JPH0525998A - 掘削機の方向制御方法および装置 - Google Patents
掘削機の方向制御方法および装置Info
- Publication number
- JPH0525998A JPH0525998A JP3287344A JP28734491A JPH0525998A JP H0525998 A JPH0525998 A JP H0525998A JP 3287344 A JP3287344 A JP 3287344A JP 28734491 A JP28734491 A JP 28734491A JP H0525998 A JPH0525998 A JP H0525998A
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- JP
- Japan
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- excavator
- target
- reference line
- light beam
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-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
- E21D9/004—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines using light beams for direction or position control
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C7/00—Tracing profiles
- G01C7/06—Tracing profiles of cavities, e.g. tunnels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 掘削機を大きく蛇行させないように、掘削機
の前進方向を容易に制御することができるようにするこ
とにある。 【構成】 仮想的な基準線（７０）に沿って指向される
光線（４０）を受ける反射鏡（４６）をシールド本体
（１２）のヘッド部（１４）に取り付け、反射鏡（４
６）からの反射光線（４８）を受けるターゲット（５
０）をシールド本体（１２）のテール部（１６）に取り
付け、反射光線（４８）がターゲット（５０）内の目標
位置（７２）に照射するように方向修正手段（２２）を
制御し、もってヘッド部（１４）の先端の基準部（５
８）が基準線（７０）に沿うように掘削機（１０）の前
進方向を制御する。
の前進方向を容易に制御することができるようにするこ
とにある。 【構成】 仮想的な基準線（７０）に沿って指向される
光線（４０）を受ける反射鏡（４６）をシールド本体
（１２）のヘッド部（１４）に取り付け、反射鏡（４
６）からの反射光線（４８）を受けるターゲット（５
０）をシールド本体（１２）のテール部（１６）に取り
付け、反射光線（４８）がターゲット（５０）内の目標
位置（７２）に照射するように方向修正手段（２２）を
制御し、もってヘッド部（１４）の先端の基準部（５
８）が基準線（７０）に沿うように掘削機（１０）の前
進方向を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘッド部およびこれの
後部に屈曲可能に連結されたテール部を備えるシールド
本体を用いた掘削機の方向制御方法および装置に関し、
特に構築すべきトンネルの計画線のような基準線に沿っ
て指向される光線を利用して掘削機の前進の方向を制御
する方法および装置に関する。
後部に屈曲可能に連結されたテール部を備えるシールド
本体を用いた掘削機の方向制御方法および装置に関し、
特に構築すべきトンネルの計画線のような基準線に沿っ
て指向される光線を利用して掘削機の前進の方向を制御
する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】相対的な屈曲可能に連結されたヘッド部
およびテール部を備えるシールド本体を用いたシールド
型トンネル掘削機により管路のようなトンネルを構築す
る場合、掘削機が構築すべきトンネルの計画線から変位
しているとき、掘削機の前進方向を修正するいわゆる方
向修正が行われる。
およびテール部を備えるシールド本体を用いたシールド
型トンネル掘削機により管路のようなトンネルを構築す
る場合、掘削機が構築すべきトンネルの計画線から変位
しているとき、掘削機の前進方向を修正するいわゆる方
向修正が行われる。
【０００３】この種の方向制御方法および装置の１つと
して、構築すべきトンネルの計画線に沿って指向される
レーザ光のような光線を変位確認のための基準として用
い、この光線を受けるターゲットをテール部に取り付
け、光線がターゲットの目標位置に照射するように、換
言すれば、ターゲットへの光線の照射位置が所定の箇所
すなわち目標位置となるように、掘削機の前進方向特に
テール部に対するヘッド部の向きを修正するものがあ
る。この公知の方向制御方法および装置において、ター
ゲットは、掘削機の軸線が計画線と一致しているときの
ように計画線に対する掘削機の位置および姿勢の両者が
正しいときに光線が目標位置に照射するように配置され
る。このため、掘削機が計画線からずれていると、ター
ゲットへの光線の照射位置は目標位置から外れる。この
場合、公知の方向制御方法および装置においては、光線
がターゲットの目標位置に照射するように、掘削機の前
進方向が修正される。しかし、光線およびターゲットを
用いる公知の方向制御方法および装置では、基準線に沿
って指向される光線をテール部に取り付けられたターゲ
ットに直接照射しているから、基準線の方向におけるタ
ーゲットの配置箇所の部位が基準線に沿うように方向修
正をするにすぎない。このような方向制御では、たとえ
光線がターゲットの目標位置に照射していても、ヘッド
部がテール部または基準線に対し傾斜している場合が多
く、したがって方向修正作業が複雑である。また、上記
公知の方向制御方法および装置では、ヘッド部の先端部
を基準線を越えて変位させることにより、基準線の方向
におけるターゲットの配置箇所の部位を基準線に一致さ
せるから、ヘッド部が基準線から大きく変位してしま
う。したがって、上記公知の方向制御方法および装置で
は、掘削機が所定の距離前進される間のヘッド部の蛇行
回数が多いのみならず、ヘッド部の蛇行の範囲が大き
く、その結果掘削機が大きく蛇行しつつ前進してしま
い、方向修正作業がより複雑になる。
して、構築すべきトンネルの計画線に沿って指向される
レーザ光のような光線を変位確認のための基準として用
い、この光線を受けるターゲットをテール部に取り付
け、光線がターゲットの目標位置に照射するように、換
言すれば、ターゲットへの光線の照射位置が所定の箇所
すなわち目標位置となるように、掘削機の前進方向特に
テール部に対するヘッド部の向きを修正するものがあ
る。この公知の方向制御方法および装置において、ター
ゲットは、掘削機の軸線が計画線と一致しているときの
ように計画線に対する掘削機の位置および姿勢の両者が
正しいときに光線が目標位置に照射するように配置され
る。このため、掘削機が計画線からずれていると、ター
ゲットへの光線の照射位置は目標位置から外れる。この
場合、公知の方向制御方法および装置においては、光線
がターゲットの目標位置に照射するように、掘削機の前
進方向が修正される。しかし、光線およびターゲットを
用いる公知の方向制御方法および装置では、基準線に沿
って指向される光線をテール部に取り付けられたターゲ
ットに直接照射しているから、基準線の方向におけるタ
ーゲットの配置箇所の部位が基準線に沿うように方向修
正をするにすぎない。このような方向制御では、たとえ
光線がターゲットの目標位置に照射していても、ヘッド
部がテール部または基準線に対し傾斜している場合が多
く、したがって方向修正作業が複雑である。また、上記
公知の方向制御方法および装置では、ヘッド部の先端部
を基準線を越えて変位させることにより、基準線の方向
におけるターゲットの配置箇所の部位を基準線に一致さ
せるから、ヘッド部が基準線から大きく変位してしま
う。したがって、上記公知の方向制御方法および装置で
は、掘削機が所定の距離前進される間のヘッド部の蛇行
回数が多いのみならず、ヘッド部の蛇行の範囲が大き
く、その結果掘削機が大きく蛇行しつつ前進してしま
い、方向修正作業がより複雑になる。
【０００４】方向制御装置の他の１つとして、目盛板お
よび指針の一方をヘッド部に他方をテール部にそれぞれ
取り付け、目盛板上における指針の位置から、テール部
に対するヘッド部の屈曲の方向および大きさを確認し、
掘削機の前進方向、特にテール部に対するヘッド部の方
向を修正するものがある。しかし、目盛板および指針を
用いる公知の方向制御方法および装置では、テール部に
対するヘッド部の屈曲の方向および大きさを確認するこ
とはできるが、掘削機が基準線に一致しているか否かは
確認することができないから、テール部に対するヘッド
部の屈曲の方向および大きさを修正することはできて
も、掘削機が基準線に一致するようにテール部に対する
ヘッド部の屈曲の方向および大きさを修正することはで
きない。
よび指針の一方をヘッド部に他方をテール部にそれぞれ
取り付け、目盛板上における指針の位置から、テール部
に対するヘッド部の屈曲の方向および大きさを確認し、
掘削機の前進方向、特にテール部に対するヘッド部の方
向を修正するものがある。しかし、目盛板および指針を
用いる公知の方向制御方法および装置では、テール部に
対するヘッド部の屈曲の方向および大きさを確認するこ
とはできるが、掘削機が基準線に一致しているか否かは
確認することができないから、テール部に対するヘッド
部の屈曲の方向および大きさを修正することはできて
も、掘削機が基準線に一致するようにテール部に対する
ヘッド部の屈曲の方向および大きさを修正することはで
きない。
【０００５】掘削機が基準線に一致するようにテール部
に対するヘッド部の屈曲の方向および大きさを修正すべ
く、光線およびターゲットを用いる公知の方向制御技術
と、目盛板および指針を用いる公知の方向制御技術とを
併用することが考えられる。しかし、ターゲットへの光
線の照射位置のずれの方向および大きさと、目盛板に対
する指針のずれの方向および大きさとが無関係であるか
ら、作業者は互いに無関係な情報を基に方向修正をしな
ければならず、方向修正作業に熟練を要する。
に対するヘッド部の屈曲の方向および大きさを修正すべ
く、光線およびターゲットを用いる公知の方向制御技術
と、目盛板および指針を用いる公知の方向制御技術とを
併用することが考えられる。しかし、ターゲットへの光
線の照射位置のずれの方向および大きさと、目盛板に対
する指針のずれの方向および大きさとが無関係であるか
ら、作業者は互いに無関係な情報を基に方向修正をしな
ければならず、方向修正作業に熟練を要する。
【０００６】
【解決しようとする課題】本発明の目的は、掘削機を大
きく蛇行させないように、掘削機の前進方向を容易に制
御することができるようにすることにある。
きく蛇行させないように、掘削機の前進方向を容易に制
御することができるようにすることにある。
【０００７】
【解決手段、作用、効果】本発明の掘削機の方向制御方
法は、光線を掘削機の後方から仮想的な基準線に沿って
前記掘削機に向けて指向させ、前記光線をシールド本体
のヘッド部に取り付けられた反射鏡に受け、前記反射鏡
からの反射光線をシールド本体のテール部に取り付けら
れたターゲットに受け、前記反射光線が前記ターゲット
内の目標位置に照射するように方向修正手段を制御する
ことを含む。本発明の掘削機の方向制御装置は、掘削機
の後方から仮想的な基準線に沿って前記掘削機に向けて
指向される光線を受けるべくシールド本体のヘッド部に
取り付けられた反射鏡と、該反射鏡からの反射光線を受
けるべくシールド本体のテール部に取り付けられたター
ゲットとを含む。
法は、光線を掘削機の後方から仮想的な基準線に沿って
前記掘削機に向けて指向させ、前記光線をシールド本体
のヘッド部に取り付けられた反射鏡に受け、前記反射鏡
からの反射光線をシールド本体のテール部に取り付けら
れたターゲットに受け、前記反射光線が前記ターゲット
内の目標位置に照射するように方向修正手段を制御する
ことを含む。本発明の掘削機の方向制御装置は、掘削機
の後方から仮想的な基準線に沿って前記掘削機に向けて
指向される光線を受けるべくシールド本体のヘッド部に
取り付けられた反射鏡と、該反射鏡からの反射光線を受
けるべくシールド本体のテール部に取り付けられたター
ゲットとを含む。
【０００８】ターゲット内の目標位置は、たとえば、ヘ
ッド部の先端部の所定の部位を前進のための基準部と定
め、この基準部が本質的に基準線上にあるときのターゲ
ットへの反射光線の照射位置とすることができる。発進
立て坑等に設置された光源から発生されたレーザ光線の
ような基準となる光線は、ヘッド部に取り付けられた反
射鏡により反射された後、テール部に取り付けられたタ
ーゲットに照射する。ターゲット内の目標位置に対する
反射光線の照射位置の変位量および変位方向は、テール
部に対するヘッド部の角度、光線に対するテール部の角
度、光線に対するヘッド部の角度、基準線と光線との変
位量等に応じて異なる。しかし、目標位置に対する反射
光線の照射位置の変位方向は、主として、基準線に対す
るヘッド部の傾きの方向に関係する。したがって、反射
光線が目標位置に照射するように、テール部に対するヘ
ッド部の向きを修正して掘削機を前進させるならば、た
とえ掘削機が基準線に対し正しい位置および正しい姿勢
のいずれにもおかれていない場合でも、掘削機はヘッド
部の先端の基準部が基準線と一致する方向に常に修正さ
れ、掘削機はヘッド部の先端が基準線に沿うように前進
される。結果として、掘削機は、これを基準線に対し正
しい位置および正しい姿勢におく修正を受けつつ、前進
される。
ッド部の先端部の所定の部位を前進のための基準部と定
め、この基準部が本質的に基準線上にあるときのターゲ
ットへの反射光線の照射位置とすることができる。発進
立て坑等に設置された光源から発生されたレーザ光線の
ような基準となる光線は、ヘッド部に取り付けられた反
射鏡により反射された後、テール部に取り付けられたタ
ーゲットに照射する。ターゲット内の目標位置に対する
反射光線の照射位置の変位量および変位方向は、テール
部に対するヘッド部の角度、光線に対するテール部の角
度、光線に対するヘッド部の角度、基準線と光線との変
位量等に応じて異なる。しかし、目標位置に対する反射
光線の照射位置の変位方向は、主として、基準線に対す
るヘッド部の傾きの方向に関係する。したがって、反射
光線が目標位置に照射するように、テール部に対するヘ
ッド部の向きを修正して掘削機を前進させるならば、た
とえ掘削機が基準線に対し正しい位置および正しい姿勢
のいずれにもおかれていない場合でも、掘削機はヘッド
部の先端の基準部が基準線と一致する方向に常に修正さ
れ、掘削機はヘッド部の先端が基準線に沿うように前進
される。結果として、掘削機は、これを基準線に対し正
しい位置および正しい姿勢におく修正を受けつつ、前進
される。
【０００９】本発明によれば、基準となる光線を、ヘッ
ド部に取り付けられた反射鏡により反射させた後、テー
ル部に取り付けられたターゲットに照射させるから、タ
ーゲッへの反射光線の照射箇所がターゲット内の目標位
置となるように、方向修正手段を制御することにより、
掘削機の前進方向を制御することができ、したがって方
向制御が容易である。また、掘削機の先端部が基準線に
沿うように方向制御をすることができるから、基準線の
方向におけるターゲットの配置箇所の部位が基準線に沿
うように方向修正をする公知の技術に比べ、ヘッド部の
蛇行回数が少ないし、ヘッド部の蛇行の範囲が小さく、
その結果掘削機の蛇行回数が少なくなり、掘削機の蛇行
の範囲が小さくなる。
ド部に取り付けられた反射鏡により反射させた後、テー
ル部に取り付けられたターゲットに照射させるから、タ
ーゲッへの反射光線の照射箇所がターゲット内の目標位
置となるように、方向修正手段を制御することにより、
掘削機の前進方向を制御することができ、したがって方
向制御が容易である。また、掘削機の先端部が基準線に
沿うように方向制御をすることができるから、基準線の
方向におけるターゲットの配置箇所の部位が基準線に沿
うように方向修正をする公知の技術に比べ、ヘッド部の
蛇行回数が少ないし、ヘッド部の蛇行の範囲が小さく、
その結果掘削機の蛇行回数が少なくなり、掘削機の蛇行
の範囲が小さくなる。
【００１０】ターゲット内の目標位置は、基準部が本質
的に基準線上にあるときの、前記反射光線の照射位置で
あれば、任意な箇所としてもよい。換言すれば、基準部
は、前記反射光線が目標位置に照射しているとき、基準
線上にある任意な箇所としてもよい。しかし、ターゲッ
ト内の目標位置は、掘削機が基準線に対し正しい位置に
あって正しい姿勢にあるときのターゲットへの反射光線
の照射位置とすることが好ましい。このようにすれば、
基準部が、掘削機が基準線に対し正しい位置および正し
い姿勢にあるときの基準線上の部位となるから、ヘッド
部の蛇行回数がより少なくなるし、ヘッド部の蛇行の範
囲がより小さくなり、したがって、掘削機の蛇行回数が
より少なくなるし、掘削機の蛇行の範囲がより小さくな
り、その結果掘削機を本質的に直進させることができ
る。前記基準線に沿って指向される光線を前記基準線か
ら変位した光路に沿いかつ前記反射鏡に向けて指向させ
る偏向器を含むことが好ましい。これにより、テール部
の軸線上を指向する光線を用いても、該光線をシールド
本体内の障害物を迂回させることができる。この偏向器
の代りに、前記基準線に沿って指向される光線を前記シ
ールド本体の半径方向外方へ偏向し、偏向された光線を
前記反射鏡に向けて指向させ、前記反射鏡からの反射光
線を前記シールド本体の半径方向中央に向けて指向さ
せ、前記半径方向中央に向けて指向された光線を前記タ
ーゲットに指向させる偏向器を含むことがより好まし
い。これにより、前記光線がシールド本体内の障害物の
影響を受けることを避けて、ヘッド部の先端部から反射
鏡までの距離を短くし、それにより方向制御の精度を高
めることができる。前記ターゲットは、前記反射鏡へ向
けて指向される光線の通過を許す半透明の光通過部と、
前記反射鏡からの反射光線を受ける受光部とを備えるこ
とが好ましい。これにより、光通過部への光線の照射位
置と受光部への反射光線の照射位置とから、光線に対す
る掘削機特にテール部の変位量を知ることができる。さ
らに、前記ターゲットの近傍を撮影するテレビカメラを
配置し、その映像をモニタで監視するようにしてもよ
い。
的に基準線上にあるときの、前記反射光線の照射位置で
あれば、任意な箇所としてもよい。換言すれば、基準部
は、前記反射光線が目標位置に照射しているとき、基準
線上にある任意な箇所としてもよい。しかし、ターゲッ
ト内の目標位置は、掘削機が基準線に対し正しい位置に
あって正しい姿勢にあるときのターゲットへの反射光線
の照射位置とすることが好ましい。このようにすれば、
基準部が、掘削機が基準線に対し正しい位置および正し
い姿勢にあるときの基準線上の部位となるから、ヘッド
部の蛇行回数がより少なくなるし、ヘッド部の蛇行の範
囲がより小さくなり、したがって、掘削機の蛇行回数が
より少なくなるし、掘削機の蛇行の範囲がより小さくな
り、その結果掘削機を本質的に直進させることができ
る。前記基準線に沿って指向される光線を前記基準線か
ら変位した光路に沿いかつ前記反射鏡に向けて指向させ
る偏向器を含むことが好ましい。これにより、テール部
の軸線上を指向する光線を用いても、該光線をシールド
本体内の障害物を迂回させることができる。この偏向器
の代りに、前記基準線に沿って指向される光線を前記シ
ールド本体の半径方向外方へ偏向し、偏向された光線を
前記反射鏡に向けて指向させ、前記反射鏡からの反射光
線を前記シールド本体の半径方向中央に向けて指向さ
せ、前記半径方向中央に向けて指向された光線を前記タ
ーゲットに指向させる偏向器を含むことがより好まし
い。これにより、前記光線がシールド本体内の障害物の
影響を受けることを避けて、ヘッド部の先端部から反射
鏡までの距離を短くし、それにより方向制御の精度を高
めることができる。前記ターゲットは、前記反射鏡へ向
けて指向される光線の通過を許す半透明の光通過部と、
前記反射鏡からの反射光線を受ける受光部とを備えるこ
とが好ましい。これにより、光通過部への光線の照射位
置と受光部への反射光線の照射位置とから、光線に対す
る掘削機特にテール部の変位量を知ることができる。さ
らに、前記ターゲットの近傍を撮影するテレビカメラを
配置し、その映像をモニタで監視するようにしてもよ
い。
【００１１】
【実施例】図１（Ａ）を参照するに、シールド型トンネ
ル掘削機１０は、筒状のシールド本体１２を含む。シー
ルド本体１２は、ヘッド部１４と、該ヘッド部の後部に
続くテール部１６とを備える。ヘッド部１４とテール部
１４とは、掘削機１０（実際にはテール部１６）の軸線
１８上の屈曲中心点２０を中心として屈曲可能に結合さ
れており、またテール部に対するヘッド部の向きを修正
する方向修正用の複数のジャッキ２２により互いに連結
されている。
ル掘削機１０は、筒状のシールド本体１２を含む。シー
ルド本体１２は、ヘッド部１４と、該ヘッド部の後部に
続くテール部１６とを備える。ヘッド部１４とテール部
１４とは、掘削機１０（実際にはテール部１６）の軸線
１８上の屈曲中心点２０を中心として屈曲可能に結合さ
れており、またテール部に対するヘッド部の向きを修正
する方向修正用の複数のジャッキ２２により互いに連結
されている。
【００１２】ヘッド部１４は、これの後端部にテール部
１６の前端部を屈曲可能に受け入れている。テール部１
６は、複数のボルトにより分離可能にかつ相対的変位不
能に連結された複数の筒状体１６ａ，１６ｂに分割され
ている。同様に、ヘッド部１４も、複数のボルトにより
分離可能にかつ相対的変位不能に連結された複数の筒状
体に分割されていてもよい。
１６の前端部を屈曲可能に受け入れている。テール部１
６は、複数のボルトにより分離可能にかつ相対的変位不
能に連結された複数の筒状体１６ａ，１６ｂに分割され
ている。同様に、ヘッド部１４も、複数のボルトにより
分離可能にかつ相対的変位不能に連結された複数の筒状
体に分割されていてもよい。
【００１３】ヘッド部１４内は、隔壁２４により前方域
と後方域とに区画されている。隔壁２４には、クランク
シャフト２６が軸線１８の周りに回転可能に支持されて
いる。クランクシャフト２６は、その偏心部が前記前方
域となるように配置されている。クランクシャフト２６
の偏心部には、ロータ２８が回転可能に支持されてお
り、ロータ２８にはカッタ組立体３０が取り付けられて
いる。カッタ組立体３０は、ロータ２８から半径方向外
方へ伸びる複数のアームと、該アームの先端部に取り付
けられた複数のカッタビットとを備える既知のものであ
る。
と後方域とに区画されている。隔壁２４には、クランク
シャフト２６が軸線１８の周りに回転可能に支持されて
いる。クランクシャフト２６は、その偏心部が前記前方
域となるように配置されている。クランクシャフト２６
の偏心部には、ロータ２８が回転可能に支持されてお
り、ロータ２８にはカッタ組立体３０が取り付けられて
いる。カッタ組立体３０は、ロータ２８から半径方向外
方へ伸びる複数のアームと、該アームの先端部に取り付
けられた複数のカッタビットとを備える既知のものであ
る。
【００１４】隔壁２４には、また、クランクシャフト２
６を回転させる回転機構３２が取り付けられている。ロ
ータ２８およびカッタ組立体３０は、クランクシャフト
２６が回転されることにより、軸線１８を中心とする旋
回運動（公転運動）と、クランクシャフト２６の偏心部
を中心とする回転運動（自転運動）とをするように構成
されている。このような構成は、たとえば、特開昭６３
−１８９５９６号公報等に記載された公知の技術であり
また方向制御に直接関係しないから、その詳細な説明は
省略する。
６を回転させる回転機構３２が取り付けられている。ロ
ータ２８およびカッタ組立体３０は、クランクシャフト
２６が回転されることにより、軸線１８を中心とする旋
回運動（公転運動）と、クランクシャフト２６の偏心部
を中心とする回転運動（自転運動）とをするように構成
されている。このような構成は、たとえば、特開昭６３
−１８９５９６号公報等に記載された公知の技術であり
また方向制御に直接関係しないから、その詳細な説明は
省略する。
【００１５】ヘッド部１４の前方域には、掘削物排出用
の泥水が給水管３４を介して地上の側から供給される。
ヘッド部１４の前方域に供給された泥水は、掘削物とと
もに、排出管３６を介して地上の側へ排出される。給水
管３４および排出管３６は、テール部１６、コンクリー
ト管のような敷設すべき管３８および発進立て坑（図示
せず）を経て地上へ伸びている。
の泥水が給水管３４を介して地上の側から供給される。
ヘッド部１４の前方域に供給された泥水は、掘削物とと
もに、排出管３６を介して地上の側へ排出される。給水
管３４および排出管３６は、テール部１６、コンクリー
ト管のような敷設すべき管３８および発進立て坑（図示
せず）を経て地上へ伸びている。
【００１６】方向制御装置は、前記発進立て坑に設置さ
れた光源から発生されるレーザ光のような光線４０を利
用する。図示の例では、構築すべきトンネル（図示の例
では、管路）の計画線を基準線として用い、光線４０は
計画線すなわち基準線上を指向される。しかし、計画線
と平行な仮想線を基準線として用いてもよいし、光線４
０を計画線と平行に指向させてもよい。
れた光源から発生されるレーザ光のような光線４０を利
用する。図示の例では、構築すべきトンネル（図示の例
では、管路）の計画線を基準線として用い、光線４０は
計画線すなわち基準線上を指向される。しかし、計画線
と平行な仮想線を基準線として用いてもよいし、光線４
０を計画線と平行に指向させてもよい。
【００１７】方向制御装置は、隔壁２４からテール部１
６内へ伸びるアーム４２と、該アームの後端部に取り付
けられたブラケット４４と、光線４０を受けるべくブラ
ケット４４に取り付けられた反射鏡４６と、該反射鏡か
らの反射光線４８を受けるべくテール部１６に取り付け
られたターゲット５０と、該ターゲットを撮像するテレ
ビカメラ５２とを含む。
６内へ伸びるアーム４２と、該アームの後端部に取り付
けられたブラケット４４と、光線４０を受けるべくブラ
ケット４４に取り付けられた反射鏡４６と、該反射鏡か
らの反射光線４８を受けるべくテール部１６に取り付け
られたターゲット５０と、該ターゲットを撮像するテレ
ビカメラ５２とを含む。
【００１８】反射鏡４６は、図示の例では平面鏡である
が、曲率半径の大きい凹面鏡であってもよい。反射鏡４
６は、これの中心が軸線１８上に位置しかつ反射面が軸
線１８に対し所定角度傾斜するように配置されている。
が、曲率半径の大きい凹面鏡であってもよい。反射鏡４
６は、これの中心が軸線１８上に位置しかつ反射面が軸
線１８に対し所定角度傾斜するように配置されている。
【００１９】ターゲット５０は、テール部１６に取り付
けられたブラケット５４に取り付けられている。ターゲ
ット５０は、反射鏡４６へ向かう光線４０が通過するこ
とを許す半透明部５０ａと、反射鏡４６からの反射光線
４８を受光する受光部５０ｂとを有する。このため、図
１（Ｂ）に示すように、ターゲット５０には、半透明部
５０ａへの光線４０の照射による光スポット４０ａと、
受光部５０ａへの反射光線４８の照射による光スポット
４８ａとが形成される。
けられたブラケット５４に取り付けられている。ターゲ
ット５０は、反射鏡４６へ向かう光線４０が通過するこ
とを許す半透明部５０ａと、反射鏡４６からの反射光線
４８を受光する受光部５０ｂとを有する。このため、図
１（Ｂ）に示すように、ターゲット５０には、半透明部
５０ａへの光線４０の照射による光スポット４０ａと、
受光部５０ａへの反射光線４８の照射による光スポット
４８ａとが形成される。
【００２０】テレビカメラ５２はターゲット５０全体を
その前方から映すようにブラケット５６によりテール部
１６に取り付けられており、その出力信号は図示しない
ケーブルにより地上に配置されたモニタに伝達される。
したがって、ターゲット５０への光線の照射位置を地上
のモニタ上で確認することができる。掘削機１０が、ジ
ャッキ２２に作用している圧力を表示する計器、ジャッ
キ２２にの伸長量を表示する計器、シールド本体１２の
前方域内の圧力を表示する計器等を備える場合は、これ
らの計器をターゲット４２の近傍に配置し、これらの計
器の表示部をテレビカメラ５２によりターゲット５０と
ともに撮像してもよい。
その前方から映すようにブラケット５６によりテール部
１６に取り付けられており、その出力信号は図示しない
ケーブルにより地上に配置されたモニタに伝達される。
したがって、ターゲット５０への光線の照射位置を地上
のモニタ上で確認することができる。掘削機１０が、ジ
ャッキ２２に作用している圧力を表示する計器、ジャッ
キ２２にの伸長量を表示する計器、シールド本体１２の
前方域内の圧力を表示する計器等を備える場合は、これ
らの計器をターゲット４２の近傍に配置し、これらの計
器の表示部をテレビカメラ５２によりターゲット５０と
ともに撮像してもよい。
【００２１】掘削機１０が基準線に対し正しい位置およ
び正しい姿勢におかれているならば、光線４０は軸線１
８上を指向されてターゲット５０の光通過部５０ａの所
定の部位を通過して反射鏡４６に達し、反射光線４８は
ターゲット５０の受光部５０ｂの所定の部位に照射す
る。このときの、ターゲット５０への反射光線４８の照
射位置は方向制御のための目標位置７２（図２参照）で
あり、また掘削機１０の先端と基準線との交差部は方向
制御のための基準部５８である。
び正しい姿勢におかれているならば、光線４０は軸線１
８上を指向されてターゲット５０の光通過部５０ａの所
定の部位を通過して反射鏡４６に達し、反射光線４８は
ターゲット５０の受光部５０ｂの所定の部位に照射す
る。このときの、ターゲット５０への反射光線４８の照
射位置は方向制御のための目標位置７２（図２参照）で
あり、また掘削機１０の先端と基準線との交差部は方向
制御のための基準部５８である。
【００２２】基準部５８は、図示の例では、ヘッド部１
４の先端と基準線との交差部である。したがって、光線
４０が基準線上を指向され、掘削機１０の軸線１８が基
準線と一致する場合、基準部５８はヘッド部１４の先端
の中心となる。しかし、基準部５８は、他の部位であっ
てもよい。
４の先端と基準線との交差部である。したがって、光線
４０が基準線上を指向され、掘削機１０の軸線１８が基
準線と一致する場合、基準部５８はヘッド部１４の先端
の中心となる。しかし、基準部５８は、他の部位であっ
てもよい。
【００２３】ターゲット５０は、掘削機１０が基準線に
対し正しい位置および正しい姿勢におかれているとき
に、反射鏡４４の光照射部と直交する線７６と平行の方
向における反射鏡４６と目標位置７２との距離Ｌ１が基
準部５８と屈曲中心点２０との距離Ｌ２の２分の１以上
となるように配置されている。しかし、後に詳細に説明
するように、距離Ｌ２の２分の１未満となるように反射
鏡４６を配置してもよい。
対し正しい位置および正しい姿勢におかれているとき
に、反射鏡４４の光照射部と直交する線７６と平行の方
向における反射鏡４６と目標位置７２との距離Ｌ１が基
準部５８と屈曲中心点２０との距離Ｌ２の２分の１以上
となるように配置されている。しかし、後に詳細に説明
するように、距離Ｌ２の２分の１未満となるように反射
鏡４６を配置してもよい。
【００２４】掘進時、掘削機１０は、ロータ２８および
カッタ組立体３０が回転機構３２により回転された状態
で、前記した発進立て坑に配置された元押し機構により
前進される。このとき、反射光線４８は、基準線に対す
る掘削機１０の位置および姿勢に応じて、受光部５０ｂ
の所定の位置に照射する。このため、作業者は、反射光
線４８が目標位置に照射されるようにジャッキ２２を制
御する。これにより、掘削機１０は、これが基準線に対
し正しい位置を正しい姿勢で前進するように制御され
る。
カッタ組立体３０が回転機構３２により回転された状態
で、前記した発進立て坑に配置された元押し機構により
前進される。このとき、反射光線４８は、基準線に対す
る掘削機１０の位置および姿勢に応じて、受光部５０ｂ
の所定の位置に照射する。このため、作業者は、反射光
線４８が目標位置に照射されるようにジャッキ２２を制
御する。これにより、掘削機１０は、これが基準線に対
し正しい位置を正しい姿勢で前進するように制御され
る。
【００２５】次に、図２を参照して、方向制御装置によ
る掘削機１０の前進方向の制御法を説明する。図２は、
基準部５８がヘッド部１４の先端と基準線７０との交差
部であり、光線４０が基準線７０上を指向され、受光部
５６ｂの目標位置７２が軸線１８上にあるものとして示
す。図２（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は軸線１８が基準
線７０と平行であるものとして示すが、図２（Ｄ）は軸
線１８が基準線７０に対し傾いているものとして示す。
また、図２（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、
反射鏡４４の光照射部位に垂直な線７６の方向（図２に
示す例では、基準部５８と屈曲中心点２０とを結ぶ方
向）における反射鏡４６と目標位置７２との距離Ｌ１
が、基準部５８と屈曲中心点２０との距離Ｌ２の２分の
１，２分の１より大、および２分の１未満であるものと
して示す。さらに、図２（Ｄ）は、距離Ｌ１が２分の１
であるものとして示す。
る掘削機１０の前進方向の制御法を説明する。図２は、
基準部５８がヘッド部１４の先端と基準線７０との交差
部であり、光線４０が基準線７０上を指向され、受光部
５６ｂの目標位置７２が軸線１８上にあるものとして示
す。図２（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は軸線１８が基準
線７０と平行であるものとして示すが、図２（Ｄ）は軸
線１８が基準線７０に対し傾いているものとして示す。
また、図２（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、
反射鏡４４の光照射部位に垂直な線７６の方向（図２に
示す例では、基準部５８と屈曲中心点２０とを結ぶ方
向）における反射鏡４６と目標位置７２との距離Ｌ１
が、基準部５８と屈曲中心点２０との距離Ｌ２の２分の
１，２分の１より大、および２分の１未満であるものと
して示す。さらに、図２（Ｄ）は、距離Ｌ１が２分の１
であるものとして示す。
【００２６】図２（Ａ）に示すように、距離Ｌ１が距離
Ｌ２の２分の１である場合においては、ターゲットへの
反射光線４８の照射位置７４が目標位置７２に一致して
いると、たとえヘッド部がテール部に対し傾いていて
も、基準部５８は基準線７０上にある。この状態で、テ
ール部に対するヘッド部の向きを修正することなく掘削
機を前進させると、掘削機はこれの軸線１８が基準線７
０に接近する方向へ徐々に変位されるが、基準部５８は
基準線７０から下方へ徐々に変位し、照射位置７４は目
標位置７２から上方へ徐々に変位する。このため、図２
（Ａ）に示す場合は、照射位置７４を目標位置７２から
上方へ変位させないように、または照射位置７４を目標
位置７２に接近させるように、ヘッド部をテール部に対
し現時点よりも上向きにさせる方向（図において時計方
向）へ角度的に回転させるべく、テール部に対するヘッ
ド部の向きを修正しつつまたは修正した後、掘削機を前
進させる。これにより、掘削機は、その軸線１８が基準
線７０と一致し、基準部５８が基準線７０と一致し、ヘ
ッド部がテール部に対し傾斜しない、正しい位置および
正しい姿勢に徐々に修正される。
Ｌ２の２分の１である場合においては、ターゲットへの
反射光線４８の照射位置７４が目標位置７２に一致して
いると、たとえヘッド部がテール部に対し傾いていて
も、基準部５８は基準線７０上にある。この状態で、テ
ール部に対するヘッド部の向きを修正することなく掘削
機を前進させると、掘削機はこれの軸線１８が基準線７
０に接近する方向へ徐々に変位されるが、基準部５８は
基準線７０から下方へ徐々に変位し、照射位置７４は目
標位置７２から上方へ徐々に変位する。このため、図２
（Ａ）に示す場合は、照射位置７４を目標位置７２から
上方へ変位させないように、または照射位置７４を目標
位置７２に接近させるように、ヘッド部をテール部に対
し現時点よりも上向きにさせる方向（図において時計方
向）へ角度的に回転させるべく、テール部に対するヘッ
ド部の向きを修正しつつまたは修正した後、掘削機を前
進させる。これにより、掘削機は、その軸線１８が基準
線７０と一致し、基準部５８が基準線７０と一致し、ヘ
ッド部がテール部に対し傾斜しない、正しい位置および
正しい姿勢に徐々に修正される。
【００２７】図２（Ｂ）に示すように、距離Ｌ１が距離
Ｌ２の２分の１を越えている場合においては、ターゲッ
トへの反射光線４８の照射位置７４が目標位置７２に一
致していると、たとえヘッド部がテール部に対し傾いて
いても、基準部５８は基準線７０より上方にある。この
状態で、テール部に対するヘッド部の向きを修正するこ
となく掘削機を前進させると、掘削機はこれの軸線１８
が基準線７０に接近する方向へ徐々に変位され、基準部
５８は基準線７０に徐々に接近するが、照射位置７４は
目標位置７２から上方へ徐々に変位する。このため、図
２（Ｂ）に示す場合も、照射位置７４を目標位置７２か
ら上方へ変位させないように、または照射位置７４を目
標位置７２に接近させるように、ヘッド部をテール部に
対し現時点よりも上向きにさせる方向（図において時計
方向）へ角度的に回転させるべく、テール部に対するヘ
ッド部の向きを修正しつつまたは修正した後、掘削機を
前進させる。これにより、掘削機は、その軸線１８が基
準線７０と一致し、基準部５８が基準線７０と一致し、
ヘッド部がテール部に対し傾斜しない、正しい位置およ
び正しい姿勢に徐々に修正される。
Ｌ２の２分の１を越えている場合においては、ターゲッ
トへの反射光線４８の照射位置７４が目標位置７２に一
致していると、たとえヘッド部がテール部に対し傾いて
いても、基準部５８は基準線７０より上方にある。この
状態で、テール部に対するヘッド部の向きを修正するこ
となく掘削機を前進させると、掘削機はこれの軸線１８
が基準線７０に接近する方向へ徐々に変位され、基準部
５８は基準線７０に徐々に接近するが、照射位置７４は
目標位置７２から上方へ徐々に変位する。このため、図
２（Ｂ）に示す場合も、照射位置７４を目標位置７２か
ら上方へ変位させないように、または照射位置７４を目
標位置７２に接近させるように、ヘッド部をテール部に
対し現時点よりも上向きにさせる方向（図において時計
方向）へ角度的に回転させるべく、テール部に対するヘ
ッド部の向きを修正しつつまたは修正した後、掘削機を
前進させる。これにより、掘削機は、その軸線１８が基
準線７０と一致し、基準部５８が基準線７０と一致し、
ヘッド部がテール部に対し傾斜しない、正しい位置およ
び正しい姿勢に徐々に修正される。
【００２８】図２（Ｃ）に示すように、距離Ｌ１が距離
Ｌ２の２分の１未満である場合においては、ターゲット
への反射光線４８の照射位置７４が目標位置７２に一致
していても、ヘッド部がテール部に対し傾いていること
により、基準部５８が基準線７０の下方になることがあ
る。この状態で、テール部に対するヘッド部の向きを修
正することなく掘削機を前進させると、掘削機はその軸
線１８が基準線７０に接近する方向へ徐々に変位される
が、基準部５８は基準線７０から下方へ徐々に変位し、
照射位置７４は目標位置７２から上方へ徐々に変位す
る。このため、図２（Ｃ）に示す場合も、照射位置７４
を目標位置７２から上方へ変位させないように、または
照射位置７４を目標位置７２に接近させるように、ヘッ
ド部をテール部に対し現時点よりも上向きにさせる方向
（図において時計方向）へ角度的に回転させるべく、テ
ール部に対するヘッド部の向きを修正しつつまたは修正
した後、掘削機を前進させる。これにより、掘削機は、
その軸線１８が基準線７０と一致し、基準部５８が基準
線７０と一致し、ヘッド部がテール部に対し傾斜しな
い、正しい位置および正しい姿勢に徐々に修正される。
Ｌ２の２分の１未満である場合においては、ターゲット
への反射光線４８の照射位置７４が目標位置７２に一致
していても、ヘッド部がテール部に対し傾いていること
により、基準部５８が基準線７０の下方になることがあ
る。この状態で、テール部に対するヘッド部の向きを修
正することなく掘削機を前進させると、掘削機はその軸
線１８が基準線７０に接近する方向へ徐々に変位される
が、基準部５８は基準線７０から下方へ徐々に変位し、
照射位置７４は目標位置７２から上方へ徐々に変位す
る。このため、図２（Ｃ）に示す場合も、照射位置７４
を目標位置７２から上方へ変位させないように、または
照射位置７４を目標位置７２に接近させるように、ヘッ
ド部をテール部に対し現時点よりも上向きにさせる方向
（図において時計方向）へ角度的に回転させるべく、テ
ール部に対するヘッド部の向きを修正しつつまたは修正
した後、掘削機を前進させる。これにより、掘削機は、
その軸線１８が基準線７０と一致し、基準部５８が基準
線７０と一致し、ヘッド部がテール部に対し傾斜しな
い、正しい位置および正しい姿勢に徐々に修正される。
【００２９】図２（Ｄ）に示すように、ヘッド部がテー
ル部に対し傾いており、また軸線１８が基準線７０に対
して傾いていると、ターゲットへの反射光線４８の照射
位置７４は目標位置７２と一致しない。この場合、目標
位置に対する照射位置の変位方向は、テール部に対する
ヘッド部の傾きの方向および大きさならびに基準線７０
に対する軸線１８の傾きの方向および大きさに応じて異
なる（図示の例では上方である）。図２（Ｄ）に示す状
態で、テール部に対するヘッド部の向きを修正すること
なく掘削機を前進させると、掘削機はこれの軸線１８が
基準線７０と一致する方向へ徐々に変位され、照射位置
７４は見掛け上目標位置７２に接近する。しかし、実際
の制御に際しては、テール部に対するヘッド部の傾きの
方向および大きさならびに基準線７０に対する軸線１８
の傾きの方向および大きさが不明である。このため、図
２（Ｄ）に示す場合は、照射位置７４を目標位置７２に
接近させるように、ヘッド部をテール部に対し現時点よ
りも上向きにさせる方向（図において時計方向）へ角度
的に回転させるべく、テール部に対するヘッド部の向き
を修正しつつまたは修正した後、掘削機を前進させる。
これにより、掘削機は、その軸線１８が基準線７０と一
致し、基準部５８が基準線７０と一致し、ヘッド部がテ
ール部に対し傾斜しない、正しい位置および正しい姿勢
に徐々に修正される。
ル部に対し傾いており、また軸線１８が基準線７０に対
して傾いていると、ターゲットへの反射光線４８の照射
位置７４は目標位置７２と一致しない。この場合、目標
位置に対する照射位置の変位方向は、テール部に対する
ヘッド部の傾きの方向および大きさならびに基準線７０
に対する軸線１８の傾きの方向および大きさに応じて異
なる（図示の例では上方である）。図２（Ｄ）に示す状
態で、テール部に対するヘッド部の向きを修正すること
なく掘削機を前進させると、掘削機はこれの軸線１８が
基準線７０と一致する方向へ徐々に変位され、照射位置
７４は見掛け上目標位置７２に接近する。しかし、実際
の制御に際しては、テール部に対するヘッド部の傾きの
方向および大きさならびに基準線７０に対する軸線１８
の傾きの方向および大きさが不明である。このため、図
２（Ｄ）に示す場合は、照射位置７４を目標位置７２に
接近させるように、ヘッド部をテール部に対し現時点よ
りも上向きにさせる方向（図において時計方向）へ角度
的に回転させるべく、テール部に対するヘッド部の向き
を修正しつつまたは修正した後、掘削機を前進させる。
これにより、掘削機は、その軸線１８が基準線７０と一
致し、基準部５８が基準線７０と一致し、ヘッド部がテ
ール部に対し傾斜しない、正しい位置および正しい姿勢
に徐々に修正される。
【００３０】上記のように、本発明においては、たとえ
ば、次のようにして方向修正をすることができる。照射
位置７４が目標位置７２の上方に変位しているときは、
照射位置７４を目標位置７２に接近させるように、ヘッ
ド部をテール部に対し現時点よりも上向きにさせる方向
（図において時計方向）へ角度的に回転させるべく、テ
ール部に対するヘッド部の向きを修正しつつまたは修正
した後、掘削機を前進させる。照射位置７４が目標位置
７２の下方に変位しているときは、照射位置７４を目標
位置７２に接近させるように、ヘッド部をテール部に対
し現時点よりも下向きにさせる方向（図において反時計
方向）へ角度的に回転させるべく、テール部に対するヘ
ッド部の向きを修正しつつまたは修正した後、掘削機を
前進させる。照射位置７４が目標位置７２と一致してい
るときは、照射位置７４を目標位置７２から変化させな
いように、ヘッド部をテール部に対し現時点よりも上向
きまたは下向きにさせる方向（図において時計方向）へ
角度的に回転させるべく、テール部に対するヘッド部の
向きを修正しつつまたは修正した後、掘削機を前進させ
る。いずれの場合も、掘削機は、その軸線１８が基準線
７０と一致し、基準部５８が基準線７０と一致し、ヘッ
ド部がテール部に対し傾斜しない、正しい位置および正
しい姿勢に徐々に修正される。修正作業は、人手により
行ってもよいし、自動制御装置により行ってもよい。
ば、次のようにして方向修正をすることができる。照射
位置７４が目標位置７２の上方に変位しているときは、
照射位置７４を目標位置７２に接近させるように、ヘッ
ド部をテール部に対し現時点よりも上向きにさせる方向
（図において時計方向）へ角度的に回転させるべく、テ
ール部に対するヘッド部の向きを修正しつつまたは修正
した後、掘削機を前進させる。照射位置７４が目標位置
７２の下方に変位しているときは、照射位置７４を目標
位置７２に接近させるように、ヘッド部をテール部に対
し現時点よりも下向きにさせる方向（図において反時計
方向）へ角度的に回転させるべく、テール部に対するヘ
ッド部の向きを修正しつつまたは修正した後、掘削機を
前進させる。照射位置７４が目標位置７２と一致してい
るときは、照射位置７４を目標位置７２から変化させな
いように、ヘッド部をテール部に対し現時点よりも上向
きまたは下向きにさせる方向（図において時計方向）へ
角度的に回転させるべく、テール部に対するヘッド部の
向きを修正しつつまたは修正した後、掘削機を前進させ
る。いずれの場合も、掘削機は、その軸線１８が基準線
７０と一致し、基準部５８が基準線７０と一致し、ヘッ
ド部がテール部に対し傾斜しない、正しい位置および正
しい姿勢に徐々に修正される。修正作業は、人手により
行ってもよいし、自動制御装置により行ってもよい。
【００３１】距離Ｌ２に対する距離Ｌ１がいずれの場合
も、テール部に対するヘッド部の傾きの方向が他の方向
であっても、軸線１８が基準線７０に対し傾いていて
も、および、照射位置７４が目標位置７２に対し変位し
ていても、照射位置７４を目標位置７２に一致させるよ
うに、テール部に対するヘッド部の向きを方向修正用ジ
ャッキで修正することにより、方向修正をすることがで
きる。
も、テール部に対するヘッド部の傾きの方向が他の方向
であっても、軸線１８が基準線７０に対し傾いていて
も、および、照射位置７４が目標位置７２に対し変位し
ていても、照射位置７４を目標位置７２に一致させるよ
うに、テール部に対するヘッド部の向きを方向修正用ジ
ャッキで修正することにより、方向修正をすることがで
きる。
【００３２】図２に示す状態において、距離Ｌ１が距離
Ｌ２の２分の１以上である場合は、照射位置７４が目標
位置７２に一致していても、基準部５８は基準線７０を
越えていない。これに対し、距離Ｌ１が距離Ｌ２の２分
の１未満である場合は、ターゲットへの反射光線４８の
照射位置７４が目標位置７２に一致していると、基準部
５８はすでに基準線７０を越えている。このため、距離
Ｌ１を距離Ｌ２の２分の１以上とすれば、基準部５８が
基準線７０を越えないように制御することができるか
ら、距離Ｌ１を距離Ｌ２の２分の１未満とした場合に比
べ、ヘッド部の先端部の蛇行範囲が小さくなり、掘進機
の直進性が向上する。しかし、距離Ｌ１が距離Ｌ２の２
分の１未満であっても、公知の方向制御方法および装置
に比べ、掘削機の蛇行回数が少なくなり蛇行範囲が小さ
くなる。また、図２に示す状態において、距離Ｌ１が距
離Ｌ２の２分の１である場合は、照射位置７４が目標位
置７２に一致していると、基準部５８は基準線７０と一
致する。しかし、距離Ｌ１が距離Ｌ２の２分の１を越え
ている場合は、照射位置７４が目標位置７２に一致して
いても、基準部５８は基準線７０と一致しない。このた
め、距離Ｌ１を距離Ｌ２の２分の１とすれば、距離Ｌ１
が距離Ｌ２の２分を越える場合に比べ、ヘッド部の先端
部の蛇行範囲が小さくなる。
Ｌ２の２分の１以上である場合は、照射位置７４が目標
位置７２に一致していても、基準部５８は基準線７０を
越えていない。これに対し、距離Ｌ１が距離Ｌ２の２分
の１未満である場合は、ターゲットへの反射光線４８の
照射位置７４が目標位置７２に一致していると、基準部
５８はすでに基準線７０を越えている。このため、距離
Ｌ１を距離Ｌ２の２分の１以上とすれば、基準部５８が
基準線７０を越えないように制御することができるか
ら、距離Ｌ１を距離Ｌ２の２分の１未満とした場合に比
べ、ヘッド部の先端部の蛇行範囲が小さくなり、掘進機
の直進性が向上する。しかし、距離Ｌ１が距離Ｌ２の２
分の１未満であっても、公知の方向制御方法および装置
に比べ、掘削機の蛇行回数が少なくなり蛇行範囲が小さ
くなる。また、図２に示す状態において、距離Ｌ１が距
離Ｌ２の２分の１である場合は、照射位置７４が目標位
置７２に一致していると、基準部５８は基準線７０と一
致する。しかし、距離Ｌ１が距離Ｌ２の２分の１を越え
ている場合は、照射位置７４が目標位置７２に一致して
いても、基準部５８は基準線７０と一致しない。このた
め、距離Ｌ１を距離Ｌ２の２分の１とすれば、距離Ｌ１
が距離Ｌ２の２分を越える場合に比べ、ヘッド部の先端
部の蛇行範囲が小さくなる。
【００３３】上記のように、ヘッド部をテール部に対し
現時点よりも目標位置７２に対する照射位置７４の変位
方向に応じた方向へ角度的に回転させるべく、テール部
に対するヘッド部の向きを修正するならば、照射位置７
４が目標位置７２から変位したときまたは目標位置７２
から変位しそうなときに、照射位置７４が目標位置７２
に接近するようにまたは目標位置７２から変位しないよ
うに、テール部に対するヘッド部の向きを修正すればよ
く、したがって公知の方向修正技術に比べ、方向修正作
業が容易である。
現時点よりも目標位置７２に対する照射位置７４の変位
方向に応じた方向へ角度的に回転させるべく、テール部
に対するヘッド部の向きを修正するならば、照射位置７
４が目標位置７２から変位したときまたは目標位置７２
から変位しそうなときに、照射位置７４が目標位置７２
に接近するようにまたは目標位置７２から変位しないよ
うに、テール部に対するヘッド部の向きを修正すればよ
く、したがって公知の方向修正技術に比べ、方向修正作
業が容易である。
【００３４】本発明の方向制御方法および装置では、掘
削機の軸線を基準線に一致させる場合、テール部に対す
るヘッド部の向きを、基準部５８が基準線７０に向かう
ように、常に修正することができる。これに対し、公知
の方向制御技術では、掘削機の軸線を基準線に一致させ
る場合、テール部に対するヘッド部の向きを、ヘッド部
の先端部が基準線から離れる方向へ、すなわち基準部５
８に対応する部位が基準線を越えるように、修正するこ
とが多い。このため、本発明の方向制御方法および装置
によれば、公知の方向制御技術に比べ、単位距離当りの
蛇行回数が少なく、また蛇行の範囲が小さい。
削機の軸線を基準線に一致させる場合、テール部に対す
るヘッド部の向きを、基準部５８が基準線７０に向かう
ように、常に修正することができる。これに対し、公知
の方向制御技術では、掘削機の軸線を基準線に一致させ
る場合、テール部に対するヘッド部の向きを、ヘッド部
の先端部が基準線から離れる方向へ、すなわち基準部５
８に対応する部位が基準線を越えるように、修正するこ
とが多い。このため、本発明の方向制御方法および装置
によれば、公知の方向制御技術に比べ、単位距離当りの
蛇行回数が少なく、また蛇行の範囲が小さい。
【００３５】反射鏡４６への光線４０の照射位置におけ
る線７６が基準部５８と屈曲中心点２０とを結ぶ仮想線
と平行に伸びるように、換言すれば反射面が基準部５８
と屈曲中心点２０とを結ぶ仮想線と直角となるように、
反射鏡４６を配置するならば、基準部５８が本質的に基
準線７０上にあるときの、ターゲットへの反射光線の照
射位置７４をターゲット内の目標位置７２とすることに
より、方向修正作業がより容易になる。しかし、反射鏡
は、上記のように配置しなくてもよい。また、基準線７
０上を指向される光線４０が反射鏡４６に直接入射する
ように、反射鏡４６をその中心が軸線１８と一致するよ
うに配置する代りに、反射鏡４６を掘削機１０の半径方
向外方へ変位して配置してもよい。
る線７６が基準部５８と屈曲中心点２０とを結ぶ仮想線
と平行に伸びるように、換言すれば反射面が基準部５８
と屈曲中心点２０とを結ぶ仮想線と直角となるように、
反射鏡４６を配置するならば、基準部５８が本質的に基
準線７０上にあるときの、ターゲットへの反射光線の照
射位置７４をターゲット内の目標位置７２とすることに
より、方向修正作業がより容易になる。しかし、反射鏡
は、上記のように配置しなくてもよい。また、基準線７
０上を指向される光線４０が反射鏡４６に直接入射する
ように、反射鏡４６をその中心が軸線１８と一致するよ
うに配置する代りに、反射鏡４６を掘削機１０の半径方
向外方へ変位して配置してもよい。
【００３６】図３に示す方向制御装置は、さらに、光線
４０の光路を変更する偏向器８０を含む。偏向器８０
は、基準線上を指向される光線４０をテール部の半径方
向外方へ偏向する第１の偏向鏡８２と、偏向された光線
を基準線と平行に指向させる第２の偏向鏡８４とを備え
る。
４０の光路を変更する偏向器８０を含む。偏向器８０
は、基準線上を指向される光線４０をテール部の半径方
向外方へ偏向する第１の偏向鏡８２と、偏向された光線
を基準線と平行に指向させる第２の偏向鏡８４とを備え
る。
【００３７】図３の実施例における反射鏡４６は、第２
の偏向鏡８４により偏向された光線を受けるべくテール
部１６の半径方向外方に変位されている。また、ターゲ
ット５０は、第２の偏向鏡８４により偏向された光線が
光通過部５０ａを通過しかつ反射光線４８が受光部５０
ａに照射するように、テール部１６の半径方向外方に変
位されている。
の偏向鏡８４により偏向された光線を受けるべくテール
部１６の半径方向外方に変位されている。また、ターゲ
ット５０は、第２の偏向鏡８４により偏向された光線が
光通過部５０ａを通過しかつ反射光線４８が受光部５０
ａに照射するように、テール部１６の半径方向外方に変
位されている。
【００３８】図３に示す装置の場合も、掘削機１０が基
準線に対し正しい位置および正しい姿勢で前進されるな
らば、光線４０は軸線１８上を指向されてターゲット５
０の光通過部５０ａの所定の部位を通過して反射鏡４６
に達し、反射光線４８はターゲット５０の受光部５０ｂ
の目標位置に照射する。また、ヘッド部１４がテール部
１６に対し傾斜していても、基準部５８が基準線上にあ
ると、反射光線４８は受光部５０ｂの目標位置に照射す
る。
準線に対し正しい位置および正しい姿勢で前進されるな
らば、光線４０は軸線１８上を指向されてターゲット５
０の光通過部５０ａの所定の部位を通過して反射鏡４６
に達し、反射光線４８はターゲット５０の受光部５０ｂ
の目標位置に照射する。また、ヘッド部１４がテール部
１６に対し傾斜していても、基準部５８が基準線上にあ
ると、反射光線４８は受光部５０ｂの目標位置に照射す
る。
【００３９】しかし、基準部５８が基準線から外れる
と、反射光線４８が受光部５０ｂの目標位置から離れた
箇所に照射するから、基準部５８が基準線から離れたこ
とを知ることができ、作業者は反射光線４８が受光部５
０ｂの目標位置に照射するようにジャッキ２２を制御す
ることができる。これにより、掘削機１０は、これが基
準線に対し正しい位置を正しい姿勢で前進するように制
御される。
と、反射光線４８が受光部５０ｂの目標位置から離れた
箇所に照射するから、基準部５８が基準線から離れたこ
とを知ることができ、作業者は反射光線４８が受光部５
０ｂの目標位置に照射するようにジャッキ２２を制御す
ることができる。これにより、掘削機１０は、これが基
準線に対し正しい位置を正しい姿勢で前進するように制
御される。
【００４０】図３に示す装置によれば、軸線１８上を指
向される光線４０が障害物８６を迂回するから、テール
部１６内の空間を有効に利用することができる。図３に
示す装置の場合も、掘削機が基準線に対し正しい位置お
よび正しい姿勢に配置されているとき、距離Ｌ１が距離
Ｌ２の２分の１以上となるようにターゲット５０を配置
することが好ましい。
向される光線４０が障害物８６を迂回するから、テール
部１６内の空間を有効に利用することができる。図３に
示す装置の場合も、掘削機が基準線に対し正しい位置お
よび正しい姿勢に配置されているとき、距離Ｌ１が距離
Ｌ２の２分の１以上となるようにターゲット５０を配置
することが好ましい。
【００４１】図４に示す方向制御装置は、光線４０の光
路を変更する他の偏向器８０を含む。偏向器８０は、基
準線上を指向される光線４０をテール部１６の半径方向
外方へ偏向する第１の偏向鏡８２と、偏向された光線の
通過を許す半透明鏡８４と、該半透明鏡を通過した光線
を軸線１８と平行に指向させる第２の偏向鏡８６とを備
えており、またブラケット８８によりテール部１６に取
り付けられている。
路を変更する他の偏向器８０を含む。偏向器８０は、基
準線上を指向される光線４０をテール部１６の半径方向
外方へ偏向する第１の偏向鏡８２と、偏向された光線の
通過を許す半透明鏡８４と、該半透明鏡を通過した光線
を軸線１８と平行に指向させる第２の偏向鏡８６とを備
えており、またブラケット８８によりテール部１６に取
り付けられている。
【００４２】第２の偏向鏡８６は、半透明鏡８４を通過
した光線を反射鏡４６に向けて指向させかつ反射鏡４６
からの反射光線４８を半透明鏡８４に向けて指向させる
ように配置されている。半透明鏡８４は、第１の偏向鏡
８２により偏向された光線が第２の偏向鏡８６に向けて
通過することを許し、また第２の偏向鏡８６により偏向
された反射光線４８がターゲット５０に向けて指向する
ことを許すように配置されている。テレビカメラ５２は
ターゲット５０全体をその後方から映すように配置され
ている。
した光線を反射鏡４６に向けて指向させかつ反射鏡４６
からの反射光線４８を半透明鏡８４に向けて指向させる
ように配置されている。半透明鏡８４は、第１の偏向鏡
８２により偏向された光線が第２の偏向鏡８６に向けて
通過することを許し、また第２の偏向鏡８６により偏向
された反射光線４８がターゲット５０に向けて指向する
ことを許すように配置されている。テレビカメラ５２は
ターゲット５０全体をその後方から映すように配置され
ている。
【００４３】図４に示す装置の場合も、掘削機１０が基
準線に対し正しい位置および正しい姿勢で前進されるな
らば、光線４０は軸線１８上を指向されてターゲット５
０の光通過部５０ａの所定の部位および偏向器８０を通
過して反射鏡４６に達し、反射光線４８は偏向鏡８０を
経てターゲット５０の受光部５０ｂの目標位置に照射す
る。また、ヘッド部１４がテール部１６に対し傾斜して
いても、基準部５８が基準線上にあると、反射光線４８
は受光部５０ｂの目標位置に照射する。
準線に対し正しい位置および正しい姿勢で前進されるな
らば、光線４０は軸線１８上を指向されてターゲット５
０の光通過部５０ａの所定の部位および偏向器８０を通
過して反射鏡４６に達し、反射光線４８は偏向鏡８０を
経てターゲット５０の受光部５０ｂの目標位置に照射す
る。また、ヘッド部１４がテール部１６に対し傾斜して
いても、基準部５８が基準線上にあると、反射光線４８
は受光部５０ｂの目標位置に照射する。
【００４４】しかし、基準部５８が基準線から外れる
と、反射光線４８が受光部５０ｂの目標位置から離れた
箇所に照射するから、基準部５８が基準線から離れたこ
とを知ることができ、作業者は反射光線４８が受光部５
０ｂの目標位置に照射するようにジャッキ２２を制御す
ることができる。これにより、掘削機１０は、これが基
準線に対し正しい位置を正しい姿勢で前進するように制
御される。
と、反射光線４８が受光部５０ｂの目標位置から離れた
箇所に照射するから、基準部５８が基準線から離れたこ
とを知ることができ、作業者は反射光線４８が受光部５
０ｂの目標位置に照射するようにジャッキ２２を制御す
ることができる。これにより、掘削機１０は、これが基
準線に対し正しい位置を正しい姿勢で前進するように制
御される。
【００４５】図４に示す装置によれば、光線４０が回転
機構３２のような障害物の影響を受けることを避けて、
反射鏡４６を基準部５８に近づけることができるから、
基準部５８から反射鏡４６までの距離を短くすることが
でき、それにより方向制御の精度を高めることができ
る。
機構３２のような障害物の影響を受けることを避けて、
反射鏡４６を基準部５８に近づけることができるから、
基準部５８から反射鏡４６までの距離を短くすることが
でき、それにより方向制御の精度を高めることができ
る。
【００４６】図４に示す装置の場合も、掘削機が基準線
に対し正しい位置および正しい姿勢に配置されていると
きの、反射鏡４４の光照射部の垂直線７６と平行の方向
における反射鏡４６と目標位置７２との距離Ｌ１（実際
には、反射光線４８の光路長）を距離Ｌ２の２分の１以
上となるようにターゲット５０を配置することが好まし
い。この場合、反射光線４８の光路長Ｌ１は、反射鏡４
６と第２の偏向鏡８６との距離、第２の偏向鏡８６と半
透明鏡８４との距離、および半透明鏡８４とターゲット
５０との距離の和として得ることができる。
に対し正しい位置および正しい姿勢に配置されていると
きの、反射鏡４４の光照射部の垂直線７６と平行の方向
における反射鏡４６と目標位置７２との距離Ｌ１（実際
には、反射光線４８の光路長）を距離Ｌ２の２分の１以
上となるようにターゲット５０を配置することが好まし
い。この場合、反射光線４８の光路長Ｌ１は、反射鏡４
６と第２の偏向鏡８６との距離、第２の偏向鏡８６と半
透明鏡８４との距離、および半透明鏡８４とターゲット
５０との距離の和として得ることができる。
【図１】本発明の方向制御装置を備えた掘削機の一実施
例を示す断面図とターゲットへの光線の照射位置を示す
図である。
例を示す断面図とターゲットへの光線の照射位置を示す
図である。
【図２】本発明による方向修正方法の原理を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図３】本発明の他の方向制御装置を備えた掘削機の一
実施例を示す断面図である。
実施例を示す断面図である。
【図４】本発明のさらに他の方向制御装置を備えた掘削
機の一実施例を示す断面図である。
機の一実施例を示す断面図である。
１０ 掘削機
１２ シールド本体
１４ ヘッド部
１６ テール部
１８ 掘削機の軸線
２０ 屈曲中心点
２２ 方向修正用ジャッキ
４０ 光線
４６ 反射鏡
４８ 反射光線
５０ ターゲット
５０ａ 光通過部
５０ｂ 受光部
５８ 基準部
７０ 基準線
７２ 目標位置
７４ 反射光線の照射位置
６０，８０ 偏向器
Claims (10)
- 【請求項１】 ヘッド部およびこれの後部に屈曲可能に
連結されたテール部を備えるシールド本体と、前記テー
ル部に対する前記ヘッド部の向きを修正する手段とを含
む掘削機の方向制御方法であって、 光線を前記掘削機の後方から仮想的な基準線に沿って前
記掘削機に向けて指向させ、前記光線を前記ヘッド部に
取り付けられた反射鏡に受け、前記反射鏡からの反射光
線を前記テール部に取り付けられたターゲットに受け、
前記反射光線が前記ターゲット内の目標位置に照射する
ように前記修正手段を制御することを含む、掘削機の方
向制御方法。 - 【請求項２】 前記目標位置は、前記ヘッド部の先端部
に定められた前進のための基準部が本質的に前記基準線
上にあるときの前記ターゲットへの反射光線の照射位置
である、請求項１に記載の掘削機の方向制御方法。 - 【請求項３】 前記基準部は、前記掘削機が前記基準線
に対し正しい位置および正しい姿勢にあるときに本質的
に前記基準線上に配置される、請求項２に記載の掘削機
の方向制御方法。 - 【請求項４】 ヘッド部およびこれの後部に屈曲可能に
連結されたテール部を備えるシールド本体と、前記テー
ル部に対する前記ヘッド部の向きを修正する手段とを含
む掘削機の方向制御装置であって、 前記掘削機の後方から仮想的な基準線に沿って前記掘削
機に向けて指向される光線を受けるべく前記ヘッド部に
取り付けられた反射鏡と、該反射鏡からの反射光線を受
けるべく前記テール部に取り付けられたターゲットとを
含む、掘削機の方向制御装置。 - 【請求項５】 前記ターゲットは、前記ヘッド部の先端
部に定められた前進のための基準部が本質的に前記基準
線上にあるときの前記ターゲットへの反射光線の照射位
置である目標位置を有する、請求項４に記載の掘削機の
方向制御装置。 - 【請求項６】 前記基準部は、前記掘削機が前記基準線
に対し正しい位置および正しい姿勢にあるときに本質的
に前記基準線上にある、請求頂５に記載の方向制御装
置。 - 【請求項７】 さらに、前記基準線に沿って指向される
光線を前記基準線から変位した光路に沿いかつ前記反射
鏡に向けて指向させる偏向器を含む、請求項４〜６のい
ずれか１項に記載の方向制御装置。 - 【請求項８】 さらに、前記基準線に沿って指向される
光線を前記シールド本体の半径方向外方へ偏向し、偏向
された光線を前記反射鏡に向けて指向させ、前記反射鏡
からの反射光線を前記シールド本体の半径方向中央に向
けて指向させ、前記半径方向中央に向けて指向された光
線を前記ターゲットに指向させる偏向器を含む、請求項
４〜６のいずれか１頂に記載の方向制御装置。 - 【請求項９】 前記ターゲットは、前記反射鏡へ向けて
指向される光線の通過を許す半透明の光通過部と、前記
反射鏡からの反射光線を受ける受光部とを備える、請求
項４〜８のいずれか１項に記載の方向制御装置。 - 【請求項１０】 さらに、前記ターゲットの近傍を撮影
するテレビカメラを含む、請求項４〜９のいずれか１項
に記載の方向制御装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3287344A JP2566497B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 掘削機の方向制御方法および装置 |
| TW081105126A TW208059B (ja) | 1991-07-19 | 1992-06-20 | |
| EP92306279A EP0523907B1 (en) | 1991-07-19 | 1992-07-08 | Method and apparatus for controlling direction of excavating machine |
| DE69210699T DE69210699T2 (de) | 1991-07-19 | 1992-07-08 | Verfahren und Gerät zur Kontrolle der Richtung von Grabmaschinen |
| KR92012127A KR970007386B1 (en) | 1991-07-19 | 1992-07-08 | Method and apparatus for controlling direction of excavating machine |
| SG1996002051A SG43000A1 (en) | 1991-07-19 | 1992-07-08 | Method and apparatus for controlling direction of excavating machine |
| CA002073669A CA2073669C (en) | 1991-07-19 | 1992-07-10 | Method and apparatus for controlling direction of excavating machine |
| US07/912,820 US5296915A (en) | 1991-07-19 | 1992-07-13 | Method and apparatus for controlling direction of excavating machine |
| CN92105799A CN1042760C (zh) | 1991-07-19 | 1992-07-17 | 挖掘机的前进方向的控制方法与控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3287344A JP2566497B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 掘削機の方向制御方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0525998A true JPH0525998A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2566497B2 JP2566497B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=17716160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3287344A Expired - Fee Related JP2566497B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 掘削機の方向制御方法および装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5296915A (ja) |
| EP (1) | EP0523907B1 (ja) |
| JP (1) | JP2566497B2 (ja) |
| KR (1) | KR970007386B1 (ja) |
| CN (1) | CN1042760C (ja) |
| CA (1) | CA2073669C (ja) |
| DE (1) | DE69210699T2 (ja) |
| SG (1) | SG43000A1 (ja) |
| TW (1) | TW208059B (ja) |
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| KR100240889B1 (ko) * | 1993-03-22 | 2000-01-15 | 안자이 구니오 | 굴삭기의 방향 수정방법 및 그 장치 |
| KR20180122957A (ko) | 2017-05-04 | 2018-11-14 | 인석신 | 워터해머유닛을 이용한 방향성 시추장치 |
| KR20190131890A (ko) | 2018-05-18 | 2019-11-27 | (주)한진디엔비 | 워터해머유닛을 이용한 방향성 시추장치와 이를 이용한 지향성 압입공법 |
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| DE29516058U1 (de) * | 1995-10-10 | 1995-12-14 | Noell Service Und Maschinentechnik Gmbh, 30853 Langenhagen | Microtunnel-Bohrmaschine mit Brecher und pneumatischem Bohrgutabtransport |
| DE19715095C1 (de) * | 1997-04-11 | 1998-10-15 | Gerd Dr Ing Soltau | Vorrichtung zur Lageanzeige eines schwenkbaren vorderen Teils eines lasergeführten zweiteiligen Tunnelbohrkopfes |
| DE19943502A1 (de) * | 1999-09-10 | 2001-04-12 | Busch Dieter & Co Prueftech | Vorrichtung zur Bestimmung der Achslage von Hohlzylindern |
| EP1278917B1 (en) | 2000-05-05 | 2009-11-11 | Leica Geosystems GR, LLC | Laser-guided construction equipment |
| RU2197616C1 (ru) * | 2001-10-24 | 2003-01-27 | Буюкян Сурен Петросович | Устройство автоматического контроля положения проходческого комплекса |
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| JP6254429B2 (ja) | 2013-11-29 | 2017-12-27 | 株式会社小松製作所 | トンネル掘削装置およびその制御方法 |
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-
1992
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