JP4536499B2 - 水平方向掘削先端位置の測定装置 - Google Patents
水平方向掘削先端位置の測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4536499B2 JP4536499B2 JP2004352128A JP2004352128A JP4536499B2 JP 4536499 B2 JP4536499 B2 JP 4536499B2 JP 2004352128 A JP2004352128 A JP 2004352128A JP 2004352128 A JP2004352128 A JP 2004352128A JP 4536499 B2 JP4536499 B2 JP 4536499B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- link
- horizontal
- axis
- tip position
- target unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
また、推進装置内に搭載したジャイロから得られる角度データ、推進装置の傾きを検知する傾斜計からの角度データ及び推進装置の推進距離を計測する距離計からの距離データを用いて装置の水平位置を演算する際、装置内に設置された位置計測用ターゲット板を用いて推進中の装置の水平変位を測量し、その測量データ及び同時に得られるジャイロの回転角データを用いて、推進装置の推進基線に対する初期角度を演算するようにした地中推進装置の初期角度検知方法及び位置連続検知方法が提案されている(下記特許文献3参照)。
さらに、従来の水平系掘削における位置測定法では、比較的小さな径を有する管などの掘削への適用が難しいといった問題があった。
〔1〕水平方向掘削先端位置の測定装置において、ターゲットユニットと、このターゲットユニットに設けられるリンク支持機構を介して支持され、所定リンク長を有するリンクと、水平保持台上に長さ方向をX軸、幅方向をY軸、高さ方向をZ軸として配置されるとともに、前記リンクの後端に接続されるリンク支持機構を有する計測ユニットと、前記ターゲットユニット、前記リンク及び前記計測ユニットを内蔵し、掘削機の後端に取り付けられる弾性変形可能なスリーブ管とを備え、前記スリーブ管は掘削中の前記掘削機の進路変更に伴って弾性変形し、前記計測ユニットの位置と前記リンクの相対角度に基づいて前記ターゲットユニットの位置を求めることを特徴とする。
〔3〕上記〔1〕記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記計測ユニットは、前記水平保持台に対して前記リンクが前記Z,Y軸回りに回転できるようにリンク支持機構を設け、このリンク支持機構に高分解能のロータリーエンコーダを設け、各Z,Y軸回りのリンク回転角を測定することを特徴とする。
〔5〕上記〔1〕記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記ターゲットユニットは前記リンクを接続し、前記計測ユニットから一定間隔離れた場所の前記スリーブ管中心にリンク支持点を保持することを特徴とする。
〔7〕上記〔1〕記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記計測ユニットの位置と方向が、前記計測ユニットが前記リンク長さと同じ距離移動する前の前記ターゲットユニットの位置と方向に一致するとみなすことによって、前記リンクの方位角の検出回数を削減可能にすることを特徴とする。
〔10〕上記〔9〕記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記計測ユニットは、前記基台に対して前記リンクが前記Z,Y軸回りに回転できるようにリンク支持機構を設け、該リンク支持機構に高分解能のロータリーエンコーダを設け、各Z,Y軸回りのリンク回転角を測定することを特徴とする。
〔12〕上記〔8〕記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記ターゲットユニットは前記Z,Y軸回りの回転を許すように前記リンク支持機構を備えており、各軸回りに高分解能のロータリーエンコーダを備えて前記ターゲットユニットに対する前記リンクの傾斜角を測定することを特徴とする。
また、本発明は重力加速度と地球自転軸を利用するため、外部環境および作業環境の影響を受けずに高精度の測定を行うことができる。
図1は本発明の実施例を示す地中水平方向掘削先端位置の測定装置の全体構成平面図、図2はその地中水平方向掘削先端位置の測定装置のターゲットユニットの模式図、図3はその地中水平方向掘削先端位置の測定装置の計測ユニットの模式図である。
これらの図において、1は掘削機、2はスリーブ管、3はリンク、3Aはリンク先端(リンク先端支持点)、3Bはリンク後端(リンク後端支持点)、4は計測ユニット20と制御・表示装置とを接続するケーブル、10はターゲットユニットである。
(1)ターゲットユニット
このターゲットユニット10は、図2に示すように、リンク3に接続され、計測ユニット20から一定間隔離れた場所のスリーブ管2の中心にリンク先端支持点3Aを保持する。
このリンク3は、ターゲットユニット10と計測ユニット20を機械的に接続し、傾斜角に対するセンサー機能を有する。
(3)計測ユニット
この計測ユニット20は、図3に示すように、リンク3に接続され、ターゲットユニット10から一定間隔離れた場所のスリーブ管2の中心にリンク後端支持点3Bを保持する。また、そのリンク3の傾斜角測定および方位角の測定を行う。
このスリーブ管2は、ターゲットユニット10、リンク3、計測ユニット20を内蔵し、掘削機1の後端に取り付けられる。掘削機1の進路変更に伴ってスリーブ管2が弾性変形し、リンク角度が発生する。掘削終了後に掘削機1とともに回収する。また、塑性変形し難い材料でできていることが望ましい。
杭口(図示なし)付近にセットし、計測ユニット20の制御・計測信号を、方位座標へ変換する。また、表示装置(図示なし)に計画座標との差を表示する。
次に、ターゲットユニット10について図2を参照しながらさらに説明する。
このターゲットユニット10は、リンク3の支持機構11を有しており、このリンク支持機構11は、スリーブ管2の内径に適合するような円形のリング(ケース)12と、このリング12内に設けられ、リンク先端支持点3Aに連結される二股状のアーム13と、このアーム13とリンク支点13Aで直交するように連結される四角形状のリンク14と、このリンク14に取り付けられるピッチ回転軸15からなる。そして、ピッチ回転軸15の回転を検出するロータリーエンコーダ(Y軸)17、ヨー回転軸16回りの回転を検出するロータリーエンコーダ(Z軸)18を備えている。このように各軸まわりに高分解能のロータリーエンコーダ17,18を配置するようにしている。
なお、このターゲットユニット10は、設置時にリンク3の中心とスリーブ管2の中心が一致するように調整、固定する芯出装置(図示なし)を具備している。
この計測ユニット20は、スリーブ管2の内径に適合するように配置される円形のリング(ケース)21と、このリング21に固定されるピッチ回転軸受22と、水平保持台23と、その水平保持台23の後端に配置される、水平保持台駆動用モータとしての超音波モータ24と、水平保持台23上に設置され、真北の方位を測定するジャイロコンパス25と、傾斜センサー26A,26Bと、ボールねじ27Aと、ボールねじ受け部27Bと、継ぎ手28と、中空ステッピングモータ29よりなる。
また、水平保持台23に対してリンク3がZ,Y軸回りに回転できるように支持されている。さらに、高分解能のロータリーエンコーダ35,36をリンク支持機構30に設け、各軸回りのリンク回転角を測定する。
さらに、制御・表示装置(図示なし)は、以下の機能を有する。
(1)水平保持台23の制御を行い、水平を保つ。
(2)ジャイロコンパス25の制御を行う。
(4)通信を介して外部の主制御装置との信号交換を行う。
(5)較正データ(水平時の傾斜センサーオフセット、方位角と装置主軸の誤差等)を保持する。
次に、電源・ケーブルについて説明する。
(1)地中で数日間以上稼働させる可能性があるため、バッテリ切れの心配がある。
(2)さらに、水平保持台、ジャイロコンパスなどの機械的駆動部があるため、消費電力が大きい。
(3)万一バッテリ切れなどの事態が起こった場合、装置の回収が難しい。
そこで、外部電源及びケーブルを用いて電力を供給する際には、以下の点に注意する。
(1)ケーブルをスリーブ管内に通す必要がある。このため、スリーブ管の定尺毎にケーブルを接続して延長する必要があり、そのために接続用コネクタを用いる。
(2)ケーブルと掘削機用の油圧ホースとがスリーブ管内で絡まないように配置する。
(3)多数のケーブルの信頼性を維持するようにチェックを行う。
(1)複合ホース:掘削機用の油圧ホースと測定装置用の電源ケーブルを一体にまとめたホースを作る。この複合ホースの端部では油圧ホースと電源ケーブルを分け、それぞれ油圧用ワンタッチカプラと電気用コネクタに取り付ける。電気用コネクタはIP67の防水仕様であることが望ましい。このコネクタには電源の他に通信用の端子(4極程度)を装備し、制御・表示装置との通信を行う。
(2)油圧モータ式発電器:測定装置内に油圧モータで駆動する発電機を内蔵し、バッテリの充電ができるようにする。油圧は掘削機の油圧モータ駆動回路(図示なし)から分岐し、減圧弁を介して発電用油圧モータに供給する。制御・表示装置との通信はスリーブ管をダクトとして電波または超音波により行う。
(1)掘削機による掘削の進行に連動して、スリーブ管及び測定装置は地上側で送り込んだ管の長さだけ前進する。
(2)後続して送り込まれる管は、掘削機が掘った軌跡をトレースして進む。
以上の条件を前提として、まず、測定の原理について説明する。
(1)計測はリンク3の長さl毎に行う。
(2)重力ベクトルの方向は傾斜センサー26A,26Bで求める。
(3)方位角はジャイロコンパス25を用いて、地球の自転軸を観測することにより求めるが、掘削がリンク長さ分だけ進んだ位置においては、1サンプル前のターゲットユニット10の方位角と、次のサンプルにおける計測ユニット20の方位角が等しくなることを利用して、方位角の検出回数を削減することができる。
(5)ターゲットユニット10と計測ユニット20との間はリンク3で結ぶ。計測ユニット20側のピッチ回転軸33は水平保持台23のピッチ回転軸受取付部37に取り付け、水平保持台23となす角をロータリーエンコーダ35,36で測定する。
図5は本発明の地中水平方向掘削先端位置の測定装置の模式図である。
次いで、ターゲットユニットの位置・方位角について図5を参照しながら説明する。
(1)ターゲットユニット10を先にし、計測ユニット20を後にして掘削機1の後端に取り付ける。
そこで、ある位置のサンプルiにおいて、ジャイロコンパス25による地球自転軸の検知から北の方向を計測し、計測ユニット20の主軸(A)方位角(水平保持台23の方位角)ψBiを求める。ここで、リンク3の角度をジャイロコンパス25によって地球自転軸基準として求め、地球重力を利用した傾斜センサー26A,26Bによる水平保持台23の水平面とそれに対するリンク3の傾斜角を求める。つまり、計測ユニット20は、水平保持台23上に傾斜センサー26A,26Bとジャイロコンパス25を配置して、リンク3の角度を重力加速度と地球自転軸を基準として求めて、ターゲットユニット10の位置を測定する。
ψAi=ψBi+bi +di …(3)
ターゲットユニット10のリンク支点13Aの位置 BPAiを、方位座標と掘削開始位置を原点とする座標で表すと、上記式(1)を用いて下記式(4)となる。
上記式(4)に、上記式(2)、式(5)を代入して整理すると、方位座標系で表したターゲットユニット10の座標は式(6)となる。
図6はその位置の更新の説明図である。図6において、3,3′,3″はリンク、5はサンプルi、5′はサンプルi+1、5″はサンプルi+2、6はサンプルiのターゲットユニット、6′はサンプルi+1のターゲットユニット、6″はサンプルi+2のターゲットユニット、7はサンプルiの計測ユニット、7′はサンプルi+1の計測ユニット、7″はサンプルi+2の計測ユニットである。
これにより、サンプルi+1(5′)における計測ユニット7′の位置、方位 角は、図6のようにサンプルi(5)におけるターゲットユニット6の位置、方位角と同じである。従って、
ψBi+1=ψAi, PBi+1=PAi …(7)
そこで、上記式(3)と同様に、
ただし、上記方法により用いた方位角ψA ,ψB には誤差が累積し、この誤差は精度に及ぼす影響が大きい。精度を維持するため、適当な間隔ごとに掘削を10分程度一旦停止し、ジャイロコンパス25により計測ユニット20の方位角を検出して、その時点の方位角ψB として用いる。
次に、方位角の検出について説明する。
一般に、方位角の検出手段として、(1)ジャイロコンパス、(2)地磁気センサー、(3)GPS方位計などが考えられるが、地中で利用することを考えると、上記(2)の地磁気センサーでは配管や鉄筋など、地磁気を乱す物質の存在が想定される場所では精度が保証されず、上記(3)のGPS方位計では衛星からの電波が受信できない。このため、本発明では、ジャイロコンパス25を選択することにした。
地球の自転角速度は4.17×10-3(deg/sec)程度の小さい値であるから、角速度センサーには高い精度が要求され、通常、光ファイバジャイロが用いられる。
図7は本発明の実施例を示すジャイロコンパスによる自転方向の検出の説明図である。
このように、ジャイロコンパス(角速度センサー)25を回転する水平保持台23の上に載せて鉛直軸41回りに回転させると、ジャイロコンパス(角速度センサー)25の感度軸が地球の自転軸付近を向くと出力が大きくなり、直交すると出力が無くなる。この性質を利用して、装置の基準座標軸に対する回転軸と出力との相関から真北に対する方位角を求めることができる。
このように、常に水平を保持する水平保持台23の上に鉛直軸41回りに回転する角速度センサー25を設置すると、回転角と角速度センサー25の関係は真北で最大値をとる正弦波になる。これを参照信号としてセンサー出力との相関関数が最大となる角度を計算すると、装置の基準軸線と真北の角度差、すなわち方位角が求まる。
次に動作方法について説明する。
〔1〕角度の較正は方位が既知の水平な台上に本発明の装置を置き、ジャイロコンパス25が出力する方位角と各エンコーダの角度を原点として測定装置内のEEPROM(電気的に消去可能なプログラマブルROM:electrically erasable and programmable read only memory)に記録する。
〔2〕ターゲットユニット10側を前にして装置を掘削機1の後端に取り付け、杭内に入れる。
〔3〕制御・表示装置に原点座標PB0と方位計測周期を入力し、測定を開始する。
〔4〕測定を開始した後、方位計測を行って計測ユニット20の初期方位ψB0を求める。
〔5〕次いで、前記式(3)、(6)により、ターゲットユニット10の方位角ψA0と座標PA0を求める。
〔6〕ターゲットユニット10の座標を制御・表示装置に表示する。
〔7〕リンク3の1本分の長さだけ掘削を行う。
〔8〕前記式(7)により、計測ユニット20の方位角ψBiと座標PBiを求める。
〔9〕前記式(3),(4)により、ターゲットユニット10の方位角ψAiと座標PAiを求める。
〔10〕方位計測周期に達するまで前記〔5〕から〔9〕を繰り返す。
(1)傾斜センサー
JA−23−MA−00〔サーボ型、日本航空電子製、計測範囲±90°、角度分解能10秒、温度範囲−25〜70℃〕が適当である。
(2)角度検出器
スリーブ管のたわみがわずかであること、検出精度が全体の性能に直結することから考えて高い分解能が必要と考えられる。また、測定が長時間に及び、原点を見失う可能性があるので、原点を確実に管理できるアブソリュート型が望ましい。候補部品としては、RA510(ソニープレシジョン:分解能2.5秒)、SA35(多摩川精機:分解能10秒)などを用いる。
移動速度が小さく精密な送りが必要なこと、保持トルクが必要なことなどから考えて、超音波モータかハーモニック減速機付きステッピングモータが適すると考えられる。超音波モータを使用する場合、寿命は1000時間(実運転時間)程度なので、定期的に交換が必要である。
(4)ジャイロコンパス
特殊な部品であるため、選択肢が少ないが、市販されているユニットの例として日本航空電子工業株式会社製JM77を用いることができる。ターンテーブルを製作する場合には、日本航空電子株式会社製光ファイバジャイロJG−201FAが利用可能と考えられる。出力が非常に微弱であるため、増幅系のノイズ対策を十分に行う必要がある。
次に、水平系地中位置測定装置の水平保持台を省略する計測方法について説明する。
上記実施例では、水平系地中位置測定装置の測定システムにおいて、地軸から方位角を求めるために水平保持台を用いる方法を採用した。この方法は確実であるが、構造が複雑になり、装置製作の難度が高いため、この実施例では、水平保持台が不要なデータ処理方法を考案した。
(1−1)方位角測定
測定装置の主軸線をx軸、ジャイロ回転軸をz軸とする直交座標をA座標系、真北をx′軸、鉛直をz′軸とする座標をB座標系、B座標系をy′軸回りに回転してx″を地球自転軸と一致させた座標をC座標系とする。
図9(a)において、51は計測ユニット、52はx軸、53はy軸、54はz軸、55は北方向軸(x′軸)、56はy′軸である。
また、図9(b)において、57は地球自転軸(x″軸)、58はz″軸である。
図10に示すように、高精度ジャイロコンパス25の感度軸をA座標系のx−y平面で回転させると、この感度軸が描く軌跡 AVはA座標系において式(9)で表される。
ただし、θは測定装置主軸とジャイロコンパス感度軸のなす角度を示している。
この軌跡をB座標系で表すと式(10)となる。
BV=Rz Ry Rx AV …(10)
Rz ,Ry ,Rx はA座標からB座標への座標変換行列で、下記式(11)〜式(13)で表される。
=RL Rz Ry Rx AV …(14)
RL はB座標からC座標への変換行列で、式(15)で与えられる。
E(θ)=(cosLcosψcosα+sinLsinα)cosθ
+{−cosLsinψcosβ+(cosLcosψsinα
−sinLcosα)sinβ}sinθ …(16)
一方、Eは地球自転角速度に対するジャイロコンパスの感度を示すから、回転角θにおけるジャイロコンパス出力から式(17)で求められる。
ただし、ω(θ)はジャイロコンパスで検出した角速度、ω0 は地球の自転角速度を示す。
θ=0においては、式(16)の第2項が0になるので、このときのジャイロコンパスの出力から計算した感度E(0)を用いて式(18)が得られる。
よって、測定装置主軸の方位角ψは式(19)となる。
(1−2)ノイズ除去
式(19)では、1点の観測から方位角が求まることを示すが、実際のジャイロコンパスの出力にはオフセット誤差、ゲイン誤差、ノイズ成分等の誤差要因が含まれるため、次のようにしてこれらを除去する。
ノイズがガウス性であることを仮定すると、十分な標本数の平均を取ることにより除去されるから、方位角ψは十分に大きなnに対して式(21)で与えられる。
上述したように、ジャイロコンパスの出力にはオフセットが含まれることが予想される。オフセットを除くため、式(17)のEは次のようにして求める。
(a)ジャイロコンパスを十分な回数だけ回転させて、回転角度に対する出力の平均を求める。
(b)上記(a)から1周期の平均を求めて各要素から差し引き、式(17)でEを求める。
この実施例の方式では相関関数から方位角を求める前出の実施例と異なり、ゲイン誤差が方位の誤差となる。このため、較正時において、次のようにゲインの補正を行う。
(a)方位と緯度が既知の水平な較正台上で計測ユニット主軸を真北に向け、ゲインを仮に1としてジャイロコンパスを十分な回数だけ回転し、上記した(1−3)の要領でEを計算し、全振幅をAとする。
(c)B/Aをジャイロコンパスのゲインとして計測装置のROMに記録する。
(d)測定時には上記(c)で求めたゲインでEの補正を行う。
(2)リンク位置の計測
(2−1)ターゲットユニットの位置・方位角
図11は本発明の他の実施例を示す地中水平方向掘削先端位置の測定装置の計測ユニットの模式図である。なお、リンクおよびターゲットユニットは上記した実施例と同様であり、ここでは図示を省略する。
そこで、計測ユニット60から見たターゲットユニットのリンク支持位置 APAiは式(22)で与えられる。
(2−2)位置の更新
図12は本発明の他の実施例を示す計測ユニットとターゲットユニットの位置関係を示す模式図である。ここで、81はサンプルi、81′はサンプルi+1、81″はサンプルi+2、82はサンプルiのターゲットユニット、82′はサンプルi+1のターゲットユニット、82″はサンプルi+2のターゲットユニット、83はサンプルiの計測ユニット、83′はサンプルi+1の計測ユニット、83″はサンプルi+2の計測ユニットである。
従って、図12に示すように、サンプルi+1における計測ユニット83′の位置・方位角はサンプルiにおけるターゲットユニット82の位置・方位角と等しくなり、式(31)が成り立つ。
式(25)、(26)、(30)、(31)の関係を用いると、掘削開始位置を原点とする方位基準座標で表した各サンプルのリンク支持位置座標が逐次求められる。
ただし、上記の方法により求めた方位角ψA ,ψB には誤差が累積し、この誤差は精度に及ぼす影響が大きい。精度を維持するため、適当な間隔ごとに掘削を10分程度一旦停止し、ジャイロコンパス62により計測ユニット60の方位角を検出して、その時点の方位角ψB として用いる。
(3)水平保持台の有無による違い
前述した水平保持台を用いる方法では、ジャイロコンパスの感度軸が水平面と平行に回転するため、地球自転軸とジャイロコンパス感度軸のなす角度はジャイロコンパスの感度軸が真北を向いたときに最小となり、同時にジャイロコンパスの出力は最大となる。このため、ジャイロコンパスの回転角をθ、ジャイロコンパスの出力をE(θ)として、cos(θ)とE(θ)の相関関数が最大になるθを方位角とすることができる。この相関関数による方法は、2つの信号間の位相差が求まるため、ジャイロコンパスのオフセット誤差やゲイン誤差はθの計算に影響しない。
一方、ジャイロコンパスの回転軸の傾斜は傾斜センサーにより容易に求まるから、計測地の緯度を参照すれば、ある方位角をジャイロコンパスの感度軸が向いたときの出力の大きさを上記式(16)で予想することができ、実測した出力の大きさとの比較から、上記式(20)で方位角を求めることができる。
この反面、装置の構成は非常に単純化され、コスト低減が見込まれる他、機械的精度の確保が容易になる利点がある。
2 スリーブ管
3,3′,3″ リンク
3A リンク先端支持点
3B リンク後端支持点
4 ケーブル
5,81 サンプルi
5′,81′ サンプルi+1
5″,81″ サンプルi+2
6,82 サンプルiのターゲットユニット
6′,82′ サンプルi+1のターゲットユニット
6″,82″ サンプルi+2のターゲットユニット
7,83 サンプルiの計測ユニット
7′,83′ サンプルi+1の計測ユニット
7″,83″ サンプルi+2の計測ユニット
10 ターゲットユニット
11,30,70 リンク支持機構
12,21 円形のリング(ケース)
13,31,71 二股状のアーム
13A,33A リンク支点
14,32,72 四角形状のリンク
15,33,73 ピッチ回転軸
16,34,74 ヨー回転軸
17,35,75 ロータリーエンコーダ(Z軸)
18,36,76 ロータリーエンコーダ(Y軸)
20,51,60 計測ユニット
22 ピッチ回転軸受
23 水平保持台
24 超音波モータ
25,62 ジャイロコンパス(角速度センサー)
26A,26B,63A,63B 傾斜センサー
27A ボールねじ
27B ボールねじ受け部
28 継ぎ手
29 中空ステッピングモータ
37,64 ピッチ回転軸受取付部
41 水平保持台に対する鉛直軸
42 角速度検出軸
43 地軸
52 x軸
53 y軸
54 z軸
55 北方向軸(x′軸)
56 y′軸
57 地軸(x″軸)
58 z″軸
61 基台
Claims (13)
- (a)ターゲットユニットと、
(b)該ターゲットユニットに設けられるリンク支持機構を介して支持され、所定リンク長を有するリンクと、
(c)水平保持台上に長さ方向をX軸、幅方向をY軸、高さ方向をZ軸として配置されるとともに、前記リンクの後端に接続されるリンク支持機構を有する計測ユニットと、
(d)前記ターゲットユニット、前記リンク及び前記計測ユニットを内蔵し、掘削機の後端に取り付けられる弾性変形可能なスリーブ管とを備え、
(e)前記スリーブ管は掘削中の前記掘削機の進路変更に伴って弾性変形し、前記計測ユニットの位置と前記リンクの相対角度に基づいて前記ターゲットユニットの位置を求めることを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。 - 請求項1記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記計測ユニットは前記水平保持台上に傾斜センサーとジャイロコンパスを配置し、前記リンクの角度を重力加速度と地球自転軸を基準として求めて、前記ターゲットユニットの位置を測定することを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。
- 請求項1記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記計測ユニットは、前記水平保持台に対して前記リンクが前記Z,Y軸回りに回転できるようにリンク支持機構を設け、該リンク支持機構に高分解能のロータリーエンコーダを設け、各Z,Y軸回りのリンク回転角を測定することを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。
- 請求項3記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記計測ユニットは、2個の傾斜センサーを前記X,Y軸方向に感度軸を向けてセットしておき、前記水平保持台が自動的に水平を保つようにすることを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。
- 請求項1記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記ターゲットユニットは前記リンクを接続し、前記計測ユニットから一定間隔離れた場所の前記スリーブ管中心にリンク支持点を保持することを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。
- 請求項1記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記ターゲットユニットは前記Z,Y軸回りの回転を許すように前記リンク支持機構を備えており、各Z,Y軸回りに高分解能のロータリーエンコーダを備えて前記ターゲットユニットに対する前記リンクの傾斜角を測定することを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。
- 請求項1記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記計測ユニットの位置と方向が、前記計測ユニットが前記リンク長さと同じ距離移動する前の前記ターゲットユニットの位置と方向に一致するとみなすことによって、前記リンクの方位角の検出回数を削減可能にすることを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。
- (a)ターゲットユニットと、
(b)該ターゲットユニットに設けられるリンク支持機構を介して支持され、所定リンク長を有するリンクと、
(c)基台上に長さ方向をX軸、幅方向をY軸、高さ方向をZ軸として配置されるとともに、前記リンクの後端に接続されるリンク支持機構を有する計測ユニットと、
(d)前記ターゲットユニット、前記リンク及び前記計測ユニットを内蔵し、掘削機の後端に取り付けられる弾性変形可能なスリーブ管とを備え、
(e)前記スリーブ管は掘削中の前記掘削機の進路変更に伴って弾性変形し、前記計測ユニットの位置と前記リンクの相対角度で前記ターゲットユニットの位置を測定することを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。 - 請求項8記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記計測ユニットは、前記基台上に傾斜センサーとジャイロコンパスを配置し、計測地点の緯度を参照する補正方法により、前記ターゲットユニットの位置を測定することを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。
- 請求項9記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記計測ユニットは、前記基台に対して前記リンクが前記Z,Y軸回りに回転できるようにリンク支持機構を設け、該リンク支持機構に高分解能のロータリーエンコーダを設け、各Z,Y軸回りのリンク回転角を測定することを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。
- 請求項8記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記ターゲットユニットは前記リンクを接続し、前記計測ユニットから一定間隔離れた場所の前記スリーブ管中心にリンク支持点を保持することを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。
- 請求項8記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記ターゲットユニットは前記Z,Y軸回りの回転を許すように前記リンク支持機構を備えており、各軸回りに高分解能のロータリーエンコーダを備えて前記ターゲットユニットに対する前記リンクの傾斜角を測定することを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。
- 請求項8記載の水平方向掘削先端位置の測定装置において、前記計測ユニットの位置と方向が、前記測定装置が前記リンク長さと同じ距離移動する前の前記ターゲットユニットの位置と方向に一致するとみなすことによって、前記リンクの方位角の検出回数を削減可能にすることを特徴とする水平方向掘削先端位置の測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004352128A JP4536499B2 (ja) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | 水平方向掘削先端位置の測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004352128A JP4536499B2 (ja) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | 水平方向掘削先端位置の測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006162357A JP2006162357A (ja) | 2006-06-22 |
JP4536499B2 true JP4536499B2 (ja) | 2010-09-01 |
Family
ID=36664548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004352128A Active JP4536499B2 (ja) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | 水平方向掘削先端位置の測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4536499B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007263689A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Railway Technical Res Inst | 外部情報を得られない環境における装置の方位計測方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06129182A (ja) * | 1992-10-16 | 1994-05-10 | Kajima Corp | シールド機の位置計測方法 |
JPH06137070A (ja) * | 1992-10-29 | 1994-05-17 | Kajima Corp | シールド機の自動測量方法 |
JPH06158983A (ja) * | 1992-11-17 | 1994-06-07 | Kajima Corp | シールド機の後続台車の位置の自動測量方法 |
JPH06200692A (ja) * | 1992-12-30 | 1994-07-19 | Kajima Corp | シールド機の自動測量方法 |
JP2004125511A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Tokimec Inc | ジャイロ装置及び掘削用ジャイロ装置の使用方法 |
-
2004
- 2004-12-06 JP JP2004352128A patent/JP4536499B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06129182A (ja) * | 1992-10-16 | 1994-05-10 | Kajima Corp | シールド機の位置計測方法 |
JPH06137070A (ja) * | 1992-10-29 | 1994-05-17 | Kajima Corp | シールド機の自動測量方法 |
JPH06158983A (ja) * | 1992-11-17 | 1994-06-07 | Kajima Corp | シールド機の後続台車の位置の自動測量方法 |
JPH06200692A (ja) * | 1992-12-30 | 1994-07-19 | Kajima Corp | シールド機の自動測量方法 |
JP2004125511A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Tokimec Inc | ジャイロ装置及び掘削用ジャイロ装置の使用方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007263689A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Railway Technical Res Inst | 外部情報を得られない環境における装置の方位計測方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006162357A (ja) | 2006-06-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5172480A (en) | Borehole deviation monitor | |
US6714870B1 (en) | Method of and apparatus for determining the path of a well bore under drilling conditions | |
US20150204149A1 (en) | Laser alignment device for use with a drill rig | |
JP2007155584A (ja) | 慣性航法システム | |
US4833787A (en) | High speed well surveying and land navigation | |
JP2007263689A (ja) | 外部情報を得られない環境における装置の方位計測方法 | |
CN110095135B (zh) | 一种用于掘进机定位定向的方法及装置 | |
AU2013203365B2 (en) | Apparatus for aligning drilling machines | |
JP4536500B2 (ja) | 水平方向掘削先端位置の測定システム | |
JP4629895B2 (ja) | ジャイロコンパス装置 | |
JP3852592B2 (ja) | ジャイロ装置及び掘削用ジャイロ装置の使用方法 | |
JP4536499B2 (ja) | 水平方向掘削先端位置の測定装置 | |
JP2014041117A (ja) | 地中掘削位置を計測する方法、地中掘削位置計測装置及び非開削工法用掘削システム | |
JP2000249552A (ja) | 探北方法およびこの方法を実施する装置 | |
JP5717537B2 (ja) | 削孔ロッドの配置角管理システム及び配置角管理方法 | |
JP3002781B2 (ja) | 孔曲り計測装置 | |
JPH1073436A (ja) | 方位センサ | |
JP7514459B2 (ja) | 掘削補助システム、建設機械およびトンネル掘削機制御方法 | |
CN117848328A (zh) | 一种顶管机定位定向系统 | |
JP3062046B2 (ja) | 縦方向掘削機のローリング測定装置及びその方法 | |
JPH06307864A (ja) | 傾斜角測定装置 | |
JP2014055887A (ja) | 外部情報を得られない環境における装置主軸の方位計測方法 | |
CA2686249A1 (en) | Method and apparatus for surveying a cavity | |
JPS6148086B2 (ja) | ||
JPS62288515A (ja) | シ−ルド掘進機における位置・姿勢の測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070525 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090806 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090901 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091030 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100316 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100419 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100615 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100616 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4536499 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |