JP7035427B2 - 起爆雷管 - Google Patents
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図1に示すように、無線起爆システム1は、無線起爆雷管が取り付けられて切羽面41(被爆破個所)に削孔された装薬孔40に装填される爆薬である親ダイ36Aと増ダイ36B(図2参照)と、起爆操作機50と、中継装置51と、起爆操作機側送信アンテナ60と、起爆操作機側受信アンテナ65と、にて構成されている。
無線起爆雷管2は、図3及び図4に示す第1ケース10(図4参照)、第2ケース20、及び第3ケース30からなるケースを使用することによってユニット化されている。これらの第1ケース10、第2ケース20、及び第3ケース30は、円筒形状に形成されており、合成樹脂からなる射出成形品である。
図6~図8を用いて第1の実施の形態の無線起爆雷管2を説明する。図6は、無線起爆雷管2の構成を説明する回路ブロック図(起爆側受信アンテナ11、起爆制御電子回路120、起爆部14)である。図7は、起爆用蓄電装置と回路用蓄電装置を兼用している蓄電装置である蓄電装置127と起爆制御電子回路120を搭載している起爆制御電子回路120の外観の例を説明する斜視図である。図8は、起爆制御電子回路120の各電子部品の状態と起爆部14への点火エネルギーの供給と対応する機能又は状態について説明する図である。なお、第1の実施の形態では、蓄電装置127が、点火エネルギーを蓄電する起爆用蓄電装置と、CPU131等を駆動する駆動エネルギーを蓄電する回路用蓄電装置と、を兼用している例を説明する。図6に示すように、無線起爆雷管2の回路は、起爆側受信アンテナ11、起爆側送信アンテナ18、起爆部14、起爆制御電子回路120に分けられている。以下、それぞれの構成、動作について説明する。
爆薬ユニット90(図2参照)において、起爆操作機50から駆動エネルギー(点火エネルギーを含む)が送られていない場合(図2参照)、蓄電装置127には、駆動エネルギーが蓄電されていない(図6参照)。なお、蓄電装置127に駆動エネルギーが蓄電されていない場合、通電されていない状態であるので、防爆スイッチ回路31は「Close」、起爆スイッチ回路138は「Open」であり、図8に示す[状態A1]となる。[状態A1]の場合に起爆操作機50から駆動エネルギーが送られると、駆動エネルギーは、蓄電装置127に蓄電される。
蓄電装置127が十分蓄電されて所定の電圧に達すると、蓄電装置127は、レギュレータ128を経由して、CPU131を含む起爆制御電子回路120の各部品へ電力を供給する。起動直後におけるCPU131は、起動後に確実に図8に示す[状態A1]にするため、防爆スイッチ回路31を「Close」、起爆スイッチ回路138を「Open」に制御する。なお、図8に示す[状態A1]の場合から、仮に起爆スイッチ回路138が「Close」となって図8に示す[状態A2]となっても、防爆スイッチ回路31が「Close」であるため蓄電装置127は強制放電されて、点火エネルギーは放電されて、蓄電装置127から起爆部14に供給されない(起爆スイッチ回路138の動作が無効とされる)。
CPU131は、図8に示す[状態A1]の場合において、起爆信号を受信して起爆部14の起爆を実行する場合、先ず防爆スイッチ回路31を「Close」から「Open」に制御して、図8に示す[状態A3]とする。この時、点火回路確認装置145により点火回路141が正常か否か確認する。続いてCPU131は、起爆スイッチ回路138を「Open」から「Close」に制御して図8に示す[状態A4]にして、蓄電装置127から起爆部14に点火エネルギーを供給する。これにより、点火エネルギーは蓄電装置127から起爆部14に供給されて、起爆部14は点火される。
第2の実施の形態の無線起爆雷管2Bの回路(図9参照)は、第1の実施の形態の回路(図6参照)に対して、放電スイッチ回路32と、蓄電用スイッチ回路135(蓄電用スイッチに相当)と、起爆用蓄電装置136と、蓄電状態検出回路137と、が追加されている点で相違する。以下、相違点について主に説明する。図9は、無線起爆雷管2Bの構成を説明する回路ブロック図(起爆側受信アンテナ11、起爆制御電子回路120B、起爆部14)である。図10は、起爆用蓄電装置136と回路用蓄電装置127Bを搭載している起爆制御電子回路120Bの外観の例を説明する斜視図である。図11は、起爆制御電子回路120Bの各電子部品の状態と起爆部14への点火エネルギーの供給と対応する機能又は状態について説明する図である。なお、第2の実施の形態では、CPU131等を駆動する駆動エネルギーを蓄電する回路用蓄電装置127Bとは別に設けられて点火エネルギーを蓄電する起爆用蓄電装置136が、蓄電装置に相当している例を説明する。
爆薬ユニット90(図2参照)において、起爆操作機50から駆動エネルギー(点火エネルギーを含む)が送られていない場合(図2参照)、回路用蓄電装置127Bには、駆動エネルギーが蓄電されておらず、起爆用蓄電装置136には、点火エネルギーが蓄電されていない(図9参照)。なお、回路用蓄電装置127Bに駆動エネルギーが蓄電されていない場合、通電されていない状態であるので、図11に示す[状態B1]となり、防爆スイッチ回路31は「Close」、放電スイッチ回路32は「Close」、蓄電用スイッチ回路135は「Open」、起爆スイッチ回路138は「Open」となる。[状態B1]の場合に起爆操作機50から駆動エネルギーが送られると、駆動エネルギーは、回路用蓄電装置127Bに蓄電される。
回路用蓄電装置127Bが十分蓄電されて所定の電圧に達すると、回路用蓄電装置127Bは、レギュレータ128を経由して、CPU131を含む起爆制御電子回路120の各部品へ電力を供給する。起動直後におけるCPU131は、起動後に確実に図11に示す[状態B1]にするため、防爆スイッチ回路31を「Close」、放電スイッチ回路32を「Close」、蓄電用スイッチ回路135を「Open」、起爆スイッチ回路138を「Open」に制御する。なお、防爆スイッチ回路31が「Close」であれば、図11に示す[状態B1]~[状態B8]に示すように、放電スイッチ回路32と蓄電用スイッチ回路135と起爆スイッチ回路138の状態にかかわらず、起爆部14と起爆スイッチ回路138の間が接地されているため、点火エネルギーは回路用蓄電装置127Bから起爆部14に供給されない(起爆スイッチ回路138の動作が無効とされる)。また、放電スイッチ回路32が「Close」であれば、図11に示すように、防爆スイッチ回路31と蓄電用スイッチ回路135と起爆スイッチ回路138の状態にかかわらず、起爆用蓄電装置136が強制放電されるため、点火エネルギーは回路用蓄電装置127Bから起爆部14に供給されない(点火エネルギーが起爆部14に供給されることなく強制放電される)。また、CPU131は、後述する「起爆用蓄電装置136に点火エネルギーを蓄電する手順」の前に、[状態B9]にして、点火回路確認装置145により点火回路141が正常か否かを確認する(図11に示す[状態B9])。
CPU131は、図11に示す[状態B1]の場合に、例えば蓄電開始信号を受信すると、図11に示す[状態B1]から放電スイッチ回路32を「Open」に制御した後、蓄電用スイッチ回路135を「Close」に制御して図11に示す[状態B7]にして、起爆用蓄電装置136に点火エネルギーを蓄電する。この状態で仮に起爆スイッチ回路138が「Close」となっても、防爆スイッチ回路31が「Close」であるので、起爆部14に点火エネルギーは供給されない。
CPU131は、図11に示す[状態B7]の場合に、例えば起爆信号を受信すると、蓄電用スイッチ回路135を「Open」に制御するとともに、防爆スイッチ回路31を「Open」に制御して図11に示す[状態B13]にする。その後、CPU131は、起爆スイッチ回路138を「Close」に制御して図11に示す[状態B14]にして、起爆用蓄電装置136から点火エネルギーを起爆部14に供給する。これにより、点火エネルギーは起爆用蓄電装置136から起爆部14に供給されて、起爆部14は点火される。なお、図11では「設定なし」とした[状態B15]と[状態B16]を用いて、以下のようにしても良い。起爆用蓄電装置136が蓄電されている状態(図11に示す[状態B7])の後、蓄電用スイッチ回路135を「Close」、防爆スイッチ回路31を「Open」に制御(図11に示す[状態B15])した後、起爆スイッチ回路138を「Close」に制御して図11に示す[状態B16]にして、起爆用蓄電装置136から点火エネルギーを起爆部14に供給する。
本実施の形態にて説明した無線起爆雷管では、防爆スイッチ回路(第1安全装置)と放電スイッチ回路(第2安全装置)を追加することで、より高い安全性を備えることができる(図6と図9参照)。
2、2B 無線起爆雷管(起爆雷管)
10 第1ケース
10a 連結端部
10c ストッパー
10d 壁板
11 起爆側受信アンテナ
11X X軸用受信アンテナ
11Y Y軸用受信アンテナ
11Z Z軸用受信アンテナ
12X X軸用コイル
12Y Y軸用コイル
12Z Z軸用コイル
14 起爆部
15 シート状磁性体
18 起爆側送信アンテナ
20 第2ケース
20a 連結端部
26 導電線
28 導電線
30 第3ケース
31 防爆スイッチ回路(防爆スイッチ)
32 放電スイッチ回路(放電スイッチ)
36 爆薬
36A 親ダイ
36B 増ダイ
40 装薬孔
41 切羽面(被爆破個所)
42 洞床
43 洞側壁
44 洞天井
45 封止物
50 起爆操作機
51 中継装置
60 起爆操作機側送信アンテナ
61 補助母線
62 発破母線
65 起爆操作機側受信アンテナ
66 起爆操作機側受信アンテナ用ケーブル
90 爆薬ユニット
120、120B 起爆制御電子回路
121、122、123 同調回路
124 3軸合成回路
125 検波・復調回路
126 整流回路
127 蓄電装置
127B 回路用蓄電装置
128 レギュレータ
131 CPU(制御装置)
132 ID記憶装置
133 変調回路
134 送信回路
135 蓄電用スイッチ回路(蓄電用スイッチ)
136 起爆用蓄電装置
137 蓄電状態検出回路
138 起爆スイッチ回路(起爆スイッチ)
141 点火回路
142 点火玉
143 起爆薬
144 添装薬
145 点火回路確認装置
153 配線パターン
154 制御信号
182 アンテナ部
511 無線起爆雷管用アンテナ
512 制御部
514 起爆部
517X X軸用シート状コイル
517Y Y軸用シート状コイル
517Z Z軸用筒状コイル
521、522、523 同調回路
524 スイッチモジュール
525 検波・復調回路
526 整流回路
527 電子回路駆動用蓄電装置(蓄電装置、回路駆動用蓄電装置)
528 レギュレータ
531 CPU
532 ID記憶装置
533 変調回路
534 送信回路
535 蓄電用スイッチ回路
536 起爆用蓄電装置
537 蓄電状態検出回路
538 起爆用スイッチ回路
541 点火回路
542 点火玉
543 起爆薬
544 添装薬
A1~A4、B1~B16 状態
D1 径
D2 深さ
L1、L2、L3、L4 距離
Claims (5)
- 爆薬を起爆する起爆部を有する起爆雷管であって、
少なくとも点火エネルギーを蓄電する蓄電装置と、
前記蓄電装置に蓄電されている点火エネルギーが供給されると起爆する前記起爆部と、
前記蓄電装置と前記起爆部との間に設けられた起爆スイッチと、
前記起爆スイッチと前記起爆部との間に設けられて前記起爆スイッチの動作を無効にする第1安全装置と、
前記起爆スイッチと前記第1安全装置とを制御する制御装置と、
を有し、
前記第1安全装置は、一方端が前記起爆スイッチと前記起爆部との間に接続されて他方端が接地されている防爆スイッチであり、
前記蓄電装置は、前記制御装置と前記起爆スイッチと前記第1安全装置と第2安全装置を駆動する駆動エネルギーを蓄電する回路用蓄電装置とは別に設けられて前記点火エネルギーを蓄電する起爆用蓄電装置であり、
前記回路用蓄電装置は、前記制御装置から制御される蓄電用スイッチを介して前記起爆用蓄電装置に接続されており、
前記起爆用蓄電装置は、蓄電された点火エネルギーを前記起爆部に供給することなく放電するように前記制御装置から制御される前記第2安全装置を有している、
起爆雷管。 - 請求項1に記載の起爆雷管であって、
前記防爆スイッチは、通電されていない場合は閉状態となるノーマリークローズタイプである、
起爆雷管。 - 爆薬を起爆する起爆部を有する起爆雷管であって、
少なくとも点火エネルギーを蓄電する蓄電装置と、
前記蓄電装置に蓄電されている点火エネルギーが供給されると起爆する前記起爆部と、
前記蓄電装置と前記起爆部との間に設けられた起爆スイッチと、
前記起爆スイッチと前記起爆部との間に設けられて前記起爆スイッチの動作を無効にする第1安全装置と、
前記起爆スイッチと前記第1安全装置とを制御する制御装置と、
を有し、
前記蓄電装置は、前記制御装置と前記起爆スイッチと前記第1安全装置と第2安全装置を駆動する駆動エネルギーを蓄電する回路用蓄電装置とは別に設けられて前記点火エネルギーを蓄電する起爆用蓄電装置であり、
前記回路用蓄電装置は、前記制御装置から制御される蓄電用スイッチを介して前記起爆用蓄電装置に接続されており、
前記起爆用蓄電装置は、蓄電された点火エネルギーを前記起爆部に供給することなく放電するように前記制御装置から制御される前記第2安全装置を有している、
起爆雷管。 - 請求項1~3のいずれか一項に記載の起爆雷管であって、
前記第2安全装置は、一方端が前記起爆用蓄電装置に接続されて他方端が接地されている放電スイッチである、
起爆雷管。 - 請求項4に記載の起爆雷管であって、
前記放電スイッチは、通電されていない場合は閉状態となるノーマリークローズタイプである、
起爆雷管。
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