JPH02500041A

JPH02500041A - ボーリング装置

Info

Publication number: JPH02500041A
Application number: JP62506033A
Authority: JP
Inventors: ペッツィメンティ・オーレリオ
Original assignee: ジー・ペッツィメンティ・アンド・サンズ・プロプライエタリー・リミテッド
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1987-09-23
Publication date: 1990-01-11
Also published as: EP0324778A4; EP0324778A1; WO1988002435A1; CN87106795A

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】ポーリング装置技術分野本発明は、一般に、案内系と一体の制御系に関するもので、特に、掘削ヘッドのより大きな制御を行なってドリリングおよび／またはポーリングする方法および装置に関するものである。特に、本発明は、ドリリングまたはポーリング装置の駆動モータ手段から離間した位置にある掘削ヘッドの位置を正確に制御するための改良した案内系を有するドリリングまたはポーリング装置に関するものである。

さらに特に、本発明は地下に実質的に一定の傾斜または直線的孔を掘るためのレーザ制御掘削ヘッドを有する装置に関するものである。本発明による装置は２００　ｍｍ〜２０００ｍｍ程度またはこれより大きな相対的に小さい孔を掘る場合に特に用いられる。しかし、留意されるように、本発明は所要に応じ遥かに大きな孔を掘るためにも同じく応用可能でもある。

本発明を、掘削ヘッドと駆動手段との間に位置するレーザ手段によって正確に制御される位置を有する掘削へ・ノドによって地面より下に多少直線的な孔を掘る装置を特に参照して記載するが、留意されるように、本発明はこのようめの装置の他の構成を含むよう、あるいは他の用途に用いるための同様の装置に範囲を拡げることができる。本発明の装置に通常関連した他のかかる他の用途は孔を掘ると同時に孔内に管を押し込むことを含むバイブジャッキングまたはスリーブポーリングを含む。

背景技術本発明は、例えば人口密度の高い区域から遠隔の地下水を処理し得る場所にまで地下水を導くためのような地下排水管がパイプジャッキングその他同様の手段によって通常挿入される地下排水溝を掘る場合に特に応用される。このような排水孔は多少一定の傾斜を有することが要求され、この理由は下水用排水系は廃棄物を処理場にまで搬送するため多少重力作用に依存するからである。したがって、排水孔は一定の傾斜を有することが要求され、この理由は平坦な部分または傾斜がより小さい区域のように一定の傾斜に対する中断が廃棄材の円滑な流れを妨げ、下水系の排出を止める原因となり得るからである。現在１／８より小さくない傾斜を有する孔を用いている。正しい傾斜が確実に維持されるようにするためには、孔と地面との間に延びる複数の立坑を孔の全長にわたって規則正しく離間させて設けている。立坑の典型的間隔は孔の全長にわたって約１０〜１５ｍである。ドリリングまたはポーリング機械は、各立坑位置において再整列され、孔の一定の傾斜および方向が確実に維持されるようにしている。多数の立坑を孔の全長にわたって多少規則正しく離間した場所に配設することを必要とするために極めて多くの費用と時間が消費されている。

発明の開示したがって、本発明の目的は、従来のポーリング機械によって従来得られたものより遥かに高い精度で実質的に一定の傾斜を有する実質的に直線の孔を地下に掘る方法および装置を提供することである。この目的はポーリング機械全体にわたるよりよい制御を維持してポーリング機械の位置を絶えず監視し、その位置を絶えず調整して予定の通路に沿って孔を正確に掘ることによって本質的に達成される。

本発明の一つの利点は、隣接立坑間の距離を、例えば１００ｍまたはそれ以上の間隔に増大することができることであり、この理由はポーリング機械がさらに正確に制御されＣいるからである。他の利点は、孔の傾斜を減小させることができることであり、この理由は孔がより一層一定の傾斜を有することにより平坦部分がなくされ、または減小されるからである。

本発明によれば、駆動手段を有する固定主本体部分と可動土工部分とを具え、この可動土工部分に対して可動の土工素子を可動土工部分が有し、前記土工素子が使用時に前記駆動手段に連結可能でこの駆動手段によって駆動可能であり、前記主本体部分に固定連結される信号送信器と、この送信器からの信号を受信するよう予定位置で前記可動土工素子に固定連結された受信器とを具え、土工素子が使用時における所望選択位置から予定範囲内に維持されるよう前記受信器によって受信される信号により土工部分に対する土工素子の相対的位置を制御する制御手段が前記土工部分に設けられた土工機を提供する。

本発明によれば、予定軸線を有する孔を掘るポーリング手段を有し、このポーリング手段の位置が案内系によって制御され、制御信号を孔の予定軸線に沿って受信手段に送信する送信手段を設けた孔内の第１場所に固定されたポーリング装置の第１部分と、この第１部分から離れた場所で前記受信手段が位置するポーリング装置の第２Ｒ分とを前記案内系が具え、前記第２部分に前記ポーリング手段が設けられ、かつ第２部分が使用時に孔の軸線に沿って移動可能であり、前記ポーリング手段が孔の予定軸線から予定量ずれる際に、前記受信手段によって受信される前記制御信号が前記モータ手段を自動的に作動して前記ポーリング手段を予定軸線に実質的に整列させるよう再位置決めして予定軸線に実質的に一致する孔を形成するようポーリング手段の位置を調整するよう前記ポーリング手段に連結されたモータ手段を前記第２部分に設けたポーリング装置を提供する。

また、本発明によれば、孔の長さ方向軸線に沿って前方に前進し得るポーリング部分に設けられた可動掘削ヘッドを駆動する駆動手段を有する固定本体部分を有し、ポーリング部分に対する掘削ヘッドの位置がボーリングヘッドに連結されたポーリング部分上に設けられた制御手段によって正確に制御される形式のポーリング装置を用い、固定した本体部分上に固定された送信手段からポーリング部分上に固定連結された制御信号受信手段に制御信号を送信し、この制御信号を用いて制御手段を作動して使用時に掘削ヘッドを所望の予定位置から予定範囲内に正確に維持して予定の形状の地下溝を掘る方法を提供する。

典型的に、信号送信手段と信号受信手段がレーザ装置であり、送信器が電気信号をレーザービームに変換し、信号受信手段がレーザーを電気信号に変換するセンサー手段を有する。典型的に、送信器とセンサーとの間に直線光路が設けられている。典型的に、送信器によって発生されるレーザービームがパルスレーザ−ビームである。典型的に、センサーが１個の中央ターゲットとこの中央ターゲットの周りの数個の離間した周辺ターゲットとの複数個のターゲットを有する。

典型的に、制御手段が伸縮可能のシリンダ装置を駆動する一体の電動モータを有する形式の電動リニヤアクチュエータまたは回転出力軸を有する電動モータあるいは油圧モーター／ポンプ装置である。

典型的に、孔の長さ方向に延びる軸線に対して実質的に直角な上下方向のポーリング手段の動きを制御するための第１電動モータまたはりニヤアクチュエータあるいは油圧モータ／ポンプと孔の長さ方向軸線に対して実質的に垂直な左右への側方運動を制御する第２電動モータまたはりニヤアクチュエータとを設ける。３典型的に、ポーリング装置の第２可動部分に排出導管を設け、この排出導管をポーリング装置の固定部と可動部吉の間に挿入可能の１個用」二の排出ダクトによって遠隔場所の地上の真空装置に接続して孔内に掘削ヘッドによって掘削された廃棄材を後に廃菓するため地上に除去し得るようにする。典型的に、廃棄材が真空装置によって搬送し得る粒子寸法範囲の乾いたものである。他の方法として、乾燥した廃棄材に水を混合してスラリー形状として真空系により汲み出し、その他の方法で除去する。典型的に、真空系がトラックのような移動可能の車両上の排気導管から離して含まれている。

典型的に、固定部分の駆動用モータに連結された主駆動軸が可動部分に設けられている。典型的に、駆動軸の前端が電動モータまたはりニヤアクチュエータあるいは油圧モータ／ポンプによって動かされ、使用時に後端の周りに多少回動する。典型的に、駆動軸がサブアッセンブリ上に取付けられ、自在継手によって駆動ロッドのケーブルに連結されてサブアッセンブリが動く際に駆動軸が動いてサブアッセンブリに対して駆動軸に対して平行関係を維持するよう構成する。

典型的に、外側ケーシングまたはケーシングがその長さ方向の点で関節連結されて前方部分が後方部分に対して折れ曲がり得るよう構成する。

次に、本発明の実施例を添附図面につき説明する。

図面の簡単な説明第１図は本発明による装置の１例を立坑内に設けて水平方向に傾斜している孔を掘るために用いている状態を示す斜視図、第２図は本発明による装置の１例の掘削部分の１例を示す斜視図、第３図は第２図の装置の構成部分を示す分解図、第４図は上蓋を除去して示す本発明装置の１例の掘穿部分の他の例の斜視図、第５図は第４図の装置の平面図、第６図は第４図の実施例の右側面図、第７図は第４図の実施例の左側面図、第８図は第５図の８−８線上の横断面図、第９図は本発明を実施する場合に用いられる廃棄物除去用真空捕集装置の１例を示す概略図、第１０図は本発明による掘削部分の他の実施例を主外側ケーシングまたは排出ダクトに連結せずに分離した状態で示す平面図、第１１図は第１０図の１１−１１線上の断面図、第１２図は本発明による掘削部分の他の実施例を示す平面図、第１３図は第１２図の１３−１３線上の断面図である。

発明を実施するための最良の形態本明細書において留意すべきことは、前方、後方、上、下、左、右等の相対的用語の使用は孔を掘削する方向に見て装置の正常使用状態に関するもので、前方および後方は孔の長さ方向軸線の方向に関する用語で、前方とは立坑から孔の面に向かう方向であり、左右とは孔に向かって前向きの装置の左右の側を示す。

第１図に多少水平方向に傾斜した地下孔３または通路を掘るだめのドリルまたはポーリング装置２の全体を示す。

装置２はその一部が立坑７の底に固定され、主支持枠部分４と一対の細長い走行用レール５ａ、　５ｂとを具え、これらを適切に配置して孔を掘ることを希望する方向に走行用レール５ａ、　５ｂを延長している。モータを含むサブアッセンブリ６をレール５ａ、　５ｂ上に設けてポーリング装置２を作動して孔３を掘る際に第１図に示すように完全に後退した位置とサブアッセンブリ６の前端がレール５ａ、　５ｂの前端に隣接する完全に前進した位置との間にレールに沿って前後に移動するようにする。サブアッセンブリ６のいづれかの側に油圧シリンダ装置１８を設け、この油圧シリンダ装置の伸縮作動によりサブアッセンブリ６を使用中に前後に移動し得るようにする。シリンダ装置１８の伸長量がレール５ａ、　５ｂの端部に向かうサブアッセンブリ６の前方への移動量を止め９とともに制限する。

油圧駆動モータ１０その他の適当に動力駆動されるモータをサブアッセンブリ６に設け、モータ１０からポーリング装置２のポーリング部分１２に前方に延びる一連の駆動軸で構成した回転駆動軸１１を駆動するようにする。ポーリング部分１２はその前端において孔３を実際に掘削するだめの掘削ヘッド１３その他適当なカッターを具え、ポーリング部分はモータ１０の回転により回転するよう駆動軸１１に連結されている。ポーリング部分１２の詳細構造については後にさらに詳細に記載する。排出ダク）１４はポーリング部分１２の下部に沿って長さ方向に位置する第１排出ダクト２０とポーリング部分１２およびサブアッセンブリ６との間に延在して立坑７から離れた場所で地上に位置する第９図に示すような真空装置に可撓性の排出ダクト１６によって連結され、この排出ダクト１６はサブアッセンブリ６から真空装置に延長して本発明による装置の作動中に孔３から廃棄物材料を除去するよう構成されている。レーザービームの形でパルス信号を発生して送信するレーザー送信器１７がポーリング部分１２上に取付けられている。センサー１０２にレーザビームを送信するよう機枠４の後部に極めて正確に位置決めして設けられ、ポーリング作業時にポーリング部分１２を高精度で案内するよう構成されている。

簡単に云って、作動時に、ポーリング部分１２はサブアッセンブリ６に直結され、すなわち、モータの出力軸がポーリング部分の駆動軸に直結され、モータ１０が回転して掘削ヘッド１３を回転し、これにより孔３を掘削し始めるよう構成されている。掘削ヘッド１３が回転する際、サブアッセンブリ６は油圧シリンダ装置１８の作動により孔３に向けてレール５ａ、　５ｂ上に移動され、これによりポーリング部分はさらに押しこまれて掘削ヘッド１３によりさらに掘削して孔３を形成し始める。サブアッセンブリ６が止め９によって限定された移動端に達する際、軸１１および排出ダクト１４をモータ１０およびサブアッセンブリ６からそれぞれ切り離し、シリンダ装置１８を完全に引き込ませることによってサブアッセンブリ６を完全に後退した位置にまで後方に移動する。

継ぎ足し駆動軸１１ａおよび排出ダク）　１４ａをサブアッセンブリ６とポーリング部分１２との間に継ぎ足して連結し、モータを再び回転してサブアッセンブリ６をレール５ａ、　５ｂ上に前方に移動し、これによりポーリング部分１２をさらに押し込んで孔３を掘削して孔３の長さをさらに長くする。サブアッセンブリ６が油圧シリンダ装置１８の伸長量および止め９によって制限される前方への移動限界に達した際、継ぎ足し駆動軸１１ａおよび排出ダク）　１４ａをサブアッセンブリ６から切り離し、サブアッセンブリ６を完全に後退させ、他の継ぎ足し駆動軸１１ｂおよび排出ダクト１４ｂを継ぎ足して、掘削作業を開始する。上述した作業を繰り返して所望の長さの孔３を完全に掘削し、ポーリング部分１２を孔３から取り出す。

次に、ポーリング部分１２につき説明すると、その１例を第２および３図に詳細に示しており、図面から明らかなように、ポーリング部分１２は掘削ヘッド１３を案内する多数の相互に関連した構成部品を具える。ポーリング部分１２の全長に沿って長さ方向に延在する排出ダクト２０はポーリング部分１２の主枠部材を構成し、ポーリング部分１２の前端に後方に向けて取り付けられた構成部品を互いに連結するために用いられる。全体を２２で示す後部支持サブアッセンブリは排出ダクト２０の後端に固着されている。後部支持サブアッセンブリ２２は排出ダクト２０の下面に固着されたほぼ半円形の支持ブラケット２４を具える。このブラケット２４のいづれかの端にスプリング負荷締付具が設けられ、作動中上蓋２６を所定位置に確実に保持するとともに、不作動時に上蓋２６を容易に開放し得るよう構成されている。排出ダクト２０の両側から外方に突出する板２７に固着された一対のブラケット２５と上蓋２６の内面に剛固に連結された一対のブラケット２８の延長部２９とによって上蓋２６をポーリング部分１２に枢着する。

延長部２９はブラケット２５に対し回動して上蓋２６を開放位置に動かすよう構成されている。

前側支持サブアッセンブリ３２は排出ダクト２０の前端に固着して連結される。

前側支持サブアッセンブリ３２は排出ダクト２０の下側に前端で固定連結された半円形支持ブラケット３４と、排出ダクト２０に沿って内側にブラケット３４から延在する排出ダクト２０の上面に固定連結された板３３とを具える。

使用中、左側に位置する板３３の一側上に二叉支持体またはヨーク３５を設け、このヨークは互いにほぼ平行に、また、板３３に対して垂直に上方に延びる２個の実質的に直立の対向腕３５ａ、　３５ｂを具える。これらの対向する対の腕３５ａ、　３５ｂのそれぞれに互いに同一線上に位置する孔３６を設ける。２個の腕３５ａ、　３５ｂ間にベルクランク４０を設け、同一線上に位置する孔３６とベルクランク４０の孔４４にビン４２を挿入してベルクランク４０を腕３５ａ、　３５ｂに枢着する。ピン４２に側板４６を一体に形成し、この側板の一端をボルト４８によって腕３５ａに固着してピン４２を所定位置に確実に保持する。ベルクランク４０の一端を二叉形状として一対の対向腕５０ａ、　５０ｂを設けてヨークを形成する。対向腕５０ａ、　５０ｂの先端に互いに同一線上に位置する孔をそれぞれ設ける。二又腕５０ａ、　５０ｂの同一線上に位置する孔にビン５４を挿入してベルクランク４０をリニヤアクチュエータ５２の伸縮ロッド５６の先端に設けたリングに回動可能に連結する。リニヤアクチュエータ５２は電動モータを収容するモータケーシング部分５２ａと電動モータの作動によりロッド５６を突出または引き込ませるよう１ユニツト内に配置された伸縮ロッド部分５６とを具える。

ベルクランク・４０の他端の内側に軸受ブロック６２のトラニオン６０の先端を受ける孔５８を設ける。軸受ブロック６２はトラニオン６０に沿って長さ方向に一端から他端に自由に摺動し得るとともにトラニオン６０の周りに回動自在とする。

駆動軸７０を後側支持サブアッセンブリ２２と前側支持サブアッセンブリ３２との間で排出ダクト２０の上方の整列位置に排出ダクトと平行にポーリング部分１２の長さ方向軸線に沿って長さ方向に延長して設ける。軸受ブロック６２内に軸受６４を設ける。軸７０を軸受６４により軸受し、これにより軸受ブロック６２に対して回転し得るようにする。後側支持サブアッセンブリ２２に位置決め用ブラケット３０を設け、このブラケットに適当な軸受を設け、この軸受により軸７０を回転自在に軸受けする。ブラケット３０は軸７０が回転するのを許容するが、ブラケット３０が剛体であるから、軸の実際の位置はポーリング部分に対して固定される。これがため、実際上、軸７０はブラケット３０によってジャーナル軸受される部分に対応する長さに沿って１個の点の周りに回動する。

２方向に動き得る軸受ブロック６２を有することによって、前側支持サブアッセンブリ３２は回転軸７０の前端がポーリング部分の残部に対して動くことができる。一方向は排出ダクト２０に対して上下方向であり、したがってポーリング部分１２の位置を上下動させることができ、他方向は排出ダクト２０に対して側方であり、したがって、ポーリング部分１２の位置を左右に動かすことができる。

軸７０の前端を動かすことによって掘削ヘッド１３の実際の位置を調整することができ、掘削ヘッド１３は駆動軸７０の前端に固着されており、これにより、ヘッド１３の位置を予定の範囲内に維持して、一定の予定の傾斜の孔３を形成するよう構成されている。

次に、前側支持サブアッセンブリ３２につき説明する。図面に示すように、直立支持ブラケット３８が板３３の左側に設けられて板から上方に延長されて軸受ブロック６２の他側に対する支持体を結局的に設けている。支持ブラケット３８は板３３から上方に垂直に延長しており、この支持ブラケットにその上端に向は孔３９を設けている。連結用ヨーク７２の一端を二叉として一対の対向腕７３ａ、　７３ｂを設け、各腕端近くに孔３９の両端に位置させ、それぞれの孔３９と同一線上に位置させてヨーク７２を支持する。孔３９および腕７３ａ、　７３ｂの整列孔にピン７４を挿入して連結用ヨーク７２を支持ブラケット３８に枢支連結する。連結用ヨーク７２の他端の内側に軸受ブロック６２のトラニオン７６の他端を受ける孔７５を設けて、使用中、軸受ブロック６２を支持するようにする。

これがため、使用中、リニヤアクチュエータ５２の作動により駆動軸７０およびこれに取り付けた掘削ヘッド１３が軸受ブロック６２と一緒に後述するように排出ダクト２０に対して」二下に対応して動く。

次に、前側支持サブアッセンブリ３２において掘削ヘッド１３の左右への動きを調整する手段につき説明する。板３３の後側にその左側外側に向は突出片８０を固定連結して板３３の後方に排出ダクト２０に対して実質的に平行に突出させて第２リニヤアクチユエータ８２および突出片８０に設けた整列孔にボルト８１を挿通することによって第２リニヤアクチユエータ８２を取り付ける。アクチュエータ８２にモータケーシング部分８２ａを一体に設け、このケーシングの一端から伸縮ロッド８４を突出させ、排出ダクト２０に対しロッド８４を実質的に平行に位置させて、突出時に前側サブアッセンブリに向けて移動し、また、引き込み時に後側サブアッセンブリ２２に向けて移動するよう構成する。ロッド８４のロッド端の両側に位置する二叉端の対向する対の腕８６ａ、　８６ｂによって、ロッド８４の先端をベルクランク８８の二叉端８６に連結する。

板３３から上方に垂直にベルクランク８８の孔９２に貫通するビン９０によってベルクランク８８を板３３に枢着する。ロッド８４が連結されているベルクランク端から遠い側のベルクランク端に向は孔９２を位置させる。ベルクランク８８の他端を調整可能の連結棒９６の一端に連結する。調整可能の連結棒９６の他端を中心軸受ブロック６２に連結する。これがため、リニヤアクチュエータ８２の作動により、後述するように、中心軸受ブロック６２をトラニオン６０．７６の軸線方向に沿って一側から他側に対応して動かす。

調整可能のカラーまたは円形クランプ１００を浮動軸受ブロック６２の上端に設けてブロック６２にセンサー１０２を確実に固定保持させるようにし、これによりセンサーを軸受ブロック６２に対して高精度で位置決めする。センサー１０２には５個の分離した光電池１０３〜１０７を設け、これらの光電池が機枠４に連結されたレーザ送信器１７により送られるパルス信号を受けるようにする。センサー１０２はリレーモーター制御箱１１０に電気的に接触し、この制御箱は両リニヤアクチュエータ５２．８２に電気的に接触している。各光電池は、リニヤアクチュエータの異なる方向における動きを制御するばかりでなく、ポーリング装置の故障に際しての警報系を設けている。シールド１０８を板３３に細長いブラケット１０９によって連結してレーザービームに対するマスクを設けてポーリング装置の故障に際してフェール−セーフ装置をさらに設けている。

作動に際し、ポーリング装置２は、そのサブアッセンブ＋７６を完全に引き込んだ位置にある状態で、孔３を掘るべき立坑壁に掘削ヘッド１３に接触させて立坑７の底に位置決めされる。レーザー送信器１７を機枠４上に正確に位置決めして形成すべき孔の所望の方向および傾斜にしたがってポーリング部分１２にパルスビームを指向させるようにする。

レーザー送信器１７には調整可能の設定手段が設けられ、この設定手段を孔の所望の傾斜により予め設定する。油圧モータ１０を作動して軸１１を回転して掘削ヘッド１３を回転し、掘削を開始する。前述したように、サブアッセンブリ６は油圧シリンダ装置１８によって孔３に向けて動かされ、ポーリング部分１２および掘削ヘッド１３を孔３内にさらに押入し、孔３をさらに掘削する。サブアッセンブリ６がその移動限界に達した際、サブアッセンブリを軸１１から切り離し、立坑７の底における最初の位置に後退させて継ぎ足し軸１１およびダクト１４をポーリング部分１２とサブアッセンブリ６との間に挿入してサブアッセンブリ６が油圧シリンダ装置１８によって動かされる際に、ポーリング部分１２が孔３内にさらに押入されて孔３の長さをさらに大きくするようにする。

ポーリング作業中、レーザー送信器１７は約１０Ｈｚで作動し、したがって、毎秒約１０パルスの信号をセンサー１０２に向けて送信する。中央光電池１０３はレーザー送信器１７からのパルスビームに対する正常のターゲットであり、所望の方向および傾斜の孔３を形成するようポーリング部分１２を正確に整列させる場合にパルスが光電池１０３上に当たる。種々の理由のため、時々、ポーリング部分１２が孔の正確な傾斜から外れて所望の方向および傾斜から外れた孔を掘削し始める。このような状態が発生する際、送信器１７からのパルスが周辺の光電池１０４〜１０７の一つに当り、これにより信号をリレー箱１１０に送り、掘削ヘッド１３の位置を調整する。

送信器１７からのパルスビームが中央の光電池１０３より上方に位置する光電池１０４上に当たる際、これはポーリング部分１２カハルスビーム送信傾斜位置より下方にあって所望の傾斜角度より大きな角度で傾斜した孔を掘削していることを示す。レーザー送信器からのパルスビームが光電池１０４上に当たる際、センサー１０２から電気信号がリレー箱１１０を経てアクチュエータ５２にリレーされ、アクチュエータ５２によってピストンロッド５６を僅かに引き込む。ロッド５６が引き込む際、ベルクランク４０は軸受ブロック６２および軸７０の位置を掘削ヘッド１３と一緒に排出ダクト２０に対して僅かに上昇して掘削ヘッド１３の位置を正しい整列状態に再調整し、これにより正しい傾斜に掘削方向を維持し、パルスビームを中央の光電池１０３上に再び当てる。

送信パルスビームが中央の光電池１０３の直下に位置する光電池１０５上に当たる際、これはポーリング部分１２が所望の傾斜より小さい傾斜の孔を掘削していることを示す。送信パルスビームが光電池１０５上に当たる際、電気信号がリレー箱１１０およびアクチュエータ５２に送られ、ピストンロッド５６を伸長し、これにより軸受ブロック６２をベルクランク４４によって僅かに下げ、軸受ブロック６２に軸受されている軸７０を僅かに下げ、したがって、掘削ヘッド１３を排出ダクト２０に対して僅かに下げ、これにより掘削ヘッドの位置を再調整して正しく整列した孔を維持する。アクチュエータ５２は送信パルスビームが光電池１０３上に再び当たるまで作動する。

同時に、中央の光電池１０３の右側に位置する光電池１０６を用いてアクチュエータ８２の動きを制御してピストン８４を後退させ、これによりベルクランク８８およびタイロッド９６を動かして軸受ブロック６２を軸６０上に左側に向は摺動させ、これにより軸７０および掘削ヘッド１３を孔の正しい方向および傾斜に合致させる。送信パルスビームが中央光電池１０３の左側に位置する光電池１０７上に当たる際、信号がアクチュエータ８２に送信されてピストン８４を突出させ、これにより軸受ブロック６２をポーリング部分の右側に向けて摺動させて軸および掘削ヘッドを孔の正しい傾斜に再び合致させる。

さらに、送信器１７からの送信パルスビームが例えば１０秒のような予定の時間内で中央光電池１０３に受信されない場合に、警報装置または警報器が作動して本発明のポーリング装置が故障したことを示すようセンサー１０２を構成する。

警報器が１度作動すると液圧モーターを停止してポーリング装置２の作動を停止させる。

記載した構成につき説明したが、新規な特徴および／または本明細書に記載の新規な特徴の組み合わせを含む本発明の範囲内で多くの変更を加えて実施することができる。

第４〜８図は本発明のポーリング部分の他の実施例を示し、図示の全体を１２０で示すポーリング部分は取外し可能のカバー１２３を有する主外側ケーシング１２２と、前側支持リングフレーム１２４と、後側支持リングフレーム１２６と前端板１２８と、後端板１３０とを具える。主外側ケーシング１２２内には主駆動軸１３４および掘削ヘッド１３６の動きを制御するサブアッセンブリ１３２が設けられる。センサー１０２はサブアッセンブリ１３２の上方位置にクランプして固定され、送信器１７からパルスレーザビームを送信するよう設けられている。

排出ダクト１５０がサブアッセンブリ１３２の下側に長さ方向に設けられて前端板１２８と後端板１３０との間に延長している。サブアッセンブリ１３２を４個の取付用ブロック１３８゜１４０、１４２．１４４によって主外側ケーシング１２２に対して上下に自由に動き得るも側方に動かぬよう主外側ケーシング１２２に回動可能に取りつける。駆動軸１３４はサブアッセンブリ１３２にジーヤナル軸受されているから、駆動軸１３４およびこれに取りつけた掘削ヘッド１３６はサブアッセンブリ１３２の対応する動きにしたがって主外側ケーシング１２２に対して上下に動く（後に詳細に説明する）。さらに、駆動軸１３４をサブアッセンブリ１３２および主外側ケーシング１２２に対して側方に動き得るようにサブアッセンブリ１３２上に取りつける（後に詳細に説明する）。

サブアッセンブリ１３２は回転駆動軸１３４を支持するための主フレーム２０２を具える。回転駆動軸１３４の軸端２０８を自在継手２０４に連結し、この自在継手を自在継手２０６に連結し、自在継手２０６を駆動ケーブルの他の部分に連結して立坑７内に取付けた油圧モータ１０によって軸１３４を回転駆動するようにし、他方、駆動軸１３４の軸端２１０を掘削ヘッド１３６に連結して孔３を掘削し得るようにする。

次に、駆動軸１３４および掘削ヘッド１３６の上下運動を制御する機構につき説明する。

電動モータその地間様の回転運動を生じるモータを可とする第１モータ２１２を主フレーム２０２にその後側に向かって右側で固着する。第１モータ２１２の出力軸に駆動ピニオン２１４を設け、２段減速装置２１６の一対の歯車２１６ａ、　２１６ｂの中の歯車２１６ｂを駆動ビニオンに噛合させる。２段減速装置２１６の歯車２１６ｂの歯車軸上のピニオンと噛合する歯車２１６ａを横軸２１８の一端に固着し、この軸端部をテーパ付ローラ軸受２２０にジャーナル軸受けしている。横軸２１８はポーリング装置１２０の右側と左側との間で駆動軸の長さ方向軸線に対して直角に延長している。横軸２１８の他端部をテーパ付ローラ軸受２２２によって支持する。横軸２１８の他端に第１はすば傘歯車２２４を設け、これは第２はすは傘歯車２２８と噛合する。第１はすば傘歯車２２４は第２はすは傘歯車２２８に対して直角に配置され、これらは一対のはすば傘歯車装置を構成し、軸２１８の回転運動をこれと９０°の角度をなす軸２３０に伝達してこの軸２３０を回転する。軸２３０は主フレームの一側に沿って設けられてその長さ方向軸線を駆動軸１３４の長さ方向軸線と平行に延長している。軸２３０はその一方の軸端部に離間して設けられた一対のテーパー付ローラ軸受２３２．２３４によってジャーナル軸受される。第２はすは傘歯車２２８が取付けられた軸端とは反対側の軸端部で軸２３０に外側ねじ何部２３６が設けられ、この外側ねじ何部２３６は内側ねじ付スリーブ２３８内に同軸的にねじ込まれるいる。このように、２個のねじ付部分が互いに螺合しているために、軸２３０が回転する際に、スリーブ２３８がねじ付部分２３６の長さに沿って移動することによってスリーブ２３８は軸２３０の回転によって軸２３０に対して相対的に軸線方向に移動する。

スリーブ２３８はロッド２４０と一体であり、ロッド２４０のロッド端に環状部２４２が設けられている。環状部２４２は一対の対向板２４４ａ、　２４４ｂ間に挿入されてこれらの対向板のそれぞれに設けられた孔と整列される。全ての孔を整列させた後、一対の孔と環状部２４２の孔とにビン２４６が挿入して貫通される。対向板２４４ａ、　２４４ｂの他端にはそれぞれ孔が設けられ、これらの孔をベルクランク２４８の一端の孔と整列させ、整列孔にビン２４３を通して同様の方法で他端も連結している。ベルクランク２４８の他端に位置するビン２５２によってベルクランク２４８を取付はブロック１３８に回動可能に連結する。

横軸２５４をベルクランクの両端間の中間に位置する他の孔に挿入してロッド２４０およびスリーブ２３８が長さ方向に動く際に、ベルクランクがビン２５２の周りに回動し、これによりサブアッセンブリ１３２の位置を外側ケーシング１２２に対して上下動させるよう構成している。

横軸２１８と平行な横軸２５４は主フレーム２０２の左側と右側との間を横切って延長しており、右側に、ベルクランク２４８と同様のベルクランク２５８を設けている。ベルクランク２５８を取付はブロック１４０にビン２５５によって回動可能に連結する。ベルクランク２４８の場合のようにベルクランクの端に対向対の板２４４ａ、　２４４ｂを連結する代わりに、長さ方向ロッド２６０をベルクランク２５８の端２５６に連結する。

長さ方向ロッド２６０は主フレーム２０２の後端から前端に延長している。ベルクランク２５８をベルクランク２４８に軸２５４によって連結するから、一体のスリーブ２３８およびロッド２４０の動きにより両ベルクランクは一体に動く。

主フレーム２０２の前端に、ベルクランク２５８と同じベルクランク２６１を設ける。ベルクランク２６１を取付ブロック１４２上に回動可能に取付け、ベルクランク２５８にロッド２６０によってリンク連結してベルクランク２５８．２６０もまた互いに一緒に動くようにする。

第４ベルクランク２６２を取付ブロック１４４上に回動自在に取付けて主フレーム２０６の他の隅角に設け、ベルクランク２６０に横軸２６４によって連結する。これがため、スリーブ２３８の長さ方向の動きによってロッド２４０を長さ方向に動かし、これによりベルクランク２４８．２５８．２６１．２６２の端を円弧運動させ、サブアッセンブ１７１３２全体を１個のユニットとして上下に動かし、この間、主外側ケーシング２０２に対して所定の配向を維持する。駆動軸１３４に２個の自在継手２０４．２０６を設けるから、駆動軸は主フレーム２０２に対して絶えず平行を維持してサブアッセンブリの動きにより自由に動くことができる。

次に、サブアラセフ１１月３２にたいする駆動軸１３４および掘削ヘッド１３６の側方への動きを制御する機構につき説明する。

第２モータ手段３００は第１モータ２１２に隣接する位置で主フレーム２０２の前面に向かって主フレーム２０２の右側に固定して設けられる。モータ３００は電動モータが好ましいが、油圧モータ／ポンプのような任意の適当なモータ手段を用いることもできる。モータ３００は主フレーム２０２に対する駆動軸１３４の側方への動きを制御する。

モータ３００の出力軸にピニオン３０２を設け、このピニオンに２段減速装置３０４の一対の歯車３０６ａ、　３０６ｂのうちの歯車３０６ｂを噛合させ、歯車３０６ｂの歯車軸上のピニオンに歯車３０６ａを噛合させる。２段減速装置の歯車３０６ａを横軸３０８の一端に固着し、横軸３０８の一方の端部を主フレーム２０２上のテーパー付ローラ軸受３６０にジャーナル軸受けする。横軸３０８を主フレーム２０２の右側と左側との間に延長し、左側端でもまたテーパー付ローラ軸受３１０によってジャーナル軸受する。２段減速装置３０４が取り付けられているとは反対側の横軸３０８の軸端にピニオン歯車３１２を設ける。このビニオン歯車は一側で遊び歯車３１４と噛合し、他側で遊び歯車３１６と噛合する。

遊び歯車３１４．３１６を主フレームに半軸３１８．３２０によってそれぞれ連結する。遊び歯車３１４は軸３２４に固着された歯車３２２と噛合する。軸３２４にはその全長の約半分の長さの端ぐり孔が設けられ、軸３２４は両端でテーパー付ローラ軸受３２５．３２７によってジャーナル軸受けされている。軸３２４に外側ねじを軸受３２５．３２７間の長さの部分に設ける。軸３２４を内側ねじ付はスリーブ３２６の内側に軸線方向にねじ込む。軸３２４のねじ付部分はスリーブ３２６の内側ねじと螺合して軸３２４が回転する際にスリーブ３２６を軸３２４の長さ方向に沿って軸線方向に移動するよう構成している。

軸受ブロック３２８は可動スリーブ３２６に固定連結されてその一側に延長している。駆動軸３２４がモータ３００の回転により回転する際、スリーブ３２６および軸受ブロック３２８は横軸３２４に沿って軸線方向に移動して駆動軸１３４を一側から他側に動かす。

次に、ビニオン３１２は遊び歯車３１６と噛合し、この遊び歯車３１６は横軸３４２に固定の歯車３４０に噛合する。横軸３４２は横軸３２４と同様に外側ねじ何部分３４３を有し、このねじ何部分３４３はスリーブ３４４の内側ねじ何部分と螺合する。軸３４２の回転によりスリーブ３４４を軸３４２の長さ方向軸線に沿って長さ方向に移動させる。軸受ブロック３４６はスリーブ３４４の外側に固定連結されてその一側に延長し、したがって、スリーブ３４４の動きにより移動する。駆動軸１３４は軸受ブロック３４６にジャーナル軸受される。軸３４２はテーパー付ローラ軸受３４８により主フレームに支持される。

ビニオン３１２は遊び歯車３１４．３１６と噛合しているから、軸３２４．３４２は同時に回転し、したがって、スリーブ３２６゜３４４は一緒に側方に同じ量だけ移動し、これにより駆動軸１３４は主フレームの長さ方向側面に対して実質的に平行に維持される。

サブアッセンブリ１３２上に取付けられたセンサー１０２は第１〜３図に示す実施例のセンサー１０２と同じであり、適当なリレーボックスに電気的に接続している。ポーリング部分１２０を制御する操作はポーリング部分１２の制御操作と同じである。

当業者にとって明らかなように、本明細書に記載した本発明は上述した以外の種々の変更を加えて実施することができる。本発明はこのような本発明の範囲内の変更の全てを含むこと勿論である。

本発明の装置および方法の利点は多少平坦で一定の傾斜を有する孔を形成するための一層正確に制御される掘削ヘッドを含むことであり、これにより下水および排水孔の全体としての傾斜を例えば１／３００またはそれ以上にまで小さくすることができ、この理由は下水の重力による円滑な流れに対する平らな点その他の障害物が存在しないからである。

特に、第９図に示すような真空系を用い、その複数本の排出導管１４をポーリング部分１２．１２０とサブアッセンブリ６との間に連結して乾燥した固定廃棄物を孔３から地表面に運び出す。導管１６はサブアッセンブリ６から適当な真空系が設けられた可動タンカーその他の適当な車両４００に接続される。好ましくは、真空系にフィルタースクリーンを設ける。所要に応じ、ポーリング部分に水スプレーを設けて乾燥した固体廃棄材に水を噴霧して掘削ヘッドの部分にスラリーを形成させ、掘削ヘッドから廃棄材を洗浄除去することができる。

孔を形成しようとする土壌が湿っている場合または水を含む粘土である場合には、小さな粒子が大きな凝集体となって真空系の吸込管をつまらせることがしばしばある。ポーリング部分の内側に設けた小径管により供給される水流を当てて凝集体を粉砕してより小さい粒子として真空系によって地表面に搬出することができる。

第１０および１１図に本発明のポーリング部分の他の実施例を示す。この実施例は第４〜８図の実施例と本質的に同じである。しかし、第１０および１１図の実施例は主フレームまたは外側ケーシングに連結されていない単独の状態で示されており、ポーリング装置の作動を説明するために主要部分だけを示している。第１０および１１図に示す実施例を上下動させる機構は第４〜８図の実施例の上下動機構と本質的に同じであり、４個の取付用ブロック４２０．４２２．４２４．４２６がサブアッセンブリ４２８の４隅にそれぞれ設けられ、ザブアッセンブリは４個のベルクランク４３０．４３２．４３４．４３６に連結されている。取付用ブロック４２０．４２２．４２４．４２６は使用時に主フレームまたは外側ケーシングに連結される。油圧により作動されるリニヤアクチュエータまたはシリンダ装置４３８をサブアッセンブリ４２８の後側に向って左側に固定連結し、ピストンロッド４４０を後方に延長している。ピストンロッド４４０の他端にヨーク４２２を設け、このヨークをベルクランク４３０の一端に連結する。ベルクランク４３０゜４３２、４３４．４３６を第４〜８図に示す例につき説明したと同じ方法で連結する。作動に際し、ピストンロッド４４０を突出させる際、ベルクランクは回動してサブアッセンブリ４２８を下方に１個のユニットとして一緒に動かし、この際、駆動軸４４２を下降させるも、サブアッセンブリ４２８に対して平行に維持する。ピストンロッド４４０がシリンダ４３８内に引込む際、ベルクランクは上方に回動し、これによりサブアッセンブリ４２８および駆動軸４４２を上昇する。

次に、駆動軸４４２の側方位置を調整する機構につき説明する。駆動軸４４２は第４〜８図の例と同様の方法で１対の軸受ブロック内にジャーナル軸受けされる。しかし、油圧により作動されるシリンダ装置４４６．４４８を設けて軸４４２をサブアッセンブリ４２８に対して側方に移動させる。シリンダ装置４４６のピストンロッド４５０を軸受ブロック４５６に連結し、シリンダ装置４４８のピストンロッド４５２を軸受ブロック４５８に連結する。２個のピストンロッドが一緒に伸長する際、軸４４２は、サブアッセンブリ４２８の長さ方向側面に対して平行の状態を維持しながら、右側に移動され、ピストンロッド４５０．４５２が同時に同じ量だけ縮小される際、軸４４２はサブアッセンブリ４２８の長さ方向側面に対して平行の状態を維持しながら、左側に移動される。軸受ブロック４５６は軸４６０上に軸線方向に摺動し、他方、軸受ブロック４５８は軸４６２上に軸線方向に摺動する。

第１２および１３図の実施例では、関節連結したケーシングを有するポーリング部分を示し、前述した実施例とは相違する本質的特徴を次に説明する。駆動軸５００の後端に自在継手５０２が設けられ、前端に他の自在縮毛５０４が設けられている。軸５００は前側関節連結外側ケーシング５０８に固着された板５０６にジャーナル軸受される。関節連結した外側ケーシング５０８は主ケーシング５１０に対して自由に動くことができる。自在継手により連結した取付用ブラケット（図示せず）は、板５０６を所定位置に維持するも、僅かに回動することを可能にしている。自在継手により連結した取付用ブラケットの位置を第１３図に５１２で示している。第１油圧シリンダ装置５１４を自在継手５１６によって板５０６に連結する。シリンダ装置５１４の位置を第１３図において５１８で示している。シリンダ装置５１４が伸長する際、板５０６の上端が前方に押されるが、しかし、その下部は位置５１２に位置するブラケットの反作用によって所定位置に保持され、これがため、関節連結されたケーシング５０８は下方に偏向されるが、他方、シリンダ装置５１４が縮小される際には、板５０６の上端が後方に引張られ、下部が位置５１２に位置するブラケットの反作用によって所定位置に保持され、これがため、関節連結したケーシング５０８は上方に偏向される。

関節連結したケーシング５０８を側方に偏向させるよう制御するための第２シリンダ装置（図示せず）もまた設けられている。第２シリンダ装置の構造は、ブラケットの位置５１２から板５０６の反対側に設けられている点を除いては、シリンダ装置５１４の構造と同じである。第２シリンダ装置の位置を第１３図に５２０で示す。位置５２０にある第２シリンダ装置が伸長する際、板５０６の左側が前方に押されるが、右側は位置５１２にあるブラケットの反作用によって所定位置に維持され、これがため、関節連結したケーシング５０ｇはポーリング部分の右側に偏向される。位置５２０にある第２シリンダ装置が縮小する際、板５０６の左側が後方に向は引張られるがζしかし、右側は位置５１２にあるブラケットの反作用によって所定位置に維持され、これがため関節連結したケーシング５０８が左側に偏向される。

位置５１８および５２０にある２個のシリンダ装置は４個のターゲットを有する第４〜８図の実施例につき記載したセンサーと同じセンサー５２２のターゲットに電気的に関連される。４個のターゲットのそれぞれがシリンダ装置の一方の一方向における作動を制御する。これがため、掘削ヘッドが予定の軸線から整列外に移動する際、パルスレーザ−ビームがターゲットの１個に当り、これによりシリンダ装置を動かして関節連結したケーシング５０８を反対方向に動かして掘削ヘッドを予定の軸線に沿って再整列させる。

本発明の装置は、掘削ヘッドの正確な位置への調整を作業員が行なうことを必要とすることなしに正確に自動的に制御されるから、廃棄すべき土壌が発生すると同時にこれを孔から除去するために真空系と一緒に用いることができ、掘削ヘッドの前進および位置を連続的に監視することを作業員に要求する従来装置よりも経済的であるきともに迅速に作動させることができる。

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Claims

【特許請求の範囲】

１．駆動手段を有する固定主本体部分と可動土工部分とを具え、この可動土工部分に対して可動の土工素子を可動土工部分が有し、前記土工素子が遠隔場所で使用時に前記駆動手段によって駆動され、前記主本体部分に固定連結される制御信号送信手段と、この送信手段からの信号を受信するよう前記可動土工素子に固定連結された制御信号受信手段とを具え、この受信手段が前記送信手段から遠隔の場所に位置し、前記土工素子の位置が使用時における所望選択位置から予定範囲内に維持されるよう前記受信手段によって受信される信号に応答して土工部分に対する土工素子の相対的位置を制御する制御手段が前記土工部分に設けられた土工機械。
２．前記土工機械が予定軸線を有する孔を掘るボーリング装置であることを特徴とする請求範囲１記載の土工機械。
３．前記ポーリング装置がポーリングヘッドを有し、ボーリングヘッドの位置が案内系によって制御され、この案内系がパルスレーザビームを送信する固定部分上のレーザビーム送信器と駆動軸に連結さたセンサーとを有し、前記駆動軸の位置が第１モータ手段によって第１方向にまた第２モータ手段によって第２方向に制御されることを特徴とする請求範囲１記載の土工機械。
４．前記第１方向が実質的に垂直上下方向であり、前記第２方向が実質的に水平横方向であることを特徴とする請求範囲３記載の土工装置。
５．前記第１モータ手段が第１伝動手段によって駆動軸に連結され、前記第２モータ手段が第２伝動手段によって駆動軸に連結され、前記第１伝動手段および第２伝動手段が共通可動軸受手段に連結され、第１モータの作動が軸受手段を第１方向に動かし、前記モータ手段の作動が軸受手段を第２方向に動かすよう前記駆動軸の前端部がジヤーナル軸受けされ、前記駆動軸の後端部が第２軸受手段にジヤーナル軸受けされて駆動軸を固定第２軸受手段の周りに多少回動させるようにした請求範囲３記載の土工装置。
６．第１モータ手段が駆動軸に第１伝動手段によって連結され、第２モータ手段が駆動軸に第２伝動手段によって連結され、前記第１伝動手段が駆動軸を支持するサブアッセンブリとこのサブアッセンブリを単一ユニットとして第１方向に動かす手段とを含み、前記第２伝動手段が駆動軸をジヤーナル軸受けする可動軸受手段を含み、この可動軸受手段が前記サブアッセンブリに対して可動で、第２モータ手段の作動により駆動軸をサブアッセンブリに対して整列させた状態でサブアッセンブリに対して第２方向に動かすよう構成したことを特徴とする請求範囲３記載の土工装置。
７．第１および第２伝動手段が外側の内側ねじ付スリーブ内に螺合される少なくとも１個の外側ねじ付軸を具えて軸の回転によってスリーブを軸に沿って長さ方向に軸線方向に移動させるよう構成したことを特徴とする請求範囲６記載の土工機械。
８．ボーリング部分の外側の外側カバーまたはケーシングを関節連結して第１前方部分が第２後方部分に対して回動自在として使用時にボーリング部分の方向を調整するよう構成したことを特徴とする請求範囲１記載の土工機械。
９．前記センサー手段が１個の中央ターゲットの周りに配置した複数個の周辺ターゲットを具え、前記中央ターゲットが使用時に掘削ヘッドを予定軸線に沿って制御するための正常ターゲットであり、周りの複数個の周辺ターゲットをモータに電気的に接続して掘削ヘッドの方向および傾斜が予定軸線から外れて予定範囲に達する際に、モータの作動を制御してボーリングヘッドを再整列させるよう構成したことを特徴とする請求範囲３記載の土工機械。
１０．５個のターゲットを１個の中央ターゲットの周りに４個の周辺ターゲットが位置するよう配置して設け、各周辺ターゲットがそれぞれ一方向における掘削ヘッドの不整列を検出し、左側ターゲットによって受信されるパルスレーザビームが掘削ヘッドの右方への動きを制御し、右側ターゲットによって受信される信号が左方への動きを制御し、中央ターゲットの上方に位置する周辺ターゲットによって受信される信号が掘削ヘッドの下方への動きを制御し、中央ターゲットの下方に位置する周辺ターゲットによって受信される信号が掘削ヘッドの上方への動きを制御し、これによりパルスレーザビームが周辺ターゲット上に当たる際に予定の軸線からのずれが予定限度に達したことを検出してそれぞれのモータ手段を作動して掘削ヘッドを再整列させるよう構成したことを特徴とする請求範囲９記載の装置。
１１．孔の軸線に沿って固定部分から遠隔場所に設けられた可動ボーリング部分を駆動する駆動手段を具える固定本体部分を有する形式のボーリング装置を用いて予定軸線を有する地下孔を掘る方法において、前記ボーリング部分にボーリングヘッドを設け、掘削中の掘削ヘッドの位置を案内系によって絶えず監視するとともに応答して再位置決めし、この際、レーザ送信器を前記固定部分上に固定して設けてパルス信号を遠隔の可動ポーリング部分に位置するセンサーに送信し、パルスレーザビームを用いてモータ手段を作動して掘削ヘッドの位置を予定軸線から予定範囲内に正確に維持することを特徴とする予定軸線を有する地下孔を掘る方法。