知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特表2024-535674トンネル掘削機及びトンネル掘削機を用いてトンネルを掘進するための方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-02
(54)【発明の名称】トンネル掘削機及びトンネル掘削機を用いてトンネルを掘進するための方法
(51)【国際特許分類】
E21D 9/093 20060101AFI20240925BHJP
【ＦＩ】
E21D9/093 G
E21D9/093 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2024508448
(86)(22)【出願日】2022-09-22
(85)【翻訳文提出日】2024-02-09
(86)【国際出願番号】 EP2022076333
(87)【国際公開番号】W WO2023057217
(87)【国際公開日】2023-04-13
(31)【優先権主張番号】102021126200.3
(32)【優先日】2021-10-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516300597
【氏名又は名称】ヘーレンクネヒト アクツィエンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】ＨＥＲＲＥＮＫＮＥＣＨＴ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ
(74)【代理人】
【識別番号】100080816
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 朝道
(74)【代理人】
【識別番号】100098648
【弁理士】
【氏名又は名称】内田 潔人
(72)【発明者】
【氏名】ヴェールマイヤー、ゲルハルト
(72)【発明者】
【氏名】ナタンソン、エミール
(72)【発明者】
【氏名】トレンドル、ヨハネス
【テーマコード（参考）】
2D054
【Ｆターム（参考）】
2D054AA01
2D054AA02
2D054AC01
2D054BA02
2D054GA02
2D054GA04
2D054GA24
2D054GA64
(57)【要約】
【課題】比較的簡単で且つ稼働確実性のある操作により傑出するトンネル掘削機及びトンネル掘削機を用いてトンネルを掘進するための方法を提示する。
【解決手段】トンネル掘削機（１０３）において、切削ホイール（１０６）に作用する掘進プレス手段（１０９）を、トンネル掘削機（１０３）に関連する座標系（１５４、１５７）内で目標全圧力重心（１５１）の座標値を直接的に入力することを介して制御する構成が設けられている。それにより機械オペレータには、比較的に簡単なトンネル掘削機（１０３）の制御が提供される。
【選択図】図１
【解決手段】トンネル掘削機（１０３）において、切削ホイール（１０６）に作用する掘進プレス手段（１０９）を、トンネル掘削機（１０３）に関連する座標系（１５４、１５７）内で目標全圧力重心（１５１）の座標値を直接的に入力することを介して制御する構成が設けられている。それにより機械オペレータには、比較的に簡単なトンネル掘削機（１０３）の制御が提供される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
切削ホイール（１０６）と、所定数の掘進プレス手段（１０９）と、掘進プレス手段制御ユニット（１１５）と、視覚化手段（１４８）とを備えたトンネル掘削機であって、前記掘進プレス手段（１０９）を用い、前記切削ホイール（１０６）は、掘進方向において移動可能であり、前記掘進プレス手段制御ユニット（１１５）を用い、前記掘進プレス手段（１０９）又は前記掘進プレス手段（１０９）のグループは、駆動制御可能であり、前記視覚化手段（１４８）は、前記掘進プレス手段（１０９）又は前記掘進プレス手段（１０９）のグループの圧力作用から得られる現在全圧力重心（１６６）を視覚化するように構成されており、
入力手段（１３０）が設けられており、前記入力手段（１３０）は、目標全掘進力（Ｆｇｅｓ）を予設定するために構成されていること、
前記視覚化手段（１４８）は、目標全圧力重心（１５１）と前記現在全圧力重心（１６６）を表示するように構成されていること、
前記掘進プレス手段制御ユニット（１１５）と接続された操作ユニット（１１８）が設けられており、前記操作ユニット（１１８）は、前記現在全圧力重心（１６６）を前記目標全圧力重心（１５１）に少なくとも近づけることのために、前記トンネル掘削機（１０３）に関連する座標系（１５４、１５７）内で座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を変更することにより、前記現在全圧力重心（１６６）に作用するための手段（１３３、１３６、１３９、１４２、１４５、１４８）を有すること、及び、
前記掘進プレス手段制御ユニット（１１５）は、前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）の変化を前記掘進プレス手段（１０９）又は前記掘進プレス手段（１０９）のグループの駆動制御における圧力値変化に変換して調整するように構成されていること、
を特徴とする、トンネル掘削機。
【請求項2】
前記目標全圧力重心（１５１）に作用するための手段は、前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を直接的に入力するため及び／又は前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を高くするないし低くするための操作要素（１３６、１３９、１４２、１４５）を有すること、を特徴とする、請求項１に記載のトンネル掘削機。
【請求項3】
前記目標全圧力重心（１５１）の前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を高くするないし低くするために、所定のスクリーンが、接触感応式のタッチフィールド（１３６、１３９、１４２、１４５）を有する接触感応式の領域（１３３）を有すること、を特徴とする、請求項２に記載のトンネル掘削機。
【請求項4】
前記目標全圧力重心（１５１）の前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を高くするないし低くするために、感圧式のタッチフィールド（１３６、１３９、１４２、１４５）を有する領域（１３３）が設けられていること、を特徴とする、請求項２に記載のトンネル掘削機。
【請求項5】
前記目標全圧力重心（１５１）の前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を高くするないし低くするために、回転又は摺動により電気機械式で作用する要素が設けられていること、を特徴とする、請求項２に記載のトンネル掘削機。
【請求項6】
接触感応式の領域（１４８）を有するスクリーンが設けられており、前記接触感応式の領域（１４８）内では、視覚化された前記目標全圧力重心（１５１）が、指又はオブジェクトによる接触と、指又はオブジェクトの動きとで、開始ポジションから終了ポジションに動くことができ、前記開始ポジションに対する前記終了ポジションの前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）における偏位が、前記掘進プレス手段（１０９）又は前記掘進プレス手段（１０９）のグループにより加えられる押付力を適合するための前記掘進プレス手段制御ユニット（１１５）の入力値を構成すること、を特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
【請求項7】
前記座標系は、前記掘進プレス手段（１０９）又は前記掘進プレス手段（１０９）のグループが配設されている前記トンネル掘削機（１０３）のシールド要素（１４６）の長手方向中心軸線上にゼロ点（１６３）を有する２軸線の直交座標系（１５４、１５７）であること、を特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
【請求項8】
前記視覚化手段（１４８）は、前記目標全圧力重心（１５１）のために許される値領域（１６９）を表示するように構成されていること、及び前記掘進プレス手段制御ユニット（１１５）は、その許された値領域（１６９）内に位置する前記目標全圧力重心（１５１）のための値だけを処理するように構成されていること、を特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
【請求項9】
前記入力手段として、掘進速度調整回路が設けられており、前記掘進速度調整回路は、第１の入力として提供可能な目標掘進速度を介し、及び第２の入力として提供可能な現在掘進速度を介し、前記目標掘進速度を維持して前記目標全掘進力（Ｆｇｅｓ）を予設定するように構成されていること、を特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
【請求項10】
トンネル掘削機（１０３）を用いてトンネルを掘進するための方法であって、以下のステップを含むこと、即ち、
－ 請求項１～９のいずれか一項に記載のトンネル掘削機（１０３）を提供するステップ、
－ 所定の目標軌道を定めるステップ、
－ 掘進プレス手段（１０９）又は掘進プレス手段（１０９）のグループの最初の掘進力を定めるステップ、及び、
－ 前記トンネル掘削機（１０３）に関連する座標系（１５４、１５７）の座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）における目標全圧力重心（１５１）の変更を介し、掘進中に繰り返して掘進力を設定するステップ、
を含むこと、
を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、請求項１の上位概念の構成を有するトンネル掘削機に関する。
【0002】
更に本発明は、トンネル掘削機を用いてトンネルを掘進するための方法に関する。
【背景技術】
【0003】
この種の装置及びこの種の方法は、下記特許文献１（DE 10 2018 102 330 A1）から公知である。既知のトンネル掘削機は、切削ホイールと、切削ホイールを掘進方向に移動可能とする所定数の掘進プレス手段とを有する。更に掘進プレス手段を駆動制御可能とする掘進プレス手段制御ユニットが設けられており、この際、掘進プレス手段制御ユニットに対し、掘進プレス手段の圧力作用から得られる全圧力重心を可視化するための手段が設けられている。このトンネル掘削機を用いてトンネルを掘進する場合には、全圧力重心の位置が、特に引き続き行われる掘進中に掘進プレス手段における対応の負荷変化を伴ってセグメント（タビング）を取り付ける際に視覚的に表示される。
【0004】
下記特許文献２（CN 111 810 171 A）、下記特許文献３（CN 111 810 172 A）、下記特許文献４（JP 2013-007226 A）から、トンネル掘削機及びトンネルを掘進するための方法が公知であり、これらでは、掘進プレス手段により加えられる圧力作用が、掘進プレス手段におけるグループ形成に基づいて行われる。この際、下記特許文献３では、加えられる合力（総合力）の視覚化が提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１８１０２３３０号
【特許文献2】中国特許出願公開第１１１８１０１７１号
【特許文献3】中国特許出願公開第１１１８１０１７２号
【特許文献4】特開２０１３－００７２２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
通常、実際には、トンネル掘削機において、個々の掘進プレス手段又は掘進プレス手段のグループにより加えるべき掘進力の設定は、掘進プレス手段に接続された駆動制御モジュールに作用するポテンショメータを介して行われる。
【0007】
本発明の基礎を成す課題は、比較的簡単で且つ稼働確実性のある操作により傑出する、冒頭に記載した形式のトンネル掘削機及び冒頭に記載した形式のトンネル掘削機を用いてトンネルを掘進するための方法を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題は、冒頭に記載した形式のトンネル掘削機において、本発明に従い、請求項１の特徴部の構成を有するトンネル掘削機により解決される。
【0009】
前記課題は、トンネルを掘進するための装置において、本発明に従い、請求項８の特徴を有する装置により解決される。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、発明を実施するための形態について説明する。
【0011】
当該トンネル掘削機では、及び本発明による方法では、目標全掘進力の予設定のもと、実際全圧力重心の実際の位置に対し、トンネル掘削機に関連する座標系内で視覚化された、所望の目標全圧力重心の表示部の、座標値により決定された位置の作用が及ぼされ、及びこの際、好ましくは接触感応式のスクリーンを介して行われることにより、トンネル掘削機は、この１つの中心的な稼働パラメータを介して比較的簡単に制御される。
【0012】
本発明の目的に適う更なる構成は、従属請求項の対象である。
【0013】
本発明の目的に適う更なる構成と利点は、図面の各図に関する実施例の以下の説明、並びに補足の説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】操作ユニットを備えた、切削ホイールを有するトンネル掘削機の一実施例を概要図として示す図である。
【図2】図１のトンネル掘削機の実施例を側面図として示す図であり、この実施例は、掘進プレス手段により水平方向（Ｘ方向）において分布して加えられ、切削ホイールの全直径にわたり一定である、直進進行に関する例示の力推移線を有する。
【図3】図１のトンネル掘削機の実施例を側面図として示す図であり、この実施例は、掘進プレス手段により水平方向（Ｘ方向）において分布して加えられ、切削ホイールの全直径にわたり一定に変化する、カーブ進行に関する例示の力推移線を有する。
【図4】図１のトンネル掘削機の実施例を側面図として示す図であり、この実施例は、掘進プレス手段により水平方向（Ｘ方向）において分布して加えられ、切削ホイールの直径の一部分にわたり連続的に変化する、カーブ進行に関する例示の力推移線を有する。
【図5】図１のトンネル掘削機の実施例を側面図として示す図であり、この実施例は、掘進プレス手段により垂直方向（Ｙ方向）において分布して加えられ、切削ホイールの全直径にわたり一定に変化し、垂直方向において変化する反力を補償するための、水平進行に関する例示の力推移線を有する。
【実施例】
【0015】
図１は、本発明によるトンネル掘削機１０３の一実施例を概要図として示し、トンネル掘削機１０３は、掘削方向において前側に置かれた切削ホイール１０６を備えている。またトンネル掘削機１０３は、掘削方向において切削ホイール１０６の背面側に所定数の掘進プレス手段１０９を有し、これらの掘進プレス手段１０９を用い、切削ホイール１０６は、掘進方向において移動可能であり、この際、特に掘進力をもって、掘削稼働時に掘削方向において切削ホイール１０６の前方に位置する切羽（掘削面）１１２に対して押し付け可能である。
【0016】
掘進プレス手段１０９は、個々に又はグループにまとめられて掘進プレス手段制御ユニット１１５と統一的に接続されており、掘進プレス手段制御ユニット１１５を用い、掘進プレス手段１０９は、圧力作用（推力作用）を達成するために駆動制御可能である。
【0017】
また掘進プレス手段制御ユニット１１５は、操作ユニット１１８と接続状態にあり、操作ユニット１１８を介し、掘進プレス手段制御ユニット１１５に対し、掘進プレス手段１０９を駆動制御するために必要な制御値が、後続段落で詳細に説明される座標値を、圧力値に対応する制御値に換算（変換）した後に提供可能である。
【0018】
操作ユニット１１８は、一方では、第１の入力領域１２１を備えた接触感応式のスクリーン（表示画面）を有し、第１の入力領域１２１を介し、入力手段としての入力フィールド１３０において、機械オペレータにより直接的に予設定値として、掘進プレス手段１０９又は掘進プレス手段１０９のグループにより切削ホイール１０６に対して全体的に加えるべき目標全掘進力Ｆｇｅｓのための値が入力可能である。
【0019】
目標全掘進力Ｆｇｅｓの直接的な入力に対する変形形態では、第１の入力領域１２１において、例えば、接触感応式の領域、又は電気機械式の押しボタン、或いはポテンショメータやスライド調整器のような、回転ないし摺動により電気機械式で作用する要素が設けられている。
【0020】
他の非図示の一実施形態では、目標全掘進力Ｆｇｅｓを予設定するための入力手段として掘進速度調整回路が設けられており、掘進速度調整回路には、第１の入力において、機械オペレータにより、所望の目標掘進速度が提供可能であり、第２の入力において、トンネル掘削機１０３の目下の現在掘進速度が提供可能である。掘進速度調整回路の出力は、後続段落で詳細に説明される、所望の目標掘進速度を維持するための更なる処理に対し、予設定値として目標全掘進力Ｆｇｅｓを提供する。
【0021】
更に操作ユニット１１８は、第２の入力領域１３３を備え、第２の入力領域１３３は、操作要素として、所定数の、そしてこの際、目的に適い４つの、タッチフィールド１３６、１３９、１４２、１４５を有するように構成されており、これらの操作要素は、ここで説明する実施例では、水平方向上ないし垂直方向上の対ごとの配置により、トンネル掘削機１０３に関連する座標系において、そしてこの際、特には実質的にシリンダ状に構成され且つ掘進プレス手段１０９が配設されて固定的に取り付けられているトンネル掘削機１０３のシールド要素１４６の長手方向中心軸線に関連する座標系において、全ての掘進プレス手段１０９の圧力作用から得られる所望の目標全圧力重心（「推力の中心」（Center of Thrust）、略して「ＣｏＴ」とも呼ばれる）の座標値を低くするないし高くするために用いられる。
【0022】
一実施形態において、タッチフィールド１３６、１３９、１４２、１４５は、接触感応式のスクリーン（ディスプレイ）の領域ごとの構成部分として接触感応式で構成されている。
【0023】
他の一実施形態において、タッチフィールド１３６、１３９、１４２、１４５は、電気機械式の押しボタンとして感圧式で構成されている。
【0024】
更に他の一実施形態において、目標全圧力重心に作用するための手段は、ポテンショメータやスライド調整器のような、回転ないし摺動により電気機械式で作用する要素を有する。
【0025】
更にこの実施例において、操作ユニット１１８のスクリーンは、視覚化手段として、更に２次元の接触感応式の領域１４８を有し、接触感応式の領域１４８上には、座標系原点としてのゼロ点１６３で直角に交差する、水平方向のためのＸ軸線１５４と、垂直方向のためのＹ軸線１５７とにより固定された、トンネル掘削機１０３に関連する座標系において、とるべき目標全圧力重心１５１のシンボル的な視覚化部分が表示されている。
【0026】
図１に黒丸で表示された視覚化部分は、目標全圧力重心１５１に関するものであり、Ｘ軸線１５４とＹ軸線１５７により構成された座標系内の目標全圧力重心１５１の座標値は、例えば入力フィールド１３０を介して入力可能な、加えるべき目標全掘進力Ｆｇｅｓのための値とともに、掘進プレス手段１０９を駆動制御するための掘進プレス手段制御ユニット１１５のための入力値を構成する。
【0027】
目的に適う更なる一構成では、接触感応式の領域１４８上で、現在全圧力重心１６６も、白丸で表示された他の視覚化部分として表示されており、この視覚化部分は、掘進プレス手段１０９から掘進プレス手段制御ユニット１１５により操作ユニット１１８にフィードバックされた、現在全圧力重心１６６の目下の実際の位置を表している。図１による描写では、現在全圧力重心１６６は、例えば、まだ完了していない、後続段落で詳細に説明される調整処理に基づき、まだ著しく目標全圧力重心１５１から外れており、前記調整処理中には、図１による描写では現在全圧力重心１６６から目標全圧力重心１５１に向かって延びる調整方向矢印１６７の方向に更に動くことになる。
【0028】
現在全圧力重心１６６の位置を変更するには、タッチフィールド１３６、１３９、１４２、１４５に加え、目標全圧力重心１５１の視覚化部分の接触と移動により、目標全圧力重心１５１が、接触感応性の領域１４８内で、二次元で、例えば操作オペレータの指で又は対話形式のペンを用い、割り当てられた圧力値変化を伴う、掘進プレス手段制御ユニット１１５に提供される制御値の対応的な変更のもと、移動されるが、但しこのことは、図１による図面において破線で示された純粋に例示の許容の値領域１６９内に位置する、新しい現在全圧力重心１６６をとるためのトンネル掘削機１０３の稼働条件を、基本的に許す場合に限られる。
【0029】
図２は、図１のトンネル掘削機１０３の実施例を側面図として示し、この実施例は、掘進プレス手段１０９により水平方向においてＸ軸線１５４に沿って分布して加えられ、切削ホイール１０６の全直径にわたり一定である、直進進行に関する例示の力推移線（力経過線）２００を有する。図２による図では、トンネル掘削機１０３に関連する座標系内にあり且つ図２ではそのマイナスの値範囲が図示されているＺ軸線２０３が、シールド要素１４６の長手方向中心軸線の方向を示し、シールド要素１４６に対し、この実施例では、またそれ以外でも同様に目的に適い、前記座標系が基準とされている。
【0030】
更に図２には、掘進プレス手段１０９の全体により加えるべき、入力フィールド１３０を介して入力可能な目標全掘進力Ｆｇｅｓのための合力ベクトル矢印２０６と、破線のライン２０９により平均力Ｆｍのための値とが図示されている。
【0031】
図２に図示された実施例では、水平方向に位置する直線に沿った、カーブのない掘進という意味における、水平方向に関する直進進行のために、各掘進プレス手段１０９又は掘進プレス手段１０９の各グループは、平均力Ｆｍに対応し且つ部分力ベクトル矢印２１２により図示された同じ部分掘進力Ｆｉを加え、それにより破線のライン２０９上に位置する力推移線２００は、切削ホイール１０６の直径にわたり一定であり、目標全掘進力Ｆｇｅｓは、正確にＺ軸線２０３上に位置するとともにＸ軸線１５４のゼロ点１６３を通る。それによりＸ方向（Ｘ軸線上）におけるＺ軸線２０３からの目標全掘進力Ｆｇｅｓのオフセット、従ってＸ方向におけるＺ軸線２０３からの目標全圧力重心１５１の座標値としてのＸ離間位置ＣｏＴｘは、ゼロと同じである。
【0032】
図３は、図１のトンネル掘削機１０３の実施例を図２に対応する側面図として示し、この実施例は、掘進プレス手段１０９により水平方向においてＸ軸線１５４に沿って分布して加えられ、切削ホイール１０６の全直径にわたり一定に変化する、カーブ進行に関する例示の力推移線３００を有する。
【0033】
図３では、掘進プレス手段１０９の全体により加えるべき、入力フィールド１３０を介して入力可能な目標全掘進力Ｆｇｅｓのための合力ベクトル矢印３０６と、破線の第１のライン３０９により、加えるべき平均力Ｆｍのための値と、破線の第２のライン３１２により、最小で加えるべき最小力Ｆｍｉｎのための値と、破線の第３のライン３１５により、最大で加えるべき最大力Ｆｍａｘのための値とが図示されている。
【0034】
更に図３では、部分力ベクトル矢印３１８により、例として、１つの掘進プレス手段１０９又は１つのグループの掘進プレス手段１０９、ここでは水平方向において側方で比較的縁部側に配設された１つの掘進プレス手段１０９により加えるべき部分掘進力Ｆｉが図示され、平均力ベクトル矢印３２１により、掘進プレス手段１０９の全体により加えるべき平均力Ｆｍが図示されている。差力ベクトル矢印３２４を用い、部分掘進力Ｆｉと平均力ＦｍからＸ方向における差としての差力ΔＦｘ，ｉが図示されている。最後に二重（双方向）矢印３２７を用い、Ｘ方向におけるＺ軸線２０３からの目標全掘進力Ｆｇｅｓのオフセット、従って、座標値として、Ｘ方向におけるＺ軸線２０３からの目標全圧力重心１５１のＸ離間位置ＣｏＴｘが図示されており、Ｘ離間位置ＣｏＴｘは、領域１４８（図１）内に描写される座標系内のそれぞれの全圧力重心１５１、１６６の視覚化部分のために取り込まれる。
【0035】
カーブ進行を達成するために、最小力Ｆｍｉｎと最大力Ｆｍａｘの間のＸ方向における力推移線３００は、切削ホイール１０６の全直径にわたり連続的に変化する力を有し、差力ΔＦｘ，ｉの値が、掘進プレス手段１０９又は掘進プレス手段１０９のグループにより最小力Ｆｍｉｎから始まり、Ｚ軸線２０３に至るまで先ずはマイナスでそのあとはプラスとなって最大力Ｆｍａｘに至るまで漸次的に増加することにより構成されている。
【0036】
図４は、図１のトンネル掘削機１０３の実施例を図２及び図３に対応する側面図として示し、この実施例は、掘進プレス手段１０９により水平方向においてＸ軸線１５４に沿って分布して加えられ、切削ホイール１０６の直径の一部分にわたり連続的に変化する、カーブ進行に関する例示の力推移線４００を有し、この際、説明の繰り返しを避けるために、図３及び図４で使われる同じ参照符号は、互いに対応する要素を示すものとする。
【0037】
図４から、掘進プレス手段１０９又は掘進プレス手段１０９のグループにより加えられる部分掘進力Ｆｉが、それぞれ所定の縁部領域にわたり、同じであり且つ最小力Ｆｍｉｎないし最大力Ｆｍａｘに対応しており、それに対し、これらの縁部領域の間では中央領域にわたり部分掘進力Ｆｉは連続的に変化し、このことは、同様に、Ｘ方向（Ｘ軸線上）におけるＺ軸線２０３からの全圧力重心のＸ離間位置ＣｏＴｘをもたらし、従って水平方向におけるカーブ進行をもたらすことが見てとれる。
【0038】
図５は、図１のトンネル掘削機１０３の実施例を図２～図４による側面図に対して９０度回転された側面図として示し、この実施例は、掘進プレス手段１０９により垂直方向においてＹ軸線１５７に沿って分布して加えられ、切削ホイール１０６の全直径にわたり一定（一様）に変化し、土圧、水圧、摩擦などのような、対応して逆方向で垂直方向において変化する反力を補償するための、水平進行に関する例示の力推移線５００を有する。
【0039】
図５では、掘進プレス手段１０９の全体により加えるべき、入力フィールド１３０を介して入力可能な目標全掘進力Ｆｇｅｓのための合力ベクトル矢印５０６と、破線の第１のライン５０９により、平均力Ｆｍのための値と、破線の第２のライン５１２により、最小で加えられる最小力Ｆｍｉｎのための値と、破線の第３のライン５１５により、最大で加えるべき最大力Ｆｍａｘのための値とが図示されている。
【0040】
更に図５では、部分力ベクトル矢印５１８により、例として、１つの掘進プレス手段１０９又は１つのグループの掘進プレス手段１０９、ここでは垂直方向においてトンネル底部の比較的近くに配設された１つの掘進プレス手段１０９により加えられる部分掘進力Ｆｉが図示され、平均力ベクトル矢印５２１により、掘進プレス手段１０９の全体により加えられる平均力Ｆｍが図示されている。差力ベクトル矢印５２４を用い、部分掘進力Ｆｉと平均力ＦｍからＹ方向における差としての差力ΔＦｙ，ｉが図示されている。最後に二重矢印５２７を用い、Ｙ方向におけるＺ軸線２０３からの目標全掘進力Ｆｇｅｓのオフセット、従って、座標値として、Ｙ方向におけるＺ軸線２０３からの目標全圧力重心１５１のＹ離間位置ＣｏＴｙが図示されており、Ｙ離間位置ＣｏＴｙは、領域１４８（図１）内に描写される座標系内のそれぞれの全圧力重心１５１、１６６の視覚化部分のために取り入れられる。
【0041】
図５に図示された力推移線５００では、掘進プレス手段１０９により、通常は一様に深さとともに増加する切羽１１２の反力が、垂直方向における逸脱（偏位）を伴わない水平方向におけるトンネル掘進の意味での水平進行を実行するために、補償される。
【0042】
図６は、図１のトンネル掘削機１０３の実施例を図５に対応する側面図として示し、この実施例は、掘進プレス手段１０９により垂直方向においてＹ軸線１５７に沿って分布して加えられ、切削ホイール１０６の全直径にわたり一定である、トンネルの掘進時の下方へ向っての潜行進行を実行するための例示の力推移線６００を有し、この際、説明の繰り返しを避けるために、図５及び図６で使われる同じ参照符号は、互いに対応する要素を示すものとする。
【0043】
図６から、平均力Ｆｍに対応する部分掘進力Ｆｉを有し、従ってＹ方向におけるＺ軸線２０３からの全圧力重心１５１のＹ離間位置ＣｏＴｙの消失を伴う、垂直方向においてＹ軸線１５７に沿って一定であるこの力推移線６００では、目標全掘進力ＦｇｅｓがＺ軸線２０３上に位置し、座標系のゼロ点１６３においてＹ軸線１５７と交差することが見てとれる。それにより切羽１１２における反力は、上側の、天井部に近い領域では補償過剰となり、トンネル底部の領域では補償不足となり、それによりトンネル掘進の軌道（トラジェクトリ）は、下方に傾き、トンネル掘削機１０３は、水平進行に比べて下方へ向っての潜行進行を行う。
【0044】
図７は、フローチャートとして、本発明によるトンネル掘削機１０３を用いてトンネルを掘進するための方法における基本的な処理手順を示している。
【0045】
先ず評価ステップ７０３では、トンネル掘削機１０３のその他の稼働パラメータを考慮してトンネル掘削機１０３の現在のポジションが評価される。
【0046】
評価ステップ７０３に続く設定ステップ７０６では、最初に、目標全圧力重心１５１（「推力の中心（Center of Thrust）」、略して「ＣｏＴ」とも呼ばれる）の選択、ないし掘進中に必要に応じ、目標全圧力重心１５１の変更が行われ、この選択ないし変更は、座標系内の目標全圧力重心１５１の座標が、タッチフィールド１３６、１３９、１４２、１４５によるか、又は接触感応式の領域１４８内のその視覚化部分を動かすことにより設定されることで行われる。
【0047】
この際、図１に基づいて説明された実施形態に対応し、目標全掘進力Ｆｇｅｓは、入力手段としての入力フィールド１３０を介して直接的に予設定される。
【0048】
入力手段として掘進速度調整回路を用いる非図示の他の実施形態では、掘進速度調整回路が、所望の掘進速度を維持するための目標全掘進力Ｆｇｅｓを予設定する。
【0049】
設定ステップ７０６に続く、掘進プレス手段制御ユニット１１５を用いて実行される第１の計算ステップ７０９では、前述の値ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ、Ｆｇｅｓの予指定を用い、トンネル掘削機１０３の水平方向ないし垂直方向の制御のために加えるべき力Ｆｉの力成分の計算がそれらの可変の成分ΔＦｘ，ｉ及びΔＦｙ，ｉに関して行われる。
【0050】
第１の計算ステップ７０９に続く第２の計算ステップ７１２では、同様に掘進プレス手段制御ユニット１１５を用い、各ｉ番目の掘進プレス手段１０９又は各ｉ番目のグループの掘進プレス手段１０９により加えるべき、所望のそれぞれの力成分ΔＦｘ，ｉ、ΔＦｙ，ｉを生成するための力Ｆｉの計算が、加えるべき目標全掘進力Ｆｇｅｓを考慮して行われる。
【0051】
第２の計算ステップ７１２に続く換算ステップ７１５では、力Ｆｉを実際に加えるために、掘進プレス手段１０９により加えるべき力Ｆｉの、それぞれの掘進プレス手段１０９を付勢すべき液圧的な圧力への換算が行われる。
【0052】
換算ステップ７１５に続く調整ステップ７１８では、現在全圧力重心１６６を目標全圧力重心１５１に近づけて最終的に両者を実質的に一致させるために、掘進プレス手段１０９を実際に付勢する液圧的な圧力の調整が行われる。
【0053】
調整ステップ７１８に続く稼働ステップ７２１では、トンネル掘削機１０３が、次の評価ステップ７０３が実行されるまで、最後に利用された稼働データに対応し、予め定められた、ある程度の範囲で自由に選択可能な時間単位の間、稼働される。
【符号の説明】
【0054】
１０３ トンネル掘削機
１０６ 切削ホイール
１０９ 掘進プレス手段
１１２ 切羽（掘削面）
１１５ 掘進プレス手段制御ユニット
１１８ 操作ユニット
１２１ 第１の入力領域
１３０ 入力フィールド
１３３ 第２の入力領域
１３６ タッチフィールド
１３９ タッチフィールド
１４２ タッチフィールド
１４５ タッチフィールド
１４６ シールド要素
１４８ 接触感応式の領域
１５１ 目標全圧力重心
１５４ Ｘ軸線（水平方向）
１５７ Ｙ軸線（垂直方向）
１６３ ゼロ点（座標系原点）
１６６ 現在全圧力重心
１６７ 調整方向矢印
１６９ 許容の値領域
２００ 力推移線
２０３ Ｚ軸線
２０６ 合力ベクトル矢印
２０９ 破線のライン（平均力Ｆｍのための値）
２１２ 部分力ベクトル矢印（部分掘進力Ｆｉ）
３００ 力推移線
３０６ 合力ベクトル矢印
３０９ 破線の第１のライン（平均力Ｆｍのための値）
３１２ 破線の第２のライン（最小力Ｆｍｉｎのための値）
３１５ 破線の第３のライン（最小力Ｆｍａｘのための値）
３１８ 部分力ベクトル矢印（部分掘進力Ｆｉ）
３２１ 平均力ベクトル矢印（平均力Ｆｍ）
３２４ 差力ベクトル矢印（差力ΔＦｘ，ｉ）
３２７ 二重矢印（Ｘ離間位置ＣｏＴｘ）
４００ 力推移線
５００ 力推移線
５０６ 合力ベクトル矢印
５０９ 破線の第１のライン（平均力Ｆｍのための値）
５１２ 破線の第２のライン（最小力Ｆｍｉｎのための値）
５１５ 破線の第３のライン（最小力Ｆｍａｘのための値）
５１８ 部分力ベクトル矢印（部分掘進力Ｆｉ）
５２１ 平均力ベクトル矢印（平均力Ｆｍ）
５２４ 差力ベクトル矢印（差力ΔＦｙ，ｉ）
５２７ 二重矢印（Ｙ離間位置ＣｏＴｙ）
６００ 力推移線
７０３ 評価ステップ
７０６ 設定ステップ
７０９ 第１の計算ステップ
７１２ 第２の計算ステップ
７１５ 換算ステップ
７１８ 調整ステップ
７２１ 稼働ステップ
Ｆｇｅｓ 目標全掘進力
１０６ 切削ホイール
１０９ 掘進プレス手段
１１２ 切羽（掘削面）
１１５ 掘進プレス手段制御ユニット
１１８ 操作ユニット
１２１ 第１の入力領域
１３０ 入力フィールド
１３３ 第２の入力領域
１３６ タッチフィールド
１３９ タッチフィールド
１４２ タッチフィールド
１４５ タッチフィールド
１４６ シールド要素
１４８ 接触感応式の領域
１５１ 目標全圧力重心
１５４ Ｘ軸線（水平方向）
１５７ Ｙ軸線（垂直方向）
１６３ ゼロ点（座標系原点）
１６６ 現在全圧力重心
１６７ 調整方向矢印
１６９ 許容の値領域
２００ 力推移線
２０３ Ｚ軸線
２０６ 合力ベクトル矢印
２０９ 破線のライン（平均力Ｆｍのための値）
２１２ 部分力ベクトル矢印（部分掘進力Ｆｉ）
３００ 力推移線
３０６ 合力ベクトル矢印
３０９ 破線の第１のライン（平均力Ｆｍのための値）
３１２ 破線の第２のライン（最小力Ｆｍｉｎのための値）
３１５ 破線の第３のライン（最小力Ｆｍａｘのための値）
３１８ 部分力ベクトル矢印（部分掘進力Ｆｉ）
３２１ 平均力ベクトル矢印（平均力Ｆｍ）
３２４ 差力ベクトル矢印（差力ΔＦｘ，ｉ）
３２７ 二重矢印（Ｘ離間位置ＣｏＴｘ）
４００ 力推移線
５００ 力推移線
５０６ 合力ベクトル矢印
５０９ 破線の第１のライン（平均力Ｆｍのための値）
５１２ 破線の第２のライン（最小力Ｆｍｉｎのための値）
５１５ 破線の第３のライン（最小力Ｆｍａｘのための値）
５１８ 部分力ベクトル矢印（部分掘進力Ｆｉ）
５２１ 平均力ベクトル矢印（平均力Ｆｍ）
５２４ 差力ベクトル矢印（差力ΔＦｙ，ｉ）
５２７ 二重矢印（Ｙ離間位置ＣｏＴｙ）
６００ 力推移線
７０３ 評価ステップ
７０６ 設定ステップ
７０９ 第１の計算ステップ
７１２ 第２の計算ステップ
７１５ 換算ステップ
７１８ 調整ステップ
７２１ 稼働ステップ
Ｆｇｅｓ 目標全掘進力
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2023-06-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
切削ホイール（１０６）と、所定数の掘進プレス手段（１０９）と、掘進プレス手段制御ユニット（１１５）と、視覚化手段（１４８）とを備えたトンネル掘削機であって、前記掘進プレス手段（１０９）を用い、前記切削ホイール（１０６）は、掘進方向において移動可能であり、前記掘進プレス手段制御ユニット（１１５）を用い、前記掘進プレス手段（１０９）又は前記掘進プレス手段（１０９）のグループは、駆動制御可能であり、前記視覚化手段（１４８）は、前記掘進プレス手段（１０９）又は前記掘進プレス手段（１０９）のグループの圧力作用から得られる現在全圧力重心（１６６）を視覚化するように構成されており、
入力手段（１３０）が設けられており、前記入力手段（１３０）は、目標全掘進力（Ｆｇｅｓ）を予設定するために構成されていること、
前記視覚化手段（１４８）は、目標全圧力重心（１５１）と前記現在全圧力重心（１６６）を表示するように構成されていること、
前記掘進プレス手段制御ユニット（１１５）と接続された操作ユニット（１１８）が設けられており、前記操作ユニット（１１８）は、前記現在全圧力重心（１６６）を前記目標全圧力重心（１５１）に少なくとも近づけることのために、前記トンネル掘削機（１０３）に関連する座標系（１５４、１５７）内で前記目標全圧力重心（１５１）の座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を変更することにより、前記現在全圧力重心（１６６）に作用するための手段（１３３、１３６、１３９、１４２、１４５、１４８）を有すること、及び、
前記掘進プレス手段制御ユニット（１１５）は、前記目標全圧力重心（１５１）の前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）の変化を前記掘進プレス手段（１０９）又は前記掘進プレス手段（１０９）のグループの駆動制御における圧力値変化に変換して調整するように構成されていること、
を特徴とする、トンネル掘削機。
【請求項2】
前記目標全圧力重心（１５１）に作用するための手段は、前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を直接的に入力するため及び／又は前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を高くするないし低くするための操作要素（１３６、１３９、１４２、１４５）を有すること、を特徴とする、請求項１に記載のトンネル掘削機。
【請求項3】
前記目標全圧力重心（１５１）の前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を高くするないし低くするために、所定のスクリーンが、接触感応式のタッチフィールド（１３６、１３９、１４２、１４５）を有する接触感応式の領域（１３３）を有すること、を特徴とする、請求項２に記載のトンネル掘削機。
【請求項4】
前記目標全圧力重心（１５１）の前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を高くするないし低くするために、感圧式のタッチフィールド（１３６、１３９、１４２、１４５）を有する領域（１３３）が設けられていること、を特徴とする、請求項２に記載のトンネル掘削機。
【請求項5】
前記目標全圧力重心（１５１）の前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）を高くするないし低くするために、回転又は摺動により電気機械式で作用する要素が設けられていること、を特徴とする、請求項２に記載のトンネル掘削機。
【請求項6】
接触感応式の領域（１４８）を有するスクリーンが設けられており、前記接触感応式の領域（１４８）内では、視覚化された前記目標全圧力重心（１５１）が、指又はオブジェクトによる接触と、指又はオブジェクトの動きとで、開始ポジションから終了ポジションに動くことができ、前記開始ポジションに対する前記終了ポジションの前記座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）における偏位が、前記掘進プレス手段（１０９）又は前記掘進プレス手段（１０９）のグループにより加えられる押付力を適合するための前記掘進プレス手段制御ユニット（１１５）の入力値を構成すること、を特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
【請求項7】
前記座標系は、前記掘進プレス手段（１０９）又は前記掘進プレス手段（１０９）のグループが配設されている前記トンネル掘削機（１０３）のシールド要素（１４６）の長手方向中心軸線上にゼロ点（１６３）を有する２軸線の直交座標系（１５４、１５７）であること、を特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
【請求項8】
前記視覚化手段（１４８）は、前記目標全圧力重心（１５１）のために許される値領域（１６９）を表示するように構成されていること、及び前記掘進プレス手段制御ユニット（１１５）は、その許された値領域（１６９）内に位置する前記目標全圧力重心（１５１）のための値だけを処理するように構成されていること、を特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
【請求項9】
前記入力手段として、掘進速度調整回路が設けられており、前記掘進速度調整回路は、第１の入力として提供可能な目標掘進速度を介し、及び第２の入力として提供可能な現在掘進速度を介し、前記目標掘進速度を維持して前記目標全掘進力（Ｆｇｅｓ）を予設定するように構成されていること、を特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のトンネル掘削機。
【請求項10】
トンネル掘削機（１０３）を用いてトンネルを掘進するための方法であって、以下のステップを含むこと、即ち、
－ 請求項１～９のいずれか一項に記載のトンネル掘削機（１０３）を提供するステップ、
－ 所定の目標軌道を定めるステップ、
－ 掘進プレス手段（１０９）又は掘進プレス手段（１０９）のグループの最初の掘進力を定めるステップ、及び、
－ 前記トンネル掘削機（１０３）に関連する座標系（１５４、１５７）の目標全圧力重心（１５１）の座標値（ＣｏＴｘ、ＣｏＴｙ）における目標全圧力重心（１５１）の変更を介し、掘進中に繰り返して掘進力を設定するステップ、
を含むこと、
を特徴とする方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0005】
【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１８１０２３３０号
【特許文献2】中国特許出願公開第１１１８１０１７１号
【特許文献3】中国特許出願公開第１１１８１０１７２号
【特許文献4】特開２０１３－００７２２６号
【特許文献5】ドイツ特許出願公開第１１２０１４００４０２６号（ＰＣＴ出願のドイツ語翻訳文）
【国際調査報告】