JP2017066795A - 地盤改良翼の供回り検知装置及び地盤改良翼の供回り監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】攪拌翼を有する地盤改良装置において、供回り防止翼の回転状況を検知し、地上の受信装置に検知信号を確実に送信する地盤改良翼の供回り検知装置及び地盤改良翼の供回り監視方法を提供する。【解決手段】地盤改良装置の供回り防止翼４に磁石からなる被検知体を、単体軸にコイルからなるセンサーを設置する。センサーで磁石を検知することで、単体軸１と供回り防止翼４の相対回転を検知し、電線で、ウォータースイベル内に設置された無線発信器に検知信号として送信する。無線発信器は、この検知信号を受信して、無線通信で、地盤改良装置の周辺に設置した受信装置へ送信する。受信装置は、検知信号を受信する。そして、検知信号を利用して相対回転の回転速度、供回り防止翼４の回転速度等を求めて表示器に表示する。【選択図】図１

Description

本発明は、攪拌翼を有する地盤改良装置において、その地盤改良翼の供回り検知し監視するための地盤改良翼の供回り検知装置及び地盤改良翼の供回り監視方法に関する。更に詳しくは、地盤改良掘削土の供回り現象を防止するようにした地盤改良装置において、供回り防止翼と攪拌翼との間の相対回転を検知するための地盤改良翼の供回り検知装置及び地盤改良翼の供回り監視方法に関する。

地盤改良を行うための工法として種々の方式が提案されているが、地盤に掘削穴を形成し、その掘削土にセメント等の凝固剤を注入し、攪拌翼で混合攪拌し固化させて杭等の地盤改良柱を形成する工法が知られ施工されている。攪拌翼で混合攪拌するとき、攪拌翼と改良土が一体となって塊状になり供回りすることがある。この供回りを防止するために、回転ロッド上の軸受で自由回転する構造にした供回り防止翼を設け、施工時にこの供回り防止翼を掘削穴の壁面に固定するものも知られている。

しかしながら、この構造の地盤攪拌翼であっても、供回り防止翼と攪拌翼が供回りすることもあり、供回り防止翼と攪拌翼が相対的に回転していないという保証はない。このために、供回り防止翼と攪拌翼との間の相対回転数をセンサーで検知し、これを監視するものも提案されている（特許文献１、２）。

特許文献１に記載の装置は、供回り防止翼の回転を検知したセンサーの信号を発信装置から発する無線信号で地上へ送信している。地上の受信装置にその無線信号を受信している。特許文献２に記載の検知装置は、供回り防止翼の回転を地下で検知したセンサーの信号を回転ロッド内の送信電線で地上へ送り、回転ロッドの上端部のスリップリングを介してカウンター装置に接続している。

特開２０００−１４４７０３号公報 特開２００１−３２３４５４号公報

しかしながら、回転ロッドの下端部に設置された送信装置から無線信号を地上へ送信し、受信装置でこれを受信するとき、無線信号は地盤を通過して、その信号が減衰するという問題がある。掘削深さが深いほど、通過する地盤が厚くなり、場合によって、岩盤層があると、無線信号を受信できないということが起こる。また、回転ロッドの上端部のスリップリングを開始して信号を取り出すと、回転ロッドが回転し、送信信号カウンターまでの電線接続構造に限られる。

本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記目的を達成する。
本発明の目的は、攪拌翼を有する地盤改良装置において、供回り防止翼の回転状況を検知し、地上の受信装置に検知信号を確実に送信する地盤改良翼の供回り検知装置及び地盤改良翼の供回り監視方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、攪拌翼を有する地盤改良装置において、供回り防止翼と攪拌翼との相対回転を検知し、地上の受信装置に検知信号を送信する地盤改良翼の供回り検知装置及び地盤改良翼の供回り監視方法を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明は、地盤の攪拌回転翼を有して、掘削穴を掘削し前記掘削穴内の地盤改良を行う地盤改良装置において、地盤改良翼の供回りを検知し監視するための地盤改良装置の地盤改良翼の供回り検知装置及びそのための監視方法である。

本発明の発明１の地盤改良翼の供回り検知装置は、
地盤の攪拌回転翼を有して、掘削穴を掘削し前記掘削穴内の地盤改良を行う地盤改良装置であって、
回転駆動装置により回転駆動され、地盤改良材を吐出させるための吐出穴を有する単体軸と、
この単体軸に固定され、前記掘削穴内の掘削された掘削土を攪拌する攪拌翼と、
前記単体軸の地盤底側の端部に設けられ、複数の掘削刃を有して前記掘削穴を掘削する削穴ビットと、
前記攪拌翼と前記削穴ビットとの間の前記単体軸に回転自在に設けられ、外周端部が前記掘削穴の周壁に係合して回転が止められ、前記攪拌翼及び前記削穴ビットの回転と相対回転して掘削された掘削土を前記地盤改良材とともに混合攪拌させる供回り防止翼と
からなる地盤改良装置において、
前記単体軸と前記供回り防止翼の相対回転を検知するために、前記供回り防止翼に配置された被検知体と、前記被検知体に対応して前記単体軸に配置された検知手段とからなるセンサーと、
前記センサーで検知された前記単体軸と前記供回り防止翼の相対回転による相対回転信号を前記単体軸の上部に伝達するための電線と、
前記単体軸の上部に配置され、前記相対回転信号を無線信号に変換するための無線手段と
からなることを特徴とする。

本発明の発明２の地盤改良翼の供回り検知装置は、発明１において、前記無線手段は、回転している前記単体軸内へ連続的に地盤改良材を送るために前記単体軸の上端に固定されたウォータースイベルに配置されていることを特徴とする。
本発明の発明３の地盤改良翼の供回り検知装置は、発明１又は２において、前記被検知体は磁石からなり、かつ、前記検知手段はコイルからなり、前記単体軸と前記供回り防止翼の相対回転をするとき、前記コイルを通過する前記磁石による磁界の磁束が変化し、前記コイルに電磁誘導による電圧が発生して前記相対回転信号になることを特徴とする。
本発明の発明４の地盤改良翼の供回り検知装置は、発明３において、前記磁石は、前記供回り防止翼の羽根体の上端又は下端に固定され、前記コイルは、前記軸受に固定されることを特徴とする。

本発明の発明５の地盤改良翼の供回り検知装置は、発明３において、前記磁石は、前記供回り防止翼が羽根体の内周面に固定され、前記コイルは、前記軸受の外周面に前記磁石と対向して固定されることを特徴とする。
本発明の発明６の地盤改良翼の供回り検知装置は、発明１において、前記電線は、ZigBee規格に準拠したZigBee Coordinator及びZigBee End Device、又は、ZigBee Coordinator、ZigBee Router及びZigBee End Deviceによって接続されていることを特徴とする。

本発明の発明７の地盤改良翼の供回り監視方法は、
地盤の攪拌回転翼を有して、掘削穴を掘削し前記掘削穴内の地盤改良を行う地盤改良装置であって、
回転駆動装置により回転駆動され、地盤改良材を吐出させるための吐出穴を有する単体軸と、
この単体軸に固定され、前記掘削穴内の掘削された掘削土を攪拌する攪拌翼と、
前記単体軸の地盤底側の端部に設けられ、複数の掘削刃を有して前記掘削穴を掘削する削穴ビットと、
前記攪拌翼と前記削穴ビットとの間の前記単体軸に回転自在に設けられ、外周端部が前記掘削穴の周壁に係合して回転が止められ、前記攪拌翼及び前記削穴ビットの回転と相対回転して掘削された掘削土を前記地盤改良材とともに混合攪拌させる供回り防止翼と
からなる地盤改良装置において、
前記単体軸と前記供回り防止翼の相対回転をセンサー手段で検知して、前記相対回転信号を無線信号に変換して、前記地盤改良装置の外部に発信する
ことを特徴とする。

本発明の発明８の地盤改良翼の供回り監視方法は、発明７において、前記無線手段は、回転している前記単体軸内へ連続的に地盤改良材を送るために前記単体軸の上端に固定されたウォータースイベルに配置されていることを特徴とする。
本発明の発明９の地盤改良翼の供回り監視方法は、発明７又は８において、前記センサー手段は、磁石の被検知体から発生する磁界の磁束変化を、コイルからなる検知手段で検知し、前記相対回転信号を出力することを特徴とする。
本発明の発明１０の地盤改良翼の供回り監視方法は、発明９において、前記磁石は、前記供回り防止翼の羽根体の上端又は下端に固定され、前記コイルは、前記軸受に固定されることを特徴とする。

本発明の発明１１の地盤改良翼の供回り監視方法は、発明９において、前記磁石は、前記供回り防止翼が羽根体の内周面に固定され、前記コイルは、前記軸受の外周面に前記磁石と対向して固定されることを特徴とする。
本発明の発明１２の地盤改良翼の供回り監視方法は、発明９において、前記電線は、ZigBee規格に準拠したZigBee Coordinator及びZigBee End Device、又は、ZigBee Coordinator、ZigBee Router及びZigBee End Deviceによって接続されていることを特徴とする。

本発明によると、次の効果が奏される。本発明によると、地盤改良装置の供回り防止翼の回転を検知し、地盤改良装置の管理者や操作者がその供回りを把握することができるようになった。また、無線通信を利用しているので、地盤改良装置から離れた場所でも、供回り防止翼の回転を監視できるようになった。

図１は、本発明の第１の実施の形態の攪拌ヘッドＡを示す外観図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態において、攪拌ヘッドＡを駆動する回転ロッドの上部を示す外観図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態において、回転ロッドの縦断面図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態において、図３の回転ロッドの縦断面図の破線の部分を拡大表示した図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態のセンサー２５と磁石２４を設置する例を図示している。 図６は、本発明の第１の実施の形態において、図３のＡ−Ａ'断面の断面図である。 図７は、本発明の第１の実施の形態の地盤改良翼の供回り検知装置２０の概要を図示したブロック図である。 図８は、本発明の第１の実施の形態の無線発信器２２の概要を図示したブロック図である。 図９は、本発明の第１の実施の形態の供回り防止翼４の回転状況を受信装置２６の画面に表示する一例を図示した図である。 図１０は、本発明の第３の実施の形態において、上端単体軸と下端単体軸の接続部分に、非接触端子２７ａ，２７ｂを設ける様子を示す概念図である。 図１１は、本発明の第４の実施の形態において、上端単体軸と下端単体軸の接続部分に、ZＣ（ZigBee Coordinator）６０とＺＥＤ（ZigBee End Device）６２を設け、ケーブル２３ａ，２３ｂを接続する様子を示す概念図である。

［第１の実施の形態］
次に、本発明の第１の実施の形態を図に基づき説明する。本発明の地盤改良翼の供回り検知装置（以下、供回り検知装置という。）は、図示していないが、地上を移動可能な地盤改良装置の改良機本体に組み込まれて動作する。即ち、改良機本体に設けられている駆動モータに回転ロッドが連結されており、地盤改良装置の攪拌ヘッドＡは、駆動モータの回転駆動で回転する回転ロッドにより回転駆動される。

攪拌ヘッドＡの先端の削穴ビット２で地盤を掘削し、掘削土を上方へ移送する。そして、攪拌ヘッドＡの単体軸１に固定された攪拌翼３ａ，３ｂと単体軸１に回転自在に設けられた供回り防止翼４によりこの掘削土を攪拌しながら地盤改良材と混合し混合土にする。ここで、攪拌翼３ａ，３ｂと供回り防止翼４は地盤改良翼として機能する。図１は本発明の第１の実施の形態の攪拌ヘッドＡの外観を示す外観図であり、図２は攪拌ヘッドＡを駆動する回転ロッドの上部を示す外観図である。

図３は攪拌ヘッドＡの回転ロッドの下部の縦断面図である。この縦断面図から理解されるように、本実施の形態の回転軸は、管状の単体軸１であって二重管ではない。単体軸１の地盤底側に削穴ビット２が配置され、この削穴ビット２は単体軸１を駆動する駆動モータ（図示せず）の駆動により、単体軸１と共に一体的に回転駆動される。削穴ビット２は、その回転外径が地盤改良柱の外径（掘削穴５の内径）に一致する。

削穴ビット２は、複数の刃部２ａが削穴ビット２の半径方向に直線上に配置されており、これは地盤改良柱の地盤底の低面を削りながら下方に前進し掘削を行う。又、この削穴ビット２の近傍の単体軸１の先端部には、地盤改良材を掘削穴内に注入するための吐出穴８が配置されている。地盤改良材は地上部の供給装置から、この単体軸１の中心に配置されたパイプの中空部１ａを介して供給され、掘削された地盤底側の掘削穴５に吐出される。

この削穴ビット２の上部には、一端が単体軸１に溶接により一体に固定された半径方向に設けられた翼である攪拌翼３ｂが設けられている。即ち、この攪拌翼３ｂは、それぞれねじれ板形状の２つの羽根からなり、２つの羽根は半径方向に単体軸１を挟んで対向して配置されている。攪拌翼３ｂの上部の単体軸１には、９０度角度位相が異なる同様な構造である攪拌翼３ａが配置されている。単体軸１の下部に配置された削穴ビット２と攪拌翼３ｂとの間には、軸受７が単体軸１に固定されている。

供回り防止翼４は軸受７に回転自在に設けられている。この供回り防止翼４は、単体軸１を挟んで２つの板状の羽根体がボルト６による締結により、１８０度の半径方向に延在し、かつ供回り防止翼４の羽根面が、掘削穴５の中心線方向と平行に配置された構成となっている。この供回り防止翼４の外周先端部４ａは、掘削穴５に縦方向に食い込み接触するようになっている。即ち、この供回り防止翼４の先端部４ａの先端は、削穴ビット２の回転円軌跡より直径が大きくなるように設定されている。

［ウォータースイベル１０］
単体軸１の上部には、ウォータースイベル１０が搭載されている。ウォータースイベル１０は、回転している単体軸１に地盤改良材を連続的に供給するための継手である。従って、ウォータースイベル１０は、単体軸１と一体に回転する部分と、回転しない軸、軸受、シール部等からなる。この構造、機能は、公知であり、その説明は省略する。

ウォータースイベル１０の回転部は、単体軸１と一体であり、共に回転する。後述するセンサー２５からの検知信号を受け、この検知信号を外部に発信する無線器２２（図７を参照。）がウォータースイベル１０の回転部に搭載されている。ウォータースイベル１０の固定部には、ホース係止部材１１が一体に設けられている。ホース係止部材１１は地盤改良材を供給するホースを固定するものである。

［地盤改良方法の施工例］
次に、地盤改良装置により地盤改良を行う方法について説明する。地盤に貫入する際は、地盤改良機の駆動装置により単体軸１が正転駆動回転される。この回転は、削穴ビット２と翼体２ａの複数の刃部が地盤に食い込み掘削した掘削土を上方へ移送させる。

この地盤貫入の進行に伴って、供回り防止翼４の中心部は軸受７上に回転自在な状態に支持されているが、供回り防止翼４の外周端円軌跡は掘削穴５より大きく設定されているので、掘削時に供回り防止翼４の外周端部４ａが掘削穴５の内周の壁面に食い込み、供回り防止翼４は回転停止状態になる。削穴ビット２と攪拌翼３ａ，３ｂは、回転を継続して掘削するので、供回り防止翼４は相対回転の状態、即ち供回り防止翼４のみ回転停止状態で、掘削穴５の面に回転軸線方向に食い込みながら掘削方向に進行する。

このとき同時に地盤改良材が注入され、吐出穴８から吐出される。この注入により掘削された掘削土は、掘削と同時に攪拌翼３ａ，３ｂと供回り防止翼４により攪拌され、地盤改良材との混合土となり、その攪拌に伴い相対的に徐々に上方へもたらされる。この攪拌において掘削土は、回転する攪拌翼３ａ，３ｂと回転停止している供回り防止翼４の間で、裁断され回転方向と上下方向に対流しながら攪拌される。以上説明した攪拌ヘッドＡの構造、機能は公知の技術である。

［地盤改良翼の供回り検知装置］
以上説明した攪拌ヘッドＡにおいて、地盤改良翼の供回り検知装置２０の第１の実施の形態について説明する。地盤改良翼の供回り検知装置２０の概要を図７にブロック図で図示している。地盤改良翼の供回り検知装置２０は、供回り防止翼４の回転を検知し検知信号を出力するための検知部２１、検知信号をユーザへ送信するための無線発信器２２、両者を互いに接続するための電線２３、検知信号を受信し信号処理して表示するための受信装置２６等からなる。

各部について詳細に説明する。検知部２１は、供回り防止翼４の回転を検知するためのもので、供回り防止翼４に設置した磁石２４、単体軸１の下端部内に設置したセンサー２５からなる。センサー２５は、電線２３に接続されており、検知信号を無線発信器２２へ送信する。磁石２４が供回り防止翼４に、センサー２５が単体軸１に固定されているので、検知信号は、供回り防止翼４と単体軸の相対回転を示す。供回り防止翼４の絶対回転は、単体軸１の回転速度から検知した相対回転の回転速度を差し引いて求める。

センサー２５は、磁石２４の磁束の変化を、電磁誘導の原理で検知するためのセンサーである。センサー２５は、電磁誘導の原理に限らず公知の原理、構造のセンサーを利用することができるが、ここでいくつかの例を示す。例えば、センサー２５はコイルからなり、磁石２４がセンサー２５の付近を通過するとき、磁石２４の磁束がコイルを横切って変化するので、コイルに誘導起電圧が生じ検知信号となる。磁石２４とセンサー２５は、図３とその部分拡大図である図４に図示したように、供回り防止翼４の羽根体に磁石２４、軸受７にセンサー２５がそれぞれ設置されている。

電線２３は、管状の単体軸１の中のパイプ間の中空部であるパイプ間中空部１ｂに設置されている（図３、図６を参照。）。電線２３を単体軸１から軸受７までに設置するために、図３に示すように、貫通孔１ｃと貫通孔７ａが設けられている。貫通孔１ｃは、単体軸１の下端部のパイプ壁を貫通した孔であり、パイプ間中空部１ｂと連結して軸受７まで貫通している。この貫通孔１ｃの中を電線２３が通っている。貫通孔７ａは、軸受７に設けた貫通孔又は貫通穴であり、図４に拡大図示したように、電線２３とその先端に接続されたセンサー２５は、貫通孔７ａの中に設置される。

貫通孔７ａの最下部にはセンサー２５が設置されている。磁石２４は、図３、図４に図示したように、供回り防止翼４の羽根体の上端部に設けた溝４ａに設置されている。磁石２４とセンサー２５は、対向するように配置される。この供回り防止翼４の羽根体と羽根面は、掘削土と地盤改良材に常に接触するので、磁石２４は、できるかぎり羽根面から突出しないように設置されることが好ましく、又掘削土が侵入しないように充填材等でシールすることが好ましい。

磁石２４は、フェライト磁石、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト等の永久磁石が好ましく、特に、硬度が高く、衝撃に対する耐久性が強く、強力な磁力を持つ特徴を有するネオジウム磁石の使用が好ましい。磁石２４は、羽根面に、ボルト等の機械的な固着手段で固定されている（図示せず。）。また、磁石２４は羽根面に接着材で固定しても良い。磁石２４は、羽根面に接着材で固定すると追加部品が必要なく安価になる。磁石２４は、供回り防止翼４の羽根面に固定されているので、供回り防止翼４が回転すると磁石２４はそれと一緒に回転する。

［無線発信器２２］
図８は、無線発信器２２の概要を図示したブロック図である。無線発信器２２は、ウォータースイベル１０の中の、特にその回転部に搭載される。無線発信器２２は、検知部２１から検知信号を受信して無線通信で送信する機能を有するものであれば、アナログ通信装置でも、ディジタル通信装置でも、利用することができる。無線発信器２２の構造及び機能について、図８を例に説明する。無線発信器２２は、筐体（図示せず。）に格納された無線発信器本体３０とアンテナ３７からなる。

無線発信器本体３０は、センサー２５で検知した検知信号を信号処理し、無線通信で送信するための機器である。無線発信器本体３０は、所定の命令を実行し装置全体を制御するための中央処理装置（ＣＰＵ）３１、命令を含む制御プログラムやデータを格納するメモリ３２、通信を制御するための通信部３３、検知信号を受信し、ディジタル信号に変換するための受信部３４等からなる。無線発信器２２は、無線発信器本体３０に設置したバッテリ等から電源部３６、又は、無線発信器本体３０と分離した電源部３９を有する。

電源部３６と電源部３９は、無線発信器本体３０に電源供給をするための２次蓄電器であり、この２次蓄電器はアルカリバッテリ、リチウムイオンバッテリ等である。電源部３９は、太陽電池等も利用することができる。この場合は、太陽電池は、ウォータースイベル１０の外側に設置される。無線発信器２２は、センサー２５の検知信号を受信するために、電線２３を接続する接続端子３８を有する。接続端子３８は、受信部３４に接続されており、これにより、センサー２５の検知信号を受信部３４が受信する。

検知信号は、受信部３４で信号処理され、ディジタル化され、ディジタル検知信号に変換されて、送信部３３に送られる。送信部３３は、このディジタル検知信号を通信用に変換して、アンテナ３７から無線信号として送信する。アンテナ３７から送信された無線信号は、受信装置２６で受信され、処理される。受信装置２６は、この無線信号を受信して、信号処理し、供回り防止翼４の回転状況を表示する。センサー２５が単体軸１と共に回転し、磁石２４は供回り防止翼４と共に基本的に静止していることが前提になっている。

このように供回り防止翼４が静止している場合、センサー２５は単体軸１の回転速度に同じ周期で磁石２４を通過するので、センサー２５で検知した検知信号より求める相対速度は、単体軸１の回転速度と同じである。供回り防止翼４の回転速度は、この値から単体軸１の回転速度から求めた相対速度を引き算すると０となる。供回り防止翼４が回転する場合、供回り防止翼４は単体軸１より回転速度が遅い。このとき、センサー２５で検知した検知信号は、単体軸１の回転速度より遅い回転速度になる。

これは、供回り防止翼４が単体軸１の方向に回転するからである。検知信号より求める相対速度は、単体軸１の回転速度より遅い回転速度になる。供回り防止翼４の回転速度は、単体軸１の回転速度から求めたこの回転速度を引き算して求められる。本例では、受信装置２６はパーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン等の汎用の電子計算機を利用している。供回り防止翼４の回転状況としては、供回り防止翼４が回転しているか否かや、回転速度等を表示する。

図９には、供回り防止翼４の回転状況を表示する一例を図示している。図９の表示領域５０は、受信装置２６の画面上に表示されるもので、基本情報領域５１、供回り防止翼４の回転状況を表示する表示領域５２等からなる。基本情報領域５１は、地盤改良装置を利用するときの工事現場の情報を表示するもので、工事している場所の名称を示す工事現場、工事担当者又は掘削作業者の名前を示す担当者、工事の期間を示す工事期間、現在の作業の開始時間を示す当日開始時間等が表示される。

表示領域５２は供回り防止翼４の状況を示す領域である。供回り防止翼４が回転しているか否かを示す回転状況、その回転の速度を示す回転速度、回転の方向を示す回転方向、供回り防止翼４が位置する掘削穴５の深さを示す掘削深さ等がこの領域に表示される。また、表示領域５２の中には、供回り防止翼４の回転状況を見やすくするために図で表示したグラフ領域５３がある。

グラフ領域５３は、一例として、供回り防止翼の回転状況を経過時間軸上に回転速度でグラフ化して表示する。グラフ領域５３の例では、横軸が経過時間を、縦軸が供回り防止翼４の回転速度を表している。この回転速度は、単体軸１の回転速度から、センサー２５で検知した検知信号から求めた相対速度を差し引いて求めたものである。グラフ領域５３の例では、横軸の経過時間は、センサー２５からの検知データを信号処理して所定間隔で表示されている。

経過時間は、センサー２５の検知信号から求めた供回り防止翼４の回転速度をリアルタイムで表示しても、センサー２５の検知信号を受信した時間間隔で表示しても良い。これは、作業者の要請、作業現場等に応じて設定する。図９の表示領域５０には、上述のデータの他に、現場の気象情報、地盤の種類等の情報、削穴ビット２の深さ、半径等の情報、駆動モータと回転ロッドの回転数、攪拌ヘッドＡの情報、センサー２５の検知信号の強弱の情報、無線信号の強弱の情報等のデータを表示することができる。

受信装置２６は、本例では、中央処理装置、メモリ、入出力装置を備えて汎用の電子計算機を例にしたが、無線発信器２２からの無線信号を信号処理し、最低でも供回り防止翼４の回転状況を利用者に分かりやすく表示するものであれば、任意の装置を利用することができる。例えば、供回り防止翼４の回転の有無又はその回転速度の状況のみを表示する簡易の電子機器でも良い。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態は上述の第１の実施の形態と基本的に同じであり、異なる部分のみを説明する。図５は、センサー２５と磁石２４を設置する例を図示している。図５に図示したように、単体軸１の下端部に、軸受７に通じるように、貫通孔を設け、その中に電線２３を通している。

供回り防止翼４の羽根体の中間の位置で、軸受７と接触する部分に、小さな穴４ｂを設けて、磁石２４を設置している。センサー２５は、軸受７の外面に、かつ、供回り防止翼４の羽根体と接触する部分に、磁石２４に対向して設置される。そのためには、軸受７に貫通孔７ｂを設け、その中に電線２３が設置され、その先端にセンサー２５が設置される。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態について説明する。本発明の第３の実施の形態は上述の第１、２の実施の形態と基本的に同じであり、異なる部分のみを説明する。単体軸１は、長い場合は、図１０に図示したように、上端単体軸と下端単体軸からなり、上端単体軸と下端単体軸は雄雌の形で接続されることがある。

この接続部分では、単体軸１の中のパイプ間の中空部であるパイプ間中空部１ｂは連続とならないで、上端単体軸の下端部と下端単体軸の上端部が接触し、所定の厚さの金属壁１ｄとなる。この部分では、貫通孔（図示せず。）を設け、電線２３を通すことができる。また、図１０に図示したように、上端単体軸の下端部と下端単体軸の上端部には、それぞれ凹部１ｅ，１ｆを設け、電線２３に接続された非接触端子２７ａ，２７ｂを設ける。

［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態について説明する。本発明の第４の実施の形態は上述の第３の実施の形態と基本的に同じであり、異なる部分のみを説明する。単体軸１は、長い場合は、図１０と図１１に図示したように、上端単体軸と下端単体軸からなり、上端単体軸と下端単体軸は雄雌の形で接続されることがある。この接続部分は、図１１では参照番号１ｄで示している所定の厚さの金属壁１ｄとなる。

上端単体軸の下端部と下端単体軸の上端部には、それぞれ凹部１ｅ，１ｆを設け、ZigBee Coordinator(以下、ＺＣという。)６０とZigBee End Device(以下、ＺＥＤという。)６２を設置して、検知信号を送信する。ＺＥＤ６２は電線２３ｂでセンサー２５に接続され、ＺＣ６０は電線２３ａで無線発信器２２に接続されている。ＺＥＤ６２は、センサー２５で検知した検知信号を受信する。ＺＥＤ６２は、受信した検知信号を、ＺＣ６０へ無線通信で送信する。

ＺＣ６０はＺＥＤ６２から受信した検知信号を、無線発信器２２に送信する。ＺＣ６０とＺＥＤ６２の間の無線通信は、それぞれに接続されたアンテナ６３とアンテナ６１によって行われる。ＺＣ６０とＺＥＤ６２は、近距離無線通信規格のZigBee（登録商標）に準拠した通信デバイスである。ZigBeeは、国際標準化機構(ISO)によって策定されたＯＳＩ参照モデル（ＯＳＩ reference model）による通信プロトコルの７階層の内、最下位の物理層とデータリンク層の仕様でIEEE 802.15.4として規格化されている。

ZigBeeは、通信データの転送距離が短く、転送速度が低速で、消費電力が少ないという特徴を持つ。ZigBeeに準拠したデバイスは、安価でかつ消費電力が少ないため、長期間にわたって利用できる利点があり、センサーネットワークを主目的に利用されている。ZigBeeに準拠したデバイスは、動作する周波数帯は、2.4GHz、902-928MHz、8６8-870MHzで動作する。

ＺＣ６０とＺＥＤ６２は、無線通信を制御するための無線回路、デバイス全体の制御を行うためのマイコン、データを格納するためのメモリ、デバイスに接続された外部デバイスとの通信を制御するための周辺回路、外部のデバイスと無線通信するための内蔵アンテナ、外部のデバイスと無線通信するためのアンテナを接続するための外部アンテナ用コネクタをそれぞれ備える。マイコンは、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭ，フラッシュメモリ等から構成される。

また、ＺＣ６０とＺＥＤ６２は、デバイスに必要電源を供するための電源コネクタと、データ通信のためのシリアル入出力コネクタ、アナログ入出力コネクタ、ディジタル入出力コネクタ、パルス入出力コネクタ等を備える。本発明は、ZigBee準拠デバイスの発明ではないので、ＺＣ６０とＺＥＤ６２を利用する動作の概略を説明し、その内部構造と動作について詳細な説明は省略する。ＺＥＤ６２は、その入力コネクタに、センサー２５が接続される。

ＺＥＤ６２の外部アンテナ用コネクタにアンテナ６３が接続され、ＺＥＤ６２の電源コネクタに電池６４が接続される。詳しくは、ＺＥＤ６２は基板６５に搭載されて固定され、ＺＥＤ６２の電源コネクタが基板６５の電池接続端子に接続される。電池６４は基板６５に固定されて、その電極が基板６５の電池接続端子に接続される。よって、電池６４は、ＺＥＤ６２の電源コネクタに接続される。電池６４は任意の電池を使用することができるが、小型であるボタン電池であることが好ましい。

ボタン電池を利用すると、一例では、小型のコイン程度（例えば、１円硬貨）の寸法のデバイスができる。ＺＥＤ６２、電池６４、基板６５、アンテナ６３は一体となって筐体６６に格納される。筐体６６を含めてＺＥＤ６２と基板６５の大きさによる、汎用のデバイスの場合１〜１．５ｃｍぐらいの大きさのデバイスができる。ＺＥＤ６２は、ミリ秒から数秒、数十秒の間隔で、センサー２５から検知信号を受信する。このようなボタン電池は、その使用環境によるが、標準的なZigBeeデバイスであれば、少なくとも数日から数カ月間は電源供給できる。

また、ＺＥＤ６２は、ＺＣ６０から受信した要求によって動作して、センサー２５から検知信号を受信することができる。ＺＥＤ６２、電池６４、アンテナ６３、基板６５は、筐体６６に格納されて、下端単体軸の上端部に搭載される。ＺＣ６０は、その出力コネクタに、無線発信器２２が電線２３ａによって接続される。ＺＣ６０の外部アンテナ用コネクタにアンテナ６１が接続され、ＺＣ６０の電源コネクタに無線発信器２２から電線２３ａで電源供給される。

電線２３ａは、データ通信用の通信線と、電源供給用の電線からなることが好ましい。ＺＣ６０とアンテナ６１は筐体６７に格納されて、上端単体軸の下端部に搭載される。また、ＺＣ６０の電源コネクタに、ＺＥＤ６２と同様に、ボタン電池で電源供給を行うことができる（図示せず。）。ＺＣ６０はアンテナ６１でＺＥＤ６２のアンテナ６３と無線通信し、検知信号を受信し、無線発信器２２へ送信する。また、ＺＣ６０は、予め設定された間隔で、ＺＥＤ６２から検知信号を受信する。

又は、ＺＣ６０は、無線発信器２２から検知信号を要求されたときに、ＺＥＤ６２に要求を送信して、その応答としてＺＥＤ６２から検知信号を受信し、これを無線発信器２２へ送信する。上述のように、ＺＣ６０とＺＥＤ６２は、受信感度が良いために、外部のアンテナ６１、６３を利用しているが、十分な受信感度が実現できる場合、内蔵アンテナ（図示せず。）を利用することができる。

上述通り、ZigBee規格に準拠した、ＺＣ６０とＺＥＤ６２の組によるデータ通信を説明したが、ＺＣ６０とＺＥＤ６２の間のデータを中継するためのデバイスであるZigBee Router（ＺＲ）を利用することができる。ＺＲは、ＺＣ６０と基本的に同じ構造ものが利用でき、ルータとしての設定をする。ＺＣ６０は、無線発信器２２の近傍に、無線発信器２２に電線で接続されて搭載され、ＺＲは、上端単体軸の下端部に搭載される。言い換えると、ＺＲは、図１１に図示したＺＣ６０の位置に搭載される。

ＺＣ６０は、ウォータースイベル１０内の無線発信器２２の近傍に、又は、ウォータースイベル１０の下側の単体軸１の中空部１ａ内に搭載される。ＺＲは、ＺＥＤ６２と同様に、アンテナ、基板付きのボタン電池の構造にする。ＺＲは、ＺＣ６０の要求を受けて、ＺＥＤ６２の検知信号をＺＣ６０へ送信する。上述のように、ＺＣ６０、ＺＥＤ６２、ＺＲは、外部のアンテナとしてマッチ棒アンテナ、ワイヤアンテナが使用できる。

Ａ…攪拌ヘッド
１…単体軸
２…削穴ビット
３ａ，３ｂ…攪拌翼
４…供回り防止翼
５…掘削穴
８…吐出穴
１０…ウォータースイベル
２０…供回り検知装置
２１…検知部
２２…無線発信器
２３…電線
２６…受信装置
２４…磁石
２５…センサー
３７…アンテナ
６０…ZigBee Coordinator（ＺＣ）
６２…ZigBee End Device（ＺＥＤ）

Claims (12)

1. 地盤の攪拌回転翼を有して、掘削穴を掘削し前記掘削穴内の地盤改良を行う地盤改良装置であって、
   回転駆動装置により回転駆動され、地盤改良材を吐出させるための吐出穴を有する単体軸と、
   この単体軸に固定され、前記掘削穴内の掘削された掘削土を攪拌する攪拌翼と、
   前記単体軸の地盤底側の端部に設けられ、複数の掘削刃を有して前記掘削穴を掘削する削穴ビットと、
   前記攪拌翼と前記削穴ビットとの間の前記単体軸に回転自在に設けられ、外周端部が前記掘削穴の周壁に係合して回転が止められ、前記攪拌翼及び前記削穴ビットの回転と相対回転して掘削された掘削土を前記地盤改良材とともに混合攪拌させる供回り防止翼と
   からなる地盤改良装置において、
   前記単体軸と前記供回り防止翼の相対回転を検知するために、前記供回り防止翼に配置された被検知体と、前記被検知体に対応して前記単体軸に配置された検知手段とからなるセンサーと、
   前記センサーで検知された前記単体軸と前記供回り防止翼の相対回転による相対回転信号を前記単体軸の上部に伝達するための電線と、
   前記単体軸の上部に配置され、前記相対回転信号を無線信号に変換するための無線手段と
   からなることを特徴とする地盤改良翼の供回り検知装置。
2. 請求項１に記載の地盤改良翼の供回り検知装置において、
   前記無線手段は、回転している前記単体軸内へ連続的に地盤改良材を送るために前記単体軸の上端に固定されたウォータースイベルに配置されている
   ことを特徴とする地盤改良翼の供回り検知装置。
3. 請求項１又は２に記載の地盤改良翼の供回り検知装置において、
   前記被検知体は磁石からなり、かつ、前記検知手段はコイルからなり、
   前記単体軸と前記供回り防止翼の相対回転をするとき、前記コイルを通過する前記磁石による磁界の磁束が変化し、前記コイルに電磁誘導による電圧が発生して前記相対回転信号になる
   ことを特徴とする地盤改良翼の供回り検知装置。
4. 請求項３に記載の地盤改良翼の供回り検知装置において、
   前記磁石は、前記供回り防止翼の羽根体の上端又は下端に固定され、
   前記コイルは、前記軸受に固定される
   ことを特徴とする地盤改良翼の供回り検知装置。
5. 請求項３に記載の地盤改良翼の供回り検知装置において、
   前記磁石は、前記供回り防止翼が羽根体の内周面に固定され、
   前記コイルは、前記軸受の外周面に前記磁石と対向して固定される
   ことを特徴とする地盤改良翼の供回り検知装置。
6. 請求項１に記載の地盤改良翼の供回り検知装置において、
   前記電線は、ZigBee規格に準拠したZigBee Coordinator及びZigBee End Device、又は、ZigBee Coordinator、ZigBee Router及びZigBee End Deviceによって接続されている
   ことを特徴とする地盤改良翼の供回り検知装置。
7. 地盤の攪拌回転翼を有して、掘削穴を掘削し前記掘削穴内の地盤改良を行う地盤改良装置であって、
   回転駆動装置により回転駆動され、地盤改良材を吐出させるための吐出穴を有する単体軸と、
   この単体軸に固定され、前記掘削穴内の掘削された掘削土を攪拌する攪拌翼と、
   前記単体軸の地盤底側の端部に設けられ、複数の掘削刃を有して前記掘削穴を掘削する削穴ビットと、
   前記攪拌翼と前記削穴ビットとの間の前記単体軸に回転自在に設けられ、外周端部が前記掘削穴の周壁に係合して回転が止められ、前記攪拌翼及び前記削穴ビットの回転と相対回転して掘削された掘削土を前記地盤改良材とともに混合攪拌させる供回り防止翼と
   からなる地盤改良装置において、
   前記単体軸と前記供回り防止翼の相対回転をセンサー手段で検知して、前記相対回転信号を無線信号に変換して、前記地盤改良装置の外部に発信する
   ことを特徴とする地盤改良翼の供回り監視方法。
8. 請求項７に記載の地盤改良翼の供回り監視方法において、
   前記無線手段は、回転している前記単体軸内へ連続的に地盤改良材を送るために前記単体軸の上端に固定されたウォータースイベルに配置されている
   ことを特徴とする地盤改良翼の供回り監視方法。
9. 請求項７又は８に記載の地盤改良翼の供回り監視方法において、
   前記センサー手段は、磁石の被検知体から発生する磁界の磁束変化を、コイルからなる検知手段で検知し、前記相対回転信号を出力する
   ことを特徴とする地盤改良翼の供回り監視方法。
10. 請求項９に記載の地盤改良翼の供回り監視方法において、
    前記磁石は、前記供回り防止翼の羽根体の上端又は下端に固定され、
    前記コイルは、前記軸受に固定される
    ことを特徴とする地盤改良翼の供回り監視方法。
11. 請求項９に記載の地盤改良翼の供回り監視方法において、
    前記磁石は、前記供回り防止翼が羽根体の内周面に固定され、
    前記コイルは、前記軸受の外周面に前記磁石と対向して固定される
    ことを特徴とする地盤改良翼の供回り監視方法。
12. 請求項９に記載の地盤改良翼の供回り監視方法において、
    前記電線は、ZigBee規格に準拠したZigBee Coordinator及びZigBee End Device、又は、ZigBee Coordinator、ZigBee Router及びZigBee End Deviceによって接続されている
    ことを特徴とする地盤改良翼の供回り監視方法。

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