JP3093152B2 - 地中推進機制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中を掘削して管
路を形成する際に使用する地中推進機の制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】地中推進機は、地中を掘削する先導管と
これを前進させる発進装置とを備え、先導管の先端部に
装備された掘削用カッタで地中を掘削していき、先導管
の後方に連結管と呼ばれる管状体を順次連結していくこ
とにより地中に管路を形成するものである。このとき、
予め定められた計画線に沿って正しく掘削していく必要
があるため、掘削作業中は、先導管の位置、姿勢を検出
し、それに基づいて方向修正を迅速かつ的確に行うこと
が必要である。

【０００３】そこで、従来より、先導管を計画通りに推
進させるため、先導管内には、各種測定器、例えば、方
向修正角度を検出する変位計や管状体の傾斜を測定する
傾斜計あるいはレーザ光線による位置計測用のビデオカ
メラなどが設置され、これらの測定器で先導管の姿勢お
よび位置に関する情報を把握している。

【０００４】また、これらの測定器で検知した先導管の
姿勢および位置に関するデータに基づいて、先導管の推
進方向を修正するため、先導管内には複数の方向修正用
の液圧シリンダが設置され、さらに、これらの液圧シリ
ンダに対するオイルの流れを制御する方向制御バルブが
設置されている。

【０００５】そして、これら測定器が検知した姿勢およ
び位置データに関する信号、および方向制御バルブを制
御するための信号の伝送は、従来より、先導管と発進装
置との間に配線された信号伝送用の電線で行っている。
このため、掘削作業の進行により、新たに連結管を接続
するたびに連結管の中に信号伝送用電線を通す必要があ
る。

【０００６】一方、電線を利用せずに信号の伝送を行う
ことができるものとして、特開平６−２０７４９３号公
報には、土中推進機械用姿勢検知方法及び装置が開示さ
れている。この土中推進機械用姿勢検知方法及び装置
は、検知した信号をデジタル化し、その信号を伝送する
方式として、金属管を媒体とした誘導電磁界あるいは交
流誘導電流を使用するものであり、金属管に直接誘導電
流を流している。すなわち、金属管本体が信号の伝送媒
体として使用されているものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、電線を使
用して信号伝送を行う従来の地中推進機の場合、新たに
連結管を接続するたびに電線を連結管の中に通す作業が
必要であるため非常に煩雑であり、また連結管を接続す
る場合に信号伝送用電線を挟んで電線に損傷を与えるお
それがあるため接続作業の際には細心の注意が必要であ
る。また、電線の接続コネクタ部分において、接触不良
などのトラブルを生ずることも多い。

【０００８】一方、特開平６−２０７４９３号公報に開
示されている土中推進機械用姿勢検知装置の場合、電線
を使用せずに信号の伝送を行うことができるが、誘導電
磁界あるいは交流誘導電流を伝送するための金属管が必
要である。

【０００９】また、信号伝送に誘導電磁界あるいは交流
誘導電流を使用しているため、多量のデータを伝送する
必要があるテレビカメラの映像信号を伝送するのには不
向きである。

【００１０】さらに、前記出願は土中推進機械の姿勢を
検知して、その信号を誘導電磁界などで伝送し地上の表
示装置に表示するのみであり、誘導電磁界などの信号に
より地上から土中推進機械の姿勢を制御することはでき
ない。

【００１１】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、信号伝送用電線を使用せずに地中推進機の姿勢およ
び位置を検知し、それに応じた制御を行うことができる
地中推進機制御装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の地中推進機制御装置は、地中を掘削する先
導管と、前記先導管内に設置され前記先導管の姿勢およ
び位置を検知する計測器と、前記先導管内に設置され前
記先導管の掘削方向を変更する方向調整機構と、前記先
導管を推進させる発進装置とを備えた地中推進機におい
て、前記計測器で検知した姿勢および位置データ信号と
前記方向調整機構を制御する信号とをマイクロ波を用い
て伝送するマイクロ波送受信機を、前記先導管と前記発
進装置のそれぞれに備え、更に前記先導管と前記発進装
置との間に、前記マイクロ波を伝送するための導波管を
備えていることを特徴とする。

【００１３】本発明では、先導管内に設置された計測器
で先導管の姿勢および位置を検知し、この姿勢および位
置データをマイクロ波によって発進装置へ送信する。発
進装置においては、送信された姿勢および位置データに
基づき先導管の掘削方向が計画通りであるか否かを判断
し、修正が必要である場合は掘削方向制御信号をマイク
ロ波によって先導管へ送信する。そして、先導管では、
掘削方向制御信号に基づいて方向調整機構が掘削方向を
修正する。

【００１４】このように、計測器で検知した姿勢および
位置データ信号と先導管の掘削方向制御信号とを、先導
管と発進装置との間でマイクロ波を用いて伝送するた
め、信号伝送用の電線が不要となる。また、マイクロ波
を伝達するための金属管などを設ける必要もない。この
ため、連結管を接続する際の電線接続に起因するトラブ
ル、すなわち、電線損傷や接触不良などが発生しない。

【００１５】また、マイクロ波を使用することにより、
テレビカメラ信号の伝送や、双方向の信号伝送が可能と
なり、従来は信号伝送用電線の本数で制約されていた信
号の種類を増やすことができる。

【００１６】また、マイクロ波送受信機どうしの間にマ
イクロ波を伝送するための導波管を備えているので、伝
送中のマイクロ波の減衰が小さくなり、効率よく伝送す
ることができる。ここで、導波管を設ける位置として
は、レーザー光の通路または測量用の空隙が望ましく、
この位置に設けることにより導波管を他の用途と兼用で
きるため、連結管のスペースを有効に使うことができ
る。

【００１７】さらに、本発明の地中推進機制御装置は、
マイクロ波送受信機の周波数が１〜１００ＧＨｚである
ことを特徴とする。マイクロ波の周波数を１〜１００Ｇ
Ｈｚとすることにより、その波長は３ｍｍ〜３００ｍｍ
となるが、この波長より内径の大きな管状体であればマ
イクロ波を伝送することができるため、例えば、小口径
管地中推進機で通常使用されるサイズの連結管内を伝送
する場合に好適である。特に、小口径管地中推進機の場
合、マイクロ波の周波数を５．６ＧＨｚとすると波長が
約５０ｍｍとなり、減衰も少ないというメリットがあ
る。

【００１８】一方、マイクロ波を伝送するための導波管
を使用する場合は、その内径より波長が小さくなるよう
にマイクロ波の周波数を定めることにより、減衰を小さ
くすることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は実施の形態を示す縦断面
図、図２は先導管後部の拡大断面図、図３は発進装置の
一部切欠縦断面図、図４は地中推進機制御装置の構成図
である。

【００２０】図１，２に示すように、本実施形態の地中
推進機制御装置では、地中を掘削するカッタ１０を有す
る先導管１１と、先導管を推進させる発進装置２０とを
備え、先導管１１内にはカッタ１０を駆動するためのモ
ータ８と減速機９が設置されている。ここで、２４は連
結管、３１は推進管、３２はスクリーン、３３は排土
管、３４はレーザー発振器である。

【００２１】また、先導管１１内に、先導管１１の姿勢
および位置を検知するため、レーザー光線１２により位
置を計測するテレビカメラ１３、先導管１１の傾斜を測
定する傾斜計１４、方向修正角度を検知する変位センサ
１５などが設置されている。

【００２２】さらに、先導管１１内には、先導管１１の
掘削方向を変更するための方向修正シリンダ１６と、方
向修正シリンダ１６へのオイルの流れを制御する方向修
正用電磁弁１７が設置されている。

【００２３】先導管１１および発進装置２０の推進板２
１に、それぞれマイクロ波送受信ユニット１８，１９お
よびアンテナ２２，２３を設置している。そして、連結
管２４内部には、アンテナ２２，２３が発するマイクロ
波３０を効率よく伝送するための導波管２５を設置して
いる。

【００２４】本実施形態では、先導管１１内に設置され
たテレビカメラ１３、傾斜計１４、変位センサ１５によ
り先導管１１の姿勢および位置を検知し、この姿勢およ
び位置データ信号をマイクロ波送受信ユニット１８に送
り込む。マイクロ波送受信ユニット１８内では、送り込
まれた信号を処理し、姿勢および位置データをマイクロ
波に変換してアンテナ２２から導波管２５内を通して発
進装置２０側へ送信する。

【００２５】発進装置２０側においては、アンテナ２２
から送信されたマイクロ波をアンテナ２３で受信し、そ
の信号をマイクロ波送受信ユニット１９内で処理し、地
上に設置したコントロールユニット２７に送り込む。コ
ントロールユニット２７では、送られた信号を映像化し
てモニタ２８に表示するため、作業者はこれを見て、先
導管１１の掘削方向が計画通りであるか否かを判断する
ことができる。

【００２６】もし、先導管１１の掘削方向の修正が必要
である場合、コントロールユニット２７の操作パネル２
９の調整用スイッチなどを操作すると，信号がマイクロ
波送受信ユニット１９へ送り込まれ、マイクロ波に変換
された掘削方向修正信号がアンテナ２３から導波管２５
内を通して先導管１１側へ送信される。

【００２７】先導管１１側では、アンテナ２２で受信し
たマイクロ波をマイクロ波送受信ユニット１８内で処理
し、修正信号に変換して方向修正用電磁弁１７に送り込
む。そして、方向修正用電磁弁１７は、修正信号に応じ
て方向修正シリンダ１６へのオイルの流れを制御し、方
向修正シリンダ１６が作動して先導管１１の掘削方向が
修正される。このときの、方向修正角度は変位センサ１
５で検知し、前記と同じ過程を経ることにより、コント
ロールユニット２７で確認することができるため、修正
角度のミスなどが発生しない。

【００２８】このように、本実施形態では、先導管１１
内に設置したテレビカメラ１３、傾斜計１４、変位セン
サ１５で検知した姿勢および位置データ信号と、地上の
コントロールユニット２７から送信する先導管１１の掘
削方向制御信号とを、先導管１１と発進装置２０との間
でマイクロ波を用いて伝送するため、信号伝送用の電線
が不要となった。

【００２９】このため、連結管２４を接続する際の電線
接続に関するトラブル、すなわち、電線損傷や接触不良
などが発生することがない。また、マイクロ波を使用す
ることにより、テレビカメラ信号の伝送や、双方向の信
号伝送が可能となり、従来は信号伝送用電線の本数で制
約されていた信号の種類を増やすこともできた。

【００３０】また、本実施形態では、先導管１１と発進
装置２０との間にマイクロ波を伝送するための導波管２
５を設けているため、マイクロ波の減衰が極めて小さ
く、効率よく伝達させることができる。また、導波管２
５がカーブしている場合でも、マイクロ波は導波管２５
内を反射しながら伝送されていくため減衰が少ない。な
お、導波管２５はマイクロ波の減衰を小さくすることを
目的として設置しているため、導波管２５なしでもマイ
クロ波は伝送される。

【００３１】さらに、本実施形態では、マイクロ波送受
信ユニット１８，１９において使用するマイクロ波の周
波数を１〜１００ＧＨｚの範囲のうち、特に５．６ＧＨ
ｚとしている。マイクロ波の周波数を５．６ＧＨｚとす
ることにより、その波長は約５０ｍｍとなるが、内径が
５０ｍｍより大きな導波管２５を使用することにより、
マイクロ波を効率よく伝送することができ、減衰も小さ
いという結果が得られた。

【００３２】

【発明の効果】本発明により、以下の効果を奏すること
ができる。

【００３３】（１）先導管内に設置された計測器で検知
した姿勢および位置データ信号と先導管の掘削方向制御
信号とを、先導管と発進装置との間でマイクロ波を用い
て伝送するマイクロ波送受信装置を備えることにより、
信号伝送用の電線や金属管などが不要となる。このた
め、連結管を接続する際の電線接続に起因する電線損傷
や接触不良などのトラブルが発生しない。

【００３４】（２）先導管と発進装置との間の信号伝送
にマイクロ波を使用することにより、テレビカメラ信号
の伝送や、双方向の信号伝送が可能となり、電線本数で
制約されることなく、信号の種類を増やすことができ
る。

【００３５】（３）先導管と発進装置との間にマイクロ
波を伝送するための導波管を設けることにより、マイク
ロ波の減衰を小さくし、効率よく伝達させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態を示す縦断面図である。

【図２】先導管後部の拡大断面図である。

【図３】発進装置の一部切欠縦断面図である。

【図４】地中推進機制御装置の構成図である。

【符号の説明】

８ モータ ９ 減速機 １０ カッタ １１ 先導管 １２ レーザー光線 １３ テレビカメラ １４ 傾斜計 １５ 変位センサ １６ 方向修正シリンダ １７ 方向修正用電磁弁 １８，１９ マイクロ波送受信ユニット ２０ 発進装置 ２１ 推進板 ２２，２３ アンテナ ２４ 連結管 ２５ 導波管 ２７ コントロールユニット ２８ モニタ ２９ 操作パネル ３０ マイクロ波 ３１ 推進管 ３２ スクリーン ３３ 排土管 ３４ レーザー発振器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中を掘削する先導管と、前記先導管内
   に設置され前記先導管の姿勢および位置を検知する計測
   器と、前記先導管内に設置され前記先導管の掘削方向を
   変更する方向調整機構と、前記先導管を推進させる発進
   装置とを備えた地中推進機において、前記計測器で検知
   した姿勢および位置データ信号と前記方向調整機構を制
   御する信号とをマイクロ波を用いて伝送するマイクロ波
   送受信機を、前記先導管と前記発進装置のそれぞれに備
   え、更に前記先導管と前記発進装置との間に、前記マイ
   クロ波を伝送するための導波管を備えていることを特徴
   とする地中推進機制御装置。
2. 【請求項２】 前記マイクロ波送受信機の周波数が１〜
   １００ＧＨｚであることを特徴とする請求項１記載の地
   中推進機制御装置。