JP2617670B2 - 土中推進機械用姿勢検知方法及び装置 - Google Patents

土中推進機械用姿勢検知方法及び装置

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JP2617670B2
JP2617670B2 JP206293A JP206293A JP2617670B2 JP 2617670 B2 JP2617670 B2 JP 2617670B2 JP 206293 A JP206293 A JP 206293A JP 206293 A JP206293 A JP 206293A JP 2617670 B2 JP2617670 B2 JP 2617670B2
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克彦 本庄
茂樹 小川
博喜 桑野
広 松永
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、通信用ケーブル、上下
水道或いはガス等の配管布設において、土木建設工事用
の土中推進機械の推進精度及び信頼性の向上、又は、ケ
ーブル接続作業の効率化のため、或いは、土中推進機械
内のケーブル実装空間の効率化のため、当該土中推進機
械の先端姿勢情報をケーブル(有線)を利用せずに、実
装された金属管自体を利用して誘導電磁界或いは誘導電
流を送受信することによって情報或いは制御信号の伝送
に供せられる土中推進機械用姿勢検知方法及びその実施
に直接使用する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、土中推進機械の姿勢検知方法で
は、当該土中推進機械の先端姿勢情報は、信号ケーブル
を介して発進立坑側に伝送されていた。また、特開平2
−70890号公報に開示されている方法としては、土
中を掘削推進する先端姿勢情報を磁界センサを設けて当
該磁界センサ直上の地上で送信されてくる送信磁界を受
信し、立坑側へ有線或いは無線で当該姿勢情報を伝送す
る方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の土中
推進機械の姿勢検知方法では、信号ケーブル及び推進管
の接続作業が煩雑で、当該機械内部に信号ケーブルの実
装空間が必要な分だけ施工性を悪くする等の問題点が存
在した。
【0004】また、特開平2−70890号公報に記載
されている方法においては、磁界センサが備えられてい
る先端部の直上が道路,軌道或いは河川等の場合は、送
信磁界による伝送信号を受信する装置を設置する事が困
難である。さらに、掘削推進深さが増加すると、当該土
中推進機械から発信された磁界が土壌による減衰の影響
を受けて受信する事が困難となり、このため先端姿勢情
報を検知する事ができないという問題点がある。
【0005】ここにおいて本発明は、前記従来の技術の
課題に鑑み、土中推進機械内に装備されている角度検出
器によって先端姿勢情報を検知し、掘削・排土用の金属
管路或いは土中推進機械の実装用金属推進管を利用する
ことにより、誘導電磁界或いは誘導電流信号を送受信し
て姿勢検知を行う土中推進機械用姿勢検知方法及び装置
を提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手法及び手段を採用
することにより達成される。すなわち、本発明方法の第
1の特徴は、土中に金属管を押し込んで推進する土中推
進機械に搭載され、当該土中推進機械内の前記金属管先
端姿勢情報を検知パルス化し、当該先端姿勢情報を当該
土中推進機械内の前記金属管内先端から非金属部分を通
して非接触で誘導磁界を励起して当該金属管を媒体とし
て誘導電磁界或いは交流誘導電流によって搬送された信
号パルスを送信し、前記金属管基端側で誘導電磁界或い
は交流誘導電流によって搬送された前記信号パルスを受
信及び再生することによって、ワイヤレスで前記金属管
先端姿勢情報を検知してなる土中推進機械用姿勢検知方
法である。
【0007】本発明方法の第2の特徴は、前記方法の第
1の特徴における土中への金属管の押し込みが、その押
し込み長さから得られる推進距離から土中推進機械の前
記金属管先端位置を当該金属管先端の姿勢情報の検知と
同時に決定してなる土中推進機械用姿勢情報検知方法で
ある。
【0008】本発明装置の特徴は、土中に金属管を押し
込んで推進する土中推進機械において、当該土中推進機
械内の前記金属管先端のピッチング角やローリング角等
の先端姿勢情報を検知する検知部と、当該検知された先
端姿勢情報をディジタル符号化して電気的交流パルス信
号に変換する信号変換部と、当該信号変換部の電気的交
流パルス信号を前記金属管先端部の非金属部分を通し非
接触で誘導電磁界信号或いは誘導電流信号として励発し
て前記先端姿勢情報を送信する送信部と、前記誘導電磁
界信号或いは誘導電流信号を前記土中推進機械内の前記
金属管の基端側で交流電磁界信号に変換する発進立坑側
に配備された受信部と、当該受信部で受信されて変換さ
れた交流電磁界信号からノイズ信号を除去して先端姿勢
情報を再生する再生部と、を備えてなる土中推進機械用
姿勢検知装置である。
【0009】
【作用】本発明は、前記のような手法及び手段を講じる
ことにより、土中推進機械の金属管先端姿勢情報を掘削
・排土用の金属管路或いは土中推進機械の実装用金属推
進管を利用してワイヤレスで発信かつ発進立坑側で受信
することが可能となり、信号ケーブルを不要のものとす
ることができ、かつ、ケーブルと推進管の煩雑な接続作
業も解消することが可能となる。さらに、同時並行して
土中推進機械の押し込み長さから得られる推進距離か
ら、前記金属管先端の位置情報をも得る。
【0010】
【実施例】
(装置例1) 本発明の装置例を図面につき説明する。図1は本装置例
における姿勢情報検知変換部及び信号送信部の構成を示
す縦断面図、図2は同・信号受信部の構成を示す縦断面
図、図3は同・信号再生部及び表示記憶部の構成図であ
る。
【0011】図中、Aは姿勢情報検知変換部、Bは信号
送信部、Cは信号受信部、Dは信号再生部、Eは表示記
憶部、Fは駆動電力装置、1はピッチング角(θ)検出
器、2はローリング角(φ)検出器、3はディジタル信
号化回路、4は信号データ送信回路、5は信号増幅回
路、6は電源、7は姿勢情報検知変換部A及び信号送信
部Bのケーシング固定用治具、7′は信号受信部Cのケ
ーシング固定用治具、8は送信コイル、9は信号送信部
Bの筐体、10は送水軸管、10′は送水軸管10に介
設された非金属製送信帯管である。
【0012】11は排水(土)外管、11′は排水
(土)外管11に設けられた非金属製送信帯管、12は
受信コイル、13は信号受信部Cの筐体、14は受信信
号増幅回路、15はフィルタ回路、16は信号再生回
路、17は表示部、18は記憶部である。
【0013】(方法例)次に本装置例に適用する方法例
の実行手順を図4及び図5を参照しながら説明する。図
4は前記装置例の使用状態を説明する土壌及び一部縦断
面図、図5は本方法例に従って前記第1の装置例の各部
のステップ動作を説明するフローチャートである。
【0014】図中、αは土中推進機械、Gは送水・排水
タンク、Hは発進立坑、Jは地上面、Mは操作者、19
は送排水ポンプ、20は元押し装置、21は送水管駆動
装置、22は排水管駆動装置、23は掘削用ビットであ
る。なお、土中推進機械αの送水軸管10と排水(土)
外管11の一部省略線より先の部分を、説明上「先端
部」Kとして説明する。
【0015】土中推進機械αは、発進側立坑Hから地中
に押し込まれた排水外管11の基端を連結した排水管駆
動装置22及び排水外管11に内挿された送水軸管10
の基端を連結した送水管駆動装置21を通して回転させ
ながら、元押し装置20によって地中に押し込まれて推
進する。
【0016】この時、送水・排水タンクG及び送排水ポ
ンプ19によって、元押し装置20側から送水軸管10
を経て掘削用ビット23前方に水が供給される。当該掘
削用ビット23の回転によって掘削かつ排土された泥水
(土)は、排水(土)外管11を通して送排水ポンプ1
9によって排水(排土)され、送水・排水タンクGに再
び戻される。
【0017】土中推進機械αの先端部Kの姿勢情報は、
電源6がオンされた状態でピッチング角(θ)検出器1
から信号データ送信回路4が動作状態となり、ピッチン
グ角θ及びローリング角φが姿勢情報検知変換部A内に
装備された角度検出器1,2により検出される(ステッ
プI)。
【0018】これら両者の角度値θ,φはディジタル信
号化回路3でパルス符号化されて(ステップII)、信号
データ送信回路4で交流電流信号として変調(ステップ
III)し、信号増幅回路5で増幅されて(ステップIV)
信号送信部Bの送信コイル8に送られる。
【0019】信号送信部Bでは、送信コイル8が送られ
てきた交流電流信号を交流電磁界に変換して非金属製の
送信帯管10′,11′を通して連接する送水軸管10
に誘導電磁界或いは誘導電流を発生させる(ステップ
V)。送信帯管10′,11′は非金属製の絶縁体であ
り、送水軸管10と排水外管11の金属管内に電磁界を
遮蔽せずに、効率的に電磁界を放出できるように工夫さ
れている。
【0020】また、信号送信部Bおよび信号受信部Cの
筐体9,13は送信コイル8から発生する交流電磁界が
効率よく金属管に伝播させるために、有機材料或いは非
磁性材料で防水性を考慮して実装されている。
【0021】受信コイル12では、発進立坑H側の金属
管に伝播する、送信コイル8による誘導電磁界或いは誘
導電流により生じる交流磁界を電気信号に変換する(ス
テップVI)。受信コイル12により得られた電気信号
は、受信信号増幅回路14で増幅されて、フィルタ回路
15で送信に用いられた磁界の搬送周波数成分だけをバ
ンドパスフィルタをかけて(ステップVII )、信号再生
回路16で処理された信号からパルス信号を再生してピ
ッチング角θ及びローリング角φを検出し(ステップII
X )、表示記憶部Eの表示部17及び記憶部18に出力
される。
【0022】そして、これと同時並行して別途に求めた
土中推進機械αの押し込み長さLから得られる推進距離
から当該土中推進機械αの先端部K位置を決定すること
ができる。以上のように、土中推進機械αの金属管と誘
導電磁界或いは電磁誘導による誘導電流信号を利用する
ことによって、姿勢検出情報或いはそれらを制御する信
号用のケーブルは不要となる。
【0023】なお、信号再生部Dで得られたデータ信号
は、有線或いは無線により表示記憶部Eに転送できる。
また、これらの信号伝送は、信号データ送信回路4及び
信号再生回路16で送受信信号を複数回繰り返して送受
信すること、及び信号再生回路16で繰り返し信号を平
均か処理すること等の信号処理を行うことにより、伝送
信号の品質を高めることが可能である。
【0024】(装置例2)また、掘削用ビット23及び
送排水管10,11がなく、推進管24内にケーブル等
が充実されており、元押し装置からの押し込みで土中を
推進していく土中推進機械の場合の本発明の装置構成例
を図6に示す。
【0025】図中、20′は元押し装置、22′は推進
管駆動装置、24は推進管、24′は推進用のヘッド、
25は推進管24先端部K′に介設された非金属製の送
信帯管、26はケーブル又は駆動に関わる装置である。
前記第1の装置例と同じ部材には同一の符号を付した。
【0026】本装置例の場合、推進管24はケーブル又
は駆動に関わる装置26と電気的には接触せず、しかも
発進立坑Hまで電気的に導通している。また、送信帯管
25は前記第1の装置例の送信帯管10′,11′と同
様のものである。本装置例の動作は、基本的に前記第1
装置例と同様の動作を示す。即ち、推進管駆動装置2
2′で推進管24を回転しながら元押し装置20′で地
中に押し込んで行く。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、信号伝送
用のケーブル等が不要になり、土中推進機械の掘削用の
送排水管或いは推進管自体を媒体に信号伝送を行うた
め、推進管等の接続が効率的に行えること、信号伝送用
のケーブル配線空間が不要になることの2点に留まら
ず、従来の信号伝送に用いられた磁界が到達し得ない地
中深さを推進する場合にも、土中推進機械の姿勢情報を
有効に検出できる。
【0028】また、超音波等による信号伝送と比較し
て、伝播距離が長く取れること、送排水管内の水流の影
響が少ないなどの利点がある。さらに、信号の媒体とな
る送排水管或いは推進管が屈曲していても、信号伝送に
殆ど影響がないため、土中を自在に推進する金属管の信
号伝送にたいへん有効である。従って、土中推進機械の
自動化及び推進作業の効率化だけではなく、土中推進機
械の構造・推進深さ等の、適用範囲がより拡大される
等、優れた有用性、至便性、融通拡張性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1装置例の姿勢情報検知部及び信号
送信部の構成を示す縦断面図である
【図2】同上、信号受信部の構成を示す縦断面図であ
る。
【図3】同上、信号再生部及び表示記憶部の構成図であ
る。
【図4】同上、構成状態を説明する土壌及び一部縦断面
図である。
【図5】本発明の方法例に従って各部のステップ動作を
説明するフローチャートである。
【図6】本発明の第2装置例の一部破断した要部構成図
である。
【符号の説明】
α…土中推進機械 A…姿勢情報検知変換部 B…信号送信部 C…信号受信部 D…信号再生部 E…表示記憶部 F…駆動電力装置 G…送水・排水タンク H…発進立坑 J…地上面 K,K′…先端部 M…操作者 1…ピッチング角(θ)検出器 2…ローリング角(φ)検出器 3…ディジタル信号化回路 4…信号データ送信回路 5…信号増幅回路 6…電源 7…姿勢情報検知変換部A及び信号送信部Bのケーシン
グ固定用治具 8…送信コイル 9…信号送信部Bの筐体 10…送水軸管 10′…送水管10に設けられた送信帯管 11…排水(土)外管 11′…排水(土)外管11に設けられた送信帯管 19…送排水ポンプ 20,20′…元押し装置 21…送水管駆動装置 22…排水管駆動装置 22′…推進管駆動装置 23…掘削用ビット 24…推進管 24′…推進用ヘッド 25…送信帯管 26…ケーブル又は駆動に関わる装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 広 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 杉野 文秀 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−185290(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】土中に金属管を押し込んで推進する土中推
    進機械に搭載され、 当該土中推進機械内の前記金属管先端姿勢情報を検知パ
    ルス化し、 当該先端姿勢情報を当該土中推進機械内の前記金属管内
    先端から非金属部分を通して非接触で誘導磁界を励起し
    て当該金属管を媒体として誘導電磁界或いは交流誘導電
    流によって搬送された信号パルスを送信し、 前記金属管基端側で前記誘導電磁界或いは交流誘導電流
    によって搬送された前記信号パルスを受信及び再生する
    ことによって、 ワイヤレスで前記金属管先端姿勢情報を検知することを
    特徴とする土中推進機械用姿勢検知方法。
  2. 【請求項2】土中への金属管の押し込みは、その押し込
    み長さから得られる推進距離から土中推進機械の前記金
    属管先端位置を当該金属管の先端姿勢情報の検知と同時
    に決定することを特徴とする請求項1記載の土中推進機
    械用姿勢検知法。
  3. 【請求項3】土中に金属管を押し込んで推進する土中推
    進機械において、 当該土中推進機械内の前記金属管先端のピッチング角や
    ローリング角等の先端姿勢情報を検知する検知部と、 当該検知された先端姿勢情報をディジタル符号化して電
    気的交流パルス信号に変換する信号変換部と、 当該信号変換部の電気的交流パルス信号を前記金属管先
    端部の非金属部分を通し非接触で誘導電磁界信号或いは
    誘導電流信号として励発して前記先端姿勢情報を送信す
    る送信部と、 前記誘導電磁界信号或いは誘導電流信号を前記土中推進
    機械内の前記金属管の基端側で交流電磁界信号に変換す
    る発進立坑側に配備された受信部と、 当該受信部で受信されて変換された交流電磁界信号から
    ノイズ信号を除去して先端姿勢情報を再生する再生部
    と、 を備えることを特徴とする土中推進機械用姿勢検知装
    置。
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