JPH08199575A - 開閉型地盤掘削機の掘削管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】開閉型地盤掘削機の掘削能率を向上させるとと
もに、ねじれに対する姿勢を制御して該開閉型地盤掘削
機の掘削精度を向上させる。 【構成】本発明の掘削管理装置は、フレーム１４下端に
配設したカッタドラム３をジャッキ１５によって側方に
突出自在に構成した開閉型地盤掘削機１２の深度を計測
する深度計測手段２１と、カッタドラム３の設計上の突
出量を記憶した記憶手段２２と、深度計測手段２１によ
って計測された深度に対応した設計突出量を記憶手段２
２から読み出す制御手段２３と、カッタドラム３の実際
の突出量を計測する突出量計測手段２５と、カッタドラ
ム３の実際の突出量が設計突出量にほぼ一致するように
ジャッキ１５を制御するジャッキ制御手段２５とを備え
る。また、開閉型地盤掘削機１２に取り付けられた光ジ
ャイロ１９で検出された回転角を掘削機の姿勢の変化と
してリアルタイムに表示する表示手段２４を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤掘削機の掘削管理
装置に係り、特に、開閉型地盤掘削機に用いる掘削管理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続地中壁等の構築に用いる地盤掘削機
は、よく知られているようにフレーム下端に設けたロー
タリーカッターを作動させることによって掘削孔の底部
を掘り下げていくことができるようになっている。

【０００３】本出願人は特公平５―４７６８４号公報に
開示されているように、カッタードラムを両側に揺動自
在に構成することによって掘削幅を可変としたいわゆる
開閉型の地盤掘削機を開発した。

【０００４】図６は、かかる開閉型地盤掘削機１を示し
た正面図である。同図でわかるように、開閉型地盤掘削
機１は、図示しないクレーンで吊り下げられたフレーム
２の下端に一対のカッタードラム３を配設し、当該カッ
タードラム３を両側に揺動できるようになっている。

【０００５】このような開閉型地盤掘削機１を用いれ
ば、上述の公報に記載されているように、鉛直方向に沿
って所定の間隔おきに上述のカッタードラムを揺動させ
てフレーム側方に突出させるようにすれば、当該位置に
おいてダボ孔が形成される。そして、そのダボ孔にコン
クリートを打設してダボを形成すれば、隣接する２つの
パネルがダボ孔とダボとの結合によって連結され、連続
地中壁の水平耐力を向上させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、孔壁が設計通
りに掘削されているかどうかは、通常、超音波計測によ
って随時確認されるが、その際、超音波計測の邪魔にな
らないように掘削機をいったん孔内から引き上げる必要
があり、掘削作業能率の面では、時間のロスとなる。と
ころが、開閉型地盤掘削機を用いて凹凸のある孔壁を形
成しようとする場合には、通常の掘削機を用いた場合よ
りも掘削状況の把握を頻繁に行う必要がある。

【０００７】そのため、開閉型地盤掘削機を用いる場合
には、超音波計測の頻度が多くなり、掘削能率の低下を
余儀なくされるという問題を生じていた。

【０００８】また、カッタードラムを外側に揺動させて
使用する場合には、掘削機の鉛直軸線から切削位置まで
の距離が大きくなり、掘削機が少しねじれただけでも大
きな誤差が発生するという問題も生じていた。

【０００９】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、開閉型地盤掘削機において掘削能率を向上さ
せるとともに、掘削機のねじれに対する姿勢を制御して
該開閉型地盤掘削機の掘削精度を向上させることができ
る掘削管理装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の開閉型地盤掘削機の掘削管理装置は請求項
１に記載したように、フレーム下端に配設したカッター
ドラムを所定のジャッキによって側方に突出自在に構成
した開閉型地盤掘削機の深度を計測する深度計測手段
と、前記カッタードラムの設計上の突出量を記憶した記
憶手段と、前記深度計測手段によって計測された深度に
対応した設計突出量を前記記憶手段から読み出す制御手
段と、前記カッタードラムの実際の突出量を計測する突
出量計測手段と、前記カッタードラムの実際の突出量が
前記設計突出量にほぼ一致するように前記ジャッキを制
御するジャッキ制御手段とを備えたものである。

【００１１】また、本発明に係る開閉型地盤掘削機の掘
削管理装置は、請求項１の深度、前記設計突出量および
前記実際の突出量を表示する表示手段を備えたものであ
る。

【００１２】また、本発明に係る開閉型地盤掘削機の掘
削管理装置は、請求項１の開閉型地盤掘削機に取り付け
られた光ジャイロで検出された回転角を当該開閉型地盤
掘削機の姿勢の変化としてリアルタイムに表示する表示
手段を備えたものである。

【００１３】

【作用】本発明に係る開閉型地盤掘削機の掘削管理装置
においては、開閉型地盤掘削機の深度を深度計測手段で
計測し、その深度に対応するカッタードラムの設計上の
突出量を記憶手段から読み出す。一方、カッタードラム
の実際の突出量を突出量計測手段で計測する。そして、
カッタードラムの実際の突出量が当該設計突出量にほぼ
一致するようにジャッキ制御手段でジャッキを制御す
る。

【００１４】すると、カッタードラムの側方への突出量
は、常に設計値と一致し、掘削される孔は、その断面が
複雑に変化する場合であってもほぼ設計通りに掘削され
る。

【００１５】上述の深度、設計突出量および実際の突出
量を所定の表示手段に表示するようにした場合、掘削状
況はリアルタイムに監視される。

【００１６】また、本発明に係る開閉型地盤掘削機の掘
削管理装置においては、開閉型地盤掘削機の所定位置に
取り付けられた光ジャイロを用いて当該地盤掘削機の回
転角を検出する。次に、検出された回転角を地盤掘削機
の姿勢の変化としてパソコン等の表示手段にリアルタイ
ムに表示する。次に、表示された姿勢の変化を見なが
ら、開閉型地盤掘削機に備えられたアームを駆動制御
し、当該掘削機の姿勢を制御する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の開閉型地盤掘削機の掘削管理
装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一
の符号を付してその説明を省略する。

【００１８】図１は、本実施例に係る開閉型地盤掘削機
の掘削管理装置を示した全体略図およびブロック図であ
る。これらの図でわかるように、本実施例の掘削管理装
置１１は、開閉型地盤掘削機１２に適用されるものであ
り、当該開閉型地盤掘削機１２は、フレーム１４の下端
に配設した一対のカッタードラム３をジャッキ１５によ
って側方に突出自在に構成する一方、光ジャイロ１９、
傾斜計２０をフレームに取り付けてあり、上述したジャ
ッキ１５にはカッタードラム３の実際の突出量を計測す
る突出量計測手段としての磁気センサ２５を内蔵してあ
る。そして、光ジャイロ１９、傾斜計２０、ジャッキ１
５および磁気センサ２５は、通信モデム１８およびケー
ブル１７を介して地上の運転制御室に設置されたパソコ
ン１６に接続してある。

【００１９】なお、開閉型地盤掘削機１２は、ワイヤー
１３によって図示しないクレーンに吊り下げられてお
り、当該クレーンにはワイヤー１３の巻出し量を検出す
ることによって掘削機の深度を計測可能な深度計測手段
としてのエンコーダ２１を設置してある。

【００２０】パソコン１６は、図１(b) に示すブロック
図でよくわかるように、カッタードラム３の設計上の突
出量を記憶した記憶手段としての記憶部２２と、エンコ
ーダ２１によって計測された深度に対応した設計突出量
を記憶部２２から読み出す制御手段としての演算制御部
２３と、深度および設計突出量をＣＲＴ等に表示する表
示手段としての表示部２４とを備える。

【００２１】また、表示部２４は、深度データや設計突
出量データのほかに、磁気センサ２５で計測され通信モ
デム１８を介して伝送されてきたカッタードラム３の実
際の突出量を表示する。

【００２２】また、演算制御部２３は、カッタードラム
３の実際の突出量が設計上の突出量に一致するように通
信モデム１８を介してジャッキ１５を駆動制御し、ジャ
ッキ制御手段としても作用する。

【００２３】さらに、演算制御部２３は図１(c) のブロ
ック図に示すように、光ジャイロ１９、傾斜計２０で検
出され通信モデム１８およびケーブル１７を介して伝送
されてきた回転角データを、開閉型地盤掘削機１２の姿
勢の変化としてリアルタイムに表示部２４に表示するよ
うになっている。そして、オペレータは、表示された姿
勢の変化を見ながら運転制御室に設置した制御盤２６を
操作することにより、当該制御盤２６等に内蔵した制御
部２７を介してアーム２８を駆動し、当該掘削機の姿勢
を制御できるようになっている。

【００２４】アーム２８は、掘削機１２の上下の正面、
背面および両側面に配置してあり、先端に取り付けたパ
ッドを油圧等によって掘削孔の壁面に押し付けることに
より、当該地盤掘削機１２の姿勢を制御できるようにな
っている。

【００２５】光ジャイロ１９は、リングレーザジャイロ
と呼ばれるレーザー回転計を用いるのがよい。リングレ
ーザジャイロは、レーザー管から発する光が正逆両方向
にリング状に一周して同じ点に戻るように反射鏡を配置
してあり、ジャイロの回転によって生じた両方向の発振
周波数の差を電気信号として取り出すことにより、当該
回転速度を計測可能になっているとともに、計測された
回転速度を積分して回転角を計測できるようになってい
る。

【００２６】図２は、カッタードラム３周辺の拡大詳細
図である。同図でわかるように、カッタードラム３は、
ブラケット３１に回転自在に取り付けてあり、当該ブラ
ケット３１は、その一端をピン３２を介してフレーム１
４に連結して回動自在としてある。また、上述したジャ
ッキ１５は油圧シリンダで構成してあり、そのピストン
ロッド３３をブラケット３１の中央やや他端側に、本体
３４をフレーム１４にそれぞれヒンジ接合してあり、当
該ジャッキ１５を作動させることによってブラケット３
１を同図矢印に示すようにピン３２の回りに揺動させ、
カッタードラム３を側方に突出させるようになってい
る。

【００２７】なお、ジャッキ１５に内蔵された磁気セン
サ２５は、ピストンロッド３３のストローク量を検出し
た後、これをカッタードラム３の突出量に変換した上で
パソコン１６に伝送するようになっている。

【００２８】本実施例に係る開閉型地盤掘削機の掘削管
理装置１１においては、まず、開閉型地盤掘削機１２の
深度をエンコーダ２１で計測し、次いで、記憶部２２か
らその深度に対応するカッタードラム３の設計上の突出
量を読み出す。一方、カッタードラム３の実際の突出量
を磁気センサ２５で計測する。そして、カッタードラム
３の実際の突出量が設計突出量にほぼ一致するように演
算制御部２３でジャッキ１５を駆動制御する。

【００２９】すると、カッタードラム３の側方への突出
量は、常に設計値と一致し、掘削される孔は、その断面
が複雑に変化する場合であってもほぼ設計通りに掘削さ
れる。

【００３０】また、計測された深度、設計突出量および
実際の突出量を演算制御部２３において適宜に作画して
これを表示部２４に表示し、掘削状況をリアルタイムに
監視する。

【００３１】図３は、計測された深度、設計突出量およ
び実際の突出量を表示部２４に表示した例を示したもの
であり、開閉型地盤掘削機１２の深度は、図形４１の画
面上の上下位置により、カッタードラム３の設計突出量
は、図形４３により、同じく実際の突出量は、図形４２
によりそれぞれ一目で把握できるようにしてある。

【００３２】一方、開閉型地盤掘削機１２の姿勢を制御
するには、光ジャイロ１９を演算制御部２３を介して予
めリセットし、回転角の初期値をゼロにした後、当該光
ジャイロ１９を用いて地盤掘削機１２の回転角θx,θy,
θz を検出する。ここで、θx は、図４(a) に示すよう
にガイドトレンチに沿った方向すなわちｘ軸回りの回転
角を、θy はガイドトレンチに直交する方向すなわちｙ
軸回りの回転角を表し、θz は鉛直軸線（ｚ軸方向）回
りのねじれ成分に相当する回転角を表す。なお、傾斜計
２０は、必要に応じて適宜併用すればよい。

【００３３】次に、通信モデム１８を介して伝送されて
きた回転角データを用いて演算制御部２３において地盤
掘削機１２の姿勢の変化を作画し、さらに作画されたデ
ータを表示部２４にリアルタイムに表示する。

【００３４】図４(b)乃至(d)は、それぞれθx,θy,θz
方向の姿勢の変化を表示部２４に表示した様子を示した
ものである。

【００３５】最後に、表示部２４に表示された姿勢の変
化を見ながら、図１に示すように地盤掘削機１２に備え
られたアーム２８を制御部２７を介して駆動制御するこ
とにより、地盤掘削機１２の姿勢を制御する。かかる姿
勢制御は、地盤掘削機１２の姿勢の変化が所定の誤差の
範囲に収まるまで繰り返しあるいは連続的に行う。

【００３６】以上説明したように、本実施例に係る開閉
型地盤掘削機の掘削管理装置によれば、カッタードラム
の実際の突出量を計測し、当該突出量が予め記憶部に記
憶しておいた設計上の突出量に一致するようにカッター
ドラムを揺動させるジャッキを制御するようにしたの
で、掘削孔の断面が複雑に変化する場合、例えば従来技
術で説明したようなダボ孔を形成する場合であってもほ
ぼ設計通りに掘削孔を形成することができる。また、深
度データや実際の突出量あるいは設計上の突出量を表示
部に表示するようにしたので、掘削状況をリアルタイム
に監視することができる。そのため、超音波計測の頻度
を従来よりも低減することが可能となり、掘削能率を改
善することができる。

【００３７】また、光ジャイロを用いて地盤掘削機の回
転角、特に鉛直軸線回りのねじれ角を計測してディスプ
レイに表示し、当該表示画面を見ながらアームを操作し
て地盤掘削機の姿勢を制御するようにしたので、カッタ
ードラムを開いて使用する場合に生じやすい掘削誤差を
低減することができる。そして、かかる掘削精度の向上
によって、超音波孔壁測定の回数も減らすことができ
る。

【００３８】なお、従来は、ねじれ角度を計測するため
のワイヤーや各種機器をガイドトレンチ付近に設置して
いたので、地盤掘削機の移動に伴う設置替えが必要であ
るとともに、ガイドトレンチ付近での作業性が悪いとい
う問題があったが、光ジャイロを使用することによっ
て、これらのワイヤーや各種機器が存在しなくなって作
業性が改善され、地盤掘削機の移動に伴う設置替えも不
要になる。また、機械式ジャイロではなく振動や衝撃に
強い光ジャイロを採用したため、地盤掘削機の姿勢制御
に関する信頼性が向上する。なお、本実施例は、礫層や
砂層のように掘削機が揺れる傾向が強い場合に特に有効
な手段となる。

【００３９】本実施例は、従来技術で説明したようなダ
ボ孔を形成する以外にも様々な用途に利用することがで
きる。例えば、図５(a) に示すケースでは、高圧ケーブ
ル５１を敷設したボックス５２が地盤に埋設してあり、
掘削の際にはこれが障害物となる。従来であれば、超音
波計測を頻繁に行うところであるが、本実施例の掘削管
理装置を用いれば、カッタードラム３は、障害物５２の
位置に合わせて自動的に開閉あるいは揺動し、ほぼ設計
通りに掘削孔を形成することができる。

【００４０】また、本発明の用途は連続地中壁に限定さ
れるものではなく、断面が鉛直方向に変化するすべての
変断面に適用可能であり、例えば杭に適用してもよい。
図５(b) は、いわゆる拡底杭用の掘削孔を形成した例、
(c) は同じく串形杭用の掘削孔を形成した例である。

【００４１】また、本実施例では、３軸回りの回転角を
すべて光ジャイロで検出し、かかる回転角を用いて掘削
機の姿勢を制御管理するように構成したが、例えば鉛直
軸線回りの回転、すなわちねじれ成分の回転角のみを光
ジャイロで検出し、他の成分の回転角については傾斜計
を用いて行ってもよい。

【００４２】また、本実施例では、光ジャイロとしてリ
ングレーザジャイロを用いたが、代わりに光ファイバー
を利用したジャイロを用いてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の開閉型地盤
掘削機の掘削管理装置は請求項１に記載したように、フ
レーム下端に配設したカッタードラムを所定のジャッキ
によって側方に突出自在に構成した開閉型地盤掘削機の
深度を計測する深度計測手段と、前記カッタードラムの
設計上の突出量を記憶した記憶手段と、前記深度計測手
段によって計測された深度に対応した設計突出量を前記
記憶手段から読み出す制御手段と、前記カッタードラム
の実際の突出量を計測する突出量計測手段と、前記カッ
タードラムの実際の突出量が前記設計突出量にほぼ一致
するように前記ジャッキを制御するジャッキ制御手段と
を備えたので、開閉型地盤掘削機の掘削能率を向上させ
ることができる。

【００４４】また、本発明に係る開閉型地盤掘削機の掘
削管理装置は、請求項１の開閉型地盤掘削機に取り付け
られた光ジャイロで検出された回転角を当該開閉型地盤
掘削機の姿勢の変化としてリアルタイムに表示する表示
手段を備えたので、開閉型地盤掘削機のねじれに対する
姿勢を制御して該開閉型地盤掘削機の掘削精度を向上さ
せることができる。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本実施例に係る開閉型地盤掘削機の掘削
管理装置の略図、(b)および(c)は、同じくブロック図。

【図２】カッタードラム周辺の拡大詳細図。

【図３】開閉型地盤掘削機の深度、カッタードラムの実
際の突出量および設計上の突出量を画面に表示した様子
を示す説明図。

【図４】地盤掘削機の姿勢の変化を画面に表示した様子
を示す説明図。

【図５】本実施例に係る掘削管理装置を用いて掘削した
掘削孔の例を示す図。

【図６】従来の開閉型地盤掘削機を示した側面図。

【符号の説明】

３ カッタードラム １１ 掘削管理装置 １２ 開閉型地盤掘削機 １５ ジャッキ １６ パソコン １９ 光ジャイロ ２１ エンコーダ（深度計測手段） ２２ 記憶部（記憶手段） ２３ 演算制御部（制御手段、ジャッキ制御手
段） ２４ 表示部（表示手段） ２５ 磁気センサ（突出量計測手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレーム下端に配設したカッタードラム
   を所定のジャッキによって側方に突出自在に構成した開
   閉型地盤掘削機の深度を計測する深度計測手段と、前記
   カッタードラムの設計上の突出量を記憶した記憶手段
   と、前記深度計測手段によって計測された深度に対応し
   た設計突出量を前記記憶手段から読み出す制御手段と、
   前記カッタードラムの実際の突出量を計測する突出量計
   測手段と、前記カッタードラムの実際の突出量が前記設
   計突出量にほぼ一致するように前記ジャッキを制御する
   ジャッキ制御手段とを備えたことを特徴とする開閉型地
   盤掘削機の掘削管理装置。
2. 【請求項２】 前記深度、前記設計突出量および前記実
   際の突出量を表示する表示手段を備えた請求項１記載の
   開閉型地盤掘削機の掘削管理装置。
3. 【請求項３】 前記開閉型地盤掘削機に取り付けられた
   光ジャイロで検出された回転角を当該開閉型地盤掘削機
   の姿勢の変化としてリアルタイムに表示する表示手段を
   備えた請求項１記載の開閉型地盤掘削機の掘削管理装
   置。