JPH06160092A - 小口径推進機 - Google Patents

小口径推進機

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JPH06160092A
JPH06160092A JP31507792A JP31507792A JPH06160092A JP H06160092 A JPH06160092 A JP H06160092A JP 31507792 A JP31507792 A JP 31507792A JP 31507792 A JP31507792 A JP 31507792A JP H06160092 A JPH06160092 A JP H06160092A
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信昭 遠藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小口径掘進機内の各検出器の調整作業を不要
にする。 【構成】 地上等における小口径掘進機の姿勢と一致す
る実測値を操作機内の実測値設定手段42cに設定させ
る。補正データ演算手段42bは、この実測値と一致す
る姿勢状態の小口径掘進機からの検出量を取り込んで、
その検出量が実測値に一致するための補正データを算出
する。補正データ演算手段42bによって算出された補
正データは補正データメモリ42dへ記憶される。補正
演算手段42eは、この小口径掘進機が地中にあるとき
の検出器からの検出量を、補正データメモリ42dに記
憶されている補正データによって補正して、姿勢演算表
示装置へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、小口径掘進機を操作機
によって離れた位置から操作して地中を推進させる小口
径推進機に関し、特に、小口径掘進機内にその姿勢を測
定するための検出器を有する小口径推進機に関する。
【0002】
【従来の技術】地中に比較的小口径(600mm以下)
の管を埋設する場合、先端に掘削部を有する小口径掘進
機(以下掘進機と記す)を後続管の先端に取付けて、こ
の後続管を元押し装置によって掘進機とともに地中内を
推進させている。この種の掘進機では、その推進方向を
修正できるように掘削部の向きを可変する機構が備えら
れており、その方向制御は、掘進機から離れた位置(例
えば地上)の操作機によって行なわれる。
【0003】掘進機内には、地中での推進方向を知るた
めに、例えば特開平3−48116号に開示されている
ように、前部ハルと後部ハルとの水平方向の折れ角を検
出する折れ角検出器、ハルのローリング量やピッチ量を
検出する傾斜検出器、および前部ハルに対する掘削部の
傾動量を検出する傾動量検出器が備えられていて、これ
らの検出器からの検出量を操作機側で受けて、推進方向
を監視し、掘進機の方向ずれ等を修正するようにしてい
る。
【0004】ところが、操作機に比べて掘進機の使用環
境は極めて悪いため、故障の発生を防ぐことはできず、
分解整備等が頻繁におこなわれ、その都度、各検出器の
検出量と実際の掘進機の姿勢とを一致させるための調整
作業が必要となる。この調整作業は、故障した掘進機の
代わりに新たな掘進機を用いる場合や、土質に合った掘
進機に切り換える場合にも必要となる。このため、従来
では、地上において、使用する掘進機内の各検出器のゼ
ロ調整やスパン調整(感度調整)を手動で微細に行なっ
て、別の計器で測定した実際の角度と各検出器からの検
出量とが一致するように調整してから、地中での作業を
開始するようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、以下のような問題があった。 (1)1つの検出器について、その検出量と実測値とを
すべての点で一致させるためには、何回もの実測と調整
とが必要になり、この作業に膨大な時間を費やしてしま
う。 (2)作業者が表示または検出量を見て調整するため、
その作業によるバラツキ誤差が大きくなる。 (3)掘進機内の各検出器を調整するために、密閉状態
になっている掘進機のカバーを開けなければならず、そ
の開閉作業のミス等による2次的な故障を発生する恐れ
がある。本発明の目的は、掘進機内の各検出器の調整作
業を不要とする小口径推進機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の小口径推進機は、先端掘削部と前部ハルと
後部ハルとが一列に連結されて形成され、該各部間の角
度および所定の基準線に対する角度を検出するための複
数の検出器を内部に有する小口径掘進機と、前記小口径
掘進機の前記複数の検出器からの検出量を受けて、前記
小口径掘進機の地中での姿勢を測定し、該小口径掘進機
の姿勢を修正するための遠隔操作が可能な操作機とから
なる小口径推進機において、前記小口径掘進機の姿勢の
実測値を設定するための実測値設定手段と、前記実測値
と同一姿勢時における前記小口径掘進機の前記検出から
の検出量を受け、該検出量を前記実測値に一致させるた
めの補正データを算出する補正データ演算手段と、前記
補正データ演算手段によって算出された前記補正データ
を記憶する補正データ記憶手段と、地中の前記小口径掘
進機の前記複数の検出器の検出量を、前記補正データ記
憶手段に記憶されている補正データによって補正して出
力する補正演算手段とを前記操作機に設けている。
【0007】
【作用】上記の本発明によれば、実測値設定手段によっ
て設定された実測値と同一姿勢における小口径掘進機の
検出器からの検出量を実測値と一致させるための補正デ
ータが、補正データ演算手段によって算出されて補正デ
ータ記憶手段に記憶される。小口径掘進機が地中にある
ときの検出器からの検出量は、補正データ記憶手段に記
憶されている補正データによって、実際の姿勢に一致し
た検出量に補正されて出力される。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面によって説明
する。図2は、一実施例の小口径推進機の掘進機10の
内部を示しており、掘進機10の前部ハル11は、後部
ハル12に対して上下の連結ピン13によって水平方向
に折り曲げ自在に連結されている。ここでこの連結部を
中折れ部Bとする。前部ハル11の先端側には、カッタ
ヘッド14をカッタ駆動装置15で回転させて地山Gを
掘削する先端掘削部16が装備され、前部ハル11内に
設けた複数本の方向修正ジャッキ17によって先端掘削
部16を上下、左右に傾動させて方向修正を行う。ここ
で先端掘削部16の傾動中心となる前部ハル11の先端
部を方向修正部Aとする。
【0009】後部ハル12内の前端側に設けられた土砂
圧送ポンプ18は、図示していない圧送ピストンの往復
動により後部ハル12の外側から土砂溜タンク19内に
掘削土砂を取り入れ、これを排土管10へ圧送して掘進
機10の推進を可能にする。トンネル後方の基準線上に
はレーザ発振器21が配置され、このレーザ発振器21
から基準線と一致するように出射されるレーザビーム2
2は、土砂溜タンク19上部に設置されたレーザ受光装
置23のターゲット面24で受光される。
【0010】前部ハル11の上部内壁には、そのピッチ
ングおよびローリングを検出するための傾斜検出器25
が設置され、その下方には後部ハル12に対する前部ハ
ル11の水平方向の折れ角を検出するための折れ角検出
器26が設置されている。折れ角検出器16は、例えば
直線摺動形ポテンショメータで構成され、図3に示すよ
うに、その摺動軸26aの先端が、後部ハル12に一端
を取り付けられた平面板27にバネ力によって常に当接
するように取りつけられ、前部ハル11と後部ハル12
の水平方向の角度変化に追従させて摺動軸26aを伸縮
動作させ、ハル間の折れ角をその伸縮ストローク量で出
力するようにしている。
【0011】前部ハル11内の前端には、先端掘削部1
6の傾動量を検出するための傾動量検出器29が設置さ
れている。傾動量検出器29は、前記折れ角検出器26
と同様に直線摺動形ポテンショメータで構成され、その
摺動軸29aを先端掘削部16の後端面にバネ力によっ
て押し付け、方向修正ジャッキ17による先端掘削部1
6の傾動量をその摺動軸29aの伸縮ストローク量で出
力する。なお、図2では図示されていないが、先端掘削
部16は上下方向および左右方向へ傾動するため、この
傾動検出器29は、前部ハル11の内壁に2つ以上例え
ば3組設置されている。
【0012】これらの傾斜検出器25、折れ角検出器2
6および傾動検出器29の検出量は、後部ハル12内の
信号伝送装置30に入力され、後述する操作機40へ送
られる。なお、後部ハル12の後端は先頭後続管31に
接続され、図示しない元押し装置からの推進力を前部ハ
ル11に伝達する。
【0013】上記掘進機10の姿勢の監視や方向修正
は、図4に示す操作機40によって地上等から行われ
る。操作機40は、掘進機10からの各検出量を信号伝
送装置41を介して、補正処理部42に取込む。補正処
理部42は、掘進機10の実際の姿勢と各検出器の検出
量との関係から、検出量に対する補正データを求める補
正データ登録モードと、補正データ登録モードで求めら
れた補正データに従って、地中推進中の掘進機10から
の検出量を補正して出力する補正モードとを有してい
る。
【0014】この2つのモードを実行するために、補正
処理部42は、図1に示す機能ブロックによって構成さ
れている。即ち、実線で処理経路を示す補正データ登録
モードにおいては、検出量取込み手段42aによって取
込まれた検出量のうち、選択スイッチ43で指定された
検出量が補正データ演算手段42bへ送られる。補正デ
ータ演算手段42bは、実測値設定手段42cに予め設
定された実測値とその実測状態における検出量との関係
から、検出量が実測値に一致するための補正データを求
めて補正データメモリ42dへ記憶させる。
【0015】また、破線で処理経路を示す補正モードに
おいては、検出量取込み手段42aからの検出量は補正
演算手段42eへ送られる。補正演算手段42eは、受
入れた検出量に対して、補正データメモリ42dの補正
データを用いて補正演算を施し、補正後の検出量を出力
する。
【0016】ここで、一例として、分解整備後の掘進機
10の折れ角検出器26に対する補正データの登録につ
いて説明する。この折れ角検出器26は前記したように
前部ハル11と後部ハル12との折れ角θを直線摺動型
のポテンショメータで検出しているので、実際の折れ角
θと摺動軸とのストローク変化θ′との関係は、厳密に
は、 tanθ=θ′/rで表わされるが(rは摺動軸に当
接している平板の回動半径)、ここでは、θの範囲が小
さく、折れ角検出器26からは実際の折れ角θに比例し
た検出信号θsが出力されるものとする。
【0017】この折れ角検出器26の検出量のゼロ点お
よび感度を補正するために、実測値設定手段42cに異
なる姿勢状態における2つの実測値θ1 、θ2 を設定す
る必要がある。この実測値の設定は、予め決められた規
定姿勢の値であっても、任意の状態でその都度実測され
た値であってもよい。規定姿勢の値を用いる場合には、
例えば前部ハル11と後部ハル12との左右の最大折れ
角(機構的に規定されている)を用いたり、前部ハル1
1と後部ハル12との折れ角が規定角に等しいか否かを
判別できる治具等を用いればよい。
【0018】また、任意の姿勢状態の実測値を用いる場
合には、任意の折れ角状態で実際に角度計等を用いて実
測した折れ角をその都度実測値設定手段42cへ数値入
力する。いずれの場合でも、小口径掘進機が実測値と同
一姿勢であることの確認や任意の姿勢の実測は、掘進機
10の実際の姿勢を確実に視認できる地上等で行うこと
が望ましい。
【0019】図5は、実測値設定手段42cに前記規定
姿勢の値が実測値θ1 、θ2 として予め記憶されている
場合の補正データ登録の操作手順を示している。以下、
この操作手順について説明する。始めに選択スイッチ4
3の操作によって例えば折れ角検出量が選択され、その
変更登録が指定された後、手動あるいは別装置等によっ
て掘進機10のハル間の角度が第1の実測値θ1 の状態
に固定され、この状態で折れ角検出器26からの検出量
θs1が読み込まれる(S1〜S5)。
【0020】次に、掘進機10のハル間の角度が第2の
実測値θ2 の状態に固定され、続いてその検出量θs2
読み込まれる(S6〜S7)。ここで登録スイッチ44
が操作されて、補正データ演算手段42bによって補正
データの演算がなされる。
【0021】補正データ演算手段42cは、図6に示す
ように、(X,Y)座標が(θs1,θ1 )、(θs2,θ
2 )の2点P、Qを結ぶ線 Y=αX+βの傾きαとβ
とを検出量に対する補正データとして次の演算によって
求める。 α=(θ2 −θ1 )/(θs2−θs1) β=(θ1 θs2−θ2 θs1)/(θs2−θs1
【0022】この2つの補正データα、βは、折れ角検
出量に対する補正データとして補正データメモリ42d
へ登録される。なお、他の検出量に対する補正データも
前記同様に、検出量と実測値との関係を決める補正デー
タが求められて補正データメモリ42cへ登録される。
このように規定姿勢の実測値を用いる場合、掘進機を規
定姿勢にするだけの簡単な操作で極めて短時間に補正デ
ータを登録できる。
【0023】このようにして、各検出量の補正データが
登録された状態で、掘進機10が実際に地中を推進して
いるときの各検出器からの検出量は、補正処理部42の
補正演算手段42eによって補正される。例えば折れ角
検出器26からの検出量がθs の場合には、前記補正デ
ータα、βによって、αθs +βの補正演算がなされ、
その演算結果が真の折れ角として姿勢演算表示装置45
へ出力される。
【0024】姿勢演算表示装置45は、補正演算手段4
2eによって補正された各検出量と、レーザ受光装置2
3のレーザの受光位置を示す信号とに基づいて、基準線
に対する掘進機10の先端掘削部16の位置を求める。
【0025】この演算処理については、前記特開平3−
48116号の処理と全く同様なので詳述はしないが、
基準線に対する前部ハルの方向修正部Aの位置を求める
場合について簡単に説明すると、基準線に対する後部ハ
ル12の角度をレーザ受光装置23のターゲット面の照
射点位置の変化量等によって求めて中折れ部Bのx位置
を求めるとともに、この角度と前記補正された折れ角検
出量とによって基準線に対する前部ハル11の角度を求
め、この角度とハルの長さ等によって前部ハル11の方
向修正部Aのx位置を算出している。また、y方向の位
置は、補正された傾斜検出器25からのピッチング量等
によって算出している。
【0026】このようにして、補正された検出量によっ
て算出した方向修正部Aの位置は、例えば図7に示すよ
うに基準線の位置を原点とするX−Y座標画面上に点D
として表示される。操作者は、この画面を監視しつつ操
作機内の図示しない傾動コントローラを操作して、掘進
機10の方向修正ジャッキ17を作動させ、基準線に対
する掘進機10の推進方向のずれを修正する。
【0027】なお、この実施例では、実測値設定手段4
2cに予め規定姿勢の実測値を設定していたが、図8に
その手順を示すように、掘進機10の任意の姿勢状態で
の折れ角やローリング量等を実際に別の計器で実測し
て、その値を実測値設定手段42cへ入力設定し(S
3′、S5′)、その姿勢状態における検出器の検出量
をその都度補正データ演算手段42bへ取り込むように
しても、検出量に対する補正データを前記同様に求める
ことができる。この場合でも、異なる2つの姿勢状態の
実測だけで簡単且つ短時間に補正データを求めることが
できる。
【0028】また、前記実施例では、1つの掘進機に対
する補正データの登録について説明したが、使用する可
能性のある複数の掘進機に対する補正データを掘進機毎
に予め登録しておき、補正演算に用いる補正データを、
メモリから任意に読み出せるように構成しておけば、作
業中に掘進機が交換される場合にも速やかに対処するこ
とができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予め、地上等で実測値と同一姿勢にされた掘進機の各検
出器の検出量に対する補正データを記憶することがで
き、しかもその補正データによって地中の掘進機からの
検出器の検出量を補正するようにしたので、各検出器の
微調整を行わずに済み、バラツキ誤差の極めて少ない検
出量を、極めて簡単且つ短時間に得ることができ、掘進
機のカバー開閉による2次的故障も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部の機能ブロック図であ
る。
【図2】一実施例の掘進機内を側面からみた断面図であ
る。
【図3】図2のC−C線断面図である。
【図4】一実施例の全体の概略構成図である。
【図5】補正データ登録の操作手順を示すフローチャー
トである。
【図6】検出量と実測値の関係の一例を示す図である。
【図7】掘進機の姿勢表示の一例を示す図である。
【図8】任意の姿勢における実測値を用いる場合の補正
データ登録の操作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 掘進機 25 傾斜検出器 26 折れ角検出器 29 傾動検出器 40 操作機 42 補正処理部 42b 補正データ演算手段 42c 実測値設定手段 42e 補正演算手段 45 姿勢演算表示手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】先端掘削部と前部ハルと後部ハルとが一列
    に連結されて形成され、該各部間の角度および所定の基
    準線に対する角度を検出するための複数の検出器を内部
    に有する小口径掘進機と、 前記小口径掘進機の前記複数の検出器からの検出量を受
    けて、前記小口径掘進機の地中での姿勢を測定し、該小
    口径掘進機の姿勢を修正するための遠隔操作が可能な操
    作機とからなる小口径推進機において、 前記小口径掘進機の姿勢の実測値を設定するための実測
    値設定手段と、 前記実測値と同一姿勢時における前記小口径掘進機の前
    記検出からの検出量を受け、該検出量を前記実測値に一
    致させるための補正データを算出する補正データ演算手
    段と、 前記補正データ演算手段によって算出された前記補正デ
    ータを記憶する補正データ記憶手段と、 地中の前記小口径掘進機の前記複数の検出器の検出量
    を、前記補正データ記憶手段に記憶されている補正デー
    タによって補正して出力する補正演算手段とを前記操作
    機に設けたことを特徴とする小口径推進機。
  2. 【請求項2】前記補正データ演算手段は、1つの検出器
    について少なくとも2つの異なる姿勢状態における前記
    小口径掘進機の実測値によって、前記補正データを算出
    することを特徴とする請求項1記載の小口径推進機。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08338721A (ja) * 1995-06-09 1996-12-24 Kido Kensetsu Kogyo Kk 小口径管用シールド掘進機の姿勢計測装置
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JP2022100497A (ja) * 2020-12-24 2022-07-06 株式会社推研 岩盤掘進機

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