(57)【要約】【課題】掘削管のロール角について、簡単な構成で誤差補正を必要としない角度検出を行うことが可能な掘削装置を提供する。【解決手段】掘削装置１は、地盤を掘削するための掘削刃を有する掘削管２と、掘削管２の周面上に回動自由に支持される取付基板２４と、掘削管２の回動による取付基板２４の供回りを規制する供回り規制機構２８と、掘削管２と取付基板２４との対向する部位の一方に設けられ、掘削管２の回転角度に応じて他方の部位との間の距離が変化する検出面３１ａを有する検出板３０と、他方の部位に設けられ検出面３１ａとの距離を計測する距離センサ２９と、距離センサ２９による距離の測定値を掘削管２の回転角度に変換するデータ変換装置３４とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削するための掘削刃を有する掘削管と、
前記掘削管の周面上に回動自由に支持される取付基板と、
前記掘削管の回動による前記取付基板の供回りを規制する供回り規制機構と、
前記掘削管と前記取付基板との対向する部位の一方の部位に設けられ、前記掘削管の回転角度に応じて他方の部位との間の距離が変化する検出面を有する検出板と、
前記他方の部位に設けられ前記検出面との距離を計測する距離センサと、
前記距離センサによる距離の測定値を前記掘削管の回転角度に変換するデータ変換装置とを備える掘削装置。
【請求項２】
前記取付基板は、両端部が軸受を介して前記掘削管の外周面上に回動自由に支持されている請求項１に記載の掘削装置。
【請求項３】
前記取付基板は、前記掘削管の周面に沿う筒状部と、前記筒状部の一端部に設けられた鍔状部とを備え、前記鍔状部に前記距離センサが設けられている請求項１または２に記載の掘削装置。
【請求項４】
前記取付基板には、前記距離センサの動作を制御する制御基板が固定されている請求項１から３のいずれかに記載の掘削装置。
【請求項５】
前記供回り規制機構は、前記取付基板の周面の決められた角度範囲に固定される錘を備え、
前記錘は、前記錘が固定された角度範囲が最下部に位置するように荷重が設定されている請求項１に記載の掘削装置。
【請求項６】
前記検出板は、レーザ光を反射させる反射板であり、
前記距離センサは、前記検出板に向けてレーザ光を照射する半導体レーザと、前記検出板で反射したレーザ光を受光する受光素子とを含む請求項１に記載の掘削装置。
【請求項７】
前記掘削管は、前記取付基板、前記供回り記載機構、前記検出板、及び前記距離センサを覆う筒状カバーをさらに含む請求項１に記載の掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削装置に関し、詳しくは先端に掘削刃を有する掘削管を掘削刃により地盤を掘削しつつ地中に進入させる掘削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地盤を掘削するためのボーリング工法が知られている。ボーリング工法は、例えば地表面から建造物の下方に向かって斜めに曲線掘削を行い、その後、水平方向に向きを変えて直線掘削を行うことで、建造物の下方に、薬液を注入するための孔や、通信線を挿入するための孔を形成するものである。
【０００３】
この種のボーリング工法に用いられる掘削装置は、先端に掘削刃を有する掘削管と、掘削管の後端側に順次接続される中空管と、地上に設置されたボーリングマシンとを備えており、ボーリングマシンで中空管及び掘削管を地中に推進させる。
【０００４】
ボーリング工法においては、計画通りに削孔が行われているか否かを確認するために、掘削管の地中での位置を検出する必要がある。掘削管の地中での位置は、掘削管のロール角、ピッチ角及びヨー角から、例えば特許文献１に示される既知の算出方法を用いて求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５９３３２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１においては、掘削管のロール角、ピッチ角及びヨー角を検出する装置として、各種ジャイロが用いられている。
しかし、ジャイロを用いた角度検出は、測定を繰り返すうちに誤差が増大し、補正を行う必要があるという問題があった。
本発明は、上記した課題に着目してなされたものであり、掘削管のロール角について、簡単な構成で誤差補正を必要としない角度検出を行うことが可能な掘削装置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】
【０００７】
本発明による掘削装置は、地盤を掘削するための掘削刃を有する掘削管と、前記掘削管の周面上に回動自由に支持される取付基板と、前記掘削管の回動による前記取付基板の供回りを規制する供回り規制機構と、前記掘削管と前記取付基板との対向する部位の一方の部位に設けられ、前記掘削管の回転角度に応じて他方の部位との間の距離が変化する検出面を有する検出板と、前記他方の部位に設けられ前記検出面との距離を計測する距離センサと、前記距離センサによる距離の測定値を前記掘削管の回転角度に変換するデータ変換装置とを備えている。上記の目的はこの掘削装置により達成される。
【０００８】
上記の構成の掘削装置によると、掘削管の地中での回転に対して、供回り規制機構が取付基板の供回りするのを規制するので、取付基板は地中において回転せず、決められた姿勢を保持する。従って、掘削管のロール角は、取付基板との相対角度によって与えられ、その相対角度は取付基板に対して掘削管が回転する角度によって取得できる。
検出板の検出面は、掘削管の回転角度に応じて距離センサとの間の距離が変化するので、距離センサにより検出板と距離センサとの間の距離を測定し、距離の測定値がデータ変換装置によって掘削管の回転角度に変換されることで、その変換結果から掘削管のロール角が取得される。
上記の構成によれば、掘削管のロール角について、距離センサで検出板の検出面との間の距離を測定するだけで誤差補正を必要としない角度検出を行うことができる。
【０００９】
前記取付基板は、両端部が軸受を介して前記掘削管の外周面上に回動自由に支持されていることが好ましい。
【００１０】
上記の構成によれば、軸受により取付基板は掘削管の外周面上をスムーズに回動するので、掘削管の回動に対して、取付基板の供回りを確実に規制することができる。
【００１１】
前記取付基板は、前記掘削管の周面に沿う筒状部と、前記筒状部の一端部に設けられた鍔状部とを備え、前記鍔状部に距離センサが設けられていてもよい。
【００１２】
上記の構成によれば、取付基板は供回りせず鍔状部は決められた姿勢を保持するので、距離センサによる距離の測定を安定して行うことができる。
【００１３】
好ましい実施形態においては、前記取付基板には、前記距離センサの動作を制御する制御基板が固定されている。
【００１４】
この実施形態によれば、制御基板は掘削管が回転しても供回りしないため、距離センサが取付基板に設けられている場合には、距離センサと制御基板との接続が容易であり、また、制御基板は掘削管の回転の影響を受けずに距離センサの動作を制御することができる。
【００１５】
好ましい実施形態によれば、前記供回り規制機構は、前記取付基板の周面の決められた角度範囲に固定される錘を備え、前記錘は、前記錘が固定された角度範囲が最下部に位置するように荷重が設定されている。
【００１６】
上記の構成によれば、掘削管の回転に対して取付基板は供回りせず、錘が固定された角度範囲が最下部に位置する姿勢に保持される。
【００１７】
前記距離センサとして種々の形態のものが考えられるが、一の形態においては、前記検出板は、レーザ光を反射させる反射板であり、前記距離センサは、前記検出板に向けてレーザ光を照射する半導体レーザと、前記検出板で反射したレーザ光を受光する受光素子とを含む。
【００１８】
好ましい実施形態によれば、前記掘削管は、前記取付基板、前記供回り記載機構、前記検出板、及び前記距離センサを覆う筒状カバーをさらに含んでいる。
【００１９】
上記の構成によれば、取付基板、供回り記載機構、検出板、距離センサが地盤から保護される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、掘削管のロール角について、簡単な構成で誤差補正を必要としない角度検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る掘削装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】掘削管のロール角の説明図である。
【図３】掘削管の長さ方向に沿う断面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】検出板の斜視図である。
【図７】距離センサのレーザ光が照射される位置と検出板の角度位置との説明図である。
【図８】検出板の回転角度、螺旋条の高さ、距離センサと検出面との間の距離、ロール角との関係を示す図である。
【図９】演算装置の表示部の画面例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る掘削装置１の全体構成を示す概略図である。掘削装置１は、例えば、排水管、水道管、ガス管、通信線や電力線などのケーブルを通す地中管、薬液注入管などを地中に設置するために使用される。
【００２３】
掘削装置１は、先端に掘削刃を有する掘削管２により地盤Ｇを掘削して掘削管２を地中に進入させるものである。掘削装置１は、掘削管２と、掘削管２の後端部に掘削管２の地中への進入深さに応じた本数だけ接続される複数の中空管３と、中空管３及び掘削管２を地中に進入させるボーリングマシン４と、後述する距離センサ２９の出力値に基づき、掘削管２の地中での現在位置を求める演算を実行する演算装置５を備えている。
【００２４】
図１に示すように、掘削管２は、テーパービッド２１と本体部２２とを備え、テーパービッド２１には軸方向に対して傾斜した平坦な受圧面２１ａが設けられている。受圧面２１ａは、地盤を掘削するための掘削刃を構成している。テーパービッド２１は掘削刃の消耗等により必要に応じて交換されるため、本体部２２に取り外し可能な構成となっている。掘削管２の掘削方向は、受圧面２１ａにより制御される。詳細には、掘削管２を直線状に推進させる場合には、ボーリングマシン４により掘削管２を回転させながら地中に推進させることで、受圧面２１ａが地盤から受ける掘削管２の径方向の圧力が相殺され、軸方向の圧力のみとなり、掘削管２が直線状に推進する。掘削管２を曲線状に推進させる場合は、掘削管２を回転させずに、掘削管２に推進力のみを与える。これにより、受圧面２１ａが地盤から受ける圧力により、掘削管２の軸心に対して受圧面２１ａの先端縁２１ｂ（図２を参照）が位置する側に掘削管２が曲がりつつ推進する。
掘削管２のロール角βとは、図２の矢印Ｂに示すように、掘削管２が軸周りに回転するときの回転角度であり、例えば、図１、図２に示すように、受圧面２１ａの先端縁２１ｂが最上部に位置する場合をロール角βが０度と定める。
【００２５】
図３に示すように、掘削管２の本体部２２は、長さ方向の中央に位置する円筒部２２ａと、円筒部２２ａの両端側に設けられ円筒部２２ａよりも厚みの大きい円筒端部２２ｂとを備えている。円筒部２２ａの両端部は円筒端部２２ｂの内周面に固定されている。円筒部２２ａの外周を覆うように筒状カバー２３が円筒端部２２ｂの外周面にネジ２３ａにより固定されている。円筒部２２ａと筒状カバー２３との間に空間Ｓが形成され、空間Ｓ内に、取付基板２４、供回り規制機構２８、検出板３０、距離センサ２９、データ変換装置３４、通信機３５が収まっている。
【００２６】
取付基板２４は、環状を呈し、円筒部２２ａと同軸であって掘削管２の外周面に沿う筒状部２５と、筒状部２５の一端部に設けられた鍔状部２６とを備えている。取付基板２４の両端部は、ボールベアリング等の軸受２７を介して掘削管２の円筒部２２ａの外周面上に回動自由に支持されている。軸受２７は、後述する錘２８ａとともに、供回り規制機構２８を構成する。
【００２７】
供回り規制機構２８は、掘削管２の回動による取付基板２４の供回りを規制して取付基板２４を決められた姿勢に保持するものであり、図３、図５に示すように、取付基板２４の周面の決められた角度範囲Ｒに固定される錘２８ａを備える。錘２８ａは、錘２８ａが固定された角度範囲Ｒが最下部に位置するように荷重が設定されている。なお、図５においては、本体部２２の円筒部２２ａ、取付基板２４の筒状部２５、筒状カバー２３、供回り規制機構２８、制御基板３２、制御回路３３のみを図示し、その他の構成の図示を省略している。
【００２８】
距離センサ２９は、取付基板２４の掘削管２と対向する部位に設けられ、後述する検出板３０の検出面３１ａとの距離ｄ（図４を参照）を計測する。本実施形態では、錘２８ａが最下部に位置する状態（図３、図５を参照）において、距離センサ２９は、取付基板２４の鍔状部２６の外面の最上部の角度位置であって、検出板３０の検出面３１ａと対向する位置に取り付けられている。距離センサ２９は、検出板３０の検出面３１ａに向けてレーザ光を照射する半導体レーザと、検出板３０で反射したレーザ光を受光する受光素子とを含んでいる。
【００２９】
なお、距離センサ２９は、検出板３０の検出面３１ａとの距離を計測するものであれば上記の実施形態に限定されず、例えば渦電流式変位センサであってもよい。この場合、検出面３１ａは金属で構成され、渦電流式変位センサは、高周波信号を発生するセンサコイルを含む。センサコイルから発生する高周波信号により検出面３１ａに渦電流が発生し、この渦電流によるセンサコイルのインピーダンスの変化を検出することで、渦電流式変位センサと検出面３１ａとの距離を計測する。
【００３０】
検出板３０は、掘削管２の取付基板２４と対向する部位に設けられる。本実施形態では、検出板３０は、取付基板２４の鍔状部２６と対向する部位、すなわち、円筒端部２２ｂの内側の端面２２ｃに取り付けられている。
【００３１】
検出板３０は、掘削管２の円筒端部２２ｂ及び円筒部２２ａと同軸の環状を呈し、図６に示すように、掘削管２と取付基板２４とが対向する部位に向けて突出する螺旋条３１を有している。螺旋条３１は、検出板３０の角度αに応じて高さｈが線形に変化する検出面３１ａ、すなわち、掘削管２の回転角度に応じて距離センサ２９との間の距離ｄが線形に変化する検出面３１ａを有している。検出面３１ａは距離センサ２９からのレーザ光を反射させる反射面を構成する。なお、検出面３１ａは検出板３０の角度αに応じて高さｈが必ずしも線形に変化する必要はない。
【００３２】
掘削管２の地中での回転に対して、供回り規制機構２８が取付基板２４の供回りするのを規制するので、取付基板２４は地中において回転せず、決められた姿勢を保持する。従って、掘削管２のロール角βは、取付基板２４との相対角度によって与えられ、その相対角度は取付基板２４に対する掘削管２の回転角度によって取得できる。
検出板３０の検出面３１ａは、掘削管２の回転角度に応じて距離センサ２９との間の距離が変化するので、距離センサ２９により検出板３０と距離センサ２９との間の距離ｄを測定することで、距離ｄの測定値が後述するデータ変換装置３４によって掘削管２の回転角度に変換され、その変換結果から掘削管２のロール角βが取得される。
【００３３】
本実施形態においては、掘削管２の受圧面２１ａの先端縁２１ｂの位置が最上部となる場合をロール角βが０度と定め、ロール角βが０度のときに検出板３０の螺旋条３１の高さｈの最も高い位置（この位置の検出板３０の角度αを０度とする）付近が最上部となるように検出板３０を掘削管２に位置決め固定している。すなわち、図７に示すように、錘２８ａが最下部に位置する状態において、距離センサ２９のレーザ光が照射される位置Ａに検出板３０の角度αが０度の位置がくる。厳密には、検出板３０の螺旋条３１の高さｈの最も高い位置よりもわずかに低い位置に距離センサ２９のレーザ光が照射される。図８に、検出板の回転角度α、螺旋条３１の高さｈ、距離センサ２９と検出面３１ａとの間の距離ｄ、掘削管２のロール角βとの関係を示す。
【００３４】
なお、検出板３０は掘削管２の本体部２２に取り付けられているため、テーパービッド２１を交換した際には、ロール角βが０度の場合における検出板３０の角度αが０度の位置が必ずしも最上部とはならず、任意の角度αｉの位置が最上部にくる場合がある。このため、掘削開始前に、掘削管２のロール角βを例えば０度とした状態で距離センサ２９と検出面３１との間の距離ｄを測定し、図８における距離ｄと検出板３０の角度αとの関係から最上部における検出板３０の角度αｉの位置を求め、後述するデータ変換装置３４において、図８の距離ｄｉとロール角βとの対応関係を示すテーブルを書き換える。
【００３５】
また、距離センサ２９及び検出板３０の取付位置は本実施形態に限定されず、例えば、距離センサ２９が掘削管２に設けられ、検出板３０が取付基板２４の鍔状部２６に設けられていてもよい。また、検出板３０を筒状カバー２３の内周面に設け、距離センサ２９を取付基板２４の筒状部２５の外周面であって検出板３０と対向する位置に取り付けてもよい。
【００３６】
図５に示すように、取付基板２４の筒状部２５の外周面上には、錘２８ａとの対角位置、すなわち最上部に制御基板３２がネジ止め固定されている。制御基板３２には、距離センサ２９と電気的に接続され距離センサ２９の動作を制御する制御回路３３が実装されている。
【００３７】
制御基板３２には、さらに、データ変換装置３４を構成する回路が実装されている。データ変換装置３４は、制御回路３３と接続されて距離センサ２９による距離ｄの測定値を掘削管２のロール角βに変換するものである。
データ変換装置３４は、制御部、記憶部等を含んでいる。制御部は、例えばＣＰＵやワークエリアとなるメモリなどから構成されている。制御部はメモリに記憶されているプログラムを実行することにより、入出力各部を制御するとともに、距離センサ２９による距離ｄの測定値を掘削管２のロール角βに変換する処理を実行する。記憶部は、例えばフラッシュメモリや不揮発性メモリなどの記憶装置から構成され、距離センサ２９による距離の測定値を掘削管２のロール角β（回転角度）に変換するテーブルを記憶している。
【００３８】
制御基板３２上には、さらに、データ変換装置３４と接続されてデータ変換装置３４の出力値を地上の演算装置５に向けて有線又は無線送信する通信機３５が実装されている。
【００３９】
通信機３５は、例えば、無線通信を行うためのアンテナ、図示しない無線通信部、制御部、メモリ等を備えている。無線通信の場合、通信はＷｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等に準拠した無線方式で行われる。
【００４０】
なお、データ変換装置３４は制御基板３２上に設けられず、地上の演算装置５に設けられていてもよい。この場合、距離センサ２９を制御する制御回路３３に通信機３５が接続され、距離センサ２９の出力値が演算装置５に向けて送信される。
【００４１】
制御基板３２上には、さらに、掘削管２のピッチ角、ヨー角を測定するための角度検出センサ（図示せず）と、角度検出センサを制御する制御回路（図示せず）が設けられており、通信機３５により角度検出センサの出力値が地上の演算装置５に向けて送信される。角度検出センサは、例えば加速度センサで誤差補正を必要としない角度検出が可能であるが、これに限定されない。
【００４２】
図１に戻って、中空管３は、円筒状を呈しており、掘削管２の後端部に順次連結されて地中に進入される。本実施形態では中空管３の長さは約３００ｃｍであるが、この長さに限定されるものではない。
なお、掘削管２、中空管３を構成する材質は例えば鋼であるが、これに限定されず、塩化ビニール、ナイロン等の合成樹脂製であってもよい。
【００４３】
ボーリングマシン４は、例えば、図１に示すように、回転推進機構４ｂが設けられたベースマシン４ａを有している。回転推進機構４ｂは、回転駆動モータと、回転駆動モータを昇降させる昇降装置とを備えている。回転駆動モータは、連結管４ｃを介して中空管３と同軸に連結されており、回転推進機構４ｂによる回転駆動モータの昇降、回転により、掘削管２及び中空管３を回転させ、地中に進入させる。
【００４４】
演算装置５は、データ変換装置３４の出力値や角度検出センサの出力値を受信する通信部と、通信部で受信した出力値から掘削管２の地中での位置を求める演算を実行する演算部と、演算部により実行されるプログラムを記憶する記憶部と、演算結果を表示する表示部とを備えている。演算装置５は、例えば演算部を構成するＣＰＵや記憶部を構成するメモリ、表示部を構成するモニターを備えたパソコン等の計算機である。演算装置５は地上のボーリングマシン４の近傍に配置されるが、ボーリングマシン４と一体に設けられていてもよい。
【００４５】
演算装置５の記憶部は、演算部により、データ変換装置３４の出力値や角度検出センサの出力値から得られるロール角β、ピッチ角、ヨー角を測定値として記憶する。また、掘削管２の掘削の計画軌跡を予め記憶している。
演算部は、掘削管２のロール角β、ピッチ角、ヨー角、掘削管２の推進速度等から、掘削管２の地中での位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の座標位置）を算出して計測値として記憶部に記憶させる。詳しくは、掘削管２が地盤の表面（例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸からなる三次元直交座標の原点位置Ｐ０とする）から所定の距離（例えば１ｍ〜３ｍ）を進むと、掘削を中断してロール角β、ピッチ角、ヨー角が計測される。演算部は得られたロール角β、ピッチ角、ヨー角等から、既知の算出方法により位置Ｐ０に対する相対位置を求め、この相対位置に基づいて、掘削管２の地中での現在のＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標の位置Ｐ１を算出する。掘削を再開して掘削管２が位置Ｐ１から所定の距離を進むと、演算部は、位置Ｐ１に対する相対位置を求め、この相対位置から現在のＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標の位置Ｐ２を算出する。このように、前回の位置からの相対位置を順次算出し、この相対位置から現在の掘削管２のＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標位置を得ることにより、掘削軌跡を描くことができる。
【００４６】
図９は、演算装置５の演算部が表示部に表示させる画面３６の例である。演算部は、上記の演算により求めた掘削管２の掘削軌跡と、予め記憶部に記憶した計画軌跡とを、Ｘ−Ｙ座標面の軌跡３６ｃ、Ｘ−Ｚ座標面の軌跡３６ｄとして表示部に表示させる。また、掘削管２が所定の距離進む毎に、計画軌跡に基づく掘削管２のＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標位置の計画値と、算出されたＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標位置の測定値と、計画値と測定値との差とを表３６ａとして表示部に表示させる。さらに、掘削管２が所定の距離進む毎に、計画軌跡に基づく掘削管２のロール角β、ピッチ角、ヨー角の計画値と、算出されたロール角β、ピッチ角、ヨー角の測定値と、計画値と測定値との差とを、表３６ｂとして表示部に表示させる。計画値と測定値との差が小さいほど、計画通りに掘削管２による掘削が行われていることを示す。
【００４７】
なお、データ変換装置３４が演算装置５に設けられている場合は、演算装置５の演算部、記憶部等はデータ変換装置３４の制御部、記憶部等と共用してもよい。
【００４８】
次に、本実施形態の掘削装置１を用いたボーリング工法について説明する。まず、地盤Ｇ上の掘削位置の近傍にボーリングマシン４を配置する。そして、ボーリングマシン４に連結管４ｃを介して掘削管２を接続し、掘削管２を地盤の表面（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸からなる三次元直交座標の原点位置Ｐ０とする）にセットする。このとき、掘削管２は予め設定したロール角β、ピッチ角、ヨー角にセットされる。例えば、ロール角βを０度にセットする。
【００４９】
掘削管２が位置Ｐ０にセットされた状態で、演算装置５は角度計測のための初期設定を行う。演算装置５の演算部は、制御回路３３及びデータ変換装置３４を制御して、距離センサ２９により検出板３０の検出面３１ａとの間の距離ｄを測定し、この距離ｄをロール角βが０度であるとして、ロール角βと距離ｄとの対応関係を算出し、テーブルを作成してデータ変換装置３４の記憶部に記憶する。また、ピッチ角、ヨー角を検出する角度検出センサについても初期設定が行われる。
【００５０】
次に、掘削管２をボーリングマシン４の回転推進により地盤Ｇに挿入させる。掘削管２が途中まで地盤Ｇに挿入されると、中空管３を接続し、掘削管２及び中空管３を地盤Ｇに挿入する。掘削管２が地中を所定の距離（例えば１ｍ〜３ｍ程度）進むと、ボーリングマシン４の動作を停止させる。掘削装置１は、掘削管２の取付基板２４が、錘２８ａが固定された角度範囲Ｒが最下部に位置する姿勢に静止するまで例えば１０秒程度待機する。取付基板２４が静止した状態で、距離センサ２９により検出板３０の検出面３１ａとの間の距離ｄを測定し、データ変換装置３４で距離センサ２９による距離ｄの測定値を掘削管２のロール角βに変換する。データ変換装置３４の出力値は、通信機３５を介して演算装置５に送信される。また、角度検出センサの出力値も通信機３５を介して演算装置５に送信される。
【００５１】
なお、角度検出センサは掘削装置１の待機毎に演算装置５に出力値を送信してもよいが、掘削装置１の待機中、動作中によらず常に演算装置５に出力値を送信していてもよい。演算装置５は、受信した角度検出センサの出力値を全て記憶部に記憶してもよく、距離センサ２９の出力値を受信して記憶するタイミングで角度検出センサの出力値を記憶してもよい。
【００５２】
演算装置５は、データ変換装置３４の出力値及び角度検出センサの出力値であるロール角β、ピッチ角、ヨー角を受信して記憶するとともに、掘削管２のロール角β、ピッチ角、ヨー角から位置Ｐ０に対する相対位置を求め、この相対位置に基づいて、掘削管２の地中での現在のＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標の位置Ｐ１を所定の算出方法により算出する。得られたＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標の位置Ｐ１から掘削管２の掘削軌跡を求める。
【００５３】
演算装置５は、例えば図９の画面３６に示すように、演算により求めた掘削管２の掘削軌跡と、予め記憶部に記憶した計画軌跡とを、Ｘ−Ｙ座標面の軌跡３６ｃ、Ｘ−Ｚ座標面の軌跡３６ｄとして表示部に表示させる。また、計画軌跡に基づく掘削管２のＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標位置の計画値と、算出されたＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標位置の測定値と、計画値と測定値との差とを表３６ａとして表示部に表示させる。さらに、計画軌跡に基づく掘削管２のロール角β、ピッチ角、ヨー角の計画値と、算出されたロール角β、ピッチ角、ヨー角の測定値と、計画値と測定値との差とを、表３６ｂとして表示部に表示させる。
【００５４】
作業者は、表示部に表示された画面３６の情報に基づき、掘削管２の掘削軌跡が計画軌跡に近づくように次の掘削時の掘削管２のロール角β、ピッチ角、ヨー角を決定しボーリングマシン４により掘削管２をセットし、掘削を再開する。
【００５５】
上記を繰り返して、作業者は、掘削管２を所定の距離推進させる度に、掘削を中断して掘削管２の掘削軌跡を求め、計画軌跡に近づくように掘削管２のロール角β、ピッチ角、ヨー角を調整して掘削を行う。
【００５６】
上記の構成によれば、掘削管２のロール角βについて、距離センサ２９で検出板３０の検出面との間の距離ｄを測定するだけで、差補正を必要としない角度検出を行うことができる。また、ジャイロを用いる場合に比べて構成が簡単であり、省スペースとなる。
【００５７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  掘削装置
２  掘削管
２３  筒状カバー
２４  取付基板
２５  筒状部
２６  鍔状部
２７  軸受
２８  供回り規制機構
２８ａ  錘
２９  距離センサ
３０  検出板
３１ａ  検出面
３２  制御基板
３４  データ変換装置
ｄ  距離センサと検出面との間の距離
β  ロール角（回転角度）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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