JPH05113096A - 地中掘削機の位置検出装置 - Google Patents
地中掘削機の位置検出装置Info
- Publication number
- JPH05113096A JPH05113096A JP30126491A JP30126491A JPH05113096A JP H05113096 A JPH05113096 A JP H05113096A JP 30126491 A JP30126491 A JP 30126491A JP 30126491 A JP30126491 A JP 30126491A JP H05113096 A JPH05113096 A JP H05113096A
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- Japan
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- underground excavator
- underground
- excavator
- boring device
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来まで、地中掘削機の相対位置算出のため
に用いられてきたトランシット等を用いた絶対位置測量
からの算出法に代って直接相対位置を計測できるように
する。 【構成】 地中掘削機１の先端部に複数個の金属探知機
８ａ，８ｂ，８ｃを半径方向に設け、また上記地中掘削
機に対向する基準となる位置に、地中掘削機１に向けて
掘進突出されて先端部を上記各金属探知機に接近させる
小径のボーリング装置６を設けると共に、このボーリン
グ装置６の先端部に、上記金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ
が検知可能な金属塊または、永久磁石等の磁性体を設
け、この磁性体に対する金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，
…の検出値と、ボーリング装置６の掘進長さより上記基
準位置に対する地中掘削機１の相対位置を算出する演算
装置を備えた構成となっている。
に用いられてきたトランシット等を用いた絶対位置測量
からの算出法に代って直接相対位置を計測できるように
する。 【構成】 地中掘削機１の先端部に複数個の金属探知機
８ａ，８ｂ，８ｃを半径方向に設け、また上記地中掘削
機に対向する基準となる位置に、地中掘削機１に向けて
掘進突出されて先端部を上記各金属探知機に接近させる
小径のボーリング装置６を設けると共に、このボーリン
グ装置６の先端部に、上記金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ
が検知可能な金属塊または、永久磁石等の磁性体を設
け、この磁性体に対する金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，
…の検出値と、ボーリング装置６の掘進長さより上記基
準位置に対する地中掘削機１の相対位置を算出する演算
装置を備えた構成となっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、地中掘削中の地中掘削
機の位置を基準位置に対する相対位置として、求めるこ
とができるようにした地中掘削機の位置検出装置に関す
るものである。
機の位置を基準位置に対する相対位置として、求めるこ
とができるようにした地中掘削機の位置検出装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】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地中掘削機の運転のための測量
は、トランシットなどによる構内測量のほかに、地中掘
削機の発進立坑内にレーザ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付けたターゲッ
ト上の光点を読みとることによって地中掘削機の偏位、
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
離計を組合せて、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。これらの計測機器を用いて現在位
置を割出し、トンネル計画線からのズレを算出し、目標
に向けて方向修正しつつ、掘削するのが一般的であっ
た。上記方法は、常に地中掘削機の最初の掘削位置を基
準点とし、その基準点からトランシットで透過できる距
離に次の基準点を設け、さらにその基準点から次の基準
点を設けてゆくという手順を繰返すため、誤差が累積し
てゆく。このため曲線の多いトンネルの場合や長距離で
は誤差は大きくなる傾向にある。一方海底下や建築物の
密集地域にトンネ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し、第１の地中掘削機を第２の
地中掘削機に近づける必要がある。従来は、この場合も
両方の地中掘削機の最初の掘削位置からの複数個の基準
点をたどってゆく方法で２台の地中掘削機の相対的な位
置を割だしていた。しかしこの方法では２台の地中掘削
機が近づくに従い誤差が大きくなるという結果になる。
本来は２台の地中掘削機の相対位置を最初の基準点に関
わりなく計測し、２台が近づくに従って誤差が小さくな
ることが望ましく、２台の地中掘削機中心軸が一致する
ように誘導しつつ接合できることが望ましいが、これを
実現する有効な手段がなかった。
シールド工法における地中掘削機の運転のための測量
は、トランシットなどによる構内測量のほかに、地中掘
削機の発進立坑内にレーザ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付けたターゲッ
ト上の光点を読みとることによって地中掘削機の偏位、
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
離計を組合せて、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。これらの計測機器を用いて現在位
置を割出し、トンネル計画線からのズレを算出し、目標
に向けて方向修正しつつ、掘削するのが一般的であっ
た。上記方法は、常に地中掘削機の最初の掘削位置を基
準点とし、その基準点からトランシットで透過できる距
離に次の基準点を設け、さらにその基準点から次の基準
点を設けてゆくという手順を繰返すため、誤差が累積し
てゆく。このため曲線の多いトンネルの場合や長距離で
は誤差は大きくなる傾向にある。一方海底下や建築物の
密集地域にトンネ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し、第１の地中掘削機を第２の
地中掘削機に近づける必要がある。従来は、この場合も
両方の地中掘削機の最初の掘削位置からの複数個の基準
点をたどってゆく方法で２台の地中掘削機の相対的な位
置を割だしていた。しかしこの方法では２台の地中掘削
機が近づくに従い誤差が大きくなるという結果になる。
本来は２台の地中掘削機の相対位置を最初の基準点に関
わりなく計測し、２台が近づくに従って誤差が小さくな
ることが望ましく、２台の地中掘削機中心軸が一致する
ように誘導しつつ接合できることが望ましいが、これを
実現する有効な手段がなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】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。 （１）トランシット等による坑内測量は、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、特に２台の接合や、到達立
坑への接合における誘導には実際的ではない。 （２）レーザ光を用いる方法は、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に角度や
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、地中掘削機の偏位、偏角が算出されることにな
る。このため、光学測量装置の移設や、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
台の地中掘削機の偏位を計測する場合は、この誤差はさ
らに増大する。
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。 （１）トランシット等による坑内測量は、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、特に２台の接合や、到達立
坑への接合における誘導には実際的ではない。 （２）レーザ光を用いる方法は、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に角度や
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、地中掘削機の偏位、偏角が算出されることにな
る。このため、光学測量装置の移設や、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
台の地中掘削機の偏位を計測する場合は、この誤差はさ
らに増大する。
【０００４】本発明は上記にかんがみなされたもので、
シールド型の地中掘削機の地中接合に必要とされる対向
離間する２台の地中掘削機の相対位置や、立坑に向って
掘進する地中掘削機の上記立坑に設けた基準位置に対す
る相対位置を計測できるとともに、両者の離間距離が０
になるまで、常時目標地に向かって誘導することを可能
にする地中掘削機を提供することを目的とするものであ
る。これまでの測量では、地中掘削機の絶対位置をまず
知り、その後、両者の相対位置を算出していたが、本発
明では絶対位置は問題とせず、互いの相対位置にのみ注
目している。このため、現時点に至るまでの絶対位置の
累積誤差は問題とならない。また、誘導であるため、離
間距離が小さくなるに従って誤差が小さくなれば良いの
であって計測の精度をあげるための作業の能率低下はな
い。掘削停止時の測量まで待たず、常時相対位置が観測
できるので掘進方向の修正への対応がはやい。
シールド型の地中掘削機の地中接合に必要とされる対向
離間する２台の地中掘削機の相対位置や、立坑に向って
掘進する地中掘削機の上記立坑に設けた基準位置に対す
る相対位置を計測できるとともに、両者の離間距離が０
になるまで、常時目標地に向かって誘導することを可能
にする地中掘削機を提供することを目的とするものであ
る。これまでの測量では、地中掘削機の絶対位置をまず
知り、その後、両者の相対位置を算出していたが、本発
明では絶対位置は問題とせず、互いの相対位置にのみ注
目している。このため、現時点に至るまでの絶対位置の
累積誤差は問題とならない。また、誘導であるため、離
間距離が小さくなるに従って誤差が小さくなれば良いの
であって計測の精度をあげるための作業の能率低下はな
い。掘削停止時の測量まで待たず、常時相対位置が観測
できるので掘進方向の修正への対応がはやい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係わる地中掘削機の位置検出装置は、地中
掘削機の先端部に複数個の金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ
を半径方向に設け、また上記地中掘削機１に対向する基
準となる位置に、地中掘削機１に向けて掘進突出されて
先端部を上記各金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃに接近させ
る小径のボーリング装置６を設けると共に、このボーリ
ング装置６の先端部に、上記金属探知機８ａ，８ｂ，８
ｃが検知可能な金属塊または、永久磁石等の磁性体を設
け、この磁性体に対する金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，
…の検出値と、ボーリング装置６の掘進長さより上記基
準位置に対する地中掘削機１の相対位置を算出する演算
装置を備えた構成となっている。
に、本発明に係わる地中掘削機の位置検出装置は、地中
掘削機の先端部に複数個の金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ
を半径方向に設け、また上記地中掘削機１に対向する基
準となる位置に、地中掘削機１に向けて掘進突出されて
先端部を上記各金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃに接近させ
る小径のボーリング装置６を設けると共に、このボーリ
ング装置６の先端部に、上記金属探知機８ａ，８ｂ，８
ｃが検知可能な金属塊または、永久磁石等の磁性体を設
け、この磁性体に対する金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，
…の検出値と、ボーリング装置６の掘進長さより上記基
準位置に対する地中掘削機１の相対位置を算出する演算
装置を備えた構成となっている。
【０００６】
【作 用】地中掘削機１の掘削と共に、この地中掘削
機１の前面部に向けてボーリング装置６を掘進させて、
これの先端部を近接させる。これにより、地中掘削機１
の前面の金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，点にて上記ボー
リング装置６の先端に設けた磁性体を検知し、これの検
出値と、ボーリング装置６の掘進長さより基準位置に対
する地中掘削機１の相対位置が演算装置にて演算され
る。
機１の前面部に向けてボーリング装置６を掘進させて、
これの先端部を近接させる。これにより、地中掘削機１
の前面の金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，点にて上記ボー
リング装置６の先端に設けた磁性体を検知し、これの検
出値と、ボーリング装置６の掘進長さより基準位置に対
する地中掘削機１の相対位置が演算装置にて演算され
る。
【０００７】
【実 施 例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。地中を掘削している第１の地中掘削機１の前面部
２に向けて、第２の地中掘削機３の前面部４の基準位置
５から小径のボーリング装置６を掘進させて、このボー
リング装置６の先端部７を上記第１の地中掘削機１の前
面部２に設けた複数の金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，点
に近接させる。このときボーリング装置６の掘進長さか
ら基準位置５から第１の地中掘削機１までの距離がわか
る第１の地中掘削機 とき、金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，…がボーリング装
置先端部７（磁性体金属）に反応し検知信号を出す。複
数個の金属探知機のうち、図４に示すようにボーリング
装置先端部７に最も近い金属探知機（この実施例では８
ｃ）から最も強い反応が得られる。また第１の地中掘削
機１の前面部２の回転に従って、金属探知機（例えば８
ｃ）はある回転角度θ1 で最も強い反応が得られる。す
なわちボーリング装置６の掘進長Ｌと、半径方向に一列
に配置された複数個の金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，…
の内のどれが最も強く反応したかという情報から得られ
る中心軸から半径方向への距離Ｍと、どの回転角度の時
に最も強く反応したかという情報から得られる角度θの
３つの情報から、２台の地中掘削機の相対位置を算出す
る。
する。地中を掘削している第１の地中掘削機１の前面部
２に向けて、第２の地中掘削機３の前面部４の基準位置
５から小径のボーリング装置６を掘進させて、このボー
リング装置６の先端部７を上記第１の地中掘削機１の前
面部２に設けた複数の金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，点
に近接させる。このときボーリング装置６の掘進長さか
ら基準位置５から第１の地中掘削機１までの距離がわか
る第１の地中掘削機 とき、金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，…がボーリング装
置先端部７（磁性体金属）に反応し検知信号を出す。複
数個の金属探知機のうち、図４に示すようにボーリング
装置先端部７に最も近い金属探知機（この実施例では８
ｃ）から最も強い反応が得られる。また第１の地中掘削
機１の前面部２の回転に従って、金属探知機（例えば８
ｃ）はある回転角度θ1 で最も強い反応が得られる。す
なわちボーリング装置６の掘進長Ｌと、半径方向に一列
に配置された複数個の金属探知機８ａ，８ｂ，８ｃ，…
の内のどれが最も強く反応したかという情報から得られ
る中心軸から半径方向への距離Ｍと、どの回転角度の時
に最も強く反応したかという情報から得られる角度θの
３つの情報から、２台の地中掘削機の相対位置を算出す
る。
【０００８】いま、図３において第２の地中掘削機３の
前面部４の基準位置５が中心軸１０から半径方向にＭ
２、頂点から時計まわりにθ２にあるものとする。第１
の地中掘削機１で観測したボーリング装置６の先端部７
の位置が中心軸９から半径方向にＭ１、頂点から反時計
まわりにθ１であったとすれば、第１の地中掘進機１の
中心軸９と第２の地中掘削機３の中心軸１０とはＮだけ
くいちがっていることがわかる。そこで第１の地中掘削
機１で観測するＭとθがそれぞれＭ２、θ２に近づくよ
うな方向に掘進すれば、第１の地中掘削機１の中心軸９
と第２の地中掘削機３の中心軸１０とのくいちがいＮは
小さくなってゆく。すなわち２台の地中掘削機の中心軸
が一致するように誘導される。このとき、ボーリング装
置６は第１の地中掘削機１の掘進距離分だけ引き戻せ
ば、リアルタイムでの誘導が可能となる。この例では、
ボーリング装置先端部６は磁性体金属であるとしたが、
この位置に永久磁石を設置してもよい。金属探知機は例
えば「メタルチェッカー」の商品名で市販されているも
ので、電磁石の作る磁場が金属によって歪められる量を
誘導コイルで観測する方法のものでよい。第２の地中掘
削機は到達立坑であってもよい。
前面部４の基準位置５が中心軸１０から半径方向にＭ
２、頂点から時計まわりにθ２にあるものとする。第１
の地中掘削機１で観測したボーリング装置６の先端部７
の位置が中心軸９から半径方向にＭ１、頂点から反時計
まわりにθ１であったとすれば、第１の地中掘進機１の
中心軸９と第２の地中掘削機３の中心軸１０とはＮだけ
くいちがっていることがわかる。そこで第１の地中掘削
機１で観測するＭとθがそれぞれＭ２、θ２に近づくよ
うな方向に掘進すれば、第１の地中掘削機１の中心軸９
と第２の地中掘削機３の中心軸１０とのくいちがいＮは
小さくなってゆく。すなわち２台の地中掘削機の中心軸
が一致するように誘導される。このとき、ボーリング装
置６は第１の地中掘削機１の掘進距離分だけ引き戻せ
ば、リアルタイムでの誘導が可能となる。この例では、
ボーリング装置先端部６は磁性体金属であるとしたが、
この位置に永久磁石を設置してもよい。金属探知機は例
えば「メタルチェッカー」の商品名で市販されているも
ので、電磁石の作る磁場が金属によって歪められる量を
誘導コイルで観測する方法のものでよい。第２の地中掘
削機は到達立坑であってもよい。
【０００９】
【発明の効果】本発明によって、いままで、地中掘削機
の相対位置算出のために用いられてきたトランシット等
を用いた絶対位置測量からの算出法に代わって直接地中
掘進機の相対位置を計測できる。このことにより、 １．絶対位置測量の労力を削減できるる。 ２．誤差が減らせる。 ３．リアルタイムに誘導できる。 といった効果が期待できる。等の作用効果を奏すること
ができる。
の相対位置算出のために用いられてきたトランシット等
を用いた絶対位置測量からの算出法に代わって直接地中
掘進機の相対位置を計測できる。このことにより、 １．絶対位置測量の労力を削減できるる。 ２．誤差が減らせる。 ３．リアルタイムに誘導できる。 といった効果が期待できる。等の作用効果を奏すること
ができる。
【図１】本発明の実施例を示す概略的な構成説明図であ
る。
る。
【図２】要部の説明図である。
【図３】本発明の作用を説明するための説明図である。
【図４】回転角に対する磁場の変化を示す線図である。
１，３…地中掘削機、２，４…前面部、５…基準位置、
６…ボーリング装置、７…先端部、８ａ，８ｂ，８ｃ，
……金属探知機、９，１０…中心軸。
６…ボーリング装置、７…先端部、８ａ，８ｂ，８ｃ，
……金属探知機、９，１０…中心軸。
Claims (1)
- 【請求項１】 地中掘削機１の先端部に複数個の金属探
知機８ａ，８ｂ，８ｃを半径方向に設け、また上記地中
掘削機１に対向する基準となる位置に、この掘削機１に
向けて掘進突出されて先端部を上記各金属探知機８ａ，
８ｂ，８ｃに接近させる小径のボーリング装置６を設け
ると共に、このボーリング装置６の先端部に、上記金属
探知機８ａ，８ｂ，８ｃが検知可能な金属塊または、永
久磁石等の磁性体を設け、この磁性体に対する金属探知
機８ａ，８ｂ，８ｃ，…の検出値と、ボーリング装置６
の掘進長さより上記基準位置に対する地中掘削機１の相
対位置を算出する演算装置を備えたことを特徴とする地
中掘削機の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30126491A JPH05113096A (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 地中掘削機の位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30126491A JPH05113096A (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 地中掘削機の位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05113096A true JPH05113096A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17894725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30126491A Pending JPH05113096A (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 地中掘削機の位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05113096A (ja) |
-
1991
- 1991-10-22 JP JP30126491A patent/JPH05113096A/ja active Pending
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