JPH0586797A

JPH0586797A - トンネル掘進機の位置ズレ検知方法

Info

Publication number: JPH0586797A
Application number: JP27492991A
Authority: JP
Inventors: Norio Takahashi; 典夫高橋; Tadayuki Hanamoto; 忠幸花本
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】セミシールドや小口径管推進機等のトンネル
掘進機の位置ズレをレーザトランシット等による位置計
測を適当な補正により求める検知方法の改良に関する。【構成】パイロットヘッド４の掘進時の所定間隔毎に
掘進計画線に対して掘進方向線との鉛直な位置ズレ調整
量を設定し、所定間隔推進した後の鉛直なズレが位置ズ
レ調整量以内にあるか、否かを判断し、調整量外のばあ
いには計測上の位置のズレ量と位置ズレ調整量の差から
真のズレ量である補正した位置ズレ量を求める。【効果】レーザトランジット１９からのレーザ光がト
ンネル掘進機の掘進の計画線である場合に、レーザトラ
ンジットがぶれたときにも計測上のトンネル掘進機の位
置のズレを補正し、表示値を真である値のまま表示を行
うことにより計画線より大きく管の敷設がズレを防止す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘進機の位置
ズレ検知方法に係わり、特には、セミシールドや小口径
管推進機等のトンネル掘進機の位置ズレをレーザトラン
シット等による位置計測を適当な補正により求める検知
方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小口径管推進機の掘進方法として
は、図４に示すように、パイロットヘッド１１１をセッ
トしカッタ１１２を回転させ、立抗内の後部推進ジャッ
キ１１３でパイロットヘッド１１１を推進する。パイロ
ットヘッド１１１を推進させ掘進するとき、トランシッ
ト等の計測装置で計測して所定の掘進計画線に沿ってズ
レがないように方向を修正しながら、次々にパイロット
管１１４を接続して行く。このパイロットヘッド１１１
が到達立抗１１５に到達すると、到達立抗１１５よりパ
イロットヘッド１１１の回収を行うことにより作業は終
了する。このとき、定期的に、あるいは随時オペレータ
の判断によりトランシット等を調整している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小口径
管推進機の掘進において、トランシットがぶれてしまう
と真のトンネル施工の基準線が狂ってしまい正確な管の
敷設が不能となるため、定期的に、あるいは随時オペレ
ータの判断で調整している。このため、オペレータが調
整を忘れたり、遅れたりすると計画線より大きく管の敷
設がズレる。また、調整するために多くの工数がかか
り、掘進が少なくなるという問題がある。さらに、発進
立抗にトランシットを設置すると推進力によるジャツキ
反力のため、発進立抗全体が歪みトランシットの位置も
ぶれる。また、立抗内で作業者が不注意によりトランシ
ットに接触して計画線より大きく管の敷設がズレるとい
う問題もある。本発明は上記問題に着目し、トンネル掘
進機の位置ズレ検知方法に係わり、特には、セミシール
ドや小口径管推進機等のトンネル掘進機の位置ズレをレ
ーザトランシット等による位置計測を適当な補正により
求める検知方法の改良を目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
には、本発明に係わる発明では、パイロットヘッドの進
行方向の位置と鉛直方向のズレとを計測し修正しながら
後方に設けた推進駆動部により推力を与えて掘進する小
口径管推進機において、パイロットヘッドの掘進時の所
定間隔毎に掘進計画線に対して掘進方向線との鉛直な位
置ズレ調整量を設定し、所定間隔推進した後の鉛直なズ
レが位置ズレ調整量以内にあるか、否かを判断し、調整
量外のばあいには計測上の位置のズレ量と位置ズレ調整
量の差から真のズレ量である補正した位置のズレ量を求
める。

【０００５】

【作用】上記構成によれば、レーザトランジットからの
レーザ光がトンネル掘進機の掘進の計画線である場合、
レーザターゲットからの位置信号を受信し処理して表示
するコンピュータを備えた計測装置において、レーザト
ランジットがぶれた場合の計測上のトンネル掘進機の位
置のズレを補正するアルゴリズムにより表示値を真であ
る値のまま表示を行うことにより計画線より大きく管の
敷設がズレを防止することができる。

【０００６】次に、アルゴリズムについて垂直方向（ピ
ッチングの方向）で説明するが、水平方向も全く同じ考
え方である。今、図３において、ピッチング角をΘとし
てパーセントで表示する。また、現在の計画線に対する
補正した位置のズレ量をＨｎ（ｍｍ）、推進方向の１ス
トロークの推進をＬ（ｍｍ）、１ストローク後のズレの
予測位置の変化量をΔＨｎ（ｍｍ）、許容するズレの位
置変化量をΔＨｋ（ｍｍ）、とする。仮に、ズレの許容
範囲を±Ｏ．５ｍｍとする。１ストローク後のズレの予
測位置の変化量は、 ΔＨｎ＝（Θ×Ｌ）／１００（ｍｍ）・・・（１）よって、許容するズレの位置変化量ΔＨｋは、 ΔＨｎ−Ｏ．５≦ΔＨｋ≦ΔＨｎ＋Ｏ．５（ｍｍ）・・・（２）である。ここで、前回のＬ（ｍｍ）のストロークでの計
測上の位置のズレ量をＨｒｎとすると、今回の１ストロ
ークのズレ量ΔＨｊｎは、 ΔＨｊｎ＝Ｈｒｎ−Ｈ_(n−₁₎・・・・（３）である。このとき、測定値ΔＨｊｎが、 ΔＨｊｎ＜ΔＨｎ−Ｏ．５＝｛（Θ×Ｌ）／１００｝−Ｏ．５・・・（４） ΔＨｊｎ＞ΔＨｎ＋Ｏ．５＝｛（Θ×Ｌ）／１００｝＋Ｏ．５・・（４）の場合には、トランシットはぶれたものと判断する。

【０００７】次に、位置ズレ調整量について説明する。
位置ズレ調整量をＺｎとして、最初はＺ₀＝０（ｍｍ）
とする。ｎストローク目の時、即ち、推進長がＬ×ｎ
（ｍｍ）の時で、（ａ）ΔＨｊｎ＜ΔＨｎ−Ｏ．５また
は、ΔＨｎ＞｛（Θ×Ｌ）／１００｝＋Ｏ．５の時
今回の位置ズレ調整量Ｚｎは、Ｚｎ＝（Ｚ_(n−₁₎）＋（ΔＨｊｎ−ΔＨｎ）・・・（５）今回の補正した位置のズレ量Ｈｎは、Ｈｎ＝Ｈｒｎ−Ｚｎ・・・（６）

【０００８】（ｂ）｛（Θ×Ｌ）／１００｝−Ｏ．５≦
ΔＨｊ≦｛（Θ×Ｌ）／１００｝＋Ｏ．５の時Ｚ
ｎは、Ｚｎ＝（Ｚ_(n−₁₎）・・・（７）Ｈｎ＝Ｈｒｎ−Ｚｎ・・・（８）とできる。よって、上記のように計測上の位置のズレ量
Ｈｒｎと位置ズレ調整量のＺｎの差から、補正した位置
のズレ量Ｈｎを求めることができる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明のトンネル掘進機のうち、例
えば，小口径管推進機の位置ズレ検知方法の実施例につ
き、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の小
口径管推進機の位置ズレ検知の１実施例の概略を示す構
成断面図、図２は本発明の小口径管推進機の掘進方向装
置のブロック図を示す。

【００１０】図１において、小口径管推進機１は、地表
から掘削されたビット２内に固設されるベース３上に推
進駆動部１００が進退移動可能に設置されている。上記
推進駆動部１００はパイロットヘッド４を押進する推進
ジャッキ５が配設されている。推進ジャッキ５には、押
し板１１を介してパイロット管６と、パイロット管６に
当接されたパイロットヘッド４が連接され、パイロット
ヘッド４を図示で左方に移動させるようになされてい
る。また、推進ジャッキ５はビット２の側壁面にそって
設置される反力受１３に対し推進ジャッキ５のピストン
ロッド５Ａを伸長することにより押し板１１を図示で左
方向に前進させるようになっている。

【００１１】パイロットヘッド４の先端部には、カッタ
９が回転自在に配設され、カッタ９はパイロットヘッド
４内の油圧モータ１０によりトルクを受け回転する。ま
た、カッタ９とカッタ９に連結された油圧モータ１０は
ロッド１５および、軸受け等により軸支された接続部１
６を介して揺動ジャッキ１７に連結され、パイロットヘ
ッド４内で揺動ジャッキ１７の伸長、伸縮により揺動
し、カッタ９は首振り可能になっている。さらに、パイ
ロットヘッド４内の後方近傍にはレーザターゲット１８
が配設され、ビット２内に配設されたレーザトランシッ
ト１９からのレーザ光１９ａを受けて当たった位置で掘
進方向線との鉛直なズレを測定する。また、パイロット
ヘッド４内には電気傾斜計２０が配設されパイロットヘ
ッド４の傾きを測定している。測定した位置ズレの計測
値はターゲット信号２１としてコンピュータ３０の記憶
装置３０ａに送られて記憶される。また、この計測値は
掘進の計画線と比較され、計画線に対してズレていると
きには揺動ジャッキ１７によりカッタ９を傾けてその推
進方向を修正するしながら掘進をして行く。

【００１２】図２は本発明の小口径管推進機の掘進方向
装置のブロック図を示す。小口径管推進機１と立抗２に
は、パイロットヘッド４の掘進時に所定間隔毎に掘進方
向線との鉛直なズレを測定するレーザターゲット５５と
レーザトランシット１９とからなる測定装置６０が配設
される。測定装置６０で計測されたターゲット信号２１
は制御装置６５内に入力される。制御装置６５は、ＣＰ
Ｕ６６、ＲＡＭ６７、ＲＯＭ６８、等の演算、記憶、指
令を行う演算装置６９および記憶装置７０を含むコンピ
ュータ３０と、キーボード（ＫＢインターフェイスと言
う。）７１、表示７２、プリンター７３、および回線７
４の各インターフェイスと、アナログ／ディジタル変換
器７５（Ａ／Ｄと言う。）と、パラレルインプット、ア
ウトプット７６（ＰＩＯと言う。）と、からなる。ＫＢ
インターフェイス７１には、掘削計画線のデータ、掘削
条件等を入力するキーボード７１Ａが、また、表示イン
ターフェイス７２には測定、あるいは演算されたデータ
等と演算された差が所定値を越えたときに異常を表示あ
るいは警告音を発する表示装置７２Ａが、さらに、プリ
ンターインターフェイス７３には測定、あるいは演算さ
れたデータ等を記録するプリンター７３Ａが、各々接続
されている。また、各データは記憶装置に記憶しておく
ことなく、回線インターフェィス７４より記録媒体７８
に記録させておいても良い。ＰＩＯ７６とＡ／Ｄ７５に
はアンプ７７が接続され、アンプ７７には推進ジャッキ
５、モータ８、揺動ジャッキ１７あるいは、油圧モータ
１０等に圧油を供給する油圧ポンプ８１、油圧バルブ８
２、あるいは、調圧弁８３等の油圧制御装置８０が接続
されている。また、アンプ７７には、調圧弁８３の圧力
を測定する圧力センサー８４等が接続されている。

【００１３】上記構成において、作動について説明す
る。まず、パイロットヘッド４をセットしカッタ９を回
転させ、立抗２内の推進ジャッキ５でパイロットヘッド
４を推進する。つぎに、パイロットヘッド４を推進させ
るとともに所定の計画線に沿ってズレがないように方向
を修正しながら、次々にパイロット管６を接続して行
く。この掘進時に図３のフローチャート図のように行
う。ステップ１ではその掘進方向の位置と掘進方向線と
の鉛直なズレをレーザターゲット１８とレーザトランジ
ット１９とからなる測定装置６０で測定する。

【００１４】ステップ２では、１ストロークのズレ量Δ
Ｈｊが、次式｛（Θ×Ｌ）／１００｝−Ｏ．５≦ΔＨ
ｊ≦｛（Θ×Ｌ）／１００｝＋Ｏ．５を満足している
か、否かを判断している。満足している場合には、ステ
ップ３に行き、位置ズレ調整量のＺｎをＺｎ＝（Ｚ_(n−
₁₎）として、ステップ５の補正した位置のズレ量Ｈｎを
Ｈｎ＝Ｈｒｎ−Ｚｎで求め、表示装置７２Ａに真のズレ
量を表示・記録する。ステップ２で満足していない場合
には、位置ズレ調整量のＺｎはステップ４でＺｎ＝（Ｚ
_(n−₁₎）＋（ΔＨｊｎ−ΔＨｎ）として、ステップ５の
補正した位置のズレ量ＨｎをＨｎ＝Ｈｒｎ−Ｚｎで求
め、表示装置７２Ａに真のズレ量を表示・記録する。

【００１５】ステップ６では、所定間隔に到達するま
で、例えば、推進ジャッキ５がストロークエンドに達し
て調圧弁８３がリリーフするか否かを判定し、リリーフ
しないときにはステップ１に戻りデータ信号を継続して
送信する。リリーフしたときには、ステップ７で推進長
を演算する。このとき、調圧弁８３がリリーフするとき
の推進長は、例えば、通常は埋設管の長さ（Ｌ＝４００
ｍｍとする。）に等しいものとしておくが、必ずしも等
しくなくてある所定の間隔毎でも良い。

【００１６】この計測をステップ７の掘進の推進終了の
位置、すなわち、到達立抗８５の位置が来るまで繰り返
す。掘進の推進が終了の位置にきたときには推進機をス
トップさせる（ステップ８）。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザトランジットからのレーザ光がトンネル掘進機の
掘進の計画線である場合に、レーザトランジットがぶれ
たときにも計測上のトンネル掘進機の位置のズレを補正
し、表示値を真である値のまま表示を行うことにより計
画線より大きく管の敷設がズレを防止することができる
という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の小口径管推進機の掘進方向装置の１実
施例を示す構成断面図。

【図２】本発明の本発明の小口径管推進機の掘進方向装
置のブロック図。

【図３】本発明の本発明の小口径管推進機のフロチャー
トを示す図。

【図４】従来の小口径管推進機の掘進方向装置の１実施
例を示す構成断面図。

【符号の説明】

１小口径管推進機、２ビット、４パイロットヘッド、５推進ジャッキ、６パイロット管、９カッタ、１０油圧モータ、１７揺動ジャッキ、１８レーザターゲット、１９レーザトランシット、２１ターゲット信号、３０コンピュータ、５０掘削ヘッド、６０測定装置、６５制御装置、６９演算装置、７０記憶装置、８０油圧装置、８１油圧ポンプ、８２油圧バルブ、８３調圧弁、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パイロットヘッドの進行方向の位置と鉛
直方向のズレとを計測し修正しながら後方に設けた推進
駆動部により推力を与えて掘進する小口径管推進機にお
いて、パイロットヘッドの掘進時の所定間隔毎に掘進計
画線に対して掘進方向線との鉛直な位置ズレ調整量を設
定し、所定間隔推進した後の鉛直なズレが位置ズレ調整
量以内にあるか、否かを判断し、調整量外のばあいには
計測上の位置のズレ量と位置ズレ調整量の差から真のズ
レ量である補正した位置ズレ量を求めることを特徴とす
る小口径管推進機の推進方向検知方法。