JP4758881B2 - Boring drilling device tip position detection system and drilling tube - Google Patents
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Description
本発明は、ボーリング削孔装置の削孔管の先端位置を検出しながら削孔する先端位置検出システムおよび削孔管に関する。 The present invention relates to a tip position detection system that drills while detecting a tip position of a drilling tube of a boring drilling device, and a drilling tube.
斜めボーリングや水平ボーリングでは、ロッド先端に均一に荷重がかからない場合が多いため、高精度な削孔を行うためには、先端の位置を常時計測する技術が必要となる。 In oblique boring and horizontal boring, there is often a case where a load is not uniformly applied to the tip of the rod. Therefore, a technique for constantly measuring the position of the tip is necessary to perform highly accurate drilling.
ボーリングの先端の位置を検出するシステムとしては、従来、(1)間欠的に測定器をボーリングロッド(削孔管)内に挿入して測定するものと、(2)削孔管のヘッド部分に測定器を設置するものの2つのタイプがあった。 Conventionally, as a system for detecting the position of the tip of the boring, (1) intermittently inserting a measuring instrument into a boring rod (drilling pipe) and measuring (2) in the head part of the drilling pipe There were two types of installations of measuring instruments.
(1)の削孔管のタイプには、ボーリングロッド内に傾斜計と方位計からなる測定器を挿入するものと、ジャイロセンサーからなる測定器を挿入するものとがある。これらの測定器は、削孔した孔を通して、地上のボーリングマシン側から削孔管の内部に挿入されるようになっている。 There are two types of drilled pipes of (1): a measuring instrument comprising an inclinometer and an azimuth meter is inserted into a boring rod, and a measuring instrument comprising a gyro sensor. These measuring instruments are inserted into the drilled pipe from the ground boring machine side through the drilled holes.
(2)の削孔管のタイプには、マッドパルス方式(削孔管内の掘削流体の圧力変動を利用)と、ハードワイヤ方式(電線)と、電磁場(EM(Electro−Magnetic))方式とがある。 The types of drilled pipes in (2) include a mud pulse system (using pressure fluctuations of drilling fluid in the drilled pipe), a hard wire system (electric wire), and an electromagnetic field (EM (Electro-Magnetic)) system. is there.
マッドパルス方式は、ロッド先端に設置した計測器の測定信号を掘削用泥水の圧力変化に変換して伝送し、その圧力変化をロッド上部の圧力センサで測定する方式である。この方式によれば、掘削孔内の泥水を伝送媒体としているので、大深度までの測定が可能である。 The mud pulse method is a method in which a measurement signal from a measuring instrument installed at the tip of a rod is converted into a pressure change of excavating mud and transmitted, and the pressure change is measured by a pressure sensor at the top of the rod. According to this method, since the muddy water in the excavation hole is used as the transmission medium, measurement up to a large depth is possible.
一方、ハードワイヤ方式は、ロッド先端に設置した計測器の測定信号を、削孔管内に配設した電線を使用して地上側へ送信する方式である。この方式によれば、計測器に必要な電力を、電線を通して地上より送ることができ、管内電源が不要である上に、電送速度が非常に速いという利点がある。 On the other hand, the hard wire system is a system in which a measurement signal of a measuring instrument installed at the tip of a rod is transmitted to the ground side using an electric wire arranged in a drilled tube. According to this method, the power required for the measuring instrument can be sent from the ground through the electric wire, and there is an advantage that the power supply speed is very fast in addition to the necessity of the in-pipe power source.
電磁場方式は、ロッド先端の内部に電磁コイルを設置して電磁場を発生させ、地上において電磁場の強度を測定して、ロッド先端の位置を測定する方式である。この方式では、管内の発信アンテナと地上の受信アンテナとの間で情報の伝送ができるため、計測内容が単純で作業性が高いといった利点がある。 In the electromagnetic field method, an electromagnetic coil is installed inside the rod tip to generate an electromagnetic field, and the strength of the electromagnetic field is measured on the ground to measure the position of the rod tip. In this method, information can be transmitted between the transmitting antenna in the pipe and the receiving antenna on the ground, so that the measurement contents are simple and the workability is high.
その他には、特許文献1に示すようなものもあった。このボーリング削孔装置は、ボーリングヘッド内に、その位置や傾き等を計測する測定装置と、この測定装置で計測された計測データを送信する送信器とを備えており、ボーリングヘッドの上方の地上に受信器を設けて、この受信器で位置情報を受信するようになっていた。
しかしながら、前記した(1)の間欠的に測定器をボーリングロッド(削孔管)内に挿入して測定するものでは、削孔作業を止めて測定器を挿入する必要があるので、施工時間全体が長くなってしまうという問題があった。さらに、データ処理の際に、削孔担当者に結果をフィードバックするのに時間を要するといった問題もあった。 However, in the case of measuring by intermittently inserting the measuring instrument into the boring rod (drilling pipe) of (1) described above, it is necessary to stop the drilling operation and insert the measuring instrument. There was a problem that would become longer. Furthermore, there has been a problem that it takes time to feed back the results to the drilling staff during data processing.
また、(2)の削孔管のマッドパルス方式では。圧力変換装置等が必要であり、現状の技術では装置が非常に大きくなるとともに、コストがかかるといった問題があった。 Also, in (2) drilling pipe mud pulse method. A pressure conversion device or the like is necessary, and the current technology has a problem that the device becomes very large and costly.
さらに、ハードワイヤ方式では、削孔管内にケーブルを接続することで作業性が悪くなるといった問題と、削孔管の回転に対するケーブルの供回りを常に防ぐようにする配慮が必要であり構造が複雑となるといった問題があった。 Furthermore, the hard wire method requires a problem that workability is deteriorated by connecting the cable in the drilling tube, and it is necessary to consider to always prevent the cable from rotating with respect to the rotation of the drilling tube, and the structure is complicated. There was a problem of becoming.
また、電磁場方式では、ロッド先端で発生した電磁場の強度を、地上において測定しているが、電磁場の伝送距離が数メートルと短いので、地上の受信アンテナはロッドの直上に配置する必要があるため、地上に建物等の障害物がある場合には、測定することができないといった問題があった。 Also, in the electromagnetic field method, the intensity of the electromagnetic field generated at the tip of the rod is measured on the ground, but since the transmission distance of the electromagnetic field is as short as several meters, the ground receiving antenna must be placed directly above the rod. When there is an obstacle such as a building on the ground, there is a problem that measurement cannot be performed.
さらに、特許文献1に記載のボーリング削孔装置においても、ボーリングヘッド内に設けられた送信器は信号の送信距離が数メートルと短いので、電磁場方式と同様に、地上の受信器はボーリングヘッドの直上に配置する必要があるため、地上に障害物がある場合には測定することができないといった問題があった。 Further, also in the boring drilling device described in Patent Document 1, the transmitter provided in the boring head has a short signal transmission distance of several meters. Since it is necessary to arrange it directly above, there is a problem that measurement cannot be performed when there is an obstacle on the ground.
そこで、本発明は前記の問題を解決すべく案出されたものであって、単純な構造で、地上障害物に影響されることなく削孔管の先端位置を検出することができるボーリング削孔装置の先端位置検出システムおよび削孔管を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention has been devised to solve the above-described problem, and has a simple structure and can detect the tip position of a drilling tube without being affected by an obstacle on the ground. It is an object of the present invention to provide an apparatus tip position detection system and a drilled tube.
前記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、ボーリング削孔装置の削孔管の先端位置を検出する先端位置検出システムにおいて、前記削孔管内に、この削孔管の先端位置を検出する位置測定装置を設けるとともに、この位置測定装置で測定した位置データを無線信号に変換する無線信号発生装置を設け、前記削孔管の胴部の一部に導線を巻きつけてコイルを形成し、このコイルによって前記無線信号発生装置で変換された無線信号を送信するように構成し、地上に、前記無線信号を受信するための受信装置を設けたことを特徴とするボーリング削孔装置の先端位置検出システムである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a tip position detection system for detecting a tip position of a drilling tube of a boring drilling device, and detects a tip position of the drilled tube in the drilling tube. And a wireless signal generator for converting position data measured by the position measuring device into a wireless signal, and a coil is formed by winding a conducting wire around a part of the body of the drilled tube. A tip of a boring hole drilling device, wherein the coil is configured to transmit a radio signal converted by the radio signal generator by the coil, and a receiving device for receiving the radio signal is provided on the ground. It is a position detection system.
このような構成によれば、コイルの導線の巻き数および巻き径を大きくすることができ、無線信号発生装置で変換された無線信号の送信距離を大幅に伸ばすことができる。したがって、ボーリング削孔装置の先端部分が建築物等の障害物の下方を削孔中であってもその位置(削孔管の先端位置)を検出することができる。これによって、削孔管の先端位置に基づいてボーリング削孔装置の作動を制御することができ、精度の高い削孔を行うことができる。さらに、ハードワイヤ方式のように、削孔管内にケーブルを接続する必要がないので作業性が悪くなることもなく、ケーブルの供回りを防ぐ機構を設ける必要がなく構造の複雑化を防止できる。また、従来のマッドパルス方式のように、圧力変換装置を設ける必要がないので、ボーリング削孔装置の巨大化およびコストアップを防止することができる。さらに、かかるボーリング削孔装置では、削孔作業を止めることなく先端位置を検出できる。また、受信装置をボーリング削孔装置の作動を制御する制御装置に接続すれば、先端部分の位置に応じて即座にボーリング削孔装置の作動を制御することができ、データ処理の際に、削孔担当者に結果をフィードバックするのに時間を要することはない。したがって、施工時間全体を短縮でき、効率的な削孔を行うことができる。 According to such a configuration, the number of turns and the winding diameter of the conductive wire of the coil can be increased, and the transmission distance of the radio signal converted by the radio signal generator can be greatly increased. Therefore, even if the tip portion of the boring hole drilling device is drilling the lower part of an obstacle such as a building, the position (the tip position of the hole drilling tube) can be detected. Thereby, the operation of the boring hole drilling device can be controlled based on the tip position of the hole drilling tube, and high-precision hole drilling can be performed. Further, unlike the hard wire system, it is not necessary to connect a cable in the drilling pipe, so that workability is not deteriorated, and it is not necessary to provide a mechanism for preventing the cable from being rotated, thereby preventing the structure from being complicated. In addition, unlike the conventional mud pulse method, it is not necessary to provide a pressure conversion device, so that the boring drilling device can be prevented from becoming enormous and costly. Furthermore, in such a boring drilling device, the tip position can be detected without stopping the drilling operation. In addition, if the receiving device is connected to a control device that controls the operation of the boring drilling device, the operation of the boring drilling device can be controlled immediately according to the position of the tip portion, and when data processing, It takes no time to feed back the results to the hole manager. Therefore, the entire construction time can be shortened and efficient drilling can be performed.
請求項2に係る発明は、前記導線が、前記削孔管の胴部の一部に設けられた筒状部材に巻きつけられたことを特徴とする請求項1に記載のボーリング削孔装置の先端位置検出システムである。 According to a second aspect of the present invention, in the boring hole drilling device according to the first aspect, the conductive wire is wound around a cylindrical member provided in a part of a body portion of the hole drilling tube. It is a tip position detection system.
このような構成によれば、削孔管とは別体の筒状部材に導線を巻きつけるので、筒状部材をコイルと同等の長さにすれば、導線の巻きつけ作業が行いやすく、また、コイル部分の運搬も容易に行うことができる。 According to such a configuration, since the conducting wire is wound around a tubular member separate from the drilled tube, if the tubular member is made to have a length equivalent to that of the coil, the winding operation of the conducting wire can be easily performed. The coil portion can be easily transported.
請求項3に係る発明は、前記位置測定装置および前記無線信号発生装置が、前記削孔管と分離可能な容器内に収容されており、回収可能に構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のボーリング削孔装置の先端位置検出システムである。
The invention according to claim 3 is characterized in that the position measuring device and the wireless signal generating device are accommodated in a container separable from the drilled tube and configured to be recoverable. A tip position detection system for a boring hole drilling device according to
このような構成によれば、削孔が終了した後に、容易に位置測定装置と無線信号発生装置を回収することができ、これら装置の再利用を図ることができ、コストダウンを達成することができる。また、内部が空洞になった削孔管のみを地中に敷設することは、地盤改良を行う上で有用になる。 According to such a configuration, the position measuring device and the radio signal generating device can be easily collected after the drilling is completed, and these devices can be reused, and cost reduction can be achieved. it can. In addition, it is useful for ground improvement to install only a drilled tube having a hollow inside in the ground.
請求項4に係る発明は、前記容器が、耐圧容器にて構成されていることを特徴とする請求項3に記載のボーリング削孔装置の先端位置検出システムである。 The invention according to claim 4 is the tip position detection system for a boring hole drilling device according to claim 3, wherein the container is constituted by a pressure vessel.
このような構成によれば、削孔管が過度に屈曲した場合でも、容器が変形することはないので、位置測定装置および無線信号発生装置が損傷するのを防止することができる。 According to such a configuration, even when the drilled tube is bent excessively, the container is not deformed, so that the position measuring device and the radio signal generating device can be prevented from being damaged.
請求項5に係る発明は、前記位置測定装置が、衝撃吸収材を介して前記削孔管に固定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のボーリング削孔装置の先端位置検出システムである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the boring according to any one of the first to fourth aspects, the position measuring device is fixed to the drilled tube via an impact absorbing material. It is a tip position detection system of a hole drilling device.
このような構成によれば、位置測定装置は、削孔時の振動に影響を受けることなく位置を検出することができ、精度の高い位置検出および削孔を行うことができる。 According to such a configuration, the position measuring device can detect the position without being affected by vibration during drilling, and can perform highly accurate position detection and drilling.
請求項6に係る発明は、前記位置測定装置が、前記削孔管に対して相対回転可能な軸部材に固定されており、前記軸部材には、前記位置測定装置の鉛直方向を一定に保持するためのおもり部材が設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のボーリング削孔装置の先端位置検出システムである。 According to a sixth aspect of the present invention, the position measuring device is fixed to a shaft member that can rotate relative to the drill tube, and the shaft member holds the vertical direction of the position measuring device constant. A tip position detection system for a boring hole drilling device according to any one of claims 1 to 5, wherein a weight member is provided.
このような構成によれば、位置測定装置の鉛直方向が一定に保持されるので、容易に傾斜角や回転角を正確に検出することができ、精度の高い位置検出および削孔を行うことができる。 According to such a configuration, since the vertical direction of the position measuring device is kept constant, the tilt angle and the rotation angle can be easily detected accurately, and highly accurate position detection and drilling can be performed. it can.
請求項7に係る発明は、ボーリング削孔装置のボーリングマシンによって削孔内に押し込まれる円筒状の胴部を有する削孔管であって、前記胴部の一部に設けた筒状部材に導線を巻きつけて無線信号送信用のコイルボーリング削孔装置のボーリングマシンによって削孔内に押し込まれる円筒状の胴部を有する削孔管であって、前記削孔管内に、この削孔管の先端位置を検出する位置測定装置と、この位置測定装置で測定した位置データを無線信号に変換する無線信号発生装置とを備え、前記胴部の一部に設けた筒状部材に導線を巻きつけて前記無線信号を送信するための無線信号送信用のコイルを形成し、前記位置測定装置と前記無線信号発生装置を前記削孔管内から回収可能に構成したことを特徴とするボーリング削孔装置の削孔管である。 The invention according to claim 7 is a drilling tube having a cylindrical barrel portion that is pushed into a drilling hole by a boring machine of a boring drilling device, wherein a lead wire is connected to a cylindrical member provided in a part of the barrel portion. Is a drilling tube having a cylindrical body that is pushed into a drilling hole by a boring machine of a coil boring drilling device for wireless signal transmission, and the tip of the drilling tube is inserted into the drilling tube A position measuring device for detecting a position; and a wireless signal generating device for converting position data measured by the position measuring device into a wireless signal. A wire is wound around a cylindrical member provided in a part of the body portion. A boring drilling device comprising: a coil for radio signal transmission for transmitting the radio signal; and the position measuring device and the radio signal generating device are configured to be recoverable from the drilling tube. Is a perforated tube
このような構成の削孔管によれば、導線の巻き数および巻き径が大きいコイルを形成できるので、無線信号の送信距離を大幅に伸ばすことができる。したがって、ボーリング削孔装置の先端部分が建築物等の障害物の下方を削孔中であってもその位置(削孔管の先端位置)を検出することができ、精度の高い削孔を行うことができる。また、位置測定装置と無線信号発生装置を削孔管内から回収することで、内部が空洞になった削孔管のみを地中に敷設することができ、地盤改良を行う上で有用になる。また、これらの高価な装置の再利用を図ることができることは言うまでもない。 According to the hole drilling tube having such a configuration, a coil having a large number of windings and a winding diameter of a conducting wire can be formed, so that the transmission distance of a radio signal can be greatly increased. Therefore, even if the tip portion of the boring drilling device is drilling under an obstacle such as a building, the position (tip position of the drilling tube) can be detected, and high-precision drilling is performed. be able to. Further, by collecting the position measuring device and the radio signal generating device from the inside of the drilling tube, only the drilling tube having a hollow inside can be laid in the ground, which is useful for improving the ground. Needless to say, these expensive devices can be reused.
本発明によれば、ボーリング削孔装置を単純な構造とすることができ、地上障害物に影響されることなく削孔管の先端位置を検出することができるといった優れた効果を発揮する。 According to the present invention, the boring hole drilling device can have a simple structure, and the excellent effect that the tip position of the hole drilling tube can be detected without being affected by a ground obstacle is exhibited.
次に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係るボーリング削孔装置の先端位置検出システムおよび削孔管を実施するための最良の実施の形態を示した全体断面図、図2は本発明に係るボーリング削孔装置の先端位置検出システムおよび削孔管を実施するための最良の実施の形態を示した断面図、図3は本発明に係るボーリング削孔装置の先端位置検出システムおよび削孔管のコイルを示した一部破断側面図、図4は本発明に係るボーリング削孔装置の先端位置検出システムおよび削孔管の無線信号発生装置とコイルの接続状態を示した断面図、図5は回収用ノブと回収用治具を示した断面図である。 FIG. 1 is an overall cross-sectional view showing the best mode for carrying out a tip position detection system and a drilling tube of a boring drilling device according to the present invention, and FIG. 2 shows a tip of the boring drilling device according to the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the best mode for carrying out the position detection system and the drilling pipe, and FIG. 3 is a partial view showing the tip position detection system and the coil of the drilling pipe according to the present invention. FIG. 4 is a sectional side view showing a tip position detection system for a boring drilling device and a radio signal generator for a drilling tube, and a coil connection state according to the present invention, and FIG. 5 is a collecting knob and a collecting jig. It is sectional drawing which showed the tool.
まず、本実施の形態に係るボーリング削孔装置の先端位置検出システムおよび削孔管の構成を説明する。 First, the configuration of the tip position detection system and the drilling pipe of the boring drilling apparatus according to the present embodiment will be described.
図1に示すように、斜めボーリングや水平ボーリングを行うボーリング削孔装置1は、削孔管10を、地上に設置されたボーリングマシン2で後方から押し込んで地中に推進させていく装置である。削孔管10の先端には削孔ヘッド11が設けられている。削孔ヘッド11の先端部はテーパ状に傾斜して形成されており、直線削孔時には、削孔管10および削孔ヘッド11を回転させながら削孔し、曲線削孔時には、削孔管10および削孔ヘッド11を非回転の状態で圧入することで削孔ヘッド11の傾斜部分に作用する土圧で曲線推進するようになっている。削孔管10の内部には、削孔管10の先端位置(削孔ヘッド11の位置)を検出する位置測定装置30が設けられている。また、削孔管10の内部には、位置測定装置30で測定した位置データを無線信号に変換する無線信号発生装置50が、位置測定装置30と電気的に接続されて設けられている。なお、位置測定装置30と無線信号発生装置50は、図2に示すように、後記する容器(耐圧容器15)内に収容されている。
As shown in FIG. 1, a boring drilling device 1 that performs oblique boring and horizontal boring is a device that pushes a
図2に示すように、削孔管10の胴部12の一部には、無線信号発生装置50で変換された無線信号を地上へ送信するためのコイル70が形成されている。コイル70は、削孔管10の胴部12の一部に設けた筒状部材71に巻きつけられた導線72からなる。なお、本実施の形態では、筒状部材71に導線72を巻きつけるように構成されているが、削孔管の胴部に導線を直接巻きつけてもよい。地上には、コイル70から発信された無線信号を受信するための受信装置90が設けられている。
As shown in FIG. 2, a
位置測定装置30は、傾斜角計と方位角計(ともに図示せず)を備えており、削孔ヘッド11の傾斜角度と方位角度とをリアルタイムで計測することが可能となっている。傾斜角計と方位角計は、ともに無線信号発生装置50の処理手段(電子基盤51)に電気的に接続されている。傾斜角計と方位角計とはともにハウジング31内に収容されて一体化されている。
The
傾斜角計と方位角計を収容するハウジング31は、無線信号発生装置50とともに、削孔管10と分離可能な容器内に収容されており、削孔完了後に回収可能となるように構成されている。削孔管10と分離可能な容器は、耐圧容器15にて構成されている。耐圧容器15は、削孔管10の内周面と所定の間隔をあけて配置される円筒状に形成されており、削孔管10内で削孔管10と同芯に配置されている。耐圧容器15の前部には、削孔方向前方に延出する前方軸部材13が設けられ、耐圧容器15の後部には、削孔方向後方に延出する後方軸部材14が設けられている。前方軸部材13と後方軸部材14は板ばね式の固定部材(セントライザー)16で削孔管10内部の軸芯部に固定されており、耐圧容器15が常時削孔管10の軸芯部に位置するように構成されている。具体的には、固定部材16は、前方軸部材13と後方軸部材14に固定されており、ばね部材が径方向外側に付勢することで、削孔管10の内周面に押圧されている。これによって、固定部材16は、耐圧容器15を削孔管10に回転不可能に固定するようになっており、耐圧容器15が削孔管10とともに回転するように構成されている。さらに、固定部材16は、削孔管10の内周面に所定の付勢力(水圧による付勢力)で押圧することで、耐圧容器15を削孔管10に固定するように構成されており、削孔終了後に耐圧容器15を削孔管10から引き抜く際には、水圧を除圧して、さらに削孔管10と固定部材16との各接点の摩擦抵抗に打ち勝つ力で耐圧容器15を牽引することで、耐圧容器15が、削孔管10の内周面に沿って回収されるようになっている。また、前方軸部材13の前部には、削孔ヘッド11が一体的に固定されている。
The
ハウジング31は、耐圧容器15の内部に回転可能に支持されている。具体的には、ハウジング31の前部には、削孔方向前方に延出する前方軸部材32が設けられており、ハウジング31の後部には、削孔方向後方に延出する後方軸部材33が設けられている。そして、前方軸部材32および後方軸部材33は、それぞれ軸受34,34を介して回転可能に軸支されている。すなわち、位置測定装置30は、削孔管10に対して相対回転可能な軸部材(前方軸部材32および後方軸部材33)に固定されていることとなる。
The
前方軸部材32の外周面の周方向の一部には、おもり部材35が設けられており、削孔管10が回転する場合でも、おもり部材35が取り付けられた部分が常に下側になるように前方軸部材32が軸受34に対して相対的に回転するようになっている。これによって、位置測定装置30の鉛直方向は一定に保持されることとなる。すなわち、おもり部材35は、位置測定装置30の回転防止機能を有することとなる。
A
なお、本実施の形態では、後方軸部材33の外周面の周方向の一部にも、おもり部材35が設けられている。後方軸部材33に設けられるおもり部材35も、前方軸部材32に設けられるおもり部材35と同じ周方向位置に取り付けられている。これによって、位置測定装置30の回転防止機能が高められる。
In the present embodiment, the
ハウジング31の前部の前方軸部材32の取付け部分には、衝撃吸収材であるショックアブソーバー36が設けられている。すなわち、ハウジング31の前部には、ショックアブソーバー36を介して前方軸部材32が取り付けられていることとなる。また、ハウジング31の後部の後方軸部材33の取付け部分にも、衝撃吸収材であるショックアブソーバー36が設けられている。すなわち、ハウジング31の後部には、ショックアブソーバー36を介して後方軸部材33が取り付けられていることとなる。ショックアブソーバー36は、ゴム等の弾性部材で形成された板材を積層して形成されてなる積層ゴムにて構成おり、削孔管10の軸方向に板材が積層されるように配置されている。
A
後方軸部材33の後方には、回転する物体に電力や信号を伝達するためのスリップリング37が設けられている。スリップリング37の後方には、位置測定装置30の構成部品の一部であり、回転角を検出するセンサであるポテンショメータ38が設けられている。ポテンショメータ38は耐圧容器15の内部に耐圧容器15とともに回転するように固定されており、また、耐圧容器15と削孔管10とはともに回転する。したがって、ポテンショメータ38は、削孔管10の回転角度を計測する回転角計となる。
A
ポテンショメータ38の後部には、無線信号発生装置50を構成する電子基盤51とバッテリ52が設けられている。バッテリ52は、電子基盤51に接続されている。電子基盤51は、位置測定装置30の一部となるポテンショメータ38と電気的に接続されているとともに、スリップリング37を介してハウジング31内の位置測定装置30である傾斜角計と方位角計と電気的に接続されている。電子基盤51は、位置測定装置30で測定した位置データを無線信号に変換してコイル70に送信するように構成されており、位置データを常時送信可能となっている。また、電子基盤51は、記憶部(図示せず)を備えており、位置測定装置30で測定した位置データを保存可能で且つ常時読み出し可能に構成されている。電子基盤51には、コイル70に接続される接続端子53に延びる配線54が設けられている。
At the rear part of the
コイル70は、無線信号発生装置50で変換された無線信号を地上の受信装置90(図1参照)に送信するためのものであって、図2および図3に示すように、削孔管10の一部として構成されている。コイル70は、削孔管10の胴部12の一部に設けた筒状部材71に巻きつけられた導線72にて構成されている。筒状部材71は、削孔管10,10同士の連結部分に設けられており、削孔管10の胴部12の一部を構成するようになっている。筒状部材71は、削孔管10と略同等の径を有し、コイル70に必要な軸方向長さを有する円筒状に形成されている。筒状部材71の外周面には、所定深さの断面矩形状の凹部73が円周方向に沿って円環状に形成されており、信号を送信するアンテナのケーシングを構成している。この筒状部材71の凹部73には、導線72が巻きつけられている。巻きつけられた導線72の表面には、保護コーティング層74が形成されている。保護コーティング層74は、例えば硬質エポキシにて導線72全体を被覆するように形成されており、削孔表面地盤との摩擦に対する耐久性を備えている。保護コーティング層74の表面は、筒状部材71の凹部73の軸方向両側の鍔状部分77(図3参照(筒状部材71の最大径部))の表面と面一になるように構成されている。すなわち、保護コーティング層74の削孔方向前後(軸方向両側)には鍔上部分77が形成されることになる。これによって、削孔時には、削孔方向(削孔管10の軸方向)に見て、鍔上部分77が削孔の表面土砂を押し退けることとなり、保護コーティング層74の磨耗を低減することができる。このように、削孔管10とは別体で、削孔管10よりも短い筒状部材71に導線72を巻きつけることによって、導線72の巻きつけ作業が行いやすく、また、コイル70部分の運搬および搬入も容易に行うことができる。
The
図4に示すように、筒状部材71の内周面の後端部には、耐圧容器15に設けられた接続端子53が装着されるキー溝75が形成されている。キー溝75は、断面矩形状に形成されており、内側および後方に開口するように形成されている。キー溝75には、接続端子が後方から着脱自在に挿入される。キー溝75の接続部には、凹部73の導線72に延びる配線76が接続されている。
As shown in FIG. 4, a
図5に示すように、耐圧容器15の後方の後方軸部材14の後端には、削孔作業を終了した後の回収時に回収治具20が係止される回収用ノブ17が形成されている。回収用ノブ17は、後方に向かうに連れて縮径する三角錐状に形成されており、三角錐の底面部分を回収治具20で係止することで、耐圧容器15を後方に牽引できるようになっている。
As shown in FIG. 5, a
図1に示すように、受信装置90は、ボーリングマシン2の近傍に配置されており、ボーリングマシン2の作動を制御する制御装置91に接続されている。制御装置91は、受信装置90で受信された削孔ヘッド11の位置データ(傾斜角、方位角、回転角)に基づいて、削孔管10の推進速度や回転角度を調整するようになっている。
As shown in FIG. 1, the receiving
次に、前記構成のボーリング削孔装置1の先端位置検出システムおよび削孔管10の削孔作業工程およびその作用を説明する。
Next, the tip position detection system of the boring drilling device 1 having the above-described configuration, the drilling work process of the drilled
かかるボーリング削孔装置1を用いて削孔を行うに際しては、削孔ヘッド11を先端に備えた削孔管10をボーリングマシン2にセットし、削孔管10を後方から地中に押し込むことで削孔ヘッド11が地盤土砂を押し退けて、削孔管10が推進していく。
When drilling using such a boring drilling device 1, a
このとき、位置測定装置30(傾斜角計、方位角計および回転角計(ポテンショメータ38))は、削孔管10先端の削孔ヘッド11の傾斜角、方位角、回転角をそれぞれ計測する。ここで、傾斜角計と方位角計は、軸受34で回転可能に支持されるとともにおもり部材35で鉛直方向が一定に保持されたハウジング31内に収容されているので、削孔管10の回転に影響されることなく、傾斜角および方位角を正確に計測することができる。また、ポテンショメータ38は、削孔管10とともに回転する耐圧容器15に固定されているので、削孔管10の回転角を正確に計測することができる。
At this time, the position measuring device 30 (tilt angle meter, azimuth meter, and rotation angle meter (potentiometer 38)) measures the tilt angle, azimuth angle, and rotation angle of the
さらに、削孔管10の推進時には、コイル70が削孔内を移動することになるが、導線72の周囲には保護コーティング層74が形成されているので、導線72が損傷することはない。さらに、保護コーティング層74の削孔方向前後には、筒状部材71の鍔状部分77が位置しているので、削孔時には、削孔方向に見て、鍔上部分77が削孔の表面土砂を押し退ける堰の役目を果たすこととなり、保護コーティング層74の磨耗を低減することができる。
Further, when the
また、傾斜角計と方位角計を収容するハウジング31は、ショックアブソーバー36を介して削孔管10に固定されているので、削孔時の振動はショックアブソーバー36で吸収され傾斜角計と方位角計に伝わることはない。したがって、傾斜角計と方位角計は、掘削時の振動の影響を受けることなく位置を正確に検出することができ、精度の高い位置検出ができる。
Further, since the
さらに、ハウジング31がスリップリング37を介して無線信号発生装置50に接続されているので、計測された傾斜角と方位角の位置データは、削孔管10とともに回転する無線信号発生装置50と、傾斜角計および方位角計を収容するハウジング31とが相対回転している場合であっても、配線(図示せず)等が捻れることなく位置データを電子基盤51に伝達することができる。計測された回転角の位置データは、ポテンショメータ38と無線信号発生装置50がともに回転するので、通常の配線(図示せず)によって電子基盤51に直接伝達される。
Further, since the
電子基盤51に伝達された位置データは、無線信号に変換されて、配線54および接続端子53を介してコイル70にリアルタイムで送信される。電子基盤51は、位置測定装置30で測定した位置データを保存可能で且つ常時読み出し可能に構成されているので、後にプリントアウトすることができ書類作成等に便利である。
The position data transmitted to the
ここで、コイル70は、削孔管10の胴部12と略同径の筒状部材71に導線72を巻き付けて形成されているので、従来のように削孔管の内部に設けられていたコイルと比較して、導線72の巻き数および巻き径を大きくすることができ、無線信号発生装置50で変換された無線信号の送信距離を大幅に伸ばすことができる。これによって、ボーリング削孔装置1の先端部分が建築物等の障害物の下方を削孔中であっても、ボーリングマシン2の近傍の受信装置90で位置データの無線信号を受信することができる。そして、受信装置90で受信された位置データの無線信号は、制御装置91に伝達される。このようなコイル70を用いれば、検出された削孔管10の先端部の位置をボーリングマシン2の作動を制御する制御装置91に常時伝達することができる。したがって、制御装置91は、リアルタイムで正確な位置データ(傾斜角、方位角、回転角)に基づいて、削孔管10の推進速度や回転角度を調整して、ボーリングマシン2の作動を制御することができ、精度の高い削孔が行われる。
Here, since the
さらに、耐圧容器15内にバッテリ52を設けているので、従来のハードワイヤ方式のように、削孔管内に給電やデータ伝達用のケーブルを接続する必要がないので削孔の作業性が悪くなることはない。また、ケーブルの供回りを防ぐ機構を設ける必要はないので、構造の複雑化を防止できる。さらに、従来のマッドパルス方式のように、圧力変換装置を設ける必要がないので、ボーリング削孔装置の巨大化およびコストアップを防止することができる。
Further, since the
そして、かかるボーリング削孔装置1では、削孔作業を止めることなく削孔管10の先端位置を検出できる。また、受信装置90を制御装置91に直接接続しているので、削孔管10の先端部分の位置に応じて即座にボーリング削孔装置の作動を制御することができ、従来のようにデータ処理の際に削孔担当者に結果をフィードバックするのに時間を要することはない。したがって、施工時間全体を大幅に短縮でき、効率的な削孔を行うことができる。
And in this boring drilling apparatus 1, the front-end | tip position of the drilling pipe |
削孔作業が終了した後は、削孔管10の後方から回収治具20を備えた回収装置(図示せず)を挿入して、回収治具20を後方軸部材14後端の回収用ノブ17に係止させて耐圧容器15に接続する。そして、耐圧容器15を、回収装置でボーリングマシン2側に牽引して、位置測定装置30および無線信号発生装置50を耐圧容器15ごと回収する。このとき、耐圧容器15を削孔管10に固定している固定部材16は、例えば水圧などによる所定の付勢力で削孔管10の内周面に押圧されて弾性的に固定されているが、水圧を除圧して、さらに削孔管10と固定部材16との各接点の摩擦抵抗に打ち勝つ牽引力で耐圧容器15を牽引することで、固定部材16が削孔管10の内周面を摺動して、耐圧容器15が削孔管10から引き抜かれて回収される。また、耐圧容器15から突出している接続端子53は、キー溝75の後端の開口部分から後方に抜き去られる。なお、耐圧容器15の先端には削孔ヘッド11が固定されており、削孔ヘッド11も同時に回収される。このようにすれば、容易に位置測定装置30と無線信号発生装置50を回収することができ、これらの装置30,50の再利用を図ることができ、コストダウンを達成することができる。特に、位置測定装置30と無線信号発生装置50は、耐圧容器15内に収容されているので、削孔中に削孔管10が過度に屈曲した場合でも、耐圧容器15が変形することはないので、位置測定装置30および無線信号発生装置50が損傷するのを防止することができ、これらの装置30,50を確実に再利用できる。また、耐圧容器15の回収後は、先端が解放されて内部が空洞になった削孔管10のみを地中に敷設することができ、地盤改良を行う上で非常に有用になる。
After the drilling operation is completed, a recovery device (not shown) including a recovery jig 20 is inserted from the rear of the
図6は本発明に係るボーリング削孔装置の先端位置検出システムおよび削孔管を実施するための最良の他の実施の形態を示した断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing another best embodiment for carrying out a tip position detection system and a drilling pipe of a boring drilling apparatus according to the present invention.
本実施の形態では、位置測定装置30等を収容する容器が二つの耐圧容器25a,25bにて構成されている。前方の耐圧容器25aの前方には前方軸部材13が設けられ、後方の耐圧容器25bの後方には後方軸部材14が設けられている。前方の耐圧容器25aと後方の耐圧容器25bとは所定の間隔を隔てて配置されており、前方の耐圧容器25aと後方の耐圧容器25bとは中間軸部材18を介して接続されている。前方軸部材13、後方軸部材14および中間軸部材18はそれぞれ固定部材16を介して削孔管10に固定されている。
In the present embodiment, the container for housing the
前方の耐圧容器25aには、傾斜角計と方位角計とこれらを収容するハウジング31、およびスリップリング37が収容されている。ハウジング31の前後には、図2に示した実施の形態と同様に、ショックアブソーバー36を介して前方軸部材32と後方軸部材33がそれぞれ設けられている。そして、前方軸部材32および後方軸部材33は、それぞれ軸受34,34を介して回転可能に軸支されている。前方軸部材32および後方軸部材33の外周面には、おもり部材35がそれぞれ設けられており、位置測定装置30(傾斜角計と方位角計)の鉛直方向は一定に保持されている。後方軸部材33の後部にはスリップリング37が設けられており、互いに相対回転するハウジング31と耐圧容器25a間の配線を可能としている。
In the
後方の耐圧容器25bには、位置測定装置30の構成部品の一部であるポテンショメータ38が設けられている。ポテンショメータ38の後部には、無線信号発生装置50を構成する電子基盤51とバッテリ52が設けられている。電子基盤51には、コイル70に接続される接続端子53に延びる配線54が設けられている。
A
なお、その他の構成については図2に示したボーリング削孔装置1と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。 In addition, since it is the same as that of the boring apparatus 1 shown in FIG. 2 about another structure, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
前記のような構成によれば、図1ないし図5に示した実施の形態と同様の作用効果を得られる他に、耐圧容器25a,25bが分割されて小型化されているので、回収時に取り回ししやすく、曲率半径の小さい削孔であっても容易に回収することができる。
According to the configuration as described above, the same effects as the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 can be obtained, and the pressure-
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、前記実施の形態では、位置測定装置30は、傾斜角計、方位角計および回転角計で構成されているが、これに限られるものではない。例えば、ジャイロであってもよい。この場合も前記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, a design change is possible suitably. For example, in the above-described embodiment, the
1 ボーリング削孔装置
2 ボーリングマシン
10 削孔管
12 胴部
15 耐圧容器
16 固定部材
25a 耐圧容器
25b 耐圧容器
30 位置測定装置
32 前方軸部材(軸部材)
33 後方軸部材(軸部材)
35 おもり部材
36 ショックアブソーバー(衝撃吸収材)
50 無線信号発生装置
70 コイル
71 筒状部材
72 導線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
33 Rear shaft member (shaft member)
35
50
Claims (7)
前記削孔管内に、この削孔管の先端位置を検出する位置測定装置を設けるとともに、この位置測定装置で測定した位置データを無線信号に変換する無線信号発生装置を設け、
前記削孔管の胴部の一部に導線を巻きつけてコイルを形成し、このコイルによって前記無線信号発生装置で変換された無線信号を送信するように構成し、
地上に、前記無線信号を受信するための受信装置を設けた
ことを特徴とするボーリング削孔装置の先端位置検出システム。 In the tip position detection system that detects the tip position of the drilling tube of the boring drilling device,
In the drilling tube, a position measuring device for detecting the tip position of the drilling tube is provided, and a radio signal generator for converting position data measured by the position measuring device into a radio signal is provided,
A coil is formed by winding a conducting wire around a part of the body of the hole drilling tube, and the coil is configured to transmit a radio signal converted by the radio signal generator,
A receiving device for receiving the radio signal is provided on the ground. A tip position detection system for a boring hole drilling device.
ことを特徴とする請求項1に記載のボーリング削孔装置の先端位置検出システム。 The tip position detection system for a boring drilling device according to claim 1, wherein the conducting wire is wound around a cylindrical member provided in a part of a body portion of the drilling tube.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のボーリング削孔装置の先端位置検出システム。 The said position measuring device and the said radio | wireless signal generator are accommodated in the container separable from the said drilling pipe, and are comprised so that collection | recovery is possible. The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Borehole drilling device tip position detection system.
ことを特徴とする請求項3に記載のボーリング削孔装置の先端位置検出システム。 The tip position detection system for a boring hole drilling device according to claim 3, wherein the container is configured by a pressure resistant container.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のボーリング削孔装置の先端位置検出システム。 The tip position detection system for a boring hole drilling device according to any one of claims 1 to 4, wherein the position measuring device is fixed to the hole drilling tube via an impact absorbing material. .
前記軸部材には、前記位置測定装置の鉛直方向を一定に保持するためのおもり部材が設けられている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のボーリング削孔装置の先端位置検出システム。 The position measuring device is fixed to a shaft member that can rotate relative to the drilling tube,
The boring hole according to any one of claims 1 to 5, wherein the shaft member is provided with a weight member for keeping the vertical direction of the position measuring device constant. Device tip position detection system.
前記削孔管内に、この削孔管の先端位置を検出する位置測定装置と、この位置測定装置で測定した位置データを無線信号に変換する無線信号発生装置とを備え、
前記胴部の一部に設けた筒状部材に導線を巻きつけて前記無線信号を送信するための無線信号送信用のコイルを形成し、
前記位置測定装置と前記無線信号発生装置を前記削孔管内から回収可能に構成した
ことを特徴とするボーリング削孔装置の削孔管。 A drilling tube having a cylindrical body that is pushed into a drilling hole by a boring machine of a boring drilling device,
In the hole drilling tube, a position measuring device that detects the tip position of the hole drilling tube, and a radio signal generator that converts position data measured by the position measuring device into a radio signal,
A coil for wireless signal transmission for transmitting the wireless signal by winding a conductive wire around a cylindrical member provided in a part of the body part,
A drilling tube for a boring drilling device, wherein the position measuring device and the wireless signal generator are configured to be recoverable from the drilling tube.
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