JPH04106227A - 地中連続壁用溝の自動掘削装置 - 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） 本発明は、地中連続壁の自動掘削装置、特に油圧式トレ
ンチ掘削用クラムシェルバケットのチョッピング作業に
用いる自動掘削装置に関する。

（従来の技術） 従来、地中に垂直な連続壁を掘削する場合、トレンチ掘
削用タラムシエルバケットを有する掘削装置が使用され
る。

連続壁の実際の掘削に際しては、オペレータが運転室内
のクラッチ及びブレーキレバーをマニアル操作してウィ
ンチをワイヤ巻き取り、巻き戻し方向に回転することに
より掘削用バケットを昇降させる。

そして、クラムシェルの開閉は、運転室内のレバーをマ
ニアル操作して油圧ジヤツキを作動させることにより行
ない、更に掘削用バケットの垂直線に対する傾き脩正は
、運転室内に設けた傾斜表示メータを見ながらレバーな
どをマニアル操作して油圧式の各スクビライザを地中連
続壁に対し出し入れ調節することにより行なう。

また、地中連続壁の掘削に用いられる掘削用バケットは
、相当の重量を有しているため、軟らかい地盤では、タ
ラムシエルを開いた状態で掘削用バケットを地中連続壁
の底部に降下させるだけで、開状態にあるタラムシエル
の刃先を地盤に食い込ませることができ、これにより比
較的容易に地盤を掘削することができる。

しかるに、硬い地盤では、掘削用バケットを一度降下さ
せた程度ではタラムシエルの刃先を地盤に食い込ませる
ことができない。

そこで、掘削用バケットを地盤底面から０５〜１．０ｍ
程度吊上げ、クラッチの開放により自由落下させて地盤
を掘りくずす、いわゆるチョッピング操作を複数回（５
〜６回）繰り返すことで硬い地盤の掘削を行なう。

このチョッピングの場合、バケ・ントが掘削底に達した
ら直ちにウィンチにブレーキをかけないと、ワイヤが弛
み過ぎてしまい、次にワイヤをウィンチに巻き取るとき
、ワイヤが乱巻きになる問題がある。

このため、従来では、吊りワイヤの動きを見ながらオペ
レータの感でチョッピング作業を行なっている。

また、従来の他の方法としては、吊りワイヤの張力を検
出するセンサを設け、バケッ［・が掘削底に達して吊り
ワイヤが無負荷になった状態をセンサにより検出し、こ
の検出信号でブレーキを動作させることによりウィンチ
を自動的に停止するようにしていた６ （発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したマニアル操作による掘削方式で
は、チョッピング作業時に吊りワイヤに弛み過ぎが生じ
ないようにタイミング良くブレーキ操作することは至難
の技であり、熟練を要すると共に、オペレータの精神的
及び肉体的負担が増大する問題がある。

また、吊りワイヤの無負荷状態をセンサにより検出して
ウィンチに自動的にブレーキをかける方式では、バケッ
トが掘削底に達してからウィンチにブレーキがかかるま
での間にタイムラグがあるため、吊りワイヤの弛みをな
くすことができない。

また、吊りワイヤの荷重はバケットにチョッピング時の
衝撃が加わると、大きく変動し、無負荷の判定が難しい
問題があった。

本発明は上述のような点に鑑みなされたもので、チョッ
ピング時の吊りワイヤの弛みを最小限にできる地中連続
壁の自動掘削装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 第１図乃至第５図に対応づけて本発明を説明すると、本
発明は、バケット支持体２３１．下端に開閉可能に取り
付けたクラムシェル２３５゜及びクラムシェル２３５を
開閉動作する油圧ジヤツキ２３６とを有する掘削用バケ
ット２３と、Ｒ１ｊ記掘削用バケット２３を昇降するウ
ィンチ２４と、前記ウィンチ２４を制動するブレーキ装
置２４ｂと、前記ウィンチ２４による掘削用バケット２
３の吊上げ荷重を検出する荷重検出手段３０と、前記掘
削用バケット２３の昇降量を検出する昇降量検出手段３
２と、前記荷重検出手段３０及び昇降量検出手段３２か
ら得られる検出データに基づいて前記ウィンチ２４を巻
き取り及び巻き戻し制御することにより前記掘削用バケ
ット２３を地中連続壁１９内で昇降させると共に、所定
高さからの掘削用バケット２３の降下時にクラムシェル
２３５で地中連続壁１９の底部１９ａをチョッピングし
て掘削動作させる制御手段４２と、前記掘削用バケット
２３が所定高さから地中連続壁ｌ９の底部！９ａに向け
降下を開始する時点でスタートして掘削用バケット２３
の降下時間を計数すると共に、この計数値が設定値に達
した時、前記ブレーキ装置２４ｂに動作指令を与えて前
記ウィンチ２４の巻き戻し動作を停止させるタイマ手段
４２ａとを備えてなるものである。

（作用） 制御手段４２によるチョッピング制御時に、所定高さま
で上昇した掘削用バケット２３が降下を開始すると、タ
イマ手段４２ａがスタートして掘削用バケット２３の降
下時間を計時する。

そしてタイマ手段４２ａの計数値が予め設定した値、即
ち掘削用バケット２３の降下によってタラムシエル２３
５の刃先が地中連続壁１９の底部１９ａに食い込む時点
に相当する時限になると、タイマ手段４２ａから信号が
発生してブレーキ装置２４ｂを動作させ、ウィンチ２４
にブレーキをかけてその巻き戻し回転を停止させる。

これにより、吊りワイヤの弛みを必要最小限にすること
ができる。

（実施例） 以下５本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第５図は１本発明による地中連続壁の自動掘削
装置の一実施例を示すもので、第１図は全体のシステム
構成図、第２図はやぐらを用いた自動掘削装置の正面図
、第３図はその側面図である。

先ず、第２図及び第３図において、２０は垂直方向の連
続壁を掘削するために地上に設置した掘削専用のやぐら
で、台部２１及び台部２１上に垂直に立設した所定高さ
の支柱２２を備えている。

台部２１上には、掘削用バケット２３を上げ下ろしする
ウィンチ２４、掘削用バケット２３に作動油を供給する
ホース２５ａの巻き取り用ホースリール２５、作動油供
給用の油圧ユニット２６及び掘削用の制御盤２７がそれ
ぞれ設置されている。

ウィンチ２４に巻き回されたワイヤ２４ａは、支柱２２
の上端部に設けたガイドシーブ２８を介してウィンチ２
４と反対の側に引き出され、そして掘削用バケット２３
に設けたシーブ２９に巻き掛けられた後、ロードセル等
からなる荷重検出器３０を介して支柱２２の上端部に結
合されている。これにより、掘削用バケット２３をシー
ブ２９を介して吊下げ状態に支持する。

掘削用バケット２３は、バケット支持体２３１と、この
バケット支持体２３１の上下部に位置して、その前後左
右の側部に設けた傾き修正用の複数の油圧式スタビライ
ザ２３２゜２３４と、バケット支持体２３１の下端部に
開閉可能に取り付けたクラムシェル２３５と、このクラ
ムシェル２３５を開閉操作する複数の油圧ジヤツキ２３
６とを備える。

３１はバケット支持体２３１に設けた傾斜検出器で、地
中連続壁１９に対する掘削用バケット２３の掘削方向の
傾きを検出するものである。

３２は支柱２２に取り付けた昇降量（深度）検出器で、
掘削用バケット２３の昇降量をパルス信号に変換する回
転円板及びこれを挟んで対向された発光素子、受光素子
からなる光電式のパルス発生器などから構成され、そし
て、回転円板を掘削用バケット２３の昇降に応じて正逆
回転させるワイヤ３２ａはバケット支持体２３１に連結
されている。

３３は掘削用バケット・２３の油圧ジヤツキ２３６に供
給される油圧ユニット２６からの作動油量を検出する流
量計で、流量をパルス信号に変換するパルス発生器から
なり、この流量計３３のパルス信号、荷重検出器３０の
検出信号及び昇降量検出器３２のパルス信号は制御盤２
７に入力される。同様にして、傾斜検出器３１の検出信
号は図示しない１８号ケーブルを通して制御盤２７に入
力される。

３４は掘削用バケット２３により掘削された土砂を運搬
する排土用のバッテリー式搬送車で、反転可能な排土用
バケ・ント３４ａを有し、地中連続壁■９の開口縁部に
沿って地上に水平に敷設したレール３５上に走行可能に
設置されている。

次に、第１図の構成について述べる。

第１図は制御盤２７内に設けられた掘削制御部の詳細を
示すもので、４０及び４１は荷重検出器３０及び傾斜検
出ｉ３１からのアナログ信号をデジタル信号に変換する
Ａ−Ｄコンバータであり、この各Ａ−Ｄコンバータ４０
．４１から出力されるデジタル信号は、パーソナルコン
ピュータからなる演算処理装置４２に取り込まれる。

４４．４５は昇降量検出器３２及び流量計３３からのパ
ルス信号をそれぞれカウントするカウンタで、この各カ
ウンタ４４，４５の計数値は演算処理装置４２に取り込
まれる。

演算処理装置４２には、出力インターフェース４６を介
してＣＲＴ等の表示装置４７及びプリンタ４８が接続さ
れ、演算処理装置４２での演算結果及び制御用のプログ
ラム等を表示あるいは印字できるようになっている。

また、演算処置装置４２に接続した出力インターフェー
ス４９には、ウィンチ２４、ウィンチ２４のブレーキ装
置２４ｂ、ホースリール２５、スタビライザ２３２，２
３４、油圧ジヤツキ２３６及び排土用搬送車３４を制御
するリレーボックス５０が接続され、更にリレーボック
ス５０から出力される指令信号は制御分電盤５１を介し
てウィンチ２４のクラッチ及びブレーキ装置２４ｂ、ス
タビライザ２３２，２３４の電磁弁（図示せず）、油圧
ジヤツキ２３６の電磁弁（図示せず）及び排土用搬送車
３４に出力されるようになっている。

演算処理装置４２は、チョッピング時の掘削用バケット
２３の落下時間を計測するブレーキ制御用のタイマ４２
ａを有する。このタイマ４２ａは演算処理装置４２のＲ
ＡＭ及びＣＰＵ等によりソフト的に構成されるもので、
掘削用バケット２３の落下開始時点から計時動作し、Ｒ
ＯＭ等に格納された設置値と一致した時、ブレーキ装置
２４ｂに対し動作指令を送出する。

また、演算処理装置４２には、入力インターフェース５
２を介してマニアル操作盤５３が接続されており、この
操作盤５３は地中連続壁１９の初期の掘削段階で使用さ
れるものである。

尚、１１記演算処理装置４２は、荷重検出器３０、傾斜
検出器３１及びカウンタ４４，４５からの入力情報に応
じて第４図のフロチャートに示す一連の掘削制御プログ
ラム及び設置データ等を格納するＲＯＭ及び演算処理装
置４２の演算結果及び入力情報を格納するＲＡＭ等を備
えている。

次に、上述のように構成された本実施例の動作を第４図
に示すフロチャート及び第５区を参押しで説明する。

地中に垂直な連続壁１９を掘削する場合は、先ず、制御
盤２７に設けである掘削操作盤５３上の各種ボタン（図
示せず）をマニアルで操作することにより、ウィンチ２
４のクラッチ及びブレーキを制御して掘削用バケット２
３を上げ下ろしすると共に、油圧ジヤツキ２３６を開閉
して連続壁１９の掘削を行なう。

そして、掘削用バケット２３により掘削された土砂は、
操作盤５３のマニアル操作で走行される排土用搬送車３
４のバケット３４ａ内に第２図及び第３図に示す関係位
置で投下され、やぐら２０外へ搬出される。

このようなマニアル操作により地中連続壁１９の深さが
掘削用バケット２３全体をほぼ埋設させる深さまで掘削
されたならば、掘削モードをマニアルから自動モードに
切り換え、チョッピングによる自動掘削へ移行する。

チョッピングによる自動掘削に際しては、第４図に示す
ステラ７ＳＬにおいて、ブレーキ装置２４ａを弛め、ウ
ィンチ２４を巻き戻し方向に回転させることにより、上
昇端にある掘削用バケット２３を連続壁１９の掘削底Ｊ
９ａまで低速で降下させる。

尚、掘削用バケット２３の降下途中でクラムシェル２３
５を開く。

次のステップＳ２では、掘削用バケット２３が連続壁１
９の底部１９ａに達した時の荷重検出器３０からの検出
データ及び昇降量検出器３２の検出データに基づいてウ
ィンチ２４に停止指令を与え、掘削用バケット２３の降
下を停止する。

その後、ステップＳ３に移行して、ウインチ２４にワイ
ヤ巻き取り指令を与え、ウィンチ２４を巻き取り方向に
低速で回転して掘削用バケット２３を第５図（ａ）、（
ｂ）に示すようにｈ（０，５〜］、Ｏｍ）上昇させる。

この時の上昇量りは昇降量検出機３２及びカウンタ４４
により計測される計測値に基づいて判定される。

次のステップＳ４では、上昇量りが判定されると、ウィ
ンチ２４のクラッチが切られ、掘削用バケット２３の上
昇動作を停止させると同時にブレーキをかける。

その後、ステップＳ５において、ウィンチ２４のブレー
キ装置２４ｂを開放することにより、掘削用バケット２
３を自由落下させると同時にタイマ４２ａをスタートさ
せ、タラムシエル２３５の刃を底部１９ａの地盤に食い
込ませる。

次のステップステップＳ６では、タイマ４２ａで計時さ
れる時間が設定時間ｔに達したかを判定する。

ここで、タイマ４２ａの計数値が掘削用バケット２３を
上昇１ｈに相当する分より少し大きい量落下するのに要
する設定時間しに達したことが判定されると、ステップ
Ｓ７に進み、演算処理装置４２から出力インターフェー
ス４９．リレーボックス５０及び制御分電盤５１を通し
て、ブレーキ装置２４ｂにオン指令を与え、ブレーキ装
置２４ｂを動作することでウィンチ２４にブレーキをか
け、吊りワイヤ２４ａが必要量」−に弛むのを防止する
。

次のステップＳ８では、第５図（Ｃ）に示すように掘削
用バケット２３の自由落下によるタラムシエル２３５の
食い込み量が現在の掘削底部レベルから設定された値ａ
に達したかを昇降量検出器３２とカウンタ４４から得ら
れる計数値に基づいて判定する。

ここで、食い込み量≧αでないと判定された時は、ステ
ップＳ３に戻り、ステップ８３以下のチョッピング処理
を食い込み量≧αになるまで繰り返し実行する。

これにより食い込み量≧ａと判定されたならば、次のス
テップＳ９に進み、油圧ジヤツキ２３６を動作させてク
ラムシェル２３５を第５図（ｄ）に示すように閉じ、底
部１９ａを掘削する。

以下、第５図（ａ）〜（ｄ）に示す動作を繰り返し実行
することにより、地中連続壁１９を設計深さまで掘削す
る。

このような本実施例にあっては、チョッピングにおける
掘削用バケット２３の自由落下時間をタイマ４２ａによ
り計測し、この計測値が設定値になった時、ブレーキ装
置２４ｂを動作させてウィンチ２４にブレーキをかける
ようにしたので、ウィンチ２４へのブレーキのタイミン
グが確実になり、吊りワイヤの弛みを必要最小限にでき
ると共に、吊りワイヤが過剰に弛んだり、ワイヤが乱巻
きされるのを未然に防止できる。

また、吊りワイヤ２４ａにかかる負荷を荷重検出器３０
により計測しておくことにより、吊りワイヤの負荷、タ
イマによる時間及び連続壁の掘削深さの３重チエツクで
ウィンチ停止を安全に且つ確実に行なうことができる。

なお、上記実施例では、専用のやぐらを使用して掘削す
る場合について述べたが、これに限らず、クローラクレ
ーンを使用しても本発明を適用できる。ただし、この場
合、排土用のバッテリーカーは使用しない。

また、本発明の掘削方式は、パーソナルコンピュータを
用いるものに限らず、請求項に記載した範囲において種
々変更し得ることは勿論である。

更にまた、地中連続壁の掘削初期において、掘削用バケ
ットを垂直方向に案内する枠体などを設ければ上記実施
例で述べたマニアル掘削を省略でき、掘削の初期から自
動モードで掘削作業を行なうことができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、チョッピング作
業に際し、掘削用バケットを所定上昇位置より自由落下
させてクラムシェルを掘削底部に食い込ませる時、その
落下時間をタイマにより計測し、このタイマの計数値が
設定時に達したときの信号によりブレーキを動作してウ
ィンチのワイヤ繰り出しを停止するようにしたので、ウ
ィンチに対するブレーキ動作タイミングが確実になり。

吊りワイヤの弛みを必要最小限にてきると共に。

吊りワイヤの過剰弛み及びワイヤの乱巻きを未然に防止
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第２
図は本実施例における掘削装置の正面図、第３図は第２
図の側面図、第４図は本実施例における掘削の動作手順
を示すフロチャート、第５図（ａ）〜（ｄ）は本実施例
におけるチョッピング時の掘削用バケットの動作状態を
示す説明図である。 尚図中、２３は掘削用バケット、２３１はバケット支持
体、２３２，２３４はスタビライザ、２３５はクラムシ
ェル、２３６は油圧ジヤツキ、２４はウィンチ、２４ｂ
はブレーキ装置、２６は油圧ユニット、２７は制御盤、
３０は荷重検出器、３１は傾斜検出器、３２は昇降量検
出器。 ４２は演算処理装置、４２ａはタイマである。 特　許　出　願　人　　　　　フジタ工業株式会社代理
人　　弁理士　　　　　野　　１）　　茂第２図 第 （ａ） １つλ ５図 （ｂ） ！ ９ａ 第５図 ４ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 バケット支持体、下端に開閉可能に取り付けたクラムシ
   ェル、及びクラムシェルを開閉動作する油圧ジャッキと
   を有する掘削用バケットと、前記掘削用バケットを昇降
   するウインチと、前記ウインチを制動するブレーキ装置
   と、 前記ウインチによる掘削用バケットの吊上げ荷重を検出
   する荷重検出手段と、 前記掘削用バケットの昇降量を検出する昇降量検出手段
   と、 前記荷重検出手段及び昇降量検出手段から得られる検出
   データに基づいて前記ウインチを巻き取り及び巻き戻し
   制御することにより前記掘削用バケットを地中連続壁内
   で昇降させると共に、所定高さからの掘削用バケットの
   降下時にクラムシェルで地中連続壁の底部をチョッピン
   グして掘削動作させる制御手段と、 前記掘削用バケットが所定高さから地中連続壁の底部に
   向け降下を開始する時点でスタートして掘削用バケット
   の降下時間を計数すると共に、この計数値が設定値に達
   した時、前記ブレーキ装置に動作指令を与えて前記ウイ
   ンチの巻き戻し動作を停止させるタイマ手段と、 を備えたことを特徴とする地中連続壁の自動掘削装置。