JP2803763B2

JP2803763B2 - ニューマチックケーソン用土砂掘削装置

Info

Publication number: JP2803763B2
Application number: JP17667790A
Authority: JP
Inventors: 昭十郎阿部; 治郎角田; 哲朗新谷
Original assignee: 大豊建設株式会社
Priority date: 1990-07-04
Filing date: 1990-07-04
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JPH0464621A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はニューマチックケーソンの作業室で用いられ
るニューマチックケーソン用土砂掘削装置に関する。

（従来の技術）ケーソンは通常、地上において鉄筋コンクリートで作
製され、所定の場所に設置されて地山の土砂を掘削し、
ケーソン内の土砂を排出することによって本体の自重で
所定の支持地盤まで沈下させている。

このようなケーソンは角筒状や円筒状に構成されてお
り、最近ではその下部に設けられた作業室の天井に走行
レールを設け、この走行レールに掘削機を移動可能に取
付け掘削し、安全性の面から作業室内の無人化が行われ
るようになった。

この無人化操作では作業室内の掘削機への運転指令
や、作業室内の掘削機から遠隔操作室への運転情報が、
大量に、かつ確実に、そして迅速に、授受しなければな
らず、従来のニューマチックケーソン用土砂掘削装置に
おいては、掘削機を移動しながら大量の情報を授受する
ため、情報量に応じた電線数を使用したり、あるいは情
報を多重化して操作用の２芯ケーブルとカメラ用の同軸
ケーブルないしは無線を使用していた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した従来のニューマチックケーソ
ン用土砂掘削装置においては、大量の情報を送るために
情報量に応じた電線数を使用すると電線の本数が増加
し、相当量の重量のため、掘削機の移動に対して電線の
移動方法に課題があった。

また、操作用ケーブルとカメラ用同軸ケーブルを使用
した場合は、動力線と平行に配線するため、操作用ケー
ブルと同軸のケーブルの可撓性が異なりトラブルを発生
することがあった。

さらに、無線操縦によるものにあっては掘削機の台数
制限、排土用バケットの出入、コンクリートによる電波
の反射や干渉等が生じてしまうという課題があった。

特に、上記した各方法においての共通課題となるの
は、電磁誘導による雑音の発生が掘削作業を狂わす等の
問題であって、何れの方法でも完全なものは得難いとい
う欠点があった。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、大量の情報を正確、かつ迅速に授受
し、作業室内の掘削機を遠隔作業室からの運転指令に従
って稼動させることのできるニューマチックケーソン用
土砂掘削装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明のニューマチックケ
ーソン用土砂掘削装置は、（１）作業室内に適数個の監視カメラを設けるととも
に、作業室天井に移動可能に取付けた掘削機にも監視カ
メラを設け、前記作業室と遠隔された操作室に設けたモ
ニターテレビに監視カメラからの画像を映像させ、作業
室内の実情を把握して掘削機を操作するニューマチック
ケーソン用土砂掘削装置において、少なくとも前記掘削
機を操作するための操作信号および映像信号を光通信信
号で行うことを特徴とするものである。

（２）前記掘削機への動力電線または光電線を一体化
した複合ケーブルにしたことを特徴とする上記（１）記
載のものである。

（３）前記掘削機の走行部と旋回部との間にスリップ
スプリングと光ロータリージョイント部とを一体化した
旋回装置を配設したことを特徴とする上記（１）、
（２）記載のものである。

（４）前記光ロータリージョイント取付部の光電線端
末部の周囲に、ビニール性被覆を施した可撓性の金属管
を設けたことを特徴とする上記（３）記載のものであ
る。

（作用）上記構成による本発明のニューマチックケーソン用土
砂掘削装置は、遠隔操作室にパーソナルコンピュータ、
モニターテレビ、掘削機動力電源と光変換用配電盤Ａ等
を設け、一方、作業室内に掘削機移動用レールの側に電
線吊り用の滑車レールを取付け、滑車の下部に動力用電
線と光電線とを一体化した複合ケーブルを吊し、掘削機
の走行部にはスリップリング部と光ロータリージョイン
ト部を一体化した旋回装置を配設し、掘削機の旋回部に
は光変換用の配電盤Ｂを設け、遠隔操作室からの指令が
配電盤Ａで光変換され、また動力用の電力が配電盤Ｂを
介して正確迅速に掘削機に伝達されるようにしている。

また、掘削機からの情報も遠隔操作室のモニターテレ
ビやパーソナルコンピュータに、電波を用いないため、
確実、かつ正確に光伝送され、誤動作なく土砂を掘削す
ることができるようにしている。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図ないし第６図によっ
て説明する。

第１図は本発明のニューマチックケーソン用土砂掘削
装置の機器配置図で、１は遠隔操作室である。この遠隔
操作室１内には操作者の運転席２が設けてあり、この運
転席２の周辺にはモニターテレビ３（ITV）とパーソナ
ルコンピュータ４が配設してある。パーソナルコンピュ
ータ４にはプリンター５や入出力表示装置６（CRT）等
が接続されている。また、この遠隔操作室１内には外部
より動力電源を入力して、前記モニターテレビ３やパー
ソナルコンピュータ４等に配電する配電盤Ａが設けてあ
り、モニターテレビ３には同軸ケーブル７、パーソナル
コンピュータ４には操作用多芯ケーブル８を介して接続
してある。さらに、配電盤Ａからはケーブル躯体９の作
業室10内に接続される動力電線と光電線とを一体化した
複合ケーブル11が設けてある。

ケーブル躯体９の下部に設けられた作業室内10内に
は、天井部には略Ｃチャンネル状の走行用レール12が設
けてあり、この走行用レール12に沿ってケーブル滑車13
を移動可能に吊下する滑車用レール14が設けてある。ケ
ーブル滑車13は前記複合ケーブル11を作業室10内で案内
するための滑車で、走行用レール12に取付けられた掘削
機15の移動に対して複合ケーブル11を移動させるように
構成してある。掘削機15は上部に前記走行用レール12に
係合し、掘削機15を走行させる走行車輪部と走行駆動装
置とよりなる走行部16と、この走行部16に設けられた掘
削機15の走行部と旋回部を電気的、光学的に接続を行う
旋回装置18と、掘削状況を監視する監視カメラ19と、上
記各装置等に供給する動力電源および前記遠隔操作室１
との情報を授受する配電盤Ｂとが設けてある。なお、図
中Ｍはモータである。

第２図は遠隔操作システムの系統図で、遠隔操作室１
の前記運転席２には掘削機15の運転指令を支持する走行
レバー20、旋回レバー21、ブーム上下レバー22、ブーム
伸縮レバー23、ホー・ショベルレバー24、バケット開閉
レバー25等の各レバーが設けてあり、これら各レバーに
よる指令はA/D変換機26を介してパーソナルコンピュー
タ４に入力され、また、前記配電盤Ａ内の光変換機27を
介して光合分波器28へ入力される。そして、この指令信
号は前記複合ケーブル11を介して動力電源とともに作業
室内10内の配電盤Ｂへ送達される。

配電盤Ｂは光合分波器28′、光変換器27′および別の
光変換器29′と、前記光変換器27′に接続され中央処理
装置（CPU）のボード30等を備え、CPUボード30には走行
用増幅器31、旋回用増幅器32、ブーム上下用増幅器33、
ブーム伸縮用増幅器34、ホー・ショベル用増幅器35、バ
ケット開閉用増幅器36が接続されている。これらの各増
幅器にはそれぞれ比例電磁弁31a、32a、・・・36aが設
けてあって、CPUボードで処理された信号により該当す
る増幅器によって当該比例電磁弁が作動し、掘削機15の
オイル量を調整して走行旋回、ブーム上下、ブーム伸
縮、ホー・ショベル、バケット開閉動作を行わせる運転
指令に応答する。そして、前記CPUボード30に別に設け
られた走行位置センサー37、旋回位置センサー38、油圧
センサー39と、前記別の光変換器29′に接続された監視
カメラ19とによって運転情報を刻々と遠隔操作室１へ送
達する。また、前記複合ケーブル11内の動力電源は掘削
機駆動用モーター40へ接続され、この掘削機駆動用モー
ター40は遠隔操作室１の配電盤Ａ内のマグネットスイッ
チ41によって制御される。

上記した構成により運転席２の各レバーは個別に設け
てあり、運転指令による信号が発せられるとA/D変換器2
6を介してパーソナルコンピュータ４に入力を行う。こ
のパーソナルコンピュータ４ではRS−232Cに信号変換を
行い光変換器27で光変換を行う。この光変換された光信
号は作業室10内の配電盤Ｂ内の光合分波器28′を介して
光変換器27′まで光伝送を行う。そして作業室10内の光
変換器27′は光信号を電気信号に変換してCPUボード30
に入力する。この入力された電気信号はCPUボード30で
信号分離され、信号に応じ、増幅器を介してその信号に
より比例電磁弁を作動させて掘削機15を稼動させる。こ
の稼動状況は運転情報として走行位置センサー37、旋回
位置センサー38、油圧センサー39と監視カメラ19等とに
よって検出され、直接CPUボード30に入力される。この
入力はCPUボードでRS−232Cに信号変換を行われ光信号
として遠隔操作室１内のパーソナルコンピュータ４とモ
ニターテレビ３に送られ、パーソナルコンピュータ４で
は現在位置を算出して入力表示装置（CRT）６に表示す
る。また、モニターテレビ３では現在の掘削状況が写さ
れ操作者はこれによって掘削を進めること等ができる。

上述したように本発明のニューマチックケーソン用土
砂掘削装置では、遠隔操作室１と作業室10との信号の授
受を全て光通信信号で行ったので、電磁誘導の発生はな
くノイズ等による掘削作業の誤動作は皆無となった。

以下、上記した光通信信号を送達するための複合ケー
ブル11、旋回装置18および光電線端末部の構成等につい
て説明する。

第３図および第４図は複合ケーブル11に関するもの
で、複合ケーブル11は中心部にアース線42を配置し、こ
のアース線42の周辺に黒、白、赤で示した動力電線43、
44、45を配設し、光ファイバ線46、47を略梅花状に設け
たものである。第３図において光ファイバ線46、47内に
記入した数字は光ファイバ線のナンバリングである。

このように配列された複合ケーブル11は、第４図
（ａ）、（ｂ）に詳細に示すように、芯線としてのアー
ス線42は可撓性の軟銅捩り線で構成され、その外周には
絶縁性のゴム絶縁体42aで被覆してある。また、このゴ
ム絶縁体42aの外周に配列される動力電線43、44、45
は、いずれも可撓性の軟銅捩り線とゴム絶縁体によって
構成され、介在物48中に設けられている。また、同様に
して前記ゴム絶縁体42aの外周に配設される光電線46、4
7は、中心に硝子繊維の線があってその外周に抗張力繊
維46a、47aを被覆し、かつ全体が49押え巻テープ、50ゴ
ム被覆で覆われ、複合ケーブル11が構成されている。

このような構成をなす複合ケーブル11は、本発明のニ
ューマチックケーソン用土砂掘削装置において、遠隔操
作室１とケーソン躯体９の作業室10内のケーブル滑車13
を介して掘削機15と結ばれ、掘削機15の移動に伴う引張
りや捻れに対しても抗性を有し、光電線46、47を確実に
保護することができる。なお、本例では２本の光電線4
6、47を配設したものを使用したが、１本は予備として
おり、これらの本数は必要に応じ適宜増減し得るもので
ある。

第５図は、旋回装置18の内部の概略構造を示すもの
で、この旋回装置18はスリップリング部18Aと光ロータ
リージョイント部18Bとの組合せにより構成され、この
旋回装置18は第１図に示したように掘削機走行部16に取
付けられ、ケーブル滑車13からの複合ケーブル11が上部
から挿通され、掘削機15の走行部と掘削機旋回部15aと
を電気的・光学的に接続し得るように構成されている。

すなわち、スリップリング部18A、光ロータリージョ
イント部18B共、掘削機旋回部15aのセンターを使用する
ため、スリップリング部18Aを掘削機旋回部15aのセンタ
ーに設け、その中心に光電線通過用穴ａを設け、かつス
リップリング部18Aの下方に光ロータリージョイント部1
8Bを設けた構成とし、前記穴ａ内に複合ケーブル11内の
光電線を通し、また、複合ケーブル11と動力線と走行体
の操作線を別途設けられた通過穴より通している。

すなわち、仮想線で示すように、複合ケーブル11から
分枝された動力用の動力線はスリップリング部18の動力
線部を介しモーターＭに導かれ接続されている。また、
第２図に示した、走行位置センサー37や走行を受けもつ
比例電磁弁31a等からの線は配電盤Ｂを介し走行部操作
線として導出される。また、光ロータリージョイント部
18Bの下方からは穴ａに通された光電線が突出し、この
光で電線を介し情報の授受が行われるようになってい
る。

このように本発明では、スリツプリング部18A、光ロ
ータリージョイント部18B等を備えた旋回装置18により
掘削機15の旋回が何等の制限を受けることなく行えるよ
うに構成されている。

第６図は光ロータリージョイント部60のFCコネクター
62と可撓性金属管61とを示すものである。FCコネクター
62は光ロータリージョイント部60に嵌合されるコネクタ
ーで、この後端部には光電線46が取付けられる。この光
電線46は中心部が硝子繊維であるため、前記FCコネクタ
ー62との接続部が弱く、振動によって破損することがあ
り、特に光電線の端末部ではその影響が顕著であること
から、光電線の周囲にステンレスの可撓性金属管61を被
覆し、その上にビニール被覆をすることによって完全に
保守をすることが可能である。前記ステンレスの可撓性
金属管61は所定太さのステンレス線を、光電線46の直径
方向に順次巻き付けてあたかも管状に形成したものであ
る。この上にさらにビニール被覆を施したもので、防水
性も良く強度を十分保つことができるようになってい
る。

なお、このビニール被覆を施した可撓性金属管61の一
部と光電線46の外皮であるゴム被覆の一部に連接して熱
収縮チューブ63を覆着させることにより、例えばオイル
等によってビニール部分が劣化しても破損することなく
保つように考慮してあり安全性をより高くしている。

（発明の効果）以上説明したように本発明のニューマチックケーソン
用土砂掘削装置は、（１）作業室内に適数個の監視カメラを設けるととも
に、作業室天井に移動可能に取付けた掘削機にも監視カ
メラを設け、前記作業室と遠隔された操作室に設けたモ
ニターテレビに監視カメラからの画像を映像させ、作業
室内の実情を把握して掘削機を操作するニューマチック
ケーソン用土砂掘削装置において、少なくとも前記掘削
機を操作するための操作信号および映像信号を光通信信
号で行うようにし、また、（２）前記掘削機への動力電線または光電線を一体化
した複合ケーブルにし、また、（３）前記掘削機の走行部と旋回部との間にスリップ
リングと光ロータリージョイント部とを一体化した旋回
装置を配設し、また、（４）前記光ロータリージョイント取付部の光電線端
末部の周囲に、ビニール性被覆を施した可撓性の金属管
を設けるなどして構成したから、大量の情報を正確、かつ迅速に授受し、電磁誘導によ
る雑音は皆無となり、作業室内の掘削機を遠隔操作室か
らの運転指令に従って安全確実に稼動させることができ
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例で、第１図はニ
ューマチックケーソン用土砂掘削装置の機器配置図、第
２図は同装置の遠隔操作システムの系統図、第３図は複
合ケーブルの配列図、第４図（ａ）、（ｂ）は複合ケー
ブルの構造図で（ａ）は側面一部断面図、同（ｂ）はラ
ジアル方向の断面図、第５図は旋回装置の断面図、第６
図は光電線の端末部の側面図、である。１……遠隔操作室３……モニターテレビ 10……作業室 11……複合ケーブル 15……掘削機 16……走行部 18……旋回装置 19……監視カメラ 60……光ロータリージョイント部 61……可撓性金属管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−142127（ＪＰ，Ａ) 特開平１−165829（ＪＰ，Ａ) 特開平１−187228（ＪＰ，Ａ) 特開平１−146025（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 23/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】作業室内に適数個の監視カメラを設けると
ともに、作業室天井に移動可能に取付けた掘削機にも監
視カメラを設け、前記作業室と遠隔された操作室に設け
たモニターテレビに監視カメラからの画像を映像させ、
作業室内の実情を把握して掘削機を操作するニューマチ
ックケーソン用土砂掘削装置において、少なくとも前記掘削機を操作するための操作信号および
映像信号を光通信信号で行うことを特徴としたニューマ
チックケーソン用土砂掘削装置。
【請求項２】前記掘削機への動力電線または光電線を一
体化した複合ケーブルにしたことを特徴とする請求項
（１）記載のニューマチックケーソン用土砂掘削装置。
【請求項３】前記掘削機の走行部と旋回部との間にスリ
ップリングと光ロータリージョイント部とを一体化した
旋回装置を配設したことを特徴とする請求項（１）、
（２）記載のニューマチックケーソン用土砂掘削装置。
【請求項４】前記光ロータリージョイント取付部の光電
線端末部の周囲に、ビニール性被覆を施した可撓性の金
属管を設けたことを特徴とする請求項（３）記載のニュ
ーマチックケーソン用土砂掘削装置。