JP2019214894A - 掘削ロッド - Google Patents

Abstract

【課題】共回り監視装置等を備えた掘削撹拌ロッドに用いて、掘削土の共回りを監視するカウントセンサーとの送受信及びカウントセンサーへの電力供給を確実かつ安定的行えるようにした掘削ロッドを提供する。【解決手段】回転ロッド2に、回転ロッド2の回転に対する共回り防止翼4の相対回転数を検知するカウントセンサー8と、カウントセンサー8との送受信及びカウントセンサー8に電力を供給する電気・通信回路７を設置する。回転ロッド2を軸方向に連続する二重の中空に形成する。電気・通信回路7はプラス極ケーブル7aとマイナス極ケーブル7bとから形成する。プラス極ケーブル7aは回転ロッド2の中心に位置する配線ダクト2a内に配線する。マイナス極ケーブル7bは回転ロッド2自体が兼ねる。プラス極及びマイナス極のケーブル7a,7bの上端部は回転ロッド２の上端部に設置した電磁結合式の非接触コネクタ10に接続する。【選択図】図3

Description

本発明は地盤改良等に用いられる掘削ロッドに関し、例えば、共回り監視装置を備えた掘削撹拌ロッドに用いられ、掘削土の共回りを監視するカウントセンサーとの送受信およびカウントセンサーへの電力供給を確実にかつ安定的に行えるようにしたものである。

現場造成杭として、例えば、現地掘削土と地上から注入される固化材(例えば、セメントミルク)とを撹拌混合して地盤内に柱状に形成される地盤改良杭が知られている。

この種の地盤改良杭の施工には、動力を伝達する回転ロッドの先端に掘削翼、これより上方に複数の撹拌翼と共回り防止翼、さらに回転ロッドの回転に対する共回り防止翼の相対回転数を検知するカウントセンサーを備えた掘削撹拌ロッドが用いられる。

例えば、特許文献１には、回転ロッド(1)と、当該回転ロッド(1)と共に回転して掘削土と固化材とを攪拌・混合する攪拌翼(3)と、攪拌翼(3)より長尺に設置され、回転ロッド(1)に回転自在に取り付けられた共回り防止翼(4)と、当該共回り防止翼(4)の回転ロッド(1)に対する相対回転数を検出して掘削土の共回りを監視するカウントセンサー(6)とを備えた地盤改良用撹拌・混合装置の発明が開示されている(特許文献１ 図１〜４参照)。

カウントセンサー(6)は、回転ロッド(1)内にその軸方向に沿って配線された送受信ケーブル(7)と回転ロッド(1)の上端部に取り付けられたスリップリング(8)とを介して地上のカウンター装置(9)に接続されている。また、送受信ケーブル(7)どうしは、回転ロッド(1)の接続部において、電磁結合方式の非接触センサー(10)によって互いに接続されている。

そして、カウントセンサー(6)において、掘削時の回転ロッド(1)の回転数に対する共回り防止翼(4)の相対回転数を検知し、これをカウンター装置(9)において情報処理することにより掘削土の共回りを監視する。

スリップリング(8)は、回転ロッド(1)内に配線された送受信ケーブル(7)を地上のカウンター装置(9)に繋いでカウントセンサー(6)とカウンター装置(9)間の送受信およびカウントセンサー(6)への電力供給を可能にする集電装置である。

また、電磁結合方式の非接触センサー(10)は、その一端側の非接触端子(10a)となる共振コイルが回転ロッド(1)のロッド本体(1a)側に、他端側の非接触端子(10b)となる共振コイルがヘッド(1b)側にそれぞれ内蔵され、両コイル間の電磁誘導によってカウントセンサー(6)とカウンター装置(9)間の送受信を可能にする装置である。
なお、文中の符号は、特許文献１内で用いられている符号をかっこ付で引用したものである。

特許3788721号公報 特許3260709号公報

しかし、スリップリング(8)は、接触不良やブラシ部の摩耗による故障が多い上に、防水が困難でショートしやすいため、カウントセンサー(6)とカウンター装置(9)間の送受信を安定して継続的に行うのが困難であった。また、電磁結合方式の非接触センサー(10)による送受信ケーブル(7)どうしの接続は、特に電力の損失が大きいため複数段の設置は電気ロスの元となりきわめて不経済であった。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、掘削時の共回りや地盤の固さなどの地盤状況を検知するセンサーとの送受信およびセンサーへの電力供給を確実かつ安定的に行えるようにした掘削ロッドを提供することを目的とするものである。

本発明は、回転ロッドと、当該回転ロッドの軸方向に配線された電気・通信回路とを備えた掘削ロッドの発明であり、前記電気・通信回路は、前記回転ロッド内に前記回転ロッドの軸方向に連続して形成された中空部内に配線されたケーブルからなる電気・通信回線と、前記回転ロッドの軸部自体からなる電気・通信回線とから構成されていることを特徴とするものである。

前記中空部内にプラス極またはマイナス極の一方の電気・通信回線用ケーブルのみを配線することで、接続部でのショート等を起きにくくして回転ロッドの先端側との送受信および回転ロッドの先端側への電力供給を安定的に行うことができる。

また、他方の電気・通信回線は、前記回転ロッドの軸部自体とすることで、ケーブルによる電気・通信回線の半分を無くして電気・通信回線を簡単化することができる。

さらに、前記回転ロッドの接続部における電気・通信回線用ケーブル間の接続は、回転ロッドの中空部内において金属または樹脂製のコネクタによって行うことにより防水処理を確実に行うことができる。

また、前記中空部の外側に回転ロッドの軸方向に連続する一また複数の中空部を形成して地盤内に注入されるセメントミルク等の固化材の注入流路などとすることができる。

また、前記電気・通信回線用ケーブルと前記回転ロッドの軸部自体からなる電気・通信回線は、それぞれ前記回転ロッドの上端部に設置された電磁結合式の非接触コネクタを介して地上の電気・通信回線に接続することにより、非接触コネクタによる接続部が回転ロッドと相対回転しても平面的なずれを生じないようすることができる。

これにより、非接触コネクタによる接続部の接触不良、損耗、ショート等といったトラブルを防止することができるため、回転ロッドの先端側と地上との送受信および地上から回転ロッドの先端方向への電力供給を確実かつ安定的に行うことができる。

例えば、回転ロッドの先端側に共回り防止翼を備えた掘削撹拌ロッドの場合、回転ロッドの先端側に共回り防止翼の共回りを監視するカウントセンサーを設置し、当該カウントセンサーとの送受信およびカウントセンサーへの電力供給を前記電気・通信回線と非接触コネクタを介してきわめて安定的に行うことができる。

なお、前記電気・通信回線には掘削時の共回り防止翼の共回りを監視するカウントセンサーの他、地盤の固さを検知するセンサー等も接続することができ、接続可能なセンサーは特に限定されることはない。

本発明は、回転ロッドに当該回転ロッドの軸方向に連続して形成された中空部内にプラス極またはマイナス極の一方の電気・通信回線用ケーブルのみが配線されていることで、接続部でのショートが起きにくく、回転ロッドの先端側との送受信および前記回転ロッドの先端側への電力供給を安定的に行うことができる。また、他方の電気・通信回線は前記回転ロッドの軸部自体であるため、電気・通信回線用ケーブルの多くを省略して電気・通信回路を簡単化することができる。

また、前記中空部の外側に一また複数の中空部が前記回転ロッドの軸方向に連続して形成されているため、当該中空部を地盤内に注入されるセメントミルク等の固化材の注入流路として利用することができる。

さらに、前記電気・通信回線用ケーブルと前記回転ロッドの軸部自体からなる電気・通信回線は、前記回転ロッドの上端部に設置された電磁結合式の非接触コネクタを介して地上の電気・通信回線とそれぞれ接続されているため、非接触コネクタによる接続部の接触不良、損耗、ショート等といったトラブルを防止することができ、これにより回転ロッドの先端側と地上との送受信および地上から回転ロッドの先端方向への電力供給を確実にかつ安定的に行うことができる。

本発明の一実施形態であり、共回り監視装置を備えた掘削ロッドの正面図である。 図１に図示する掘削ロッドが備える共回り監視装置を図示したものであり、図2(a)は回転ロッドの一部縦断面図、図2(b)は、図2(a)におけるA-A線断面図である。 図１に図示する掘削ロッドが備える共回り監視装置を図示したものであり、図3(a)は回転ロッドの縦断面図、図3(b)は図3(a)におけるＢ部拡大図である。 回転ロッドの接続部における電気・通信ケーブル間のコネクタによる接続を図示したものであり、図4(a)は接続後、図4(b)は接続前の縦断面図である。

図１〜図３は本発明の一実施形態であって、共回り監視装置を備えた掘削ロッドを図示したものである。図において、掘削ロッド１は、回転ロッド２と当該回転ロッド２の先端部に設置された掘削翼３、当該掘削翼３の位置より上方向に間隔をおいて設置された複数の撹拌翼４および共回り防止翼５、さらに掘削土の共回りを監視する共回り監視装置６を備えている。

回転ロッド２は、二重管または三重管の同心円状に形成され、その中心部の中空部は後述する電力供給および送受信用回路(以下、「電気・通信回路」)７の配線ダクト2aを形成し、その外側の中空部は地盤内に注入されるセメントミルク等の固化材の注入流路2bを形成し、さらに当該注入流路2bの下端部は固化材の吐出口2cになっている。

共回り防止翼５は、回転ロッド２の外周を自在に回転する円筒体5aと、当該円筒体5aの両側部に対称かつ水平に設置され、かつ回転ロッド２の外周を円筒体5aと共に自在に回転する一対の水平翼5bとから構成されている。

また、共回り防止翼５は、最下段の撹拌翼４の上側と下側にそれぞれ設置され、先端の水平翼5bは掘削翼３および撹拌翼４の先端より前方に所定長延長され、かつ垂直翼5cによって連結されている。

このように構成された上下共回り防止翼5,5は、撹拌翼４と干渉することなく回転ロッド２の外周を上下一体となって自在に回転する。また、ソイルセメント杭の施工中、掘削翼３および撹拌翼４が回転ロッド２と共に回転しても、上下共回り防止翼5,5の先端部(垂直翼5c)が孔壁に食い込んで回転しないことで掘削土の共回りが防止される。

また、上下共回り防止翼5,5と複数の撹拌翼４が相対的に回転することにより、注入流路2bを介して地上から注入されるセメントミルク等の固化材と掘削翼３によって掘削された掘削土が撹拌混合されてソイルセメント杭が形成される。

共回り監視装置６は掘削土の共回りを監視する装置であり、回転ロッド２の回転に対する共回り防止翼５の相対回転数を検知する二線式のカウントセンサー８、カウントセンサー８からの信号を情報処理するカウンター装置９およびカウントセンサー８とカウンター装置９との間に配線された電気・通信回路７とから構成されている。

カウントセンサー８は、回転ロッド２に設置された磁気式近接スイッチ8aと共回り防止翼５に設置されたマグネット8bとを備え、当該磁気式近接スイッチ8aとマグネット8bは、回転ロッド２の側部と共回り防止翼５の円筒体5aの内側に対向して設置されている。

電気・通信回路７は、回転ロッド２の配線ダクト2a内に配線されたプラス極の電気・通信回線用ケーブル(以下「プラス極ケーブル」)7aと回転ロッド２自体からなるマイナス極の電気・通信回線用ケーブル(以下「マイナス極ケーブル」)7bとから構成されている。

なお、マイナス極ケーブル7bが回転ロッド２の配線ダクト2a内に配線され、プラス極ケーブル7aが回転ロッド２自体とされていてもよい。また、配線ダクト2a(後述する端子カバー16も含む)が金属やカーボン等の電気伝導体である場合には、当該配線ダクト2aをプラス極ケーブル7aまたはマイナス極ケーブル7bとすることもできる。

プラス極ケーブル7aは、回転ロッド２の配線ダクト2a内に回転ロッド２の上端部からカウントセンサー８の位置まで連続して配線され、その先端部は磁気式近接スイッチ8aに接続されている。また、マイナス極ケーブル7bは回転ロッド２が兼ね、回転ロッド２は磁気式近接スイッチ8aに接続されている。

さらに、カウントセンサー８から配線されたプラス極ケーブル7aとマイナス極ケーブル7bとしての回転ロッド２の上端部は、回転ロッド２の上端部に設置された電磁結合式の非接触コネクタ10を介して、地上のカウンター装置９から配線されたプラス極ケーブル7aとマイナス極ケーブル7bにそれぞれ接続されている。

非接触コネクタ10は、一対の非接触端子10aと10bを備え、非接触端子10aは回転ロッド２の上端部に設置されている。また、当該非接触端子10aと10bはカウントセンサー８とカウンター装置９からそれぞれ配線されたプラス極ケーブル7aおよびマイナス極ケーブル7bの端部に接続され、また、回転ロッド２上端の中心部(回転軸上)で上下に対向する状態で設置されている。

非接触端子10aと10bは共振コイルであり、両コイル間の電磁誘導によってカウントセンサー８とカウンター装置９間の送受信および地上からカウントセンサー８への電力供給が可能になっている。

非接触コネクタ10がこのように設置されていることで、非接触端子10aと10bが相対的に回転しても平面的なずれは生じないため、スリップリングのような接触不良や損耗、あるいはショート等によるトラブルを減らすことができる。

また、回転ロッド２の接続部イにおいては、プラス極の電気・通信用ケーブル7aは金属または樹脂からなる配線コネクタ11を介して接続され、しかも回転ロッド２の中心部に形成された配線ダクト2a内において接続されていることにより接続がきわめて容易であり、かつ接続部イの防水が容易で漏水によるショート等の不具合を未然に防止することができる。

配線コネクタ11は、図4(a),(b)に図示するように、一対の雌型コネクタ12と雄型コネクタ13とから構成され、それぞれロッド状の端子本体14,15の外周が端子カバー16によって被覆され、かつ各端子本体14,15と端子カバー16との間に絶縁材17が介在されている。

また、雌型コネクタ12の端子本体14は、その材軸方向に一定量スライド自在に設置され、かつスプリング18によって前方に常時付勢され、これにより端子カバー16の先端部に形成された凹部19の底部に端子本体14の先端部14aが一定量常時突出している。

一方、雄型コネクタ13の端子本体15の先端部15aは端子カバー16および絶縁材17の先端面より一定量突出している。また、端子カバー16の先端部は雌型コネクタ12の端子カバー18の凹部19に挿入され、これにより端子本体14の先端部14aと端子本体15の先端部15aが互いに当接し、しかも端子本体14は端子本体15側にスプリング18によって常時付勢されていることで、端子本体14と15の先端部14a,15aが離れることはない。

なお、端子カバー16が金属やカーボン等の電気伝導体である場合には、当該端子カバー16を電気・通信回路７のプラス極ケーブル7aまたはマイナス極ケーブル7bとすることができる。

以上の構成により、配線コネクタ11の雌型コネクタ12と雄型コネクタ13は電気的に接続されている。また、端子本体14および15の外周は絶縁材17によって被覆され、かつ雌型コネクタ12の凹部19の内周に防水パッキン20を二重に取り付けることにより凹部19の内周面と端子カバー16の外周面管の防水処理がなされている。

また、マイナス極ケーブル7bとしての回転ロッド２は、接続部イより上側部分と下側部分が直接接合されていることにより、導電および通信上、接続部のない連続する一本のケーブルとみなすことができるため、接続に伴う導電および通信のロスをほぼ無くすることができ、これにより地盤内のカウントセンサー８と地上のカウンター装置９間の送受信およびカウントセンサー８への電力供給を確実にかつ安定的に行うことができる。なお、符号21は掘削ロッド１を回転させるオーガーモータである。

本発明は、例えば、共回り監視装置を備えた掘削撹拌ロッドに用いて、掘削土の共回りを監視するカウントセンサーとの送受信およびカウントセンサーへの電力供給を確実にかつ安定的に行うことができる。

１ 掘削ロッド
２ 回転ロッド
2a 配線ダクト
2b 固化材注入流路
2c 固化材の吐出口
３ 掘削翼
４ 撹拌翼
５ 共回り防止翼
5a 円筒体
5b 水平翼
5c 垂直翼
６ 共回り監視装置
７ 電気・通信回路
7a プラス極ケーブル(プラス極の電気・通信回線ケーブル)
7b マイナス極ケーブル(マイナス極の電気・通信回線ケーブル)
８ カウントセンサー
8a 磁気式近接スイッチ
8b マグネット
９ カウンター装置
10 電磁結合式の非接触コネクタ
11 配線コネクタ
12 雌型コネクタ
13 雄型コネクタ
14 端子本体
14a 先端部
15 端子本体
15a 先端部
16 端子カバー
17 絶縁材
18 スプリング
19 凹部
20 防水パッキン
21 オーガーモータ

Claims (7)

1. 回転ロッドに当該回転ロッドの軸方向に延びる電気・通信回路を備えた掘削ロッドであって、前記電気・通信回路は、前記回転ロッド内に前記回転ロッドの軸方向に連続して形成された中空部内に配線されたケーブルからなる電気・通信回線と、前記回転ロッドの軸部自体からなる電気・通信回線とを備えていることを特徴とする掘削ロッド。
2. 請求項１記載の掘削ロッドにおいて、前記ケーブルからなる電気・通信回線および前記回転ロッドの軸部自体からなる電気・通信回線と、地上からの電気・通信回線とを接続する電磁結合式の非接触コネクタを備えていることを特徴とする掘削ロッド。
3. 請求項１または２記載の掘削ロッドにおいて、前記ケーブルからなる電気・通信回線または前記回転ロッド自体からなる電気・通信回線の一方は、プラス極の電気・通信回線であり、他方はマイナス極の電気・通信回線であることを特徴とする掘削ロッド。
4. 請求項２または３記載の掘削ロッドにおいて、前記電磁結合式の非接触コネクタは、前記回転ロッド上端の回転軸上に設置されていることを特徴とする掘削ロッド。
5. 請求項１〜４のいずれかひとつに記載の掘削ロッドにおいて、前記電気・通信回路は掘削土の共回りまたは地盤状況を検知するセンサーに接続されていることを特徴とする掘削ロッド。
6. 請求項５記載の掘削ロッドにおいて、前記センサーは前記回転ロッドに設置された共回り防止翼の相対回転数を検知するカウントセンサーであることを特徴とする掘削ロッド。
7. 請求項１〜６のいずれかひとつに記載の掘削ロッドにおいて、前記回転ロッドの中心部に形成された中空部の外側に、固化材注入流路となる中空部が前記回転ロッドの軸方向に連続して形成されていることを特徴とする掘削ロッド。