JPH02204595A - 掘削機の位置検出ワイヤに対する張力の付与方法と装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、連続地中壁等の構築用溝を掘削する際、そ
の構築用溝の鉛直性を確保するため掘削機に接続して掘
削機の前後左右・ねじれ等の位置を検出するいわゆる位
置検出ワイヤに対し、常に一定の張力を付与するための
方法と装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、掘削機を用いて連続地中壁等の構築用溝を掘削す
る場合、掘削機と地上に設けたやぐら状の架台との間に
掘削機の掘削位置を検出するための検出ワイヤを鉛直に
張設するとともに、この鉛直に張設した検出ワイヤにＸ
−Ｙ変位計を関連させ、掘削にともなって生じる掘削機
の変位、すなわち前後左右・ねじれ等のずれを検出し、
検出したデータに基づいて掘削機の前後左右側面に装備
したアジャスタブルアームのストロークを作動させ、掘
削機の姿勢を制御し、常に鉛直な構築用溝の掘削ができ
るように掘削機の姿勢制御を行う装置を設けたものは公
知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで掘削機の前後左右・ねじれ等の変位、すなわち
掘削位置を検出する検出ワイヤは、常に一定の張力をも
って張設されていることが精度の高い姿勢制御を行う上
で必要である。

そのため従来は、架台側に設けた検出ワイヤの巻出し巻
取り装置にトルクモータを関連させ、このトルクモータ
により検出ワイヤに常時一定の張力を与えるようにして
いる。ところが、このトルクモータによる方法において
は次のような問題点があった。

（１）まず、検出ワイヤに張力を与えるためのトルクモ
ータによる発生トルクは原則として常に一定である。こ
れに対し、検出ワイヤは掘削機の掘削作業に応じて長く
なるものである。したがって検出ワイヤが常に一定長さ
に維持されたものである場合は問題はないが、掘削作業
が進み、検出ワイヤの長さが変化した場合、すなわち掘
削機が地中深く潜り込んで検出ワイヤが長くなった場合
、その検出ワイヤに与えられる張力は相対的に弱くなる
。

特に掘削深度が１００メートル以上にも及ぶ大深度掘削
の場合は、掘削溝内に充満された安定液を含む泥水流等
の影響も受けるため、Ｘ−Ｙ変位計。

により計測される検出ワイヤの水平変位量に誤差が生じ
る。

その結果、掘削機の正確な傾きの検出に狂いが生じ、適
正な掘削機の姿勢制御ができないといった問題点があっ
た。すなわち精度の高い姿勢制御ができない欠点があっ
た。

そこでこの狂いを抑止する手段として大深度掘削の場合
は、大型のトルクモータを使用し、検出ワイヤに対する
付与張力を増大させ、泥水流等からの影響を排除するよ
うなことが試みられている。

しかしトルクモータを大型化するとともにトルクのコン
トロールシステムを導入するとなると装置が複雑化する
ばかりか、その信頼性や経済性に問題があり、適切な問
題点解決を見るまでには至っていない。

（２）次にトルクモータにより張力を与える場合、トル
クモータの動きは完全に静的に一定ではない。

そのため検出ワイヤの巻出し時に多少の不連続性があり
、検出ワイヤが上下方向に振れを生じＸ−Ｙ変位計によ
る検出値に誤差が発生し、前記（１）の場合と同様適正
な掘削機の姿勢制御ができないといった問題点があった
。

（３）　　さらに検出ワイヤを接続した掘削機は、掘削
する地盤の地質条件により掘削速度に影響を受けるため
、掘削作業中急激に下降したり上昇したりする場合があ
る。すなわち掘削速度が急激に変化をする場合がある。

この変化に対し、トルクモータが適確に応動することが
できれば問題はないが、その対応おくれがあると検出ワ
イヤに異常な張力が負荷されて切断されたり、逆に弛み
を生じ、場合によっては巻取りドラムに乱巻きされトラ
ブルの発生をみるといった問題点もあった。

いずれにしても従来のトルクモータを利用しての検出ワ
イヤに対する張力の付与方法は、適切な掘削機の姿勢制
御を行う上で信頼性や経済性に問題があった。

本発明は、これら従来技術の問題点を解決した掘削機の
位置を検出するため、検出ワイヤに常に適切な張力を付
与するための方法と装置を提供することを目的とするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する手段として本発明がとった方法およ
び装置は次の通りである。

まず検出ワイヤの巻出し巻取り装置を地上架台に設ける
とともに、この巻出し巻取り装置から検出ワイヤを掘削
機に鉛直に連結し、この鉛直に連結した検出ワイヤの水
平変位量をＸ−Ｙ変位計で検出し、検出したデータに基
づいて掘削機の掘削姿勢を制御するようにした連続地中
壁等の構築用溝掘削機において、前記巻出し巻取り装置
からの検出ワイヤを前記地上架台の上部左右に設けたシ
ーブとシープを介して掘削機に連結するとともに、左右
シーブ間の前記検出ワイヤにカウンターウェイト形式の
張力付与装置を懸吊し、この懸吊した張力付与装置が、
あらかじめ設定した上限位置まで上昇したとき、前記検
出ワイヤの巻出し巻取り装置を作動させて検出ワイヤを
掘削機の掘削速度よりも早い速度で巻出し、逆に下限位
置まで下降したとき、前記巻出し巻取り装置の作動を停
止させ、以下前記要領で検出ワイヤの巻出し巻取り装置
を繰返し作動・停止させることにより、検出ワイヤに常
に一定の張力を付与させるようにしたことにある。

さらに前記検出ワイヤの巻出し巻取り装置を繰返して作
動・停止させる手段として、前記地上架台の両側に張力
付与装置の昇降ガイドレールを設け、この昇降ガイドレ
ールの上部と下部とに前記張力付与装置が昇降作動した
ときＯＮ　−ＯＦＦ作動する上限スイッチおよび下限ス
イッチをそれぞれ設け、この上限スイッチおよび下限ス
イッチを前記検出ワイヤの巻出し巻取り装置のＯＮ　−
ＯＦＦ制御スイッチとして機能するようにしたことを特
徴とするものである。

すなわち張力付与装置の昇降ガイドレールの上部と下部
とに検出ワイヤの巻出し巻取り装置のＯＮ−ＯＦＦ制御
スイッチを設けた装置構成としたことにある。

また前記張力付与装置は複数に分割したウェイトを積載
し、重量調節自在な張力付与装置に構成したことを特徴
とするものである。

〔作用〕

本発明による検出ワイヤに対する張力の付与方法および
装置は、以上説明したようにカウンターウェイト形式に
よる張力付与方法であるため、その検出ワイヤに与えら
れる張力は、その重量に応じて常に一定に維持される。

さらにこの点の作用を具体的に説明すると、まず掘削作
業が開始され、掘削機が下降すると、検出ワイヤに懸吊
された前記張力付与装置は相対的に上昇する。この上昇
時における検出ワイヤは張力付与装置の重量により一定
の張力を維持される。

張力付与装置が上昇し、すなわち掘削作業が進み、設定
された上限位置に張力付与装置がくると、上限リミット
スイッチが作動し、検出ワイヤの巻出し巻取り装置が作
動して、検出ワイヤを掘削機の掘削速度よりも早い速度
で巻き出す。

すると張力付与装置は、その重量によって相対的に下降
することになる。−そしてその張力付与装置が下限位置
まで下降すると、下限リミットスイッチが作動し、その
結果検出ワイヤの巻出し巻取り装置が作動を停止するこ
とになる。以下掘削作業の進みに応じて張力付与装置は
上下昇降作動を繰り返すが、その間検出ワイヤに対して
は常に一定の張力が付与される。

すなわち、検出ワイヤは弛んだり、上下方向に振れを発
生したりすることなく所定の張力で保持される。その結
果Ｘ−Ｙ変位計による計測値に狂いを生じるようなこと
はなく、常に掘削機の適正な姿勢制御ができ、鉛直な構
築用溝の掘削を行うことができる。

また張力付与装置のウェイトは調節自在であるため、掘
削深度が１００メートル以上の大深度で、安定液などの
影響のおそれがある場合、すなわち検出ワイヤの長さが
長くなる場合は、その長さに応じて適正な張力を付与で
きるようウェイト調節を行えば良い。

なお掘削作業が終了し、掘削機を引き上げる場合は、検
出ワイヤの張力はなんら問題とされない。

したがって前記掘削作業の場合とは逆に張力付与装置が
下限位置まで下降したとき下限りミットスインチが作動
して検出ワイヤの巻取り作業を行うよう前記下限リミッ
トスイッチの切換えを行えばよい。

〔実施例〕

さらに図面に示す実施例に基づいて本発明方法および装
置の構成を具体的に説明する。

まず第１図は本発明方法を実施する装置の要部を示すも
ので、連続地中壁を構築するための構築溝Ａの地上部に
架台１を設置し、これに検出ワイヤ２の巻出し巻取り装
置３と、さらに検出ワイヤ２に適正な張力を付与するた
めのカウンターウェイト形式の張力付与装置４を懸吊し
た状態で示すものである。実施例においては、この図で
示すように検出ワイヤ２の巻出し巻取り装置３は一般的
なウィンチを用いている。そして、このウィンチからの
検出ワイヤ２を架台１の上部左右両側に設けた反転シー
ブ５とトップシーブ６を介して鉛直に垂れ下げ、その端
末を掘削機（図示せず）に連結している。次に前記反転
シーブ５とトップシーブ６との間にカウンターウェイト
形式の張力付与装置４を吊りシーブ７を介して懸吊させ
ている。

張力付与装置４は箱型のフレーム４ａからなるウェイト
載架台４ｂをもって構成し、このウェイト載架台４ｂ上
に、一定重量に分割した複数枚のウェイト８を積み重ね
る形で搭載し、張力付与装置４としての重量を適宜調整
することができるようにしている。

さらに架台１の左右両側には、張力付与装置４の昇降作
動のためのガイドレール９および９を設け、ガイドロー
ラ１０．１０を介して張力付与装置４が昇降操作するよ
うに構成している。そして前記ガイドレール９の上部に
上限リミットスイッチ１１を、下部に下限リミットスイ
ッチ１２を設け、張力付与装置４が上昇し、上限リミッ
トスイッチ１１位置にくると、この上限リミットスイッ
チ１１により前記検出ワイヤの巻出し巻取り装置３すな
わちウィンチが作動して検出ワイヤ２を掘削機の掘削速
度よりも早い速度で繰り出すことができるよう構成して
いる。

逆に張力付与装置４が下限リミ７）スイッチ１２の位置
まで下降すると前記ウィンチの作動が停止されるように
構成している。

なお実施例においては、前記上限リミットスイッチ１１
の上方と下限リミットスイッチ１２の下方とに、安全の
ためそれぞれ上限警報リミットスイッチＩｌａおよび下
限警報リミットスイッチ１２ａを設け、装置としての安
全性を確保するようにしている。

さらに架台１の底部にはクツション材１３を配設し、万
一張力付与装置４が落下するようなことがあっても安全
であるよう緩衝装置としての機能をもたせである。

次に作動状態を第２図以下第４図で説明する。

まず第２図は掘削作業開始直後の張力付与装置４の位置
を示す。掘削作業が進むにつれて、この張力付与装置４
はさらに上昇する。そして第３図で示す上限リミットス
イッチ１１の高さ位置まで上昇すると、この上限リミッ
トスイッチ１１が作動し検出ワイヤ２が掘削機の掘削速
度より早い速度で繰り出されるごとになる。その結果張
力付与装置４は相対的に下降する。第４図はその張力付
与装置４が下限リミットスイッチ１２の位置まで降下し
た状態を示す。

張力付与装置４がこの位置にくると、下限リミットスイ
ッチ１２が作動し、検出ワイヤ２を繰り出していたウィ
ンチの作動がストップされる。ウィンチがストップす゛
ると再度張力付与装置４は掘削作業にともなって上昇す
る。

以下掘削作業の進みに応じて張力付与装置は昇降を繰り
返し、その間検出ワイヤ２に対しては常にその張力付与
装置４の重量に応じて一定の張力を与え、その結果とし
て誤差のないすなわち精度の高い検出ワイヤ２のＸ−Ｙ
変位を計測し、掘削機の適正な姿勢制御を行うことを保
証する。

なお、掘削深度が１００メートル以上におよぶ大深度掘
削に際しては、あらかじめその検出ワイヤの長さ、およ
び掘削溝内における安定液等の影響を排除することので
きる相応の張力を検出ワイヤ２に与えるよう前記張力付
与装置４におけるウェイトを調節する。（第５図参照） 〔発明の効果〕 本発明は以上のように検出ワイヤに対する張力をカウン
ターウェイト方式により付与するようにしたため、従来
のトルクモータによる付与方式に比較し次のような効果
が発揮される。

〔１）　　ウェイトの重量を自由に調整することができ
るため、すなわちウェイトの数を増減することにより、
検出ワイヤに常に最適な張力を与えることができる。

その結果、精度の高い検出ワイヤの変位計測が保持され
、正確な掘削機の位置が検出可能となり、適正な掘削機
の姿勢制御ができ、鉛直な連続地中壁等大深度の構築溝
を掘削することができるつ（２）カウンターウェイト方
式であるため、張力付与装置としての構成が単純で、ト
ルクモータの場合に比較し、格段に経済的である。

（３）張力付与装置の昇降作動は、掘削機の動きに完全
に同調するため常に一定の張力が検出ワイヤに付与され
、検出ワイヤの変位測定結果に誤差がなく、掘削機の姿
勢制御が適正に保持され、精度の高い構築溝の掘削が保
証される。

（４）トルクモータを用いた場合にみられたような検出
ワイヤの切断やワイヤドラムに対する乱巻現象などのト
ラブルの発生はない。したがって、信頼性１作業性、保
守性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置要部を示す機
構図である。第２図は掘削作業の開始にともない張力付
与装置が上昇作動をしている状態図、第３図は張力付与
装置が上限リミットスイッチの位置まで上昇した状態、
第４図は上限リミットスイッチの作動（ＯＮ）により検
出ワイヤの巻出し巻取り装置が作動して検出ワイヤを繰
り出し、張力付与装置が下限リミットスイッチ（ＯＦＦ
　）の位置まで降下し、検出ワイヤの繰り出しがストッ
プされたときの状態図、第５図は掘削深度が大深度で検
出ワイヤの長さが長くなった場合、張力付与装置のウェ
イト調整を行った場合を示す装置の正面図である。 １・・・架台　　　　　　　２・・・検出ワイヤ・・・
検出ワイヤの巻出し巻取り装置（ウィンチ）・・・張力
付与装置　　　５・・・反転シーブ・・・トップシーブ
　　　７・・・吊りシーブ・・・ウェイト　　　　　　
９・・・ガイドレール０・・・ガイドローラ ド・・上限リミットスイッチ ２・・・下限リミットスイッチ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続地中壁等の構築用溝を掘削する掘削機と地上
   架台との間に鉛直に検出ワイヤを張設するとともに、こ
   の鉛直に張設した検出ワイヤのＸ−Ｙ変位を検出し、そ
   の検出データに基づいて掘削機の姿勢を制御するように
   した連続地中壁等の掘削機において、前記検出ワイヤを
   地上架台に設けた巻出し巻取り装置より２つのシーブを
   介して掘削機に連結し、この２つのシーブ間にカウンタ
   ーウェイト形式の張力付与装置を懸吊するとともに、こ
   の張力付与装置が掘削作業にともなって上昇し、上限位
   置に達したとき、前記検出ワイヤの巻出し巻取り装置を
   作動させて、掘削速度よりも早い速度で検出ワイヤを巻
   出し、下限位置に達したとき前記検出ワイヤの巻出し巻
   取り装置の作動を停止させ、以下前記操作を繰返すこと
   により検出ワイヤに対し、張力付与装置の重量に基づい
   て常に一定の張力を与えるようにしたことを特徴とする
   掘削機の位置検出ワイヤに対する張力の付与方法。
2. （２）地上架台の上部左右にシーブを設け、この左右シ
   ーブを介して巻出し巻取り装置より検出ワイヤを掘削機
   に連結するとともに、複数に分割したウェイトを積載し
   た重量調節自在な張力付与装置を、前記左右シーブ間の
   検出ワイヤに懸吊し、さらにこの張力付与装置の昇降ガ
   イドレールを前記地上架台に設けるとともに、この昇降
   ガイドレールの上部と下部に前記検出ワイヤの巻出し巻
   取り装置をＯＮ−ＯＦＦ制御するスイッチを設けたこと
   を特徴とする掘削機の位置検出ワイヤに対する張力付与
   装置。