JP3224686B2 - 掘削装置用深度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シーブを介して掛け渡
したロープの先端に吊持された掘削装置の深度を検出す
る掘削装置用深度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置としては、例えば特
公平５−８１７１６号公報に記載のように、シーブの回
転量をエンコーダなどによって検出し、その検出したシ
ーブの回転量に基づき掘削装置の深度を算出する深度検
出装置が考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ロープとシ
ーブとの接触面には滑りが生じることがあり、この場
合、シーブの回転量と、掘削装置の深度すなわちロープ
が繰り出された量との間には一対一の対応関係が成立し
ない。従って、上記深度検出装置では、掘削装置を何度
も上げ下げしている間にロープとシーブとの間に有意の
滑りが生じ、充分な検出精度が得られない場合があっ
た。

【０００４】また、ロープを巻取ったり繰り出したりす
るウインチはロープとの間に殆ど滑りを生じないことが
知られているが、ウインチはロープの巻取量が増加する
ほどその実質的な外径が増大する。更に、ウインチに巻
回されたロープには延びや圧力が加わるので、この外径
の変化は非常に複雑である。このため、ウインチの回転
量から掘削装置の正確な深度を検出することも困難であ
った。

【０００５】そこで、本発明は、掘削装置の正確な深度
を容易に検出することのできる掘削装置用深度検出装置
を提供することを目的としてなされた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するために
なされた請求項１記載の発明は、図１に例示するよう
に、シーブを介して掛け渡したロープの先端に吊持され
た掘削装置の深度を検出する掘削装置用深度検出装置で
あって、上記ロープを巻取可能なウインチと、該ウイン
チの回転量を検出するウインチ回転量検出手段と、該検
出された上記ウインチの回転量に基づき、上記掘削装置
が所定の基準深度に達したことを検出する基準深度検出
手段と、上記シーブの回転量を検出するシーブ回転量検
出手段と、該検出された上記シーブの回転量の、上記基
準深度検出手段が上記掘削装置の上記基準深度に達した
ことを検出した時点からの変化量に基づき、上記掘削装
置の深度を算出する深度算出手段と、を備えたことを特
徴とする掘削装置用深度検出装置を要旨としている。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の掘削装置用深度検出装置において、更に、上記掘削
装置の当該時点における深度を上記基準深度に設定する
基準深度設定手段を備えたことを特徴とする掘削装置用
深度検出装置を要旨としている。

【０００８】

【作用】このように構成された請求項１記載の発明で
は、基準深度検出手段は、ウインチ回転量検出手段によ
り検出されたウインチの回転量に基づき、掘削装置が所
定の基準深度に達したことを検出する。ここで、ウイン
チとロープとの間には殆ど滑りが生じない。また、掘削
装置が所定の深度に達したか否かの判断にはウインチの
実質的な外径がロープの巻取量により変化することを殆
ど考慮しなくてもよい。従って、基準深度検出手段によ
り掘削装置が上記基準深度に達したことがきわめて正確
にかつ簡単に検出される。

【０００９】深度算出手段は、シーブ回転量検出手段に
より検出されたシーブの回転量の、基準深度検出手段が
掘削装置の基準深度に達したことを検出した時点からの
変化量に基づき、掘削装置の深度を算出する。このた
め、仮にロープとシーブとの間に滑りが発生したとして
も、深度算出手段が算出した深度には、前回基準深度検
出手段が掘削装置の基準深度に達したことを検出した時
点から当該時点までの間に発生した滑りによる誤差しか
含まれていない。すなわち、深度算出手段が算出する深
度には、掘削装置が上記基準深度に達する度に基準深度
検出手段による補正が加えられるのである。従って、深
度算出手段にて算出された掘削装置の深度はきわめて正
確である。

【００１０】また、請求項２記載の掘削装置用深度検出
装置は、請求項１記載の発明の構成に加えて、更に、掘
削装置の当該時点における深度を上記基準深度に設定す
る基準深度設定手段を備えている。このため、掘削装置
を所望の深度に配設して基準深度設定手段を作動させれ
ば、その深度を基準深度として請求項１記載の発明と同
様の正確な深度検出を実行することができる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図２は請求項１および２記載の発明の実施例として
の掘削装置用深度検出装置を備えたアースドリル１を表
す正面図である。アースドリル１の作業機３の前部には
ブーム５が立設され、その先端にはシーブ７が回転自在
に設けられている。作業機３にはロープ９を巻取可能な
ウインチ１１が設けられ、ロープ９はこのウインチ１１
からシーブ７を介して掛け渡されている。このロープ９
の先端には、ケリーバ１３がスイベルジョイント１５を
介して回転可能に吊持され、更にその下端には、掘削装
置としてのバケット２１が取り付けられている。また、
ケリーバ１３は回転駆動装置２３により回転駆動され、
これによって、バケット２１を回転させて穿孔掘削を行
うことができる。

【００１２】シーブ７近傍には、そのシーブ７の回転を
図示しないチェーンを介して伝達されシーブ７の回転に
伴って回転する移動量検出器２５が設けられ、この移動
量検出器２５に固定されたロータリエンコーダ（以下、
深度計算用エンコーダと記載）２７がシーブ７の回転量
を検出する。すなわち、深度計算用エンコーダ２７はシ
ーブ回転量検出手段に相当する。また、ウインチ１１に
はもう一つのロータリエンコーダ（以下、原点検出用エ
ンコーダと記載）２９が固定され、ウインチ１１の回転
量を検出する。すなわち、原点検出用エンコーダ２９は
ウインチ回転量検出手段に相当する。

【００１３】次に、図３に例示するように、深度計算用
エンコーダ２７および原点検出用エンコーダ２９の出力
信号は、作業機３に内蔵された電子制御回路３１に入力
されている。また、電子制御回路３１には、作業機３の
運転席近傍に設けられた設定スイッチ３３，リセットス
イッチ３５，ブザー３７，表示パネル３９などが接続さ
れている。ここで、設定スイッチ３３とは、後述するシ
ーブ補正値など種々のデータを設定するためのスイッチ
であり、リセットスイッチ３５とは、原点検出用エンコ
ーダ２９などをリセットするためのスイッチである。ま
た、ブザー３７は運転者に警報音を発する周知のもので
あり、表示パネル３９は電子制御回路３１が算出したバ
ケット２１の深度などを表示するものである。

【００１４】次に、このように構成された本実施例の動
作を説明する。図４は、電子制御回路３１が実行する処
理を表すフローチャートである。なお、電子制御回路３
１は、図示しない制御電源が投入されるとこの処理を実
行する。処理を開始すると、先ずステップ１０１ではメ
モリなどの初期化処理を実行し、続くステップ１０３で
は設定スイッチ３３にて設定された各種データ、例え
ば、バケット２１の目標深度，シーブ７の径のばらつき
を補正するシーブ補正値などを読み込む。更に、続くス
テップ１０５，１０７では深度計算用エンコーダ２７，
原点検出用エンコーダ２９を順次リセットし、ステップ
１０９へ移行する。

【００１５】ステップ１０９では、深度計算用エンコー
ダ２７の出力に基づき、現在のバケット２１の深度を算
出する。ステップ１０５，１０７を介してこのステップ
へ移行したときは、深度計算用エンコーダ２７がリセッ
トされているので算出される深度は０ｍとなる。続くス
テップ１１１では、原点検出用エンコーダ２９の検出値
が０となって原点（基準深度）を検出しているか否かを
判断し、検出しているとき（ＹＥＳ）はステップ１１３
にて深度計算用エンコーダ２７をリセットした後、検出
していないとき（ＮＯ）はそのまま、ステップ１１５へ
移行する。

【００１６】ステップ１１５では、表示パネル３９を駆
動してステップ１０９にて算出したバケット２１の現在
深度などを表示する表示処理を実行し、続くステップ１
１７では、その現在深度が上記目標深度に達したときブ
ザー３７を駆動するなどの出力処理を実行する。更に、
続くステップ１１９では、リセットスイッチ３５がオン
されたか否かを判断し、オンされたとき（ＹＥＳ）はス
テップ１０３へ、オンされていないとき（ＮＯ）はステ
ップ１０９へそれぞれ移行する。

【００１７】このため、本実施例では次のように基準深
度を設定してからバケット２１の深度検出を行うことが
できる。例えば、ウインチ１１を駆動してバケット２１
の下端を地表Ｈの高さに合わせる。このときリセットス
イッチ３５をオンすれば、ステップ１０５，１０７へ移
行することにより、地表Ｈの高さを基準深度（０ｍ）と
してバケット２１の下端の深度を検出することができ
る。

【００１８】続いて、ウインチ１１を駆動してバケット
２１を上下させると、その上下動に応じてシーブ７が回
転し、深度計算用エンコーダ２７の出力が変化する。こ
の間ステップ１０９〜１１９のループによって処理が進
行し、ステップ１０９では、この深度計算用エンコーダ
２７の出力変化と、ステップ１０３で読み込んだシーブ
補正値とに基づきバケット２１の深度を算出する。すな
わち、バケット２１の上下動に応じてシーブ７が回転す
る。また、シーブ７の半径には製造誤差や経時変化によ
りばらつきがある。そこで、深度計算用エンコーダ２７
にて検出したシーブ７の回転量をシーブ補正値により補
正した上で、バケット２１の深度に換算するのである。

【００１９】そして、このステップ１０９〜１１９によ
る深度検出中に、原点検出用エンコーダ２９の出力が上
記基準深度に対応した値となると（ステップ１１１：Ｙ
ＥＳ）、ステップ１１３にて深度計算用エンコーダ２７
をリセットして深度検出を続行する。すなわち、シーブ
７とロープ９との間には若干の滑りが生ずる。このた
め、深度計算用エンコーダ２７の出力のみに基づいて深
度検出を行うと、バケット２１を上げ下げしている間に
深度の検出精度が低下してしまう場合がある。これに対
して、ウインチ１１とロープ９との間には殆ど滑りが生
じない。このため、原点検出用エンコーダ２９の出力に
基づいて、バケット２１が上記基準深度（本例では地表
Ｈ）に達したことを正確にかつ簡単に検出することがで
きる。本実施例では、原点検出用エンコーダ２９の出力
が上記基準深度に対応した値となる度に深度計算用エン
コーダ２７をリセットして深度検出を続行するので、き
わめて正確にバケット２１の深度を検出することができ
る。

【００２０】すなわち、仮にロープ９とシーブ７との間
に滑りが発生したとしても、深度計算用エンコーダ２７
の出力に応じて算出される深度には、前回原点検出用エ
ンコーダ２９が基準深度を検出した時点から当該時点ま
での間に発生した滑りによる誤差しか含まれないのであ
る。従って、バケット２１を何度上げ下げしても充分な
深度の検出精度を保持することができる。

【００２１】また、本実施例では、バケット２１を所望
の深度に配設してリセットスイッチ３５を操作すれば、
その深度を基準深度とすることができる。このため、例
えば地表Ｈなどのように外観から明瞭に深度を判断でき
る深度を基準深度として設定時における基準深度の正確
さを向上させたり、バケット２１の通過頻度の高い深度
を基準深度に設定して深度計算用エンコーダ２７をリセ
ットする回数を増やしたりして、一層正確にバケット２
１の深度を検出することができる。

【００２２】なお、上記例では地表Ｈ（０ｍ）を基準深
度に設定しているが、この他の深度を基準深度に設定す
ることもできる。例えば、地表Ｈに一旦大径の穴を穿孔
掘削した後、その大径穴の底面に小径の穴を穿孔掘削す
る場合、大径穴の底面を基準深度に設定することもでき
る。この場合、バケット２１が基準深度を通過する頻度
が更に増加し、一層正確にバケット２１の深度を検出す
ることができる。また、このような場合、ステップ１１
３では、深度計算用エンコーダ２７を０ｍではなく所定
の深度（例えば大径穴底面の深度）に対応する数値にリ
セットしてもよい。このようなリセット時の深度の設定
も設定スイッチ３３により実行するよう構成することも
可能である。

【００２３】更に、シーブ７を交換してシーブ補正値を
変更したり、穿孔掘削の目標深度を変更したりした場合
も、設定スイッチ３３によりそれらの変更を指示した後
リセットスイッチ３５を操作すればよい。すると、再び
ステップ１０３へ移行して上記データの設定変更が行わ
れる。

【００２４】また更に、上記実施例ではバケット２１の
深度を常時算出・表示しているが、バケット２１が上記
基準深度より上方にある場合は深度の算出・表示などの
処理（例えばステップ１０９，１１５，１１７）を中止
してもよい。すなわち、バケット２１の深度が必要とな
るときはバケット２１が上記基準深度より下方にある場
合がほとんどであるので、このような場合のみ深度の算
出・表示処理を実行するようにすれば電子制御回路３１
の負担を軽減することができる。また、このような処理
は、例えばステップ１１１にて、原点検出用エンコーダ
２９の出力が、深度＜０，深度＝０，深度＞０のいずれ
に対応するかを判断し、深度＞０（バケット２１が基準
深度より上方）のときはステップ１１１にて待機、深度
＝０のときはステップ１１３へ、深度＜０のときはステ
ップ１１５へ移行するように構成すれば実現することが
できる。但し、この場合ステップ１１１にて深度＞０と
判断して待機している際にリセットスイッチ３５が操作
されたとき、ステップ１０３へ強制的に移行する処理が
必要となる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の発
明では、基準深度検出手段は掘削装置が基準深度に達し
たことをきわめて正確にかつ簡単に検出することがで
き、深度算出手段は、その基準深度検出手段が掘削装置
の基準深度に達したことを検出した時点からのシーブ回
転量の変化量に基づき、掘削装置の深度をきわめて正確
に算出することができる。このため、本発明では、掘削
装置の正確な深度を容易に検出することができる。ま
た、このように深度算出手段が算出する深度には、掘削
装置が基準深度に達する度に補正が加えられるので、掘
削装置を何度上げ下げしても充分な検出精度を保持する
ことができる。

【００２６】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明の効果に加えて、掘削装置を所望の深度に配設して
その深度を基準深度とすることができる。このため、例
えば地表などのように外観から明瞭に深度を判断できる
深度を基準深度として設定時における基準深度の正確さ
を向上させたり、掘削装置の通過頻度の高い深度を基準
深度に設定して深度算出手段が算出する深度に補正を加
える回数を増やしたりして、一層正確に掘削装置の深度
を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成例示図である。

【図２】実施例の掘削装置用深度検出装置を備えたアー
スドリルを表す正面図である。

【図３】実施例の掘削装置用深度検出装置の構成を表す
ブロック図である。

【図４】実施例の掘削装置用深度検出装置の動作を表す
フローチャートである。

【符号の説明】

１…アースドリル ７…シーブ ９
…ロープ １１…ウインチ ２１…バケット ２７
…深度計算用エンコーダ ２９…原点検出用エンコーダ ３１…電子制御回路 ３
３…設定スイッチ ３５…リセットスイッチ ３７…ブザー ３
９…表示パネル

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シーブを介して掛け渡したロープの先端
   に吊持された掘削装置の深度を検出する掘削装置用深度
   検出装置であって、 上記ロープを巻取可能なウインチと、 該ウインチの回転量を検出するウインチ回転量検出手段
   と、 該検出された上記ウインチの回転量に基づき、上記掘削
   装置が所定の基準深度に達したことを検出する基準深度
   検出手段と、 上記シーブの回転量を検出するシーブ回転量検出手段
   と、 該検出された上記シーブの回転量の、上記基準深度検出
   手段が上記掘削装置の上記基準深度に達したことを検出
   した時点からの変化量に基づき、上記掘削装置の深度を
   算出する深度算出手段と、 を備えたことを特徴とする掘削装置用深度検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の掘削装置用深度検出装置
   において、 更に、上記掘削装置の当該時点における深度を上記基準
   深度に設定する基準深度設定手段を備えたことを特徴と
   する掘削装置用深度検出装置。