JP4056043B2

JP4056043B2 - シールド機相対位置検出方法

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Publication number: JP4056043B2
Application number: JP2002166596A
Authority: JP
Inventors: 幸信佐々木; 林孝志小; 沢実米; 井良至亀
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP2004011278A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は２台のシールド機の相対位置を求めるためのシールド機相対位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２台のシールド機により、例えば海底トンネルを両側から掘削する場合、掘削した削孔を所定位置で相互に一致させる必要があり、そのためには、相互の相対位置を正確に計測しなくてはならない。
このような計測方法に関して、例えば特開昭６１‐２５４７９３号公報及び特開昭６２‐２８８２９７号公報には、一方のシールド機または立坑からボーリングパイプを伸張し、そのパイプの先端に設けた磁気センサで他方のシールド機のカッタディスクを検知し、検知した波形を予め採取した検知波形と比較して磁気センサの位置を検出することにより両シールド機の相対位置を求める技術が示されている。
【０００３】
その他の従来技術を図１７〜図１９に示す。
図１７において、先着のシールド機Ａは、内管２２ａ、外管２２ｂで構成された２重管２２の内管先端の削孔ビット２７で後着のシールド機Ｂ近傍まで削孔する。削孔した後、外管２２ｂから内管２２ａ及び削孔ビット２７を引き抜き、図１７の下部に示すようにビット２７の代わりにセンサヘッド２３をつけた内管２２ａを外管２２ｂ内に挿入する。
外管２２ｂ内に挿入されたセンサヘッド２３を外管２２ｂの先端から伸張させ、図１８に詳細を示す後着側シールド機Ｂのカッタヘッド３Ｂの挿通孔３aを挿通し、更にバルクヘッド７を介して、前記センサヘッド２３が後着側のシールド機Ｂのシンチレーションカウンタ６で検知され、公知の手段によって該センサヘッド２３の、即ち、先着シールド機Ａの位置のずれ（誤差）を測定する。
尚、図１８において符号２６は位置検出のための被検出手段である磁石を示す。
【０００４】
従来の技術によれば、シールド機同士が対面した位置から先着側のシールド機のボーリングパイプ（２重管２２）の内管先端の削孔ビット２７を、後着側のシールド機Ｂに向かってボーリングを行っており、この時のシールド機Ａ、Ｂ間の距離は最長でも５０ｍ以下であり、この場合、後着側シールド機Ｂ近傍に伸長された磁気センサ（センサヘッド）位置の許容誤差は２００〜３００ｍｍ程度とされている。
【０００５】
ここで、近年の社会的要請により、このようなシールド工法による掘削距離は延長の傾向にある。
しかし、掘削距離の延長は、基線測量誤差（シールド機の蛇行による相対ずれ量）を増大させ、その結果、姿勢制御誤差を含めた総合誤差が増大し、前述の２００〜３００ｍｍの許容誤差範囲内に収めることが出来なくなる（図１９のような状態）ことが想定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、シールド機同士の相対距離が増大してシールド機同士の相対誤差（相対位置のずれ）が増大しても、かかる誤差を正確に把握することが出来、以って、シールド機同士の相対位置を補正可能とならしめるシールド機相対位置検出方法の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、相対する２台のシールド機の相対位置を検出するために、一方のシールド機（Ａ）から先端にセンサヘッド（２１）を有するボーリングパイプ（２０）を他方のシールド機（Ｂ）に向って伸張させ、その他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の前面に信号を発振する発振手段を設けたシールド機相対位置検出方法において、前記他方のシールド機（Ｂ）の発振手段である側面側磁力発信機（２５ｓ）が他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の外周に設けられ、また他方のシールド機（Ｂ）の発振手段である前面側磁力発信機（２５ｆ）が前記他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の前面において前記側面側磁力発信機（２５ｓ）と他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の中心とを結ぶ線（Ｈ）上に設けられ、前面側磁力発信機（２５ｆ）がセンサヘッド（２１）に対して最短距離になるように他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）を回転させ、前面側磁力発信機（２５ｆ）を発信させてそのときのセンサヘッド（２１）の出力を基準出力値（Ｔ１）として記憶させ、そして前面側磁力発信機（２５ｆ）を不作動とし、次いで側面側磁力発信機（２５ｓ）を発信させて他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）を回転させて回転角によって変動する側面側磁力発信機（２５ｓ）に対するセンサ出力（Ｔｂ）を読み込み、前記基準出力（Ｔ１）と前記センサ出力（Ｔｂ）とが同じになる回転角（θｃ）を求め、前記回転角（θｃ）を含む幾何学的関係から他方のシールド機（Ｂ）とセンサヘッド（２１）との相対位置を求めるようになっている。
【０００８】
また本発明によれば、相対する２台のシールド機の相対位置を検出するために、一方のシールド機（Ａ）から先端にセンサヘッド（２１）を有するボーリングパイプ（２０）を他方のシールド機（Ｂ）に向って伸張させ、その他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の前面に信号を発振する発振手段を設けたシールド機相対位置検出方法において、前記他方のシールド機（Ｂ）の発振手段である側面側磁力発信機（２５ｓ）が他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の外周に設けられ、前記センサヘッド（２１）は回転可能でありその外周に側方用磁気センサ（２１ｂ）が設けられ、前記側面側磁力発信機（２５ｓ）と前記側方用磁気センサ（２１ｂ）とが最短距離で正対するように他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）とセンサヘッド（２１）とを回転させ、センサヘッド（２１）をその正対した位置から１８０度回転させて側面側磁力発信機（２５ｓ）の出力を計測してその計測値を基準出力値（Ｔ２）として読み込み、側方用磁気センサ（２１ｂ）が側面側磁力発信機（２５ｓ）と再び正対する位置までセンサヘッド（２１）を回転させ、次いで他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）を回転させながら側方用磁気センサ（２１ｂ）の出力値（Ｔｂ）を読み込み、その出力値（Ｔｂ）が前記基準出力値（Ｔ２）と等しくなる他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の回転角（θｃ）を求め、前記回転角（θｃ）を含む幾何学的関係から他方のシールド機（Ｂ）とセンサヘッド（２１）との相対位置を求めるようになっている。
【００１０】
係る構成を具備する本発明のシールド機相対位置検出方法によれば、発信手段は後着側シールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の正面及び外周部に装備され、進行方向と進行方向に直角な２方向に信号が発信される。
一方信号検出手段（２１）も前方及び側方からの発信信号に対応しており、発信信号（例えば、磁力の強さ）からシールド機（Ａ、Ｂ）同士の相対距離を正確に計測することが出来る。
【００１１】
また、当該シールド機（Ａ、Ｂ）同士が、水平方向或いは垂直方向について、信号検出手段（２１）或いはシールド機の外径以上はなれていても、シールド機（Ａ、Ｂ）間の相対位置の計測を行うことが出来る。
【００１２】
従来技術における検出方法と比較して、広範囲の計測が出来るため、測定誤差が大きくなる長距離シールドにおいても相対位置検知を可能にすることが出来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
先ず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
先ず、図１において、先に所定の場所に到達した一方のシールド機（先着シールド機）Ａのバルクヘッド７に設けられた図示しない貫通孔を開いてボーリングパイプ２０を貫通し、更にカッタヘッド３Ａの図示しないスリット部からボーリングパイプ２０を突出させ、後着の他のシールド機Ｂに向かって伸張してボーリングする。
【００１５】
前記ボーリングパイプ２０の先端には、図２及び図３に詳細を示すセンサヘッド２１が装着されている。
図２及び図３において、センサヘッド２１には前方からの発信信号に正対した前方用磁気センサ２１ａと、側方からの発信信号に正対した側方用磁気センサ１ｂとが装備されており、該前方用及び側方用磁気センサ２１ａ、２１ｂで受信した信号を信号ラインＬによって後述のコントロールユニット１０（図４参照）に送信する。
【００１６】
図１に戻って、他のシールド機（後着シールド機）Ｂのカッタヘッド３Ｂの前面には進行方向に向かって信号（磁力）を発信する発信手段、すなわち前面側磁力発信機２５ｆと、カッタヘッド３Ｂの外周に装着されシールド機Ｂの側方に向かって磁力を発信する側面側磁力発信機２５ｓが装備されている。
ここで、発信手段としては、ＯＮ、ＯＦＦが可能な電磁石を用いることが望ましい。また、前面側磁力発信機２５ｆと側面側磁力発信機２５ｓとは同じ特性（同一距離に対する発信した磁界強度が等しい）を用いることが好ましい。
また、該カッタヘッド３の中心近傍には回転角検出手段であるロータリエンコーダ９が設けられており、ロータリエンコーダ９で検出した回転角情報が例えば無線によって後述のコントロールユニット１０に送信される（図４参照）。
【００１７】
係る構成を具備するため、図１〜図３で示す第１実施形態によれば、相対するシールド機Ａ、Ｂ同士が、水平方向或いは垂直方向について、シールド機の外径寸法以上の誤差が存在しても（信号検出手段２１の外径以上は離隔しても）、シールド機Ａ、Ｂ間の相対位置の計測を行うことが出来る。前方用磁気センサ２１ａのみならず側方用磁気センサ２１ｂを設け、しかも、検出信号も前面側磁力発信機２５ｆのみならず側面側磁力発信機２５ｓも備えているため、シールド機の外径寸法以上の誤差が存在しても、側面側磁力発信機２５ｓから発進された磁力線を側方用磁気センサ２１ｂにより検出できるからである。
【００１８】
次に、図４〜図１１を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
係る第２実施形態は、相対するシールド同士の相対位置の計測に関わるものであり、図４は、第２実施形態に係る装置の構成を示したブロック図である。
図４において、制御（計測）手段であるコントロールユニット１０は、センサ出力読込手段１０ａと、発信制御手段１０ｂと、記憶手段１０ｃと、比較及びθｃ（位置計算のベースとなる所定の角度）決定手段１０ｄと、位置（相対距離）演算手段１０ｅと、から構成されている。
【００１９】
前記発信制御手段１０ｂは、始動に当たって、前記前面側磁力発信機２５ｆ及び前記側面側磁力発信機２５ｓに対して、例えば無線によって磁力を発生させる。
或いは、不要の場合には磁力の発生を停止させる。但し、有線のタイプがトンネル間では好ましい。
【００２０】
前記センサ出力読込手段１０ａは先着側シールド機Ａの図示しないボーリングパイプの先端に装着したセンサヘッド２１によって前記前面側磁力発信機２５ｆ及び側面側磁力発信機２５ｓが発信した磁力を信号ラインＬを介して受信し、読込むとともに、前記後着側カッタヘッド３に装着した回転角センサ９の発信する信号を、例えば無線で受けて角度情報として読込む。
尚、センサヘッド２１によって発信磁力を受信するに際しては、センサヘッド２１が後着側シールド機のカッタヘッド３Ｂ側方の近傍に位置していれば、前記前方用磁気センサ２１ａと側方用磁気センサ２１ｂの内、側方用磁気センサ２１ｂによって受信することが好ましい。
【００２１】
前記記憶手段１０ｃは、例えば、磁界強度と相対距離の関係のマップを記憶しているとともに、読込んだセンサ出力の値、又は位置（相対距離）演算手段１０ｅで決定した距離情報を、例えば磁界強度の関数として記憶するように構成されている。
【００２２】
前記比較及びθｃ（位置計算のベースとなる所定の角度）決定手段１０ｄは、読込んだ側面側磁力発信機２５ｓからのセンサ出力値（磁力値）と基準出力値を比較し、センサ出力値（磁力値）と基準出力値が等しい場合のロータリエンコーダ９で検出した側面側磁力発信機２５ｓの角度θｃを計算ベースとしての角度として決定する。
【００２３】
前記位置演算手段１０ｅは、前述の計算ベースとしての角度θｃから、以下に示す原理によって、先着側シールド機Ａのセンサヘッド２１中心と後着側シールド機Ｂとの距離（相対位置）を演算し、要すればモニタ１１に表示出来るように構成されている。
【００２４】
次に図５〜図９を参照して、第２実施形態における先着側シールド機Ａと後着側シールド機Ｂとの距離（相対位置）の演算の原理（演算方法）を説明する。
【００２５】
図５において、後着側のシールド機Ｂのカッタヘッド３Ｂの外周部（図示では右端）に磁力発信機２５ｓを配置し、該カッタヘッド３の前面で、カッタヘッド３Ｂの中心点Ｏと前記外周部の磁力発信機２５ｓを結ぶ直線（図では水平線Ｈ）の延長上で中心点Ｏからの距離がＬａなる位置にヘッド前面側磁力発信機２５ｆが配置されている。
したがって、カッタヘッド３Ｂを回転した場合の側面側磁力発信機２５ｓ、及び前面側磁力発信機２５ｆはそれぞれ半径ｒと、半径Ｌａの円の軌跡を描く。
【００２６】
次に図５において矢印方向にカッタヘッド３Ｂを１８０°回転させ、図６のように配置する。センサヘッド２１の中心と後着側のカッタヘッド３Ｂの外周との距離を求める距離をＬｘとする。この状態（前面側磁力発信機２５ｆの水平線Ｈに対する回転角θは０°）でのセンサヘッドの出力を基準出力値「Ｔ_１」とする。
なお、前面磁力側発信機２５ｆからセンサヘッド２１の中心までの距離は「Ｌｘ＋ｒ−Ｌａ」である。
【００２７】
次に図７では、更にカッタヘッド３Ｂを１８０°回転させる。この時のセンサヘッド２１の中心と前面側磁力発信機２５ｓとの距離は「Ｌｘ」である。
又、回転角によって変動する側面側磁力発信機２５ｓに対するセンサ出力を「Ｔｂ」とする。
【００２８】
図８では、後着側カッタヘッド３Ｂを回転させ、前記側面側磁力発信機２５ｓに対するセンサ出力「Ｔｂ」が前述の基準出力値「Ｔ_１」と同じになる回転角θｃを求める。このとき、センサヘッド２１と側面側磁力発信機２５ｓの距離は「Ｌｘ＋ｒ−Ｌａ」となる。
【００２９】
θｃが求まると、図９に示す幾何学的関係から、距離「Ｌｘ」は図１０に示す式から求まる。
【００３０】
次に、図１１のフローチャートを参照して、第２実施形態の位置（相対距離）計測制御方法を説明する。
【００３１】
ステップＳ１において、コントロールユニット１０の発信制御手段１０ｂは、前述の図６の配置において前面側磁力発信機２５ｆに磁力を発信するように制御信号を送る。
【００３２】
次のステップＳ２において、コントロールユニット１０の発信制御手段１０ｂは、上述の状態、即ち前面側磁力発信機２５ｆが回転角θ＝０度の時のセンサヘッド２１の基準出力値「Ｔ_１」をセンサ出力読込手段１０ａで読込み、記憶手段１０ｃで記憶した後、ステップＳ３で前面側磁力発信機２５ｆを不作動（ＯＦＦ）とする。
【００３３】
ステップＳ４では、コントロールユニット１０の発信制御手段１０ｂは、側面側磁力発信機２５ｓに磁力を発信するように制御信号を送るとともに、ステップＳ５でカッタヘッド３Ｂを回転させる（図７から図８の状態）。
【００３４】
次のステップＳ６において、前記センサ出力読込手段１０ａによって側面側磁力発信機２５ｓに対するセンサヘッド２１のセンサ出力「Ｔｂ」を前記センサ出力読込手段１０ａで読込み、次のステップＳ７に進む。
【００３５】
ステップＳ７ではコントロールユニット１０の前記比較及びθｃ決定手段１０ｄは、前記センサ出力「Ｔｂ」と前記基準出力値「Ｔ１」とが等しいか否かを判断する。等しければ（ステップＳ７のＹＥＳ）、ステップＳ８に進み、等しくなければ（ステップＳ７のＮＯ）、ステップＳ５以降を繰り返す。
【００３６】
ステップＳ８では、前記比較及びθｃ決定手段１０ｄによって計算基準となるθｃを決定し、次のステップＳ９において前述したような計算原理（図９及び図１１の式を参照）に基づいてカッタヘッド３Ｂの外周から前記センサヘッド２１の中心までの距離「Ｌｘ」を求める。
【００３７】
距離「Ｌｘ」を求めた後、ステップＳ１０において、前記側面側磁力発信機２５ｓを不作動（ＯＦＦ）として制御を終了する。
【００３８】
係る構成及び検出方法を具備する第２実施形態のシールド機相対位置検出方法及びその装置によれば、発信手段は後着側シールド機Ｂのカッタヘッド３Ｂの正面側磁力発信機２５ｆ及び側面側磁力発信機２５ｓが装備され、進行方向と進行方向に直角な２方向に信号が発信される。
一方信号検出手段２１も前方用磁気センサ２１ａと側方用磁気センサ２１ｂが用いられ、発信信号（例えば、磁力）の強さを正確に捉え、シールド機同士の相対距離を正確に計測することが出来る。
【００３９】
従来技術における検出方法と比較して、広範囲の計測が出来るため、測定誤差が大きくなる長距離シールドにおいても相対位置検知を可能にすることが出来る。
【００４０】
次に図１２〜図１６を参照して、第３実施形態を説明する。
図１２〜図１６の第３実施形態は、その構成が第２実施形態（図１〜図４）と基本的に同様であり、位置（相対距離）の計測方法が異なる。
【００４１】
図１２〜図１４を参照して、第３実施形態における先着側シールド機Ａ（のセンサヘッド２１）と後着側シールド機Ｂとの距離（相対位置）の演算の原理（演算方法）を説明する。
【００４２】
図１２において、後着側のシールド機Ｂのカッタヘッド３Ｂの外周部（図示では左端）に側面側磁力発信機２５ｓを配置する。先着側のシールド機Ａのセンサヘッド２１は回転可能であり、センサヘッド２１の側方用磁気センサ２１ｂの向きを側面側磁力発信機２５ｓに正対させる。この時の側面側磁力発信機２５ｓと側方用磁気センサ２１ｂとの距離Ｌｘが求める相対距離である。
【００４３】
次に図１３において前記側方用磁気センサ２１ｂが前記側面側磁力発信機２５ｓに最も距離を隔てるように１８０°センサヘッド２１を回転させる。回転させた位置で側方用磁気センサ２１ｂの出力を計測して、該計測値を基準出力値「Ｔ２」として読込む。又、この時の側方用磁気センサ２１ｂの回転軌跡の直径をＤとする。
また、そのような状態での側面側磁力発信機２５ｓから側方用磁気センサ２１ｂまでの距離は「Ｌｘ＋Ｄ」である。
【００４４】
尚、側方用磁気センサ２１ｂは無指向性のセンサ、或いは、指向性のある場合は図示しない手段によって常に発信源の方を向くように制御されるセンサであることが好ましい。
【００４５】
次に図１４では、側方用磁気センサ２１ｂを再び側面側発信機２５ｓと正対させた上で、更にカッタヘッド３Ｂを任意にθ°回転させる。そして側方用磁気センサ２１ｂの出力値Ｔｂが前述の基準出力値Ｔ２に等しくなるθの値「θｃ」を求める。この時の側方用磁気センサ２１ｂと前面側磁力発信機２５ｓとの距離は（図１３と図１４とでは側方用磁気センサ２１ｂの出力値が同じであることから）「Ｌｘ＋Ｄ」である。
【００４６】
そして、図１４から幾何学的に図１５で示す関係式が容易に導かれる。したがって、図１５の関係式から、後着側のシールド機Ｂ（のカッタヘッド３Ｂ）とセンサヘッド２１の距離「Ｌｘ」が求まる。
【００４７】
次に図１６及び、図１２〜図１５をも参照して第３実施形態の位置（相対距離）計測制御方法を説明する。
【００４８】
ステップＳ１１において、カッタヘッド３Ｂを回転させて図１２で示したように側面側磁力発信機２５ｓとセンサヘッド２１の側方用磁気センサ２１ｂを最短距離で正対させる。
【００４９】
ステップＳ１２では、図１３に示すようにセンサヘッド２１を１８０°回転させる。ステップＳ１３に進み、コントロールユニット１０の発信制御手段１０ｂは、図１３の配置において側面側磁力発信機２５ｓに磁力を発信するように制御信号を送る。
【００５０】
ステップＳ１４では、コントロールユニット１０は、図１３の状態、即ち側面側磁力発信機２５ｓが回転角θ＝０°で、且、側方用磁気センサ２１ｂが１８０°の回転で側面側磁力発信機２５ｓと最も離れた位置で側方用磁気センサ２１ｂの基準出力値を計測する。計測した基準出力値「Ｔ_２」をセンサ出力読込手段１０ａで読込み、記憶手段１０ｃで記憶する。
【００５１】
次のステップＳ１５では、側面側磁力発信機２５ｓを不作動（ＯＦＦ）とする。
【００５２】
ステップＳ１６では、側方用磁気センサ２１ｂを側面側磁力発信機２５ｓと再び正対させる。次のステップＳ１７では、コントロールユニット１０の発信制御手段１０ｂは、側面側磁力発信機２５ｓに磁力を発信するように制御するように制御信号を送るとともに、ステップＳ１８でカッタヘッド３Ｂを回転させる（図１４の状態）。
【００５３】
次のステップＳ１９において、前記センサ出力読込手段１０ａによって側面側磁力発信機２５ｓに対する側方用磁気センサ２１ｂのセンサ出力「Ｔｂ」を前記センサ出力読込手段１０ａで読込み、次のステップＳ２０に進む。
【００５４】
ステップＳ２０ではコントロールユニット１０の前記比較及びθｃ決定手段１０ｄは、前記センサ出力「Ｔｂ」と前記基準出力値「Ｔ２」とが等しいか否かを判断する。等しければ（ステップＳ２０のＹＥＳ）、ステップＳ２１に進み、等しくなければ（ステップＳ２０のＮＯ）、ステップＳ１８以降を繰り返す。
【００５５】
ステップＳ２１では、前記比較及びθｃ決定手段１０ｄによって計算基準となるθｃを決定し、次のステップＳ２２において前述したような計算原理（図１４及び図１５を参照）に基づいてカッタヘッド３Ｂの外周から前記センサヘッド２１までの距離「Ｌｘ」を求める。
【００５６】
距離「Ｌｘ」を求めた後、ステップＳ２３において、前記側面側磁力発信機２５ｓを不作動（ＯＦＦ）として制御を終了する。
【００５７】
係る構成及び検出方法を具備する第３実施形態のシールド機相対位置検出方法及びその装置によれば、当該シールド機Ａ、Ｂ同士が、水平、垂直方向に信号検出手段２１の外径以上はなれていても、シールド機Ａ、Ｂ間の相対位置の計測を行うことが出来る。
以下の、作用効果については、図１〜図１５の第２実施形態と基本的に同様である。
【００５８】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。例えば、図示の実施形態では先着側のシールド機に受信用センサを、後着側のシールド機に発信機を装着しているが、後着側のシールド機に受信用センサを、先着側のシールド機に発信機を装着してもよい。
また、センサの数も最低1個あれば良く、数を増加すれば精度を上げることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の効果を以下に列挙する。
（１）発信手段は後着側シールド機のカッタヘッドの正面及び外周部に装備され、進行方向と進行方向に直角な２方向に信号が発信される。他方、信号検出手段も前方及び側方からの発信信号に対応しており、発信信号（例えば磁力）の強さからシールド機同士の相対距離を正確に計測することが出来る。
（２）シールド機同士が、水平、垂直方向に信号検出手段の外径以上はなれていても、シールド機間の相対位置の計測を行うことが出来る。
（３）従来技術における検出方法と比較して、広範囲の計測が出来るため、測定誤差が大きくなる長距離シールドにおいても相対位置検知を可能にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における位置検出の態様を示す平面図。
【図２】本発明の第１実施形態におけるセンサヘッドの正面断面図。
【図３】本発明の第１実施形態におけるセンサヘッドの側断面図。
【図４】本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第２実施形態における相対距離算定の原理を示す為の発信手段を装備した側のカッタヘッドの正面図。
【図６】本発明の第２実施形態における相対距離算定の原理における第１過程を示す図。
【図７】本発明の第２実施形態における相対距離算定の原理における第２過程を示す図。
【図８】本発明の第２実施形態における相対距離算定の原理における第３過程を示す図。
【図９】本発明の第２実施形態における相対距離算定の原理における最終過程を示す図。
【図１０】本発明の第２実施形態における相対距離算定式を表した図。
【図１１】本発明の第２実施形態における計測制御方法を示したフローチャート。
【図１２】本発明の第３実施形態における相対距離算定の原理における第１過程を示す図。
【図１３】本発明の第３実施形態における相対距離算定の原理における第２過程を示す図。
【図１４】本発明の第３実施形態における相対距離算定の原理における最終過程を示す図。
【図１５】本発明の第３実施形態における相対距離算定式を表した図。
【図１６】本発明の第３実施形態における計測制御方法を示したフローチャート。
【図１７】従来技術における位置検出の態様と構成を示した模式図。
【図１８】図１７の矢視図。
【図１９】従来技術における位置検出の１態様を示す平面図。
【符号の説明】
Ａ・・・先着側シールド機
Ｂ・・・後着側シールド機
３Ｂ・・・後着側シールド機のカッタヘッド
１０・・・コントロールユニット
１０ａ・・・センサ出力読込手段
１０ｂ・・・発信制御手段
１０ｃ・・・記憶手段
１０ｄ・・・比較及びθｃ決定手段
１０ｅ・・・位置演算手段
２０・・・ボーリングパイプ
２１・・・センサヘッド
２１ａ・・・前方用磁気センサ
２１ｂ・・・側方用磁気センサ
２５ｆ・・・前面側磁力発信機
２５ｓ・・・側面側磁力発信機

Claims

相対する２台のシールド機の相対位置を検出するために、一方のシールド機（Ａ）から先端にセンサヘッド（２１）を有するボーリングパイプ（２０）を他方のシールド機（Ｂ）に向って伸張させ、その他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の前面に信号を発振する発振手段を設けたシールド機相対位置検出方法において、前記他方のシールド機（Ｂ）の発振手段である側面側磁力発信機（２５ｓ）が他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の外周に設けられ、また他方のシールド機（Ｂ）の発振手段である前面側磁力発信機（２５ｆ）が前記他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の前面において前記側面側磁力発信機（２５ｓ）と他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の中心とを結ぶ線（Ｈ）上に設けられ、前面側磁力発信機（２５ｆ）がセンサヘッド（２１）に対して最短距離になるように他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）を回転させ、前面側磁力発信機（２５ｆ）を発信させてそのときのセンサヘッド（２１）の出力を基準出力値（Ｔ１）として記憶させ、そして前面側磁力発信機（２５ｆ）を不作動とし、次いで側面側磁力発信機（２５ｓ）を発信させて他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）を回転させて回転角によって変動する側面側磁力発信機（２５ｓ）に対するセンサ出力（Ｔｂ）を読み込み、前記基準出力（Ｔ１）と前記センサ出力（Ｔｂ）とが同じになる回転角（θｃ）を求め、前記回転角（θｃ）を含む幾何学的関係から他方のシールド機（Ｂ）とセンサヘッド（２１）との相対位置を求めることを特徴とするシールド機相対位置検出方法。
相対する２台のシールド機の相対位置を検出するために、一方のシールド機（Ａ）から先端にセンサヘッド（２１）を有するボーリングパイプ（２０）を他方のシールド機（Ｂ）に向って伸張させ、その他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の前面に信号を発振する発振手段を設けたシールド機相対位置検出方法において、前記他方のシールド機（Ｂ）の発振手段である側面側磁力発信機（２５ｓ）が他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の外周に設けられ、前記センサヘッド（２１）は回転可能でありその外周に側方用磁気センサ（２１ｂ）が設けられ、前記側面側磁力発信機（２５ｓ）と前記側方用磁気センサ（２１ｂ）とが最短距離で正対するように他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）とセンサヘッド（２１）とを回転させ、センサヘッド（２１）をその正対した位置から１８０度回転させて側面側磁力発信機（２５ｓ）の出力を計測してその計測値を基準出力値（Ｔ２）として読み込み、側方用磁気センサ（２１ｂ）が側面側磁力発信機（２５ｓ）と再び正対する位置までセンサヘッド（２１）を回転させ、次いで他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）を回転させながら側方用磁気センサ（２１ｂ）の出力値（Ｔｂ）を読み込み、その出力値（Ｔｂ）が前記基準出力値（Ｔ２）と等しくなる他方のシールド機（Ｂ）のカッタヘッド（３Ｂ）の回転角（θｃ）を求め、前記回転角（θｃ）を含む幾何学的関係から他方のシールド機（Ｂ）とセンサヘッド（２１）との相対位置を求めることを特徴とするシールド機相対位置検出方法。