JPS63180812A - 地中掘削機の偏位計測システム - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、例えば地中連続壁を構築する際に形成される
エレメント州立て坑等を形成する際に使用される地中掘
削機の偏位計測システムに関するものである。

「従来の技術」 従来、この種の地中掘削機の偏位計測装置は、第５図に
示すようなものであった。図において、符号２は、地盤
Ｇ上に設置された掘削機櫓、符号１はこの掘削機櫓ｌか
ら懸吊されて地盤Ｇに立て坑を掘削する掘削機である。

掘削機ｌは一端を掘削機櫓２のベースに固定され、他端
をメインウィンチ７に巻回される掘削機懸垂用ワイヤロ
ープ８により懸吊されるもので、掘削機櫓２は掘削機ｌ
の支持、送り出し・回収を行うことができる。

掘削機櫓２の上部には傾斜計４が付設され、また、同じ
く掘削機櫓２の下部にはリール装置５が設けられている
。これら傾斜計４とリール装置５との間には、一端がこ
の傾斜計４に固定され、かつ他端が掘削機１の下部に設
けられた滑車１３を介して前記リール装置５に巻回され
る計測用ワイヤ３が吊設されている。そして、掘削機Ｉ
の掘進による下方移動に伴う前記リール装置５の計測用
ワイヤ３の送り出し量により掘削機ｌの掘削深度′を検
知するとともに、傾斜計４により計測用ワイヤ３の傾き
（掘削機１のずれ）を検知し、これらのデータから掘削
機１の偏位を検出し得るようになっている。なお、符号
６は前記リール装置５に付設され、計測用ワイヤ３の送
り出し量を計測する深度計である。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記従来の地中掘削機の偏位計測装置におい
ては、掘削機ｌの位置ずれを検知する傾斜計４が掘削機
櫓２に、特にその上部に付設されているために、機器の
振動や風による影響、あるいは掘削穴には掘削壁面の安
定化を図るために安定液りが満たされているのであるが
、その安定液の補充時の水面の揺れ等の影響を受けて、
十分の一以上という精度を追及する上で正確な偏位を得
るのに支障をきたす場合があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、機器振動
、風等の外乱の影響を受けず掘削機の偏位をあらゆる条
件の下で高精度に検出できる、地中掘削機の偏位計測シ
ステムの実現を目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、地上に設置した掘削機櫓から懸吊されて地盤
に立て坑を掘削する地中掘削機の偏位計測システムにお
いて、一端が前記掘削機に固定されて前記掘削機櫓から
立て坑の軸方向に送り出される計測用ワイヤと、該計測
用ワイヤの送り出し量によって前記掘削機の掘削深度を
検知する深度計と、前記計測用ワイヤの鉛直方向に対す
る位置ずれを水平面内で検知する画像計測装置とを備え
るものとし、さらに、前記画像計測装置が、同一水平面
内に所定距離を隔てかつ基準点から等距離の位置に該基
準点に向けて設置された２台の撮像器と、これら２台の
撮像器により得られたデータを演算して位置ずれ量を検
出する演算処理部とからなるもの、前記画像計測装置が
地上に設置しであるものを含むものである。

「作用　」 計測用ワイヤの位置ずれを画像計測装置により検知する
ためワイヤに直接触れることなく非接触計測が可能とな
り、さらに、ノイズ等の外乱に対しても強いものとなる
。

また、画像計測装置を地上に設置することに風または機
器振動等からの悪影響を受けるようなことがない。

「実施例」 以下、本発明の実施例を第１図ないし第４図を参照しな
がら説明する。第１図は本発明を地中連続壁を構築する
際に掘削される立て坑（エレメント）掘削用の掘削機に
適用したもので、符号ｌで示すものが掘削機である。こ
こで第１図（ａ）は正面図、第１図（ｂ）は側面図であ
る。ちなみに掘削機１は、下部に備えられたドラムカッ
タ１ａにより地盤Ｇを掘削して垂直下方に推進し、はぼ
直方体となる掘削穴Ｈを形成することができるものであ
る。また、掘削機１はその側面に、油圧によって四方に
伸びる方向修正板１ｂを備えている。掘削穴Ｈには、掘
削中におけるその壁面の安定化を図るために安定液りが
満たされている。安定液りは掘削穴Ｈの下方形成に伴っ
て補充される。なお本図において、掘削機１の備える排
砂管等は簡単のため省略しである。地盤Ｇの地表には掘
削機櫓２が設置されており、前記掘削機Ｉはこの掘削機
櫓２に、掘削機懸垂用ワイヤロープ８により懸吊支持さ
れている。掘削機懸垂用ワイヤロープ８の一端は掘削機
櫓２に装備されたメインウィンデフニ巻回されており、
掘削機１が掘進する際にはこのメインウィンデフから掘
削機懸垂用ワイヤロープ８を送り出し、掘削機ｌを回収
する際にはそれを巻き取ることができるようになってい
る。

掘削機ｌの下方両側面には、計測用ワイヤ３の一端がそ
れぞれ固定されている。計測用ワイヤ３の他端は前記掘
削機槽２に設置されたリール装置５に巻回されていて、
このリール装置５から滑車１４を介して前記掘削機槽２
の上方まで配され、そこから前記掘削機１の固定部まで
垂下するものとなっている。この計測用ワイヤ３はたと
えば航空索などのような細径のもので、リール装置５に
よって掘削機ｌの下方掘進および上方移動に伴った送り
出し・巻き取りがなされる。リール装置５は深度計６を
備えており、計測用ワイヤ３の送り出し量による掘削機
ｌの掘削深度を検知できるようになっている。

掘削穴Ｈの坑口には画像計測装置９がそれぞれの計測用
ワイヤ３に対応して設置される。画像計測装置９は計測
用ワイヤ３の基準位置からのずれを検知するもので、第
２図に示すように、１基の画像計測装置９は２台の撮像
器１０を備える。これらの撮像器ＩＯは同一平面内に互
いに距離ｄを隔てかつ共に計測用ワイヤ３から等距離の
ところに、計測用ワイヤ３が本来あるべき基準点Ｐ。（
０゜０）を向いてセットされている。また、これら２台
の撮像器１０の計測用ワイヤ３を挾んだ対向側には光源
１１が設けられていて、撮像器１０の計測用ワイヤ３の
位置検出がより確実になされるようになっている。撮像
器１０は第３図に示すように、レンズ１５．２次元固体
撮像素子（ＣＯＤ等）＋６、および計測回路部１７等を
主たる構成要素とし、前記撮像素子１６の画素面に投影
される計測用ワイヤ３の像の座標が、計測回路部１７に
より検出され、その検出信号Ｓ、が演算処理部１２に送
出される。これら撮像器１０および演算処理部１２によ
り前記画像計測装置９が構成されている。本実施例にお
いては計測用ワイヤ３を掘削機Ｉの両側に設けたものと
なっているため全部で４台の前記撮像器１０が装備され
ているわけであるが、これら４台の撮像器ｌＯから送出
される信号ｓ１は、第４図のように、前記演算処理部１
２に入力された後、掘削機槽２の操作室内に設置された
ディスプレイモニター１９に表示されるようになってい
る。

次に、上記の如く構成された地中掘削機の偏位計測シス
テムの作用について説明する。

掘削機ｌは掘削機槽２より吊り降されて掘削を開始する
。吊り降しはメインウィンチ７が掘削機懸垂用ワイヤロ
ープ８を送り出すことにより行なわれる。また、掘削機
懸垂用ワイヤロープ８の送り出しと同時にリール装置５
により計測用ワイヤ３も繰り出される。この計測用ワイ
ヤ３の繰り出し長さは、掘削機Ｉ下部のドラムカッタ１
ａが掘削を開始した時点、すなわち地盤Ｇの地表面に接
した時点から前記深度計６により計測される。

掘削機ｌが所定ラインに沿って掘進している場合、つま
り十分なる正確さをもって垂直に下方移動している場合
に前記計測用ワイヤ３は、画像計測装置９の第２図に示
した基準点Ｐ。に位置している。ここで、２台の撮像器
１０ａ、１０ｂは共にこの基準点Ｐ。にそれぞれの光軸
を向けて設置されているものであるから、計測用ワイヤ
３が基準点Ｐ。に位置している状態において計測用ワイ
ヤ３は撮像器ＩＯの撮像素子１６の中心に捕らえら＝８
− れる。この状態が正規の位置であるから、両撮像器１０
ａ、１０ｂの前記計測回路部１７が演算処理部１２に検
出信号ｓ、を送出し、計測用ワイヤ３の定位′、すなわ
ち掘削機ｌの位置が正常であることをディスプレイモニ
ター１９に表示してオペレータに知らせる（第３図、第
４図参照）。

もし、掘削機ｌが正常な位置からずれた場合には、計測
用ワイヤ３がそれに伴い基準点Ｐ。からずれることにな
る。いま仮に、第２図のように計測用ワイヤ３が、ある
偏位点Ｐ（ｘ、ｙ）に位置しているものとすれば、この
ワイヤ３は２台の撮像器１０ａ、１０ｂに、それぞれの
光軸からずれたところに捕らえられる。いま、２台の撮
像器１０ａ、１０ｂのレンズＩ５の中心を結ぶ線をρ、
この線ρと撮像器１０ａ、１０ｂの光軸とのなす角をθ
、線Ｑと、偏位点Ｐ（Ｘ、Ｖ）と撮像器１０ａ、１０ｂ
のそれぞれのレンズ中心とを結ぶ線とがなす角をそれぞ
れα、、α２とすれば、偏位点Ｐの座標は次式にて求め
られる。

偏位置が算出されたならば、前記方向修正板ｌｌ）の操
作によって計測用ワイヤ３か塙準点Ｐ。（こ位置するよ
うに掘削機１を導ＩＪぽよい。この操作はオペレータの
手動によるものだ＋Ｊではなく、計測信号に基づいた自
動制御とすることもできる。

このように、上記偏位計測システムは、計測用ワイヤ３
の位置ずれ測定装置を、ワイヤ３に直接触れることなく
非接触状態で実施できる画像計測装置とし、しかもそれ
を地上に設置したものであるから、極めて高い精度を要
求される計測装置が風または機器振動等に影響を受ける
ようなことがない」二に、ノイズ等の外乱に対しても強
い６のとなっている。また、計測用ワイヤ３は、その一
端が掘削機ｌの下部に固定されたものとなっているため
に、ワイヤ３がダブルにならず一本（一箇所に付）で済
み機構が単純となると共に、掘削機ｌ側の滑車、つまり
第５図に示した前記滑車１３が不要となり、従来、小石
等がこの滑車にはまり込んで滑車が動かなくなりワイヤ
が切断するといった故障が生ずることがあったがその心
配がない。

「発明の効果」 以上説明したとおり、本発明は、地上に設置した掘削機
櫓から懸吊されて地盤に立て坑を掘削する地中掘削機の
偏位計測システムにおいて、一端が前記掘削機に固定さ
れて前記掘削機櫓から立て坑の軸方向に送り出される計
測用ワイヤと、該計測用ワイヤの送り出し量によって前
記掘削機の掘削深度を検知する深度計と、前記計測用ワ
イヤの鉛直方向に対する位置ずれを水平面内で検知する
画像計測装置とを備えるものとしたので、計測用ワイヤ
の吊設構造が単純なものとなって故障要因を削除すると
共に、計測用ワイヤの位置ずれ測定をワイヤに非接触で
実施できるため、ノイズ等外乱に影響されることなく高
精密計測を行うことができろ、等の優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示すもので、第
１図（ａ）は本発明に係る偏位計測システムの全体構成
を掘削機１および掘削機櫓２等と共に示す正面図、第１
図（ｂ）は第１図（ａ）の側面図、第２図は画像計測装
置を構成する撮像器ＩＯを説明する上面図、第３図は画
像計測装置の概略図、第４図は撮像器ＩＯの検出信号の
送出系の構成を示すブロック図。第５図は従来例を示す
側面図である。 １・・・・・・掘削機、　２・・・・・掘削機櫓、　３
・・・・・計測用ワイヤ、　６・・　深度計、　　８・
・掘削機懸垂用ワイヤロープ、　　９・・・・・・画像
計測装置、　　１０・・・・・・撮像器、　　１２・・
・・・・演算処理部、　Ｇ・・地盤、　Ｈ・・・・・掘
削穴、　Ｐｏ・・・・・基準点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）地上に設置した掘削機櫓から懸吊されて地盤に立て
   坑を掘削する地中掘削機の偏位計測システムにおいて、
   一端が前記掘削機に固定されて前記掘削機櫓から立て坑
   の軸方向に送り出される計測用ワイヤと、該計測用ワイ
   ヤの送り出し量によって前記掘削機の掘削深度を検知す
   る深度計と、前記計測用ワイヤの鉛直方向に対する位置
   ずれを水平面内で検知する画像計測装置とを備えること
   を特徴とする地中掘削機の偏位計測システム。 ２）前記画像計測装置は、同一水平面内に所定距離を隔
   て、かつ基準点から等距離の位置に該基準点に向けて設
   置された２台の撮像器と、これら２台の撮像器により得
   られたデータを演算して位置ずれ量を検出する演算処理
   部とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の地中掘削機の偏位計測システム。 ３）前記画像計測装置は、地上に設置してあることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の地中
   掘削機の偏位計測システム。