JPH08100440A - 地盤掘削機の姿勢計測装置および姿勢制御方法 - Google Patents

地盤掘削機の姿勢計測装置および姿勢制御方法

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JPH08100440A
JPH08100440A JP6263129A JP26312994A JPH08100440A JP H08100440 A JPH08100440 A JP H08100440A JP 6263129 A JP6263129 A JP 6263129A JP 26312994 A JP26312994 A JP 26312994A JP H08100440 A JPH08100440 A JP H08100440A
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ground excavator
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Abstract

(57)【要約】 【目的】計測精度を向上させるとともに掘削中の作業性
を改善する。 【構成】本発明の地盤掘削機の姿勢計測装置は、地盤掘
削機21の所定位置に取り付けられた光ジャイロ22
と、当該光ジャイロ22を用いて検出された地盤掘削機
21の回転角を地盤掘削機21の姿勢の変化としてリア
ルタイムに表示可能なコンピュータ手段23とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地盤掘削機の姿勢計測
装置および姿勢制御方法に係り、特に、ハイドロフレー
ズ掘削機の姿勢制御装置および姿勢制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】地盤を掘削する掘削機には、ハイドロフ
レーズ掘削機、ケリー掘削機、CIS掘削機等がある
が、これらのうち、ハイドロフレーズ掘削機は、100
m程度の大深度掘削に適した掘削機である。
【0003】図4は、このようなハイドロフレーズ掘削
機1を吊下げ用ワイヤー2を介してクレーン3で吊り下
げた様子を示した側面図である。同図でわかるように、
ハイドロフレーズ掘削機1は、フレーム4の下端に油圧
式のロータリーカッター5を備えてあり、掘削の際に
は、ハイドロフレーズ掘削機1を掘削溝7内に吊り降ろ
し、その状態でロータリーカッター5を作動させること
により、当該掘削溝7の底部を掘り下げていくようにな
っている。
【0004】ここで、掘削精度を管理するためには、ハ
イドロフレーズ掘削機1の姿勢を計測制御することが不
可欠であり、鉛直精度については、フレームに取り付け
た傾斜計を用いて管理し、水平方向のずれおよび鉛直軸
線回りのねじれについては、先に本出願人が開発した実
公平6-24429 号公報記載の変位測定装置を用いて精度管
理していた。
【0005】かかる変位測定装置を図5に示す。同図に
示す変位測定装置11においては、ハイドロフレーズ掘
削機1の上端と図示しないクレーンの所定位置との間に
張られた一対の計測用ワイヤー14、14の水平方向変
位を支持架台12に取り付けられたリンク機構13で検
出し、かかる検出値を用いて当該掘削機1の水平方向の
ずれおよび鉛直軸線回りのねじれ量を推定できるように
なっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ここで、支持架台12
は、掘削溝7を跨ぐようにしてガイドトレンチ6の上に
設置してあり、ハイドロフレーズ掘削機1を水平移動さ
せる際には、支持架台12も設置換えをしなければなら
ないという不便を生じていた。また、計測用ワイヤー1
4を介して掘削機1の変位を計測するため、計測精度に
は限界があった。さらに、かかる支持架台12をはじ
め、計測用ワイヤー14やリンク機構13が邪魔になっ
て作業性が低下するという問題も生じていた。
【0007】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、計測精度を向上させるとともに掘削中の作業
性を改善することができる地盤掘削機の姿勢計測装置お
よび姿勢制御方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の地盤掘削機の姿勢計測装置は請求項1に記
載したように、地盤掘削機の所定位置に取り付けられた
光ジャイロと、当該光ジャイロを用いて検出された前記
地盤掘削機の回転角を前記地盤掘削機の姿勢の変化とし
てリアルタイムに表示可能なコンピュータ手段とを備え
たものである。
【0009】また、本発明の地盤掘削機の姿勢制御方法
は請求項2に記載したように、地盤掘削機の所定位置に
取り付けられた光ジャイロを用いて前記地盤掘削機の回
転角を検出する工程と、当該回転角を前記地盤掘削機の
姿勢の変化として所定のコンピュータ手段にリアルタイ
ムに表示する工程と、前記姿勢の変化を見ながら前記地
盤掘削機の姿勢を制御する工程とを含むものである。
【0010】
【作用】本発明の地盤掘削機の姿勢計測装置および姿勢
制御方法においては、まず、地盤掘削機の所定位置に取
り付けられた光ジャイロを用いて前記地盤掘削機の回転
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コンピュータ手段にリア
ルタイムに表示する。次に、パソコンのディスプレイ上
に表示された姿勢の変化を見ながら、地盤掘削機に備え
られた支持パッドを駆動制御し、地盤掘削機の姿勢を制
御する。
【0011】
【実施例】以下、本発明の地盤掘削機の姿勢計測装置お
よび姿勢制御方法の実施例について、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。
【0012】図1は、本実施例の地盤掘削機の姿勢計測
装置を示した略図である。同図でわかるように、本実施
例の地盤掘削機の姿勢計測装置は、地盤掘削機21の所
定位置、例えばフレーム4の上部に光ジャイロ22を取
り付けてあり、当該光ジャイロ22を用いて検出された
地盤掘削機21の回転角を当該地盤掘削機21の姿勢の
変化としてパソコン等のコンピュータ手段23にリアル
タイムに表示できるようになっている。
【0013】光ジャイロ22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。
【0014】パソコン23は、光ジャイロ22をリセッ
トして回転角の初期値をゼロにする制御部24と、光ジ
ャイロ22で検出された回転角を用いて掘削機21の姿
勢の変化を作画する演算部25と、作画された内容を表
示するCRTディスプレイ等の表示部26とを備える。
パソコン23は、例えば、地上の運転室内に設置してお
くのがよい。
【0015】次に、図2に示すフローチャートを参照し
て本実施例の地盤掘削機の姿勢計測装置および姿勢制御
方法の作用を説明する。同図でわかるように、本実施例
の地盤掘削機の姿勢計測装置および姿勢制御方法におい
ては、まず、地盤掘削機21の所定位置に取り付けられ
た光ジャイロ22をパソコン23の制御部24を介して
リセットし、回転角の初期値をゼロにする(ステップ1
01)。
【0016】次に、光ジャイロ22を用いて掘削孔7内
の地盤掘削機21の回転角θx,θy,θz を検出する(ス
テップ102)。ここで、θx は、図3(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。
【0017】次に、検出された回転角データを地上の運
転室に配置したパソコン23に伝送する(ステップ10
3)。伝送にあたっては、専用のケーブルを介して行う
のがよい。
【0018】次に、伝送されてきた回転角データを用い
てパソコン23の演算部25において地盤掘削機21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
26にリアルタイムに表示する(ステップ104)。
【0019】図3(b)乃至(d)は、それぞれθx,θy,θz
方向の姿勢の変化を表示部26に表示した様子を示した
ものである。
【0020】最後に、表示部26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21に備え
られた支持パッド27を当該支持パッド27の制御盤2
8に備えた制御部29を介して駆動制御することによ
り、地盤掘削機21の姿勢を制御する(図2、ステップ
105)。支持パッド27は、図1でわかるように、掘
削機21のフレーム4の上下の正面、背面および両側面
に配置してあり、油圧アクチュエータによってパッドの
当接面を掘削孔7の壁面に押し付けることにより、地盤
掘削機21の姿勢を制御できるようになっている。
【0021】かかる姿勢制御は、地盤掘削機21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。
【0022】以上説明したように、本実施例の地盤掘削
機の姿勢計測装置および姿勢制御方法によれば、光ジャ
イロを用いて地盤掘削機の回転角を計測するようにした
ので、計測用ワイヤーを用いた従来の技術よりも計測の
精度を向上させ、ひいては掘削の精度を向上させること
ができる。また、掘削精度の向上によって、超音波孔壁
測定の回数も低減させることができる。
【0023】また、地盤掘削機21の移動に伴う設置換
えが不要であるとともに、ガイドトレンチ6付近に作業
の支障となるようなワイヤー類や設備類が存在しなくな
るため、従来に比べて掘削作業の作業性が格段に向上す
る。
【0024】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、地盤掘削機の姿勢制
御に関する信頼性が向上する。
【0025】なお、本実施例は、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。
【0026】本実施例では、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掘削機の姿
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通常の傾斜計
を用いて行ってもよい。
【0027】また、本実施例では、地盤掘削機の水平方
向のずれに関して特に言及しなかったが、ハイドロフレ
ーズ掘削機等の掘削機が比較的粘性のある泥水中を水平
移動する際は、ほとんどの場合、回転移動を伴う。その
ため、上述した回転角を計測管理しておけば、水平方向
のずれに関してもこれを精度管理することができる。
【0028】また、本実施例では、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。
【0029】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の地盤掘削機
の姿勢計測装置は、地盤掘削機の所定位置に取り付けら
れた光ジャイロと、当該光ジャイロを用いて検出された
前記地盤掘削機の回転角を前記地盤掘削機の姿勢の変化
としてリアルタイムに表示可能なコンピュータ手段とを
備えたので、計測精度を向上させるとともに掘削中の作
業性を改善することができる。
【0030】また、本発明の地盤掘削機の姿勢制御方法
は、地盤掘削機の所定位置に取り付けられた光ジャイロ
を用いて前記地盤掘削機の回転角を検出する工程と、当
該回転角を前記地盤掘削機の姿勢の変化としてリアルタ
イムに表示する工程と、前記姿勢の変化を見ながら前記
地盤掘削機の姿勢を制御する工程とを含むので、計測精
度を向上させるとともに掘削中の作業性を改善すること
ができる。
【0031】
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係る地盤掘削機の姿勢計測装置の略
図。
【図2】本実施例に係る地盤掘削機の姿勢制御方法を示
すフローチャート。
【図3】地盤掘削機の姿勢の変化を表示部に表示した様
子を示す説明図。
【図4】地盤掘削機を示す側面図。
【図5】従来の地盤掘削機の変位測定装置を示した側面
図。
【符号の説明】
21 地盤掘削機 22 光ジャイロ 23 パソコン(コンピュータ手段) 24 制御部 25 演算部 26 表示部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地盤掘削機の所定位置に取り付けられた
    光ジャイロと、 当該光ジャイロを用いて検出された前記地盤掘削機の回
    転角を前記地盤掘削機の姿勢の変化としてリアルタイム
    に表示可能なコンピュータ手段とを備えたことを特徴と
    する地盤掘削機の姿勢計測装置。
  2. 【請求項2】 地盤掘削機の所定位置に取り付けられた
    光ジャイロを用いて前記地盤掘削機の回転角を検出する
    工程と、 当該回転角を前記地盤掘削機の姿勢の変化としてリアル
    タイムに表示する工程と、 前記姿勢の変化を見ながら前記地盤掘削機の姿勢を制御
    する工程とを含むことを特徴とする地盤掘削機の姿勢制
    御方法。
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