JPH0372195A - 地中掘削機 - Google Patents
地中掘削機Info
- Publication number
- JPH0372195A JPH0372195A JP1206967A JP20696789A JPH0372195A JP H0372195 A JPH0372195 A JP H0372195A JP 1206967 A JP1206967 A JP 1206967A JP 20696789 A JP20696789 A JP 20696789A JP H0372195 A JPH0372195 A JP H0372195A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- underground
- excavator
- excavators
- transmitting
- elastic
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- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、地中掘削機で、特に、地中にて相対向する地
中掘削機の相対位置を求めることかできるようにした地
中掘削機に関するものである。
中掘削機の相対位置を求めることかできるようにした地
中掘削機に関するものである。
従来から、例えば地中掘削機を用いたシールド工法にお
けるシールド掘削機運転のための測量は、トランシット
などによる坑内7Iplffiのほかに、シールド掘削
機の発進立坑内にレーザー等のコヒーレントな光を発生
させる光学発信装置を設置して、この装置より、トンネ
ル計画線を照射し、シールド掘削機に取り付けたターゲ
・ソト上の光点を読み取ることによってシールド掘削機
の偏位、偏角を求めている。
けるシールド掘削機運転のための測量は、トランシット
などによる坑内7Iplffiのほかに、シールド掘削
機の発進立坑内にレーザー等のコヒーレントな光を発生
させる光学発信装置を設置して、この装置より、トンネ
ル計画線を照射し、シールド掘削機に取り付けたターゲ
・ソト上の光点を読み取ることによってシールド掘削機
の偏位、偏角を求めている。
あるいは、方位ジャイロと、圧力式沈下計、傾斜計及び
セグメント長さを基準とする走行距離計を組み合わせて
、基準位置からの相対的な位置を求める方法も知られて
いる。
セグメント長さを基準とする走行距離計を組み合わせて
、基準位置からの相対的な位置を求める方法も知られて
いる。
一方海底下にトンネルを構築する場合は立坑を多く設置
できないので、地中掘削機の掘削距離を短くするため地
中掘削機を相対向して発進し、地中内でトンネルを接合
する必要があるが、その際2台の地中掘削機の相対的な
位置を計測することはこれまでなかった。
できないので、地中掘削機の掘削距離を短くするため地
中掘削機を相対向して発進し、地中内でトンネルを接合
する必要があるが、その際2台の地中掘削機の相対的な
位置を計測することはこれまでなかった。
従来の位置計測手段を用いた地中掘削機にあっては以下
のような問題があった。
のような問題があった。
(1)トランシット等による坑内11111ffiは、
トンネルが屈曲して掘削される場合、測定点を多く持つ
必要があってリアルタイムに計測できず実際的でない。
トンネルが屈曲して掘削される場合、測定点を多く持つ
必要があってリアルタイムに計測できず実際的でない。
(2〉 レーザー光を用いる方法は、トンネル計画線が
屈曲していると、立坑からのレーザー光が、ターゲット
に照射できない場合が生じ、光学発信装置を適切な位置
に移動しなければならない。
屈曲していると、立坑からのレーザー光が、ターゲット
に照射できない場合が生じ、光学発信装置を適切な位置
に移動しなければならない。
しかも、レーザー光を直接計画路線の全長に照射できな
いので、ターゲットと光学測量装置とトンネル計画線と
の位置関係をそれぞれ互い角度や距離を測定し、その結
果から計算により計画路線を求めた後に、シールド掘削
機の偏位、偏角が算出されることになる。このため、光
学発信装置の移設や、測定及び計算に人手がかかり、掘
進作業の能率が低下するという問題があった。
いので、ターゲットと光学測量装置とトンネル計画線と
の位置関係をそれぞれ互い角度や距離を測定し、その結
果から計算により計画路線を求めた後に、シールド掘削
機の偏位、偏角が算出されることになる。このため、光
学発信装置の移設や、測定及び計算に人手がかかり、掘
進作業の能率が低下するという問題があった。
(3)ジャ・イロを用いた方法は、累積誤差の問題があ
り、長距離掘削には向かず、また急曲線、連続曲線に対
しても同様に不向きである。そして地中接合のように2
台の地中掘削機の位置を計測する場合はこの誤差はさら
に増大する。
り、長距離掘削には向かず、また急曲線、連続曲線に対
しても同様に不向きである。そして地中接合のように2
台の地中掘削機の位置を計測する場合はこの誤差はさら
に増大する。
本発明は上記従来の地中接合の持つ問題点に着目してな
されたものであり、トンネル計画線が長く及び曲線であ
っても、リアルタイムに2台の地中掘削機の相対位置を
自動的、かつ効率的に計測することができる地中掘削機
を提供することを目的とするものである。
されたものであり、トンネル計画線が長く及び曲線であ
っても、リアルタイムに2台の地中掘削機の相対位置を
自動的、かつ効率的に計測することができる地中掘削機
を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明に係る地中掘削機は
、対向方向に互いに掘進する2台の地中掘削機において
、この両地中掘制機の少なくとも一方に地中掘削機の前
面に、電磁波または弾性波を前方へ送出する複数の発信
装置を設け、また上記両掘削機の少なくとも他方の地中
掘削機の前面に、上記一方の地中掘削機の発信装置から
発信された電磁波または弾性波を受信する複数の受信装
置を設け、またこの受信装置を有する一方の地中掘削機
に、上記発信装置から発信された電磁波または弾性波と
上記各受信装置が検出する電磁波または弾性波の位相差
あるいは伝播時間の一方を検出する検知手段と、上記複
数の送信装置及び受信装置間のそれぞれの電磁波または
弾性波の位相差あるいは伝播時間の一方から上記両地中
掘削機の相対位置を算出する演算手段とを備えた構成と
なっている。
、対向方向に互いに掘進する2台の地中掘削機において
、この両地中掘制機の少なくとも一方に地中掘削機の前
面に、電磁波または弾性波を前方へ送出する複数の発信
装置を設け、また上記両掘削機の少なくとも他方の地中
掘削機の前面に、上記一方の地中掘削機の発信装置から
発信された電磁波または弾性波を受信する複数の受信装
置を設け、またこの受信装置を有する一方の地中掘削機
に、上記発信装置から発信された電磁波または弾性波と
上記各受信装置が検出する電磁波または弾性波の位相差
あるいは伝播時間の一方を検出する検知手段と、上記複
数の送信装置及び受信装置間のそれぞれの電磁波または
弾性波の位相差あるいは伝播時間の一方から上記両地中
掘削機の相対位置を算出する演算手段とを備えた構成と
なっている。
検知手段にて、相対向する送信装置と受信装置間の電磁
波または弾性波のα相差あるいは伝播時間を検知するこ
とで送受信装置間の距離を検知し、この各送受装置間で
の位相差あるいは伝播時間から演算手段にて両地中掘削
機の相対位置が算出される。
波または弾性波のα相差あるいは伝播時間を検知するこ
とで送受信装置間の距離を検知し、この各送受装置間で
の位相差あるいは伝播時間から演算手段にて両地中掘削
機の相対位置が算出される。
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図中A、Bはそれぞれ第1.第2の地中掘削機であり、
この両地中掘削機A、Bは地中において対向する方向に
掘進し、かつ接合するように配置されている。そして第
1の地中掘削機Aの前面に複数個の電磁波を送出する送
信器Ta。
この両地中掘削機A、Bは地中において対向する方向に
掘進し、かつ接合するように配置されている。そして第
1の地中掘削機Aの前面に複数個の電磁波を送出する送
信器Ta。
Te、Tcが前方へ向けて設けてあり、また第2の地中
掘削機Bの前面に、上記送信器と対向する数の電磁波を
受信する受信器Ra、Rb。
掘削機Bの前面に、上記送信器と対向する数の電磁波を
受信する受信器Ra、Rb。
Rcが前方へ向けて設けである。
上記送信器Ta、Tb、Tc及び受信器Ra。
Rb、Reは、−例としてそれぞれ地中掘削機A、Bの
軸心に対してZ軸(垂直方向)上側のrの位置と、Y軸
(水平方向の左右のrの位置にそれぞれ3個ずつ設けら
れている。また上記受信器Ra、Rb、Rcを設けた方
の第2の地中掘削機Bに位相検知器と演算装置(いずれ
も図示せず)が設置されている。
軸心に対してZ軸(垂直方向)上側のrの位置と、Y軸
(水平方向の左右のrの位置にそれぞれ3個ずつ設けら
れている。また上記受信器Ra、Rb、Rcを設けた方
の第2の地中掘削機Bに位相検知器と演算装置(いずれ
も図示せず)が設置されている。
そして上記各送信器Ta、Tb、Tcから送出された電
磁波は地中を伝播して各受信器Ra。
磁波は地中を伝播して各受信器Ra。
Rb、Rcにて受信されるが、このとき、地中を伝播し
てきた各電磁波には、途中の障害物により、送信器に入
力される電磁波との間に位相差のα丁。が生じ、これが
位相検知器にて検出される。この各送受信器間における
電磁波の位相差αTRと各送受信器間の距離f) TR
との間係は、ただし、λ:電磁波の波長 f二重磁波の周波数 V:電磁波の伝播速度 であられされる。従って各送信受器相互間を伝播する電
磁波の位相差αTRを検出することにより、各送受信器
相互間の送信受信間距離II Tl+が得られる。
てきた各電磁波には、途中の障害物により、送信器に入
力される電磁波との間に位相差のα丁。が生じ、これが
位相検知器にて検出される。この各送受信器間における
電磁波の位相差αTRと各送受信器間の距離f) TR
との間係は、ただし、λ:電磁波の波長 f二重磁波の周波数 V:電磁波の伝播速度 であられされる。従って各送信受器相互間を伝播する電
磁波の位相差αTRを検出することにより、各送受信器
相互間の送信受信間距離II Tl+が得られる。
次に、第1の地中掘削機Aの前面の中心をX。
Y、Z座標の原点にとると、第1の地中掘削機A側に設
けられた送信器Ta、Tb、Tcの座標は、 Ta (o、o、r) Tb (o、r、o) Tc (o、−r、o) であられされ、これに対して、第2の地中掘削機Bに設
けられた受信器Ra、Rb、Rcの座標は、 Ra (XRa、YRa、ZRa) Rb (XRb、YRb、ZRb) Re (XRc、YRc、ZRc) とすると、以下の式が成りたつ。なお式paa。
けられた送信器Ta、Tb、Tcの座標は、 Ta (o、o、r) Tb (o、r、o) Tc (o、−r、o) であられされ、これに対して、第2の地中掘削機Bに設
けられた受信器Ra、Rb、Rcの座標は、 Ra (XRa、YRa、ZRa) Rb (XRb、YRb、ZRb) Re (XRc、YRc、ZRc) とすると、以下の式が成りたつ。なお式paa。
ρba、・・・(lccは第1図に示すように、各送受
信器間の距離を示す。
信器間の距離を示す。
XRa 2+YRa 2+ (ZRa−r)2−ρa
a2−(2)XRa 2+(YRa−r) 2+ZRa
2−(l ba2− (3)XRa 2 + (
YRa十 r)2 + ZRa 2−ρ ca2 ・
−(4)XRb ’ +YRb 2+ (ZRb−r
)2−D ab2− (5)XRb 2+(YRb−r
) 2+ZRb 2−D bb2− (8)XRb
2+ (YRb+ r)2+ZRb 2−1 cb
2− (7)XRc 2+YRc 2+ (ZRc−r
) 2−1 ac2−・(3)XRc 2+(YRc−
r) +ZRc 2−(l bc2−(9)XRc
2+(YRc+ r)2+ZRc 2−p cc2−
(10)この連立方程式を解くことにより各受信器Ra
。
a2−(2)XRa 2+(YRa−r) 2+ZRa
2−(l ba2− (3)XRa 2 + (
YRa十 r)2 + ZRa 2−ρ ca2 ・
−(4)XRb ’ +YRb 2+ (ZRb−r
)2−D ab2− (5)XRb 2+(YRb−r
) 2+ZRb 2−D bb2− (8)XRb
2+ (YRb+ r)2+ZRb 2−1 cb
2− (7)XRc 2+YRc 2+ (ZRc−r
) 2−1 ac2−・(3)XRc 2+(YRc−
r) +ZRc 2−(l bc2−(9)XRc
2+(YRc+ r)2+ZRc 2−p cc2−
(10)この連立方程式を解くことにより各受信器Ra
。
Rb、Rcの第1の地中掘削機Aの中心に対する位置が
決定される。
決定される。
一方第2の地中掘削機Bの中心座標XBo。
YBo、ZBoは、
XBo= (XRb十XRc)/2−(11)YBo=
(YRb十YRc)/2−(12)ZBo= (ZR
b+ZRc)/2−(13)であるから、上記各受信器
Ra、Rb、Rcの位置及びこの(11)〜(i3)式
から、第1の地中掘削機Aに対する第2の地中掘削機B
の相対位置が求められる。
(YRb十YRc)/2−(12)ZBo= (ZR
b+ZRc)/2−(13)であるから、上記各受信器
Ra、Rb、Rcの位置及びこの(11)〜(i3)式
から、第1の地中掘削機Aに対する第2の地中掘削機B
の相対位置が求められる。
またこのときのY軸の対する第2の地中掘削機Bの傾き
をθとすると第2図により、XRb−XRc YRb−YRc にて算出され、 同様に、地中掘削機Bの2軸に対する傾きをΦとすると
、第3図に YRa−X 8 。
をθとすると第2図により、XRb−XRc YRb−YRc にて算出され、 同様に、地中掘削機Bの2軸に対する傾きをΦとすると
、第3図に YRa−X 8 。
にて算出される。これにより
第4図は本発明に係る構成を示すもので、信号発生器1
にて生成される一定周波数の信号は送信器切換器2を経
由して第1の地中掘削機Aに設けた送信器Ta、Tb、
Tcに選択的に送ると共に、第2の地中掘削機B側の各
受信S Ra +Rb、Reに接続した位相検出器PD
a、PDbPDcに人力される。
にて生成される一定周波数の信号は送信器切換器2を経
由して第1の地中掘削機Aに設けた送信器Ta、Tb、
Tcに選択的に送ると共に、第2の地中掘削機B側の各
受信S Ra +Rb、Reに接続した位相検出器PD
a、PDbPDcに人力される。
送信器切換器2にて選択された送信器から電磁波が送出
されると、この電磁波は地中に伝播されて第2の地中掘
削機Bの前面に取り付けられた受信器Ra、Rb、Rc
にて受信される。
されると、この電磁波は地中に伝播されて第2の地中掘
削機Bの前面に取り付けられた受信器Ra、Rb、Rc
にて受信される。
そしてこのときの各受信器Ra、Rb、Rcにて受信し
た信号と、信号発生器1から送出した信号との位相差α
TRが各位相検出器PDa。
た信号と、信号発生器1から送出した信号との位相差α
TRが各位相検出器PDa。
PDb、PDcにて検出され、この各位相差は演算装置
3に人力される。演算装置3ではこの各位相差から各送
受信器間の距離を演算し、それにより、第1の地中掘削
機Aに対する第2の地中掘削機Bの相対的な位置が算出
され、表示装置4にてその結果が表示される。
3に人力される。演算装置3ではこの各位相差から各送
受信器間の距離を演算し、それにより、第1の地中掘削
機Aに対する第2の地中掘削機Bの相対的な位置が算出
され、表示装置4にてその結果が表示される。
なお上記実施例では、受信器にて受信した信号と、信号
発生器から送出した信号との位相差を位相差検出器にて
検出するようにした例を示したが、上記位相差検出器を
、送信器から受信機へ地中を伝播する電磁波の伝播時間
を検出す伝播時間検知器に置きかえ、両地中掘削機の相
対位置を算出するのに、この電磁波の伝播時間を用いて
もよい。また、電磁波と超音波(弾性波)におきかえて
もよい。
発生器から送出した信号との位相差を位相差検出器にて
検出するようにした例を示したが、上記位相差検出器を
、送信器から受信機へ地中を伝播する電磁波の伝播時間
を検出す伝播時間検知器に置きかえ、両地中掘削機の相
対位置を算出するのに、この電磁波の伝播時間を用いて
もよい。また、電磁波と超音波(弾性波)におきかえて
もよい。
本発明によれば、シールド掘削機の高底下での地中接合
などに必要とされる2台の地中掘進機A、Bの3次元的
な相対位置を自動的、連続的、かつリアルタイムに計測
できると共に、計allによる掘削休止の必要がなく、
また計測による人手がいらないので、作業能率を向上す
ることができる。さらに、トンネル計画路線が急曲線、
連続曲線掘削であっても、屈曲に伴う計測の必要もない
。そしてさらに、シールド径が小さくても計測が可能と
なる。さらに積算計測ではないので、長路MtJA削を
行っても誤差が生じないという効果が得られる。
などに必要とされる2台の地中掘進機A、Bの3次元的
な相対位置を自動的、連続的、かつリアルタイムに計測
できると共に、計allによる掘削休止の必要がなく、
また計測による人手がいらないので、作業能率を向上す
ることができる。さらに、トンネル計画路線が急曲線、
連続曲線掘削であっても、屈曲に伴う計測の必要もない
。そしてさらに、シールド径が小さくても計測が可能と
なる。さらに積算計測ではないので、長路MtJA削を
行っても誤差が生じないという効果が得られる。
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図は相対的す
る2台の地中掘削機相互の送受信機による計測状態を示
す斜視図、第2図、第3図はそれぞれ第1の地中掘削機
に対する第2の地中掘削機のY軸、Z軸に対する傾きを
算出するための説明図、第4図は本発明の実施例を示す
ブロック図である。 A、Bは地中掘削機、Ta、Tb、Tcは送信器、Ra
、Rb、Rcは受信器、PDa PDb、PDcは位
相検出器、1は信号発生器、2は送信器切換器、3は演
算装置。 第4図
る2台の地中掘削機相互の送受信機による計測状態を示
す斜視図、第2図、第3図はそれぞれ第1の地中掘削機
に対する第2の地中掘削機のY軸、Z軸に対する傾きを
算出するための説明図、第4図は本発明の実施例を示す
ブロック図である。 A、Bは地中掘削機、Ta、Tb、Tcは送信器、Ra
、Rb、Rcは受信器、PDa PDb、PDcは位
相検出器、1は信号発生器、2は送信器切換器、3は演
算装置。 第4図
Claims (1)
- 対向方向に互いに掘進する2台の地中掘削機において、
この両地中掘削機の少なくとも一方の地中掘削機の前面
に、電磁波または弾性波を前方へ送出する複数の発信装
置を設け、また上記両掘削機の少なくとも他方の地中掘
削機の前面に、上記一方の地中掘削機の発信装置から発
信された電磁波または弾性波を受信する複数の受信装置
を設け、またこの受信装置を有する一方の地中掘削機に
上記各発信装置から発信された電磁波または弾性波と上
記各受信装置が検出する電磁波または弾性波の位相差あ
るいは伝播時間の一方を検出する検知手段と、上記複数
の送信装置及び受信装置間のそれぞれの電磁波または弾
性波の位相差あるいは伝播時間の一方から上記両地中掘
削機の相対位置を算出する演算手段とを備えたことを特
徴とする地中掘削機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1206967A JP2804930B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 地中掘削機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1206967A JP2804930B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 地中掘削機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0372195A true JPH0372195A (ja) | 1991-03-27 |
| JP2804930B2 JP2804930B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=16531970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1206967A Expired - Fee Related JP2804930B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 地中掘削機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2804930B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03197792A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-29 | Hazama Gumi Ltd | シールド掘進機の最終掘進時位置測定方法 |
| JP2010059678A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Taisei Corp | 掘進機同士の地中接合方法および掘進機の位置検出方法 |
| JP2010071037A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Taisei Corp | 土中位置誘導方法および土中位置誘導システム |
| JP2017160777A (ja) * | 2016-03-03 | 2017-09-14 | トラクト−テヒニーク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフトTRACTO−TECHNIK GmbH & Co. KG | 大地に孔を穿つ方法及び地中作孔装置並びに使用 |
-
1989
- 1989-08-11 JP JP1206967A patent/JP2804930B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03197792A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-29 | Hazama Gumi Ltd | シールド掘進機の最終掘進時位置測定方法 |
| JP2010059678A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Taisei Corp | 掘進機同士の地中接合方法および掘進機の位置検出方法 |
| JP2010071037A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Taisei Corp | 土中位置誘導方法および土中位置誘導システム |
| JP2017160777A (ja) * | 2016-03-03 | 2017-09-14 | トラクト−テヒニーク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフトTRACTO−TECHNIK GmbH & Co. KG | 大地に孔を穿つ方法及び地中作孔装置並びに使用 |
| US10400576B2 (en) | 2016-03-03 | 2019-09-03 | Tracto-Technik Gmbh & Co. Kg | Method for introducing a borehole into the soil and soil drilling device and use thereof |
| EP3214260B1 (de) * | 2016-03-03 | 2023-04-26 | TRACTO-TECHNIK GmbH & Co. KG | Verfahren zum einbringen einer bohrung in das erdreich und erdbohrvorrichtung sowie verwendung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2804930B2 (ja) | 1998-09-30 |
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