JP5075579B2

JP5075579B2 - アースドリル

Info

Publication number: JP5075579B2
Application number: JP2007281800A
Authority: JP
Inventors: 徳夫村手; 公主山下; 延浩松澤
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-10-30
Also published as: JP2009108589A

Description

本発明は、アースドリルに関し、詳しくは、掘削孔の底部を拡底バケットで拡底掘削する際の拡底翼の開度を検出する開度検出手段を備えたアースドリルに関する。

アースドリルの本体に吊持したケリーバの下端部に拡底バケットを装着し、ケリーバ駆動装置によってケリーバを回転させるとともに、作動油供給源からロータリージョイントを介して拡底翼拡縮用のシリンダに作動油を供給し、シリンダを伸縮させて拡底翼を拡開させることにより掘削孔の底部に拡底孔を拡底掘削することが行われている。拡底バケットによって掘削孔の底部を拡底掘削する際には、拡底翼の開度を検出する必要があるため、ロータリージョイントよりも上流（作動油供給源側）の掘削孔外の作動油流路中に流量検出手段を設けるとともに、該流量検出手段で検出した流量に基づいて拡底翼の開度を算出する算出手段を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実公平７−５４１号公報

しかし、ロータリジョイントの上流側に流量検出手段を設けたものでは、ロータリジョイントでの作動油の漏れ出し量が多くなると、実際にシリンダに供給された作動油の量と流量検出手段で検出した作動油の流量との差が大きくなり、前記算出手段で算出した拡底翼の開度と実際の拡底翼の開度との間に誤差が生じることがあった、また、シリンダの伸縮量や拡底翼の開度を直接検出することによって拡底翼の開度を正確に得ることはできるが、この場合は、検出装置が掘削孔の泥水中に没した状態になることから、検出装置の信頼性に問題があったり、装置構成が複雑になったりするなどの問題があった。

そこで本発明は、拡底孔を掘削中の拡底翼の開度を簡単な構造で確実に知ることが可能な拡底翼開度検出手段を備えたアースドリルを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のアースドリルは、本体に設けられたブームに回転可能かつ昇降可能に吊持されたケリーバと、前記本体に設けられたアームに支持されて前記ケリーバを昇降可能に挿通した状態でケリーバを回転駆動するケリーバ駆動装置と、該ケリーバ駆動装置の下部に設けられて前記ケリーバを昇降可能に挿通した状態でケリーバと一体に回転する回転テーブルと、該回転テーブルから下方に突出したケリーバの下端部に装着されてケリーバと一体に回転する拡底バケットとを備え、前記本体に設けられた作動油供給源からロータリージョイント及び前記回転テーブルに設けられたホースリール及び該ホースリールに巻回された油圧ホースを介して拡底バケットに設けた拡底翼拡縮用のシリンダに作動油を供給し、該シリンダの伸縮で拡底バケットに設けた拡底翼拡縮手段を作動させて拡底バケットの拡底翼を拡縮させることにより掘削孔の底部に拡底孔を拡底掘削するアースドリルにおいて、前記回転テーブルにケーブル巻回手段を設け、該ケーブル巻回手段に巻回したケーブルの先端を前記拡底翼拡縮手段に接続するとともに、前記ケーブルの移動量を検出するケーブル移動量検出手段を設け、該ケーブル移動量検出手段は、前記ケリーバの掘削深度を計測する深度計測装置からの深度計測値を参照してケーブルの移動量を補正する補正手段を有していることを特徴としている。

さらに、本発明のアースドリルは、前記ケーブル移動量検出手段が、前記ケーブル巻回手段に設けたロータリーエンコーダであること、また、前記ケーブル移動量検出手段は、前記ケリーバがあらかじめ設定された掘削深度に到達した後のケーブルの移動量を検出することを特徴としている。

本発明のアースドリルによれば、拡底翼を拡縮させるための拡底翼拡縮手段の移動量と拡底翼の拡縮開度との関係をあらかじめ求めておくことにより、拡底翼拡縮手段に接続したケーブルの移動量をケーブル移動量検出手段で検出することにより、拡底翼の開度を正確に算出することができる。したがって、拡底翼を所定の開度に確実に開くことができ、掘削孔底部の拡底孔を効率よく正確に掘削することができる。

図１乃至図６は、本発明のアースドリルの一形態例を示すもので、図１は拡底バケットの拡底翼を開いて拡底孔を拡底掘削中の状態を示すアースドリルの側面図、図２はケリーバの下端部に拡底バケットを装着したアースドリルの側面図、図３は拡底翼を閉じた状態の拡底バケットを示す正面図、図４は拡底翼を開いた状態の拡底バケットを示す側面図、図５はケーブル巻回手段の正面図、図６はケーブル巻回手段の側面図である。

まず、アースドリルは、自走式の本体１１に設けられたブーム１２の先端に回動可能に支承されたシーブ１３に、ウインチ１４からのワイヤーロープ１５を巻掛け、このワイヤーロープ１５の先端にスイベルジョイント１６を介してケリーバ１７を回転可能に吊下げ、ウインチ１４でケリーバ１７を昇降させるように構成している。また、本体１１に支持されたアーム１８の先端には、前記ケリーバ１７が昇降可能な状態で挿通されるケリーバ駆動装置１９が設けられており、該ケリーバ駆動装置１９でケリーバ１７を回転させるように構成している。さらに、ケリーバ駆動装置１９の下部には、ケリーバ１７と一体に回転はするが、昇降はしない回転テーブル２０が設けられており、この回転テーブル２０から下方に突出したケリーバ１７の下端部に、ケリーバ１７と一体に回転し、かつ、昇降する拡底バケット２１が装着されている。

拡底バケット２１は、掘削孔２２の内径に対応した外径を有する円筒状の本体部２３の下端に、掘削した土砂を排出するための円盤状の底蓋２４を開閉可能に設けるとともに、本体部２３と底蓋２４との間に、下部が幅広で、上部が幅狭の略三角形状に形成された複数の拡底翼２５を開閉可能に設けたものであって、拡底翼２５は、その基端が鉛直方向に軸線を有するヒンジによって本体部２３に枢支され、掘削刃２６を有する先端側が開閉するように形成されている。また、拡底翼２５は、閉じたときには掘削孔２２の内径と同じ外径となり、開いたときには先端下部が大きく突出して回転時の掘削刃２６の軌跡が円錐面を描くように形成されている。

前記本体部２３には、拡底翼２５を開閉するためのシリンダ２７，スライダ２８及びリンク２９からなる拡底翼拡縮手段が設けられている。この拡底翼拡縮手段は、シリンダ２７の伸び側に高圧の作動油を供給してシリンダロッドを伸張させ、スライダ２８を下方に押動することにより、スライダ２８からリンク２９を介して拡底翼２５を開くことができ、シリンダ２７の縮み側に高圧の作動油を供給してシリンダロッドを短縮させ、スライダ２８を上方に引き上げることにより、リンク２９を介して拡底翼２５を閉じることができるように形成されている。

シリンダ２７への作動油の供給は、前記回転テーブル２０に配置したホースリール３０に巻回される油圧ホース３１によって行われ、ホースリール３０への油圧ホース３１の巻き取りは、油圧モータでホースリール３０を回転駆動することにより行われる。ホースリール３０及び油圧モータは、ケリーバ１７と一体に回転する回転テーブル２０上に配置されていることから、アースドリルの本体１１に設けられた作動油供給源であるアースドリル本体油圧源（図示せず）からシリンダ２７や油圧モータに作動油を供給するため、ケリーバ駆動装置１９と回転テーブル２０との間にロータリージョイント３２が設けられている。

前記拡底翼２５の開度を検出するための拡底翼開度検出手段として、前記回転テーブル２０に設けられたケーブル巻回手段３３と、該ケーブル巻回手段３３に巻回されたケーブル３４と、該ケーブル３４の移動量を検出するケーブル移動量検出手段としてのロータリーエンコーダ３５と、ケーブル３４の先端を前記拡底翼拡縮手段の一つであるスライダ２８に接続する連結棒３６とが設けられている。

ケーブル巻回手段３３は、前記ケーブル３４を一重巻にするケーブルリール３７と、該ケーブルリール３７をケーブル巻き上げ方向に駆動する油圧モータ３８と、前記ケーブルリール３７の回転数を検出する前記ロータリーエンコーダ３５と、前記ケーブル３４をガイドするケーブルガイド３９ａ，３９ｂとで形成されている。油圧モータ３８は、ケリーバ１７の上昇時にケーブル３４を巻き取る方向にケーブルリール３７を回転駆動するとともに、常に所定の引張力をケーブル３４に加えてケーブル３４の撓みや振動を防止する機能を有している。また、ケーブル３４の先端に接続された連結棒３６は、拡底バケット２１の上部を貫通して下端がスライダ２８に固定されており、拡底翼拡縮時のスライダ２８の上下方向の作動に伴って上下動する。さらに、ケリーバ１７の下部には、掘削時にケーブル３４が振動することを抑えるためのガイド部材１７ａが設けられている。

掘削孔２２の底部に拡底孔２２ａを掘削する場合、最初に、拡底バケット２１の拡底翼２５を閉じた状態でケリーバ１７を下降させる。このとき、ケリーバ１７と同時に拡底バケット２１も下降するので、ケーブル３４が連結棒３６に引っ張られてケーブルリール３７から繰り出される。ケーブル３４の繰り出し量は、ケーブルリール３７の回転数、回転角度をロータリーエンコーダ３５が検出することにより、ケーブル３４の下方向への移動量として算出することができる。

ケリーバ１７の下降によって拡底バケット２１が所定の拡底孔掘削深度まで到達したら、ロータリーエンコーダ３５の検出値又はケーブル３４の移動量の算出値をリセットし、拡底翼２５が閉じた状態を基準値、例えば「０」としてから拡底孔２２ａの掘削を開始する。すなわち、ケリーバ駆動装置１９でケリーバ１７を回転させながら、前記シリンダ２７の伸び側に高圧の作動油を供給してスライダ２８を下方に押動し、リンク２９を介して拡底翼２５を徐々に開きながら拡底孔２２ａを掘削していく。拡底翼２５の開作動時におけるスライダ２８の下方への移動は、連結棒３６によってケーブル３４に伝達され、ケーブル３４が下方に移動することでケーブルリール３７が回転し、ケーブルリール３７の回転数、回転角度がロータリーエンコーダ３５によって検出される。

ロータリーエンコーダ３５の検出値は、ケーブルリール３７の一回転当たりのケーブル３４の移動量や、ロータリーエンコーダ３５の１パルス当たりのケーブル３４の移動量に換算され、これによってケーブル移動量に等しいスライダ２８の作動量が求められる。スライダ２８の作動量と拡底翼２５の開度との関係は、拡底バケット２１の仕様によって決まっていることから、スライダ２８の作動量から拡底翼２５の開度を簡単に求めることができる。したがって、ケーブル３４の移動量から拡底翼２５の開度を容易かつ確実に求めることができ、ケーブル３４の移動量を検出するロータリーエンコーダ３５の信号と拡底翼２５の開度との関係をあらかじめ求めておくことにより、ロータリーエンコーダ３５の信号から拡底翼２５の開度を容易に求めることができる。

また、拡底翼開度検出手段を構成するケーブル巻回手段３３やロータリーエンコーダ３５などを回転テーブル２０に設置しているので、拡底掘削中にも掘削孔２２内の泥水中にこれらが没することがなく、装置構成の簡略化や信頼性の向上を図ることができる。一方、ケーブル３４及び連結棒３６は機械的に単純な上下動だけであるから、拡底掘削中に掘削孔２２内の泥水中に没した状態になっても、その作動に問題が発生することはない。

さらに、拡底孔２２ａを複数回に分けて施工する場合、拡底翼２５をあらかじめ設定された開度に開いて掘削した土砂を、拡底翼２５を閉じて拡底バケット２１の内部に取り込んだ状態でケリーバ１７を上昇させ、拡底バケット２１内から掘削孔２２外の所定の場所に排出する必要があるが、拡底翼２５を大きく開いた状態で掘削すると、大量の土砂が拡底翼２５の内側に入り込んで拡底翼２５を閉じることができなくなり、ケリーバ１７を上昇させることができなくなる。また、開度が小さい状態で掘削した場合には、掘削した土砂の排出は行えるが、拡底掘削を所定回数行っても所定の拡底孔２２ａを施工することができなくなる。したがって、拡底翼２５の開度を正確に知ることにより、拡底バケット２１の土砂収納能力に応じた土砂を効率よく掘削して排出することができ、拡底孔２２ａを効率よく正確に拡底掘削することができる。

一方、ケーブル３４は、拡底翼２５の開閉だけでなく、ケリーバ１７の昇降によっても上下動するため、拡底孔２２ａの掘削中にケリーバ１７が昇降すると、算出した拡底翼２５の開度に誤差が生じることになる。拡底孔２２ａを掘削中のケリーバ１７は、基本的に所定深度を保った状態に保持されるが、何らかの原因で拡底掘削中にケリーバ１７が昇降したときには、前記シーブ１３に設けられているケリーバ深度計測装置からのケリーバ昇降情報を参照し、これを補正値として取り込んで演算することにより、拡底翼２５の開度に誤差が生じることを防止できる。また、拡底掘削前にケリーバ１７を下降させるときは、ケリーバ１７の下降と同時にケーブル３４も下方向に移動するので、ケリーバ深度計測装置の検出深度とケーブル３４の移動量とを比較することにより、両者の検出値の異常の有無を検知することができる。

なお、本形態例では、ケーブル巻回手段３３として、ケーブルガイド３９ａ，３９ｂによってケーブル３４を一重巻にするケーブルリール３７を使用するとともに、ケーブル移動量検出手段としてケーブルリール３７の回転を検出するロータリーエンコーダ３５を使用し、ケーブル３４に加える引張力の安定化や、ケーブルリール３７におけるケーブル３４の繰り出し及び巻き上げの安定性向上を図るとともに、これらを一体的に形成することで製作性や組付性の向上を図っているが、ケーブルガイドあるいは別途配置したケーブルガイド用シーブにロータリーエンコーダを設けてケーブルの移動量を検出することも可能であり、油圧モータで引張力を加えずに適宜なテンショナーを用いることも可能である。このような場合はケーブルをリールに一重巻にする必要はなくなる。さらに、ケーブル３４の先端は、拡底翼を拡縮作動する際にケーブル３４を上下動させることができる位置ならば適宜な位置に接続することができ、例えばシリンダロッドや拡底翼に接続することもできる。

また、ロータリーエンコーダからの信号を演算処理して拡底翼の開度を算出する手段は、従来からこの種の演算に用いられている任意の演算手段を採用することが可能であり、さらに、算出した拡底翼の開度に応じてアースドリル本体油圧源を制御することにより、拡底翼を自動的に拡縮させることができる。また、ケリーバの昇降や回転、油圧モータによるホースリールやケーブル用のリールの駆動、拡底翼の拡縮切換などの操作は、アースドリル本体油圧源からの作動油の供給状態を適宜切り換えることによって従来と同様にして行うことができる。

拡底バケットの拡底翼を開いて拡底孔を拡底掘削中の状態を示すアースドリルの側面図である。ケリーバの下端部に拡底バケットを装着したアースドリルの側面図である。拡底翼を閉じた状態の拡底バケットを示す正面図である。拡底翼を開いた状態の拡底バケットを示す側面図である。ケーブル巻回手段の正面図である。ケーブル巻回手段の側面図である。

符号の説明

１１…本体、１２…ブーム、１３…シーブ、１４…ウインチ、１５…ワイヤーロープ、１６…スイベルジョイント、１７…ケリーバ、１７ａ…ガイド部材、１８…アーム、１９…ケリーバ駆動装置、２０…回転テーブル、２１…拡底バケット、２２…掘削孔、２２ａ…拡底孔、２３…本体部、２４…底蓋、２５…拡底翼、２６…掘削刃、２７…シリンダ、２８…スライダ、２９…リンク、３０…ホースリール、３１…油圧ホース、３２…ロータリージョイント、３３…ケーブル巻回手段、３４…ケーブル、３５…ロータリーエンコーダ、３６…連結棒、３７…ケーブルリール、３８…油圧モータ、３９ａ，３９ｂ…ケーブルガイド

Claims

本体に設けられたブームに回転可能かつ昇降可能に吊持されたケリーバと、前記本体に設けられたアームに支持されて前記ケリーバを昇降可能に挿通した状態でケリーバを回転駆動するケリーバ駆動装置と、該ケリーバ駆動装置の下部に設けられて前記ケリーバを昇降可能に挿通した状態でケリーバと一体に回転する回転テーブルと、該回転テーブルから下方に突出したケリーバの下端部に装着されてケリーバと一体に回転する拡底バケットとを備え、前記本体に設けられた作動油供給源からロータリージョイント及び前記回転テーブルに設けられたホースリール及び該ホースリールに巻回された油圧ホースを介して拡底バケットに設けた拡底翼拡縮用のシリンダに作動油を供給し、該シリンダの伸縮で拡底バケットに設けた拡底翼拡縮手段を作動させて拡底バケットの拡底翼を拡縮させることにより掘削孔の底部に拡底孔を拡底掘削するアースドリルにおいて、前記回転テーブルにケーブル巻回手段を設け、該ケーブル巻回手段に巻回したケーブルの先端を前記拡底翼拡縮手段に接続するとともに、前記ケーブルの移動量を検出するケーブル移動量検出手段を設け、該ケーブル移動量検出手段は、前記ケリーバの掘削深度を計測する深度計測装置からの深度計測値を参照してケーブルの移動量を補正する補正手段を有していることを特徴とするアースドリル。
前記ケーブル移動量検出手段は、前記ケーブル巻回手段に設けたロータリーエンコーダであることを特徴とする請求項１記載のアースドリル。
前記ケーブル移動量検出手段は、前記ケリーバがあらかじめ設定された掘削深度に到達した後のケーブルの移動量を検出することを特徴とする請求項１又は２記載のアースドリル。