JPS63300944A - シ−ルド掘削機における切羽部の状態検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、シールド掘削機に適用され５る切羽部の状態
検出装置に関する。

〔従来の技術］ シールド掘削ｎに適用される切羽部の状態検出方法とし
て、電波パルスエコ一方が提案、実施されている。この
方法に係る装置では、たとえば特開昭６０−１５７０６
５号公報に示されているようにシールド掘削機のスキン
プレー１・先端上部にアンテナ設置用の切欠部を複数設
け、これら切欠部に各々、各別に送信Ｊ３よび受信用の
アンテナが、充１と」（に埋め込まれている。そして、
送信アンテナから電磁波パルスを切羽部に向けて発振し
、これを受信アンテナで受波することによって切羽部の
状態を検出していた。

〔発明が解決しようとする問題点） ところで、シールド掘削はの強度を保持するとともに、
装置のコンパクト化を図るためには、上記したアンテナ
設置用の切欠部の面積を極力小さくし、また切欠部の数
を減らすことが望ましい。

しかるに、上記従来の装置では、アンテナ設置用の切欠
部が送信用および受信用に各別に設けられていたため、
上記目的を達成するには充分ではなかった。さらに、ｇ
置全体のコンパクト化のために、送・受信アンテナを互
いに接近して設置することが実施されているが、これは
、ダイレクト波の影響によって至近距離（０〜５α程度
）の切羽部の状態の検出が不可能になるという不都合が
あった。

（問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
上記従来の問題点を解決するために−なされたもので、 上記シールド掘削■スキンプレートの先端上部に配設さ
れ上記送信アンテナおよび受信アンテナがともに内設さ
れた容器と、上記切羽部に臨む上記容器の上部に位置さ
れかつ上記送信アンテナおよび受信アンテナの上方に位
置される９　ａ電体部であって加圧泥水の誘電率に相当
する誘電率および上記送信アンテナからブを振された電
磁波パルスによってＲ１ずるダイレクトカップリングに
相当する距離以上の厚さを有した誘電体部とをそれぞれ
備えるようにする。

これにより、アンテナ設置用の切欠部には１つで潤むと
ともに、その面積も十分に小さくでき、さらには上記誘
電体部の併設により、上述しｌζダイレクト波の影響も
抑制される。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本光明の実施例について説明する
。

第１図は、本発明に係るシールド拙削懇における切羽部
の状態検出装置を概念的に示したものである。

同図において、シールド掘削機１のｈツタヘッド２はス
キンプレート３によって回転可能に支承されている。こ
のヘッド２は、図示されているモータによって駆動され
る。アンテナ部４は、スキンプレート３の先端上部に配
設されている。

第２図は、このアンテナ部４の詳細図であり、同図（ａ
）に示すように、金属ケース４ａの内部に送信アンテナ
４ｂおよび受信アンテナ４Ｃがともに電波吸収材４．の
上部に埋設されている。そしてこれらアンテナ４．４　
は、バラン４　をｂｃ　　　　　　　ｅ 介して計測部５（第１図）パルス発生器５ａ、増幅器５
ｂにそれぞれ接続されている。

上記アンテナ４．４　の上方位冒に、誘電体ｃ ４ｆが充填されていて、金属ケース４．の間口部は、硬
質樹脂、硬質ウレタンゴムまたはセラミックス等の板材
４　によって密閉されている。なおまた、第２図（ｂ）
に示すように、上記誘電体４ｆによって上記金属ケース
４ａの間口部を密閉するようにしてもよい。

上記誘電体４ｆは、水、ベントナイト泥水等、加圧泥水
の誘電率に相当する誘電率を有していて、後述する厚さ
ｅを有している。なお、上記アンテナ部４の上面は、ス
キンプレート３の上面と同一面である。

第１図（ｂ）は、計測部５の内部構成図であり、同図に
示すパルス発生器５　でＲ１じた電気パルスは、アンテ
ナ部４のバラン４゜を介して、送信アンテナ４ｂから電
磁波パルスとして発振される。

この電磁波パルスは、誘電体３ｆを介して切羽部６で反
射され、受信アンテナ４゜で受波さ、れる。

この反射の強さは一般、誘電率や導電率の違いにより定
まる。したがって、切羽部６の水分の含有状態や土質に
よる誘電率の相違から切羽部６の状態を検出することが
できる。受信アンテナ４゜で受波された電磁波パルスは
、増幅器５し、サンプラ５　を経由して、信号処理装置
７で信号処理される。

一方、掘進距離センサ８は、シールド掘削礪１の掘進距
離を検出するものであり、該掘進距離センサ８の出力は
、上記電磁波パルスの処理信号とともに、ＣＲＴ等の表
示装置９に入力され、この表示装置９において掘進距離
と切羽部の状態の関係が２次元に表示される。

ここで、ダイレクトカップリングを見掛上打ち潤す作用
について説明する。

まず上述した誘電体４ｆが存在しない従来の場合を考え
ると、第３図に示すように、スキンプレート３と切羽部
６が至近距離（０〜５　ａｎ　）にある場合には、ダイ
レクト波（ａ）の影響によりこの近傍の反射波（ｂ）が
マスキングされてしまう。

このマスキング現象をタイムヂャートに示したのが、第
５図であり、同図（Ａ）に示す送信アンテナ４ｂから送
信されるパルス信号と、同図（Ｂ）に示す受信アンテナ
４゜で受信されるパルス信号とが一致する。

同図において、ｔｌは受信アンテナ４　におけるダイレ
クト波（ａ）の収束時間である。そこで、本実施例では
、前記した誘電体４ｆの厚さを、ダイレクト波（ａ）に
よるダイレクトカップリングに相当する距ｆｉｆｔ！！
（＝ｃ１　・ｔｌ）以上にしている。ただし、Ｃ１は泥
水中の電磁波の速度である。

上記のように誘導電体４．の厚さが設定されると、タイ
ムチャート時間軸上ｔ１に対応する位置が、見掛上スキ
ンプレート３の表面と同位置になるので、スキンプレー
ト３と切羽部６が至近距離にある場合でも、その切羽部
の状態を第４図の矢印（ｂ）に示すごとく検出すること
ができる。

〔光明の効果〕

以上説明したように、本発明では、送・受信アンテナが
１つの容器に収容されている。・そして、これらアンテ
ナと切羽部間に加圧泥水の誘電率に相当する誘電率を有
する誘電体が充填されている。

したがって、スキンプレートにおけるアンテナ設置のた
めの切欠部の面積を小さくすることができ、また、ダイ
レクトカップリングによる反射波のマスキングを防止す
ることができる。これらによって、装置のコンパクト化
を図ることができ、シールド拙削機の強度を著しく向上
させることができた。そして、至近距離（スキンプレー
トからＯ〜５３　）の切羽部の状態の検出が可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＞は、本光明に係るシールド細則機における
切羽部の状態検出装置を概念的に示した図、同図（ｂ）
は、同図（ａ）に示す計測部の構成を示したブロック図
、第２図は（ａ）は、第１図に示したアンテナ部の構成
を示した図で、同図（ｂ）は他の構成例を例示した図、
第３図は、ダイレクトカップリングの説明図、第４図は
、本実施例による効果を示したグラフで、第５図は、従
来技術によるマスキング現象を説明するグラフである。 １・・・シールド拙削ぼ、３・・・スキンプレート、４
・・・アンテナ部、４　・・・金属ケース、４ｂ・・・
送信アンテナ、４ｏ・・・受信アンテナ、４ｆ・・・誘
電体、５・・・射測部、６・・・切羽部、７・・・信号
処理装置、８・・・掘進距離センサ、９・・・表示装置
。 （ａ） （ｂ） 第１図 （ａン （ｂ） 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シールド掘削機のスキンプレートの先端上部に、送信ア
   ンテナおよび受信アンテナをそれぞれ配設し、上記送信
   アンテナから切羽部に向けて発振された電磁波パルスと
   、上記切羽部から反射される上記電磁波パルスとに基づ
   いて、上記切羽部の状態を検出する切羽部の状態検出装
   置において、上記シールド掘削機のスキンプレートの先
   端上部に配設され、上記送信アンテナおよび受信アンテ
   ナがともに内設された容器と、 上記切羽部に臨む上記容器の上部に位置され、かつ上記
   送信アンテナおよび受信アンテナの上方に位置される誘
   電体部であって、加圧泥水の誘電率に相当する誘電率お
   よび上記送信アンテナから発振された電磁波パルスによ
   つて発生するダイレクトカップリングに相当する距離以
   上の厚さを有した誘電体部 とを備えることを特徴とするシールド掘削機における切
   羽部の状態検出装置。