【手続補正書】
【提出日】平成16年12月16日(2004.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、傾斜計等の検出器を有する掘削装置に使用される掘削ロッドなどの、信号伝送用管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
掘削装置で地面を掘削するに際しては、複数の掘削ロッドを順次連結し、連結した掘削ロッドの先端に検出器を設ける工法がある。検出器を設けるのは、検出器で得た値を基に、掘削を制御するためであるが、例えば、地面を垂直に掘削するために検出器として傾斜計を設け、この傾斜計で得た値を信号に変換し、この信号を掘削ロッド本体内に設けた信号伝送用のケーブルを介して地上に伝送し、この伝送されてきた信号を基に掘削ロッドの傾斜角を垂直に調整する、ということが行われている。そして、このように信号伝送用のケーブルを掘削ロッド本体内に通すと、掘削ロッドを連結する際には、当然、ケーブルも接続しなければならなくなる。
【０００３】
そこで、このケーブルを接続するための方法であるが、これには、非接触式電送器やメタルコンセントを用いてケーブル間を電気的に接合する方法が一般に知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、まず、非接触式電送機を用いる方法は、特に、連結作業を頻繁に行う場合、両端子間の間隙を適正に保つことができず、したがって、信号の精度が低下してしまうとの問題がある。
【０００５】
又、メタルコンセントを用いる方法は、メタルコンセントの接続を、管装置の直下で、しかも、手作業で行うことになるために、危険な上、作業時間がかかるといった問題がある。
【０００６】
さらに、これらの方法は、いずれにおいても、複数の電路を形成しようとすると削孔ロッドの構造や電気システムが複雑になってしまうとの問題もある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、複数の電路を形成せずに情報の伝送および電力供給の両方を可能とし、削孔ロッドの構造や電気システムの簡素化を図るとともに、良好な導通を可能としながらも簡易に連結することができるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
ベースマシンによって削孔ロッドを支持する形態の削孔機を用いて削孔を行うにあたり、削孔ロッド内に設けられた計測機器と、ロッド外に設置した電源装置および受信装置とをロッド内を通るケーブルを介して接続し、スペクトラム拡散変調方式によって計測機器から受信装置への情報の伝送および電源装置から計測機器への電力の供給を共通のケーブルを介して行う、削孔機における情報・電力伝送装置であって、
前記削孔ロッドは、両端部内に設けられたコネクタとこれらコネクタ間を繋ぐ単芯ケーブルとを有する複数のロッドユニットからなり、このロッドユニットを長手方向に順次連結することによって各ロッドユニットのコネクタ相互が自動的に接続されるように構成されている、
ことを特徴とする削孔機における情報・電力伝送装置。
【０００９】
（作用効果）
本発明は、削孔ロッドが一重管の場合でも、またケーブル保護のために二重管以上の多重管とされている場合でも適用できるものである。いずれにせよ、本発明では、スペクトラム拡散変調方式によって計測機器から受信装置への情報の伝送および電源装置から計測機器への電力の供給を共通の単芯ケーブルを介して行う。したがって、複数の電路を形成せずに情報の伝送および電力供給の両方が可能となるため、削孔ロッドの構造や電気システムの簡素化を図ることができる。
【００１０】
しかも、本発明の削孔ロッドは、両端部内に設けられたコネクタとこれらコネクタ間を繋ぐ単芯ケーブルとを有する複数のロッドユニットからなり、このロッドユニットを長手方向に順次連結することによって各ロッドユニットのコネクタ相互が自動的に接続されるように構成されているから、信号の精度を低下させることなく簡易に連結することができるようになる。
【００１１】
＜請求項２記載の発明＞
前記電源装置は直流電力を供給するものであり、電源装置と計測機器とを繋ぐプラス電路が前記ケーブルを介して形成され、アース電路が前記削孔ロッドの管壁およびベースマシンのボディを介して形成されるように構成された、請求項１記載の削孔機における情報・電力伝送装置。
【００１２】
（作用効果）
電源装置と計測機器とを繋ぐアース電路は削孔ロッドを介して形成すると、別途ケーブルを設ける必要がなくなる。この場合、回転する削孔ロッドから回転しない外部の電源装置に対してアース電路をどのように形成するかが問題となる。このために削孔ロッド基端にスリップリングを設けることが従来から行われており、本発明でもこの構成を採ることはできる。しかし、より好適には本請求項２記載のように、スリップリングを介さず、削孔ロッドと電通状態にあるベースマシンのボディを介して電源装置へのアース電路を形成すると、装置構成の簡素化を図ることができるためが好ましい。
【００１３】
＜請求項３記載の発明＞
前記計測機器はケースに内装された状態で前記削孔ロッド内に設けられており、かつこのケースは球状スペーサーを介してロッド内壁に対して離間保持されており、
電源装置と計測機器とを繋ぐアース電路が、削孔ロッドの管壁、球状スペーサーおよびケースを介して形成されるように構成された、請求項１または２記載の削孔機における情報・電力伝送装置。
【００１４】
（作用効果）
計測機器は防塵・防水の観点からケースに収納するのが好ましい。この場合、電源装置と計測機器とを繋ぐアース電路はケースを介して削孔ロッドの管壁にとることができる。しかし、ケースを削孔ロッドに直接接触して導通を図った場合、削孔ロッドが地盤挿入過程で意図的または自然に曲がったとき、ケースが破壊したり、上記接触部分が解離しアース電路が遮断されてしまったりするおそれがある。
【００１５】
本請求項３記載の発明は、かかる問題点を解決するものである。本請求項３記載の発明では、計測機器を収納するケースが球状スペーサーを介してロッド内壁に対して離間保持されており、しかもこの球状スペーサーがケースと削孔ロッドの管壁とを繋ぐアース電路を形成する。したがって仮に削孔ロッドの曲がりがあっても、計測機器を収納したケースは球状スペーサーとの接触を維持したままその球面に沿って移動することができ、アース電路が導通状態に維持され、ケースの破壊も生じ難くなる。
【００１６】
＜請求項４記載の発明＞
管体とこの管体内に備わる単芯ケーブルとを有し、長手方向に順次連結することによって、単芯ケーブル相互が接続されたより長い一体管を形成する情報・電力伝送用削孔管ユニットであって、
一方の端部がオス継手部とされ且つ他方の端部がメス継手部とされるか、或いは両端部がオス継手部若しくはメス継手部とされたものであり、
前記オス継手部は、当該継手部内に固設されたオスホルダと、このオスホルダ凸部によって支持されたオス電極とを含むものであり、前記メス継手部は、当該継手部内に固設されたメスホルダと、このメスホルダによって支持されたメス電極とを含むものであり、
一方の継手部内の電極と他方の継手部内の電極とは管体内を通る前記単芯ケーブルを介して常に電通状態にあるものとされており、
他の削孔管ユニットとの連結時において、一方の削孔管ユニットのオス電極が他方の削孔管ユニットのメス電極内に自動的に嵌合して電通状態となり、かつこのときオス電極およびメス電極の両者がオスホルダおよびメスホルダによって囲まれる空間内に自動的に密閉されるように構成された、
ことを特徴とする情報・電力伝送用削孔管ユニット。
【００１７】
（作用効果）
本発明は、管体が一重管の場合でも、またケーブル保護のために二重管以上の多重管とされている場合でも適用できるものであり、上記請求項１〜３記載のような、スペクトラム拡散変調を利用した削孔機における情報・電力伝送装置に好適に使用できるものである。
【００１８】
本発明の情報・電力伝送用削孔管ユニットでは、他の削孔管ユニットとの連結時において、一方の削孔管ユニットのオス電極が他方の削孔管ユニットのメス電極内に自動的に嵌合して電通状態となる。このように雄雌関係をもって嵌合連結することで、精度低下のない確実な連結ができる。
【００１９】
また、特に本発明では、他の削孔管ユニットとの連結時に、オス電極およびメス電極の両者がオスホルダおよびメスホルダによって囲まれる空間内に自動的に密閉されるように構成されている。したがって、削孔機の削孔ロッドのように、削孔水等の電気伝導性を有する液体を管内を通して流通させる場合に特に適しており、当該液体を介してのショートや電極の汚れ等が発生しにくいものである。なお、より具体的かつ好適な形態が次記の請求項５記載の発明である。
【００２０】
＜請求項５記載の発明＞
前記オスホルダは開口部側に突出するオスホルダ凸部を有し、オス電極はこのオスホルダ凸部によって支持され且つオスホルダ凸部の先端から更に突出するように構成されたものであり、
前記メスホルダは、連続する基端側筒状部及び先端側筒状部を有し、メス電極はこのメスホルダの基端側筒状部内に収容されたものであり、
さらに前記オスホルダ凸部の外周面および前記メスホルダの先端側筒状部の内周面の少なくとも一方にリング状シール部材が設けられたものであり、
他の削孔管ユニットとの連結時において、オスホルダ凸部の外周面とメスホルダの先端側筒状部の内周面とが前記リング状シール部材を介して液密に密着され、前記嵌合されたオス電極およびメス電極の両者がオスホルダ、リング状シール部材およびメスホルダによって囲まれる空間内に自動的に密閉されるように構成されている、
請求項４記載の情報・電力伝送用削孔管ユニット。
【００２１】
（作用効果）
上記請求項４記載の作用効果と同様の作用効果が奏せられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳説する。
＜削孔機における情報・電力伝送装置について＞
図１は、ベースマシン１Ｂによって削孔ロッド２を支持する一般的な形態の削孔機１に、本発明に係る情報・電力伝送装置を組み込んだものである。なお、符号１Ｍは削孔ロッド２の回転駆動源である。
【００２３】
削孔ロッド２の先端部内には計測機器３が内装されており、一方、ベースマシン１Ｂの近傍には受信装置４および電源装置５が設置されており、これらが削孔ロッド２の基端に接続されたスリップリング４Ｓおよびロッド内を通る単芯ケーブル２ｃを介してそれぞれ接続されている。図示しないが、計測機器３および受信装置４はスペクトラム拡散変調方式による通信のためにインピーダンスマッチング回路や変復調回路など公知の構成をそれぞれ有している。
【００２４】
電源装置５は計測機器３に対して直流電力を供給するものであり、簡易には鉛蓄電池等のバッテリーを使用することができる。電源装置５のプラス側および受信装置４の入出力端子はそれぞれケーブル５ｃ、４ｃを介してスリップリング４Ｓの共通の電路に接続されており、このスリップリング４Ｓを介して削孔ロッド２内の共通の単芯ケーブル２ｃと常時導通状態とされる。
【００２５】
他方、削孔ロッド２は、両端部内に設けられたコネクタｃ１、ｃ２とこれらコネクタ間を繋ぐ単芯ケーブル２ｃとを有する複数のロッドユニット２ｕから主に構成されており、ロッドユニットを長手方向に順次連結することによって各ロッドユニットのコネクタ相互が自動的に接続されるように構成されている。削孔ロッド２は、内部にケーブルを取り囲む保護管を設けたり、本削孔ロッドの外部に他の管を外装する等により、２重管以上の多重管構造とすることもできる。
【００２６】
かくして、構成された削孔ロッド２を用いることにより、削孔ロッド２に新たなロッドユニット２ｕを継ぎ足すだけで各ロッドユニットのコネクタ相互が自動的に接続され、情報伝送用及び電力供給用電路が自動的に形成される。よって、従来必要とされていたケーブル相互の接続作業は不要となり、作業性が著しく向上する。
【００２７】
また情報伝送方式として、スペクトラム拡散変調方式を使用しているため、計測機器との通信および電源からの電力供給を単芯ケーブル一本のみで達成でき、削孔ロッドの構造や電気システムを簡素化することができるとともに、スペクトラム拡散変調方式の耐ノイズ性の高さによってよりノイズの少ない確実な信号伝送が可能となる利点ももたらされる。
【００２８】
特に、直流の電源装置５を用いる場合、図示のように、電源装置５と計測機器３とを繋ぐアース電路を、削孔ロッド２の管壁および削孔ロッド２と電通状態にあるベースマシン１Ｂのボディを介して電源装置５へのアース電路を形成すると、スリップリング４Ｓにおいてアース電路のための電極を設ける必要がないなど装置構成の簡素化を図ることができる。
【００２９】
また、計測機器３は防塵・防水の観点からケース３ｃに収納するのが好ましい。この場合、電源装置５と計測機器３とを繋ぐアース電路はケース３ｃを介して削孔ロッド２の管壁にとることができる。しかし、ケース３ｃを削孔ロッド２に直接接触して導通を図った場合、削孔ロッド２が地盤挿入過程で意図的または自然に曲がったとき、ケース３ｃが破壊したり、上記接触部分が解離しアース電路が遮断されてしまったりするおそれがあるため、図示のように。収納ケース３ｃを球状スペーサー６，６を介して削孔ロッド２の内壁面に離間保持させ、かつこの球状スペーサー６，６がケース３ｃと削孔ロッド２の管壁とを繋ぐアース電路を形成するように構成するのが好ましい。
【００３０】
この球状スペーサー部分の詳細例が、図２および図３に示されている。この例ではケース３ｃは円筒状とされ、その基端開口部が絶縁材料により形成された円柱状の電極ホルダ３ｈによって蓋をされており、この電極ホルダ３ｈの基端から同軸的にオス電極ｍが突出されている。この電極ホルダ３ｈおよびオス電極ｍは本発明にいうコネクタｃ１に相当する。またケース３ｃの基端部外周面には、横断面円弧状の凹溝３ｄがケース３ｃの基端から軸方向に沿って所定限度まで先端側に延在形成され、これと対応させてロッド２の内周面にも同様の凹溝２ｄが形成され、これら凹溝３ｄ、２ｄ内に、球状スペーサー６の一端および他端がそれぞれ嵌合されている。かくしてケース３ｃはロッド内周面に対して離間保持される。なお、この離間保持のため、凹溝３ｄ、２ｄは図３に示すように、相互間隔が等しくなる配置で２つ以上、特に３つ以上配置されるのが好ましい。なお、他のロッドユニット２ｕとの連結構造は後述の削孔管ユニットと基本的に同様であるので、詳細は後に譲る。
【００３１】
かくして、仮に削孔ロッド２の曲がりがあっても、計測機器３を収納したケース３ｃは球状スペーサー６との接触を維持したままその球面に沿って移動することができ、アース電路が導通状態に維持され、ケース３ｃの破壊も生じ難くなる。近時、曲がり可能な削孔ロッドを用いて曲線的な削孔を行う工法が開発されており、この球状スペーサー６を用いる形態はかかる工法に特に好適である。
【００３２】
＜情報・電力伝送用削孔管ユニットについて＞
次に、上記伝送装置に好適に使用される削孔管ユニットの実施形態について詳説する。図４は、本発明に係る削孔管ユニット例２ｕの全体図であり、図５及び図６は一端部および他端部の拡大縦断面図であり、図１２は接続要領を示す図で縦断面図である。これらの図からも判るように、本実施形態の削孔管ユニット２ｕは、管体Ｂとこの管体Ｂ内に備わる単芯ケーブルＣとを有し、長手方向に順次連結することによって、単芯ケーブルＣ相互が接続されたより長い一体管を形成するものである。
【００３３】
管ユニット２ｕの一方の端部は、若干小径のオス継手部２０とされており、このオス継手部２０内にはホルダ取り付け用の拡径部２１が形成されている。そして、この拡径部２１内には横断面円形のオスホルダ２２が同軸的に挿入嵌合され、止め輪２２ｃにより固定されている。オスホルダ２２は、図７にも示すように、拡径部２１内に嵌合する形状の大径部２２ａと、開口部側に突出する小径のオスホルダ凸部２２ｂとからなり、オス電極取付用の貫通孔２２ｈが中心軸心に沿って形成され、かつオスホルダ凸部２２ｂの外周面に形成された周方向に沿う凹溝２２ｄ内にシールリング２２ｒ，２２ｒが嵌合されたものとされている。
【００３４】
オス電極ｍは、かかるオスホルダ凸部２２ｂによって管体Ｂの軸心に対して同軸的に支持され且つオスホルダ凸部２２ｂの先端から更に突出するように構成される。このため、図示例では、オスホルダ２２の電極取付用貫通孔２２ｈは、ホルダ凸部２２ｂの先端において若干小径とされており、一方、オス電極ｍは図８にも示すように中間大径部ｍ１を有する棒状に形成されている。この中間大径部ｍ１は別途樹脂等により形成し本体部に一体化させることができる。かくして、オス電極ｍをオスホルダ２２の電極取付用貫通孔２２ｈ内に基端側から挿入することによって、中間大径部がホルダ２２の小径部２２ｅに引っ掛り、この状態でオス電極ｍの先端がオスホルダ凸部２２ｂ先端を通り抜けて突出するようになる。そしてこの状態でオス電極ｍ周囲の隙間にボンド等の充填接着剤ｂｄを充填することにより、オス電極ｍをオスホルダ２２に対して固定することができる。
【００３５】
またオス電極ｍの基端部にはケーブルＣの一端が圧着またははんだ付け等により接続される接続部ｍ２が設けられている。この場合、図示のようにオス電極ｍの基端部にケーブルＣの端部を接続した後に、これらをケーブルＣの基端部も含めても電極取付用貫通孔２２ｈ内に挿入し、オスホルダ２２に対して固定するのが望ましい。
【００３６】
他方、管ユニット２ｕの他端部は、図６に示すように、他のユニットのオス継手部２０が挿入嵌合される若干小径のメス継手部３０とされており、このメス継手部３０内にはホルダ取り付け用の縮径部３１が形成されている。そして、この縮径部３１内には横断面円形のメスホルダ３２が同軸的に挿入嵌合され、止め輪３１ｃにより固定されている。図示例のメスホルダ３２は、ロッドホルダに対する取付部３３とカバー部３４とを接着等により一体化してなるものとされている。より詳細には、取付部３３は図９にも示すように、小径部３３ｃを有する電極取付用貫通孔３３ｈが中心軸心に沿って形成されたものであり、一方、カバー部３４は図１０にも示すように、先端側大径部３４ａと基端側小径部３４ｂとを有する筒状部材であり、カバー部３４の基端側小径部３４ｂが取付部３３の電極取付用貫通孔３３ｈの先端開口から挿入され接着等により一体化されている。
【００３７】
かくして形成されたメスホルダ３２においては、取付部３３内の電極取付用貫通孔３３ｈの基端部とカバー部３４の基端側小径部３４ｂとが、本発明の「基端側筒状部」を構成し、カバー部３４の先端側大径部３４ａが本発明の「先端側筒状部」を構成し、これらの内空が同軸的に連続している。
【００３８】
メス電極ｆは、かかるメスホルダ３２の基端側筒状部内に、管体Ｂの軸心に対して同軸的に収容されている。このため図示例では、カバー部３４の基端側小径部３４ｂの先端部３４ｃが若干小径とされており、この小径部３４ｃに、メスホルダ３２内に基端側から挿入されたメス電極ｆが引っ掛り、この状態でメス電極ｆがカバー部３４の先端側大径部３４ａまでは至らずに電極取付用貫通孔３３ｈの基端部とカバー部３４の基端側小径部３４ｂ内の範囲に収容されるように構成されている。そしてこの状態でメス電極ｆ周囲の隙間にボンド等の充填接着剤ｂｄを充填することにより、メス電極ｆをメスホルダ３２に対して固定できる。
【００３９】
またメス電極ｆは、図１１にも示すように、先端面から所定深さのオス電極挿入孔ｆ１が形成されている。この挿入孔は、オス電極ｍの外周面との接触を維持するため、側部に切り込みを形成するとともに、これら切込み分だけ押し潰しておくのが好ましい。これにより、メス電極ｆのオス電極挿入孔ｆ１内にオス電極ｍを挿入すると、挿入孔ｆ１が押し広げられながらオス電極ｍが挿入され、かつ挿入孔の復元力によって挿入孔内面とオス電極外面との接触が常時維持されるようになる。
【００４０】
さらに、メス電極ｆの基端部にはオス電極ｍと同様にケーブルＣの一端が圧着またははんだ付け等により接続される接続部ｆ２が設けられている。この場合、図示のようにメス電極ｍの基端部にケーブルＣの端部を接続した後に、これらをケーブルＣの基端部も含めてもメスホルダ３２内に挿入し、メスホルダ３２に対して固定するのが望ましいのも、オス継手２０の場合と同様である。
【００４１】
かくして、本発明に係る削孔管ユニット２ｕでは、図１２に示すように、他の削孔管ユニット２ｕとの連結時においては、一方の削孔管ユニット２ｕのオス電極ｍが他方の削孔管ユニット２ｕのメス電極ｆ内に自動的に嵌合して電通状態となる。このように雄雌関係をもって嵌合連結することで、精度低下のない確実な連結ができる。また、特にこの際、オスホルダ凸部２２ｂの外周面とメスホルダ３２の先端側筒状部（先端側大径部３４ａ）の内周面とがシールリング２２ｒを介して密着され、嵌合されたオス電極ｍおよびメス電極ｆの両者がオスホルダ２２、シールリング２２ｒおよびメスホルダ３２によって囲まれる空間ｓｐ内に自動的に密閉される。したがって、削孔機の削孔ロッドのように、削孔水等の電気伝導性を有する液体を管内を通して流通させる場合に特に適しており、当該液体を介してのショート等が発生しにくくなる利点ももたらされる。
【００４２】
＜その他＞
（い）上記削孔管ユニットにおいて、図示形態のように、オス電極ｍ、メス電極ｆともに管体Ｂの開口から突出させないように構成したり、または図示しないが管ユニット相互の連結時において、管ユニットの挿入力により自動的に或いは手動で開閉する開閉蓋を設けたりすると、管内の防水や防汚を図れるため好ましい。
【００４３】
（ろ）上記削孔管ユニット例では、シールリング２２ｒをオスホルダ凸部２２ｂの外周面に設けたが、メスホルダ３２の先端側筒状部（先端側大径部３４ａ）の内周面に設けても良いし、オスホルダ２２およびメスホルダ３３の両方に設けても良い。
【００４４】
（は）上記削孔管ユニット例は、一端部をオス継手２０とし且つ他端部をメス継手３０としたオス・メス管ユニットであるが、本発明は両端部をともにオス継手（オス電極およびオスホルダ含む）となしたオス・オス管ユニットや、両端部をともにメス継手（メス電極およびメスホルダ含む）となしたメス・メス管ユニットをも含むものである。この場合、オス・オス管ユニットとメス・メス管ユニットとを交互に接続したり、オス・メス管ユニットを適宜組み合わせたりすることも可能である。
【００４５】
（に）上記削孔管ユニット例において、各部の材質は適宜選択すれば良いが、前述した削孔機における情報・電力伝送装置に適用する場合、管体を導電性材料により形成してアース電路となし、これと電極ｍ，ｆおよびケーブルＣとの絶縁を図るべく、ホルダ２２，３２や接着剤等については絶縁性材料により形成することができる。ホルダ２２，３２は絶縁の役割以外にも電極を確実に保持する役割を担うため、硬質塩化ビニル等の硬質絶縁性材料により形成するのが望ましい。
【００４６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、複数の電路を形成せずに情報の伝送および電力供給の両方を可能とし、削孔ロッドの構造や電気システムの簡素化を図ることができる。また、良好な導通を可能としながらも簡易に連結することができるようにすることにある。特に本発明の削孔管ユニットにおいては、簡易な連結を可能としながらも、電極を密閉でき、ショートや電極の汚れを効果的に防止できるようになる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１…削孔機、１Ｂ…ベースマシン、１Ｍ…回転駆動源、２…削孔ロッド、２ｃ…単芯ケーブル、２ｕ…管ユニット、３…計測機器、４…受信装置、５…電源装置、６…球状スペーサー、２０…オス継手部、２２…オスホルダ、２２ｒ…シールリング、ｍ…オス電極、Ｃ…単芯ケーブル、３２…メスホルダ、３４…カバー部、ｆ…メス電極、ｃ１，ｃ２…コネクタ。