JPH10159472A - 埋設物探知方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、埋設物を穴掘削機の刃先の振動から
探知する際に埋設物を破損することなく探知することを
実現するために回転軸の下降圧力の調節が可能となる埋
設物探知方法及び装置を提供する。 【解決手段】本発明の一態様によると、回転軸の先端部
に掘削刃と該掘削刃より下方に下端周縁部を波形に形成
した円筒形ケーシングとを有し、埋設物と円筒形ケーシ
ングの下端周縁部の接触時に発生する前記波形に起因し
た振動を検出して埋設物と判定する埋設物探知方法にお
いて、前記回転軸と該回転軸を回転自在に支持している
ブームとの間に下降圧力緩衝装置を設け、前記ブームに
急激な下降圧力が加えられた状態において、前記下降圧
力緩衝装置により、前記ブームの下降圧力を吸収し、少
なくとも前記回転軸の下降圧力を地中埋設管の破損強度
以下に制御することを可能にすることを特徴とする埋設
物探知方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電柱等の建設工事
における地中埋設物の探知及び埋設物の破損防止技術に
関し、特にアースオーガなどの穴掘削機に付加して、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
知方法及び装置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、穴掘
り作業を機械で行う場合、穴堀建柱機械（アースオー
ガ）が使用されている。ところで、近年、特に都市部に
おいては、地下埋設物として通信ケーブルの他、ガス、
水道、電力などライフライン用の管路設備が輻輳してい
る状況にある。

【０００３】しかも、これらの地下埋設物のほとんどが
地表から２ｍ程度以内の深さに存在するため、穴掘削機
による既設埋設管の破損事故がしばしば起きている。こ
うした事故を防止するための方法として、回転部の先端
部に掘削刃と当該掘削刃より下方に下端周縁部を波形に
形成した円筒型ケーシングを有し、かつ、回転軸内に振
動センサを内蔵したアースオーガで、アースオーガの回
転数と円筒型ケーシングの下端周縁部の１周あたりの波
数から地中埋設物との接触時に発生する振動の基本周波
数を求め、そのスペクトル強度から地中埋設物を探知す
る方法が本出願人により、先に特許出願されている（特
願平６−１９５０５号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た穴掘削機の刃先の振動から探知する方法だけでは、掘
削地盤の変化やオペレーターの操作により、回転軸の下
降圧力や下降速度が変化するため、回転軸の掘削下降速
度が一定速度以上となった場合には、振動を探知してか
らケーシングの回転を止めるまでの間に埋設管とりわけ
強度の小さいビニール管や小径管を破損する場合があ
る。

【０００５】また、同じ様に振動を探知してからケーシ
ングの回転を止めるまでの間に強い回転軸の掘削下降圧
力が働くと埋設管とりわけ強度の小さいビニール管や小
径管を破損する場合がある。

【０００６】これらの関係は次の式で表わされる。 破損度 Ｄ＝ｆ（Ｐ，Ｓ，Ｒ，ｔ） ここで Ｐ：下降圧力 Ｓ：下降速度 Ｒ：埋設管強度 ｔ：接触時間 すなわち、従来の技術では、上式において （１）回転軸の下降速度Ｓを調節する機能を有していな
い （２）回転軸の下降圧力Ｐを調節する機能を有していな
いことから地中埋設物を破損してしまう度合Ｄが高くな
るという問題があった。

【０００７】また、その一方で、下降圧力が認識できな
いために、破損させないよう下降圧力を小さくしすぎる
傾向があり、掘削下降しない状態の時間が長くなり、結
果的に穴掘削時間が長くなるという問題があった。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、穴掘削機の刃先の振動から埋設物を探知する際
に、埋設物を破損することなく探知することを実現する
ために回転軸の下降圧力の調節が可能となる埋設物探知
方法及び装置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】本発明によると、上記課
題を解決するために、回転軸の先端部に掘削刃と該掘削
刃より下方に下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシ
ングとを有し、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部
の接触時に発生する前記波形に起因した振動を検出して
埋設物と判定する埋設物探知方法において、前記回転軸
と該回転軸を回転自在に支持しているブームとの間に下
降圧力緩衝装置を設け、前記ブームに急激な下降圧力が
加えられた状態において、前記下降圧力緩衝装置によ
り、前記ブームの下降圧力を吸収し、少なくとも前記回
転軸の下降圧力を地中埋設管の破損強度以下に制御する
ことを可能とするようにしたことを特徴とする埋設物探
知方法が提供される。

【００１０】また、本発明によると、前記下降圧力緩衝
装置は、前記回転軸方向にのみ所定量可動で、前記ブー
ムの下降圧力に応じて伸縮するコイルバネを有し、前記
ブームに急激な下降圧力が加えられた状態において、前
記下降圧力緩衝装置のコイルバネが縮むことにより、前
記ブームの下降圧力を吸収し、少なくとも前記回転軸の
下降圧力を地中埋設管の破損強度以下に制御することを
可能とするようにしたことを特徴とする埋設物探知方法
が提供される。

【００１１】また、本発明によると、回転軸の先端部に
掘削刃と該掘削刃より下方に下端周縁部を波形に形成し
た円筒形ケーシングと、埋設物と円筒形ケーシングの下
端周縁部の接触時に発生する前記波形に起因した振動を
検出して埋設物と判定する埋設物検出判定部とを備えた
埋設物探知装置において、前記回転軸と該回転軸を回転
自在に支持しているブームとの間に設けられる下降圧力
緩衝装置を具備し、前記ブームに急激な下降圧力が加え
られた状態において、前記下降圧力緩衝装置により、前
記ブームの下降圧力を吸収し、少なくとも前記回転軸の
下降圧力を地中埋設管の破損強度以下に制御することを
可能とするよう構成されていることを特徴とする埋設物
探知装置が提供される。

【００１２】また、本発明によると、前記下降圧力緩衝
装置は、前記回転軸方向にのみ所定量可動で、前記ブー
ムの下降圧力に応じて伸縮するコイルバネを有し、前記
ブームに急激な下降圧力が加えられた状態において、前
記下降圧力緩衝装置のコイルバネが縮むことにより、前
記ブームの下降圧力を吸収し、少なくとも前記回転軸の
下降圧力を地中埋設管の破損強度以下に制御することを
可能とするよう構成されていることを特徴とする埋設物
探知装置が提供される。

【００１３】また、本発明によると、回転軸の先端部に
掘削刃と該掘削刃より下方に下端周縁部を波形に形成し
た円筒形ケーシングとを有し、埋設物と円筒形ケーシン
グの下端周縁部の接触時に発生する前記波形に起因した
振動を検出して埋設物と判定する埋設物探知方法におい
て、前記回転軸と該回転軸を回転自在に支持しているブ
ームとの間に下降圧力警報装置を設け、前記ブームに急
激な下降圧力が加えられた状態において、前記下降圧力
警報装置により、前記下降圧力が所定値以上になった際
に警報を出力するようにしたことを特徴とする埋設物探
知方法が提供される。

【００１４】また、本発明によると、回転軸の先端部に
掘削刃と該掘削刃より下方に下端周縁部を波形に形成し
た円筒形ケーシングと、埋設物と円筒形ケーシングの下
端周縁部の接触時に発生する前記波形に起因した振動を
検出して埋設物と判定する埋設物検出判定部とを備えた
埋設物探知装置において、前記回転軸と該回転軸を回転
自在に支持しているブームとの間に、前記ブームに急激
な下降圧力が加えられた状態において、前記下降圧力が
所定値以上になった際に警報を出力する下降圧力警報装
置を設けたことを特徴とする埋設物探知装置が提供され
る。

【００１５】すなわち、本発明では上記の課題を解決す
るために、例えば、回転軸とブームとの間に回転軸方向
にのみ所定量可動で、ブームの下降圧力に応じて伸縮す
るコイルバネを有した下降圧力緩衝装置あるいは回転軸
とブームとの間に、前記ブームに急激な下降圧力が加え
られた状態において、前記下降圧力が所定値以上になっ
た際に警報を出力する下降圧力警報装置を設け、自動的
にあるいは表示または警報によりブームの下降圧力状態
をオペレータに認知させることにより、オペレータによ
るブーム操作の強弱を緩衝し、下降圧力を一定範囲内に
制御することができ、地中埋設管の損傷を軽減するこ
と、また穴掘削時間の短縮が図れることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１は本発明が適用される穴
堀建柱機の概略構成を示す図である。すなわち、図１に
おいて、建柱機１の後部にはオペレータ２によって操作
される伸縮自在のブーム３が設けられている。

【００１７】このブーム３の先端にはオペレータ２によ
って操作されるアースオーガとしての回転軸４が回転自
在に支持されている。図２は、上記アースオーガとして
の回転軸４の先端部構造を拡大して示している。

【００１８】すなわち、図２において、螺旋状の排土板
５を固定した回転軸（アースオーガ）４の先端部には図
示しない掘削刃とその下方に下端周縁部を波形に形成し
た円筒型ケーシング６と振動センサ７とが設けられてい
る。

【００１９】そして、電柱８等を建柱するための穴を地
中に掘削している際は、上述したようにしてアースオー
ガ４の回転数と円筒型ケーシング６の下端周縁部の１周
あたりの波数から求められる地中の埋設物９との接触時
に発生する振動の基本周波数におけるスペクトル強度を
測定し、円筒形ケーシング６が地中の埋設管（物）９に
接触すると、前記基本周波数におけるスペクトル強度が
所定値以上になることを利用して地中の埋設物９を探知
するようにしている。

【００２０】具体的には、振動センサ７の振動が電気信
号に変換され、この電気信号が回転軸４の中空部を通し
て回転軸４に巻回されたスリップリング１１を介してオ
ペレータ２の手元に設けられている検知ユニット１２に
送出される。

【００２１】ここで、検知ユニット１２には増幅器１
３、信号解析器１４及びプロッタ１５からなる。この検
知ユニット１２の信号解析器１４では、上述したように
して、前記振動の基本周波数におけるスペクトル強度を
測定し、この基本周波数におけるスペクトル強度が所定
値以上になった場合に、円筒形ケーシング６が地中の埋
設管（物）９に接触したと判定する処理を行っている。

【００２２】これらのより詳細な説明は前述した先願の
特願平６−１９５０５号に述べられている。ところで、
これだけの構成では上述したように回転軸４の下降圧力
と回転速度の関係により、上述した手法で地中の埋設物
９が探知されたとしても実際にオペレータ２の操作によ
って円筒型ケーシング６の回転を停止するまでの間に生
じる時間的なずれによって埋設物９に破損を生じてしま
う場合がある。

【００２３】そこで、本発明ではさらに、図３及び図４
に示すように、回転軸４の下降圧力を地中埋設管９の破
損強度以下に制御可能な下降圧力緩衝装置１６あるいは
下降圧力警報装置１７を前記回転軸４と該回転軸４を回
転自在に支持しているブーム３との間に付加的に構成す
るものである。

【００２４】図３は、本発明において付加される下降圧
力緩衝装置１６の一例を示す概略図である。すなわち、
図３において、前記回転軸４と該回転軸４を回転自在に
支持しているブーム３との間に付加的に下降圧力緩衝装
置１６として設けられるコイルバネ３１は、外筒３２と
内筒３３の間に設置され、ブーム先端部３８の下降圧力
により回転軸４の方向にのみ縮む構造となっている。

【００２５】ここで、内筒３３は伸縮移動が可能にする
ため縦長ボルト穴３５を有し、回転固定ボルト３４の回
転軸方向の移動ができるようになっている。この回転固
定ボルト３４はブーム先端部３８の回転力をオーガドリ
ル３９に伝達するために外筒３２と内筒３３との回転移
動を固定している。

【００２６】また、コイルバネ３１は水平方向のずれを
生じないように移動固定台３７により固定されている。
そして、このコイルバネ１の伸縮によりブーム先端部３
８の下降圧力は緩衝され、その圧力状態はコイルバネ３
１の伸縮量に比例することから、伸縮量により圧力状態
が圧力状態表示部３６に表示される。

【００２７】この圧力状態表示部３６の表示は、例え
ば、加圧可、標準、危険の３段階表示とし、この表示に
より圧力状態をオぺレータ２に認知させることにより、
オペレータ２のブーム操作の強弱を緩衝し、下降圧力を
一定範囲内に制御することができるので、地中埋設管９
の損傷を軽減すること、また加圧待機時間の解消による
穴掘削時間の短縮化を図ることができる。

【００２８】なお、以上において、下降圧力緩衝装置１
６は、前記回転軸４の方向にのみ所定量可動で、前記ブ
ーム３の下降圧力に応じて伸縮するコイルバネ３１を有
し、前記ブーム３に急激な下降圧力が加えられた状態に
おいて、前記下降圧力緩衝装置１６のコイルバネ３１が
縮むことにより、前記ブーム３の下降圧力を吸収し、少
なくとも前記回転軸４の下降圧力を地中埋設管９の破損
強度以下にするよう制御することを可能とするようにし
ていたが、コイルバネ３１に代えて圧縮空気や圧縮油に
よるエアダンパーやオイルダンパーを用いるようにして
もよい。

【００２９】図４は、本発明において付加される下降圧
力警報装置１７の一例を示す概略図である。すなわち、
図４において、前記回転軸４と該回転軸４を回転自在に
支持しているブーム３との間に付加的に下降圧力警報装
置１７としてロードセル４０が設けられている。

【００３０】このロードセル４０には、警報表示部４２
を備えた圧力演算装置４１が接続されている。そして、
オぺレータ２のブーム３の操作により、ブーム先端部３
８に下降圧力が生じると、圧力演算装置４１は、ロード
セル４０から得られる信号を圧力値に変換するととも
に、その圧力値が所定値を超えた場合に、警報表示部４
２を点滅表示させる。

【００３１】この警報表示部４２の点滅表示により、ブ
ーム先端部３８の圧力状態をオぺレータ２に認知させる
ことができるとともに、オペレータ２のブーム操作によ
る下降圧力を一定範囲内に制御することができるので、
地中埋設管９の損傷を軽減すること、また穴掘削時間の
短縮化を図ることができる。

【００３２】なお、以上において、下降圧力警報装置１
７は、警報表示部４２に音源装置を付加しておくことに
より、下降圧力値が所定値を超えた場合に点滅表示に加
えて警報音を出力することも可能である。

【００３３】そして、上述したような実施の形態で示し
た本発明には、以下のような発明が含まれている。 （１） 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削刃より下方に
下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシングとを有
し、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触時に
発生する前記波形に起因した振動を検出して埋設物と判
定する埋設物探知方法において、前記回転軸と該回転軸
を回転自在に支持しているブームとの間に下降圧力緩衝
装置を設け、前記ブームに急激な下降圧力が加えられた
状態において、前記下降圧力緩衝装置により、前記ブー
ムの下降圧力を吸収し、少なくとも前記回転軸の下降圧
力を地中埋設管の破損強度以下に制御することを可能と
するようにしたことを特徴とする埋設物探知方法。

【００３４】（２） 前記下降圧力緩衝装置は、前記回
転軸方向にのみ所定量可動で、前記ブームの下降圧力に
応じて伸縮するコイルバネを有し、前記ブームに急激な
下降圧力が加えられた状態において、前記下降圧力緩衝
装置のコイルバネが縮むことにより、前記ブームの下降
圧力を吸収し、少なくとも前記回転軸の下降圧力を地中
埋設管の破損強度以下に制御することを可能とするよう
にしたことを特徴とする（１）記載の埋設物探知方法。

【００３５】（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縁部を波形に形成した円筒形ケーシ
ングと、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触
時に発生する前記波形に起因した振動を検出して埋設物
と判定する埋設物検出判定部とを備えた埋設物探知装置
において、前記回転軸と該回転軸を回転自在に支持して
いるブームとの間に設けられる下降圧力緩衝装置を具備
し、前記ブームに急激な下降圧力が加えられた状態にお
いて、前記下降圧力緩衝装置により、前記ブームの下降
圧力を吸収し、少なくとも前記回転軸の下降圧力を地中
埋設管の破損強度以下に制御することを可能とするよう
に構成されていることを特徴とする埋設物探知装置。

【００３６】（４） 前記下降圧力緩衝装置は、前記回
転軸方向にのみ所定量可動で、前記ブームの下降圧力に
応じて伸縮するコイルバネを有し、前記ブームに急激な
下降圧力が加えられた状態において、前記下降圧力緩衝
装置のコイルバネが縮むことにより、前記ブームの下降
圧力を吸収し、少なくとも前記回転軸の下降圧力を地中
埋設管の破損強度以下に制御することを可能とするよう
に構成されていることを特徴とする（３）記載の埋設物
探知装置。

【００３７】（５） 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削
刃より下方に下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシ
ングとを有し、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部
の接触時に発生する前記波形に起因した振動を検出して
埋設物と判定する埋設物探知方法において、前記回転軸
と該回転軸を回転自在に支持しているブームとの間に下
降圧力警報装置を設け、前記ブームに急激な下降圧力が
加えられた状態において、前記下降圧力警報装置によ
り、前記下降圧力が所定値以上になった際に警報を出力
するようにしたことを特徴とする埋設物探知方法。

【００３８】（６） 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削
刃より下方に下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシ
ングと、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触
時に発生する前記波形に起因した振動を検出して埋設物
と判定する埋設物検出判定部とを備えた埋設物探知装置
において、前記回転軸と該回転軸を回転自在に支持して
いるブームとの間に、前記ブームに急激な下降圧力が加
えられた状態において、前記下降圧力が所定値以上にな
った際に警報を出力する下降圧力警報装置を設けたこと
を特徴とする埋設物探知装置。

【００３９】

【発明の効果】従って、以上説明したように、本発明に
よれば、穴掘削機の刃先の振動から埋設物を探知する際
に、埋設物を破損することなく探知することを実現する
ために回転軸の下降圧力の調節が可能となる埋設物探知
方法及び装置を提供することができる。

【００４０】すなわち、本発明によれば、ブームの下降
圧力を一定範囲内に制御することが可能になり、埋設管
を破損することなく、埋設管を探知することができるの
で、埋設管の探知精度が大幅に向上すると共に、一定圧
力下降により掘削時間も大幅に短縮される。

【００４１】また、本発明によれば、従来、オペレータ
ーの熟練度により個人差のあった埋設管の探知精度が、
その個人差を解消して一定範囲内に収まるようにするこ
とによって本埋設物探知方法及び装置の普及拡大の促進
に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される穴堀建柱機の概略構成を示
す図。

【図２】図１の回転軸（アースオーガ）の先端部構造を
示す拡大図。

【図３】図１において付加される下降圧力緩衝装置の一
例を示す概略図、

【図４】図１において付加される下降圧力警報装置の一
例を示す概略図である。

【符号の説明】

１…建柱機、 ２…オペレータ、 ３…ブーム、 ４…回転軸、 ５…排土板、 ６…円筒型ケーシング、 ７…振動センサ、 ８…電柱、 ９…埋設物、 １１…スリップリング、 １２…検知ユニット、 １３…増幅器、 １４…信号解析器、 １５…プロッタ、 １６…下降圧力緩衝装置 ３１…コイルバネ、 ３２…外筒、 ３３…内筒、 ３８…ブーム先端部、 ３５…縦長ボルト穴、 ３４…回転固定ボルト、 ３９…オーガドリル、 ３７…移動固定台、 ３６…圧力状態表示部。 １７…下降圧力警報装置、 ４０…ロードセル、 ４１…圧力演算装置、 ４２…警報表示部

フロントページの続き (72)発明者 崎田 栄一 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (6)

【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
   下方に下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシングと
   を有し、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触
   時に発生する前記波形に起因した振動を検出して埋設物
   と判定する埋設物探知方法において、 前記回転軸と該回転軸を回転自在に支持しているブーム
   との間に下降圧力緩衝装置を設け、前記ブームに急激な
   下降圧力が加えられた状態において、前記下降圧力緩衝
   装置により、前記ブームの下降圧力を吸収し、少なくと
   も前記回転軸の下降圧力を地中埋設管の破損強度以下に
   制御することを可能とするようにしたことを特徴とする
   埋設物探知方法。
2. 【請求項２】 前記下降圧力緩衝装置は、前記回転軸方
   向にのみ所定量可動で、前記ブームの下降圧力に応じて
   伸縮するコイルバネを有し、前記ブームに急激な下降圧
   力が加えられた状態において、前記下降圧力緩衝装置の
   コイルバネが縮むことにより、前記ブームの下降圧力を
   吸収し、少なくとも前記回転軸の下降圧力を地中埋設管
   の破損強度以下に制御することを可能とするようにした
   ことを特徴とする請求項１記載の埋設物探知方法。
3. 【請求項３】 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削刃より
   下方に下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシング
   と、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触時に
   発生する前記波形に起因した振動を検出して埋設物と判
   定する埋設物検出判定部とを備えた埋設物探知装置にお
   いて、 前記回転軸と該回転軸を回転自在に支持しているブーム
   との間に設けられる下降圧力緩衝装置を具備し、 前記ブームに急激な下降圧力が加えられた状態におい
   て、前記下降圧力緩衝装置により、前記ブームの下降圧
   力を吸収し、少なくとも前記回転軸の下降圧力を地中埋
   設管の破損強度以下に制御することを可能とするように
   構成されていることを特徴とする埋設物探知装置。
4. 【請求項４】 前記下降圧力緩衝装置は、前記回転軸方
   向にのみ所定量可動で、前記ブームの下降圧力に応じて
   伸縮するコイルバネを有し、前記ブームに急激な下降圧
   力が加えられた状態において、前記下降圧力緩衝装置の
   コイルバネが縮むことにより、前記ブームの下降圧力を
   吸収し、少なくとも前記回転軸の下降圧力を地中埋設管
   の破損強度以下に制御することを可能とするように構成
   されていることを特徴とする請求項３記載の埋設物探知
   装置。
5. 【請求項５】 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削刃より
   下方に下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシングと
   を有し、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触
   時に発生する前記波形に起因した振動を検出して埋設物
   と判定する埋設物探知方法において、 前記回転軸と該回転軸を回転自在に支持しているブーム
   との間に下降圧力警報装置を設け、前記ブームに急激な
   下降圧力が加えられた状態において、前記下降圧力警報
   装置により、前記下降圧力が所定値以上になった際に警
   報を出力するようにしたことを特徴とする埋設物探知方
   法。
6. 【請求項６】 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削刃より
   下方に下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシング
   と、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触時に
   発生する前記波形に起因した振動を検出して埋設物と判
   定する埋設物検出判定部とを備えた埋設物探知装置にお
   いて、 前記回転軸と該回転軸を回転自在に支持しているブーム
   との間に、前記ブームに急激な下降圧力が加えられた状
   態において、前記下降圧力が所定値以上になった際に警
   報を出力する下降圧力警報装置を設けたことを特徴とす
   る埋設物探知装置。