JP2567801B2 - Position measuring method and device for underground excavator - Google Patents

Position measuring method and device for underground excavator

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JP2567801B2
JP2567801B2 JP5187068A JP18706893A JP2567801B2 JP 2567801 B2 JP2567801 B2 JP 2567801B2 JP 5187068 A JP5187068 A JP 5187068A JP 18706893 A JP18706893 A JP 18706893A JP 2567801 B2 JP2567801 B2 JP 2567801B2
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excavator
wire
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underground
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、クローラクレーン等の
ベースマシンのブームにワイヤーを介して吊下され、地
下に深溝を掘削する地下掘削機の水平面内の位置を計測
する方法及びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring a position in a horizontal plane of an underground excavator which is suspended from a boom of a base machine such as a crawler crane via a wire and excavates a deep trench underground. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の掘削機の位置計測方法及
び装置としては、例えば特開平5−79270号公報又
は特公平5−21483号公報記載のものが知られてい
る。前者のものは、地上から一定張力で繰り出される計
測ワイヤーを掘削機天端の滑車に掛け回わして地上へ導
出し、かつその端部を揺動自在に支持し、この端部と掘
削機の間の計測ワイヤーの傾斜を測定するワイヤー傾斜
計測方式といわれるもので、計測ワイヤーの端部とその
支持部との間に介装した傾斜計と、計測ワイヤーの繰り
出しに連動する深度計の値に基づいて掘削機の水平面内
の位置を計測するものである。一方、後者のものは、掘
削機の天端に掘削計画線を囲む基準筒を設け、この基準
筒内に地上より重錘を吊り下げ、この重錘に対する基準
筒の変位量を基準筒の内面に付設した渦電流式アナログ
センサによって計測し、掘削機の水平面内の位置を計測
するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a position measuring method and apparatus for this type of excavator, those disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-79270 or Japanese Patent Publication No. 5-21483 are known. In the former one, a measuring wire fed out from the ground with a constant tension is hung around a pulley at the top of the excavator and led out to the ground, and its end is swingably supported. It is called a wire inclination measuring method that measures the inclination of the measuring wire between the inclinometer and the value of the depth meter that interlocks with the extension of the measuring wire. Based on this, the position of the excavator in the horizontal plane is measured. On the other hand, in the latter one, a reference cylinder that surrounds the excavation planning line is provided at the top of the excavator, and a weight is hung from the ground inside the reference cylinder. The position of the excavator in the horizontal plane is measured by the eddy current analog sensor attached to the.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
前者のものでは、掘削機が大深度下で変位した場合、計
測ワイヤーをある一定の張力で張ったとしても、ワイヤ
ーの自重による弛みを生ずる一方、この弛みを地上で判
断若しくは計測することが極めて困難となって、計測ワ
イヤーの傾斜の計測値が不正確となり、ひいては掘削機
の水平面内の位置の計測が不正確となる不具合がある。
又、掘削機の最終的な位置は、三角法の計算を必要と
し、精度を一層上げるためには、計測ワイヤーの地下部
分に対する地上部分の長さの割合を大きくする必要があ
る。このため、大深度の場合には、精度の低下を招来す
る不具合がある。一方、後者のものでは、掘削機の天端
に計測装置を設けなければならず、掘削機の挙動により
計測精度にばらつきを生ずる不具合がある。そこで、本
発明は、深度の大小及び掘削機の挙動にかかわらず、水
平面内における掘削機の位置の高精度の計測を可能とす
る地下掘削機の位置計測方法及びその装置を提供するこ
とを目的とする。
However, in the former case of the prior art, when the excavator is displaced at a large depth, even if the measuring wire is stretched with a certain tension, the slack is generated due to its own weight. However, it becomes extremely difficult to judge or measure the slack on the ground, and the measured value of the inclination of the measurement wire becomes inaccurate, and thus the position of the excavator in the horizontal plane becomes inaccurate.
In addition, the final position of the excavator requires trigonometric calculation, and in order to further improve the accuracy, it is necessary to increase the ratio of the length of the above-ground portion to the underground portion of the measuring wire. Therefore, when the depth is large, there is a problem that the accuracy is lowered. On the other hand, in the latter case, a measuring device must be provided at the top of the excavator, and there is a problem that the measurement accuracy varies depending on the behavior of the excavator. Therefore, an object of the present invention is to provide a position measuring method for an underground excavator and a device therefor capable of highly accurately measuring the position of the excavator in a horizontal plane regardless of the depth and the behavior of the excavator. And

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の地下掘削機の位置計測方法は、ベースマシ
ンのブームにワイヤーを介して吊下され、地下に深溝を
掘削する地下掘削機の水平面内の位置を計測するに際
し、地上から一定張力で繰り出されて掘削機天端と連結
される計測ワイヤーの地上支持端部を水平面内で移動可
能に支持し、掘削機が掘削計画線に位置した状態で掘削
機と地上支持端部の間を鉛直になした計測ワイヤーの端
部の位置を平面座標の原点とする一方、掘削機の移動に
追従させて計測ワイヤーの地上支持端部をこの端部と掘
削機の間が常に鉛直となるように移動しながら、その
上支持端部の位置を計測することを特徴とする。又、地
下掘削機の位置計測装置は、上記方法の実施に供するも
ので、ベースマシンのブームにワイヤーを介して吊下さ
れ、地下に深溝を掘削する地下掘削機の水平面内の位置
を計測する装置であって、地上に載置される架台と、架
台に立設したポストの上部に搭載され、水平面内移動
可能に設けられた移動フレームと、移動フレームを移
するためのモータと、上記移動フレームの位置を計測す
位置計測装置と、前記架台に搭載されたウインチと、
このウインチから一定張力で繰り出されて掘削機天端と
連結され、地上支持端部が移動フレームに揺動可能に連
結された計測ワイヤーと、計測ワイヤーの地上支持端部
と掘削機の間の地上部分に設けられ、その変位を計測す
る変位計と、変位計からの信号を受け、計測ワイヤーに
おける移動フレームと掘削機の間の変位が零となるよう
に前記モータを駆動制御する制御器とを備えることを特
徴とする。前記変位計は、移動フレームと計測ワイヤー
地上支持端部との間に介装され、X・Yユニバーサル
ジョイントを介して移動フレームに連結されたロッド
と、ロッドを同軸的に囲むようにして移動フレームの鉛
直下に連結された外管と、外管内の下部に付設された
X,Yレーザー距離計と、X,Yレーザー距離計と対向
して上記ロッドに付設されたX・Yターゲットとから構
成することが好ましい。又、前記変位計は、移動フレー
ムと計測ワイヤーの地上支持端部との間に介装され、X
・Yユニバーサルジョイントを介して移動フレームに連
結されたロッドと、ロッドの下側に付設されたX,Y傾
斜センサとから構成してもよい。
In order to solve the above problems, an underground excavator position measuring method according to the present invention is an underground excavator for suspending a boom of a base machine via a wire and excavating a deep groove underground. When measuring the position in the horizontal plane, it is fed out from the ground with a constant tension and connected to the top of the excavator.
The ground support end of the measurement wire is movably supported in the horizontal plane, and the end of the measurement wire that is vertical between the excavator and the ground support end with the excavator positioned on the excavation planned line is while position as the origin of the plane coordinate, while by following the movement of the excavator to move the ground support end of the measuring wire as between the end and the excavator is always vertical, the land
It is characterized in that the position of the upper support end is measured. In addition, the position measuring device for the underground excavator is used for carrying out the above method, and measures the position in the horizontal plane of the underground excavator that is hung on the boom of the base machine via a wire and excavates a deep groove underground. an apparatus comprising platform to be placed on the ground, mounted on top of the post that is erected on the pedestal, a moving frame that is movable in a horizontal plane, a motor for moving the movable frame, a position measuring device for measuring the position of the mobile frame, and c inches mounted on the frame,
It is fed out from this winch with a constant tension and
Is connected, a measurement wire ground support end connected swingably to the movable frame, provided aboveground amount between ground support end <br/> the excavator measurement wires, displacement of the its Measure
And Displacement meter that receives a signal from the displacement of meter, further comprising a controller displacement of between excavator and the mobile frame in the measurement wire drives and controls the front Liver over data so as to zero Characterize. Before SL Displacement meter is interposed between the ground supporting end portion of the moving frame and the measuring wire, a rod connected to the moving frame through the X · Y universal joint, so as to surround the rod coaxially moving From the outer tube connected vertically below the frame, the X and Y laser rangefinder attached to the lower part of the outer tube, and the X and Y targets attached to the rod facing the X and Y laser rangefinder. It is preferable to configure. Also, before Symbol displacement of meter is interposed between the ground support end of the movable frame and the measuring wire, X
The rod may be connected to the moving frame via the Y universal joint, and the X and Y tilt sensors attached to the lower side of the rod.

【0005】[0005]

【作用】上記手段においては、掘削機との間を常に鉛直
となるように保持された状態の計測ワイヤーの地上支持
端部が、掘削機の水平面内の位置を地上で再現する。
In the above-mentioned means, the ground support end of the measuring wire, which is held so as to be kept vertically with the excavator, reproduces the position of the excavator in the horizontal plane on the ground. .

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1、図2及び図3は本発明に係る地下掘
削機の位置計測方法の実施に供した位置計測装置の一実
施例を示す側面図、正面図及び平面図である。図中1は
地下連続壁等を構築するため、掘削計画線に沿って掘削
される深溝2に跨がって地上3に載置される架台で、こ
の架台1は、深溝2を跨ぐ幅方向(Y方向、図1におい
ては左右方向)へ水平に伸びると共に、深溝2の長手方
向(X方向、図2、3においては左右方向)へ互いに同
じ高さで平行かつ適宜に離隔して地上3に載置した2本
の角形鋼管からなるベース部1aと、ベース部1aの両
角形鋼管上にそれぞれ水平に載置され、かつ図示しない
移動機構を介してY方向へ移動可能な2本の角形鋼管か
らなるスライド部1bとにより構成されている。架台1
におけるスライド部1bの両角形鋼管の中間部には、
上、下端を補強ビーム4a、4bによって連結された1
対のポスト5が立設されている。両ポスト5の一側(図
1においては右側)上部には、X方向へ水平に伸びる2
本のガイドロッド6が、それぞれブラケット7を介し上
下に離隔して支持されており、各ポスト5のガイドロッ
ド6には、ブラケット8を介してコ字状の可動テーブル
9を支持した筒状のスライダー10が摺動自在に嵌合さ
れている。そして、各スライダー10は、シリンダー本
体を固定側のブラケット7に枢支され、かつピストンロ
ッドを可動側のブラケット8に枢着された油圧シリンダ
ー11により、X方向へ移動可能に設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 are a side view, a front view and a plan view showing an embodiment of a position measuring device used for carrying out the position measuring method for an underground excavator according to the present invention. In the figure, 1 is a pedestal that is placed on the ground 3 across a deep groove 2 that is excavated along the planned excavation line in order to construct an underground continuous wall, etc. This gantry 1 extends across the deep groove 2 in the width direction. It extends horizontally in the Y direction (left and right direction in FIG. 1), and is parallel to the longitudinal direction of the deep groove 2 (X direction, left and right direction in FIGS. 2a, which is composed of two prismatic steel pipes mounted on the base, and two prisms that are horizontally mounted on both prismatic steel pipes of the base 1a and are movable in the Y direction via a movement mechanism (not shown). It is composed of a slide portion 1b made of a steel pipe. Stand 1
In the middle part of the rectangular steel pipe of the slide part 1b in
1 whose upper and lower ends are connected by reinforcing beams 4a and 4b
A pair of posts 5 are erected. At the upper part of one side (right side in FIG. 1) of both posts 5, it extends horizontally in the X direction.
Book guide rods 6 are vertically spaced apart from each other and supported by brackets 7. The guide rods 6 of each post 5 have a tubular shape in which a U-shaped movable table 9 is supported by brackets 8. The slider 10 is slidably fitted. Each slider 10 is provided so as to be movable in the X direction by a hydraulic cylinder 11 whose cylinder body is pivotally supported by a fixed bracket 7 and whose piston rod is pivotally attached to a movable bracket 8.

【0007】各可動テーブル9上には、図4、図5及び
図6に示すように、X方向へ水平に延びる1対のXガイ
ドレール12が、深溝2の幅方向(Y方向、図4におい
ては左右方向)へ適宜に離隔して敷設されており、これ
らのXガイドレール12には、門形のXフレーム13
が、両側下部のスライダー14を介して移動自在に設け
られている。そして、Xフレーム13は、両Xガイドレ
ール12の一端部間に跨がって立設したブラケット15
に装着されたステッピングモータ等のXモータ16と、
Xモータ16の出力軸に連設したボールねじ等のねじ杆
17及びこのねじ杆17を螺入すべくXフレーム13に
装着したナット18からなるねじ送り機構とによって、
X方向へ移動可能に設けられていると共に、Xモータ1
6に付設したX位置計測装置であるXロータリーエンコ
ーダー19によって、X方向の移動量、すなわち位置
計測可能に設けられている。Xフレーム13には、Y方
向へ水平に延びるYガイドレール20が付設されてお
り、このYガイドレール20には、Xフレーム13と相
俟って移動フレームを構成する箱型のYフレーム21
が、スライダー22を介して移動自在に設けられてい
る。そして、Yフレーム21は、Xフレームに装着され
たステッピングモータ等のYモータ23と、Yモータ2
3の出力軸に連設したボールねじ等のねじ杆24及びこ
のねじ杆24を螺入すべくYフレーム21に装着したナ
ット25からなるねじ送り機構とによって、Y方向へ移
動可能に設けられていると共に、Yモータ23に付設し
Y位置計測装置であるYロータリーエンコーダー26
によって、Y方向の移動量、すなわち位置を計測可能に
設けられている。すなわち、Yフレーム21のX方向及
びY方向の移動は、X方向についてはXモータ16の回
転によって、又、Y方向についてはYモータ23の回転
によって行われる機構である。
As shown in FIGS. 4, 5 and 6, a pair of X guide rails 12 extending horizontally in the X direction are provided on each movable table 9 in the width direction of the deep groove 2 (Y direction, FIG. 4). In the X guide rails 12, the gate-shaped X frame 13 is installed.
Are movably provided via sliders 14 on the lower sides of both sides. Then, the X frame 13 is provided with a bracket 15 that is erected upright between the ends of both X guide rails 12.
An X motor 16 such as a stepping motor attached to
With a screw rod 17 such as a ball screw connected to the output shaft of the X motor 16 and a screw feed mechanism including a nut 18 mounted on the X frame 13 to screw the screw rod 17 in,
The X motor 1 is provided so as to be movable in the X direction.
An X rotary encoder 19 which is an X position measuring device attached to 6 is provided so that the amount of movement in the X direction , that is, the position can be measured. A Y guide rail 20 that extends horizontally in the Y direction is attached to the X frame 13, and the Y guide rail 20 is a box-shaped Y frame 21 that forms a moving frame together with the X frame 13.
Are movably provided via the slider 22. The Y frame 21 includes a Y motor 23 such as a stepping motor mounted on the X frame and the Y motor 2
3 is provided so as to be movable in the Y direction by a screw rod 24 such as a ball screw connected to the output shaft and a screw feed mechanism including a nut 25 attached to the Y frame 21 in order to screw the screw rod 24. Y rotary encoder 26 which is a Y position measuring device attached to Y motor 23
Is provided so that the amount of movement in the Y direction , that is, the position can be measured. That is, the movement of the Y frame 21 in the X and Y directions is a mechanism that is performed by rotation of the X motor 16 in the X direction and rotation of the Y motor 23 in the Y direction.

【0008】移動フレームのYフレーム21には、前記
ポスト5の高さより適宜に短い長のロッド27が、上
端をX・Yユニバーサルジョイント28を介して連結さ
れ、X方向及びY方向へ揺動可能に吊下されており、ロ
ッド27は、このロッド27より短い長さを有し、かつ
Yフレーム21の鉛直下に連結された外管29によって
同軸的に囲まれている。外管29の上端付近には、大径
部29aが形成されており、この大径部29aと対応す
るロッド27には、図7に示すように、ロッド27のX
方向及びY方向の傾斜を計測するX傾斜センサ30及び
Y傾斜センサ31が付設されている。又、外管29の下
端には、変位計測箱32が付設されており、この変位計
測箱32内には、図8に示すように、X,Yレーザー距
離計33,34が付設されていると共に、このX,Yレ
ーザー距離計33,34と相俟ってロッド27のX,Y
方向の変位を計測するX,Y変位計を構成する方形のX
・Yターゲット35が、X,Yレーザー距離計33,3
4と対向してロッド27に付設されている。
[0008] Y frame 21 of the movable frame, the appropriately than the height to the short length of the rod 27 of the post 5, is connected to the upper end through the X · Y universal joint 28, rocks in the X and Y directions The rod 27 has a length shorter than that of the rod 27 and is coaxially surrounded by an outer tube 29 connected vertically below the Y frame 21. A large-diameter portion 29a is formed near the upper end of the outer tube 29, and the rod 27 corresponding to the large-diameter portion 29a has an X-axis of the rod 27 as shown in FIG.
An X tilt sensor 30 and a Y tilt sensor 31 for measuring tilt in the direction and the Y direction are attached. Further, a displacement measuring box 32 is attached to the lower end of the outer tube 29, and inside the displacement measuring box 32, X and Y laser distance meters 33 and 34 are attached as shown in FIG. Together with this X, Y laser range finder 33, 34, the X, Y of the rod 27
X, Y that measures displacement in the direction
・ Y target 35 is an X, Y laser range finder 33, 3
4, and is attached to the rod 27.

【0009】一方、前記架台1上には、図1〜図3に示
すように、一定張力(100〜400kg)で計測ワイヤ
ー36を張設可能な油圧ウインチ等のオートテンション
ウインチ37が各ポスト5に近接して搭載されている。
各オートテンションウインチ37から繰り出された計測
ワイヤー36は、上方の補強ビーム4aの端部付近に逆
三角形状に配設された3個の滑車38及び掘削機39の
天端に配設された滑車40を経て前記ロッド27の下端
に連結されている。そして、補強ビーム4a上の中央の
滑車38には、計測ワイヤー36の繰り出し量、すなわ
ち掘削機39の深度を計測するロータリーエンコーダー
等の深度計41が付設されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 to 3, an automatic tension winch 37 such as a hydraulic winch capable of tensioning the measuring wire 36 with a constant tension (100 to 400 kg) is provided on each of the posts 5 on the gantry 1. It is mounted close to.
The measuring wires 36 fed out from the respective auto-tension winches 37 are three pulleys 38 arranged in an inverted triangular shape near the end portion of the upper reinforcing beam 4a and a pulley arranged on the top end of the excavator 39. It is connected to the lower end of the rod 27 via 40. Further, a depth gauge 41 such as a rotary encoder for measuring the amount of extension of the measurement wire 36, that is, the depth of the excavator 39 is attached to the pulley 38 at the center on the reinforcing beam 4a.

【0010】図2、図3において42は油圧ユニット、
43は制御盤で、X,Yレーザー距離計33,34から
の信号を受けてロッド27のX,Y方向の変位が零とな
るように、すなわち計測ワイヤー36におけるその地上
支持端部(以下、単に端部と略称する。)と掘削機39
の間が鉛直となるように前記X,Yモータ16,23を
駆動制御する制御器(図示せず)やオートテンションウ
インチ37、油圧ユニット42等を制御する制御回路等
を内蔵している。
In FIGS. 2 and 3, 42 is a hydraulic unit,
A control panel 43 receives signals from the X and Y laser rangefinders 33 and 34 so that the displacement of the rod 27 in the X and Y directions becomes zero, that is, the ground on the measuring wire 36.
A support end (hereinafter simply referred to as an end) and an excavator 39
A controller (not shown) for driving and controlling the X, Y motors 16 and 23, a control circuit for controlling the automatic tension winch 37, the hydraulic unit 42, etc. are built in so that the space between them is vertical.

【0011】上記構成の位置計測装置により、各深度に
おける掘削機39の天端の水平面内の位置を計測するに
は、架台1のベース部1aを掘削計画線に沿って掘削さ
れる深溝2に跨がるようにして地上3に水平に載置する
と共に、スライド部1bを適宜に移動し、掘削機39が
深溝2の掘削計画線の水平面上の中心に位置する場合、
ロッド27が鉛直に垂下するX方向及びY方向の位置、
すなわち計測の原点となる中心線上に両外管29が位置
するようにする。この際、両外管29が計測の原点とな
る位置からX方向に変位している場合は、両油圧シリン
ダー11を適宜に作動させてそれぞれの可動テーブル9
を移動調整する。なお、Y方向については、架台1を地
上3に載置する際に、スライド部1bを移動し、ロッド
27が計測の原点となる位置のY方向の鉛直上に位置す
るようにしておく。上述したようにロッド27の位置決
めをした後、架台1のベース部1aとスライド部1b、
及び可動テーブル9を固定する。ただし、この場合、両
外管29のXガイドレール12とYガイドレール20に
おけるX,Y方向の位置は、X,Y方向それぞれのガイ
ドレール12,20上を適宜にスライドできる位置とし
ておく。次いで、オートテンションウインチ37から繰
り出した計測ワイヤー36を、それぞれ補強ビーム4a
上の各滑車38に掛け回わした後、図示しないクローラ
クレーン等のベースマシンのブームにワイヤーを介して
吊下された掘削機39の天端における左右両端の滑車4
0に掛け回わして各ロッド27の下端に連結し、かつ計
測ワイヤー36に一定張力を掛け、ロッド27が掘削機
39の天端を追従するように、オートテンションウイン
チ37を作動させる。次いで、各ロッド27の上端付近
のX,Y傾斜センサ30,31を用いて両ロッド27の
X,Y方向の傾斜が零、すなわち両ロッド27が鉛直と
なるように、Xモータ16とYモータ23を作動させ、
X・Yユニバーサルジョイント28をX方向とY方向に
移動し、X方向とY方向が共に鉛直となった位置が初期
設定、すなわち原点となる。
In order to measure the position of the top end of the excavator 39 in the horizontal plane at each depth with the position measuring device having the above-described structure, the base portion 1a of the gantry 1 is placed in the deep groove 2 to be excavated along the excavation planned line. When the excavator 39 is placed horizontally on the ground 3 so as to straddle it and the slide portion 1b is appropriately moved so that the excavator 39 is located at the center on the horizontal plane of the planned excavation line of the deep groove 2,
The position in the X and Y directions where the rod 27 hangs vertically,
That is, both outer tubes 29 are positioned on the center line that is the origin of measurement. At this time, when both outer pipes 29 are displaced in the X direction from the position serving as the origin of measurement, both hydraulic cylinders 11 are appropriately operated to move the movable tables 9 respectively.
Move and adjust. Regarding the Y direction, when the gantry 1 is placed on the ground 3, the slide portion 1b is moved so that the rod 27 is positioned vertically above the position serving as the origin of measurement in the Y direction. After positioning the rod 27 as described above, the base portion 1a and the slide portion 1b of the gantry 1,
And the movable table 9 is fixed. However, in this case, the X guide rails 12 and the Y guide rails 20 of both outer tubes 29 are set in positions in the X and Y directions so that they can slide on the guide rails 12 and 20 in the X and Y directions, respectively. Then, the measuring wires 36 fed out from the automatic tension winch 37 are respectively attached to the reinforcing beams 4a.
The pulleys 4 at the left and right ends at the top end of the excavator 39, which are hung around the booms of a base machine such as a crawler crane (not shown) via wires, after being wound around the above pulleys 38.
The auto-tension winch 37 is operated so that the rod 27 follows the top end of the excavator 39 by connecting the lower ends of the rods 27 to the lower end of each rod 27 and applying a constant tension to the measuring wire 36. Then, by using the X and Y inclination sensors 30 and 31 near the upper end of each rod 27, the X motor 16 and the Y motor are controlled so that the inclinations of both rods 27 in the X and Y directions are zero, that is, both rods 27 are vertical. Activate 23
The position where the XY universal joint 28 is moved in the X and Y directions and both the X and Y directions are vertical is the initial setting, that is, the origin.

【0012】上述したように、位置計測装置及び掘削機
39が、図9に示すように、上下方向(Z方向)の基準
線O上に初期設定されると、Xレーザー距離計33とX
・Yターゲット35の間の距離は、設定距離Ls,Rs
となる。ここで、Y方向の計測原理は、X方向と同一で
あるので、以下、X方向のみについて説明する。次に、
掘削機39の作動によって、図10に示すように、掘削
機33が左方へ変位Mし、Xレーザー距離計33とX・
Yターゲット35の間の距離が、変位距離Lsα,Rs
αとなると、Xレーザー距離計33の信号が制御盤43
の制御器へ入力されると共に、図11に示すように、X
レーザー距離計33とX・Yターゲット35の間の距離
が設定距離Ls,Rsとなるように、Xモータ16が制
御器によって駆動制御され、Xフレーム13が掘削機3
9の変位Mと同量移動されて停止する一方、Xフレーム
13の移動量MがXロータリーエンコーダー19によっ
て計測される。なお、上記Xフレーム13の移動は、瞬
時に行われるので、Xフレーム13が常に掘削機39の
移動に追従して移動し、ロッド27を鉛直に保持しなが
ら次のステップに進行するものである。
As described above, when the position measuring device and the excavator 39 are initially set on the reference line O in the vertical direction (Z direction), as shown in FIG.
-The distance between the Y targets 35 is the set distance Ls, Rs.
Becomes Here, since the measurement principle in the Y direction is the same as that in the X direction, only the X direction will be described below. next,
By the operation of the excavator 39, as shown in FIG. 10, the excavator 33 is displaced to the left M, and the X laser rangefinder 33 and X.
The distance between the Y targets 35 is the displacement distances Lsα and Rs.
When it becomes α, the signal of the X laser range finder 33 becomes the control panel 43.
Is input to the controller of X and, as shown in FIG.
The X motor 16 is driven and controlled by the controller so that the distance between the laser range finder 33 and the XY target 35 becomes the set distances Ls and Rs, and the X frame 13 causes the excavator 3 to operate.
While moving by the same amount as the displacement M of 9 and stopping, the moving amount M of the X frame 13 is measured by the X rotary encoder 19. Since the movement of the X frame 13 is instantaneously performed, the X frame 13 always moves following the movement of the excavator 39 and advances to the next step while holding the rod 27 vertically. .

【0013】したがって、上記構成の位置計測方法及び
装置によれば、掘削機39との間を常に鉛直となるよう
に保持された状態の計測ワイヤー36の端部、すなわち
ロッド27の下端及びX・Yユニバーサルジョイント2
8が連結されているYフレーム21の水平面上のX,Y
方向の位置が、掘削機39の水平面内の位置を地上で再
現すると共に、計測ワイヤーの傾斜等に基づいた三角法
による計算が不要となり、深度の大小や掘削機の挙動に
かかわらず、水平面内における掘削機の位置の計測を高
精度で行うことができる。
Therefore, according to the position measuring method and apparatus having the above structure, the end portion of the measuring wire 36, that is, the lower end of the rod 27 and the X.multidot. Y universal joint 2
X, Y on the horizontal plane of the Y frame 21 to which 8 is connected
The position in the direction reproduces the position of the excavator 39 in the horizontal plane on the ground, and the calculation by the trigonometric method based on the inclination of the measurement wire is not necessary. The position of the excavator in can be measured with high accuracy.

【0014】ここで、上記位置計測装置の理論上の計測
精度は、次のようになる。 (1)初期設定時 位置計測装置を初期設定した際の計測ワイヤーを鉛直にする精度。 傾斜角精度(0.005°) ±1/11,494 (2)掘削時 掘削中の計測時の精度。 レーザー距離計精度(15mmに対し2.5%) ±1/26,000 サーボモータ精度(1ピッチ5mmに対し2°) ±0.028mm ロータリーエンコーダー精度(1ピッチ5mmに対し600パルス) ±0.008mm ガイドレール精度 ±0.008mm (3)掘削機本体 掘削機本体搭載の傾斜計の精度。H=15m;掘削機本体の高さ 傾斜角精度(0.01) ±H/5,729=±2.62mm 上記とは、掘削機天端までの計測深度(L)に対す
る誤差であり、〜は、各機器が持っている誤差であ
る。故に、位置計測装置の理論上の合成計測誤差は、 ±〔+〕×L±〔+++〕=±〔(1/1
1,494)+(1/26,000)〕×L±〔0.0
28+0.008+0.008+2.62〕 となり、次式で説明することができる。 理論上の合成計測誤差:±(L/8,026)±2.6
6mm
Here, the theoretical measurement accuracy of the position measuring device is as follows. (1) At the time of initial setting The accuracy of making the measuring wire vertical when the position measuring device is initialized. Tilt angle accuracy (0.005 °) ± 1 / 11,494 (2) During excavation Accuracy during measurement during excavation. Laser rangefinder accuracy (2.5% for 15 mm) ± 1 / 26,000 Servo motor accuracy (2 ° for 1 mm pitch 5 mm) ± 0.028 mm Rotary encoder accuracy (600 pulses for 1 mm pitch 5 mm) ± 0. 008mm Guide rail accuracy ± 0.008mm (3) Excavator body Accuracy of the inclinometer mounted on the excavator body. H = 15m; Height of excavator body Tilt angle accuracy (0.01) ± H / 5,729 = ± 2.62mm The above is an error with respect to the measurement depth (L) to the top of the excavator, Is the error that each device has. Therefore, the theoretical synthetic measurement error of the position measuring device is ± [+] × L ± [+++] = ± [(1/1
1,494) + (1 / 26,000)] × L ± [0.0
28 + 0.008 + 0.008 + 2.62], which can be explained by the following equation. Theoretical synthetic measurement error: ± (L / 8,026) ± 2.6
6 mm

【0015】なお、上記実施例においては、ロッド27
のX,Y方向の変位を計測するX,Y変位計を、X,Y
レーザー距離計33,34とX・Yターゲット35によ
り構成する場合について述べたが、これに限定されるも
のではなく、例えば図12〜図14に示すように、移動
フレームと計測ワイヤー36の端部との間に介装され、
かつX・Yユニバーサルジョイント28を介して移動フ
レームに連結されたロッド27と、このロッド27の下
側に付設されたX,Y傾斜センサ44,45とから構成
するようにしてもよい。この場合、ロッド27の風の影
響を排除したり、あるいはX,Y傾斜センサ44,45
からリード線の導出等を容易にしたりするため、外管2
9を移動フレームに垂設することが好ましく、又、前述
した場合と同様に、ロッド27の上端付近にX,Y傾斜
センサ30,31を付設してもよい。又、計測ワイヤー
36に対するX,Y変位計の付設を正確に行える場合に
は、ロッド27を用いることなく、計測ワイヤー36を
X・Yユニバーサルジョイント28を用いて直接移動フ
レームに連結するようにしてもよい。更に、移動フレー
ム等は、掘削機39の天端の左右両端に対応させて設け
る場合に限らず、掘削機39の水平面上の平面回転(ね
じれ)等を考慮しない場合には、1組でもよい。
In the above embodiment, the rod 27
X and Y displacement gauges that measure the X and Y displacements of
The case where the laser rangefinders 33 and 34 and the XY target 35 are used has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIGS. Intervened between
Further, the rod 27 may be connected to the moving frame via the XY universal joint 28, and the X and Y inclination sensors 44 and 45 attached to the lower side of the rod 27. In this case, the influence of the wind of the rod 27 can be eliminated, or the X, Y tilt sensors 44, 45
To facilitate the derivation of lead wires from the outer tube 2
It is preferable that 9 is hung vertically on the moving frame. Further, as in the case described above, X and Y inclination sensors 30 and 31 may be attached near the upper end of the rod 27. When the X and Y displacement gauges can be accurately attached to the measuring wire 36, the measuring wire 36 is directly connected to the moving frame using the XY universal joint 28 without using the rod 27. Good. Furthermore, the moving frame or the like is not limited to the case of providing in correspondence with the left and right ends of the top edge of the excavator 39, a plane rotation (I on the horizontal plane of the excavator 39
One set may be used if the ( kinking) etc. are not taken into consideration.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の地下掘削
機の位置計測方法及びその装置によれば、掘削機との間
を常に鉛直となるように保持された状態の計測ワイヤー
の端部が、掘削機の水平面内の位置を地上で再現するの
で、従来のように計測ワイヤーに弛みが生じることがな
いと共に、三角法による計算が不要となり、かつ測定値
にばらつきを生じることがなく、深度の大小や掘削機の
挙動にかかわらず、水平面内における掘削機の位置の計
測を高精度で行うことができる。
As described above, according to the underground excavator position measuring method and apparatus of the present invention, the end portion of the measuring wire in a state in which it is held so that it is always vertical with respect to the excavator. However, since the position of the excavator in the horizontal plane is reproduced on the ground, there is no slack in the measurement wire as in the conventional case, the calculation by the trigonometry is unnecessary, and the measured values do not vary, The position of the excavator in the horizontal plane can be measured with high accuracy regardless of the depth and the behavior of the excavator.

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

【図1】本発明に係る地下掘削機の位置計測方法の実施
に供した位置計測装置の一実施例を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing an embodiment of a position measuring device used for carrying out a position measuring method for an underground excavator according to the present invention.

【図2】図1に示す位置計測装置の正面図である。FIG. 2 is a front view of the position measuring device shown in FIG.

【図3】図1に示す位置計測装置の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the position measuring device shown in FIG.

【図4】図1に示す位置計測装置の要部の側面図であ
る。
FIG. 4 is a side view of a main part of the position measuring device shown in FIG.

【図5】図1に示す位置計測装置の要部の正面図であ
る。
5 is a front view of a main part of the position measuring device shown in FIG.

【図6】図1に示す位置計測装置の要部の平面図であ
る。
6 is a plan view of a main part of the position measuring device shown in FIG.

【図7】図5におけるVII −VII 線断面図である。7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.

【図8】図6におけるVIII−VIII線断面図である。8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.

【図9〜図11】図1に示す位置計測装置の作用説明図
である。
9 to 11 are operation explanatory views of the position measuring device shown in FIG. 1.

【図12】本発明に係る地下掘削機の位置計測方法の実
施に供した位置計測装置の他の実施例を示す要部の側面
図である。
FIG. 12 is a side view of essential parts showing another embodiment of the position measuring apparatus used for carrying out the position measuring method for an underground excavator according to the present invention.

【図13】図12におけるXIII−XIII線断面図である。13 is a sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.

【図14】図12におけるXIV −XIV 線断面図である。14 is a sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 架台 5 ポスト 13 Xフレーム 16 Xモータ 17 ねじ杆 18 ナット 19 Xロータリーエンコーダー 21 Yフレーム 23 Yモータ 24 ねじ杆 25 ナット 26 Yロータリーエンコーダー 27 ロッド 28 X・Yユニバーサルジョイント 29 外管 33 Xレーザー距離計 34 Yレーザー距離計 35 X・Yターゲット 36 計測ワイヤー 37 オートテンションウインチ 38 滑車 39 掘削機 40 滑車 44 X傾斜センサ 45 Y傾斜センサ 1 mount 5 post 13 X frame 16 X motor 17 screw rod 18 nut 19 X rotary encoder 21 Y frame 23 Y motor 24 screw rod 25 nut 26 Y rotary encoder 27 rod 28 X / Y universal joint 29 outer tube 33 X laser distance meter 34 Y laser range finder 35 XY target 36 Measuring wire 37 Auto tension winch 38 Pulley 39 Excavator 40 Pulley 44 X tilt sensor 45 Y tilt sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−68613(JP,A) 特開 平1−203585(JP,A) 特開 平5−79270(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A 64-68613 (JP, A) JP-A 1-203585 (JP, A) JP-A 5-79270 (JP, A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ベースマシンのブームにワイヤーを介し
て吊下され、地下に深溝を掘削する地下掘削機の水平面
内の位置を計測するに際し、地上から一定張力で繰り出
されて掘削機天端と連結される計測ワイヤーの地上支持
端部を水平面内で移動可能に支持し、掘削機が掘削計画
線に位置した状態で掘削機と地上支持端部の間を鉛直に
なした計測ワイヤーの地上支持端部の位置を平面座標の
原点とする一方、掘削機の移動に追従させて計測ワイヤ
ーの地上支持端部をこの端部と掘削機の間が常に鉛直と
なるように移動しながら、その地上支持端部の位置を計
測することを特徴とする地下掘削機の位置計測方法。
1. When measuring the position in the horizontal plane of an underground excavator that is suspended from a boom of a base machine via a wire and excavates a deep trench underground, it is fed from the ground with a constant tension to form the top of the excavator. Ground support <br /> Measurement with the ground support end of the connected measurement wire movably supported in a horizontal plane and the space between the excavator and the ground support end being vertical while the excavator is positioned on the planned excavation line. The position of the ground support end of the wire is used as the origin of the plane coordinates, and the ground support end of the measurement wire is moved so that the distance between this end and the excavator is always vertical by following the movement of the excavator. However, a method for measuring the position of an underground excavator is characterized by measuring the position of the above-ground support end.
【請求項2】 ベースマシンのブームにワイヤーを介し
て吊下され、地下に深溝を掘削する地下掘削機の水平面
内の位置を計測する装置であって、地上に載置される架
台と、架台に立設したポストの上部に搭載され、水平面
移動可能に設けられた移動フレームと、移動フレー
を移動するためのモータと、上記移動フレームの位置
を計測する位置計測装置と、前記架台に搭載されたウ
ンチと、このウインチから一定張力で繰り出されて掘削
機天端と連結され、地上支持端部が移動フレームに揺動
可能に連結された計測ワイヤーと、計測ワイヤーの地上
支持端部と掘削機の間の地上部分に設けられ、その変
を計測する変位計と、変位計からの信号を受け、計測ワ
イヤーにおける移動フレームと掘削機の間の変位が零と
なるように前記モータを駆動制御する制御器とを備える
ことを特徴とする地下掘削機の位置計測装置。
2. A device for measuring a position in a horizontal plane of an underground excavator that is suspended from a boom of a base machine via a wire and excavates a deep trench underground, and a platform mounted on the ground, and a platform. mounted on the top of the post that is erected on a moving frame that is movable in a horizontal plane, a motor for moving the movable frame, a position measuring device for measuring the position <br/> of the mobile frame When the window Lee <br/> inch mounted on the gantry, drilling from the winch is unwound at constant tension
A measuring wire that is connected to the machine top and the ground support end is swingably connected to the moving frame, and the grounding of the measuring wire .
Provided aboveground fraction between the support end excavator, a displacement of meter you measure the displacement of the its receives a signal from the displacement of meter, varying between excavator and the mobile frame in the measurement wire position is the position measuring device underground excavator, characterized in that it comprises a controller for driving and controlling the pre-liver over data so as to zero.
【請求項3】 前記変位計が、移動フレームと計測ワイ
ヤーの地上支持端部との間に介装され、X・Yユニバー
サルジョイントを介して移動フレームに連結されたロッ
ドと、ロッドを同軸的に囲むようにして移動フレームの
鉛直下に連結された外管と、外管内の下部に付設された
X,Yレーザー距離計と、X,Yレーザー距離計と対向
して上記ロッドに付設されたX・Yターゲットとからな
ることを特徴とする請求項2記載の地下掘削機の位置計
測装置。
3. A pre-Symbol Displacement meter is interposed between the ground supporting end portion of the moving frame and the measuring wire, a rod connected to the moving frame through the X · Y universal joint, a rod coaxial Outer tube connected vertically below the moving frame so as to surround it, an X, Y laser distance meter attached to the lower part of the outer tube, and an X attached to the rod facing the X, Y laser distance meter. The position measuring device for an underground excavator according to claim 2, wherein the position measuring device comprises a Y target.
【請求項4】 前記変位計が、移動フレームと計測ワイ
ヤーの地上支部端部との間に介装され、X・Yユニバー
サルジョイントを介して移動フレームに連結されたロッ
ドと、ロッドの下側に付設されたX,Y傾斜センサとか
らなることを特徴とする請求項2記載の地下掘削機の位
置計測装置。
4. Before SL Displacement meter is interposed between the ground branch end of the movable frame and the measuring wire, a rod connected to the moving frame through the X · Y universal joint, below the rod The position measuring device for an underground excavator according to claim 2, characterized in that the position measuring device comprises an X, Y inclination sensor attached to the side.
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