KR100240889B1

KR100240889B1 - 굴삭기의 방향 수정방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100240889B1
Application number: KR1019940003084A
Authority: KR
Inventors: 하야시 미쯔또시; 후지따 아끼다까; 나가시마 신고; 후지모리 이사오
Original assignee: 안자이 구니오; 도쿄 가스 가부시키가이샤; 스즈끼 유끼오; 이세키 가이하쓰 고키 가부시키가이샤
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 2000-01-15
Also published as: US5501548A; DE69403255D1; EP0617197B1; JPH06272485A; JP2968904B2; KR940021889A; DE69403255T2; EP0617197A1

Abstract

추진공법에 사용되는 굴삭기가 추진에 동반하여 계획선으로부터 어긋날때, 이 어긋남을 검출하여 방향을 수정한다.

선단에 커터(5)를 설치한 커터헤드(1)에 반사경(7)을 취부하고 테일실드(2)에 타케트(10), 스크린(14)을 설치한다. 계획선에 일치된 레이저광(9)을 조사하고, 굴삭기(4)의 추진을 개시할때, 타케트, 스크린을 테레비 카메라(15)에 의해 촬영하여 영상처리장치(22)에 의해 처리하고, 각 투영점을 원점(0,₀)으로하여 화상처리 제어장치(23)에 기억시킨다. 굴삭기의 추진중에 촬영한 화상을 처리하고, 비교장치(24)에서 스포트(10a, 14a)와 원점(0,₀)의 좌표값을 비교하고, 스포트(14a)가 원점(o)으로부터 변위한때, 구동장치(26)로 조작신호를 발생하고, 스포트(14a)가 원점(0)에 일치되도록 잭(3a,3b)을 구동한다.

Description

굴삭기의 방향수정 방법 및 그 장치

제1도는 굴삭기의 구성을 설명하는 모식 단면도이다.

제2도는 방향 수정부재의 구성을 설명하는 도면이다.

제3도는 제어계의 블록도이다.

제4도는 타게트 및 스크린을 촬영한 화상을 설명하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 굴삭기 1 : 커터헤드

2 : 테일실드 3a, 3b : 잭

4 : 로드 1b : 격벽

5 : 커터 6 : 모터

7 : 반사경 1a, 2a :축심

7a : 암 5a : 스포크

5b : 비트 8 : 유도중심

1 c : 굴절중심 9 : 레이져광

10 : 타게트 11 : 스테이

12a, 12b : 거울 13 : 하프거울

14 : 스크린 15 : 테레비 카메라

21 : 수상기 22 : 화상 처리장치

23 : 화상처리 제어장치 24 : 비교장치

25 : 인터페이스 26 : 구동장치

본 발명은 추진공법에 사용되는 굴삭기의 추진 방향을 수정하는 방법과, 이 방법을 실시하는 방향 수정장치에 관한 것이다.

하수도 관로와 상수도 관로를 부설할때, 선두에 굴삭기를 배설하고, 이 굴삭기의 후단에 흄관을 연속해서 원압장치에 의해 추진하는 세미실드 공법이 채용되고 있다. 이 공법은 관로의 부설계획선과 일치해서 직진성을 가지는 레이져 광을 조사함과 동시에, 부설계획선과 일치해서 설치된 원압장치에 굴삭기를 배치하고, 그 굴삭기의 커터를 구동하는 것으로 토지를 굴삭하여 토사를 외부로 계속 배출해서 원압 장치에 위해 추진하고, 더우기, 굴삭기에 복수의 관을 순처적으로 후속시켜서 추진하는 것이다. 굴삭기를 추진할 때에 굴사기에는 여러가지 저항이 작용하고, 그 굴삭기의 후단에 원압장치에 의해 계획선과 평행하게 일정한 추진력을 부여함에도 불구하고 굴삭기의 추진 방향이 계획선으로부터 어긋나는 일이 있다. 이때문에 굴삭기는 테일실드에 레이져 광을 투영시키는 투영판을 설치함과 동시에 그 투영판을 투영하는 테레비 카메라를 설치하고, 또한 커터 헤드에 접속된 지표를 투영판에 배치하여 구성하고 있다.

그리고 투영판에 레이져광을 투영시켜 테레비 카메라에 의해 촬영하고, 브라운 관상에 영사된 화상을 오퍼레이터가 계속 감시해 굴삭기의 추진방향이 계획선으로부터 어긋날때 방향수정 부재를 조작하여 커터헤드와 테일실드를 상대적으로 굴절시키는 것으로 어긋남을 수정하도록 하고 있다. 상기 커터 헤드와 테일 실드의 굴절방향 및 굴절량은 투영판에 대한 지표의 변위에 의해서 표시된다.

상기 굴삭기에 있어서, 투영판은 굴삭기의 한 개소에만 설치되어 있다. 이 때문에 굴삭기를 발진 수직갱에 설치된 원압장치에 배치하고, 계획선과 일치해서 조사되는 레이져광을 투영판상에 투영시킨 투영점을 원점으로 하고, 추진에 동반해서 투영판상의 레이져 광의 투영점이 원점으로부터 변위한때 브라운관에 영사된 화상으로부터 판명하는 일은 투영판의 배치 위치에 대응하는 굴삭기의 단면이 계획선으로부터 어긋나 있을 때 뿐이다.

따라서 투영판상의 레이져 광의 투영점이 원점으로부터 변위한 때 이 변위로부터 방향수정 부재의 조작량을 인도하는 일은 곤란하다. 이때문에 굴삭기의 방향수정작업은 오페레이터의 숙련도와 노하우에 의존하고 있는 것이 현실이다.

최근에 와서 계획선과 일치해서 조사되는 레이져 광을 타게트상에 투영시킴과 동시에 그 타게트를 통과시키고 또한 타게트를 통과한 레이져광을 반사경에 의해서 반사시켜 스크린상에 투영시키고, 이들의 투영점을 감시하는 것으로 추진방향을 수정할 수 있도록한 굴삭기가 개발되고 있다. 이 굴삭기에서는 굴삭기의 추진에 동반하는 스크린상의 레이져광의 투영점의 당초의 점으로부터의 어긋남을 검출해서 굴삭기의 추진방향을 수정하고 있다.

상기 굴삭기는 추진방향을 자동적으로 수정하는 하나의 방법을 나타내고 있다. 본 발명은 굴삭기의 추진 방향을 수정하기 위한 다른 방법과 장치를 제안한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 굴삭기의 방향 수정방법은, 토지를 굴삭하는 커터를 설치한 커터 헤드와, 방향수정 부재를 통해서 상기 커터 헤드와 접속된 테일 실드를 가지는 굴삭기의 추진방향을 수정하는 방법에 있어서, 굴삭기의 추진방향에 따라서 직진성을 가지는 광성을 조사하고, 상기 광선을 테일실드에 설치한 타게트에 투영시킨 후 커터 헤드에 설치한 반사경에 의해서 반사시켜 테일실드에 설치한 스크린에 투영시키고, 상기 타게트 및 스크린을 테레비 케메라에 의해서 촬영해, 굴삭기의 추진에 동반해서 스크린상의 반사광의 투영점이 당초의 점으로부터 변위한 때, 변위한 투영점이 당초의 점에 일치되도록 방향수정 부재를 조작하는 것을 특징으로 하는 것이다.

굴삭기의 방향수정 장치는, 토지를 굴삭하는 커터와 레이저 광선을 반사하는 반사경을 설치한 커터헤드와, 방향수정부재를 통해서 상기 커터헤드에 접속되고, 커터에 구비된 반사경에 의하여 반사된 레이저 광선이 투영되는 타게트와 타게트와 스크린의 화상을 활영하기 위한 테레비 카메라를 구비하는 테일실드와, 상기 테레비 카메라에 의해서 촬영된 화상으로부터 레이저 광선의 투영점의 위치를 검출하기 위한 화상처리장치와, 굴삭기의 추진 초기에 측정된 타게트와 스크린상의 각각에 투영된 레이전 광선의 최초 투영점의 위치를 저장하는 기억장치와, 추진에 동반해서 스크린상에 있어서 당초의 투영점의 위치와 현재의 위치를 비교함과 동시에 현재의 투영점이 당초의 투영점에 대해 변위한 때 그 변위에 따른 신호를 발생하는 비교장치와, 상기 비교장치로부터 현재의 투영점의 당초의 투영점에 대한 변위에 따른 신호가 발생한때 그 신호에 응해서 현재의 투영점이 당초의 투영점에 일치하도록 방향수정부재를 구동하는 구동장치를 가지고 구성되는 것이다.

상기 방향수정 방법에 따르면, 굴삭기의 추진을 개시할 때에 그 굴삭기를 계획선과 일치시킨 때의 직진성을 가지는 광선(예를 들면 레이져광)의 스크린상의 투영점을 원점으로하여 추진에 의해 굴삭기가 계획선으로부터의 어긋남을 발생해 이 어긋남에 동반해서 스크린상의 레이져광의 투영점이 원점으로부터 어긋난때 레이져광의 투영점이 원점에 일치되도록 방향수정 부재를 조작하므로서 굴삭기의 추진 방향을 수정할 수가 있다.

굴삭기가 계획선으로부터 어긋난 때 이 어긋남에 동반하여 타게트 및 스크린상의 투영점의 위치는 추진 개시시에 있어서 투영점(원점)으로부터 변위한다. 타게트 및 스크린상에 있어서 투영점의 변위방향은 굴삭기의 계획선으로부터의 어긋남 방향에 대해 반대 방향이 된다. 즉, 굴삭기가 계획선의 윗쪽에 어긋난때 타게트 및 스크린상의 투영점은 원점으로부터 아래쪽에 변위한다. 따라서 굴삭기의 추진에 동반해서 타게트 및 스크린상의 투영점이 원점으로부터 변위한때, 굴삭기가 계획선으로부터 어긋나서 추진되고 있는 것을 알수가 있다.

커터헤드를 테일 실드에 대해서 굴절시키면 이 굴절에 동반해서 반사경은 커터헤드의 굴절 방향의 반대 방향으로 경사지게 되고, 스크린상의 투영점은 원점에 접근하는 방향으로 변위한다. 따라서 스크린상의 투영점이 원점에 일치되도록 방향수정 부재를 조작하면 이 조작에 응해서 커터 헤드는 테일실드에 대하여 굴절하고 커터헤드의 선단은 계획선 방향으로 향하게 된다.

이 때문에 굴삭기는 계획선에 접근하는 방향으로 추진된다. 굴삭기의 계획선으로의 접근에 동반해서 타게트상의 투영점은 원점에 접근하는 방향으로 변위하고, 또한 스크린상의 투영점이 원점으로부터 이격하는 방향으로 변위한다. 따라서 더욱 스크린상의 투영점은 원점에 일치되도록 방향수정 부재를 조작하고 커터헤드의 데일 실드에 대한 굴절 각도를 감소시키므로써 굴삭기는 추진에 응해서 보다 완만하게 계획선에 접근한다. 이 조작을 반복하는 것으로 굴삭기의 추진방향을 수정해서 계획선과 일치시킬수가 있다.

상기 방향수정 장치에 따르면 추진에 동반해서 굴삭기가 계획선으로부터 어긋난때 이 어긋남을 자동적으로 수정할 수가 있다. 즉, 커터헤드에 반사경을 설치함과 동시에 테일실드에 타게트와 스크린을 설치하는 것에 의해서 계획선과 평행하게 조사된 레이져 광은 타게트상에서 투영하고 또한 그 타게트를 통과한 레이져광은 반사경에 의해서 스크린 방향에 반사되어 스크린상에 투영한다.

따라서, 커터 헤드의 축심과 테일실드의 축심이 일치한 상태에서 굴삭기를 원압장치상에 배치하여 축심을 계획선과 일치시키고, 이 상태에서 타게트 및 스크린에 레이져광을 투영시켜 그 타게트 및 스크린을 테레비 카메라로 촬영함과 동시에 촬영한 화상을 화상처리 장치로 처리하여 상기 투영점의 위치를 기억장치에 기억시키는 것으로 당초의 투영점, 즉 원점을 기억시킬 수가 있다.

굴삭기의 추진에 동반해서 연속적으로 타게트 및 스크린을 촬영함과 동시에 일정의 시간 간격으로 화상을 처리하므로써 현재 투영점의 위치를 검출할 수가 있다. 또 검출한 위치와 원점을 비교장치에 의해서 비교하므로써 현재 투영점의 원점으로부터의 변위의 유무 및 변위 방향, 변위량을 검출하고, 변위 방향, 변위량에 따른 신호를 발생할 수가 있다.

그리고 비교 장치로부터 발생한 신호에 응해서 구동장치에 의해 방향수정 부재를 조작해 스크린상의 현재의 투영점이 원점과 일치되도록 커터헤드를 테일실드에 대하여 굴절시키므로써 커터헤드의 선단을 계획선에 일치시켜 추진방향을 수정할 수가 있다. 따라서, 이 상태에서 굴삭기를 추진하고, 추진에 동반해서 스크린상의 투영점이 원점으로 변위한 때 투영점이 원점에 일치되도록 방향수정부재를 조작하므로써 굴삭기는 추진에 응하여 계획선에 접근하고 최종적으로 계획선에 일치한다.

이하, 상기 방향수정 장치의 한 실시예에 관해서 설명하고 아울러 방향 수정방법에 관해 설명한다. 제1도는 굴삭기의 구성을 설명하는 모식 단면도, 제2도는 방향 수정부재의 구성을 설명하는 도면, 제3도는 제어계의 블록도, 제4도는 타게트 및 스크린을 촬영한 화상을 설명하는 도면이다.

도면에 있어서, 굴삭기(A)는 추진방향 전방(제1도에 있어서 좌측, 이하동일)에 배치되는 커터헤드(1)과, 커터헤드(1)의 후방(제1도에 있어서 우측, 이하동일)에 설치한 테일실드(2)를 가지고, 상기 커터 헤드(1)와 테일실드(2)를 방향수정부재가 되는 2개의 잭(3a,3b) 및 한개의 로드(4)에 의해 접속하여 구성되어 있다. 또 테일실드(2)의 전단은 커터헤드(1)의 후단에 감합되고 잭(3a,3b)를 동시에 혹은 선택적으로 구동하는 것으로 서로 굴절 가능하게 구성되어 있다.

커터헤드(1)에는 격벽(1b)이 형성되어 있고 이 격벽(1b)에 의해 덧쇠측과 실내측을 구획하고 있다. 격벽(1b)에 의해 구획된 커터헤드(1)의 덧쇠측에 덧쇠를 굴삭하는 커터(5)가 설치되고 실내측에는 커터(5)를 구동하는 모터(6) 및 반사경(7)이 설치되어 있다. 반사경(7)은 격벽(1b)에 있어서 커터헤드(1)의 축심(1a)으로부터 소정거리만큼 이격된 위치에 고착한 암(7a)의 단부에 고착되어 있다.

커터(5)에는 복수의 스포크(5a)가 고착되며 또한 그 스포크(5a)에는 복수의 비트(5b)가 고착되어 있다. 또 커터(5)의 선단에 있어 커터헤드(1)의 축심(1a)과 일치하는 점은 유도중심(8)으로 설정되어 있고 이 유도중심(8)과 커터(5)의 굴절중심(1c)까지의 거리는 미리 설정된 값(L)을 가지고 있다.

본 실시예에 있어서 직진성을 가지는 광선으로 레이져 광을 사용하고 이 레이져광을 계획선과 일치시켜 조사하고 있다. 이때문에 굴삭기(A)가 계획선과 일치해서 추진되고 있을 때 레이져 광(9)은 테일실드(2)의 축심(2a)와 일치해서 조사된다.

테일실드(2)의 축심(2a)과 일치하고, 또한 반사경(7)보다도 후방측에 타게트(10)가 설치되어 있다. 이 타게트(10)는 테일실드(2)의 내벽에 고착한 스테이(11)에 취부되어 있다. 반사경(7)은 테일실드(2)의 축심(2a)으로부터 이격된 위치에 취부되어 있다. 이때문에 타게트(10)와 반사경(7)의 사이에는 조사된 레이져 광(9)을 반사경(7)로 인도하는 한쌍의 거울(12a,12b)이 배치되어 있다.

거울(12a,12b)은 각각 잔반사경으로 구성되어 있다. 거울(12a)은 테일실드(2)의 축심(2a)과 일치하고 타게트(10)보다도 전방측에 배치되며 또한 축심(2a)에 대해서 45도 경사지게 고정되어 있고 거울(12b)은 거울(12a) 및 반사경(7)과 대향한 위치에 축심(2a)에 대해서 45도 경사지게 고정되어 있다.

거울(12a,12b)의 사이에 테일실드(2)의 축심(2a)에 대해 45도 경사시킨 하프거울(13)이 배치되어 있고 이 하프거울(13)과 대향해서 스크린(14)이 설치되어 있다. 하프거울(13)은 조사된 레이져광(9)을 투과시켜 반사경(7)으로 인도하고 또한 반사경(7)으로부터 반사된 반사광을 스크린(14)의 방향으로 굴절시키는 기능을 가지고 있는 것이다. 또 스크린(14)은 타게트(10)에 인접해서 스테이(11)에 취부되어 있다.

상기 구성에 있어서, 반사경(7)으로부터 거울(12b)까지의 거리와 하프거울(13)에서 스크린(14)까지의 거리를 더한 치수는 커터헤드(1)의 유도중심(8)과 굴절중심(1c)과의 거리(L)의 1/2, 혹은 1/2 이상으로 설정되어 있다.

테일실드(2)의 소정위치에는 타게트(10) 및 스크린(14)을 촬영하는 테레비 카메라(15)가 설치되어 있다. 이 테레비 카메라(15)는 타게트(10)와 스크린(14)을 동시에 촬영하여 화상을 후술하는 수상기 21에 표시하는 기능을 가진다.

커터헤드(1)와 테일실드(2)를 상대적으로 굴절시켜 굴삭기(A)의 추진방향을 수정하는 수단은 제2도에 도시한 바와 같이 2개의 잭(3a,3b)과 한개의 로드(4)를 굴삭기(A)의 원주방향에 등간격으로 배치하여 구성되어 있다. 잭(3a,3b)은 유압실린더에 의해서 구성되어 있다. 또 로드(4)는 도시하지 않은 핀 등을 통해서 커터헤드(1)와 접속되고 또한 핀 및 유니버설 조인트를 통해서 테일실드(2)와 접속되어 있다.

따라서 잭(3a,3b)에 동시에 혹은 선택적으로 원하는 량의 압유를 공급해서 로드를 신축시키므로써 커터헤드(1)를 테일실드(2)에 대해 원하는 방향으로 굴절시키는 것이 가능하다. 그리고 커터헤드(1)의 테일실드(2)에 대한 굴절에 동반해서 유도중심(8)과 축심(1a)상에 설정된 굴절중심(1c)을 중심으로해서 유도중심(8)과 굴절중심(1c)의 거리(L)를 굴절 반경으로하여 굴절한다.

잭(3a,3b)을 구동하는 구동수단은 미리 설저된 압력을 가진 압유를 발생시키는 유압유니트와, 잭(3a,3b)의 원하는 실(室)로 원하는 량의 압유를 공급하도록 제어하는 압유회로에 의해 구성되어 있다. 역시, 유압회로는 도시하지 않은 방향절환 밸브와 파일롯트 체크 밸브, 릴리프 밸브등으로 되는 통상의 유압회로로서 설정된다.

다음에 굴삭기(A)의 제어계에 관해서 제3도의 블록도에 의해 설명한다.

도면에 있어서 테레비 카메라(15)는 수상기(21)와 접속되어 있다. 이 수상기(21)는 통상의 T.V 수상기와 같이 구성된 수상부와, 특정의 색채를 분리하는 색채 분리부에 의해 구성되며, 촬영한 타게트(10) 및 스크린(14)의 화상을 수상부에 영사함과 동시에 투영된 레이져광(9)의 상(이하[스포트]라고 한다)(10a, 14a)의 색채신호, 예를 들면 레이져광이 적색이 되는 경우에는 R 신호, 또 레이져광이 녹색인 경우에는 G 신호를 분리해서 화상처리장치(22)에 전송하는 기능을 가진다.

화상처리 장치(22)는 수상기(21)로부터 전송된 예를 들면 R 신호의 좌표값을 연산하는 기능을 가지는 장치이고, 공지의 화상처리 장치에 의해 구성되어 있다. 이 화상처리 장치(22)에는 기억부 및 제어부 등을 가지는 화상처리 제어장치(23)가 접속되어 있고 굴삭기(A)의 추진 개시시에 있어 타게트(10) 및 스크린(14)의 화상(제4도 참조)으로부터 당초의 투영점, 즉, 타게트(10)상의 원점(0), 스크린(14)상의 원점(₀)의 좌표 데이타를 기억함과 동시에 추진에 동반해서 기억한 원점(0,₀)의 좌표 데이타를 비교장치(24)에 출력한다.

또 굴삭기(A)의 추진을 개시한 후 화상처리 제어장치(23)로 부터 화상처리장치(22)에 대해 정시적으로 홀드 신호 및 신 절환신호가 전송된다. 그리고 상기 각 신호의 발생에 응해서 타게트(10), 스크린(14)의 화상정보가 적절하게 절환되어서 홀드되고, 홀드된 화상으로부터 추진시에 있어 스포트(10a, 14a)의 좌표값이 연산되고, 연산된 데이타가 비교장치(24)에 전송된다.

비교장치(24)에는 화상처리 제어장치(23)부터 원점(0,₀)의 좌표 데이타가 전송됨과 동시에 화상처리 장치(22)로부터 추진시에 있어 스포트(10a, 14a)의 좌표 데이타가 전송된다. 그리고 상기 각 데이타를 비교해서 스포트(10a, 14a)의 원점(0,₀)로부터의 변위방향, 변위량을 검출하므로써 굴삭기(A)가 계획선(레이져광(9))으로부터 어긋나 있는가 아닌가를 검출하고 스포트(10a) 혹은 (14a)가 원점(0) 혹은(₀)으로부터 소정거리 이상 변위하고 있는 것을 검출한 때, 이 변위에 따른 조작신호를 발생하여 인터페이스(25)를 통해 구동장치(26)에 전송한다.

비교장치(24)로부터 발생하는 조작신호는 스크린(14)사의 스포트(14a)를 원점(o) 에 일치되도록 커터헤드(1)를 테일실드(2)에 대해 굴절시키기 위한 신호이고, 잭(3a,3b)에 압유를 공급할 때의 잭(3a,3b)의 실을 선택함과 동시에 공급하는 압유의 양을 설정하는 신호이다.

구동장치(26)에서는 전송된 조작신호에 응해서 도시하지 않은 유압회로를 작동시키는 것으로 잭(3a,3b)에 소정량의 압유를 공급해서 커터헤드(1)를 테일실드(2)에 대해 굴절시킨다. 이 굴절에 응해서 반사경(7)의 각도가 변화하고, 레이져광(9)은 반사경(7)의 변화한 각도의 2배의 각도를 가지고 반사하여 거울(12b), 하프거울(13)을 통해서 스크린(14)에 투영된다. 커터헤드(1)의 굴절에 동반해서 스포트(14a)는 원점(₀)에 접근한다.

다음에, 상기와 같이 구성된 굴삭기(A)에 있어 추진방향을 수정하는 수순에 관해서 설명한다. 우선 굴삭기(A)를 도시하지않은 발진 수직갱에 설치된 원압장치에 계획선과 일치시켜 배치하고 굴삭기(A)의 후방으로부터 계획선과 일치시켜 혹은 평행하게 레이져광(9)을 조사하면 이 레이져광(9)은 타게트(10), 스크린(14)에 투영된다. 이때의 촬영된 화상을 화상처리장치(22)에 의해 처리하고 화성처리 제어장치(23)에 당초의 투영점을 원점(0,₀)으로하여 기억시킨다.

그후, 커터(5)를 계속 구동해 원압장치에 의해 추진력을 부여하는 것으로 굴삭기(A)는 덧쇠를 계속 굴삭하도록 추진된다. 이 추진광정에서 굴삭기(A)가 예를 들면 계획선의 윗쪽으로 어긋나면 레이져광(9)은 제1도에 점선으로 나타낸 바와 같이 상대적으로 아래쪽으로 이동하고 타게트(10), 스크린(14)상의 스포트(10a, 14a)는 제4도에 도시된 바와 같이 원점(0,₀)의 아래쪽으로 변위한다. 즉, 스포트(10a, 14a)의 변위방향은 굴삭기(A)의 계획선에 대한 어긋남 방향의 반대방향이 된다.

타게트(10), 스크린(14)상의 스포트(10a, 14a)의 원점(0,₀)으로부터의 변위는 화상처리 장치(22), 화상처리 제어장치(23), 비교장치(24)에 의해 일정의 시간 간격으로 감시된다. 본 실시예에서는 스크린(14)상의 스포트(14a)가 원점(₀)으로부터 변위한 때, 즉 조작신호를 발생하는 것이 아니고 일종의 완충범위를 설정하고 있다. 이때문에 스포트(14)의 원점(₀)으로부터의 변위량이 상기 완충범위내인 경우 조작 신호는 발생하지 않고 굴삭기(A)가 계획선으로부터 어긋난 경우라도 추진방향을 유지하도록 구성하고 있다.

스크린(14)상의 스포트(14a)가 원점(₀)으로부터 미리 설정된 완충범위 이상으로 변위하면 비교장치(24)에서 구동장치(26)에 대해 조작신호가 전송되어 잭(3a,3b)은 커트 헤드(1)를 굴절시키는 방향에 응해서 동시에 혹은 선택적으로 구동된다. 즉, 굴삭기(A)가 계획선의 윗쪽으로 어긋난 경우에는 잭(3a)의 로드를 전방측으로 밀어내도록함과 동시에 잭(3b)의 로드를 후방측으로 되돌리도록 각각의 잭(3a,3b)에 압유가 공급된다.

잭(3a,3b)의 구덩에 응해서 커터헤드(1)는 계획선을 향해서 아래를 향해 굴절하고 그 헤드(1)의 굴절에 동반해서 반사경(7)은 위로 향해 경사한다. 이때문에 반사경(7)에조사된 레이져광(9)은 위를 향해 반사되고 스크린(14)상의 스포트(14a)가 원점(₀)에 접근한다. 이때 타게트(10)상의 스포트(10a)의 위치는 변화하지 않는다.

여기에서, 비교장치(24)로부터의 조작신호에 응해서 커터헤드(1)가 테일실드(2)에 대해 아래로 향해 각도 θ만큼 굴절했다고하면 반사경(7)은 위로향해 각도 θ로 경사하게 된다. 따라서 반사경(7)에 입사된 레이져(9)와 반사광이 이루어지는 각도는 2θ가 된다. 그리고 반사경(7)과 스크린(14)과의 거리가 커터헤드(1)의 굴절반경(L)(유도중심(8)과 굴절중심(1c)과의 거리)의로 설정되어 있으므로 커터헤드(1)가 각도 θ로 굴절한 때의 유도중심(8)의 변위 치수와 스크린(14)상에 있어서 스포트(14a)의 변위치수는 거시적으로 같게된다.

즉, 굴삭기(A)가 계획선으로부터 거리 d 만큼 어긋난때 타게트(10), 스크린(14)상의 스포트(10a, 14a)는 각각 원점(0,₀)으로부터 거리 d 만큼 변위한다. 그리고 커터헤드(1)를 각도 θ로 굴절시킨때 스포트(14a)가 원점(₀)에 일치했다고 하면가 되는 식이 성립한다. 여기에서가 되고 θ가 극히 작은 값인경우,해도 지장이 없다. 따라서,가 되고,가 된다.

한편, 커터헤드(1)를 각도 θ로 굴절하는것에 의해 유도중심(8)은 계획선의 방향으로 Ltanθ 이동하게 되고 이 이동량은 굴삭기(A)의 계획선으로부터의 어긋남량인 d와 일치한다. 따라서, 커터헤드(1)가 테일실드(2)에 대해서 굴절하고 이 굴절에 동반해서 스크린(14)상의 스포트(14a)가 원점(0)과 일치한 때 커터헤드(1)의 유도중심(8)은 계획선과 일치하게 된다.

커터헤드(1)의 테일실드(2)에 대한 굴절각도를 유지시켜 굴삭기(A)를 추진하면 유도중심(8)은 계획선과 교차하고 굴삭기(A)는 계획선에 접근한다. 굴삭기(A)의 계획선에 대한 접근에 동반해서 타게트(10)상의 스포트(10a)는 원점(0)에 접근하고 동시에 스크린(14)상의 스포트(14a)가 원점(₀)으로부터 이격된다.

상기 과정에서 촬영된 화상에 대한 화상처리는 계속해서 행해지고 스포트(14a)가 원점(₀)를 중심으로해서 미리 설정된 완충범위에 있을때 비교장치(24)로부터 구동장치(26)에 대한 조작신호는 발생하지 않는다.

싱가와 같이해서 굴삭기(A)가 계획선으로부터 어긋난때 스크린(14)상의 스포트(14a)가 원점(₀)에 일치되도록 커터헤드(1)가 테일실드(2)에 대해서 굴절시키므로써 유도중심(8)을 계획선과 일치시켜 굴삭기(A)의 추진방향을 수정하는 것이 가능하다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 굴삭기의 방향 수정방법에서는 타게트상에 투영된 레이져광의 스포트의 원점으로부터의 변위를 감시하므로써 굴삭기의 계획선에 대한 어긋남을 검출함과 동시에 굴삭기가 계획선으로부터의 어긋남이 발생한 때 이 어긋남에 동반해서 스크린상의 레이져광의 투영점이 원점에 일치되도록 방향 수정부재를 조각하는 것으로 굴삭기의 추진 방향을 수정할 수가 있다.

또 본 발명에 관한 굴삭기의 방향수정 장치에 의하면, 추진에 동반해서 굴삭기가 계획선으로부터 어긋난 때 타게트 및 스크린을 테레비 카메라에 의해서 촬영함과 동시에 화상을 화상처리 장치에 의해서 처리하고 타게트상의 레이져광의 스포트와 원점을 비교하는 것에 의해 어긋남을 검출할 수 있다. 또 스크린상의 스포트와 원점을 비교해 스포트를 원점에 일치시키는 조작신호를 발생하여 방향 수정부재를 구동하는 구동장치에 전송하므로써 굴삭기의 추진방향을 자동적으로 수정하는 것이 가능한 등의 특징을 가지는 것이다.

Claims

토지를 굴삭하는 커터와 레이저 광선을 반사하는 반사경을 설치한 커터헤드와,방향수정부재를 통해서 상기 커터헤드에 접속되고, 커터에 구비된 반사경에 의하여 반사된 레이저 광선이 투영되는 타게트와 타게트와 스크린의 화상을 활영하기 위한 테레비 카메라를 구비하는 테일실드와, 상기 테레비 카메라에 의해서 촬영된 화상으로부터 레이저 광선의 투영점의 위치를 검출하기 위한 화상처리장치와, 굴삭기의 추진 초기에 측정된 타게트와 스크린상의 각각에 투영된 레이전 광선의 최초 투영점의 위치를 저장하는 기억장치와, 추진에 동반해서 스크린상에 있어서 당초의 투영점의 위치와 현재의 투영점의 위치를 비교함과 동시에 현재의 투영점이 당초의 투영점에 대해 변위한 때 그 변위에 따른 신호를 발생하는 비교장치와, 상기 비교장치로부터 현재의 투영점의 당초의 투영점에 대한 변위에 따른 신호가 발생한때 그 신호에 응해서 현재의 투영점이 당초의 투영점에 일치하도록 방향수정부재를 구동하는 구동장치를 가지는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 방향수정장치.
제1항에 있어서, 상기방향수정부재는 잭(jacks)인 것을 특징으로 하는 굴삭기의 방향수정장치.