JP2915795B2 - 地中掘削機の水平変位測定装置および地中掘削方法 - Google Patents
地中掘削機の水平変位測定装置および地中掘削方法Info
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- JP2915795B2 JP2915795B2 JP15384994A JP15384994A JP2915795B2 JP 2915795 B2 JP2915795 B2 JP 2915795B2 JP 15384994 A JP15384994 A JP 15384994A JP 15384994 A JP15384994 A JP 15384994A JP 2915795 B2 JP2915795 B2 JP 2915795B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地中掘削機の水平変位
測定装置および地中掘削方法に係り、特に地中を鉛直に
掘削するのに好適な水平変位測定装置および地中掘削方
法に関する。
測定装置および地中掘削方法に係り、特に地中を鉛直に
掘削するのに好適な水平変位測定装置および地中掘削方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】地中に連続地中壁などを造成するために
地中掘削が行われる。この種の地中掘削には、従来、主
にバケット式やオーガー式などが用いられてきたが、た
とえば100mを超える深度において連続壁を造成する
場合などには、図1に示す先端にドラムカッターを備え
る掘削機が用いられるようになり、現在は汎用化されて
いる。
地中掘削が行われる。この種の地中掘削には、従来、主
にバケット式やオーガー式などが用いられてきたが、た
とえば100mを超える深度において連続壁を造成する
場合などには、図1に示す先端にドラムカッターを備え
る掘削機が用いられるようになり、現在は汎用化されて
いる。
【0003】この場合、掘削孔の鉛直性を維持すること
が重要であるが、大深度掘削をする場合、地層の状態
や、地中の岩石などのため、地中鉛直方向へ掘削機を直
進させることは極めて困難であった。
が重要であるが、大深度掘削をする場合、地層の状態
や、地中の岩石などのため、地中鉛直方向へ掘削機を直
進させることは極めて困難であった。
【0004】このような問題に対処するため、図2に示
すように、地上から繰り出せるようにした変位測定用の
ワイヤWの先端を掘削機に取付け(取付点をPとす
る)、このワイヤWの水平方向に不動なゼロ点Zを掘削
孔の地上開口部に設け、この不動点Zと地中の掘削機と
の間のワイヤWをたるまないように張り、掘削機の移動
により前記の取付点PがP1 まで移動したとき、ワイヤ
Wと鉛直方向とのなす変位角を測定して掘削機の不動点
Zからの水平変位量を求めるか、あるいは、この不動点
Z付近のワイヤの水平変位量hから、それに比例する掘
削機の水平変位量Hを求め、この水平変位量Hが少なく
なるように掘削機の姿勢を制御する方法がある(たとえ
ば、特開平2−108790号公報参照。)。
すように、地上から繰り出せるようにした変位測定用の
ワイヤWの先端を掘削機に取付け(取付点をPとす
る)、このワイヤWの水平方向に不動なゼロ点Zを掘削
孔の地上開口部に設け、この不動点Zと地中の掘削機と
の間のワイヤWをたるまないように張り、掘削機の移動
により前記の取付点PがP1 まで移動したとき、ワイヤ
Wと鉛直方向とのなす変位角を測定して掘削機の不動点
Zからの水平変位量を求めるか、あるいは、この不動点
Z付近のワイヤの水平変位量hから、それに比例する掘
削機の水平変位量Hを求め、この水平変位量Hが少なく
なるように掘削機の姿勢を制御する方法がある(たとえ
ば、特開平2−108790号公報参照。)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
変位測定方法には、以下の問題点があった。地中深く
掘進した掘削機の変位量に比較して、地上におけるワイ
ヤの変位量hはごく僅かであり、この微小な変位量hか
ら掘削機の変位量Hを比例計算により求めるため、誤差
が比例的に大きくなる。振動などのため、地上におけ
る不動点Zの設定が難しく、そのため、測定精度を上げ
ることが困難であった。人間の目で確認するという、
最も確実な直読方式が採用できない。これらの理由か
ら、複雑で高価な計測器を用いることになるが、コスト
が高くなる割には、精度の高い測定が困難であった。
変位測定方法には、以下の問題点があった。地中深く
掘進した掘削機の変位量に比較して、地上におけるワイ
ヤの変位量hはごく僅かであり、この微小な変位量hか
ら掘削機の変位量Hを比例計算により求めるため、誤差
が比例的に大きくなる。振動などのため、地上におけ
る不動点Zの設定が難しく、そのため、測定精度を上げ
ることが困難であった。人間の目で確認するという、
最も確実な直読方式が採用できない。これらの理由か
ら、複雑で高価な計測器を用いることになるが、コスト
が高くなる割には、精度の高い測定が困難であった。
【0006】したがって、本発明の主たる課題は、上記
問題点を解消し、地中掘削機の水平移動を正確に測定す
ることのできる水平変位測定装置および地中掘削方法を
提供することである。
問題点を解消し、地中掘削機の水平移動を正確に測定す
ることのできる水平変位測定装置および地中掘削方法を
提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の請求項1記載の発明は、地中へ鉛直方向に順次挿入
されその挿入過程において水平方向移動の可能性のある
掘削機の水平変位を測定するものであって、大地に対し
て固定された基台に対して、水平の全方向に自由に移動
する地上側に配置されたX−Yテーブルと、前記掘削機
と前記X−Yテーブルとを前記掘削機の荷重に基づく張
力が作用された状態で連結する連結ワイヤとを有し、前
記掘削機の水平移動により前記連結ワイヤを介して前記
X−Yテーブルが同一移動量をもって従動するように構
成し、さらに、前記X−Yテーブルによる連結ワイヤの
吊持位置より下方位置において、前記X−Yテーブルに
一体的に設けられた前記連結ワイヤの水平方向位置検出
器と、前記水平方向位置検出器による前記連結ワイヤの
基準位置との変位量を修正するように前記X−Yテーブ
ルを移動させ、そのX−Yテーブルの移動量に基づいて
前記掘削機の変位量とする水平方向位置検出手段と、を
備えたことを特徴とする地中掘削機の水平変位測定装置
である。
明の請求項1記載の発明は、地中へ鉛直方向に順次挿入
されその挿入過程において水平方向移動の可能性のある
掘削機の水平変位を測定するものであって、大地に対し
て固定された基台に対して、水平の全方向に自由に移動
する地上側に配置されたX−Yテーブルと、前記掘削機
と前記X−Yテーブルとを前記掘削機の荷重に基づく張
力が作用された状態で連結する連結ワイヤとを有し、前
記掘削機の水平移動により前記連結ワイヤを介して前記
X−Yテーブルが同一移動量をもって従動するように構
成し、さらに、前記X−Yテーブルによる連結ワイヤの
吊持位置より下方位置において、前記X−Yテーブルに
一体的に設けられた前記連結ワイヤの水平方向位置検出
器と、前記水平方向位置検出器による前記連結ワイヤの
基準位置との変位量を修正するように前記X−Yテーブ
ルを移動させ、そのX−Yテーブルの移動量に基づいて
前記掘削機の変位量とする水平方向位置検出手段と、を
備えたことを特徴とする地中掘削機の水平変位測定装置
である。
【0008】請求項2記載の発明は、地中へ鉛直方向に
順次挿入されその挿入過程において水平方向移動の可能
性のある掘削機の水平変位を測定するものであって、大
地に対して固定された基台に対して、水平の全方向に自
由に移動する地上側に配置されたX−Yテーブルと、前
記掘削機と前記X−Yテーブルとを前記掘削機の荷重に
基づく張力が作用された状態で連結する連結ワイヤとを
有し、前記掘削機の水平移動により前記連結ワイヤを介
して前記X−Yテーブルが同一移動量をもって従動する
ように構成し、さらに、前記X−Yテーブルによる連結
ワイヤの吊持位置より下方位置において、前記X−Yテ
ーブルとは縁切って設けられた前記連結ワイヤの水平方
向位置センサと、この水平方向位置センサによる前記連
結ワイヤの基準位置との変位量を修正するように前記X
−Yテーブルを移動させ、そのX−Yテーブルの移動量
に基づいて前記掘削機の変位量とする水平方向位置検出
手段と、を備えたことを特徴とする地中掘削機の水平変
位測定装置である。
順次挿入されその挿入過程において水平方向移動の可能
性のある掘削機の水平変位を測定するものであって、大
地に対して固定された基台に対して、水平の全方向に自
由に移動する地上側に配置されたX−Yテーブルと、前
記掘削機と前記X−Yテーブルとを前記掘削機の荷重に
基づく張力が作用された状態で連結する連結ワイヤとを
有し、前記掘削機の水平移動により前記連結ワイヤを介
して前記X−Yテーブルが同一移動量をもって従動する
ように構成し、さらに、前記X−Yテーブルによる連結
ワイヤの吊持位置より下方位置において、前記X−Yテ
ーブルとは縁切って設けられた前記連結ワイヤの水平方
向位置センサと、この水平方向位置センサによる前記連
結ワイヤの基準位置との変位量を修正するように前記X
−Yテーブルを移動させ、そのX−Yテーブルの移動量
に基づいて前記掘削機の変位量とする水平方向位置検出
手段と、を備えたことを特徴とする地中掘削機の水平変
位測定装置である。
【0009】請求項3記載の発明は、地中へ鉛直方向に
挿入した掘削機と、水平の全方向に自由に移動する地上
側に配置された移動体とを、連結ワイヤにより緊張状態
で連結し; 前記掘削機の水平方向の移動により連結ワイヤを介して
前記掘削機の水平方向の同一移動量をもって前記移動体
が水平方向に従動する構成とし、この移動体の従移動量
を検知する水平変位測定手段を備えた水平変位測定装置
を用い; 別途、掘削機の深さ位置検出手段を設け、前記移動体の
従移動量を前記深さ位置検出手段からの信号に基づいて
深さ位置ごと順次加減算して、現深さ位置における移動
体の基準鉛直位置からの偏位量を求め、この偏位量が許
容偏位量を超えたとき、前記掘削機の位置を修正し、こ
の位置修正を行いながら所定深さまで前記掘削機により
掘削することを特徴とする地中掘削方法である。
挿入した掘削機と、水平の全方向に自由に移動する地上
側に配置された移動体とを、連結ワイヤにより緊張状態
で連結し; 前記掘削機の水平方向の移動により連結ワイヤを介して
前記掘削機の水平方向の同一移動量をもって前記移動体
が水平方向に従動する構成とし、この移動体の従移動量
を検知する水平変位測定手段を備えた水平変位測定装置
を用い; 別途、掘削機の深さ位置検出手段を設け、前記移動体の
従移動量を前記深さ位置検出手段からの信号に基づいて
深さ位置ごと順次加減算して、現深さ位置における移動
体の基準鉛直位置からの偏位量を求め、この偏位量が許
容偏位量を超えたとき、前記掘削機の位置を修正し、こ
の位置修正を行いながら所定深さまで前記掘削機により
掘削することを特徴とする地中掘削方法である。
【0010】
【作用】本発明における、図2を参照しながら先に説明
した従来例との根本的な相違点を、図3によって説明す
ると、掘削機の移動により取付点PがP1 に移動したと
き、その移動量Hと同一移動量Hをもって移動体Z1 が
Z2 に移動する。したがって、移動量としてH(≫h)
を検出することができるので、測定誤差を著しく小さく
することができる。その結果、掘削機の掘進方向を鉛直
軸に一致させる位置制御精度がきわめて高くなる。
した従来例との根本的な相違点を、図3によって説明す
ると、掘削機の移動により取付点PがP1 に移動したと
き、その移動量Hと同一移動量Hをもって移動体Z1 が
Z2 に移動する。したがって、移動量としてH(≫h)
を検出することができるので、測定誤差を著しく小さく
することができる。その結果、掘削機の掘進方向を鉛直
軸に一致させる位置制御精度がきわめて高くなる。
【0011】移動体として、液槽とその液面に浮動する
浮動体とで構成する場合には、浮動体が掘削機および連
結部材の水平方向移動に良好に追従する利点があるとと
もに、掘削時において、突発的な張力変動があった場合
において、浮動体が液面を境にして上下して、その張力
変動を良好に吸収できる利点もある。
浮動体とで構成する場合には、浮動体が掘削機および連
結部材の水平方向移動に良好に追従する利点があるとと
もに、掘削時において、突発的な張力変動があった場合
において、浮動体が液面を境にして上下して、その張力
変動を良好に吸収できる利点もある。
【0012】前記移動体は、X−Yテーブルにより構成
し、このX−Yテーブルを大地に対して固定された基台
に移動可能とし、このX−Yテーブルに前記連結部材を
設け、連結部材の移動に伴ってX−Yテーブルが追従移
動するように構成することもできる。
し、このX−Yテーブルを大地に対して固定された基台
に移動可能とし、このX−Yテーブルに前記連結部材を
設け、連結部材の移動に伴ってX−Yテーブルが追従移
動するように構成することもできる。
【0013】このX−Yテーブルによる移動体を構成す
る場合においては、水平変位量の検出のために、大別し
て次記の2とおりの態様を挙げることができる。
る場合においては、水平変位量の検出のために、大別し
て次記の2とおりの態様を挙げることができる。
【0014】すなわち、第1の方式では、連結部材の吊
持位置より下方位置において、前記連結部材の水平方向
位置検出器を前記X−Yテーブルに一体的に設け、前記
水平方向位置検出器による前記連結部材の基準位置との
変位量を修正するように、前記X−Yテーブルを移動さ
せ、そのX−Yテーブルの移動量に基づいて前記機器の
変位量とする水平方向位置検出手段を有する態様であ
る。これをより具体的に説明すると、水平方向位置検出
器により、基準鉛直位置に追従するように、X−Yテー
ブルをサーボモーターにより駆動し、その駆動量を検出
することにより、逆に現連結部材の位置、換言すれば掘
削機の水平方向位置を検出することができる。
持位置より下方位置において、前記連結部材の水平方向
位置検出器を前記X−Yテーブルに一体的に設け、前記
水平方向位置検出器による前記連結部材の基準位置との
変位量を修正するように、前記X−Yテーブルを移動さ
せ、そのX−Yテーブルの移動量に基づいて前記機器の
変位量とする水平方向位置検出手段を有する態様であ
る。これをより具体的に説明すると、水平方向位置検出
器により、基準鉛直位置に追従するように、X−Yテー
ブルをサーボモーターにより駆動し、その駆動量を検出
することにより、逆に現連結部材の位置、換言すれば掘
削機の水平方向位置を検出することができる。
【0015】第2の方式では、X−Yテーブルによる連
結部材の吊持位置より下方位置において、前記X−Yテ
ーブルとは縁切って、連結部材の水平方向位置センサを
設け、前記水平方向位置センサによる前記連結部材の基
準位置との変位量を修正するように前記X−Yテーブル
を移動させ、そのX−Yテーブルの移動量に基づいて前
記機器の変位量とするものである。
結部材の吊持位置より下方位置において、前記X−Yテ
ーブルとは縁切って、連結部材の水平方向位置センサを
設け、前記水平方向位置センサによる前記連結部材の基
準位置との変位量を修正するように前記X−Yテーブル
を移動させ、そのX−Yテーブルの移動量に基づいて前
記機器の変位量とするものである。
【0016】他方で、本発明に係る地中掘削方法では、
地中へ鉛直方向に挿入した掘削機と、水平の全方向に自
由に移動する地上側に配置された移動体とを、連結ワイ
ヤにより緊張状態で連結し;前記掘削機の水平方向の移
動により連結ワイヤを介して前記掘削機の水平方向の同
一移動量をもって前記移動体が水平方向に従動する構成
とし、この移動体の従移動量を検知する水平変位測定手
段を備えた水平変位測定装置を用い;別途、機器の深さ
位置検出手段を設け、前記移動体の従移動量を前記深さ
位置検出手段からの信号に基づいて深さ位置ごと順次加
減算して、現深さ位置における移動体の基準鉛直位置か
らの偏位量を求め、この偏位量が許容偏位量を超えたと
き、前記掘削機の位置を修正し、この位置修正を行いな
がら所定深さまで前記掘削機により掘削する。これによ
って、基準鉛直軸に沿った掘削を確実に行うことができ
る。
地中へ鉛直方向に挿入した掘削機と、水平の全方向に自
由に移動する地上側に配置された移動体とを、連結ワイ
ヤにより緊張状態で連結し;前記掘削機の水平方向の移
動により連結ワイヤを介して前記掘削機の水平方向の同
一移動量をもって前記移動体が水平方向に従動する構成
とし、この移動体の従移動量を検知する水平変位測定手
段を備えた水平変位測定装置を用い;別途、機器の深さ
位置検出手段を設け、前記移動体の従移動量を前記深さ
位置検出手段からの信号に基づいて深さ位置ごと順次加
減算して、現深さ位置における移動体の基準鉛直位置か
らの偏位量を求め、この偏位量が許容偏位量を超えたと
き、前記掘削機の位置を修正し、この位置修正を行いな
がら所定深さまで前記掘削機により掘削する。これによ
って、基準鉛直軸に沿った掘削を確実に行うことができ
る。
【0017】
【実施例】以下本発明を図面に示す実施例によってさら
に詳説する。 (基本例1:移動体として、液槽の液面に浮動する浮動
体を用いた例) まず、模式的に示した図6により本発明の測定原理を説
明する。すなわち、地上の適宜の位置に対して固定して
設置したドーナツ形の水槽10内の水12に、ドーナツ
形のブイ14(浮動体)を浮かせ、このブイ14に掛け
渡した支持棒16にワイヤ18を連結し、このワイヤ1
8は水槽10のドーナツ形の中空部20を通って垂下さ
れている。ワイヤ18の先端は、水平方向の変位を測定
しようとする測定対象物、たとえば地中掘削機22に連
結され、このワイヤ18は、ブイ14の浮力に対し、張
力でたるみなく張られている。なお、水12の代わり
に、粘性の低い液体を用いてもよい。このように構成し
たことにより、掘削機22が水平方向へ移動すると、ブ
イ14も同方向へ移動し、掘削機22の水平変位量A
と、ブイ14の水平変位量Bは一致する。
に詳説する。 (基本例1:移動体として、液槽の液面に浮動する浮動
体を用いた例) まず、模式的に示した図6により本発明の測定原理を説
明する。すなわち、地上の適宜の位置に対して固定して
設置したドーナツ形の水槽10内の水12に、ドーナツ
形のブイ14(浮動体)を浮かせ、このブイ14に掛け
渡した支持棒16にワイヤ18を連結し、このワイヤ1
8は水槽10のドーナツ形の中空部20を通って垂下さ
れている。ワイヤ18の先端は、水平方向の変位を測定
しようとする測定対象物、たとえば地中掘削機22に連
結され、このワイヤ18は、ブイ14の浮力に対し、張
力でたるみなく張られている。なお、水12の代わり
に、粘性の低い液体を用いてもよい。このように構成し
たことにより、掘削機22が水平方向へ移動すると、ブ
イ14も同方向へ移動し、掘削機22の水平変位量A
と、ブイ14の水平変位量Bは一致する。
【0018】さらに、図7を用いて、本実施例を具体的
に説明する。図7は、本実施例の変位測定部を示し、
(a)は平面図、(b)は一部平面拡大図、(c)は断
面図である。図7(a)および(c)において、ブイ1
4の中心には、交差する支持棒16の中心にワイヤ18
およびターゲット24が固定されている。一方、水槽1
0の上面には、座標26の描かれた透明な座標板28が
設けられ、ターゲット24の水平変位を座標26上で上
方から目視測定できるようになっている。このターゲッ
ト24の水平方向の変位は、掘削機の水平変位と一致す
るので、ターゲット24の水平方向の軌跡を座標26上
で測定することにより、掘削機の水平変位や位置を知る
ことができる。
に説明する。図7は、本実施例の変位測定部を示し、
(a)は平面図、(b)は一部平面拡大図、(c)は断
面図である。図7(a)および(c)において、ブイ1
4の中心には、交差する支持棒16の中心にワイヤ18
およびターゲット24が固定されている。一方、水槽1
0の上面には、座標26の描かれた透明な座標板28が
設けられ、ターゲット24の水平変位を座標26上で上
方から目視測定できるようになっている。このターゲッ
ト24の水平方向の変位は、掘削機の水平変位と一致す
るので、ターゲット24の水平方向の軌跡を座標26上
で測定することにより、掘削機の水平変位や位置を知る
ことができる。
【0019】図7(b)は座標の拡大図で、図7(a)
の座標26に仮に示したターゲットポイントPの軌跡を
示している。この座標拡大図に示すように、座標26は
X軸、Y軸により4つの領域に分けられ、ターゲットポ
イントPの座標中心からの軌跡を測定することにより、
掘削機の水平変位や位置を知ることができる。
の座標26に仮に示したターゲットポイントPの軌跡を
示している。この座標拡大図に示すように、座標26は
X軸、Y軸により4つの領域に分けられ、ターゲットポ
イントPの座標中心からの軌跡を測定することにより、
掘削機の水平変位や位置を知ることができる。
【0020】図8および図9は、それぞれ別の浮動体
(ブイ)を示した図で、各図の(a)は平面図、(b)
は断面図である。図8に示したブイ30は断面円形のド
ーナツ形の形状をしており、図9に示したブイ32は、
断面が縦に長いドーナツ形の形状をしている。図8に示
したブイ30は、水面上の水平方向の移動が容易で、掘
削機の水平移動に伴う移動追従性がよい。一方、図9に
示したブイ32は、水面での鉛直方向の移動に余裕があ
り、連結したワイヤの張力の変化に対する許容性が高
い。
(ブイ)を示した図で、各図の(a)は平面図、(b)
は断面図である。図8に示したブイ30は断面円形のド
ーナツ形の形状をしており、図9に示したブイ32は、
断面が縦に長いドーナツ形の形状をしている。図8に示
したブイ30は、水面上の水平方向の移動が容易で、掘
削機の水平移動に伴う移動追従性がよい。一方、図9に
示したブイ32は、水面での鉛直方向の移動に余裕があ
り、連結したワイヤの張力の変化に対する許容性が高
い。
【0021】これらの実施例では、ドーナツ形の水槽
と、ドーナツ形のブイを使用しているが、本発明はこれ
に限定されない。間に空間を設けて水槽を別々に配置
し、それぞれの水槽に浮かせた浮動体を一体的に連結し
て構成することもできる。
と、ドーナツ形のブイを使用しているが、本発明はこれ
に限定されない。間に空間を設けて水槽を別々に配置
し、それぞれの水槽に浮かせた浮動体を一体的に連結し
て構成することもできる。
【0022】図10は、図6に示した水平変位測定装置
を掘削機に適用した実施例の断面図である。図10にお
いて、水平変位測定装置34の構成は、図6に示したも
のと同様である。掘削孔内に位置する掘削機36を水平
変位の掘削機として、掘削機36と地上の水平変位測定
装置34のブイ14とがワイヤ18により連結されてい
る。
を掘削機に適用した実施例の断面図である。図10にお
いて、水平変位測定装置34の構成は、図6に示したも
のと同様である。掘削孔内に位置する掘削機36を水平
変位の掘削機として、掘削機36と地上の水平変位測定
装置34のブイ14とがワイヤ18により連結されてい
る。
【0023】本実施例では、掘削機36は掘削とともに
地中深く進み、地表からの距離が変化するので、その変
化に対応してワイヤ18も所定の張力で繰り出されるよ
うになっている。すなわち、ワイヤ18は掘削機36に
設けた滑車38に掛けられ、さらに地上の滑車40を介
してウインチ42のドラムに巻回されている。掘削機3
6の掘削進行とともに、ウインチ42によりワイヤ18
を所定の張力を保持しながら繰り出すようになってい
る。ワイヤ18を所定の張力を保持しながら繰り出す方
法は、張力を測定して所定の張力となるようにコントロ
ーラで巻取力を制御する方法でよく、本実施例では、ウ
インチ42に電磁式の滑りクラッチ(図示せず)を設け
て張力を調整している。
地中深く進み、地表からの距離が変化するので、その変
化に対応してワイヤ18も所定の張力で繰り出されるよ
うになっている。すなわち、ワイヤ18は掘削機36に
設けた滑車38に掛けられ、さらに地上の滑車40を介
してウインチ42のドラムに巻回されている。掘削機3
6の掘削進行とともに、ウインチ42によりワイヤ18
を所定の張力を保持しながら繰り出すようになってい
る。ワイヤ18を所定の張力を保持しながら繰り出す方
法は、張力を測定して所定の張力となるようにコントロ
ーラで巻取力を制御する方法でよく、本実施例では、ウ
インチ42に電磁式の滑りクラッチ(図示せず)を設け
て張力を調整している。
【0024】このような構成により、掘削機36の水平
方向の移動は、そのまま測定装置34のブイ14の移動
となり、掘削機36とブイ14の水平変位位置は一致す
る。
方向の移動は、そのまま測定装置34のブイ14の移動
となり、掘削機36とブイ14の水平変位位置は一致す
る。
【0025】また、掘削機36の地中における位置を、
そのまま測定装置34に表示することができる。
そのまま測定装置34に表示することができる。
【0026】このようにして、地中の掘削機36の位置
を測定し、掘削機36の位置が所定の鉛直方向から横に
ずれた場合には、掘削孔の壁面に対向して掘削機36に
備えている複数のアジャスタブルガイド44を動作さ
せ、掘削機36の姿勢を調整して掘削を進める。なお、
符号46は掘削機36の傾斜を検出する傾斜計、符号4
8は地中を掘削するためのドラムカッターである。
を測定し、掘削機36の位置が所定の鉛直方向から横に
ずれた場合には、掘削孔の壁面に対向して掘削機36に
備えている複数のアジャスタブルガイド44を動作さ
せ、掘削機36の姿勢を調整して掘削を進める。なお、
符号46は掘削機36の傾斜を検出する傾斜計、符号4
8は地中を掘削するためのドラムカッターである。
【0027】図11は、1台の掘削機36に、2つの水
平変位測定装置34a、34bを設置した実施例であ
る。それぞれのワイヤ18は掘削機36の両側の間隔L
だけ離れたC点およびD点に連結されている(図12参
照)。水平変位測定装置34a、34bは図6に示した
ものと同様である。
平変位測定装置34a、34bを設置した実施例であ
る。それぞれのワイヤ18は掘削機36の両側の間隔L
だけ離れたC点およびD点に連結されている(図12参
照)。水平変位測定装置34a、34bは図6に示した
ものと同様である。
【0028】このように、水平変位測定装置を2つ設置
することにより、C点およびD点の水平変位による軌跡
は、図12に示した2つの座標26a,26bでそれぞ
れ測定され、掘削機の平面位置(ねじれ角θを含め)を
測定することができる。
することにより、C点およびD点の水平変位による軌跡
は、図12に示した2つの座標26a,26bでそれぞ
れ測定され、掘削機の平面位置(ねじれ角θを含め)を
測定することができる。
【0029】(基本例2:移動体として、X−Yテーブ
ルを用いた例) 本発明の移動体として、水平の全方向に自由に移動する
慣用のX−Yテーブルを用いることができる。X−Yテ
ーブル50は、代表例として図4に示すように、X軸レ
ール51,51に沿って第1ベース52を、これに螺合
したスクリューネジ53をX軸サーボモータ54により
移動させるとともに、第1ベース52に設けた、前記X
軸レール51,51と直交する方向に配設されたレール
(図示せず)沿って第2ベース55を、これに螺合した
スクリューネジ56をY軸サーボモータ57により移動
させるようにしたものである。したがって、第2ベース
55またはこれに一体化されたスライドベース58は、
X軸およびY軸に沿って自由に移動させることができ、
その移動領域内のあらゆる位置において位置決めが可能
である。
ルを用いた例) 本発明の移動体として、水平の全方向に自由に移動する
慣用のX−Yテーブルを用いることができる。X−Yテ
ーブル50は、代表例として図4に示すように、X軸レ
ール51,51に沿って第1ベース52を、これに螺合
したスクリューネジ53をX軸サーボモータ54により
移動させるとともに、第1ベース52に設けた、前記X
軸レール51,51と直交する方向に配設されたレール
(図示せず)沿って第2ベース55を、これに螺合した
スクリューネジ56をY軸サーボモータ57により移動
させるようにしたものである。したがって、第2ベース
55またはこれに一体化されたスライドベース58は、
X軸およびY軸に沿って自由に移動させることができ、
その移動領域内のあらゆる位置において位置決めが可能
である。
【0030】このX−Yテーブル50は、図1に示すよ
うに、大地に対して固定された基台60に対して移動可
能とされている。基台60上に設けられたX−Yテーブ
ル50には、その第2ベース55と一体化されたスライ
ドベース58は、符号で示すように図1の左右および紙
面を貫く方向に移動自在となり、このスライドベース5
8にリール61,62が取り付けられ、掘削機36と基
台60に固定されたウインチ63とを繋ぐ連結ワイヤ1
8をリール61,62でガイドするようにしてある。
うに、大地に対して固定された基台60に対して移動可
能とされている。基台60上に設けられたX−Yテーブ
ル50には、その第2ベース55と一体化されたスライ
ドベース58は、符号で示すように図1の左右および紙
面を貫く方向に移動自在となり、このスライドベース5
8にリール61,62が取り付けられ、掘削機36と基
台60に固定されたウインチ63とを繋ぐ連結ワイヤ1
8をリール61,62でガイドするようにしてある。
【0031】他方で、連結ワイヤ18を取り囲むように
して、第2ベース55またはスライドベース56に対し
て、水平方向位置検出器70が一体的に設けられてい
る。また、必要により、基台60に連結ワイヤ18の絶
対的移動量(大地に対する移動量)を検出する水平方向
位置センサ80が固定されている。図1に示してあるこ
とから判明できるように、必要により、図1の右側部分
の水平変位検出機器は掘削機36の左側にも設けること
ができる。
して、第2ベース55またはスライドベース56に対し
て、水平方向位置検出器70が一体的に設けられてい
る。また、必要により、基台60に連結ワイヤ18の絶
対的移動量(大地に対する移動量)を検出する水平方向
位置センサ80が固定されている。図1に示してあるこ
とから判明できるように、必要により、図1の右側部分
の水平変位検出機器は掘削機36の左側にも設けること
ができる。
【0032】かかる構成の下では、図5に示すような検
出制御系をもって、掘削機の水平変位の検出および掘削
機の位置制御が行われながら、掘削が進行される。
出制御系をもって、掘削機の水平変位の検出および掘削
機の位置制御が行われながら、掘削が進行される。
【0033】すなわち、掘削機36が移動すると、連結
ワイヤ18の基準鉛直軸からの傾きまたは偏位として表
れるので、これを水平方向位置検出器70により検出す
る。
ワイヤ18の基準鉛直軸からの傾きまたは偏位として表
れるので、これを水平方向位置検出器70により検出す
る。
【0034】この検出信号は、サーボ制御系に与えら
れ、基準鉛直軸に連結ワイヤ18が一致するように、X
軸サーボモータ54およびY軸サーボモータ57を駆動
される。
れ、基準鉛直軸に連結ワイヤ18が一致するように、X
軸サーボモータ54およびY軸サーボモータ57を駆動
される。
【0035】基準鉛直軸に連結ワイヤ18が一致するま
でのX軸サーボモータ54およびY軸サーボモータ57
の駆動量は、信号処理器90に与えられる。
でのX軸サーボモータ54およびY軸サーボモータ57
の駆動量は、信号処理器90に与えられる。
【0036】一方、掘削機36には、別途、繰り出しワ
イヤ91が連結され、これを繰り出すリール92に連結
されたローターリーエンコーダ93からの掘削機36の
深度信号が信号処理器90に与えられる。掘削機36に
設けられた傾斜計46からの傾斜信号も信号処理器90
に与えられる。
イヤ91が連結され、これを繰り出すリール92に連結
されたローターリーエンコーダ93からの掘削機36の
深度信号が信号処理器90に与えられる。掘削機36に
設けられた傾斜計46からの傾斜信号も信号処理器90
に与えられる。
【0037】信号処理器90に与えられた各信号は、演
算処理装置94により、現在の掘削機36の水平方向位
置および傾斜度合いが演算処理され、その水平方向位置
または傾斜度合いが許容限度を超えた場合、掘削機姿勢
制御部95を介して、複数のアジャスタブルガイド44
を掘削孔に対して進退およびその進退度合いの調整を行
い、掘削機36の姿勢を調整して掘削を進行する。姿勢
が調整された掘削機36は、やがて掘削の進行に伴い、
基準鉛直軸に沿う位置に戻る。
算処理装置94により、現在の掘削機36の水平方向位
置および傾斜度合いが演算処理され、その水平方向位置
または傾斜度合いが許容限度を超えた場合、掘削機姿勢
制御部95を介して、複数のアジャスタブルガイド44
を掘削孔に対して進退およびその進退度合いの調整を行
い、掘削機36の姿勢を調整して掘削を進行する。姿勢
が調整された掘削機36は、やがて掘削の進行に伴い、
基準鉛直軸に沿う位置に戻る。
【0038】前記の水平方向位置検出器70としては、
たとえば図13に示すように、X軸およびY軸方向にラ
インセンサーカメラ70X,70Yを設けて、その光学
走査領域を連結ワイヤ18が横切る位置を検出するなど
の方式を採用できる。その他、レーザー光を利用する方
式などを挙げることができ、検出方式は適宜とすること
ができる。
たとえば図13に示すように、X軸およびY軸方向にラ
インセンサーカメラ70X,70Yを設けて、その光学
走査領域を連結ワイヤ18が横切る位置を検出するなど
の方式を採用できる。その他、レーザー光を利用する方
式などを挙げることができ、検出方式は適宜とすること
ができる。
【0039】上記の第1のサーボ系の例では、X−Yテ
ーブル50に対して水平方向位置検出器70が同移動し
ながら追従するものである。しかるに、図1および図5
に示す、基台60に連結ワイヤ18の絶対的移動量(大
地に対する移動量)を検出する水平方向位置センサ80
を用いて、第2のサーボ系の例を構成することができ
る。すなわち、水平方向位置センサ80により現連結ワ
イヤ18の位置を検出し、その位置の基準鉛直軸からの
偏位量と同一の量で移動するように、X−Yテーブル5
0を移動させるものである。しかし、この第2のサーボ
系の例では、水平方向位置センサ80の検出領域が、た
とえば最大150〜200mmまでの範囲をカバーする必
要があるので、水平方向位置センサ80のコストが高く
なり、精度が若干低くなる難点がある。しかしながら、
この第2のサーボ系の例を、第1のサーボ系の例のバッ
クアップとして利用することは、全体として検出精度を
より高め、掘削機の姿勢制御にきわめて有効である。
ーブル50に対して水平方向位置検出器70が同移動し
ながら追従するものである。しかるに、図1および図5
に示す、基台60に連結ワイヤ18の絶対的移動量(大
地に対する移動量)を検出する水平方向位置センサ80
を用いて、第2のサーボ系の例を構成することができ
る。すなわち、水平方向位置センサ80により現連結ワ
イヤ18の位置を検出し、その位置の基準鉛直軸からの
偏位量と同一の量で移動するように、X−Yテーブル5
0を移動させるものである。しかし、この第2のサーボ
系の例では、水平方向位置センサ80の検出領域が、た
とえば最大150〜200mmまでの範囲をカバーする必
要があるので、水平方向位置センサ80のコストが高く
なり、精度が若干低くなる難点がある。しかしながら、
この第2のサーボ系の例を、第1のサーボ系の例のバッ
クアップとして利用することは、全体として検出精度を
より高め、掘削機の姿勢制御にきわめて有効である。
【0040】この基本例2においても、基本例1と同様
に、掘削機36の左右に水平方向位置検出系を設けて、
図12に示すように、掘削機のねじれや、1つの水平方
向位置検出系のみによる誤差(連結ワイヤの風に煽られ
ての揺れなど)を吸収できる。また、掘削機36の姿勢
制御に際して、第2のサーボ系においては、対地基準と
してあるので、基準の鉛直軸に対しての絶対偏位量をそ
のまま検出することができるが、第1のサーボ系では、
深度ごとのX軸サーボモータ54およびY軸サーボモー
タ57の駆動量の加減算を行いながら、基準鉛直軸に対
する水平方向偏位量を算出するものである。
に、掘削機36の左右に水平方向位置検出系を設けて、
図12に示すように、掘削機のねじれや、1つの水平方
向位置検出系のみによる誤差(連結ワイヤの風に煽られ
ての揺れなど)を吸収できる。また、掘削機36の姿勢
制御に際して、第2のサーボ系においては、対地基準と
してあるので、基準の鉛直軸に対しての絶対偏位量をそ
のまま検出することができるが、第1のサーボ系では、
深度ごとのX軸サーボモータ54およびY軸サーボモー
タ57の駆動量の加減算を行いながら、基準鉛直軸に対
する水平方向偏位量を算出するものである。
【0041】ところで、本発明の移動体を、図14に示
すように、基台60に対してスライドテーブル61を、
その下部に設けたエアベアリング62により、浮かすこ
とにより構成することもできる。また、図示はしていな
が、多数のボールベアリングをスライドテーブルの下部
に設けて移動体を構成することもできる。かかる態様の
下では、基本例1と同様な水平変位検出が行われる。ま
た、スライドテーブルに適当なサーボ機構を付設し、基
本例2と同様に、連結ワイヤ18に追従移動させること
も可能である。
すように、基台60に対してスライドテーブル61を、
その下部に設けたエアベアリング62により、浮かすこ
とにより構成することもできる。また、図示はしていな
が、多数のボールベアリングをスライドテーブルの下部
に設けて移動体を構成することもできる。かかる態様の
下では、基本例1と同様な水平変位検出が行われる。ま
た、スライドテーブルに適当なサーボ機構を付設し、基
本例2と同様に、連結ワイヤ18に追従移動させること
も可能である。
【0042】
【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、掘削機の
位置や姿勢を正確に測定することができる。またそのた
め、掘削機の姿勢制御を正しく行うことができ、掘削孔
の鉛直性を高精度に維持して掘削を行うことができる。
位置や姿勢を正確に測定することができる。またそのた
め、掘削機の姿勢制御を正しく行うことができ、掘削孔
の鉛直性を高精度に維持して掘削を行うことができる。
【図1】本発明の基本例2の正面図である。
【図2】従来例の測定原理の説明図である。
【図3】本発明の測定原理の説明図である。
【図4】X−Yテーブルの代表例の斜視図である。
【図5】検出制御系を示す系統図である。
【図6】本発明の基本例1に従う水平変位測定装置の一
実施例を示す断面図である。
実施例を示す断面図である。
【図7】その変位測定部を示す図で、(a)は平面図、
(b)は一部平面拡大図、(c)は断面図である。
(b)は一部平面拡大図、(c)は断面図である。
【図8】浮動体の一例を示し、(a)は平面図、(b)
は断面図である。
は断面図である。
【図9】浮動体の他の例を示し、(a)は平面図、
(b)は断面図である。
(b)は断面図である。
【図10】基本例1による掘削方法の一実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図11】掘削方法の他の実施例を示す断面図である。
【図12】図11の実施例の変位測定部の平面図であ
る。
る。
【図13】基本例2の水平方向位置検出器の測定原理の
説明図である。
説明図である。
【図14】態様を異にする移動体の例の概要図である。
10…水槽、12…水、14…ブイ(浮動体)、16…
指示棒、18…ワイヤ、20…中空部、22…掘削機、
24…ターゲット、26、26a,26b…座標、28
…座標板、30、32…ブイ(浮動体)、34、34
a,34b…水平変位測定装置、36…掘削機、38、
40…滑車、42…ウインチ、44…アジャスタブルガ
イド、46…傾斜計、48…カッター、50…X−Yテ
ーブル、58…スライドテーブル、60…基台、61,
62…リール、63…ウインチ、70…水平方向位置検
出器、80…水平方向位置センサ、90…信号処理器、
93…ローターリーエンコーダ93、94…演算処理装
置、95…掘削機姿勢制御部。
指示棒、18…ワイヤ、20…中空部、22…掘削機、
24…ターゲット、26、26a,26b…座標、28
…座標板、30、32…ブイ(浮動体)、34、34
a,34b…水平変位測定装置、36…掘削機、38、
40…滑車、42…ウインチ、44…アジャスタブルガ
イド、46…傾斜計、48…カッター、50…X−Yテ
ーブル、58…スライドテーブル、60…基台、61,
62…リール、63…ウインチ、70…水平方向位置検
出器、80…水平方向位置センサ、90…信号処理器、
93…ローターリーエンコーダ93、94…演算処理装
置、95…掘削機姿勢制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八巻 勲 東京都世田谷区給田5丁目16番15号 フ ロントエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 大坪 則雄 東京都世田谷区松原1−51−3第1長友 ビル 株式会社オーミック内 (56)参考文献 特開 平6−128977(JP,A) 実開 昭61−102813(JP,U) 実開 昭62−192212(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01C 7/00 - 7/06 E02F 5/08 G01C 9/00 - 9/36
Claims (3)
- 【請求項1】地中へ鉛直方向に順次挿入されその挿入過
程において水平方向移動の可能性のある掘削機の水平変
位を測定するものであって、 大地に対して固定された基台に対して、水平の全方向に
自由に移動する地上側に配置されたX−Yテーブルと、 前記掘削機と前記X−Yテーブルとを前記掘削機の荷重
に基づく張力が作用された状態で連結する連結ワイヤと
を有し、 前記掘削機の水平移動により前記連結ワイヤを介して前
記X−Yテーブルが同一移動量をもって従動するように
構成し、 さらに、前記X−Yテーブルによる連結ワイヤの吊持位
置より下方位置において、前記X−Yテーブルに一体的
に設けられた前記連結ワイヤの水平方向位置検出器と、 前記水平方向位置検出器による前記連結ワイヤの基準位
置との変位量を修正するように前記X−Yテーブルを移
動させ、そのX−Yテーブルの移動量に基づいて前記掘
削機の変位量とする水平方向位置検出手段と、 を備えたことを特徴とする地中掘削機の水平変位測定装
置。 - 【請求項2】地中へ鉛直方向に順次挿入されその挿入過
程において水平方向移動の可能性のある掘削機の水平変
位を測定するものであって、 大地に対して固定された基台に対して、水平の全方向に
自由に移動する地上側に配置されたX−Yテーブルと、 前記掘削機と前記X−Yテーブルとを前記掘削機の荷重
に基づく張力が作用された状態で連結する連結ワイヤと
を有し、 前記掘削機の水平移動により前記連結ワイヤを介して前
記X−Yテーブルが同一移動量をもって従動するように
構成し、 さらに、前記X−Yテーブルによる連結ワイヤの吊持位
置より下方位置において、前記X−Yテーブルとは縁切
って設けられた前記連結ワイヤの水平方向位置センサ
と、 この水平方向位置センサによる前記連結ワイヤの基準位
置との変位量を修正するように前記X−Yテーブルを移
動させ、そのX−Yテーブルの移動量に基づいて前記掘
削機の変位量とする水平方向位置検出手段と、 を備えたことを特徴とする地中掘削機の水平変位測定装
置。 - 【請求項3】地中へ鉛直方向に挿入した掘削機と、水平
の全方向に自由に移動する地上側に配置された移動体と
を、連結ワイヤにより緊張状態で連結し; 前記掘削機の水平方向の移動により連結ワイヤを介して
前記掘削機の水平方向の同一移動量をもって前記移動体
が水平方向に従動する構成とし、この移動体の従移動量
を検知する水平変位測定手段を備えた水平変位測定装置
を用い; 別途、掘削機の深さ位置検出手段を設け、 前記移動体の従移動量を前記深さ位置検出手段からの信
号に基づいて深さ位置ごと順次加減算して、現深さ位置
における移動体の基準鉛直位置からの偏位量を求め、こ
の偏位量が許容偏位量を超えたとき、前記掘削機の位置
を修正し、この位置修正を行いながら所定深さまで前記
掘削機により掘削することを特徴とする地中掘削方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15384994A JP2915795B2 (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 地中掘削機の水平変位測定装置および地中掘削方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15384994A JP2915795B2 (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 地中掘削機の水平変位測定装置および地中掘削方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0814894A JPH0814894A (ja) | 1996-01-19 |
JP2915795B2 true JP2915795B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=15571452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15384994A Expired - Fee Related JP2915795B2 (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 地中掘削機の水平変位測定装置および地中掘削方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2915795B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2755467B1 (fr) * | 1996-11-06 | 1999-05-14 | Sol Comp Du | Dispositif de mesure de verticalite d'un engin de forage |
JP4671622B2 (ja) | 2004-04-30 | 2011-04-20 | ソニー・エリクソン・モバイルコミュニケーションズ株式会社 | 歪み補償電力増幅装置 |
-
1994
- 1994-07-05 JP JP15384994A patent/JP2915795B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0814894A (ja) | 1996-01-19 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |