JP2886047B2

JP2886047B2 - 掘削機の位置管理装置

Info

Publication number: JP2886047B2
Application number: JP5203626A
Authority: JP
Inventors: 達男伊藤; 定利辻
Original assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 1993-07-26
Filing date: 1993-07-26
Publication date: 1999-04-26
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JPH0734771A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤を下方に掘削形成
する掘削機の位置を的確に検出管理し得る掘削機の位置
管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の位置管理装置は、掘削機と地上と
の間にワイヤを張設し、該ワイヤの傾きを傾斜計により
検出することにより、掘削機の位置を検出し、この検出
された掘削機の位置に基づいて掘削機の掘削方向を修正
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の位置管
理装置では、掘削機の位置が掘削すべき坑の掘削中心軸
から外れた場合、ワイヤ部材は、その自重故に、下方に
反った形の懸垂曲線を形成してしまい、傾斜計に基づい
て検出された掘削機の位置と、実際の掘削機の位置に
は、どうしても誤差が生じてしまうという問題を有して
いた。本発明は、上記事情に鑑み、掘削機の位置を精度
良く検出し得る、掘削機の位置管理装置を提供すること
を目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、地盤（１）上
に、支持台（２、１１）を設け、前記支持台（２、１
１）に、第一水平移動部（１３、１６）を、第一水平方
向に移動自在に設け、第一水平駆動手段（１２、１５）
を、前記第一水平移動部（１３、１６）を前記第一水平
方向に移動駆動させ得る形で設け、前記第一水平移動部
（１３、１６）の前記第一水平方向の位置（ｘ）を検出
し得る第一水平位置検出手段（１４、４５）を設け、前
記第一水平移動部（１３、１６）に、第二水平移動部
（１９）を、前記第一水平方向に直角な第二水平方向に
移動自在に設け、第二水平駆動手段（１７、２０）を、
前記第二水平移動部（１９）を前記第二水平方向に移動
駆動させ得る形で設け、前記第二水平移動部（１９）の
前記第二水平方向の位置（ｙ）を検出し得る第二水平位
置検出手段（２１、４６）を設け、前記第二水平移動部
（１９）の下方に、前記地盤（１）を掘削し得る掘削機
（３）を設け、前記第二水平移動部（１９）にワイヤ支
持機構（２２、２３）を所定の首振り中心（ＣＰ）を中
心にして全方向に回動自在に設け、前記ワイヤ支持機構
にワイヤ（５）を、その一端を接続する形で下方に垂設
し、前記地盤上に、前記ワイヤを繰り出し・繰込自在な
ウインチ手段（７）を設け、前記ワイヤを前記掘削機を
経由して前記ウインチ手段に接続し、前記ワイヤ支持機
構の、前記首振り中心に対して前記ワイヤが装着された
位置の反対側に、前記ワイヤの振れ（Ｄ、β）を検出し
得る振れ検出手段（６）を設け、前記振れ検出手段
（６）に、該振れ検出手段により検出された前記ワイヤ
（５）の振れ（Ｄ、β）に基づいて、前記ワイヤ（５）
の振れが収束するように前記第一及び第二水平駆動手段
（１２、１５）、（１７、２０）を介して前記第一及び
第二水平移動部（１３、１６）、（１９）を駆動制御す
る制御手段（４１、４２、４３）を接続して構成され
る。なお、（）内の番号等は、図面における対応する
要素を示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図
面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の「作
用」欄についても同様である。

【０００５】

【作用】上記した構成により、本発明は、制御手段（４
１、４２、４３）によって、第一及び第二水平駆動手段
（１２、１５）、（１７、２０）を介して第一及び第二
水平移動部（１３、１６）、（１９）を、ワイヤ（５）
の振れが収束するように、ワイヤ支持機構上に設けられ
た振れ検出手段（６）により検出されたワイヤ（５）の
振れの方向（Ｄ）に駆動制御することにより、掘削機
（３）と第二水平移動部（１９）との間に張設されたワ
イヤ（５）を鉛直に調整保持し得るように作用する。
又、第一及び第二水平位置検出手段（１４、４５）、
（２１、４６）によって、第一水平移動部（１３、１
６）の第一水平方向の位置（ｘ）及び、第一水平移動部
（１３、１６）に第二水平方向に移動自在に設けられた
第二水平移動部（１９）の第二水平方向の位置（ｙ）を
検出することにより、第二水平移動部（１９）の水平位
置（ｘ、ｙ）を検出し得るように作用する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は、本発明の掘削機の位置管理装置の一実施例
を示す図である。図２は、図１の位置管理装置の架台付
近を示す拡大図である。図３は、図１の位置管理装置を
上方から見た図である。図４は、図１の位置管理装置の
ジンバルを示す拡大図である。図５は、図４のジンバル
を示す図４中Ａ−Ａ断面図である。図６は、図１の掘削
機が掘削中心軸から外れ、ワイヤが傾斜したときの位置
管理装置を示す図である。図７は、図６の位置管理装置
のワイヤ上部が水平方向に移動し、ワイヤを鉛直に修正
した状態をしめす図である。図８は、図７の状態の位置
管理装置を上方から見た図である。図９は、図１の位置
管理装置の制御系を示すブロック図である。図１０は、
図１のワイヤ取付金具の首振中心の移動の軌跡を上方か
ら見た図である。

【０００７】地盤１上には、図１に示すように、掘削機
３の位置管理装置１００の架台２が設けられており、架
台２は水平に設けられた天盤２ｂを有している。天盤２
ｂは、図３に示すように上方から見て長方形に形成され
ており、天盤２ｂには、天盤２ｂの大部分を占める長方
形の第一孔２ｃが上下方向に貫通形成されている。ま
た、天盤２ｂは、その四隅に設けられた図１に示す支柱
２ｄにより、地盤１上に支持されている。また、天盤２
ｂの第一孔２ｃの中心ＣＰ１から鉛直方向には、掘削中
心軸ＣＴが設定されている。

【０００８】また、天盤２ｂ上には、図３に示すよう
に、二本のＸ軸レール１１、１１が第一孔２ｃを挾んで
互いに平行に敷設されており、二本のＸ軸レール１１、
１１上には、Ｘ軸テーブル１３が、その下面に設けられ
た二本の溝１３ａ、１３ａをＸ軸レール１１、１１に嵌
合させる形で、Ｘ軸レール１１方向に移動自在に設けら
れている。また、天盤２ｂ上には、第一孔２ｃに対して
Ｘ軸レール１１より遠方の位置に、Ｘ軸レール１１に平
行にＸ軸ラック１２が敷設されており、Ｘ軸テーブル１
３には、回転駆動され得る歯車１５ａを有するＸ軸駆動
モータ１５が、その歯車１５ａをＸ軸ラック１２に歯合
させる形で設けられている。

【０００９】Ｘ軸駆動モータ１５には、その歯車１５ａ
の回転数Ｒｘを検知し得る第一回転計１４が設けられて
いる。

【００１０】また、Ｘ軸テーブル１３には、その中央部
に、長方形の第二孔１３ｂが、Ｘ軸レール１１に直角な
方向に長手方向を有する形で上下方向に貫通形成されて
おり、Ｘ軸テーブル１３には、二本のＹ軸レール１６、
１６がＸ軸レール１１と直角をなす形で第二孔１３ｂを
挾んで互いに平行に設けられている。二本のＹ軸レール
１６、１６には、Ｙ軸テーブル１９が、その下面に設け
られた二本の溝１９ａ、１９ａをＹ軸レール１６、１６
に嵌合させる形で、Ｙ軸レール１６方向に移動自在に設
けられている。Ｘ軸テーブル１３上には、第二孔１３ｂ
に対してＹ軸レール１６より遠方の位置に、Ｙ軸レール
１６に平行にＹ軸ラック１７が敷設されており、Ｙ軸テ
ーブル１９には、回転駆動され得る歯車２０ａを有する
Ｙ軸駆動モータ２０が、その歯車２０ａをＹ軸ラック１
７に歯合させる形で設けられている。

【００１１】Ｙ軸駆動モータ２０には、その歯車２０ａ
の回転数を検知し得る第二回転計２１が設けられてい
る。

【００１２】また、Ｙ軸テーブル１９には、その中心
に、円形の第三孔１９ｂが上下方向に貫通形成されてお
り、第三孔１９ｂの中心は、掘削中心軸ＣＴに一致して
いる。Ｙ軸テーブル１９の第三孔１９ｂの直上には、図
２に示すように、ジンバル２３が、Ｙ軸テーブル１９に
支持された形で設けられており、ジンバル２３は、管状
のワイヤ取付け金具２２を、その首振中心ＣＰを中心と
して全方向に回転自在な形で支持している。即ち、ジン
バル２３は、図４に示すように、Ｙ軸テーブル１９の第
三孔１９ｂを挾んで対向する形でＹ軸テーブル１９に立
設された二枚の軸受板２３ａ、２３ａを有しており、各
軸受板２３ａ、２３ａには、その中心に、水平方向に対
向する形で第一軸受孔２３ｅ、２３ｅが形成されてい
る。各第一軸受孔２３ｅ、２３ｅには、それぞれ第一回
転軸２３ｂ、２３ｂが、共通の第一回転軸心ＣＴ２を中
心として回動自在に軸支されており、各第一回転軸２３
ｂ、２３ｂの間には、環状の転動環２３ｃが、第一回転
軸２３ｂ、２３ｂと共に第一回転軸心ＣＴ２を中心とし
て回転自在な形に設けられている。転動環２３ｃは、そ
の孔２３ｇを上下方向に向けており、転動環２３ｃに
は、図５に示すように、第一回転軸心ＣＴ２を挾んで対
向する位置に、それぞれ第二軸受孔２３ｆ、２３ｆが設
けられている。各第二軸受孔２３ｆ、２３ｆには、それ
ぞれ第二回転軸２３ｄ、２３ｄが、前記第一回転軸心Ｃ
Ｔ２に対して直交する第二回転軸心ＣＴ３を中心として
回転自在に軸支されており、各第二回転軸２３ｄ、２３
ｄの間には、円筒状のワイヤ取付け金具２２が、第二回
転軸２３ｄ、２３ｄと共に第二回転軸心ＣＴ３を中心と
して回動自在な形に取付けられている。また、ワイヤ取
付け金具２２は、図４にしめすように、転動環２３ｃを
貫通した形で設けられている。尚、前記首振中心ＣＰ
は、第一回転軸心ＣＴ２と第二回転軸心ＣＴ３との交点
であり、また、ワイヤ取付け金具２２は、通常その軸心
ＣＴ１を上下方向に向けている。

【００１３】ワイヤ取付け金具２２の上端には、鉛直に
設定された掘削中心軸ＣＴに対するワイヤ取付け金具２
２の軸心ＣＴ１の振れの方向を検出し得る傾斜計６が設
けられている。

【００１４】ワイヤ取付け金具２２の下端には、ワイヤ
部材５が、図２に示すように、Ｙ軸テーブル１９の第三
孔１９ｂ、Ｘ軸テーブル１３の第二孔１３ｂ、架台２の
天盤２ｂの第一孔２ｃを通じて天盤２ｂの下方に垂設さ
れており、天盤２ｂ、従って、架台２の下方には、掘削
中心軸ＣＴを中心として掘削形成された坑４が設けられ
ている。坑４の下端には、図１に示すように、掘削機３
が設けられており、掘削機３は、その下端部に、地盤１
を下方に掘削し得る二個の掘削ドラム３ｂ、３ｂを有し
ている。また、掘削機３は、図１側面に、坑壁４ａを押
圧し得るアジャスタブルガイド３ｃをそれぞれ複数個有
しており、各アジャスタブルガイド３ｃ、３ｃ、３ｃ、
３ｃは、坑壁４ａを押圧することにより、掘削機３の掘
削方向を修正し得るように設けられている。また、掘削
機３の上端部には、滑車３ａが設けられている。

【００１５】ワイヤ取付け金具２２から垂設されたワイ
ヤ部材５は、坑４において掘削機３の滑車３ａに掛けら
れており、該ワイヤ部材５は、Ｘ軸テーブル１３に向け
て折り返されている。また、Ｘ軸テーブル１３には、滑
車２ａが垂設されており、前記ワイヤ部材５は、該滑車
２ａに掛けられている。また、架台２脇の地盤１上に
は、ウインチ７が設けられており、前記ワイヤ部材５の
端部は、ウインチ７に、繰り出し、巻き取り自在な形で
巻回されている。また、ウインチ７には、繰り出したワ
イヤ部材５の長さＬ１１を検出し得るワイヤ長さ検出手
段７ａが設けられている。

【００１６】また、地盤１上には、制御装置４０が設け
られており、制御装置４０は、図３に示すように、ケー
ブル４０ａを介してＸ軸駆動モータ１５、第一回転計１
４、Ｙ軸駆動モータ２０、第二回転計２１、傾斜計６に
接続している。また、ケーブル４０ｂを介して、ウイン
チ７、ワイヤ長さ検出手段７ａに接続しており、又、制
御装置４０は、図１に示すように、ケーブル３ｄを介し
て、掘削機３に接続している。また、制御装置４０は、
図９に示すように、傾斜計６に接続した振れ検出演算部
４１、Ｘ軸駆動モータ１５に接続したＸ軸駆動モータ制
御部４２、Ｙ軸駆動モータ２０に接続したＹ軸駆動モー
タ制御部４３、第一回転計１４に接続したＸ軸変位検出
演算部４５、第二回転計２１に接続したＹ軸変位検出演
算部４６、掘削機３のアジャスタブルガイド３ｃ、３
ｃ、３ｃ、３ｃに接続したガイド駆動制御部５５、掘削
ドラム３ｂに接続したドラム駆動制御部５６、ウインチ
７に接続したウインチ駆動制御部５９、ワイヤ長さ検出
手段７ａに接続したワイヤ長さ検出演算部６１、掘削深
さ検出演算部６０及びキーボード４９、ディスプレイ５
０、主制御部５１を有しており、振れ検出演算部４１、
Ｘ軸駆動モータ制御部４２、Ｙ軸駆動モータ制御部４
３、Ｘ軸変位検出演算部４５、Ｙ軸変位検出演算部４
６、ガイド駆動制御部５５、ドラム駆動制御部５６、ウ
インチ駆動制御部５９、ワイヤ長さ検出演算部６１、掘
削深さ検出演算部６０、及び、キーボード４９、ディス
プレイ５０は、バス線５２を介して、主制御部５１に接
続している。

【００１７】また、図１に示す坑４には、坑壁４ａ保護
の為に安定液１０が充填されている。

【００１８】掘削機３の位置管理装置１００等は、以上
のような構成を有するので、図９に示すように、掘削機
３のオペレータがキーボード４９により掘削指令Ｓ１を
主制御部５１に入力すると、主制御部５１は、ドラム駆
動制御部５６とウインチ駆動制御部５９に該掘削指令Ｓ
１を出力する。すると、ドラム駆動制御部５６は、掘削
ドラム３ｂを駆動する。また、ウインチ駆動制御部５９
は、ウインチ７を、ウインチ７に巻回されたワイヤ部材
５が繰り出されるように駆動する。すると、ワイヤ部材
５に設けられた掘削機３は、ワイヤ部材５の繰り出しと
共に、自重により下方に移動する。これにより、図１に
示す掘削機３は、その掘削ドラム３ｂにより地盤１を鉛
直下方に掘削することが出来る。また、ウインチ７に
は、ワイヤ長さ検出手段７ａが設けられており、該ワイ
ヤ長さ検出手段７ａにより、ワイヤ部材５の繰り出し長
さＬ１１が常時検出されている。ワイヤ長さ検出手段７
ａは、図９に示すように、検出されたワイヤ部材５の繰
り出し長さＬ１１を常時ワイヤ長さ検出演算部６１に出
力している。すると、ワイヤ長さ検出演算部６１は、時
々刻々入力されるワイヤ部材５の繰り出し長さＬ１１に
基づいて、ワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰから掘削
機３の滑車３ａまでのワイヤ長さＬ１を時々刻々演算検
出する。ワイヤ長さ検出演算部６１は、演算検出された
ワイヤ長さＬ１を常時掘削深さ検出演算部６０に出力し
ている。掘削深さ検出演算部６０は、入力されたワイヤ
長さＬ１に基づいて、常時、図１に示す坑４の掘削深さ
Ｌ２を検出演算しており、図９の掘削深さ検出演算部６
０は、時々刻々変化する掘削深さＬ２を、ディスプレイ
５０に出力している。すると、ディスプレイ５０は、入
力された掘削深さＬ２を表示する。これにより、図１の
掘削機３のオペレータは、その時々の掘削機３の深さ、
即ち、掘削深さＬ２を認識することが出来るので、掘削
機３により予定された深さの坑４を容易に形成すること
が出来る。

【００１９】また、掘削機３による掘削の途中で、掘削
機３の掘進方向が、掘削中心軸ＣＴ方向を逸れ、掘削機
３の中心（滑車３ａの中心位置）が、掘削中心軸ＣＴか
ら外れると、図６に示すように、それまで掘削機３の滑
車３ａとワイヤ取付金具２２との間で掘削中心軸ＣＴと
一致する形で鉛直に張設されていたワイヤ部材５が、掘
削機３の中心が掘削中心軸ＣＴに対して外れた方向に振
れる。すると、ワイヤ取付金具２２は、ジンバル２３に
より首振中心ＣＰを中心として全方向に回転自在に支持
されているので、ワイヤ部材５の振れの方向と同じ方向
に振れる。すると、ワイヤ取付金具２２に設けられた傾
斜計６は、図３に示す、その振れの方向Ｄ及び図１の振
れ角度量βを検知して、図９に示すように、振れ検出演
算部４１に出力する。また、前出のワイヤ長さ検出演算
部６１は、演算検出されたワイヤ長さＬ１を常時振れ検
出演算部４１に出力している。すると、振れ検出演算部
４１は、入力された図６に示すワイヤ長さＬ１と振れ角
度量βに基づいて、ワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰ
と、ワイヤ５が懸垂曲線を形成していないと仮定したと
きの、掘削機３の仮想位置Ｐ１との間の水平距離Ｌｈを
検出演算する。この水平距離Ｌｈを、掘削中心軸ＣＴを
原点Ｏとし、Ｘ軸レール１１に平行にＸ軸を設定し、Ｙ
軸レール１６に平行にＹ軸を設定したＸＹ座標平面上に
投影すると、図１０に示すようになる。次に、図９の振
れ検出演算部４１は、検出演算した、ワイヤ取付金具２
２の首振中心ＣＰと、掘削機３の仮想位置Ｐ１との間の
水平距離Ｌｈと、傾斜計６より入力されたワイヤ５の振
れの方向Ｄに基づいて、図１０に示すＸＹ座標平面上で
のワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰから掘削機３の仮
想位置Ｐ（１）までの水平距離Ｌｈの、Ｘ軸方向成分Ｄ
ｘとＹ軸方向成分Ｄｙを検出演算する。すると、図９に
示す振れ検出演算部４１は、検出演算されたＸ軸方向成
分Ｄｘを、Ｘ軸駆動モータ制御部４２に出力し、Ｙ軸方
向成分Ｄｙを、Ｙ軸駆動モータ制御部４３に出力する。
すると、Ｘ軸駆動モータ制御部４２は、図３に示すＸ軸
駆動モータ１５を、該Ｘ軸駆動モータ１５の歯車１５ａ
がＸ軸ラック１２上を、入力されたＸ軸方向成分Ｄｘの
距離だけ転動するように駆動する。すると、Ｘ軸駆動モ
ータ１５は、Ｘ軸テーブル１３に固設されており、Ｘ軸
テーブル１３は、架台天盤２ｂ上にＸ軸レール１１、１
１を介して、Ｘ軸レール１１方向に移動自在に設けられ
ており、且つ又、Ｘ軸ラック１２は、架台天盤２ｂ上に
Ｘ軸レール１１方向に敷設されているので、Ｘ軸テーブ
ル１３は、Ｘ軸駆動モータ制御部４２に入力されたＸ軸
方向成分Ｄｘの距離だけ移動する。すると、Ｘ軸テーブ
ル１３上に設けられたＸ軸レール１１に直角なＹ軸レー
ル１６、１６に、Ｙ軸テーブル１９が、その下面に設け
られた二本の溝１９ａ、１９ａをＹ軸レール１６、１６
に嵌合させる形で設けられているので、Ｙ軸テーブル１
９は、Ｘ軸テーブル１３と共に前記Ｘ軸方向成分Ｄｘの
距離だけ移動する。すると、Ｙ軸テーブル１９には、ジ
ンバル２３を介してワイヤ取付金具２２が設けられてい
るので、ワイヤ取付金具２２は、Ｙ軸テーブル１９と共
に前記Ｘ軸方向成分Ｄｘの距離だけ掘削中心軸ＣＰから
Ｘ軸方向に移動する。

【００２０】また、前記のように図９に示す振れ検出演
算部４１により掘削機３の仮想位置Ｐ（１）と、ワイヤ
取付金具２２の首振中心ＣＰとの間の水平距離ＬｈのＹ
軸方向成分Ｄｙが入力されたＹ軸駆動モータ制御部４３
は、図３に示すＹ軸駆動モータ２０を、該Ｙ軸駆動モー
タ２０の歯車２０ａがＸ軸ラック１２に直角なＹ軸ラッ
ク１７上を、入力されたＹ軸方向成分Ｄｙの距離だけ転
動するように駆動する。すると、Ｙ軸駆動モータ２０
は、Ｙ軸テーブル１９に固設されており、Ｙ軸テーブル
１９は、Ｘ軸テーブル１３上にＹ軸レール１６、１６を
介して、Ｙ軸レール１６方向に移動自在に設けられてお
り、且つ又、Ｙ軸ラック１７は、Ｘ軸テーブル１３上に
Ｙ軸レール１６方向に敷設されているので、Ｙ軸テーブ
ル１９は、図９のＹ軸駆動モータ制御部４３に入力され
た図３に示すＹ軸方向成分Ｄｙの距離だけＹ軸方向に移
動する。すると、Ｙ軸テーブル１９には、図２に示すよ
うにジンバル２３を介してワイヤ取付金具２２が設けら
れているので、ワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰは、
Ｙ軸テーブル１９と共にＹ軸方向成分Ｄｙだけ掘削中心
軸ＣＰからＹ軸方向に移動する。

【００２１】これにより、ワイヤ取付金具２２の首振中
心ＣＰの位置を、図１０に示すＸＹ座標において、それ
までの掘削中心軸ＣＰと一致した位置から前記掘削機３
の仮想位置Ｐ１に移動させることが出来る。これによ
り、ワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰの水平位置を、
掘削機３の水平位置に近づけることが出来る。また、図
９の振れ検出演算部４１には、その時々の、ワイヤ長さ
検出演算部６１より検出された図６のワイヤ取付金具２
２の首振中心ＣＰから掘削機３の滑車３ａまでのワイヤ
長さＬ１と、傾斜計６により検出されたワイヤ振れ角度
量βと、傾斜計６により検出された図１０に示すワイヤ
５の振れの方向Ｄとが、それぞれ、入力されているの
で、前記のようにワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰか
ら掘削機３の仮想位置Ｐまでの水平距離Ｌｈの、Ｘ軸方
向成分ＤｘとＹ軸方向成分Ｄｙとを時々刻々検出してお
り、検出演算されたＸ軸方向成分Ｄｘを、図９に示すＸ
軸駆動モータ制御部４２に出力し、Ｙ軸方向成分Ｄｙ
を、Ｙ軸駆動モータ制御部４３に出力している。よっ
て、ワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰの位置が、図１
０に示すＸＹ座標において、前記掘削機３の仮想位置Ｐ
（１）に移動した後にも、図６に示すワイヤ５の傾斜が
ゼロでない場合、従って、図６の掘削機３の仮想位置Ｐ
とワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰの位置との水平距
離Ｌｈがゼロでない場合には（ワイヤ５は、実際は、図
６に示すように、懸垂曲線をなしているので、ワイヤ取
付金具２２を仮想位置Ｐ（１）に移動させても、掘削機
３の水平位置とワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰの水
平位置は一致せず、ワイヤ５の傾斜はゼロとはならな
い）、ワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰは、図１０に
示す次なる仮想位置Ｐ（２）にＸ軸駆動モータ１５及び
Ｙ軸駆動モータ２０により移動駆動される。そして、図
６に示す傾斜計６により検出されたワイヤ振れ角度量β
がゼロになるまで、従って、ワイヤ取付金具２２の首振
中心ＣＰと仮想位置Ｐまでの水平距離Ｌｈがゼロになる
まで、上記のように、ワイヤ取付金具２２の首振中心Ｃ
Ｐは、その水平位置を掘削機３の水平位置に近づけるよ
うに、Ｘ軸駆動モータ１５及びＹ軸駆動モータ２０によ
り移動駆動され続けられる。こうして、ワイヤ５の懸垂
曲線がこうした動作により徐々に矯正されることによ
り、ワイヤ５が掘削機３に向けて鉛直方向に垂下され、
ワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰの水平位置と、掘削
機３の真の水平位置が最終的に一致し、ワイヤ取付金具
２２の首振中心ＣＰの水平位置は掘削機３の中心（滑車
３ａ）の鉛直上方に位置するようになる。

【００２２】また、この際、図８に示すＸ軸駆動モータ
１５に設けられた第一回転計１４は、Ｘ軸ラック１２上
を転動した歯車１５ａの回転数Ｒｘを、ワイヤ取付金具
２２の首振中心ＣＰが、掘削中心軸ＣＴに一致していた
ときの位置を基準として計測しており、第一回転計１４
は、図９に示すように、常時、その回転数Ｒｘを、Ｘ軸
変位検出演算部４５に出力している。すると、Ｘ軸変位
検出演算部４５は、第一回転計１４より入力された回転
数Ｒｘに基づいて、Ｘ軸テーブル１３、Ｙ軸テーブル１
９、ジンバル２３と共にワイヤ取付金具２２が、図８に
示すように掘削中心軸ＣＴからＸ軸方向に移動した距離
ｘを検出する。また、角度量βがゼロとなった時、ワイ
ヤ取付金具２２と掘削機３の間に張設されたワイヤ部材
５は、図７に示すようにＸ軸方向の振れのない鉛直線を
形成しているので、前記ワイヤ取付金具２２が掘削中心
軸ＣＴからＸ軸方向に移動した距離ｘを、掘削機３の中
心が掘削中心軸ＣＴからＸ軸方向に外れた正確な距離ｘ
とすることが出来る。よって、掘削機３の中心が掘削中
心軸ＣＴからＸ軸方向に外れた距離ｘを精度良く検出す
ることが出来る。すると、図９に示すＸ軸変位検出演算
部４５は、該距離ｘをディスプレイ５０に出力する。す
ると、ディスプレイ５０は、該距離ｘを表示する。これ
により、図１の掘削機３のオペレータは、掘削機３の中
心が掘削中心軸ＣＴからＸ軸方向に外れた距離ｘを認識
することが出来る。ここで、オペレータは、図９のキー
ボード４９を操作して、ガイド駆動制御部５５に、掘削
方向修正指令Ｓ２を入力することにより、図７に示す掘
削機３のアジャスタブルガイド３ｃを、坑壁４ａを押圧
するように駆動し、掘削機３の掘進方向を修正すること
が出来る。よって、オペレータは、掘削機３の中心が掘
削中心軸ＣＴからＸ軸方向に外れた距離ｘをディスプレ
イ５０により確認しながら、掘削機３がＸ軸レール１１
に直角な水平方向から見て正確に掘削中心軸ＣＴに一致
するように掘削機３の位置を修正することが出来る。ま
た、この際、図３のＹ軸駆動モータ２０に設けられた第
二回転計２１は、Ｙ軸ラック１７上を転動した歯車２０
ａの回転数Ｒｙを、ワイヤ取付金具２２の首振中心ＣＰ
が、掘削中心軸ＣＴに一致していたときの位置を基準と
して計測しており、第二回転計２０は、図９に示すよう
に、常時、その回転数Ｒｙを、Ｙ軸変位検出演算部４６
に出力している。すると、Ｙ軸変位検出演算部４６は、
第二回転計２１より入力された回転数Ｒｙに基づいて、
図８に示すようにＹ軸テーブル１９、ジンバル２３と共
にワイヤ取付金具２２が、掘削中心軸ＣＴからＹ軸方向
に移動した移動距離ｙを検出する。また、角度量βがゼ
ロとなった時には前記のようにワイヤ取付金具２２と掘
削機３の間に張設されたワイヤ部材５は、図７に示すよ
うにＹ軸方向の振れのない鉛直線を形成しているので、
前記ワイヤ取付金具２２が掘削中心軸ＣＴからＹ軸方向
に移動した移動距離ｙを、掘削機３の中心が掘削中心軸
ＣＴからＹ軸方向に外れた正確な距離ｙとすることが出
来る。よって、掘削機３の中心が掘削中心軸ＣＴからＹ
軸方向に外れた距離ｙを精度良く検出することが出来
る。すると、図９に示すＹ軸変位検出演算部４６は、該
距離ｙをディスプレイ５０に出力する。すると、ディス
プレイ５０は、該距離ｙを表示する。これにより、図１
の掘削機３のオペレータは、掘削機３の中心が掘削中心
軸ＣＴからＹ軸方向に外れた距離ｙを認識することが出
来る。よって、オペレータは、掘削機３の中心が掘削中
心軸ＣＴからＹ軸方向に外れた距離ｙを制御装置４０の
ディスプレイ５０により確認しながら、掘削機３がＹ軸
レール１６に直角な水平方向から見て正確に掘削中心軸
ＣＴに一致するようにアジャスタブルガイド３Ｃ等によ
り掘削機３の位置を修正することが出来る。

【００２３】従って、上述の位置管理装置１００によれ
ば、掘削機３の位置を精度良く検出することが出来るの
で、その検出された掘削機の位置に基づいて、掘削中心
軸ＣＴを中心とした適切な坑４を形成し得るように掘削
機３を駆動制御することが出来る。

【００２４】尚、上記実施例中の位置管理装置１００に
おいては、掘削機３をワイヤ部材５及びウインチ７によ
り上下方向に昇降させ得る形に設けたが、ワイヤ部材５
及びウインチ７は、ワイヤ部材５がＹ軸テーブル１９と
掘削機３との間で張設されている限りにおいて、必ずし
も、掘削機３を昇降させ得る形である必要はない（即
ち、掘削機３の昇降は別の手段で行ってもよい）。

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
地盤１等の地盤上に、架台２、Ｘ軸レール１１等の支持
台を設け、前記支持台に、Ｘ軸テーブル１３、Ｙ軸レー
ル１６等の第一水平移動部を、第一水平方向に移動自在
に設け、Ｘ軸ラック１２、Ｘ軸駆動モータ１５等の第一
水平駆動手段を、前記第一水平移動部を前記第一水平方
向に移動駆動させ得る形で設け、前記第一水平移動部の
前記第一水平方向の移動距離ｘ等の位置を検出し得る第
一回転計１４、Ｘ軸変位検出演算部４５等の第一水平位
置検出手段を設け、前記第一水平移動部に、Ｙ軸テーブ
ル１９等の第二水平移動部を、前記第一水平方向に直角
な第二水平方向に移動自在に設け、Ｙ軸ラック１７、Ｙ
軸駆動モータ２０等の第二水平駆動手段を、前記第二水
平移動部を前記第二水平方向に移動駆動させ得る形で設
け、前記第二水平移動部の前記第二水平方向の移動距離
ｙ等の位置を検出し得る第二回転計２１、Ｙ軸変位検出
演算部４６等の第二水平位置検出手段を設け、前記第二
水平移動部の下方に、前記地盤を掘削し得る掘削機３等
の掘削機を設け、前記第二水平移動部にワイヤ取付金具
２２、ジンバル２３等のワイヤ支持機構を首振中心ＣＰ
等の所定の首振り中心を中心にして全方向に回動自在に
設け、前記ワイヤ支持機構にワイヤ５を、その一端を接
続する形で下方に垂設し、前記地盤上に、前記ワイヤを
繰り出し・繰込自在なイウンチ７等のウインチ手段を設
け、前記ワイヤを前記掘削機を経由して前記ウインチ手
段に接続し、前記ワイヤ支持機構の、前記首振り中心に
対して前記ワイヤが装着された位置の反対側に、ワイヤ
の振れの方向Ｄ、振れ角度β等の前記ワイヤの振れを検
出し得る傾斜計６等の振れ検出手段を設け、前記振れ検
出手段に、該振れ検出手段により検出された前記ワイヤ
の振れに基づいて、前記ワイヤの振れが収束するように
前記第一及び第二水平駆動手段を介して前記第一及び第
二水平移動部を駆動制御する振れ検出演算部４１、Ｘ軸
駆動モータ制御部４２、Ｙ軸駆動モータ制御部４３等の
制御手段を接続して構成したので、前記第一及び第二水
平位置検出手段によって、前記第一水平移動部の前記第
一水平方向の位置、及び、前記第一水平移動部に前記第
二水平方向に移動自在に設けられた前記第二水平移動部
の前記第二水平方向の位置を検出することにより、前記
第二水平移動部の水平位置（ｘ、ｙ）を検出することが
出来る。また、前記制御手段によって、前記第一及び第
二水平駆動手段を介して前記第一及び第二水平移動部
を、前記ワイヤの振れが収束するように前記振れ検出手
段により検出された前記ワイヤの振れの方向に駆動制御
することにより、前記掘削機と前記第二水平移動部との
間に張設された前記ワイヤを懸垂曲線を生じさせること
なく鉛直に調整保持することが出来る。よって、前記第
二水平移動部の水平位置を、前記掘削機の水平位置に正
確に一致させることが出来るので、前記第一及び第二水
平位置検出手段により検出された前記第二水平移動部の
水平位置を、前記掘削機の水平位置とすることが出来
る。よって、本発明の掘削機の位置管理装置によれば掘
削機の水平位置を精度良く検出することが出来る。ま
た、本発明は、振れ検出手段が、第２水平移動部上の前
記ワイヤ支持機構の、前記首振り中心に対して前記ワイ
ヤが装着された位置の反対側に設けられていることか
ら、振れ検出手段が、ワイヤ支持機構の上部に位置する
形となり、振れ検出手段を泥水中の掘削機上に設けた場
合のように、泥水の流動の影響を受けたりすることがな
く、ワイヤの振れを高精度に検出することができる。更
に、振れ検出手段がワイヤの装着部位とは反対側に設け
られているので、精密機器である振れ検出手段の保守点
検作業をワイヤの存在と無関係に容易に行なうことがで
きるばかりか、振れ検出手段からの信号ケーブルの処理
をワイヤと干渉させること無く行なうことができるの
で、信号ケーブルがワイヤと不用意に絡まったりするよ
うな事態の発生を未然に防止することができ、信頼性が
高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の掘削機の位置管理装置の一実
施例を示す図である。

【図２】図２は、図１の位置管理装置の架台付近を示す
拡大図である。

【図３】図３は、図１の位置管理装置を上方から見た図
である。

【図４】図４は、図１の位置管理装置のジンバルを示す
拡大図である。

【図５】図５は、図４のジンバルを示す図４中Ａ−Ａ断
面図である。

【図６】図６は、図１の掘削機が掘削中心軸から外れ、
ワイヤが傾斜したときの位置管理装置を示す図である。

【図７】図７は、図６の位置管理装置のワイヤ上部が水
平方向に移動し、ワイヤを鉛直に修正した状態をしめす
図である。

【図８】図８は、図７の状態の位置管理装置を上方から
見た図である。

【図９】図９は、図１の位置管理装置の制御系を示すブ
ロック図である。

【図１０】図１０は、図１のワイヤ取付金具の首振中心
の移動の軌跡を上方から見た図である。

【符号の説明】

１……地盤（地盤）２……支持台（架台）３……掘削機（掘削機）５……ワイヤ（ワイヤ部材）６……振れ検出手段（傾斜計）７……ウインチ手段（ウインチ）１１……支持台（Ｘ軸レール）１２……第一水平駆動手段（Ｘ軸ラック）１３……第一水平移動部（Ｘ軸テーブル）１４……第一水平位置検出手段（第一回転計）１５……第一水平駆動手段（Ｘ軸駆動モータ）１６……第一水平移動部（Ｙ軸レール）１７……第二水平駆動手段（Ｙ軸ラック）１９……第二水平移動部（Ｙ軸テーブル）２０……第二水平駆動手段（Ｙ軸駆動モータ）２１……第二水平位置検出手段（第二回転計）２２……ワイヤ支持機構（ワイヤ取付金具）２３……ワイヤ支持機構（ジンバル）４１……制御手段（振れ検出演算部）４２……制御手段（Ｘ軸駆動モータ制御部）４３……制御手段（Ｙ軸駆動モータ制御部）４５……第一水平位置検出手段（Ｘ軸変位検出演算部）４６……第二水平位置検出手段（Ｙ軸変位検出演算部）Ｄ……ワイヤの振れの方向（ワイヤの振れの方向）ｘ……第一水平移動部の第一水平方向の位置（ワイヤ取
付金具が掘削中心軸から水平方向に移動した距離）ｙ……第二水平移動部の第二水平方向の位置（ワイヤ取
付金具が掘削中心軸から水平方向に移動した距離）ＣＰ……首振中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21B 47/024 E02F 5/00 E21B 44/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地盤上に、支持台を設け、前記支持台に、第一水平移動部を、第一水平方向に移動
自在に設け、第一水平駆動手段を、前記第一水平移動部を前記第一水
平方向に移動駆動させ得る形で設け、前記第一水平移動部の前記第一水平方向の位置を検出し
得る第一水平位置検出手段を設け、前記第一水平移動部に、第二水平移動部を、前記第一水
平方向に直角な第二水平方向に移動自在に設け、第二水平駆動手段を、前記第二水平移動部を前記第二水
平方向に移動駆動させ得る形で設け、前記第二水平移動部の前記第二水平方向の位置を検出し
得る第二水平位置検出手段を設け、前記第二水平移動部の下方に、前記地盤を掘削し得る掘
削機を設け、前記第二水平移動部にワイヤ支持機構を所定の首振り中
心を中心にして全方向に回動自在に設け、前記ワイヤ支持機構にワイヤを、その一端を接続する形
で下方に垂設し、前記地盤上に、前記ワイヤを繰り出し・繰込自在なウイ
ンチ手段を設け、前記ワイヤを前記掘削機を経由して前記ウインチ手段に
接続し、前記ワイヤ支持機構の、前記首振り中心に対して前記ワ
イヤが装着された位置の反対側に、前記ワイヤの振れを
検出し得る振れ検出手段を設け、前記振れ検出手段に、該振れ検出手段により検出された
前記ワイヤの振れに基づいて、前記ワイヤの振れが収束
するように前記第一及び第二水平駆動手段を介して前記
第一及び第二水平移動部を駆動制御する制御手段を接続
して構成した掘削機の位置管理装置。