JPH0624089U - 水中で作動する機械装置のモニター装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水中で作動する機械装置の動作状況を、途中
経過を含めて連続的かつ即時的に把握可能にし、確実な
作業が行えるようにする。 【構成】 水中で作動する拡底ビット２０の駆動軸であ
るドライブパイプ２１の伸縮状況を位置検出器３１で連
続的に検出し、その検出信号に基づく位置情報を発信器
３２から水を媒体として発信アンテナ３３と水中受信ア
ンテナ３の間に流れる信号電流によって逐次伝送する。
地上側の受信器１５においては、その位置情報に基づい
て拡底ビット２０の拡底状態の経過を認識し、これより
拡底状況図形とデータの表示情報から成る表示情報を作
成し、受信器モニター１６に連続的・即時的に表示す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば拡底掘削装置のような掘削孔の水中で作動する機械装置の作 業状況を監視・表示するモニター装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の技術としては、本出願人による実公昭６２−７７４６号がある 。この従来技術は、泥水が満たされた杭孔の底部で拡底掘削を行う拡底ビットに 発信器と水中発信アンテナを配置し、地上側の受信器から水中へ受信アンテナを 投下し、この間に微弱な信号電流を流して、マグネット型近接スイッチによる泥 水中の拡底ビットの開閉状態の検出信号を受信器へ伝送し、受信器では表示灯に より開閉表示等のモニター表示を行って、掘削作業工程の定型化を図るとともに その作業の正確さを期そうとするものであった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の表示灯による水中で作動する拡底掘削装置のモニタ ー表示では、地上側において、開か閉かという限られた動作状態しか把握できな いため、拡底作業の途中経過が把握できず、作業の正確さを期そうとする点から は不十分な情報しか得られなかった。

【０００４】 本考案は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、水 中で作動する機械装置の動作状況を途中経過を含めて連続的かつ即時的に把握可 能とするモニター装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本考案の水中で作動する機械装置のモニター装置 においては、水中で作動する機械装置の駆動軸の伸縮状況または回転状況を連続 的に検出するセンサと、水中側に発信器および地上側に受信器を有し該センサの 検出信号もしくはそれに基づく検出情報を地上側へ水を媒体として水中を伝搬す る電流によって逐次伝送する信号伝送装置と、該信号伝送装置の受信器からの表 示情報を画面表示するモニター表示器とを具備し、前記信号伝送装置の受信器は 前記センサの検出信号またはそれに基づく検出情報から前記機械装置の動作状態 の経過を認識し前記画面表示の表示情報を作成する表示部を有することを特徴と している。

【０００６】

【作用】

本考案の水中で作動する機械装置のモニター装置では、水中で作動する機械装 置の駆動軸の伸縮状況あるいは回転状況を連続的にセンサで検出し、その検出信 号またはそれに基づく検出情報を地上側へ水中を流れる電流により逐次伝送する 。地上側においては、その検出信号またはそれに基づく検出情報に基づいて機械 装置の動作状態の経過を認識し、これを画面表示により連続的・即時的に表示す る。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。

【０００８】 図１（ａ），（ｂ）は本考案の一実施例の構成を示す概略図であり、（ａ）は 全体構成図、（ｂ）は要部構成図である。本実施例は、アースドリル工法で杭孔 の拡底掘削を行う拡底掘削装置を適用例とする。図において、１は杭孔であり、 ベントナイト液等の液水２で満たされている。この液水２は杭孔１の側壁に水の 遮断膜を形成し液水２の静水圧でその側壁の崩壊を防いでいる。また、３は杭孔 １の地上側から挿入された杭孔を囲う補強用のケーシングを構成する長さ数ｍの スタンドパイプであり、杭孔１の表層開口部から数ｍの土砂の崩壊を防いでいる 。

【０００９】 拡底掘削装置は、アースドリル機１０と拡底ビット２０から成る。アースドリ ル機１０にはクレーン部１１に中空角パイプ製もしくはキー溝付パイプ製のケリ ーバー１３がワイヤーロープ１２で昇降可能に吊り下げられており、そのケリー バー１３の下端に拡底ビット２０が結合されている。また、アースドリル機１０ はパワースイベル１４を有し、ケリーバー１３はこのパワースイベル１４を遊挿 して昇降され、パワースイベル１４により回転される。

【００１０】 アースドリル機１０には、本実施例の信号伝送装置を構成する受信器１５と、 受信器モニター１６およびこれらに電源を供給するバッテリー１７が取り付けら れている。受信器モニター１６は、ＣＲＴディスクプレイもしくは液晶ディスク プレイ等の表示器から成り、受信器１５からの表示情報を受けて図形表示および 文字表示を行う。受信器１５は、入力の一端がアースラインとなるアースドリル 機１０の車体に接続され、もう一端が水中の受信アンテナ（本実施例ではその役 目をするスタンドパイプ３（以下、場合により水中受信アンテナ３と記す））に 接続される。受信器１５は、この水中受信アンテナ３から水中側の拡底ビット２ ０の駆動軸の位置情報を逐次受信し、拡底状態の経過を認識して上記の受信器モ ニター１６に拡底状況の経過を画面表示する。

【００１１】 図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は拡底ビット２０の詳細を示す図であり、（ａ） ，（ｂ）は拡底開始前の状態を示す図であって、（ａ）はその正面図、（ｂ）は その側面図、（ｃ）は拡底状態を示す側面図である。図において、２１は拡底ビ ット２０の駆動軸を構成するドライブパイプであり、ボディパイプ２２へ軸方向 に滑動自在にかつ回転力が伝達可能にスプライン嵌合されている。ドライブパイ プ２１の上端にはクロスヘッド２３が設けられており、その先端が図１で示した ケリーバー１３の下端のソケットに嵌合され、ピンで固定されている。ボディパ イプ２２の上部には杭孔１内で姿勢の安定を図るためのスタビライザ２４が設け られ、下部には拡底掘削した土砂を収容するバケット２５が設けられている。ス タビライザ２４下部からバケット２５内に至るボディパイプ２２の周囲には、２ 本の板状のガイド２６が互いに対向してクロスする方向に所要の傾斜を有して固 着されている。これらのガイド２６に拡底掘削用の拡翼ビット２７が、それぞれ １個づつ上下に滑動自在に取り付けられている。個々の拡翼ビット２７は、それ ぞれ支持ロッド２８を介してドライブパイプ２１上部のクロスヘッド２３に連結 される。これにより、ドライブパイプ２１がボディパイプ２２内を下動すると、 各拡翼ビット２７も同時にガイド２６の傾斜に沿って下方へ滑動し、下方への移 動に比例して掘削の径が拡がるようになっている。なお、バケット２５には、拡 翼ビット２７が下動したときに突き出るための切り欠き部が設けられる。この切 り欠き部は拡翼ビット２７が上動して左回転するとシャッタが回動して閉じられ 、バケット２５内の土砂の流出を防ぐ構造となっている。

【００１２】 次に、上記拡底ビット２０には、地上側で拡底掘削状態を把握するために、信 号伝送装置を構成する位置検出器３１，発信器３２，発信アンテナ３３，バッテ リー３４等がスタビライザ２４もしくはその近傍に設けられる。位置検出器３１ は、図３の断面図に示すようにワイヤロープ３１ａがスプリング３１ｂ内蔵のワ イヤドラム３１ｃに巻き取られる構造となっており、そのワイヤドラム３１ｃの シャフトに、水密なケーシング３１ｆに収容されたロータリーエンコーダ３１ｄ が連結されている。ワイヤロープ３１ａの先端は図２のクロスヘッド２３に接続 されており、図２（ａ），（ｂ）の拡底開始前状態ではワイヤロープ３１ａが引 き出され、拡翼ビット２７が下動するに従って引き込まれ、逆に図２（ｃ）の拡 底状態から図２（ａ），（ｂ）の状態に上動して復帰するときは再び引き出され る。この間、ワイヤロープ３１ａが引き込まれあるいは引き出されるとき、図３ のワイヤドラム３１ｃのシャフトが回転し、ロータリーエンコーダ３１ｄはワイ ヤロープ３１ａの引き出しあるいは引き込みに連動しかつ回転の方向を示すパル ス信号を出力する。このパルス信号出力は防水型のコネクタ３１ｅを介して図２ の発信器３２へ接続される。発信器３２はバッテリー３４で作動し、その発信出 力は発信アンテナ３３に接続される。なお、発信器３２，バッテリー３４はそれ ぞれ水密のケーシングに収納されて取り付けられている。また、位置検出器とし ては、ロータリーエンコーダに代えてポテンショメータやシンクロモータ等を用 いワイヤドラムの回転角度をパルス信号に代えて電流変化もしくは電圧変化とし て取り出すものを用いても良い。これらの場合は、アナログ−ディジタル変換を 行って信号伝送を行う。

【００１３】 次に、本実施例の要部の構成を図４のブロック図に示す。図において、３１は 位置検出器、３２は発信器、３３は発信アンテナであり、前述したものである。 また、３５は図２（ａ），（ｂ）の拡底開始前状態すなわち拡翼ビット２７が上 動した状態を検出するマグネットセンサもしくはリミットスイッチであり、マグ ネットセンサの場合には拡翼ビット２７側の対応位置にマグネットが設けられる 。以上は杭孔の水中すなわち地下部の構成部材である。

【００１４】 発信器３２はマイコン（マイクロコンピュータ）等で構成されるパルス列変換 器３２ａと、パルス変調器３２ｂと、キャリア周波数発振器３２ｃと、増幅器３ ２ｄから成る。パルス列変換器３２ａにはマグネットセンサ３５の検出信号と位 置検出器３１の検出信号（パルス信号）が入力され、マグネットセンサ３５の検 出信号により位置検出器３１のワイヤロープの原点を検出し、そこから位置検出 器３１の検出信号をワイヤドラムの回転方向に従って加算もしくは減算計数して 図２の拡翼ビット２７の位置を算出し、この位置情報をコード化しパルス列に変 換して、変調器３２ｂへシリアルデータとして出力する。変調器３２ｂには、キ ャリア周波数発振器３２ｃからパルス変調に用いる２周波のキャリアが出力され る。パルス変調器３２ｂで変調された上記パルス列は増幅器３２ｄで増幅され発 信アンテナ３３に出力される。ここで、増幅器３２ｄ出力の一端はアースとして 拡底ビット２０本体へ接続される。

【００１５】 次に、信号伝送装置の地上部の構成要素として、３はスタンドパイプ、１５は 受信器、１６は受信器モニターであり、前述したものである。受信器１５は、増 幅器１５ａと、フィルタ回路１５ｂと、信号弁別器１５ｃと、拡底状況表示部１ ５ｄとから成る。増幅器１５ａの入力は一端が受信アンテナとして作用するスタ ンドパイプ３へ、他端がアースドリル機１０に電気的に接続され、水中を微弱電 流として伝播して来た発信器３２からの出力信号を増幅し、フィルタ回路１５ｂ へ出力する。フィルタ回路１５ｂは、変調信号のみを取り出して信号弁別器１５ ｃへ渡す。信号弁別器１５ｃは、必要なパルス列を復調し、拡底状況表示部１５ ｄへ出力する。拡底状況表示器１５ｄはマイコン等で構成され、前記のパルス列 をデコードして拡翼ビットの位置情報を得、これより拡底状況の経過等を判断・ 認識して、表示情報を受信器モニター１６へ出力し、図１（ｂ）で示したような 拡底状態の画（図形）表示とそのデータ表示を連続的・即時的に行う。

【００１６】 以上のように構成した実施例の動作および作用を述べる。

【００１７】 本実施例における拡底ビット２０は、予め軸孔として掘削された杭孔１に吊り 降ろされ、その先端が着地すると拡翼ビット２７がパワースイベル１４で回転さ れて、拡底掘削を行う。拡翼ビット２７は、拡底掘削するにつれてドライブパイ プ２１およびその上端のクロスヘッド２３とともに下動し、位置検出器３１のワ イヤロープ３１ａはスプリング３１ｂによってワイヤドラム３１ｃに巻き戻され て引き込まれる。ここで、拡底掘削の度合いは、拡翼ビット２７の滑降位置、即 ち駆動軸（ドライブパイプ２１）上端のクロスヘッド２３の軸方向の上下位置、 即ちワイヤロープ３１ａの伸縮長に連動する。そこで、本実施例では、この位置 情報を地下部の発信器３３から地上部の受信器１５へ、水を媒体として水中を伝 搬する電流によってワイヤレスで伝送する。

【００１８】 拡底状況を示す拡底ビットの位置情報は、パルス列変換器３２ａがマグネット センサ３５からの原点検出信号と位置検出器３１からの検出信号（パルス信号） を取り込んで位置情報を算出し、その位置情報をパルス列に変換してシリアルデ ータとして出力する。変調器３２ｂはこれにキャリア周波数を重ね合わせて、パ ルス変調を行う。パルス列としては、図５に一例を示すように、長いパルスＰの 後にＨ（ハイ）レベルのスタートパルスＳとＬ（ロー）レベルのストップパルス Ｅの間に等間隔にデータビットＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５をビット有りなら Ｈレベル、無しならＬレベルとし、これに長いパルスＰを加えてワンセットとし 、逐次・繰り返し出力する。変調器３２ｂではパルス列のＨレベルには例えば５ ｋＨｚのキャリア周波数を重ね合わせ、Ｌレベルには例えば３ｋＨｚのキャリア 周波数を重ね合わせてパルス変調をかける。この変調された信号は増幅されて、 発信アンテナ３３より放電される。

【００１９】 信号伝送は、拡底ビット２０→ケリーバー１３→ワイヤロープ１２→アースド リル機１０で繁がったアースラインと、発信アンテナ３３→スタンドパイプ３間 の水中を通して流れる微弱な電流によりワイヤレスでなされる。地上部の発信器 １５では、水中を伝播して来た微弱な電流を受信し、まず全体を増幅する。次に 、他の雑音信号と区別するため、水中放電されたキャリア周波数のみをフィルタ 回路１５ｂで取り出し、この信号を信号弁別部１５ｃでさらに増幅し整流すると 、地下部の発信器３２で作られたパルス列が復調され再現される。これを拡底状 況表示部１５ｄに取り込んで、拡底状況の経過を判断・認識し、受信器モニター １６に表示する。

【００２０】 受信器モニター１６への画面表示は、図６にその一例を示すように、拡底状況 を図形化した画とデータで表示する。即ち画面には、拡底ビット等の使用機種， その拡底ビットの適用範囲実際に拡底掘削する施行寸法，作業中の拡底部長に対 する現在位置，拡底形状図形等が表示される。使用機種はキー操作で設定し、使 用機種が設定されると予め登録された適用範囲が表示される。続いてキー操作に よって、上記適用範囲内で施行寸法を設定し、入力の終了を終了キーの操作で知 らせる。これを受けて、受信器１５はモニター動作に入り、発信器３２からの信 号を受信すれば、画面に“受信中”を表示する。続いて、発信器３２からの位置 情報により、現在位置すなわち拡底状況の経過を逐次把握し、拡底形状図形中の 拡底済部分を塗り潰して行く。その塗り潰しは拡底部長に対する現在位置の比（ ％）で行なわれるとともに、現在位置はデータ表示される。完了位置まで掘削が 終れば“完了”を画面左上に表示する。この完了位置は、位置情報から判断して も良いし、拡底ビット２０側に完了リミットスイッチを設けて、その検出信号を 伝送して得ても良い。

【００２１】 以上の動作により、拡底状況の現在位置に関する位置情報は、位置検出器３１ により逐次検出されて発信器３２から受信器１５へ伝送され、この位置情報から 拡底状況の経過が連続的・即時的に受信器モニター１６に画とデータで画面表示 されるので、拡底掘削作業を途中経過を含めて、より正確に知ることができ、確 実な作業をすることが可能になる。

【００２２】 なお、上記実施例は、アースドリル工法への適用例で説明したが、ケーシング を拡底ビットの支持層まで埋め込みながら杭孔を掘削するオールケーシング工法 や、実公昭６２−７７４６号に示されるリバース工法による拡底ビットにも当然 適用可能である。さらに、その他の水中で作動する機械装置に広く用いることが できることも自明である。また、信号伝送装置も上記実施例に限るものではなく 、従来の水中アンテナを用いるものなどであっても良い。信号の伝送に関しては 、センサの検出信号を加工せずに直接伝送し、受信器側で所望の情報に加工・処 理しても良い。さらに、センサに関しては、水中で作動する機械装置の駆動軸が 回転軸であるような場合には、その回転数や回転角等の回転状況を連続的に検出 し、これから動作状態を認識することができる。このように本考案は、その主旨 に沿って種々に応用され、種々の実施態様を取り得るものである。

【００２３】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案の水中で作動する機械装置のモニター装 置によれば、機械装置の動作状態の経過が連続的・即時的に画面表示されるので 、作業の進行状況を途中経過を含めて正確に知ることができ、確実な水中での作 業をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は本考案の一実施例を示す概略
図

【図２】（ａ）は上記実施例の拡底ビットの詳細を示す
拡底開始前状態の正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）
はその拡底状態を示す側面図

【図３】上記実施例に用いる位置検出器の断面図

【図４】上記実施例の要部のブロック構成図

【図５】上記実施例の信号伝送装置の動作を説明するた
めのパルス列を示す図

【図６】上記実施例の画面表示例を示す図

【符号の説明】

１…杭孔 ２…液水 ３…スタンドパイプ（水中受信アンテナ） １０…アースドリル機 １３…ケリーバー １５…受信器 １６…受信器モニター ２１…ドライブパイプ ２３…クロスヘッド ３１…位置検出器 ３１ａ…ワイヤーロープ ３２…発信器 ３３…発信アンテナ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中で作動する機械装置の駆動軸の伸縮
   状況または回転状況を連続的に検出するセンサと、水中
   側に発信器および地上側に受信器を有し該センサの検出
   信号もしくはそれに基づく検出情報を地上側へ水を媒体
   として水中を伝搬する電流によって逐次伝送する信号伝
   送装置と、該信号伝送装置の受信器からの表示情報を画
   面表示するモニター表示器とを具備し、前記信号伝送装
   置の受信器は前記センサの検出信号またはそれに基づく
   検出情報から前記機械装置の動作状態の経過を認識し前
   記画面表示の表示情報を作成する表示部を有することを
   特徴とする水中で作動する機械装置のモニター装置。