JPS58164892A - ア−スオ−ガ掘進速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地面を穿孔掘削するために用いられるアースオ
ーガに係り、特にその掘進速度を制御するのに好適なア
ースオーガ掘進速度制御装置に関する。

一般に、アースオーガは地面を穿孔掘削する際杭打機等
の基礎機械にアタッチメントとして取付けて使用される
。このようにアースオーガを取付けた杭打機の概略構成
の側面図を第１図に示す。

図で１は杭打機本体、２は杭打機本体１に装着されるリ
ーダ、３はアースオーガである。アースオーガ３は、内
部に電動機５　（ｉｌｌ常、誘導電動機が用いられる。

）や減速機等を収容したアースオーガ本体４、電動機５
により回転駆動されるスクリュー６、スクリュー６の下
端に取付けたビット７、アースオーガ本体４に取付けた
支持体８および滑車９により構成されている。１０はリ
ーダ２に固設されアースオーガ本体４の支持体８を案内
するガイドパイプである。１１はアースオーガ本体４の
上部の滑車９に巻回されたワイヤで、このワイヤ１１を
操作することによりアースオーガ３を引上げ又は引下げ
ることができる。

１２はワイヤ１１を案内するトップシーブである。１３
はアースオーガ３の吊下げ荷重をワイヤー１の張力を利
用して検出する吊下げ荷重検出装置の張力検出用ローラ
である。１４は杭打機本体１内に設置されたワイヤ巻取
装置でワイヤー１の端部が巻取られている。１５は杭打
機本体・１の後部に設けられた配電盤で、外部電源の接
続端子、内部各装置の接続端子、回路遮断器等が備えら
れている。１６は杭打機の外部に設置されている発電機
で杭打機に対して必要な電力を供給する。１７は発電機
１６と配電盤１５とを接続するテーブル、１８は配電盤
１５と電動機５とを接続するケーブルである。１９は杭
打機本体１内に設けられた制御盤で電動機５の電流、電
圧を測定する電流計、電圧計および電動機５の電流をオ
ン・オフする開閉器等が備えられている。電動機５には
、配電盤１５０回路遮断器、制御盤１９の開閉器を介し
て■ 発電機１６からの電流が供給さ土るようになっている。

次にこのような杭打機に取付けられたアースオーガの従
来の操作を説明する。

杭打機本体１内のオペレータが制御盤１９の開閉器をオ
ンにすると電動機５が回転してスクリュー６とビット７
を駆動し地面を穿孔掘削する。このアースオーガ３の掘
進速度は１電動機５の回転を一定とすると、ワイヤ１１
によるアースオーガ３の吊上げをワイヤ巻取装置１４に
より調整することにより決宕される。即ち、アースオー
ガ３をビット７が穿孔掘削しない状態に吊上げていれば
掘進速度は０であり、逆に、アースオーガ３が吊上げら
れておらず自重のみで穿孔掘削を行っていれば掘進速度
は最大となる。なお、アースオーガ３が自重で穿孔掘削
を行っている場合、張力検出用ローラ１３を介して検出
される張力（即ち、アースオーガ３の吊１゛下げ荷重）
は０となる。オペレータは制御盤１９の電流計、電圧計
をみながら、電動機５の始動１．、停止、正転、逆転の
操作を行い、かつ、ワイヤ巻取装置１４の操作をも行っ
て、適当に穿孔掘削を実施していた。

ところで、電動機５に、その容量により定められた最大
負荷トルクを超えた負荷トルクが加わると、電動機５に
は過電流が供給されることとなる。

その場合、この過電流による電動機５の焼損等を防止す
るため、配電盤１５０回路遮断器が作動し、回路を自動
的に遮断して電動機５への電流供給を停止する。したが
って、アースオーガを下げ過ぎて電動機５の負荷トルク
が過大となり回路遮断器が作動すると、オペレータはそ
の度毎に運転席から出て杭打機の後部へ廻り、配電盤１
５の回路遮断器を投入しなければならず、作業の能率が
低下していた。なお、配電盤１５を杭打機の運転席に設
置しておけば作業能率の低下も多少防止することができ
るが、運転席には配電盤１５を設置するだけの空間的余
裕がなく、又、発電機１６からのケーブル１７を運転席
に引込むことは危険であり、配電盤１５の運転席内への
設置は好ましくない。

一方、このような回路遮断器の作動を防止するためには
、小さい負荷トルクで、即ち、アースオーガ３を相当吊
上げた状態で電動機５を運転すれはよい。しかし、その
ような運転状態はアースオーガ３を必要以上に吊上げて
おくこととなり、擺進速度を著るしく低下させ、結局、
作業能率を低下させてしまうこととなる。

そこで、能率よく作業を行うためには、オペレータが制
御盤１９の計器を絶えず監視しながら、計器の値に応じ
てワイヤ巻取装置１４を操作し、配電盤１５の回路遮断
器が作り１するより僅かに低い電流値で電動機５が動作
するようにアースオーガ３の吊上げを調節してやれはよ
い。しかしながら、電動機５にかかる負荷トルクは、土
質、土中の状態、掘削深さ、掘進速度等の要因により定
まるものであり、オペレータがこのような要因まで考慮
に入れて作業を行うこと、又、計器を絶えず監視してお
くこと、さらに、計器が示す値に応じて直ちにワイヤ巻
取装ｆｉｉ１４を操作することはきわめて困難であった
。

本発明の目的は、能率よく作業を行うことができるアー
スオーガ掘進速度制御装置を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、アースオーガの電
動機に供給される電流値と、回路遮断器が作動する電流
値より低いある宇められた最大許容電流値とを比較して
、電動機に供給される電流値が前記の最大許容電流値以
上になったときはアースオーガを引上げて電動機にそれ
以上の負荷がかからないようにし、電動機に供給される
電流値が前記の最大許容電流値より小さく、かつ、アー
スオーガの吊下げ荷重が０でないときはアースオーガを
引下げて掘進速度を上昇させるようにしたことを特徴と
する。

以下、本発明を第２図に示す一実施例に基づいて説明す
る。

第２図はアースオーガ掘進速度制御装置のブロック図で
あり、２０は最大許容電流値発生器である。アースオー
ガの電ＩＥｌ］機としては誘導電動機が用いられるが、
その負荷トルンクＴに対する電流工は第３図に示すよう
な特性を□有する。図で、Ｔｌは１ 電動機の最大の負荷トルクを示し、そのときの電動機の
電流１１により回路遮断器が作動して電動機と電源との
回路を遮断する。αＴ１は、最大負荷トルクＴ１に近い
値であり、かつ、それよりも低い負荷トルクを示し、Ｉ
ｏはそのときの負荷トルクαＴ、に対応する電流値を示
す。　前記の係数αはワイヤ巻取装置、ワイヤがかけら
れる滑車の数等、種々の要因により決定され、その値と
しては、０．９〈αく１の範囲内で選定されることが望
ましい。

このように設電された負荷トルクαＴ１は、負荷トルク
Ｔが最大負荷トルクＴ１に達しないようにある程度の余
裕をもって許容される最大の負荷トルクである。したが
って、電流値Ｉｏは、回路遮断器の作動電流１１に対し
ていくらかの余裕をもつ許容される最大の電流値（以下
、最大許容電流値という。）である。２０は、このよう
な負荷トルクαＴ８に対応する電流値Ｉ。を発生する最
大許容電流値発生器である。

２１は電動機の電流を検出する電流検出装置、′ま たとえば制御盤・・：上の電流計から得られた電流値■
□ と前記最大許容電流値■。とを比較する比較器であり、
電流値Ｉが最大許容電流値工。より小さいとき（Ｉ（Ｉ
。）は高レベル「１」を出力し、電流値Ｉが最大許容電
流値工。以上のとき（Ｉ≧Ｉｏ）は低レベル「０」を出
力する。

２２は低レベルｒＯＪを発生する低レベル発生器である
。

２３は比較器２１の出力と低レベル発生器２２の出力と
を入力とするノア回路（以下、ＮＯＲ回路という。）で
あり、両入力が低レベル「０」のときのみ高レベル「１
」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力する。

２４はワイヤ巻上装置を、アースオーガが引上げられる
ように駆動する駆動装置であり、ＮＯＲ回路２３の出力
「１」により駆動される。

２５はアースオーガの吊下げ荷重検出装置により検出さ
れた吊下げ荷重値Ｗに応じた信号を入力する比較器であ
り、値Ｗが０より大きいとき高レベル「１」を、値Ｗが
Ｏのとき低レベル「０」を出力する。

２６は比較器２１の出力と比較器２５の出力とを入力と
するアンド回路（以下、ＡＮＤ回路という。）であり、
両出力が高レベル「１」のときのみ高レベル「１」を出
力する。

２７はワイヤ巻上装置を、アースオーガが引下げられる
ように駆動する駆動装置であり、ＡＮＤ回路２６の出力
「１」により駆動される。

次に、本実施例の制御装置の動作を説明する。

比較器２１には、最大許容電流値発生器２０からの電流
値■。とアースオーガの電動機へ供給される電流値工と
が入力されて両者が比較される。電流値Ｉが最大許容電
流値Ｉ。より小さいとき、即ち電動機が余裕をもって運
転されているときは、比較器２１は「１」を出力する。

この結果、ＮＯＲ回路２３の一方の入力は「１」となる
のでその出力は「０」となり、駆動装置２４は作動しな
い。

一方、吊下げ荷重値Ｗが０でないとき、即ち、アースオ
ーガがある程度吊上げられている状態にあるとき、比較
器２５は「１」を出力する。ＡＮＤ回１７ｓ２６は比較
器２１と比較器２５の出力が「１」となるので「１」を
出力し、駆動装置ｆ２７を駆動する。これによりアース
オーガは引下げられて、より一層効率的な穿孔掘削が行
われる。

このように、電動機の電流値Ｉが最大許容電流値Ｉ。よ
り小さくて駆動装置２７によりアースオーガが引下げら
れてゆき、遂に吊下げ荷重値ＷｆＪ″−Ｏになったとき
、即ち、アースオーガの自重で穿孔掘削が行われる状態
のとき、比較器２５からは「Ｏ」が出力されるので、Ａ
ＮＤ回路２６の出力は「０」となり、駆動装置２７の駆
動は停止する。

このとき、依然として電流値Ｉが最大許容電流値Ｉｏよ
り小さい場合は、アースオーガはそのまま自重による穿
孔掘削を継続する０ 電動機の電流値Ｉが最大許容電流値１０以上になると、
比較器２１の出力は「０」となり、ＡＮＤ回路２６の出
力は「０」で、駆動装置２７は停止している。一方、Ｎ
ＯＲ回路２３の入力はいずれも「０」となるので、その
出力は「１」となり、駆動装置２４が作動してアースオ
ーガを引上げる。

アースオーガが引上げられると・電動機にかかる負・　
′１ 荷は小さくなり九その過負荷による回路遮断器の作動を
防止する。

なお、ワイヤ巻取装置の駆動源として電動機を使用し、
駆動袋ｆｆｆ２４．２７に代えてこの電動機の正転、逆
転、停止を行う機械的又は電子的スイッチを用い、ＮＯ
Ｒ回路２３、ＡＮＤ回路２６の出力をこのスイッチの制
御信号として用いることもできる。

このように、本実施例においては、回路遮断器が作動し
ない範囲内でアースオーガの電動機を効率良く駆動する
ことができるようにしたので、掘進速度を速くシ、作業
能率を向上することができしかも、穿孔掘削中オペレー
タは不要となる。

次に、本発明の他の実施例を第４図に示す。この実施例
においては、制御装置をマイクロコンピュータを用いて
構成する。

図で、Ｉ、Ｗは第２図に示す実施例と同じくアースオー
ガの電動機に供給される電流値およびアースオーガの吊
下！ず荷重値である。３０は前記電流値Ｉおよび吊下げ
荷重値Ｗを切換えて入力するマルチプレクサ、”ｉ”’
：　１は入力された前記アナログＩＩ、Ｗをデジタル値
に変換するアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
である。３２はマイクロコンピュータを示す。マイクロ
コンピュータ３２け、演算乍制御を行うマイクロプロセ
ッサユニット　（ＭＰＵ）、このＭＰＬＩの処理プログ
ラムを記憶したリードオンリメモリ　（ＲＯＭ）、　外
部から取入れた値や演算結果を記憶するランダムアクセ
スメモリ　（ＲＡＭ）　、外部から必要数値を取入れ又
は演算・制御の結果を外部へ出力する入出力装置等で構
成されている。３３はマイクロコンピュータ３２からの
デジタル値を、これに応じたアナログ値に変換するデジ
タル・アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）、３４はＤ／Ａ
変換器３３の出力信号により駆動されるワイヤ巻取装置
制御回路である。

次に、本実施例の動作を第５図の７資−チャードを参照
しながら説明する。

マス、マイクロコンピュータ３２では、ＴＬＯＭに記憶
されたプログラムにしたがってＭＰＴＪがマルチプレク
サ３０を切換えて電流値ＩｉＡ／Ｄ変換器３１に入力す
る。Ａ／Ｄ変換器３１はこの電流値Ｉをそれに応じたデ
ジタル値Ｉに変換する。

ＭＰＵはこの電流値工をとり入れてＲＡＭＫ記憶させる
（第１のステップ。以下、各ステップを５１１Ｓ、・・
・・・・で表す。）。次に、この電流値Ｉは、さきの実
施例において説明した最大許容電流値■ｏと比較される
（Ｓりｏ　　比較の結果、電流値Ｉが最大許容電流値工
。以上の場合、ＭＰＵは出力装置を経てワイヤ巻上げの
信号を出力する。この信号は、Ｄ／Ａ変換器３３により
アナログ信号に変換され、ワイヤ巻取装置制御回路３４
に入力されてワイヤ巻取装置をワイヤが巻上げられるよ
うに駆動する（Ｓ３）。これにより、アースオーガは引
上げられてその電動機の過負荷を防止し、回路遮断器が
作動しないようにする。

第２のステップＳ！における比較の結果、電流値■が最
大許容電流値Ｉｏよりも小さい場合、ＭＰＵはマルチプ
レクサ３０を切換えて吊下げ荷重値Ｗをとり入れ、これ
をＡ／Ｄ変換器３１によりデジタル値に変換し、ＲＡＭ
に記憶させる（８４）。次に、この吊下げ荷重値Ｗは０
と比較される（ＳＩＩ）。

比較の結果０より大きい場合、即ち、アースオーガがワ
イヤにより吊上げられている状態にある場合、ＭＰＴＪ
は出力装置を経てワイヤ巻下げの信号を出力する。この
信号は、Ｄ／Ａ変換器３３によりアナ豐グ信号に変換さ
れ、ワイヤ巻取装置制御回８３４に入力されてワイヤ巻
取装置をワイヤが巻下げられるように駆動する（８．）
。これにより、アースオーガは引下げられ、アースオー
ガの掘進速度を大きくする。

第５のステップＳ、における比較の結果、吊下げ荷重値
Ｗが０である場合、即ち、アースオーガが自重で掘進し
ている場合、ＭＰＵは第１のステップＳ１に戻って新し
い電流値工を読込む操作をする。この場合、マイクロコ
ンピュータ３２からの出力はなく、ワイヤ巻取装置制御
回路３４は作動せず、アースオーガは自重のままで穿孔
掘削を続け、最大の掘進速度で進むこととなる。

以上の各ステップは、電源、を遮断するまで繰返、１ビ
、： して実行される。

このように、本実施例では、さきの実施例と同様の効果
を有するばかりでなく、マイクロコンピュータを使用し
たので、制御装置を小型とし、その信頼性も増大するこ
とができる。

以上述べたように、本発明では、回路遮断器が作動しな
い範囲内でアースオーガの電動機を効率良く駆動するこ
とができるようにしたので、掘進速度を速くシ、作業能
率を向上することができ、しかも、穿孔掘削中オペレー
タを不要とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアースオーガを取付けた基礎機械の概略構成の
側面図、第２図は本発明の一実施例に係るアースオーガ
掘進速度制御装置のブロック図、第３図はアースオーガ
の電動機の負荷トルクに対する電流の特性図、第４図は
本発明の他の実施例に係るアースオーガ掘進速度制御装
置のブロック図、第５図は第４．、図に示すアースオー
ガ掘進速度制御装置の動作を濃明するためのフローチャ
ートである。　　　　　１ １・・・・・・杭打機本体、３・・・・・・アースオー
ガ、４・・・・・・アースオーガ本体、５・・・・・・
電動機、１３・・・・・・張力検出用ローラ、１４・・
・・・・ワイヤ巻取装置、１５・・・・・・配電盤、１
６・・・・・・発電機、２０・・・・・・最大許容電流
値発生器、２１．２５・・・・・・比較器、２２・・・
・・・低レベル電位発生器、２３・・・・・・ＮＯＲ回
路、２４゜２７・・・・・・駆動装置、２６・・・・・
・ＡＮＤ回路、３０・・・・・・マルチプレクサ、３１
・・・・・・Ａ／Ｄ変換！、３２・・・・・・マイクロ
コンピュータ、３３・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、３４・
・・・・・ワイヤ巻取装置制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アースオーガと、このアースオーガを駆動する電動機と
   、この電動機に供給される電流の検出装置と、前記アー
   スオーガの吊下げ荷重検出装置とを備えたものにおいて
   、前記電流検出装置により検出された電流値と前記電動
   機に供給される電流の設定された最大許容電流値とを比
   較する手段と、前記検出され起電流値が前記最大許容電
   流値以上になったとき前記アースオーガを引上げる手段
   と、前記検出された電流値が前記最大許容電流値より小
   さくかつ前記吊下げ荷重検出装置により検出された値が
   零でないときアースオーガを引下げる手段とを設けたこ
   とを特徴とするアースオーガ掘進速度制御装置。