(57)【要約】【課題】トンネル掘削機におけるマシントラブルの発生時に、より適確にそのトラブルの原因究明と対処とを行えるようにする。【解決手段】シールド掘進機１の各種機器類の操作を制御するシーケンサ４と、このシーケンサ４の稼動データを管理する掘進管理装置８とを備えてなり、この掘進管理装置８は、掘進時におけるシーケンサ４による各種機器類の操作履歴データを記憶するハードディスクと、このハードディスクに記憶された操作履歴データを処理して表示するディスプレイ９ａを備える構成とする。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削機の各種機器類の操作を制御する操作制御手段と、この操作制御手段の稼動データを管理するデータ管理手段とを備えるトンネル掘削機の掘進管理システムであって、
前記データ管理手段は、掘進時における前記操作制御手段による各種機器類の操作履歴データを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された操作履歴データを処理して表示する表示手段とを備えることを特徴とするトンネル掘削機の掘進管理システム。
【請求項２】
前記表示手段は、入力手段から表示指令が入力されたときに前記操作履歴データを表示する請求項１に記載のトンネル掘削機の掘進管理システム。
【請求項３】
前記データ管理手段は、前記操作制御手段の制御プログラムの作成および編集を行う作成・編集手段を備えている請求項１または２に記載のトンネル掘削機の掘進管理システム。
【請求項４】
前記データ管理手段は、通信回線を介して遠隔監視手段に接続されている請求項１〜３のいずれかに記載のトンネル掘削機の掘進管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削機の掘進時にオペレータが操作したスイッチ等の各種機器類の稼動状態を管理するトンネル掘削機の掘進管理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル掘削機を用いて地中にトンネルを掘削する際には、図５に示されるように、掘削機本体５０を推進させるための各アクチュエータ（シールドジャッキ、カッタヘッド等）、カッタトルク等の機械状態を検出する各種センサ類および操作スイッチ、表示ランプ等５１を、掘削機本体５０内の坑内制御盤５２に設置されたシーケンサ（ＰＬＣ）５３にて制御することにより、掘削機本体５０を推進させるようにされている。
【０００３】
また、前記掘削機本体５０内には、その掘削機本体５０の現在位置の測量および位置ずれ量の演算等を行う測量・線形管理装置５４が設けられている。この測量・線形管理装置５４は、前記シーケンサ５３内の計算機リンクユニット５３ａに制御ケーブル（ＲＳ２３２Ｃ）５５を介して接続される制御インターフェイス５６と、この制御インターフェイス５６に接続される操作用コンピュータ５７と、位置計測システムを構成するレーザ（もしくは赤外線）投受光器５８およびターゲット５９とを備えて構成されている。そして、前記計算機リンクユニット５３ａは制御ケーブル（ＲＳ２３２Ｃ）６０を介して機外の管理用コンピュータ６１に接続され、この管理用コンピュータ６１にて、トンネル掘進中のカッタトルク等の機械状態や、掘削機本体５０の現在位置の計画線に対するずれ量などが管理され、必要に応じて所要データをその管理用コンピュータ６１のディスプレイ６１ａに表示し、あるいは付設のプリンタ６２にプリントアウトするようにされている。なお、掘進管理装置と坑内制御盤５２との間の距離が長い場合には通信不良が生じるので、間にモデムなどを設けて通信不良が生じないようにされる。
【０００４】
なお、本願発明に関連する先行技術として、例えば特許文献１に開示されるものがある。この文献に記載の技術は、掘進工事が実施される施工現場において操作制御盤を用いて掘進制御を行う方法では、土質などの急激な変化や機器の故障などのトラブルが発生した際にオペレータの対処困難な場合があることに鑑み、トンネル掘削機の掘進動作を制御する操作制御盤に通信制御手段を設けるとともに、遠隔制御装置を設け、この遠隔制御装置により遠隔地からトンネル掘削機の掘進動作をリアルタイムで制御するように構成したものである。また、この特許文献１に記載の発明と同様の主旨で、トンネル掘削機を遠隔管理するシステムが特許文献２，３においても提案されている。
【０００５】
また、トンネル掘削機とは分野は異なるが、大型プレス等の産業機械の稼働状態を遠隔地の端末装置にて管理するようにした技術が特許文献４において提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３６７８２号公報
【特許文献２】
特開２０００−３５６０９４号公報
【特許文献３】
特許第３００５６０５号公報
【特許文献４】
特開２０００−２１０８００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示される従来システムにおいては、カッタトルク、ジャッキストローク、掘削機の現在位置等のデータのみを管理用コンピュータ６１にリアルタイムで表示し、またその履歴をファイルに保存するものであるため、例えばトンネル掘削機の推進中にマシントラブルが発生した場合には、その保存された履歴データのみではそのトラブルの発生原因を見つけ出すことが困難であり、専門技術者を施工現場に派遣して再現テスト等を実施してそのトラブルの原因を究明し、対処しなければならないという問題点があった。
【０００８】
一方、前記各特許文献には、施工現場から離れた遠隔地において機械の稼動状況を管理することについての技術思想は開示されているものの、前述のようなマシントラブル発生時におけるそのトラブルの原因究明の手助けになる手段については何ら開示されていない。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、マシントラブルの発生時に、より適確にそのトラブルの原因究明と対処とを行うことのできるトンネル掘削機の掘進管理システムを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるトンネル掘削機の掘進管理システムは、
トンネル掘削機の各種機器類の操作を制御する操作制御手段と、この操作制御手段の稼動データを管理するデータ管理手段とを備えるトンネル掘削機の掘進管理システムであって、
前記データ管理手段は、掘進時における前記操作制御手段による各種機器類の操作履歴データを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された操作履歴データを処理して表示する表示手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、操作制御手段により制御される各種機器類の操作履歴データが記憶手段に記憶されていて、その記憶内容を表示手段に表示することができるので、マシントラブルの発生時にその操作履歴データを見ることで、オペレータがどのような操作をしてそのマシントラブルが発生したのかを容易に解析することができ、トラブルの原因究明と対処とを適確に行うことができる。
【００１２】
ここで、前記表示手段は、入力手段から表示指令が入力されたときに前記操作履歴データを表示するのが好ましい。こうすることで、通常のマシン操作および掘進管理に支障を来たすことなく、トラブルの原因究明という所期の目的を達成することができる。
【００１３】
本発明において、前記データ管理手段は、前記操作制御手段の制御プログラムの作成および編集を行う作成・編集手段を備えているのが好ましい。こうすることで、トラブルの種類に応じてデータ管理手段により不具合箇所の修正対応を容易に行うことができる。
【００１４】
また、前記データ管理手段は、通信回線を介して遠隔監視手段に接続されているのが好ましい。このようにすれば、専門技術者が施工現場に出向かなくても、遠隔地の遠隔監視手段にて操作履歴データの内容が確認でき、遠隔地からトラブルの原因究明とその対応とを行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるトンネル掘削機の掘進管理システムの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１には、本発明の一実施形態に係る掘進管理システムのシステム構成図が示されている。
【００１７】
本実施形態のトンネル掘削機（シールド掘進機）１においては、掘削機本体２内の坑内制御盤３にシーケンサ（本発明における操作制御手段に対応する。）４が設置され、このシーケンサ４によるシーケンス制御によって掘進のための各アクチュエータ、各種センサ類および操作スイッチ等の各種機器類が制御され、これによって掘削機本体２が推進するようにされている。また、前記掘削機本体２内には、その掘削機本体２の現在位置の測量および計画線に対する位置ずれ量の演算等を行う位置計測システム５が設けられており、この位置計測システム５によって掘進方向の制御がなされるようになっている。
【００１８】
前記シーケンサ４は、中央処理装置（ＣＰＵ）４ａ、Ａ／Ｄ変換器４ｂ、入出力装置（Ｉ／Ｏ）４ｃおよび計算機リンクユニット４ｄなどを備え、この計算機リンクユニット４ｄが通信ケーブル６を介して地上に設置された掘進管理装置８のホストコンピュータ（本発明におけるデータ管理手段に対応する。）９に接続され、また前記中央処理装置４ａが通信ケーブル７を介して前記掘進管理装置８のホストコンピュータ９に接続されている。なお、通信ケーブル６，７は、その距離に応じて図示されないモデムなどを間に設けて、正常に通信が行われるようにされる。
【００１９】
また、前記掘進管理装置８のホストコンピュータ９は、モデム１０およびインターネット網１１、さらにはモデム１２を介して、トンネル施工現場から離れた遠隔地にある遠隔監視装置（本発明における遠隔監視手段に対応する。）１３の遠隔モニタコンピュータ１４に接続されている。
【００２０】
前記掘進管理装置８のホストコンピュータ９は、前記掘削機本体２内のシーケンサ４に保有されているその掘削機本体２の稼動データに基づき、主としてシールド掘進機１の掘進管理に必要な以下の機能を備えている。
▲１▼データ収集・収録機能
▲２▼リアルタイムモニタ機能
▲３▼帳票管理機能
▲４▼その他（線形表示機能、各種設定機能等）
【００２１】
以下、前記各機能についてより具体的に説明する。
▲１▼データ収集・収録機能
シールド掘進機１の稼動状態を表わす各種センサ信号等のデータのほか、オペレータにより操作される各種機器類の操作履歴データを、設定した時間間隔もしくは推進距離間隔ごとに収集してハードディスク（記憶手段）のフォルダに収録する機能である。図２には、この機能に基づき収集された収集データが例示されている。この図２に示されるデータにおいて、第１行目は収集年月日、掘進番号等のファイル名を示し、第２行目〜第４行目、第５行目〜第７行目、第８行目〜第１０行目、…が各サンプリング時刻における一まとまりのデータ列▲１▼、▲２▼、▲３▼、…を示している。また、各データ列▲１▼、▲２▼、▲３▼、…において、羅列された数字データ（０．００で示す）は、例えばカッタヘッド回転速度（ｒｐｍ）、マシン方角偏差（ｄｅｇ）、スクリューコンベア回転速度（ｒｐｍ）、シールドジャッキ総推力（ｋＮ）等の各種センサデータであり、また１６進数（ｆｆｆｂ，３ｆｆ３，００４ｂ等）で示されるデータは、オペレータが操作したスイッチの状態やその操作履歴（例えばシールドジャッキポンプスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態、カッタヘッド給脂ポンプスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態等）およびリレーなどの制御盤内部機器の状態やその履歴などのユーザには直接関係のないデータ類を含む操作履歴データである。
【００２２】
▲２▼リアルタイムモニタ機能
シールド掘進機１の掘進中に収集されつつある各種データを所定の表示形式に変換して、ホストコンピュータ９のディスプレイ９ａ上に数値もしくはグラフとして表示する機能である。図３には、このリアルタイムモニタ画面の一例として、ずれ量データモニタ画面が示されている。この図３に示されるデータは、各シールドジャッキ選択状況、ストロークや計画線からの位置ずれ量のデータ１５、掘進機の推進軌跡を示すグラフ１６、各種センサデータ１７等よりなっている。このデータを見ることで、マシン状態や現在位置および計画線とのずれ量等を把握することができ、それによってシールド掘進機１の掘進状態を管理することができる。なお、このリアルタイムモニタ画面としては、このずれ量データモニタ画面のほかに、複数のセンサデータを折れ線グラフで表示する画面等がある。
【００２３】
これらリアルタイムモニタ画面において、マウス（入力手段）の操作によってマシン操作モニタ画面表示用のコマンドボタンである操作モニタボタン１８をクリックする（あるいはキーボード操作によって所定のボタン操作をする）と、ディスプレイ９ａは図４に示される操作履歴データを表示する画面に切り換わる。この表示画面は、図３に示される画面の中央部が操作履歴データ１８（オペレータが操作した例えばシールドジャッキポンプスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態、カッタヘッド給脂ポンプスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態等に関するデータ）に置き換わった画面である。このように表示切換え操作時に所望の操作履歴データ１８が得られるので、通常のマシン操作および掘進管理に悪影響を及ぼすことはない。
【００２４】
▲３▼帳票管理機能
ハードディスクのフォルダに収録されたテキスト形式のデータファイルを例えばＥｘｃｅｌのような市販の表計算ソフトウェアで使用可能なデータに変換し、各種の記録表およびグラフ（ずれ量グラフ、掘進状況グラフ等）の作成を行う機能である。なお、通常は、シールド掘進機１の掘進中にハードディスク内にデータ保存を行い、掘進後にデータファイルに書き込まれるようにされている。
【００２５】
このように、本実施形態の掘進管理システムにおいては、従来システムにおいて収集されるマシンの稼動状態に係るデータに加えて、オペレータによって操作された各種機器類の操作履歴データが収集され、このデータがリアルタイムにホストコンピュータ９のディスプレイ９ａ上に表示され、またファイルに保存されるので、マシントラブルが発生した際には、専門技術者はその操作履歴ファイルとマシンデータファイルとを見ることにより、オペレータがどのような操作をしてそのマシントラブルが発生したのかを容易に解析することができ、トラブルの原因究明と対処とを適確に行うことができる。なお、前記操作履歴ファイルとマシンデータファイルとは別ファイルであっても良いし、同一ファイルに保存されていても良い。
【００２６】
また、前記ホストコンピュータ９と遠隔モニタコンピュータ１４のそれぞれにリモートコントロールソフト１９をインストールしておくことにより、ホストコンピュータ９はインターネット網１１を介して遠隔監視装置１３の遠隔モニタコンピュータ１４に接続されているので、ホストコンピュータ９のディスプレイ９ａを施工現場から離れた遠隔地の遠隔モニタコンピュータ１４にてモニタすることができ、この遠隔モニタコンピュータ１４においてマシン操作状況やマシン状態をリアルタイムで確認したり、あるいはホストコンピュータ９から遠隔モニタコンピュータ１４に転送された履歴ファイルを遠隔地において得ることができる。したがって、マシントラブルの発生時に専門技術者が施工現場に行かなくても、そのトラブル発生の原因究明を容易に行うことができる。
【００２７】
本実施形態においては、また、ホストコンピュータ９と遠隔モニタコンピュータ１４のそれぞれにリモートコントロールソフト１９がインストールされるとともに、シーケンサ４の中央処理装置４ａに通信ケーブル７を介して接続されるホストコンピュータ９にシーケンサ４のラダープログラム作成・編集ソフト２０がインストールされている。したがって、遠隔モニタコンピュータ１４のリモートコントロールソフト１９からホストコンピュータ９のラダープログラム作成・編集ソフト２０を起動させてシーケンサ４のラダープログラム（制御プログラム）を必要に応じて追加・修正することができる。これにより不具合などの修正対応が遠隔地においても容易にかつ適確に行うことができる。勿論、このラダープログラムの作成・編集はホストコンピュータ９の操作によっても可能であることは言うまでもない。なお、このラダープログラムの作成・編集は、特定の関係者のみが行えるようにパスワードを設定するようにするのが好ましい。
【００２８】
この結果、例えば海外の施工現場において稼動中のトンネル掘削機に対しても、マシントラブルの発生時に専門技術者が直接現地に赴かなくても、遠隔監視装置１３によりそのマシントラブルの解析を行い、シーケンサ４のラダープログラムの作成・編集等を容易に行うことができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る掘進管理システムのシステム構成図である。
【図２】図２は、収集データ例を示す図である。
【図３】図３は、ずれ量データモニタ画面を示す図である。
【図４】図４は、操作履歴の表示画面を示す図である。
【図５】図５は、従来の掘進管理システムのシステム構成図である。
【符号の説明】
１　　　　　トンネル掘削機（シールド掘進機）
２　　　　　掘削機本体
３　　　　　坑内制御盤
４　　　　　シーケンサ
６，７　　　通信ケーブル
８　　　　　掘進管理装置
９　　　　　ホストコンピュータ
１１　　　　インターネット網
１３　　　　遠隔監視装置
１４　　　　遠隔モニタコンピュータ
【図１】
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【図２】
2004131981.tif 000004
【図３】
2004131981.tif 000005
【図４】
2004131981.tif 000006
【図５】
2004131981.tif 000007