• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1992016720A1
    申请号:PCT/JP1992/000290
    申请日:1992-03-11
    公开日:1992-10-01
    发明作者:Hiroaki Yamaguchi；Akira Okamoto
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:G01V3-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 地中掘進機の掘進位置計測装置 技 術 分 野
    [0002] 本発明は、 偏位許容誤差を基準として、 地中掘進機の位置を高精度に計測する 掘進位置計測装置に関する。 背 景 技 術
    [0003] 地中掘進機の掘進位置計測に関する装置及び方法については、 先に本発明者等 が多くの提案を行っている （例えば特開平 2年一 2 4 5 6 9 0号、 特開平 3 — 8 7 6 1 2号、 及び特願平 2年— 5 8 3 7 1〜 5 8 3 8 4号、 5 9 2 0 1〜 5 9 2 2 0号参照） 。 これらは磁界技術またはレーダ技術によって地中掘進機の掘進 位置を計測する技術である。
    [0004] これらの磁界技術を大略すれば、 地中掘進機前方の立坑内もしく は地中掘進機 の対向前面または地上掘進計画線に沿った平面等、 地中掘進機の外部に少なく と も 1個の磁界発生装置を設け、 この装置から生ずる磁界強度を地中掘進機に設け た磁気検出装置によって検出し、 その検出磁界強度の強弱によって該磁界発生 ¾ 置と該磁気検出装置との相対位置を計測するものである。
    [0005] こ こで、 磁界発生装置は掘進計面線に対して既知位置にあり、 磁気検出装置も 地中掘進機の既知位置にあるので、 これら装置の相対位置を計測することにより 、 地中掘進機の掘進位置を計測できるのである。
    [0006] しかるに上記従来の技術は、 先ず掘進計画線に対する実際の掘進位置、 即ち偏 位の絶対値を計測する技術であり、 結果としてある程度髙ぃ精度の値を得ること ができた力;、 その誤差が明らかでないという不具合がある。
    [0007] この誤差には機器誤差と変動誤差とがある。 機器誤差は機器の性能向上て'解決 可能できるか、 変動誤差は外部要因に基づく誤差であるため除去が困難である。 詳しく は、 変動誤差は、 地中物質の変化に伴う透磁率の変化、 例えば磁界発生装 置が地上に配設される場合であれば、 地表の凹凸や建築物等によって生ずる磁界 のゆらき、 または距離の変動等によって生ずる。 発 明 の 開 示
    [0008] 本発明は、 上記従来の問題点に鑑み、 除去が困難な変動誤差を積極的に利用し て地中掘進機の位置を髙精度に計測する掘進位置計測装置を提供することを目的 としている。
    [0009] このために、 本発明に係る地中掘進機の掘進位置計測装置は、 地中掘進機の外 部の既知位置に設けた複数個の磁界発生装置と、 この地中掘進機に設けた磁気検 出装置と、 これら装置に接続されたマイ クロコ ンピュータ （以下マイ コ ンという ) を具備している。 このマイコ ンは、 オペレータが予めマイ コ ンに指定入力した 偏位の許容誤差に基づきこれら装置を駆動して、 地中掘進機の掘進位置を前記許 容誤差の範囲で出力している。
    [0010] 尚、 この許容誤差は複数個の磁界発生装置の配置ビツチで決定されているため 、 オペレータがこれらの磁界 ¾生装置間のピッチを詳細に用いて位置計測したい 場合を考慮し、 オペレータが予め選択した各磁界発生装置を直接マイコンに指定 入力できる構成となっている。
    [0011] また、 オペレータがこれらの磁界発生装置間の代表的ピッチを用いて位置計測 したい場合を考慮し、 オペレータが予め選択した偏位の許容誤差を直接マイコン に指定入力できる構成としてもよい。 この場合はマイコン自体が、 指定入力され た許容誤差を全ての磁界発生装置間のピッチと比較して、 この許容誤差に相当す るピツチの各磁界発生装置を選択し、 記憶する構成となっている。
    [0012] 図 4 ( A ) は磁場 ¾生装置 2として 3個のループコ イ ル 2 1 、 2 2 、 2 3を等 ピッチ pで近接配置した図、 図 4 ( B ) は i 次駆動されたループコ イ ル 2 1 .. 2 2 , 2 3に対し、 図示しないクロ スコィルを X方向に移動させて照次走査した- きの検出磁界強度 H I 、 H 2 、 H 3を示す図である。
    [0013] 尚 . クロスコ イ ルは、 宾際には地中掘進機の所定位置に固設されている。 こ& 固設位置 Ο投影点を図面に示す a点と b点とすると、 a点の場合は検出磁界強度 .. H 2 >H 1 >H 3
    [0014] となる。 他方、 b点の場合は
    [0015] H 1 > H 2 » H 3
    [0016] となる。 そ して検出磁界強度の大小関係の変化点は、 図 4 (A) , (B) から明 らかなように、 各ループコィ ル中央から左右半ピッチ pの半値 p/ 2の位置であ る。 即ち、 ク ロスコ イルの位置 P cは
    [0017] P c = P x r p / 2
    [0018] で示され、 最大検出磁界強度 H 2のループコ イ ル 2 2の位置 P X の ± p / 2内に 存在する。
    [0019] 次に図 5 (A) , (B ) に示すように、 5個のループコ イルを上記ピッチ pの 半値 PZ2で重ねた場合も、 ク ロスコ イルの位置 P cは
    [0020] P c = P x ± p / 2 x i /2 - ± p / 4
    [0021] で示され、 最大検出磁界強度のループコィ ル 2 Xの位置 P Xの： PZ4内に存在 する。
    [0022] このように、 大ピッチのループコ イ ルを選択指定すれば、 大きい誤差で位置計 測でき、 逆に小ピッチのループコイルを選択措定すれば、 小さい誤差で位置計測 できる。 そこで、 ループコ イ ルをできる限り小さいピッチで多数配置し、 これら ループコィルを段階的に選択指定すれば、 ク ロスコィルの位置 P c、 即ち地中掘 進機の掘進位置を許容誤差範囲を伴った位置として段階的に知ることができる。 また、 マイ コ ン 4が演算し易い数値でさえあれば、 ループコ イ ルの配置は必ずし も等ピッチにする必要はなく、 適宜ラ ンダムピッチであってもよい。 図面の簡単な鋭明
    [0023] 図 1 は本発明の全体配置図、 図 2は本発明の第 1実施例におけるマイコ ン作動 のフ ローチャー ト、 図 3は本発明の第 2実施例におけるマイ コ ン作動のフ ローチ ャ― ト、 図 4 (A) , (B) は本発明の許容誤差を説明する大ピッチの磁界発生 装置の配置図、 図 5 (A) , (B) は本発明の小ピッチの許容誤差を説明する 界発生装置の配置図、 図 6は第 3実施例における磁界発生装置の配置図、 図 7は 第 4実施例における磁界発生装置の配置図、 図 8第 5実施例における磁界発生装 置の配置図である。 発明を実施するための最良の形態
    [0024] 以下図 1〜図 3及び図 6〜図 8を参照して本発明の実施例を詳細に説明する c 図 1 は本発明の全体配置図であり、 図 2は第 1実施例におけるマイコン作動の フローチャー トである。 図 1 において地中掘進機 1の外部の既知位置に、 均等ビ ツチ Pとなるように磁界発生装置 2 として 3個のループコ イ ル 2 1、 2 2、 2 3 を重ねて設けている。 地中掘進機 1には磁気検出装置 3としてクロスコィルを設 けている c また、 各ループコ イ ル 2 1、 2 2、 2 3及び磁気検出装置 3に接続さ れ、 且つ、 各ループコ イ ル 2 1、 2 2、 2 3の各中央位置を記愴したマイ コ ン 4 を備えている。 このマイ コ ン 4は、 図 2のフローチヤ一 トに沿って地中掘進機 1 の位置を出力する。
    [0025] 先ず、 ステップ 1 0 1で m個の中から指定入力された n個の磁界発生装置 2 i (図 1 ではループコ イ ル 2 1、 2 2、 2 3 ) について暱次駆動し、 駆動毎にク口 スコ ィ ルにより各磁界強度 H iを検出し、 検出毎に各検出磁界強度 H iを各磁舁 発生装置 2 i に対応させて記億する （ステップ〗 0 2〜 1 0 7 ) 。 次に、 各検出 磁界強度 H iを比較し （ステツプ 1 0 8 ) 、 最大の磁界強度 H Xが検出された磁 界発生装置 2 Xを特定し （ステツプ 1 0 9 ) 、 次いで、 この磁界癸生装置 2 Xに 隣接する磁界発生装置 2 sを特定し （ステップ 1 1 0 ) 、 これら磁界発生装置 2 X； 2 3の既知位置？ 5^ , P sを読み岀して相互間のピッチの半値 p / 2を算出 し (ステ ブ 1 1 1 ) 、 この磁界発生装置 2 の位置 P X及びピッチの半値 p ノ 2 とから fe気検出装置 3の位置 P cを
    [0026] P c = P X二 p , 2
    [0027] て出力す.？ （ステップ 1 1 2 > 構成である。
    [0028] 次に、 本 ¾明 ©第 2実施例を .、 図 i の全体配置図と図 3 のマィ コ 作動 - " 一チ ー トて説明する。 図 } において前記第 1実施例との栢違点は. マ イ コ ン - が各ループコ イ ル 2 1、 2 2、 2 3の位置相互間のピッチ P も予め記憶している こ とである。 この場合のマ イ コ ン 4は、 図 3 のフローチ ャー トに沿つて地中掘進 機 1 の位置を出力する。
    [0029] 先ず、 ステ ップ 2 0 1 でオペレータが適宜選択してマ イ コ ン 4 に指定入力した 偏位許容誤差 dについて、 m個の中からピッチ P 2 X dなる n個の磁界発生 装置 2 iを選択してこれらを記憶し （ステップ 2 0 2 ) 、 各磁界発生装置 2 i を 嚼次駆動し、 駆動毎に磁気検出装置 3により各磁界強度 H i を検出し、 検出毎に 各検出磁界強度 H iを各磁界発生装置 2 i に対応させて記億し （ステ ップ 2 0 3 〜 2 0 8 ) 、 各検出磁界強度 H iを比較し （ステ ッ プ 2 0 9 ) 、 最大の磁界強度 H Xが検出された磁界発生装置 2 Xを特定し （ステ ッ プ 2 1 0 ) 、 この磁界発生 装置 2 Xの位置 P X及び前記予め指定入力された許容誤差 ± dとから磁気検出装 置 3 の位置 P cを
    [0030] P c = P X ± d
    [0031] と して出力する （ステップ 2 1 1 ) 構成である。
    [0032] さらに、 他の実施例について説明する。
    [0033] 磁界発生装置 2 と してのループコ イ ルは図 1 に示すように 3個に限る必要はな く、 また横方向 （ X方向） の位置計測に限る必要もない。 例えば図 6に示す第 3 実施例のようにループコ イ ルを縦横 5個づっ設けててもよい。 この場合、 設置個 数や設置方向は状況に応じて適宜決定すればよい。
    [0034] また、 磁界発生装置 2は図 1 に示すようなループコィルに限る必要はなく、 例 えば図 7に示す第 4実施例のようにように、 複数個のソレノ ィ ドを縦横に配置し てもよい。 この場合、 磁界発生装置 2は励磁 ·消磁の制御ができるものであれば なんであってもよく、 バイ アス用ゃ整磁用としては、 永久磁石を誘導磁石に背設 して磁界発生装置 2を構成してもよい。
    [0035] 上記図 6の第 3実施例及び図 7の第 4実施例では地中掘進機〗 の前面又は立坑 內構築物の前面に好適に配置可能な磁界発生装置 2を示したが、 図 8に示す第 5 実施例のように、 地中掘進機 1 の掘進方向と平行な地上の掘進方向計面線 zに ¾ つて磁界発生装置 2を配設してもよい。 さらに、 磁気検出装置 3は上記実施例のようにク ロスコ ィルに限る必要はなく 、 場合によっては単コ イ ル、 複数コ イ ル、 又は M R素子やホール素子等のいわゆ る磁電変換素子等であってもよい - 加えて、 従来技術と上記実施例とを利用し合うのもよい e 例えば、 磁界発生装 置 2の個数が少なく、 そのピッチも大きい場合であって、. しかもより高精度の計 測が要求される場合は、 先ず上記実施例に従って誤差範囲を計測し、 次いで従来 技術により絶対位置を求めればよい。 即ち、 大きな許容誤差を指定入力すれば、 粗い値の位置が出力され、 小さな許容誤差を指定入力すれば、 緻密な値の位置が 出力される。 掘進工法の工程の中には計測精度が粗くてもよい場合があるので、 そのような場合に利用できる。
    [0036] 以上説明したように、 本発明によれば、 許容誤差を積極的に利用して地中掘進 機 1 の位置を計測するため、 許容誤差を伴った位置を計測をすることができる。 別言すれば、 計測誤差と許容誤差とが一致する範囲内で地中掘進機 1 の絶対位置 を推定することが可能となる。 この許容誤差は磁界発生装置 2の配置ピッチによ り制約されるが、 予め磁界発生装置 2の配置を考慮して製造することは極めて容 易である c 尚、 実施例毎に効果を列挙すると、
    [0037] 第 1実施例によれば、 オペレータが選択した磁界発生装置 2をマイ コ ン 4に直 接指定入力できるので、 ピッチを記入した磁界発生装置 2の配置図を携帯するだ けで、 許容誤差範囲内の位置を容易に計測をすることができる。
    [0038] 第 2実施例によれば、 オペレータが選択した許容誤差をマイコ ン 4に直接指定 入力できるため、 磁界発生装置 2のピッチを一通り記憶するだけて、 許容範囲内 の位置を容易に計測をすることができる。
    [0039] 第 3 - 5実施例においても、 上記実施例と同様の位置を効果が得られる c 産業上の利用可能性
    [0040] 本発明 . 偏位許容誤差を基準として地中掘進機の位置を高精度に計測する掘 進位置計測装置として有用である。
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1 . 地中掘進機の外部の既知位置に設けた複数個の磁界発生装置と、 この地中掘 進機に設けた磁気検出装置と、 これら装置に接続され、 且つ各既知位置を記憶し たマイ コ ンとを備え、 オペレータが複数個の磁界発生装置の中から適宜選択して マイ コ ンに指定入力した各磁界発生装置について、 前記マイ コ ンは、
    (1) これら各磁界発生装置を頫次駆動し、 駆動毎に磁気検出装置により各磁界強 度を検出し、 検出毎に各検出磁界強度を各磁界発生装置に対応させて記惊し、
    (2) 比較により、 検出磁界強度が最大の磁界発生装置を特定し、
    (3) 且つ、 この磁界発生装置に隣接する磁界発生装置を特定し、
    (4) 検出磁界強度が最大の磁界発生装置の既知位置 P Xとこれに隣接する磁界発 生装置の既知位置 P sからこれら位置相互間のピッ チの半値 p / 2 とを算出し、
    (5) 磁気検出装置の位置 P cを P c = P X ± P Z 2として出力する
    構成を特徴とする地中掘進機の掘進位置計測装置。
    2 . 地中掘進機の外部の既知位置に設けた複数個の磁界発生装置と、 この地中掘 進機に設けた磁気検出装置と、 これら装置に接続され、 且つ各既知位置及びこれ ら位置相互間のピッチ Pを全て記憶したマイコ ンとを備え、 オペレータが適宜選 択してマイコ ンに指定入力した偏位の許容誤差土 d について、 前記マイコ ンは、
    (1) ピッチ pが p = 2 X dなる各磁界発生装置を選択してこれらを記惊し、
    (2) これら各磁界発生装置を噸次駆動し、 駆動毎に磁気検出装置により各磁界強 度を検出し、 検出毎に各検出磁界強度を各磁界発生装置に対応させて記憶し .
    (3) 比較により、 検出磁界強度が最大の磁界発生装置を特定し、
    (4) 検出磁界強度が最大の磁界発生装置の既知位置 P Xと前記指定入力された許 容誤差二 d とから磁気検出装置の位置 P cを P c = P x : d として出力する 構成を特徴とする地中掘進機の掘進位置計測装置。
    3 . 前記磁界発生装置は、 複数個のループコィルを縦横方向のうち少なく とも 1 方向に重ね τ配設したことを特徵とする請求の範囲 1または 2記載の地中掘進機 の掘進位置計測装置。
    4 . 前記磁舁発生装置は、 複数個のソ レノィ ドを縦横方向のうち少な '、とも 1方 向に配設したことを特徵とする請求の範囲 1 または 2記載の地中掘進機の掘進位 置計測装置-
    5 . 前記磁界 ¾生装置は、 前記地中掘進機の掘進方向と平行な地上の掘進方向計 画線に 、つて配設したことを特徵とする請求の範囲 1 または 2記載の地中掘進機 の掘進位置計測装置。
    6 . 前記磁気検出装置は、 1個以上のク ロスコ イルか磁電変換素子であるこ とを 特徵とする請求の範囲 1または 2記載の地中掘進機の掘進位置計測装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    JP6033801B2|2016-11-30|磁気センサ及びその感度測定方法
    US9719771B2|2017-08-01|Rotation angle sensor for absolute rotation angle determination even upon multiple revolutions
    US6401875B1|2002-06-11|Absolute position sensing method and apparatus for synchronous elevator machines by detection stator iron saturation
    US9110122B2|2015-08-18|Detection of a metal or magnetic object
    EP2354769B1|2015-04-01|Winkelgeber und Verfahren zur Bestimmung eines Winkels zwischen einer Sensoranordnung und einem Magnetfeld
    EP2340414B1|2015-09-23|Halbleiterchip und verfahren zum erzeugen von impulsflanken, die der bewegung eines mechanischen teiles synchron zugeordnet sind
    US2912642A|1959-11-10|Method and device for indicating and measuring mechanical stresses within ferro-magnetic material
    JP2565989B2|1996-12-18|複数の走査個所を有する位置走査装置
    US6873152B2|2005-03-29|Differential sensor apparatus and method for laminated core fault detection
    US5434504A|1995-07-18|Position sensors for linear motors including plural symmetrical fluxes generated by a planar drive coil and received by planar sense coils being colinear along an axis of motion
    JP4476717B2|2010-06-09|電磁誘導型位置センサ
    RU2394207C2|2010-07-10|Устройство определения положения и способ определения положения упаковочного материала с магнитной меткой
    EP2545342B1|2015-05-06|Sensoranordnung und verfahren zum ermitteln einer magnetisierungsrichtung eines gebermagneten
    JP2750778B2|1998-05-13|発電機ステータウェッジの締まり具合を測定する装置
    US4626749A|1986-12-02|Two-dimensional positioning device
    JP4178426B2|2008-11-12|位置測定装置
    EP1668378B1|2015-09-09|Sensor f r die detektion der richtung eines magnetfeldes in einer ebene
    US4603365A|1986-07-29|Magnetic detection apparatus
    EP1110094B1|2002-11-20|Vorrichtung und verfahren zur bildung eines oder mehrerer magnetfeldgradienten durch einen geraden leiter
    CN104303018B|2016-04-20|用于借助于串联布置的多个磁场传感器非接触式测量位置的位移传感器
    US5412317A|1995-05-02|Position detector utilizing absolute and incremental position sensors in combination
    US5075622A|1991-12-24|Sheet thickness measuring apparatus with magnetic and optical sensors
    KR20060126605A|2006-12-07|스테이지 장치
    US4772815A|1988-09-20|Variable refluctance position transducer
    EP0102472B1|1986-06-04|Längen- oder Winkelmesseinrichtung
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    KR0160797B1|1998-12-15|
    JPH04293895A|1992-10-19|
    DE69220507T2|1997-12-04|
    DE69220507D1|1997-07-24|
    EP0622524A1|1994-11-02|
    EP0622524A4|1994-05-18|
    EP0622524B1|1997-06-18|
    JP2863957B2|1999-03-03|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    JPS625116A|1985-07-01|1987-01-12|Hitachi Constr Mach Co Ltd|Position detector of moving body|
    JPS6295480A|1985-10-22|1987-05-01|Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt>|Receiver for position measurement of tunnel drilling machine|
    JPH01172701A|1987-12-28|1989-07-07|Hitachi Constr Mach Co Ltd|Position detecting apparatus of excavator|
    JPH03260281A|1990-03-08|1991-11-20|Komatsu Ltd|Position detector of underground excavator|
    JPH03260283A|1990-03-08|1991-11-20|Komatsu Ltd|Position detector of underground excavator|CN101614127B|2009-07-30|2011-06-08|上海市隧道工程轨道交通设计研究院|盾构贯通施工中过江水准测量方法|US4088842A|1975-05-23|1978-05-09|Kabushiki Kaisha Daini Seikosha|Automatic coordinate determining device|GB2357150B|1999-12-11|2002-01-09|Bactec Internat Ltd|Improvements in or relating to subterranean investigative techniques|
    WO2010114872A1|2009-04-03|2010-10-07|Vector Magnetics Llc|Two coil guidance system for tracking boreholes|
    法律状态:
    1992-10-01| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1992-10-01| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB IT |
    1992-11-26| DFPE| Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)|
    1993-09-16| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1992906701 Country of ref document: EP |
    1994-11-02| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1992906701 Country of ref document: EP |
    1997-06-18| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1992906701 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP8158791A|JP2863957B2|1991-03-20|1991-03-20|地中掘進機の掘進位置計測装置|
    JP3/81587||1991-03-20||KR1019930702804A| KR0160797B1|1991-03-20|1992-03-11|지중굴진기의 굴진위치 계측장치|
    DE69220507T| DE69220507T2|1991-03-20|1992-03-11|System zur erfassung der position eines unterirdischen grabgeräts|
    EP92906701A| EP0622524B1|1991-03-20|1992-03-11|System for measuring excavation position of underground excavator|
    [返回顶部]