地中掘進装置

【課題】地中を掘進する掘進ヘッドの角度を検出し、その信号を確実にキャッチする。
【解決手段】掘進ヘッドの後方に接続した管状の連結ロッドを前進および回転させて地中を掘進する地中掘進装置において、掘進ヘッド２に角度センサ１を接続し、掘進ヘッド２の鉛直方向に対する角度が所定値であることを検知して発光する発光ダイオード１６を備えるようにする。地中の掘進なので後方の孔が屈曲していたり水が入っていたりしても光は確実に検出できるから、掘削が地中の奥深くにまで進行した状態であっても掘進ヘッド２の角度を確実に知ることができ、その結果、その角度を基準として掘進ヘッド２の角度を調整することにより、施工精度が向上する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上から地中に向けて小径の配管等を敷設する地中掘進装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物などの構造物の直下を経由して地上から地中に向けて管路を埋設したり、構造物下部の地盤を改良するため薬液を注入したりするのに、従来は構造物の外側に立坑を設け、ここを起点として水平方向にボーリングすることなどが行われていたが、近年、米国において、進行方向を自在に制御できる掘進ヘッドが開発され、これを使用することによって立坑を設けることなく任意に曲がった経路に管路を敷設することが可能となった。特許文献１にはこのような掘進装置、ならびにこれを使用する掘進工法が記載されている。
【０００３】
図４はこのような掘進機を使用して構造物の下部を地盤改良する場合の概念図で、符号２は掘進ヘッド、符号３は連結ロッド、符号４は掘進機、符号Ｓは構造物である。構造物Ｓの脇の地上から地中に向けて斜めにボーリングを開始し、所定の深さに到達したら掘進ヘッド２の向きを水平方向に変え、以後は水平にボーリングするのである。掘進ヘッド２の後方には可撓性の連結ロッド３が次々に連結される。破線で囲んだ部分が改良する対象地盤である。
【０００４】
図５は特許文献１に記載の掘進ヘッド２の実施例の断面図で、符号２１はジェットノズル、符号２２は高圧流体の供給される流体経路である。ジェットノズル２１は掘進ヘッド２の中心軸に対して約５度斜め方向を向いている。したがって掘進ヘッド２に回転を与えながら前進させれば直進するが、回転を与えずに前進させればジェットノズル２１に従って斜め方向に進む。
【０００５】
図６は同じく特許文献１に記載された掘進機の外観図で、符号４０はベース、符号４１はその上を移動する前進フレーム、符号４２は回転用モータ、符号４３はチェーン、符号４４は前進用モータ、符号３は前進用の管体である連結ロッドである。前進フレーム４１には連結ロッド３を固定するクランプと連結ロッド３を把持して回転させるチャックが備えられており、これに前進機構を組み合わせると連結ロッド３を回転させずに前進させたり、回転させながら前進させたりすることができる。
【０００６】
特許文献１には、掘進ヘッド２に無線送信機および指向性アンテナを装備することにより、受信機によって掘進ヘッド２の現在位置を検出することができると記載されており、また掘進ヘッド２の現在の傾度の検出については電解トランスジューサが組み込まれている、と記載されている。
【０００７】
施工に当たって、掘進ヘッドの現在位置ならびに傾度は重要な情報であるが、掘進方向を制御するには、掘進ヘッドが現在どの方向を向いているか、すなわち軸芯に対してジェットノズル２１が上下左右いずれの方向を向いているか（以下その方向を「角度」という）を知ることも重要である。
【０００８】
特許文献２には、掘進ヘッドのケーシングの軸芯に対して直角な環状の空間を設け、その底部に接点を設け、空間内に金属球を挿入して、金属球が空間の底部にあるときに接点が閉じるようにして角度を検出する角度センサが記載されている。
【０００９】
図７は特許文献２に記載の角度センサ部分を示す掘進ヘッドの断面図、図８はその要部を示す部分拡大図で、符号５１は外周の絶縁カラー、符号１４は金属球、符号５２ａ，５２ｂは接点である。
【００１０】
絶縁カラー５１の内部には環状の空間が形成され、その中に金属球１４が挿入されている。例えば図５に示すジェットノズル２１が真下の方向を向いている状態で接点５２ａ，５２ｂが真下になるように角度センサ部分をセットすれば、金属球１４が重力により空間内の真下の位置に来たとき接点５２ａ，５２ｂが導通し、回路が閉じて電気信号が発せられる。
【００１１】
回路が閉じたという信号を地上の作業位置において検知する手段として、電気配線や無線信号には実用上問題があるとして特許文献２では振動モータを例示している。振動モータは携帯電話のマナーモードにおける着信合図用などに実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６１−２５７５０１号公報
【特許文献２】特開２００８−２０３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
振動モータによる音響は、作業現場においては他の騒音にまぎれてキャッチしにくい。有線、無線の電気信号も実用的でないことは特許文献２に記載のとおりである。
【００１４】
本発明は、これらの信号に代えて、確実に検知できる新たな他の信号手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、掘進ヘッドの後方に接続した管状の連結ロッドを前進および回転させて地中を掘進する地中掘進装置において、前記掘進ヘッドに、掘進ヘッドの鉛直方向に対する角度が所定値であることを検知して発光する発光手段を備えたことを特徴とする地中掘進装置であり、望ましくは前記の発光手段が発光ダイオードである前記の地中掘進装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、角度信号が確実に検出されるので、掘進工法における施工精度ならびに作業効率が向上するという、すぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明実施例における角度センサの断面図である。
【図２】本発明実施例における接点部分の概念図である。
【図３】本発明の他の実施例における接点部分の概念図である。
【図４】本発明に係わる掘進工法の概念図である。
【図５】従来の技術における掘進ヘッドの断面図である。
【図６】従来の技術における掘進機の外観図である。
【図７】他の従来の技術における角度センサの断面図である。
【図８】図７の要部を拡大して示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
地中の掘進において、掘進ヘッド後方に形成される孔の内部は暗黒であり、地下水が侵入して孔の内部が水で満たされている場合も多い。このような状態で、先端の掘進ヘッドから光が発射されると、孔の内部が明るくなるので、すぐに、かつ確実に検知できる。孔がまっすぐでなくても光は届くので何ら問題はないし、孔の中に水があってもかまわない。
【００１９】
なお、本発明で掘削の対象としているのは、内部に人が立ち入ることができず、通常の機器を持ち込むことも困難な小径管であり、具体的には呼び径で２００ｍｍ以下のものである。
【００２０】
図１は本発明実施例の掘進ヘッド後方に接続された角度センサを示す断面図で、掘進ヘッドにつづく最初の連結ロッド３の内部にセットされており、符号１は角度センサ、符号１０はそのケーシング、符号１２ａ，１２ｂは追って説明する接点部分、符号１５は基板、符号１６は後方に向けて発光する発光ダイオード、符号１７は耐圧ガラス、符号１８はバッテリーである。連結ロッド３の内部は高圧流体が流れるので、角度センサ１は全体が防水かつ耐圧である必要があり、発光ダイオード１６は内部に取り付け、後方には窓を設けて耐圧ガラス１７を取り付けている。
【００２１】
したがって、ケーシング１０は、バッテリー１８や電気回路等を全て内部に収め、電線の口出し部等を設けない密閉かつ耐圧構造である。また、密閉構造であっても、耐圧ガラス１７を設けてあることにより、発光手段からの光のみはその耐圧ガラス１７を通して外部に放射される。なお、この耐圧ガラス１７には、必要に応じ、レンズ機能を付与することもできる。
【００２２】
また一方、上記の角度センサ１を取り付けた連結ロッド３はその後方に接続される他の連結ロッド３と元来同じもので、前後端に接続用のねじを備えており、寸法例を挙げれば、単位長さ４９０ｍｍ、外径６３．５ｍｍ、内径４３．５ｍｍである。
【００２３】
図２は接点部分の一例を示す概念図で、符号１１ａ，１１ｂは接点を構成するレールである。レール１１ａ，１１ｂは直接接触はしていないが、金属球１４が両者にまたがって位置することにより導通する。すなわち、金属球１４が重力の作用によって最も低い位置に安定することにより接点１１ａ，１１ｂが短絡されて電気の閉回路が構成される。したがって、金属球１４がもっとも低い位置に安定する状態における掘進ヘッドの角度を設計上、予め決めておくことにより、掘進ヘッドの鉛直方向に対する角度が所定値であることが検知できる。
【００２４】
図３は接点部分の他の例を示す概念図で、符号１２ａ，１２ｂは金属製の外筒、符号１３ａ，１３ｂはこれら外筒１２ａ，１２ｂの一端にはめられた樹脂などの絶縁体の栓である。栓１３ａ，１３ｂの表面には金属板が貼り付けてあり、外筒１２ａ，１２ｂの内部にはそれぞれ金属球１４が挿入されている。
【００２５】
２本の外筒１２ａ，１２ｂは角度センサ１の底部に、傾斜させて対称に取り付けられているので、取り付け面が水平になったとき、２本の外筒１２ａ，１２ｂと栓１３ａ，１３ｂの金属板とが一斉に導通し、これらに接続させた電線により閉回路が構成される。
【００２６】
なお、接点としては特許文献２に記載の図８に示したものでもよいし、以上の各例において金属球１４に代えて導電性の丸棒状の部材を使用したり、空間内に水銀を封入してもよい。
【００２７】
発光手段としては発光ダイオードの他に通常の小型電球やレーザ発信機でもよい。電源はケーシング１０内に電池を収めるのが最も簡便であるが、地上から電源コードを接続してもよい。なお、発光信号を地上の作業位置でキャッチする手段は、目視でもよいし、光学カメラ、ＣＣＤカメラなどの受光手段を用いてもよい。光は管内の泥水などで減衰することもあるから、カメラ類を使用する場合はできるだけ深く装入して発光手段に近づけるのがよいことはいうまでもない。なお、発光手段が光を発することにより知り得る角度は、設計上、予め決めておくことができるので、掘進ヘッドの後方に接続して連結ロッドを、地上側で、光が発せられた状態を基準にして、所定角度回転させることにより、掘進ヘッドの角度を適宜に調整することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１…角度センサ、２…掘進ヘッド、３…連結ロッド、４…掘進機、１０…ケーシング、１１…レール、１２…外筒、１３…栓、１４…金属球、１５…基板、１６…発光ダイオード、１７…耐圧ガラス、１８…バッテリー、２１…ジェットノズル、２２…流体経路、４０…ベース、４１…前進フレーム、４２…回転用モータ、４３…チェーン、４４…前進用モータ、５１…絶縁カラー、５２…接点、Ｓ…構造物。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進ヘッドの後方に接続した管状の連結ロッドを前進および回転させて地中を掘進する地中掘進装置において、
前記掘進ヘッドに、掘進ヘッドの鉛直方向に対する角度が所定値であることを検知して発光する発光手段を備えたことを特徴とする地中掘進装置。
【請求項２】
前記の発光手段が発光ダイオードである請求項１に記載の地中掘進装置。

【図１】