JPH0552882B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、推進掘削機に、受光素子集積型のレ
ーザビーム受光位置検出センサー、及び、それに
対するレーザビーム集光用レンズを設けておき、
前記推進掘削機の予定推進方向に向けてレーザビ
ームを投光し、前記センサーによるレーザビーム
受光位置検出結果に基づいて、前記推進掘削機の
姿勢を測定する推進管工法の掘削機姿勢検出方法
に関する。

〔従来の技術〕

従来、レーザビームの受光位置検出装置では、
そのレーザビーム受光位置検出センサーにおける
受光像の径が、受光位置検出精度上適切であるか
否か、すなわち、受光センサーに対する投光レー
ザビームの集光状態が適切であるか否かを、推進
掘削作業中において検出する手段がなかつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このため、推進掘削が進行して掘削機と施工ピ
ツト側のレーザビーム投光位置との間隔が大とな
ることに伴なう受光像の径の拡大など、集光状態
が適切でない状態になることに起因して、掘削機
の姿勢測定精度が大きく低下したとしても、その
測定精度低下を認知することが出来ず、又、当然
のことながらその認知に基づいて受光像の径の調
整のためにレーザビーム投光状態を適切に調節す
るといつた処置もとることが出来なかつた。その
ために、測定精度低下が原因となつて、実際の掘
削経路が計画経路からズレてしまつたり、掘削姿
勢検出に基づいた自動推進掘削にトラブルが生じ
る等の問題があつた。

本発明の目的は、受光位置検出センサーからの
出力に対する簡単な解析により、受光位置検出セ
ンサーに対する投光レーザビームの集光状態が適
切であるか否かを適確に認知できるようにする点
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために講じた本発明の技術
手段は、推進掘削機に、受光素子集積型のレーザ
ビーム受光位置検出センサー、及び、それに対す
るレーザビーム集光用レンズを設けておき、前記
推進掘削機の予定推進方向に向けてレーザビーム
を投光し、前記センサーによるレーザビーム受光
位置検出結果に基づいて、前記推進掘削機の姿勢
を測定する推進管工法の掘削機姿勢検出方法にお
いて、前記センサーからのレーザービーム径の検
出結果についての出力値と、そのレーザービーム
径に関して予め設定されている上限値との大小を
比較し、その比較結果に基づいて、前記センサー
に対する投光レーザビームの集光状態が正常か否
かを検出することである。

〔作用〕

上記技術手段を講じたことによる作用は次の通
りである。

つまり、受光素子集積型の受光位置検出センサ
ーは本来的に、その受光像の径、すなわち受光像
の面積が大となるほど大きな出力値を発信する
が、それに対して、受光位置検出精度上、換言す
れば、掘削機姿勢測定精度上、受光像の適切径は
センサー、並びに、姿勢検出装置全体の設計、製
作段階で決定されるから、受光像の径が前記の適
切径である時のセンサー出力値を越える値を設定
上限値として、その設定上限値と推進掘削作業中
における実際のセンサー出力値とを大小比較する
ことにより、推進掘削作業中において受光像の径
が検出精度上適切か否かを、換言すれば、受光位
置検出センサーに対する投光レーザビームの集光
状態が推進掘削作業中において正常に維持されて
いるか否かを適確に認知することができる。

〔発明の効果〕

その結果、集光状態で適切であるか否かの認知
に基づいて、その集光状態を適切に維持するため
の処置、例えば、推進掘削の進行に伴なう受光像
の拡大に対して投光レーザビームをその拡散状態
調節のために絞る等の処置を適切タイミングで施
こすことができるから、掘削機の姿勢検出を精度
の良い状態で継続実行することができ、それによ
つて、計画経路からの大きなズレの発生を未然に
抑制して、良好は推進掘削、並びに、検出精度低
下に起因した自動制御トラブルの無い良好な自動
推進掘削を行なえるようになつた。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を説明する。

第１図は、推進管工法の施工状態を示し、掘削
機１に対して継足し状に接続した推進管２群を、
掘削機１による掘削土砂をスクリユーコンベア３
で施工ピツト４側に搬出しながら、施工ピツト４
に設置した推進機５により土中に挿入している。

施工ピツト４に設置したレーザトランシツト６
から予定推進方向にレーザビームＬを投光するの
に対して、そのレーザビームＬを掘削機１側にお
いて受光する際の受光位置を上下方向並びに水平
方向の夫々について検出する装置７、及び、掘削
機１のピツチ角を検出する重錘型センサー８を掘
削機１に装備してある。

一方、受光位置検出装置７の検出結果に基づい
て上下方向並びに水平方向の夫々についての掘削
機１の位置と予定推進方向に対する掘削機１のヨ
ーイング角とを算出すると共に、それら算出結果
並びに重錘型センサー８による検出ピツチ角を操
作者に対して表示し、更に、それら検出結果及び
検出ピツチ角に基づいて掘削機１の先端部１Ａを
遠隔首振り操作することにより、土中推進経路を
予定経路に合わせるように掘削機１の推進方向を
自動修正する制御装置９の施工ピツト４側に設置
してある。

受光位置検出装置７を構成するに、第２図に示
すように、掘削機１の基準軸線Ｐ上に投光レーザ
ビームＬに対する第１及び第２ハーフミラー１
０，１１を並設すると共に、それらハーフミラー
１０，１１からの反射レーザビームＬ１，Ｌ２を
各別に受光してその際の受光位置を夫々一軸方向
について検出する第１及び第２受光センサー１
２，１３を、それらの受光面１２ａ，１３ａが基
準軸線Ｐと平行となるように配置して、又、第１
受光センサー１２を上下方向受光位置検出用に、
かつ、第２受光センサー１３を水平方向受光位置
検出用に夫々用いるべくそれら受光センサー１
２，１３の受光位置検出方向を直交させるように
配置して並設してある。

そして、第１及び第２ハーフミラー１０，１１
を透過した透過レーザビームＬ３を集光する第１
及び第２レンズ１４，１５を基準軸線Ｐ上に並設
すると共に、それら第１及び第２レンズ１４，１
５により集光された透過レーザビームＬ３に対す
る一軸方向受光位置検出用の受光素子集積型の第
３受光センサー１６を、その受光位置検出方向が
水平方向となるように配置して、基準軸線Ｐに直
交する面に沿う状態に配設してある。

つまり、上下方向並びに水平方向における掘削
機１の位置を求めるための情報を第１受光センサ
ー１２及び第２受光センサー１３から各別に得る
ように、又、予定推進方向に対する掘削機１のヨ
ーイング角を求めるための情報を、レーザトラン
シツト６からの距離が実質的に異なる２つの水平
方向用受光センサーから得るように、すなわち、
それら２つの水平方向用受光センサーの検出値の
差分からヨーイング角を算出するべく第２受光セ
ンサー１３と第３受光センサー１６とから得るよ
うに構成してある。

尚、第１及び第２受光センサー１２，１３の
夫々は、縦５mm、横１mmの大きさの受光素子ａを
約100個横一列に並べた帯状の素子列を受光面上
に約12列集積配置して構成してあり、第３受光セ
ンサー１６は、縦20mm、横0.2mmの受光素子ｂを
0.2mmピツチで約80個横に並べて受光面上に集積
配置して構成してある。

図中１７は、透過レーザビームＬ３の通過位置
をトランシツト６で目視確認するための格子状目
視ターゲツトであり、又、１８は、目視ターゲツ
ト１７の目盛を構成する糸状体に塗布した発光塗
料を発光させるための蛍光灯である。つまり、発
光状態にあ目視ターゲツト１７の格子を目盛とし
て透過レーザビームＬ３の通過位置と掘削機基準
軸線Ｐとの相対変位量を上下方向並びに水平方向
について読むことにより、予定推進経路に対する
掘削機１の変位状態を目視で認知できるようにし
てある。

推進掘削が進行して掘削機１と施工ピツト４側
のレーザビーム投光位置との間隔が大になること
に伴ない、第３受光センサー１６における受光像
の径ｄが拡大すること、又、受光位置検出装置７
とレーザトランシツト６との間への異物の介在に
より第３受光センサー１６における受光像が欠損
すること等に起因して第３受光センサー１６の受
光位置検出精度が低下するのに対し、次の如き手
段で検出精度の低下を防止するようにしてある。

つまり、レーザトランシツト６から投光されれ
たレーザビームＬは約15mmの直径を有するが、集
光レンズ１４，１５の焦点位置に配設された第３
受光センサー１６における受光像の径ｄは集光レ
ンズ１４，１５によつて約0.1mmに集束される。
この集束状態にあるとき、すなわち、第３受光セ
ンサー１６に対するレーザビーム集光状態が検出
精度上最適であるときには１個又は２個の受光素
子ｂが受光し、この１個又は２個の受光素子ｂか
ら電流が発生する。このとき第３受光センサー１
６が出力する電流値が正常値であり、この正常値
を少し越える値（例えば、４個の受光素子ｂから
発生する電流値）を上限して値を予じめ設定して
おき、推進作業中において第３受光センサー１６
の出力値と前記の上限値とを比較回路１９で大小
比較させる。

そして、比較回路１９における比較結果に基づ
いて異常に検知する回路２０により、比較回路１
９の比較結果としてセンサー出力値が上限値より
も大となつた時に制御装置９に装備の第１異常ラ
ンプ２１ａを点灯させ、かつ、センサー出力値が
ゼロとなつた時に同様に制御装置９に装備の第２
異常ランプ２１ｂを点灯させる。すなわち、推進
掘削の進行等に起因して受光像の径ｄが検出精度
上不適切な径にまで拡大したことを、その拡大に
伴なうセンサー出力値の過大化を検出することに
よつて検知し、又、異物の介在により受光像が形
成されないことを出力値がゼロになることによつ
て検知し、それらの検知時点で第１ないし第２異
常ランプ２１ａ，２１ｂを点灯することにより、
レーザトランシツト６からのレーザビーム投光状
態を絞り調節したり、介在異物を除去する等の処
理を操作者に促すのである。尚、第３受光センサ
ー１６に対する集光状態の異常を上述の如く検出
報知して、その異常に対する適切な処置を操作者
に促すことは、第３受光センサー１６の検出精度
低下の防止のみならず、第１及び第２受光センサ
ー１２，１３の検出精度低下の防止ともなるか
ら、上述異常検出手段によつて受光位置検出装置
７全体としての検出精度を作業中良好に維持する
ことができる。

〔別実施例〕

次に本発明の別実施例を説明する。

センサー出力値と設定上限値とを大小比較する
こと、並びに、その比較結果に基づづいてレーザ
ビーム集光状態が正常であるか否かを判断するこ
とを夫々人為的に行なつても良い。

対象とする受光位置検出センサーは、掘削機姿
勢検出用のセンサーであれば良く、その受光位置
検出方向がいずれの方向であつても良い。

又、対象センサーに対する集光用レンズの設置
枚数は不問である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第２図は受光位
置検出装置の構造図、第１図は施工状態を示す図
である。 １……掘削機、１４，１５……集光用レンズ、
１６……受光位置検出センサー、Ｌ……レーザビ
ーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 推進掘削機１に、受光素子集積型のレーザビ
   ーム受光位置検出センサー１６、及び、それに対
   するレーザビーム集光用レンズ１４，１５を設け
   ておき、前記推進掘削機１の予定推進方向に向け
   てレーザビームＬを投光し、前記センサー１６に
   よるレーザビーム受光位置検出結果に基づいて、
   前記推進掘削機１の姿勢を測定する推進管工法の
   掘削機姿勢検出方法であつて、 前記センサー１６からのレーザービーム径の検
   出結果についての出力値と、そのレーザービーム
   径に関して予め設定されている上限値との大小を
   比較し、その比較結果に基づいて、前記センサー
   １６に対する投光レーザビームＬの集光状態が正
   常か否かを検出する推進管工法の掘削機姿勢検出
   方法。