JP2002220986A

JP2002220986A - 掘削位置検出方法及び装置

Info

Publication number: JP2002220986A
Application number: JP2001016562A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Sato; 藤知則佐
Original assignee: Chemical Grouting Co Ltd; Sumiko Consultants Co Ltd; Tekken Corp; Japan Railway Construction
Current assignee: Chemical Grouting Co Ltd; Sumiko Consultants Co Ltd; Tekken Corp; Japan Railway Construction
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2002-08-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ジャイロスコープに発生するローリング角を
解消し、掘削距離の長短に関わらず、常に正確な位置決
めの可能な掘削位置検出方法及び装置の提供。【解決手段】少なくとも２重以上の多重構造を有する
多重管Ｂと、多重管の内側管内に挿入され且つ先端に掘
削ビットを有する掘削ロッドＤと、該掘削ロッド先端の
掘削ビット１をボーリングマシンＡの推進機Ｅからの回
転伝達を遮断するためのクラッチ４と、多重管Ｂの外側
から２番目の管に取り付けられたジャイロスコープ５１
と、多重管Ｂの外側から２番目の管或いはジャイロスコ
ープ５１のローリング角αを検出するローリング角検出
手段と、制御手段Ｃを有し、制御手段Ｃは、検出された
ローリング角αが所定角度以上となった際に、クラッチ
４を断切状態として、ボーリングマシンＡにより多重管
Ｂの外側から２番目の管をローリング角αがゼロに相当
する状態まで捩らせる様に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボーリングマシン
によって地中を掘削して推進する際に、ジャイロスコー
プの姿勢角度と微小挿入量の積分値とから掘削位置を検
出する、掘削位置検出方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジャイロスコープの姿勢角度と挿入量よ
り、微小量挿入した際の位置を特定し、これら微小挿入
量を積分して位置を決定する方法は従来から知られてい
る。

【０００３】しかし、上記方法では、掘削ビットの稼動
により掘削ビットとジャイロスコープの間で装置を蔽う
外管が捩じれてしまうことにより発生するローリング角
が大きくなり、この結果、ジャイロスコープに誤差が生
じ、位置検出の精度を低下させてしまっていた。

【０００４】又、掘削に際しては、掘削ビットの回転や
掘削地盤との摩擦に起因するロッドの捻れ等により生じ
た微小な誤差が常に発生する。上述の位置決定の手法に
よれば、その様な微少な誤差も積分されてしまい、その
結果、積分誤差として大きな誤差が発生してしまう。従
来技術では、このような積分誤差については、対処不可
能であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みて提案されたものであり、ジャイロスコープに発
生するローリング角を解消し、掘削距離の長短に関わら
ず、常に正確な位置決めの可能な掘削位置検出方法およ
び装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の掘削位置検出方
法は、少なくとも２重以上の多重構造を有する多重管の
外側から２番目の管に取付けられたジャイロスコープの
ローリング角を検出する工程と、ローリング角が所定角
度以上となった際に、掘削ロッドに設けられたクラッチ
を断切状態にして掘削ロッド先端の掘削ビットをボーリ
ングマシンからの回転伝達を遮断するクラッチ断切工程
と、ボーリングマシンによって多重管の外側から２番目
の管をローリング角がゼロに相当する状態まで捩るロー
リング角除去工程、とを有する（請求項１：図１：第一
実施形態）。

【０００７】また、本発明の掘削位置検出方法は、掘削
ロッド先端の掘削ビットが交換を必要とするか否かを判
断する工程と、掘削ロッド及びジャイロスコープが取り
付けられた管を引き抜く工程と、掘削ビットを交換した
掘削ロッド及びジャイロスコープが取り付けられた管を
再挿入する工程と、該再挿入する工程に際して、ジャイ
ロスコープが計測した姿勢角度及びジャイロスコープが
取り付けられた管の挿入量から再挿入完了時のジャイロ
スコープ位置を演算・決定する位置決定工程、とを含む
（請求項２：図１、第二実施形態）。

【０００８】本発明の掘削位置検出装置は、少なくとも
２重以上の多重構造を有する多重管と、多重管の内側管
内に挿入され且つ先端に掘削ビットを有する掘削ロッド
と、該掘削ロッド先端の掘削ビットをボーリングマシン
からの回転伝達を遮断するためのクラッチと、前記多重
管の外側から２番目の管に取り付けられたジャイロスコ
ープと、多重管の外側から２番目の管或いは前記ジャイ
ロスコープのローリング角を検出するローリング角検出
手段と、制御手段を有し、前記制御手段は、ローリング
角検出手段で検出されたローリング角が所定角度以上と
なった際に、前記クラッチを断切状態として、前記ボー
リングマシンにより多重管の外側から２番目の管をロー
リング角度がゼロに相当する状態まで捩らせる様に構成
されている（請求項３：図３〜図９：第三実施形態）。

【０００９】前記掘削装置は、掘削ビットに連続した箇
所に設けられ、多数の弾性体と樹脂材とを積層して構成
された緩衝部材を有する（請求項４：図１０〜図１５：
第四実施形態）。

【００１０】このように構成された掘削位置検出方法に
よれば、ローリング角が所定角度以上となった際に、ボ
ーリングマシンによってジャイロスコープが取り付けら
れている管（多重管の外側から２番目の管）をローリン
グ角がゼロに相当する状態まで捩ることにより、ローリ
ング角を解消することが出来る。

【００１１】ここで、従来技術では掘削ビットが稼動し
ている際にジャイロスコープが取り付けられている管を
捩ることは困難であったが、本発明では、掘削ロッドに
設けられたクラッチを断切状態にして掘削ロッド先端の
掘削ビットをボーリングマシンからの回転伝達を遮断す
る様に構成されているので、クラッチを断切した後にジ
ャイロスコープが取り付けられている管を捩れば良い。
即ち、ローリング角による誤差は解消される。

【００１２】また、掘削ロッド先端の掘削ビットが交換
となり、掘削ロッドを引き抜き、再挿入するに際して、
再挿入時に、ジャイロスコープが計測した姿勢角度及び
ジャイロスコープが取り付けられた管の挿入量から、ジ
ャイロスコープ位置を演算・決定し、これを積算するこ
とにより位置を決定することが出来る。そして、再挿入
時には、一度に現掘削位置まで挿入するので、掘削時の
様に（微小な）誤差が積算されて大きな誤差となってし
まうことが防止出来る。

【００１３】この様に、本発明によれば、ローリング角
を解消することが出来るので、ローリング角による誤差
の発生が無い。また、ビット交換をして掘削ビットを再
挿入する度に誤差が解消されて、正確な位置が決定され
るので、現掘削位置に関するデータを訂正・更新も可能
となる。従って、掘削距離が長くなっても、常に正確な
掘削位置を決定出来るのである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、添付
図面を参照しつつ説明する。先ず、図２〜図９に基づい
て説明する。図２において、装置全体は多重管Ｂと、該
多重管Ｂの先端の回転部である掘削ビット１と、ボーリ
ングマシンＥとを含む掘削装置Ａと、制御装置Ｃを含む
掘削位置検出装置と、前記掘削装置Ａと前記制御装置Ｃ
を接続する信号線Ｌ、とから構成されている。

【００１５】図３は図２のＦ部（掘削ロッドＤと先端部
１との総称：ここで「掘削ロッドＤ」とはモータ収納部
２、ダンパ部３、クラッチ部４、ジャイロ収納部５、非
回転伸張部６の総称である）を拡大した前記掘削ビット
１と多重管Ｂの構成を示す部分断面概要図である。

【００１６】図３において、多重管Ｂは前記先端の掘削
ビット１から、後方（図示しない地上側）へ順に、掘削
ビット１を回転されるためのモータの収納部２、掘削時
等に加わる衝撃を緩和するためのダンパ部３、ボーリン
グマシンＥの前記掘削ビット１への回転力を断接するた
めのクラッチ部４、ジャイロスコープ５１（図４）を収
納するジャイロスコープ収納部５、伝送ユニット収納部
等を含む非回転伸長部６（上述した様に、上記部材２、
３、４、５、６が、掘削ロッドＤを構成している）が設
けられている。そして外管７が、上記部材２、３、４、
５、６（掘削ロッドＤ）を覆っている。

【００１７】図４、図６、図８において、ジャイロスコ
ープ収納部５にはジャイロスコープ５１が収納されてい
る。明確には示されていないが、ジャイロスコープ５１
はジャイロスコープ収納部５に固定されており、ジャイ
ロスコープ収納部５（及びジャイロスコープ５１）は、
掘削装置Ａにより、（クラッチ部４が断切状態であれ
ば）外官７内で当該外官７に対して回転することが出来
る。ここで、ジャイロスコープ収納部５は「外側から２
番目の管」に該当し、ジャイロスコープ５１は「外側か
ら２番目の管に取り付けられたジャイロスコープ」に相
当する。

【００１８】前記クラッチ部４は、例えば、ダンパ３側
の雌スプライン４３（図５）と、ジャイロスコープ収納
部５側の雄スプライン４５（図５）とにより構成されて
いる。クラッチ部４は、図示しない手段による非回転伸
長部６の伸長・縮退動作によって、接続或いは断切され
る構成である。なお図３では、クラッチが接続された状
態を示している。

【００１９】次に、ジャイロスコープ５１（図４、図
６）を用いた掘削位置の検出メカニズムについて、説明
する。図２、図３、図５、図７において、掘削装置Ａの
先端の掘削ビット１からジャイロスコープ収納部５まで
は機能上、剛体に近い剛性を有するものであり、当然掘
削ビット１からジャイロスコープ５１（図２、図３、図
５、図７においてはジャイロ収納部５のみを示す）まで
の距離も決定されている。一方、詳細を図４、図６、図
８で示すジャイロスコープ５１は、ローリング、ピッチ
ング、ヨーイングの３軸の角度を検出するもので、明確
には図示されてはいないが、ジャイロ姿勢角度（単位時
間での水平面での方角及び水平に対するジャイロの傾き
角の総称）は、常に記録出来るように構成されている。
掘削開始時点の位置を認識しておれば、単位時間毎の前
記掘削ロッドＤの送り量と前述の姿勢角度との積を積分
することにより、ジャイロスコープ５１の位置、即ち掘
削ビット１の位置を特定出来る。

【００２０】実際に掘削作業を進める場合、掘削ビット
に近い場所では、掘削による反動トルクと、掘削ビット
１とモータ収納部２との間の摩擦とにより、掘削ロッド
Ｄは捩じられてしまい、外管７とは回転位相差、即ちロ
ーリング角α（図６、図８）が生じてしまう。

【００２１】掘削抵抗による反動トルクの大小と、ジャ
イロ５１のローリング角αとの関係について、図３〜図
８を用いて説明する。前述の図３は、通常掘削時で掘削
抵抗による反動トルクが小さな場合の状態を示すもので
ある。この場合におけるジャイロスコープ収納部５のＸ
１-Ｘ１断面を図４に示す。なお、掘削ビット１の回転
方向は、図５の矢印Ｇで示す。

【００２２】図４（通常掘削時で掘削抵抗による反動ト
ルクが小さな場合におけるジャイロスコープ収納部５の
横断面）において、外管７の内部には、管状のジャイロ
スコープ収納部５が、当該外管７と相対回転自在に収納
されている。ここで、回転方向の基準位置５５は、管状
のジャイロスコープ収納部５において、図４中真上の位
置に配置されている。ジャイロスコープ収納部５内に
は、図示せぬ手段によって支持された状態で、ジャイロ
スコープ５１が収納され配置されている。図３、図４で
示す場合、すなわち通常掘削時で掘削抵抗による反動ト
ルクが小さな場合には、管状のジャイロスコープ収納部
５には捩れが生じないので、前記基準位置５５は図４中
で真上に位置したままである。

【００２３】次に、掘削時で掘削抵抗による反動トルク
が大きな場合は、図５、図６（図５のＸ２-Ｘ２断面）
で示されている。図５において、クラッチ部４は図３と
同様に接続状態である。上述した通り、図５の状態では
掘削ビット１に発生した反動トルクが大きいので、掘削
ビット１とモータ収納部２との間の抵抗によって、クラ
ッチ部４のダンパ側（ビット１側）の雌スプライン４３
にも、捩れによる回転変位（或いはローリング角）αが
生じてしまう。尚、図５においても、掘削ビット１の回
転方向は矢印Ｇで示されている。

【００２４】ここで、クラッチは接続状態にあるので、
前記クラッチ部４のジャイロスコープ側の雄スプライン
４５及びジャイロスコープ収納部５も、図６で示す様
に、回転変位αを生じる。ジャイロスコープ５１おい
て、この回転変位αすなわちローリング角αが一定以上
になると、ジャイロスコープ５１によるジャイロ姿勢角
度の検出精度が悪化してしまい、掘削位置の検出精度も
低下してしまう。これに対して図示の実施形態では、図
７、図８を参照して説明する態様にて、ジャイロスコー
プ５１のローリング角を解消するべく修正を行う。

【００２５】図７において、図示しない手段により非回
転伸長部６が縮退動作をおこない、そのためダンパ３側
の雌スプライン４３とジャイロスコープ側の雄スプライ
ン４５は接続が解かれ、クラッチ部４は断切状態となっ
て、スプライン４３と４５とは相対回転自在となる。雌
スプライン４３と雄スプライン４５とが相対回転自在と
なれば、掘削ビット１と掘削地盤との摩擦の影響を受け
ること無く、ジャイロスコープ５１と共にジャイロスコ
ープ収納部５を、地上側から掘削装置Ａ（或いはボーリ
ングマシンＥ）により回転することが可能となる。従っ
て、クラッチ部４が断切状態となる直前（図６の状態）
のローリング角αの状態から、図８の矢印ＣＣＷで示す
方向へ、ジャイロスコープ収納部５を（ジャイロスコー
プ５１と共に）回転して、掘削位置の決定に誤差を与え
る原因となるローリング角αを解消することが出来る。

【００２６】明確には示されていないが、地上側からジ
ャイロスコープ収納部５を（ジャイロスコープ５１と共
に）回転する機構として、例えば、掘削装置Ａを用い
て、ローリング角αを解消する回転ＣＣＷを与えれば良
い。

【００２７】ジャイロスコープ５１の検出結果に基づい
て、ローリング角αが許容値以上になったことが判明し
た場合には、図７で示す様にクラッチ４を切り、掘削装
置Ａ（図２）により、ジャイロスコープ収納部５及びジ
ャイロスコープ５１を、ローリング角αを解消する方向
へ回転する。これにより、掘削ビット１の回転動作及び
掘削地盤との摩擦に起因して生じたローリング角αを除
去して、ジャイロスコープ位置の検出精度を向上するこ
とが出来る。ローリング角αが解消したならば、再度図
示しない手段によって掘削ロッドＤを伸長し、クラッチ
４を接続し（雌スプライン４３と雄スプライン４５とで
最も近い歯同士を組み合わせて）、再び掘削作業を続行
する。

【００２８】図９では、掘削ビット１の交換時に、ジャ
イロスコープ位置の修正、即ち、座標の補正を行う態様
を示している。以下、図９を参照して、座標補正手順を
説明する。

【００２９】図９の（イ）は、通常掘削時の状態を示
す。通常掘削に際しては、掘削作業中における単位時間
毎に、前記掘削ロッドＤの送り量と前述の姿勢角度との
積から当該単位時間における掘削ビットの位置変化を決
定し、その変化量を積分すれば、ジャイロスコープ５１
の位置、即ち掘削ビット１の位置を決定している。上述
した通り、掘削ビット１の回転により微細な誤差が生
じ、その誤差が積分されて所謂「積分誤差」が発生して
しまうが、通常の掘削時において当該積分誤差を解消す
ることは困難である。

【００３０】これに対して、図示の実施形態では、図９
（ロ）、（ハ）、（ニ）で示す処理により、上述した積
分誤差を解消して、掘削位置の座標を補正している。図
９（ロ）の段階では、所定の掘削時間が経過したため、
掘削ビット１を交換するべく、掘削ロッドＤを引き抜
く。そして、図９（ハ）で示す様に、掘削ビット１を交
換した後に、掘削ロッドＤを挿入する。

【００３１】ここで、掘削ロッドＤの挿入に際して、単
位挿入量と姿勢角よりロッドＤ或いは掘削ビット１の変
位量が計算され、計算された変位量を積分することによ
り、ロッドＤ或いは掘削ビット１の位置が決定される。
そして、掘削ビット１交換後の掘削ロッドＤ再挿入の場
合には、掘削ビット１の回転掘削は行われないので、挿
入量と姿勢角度の積或いはその積分値に誤差が生じる恐
れが無い。すなわち、図９（イ）の通常掘削時とは異な
り、図９（ハ）の再挿入時には、掘削ビット１の回転に
よる微細な誤差は生じないので、挿入量と姿勢角度の積
による位置決定が極めて高精度に行われる。

【００３２】図９の（ニ）では、掘削ビット交換前の位
置（図９の（イ）の位置）まで、掘削ビット１及び掘削
ロッドＤを挿入（再挿入）した状態を示している。図９
（ハ）でも述べた様に、再挿入時には掘削ビット１の回
転による微細な誤差は生じない。従って、掘削ビット１
及び掘削ロッドＤの所定挿入量（予め定められた最小単
位の挿入量）と姿勢角度の積算値を求め、当該積算値を
積分することにより、掘削ビット１及び掘削ロッドＤの
位置が、正確に決定されるのである。

【００３３】図９（イ）の段階で決定された掘削ビット
１及び掘削ロッドＤの位置は、掘削ビット１の回転によ
る微小誤差が積分されたものを包含しているので、不正
確である。図９（ニ）の段階で掘削ビット１及び掘削ロ
ッドＤの正確な位置が定されたならば、地上側の制御装
置Ｃ（図２）に記憶された不正確な位置データ（図９
（イ）の段階の位置データ）を、図９（ニ）の段階の正
確なデータに補正する。具体的には、誤差を含んだ座標
データを図９（ニ）の段階で決定された正確な座標デー
タに補正する。

【００３４】図２−図９を参照して説明した本発明の掘
削位置検出システムの実施形態について、図１をも参照
して、さらに説明する。図１のフローチャートにおい
て、スタートし、ステップＳ１においてクラッチ４を繋
ぎ（クラッチＯＮ）、ステップＳ２に進み、掘削作業の
開始と共に掘削距離の計測が行われ、次のステップＳ３
においてジャイロスコープ５１（図４、図６、図８）に
より掘削ロッドＤのローリング角が検出される。

【００３５】次にステップＳ４に進み、制御装置Ｃによ
りローリング角が許容範囲以内か否かが判断される。許
容範囲以内であれば（ステップＳ４においてＹＥＳ）、
ステップＳ８に進み、許容範囲を超していれば（ステッ
プＳ４においてＮＯ）、ステップＳ５に進む。

【００３６】ステップＳ５では、制御装置Ｃは作業を終
了するか否かを判断して、終了する場合は（ステップＳ
５においてＹＥＳ）、制御を完了する。制御を終了しな
いのであれば（ステップＳ５においてＮＯ）、ステップ
Ｓ６に進む。ステップＳ６ではクラッチ４を切り（クラ
ッチＯＦＦ）、そしてステップＳ７に進む。ステップＳ
７では、図７、図８を参照して前述した態様で、許容範
囲以上のローリング角を解消する。すなわち、掘削装置
Ａ或いはボーリングマシンＥによってジャイロスコープ
収納部５を（ジャイロスコープ５１と共に）回転し、以
ってローリング角（図６、図８において、符号「α」で
示す角度）を解消し、或いはジャイロスコープ５１で検
出されるローリング角を許容範囲内に戻す。そして、ス
テップＳ２に戻る。

【００３７】引き続き、図１の掘削位置計測フローに基
づいて、本発明の第二実施形態に関して説明する。本発
明の第２実施形態は、図１のステップＳ８−Ｓ１１に関
連する。

【００３８】ステップＳ４においてジャイロスコープ５
１で検出されたローリング角が許容範囲内であれば、例
えば制御装置Ｃにより、掘削ビット１の交換が必要か否
かを判断する。掘削ビット１の交換が必要でない場合
（ステップＳ８においてＮＯ）、ステップＳ２に戻る。
一方、掘削ビット１の交換が必要な場合（ステップＳ８
においてＹＥＳ）、ステップＳ９に進み、掘削ロッドＤ
を引き抜く（図９（ロ）参照）。そして、掘削ビット１
を交換し（ステップＳ１０）、ステップＳ１１に進む。

【００３９】ステップＳ１１では、図９（ハ）、（ニ）
で説明した様に、掘削ロッドＤを挿入しながら、挿入量
及び姿勢角度の積算値を積分することにより、掘削ビッ
ト１及び掘削ロッドＤの位置を計測する。掘削ビット１
及び掘削ロッドＤをビット交換前の位置に戻したならば
座標データを補正し、ステップＳ１２に進む。ステップ
Ｓ１２では制御装置Ｃは作業を終了するのか否かを判断
する。作業を終了する場合（ステップＳ１２においてＹ
ＥＳ）には、掘削ビット１及び掘削ロッドＤの位置座標
を補正した（ステップＳ１３）後、制御を終了する。作
業を終了しないのであれば（ステップＳ１２においてＮ
Ｏ）、ステップＳ１４に進む。

【００４０】この様に構成することにより、ロッドＤの
再挿入時には誤差の累積が無いため、再挿入時に挿入量
と姿勢角度の積算値を積分することにより、正確な位置
が決定されるので、ビット１及びロッドＤの現在位置に
関する座標データを訂正・更新も可能となる。また、ビ
ット交換の度に誤差が解消されて、掘削距離が長くなっ
ても、常に正確な位置決めが可能である。

【００４１】ステップＳ１４以下の工程では、上述した
ステップＳ５−Ｓ７と同様な処理を実行する。すなわ
ち、制御装置Ｃはジャイロスコープ５１で検出されるロ
ーリング角が許容範囲以内であるか否かを判断し（ステ
ップＳ１４）、許容範囲以内であれば（ステップＳ１４
においてＹＥＳ）、ステップＳ１１に戻る。

【００４２】一方、計測されたローリング角が許容範囲
を超えれば（ステップＳ１４においてＮＯ）、ステップ
Ｓ１５に進む。ステップＳ１５では、クラッチ４を切り
（クラッチＯＦＦ）、ステップＳ１６に進み、ボーリン
グマシンＥで掘削ロッドＤを回し、ジャイロ５１を計測
許容範囲以内に戻し、ステップＳ１１に戻る。

【００４３】次に、本発明の第四実施形態について説明
する。この第四実施形態は、多数の弾性体と樹脂材とを
積層して構成された緩衝部材を有するダンパ部３につい
て限定するものであり、図１０〜図１５を用いて説明す
る。図１０のダンパ部品組付け図において、前述の外管
７（図１０では図示しない）に内接して、内管３１（掘
削ロッドＤの全長に及ぶ）が設けられ、該内管３１のダ
ンパ部３の図中左端には図示せぬモータ収納部２を取付
ける接続金具３２が外周面に設けられたねじで係合さ
れ、該接続金具３２の図中右端にはスプリングシート３
３が当接している。

【００４４】図１１に示すように該スプリングシート３
３には円周部と平面部よりなるシート面３３ｂが形成さ
れており、このシート面に緩衝材の一つであるコイルス
プリング３４の左端面が当接されている。図１０におい
て、該コイルスプリング３４の右端面には図１２に詳細
を示すように、フランジ３５ａ、シート面３５ｂ、スリ
ーブ３５ｃ、雌インロー３５ｅよりなる管状体の第一の
フランジ付き緩衝材シート３５の前記シート面３５ｂが
当接されている。

【００４５】図１０で、前記第一のフランジ付き緩衝材
シート３５の雌インロー３５ｅには、図１３に詳細を示
すように、フランジ３６ａ、シート面３６ｂ、スリーブ
３６ｃ、雄インロー３６ｄ、雌インロー３６ｅよりなる
管状体における第二のフランジ付き緩衝材シート３６の
雄インロー３６ｄが緩く嵌合されている。

【００４６】図１０において、前記第一のフランジ付き
緩衝材シート３５におけるフランジ３５ａの外周面と、
第二のフランジ付き緩衝材シート３６におけるスリーブ
３６ｃの外周面には、夫々、図１５に詳細を示すよう
に、シート面３９ａ、スリーブ３９ｂ、雄インロー部３
９ｃ、内径面３９ｄよりなる連続付き合わせ管状体３９
のスリーブ３９ｂの内周面と、内径面３９ｄとに緩やか
に嵌合され、軸方向に摺動自在に組付けられている。

【００４７】また、前記第一のフランジ付き緩衝材シー
ト３５の雌インロー３５ｅには第二のフランジ付き緩衝
材シート３６の雄インロー３６ｄが緩く嵌合されてい
る。第二のフランジ付き緩衝材シート３６（組付け順に
３６イ、３６ロ、３６ハ、３６ニ）が互いに、雌インロ
ー３６ｅ、と雄インロー３６ｄとによって互いに嵌合し
合っている。一方、図示では組付け順に３９イ、３９
ロ、３９ハ、３９ニ、３９ホの５個の前記連続付き合わ
せ管状体３９が雄インロー３９ｃとスリーブ３９ｂの内
壁とによって互いに嵌合し合っている。尚、最右に位置
する管状体３９ホの雄インロー３９ｃと前記内管３１の
堰３１ａの内径側が係合し、連続付き合わせ管状体３９
の集合体の左行を阻止している。

【００４８】前記第二のフランジ付き緩衝材シート３６
（３６ニ）の雌インロー３６ｅと、図１４に詳細を示す
ように、中央フランジ３７ａ、シート面３７ｂ、スリー
ブ３７ｃ、雄インロー３７ｄ、延長軸部３７ｆよりなる
管状体の第三のフランジ付き緩衝材シート３７の雄イン
ロー３９ｄとが緩やかに嵌合している。

【００４９】前記管状体３９のシート面３９ａと前記第
二のフランジ付き緩衝材シート３６のシート面３６ｂと
の間、若しくは前記管状体３９のシート面３９ａと前記
第三のフランジ付き緩衝材シート３７のシート面３７ｂ
との間には樹脂製の緩衝材３８が５箇所で挟持されてい
る。

【００５０】前記第三のフランジ付き緩衝材シート３７
の延長軸部３７ｆは図示しないクラッチ４の本体と摺動
自在に嵌合されており、図示しない手段によって図面上
左右方向に伸長・縮退可能に構成されている。

【００５１】かかる構成によれば、クラッチ部４、ジャ
イロスコープ収納部６を介して非回転伸長部６の伸長運
動や、掘削ビット１からの過大な衝撃力を受けた場合に
は、前記コイルスプリング３４と複数の樹脂製の緩衝材
３８が撓むことにより、衝撃力は緩和され、位置検出時
に影響を及ぼさない。この場合、樹脂製の緩衝材の数を
増すことにより衝撃力を分散することが出来、より衝撃
緩和効果を高められる。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、以下に列挙する優れた効果を
奏する。（ａ）誤差の累積が無く、正確な位置が決定出来る。（ｂ）再挿入時に正確な位置が決定されるので、現掘
削位置に関するデータを訂正・更新も可能となる。（ｃ）ビット交換の度に誤差が解消されて、掘削距離
が長くなっても、常に正確な位置決めが可能である。（ｄ）複層の樹脂製の緩衝材を用いたダンパによっ
て、掘削時等の衝撃が緩和され、位置検出時への影響を
無くすことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の掘削位置検出方法の計測・制御フロー
チャートを示す図。

【図２】本発明の掘削位置検出装置の全体構成図。

【図３】掘削ビットを含む多重管の概要図であって、掘
削抵抗により外管に捩れが生じていない場合の状態図。

【図４】図３のＸ１-Ｘ１断面図。

【図５】掘削ビットを含む多重管の概要図であって、掘
削抵抗により外管に捩れが生じている場合の状態図。

【図６】図５のＸ２-Ｘ２断面図。

【図７】掘削ビットを含む多重管の概要図であって、ジ
ャイロ修正時の状態図。

【図８】図７のＸ３-Ｘ３断面図。

【図９】回転方向の座標を補正する手順を示す図。

【図１０】本発明のダンパ部の部分断面詳細図。

【図１１】ダンパ部の構成部品であるスプリングシート
の断面詳細図。

【図１２】ダンパ部の構成部品である第一のフランジ付
き緩衝材シートの断面詳細図。

【図１３】ダンパ部の構成部品である第二のフランジ付
き緩衝材シートの断面詳細図。

【図１４】ダンパ部の構成部品である第三のフランジ付
き緩衝材シートの断面詳細図。

【図１５】ダンパ部の構成部品である連続付き合わせ管
状体の断面詳細図。

【符号の説明】

１・・・掘削ビット２・・・モータ収納部３・・・ダンパ部４・・・クラッチ部５・・・ジャイロ収納部６・・・非回転伸張部７・・・外管Ａ・・・ボーリングマシンＢ・・・多重管Ｃ・・・制御装置Ｄ・・・掘削ロッドＥ・・・推進機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 593024782 住鉱コンサルタント株式会社東京都新宿区歌舞伎町２−16−９ (72)発明者佐藤知則東京都港区元赤坂一丁目６番４号ケミカルグラウト株式会社内Ｆターム(参考） 2D029 CD09 2D054 AC18 AD27 GA17 GA19 GA62 GA65 GA87 GA97 2F069 AA04 BB40 EE09 EE20 EE26 GG04 GG41 GG62 HH30 JJ08 JJ10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２重以上の多重構造を有する
多重管の外側から２番目の管に取り付けられたジャイロ
スコープのローリング角を検出する工程と、ローリング
角が所定角度以上となった際に、掘削ロッドに設けられ
たクラッチを断切状態にして掘削ロッド先端の掘削ビッ
トをボーリングマシンからの回転伝達を遮断するクラッ
チ断切工程と、ボーリングマシンによって多重管の外側
から２番目の管をローリング角がゼロに相当する状態ま
で捩るローリング角除去工程、とを有することを特徴と
する掘削位置検出方法。
【請求項２】掘削ロッド先端の掘削ビットが交換を必
要とするか否かを判断する工程と、掘削ロッド及びジャ
イロスコープが取り付けられた管を引き抜く工程と、掘
削ビットを交換した掘削ロッド及びジャイロスコープが
取り付けられた管を再挿入する工程と、該再挿入する工
程に際して、ジャイロスコープが計測した姿勢角度及び
ジャイロスコープが取り付けられた管の挿入量から再挿
入完了時のジャイロスコープ位置を演算・決定する位置
決定工程、とを含むことを特徴とする掘削位置検出方
法。
【請求項３】少なくとも２重以上の多重構造を有する
多重管と、多重管の内側管内に挿入され且つ先端に掘削
ビットを有する掘削ロッドと、該掘削ロッド先端の掘削
ビットをボーリングマシンからの回転伝達を遮断するた
めのクラッチと、前記多重管の外側から２番目の管に取
り付けられたジャイロスコープと、多重管の外側から２
番目の管或いは前記ジャイロスコープのローリング角を
検出するローリング角検出手段と、制御手段を有し、前
記制御手段は、ローリング角検出手段で検出されたロー
リング角が所定角度以上となった際に、前記クラッチを
断切状態として、前記ボーリングマシンにより多重管の
外側から２番目の管をローリング角度がゼロに相当する
状態まで捩らせる様に構成されていることを特徴とする
掘削位置検出装置。
【請求項４】請求項３の掘削位置検出装置で用いられ
る掘削装置であって、掘削ビットに連続した箇所に設け
られ、多数の弾性体と樹脂材とを積層して構成された緩
衝部材を有する掘削装置。