JPS63300944A - State detector for cutting blade part of shield drilling machine - Google Patents

State detector for cutting blade part of shield drilling machine

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JPS63300944A
JPS63300944A JP13583587A JP13583587A JPS63300944A JP S63300944 A JPS63300944 A JP S63300944A JP 13583587 A JP13583587 A JP 13583587A JP 13583587 A JP13583587 A JP 13583587A JP S63300944 A JPS63300944 A JP S63300944A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
dielectric
face
transmitting antenna
dielectric constant
Prior art date
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Pending
Application number
JP13583587A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Okugawa
奥川 稔
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the area of a notching part for antenna installation and to prevent a reflected wave from being masked owing to direct coupling by charging a dielectric which has a dielectric constant corresponding to the dielectric constant of pressurized drilling mud between an antenna and a notching blade part. CONSTITUTION:An antenna part 4 is constituted by embedding both a transmission antenna 4b and a reception antenna 4c in a metal case 4a above a radio wave absorber 4d. Further, the antennas 4b and 4c are connected to the pulse generator and amplifier of a measurement part through a balun 4e. Then the dielectric 4f is charged above the antennas 4b and 4c and the opening part of the metal case 4a is hermetically sealed with a plate material (g) made of rigide resin, etc. The thickness of the dielectric 4f is made larger than a distance (l) corresponding to the direct coupling by a direct wave. Consequently, even when a skin plate 3 and the cutting blade part is at a short distance, the state can be detected.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、シールド掘削機に適用され5る切羽部の状態
検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a face state detection device applied to a shield excavator.

〔従来の技術] シールド掘削nに適用される切羽部の状態検出方法とし
て、電波パルスエコ一方が提案、実施されている。この
方法に係る装置では、たとえば特開昭60−15706
5号公報に示されているようにシールド掘削機のスキン
プレー1・先端上部にアンテナ設置用の切欠部を複数設
け、これら切欠部に各々、各別に送信J3よび受信用の
アンテナが、充1と」(に埋め込まれている。そして、
送信アンテナから電磁波パルスを切羽部に向けて発振し
、これを受信アンテナで受波することによって切羽部の
状態を検出していた。
[Prior Art] Radio pulse eco has been proposed and implemented as a method for detecting the state of a face portion applied to shield excavation n. In the apparatus related to this method, for example,
As shown in Publication No. 5, a plurality of notches for installing antennas are provided at the upper part of the skin play 1 tip of the shield excavator, and transmitting antennas and receiving antennas are installed in each of these notches. ” (embedded in. And,
The state of the face was detected by emitting electromagnetic wave pulses from the transmitting antenna toward the face and receiving the waves with the receiving antenna.

〔発明が解決しようとする問題点) ところで、シールド掘削はの強度を保持するとともに、
装置のコンパクト化を図るためには、上記したアンテナ
設置用の切欠部の面積を極力小さくし、また切欠部の数
を減らすことが望ましい。
[Problems to be solved by the invention] By the way, shield excavation maintains the strength of
In order to make the device more compact, it is desirable to minimize the area of the above-mentioned cutout for installing the antenna and to reduce the number of cutouts.

しかるに、上記従来の装置では、アンテナ設置用の切欠
部が送信用および受信用に各別に設けられていたため、
上記目的を達成するには充分ではなかった。さらに、g
置全体のコンパクト化のために、送・受信アンテナを互
いに接近して設置することが実施されているが、これは
、ダイレクト波の影響によって至近距離(0〜5α程度
)の切羽部の状態の検出が不可能になるという不都合が
あった。
However, in the above-mentioned conventional device, separate cutouts for antenna installation were provided for transmitting and receiving.
This was not sufficient to achieve the above objectives. Furthermore, g
In order to make the entire system more compact, transmitting and receiving antennas are installed close to each other. This has the disadvantage that detection becomes impossible.

(問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
上記従来の問題点を解決するために−なされたもので、 上記シールド掘削■スキンプレートの先端上部に配設さ
れ上記送信アンテナおよび受信アンテナがともに内設さ
れた容器と、上記切羽部に臨む上記容器の上部に位置さ
れかつ上記送信アンテナおよび受信アンテナの上方に位
置される9 a電体部であって加圧泥水の誘電率に相当
する誘電率および上記送信アンテナからブを振された電
磁波パルスによってR1ずるダイレクトカップリングに
相当する距離以上の厚さを有した誘電体部とをそれぞれ
備えるようにする。
(Means and effects for solving the problems) The present invention has the following features:
This was done in order to solve the above-mentioned problems of the conventional method. 9a is an electric body located in the upper part of the container and located above the transmitting antenna and the receiving antenna, which has a dielectric constant corresponding to the dielectric constant of pressurized mud water, and an electromagnetic wave pulse transmitted from the transmitting antenna. Therefore, the dielectric portions each have a dielectric portion having a thickness equal to or longer than the distance corresponding to the direct coupling R1.

これにより、アンテナ設置用の切欠部には1つで潤むと
ともに、その面積も十分に小さくでき、さらには上記誘
電体部の併設により、上述しlζダイレクト波の影響も
抑制される。
As a result, the notch for installing the antenna can be filled with just one cutout, and its area can be made sufficiently small.Furthermore, by providing the above dielectric part together, the influence of the above-mentioned lζ direct wave can be suppressed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本光明の実施例について説明する
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明に係るシールド拙削懇における切羽部
の状態検出装置を概念的に示したものである。
FIG. 1 conceptually shows a device for detecting the state of a face portion in shield cutting according to the present invention.

同図において、シールド掘削機1のhツタヘッド2はス
キンプレート3によって回転可能に支承されている。こ
のヘッド2は、図示されているモータによって駆動され
る。アンテナ部4は、スキンプレート3の先端上部に配
設されている。
In the figure, an ivy head 2 of a shield excavator 1 is rotatably supported by a skin plate 3. This head 2 is driven by the motor shown. The antenna section 4 is arranged above the tip of the skin plate 3.

第2図は、このアンテナ部4の詳細図であり、同図(a
)に示すように、金属ケース4aの内部に送信アンテナ
4bおよび受信アンテナ4Cがともに電波吸収材4.の
上部に埋設されている。そしてこれらアンテナ4.4 
は、バラン4 をbc       e 介して計測部5(第1図)パルス発生器5a、増幅器5
bにそれぞれ接続されている。
FIG. 2 is a detailed view of this antenna section 4, and FIG.
), a transmitting antenna 4b and a receiving antenna 4C are both equipped with a radio wave absorbing material 4. It is buried at the top of the. And these antennas 4.4
is connected to the measuring unit 5 (Fig. 1), the pulse generator 5a, and the amplifier 5 via the balun 4 bce.
b, respectively.

上記アンテナ4.4 の上方位冒に、誘電体c 4fが充填されていて、金属ケース4.の間口部は、硬
質樹脂、硬質ウレタンゴムまたはセラミックス等の板材
4 によって密閉されている。なおまた、第2図(b)
に示すように、上記誘電体4fによって上記金属ケース
4aの間口部を密閉するようにしてもよい。
A dielectric material c 4f is filled in the upper part of the antenna 4.4, and the metal case 4.4 is filled with dielectric material c4f. The frontage portion is sealed with a plate material 4 made of hard resin, hard urethane rubber, ceramics, or the like. Furthermore, Fig. 2(b)
As shown in FIG. 2, the opening of the metal case 4a may be sealed with the dielectric 4f.

上記誘電体4fは、水、ベントナイト泥水等、加圧泥水
の誘電率に相当する誘電率を有していて、後述する厚さ
eを有している。なお、上記アンテナ部4の上面は、ス
キンプレート3の上面と同一面である。
The dielectric material 4f has a dielectric constant corresponding to the dielectric constant of pressurized mud, such as water or bentonite mud, and has a thickness e, which will be described later. Note that the upper surface of the antenna section 4 is the same as the upper surface of the skin plate 3.

第1図(b)は、計測部5の内部構成図であり、同図に
示すパルス発生器5 でR1じた電気パルスは、アンテ
ナ部4のバラン4゜を介して、送信アンテナ4bから電
磁波パルスとして発振される。
FIG. 1(b) is an internal configuration diagram of the measurement unit 5. Electric pulses generated by R1 in the pulse generator 5 shown in the figure are transmitted as electromagnetic waves from the transmitting antenna 4b via the balun 4 of the antenna unit 4. It is oscillated as a pulse.

この電磁波パルスは、誘電体3fを介して切羽部6で反
射され、受信アンテナ4゜で受波さ、れる。
This electromagnetic wave pulse is reflected by the face portion 6 via the dielectric 3f, and is received by the receiving antenna 4°.

この反射の強さは一般、誘電率や導電率の違いにより定
まる。したがって、切羽部6の水分の含有状態や土質に
よる誘電率の相違から切羽部6の状態を検出することが
できる。受信アンテナ4゜で受波された電磁波パルスは
、増幅器5し、サンプラ5 を経由して、信号処理装置
7で信号処理される。
The strength of this reflection is generally determined by the difference in dielectric constant and conductivity. Therefore, the state of the face 6 can be detected from the moisture content of the face 6 and the difference in dielectric constant depending on the soil quality. The electromagnetic wave pulse received by the receiving antenna 4° passes through an amplifier 5, a sampler 5, and is subjected to signal processing by a signal processing device 7.

一方、掘進距離センサ8は、シールド掘削礪1の掘進距
離を検出するものであり、該掘進距離センサ8の出力は
、上記電磁波パルスの処理信号とともに、CRT等の表
示装置9に入力され、この表示装置9において掘進距離
と切羽部の状態の関係が2次元に表示される。
On the other hand, the excavation distance sensor 8 detects the excavation distance of the shield excavation pit 1, and the output of the excavation distance sensor 8 is inputted to a display device 9 such as a CRT together with the processed signal of the electromagnetic pulse. On the display device 9, the relationship between the excavation distance and the state of the face portion is displayed two-dimensionally.

ここで、ダイレクトカップリングを見掛上打ち潤す作用
について説明する。
Here, the apparent moisturizing effect of direct coupling will be explained.

まず上述した誘電体4fが存在しない従来の場合を考え
ると、第3図に示すように、スキンプレート3と切羽部
6が至近距離(0〜5 an )にある場合には、ダイ
レクト波(a)の影響によりこの近傍の反射波(b)が
マスキングされてしまう。
First, considering the conventional case where the dielectric 4f described above does not exist, as shown in FIG. ), the reflected wave (b) in this vicinity is masked.

このマスキング現象をタイムヂャートに示したのが、第
5図であり、同図(A)に示す送信アンテナ4bから送
信されるパルス信号と、同図(B)に示す受信アンテナ
4゜で受信されるパルス信号とが一致する。
This masking phenomenon is shown in a time chart in Fig. 5, where the pulse signal transmitted from the transmitting antenna 4b shown in Fig. 5 (A) and the pulse signal received by the receiving antenna 4° shown in Fig. 5 (B) are shown. The pulse signal matches.

同図において、tlは受信アンテナ4 におけるダイレ
クト波(a)の収束時間である。そこで、本実施例では
、前記した誘電体4fの厚さを、ダイレクト波(a)に
よるダイレクトカップリングに相当する距fift!!
(=c1 ・tl)以上にしている。ただし、C1は泥
水中の電磁波の速度である。
In the figure, tl is the convergence time of the direct wave (a) at the receiving antenna 4. Therefore, in this embodiment, the thickness of the dielectric 4f described above is set to a distance fift! corresponding to direct coupling by the direct wave (a). !
(=c1・tl) or more. However, C1 is the speed of electromagnetic waves in muddy water.

上記のように誘導電体4.の厚さが設定されると、タイ
ムチャート時間軸上t1に対応する位置が、見掛上スキ
ンプレート3の表面と同位置になるので、スキンプレー
ト3と切羽部6が至近距離にある場合でも、その切羽部
の状態を第4図の矢印(b)に示すごとく検出すること
ができる。
As mentioned above, the dielectric material 4. When the thickness of is set, the position corresponding to t1 on the time axis of the time chart is apparently at the same position as the surface of the skin plate 3. , the state of the face can be detected as shown by arrow (b) in FIG.

〔光明の効果〕[Effect of light]

以上説明したように、本発明では、送・受信アンテナが
1つの容器に収容されている。・そして、これらアンテ
ナと切羽部間に加圧泥水の誘電率に相当する誘電率を有
する誘電体が充填されている。
As explained above, in the present invention, the transmitting and receiving antennas are housed in one container. - A dielectric material having a dielectric constant corresponding to the dielectric constant of pressurized muddy water is filled between these antennas and the face portion.

したがって、スキンプレートにおけるアンテナ設置のた
めの切欠部の面積を小さくすることができ、また、ダイ
レクトカップリングによる反射波のマスキングを防止す
ることができる。これらによって、装置のコンパクト化
を図ることができ、シールド拙削機の強度を著しく向上
させることができた。そして、至近距離(スキンプレー
トからO〜53 )の切羽部の状態の検出が可能となっ
た。
Therefore, the area of the notch in the skin plate for installing the antenna can be reduced, and masking of reflected waves due to direct coupling can be prevented. As a result, the device can be made more compact, and the strength of the shield cutting machine can be significantly improved. It became possible to detect the state of the face at close range (0~53 degrees from the skin plate).

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

第1図(a>は、本光明に係るシールド細則機における
切羽部の状態検出装置を概念的に示した図、同図(b)
は、同図(a)に示す計測部の構成を示したブロック図
、第2図は(a)は、第1図に示したアンテナ部の構成
を示した図で、同図(b)は他の構成例を例示した図、
第3図は、ダイレクトカップリングの説明図、第4図は
、本実施例による効果を示したグラフで、第5図は、従
来技術によるマスキング現象を説明するグラフである。 1・・・シールド拙削ぼ、3・・・スキンプレート、4
・・・アンテナ部、4 ・・・金属ケース、4b・・・
送信アンテナ、4o・・・受信アンテナ、4f・・・誘
電体、5・・・射測部、6・・・切羽部、7・・・信号
処理装置、8・・・掘進距離センサ、9・・・表示装置
。 (a) (b) 第1図 (aン (b) 第2図 第3図
Fig. 1 (a) is a diagram conceptually showing the state detection device of the working face in the shield detailing machine according to the present invention, and Fig. 1 (b)
2 is a block diagram showing the configuration of the measurement section shown in FIG. 2(a), FIG. 2(a) is a block diagram showing the configuration of the antenna section shown in FIG. 1, and FIG. Diagrams illustrating other configuration examples,
FIG. 3 is an explanatory diagram of direct coupling, FIG. 4 is a graph showing the effect of this embodiment, and FIG. 5 is a graph explaining the masking phenomenon according to the prior art. 1...Shield scraping, 3...Skin plate, 4
...Antenna part, 4 ...Metal case, 4b...
Transmitting antenna, 4o... Receiving antenna, 4f... dielectric, 5... Shooting section, 6... Face section, 7... Signal processing device, 8... Excavation distance sensor, 9. ...Display device. (a) (b) Figure 1 (a) (b) Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 シールド掘削機のスキンプレートの先端上部に、送信ア
ンテナおよび受信アンテナをそれぞれ配設し、上記送信
アンテナから切羽部に向けて発振された電磁波パルスと
、上記切羽部から反射される上記電磁波パルスとに基づ
いて、上記切羽部の状態を検出する切羽部の状態検出装
置において、上記シールド掘削機のスキンプレートの先
端上部に配設され、上記送信アンテナおよび受信アンテ
ナがともに内設された容器と、 上記切羽部に臨む上記容器の上部に位置され、かつ上記
送信アンテナおよび受信アンテナの上方に位置される誘
電体部であって、加圧泥水の誘電率に相当する誘電率お
よび上記送信アンテナから発振された電磁波パルスによ
つて発生するダイレクトカップリングに相当する距離以
上の厚さを有した誘電体部 とを備えることを特徴とするシールド掘削機における切
羽部の状態検出装置。
[Claims] A transmitting antenna and a receiving antenna are respectively disposed above the tip of the skin plate of the shield excavator, and electromagnetic wave pulses oscillated from the transmitting antenna toward the face and reflected from the face are transmitted. The face state detection device detects the state of the face based on the electromagnetic wave pulses, which is disposed above the tip of the skin plate of the shield excavator, and the transmitting antenna and the receiving antenna are both internally installed. a dielectric part located in the upper part of the container facing the face and above the transmitting antenna and the receiving antenna, the dielectric part having a dielectric constant corresponding to the dielectric constant of pressurized mud water and a dielectric part located above the transmitting antenna and the receiving antenna. A state detection device for a face portion in a shield excavator, comprising: a dielectric portion having a thickness equal to or longer than a distance corresponding to direct coupling generated by electromagnetic wave pulses oscillated from the transmitting antenna.
JP13583587A 1987-05-30 1987-05-30 State detector for cutting blade part of shield drilling machine Pending JPS63300944A (en)

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JPS63300944A true JPS63300944A (en) 1988-12-08

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JP (1) JPS63300944A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0643585U (en) * 1992-11-17 1994-06-10 三井造船株式会社 Shield machine Antenna for surveillance radar

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0643585U (en) * 1992-11-17 1994-06-10 三井造船株式会社 Shield machine Antenna for surveillance radar

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