JPH11350519A - 開閉型地盤掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】掘削能率を向上させるとともに、ねじれに対す
る姿勢を制御して掘削精度を向上させる。 【構成】本発明に係る開閉型地盤掘削機１２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てあり、該開閉型地盤掘
削機の深度を計測するエンコーダ２１と、カッタドラム
３の設計上の突出量を記憶した記憶部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から読み出す演算制御部２３と、カッタドラ
ム３の実際の突出量を計測する磁気センサ２５とを備
え、演算制御部２３は、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としても作用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カッタードラムを
側方に突出自在に構成した開閉型地盤掘削機に関する。

【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、掘削能率を向上させるとともにねじれに対す
る姿勢を制御して掘削精度を向上可能な開閉型地盤掘削
機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、本発明に係る開閉型地盤掘削機は請求項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
地盤掘削機において、前記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は、
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ものである。

【００１２】また、本発明に係る開閉型地盤掘削機は、
前記フレームに取り付けられた光ジャイロで検出された
回転角を前記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】本発明に係る開閉型地盤掘削機において
は、該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】このようにすると、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】ここで、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なら
ば、掘削状況をリアルタイムに監視することができる。

【００１６】また、前記フレームに取り付けられた光ジ
ャイロで検出された回転角を前記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
るようにした場合においては、光ジャイロを用いて地盤
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】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る開閉型地盤掘
削機の実施の形態について、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、本実施形態に係る開閉型地盤掘削
機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、本実施形態の開閉型地盤掘削機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１５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】ここで、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ようになっている。

【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を駆動制御するジャ
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、開閉型地盤掘削機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】本実施形態に係る開閉型地盤掘削機１２に
おいては、まず、該開閉型地盤掘削機の深度をエンコー
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２
５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】このようにすると、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、本実施形態に係る開
閉型地盤掘削機１２によれば、カッタードラム３、３の
実際の突出量を計測し、当該突出量が予め記憶部２２に
記憶しておいた設計上の突出量に一致するようにジャッ
キ１５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。

【００３７】また、本実施形態に係る開閉型地盤掘削機
１２によれば、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２４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。

【００３８】また、本実施形態に係る開閉型地盤掘削機
１２によれば、光ジャイロ１９を用いて地盤掘削機１２
の回転角、特に鉛直軸線回りのねじれ角を計測して表示
部２４に表示し、当該表示画面を見ながらアーム２８を
操作して地盤掘削機１２の姿勢を制御するようにしたの
で、カッタードラム３、３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。

【００３９】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、本実施形態に係る開閉型地盤掘削機
１２によれば、光ジャイロ１９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、開閉型地盤掘削機１２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、開閉型地盤
掘削機１２の姿勢制御に関する信頼性が向上する。な
お、本実施形態は、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。

【００４０】本実施形態では特に言及しなかったが、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５
２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、本実施形態に係る開閉型地盤掘削機１２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。

【００４１】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。

【００４２】また、本実施形態では、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開
閉型地盤掘削機１２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。

【００４３】また、本実施形態では、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。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に係る本発
明の開閉型地盤掘削機によれば、掘削孔の断面が複雑に
変化する場合、例えば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。

【００４５】また、請求項２に係る本発明の開閉型地盤
掘削機によれば、掘削状況をリアルタイムに監視するこ
とが可能となるため、超音波計測の頻度を従来よりも低
減して掘削能率を改善することができるという効果も奏
する。

【００４６】また、請求項３に係る本発明の開閉型地盤
掘削機によれば、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可能となり、掘
削精度の向上を図ることできるという効果も奏する。

【００４７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る開閉型地盤掘削機を示した図
であり、(a)は全体図、(b)および(c)は、詳細ブロック
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】開閉型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】本実施形態に係る開閉型地盤掘削機を用いて掘
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 １２ 開閉型地盤掘削機 １４ フレーム １５ ジャッキ 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
   閉型地盤掘削機において、 前記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。
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。
3. 【請求項３】 前記フレームに取り付けられた光ジャイ
   ロで検出された回転角を前記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。