JP3263563B2 - 掘削機位置検知装置 - Google Patents
掘削機位置検知装置Info
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- JP3263563B2 JP3263563B2 JP11323095A JP11323095A JP3263563B2 JP 3263563 B2 JP3263563 B2 JP 3263563B2 JP 11323095 A JP11323095 A JP 11323095A JP 11323095 A JP11323095 A JP 11323095A JP 3263563 B2 JP3263563 B2 JP 3263563B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は連続壁掘削機や軟弱地盤
改良処理機等の垂直に掘進する掘削機の位置検知装置に
関する。
改良処理機等の垂直に掘進する掘削機の位置検知装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来垂直に掘り進む掘削機にワイヤまた
はパイプを取付けてワイヤまたはパイプの下部又は中間
にワイヤまたはパイプの傾きを計測する傾斜計からなる
検出器を設置し、その傾斜角から掘削方向を算出してい
る。
はパイプを取付けてワイヤまたはパイプの下部又は中間
にワイヤまたはパイプの傾きを計測する傾斜計からなる
検出器を設置し、その傾斜角から掘削方向を算出してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、垂直に掘り進
む掘削機の周囲には泥水、湿気、じん埃等が充満し、し
たがって光を利用した検出器では誤動作し易い環境にあ
り、また掘削中は、振動・衝撃が加わるため重力加速度
を原理とした検出器では誤差が発生し易い。本発明はか
かる高精度の位置検知装置を得ることを目的とする。
む掘削機の周囲には泥水、湿気、じん埃等が充満し、し
たがって光を利用した検出器では誤動作し易い環境にあ
り、また掘削中は、振動・衝撃が加わるため重力加速度
を原理とした検出器では誤差が発生し易い。本発明はか
かる高精度の位置検知装置を得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の装置を実施例に対応する図１を用いて説明
すると本発明は垂直に掘り進む掘削機１に取付けられて
掘削機１の掘り進んだ時に繰り出す検知ワイヤ２の長さ
を計測するエンコーダ５と、前記検知ワイヤ２が垂直に
繰り出された位置から何れの方向に変位したかを検出す
るレーザ変位センサ７と前記エンコーダ５及び前記レー
ザ変位センサ７からのデータをソフト処理する計算機８
とからなり、支点Ｑから長さＬまで繰り出された前記検
知ワイヤが、前記レーザ変位センサにより遮光されてい
るビームエリアの中心部の位置をＰ（Ｐｘ，Ｐｙ）と
し、さらに前記検知ワイヤが垂直になっている時のビー
ムエリアの中心部の位置をＯ、Ｏを通る前記検知ワイヤ
の前記掘削機との取付部Ｓ、Ｐを通る前記検知ワイヤの
前記掘削機との取付部Ｒとして、前記検知ワイヤの支点
ＱからＯまでの長さをＭ、ＯからＰまでの長さＯＰ、Ｓ
からＲまでの前記掘削機の変位量をＳＲとすると、前記
掘削機の変位量ＳＲは、
めの本発明の装置を実施例に対応する図１を用いて説明
すると本発明は垂直に掘り進む掘削機１に取付けられて
掘削機１の掘り進んだ時に繰り出す検知ワイヤ２の長さ
を計測するエンコーダ５と、前記検知ワイヤ２が垂直に
繰り出された位置から何れの方向に変位したかを検出す
るレーザ変位センサ７と前記エンコーダ５及び前記レー
ザ変位センサ７からのデータをソフト処理する計算機８
とからなり、支点Ｑから長さＬまで繰り出された前記検
知ワイヤが、前記レーザ変位センサにより遮光されてい
るビームエリアの中心部の位置をＰ（Ｐｘ，Ｐｙ）と
し、さらに前記検知ワイヤが垂直になっている時のビー
ムエリアの中心部の位置をＯ、Ｏを通る前記検知ワイヤ
の前記掘削機との取付部Ｓ、Ｐを通る前記検知ワイヤの
前記掘削機との取付部Ｒとして、前記検知ワイヤの支点
ＱからＯまでの長さをＭ、ＯからＰまでの長さＯＰ、Ｓ
からＲまでの前記掘削機の変位量をＳＲとすると、前記
掘削機の変位量ＳＲは、
【数３】 で演算され、ＱＳとＱＰとのなす角がθとされた前記掘
削機の角度θは、
削機の角度θは、
【数４】 とによって演算され、前記ＳＲとθとをもとに掘削機の
位置が検知されることを特徴とする。
位置が検知されることを特徴とする。
【０００５】
【作用】そして本発明は上記の手段によりエンコーダは
繰り出されるワイヤの長さを計測し、又レーザ変位セン
サはワイヤと無接触にワイヤの変位を検出するのでワイ
ヤの振れの影響を受けにくく、このレーザ変位センサで
計測された変位量とエンコーダで計測されたワイヤ送り
量とを計算機で演算し任意深度に於ける掘削機の位置は
検知される。
繰り出されるワイヤの長さを計測し、又レーザ変位セン
サはワイヤと無接触にワイヤの変位を検出するのでワイ
ヤの振れの影響を受けにくく、このレーザ変位センサで
計測された変位量とエンコーダで計測されたワイヤ送り
量とを計算機で演算し任意深度に於ける掘削機の位置は
検知される。
【０００６】
【実施例】以下本発明の一実施例を図１に基づいて説明
すると１は垂直方向に掘削する掘削機を示し、該掘削機
１には検知ワイヤ２が取付けられ、該検知ワイヤ２はワ
イヤ巻取機３から地上側ワイヤ支持部４を介して掘削機
１が進む方向に繰り出され、該支持部４には検知ワイヤ
の送り出し長さを測定するエンコーダ５が設けられてい
る。検知ワイヤ２は自重等で掘削機１とガイドローラ６
間が直線となるようワイヤ巻取機３により張力が加えら
れ、検知ワイヤ２が垂直に張っている位置にレーザ変位
センサ７を設け、該センサ７は光束が直交するように２
組設け、掘削機１が掘削中に垂直位置から変位して行っ
た場合、この変位量に比例して検知ワイヤ２が変位しレ
ーザ変位センサ７の光束を遮光する位置が変化すること
により検知ワイヤの水平面内での変位量とその方向を計
測し、該レーザ変位センサ７のレーザ光の光束は、Ｃ．
ＣＤ素子で受光され高精度に計測され、この計測された
変位量とエンコーダ５で計測されたワイヤ送り出し量と
をソフト処理する計算機８で演算する。
すると１は垂直方向に掘削する掘削機を示し、該掘削機
１には検知ワイヤ２が取付けられ、該検知ワイヤ２はワ
イヤ巻取機３から地上側ワイヤ支持部４を介して掘削機
１が進む方向に繰り出され、該支持部４には検知ワイヤ
の送り出し長さを測定するエンコーダ５が設けられてい
る。検知ワイヤ２は自重等で掘削機１とガイドローラ６
間が直線となるようワイヤ巻取機３により張力が加えら
れ、検知ワイヤ２が垂直に張っている位置にレーザ変位
センサ７を設け、該センサ７は光束が直交するように２
組設け、掘削機１が掘削中に垂直位置から変位して行っ
た場合、この変位量に比例して検知ワイヤ２が変位しレ
ーザ変位センサ７の光束を遮光する位置が変化すること
により検知ワイヤの水平面内での変位量とその方向を計
測し、該レーザ変位センサ７のレーザ光の光束は、Ｃ．
ＣＤ素子で受光され高精度に計測され、この計測された
変位量とエンコーダ５で計測されたワイヤ送り出し量と
をソフト処理する計算機８で演算する。
【０００７】これを更に詳述すると図２に示すように支
点Ｑから長さＬまで繰り出されたワイヤがレーザ変位セ
ンサにより遮光されているビームエリア（幅）の中心部
の位置をＰとし、さらにワイヤが垂直になっている時の
ビームエリアの中心部の位置をＯとしてワイヤの支点Ｑ
からＯまでの長さをＭとすると共に長さＬで下げ振って
いる掘削機の変位位置をＳＲとするとエンコーダ値より
ワイヤ長さＬを入力すると共にレーザ変位センサよりワ
イヤが遮光しているＰ（ＰX ，ＰY ）を算出し、掘削機
の変位量ＳＲは数１式で演算し、掘削機の方向θは数２
式で演算し変位置を出力する。
点Ｑから長さＬまで繰り出されたワイヤがレーザ変位セ
ンサにより遮光されているビームエリア（幅）の中心部
の位置をＰとし、さらにワイヤが垂直になっている時の
ビームエリアの中心部の位置をＯとしてワイヤの支点Ｑ
からＯまでの長さをＭとすると共に長さＬで下げ振って
いる掘削機の変位位置をＳＲとするとエンコーダ値より
ワイヤ長さＬを入力すると共にレーザ変位センサよりワ
イヤが遮光しているＰ（ＰX ，ＰY ）を算出し、掘削機
の変位量ＳＲは数１式で演算し、掘削機の方向θは数２
式で演算し変位置を出力する。
【０００８】
【数５】
【０００９】
【数６】
【００１０】これによりキャンセルできることから誤差
の発生要因を解決した。掘削部分を有する掘削機本体を
土中に沈めて掘削するこの種掘削機（地中連続壁掘削
機、軟弱地盤改良処理機等）は、施工上鉛直性が非常に
重要視される。掘削時の鉛直性の精度が、土留壁の強度
や後工程の打設コンクリート量に大きく影響を与えるた
め、その精度は深さ３０ｍにおいて３０〜４０ｍｍが要
求される。
の発生要因を解決した。掘削部分を有する掘削機本体を
土中に沈めて掘削するこの種掘削機（地中連続壁掘削
機、軟弱地盤改良処理機等）は、施工上鉛直性が非常に
重要視される。掘削時の鉛直性の精度が、土留壁の強度
や後工程の打設コンクリート量に大きく影響を与えるた
め、その精度は深さ３０ｍにおいて３０〜４０ｍｍが要
求される。
【００１１】このため、掘削中に於いて時々刻々に自分
の位置を知り得て、別途装着する方向制御装置へその結
果を送り制御することにより目標位置（初期設定鉛直）
からのズレを僅少にすることができる。
の位置を知り得て、別途装着する方向制御装置へその結
果を送り制御することにより目標位置（初期設定鉛直）
からのズレを僅少にすることができる。
【００１２】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは掘削機
が掘り進んだ時に繰り出す検知ワイヤの変位量を検知ワ
イヤと無接触のレーザ変位センサで検出し而もワイヤの
送り出し量をエンコーダで計測して計算機で演算するも
のであるから掘削機の振動や衝撃の影響を受けることが
ないと共にレーザ変位センサの取付位置の調整、メンテ
ナンスが容易となって湿気やじん埃の影響を受けること
なく容易に設置可能となり計測精度を著しく向上できる
効果を有する。
が掘り進んだ時に繰り出す検知ワイヤの変位量を検知ワ
イヤと無接触のレーザ変位センサで検出し而もワイヤの
送り出し量をエンコーダで計測して計算機で演算するも
のであるから掘削機の振動や衝撃の影響を受けることが
ないと共にレーザ変位センサの取付位置の調整、メンテ
ナンスが容易となって湿気やじん埃の影響を受けること
なく容易に設置可能となり計測精度を著しく向上できる
効果を有する。
【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】演算式の説明図である。
１ 掘削機 ２ 検知ワイヤ ５ エンコーダ ７ レーザ変位センサ ８ 計算機
フロントページの続き (72)発明者 久下 義弘 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番 １号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (72)発明者 三沢 道男 兵庫県神戸市兵庫区小松通五丁目１番16 号 株式会社神菱ハイテック内 (72)発明者 川村 建夫 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社 竹中工務店 東京本店内 (72)発明者 日向野 利夫 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社 竹中工務店 東京本店内 (72)発明者 奥田 健史 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社 竹中工務店 東京本店内 (72)発明者 青柳 隼夫 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社 竹中工務店 東京本店内 (72)発明者 坪田 章 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社 竹中工務店 東京本店内 (72)発明者 千北 敏晴 東京都千代田区神田佐久間町３丁目17番 第一興産株式会社内 (72)発明者 中村 安宏 福岡県粕屋郡宇美町ひばりケ丘49−11 審査官 高橋 三成 (56)参考文献 特開 平６−323081（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−108790（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−60093（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21B 44/00 E21B 47/024 E02D 17/13
Claims (1)
- 【請求項１】 垂直に掘り進む掘削機に取付けられて、
掘削機が掘り進んだ時に繰り出す検知ワイヤの長さを計
測するエンコーダと、前記検知ワイヤが垂直に繰り出さ
れた位置から何れの方向に変位したかを検出するレーザ
変位センサと前記エンコーダ及び前記レーザ変位センサ
からのデータをソフト処理する計算機とからなり、支点
Ｑから長さＬまで繰り出された前記検知ワイヤが、前記
レーザ変位センサにより遮光されているビームエリアの
中心部の位置をＰ（Ｐｘ，Ｐｙ）とし、さらに前記検知
ワイヤが垂直になっている時のビームエリアの中心部の
位置をＯ、Ｏを通る前記検知ワイヤの前記掘削機との取
付部Ｓ、Ｐを通る前記検知ワイヤの前記掘削機との取付
部Ｒとして、前記検知ワイヤの支点ＱからＯまでの長さ
をＭ、ＯからＰまでの長さＯＰ、ＳからＲまでの前記掘
削機の変位量をＳＲとすると、前記掘削機の変位量ＳＲ
は、 【数１】 で演算され、ＱＳとＱＰとのなす角がθとされた前記掘
削機の角度θは、 【数２】 とによって演算され、前記ＳＲとθとをもとに掘削機の
位置が検知されることを特徴とする掘削機位置検知装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11323095A JP3263563B2 (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 掘削機位置検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11323095A JP3263563B2 (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 掘削機位置検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08303175A JPH08303175A (ja) | 1996-11-19 |
| JP3263563B2 true JP3263563B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=14606870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11323095A Expired - Fee Related JP3263563B2 (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 掘削機位置検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3263563B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105203200B (zh) * | 2015-09-07 | 2018-10-02 | 河南科技大学 | 钢丝绳横向振动信号测量装置、方法及横向振动监测方法 |
| CN115096429A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-09-23 | 山东科尔自动化仪表股份有限公司 | 一种振动测量装置及方法 |
-
1995
- 1995-05-11 JP JP11323095A patent/JP3263563B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08303175A (ja) | 1996-11-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20011120 |
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