JP2018150760A - アースドリル機 - Google Patents

Abstract

【課題】堀削孔の深さに応じて、操作者の操縦し易い目安となるロータリフレームの角度以外の杭精度に係る堀削作業の情報を表示できるアースドリル機を提供する。【解決手段】本発明に係るアースドリル機は、ロータリフレーム４に取付けられた角度センサ１０と、運転室に設けられた表示装置１１と、コントローラと、を備え、コントローラは、角度センサ１０からの検出信号に基づいて、ロータリフレーム４の角度θ、ケリーバ６を吊るすロープ１２の送り出し量で計算される堀削深度にｔａｎθを乗じた値で得られる掘削孔の偏芯量、並びに偏芯量を堀削深度で除算した値で得られる掘削孔の傾斜量を演算する演算部と、演算部の演算結果を表示装置に表示するための制御を行う表示制御部と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリドライブにより駆動されるケリーバの先端に取付けたドリリングバケットを回転させて地盤を堀削し、内部に収納された土砂を地上に排土するアースドリル機に関する。

従来、この種のアースドリル機によるアースドリル工法の施工順序では、まず堀削具のドリリングバケットをケリーバの先端に取付け、ケリーバを杭芯に合わせてドリリングバケットで堀削を開始する。堀削を開始したら表層ケーシングの建込み予定深度まで堀削を行う。次に、表層ケーシングを鉛直に建込んだ後にスラッシュタンクからポンプで汲み上げた土質に適した安定液をホースで表層ケーシング内に注入しながら堀削を続け、支持層を確認した後に根入れ堀削を行うことにより堀削完了とする。

更に、施工順序では、ドリリングバケットに代えて底浚いバケットを取り付けて穴底の形状を均す一次杭底処理（一次スライム処理とも呼ばれる）を行う。さらに、この状態で沈殿物があれば水中ポンプを使用した二次杭底処理（二次スライム処理）を行って沈殿物を除去する。この後は地上で溶接機を用いてかご状に加工した鉄筋を孔内中央の周囲に鉛直に建込み、トレミー管を孔内中心に挿入する。トレミー管でコンクリートの打込みを行い、その打込みを完了させる。最後に、表層ケーシングを引抜いた後にその空堀り部分への埋戻しを行う。

このようなアースドリル機に関連する先行技術として、フロント支持アームまたはブームに、ケリーバを駆動するドライブ装置が設けられたフロント装置を取付ける構成とした「アースドリル機」が挙げられる（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の技術によれば、フロント装置の先端側が、掘削時の反力によって浮上がるように回動するのを抑えることができるため、掘削時にケリーバを常時垂直な姿勢に保つことができ、垂直な立坑を掘削することができる。

特許第３７８２３３１号公報

ところで、通常アースドリル機には、堀削作業に際してロータリドライブを取付けるロータリフレームにその角度を検出するための角度センサが設けられる。また、アースドリル機本体内の運転室（操縦室とも呼ばれる）には表示装置が設けられており、角度センサからの検出信号に基づいて角度情報が表示装置に表示される。表示装置がアナログタイプの場合には、傾斜角度計としてロータリフレームのＸ軸方向（左右方向）、並びにＹ軸方向（前後方向）の角度だけを針振れ表示するタイプの角度計が運転室の操縦盤近傍に設けられる。表示装置がデジタルタイプの場合には、コントローラによって演算された角度情報を表示するためのモニタが設けられる。このモニタには、例えば、ロータリフレームの左、右、前、後の角度が表示される他、深度、堀削径、堀削トルク、フロントフレームの角度、作業半径等の堀削作業に関する付属情報が表示される。

何れにせよ、アースドリル機による堀削作業は、堀削孔がなるべく鉛直になるようにロータリフレームの角度を監視しながらアースドリル機本体内の運転室の操作者が操縦盤を操縦して行われる。堀削孔に係る杭精度は杭芯のズレ量や傾斜量で規定されており、地盤表面から表層ケーシングの建込み予定深度位までであれば、ロータリフレームの角度を参照するだけで或る程度の杭精度を維持して堀削作業を実施できる。ところが、堀削孔の深さが表層ケーシングの建込み予定深度を超えて支持層に至るまでの間の堀削作業は、ロータリフレームの角度を参照するだけでは杭精度が判り難く、操作者の操縦能力に委ねられる部分が多く、操作者に負担が掛かっているという問題がある。尚、杭精度はロータリフレームの角度以外に堀削孔の芯ズレや傾斜を含むもので、堀削孔の深さが深くなる程ロータリフレームの角度だけでは芯ズレや傾斜が判り難くなっている。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、堀削孔の深さに応じて、操作者の操縦し易い目安となるロータリフレームの角度以外の杭精度に係る堀削作業の情報を表示できるアースドリル機を提供することにある。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一態様は、アースドリル機本体のフロントフレームに取付けられたロータリドライブにより駆動されるケリーバの先端に取付けたドリリングバケットを回転させて地盤を堀削し、内部に収納された土砂を地上に排土するアースドリル機であって、前記ロータリドライブを取付けるロータリフレームの角度を検出するために当該ロータリフレームに取付けられた角度センサと、前記アースドリル機本体の運転室に設けられた表示装置と、前記表示装置の制御を行うコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記角度センサからの検出信号に基づいて、前記ロータリフレームの角度θ、前記ケリーバを吊るすロープの送り出し量で計算される堀削深度にｔａｎθを乗じた値で得られる掘削孔の偏芯量、並びに当該偏芯量を当該堀削深度で除算した値で得られる当該掘削孔の傾斜量を演算する演算部と、前記演算部の演算結果を前記表示装置に表示するための制御を行う表示制御部と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、上記構成により、堀削孔の深さに応じて、操作者の操縦し易い目安となるロータリフレームの角度以外の杭精度に係る堀削作業の情報を表示できる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係るアースドリル機の概略構成を一部破断にして示した図である。 図１に示すアースドリル機の一部を拡大して示した図である。 図２に示すアースドリル機の一部を別方向から示した図である。 （ａ）はコントローラのハード構成を示す図、（ｂ）はコントローラの機能構成を示す図である。 表示装置の表示される堀削作業の情報を例示したもので、（ａ）は角度表示に関する図、（ｂ）は偏芯量表示に関する図、（ｃ）は傾斜量表示に関する図である。

以下、本発明の実施形態に係るアースドリル機について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るアースドリル機の概略構成を一部破断にして示した図である。

図１を参照すれば、本実施形態に係るアースドリル機は、アースドリル機本体１のフロントフレーム３に取付けられたロータリドライブ５によりケリーバ６を介して駆動されるドリリングバケット７を回転させて地盤を堀削するアースドリル工法を適用した拡底杭施工用となっている。アースドリル工法では、堀削に際してドリリングバケット７の内部に収納された土砂を地上に排土することも従来通りに行われる。

クローラクレーン自体は、良く知られているために一部の構造箇所を省略して簡略的に説明する。アースドリル機本体１にはブーム２、フロントフレーム３、及びロータリフレーム４が据付けられる。このうち、ブーム２及びフロントフレーム３の間はフロントフレーム起伏シリンダ８により結合され、フロントフレーム起伏シリンダ８の伸縮度合いでブーム２に対するフロントフレーム３の角度を調整することができる。また、フロントフレーム３及びロータリフレーム４の間はロータリフレーム起伏シリンダ９により結合され、ロータリフレーム起伏シリンダ９の伸縮度合いでフロントフレーム３に対するロータリフレーム４の角度を調整することができる。ロータリフレーム４にはロータリドライブ５が取付けられる。ロータリドライブ５によりケリーバ６に回転力を与えるもので、ケリーバ６の先端にはドリリングバケット７が装着される。このような構造において、上述の如く各部の角度を調整すると、地盤面（水平面）からブーム２、フロントフレーム３までの角度が設定される他、ロータリフレーム４の角度θによりケリーバ６の鉛直度が設定される。

アースドリル機では、その他にロータリフレーム４の側面の所定箇所には角度センサ１０が取付けられる。また、アースドリル機本体１内の運転室には、例えばタッチ式の液晶パネルから成る表示装置１１と、表示装置１１を制御するコントローラ２０（図４参照）とが備えられる。尚、図１に示すアースドリル機は、テレスコピックブーム式タイプであるが、その他にラチスブーム式タイプやリーダ式タイプのアースドリル機であっても適用可能である。

図２は上述したアースドリル機の一部を拡大して示した図であり、図３はその一部を別方向から示した図である。図２及び図３に示すように、ロータリフレーム４の側面のフロントフレーム３に対する結合箇所の付近に角度センサ１０が取付けられ、ロータリフレーム４内にロータリドライブ５が収納される。ここではロータリフレーム４の側面に角度センサ１０が取付けられた形態を示すが、角度センサ１０はロータリフレーム４の上面に取り付けられても良い。角度センサ１０はアースドリル機のロータリフレーム４に対して前後、左右の対地角度を検出する。それらの対地角度を合算した結果を、本明細書においてロータリフレーム４の角度θとする。

アースドリル機で地盤に縦孔を堀削する際、ケリーバ６の先端にドリリングバケット７等の堀削具を取付け、できるだけ鉛直に堀削する必要がある。そのためには、ケリーバ６を可能な限り鉛直に維持してセットすることが重要であり、堀削作業に際してアースドリル機本体１内の運転室の操縦者（オペレータ）がブーム２やフロントフレーム起伏シリンダ８、ロータリフレーム起伏シリンダ９を操作して杭芯とケリーバ６の立ちとをセットする。この際、操縦者が参照するのが運転室の操縦盤の近傍に据付けられた表示装置１１の表示画面である。この表示画面にはフロントフレーム３の角度や作業半径、ロータリフレーム４の角度θ等が表示される。堀削作業中には主にロータリフレーム４の角度θや作業半径を監視しながらなるべく堀削孔が鉛直に形成されるように操縦盤のレバーを微操作しながら堀削を行うことになる。

次に、表示装置１１を制御するコントローラ２０の詳細について図４を参照して説明する。図４（ａ）はコントローラ２０のハード構成を示す図であり、図４（ｂ）はコントローラ２０の機能構成を示す図である。図４（ａ）に示すように、コントローラ２０は、各種演算を行うＣＰＵ２１、ＣＰＵ２１による演算を実行するためのプログラムを格納するＲＯＭやＨＤＤ等の記憶装置２２、ＣＰＵ２１がプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ２３、および他の機器とデータを送受信する際のインタフェースである通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）２４を含むハードウェアと、記憶装置２２に記憶され、ＣＰＵ２１により実行されるソフトウェアとから構成される。コントローラ２０の各機能は、ＣＰＵ２１が、記憶装置２２に格納された各種プログラムをＲＡＭ２３にロードして実行することにより、実現される。

図４（ｂ）に示すように、コントローラ２０は、演算部２５と、表示制御部２６とを含む。演算部２５は、角度センサ１０からの検出信号に基づいて、後述する各種情報を演算する。表示制御部２６は、演算部２５の演算結果を表示装置１１に表示するための制御を行う。

本実施形態では、角度センサ１０からの検出信号に基づいて演算したロータリフレーム４の角度θ以外に偏芯量やそれに基づいて得られる傾斜量を表示装置１１の画面上に表示させる点が特徴となっている。ロータリフレーム４の偏芯量は、ケリーバ６を吊るすロープ１２の送り出し量で計算される堀削深度にｔａｎθを乗じた値で得られる。即ち、偏芯量＝堀削深度×ｔａｎθなる関係が成立する。ロータリフレーム４の傾斜量は、偏芯量を堀削深度で除算した値で得られる。即ち、傾斜量＝偏芯量／堀削深度なる関係が成立する。尚、角度センサ１０とコントローラ２０との間は有線接続されるか、無線通信可能な状態であれば良く、角度センサ１０からの検出信号が表示装置１１に伝達される形態は特に問わない。

図５は、上述したアースドリル機本体１内に備えられる表示装置１１の表示画面に表示される堀削作業の情報を例示したものである。尚、同図（ａ）は角度表示に関する図、同図（ｂ）は偏芯量表示に関する図、同図（ｃ）は傾斜量表示に関する図である。

図５（ａ）に示す角度表示の表示画面では、画面中央にロータリフレーム４の角度θの具体例として角度２°を表示している。図５（ａ）中に示すロータリフレーム４の角度θは、前角度と右角度とが表示された状態にあるが、後角度と左角度とが該当すればそれらが表示されることになる。また、表示画面上にはアースドリル機や堀削孔のイメージを図案化して表示し、各部の動作状態、作業半径、地盤に対するブーム２やフロントフレーム３の傾斜角度、ブーム２やフロントフレーム３のアースドリル機本体１の旋回中心から堀削孔の中心までの距離を表示している。更に、堀削孔についてはバケット位置（ドリリングバケット７の位置）を含めて実際に堀削した深さを太線で表示し、所定の深さに対するオフセット（図示せず）、目標値などを表示している。その他、掘削トルク等の堀削作業に関する付属情報についても表示している。

図５（ｂ）に示す偏芯量表示の表示画面では、画面中央に掘削孔の偏芯量の具体例として偏芯１．０ｍを表示している。掘削孔の偏芯量は、少なくとも堀削中かつ堀削完了まで表示可能とすることが好ましいが、操縦者（オペレータ）により任意に角度、傾斜量表示の切替えが可能である。ここでも表示画面上にはその他に図５（ａ）で説明した場合と同様な内容を表示している。

図５（ｃ）に示す傾斜量表示の表示画面では、画面中央に掘削孔の傾斜量の具体例として傾斜１／１００を表示している。掘削孔の傾斜量は、少なくとも堀削中、かつ堀削完了まで表示可能することが好ましいが、操縦者（オペレータ）により任意に角度、偏芯量表示の切替えが可能である。ここでも表示画面上にはその他に図５（ａ）で説明した場合と同様な内容を表示している。

ところで、図５（ａ）に示す角度表示、図５（ｂ）に示す偏芯量表示、図５（ｃ）に示す傾斜量表示は、表示装置１１の画面上で切り替え可能に表示させることができる。このため、画面上の所定箇所（ここでは下段枠）にタッチ式の切り替え表示用の項目となる「メニュー」が表示されている。即ち、堀削作業中に操縦者が表示装置１１の表示画面を参照し、「メニュー」をタッチして適宜切り替えれば堀削孔の芯ズレを定量的に把握でき、傾斜についても定量的に把握できる。そこで、操縦者はそれらの結果に基づいて操縦盤のレバーを微操作すれば杭精度良く堀削を行うことができる。

以下、本実施形態に係るアースドリル機による堀削作業の要点を順番に説明する。堀削孔の深さが表層ケーシングの建込み予定深度に到達するまでは、図５（ａ）に示す角度表示だけを参照して堀削作業を行えば良い。また、表層ケーシングの建込み行った後の堀削では図５（ｂ）に示す偏芯量表示及び図５（ｃ）に示す傾斜量表示を参照して操縦盤のレバーを微操作すれば良い。この結果、堀削孔の深さが表層ケーシングの建込み予定深度を超えても、操作者の操縦し易い目安となるロータリフレーム４の角度θ以外の杭精度に係る堀削作業の情報（堀削孔の深さに応じた偏芯量、傾斜量）を表示できるため、杭精度良く堀削することができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能であるが、これらは添付した特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１ アースドリル機本体
２ ブーム
３ フロントフレーム
４ ロータリフレーム
５ ロータリドライブ
６ ケリーバ
７ ドリリングバケット
８ フロントフレーム起伏シリンダ
９ ロータリフレーム起伏シリンダ
１０ 角度センサ
１１ 表示装置
１２ ロープ
２０ コントローラ
２５ 演算部
２６ 表示制御部

Claims (3)

1. ロータリドライブにより駆動されるケリーバの先端に取付けたドリリングバケットを回転させて地盤を堀削し、内部に収納された土砂を地上に排土するアースドリル機であって、
   前記ロータリドライブを取付けるロータリフレームの角度を検出するために当該ロータリフレームに取付けられた角度センサと、
   前記アースドリル機本体の運転室に設けられた表示装置と、
   前記表示装置の制御を行うコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記角度センサからの検出信号に基づいて、前記ロータリフレームの角度θ、前記ケリーバを吊るすロープの送り出し量で計算される堀削深度にｔａｎθを乗じた値で得られる掘削孔の偏芯量、並びに当該偏芯量を当該堀削深度で除算した値で得られる当該掘削孔の傾斜量を演算する演算部と、
   前記演算部の演算結果を前記表示装置に表示するための制御を行う表示制御部と、を含むことを特徴とするアースドリル機。
2. 請求項１記載のアースドリル機において、
   前記表示制御部は、前記ロータリフレームについての前記角度θ、前記偏芯量、及び前記傾斜量を前記表示装置の画面上で切り替え可能に表示させることを特徴とするアースドリル機。
3. 請求項２記載のアースドリル機において、
   前記表示制御部は、前記角度θ、前記傾斜量、及び前記偏芯量を前記堀削孔の深度に応じて堀削開始から堀削完了までの間、任意に前記表示装置の画面上に切り替え可能に表示することを特徴とするアースドリル機。