
較演算器４０Ｌおよび右減速位置比較演算器４０Ｒで構
成されている。４１は比較演算器４０の各演算器４０８
．４０Ｌ、４０Ｈの信号および運転指示器２３からの指
示信号に基づき左回転指令信号Ａ１右回転指令信号Ｂ１
減速指令信号Ｃ１停止指令信号Ｄ’を出力する制御装置
である。ここで運転指示器２３は第４図に示す運転指示
器２３と同じである。又、各信号Ａ−Ｄによシ作動する
駆動モータ１２の駆動機構は第５，６図に示すものと同
じである。

次に、本実施例の動作を説Ｆ！Ａ″″ｒる。カッタヘッ
ド３を右回転する場合、停止位置設定器３９Ｓにカッタ
ヘッド３の停止、位置を設定し、さらに１カツタヘツド
３の慣性、地山の抵抗等を考慮して右減速位置設定器３
９Ｈに減速能Ｒｅ設定する。次いで、運転指示器２３に
よ〕右回転を指示すると、制御装置４１は右回転指令信
号Ｉｎ出力し、カッタヘッド３は右回転して掘進作業が
開始される。このカッタヘッド３の右回転中、回転位置
検出器３７は絶えずカッタヘッド３の回転角度を検出し
、その信号は信号変換器３８に入力され、信号変換器３
８からは常時カッタヘッド３の回転角度に比例した信号
が出力される。したがって、停止位置比較演算器４０８
および右減速位置比較演算器４’＜１’Ｒからはカッタ
ヘッド３０１回転毎Ｋ１回、一致信号が出力されること
になる。しかし、運転指示器２３からカッタヘッド３の
運転停止の信号が出力きれていないので、制御装置４１
は前記一致信号の入力にも拘わらず、減速指令信号Ｃお
よび停止指令信号りは出力されず、カッタヘッド３は右
回転を継続する。

掘進作票全中止すべく、運転指示器２３によ〕カッタヘ
ッド３の停止を指示すると、制御装置４１はまず右減速
位置比較演算器４０Ｒの出力信号をみる。そして、カッ
タヘッド３が右回転しながら設定器３９Ｒに設足し穴位
置に達すると、右減速位置比較演算器４０Ｒからは一致
信号が出方されるので、制御装置４１は減速指令信号Ｃ
を出方する。このイｇ号により、減速用切換弁３ｏ、減
速用接触器３５等が切換えられ、カッター・ラド３の減
速が開始される。制御装置４１は次に停止位置比較演算
器４゜Ｓの出力信号をみて、カッタヘッド３が設定器３
９８に設定され六停止位置に達すると、七の一致信号に
基づいて停止指令信号Ｃを出方する。この信号ＣＫより
、方向切換弁２７の中立位置切換、右回転接触器３３の
開放位置切換等が行なわれ、丁でに減速回転していｆ（
カッタヘッド３は直ち番て所定の停止位置に停止し、カ
ッタスリット６を閉鎖板１６によシ、カッタヘッド３０
位１に全調整することなく閉＠することができる。なお
、カッタヘッド３を左回転する場合の動作も同じである
。

このように、本実施例では、減速位置、停止位置を位置
設定器に設定し、カッタヘッドの回転位置を検出する回
転位置検出器の検出信号に応じに値と前記の位置設定器
に設定さＲｆｃ値とが一致し六とき減速指令信号および
停止指令信号全出力す、るようにし六ので、単にダイヤ
ル又はデジタルスイッチを操作するだけで、停止位置お
よび減速位置の変更、調整を容易に行なうことができる
。

なお、上記実施例の説明では、アナログ回路を用い六例
について説明し六が、このようなアナログ回路は容易に
マイクロコンピュータに置換することができる。又、実
際には、停止位置の変更は１’Ｌとんど行なわハないこ
とから、停止位置設定器および停止位置比較演算器を省
略し、これを、カッタスリットの位置に相当した位置に
設けられてカッタヘッドと共に回転する検出片と、閉鎖
板の位置に相当した位置で、かつ、前記検出片と対向す
る位置に固定された停止位置検出器との一対よ構成る検
出要素で構成し、尚該停止位置検出器の信号を制御装置
に入力するようにするとともできる。さらに１位置設定
器における位置の設定は、掘進作業開始前に限ることは
なく、任意の時に行なうことができるのは当然である。

以上述べたように１本発明では、減速位置および停止位
置のうち少なくとも減速位置ヲ位ｆは設定器に設定し、
カッタヘッドの回転位置全検出する回転位置検出器の検
出信号に応じた値と前記の位置設定器に設定された値と
が一致し六とき、少なくとも減速指令信号を出力するよ
うにしたので、単に位置設定器へ所望の値を設定するだ
けで少なくとも減速位置の変更、調整を容易に行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシールド掘進機の概略；ｌ）Ｉ’Ｊ　＊　（ｉ
Ｊ￥Ｊｒ面図、第２図は第１図に示す線１−１の正面図
、編３図は従来の停止制御装置に使用される位置検出器
の配置図、第４図は従来の停止制御装置のブロック図、
輿５図および第６図はそれぞれカッタヘッド駆動モータ
の油圧回路図および電気回路図、ｇ’ｒ３７図は本発明
の実施例に係るカッタヘッド停止制御装置に使用する回
転位置検出器の配置図、紀８図は本発明の実施例に係る
カッタヘッド停止制御装置のブロック図である。 ３・・・・・・カッタヘッド、６・・・・・・カッタス
リット、１６・・・・・・閉鎖板、２３・・・・・・運
転指示器、３７・・・・・・回転位置検出器、３８・・
・・・・信号変換器、３９・・・・・・位置設定器、３
９Ｓ・・・・・・停止位置設定器、３９Ｌ・・・・・・
左減速位置設定器、３９Ｒ・・・・・・右減速位置設定
器、４０・・・・・・比較演算器、４０Ｓ・・・・・・
停止位置比較演算器、４０Ｌ・・・・・・左減速位置比
較演算＠Ｌ４０Ｒ・・・・・・右減速位置比較演算器、
４１・・・・・・制御装置。 ２８ 第７図 ３ ４ 第８図 １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　カッタスリットを有するカッタヘッドと、所定位
   置に設置されて前記カッタスリットを閉鎖する閉鎖部材
   とを備えたシールド掘進機において、前記カッタヘッド
   の回転位置を検出する回転位置検出装置と、前記カッタ
   ヘッドの減速位置を設定する減速位置設定手段と、前記
   回転位置検出装置の検出値と前記減速位置設定手段の設
   定値とを比較する比較手段と、この比較手段による比較
   が一致し大とき減速指令信号を出力するｇｌの出力手段
   と、前記カッタヘッドが前記カッタスリットと前記閉鎖
   部材が一致する停止位置に到達したことを検出てる停止
   位置検出手段と、この停止位置検出手段の検出に基づい
   て停止指令信号を出力する第２の出力手段とを設けたこ
   とを特徴とするシールド掘進機のカッタヘッド停止制御
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記停止位置検出
   手段は、前記カッタヘッドの前記停止位置を設定する停
   止位置設定手段と、この停止位置設定手段で設定された
   値と前記回転位置検出装置の検出値を比較する比較手段
   とで構成されていることを特徴とするシールド掘進機の
   カッタヘッド停止制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記停止位置検出
   手段は、前記カッタヘッドと一体回転し前記カッタスリ
   ットに相当する個所およびこの個所と対向する前記停止
   位置に相当する個所のそｉｔそれに設けられ六一対の検
   出要素で構成されていることを４？徴とするシールド掘
   進機のカッタヘッド停止制御装置。