JPH0620964Y2 - 掘削機の位置修正板の作動量検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本考案は、例えば地下連続壁工法に使用する掘削機の位
置修正板の作動量検出装置に関するものである。

《従来の技術》 地下連続壁用の掘削溝は、深度が１００メートル以上に
も達することがある。このような高深度の掘削溝には実
際の掘削溝の中心線と初期の掘削溝の中心線とのずれ
（以下、誤差という）が生じやすい。

この誤差が大きくなると、地下連続壁の施工は困難ない
し不可能となる。そこで、一般には、例えば特開昭５７
−１７８０８１号公報に示されるように一定深度の掘削
を進めるごとに、例えば、掘削機を地上に引き上げ、こ
の後、超音波溝壁測定機等を掘削溝に入れて前記誤差の
測定を行なっている。そして、誤差が検出されたときは
掘削機の側面の複数箇所に設けられた位置修正板のそれ
ぞれの突出量を調整することにより、掘削機の姿勢を制
御し掘削溝が初期の掘削溝に一致するように掘削を進め
ることが行なわれている。この位置修正板の突出量の調
整は、各位置修正板ごとに設けられた油圧シリンダを駆
動することにより行なわれる。

ここで従来の掘削機３１の一例を第２図に基づいて説明
すると、本体１０の側面には位置修正板１１ａと１１
ｃ、１１ｂと１１ｄとがそれぞれ相対向して設けられて
いる。また本体１０の正面にはその４隅に１個づつ位置
修正板１１ｅ〜ｈが配設されており、同様に本体１０の
裏面にも位置修正板（１１ｉ〜）が対向して配設され
ている。そして各位置修正板１１ａ〜１１には油圧シ
リンダ１５ａ〜１５ｄ及び図示省略の１５ｅ〜１５が
設けられている。また、掘削機３１の下部には一対のロ
ータリーカッタ３２ａ，３２ｂが取り付けられている。

第３図は、掘削機３１を用いて地盤４１を掘削している
状態を示すものであり、例えば、掘削機３１の軌道が初
期の軌道から矢視Ｙ方向に外れ、掘削溝４２の誤差が検
出されたとする。この場合には、掘削機３１の軌道を修
正して前記誤差を解消しなければならない。このために
は、油圧シリンダ１５ｂ及び１５ｃの各シリンダロッド
１３のストロークを増加させる一方、油圧シリンダ１５
ａ及び１５ｄの各シリンダロッド１３のストロークを減
少させる必要がある。そこで、各油圧シリンダ１５ａ〜
１５ｄには図示しない切換弁から上記ストロークに応じ
た圧油が供給される。この圧油の供給は、各油圧シリン
ダ１５ａ〜１５ｄにそれぞれ設けられた作動量検出装置
を用い、次のようにして行なわれる。

つまり、作動量検出装置により位置修正板１１ａ〜１１
ｄの作動量すなわち油圧シリンダ１５ａ〜１５ｄの各シ
リンダロッド１３のそれぞれのストロークＳを検出し、
これらのストロークＳの検出を続行しつつ各ストローク
Ｓを調節することにより、上述した掘削機３１の軌道を
修正し、その中心線（一点鎖線ｎ）と正規の中心線（二
点鎖線ｍ）とを一致させるように油圧シリンダ１５ａ〜
１５ｄへの圧油の供給を制御するのである。

そして、このような作動量検出装置として、従来、第４
図に示す構造のものが知られている。

同図に示すように、作動量検出装置２４は、位置修正板
１１の裏面に一端が接続されたワイヤ２５と、ワイヤ２
５の他端が巻き付けられたワイヤシーブ２６と、ワイヤ
シーブ２６の回転量を検出するポテンショメータ２７と
から構成されている。

そして位置修正板１１の作動量は各ポテンショメータ２
７により各ワイヤシーブ２６によるワイヤ２５の送出量
又は巻取量として検出され、各油圧シリンダ１５ａ〜１
５ｄには前記送出量又は巻取量が参照されつつ切換弁か
ら圧油が供給され、上述した掘削機３１の軌道が修正さ
れ掘削溝の誤差がゼロとなるように制御されるようにな
っている。

なお、図示するように、位置修正板１１の裏面中央部に
は一対の係止片１２，１２が設けられ、これらの間には
シリンダロッド１３が回動自在に枢着され、シリンダロ
ッド１３とシリンダ部１４とで油圧シリンダ１５を構成
している。

《考案が解決しようとする課題》 しかし、このような作動量検出装置では、以下に示すよ
うな不都合があった。

すなわち、ポテンショメータ２７に連繋されたワイヤ２
５は、位置修正板１１の中心（シリンダロッド１３の取
付位置）より外れた位置から引き出され、かつ、位置修
正板１１はシリンダロッド１３に係止片１２，１２を介
して枢着されているので、位置修正板１１が係止片１
２，１２を中心に回転した場合、シリンダロッド１３の
ストロークとポテンショメータ２７を介して得られるス
トローク検出値とが一致しなくなり検出誤差を生じるお
それがある。

また、掘削機３１の振動や掘削機３１本体と位置修正板
との間への落石等によりワイヤ２５がワイヤシーブ２６
から外れ、または錆び等によるワイヤ２５の断線により
前記ストロークの検出が不能となり、あるいは冬寒期に
おけるワイヤ２５やワイヤシーブ２６への氷着により検
出誤差が生じるおそれがある。

加えて、ワイヤシーブ２６にアソビがある場合において
も検出誤差が生じる。

更に、ポテンショメータ２７内に泥水等が混入し、ある
いは冬寒期にその泥水等が凍結すると、誤動作するおそ
れがある。

そして、作動量検出装置２４による誤差や誤動作が生じ
た場合には、頻繁に掘削溝４２の中心線の測定及び掘削
機３１の軌道修正を余儀なくされ、さらには作動量検出
装置２４による検出不能が生じた場合には掘削機３１を
地上へ引上げて修理しなければならず、特に、例えば高
精度の掘削が要請される地下連続壁工法に係る大型のプ
ロジェクトにおいてこのような状態が生じると、ランニ
ングコストが膨大なものとなるという不都合があった。

本考案は、上記諸点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、いかなる環境下においても故障が少な
く、かつ誤差のない掘削溝の掘削を可能とする掘削機の
位置修正板の作動量検出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》 上記課題を解決するために本考案は、掘削機の外周に配
設された位置修正板に接続され、その位置修正板を前後
進移動させる油圧シリンダの油圧回路中に配された流量
計と、その流量計により検出された油圧回路中を流れる
油の流量に基づいて該油圧シリンダのストローク量を算
出する流量／ストローク変換手段とを備えてなることを
特徴とする。

《作用》 油圧シリンダに圧油が流入し、あるいは油圧シリンダか
ら圧油が流出すると、シリンダロッドのストロークが変
化する。このとき、流量計により油圧シリンダへの圧油
の流入、流出量が検出される。

この検出値をＱ、前記油圧シリンダのピストンの有効断
面積をＡ、前記ストロークの変化量をＳとすると、Ｑ＝
Ａ×Ｓなる関係が成立する。

この式に基づき圧油の流量からシリンダロッドの変化量
すなわち位置修正板の変位量を算出する。

この算出結果に基づいて油圧シリンダの油圧を調整する
ことにより掘削機の姿勢を制御し、あるいは掘削深度の
増加に応じて位置修正板の変位を増減させる。

《実施例》 以下、本考案に係る位置修正板の作動量検出装置の好適
な実施例を第１図に示す油圧回路のブロック図により説
明する。

作動量検出装置１は、油圧シリンダ１５と切換弁１６と
の間に設けられている。そして、油圧経路中に直列に配
された圧油量を検出する流量計２と、流量計２の検出値
を油圧シリンダ１５のシリンダロッド１３の基準位置か
らのストロークに変換する流量／ストローク変換器（Ｑ
／Ｓ変換器）３と、Ｑ／Ｓ変換器３による変換結果を表
示する表示部４とから構成されている。

ここで、流量計２としては積算型のものが用いられ、シ
リンダロッド１３が前記基準位置にあるときにその検出
値はゼロであり、切換弁１６から油圧シリンダ１５に向
けて圧油が通過したときに検出値は増加し、油圧シリン
ダ１５から切換弁１６に向けて圧油が通過したときには
検出値は減少するようにシリンダ部１４に接続されてい
る。

また、通常、流量計２は掘削機３１に搭載され、表示部
４は掘削機３１のオペレーションボード上に設けられる
が、Ｑ／Ｓ変換器３は掘削機３１に搭載しても前記オペ
レーションボード上に設けてもいずれでもよい。ただ
し、Ｑ／Ｓ変換器３１が機械式のものである場合には掘
削機３１に搭載されるし、電気式のものである場合には
地表上に設けることがメンテナンスのうえで好ましい。

なお、第１図においては前記各要素のほか、切換弁１６
による油圧シリンダ１５への供給圧油量の調節を行なう
ストローク設定器１９、切換弁１６に圧油を供給する油
圧ポンプ１８、切換弁１６から送り戻される圧油を受け
て油圧ポンプ１８に油を送り出す油タンク１７、地盤４
１を押圧する裏面に係止片１２，１２を備えた位置修正
板１１及び油圧シリンダ１５を構成するシリンダ部１４
と係止片１２，１２に回動自在に枢着されたシリンダロ
ッド１３が図示されている。

以下、本実施例の作用を説明する。

本実施例の作動量検出装置は、第２図に示す掘削機３１
の各位置修正板１１ａ〜１１を駆動する油圧回路に取
り付けられているものとする。

そして、掘削機３１の軌道が正規軌道から外れ、掘削機
に第３図矢視Ｙ方向の誤差が生じていることが検出され
るものとする。すると、油圧シリンダ１５ａ〜１５ｄに
接続された各切換弁１６は掘削機３１の軌道を修正しそ
の中心線（一点鎖線ｎ）を正規の中心線（二点鎖線ｍ）
に一致させるべく、各油タンク１７及び油圧ポンプ１８
を介して取り入れた圧油を油圧シリンダ１５ａ〜１５ｄ
にそれぞれ供給する。このとき、油圧シリンダ１５ｂ及
び１５ｃの各シリンダロッド１３のストロークを増加さ
せる一方、油圧シリンダ１５ａ及び１５ｄの各シリンダ
ロッド１３のストロークを減少させて掘削機３１の姿勢
を所望の方向に傾斜させる一方、掘削深度の増加に応じ
て各シリンダロッド１３のストロークを元の基準位置に
戻す必要がある。

いま、油圧シリンダ１５のピストンの有効断面積をＡ，
シリンダロッド１３の基準位置からのストロークをＳ
（正又は負の値を取る）とすると流量計２が検出する流
量Ｑは、Ａ×Ｓで表される。したがって、各油圧シリン
ダ１５ａ〜１５ｄに接続された各流量計２によりこれを
検出すればストロークＳが容易に検出できることにな
る。この検出値はＱ／Ｓ変換器３によりシリンダロッド
１３のストロークＳに変換され、表示部４によりストロ
ークＳとして表示されるので、この表示部４をみながら
ストローク設定器１９により切換弁１６を調整して掘削
機３１を所望の傾斜にすることができる。そして、この
調整は、切換弁１６に設けられた電磁コイル（図示省
略）に電気信号を出力することにより行なわれる。ま
た、掘削深度の増加に伴い、油圧シリンダ１５ａ〜１５
ｄの各シリンダロッド１３のストロークＳを表示部４の
指示に基づき、徐々に元の基準位置に戻す動作も高精度
で行なうことができる。なお、上記実施例では、掘削機
３１の軌道が第３図矢視Ｙ方向に外れた場合について説
明したが、同図において紙面に垂直な方向に掘削機３１
の軌道が外れた場合には、位置修正板１１ｅ〜１１の
変位量を各々に備えられた油圧シリンダ１５ｅ〜１５
により調節して掘削機３１の姿勢を制御すればよい。

なお、上記した実施例では、Ｑ／Ｓ変換器により求めら
れたストローク量を表示部に表示するようにしたが、例
えばそのストローク量のデータをいきなりストローク設
定器に入力して自動制御するようにしてもよい。

また、上記した実施例では流量計を切換弁と油圧シリン
ダとを結ぶ経路の一方に配設したが両方に設けてもよ
く、その場合には一方向への流量しか測定できない流量
計でも両者を比較監視することにより流量検出ができ
る。更に流量計の取り付け位置は油圧シリンダへの流入
・流出量が計測できれば任意の位置に取り付けることが
できる。

更にまた、油圧シリンダを駆動させる油圧回路が上記し
た例に限られることがないのはいうまでもなく、また具
体的な油圧回路が異なる場合には、その回路にあわせて
流量計を適宜位置に取り付ければよい。

《効果》 本考案は油圧シリンダに流入し、あるいは油圧シリンダ
から流出する圧油量を流量計により検出することとした
ので、従来のポテンショメータが有していた位置修正板
が係止片を中心に回転した場合に生じる、シリンダロッ
ドの実際のストロークとストローク検出値との不一致に
よる検出誤差が皆無となる。

また、掘削機の振動や掘削機本体と位置修正板との間へ
の落石等による作動量検出装置の動作不能が解消され、
あるいは冬寒期における氷着によるトラブルも解消す
る。また、ワイヤを使用するものではないので、ワイヤ
シーブのアソビによる検出誤差も生じないし、泥水中で
掘削機を使用しても泥水混入による誤動作もない。

更に、頻繁に掘削溝の中心線の測定及び掘削機の軌道修
正を行なう必要がなく、掘削機を地上へ引上げて作動量
検出装置を修理する回数も激減し、特に、高精度の掘削
が要請される地下連続壁工法に係る大型のプロジェクト
においては、ランニングコストを大幅に低減することが
できるうえ、いかなる環境下においても故障が少なくか
つ高精度の位置修正板の作動量検出装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を説明するための油圧回路を示
すブロック図、第２図は本考案及び従来技術の作用を説
明するための掘削機の全体図、第３図は同じく掘削溝と
その中に置かれた掘削機を示す図、第４図は従来の作動
量検出装置を示す図である。 １……作動量検出装置 ２……流量計 ３……流量／ストローク（Ｑ／Ｓ）変換器 １１……位置修正板、１３……シリンダロッド １４……シリンダ部、１５……油圧シリンダ １６……切換弁、１９……ストローク測定器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削機の外周に配設された位置修正板に接
   続され、その位置修正板を前後進移動させる油圧シリン
   ダの油圧回路中に配された流量計と、その流量計により
   検出された油圧回路中を流れる油の流量に基づいて該油
   圧シリンダのストローク量を算出する流量／ストローク
   変換手段とを備えてなることを特徴とする掘削機の位置
   修正板の作動量検出装置。