JPS625117A - 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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- JPS625117A JPS625117A JP14255485A JP14255485A JPS625117A JP S625117 A JPS625117 A JP S625117A JP 14255485 A JP14255485 A JP 14255485A JP 14255485 A JP14255485 A JP 14255485A JP S625117 A JPS625117 A JP S625117A
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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。
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ＩＩ！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。
掘削目標線に沿ってＩＩ！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
た掘削目標線に沿って地中を掘削してゆく必要がある。
る場合、当該管の先端に配置する掘進機は予め定められ
た掘削目標線に沿っ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。
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、ｌは地中を掘削中の掘進機、２は掘進［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０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を通って掘進機ｌ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。
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０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を通って掘進機ｌ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Ｉｌｌ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１００ｕ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Ｉｌｌ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１００ｕ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０図で
、第６図と同一部分には同一符号が付しである。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。
、第６図と同一部分には同一符号が付しである。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ｅ（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。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。
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ｅ（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。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。
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す（例えば１０
０ｍを掘削するのに５０ｃｍ毎に計測を行なうとして２
００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った。
る場合には、計測が断続的ならざるを得す（例えば１０
０ｍを掘削するのに５０ｃｍ毎に計測を行なうとして２
００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った。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、士の目的は、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（、掘進機の位置、姿勢を連続的に、
かつ、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とし、ひいては
、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にある。
、士の目的は、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（、掘進機の位置、姿勢を連続的に、
かつ、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とし、ひいては
、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３組以上備え、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３組以上の磁界検出装置で検出するようにしたこ
とを特徴とする。
出装置を３組以上備え、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３組以上の磁界検出装置で検出するようにしたこ
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１図Ｔａｇ、 （ｂｌ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０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である。１１ａ１は掘進機１の一方
の側壁に設けられた磁界検出器、１１ｂ＋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０本実施例では後述するようにこれら磁界検出器１１
ａ＋、１ ｌｂ＋が１組として用いられる− １１ａ
ｔ＋ １ ｌｂｇは磁界検出器１１ａ＋＋ １ ｌ
ｂ＋と同様の他の１組の磁界検出器、１１ａｓ、 １
１ｂｓはさらに他の１＆Ｉｌの磁界検出器である。各磁
界検出器１１ａ＋−１１ｂｓは受信コイルにより構成さ
れ、ｍ道機ｌ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。
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０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である。１１ａ１は掘進機１の一方
の側壁に設けられた磁界検出器、１１ｂ＋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０本実施例では後述するようにこれら磁界検出器１１
ａ＋、１ ｌｂ＋が１組として用いられる− １１ａ
ｔ＋ １ ｌｂｇは磁界検出器１１ａ＋＋ １ ｌ
ｂ＋と同様の他の１組の磁界検出器、１１ａｓ、 １
１ｂｓはさらに他の１＆Ｉｌの磁界検出器である。各磁
界検出器１１ａ＋−１１ｂｓは受信コイルにより構成さ
れ、ｍ道機ｌ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＆！！！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１１８１〜１１ｂ、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。
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＆！！！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１１８１〜１１ｂ、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ｆａ＋、 （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１１ａ
＋〜１１ｂ、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１１ａ＋、 １
ｌｂ＋が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！。：
電流Ｉの最大振幅 ω ：電流■の角周波数 Ｈ，ｒＸ軸上（後述）に発生するＸ方向成分の磁界強度 ｘ ｚＸ軸上の任意位置 ｙ ：誘導Ｍ１２と磁界検出Ｂ １１ ａｌ−１ｌ ｂ
ｌ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■および磁界強度Ｈは次式により表わされる。
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１１ａ
＋〜１１ｂ、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１１ａ＋、 １
ｌｂ＋が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！。：
電流Ｉの最大振幅 ω ：電流■の角周波数 Ｈ，ｒＸ軸上（後述）に発生するＸ方向成分の磁界強度 ｘ ｚＸ軸上の任意位置 ｙ ：誘導Ｍ１２と磁界検出Ｂ １１ ａｌ−１ｌ ｂ
ｌ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■および磁界強度Ｈは次式により表わされる。
１ ＝ Ｉ ｏ ｓｉｎωｔ −−−−−−−一曲・
・一曲−−−−−−＝−＋１）第２図（ａｌ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１１ａ＋＋ １ ｌ
ｂ＋を結ぶ線をＸ軸にとっである。なお、掘進機１の中
心Ｆと各磁界検出器１１ａ＋、 １ ｌｂ＋との間の
距離がｒで示されている。
・一曲−−−−−−＝−＋１）第２図（ａｌ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１１ａ＋＋ １ ｌ
ｂ＋を結ぶ線をＸ軸にとっである。なお、掘進機１の中
心Ｆと各磁界検出器１１ａ＋、 １ ｌｂ＋との間の
距離がｒで示されている。
第２図（ｂｌは距離ｙと両磁界検出器１１ａ＋＋ ｌ
ｌｂ＋間の距離２Ｗとが等しい（ｙ−２Ｗ）場合にお
ける磁界強度Ｈ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Ｈがとっである。
ｌｂ＋間の距離２Ｗとが等しい（ｙ−２Ｗ）場合にお
ける磁界強度Ｈ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Ｈがとっである。
なお、距離ｙが大きくなるにしたがって図の直線の傾斜
が小さくなる０図から明らかなように、磁界強度Ｈは両
側の誘導線１２の中央でＯとなり、中央から離れるにし
たがって、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た。ここ
で、 ｋＩ ＝比例定数 ｘ゛：掘削目標線Ｔから磁界検出器１１ａ＋。
が小さくなる０図から明らかなように、磁界強度Ｈは両
側の誘導線１２の中央でＯとなり、中央から離れるにし
たがって、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た。ここ
で、 ｋＩ ＝比例定数 ｘ゛：掘削目標線Ｔから磁界検出器１１ａ＋。
１１ｂｌまでの距離
Ｈｂ＋：磁界検出器１１ｂｌ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がらのずれ（位置
偏差） とすると、 Ｈ−に、 ・ｘｌ 、−・−・−・・・曲・・・・・
而・・・・曲・−曲間・＋３１で表わされるから、 Ｈａ、ａｋＩ （ｒ＋δ＋ ） −−−・一曲−−−−
−−−−−＋４１Ｈｂ＋ −−ｋ ｒ （ｒ−６＋
） −−−−−−一曲・・−−−−−（５１となる。そ
して、磁界検出器１１ａ１がら出力される電気的信号Ｅ
ａｌ、および磁界検出器１１ｂ、がら出力される電気的
信号Ｅｂ、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。
：シールド掘進機１の掘削目標線Ｔがらのずれ（位置
偏差） とすると、 Ｈ−に、 ・ｘｌ 、−・−・−・・・曲・・・・・
而・・・・曲・−曲間・＋３１で表わされるから、 Ｈａ、ａｋＩ （ｒ＋δ＋ ） −−−・一曲−−−−
−−−−−＋４１Ｈｂ＋ −−ｋ ｒ （ｒ−６＋
） −−−−−−一曲・・−−−−−（５１となる。そ
して、磁界検出器１１ａ１がら出力される電気的信号Ｅ
ａｌ、および磁界検出器１１ｂ、がら出力される電気的
信号Ｅｂ、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。
Ｅａｌｍｋ、 ・ｋｌ （ｒ＋δ＋ ） −−−−
−−−−−−−−−−−（６１Ｅｂ、ｗ−に、 ・ｓ
ｃ、（ｒ−δ＋ ） ・−−−−−−−−［７１なお、
上記式において、ｋ、は比例定数であり、この比例定数
ｋｌは各磁界検出素子１１ａ、Ｉｌｂ＋のコイルの巻数
をＮ、コイルの断面積をａとすると、ｋｚ＝Ｎ−ａ・ω
となる。
−−−−−−−−−−−（６１Ｅｂ、ｗ−に、 ・ｓ
ｃ、（ｒ−δ＋ ） ・−−−−−−−−［７１なお、
上記式において、ｋ、は比例定数であり、この比例定数
ｋｌは各磁界検出素子１１ａ、Ｉｌｂ＋のコイルの巻数
をＮ、コイルの断面積をａとすると、ｋｚ＝Ｎ−ａ・ω
となる。
以上のことから、シールド掘進機ｌの位置偏差６Ｉを求
めるには、 Ｅａ、 −Ｅｂｌ ｒ の演算を行なえば、値ｒは一定値であるから位置偏差δ
、を求めることができる。信号処理部１４は磁界検出器
１１ａ＋の出力信号Ｅ ａ Ｉ＋磁界検出器１１ｂ、の
出力信号Ｅｂ、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、 Ｅａ、 −Ｅｂｌ ｒ の演算を行なえば、値ｒは一定値であるから位置偏差δ
、を求めることができる。信号処理部１４は磁界検出器
１１ａ＋の出力信号Ｅ ａ Ｉ＋磁界検出器１１ｂ、の
出力信号Ｅｂ、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、地中深さくｙ）２〜３ｍにおいて、掘進機１の半
径（ｒ）が５〜２５ａＩｌのものについて解析を行なっ
た結果、近似的に上記（６１，（７１式成立することが
確認された。
径（ｒ）が５〜２５ａＩｌのものについて解析を行なっ
た結果、近似的に上記（６１，（７１式成立することが
確認された。
以上は磁界検出器１１ａ、、 １ ｌｂ＋の出力信号
についての考察である。ｍ界検出器１１ａｘ＋ １
ｌｂｇ。
についての考察である。ｍ界検出器１１ａｘ＋ １
ｌｂｇ。
１ ｌａｗ、 １１ｂｓ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１ ｌａｇ、 １１ｂ＊の出力信号に基づく位
置偏差δ、、′ＭＩ界検出器１１ａ３．１１ｂ３の出力
信号に基づく（ｄ置偏差δ３を得ることができる。そし
て、これら位置偏差δ１．δ８．δ、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。
様であり、これにより、信号処理部１４において、磁界
検出器１ ｌａｇ、 １１ｂ＊の出力信号に基づく位
置偏差δ、、′ＭＩ界検出器１１ａ３．１１ｂ３の出力
信号に基づく（ｄ置偏差δ３を得ることができる。そし
て、これら位置偏差δ１．δ８．δ、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＋１１１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図山）は第３図（ａｌに示す状態にお
ける位置偏差信号の特性図である。ｍ進機１が掘削目標
線Ｔ上にあるときには、さきの（６１，＋１式から磁界
検出器１１ａ＋＋ １ ｌｂ＋の出力は大きさ等しく
符号反対となる。′Ｍｉ界検比検出器１ａｘ＋ １１
ｂ富および磁界検出器１１ａｊ、ｌ ｌｂｓ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から構成
される装置偏差δ１．δ８．δ、の値はいずれも０とな
る。第３図山）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δ７．δ８゜δ、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。
機の平面図、第３図山）は第３図（ａｌに示す状態にお
ける位置偏差信号の特性図である。ｍ進機１が掘削目標
線Ｔ上にあるときには、さきの（６１，＋１式から磁界
検出器１１ａ＋＋ １ ｌｂ＋の出力は大きさ等しく
符号反対となる。′Ｍｉ界検比検出器１ａｘ＋ １１
ｂ富および磁界検出器１１ａｊ、ｌ ｌｂｓ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から構成
される装置偏差δ１．δ８．δ、の値はいずれも０とな
る。第３図山）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δ７．δ８゜δ、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図中）は第４図（ａｌに示す状態におけ
る位置偏差信号の特性図である０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。
の平面図、第４図中）は第４図（ａｌに示す状態におけ
る位置偏差信号の特性図である０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１
４から各位置偏差δ、。
さは異なり、これに応じて（８）式により信号処理部１
４から各位置偏差δ、。
δ２．δ、の値が出力される０位置偏差δ、の値が最も
大きく、位置偏差δ、の値が最小となるのはさきの説明
が明らかである。第４図中）にこれらの値が示されてお
り、これら各値を結んだ腺は値０の線に封して角度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。
大きく、位置偏差δ、の値が最小となるのはさきの説明
が明らかである。第４図中）にこれらの値が示されてお
り、これら各値を結んだ腺は値０の線に封して角度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ｌの位置と姿勢を検知すること
ができる。
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０図
で、１５は障害磁性体を示す、この場合、障害磁性体１
５に最も近い磁界検出器ｔｔａ。
方に障害磁性体が存在する状態を示す平面図である０図
で、１５は障害磁性体を示す、この場合、障害磁性体１
５に最も近い磁界検出器ｔｔａ。
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から構成される装置偏差δ
、の値は第５図中）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。）、−例を挙げると
、径が１００鵡の磁性体パイプが磁界検出器のほぼ５０
３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。
これにより、信号処理部１４から構成される装置偏差δ
、の値は第５図中）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。）、−例を挙げると
、径が１００鵡の磁性体パイプが磁界検出器のほぼ５０
３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（ｂｌ
に示すように３つの位置偏差δ１．δ２゜δ、の値が一
直線上に存在せずに不連続となって現れる。
大きな原因となるのであるが、この場合、第５図（ｂｌ
に示すように３つの位置偏差δ１．δ２゜δ、の値が一
直線上に存在せずに不連続となって現れる。
ここで、障害磁性体１５がブロック状のものであれば、
掘進機１の掘進とともに位置偏差δ、。
掘進機１の掘進とともに位置偏差δ、。
δ８．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．δ意、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３Ｃ１１程度である）ので、位置偏差δ１．δ８．δ
、が非直線となっている区間の信号をカットする手段を
設ければ、障害磁性体１５による誤った信号の検出を免
れることができる。
通り過ぎると、位置偏差δ１．δ意、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３Ｃ１１程度である）ので、位置偏差δ１．δ８．δ
、が非直線となっている区間の信号をカットする手段を
設ければ、障害磁性体１５による誤った信号の検出を免
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°ブ等である
場合には、掘進機１の掘進とともに位置偏差δ１．δ８
．δ、が順次大きくなるが、やがである値だけ偏差がシ
フトした状態で位置偏差δ。
場合には、掘進機１の掘進とともに位置偏差δ１．δ８
．δ、が順次大きくなるが、やがである値だけ偏差がシ
フトした状態で位置偏差δ。
δ８．δ、は直線関係となる。したがって、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。
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、目標掘削線に沿って誘導線
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っ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、連続した位置検出と姿勢角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鯨性を向上せしめる
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っ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、連続した位置検出と姿勢角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鯨性を向上せしめる
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
側に沿っ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、又、磁界検出器としては、コイルの他に、ホール
効果型、ファラデー素子、ジョセフソン効果型、プロト
ンのような共鳴形磁力計、フラックスゲート型、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、
総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。
側に沿っ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、又、磁界検出器としては、コイルの他に、ホール
効果型、ファラデー素子、ジョセフソン効果型、プロト
ンのような共鳴形磁力計、フラックスゲート型、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、
総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。
以上述べたように、本発明では、掘削目標線に沿って導
線を敷設し、この導線から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、掘進機の位置、姿勢を連続的に検出することが
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、地中に障害磁性体があっても位置検出精度に悪
影響を及ぼすことはなく、ひいては管等を高精度で埋設
することができる。
線を敷設し、この導線から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、掘進機の位置、姿勢を連続的に検出することが
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、地中に障害磁性体があっても位置検出精度に悪
影響を及ぼすことはなく、ひいては管等を高精度で埋設
することができる。
第１図１ａ１． Ｔｏｌ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）。 山）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Ｔａｇ、 （ｂｌ、第４図
（４）、（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（ａｌ、 （ｂｌ
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、１１ａ＋＋ １ ｌｂ、
、 ｌｌａ、。 １ ｌｂ富、 １ ｌａ３． １ ｘｂｓ−・・［界
検出器、１２・・・・誘導線、１３・・・・電源、１４
・・・・信号処理部。 代理人 弁理士 武 顕次部（ほか１名）第１図 （Ｑ） （ｂ） ｌり 第２図 Ｃ−ノ ＯＣ十ノＸ方向イ
立１ 第３図 ［１１４１１号 第６図 第７′図
の位置検出装置の平面図および断面図、第２図（ａ）。 山）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Ｔａｇ、 （ｂｌ、第４図
（４）、（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（ａｌ、 （ｂｌ
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、１１ａ＋＋ １ ｌｂ、
、 ｌｌａ、。 １ ｌｂ富、 １ ｌａ３． １ ｘｂｓ−・・［界
検出器、１２・・・・誘導線、１３・・・・電源、１４
・・・・信号処理部。 代理人 弁理士 武 顕次部（ほか１名）第１図 （Ｑ） （ｂ） ｌり 第２図 Ｃ−ノ ＯＣ十ノＸ方向イ
立１ 第３図 ［１１４１１号 第６図 第７′図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、地中を掘削する掘進機と、この掘進機に備えられた
３組以上の磁界検出装置と、前記掘進機の掘削目標線に
沿つて配置された導線と、この導線に電流を供給する電
源とで構成されることを特徴とする掘進機の位置検出装
置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記磁界検出装置
は、前記掘進機の左右壁の対称位置に設けられたものを
１組とし、前記掘進機の掘進方向に沿つて３組以上設け
られている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 true JPS625117A (ja) | 1987-01-12 |
| JPH0735971B2 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 (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991000497A1 (en) * | 1989-06-30 | 1991-01-10 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Device for measuring position of underground excavator |
| JPH03257320A (ja) * | 1990-03-08 | 1991-11-15 | Komatsu Ltd | 地中掘進機の地中接合用推進管理測量装置 |
| CN110500098A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-26 | 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 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5248488B2 (ja) | 2007-05-15 | 2013-07-31 | エスペック株式会社 | 調湿装置、環境試験装置及び調温調湿装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55142898A (en) * | 1979-04-21 | 1980-11-07 | Nippon Telegraph & Telephone | Device for measuring position and attitude of underground drill |
| 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
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55142898A (en) * | 1979-04-21 | 1980-11-07 | Nippon Telegraph & Telephone | Device for measuring position and attitude of underground drill |
| 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 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991000497A1 (en) * | 1989-06-30 | 1991-01-10 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Device for measuring position of underground excavator |
| EP0481077A1 (en) * | 1989-06-30 | 1992-04-22 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Device for measuring position of underground excavator |
| US5208538A (en) * | 1989-06-30 | 1993-05-04 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Apparatus having a pair of magnetic field generating cables for measuring position of an underground excavator |
| EP0481077B1 (en) * | 1989-06-30 | 1995-04-19 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Device for measuring position of underground excavator |
| JPH03257320A (ja) * | 1990-03-08 | 1991-11-15 | Komatsu Ltd | 地中掘進機の地中接合用推進管理測量装置 |
| CN110500098A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-26 | 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0735971B2 (ja) | 1995-04-19 |
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