JPS6015799B2 - 掘削孔穿孔装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は掘削孔穿孔装置に関し、特に孔を掘削するドリ
ルストリングの方向に関するパラメータを周期的に測定
してその情報を地表へ伝達する装置に関する。

油井およびガス井掘削の分野において、ドリルストリン
グの方向に関するパラメータを掘削過程において測定し
その情報を地表へ伝達する装置は従来から存在し、その
有用性は永い間認められて来た。

掘削された孔にセンサーを周期的に降下してそして引き
上げるようになした掘削孔遠隔測定用装置が提案されて
いるが、ドリルストリングの下端部の内部にセンサーを
恒久的に設けておきそこから地表へ測定された情報を伝
達するようになしたものがはるかに望ましい。

かかる掘削孔遠隔測定用装置が幾つか提案されている。
その代表的な一つは泥土パルス遠隔測定システムを含み
、これは測定された情報を地表に伝達するためにドリル
ストリング中を流れる泥土流に脈動圧力を発生し、この
脈動圧力を地表で受信するというものである。しかしな
がら、センサーをドリルストリング下端に恒久設置する
ということは、信頼性、正確性ならびにパラメータ測定
操作反復性のすべてを益々重要なものとする。

さもないと、掘削者は井戸方向の真に正確な指示が得ら
れない。センサーが正確でないと、ドリルストリングを
計画に入っていない時期に取り出さなければならないと
いうことになり時間と経費の著しい損失を蒙る。本発明
の一つの目的は、パラメータを測定する改良されたパラ
メータ感知器およびこのパラメータ感知器を制御する装
置を提供することであり、これにより前記欠点を除去し
、ドリルストリングの方向に関するパラメータの正確な
信頼性のある反復測定を可能にする。本発明によると、
掘削孔内のドリルストリングの方向に関するパラメータ
を周期的に測定し、この測定した情報を地表へ伝達する
ようになしたシステムが提供される。

このシステムは垂直面並びに水平面を決めるための重力
応答性装置および地球磁場の方向を決めるための磁気応
答性装置を備えた三藤ジンバル機構を具備し、これら重
力応答性装置並びに磁気応答性装置の各々を第一既定位
置から第二粒層へ駆動するためのモータ駆動装置を具備
し、前記第一既定位置とは各ジンバルの所定の既知の位
置であり、前記第二位置とは前記の各応答性装置がそれ
ぞれ垂直面、水平面、地球磁場の方向に一致する位置で
あり、これら第一既定位置と第二位置との間の変差量を
前記の各応答性装置について測定する装置を具備し、更
にドリルストリングの回転が止まったときに前記測定操
作を開始するためにドリルストリングの回転を感知する
回転感知器を具備している。本発明の好ましい実施例で
は、二つの重力応答性装置は各々誤差変換加速度計から
なりそれぞれ重力の方向に感応する感応性軸線を有する
。

一つの磁気応答性装置は磁力計からなり地球磁場の方向
に感応する感応性軸線を有する。第一ジンバルはドリル
ストリング軸線を含む垂直面とドリルストリング上の基
準マークとの間の角（参照角）を測定し、第二ジンバル
は垂直に関してのドリルストリングの鞠線の角（傾斜角
）を測定し、第三ジンバルはドリルストリングの軸線の
水平投影と水平面における磁北との間の角（方位角）を
測定する。

本発明のかかるシステムは包装されてドリルストリング
の下端部の内部に装着される。それでこの包装体は円筒
形になされており、かつその直径はドリルストリングの
内壁面との間に泥土流を通す寸法になされている。第一
ジンバルはドリルストリングの軸線のまわりでドリルス
トリングに対して自由に回転しうるようになされている
。

この第一ジンバルに加速度計が装着されていてその感応
性軸線は第一ジソバルの回転軸線に直角である。参照角
はドリルストリング上の前記の基準マークに対応した第
一既定位置から加速度計をその出力がゼロとなる無力位
置に対応した第二位置へ変位させこの変位量を測定する
ことにより決定される。好ましくは、参照角は加速度計
を第一既定位置から第二位置へ駆動するのに要したステ
ツピングモータのステップ数を計数することにより決定
される。懐斜角を測定する第二ジンバルは第一ジンバル
にこれに直角に回転するように装着されている。

この第こジンバルにも加速度計が装着されている。しか
して傾斜角は前述と同様にこの加速度計を第一既定位置
から第二位置へ変位させることにより測定される。方位
角を測定する第三ジンバルは第一ジンバルに装着されて
いて第二ジンバルの軸線に対して直角である。

なお第三ジンバルは第二ジンバルに従属している。つま
り第二ジンバルの加速度計の感応性軸線に対して常に第
三ジンバルが直角となるようになされている。この第三
ジンバルに磁力計である方位計が装着されている。しか
して方位角は前述と同機に方位計を第一既定位置から第
二位置へ変位させることにより測定される。ドリルスト
リングの無回転で開始信号が出されて、これにより先ず
、各加速度計並びに方位計はそれぞれの第一既定位置に
もたらされる。

この操タ作を第一モード操作と称する。すべての加速度
計、方位計がそれぞれの第一既定位置に達すると一つの
信号が出されて第一モード操作が完了して、次に説明す
る第二モード操作が始まる。第二モード操作では、加速
度計並びに方位計か０ら出ている信号（すなわち無力位
置からの変位信号であって誤差信号と称される）がその
大きさ並びに符号（すなわち方向）を調べられ、前記加
速度計並びに方位計のそれぞれを前記誤差記号が小さく
なる方向に駆動する。このためモータ駆動袋層のステッ
ピングモータを作動させるためのステップパルスが発生
される。前記加速度計並びに方位計がそれぞれの無力位
置（第二位置）に達したときそれに要したスチップパル
スの数が計数されかつその符号（ステッピングモータの
回転方向に相当する）が記録される。この計数および符
号が求められている角度に相当する。一つの加速度計が
その無力位置すなわち第二位置に達すると一つの信号が
出され、他の加速度計、方位計からもかかる信号が出さ
れて合計三つになると一つの完了Ｚ信号が出される。こ
れにより、第二モード操作は完了する。なお得られた角
度情報は泥土流における脈動圧力となされて地表へ伝達
される。ドリルストリングの回転を示す信号が受けるま
では再び次の第一モード操作が始まり、しかしてＺ第一
モード操作および第二モード操作のサイクルを繰返す。

ドリルストリングの回転を示す信号が入るとこのサイク
ルは終る。ドリルストリングの方向に関するパラメータ
の情報は井戸の深さ約９肌（３０フィート）毎に一度２
得ればよい。

これは毎時３６肌（１２０フィート）から６の（２０フ
ィート）というような典型的穿孔速度で、１５分から１
時間半毎の測定に相当する。従って、穿孔の間（すなわ
ちドリルストリングが回転している間）は本発明のパラ
メータ感知器のシステムを休止させておくことが望まし
い。これによりパラメータ感知器の摩耗を最小にするこ
とができる。本発明では、ドリルストリングの回転が止
められても泥土流は流しつづけられる。

それで、ドリルストリングの回転の欠除を感知するため
に回転感知器が設けられて、その非回転の状態が本発明
のパラメータ感知器を活性化させる信号として用いられ
る。この回転感知器は環状芯のフラックスゲート磁力計
である磁気検出装置を用いている。この回転感知器は地
球磁場（地磁気）と相互作用することによって作動する
。従ってこの回転感知器は非磁性体のハウジング内に入
れられている。回転感知器の出力の二次調波の位相角は
、回転感知器の回転の関数として変化し、基準位相と比
較されて変動周波数の信号が発生される。この信号はゼ
ロ交差検出器への入力として出される。ゼロ交差検出器
とは二次調波と基準波との間の位相角がゼロ値になる毎
に一つの出力パルスを出すものである。このゼロ交差検
出器により発生されたパルスはデジタルフィルムへ出さ
れてそこでクロツクの出力と比較される。デジタルフィ
ル夕はドリルストリングが回転している時第一の出力レ
ベルを出しドリルストリングの回転が止まったとき第二
の出力レベルを発生する。この第二出力はパラメータ測
定システムの活性化に使用される。以下に、添付の図面
を参照して説明するところより、当技術者には、本発明
がよりよく理解されかつ本発明の多数の目的ならびに有
利な点が明らかとなろう。第１図には、本発明が採用さ
れる一般的環境が示されている。

しかし本発明はこの環境においてのみ使用されるのでは
なく、他の種々な場所においても使用されうるものであ
る。やぐら１０はドリルストリング１２を支えている。

ドリルストリング１２の先端には穿孔錐１４が取り付け
られている。穿孔錐１４のみが回転せしめられてもよい
しドリルストリング１２全体が回転せしめられてもよい
。図示の場合ではドリルストリング１２全体が回転せし
められている。ドリルストリング１２は分節に区分され
ていてそれらが一連に結合されたものである。それで穿
孔錐１４が井戸を掘り進むと新たな分節がやぐら１０に
おいてドリルストリングの上端に連結されて追加されて
行く。ドリルストリング１２の上端はやぐら１川こおい
てウィンチ１８で可動ブロック１６により懸吊されてい
る。ドリルストリング１２は四角形ケリー２川こより回
転駆動される。ケリー２０は回転テーブル２２により回
転駆動される。ドリルストリング１２はケリー２０を上
下に摺動可能である。回転テ−ブル２２はモータ２４に
より駆動される。またモータ２４はウィンチ１８をも駆
動している。ドリルストリングの下方端の分節２６は大
きな直径になされている。

この大きな分節は１個であってもよいし２個あるいはそ
れ以上であってもよい。これらの大きな直径の分節２６
内に、周知の如く、パラメータ感知器、これを制御する
ための電気回路、それらの電力源（例えば泥土駆動夕−
ビンにより駆動される発電機）等が装着されている。泥
土駆動タービン、発電機およびパラメータ感知器が大き
な直径の分節２６内に含まれている典型例は米国特許第
３６９３４２８号に示されている。穿孔錐１４により切
削された岩石等はドリルストリング１２と掘削された井
戸３０の壁との間の空間２８を通って上方へ流れる泥土
流により運びさられる。かかる泥土流はパイプ３２を通
ってタンク３４へ導かれる。ここで前記岩石等が適当な
方法で除去される。岩石等を除去された泥土はポンプ３
６により吸引されて配管４０を通ってドリルストリング
１２の回転投入ヘッド４２に圧入される。そして泥土は
ドリルストリング１２中を通って下方へ進み穿孔錐１４
の近くあるいはそこから空間２８中へ出される。なお、
ポンプ３６の近くには脈動吸収装置３８が配管４川こ設
けられている。また泥土は大きな分節２６中でそこに含
まれた泥土駆動タービンを駆動するようになっている。
ドリルストＩＪング１２中の泥土流はパラメータ感知器
で測定されたデータを地表へ伝達するための伝達媒体の
役目をもしている。

すなわちドリルストリング１２の下方部で脈動圧力を生
ぜしめることによりデータは地表に伝達される。その技
術は周知である。パラメータは大きな分節２６内のパラ
メータ感知器４４により感知される（第２図参照）。こ
の感知に相応して泥土流に脈動圧力を発生させる。泥土
流の脈動圧力は地表の圧力変換器４６により受信され信
号処理装置４８で記録、表示、解析される。泥土流に脈
動圧力を発生させる装置が第２図に示されている。

すなわち、大きな分節２６内にオリフィス５０が設けら
れており、これを通って泥土が矢印の如く通され泥土駆
動タービン５２を回転させ、これにより発電機５４が回
転され電力を感知器４４に供給する。かくして感知器４
４は作動してパラメ−夕を検出し、これに応じてプラン
ジャ５６を駆動させる。プランジャ５６によりオリフィ
ス５０は絞られたり開いたりして泥土流に脈動圧力を生
ぜしめる。プランジャ５６は図示の如く液圧（弁駆動器
５７：第１０Ｂ図）により駆動されてもよいし電気的に
駆動されるものであってもよい。井戸３０の底部でのパ
ラメ−夕の測定は、深さ９肌（３０フィート）毎に１回
でよい。

これは毎時３６肌（１２０フイート）から６の（２０フ
イート）といった典型的な穿孔速度では１粉デカ）ら１
時間半毎の読みに相当する。従ってパラメータ感知器は
穿孔期間中休止させておくのが望ましい。穿孔期間中も
、連続的に作動させておくと感知器、伝達器および他の
部材を摩耗させてしまうことになる。そこで本発明では
穿孔期間中ではパラメータ感知器を休止させておき、パ
ラメータ測定時にドリルストリングの回転を休止させ、
これに応じてパラメータ感知器を自動的に作動させるよ
うになしている。逆にドリルストリングの回転中はパラ
メータ感知器への電力の供給を中断して測定を休止する
ようになすことである。ドリルストリングの回転を検出
する回転感知器としては地球磁場に感応する磁気検出装
置を利用する。この磁気検出装置は回転部分を有しない
ので機械的衝撃および振動にさらされても高い信頼性を
与えるのである。第３図および第４図は回転感知器５８
が大きな分節２６内に配置されているのを詳細に示して
いる。

回転感知機５８は磁気感応性であるので大きな分節２６
の材質２６Ａは非磁性体好ましくは不銭鋼かモネル製で
ある。また圧力容器６０も非磁性体でなければならない
。この圧力容器６川ま井戸３０の底部での圧力に対して
保護するものであり、この中にパラメータ感知器４４も
内蔵されている。第４図を参照して、回転感知器５８は
環状芯のフラックスゲート磁力計である。

フラックスゲート磁力計は地球磁場の方向を決定するた
めに通常使用されるものである。理論的には他の種々な
磁束検出装置が使用されうるけれども、前記の環状芯の
フラックスゲート磁力計は電力消費量が低いことと物理
的構造の頑丈さの故に使用される。この磁力計は環状芯
６２を有しこれに一次捲線６４および二次捲線６６が捲
かれている。芯６２はパーマロィのような正方形Ｂ一日
ヒステレシス曲線を有する材料で作られている。この装
置の特性は外部磁場の不在下で一次捲線の適当なＡＣ付
勢により芯６２が飽和されるとき、二次捲線に誘導され
た電圧は対称的、すなわち駆動電流の基本の奇数調波の
みを含んでいる。しかしながら、地球磁場の如く外部磁
場がある場合には、二次捲線の出力電圧は偶数調波を有
して非対称となる。この非対称性は前記外部磁場の方向
並びに大きさに関連しており種々の公知の技術により検
出できる。このようなフラックスゲート磁力計について
の論議は、ゴードンおよびブラウンの論文（ｌＥＥＥＴ
ｒａｎＳａＣｔｉｏｎＳ ｏｎ Ｍａｇ肥ｔｉｃＳ、ー
Ｖｏｌ、Ｍａｇ−８、Ｎｏ．１、１９７２年３月）、ガ
イガーの論文（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、１９６２手６
月１日）、Ｒ．ムノヅの論文（ＡＡ−３、３、１９６＆
王ＮａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｍｅｔｅｒｊｎｇＣｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎ袋）に託されている。
さて、一次捲線６４への入力は芯６２を駆動して一次捲
線入力の各サイクルに対して二度飽和させる。芯６２が
飽和するときの瞬間は芯における駆動磁場をバィァスし
ている周囲外部磁場に関係している。すなわち、芯の飽
和は地球磁場の強度並びに方向の関数として変化する。
第４図においては、地球磁場は磁束線で図示されている
。かかる回転感知器５８がドリルストリングの分節２６
に固着されたシャフト６８に固着支持されている（第４
図参照）。シャフト６８はドリルストリングの回転軸線
に一致している。シャフト６８はドリルストリングの回
転軸線に平行であればよい。ドリルストリングが回転す
ると、回転感知器５８も回転する。回転感知器５８が回
転すると、一次捲線６４への入力と地球磁場とが組み合
わさって二次捲線６６における二次調波出力の位相シフ
トを変化させることになる。第５図を参照して、これに
は回転感知器５８の出力信号を処理するブロックダイア
グラムが示されている。

一次捲線６４への入力は発振器６１から出る。発振器６
１からの出力周波数は分割器６３により半分に分割され
て増幅器６５に通され一次捲線６４に入れられる。二次
捲線６６からの出力は、コンデンサー６７により一次捲
線入力の二次調波に調整されて、緩衝増幅器６９に入れ
られそれから検出器７０の位相検出器７０Ａに入れられ
る。検出器７０は位相検出器７０Ａの他に低域フィル夕
７０Ｂおよび増幅器７０Ｃを含んでいる。発振器６１の
出力（この周波数は二次捲線６６の二次調波出力の周波
数と等しい）は位相検出器７０Ａにも導かれている。二
次捲線６６の二次調波出力の位相角は回転感知器５８の
回転速度の関数である。つまり、この位相角は回転感知
器５８の回転速度が変化するとそれにつれて変化する。
二次捲線６６の出力は位相検出器７０Ａにおいて発振器
６１の出力と比較される。位相検出器７０Ａでこれら二
つの間の位相差が検出されてそれが低域フィル夕７０Ｂ
へ送られる。低域フィル夕７０８からの出力（ドリルス
トリングが回転している時）は交番信号であり、二次捲
線６６の二次調波出力の位相角の変化の割合の関数とし
て周波数を変える。すなわち低域フィル夕７０８の出力
はドリルストリングの回転速度の変化の関数として周波
数を変える。低域フィル夕７０Ｂからの出力は増幅器７
０Ｃにおいて増幅されてゼロ交差検出器７２に送られる
。ゼロ交差検出器７２は検出器７０からの交番信号がゼ
ロ値を横切る毎に一０つの出力パルスを発生する。ゼロ
交差検出器７２により発生されたパルス（これらは、ま
た、ドリルストリングの回転速度の関数でもある）がデ
ジタルフィル夕７４へ送られる。デジタルフィル夕７４
は回転状態並びに非回転状態に相応した出力５信号を発
生する。更に第５Ａ図を参照して、デジタルフィル夕７
４はカウンター分割器７５、Ｓ−Ｒ型フリツプフロツプ
７６、Ｊ−Ｋ型フリップフロップ７７，７８、およびア
ンドゲート７９を含み、図示の如く０接続されている。

ゼロ交差検出器７２からの出力パルスはカウンター分割
器７５のＣに入れられる。ドリルストリソグが通常に回
転しているとして、カウンター分割器７５から出たパル
スは停止信号ＣＰＮによりリセットされる前にカウンタ
ータ分割器７５をオーバフローさせる（停止信号ＣＰＭ
ま既定の最少の回転速度に相応したクロックパルスの任
意の選択従属部でよい）。オーバフローによってカウン
ター分割器７５のＱ出力は高くなる。カウンター分割器
７５の高いＱ出力はフ０リツプフｏツプ７６のＳ入力に
入れられてフリツプフロツプ７６をセットする。これに
よりフリツプフロップ７６のＱ出力は高くなりＱ出力は
低くなる。フリツプフロツプ７６のＱ出力はフリツプフ
ロップ７７のＪ入力に接続されている。フリルタプフロ
ップ７７は当初リセットパルスＩＣＬＥＡＲによりクリ
アーされる。リセットパルスＩＣＬＥＡＲは制御区分に
電源を入れた時に任意の便宜な場所から得られる。フリ
ップフロップ７７のＪ入力はこのフリップフロップのＣ
入力に入れるれる停止信０号ＣＰＮの各先導緑により調
べられ、それによってＪ入力はＱ出力へ出される。かく
して、ドリルストリングが通常に回転しているとき、カ
ウンター分割器７５はオーバフローを繰り返し停止信号
ＣＰＮによりリセツトされる；フリツプフロツプ７６は
カウンター分割器７５からのＱ出力により繰り返しセッ
トされ停止信号ＣＰＮの上部レベルによりリセツトされ
る：そしてフリツプフロツプ７７のＪ入力はこのフリツ
プフロツプのＣ入力に入れられる停止信号ＣＰＮの先導
縁により調べられる毎に低い。かくして、フリツプフロ
ツプ７７のＱ出力も、ドリルストリングが通常に回転し
ている時、低い。そして回転を示す第一出力レベルがフ
ィル夕７４から出される（第６Ｃ図、レベルＸ参照）。
第６Ａ，Ｂ，Ｃ図を参照して、これには前述した種々の
状態が図示されている。

各グラフの機軸は時間で、縦軸は信号の振幅である。第
６Ａ図は検出器７０の二次調波出力を示し、第６Ｂ図は
ゼロ交差検出器７２からの出力を示し、第６Ｃ図はデジ
タルフィル夕７４からの出力を示す。時刻Ｔ，からＴ２
までの、すべてのグラフにおいて、ドリルストリングは
一定速度で回転している。ドリルストリングが低速にな
って非回転の状態に近づくと（時刻Ｔ２の後）、検出器
７０の交番出力の周波数は減少し、かくしてゼロ交差検
出器７２からの低周波数出力となる。ドリルストリング
の回転が止つたとき、あるいは回転速度が落ちて非回転
状態への途中の非常に低い回転速度の時、ゼロ交差検出
器７２からのパルスはドリルストリングの所定の低速回
転に対応した所定の最低周波数以下に落ちる。

ドリルストリングの角速度は通常回転からゼロ回転にな
るに際してある減少レベルを通らなくてはならないので
、所定低速度（がｐｍあるいはそれより低い速度）を非
回転の信号として使用できる。この低速度は止まろうと
している時期であり、回転が止まった時に直ちにパラメ
ータ感知器を始動させるべく準備に要する時間を与える
。回転が止まったときあるいは所定の低速度（非回転の
状態が切迫していることを知らせる）に落ちた時、カウ
ンター分割器７５は停止信号ＣＰＮによりリセットされ
るまでオーバフローしない。

かくしてカウンター分割器７５のＱ出力は低にとどまり
、フリツプフロツプ７６はセットされない。フリツフ。
フロツプ７６がセットされないので、フリツプフロツプ
７６のＱ出力は高でありフリップフロツブ７７のＪ入力
は高である。それで、停止信号ＣＰＮの先導緑はフリッ
プフロップ７７をセットし、これによりフリツプフロツ
プ７７のＱ出力は高であり（第６Ｃ図のレベルＹを参照
）非回転の状態を示す。かくして、ゼロ交差検出器７２
からの所定最小周波数出力が時刻ＬからＴ３までの与え
られた時間（例えば１０秒）にわたって維持されると、
デジタルフィル夕７４の出力（すなわちフリップフロッ
プ７７のＱ）が、第６Ｃ図に示される如く、非回転の直
前の低速度の状態を示す第二レベル（第６Ｃ図のレベル
Ｙ参照）になる。この第二レベルはパラメータ感知器４
４を準備するための制御信号として用いられる。この制
御信号（すなわちデジタルフィル夕７４からの出力の第
二レベル）は発電機５４からの電力をプランジャ５６の
ための弁駆動器５７（第１０Ｂ図）を準備する信号とし
て用いられる。第７図を参照して、これには本発明のパ
ラメータ感知器４４におけるパラメータ感知素子が示さ
れている。これら感知素子は、ドリルストリングの回転
の停止後に、井戸底のパラメータを測定する。本発明に
おいて測定されるパラメー外ま穿孔線の方向に関するも
のである。

特に井戸３０の掘削開始時の位置あるいは中間点からの
穿孔線の傾斜に関するものである。周知技術（例えば米
国特許タ第３６５７６３７号参照）の如く、穿孔錐１４
の位置すなわち穿孔線の方向を正確に知るためにはその
参照角、煩斜角および方位角を測定しなければならない
。明瞭化のために、前記の三つの角を次のとおり定義す
る。０１ 煩斜角１は垂線Ｖに関するドリルストリング
の軸線の傾斜角である。

その角はドリルストリングの軸線および垂線が共通な一
垂直面に含まれているときである。第７図を参照して、
ドリルストリングの軸線は×′，×であり、煩斜角夕
１＝角×ＯＶである。２ 方位角Ａは磁気方位である
。

ドリルストリングの軸線の水平投影を含む垂直平面と局
部地球磁場の水平投影を含む垂直平面とがなす角である
。第７図を参照して、方位角Ａは磁気応答性０ 感知器
方位計１７８について示されている。３ 参照角Ｒはド
リルストリングの鱗線およびこれに平行にドリルストリ
ング上での線（基準線）を含む第一平面とドリルストリ
ングの轍線およびこの垂直投影を含む第二平面とがなす
角である。

第７図においてはその頂部に参照角Ｒが示されている。
さて、第７図について一般的に説明すると、１ 次の三
つを決定するために三つの鞄線を決定する機械的（ジン
バル）装置｛ａー 基準として重力を用いた垂直平面【
ｂ’基準として重力を用いた水平面 ‘ｃ｝ 基準として地球磁場を用いた北方向２ 前記の
機械的装置の部村をそれぞれの鯛線のまわりで所望位置
へ駆動する三つのモータ駆動システム３ 前記軸線のま
わりの前記所望位置からの偏差を決定しかつ前記モータ
駆動システムヘフイードバックする三つの誤差変換器４
前記誤差を除去すべ〈要求されるモータ駆動システム
の全運動を制御しかつ測定するシステムをパラメータ感
知器は有する。

さて非磁性体からなるドリルストリングの分節２６内に
設けられた圧力容器６０内にパラメータ感知器４４が配
置されている。

その詳細はこの感知器４４のハウジングに第一ジンバル
１００が回転可能に装着されている。第一ジンバル１０
０の回転軸線はドリルストリングの鱗線１０２に平行で
あればよい（図示では一致している）。第一ジンバル１
００はその上下端においてシャフト１０４，１０６を有
してこれらが軸受１０８，１１０に回転可能に装着され
ている。軸受１０８，１１０は支持体１１２，１１４に
支持されている。支持体１１２，１１４は感知器４４の
ハウジングに支持されている。第一ジンバル１０川ま長
方形をしており、鞄線１０２に平行な側辺とそれに直角
な端辺とからなる。しかしながら、これに限定されるこ
となく回転軸線に関して対称的であればよい。重力応答
性装置である第一誤差変換加速度計１１６が第一ジンバ
ル１００のプラットホーム１１８に装着されている。

加速度計１１６の感応性藤線は軸線１０２に対して直角
である。なお明細書中「直角」なる用語は交差していて
もいなくともよい。加速度計１１６の感応性軸線とはこ
の線に沿って重力が出力を発生することを言い、この軸
線が重力の方向に直角（無力位置）であるとき加速度計
Ｔ１６の出力は零となり、重力の方向と平行であるとき
出力は最大となる。かくして第８図を参照して、縦軸が
加速度計の出力であり穣軸が重力の方向に対する感応性
軸線の角度であるグラフに示されるとおりの出力となる
。かかる加速度計の特に正確で望ましい型式のものは力
平衡加速度計として周知であり、その幾つかのものが本
発明において使用される。加速度計１１６からの出力は
制御区分１２１におけるモータ駆動制御１２０を介して
ステツピングモータ１２２へ出されて加速度計１１６が
無力位置に達するまで第一ジンバル１００を回転させる
。加速度計１１６は参照角Ｒを決定するためのものであ
る。

参照角Ｒは前述の如く定義してあるので、まず基準線１
２４が軸線１０２に平行に設け夕られなければならない
。基準線１２４は任意の場所に固定されている。それで
、参照角Ｒは軸線１０２を含む垂直平面と基準線１２４
との間の角である。すなわち角Ｒは井戸穴の「高位側」
（この用語は穿孔用語で知られている）と基準線１２４
０との間の角度である。基準線１２４は本発明において
は光路によって示されている。本発明において参照角Ｒ
を決定するために、制御区分１２１からの信号でモータ
１２２がまず第一ジンバル１００および加速度計１１６
を第一既タ定位層へ動かす。

第一既定位置とは基準線１２４に関して既知の角度位置
である。普通第一既定位置は基準線１２４自身と一致す
るように選択されている。第一既定位置は本拠位置とも
称される。光源１２６／および光義池１２８を使用して
光電的０に前記一致を確認する。光源１２６および光電
池１２８は支持体１１４上に直接的あるいは間接的に図
示の如く装着されている。光源１２６から光電池１２８
への光略１３川ま基準線１２４および鯛線１０２に規定
される平面にある（かくして光タ路１３０は基準線１２
４に等しい）。この光路１３０‘こおいて二つの回転円
盤１３２，１３４が設けられている。これらの円盤はそ
れぞれ関口１３６，１３８を有し、関口１３６，１３８
が同時に光路１３０‘こ整合する時以外は光ビームが光
電池０ １２８に達するのを阻止されている。円盤１３
２はシャフト１０６に直接装着されている（かくして第
一ジンバル１００に装着されている）。そして円盤１３
４はシャフト１４０に装着されており（シャフト１４０
の支持は図示せず）円盤１３２にギア嬢競されて駆動さ
れる。円盤１３２は第一ジンバル１００の各回転毎に一
度光を通過させ約１２０の弧にわたって光を通過させる
寸法になされている。円盤１３４は第一ジンバル１００
の各３０ｏ回転毎に一回転するようになされており１０
を越えない弧にわたって光を通すようになされている。
かくして、光源１２６からの光は第一ジンバル１００の
一完全回転に一度ｌｏより広くない帯でのみ光電池１２
８に達する。第一既定位置が達成されると、第一平面が
基準線１２４（または光路１３０）と轍線１０２により
規定される。デジタルフィル夕７４からの信号（第６Ｃ
図レベルＹ）によりパラメータ感知器の作動が開始され
る。このときモータ駆動制御１２０（第７図）からの信
号がステツピングモータ１２２へ出される。モータ１２
２はギア列１４２によりシャフト１０６に駆動連結され
ている。モータ１２２は第一ジンバル１００を光が光電
池１２８に入射するまで第一の回転方向（反時計方向と
する）に駆動する。光電池１２８からの出力は制御区分
１２１に出されてモータ１２２のこの作動を了える。こ
れにより、参照角を測定するために加速度計１１６は第
一既定位置（前記定義３の第１平面を規定）になった。
この位置が無力位置以外の位置であるとその位置にある
加速度計１１６は制御区分１２１におけるモータ駆動制
御１２０へ出力信号を出す（従って加速度計１ １６は
誤差変換器と考えられる）。それでモータ駆動制御１２
０はモーター２２へステップパルスを出して加速度計１
１６の感応性軸線が水平位置に達するまで第一ジンバル
１００を回転（時計方向あるいは反時計方向）させる。
水平位置とは重力に直角な位置であってこの位置では加
速度計１１６からの出力は零となる。なおこの位置を第
二位置と言う。この第二位置で第一ジンバル１００の回
転を止める。この第二位置は軸線１０２を含む垂直面（
第二平面）を規定している。この第二平面と前記第一平
面とが参照角Ｒを形成する。従って加速度計１１６を第
一既定位置から第二位置へ駆動するのに要したステッピ
ングモータ１２２のステップ数に等しい実質数と符号（
回転の方向に対応する）、すなわちモータ駆動制御１２
０から出されたパルスの実質数が参照角Ｒの測定となる
。従ってモータ駆動制御１２０からのパルスは二進アッ
プーダゥンカウンタ１４４にも入れられる。このカウン
タ１４４により計数されたパルスの数が参照角Ｒに相応
したデータあるいは情報となる。そしてこのデータは、
参照角Ｒが地表で知られるべく、泥土パルス技術により
地表に伝達される。第二の加速度計１４８が第二ジソバ
ル１５０１こ固定的に装着されている。

第二ジンバル１５０は図示の如くシャフトであり回転軸
線１５１を有する。この第二ジンバル１５川ま第一ジン
バル１００１こ軸受１５２で回転可能に装着されている
。加速度計１４８の感応性軸線は加速度計１１６の感応
性軸線に関して直角に配列されている。加速度計１４８
は加速度計１１６により樹立された垂直面に対して直角
な第二垂直平面を樹立し、そして、加速度計１１６と共
役的に作動して、軸線１０２の傾斜角１を決める。加速
度計１４８の操作は、まず加速度計１４８をその第一既
定位置にもたらす。

この第一既定位置は第一ジンバル１００１こ関しての加
速度計１４８の任意に選択された既知位置である。加速
度計１４８のこの第一既定位置は加速度計１１６の第一
既定位置を検出するために用いた装置と同様の光学装置
により検出される。この光学装置は光源１５４、光電池
１５６、光路１５８および回転円盤１６０，１６２，１
６４を含む。これら回転円盤はそれぞれ閥口１６６，１
６８，１７０を有する。円盤１６４はシャフト１７１に
固着されて装着されており、円盤１６川ま図示の如くギ
ア列によりステッピングモータ１７４に駆動連結さてい
る。つまり、これら三つの円盤は図示の如くギア列によ
り相互に駆動連結されている。そのギア列はこれら円盤
が第二ジンバル１５０の回転に関して少し異なる回転速
度で回転するように寸法づけられている。好ましい配列
では円盤１６０は第二タジンバル１５０の各ｌｏｏ回転
に対して一完全回転をなし、他方円盤１６２および１６
４は第二ジンバル１５０の９０および８０回転に対して
それぞれ一完全回転をなす。関口１６６，１６８，１７
０は第二ジンバル１５０の各３６０ｏ回転に対して０一
回のみ整合する。この整合は光路１５８に沿って生じて
第二ジンバル１５０の３６００回転毎に一回光ビームを
光電池１５６に通過させる。少しずつ異なる回転速度の
三つの円盤１６０，１６２，１６４を使用する理由は傾
斜角を洩り定するための第二ジンバル１５川こ一つの円
盤を直接に装着できないということによるものである。

もし、一つの円盤が第二ジンバル１５川こ直接装着され
たならば、第一ジンバル１００１こ直接一つの円盤が装
着された参照角の場合のように二つの円盤システムを使
用できよう。加速度計１４８の操作時に、そのモータ駆
動制御１７２はステツピングモータ１７４にパルスを出
してモータを第一の方向に駆動する。

かくして円盤１６０，１６２，１６４およびシャフト１
７１は回転する。シャフト１７１はウオーム歯車１７４
を介して第二ジンバル１５０をその鞠線１５１のまわり
に第一の回転方向（反時計方向と仮定する）に駆動する
。三つの関口１６６，１６８，１７０が光ビームを光電
池１５６へ通す整合位置に達すると、加速度計１４８は
その第一既定位置に達しており、光電池１５６からの出
力が制御区分１２１へ出されてモーター７４の作動を終
らしめる。かくして加速度計１４８は第一既定位置（本
拠位置とも称す）になる。この第一既定位置で、加速度
計１４８の感応性軸線が重力に直角である状態以外の状
態であるとすると、加速度計１４８は誤差変換器として
作動して、誤差信号を制御区分１２１のモータ駆動制御
１７２に出す。

モータ駆動制御１７２は前記誤差信号を減少する方向に
モータ１７４を駆動すべくモーター７４にパルスを出す
。かくして、加速度計１４８はその感応性軸線が重力に
対して直角である位置（第二位置）にまで駆動されそこ
で止められる。かくして加速度計１４８の感応性軸線は
水平位置になり第二垂直平面を規定する。加速度計１１
６の無力位置は第一水平線を規定し、加速度計１４８の
無力位置は第二水平線を規定し、これら第一、第二水平
線は互いに直角であり、一つの水平面を規定する。かく
して加速度計１ １６，１４８の二つの感応性藤線は組
み合わさって協働して一つの水平面を規定する。第一垂
直面（加速度計１１６の感応性軸線により樹立されたも
の）と第二垂直面（加速度計１４８の感応性軸線により
樹立されたもの）との交差は一本の垂直線を規定する。

この垂直線は鞠線１０２と交差する。かくして煩斜角１
を規定する。モータ駆動制御１７２からのパルスは二進
アップーダウンカウン夕１７６にも入られる。モータ１
７４のステップの実質数、従ってカゥン夕１７６に入れ
られたパルスの実質数（加速度計１４８をその第一既定
位置から第二位置すなわち無力位置へ駆動するのに要し
た）は垂直Ｖに関する軸線１０２の傾斜角１に直接関係
しておりその測定である。カウンタ１７６により計数さ
れたパルスは、額斜角１が地表において知られるべく、
泥土パルス技術により地表へ伝達される。パラメータ感
知器は、更に、方位計１７８を含んでいる。

この方位計１７８は環状芯のフラツクスゲート磁力計か
らなり、回転感知器に関して述べた磁力計５８と同じ型
式のものである。方位計１７８は第三ジンバル１８０‘
こ固着されている。第三ジンバル１８０は図示の如くシ
ャフトの形をしており、軸受１８２で軸線１８３のまわ
りに回転可能に装着されている。軸受１８２は回転可能
シャフト１８４に固着されている。回転可能シャフト１
８４は第二ジンバル１５０の鞄線１５１と平行であり第
一ジンバル１００に軸受１８６で回転可能に装着されて
いる。この回転可能シャフト１８４はシャフト１７１に
よりウオーム歯車１８８を介して回転駆動される。かく
して第三ジンバル１８０の方向は第二ジンバル１５０に
従属する。方位計１７８の環状芯は第三ジンバル１８０
の軸線１８３に直角に配列されている。それで第ニジン
バル１８０の軸線１８３は加速度計１４８の感応性軸線
に直角になるようにされている。かくして、加速度計１
１６および加速度計１４８が共に無力位置（第二位置）
に達したとき、第三ジンバル１８０は垂直位置になり方
位計１７８の環状芯は水平面にある。第三ジンバル１８
０はべベルギア構造体１９０およびウオーム歯車１９２
を介して鞠線１８３のまわりに回転される。

スリーブ１９１の両端にウオーム歯車１９２のギアとべ
ベルギア構造体１９０のべベルギアの一つとが固着され
ている。スリーブ１９１は回転可能シャフト１８４上に
回転可能に装着されている。ウオーム歯車１９２はシャ
フト１９４により駆動される。このシャフト１９４はス
テッピングモータ１９６に駆動連結されている。加速度
計１４８で述べたと同じタイプの光学検出システムが図
示の如くモータ１９６とシャフト１９４との間に配列さ
れている。従ってこの光学検出システムの都材の符号に
プライム（′）を付す。この光学検出システムは方位計
１７８の第一既定位置（本拠位置とも称す）を決めるた
めに使用される。方位計１７８は地球磁場の水平成分を
検出して磁北を決める。

先ず方位計１７８は第一既定位置にもたらされる。この
第一既定位置では藤線１８３はドリルストリングの鞠線
１０２に直角であり、方位計１７８の感応性軸線はドリ
ルストリングの軸線１０２に直角であり、かつ方位計１
７８の北を求める軸線（この北を求める軸線は方位計１
７８の感応性軸線に直角である）は穿孔錐の方向（すな
わち掘り下げられた穴の方向）を指している。この第一
既定位置へ方位計１７８はモータ駆動制御１９８からの
パルスにより駆動される。モ−夕駆動制御１９８はモー
タ１９６にパルスを出して第三ジンバル１８０をその軸
線１８３のまわりに反時計万向に第一既定位置に達する
まで回転させる。この第一既定位置に達すると、光ビー
ム１５８′が光電池１５６′に入射し、これにより光電
池１５６′からの出力が制御区分１２１に出されてモー
タ１９６の第一の作動を了らせる。この第一既定位置で
方位計１７８が無力位置以外の位置であると、誤差信号
が出される。これによりモータ駆動制御１９８からのパ
ルスがモータ１９６を駆動して方位計１７８により生ぜ
しめられた前記誤差信号に減少せしめるべく方位計１７
８を駆動させる。方位計１７８は誤差変換器として働き
その出力の二次調波の位相角は地球磁場に関してのその
感応性軸線の方向に依存して大きくなったり小さくなっ
たりする。その変化は感応性軸線が地球磁場の方向に整
合すると最大値となり地球磁場に直角になるとゼロ値に
なる。この関係は第９図に示されている。方位計１７８
により生ぜしめられた誤差信号（すなわち方位計１７８
が無力位置以外の位置にあるとき生ぜしめられた出力）
は制御区分１２１のモータ駆動制御１９８に出される。

方位計１７８からのかかる誤差信号を受け取るとモータ
駆動制御１９８はモータ１９６へパルスを出し方位計１
７８を無力位置（第二粒層）へ駆動すべくモーター９６
を回転させる。かくして方位計１７８はその感応性軸線
が地球磁場の方向に直角になるまで駆動され、第二位置
になるとモータ１９６の回転は停止される。モータ駆動
制御１９８およびモータ駆動制御１７２からのパルスの
代数和はＯＲゲート１９９を通って制御区分１２１の二
進アップーダウンカウンタ２００に入れられる。

ＯＲゲート１９９は符号信号用のＯＲゲート１９９ａと
数信号用のＯＲゲート１９９ｂとからなる（第１０Ｂ図
）。カウンタ２００‘こ出されたパルスの前記代数和の
実費数および符号は、方位計１７８を第一既定位置から
第二位置（無力位置）へ駆動するのに必要なものであり
、磁北に関する井戸の方向すなわち方位角Ａの直接の測
定である。モータ駆動制御１９８，１７２からのパルス
は代数的に合計されなければならない。なぜならば、第
三ジンバル１８０はそのモータ１９６により駆動される
しまたシャフト１７１が加速度計１４８をその無力位置
へ駆動するときシャフト１７１と１８４とべベルギア構
造体１９０との駆動連結の故にモータ１７４の各ステッ
プに対してーステップ回転されるからである。カウンタ
２００‘こより計数されたパルスは、方位角Ａが地表で
知られるべく、泥土パルス技術により地表へ伝達される
。このように以上述べたパラメータ感知器は二つの誤差
変換加速度計と一つの誤差変換方位計により制御された
三軸ジンバルシステムサーボからなる。

二つの加速度計は二つの直角な鞠線に沿ってゼロ重力位
置を見つけることにより水平面および垂直面を樹立する
ために使用され、方位計は前記の水平面において磁北の
方向を樹立するために使用される。パラメータ感知器は
参照角Ｒ〜頃斜角１および方位角Ａを測定し、これらの
三つの角度情報は井戸底におけるドリルストリングの方
向および位置を規定するのに充分なものである。勿論、
これら三つの感知素子すなわち加速度計１１６、加速度
計１４８および方位計１７８のタ各々が誤差変換器とし
て作動してそれぞれのモータ駆動制御に出される出力を
発生するようにするには電気的入力が必要である。これ
らの入力は第７図にはＶｏとして示されており、これら
の入力は発電機５４からの任意の周知でかつ所望の態様
０（スリップリングを含む）で供給される。本発明のパ
ラメータ感知器の特に有利な点は、別々の角度変換器の
必要や、そうした角度変換器が典型的に呈する付属した
機械的または信頼性問題を皆無にした点にある。かかる
角度変換器に代えて、本発明では単にステツピングモー
タのステップの実質数あるいは各ステップを達成するべ
くステツピングモー外こ出せれたパルスの実質数を計数
することにより角度測定が達成される。各ステッピング
モ−ターこ関連せしめられた駆動列は高度に精確な駆動
列でありステツピングモータの各ステップがそれに関連
したジンバルの角度変位になっている。かくして、角度
測定がステツピングモータに出されたパルスあるいはス
テップを代数的に計数するという簡単な方法に減ぜられ
るのである。第７図に示されたパラメータ感知器の全体
は粘性のシリコーン油中に浸される。

シリコーン油は感知器４４のハウジングを満している。
この油は振動並びに衝撃損傷に対してパラメータ感知器
の機構を保護すると共に軸受を潤滑しかつモータに対す
る熱伝達媒体としても作用する。第二ジンバル１５０お
よび第三ジンバル１８０を駆動するシャフト１８４内の
ギア列を異なる熱膨張の効果から正確性および感受性を
保護するために、ギア列１７４，１８８，１９２の駆動
ゥオームは膨張蛇腹２０２により緩衝されておりかつ軸
づり２０４内に対称的に支持されている。

かくして、シャフト１７１，１９４はそれぞれ二つのシ
ャフト分節からなっておりその二つのシャフト分節が膨
張蛇腹２０２により連結されていて回転トルクは伝達す
るが軸方向膨張は両方向で許容するようになされている
。かくしてウオ−ム１７４，１８８，１９２における噛
合の整合位置がずれることはない。もし、加速度計への
電気入出力にワイヤ結線を使用すると、安全停止が要求
されよう。

第二ジンバル１５０１こ関して、機械的停止２０６が第
一ジンバル１００より延びて第二ジンバル１５０に固着
されたフィンガ２０８と接するようになっている。かく
して第二ジンバル１５０のいずれの方向における回転を
も３６０ｏ以内にフインガ２０８と停止２０６とが制限
している。これにより、ワイヤ一結線の破断が防止され
る。必要ならば同様のタイプの停止装置が他のジンバル
も設けられよつｏさて、第７図に示した制御区分１２１
の更に詳細なブロックダイヤグラムおよび回路図が第１
０Ａ図、第１０８図および第１１Ａ図、第１１Ｂ図、第
１１Ｃ図に示されている。

第１０Ａ，Ｂ図は制御区分１２１の全体のブロックダイ
アグラムであり、第５図の回転感知器５８の回路および
参照角並びに方位角を測定するための回路のモータ駆動
制御１２０，１７２，１９８を含む。モータ駆動制御１
２０と１７２は同じであり、モータ駆動制御１９８は参
照並びに煩斜角信号が誤差変換加速度計１１６並びに１
４８から得られるのに対し方位角の誤差信号が磁力計で
ある方位計から得られる事実のために回路の最初におけ
る要素の幾つかが異なっているということのみで異なっ
ている。第１１Ａ，Ｂ，Ｃ図は第１０Ａ図二つの同等な
モータ駆動制御１２０並びに１７２の一つの回路図を示
す。モータ駆動制御１９８に見られる異なった構造は後
程指摘する。第１０８図を参照して、回転感知器５８、
検出器７０（位相検出器７０Ａ、低域フィル夕７０Ｂお
よび増幅器７０Ｃからなる）、ゼロ交差検出器７２およ
びデジタルフィル夕７４（フリツプフロツプ７６、アン
ドケ′ート７９およびフリツプフロップ７７からなる、
第５Ａ図参照）を含むものが示されている。

第５図および第６図に関して述べた如く、ドリルストリ
ングの非回転の状態（あるいは所定の回転速度以下にな
った状態）の感知はフリップフロツプ７７（第５Ａ図）
をセットする。

フリツプフロップ７７のＱ出力の立ち上がり縁は開始制
御２１０（第１０Ｂ図）に出されて制御区分１２１をと
とのえかつその作動を開始させる。開始制御２１０はワ
ンシヨツトマルチバイプレータ２１２および２１４から
なる（第１２図参照）。フリップフロップ７７のＱ出力
の立ち上がり緑はパイプレータ２１２をトリガしてパイ
プレータ２１２のＱ出力において１ミリ秒持続のパルス
を発生する。このパルスは消去パルスＣＬＥＡＲＰであ
り、後程述べる如く、制御区分１２１全体が開始コマン
ドのために準備されるのを確実にすべく制御区分１２１
における幾つかの装置のリセット側へ行く。パイプレー
タ２１２のＱ出力はパイプレータ２１４のＣに接続され
ており、これによりパイプレータ２１４はパイプレータ
２１２のパルスの後続緑によりトリガされて１ミリ秒の
パルスを発生する。このパルスは制御区分１２１のため
の開始コマンド（ＳＴＡＲＴＰ）として働く。後程にも
説明する如く、パルスＳＴＡＲＴＰは制御区分１２１に
おける種々の要素に送られて制御区分１２１の作動を開
始する。パルスＳＴＡＲＴＰに加えて、マスタークロツ
ク２１６（第１０Ｂ図）もクロックパルスあるいは鯛時
信号を制御区分１２１へ出す。

第１３図を参照して、マスタークロック２１６は自由走
行非安定マルチパイプレータ２１８を含み、その出力は
カゥン夕／分割器２２０１こ入れられる。ここで前記出
力は分割減少されて制御区分１２１内の種々な要素に配
送するためのクロックパルスを提供する。第１３Ａ図は
マスタークロツク２１６からのパルスＣＰ，〜ＣＰ，ｏ
およびマルチパイプレータ２１８の出力あるいは周波数
ｆを示す。これらは調時のために制御区分１２１内の種
々の要素に送られる。さて、参照角Ｒの決定に関連して
制御区分１２１を説明する。

なお、同じ記述が傾斜角１についても適用されるし、別
に注意書させぬ場合は、方位角Ａについても適用される
。第１０Ａ，Ｂ図および第１１Ａ，Ｂ，Ｃ図に関して説
明する。要素の′高」、「上」および論理「１」は同じ
状態のことをいい、同じく「低い「下」および論理「０
」も同じ状態をいう。第一既定位置モード（第一モード
）操作 開始制御２１０がトリガされると、消去パルスＣＬＥＡ
ＲＰがパルス発生器並びに制御ユニット２２２（第１０
Ａ図）へ出される。

パルス発生器並びに制御ユニット２２２は出発回路２２
４（第１１Ｂ図）、走行回路２３０（第１１Ｃ図）、完
了回路２３２および停止回路２３４を有する。先ず出発
回路２２４（第１１Ｂ図において）を参照して、これは
第一既定位置サブ回路２２６と第二位置サブ回路２２８
とを有する。

開始制御２１ ０からの消去パルスＣＬＥＡＲＰはＯＲ
ゲート２３６に入れられこのゲートを通ってＤ型フリツ
プフロツプ２３８に行きこれをリセットする。フリツプ
フロップ２３８は本拠位置フリツプフロツプとも呼ばれ
る。なぜならば加速度計１１６が最初に駆動されて第一
既定（本拠）位置に達したのを決めるのに含まれている
からである。次いで開始制御２１ ０からのパルスＳＴ
ＡＲＴＰはＯＲゲート２４０‘こ入れられてこれを通っ
てフリツプフロツプ２３８に行き、かつＯＲゲート２４
４にも行く。パルスＳＴＡＲＴＰはフリツプフロップ２
３８への引渡口で反転され、それでパルスＳＴＡＲＴＰ
の後続縁はフリップフロップ２３８をセットする。それ
はＤ型フリップフロップ２３８はセットするのに立ち上
がり信号を要求するからである。フリップフロツプ２３
８がセットされると、そのＱ出力は高になり、ＨＯＭＥ
Ｆと呼ばれる信号を構成する。フリップフロップ２３８
のセット状態は制御区分１２１を第一既定位置モード‘
こなす。フリップフロツプ２３８からの信号ＨＯＭＥＦ
は制御区分１２１における幾つかの場所へ送られる。そ
の一つで、信号ＨＯＭＥＦは第一既定位置サブ回路２２
６におけるワンシヨツトマルチバイブレータ２４２に行
くが、信号ＨＯＭＥＦの後続縁が現われるまではマルチ
パイプレータ２４２をトリガしない。この世現は制御区
分１２１の操作において後であり加速度計１１６が第一
既定位置に駆動された時である。信号ＨＯＭＥＦは、ま
た、符号並びに大きさ検出器２４５におよび大きさ検出
回路２４６（第１１Ａ図）に、より詳細には大きさ検出
回路２４６におけるＯＲゲート２４７にも入れられる。
この信号ＨＯＭＥＦはＯＲゲート２４７への任意の他の
信号を無視し、アンドゲート２４９へ出されてアンドゲ
ート２４９への一つの入力のうちの一つを構成する。第
二入力がアンドゲート２４９へ信号ＨＯＭＥ日こ伴って
入れられると、加速度計１ １６をその第一既定位置へ
と駆動すべくパルスが発生される。アンドゲート２４９
への第二入力は走行回路２３０（第１１Ｃ図）より出さ
れる。

走行回路２３０はＯＲゲート２４４（第１１Ｂ図）から
パルスＲＵＮＰを受け取る。ＯＲゲート２４４からのこ
のパルスはＳＴＡＲＴＲがゲート２４０を通ってゲ−ト
２４０の出力に現われた結果である。このパルスＲＵＮ
Ｐが走行回路２３０‘こおけるＪ型フリツブフロツプ２
４８のＳ入力に了れられる。フリツプフｏップ２４８（
これは走行フリツプフロツルとも呼ばれる）は開始制御
２ １ ０からのＣＬＥＡＲＰにより先にリセットされ
ている。それでフリツプフロツ２４８のＳターミナルに
おけるパルスＲＵＮＰは無調整的にフリツプフロップ２
４８をセットする。かくしてそのＱ出力は高でありアン
ドゲート２４９（第１１Ａ図）への第二入力としてアン
ドゲート２４９へ入れられる。アンドゲート２４９へ必
要な二つの入力が入ると、アンドゲート２４９からパル
ス発生回路２５２内のＤ型フリップフロップ２６０のＤ
入力へ信号が入れられる。フリツプフロツプ２５０のＣ
入力はマスタークロック２１６からのクロツクパルスＣ
ＰＩを受け取る。そしてフリツプフロツプ２５０はその
Ｄ入力がクロックパルスＣＰＩの存在下に論理１のレベ
ル（ゲート２４９からの入力）である時にセット（Ｄ入
力はＱへ転送）される。かくして、フリップフロップ２
５０はそのＤ入力が論理１であるときクロックパルスＣ
ＰＩにより決められた周波数でセットされる。フリツプ
フロツプ２５０の各セットにおいて、Ｑ出力はアンドゲ
ート２５４に入れられ、そこでマスタークロツク２１６
からのクロツクパルスＣＰ３でゲートされる。アンドゲ
ート２５４への一つの入力はアンドゲート２５４からの
一つのパルス出力になる。このパルス出力は制御区分１
２１内の種々な場所へ送られる。一つの場所はステツピ
ングモータ１２２へのモータシーケンス回路２５６であ
る。従ってパルス発生回路２５２からの出力はモータシ
ーケンス回路２５６へ入れられる一連のステップパルス
である。信号ＨＯＭＥＦ（フリツプフロツプ２３８のＱ
出力が藤であるときの結果）は符号並びに大きさ検出器
２４５（第１１Ａ図）内のＪＫ型フリップフロツプ２５
８のＳ入力にも入れられる。

フリツプフロップ２５８のＳ入力における信号ＨＯＭＥ
Ｆはフリップフロツプ２５８をＱ出力が高であるように
セットする。フリップフロップ２５８の高いＱ出力はモ
ータシーケンス回路２５６にも入れられ、モータシーケ
ンス回路２５６で加速度計１ １６をその第一既定位置
へ駆動すべく所定の方向（反時計方向とする）にモータ
を回転させるための方向指示あるいは符号指示として働
く。以上の説明から判るとおり、モータシーケンス回路
２５６には二つの別個の信号が入れられる。

その一つはパルス発生器２５２からのステップパルスで
あり、他の一つはフリツプフロツプ２５８からの符号あ
るいは方向指示信号である。モータシーケンス回路２５
６は二ビットアップーダウンカウンタ２６０からなる。

このカウンタ２６０はパルス発生器２５２からステップ
パルスを受け取りかつ符号ならびに大きさ検出器２４５
におけるフリツプフロツプ２５８から符号情報を受け取
り、これら入力を四位相信号に変換する。すなわち、モ
ータシーケンス回路２５６は四位相モータ用の位相発生
器である。四位相信号は別々の線でモータ駆動増幅器２
６２へ出される。このモータ駆動増幅器２６２は四位相
のステツピングモータ１２２を駆動するのに適したパワ
ーレベルにモータシーケンス回路２５６からの四位相信
号を変換する別個の増幅器並びにレベル変換器を有する
。モータ駆動増幅器２６２における前記の別個の増幅器
に入れられる前に、各位相ＰＨＡＳＥＩ〜４は各々のア
ンドゲート２６１へ入れられる。アンドゲート２６１へ
の第二入力はデジタルフィル夕７４のフリツプフロツプ
７７からのＱ出力である。かくしてモータ１２２は、デ
ジタルフィル夕７４からの無回転信号（ドリルストリン
グの無回転を示す）およびパルス発生器２５２からのパ
ルスの両方がないかぎりは、作動されない。かくして、
アンドゲート２６１に両信号が存在すると、加速度計１
１６は第一既定位置の方に駆動される。なお次のことが
注意されよう。すなわち第一既定位置への回転の方向は
常に同じである（反時計方向とする）。なぜならばフリ
ップフロツプ２５８からの符号情報すなわち方向情報は
第一既定位置モード操作において常に同じレベルにある
からである。モータ１２２は光電池１２８が光源１２６
からの光ビームを受け取るまで回転する。

光ビームが光電池１２８‘こ入ると、その信号は増幅器
並びにスクエアリング回路２６４（第１１Ｃ図）におい
て増幅されて論理レベルに変換される。スクエアリング
回路２６４からの出力は停止回路２３４におけるアンド
ゲート２６６の第二入力へ入れられる。アンドゲート２
６６への第一入力は信号ＨＯＭＥＦの（出発回路２２４
のフリップフロップ２３８より）の形ですでに存在して
いる。アンドゲート２６６の出力は増幅器並びにスクエ
アリング回路２６４からの信号の配送時に高になり、Ｏ
Ｒゲート２６８へ出されてこのＯＲゲート２６８の出力
を高にする。ＯＲゲート２６８からのこの結果の信号は
走行回路２３川こおけるアンドゲート２７０へ出され、
このアンドゲート２７０でクロツクパルスＣＰ９でゲ−
トされる。アンドゲート２７０からの出力は反転されて
ＪＫ型フリップフロップ２４８のＣ入力へ入れられてＣ
Ｐ９の後続緑でフリップフロップ２４８をリセットし、
かくしてフリップフロップ２４８のＱ出力を低にする。
フリップフロップ２４８のこのリセットは大きさ検出回
路２４６（第１１Ａ図）におけるアンドゲート２４９へ
の一つの入力のうちの一つを除去し、これによりフリツ
プフロツプ２５０へのＤ入力は除去されてフリツプフロ
ツプ２５０‘まリセットされ、パルス発生器２５２から
はそれ以上のパルスは発生されない。従ってモータ１２
２は停止する。これは第一既定位置に達したからである
。以上述べた第一既定位置モード操作は参照角、傾斜角
および方位角に関する三つの軸についてすべて同時に行
なわれる。

モータ駆動制御１２０，１７２，１９８の各々は走行フ
リツプフロッブ２４８（第１１Ｃ図）を有する。各フリ
ッブフロツプ２４８のＱ出力は共通の完了回路２３２に
おける三入力のアンドゲート２７２に接続されている。
各走行フリップフロップ２４８がリセットされると、各
フリップフロップ２４８のＱ出力は高になる。三つのフ
リツプフロツプ２４８のＱ出力が高くなると、アンドゲ
ート２７２の出力は高になって信号ＤＯＮＥを構成する
。この信号ＤＯＮＥは加速度計１１６，１４８および方
位計１７８がすべてそれぞれ第一既定位置に達したこと
を示す。アンドゲート２７２の出力におけるこの信号Ｄ
ＯＮＥは出発回路２２４（第１１８図）の第一既定位置
サブ回路２２６におけるアンドゲート２７４への一つの
入力の一つとして入れられる。アンドゲート２７４への
第二入力はフリップフロップ２３８からの信号ＨＯＭＥ
Ｆであり、かくして一つの信号がアンドゲート２７４を
通されてＯＲゲート２３６へ出される。更にこの信号は
ＯＲゲート２３６を通ってフリツプフロツプ２３８のＲ
入力へ入れられてフリツプフロツプ２３８をリセットす
る。フリツプフロツプ２３８がリセットすると、そのＱ
出力は論理０となりワンショツトマルチノゞィブレータ
２４２を１ミリ秒間点火する。すなわちパイプレータ２
４２は信号ＨＯＭＥＦの後統緑でトリガされる。バィブ
レ−夕２４２からの１ミリ秒の出力パルスはアップーダ
ウンカウンタ１４４へ出されてこれをリセットしてカウ
ンタ１４４はクリヤーされて測定パルスを受け取る。ま
たパイプレータ２４２からのパルス出力はＯＲゲート２
４４に一つのパルスを通させる。これによりパルスＲＵ
ＮＰが再びＯＲゲート２４４の出力に出現し走行回路２
３０（第１１Ｃ図）における走行フリツプフロツプ２４
８を再びセットすべく出される。これは第一既定位置モ
ード操作の間にフリップフロップ２４８がセットされた
と同様である。フリツブフロツプ２４８がセットされる
と、そのＱ出力は高になり大きさ検出回路２４６におけ
るアンドゲート２４９へ再び出されてアンドゲート２４
９を可能にする。しかしながら、次のことに注意される
。すなわち、このモード操作においては、信号ＨＯＭＥ
Ｆは除去されており、かくしてＯＲゲート２４７が符号
並びに大きさ検出器２４５の回路のある他の部分から入
力を受け取るまでアンドゲート２４９に信号は通されな
い。かくして、アンドゲート２７２からの信号ＤＯＮＥ
の通過が各モー夕駆動制御１２０，１７２，１９８１こ
おける信号ＨＯＭＥＦを終らし、これにより、たとえ走
行フＩＪップフロップ２４８からのＱ出力が高で、アン
ドゲート２４９への入力の一つとして出されても、パル
ス発生器のパルスは一時的に終らされて次の活性化を持
っている。かくして第一既定位置モード操作は完了する
。第二位置モード（第二モード）操作 ワンショットマルチバィブレータ２４２（第１１８図）
からのパルスは反転されてＤ型フリップフロツプ２７６
のＣ入力へも出され、フリツプフロツプ２７６はマルチ
パイプレータ２４２からのパルスの後続縁でセットされ
る。

かくしてフリップフロツプ２７６のＱ出力は高になり信
号Ｍ旧ＡＳＵＲＥＦを構成して、とりわけ、停止回路２
３４（第１１Ｃ図）におけるアンドゲート２７８への一
つの入力として出される。

ゲート２７８，２６６，２６８は組み合わさって、ＡＮ
Ｄ／ＯＲゲート構造を構成する。信号ＭＥＡＳＵＲＥＦ
はＤ型フリツプフロツブ３１０の○入力へにも入れられ
てこれを活性化する。かくして制御区分１２１は加速度
計１１６からの誤差信号を決めるべく、第二位置モード
操作にセットされる。第一既定位置で加速度計１１６は
無力位置以外の位置にあるとして、誤差信号を発生して
これが増幅器２８０（第１１Ａ図）へ出される。

第８図に示されている如く、この誤差信号は電流であり
、その大きさは重力の方向に対しての加速度計１１６の
感応性軸線の角度のコサィン関数である。増幅器２８０
はＬＭＩ０７型の高利得増幅器であり、増幅器回路はリ
ニャ応用ハンドブック、１９７３王Ｍ．Ｋ．Ｖａｎｄｅ
ｒＫｏｏｉ線、国家半導体応用ノートＡＮ２０−５、１
９６ｇ王２月、第１ ３図にある。この増幅器回路にお
いて電流が増幅され制御区分１２１内でのあとの使用の
ための電圧に変換される。増幅器２８０からの増幅され
た信号はフィル夕２８２へ出されてこの信号上の高周波
成分を除去される。

かかる成分はステッピングモータおよび周囲振動により
導入されたものである。このフィル夕２８２はＬＭＩ０
７型増幅器付の折点周波数３ヘルツの二極フィル夕であ
り、リニャ応用ハンドブック、１９７３王Ｍ．Ｋ．Ｖａ
ｎｄｅｒＫｏｏｉ編、国家半導体協会ノートＡＮ５−１
０、１９６母王４月、第２５図にある。フィル夕２８２
からの炉波された信号は積分器２８４に入れられて積分
される。

積分器２８４における増幅器はＬＭＩ０７型であり、ス
イッチＳ，，Ｓ２はＲＣＡＣＤ４０１６の如き半導体ス
イッチであり、かかる積分器の回路の更に詳細について
はＴｏｂｅｙ，Ｇｒａｍｅ，Ｈｕｎｌｓｍａｎ著、演算
増幅器、設計と応用、ＭＣＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ社、１９
７１年版、第６，１５図を見られたい。

積分器２８４は加速度計１１６からの誤差信号を時間の
関数として拡大する機能を有して小さな誤差を調べ処理
する。積分器２８４はパルス発生器２５２からの出力を
半導体スイッチＳ，，Ｓ２にフィードバックすることに
よりリセツトされ、ステツピングモータ１２２がステッ
プされる毎にパルス発生器からの信号でスイッチＳ，，
Ｓ２を交互に開閉（一方が開かれているとき他方は閉じ
る）されることにより積分器２８４をゼロにリセットす
る。フィル夕２８２からの炉波された信号および積分器
２８４からの積分された信号の両者は加算器２８６へ出
されそこでこれらは代数的に加算される。

かくして、たとえフィル夕２８２からの誤差信号が小さ
かっても、積分された誤差信号は制御区分１２１におけ
る処理に利用できる。加算器については、国家半導体協
会ノートＡおよび２０−３、１９６ｇ王２月号、第３図
（リニャ応用ハンドブック、Ｍ．Ｋ．ＶａｎｄｅｒＫ肌
ｉ線）を見られたい。加算器２８６からの出力は符号並
びに大きさ検出器２４５へ出されて符号および大きさが
調べられる。大きさは加速度計１１６の感応性軸線と無
力位置との間の誤差角度に相応し、符号はその方向に相
応する。符号並びに大きさ検出器２４５は比較器回路２
８８Ａおよび２８８Ｂを有する。

比較器回路２８８Ａは電圧分割器２９０を有する。電圧
分割器２９川ま図示の如く増幅器２９２に接続された抵
抗ＲＩＡとＲ２Ａからなる。比較器回路２８８Ｂは同様
な電圧分割器２９４を有する。電圧分割器２‐９４は図
示の如く増幅器２９６に接続された抵抗ＲＩＢとＲ２Ｂ
からなる。増幅器２９２，２９６は共に高利得の差動増
幅器である。加算器２８６からの出力は増幅器２９２お
よび増幅器２９６へ入れられる。電圧分割器２９０は増
幅器２９２のための第一の基準電圧Ａを樹立し、電圧分
割器２９４は増幅器２９６のための第二の基準電圧Ｂを
樹立する。比較器回路は加算器２８６の出力をこれら基
準電圧と比較する。第１４Ａ図、第１４Ｂ図「第１４Ｃ
図を参照して、加算器２８６からの出力が基準電圧Ａよ
りも低いと、増幅器２９２からの出力ＯＵＴＡは負であ
る。加算器２８６からの出力が基準電圧Ｂよりも低いと
、増幅器２９６の出力は正である。比較器回路２８８Ａ
，２８８Ｂのこの作動の結果、ＯＵＴＡおよびＯＵＴＢ
は第１４Ｂ図および第１４Ｃ図に示される如き信号であ
る。比較器回路２８８Ａ，２８８Ｂからの出力はそれぞ
れ反転緩衝器２９８（第１１Ａ図）および非反転緩衝器
３００へ供給される。

これら緩衝器は比較器からの電圧のレベルをフリップフ
ロップ２５８に適合しうるしベルヘシフトさせてフリッ
プフロップ２５８へ出す。信号ＯＵＴＡ（第１ ４Ｄ図
）がフリツプフロツプ２５８のＪターミナルへ出される
。一方、信号ＯＵＴＢはフリップフロップ２５８のＫタ
ーミナルへ出される。また、緩衝器２９８，３００の出
力は大きさ検出回路２４６におけるＯＲゲート２４７に
入れられる。かくして、信号ＯＵＴＢ、ＯＵＴＡ（第１
４Ｅ図）がＯＲゲート２４７へ入れられる。フリップフ
ロツプ２５８を再び参照して、マスタークロック２１６
からの調時用クロックパルスＣＰＩがフリツプフロツプ
２５８のＣ入力に入れられ、これにより、クロックパル
スＣＰＩが受信されるといつでも、Ｊ入力における信号
ＯＵＴＡか、またはＫ入力における信号ＯＵＴＢのどち
らが存在していたとしても、フリップフロツプ内へとセ
ットされよう。

かくして、第１４８図〜第１４Ｅ図から次のことが判る
。すなわち、フリップフロッブ２５８はクロツクパルス
ＣＰＩの存在においてＯＵＴＡが負（ＯＵＴＡが正）で
あるときセットされる（Ｑ出力は高）。そしてフリツプ
フロツプ２５８はクロックパルスＣＰＩの存在において
ＯＵＴＢが正であるときはいつでもリセツトされる（Ｑ
出力は低）。フリツプフロツプ２５８のＱ出力の信号の
レベルに依存して、モータ１２２の回転の方向を制御す
べくフリツプフロツプ２５８のＱ出力がモータシーケン
ス回路２５６へ出されるということを思い出すと、次の
ことが理解される。すなわち、モータは比較器回路２８
８Ａ，２８８Ｂの出力に依存して時計方向か反時計方向
に駆動される。かくして、加速度計１１６はこれからの
誤差信号を減少せしめる方向へ駆動されてその無力位置
に再びもたらせられる。大きさ検出回路２４６のＯＲゲ
ート２４７へ入れられた信号ＯＵＴＡ（ＯＵＴＡに反転
）および信号ＯＵＴＢは加速度計１１６からの誤差信号
の大きさを決定すべく働く。

第１４Ａ図から第１４Ｅ図に示された如く、ＯＵＴＢま
たは０句門穴が高であるときはいつでも、加算器２８６
からの信号は第１４Ａ図に規定された境界（すなわち、
基準Ａより下あるいは基準Ｂより上）の外側にある。従
って、第１４Ａ図における基準Ａより下の区域および基
準Ｂより上の区域は無力帯を規定している。誤差信号が
この無力帯以外、すなわち、基準Ａより上あるいは基準
Ｂより下にあるときはいつでも、ＯＲゲート２４７を通
って一つの信号がアンドゲート２４９へ入れられてアン
ドゲ−ト２４９への第二入力を構成する。アンドゲート
２４９への第一入力は走行フリツプフロツプ２４８から
の高のＱ出力の形ですでに存在している。かくして、前
述したように一つの信号がアンドゲート２４９により通
されてフリツプフロツプ２５０をセットする。フリツプ
フロツプ２５０はそのＤ入力がクロックパルスＣＰＩの
存在において論理１にある時セットされる。第一既定位
置モード操作に関して述べた如く、フリップフロップ２
５０のセツトされたＱ出力はアンドゲート２５４におい
てクロツクバルスＣＰ３でゲートされ、これにより、ス
テップパルスがち‐タシーケンス回路２５６へ出されて
モ−夕１２２を駆動すべくアンドゲート２６１において
フリツプフ。ツプ７７の高のＱ出力でゲートされる。モ
ータ１２２はパルス発生器２５２からステップパルスを
受け取る限り、すなわち加速度計１１６がその無力位置
へ駆動されるまで、駆動しつづける。この無力位置での
加算器２８６からの出力は上述の無力帯に相応する。符
号並びに大きさ検出器２４５のフリップフロップ２５８
からの出力およびパルス発生器２５２からのパルス出力
は共に代数和のためのアップ−ダウンカウンタ１４４へ
出されて加速度計１１６をその無力位置へ駆動すべくモ
ータ１２２へ出したステップパルスの実質数が決定され
る。

明白な如く、第１４Ａ図から第１４Ｅ図に示された信号
ダイアグラムは図示の目的のためにのみなされたもので
あり、加速度計１１６‘ま実際には、その無力位置を前
後に交差して振動するであろう故それに近似されている
。

先に述べた如く、走行フリップフロップ２４８（第１１
Ｃ図）は、アンドゲート２７０へのクロックパルスＣＰ
９があるとき、停止回路２３４からアンドゲート２７０
へ信号の引渡しでリセットされた。

また、先に述べた如く、停止回路２３４のアンドゲート
２６６へ第一既定位置検出器１２８から（増幅器並びに
スクエアリング回路２６４を通って）の信号およびフリ
ップフロップ２３８からの信号ＨＯＭＥＦがあると停止
回路２３４から一つの信号が出された。この第二位置モ
ード（第一モードあるいは測定モードとも称される）操
作においては、信号ＨＯＭＥＦは終っており、走行フリ
ッブフロップ２４８をリセットする停止回路２３４から
の信号は他の方法で発生されなければならない。第二位
置モード操作においては、第二位置サブ回路２２８（第
１１８図）のフリップフロツプ２７６はセットされて信
号Ｍ旧ＡＳＵＲＥＦが停止回路２３４におけるアンドゲ
ート２７８への一つの入力を形成すべく出される。アン
ドゲート２７８（第１１Ｃ図）において第二入力も存在
すると、一つの信号がアンドゲート２７８およびＯＲゲ
ート２６８を通されてアンドゲート２７０へ出され、こ
れにより走行フリツプフロツプ２４８はクロックパルス
ＣＰ９の同時生起時にリセットされる。アンドゲート２
７８へのこの第二入力はカウンタ３０２から供給される
。カウンタ３０２はこれがオーバーフローしたときアン
ドゲート２７８へ一つの信号を出す。カウンタ３０２へ
パルスを負荷するのに二つの方法がある。

第一は、符号並びに大きさ検出器２４５（第１０Ａ図）
からの符号変化があるならば、フリップフロツプ２５８
（第１１Ａ図）のＱ出力は高および低の間で変化する。
フリップフロップ２５８のＱ出力はアンドゲート３０４
（第１１Ｃ図）への一つの入力として接続されており、
アンドゲート３０４への他の入力はフリツプフロップ３
０６のＱ出力から得られる。フリツプフロツプ３０６は
パルスＲＵＮＰによりリセツトされてそのＱ出力は高で
あり、かくしてフリップフロツプ２５８のＱ出力が符号
変化に応じて高になる毎にアンドゲート３０４を一つの
信号が通過する。ゲート３０４からの出力はＯＲゲート
３０８を通ってカウンタ３０２へ出される。カウンタ３
０２がオーバーフローすると、カウンタ３０２から一つ
の信号がアンドゲート２７８へ出される。これはゲート
２７８への信号Ｍ庇ＡＳＵＲＥＦと一致し、ゲート２７
８は一つの信号をＯＲゲート２６８へそれからゲート２
７０へ通す。このようにゲート２７０へ出された信号は
、クロックパルスＣＰ９の存在で、フリップフロツプ２
４８をリセツトし、これによりフリツプフロツプ２４８
からの大きさ検出器２４６のゲート２４９へのＱ入力は
除去される。アンドゲート２４９への入力の除去はパル
ス発生器２５２（第１１Ａ図）の作動を終らせ、これに
よりモータ１２２のステップ運動は終る。かくして、モ
ータ１２２のステップ運動は、加速度計１１６からの誤
差信号の符号が所定回数変化する時の「符号強制」停止
モードにおいて終る。勿論、これは、加速度計１１６が
その無力位置に達して揺れている時に生じる。フリップ
フロッブ２４８（第１１Ｃ図）は、所定の時間パルス発
生器２５２によりパルスが発生されなければ、リセット
されそれでモータ１２２のステップ運動を終らせる。

この状態は「時間強制」停止モードと呼ばれ、Ｄ型フリ
ップフロップ３０６とＤ型フリツプフロップ３１川こよ
り達成される。フリツプフロツプ２７６からの信号Ｍ旧
ＡＳＵＲＥＦはフリツプフロツプ３１０のＤ入力へ入れ
られてこれを可能にする。また、停止信号ＣＰＮ（マス
タークロック出力の派生物）がフリツプフロツプ３１０
のＣ入力に入れられてこれをクロツクする。フリツプフ
ロツプ３１０のＲ夕−ミナルはパルス発生器２５２から
の出力パルスを受け取るべく接続されている。フリップ
フロップ３１０は、クロツク入力ターミナルＣでゼロか
ら１への転移が受け取られる毎に、セットされ、ターミ
ナルＲにおいてパルス発生器２５２から一つのパルスを
受け取る毎に、リセットされる。フリップフロップ３０
６はＲターミナルに接続されたパルスＲＵＮＰにより第
二位置モード操作の始めにおいて一度リセットされる。
フリツプフロツプ３０６のＣターミナルはマスタークロ
ックからの停止信号ＣＰＮを受け取るべく接続されてお
り、フリップフロツプ３０６はその可能入力Ｄが高であ
るならばＣＰＮの先導縁でセットされる。この状態はフ
リップフロップ３０６がＣＰＮの先導緑を受け取ったと
きフリップフロップ３１０がセットされるならば生じる
。フリップフロップ３０６がセットされるとｔこれはア
ンドゲート３１２への一つの入力を与える。アンドゲー
ト３１２への他の入力はマスタクロツクからのパルスＣ
ＰＩである。パルスＣＰＩは、かくして、カウン夕３０
２へとゲート３１２，３０８を通される。かくして、多
くのパルスがカウンタ３０２へ出されてこれをオーバー
フローさせる。これにより一つの信号がゲート２７８，
２６８を通ってゲート２７０へと出される。かくしてゲ
ート２７０へ入れられた信号はクロックパルスＣＰ９の
入力に一致してフリツプフロツプ２４８をリセットする
。これによりゲート２４９（第１１Ａ図）は不可能にさ
れてパルス発生器２５２からの出力は終る。このように
して、モータ１２２のステップ運動が終り、加速度計を
その無力位置に止める。フリップフロツプ２４８（第１
１Ｃ図）のＱ出力は完了回路２３２のゲート２７２に接
続されているフリツプフロツプ２４８力ミリセツトされ
ると、モータ１２２の作動の終りと相応し、Ｑ信号がゲ
ート２７２へ出される。

同じＱ信号がすべてのニのジンバル（すなわち、相応す
る三つの走行フリツプフロツプ２３０）からゲート２７
２へ出されてこれら三つのフリツプフロツプが各モータ
の作動を終らすべくりセットされると、信号ＤＯＮＥが
ゲート２７２を通されて第一既定位置サブ回路２２６（
第１１Ｂ図）におけるゲート２７４と第二位置サブ回路
２２８における三入力のフンドゲート３１４へ出される
。アンドゲート３１４は信号Ｍ旧ＡＳＵＲＥＦをも受け
取る。それでアンドゲート３１４は一つの信号を通過さ
せるのに要する三入力のうちの二つを受け取る。第二位
置サブ回路２２８におけるＪ型の第一通過のフリツプフ
ロップ３１ ６はＣＬＥＡＲＰにより先にセットされて
いた。これによりフリツプフロツプ３１６のＱ出力は高
である。フリップフ。ツプ３１６のＱ出力はアンドゲー
ト３１４に接続されてこれの第三入力を構成する。これ
によりゲート２７２からの信号ＤＯＮＥは、パルスＳＴ
ＡＲＴＰを受け取ってからの第一番目のものであるなら
ば、アンドゲート３１４を通される。アンドゲート３１
４を通ったこの信号は次いでＯＲゲート３１ ８を通っ
てフリツブフロツプ２７６のＲ入力に入れられてこれを
リセットし、かくして信号ＭＥＡＳＵＲＥＦを終らせる
。フリップフロップ２７６のリセット時にＭ旧ＡＳＵＲ
ＥＦの後続縁はワンショットマルチバイブレータ３２０
をトリガしてこれから１ミリ秒のパルスＬＯＡＤＰを発
生させる。パルスＬＯＡＤＰはシフトレジスタ３３１の
ｊａｍ入力を可能にすべくシフトレジスタ３３１に入れ
られる。これにより、アップーダウンカウンタ１４４，
１７６，２００１こ貯蔵された情報はこのレジス外こ平
行に転達される。パルスＬＯＡＤＰはフリップフロツプ
３１６にも入れられてこれをリセットする。またＬＯＡ
ＤＰはフリツプフロツプ２３８をセットすべ〈これにＯ
Ｒゲート２４０を通して入れられる。ＯＲゲート２４０
を通ったパルスＬＯＡＤＰはＯＲゲート２４４にも出さ
れて他のパルスＲＵＮＰを生ぜしめる。このパルスＲＵ
ＮＰは再びフリツプフロツプ２４８をセットして制御区
分１２１を第一既定位置モード操作で作動するようにす
る。このように制御区分１２１は、ドリルストリングが
再び回転するまで、第一既定位置モード操作と第二位置
モード操作をくり返し、ドリルストリングが回転すると
その作動を休止する。

第一既定位置モード操作と第二位置モード操作とにわた
るくり返しサイクルは、次の場合を除いて行なわれる。
すなわち、フリツプフロツプ３１６のＱ出力で論理低を
生ぜしめるべくパルスＬＯＡＤＰがフリツプフロツプ３
１６をリセットさせる故にゲート２７２からの信号ＤＯ
ＮＥにより制御区分１２１の次のサイクルヘフリツプフ
ロツプ２７６がリセツトされず、ゲート３１４における
必要な入力の一つを除去する場合である。制御区分１２
１のこれらの続くサイクルにおいて、シフトパルス発生
器３３０からＯＲゲート３１８へ出された完成信号ＣＯ
ＭＰＰを受け取ったときのみフリツプフロップ２７６は
リセットされる。シフトパルス発生器３３０の作動はパ
ルスＬＯＡＤＰにより開始される。第一通過のフリップ
フロップ３１６はこの制御区分１２１において必要であ
る。なぜならば、制御区分の第一のサイクルの完成：そ
れゆえの一つの調時パルスが次のサイクルに対して必要
とされるまでシフトパルス発生器３３０‘ま作動せず、
第一のパルスＬＯＡＤＰによるシフトレジスタに負荷さ
れた第一の情報が地表へ伝送され間に次のパラメータ測
定が行なわれうるようにするからである。このシフトパ
ルス発生器は、単にマスタークロツクパルスをサブ分割
する分割器であり、シフトレジスタ３３１からの情報を
駆動器５７へ動かすパルスを発生する。駆動器５７はプ
ランジャ５６を作動させる。ＣＯＭＰＰはシフトレジス
タ３３１の貯蔵能力に等しいパルス発生器３３０のｎパ
ルス毎に発生される。先に注意した如く、これまでの記
載はモータ駆動制御１２０に対するものであり、同じ記
述が対応する同等のモータ駆動制御１７２にも適用され
る。

モータ駆動制御１９８は次の点においてのみ異なる。す
なわち、方位計１７８の出力を受けとりかつこれを処理
するために検出器７０（位相検出器７０Ａ、フィル夕７
０Ｂ、増幅器７０Ｃを含む）に同等なユニットで増幅器
２８０およびフィル夕２８２が置きかえられている。モ
ータ駆動制御１９８における検出器７０の出力はこれに
関連した積分器へ出される。モータ駆動制御１９８の残
りの全体の部分はモータ駆動制御１２０と同じであり同
様に作動する。クロックパルスの異なるセットがモータ
駆動制御１２０，１７２，１９８にそれぞれ出されて使
用され、しかして、モ−タ駆動制御１２０，１７２，１
９８は各々その第二位置モード操作においてシーケンス
的に作動してこれらモータ駆動制御からの信号が干渉あ
るいは会話しないようにする。すなわち、モータ１２２
が一ステップ作動すると、モータ１７４がーステップ作
動し、その後、モータ１９６がーステツプ作動してかか
るシーケンス的ステップ処理は加速度計１１６，１４８
および方位計１７８のすべてが無力位置に達するまでく
り返される。パルスＬＯＡＤＰの各々はフリップフロッ
プ７８（第５Ａ図）のＳ入力へも出されてこれをセット
し、しかしてフリツプフロツプ７８のＱ出力は高になり
アンドゲート７９に対して要求された入力の一つを構成
する。

アンドゲート７９に対する他の入力はフリップフロップ
７６の反転された出力Ｑである。かくしてアンドゲート
７９はフリツプフロツプ７６がセット（回転状態に相応
）これＬＯＡＤＰが発生されたとき一つの信号を通過さ
せる。アンドゲート７９により通されたこの信号はフリ
ップフロップ７７のＫ入力を高にさせ、これにより、停
止信号ＣＰＮの立ち上がり縁がフリップフロツプ７７を
リセットしてフリツプフロツプ７７のＱ出力を低（第６
Ｃ図）のレベルＸ）にし回転の状態に戻る信号となる。
それで、フリツプフロップ７７のＱ出力のこの低の状態
の発現は各モータ駆動回路２５６第１１Ａ図におけるア
ンドゲート２６１への入力の一つの除去および駆動器５
７の消勢によりモータ１２２，１７４，１９６の作動を
了らす。上述の第一既定位置モード操作および第二位置
モード操作のサイクルは回転感知器がドリルストリング
の回転を感知するまであるいは例えば泥土流が停止され
て発電機からの電力が制御区分１２１から除去されるま
で、加速度計１ １６，１４８および方位計１７８の各
々に対して持続させる。

好ましい具体例が図示され説明されて来たけれど、本発
明の精神および範囲から逸脱することなく種々の改変お
よび置換がなされうるものであることは明白であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用される環境の一例であつて掘削孔
および穿孔やぐらの概略を示す図である。 第２図はドリルストリングの下端部で本発明の装置が装
着されている箇所を拡大して示す概略図である。第３図
は第２図の一部を更に拡大して示す概略図である。第４
図は第３図に示された回転感知器を更に拡大して示す概
略図である。第５図は回転感知器を含むシステムのブロ
ック図である。第５Ａ図は第５図のデジタルフィル夕７
４の略図である。第６Ａ図、第６Ｂ図および第６Ｃ図は
第５図の種々の段階における出力を示す曲線である。第
７図は参照角、傾斜角および方位角を決める機械的構成
部分を示す概略図であって第３図の内部を更に詳細に示
しかつこれを制御する回路のブロック図を示す図である
。第８図は第７図の一つの加速度計の出力の代表的曲線
を示す図である。第９図は第７図の方位計の出力の代表
的曲線を示す図である。第１０Ａ図および第１０８図は
第７図の制御区分１２１を更に詳細に示す図である。第
１１Ａ図は第１０Ａ図のモータ駆動制御１２０の大部分
を更に詳細に示す図である。第１１Ｂ図および第１１Ｃ
図は第１０Ａ図の制御ユニット２２２に含まれる回路を
詳細に示す図である。第１２図は第１０Ｂ図の開始制御
２１０の詳細を示す図である。第１３図は第１０Ｂ図の
マスタークロック２１６を更に詳細に示す図である。第
１３Ａ図はマスタークロツクからの出力パルスと分割器
からの出力パルスを示す図である。第１４Ａ図は第１０
Ａ図の加算器からの出力パルスを示す図である。第１４
Ｂ図、第１４Ｃ図、第１４０図および第１４Ｅ図は第１
０Ａ図の符号検出器からの出力を示す図である。なお主
たる符号について説明すると、６８はドリルストリング
１２の回転を感知する回転感知器、１１６は参照角を決
める加速度計、１４８は額斜角を決める加速度計、１７
８は方位角を決める方位計、５０は泥土流を通すオリフ
ィス、５６は泥土流に脈動圧力を発生させるプランジャ
を示す。 〃Ｃ，／ 打７Ｇ２ （７Ｇ．Ｊ （ＺＧ〆 ＾ｒＣ．夕 〃ＣＯイ ． （花‐クＣ （れＧ‐ク 〃Ｇブ ＾ンＧ？ ‘′Ｇ．ゼ ＾′Ｃ．〃 ‘ｒ夕．けイ 「′Ｃ．よ★ （′Ｃ．／‘８ （ンｔ／／Ｃ ‘ｒＧ．／イり パ力６＾Ｚ６ （〆Ｃ＾ＶＣ 舵，ゆ 打スＣ．〃ビ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 掘削孔内のドリルストリングの方向パラメータを周
   期的に感知しその測定されたパラメータに相応する出力
   信号を出しこの出力信号を地表へ伝達する感知および遠
   隔測量装置を有する掘削孔穿孔装置であつて、垂直面お
   よび水平面を決めるための重力応答性装置と地球磁場の
   方向に関しての整列を決めるための磁気応答性装置とを
   備えた三軸ジンバル装置を具備し、前記重力応答性装置
   および磁気応答性装置の各々を第一既定位置から第二位
   置へと駆動するためのモータ騒動システムを具備し、前
   記の各第二位置は重力および地球磁場の方向にそれぞれ
   整列し、前記モータ駆動システムの操作を制御しかつ前
   記重力応答性装置および磁気応答性装置の各々の前記の
   第一既定位置と第二位置との間の変位を測定するための
   制御システムを具備したことを特徴とする掘削孔穿孔装
   置。 ２ 前記三軸ジンバル装置は、ドリルストリングの分節
   内に装着されており、ドリルストリング分節の軸線また
   はこれに平行な軸線を中心に回転可能である第一ジンバ
   ル、第一ジルバルの回転軸線に直角な軸線を中心に回転
   可能である第二ジンバル、および第二ジンバルの回転軸
   線に直角な軸線を中心に回転可能である第三ジンバルか
   らなる特許請求の範囲第１項記載の掘削孔穿孔装置。 ３ 前記第二ジンバルは前記第一ジンバル内に回転可能
   に装着されており、前記第三ジンバルは前記第一ジンバ
   ル内に回転可能に装着されたシヤフト上に回転可能に装
   着されており、前記第三ジンバルの回転軸線は前記シヤ
   フトの回転軸線に対して直角であり、前記シヤフトの回
   転軸線は前記第二ジンバルの回転軸線に平行である特許
   請求の範囲第２項記載の掘削孔穿孔装置。 ４ 前記重力応答性装置は前記第一ジンバルに装着され
   た第一誤差変換加速度計と前記第二ジンバルに装着され
   た第二誤差変換加速度計とからなり、これら誤差変換加
   速度計の各々は重力の方向に関しての感応性軸線を有し
   、第一誤差変換加速度計の感応性軸線が前記第二位置で
   ドリルストリングの軸線に直角でありかつ第二誤差変換
   加速度計の感応性軸線が前記第二位置で第一誤差変換加
   速度計の感応性軸線に直角であるように前記の二つの誤
   差変換加速度計は装着されている特許請求の範囲第１項
   から第３項のいずれか一項に記載の掘削孔穿孔装置。 ５ 前記磁気応答性装置は前記第三ジンバルに装着され
   たフラツクスゲート磁力計であり地球磁場の方向に関し
   ての感応性軸線を有し、前記磁力計はその感応性軸線が
   前記第二位置で地球磁場の方向に対して直角であるよう
   に装着されている特許請求の範囲第１項から第３項のい
   ずれか一項に記載の掘削孔穿孔装置。 ６ 前記第一誤差変換加速度計の変位はドリルストリン
   グの軸線およびドリルストリング上の既知参照を含む第
   一平面とドリルストリング軸線およびその垂直投影を含
   む第二平面との間に形成された参照角に対応し、前記第
   二誤差変換加速度計の変位は共通平面における垂直に関
   してドリルストリングの軸線の傾斜角に対応し、前記磁
   力計の変位はドリルストリングの軸線の水平投影を含む
   垂直平面と局部地球磁場の方向の水平投影を含む垂直平
   面との間の方位角に対応している特許請求の範囲第１項
   、第４項または第５項に記載の掘削孔穿孔装置。 ７ 重力応答性装置並びに磁気応答性装置の各々は光源
   、光電受信器および光制御装置に関連せしめられており
   重力応答性装置並びに磁気応答性装置の各々がその第一
   既定位置にある時に前記光源から前記光電受信器へ光を
   出すようになされている特許請求の範囲第１項から第６
   項のいずれか一項に記載の掘削孔穿孔装置。 ８ 前記光制御装置は前記光源と前記光電受信器との間
   に配置された孔あき円盤を含み、この円盤は重力応答性
   装置並びに磁気応答性装置のそれぞれに関連せしめられ
   た前記モータ駆動システムに駆動連結されている特許請
   求の請囲第７項に記載の掘削孔穿孔装置。 ９ 前記モータ駆動システムは、前記ドリルストリング
   に装着されかつ第一ジンバルに駆動連結された第一ステ
   ツピングモータと、第一ジンバルに装着されかつ第二ジ
   ンバルおよび回転可能な前記シヤフトに駆動連結された
   第二ステツピングモータと、第一ジンバルに装着されか
   つ第三ジンバルに駆動連結された第三ステツピングモー
   タとを含む特許請求の範囲第１項、第３項または第８項
   に記載の掘削孔穿孔装置。 １０ 前記制御システムは、重力応答性装置あるいは磁
   気応答性装置の各々を前記第一既定位置に置くべく各ス
   テツピングモータを作動させるための付勢装置と、重力
   応答性装置あるいは磁気応答性装置の各々がその第一既
   定位置に達した時の位置信号を受け取り関連した付勢装
   置の作動を終らしめる停止信号を発生させる第一停止装
   置と、重力応答性装置および磁気応答性装置の各々がそ
   の第一既定位置にある時の第一信号を受け取りすべての
   重力応答性装置並びに磁気応答性装置がそれぞれの第一
   既定装置にある時の第一完了信号を発生する完了装置と
   、重力応答性装置並びに磁気応答性装置の各々からの信
   号を受け取り出力を発出する信号検出装置と、この信号
   検出装置からの出力および前記完了信号の生起に応答し
   て重力応答性装置並びに磁気応答性装置の各々をその第
   一既定位置から第二位置へ動かすべく前記位置決め装置
   を作動させるために前記付勢装置を再活性化させる装置
   と、重力応答性装置並びに磁気応答性装置の各々がその
   第二位置に達した時を決定しかつ関連した付勢装置の作
   動を終らしめるための第二停止信号を発生する第二停止
   装置と、前記重力応答性装置並びに磁気応答性装置の各
   々のその第一既定位置から第二位置への移動を測定しか
   つこの測定に相応する情報を発生せしめる測定装置とか
   らなる特許請求の範囲第１項から第９項のいずれか一項
   に記載の掘削孔穿孔装置。 １１ 前記付勢装置は前記位置決め装置を作動させるパ
   ルスを出すパルス発生装置を含み、前記の第一停止装置
   並びに第二停止装置の各々は前記パルス発生装置の作動
   を終らしめるゲートを含んでいる特許請求の範囲第１０
   項記載の掘削孔穿孔装置。 １２ 前記制御システムの作動の第一モードのための準
   備の初期信号を生ぜしめる装置と、前記制御システムを
   第一モード作動で作動させるための第一モード作動信号
   を生ぜしめる装置と、前記初期信号並びに前記第一モー
   ド作動信号の生起に応答して前記付勢装置の作動を開始
   させる装置とを含む特許請求の範囲第１０項に記載の掘
   削孔穿孔装置。 １３ 前記第一停止装置は前記付勢装置の作動を終らし
   めるために前記初期信号の生起およびこの第一停止装置
   に出された位置信号に応答する装置を含んでいる特許請
   求の範囲第１０項乃至第１２項のいずれか一項に記載の
   掘削孔穿孔装置。 １４ 前記重力応答性装置並びに磁気応答性装置の各々
   は所望位置からの偏差に相応した誤差信号を発生する装
   置を含み、前記信号検出装置は前記誤差信号の大きさを
   感知する装置と誤差信号の符号を感知する装置とからな
   る特許請求の範囲第１０項乃至第１３項のいずれか一項
   に記載の掘削孔穿孔装置。 １５ 第二モード作動信号を発生させる装置を含み、前
   記信号検出装置は前記重力応答性装置並びに磁気応答性
   装置の各々を誤差信号を減少せしめる方向に動かす符号
   信号を発生する装置と、前記第二モード作動信号の生起
   時に前記付勢装置を活性化する大きさ信号を発生する装
   置とからなる特許請求の範囲第１２項乃至第１４項のい
   ずれか一項に記載の掘削孔穿孔装置。 １６ 前記大きさ信号および前記第二モード作動信号を
   受けるべく第一ゲートを含み、前記大きさ信号および第
   二モード作動信号の生起時に前記第一ゲートは前記付勢
   装置を作動すべく入力を出しかつ前記信号の一つの欠落
   時に前記付勢装置の作動を終らしめる特許請求の範囲第
   １５項記載の掘削孔穿孔装置。 １７ 前記第二停止装置は前記ゲートから前記第二モー
   ド作動信号の除去により前記付勢装置の作動を終らしめ
   るべく前記符号信号の方向における所定数の変化に応答
   する装置を含む特許請求の範囲第１４項乃至第１６項の
   いずれか一項に記載の掘削孔穿孔装置。 １８ 前記第二停止装置は重力応答性装置並びに磁気応
   答性装置からの誤差信号の不在に応答して、既定の時限
   の時、前記ゲートからの前記第二モード作動信号を除去
   することにより前記付勢装置の作動を終らしめる装置か
   らなる特許請求の範囲第１４項乃至第１６項のいずれか
   一項に記載の掘削孔穿孔装置。 １９ 前記完了装置は重力応答性装置並びに磁気応答性
   装置の各々がその第二位置にある時の第二信号を受けす
   べての重力応答性装置並びに磁気応答性装置がそれぞれ
   の第二位置にあるとき第二完了信号を出す特許請求の範
   囲第１０項に記載の掘削孔穿孔装置。 ２０ 前記第二完了信号の生起に応答して前記制御シス
   テムが前記重力応答性装置並びに磁気応答性装置の各々
   をその第一既定位置にそしてその第二位置に駆動すべく
   サイクルを繰返す装置を含む特許請求の範囲第１９項に
   記載の掘削孔穿孔装置。 ２１ 前記測定装置からの測定情報を受け取り使用のた
   めにこの情報を貯蔵する貯蔵装置を含む特許請求の範囲
   第１０項に記載の掘削孔穿孔装置。 ２２ 前記第二完了信号の生起に応答して前記測定装置
   から前記貯蔵装置へ情報を移送する装置を含む特許請求
   の範囲第２０項または第２１項に記載の掘削孔穿孔装置
   。 ２３ 前記付勢装置はパルス発生器であり、かつ前記測
   定装置は各位置決め装置を作動すべく各パルス発生器か
   ら出されたパルスの送出実数を計数する計数器である特
   許請求の範囲第１０項記載の掘削孔穿孔装置。 ２４ 関連した重力応答性装置並びに磁気応答性装置か
   らの誤差信号を受け取る積分器を含み、この積分器は前
   記付勢装置からの出力によりリセツトされる特許請求の
   範囲第１０項または第１４項に記載の掘削孔穿孔装置。 ２５ 前記積分器からの出力を加算しかつ前記誤差信号
   を関連した信号検出装置へ出す加算装置を含む特許請求
   の範囲第２４項記載の掘削孔穿孔装置。２６ 前記測定
   情報に相応する圧力パルスを前記ドリルストリングにお
   ける泥土流中に発生させる装置を含み、この泥土流を介
   して前記圧力パルスが地表へ伝達される特許請求の範囲
   第１項乃至第２５項のいずれか一項に記載の掘削孔穿孔
   装置。 ２７ 回転感知器は、 フラツクスゲート磁力計を有し、これは地球磁場の方
   向に対する前記磁力計の角度関係の関数としての出力信
   号を発生し、前記フラツクスゲート磁力計はドリルスト
   リングの分節内に装着されるようになされており、 前
   記フラツクスゲート磁力計への入力信号を発生して送り
   出す装置を有し、前記フラツクスゲート磁力計は前記入
   力信号の偶数調波である第一出力信号を有し、 この第
   一出力信号を受け取る第一検出器を有し、 この第一出
   力信号の周波数の基準信号を発生する装置を有し、この
   基準信号は前記第一検出器に送り出され、前記第一検出
   器は前記第一出力信号と前記基準信号との間の位相差を
   比較しかつ第二出力信号を発生し、この第二出力信号の
   周波数はドリルストリングの回転速度に相応するもので
   あり、 前記第二出力信号を受け取りこの第二出力信号
   が基準レベルを交差する毎に第三出力信号を発生する第
   二検出装置を有し、 前記第一出力信号を受け取りかつ
   前記第三出力信号が回転の不在に相応するものであると
   き第四出力信号を発生する信号発生装置を有する特許請
   求の範囲第１項記載の掘削孔穿孔装置。 ２８ 前記フラツクスゲート磁力計は環状芯のフラツク
   スゲート磁力計である特許請求の範囲第２７項記載の掘
   削孔穿孔装置。 ２９ 前記第一出力信号は前記入力信号の第二調波であ
   る特許請求の範囲第２７項記載の掘削孔穿孔装置。 ３０ 前記基準は前記磁力計への入力信号と同じ位相で
   かつ２倍の周波数を有する信号である特許請求の範囲第
   ２７項または第２９項に記載の掘削孔穿孔装置。 ３１ 前記第二検出装置はパルス化された信号を発生す
   るためにゼロ交差検出器である特許請求の範囲第２７項
   に記載の掘削孔穿孔装置。 ３２ 前記信号発生装置は前記第三出力信号のパルスを
   計数するカウンタを有し、このカウンタは所定の間隔で
   リセツトされ、このカウンタに接続されこれからの出力
   を受け取り前記カウンタの前記所定の時間間隔の状態に
   依存した前記第四出力出号を発生する論理装置を有する
   特許請求の範囲第２７項乃至第３１項のいずれか一項に
   記載の掘削孔穿孔装置。 ３３ 前記ドリルストリングの回転の不在に相応する信
   号を受け取つた時に前記制御システムの作動を開始する
   ための回転感知器を更に含む特許請求の範囲第１項記載
   の掘削孔穿孔装置。 ３４ 信号発生掘削孔パラメータ可動感知器を複数個有
   しかつ各パラメータ感知器に関連せしめられてそれを掘
   削孔のパラメータを測定するために位置決めする位置決
   め装置を有する掘削孔感知器を制御する方法であつて、
   各パラメータ感知器を第一既定位置に位置決めすべく
   各位置決め装置を作動させ、 各パラメータ感知器がそ
   の第一既定位置に達した時にそのパラメータ感知器から
   の位置信号を受け取つて各関連せしめられた位置決め装
   置の作動を終らしめるべく第一停止信号を発生し、 す
   べてのパラメータ感知器がそれぞれの第一既定位置にあ
   るとき第一完了信号を発生し、 各パラメータ感知器か
   らの信号を検出しかつ出力を発生し、 関連せしめられ
   たパラメータ感知器からの出力および前記完了信号の生
   起に応答して各パラメータ感知器をその第一既定位置か
   ら第二位置へ動かすべく前記位置決め装置を再び作動さ
   せ、 各パラメータ感知器がその第二位置に達した時を
   検出しかつ関連した付勢装置の作動を終らしめるべく第
   二停止信号を発生し、 各パラメータ感知器のその第一
   既定位置から第二位置への移動を測定しかつこの移動に
   相応した情報を発生させる。 ことを特徴とする掘削孔感知器制御方法。