JP3908079B2 - 掘削時の測定信号伝送システムおよびこれを備えた掘削機 - Google Patents
掘削時の測定信号伝送システムおよびこれを備えた掘削機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3908079B2 JP3908079B2 JP2002120484A JP2002120484A JP3908079B2 JP 3908079 B2 JP3908079 B2 JP 3908079B2 JP 2002120484 A JP2002120484 A JP 2002120484A JP 2002120484 A JP2002120484 A JP 2002120484A JP 3908079 B2 JP3908079 B2 JP 3908079B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excavation
- joint portion
- excavator
- rod
- head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削機における各種計測信号を地上の管理部へ伝送する伝送システムおよびその伝送システムを備えた掘削機に関する。
【0002】
【従来の技術】
地中に縦孔を掘削して杭を造成したり、あるいは既製杭を建て込む場合、その縦孔は鉛直に掘削する必要がある。
【0003】
そのため一般に掘削ロッドの下端の掘削ヘッドに周知の傾斜計等の電気的検出器を設置しておき、この検出器による計測信号を掘削ロッド内に挿通するケーブルを通じて地上に伝送し、その測定結果に基づいて掘削状況を地上で監視しながら掘削作業を進めるようになされている。
【0004】
上記計測信号の伝送方式として、従来メタルコンセント方式、多重伝送方式、電磁誘導方式が用いられている。
【0005】
上記メタルコンセント方式は、掘削ロッドの継ぎ足し時にコンセントを人手により接続するものであり、また傾斜計等の検出器の作動電源用の専用配線を信号線とは別に掘削ロッド内に挿通して設け、地上から掘削ヘッドに向けて作動電源電力を送るようになされたものである。
【0006】
前記多重伝送方式は、雌雄の電極継手を掘削ロッドの各継手部に設置し、掘削ロッドの継ぎ足し時に各電極継手が自動的に接続されるようにしたものである。
【0007】
さらに前記電磁誘導方式は、掘削ヘッド内に電池を内蔵しておき、掘削ヘッド内に設置された検出器による検出信号を上記電池を作動電源として掘削ヘッドの上端、掘削ロッドの両端の各電磁誘導部を順次介しながら地上へ伝送するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかして前記メタルコンセント方式では、掘削ロッドの継ぎ足し時に、吊り下げられた掘削ロッドの下に手を差し込んでメタルコンセントを接続させることが必要となり、そのため著しく手数を要するばかりでなく危険を伴なうという問題があった。
【0009】
前記多重伝送方式によるものは、掘削ロッドの継ぎ足し時に電極継手が自動的に接続されるので、前記メタルコンセント方式に比べて手数が掛からず、危険性も伴わないという利点を有するが、その反面、機器が高価であること、および電極継手部にセメントミルク等が付着して硬化した場合、電極の摩耗、通信障害などの弊害をもたらすおそれがある。
【0010】
またこの多重伝送方式では、前記メタルコンセント方式のように作動電源用の専用配線を信号線とは別に設けるような必要はないが、この多重伝送方式においても少なくとも1本の配線は掘削ロッド内を貫通させて地上の管理装置と結線する必要がある。この場合、掘削ロッドおよびその下端の掘削ヘッドは回動しながら掘進するので、地上の管理装置との間にはスリップリングを介在して接続する必要があるが、このスリップリングを介在すると摺動面を経由して伝送が行われるため配線およびその保護手段が複雑となり、加えて摺動ノイズの発生に基づいて微小信号の伝送に支障をもたらすという問題があった。
【0011】
前記電磁誘導方式では、掘削ロッドの継ぎ足し時に伝送線の継ぎ足しは不要であるが、掘削ロッドの継ぎ足し本数が増すごとに電磁誘導信号が減衰し、この減衰に対応すべく初期出力を高めると電力消費量が大きくなり、電池容量に限界を生じる。その結果、電池の消耗(3週間〜1ヶ月間)に対する保守管理の問題が付きまとうという問題があた。またこの電磁誘導方式では伝送器間の隙間が適正でないと伝送不可となるという問題もある。
【0012】
本発明はこれら従来の技術が有する諸問題を解決することができる伝送システムを提供することを課題としてなされたもので、掘削ロッドの継ぎ足し時に伝送線の継ぎ足し作業を必要とせず、かつ低消費電力で長期にわたってメンテナンスを不要とすることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として本発明は、地上に設置される掘削機から複数本の掘削ロッドを継ぎ足し、最下端に接続される掘削ヘッドで縦孔を掘削する掘削機において、掘削ロッドを伝送経路に利用して、前記掘削ヘッドに搭載された各種測定用検出器による掘削状況に係る測定信号を地上の管理装置へ伝送する伝送システムであって、前記掘削ヘッドから掘削機の駆動部に至る前記掘削ヘッドと前記掘削ロッドとの継手部、前記掘削ロッド同士の継手部、該掘削ロッドに外嵌するケーシング同士の継手部を含む掘削軸のすべての継手部に、送受信する一対の中継モジュールからなる微弱型無線送受信ユニットを該一対の中継モジュール同士が非接触で対向した状態に組み込み、前記掘削軸の前記各継手部のうち、掘削ロッド同士の継手部では、その雄雌嵌合部の軸心部に、それぞれ対をなす中継モジュールを非接触で所定の間隔をおいて対向した状態に組み込むことを特徴とする。
また、本発明は、地上に設置される掘削機から複数本の掘削ロッドを継ぎ足し、最下端に接続される掘削ヘッドで縦孔を掘削する掘削機において、掘削ロッドを伝送経路に利用して、前記掘削ヘッドに搭載された各種測定用検出器による掘削状況に係る測定信号を地上の管理装置へ伝送する伝送システムであって、前記掘削ヘッドから掘削機の駆動部に至る前記掘削ヘッドと前記掘削ロッドとの継手部、前記掘削ロッド同士の継手部、該掘削ロッドに外嵌するケーシング同士の継手部を含む掘削軸のすべての継手部に、送受信する一対の中継モジュールからなる微弱型無線送受信ユニットを該一対の中継モジュール同士が非接触で対向した状態に組み込み、前記掘削機の前記各継手部のうち、ケーシング同士の継手部では、前記対をなす中継モジュール同士をそのアンテナが雌雄嵌合部の内・外周面で所定の間隔をおいて対向した状態になるように組み込むことを特徴とする。
さらに、本発明は、地上に設置される掘削機から複数本の掘削ロッドを継ぎ足し、最下端に接続される掘削ヘッドで縦孔を掘削する掘削機において、掘削ロッドを伝送経路に利用して、前記掘削ヘッドに搭載された各種測定用検出器による掘削状況に係る測定信号を地上の管理装置へ伝送する伝送システムであって、前記掘削ヘッドから掘削機の駆動部に至る前記掘削ヘッドと前記掘削ロッドとの継手部、前記掘削ロッド同士の継手部、該掘削ロッドに外嵌するケーシング同士の継手部を含む掘削軸のすべての継手部に、送受信する一対の中継モジュールからなる微弱型無線送受信ユニットを該一対の中継モジュール同士が非接触で対向した状態に組み込み、前記掘削機の前記各継手部のうち、前記駆動部と掘削ロッドとの継手部では、一方の中継モジュールのアンテナを継手部の周方向全域に延びるサークル形状とし、他方の中継モジュールのアンテナが非接触で前記一方の中継モジュールのアンテナに対向することを特徴とする。
【0014】
こうしたことにより、掘削ロッド(および/またはケーシング)の継ぎ足し時に信号伝送系を手動で接続する必要がないので余分な手数が掛からず、かつ接触状態として接続することがないので接続不良や接続不能に陥いることがなく、検出器による測定信号を確実に伝送することができ、作動電力も少なくてすむとともにメンテナンス周期を長くすることが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して説明する。
【0017】
図1は本発明による掘削時の測定信号伝送システムの全体の構成を示すもので、掘削機1と、地上におかれ管理装置2を搭載したベースマシン3とを備えている。
【0018】
上記掘削機1は、前記ベースマシン3に立設される図示しないリーダーにそって昇降自在に支持された駆動部4と、この駆動部4の出力軸に接続される掘削ロッド(図1では第1掘削ロッド51と、第2掘削ロッド52を例示し、符号5で総称する)と、その下端に接続される掘削ヘッド6とを有し、掘削ロッド51,52には図1には示していないがケーシングが外嵌される場合がある。
【0019】
上記掘削ヘッド6による掘進が進むにしたがって掘削ロッド5を順次継ぎ足しながら削孔するようになっている。
【0020】
前記掘削ヘッド6と掘削ロッド5との継手部、掘削ロッド同士の継手部、掘削ロッド5と駆動部4との継手部には微弱型無線送受信ユニットが配設されている。
【0021】
また前記掘削ヘッド6には傾斜角検出器7が組み込まれており、その検出器用のバッテリーが搭載されている。
【0022】
この検出器7は、掘削ヘッド6に前記無線送受信ユニットの端局モジュールBが組み込まれ、この端局モジュールBに前記検出器7が電気的に接続されている。
【0023】
上記端局モジュールBから送信される検出信号は、掘削ヘッド6に継ぎ足された掘削ロッド5(スクリューロッド)内に組み込まれている中継モジュールAで受信され、中継モジュールB1に引き継がれて再度送信され、次ぎに継ぎ足された掘削ロッド52に伝送されて行き、これを順次繰り返して地上の駆動部4に設置されている端局モジュールAに到達し、そこから一般的な無線伝送装置Cを介してベースマシン3のオペレータ室3a内の管理装置2としての計測器8へ送られる。
【0024】
この計測器8に示される傾斜角から掘削状況を判断し、掘削ロッドの傾斜角の修正を行い、鉛直性を常に確保しながら施工を行う。
【0025】
図2は前記中継モジュールA,Bの内部構成の一例を示すもので、この中継モジュールA,Bは、送受信アンテナ9,送受信基盤10、CPU11、およびバッテリ12からなっており、その大きさは例えば直径30φ、長さ100mm程度の小型のものである。
【0026】
図3は上記中継モジュールA,Bを、順次継ぎ足して使用される掘削ロッド5およびケーシング13への組み込み例を示すもので、図3(A)は掘削ロッド5の場合、図3(B)はケーシング13の場合を示している。
【0027】
掘削ロッド5への組み込みは、その雌雄接続部5a,5bの軸心部に送受信用として一対の中継モジュールA,Bがそれぞれ組み込まれ、掘削ロッド51,52を継ぎ足したとき各中継モジュールA,B同士が非接触でそのアンテナ9,9が所定の間隔をおいて対向した状態におかれるようになされる。
【0028】
ケーシング13,13への組み込みは、その雌雄嵌合部13a,13bの嵌合面に送受信用として一対の中継モジュールA,Bがそれぞれ組み込まれ、ケーシング13,13の嵌合部13a,13b同士を嵌合させて接続したときアンテナ9,9が所定の間隔をおいて対向した状態におかれるようになされている。
【0029】
掘削機1の駆動部4の非回転部に配設される送受信用端局モジュールAは、図4に例示するように掘削ロッド52の上端の中継モジュールBのアンテナ9を周方向全域のサークル状のアンテナとし、前記端局モジュールAのアンテナ9に非接触で対向するようになされる。なおこのアンテナ9,9は、掘削ロッド5側を周方向全域のサークル状のアンテナとしてもよい。
【0030】
このほか、図示しないが、当該部分の送受信方式として、掘削ロッド52も上記のような特殊形状とすることなく、継ぎ足し用の掘削ロッドと同形状のものを用い、駆動部4の掘削ロッド継ぎ足し部も掘削ロッド52の下端と同形状とし、駆動部4の回転軸内に送受信用中継モジュールを組み込み、これと外接する例えば振れ止めブッシュ内全周に中継モジュールAを組み込んでこの中継モジュールAで受信するようにし、そこから無線伝送装置に送られてオペレータ室3aの計測器8へ送信するようにしてもよい。
【0031】
これらの方式とすることによりスリップリングが不要となり、雑音や故障などの不具合の発生を皆無とすることができる。またこの方式を採用した場合、駆動用電源は各々の送受信用モジュール内に組み込まれているので、1回のバッテリ交換で省電力制御により200日以上の作動が可能であり、半年ごとにバッテリを交換すればよいのでメンテナンスフリーで使用することができる。
【0032】
なお検出器7として、傾斜角検出器のほか深度検出器、その他の検出器で、電気信号を得るものであれば使用対象となる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば下記の効果を得ることができる。
【0034】
▲1▼メタルコンセント方式によるもののように、掘削ロッド(および/またはケーシング)の継ぎ足し時に人手による作業を行う必要がなく、省力化が図れるとともに危険な作業を全廃することができる。
【0035】
▲2▼電磁誘導方式のように伝送器間の隙間精度が厳しく要求されないので、設計・製作が容易である。
【0036】
▲3▼駆動電源は各伝送器に組み込むことができるので、バッテリ交換頻度が少なくてすみ、メンテナンスフリーで使用することができる。
【0037】
▲4▼電磁誘導方式に比べて通信速度が速い。
【0038】
▲5▼非接触で送受信するので、セメントミルク等の付着硬化の影響を受けることがなく、付着物除去のためのメンテナンスを不要とすることができる。
【0039】
▲6▼スリップリングを使用する必要がないので機械的故障が皆無となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による測定信号伝送システムの一実施形態の全体構成を示す説明図。
【図2】図1における中継モジュールの概要図。
【図3】送受信ユニットの中継モジュールの組み込み状態を示し、(A)は掘削ロッド、(B)はケーシングの場合を示す各断面図。
【図4】一方が非回転部分に設ける送受信ユニットの一例を示す斜視図。
【符号の説明】
1 掘削機
2 管理装置
3 ベースマシン
4 駆動部
5(51、52) 掘削ロッド
6 掘削ヘッド
7 検出器
13 ケーシング
Claims (3)
- 地上に設置される掘削機から複数本の掘削ロッドを継ぎ足し、最下端に接続される掘削ヘッドで縦孔を掘削する掘削機において、掘削ロッドを伝送経路に利用して、前記掘削ヘッドに搭載された各種測定用検出器による掘削状況に係る測定信号を地上の管理装置へ伝送する伝送システムであって、
前記掘削ヘッドから掘削機の駆動部に至る前記掘削ヘッドと前記掘削ロッドとの継手部、前記掘削ロッド同士の継手部、該掘削ロッドに外嵌するケーシング同士の継手部を含む掘削軸のすべての継手部に、送受信する一対の中継モジュールからなる微弱型無線送受信ユニットを該一対の中継モジュール同士が非接触で対向した状態に組み込み、
前記掘削軸の前記各継手部のうち、掘削ロッド同士の継手部では、その雄雌嵌合部の軸心部に、それぞれ対をなす中継モジュールを非接触で所定の間隔をおいて対向した状態に組み込むことを特徴とする掘削時の測定信号伝送システム。 - 地上に設置される掘削機から複数本の掘削ロッドを継ぎ足し、最下端に接続される掘削ヘッドで縦孔を掘削する掘削機において、掘削ロッドを伝送経路に利用して、前記掘削ヘッドに搭載された各種測定用検出器による掘削状況に係る測定信号を地上の管理装置へ伝送する伝送システムであって、
前記掘削ヘッドから掘削機の駆動部に至る前記掘削ヘッドと前記掘削ロッドとの継手部、前記掘削ロッド同士の継手部、該掘削ロッドに外嵌するケーシング同士の継手部を含む掘削軸のすべての継手部に、送受信する一対の中継モジュールからなる微弱型無線送受信ユニットを該一対の中継モジュール同士が非接触で対向した状態に組み込み、
前記掘削機の前記各継手部のうち、ケーシング同士の継手部では、前記対をなす中継モジュール同士をそのアンテナが雌雄嵌合部の内・外周面で所定の間隔をおいて対向した状態になるように組み込むことを特徴とする掘削時の測定信号伝送システム。 - 地上に設置される掘削機から複数本の掘削ロッドを継ぎ足し、最下端に接続される掘削ヘッドで縦孔を掘削する掘削機において、掘削ロッドを伝送経路に利用して、前記掘削ヘッドに搭載された各種測定用検出器による掘削状況に係る測定信号を地上の管理装置へ伝送する伝送システムであって、
前記掘削ヘッドから掘削機の駆動部に至る前記掘削ヘッドと前記掘削ロッドとの継手部、前記掘削ロッド同士の継手部、該掘削ロッドに外嵌するケーシング同士の継手部を含む掘削軸のすべての継手部に、送受信する一対の中継モジュールからなる微弱型無線送受信ユニットを該一対の中継モジュール同士が非接触で対向した状態に組み込み、
前記掘削機の前記各継手部のうち、前記駆動部と掘削ロッドとの継手部では、一方の中継モジュールのアンテナを継手部の周方向全域に延びるサークル形状とし、他方の中継モジュールのアンテナが非接触で前記一方の中継モジュールのアンテナに対向することを特徴とする掘削時の測定信号伝送システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002120484A JP3908079B2 (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | 掘削時の測定信号伝送システムおよびこれを備えた掘削機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002120484A JP3908079B2 (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | 掘削時の測定信号伝送システムおよびこれを備えた掘削機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003314179A JP2003314179A (ja) | 2003-11-06 |
JP3908079B2 true JP3908079B2 (ja) | 2007-04-25 |
Family
ID=29536698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002120484A Expired - Fee Related JP3908079B2 (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | 掘削時の測定信号伝送システムおよびこれを備えた掘削機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3908079B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4993166B2 (ja) * | 2005-10-14 | 2012-08-08 | 三和機材株式会社 | 1モータ二重出力式掘削機の制御方法及び装置 |
JP5438386B2 (ja) * | 2009-06-09 | 2014-03-12 | 三谷セキサン株式会社 | 杭穴掘削装置 |
JP5841751B2 (ja) * | 2011-06-20 | 2016-01-13 | 株式会社日立製作所 | 掘削状態監視システム |
JP2014091904A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-19 | Nitto Seiko Co Ltd | 無線通信機能付き貫入ロッド |
JP5873052B2 (ja) * | 2013-09-17 | 2016-03-01 | 根本企画工業株式会社 | 地中掘進ヘッドの傾斜度検出方法およびその装置 |
JP6321056B2 (ja) * | 2016-01-29 | 2018-05-09 | 日本マルチメディア・イクイップメント株式会社 | 回転式掘削機、回転式掘削機の傾斜測定方法 |
JP6542316B2 (ja) * | 2017-09-13 | 2019-07-10 | 株式会社大阪防水建設社 | 掘削装置 |
-
2002
- 2002-04-23 JP JP2002120484A patent/JP3908079B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003314179A (ja) | 2003-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5060555B2 (ja) | モジュラー式ジオステアリング用ツールアセンブリ | |
CA1174279A (en) | Point gap assembly for a toroidal coupled telemetry system | |
US7477161B2 (en) | Bidirectional telemetry apparatus and methods for wellbore operations | |
RU2413841C2 (ru) | Система двусторонней телеметрии по бурильной колонне для измерений и управления бурением | |
EP0070319B1 (en) | Toroidal coupled telemetry apparatus | |
US3876972A (en) | Kelly | |
US7373993B2 (en) | System and method for locating and tracking a boring tool | |
US8836534B2 (en) | Method and system for integrating sensors on an autonomous mining drilling rig | |
US20160348500A1 (en) | Borehole testing device | |
JP2009503307A (ja) | 地表通信装置、及び掘削ストリング遠隔測定に使用する方法 | |
US20080024000A1 (en) | Method And Device For Continuously Informing The Operator Of A Tunneling Machine On Physical Features Of A Ground To Be Tunnelled | |
JP3908079B2 (ja) | 掘削時の測定信号伝送システムおよびこれを備えた掘削機 | |
JP2009503308A (ja) | 測定及び掘削制御のための双方向の掘削ストリング遠隔測定システム | |
US20190271796A1 (en) | Borehole testing device | |
WO2010102077A2 (en) | System and method of using a saver sub in a drilling system | |
RU2733874C2 (ru) | Система и способ измерений в процессе бурения | |
EP2888443B1 (en) | Turbine drilling assembly with near drill bit sensors | |
WO2015021550A1 (en) | Downhole probe assembly with bluetooth device | |
US20110162834A1 (en) | Surface instrumentation configuration for drilling rig operation | |
JP3233874B2 (ja) | 単軸掘削装置および多軸掘削装置 | |
US11927092B2 (en) | Downhole barrier and isolation monitoring system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041109 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060609 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060613 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060809 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060901 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061031 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061222 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110126 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120126 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120126 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130126 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140126 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |