JPS5947799B2 - トンネル掘削機械の位置制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、トンネル掘削機械から距離をおいて発射され
る光線又はレーザービームを用いてトンネル掘削機械の
位置を制御する装置であって、Ｉ・ンネル掘削機械の長
手方向軸線上で互いに前後して配置された光線又はレー
ザービームのための２つのレシーバを有し、レシーバが
測定回路を介して表示器に接続されているトンネル掘削
機械の位置制御装置に関する。

周知のかかる装置においては、原則としてレーザービー
ム源が横坑横断面内に固定して配されこれと共に外乱を
部分的にこうむり易い複雑にして高価な回路によりトン
ネル掘削機械の位置についての情報が作製される。

更に、トンネル掘削機械の位置を考慮して掘削工具の作
動運動を制御したりその境界を定めたりするための装置
も知られている。

これらの装置は所謂確実に制御される制御装置であって
掘削工具の瞬間的位置が横坑形状の所望位置に従って表
示ができチェックするものである。

これら装置はきわめて複雑であり当然のことながら外乱
を受ける。

そこで、本発明はＩ・ンネル掘削機械の位置を制御し所
望の位置からの機械のずれを例へば光学的に受信可能の
信号を出すことによりこれを表示しそこで所要の修正措
置を実施するための簡単な装置を提供することをその目
的にする。

この目的を達成するために、本発明は２つの光線源又は
レーザービーム源が横坑の軸線を通る平面上で横坑の軸
線に対して横断方向に互いに距たって配置されて互いに
平行にかつ横坑の軸線に対して平行にビームを発射し、
かつレシーバがトンネル掘削機械の長手方向軸線に対し
て横断方向にずれて配置されており、かつレシーバの横
１新方向のずれが発射ビーム間の間隔に相当するように
構成されている。

トンネル掘削機械の場合、所望の位置よりのずれの原因
は水平方向平行なずれと垂直方向平行なずれ、横坑ρ軸
線に対する傾斜位置、機械の上方又は下方に向いた傾斜
角又は回転角にもとづくものである。

本発明による装置においては、これら誤調整は、トンネ
ル掘削機械が横坑の軸線に対して平行にずれるとその結
果両方のレシーバは信号を全熱受信しないので簡単に判
る。

トンネル掘削機械の傾いた位置は両方のレシーバの１つ
が信号をもはや受信しないことにより認められる。

上方に向いた傾き及び下方に向いた傾きは角度回転同様
両方のレシーバにお・ける信号の脱落及び例へば角度コ
ーグや重力側斜器又は液体ゲージ等の如き周知の制御装
置により認められる。

垂直方向に平行なずれは、水準計類による制御では何等
のずれも示さないので両方のレシーバにいがなる信号も
無いことにより示される。

本発明による装置によりトンネル掘削機械のすべての起
こり得る誤位置とりは最小の経費で決定できる。

所望位置のずれについでの本発明装置の高度の感応性を
達成するためにレシーバをトンネル掘削機械の長平方向
の軸線に関して喰違いの位置で機械上に配置することが
望ましい。

このようなレシーバの（トンネル掘削機械の長平方向の
軸線に対する）長手方向に喰違った位置により、所望位
置からのほんの僅かなずれ特に横坑の軸線に対する僅か
な傾き位置で機械の誤位置を示す信号が発信されると云
う効果が得られる。

レシーバの１つはトンネル掘削機械の重心を通る垂直軸
線に一致するよう配置することが望ましい。

トンネル掘削機械は掘削作業中に掘削工具から反動力を
受けてこの垂直軸線の周りに枢動又は揺動するので、ト
ンネル掘削機械のほんの僅かな傾斜位置が上記垂直軸線
からもつとも遠いレシーバが信号を受信しないことによ
り認められる。

両方のレシーバの内１つが重心近くに配置されているの
で、トンネル掘削機械の正しい所望位置が簡単に回復で
きる。

何故ならば、第２のレシーバのみを第２の光線又はレー
ザービームを受けるようこれを調整せねばならぬからで
ある。

トンネル掘削機械よりへだでられで配置した光源又はレ
ーザー源は横坑の横１断面の水平面内特に同一の横坑横
１断面内に、そしてトンネル掘削機械上に配したレシー
バは機械の走行面に対して平行に延びる平面内に配置す
ることが望ましい。

このようにして、本発明の装置を簡単な方法で調整する
ことができる。

本発明による装置は所望位置からの成る一定のずれを許
容し、この目的のためレシーバにはパラボラ型反射器が
設けられ、光線又はレーザービームの検出器が反射器の
焦点におかれることが望ましい。

このように、反射器を簡単な方法で設計でき、修正手段
が実際に必要な時誤位置を示す信号を発信するようにな
っている。

修正作業を容易ならしめたために、レシーバは半透明材
料例へば硝子又は合成プラスチック材よりなる基礎スク
リーンなどのような材料の同心面でかこまれるよう設計
される。

このように、夫々のレシーバによりもはや受信されない
光源又はレーザー源の信号はレシーバの周りの同心面上
の光点として見えるようになり、この光点は同心面が半
透明材料でできているので機械の後方のみならず前方の
位置からも見ることができる。

従って、これら同心面はちょうど発生したずれのタイプ
を直ちに見えるようにする制御面として作動する。

許容できるずれの程度はレシーバのノマラボラ反射器に
適当な寸法を与えることによりきめられ、この反射器は
２０ｃｍの直径で環状の基礎スクリーンで囲まれること
が望ましい。

光学的又は音響的信号を出すためにレシーバを測定回路
に接続することが好適である。

受信信号を所望位置からの実際のずれに確実に合致させ
又角度回転のみならず上向き又は下向きの傾きの角度に
対するより高い精密度を得るために光線又はレーザービ
ームレシーバ以外に重力側斜器や角度コーグがトンネル
掘削機械上に設けられ、これらは同じく測定回路に接続
することが望ましい。

本発明の詳細をその実施例を概略図示せる添付図面に基
き以下説明する。

横坑横断面内に配したレーザー源は第２図の１と２に示
し、回路３により附勢される。

レーザー１と２によりレーザービーム５と６が横坑の軸
線４と平行に発射され、これらのビームはトンネル掘削
機械７が所望位置を占めた場合Ｉ・ンネル掘削機械７上
に設けたレシーバ８と９により受けられる。

レシーバ８と９は、導管１０と１１を介して表示ランプ
１３と１４の接続した測定回路１２に接続する。

レシーバはＩ・ンネル掘削機械７の長手方向の軸線１５
に対して横方向に喰違った位置に配置され、これらレシ
ーバの横方向のへだたりａは横坑の軸線４に平行な方向
にレーザー源１と２により発射されるビーム５と６のへ
だたりｂに等しい。

第１図及び第２図に示す如く、重力側斜器１６と１７は
トンネル掘削機械上に配され、その信号は導管１８と１
９を介し同じように測定回路１２に供給され、この回路
には追加の表示ランプ２０と２１を設けることができる
。

側斜器以外又はその代りに液ゲージ２２と３０をトンネ
ル掘削機械上に設けることができる。

第１図に見られる如く、レシーバ８と９はトンネル掘削
機械の長平方向に対して喰違いの位置におかれ、レシー
バ８はＩ・ンネル掘削機械の重心２９を通る垂直軸線の
近くにおかれる。

レシーバ８と９はトンネル掘削機械のキャタピラ駆動の
走行面２３に平行に延びる面内に配置される。

レーザービーム５と６もこの平面内に発射され、横坑下
面の凹凸又は傾斜により生じるトンネル掘削機械の傾き
は両方のレシーバがレーザービームから外れることによ
り生じる信号によって検出される。

レシーバ８と９にはパラボラ状の反射器２４が設けられ
る。

このパラボラ反射器２４の夫々の焦点には光線又はレー
ザービームのための検出器２５がおかれる。

半透明材料例へば塩化ポリビニールよりなる環状ディス
ク２６がこれらのパラボラ反射器の周囲に配される。

トンネル掘削機械７がその所望位置からずれ、そのずれ
程度がパラボラ反射器２４の領域にレーザービーム５と
６がもはや当らないようになると、表示ランプ１３と１
４をつけるため又は音響信号を発生させるための信号が
発生する。

同時に、ずれのタイプが同心環状面２６上の光の点によ
り見えるようになり、この光点は機械後方の位置からの
みならず機械の前方位置からも見ることができる。

第２図の二重矢印２７により示される機械の傾斜位罹の
場合、レシーバ９のパラボラ反射器２４が先づレーザー
ビーム６の動作領域より除かれ、同時に該当する信号が
発生し例へば表示ランプ１４をつける。

二重矢印２７で示されるような傾き位置の向きは制御面
として働き光点を示す環状ディスク２６の面上で直ちに
認めることができる。

−■−向き傾斜又は下向き傾斜の場合、トンネル掘削機
械７は第１図の二重矢印２８の方向に所望位置をずらす
。

この場合も又、レシーバ９が先づ省略信けを示す。

何故ならば、レシーバ８はトンネル掘削機械の重心を通
る垂直軸線に近い位置におかれているからである。

ず゛れが上向きのものか下向きのものであるかはレシー
バ９のパラボラ反射器２４を囲む環状面２６上又は液ゲ
ージ２２又は側斜器１６」二で容易に認めることができ
る。

高さ方向又は横方向における機械７の平行状ずれは両方
のレシーバ８と９よりの信号欠除により示され、両方の
環状面２６の部分面域で光点が見えるようになるパラボ
ラ反射器２４の環状面２６の部分的面域で平行状ずれの
方向が判る。

どんな角度回転も重力側斜器１７又は液ゲージ３０によ
り示され、このような所望位置からのずれはレシーバ８
又は９より信号を強制的に発生させる必要をともなわな
い。

一般に、かかる信号は機械がかなり位置狂いを示した時
にのみ発生し、この目的のため角度コーグから引き出さ
れる信号又は重力側斜器の信号は音響的又は光学的コン
トロール装置に同様に送られ修正措置を適時実施する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＩ・ンネル掘削機械の位置制御装
置の縦ｌ断面図、第２図は第１図の構成の平面図である
。 １．２：光源又はレーザービーム源、５，６：光線又は
レーザービーム、７：トンネル掘削機械、８．９：レシ
ーバ、１５：長手方向の軸線、１２：測定回路、１３．
１４．２０．２１ ：光学的又は音響的表示装置、１６
，１７：重力側斜器、２２，３０：液体ゲージ、２３：
走行面、２４：パラボラ型反射器、２５：検出器、２６
：同心面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １トンネル掘削機械から距離をおいで発射される光線又
   はレーザービームを用いてトンネル掘削機械の位置を制
   御する装置であって、トンネル掘削機械の長手方向軸線
   上で互いに前後して配置された光線又はレーザービーム
   のための２つのレシーバ８，９を有し、前記レシーバ８
   ，９が測定回路１２を介して表示器１３．１４に接続さ
   れているトンネル掘削機械の位置制御装置において、２
   つの光線源又はレーザービーム源１，２が横坑の軸線を
   通る平面上で横坑の軸線に対して横断方向に互いに距た
   って配置されて互いに平行にかつ横坑の軸線に対して平
   行にビーム５，６を発射し、かつ前記レシーバ８，９が
   トンネル掘削機械７の長手方向軸線に対して横断方向に
   ずれて配置されており、カリ前記レシーバの横断方向の
   ずれａが発射ビーム５，６間の間隔すに相当することを
   特徴とするトンネル掘削機械の位置制御装置。 ２ 前記２つのレシーバの一方８がトンネル掘削機械の
   重心２９を通る垂直軸線に近接してトンネル掘削機械に
   設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の位置制御装置。 ３ 横坑中でトンネル掘削機械７から距てられて配置さ
   れた前記光線源又はレーザービーム源１゜２が同じ横坑
   横断面の水平面上に配置され、かつトンネル掘削機械７
   に取付けられたレシーバ８゜９力月・ンネル掘削機械の
   走行面２３と平行な平面上に配置されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の位置制
   御装置。 ４ 前記レシーバ８，９がパラボラ型反射器２４を設け
   ており、光線又はレーザービームのための検出器２５が
   反射器２４の焦点に配置されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第３項のいずれかの１つに記載
   の位置制御装置。