JPH06230141A - 地中探査装置付き掘削機 - Google Patents
地中探査装置付き掘削機Info
- Publication number
- JPH06230141A JPH06230141A JP1643293A JP1643293A JPH06230141A JP H06230141 A JPH06230141 A JP H06230141A JP 1643293 A JP1643293 A JP 1643293A JP 1643293 A JP1643293 A JP 1643293A JP H06230141 A JPH06230141 A JP H06230141A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- underground
- transmitter
- receiver
- bucket
- buried object
- Prior art date
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- Pending
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-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
- E02F9/245—Safety devices, e.g. for preventing overload for preventing damage to underground objects during excavation, e.g. indicating buried pipes or the like
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Audible And Visible Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 信頼性の高い探査を行うことができる地中探
査装置付き掘削機を提供すること。 【構成】 油圧ショベル１０のバケット１５の底面に、
地中探査装置の送受信器２０が取り付けられ、地中に電
磁波を放射するとともに埋設物３０Ａからの反射波を受
信し、この信号を運転室１６に設置された信号処理装置
２１で処理して表示装置２２に表示する。送受信器２０
がバケット１５の底面に取り付けられているので、探査
距離ａを小さくすることができ、このため波長の短い電
磁波を用いて探査の分解能を高くすることができる。
査装置付き掘削機を提供すること。 【構成】 油圧ショベル１０のバケット１５の底面に、
地中探査装置の送受信器２０が取り付けられ、地中に電
磁波を放射するとともに埋設物３０Ａからの反射波を受
信し、この信号を運転室１６に設置された信号処理装置
２１で処理して表示装置２２に表示する。送受信器２０
がバケット１５の底面に取り付けられているので、探査
距離ａを小さくすることができ、このため波長の短い電
磁波を用いて探査の分解能を高くすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、掘削する地中に埋設物
があるか否かを判断しながら掘削を行う地中探査装置付
き掘削機に関する。
があるか否かを判断しながら掘削を行う地中探査装置付
き掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】都市の地下には、ガス管、水道管、下水
道管、電力ケーブル、通信ケーブル等種々の埋設物が敷
設されている。したがって、都市において、油圧ショベ
ル等の掘削機を用いて地面を掘削する場合、上記各種埋
設物を破損しないように掘削を行わねばならない。しか
し、これら埋設物の敷設状態を掘削施工前に正確に把握
することは、現在ではほとんど不可能に近い。このた
め、地中探査装置の開発が進められ、特に、数１００Ｍ
Ｈｚ〜数ＧＨｚの電磁波を地下に放射し、埋設物からの
反射波を検出する手段が実用化されている。これを図３
により説明する。
道管、電力ケーブル、通信ケーブル等種々の埋設物が敷
設されている。したがって、都市において、油圧ショベ
ル等の掘削機を用いて地面を掘削する場合、上記各種埋
設物を破損しないように掘削を行わねばならない。しか
し、これら埋設物の敷設状態を掘削施工前に正確に把握
することは、現在ではほとんど不可能に近い。このた
め、地中探査装置の開発が進められ、特に、数１００Ｍ
Ｈｚ〜数ＧＨｚの電磁波を地下に放射し、埋設物からの
反射波を検出する手段が実用化されている。これを図３
により説明する。
【０００３】図３は電磁波を用いた地中探査装置の概略
構成図である。この図で、１は地中に埋設されている埋
設物を示す。２は地中に向けて電磁波を放射する送信ア
ンテナ、３は送信アンテナ２からの電磁波が埋設物１に
当たって反射した反射波を受信する受信アンテナ、４は
受信アンテナ３で受信された反射波信号に基づいて埋設
物１までの距離を検出する距離検出部、５は受信アンテ
ナ３および距離検出部４の信号を処理して埋設物１に関
する情報を表示する信号処理回路兼モニタ装置である。
探査者は送信アンテナ２、受信アンテナ３および距離検
出部４を掘削領域内で移動させて埋設物の探査を行い、
この探査結果を参照し、埋設物を破損しないように掘削
が実施される。
構成図である。この図で、１は地中に埋設されている埋
設物を示す。２は地中に向けて電磁波を放射する送信ア
ンテナ、３は送信アンテナ２からの電磁波が埋設物１に
当たって反射した反射波を受信する受信アンテナ、４は
受信アンテナ３で受信された反射波信号に基づいて埋設
物１までの距離を検出する距離検出部、５は受信アンテ
ナ３および距離検出部４の信号を処理して埋設物１に関
する情報を表示する信号処理回路兼モニタ装置である。
探査者は送信アンテナ２、受信アンテナ３および距離検
出部４を掘削領域内で移動させて埋設物の探査を行い、
この探査結果を参照し、埋設物を破損しないように掘削
が実施される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の地中探査装
置による探査可能な深さは、地中の誘電率εおよび使用
電磁波の周波数ｆに関係し、誘電率εや周波数ｆが大き
いほど電磁波の減衰が大きくなり、探査可能な深さが低
下する。即ち、地中を伝播する電磁波は、減衰定数を
α、伝播距離をｚとすると、ｅｘｐ（αｚ）で減衰しな
がら進行する。
置による探査可能な深さは、地中の誘電率εおよび使用
電磁波の周波数ｆに関係し、誘電率εや周波数ｆが大き
いほど電磁波の減衰が大きくなり、探査可能な深さが低
下する。即ち、地中を伝播する電磁波は、減衰定数を
α、伝播距離をｚとすると、ｅｘｐ（αｚ）で減衰しな
がら進行する。
【０００５】ここで、 σ：導電率 μ：比透磁率 ω：角周波数（２πｆ） とすると、上記伝播定数αは、地中の媒質が誘電性の場
合、α＝σ／２√（μ／ε）、地中の媒質が導電性又は
損失性の場合、α≒√（ωμσ／２）となる。地中は、
水分が含まれれば誘電性となり、塩分等のイオンが含ま
れれば導電性となるが、いずれにしても、上記伝播定数
αの式から、上述のように誘電率εや周波数ｆが高いと
電磁波の減衰は大きくなり、探査可能な深さは低下する
こととなる。
合、α＝σ／２√（μ／ε）、地中の媒質が導電性又は
損失性の場合、α≒√（ωμσ／２）となる。地中は、
水分が含まれれば誘電性となり、塩分等のイオンが含ま
れれば導電性となるが、いずれにしても、上記伝播定数
αの式から、上述のように誘電率εや周波数ｆが高いと
電磁波の減衰は大きくなり、探査可能な深さは低下する
こととなる。
【０００６】一方、電磁波によって埋設物を検出する場
合の分解能は、周波数、即ち電磁波の波長により決定さ
れるものであり、波長を短くすれば分解能は高くなる。
しかし、波長を短くすれば（即ち、周波数を高くすれ
ば）上述のように探査可能な深さは低下することとな
る。これらの制約が存在するので、従来の地中探査装置
は、実際には、探査可能な深さ約２ｍ以下、分解能数１
０ｃｍ以下程度の能力しか期待できない。
合の分解能は、周波数、即ち電磁波の波長により決定さ
れるものであり、波長を短くすれば分解能は高くなる。
しかし、波長を短くすれば（即ち、周波数を高くすれ
ば）上述のように探査可能な深さは低下することとな
る。これらの制約が存在するので、従来の地中探査装置
は、実際には、探査可能な深さ約２ｍ以下、分解能数１
０ｃｍ以下程度の能力しか期待できない。
【０００７】ところで、地中の含水率や塩分含有率は場
所により大きく異なるばかりでなく、同一場所でも変化
することが多く、さらに、都市の掘削現場の地中はアス
ファルトや砂利、埋戻しによる土質変化等があり、上記
探査可能な深さ約２ｍ、分解能数１０ｃｍという数値は
著しく低下することが多く、したがって、従来の地中探
査装置は、その信頼性が極めて低くてほとんど実用困難
であるのが現状である。
所により大きく異なるばかりでなく、同一場所でも変化
することが多く、さらに、都市の掘削現場の地中はアス
ファルトや砂利、埋戻しによる土質変化等があり、上記
探査可能な深さ約２ｍ、分解能数１０ｃｍという数値は
著しく低下することが多く、したがって、従来の地中探
査装置は、その信頼性が極めて低くてほとんど実用困難
であるのが現状である。
【０００８】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、信頼性の高い探査を行うことができる地中
探査装置付き掘削機を提供することにある。
題を解決し、信頼性の高い探査を行うことができる地中
探査装置付き掘削機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、掘削具を備え、この掘削具を駆動して地
中を掘削する掘削機において、前記掘削具又はその近傍
の機構に装着され、電磁波を送信するとともにこの電磁
波の地中埋設物からの反射波を受信する送受信器と、こ
の送受信器からの信号に基づいて前記地中埋設物の有無
を判断し、当該地中埋設物が有ると判断したときこれを
報知する信号処理手段とを設けたことを特徴とする。
め、本発明は、掘削具を備え、この掘削具を駆動して地
中を掘削する掘削機において、前記掘削具又はその近傍
の機構に装着され、電磁波を送信するとともにこの電磁
波の地中埋設物からの反射波を受信する送受信器と、こ
の送受信器からの信号に基づいて前記地中埋設物の有無
を判断し、当該地中埋設物が有ると判断したときこれを
報知する信号処理手段とを設けたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】掘削機による掘削中、送受信器と信号処理手段
が作動し、地中の埋設物の有無を探査する。この場合、
探査は現在の掘削地点から行われることになるので、探
査の深さは小さくても支障はなく、したがって波長の短
い電磁波を用いることができ、高い分解能で探査するこ
とができる。
が作動し、地中の埋設物の有無を探査する。この場合、
探査は現在の掘削地点から行われることになるので、探
査の深さは小さくても支障はなく、したがって波長の短
い電磁波を用いることができ、高い分解能で探査するこ
とができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は本発明の実施例に係る地中探査装置付き油
圧ショベルの側面図である。この図で、１０は油圧ショ
ベルを示す。１１は下部走行体、１２は上部旋回体、１
３は上部旋回体１２に可回動に取り付けられたブーム、
１４はブーム１３に可回動に取り付けられたアーム、１
５はアーム１４に可回動に取り付けられたバケット、１
６は運転室である。２０はバケット１５に取り付けられ
た送受信器であり、地中に電磁波を放射するとともに埋
設物で反射した電磁波を受信する。なお、送受信器２０
の取付けについては図２を参照して後述する。２１は送
受信器１５と図示しないケーブルで接続された信号処理
装置、２２は信号処理装置２１の処理の結果を表示する
表示装置であり、いずれも運転室１６内に設置されてい
る。３０Ａ、３０Ｂは地中の埋設物を示す。
する。図１は本発明の実施例に係る地中探査装置付き油
圧ショベルの側面図である。この図で、１０は油圧ショ
ベルを示す。１１は下部走行体、１２は上部旋回体、１
３は上部旋回体１２に可回動に取り付けられたブーム、
１４はブーム１３に可回動に取り付けられたアーム、１
５はアーム１４に可回動に取り付けられたバケット、１
６は運転室である。２０はバケット１５に取り付けられ
た送受信器であり、地中に電磁波を放射するとともに埋
設物で反射した電磁波を受信する。なお、送受信器２０
の取付けについては図２を参照して後述する。２１は送
受信器１５と図示しないケーブルで接続された信号処理
装置、２２は信号処理装置２１の処理の結果を表示する
表示装置であり、いずれも運転室１６内に設置されてい
る。３０Ａ、３０Ｂは地中の埋設物を示す。
【００１２】図２は図１に示すバケット１５の側面図で
ある。送受信器２０はバケット底面に埋め込まれてい
る。２３は埋め込まれた送受信器２０のカバーである。
カバー２０は非磁性、非導電性物質（例えばセラミッ
ク、プラスチック）で構成され、バケット１５の底面に
固着されており、送受信器２０を保護する。
ある。送受信器２０はバケット底面に埋め込まれてい
る。２３は埋め込まれた送受信器２０のカバーである。
カバー２０は非磁性、非導電性物質（例えばセラミッ
ク、プラスチック）で構成され、バケット１５の底面に
固着されており、送受信器２０を保護する。
【００１３】次に本実施例の動作を説明する。油圧ショ
ベル１０は図示のように地面を掘削してゆく。この掘削
時、送受信器２０からは電磁波が放射され、地中に埋設
物があると放射された電磁波はこれに反射し、この反射
波は送受信器２０で受信され、これに応じた信号を出力
する。この信号は信号処理装置２１に入力され、所要の
処理を経て表示装置２２に表示される。油圧ショベル１
０のオペレータは当該表示装置２２の表示を見て埋設物
の存在を知り、以後の掘削を慎重に行って埋設物の破損
を防止する。
ベル１０は図示のように地面を掘削してゆく。この掘削
時、送受信器２０からは電磁波が放射され、地中に埋設
物があると放射された電磁波はこれに反射し、この反射
波は送受信器２０で受信され、これに応じた信号を出力
する。この信号は信号処理装置２１に入力され、所要の
処理を経て表示装置２２に表示される。油圧ショベル１
０のオペレータは当該表示装置２２の表示を見て埋設物
の存在を知り、以後の掘削を慎重に行って埋設物の破損
を防止する。
【００１４】ここで、図１に示すように、深さＺ1 に埋
設物３０Ａが、又、深さＺ2 に埋設物３０Ｂが存在して
いるものとする。従来の地中探査装置においては、深さ
Ｚ2が探査不能な深さであれば埋設物３０Ａのみが検出
され、埋設物３０Ｂは検出されず、埋設物３０Ａのみに
注意して掘削を行うので、掘削中に埋設物３０Ｂに破損
を与えるおそれは極めて大きい。これに対して、本実施
例では、掘削ごとに探査が行われるので、探査地点はそ
のときの掘削地点となり、埋設物３０Ａも埋設物３０Ｂ
も必ず検出されることになり、掘削中にこれらが破損さ
れるおそれは全くない。
設物３０Ａが、又、深さＺ2 に埋設物３０Ｂが存在して
いるものとする。従来の地中探査装置においては、深さ
Ｚ2が探査不能な深さであれば埋設物３０Ａのみが検出
され、埋設物３０Ｂは検出されず、埋設物３０Ａのみに
注意して掘削を行うので、掘削中に埋設物３０Ｂに破損
を与えるおそれは極めて大きい。これに対して、本実施
例では、掘削ごとに探査が行われるので、探査地点はそ
のときの掘削地点となり、埋設物３０Ａも埋設物３０Ｂ
も必ず検出されることになり、掘削中にこれらが破損さ
れるおそれは全くない。
【００１５】さらに本実施例では、上記のように探査地
点がそのときの掘削地点となるので、極言すると、次に
バケット１５で掘削される部分に埋設物が存在するか否
かを検出しさえすればよいことになる。実際には、探査
可能な深さは図１に距離ａで示すように、次にバケット
１５で掘削される深さより大きく選定されるが、それで
も、探査可能な深さは極めて短くてよく、このため、送
受信器２０から放射される電磁波は短い波長のものを使
用することができる。この結果、探査の分解能を著しく
高めることができる。
点がそのときの掘削地点となるので、極言すると、次に
バケット１５で掘削される部分に埋設物が存在するか否
かを検出しさえすればよいことになる。実際には、探査
可能な深さは図１に距離ａで示すように、次にバケット
１５で掘削される深さより大きく選定されるが、それで
も、探査可能な深さは極めて短くてよく、このため、送
受信器２０から放射される電磁波は短い波長のものを使
用することができる。この結果、探査の分解能を著しく
高めることができる。
【００１６】このように、本実施例では、地中探査装置
の送受信器を油圧ショベルのバケットに取り付けるよう
にしたので、掘削領域内のどのような深さに存在する埋
設物も高い分解能で検出することができ、信頼性の高い
探査を行うことができ、ひいては、埋設物の破損を確実
に防止することができる。
の送受信器を油圧ショベルのバケットに取り付けるよう
にしたので、掘削領域内のどのような深さに存在する埋
設物も高い分解能で検出することができ、信頼性の高い
探査を行うことができ、ひいては、埋設物の破損を確実
に防止することができる。
【００１７】なお、上記実施例の説明では、掘削機とし
て油圧ショベルを例示して説明したが、機械式ショベ
ル、クラムシェル等に適用することができるのは当然で
ある。又、地中探査装置の送受信器を取り付けたバケッ
トを専用バケットとして用意し、掘削場所に応じて通常
のバケットと交換して使用することも可能である。さら
に、送受信器はバケットの底面に限らず、図２に示すよ
うに、バケットの取付け部分Ｐ1 、アームのバケット取
付け部分Ｐ2 、リンク部分Ｐ3 等適宜な個所に取り付け
ることもできる。さらに又、埋設物の存在を表示装置に
表示する代わりに音響で知らせることもできる。
て油圧ショベルを例示して説明したが、機械式ショベ
ル、クラムシェル等に適用することができるのは当然で
ある。又、地中探査装置の送受信器を取り付けたバケッ
トを専用バケットとして用意し、掘削場所に応じて通常
のバケットと交換して使用することも可能である。さら
に、送受信器はバケットの底面に限らず、図２に示すよ
うに、バケットの取付け部分Ｐ1 、アームのバケット取
付け部分Ｐ2 、リンク部分Ｐ3 等適宜な個所に取り付け
ることもできる。さらに又、埋設物の存在を表示装置に
表示する代わりに音響で知らせることもできる。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、掘削具
又はその近傍に地中探査装置の送受信器を装着するよう
にしたので、掘削領域内のどのような深さに存在する埋
設物も高い分解能で検出することができ、信頼性の高い
探査を行うことができ、ひいては、埋設物の破損を確実
に防止することができる。
又はその近傍に地中探査装置の送受信器を装着するよう
にしたので、掘削領域内のどのような深さに存在する埋
設物も高い分解能で検出することができ、信頼性の高い
探査を行うことができ、ひいては、埋設物の破損を確実
に防止することができる。
【図１】本発明の実施例に係る地中探査装置付き掘削機
の側面図である。
の側面図である。
【図２】図１に示すバケットの側面図である。
【図３】従来の地中探査装置の概略構成図である。
１３ ブーム １４ アーム １５ バケット １６ 運転室 ２０ 送受信器 ２１ 信号処理装置 ２２ 表示装置 ３０Ａ、３０Ｂ 埋設物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 龍二 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 掘削具を備え、この掘削具を駆動して地
中を掘削する掘削機において、前記掘削具又はその近傍
の機構に装着され、電磁波を送信するとともにこの電磁
波の地中埋設物からの反射波を受信する送受信器と、こ
の送受信器からの信号に基づいて前記地中埋設物の有無
を判断し、当該地中埋設物が有ると判断したときこれを
報知する信号処理手段とを設けたことを特徴とする地中
探査付き掘削機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1643293A JPH06230141A (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 地中探査装置付き掘削機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1643293A JPH06230141A (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 地中探査装置付き掘削機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06230141A true JPH06230141A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=11916079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1643293A Pending JPH06230141A (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 地中探査装置付き掘削機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06230141A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2004514913A (ja) * | 2000-11-30 | 2004-05-20 | キャタピラー インコーポレイテッド | 掘削作業中に地中の物体の位置を決定する方法および装置 |
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-
1993
- 1993-02-03 JP JP1643293A patent/JPH06230141A/ja active Pending
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