JPS6380199A - 遅発電気雷管 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は電気雷管、特に段発発破を行うのに好適な遅発
電気雷管に関するものである。

（従来の技術） 従来、複数の爆薬を時間をずらせながら爆発させる段発
発破においては遅延電気雷管が一般的に用いられている
。この遅延電気雷管は、リード線、電橋線および点火薬
で構成される電気点火部と、起爆薬との間に延時薬を填
薬配置したものである。

この場合には通電により先ず点火薬が発火し、続いて燃
焼が延時薬に移り、この延時薬層を所定の時間かかって
燃焼が伝播した後、起爆薬に移り、ここで爆轟に転換す
るものである。したがって、延時薬の燃焼の不均一性に
より設定時間の精度を５％程度に管理するのが限度であ
った。さらに、経時による変化や使用時における温度の
変化などにより設定時間のばらつきが大きくなり、発破
技術上高度な設定時間精度が要求されるスムーズプラス
チング発破などに適用するには不十分であった。また、
市街地やその周辺での発破など、段発発破における各段
当りの装薬量が、振動や騒音などの関係から制限される
ような発破では必然的に各段の時間間隔を通常よりも精
度よく設定する必要があるが、従来の延時薬のように大
きなばらつきを有する電気雷管では前段と後段が重なっ
たり、極端な場合には逆転したりする恐れがあり、不適
当であった。

このような不具合を改善するために、瞬発電気雷管を用
い、インダクタまたはコンデンサによって発破器からの
パルスを電気的に遅延させるようにした遅発電気雷管が
提案されている。このような電気回路を用いた遅延シス
テムとしては、特公昭５６−２６２２８号公報、特開昭
５４−４３４５４号公報などに開示れているアナログ方
式と、特開昭５７−１４２４９８号公報、特開昭５８−
８３２００号公報に開示されているデジタル方式（発明
が解決しようとする問題点） 上述したアナログ方式の遅発電気雷管においては、抵抗
とコンデンサで構成される遅延回路を用いるものであり
、その設定時間の精度はこれらの電子部品の精度によっ
て左右されることになる。

これら電子部品の精度は工業的に使用されている部品に
ついては数％〜士数％であるため、スムーズプラスチン
グ発破や都市発破を行うために必要な時間精度を得るこ
とは困難である。

また、デジタル方式の遅発電気雷管においては、発振回
路から発生された信号をカウンタで計数して必要な遅延
時間を得るようにしており、アナログ方式に比べて時間
精度は格段に優れている。この場合、発振回路としては
、抵抗とコンデンサを含むＲ−Ｃ発振回路を用いている
が、このようなＲ−Ｃ発振回路から発生される信号の周
波数は抵抗やコンデンサの精度に左右されるので、デジ
タル時計など正確な周波数を有する信号を発生させる必
要がある回路に用いられている水晶発振子やセラミック
発振子などを用いる発振回路に比べると周波数精度は劣
っている。このような水晶発振子やセラミック発振子な
どを用いる発振回路とカウンタなどを組合わせて遅発電
気雷管を構成すれば、さらに時間精度の向上が期待され
る。しかし、水晶発振子やセラミック発振子は、電圧が
印加されてから、一定の振動周波数に安定するまでに２
００〜３００ｍ５の時間が必要である。したがって、瞬
発電気雷管に組込んだ場合には、この安定化に要する時
間がそのまま設定時間の誤差となるため、従来は周波数
精度の劣るＲ−Ｃ発振回路を用いざるを得なかった。

したがって、本発明の目的は上述した従来の欠点を除去
し、水晶発振子やセラミック発振子などを用いた高精度
の発振回路を用いて遅延時間を高精度に設定することが
できる遅発電気雷管を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 第１図は本発明による遅発電気雷管の基本的構成を示す
概念図である。点火のためのエネルギーと、雷管に設け
た種々の回路のための電源エネルギーとを供給する発破
器１からの電気エネルギーを蓄積する第１のコンデンサ
２と、発破器１からのエネルギーの供給の終了を検出し
て起動信号を出力する起動回路３と、この起動信号によ
り起動されて、同一周波数で位相が異なる第１および第
２のクロックパルスφ１．φ２を発生するクロックパル
ス発生回路４と、第１のクロックパルスφ１のパルス幅
を外部から任意に設定することができるパルス幅変換回
路５と、このパルス幅の変換された第１クロックパルス
によって駆動され、このパルス持続時間中一定振幅を有
する定電流パルスを出力する定電流パルス発生回路６と
、この定電流パルス発生回路から供給される定電流パル
スによって充電される第２のコンデンサ７と、前記第２
のクロックパルスに同期して前記第２コンデンサの充電
電圧を検知し、この充電電圧が規定の値を超えるときに
起爆信号を出力する電圧検知回路８と、この起爆信号に
応答して前記第２コンデンサに蓄積されている電荷を点
火用抵抗９を経て放電するスイッチング回路１０とを具
えるものである。

（作　用） 上述した本発明の遅発電気雷管によれば、発破器１から
のエネルギーの供給の終了を検知して起動信号を発生さ
せ、この起動信号によって第１および第２のクロックパ
ルスを発生するクロックパルス発生回路４を起動するよ
うにしたから、第１および第２のクロックパルスは安定
したものとなり、正確な遅延時間が得られることになる
。また、このクロックパルス発生回路４は、水晶発振子
やセラミック発振子などを有する基準クロックパルス発
生器と、この基準クロックパルスを分周して第１および
第２のクロックパルスを生成する回路とから構成するこ
とができるので、遅延時間の設定精度を向上することが
できる。さらに、第２コンデンサの充電電圧を常時検知
していて、これが規定の値を超えるときに点火信号を発
生させるのではなく、第２コンデンサを充電する定電流
パルスと一定の位相関係を有する第２のクロックパルス
によって駆動される電圧検知回路８を設けたため、遅延
時間を純デジタル的に設定することが可能となり、精度
はさらに向上することになる。

（実施例） 第２図は本発明による遅発電気雷管の一実施例の構成を
示す図である。第２図において、第１図に示したものと
同一の部分には同じ符号を付けて示す。発破器１は母線
１１ＡおよびＩＩＢを介して入力端子１２Ａおよび１２
Ｂにそれぞれ接続し、これら入力端子には幹線１３Ａお
よび１３Ｂをそれぞれ接続する。発破器１から母線１１
ＡおよびＩＩＢを経て供給される電気エネルギーは幹線
１３Ａおよび１３８間に接続した第１コンデンサ２に蓄
積する。この第１コンデンサ２は電気雷管の電源を構成
するものであり、種々の回路はこの第１コンデンサ２の
充電電圧によって動作するようになっている。本発明に
おいては幹線１３Ａ、　１３Ｂ間に起動回路３を接続し
、発破器１から電気エネルギーが供給されているかを検
知し、エネルギーの供給終了を検知したら起動信号ＡＳ
を出力するようにする。この発破器１からの電気エネル
ギーの供給時間は、例えば１〜数秒である。クロックパ
ルス発生回路４は、例えば３２．７６８ｋｌｌｚの基準
クロックパルスを発生する基準クロックパルス発生器１
４と、その出力基準クロックパルスを受けて、例えば４
Ｈｚの同一繰返し周波数（周期２５０ｍ５）で位相が異
なる第１および第２のクロックパルスφ、およびφ２を
発生する２相クロックパルス発生器１５とを具えている
。基準クロックパルス発生器４は、第１コンデンサ２の
端子電圧が成る値を超えると発振を開始するが、その立
上りは不安定となる。しかし、本発明では発破器１から
のエネルギーの供給終了を検知して起動信号を作り、こ
れによって２相クロックパルス発生器１５を起動させて
いるので、基準クロックパルス発生器１４の立上りの不
安定さは遅延時間にまったく影響を及ぼさない。したが
って、基準クロックパルス発生器１４としては、水晶発
振子やセラミック発振子などの発振子を有する高精度発
振器を以って構成することができる。２相クロックパル
ス発生器１５は上述したように基準クロックパルスを受
けて、位相が異なる第１および第２のクロックパルスφ
、　φ２を発生するものであるが、起動回路３からの起
動信号ＡＳを受けて動作を開始するので、正確なタイミ
ングで第１および第２クロックパルスを発生することが
できる。その理由は、起動信号が出力されるまでには基
準クロックパルス発生器１４は安定に動作するようにな
っているためである。

第１のクロックパルスφ１はパルス幅変換回路５に供給
し、ここでパルス持続時間を所定の遅延時間が得られる
ような値に変換する。この実施例ではパルス幅変換回路
５は、基準クロックパルス発生器１４から供給される基
準クロックパルスを受ける計数入力端子１６ａ、第１ク
ロックパルスφ蔦を受けるトリガ入力端子１６ｂ、リセ
ット信号を受けるリセット入力端子１６ｃ、ｔ−リガ入
力端子に第１クロックパルスを受けてからリセット入力
端子にリセット信号を受けるまでの期間出力パルスを出
力する出力端子１６ｄを有するカウンタ１６と、このカ
ウンタの複数の中間出力端子にそれぞれ一方の接点を接
続し、他方の接点をカウンタのリセット端子１６ｃに共
通に接続したスイッチＳＷ、、　ｓｗｚ−−−−ＳＷ、
を有するスイッチ回路１７とを具えている。

このスイッチ回路１７の成るスイッチを閉成すると、カ
ウンタ１６が、このスイッチに接続された計数段まで計
数したときにリセット信号が作られ、カウンタをリセッ
トすることになる。したがって、閉成するスイッチを選
択することによりカウンタ１６の出力端子１６ｄからの
出力パルスの持続時間を任意に選択することができる。

このようにしてパルス持続時間を変換した第１クロック
パルスをさらに定電流パルス発生回路６に供給し、振幅
が一定で、持続時間がこの第１クロックパルスの持続時
間に等しい定電流パルスを発生させ、これを第２コンデ
ンサ７に蓄積している。この第２コンデンサ７と並列に
接続される電圧検知回路８を、本例では抵抗１８と定電
圧ダイオード１９との直列回路と、これら抵抗と定電圧
ダイオードとの接続点にコレクタを接続し、ベースを２
相クロックパルス発生器１５の第２クロックパルスφ２
を出力する出力端子に接続したトランジスタ２０とを以
って構成する。また、第２コンデンサ７と並列にスイッ
チング回路１０を構成するサイリスタ２１と点火用抵抗
９との直列回路を接続し、前記トランジスタ２０のエミ
ッタをサイリスタ２１の制御電極に接続する。

以下、本例による遅発電気雷管の動作を第３図Ａ−１の
信号波形図をも参照して説明する。−第３図Ａに示すよ
うに、時刻ｔ０に発破器１を駆動し、時刻ｔ１において
エネルギーの供給を終了すると、第３図Ｂに示すように
この時刻ｔ１において起動信号が出力される。第３図Ｃ
に示すようにこの時刻ｔ０とｔ、との間で基準クロック
パルス発生器１４は発振を開始し、時刻１．においては
充分安定した状態となっている（第３図Ｃでは不安定な
状態を点線で示す）。上述したように起動信号が発生さ
れるまでは２相クロックパルス発生器１５は動作しない
ので、第１および第２のクロックパルスは発生されず、
したがって定電流パルス発生回路６も定電流パルスを発
生せず、第２コンデンサ７には電荷は蓄積されない。

起動信号が発生された後、２相クロックパルス発生器１
５は第３図りおよびＥに示すように第１および第２のク
ロックパルスφ１およびφ２を発生するようになる。こ
れら第１および第２のクロックパルスの周期λは同じで
あるが、位相はψだけずれている。この位相差ψは周期
λよりも僅かに小さいものとするのが好適である。その
理由は、この位相差ψの範囲内だけでパルス幅を変換す
ることができるので、位相差ψを大きくした方がパルス
幅の可変範囲を広くとれるためである。また、第３図は
第１および第２クロックパルスの周期λに比べて基準ク
ロックパルスの周期は実際よりも大きく示しである。

カウンタ１６は第１クロックパルスφ１によってトリガ
され、基準クロックパルスの計数を開始するが、スイッ
チ回路１７の１つのスイッチＳＷｉは予め閉じられてい
るので、そのスイッチに接続された計数段まで計数する
とリセットがかかり、計数開始時からリセット時まで持
続するパルスを出力することになる。第３図ＦおよびＧ
はそれぞれパルス持続時間がＴ、およびＴ２のカウンタ
出力パルスを示すものである。この出力パルスの周期λ
は第１クロックパルスφ、の周期と同じであり、また第
１クロックパルスと位相も一致しているので、第１クロ
ックパルスのパルス幅が変換されたものと考えることが
できる。また、スイッチ回路１７のスイッチＳＷ、〜Ｓ
Ｗ、の内の閉成すべきスイッチを選択することによって
、カウンタ出力のパルス幅を基準クロックパルスの周期
を単位として高精度で変更することができる。

今、カウンタ出力を第３図Ｆに示すように選定したとす
ると、定電流パルス発生回路６はこれに同期して同一振
幅の定電流パルスを発生し、第２コンデンサ７の端子電
圧は第３図Ｈに示すように段階的に上昇することになる
。この場合、定電流パルスのパルス幅は短かいので、第
２コンデンサ端子電圧の上昇は比較的緩やかとなる。一
方、カウンタ出力パルスのパルス幅が第３図Ｇに示スヨ
うに長い場合には、パルス幅の長い定電流パルスが第２
コンデンサ７に供給されるので、その端子電圧は第３図
■に示すように急激に上昇することになる。この場合、
定電流パルスの振幅は一定であるから、第２コンデンサ
端子電圧の増大部分での勾配は、第３図Ｈの場合と第３
図Ｉの場合とで等しくなる。

第２コンデンサ７の端子電圧を電圧検知回路８で検知す
るが、本発明ではこの検知を常時行っているのではなく
、第２クロックパルスφ２と同期して行うようにする。

すなわち、第２クロックパルスφ２がトランジスタ２０
のベースに印加されるときだけ電圧検知が行われるよう
にしている。第２コンデンサ７の端子電圧が定電圧ダイ
オードＩ９の降服電圧によって決まる規定電圧Ｖ、より
も低いときは抵抗１８に電流が流れず、サイリスタ２１
のアノードとゲートは同電位となり、サイリスクは導通
しない。一方、第２コンデンサ７の端子電圧が上昇し、
規定電圧ＶＲを超えると、定電圧ダイオード１９は導通
し、抵抗１８に電流が流れ、抵抗１８と定電圧ダイオー
ド１９との接続点の電位は降下し、次に第２クロックパ
ルスφ２によってトランジスタ２０が導通状態となると
きに、この低下した電位がサイリスタ２１のゲートに印
加されるのでサイリスクは導通し、第２コンデンサ７に
蓄積されている電荷はサイリスタ２１および点火用抵抗
９を経て放電するようになる。これにより点火用抵抗９
が加熱され、点火薬が発火し、引続いて填装薬が爆発す
ることになる。

第３図ＨおよびＩに示すように、定電流パルスのパルス
幅が短かく、第２コンデンサ７の端子電圧の上昇が緩や
かなときは、サイリスタ２１が導通する瞬時ｔＥ＋と起
動信号が発生される瞬時ｔ、との間の時間、すなわち遅
延時間Ｔｔは長いが、定電流パルスのパルス幅が長く、
第２コンデンサ７の端子電圧が急速に上昇する場合には
サイリスタ２１が導通する瞬時ｔＥｔは早（なり、遅延
時間Ｔ２は短くなる。このようにして遅延時間を任意に
設定することができる。本発明では、サイリスタ２１が
導通する瞬時は、第２コンデンサ７の端子電圧が規定電
圧Ｖ、Ｉを超える瞬時ではなく、端子電圧が規定電圧を
超えた後最初に現われる第２クロックパルスの発生瞬時
によって決まるので遅延時間をデジタルの秒時性をもっ
て設定することができる。

本発明の点火回路はアナログ方式の遅延回路と同じであ
るが、２相クロックパルスを用いることにより、充電過
渡期における誤動作は上述したように回避することがで
きる。しかしながら、第２クロックパルスφ２と同期し
た電圧検知において、第２コンデンサ７の容量誤差の影
響が現われる。

すなわち、一定のエネルギーをコンデンサに充電した場
合、コンデンサの容量が規定容量よりも大きい容量を有
する場合に比べ低い値となる。したがって点火時刻を電
圧の大小で判定しているアナログ方式では、設定時間に
大きな影響が現われてくる。しかし、本発明では、充電
エネルギーが充電電流と充電時間との積で決まり、しか
も充電電流は定電流パルス回路で一定振幅に固定されて
いるため、充電エネルギーは充電時間、すなわち定電流
パルスの幅で一義的に決まることになる。したがって、
カウンタ１６による可変パルス幅の差の最小幅に等しい
単位パルスを、この単位パルスに対応した定電流パルス
によって第２コンデンサ７を充電するときに上昇する電
圧が、第２コンデンサの容量誤差による規定電圧との電
圧差を上回るように設定することにより、第２コンデン
サの容量誤差による遅延時間の変動を除去することがで
きる。

本発明の遅発電気雷管を構成するに当っては、全ての回
路部分を点火用抵抗と一緒に雷管のハウジング内に一体
的に配置してもよいし、回路部分だけを別個のハウジン
グに収納し、これを電橋線を介して瞬発電気雷管に接続
してもよい。

第４図は上述した起動回路３の一例の構成を示すもので
ある。

起動回路３は、幹線１３Ａに直列に接続した抵抗３１お
よびダイオード３２と、幹線１３Ａと１３Ｂとの間に接
続した分圧抵抗３３．３４と、これらの分圧抵抗の接続
点にベースを接続し、コレクタを抵抗３５を経て幹線１
３八に接続し、エミッタを幹線１３Ｂに接続した第１の
トランジスタ３６と、ベースを第１トランジスタのコレ
クタに接続し、コレクタを抵抗３７を経て幹線１３八に
接続し、エミッタを幹線１３Ｂに接続した第２のトラン
ジスタ３８とを具えている。

全発破器１が起動され、母線１１Ａ、　ＩＩＢおよび入
力端子１２Ａおよび１２Ｂを介して幹線１３Ａおよび１
３Ｂに電圧が印加されると、分圧抵抗３３．３４に電流
が流れ、第１トランジスタ３６のベース電位はエミッタ
電位よりも高くなり、導通する。したがって第２トラン
ジスタ３８のベース電位はエミッタ電位とほぼ等しくな
り、第２トランジスタは遮断状態となり、そのコレクタ
に接続された出力点Ｐの電位は幹線１３Ａの正電位にほ
ぼ等しくなる。これによって２相クロックパルス発生器
１５はリセット状態となる。

発破器１からのエネルギーの供給が終了すると、起動回
路３に設けたダイオード３２のため、第１トランジスタ
３６のベース電位は低下し、この第１トランジスタは遮
断状態となる。したがって、第２トランジスタ３８のベ
ース電位は幹線１３Ａの正電位となり、この第２トラン
ジスタは導通し、出力点Ｐは幹線１３Ｂの負電位となる
。このため、２相クロックパルス発生器１５のリセット
状態は解除され、その入力端子に受信するクロックパル
スを計数し始める。

（発明の効果） 上述した本発明の遅発電気雷管によれば、発破器からの
エネルギーの供給の終了を検知して起動信号を発生させ
、この起動信号によって２相クロックパルス発生回路を
起動するようにしているため、ＣＲ発振器は勿論、現在
その精度はきわめて高いにも拘らず、その発振が定常状
態になるまでの立上りの時間の不安定さから使用が避け
られてきた水晶発振器やセラミック発振器を使用するこ
とができるため、遅延時間をきわめて高い精度で設定す
ることができる。

また、点火時刻は、第２コンデンサの端子電圧が規定電
圧を超えるのを検知して決定するアナログ方式を採用し
ているが、この端子電圧の検知は第２クロックパルスに
同期して行っているので、遅延時間はデジタル的に設定
することができるため、遅延時間の設定は高精度なもの
となる。

さらに、定電流パルスのパルス幅の変更単位を適切に選
定することにより第２コンデンサの容量誤差の影響を除
くこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による遅発電気雷管の基本的構成を示す
概念図、 第２図は同じくその一実施例の構成を示す図、第３図は
第２図に示す実施例の動作を説明するための信号波形図
、 第４図は起動回路の一例の構成を示す回路図である。 １・・・発破器　　　　　　２・・・第１コンデンサ３
・・・起動回路 ４・・・クロックパルス発生回路 ５・・・パルス幅変換回路 ６・・・定電流パルス発生回路 ７・・・第２コンデンサ　　８・・・電圧検知回路９・
・・点火用抵抗　　　　１０・・・不イツチング回路１
４・・・基準クロックパルス発生器 １５・・・２相クロックパルス発生器 １６・・・カウンタ　　　　　１７・・・スイッチ回路
１８・・・抵抗　　　　　　　１９・・・定電圧ダイオ
ード２０・・・トランジスタ　　　２１・・・サイリス
ク第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発破器から供給される電気エネルギーを蓄積する第
   １のコンデンサと、 発破器からのエネルギーの供給の終了を検出して起動信
   号を出力する起動回路と、 この起動信号により起動され同一周波数で位相の異なる
   第１および第２のクロックパルスを発生するクロックパ
   ルス発生回路と、 前記第１のクロックパルスを受け、そのパルス幅を、外
   部から設定される値に変換するパルス幅変換回路と、 このパルス幅の変換された第１のクロックパルスを受け
   、そのパルス持続時間中一定振幅の電流パルスを出力す
   る定電流パルス発生回路と、 この一定振幅の定電流パルスを蓄積する第２のコンデン
   サと、 前記第２のクロックパルスを受け、これに同期して前記
   第２のコンデンサの充電電圧を検知し、この充電電圧が
   規定の値を超えるときに点火信号を出力する電圧検知回
   路と、 この点火信号を受けて前記第２のコンデンサに蓄積され
   ている電荷を点火用抵抗に放電するスイッチング回路と
   を具えることを特徴とする遅発電気雷管。 ２、前記第１および第２のクロックパルスを発生するク
   ロックパルス発生回路には、前記起動信号により起動し
   て一定周波数の基準クロックパルスを発生する発振器と
   、この発振器からの基準クロックパルスを受けて前記第
   １および第２のクロックパルスを発生する２相クロック
   発生器とを設けたことを特徴とする特許請求の範囲１記
   載の遅発電気雷管。 ３、前記第１クロックパルスのパルス幅を変換する回路
   に、前記基準クロックパルスを受ける計数入力端子と、
   前記第１クロックパルスを受けるトリガ入力端子と、複
   数の計数段にそれぞれスイッチを介して接続された出力
   端子と、この出力端子に接続されたリセット信号端子と
   を有するカウンタを設け、前記の複数のスイッチのいず
   れかを選択して閉成することによりパルス幅を選択し得
   るよう構成したことを特徴とする特許請求の範囲２記載
   の遅発電気雷管。 ４、前記第２コンデンサの充電電圧を検知して起爆信号
   を出力する回路に、前記第２コンデンサと並列に接続さ
   れた、抵抗および定電圧ダイオードの直列回路と、これ
   ら抵抗と定電圧ダイオードとの接続点に一方の主電極を
   接続し、他方の主電極を前記スイッチング回路に接続し
   、制御電極を前記クロックパルス発生器の、第２クロッ
   クパルスを発生する出力端子に接続したトランジスタと
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲１記載の遅発
   電気雷管。