JPH0318128B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はシールド掘進機に於ける予定掘進方
向に対する位置、掘進方向姿勢管理と掘進距離測
量管理とをリアルタイムで交互になすことの出来
る測量装置に関する。

「従来技術」 最近、トンネル工事にシールド掘進機が頻繁に
使用されているが、シールド工事における測量は
施工管理上非常に重要であり、それだけに精度も
要求される。

ピツチング、ローリング計等は独自に開発さ
れ、かなりの精度で測量がなされる様になつた。

また、トンネル内適当個所に設けられた予定掘
進方向を示す所定方向にむけ平行光線を発射する
光源と掘進機に設けられた受光板との組合わせと
からなる掘進機の位置、姿勢を管理する光電型測
量装置としては、感光素子を配列してなる受光板
をサーボ追尾機構に組込んで、投射平行光線のア
ンバランス投射に起因してバランス点を自動追尾
させ、変位量を検出するものが、実公昭46−3075
号、特公昭48−37860号、特開昭50−147352号等
に提案され公知である。これ等のものによれば掘
進機の基準位置（予定掘進方向）からの変位を知
ることができる。

尚、該特開昭50−147352号に開示の如く、光源
に故意に投射光線の進路を所定角度屈曲させる機
能を付加すると掘進距離の測量が可能である。他
方、前記変位は掘進機が誤つた方向で掘進した結
果生じるものであり、掘進方向を正しく管理すれ
ばより前の段階で変位発生を阻止出来る訳である
ことから、シールド掘削機の後方に配設され正規
の掘進方向にレーザー光線を投射するレーザー光
線発進器、前記掘削機に装置された第１の半透明
鏡、同半透明鏡の後方に対設され前記レーザー光
線を透過するとともにこれを前記半透明鏡に反射
させるようにした第２の半透明鏡若しくは回帰性
反射板、及び同往復レーザー光線によつて形成さ
れた前記第２の半透明鏡等の光点を検知してこれ
ら電気信号に変換してモニターに送り前記掘削機
の位置のずれ及び傾きを同モニター上に表示する
ように構成して、シールド掘削機の掘進作業進捗
に伴うその位置のずれをその傾きとともに連続的
に検出して常にシールド掘削機をして所定の方向
に正確に且つ迅速に掘進せしめるものが、特公昭
47−2910号、特公昭47−18702号等に提案されて
いる。

尚、掘進機の進行方向の測距はトランシツト等
によりなされることとなる。

「発明が解決しようとする問題点」 以上より明らかなる如く、１つの装置でもつて
シールド掘進機の位置、進行方向と掘進機位置測
距とを同時に管理し得るものは無く、両方の管理
が必要ならば各機能装置の併設若しくは付加設に
よることとなるが、進行方向の管理のなし得る装
置としての既述の特公昭47−2910号、特公昭47−
18702号のものでは、受光板（半透明鏡）がシー
ルド機に固定されているので、掘進機が変移する
量±30cm、（上、下、左、右）の大きさが必要で
あり、この様な大きな反射鏡の平面度を精度良く
出す技術も難しいこと透孔ｍを有するとされる場
合の反射鏡、回帰性反射板が掘進機に固定される
とするとレーザー光Ｒが透孔ｍを常に通過できな
くなる事態が発生すること、受光板は反射鏡、半
透可性などで構成されるものであるが、これは材
料上高価であり、面積が大であることでさらに費
用がアツプとなること等の諸難点があるうえ、ト
ランシツトによりシールド掘進機の進行方向測量
を行なわんとすると作業が中断されたり、人的条
件が満たされなかつたり、あるいはシールド掘進
機がローリングをおこすため測量がますますめん
どうになつたりする。

これに対し、既述の特公昭48−37860号、特開
昭50−147352号に開示のものでは受光板をレーザ
ー光の中心部を追尾移動可能としてあるため、高
価な光電素子を貼付したターゲツトの表面素子群
は少さくて済み、コスト安であるが、進行方向の
管理機能は既述の如く有しない。但し、進行方向
測距能は簡単に付加させ得る。

「問題点を解決するための手段」、「作用」 本発明は叙上の事情に鑑みなされたもので、そ
の要旨とするところは、シールド掘進機にこれの
中心軸と受光部軸心とを一致させて設置されたサ
ーボ追尾機構装置を備えた光電素子組込みのター
ゲツトと投射光線の進路を所定角度屈曲させる機
能を付加したレーザー投光部とからなる機構によ
つてシールド掘進機の現位置を算出すると共に該
ターゲツトの裏面に光電素子を埋込むと共にター
ゲツト中央にレーザー光通過用透孔を穿ち、か
つ、ターゲツト裏面と所定間隔離れて一体的にレ
ーザー光反射板を並設して、シールド掘進機後方
の基準点よりターゲツトに向け発射されたレーザ
ー光を追尾し、該透孔を通過させて該反射板に照
射し、その反射光を裏面の光電素子でキヤツチし
て得られる該透孔と反射光照射位置との間隔値か
らその地点におけるレーザー光とシールド掘進機
中心軸との交叉角、すなわち、レーザー光に対し
ての掘進角度を算出し、計画値と比較し、これ等
にもとづいて掘進機位置、掘進方向並びに掘進機
位置測距を１つの装置で同時に管理し得るものと
した点にある。

「実施例」 以下、本発明の詳細を図に基づいて説明する。

第１図において、１はシールド掘進機、２はシ
ールドジヤツキ、３たセグメント、４は特開昭50
−147352号の開示の如く光束途中に各種屈折角の
楔プリズムを介在させる等にて投射光線の進路の
屈曲能を付加したところのレーザー発光部、５は
レーザー光、６は上述のシールド掘進機１の中心
軸とその受光部軸心とを一致させて設置されたレ
ーザー受光部を示し、第２図〜第５図は当該レー
ザー受光部６の構成を詳示するものであり、図中
７は受光ケース、８はターゲツト、９は当該ター
ゲツト表面に組込みの中心について対称の感光素
子は夫々電気的に差動的に接続されているところ
の光電素子群、１０は裏側に埋込みの感光素子が
感光を電気的に表示するところの光電素子群、１
１は当該ターゲツト８裏面と所定間隔ｌ離れて一
体的に並設されたレーザー光反射板、１２はター
ゲツト８中央に穿設のレーザー光通過用の透孔、
１３並びに１４は駆動用サーボモーターによつて
駆動せられる送りネジ棒を各々示す。

該光電素子群９における照射光の照射位置の中
心からの偏倚を各送りネジ棒１３，１４の軸方向
についての発生起電力の差電圧として検知し、サ
ーボモーターに指示してターゲツト８を送りネジ
棒１３，１４に沿つて移動を行なわせ、照射光線
の照射位置にターゲツト８中心を一致させるとこ
ろのサーボ追尾機構装置は既述の如く特開昭50−
147352号等において開示してあるところであり、
本願発明装置の新規点は既述レーザー光通過用の
透孔１２、ターゲツト８裏側に埋込みの感光素子
が感光を電気的に表示するところの光電素子群１
０（その上下巾はシールド掘進機１がピツチン
グ、ローリングを起こすため適当な所定の長さを
もつて形成される。）、レーザー光反射板１１の新
設にあるものである。

第６図はかかる受光部ケース７の一例を示す概
略斜視図で、光電素子を配列してなるターゲツト
８はサーボ追尾機構２０，２０′に組込まれてい
て、投射平行光線のアンバランス投射に起因して
バランス点に追尾し、その変位量を検出するもの
である。

かかる装置による測定方法は次記する如くであ
る。

すなわち、今、レーザー発光部４より少なくと
も透孔１２の直径よりも大なる束径のレーザー光
５を光電素子群９に向けて照射すると、上述する
如くサーボ追尾機構が作動して、当該レーザー光
５をターゲツト８中心に捉え、掘進機の変位量が
検出されるが、この作動によつて自動的にレーザ
ー光５は透孔１２を通過して反射板１１に照射
し、掘進方向が傾むいていると反射されて光電素
子群１０に照射する（第３，４図）。

第４図に示す如く照射位置の光電素子群１０は
感光を電気的に表示部に表示するので透孔１２よ
りの水平方向に対しての間隔値ｄが表示される。

この間隔値ｄにもとづき次式からレーザー光５
に対する掘進角度θが算出される。

すなわち、tanθ＝ｄ／／ｌである。

当該算出値θとその地点におけるレーザー光５
に対する計画掘進角度とを比較して掘進方向の修
正を行なう。

叙上本発明の特徴は間隔値ｄが反射して倍に拡
大されて示される点にあり、これにより、反射し
ない場合に比し採取測量値の精度は倍加されてい
る。

掘進機の進行方向の測距は次記の如くである。
すなわち故意にレーザー光５の進路を所定角度屈
曲させ、これに基づく照射点変位量から三角測量
をもつて測距をなさんとするもので、第７図にお
いて直線トンネルの場合ではレーザー発光部のコ
リメーターレンズ２１を通過したレーザー光５は
そのまま直進してターゲツト８に投射するが楔プ
リズム２２を介在させた場合には屈折して、投射
点は変位量Ｄの別位置に投射する。

今、この楔プリズム２２の屈折角をθ′とすると
楔プリズム２２とターゲツト８との距離Ｌは Ｌ＝Ｄ cotθ′ で算出される。但し、楔プリズムの頂角を△とす
れば θ′＝（ｎ−１）×△（ｎはガラスの屈折率） 「発明の効果」 しかして、本発明によるならば高価な光電素子
を少量使用で済み低コストな１つの装置をもつて
掘進機位置、掘進方向と掘進距離との管理をなし
得ることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシールドの平面簡略図、第２図は本発
明の特殊受光装置の正面図、第３図は同平面図、
第４図は同平面要部拡大図、第５図はターゲツト
裏面の拡大図、第６図は受光部ケースの概略斜視
図、第７図は測距原理説明図である。 １……シールド掘進機、２……シールドジヤツ
キ、３……セグメント、４……レーザー発光部、
５……レーザー光、６……レーザー受光部、７…
…受光部ケース、８……ターゲツト、９……光電
素子群、１０……光電素子群、１１……レーザー
光反射板、ｌ……ターゲツト８とレーザー光反射
板１１との間隔、１２……透孔、１３，１４……
送りネジ棒、ｄ……透孔１２とレーザー光５の反
射光のターゲツト８裏面における照射位置との水
平方向間隔値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド掘進機にこれの中心軸と受光部軸心
   とを一致させて設置されたサーボ追尾機構装置を
   備えた光電素子組込みのターゲツトと投射光線の
   進路を所定角度屈曲させる機能を付加したレーザ
   ー投光部とからなる機構に於いて、該ターゲツト
   の裏面に光電素子を埋込むと共にターゲツト中央
   にレーザー光通過用透孔を穿ち、かつ、ターゲツ
   ト裏面と所定間隔離れて一体的にレーザー光反射
   板を並設するとしてなることを特徴とするシール
   ド掘進機に於ける測量装置。