JPH09132991A - 埋設物探知方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、埋設物を穴掘削機の刃先の振動か
ら探知する際に埋設物を破損することなく探知すること
を実現するために回転軸の下降速度の調節が可能となる
埋設物探知方法及び装置、下降圧力を軽減する構造を提
供する。 【解決手段】 本発明の一態様によると、回転軸の先端
部に掘削刃と該掘削刃より下方に下端周縁部を波形に形
成した円筒形ケーシングと、埋設物と円筒形ケーシング
の下端周縁部の接触時に発生する前記波形に起因した振
動を検出して埋設物と判定する埋設物探知方法におい
て、前記回転軸を回転自在に支持しているブームに、一
端に錘を固定したワイヤの他端を固定し、前記ブームの
下降による前記ワイヤの下降速度を回転速度に変換し、
該回転速度より下降速度を求め、下降速度が所定値より
大きい場合に、少なくとも前記回転軸の回転を停止させ
るように制御することを特徴とする埋設物探知方法が提
供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電柱等の建設工事
における地中埋設物の探知及び埋設物の破損防止技術に
関し、特にアースオーガなどの穴掘削機に付加して、既
設の埋設管の破損事故を未然に防止するための埋設物探
知方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電柱等の建設工事では、穴掘
り作業を機械で行う場合、穴堀建柱機械（アースオー
ガ）が使用されている。ところで、近年、特に都市部に
おいては、通信ケーブルの他、ガス、水道、電力などラ
イフライン用の管路設備が輻輳している状況にある。

【０００３】しかも、これらの地下埋設物のほとんどが
地表から２ｍ程度以内の深さに存在するため、穴掘削機
による既設埋設管の破損事故がしばしば起きている。こ
うした事故を防止するための方法として、回転部の先端
部に掘削刃と当該掘削刃より下方に下端周縁部を波形に
形成した円筒型ケーシングを有し、かつ、回転軸内に振
動センサを内蔵したアースオーガで、アースオーガの回
転数と円筒型ケーシングの下端周縁部の１周あたりの波
数から地中埋設物との接触時に発生する振動の基本周波
数を求め、そのスペクトル強度から地中埋設物を探知す
る方法が本出願人により、先に特許出願されている（特
願平６−１９５０５号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た穴掘削機の刃先の振動から探知する方法だけでは、掘
削地盤の変化やオペレーターの操作により、回転軸の下
降圧力や下降速度が変化するため、回転軸の掘削下降速
度が一定速度以上となった場合には、振動を探知してか
らケーシングの回転を止めるまでの間に埋設管とりわけ
強度の小さいビニール管や小径管を破損する場合があ
る。

【０００５】また、同じ様に振動を探知してからケーシ
ングの回転を止めるまでの間に強い回転軸の掘削下降圧
力が働くと埋設管とりわけ強度の小さいビニール管や小
径管を破損する場合がある。

【０００６】これらの関係は次の式で表わされる。 破損度 Ｄ＝ｆ（Ｐ，Ｓ，Ｒ，ｔ） ここで Ｐ：下降圧力 Ｓ：下降速度 Ｒ：埋設管強度 ｔ：接触時間 すなわち、従来の技術では、上式において （１）回転軸の下降速度Ｓを調節する機能を有していな
い （２）回転軸の下降圧力Ｐを調節する機能を有していな
いことから地中埋設物を破損してしまう度合Ｄが高くな
るという問題があった。

【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、埋設物を穴掘削機の刃先の振動から探知する際に、
埋設物を破損することなく探知することを実現するため
に回転軸の下降速度の調節が可能となる埋設物探知方法
及び装置、下降圧力を軽減する構造を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題を解決するために、回転軸の先端部に掘削刃と該掘削
刃より下方に下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシ
ングと、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触
時に発生する前記波形に起因した振動を検出して埋設物
と判定する埋設物探知方法において、前記回転軸を回転
自在に支持しているブームに、一端に錘を固定したワイ
ヤの他端を固定し、前記ブームの下降による前記ワイヤ
の下降速度を回転速度に変換し、該回転速度より下降速
度を求め、下降速度が所定値より大きい場合に、少なく
とも前記回転軸の回転を停止させるように制御すること
を特徴とする埋設物探知方法が提供される。

【０００９】また、本発明によると、回転軸の先端部に
掘削刃と該掘削刃より下方に下端周縁部を波形に形成し
た円筒形ケーシングと、埋設物と円筒形ケーシングの下
端周縁部の接触時に発生する前記波形に起因した振動を
検出して埋設物と判定する埋設物検出判定部とを備えた
埋設物探知装置において、一端には錘を固定し、その他
端を前記回転軸を回転自在に支持しているブームに固定
したワイヤと、前記ブームの下降による前記ワイヤの下
降速度を回転速度に変換する変換手段と、前記変換手段
によって変換された回転速度を測定するエンコーダと、
前記エンコーダで測定した回転速度より下降速度を求め
る演算部と、前記演算部で算出した下降速度を所定の下
降速度限界値と比較する比較部と、前記比較部において
所定の下降速度限界値を超えたと判定した場合に少なく
とも回転軸の回転停止を指示する指示部とからなること
を特徴とする埋設物探知装置が提供される。

【００１０】さらに、本発明によると、回転軸の先端部
に掘削刃と該掘削刃より下方に下端周縁部を波形に形成
した円筒形ケーシングと、埋設物と円筒形ケーシングの
下端周縁部の接触時に発生する前記波形に起因した振動
を検出して埋設物と判定する埋設物検出判定部とを備え
た埋設物探知装置において、ブームに対して回転軸がそ
の回転軸方向にのみ所定量可動とした接続ソケットをブ
ームと回転軸の間に設け、前記埋設物検出判定部におい
て埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触を検出
した場合に、少なくとも前記ブームを前記所定量の範囲
内で上方向に持ち上げることにより前記埋設物に加わる
掘削荷重を前記回転軸の重量に抑える制御部を設けたこ
とを特徴とする埋設物探知装置が提供される。

【００１１】すなわち、本発明では、上記（１）の問題
を解決するために、回転軸を支持しているブームの先端
に吊下げワイヤーを取り付け、ブームの下降によるワイ
ヤーの下降を回転運動に変換し、回転軸の下降速度を求
め回転軸の下降速度が設定レベルより大きい場合に、自
動的にあるいは警報をオペレーターに認知させることに
より回転軸の下降速度を一定速度以下に保つこと、又は
回転停止信号を発し機械的に回転軸の回転を停止し回転
軸の下降速度を一定速度以下に保つことにより地中埋設
物の損傷を極力軽減することを特徴とする。

【００１２】また、本発明では、上記（２）の問題を解
決するために、埋設物探知装置の回転軸とこれを支持し
ている回転軸との接続ソケット部分の固定ボルト穴を、
縦に長くすることにより、接続部分が長穴の長さ分だけ
上下方向に可動状態となり、埋設物による振動を探知し
た時点でブームを上方向に上げることにより下降圧力を
解除し、回転軸の自重のみとすることにより地中埋設物
の損傷を軽減することを特徴とする。

【００１３】上記解決手段により本発明は、回転軸の先
端部に掘削刃と当該掘削刃より下方に下端周縁部を波状
に形状した円筒型ケーシングを備えた地中埋設物探知方
法及び装置において、回転軸の下降速度を一定速度以下
に保つこと、下降圧力を解除し、回転軸の自重のみとす
ることにより埋設物の破損を回避することが可能であ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１は本発明が適用される穴
堀建柱機の概略構成を示す図である。すなわち、図１に
おいて建柱機１の後部にはオペレータ２によって操作さ
れる伸縮自在のブーム３が設けられている。

【００１５】このブーム３の先端にはオペレータ２によ
って操作されるアースオーガとしての回転軸４が回転自
在に支持されている。図２は上記アースオーガとしての
回転軸４の先端部構造を拡大して示している。

【００１６】すなわち、図２において、螺旋状の排土板
５を固定した回転軸（アースオーガ）４の先端部には図
示しない掘削刃とその下方に下端周縁部を波形に形成し
た円筒型ケーシング６と振動センサ７とが設けられてい
る。

【００１７】そして、電柱８等を建柱するための穴を地
中に掘削している際は、上述したようにしてアースオー
ガ４の回転数と円筒型ケーシング６の下端周縁部の１周
あたりの波数から求められる地中の埋設物９との接触時
に発生する振動の基本周波数におけるスペクトル強度を
測定し、円筒形ケーシング６が地中の埋設管（物）９に
接触すると、前記基本周波数におけるスペクトル強度が
所定値以上になることを利用して地中の埋設物９を探知
するようにしている。

【００１８】具体的には、振動センサ７の振動が電気信
号に変換され、この電気信号が回転軸４の中空部を通し
て回転軸４に巻回されたスリップリング１１を介してオ
ペレータ２の手元に設けられている検知ユニット１２に
送出される。

【００１９】ここで、検知ユニット１２には増幅器１
３、信号解析器１４及びプロッタ１５からなる。この検
知ユニット１２の信号解析器１４では、上述したように
して、前記振動の基本周波数におけるスペクトル強度を
測定し、この基本周波数におけるスペクトル強度が所定
値以上になった場合に、円筒形ケーシング６が地中の埋
設管（物）９に接触したと判定する処理を行っている。

【００２０】これらのより詳細な説明は前述した先願の
特願平６−１９５０５号に述べられている。ところで、
これだけの構成では上述したように回転軸４の下降圧力
と回転速度の関係により、上述した手法で地中の埋設物
９が探知されたとしても実際にオペレータ２の操作によ
って円筒型ケーシング６の回転を停止するまでの間に生
じる時間的なずれによって埋設物９に破損を生じてしま
う場合がある。

【００２１】そこで、本発明ではさらに、速度調整装置
を構成するために、ブーム３の先端に設けるバー１６に
吊下げワイヤー１７を取り付けると共に、このワイヤー
１７がブーム３の下降と連動して下降する際の下降速度
を求めるために、ワイヤー１７の中途にプーリー１８と
拡大ギヤ１９とを係合せしめるようにしている。

【００２２】また、回転軸４の支持部近傍には後述する
接続ソケット２８が設けられるようになっている。図３
は本発明の実施の形態における速度調整装置（下降速度
検出部）の概略構成を示す図である。

【００２３】図３において、１７はアースオーガのブー
ム３の先端から吊り下げられたワイヤー、２０はそのワ
イヤー１７の先端に取り付けられた錘であり、ブーム３
の下降に伴い錘２０の重量によりワイヤー１７が下方に
移動する。

【００２４】１８はこのワイヤー１７の垂直方向の移動
量を回転運動に変換する、すなわち、ワイヤー１７の下
降速度を回転速度に変換する変換手段であるところのプ
ーリーである。

【００２５】このプーリー１８は、図４に示すようにワ
イヤー１７の巻き付け及び取り外しを容易に行えるよう
に開放された状態になっている。１９はプーリー１８の
回転移動量が小さいためこれを拡大する拡大ギヤ、２１
は拡大ギヤ１９から伝達される回転量を電気信号に変換
するエンコーダ、２２はエンコーダ２１から出力された
電気信号を速度に変換表示するために演算部と比較部と
を含む速度表示器である。

【００２６】つまり、この速度表示器２２には、エンコ
ーダ２１から出力されるプーリー１８の回転速度に対応
した電気信号に基いてワイヤー１７の下降速度を求める
ための演算部と、該下降速度を所定の下降速度限界値と
比較するための比較部とが備えられている。

【００２７】また、速度表示器２２は所定の下降速度限
界値を指定する機能と、回転軸４の回転停止を指示する
警報信号を発する指示部の機能も併せて持っている。２
３は速度表示器２２より出力された警報信号を可聴音に
変換するブザーである。

【００２８】２４はプーリー１８、拡大ギヤ１９及びエ
ンコーダ２１の固定金具、２５は拡大ギヤ１９の回転を
一方向にのみ回転させるための逆回転防止ピン、２６は
固定金具２４を支持する三脚である。

【００２９】図４は上記ワイヤー１７、プーリー１８及
び拡大ギヤ１９の係合関係の具体例を示している。すな
わち、プーリー１８に形成された溝部１８ａ中にワイヤ
ー１７が巻回されている。

【００３０】図５は拡大ギヤ１９に対する逆回転防止ピ
ン２５の具体例を示している。すなわち、矢印Ａの方向
に回っていると防止ピン２５は図示のように矢印Ｃの方
向に揺動しているだけで回転に影響しないが、矢印Ｂの
方向に逆回転するとピン先端の爪が拡大ギヤ１９の歯に
くい込んでその逆方向の回転を止める。

【００３１】図６は上記エンコーダ２１の具体例を示し
ている。すなわち、エンコーダ２１は回転運動をパルス
信号に変換するものであり、機構的には拡大ギヤ１９の
回転によりスリット２７のある円板２８が回転するとパ
ルス受信部２９を通過したスリット２７の数だけパルス
が発信される。

【００３２】このため回転が小さい範囲で正・逆と繰り
返すような場合にもパルスが発信されることとなる。従
って１方向（正回転のみ）の回転速度を求めるために、
上述した逆回転防止ピン２５が必要となる。

【００３３】すなわち、以上のように、本発明が適用さ
れる穴堀建柱機においては、アースオーガを回転自在に
支持した支持部から垂らしたワイヤをプーリーに巻き付
け、アースオーガの下降によるワイヤーの移動を回転に
変換して拡大ギヤを介してエンコーダで回転速度を測定
し、速度表示器の演算部で回転速度を下降速度に変換し
ている。

【００３４】また、掘削時にアースオーガには上下方向
の振動が加わるため拡大ギヤが逆回転する場合があり、
このときエンコーダでは逆回転を検出せず、下降方向に
回転しているように誤検出してしまうので、逆回転を防
止する機構を備えることにより、下降速度を正確に測定
することが可能になる。

【００３５】なお、エンコーダの構成は、スリットを備
えた回転円板とスリットの有無を検出する検出部から構
成され、回転板が回転する際に検出部を横切ったスリッ
ト数を検出することにより回転速度を求める構造になっ
ている。

【００３６】従って、本発明によれば、埋設物探知装置
であるアースオーガとしての回転軸４が回転しながら下
降する際に、アースオーガの先端に取り付けたケーシン
グ６の下降速度を測定することが可能となり、一定速度
以上になると、アラームが鳴ることから速度オーバーで
あることをオペレーターに知らせることができるので、
ケーシングの下降速度一定速度以下にコントロールする
ことができる。

【００３７】このことにより埋設物の破損防止を図るこ
とができる。以上の実施の形態に加えて後述する図８に
おいて説明するように、一定速度以上になると自動的に
ケーシングの回転を停止させる方法を組み合わせること
により、さらに埋設物の破損防止効果を高めることがで
きる。

【００３８】図７は、本発明に用いられる接続ソケット
２８の概略構成を示す図である。図７において、２８は
接続ソケットで、２００は縦長の固定ボルト穴である。
すなわち、回転軸に下降圧力をかけて下降回転させてい
るときは、図７（ａ）に示すように、接続ソケット２８
の固定ボルト２９は固定ボルト穴２００の上端に位置し
て回転軸の下降圧力を支えている。

【００３９】そして、埋設物による振動を探知した時点
で、ブーム先端を上方向に上げることにより図７（ｂ）
に示すように、固定ボルト２９は固定ボルト穴２００の
中間点に位置し、回転軸の下降圧力を開放する。

【００４０】このことにより接続ソケット２８から下部
の回転軸の自重のみによる探知が可能となり、埋設物の
破損防止を図ることができる。すなわち、このような接
続ソケット２８は、図７に示すように縦長のボルト穴２
００を備え、アースオーガを回転自在に支持した支持部
をオペレータ２の操作によって上方向に持ち上げること
により回転軸の下降方向の圧力を、アースオーガの自重
のみとすることができる。

【００４１】なお、前記支持部を上方向に持ち上げるの
をオペレータ２の操作によって行うようにしているが、
他の例として図８に示すように自動的に行うようにして
もよい。

【００４２】すなわち、埋設物の検出信号を受信して前
記支持部を所定量だけ上方向に持ち上げるように前記支
持部の駆動系統を制御する機構を備えた装置とするもの
である。

【００４３】この場合、接続ソケットを備えることによ
り、前記支持部を所定量だけ持ち上げる場合にはアース
オーガまで持ち上げる必要がないため駆動力を小さくす
ることができ、応答速度が早くなる。

【００４４】図８は本発明が適用される穴堀建柱機全体
のシステム構成を示すブロック図である。図８に示すよ
うに、上述した検知ユニットに相当する埋設物検出部３
１からの埋設物検出信号及び上述した速度調整装置にお
ける下降速度検出部３２からの下降速度検出信号とを受
けるオーガ／ブーム駆動制御装置３３はオーガ駆動制御
部３４及びブーム駆動制御部３５並びにオーガ駆動装置
３６及びブーム駆動装置３７を介して前述したオーガ４
及びブーム３を自動的に制御するようになされている。

【００４５】なお、図８においてオーガ操作レバー３８
及びブーム操作レバー３９はオペレータ２によって操作
される。すなわち、穴堀建柱機のオーガ４およびブーム
３等は、油圧等により駆動され、通常の動作は、各々の
操作レバー３８，３９からの指示を各々の駆動制御部３
４，３５が検出し、その指示に応じた動作信号を各々の
駆動装置３６，３７に出力する。

【００４６】そして、オーガ駆動装置３６は、動作信号
に基づいてオーガ４を回転／停止／反転させると共に、
ブーム駆動装置３７も、動作信号に基づいてブーム３を
起伏させる。

【００４７】本発明の穴堀建柱機では、オーガ／ブーム
駆動制御装置３３と、ブーム３の下降速度検出部３２と
埋設物検出部３１を備えている。特に、特許請求の範囲
における請求項２に記載した発明の装置では、下降速度
検出部３２で速度超過を検出した場合にはオーガ／ブー
ム駆動制御装置３３に「速度超過を示す信号」が入力さ
れるので、オーガ駆動制御部３４に対して停止信号を送
出するようにしている。

【００４８】また、特許請求の範囲における請求項３に
記載した発明の装置では、埋設物検出部３１で埋設物９
との接触を検出した場合にはオーガ／ブーム駆動制御装
置３３に「埋設物との接触を示す信号」が入力されるの
で、ブーム駆動制御部３５に対して所定量だけブーム３
を起こすように指示する信号を送出するようにしてい
る。なお、ブーム駆動制御部３５に対して信号を送出す
ると共に、オーガ駆動制御部３４に対して停止信号を送
出するように制御してもよい。

【００４９】

【発明の効果】従って、以上説明したように、本発明に
よれば、（１）アースオーガの回転部先端に取り付けた
ケーシングの下降速度を調節することが可能となること
（２）埋設物による振動探知直後に下降圧力を開放し回
転軸の自重のみによる探知が可能となることにより、埋
設管を破損することなく埋設管探知ができ、探知精度が
大幅に向上する。また、従来オペレーターの熟練度によ
り個人差のあった埋設管探知精度が本発明により個人差
の解消で普及拡大の促進に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される穴堀建柱機の概略構成を示
す図。

【図２】図１の回転軸（アースオーガ）の先端部構造を
示す拡大図。

【図３】図１の速度調整装置（下降速度検出部）の概略
構成を示す図。

【図４】図１，図３のプーリーとワイヤー部の係合関係
を示す図。

【図５】図３の拡大ギヤと逆回転防止ピンとの具体例を
示す図。

【図６】図３のエンコーダの具体例を示す図。

【図７】本発明に用いられる回転軸の接続ソケットを示
す図。

【図８】本発明が適用される穴堀建柱機全体のシステム
構成を示すブロック図。

【符号の説明】 １７…ワイヤー、 ２０…錘、 １８…プーリー、 １９…拡大ギヤ、 ２１…エンコーダ、 ２２…速度表示器、 ２３…ブザー、 ２４…固定金具、 ２５…逆回転防止ピン、 ２６…三脚、 ２８…接続ソケット、 ２９…固定ボルト、 ２００…縦長固定ボルト穴。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削刃より
   下方に下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシング
   と、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触時に
   発生する前記波形に起因した振動を検出して埋設物と判
   定する埋設物探知方法において、 前記回転軸を回転自在に支持しているブームに、一端に
   錘を固定したワイヤの他端を固定し、前記ブームの下降
   による前記ワイヤの下降速度を回転速度に変換し、該回
   転速度より下降速度を求め、下降速度が所定値より大き
   い場合に、少なくとも前記回転軸の回転を停止させるよ
   うに制御することを特徴とする埋設物探知方法。
2. 【請求項２】 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削刃より
   下方に下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシング
   と、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触時に
   発生する前記波形に起因した振動を検出して埋設物と判
   定する埋設物検出判定部とを備えた埋設物探知装置にお
   いて、 一端には錘を固定し、その他端を前記回転軸を回転自在
   に支持しているブームに固定したワイヤと、 前記ブームの下降による前記ワイヤの下降速度を回転速
   度に変換する変換手段と、 前記変換手段によって変換された回転速度を測定するエ
   ンコーダと、 前記エンコーダで測定した回転速度より下降速度を求め
   る演算部と、 前記演算部で算出した下降速度を所定の下降速度限界値
   と比較する比較部と、 前記比較部において所定の下降速度限界値を超えたと判
   定した場合に少なくとも回転軸の回転停止を指示する指
   示部とからなることを特徴とする埋設物探知装置。
3. 【請求項３】 回転軸の先端部に掘削刃と該掘削刃より
   下方に下端周縁部を波形に形成した円筒形ケーシング
   と、埋設物と円筒形ケーシングの下端周縁部の接触時に
   発生する前記波形に起因した振動を検出して埋設物と判
   定する埋設物検出判定部とを備えた埋設物探知装置にお
   いて、 ブームに対して回転軸がその回転軸方向にのみ所定量可
   動とした接続ソケットをブームと回転軸の間に設け、 前記埋設物検出判定部において埋設物と円筒形ケーシン
   グの下端周縁部の接触を検出した場合に、少なくとも前
   記ブームを前記所定量の範囲内で上方向に持ち上げるこ
   とにより前記埋設物に加わる掘削荷重を前記回転軸の重
   量に抑える制御部を設けたことを特徴とする埋設物探知
   装置。