JPH0348116A - 小口径掘進機の位置姿勢計測装置 - 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〕 本発明は１元押し装置により後続管と共に推進される小
口径掘進機の地中での位置姿勢を自動計測する装置に関
する。 〔従来の技術〕 元押し装置により後続管と共に推進される小口径掘進機
を用いて小口径管（口径６００　ｍ以下）の埋設を行う
場合、掘進機の方向修正のための判断データとして、掘
進機の地中での位置姿勢を正確に計測する必要がある。 従来、このような小口径掘進機の位置姿勢を自動計測す
る技術としては、 （１）トンネル後方の基準線上に設置したレーザ発振器
と掘進機内に設置したレーザ受光装置とを用い、レーザ
受光装置の前後に間隔をおいて並設された２枚のターゲ
ット面にレーザビームを受光し、ＣＣＯ素子などにより
測定された各ターゲット面での受光位置から掘進機の位
置と姿勢（ヨーイング量；２枚のターゲット間の距離と
それぞれの受光位置の差から算出される）を計測する方
式、 （２）レーザ受光装置の１枚のターゲット面で掘進機の
位置を計測し、ヨーイング量の計測はジャイロを用いて
行う方式、 （３）レーザ受光装置を用い、ターゲット面での受光位
置から計測された掘進機の現在位置とターゲット面が所
定距離だけ手前にあった時の掘進機の位置との間の基準
線に対する水平方向ずれ量の差から掘進機の基準線に対
する水平方向の傾き、すなわちヨーイング量を演算によ
って求める方式（特開昭６ｌ−１２４８１９）　、など
が知られている。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は次に述べるような問題点を有していた。 （ｉ）　　前記（１）の方式において、ヨーイング量を
施工上要求される１／１０００台の高精度で計測するた
めには、２枚のターゲット間の距離を５０ａａ以上とす
る必要があり、レーザ受光装置全体の長さ寸法が１ｍ近
くになるため、小口径掘進機の狭い機内に設置すること
がむずかしい（掘進機の長さ／外径の比が大きいほど操
縦性が悪くなり、方向修正がしずらくなる）、また、レ
ーザ受光装置の前方ターゲットでの透過光の散乱が後方
ターゲットの受光位置測定に影響を及ぼし、′ａ定精度
を上げにくい。 （…）前記（２）の方式で推進距離に関係なく要求され
る±２０ｍ程度の施工精度を確保するためには、ジャイ
ロの方位角静定精度が±０．０１度以下で、指度静定時
間が数秒以内でなければ、方位角（ヨーイング量）の連
続表示はできない、このような高性能を有するジャイロ
は現状では皆無である。 （ｉｉｉ）　　前記（３）の方式は、レーザ受光装置を
搭載した掘進機本体が一つの剛体からなることを条件と
しており、実際には掘削用機器や計測用機器を搭載する
掘進機本体の全長が外径の数倍（２ｍ以上）となるため
、これを一つの剛体とした場合には、方向修正時に先端
掘削部の傾きに応じて掘進機本体が方向転換するまでの
時間が長くかかり、方向修正の効きが悪くなるという問
題がある。 本発明の目的は、掘進機に搭載する計測用機器を小形化
して収納スペースを小さくし、かつ位置姿勢の正確な計
測が行えるようにした小口径掘進機の位置姿勢計測装置
を提供することにある。さらに他の目的は、対象となる
小口径掘進機の操縦性を良くシ、方向修正をしやすくす
ることにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため本発明は、トンネル後方の基準
線上に設置されたレーザ発振器と、掘進機内に設置され
て前記レーザ発振器から投射されたレーザビームのター
ゲット面での受光位置を測定し、そのデータを出力する
レーザ受光装置と、掘進機前部ハルと掘進機後部ハルと
を連結する中折れ部の水平方向の折れ角を測定し、その
データを出力する折れ角測定装置と、掘進機の推進距離
を計測し、そのデータを出力する手段と、前記受光位置
データ、折れ角データおよび推進距離データを取り込み
、前記受光位置データから現在の前記ターゲット面での
掘進機の基準線に対する水平方向ずれ量を、前記ターゲ
ット面が所定距離だけ手前にあった時と現在との前記タ
ーゲット面での掘進機の基準線に対する水平方向ずれ量
の差から掘進機後部ハルの基準線に対する水平方向の傾
きを、前記折れ角データと前記掘進機後部ハルの基準線
に対する水平方向の傾きとから掘進機前部ハルの基準線
に対す水平方向の傾きを、また前記折れ角データと前記
掘進機後部ハルの基準線に対する水平方向の傾きと現在
の前記ターゲット面での掘進機の基準線に対する水平方
向ずれ量とから掘進機前部ハルの先端にある方向修正部
の基準線に対する水平方向ずれ量をそれぞれ演算する演
算処理装置と、前記掘進機前部ハルの基準線に対する水
平方向の傾きおよび前記方向修正部の基準線に対する水
平方向ずれ量を表示する表示部とを備えたことを特徴と
する。 〔作用〕 本発明の位置姿勢計測装置は、レーザ受光装置で測定さ
れたターゲット面でのレーザビームの受光位置と、折れ
角測定装置で測定された掘進機前部ハルと掘進機後部ハ
ルとの間の中折れ部の水平方向の折れ角と、掘進機の推
進距離とをもとに、演算処理装置により掘進機前部ハル
の基準線に対する水平方向の傾き（ヨーイング量）およ
び掘進機前部ハルの先端にある方向修正部の基準線に対
する水平方向ずれ量を演算し、表示部に演算結果を表示
するものであるから、レーザ受光装置は１枚のターゲッ
トを有する小形のものでよく、またジャイロを用いずに
掘進機前部ハルのヨーイング量を精度良く計測し、連続
表示することができる。 また、掘進機前部ハルと掘進機後部ハルとの間に中折れ
部を設けたことによって掘進機の操縦性が良くなり、方
向修正がしやすくなる。 〔実施例〕 以下、本発明の第１実施例を第１図〜第９図により説明
する。 第１図は掘進機内でのレーザ受光装置と折れ角測定装置
の配置を示す縦断面図、第２図は第１図の■−■断面図
、第３図は第１図の■−■断面図である。これらの図に
おいて、１は掘進機前部ハル、２は掘進機後部ハル、３
は前部ハル１と後部ハル２を水平方向に折り曲げ可能に
連結する中折れ部Ｂの連結ビンである。前部ハル１には
、カッタヘッド４をカッタ駆動装置５で回転させて地山
Ｇを掘削する先端掘削部６が装備され、前部ハル１内に
設けた複数本の方向修正ジヤツキ７により先端掘削部６
を上下、左右に傾動させて方向修正を行う、ここでは、
先端掘削部６の傾動中心となる前部ハル１の先端部を方
向修正部Ａとする。８は土砂圧送ポンプで、図示してい
ない圧送ピストンの往復動により前部ハル１の外側がら
土砂溜タンク９に掘削土砂を取り入れ、これを排土管１
ｏへ圧送することによって掘進機の推進を可能にする。 １１はトンネル後方の基準線上に設置され、基準線に合
せてレーザビーム１２を投射するレーザ発振器。 １３は前記ハル１の土砂溜タンク９上に設置されたレー
ザ受光装置で、前部ハル１と後部ハル２との間の中折れ
部（連結ビン３の中心線上）に位置するターゲット面１
４にレーザビーム１２を受光する。 前部ハル１には、レーザ受光装置１３のほが、ピッチン
グ、ローリング計測用の傾斜計１５、信号伝送装置１１
１６などの測量機器が内蔵されている。短管状の後部ハ
ル２は先頭後続管１７に接続され、元押し装置（図示せ
ず）からの推進力を前部ハル１に伝達する。また１元押
し装置には推進速度検出器が設けである。排土管ｌＯの
後部ハル２を貫通する部分に折れ角測定装置１８が取り
付けられている。ここに示した折れ角測定装置１８は、
−例として直線摺動形ポテンショメータを用い、そのス
ライド軸１９の先端を後部ハル２の内側に設けた水面板
２ｏにばね力により押し付けて、前部ハル１と後部ハル
２の連結ビン３を中心とする相対変位に追従してスライ
ド軸１９を仲着動作させ、その伸縮ストロークを折れ角
（α）信号に変換して出力するようにしたもので第４図
（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は、それぞれ折れ角測定装
置１１ｇの中立時、左折時、右折時の状態を示す平面図
である。 第５図は本実施例における位置姿勢計測装置のシステム
構成を示す、レーザ受光装置１１３は、光学レンズ２１
、ＣＣＤ素子（二次元イメージセンサ）２２、ＣＯＤ駆
動検出回路部２３．電源部２４を内蔵しており、レーザ
発振器１１から投射されるレーザビーム１２のターゲッ
ト面１４での受光点（レーザスポット）をＣＯＤ素子２
２に投影して演算により受光点の中心位置を求め、ター
ゲット中心に対する位置ずれ量をｘｚ（（水平方向位置
ずれ）信号、ｙｔ（垂直方向位置ずれ）信号としてＩ１
０ユニット２５へ伝送する。ちなみに、ここに示したレ
ーザ受光装置１３の外形寸法は、高さ７０ｍ、幅９０＋
ａｍ、長さ４００ｗｍ　（有効受光面５０　Ｘ　７０■
）程度である。 Ｉ１０ユニット２５は、外部から入力されるアナログ信
号１例えばピッチング、ローリング、折れ角、推進速度
信号などをデジタル信号に変換し、レーザ受光装置１３
から伝送されたＸｔ＋　ｙｔ倍信号Ａ／Ｄ変換されたピ
ッチング、ローリング、折れ角信号を演算処理装置２６
に入力する。また、Ｉ１０ユニット２５では、推進速度
信号をもとに推進速度とサンプリングタイムとの積で推
進距離を算出し演算処理装置２６に入力する０本実施例
では、推進速度を検出してから、時間積分により推進距
離を算出しているが、直接元押し装置の推進ストローク
を検出する装置を利用してもよい。 演算処理装置２６では、Ｉ１０ユニット２５から入力さ
れた上記データをもとに掘進機の位置および姿勢演算を
行い、演算結果を表示部２７のＣＲＴ画面に表示する。 上記構成において、Ｉ１０ユニット２５と演算処理装置
２６は後方運転席に設置される。 第１０図は本実施例における小口径掘進機の位置姿勢計
測原理を説明するため、ある推進時点での掘進機の位置
姿勢を模式的に示した平面図である。 図中、ＡＢは掘進機前部ハル、ＢＣは（掘進機後部ハル
＋先頭後続管）部、Ａは方向修正部、Ｂは中折れ部（レ
ーザ受光装置のターゲット面の位置）、Ｃは掘進機の通
過後に同一軌跡をたどって推進される先頭後続管の後端
位置を示す。 ここで、 １　：掘進機前部ハルの長さ Ｌ　：掘進機後部ハルと先頭後続管との合計長α　：掘
進機前部ハルと掘進機後部ノ１ルとの間の水平方向の折
れ角 β　：掘進機後部ハルと先頭後続管の基準線に対する水
平方向の傾き Ｘ　：ターゲット面での掘進機の基準線に対する水平方
向ずれ量（現在値） ｘｏ：ターゲット面が先頭後続管の後端に位置していた
時の掘進機の基準線に対する水平方向ずれ量 ｘ

【：方向修正部の基準線に対する水平方向ずれ量 Ｙ　：掘進機前部ハルの基準線に対する水平方向の傾き
（ヨーイング量） とすると、 ／３＝ｓｉｎ−’　”二ｋ　　　　　　、・・・・・（
１）Ｙ　＝α＋β　　　　　　　　・・・・・・（２）
ｘ　（＝　１　・ｓｉｎ　Ｙ　＋　ｘ　　　　　−−（
３）式（１）〜（３）において、し、１は定数、αは折
れ角測定装置による折れ角データ、ｘ、　Ｘ、はレーザ
受光装置のターゲット面での受光位置データに必要に応
じてローリングに対する補正を行い、ローリング補正後
の受光位置の水平方向ずれ量を掘進機の基準線に対する
水平方向ずれ量に変換した値である。すなわち、ターゲ
ット面での受光位置データと折れ角データと掘進機の推
進距離をもとに方向修正部の基準線に対する水平方向ず
れ量Ｘ（およびヨーイング量Ｙを演算により求めること
ができる。なお、ｘ６については、所定推進距離ごとの
水平方向ずれ量Ｘを収録した参照ファイルのデータを用
いる。 方向修正部の基準線に対する垂直方向ずれ量ｙｒは、掘
進機内の傾斜計により測定されたピッチング量Ｐとレー
ザ受光装置ターゲット面での掘進機の基準線に対する垂
直方向ずれ量ｙを用いて次式により算出することができ
る。 ｙ（＝　Ｑ　ｌｌ５ｉｎ　Ｐ　＋　ｙ　　　　−−（４
）次に、演算処理装置１２６で行う位置姿勢演算処理の
関係が成り立つ。 の内容を第６図のフローチャートに従って説明する。 ステップ１０１； 所定周期（例として１秒）ごとにターゲット面での受光
位置（ｘｔ、　ｙｔ）　、ピッチング量Ｐ、ローリング
量Ｒ１折れ角α、および推進距離をサンプリングする。 ステップ１０２饗 ローリングＲ時のターゲット座標系の受光位置Ｃｘｔ、
ｙｔ）をローリング０時のターゲット座標系の受光位置
（ＸＲ，ｙＲ）に変換するローリング補正演算（計算式
は省略）を行い、補正後の受光位置（ＸＲ，ｙａ）から
次式によりターゲット面での掘進機の基準線に対する水
平方向ずれ量Ｘ、垂直方向ずれ量ｙを求める。 ｘ　　＝　−Ｘ　Ｒ ｙ”−）’Ｒ （Ｘ　Ｒ，ｙ　Ｒ）と（ｘ、ｙ）の関係を第７図に示す
。 ステップ１０２−１ 現在までの推進距離を算出して、前回の参照ファイルを
更新したときの推進距離より１０１推進したかどうかを
判定し、１０３推進していれば、参照ファイルの更新を
行なう。 ステップ１０３； 最近Ｌ’　（ｍ）（Ｌ’＞Ｌ、例として２．５＋ｍ）に
ついて、推進距離が所定値（例として１０噴）を越える
ごとにその時点での水平方向ずれ量Ｘを参照ファイルに
収録する。第８図に示すように、参照ファイルの内容は
、新たなデータが追加されるごとに古いデータを削除し
、更新してゆく。 ステップ】０４； 式（１）により掘進機後部ハルと先頭後続管の水平方向
の傾きβを演算する０式（１）のＸＯ（ターゲット面が
先頭後続管の後端に位置していた時の水平方向ずれ量）
は、参照ファイルに収録されたしくｍ）前のデータを用
いる。 ステップ１０５； 式（２）によりヨーイング量Ｙを演算する。 ステップ１０６； 式（３）、　（４）により方向修正部の基準線に対する
水平方向ずれ量ｘｆ、垂直方向ずれ量ｙ「を演算する。 ステップ１０７； 求められた（Ｘｒ、　ｙｒ）とＹの値を、他の必要なデ
ータと共に表示部に表示する。 ステップ１０８； サンプリング周期（ここでは１秒）経過後、最初のステ
ップ１０１に戻り、表示内容を更新する。 以上のステップ１０１から１０８までの演算処理が繰り
返し実行される。 なお、第９図には表示フォーマットの一例として、ＣＲ
Ｔ画面にターゲット面での掘進機の基準線に対する垂直
および水平方向ずれ量（ｘｔｙ）に相当するスポットｐ
と方向修正部の基準線に対する垂直および水平方向ずれ
量Ｃｘｔ＋　ｙｔ）に相当するスポットｐ′とを矢印り
で結んで表示するとともに−（Ｘｙｙ）、（ｘｒ＊　ｙ
ｒ）の各ずれ量とヨーイング量Ｙを数字表示した例を示
す。 次に１本発明の第２実施例を第１１図〜第１６因により
説明する。 第１１図は掘進機内でのレーザ受光装置と折れ角測定装
置の配置を示す縦断面図、第１２図は第１１図の（］矢
視図、第１３図は第１１図のｘｍ−ｘｍ断面図である。 また、第１４図は演算処理のフローチャート、第１５図
、第１６図は第２実施例の位置姿勢計測原理を説明する
ため、ある推進時点での掘進機の位置姿勢を模式的に示
した平面図および側面図である。第１１図〜第１３図に
おいて、第１図〜第４図と同等の部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。 第１実施例では、レーザ受光装置１１３のターゲット面
１４を中折れ部Ｂの連結ピン３の中心線上に位置させて
いるが、レーザ受光装置１３は実装上掘進機の後端近く
に設置される場合が多く、一方、方向修正時に先端掘削
部６の傾きに応じて掘進機前部ハル１が方向転換しやす
くするためには、中折れ部Ｂはある程度まで掘進機先端
に近い位置にあった方が良い、そこで、第２実施例では
、掘進機後部ハル２の土砂溜タンク９上に設置したレー
ザ受光装置１３より掘進方向の前方位置に中折れ部Ｂを
設け、折れ角測定装置１８を中折れ部Ｂの近傍の掘進機
前部ハル１内に設置している。掘進機前部ハル１の長さ
Ｑは、方向修正ジヤツキ７の動作時に反力受として必要
な長さ（軟弱地盤では掘進機外径の２倍程度）を確保で
きれば十分である。 折れ角測定装置１８は、第１実施例と同様に直線摺動形
ポテンショメータを用い、そのスライド軸１９の先端を
後部ハル２に取り付けた平面板２０にばね力により押し
付け、前部ハル１と後部ハル２の連結ピン３を中心とす
る相対変位に追従してスライド軸１９を伸縮動作させ、
その伸縮ストロークを折れ角（α）信号に変換して出力
させるようにしている。また、第１実施例と同様に元押
し装置（図示せず）には推進速度検出器が設けである。 本実施例における位置姿勢計測装置のシステム構成は第
１実施例と同じでよく、第５図に示したように、レーザ
発振器１１から投射されたレーザビーム１２のターゲッ
ト面１４での受光位置（ｘｔ＋ｙｔ）に相当するレーザ
受光装置１３からの信号を、傾斜計１５からのピッチン
グ、ローリング信号、折れ角測定装置１８からの折れ角
信号および推進速度信号と共にＩ１０ユニット２５に入
力し、Ｉ１０ユニット２５でアナログ信号をＡ／Ｄ変換
するとともに、推進速度とサンプリングタイムとの積で
推進距離を算出する。 演算処理袋！１２６では、工／○ユニット２５から入力
された上記データをもとに掘進機の位置および姿勢演算
を行い、演算結果を表示部２７のＣＲＴ画面に表示する
。 第１５図、第１６図において、ＡＢは掘進機前部ハル、
ＢＣは掘進機後部ハル、Ａは方向修正部、Ｂは中折れ部
、Ｂ′はレーザ受光装置のターゲット面の位置、Ｃは掘
進機後部ハルの後端位置を示す。 ここで、 ２；掘進機前部ハルの長さ Ｌ；掘進機後部ハルの長さ ｎ；後部ハル後端からターゲット面までの長さα；掘進
機前部ハルと掘進機後部ハルとの間の水平方向の折れ角 β　；掘進機後部ハルの基準線に対する水平方向の傾き γ　；掘進機後部ハルの基準線に対する垂直方向の傾き Ｘ　；ターゲット面での掘進機の基準線に対する水平方
向ずれ量（現在値） ｙ　；ターゲット面での掘進機の基準線に対する垂直方
向ずれ量（現在値） ｘｏ；ターゲット面が後部ハル後端に位置していた時の
掘進機の基準線に対する水平方向ずれ量 ｙｏ；ターゲット面が後部ハル後端に位置していた時の
掘進機の基準線に対する垂直方向ずれ量 ｘ８；中折れ部の基準線に対する水平方向ずれ量ｙ、；
中折れ部の基準線に対する垂直方向ずれ量ｘｔ；方向修
正部の基準線に対する水平方向ずれ量 ｙｆ；方向修正部の基準線に対する垂直方向ずれ薔 Ｙ　；掘進機前部ハルの基準線に対する水平方向の傾き
（ヨーイング量） Ｐ　；掘進機前部ハルの基準線に対する垂直方向の傾き
（ピッチング量） とすると、水平方向（第１５図）については、β＝　５
ｉｎ−１入二」１　　　　　・・・・・・（５）Ｙ＝α
＋β　　　　　　　　　・・・・・・（６）ｘ、＝Ｌ−
ｓｉｎβ＋ｘ、・・・・・・（７）ｚ（＝　Ｑ　拳５ｉ
ｎＹ　＋　Ｘｅ　　　　　−・・・−（１１）の関係が
成り立つ。 また、垂直方向く第１６図）については、−−１Ｌ：Ｊ
ｌ　　　　　・・・・・・（９）γ＝　ｓｌｎ　　　ｎ ｙｅ＝Ｌ・ｓｉｎγ＋ｙ　ａ　　　　　−−（１０）ｙ
（＝　Ｑ　・５ｉｎＰ　＋　ｙ、　　　　　−（１１）
の関係が成り立つ。 式（５）〜（１１）において、Ｌ、Ｑ、ｎは定数、αは
折れ角測定装置による折れ角データ、Ｐは傾斜計により
測定されたピッチング量、Ｘ、！、および’／＊Ｖｏは
レーザ受光装置からの受光位置データに必要に応じてロ
ーリングに対する補正を行い、ローリング補正後の受光
位置の水平および垂直方向ずれ量を掘進機の基準線に対
する水平および垂直方向ずれ量の変換した値である。な
お、ｘｏ。 ｙｏについては、所定推進距離ごとの水平および垂直方
向ずれ量ｘ、ｙを収録した参照ファイルのデータを用い
る。 次に、本実施例における位置姿勢演算処理の内容を第１
４図のフローチャートに従って説明する。 第１４図において、ステップ１１１から１１２−１まで
は第１０図のステップ１０１から１０２−１までと同様
である。 ステップ１１３では、推進距離が所定値（例として１０
１）を越えるごとに、その時点での水平方向ずれ量Ｘ、
垂直方向ずれ量ｙを参照ファイルに収録する。 ステップ１１４では、式（５）により傾きβを演算する
０式（５）中のＸ、は参照ファイルに収録されたｎ（ｍ
）前のデータを用いる。 ステップ１１５では、式（９）により傾きγを演算する
０式（９）中のｙｏも参照ファイルに収録されたｎ（ｍ
）前のデータを用いる。 ステップ１１６では、式（６）によりヨーイング量Ｙを
演算する。 ステップ１１７では、式（７）、　（１０）により水平
方向ずれ量ｘｅ、垂直方向ずれ量ｙｅを演算する。 ステップ１１８では、式（８）、　（１１）により水平
方向ずれ量Ｘｆ、垂直方向ずれ量ｙｒを演算する。 ステップ１１９では、求められた（Ｘｒ＋　ｙｆ）とＹ
の値を、他の必要なデータと共に表示部に表示する０表
示フォーマットは第９図に準じて決められる（必要に応
じて中折れ部の水平、垂直方向ずれ量Ｘａｙ　ｙｅを併
せて表示することもできる）。 ステップ１２０では、サンプリング周期（ここでは１秒
）経過後、最初のステップ１１１に戻し、表示内容を更
新する。 以上のステップ１１１から１２０までの演算処理が繰り
返し実行される。 〔発明の効果〕 本発明によれば、下記の効果が得られる。 （１）掘進機に搭載する計測用機器を小形化することが
できる。すなわち、レーザ受光装置は１枚のターゲット
を有する小形のものでよく、また、折れ角測定装置には
小形のポテンショメータなどを使用できるため、従来の
レーザ受光装置に２枚のターゲットを設けたものと比べ
収納スペースを小さくでき、小口径掘進機の狭い機内に
設置しやすくなるとともに、従来のように前方ターゲッ
トでの透過光の散乱が後方ターゲットの受光位置測定に
影響を及ぼすことなく、測定精度が向上し、また受光位
置測定を１枚のターゲットで行なえるため、信号処理も
容易となる。 （２）ジャイロを用いる方式に比べ、施工精度の確保に
必要なヨーイング量および方向修正部の水平方向ずれ量
の連続表示ができる点が優れている。 （３）掘進機前部ハルと掘進機後部ハルの間に中折れ部
を設けることができるため、掘進機本体を一つの剛体と
した場合に比べ、掘進機の操縦性が良くなり、方向修正
がしやすくなる。特に、中折れ部をレーザ受光装置より
掘進方向の前方位置に設けることによって、レーザ受光
装置の実装上の制約を受けることなく、方向（１正の効
きを最大限まで高めることができ、掘進機の蛇行を抑制
する上で大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図は本発明の第１実施例を示す図で、第
１図は掘進機内のレーザ受光装置と折れ角測定装置の配
置を示す縦断面図、第２図は第１図の■−■断面図、第
３図は第１図の■−■断面図、第４図は折れ角測定装置
の測定状態を示す切断平面図、第５図は位置姿勢計測装
置のシステム構成図、第６図は演算処理のフローチャー
ト、第７図はターゲット面での受光位置と掘進機の基準
線に対する位置ずれ量の関係を示す図、第８図は位置姿
勢演算用参照ファイルのフォーマット例を示す図、第９
図は表示内容のフォーマット例を示す図。 第１Ｏ図は第１実施例における位置姿勢計測原理を説明
するため、ある推進時点での掘進機の位置姿勢を模式的
に示した平面図、第１１図〜第１６図は本発明の第２実
施例を示す図で、第１１図は掘進機内のレーザ受光装置
と折れ角測定装置の配置を示す縦断面図、第１２図は第
１１図のツー店矢視図、第１３図は第１１図のＸｌｌｌ
−Ｘｍ断面図、第１４図は演算処理のフローチャート、
第１５図、第１６図は第２実施例における位置姿勢計測
原理を説明するため、ある推進時点での掘進機の位置姿
勢を模式的に示した平面図および側面図である。 ｌ・・・掘進機前部ハル、２・・・掘進機後部ハル、３
・・・中折れ部連結ビン、１１・・・レーザ発振器、１
２・・・レーザビーム、１３・・・レーザ受光装置、１
４・・・ターゲット面、１７・・・後続管、１８・・・
折れ角測定装置、２６・・・演算処理装置、２７・・・
表示部、Ａ・・・方向修正部、Ｂ・・・中折れ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、元押し装置により後続管と共に推進される小口径掘
   進機の地中での位置姿勢を自動計測する装置であって、
   トンネル後方の基準線上に設置されたレーザ発振器と、
   掘進機内に設置されて前記レーザ発振器から投射された
   レーザビームのターゲット面での受光位置を測定し、そ
   のデータを出力するレーザ受光装置と、掘進機前部ハル
   と掘進機後部ハルとを連結する中折れ部の水平方向の折
   れ角を測定し、そのデータを出力する折れ角測定装置と
   、掘進機の推進距離を計測し、そのデータを出力する手
   段と、前記受光位置データ、折れ角データおよび推進距
   離データを取り込み、前記受光位置データから現在の前
   記ターゲット面での掘進機の基準線に対する水平方向ず
   れ量を、前記ターゲット面が所定距離だけ手前にあった
   時と現在との前記ターゲット面での掘進機の基準線に対
   する水平方向ずれ量の差から掘進機後部ハルの基準線に
   対する水平方向の傾きを、前記折れ角データと前記掘進
   機後部ハルの基準線に対する水平方向の傾きとから掘進
   機前部ハルの基準線に対する水平方向の傾きを、また前
   記折れ角データと前記掘進機後部ハルの基準線に対する
   水平方向の傾きと現在の前記ターゲット面での掘進機の
   基準線に対する水平方向ずれ量とから掘進機前部ハルの
   先端にある方向修正部の基準線に対する水平方向ずれ量
   をそれぞれ演算する演算処理装置と、前記掘進機前部ハ
   ルの基準線に対する水平方向の傾きおよび前記方向修正
   部の基準線に対する水平方向ずれ量を表示する表示部と
   を備えたことを特徴とする小口径掘進機の位置姿勢計測
   装置。 ２、掘進機前部ハルと掘進機後部ハルとを連結する中折
   れ部を、前記レーザ受光装置より掘進方向の前方位置に
   設けたことを特徴とする請求項１記載の小口径掘進機の
   位置姿勢計測装置。