JPS6340095A - 地中掘削機の水平偏差測定装置 - 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〕 この発明は、水道管、ガス管等を地中埋設するためにト
ンネル掘削を行なう地中掘削機を掘削計画線通りに推進
すべく制御する地中掘削機の制御装置に関し、特に同掘
削機制御を半自動で行なうに好適な装置の具現化に関す
る。

〔従来の技術〕

こうした地中掘削機を用いたトンネル掘削方法について
従来実施されていた方法を第５図を参照して説明する。

第５図において、ＥＰは地表面、ＳＨは発進立坑、ＥＨ
は到達立坑、１０は地中掘削機の掘削ヘッド、２０は同
じくパイロットヘッド、２１はこのパイロットヘッド２
０内に配されて上記掘削ヘッド１０の回転角度を調節す
るための油圧モータ、２２は同じくパイロットヘッド２
０内に配されて図示のような噴水状の磁界を発生する磁
界発生素子、２３はこれもパイロットヘッド２０内に配
されて該パイロットヘッド２０の水平面に対する傾斜を
検出する傾斜計、３０　（３０ａ、３０ｂ。

３０ｃ）は同パイロットヘッド２０の後端部に順次継ぎ
足されるロッド管、４０はこれら口・ソド管３０を順次
送り出すことにより上記掘削へ・ンド１０並びにパイロ
ットヘッド２０を到達立坑ＥＨに向けて推進せしめる推
進ジヤツキ、４１はこの推進ジヤツキ４０の適宜な部位
に配されて上記ロッド管３０の使用数の計数に基づき上
記パイロットヘッド２０の発進立坑ＳＨからの推進距離
を検出する推進距離検出器、５０は地上に配される主制
御盤、５１は該主制御盤５０の操作盤、５２は同主制御
盤５０内に配されて上記油圧モータ２１に所要の油圧動
力を供給する油圧源、５３はこれも主制御盤５０内に配
されて上記磁界発生索子２２に対し上記磁界を発生させ
るための所要の電力を供給する送信器、そして６０は上
記磁界発生素子２２から発生される磁界を図示の如く地
表面ＥＰで探査して上記パイロットヘッド２０の左右方
向に管する位置を計／ｌ１ｌｌするための磁界発生源探
査器をそれぞれ示す。

さてこの従来の方法では、同第５図に示すように、地上
に設置された主制御盤５０を操作する操作員Ｍ１と、発
進立坑ＳＨ内で上記パイロットヘッド２０の後部にロッ
ド管３０を接続したり同ヘッド２０からこのロッド管３
０を離脱したりする作業員Ｍ２とが協力して当該地中掘
削機の操作を行なう。

例えば、地中掘削機を推進する場合についてステップ別
に説明すると、同作業は、 第１ステップ；地上にいる操作員Ｍ１は、同じく地上に
設置しである主制御盤 ５０を操作して地中掘削機を停 止させる。

第２ステップ；発進立坑ＳＨ内にいる作業員Ｍ２は、地
中掘削機の停止を操 作置Ｍ１からの合図または目視 １こより確二８する。

第３ステツプ二作業員Ｍ２は、地中掘削機パイロットヘ
ッド２０の後部ヘロッ ド管３０を接続する。

第４ステップ：操作員Ｍ１は、後続するロッド管３０の
接続が完了したことを 作業員Ｍ２からの合図または目 視により確認する。

第５ステップ：操作員Ｍｌは、地中掘削機主制御盤５０
を操作して地中掘削器 を推進および掘削させる。この とき、推進距離はロッド管３０ の管長に相当している。

第１ステツプに戻る。

という作業ステップで実施されている。

なお、当該地中掘削器の位置計測に際しては、上記パイ
ロットヘッド２０内に設置されている磁界発生索子２２
から発生される噴水状磁界を地表上で磁界発生源探査器
６ｏを用いて探査することによりこの左右方向に関する
位置を計測する。また、上下方向に関する位置は、上記
傾斜計２３の出力と推進距離検出器４１の出力にと基づ
いて操作盤５１内で演算され、これが主制御盤５ｏの表
示器ＤＰに適宜に表示される。操作員Ｍ１は、こうした
位置情報に基づき油圧モータ２１を通じて（操作盤５１
の適宜の操作に基づいて油圧モータ２１の駆動が制御さ
れる）掘削ヘッド１ｏの回転角度を調整することにより
当該地中掘削機（特にそのパイロットヘッド２ｏ）の進
路修正を行なう。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の方法では、前記第２ステツプおよび第４
ステツプで共同作業者との合図交換、または機械の状態
を目視確認する作業が必要である。

しかしながら、こうした共同作業者との合図交換や目視
確認には、次に列記するような問題が伴なうこととなる
。

（１）声で合図する場合、地中掘削機動力源（例えば油
圧ポンプ、電動機）の騒音や、周囲の交通騒音に紛れて
この合図となる声が聞きとりにくい状況となる。まして
、立坑が４ｍ以上の深さの現場では、地上にいる操作員
と立坑内の作業員との声によよる連絡は非常に困難であ
る。

（２）手または標識を用いて合図する場合でも、立坑内
または立坑上空に安全のために設けられている構造物が
視界の障害となり、さらに深い立坑では地上と立坑内と
の間を見通すことすらほとんどできなくなり、したがっ
てこの合図となる手または標識を確認することも困難で
ある。

（３）機械の状態を目視確認することは、各別の部門を
担当する共同作業者間のコミュニケーション自体が存在
しないこととなって不確実である。

以上（１）〜（３）の問題点は、作業のやり易さという
範囲にとどまらず、誤認があった場合には、立坑内の作
業員がロッド管の接続または離脱作業中に突然地中掘削
機が動き出すなど人身事故につながる恐れがあり、非常
に危険である。

本発明は、こうした（１）〜（３）の問題点を根本的に
除去し、作業性の向上、立坑内作業員の危険防止を具現
し得る地中掘削機の制御装置を堤供しようとするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、前記パイロットヘッドの現在位置の検出
に基づいて同パイロットヘッドの掘削計画値に対する位
置偏差を求め、さらにこの位置偏差に基づいて前記掘削
ヘッドの掘削角度を自動補正する掘削角度補正手段と、
前記発振立坑内に配されて、適宜の手動操作に基づき前
記推進ジヤツキの推進開始および推進停止を指令する指
令手段とを具えて、当の地中掘削機の掘削制御にかかる
装置を半自動化する。

〔作用〕

上記掘削角度補正手段の配設によって地中掘削機の進路
修正に関しては自動制御化される。また、こうして進路
修正が自動制御された地中掘削機の掘削を開始または停
止させるのは立坑内にいる作業員が上記指令手段を用い
て行なう。すなわち立坑内にいる作業員は、ロッド管を
接続または離脱する作業を行なうときには該指令手段を
通じて地中掘削機の掘削を停止させておき、その作業が
終了したら同指令手段を通じて掘削を開始させるといっ
た操作を繰り返し行なうこととなる。

以上により、地上の操作員は不要となり、同時に地上の
操作員と立坑内の作業員とのコミュニケーションも不要
となる。

なお、参考までに付言するに、地中掘削機の進路修正を
自動化しないで地上の主制御盤をそのまま立坑内に設置
し、同立坑内の作業員に進路修正操作と掘削開始・停止
操作とを併せ行なわせることは実際の現場には適合しな
い。すなわち、地上の主制御盤を立坑内に設置するとす
れば、必然的に立坑自体を大きくする必要が生じ立坑工
事費用の増大、車道規制領域の増大をまねく。しかも、
主制御盤の操作はある程度の熟練を要し、実際に立坑内
に入って作業を行なう一般に未熟練な作業員が対応でき
るとは限らない。

この点本発明では、いわゆるオン／オフの操作のみが要
求される指令手段を立坑内に設けるものであるため上記
の問題は生じない。

〔実施例〕

はじめに、第６図〜第１０図を参照して以下に示す実施
例装置の原理を説明する。

いま、第６図に示すように、地表面ＥＰ上に、所定に離
間した往路線８０ａおよび復路線８０ｂからなる磁界発
生ケーブル８０を敷設し、これに適宜の電流を流したと
すると、該ケーブル８０のこれら往復路線８０ａおよび
８０ｂを中心としてその周囲には同第６図に示す態様で
同心円状に磁界ＨａおよびＨｂが発生する。以下に示す
実施例では、こうして発生される磁界ＨａおよびＨｂを
同図に示すような２つの磁界検出素子Ｓ１およびＳ２に
同時に検出せしめる。そしてここでは簡単のため、これ
ら２つの磁界検出素子Ｓ１およびＳ２は互いにその磁界
検出方向が直交し、かつそれぞれが上記ケーブル８０の
鉛直面に対して４５度の角度に維持されるとする。こう
した条件下で、各パラメータを同第６図のように、すな
わちＷ：磁界発生ケーブル８０の往復路線間距離Ｄ＝磁
界検出素子Ｓ１およびＳ２の深度ｒｌ、ｒ２：磁界発生
ケーブル８０から磁界検出素子Ｓ１およびＳ２までの距
離 Ｘ：磁界検出素子Ｓ１およびＳ２の上記往復路ケーブル
中心（掘削計画線ＰＬ）からの変位Ｘ１　：磁界検出素
子Ｓ１およびＳ２のケーブル復路線８０ｂからの水平変
位 Ｘ２：磁界検出素子Ｓ１およびＳ２のケーブル往路線Ｆ
３０ａからの水平変を立 θ１　：ケーブル復路線８０ｂを中心としてその鉛直面
と磁界検出素子Ｓ１およびＳ２とのなす角度 θ２；ケーブル往路線８０ａを中心としてその鉛直面と
磁界検出素子Ｓ１およびＳ２とのなす角度 のように設定すれば、上記２つの磁界検出素子Ｓ１およ
びＳ２による検出磁界のレベル比はこれをＲとすると次
式で表わされる。

Ｒ−（ＶＨ＋Ｖ２＋）／　（Ｖ１２＋Ｖ２２）　・＝　
（１）ここで、Ｖ　ｎ　、　Ｖ　２１．　　Ｖ　１２．
　Ｖ　２２は上記磁界発生ケーブル８０の往復路線８０
ａおよび８０ｂと上記２つの磁界検出素子Ｓ１およびＳ
２との組み合わせによって計算される値である。例えば
、右変位方向をＸの正の方向とすると、上記各パラメー
タは と表わされ、これらパラメータを用いてこのＶｌｌ。

Ｖ　２１　、　　Ｖ　ｉ２　、　Ｖ　２２を表わすと次
式の通りとなる。

Ｉ　　　　　　　　ただし−Ｄ＜Ｘ２≦０（４）−Ｖ２
１−−（１／ｒ　２　） ｌ　Ｖ１２＝　−（１／ｒ＋　） これら（３）〜（６）式のＶ　１１　、　　Ｖ　２１　
、　　Ｖ　１２　。

Ｖ　２２の値を先の（１）式に代入して、水平変位量ｘ
　（ｍ〕　と当のレベル比Ｒとの関係をグラフ化したの
が第７図である。この第７図のグラフでは、Ｄ＝１ｍ、
２ｍ、３ｍといった３様の地中深さを想定し、これら地
中深さ別に上記磁界検出素子Ｓ１およびＳ２による検出
磁界のレベル比Ｒと同磁界検出素子Ｓ１およびＳ２の往
復路ケーブル中心（掘削計画線ＰＬ）鉛直面ＶＰからの
水平変位量との関係を表わしている。

さてこの第７図のグラフによれば、上述した条件下にお
かれる２つの磁界検出素子Ｓ１およびＳ２が上記往復路
ケーブル中心に対してその鉛直面ＶＰすなわち水平変位
量「０」の位置にあれば、その地中深さＤがいかなる値
であれ、その各検出磁界のレベル比は「１」となること
がわかる。しかも、これら磁界検出素子Ｓ１およびＳ２
が上記水平変位量「０」の位置から有半方向に変位する
場合は、同レベル比Ｒが Ｒ＞１ となり、逆に左半方向に変位する場合は、同レベル比Ｒ
か Ｒ＜１ となってこの例外は生じない。また、そもそもこうした
水平変位計測手法によれば、上記地中深さＤによる影響
も受は難い。

以上総括すれば、磁界検出方向が互いに直交し、かつそ
のそれぞれが往復する磁界発生ケーブル８０の鉛直面に
対して４５度の角度に維持される２つの磁界検出素子Ｓ
１およびＳ２にて同ケーブル８０の発生磁界を検出する
とき、これら検出磁界のレベル比ＲがＲ−１であればこ
れら磁界検出、素子Ｓ１およびＳ２は往復路ケーブル中
心に対して水平変位量「０」の位置にあり、同レベル比
ＲがＲ＞１であれば同磁界検出素子Ｓ１およびＳ２は同
往復ケーブル中心に対して有半方向に変位した位置にあ
り、さらに同レベル比ＲがＲ＜１であれば同磁界検出素
子Ｓ１およびＳ２は同往復路ケーブル中心に対して左半
方向に変位した位置にあるといった結論を得る。また、
同レベル比Ｒの値に応じてその各変位量をも併せ求める
ことができる。これら変位量は、磁界検出素子Ｓ１およ
びＳ２自身の地中深さＤと略無関係に同レベル比Ｒに対
応する。

なおここでは、上記２つの磁界検出素子ｓ１およびＳ２
の」二足ケーブル鉛直面に対する配置角度を上述の如く
限定したが、基本的には、これら磁界検出素子Ｓ１およ
びＳ２の磁界検出方向が同ケーブル鉛直面について互い
に対称となるような角度に維持されさえすれば、上記と
同様の原理に基づいてその水平変位態様に関する計測を
行なうことができる。

次に先の第５図を流用して同実施例に適用するパイロッ
トヘッド２０の上下位置計測原理について説明する。

第５図に示した地中掘削機パイロットヘッド２０内に設
置しである傾斜計２３によれば同パイロットヘッド２０
のピッチング角（これをθとする）を計測することがで
きる。また、前述の通り、発進立坑ＳＨ内に設置されて
いる推進ジヤツキ４０には推進距離検出器４１が配設（
内臓）されていて、これにより上記パイロットヘッド２
ｏの推進距離（これをＬとする）を計測することができ
る。したがって、これらピッチング角θ、推進圧Ｉ４Ｌ
を用いれば、上記パイロットヘッド２０の掘削計画線（
Ｐ　Ｌ）に対する現在の上下位置は、これをＨとして次
のように計算される。

Ｈ−ΣΔＨｉ −Σ（ΔＬｉＸ５ｉｎΔθ１） ここで、　ｎ　：現在までの推進回数（ロッド管３０の
使用数） ΔＨ１：推進回数ｉ回目の上下位置 Δθｉ：推進回数ｉ回目のピッチング角ΔＬ１：推進１
回当りの推進距離（既知であるロッド管３０の長さ） そして次に、こうして求めた位置計測結果をもとにして
どのように当の地中掘削機（特にパイロットヘッド２０
）の進路方向を修正するのかについて説明する。

第８図に地中掘削機の掘削ヘッド１０を示した。

同図に示すように、この掘削ヘッド１０はその先端がテ
ーバ状になっている（以下では説明の便宜上このヘッド
先端部分を図示の如くＱとする）。

したがって、第９図（ａ）に示すように、ヘッド先端部
分Ｑが上にあるときは、同ヘッド１０は土圧Ｔを下方か
ら受ける状態となり、同ヘッド１０並びにパイロットヘ
ッド２０は上方へ方向修正されるようになる。逆に、第
９図（ｂ）に示すように、ヘッド先端部分Ｑが下にある
ときは、同ヘッド１０は土圧Ｔを上方から受ける状態と
なり、同ヘッド１０並びにパイロットヘッド２０は下方
へ方向修正されるようになる。

第１０図にこうした掘削ヘッド１０の制御方法を示した
。

例えばいま、上述した位置計測の結果、左右方向に関す
る位置がＸ、上下方向に関する位置がＨであったとする
と、同地中掘削機が掘削計画線ＰＬに近づくためには、
その掘削ヘッド１０並びにパイロットヘッド２０の方向
を該計画線ＰＬに対する各方向の偏差・　およびε１１
が同時に吸収′　Ｘ される方向すなわち図中の矢印Ｐの方向としなければな
らない。これを実現するためには、現在のヘッド先端部
分Ｑの位置を角ψだけ回転して該先端部分ＱがＱ′の位
置にくるようにすれば良い。

このようにヘッド先端部分ＱがＱ′の位置にある状態で
同掘削ヘッド１０並びにパイロットヘッド２０を推進す
れば当該掘削機の進路方向を掘削計画線ＰＬに追従する
よう修正することができる。

この発明では、上述した位置計測から進路修正までは全
て自動的に行ない１．Ｌ記掘削ヘッド１０並びにパイロ
ットヘッド２０の推進の開始および停止に関する制御に
ついてのみ手動で行なえるようにする。

第１図乃至第４図は、以上の原理に基づいて構成したこ
の発明にかかる地中掘削機の制御装置の一実施例を示す
ものであり、以下これら第１図乃至第４図を参照して該
実施例の構成並びに動作を詳述する。

第１図は先の第５図同様作業状態にあるとする地中掘削
機を含む該実施例装置の大まかな構成を横断面図をもっ
て模式的に示したものであり、また第２図は同実施例装
置の平面構成を模式的に示したものであり、さらに第３
図は同地中掘削機の進行ノｊ向から見た該実施例装置の
一部断面構造を模式的に示したものであり、これら図に
おいて、ＥＰは地表面、ＳＨは発進立坑、ＥＨは到達立
坑、１０は地中掘削機の掘削ヘッド、２０は同じくパイ
ロットヘッド、２１はこのパイロットヘッド内に配され
て第１０図に示した原理のもとに上記掘削ヘッド１０の
回転角度ψを調節するための油圧モータ、２３は同じく
パイロットヘッド２０内に配されて該パイロットヘッド
２０の水平面に対する傾斜を検出する傾斜計、Ｓｌおよ
びｓ２は例えばコイルからなる上述した磁界検出素子、
２４はこれら磁界検出素子Ｓ１およびＳｌの磁界検出方
向が當に第６図に示した関係となるようこれをパイロッ
トヘッド２０内に支持する姿勢支持枠、３０　（３０ａ
、３０ｂ、３０ｃ）は同パイロットヘッド２０の後端部
に順次継ぎ足されるロッド管、４０はこれらロッド管３
ｏを順次送り出すことにより上記掘削ヘッド１ｏ並びに
パイロットヘッド２０を到達立坑ＥＨに向けて推進せし
める推進ジヤツキ、４１はこの推進ジヤツキ４ｏの適宜
な部位に配されて上記ロッド管３０の使用数を計数する
推進距離検出器、７０は地上に配される主制御盤、８０
は地表面ＥＰ上の施工計画線ＰＬに沿ってその往路線８
０ａと復路線８０ｂとがこれから等間隔ずつ離間して並
行するように敷設された磁界発生ケーブル、７１は主制
御盤７０内に配されてこの磁界発生ケーブル８０に対し
第６図に示したような磁界を発生させるための所要の電
力を供給する送信器、７２は同じく主制御盤７０内に配
されて上記油圧モータ２１および推進ジヤツキ４０に所
要の油圧動力を供給する油圧源、７３はこれも同じく主
制御盤７０内に配されて適宜の信号線を介して伝送され
る磁界検出素子Ｓｌ、Ｓ２および傾斜計２３および推進
距離検出器４１の各検出信号に基づき当の地中掘削機の
進路自動修正のための演算、制御処理を一括して実行す
る（この修正信号は油圧源７２を介して油圧モータ２１
に伝達されるとする）演算制御部、７４は発進立坑ＳＨ
内の作業員Ｍが操作し得る適宜の位置に配されて同作業
員Ｍによるスイッチ手段のオン／オフ等の手動操作に応
じて手記推進ジヤツキ４ｏの推進開始および推進停止を
指令する（この指令信号は演算制御部７３を介して油圧
源７２に伝達され、さらに油圧源７２を介して推進ジヤ
ツキ４゜に伝達されるとする）簡易操作器をそれぞれ示
す。

上記演算制御部７３の上述した進路自動修正にがかる構
成については第４図に詳しく示す。

すなわちこの第４図に示す演算制御部７３によれば、磁
界検出素子ｓ１およびｓ２による各磁界検出信号は、そ
れぞれ増幅器７３１ａおよび７３１ｂにより所要に増幅
された後、左右位置演算器７３２に受入される。この左
右位置演算器７３２は、これら磁界検出信号の比に基づ
いて、すなわち前記の（１）式に基づいてパイロットヘ
ッド２０の左右方向に関する位置Ｘを求める演算器であ
り、その具体的な機能は次のようになっている。

いま、前記（１）式を Ｗ／２：掘削計画線ＰＬがら磁界発生ケーブル８０まで
の距離（既知値）。

Ｄ　　：地中掘削機（パイロットヘッド２０）の深度（
＝前記（７）式から得られる 上下位置Ｈ）。

Ｘ　　：地中掘削機（パイロットヘッド２０）の計画線
ＰＬからの水平変位（右方向 を正とする）。

を用いて表わすと、前記（２）〜（６）式の関係より ・・・（８） となる。ここで、この（８）式をＸの求解式にするため
に、通常Ｗ＞ｉｎ、Ｄ＞１ｍに対してＸの値は数ｃｍで
あるという事実に基づいて、Ｗ２＋Ｄ２　＞ｘ２という
近似を導入すると、この（８）式は となる。したがってこの（９）式からＸについて求めれ
ば が得られる。この第４図に示した左右位置演算器７３２
は、上記各磁界検出信号の比Ｒに基づいてこの（１０）
式の演算を実行することにより、当該地中掘削機（パイ
ロットヘッド２０）の左右方向に関する位置Ｘを求める
よう機能する。同第４図においては、該左右方向に関す
る位置の値Ｘを加算器７３５ａに加えて、左右位置計画
値設定器７３６ａに予設定された同左右位置に関する計
画値との偏差εＸをとるようになっているが、この例で
は、左右位置演算器７３２によって直接的に計画値（掘
削計画線ＰＬ）に対する水平変位が求められることから
、上記設定器７３６ａにはその計画値としてｒＯＪが設
定され、したがってこれらｘ、Ｘ、　　εＸの値につい
ても ｘ−Ｘ−εＸ　　　　　　　　　・・・（１１）といっ
た関係が保たれている。すなわちこの例の場合、地表に
障害物等があって磁界発生ケーブル８０を掘削計画線Ｐ
Ｌに沿って均一に敷設できない等の特殊な場合に、上記
設定器７３６ａに適当な左右位置計画値を設定してこれ
を補正することとなる。こうして得られる左右方向に関
しての偏差値εＸ　（−Ｘ−Ｘ）は次に進路修正方向演
算器７３７に加えられる。なお、上記（１０）式におけ
るＤ（パイロットヘッド２０の深度）の値は、以下に説
明する上下位置演算器７４３から当該地中掘削機（パイ
ロットヘッド２０）の上下方向に関する位置情報Ｈとし
て与えられる。

一方、前記傾斜計２３からパイロットヘッド２０の水平
面に対する傾斜量に対応して発生される電圧は、電圧／
角度変換器７３３によりピッチング角θに変換され、前
記推進距離検出器４１の検出出力とともに上下位置演算
器７３４に受入される。この上下位置演算器７３４は、
前記（７）式によって当該地中掘削機（パイロットヘッ
ド２０）の上下位置に関する現在値Ｈを求める演算器で
あり、この演算値Ｈは同パイロットヘッド２０の深度情
報りとして上述した左右位置演算器７３２に加えられる
とともに、加算器７３５ｂに加えられて上下位置計画値
設定器７３６ｂに予設定された当の地中掘削器の上下位
置（深度）に関する計画値との偏差εＩ＋がとられる。

この求められた偏差εＩＩも先の左右方向に関しての偏
差εｘ　（−Ｘ−Ｘ）とともに進路修正方向演算器７３
７に加えられる。

進路修正方向演算器７３７は、こうして得られた左右方
向ε、と上下偏差εｌｌとにより、先の第１０図に示し
た幾何学的関係に基づいてこれら偏差εＸおよびεｌ＋
が共に解消される前記掘削ヘッド１０の回転角度、すな
わち同ヘッド先端部分Ｑについての目標位置Ｑ′を示す
角度情報を求める演算器である。該求められた目標位置
Ｑ′を示す角度情報は、同ヘッド先端部分Ｑについての
現在位置（前回目標とした位１ρ）を示す角度情報とと
もに掘削ヘッド回転角制御器７３８に加えられる。

掘削ヘッド回転角制御器７３８では、これら受入される
角度情報の１偏差すなわち上記ヘッド先端部分Ｑについ
ての現在位置と目標位置Ｑ′との角度偏差ψを求め、該
角度ψだけ掘削ヘッド１０が回転されるよう前記油圧モ
ータ２１に対して駆動指令を与える。

以上のようであるから、該実施例装置によれば、操作対
象となる地中掘削器は、予め設定された掘削計画値に追
従するようその進路が自動修正される。したがって、当
の掘削作業も発進立坑ＳＨ内のただ一人の作業員Ｍ（第
１図参照）によって容易に達成できるようになり、 第１ステツプ二作業員Ｍは、前記簡易操作器７４を操作
して地中掘削器の掘 削動作を停止させる。

第２ステップ：停止を確認した後、同作業員Ｍは、後続
のロッド管３０を接続 する。

第３ステツプ二作業員Ｍは、該ロッド管３０の接続を確
認した後簡易操作器７ ４を操作して掘削動作を開始さ せる。

第１ステツプに戻る。

といったステップを繰り返すだけで所要の掘削作業か進
められる。

なお、」二足の実施例では、磁界発生ケーブル８０をそ
の往路線と復路線とて掘削計画線ＰＬからそれぞれ一定
の間隔が保たれるよう敷設したが、該ケーブル８０の敷
設に際しては、他に例えば、これら往路線および復路線
のいずれか一方を掘削計画線ＰＬに直接沿うよう敷設す
るようにしてもよい。ただしこの場合、計画線ＰＬに沿
わせない他方の線については、これから発せられる磁界
が前記磁界検出素子Ｓ１およびＳ２による磁界検出に影
響を与えない程度に離隔しておくことが好ましい。また
この場合は、磁界検出素子Ｓ１およびＳ２の検出磁界に
基づく左右方向に関しての位置計測原理も前述とは多少
異なり、これら磁界検出索子Ｓ１およびＳ２による検出
磁界（掘削計画線ＰＬに沿って敷設された方の線から発
せられる磁界についての検出磁界）の掘削計画線ＰＬ鉛
直面を境とする有半方向と左半方向とで異なる特徴に基
づいて当該地中掘削器（特に前記パイロットヘッド２０
）の掘削計画線ＰＬに対する左右方向に関しての位置偏
位が計測される。したがってこの場合には、磁界検出方
向が鉛直方向となるような単一の磁界検出素子を用いて
も同位置偏位に関する計測は可能である。

そもそも、同地中掘削機の上下方向に関する位置計測を
も含めて、こうした位置計測に関する手法は上述した例
に限らず任意であり、当該地中掘削機の掘削計画値に対
する位置偏差さえ得られるものであれば他のいかなる手
法を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の地中掘削機の制御装置に
よれば、立坑内の作業員のみで地中掘削機による掘削作
業が実現できるようになる。このため、従来懸念されて
いた問題は根本的に解消されるとともに、 （イ）人件費が低減される。

（ロ）立坑内の作業員が自ら掘削の開始並びに停止を指
令できることから、作業性が良く、安全も確保される。

等々の優れた効果が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる地中掘削機の制御装置の一実
施例についてその構成の概要を模式的に示す横断面図、
第２図は同実施例装置の平面構成を模式的に示す平面図
、第３図は同実施例装置の正面方向から見た部分断面図
、第４図は同実施例装置の演算制御部構成を示すブロッ
ク図、第５図は従来採用されていた地中掘削機並びに同
地中掘削機を用いた作業態様についてその概要を模式的
に示す横断面図、第６図は上記実施例装置の計測原理を
説明するための略図、第７図は第６図に示した２つの磁
界検出素子によって検出される磁界のレベル比とその磁
界中心からの水平変位量との関係を示すグラフ、第８図
は地中掘削機の掘削ヘッド構造を示す斜視図、第９図は
同掘削ヘッドと進路修正態様との関係を模式的に示す略
図、第１０図は上記実施例装置による進路修正方法を説
明するための図である。 １０・・・掘削ヘッド、２０・・・パイロットヘッド、
２１・・・油圧モータ、２３・・・傾斜計、Ｓｌ、Ｓ２
・・・磁界検出素子、２４・・・姿勢支持枠、３０ａ。 ３０ｂ、３０Ｃ・・・ロッド管、４０・・・推進ジヤツ
キ、４１・・・推進距離検出器、７０・・・主制御盤、
７１・・・送信器、７２・・・油圧源、７３・・・演算
制御部、７４・・・簡易操作器、８０・・・磁界発生ケ
ーブル、ＰＬ・・・掘削計画線、ＳＨ・・・発進立坑、
ＥＨ・・・到達立坑。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）発振立坑から到達立坑までの間を、所定長のロッ
   ド管を順次継ぎ足しかつこれを推進ジャッキにて順次送
   り出しつつ該ロッド管の先端に接続される掘削ヘッド並
   びにパイロットヘッドを地表面に施した掘削計画線に追
   従するよう推進せしめて同掘削計画線に沿ったトンネル
   掘削を行なう地中掘削機の制御装置であって、 前記パイロットヘッドの現在位置の検出に基づいて同パ
   イロットヘッドの掘削計画値に対する位置偏差を求め、
   さらにこの位置偏差に基づいて前記掘削ヘッドの掘削角
   度を自動補正する掘削角度補正手段と、 前記発振立坑内に配されて、適宜の手動操作に基づき前
   記推進ジャッキの推進開始および推進停止を指令する指
   令手段と を具えた地中掘削機の制御装置。
2. （２）前記掘削角度補正手段は、 前記掘削計画線に対応して地表面に敷設されて適宜の給
   電に基づき所定の磁界を発生する磁界発生ケーブルと、 前記パイロットヘッド内に配設されて、この磁界発生ケ
   ーブルから発生される磁界を検出する磁界検出手段と、 同じく前記パイロットヘッド内に配設されて、同パイロ
   ットヘッドの水平面に対する傾斜を検出する傾斜検出手
   段と、 前記ロッド管の使用数に基づいて前記パイロットヘッド
   の発進立坑からの推進距離を検出する推進距離検出手段
   と、 前記磁界検出手段の磁界検出態様に基づいて前記パイロ
   ットヘッドの前記掘削計画線に左右方向についての位置
   偏差を求める第１の演算手段と、前記傾斜検出手段の検
   出値および前記推進距離検出手段の検出値に基づいて前
   記パイロットヘッドの予め設定した地表面からの深度計
   画値に対する上下方向についての位置偏差を求める第２
   の演算手段と を具え、これら第１および第２の演算手段により求めら
   れる位置偏差に基づいて前記掘削ヘッドの掘削角度を自
   動補正する特許請求の範囲第（１）項記載の地中掘削機
   の制御装置。
3. （３）前記磁界発生ケーブルは、その往路線と復路線と
   で前記掘削計画線からそれぞれ一定の間隔を保って敷設
   され、 前記磁界検出手段は、磁界検出方向が前記パイロットヘ
   ッドの推進方向正面からみて鉛直方向から所定角度傾斜
   した方向となるよう同パイロットヘッド内に固定支持さ
   れて前記磁界発生ケーブルから発生される磁界を検出す
   る第１の磁界検出素子と、磁界検出方向が前記パイロッ
   トヘッドの推進方向正面からみてこの第１の磁界検出素
   子の磁界検出方向と鉛直方向軸について線対称となる角
   度をもって交差する方向となるよう同パイロットヘッド
   内に固定支持されて前記磁界発生ケーブルから発生され
   る磁界を検出する第２の磁界検出素子とを有して構成さ
   れ、 前記第１の演算手段は、これら第１および第２の磁界検
   出素子による検出磁界レベルの比較に基づいて前記パイ
   ロットヘッドの前記磁界発生ケーブル往復路中心に対す
   る左右方向についての位置偏差を求める特許請求の範囲
   第（２）項記載の地中掘削機の制御装置。
4. （４）前記第１および第２の磁界検出素子の前記パイロ
   ットヘッドの推進方向正面からみて鉛直方向となす所定
   角度は４５度である特許請求の範囲第（３）項記載の地
   中掘削機の制御装置。