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    公开号:WO1992001140A1
    申请号:PCT/JP1991/000940
    申请日:1991-07-12
    公开日:1992-01-23
    发明作者:Tadayuki Hanamoto；Norio Takahashi
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:E21B7-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 害
    [0002] 掘削式地中掘 ϋ機の運転支援装
    [0003] 発明 の技術分野
    [0004] こ の発明 は、 力 ッ 夕 ド ラ ム に よ っ て掘削 し な が ら 地中 を掘進す る 掘削式地中掘進機の運転支援装置 に関す る 。
    [0005] 発明の背景技術
    [0006] 従来、 小 口 径管地中掘進機や掘削式地中掘進機の方向 制御及びカ ツ タ ド ラ ム の ト ル ク 制御 はオ ペ レ ー 夕 の勘 と 経験に頼 つ て い た 0
    [0007] 図 2 6 は従来の上記掘進機の制御方法を示す も の で、 掘進機の推進作業サ イ ク ルの 「後部推進 ジ ャ ツ ヤ縮め」 と 「後部推進 ビ ン 入れ」 の両 ス テ ッ プ間 に 、 セ ン サ群 に て掘削へ ッ ド部での垂直及び水平方向の偏差、 ピ ッ チ ン グ角 、 ョ 一イ ン グ角 を検出す る ス テ ッ プ と 、 こ の検出 デ — タ を も と にオペ レ ー タ が判断 し て揺動量を決定す る ス ア ッ プ 入れ、 そ の値 に基づい て 力 ッ 夕 ド ラ ム を揺動制 御 し て い る ο
    [0008] ま た こ の と き 、 カ ツ タ ド ラ ム を回転 さ せ る ァ ク チ ユ エ — タ の ¾1圧を常 に監視 し て後部推進 ジ ャ ッ キを推進す る 際 に 力 ッ 夕 卜 ノレ ク を制御操作す る よ う に な つ て い る 。
    [0009] 上記従来の制御方法で は 、 上記 し た よ う に 、 オ ペ レ ー タ の助 と 経験に頼 つ て い る た め 、 ォ ペ レ 一 夕 の技量で ト ン ネ ル施ェ精度が左右 さ れて し ま う と い う 問題があ つ た 発明 の概要
    [0010] 本発叨 は上記 し た事情 に鑑みてな さ れた も ので あ っ て そ の 目 的 と す る と こ ろ は、 熟練者でな いオペ レ ー タ で も 熟練者な みの施工を行な う こ と がで き る と共にオペ レ ー 夕 の負担を軽 '减で き る 掘削式地中掘進機の運転支援装置 を提供す る こ と に あ る 。
    [0011] 上記 目 的を達成す る た め に、 本発明の主態様に よ れば 方向制御 ffl の揺動ァ ク チ ユ エ 一 夕 と 、 最先端 に位置す る 力 ッ タ ド ラ ム の前面に設け ら れた掘削 力 ッ タ と 、 先端部 に施ェ計画線に対す る 位置のずれ量や傾 き のずれ量及び 前記揺動ァ ク チ ユ エ 一 夕 の操作量を計測す る第 1 セ ン サ 群 と 、 カ ツ タ ト ノレ ク 油圧を計測す る第 2 セ ン サ と 、 掘削 カ ツ 夕 を駆動す る 油圧モ ー タ を制御す る 流量調整弁 と を 有す る 掘削式地中掘進機に お い て、 上記セ ン サ類 と カ ツ 夕 ト ル ク 油圧用 セ ン サ か ら の 出力信号を取込む 自 動計測 部 と 、 上記信号を フ ア ジ ィ 制御の入力値 と し て調整す る 自動調整部 と 、 こ れ ら の調整 さ れた前記第 1 セ ン サ群か ら の入力 値か ら フ ァ ジ ィ 制御 に よ り 次回の方向制御用 ァ ク チ ユ エー タ の最適揺動量を出力す る 揺動量支援 シ ス テ ム部 と 、 調整 さ れた カ ツ タ ト ル ク 油圧計測用 の前記第 2 セ ン サ力、 ら の入力値か ら フ ァ ジ ィ 制御 に よ り 掘削 カ ツ 夕 ト ル ク の制御操作内容を出力す る 力 ッ タ ト ル ク 支援 シ ス テ ム部 と 、 そ し て こ の両 シ ス テ ム部の 出力を表示す る 表 示出力装置 と を具備す る こ と を特徴 と す る 掘削式地中掘 進機の運転支援装置が提供 さ れ る 。
    [0012] 上記態様の運転支援装置に よ れば、 掘削式掘進機の一 連 の推進作業に お い て 、 掘削 力 ッ タ の次回の揺動量を今 ま での施工內容を考慮 し て決定す る と き に 、 揺動量支援 シ ス テ ム 部 に て上記次回の掘削 力 ッ 夕 の揺動量が算出 さ れ、 そ の結朵が表示出力装置 に表示 さ れ る 。 ま た掘削 力 ヅ 夕 回転 さ せての掘進中 に 、 カ ツ タ ト ノレ ク 支援 シ ス テ ム 部 に て最適な 力 ッ タ 卜 ノレ ク 制御操作内容が算出 さ れ、 そ の結 ¾ が表示出力装置 に表示 さ れ る 。 オ ペ レ ー タ は こ の表示を見て運転操作す る
    [0013] 斯 く し て、 本発明 に よ れば、 掘削式地中掘進機に よ る 施ェ に お いて、 熟練者でな いオ ペ レ ー タ で も熟練者な み の施工を行な う こ と がで き る 。 ま たオペ レ ー タ に対す る 支援事項がそ の都度必要に応 じ て表示出力装置に表示 さ れ る こ と に よ り ォペ レ 一 タ の負担を軽減す る こ と がで き o
    [0014] 前記な ら び に他の本発明 の 目 的、 態様、 そ し て利点 は 本発叨 の原理 に 合致す る 好適な 具体例が実施例 と し て示 さ れて い る 以下の記述お よ び添附の 図面に関連 し て説明 さ れ る こ と に よ り 、 当該技術の熟達者に と っ て明 ら かに な る で あ ろ ラ
    [0015] 図面の簡 な説 Iリ j
    [0016] 図 1 は 、 本発明 の 1 つ の具体例を示す プ ロ ッ ク 図、 図 2 は、 揺動量支援 シ ス テ ム 部の作 ffl を示す フ ロ ー チ ヤ ー 卜 、
    [0017] 図 3 は、 掘削式地屮掘進機の掘削状態を示す概略 成 説明図、
    [0018] 図 4 は、 掘削パ イ ロ ッ ト へ ッ ドを示す概略断面図、 図 5 及び図 6 は、 掘削パイ ロ ッ ト へ ッ ド の姿勢を示す 説明図、
    [0019] 図 7 、 図 8 並びに 図 9 は、 揺動量支援 シ ス テ ム部の メ ン バ シ ッ プ関数図
    [0020] 図 1 ϋ Aか ら 図 1 4 ま で の 各図 は 、 揺動量支援 シ ス テ ム 部の プ ア ジ ィ 推諭に よ る演算方法の説明図、
    [0021] 図 1 5 は、 カ ツ 夕 ト ル ク 支援 シ ス テ ム部の作用 を示す フ ロ ー チ ヤ 一 ト 、
    [0022] 図 1 6 は、 カ ツ 夕 ト ル ク 支援 シ ス テ ム部の作用 を表示 す る タ イ ミ ン グチ ャ 一 ト 、
    [0023] 図 1 7 、 図 1 8 並びに 図 1 9 は、 カ ツ 夕 ト ル ク 支援 シ ス テ ム 部 の メ ン バ シ ッ プ関数図、
    [0024] 図 2 0 A 力、 ら 図 2 4 ま で の各図 は 、 カ ツ タ ト ル ク 支援 シ ス テ ム 部の フ ァ ジ ィ 推論 に よ る 演算方法の説明図、 図 2 5 は、 運転 シ ス テ ム に よ る 推進作業サ イ ク ル図、 そ し て
    [0025] 図 2 6 は、 従来の掘進機の推進作業サ イ ク ル図であ る 好ま し い具体例の詳細な説明 以下、 本発明 の 1 つ の具休例を図 1 か ら 図 2 5 に ^づ い て説明す る 。
    [0026] 図 3 は掘削式地屮掘進機の掘進状態を示す も の で 、 図 中 1 は先端部 に 力 ッ タ ド ラ ム 2 を装備 し た掘削パ イ 口 ッ ト へ ッ ドで あ り 、 3 は こ の 掘削ノ、。 イ ロ ッ 卜 へ ッ ド 1 の 後 部 に 接続 さ れ る バ イ ロ ッ ト 管、 4 は こ の パ イ ロ ッ ト 管 2 に 接続 さ れ、 かつ 後部推進台 5 上 に 支持 さ れ た パ イ ロ ッ ト 管推 ϋ ア ダ プ タ で あ る 。 ま た 6 は レ ー ザ ト ラ ン シ ッ 卜 で あ り 、 こ れ力、 ら の レ ー ザ光 7 は レ ー ザ 夕 ー ゲ ッ 卜 8 に 投射 さ れ、 こ れ に よ り 掘削パ イ ロ ッ ト へ ッ ド 1 の姿勢力《 検 出 さ れ る よ う に な っ て い る 。
    [0027] 図 4 は上記掘削パ イ ロ ッ ト へ ッ ド 1 の 概略 的 な 構成を 示す も の で 、 カ ツ タ ド ラ ム 2 は油圧 モ ー 夕 9 に て回転駆 動 さ れ る よ う に な っ て お り 、 ま た こ の カ ツ 夕 ド ラ ム 2 は 揺動 自 在 に 支持 さ れて い て、 こ れを揺動 ァ ク チ ユ エ 一 夕 1 0 に て揺動す る よ う に な っ て い る 。 1 1 は こ れの揺動 量を検 出 す る 揺動操作量セ ン サであ る 。
    [0028] こ の よ う に 構成 さ れ た 掘進機 は後部推進台 5 に て前方 へ押 さ れ な 力《 ら カ ツ 夕 ド ラ ム 2 が油圧モ ー タ 9 に よ っ て 回転駆動 さ れ る こ と に よ り 掘進 さ れ る 。 そ し て こ の と き の 掘進方向 の 操作 は揺動 ァ ク チ ユ エ 一 夕 1 0 を作動 し て カ ツ タ ド ラ ム 2 を揺動す る こ と に よ っ て な さ れ る 。
    [0029] —方上記掘削パ イ ロ ッ ト へ ッ ド 1 の 掘進計画線 に 対す る 姿勢、 す な わ ち 、 図 5 及び図 6 に 示す と こ ろ の 垂直、 水 甲-方 向 の 偏差、 ピ ッ チ ン グ角 、 ョ 一 イ ン グ角 は 3 に 示す レ ー ザ 卜 ラ ン シ ッ 卜 6 、 レ ー ザ タ ー ゲ ッ ト 8 に 付勢 す る 各 セ ン サ に て 検 出 さ れ、 ま た 揺動ァ ク チ ユ エ ー タ 】 0 の 操作 3が揺勁操作 Sセ ン サ 1 1 に て 検 出 さ れ る 。 図 1 は上記掘削式地中掘進機 （以下単 に 掘進機 と い う ） を 操作す る た め の プ ロ ッ ク 図で あ る 。
    [0030] 図中 1 2 は掘削パ イ ロ ッ ト へ ッ ド 1 部 に 備 え ら れ た セ ン サ群で あ り 、 垂直偏差、 水平偏差、 ピ ッ チ ン グ角 、 ョ ー ィ ン グ角 及び揺動 ァ ク チ ユ エ 一 夕 1 0 の 操作量等 を |- 測す る 方向制御用 セ ン サ群 1 2 a と 、 カ ツ 夕 ド ラ ム 2 を 駆動す る 油圧 モ ー タ 9 の圧力 で あ る と こ ろ の 力 ッ 夕 ト ル ク 油圧 を計測す る カ ツ タ ト ル ク 油圧用 セ ン サ 1 2 b と 力、 ら な っ て い る 。
    [0031] 1 3 は コ ン ト ロ ー ラ で、 こ れ は 自 動計则部 1 4 と 自 動 調整部 1 5 と フ ア ジ ィ 制御部 1 6 と 力、 ら な っ て い る 。 そ し て 自 動計測部 1 4 は、 上記セ ン サ群 1 2 の方向制御用 セ ン サ群 1 2 a か ら の検出 信号を取 り 込む第 1 計測部
    [0032] 1 4 a と カ ツ タ ト ル ク 油圧用 セ ン サ 1 2 b 力、 ら の 検 出 信 号 を取 り 込む第 2 計測部 1 4 b と を有 し て い る 。 ま た 13 動調整部 1 5 は 、 自 動計则部 1 4 に取 り 込 ま れた 信号の う ち 、 偏差 と ピ ッ チ ン グ角 ま た は ョ 一 イ ン グ角 の デ ー タ 、 推進州 ァ ク チ ユ エ 一 夕 の 操作 m と 、 そ の 1 ピ ッ チ 推進後 の ピ ッ チ ン グ角 ま た は ョ ー ィ ン グ角 の変化量の デ ー タ を そ れぞれ調整 し て 2 つ の 入力 爐 に変換す る 第 1 調整部
    [0033] 1 5 a と 、 カ ツ タ ト ル ク 油圧 を あ る 時間 t ェ 毎 に そ の 汕 圧 と そ の 変化量を検知 し 、 2 つ の入力 値 と し て調整す る 第 2 調整部 1 5 b と をお し て い る 。 さ ら に フ ア ジ ィ 制 御 部 1 6 は 、 自 動調整部 1 5 の 第 1 調整部 1 5 a に よ っ て 調整 さ れた 2 つ の入力値の入力 に よ り フ ァ ジ ィ 制御を実 施 し 、 次回の最適揺動操作量を表示出力装置 1 7 の C R T 1 7 a に 出力す る 2 入力 1 出力 の揺動量支援 シ ス テ ム 部 1 6 a と 、 同様に第 2 調整部 1 5 b か ら の入力 に よ り フ ア ジ ィ 推論を実施 し 、 あ る 時間 t 2 の 間、 最適な カ ツ タ ト ル ク 制御操作内容を表示出力装置 1 7 の C R T 1 7 a に表示出力す る た めの 2 入力 1 出力 の カ ツ タ ト ル ク 支援 シ ス テ ム 部 1 6 b と を有 し て い る 。
    [0034] 次 に カ ツ 夕 ド ラ ム の揺動量支援 シ ス テ ム （掘進方向制 御） に つ い て の作用 を説明す る 。
    [0035] 上記セ ン サ群 1 2 の方向制御用 セ ン サ群 1 2 a に よ り 、 図 5 の垂直方向 におい て、 ピ ッ チ ン グ角及び垂直方向の 偏差を計測す る 。 同様 に 図 6 の水平方向 にお い て、 ョ ー ィ ン グ角及び水平方向の偏差を計測す る。
    [0036] 図 2 は フ ァ ジ ィ 制御部 1 6 の揺動支援 シ ス テ ム部 1 6 a の作用 を示す フ ロ ー チ ヤ 一 卜 であ り 、 こ の図 2 と 上記図 1 に示すブ ロ ッ ク 図 と 力、 ら 揺動支援 シ ス テ ム部 1 6 a の 作 ffl を説明す る 。 な お こ の具体例で は垂直方向の姿勢制 御 に つ い て説明す る 。
    [0037] セ ン サ群 1 2 の方向制御用 セ ン サ群 1 2 a に て、 ピ ッ チ ン グ角 0 p n ( % ) 、 偏差 H n ( m m ) 、 前回の揺動操作 量 Y n (度） 、 前回の揺動前の ピ ッ チ ン グ角 p n _ 1 ( % ) が検出 さ れて 、 こ れ ら 力《 コ ン 卜 ロ ー ラ 1 3 の 自 動 測部 1 4 の第 1 計測部 1 4 a へ入力 さ れ る 。 つ いで こ の計測値は 自 動調整部 1 5 の第 1 調整部 1 5 a に入力 さ れ、 こ の第 1 調整部 1 5 a で は、 ピ ッ チ ン グ fi}
    [0038] Θ と 偏差 H n の チ ン グ角 0 s = Θ Ρ Π 計測値と で修正 ピ ッ
    [0039] η η + • H n ( 数） を、 ま た揺動操作量 Υ η と ピ η は定
    [0040] ッ チ ン グ角 の変化量△ θ ρ θ η η— θ η一 , と で ス テ ア リ
    [0041] ρ η ρ η - 1
    [0042] ン グ感度 T = △ Θ P / Υ η をそれぞれ調節 し て こ の 2 つ の入力値に変換す る o
    [0043] こ の 2 つの入力値 Θ s T は フ ア ジ ィ 制御部 1 6 の揺 動量支援 シ ス テ ム部 1 6 a に入力 さ れ、 こ こ で の フ ア ジ ィ 制御に よ り 、 熟練ォペ レ 一 夕 の操作方法が織込 ま れて 1 つの 出力値が揺動ァ ク チ ユ エー タ 1 0 の次回の操作量
    [0044] Y n + i とす る
    [0045] そ し て こ の操作量 Y 1 7 の C . R
    [0046] π + 1 が表示出力装置
    [0047] T 1 7 a に表示 さ れ る
    [0048] ―般 に、 掘 機を計画線に沿 っ て推進 さ せ る た め に は、 掘進機の傾き を計画線 と 平行に な る よ う に あ わせ る 必要 があ る 。 し か し こ の と き 、 偏差 も縮め る必要があ る た め、 そ の分の傾 き を計画線 と 平行な 角度か ら ず ら す必要があ o れを示 し た の が上記修正 ピ ッ チ ン グ角 0 s で あ る 。 ま た 、 掘進方向操作 (以下、 単に ス テア リ ン グ と 称す） の効 き 具合い、 つ ま り ス テア リ ン グ感度は土質に よ っ て 左右 さ れ こ れは揺動操作に よ る 傾 き の変化量を押え る こ と で判断で き る れは ス テ ア リ ン グ感度 Τ - Δ 6> ρ
    [0049] / Y n で示 さ れ る 以上の 修正 ピ ッ チ ン グ角 0 s と ス テ ア リ ン グ感度 T に よ り 次回 の揺動操作量 Y n+ i が フ ア ジ ィ 制御 に て決定 さ れ る 。
    [0050] 上記の 決定を具体的 に フ ァ ジ ィ 制御 の応 ffl に よ り 表わ し た の が 図 7 力、 ら 図 9 で あ る 。
    [0051] 図 Ί は修正 ピ ッ チ ン グ角 s の メ ン バ シ ッ プ関数、 図 8 は ス テ ア リ ン グ感度 T の メ ン バ シ ッ プ関数、 図 9 は次 回揺動操作量 Y n + i の メ ン バ シ ッ プ関数を そ れぞれ示 し ま た第 1 表 は そ れぞれの フ ァ ジ ィ 制御ルー ルを示す。
    [0052] そ し て こ の フ ア ジ ィ 制御 ルー ル は
    [0053] I F Θ s = a A N D T
    [0054] = β T H E N Υ η+ 1 - r …… ( 1 ) で表わ さ れ る 。 こ こ で α , β , ァ は メ ン ノく シ ッ プ関数を 示す。
    [0055] 次 に一例 と し て、 0 s 0 . 2 5 ( % ) 、 Τ - 0 .
    [0056] 5 0 ( % 度） の と き の次回揺動操作量 Y n+ j の演算方 法 に つ い て述べ る 。
    [0057] 笫 1 表か ら 使用 さ れ る 制御 ル ー ル は、
    [0058] I F Θ s = NM AND T- ML THEN - PM
    [0059] Yn+1
    [0060] I F Θ s = NM AND T- LA THEN = ZO
    [0061] Yn+1
    [0062] ！ I- Θ S = Z0 AND Τ - ML THEN = ZO
    [0063] Yn + i
    [0064] I F Θ S = Z0 AND Τ-し Λ THEN = ZO
    [0065] Yn + 1
    [0066] の 4 式が成 り 立つ 。
    [0067] こ れを フ ア ジ ィ 推論 の m i n - m a x 法で表わ し 、 最 終出力 を S心法で求め る と 、
    [0068] = 0 . 5
    [0069] Υ π+1 (度）
    [0070] と 決定 さ れた
    [0071] すな わ ち 、 上記 4 つ の式の う ち の 1 番 目 の式は図 10 A 図 1 0 Β そ し て図 1 0 C に示すよ う に な り 、 Θ s は ϋ .
    [0072] 5 、 Τ は 0 . 6 7 で、 こ れの小 さ い方を と る （ m i n ) と よ り 、 Y 5 と な る 。
    [0073] n+1 は 0
    [0074] 2 番 目 の式は図 1 1 A 図 1 1 B そ し て図 1 1 C に示 すよ う に な り 、 S s は 0 5 、 T は 0 . 3 3 で、 従 っ て
    [0075] 0 . 3 3
    [0076] Υ π+1 は と な る
    [0077] 3 番 目 の式は図 1 2 A 図 1 2 B そ し て図 1 2 C に示 すよ う に な り 、 0 s は 0 5 、 T は 0 . 6 7 で、 従 っ て は 0 ， 5
    [0078] Υ π + 1 と な る 。
    [0079] 4 番 目 の式は図 1 3 A 図 1 3 B そ し て図 1 3 C に示 す よ う に な り 、 0 s は 0 5 、 T は 0 . 3 3 で、 Υ π + 1 は 0 . 3 3 と な る 。
    [0080] 以上 4 つ の Υ π+1 の m a X を と り 、 重心法に よ
    [0081] 出力を図 1 4 で求め る と
    [0082] Υ η + 1 の最終
    [0083] = 0 • 5
    [0084] Υ η+1 (度）
    [0085] と な る 。
    [0086] ま た上記ス テ ア リ ン グ感度の求め方 も 、 上記の揺動操 作量及びそ の傾 き の変化量の み の関係式
    [0087] Τ = △ の ほ 力、 に ( Δ θ ρη_2 + Δ θ ρη_] + Δ θ ρ )
    [0088] ( 1 ) τ
    [0089] Υ η - 2 + Υ η - 1 + Υ π )
    [0090] Δ θ 厶 0
    [0091] ( 2 ) T 且 π - 2 Δ θ
    [0092] + 卫 η - 1 +
    [0093] Υ
    [0094] n - 2 Υ n - 1 Y n の よ う に セ ン サ か ら の 計 m敏 よ り 次回の ァ ク チ ユ エ 一 夕 の 操作 を求め る こ と がで き る 。
    [0095] 上記具体例で は垂直方向 に つ い て説叨 し た が、 水平方 向 に お い て も 、 偏差を垂直を水平 に 、 ピ ッ チ ン グ角 を ョ 一 イ ン グ角 に 変 え る こ と で同様 に 求 め る こ と がで き る 。
    [0096] ま た 図 3 及び図 4 で はパ イ ロ ッ 卜 へ ッ ド 1 を圧密 タ イ ブ と し て図示 し た が、 掘削 タ イ プで も 同様な ァ ク チ ュ エ ー タ 及 びセ ン サ を備 え て い れば問題 な く こ の方法 を適 用 で き る
    [0097] Τ
    [0098] +1 S A S M M M M L L A
    [0099] Ν Β Ρ B P B P B P M P M
    [0100] Θ S Ν Μ Ρ B P M P M P M Z 0
    [0101] Ζ 0 Ζ 0 Z 0 Z 0 z 0 Z 0
    [0102] Ρ Μ Ν B N M N M N M Z 0
    [0103] Ρ Β Ν B N B N B N M N M
    [0104] 次 に カ ツ 夕 ト ル ク 支援 シ ス テ ム 部 1 6 b に つ い て の 作 用 を 図 1 5 に 示す フ ロ ー チ ャ ー ト と 図 1 に 示す ブ ロ ッ ク 図 に て 説明 す る 。 セ ン サ 群 1 2 の カ ツ タ ト ル ク 油圧用 セ ン サ 1 2 b に て そ の時点の油圧 C P t ( kg / crf ) 、 油圧の変化量厶 C P t ( kg/ cii ) が検出 さ れ る 。 な お△ C P t = C P t 一 C P t — 丄 で あ る 。 そ し て こ れ ら は コ ン ト ロ ー ラ 1 3 の 自 動計測 1 4 の第 2 計測部 1 4 b へ入力 さ れ る 。
    [0105] つ い で こ の計測値は 自動調整部 1 5 の第 2 調整部 15 b に 人力 さ れ、 こ こ 力、 ら こ の 2 つ の入力 値 C P t 、 厶 C P t 力《 フ ァ ジ ィ 制御部 1 6 の カ ツ 夕 ト ル ク 支援 シ ス テ ム部 1 6 b に入力 さ れ、 こ こ でフ ア ジ ィ 制御に よ り 、 熟練ォ ベ レ ー タ の操作方法が織込 ま れて 1 つ の 出力値 と し て出 力 さ れ、 こ の 出力値が油圧モ ー タ を制御す る 流量調整弁 の ノ ブの 目 盛変化量 Δ Ζ と す る 。
    [0106] そ し て こ の 目盛変化量厶 Z が表示出力装置 1 7 の C . R . T l 7 a に表示 さ れ る 。
    [0107] オ ペ レ ー タ は こ の C . R . T 1 7 a に表示 さ れた @盛 変化 S△ Z に従 っ て流量制御弁の調整 ノ ブの 目 盛を例え ば 0 〜 1 0 に わ た つ て操作 し 、 流量をア ナ ロ グ的に調整 す る 。
    [0108] 上記表示出力装置 1 7 での表示 は リ ア ルタ イ ムであ る が、 セ ン サか ら の信号の検出及びそ れを表示す る 際に そ れぞれ一定の時間を要す る 。 こ れを示 し た のが図 1 6 で あ り 、 図中 （ 1 ) はセ ン サ信号力《 コ ン ト ロ ー ラ 1 3 の 自 動調整部 1 5 の第 2 調整部 1 5 b へ送 ら れ る ま で の時間 ( 2 ) は カ ツ 夕 卜 ノレ ク 支援 シ ス テ ム部 1 6 b で の フ ア ジ ィ 制御の計算時間、 ( 3 ) は推論結果が表示出力装置 に 送 ら れ る ま での時間で あ る 。 ま た t i は上記 （ 1 ) , ( 2 ) , ( 3 ) の所要時 [¾] に表示時 [U] t 。 を加え た時 pH rJ と な る 。
    [0109] 上記流量調整弁の調整 ノ ブの 目盛変化 Δ Ζ の決定を 具体的 に フ ァ ジ ィ 制御の応用 に よ り 表わ し た のが図 1 7 か ら 図 1 9 であ る 。
    [0110] 図 1 7 は油圧 C P t の メ ンバ シ ッ プ閲数、 図 1 8 は油 江の変化量△ C P t の メ ン バ シ ッ プ関数、 図 1 9 は流 S 調整弁の調整 ノ ブの 目 の 目盛変化量 Δ Ζ の メ ンバ シ ッ プ 関数を そ れぞれ示 し 、 ま た第 2 表は そ れぞれの フ ァ ジ ィ 制御ル ー ルを示す。
    [0111] そ し て こ の フ ァ ジ ィ 制御ルー ノレは、
    [0112] I F C P t = a A N D Δ C P t
    [0113] = β T H E N Δ Z = r …… ( 2 ) で表わ さ れ る 。 こ こ で α , β , ァ は メ ン バ シ ッ プ関数を 示す。
    [0114] 次に一例 と し て 、 油圧 C P t = 2 0 ( kg/ ci ) 、 油圧 の変化≤ A C P t = 7 . 5 ( kg/ cnf ) の と き の流量調整 弁の調整 ノ ブ の 目 盛変化量△ Z の演算方法につ い て述べ る 。
    [0115] 第 2 表か ら 使用 さ れ る 制御ル ー ルは、
    [0116] 1 F C P t = NB AND Δ CPl-ZO THEN OZ-PB
    [0117] I F C P t = NB AND Δ CPt-PB THEN 0Z-Z0 IF C P t = Z0 AND △ CPい ZO THEN OZ-ZO
    [0118] 1 F C P t = ZO AND Δ CPい PB THEN OZ-ZO
    [0119] の 4 式が成 り 立つ。
    [0120] こ れを フ ア ジ ィ 推論の m i n — m a x 法で表わ し 、 最 終出力 を重心法で求め る と 、
    [0121] 厶 9 4 ( 目盛增）
    [0122] と 決定 さ れた。
    [0123] すな わ ち 、 上記 4 つ の式の う ち の 1 番 目 の式は図 20A 図 2 0 B そ し て図 2 0 C に示すよ う に な り 、 C P t は 0 5 、 A C P t は 0 . 2 5 で、 こ れの小さ い方を と る （ m i n ) こ と に よ り 、 △ Z は 0 . 2 5 と な る 。
    [0124] 2 番 目 の式は図 2 1 A 、 図 2 1 B そ し て図 2 1 C に示 すよ う に な り 、 C P t は 0 . 5 、 △ C P t は 0 . 7 5 で 従 っ て△ Z は 0 . 5 と な る 。
    [0125] 3 番 目 の式は図 2 2 A 、 図 2 2 B そ し て図 2 2 C に示 す よ う に な り 、 C P t は 0 . 5 、 Δ C P t は 0 . 7 5 、 従 っ て△ Z は 0 . 2 5 と な る 。
    [0126] 4 番 目 の式は図 2 3 A 、 図 2 3 B そ し て図 2 3 C に示 すよ う に な り 、 C P t は 0 . 5 、 Δ C P t は 0 . 7 5 、 従 っ て Δ Ζ は 0 . 5 と な る 。
    [0127] 以上 4 つ の Δ Ζ の m a x を と り 、 重心法に よ り △ Z の 最終出力 を図 2 4 で求め る と
    [0128] Δ Z = 0 . 9 4 ( 目 盛增）
    [0129] と 7よ る C3 2
    [0130] △ C P
    [0131] △ z
    [0132] N B Z 0 P B
    [0133] N B P B P B Z 0
    [0134] C P z 0 Z 0 Z 0 Z 0
    [0135] P B z 0 N B N B
    [0136] 上記 の よ う に し て運申云支援 シ ス テ ム に お け る 揺動量支 援 シ ス テ ム 部 1 6 a に て決定 し た 揺動量 と 、 カ ツ タ ト ル ク 支援 シ ス テ ム 部 1 6 b に て決定 し た カ ツ タ ト ル ク 制御 操作 内容 （流量調整弁の 調整 ノ ズの 調整量） と が そ れぞ れ表示 出 力装置 1 7 の C . R . T 1 7 a に 表示 さ れ る か ら 、 オ ペ レ ー タ は こ れを見 な 力 < ら 、 こ の表示 内容 に 従 つ て操作す る こ と に よ り 、 熟練者 な み の操作を行な う こ と がで き る 。
    [0137] 図 2 5 は上記運転支援 シ ス テ ム に よ る 作業サ イ ク ルを 示す も の で 、 カ ツ 夕 ド ラ ム の 揺動操作時 に お け る 揺動 S 支援 シ ス テ ム 部 1 6 a か ら の 出 力 を 表示す る と 共 に 、 後 部推進 ジ ャ ッ キ推進時 （ カ ツ タ ト ル ク 制御操作時） に お け る カ ツ 夕 卜 ノレ ク 支援 シ ス テ ム 部 1 6 b 力、 ら の 出 力 も ま た 表示す る 。 な お こ の 表示 は 2 0 秒 ご と に 行 な わ れ る 。
    [0138] ま た 自 動計測部 1 4 の 第 1 計測部 1 4 a へ の検出 値の 取 り 込 み は後部 ii i ジ ャ ツ キ縮め行程の後 に行 な わ れ る
    权利要求:
    Claims
    請求の範 ϋ
    方向制御 II の揺動ァ ク チ ユ エ一 タ と 、 最先端 に 位置す る カ ツ タ ド 7 ム の前面 に設け ら れた掘削 カ ツ タ と 、 先端 部に施工計 ϋ線に対す る 位置のずれ量や傾 き のずれ量及 び前記揺動ァ ク チ ユ エ ー タ の操作量を計測す る 第 1 セ ン サ群 と 、 カ ツ タ ト ル ク 油圧を計则す る 第 2 セ ン サ と 、 掘 削 力 ッ タ を駆動す る 油圧モー タ を制御す る 流量調整弁 と を有す る 掘削式地中掘進機に おい て、 上記セ ン サ類 と 力 ッ 夕 ト ル ク 油圧用セ ン サか ら の 出力信号を取込む 自 動計 測部 と 、 上記信号を フ ア ジ ィ 制御の入力値 と し て調整す る 自動調整部 と 、 こ れ ら の調整 さ れた前記第 1 セ ン サ群 力、 ら の入力値力、 ら フ ア ジ ィ 制御 に よ り 次回の方向制御用 ァ ク チ ユ エ一 タ の最適揺動量を出力す る 揺動量支援 シ ス テム部 と 、 調整 さ れた カ ツ タ ト ル ク 油圧計測用 の前記第 2 セ ン サ力、 ら の入力値力、 ら フ ァ ジ ィ 制御 に よ り 掘削 力 ッ 夕 ト ル ク の.制御操作内容を出力す る カ ツ 夕 ト ル ク 支援 シ ス テ ム部 と、 そ し て こ の両 シ ス テ ム部の 出力 を表示す る 表示出力装置 と を具備す る こ と を特徴 と す る 掘削式地中 掘進機の運転支援装置。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0541804A1|1993-05-19|
    EP0541804A4|1993-03-24|
    JPH0473398A|1992-03-09|
    KR970007382B1|1997-05-08|
    JPH07119551B2|1995-12-20|
    US5312163A|1994-05-17|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1992-01-23| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1992-01-23| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU NL SE |
    1993-01-07| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1991912478 Country of ref document: EP |
    1993-05-19| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1991912478 Country of ref document: EP |
    1996-02-01| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1991912478 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2184098A|JPH07119551B2|1990-07-13|1990-07-13|掘削式地中掘進機の運転支援装置|
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