JPS60230498A - 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
- JPS60230498A JPS60230498A JP8518084A JP8518084A JPS60230498A JP S60230498 A JPS60230498 A JP S60230498A JP 8518084 A JP8518084 A JP 8518084A JP 8518084 A JP8518084 A JP 8518084A JP S60230498 A JPS60230498 A JP S60230498A
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- Japan
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- magnetic field
- excavator
- target line
- shield excavator
- excavation target
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、掘進機により地中を掘削する場合、掘進機を
掘削目標線に沿って掘進させるために掘進機の位置を検
出する掘進機の位置検出装置に関する。
掘削目標線に沿って掘進させるために掘進機の位置を検
出する掘進機の位置検出装置に関する。
シールド掘進機等により、地中にトンネル等を構築する
場合、シールド掘進機は予め定められ苑掘削目標線に沿
って地中を掘削してゆく必要がある。とのため、地中に
おけるシールド掘進機の位置を検出し、シールド掘進機
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、シールド掘進機の位置を検出す
ることは、地中を掘削してトンネル等を構築する場合、
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。
場合、シールド掘進機は予め定められ苑掘削目標線に沿
って地中を掘削してゆく必要がある。とのため、地中に
おけるシールド掘進機の位置を検出し、シールド掘進機
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、シールド掘進機の位置を検出す
ることは、地中を掘削してトンネル等を構築する場合、
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１図は従来の位置検出装置の断面図である。
図で、１は地中を掘削中のシールド掘進機、２は ４シ
一ルド掘進機１の掘進後に設けられる埋設管、３はシー
ルド掘進機１が掘削を開始するだめの発進立坑、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。
一ルド掘進機１の掘進後に設けられる埋設管、３はシー
ルド掘進機１が掘削を開始するだめの発進立坑、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を通ってシールド掘進機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
はシールド掘進機１に設けられたスクリーンであり、レ
ーザ発振器巳４からのレーザ光５を受光する。Ｔはシー
ルド掘進機１の掘削目標線を示す。
対してレーザ光５を放射するように構成されている。６
はシールド掘進機１に設けられたスクリーンであり、レ
ーザ発振器巳４からのレーザ光５を受光する。Ｔはシー
ルド掘進機１の掘削目標線を示す。
シールド掘進機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、シールド掘進機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の偏差によりシールド掘
進機１の掘削目標線Ｔからのずれを検出し、これにより
シールド掘進機１の軌道の修正が行なわれていた。
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、シールド掘進機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の偏差によりシールド掘
進機１の掘削目標線Ｔからのずれを検出し、これにより
シールド掘進機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１゛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、シールド掘進機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の径が小径の場合、シールド掘進機
１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
。
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、シールド掘進機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の径が小径の場合、シールド掘進機
１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。
ている。
第２図は他の従来の位置検出装置の断面図である。図で
、第１図と同一部分には同一符号が付しである。、、７
はシールド掘進機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
づいてシールド掘進機１の掘進方向を制御する制御部で
ある。
、第１図と同一部分には同一符号が付しである。、、７
はシールド掘進機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
づいてシールド掘進機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ル”７
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発生器７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、その地小が磁界発生器７の直上点となる。そ
して、測量器９で磁界発生器７の位置を測量すればシー
ルド掘進器１の位置を検出することができる。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を走査してシール
ド掘進機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、探索と測量
に複雑な手数を要し、又、長時間を要し、さらに測量器
を備えなければならないという欠点があった。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。
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発生器７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、その地小が磁界発生器７の直上点となる。そ
して、測量器９で磁界発生器７の位置を測量すればシー
ルド掘進器１の位置を検出することができる。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を走査してシール
ド掘進機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、探索と測量
に複雑な手数を要し、又、長時間を要し、さらに測量器
を備えなければならないという欠点があった。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。
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、上記従来の欠点を除き、自動追従装置な
使用することなく、掘進機の位置を短時間で容易に検出
することができ、かつ、曲線掘削に対しても適用するこ
とができる掘進機の位置検出装置を提供するにある。
、その目的は、上記従来の欠点を除き、自動追従装置な
使用することなく、掘進機の位置を短時間で容易に検出
することができ、かつ、曲線掘削に対しても適用するこ
とができる掘進機の位置検出装置を提供するにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、掘進機に磁界検
出装置を備え、又、掘削目標線に沿って導線を設け、こ
の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ととを特徴とする。
出装置を備え、又、掘削目標線に沿って導線を設け、こ
の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ととを特徴とする。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第３図（ａ）は本発明の実施例に係る位置検出装置の平
面図、第３図（ｂｌは第３図（ａ）に示す掘削目標線に
沿う断面図、第３図（ｃ）は第３図（ａ）の線Ｃ−Ｃ断
面図である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同
一符号が付しである。ｌｌａ、ｌｌｂはシールド掘進機
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ａＴの両側に沿って敷設された
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。
面図、第３図（ｂｌは第３図（ａ）に示す掘削目標線に
沿う断面図、第３図（ｃ）は第３図（ａ）の線Ｃ−Ｃ断
面図である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同
一符号が付しである。ｌｌａ、ｌｌｂはシールド掘進機
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ａＴの両側に沿って敷設された
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１１ａ
、Ｉｌｂ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。
線１２に交流電流を供給する。１４は磁界検出器１１ａ
、Ｉｌｂ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４図（ａ）、 （ｂ）に示す
シールド掘進機の位置およびその位置に対する磁界強度
特性図を参照しながら説明する。電源１３から誘導線１
２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、ｌｌｂによ
り検出される。ここで、■＝電源１３から誘導線１２に
供給される電流■。：電流■の最大振幅 ω：電流■の角周波数 Ｈｘ：Ｘ軸上（後述）Ｋ発生するＸ方向成分の磁界強度 ｙ：誘導線１２と磁界検出器１１ａ、ｌｌｂ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Ｈ−１次式により表わされる。
シールド掘進機の位置およびその位置に対する磁界強度
特性図を参照しながら説明する。電源１３から誘導線１
２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、ｌｌｂによ
り検出される。ここで、■＝電源１３から誘導線１２に
供給される電流■。：電流■の最大振幅 ω：電流■の角周波数 Ｈｘ：Ｘ軸上（後述）Ｋ発生するＸ方向成分の磁界強度 ｙ：誘導線１２と磁界検出器１１ａ、ｌｌｂ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Ｈ−１次式により表わされる。
Ｉ ＝ Ｉ、 ｓｉｎωを
第４図（ｆｌ）はシールド掘進機１が掘削目標線Ｔから
ずれた位置（位置偏差δ）にある状態を示す図であり、
磁気検出器１１ａ、ｌｌｂを結ぶ腺をＸ軸にとっである
。なお、シールド掘進機１の中心Ｆと各磁界検出器１１
ａ、ｌｌｂどの間の距離がｒで示されている。第４図（
ｂ）は距離ｙと両磁界検出器１１ａ、Ｉｌｂ間の距離２
Ｗとが等しい（ｙ＝２Ｗ）場合における磁界強変可の特
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ＨＸ７！ｌ′−とっである。図から明らかなよ
うに、る。なお、このような特性は実験により確かめる
ことができた。ここで、 ｋ、：比例常数 Ｘ：掘削目標線Ｔかも磁界検出器１１ａ、ｌｌｂまでの
距離 Ｈｘａ： 磁界検出器１１ａで検出される磁界強度Ｈｘ
ｂ” 磁界検出器１１ｂで検出される磁界強度δ：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、 Ｈｘ＝に、・Ｘ であるから Ｉ（Ｘａ−に１（ｒ十δ） Ｈｘｂ＝ ｋｌ（ｒ−δ） となる。そして、磁界検出器１１ａから出力される電気
的信号の値Ｅｘａおよび磁界検出器１１ｂから出力され
る電気的信号の値Ｅｘｂ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。
ずれた位置（位置偏差δ）にある状態を示す図であり、
磁気検出器１１ａ、ｌｌｂを結ぶ腺をＸ軸にとっである
。なお、シールド掘進機１の中心Ｆと各磁界検出器１１
ａ、ｌｌｂどの間の距離がｒで示されている。第４図（
ｂ）は距離ｙと両磁界検出器１１ａ、Ｉｌｂ間の距離２
Ｗとが等しい（ｙ＝２Ｗ）場合における磁界強変可の特
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ＨＸ７！ｌ′−とっである。図から明らかなよ
うに、る。なお、このような特性は実験により確かめる
ことができた。ここで、 ｋ、：比例常数 Ｘ：掘削目標線Ｔかも磁界検出器１１ａ、ｌｌｂまでの
距離 Ｈｘａ： 磁界検出器１１ａで検出される磁界強度Ｈｘ
ｂ” 磁界検出器１１ｂで検出される磁界強度δ：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、 Ｈｘ＝に、・Ｘ であるから Ｉ（Ｘａ−に１（ｒ十δ） Ｈｘｂ＝ ｋｌ（ｒ−δ） となる。そして、磁界検出器１１ａから出力される電気
的信号の値Ｅｘａおよび磁界検出器１１ｂから出力され
る電気的信号の値Ｅｘｂ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。
Ｅｘａ＝ ｋ、・ｋ、（ｒ＋δ）
Ｅｘｂ＝−に１・に、（ｒ−δ）
なお、上記式において、ｋ、は比例定数であり、この比
例定数に１は各磁界検出素子１１ａ、ｌｌｂのコイルの
巻数をＮ、コイルの断面積をａとすると、ｋ、＝Ｎ ＊
ａ ＊ ωとなる。
例定数に１は各磁界検出素子１１ａ、ｌｌｂのコイルの
巻数をＮ、コイルの断面積をａとすると、ｋ、＝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δをめる
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
をめることができる。制御器１４は磁界検出器１１ａの
出力信号ＥＸａ Ｉ磁界検出器１１ｂの出力信号Ｅｘｂ
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δを算出する。そして、算出された値δに応じ
てシールド掘進機１の掘進方向を修正する信号を出力す
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
をめることができる。制御器１４は磁界検出器１１ａの
出力信号ＥＸａ Ｉ磁界検出器１１ｂの出力信号Ｅｘｂ
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δを算出する。そして、算出された値δに応じ
てシールド掘進機１の掘進方向を修正する信号を出力す
る。
第７図は上記実施例の位置検出装置を掘削目標線が曲線
である場合の掘削に適用した場合の平面図であり、掘削
目標線Ｔが曲線であることを除き、他は、第３図（ａ）
乃至（Ｃ）に示す装置の構成、動作と同じである。
である場合の掘削に適用した場合の平面図であり、掘削
目標線Ｔが曲線であることを除き、他は、第３図（ａ）
乃至（Ｃ）に示す装置の構成、動作と同じである。
゛ このように、本実施例では、掘削目標線に治ってそ
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シール
ド掘進機に備えられた２つの磁界検 ゛吊器により検出
し、検出された磁界強度に基づいて位置偏、差を演算し
、算出された位置偏差に応じてシールド掘進機の掘進方
向制御を行なうようにしたので、測量器や自動追従装置
を備える必要はなく、シールド掘進機の位置を迅速、容
易に、かつ、自動的に検出することができ、又、シール
ド □掘進機の掘進方向制御を完全に自動化することが
できる。さらに、掘削目標線が自由曲線であって ゛も
、それが直線の場合と何等変るところなく位置検出、掘
進方向制御を行なうことができる。
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シール
ド掘進機に備えられた２つの磁界検 ゛吊器により検出
し、検出された磁界強度に基づいて位置偏、差を演算し
、算出された位置偏差に応じてシールド掘進機の掘進方
向制御を行なうようにしたので、測量器や自動追従装置
を備える必要はなく、シールド掘進機の位置を迅速、容
易に、かつ、自動的に検出することができ、又、シール
ド □掘進機の掘進方向制御を完全に自動化することが
できる。さらに、掘削目標線が自由曲線であって ゛も
、それが直線の場合と何等変るところなく位置検出、掘
進方向制御を行なうことができる。
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７たが、誘導線は地面に埋設しても
よい。又、両側の誘導線間の間隔が大きい場合や誘導線
の一端を接地して用いる場合には、誘導線を掘削目標線
と一致させて敷設するとともできる。さらに、磁界検出
器の設置個数、設置個所、磁界検出方向は上記の例に限
ることはなく、適宜選定することができる。
る例について説明し７たが、誘導線は地面に埋設しても
よい。又、両側の誘導線間の間隔が大きい場合や誘導線
の一端を接地して用いる場合には、誘導線を掘削目標線
と一致させて敷設するとともできる。さらに、磁界検出
器の設置個数、設置個所、磁界検出方向は上記の例に限
ることはなく、適宜選定することができる。
以上述べたように、本発明では、掘進機に磁界検出装置
を設け、一方、掘削目標線に沿って導線を敷設し、この
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、測量器や自動追従
装置を備える必要はなく、シールド掘進器の位置を迅速
、容易に、かつ、自動的に検出することができる。又、
曲線掘削にも適用することができる。
を設け、一方、掘削目標線に沿って導線を敷設し、この
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、測量器や自動追従
装置を備える必要はなく、シールド掘進器の位置を迅速
、容易に、かつ、自動的に検出することができる。又、
曲線掘削にも適用することができる。
第１図および第２図は従来の位置検出装置の断面図、第
３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４図（ａ）。 （ｂ）はシールド掘進機の位置を示す断面図およびとの
位置に対する磁界強度の特性図、第５図は第３図（ａ）
、 （ｂ）、 （Ｃ）に示す位置検出装置を掘削目標線
が曲線である場合に適用した平面図である。 １・・・・・・シールド掘進機、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・
・・・磁界検出器、１２・・・・・・誘導線、１３・・
・・・・電源、１４・・・・・・制御器、Ｔ・・・・・
・掘削目標線。
３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４図（ａ）。 （ｂ）はシールド掘進機の位置を示す断面図およびとの
位置に対する磁界強度の特性図、第５図は第３図（ａ）
、 （ｂ）、 （Ｃ）に示す位置検出装置を掘削目標線
が曲線である場合に適用した平面図である。 １・・・・・・シールド掘進機、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・
・・・磁界検出器、１２・・・・・・誘導線、１３・・
・・・・電源、１４・・・・・・制御器、Ｔ・・・・・
・掘削目標線。
Claims (1)
- 地中を掘削する掘進機と、この掘進機に備えられた磁界
検出装置と、前記掘進機の掘削目標線に沿ろ文装置され
た導線尼、この導線に電流を供給する電源とを設けたこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP8518084A JPS60230498A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 掘進機の位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8518084A JPS60230498A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 掘進機の位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60230498A true JPS60230498A (ja) | 1985-11-15 |
Family
ID=13851458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8518084A Pending JPS60230498A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 掘進機の位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60230498A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988001012A1 (en) * | 1986-07-31 | 1988-02-11 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Control unit for underground excavators |
| JPS6337210A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-17 | Hitachi Ltd | 掘進機の位置検出装置 |
| JPS6348106U (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5249549A (en) * | 1975-10-16 | 1977-04-20 | Hiroshi Ishikawa | Cargo lifting apparatus for a storehouse having plurality of floors |
| JPS594030A (ja) * | 1982-06-16 | 1984-01-10 | ゼネラル・シグナル・コ−ポレ−シヨン | 半導体インゴツトをスライスする方法および装置 |
-
1984
- 1984-04-28 JP JP8518084A patent/JPS60230498A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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| JPS6340095A (ja) * | 1986-07-31 | 1988-02-20 | 株式会社小松製作所 | 地中掘削機の水平偏差測定装置 |
| US4984289A (en) * | 1986-07-31 | 1991-01-08 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Apparatus for controlling underground excavator |
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