KR20160038230A - Rotation cutting machine, system, method for evaluating driving performance of TBM and designing cutterhead of TBM - Google Patents

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KR20160038230A KR1020140130702A KR20140130702A KR20160038230A KR 20160038230 A KR20160038230 A KR 20160038230A KR 1020140130702 A KR1020140130702 A KR 1020140130702A KR 20140130702 A KR20140130702 A KR 20140130702A KR 20160038230 A KR20160038230 A KR 20160038230A
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Abstract

The present invention relates to a rotary rock cutting test apparatus, an analysis method, an analysis system, and a recording medium to design and research a tunnel boring machine (TBM). The rotary rock cutting test apparatus to design and research a surface plate of the TBM comprises: a base frame; a rock sample fixing rotary unit including a rotary table disposed on one side of an upper portion of the base frame to fixate a rock sample to make a planar direction of the rock sample perpendicular to a planar direction of the base frame, and a rotating means to rotate the rotary table about a center shaft of the rotary table; a main unit including a main frame disposed on an other side of an upper portion of the base frame, wherein a planar direction thereof is perpendicular to the planar direction of the base frame, an actuator to move a cutter bracket on which a TBM disk cutter to cut the rock sample is rotatably mounted on a first direction which is a front/rear direction, and a measurement apparatus to measure the three force components applied to the TBM disk cutter when the rock sample is cut by the TBM disk cutter; and a control unit to control a drive of the actuator and the rotating means.

Description

TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치, 분석방법, 분석시스템 및 그 기록매체{Rotation cutting machine, system, method for evaluating driving performance of TBM and designing cutterhead of TBM}{Rotation cutting machine, system, method for evaluating driving performance of TBM and designing cutterhead of TBM}

본 발명은 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치, 분석방법, 분석시스템 및 그 기록매체에 대한 것이다. The present invention relates to a rotary rock cutting test apparatus, an analysis method, an analysis system, and a recording medium therefor for TBM design and research.

최근 터널 및 지하공간의 굴착은 작업자의 안정성 증대, 소음 및 진동으로 인한 민원 감소, 공기 및 공비의 감소 등을 목적으로 기존의 발파공법을 대체하여 지하철, 전력구, 통신구 터널 등을 중심으로 TBM에 의한 기계화 시공이 크게 증가하고 있는 추세이다. 도 1은 TBM(tunnel boring machine)(1)을 이용한 터널 시공 개념도를 도시한 것이다. 또한, 도 2는 TBM 장비의 면판(2)을 나타낸 사시도를 도시한 것이다. Recently, excavation of tunnels and underground spaces have been carried out in order to increase the stability of workers, reduce civil complaints caused by noise and vibration, reduce air and air pollution, and replace TBM And the mechanization work by the engine is greatly increased. FIG. 1 is a conceptual view of tunnel construction using a TBM (tunnel boring machine) 1. FIG. 2 is a perspective view showing the face plate 2 of the TBM equipment.

그러나, 현재 국내의 경우 터널 기계화시공과 관련한 핵심 시험장비와 기술개발이 미흡하여 TBM의 설계 및 제작 또는 성능 평가를 외국기술에 의존하고 있는 실정이다. 이로 인해 국내의 지반조건에 적절히 대응하지 못하여 TBM 굴착시 빈번한 붕괴나 붕락사고 또는 예상하지 못한 시공 지체시간(downtime)이 발생하고 공기 및 공사비가 증가하여 TBM의 굴진 효율이 떨어지는 문제점들이 발생하고 있다.However, in Korea, the development of core test equipment and technology related to tunnel mechanization construction is insufficient, so that the design, manufacture or performance evaluation of TBM depends on foreign technology. As a result, TBM can not cope well with the local ground conditions, and frequent collapse, collapse or unexpected downtime occurs, and the air and construction cost increase, resulting in poor TBM efficiency.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 경제적이고 신속한 TBM 시공을 위해서 지반조건에 따른 최적 TBM 면판설계인자 도출과 신뢰적인 굴진성능 평가가 필수적임에도 불구하고, 종래의 TBM 면판설계인자 도출과 굴진성능 예측은 단순히 지반의 일축압축강도와 밀도 등 단순 실내시험 결과에 근거한 경험적인 과정으로 이루어지고 있을 뿐이다.In order to solve these problems, it is necessary to derive optimum TBM faceplate design factors and reliable performance evaluation according to the ground conditions for economical and rapid TBM construction. However, conventional TBM faceplate design factor derivation and prediction of pumping performance are simply It is only an empirical process based on simple indoor test results such as uniaxial compressive strength and density of the ground.

아울러 최근 들어 수많은 시공자료의 축적을 통해 노르웨이 등에서 TBM의 굴진성능을 예측하기 위한 모델들이 개발되었으나, 이 역시 경험적인 모델이며 노르웨이의 지반조건에 적합한 것으로서 다양하고 복잡한 지반조건에 그러한 경험적인모델을 적용하는데에는 한계가 있다. 또한 TBM의 굴진성능을 예측하기 위하여 적용되는 대상 암석의 합경도(totalhardness) 측정용 시료의 크기는 실제 현장조건을 대표하기에 매우 작아 상당한 크기효과(size effect)가 있는 것으로 판명되었다.Recently, a number of models have been developed for predicting the performance of TBM in Norway through the accumulation of construction data. However, this model is also an empirical model and it is suitable for the Norwegian ground conditions and applying such empirical model to various complex ground conditions There is a limit to In addition, the size of the sample for measuring the totalhardness of the target rocks applied to predict the TBM performance was very small to represent the actual site conditions, and it turned out to be a considerable size effect.

이와 같은 경험적인 방식의 TBM의 면판설계인자 도출 및 TBM의 굴진성능 평가 방법은 비교적 단순한 과정으로 TBM의 면판설계인자 도출 및 TBM의 굴진성능을 예측할 수 있으나 i)경험적인 방법 또는 경험적인 모델의 한계로 인해 정확한 TBM 면판설계인자 도출이 불가능하며, ii)다양한 지반조건에 따른 굴진성능 예측결과의 신뢰성이 떨어지며, iii)시험에 사용되는 시료가 소형으로서 실제 현장조건을 대표할 수 없으며, iv)TBM의 면판설계인자 도출과 굴진성능 예측을 위한 표준 실대형 시험장비가 제시되어 있지 않으며, v)커터에 의한 지반의 절삭 메커니즘이 전혀 고려되지 않았다는 단점이 있다.This empirical method of deriving the faceplate design factor of TBM and the method of evaluating the performance of the TBM is a relatively simple process that can predict the faceplate design factor of the TBM and predict the bending performance of the TBM, Iii) the sample used in the test is small and can not represent the actual field conditions, iv) the TBM is used as the benchmark, The standard machine room test equipment for the derivation of the faceplate design factor and the prediction performance of the excavation is not proposed, and v) the cutting mechanism of the ground by the cutter is not considered at all.

대한민국 등록 특허 제0701979호에서는 TBM면판설계 및 굴진성능 평가를 위한 선형절삭 시험장치에 대해 기재하고 있다. 그러나 이러한 등록 특허 제0701979호는 선형(직선)으로만 절삭시험이 가능하여 실제의 상황을 모사하지 못해 정확한 설계가 불가능한 문제점을 가지고 있다. Korean Patent No. 0701979 describes a TBM face plate design and a linear cutting test apparatus for evaluating the performance of the boring. However, this Patent No. 0701979 has a problem that cutting test can be performed only in a linear shape (straight line), so that the actual situation can not be simulated and it is impossible to accurately design.

즉, TBM의 굴착원리는 TBM장비의 면판에 장착된 디스크 커터(또는 커터 비트)가 면판의 회전에 따라 회전함으로써 암석이나 흙을 잘게 부수면서 전진함에 따라 굴착되게 된다. 따라서, 암석이나 흙의 특성, TBM의 동력(추진력, 회전력 등), TBM 면판에 설치된 디스크 커터의 크기, 배치, 간격 등에 따라 TBM의 굴착속도가 좌우되게 된다. That is, the principle of excavation of the TBM is that the disc cutter (or cutter bit) mounted on the face plate of the TBM equipment rotates in accordance with the rotation of the face plate, thereby breaking the rock or the soil finely and excavated as it advances. Therefore, the excavation speed of TBM depends on the characteristics of rock and soil, the power of TBM (propulsion, rotational power, etc.), the size, arrangement and spacing of disc cutter installed on TBM face plate.

도 3은 TBM 디스크 커터(3)의 실물 사진을 도시한 것이다. 그리고, 도 4는 TBM 굴착원리를 나타낸 개념도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, TBM의 굴착원리를 그대로 모사한 실험을 수행하기 위해서는 추진력뿐 아니라 회전력을 정확히 측정해야할 필요가 존재하나, 기존의 선형절삭시험장치는 선형(직선)으로만 절삭시험이 가능하여 실제의 상황을 반영한 설계가 불가능하다는 문제점이 존재한다. Fig. 3 shows an actual picture of the TBM disk cutter 3. Fig. 4 is a conceptual diagram showing the principle of TBM excavation. As shown in FIG. 4, there is a need to accurately measure the rotational force as well as the propulsive force in order to carry out the experiment simulating the excavation principle of the TBM. However, in the conventional linear cutting test apparatus, There is a problem in that it is impossible to design a product that reflects the actual situation.

대한민국 등록특허 제10-0701979호Korean Patent No. 10-0701979 대한민국 공개특허 제10-2009-0036503호Korean Patent Publication No. 10-2009-0036503

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 실제 TBM의 굴착원리인 회전절삭과정을 실제규모와 동일하게 모사하여 정확한 TBM면판설계, TBM 소요동력 설계, 디스크 커터의 수명 예측, 터널 굴착속도 분석이 가능한 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치, 분석방법, 분석시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems as described above. According to one embodiment of the present invention, an accurate TBM faceplate design, a TBM power requirement design The present invention provides a rotary rock cutting test apparatus, analysis method, and analysis system for TBM design and research capable of predicting the life of a disk cutter and tunnel excavation speed analysis.

본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다. Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 제1목적은, TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치에 있어서, 기초프레임; 상기 기초프레임의 상부 일측에 구비되어 암석시편의 평면방향이 상기 기초프레임의 평면방향과 수직이 되도록 상기 암석시편을 고정시키는 회전테이블과, 상기 회전테이블의 중심축을 기준으로 상기 회전테이블을 회전시키는 회전수단이 구비된 암석시편 고정 회전유닛; 상기 기초프레임의 상부 타측에 구비되며 평면방향이 상기 기초프레임의 평면방향과 수직이 되는 메인 프레임과, 상기 암석시편을 절삭하기 위한 TBM디스크 커터가 회전가능하게 장착되는 커터브라켓을 전후방향인 제1방향으로 이동시키기 위한 액추에이터와, 상기 디스크 커터가 장착되는 액추에이터를 회전시키는 액추에이터 회전유닛과, 상기 TBM디스크 커터에 의해 상기 암석시편이 회전절삭될 때 상기 TBM디스크 커터에 걸리는 3분력을 측정하는 측정장치가 구비된 메인유닛; 및 상기 액추에이터와 상기 회전수단의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is to provide a rotary rock cutting test apparatus for TBM face plate design and research, comprising: a base frame; A rotation table provided at an upper side of the base frame for fixing the rock specimen so that the plane direction of the rock specimen is perpendicular to the plane direction of the base frame; A rock specimen fixing and rotating unit provided with means; A main frame provided on the upper side of the base frame and having a plane direction perpendicular to a plane direction of the base frame and a cutter bracket rotatably mounted on the TBM disk cutter for cutting the rock specimen, An actuator rotating unit for rotating the actuator on which the disk cutter is mounted; and a measuring device for measuring a force applied to the TBM disk cutter when the rock sample is rotated by the TBM disk cutter A main unit; And a control unit for controlling the driving of the actuator and the rotating unit. The apparatus for testing a rotary rock cutter for designing and researching a TBM face plate can be achieved.

또한, 상기 측정장치는 로드셀 및 액추에이터의 변위를 측정하기 위한 LVDT로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the measuring apparatus may be constituted by an LVDT for measuring the displacement of the load cell and the actuator.

그리고, 상기 로드셀은 회전 절삭과정에서 TBM 디스크 커터에 걸리는 회전력, 추진력, 수평력 및 변위를 실시간으로 측정하여 측정값을 상기 제어부로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다. The load cell measures the rotational force, the thrust force, the horizontal force, and the displacement of the TBM disk cutter in real time during the rotary cutting process, and transmits the measurement value to the control unit.

또한, 상기 액추에이터에 유압을 공급하는 제1유압펌프모터와, 상기 회전수단에 유압을 공급하는 제2유압펌프모터를 구비한 유압유닛를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The apparatus may further include an oil pressure unit having a first hydraulic pump motor for supplying the hydraulic pressure to the actuator and a second hydraulic pump motor for supplying the hydraulic pressure to the rotating unit.

그리고, 상기 유압유닛은, 상기 제1유압펌프모터와 상기 제2유압펌프모터에 전원을 공급하는 전원부와, 상기 액추에이터에 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 제1압력계와, 상기 회전수단에 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 제2압력계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The hydraulic unit includes a power source for supplying power to the first hydraulic pump motor and the second hydraulic pump motor, a first pressure gauge for measuring in real time the hydraulic pressure supplied to the actuator, And a second pressure gauge for measuring the hydraulic pressure in real time.

또한, 상기 유압유닛은, 상기 액추에이터에 공급되는 유압 유량을 조절하는 제1제어밸브와, 상기 회전수단에 공급되는 유압 유량을 조절하는 제2제어밸브와, 유압온도를 측정하는 온도센서와, 유압을 냉각시키기 위한 냉각수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The oil pressure unit may further include a first control valve for controlling a hydraulic pressure supplied to the actuator, a second control valve for controlling a hydraulic pressure supplied to the rotating means, a temperature sensor for measuring a hydraulic pressure, And cooling means for cooling the cooling medium.

그리고, 상기 제어부는, 상기 로드셀에서 측정된 수평력, 추진력, 회전력과, 상기 제1압력계와 상기 제2압력계에서 측정된 압력값, 온도센서에서 측정된 온도값을 기반으로, 상기 액추에이터와 상기 회전수단과, 상기 제1제어밸브와 상기 제2제어밸브 및 냉각수단을 제어하고, 수평력, 추진력, 회전력, 변위값, 압력값, 온도값을 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The controller may control the actuator and the rotation unit based on the horizontal force, the thrust force, the rotational force measured by the load cell, the pressure value measured at the first pressure gauge and the second pressure gauge, And a display unit for controlling the first control valve, the second control valve, and the cooling unit and displaying the horizontal force, the thrust force, the rotational force, the displacement value, the pressure value, and the temperature value in real time.

또한, 상기 TBM디스크 커터가 회전가능하도록 장착된 커터 브라켓을 제1방향으로 이동시키는 액추에이터를, 상기 전후방향과 수직이며 상기 메인프레임의 평면방향과 평행하는 제2방향으로 이동시키고, 회전시키는 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The actuator for moving the cutter bracket mounted on the TBM disk cutter in a first direction is moved in a second direction perpendicular to the front and rear direction and parallel to the plane direction of the main frame, And further comprising:

그리고, 상기 디스크 커터의 제1방향으로의 변위값을 측정하는 제1변위계와 상기 액추에이터의 제2방향으로의 변위값을 측정하는 제2변위계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The apparatus may further include a first displacement meter for measuring a displacement value of the disk cutter in the first direction and a second displacement meter for measuring a displacement value of the actuator in the second direction.

본 발명의 제2목적은, TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 시스템에 있어서, 기초프레임; 상기 기초프레임의 상부 일측에 구비되어 암석시편의 평면방향이 상기 기초프레임의 평면방향과 수직이 되도록 상기 암석시편을 고정시키는 회전테이블과, 상기 회전테이블의 중심축을 기준으로 상기 회전테이블을 회전시키는 회전수단이 구비된 암석시편 고정 회전유닛; 상기 기초프레임의 상부 타측에 구비되며 평면방향이 상기 기초프레임의 평면방향과 수직이 되는 메인 프레임과, 상기 암석시편을 절삭하기 위한 TBM디스크 커터가 회전가능하게 장착되는 커터브라켓을 전후방향인 제1방향으로 이동시키기 위한 액추에이터와, 상기 디스크 커터가 장착되는 액추에이터를 회전시키는 액추에이터 회전유닛과, 액추에이터의 변위를 측정하기 위한 LVDT와, 상기 TBM디스크 커터에 의해 상기 암석시편이 회전절삭될 때 상기 TBM디스크 커터에 걸리는 3분력을 측정하는 측정장치가 구비된 메인유닛; 상기 액추에이터에 유압을 공급하는 제1유압펌프모터와, 상기 회전수단에 유압을 공급하는 제2유압펌프모터와, 상기 액추에이터에 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 제1압력계와, 상기 회전수단에 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 제2압력계가 구비된 유압유닛; 상기 액추에이터와 상기 회전수단과 상기 유압유닛의 구동을 제어하는 제어부; 및 상기 측정수단에서 측정된 측정값과, 상기 제1압력계와 상기 제2압력계에서 측정한 압력값을 기반으로 TBM 디스크 커터 수명, TBM의 소요동력, TBM디스크 커터의 수명, 굴착속도, TBM 면판 설계를 분석하는 분석 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 시스템으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is to provide a rotary rock cutting analysis system for TBM face plate design and research, comprising: a base frame; A rotation table provided at an upper side of the base frame for fixing the rock specimen so that the plane direction of the rock specimen is perpendicular to the plane direction of the base frame; A rock specimen fixing and rotating unit provided with means; A main frame provided on the upper side of the base frame and having a plane direction perpendicular to a plane direction of the base frame and a cutter bracket rotatably mounted on the TBM disk cutter for cutting the rock specimen, An actuator rotating unit for rotating the actuator on which the disk cutter is mounted; an LVDT for measuring a displacement of the actuator; and an actuator for rotating the TBM disk when the rock specimen is rotated by the TBM disk cutter, A main unit provided with a measuring device for measuring a three-part force applied to the cutter; A first hydraulic pressure pump motor for supplying hydraulic pressure to the actuator, a second hydraulic pump motor for supplying hydraulic pressure to the rotating means, a first pressure gauge for measuring in real time the hydraulic pressure supplied to the actuator, A hydraulic pressure unit provided with a second pressure gauge for measuring the supplied hydraulic pressure in real time; A control unit for controlling driving of the actuator, the rotating unit, and the hydraulic unit; And TBM disk cutter life, TBM power consumption, TBM disk cutter life, excavation speed, TBM face plate design based on measured values measured by the measuring means and pressure values measured by the first pressure gauge and the second pressure gauge And the analysis means for analyzing the TBM face plate, and the analysis means for analyzing the TBM face plate.

또한, 상기 TBM디스크 커터가 회전가능하도록 장착된 커터 브라켓을 제1방향으로 이동시키는 액추에이터를, 상기 전후방향과 수직이며 상기 메인프레임의 평면방향과 평행하는 제2방향으로 이동시키는 이동수단과, 상기 디스크 커터의 제1방향으로의 변위값을 측정하는 제1변위계와 상기 액추에이터의 제2방향으로의 변위값을 측정하는 제2변위계를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1압력계와 상기 제2압력계에서 측정된 압력값과, 상기 제1변위계에서 측정된 변위값과 상기 제2변위계에서 측정된 변위값을 기반으로 상기 액추에이터와 상기 회전수단의 구동을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. Moving means for moving the actuator for moving the cutter bracket mounted to rotate the TBM disk cutter in the first direction in a second direction perpendicular to the front and rear direction and parallel to the plane direction of the main frame; Further comprising a first displacement meter for measuring a displacement value of the disk cutter in a first direction and a second displacement meter for measuring a displacement value of the actuator in a second direction, And controlling the driving of the actuator and the rotation unit based on the pressure value measured by the first displacement meter, the displacement value measured by the first displacement meter, and the displacement value measured by the second displacement meter.

본 발명의 제3목적은, TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 시스템을 이용한 분석방법에 있어서, 암석시편을 회전테이블에 고정시키는 단계; TBM디스크 커터의 위치를 설정하고, 제어부가 이동수단을 구동시켜 상기 TBM디스크 커터가 회전가능하도록 구비된 커터 브라켓과 액추에이터를 제2방향으로 이동시켜 설정된 위치로 이동시키는 단계; 제어부가 회전수단을 구동시켜, 상기 회전테이블을 중심축 기준으로 회전시키는 단계; 제어부가 액추에이터를 구동시켜, 제1방향으로 상기 TBM디스크 커터가 회전가능하도록 구비된 커터 브라켓을 이동시켜, 상기 암석시편이 회전절삭되는 단계; 상기 회전절삭되는 단계에서, 측정수단이 상기 TBM디스크 커터에 걸리는 3분력을 실시간으로 측정하는 단계; 및 분석수단이, 상기 측정수단에서 측정된 측정값을 기반으로 TBM의 소요동력, TBM디스크 커터의 수명, 굴착속도, TBM 면판 설계를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 방법으로서 달성될 수 있다. A third object of the present invention is to provide an analysis method using a rotary rock cutting analysis system for TBM face plate design and research, comprising: fixing a rock specimen to a rotary table; Setting a position of a TBM disk cutter and moving the cutter bracket and the actuator provided in the TBM disk cutter so that the TBM disk cutter is rotatable in a second direction to a predetermined position by driving the moving means; The control unit drives the rotating means to rotate the rotating table about the central axis; The control unit drives the actuator to move the cutter bracket provided so that the TBM disk cutter is rotatable in the first direction, thereby rotating the rock specimen; Measuring in real time the three force components of the TBM disc cutter measured by the measuring means in the rotating cutting step; And analyzing means includes analyzing TBM faceplate design based on the measured power measured by the measuring means, lifetime of TBM disk cutter, excavation speed, and TBM faceplate design. The present invention can be achieved as a rotary rock cutting analysis method.

또한, 상기 회전시키는 단계에서, 제어부가 유압유닛의 제2유압펌프모터를 구동시켜 유압을 상기 회전수단에 공급하여 회전테이블을 설정된 회전속도로 회전시키고, 제2압력계가 회전수단으로 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다. Further, in the rotating step, the control unit drives the second hydraulic pump motor of the oil pressure unit to supply the oil pressure to the rotating unit to rotate the rotating table at the set rotational speed, and the second pressure meter applies the hydraulic pressure In real time.

그리고, 상기 회전절삭되는 단계에서, 제어부가 유압유닛의 제1유압펌프모터를 구동시켜 유압을 상기 액추에이터에 공급하여 설정된 절삭깊이로 상기 암석시편이 회전절삭되도록 하고, 제1압력계가 액추에이터로 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the rotating cutting step, the control unit drives the first hydraulic pump motor of the hydraulic unit to supply the hydraulic pressure to the actuator so that the rock specimen is cut at a predetermined cutting depth, and the first pressure gauge is supplied to the actuator And the hydraulic pressure is measured in real time.

또한, 온도센서가 유압의 온도를 실시간으로 측정하고, 온도값을 기반으로 제어부가 냉각수단을 제어하여 상기 유압을 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The method may further include the step of measuring the temperature of the hydraulic pressure in real time and cooling the hydraulic pressure by controlling the cooling means based on the temperature value.

그리고, 디스플레이부가 수평력, 추진력, 회전력, 변위값, 압력값, 온도값을 실시간으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. Further, the display unit may further include displaying the horizontal force, the thrust force, the rotational force, the displacement value, the pressure value, and the temperature value in real time.

본 발명의 제4목적은, 컴퓨터에 의해 판독되며, 앞서 언급한 제3목적에 따른 분석 방법을 실행시키기 위한 분석 및 제어 프로그램이 기록된 기록매체로서 달성될 수 있다. A fourth object of the present invention can be achieved as a recording medium on which an analysis and control program read by a computer for executing the analysis method according to the third object mentioned above is recorded.

따라서, 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 실제 TBM의 굴착원리인 회전절삭과정을 실제규모와 동일하게 모사하여 정확한 TBM면판설계(TBM 디스크 커터 간격, TBM 디스크 커터의 크기, TBM 디스크 커터의 배치 설계)와, TBM 소요동력 설계(TBM추진력, 회전력 설계), 정확한 TBM 굴착 속도 예측, 디스크 커터의 수명예측, 일정 절삭깊이, 일정하중, 일정 강성조절 시험 등이 가능한 효과를 갖는다. As described above, according to an embodiment of the present invention, the rotary cutting process, which is the principle of excavation of an actual TBM, is simulated in the same size as the actual TBM to design an accurate TBM faceplate (TBM disk cutter interval, TBM disk cutter size, (TBM driving force, rotational force design), accurate TBM excavation speed prediction, life expectancy of disk cutter, specific cutting depth, constant load, and constant stiffness control test.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that various other modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, All fall within the scope of the appended claims.

도 1은 TBM 터널 시공의 개념도,
도 2는 TBM 장비의 면판의 사시도,
도 3은 TBM 굴착 원리 개념도,
도 4는 TBM 디스크 커터의 평면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치의 일구성인 회전테이블의 정면도와 후면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기초프레임에 구비된 메인유닛과 암석시편 고정 회전유닛의 평면도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치의 일구성인 메인유닛의 정면도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 기초프레임에 구비된 메인유닛과 암석시편 고정 회전유닛의 측면도,
도 10a는 본 발명의 일실시예에 따른 회전테이블의 정면도,
도 10b는 본 발명의 일실시에에 따른 회전테이블의 측면도,
도 10c는 본 발명의 일싱시예에 따른 회전수단의 정면도,
도 11a는 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터의 단면도,
도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터의 정면도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 제어흐름을 나타낸 흐름도,
도 13은 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치를 이용한 분석방법의 흐름도를 도시한 것이다. Fig. 1 is a conceptual view of TBM tunnel construction,
2 is a perspective view of a face plate of the TBM equipment,
3 is a conceptual view of the TBM excavation principle,
Figure 4 is a top view of the TBM disc cutter,
5 is a perspective view illustrating the configuration of a rotary rock cutting test apparatus for TBM design and research according to an embodiment of the present invention;
6 is a front view and a rear view of a rotary table, which is a constitution of a rotary rock cutting test apparatus for TBM design and research according to an embodiment of the present invention.
7 is a plan view of a main unit and a rock specimen fixing and rotating unit provided in a foundation frame according to an embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a front view of a main unit, which is a constitution of a rotary rock cutting test apparatus for TBM design and research according to an embodiment of the present invention;
9 is a side view of the main unit and the rock specimen fixing and rotating unit provided in the base frame according to the embodiment of the present invention,
10A is a front view of a rotary table according to an embodiment of the present invention,
Fig. 10B is a side view of the rotary table according to one embodiment of the present invention, Fig.
FIG. 10C is a front view of the rotating means according to the embodiment of the present invention; FIG.
11A is a cross-sectional view of an actuator according to an embodiment of the present invention,
11B is a front view of an actuator according to an embodiment of the present invention;
12 is a flowchart illustrating a control flow of a control unit according to an embodiment of the present invention;
13 is a flowchart of an analysis method using a rotary rock cutting test apparatus for TBM design and research.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
The same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is connected to another part, it includes not only a case where it is directly connected but also a case where the other part is indirectly connected with another part in between. In addition, the inclusion of an element does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)의 구성을 나타낸 사시도를 도시한 것이다. Hereinafter, the configuration and functions of a rotary rock cutting test apparatus 100 for TBM design and research according to an embodiment of the present invention will be described. 5 is a perspective view illustrating a configuration of a rotary rock cutting test apparatus 100 for TBM design and research according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)는, 기초프레임(110) 상부 일측에 구비되어 암석시편(4)을 고정하고, 중심축(14)을 기준으로 회전시키는 암석시편 고정회전 유닛(10)과, 기초프레임(110) 상부 타측에 구비되며 상기 암석시편 고정회전유닛(10)과 소정간격 이격되어 배치되는 메인유닛(20)을 포함하고 있음을 알 수 있다. 암석시편 고정회전유닛(10)은 후에 설명되는 바와 같이, 일측면 가장자리부에 다수의 클램프(12)가 구비되어 암석시편(4)을 고정시키기 위한 회전테이블(11)과, 이러한 회전테이블(11)을 중심축(14) 기준으로 설정된 속도로 회전시키기 위한 회전수단(13) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 5, a rotary rock cutting test apparatus 100 for TBM design and research according to an embodiment of the present invention is provided on one side of a top of a base frame 110 to fix a rock specimen 4 And a main unit (10) provided on the other side of the base frame (110) and spaced apart from the rock specimen fixing and rotating unit (10) by a predetermined distance 20). ≪ / RTI > The rock specimen fixing and rotating unit 10 includes a rotary table 11 for fixing the rock specimen 4 with a plurality of clamps 12 at one side edge portion as described later, And a rotating means 13 for rotating the rotating shaft 13 at a predetermined speed based on the center shaft 14. [

이러한 메인유닛(20)은 후에 설명되는 바와 같이, 메인프레임(21)과, TBM 디스크 커터(3)가 회전가능하게 장착되는 커터 브라켓(22)을 전후 방향인 제1방향으로 구동시키는 액추에이터(23)와 암석시편(4)의 회전절삭진행시 디스크 커터(3)에 가해지는 3분력(추진력, 회전력, 수평력)을 실시간으로 측정하는 측정장치와, 커터 브라켓(22)과 액추에이터(23) 일체를 메인프레임(21)의 평면방향과 평행하는 제2방향으로 이동시키기 위한 이동수단(28) 등을 포함하여 구성될 수 있다. The main unit 20 includes a main frame 21 and an actuator 23 for driving the cutter bracket 22 to which the TBM disk cutter 3 is rotatably mounted in a forward and backward first direction A measuring device for measuring in real time the three component forces (propelling force, rotational force and horizontal force) applied to the disc cutter 3 when the rotary test piece 4 of the rock specimen 4 progresses, and a measuring device for measuring in real time the cutter bracket 22 and the actuator 23 A moving means 28 for moving the main frame 21 in a second direction parallel to the plane direction of the main frame 21, and the like.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 유압실린더 구조로 구성된 액추에이터(23)에 유압을 공급하고, 유압실린더 구조로 구성된 회전수단(13)에 유압을 공급하는 유압유닛(30)을 포함하고 있음을 알 수 있다. 또한, 유압유닛(30)과, 메인유닛(20)과, 회전수단(13)을 총체적으로 제어하기 위한 제어부(40)를 포함하며, 도 5에 도시된 바와 같이, 시험 중 비산 등의 유해물질로부터 작업자를 보호하기 위해, 메인유닛(20)과 암석시편 고정회전유닛(10)은 안전장치(70) 내에 설치되어 있음을 알 수 있다. 5, a rotary rock cutting test apparatus 100 for TBM design and research according to an embodiment of the present invention supplies hydraulic pressure to an actuator 23 having a hydraulic cylinder structure, And the hydraulic unit 30 for supplying the hydraulic pressure to the rotating means 13 constituted by the cylinder structure. The control unit 40 includes a control unit 40 for controlling the hydraulic unit 30, the main unit 20 and the rotating means 13 as a whole. As shown in FIG. 5, It is understood that the main unit 20 and the rock specimen fixing and rotating unit 10 are installed in the safety device 70 in order to protect the operator from the safety device 70. [

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)의 일구성인 회전테이블(11)의 정면도와 후면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기초프레임(110)에 구비된 메인유닛(20)과 암석시편 고정 회전유닛(10)의 평면도를 도시한 것이다. FIG. 6 is a front view and a rear view of a rotary table 11, which is a constitution of a rotary rock cutting test apparatus 100 for TBM design and research according to an embodiment of the present invention. 7 is a plan view of the main unit 20 and the rock specimen fixing and rotating unit 10 provided in the base frame 110 according to an embodiment of the present invention.

또한, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)의 일구성인 메인유닛(20)의 정면도를 도시한 것이다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 기초프레임(110)에 구비된 메인유닛(20)과 암석시편 고정 회전유닛(10)의 측면도를 도시한 것이다. 8 is a front view of the main unit 20, which is an embodiment of a rotary rock cutting test apparatus 100 for TBM design and research according to an embodiment of the present invention. 9 is a side view of the main unit 20 and the rock specimen fixing and rotating unit 10 provided in the base frame 110 according to an embodiment of the present invention.

또한, 도 10a는 본 발명의 일실시예에 따른 회전테이블(11)의 정면도를 도시한 것이고, 도 10b는 본 발명의 일실시에에 따른 회전테이블(11)의 측면도를 도시한 것이다. 또한, 도 10c는 본 발명의 일싱시예에 따른 회전수단(13)의 정면도를 도시한 것이다. 10A is a front view of the rotary table 11 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a side view of the rotary table 11 according to an embodiment of the present invention. Fig. 10C shows a front view of the rotating means 13 according to the embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 BM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)는 기초프레임(110) 상에 메인유닛(20)과 암석시편 고정회전유닛(10)이 소정간격 이격되어 설치되어 짐을 알 수 있다. 7, a rotary rock cutting test apparatus 100 for BM design and research according to an embodiment of the present invention includes a main unit 20 and a rock specimen fixing and rotating unit 10 are spaced apart from each other by a predetermined distance.

암석시편 고정회전유닛(10)은 도 6, 도 10a, 도 10b 및 도 10c에 도시된 바와 같이, 회전테이블(11)의 일측면 가장자리부에 클램프(12)가 구비되어 암석시편(4)을 고정할 수 있도록 구성되며, 회전테이블(11)의 타측면에는 회전테이블(11)을 중심축(14)을 기준으로 설정된 속도로 회전시키기 위한 회전수단(13)이 구성됨을 알 수 있다. 후에 설명되는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 회전수단(13)에는 유압유닛(30)에 의해 유압이 공급되어 동력을 제공받고, 제어부(40)는 이러한 유압유닛(30)을 제어하여, 회전수단(13)에 의해 회전되는 회전테이블(11)의 회전속도를 조절할 수 있게 된다. 6, 10A, 10B and 10C, the rock specimen fixing and rotating unit 10 is provided with a clamp 12 at one side edge portion of the rotary table 11 so as to cover the rock specimen 4 And the rotary table 11 is configured to be rotatable on the other side of the rotary table 11 to rotate the rotary table 11 at a predetermined speed with respect to the center axis 14. [ As will be described later, the rotary unit 13 according to the embodiment of the present invention is supplied with the hydraulic pressure by the hydraulic unit 30, and the control unit 40 controls the hydraulic unit 30 , The rotation speed of the rotary table 11 rotated by the rotation means 13 can be adjusted.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 메인유닛(20)은 도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 평면방향이 기초프레임(110)의 평면방향과 수직인 메인프레임(21)과, 메인프레임(21) 상에 구비되어 전후방향인 제1방향으로 이동 구동되는 액추에이터(23), 액추에이터(23)의 끝단 측에 설치되는 커터 브라켓(22)과, 커터브라켓(22)에 회전가능하도록 설치되는 TBM 디스크 커터(3)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. 7, 8 and 9, the main unit 20 according to an embodiment of the present invention includes a main frame 21 having a plane direction perpendicular to a plane direction of the base frame 110, An actuator 23 provided on the main frame 21 and driven to move in a first direction which is an anteroposterior direction; a cutter bracket 22 provided on an end side of the actuator 23; And a TBM disk cutter 3 installed so as to be installed.

또한, 메임프레임(21)에는 평면방향인 제2방향으로 가이드 레일(27)이 형성되어지며, 이동수단(28)은 액추에이터(23)가 이러한 가이드 레임을 따라 이동될 수 있도록 구동시킬 수 있게 된다. A guide rail 27 is formed in the main frame 21 in a second direction which is a planar direction and the moving means 28 can be driven so that the actuator 23 can be moved along the guide rail .

또한, TBM 디스크 커터(3)는 TBM디스크 커터(3)의 중심축(14)을 기준으로 커터 브라켓(22)에 자유회동될 수 있도록 장착되게 된다. 그리고, 커터 브라켓(22)은 제1방향과 평행한 커터 브라켓(22)의 길이방향 중심축(14)을 기준으로 액추에이터(23)에 대해 자유회동될 수 있도록 액추에이터(23)의 끝단에 장착되게 된다. The TBM disk cutter 3 is mounted on the cutter bracket 22 so as to freely turn on the basis of the central axis 14 of the TBM disk cutter 3. The cutter bracket 22 is mounted on the end of the actuator 23 so as to freely rotate with respect to the actuator 23 with respect to the longitudinal center axis 14 of the cutter bracket 22 parallel to the first direction do.

또한, 본 발명의 일실시에에 따른 메인유닛(20)에는 회전절삭과정 시에 TBM 디스티 커터(3)에 가해지는 3분력을 측정하는 측정장치가 구비되게 된다. 이러한 측정장치는 로드셀(26)로 구성될 수 있으며, 3분력은 회전절삭과정에서 디스크 커터(3)에 가해지는 추진력, 회전력, 수평력에 해당한다. 이러한 추진력은 도 4에 도시된 바와 같이, 회전절삭과정에서 전후방향인 제1방향으로 디스크 커터(3)에 가해지는 힘을 의미하며, 회전력은 회전테이블(11)이 회전하게 되면서 디스크 커터(3)의 회전방향으로 가해지게 되는 힘을 의미하며, 수평력은 암석시편(4)의 평면방향으로 디스크 커터(3)에 가해지는 힘을 의미한다. 본 발명의 일실시예에 따른 로드셀(26)은 회전절삭과정에서 이러한 추진력, 회전력, 수평력을 실시간으로 측정하여 그 측정값을 후에 설명되는 바와 같이, 제어부(40)에 전송하게 된다. In addition, the main unit 20 according to one embodiment of the present invention is provided with a measuring device for measuring three component forces applied to the TBM disc cutter 3 during the rotary cutting process. Such a measuring device may be constituted by a load cell 26, and the three-component force corresponds to the propulsive force, rotational force, and horizontal force applied to the disk cutter 3 in the rotary cutting process. This driving force means a force applied to the disc cutter 3 in the first direction which is the forward and backward direction in the rotary cutting process as shown in FIG. 4. The rotational force is transmitted to the disc cutter 3 , And the horizontal force means a force applied to the disc cutter 3 in the plane direction of the rock specimen 4. In this case, The load cell 26 according to an embodiment of the present invention measures the driving force, the rotational force, and the horizontal force in real time during the rotary cutting process, and transmits the measured value to the control unit 40 as described later.

또한, 본 발명의 액추에이터(23)는 유압실린더 형태로 구성되며, 후에 설명되는 바와 같이, 유압유닛(30)에 의해 유압이 공급되어 커터 브라켓(22)을 전후 방향인 제1방향으로 이동시킬 수 있도록 구성된다. 도 11a는 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터(23)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터(23)의 정면도를 도시한 것이다. The actuator 23 of the present invention is configured in the form of a hydraulic cylinder and is capable of moving the cutter bracket 22 in the forward and backward direction in a first direction by supplying hydraulic pressure by the hydraulic unit 30 . 11A shows a cross-sectional view of an actuator 23 according to one embodiment of the present invention. 11B is a front view of the actuator 23 according to an embodiment of the present invention.

도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터(23)는 유압실린더 구조로 구성될 수 있음을 알 수 있다. 후에 설명되는 바와 같이, 유압유닛(30)에 의해 유압이 실린더(24)에 공급되게 됨으로써, 유압 압력에 따라 피스톤(25)이 전후 방향인 제1방향으로 구동 이동되게 된다. As shown in FIGS. 11A and 11B, it can be seen that the actuator 23 according to an embodiment of the present invention can be configured as a hydraulic cylinder structure. As will be described later, the hydraulic pressure is supplied to the cylinder 24 by the hydraulic pressure unit 30, so that the piston 25 is driven and moved in the forward and backward direction in accordance with the hydraulic pressure.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)는 액추에이터(23)와 회전수단(13)에 유압을 공급, 조절하기 위한 유압유닛(30)을 포함하여 구성된다. 이러한 유압유닛(30)은, 액추에이터(23)에 유압을 공급하는 제1유압펌프모터와, 회전수단(13)에 유압을 공급하는 제2유압펌프모터를 포함할 수 있다. A rotary rock cutting test apparatus 100 for TBM design and research according to an embodiment of the present invention includes an actuator 23 and an oil pressure unit 30 for supplying and controlling hydraulic pressure to the rotating means 13 . This oil pressure unit 30 may include a first hydraulic pump motor for supplying the hydraulic pressure to the actuator 23 and a second hydraulic pump motor for supplying the hydraulic pressure to the rotating means 13. [

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유압유닛(30)은, 제1유압펌프모터와 제2유압펌프모터에 전원을 공급하는 전원부, 그리고, 액추에이터(23)에 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 제1압력계(33)와, 상기 회전수단(13)에 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 제2압력계(34)를 포함하게 된다. 제1압력계(33)에서 측정된 압력값과, 제2압력계(34)에서 측정된 압력값은 실시간으로 제어부(40)로 전송되게 된다. The hydraulic unit 30 according to the embodiment of the present invention includes a power supply for supplying power to the first hydraulic pump motor and the second hydraulic pump motor and for measuring the hydraulic pressure supplied to the actuator 23 in real time And a second pressure gauge 34 for measuring the hydraulic pressure supplied to the rotating means 13 in real time. The pressure value measured by the first pressure gauge 33 and the pressure value measured by the second pressure gauge 34 are transmitted to the controller 40 in real time.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유압유닛(30)은, 액추에이터(23)에 공급되는 유압 유량을 조절하는 제1제어밸브(35)와, 상기 회전수단(13)에 공급되는 유압 유량을 조절하는 제2제어밸브(36)를 포함하며, 유압온도를 측정하는 온도센서(37)와, 유압을 냉각시키기 위한 냉각수단(38)을 포함하여 구성될 수 있다. The hydraulic unit 30 according to the embodiment of the present invention includes a first control valve 35 for controlling the hydraulic pressure supplied to the actuator 23 and a second control valve 35 for controlling the hydraulic pressure supplied to the rotating means 13 And includes a temperature sensor 37 for measuring the hydraulic pressure temperature and a cooling means 38 for cooling the hydraulic pressure.

제어부(40)는 이러한 실시간으로 온도센서(37)에 의해 측정되는 유압 온도를 기반으로 유압온도가 설정된 온도값을 초과하게 되는 경우, 냉각수단(38)을 작동시켜 유압온도를 설정된 온도 이하로 유지시킬 수 있다. When the hydraulic pressure temperature exceeds the set temperature value based on the hydraulic pressure temperature measured by the temperature sensor 37 in real time, the control unit 40 operates the cooling means 38 to maintain the hydraulic pressure temperature at or lower than the set temperature .

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)는 디스크 커터(3)의 제1방향으로의 변위값을 측정하는 제1변위계(51)와, 액추에이터(23)의 제2방향으로의 변위값을 측정하는 제2변위계(52)를 포함할 수 있다. A rotary rock cutting test apparatus 100 for designing and studying a TBM according to an embodiment of the present invention includes a first displacement meter 51 for measuring a displacement value of the disk cutter 3 in a first direction, And a second displacement gauge 52 for measuring a displacement value in the second direction of the first displacement sensor 23.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부(40)의 제어흐름을 나타낸 흐름도를 도시한 것이다. 제1변위계(51)에서 측정된 변위값과 제1압력값을 기준으로 액추에이터(23)에 의해 디스크 커터(3)가 설정된 위치에 유지될 수 있도록 제어부(40)가 제1제어밸브(35)를 제어하여, 액추에이터(23)에 유압을 공급할 수 있게 된다. 또한, 제2변위계(52)에서 측정된 값을 기준으로 액추에이터(23)가 설정된 위치에서 유지되도록 제어부(40)가 이동수단(28)을 제어하게 된다. 또한, 제어부(40)는 설정된 회전속도로 회전테이블(11)이 회전될 수 있도록 제2압력값을 기준으로 제2제어밸브(36)를 제어하여, 회전수단(13)에 유압을 공급하게 된다. 12 is a flowchart showing a control flow of the control unit 40 according to an embodiment of the present invention. The controller 40 controls the first control valve 35 so that the disc cutter 3 can be held at the predetermined position by the actuator 23 based on the displacement value measured by the first displacement meter 51 and the first pressure value. So that the actuator 23 can be supplied with the hydraulic pressure. The control unit 40 controls the moving unit 28 so that the actuator 23 is maintained at the set position based on the value measured by the second displacement meter 52. [ The control unit 40 controls the second control valve 36 based on the second pressure value so that the rotating table 11 can be rotated at the set rotational speed to supply the oil pressure to the rotating means 13 .

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 제어부(40)는, 로드셀(26)에서 측정된 수평력, 추진력, 회전력, 제1압력계(33) 및 제2압력계(34)에서 측정된 압력값, 온도센서(37)에서 측정된 온도값을 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하여 구성될 수 있다. The control unit 40 according to an embodiment of the present invention may be configured to measure the horizontal force, the thrust force, the rotational force measured by the load cell 26, the pressure value measured by the first pressure gauge 33 and the second pressure gauge 34, And a display unit for displaying a temperature value measured by the temperature measuring unit 37 in real time.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)는 분석수단(60)을 더 포함할 수 있다. 이러한 분석수단(60)은 회전 절삭 과정, 로드셀(26)에서 측정되는 추진력, 회전력, 수평력과, 제1압력계(33)와 상기 제2압력계(34)에서 측정한 압력값을 기반으로 TBM 디스크 커터(3) 수명, TBM의 소요동력, TBM 디스크 커터(3)의 수명, 굴착속도, TBM 면판 설계(디스크 커터(3) 간격, 디스크 커터(3) 크기, 디스크 커터(3)의 배치)를 분석하게 된다.
In addition, the rotary rock cutting test apparatus 100 for designing and studying a TBM face plate according to an embodiment of the present invention may further include analysis means 60. [ The analyzing means 60 analyzes the rotational force generated by the TBM disk cutter 60 based on the rotary cutting process, the propulsive force, the rotational force, the horizontal force measured by the load cell 26, and the pressure value measured by the first pressure gauge 33 and the second pressure gauge 34. [ (3) the life span, the required power of the TBM, the life of the TBM disk cutter (3), the excavation speed, the TBM faceplate design (disk cutter spacing, disk cutter size, .

이하에서는 앞서 언급한 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)를 이용한 시험방법, 분석방법에 대해 설명하도록 한다. 도 13은 TBM 설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치(100)를 이용한 분석방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a test method and an analysis method using the rotary rock cutting test apparatus 100 for the TBM design and research will be described. 13 is a flowchart of an analysis method using a rotary rock cutting test apparatus 100 for TBM design and research.

먼저, 암석시편(4)을 회전테이블(11)에 고정시키게 된다(S10). 앞서 언급한 바와 같이, 암석시편(4)은 회전테이블(11)의 일측면 가장자리에 구비된 다수의 클램프(12)에 의해 회전테이블(11)에 고정되게 된다. First, the rock specimen 4 is fixed to the rotary table 11 (S10). The rock specimen 4 is fixed to the rotary table 11 by a plurality of clamps 12 provided on one side edge of the rotary table 11, as described above.

그리고, TBM 디스크 커터(3)의 메임프레임(21)의 평면상의 위치를 설정하게 되고,제2변위계(52)에 의해 제2방향으로의 변위값을 기반으로 제어부(40)가 이동수단(28)을 구동시켜 TBM 디스크 커터(3)가 회전가능하도록 구비된 커터 브라켓(22)과 액추에이터(23)를 일체로, 제2방향으로 이동시켜 설정된 위치로 이동시키게 된다(S20).The position of the main frame 21 of the TBM disk cutter 3 is set on the basis of the displacement value in the second direction by the second displacement gauge 52 and the control unit 40 controls the moving means 28 To move the cutter bracket 22 and the actuator 23 integrally rotatable with the TBM disk cutter 3 in the second direction to move to the set position (S20).

그리고, 제어부(40)는 회전수단(13)을 구동시켜, 회전테이블(11)을 중심축(14) 기준으로 회전시키게 된다(S30). 보다 구체적으로, 회전테이블(11)을 회전시키기 위해 제어부(40)는 제2유압공급펌프를 구동시켜 회전수단(13)으로 유압을 공급하게 되고, 설정된 회전속도로 회전테이블(11)을 회전시키기 위해 제어부(40)는 제2제어밸브(36)를 제어하여 공급되는 유압을 조절하게 된다. 이때부터 회전절삭 시험이 완료될 때까지 제2압력계(34)는 회전수단(13)으로 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하고, 온도센서(37)는 공급되는 유압을 온도를 측정하게 된다. Then, the control unit 40 drives the rotating means 13 to rotate the rotating table 11 with respect to the central axis 14 (S30). More specifically, in order to rotate the rotary table 11, the control unit 40 drives the second hydraulic pressure supply pump to supply the hydraulic pressure to the rotary unit 13, and rotates the rotary table 11 at a set rotational speed The risk control unit 40 controls the second control valve 36 to control the supplied hydraulic pressure. From this time, the second pressure gauge 34 measures the hydraulic pressure supplied to the rotating means 13 in real time until the rotary cutting test is completed, and the temperature sensor 37 measures the supplied oil pressure.

그리고, 제어부(40)는 액추에이터(23)를 구동시켜, 설정된 절삭 깊이로 암석시편(4)을 회전절삭시키기 위해, 액추에이터(23)와 커터 브라켓(22)을 일체로 전후방향인 제1방향으로 이동시켜, 암석시편(4)이 회전절삭하게 된다(S40). The controller 40 drives the actuator 23 to rotate the actuator 23 and the cutter bracket 22 integrally in the first direction in the forward and backward directions so as to rotate and cut the rock specimen 4 to the predetermined cutting depth And the rock specimen 4 is rotated (S40).

보다 구체적으로, 제어부(40)는 유압유닛(30)의 제1유압펌프모터를 구동시켜 유압을 액추에이터(23)에 공급하고, 설정된 절삭깊이로 암석시편(4)이 회전절삭될 수 있도록 즉 디스크 커터(3)의 위치가 유지될 수 있도록 제어부(40)는 제1제어밸브(35)를 제어하여 공급되는 유압을 조절하게 된다. 또한, 이때부터 회전절삭시험이 완료될 때까지, 제1압력계(33)는 액추에이터(23)로 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하고, 온도센서(37)는 공급되는 유압을 온도를 측정하게 된다. More specifically, the control unit 40 drives the first hydraulic pump motor of the hydraulic unit 30 to supply the hydraulic pressure to the actuator 23 so that the rock specimen 4 can be rotationally cut at a set depth, The control unit 40 controls the first control valve 35 to adjust the supplied oil pressure so that the position of the cutter 3 can be maintained. The first pressure gauge 33 measures the hydraulic pressure supplied to the actuator 23 in real time and the temperature sensor 37 measures the temperature of the supplied hydraulic pressure until the rotary cutting test is completed from this time .

또한, 회전절삭되는 단계에서, 로드셀(26)은 TBM 디스크 커터(3)에 걸리는 3분력을 실시간으로 측정하게 된다(S50). 즉, 회전절삭되는 과정에서 로드셀(26)은 디스크 커터(3)에 걸리게 되는 추진력과, 회전력과, 수평력을 실시간으로 측정하게 되고, 측정된 값은 제어부(40)로 전송되게 된다. In addition, in the stage where the rotary cutting is performed, the load cell 26 measures three forces applied to the TBM disk cutter 3 in real time (S50). That is, in the process of rotating cutting, the load cell 26 measures the driving force, the rotational force, and the horizontal force that are applied to the disk cutter 3 in real time, and the measured value is transmitted to the controller 40.

그리고, 제어부(40)의 디스플레이부는 이러한 수평력, 추진력, 회전력, 압력값, 온도값 등을 실시간으로 디스플레이하게 된다. 또한, 온도센서(37)에서 측정된 유압의 온도가 기준값을 초과하게 되는 경우, 제어부(40)는 냉각수단(38)을 작동시켜, 유압을 냉각시키게 된다. The display unit of the control unit 40 displays such horizontal force, thrust force, rotational force, pressure value, and temperature value in real time. Further, when the temperature of the oil pressure measured by the temperature sensor 37 exceeds the reference value, the control unit 40 operates the cooling means 38 to cool the oil pressure.

마지막으로, 분석수단(60)은, 로드셀(26)에서 측정된 추진력, 회전력, 수평력을 기반으로 TBM 커터 수명, TBM의 소요동력, TBM커터의 수명, 굴착속도, TBM 면판 설계를 분석하게 된다(S60).
Finally, the analysis means 60 analyzes the TBM cutter lifetime, the power required for the TBM, the lifetime of the TBM cutter, the excavation speed, and the TBM faceplate design based on the propulsion, rotational, and horizontal forces measured at the load cell 26 S60).

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. It is to be understood that such modified embodiments are within the scope of protection of the present invention as defined by the appended claims.

1:TBM
2:TBM 면판
3:TBM 디스크 커터
10:암석시편 고정회전장치
11:회전테이블
12:클램프
13:회전수단
14:중심축
20:메인유닛
21:메인프레임
22:커터브라켓
23:액추에이터
24:실린더
25:피스톤
26:로드셀
27:가이드레일
28:이동수단
30:유압유닛
31:제1유압펌프모터
32:제2유압펌프모터
33:제1압력계
34:제2압력계
35:제1제어밸브
36:제2제어밸브
37:온도센서
38:냉각수단
40:제어부
51:제1변위계
52:제2변위계
60:분석수단
100:TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치
110:기초프레임1: CPC
2: TBM face plate
3: TBM disk cutter
10: Rock specimen rotating device
11: Rotating table
12: Clamp
13:
14: center axis
20: main unit
21: Main frame
22: Cutter bracket
23: Actuator
24: Cylinder
25: Piston
26: Load cell
27: Guide rail
28: Moving means
30: Hydraulic unit
31: First hydraulic pump motor
32: Second hydraulic pump motor
33: First pressure gauge
34: Second manometer
35: first control valve
36: Second control valve
37: Temperature sensor
38: cooling means
40:
51: 1st displacement meter
52: 2nd displacement meter
60: Analysis means
100: Rotating rock cutting test equipment for TBM face plate design and research
110: base frame

Claims (17)

TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치에 있어서,
기초프레임;
상기 기초프레임의 상부 일측에 구비되어 암석시편의 평면방향이 상기 기초프레임의 평면방향과 수직이 되도록 상기 암석시편을 고정시키는 회전테이블과, 상기 회전테이블의 중심축을 기준으로 상기 회전테이블을 회전시키는 회전수단이 구비된 암석시편 고정 회전유닛;
상기 기초프레임의 상부 타측에 구비되며 평면방향이 상기 기초프레임의 평면방향과 수직이 되는 메인 프레임과, 상기 암석시편을 절삭하기 위한 TBM디스크 커터가 회전가능하게 장착되는 커터브라켓을 전후방향인 제1방향으로 이동시키기 위한 액추에이터와, 상기 디스크 커터가 장착되는 액추에이터를 회전시키는 액추에이터 회전유닛과, 상기 TBM디스크 커터에 의해 상기 암석시편이 회전절삭될 때 상기 TBM디스크 커터에 걸리는 3분력을 측정하는 측정장치가 구비된 메인유닛; 및
상기 액추에이터와 상기 회전수단의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치.
A rotary rock cutting test apparatus for TBM face plate design and research,
A base frame;
A rotation table provided at an upper side of the base frame for fixing the rock specimen so that the plane direction of the rock specimen is perpendicular to the plane direction of the base frame; A rock specimen fixing and rotating unit provided with means;
A main frame provided on the upper side of the base frame and having a plane direction perpendicular to a plane direction of the base frame and a cutter bracket rotatably mounted on the TBM disk cutter for cutting the rock specimen, An actuator rotating unit for rotating the actuator on which the disk cutter is mounted; and a measuring device for measuring a force applied to the TBM disk cutter when the rock specimen is rotated by the TBM disk cutter A main unit; And
And a control unit for controlling the driving of the actuator and the rotating unit. The rotary rock cutting test apparatus for TBM face plate design and research.
제 1항에 있어서,
상기 측정장치는 로드셀 및 액추에이터의 변위를 측정하기 위한 LVDT로 구성되는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치.
The method according to claim 1,
Wherein the measuring device comprises an LVDT for measuring a displacement of a load cell and an actuator, and a rotary rock cutting test apparatus for researching and designing a TBM face plate.
제 2항에 있어서,
상기 로드셀은 회전절삭과정에서 TBM디스크 커터에 걸리는 회전력, 추진력 , 수평력 및 변위를 실시간으로 측정하여 측정값을 상기 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the load cell measures a rotating force, a thrust force, a horizontal force, and a displacement applied to the TBM disk cutter in a rotary cutting process in real time, and transmits the measured value to the controller.
제 3항에 있어서,
상기 액추에이터에 유압을 공급하는 제1유압펌프모터와, 상기 회전수단에 유압을 공급하는 제2유압펌프모터를 구비한 유압유닛를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치.
The method of claim 3,
Further comprising a hydraulic unit including a first hydraulic pump motor for supplying hydraulic pressure to the actuator and a second hydraulic pump motor for supplying hydraulic pressure to the rotary unit. Device.
제 4항에 있어서,
상기 유압유닛은,
상기 제1유압펌프모터와 상기 제2유압펌프모터에 전원을 공급하는 전원부와, 상기 액추에이터에 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 제1압력계와, 상기 회전수단에 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 제2압력계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치.
5. The method of claim 4,
The hydraulic unit includes:
A first pressure gauge for measuring a hydraulic pressure supplied to the actuator in real time, and a second pressure gauge for measuring in real time the hydraulic pressure supplied to the rotating means, wherein the hydraulic pressure supplied to the first hydraulic pump motor and the second hydraulic pump motor Wherein the first and second pressure gauges are disposed on the opposite sides of the first and second pressure gauges.
제 5항에 있어서,
상기 유압유닛은,
상기 액추에이터에 공급되는 유압 유량을 조절하는 제1제어밸브와, 상기 회전수단에 공급되는 유압 유량을 조절하는 제2제어밸브와, 유압온도를 측정하는 온도센서와, 유압을 냉각시키기 위한 냉각수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치.
6. The method of claim 5,
The hydraulic unit includes:
A first control valve for controlling the hydraulic pressure supplied to the actuator, a second control valve for controlling the hydraulic pressure supplied to the rotating means, a temperature sensor for measuring the hydraulic pressure, and a cooling means for cooling the hydraulic pressure Wherein the apparatus further comprises a rotating disk for rotating the disk.
제 6항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 로드셀에서 측정된 수평력, 추진력, 회전력과, 상기 제1압력계와 상기 제2압력계에서 측정된 압력값, 온도센서에서 측정된 온도값을 기반으로, 상기 액추에이터와 상기 회전수단과, 상기 제1제어밸브와 상기 제2제어밸브 및 냉각수단을 제어하고,
수평력, 추진력, 회전력, 변위값, 압력값, 온도값을 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치.
The method according to claim 6,
Wherein,
A controller for controlling the actuator, the rotating means, and the first control unit based on the horizontal force, thrust force, and rotational force measured by the load cell, the pressure value measured by the first pressure gauge and the second pressure gauge, Controls the valve, the second control valve and the cooling means,
And a display unit for displaying the horizontal force, the thrust force, the rotational force, the displacement value, the pressure value, and the temperature value in real time.
제 7항에 있어서,
상기 TBM디스크 커터가 회전가능하도록 장착된 커터 브라켓을 제1방향으로 이동시키는 액추에이터를, 상기 전후방향과 수직이며 상기 메인프레임의 평면방향과 평행하는 제2방향으로 이동시키고, 회전시키는 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치.
8. The method of claim 7,
A moving means for moving and rotating the actuator for moving the cutter bracket mounted in the TBM disc cutter in a first direction in a second direction perpendicular to the front and rear direction and parallel to the plane direction of the main frame And a rotary rock cutting test apparatus for TBM face plate design and research.
제 8항에 있어서,
상기 디스크 커터의 제1방향으로의 변위값을 측정하는 제1변위계와 상기 액추에이터의 제2방향으로의 변위값을 측정하는 제2변위계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 시험장치.
9. The method of claim 8,
Further comprising a first displacement gauge for measuring a displacement value of the disk cutter in a first direction and a second displacement gauge for measuring a displacement value of the actuator in a second direction. Rock cutting test equipment.
TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 시스템에 있어서,
기초프레임;
상기 기초프레임의 상부 일측에 구비되어 암석시편의 평면방향이 상기 기초프레임의 평면방향과 수직이 되도록 상기 암석시편을 고정시키는 회전테이블과, 상기 회전테이블의 중심축을 기준으로 상기 회전테이블을 회전시키는 회전수단이 구비된 암석시편 고정 회전유닛;
상기 기초프레임의 상부 타측에 구비되며 평면방향이 상기 기초프레임의 평면방향과 수직이 되는 메인 프레임과, 상기 암석시편을 절삭하기 위한 TBM디스크 커터가 회전가능하게 장착되는 커터브라켓을 전후방향인 제1방향으로 이동시키기 위한 액추에이터와, 상기 디스크 커터가 장착되는 액추에이터를 회전시키는 액추에이터 회전유닛과, 액추에이터의 변위를 측정하기 위한 LVDT와, 상기 TBM디스크 커터에 의해 상기 암석시편이 회전절삭될 때 상기 TBM디스크 커터에 걸리는 3분력을 측정하는 측정장치가 구비된 메인유닛;
상기 액추에이터에 유압을 공급하는 제1유압펌프모터와, 상기 회전수단에 유압을 공급하는 제2유압펌프모터와, 상기 액추에이터에 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 제1압력계와, 상기 회전수단에 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 제2압력계가 구비된 유압유닛;
상기 액추에이터와 상기 회전수단과 상기 유압유닛의 구동을 제어하는 제어부; 및
상기 측정수단에서 측정된 측정값과, 상기 제1압력계와 상기 제2압력계에서 측정한 압력값을 기반으로 TBM의 소요동력, TBM디스크 커터의 수명, 굴착속도, TBM 면판 설계를 분석하는 분석 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 시스템.
In a rotary rock cutting analysis system for TBM faceplate design and research,
A base frame;
A rotation table provided at an upper side of the base frame for fixing the rock specimen so that the plane direction of the rock specimen is perpendicular to the plane direction of the base frame; A rock specimen fixing and rotating unit provided with means;
A main frame provided on the upper side of the base frame and having a plane direction perpendicular to a plane direction of the base frame and a cutter bracket rotatably mounted on the TBM disk cutter for cutting the rock specimen, An actuator rotating unit for rotating the actuator on which the disk cutter is mounted; an LVDT for measuring a displacement of the actuator; and an actuator for rotating the TBM disk when the rock specimen is rotated by the TBM disk cutter, A main unit provided with a measuring device for measuring a three-part force applied to the cutter;
A first hydraulic pressure pump motor for supplying hydraulic pressure to the actuator, a second hydraulic pump motor for supplying hydraulic pressure to the rotating means, a first pressure gauge for measuring in real time the hydraulic pressure supplied to the actuator, A hydraulic pressure unit provided with a second pressure gauge for measuring the supplied hydraulic pressure in real time;
A control unit for controlling driving of the actuator, the rotating unit, and the hydraulic unit; And
A TBM disk cutter lifetime, an excavation speed, and an analysis means for analyzing TBM faceplate design based on the measured value measured by the measuring means and the pressure value measured by the first pressure gauge and the second pressure gauge And a rotary rock cutting analysis system for TBM faceplate design and research.
제 10항에 있어서,
상기 TBM디스크 커터가 회전가능하도록 장착된 커터 브라켓을 제1방향으로 이동시키는 액추에이터를, 상기 전후방향과 수직이며 상기 메인프레임의 평면방향과 평행하는 제2방향으로 이동시키는 이동수단과, 상기 디스크 커터의 제1방향으로의 변위값을 측정하는 제1변위계와 상기 액추에이터의 제2방향으로의 변위값을 측정하는 제2변위계를 더 포함하고,
상기 제어부는
상기 제1압력계와 상기 제2압력계에서 측정된 압력값과, 상기 제1변위계에서 측정된 변위값과 상기 제2변위계에서 측정된 변위값을 기반으로 상기 액추에이터와 상기 회전수단의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 시스템.
11. The method of claim 10,
Moving means for moving an actuator for moving the cutter bracket mounted in the TBM disc cutter so as to be rotatable in a first direction in a second direction perpendicular to the front and back direction and parallel to the plane direction of the main frame; Further comprising a first displacement meter for measuring a displacement value in a first direction of the actuator and a second displacement meter for measuring a displacement value in the second direction of the actuator,
The control unit
And controlling the driving of the actuator and the rotating means based on the pressure value measured at the first pressure gauge and the second pressure gauge, the displacement value measured at the first displacement meter, and the displacement value measured at the second displacement meter A rotary rock cutting analysis system for TBM faceplate design and research.
TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 시스템을 이용한 분석방법에 있어서,
암석시편을 회전테이블에 고정시키는 단계;
TBM디스크 커터의 위치를 설정하고, 제어부가 이동수단을 구동시켜 상기 TBM디스크 커터가 회전가능하도록 구비된 커터 브라켓과 액추에이터를 제2방향으로 이동시켜 설정된 위치로 이동시키는 단계;
제어부가 회전수단을 구동시켜, 상기 회전테이블을 중심축 기준으로 회전시키는 단계;
제어부가 액추에이터를 구동시켜, 제1방향으로 상기 TBM디스크 커터가 회전가능하도록 구비된 커터 브라켓을 이동시켜, 상기 암석시편이 회전절삭되는 단계;
상기 회전절삭되는 단계에서, 측정수단이 상기 TBM디스크 커터에 걸리는 3분력을 실시간으로 측정하는 단계; 및
분석수단이, 상기 측정수단에서 측정된 측정값을 기반으로 TBM 디스크 커터 수명, TBM의 소요동력, TBM디스크 커터의 수명, 굴착속도, TBM 면판 설계를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 방법.
An analysis method using a rotary rock cutting analysis system for TBM face plate design and research,
Securing the rock specimen to the rotating table;
Setting a position of a TBM disk cutter and moving the cutter bracket and the actuator provided in the TBM disk cutter so that the TBM disk cutter is rotatable in a second direction to a predetermined position by driving the moving means;
The control unit drives the rotating means to rotate the rotating table about the central axis;
The control unit drives the actuator to move the cutter bracket provided so that the TBM disk cutter is rotatable in the first direction, thereby rotating the rock specimen;
Measuring in real time the three force components of the TBM disc cutter measured by the measuring means in the rotating cutting step; And
Analyzing means includes analyzing the TBM disk cutter life, the power required for the TBM, the life of the TBM disk cutter, the excavation speed, and the TBM faceplate design based on the measured values measured by the measuring means. Rotating rock cutting analysis method for design and research.
제 12항에 있어서,
상기 회전시키는 단계에서,
제어부가 유압유닛의 제2유압펌프모터를 구동시켜 유압을 상기 회전수단에 공급하여 회전테이블을 설정된 회전속도로 회전시키고, 제2압력계가 회전수단으로 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 방법.
13. The method of claim 12,
In the rotating step,
The control unit drives the second hydraulic pump motor of the hydraulic unit to supply the hydraulic pressure to the rotating means to rotate the rotating table at the set rotating speed and the second pressure gauge measures the hydraulic pressure supplied to the rotating means in real time Analysis of Rotating Rock Cutting for TBM Face Plate Design and Research.
제 13항에 있어서,
상기 회전절삭되는 단계에서,
제어부가 유압유닛의 제1유압펌프모터를 구동시켜 유압을 상기 액추에이터에 공급하여 설정된 절삭깊이로 상기 암석시편이 회전절삭되도록 하고, 제1압력계가 액추에이터로 공급되는 유압 압력을 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 방법.
14. The method of claim 13,
In the rotating cutting step,
The control unit drives the first hydraulic pump motor of the hydraulic unit to supply the hydraulic pressure to the actuator so that the rock specimen is rotated at a predetermined cutting depth and the first pressure gauge measures the hydraulic pressure supplied to the actuator in real time A method of rotary rock cutting analysis for design and research of TBM faceplate.
제 14항에 있어서,
온도센서가 유압의 온도를 실시간으로 측정하고, 온도값을 기반으로 제어부가 냉각수단을 제어하여 상기 유압을 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 방법.
15. The method of claim 14,
The temperature sensor measures the temperature of the hydraulic pressure in real time and the control unit controls the cooling means based on the temperature value to cool the hydraulic pressure. .
제 15항에 있어서,
디스플레이부가 수평력, 추진력, 회전력, 변위값, 압력값, 온도값을 실시간으로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM 면판설계 및 연구를 위한 회전식 암석 절삭 분석 방법.
16. The method of claim 15,
Further comprising the step of: displaying the horizontal force, the thrust force, the rotational force, the displacement value, the pressure value, and the temperature value in real time on the display unit.
컴퓨터에 의해 판독되며, 제 12항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 따른 분석방법을 실행시키기 위한 분석 및 제어 프로그램이 기록된 기록매체.An analysis and control program for executing the analysis method according to any one of claims 12 to 16 read by a computer.
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