JP2002213952A - 地中掘進機の位置計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地中掘進機の適切な操縦を熟練を要すること
なく効率的に行える地中掘進機の位置計測装置を提供す
る。 【解決手段】 計測基点Ｐ１の前方の見通し線Ｖが計測
基準線Ｖ０に対してなす発進角及び各中間計測点Ｐ２〜
Ｐ４の両側の見通し線Ｖ同士のなす偏角と各計測点Ｐ１
〜Ｐ５間の距離とに基づいて計測基点Ｐ１に対する被計
測点Ｐ５の位置を計測する地中掘進機の位置計測装置
に、各計測点Ｐ１〜Ｐ５の位置を計画線上に予め定めて
設定した発進角の設定値θ１及び偏角の設定値θ２〜θ
４を記憶する記憶装置と、掘削機１の掘進過程で計測さ
れる発進角及び最前方の中間計測点の偏角についての実
際値の設定値に対する偏差を識別できるデータを作成す
る演算装置と、同データを表示する表示装置と、計測点
間の距離の実測値が計画線上の設定値Ｌ１〜Ｌ４に達し
ているか否かを判定できる判定手段とを付設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曲線経路を掘進す
る地中掘進機における掘進位置の計測に用いられる地中
掘進機の位置計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地下坑を掘削しながら地中を掘進する地
中掘進機でカーブした地下坑を掘削するには、地中掘進
機が計画路線（予め設定された掘進経路）に沿って正し
く掘進しているかどうかを知るため、その掘進位置を確
認しなければならない。この種の地中掘進機としては、
人が入れない小口径の管を地中に埋設する小口径管推進
機、人が入れる大口径の管を地中に埋設するセミシール
ド機さらにはシールド掘進機を挙げることができる。

【０００３】地中掘進機の掘進位置を確認するには、通
常、発進立坑等の地中掘進機の掘進の出発点となる地点
及び地中掘進機内にそれぞれ計測基点及び被計測点を設
定するとともに、地中掘進機の掘進の進展に応じてこれ
らの中間位置の掘進経路上に適宜中間計測点を設定す
る。そして、後に詳述するように、これらの計測点間の
各距離を計測するほか、中間計測点とこれに隣接する両
側の計測点とをそれぞれ結ぶ二つの線分同士の角度を順
次計測し、これらの計測結果に基づいて地中掘進機の掘
進位置を演算により求めるようにしている。こうした所
定の計測点を頂点とする二つの線分同士の角度を計測す
るには、両線分同士の内角及び外角の何れを計測しても
よく、その角度関係を一義的に特定できるような角度に
関する値が計測できればその目的が果たせる。この明細
書では、このような二つの線分同士の角度関係を特定し
得るような角度に関する値を偏角と称している。

【０００４】地中掘進機の位置計測においては、これま
で、こうした偏角を計測するのに、トランシットを用い
て計測する方法が一般的に採用されている。このトラン
シットによる偏角の計測方法は、人的能力に依存する方
法であるため、熟練技術者等人手を要するだけでなく一
回の測量時間が長くなる。さらに、手狭な坑内で測量し
なければならないため、測量作業に多大の労力と危険が
伴う。こうした問題に対応して、従来、この種の地中掘
進機の掘進位置計測技術として、掘進位置の計測の際
に、偏角をトランシットによらないでレーザビームで光
学的に計測する方法を採り入れたものがある。

【０００５】こうした方法を採り入れた地中掘進機の掘
進位置計測技術の代表例として、例えば特開平５ー３４
０１８６号公報に記載された技術を挙げることができ
る。この特開平５ー３４０１８６号公報に記載の技術
（以下「従来の技術」という。）は、「カーブする地下
坑内に設定される後方視準点の前方に、測角機能を有す
るレーザ照準機を設置し、シールド掘進機内に、ミニ反
射プリズムを付設した位置検出素子（光電素子）のター
ゲットを設置するとともに、これらの中間位置には、レ
ーザ照準機からのレーザビームを屈折させ屈折させたレ
ーザビームの方向転角を計測できる距離儀付きのウエッ
ジプリズムを、地中掘進機の掘進の進展に応じて適当数
設置するようにした」ものである。

【０００６】この従来の技術により地中掘進機の掘進位
置を計測するときは、ウエッジプリズムを遠隔操作で回
動させることにより、レーザ照準機からのレーザビーム
を、ウエッジプリズムを介してシールド掘進機内のター
ゲットに常に当てるようにする。そうすると、ウエッジ
プリズムを経由したレーザ照準機からのレーザビームが
ターゲットの位置検出素子に当てられるため、レーザス
ポットの位置が検出されるとともに、ウエッジプリズム
の設置点の偏角がウエッジプリズムの回動量により計測
され、また、各計測点間の距離がウエッジプリズムの距
離儀により計測される。従来の技術では、こうして得ら
れた各計測点間の距離、偏角及びレーザスポットの位置
に基づいて地中掘進機の掘進位置を座標位置により計測
する。

【０００７】このように、この従来の技術は、収束度の
高いレーザ光であるレーザビームを位置検出素子に当て
るようにウエッジプリズムを回動させて、その回転量に
よりウエッジプリズムの設置点の偏角を計測するように
している。そのため、地中掘進機の掘進位置を計測する
際、レーザビームをレーザビームの位置検出素子に的確
に当てるようにウエッジプリズムを回転させる操作を要
して操作が複雑であるばかりでなく、ウエッジプリズム
を回転させるための回転機構を要し、これに伴って種々
の問題がもたらされることとなる。例えば、回動機構を
要するために機械的な計測誤差が生じやすく、光学的な
誤差に機械的な誤差が加わって高い計測精度を確保する
ことが困難であるとともに、レーザ照準機が外力により
ピッチングやヨーイング方向に振動すると、大きな計測
誤差が生じる。特に、地中掘進機の掘進位置の計測で
は、偏角の計測結果が掘進位置の計測結果に及ぼす度合
いが大きいことに加えて、緩やかなカーブをなす場所の
偏角を計測する機会が多く、偏角を精度よく計測する必
要性が高いことから、回動機構による機械的な計測誤差
や振動による計測誤差が生じると、地中掘進機の掘進位
置の計測結果に多大な影響を及ぼす。

【０００８】こうしたことから、位置検出素子に当てる
ための光源として、広い領域を照らせる拡散光を用い
て、レーザビームのように光を位置検出素子に当てるた
めの操作は要せず機械的な計測誤差や振動による計測誤
差も生じないようにした、これまで実施されたことのな
い未踏技術の開発を進めている。その技術開発の過程で
生まれた種々の発明は、特許出願されており、その代表
的なものとして、特開平１１ー１３２７４６号公報に係
る発明を挙げることができる。この公開特許公報に記載
された地中掘進機の位置計測装置は、基点計測ユニット
と被測点計測ユニットとの間の地下坑内に適宜の数の中
間計測ユニットを配置し、これら各計測ユニットがそれ
ぞれ隣合う他の計測ユニットの光源の拡散光を受光して
その受光位置を検出し、これにより得られる各光源の方
向に関するデータと隣合う各計測ユニット間の距離に関
するデータとに基づいて地中掘進機の掘進位置を計測す
るようにしたものである。この地中掘進機の位置計測装
置の詳細は、後に説明する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、地中掘進機
を操縦する場合、地中掘進機が予め設定された掘進経路
である計画線に沿って正しく掘進するように適切な操縦
を行う必要があるが、地中掘進機の位置計測装置は、こ
うした適切な操縦が行えるようにするため、その計測結
果に関するデータをオペレータや施工管理者に提供する
働きをする。そのため、出願人が技術開発した前記公開
特許公報に記載の地中掘進機の位置計測装置を用いて地
中掘進機により地下坑を施工する場合、これまで、被計
測点を始めとする各計測点の位置の座標を表示装置に表
示するようにしていた。オペレータや施工管理者は、こ
の表示装置に表示された位置の座標を分析しながら地下
坑の施工状況を判断して、地中掘進機による地下坑の適
切な施工が行えるように対処していた。こうした判断作
業には、高度の判断力を要して熟練を要するだけでなく
多大の時間を要し、特に計測点を多く設定しなければな
らない長距離の地下坑を施工する場合に多大の作業負担
を要した。

【００１０】本発明は、こうした従来の技術にみられる
問題を解消しようとするものであって、その技術課題
は、地中掘進機の適切な操縦を熟練を要することなく効
率的に行える地中掘進機の位置計測装置を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のこうした技術課
題は、「地下坑を掘削しながら地中を掘進する地中掘進
機の掘進位置の計測に用いられ、掘進方向前方に配置し
その掘進位置の指標となる被計測点の位置を、掘進方向
後方に配置し計測の基点となる計測基点との位置関係で
計測する地中掘進機の位置計測装置」を構成する場合、
「前方に拡散光を発する光源と少なくとも前方の光源か
らの拡散光を集光する集光手段と集光手段で集光した光
源からの光を受光してその受光位置を検出する位置検出
素子とを有し計測基点を設定する基点計測ユニットと、
後方に拡散光を発する光源と後方の光源からの拡散光を
集光する集光手段と集光手段で集光した光源からの光を
受光してその受光位置を検出する位置検出素子とを有し
被計測点を設定する被測点計測ユニットと、前方及び後
方に拡散光を発する各光源と前方及び後方の光源からの
拡散光をそれぞれ集光する集光手段と集光手段でそれぞ
れ集光した各光源からの光をそれぞれ受光してその受光
位置を検出する位置検出素子とを有し地下坑における基
点計測ユニットと被測点計測ユニットとの間に配置され
て中間計測点を設定する少なくとも一つの中間計測ユニ
ットとを設けて、基点計測ユニット及び中間計測ユニッ
トでの検出結果に基づいて得られる各光源の方向に関す
るデータと隣合う各計測ユニット間の距離に関するデー
タとに基づいて、計測基点に対する被計測点の相対位置
を演算して計測するように構成するとともに、計画線上
の所定の位置に所定の数の中間計測点を予め設定し、所
定の位置に計測基点及び被計測点を予め設定することに
より発進角及び偏角を設定した場合における発進角及び
偏角の設定値を特定できる設定値の角度データを記憶す
る記憶装置と、地中掘進機の掘進過程で計測される発進
角及び最前方の中間計測点の偏角の実際値を特定できる
実際値の角度データが入力され、この実際値の角度デー
タと記憶装置に記憶されている設定値の角度データとに
基づいて、発進角及び偏角の設定値に対する実際値の偏
差を識別できる角度の偏差データを作成する演算装置
と、この演算装置で作成された角度の偏差データを表示
する表示装置と、地中掘進機の掘進に伴って変化する計
測点間の距離の実測値が計画線で設定した計測点間の距
離の設定値に達しているか否かを判定できる判定手段と
を付設して構成した」ことにより達成される。

【００１２】従来の地中掘進機の位置計測装置では、中
間計測ユニットを設置する位置を予め定めることなく、
地中掘進機の掘進時に、隣合う計測ユニットが見通せな
くならない位置に中間計測ユニットを適宜設置して中間
計測点を設定していたが、本発明の地中掘進機の位置計
測装置では、地中掘進機を計画線通りに掘進させること
を想定して、計画線上に設定する中間計測点の位置と数
とを予め定めた。その結果、地中掘進機を正しく掘進さ
せるための規範となる発進角及び偏角と隣合う計測点間
の距離とを設定することができる。

【００１３】本発明の地中掘進機の位置計測装置は、こ
うして設定された発進角及び偏角の設定値を特定できる
設定値の角度データを記憶装置に記憶させるとともに、
地中掘進機の掘進過程で計測される発進角及び最前方の
中間計測点の偏角の実際値を特定できる実際値の角度デ
ータを演算装置に入力して、この実際値の角度データと
記憶装置における設定値の角度データとに基づいて、発
進角及び偏角の設定値に対する実際値の偏差を識別でき
る角度の偏差データを演算装置で作成し、その偏差デー
タを表示装置に表示するようにしたので、オペレータ
は、この表示装置に表示された角度の偏差データを監視
しながら、発進角及び偏角の設定値に対する実際値の差
を可及的に減少させるように地中掘進機を操縦すれば、
計画線に従って地中掘進機を適切に掘進させることがで
きる。そのため、これまで高度の判断を要していた地中
掘進機の操縦を単純化することができる。

【００１４】こうした地中掘進機の操縦を継続する過程
で、その掘進に伴って変化する計測点間の距離の実測値
が計画線で設定した計測点間の距離の設定値に達してい
ると判定手段により判定することができたときには、被
計測点の近傍後方に中間計測ユニットを設置すればよ
い。したがって、本発明の地中掘進機の位置計測装置で
は、地中掘進機を高度の判断力を要することなく簡単適
切に操縦することができて、地中掘進機の適切な操縦を
熟練を要することなく効率的に行える。

【００１５】こうしたことに加え、本発明の地中掘進機
の位置計測装置では、光源に特に拡散光を発する光源を
用いて、中間計測ユニットでの検出結果に基づいて前方
及び後方の双方の光源の方向に関するデータを得るよう
にしているため、計測時に光を位置検出素子に当てる操
作を不要にし、機械的な計測誤差や振動による計測誤差
を生じにくくすることができる。なお、被測点ユニット
では、後方の光源の方向を検出してピッチング方向やヨ
ーイング方向の掘削機の姿勢を検出することができ、そ
のため、別途、掘削機の姿勢検出用の計測器を新設しな
いでも済む。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明が実際上どのように
具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図４に基づ
いて説明することにより本発明の実施の形態を明らかに
する。まず、その具体化例の基本的な技術内容を図１及
び至図２に基づいて説明する。図１は、本発明の具体化
例の地中掘進機の位置計測装置により地中掘進機の掘進
位置を計測している状態の全体像を概略的に示す図、図
２は、図１の地中掘進機の位置計測装置に使用する中間
計測ユニットの例を示す斜視図である。

【００１７】本発明の地中掘進機の位置計測装置では、
地中掘進機の掘進位置の指標となる被計測点の位置を計
測の基点となる計測基点との位置関係で計測する。その
使用態様の一例を図１に基づいて概説する。１は地中掘
進機の主要部をなす掘削機、２はシールド掘進機で掘削
した坑道又は管推進機で掘削した管渠等の地下坑、３は
地中掘進機の掘進の出発点となる発進立坑、４は後述す
る基点計測ユニット４００ａ、中間計測ユニット４００
及び被測点計測ユニット４００ｂとそれぞれ通信ライン
で接続され地中掘進機の掘進位置を演算する中央演算処
理装置、５は中央演算処理装置４での演算結果やその演
算結果に基づいて得られる情報をオペレータの操縦の便
のために数値やグラフで表示する表示装置、６は中央演
算処理装置４での演算処理に使用する基礎データを記憶
する記憶装置である。

【００１８】掘削機１は、管推進機及びシールド掘進機
等、地下坑を掘削しながら地中を掘進する地中掘進機の
掘削機であれば、何れのものでもよい。地下坑２は、管
推進機であれば、ヒューム管、鋼管等の埋設管で坑壁が
形成され、シールド掘進機であれば、鋼製又はコンクリ
ート製のセグメントで坑壁が形成される。記憶装置６に
は、計画線上に設定された種々の設定値のデータが記憶
されている。また、中央演算処理装置４では、地中掘進
機の掘進位置の演算を行うほか、その設定値のデータを
使用して、地中掘進機を計画線に従って簡単適切に操縦
できるようにするための表示用のデータも作成する。こ
れらの点については、後に詳述する。

【００１９】４００ａは計測基点を設定する基点計測ユ
ニット、４００ｂは被計測点を設定する被測点計測ユニ
ット、４００は地下坑２内におけるこれら基点計測ユニ
ット４００ａと被測点計測ユニット４００ｂとの間に設
定された中間計測点に配置される中間計測ユニットであ
る。中間計測ユニット４００は、地中掘進機の掘進の進
展に応じて一つ以上所望の数配置するが、ここでは、説
明の便宜上、三つの中間計測ユニット４００を配置した
例を示している。基点計測ユニット４００ａ、中間計測
ユニット４００及び被測点計測ユニット４００ｂは、大
別すると、隣合う計測ユニットに対して拡散光を発する
光源と、隣合う計測ユニットの光源から拡散光を受けて
その光の方向を検出するように構成された光源方向検出
手段とからなっていて、何れも基本的な構造は変わらな
い。

【００２０】地中掘進機の掘進位置を光で計測する場
合、その計測の基点となる計測基点と掘進中の地中掘進
機の現在位置を表すための指標となり得るような被計測
点を設定する必要があるが、基点計測ユニット４００ａ
は、計測基点を設定する役割を果たし、被測点計測ユニ
ット４００ｂは、被計測点を設定する役割を果たす。基
点計測ユニット４００ａは、通常、発進立坑３に設置
し、被測点計測ユニット４００ｂは、通常、掘削機１
（シールド工事ではシールド掘進機、管推進工事では先
導体）にそれぞれ設置する。

【００２１】前述したように、各計測ユニット４００
ａ，４００，４００ｂは、何れも基本的な構造は変わら
ないので、各計測ユニット４００ａ，４００，４００ｂ
を代表して中間計測ユニット４００の構造を図２に基づ
いて説明し、併せて、他の計測ユニット４００ａ，４０
０ｂの構造も明らかにする。なお、図２中、左方の点４
１は、図２に図示の中間計測ユニット４００の後方に配
置した計測ユニットが内蔵している前方光源を表し、右
方の点４２は、図２に図示の中間計測ユニット４００の
前方に配置した計測ユニットが内蔵している後方光源を
表す。まず、この中間計測ユニット４００の概要を説明
すると、中間計測ユニット４００は、前方の計測ユニッ
ト及び後方の計測ユニットに対してそれぞれ拡散光を発
する前方光源４１及び後方光源４２と、隣合う前方の計
測ユニットの後方光源４２及び後方の計測ユニットの前
方光源４１から拡散光を受けて各光源４１，４２の方向
を検出するためのレンズ４１１と位置検出素子４１２−
１，４１２−２と反射プリズム４１３−１，４１３−２
でユニットをなすように構成されている。

【００２２】次に、中間計測ユニット４００の詳細を説
明すると、４１１は前方の計測ユニットの後方光源４２
及び後方の計測ユニットの前方光源４１の拡散光をそれ
ぞれ集光する（収束させて集める）両光源４１，４２に
共通の集光手段としてのレンズ、４１２−１は、このレ
ンズ４１１で集められた後方の計測ユニットの前方光源
４１からの拡散光を受光しその受光位置を検出する光セ
ンサとしての位置検出素子、４１２−２はレンズ４１１
で集められた前方の計測ユニットの後方光源４２からの
拡散光を受光しその受光位置を検出する同様の位置検出
素子、４１３−１はレンズ４１１で集光する後方の計測
ユニットの前方光源４１からの拡散光を位置検出素子４
１２−１に導くように光の方向を転換する光方向転換手
段としての反射プリズム、４１３−２はレンズ４１１で
集光する前方の計測ユニットの後方光源４２からの拡散
光を位置検出素子４１２−２に導くように光の方向を転
換する同様の反射プリズムである。

【００２３】なお、４３は、位置検出素子４１２−１，
４１２−２での検出結果を処理して光の受光位置に関す
るデータを算出するコントローラである。位置検出素子
４１２−１，４１２−２は、レンズ４１１で集められて
受光した光の光量を検出するためのマトリックス状に配
置された多数の画素を有していて平面座標をなしている
ため、レンズ４１１で集めた光の受光位置を検出するこ
とができるが、コントローラ４３は、これらの検出値を
処理して位置検出素子４１２−１，４１２−２の受光面
における光の結像点の位置、すなわちレンズ４１１によ
る像の中心点の位置を演算により求める働きをする。

【００２４】中間計測ユニット４００は、大別すると、
以上述べた光源４１，４２とレンズ４１１と位置検出素
子４１２−１，４１２−２と反射プリズム４１３−１，
４１３−２とで構成される。光源４１，４２には、例え
ば発光ダイオードのような拡散光を発するいわゆる点光
源のようなものを用いる。すなわち、レーザビームのよ
うな収束度の高い光線を発するものは用いることができ
ないが、基本的には、微小なエリアから放射状に拡がる
拡散光を発するようなものであれば、設計上、適宜選択
して使用することができる。

【００２５】位置検出素子４１２−１及び位置検出素子
４１２−２は、隣合う計測ユニットの後方光源４２及び
前方光源４１からレンズ４１１に入射しようとする拡散
光を遮断しない位置にそれぞれ配置することとする。こ
こに示す例では、位置検出素子４１２−１は、その受光
面をレンズ４１１の光軸Ｃ（レンズ４１１の中心を通り
これに直交する軸線）と直交する方向に向けて側方に配
置し、位置検出素子４１２−２は、その受光面をレンズ
４１１の光軸Ｃと直交する方向に向けて上方に配置して
いる。位置検出素子４１２−１，４１２−２には、フォ
トダイオードをマトリックス状に配置したＭＯＳ型撮像
素子やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ−Ｄｅｖ
ｉｃｅ）撮像素子等の二次元光センサを用いることとし
ている。また、フォトダイオードの表面抵抗を利用して
光スポットの位置を検出することのできるＰＳＤ（Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ−Ｄｅｖｉｃｅ）の
ようなものを用いてもよく、要は、集光レンズで集めら
れた光を受光しその受光した光の位置を検出できるもの
であればよく、その種類は限定されない。

【００２６】反射プリズム４１３−１及び反射プリズム
４１３−２は、それぞれ、レンズ４１１の前方位置及び
後方位置に配置され、隣合う前方の計測ユニットの後方
光源４２及び後方の計測ユニットの前方光源４１からレ
ンズ４１１に入射しようとする各拡散光の少なくとも一
部をそれぞれ透過させ、レンズ４１１で集光した前方光
源４１及び後方光源４２からの光の少なくとも一部をそ
れそれ反射面で反射させて位置検出素子４１２−１及び
位置検出素子４１２−２の受光面に導くように方向転換
させる働きをする。また、これらの反射プリズム４１３
−１及び反射プリズム４１３−２は、それぞれ、中間計
測ユニット４００それ自体にユニットとして組み込まれ
ている前方光源４１及び後方光源４２の拡散光の少なく
とも一部をそれぞれ反射面で反射させて隣合う前方の計
測ユニット及び後方の計測ユニットに向けるように方向
転換させる働きもする。

【００２７】こうした反射プリズム４１３−１，４１３
−２に一般的なものを用いると、レンズ４１１に入射し
ようとする各光源４２，４１からの拡散光が、それぞ
れ、その入射前に、反射プリズム４１３−１，４１３−
２で一部反射されて減少するため、各位置検出素子４１
２−２，４１２−１に導かれる光量が損失する。こうし
た問題を解消するため、レンズ４１１に入射しようとす
る各光源４１，４２からの拡散光を、互いに振動方向の
直交する直線偏光の拡散光になるようにするとともに、
各反射プリズム４１３−１，４１３−２として、レンズ
４１１に入射しようとする一方の直線偏光の拡散光を透
過させかつレンズ４１１で集光される過程の他方の直線
偏光の拡散光を位置検出素子４１２−２，４１２−１に
導くように反射する偏光反射プリズムを用いるとよい。
反射プリズム４１３−１，４１３−２にこうした偏光反
射プリズムを用いると、レンズ４１１に入射しようとす
る光源４１，４２からの拡散光を、その光量を損失させ
ることなく透過させるとともに、レンズ４１１で集光さ
れる過程の光源４１，４２からの拡散光を、位置検出素
子４１２−１，４１２−２に導くように全反射させるこ
とができ、レンズ４１１で集光した光の受光位置を位置
検出素子４１２−１，４１２−２で明確に検出すること
ができる。

【００２８】以上の構造を備えた中間計測ユニット４０
０の作用を説明する。前方の計測ユニットの後方光源４
２から発せられる拡散光は、中間計測ユニット４００の
前方の反射プリズム４１３−１に入射後、その少なくと
も一部が同反射プリズム４１３−１を透過してレンズ４
１１で集光され、しかる後、その背後の反射プリズム４
１３−２で反射されて方向転換をし、中間計測ユニット
４００の後方の位置検出素子４１２−２上に結像する。
同様にして、後方の計測ユニットの前方光源４１からの
拡散光は、その少なくとも一部が中間計測ユニット４０
０の手前の反射プリズム４１３−２を透過してレンズ４
１１で集光され、しかる後、その背後の反射プリズム４
１３−１で反射されて中間計測ユニット４００の前方の
位置検出素子４１２−１上に結像する。この間、中間計
測ユニット４００に組み込まれた前方光源４１及び後方
光源４２の拡散光は、それぞれ、反射プリズム４１３−
１及び反射プリズム４１３−２の作用により前方の計測
ユニット及び後方の計測ユニットに向けて出射される。

【００２９】各位置検出素子４１２−１，４１２−２に
は、それぞれの受光面にＸ−Ｙ平面座標が予め設定され
ているため、光源４１，４２からの拡散光が結像する
と、その結像位置すなわち集光した拡散光の受光位置を
Ｘ，Ｙ軸の座標点として検出する。こうして拡散光の受
光位置が検出されると、その検出結果に基づいて各光源
４１，４２の方向を演算により検出することができる。
これらの各光源４１，４２の方向は、中間計測ユニット
４００の基準線（通常はレンズ４１１の光軸Ｃに合わせ
るように設定）に対して各光源４１，４２の光軸Ｄ（各
光源４１，４２の拡散光が前後方向に直進するときの各
出発点の中心位置とレンズ４１１の中心位置とをそれぞ
れ結ぶ各線）のなす角度で表すことができる。具体的に
は、各光源４１，４２の方向の水平方向の成分（レンズ
４１１の光軸Ｃと各光源４１，４２の光軸Ｄを水平面上
へ正投影した線同士のなす角度）と垂直方向の成分（レ
ンズ４１１の光軸Ｃと各光源４１，４２の光軸Ｄをレン
ズ４１１の光軸Ｃと平行な垂直面上へ正投影した線同士
のなす角度）とで特定することができる。したがって、
各光源４１，４２の方向の水平方向の成分及び垂直方向
の成分がゼロであることは、各光源４１，４２の光軸Ｄ
がレンズ４１１の光軸Ｃ又は光軸Ｃに平行な線上を通っ
ていることに相当し、その場合、各光源４１，４２の拡
散光は、各位置検出素子４１２−１，４１２−２のＸ−
Ｙ平面座標上の原点に結像する。

【００３０】これら各光源４１，４２の方向の水平方向
の成分及び垂直方向の成分は、レンズ４１１の光軸Ｃ上
を通る各光源４１，４２の光軸Ｄがそれぞれレンズ４１
１に入射後、レンズ４１１の中心位置から位置検出素子
４１２−１，４１２−２に到達するまでの過程にたどる
距離の総和（この値は中間計測ユニット４００の仕様に
より定まる既知の値である。）と、位置検出素子４１２
−１，４１２−２への各光源４１，４２の拡散光の結像
位置のＸ軸方向の成分及びＹ軸方向の成分との関係から
演算により求めることができる。こうした演算は、中央
演算装置４で行ってもよいが、光源４１，４２の方向の
水平方向の成分及び垂直方向の成分は、前記の拡散光の
結像位置のＸ軸方向の成分及びＹ軸方向の成分が検出さ
れれば、一義的に定まる値であって機械的に求められる
ので、ここに示す例では中間計測ユニット４００内のコ
ントローラ４３で求めている。

【００３１】中間計測ユニット４００は、以上述べたよ
うに前後の光源４１，４２と集光手段としてのレンズ４
１１と前後の位置検出素子４１２−１，４１２−２と前
後の反射プリズム４１３−１，４１３−２とを有し、こ
れらをケース内に組み込んでユニット状に一体構成して
いる。これに対し、基点計測ユニット４００ａは、中間
計測ユニット４００から後方側の光源４２及び前方側の
位置検出素子４１２−１を省いたものであり、後方側の
位置検出素子４１２−２をレンズ４１１の背後に配置す
れば、後方側の反射プリズム４１３−２も省くことがで
きる。また、被測点計測ユニット４００ｂは、中間計測
ユニット４００から前方側の光源４１及び後方側の位置
検出素子４１２−２を省いたものであり、前方側の位置
検出素子４１２−１をレンズ４１１の背後に配置すれ
ば、前方側の反射プリズム４１３−１も省くことができ
る。

【００３２】これら計測ユニット４００ａ，４００ｂの
構造を具体的に確認すると、基点計測ユニット４００ａ
は、前方に拡散光を発する光源４１と、前方の中間計測
ユニット４００の後方光源４２からの拡散光を集光する
レンズ４１１と、レンズ４１１で集光した光を受光して
その受光した光の位置を検出することによりこの光源４
２の方向を検出できるように配置された位置検出素子４
１２−２と、レンズ４１１に入射しようとする光源４２
からの拡散光の少なくとも一部を透過する前方側の反射
プリズム４１３−１を有していればよく、後方側の反射
プリズム４１３−２は必要に応じて設ければよい。ま
た、被測点計測ユニット４００ｂは、後方に拡散光を発
する光源４２と、後方の中間計測ユニット４００の前方
光源４１からの拡散光を集光するレンズ４１１と、レン
ズ４１１で集光した光を受光しその受光した光の位置を
検出することによりこの光源４１の方向を検出できるよ
うに配置された前方側の位置検出素子４１２−１と、レ
ンズ４１１に入射しようとする後方の中間計測ユニット
４００の前方光源４１からの拡散光の少なくとも一部を
透過する後方側の反射プリズム４１３−２を有していれ
ばよく、前方側の反射プリズム４１３−１は必要に応じ
て設ければよい。

【００３３】こうした基点計測ユニット４００ａや被測
点計測ユニット４００ｂに必要な構造は、図２の中間計
測ユニット４００が備えているので、基点計測ユニット
４００ａや被測点計測ユニット４００ｂに中間計測ユニ
ット４００をそのまま使用して、中間計測ユニット４０
０を計測基点や被計測点にセットするときに必要な構造
だけをソフト上活かすようにしてもよい。このように中
間計測ユニット４００を基点計測ユニット４００ａや被
測点計測ユニット４００ｂに兼用するようにすれば、製
作する機器の種類を少なくできてそれらの製作を省力化
することができるだけでなく、使用する機器の種類も少
なくできて機器の使用上の便もよい。

【００３４】図１は、こうした計測ユニット４００ａ，
４００ｂの間に複数個の中間計測ユニット４００を配置
し、隣合う計測ユニット間で拡散光を照射して地中掘進
機の掘進位置を計測するときの態様を示している。図１
において、Ｖは、隣合う計測ユニット間の基準点同士を
結ぶ直線を表し、この明細書では、こうした直線を見通
し線と称する。各計測ユニット４００，４００ａ，４０
０ｂは、光源４１，４２をレンズ４１１の中心位置に配
置したのと等価の構造をしているものとし、それゆえ、
各計測ユニットの基準点は、何れもレンズ４１１の中心
に位置するとともに、各計測ユニットの各光源４１，４
２の拡散光は、レンズ４１１の中心を出発点として前後
方向に直進するようになっている。図１には、基点計測
ユニット４００ａと被測点計測ユニット４００ｂとの間
に三つの中間計測ユニット４００を設置した例を示して
いるが、これらの計測ユニット４００ａ，４００ｂの間
には、地中掘進機の掘進距離や地下坑２のカーブの状態
等を考慮しながら、一つ以上所望の数の中間計測ユニッ
ト４００を、互いに見通すことのできる適当間隔を置い
て設置することができる。

【００３５】地中掘進機の掘進位置を計測する場合、前
後、上下、左右の３次元の位置座標上における計測基点
（座標の原点）に対する被計測点の相対位置を演算して
計測する。したがって、地中掘進機の掘進位置は、掘進
方向である前後方向の座標点に対応して上下方向の座標
点及び左右方向の座標点が求められて特定される。ま
た、これに対応して、光源４１，４２の方向に関する角
度等も前述したように水平方向の成分及び垂直方向の成
分として求められて特定される。３次元の位置座標を設
定する場合、演算の便のため、座標の原点を計測基点に
一致させ、前後方向の座標軸を計測基準線（予め設定し
た計測の基準となる線）に一致させる。各計測ユニット
４００，４００ａ，４００ｂを各計測点に設置する場合
には、基点計測ユニット４００ａについてはその基準線
（レンズの光軸Ｃ）を計測基準線に合わせ、被測点ユニ
ット４００ｂについては掘削機１の中心軸線の方向に合
わせるように姿勢を調整するが、中間計測ユニット４０
０については、予め定めた位置に設置するだけで姿勢ま
でも調整する必要はない。

【００３６】中間計測ユニット４００では、光の受光位
置に関する検出結果に基づいて隣合う前方の計測ユニッ
トの後方光源４２の方向や後方の計測ユニットの前方光
源４１の方向を検出する。これらの光源４１，４２の方
向のうち、前方の計測ユニットの後方光源４２の方向
は、中間計測ユニット４００の基準線とその基準線の前
方側の見通し線Ｖとのなす角度（この種の角度を「見通
し角」と称する。）で表すことができ、後方の計測ユニ
ットの前方光源４１の方向は、中間計測ユニット４００
の基準線とその基準線の後方側の見通し線Ｖとのなす角
度で表すことができる。そして、前者の角度から後者の
角度を減算することにより、各中間計測ユニット４００
の基準点を頂点とする偏角（後方側の見通し線Ｖの延長
線と前方側の見通し線Ｖとのなす角度すなわち外角の偏
角）を求めることができる。

【００３７】すなわち、光源４１の方向の水平方向の成
分に関する角度から光源４２の方向の水平方向の成分に
関する角度を減算することにより、中間計測ユニット４
００のレンズ４１１の中心点を頂点とする各光源４１，
４２の光軸Ｄ同士の偏角（外角の偏角）の水平方向の成
分を求めることができ、同じく、前者の垂直方向の成分
に関する角度から後者の垂直方向の成分に関する角度を
減算することにより、レンズ４１１の中心点を頂点とす
る各光源４１，４２の光軸Ｄ同士の偏角（外角の偏角）
の垂直方向の成分を求めることができる。これらの角度
には、当然のことながら極性をもたせており、ここで
は、光源４１，４２の光軸Ｄをレンズ４１１の光軸Ｃに
重なるように最小の角度で回動させる方向が時計方向で
あるときを正、反時計方向であるときを負としている。

【００３８】基点計測ユニット４００ａでは、隣合う前
方の中間計測ユニット４００の後方光源４２の方向を検
出し、これにより地中掘進機が発進したときの実際の発
進方向を検出することができる。この発進方向は、前記
したように基点計測ユニット４００ａの基準線を計測基
準線に合わせていることから、基点計測ユニット４００
ａの基準線と見通し線Ｖとのなす角度（計測基点の見通
し角）で表すことができる。こうした発進方向を表す角
度を、本明細書では「発進角」と称する。

【００３９】この地中掘進機の位置計測装置では、こう
した発進方向に関する角度や偏角に関するデータを得る
のと並行して、隣合う各計測ユニット４００，４００
ａ，４００ｂ間の距離に関するデータを適宜の方法で収
集する。これら角度や距離に関するデータが得られる
と、地中掘進機の掘進位置は一義的に定まるので、これ
らのデータから計測基点に対する被計測点の相対位置を
３次元の位置座標における座標点として求めることがで
きる。したがって、地中掘進機の掘進位置すなわち計測
基点に対する被計測点の相対位置は、帰するところ、基
点計測ユニット４００ａや各中間計測ユニット４００で
の検出結果から得られる光源４１，４２の方向に関する
データと、隣合う各計測ユニット４００，４００ａ，４
００ｂ間の距離に関するデータとに基づいて演算により
計測することができる。

【００４０】こうした演算は、各計測ユニット４００，
４００ａ，４００ｂから通信ラインを通じて入力される
各光源４１，４２の方向に関するデータや別途計測され
て入力される距離に関するデータに基づいて中央演算処
理装置４により行われる。この中央演算処理装置４には
表示装置５が接続されているため、中央演算処理装置４
で演算された地中掘進機の現在位置は、この表示装置５
に表示されて、地中掘進機の現在位置に関する信頼性の
高い情報をオペレータにリアルタイムに提供することが
できる。なお、被測点ユニット４００ｂの位置検出素子
４１２−１は、隣合う後方の中間計測ユニット４００の
前方光源４１の方向を検出することにより、ピッチング
方向やヨーイング方向の掘削機１の姿勢を検出する働き
をする。それゆえ、地中掘進機に通常設けられていたピ
ッチング計やヨーイング計等の掘削機の姿勢検出用の計
測器を別途新設しないでも、掘削機１の姿勢を検出する
ことができる。

【００４１】隣合う各計測ユニット４００，４００ａ，
４００ｂ間の距離を計測する方法について述べると、地
中掘進機が管推進機である場合には、例えば、埋設済み
の埋設管の数により算出される距離データと元押しジャ
ッキのストローク計で検出される距離データとに基づい
て計測する方法を挙げることができる。また、地中掘進
機がシールド掘進機である場合には、例えば、セグメン
トの種類と数に基づいて算出される距離データとシール
ドジャッキのストローク計で検出される距離データとに
基づいて計測する方法を挙げることができる。これらの
方法は、何れも、管推進機やシールドジャッキに通常付
設されている元押しジャッキのストローク計やシールド
ジャッキのストローク計を距離の計測にも活用すること
ができて、距離の計測のために特別の距離計測手段を新
設する必要がない。

【００４２】本地中掘進機の位置計測装置では、光源４
１，４２からの拡散光を各計測ユニット４００，４００
ａ，４００ｂにおいてレンズ４１１で集光し、その集光
した光を位置検出素子４１２−１，４１２−２で受光し
てその受光位置を検出することにより、前方の光源４１
や後方の光源４２の方向を検出するようにしている。そ
の場合、光源として、特に拡散光を発することのできる
光源４１，４２を用いて拡がりをもつ光で広い領域を照
らせるようにしているため、ウエッジプリズムを回動さ
せることによりレーザビームを位置検出素子に当てる従
来の技術で行われているような操作は行わなくても済
む。その結果、こうした操作を可能にするための回転機
構を設ける必要もなくなるため、従来の技術とは異な
り、回転機構に起因する機械的な計測誤差も生じない。
また、拡散光の光源４１，４２は、このように照射領域
が広いため、各計測ユニット４００，４００ａ，４００
ｂや光源４１，４２が外力により振動しても、各計測ユ
ニット４００，４００ａ，４００ｂを常に照らすことが
できて計測に支障が生じることもない。

【００４３】中間計測ユニット４００では、位置検出素
子４１２−１，４１２−２の受光位置により隣合う前方
の光源４１及び後方の光源４２の双方の光源の方向を検
出するようにしているため、その検出された光源４１，
４２の方向によりこれらの光源４１，４２の光軸Ｄ同士
の偏角を求めることができる。この偏角は、中間計測ユ
ニット４００がピッチング方向やヨーイング方向に変位
しても（上下方向や左右方向に揺動しても）変動しない
ため、この地中掘進機の位置計測装置では、中間計測ユ
ニット４００が外力によりピッチング方向やヨーイング
方向に振動しても、計測誤差が生じにくい。また、こう
したことから、中間計測ユニット４００を計測点に取り
付ける際に、位置設定さえ正確に行えば、取付姿勢が不
統一であっても、その取付姿勢の影響を受けることなく
地中掘進機の掘進位置を正しく計測することができる。

【００４４】図１に示す例では、計測基点を発進立坑３
内に設定して、基点計測ユニット４００ａでは隣合う前
方の中間計測ユニット４００の後方光源４２の方向だけ
を検出するようにしているが、発進立坑３の前方の地下
坑２内に発進立坑３との位置関係を特定した上で計測基
点を設定し、この前方の計測基点に向けて拡散光を発す
る光源を発進立坑３内に設置して、この光源と前記後方
光源４２の双方の光源方向を基点計測ユニット４００ａ
で検出するようにしてもよい。計測基点を発進立坑３内
に設定した場合、高精度の計測を行うには、基点計測ユ
ニット４００ａについてその基準線を発進基準方向に合
わせるように取付姿勢を精度よく調整する困難な作業を
必要とするが、このように計測基点を発進立坑３前方の
地下坑２内に設定した場合には、基点計測ユニット４０
０ａでも、その取付姿勢に影響されない偏角を計測する
ことができて、取付姿勢を調整しなくても、高精度の計
測を簡便に行うことができる。本発明を具体化する場合
には、これら何れの方法を採用してもよく、計測基点に
は、少なくとも隣合う前方の中間計測ユニット４００の
光源４２からの拡散光を集光してその受光位置を検出す
ることができる基点計測ユニット４００ａを設置するよ
うにすれば、地中掘進機の位置計測の目的は達成するこ
とができる。

【００４５】中間計測ユニット４００を構成する場合、
反射プリズム４１３−１，４１３−２を設けないで、中
間計測ユニット４００の前部及び後部にそれぞれレンズ
４１１を配置して、各レンズ４１１の背後にそれぞれ位
置検出素子４１２−１，４１２−２を配置するととも
に、レンズ４１１の前方位置及び後方位置にそれぞれ光
源４１及び光源４２を配置して構成してもよく、このよ
うに構成してもすでに述べた効果を奏する。しかしなが
ら、ここに示すように反射プリズム４１３−１，４１３
−２を設けると、隣合う前方の計測ユニットの後方光源
４２及び後方の計測ユニットの前方光源４１からの拡散
光がレンズ４１１に入射するのを阻止しない位置にそれ
ぞれ位置検出素子４１２−１及び位置検出素子４１２−
２を配置することが可能となるため、拡散光を集めるた
めのレンズ４１１は、前記の前方光源４１及び後方光源
４２に対応して別々に設ける必要がなくなってこれらの
光源４１，４２からの拡散光を共に集光するように共通
化することができる。

【００４６】このように光源４１，４２からの拡散光を
集光するレンズを共通化すると、隣合う前方の計測ユニ
ットの後方光源４２及び後方の計測ユニットの前方光源
４１の各方向に基づいて当該中間計測ユニット４００で
計測される偏角は、これら前方光源４１及び後方光源４
２の各光軸Ｄ同士のなす角度と正確に合致して、共通の
レンズ４１１の中心位置を頂点とする各光源４１，４２
の光軸Ｄ同士のなす偏角が計測されることとなる。その
結果、その計測される偏角は、レンズ４１１を前記のよ
うに前方光源４１及び後方光源４２に対応して別々に設
ける場合に比べて、当該中間計測ユニット４００がピッ
チング方向及びヨーイング方向に変位しても確実に変動
しなくなるため、当該中間計測ユニット４００の取付時
の取付姿勢の不統一やその後の外力による姿勢の変化に
も一層影響されなくなって地中掘進機の掘進位置をより
正確に計測することができる。

【００４７】中間計測ユニット４００は、前記のよう
に、これに組み込まれる光源４１，４２の拡散光を反射
プリズム４１３−１，４１３−２で隣合う前後の計測ユ
ニットに向けるように構成しているため、光源４１，４
２とレンズ４１１と反射プリズム４１３−１，４１３−
２との位置関係を適切に定めることにより、光源４１，
４２をレンズ４１１の中心に配置したのと等価の構造に
なるように構成することができる。

【００４８】こうした構造を得るには、中間計測ユニッ
ト４００を次の条件を満たすように構成すればよい。

【００４９】イ）反射プリズム４１３−１（反射プリズ
ム４１３−２）の反射面の傾斜方向にに対して直交する
平面上に、光源４１（光源４２）とレンズ４１１の中心
が共に位置する。

【００５０】ロ）反射プリズム４１３−１（反射プリズ
ム４１３−２）の反射面に対するレンズ４１１の光軸Ｃ
の交点と光源４１（光源４２）との間の距離が同交点と
レンズ４１１の中心との間の距離に等しい。

【００５１】中間計測ユニット４００をこうした条件を
満たすように構成して、光源４１，４２をレンズ４１１
の中心に配置したのと等価の構造になるように構成すれ
ば、計測ユニット４００，４００ａ，４００ｂ間で授受
される光の光軸Ｄを見通し線Ｖ（隣合う計測ユニットの
基準点（レンズ４１１の中心）同士を結ぶ直線）と正確
に一致させることができるので、光源４１，４２の方向
に関する検出結果の補正をしなくても、地中掘進機の掘
進位置を一層高い精度できわめて精密に計測することが
できる。したがって、こうした効果と光源４１，４２の
拡散光を集めるレンズを共通化した点の前述の効果とが
相俟って、中間計測ユニット４００が地中掘進機のピッ
チングやヨーイングによって傾斜したときでも、光源４
１，４２の方向に関する検出結果の補正を要することな
く、地中掘進機の掘進位置をきわめて高い精度で精密に
計測することができる。

【００５２】この地中掘進機の位置計測装置は、以上の
ような優れた効果を発揮するが、地中掘進機を設定され
た掘進経路である計画線に倣って正しく掘進させるよう
にするための操縦用のデータとして、これまでは、既述
したように、この位置計測装置から直接得られる各計測
点の座標位置のデータを表示装置５に表示してオペレー
タ等に提供するようにしていた。そのため、こうしたデ
ータを利用して適切な操縦を行うのに高度の判断力を要
して熟練を要するとともに手間を要していた。この地中
掘進機の位置計測装置は、こうした問題にも対応できる
ように構成した点に最大の特徴がある。

【００５３】そこで、この地中掘進機の位置計測装置の
特徴的な手段を、図３及び図４を用いて説明する。図３
は、本発明の具体化例の地中掘進機の位置計測装置に設
けた記憶装置に記憶させるパラメータを説明するための
図１と同様の図である。図４は、図１の地中掘進機の位
置計測装置の中央演算処理装置における特徴的な作用を
説明するための流れ図である。ここでは、地中掘進機に
シールド掘進機を用いて掘進する場合を例に採り、以下
に詳述する。

【００５４】従来の地中掘進機の位置計測装置では、中
間計測ユニット４００を設置する位置を予め定めること
なく、地中掘進機の掘進時に、隣合う計測ユニットが見
通せなくならないように、中間計測ユニット４００を、
適宜現場の判断により設置して中間計測点を設定してい
たが、この地中掘進機の位置計測装置では、地中掘進機
を計画線通りに掘進させることを想定して、計画線上に
設定する中間計測ユニット４００の位置と数とを予め定
めた。その結果、地中掘進機を正しく掘進させるための
規範となる発進角θ１及び偏角θ２〜θ４と計測点間の
距離Ｌ１〜Ｌ４とを設定することができる。図３は、掘
削機１を計画線通りに掘進させて形成した地下坑２の所
定の位置に所定の数の中間計測ユニット４００を設置し
て中間計測点Ｐ２〜Ｐ４を予め設定するとともに、発進
立坑３側及び掘削機１側の所定の位置に基点計測ユニッ
ト４００ａ及び被測点計測ユニット４００ｂを設置して
計測基点Ｐ１及び被計測点Ｐ５を予め設定した状態を図
示している。

【００５５】図３において、発進角θ１は、計測基点Ｐ
１とその隣の中間計測点Ｐ２を結ぶ線分（見通し線Ｖ）
が計測基準線Ｖ０に対してなす角度に関する設定値であ
る。また、偏角θ２〜θ４は、各中間計測点Ｐ２〜Ｐ４
を頂点とする隣合う見通し線Ｖ同士のなす角度に関する
設定値である。図示の便のため、図３には、偏角θ２〜
θ４を、前述の説明とは異なりを内角の偏角で表してい
るが、偏角θ２〜θ４は、各中間計測点Ｐ２〜Ｐ４を頂
点とする内角及び外角の何れによって設定してもよい。

【００５６】以下の説明の理解を容易にするため、地中
掘進機としてのシールド掘進機を掘進させながら、図３
に示す状態に各計測点Ｐ１〜Ｐ５を設定する手順につい
て概説する。まず、発進立坑３側及び掘削機１側の所定
の位置に基点計測ユニット４００ａ及び被測点計測ユニ
ット４００ｂを設置して計測基点Ｐ１及び被計測点Ｐ５
を設定した後、発進角がθ１になるように掘削機１を掘
進させて、計測基点Ｐ１と被計測点Ｐ５の間の距離がＬ
１に達した時点で、被測点計測ユニット４００ｂの後方
近傍に中間計測ユニット４００を設置すると、第１番目
の中間計測点Ｐ２が図３に示すような状態で設定され
る。

【００５７】次に、現時点で最前方の中間計測点である
この第１番目の中間計測点Ｐ２を頂点とする偏角がθ２
になるように掘削機１を掘進させて、中間計測点Ｐ２と
被計測点Ｐ５の間が距離Ｌ２に達した時点で、被測点計
測ユニット４００ｂの後方近傍に中間計測ユニット４０
０を設置すると、第２番目の中間計測点Ｐ３が図３に示
すような状態で設定される。次いで、現時点で最前方の
中間計測点であるこの第２番目の中間計測点Ｐ３の偏角
がθ３になるように掘削機１を掘進させて、中間計測点
Ｐ３と被計測点Ｐ５の間が距離Ｌ３に達した時点で、被
測点計測ユニット４００ｂの後方近傍に中間計測ユニッ
ト４００を設置すると、第３番目の中間計測点Ｐ４が図
３に示すような状態で設定される。

【００５８】さらに、現時点で最前方の中間計測点であ
るこの第３番目の中間計測点Ｐ４の偏角がθ４になるよ
うに掘削機１を掘進させて、中間計測点Ｐ４と被計測点
Ｐ５の間が距離Ｌ４に達した時点で被計測点Ｐ５の位置
を固定すると、全計測点Ｐ１〜Ｐ５は、図３に示す状態
になり、結局、掘削機１は、計画線に従って正しく掘進
したことになる。以上の地中掘進機の掘進方法では、帰
するところ、その掘進過程で計測される計測基点Ｐ１の
発進角がθ１になり、それぞれの時点で最前方の中間計
測点である中間計測点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の偏角がそれぞ
れθ２，θ３，θ４になるように掘削機１を掘進させる
ようにしている。また、地中掘進機の掘進に伴って距離
が変化する区間の計測点間の距離の実測値が計画線で設
定した計測点間の距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に達した
ときに中間計測点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を設定したり被計測
点Ｐ５の位置を固定したりするようにしている。

【００５９】したがって、地中掘進機の掘進過程で計測
される最前方の中間計測点の偏角を順次θ２，θ３，θ
４になるように掘削機１を掘進させるとともに、地中掘
進機の掘進に伴って変化する計測点間の距離の実測値が
計画線で設定した計測点間の距離の設定値Ｌ１，Ｌ２，
Ｌ３，Ｌ４になるように中間計測点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４及
び被計測点Ｐ５の位置を定めれば、地中掘進機を計画線
に従って適切に操縦したことになる。以下、こうした操
縦を具現するための地中掘進機の位置計測装置を説明す
る。

【００６０】この地中掘進機の位置計測装置では、こう
した操縦を具現するため、第１に、計画線上の所定の位
置に中間計測点を予め設定するとともに発進立坑３側及
び掘削機１側の所定の位置に計測基点及び被計測点を予
め設定することにより、計測基点を頂点とする発進角θ
１（設定値）と各中間計測点を頂点とする偏角θ２〜θ
４（設定値）を特定することができる設定値の角度デー
タを記憶装置６に記憶させるようにした。中間計測ユニ
ット４００は、隣合う計測ユニットを見通せる位置に設
ければよいため、地中掘進機が計画線通りに理想的に掘
進するものと想定した場合、計画線上のどの位置に全体
として何個設置すればよいのかを予め定めることができ
る。そのため、地下坑２の施工の実施前に、発進角θ１
や偏角θ２〜θ４を算出することができる。記憶装置６
には、こうした発進角θ１や偏角θ２〜θ４を特定でき
るデータを設定値の角度データとして記憶させておく。

【００６１】発進角θ１は、計測基準線Ｖ０に対する基
点計測ユニット４００ａの基準線の角度関係さえ定まれ
ば、その基準線を計測基準線Ｖ０に合わせなくても、基
点計測ユニット４００ａの基準線と基点計測ユニット４
００ａの前方側の見通し線Ｖとがなす角度すなわち計測
基点の見通し角で特定することができるので、設定値の
角度データとして、発進角θ１そのもののデータを記憶
装置６に記憶させる代わりにその見通し角を記憶させる
ようにしてもよい。また、偏角θ２〜θ４は、当該中間
計測ユニット４００の前方側の見通し線Ｖと後方側の見
通し線Ｖとのなす角度であるので、設定値の角度データ
として、偏角θ２〜θ４そのもののデータを記憶装置６
に記憶させる代わりに当該中間計測ユニット４００の前
方側及び後方側の双方の見通し角を記憶させるようにし
てもよい。設定値の角度データとしては、要は、こうし
た角度θ１〜θ４を特定できるデータであればよい。

【００６２】第２に、各計測点４００ａ，４００，４０
０ｂを逐次設定しながら光源の方向を検出する過程で得
られる発進角θ１’（実際値、以下、実際値については
パラメータを表す符号の後にダッシュを付けることとす
る。）及び最前方の中間計測点の偏角θ２’〜θ４’
（実際値）を特定することができる実際値の角度データ
を演算装置に入力し、この実際値の角度データと記憶装
置６に記憶させた前記設定値の角度データとに基づい
て、設定値としての発進角θ１及び偏角θ２〜θ４に対
する実際値としての発進角θ１’及び偏角θ２’〜θ
４’の偏差を識別できる角度の偏差データを演算装置で
作成するようにした。ここでは、演算装置として中央演
算処理装置４を使用しているが、専用の演算装置を使用
するようにしてもよい。

【００６３】角度の偏差データとしては、発進角θ１に
対する発進角θ１’のずれ量及び偏角θ２〜θ４に対す
る偏角θ２’〜θ４’のずれ量を、ずれている方向と共
に識別できるデータを作成する。例えば、設定値の角度
θ１〜θ４と実際値の角度θ１’〜θ４’の差に関する
水平方向の成分及び各垂直方向の成分の値やその値の推
移を表示できるできるようにした数値や画像のデータを
作成する。また、設定値の角度θ１〜θ４と実際値の角
度θ１’〜θ４’の水平方向の成分及び垂直方向の成分
の値やその値の推移について、設定値と実際値とを対照
して表示できるようにした数値や画像のデータを作成し
てもよい。

【００６４】第３に、こうして中央演算処理装置４で作
成された角度の偏差データを表示装置５に表示して、そ
の角度の偏差データをオペレータに、操縦用の情報とし
て提供できるようにした。オペレータは、この表示装置
５に表示された角度の偏差データを監視しながら地中掘
進機を操縦することにより、発進角及び偏角の設定値θ
１〜θ４に対する実際値θ１’〜θ４’の差を可及的に
減少させるように地中掘進機を操縦することができる。
表示装置５には、こうした角度の偏差データと共に、前
述した各計測点Ｐ１〜Ｐ４の位置の座標等の地中掘進機
の操縦に有用なデータを併せて表示するようにしてもよ
い。

【００６５】第４に、地中掘進機の掘進に伴って距離が
変化する区間の計測点間の距離の実測値Ｌ１’，Ｌ２’
Ｌ３’Ｌ４’が計画線で設定した計測点間の距離の設定
値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に達しているか否かを判定で
きる判定手段を付設した。ここでは、判定手段に中央演
算処理装置４と記憶装置６を用い、実測値としての距離
Ｌ１’，Ｌ２’Ｌ３’Ｌ４’を中央演算処理装置４に入
力するとともに、設定値としての距離Ｌ１〜Ｌ２を記憶
装置６に記憶させる。

【００６６】すなわち、計測基点Ｐ１及び被計測点Ｐ５
を設定して掘削機１の掘進を開始した第１の時点では、
計測基点Ｐ１と被計測点Ｐ５の間の距離が変化し、中間
計測点Ｐ２を設定した後の第２の時点では、中間計測点
Ｐ２と被計測点Ｐ５の間の距離が変化し、中間計測点Ｐ
３を設定した後の第３の時点では、中間計測点Ｐ３と被
計測点Ｐ５の間の距離が変化し、中間計測点Ｐ４を設定
した後の第４の時点では、中間計測点Ｐ４と被計測点Ｐ
５の間の距離が変化するが、こうした地中掘進機の掘進
に伴って変化する第１、第２、第３、第４の各時点での
計測点間の距離を順次実測して中央演算処理装置４に入
力する。そして、こうして順次実測される各実測値の距
離Ｌ１’，Ｌ２’Ｌ３’Ｌ４’がそれぞれ記憶装置６に
おける設定値の距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に達してい
るか否かを中央演算処理装置４で判定するようにしてい
る。

【００６７】設定値としての距離Ｌ１〜Ｌ４をオペレー
タに予め伝達し又は適当な手段で表示しておけば、実測
した距離Ｌ１’〜Ｌ４’の計測結果の推移をオペレータ
に知らせるための距離表示手段を設けることにより、オ
ペレータは、実測値の距離Ｌ１’〜Ｌ４’が設定値の距
離Ｌ１〜Ｌ４に達しているか否かを判定することができ
るので、判定手段には、こうした距離表示手段を用いて
もよい。したがって、こうした判定を演算装置や記憶装
置により行うことは、本発明にとって不可欠のことでは
ない。

【００６８】次に、これらの手段を用いて行う中央演算
処理装置４での処理を、図４の流れ図を用いて説明す
る。

【００６９】発進立坑３側に基点計測ユニット４００ａ
を設置して計測基点Ｐ１を設定し、掘削機１側に被測点
計測ユニット４００ｂを設置して被計測点Ｐ５を設定し
て掘削機１の掘進を開始しようとするときには、ステッ
プ１００を実行する。このステップ１００では、当該計
画線上に設定した中間計測点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の位置及
び数と計測基点Ｐ１及び被計測点Ｐ５の位置とに基づい
て、計測基点Ｐ１の発進角θ１及び中間計測点Ｐ２，Ｐ
３，Ｐ４の偏角θ２，θ３，θ４を中央演算処理装置４
で演算して、これらの角度を特定できる設定値の角度デ
ータを、各計測点間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の距離Ｌ
１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と共に記憶装置６に記憶させる。

【００７０】次いで、掘削機１の掘進を開始すると、そ
の掘進過程で発進角θ１’が基点計測ユニット４００ａ
での検出結果に基づいて計測されるとともに、掘削機１
の掘進に伴って変化する計測基点Ｐ１と被計測点Ｐ５の
間の距離Ｌ１’が適宜の距離計測手段で計測される。こ
のとき、ステップ１０１に移行して、発進角θ１’に関
する実際値の角度データと記憶装置６に記憶された発進
角θ１に関する設定値の角度データとが中央演算処理装
置４に入力され、中央演算処理装置４では、これらの実
際値の角度データ及び設定値の角度データに基づいて発
進角の実際値θ１’をその設定値θ１と比較する。そし
て、その比較結果に基づいて、発進角の設定値θ１に対
する実際値θ１’の偏差を識別できる表示用の角度の偏
差データを作成する。また、中央演算処理装置４では、
発進角の設定値θ１と実際値θ１’との比較結果に基づ
いて、発進角の設定値θ１に対する実際値θ１’の偏差
の有無を確認するための判定を行う。

【００７１】その判定の結果、発進角の設定値θ１と実
際値θ１’との間に偏差がないと判定されたときには、
ステップ１０３に移行する。また、その判定の結果、発
進角の設定値θ１と実際値θ１’との間に差あると判定
されたときには、中央演算処理装置４で作成された前記
の角度の偏差データをステップ１０２で表示装置５に表
示する。オペレータは、この表示装置５に表示された角
度の偏差データを監視しがら、発進角の設定値θ１に対
する実際値θ１’の偏差を可及的に減少させるように地
中掘進機を操縦する。こうした過程を経て、発進角の設
定値θ１と実際値θ１’の偏差を解消させると、ステッ
プ１０３に移行する。

【００７２】ステップ１０３では、掘削機１の掘進に伴
って変化する計測基点Ｐ１と被計測点Ｐ５の間の距離の
実測値Ｌ１’が計画線で設定した両計測点Ｐ１，Ｐ５間
の距離の設定値Ｌ１に達しているか否かを確認するため
の判定を中央演算処理装置４により行う。その判定の結
果、計測基点Ｐ１と被計測点Ｐ５の間の距離の実測値Ｌ
１’が設定値Ｌ１に達していないと判定されたときに
は、オペレータは、表示装置５における角度の偏差デー
タを監視しがら、発進角の設定値θ１に対する実際値θ
１’の偏差が生じないようにするための地中掘進機の操
縦を継続する。こうした地中掘進機の操縦を継続する場
合、発進角の設定値θ１に対する実際値θ１’の偏差が
一旦解消して落ち着くと、その状態が頻繁には変動しな
いため、その操縦に困難が伴うようなことはない。

【００７３】こうした操縦を継続する過程で計測基点Ｐ
１と被計測点Ｐ５の間の距離の実測値Ｌ１’が設定値Ｌ
１に達したと判定されたときには、被計測点Ｐ５の近傍
後方に中間計測ユニット４００を新設して第１番目の中
間計測点Ｐ２を設定し、ステップ１０４に移行する。中
間計測ユニット４００が設置されると、掘削機１の掘進
過程において、この時点で最前方の中間計測点である中
間計測点Ｐ２の偏角θ２’が中間計測ユニット４００で
の検出結果に基づいて計測されるとともに、掘削機１の
掘進に伴って変化する第１番目の中間計測点Ｐ２と被計
測点Ｐ５の間の距離Ｌ２’が計測される。

【００７４】ステップ１０４では、偏角θ２’に関する
実際値の角度データと記憶装置６に記憶された偏角θ２
に関する設定値の角度データとが中央演算処理装置４に
入力され、中央演算処理装置４では、これらの実際値の
角度データ及び設定値の角度データに基づいて偏角の実
際値θ２’をその設定値θ２と比較する。そして、その
比較結果に基づいて、偏角の設定値θ２に対する実際値
θ２’の偏差を識別できる表示用の角度の偏差データを
作成するとともに、偏角の設定値θ２に対する実際値θ
２’の偏差の有無を確認するための判定を行う。

【００７５】その判定の結果、その判定の結果、偏角の
設定値θ２と実際値θ２’との間に偏差あると判定され
たときには、ステップ１０５に移行して、偏角θ２，θ
２’に関する前記角度の偏差データを表示装置５に表示
する。オペレータは、この表示装置５に表示された角度
の偏差データを監視しがら、偏角の設定値θ２に対する
実際値θ２’の偏差を可及的に減少させるように地中掘
進機を操縦する。その結果、偏角の実際値θ２’が設定
値θ２に近似して両者に偏差ががないと判定されると、
ステップ１０６に移行する。

【００７６】ステップ１０６では、掘削機１の掘進に伴
って変化する新設の中間計測点Ｐ２と被計測点Ｐ５の間
の距離の実測値Ｌ２’が計画線で設定した両計測点Ｐ
２，Ｐ５間の距離の設定値Ｌ２に達しているか否かを確
認するための判定を中央演算処理装置４により行う。そ
の判定の結果、中間計測点Ｐ２と被計測点Ｐ５の間の距
離の実測値Ｌ２’が設定値Ｌ２に達していないと判定さ
れたときには、オペレータは、表示装置５における偏角
θ２，θ２’に関する角度の偏差データを監視しがら、
偏角の実際値θ２’を設定値θ２に極力近付けるように
しながら地中掘進機の操縦を継続する。

【００７７】こうした操縦を継続する過程で中間計測点
Ｐ２と被計測点Ｐ５の間の距離の実測値Ｌ２’が設定値
Ｌ２に達したと判定されると、ステップ１０７に移行し
て地中掘進機による全掘進作業を終了したか否かの判定
を行う。この時点では、未だ中間計測点Ｐ３，Ｐ４を設
定しておらず、全掘進作業を終了していないので、中間
計測ユニット４００を再設置して第２番目の中間計測点
Ｐ３を設定し、再びステップ１０４に移行する。そうす
ると、この時点で最前方の中間計測点である第２番目の
中間計測点Ｐ３の偏角θ３’が計測されるとともに、掘
削機１の掘進に伴って変化する第２番目の中間計測点Ｐ
３と被計測点Ｐ５の間の距離Ｌ３’が計測され、以下、
第１番目の中間計測点Ｐ２を設定したときと同様、ステ
ップ１０４，１０５、１０６の過程を経ながら地中掘進
機を操縦する。

【００７８】こうした過程を経ることにより、第２番目
の中間計測点Ｐ３と被計測点Ｐ５の間の距離の実測値Ｌ
３’が設定値Ｌ３に達したと判定されたときには、第３
番目の中間計測点Ｐ４を設定し、同様の過程を経て、同
中間計測点Ｐ４と被計測点Ｐ５の間の距離の実測値Ｌ
４’が設定値Ｌ４に達したと判定されるまで掘削機１を
掘進させる。そうすると、ステップ１０７において地中
掘進機による全掘進作業を終了したと判定されるので、
地中掘進機の運転を停止して作業を終了する。

【００７９】以上のステップにおいて、発進角及び偏角
の設定値θ１〜θ４に対する実際値θ１’〜θ４’の偏
差の有無に関するステップ１０１，１０４の判定や計測
基点間の距離の実測値Ｌ１’〜Ｌ４’が設定値Ｌ１〜Ｌ
４に達しているか否かに関するステップ１０３，１０６
の判定を行う場合、角度の設定値θ１〜θ４及び距離の
設定値Ｌ１〜Ｌ４には、実用上支障のない範囲で許容幅
をもたせるのが望ましく、これによりオペレータの操縦
負担を一層軽減することができる。ここに示す例では、
前記のステップ１０１，１０４やステップ１０３，１０
６の判定を行う場合に、自動化できるように中央演算処
理装置４で行っているが、こうした判定は、必要なデー
タさえ提供すれば、オペレータ自らが行えるので、演算
装置にこうした判定機能を付与することは、本発明にと
って不可欠のことではない。

【００８０】この地中掘進機の位置計測装置によれば、
オペレータは、表示装置５に表示された角度の偏差デー
タを監視しながら、発進角及び偏角の設定値θ１〜θ４
に対する実際値θ１’〜θ４’の差を可及的に減少させ
るように地中掘進機を操縦すれば、計画線に従って地中
掘進機を適切に掘進させることができる。そのため、こ
れまで高度の判断を要していた地中掘進機の操縦を単純
化することができる。こうした地中掘進機の操縦を継続
する過程で、その掘進に伴って変化する計測点間の距離
の実測値Ｌ１’〜Ｌ４’が計画線で設定した計測点間の
距離の設定値Ｌ１〜Ｌ４に達していると判定手段により
判定することができたときには、被計測点Ｐ５の近傍後
方に中間計測ユニット４００を設置すればよい。したが
って、この地中掘進機の位置計測装置では、地中掘進機
を高度の判断力を要することなく簡単適切に操縦するこ
とができて、地中掘進機の適切な操縦を熟練を要するこ
となく効率的に行える。

【００８１】以上、地中掘進機にシールド掘進機を用い
る場合を例に採り説明したが、地中掘進機に管推進機を
用いる場合にも、シールド掘進機を用いる場合と基本的
に変わらない位置計測装置により、以上の手順に準じて
掘進させることができる。

【００８２】その場合の留意点について説明すると、管
推進機は、掘削機１の後端部に複数の埋設管を順次接続
しながら発進立坑３内の元押し装置で最後方の埋設管を
推進し、中間計測ユニット４００は、埋設管内に設置す
るため、各中間計測点は、被計測点Ｐ５と同様、埋設管
の推進に伴って前方に移動する。すなわち、埋設管に最
初に設定した第１番目の中間計測点Ｐ２は、最終的には
図３中のＰ４に相当する前方位置に移動し、同様にし
て、第２番目の中間計測点Ｐ３は、Ｐ３に相当する中間
位置に移動し、第３番目の中間計測点Ｐ４は、Ｐ２に相
当する後方位置に移動する。そのため、計画線上に中間
計測点の位置と数とを設定する場合、各中間計測点がそ
れぞれの移動範囲のどの位置に移動したときでも、各計
測点の隣合うもの同士を見通せるように設定する。

【００８３】各中間計測点の偏角や発進角は、掘削機１
の掘進経路により定まり、その掘進経路は、最前方の中
間計測点の偏角や計測基点の発進角により定まるので、
管推進機では、シールド掘進機と同様、掘進過程で計測
される発進角及び最前方の中間計測点の偏角の実際値を
計画線による設定値に極力近付けるようにすれば、計画
線に従って掘進させることができる。その場合、管推進
機では、最初に設定した中間計測点が常に最前方の中間
計測点となるのに対し、シールド掘進機では、中間計測
点を新たに設定する都度、最前方の中間計測点が変わる
ため、最前方の中間計測点の具体的な内容は異なるが、
基本的な点では両者に差異がない。

【００８４】管推進機では、各計測点間の距離を計測基
点とこれと隣合う前方の計測点との間の可変区間の距離
で定めているのに対し、シールド掘進機では、各計測点
間の距離を掘削機１とその背後の計測点との間の可変区
間の距離で定めている点で相違するが、何れも、地中掘
進機の掘進に伴って変化する可変区間の計測点間の距離
で定めていて、基本的な点では両者に差異がない。した
がって、この距離が設定値に達するように掘進機を操縦
すれば、計画線上の設定した位置に中間計測点を設定す
ることができる。このように、地中掘進機として管推進
機を用いる場合にも、シールド掘進機を用いる場合と基
本的に変わらない手段により地中掘進機の位置計測装置
を構成して操縦することができるため、地中掘進機にシ
ールド掘進機を用いる場合と同様の効果を奏することが
できる。

【００８５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、「地下坑を掘削しながら地中を掘進する地中掘進機
の掘進位置の計測に用いられ、掘進方向前方に配置しそ
の掘進位置の指標となる被計測点の位置を、掘進方向後
方に配置し計測の基点となる計測基点との位置関係で計
測する地中掘進機の位置計測装置」を構成する場合、
「課題を解決するための手段」の項に示したように構成
しているので、本発明の地中掘進機の位置計測装置で
は、地中掘進機を高度の判断力を要することなく簡単適
切に操縦することができて、地中掘進機の適切な操縦を
熟練を要することなく効率的に行える。

【００８６】こうした効果を奏することに加え、計測時
に光を位置検出素子に当てる操作を不要にし、機械的な
計測誤差や振動による計測誤差を生じにくくすることが
できる。また、中間計測ユニットを設置する際に位置設
定さえ正確に行えば、取付姿勢が不統一であっても、そ
の取付姿勢の影響を受けることなく地中掘進機の掘進位
置を正しく計測することができる。さらに、被測点ユニ
ットでは、ピッチング方向やヨーイング方向の掘削機の
姿勢を検出することができて、別途、掘削機の姿勢検出
用の計測器を新設しないでも済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体化例の地中掘進機の位置計測装置
により地中掘進機の掘進位置を計測している状態の全体
像を概略的に示す図である。

【図２】図１の地中掘進機の位置計測装置に使用する中
間計測ユニットの例を示す斜視図である。

【図３】本発明の具体化例の地中掘進機の位置計測装置
に設けた記憶装置に記憶させるパラメータを説明するた
めの図１と同様の図である。

【図４】図１の地中掘進機の位置計測装置の作用を説明
するための流れ図である。

【符号の説明】

１ 掘削機 ２ 地下坑 ３ 発進立坑 ４ 中央演算処理装置 ５ 表示装置 ６ 記憶装置 ４１，４２ 光源 ４３ コントローラ ４００ 中間計測ユニット ４００ａ 基点計測ユニット ４００ｂ 被測点計測ユニット ４１１ レンズ ４１２−１，４１２−２ 位置検出素子 ４１３−１，４１３−２ 反射プリズム Ｃ レンズの光軸 Ｄ 光源の光軸 Ｌ１〜Ｌ４ 計測点間の距離の設定値 Ｖ 隣合う計測ユニット間の見通し線 Ｖ０ 計測基準線 θ１ 発進角の設定値 θ２〜θ４ 偏角の設定値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茂呂 隆 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 平尾 聡司 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AA02 GA04 GA17 GA62 GA65 GA82

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下坑を掘削しながら地中を掘進する地
   中掘進機の掘進位置の計測に用いられ、掘進方向前方に
   配置しその掘進位置の指標となる被計測点の位置を、掘
   進方向後方に配置し計測の基点となる計測基点との位置
   関係で計測する地中掘進機の位置計測装置であって、前
   方に拡散光を発する光源と少なくとも前方の光源からの
   拡散光を集光する集光手段と集光手段で集光した光源か
   らの光を受光してその受光位置を検出する位置検出素子
   とを有し計測基点を設定する基点計測ユニットと、後方
   に拡散光を発する光源と後方の光源からの拡散光を集光
   する集光手段と集光手段で集光した光源からの光を受光
   してその受光位置を検出する位置検出素子とを有し被計
   測点を設定する被測点計測ユニットと、前方及び後方に
   拡散光を発する各光源と前方及び後方の光源からの拡散
   光をそれぞれ集光する集光手段と集光手段でそれぞれ集
   光した各光源からの光をそれぞれ受光してその受光位置
   を検出する位置検出素子とを有し地下坑における基点計
   測ユニットと被測点計測ユニットとの間に配置されて中
   間計測点を設定する少なくとも一つの中間計測ユニット
   とを設けて、基点計測ユニット及び中間計測ユニットで
   の検出結果に基づいて得られる各光源の方向に関するデ
   ータと隣合う各計測ユニット間の距離に関するデータと
   に基づいて、計測基点に対する被計測点の相対位置を演
   算して計測するように構成するとともに、計画線上の所
   定の位置に所定の数の中間計測点を予め設定し、所定の
   位置に計測基点及び被計測点を予め設定することにより
   発進角及び偏角を設定した場合における発進角及び偏角
   の設定値を特定できる設定値の角度データを記憶する記
   憶装置と、地中掘進機の掘進過程で計測される発進角及
   び最前方の中間計測点の偏角の実際値を特定できる実際
   値の角度データが入力され、この実際値の角度データと
   記憶装置に記憶されている設定値の角度データとに基づ
   いて、発進角及び偏角の設定値に対する実際値の偏差を
   識別できる角度の偏差データを作成する演算装置と、こ
   の演算装置で作成された角度の偏差データを表示する表
   示装置と、地中掘進機の掘進に伴って変化する計測点間
   の距離の実測値が計画線で設定した計測点間の距離の設
   定値に達しているか否かを判定できる判定手段とを付設
   して構成したこと特徴とする地中掘進機の位置計測装
   置。