JPH0544391A - 掘進機の誘導方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 推進工法により地中に下水道管路或いは他の
管路を敷設するに際し、高度の熟練を要することなく掘
進機を敷設すべき管路の軸心に一致させることが出来る
掘進機の誘導方法を提供する。 【構成】 切羽を掘削するカッター６を有するカッター
ヘッド本体１に該カッターヘッド本体の軸心４に対し所
定角度傾斜させた反射鏡８を配置する。カッターヘッド
本体に相対的に偏向可能に接続したテールシールド本体
２に反射鏡と対向させ且つカッターヘッド本体の揺動半
径の１／２以上離隔させた位置にターゲット１０を配置
する。管路の軸心と一致させてレーザー光線１３を配置
し、反射鏡に照射されたレーザー光線の反射光線を常に
ターゲットに設定した原点に一致させるようにカッター
ヘッド本体を偏向させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は推進工法に用いられるカ
ッターヘッド本体と該カッターヘッド本体と相対的に偏
向可能に構成されたテールシールド本体とを有する掘進
機の誘導方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】下水道管路や上水道管路を敷設する推進
工法では、先端に切羽を掘削するカッターを設けたカッ
ターヘッド本体と、このカッターヘッド本体に相対的に
偏向可能に接続されたテールシールド本体とからなる掘
進機を用いることが多い。推進工法は、管路の予定敷設
線上に複数の立坑を開削し、この立坑から隣接する他の
立坑に敷設すべき管路の軸心と一致させて掘進機を推進
すると共に、この掘進機の後方に管路を構成する単位長
さの管を順次接続して推進することで、出発立坑と到着
立坑との間に目的の管路を敷設するものである。この推
進工法を実施するに際し、掘進機は立坑に設置した元押
装置によって敷設すべき管路の軸心に沿った推進力が付
与される。上記推進工法では、地表にある路面や構築物
に影響されることなく目的の管路を敷設することが出
来、開削工法の如く交通規制を行ったり或いは構築物を
撤去する必要がなく有利である。

【０００３】推進工法に於いて、掘進機は敷設すべき管
路の軸心と一致して配置され、且つ元押装置によって直
線的に推進される。然し、地盤に於ける抵抗の変化等の
要因によって掘進機の推進方向が敷設すべき管路の軸心
から変位することがある。このため、掘進機を推進する
に際し、敷設すべき管路の軸心に一致させて或いは沿わ
せてレーザー光線を配置し、管路の敷設中に掘進機に予
め設定された基準点とレーザー光線との偏位を計測し、
掘進機の基準点がレーザー光線から偏位した場合には、
この基準点を元の位置に移動するように修正すること
で、掘進機を敷設すべき管路の軸心に沿って推進するよ
うに方向修正を行っている。

【０００４】カッターヘッド本体とテールシールド本体
からなる掘進機の推進方向を修正する方法、或いは装置
としていくつかの提案がなされている。その中で、本件
出願人が開発して既に特許出願している特開昭57−2056
98号公報に開示された技術がある。この技術は、図７に
示すように、カッターヘッド本体52とテールシールド本
体53とを偏向可能に構成した掘進機51に適用するための
方向修正装置に関するものであり、カッターヘッド本体
52とテールシールド本体53を２本の油圧ジャッキ54及び
ロッド55により接続し、前記２本の油圧ジャッキ54の出
入りを調整することで推進方向の修正を行うように構成
したものである。またテールシールド本体53にターゲッ
ト56を固定して配置すると共に、カッターヘッド本体52
にターゲット56に至る長さを持ったアーム57を固定し、
このアーム57の先端に指針58を取り付けることによって
テールシールド本体53に対するカッターヘッド本体52の
偏向量、即ち、方向修正量を検出し得るように構成した
ものである。

【０００５】上記技術に於ける方向修正操作の手順につ
いて説明する。敷設すべき管路の軸心に沿ってレーザー
光線が配置され、ターゲット56に照射される。そしてオ
ペレーターが図８に示すターゲット56のモニター画面を
監視し、推進開始時に於けるターゲット上のレーザース
ポットを原点59として設定する。掘進機51の推進に伴っ
てターゲット56に形成されたレーザースポット60が原点
59から偏位したとき、オペレーターはこの偏位に対し方
向修正操作を行うか否かを決定し、方向修正をすべきで
あると決定すると、レーザースポット60の偏位に応じて
２本の油圧ジャッキ54の出入りを調整する。油圧ジャッ
キ54の調整は、ターゲット56上の指針58を原点59を中心
としてレーザースポット60の対称位置に移動させるよう
に行われる。この調整に伴って、カッターヘッド本体52
はターゲット56上に於けるレーザースポット60の偏位方
向に一致するようにテールシールド本体53に対して偏向
する。そして掘進機51の推進に伴い、該掘進機51は徐々
に推進方向が敷設すべき管路の軸心と一致するように修
正される。上記操作に於いて、レーザースポット60が原
点59から偏位したとき、方向修正操作を行うか否かの決
定，方向修正操作を行うための油圧ジャッキ54の調整量
の設定，一度行った方向修正を元の状態に戻す戻し操作
等はオペレーター個人に依存する。即ち、掘進機の方向
修正操作は手動操作によって行われている。このため、
この操作を行うには高度の熟練を要する。

【０００６】また特開昭61−75211 号公報に開示される
技術はシールドマシーンの基準線に対する傾斜を検出す
るものであり、１枚のハーフミラーと２枚のターゲット
板からなる受光体と自動傾斜読取装置とをシールドマシ
ーンに固定して取り付けることで構成されている。更
に、掘削機或いはシールド機の進行基準線に対する姿勢
角変位を検出する方法として特公昭59−4644号公報，特
公平２−62163 号公報に開示される技術がある。これ等
の技術は、基準線に対するシールド機の軸心の三次元的
変位を検出するものである。

【０００７】またオーガを用いて推進工法を実施する場
合、推進管の推進方向を修正するための技術として特公
昭51−7930号公報が提案されている。この技術は、推進
管の先端内部にキューブコーナーの如き平行反射体を中
心としてレーザー光線の透過率が異なる透過帯を同心円
状に設けて光量変化面を形成すると共にハーフミラーを
介してレーザー光線を照射し、光量変化面によってレー
ザー光線を照射方向に反射させてハーフミラーを介して
光電変換器に受光させ、反射したレーザー光線の光量の
変化を測定することによって推進管がレーザー光線から
偏位したことを検出し、更に、この結果に応じて掘削方
向調節装置を作動させて推進方向を修正するものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】推進工法により管路を
敷設した場合、この管路が予め設定された敷設予定線と
一致していることが必要である。特に下水道管路にあっ
ては、雨水，汚水等の下水が自然流下することが必須の
条件とされるため、敷設された管路に許容された範囲を
超える蛇行が発生しないことが要求される。

【０００９】上記特開昭57−205698号に開示される技術
では、掘進機の方向修正をオペレーターがモニター画面
のターゲットを監視しつつ油圧ジャッキを操作すること
で行っている。然し、掘進機がカッターヘッド本体とテ
ールシールド本体とからなる所定の長さを有するにも関
わらず、ターゲットはテールシールド本体に於ける一点
に配置されるのみである。従って、ターゲット上にレー
ザースポットが形成されている場合、ターゲットとレー
ザー光線との関係位置が判明するのみであって、レーザ
ー光線に対する掘進機の姿勢（上下方向の傾斜であるピ
ッチング及び水平方向の傾斜であるヨーイング）は判明
しない。このため、方向修正操作に高度の熟練を要し、
且つ敷設された管路に個人差が現れるという問題があ
る。特に、熟練しないオペレーターが方向修正操作を行
った場合、過修正による大きな蛇行を発生することがあ
るという問題がある。

【００１０】特開昭61−75211 号公報等に開示される技
術は、シールドマシーンの基準線に対する姿勢を検出す
るものであり、この技術をカッターヘッド本体とテール
シールド本体からなる掘進機に適用することは可能であ
る。然し、受光体や自動傾斜読取装置の構成が複雑であ
り、且つこれ等の受光体や自動傾斜読取装置で検出した
データをコンピュータを用いて演算する必要があり、掘
進機自体の構成が複雑となるという問題がある。

【００１１】特公昭51−7930号公報に開示される技術で
は、光量変化面が推進管の先端内部に取り付けられるた
め、該推進管をレーザー光線に一致させて推進すること
が出来る。然し、この技術をカッターヘッド本体とテー
ルシールド本体からなる掘進機に適用することが出来な
い。即ち、掘進機の先端にはカッターや該カッターを駆
動するモーター等の大型部品が配置されるため、光量変
化面を掘進機の先端内部に取り付けることが不可能であ
る。従って、掘進機に対する光量変化面の取付位置は駆
動モーターよりも後方で、且つ光量変化面がターゲット
と同一の機能を有することとなる。またこの技術では先
端から後方に至る推進管が一直線に配置されることが条
件となる。このため、この技術を掘進機に応用すること
は出来ない。

【００１２】本発明の目的は、カッターヘッド本体とテ
ールシールド本体からなる掘進機を容易に敷設すべき管
路の軸心と一致させて誘導することが出来る掘進機の誘
導方法を提供せんとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本件発明者は種々の実験を行うと共に、実際の推進現
場で多くのデータを採取し、その結果、推進工法に於い
て、管路を敷設するに際し、該管路の軸心を敷設すべき
管路の軸心と一致させるには、掘進機の先端中心を管路
の軸心と一致させて推進すれば良い。この場合、例え掘
進機の軸心が管路の軸心に対して傾斜していても、掘進
機が蛇行することがない。掘進機の先端中心を敷設すべ
き管路の軸心と一致させるに際し、必ずしも正確に一致
させる必要はなく近似的に一致すれば良い。ただし、こ
の場合には掘進機の軸心、特にカッターヘッド本体の軸
心が敷設すべき管路の軸心の一方の側にあること、即
ち、カッターヘッド本体の軸心が敷設すべき管路の軸心
と交叉しないことが必要である。カッターヘッド本体の
軸心が敷設すべき管路の軸心と交叉した場合、掘進機の
推進に伴って該掘進機に蛇行が生じ、この蛇行を修正す
ることは容易ではない。との結論を得た。本発明は上記
知見に基づいてなされたものである。

【００１４】従って、本発明に係る掘進機の誘導方法
は、先端に切羽を掘削するカッターを設けたカッターヘ
ッド本体に該カッターヘッド本体の軸心に対し所定角度
傾斜させた反射鏡を配置すると共に、前記カッターヘッ
ド本体と相対的に偏向可能に接続されたテールシールド
本体に前記反射鏡と対向させ且つ反射鏡からカッターヘ
ッド本体の揺動半径の１／２以上離隔させたターゲット
を配置して構成した掘進機を敷設すべき管路の軸心と一
致させて誘導する誘導方法であって、掘進機の推進方向
後方から敷設すべき管路の軸心と一致させて直進性を有
する光線を照射し、前記カッターヘッド本体の軸心とテ
ールシールド本体の軸心が一直線上にあり且つ前記各軸
心が敷設すべき管路の軸心と一致しているとき反射鏡に
照射された光線が該反射鏡により屈折反射してターゲッ
ト上に形成する点を原点とし、掘進機の推進に伴い反射
鏡により屈折反射してターゲット上に形成される点が常
に原点と一致するようにカッターヘッド本体をテールシ
ールド本体に対し偏向させることを特徴とするものであ
る。

【００１５】

【作用】上記掘進機の誘導方法によれば、推進工法を実
施するに際し、カッターヘッド本体とテールシールド本
体とからなる掘進機を容易に敷設すべき管路の軸心と一
致させて誘導することが出来る。即ち、掘進機を構成す
るカッターヘッド本体に該カッターヘッド本体の軸心に
対し所定角度傾斜させた反射鏡を配置すると共に、テー
ルシールド本体に反射鏡と対向させ且つ反射鏡からカッ
ターヘッド本体の揺動半径の１／２以上離隔させてター
ゲットを配置し、且つ掘進機の推進方向後方から敷設す
べき管路の軸心と一致させたレーザー光線等の直進性を
有する光線を照射する。このとき、掘進機の軸心をレー
ザー光線と一致させることによって、照射されたレーザ
ー光線は反射鏡によって屈折反射されターゲット上にレ
ーザースポットを形成する。このときターゲット上に形
成されたレーザースポットは敷設すべき管路の軸心の延
長方向を指向すると共に、掘進機に於けるカッターヘッ
ド本体の先端中心を指向するものである。

【００１６】また掘進機が敷設すべき管路の軸心から変
位すると、この変位はターゲットに於けるレーザースポ
ットの偏位として現れる。即ち、掘進機の変位はターゲ
ット上に於けるレーザースポットの偏位として相対的に
表現される。従って、敷設すべき管路の軸心と一致して
照射されたレーザー光線に掘進機の軸心を一致させたと
きターゲット上に形成されたレーザースポットの位置を
敷設すべき管路の軸心として見做すことが出来る。また
掘進機が敷設すべき管路の軸心から変位したときターゲ
ット上に形成されるレーザースポットの位置を掘進機の
先端中心の位置として見做すことが出来る。このため、
敷設すべき管路の軸心と一致して照射されたレーザー光
線に掘進機の軸心を一致させたときターゲット上に成形
されたレーザースポットの位置を原点とし、掘進機の推
進中にターゲット上に形成されるレーザースポット（掘
進機の先端中心）を常に原点（敷設すべき管路の軸心）
と一致させるようにカッターヘッド本体を偏向させるこ
とで、カッターヘッド本体の先端中心を敷設すべき管路
の軸心と近似的に一致させることが出来る。従って、掘
進機をレーザー光線、即ち、敷設すべき管路の軸心に近
似的に一致させて誘導することが出来る。このとき、掘
進機に於けるカッターヘッド本体の軸心は敷設すべき管
路の軸心と交叉することがない。このため、掘進機が蛇
行することがない。

【００１７】

【実施例】以下上記掘進機の誘導方法の一実施例につい
て図を用いて説明する。図１は推進工法によって管路を
敷設する際の説明図、図２は本発明の誘導方法を実施す
る掘進機の断面図、図３乃至図５は本発明の誘導方法の
原理を説明する原理図、図６は反射鏡とターゲットとの
距離が適正でない場合の説明図である。本発明に係る掘
進機の誘導方法は掘進機に於けるカッターヘッド本体の
先端中心を敷設すべき管路の軸心と近似的に一致させて
誘導するものである。このため、敷設すべき管路の軸心
と一致させて直進性を有するレーザー光線を照射してい
る。掘進機の軸心と敷設すべき管路の軸心が一致してい
るとき、照射されたレーザー光線をカッターヘッド本体
に設けた反射鏡によって屈折反射させてターゲット上に
形成したレーザースポットは、敷設すべき管路の軸心及
びカッターヘッド本体の先端中心を指向する。従って、
前記状態に於けるレーザースポットの位置を原点とし、
掘進機の推進に伴ってレーザースポットが原点から偏位
したとき、このレーザースポットを常に原点と一致する
ようにカッターヘッド本体をテールシールド本体に対し
偏向させることで、掘進機の先端中心を敷設すべき管路
の軸心と近似的に一致させて誘導することが可能であ
る。

【００１８】先ず、図１により推進工法を実施する際の
概略構成について説明する。図に於いて、管路の敷設予
定線上に複数の立坑Ｆが開削されている。一方の立坑Ｆ
にはレーザー発振器Ｃ及び元押装置Ｄが設置されてい
る。前記レーザー発振器Ｃからは敷設すべき管路の軸心
Ｂと一致させたレーザー光線13が発射される。元押装置
Ｄは推進軸心が敷設すべき管路の軸心Ｂと一致して設置
されており、この元押装置Ｄによって掘進機Ａ及び該掘
進機Ａと後続する複数の管Ｅに敷設すべき管路の軸心Ｂ
と一致した方向の推力が付与される。掘進機Ａによって
管路の敷設を開始する場合、掘進機Ａは元押装置Ｄ上に
載置されて推進される。このとき、掘進機Ａの軸心は敷
設すべき管路の軸心Ｂと一致する。そして掘進機Ａが全
長にわたって推進されると、元押装置Ｄに単位長さの管
Ｅが載置され、掘進機Ａ及び管Ｅが同時に推進される。
この操作を繰り返し、掘進機Ａが他方の立坑Ｆに到達し
たとき、立坑Ｆ，Ｆ間に目的の管路が敷設される。尚、
Ｇは地上に設置された制御装置であり、モニター画面や
ビデオ記録装置、及び掘進機Ａの推進方向を誘導するた
めの操作レバー等が設けられている。

【００１９】次に、図２（Ａ），（Ｂ）により掘進機Ａ
の概略構成について説明する。図に於いて、掘進機Ａは
推進方向前方に配置されるカッターヘッド本体１と、こ
のカッターヘッド本体１の後方に配置されるテールシー
ルド本体２とを有し、前記各本体１，２を２本の油圧シ
リンダー３及び図示しないロッドによって接続して構成
されている。テールシールド本体２の先端はカッターヘ
ッド本体１の後端に嵌合されており、カッターヘッド本
体１及びテールシールド本体２は互いに揺動可能に構成
されている。またロッドはピンを介してカッターヘッド
本体１と接続され、またピン及びユニバーサルジョイン
トを介してテールシールド本体２と接続されている。従
って、油圧シリンダー３の所望の液室に所望量の圧油を
供給し、２本の油圧シリンダー３のロッド３ａを出没さ
せることで、カッターヘッド本体１をテールシールド本
体２に対し所望の方向に偏向させることが可能である。

【００２０】本発明に係る誘導方法はカッターヘッド本
体１の先端中心を敷設すべき管路の軸心と一致させて誘
導するものである。このため、カッターヘッド本体１の
先端であって且つ該カッターヘッド本体１の軸心４と交
叉する位置を掘進機Ａに於ける誘導原点５として設定し
ている。従って、油圧シリンダー３のロッド３ａを出没
させると、誘導原点５は軸心４上に設定されたカッター
ヘッド本体１の揺動中心１ａを中心とし、且つ該揺動中
心１ａと誘導原点５との距離Ｌを揺動半径として揺動す
る。

【００２１】掘進機Ａに於いて、カッターヘッド本体１
とテールシールド本体２とは油圧シリンダー３及びロッ
ドによって接続されるため、回動中心１ａは定点ではな
い。然し、各本体１，２に於ける揺動角度は上下方向に
±約1.5 度程度であり、且つ左右方向に±約１度である
ため、見掛け上揺動中心１ａを定点として考察すること
が可能である。

【００２２】カッターヘッド本体１には隔壁１ｂが形成
されており、この隔壁１ｂによって切羽側と掘進機Ａの
室内側を区画している。そしてカッターヘッド本体１の
切羽側に切羽を掘削するカッター６が設けられ、室内側
には、カッター６を駆動するモーター７及び反射鏡８が
設けられている。反射鏡８は隔壁１ｂにテールシールド
本体２の内部に到達し得る長さを持ったアーム８ａを固
着し、このアーム８ａの端部に軸心４と一致し且つ軸心
４に対し所定角度傾斜させて固着されている。反射鏡８
の軸心４に対する傾斜角度は特に限定するものではな
い。然し、後述するターゲット10及び半透明板11の取付
位置及びテレビカメラ12の配置等を勘案して設定するこ
とが好ましい。以下、反射鏡８の軸心４に対する傾斜角
度をθ₀ 度として説明する。カッターヘッド本体１とテ
ールシールド本体２が一直線上にあるとき、反射鏡８は
テールシールド本体２の軸心９上に位置する。そしてカ
ッターヘッド本体１がテールシールド本体２に対し揺動
すると、この揺動に伴って反射鏡８は揺動中心１ａを中
心として揺動し、該反射鏡８のテールシールド本体２の
軸心９に対する傾斜角度が変化する。

【００２３】テールシールド本体２には、ターゲット10
が反射鏡８と対向し且つ該反射鏡８からカッターヘッド
本体１の揺動半径Ｌの１／２の距離離隔した位置に配置
されている。ターゲット10の下方であってテールシール
ド本体２の軸心９を横断し得る位置に半透明板11が設け
られている。またターゲット10及び半透明板11と対向し
てテレビカメラ12が設けられている。このテレビカメラ
12はテールシールド本体２に固定されており、図示しな
いケーブルを介して同図（Ｂ）に示すターゲット10及び
半透明板11の映像を地上の制御装置Ｇに伝達し、モニタ
ー画面に映写するものである。半透明板11は、敷設すべ
き管路の軸心Ｂと一致して照射されるレーザー光線13を
確認すると共に通過させるものである。尚、図に於いて
14は切羽に泥水を供給し、又は掘削された土砂を供給さ
れた泥水と共にスラリー状にして排出する管である。

【００２４】上記の如く構成された掘進機Ａに於いて、
カッターヘッド本体１の軸心４とテールシールド本体２
の軸心９が一直線上にあるとき、誘導原点５，反射鏡８
は掘進機Ａの軸心４，９上に直列に配置される。この状
態で掘進機Ａの後方から該掘進機Ａの軸心４，９と一致
させて敷設すべき管路の軸心Ｂと一致したレーザー光線
13を照射すると、このレーザー光線13は半透明板11を通
過して反射鏡８によって屈折反射され、ターゲット10に
レーザースポット16を形成する。ここで、反射鏡８に於
けるレーザー光線13の反射点17ａとターゲット10に於け
るレーザースポット13とを結ぶ直線は、反射鏡８から誘
導原点５に至る直線、即ち、カッターヘッド本体１の軸
心４、及び敷設すべき管路の軸心Ｂを反射鏡８によって
角度２θ₀ だけ屈折したものである。従って、前記条件
に於けるターゲット10に形成されたレーザースポット16
の位置は常に同一位置となる。このため、前記レーザー
スポット16の位置をターゲット10に於ける原点ｏとして
設定することで、この原点ｏを敷設すべき管路の軸心Ｂ
として見做すことが可能である。

【００２５】上記状態に於いて、カッターヘッド本体１
をテールシールド本体２に対して偏向させると、この偏
向に伴って、レーザースポット16はターゲット10上を移
動する。またレーザー光線16と掘進機Ａの軸心４，９と
が相対的に変位すると、この変位に伴って、レーザース
ポット16はターゲット10上を移動する。このように、タ
ーゲット10に於けるレーザースポット16の移動は、掘進
機Ａがレーザー光線16から変位することで生起する受動
的変位と、カッターヘッド本体１を偏向させることで生
起する能動的変位とがある。本発明に係る誘導方法は、
レーザー光線13を敷設すべき管路の軸心Ｂと一致させて
照射すると共に、掘進機Ａの軸心４，９を直線上に配置
して推進を開始し、ターゲット10上に於けるレーザース
ポット16が受動的に原点ｏから偏位したとき、この偏位
に応じてただちに掘進機Ａのカッターヘッド本体１を偏
向させてターゲット10上のレーザースポット16を能動的
に変位させて原点ｏに一致させるように操作するもので
ある。即ち、掘進機Ａの変位によるターゲット10上のレ
ーザースポット16の偏位を敷設すべき管路Ｂに対する誘
導原点５の変位として認識し、レーザー光線13の反射光
線をターゲット10の原点ｏに一致させることで誘導原点
５を敷設すべき管路の軸心Ｂに一致させたと見做して掘
進機Ａを誘導するものである。

【００２６】次に、上記の如く構成された掘進機Ａを推
進する手順について説明し、合わせて掘進機Ａの誘導方
法について説明する。先ず、推進工法の開始に当たっ
て、予めカッターヘッド本体１の軸心５とテールシール
ド本体２の軸心９が一直線上にあるように油圧シリンダ
ー３のロッド３ａの出入りを調整した後、掘進機Ａを元
押装置Ｄに載置する。このとき、元押装置Ｄの推進軸心
は敷設すべき管路の軸心Ｂと一致して配置されることか
ら、掘進機Ａの軸心４，９及び誘導原点５は敷設すべき
管路の軸心Ｂと一致する。次にレーザー発振器Ｃから敷
設すべき管路の軸心Ｂと一致させてレーザー光線13を発
射する。

【００２７】上記状態に於いて、図３（Ｂ）に示すよう
に、レーザー光線13は半透明板11に光点15を形成すると
共に該半透明板11を通過して反射鏡８に照射され、掘進
機Ａの軸心４，９と一致する反射点17ａで屈折反射し、
反射光13ａがターゲット10上に照射されてレーザースポ
ット16を形成する。このとき、ターゲット10上に形成さ
れたレーザースポット16は、図３（Ａ）に示すようにタ
ーゲット10の原点ｏと一致している。尚、図に於いて、
８ｂは反射鏡８の法線であり、反射鏡８とターゲット10
とを結ぶ法線８ｂの長さはＬ／２に設定されている。

【００２８】そして元押装置Ｄを作動させて掘進機Ａを
推進すると、地盤が一様な抵抗を有する場合掘進機Ａは
付与された推力によって敷設すべき管路の軸心Ｂと一致
して推進される。然し、地盤の抵抗値が異なる場合、掘
進機Ａは抵抗の小さい方に向かって変位する。このと
き、カッターヘッド本体１の軸心４とテールシールド本
体２の軸心９は直線を保持しているが、掘進機Ａがレー
ザー光線13に対し如何なる姿勢を有するかは判明しな
い。地盤の不同による掘進機Ａの初期変位は、掘進機Ａ
の後端であるテールシールド本体２と後続する元押装置
Ｃ或いは管Ｅとの接点を中心とする掘進機Ａの回動運動
であり、カッターヘッド本体１の誘導原点５と反射鏡８
はレーザー光線13に対し同一方向に変位する。従って、
掘進機Ａの長さに対し管路の内径が小さく且つターゲッ
ト10上にレーザースポット16が形成されていれば、レー
ザー光線13に対する掘進機Ａの角度を無視して差支えな
い。

【００２９】図４（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、掘進機
Ａがレーザー光線13に対し平行に距離ｅ変位した場合に
ついて説明する。ただし、この距離ｅはカッターヘッド
本体１の揺動半径Ｌと比較して僅かな量である。また掘
進機Ａが同図に於ける上方に変位したものとして説明す
る。掘進機Ａの変位に伴って反射鏡８に於ける反射点が
17ａから17ｂに移行し、この移行に伴って反射光線は13
ａから13ｂに移行し、ターゲット10には掘進機Ａの距離
ｅに応じて原点ｏから偏位した位置にレーザースポット
16が形成される。このとき、誘導原点５はレーザー光線
13に対し距離ｅ変位しており、且つターゲット10に於け
るレーザースポット16は、反射鏡８のカッターヘッド本
体１の軸心４に対する傾斜角度θ₀ に対応して原点ｏか
ら距離ｓ偏位する。前記レーザースポット16の原点ｏか
らの偏位量ｓは、ｓ＝ｅ／cos θ₀ となる。即ち、この
偏位量ｓが誘導原点５のレーザー光線13からの変位距離
ｅと対応することとなる。

【００３０】このように、掘進機Ａの軸心４，９がレー
ザー光線13から距離ｅ変位し、この結果ターゲット10上
に於けるレーザースポット16が原点ｏからｓ偏位したと
き、偏位したレーザースポット16を原点ｏに一致させる
ように、即ち、誘導原点５を敷設すべき管路の軸心Ｂに
一致させるようにカッターヘッド本体１をテールシール
ド本体２に対して反時計方向に偏向させる。この操作
は、オペレーターが地上に設置された制御装置Ｇのモニ
ター画面を監視しつつ図示しない操作レバーを操作する
ことで行われる。同図（Ｃ），（Ｄ）に示すように、反
射鏡８を反時計方向に角度θ偏向させたとき（反射鏡８
の軸心４に対する角度はθ₀ ＋θになる）、レーザース
ポット16が原点ｏと一致したとする。即ち、反射鏡８の
角度θの偏向によって、反射光線13ｂは２θ偏向して13
ｃとなり、これに伴ってレーザースポット16が距離ｓ移
動して原点ｏに到達したとする。

【００３１】このとき、レーザー光線13の線分と反射光
線13ｃの線分とのなす角は、２（θ₀ ＋θ）となり、反
射点17ｂは反射鏡８の偏向に対応してレーザー光線13上
を移動する。また原点ｏを頂点として線分13ａと線分13
ｃとのなす角は、２θとなる。即ち、原点ｏから線分
９，13に至る垂線18を下ろし、該垂線18と線分９，13と
の交点を夫々18ａ，18ｂとすると、角17ａｏ18ａは、90
−２θ₀ であり、また角17ｂｏ18ｂは、90−２（θ₀ ＋
θ）である。従って、角17ａｏ17ｂは、２θである。

【００３２】また線分13ａと線分13ｂの長さは等しく、
且つ反射鏡８とターゲット10の距離は、Ｌ／２であるこ
とから、線分13ａの長さｌは、ｌ＝Ｌ／２cos θ₀ とな
る。ここで、線分13ａの長さｌとレーザースポット16の
偏位量ｓとの関係について考察すると、前述の如く反射
鏡８の偏向角度が極めて小さいことから、ｓ／ｌ＝tan2
θとして差支えない。 従って、２tan θ／（１−tan²θ）＝２ｅ／Ｌ tan θ＝ｅ（１−tan²θ）／Ｌ である。 上式に於いて、tan²θ＝０として差支えなく、tan θ＝
ｅ／Ｌとなる。

【００３３】次に、カッターヘッド本体１をテールシー
ルド本体２に対し反時計方向に角度θ偏向させたときの
レーザー光線13（敷設すべき管路の軸心Ｂ）とカッター
ヘッド本体１の関係について説明する。同図（Ｅ）に示
すように、カッターヘッド本体１の偏向に伴って該カッ
ターヘッド本体１の軸心４が揺動中心１ａを中心として
二点鎖線で示すように回動し、誘導原点５が敷設すべき
管路の軸心Ｂに接近する。このとき、掘進機Ａのレーザ
ー光線13からの距離ｅと、カッターヘッド本体１の軸心
とは、tan θ＝ｅ／Ｌの関係を有する。カッターヘッド
本体１は揺動中心１ａを中心として回動するものであ
り、従って、誘導原点５は敷設すべき管路の軸心Ｂまで
到達せず、該軸心Ｂよりも僅かに揺動中心１ａ側に位置
することとなる。そして掘進機Ａの推進に伴って誘導原
点５は敷設すべき管路の軸心Ｂに接近し、同時に掘進機
Ａはレーザー光線13に接近する。即ち、掘進機Ａはレー
ザー光線13の方向に誘導される。

【００３４】掘進機Ａの推進に伴って誘導原点５が敷設
すべき管路の軸心Ｂに接近すると、テールシールド本体
２はレーザー光線13に接近し、原点ｏと一致していたレ
ーザースポット16が原点ｏから前述した方向とは反対方
向（同図（Ｂ）に於ける上方）に偏位する。従って、こ
のときの変位に対応してカッターヘッド本体１をテール
シールド本体２に対し時計方向に回動させることで、レ
ーザースポット16を原点ｏに一致させると、この偏向に
伴い誘導原点５が敷設すべき管路の軸心Ｂから揺動中心
１ａのある方向に離隔する。然し、このときの誘導原点
５と敷設すべき管路の軸心Ｂとの距離は前述した誘導状
態に於ける離隔距離よりも小さくなる。

【００３５】上記の如くして掘進機Ａの誘導原点５は限
り無く敷設すべき管路の軸心Ｂに接近し、最終的に該軸
心Ｂと一致する。即ち、反射鏡８とターゲット10との距
離をカッターヘッド本体１の揺動半径Ｌの１／２とする
ことによって、掘進機Ａがレーザー光線13から変位した
とき、反射鏡８を偏向させて反射光線13ａをターゲット
10の原点ｏに一致させることで、掘進機Ａを敷設すべき
管路の軸心Ｂに近似的に一致させて誘導することが可能
となる。掘進機Ａを上記の如く誘導した場合、掘進機Ａ
に敷設すべき管路の軸心Ｂを中心とする蛇行が生じるこ
とはない。

【００３６】次に、反射鏡８とターゲット10との距離が
カッターヘッド本体１の揺動半径の１／２以上の値に設
定されている場合について図５により検討する。この場
合でもレーザー光線13の反射光線である線分13ａと線分
13ｄの長さは等しい。また反射鏡８とターゲット10の距
離を例えばＬとして設定すると線分13ａの長さｌは、ｌ
＝Ｌcos θ₀となる。従って、線分13ａの長さｌとレー
ザースポット16の偏位量ｓとの関係は前述と同様に、ｓ
／ｌ＝tan2θとして差支えなく、tan θ＝ｅ／２Ｌとな
る。このとき、カッターヘッド本体１の誘導原点５は敷
設すべき管路の軸心Ｂまで到達することなく、揺動中心
１ａ側に位置することとなる。従って、掘進機Ａの推進
に伴って誘導原点５は敷設すべき管路の軸心Ｂに接近
し、同時に掘進機Ａはレーザー光線13に接近する。即
ち、掘進機Ａの誘導原点５は限り無く敷設すべき管路の
軸心Ｂに接近し、最終的に該軸心Ｂと一致する。掘進機
Ａを上記の如く誘導した場合、掘進機Ａに敷設すべき管
路の軸心Ｂを中心とする蛇行が生じることはない。

【００３７】次に、反射鏡８とターゲット10との距離が
カッターヘッド本体１の揺動半径の１／２以下の値に設
定されている場合について図６により検討する。この場
合でもレーザー光線13の反射光線である線分13ａと線分
13ｄの長さは等しい。また反射鏡８とターゲット10の距
離を例えばＬ／３として設定すると線分13ａの長さｌ
は、ｌ＝Ｌ／３cos θ₀ となる。従って、線分13ａの長
さｌとレーザースポット16の偏位量ｓとの関係は前述と
同様に、ｓ／ｌ＝tan2θとして差支えなく、tan θ＝３
ｅ／２Ｌとなる。このとき、カッターヘッド本体１の軸
心４は敷設すべき管路の軸心Ｂと交叉し、誘導原点５は
揺動中心１ａと反対側に位置することとなる。従って、
掘進機Ａの推進に伴って誘導原点５は敷設すべき管路の
軸心Ｂから離隔し、同時に掘進機Ａはレーザー光線13に
接近する。即ち、掘進機Ａは敷設すべき管路の軸心Ｂを
中心として蛇行することとなる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
掘進機の誘導方法によれば、カッターヘッド本体とテー
ルシールド本体を相対的に偏向可能に接続してなる掘進
機を推進するに際し、推進に伴ってターゲット上に形成
されるレーザースポットを常に原点に一致させるように
カッターヘッド本体をテールシールド本体に対し偏向さ
せることで、該掘進機を容易に敷設すべき管路の軸心に
一致させるように誘導することが出来る。このため、管
路の敷設に際し熟練したオペレーターを必要とせず、且
つオペレーターの個性に左右されることのない均一な管
路を敷設することが出来る等の特徴を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】推進工法によって管路を敷設する際の説明図で
ある。

【図２】本発明の誘導方法を実施する掘進機の断面図で
ある。

【図３】本発明の誘導方法の原理を説明する原理図であ
る。

【図４】本発明の誘導方法の原理を説明する原理図であ
る。

【図５】本発明の誘導方法の原理を説明する原理図であ
る。

【図６】反射鏡とターゲットとの距離が適正でない場合
の説明図である。

【図７】従来の掘進機の断面図である。

【図８】従来のターゲットの正面図である。

【符号の説明】

Ａは掘進機、Ｂは敷設すべき管路の軸心、１はカッター
ヘッド本体、１ａは揺動中心、２はテールシールド本
体、３は油圧シリンダー、４はカッターヘッド本体の軸
心、５は誘導原点、６はカッター、７はモーター、８は
反射鏡、９はテールシールド本体の軸心、10はターゲッ
ト、11は半透明板、12はテレビカメラ、13はレーザー光
線、13ａ〜13ｇは反射光線、14は管、15は光点、16はレ
ーザースポット、17ａ〜17ｅは反射点、18は垂線であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に切羽を掘削するカッターを設けた
   カッターヘッド本体に該カッターヘッド本体の軸心に対
   し所定角度傾斜させた反射鏡を配置すると共に、前記カ
   ッターヘッド本体と相対的に偏向可能に接続されたテー
   ルシールド本体に前記反射鏡と対向させ且つ反射鏡から
   カッターヘッド本体の揺動半径の１／２以上離隔させた
   ターゲットを配置して構成した掘進機を敷設すべき管路
   の軸心と一致させて誘導する誘導方法であって、掘進機
   の推進方向後方から敷設すべき管路の軸心と一致させて
   直進性を有する光線を照射し、前記カッターヘッド本体
   の軸心とテールシールド本体の軸心が一直線上にあり且
   つ前記各軸心が敷設すべき管路の軸心と一致していると
   き反射鏡に照射された光線が該反射鏡により屈折反射し
   てターゲット上に形成する点を原点とし、掘進機の推進
   に伴い反射鏡により屈折反射してターゲット上に形成さ
   れる点が常に原点と一致するようにカッターヘッド本体
   をテールシールド本体に対し偏向させることを特徴とし
   た掘進機の誘導方法。