JPH0735970B2 - 掘進機の位置検出装置 - Google Patents

掘進機の位置検出装置

Info

Publication number
JPH0735970B2
JPH0735970B2 JP60142551A JP14255185A JPH0735970B2 JP H0735970 B2 JPH0735970 B2 JP H0735970B2 JP 60142551 A JP60142551 A JP 60142551A JP 14255185 A JP14255185 A JP 14255185A JP H0735970 B2 JPH0735970 B2 JP H0735970B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
excavator
depth
deviation
excavation
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60142551A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS625114A (ja
Inventor
浩二郎 緒方
潔 長澤
直毅 三柳
健 村山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP60142551A priority Critical patent/JPH0735970B2/ja
Publication of JPS625114A publication Critical patent/JPS625114A/ja
Publication of JPH0735970B2 publication Critical patent/JPH0735970B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、掘進機により地中を掘削する場合、掘進機の
地表からの位置(深さ)を検出する掘進機の位置検出装
置に関する。
〔従来の技術〕
小口径掘進工法等により、地中に管等を非開削で埋設す
る場合、当核管の先端に配置する掘進機は予め定められ
た掘進目標線に沿つて地中を掘削してゆく必要がある。
このため、地中における掘進機の位置を検出し、掘進機
が堀削目標線から外れた場合にはこれを修正しなければ
ならない。このように、掘進機の位置を検出すること
は、地中を掘削して管を埋設する場合、不可欠の手段で
ある。以下、従来の位置検出手段を図により説明する。
第4図は従来の位置検出装置の断面図である。図で、1
は地中を掘削中の掘進機、2は掘進機1の後部に設けら
れる埋設管、3は掘進機1が掘削を開始するための発進
立坑である。発進立坑3内には、埋設管2の後部を押す
押し装置(図示されていない)が設けられている。4は
発進立坑3の適所に設けられたレーザ発振器である。レ
ーザ発振器4は埋設管2を通つて掘進機1に対してレー
ザ光5を放射するように構成されている。6は掘進機1
に設けられたスクリーンであり、レーザ発振器4からの
レーザ光5を受光する。Tは掘進機1の掘削目標線を示
す。
掘進機1が掘削目標線T上を掘進している場合には、レ
ーザ光5はスクリーン6上の所定の個所において受光さ
れるが、掘進機1が掘削目標線Tから外れると、レーザ
光5も当該所定の個所から外れる。このスクリーン6上
のレーザ光5の偏差により掘進機1の掘削目標線Tから
の水平方向および深さ方向のずれを検出し、これにより
掘進機1の軌道の修正が行なわれていた。
しかしながら、上記の手段は、掘削目標線Tが曲線の場
合(曲線施工の場合)にはレーザ光5がスクリーン6上
に到達しないので、掘進機1の位置偏差を検出すること
ができないという欠点を有しており、さらに、掘進機1
および埋設管2の径が小径(例えば径が100mm程度)の
場合、掘進機1および埋設管2内に配設される種々の装
置によりレーザ光5の通路を確保することができなくな
るという欠点をも有していた。このような欠点を除くた
め、次のような手段が提案されている。
第5図は他の従来の位置検出装置の断面図である。図
で、第4図と同一部分には同一符号が付してある。7は
掘進機1に備えられた磁界発生器、8は磁界発生器7で
発生した磁界を検出する磁界発生器、9は磁界発生器8
の地表上の位置を測量する測量器、10は測量器9から磁
界発生器8の位置信号を入力し、これに基づいて掘進機
1の掘進方向を制御する制御部である。
磁界発生器7のN極およびS極が垂直線上にある場合、
地表においては磁界発生器7の直上点で垂直方向の磁界
強度が最大(又は水平方向の磁界強度が最小)となる。
そこで、地表上において磁界発生器8を移動(走査)さ
せ、磁界強度が最大(又は最小)となる地点を探索すれ
ば、その他点が磁界発生器7の直上点となる。そして、
測量器9で磁界発生器8の位置を測量すれば掘進器1の
位置を検出することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、小口径掘進工法等により地中に小口径の管を
埋設する場合、他の埋設物等周囲の状況により当該管の
埋設深さに厳しい限定を付されるときがある。したがつ
て、このような限定条件を付されている場合、地表から
掘進機1までの深さの管理を正確に実施する必要があ
る。しかしながら、上記の位置検出装置では、掘進機1
の深さを正確に検出するのは不可能である。そして、現
在のところ、このような掘進機1の深さ方向における位
置を正確に検出する装置は提案されていない。
本発明は、このような事情に鑑みてさなれたものであ
り、その目的は、地表からの深さ方向における掘進機
の、目標深さからの偏差を正確に検出することができる
掘進機の位置検出装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明は、地中を掘削する
掘進機において、この掘進機の掘削目標線に沿ってその
両側に所定幅で配置されたループ状の誘導線と、この誘
導線に電流を供給しこれにより磁界を発生させる電源
と、前記掘進機の周部の地中深さ方向における上下2個
所に備えられ前記磁界のうち地中深さ方向の磁界を検出
する一組の磁界検出装置と、これら各磁界検出装置の各
検出値の比に基づいて前記掘進機の深さ方向における目
標深さからの偏差を演算する演算手段とを設けたことを
特徴とする。
〔作用〕
誘導線に電流が供給されると、誘導線からの磁界が発生
する。この磁界のうち不意傘方向成分の磁界が、上下2
つの磁界検出装置により検出され、検出された磁界の大
きさに比例した信号がそれぞれ出力される。これら信号
の比に基づいて、掘進機の深さ方向における目標位置か
らの偏差が求められる。掘進機は、この偏差を0にする
ように制御される。
〔実施例〕
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図(a)は本発明の実施例に係る位置検出装置の平
面図、第1図(b)は第1図(a)に示す掘削目標線沿
う断面図、第1図(c)は第1図(a)の線C−C断面
図である。図で、第4図に示す部分と同一部分には同一
符号が付してある。11a,11bは掘進機1の深さ方向にお
いて上下に設けられて磁界を検出する磁界検出器であ
る。12は地表上において掘削目標線Tの両側に沿つて敷
設された誘導線であり、掘削目標線Tから一方側の誘導
線12までの距離と他方側の誘導線12までの距離とは等し
くされる。この誘導線12は一本の連続した導線で構成さ
れている。13は誘導線12の両端が接続される電源であ
り、誘導線12に交流電流を供給する。14は磁界検出器11
a,11bの信号を入力して所要の演算、制御を行なう制御
器である。
次に、本実施例の動作を第2図に示すシールド掘進機の
位置および第3図に示す磁界強度特性図を参照しながら
説明する。電源13から誘導線12に電流が供給されると、
誘導線12のまわりには磁界が形成され、この磁界は磁界
検出器11a,11bにより検出される。ここで、 I:電源13から誘導線12に供給される電流 I0:電流Iの振幅 ω:電流Iの角周波数 Hy:Y軸(後述)方向成分の磁界強度 y:誘導線12の設置面と磁界検出器11a,11bとの間 の垂直方向の距離 x:X軸(後述)方向の距離 W:掘削目標線Tと誘導線12との間の距離とすると、電
流Iおよび磁界強度Hyは次式により表わされる。
I=I0sinωt ……(1) 第2図はシールド掘進機1が掘削目標線Tからずれた位
置にある状態を示す図であり、地表上の誘導線12,12と
直角に交わる線をX軸、掘削目標線Tから垂直に下した
線をY軸にとつてある。なお、シールド掘進機1の中心
Fと核磁界検出器11a,11bとの間の距離がrで示されて
いる。
又、掘進機1が進べき掘進軌跡は座標(O,y0)において
紙面に垂直な方向とする。
このように定めた場合、第2図に示す掘進機1は、X軸
方向(水平方向)にδ、Y軸方向(深さ方向)に
δ、だけずれた位置にある。本実施例における磁界検
出器11a,11bは上記Y軸方向のずれ(偏差)δを検出
するものであり、この検出により偏差δを0とする方
向に掘進機1を制御することになる。なお、偏差δ
他の手段により検出されるが、この検出手段は本出願人
により別途出願されているので、その説明は省略する。
さて、第2図に示す掘進機1の位置は、 x=δ ……(3) y=y0+δ ……(4) であるから、前記(2)式は次のようになる。
ここで、実際の条件について考えると、 δ≪W,δ≪y0W ……(6) であるから となる。上記各式において、値y0,W,δ,δの実際
の数値は、y0=200cm,W=100cm,δ=15cmδ=15cm
程度である。
そして、これらの数値を用いると(7)式において となり、これらの値が1に比べて小さいと考えて無視す
ると、精度はやゝ低下するものの、近似式として次式を
得る。
第3図は(9)式に基づく磁界強度特性図であり、横軸
には深さyが、又、縦軸には磁界強度Hyがとつてある。
図では、掘進目標深さy0付近の磁界強度が示されてお
り、実際の掘進条件付近では、磁界強度Hyは深さyに対
してほぼ直線的な変化をすることが判る。ここで、 Hya:磁界検出器11aで検出される磁界強度 Hyb:磁界検出器11bで検出される磁界強度 δ:掘進機1の掘削目標深さy0からのずれ (偏差) とすると、(9)式は次式で表される。
Hy=k1(1−k2・δ) ……(10) 掘削目標深さの座標(0,y0)は掘進機1の中心にあるべ
きであり、又、磁界検出器11a,11bは掘進機1の中心か
ら上下に距離rだけ離れた個所に設けられていることか
ら、各磁界検出器11a,11bで検出される磁界強度Hya,H
ybは Hya=k1{1−k2(δ+r)} …(11) Hyb=k1{1−k2(δ−r)} …(12) となる。そして、磁界検出器11aから出力される電気的
信号Eyaおよび磁界検出器11bから出力される電気的信号
Eybはそれぞれの検出した磁界強度に比例するので、次
式が成立する。
Eya=k3・k1{1−k2(δ+r)} …(13) Eyb=k3・k1{1−k2(δ+r)} …(14) なお、上記(13),(14)式において、k3は比例定数で
あり、この比例定数k3は各磁界検出器11a,11bのコイル
の巻数をN、コイルの断面積をaとすると、k3=N・a
・ωとなる。
以上のことから、掘進機1の位置偏差δただし、k4は係数であり、 である。(15)式において、距離rは掘進機により定ま
る値であり、又、係数k4は深さy0および距離Wが定めら
れた値であるから一定である。したがつて、掘進機1の
位置偏差δは磁界検出器11a,11bの信号Eya,Eybを検
出することにより求められることとなる。ここで、(1
5)式において、係数k1,k2,k3が含まれていないのは
注目すべきことである。即ち、これら係数は前記式から
明らかなように電流Iや各磁界検出器11a,11bのコイル
等の条件に関係しており、例えば誘導線12に供給される
電流に変動があつた場合、(13),(14)式から判るよ
うに信号Eya,Eybが変動する。しかし、(15)式から明
らかなように、位置偏差δはこれらの信号Eya,Eyb
比を演算することにより求められるのであるから、上記
の変動はキヤンセルされ、結局、各種条件の変動によつ
ても位置偏差δには誤差が生じないこととなり、正確
な値を得ることができる。
本実施例では、上記のように磁界検出器11a,11bで得ら
れた信号を用いて深さの位置偏差δを検出するもので
ある。即ち、制御器14は磁界検出器11a,11bの信号Eya
Eybを入力し、これらの値に基づいて上記(15)式の演
算を実行し、位置偏差δを算出する。そして、算出さ
れた値δに応じて掘進機1の掘進方向を修正する制御
を行なう。
このように、本実施例では、掘削目標線に沿つてその両
側に等間隔を置いて誘導線を敷設し、この誘導線に交流
電流を供給し、誘導線に発生する磁界を、掘進機に深さ
方向上下に2つ備えられた磁界検出器で検出するように
したので、それらの検出値に基づいて、地表からの深さ
方向における掘進機の位置を迅速、かつ、正確に連続し
て検出することができる。
なお、上記実施例の説明では、誘導線を地表上に敷設す
る例について説明したが、誘導線は地面に埋設してもよ
い。又、掘削が曲線掘削であつても適用可能であること
は明らかである。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明では、掘進機に上下1組の磁
界検出装置を設け、一方、掘削目標線に沿つて誘導線を
敷設し、この誘導線に電流を供給することにより生じる
磁界を前記磁界検出装置で検出するようにしたので、地
表からの深さ方向における掘進機の目標位置からのずれ
を迅速、かつ、正確に、連続して検出することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b),(c)は本発明の実施例に係る
位置検出装置の平面図および断面図、第2図は掘進機の
位置を示す断面図、第3図は磁界強度の特性図、第4図
および第5図は従来の位置検出装置の断面図である。 1……掘進機、11a,11b……磁界検出器、12……誘導
線、13……電源、14……制御器、T……掘削目標線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三柳 直毅 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 村山 健 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭56−90210(JP,A) 特開 昭56−145304(JP,A) 特開 昭57−50704(JP,A) 特開 昭57−110915(JP,A) 特開 昭50−73080(JP,A) 特開 昭60−230498(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地中を掘削する掘進機において、この掘進
    機の掘削目標線に沿ってその両側に所定幅で配置された
    ループ状の誘導線と、この誘導線に電流を供給しこれに
    より磁界を発生させる電源と、前記掘進機の周部の地中
    深さ方向における上下2個所に備えられ前記磁界のうち
    地中深さ方向の磁界を検出する一組の磁界検出装置と、
    これら各磁界検出装置の各検出値の比に基づいて前記掘
    進機の深さ方向における目標深さからの偏差を演算する
    演算手段とを設けたことを特徴とする掘進機の位置検出
    装置。
JP60142551A 1985-07-01 1985-07-01 掘進機の位置検出装置 Expired - Lifetime JPH0735970B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60142551A JPH0735970B2 (ja) 1985-07-01 1985-07-01 掘進機の位置検出装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60142551A JPH0735970B2 (ja) 1985-07-01 1985-07-01 掘進機の位置検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS625114A JPS625114A (ja) 1987-01-12
JPH0735970B2 true JPH0735970B2 (ja) 1995-04-19

Family

ID=15317975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60142551A Expired - Lifetime JPH0735970B2 (ja) 1985-07-01 1985-07-01 掘進機の位置検出装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0735970B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0687016B2 (ja) * 1989-06-23 1994-11-02 株式会社日立製作所 堀進機の位置検出装置
JPH0335114A (ja) * 1989-06-30 1991-02-15 Komatsu Ltd 地下掘進機械の位置計測装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5690210A (en) * 1979-12-22 1981-07-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Measurement device for position and posture angle of underground boring machine
JPS56145304A (en) * 1980-04-14 1981-11-12 Komatsu Ltd Position detector
JPS57110915A (en) * 1980-12-27 1982-07-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Automatic horizontal position detector for underground drilling machine

Also Published As

Publication number Publication date
JPS625114A (ja) 1987-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100396906B1 (ko) 분리식지중보링장치를위치결정하는시스템및방법
US6543550B2 (en) Long range electronic guidance system for locating a discrete in-ground boring device
JP2007279031A (ja) 地絡事故点探査装置及びそれを用いた地絡事故点探査方法
JPH0735970B2 (ja) 掘進機の位置検出装置
JPS5811030B2 (ja) シ−ルド機の水平位置探知方法
US5208538A (en) Apparatus having a pair of magnetic field generating cables for measuring position of an underground excavator
JPH0735971B2 (ja) 掘進機の位置検出装置
JPS625116A (ja) 堀進機の位置検出装置
JP3224004B2 (ja) 掘進管先端位置探査方法
JPH0735972B2 (ja) 掘進機の位置検出装置
JPH0525048B2 (ja)
JPS60230498A (ja) 掘進機の位置検出装置
JPS625121A (ja) 掘進機の位置検出装置
JPH0536598B2 (ja)
JPS625115A (ja) 掘進機の位置検出装置
JP2003121151A (ja) 掘削体の位置探査方法及び位置探査装置
JPH0531923B2 (ja)
JPS63307301A (ja) 掘進機の位置検出装置
JP3354842B2 (ja) 推進体操向制御用の受信装置及びその使用方法
WO2001046554A1 (en) Long range electronic guidance system for locating a discrete in-ground boring device
JPH0226194B2 (ja)
JP2819044B2 (ja) 地中掘削機の位置検出装置
JP3757767B2 (ja) 非開削推進工法,掘進管先端姿勢位置計測方法及び掘進管先端位置計測装置
JPS6153587A (ja) 掘進機の位置検出装置
JP3014183B2 (ja) シールド機の誘導装置および方法