JPS63501968A - 穴堀りハンマ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 穴掘りハンマ 技術分野 本発明は穴掘リハンマに関する。詳細には本発明は地中に穴を堀るための制御可 能な穴掘りハンマーおよびそれが地中を動くときその位置を追跡する方法に関す る。

背景技術 一般にモール（もぐら）と呼ばれる穴掘りハンマは連続した溝を掘ることなく地 中にバイブ、ケーブルあるいは管を設置するために使用出来る。この種の穴掘り ハンマは例えば英国特許ＧＢ−Ａ−２１３４１５２およびＧＢ−Ａ−２１４７０ ３５に示されている。現存するモールはそれが地中を動く間にそれを操縦したり 追跡する能力を有していない。これは比較的短距離の穴掘りにしかそれを使用出 来ないことを意味する。更に従来のモールの方向安定性は地中の性質により影響 され、意図したルートからずれることがあるが、これの検出あるいは修正は出来 ない。

本発明の目的はこれら問題を克服することである。

発明の開示 本発明の一つの観点によれば、地中に穴を掘るための穴掘りハンマは実質的な円 筒体と、この円筒体の先端の穴掘ヘッドと、この円筒体内に設けた長手方向に往 復可能な打撃部材と、この円筒体内でその先端近辺に設けられて打撃部材からの ハンマの打撃を受けて円筒体を前進駆動するようになったアンビル部材と、から なり、引込み可能なバッフル部材が円筒体の先端近辺に装着されて、穴掘りハン マが地中で直線を描くように円筒体から突出しない引込み位置と円筒体の一方の 側から横方向に突出して穴掘ハンマに地中で曲がった通路を描かせる伸長位置と の間で可動となっていることを特徴とする。

ここでは同じくステアリングプレートと呼ぶこのバッフル部材は円筒体に対して 滑動しつるように装着することが出来、あるいは円筒体にヒンジ止めすることが 出来る。モールの円筒体に対して傾斜した角度で偏心的に前後に動くことが出来 ると好適である。正面まはた背面からみてこの偏心ステアリングプレートの直径 はモールのそれと等しくすることが出来る。このプレートは水圧、空気圧あるい は機械的に動作させることが出来る。

モールの長さ方向に沿ったステアリングプレートの位置はプレートの形状、長さ および角度によりきまる。２個以上のそのようなプレートを用いることが出来、 そしてそのようなプレートの角度はモールの動作を変更するために変えることが 出来る。実際にはこのプレートの角度を変えることにより上記とは全（逆の方法 でモールを反応させることが出来る。プレートの形状が異なれば、モールの反応 のし方も変わる。

他の実施例においてはこの引込み可能なバッフル部材は円筒体の先端に装着した ヘッド部分から下がるスリーブ部分からなり、このヘッド部分がこの先端のまわ りで揺動してスリーブ部分の一方の側が円筒体の一方の側から突出しうるように する。

このモールは地中で駆動されるとき遠隔制御によりその長手軸のまわりで回転可 能に設計すると好適である。

円筒体は、モールがそれを任意の方向に操縦しうるように常に回転させることが 出来るから、次には円筒体の一方の側からステアリングプレートが突出すること の出来るようにするだけでよい。

モールの周辺且つ先端に１個以上のステアリングプレートを配置し、それらを個 別にあるいは全体として動作させるようにすることも出来る。これらプレートは 作動されないときハウジング内の引込み位置に留まるようにばね負荷をかけても よい。これらプレートを含むハウジングはハンマユニットの前部に装着され、穴 掘りヘッドがハウジングの前部に固定される。このヘッドは自由に回転出来る。

ハンマーユニットのこのハウジングは、モール組立体が内側で回転しうるように 円筒形地中スリーブ内に入れるようにするとよい。この地中スリーブの外表面に は安定板が固定されて地中での前進中、土と係合するようにするとよい。スリー ブ内でのモール組立体の回転は種々の方法で行なうことが出来る。例えばヘリカ ルガイドを通じてブツシュ／プル形フレキシブルケーブルを空気圧または水圧ピ ストンを用いてそれを達成することが出来る。この装置は全組立体の後部に配置 されて遠隔制御により作動される。他の方法としては空気または水圧モータを使 用するものである。

本発明の他の観点によれば、地中の、操縦可能な穴掘リハンマーを追跡する方法 が提供されるのであり、この方法は穴掘リハンマから、地中のその位置およびま たは動作の方向を示す信号を発生し、その信号を地表のトロリで受信し、そして 受信した信号とトロリーの既知の位置とを比較して穴掘りハンマの位置を計算す ることから成る。

長手軸のまわりでのステアリングプレートの角度は、角度のずれを電気信号に変 換する回転／電子エンコーダにより決定出来る。これらは原動機の空気ホースに 装着されたケーブルにより制御点に帰還しうる。

図面の簡単な説明 ここで本発明の好適な実施例を示す添附の図面を参照する。図面において、 第１図は原理的特徴を示す操縦可能なモール組立体の展開図である。

第２図はステアリングプレートにより行なわれるずれ操縦シーケンスを例示する 図である。

第３図は地中の穴掘りハンマの追跡原理を例示する図である。

第４図はステアリングプレートの角度の決定法を例示するブロック図である。

第５図はモールとトロリーの角度の検出を例示するブロック図である。

第６図は穴掘ハンマのたどる水平路の検出を例示するブロック図である。

第７図は地中の穴掘りハンマーの移動距離の検出を例示するブロック図である。

第８図および第９図はモール組立体の前端と後端の内部の詳細を夫々示す部分断 面側面図である。

第１０図はバッフル部材の他の実施例を示すモール組立体の前端の断面側面図で ある。

発明を実施するための最良の形態 ここで第１図、第８図および第９図をみるに、モール組立体はステアリングプレ ート組立体を除きほぼ従来の構造をもっている。穴掘りヘッド１がモール本体の 前端の栓／回転軸受２に装着される。このヘッドの直後にはステアリングプレー トハウジング３があり、このハウジングはそれに対して滑動しうる偏心装着され た実質的に円形のステアリングプレート４を有する。このステアリングプレート はハウジング内の対応する矩形部分の上で滑動しうる実質的に矩形の切欠部を有 する。図示のステアリングプレートは水圧ピストン１０により作動されるのであ り、モールの長さ方向に水圧供給バイブ１１が設けである。ステアリングプレー トのもどりを促すためのばねを配置してもよい。

ステアリングプレートハウジングの後には、空気ホースとケーブル６を有する従 来のハンマー組立体５が設けである。地中スリーブ７は安定板８を有し、そして ハンマー組立体５のまわりに滑動しうるように装着される。

このスリーブの前端にはステアリングプレート上のドグがモールを固定しつるよ うにスロットが設けである。ハンマー組立体の内側に往復しうるピストン／スト ライカ１２が配置されてアンビル部材１３にハンマーの打撃を発生させるように なっている。水圧モータ１４または他の駆動ブロックがモールを回転させるため に設けである。

新しいバイブあるいは管１５はモールの後から穴にそう人することが出来る。

次に第１０図に示す他の実施例をみるに、モールの前部は周辺肩部２１と半球形 表面２３まで前方に伸びる狭い部分２２を有する。ボルト２４がこの表面の端部 に係合し、その頭部の下側は表面２３に対向し間隔をもつ半球形凹凸を与えるよ うな形状となっている。丸くなった頭部２６は部分２２の前端のまわりで揺動出 来るように表面２３と２５の間に滑動しうるように係合する。中空の円筒スリー ブ部分２７が頭部２６から下がっている。

円形のゴムの泥よけシール２８が肩部２１に配置されてスリーブ部分２７の自由 端と係合する。少なくとも１個の水圧ラムがその部分２２内の半径方向チャンネ ル内に配置されてスリーブ部分２７の内面に当接する。好適には４個のそのよう なラムが９０″の間隔をもって配置される。対応する水圧ライン３０を介しての ラムの作動によりスリーブ部分２７の一方の側が鎖線矢印で示すようにモール本 体の側から突出するように頭部２６を揺動させる。このスリーブの一部の突出は 第１図の突出プレートと同様にモールの制御のために用いることが出来る。

モール組立体を地中で制御する技術を第２図について説明する。この図は一つの 位置における制御可能なモールの簡単化した形状を示す。このモールは第１図の 実施例と同様であるが、原理的には第１０図の実施例と同じである。第２ａ図に おいて、ステアリングプレートは完全に引込まれてモールが直進モードで動作し うるようになっている。第２ｂ図ではステアリングプレートの動作によりモール が地中を進む間にプレートの後に空洞９が生じる。この空洞の断面形状はステア リングプレートのそれと同じである。第２Ｃ図に示すようにこの空洞が地中スリ ーブに隣接してそれに沿って伸びるとき、そのスリーブの半周に沿った地圧が序 々に解放される。第２ｄ図に示すようにモールの連続した前進により回転モーメ ントが生じる。これはモールの頭部での土の流れにより生じ、そしてステアリン グプレートと整合した側とは反対の側で長い半周に対して作用する地圧をより高 いものにする。このためモールは図面に示すように上向きに回動しはじめる。プ レートが伸びたままであればモールは地中で曲がった通路をとるようになる。ス テアリングプレートがそこで引き込まれるとモールは再び直線路を通るようにな る。

第２図はモールの制御原理を示すものであり、この原理は上下あるいは左右ある いは任意の中間的角度に対しても同様に適用出来る。

回動の速度（従って回動円の半径）は （１）　モール組立体の長さ、 （２）　ステアリングプレートの突出長さ、（３）土質 の関数である。

従って、ステアリングプレートが引込まれあるいは突出した状態で地中スリーブ 内でモールを３６０°の内の任意の角度に回転させ、そしてステアリングプレー トを作動または停止させることによりモールを任意の方向に制御することが出来 る。

上述の制御メカニズムを有効に使用するためには地表に平行な水平面および垂直 面内のモールの正確な位置と方向を知る必要がある。またモールの深さとその移 動した距離を知る必要もある。

地表に平行な水平面内のモールの方向の検出を第３図に示す。モール３１は発進 溝３５から地中を通り終着溝３７まで穴を形成するようになっており、モールの 後にパイプまたは管３６が引かれている。モール追跡トロリ３２がモールの通路 に沿って地上を動き、そしてこのトロリは後述のようにアンテナとオッシロスコ ープを備えている。ホイール形距離計３４がモールの移動距離を測定しそしてそ の情報を電気信号としてライン３３を介しトロリに伝える。

このモール組立体は動力空気ホースおよび他の信号ケーブル等と共に埋設される べきパイプあるいは管に接続される。これらケーブル等はバイブを通される。モ ールが地中を通ると、その移動距離がバイブ等の表面に接触するホイール形距離 計３４を用いて測定される。この距離計からの電気的出力信号はケーブル３３か らモール追跡トロリ３２に送られてディジタル量として表示される。

トロリー自体のホイールで駆動される第２の同様の距離計がトロリーの移動距離 の同様のディジタル表示を与える。このトロリーは第１の読みと同一の第２のデ ィジタル値を維持する速度で前進する。従って、モールとトロリーは一体的に動 き、そして発進溝からの移動距離が正確にわかる。

無線信号送信器が発進溝位置に設けられそして信号または所要の値をモール組立 体上の送信点に送る。この信号は空気ホースに装着された同軸ケーブルに沿って モールに送られる。掃引用アンテナがトロリ３２に固定されて地中のモールの通 路を横切るように振動する。このアンテナはモールからの無線信号をピックアッ プし、それをトロリ上のオッシロスコープに送る。アンテナがモールの直ぐ上に あるときピーク信号強度となり、これがトレース中のピークとしてオッシロスコ ープに表示される。

オッシロスコープの中心ラインはモールの目的とした移動路と一致するようにさ れ、これは地表上のチョークラインとして見られる。モールの方向変化（これは 例えば地中の岩石に当ったとき生じることがある）によりピーク信号に横のシフ トが生じる。地表に平行な水平面でのモールの方向はそれより知ることが出来、 そして所望のように修正あるいは変更出来る。このアンテナは同様に動作する１ 個以上の受信センサに換えることが出来る。

モールのピッチ、すなわち垂直面におけるその方向、はモール本体内に設けた電 子的傾斜計で決定出来る。この計器は気泡を含む閉じたガラスびん、導電性液お よび外部電気接点に接続するための電極から成る。このびんが傾斜すると気泡の 動きが電子的に検出されその傾斜角によりきまる電気信号が発生する。適当な計 器はハーフ、ボルドツクのティルトミージュアメントリミテッド社のエレクトロ レベルである。この傾斜計からの電気信号はケーブルを介してトロリーに送られ る。トロリに装着された第２の傾斜計からの信号がモールの傾斜計からのそれと 比較される。これが地表のピッチに対するモールのピッチの比較を与える。従っ て、任意の制御修正を、地表の形状に対応するモールの通路を維持するために行 なうことが出来る。

発進溝から穴掘りを開始する時点ではモールが露出しておりそして簡単に測定出 来るからモールの上の層の深さは正確にわかる。この深さは地中のモール通路を 通過中の任意のところで表層の深さを計算するためのスタートデータ基準を表わ す。これは上記のホイール駆動の計器からのパルスによりトリガーされる前進増 分ごとに上記のモール内の傾斜計からの信号をモニタすることにより達成される 。これら二つのデータ源はマイクロプロセサに送られて連続的にモールの実際の 深さを計算する。

この情報はまたモール追跡トロリ上で表示することが出来る。

モールの位置と方向に関するデータを検出して送信しそしてこのデータを信号と して地上のトロリ上の表示装置に中継する４種の検出系がある。これらは（１） 　ステアリングプレート角位置検出（２）　モール上の傾斜計 （３）　トロリー上の傾斜計 （４）　モール移動距離 の検出系である。

これらすべての信号は従来の表示装置を用い、あるいは信号処理後にマイクロプ ロセサに関連した表示ターミナルを用いて地上のトロリーで表示される。

第４図はステアリングプレートの角位置の検出系である。これはモールの内部に 設けた光学的な軸エンコーダまたは傾斜エンコーダを用いて検出する。光学的軸 エンコーダの出力はＢＣＤ論理コード化手段に送られ、この手段がそれをＢＣＤ 　（２進化１０進）論理に変換し、それは７セグメント数値表示装置により直接 に表示されつる。

傾斜計検出系を第５図に示す。モールとトロリーの両方に設けた傾斜計は同一の ものであり信号処理も同一である。表示装置は夫々の傾斜計の水平線に対する角 度を示し、従ってモールまたはトロリーが水平面からはずれたかどうかを表示す る。水平線からはずれた動作を表示するためにアナログ指針表示またはシミュレ ーションを使用する。両傾斜計からのデータを用いればモールの深さを連続的に モニタすることが出来る。

地表に平行な水平面内でのモールの位置の検出を第６図に示す。トロリーはモー ルと同一速度で地上にアークされた予定の通路に沿って動く。それ故、予定のコ ースで正しく穴明されたかどうかを決定するには実際のモールの位置をモニタし なければならない。モールにはコード化信号ＬＦ　ＲＦ送信器が設けてあり、そ の信号がトロリ上の２個の受信センサで受信される。これらセンサとモールとの 距離が夫々等しければ（すなわちモールがトロリの下でその中央にあれば）、受 信信号は等しくな−　る。しかしながらモールが予定のコースからずれるときに は信号の不平衡が表示され、適当な措置をなしつる。

モールの移動距離の検出を第７図に示す。この距離はホイールの回転毎に１個の パルスを出す電子センサを有する。ホイール駆動の計器により測定される。これ らパルスは電子的に計数されそして距離の読みとして表示される。

浄書（内容に変Ｗなし） 斐拮殻夛（２っ硬１ 手続補正書防式） 昭和６３年５り／７日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．実質的に円筒形の本体と、本体の前端の穴堀りヘッドと、この本体に内蔵さ れた長手方向に往復しうる打撃手段と、この本体内でその前端に隣接して配置さ れて上記打撃手段によるハンマ打撃を受けて本体を前進させるためのアンビル部 材と、から成り、本体の前端に隣接して引込み可能なバッフル部材が装着されて 、穴掘りハンマが地中で直線動作するように本体から突出しない引込み位置と穴 掘りハンマを地中で曲がった通路で動作させるべく本体の一方の側から横方向に 突出する伸長位置との間で可動となっていることを特徴とする地中に穴を堀るた めの穴堀りハンマー。
2. ２．前記引込み可能なハッフル部材はプレート形であり、その引込み位置と伸長 位置の間で滑動しうるように装着されるごとくなった請求の範囲第１項記載の穴 堀りハンマ。
3. ３．前記引込み可能なバッフル部材は前記本体の前端に装着されたヘッド部分か ら下がるスリーブ部分からなり、このヘッド部分は上記前端のまわりで揺動して スリーブ部分の一方の側が本体の一方の側から突出しうるようにするごとくなっ た請求の範囲第１項記載の穴掘りハンマ。
4. ４．前記本体そして／または穴堀りヘッドはその長手軸のまわりで回転可能であ る請求の範囲第１項乃至３項の１に記載する穴堀りハンマ。
5. ５．穴堀りハンマからの、その地中での位置そして／または動作方向を示す信号 を発信し、地上のトロリーでその信号を受信し、受信信号をトロリーの既知の位 置と比較して穴掘りハンマの位置を計算することよりなる制御可能な穴堀りハン マを追跡する方法。
6. ６．前記穴堀りハンマは無線周波信号を発振し、この信号がトロリ上の受信器で 検出され、それにより受信信号の強度低下が地中の予定の通路からの穴掘りハン マのずれを示すようにした請求の範囲第５項記載の方法。
7. ７．前記穴堀りハンマの移動距離そしてまたは地中での傾斜角に関する信号をト ロリーに送信するごとくなった請求の範囲第５項または第６項記載の方法。