JP3248824B2 - 埋設物探知装置に用いる探知刃構造 - Google Patents

埋設物探知装置に用いる探知刃構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地中埋設物の探知及び
埋設物の破損防止技術に関し、特に、穴堀り機、健柱機
械に付加して、既設の埋設管の破損事故を未然に防止す
るための、埋設物探知装置に用いる探知刃構造に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、電柱等の建設工事では、穴堀
り作業を機械で行う場合、穴堀り健柱機械(アースオー
ガ)が使用されている。しかし、都市部の管路が輻輳し
ている箇所では、地下の埋設物が穴堀りの深さに集中し
ているため、埋設物の衝突破損事故がしばしば生じてい
る。こうした事故を防止するために、地中レーダ技術あ
るいは電磁誘導技術を利用した埋設物(管路)の探知を
行い、穴掘り箇所の事前調査を行っていた。また、電柱
の建設工事では、穴掘り箇所が、周囲の状況から直前に
ならないと定まらないこと、非金属管路(ビニル管)の
探知はできないこと、探知技術に熟練を要すること、手
間がかかること等の問題があった。このため、健柱機械
の先端にセンサをつけて埋没物を探知する技術が考えら
れている。
【0003】特に、回転掘削する機械の刃先に波型構造
のケーシングと振動センサを取り付けて、埋設物との接
触あるいは衝突時の振動から埋没物を探知する方法が有
効であった(特願平6−19505号)。
【0004】図11に振動方式による埋設物探知装置の
構成を示す。1は掘削刃(ブレード)本体、2は振動セ
ンサ、3は探知ユニット、4は穴掘り健柱機械(車両を
含む)、5は埋設物(管路)、6は電柱、13はケーシ
ングを示す。この方式による埋設物探知は、掘削刃本体
1で穿孔する際、埋設物5が存在する場合、ケーシング
13の先端の波型構造(刃)によって接触時の上下方向
の振動加速度をセンサ2で受信して、探知ユニット3で
判定する。この場合、埋設物5の判定は、ケーシング
(刃)13の波型構造のピッチと掘削刃本体1の回転数
を乗じた振動が得られるために、埋設物5の探知が可能
であった。
【0005】図12及び図13に掘削刃本体1の構造を
示す。10はブレード軸、11はブレード板、12は先
端刃、13は従来のケーシングを示す。ケーシング13
は、ブレード本体1に固定されているため、掘削時にト
ルクを得て回転する。ケーシング13は掘削刃本体1と
リンクして回転するため、埋設物との接触時の振動はケ
ーシング刃の構造を大きく反映する。
【0006】図14及び図15は従来のケーシング構造
を示す。従来のケーシング13では、刃の先端部に丸み
を付けて、正弦波状の均一なピッチを有する構造をとっ
ていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、こうした機械
の刃先の振動から探知する方法では、振動を探知して掘
削刃の回転を止めるまでに時間がかかる場合は、埋設物
を傷つける恐れがある。また、管路の大きさが、こうし
たケーシング(刃)のピッチ幅に合わない場合は、埋設
物を探知できないことがある。管径がピッチ幅よりかな
り大きい場合は回転接触時にケーシングの凹面に管が入
り込まず、上下の振動が得にくい。管径がピッチ幅より
小さい場合は、回転接触時のケーシングの凹凸部が管を
乗り越える振幅が管径に依存して小さくなるため、上下
の振動は小さくなる。さらに、現状の掘削刃では、ケー
シングとブレードが固定されているために、小さい石、
瓦礫でもケーシングへの押し付け力を上げると埋設管と
同じように振動し、埋設物の探知に支障をきたすことが
ある。以上、まとめると以下に掲げる問題があった。 (1)埋設物との接触時に埋設物(管路)を傷つけるこ
と。 (2)埋設物(管路)の大きさによって探知精度がバラ
つくこと。 (3)石、瓦礫等に衝突した場合にも埋設物と判定して
しまうこと。 このため、上記に述べた問題を極力軽減あるいは回避で
きる技術、方法が望まれていた。
【0008】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、埋設物を穴堀り機械の刃先の振動から探知する装置
において、穴堀り機械が掘削中に、埋設物である地下の
管路の大きさによらず探知できること、また、石、瓦礫
等との衝突をできるだけ回避できることを実現する埋設
物探知装置に用いる探知刃構造を提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記(1)の課題を解決
するために、穴堀り機械先端のケーシング構造を掘削機
械の回転に対して埋設物(管路)に緩やかに当るよう
に、あるいは、管路を傷つけにくくなるように工夫した
ことを特徴とする。
【0010】上記(2)の課題を解決するために、穴堀
り機械先端のケーシングの波型構造を管路の大きさを考
慮してそのピッチを変化させたことを特徴とする。上記
(3)の課題を解決するために、穴堀り機械先端のケー
シング自体を掘削刃(ブレード)に対して固定せず、ケ
ーシング面がブレード軸に対して一定角度振れて、ケー
シング刃先が回転時に埋設物と当った場合に、それから
逃げるような機構を工夫したことを特徴とする。
【0011】以上の特徴に加えて、穴堀り作業の状況に
合わせて上記の特徴を組み合わせることによって、穴堀
り機械の刃先の振動から探知する装置を用いた埋設物の
破損防止及び埋設物の探知精度を高めることを特徴とす
る。
【0012】
【作用】上記手段により本発明は、穴堀り機械の回転掘
削作業における埋設物との衝突の際に掘削刃先端の波型
構造による振動から埋設物を探知する方法あるいは装置
において、掘削刃先端のケーシングの波型構造を工夫し
て、あるいは、ケーシング自体をを工夫して、埋設物と
の衝突時のエネルギを軽減あるいは分散し、埋設物の破
損を極力軽減することが可能である。また、当該ケーシ
ングの波型構造のピッチを管の大きさに合わせて変化し
ているため、管の大きさを問わずそのピッチと回転数か
ら計算される振動周波数(f)、即ち、ケーシングのピ
ッチ数をnからmにまで変化させた場合、回転数をR
(r,p,s) とすれば、 nR < f <mR (1) で与えられる周波数範囲fを捕らえて、これらのピッチ
幅に対応した埋設管を精度良く探知することが可能であ
る(n、m:整数)。さらに、当該ケーシング自体に首
振り機構を持たせることによって、埋設管との識別を防
げる石及び瓦礫との衝突を回避して、円滑なる埋設物探
知が可能である。
【0013】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図面中、同一部分は同一符号を付して説明す
る。 [実施例1]図1は、本発明の実施例1におけるケーシ
ングの一例を示す正面概略図である。図2は、本ケーシ
ングの平面概略図である。本ケーシングは、ピッチを8
にした場合を示している。13′は工夫したケーシング
を示す。即ち、回転軸の先端部に掘削刃と該掘削刃より
下方に下端周辺部を波形に形成した円筒形ケーシング1
3′を備えた埋設物探知装置において、前記円筒形ケー
シング13′の下端周辺部の波形のうち、下方に伸びる
方向の第1半波Dの波長を、上方に戻る方向の第2半波
Eの波長より大きくし、回転方向Cに第2半波E、第1
半波Dの順で配した。穴堀り機械が矢印(→)方向に回
転する場合、埋設物(管路)との衝突時には、通常、ケ
ーシング波刃の緩やかな傾斜面に当り、その接触面積が
広いために、埋設物への衝突エネルギが一個所に集中し
ないために、埋設物の破損を緩和することができる。し
かも、埋設物衝突時の振動は、波型構造のピッチに合っ
た振動を振動センサ2に伝えることができるため、埋設
物探知の信頼性を高めることができる。また、本ケーシ
ング13′の材質は、従来利用していた鉄鋼材料(例S
S41、SS51等)とするよりも、比較的に硬さの低
いステンレス鋼(SUS304等)の方が埋設管への損
傷が軽減される。
【0014】図3は、本発明の実施例1におけるケーシ
ングの他の例を示す正面概略図である。図4は、本ケー
シングの平面概略図である。本ケーシングは、ピッチを
8にした場合を示している。13″は工夫したケーシン
グを示す。130は先端ボール、131はベアリングで
ある。この場合、穴堀り機械が回転して掘削しても、埋
設物(管路)との衝突時には、まず、ケーシング波刃の
先端のボール130に当り、埋設物を切るようにして回
転してもボール130自体がベアリングル構造を有して
いるため、ケーシング13″が回転して埋設物に衝突し
た時のエネルギを分散する。従って、埋設物への損傷を
軽減、あるいは、回避することができる。
【0015】[実施例2]図5は、本発明の実施例2に
おけるケーシングの正面概略図である。図6は、本ケー
シングの平面概略図である。本ケーシングは、ピッチを
8にした場合を示している。13″′は工夫したケーシ
ングを示す。ここでは、仮にケーシング刃のピッチ間隔
が円周角で5°、10°、15°、25°・・・115
°と5°ずつ変化していくものを想定している。ケーシ
ング13″′の外径が半径20cmとすれば、ピッチ幅
が1.8cmから18cm程度まで変化し、これらの管
径に適した振動が得られる。このため、探知対象となる
管の大きさの範囲を広く捕らえることができる。
【0016】[実施例3]図7及び図8は、本発明の実
施例3におけるケーシングを含む掘削刃の概略図であ
る。13′はケーシング(ここでは、仮に13′とす
る)、14は固定バネ、15は固定棒である。即ち、回
転軸10と直交する面内で回転軸10に固定した第1の
円筒形ケーシング(先端刃12のケーシング)と、回転
軸10の先端部に設けた掘削刃より下方に下端周辺部が
位置するように配した第2の円筒形ケーシング13′か
ら構成し、振動センサ2は第2の円筒形ケーシング1
3′の内面に設置し、第2の円筒形ケーシング13′の
内面にX状に固定した固定棒15が回転軸10を貫通し
て上下方向にのみ移動可能に取り付け、第1の円筒形ケ
ーシングと第2の円筒形ケーシング13′とをスプリン
グの固定バネ14で連結した。固定バネ14は、ケーシ
ング13′が埋設物に衝突した際に、衝撃を緩和してケ
ーシング13′の首が振れて、再び復位するように支え
ている。固定棒15はケーシング13′を軸10に対し
て回転方向の動きは固定し、上下方向の動きは幾分融通
がつくように図9に示すような遊び孔16で支持してい
る。本ケーシング(の刃)13′自体は、実施例1及び
実施例2で説明してきたケーシング構造であり、13、
13″あるいは13″′であってもよい。
【0017】図9は、実施例3におけるケーシングの全
体構成図である。ケーシング13′は、固定棒15で支
持されて、遊び穴16との隙間空間が自由度として移動
できる。また、バネ14によって掘削刃先端に固定され
て、ケーシング13′に加わる推力及び回転トルクが平
衡状態になれば、バネ力によって掘削刃の中心に復位す
る。
【0018】図10(a)〜(d)は、本発明の実施例
3におけるケーシング13′を含む掘削刃の動作図であ
る。ケーシング13′が石、瓦礫等の障害物7に衝突し
た場合、押し付け力が急激にその箇所に集中し、反力が
かかってバネ14が収縮する(図10(a))。埋設物
のない箇所は、押し付け力によって押されてバネ14は
伸びる。このため、ケーシング13′が傾く。ケーシン
グ13′は回転するため、回転によるトルク方向と傾い
た反力が合成されて、外方向へ逃げる(図10
(b))。大きな障害物ならバネの復元力と平衡した位
置で、衝突状態を保つが、ケーシング13′の厚さ程度
の小さな石、瓦礫等の障害物7では、衝突を回避して首
がずれる。このずれる距離は、バネ14の力と遊び穴1
6の大きさに制限される。次に、うまく障害物7を回避
した場合は、障害物7をケーシング13′の中央部にか
き出す(図10(c))。そこで、障害物7からの反力
がなくなって、回転トルクとバネ14の復元力が平衡に
なるようにケーシング13′は復位する(図10
(d))。従って、ケーシング刃の厚さ程度の石、瓦礫
との衝突は回避できる。
【0019】以上の実施例に加えて、穴堀り作業の状況
に合わせてこれらの実施例、あるいは、その作用を組み
合わせることによって、穴堀り機械の刃先の振動から探
知する方法あるいは装置を用いた埋設物の破損防止、衝
突回避及び埋設物の探知精度を高めることができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
穴堀り機械の回転掘削作業における埋設物との衝突の際
に掘削刃先端の波型構造による振動から埋設物を探知す
る装置において、健柱機械、掘削機械等の掘削刃が埋設
物との衝突した時のエネルギを軽減あるいは分散するた
め、埋設物の破損を極力軽減できる効果がある。ま
た、、探知する埋設管の大きさを問わずそのピッチと回
転数から計算される振動周波数を広範囲にわたって捕ら
えることができるため、従来より埋設管探知の信頼性を
向上できる効果がある。さらに、ケーシング自体に首振
り機構を持たせることによって、埋設管との識別を妨げ
る石及び瓦礫との衝突を回避できるため、埋設物の探知
を円滑に行える効果がある。このように、本発明によれ
ば、掘削作業の自動化技術において、より効率的な掘削
作業、埋設物の破損防止及び信頼性の高い埋設物探知の
実現が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示すケーシングの一例を示
す正面構成図である。
【図2】本発明の実施例1を示すケーシングの一例を示
す平面構成図である。
【図3】本発明の実施例1を示すケーシングの他の例を
示す正面構成図である。
【図4】本発明の実施例1を示すケーシングの他の例を
示す平面構成図である。
【図5】本発明の実施例2を示すケーシングの正面構成
図である。
【図6】本発明の実施例2を示すケーシングの平面構成
図である。
【図7】本発明の実施例3を示すケーシング及び掘削刃
の正面構成図である。
【図8】本発明の実施例3を示すケーシングの及び掘削
刃の平面構成図である。
【図9】本発明の実施例3を示すケーシングの全体斜視
図である。
【図10】本発明の実施例3を示すケーシング及び掘削
刃の動作を説明する構成図である。
【図11】従来の振動探知方式による埋設物探知装置を
示す構成説明図である。
【図12】従来の掘削刃(ブレード)の正面構成概略図
である。
【図13】従来の掘削刃(ブレード)の平面構成概略図
である。
【図14】従来のケーシングの正面構成図である。
【図15】従来のケーシングの平面構成図である。
【符号の説明】
1…掘削刃(ブレード)本体、2…振動センサ、3…探
知ユニット、4…健柱機械(アースオーガ)、5…埋設
物、6…電柱、10…掘削刃(ブレード)軸、11…ブ
レード板、12…先端刃、13…従来のケーシング
(刃)、13′…ケーシング(刃)、13″…ケーシン
グ、13″′…ケーシング、130…先端ボール、13
1…ベアリング、14…固定バネ、15…固定棒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 順一 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−149492(JP,A) 特開 昭59−72331(JP,A) 特開 平7−229381(JP,A) 実開 平3−72991(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 7/00 E21B 10/44 G01V 9/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削刃より
    下方に下端周辺部を波形に形成した円筒形ケーシングを
    備えた埋設物探知装置において、 前記円筒形ケーシングの下端周辺部の波形のうち、下方
    に伸びる方向の第1半波の波長を、上方に戻る方向の第
    2半波の波長より大きくし、回転方向に第2半波、第1
    半波の順で配したことを特徴とする埋設物探知装置に用
    いる探知刃構造。
  2. 【請求項2】 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削刃より
    下方に下端周辺部を波形に形成した円筒形ケーシングを
    備えた埋設物探知装置において、 前記円筒形ケーシングの下端周辺部の波形の最下端位置
    にベアリング構造の回転体を設けたことを特徴とする埋
    設物探知装置に用いる探知刃構造。
  3. 【請求項3】 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削刃より
    下方に下端周辺部を波形に形成した円筒形ケーシングを
    備えた埋没物探知装置において、 前記円筒形ケーシングの下端周辺部に形成した波形のピ
    ッチを、所定のピッチ範囲内で変化させたことを特徴と
    する埋設物探知装置に用いる探知刃構造。
  4. 【請求項4】 回転軸と直交する面内で回転軸に固定し
    た第1の円筒形ケーシングと、回転軸の先端部に設けた
    掘削刃より下方に下端周辺部が位置するように配した第
    2の円筒形ケーシングから構成し、 振動センサは第2の円筒形ケーシングの内面に設置し、
    第2の円筒形ケーシングの内面にX状に固定した固定棒
    が回転軸を貫通して上下方向にのみ移動可能に取り付
    け、第1の円筒形ケーシングと第2の円筒形ケーシング
    とをスプリングで連結したことを特徴とする埋設物探知
    装置に用いる探知刃構造。
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JP6553364B2 (ja) * 2015-02-03 2019-07-31 五洋建設株式会社 受入船
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