JP2551805B2 - Horizontal displacement measuring device for underground excavator - Google Patents

Horizontal displacement measuring device for underground excavator

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JP2551805B2
JP2551805B2 JP63038615A JP3861588A JP2551805B2 JP 2551805 B2 JP2551805 B2 JP 2551805B2 JP 63038615 A JP63038615 A JP 63038615A JP 3861588 A JP3861588 A JP 3861588A JP 2551805 B2 JP2551805 B2 JP 2551805B2
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cable
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秀治 荒川
博 斉藤
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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/003Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は推進工法により地中へ水道管やガス管等を
埋設する地中掘削機の水平変位計測装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a horizontal displacement measuring device for an underground excavator for burying a water pipe, a gas pipe or the like in the ground by a propulsion method.

(従来の技術) 従来水道管やガス管等の小口径管を計画線に沿って地
中へ精度良く埋設する方法として推進工法が用いられて
いる。
(Prior Art) Conventionally, a propulsion method has been used as a method for accurately burying a small-diameter pipe such as a water pipe or a gas pipe in the ground along a planned line.

上記推進工法はまず発進立坑より到達立坑へ向けて先
導管を推進させて先導管の推進を行い、次にこの先導管
を案内にして小口径管を地中へ掘進させることにより、
計画線に沿って小口径管を精度よく埋設するようになっ
ており、小口径管の埋設精度は先導管の埋設精度により
決定される。
The above-mentioned propulsion method first propels the front conduit from the starting vertical shaft toward the reaching vertical shaft to propel the front conduit, and then guides this front conduit to dig a small-diameter pipe into the ground,
The small-diameter pipe is designed to be buried accurately along the planned line, and the burying accuracy of the small-diameter pipe is determined by the burying accuracy of the leading pipe.

このため先導管を精度よく地中へ埋設するために、種
々の計測方法がすでに提案されている。
For this reason, various measuring methods have already been proposed in order to bury the leading conduit with high accuracy in the ground.

本出願人はさきに特願昭61−10700号(特開昭62−169
012号)を提案した。
The present applicant has previously filed Japanese Patent Application No. 61-10700 (Japanese Patent Laid-Open No. 62-169).
No. 012) was proposed.

これは地中掘削機(先導装置)が推進される計画線に
沿って等間隔に往路線と複路線が位置するように地表面
に磁界ケーブルを敷設し、地中掘削機側には磁界検出器
を設けて、この磁界検出器により上記磁界発生ケーブル
より発生される磁界を検出することにより、地中掘削機
の水平変位をリアルタイムで連続的に計測するようにし
たもので、道路の地下などに埋設する場合でも交通を遮
断せず施工できる効果がある。
This is a magnetic field cable is laid on the ground surface so that the forward line and the double line are located at equal intervals along the planned line where the underground excavator (leading device) is promoted, and the magnetic field is detected on the underground excavator side. The horizontal displacement of the underground excavator is continuously measured in real time by installing a device and detecting the magnetic field generated by the magnetic field generation cable with this magnetic field detector. There is an effect that it can be installed without blocking the traffic even when it is buried in the.

また本出願人が提案した特開昭62−25202号(特開昭6
2−169012号)も磁界発生ケーブルの往復線を地表に敷
設し磁界を発生させて、その磁界を地中掘削機内の磁界
検出素子で受信することにより、地中掘削機の地中位置
を計測するにあたり、地表における地中掘削機の施工計
画線を挟んで、その両側へ地中掘削機の施工計画深度に
応じた距離だけ離隔して磁界発生ケーブルの往復線を敷
設するように構成したものである。
Further, JP-A-62-25202 proposed by the present applicant (JP-A-6-25202)
(2-169012) also measures the underground position of an underground excavator by laying a reciprocating line of a magnetic field generation cable on the surface of the ground to generate a magnetic field and receiving the magnetic field with a magnetic field detection element in the underground excavator. In doing so, the construction plan line of the underground excavator on the surface of the ground is sandwiched, and the reciprocating line of the magnetic field generating cable is laid on both sides of the construction plan line with a distance according to the construction plan depth of the underground excavator. Is.

(発明が解決しようとする課題) しかし上記従来の水平方向変位計測装置では、第11図
に示すように小口径管の埋設深度によって実際の変位量
に対して変位量を表示する表示器の値にバラツキが生じ
ると共に、特に埋設深度が深くなるに従い、表示器の感
度が低下するなど、計測精度が埋設深度に影響されて、
埋設深度が深くなるほど精度の高い埋設ができなくなる
不具合があった。
(Problems to be solved by the invention) However, in the above-mentioned conventional horizontal displacement measuring device, as shown in FIG. 11, the value of the indicator for displaying the displacement amount with respect to the actual displacement amount depending on the burial depth of the small diameter pipe. Variation occurs, and the sensitivity of the display decreases as the burial depth deepens, and the measurement accuracy is affected by the burial depth.
There was a problem that the deeper the burial depth, the more difficult the burial could be.

この発明は上記不具合を改善する目的でなされたもの
で、深度較正回路を新たに追加することにより、埋設深
度が変わっても深度による表示のずれをなくした地中掘
削機の水平変位計測装置を提供しようとするものであ
る。
The present invention has been made for the purpose of improving the above-mentioned inconvenience, and by adding a depth calibration circuit newly, a horizontal displacement measuring device for an underground excavator that eliminates the displacement of the display due to the depth even if the buried depth changes. It is the one we are trying to provide.

(課題を解決するための手段及び作用) 上記目的を達成するために、施工計画線に沿って予め
地表に敷設された磁界ケーブルより発生される磁界を、
地中を推進する地中掘削機内に設置した一対の磁界検出
素子により検出すると共に、上記磁界検出素子が検出し
た磁界レベルより上記地中掘削機の水平変位を演算して
表示器に表示するようにした地中掘削機の水平変位計測
装置において、磁界ケーブルを地中掘削の深度にかかわ
らず一定の往復路線間隔に布設し、かつ磁界検出素子が
検出した磁界レベルより水平変位を演算する演算処理回
路に、その深度に応じて深度較正器の可変抵抗器を回転
し、所望深度に設定する深度較正手段を設けたことによ
り埋設する小口径管の深度によって表示器に表示される
値がバラツクのを防止して、埋設深度に影響されること
なく水道管やガス管などの小口径管が施工計画線に沿っ
て精度よく埋設できるようにした地中掘削機の水平変位
計測装置を提供しようとするものである。
(Means and Actions for Solving the Problem) In order to achieve the above-mentioned object, a magnetic field generated from a magnetic field cable laid in advance on the surface of the earth along the construction planning line,
It is detected by a pair of magnetic field detection elements installed in the underground excavator that propels the ground, and the horizontal displacement of the underground excavator is calculated from the magnetic field level detected by the magnetic field detection element and displayed on the display. In the horizontal displacement measuring device of the underground excavator, the magnetic field cable is laid at a constant round-trip line interval regardless of the depth of the underground excavation, and the horizontal displacement is calculated from the magnetic field level detected by the magnetic field detection element. In the circuit, the variable resistor of the depth calibrator is rotated according to the depth, and the depth calibration means for setting the desired depth is provided, so that the value displayed on the display varies depending on the depth of the small diameter pipe to be buried. A horizontal displacement measuring device for an underground excavator is provided that prevents small diameter pipes such as water pipes and gas pipes from being buried accurately along the construction plan line without being affected by the burial depth. It is Utosuru thing.

(実施例) はじめに第5図及び第6図を参照してこの発明の原理
を説明する。
(Embodiment) First, the principle of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

いま、第5図に示すように、地表面EP上に、所定に離
間した往路線10a及び複路線10bからなる磁界発生ケーブ
ル10を敷設し、これに適宣の電流を流したとすると、該
ケーブル10のこれらの往復路線10a及び10bを中心として
その周囲には同第5図に示す態様で同心円状に磁界Ha及
びHbが発生する。
Now, as shown in FIG. 5, assuming that a magnetic field generating cable 10 composed of a forward route 10a and a multiple route 10b, which are separated from each other by a predetermined distance, is laid on the ground surface EP, and a proper current is applied to this, Magnetic fields Ha and Hb are generated concentrically around the round trip lines 10a and 10b of the cable 10 in the manner shown in FIG.

この発明では、こうして発生させる磁界Ha及びHbを同
図に示すような2つの磁界検出素子S1及びS2に同時に検
出せしめる。
In the present invention, the magnetic fields Ha and Hb thus generated are simultaneously detected by the two magnetic field detection elements S1 and S2 as shown in FIG.

そしてここでは簡単のため、これら2つの磁界検出素
子S1及びS2は互いにその磁界検出方向が直交し、かつそ
れぞれが上記ケーブル10の鉛直面に対して45度の角度に
維持されるとする。
For the sake of simplicity, it is assumed here that the two magnetic field detecting elements S1 and S2 have their magnetic field detecting directions orthogonal to each other, and each of them is maintained at an angle of 45 degrees with respect to the vertical plane of the cable 10.

こうした条件下で、各パラメータを同第5図のよう
に、すなわち L:磁界発生ケーブル10の往復路線間距離 D:磁界検出素子S1及びS2の深度 r1,r2:磁界発生ケーブル10からの磁界県室素子S1及びS2
までの距離 x:磁界検出素子S1及びS2の上記往復路ケーブル中心(施
工計画線PL)からの水平変位 x1:磁界検出素子S1及びS2のケーブル復路線10bからの水
平変位 x2:磁界検出素子S1及びS2のケーブル往路線10bからの水
平変位 θ1:ケーブル複路線10bを中心としてその鉛直面と磁界
検出素子S1及びS2とのなす角度 θ2:ケーブル複路10aを中心としてその鉛直面と磁界検
出素子S1及びS2とのなす角度 のように設定すれば、上記2つの磁界検出素子S1及びS2
による検出磁界のレベル比はこれをRとする次式で表わ
される。
Under these conditions, each parameter is set as shown in FIG. 5, that is, L: distance between round-trip lines of the magnetic field generation cable 10, D: depth of the magnetic field detection elements S1 and S2 r 1 , r 2 : from the magnetic field generation cable 10. Magnetic field prefectural element S1 and S2
Distance to: x: Horizontal displacement of the magnetic field detection elements S1 and S2 from the center of the round trip cable (construction planning line PL) x 1 : Horizontal displacement of the magnetic field detection elements S1 and S2 from the cable return line 10b x 2 : Magnetic field detection Horizontal displacement of the elements S1 and S2 from the cable outward route 10b θ 1 : Vertical angle about the cable double route 10b and the angle between the magnetic field detecting elements S1 and S2 θ 2 : Vertical plane around the cable double route 10a And the magnetic field detecting elements S1 and S2 make an angle, the above two magnetic field detecting elements S1 and S2
The level ratio of the magnetic field detected by is expressed by the following equation where R is this.

R=(V11+V21)/(V12+V22) ……(1) ここでV11,V21,V12,V22は上記磁界発生ケーブル10の
往復路線10a及び10bと上記2つの磁界検出素子S1及びS2
との組合せによって計算される値である。
R = (V 11 + V 21 ) / (V 12 + V 22 ) ... (1) where V 11 , V 21 , V 12 and V 22 are the reciprocating routes 10a and 10b of the magnetic field generating cable 10 and the above two magnetic fields. Sensing elements S1 and S2
It is a value calculated by the combination with.

例えば右変位方向をxの正の方向とすると、上記各パ
ラメータは、 と表わされ、これらパラメータを用いてこのV11,V21,V
12,V22を表わすと次式の通りとなる。
For example, assuming that the right displacement direction is the positive direction of x, the above parameters are And these parameters are used to calculate this V 11 , V 21 , V
12 and V 22 are expressed as follows.

これら(3)〜(6)式のV11,V21,V12,V22の値を先
の(1)式に代入して、水平変位量x〔m〕と当のレベ
ル比Rとの関係をグラフ化したのが第6図である。
Substituting the values of V 11 , V 21 , V 12 , and V 22 in these equations (3) to (6) into the above equation (1), the horizontal displacement amount x [m] and the corresponding level ratio R FIG. 6 is a graph showing the relationship.

この第6図のグラフでは、D=1m,2m,3mといった3様
の地中深さを想定し、これら地中深さ別に上記磁界検出
素子S1及びS2による検出磁界のレベル比Rと同磁界検出
素子S1及びS2の往復路ケーブル中心(施工計画線PL)鉛
直面VPからの水平変位量とを関係を表わしている。
In the graph of FIG. 6, three types of underground depth such as D = 1 m, 2 m, and 3 m are assumed, and the level ratio R of the magnetic field detected by the magnetic field detecting elements S1 and S2 and the same magnetic field for each of these depths. The relationship between the center of the round trip cable of the detection elements S1 and S2 (construction planning line PL) and the horizontal displacement from the vertical plane VP is shown.

さてこの第6図のグラフによれば、上述した条件下に
おかれる2つの磁界検出素子S1及びS2が上記往復路ケー
ブル中心に対してその鉛直面VPすなわち水平変位量
「0」の位置にあれば、その地中深さDがいかなる値で
あれ、その各検出磁界のレベル比は「1」となることが
わかる。
According to the graph of FIG. 6, the two magnetic field detecting elements S1 and S2 placed under the above-mentioned conditions are located at the position of the vertical plane VP, that is, the horizontal displacement amount "0" with respect to the center of the reciprocating cable. For example, it can be seen that whatever the value of the depth D of the ground, the level ratio of each detected magnetic field is "1".

しかもこれら磁界検出素子S1及びS2が上記水平変位量
「0」の位置から右半方向に変位する場合は、同レベル
比Rが R>1 となり、逆に左半方向に変位する場合は、同レベル比R
が R<1 となってこの例外は生じない また、そもそもこうした水平変位計測手法によれば、
上記地中深さDによる影響も受け難い。
Moreover, when the magnetic field detecting elements S1 and S2 are displaced from the position of the horizontal displacement amount “0” in the right half direction, the same level ratio R becomes R> 1, and conversely, when they are displaced in the left half direction, the same level ratio R is obtained. Level ratio R
R becomes less than 1 and this exception does not occur. Also, according to such horizontal displacement measurement method,
It is also unlikely to be affected by the above-mentioned depth D.

以上総括すれば、磁界検出方向が互いに直交し、かつ
そのそれぞれが往復する磁界発生ケーブル10の鉛直面に
対して45度の角度に維持される2つの磁界検出素子S1及
びS2にて同ケーブル10の発生磁界を検出するとき、これ
ら検出磁界のレベル比R=1であればこれら磁界検出素
子S1及びS2は往復路ケーブル中心に対して水平変位量
「0」の位置にあり、同レベル比RがR>1であれば同
磁界検出素子S1及びS2は同往復路ケーブル中心に対して
右半方向に変位した位置にあり、さらに同レベル比Rが
R<1であれば同磁界検出素子S1及びS2は同往復路ケー
ブル中心に対して左半方向に変位した位置にあるといっ
た結論を得る。
In summary, the two magnetic field detection elements S1 and S2 are maintained at an angle of 45 degrees with respect to the vertical plane of the magnetic field generation cable 10 in which the magnetic field detection directions are orthogonal to each other and each of which reciprocates. When the level ratio R of these detected magnetic fields is 1 when detecting the generated magnetic field, the magnetic field detection elements S1 and S2 are at the position of horizontal displacement "0" with respect to the center of the reciprocating cable, and the level ratio R Is R> 1, the magnetic field detecting elements S1 and S2 are located at positions displaced in the right half direction with respect to the center of the reciprocating cable, and when the level ratio R is R <1, the magnetic field detecting element S1 is And S2 is concluded to be displaced in the left half direction with respect to the center of the round-trip cable.

また、同レベル比Rの値に応じてその各変化量をも併
せ求めることができる。
Further, it is possible to also obtain the respective variation amounts according to the value of the same level ratio R.

これら変位量は、磁界検出素子S1及びS2自身の地中深
さDと略無関係に同レベル比Rに対応する。
These displacement amounts correspond to the same level ratio R, which is substantially independent of the depth D of the magnetic field detecting elements S1 and S2 themselves.

なおここでは、上記2つの磁界検出素子S1及びS2の上
記ケーブル鉛直面に対する配置角度を上述の如く限定し
たが、基本的には、これら磁界検出素子S1及びS2の磁界
検出方向が同ケーブル鉛直面について互いに対称となる
ような角度に維持されさえすれば、上記と同様の原理に
基づいてその水平変位態様に関する計測を行なうことが
できる。
Here, the arrangement angle of the two magnetic field detection elements S1 and S2 with respect to the cable vertical plane is limited as described above, but basically, the magnetic field detection directions of the magnetic field detection elements S1 and S2 are the same as the cable vertical plane. As long as they are maintained at angles such that they are symmetrical with respect to each other, the measurement regarding the horizontal displacement mode can be performed based on the same principle as described above.

第1図及至第4図は、こうした原理に基づいて構成し
たこの発明にかかる地中掘削機の水平変位計測装置の一
実施例を示すものであり、以下これから第1図及至第4
図を参照して該実施例の構成並びに動作を詳述する。
FIGS. 1 to 4 show an embodiment of a horizontal displacement measuring device for an underground excavator according to the present invention, which is constructed based on such a principle. Hereinafter, FIGS. 1 to 4 will be described below.
The configuration and operation of the embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は作業状態にある地中掘削機を含む該実施装置
の大まかな構成を横断面図をもって模式的に示したもの
であり、また第2図は同実施例装置の平面構成を模式的
に示したものであり、さらに第3図は同地中掘削機の進
行方向から見た該実施例装置の要部断面構造を模式的に
示したものであり、これら図において、EPは地表図、SH
は発進立坑、EHは到達立坑、10は該地表面EP上の施工計
画線PLに沿ってその往路線10aと複数10bとがこれから等
間隔ずつ離間して平行するように敷設された磁界発生ケ
ーブル、20は地中掘削機、21は該掘削機20のヘッド、22
は該ヘッド21を支持する支持アーム、23は該支持アーム
22を推進せしめる推進ジャッキ、S1及びS2は例えばコイ
ルからなる前述した磁界検出素子、24はこれら磁界検出
素子S1及びS2の磁界検出方向が常に先の第5図に示した
関係となるようこれを地中掘削機20の支持アーム22内に
支持する姿勢支持枠、25は上記磁界検出素子S1及びS2の
検出信号を伝送す子信号機、30は図示の如く地上に設け
られて上記磁界発生ケーブル10に対する給電を行なうと
共に、上記信号線25を介して伝送される磁界検出素子S1
及びS2の検出信号に基づき当の地中掘削機20の水平変位
計測のための信号処理を一括して実行する操作盤をそれ
ぞれ示す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a rough structure of the embodying apparatus including an underground excavator in a working state, and FIG. 2 is a schematic plan view of the embodying apparatus of the same embodiment. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the main part of the apparatus of this embodiment as seen from the traveling direction of the underground excavator. In these figures, EP is a ground surface map. , SH
Is a starting shaft, EH is a reaching shaft, and 10 is a magnetic field generating cable laid along the construction planning line PL on the ground surface EP so that the outgoing lines 10a and a plurality of lines 10b are parallel to each other at equal intervals. , 20 is an underground excavator, 21 is a head of the excavator 20, 22
Is a support arm that supports the head 21, and 23 is the support arm
Propulsion jacks for propelling 22, S1 and S2 are the above-mentioned magnetic field detecting elements composed of, for example, a coil, and 24 is such that the magnetic field detecting directions of these magnetic field detecting elements S1 and S2 are always in the relationship shown in FIG. Attitude support frame supported in the support arm 22 of the underground excavator 20, 25 is a child signal device for transmitting the detection signals of the magnetic field detection elements S1 and S2, and 30 is provided on the ground as shown to provide the magnetic field generation cable 10 To the magnetic field detection element S1 transmitted through the signal line 25 while supplying power to
And an operation panel that collectively executes signal processing for horizontal displacement measurement of the underground excavator 20 based on the detection signals of S2.

この操作盤30の構成については第4図に詳しく示す。 The structure of the operation panel 30 is shown in detail in FIG.

すなわち第4図に示すように、この操作盤30は、上述
した地中掘削機20の水平変位量を示す目盛位置に適宣に
対応してLEDがアレイ状に配列された表示器40を併せ具
えると共に、適宣の繰り返し周波数を有する交流信号を
発振する発振器31、該発振された交流信号を電力増幅し
てこれを前記磁界発生ケーブル10に供給する電力増幅器
32とよりなる送信器Aを有し、該送信器Aの出力は第7
図に示すように送信ケーブル45により地表に敷設された
上記磁界発生ケーブル10へ供給される。
That is, as shown in FIG. 4, the operation panel 30 also includes a display unit 40 in which LEDs are arranged in an array correspondingly to the scale position indicating the horizontal displacement amount of the underground excavator 20 described above. An oscillator 31 that oscillates an alternating current signal having a proper repetition frequency and a power amplifier that amplifies the oscillated alternating current signal and supplies it to the magnetic field generation cable 10.
32 has a transmitter A, the output of which is the seventh
As shown in the figure, a transmission cable 45 supplies the magnetic field generating cable 10 laid on the surface of the earth.

また地中掘削機20内に設けられた磁界検出素子S1及び
S2の磁界検出信号は、第8図に示すように地中掘削機20
と操作盤30の間を接続する信号線25を介して操作盤30に
設けられた演算処理回路Bへ伝送されると共に、演算処
理回路Bには、磁界検出信号を格別に同一の利得をもっ
て増幅する信号増幅器33a及び33b、これら増幅された信
号の中からノイズ成分を除去して有効信号成分のみを選
択的にろ波する帯域通過フィルタ(BPF)34a及び34b,こ
れらろ波信号を整流や平滑化するなどして所要に波形整
形する整形回路35a及び35b、これら波形整形された2つ
の信号を用いた除算を実行して前述した磁界検出素子S1
及びS2による検出磁界のレベル比Rに相当する値を出力
する除算器36,埋設深度によって生じる検出軽度のバラ
ツキを較正する深度較正器46、上記レベル比Rのとり得
る値について予め所望の視覚基準レベルが設定される基
準レベル設定器37、これら設定された比較基準レベルと
上記除算器36の出力レベルとを比較してその大小に関す
る結果を同設定された各比較基準レベルとの対応のもと
に出力するレベル比較器38、該比較出力に基づき上記表
示器40のLEDアレイのうちの該当するLEDを点灯駆動する
LED駆動回路39をそれぞれ具えており、第9図にこれら
の具体的な回路を示す。
In addition, the magnetic field detection element S1 provided in the underground excavator 20 and
The magnetic field detection signal of S2 is the underground excavator 20 as shown in FIG.
Is transmitted to the arithmetic processing circuit B provided in the operation panel 30 via the signal line 25 connecting the control panel 30 and the operation panel 30, and the arithmetic processing circuit B amplifies the magnetic field detection signal with the same gain. Signal amplifiers 33a and 33b, bandpass filters (BPF) 34a and 34b that remove noise components from these amplified signals and selectively filter only effective signal components, and rectify and smooth these filtered signals. The shaping circuits 35a and 35b for shaping the waveform as required by, for example, performing the division using the two waveform-shaped signals to perform the above-mentioned magnetic field detection element S1.
And a divider 36 that outputs a value corresponding to the level ratio R of the magnetic field detected by S2, a depth calibrator 46 that calibrates a slight variation in detection caused by the burial depth, and a desired visual reference for the possible value of the level ratio R. The reference level setter 37 for setting the level, compares the set comparison reference level with the output level of the divider 36, and the result regarding the magnitude is compared with the set comparison reference level. Output to the level comparator 38, and drives the corresponding LED in the LED array of the display 40 based on the comparison output.
Each has an LED drive circuit 39, and these specific circuits are shown in FIG.

上記回路で新たに追加された深度較正器46は埋設深度
に応じて可変自在な可変抵抗器VR10を具えていて、演算
処理回路Bにより演算された水平変位量を深度Dにより
較正して、深度が変わっても深度の影響を受けずに水平
変位の計測が行えるようになっている。
The depth calibrator 46 newly added in the above circuit is equipped with a variable resistor VR10 that is variable according to the buried depth. The horizontal displacement amount calculated by the arithmetic processing circuit B is calibrated by the depth D to obtain the depth. The horizontal displacement can be measured without being affected by the depth even if is changed.

次に地中掘削機20の水平変位の計測について説明す
る。
Next, measurement of horizontal displacement of the underground excavator 20 will be described.

いま、上記発振器31及び電力増幅器32を通じて前記磁
界発生ケーブル10に交流電流が供給されたとすると、例
えば先の第5図に示したような同ケーブル10のそれぞれ
往路線10a及び復路線10bを中心とした同心円磁界Ha及び
Hbが発生する。
Now, assuming that an alternating current is supplied to the magnetic field generating cable 10 through the oscillator 31 and the power amplifier 32, for example, the forward route 10a and the backward route 10b of the cable 10 as shown in FIG. Concentric magnetic field Ha and
Hb is generated.

地中掘削機20内に同第5図に示す態様で搭載された磁
界検出素子S1及びS2がこれら往復路ケーブル中心すなわ
ち施工計画線PLの鉛直面VPについて右半方向にあるか左
半方向にあるかによって、この発生された磁界について
のこれら素子S1及びS2による検出磁界のレベル比Rが
「1」を境にて上下することは先の原理の説明において
述べた通りである。
The magnetic field detecting elements S1 and S2 mounted in the underground excavator 20 in the manner shown in FIG. 5 are located in the right half direction or the left half direction with respect to the center of the round trip cable, that is, the vertical plane VP of the construction planned line PL. As described above, the level ratio R of the magnetic field detected by the elements S1 and S2 with respect to the generated magnetic field rises and falls at the boundary of "1", depending on the existence of the magnetic field.

この操作盤30は、こうした2つの磁界検出素子S1及び
S2による検出磁界のレベル比RがR>1であるかR<1
であるかといった関係、並びにその度合いに応じた水平
変位量を上記レベル比較器38を通じて判定するととも
に、この結果を上記表示器40を通じて可視表示する。
The operation panel 30 includes two magnetic field detecting elements S1 and
Whether the level ratio R of the magnetic field detected by S2 is R> 1 or R <1
The level comparator 38 determines the horizontal displacement amount according to the relationship and the degree, and the result is visually displayed on the display 40.

先の第6図を参照して詳述するに、この際例えば、上
記基準レベル設定器37に上記検出磁界のレベル比Rの
「1」と約「0.8」とに相当する電圧値が予設定されて
いて、同レベル比Rの実際値が「0.8〜1未満」の間と
なったときには、上記レベル比較器38は、これら値の前
述した比較に基づいて同計測レベル比Rが上記の予設定
基準レベル範囲にある旨判断し、LED駆動回路39を通じ
て表示器40の該当するLEDすなわち「左方向へ0〜20c
m」を示すLEDを点灯せしめる。
As will be described in detail with reference to FIG. 6 above, at this time, for example, the reference level setter 37 is preset with a voltage value corresponding to “1” and about “0.8” of the level ratio R of the detected magnetic field. When the actual value of the same level ratio R is between "0.8 and less than 1", the level comparator 38 determines that the measured level ratio R is equal to or less than the above based on the above-mentioned comparison of these values. It is judged that it is within the set reference level range, and the corresponding LED of the display 40, that is, "0 to 20c to the left, is displayed through the LED drive circuit 39.
Turn on the LED indicating "m".

これによってオペレータは、地中掘削機20の当該水平
変位量が施工計画線PLに対し「左方向へ0〜20cm」の範
囲にあることを知ることができる。
Thereby, the operator can know that the horizontal displacement amount of the underground excavator 20 is in the range of “0 to 20 cm to the left” with respect to the construction planning line PL.

また同様に、上記基準レベル設定器37に同検出磁界の
レベル比Rの「1」と約「1.3」とに相当する電圧値が
予設定されていて、同レベル比Rの実際の値が「1〜1.
3未満」の間となったときには、同レベル比較器38は、
これら値の上記同様の比較に基づいて同計測レベル比R
が上記予設定基準レベル範囲に有る旨判断し、LED駆動
回路39を通じて表示器40の該当するLEDすなわち「右方
向へ0〜30c」を示すLEDを点灯せしめる。
Similarly, the reference level setter 37 is preset with voltage values corresponding to "1" and about "1.3" of the level ratio R of the same detection magnetic field, and the actual value of the same level ratio R is " 1-1.
If it is between "less than 3", the same level comparator 38
Based on the same comparison of these values as above, the same measurement level ratio R
Is determined to be within the preset reference level range, and the corresponding LED of the display 40, that is, the LED indicating "0 to 30c to the right" is turned on through the LED drive circuit 39.

これによりオペレータは、地中掘削機20の当該水平変
位量が施工計画線PLに対し「右方向へ3〜30cm」の範囲
にあることを知ることができる。
Thereby, the operator can know that the horizontal displacement amount of the underground excavator 20 is in the range of “3 to 30 cm to the right” with respect to the construction planning line PL.

一般的には同水平変位量をn段階の分解能をもって知
りたければ、上記基準レベル設定器37に(n−1)種の
比較基準レベルを用意すればよい。
Generally, if it is desired to know the same horizontal displacement amount with n steps of resolution, it is sufficient to prepare (n-1) kinds of comparison reference levels in the reference level setter 37.

こうして地中掘削機20による掘削作業に伴って該掘削
機20の上記往復路ケーブル中心からの(施工計画線PLか
らの)水平変位態様並びにその変位量が連続的に計測さ
れ、上記表示器40を通じてこの計測内容が逐次リアルタ
イムでモニタされる。
Thus, along with the excavation work by the underground excavator 20, the horizontal displacement mode (from the construction planning line PL) and the displacement amount thereof from the center of the reciprocating path cable of the excavator 20 are continuously measured, and the display 40 Through this, the measurement contents are sequentially monitored in real time.

以上小口径の埋設深度が1.5mと深い場合であるが、埋
設深度が深くなると磁界検出素子S1,S2に到達する磁界
が弱くなり、検出精度が低下する。
The above is the case where the burial depth of the small diameter is as deep as 1.5 m, but when the burial depth becomes deep, the magnetic field reaching the magnetic field detection elements S1 and S2 becomes weak and the detection accuracy deteriorates.

そこで埋設深度が変わった場合、その深度Dに応じて
深度較正器46の可変抵抗器VP10を回転し、所望深度に設
定する。
When the burial depth changes, the variable resistor VP10 of the depth calibrator 46 is rotated according to the depth D to set the desired depth.

これによって水平変位量xを求める理論式は以下のよ
うになる。
Thus, the theoretical formula for obtaining the horizontal displacement amount x is as follows.

l2+D2>>x2としてx2項を無視すると、 x項について解くと l2<<D2とすると なおR:磁界検出素子の受信レベル V1:磁界検出素子S1の出力 V2:磁界検出素子S2の出力 D:深度 l:ケーブルの施工計画線間距離 演算処理回路Bは上記理論式をもとに演算処理した結
果を表示器40へと出力するため、表示器40に表示される
値は、第10図に示すように埋設深度が変わっても特性に
バラツキを生じることがなく、従って深度の影響を受け
ずに地中掘削機20の方向修正を行うことができるように
なる。
If l 2 + D 2 >> x 2 and the x 2 term is ignored, Solving for the x term If l 2 << D 2 Note that R: reception level of the magnetic field detection element V 1 : output of the magnetic field detection element S1 V 2 : output of the magnetic field detection element S2 D: depth l: cable installation planning line distance The arithmetic processing circuit B is based on the above theoretical formula. Since the result of the arithmetic processing is output to the display 40, the value displayed on the display 40 does not vary in characteristics even if the burial depth changes as shown in FIG. It becomes possible to correct the direction of the underground excavator 20 without being affected.

なお、上記の実施例では、磁界発生ケーブル10に交流
電流を供給するようにしたが、この供給する電流は直流
であっても勿論よい。
In the above embodiment, the alternating current is supplied to the magnetic field generating cable 10, but the supplied current may be direct current.

また、この磁界発生ケーブル10自体単線である必要は
なく、複数のケーブル若しくはこれら複数のケーブルを
束ねたものであってもよい。
Further, the magnetic field generation cable 10 itself does not have to be a single wire, and may be a plurality of cables or a bundle of these plurality of cables.

又、同実施例では、先の第5図及び第6図に基づいて
説明した原理に従って、2つの磁界検出素子の各磁界検
出方向(角度)を決定したが、同原理の説明で補足した
ように、基本的には、これら素子の磁界検出方向は上記
ケーブルの鉛直面について互いに対称とするような角度
に維持されさえすればよい。
Further, in this embodiment, the magnetic field detection directions (angles) of the two magnetic field detection elements were determined according to the principle described with reference to FIGS. 5 and 6 above. Basically, it suffices that the magnetic field detection directions of these elements are maintained at angles that are symmetrical to each other with respect to the vertical plane of the cable.

すなわちこうした場合、前述した左右の変位態様を判
別するためのこれら磁界検出素子による検出磁界のレベ
ル比(R)の値を該設定した角度に応じて変更すればよ
い。
That is, in such a case, the value of the level ratio (R) of the magnetic field detected by these magnetic field detecting elements for discriminating the left and right displacement modes described above may be changed according to the set angle.

さらに同実施例では、表示器40として第4図に図示し
たようなLEDアレイを配したものを用い、この点灯態様
をもって地中掘削機20の施工計画線PLに対する水平変位
量を表示するようにしたが、こうした表示方法は任意で
あり、他に例えば、アナログのレベルメータを用い、前
記レベル比R=1を中心とした該メータ指針の捩れ方向
並びにその度合いをもって同地中掘削機20の水平変位量
を表示したり、あるいはただ単に「右変位」及び「左変
位」といった変位方向だけを2値的に表示したりするよ
うにしてもよい。
Further, in this embodiment, an LED array as shown in FIG. 4 is used as the display 40, and the horizontal displacement amount of the underground excavator 20 with respect to the construction planned line PL is displayed in this lighting mode. However, such a display method is arbitrary, and in addition, for example, an analog level meter is used, and the horizontal direction of the underground excavator 20 is determined by the twisting direction of the meter pointer around the level ratio R = 1 and its degree. The displacement amount may be displayed, or only the displacement directions such as “right displacement” and “left displacement” may be displayed in binary.

さらにまた、同実施例では、磁界検出素子S1及びS2の
出力を直接操作盤30内の信号増幅器33a及び33bに伝送す
るようにしたが、伝送し易い電圧レベルまでこれら磁界
検出素子S1及びS2の出力を予増幅するようにしてもよ
い。
Furthermore, in the same embodiment, the outputs of the magnetic field detecting elements S1 and S2 are directly transmitted to the signal amplifiers 33a and 33b in the operation panel 30, but the magnetic field detecting elements S1 and S2 of the magnetic field detecting elements S1 and S2 can be easily transmitted. The output may be pre-amplified.

これによれば、同計測装置のより安定した運営を図る
ことができるようになる。
According to this, it becomes possible to achieve more stable operation of the measuring device.

また、操作盤30の上述した信号処理にかかる回路につ
いては、これをマイクロコンピュータに置き換え、この
随時の演算によって同水平変位量を求めるようにしても
よい。
Further, the circuit relating to the above-mentioned signal processing of the operation panel 30 may be replaced with a microcomputer and the same horizontal displacement amount may be obtained by the calculation at any time.

ところで、上述の説明では、2つの磁界検出素子S1及
びS2による各検出磁界のレベル比に基づいて地中掘削機
の水平変位を求めることを前提としたが、要はこれら検
出磁界レベルの適宣な比較に基づけば同水平変位態様に
関する必要十分な情報は得られるものであり、他に例え
ば、これら検出磁界レベルの差分をとったりする方法等
も十分に採用可能である。
By the way, in the above description, it is assumed that the horizontal displacement of the underground excavator is obtained based on the level ratio of the detected magnetic fields by the two magnetic field detection elements S1 and S2. On the basis of such comparison, necessary and sufficient information regarding the horizontal displacement mode can be obtained, and other methods such as taking the difference between the detected magnetic field levels can also be sufficiently adopted.

また因に、同地中掘削機の深さ方向の変位について
は、周知の傾斜計を用いることでこれを十分な精度で計
測することができる。
In addition, it is possible to measure the displacement in the depth direction of the underground excavator with sufficient accuracy by using a well-known inclinometer.

(発明の効果) この発明は以上詳述したように、演算処理回路に深度
較正器を設けて、埋設深度に応じて演算値を較正するよ
うにしたことから、表示器に表示される値が従来のよう
に埋設深度によりバラツクことがないため,誤った方向
修正を行うおそれがない。
(Effect of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, the arithmetic processing circuit is provided with the depth calibrator, and the arithmetic value is calibrated according to the buried depth. Since there is no variation depending on the burial depth as in the past, there is no risk of incorrect direction correction.

これによって施工計画線に沿って精度の高い小口径管
の埋設が可能になると共に、埋設深度が深くなっても誤
差が大きくなることもなく、狭い市街地でも埋設可能と
なるなど、深度較正手段を設けたことによって磁界発生
ケーブルの往復路線間距離が一定で精度よく水平変位の
測定が行えるようになる。
This makes it possible to bury a small-diameter pipe with high accuracy along the construction plan line, without increasing the error even if the burial depth becomes deep, and burying in a narrow urban area. By providing it, the distance between the reciprocating lines of the magnetic field generating cable is constant, and the horizontal displacement can be accurately measured.

また施工計画線両側に敷設する磁界発生ケーブルの位
置の測定において、磁界発生ケーブルの往復路線間距離
は埋設深さに関係ないので測定個所も少なくてよく、磁
界発生ケーブルを効率よく敷設できる。
Further, in the measurement of the position of the magnetic field generation cable laid on both sides of the construction planning line, the distance between the round trip lines of the magnetic field generation cable is not related to the burial depth, so the number of measurement points can be small and the magnetic field generation cable can be laid efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明にかかる地中掘削機の水平変位計測装
置の一実施例についてその較正の概要を模式的に示す横
断面図、第2図は同実施例装置の平面構成を模式的に示
す平面図、第3図は同実施例装置の正面方向からみた部
分断面図、第4図は同実施例装置の操作盤構成を示すブ
ロック図、第5図はこの発明の計測原理を説明するため
の略図、第6図は第5図に示した2つの磁界検出素子に
よって検出される磁界レベル比とその磁界中心からの水
平変位量との関係を示すグラフ、第7図は送信系の回路
図、第8図は受信系の回路図、第9図は演算処理回路の
回路図、第10図は実水平変位量に対する較正後の表示を
示す線図、第11図は従来の装置による実水平変位量と表
示値の関係を示す線図である。 10……磁界発生ケーブル、20……地中掘削機 40……表示器、46……深度較正回路 B……演算処理回路、S1……磁界検出素子 S2……磁界検出素子
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the outline of the calibration of an embodiment of a horizontal displacement measuring apparatus for an underground excavator according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the apparatus of the same embodiment. FIG. 3 is a plan view showing a partial cross-sectional view of the apparatus of the same embodiment seen from the front side, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an operation panel of the apparatus of the same embodiment, and FIG. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the magnetic field level ratio detected by the two magnetic field detecting elements shown in FIG. 5 and the horizontal displacement amount from the magnetic field center, and FIG. 7 is a circuit of the transmission system. Fig. 8 is a circuit diagram of a receiving system, Fig. 9 is a circuit diagram of an arithmetic processing circuit, Fig. 10 is a diagram showing a display after calibration with respect to an actual horizontal displacement amount, and Fig. 11 is an actual circuit by a conventional device. It is a diagram showing the relationship between the horizontal displacement amount and the display value. 10 …… Magnetic field generating cable, 20 …… Underground excavator 40 …… Display, 46 …… Depth calibration circuit B …… Computation processing circuit, S1 …… Magnetic field detecting element S2 …… Magnetic field detecting element

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】施工計画線に沿って予め地表に敷設された
磁界ケーブル(10)より発生される磁界を、地中を推進
する地中掘削機(20)内に設置した一対の磁界検出素子
(S1),(S1)により検出すると共に、上記磁界検出素
子(S1),(S2)が検出した磁界レベルにより上記地中
掘削機(20)の水平変位を演算して表示器(40)に表示
するようにした地中掘削機の水平変位計測装置におい
て、磁界ケーブルを地中掘削機の深度にかかわらず一定
の往復路線間隔に布設し、かつ磁界検出素子(S1),
(S2)が検出した磁界レベルより水平変位を演算する演
算処理回路(B)にその深度(D)に応じて深度較正器
(46)の可変抵抗器(VR10)を回転し、所望深度に設定
する深度較正手段を設けたことを特徴とする地中掘削機
の水平変位計測装置。
1. A pair of magnetic field detection elements installed in an underground excavator (20) for propelling the magnetic field generated by a magnetic field cable (10) laid on the ground surface along a planned construction line in advance. The horizontal displacement of the underground excavator (20) is calculated by the magnetic field levels detected by the magnetic field detecting elements (S1) and (S2) while being detected by (S1) and (S1), and then displayed on the display (40). In the horizontal displacement measuring device of the underground excavator configured to display, the magnetic field cable is laid at a constant reciprocating route interval regardless of the depth of the underground excavator, and the magnetic field detecting element (S1),
The variable resistor (VR10) of the depth calibrator (46) is rotated according to the depth (D) of the arithmetic processing circuit (B) that calculates the horizontal displacement from the magnetic field level detected by (S2), and the desired depth is set. A horizontal displacement measuring device for an underground excavator, characterized by being provided with a depth calibrating means.
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