JPS6145092A - Direction detector of shield drilling machine - Google Patents

Direction detector of shield drilling machine

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Publication number
JPS6145092A
JPS6145092A JP16658884A JP16658884A JPS6145092A JP S6145092 A JPS6145092 A JP S6145092A JP 16658884 A JP16658884 A JP 16658884A JP 16658884 A JP16658884 A JP 16658884A JP S6145092 A JPS6145092 A JP S6145092A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
tunnel
repeater
angle
oscillator
Prior art date
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Pending
Application number
JP16658884A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
好人 南
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.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP16658884A priority Critical patent/JPS6145092A/en
Publication of JPS6145092A publication Critical patent/JPS6145092A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、シールド掘進機の掘進方向を検出する方向検
出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a direction detection device for detecting the direction of excavation of a shield tunneling machine.

従来の技術 トンネル掘削工事におけるシールド掘進機の位置、姿勢
の検出及びこれに基づく方向修正は欠くことのできない
、また失敗の許されない重要な作業であり、なかでも掘
進線形の管理とその測量は最重要項目の1′)である。
Conventional technology During tunnel excavation work, detecting the position and attitude of the shield tunneling machine and correcting the direction based on this information are essential and important tasks that cannot be tolerated. Among these, the management of the excavation alignment and its survey are the most important tasks. This is important item 1').

従来、掘進線形の測量は、直線掘進の場合、立坑にトラ
ンシットを設置し、シールド掘進機またはその直後に定
点を決め、それをトランシットで規準する方法が一般的
に行なわれてきた。
Conventionally, in the case of straight-line excavation, the general method for surveying the excavation alignment has been to install a transit in the shaft, determine a fixed point on or immediately after the shield excavator, and use the transit as a reference point.

また曲線施工の場合あるいは長距離で一回の規準で測定
不可能な場合は、その途中に測量、定点を設けて幾何学
的に演算する方法がとられてきた。
In addition, in the case of curved construction or when it is impossible to measure with a single standard over a long distance, a method has been used in which surveying and fixed points are set up along the way and calculations are performed geometrically.

一方上記方法に対して常時シールド掘進機の位置を知る
方法として立坑にレーザビーム発振器を設け、シールド
掘進機に設けたレーザビームターゲットにレーザビーム
を照射する方法とがある。なお上記レーザビームターゲ
ットには単純な目盛板上のレーザ照射位置を目で読む場
合と、電気信号に変換するものとがある。
On the other hand, in contrast to the above method, there is a method of always knowing the position of the shield excavator by providing a laser beam oscillator in the shaft and irradiating a laser beam to a laser beam target provided on the shield excavator. Note that there are two types of laser beam targets: one in which the laser irradiation position on a simple scale plate is read visually, and the other in which it is converted into an electrical signal.

発明が解決しようとする問題点 上記従来例の前者のトランシットによる方法は、−回の
測量にかなシの時間と人数を必要とするため、測量は例
えば数メートルおきなど断続的となり、シールド掘進機
の方向制御が遅れがちとなるという問題があった。
Problems to be Solved by the Invention The former method using transit in the conventional example above requires a considerable amount of time and a large number of people for each survey. There was a problem that the direction control of the vehicle tended to be delayed.

一方後者のレーザビームによる方法は1曲線掘進の場合
は、シールド掘進機の位置が連続的に移動して行くため
、直線区間にしか使用できないという問題があった。
On the other hand, the latter method using a laser beam has a problem in that it can only be used in straight sections because the position of the shield excavator moves continuously in the case of one-curve excavation.

問題点を解決するための手段及び作用 本発明は上記のことにかんがみなされたもので、立坑等
トンネルの入口部に、レーザビーム発振器とレーザビー
ム受光器をX、Y方向に回転可能に、かつその回転角度
を常時検知可能にして設け、またトンネルの中間部に、
中継器を設け、この中継器のトン坏ル入ロ側に、トンネ
ルの入口部に設けた」1記レーザビーム受光器へ照射す
るレーザビーム発振器と入口部のレーザビーム発振器か
らのレーザビームを受光するレーザビーム受光器を、ま
たトンネル奥側に、シールド掘進機方向へレーザビーム
を照射するレーザビーム発振器を、それぞれがX、Y方
向に回転可能に、かつその回転角度を検知可能にして設
け、さらにシールド掘進機にX、Y方向及びローリング
角を検知可能にし、かつ上記中継器からのレーザビーム
を受光するレーザビーム受光器と、ピッチングローリン
グ針を設けた構成となっており、中継器を介してシール
ド掘進機の掘進方向検出するようにしである0実  施
  例 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
Means and Effects for Solving the Problems The present invention was conceived in view of the above, and includes a laser beam oscillator and a laser beam receiver rotatable in the X and Y directions at the entrance of a tunnel such as a shaft. The rotation angle can be detected at all times, and in the middle of the tunnel,
A repeater is installed, and on the entrance side of the tunnel, the laser beam oscillator that irradiates the laser beam receiver described in 1 above and the laser beam from the laser beam oscillator at the entrance are received. A laser beam receiver is provided at the back of the tunnel, and a laser beam oscillator that emits a laser beam in the direction of the shield tunneling machine is provided so that each can rotate in the X and Y directions and the rotation angle can be detected. Furthermore, the shield tunneling machine is configured to be able to detect the X, Y directions and rolling angle, and is equipped with a laser beam receiver that receives the laser beam from the repeater, and a pitching rolling needle. Embodiment 0 An embodiment of the present invention in which the direction of excavation of a shield tunneling machine is detected will be described based on the drawings.

図中1は立坑2に設けた第1レーザビーム発振器、3は
第:レーザビーム受光器、4は3軸ジヤイロであり、こ
れらは1台の架台上に取付けられており、この架台はサ
ーボモータによってX方向(ヨーイング方向)及びY方
向(ピッチング方向)に回転可能に取付けられている。
In the figure, 1 is the first laser beam oscillator installed in the shaft 2, 3 is the first laser beam receiver, and 4 is the 3-axis gyroscope. It is mounted rotatably in the X direction (yawing direction) and Y direction (pitching direction).

1fCそのX方向及びY方向の回転角度はロータリエン
コーダ等のセンサによって常時検知されるようになって
いる。
1fC The rotation angles in the X and Y directions are constantly detected by a sensor such as a rotary encoder.

5はトンネルの中間部に位置するヒユーム管6に設けた
中継器であり、この中継器5には。
Reference numeral 5 denotes a repeater installed in the Huum pipe 6 located in the middle of the tunnel;

立坑2に向かって照射する第2レーザビーム発振器7と
、立坑2に設けた第1レーザビーム発振器1からのレー
ザビームを受光する第2レーザビーム受光器8とが架台
上に取付けて設けである。また中継器5にはシールド掘
進機9へ向けて照射する第3レーザビーム発振器10が
架台に取付けて設けである。上記中継器5の各条台はそ
れぞれサーボモータ及びセンサによりX。
A second laser beam oscillator 7 that irradiates toward the shaft 2 and a second laser beam receiver 8 that receives the laser beam from the first laser beam oscillator 1 provided in the shaft 2 are installed on a frame. . Further, the repeater 5 is provided with a third laser beam oscillator 10 attached to a pedestal for irradiating the shield tunneling machine 9. Each strip of the repeater 5 is controlled by a servo motor and a sensor.

Y方向に回転可能に、またその回転角度が検知されるよ
うになっている。
It can be rotated in the Y direction, and its rotation angle can be detected.

またシールド掘進機9にはX、Y方向及びローリング角
が検知可能な第3レーザビーム受光器11と、ピッチン
グローリング針12が取付けである。
Further, a third laser beam receiver 11 capable of detecting the X and Y directions and the rolling angle, and a pitching rolling needle 12 are attached to the shield tunneling machine 9.

上記各機器は全て中央のコンピュータに接続されている
All of the above devices are connected to a central computer.

いま第1図において、左方向へ(真西方向)向かう長距
離直線掘進を考えた場合、上方向(真北方向)に対する
立坑2の第1レーザビーム発振器1のビーム角αは90
”である。中継器5の計画線PLに対するX方向の位置
のずれを”Imずれ角をθ、とすると、とのへ、0.は
X雪 a、 x= jan−’ − L。
Now, in Fig. 1, if we consider long-distance straight excavation heading to the left (due west), the beam angle α of the first laser beam oscillator 1 of the shaft 2 with respect to the upward direction (due north) is 90
If the positional deviation of the repeater 5 in the X direction with respect to the planned line PL is ``Im, and the deviation angle is θ, then 0. is X snow a, x = jan−' − L.

xB−内 +=tan−’□ L。xB-inside +=tan-’□ L.

で求められる。L、、L、は各レーザビーム受光器間の
距離である。
is required. L, ,L, is the distance between each laser beam receiver.

なお実際にはX、Y方向の測量を行なうが。In reality, the survey is carried out in the X and Y directions.

説明を簡単にするためにX方向(ヨーイング方向)のみ
について述べる。
To simplify the explanation, only the X direction (yawing direction) will be described.

上記’1+θ、から中継器5の位置からり、たけ離れた
計画線PL上のシールド掘進機9に向けて照射するため
のずれ角度ケを演算し、サーボモータによりシールド掘
進機9へ照射する第3レーザビーム発振器10を回転さ
せる。
From the position of the repeater 5, from the above '1+θ', calculate the shift angle for irradiating the shield machine 9 on the plan line PL, which is far away, and use the servo motor to irradiate the shield machine 9. 3. Rotate the laser beam oscillator 10.

上記ずれ角rは r=θ、−02 で求められる。また第3レーザビーム受光器11のずれ
角θ、は θ2−ψ−〇。
The above deviation angle r is determined by r=θ, -02. Further, the deviation angle θ of the third laser beam receiver 11 is θ2−ψ−〇.

となシ、このすれ角θ、よシ−ルド掘進機9の計画線P
Lに対する横方向(X方向)のずれ位置x4がコンピュ
ータにて演算して求められる。
This slip angle θ, the planned line P of the shield excavator 9.
A displacement position x4 in the lateral direction (X direction) with respect to L is calculated and determined by a computer.

上記作用は直線掘進の場合であるが、第2図に示す曲線
掘進の場合は上記直線掘進の場合と次の点が異なる。
The above-mentioned effect applies to the case of straight excavation, but the case of curved excavation shown in FIG. 2 differs from the case of straight excavation described above in the following points.

(1)立坑2の第1レーザビーム発振器1の角度が計画
線PLにおけるり、に対応する中継器5の中心位置に向
かって照射するようにこの第1レーザビーム発振器1の
ビーム角αが連続的に変化していく。
(1) The beam angle α of the first laser beam oscillator 1 of the shaft 2 is continuous so that the angle of the first laser beam oscillator 1 of the shaft 2 is on the planned line PL, and the beam is irradiated toward the center position of the repeater 5 corresponding to It is changing.

(2)中継器5の立坑2に向かって照射する第2レーザ
ビーム発振器7とヒユーム管6の中心とのなす角度は、
計画線PLにおけるり、に対応する角度βとなるように
連続的に変化していく。
(2) The angle between the second laser beam oscillator 7 that irradiates toward the shaft 2 of the repeater 5 and the center of the Huum tube 6 is:
It changes continuously so that the angle β corresponds to the curve in the planned line PL.

(3)中継器5の立坑2に向かって照射する第2レーザ
ビーム発振器7とシールド掘進機9へ向かう発振器10
のなす角rも計画線PLにおけるLl、L、及び”I 
+ ”4の測定値に対応する角度となるように連続的に
変化していく。
(3) The second laser beam oscillator 7 irradiates toward the shaft 2 of the repeater 5 and the oscillator 10 toward the shield excavator 9
The angle r formed by Ll, L, and "I" on the planned line PL
The angle will change continuously so that it becomes the angle corresponding to the measured value of +”4.

また1個所の中継器のみでは立坑2から中継器が規準で
きない場合は、中継器を複数個使用することによって原
理的には対応可能であるが。
Furthermore, if it is not possible to standardize the repeater from the shaft 2 with only one repeater, it is theoretically possible to use a plurality of repeaters.

推進工法の場合1曲線の曲率半径が大きく、また推進距
離もズリ搬出、中押しジヤツキ使用の作業効率から与て
400m程度が限度と考えられるため、実用的には中継
器は1個所、多くても2個所で十分である。
In the case of the propulsion method, the radius of curvature of one curve is large, and the propulsion distance is considered to be limited to about 400 m due to the work efficiency of carrying out slips and using intermediate push jacks, so in practice, the repeater is placed at one place, at most. Two locations are sufficient.

以上述べた測l・システムは長距離1曲線推進工事にお
ける測量時間の短縮と、掘進精度の向上に有効であるだ
けでなく、坑内で測量作業が困難な小口径遠隔セはシー
ルドの長距離、曲線施工を可能にするものである。また
これらの測量データ(電気信号)をステアリングジヤツ
キの制御様器にフィードバックすることにより自動方向
制御も可能となる。
The surveying system described above is not only effective in shortening the surveying time and improving excavation accuracy in long-distance single-curve propulsion construction work, but also in the case of small-diameter remote stations where surveying work inside the mine is difficult. This enables curved construction. Automatic direction control is also possible by feeding back these survey data (electrical signals) to the steering jack controller.

発明の効果 本発明によれば、中継器5の取付位置がシールド掘進と
共に移動するようにした推進工法において、直線、曲線
にかかわらず、常時自動的にシールド掘進機の位置を連
続的に検出することができる。
Effects of the Invention According to the present invention, in a propulsion method in which the mounting position of the repeater 5 moves with shield excavation, the position of the shield excavator is automatically and continuously detected at all times regardless of whether it is a straight line or a curve. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の実施例を概略的に示すもので。 第1図は直線掘進の場合の作用説明図、第2図は曲線掘
進の場合の作用説明図である。 1.7.10はレーザビーム発振器、3,111はレー
ザビーム受光器、5は中継器、9U′シ一ルド掘進機%
 12はピッチングローリング計0
The drawings schematically illustrate embodiments of the invention. FIG. 1 is an explanatory diagram of the action in the case of straight excavation, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the action in the case of curved excavation. 1.7.10 is a laser beam oscillator, 3,111 is a laser beam receiver, 5 is a repeater, 9U' shield excavator%
12 is pitching rolling total 0

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] トンネル入口部に、第1レーザビーム発振器1と第1レ
ーザビーム受光器3をX、Y方向に回転可能に、かつそ
の回転角度をエンコーダ等にて常時検知可能にしてトン
ネル内へ向けて設け、またトンネルの中間部に、中継器
5を設け、この中継器5のトンネル入口側に、トンネル
入口部に設けた第1レーザビーム受光器3へ向けて照射
する第2レーザビーム発振器7と、トンネル入口部の第
1レーザビーム発振器1からのレーザビームを受光する
第2レーザビーム受光器8を、またトンネル奥側に、シ
ールド掘進機9方向へレーザビームを照射する第3レー
ザビーム発振器10をそれぞれX、Y方向に回転可能に
、かつその回転角度を検知可能に設け、さらにシールド
掘進機9にX、Y方向及びローリング角を検知可能にし
、かつ上記第3レーザビーム発振器10よりのレーザビ
ームを受光する第3レーザビーム受光器11と、ピッチ
ングローリング計12を取付けたことを特徴とするシー
ルド掘進機の方向検出装置。
A first laser beam oscillator 1 and a first laser beam receiver 3 are provided at the entrance of the tunnel so as to be rotatable in the X and Y directions, and the angle of rotation thereof can be constantly detected by an encoder or the like, facing into the tunnel. In addition, a repeater 5 is provided in the middle of the tunnel, and on the tunnel entrance side of the repeater 5, a second laser beam oscillator 7 that irradiates toward the first laser beam receiver 3 provided at the tunnel entrance, and a tunnel A second laser beam receiver 8 receives the laser beam from the first laser beam oscillator 1 at the entrance, and a third laser beam oscillator 10 irradiates the laser beam toward the shield excavator 9 at the back of the tunnel. The shield excavator 9 is provided so as to be rotatable in the X and Y directions and to be able to detect the rotation angle, and further to enable the shield excavator 9 to detect the X and Y directions and the rolling angle, and to emit the laser beam from the third laser beam oscillator 10. A direction detection device for a shield excavator, characterized in that a third laser beam receiver 11 for receiving light and a pitching roll meter 12 are attached.
JP16658884A 1984-08-10 1984-08-10 Direction detector of shield drilling machine Pending JPS6145092A (en)

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JP16658884A JPS6145092A (en) 1984-08-10 1984-08-10 Direction detector of shield drilling machine

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JPS6145092A true JPS6145092A (en) 1986-03-04

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