(57)【要約】【課題】シールドマシンの位置検出用アンテナにおける機能を良好に維持しつつ、掘削中の破損を防止可能とする。【解決手段】互いに対向した切羽を形成する２台の掘削機の相対位置を検知すべく、一方の掘削機に備わる無線ＩＣタグの読み取りを行う、他方の掘削機１１に備わるタグリーダーのアンテナ１２〜１４を防護する構造１００において、他方の掘削機１１における金属製の殻体３３の内側に設けられ、掘削機外周面３４に形成されたスリット状の開口３５と当該開口３５と連続した掘削機先端面３６の開口３７とを備えた筒状部３８〜４０に対し、当該筒状部３８〜４０の内壁４１から離間し、かつスリット状の開口３５から筒状部中心４３に向けて離間した位置にてアンテナ１２〜１４を固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向した切羽を形成する２台の掘削機の相対位置を検知すべく、一方の掘削機に備わる無線ＩＣタグの読み取りを行う、他方の掘削機に備わるタグリーダーのアンテナを収容する構造であって、
前記他方の掘削機における金属製の殻体の内側に設けられ、掘削機外周面に形成されたスリット状の開口と当該開口と連続した掘削機先端面の開口とを備えた筒状部に対し、当該筒状部の内壁から離間し、かつ前記スリット状の開口から前記筒状部中心に向けて離間した位置にて前記アンテナを固定してなることを特徴とする位置検出用アンテナ防護構造。
【請求項２】
前記筒状部の内壁と前記アンテナとの間に、所定程度以上の硬度および耐摩耗性を備える樹脂材が充填された構造であることを特徴とする請求項１に記載の位置検出用アンテナ防護構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出用アンテナ防護構造に関するものであり、具体的には、シールドマシンの位置検出用アンテナにおける機能を良好に維持しつつ、掘削中の破損を防止可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
別々の作業空間から発進し、トンネル掘進中であるシールドマシン同士について、トンネルの地中接合部等で各々のカッターフェイスの位置を検知し、各シールドマシンにより掘削したトンネル同士を精度良く接合させる必要がある。こうしたシールドマシン同士の位置関係を特定する技術としては、以下のような技術が提案されている。すなわち、ＩＤタグを複数取り付けたカッターフェイスに向かって、アンテナ挿入用のボーリング孔を形成し、カッターフェイスの回動とともに、ボーリング孔のアンテナによるＩＤタグの読み取り動作を行い、得られたＩＤに基づいてカッターフェイスの先端位置を検出する検出方法（特許文献１）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２２１３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術において無線ＩＣタグの読み取りを行うアンテナは、地中接合部を掘削する掘削機構の先端に予め設置すると、掘削時に地盤中の岩塊や礫等と衝突あるいは摩擦して損傷する恐れが強い。一方、アンテナを防護するために、アンテナ周囲を金属で包含した構造を採用すると、電波を発振するアンテナ本来の機能が大きく損なわれる結果となる。そのため、シールドマシンが地中接合部に到達後、先端の掘削機構を坑口側へ引き戻し、アンテナと入れ替えを行う必要があった。
【０００５】
そこで本発明は、シールドマシンの位置検出用アンテナにおける機能を良好に維持しつつ、掘削中の破損を防止可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する位置検出用アンテナ防護構造は、互いに対向した切羽を形成する２台の掘削機の相対位置を検知すべく、一方の掘削機に備わる無線ＩＣタグの読み取りを行う、他方の掘削機に備わるタグリーダーのアンテナを収容する構造であって、前記他方の掘削機における金属製の殻体の内側に設けられ、掘削機外周面に形成されたスリット状の開口と当該開口と連続した掘削機先端面の開口とを備えた筒状部に対し、当該筒状部の内壁から離間し、かつ前記スリット状の開口から前記筒状部中心に向けて離間した位置にて前記アンテナを固定してなることを特徴とする。
【０００７】
これによれば、アンテナが、シールドマシンなどの掘削機における金属製殻体に接する状況は解消されると共に、筒状部の各開口にて電波経路は確保されるため、アンテナ本来の電波発振機能が阻害されず、無線ＩＣタグの検知範囲も従来より拡大される。また、アンテナは筒状部に収容され、外部から保護された状態となり、掘削中に巨礫等が衝突するなどして破損するといった恐れも無くなる。
【０００８】
したがって、シールドマシンの位置検出用アンテナにおける機能を良好に維持しつつ、掘削中の破損を防止可能となる。
【０００９】
なお、上述の位置検出用アンテナ防護構造において、前記筒状部の内壁と前記アンテナとの間に、所定程度以上の硬度および耐摩耗性を備える樹脂材が充填された構造であるとすれば好適である。
【００１０】
これによれば、掘削中に掘削機周囲の土砂等が筒状部に入り込むことを防ぎ、アンテナ損傷を事前に抑止することができる。また、筒状部に充填する樹脂材は、金属材とは異なり、アンテナが発振した電波を阻害せず、アンテナの機能を損なう恐れも無い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シールドマシンの位置検出用アンテナにおける機能を良好に維持しつつ、掘削中の破損を防止可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の位置検出用アンテナ防護構造を備えたボーリングロッドの例を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の位置検出用アンテナ防護構造の例を示す斜視図である。
【図３】本実施形態の位置検出用アンテナ防護構造の例を示す側断面図である。
【図４】本実施形態の位置検出用アンテナ防護構造の例を示す正面図である。
【図５】本実施形態の位置検出用アンテナ防護構造の例を示す後面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態の位置検出用アンテナ防護構造１００を備えたボーリングロッド３０の例を示す斜視図である。また、図２は本実施形態の位置検出用アンテナ防護構造１００の例を示す斜視図であり、図３は同じく側断面図、図４は同じく正面図、図５は同じく後面図である。なお、図２〜５においては、ボーリングロッド３０の構造から位置検出用アンテナ防護構造１００の部位のみを抽出し明示している。
【００１４】
本実施形態における位置検出用アンテナ防護構造１００は、掘削機たるシールドマシンのボーリングロッド３０に備わる構造となる。シールドマシンは、他方のシールドマシンと同様に、掘削対象の地盤１を掘進してトンネルを形成し、地中接合部にてシールドマシン同士の相対位置を確認する動作を行うものとなる。
【００１５】
ボーリングロッド３０は、シールドマシンのガーダ部（不図示）に一端を固定し、カッターヘッドより前方に掘進可能な掘削装置であり、直径が３００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度の円筒状で、先端にはカッター３２が備わっている。ボーリングロッド３０は、シールドマシンにおけるフード部とガーダ部の境界にあたる隔壁（いずれも不図示）に設けられた所定の孔を通じて、シールドマシンの掘進方向の前方に繰り出される。
【００１６】
こうしたボーリングロッド３０の先端部分に、本実施形態の位置検出用アンテナ防護構造１００が備わっている。位置検出用アンテナ防護構造１００は、他方のシールドマシンにおける凹状体２０の底部２１に配置された無線ＩＣタグすなわちＲＦＩＤ２５に対する読み取り動作を行うタグリーダーのアンテナ１２〜１４を収容し、保護する構造である。
【００１７】
図示するボーリングロッド３０は、上述の３つのアンテナ１２〜１４それぞれの保護構造として、当該ボーリングロッド３０を主として構成する鋼製殻体３３において、ボーリングロッド外周面３４に設けたスリット状開口３５と、当該スリット状開口３５と連続し、ボーリングロッド先端面３６に設けた円形開口３７とを備えた、３つの筒状部３８〜４０を有している。したがって、各アンテナ１２〜１４は各筒状部３８〜４０に収容され、固定されることとなる。
【００１８】
各筒状部３８〜４０に対する各アンテナ１２〜１４の収容と固定の形態は、例えば筒状部３８とアンテナ１２との関係について説明すると、アンテナ１２が、筒状部３８の内壁４１から離間し、かつスリット状開口３５からボーリングロッド中心軸４３に向けて離間した位置にて固定されたものとなる。
【００１９】
また、アンテナ１２の先端部４４は、筒状部３８における上述の円形開口３７よりも、筒状部３８の内部に向けて所定距離だけ引き込んだ位置となるよう配置される（図３）。これにより、ボーリングロッド３０の掘削動作による土砂や礫等がアンテナ１２の先端部４４に直接衝突する事態を回避する。また、アンテナ１２の根本部４５は、筒状部３８の奥部４６（図２、３）に設置された樹脂製スペーサー４７に支持されている。従って、アンテナ１２は、筒状部３８において、電気的にはどの部位とも接触せずに空中に保持された状態と同様の状態になっている。
【００２０】
また、図２〜５にて例示するように、筒状部３８の内壁４１とアンテナ１２との間に、所定程度以上の硬度および耐摩耗性を備える樹脂材４８が充填された構造であると更に好適である。樹脂材４８としては、高密度ポリエチレン、アクリル、ウレタンゴムなどを採用できる。これによれば、掘削中にボーリングロッド３０周囲の土砂等が筒状部３８に入り込むことを防ぎ、アンテナ１２に損傷が生じる事態を事前に抑止できる。また、筒状部３８に充填する樹脂材４８は、金属材とは異なり、アンテナ１２が発振した電波を阻害せず、アンテナ１２の機能を損なう恐れも無い。なお、上述したような樹脂材４８の充填がなされた構造を備えない場合であっても、ボーリングロッド３０の掘削動作による掘削土が円形開口３７等を介して筒状部３８内に一旦流入することを許容できるならば、流入した土砂で筒状部３８が満たされた以降については、土砂の侵入を防ぐことは可能である。
【００２１】
筒状部３８にて保護された各アンテナ１２〜１４で発振された電波は、上述のスリット状開口３５および円形開口３７を経路として、ボーリングロッド３０より外方に向けて伝播し、上述の地中接合部にて対向する他方のシールドマシン先端に設置されたＲＦＩＤに対する読み取り電波となる。タグリーダーは、所定の発振回路を介して各アンテナ１２〜１４を駆動し、上述のＲＦＩＤに向けた電波を発振させるとともに、ＲＦＩＤから返信された電波を各アンテナ１２〜１４を介して受信し、これを所定の復調回路で復調してタグＩＤの値を得る。
【００２２】
なお、こうした位置検出用アンテナ防護構造を備えるシールドマシンによる、シールドマシン間の相対位置の検出処理について、本願出願人による既存の出願（特開２０１３−４４１３４号公報参照）を踏まえて概説しておく。シールドマシンと地中接合部で対向する他方のシールドマシンは、ＲＦＩＤを格子状に複数配置した基板を切羽に面して露出させる構造を備えているものとする。また、シールドマシンのタグリーダーは、他方のシールドマシンにおける上述のＲＦＩＤの位置情報とタグＩＤとを対応付けて記憶部に保持しているものとする。
【００２３】
この場合、シールドマシンのタグリーダーは、他方のシールドマシンにおける各ＲＦＩＤに対する読み取り動作を各アンテナ１２〜１４により実行し、当該読み取り動作によりタグＩＤを識別できた各ＲＦＩＤの位置情報（例：座標値）を記憶部より読み出し、当該位置情報たる座標値に基づく該当ＲＦＩＤ間の重心位置を、該当アンテナの位置として算定し、当該算定で得た各アンテナの位置の間の重心位置を算定して、当該算定した重心位置をボーリングロッド３０すなわちシールドマシンの位置情報として出力部に出力する処理を実行する。
【００２４】
なお、本実施形態においては、位置検出用アンテナ防護構造をボーリングロッド３０に適用した例を示したが、小型シールドマシンの前部に設ける状況にも適用可能である。この場合、位置検出用アンテナとタグリーダーも小型シールドマシン前部に備わることになる。
【００２５】
本実施形態によれば、シールドマシンの位置検出用アンテナにおける機能を良好に維持しつつ、掘削中の破損を防止可能となる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１  地盤
１１  シールドマシン
１２〜１４  アンテナ
２０  凹状体
２１  凹状体底部
２５  ＲＦＩＤ（無線ＩＣタグ）
３０  ボーリングロッド
３１  ロッド部
３２  カッター
３３  鋼製殻体
３４  ボーリングロッド外周面
３５  スリット状開口
３６  ボーリングロッド先端面
３７  円形開口
３８〜４０  筒状部
４１  筒状部の内壁
４３  ボーリングロッド中心軸
４４  アンテナの先端部
４５  アンテナの根本部
４６  筒状部の奥部
４７  樹脂製スペーサー
４８  樹脂材
１００  位置検出用アンテナ防護構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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