JPH0735971B2 - 掘進機の位置検出装置 - Google Patents
掘進機の位置検出装置Info
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- JPH0735971B2 JPH0735971B2 JP60142554A JP14255485A JPH0735971B2 JP H0735971 B2 JPH0735971 B2 JP H0735971B2 JP 60142554 A JP60142554 A JP 60142554A JP 14255485 A JP14255485 A JP 14255485A JP H0735971 B2 JPH0735971 B2 JP H0735971B2
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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、掘進機を
掘削目標線に沿つて掘進させるための掘進機の位置を検
出する掘進機の位置検出装置に関する。
掘削目標線に沿つて掘進させるための掘進機の位置を検
出する掘進機の位置検出装置に関する。
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、当該管の先端に配置する掘進機は予め定められ
た掘削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
が掘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。
る場合、当該管の先端に配置する掘進機は予め定められ
た掘削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
が掘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６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。
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。
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、シールド
掘進機１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。
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、シールド
掘進機１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７図は他の従来の位置検出装置の断面図である。図
で、第６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検出器、９は磁界検出器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
界検出器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。
で、第６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検出器、９は磁界検出器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
界検出器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、
地表上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検出器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で磁界検出器８の位置を測量すれば掘進
機１の位置を検出することができる。
地表上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検出器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で磁界検出器８の位置を測量すれば掘進
機１の位置を検出することができる。
しかしながら、このような装置は、上記従来の欠点を解
消することができるが、その反面地表上において磁界検
出器８を走査して掘進機１の位置を探索し、かつ、その
後磁界検出器８の位置を測量しなければならず、このた
め、測量器を別途必要とするばかりでなく、探索と測量
に複雑な手数と長時間を要するという欠点があつた。こ
の欠点を除くため、計測を自動化しようとすれば、磁界
検出および磁界検出器８の位置決定のため、必然的に自
動追従装置等が必要となり、コスト高になるという新ら
たな欠点を生じていた。
消することができるが、その反面地表上において磁界検
出器８を走査して掘進機１の位置を探索し、かつ、その
後磁界検出器８の位置を測量しなければならず、このた
め、測量器を別途必要とするばかりでなく、探索と測量
に複雑な手数と長時間を要するという欠点があつた。こ
の欠点を除くため、計測を自動化しようとすれば、磁界
検出および磁界検出器８の位置決定のため、必然的に自
動追従装置等が必要となり、コスト高になるという新ら
たな欠点を生じていた。
さらに、前述のように磁界検出器８を地表面上で走査す
る場合には、計測が断続的ならざるを得ず（例えば100m
を掘削するのに50cm毎に計測を行なうとして200回の走
査が必要であり、計測が200回断続することにな
る。）、このため、掘進機１の自動方向制御を実施する
のは困難であるという欠点もあつた。
る場合には、計測が断続的ならざるを得ず（例えば100m
を掘削するのに50cm毎に計測を行なうとして200回の走
査が必要であり、計測が200回断続することにな
る。）、このため、掘進機１の自動方向制御を実施する
のは困難であるという欠点もあつた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、上記従来技術の欠点を除き、後続する
埋設管の空間を利用することなく、又測定器や自動追従
装置を用いることなく、掘進機の掘削目標線からのず
れ、および進行方向に対するずれを連続的に精度良く検
出することができ、これにより、曲線施工および掘進機
の自動方向制御を可能にし、かつ、掘進機の近傍の磁性
体の存在を検出して自動方向制御における支障を排除す
ることができ、結局、管等を高い精度で埋設することが
できる掘進機の位置検出装置を提供することにある。
り、その目的は、上記従来技術の欠点を除き、後続する
埋設管の空間を利用することなく、又測定器や自動追従
装置を用いることなく、掘進機の掘削目標線からのず
れ、および進行方向に対するずれを連続的に精度良く検
出することができ、これにより、曲線施工および掘進機
の自動方向制御を可能にし、かつ、掘進機の近傍の磁性
体の存在を検出して自動方向制御における支障を排除す
ることができ、結局、管等を高い精度で埋設することが
できる掘進機の位置検出装置を提供することにある。
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、前記掘進機にその進行方向に沿う垂直面に対して対
称位置に配置された２つの磁界検出装置を１組とし当該
掘進機の進行方向に沿って備えられた３組以上の磁界検
出装置と、これら各組の磁界検出装置の水平方向の磁界
の各検出値の和と差の比に基づき各組毎の前記掘削目標
線からの偏差を演算し、かつ、これら各偏差に基づき前
記掘進機の進行方向のずれを演算する演算手段と、前記
各組の偏差を比較して前記掘進機の近傍の磁性体の存在
を判断する偏差比較手段とを設けたことを特徴とする。
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、前記掘進機にその進行方向に沿う垂直面に対して対
称位置に配置された２つの磁界検出装置を１組とし当該
掘進機の進行方向に沿って備えられた３組以上の磁界検
出装置と、これら各組の磁界検出装置の水平方向の磁界
の各検出値の和と差の比に基づき各組毎の前記掘削目標
線からの偏差を演算し、かつ、これら各偏差に基づき前
記掘進機の進行方向のずれを演算する演算手段と、前記
各組の偏差を比較して前記掘進機の近傍の磁性体の存在
を判断する偏差比較手段とを設けたことを特徴とする。
誘導線に電流が供給されると、誘導線から磁界が発生す
る。この磁界のうち水平方向の磁界が各組毎にそれぞれ
２つの磁界検出装置により検出され、各組の２つの磁界
検出装置の検出値の和と差の比に基づいて、各組毎の掘
削目標線からの偏差が演算され、さらに、これら偏差に
基づいて掘進機の進行方向に対するずれが演算される。
又、各組の偏差を比較して、これらの偏差の１つに特異
な値が現れたときには、掘進機の近辺に障害磁性体が存
在すると判断し、障害磁性体が塊状である場合にはこれ
を通過するまで偏差に基づく制御を停止し、又、障害磁
性体が掘進機の進行方向に沿って敷設された管である場
合には偏差をシフトさせて制御を行う。
る。この磁界のうち水平方向の磁界が各組毎にそれぞれ
２つの磁界検出装置により検出され、各組の２つの磁界
検出装置の検出値の和と差の比に基づいて、各組毎の掘
削目標線からの偏差が演算され、さらに、これら偏差に
基づいて掘進機の進行方向に対するずれが演算される。
又、各組の偏差を比較して、これらの偏差の１つに特異
な値が現れたときには、掘進機の近辺に障害磁性体が存
在すると判断し、障害磁性体が塊状である場合にはこれ
を通過するまで偏差に基づく制御を停止し、又、障害磁
性体が掘進機の進行方向に沿って敷設された管である場
合には偏差をシフトさせて制御を行う。
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），（ｂ）はそれぞれ本発明の実施例に係る
掘進機の位置検出装置の系統を示す平面図および断面図
である。図で、第６図，第７図に示す部分と同一部分に
は同一符号が付してある。11a1は掘進機１の一方の側壁
に設けられた磁界検出器、11b1は掘進機１の中心を通る
垂直面に関して他方の側壁における前記磁界検出器11a1
の対称位置に設けられた磁界検出器である。本実施例で
は後述するようにこれら磁界検出器11a1，11b1が１組と
して用いられる。11a2，11b2は磁界検出器11a1，11b1と
同様の他の１組の磁界検出器、11a3，11b3はさらに他の
１組の磁界検出器である。各磁界検出器11a1〜11b3は受
信コイルにより構成され、掘進機１の側壁において、そ
の掘進方向のほぼ同一線上に位置するように例えば等間
隔に配置されている。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11a1〜11b3で検出された値を入力して位置偏差信号
δを算出する信号処理部である。
掘進機の位置検出装置の系統を示す平面図および断面図
である。図で、第６図，第７図に示す部分と同一部分に
は同一符号が付してある。11a1は掘進機１の一方の側壁
に設けられた磁界検出器、11b1は掘進機１の中心を通る
垂直面に関して他方の側壁における前記磁界検出器11a1
の対称位置に設けられた磁界検出器である。本実施例で
は後述するようにこれら磁界検出器11a1，11b1が１組と
して用いられる。11a2，11b2は磁界検出器11a1，11b1と
同様の他の１組の磁界検出器、11a3，11b3はさらに他の
１組の磁界検出器である。各磁界検出器11a1〜11b3は受
信コイルにより構成され、掘進機１の側壁において、そ
の掘進方向のほぼ同一線上に位置するように例えば等間
隔に配置されている。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11a1〜11b3で検出された値を入力して位置偏差信号
δを算出する信号処理部である。
次に、本実施例の動作原理を第２図（ａ），（ｂ）に示
す掘進機の位置およびその位置における磁界強度特性図
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矢印に示す
ように形成され、この磁界は磁界検出器11a1〜11b3によ
り検出される。ここで、上記のように磁界が形成された
とき、磁界検出器11a1〜11b1から出力される電気的信号
について考察する。今 Ｉ ：電源13から誘導線12に供給される電流 I0 :電流Ｉの最大振幅 ω ：電流Ｉの角周波数 Hx :X軸上（後述）に発生するｘ方向成分の磁界強度 ｘ :X軸上の任意位置 ｙ ：誘導線12の設置面と磁界検出器11a1，11b1との間
の 垂直方向の距離 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Hxは次式により表わされる。
す掘進機の位置およびその位置における磁界強度特性図
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矢印に示す
ように形成され、この磁界は磁界検出器11a1〜11b3によ
り検出される。ここで、上記のように磁界が形成された
とき、磁界検出器11a1〜11b1から出力される電気的信号
について考察する。今 Ｉ ：電源13から誘導線12に供給される電流 I0 :電流Ｉの最大振幅 ω ：電流Ｉの角周波数 Hx :X軸上（後述）に発生するｘ方向成分の磁界強度 ｘ :X軸上の任意位置 ｙ ：誘導線12の設置面と磁界検出器11a1，11b1との間
の 垂直方向の距離 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Hxは次式により表わされる。
Ｉ＝I0sinωｔ ……（１） 第２図（ａ）は掘進機１が掘削目標線Ｔからずれた位置
（位置偏差δ１）にある状態を示す図であり、磁気検出
器11a1，11b1を結ぶ線をＸ軸にとつてある。なお、掘進
機１の中心Ｆと各磁界検出器11a1，11b1との間の距離が
ｒで示されている。第２図（ｂ）は距離ｙと両磁界検出
器11a1，11b1間の距離2Wとが等しい（ｙ＝2W）場合にお
ける磁界強度Hxの特性を示す図であり、横軸にｘ方向の
位置が、又、縦軸に磁界強度Hxがとつてある。なお、距
離ｙが大きくなるにしたがつて図の直線の傾斜が小さく
なる。図から明らかなように、磁界強度Hxは両側の誘導
線12の中央で０となり、中央から離れるにしたがつて、
その距離にほぼ比例して増大する。なお、このような特
性は実験により確かめることができる。ここで、 k1 ：比例定数 ｘ′：掘削目標線Ｔから磁界検出器11a1，11b1までの距
離Ha1 :磁界検出器11a1で検出される磁界強度 Hb1 :磁界検出器11b1で検出される磁界強度 δ１：シールド掘進機１の掘削目標線Ｔからのずれ（位
置偏差） とすると、 Ｈ＝k1・ｘ′ ……（３） で表されるから、 Ha1＝k1（ｒ＋δ１） ……（４） Hb1＝−k1（ｒ−δ１） ……（５） となる。そして、磁界検出器11a1から出力される電気的
信号Ea1、および磁界検出器11b1から出力される電気的
信号Eb1は、それぞれその検出された磁界強度に比例す
るので、次式が成立する。
（位置偏差δ１）にある状態を示す図であり、磁気検出
器11a1，11b1を結ぶ線をＸ軸にとつてある。なお、掘進
機１の中心Ｆと各磁界検出器11a1，11b1との間の距離が
ｒで示されている。第２図（ｂ）は距離ｙと両磁界検出
器11a1，11b1間の距離2Wとが等しい（ｙ＝2W）場合にお
ける磁界強度Hxの特性を示す図であり、横軸にｘ方向の
位置が、又、縦軸に磁界強度Hxがとつてある。なお、距
離ｙが大きくなるにしたがつて図の直線の傾斜が小さく
なる。図から明らかなように、磁界強度Hxは両側の誘導
線12の中央で０となり、中央から離れるにしたがつて、
その距離にほぼ比例して増大する。なお、このような特
性は実験により確かめることができる。ここで、 k1 ：比例定数 ｘ′：掘削目標線Ｔから磁界検出器11a1，11b1までの距
離Ha1 :磁界検出器11a1で検出される磁界強度 Hb1 :磁界検出器11b1で検出される磁界強度 δ１：シールド掘進機１の掘削目標線Ｔからのずれ（位
置偏差） とすると、 Ｈ＝k1・ｘ′ ……（３） で表されるから、 Ha1＝k1（ｒ＋δ１） ……（４） Hb1＝−k1（ｒ−δ１） ……（５） となる。そして、磁界検出器11a1から出力される電気的
信号Ea1、および磁界検出器11b1から出力される電気的
信号Eb1は、それぞれその検出された磁界強度に比例す
るので、次式が成立する。
Ea1＝k1・k2（ｒ＋δ１）……（６）Eb1＝−k1・k2（ｒ
−δ１）……（７）なお、上記式において、k2は比例定
数であり、この比例定数k2は各磁界検出素子11a1，11b1
のコイルの巻数をＮ、コイルの断面積をａとすると、k2
＝Ｎ・ａ・ωとなる。
−δ１）……（７）なお、上記式において、k2は比例定
数であり、この比例定数k2は各磁界検出素子11a1，11b1
のコイルの巻数をＮ、コイルの断面積をａとすると、k2
＝Ｎ・ａ・ωとなる。
以上のことから、シールド掘進機１の位置偏差δ１を求
めるには、 の演算を行なえば、値ｒは一定値であるから位置偏差δ
１を求めることができる。信号処理部14は磁界検出器11
a1の出力信号Ea1，磁界検出器11b1の出力信号Eb1を入力
し、これらの値に基づいて上式の演算を行ない、位置偏
差δ１を算出する。
めるには、 の演算を行なえば、値ｒは一定値であるから位置偏差δ
１を求めることができる。信号処理部14は磁界検出器11
a1の出力信号Ea1，磁界検出器11b1の出力信号Eb1を入力
し、これらの値に基づいて上式の演算を行ない、位置偏
差δ１を算出する。
なお、地中深さ（ｙ）２〜3mにおいて、掘進機１の半径
（ｒ）が５〜25cmのものについて解析を行なつた結果、
近似的に上記（６），（７）式が成立することが確認さ
れた。
（ｒ）が５〜25cmのものについて解析を行なつた結果、
近似的に上記（６），（７）式が成立することが確認さ
れた。
以上は磁界検出器11a1，11b1の出力信号についての考察
である。磁界検出器11a2，11b2，11a3，11b3の出力信号
についても全く同様であり、これにより、信号処理部14
において、磁界検出器11a2，11b2の出力信号に基づく位
置偏差δ２，磁界検出器11a3，11b3の出力信号に基づく
位置偏差δ１を得ることができる。そして、これら位置
偏差δ１，δ２，δ３の値により、掘進機１の掘削目標
線Ｔに対する状態を知ることができる。以下、これを図
により説明する。
である。磁界検出器11a2，11b2，11a3，11b3の出力信号
についても全く同様であり、これにより、信号処理部14
において、磁界検出器11a2，11b2の出力信号に基づく位
置偏差δ２，磁界検出器11a3，11b3の出力信号に基づく
位置偏差δ１を得ることができる。そして、これら位置
偏差δ１，δ２，δ３の値により、掘進機１の掘削目標
線Ｔに対する状態を知ることができる。以下、これを図
により説明する。
第３図（ａ）は掘削目標線と一致した状態にある掘進機
の平面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）に示す状態にお
ける位置偏差信号の特性図である。掘進機１が掘削目標
線Ｔ上にあるときには、さきの（６），（７）式から磁
界検出器11a1，11b1の出力は大きさ等しく符号反対とな
る。磁界検出器11a2，11b2および磁界検出器11a3，11b3
の各組についても同様である。信号処理部14では（８）
式に基づく演算が行なわれるので、結局信号処理部14か
ら出力される位置偏差δ１，δ２，δ３の値はいずれも
０となる。第３図（ｂ）はこのように、各組の磁界検出
器に基づいて検出される位置偏差δ１，δ２，δ３がい
ずれも０である場合の信号処理部14の位置偏差信号δを
示し、これら各信号を結んだ線が値０を示す線、即ち掘
削目標線Ｔに一致することが判る。
の平面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）に示す状態にお
ける位置偏差信号の特性図である。掘進機１が掘削目標
線Ｔ上にあるときには、さきの（６），（７）式から磁
界検出器11a1，11b1の出力は大きさ等しく符号反対とな
る。磁界検出器11a2，11b2および磁界検出器11a3，11b3
の各組についても同様である。信号処理部14では（８）
式に基づく演算が行なわれるので、結局信号処理部14か
ら出力される位置偏差δ１，δ２，δ３の値はいずれも
０となる。第３図（ｂ）はこのように、各組の磁界検出
器に基づいて検出される位置偏差δ１，δ２，δ３がい
ずれも０である場合の信号処理部14の位置偏差信号δを
示し、これら各信号を結んだ線が値０を示す線、即ち掘
削目標線Ｔに一致することが判る。
第４図（ａ）は掘削目標線からずれた状態にある掘進機
の平面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）に示す状態にお
ける位置偏差信号の特性図である。図に示されるよう
に、掘進機１は掘削目標線Ｔから角度θずれた位置にあ
る。この場合、各組における２つの磁界検出器の出力の
大きさは異なり、これに応じて（８）式により信号処理
部14から各位置偏差δ１，δ２，δ３の値が出力され
る。位置偏差δ１の値が最も大きく、位置偏差δ３の値
が最小となるのはさきの説明から明らかである。第４図
（ｂ）にこれらの値が示されており、これら各値を結ん
だ線は値０の線に対して角度θ′をなす。この角度θ′
は角度θに比例する値であり、これにより、掘進機１の
ずれの角度θが判り、このずれは信号処理部14の信号を
図示されていない方向制御部に入力することにより自動
的に修正することができる。
の平面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）に示す状態にお
ける位置偏差信号の特性図である。図に示されるよう
に、掘進機１は掘削目標線Ｔから角度θずれた位置にあ
る。この場合、各組における２つの磁界検出器の出力の
大きさは異なり、これに応じて（８）式により信号処理
部14から各位置偏差δ１，δ２，δ３の値が出力され
る。位置偏差δ１の値が最も大きく、位置偏差δ３の値
が最小となるのはさきの説明から明らかである。第４図
（ｂ）にこれらの値が示されており、これら各値を結ん
だ線は値０の線に対して角度θ′をなす。この角度θ′
は角度θに比例する値であり、これにより、掘進機１の
ずれの角度θが判り、このずれは信号処理部14の信号を
図示されていない方向制御部に入力することにより自動
的に修正することができる。
以上のようにして掘進機１の掘削目標線からのずれ、お
よび進行方向に対するずれを検知することができる。
よび進行方向に対するずれを検知することができる。
第５図（ａ）は掘進機が掘削目標線に一致しているが前
方に障害磁性体が存在する状態を示す平面図である。図
で、15は障害磁性体を示す。この場合、障害磁性体15に
最も近い磁界検出器11a1により検出される磁界強度はき
わめて大きな値となり、これにより、信号処理部14から
出力される位置偏差δ１の値は第５図（ｂ）に示すよう
に大きくなる。（なお、他の位置偏差の値はほぼ０であ
る。）。一例を挙げると、径が100mmの磁性体パイプが
磁界検出器のほぼ50cm以内にあるとき、この磁界検出器
による検出は大きな影響を受ける。このような障害磁性
体15の存在は明らかに検出誤差の大きな原因となるので
あるが、この場合、第５図（ｂ）に示すように３つの位
置偏差δ１，δ２，δ３の値が一直線上に存在せずに不
連続となつて現れる。ここで、障害磁性体15がブロツク
上のものであれば、掘進機１の掘進とともに位置偏差δ
１，δ２，δ３が順次大きくなるが、障害磁性体15付近
を通り過ぎると、位置偏差δ１，δ２，δ３が順次小さ
くなる。このとき、掘進機１の位置ずれは急激な変化を
することがない（例えば、当該位置ずれはせいぜい10m
で3cm程度である）ので、位置偏差δ１，δ２，δ３が
非直線となつている区間の信号をカツトする手段を設け
れば、障害磁性体15による誤つた信号の検出を免れるこ
とができる。
方に障害磁性体が存在する状態を示す平面図である。図
で、15は障害磁性体を示す。この場合、障害磁性体15に
最も近い磁界検出器11a1により検出される磁界強度はき
わめて大きな値となり、これにより、信号処理部14から
出力される位置偏差δ１の値は第５図（ｂ）に示すよう
に大きくなる。（なお、他の位置偏差の値はほぼ０であ
る。）。一例を挙げると、径が100mmの磁性体パイプが
磁界検出器のほぼ50cm以内にあるとき、この磁界検出器
による検出は大きな影響を受ける。このような障害磁性
体15の存在は明らかに検出誤差の大きな原因となるので
あるが、この場合、第５図（ｂ）に示すように３つの位
置偏差δ１，δ２，δ３の値が一直線上に存在せずに不
連続となつて現れる。ここで、障害磁性体15がブロツク
上のものであれば、掘進機１の掘進とともに位置偏差δ
１，δ２，δ３が順次大きくなるが、障害磁性体15付近
を通り過ぎると、位置偏差δ１，δ２，δ３が順次小さ
くなる。このとき、掘進機１の位置ずれは急激な変化を
することがない（例えば、当該位置ずれはせいぜい10m
で3cm程度である）ので、位置偏差δ１，δ２，δ３が
非直線となつている区間の信号をカツトする手段を設け
れば、障害磁性体15による誤つた信号の検出を免れるこ
とができる。
又、障害磁性体が掘進機１と平行するパイプ等である場
合には、掘進機１の掘進機とともに位置偏差δ１，
δ２，δ３が順次大きくなるが、やがてある値だけ偏差
がシフトした状態で位置偏差δ１，δ２，δ３は直線関
係となる。したがつて、このシフト量を補正すれば障害
磁性体15の影響を補正して正確な位置偏差を得ることが
できる。
合には、掘進機１の掘進機とともに位置偏差δ１，
δ２，δ３が順次大きくなるが、やがてある値だけ偏差
がシフトした状態で位置偏差δ１，δ２，δ３は直線関
係となる。したがつて、このシフト量を補正すれば障害
磁性体15の影響を補正して正確な位置偏差を得ることが
できる。
このように、本実施例では、目標掘削線に沿つて誘導線
を敷設し、この誘導線により発生する磁界を掘進機両側
面に設けられた組になつた磁界検出器で検出するように
したので、何等支障なく曲線施工を行なうことができ、
又、連続して掘削目標線からのずれと、進行方向に対す
るずれの検出を行なうことができて自動方向制御を行な
うことができる。又、磁界検出器を３組以上設けたの
で、土中に存在する磁性体による検出誤差を除いた検出
精度を向上せしめることができ、さらには、磁界検出器
が故障しても他の組の磁界検出器を用いることができて
検出装置の信頼性を向上せいめることもできる。さらに
又、磁界検出器として小型のコイルを用いても充分に磁
界検出を行うことができるので、掘進機の口径が小さく
てもこれに対応することができる。
を敷設し、この誘導線により発生する磁界を掘進機両側
面に設けられた組になつた磁界検出器で検出するように
したので、何等支障なく曲線施工を行なうことができ、
又、連続して掘削目標線からのずれと、進行方向に対す
るずれの検出を行なうことができて自動方向制御を行な
うことができる。又、磁界検出器を３組以上設けたの
で、土中に存在する磁性体による検出誤差を除いた検出
精度を向上せしめることができ、さらには、磁界検出器
が故障しても他の組の磁界検出器を用いることができて
検出装置の信頼性を向上せいめることもできる。さらに
又、磁界検出器として小型のコイルを用いても充分に磁
界検出を行うことができるので、掘進機の口径が小さく
てもこれに対応することができる。
なお、上記実施例の説明では、誘導線を掘削目標線の両
側に沿つて敷設する例について説明したが、一方の誘導
線を掘削目標線と一致させて敷設し、折返えされる他方
の誘導線をこれから充分に離して敷設するようにしても
よい。また、磁界検出器としては、コイルの他に、ホー
ル効果型、フアラデー素子、ジヨセフソン効果型、プロ
トンのような共鳴形磁力計、フラツクスゲート型、薄膜
型等を用いることができる。さらに、磁界検出器の位
置、組数は任意に選択することができる。又、各組の磁
界検出器の出力信号を平均化する手段を設ければ、検出
器誤差や外乱電磁波ノイズの影響を抑制することがで
き、検出精度を一層向上せしめることができる。
側に沿つて敷設する例について説明したが、一方の誘導
線を掘削目標線と一致させて敷設し、折返えされる他方
の誘導線をこれから充分に離して敷設するようにしても
よい。また、磁界検出器としては、コイルの他に、ホー
ル効果型、フアラデー素子、ジヨセフソン効果型、プロ
トンのような共鳴形磁力計、フラツクスゲート型、薄膜
型等を用いることができる。さらに、磁界検出器の位
置、組数は任意に選択することができる。又、各組の磁
界検出器の出力信号を平均化する手段を設ければ、検出
器誤差や外乱電磁波ノイズの影響を抑制することがで
き、検出精度を一層向上せしめることができる。
又、磁界検出器を非磁性体のカバーにより保護すること
もできる。さらに、磁界検出器は垂直でなく、傾けて設
ければ、位置検出範囲を拡大することができる。
もできる。さらに、磁界検出器は垂直でなく、傾けて設
ければ、位置検出範囲を拡大することができる。
以上述べたように、本発明では、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
発生する磁界を掘進機に設けられた３組以上の磁界検出
装置により検出するようにしたので、掘進機の掘削目標
線からのずれ、および進行方向に対するずれを連続して
検出することができ、曲線施工および自動方向制御を実
施することができ、又、掘進機近辺の障害磁性体の存在
を検出して自動方向制御における支障を排除することが
でき、結局、これらにより、管等を高い精度で埋設する
ことができる。
導線を敷設し、この誘導線に電流を供給することにより
発生する磁界を掘進機に設けられた３組以上の磁界検出
装置により検出するようにしたので、掘進機の掘削目標
線からのずれ、および進行方向に対するずれを連続して
検出することができ、曲線施工および自動方向制御を実
施することができ、又、掘進機近辺の障害磁性体の存在
を検出して自動方向制御における支障を排除することが
でき、結局、これらにより、管等を高い精度で埋設する
ことができる。
第１図（ａ），（ｂ）は本発明の実施例に係る掘進機の
位置検出装置の平面図および断面図、第２図（ａ），
（ｂ）は掘進機の位置を示す断面図およびその位置にお
ける磁界強度の特性図、第３図（ａ），（ｂ）、第４図
（ａ），（ｂ）は掘進機の位置およびその位置、姿勢に
おける位置偏差信号の特性図、第５図（ａ），（ｂ）は
掘進機の近傍に障害物が存在する状態を示す図およびそ
の状態における位置偏差信号の特性図、第６図および第
７図はそれぞれ従来の位置検出装置の断面図である。 １……シールド掘進機、11a1，11b1，11a2，11b2，1
1a3，11b3……磁界検出器、12……誘導線、13……電
源、14……信号処理部。
位置検出装置の平面図および断面図、第２図（ａ），
（ｂ）は掘進機の位置を示す断面図およびその位置にお
ける磁界強度の特性図、第３図（ａ），（ｂ）、第４図
（ａ），（ｂ）は掘進機の位置およびその位置、姿勢に
おける位置偏差信号の特性図、第５図（ａ），（ｂ）は
掘進機の近傍に障害物が存在する状態を示す図およびそ
の状態における位置偏差信号の特性図、第６図および第
７図はそれぞれ従来の位置検出装置の断面図である。 １……シールド掘進機、11a1，11b1，11a2，11b2，1
1a3，11b3……磁界検出器、12……誘導線、13……電
源、14……信号処理部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長沢 潔 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)
- 【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、前記掘進機にその進行方
向に沿う垂直面に対して対称位置に配置された２つの磁
界検出装置を１組とし当該掘進機の進行方向に沿って備
えられた３組以上の磁界検出装置と、これら各組の磁界
検出装置の水平方向の磁界の各検出値の和と差の比に基
づき各組毎の前記掘削目標線からの偏差を演算し、か
つ、これら各偏差に基づき前記掘進機の進行方向のずれ
を演算する演算手段と、前記各組の偏差を比較して前記
掘進機の近傍の磁性体の存在を判断する偏差比較手段と
を設けたことを特徴とする掘進機の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60142554A JPH0735971B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP60142554A JPH0735971B2 (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 掘進機の位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS625117A JPS625117A (ja) | 1987-01-12 |
| JPH0735971B2 true JPH0735971B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=15318039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60142554A Expired - Lifetime JPH0735971B2 (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 掘進機の位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735971B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9885485B2 (en) | 2007-05-15 | 2018-02-06 | Espec Corp. | Humidity control apparatus, environment test apparatus, and temperature and humidity control apparatus |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0335114A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-15 | Komatsu Ltd | 地下掘進機械の位置計測装置 |
| JP2913042B2 (ja) * | 1990-03-08 | 1999-06-28 | 株式会社小松製作所 | 地中掘進機の地中接合用推進管理測量装置 |
| CN110500098B (zh) * | 2019-09-19 | 2024-02-13 | 三一重型装备有限公司 | 一种巷道内行进角度检测方法及掘进机 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS594030B2 (ja) * | 1979-04-21 | 1984-01-27 | 日本電信電話株式会社 | 地中穿孔機の位置および姿勢の計測装置 |
| 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 |
-
1985
- 1985-07-01 JP JP60142554A patent/JPH0735971B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9885485B2 (en) | 2007-05-15 | 2018-02-06 | Espec Corp. | Humidity control apparatus, environment test apparatus, and temperature and humidity control apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS625117A (ja) | 1987-01-12 |
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