JPS6168992A - 自動掘削制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、リバースサーキュレーンヨンドリル等の場所
打杭施工機における自動掘削制御装置に関する。

（従来の技術） リバースサーキュレーショントリルにおいて。

拡底ビットの翼を油圧シリンダで開閉し、拡底形状に掘
削する方法は種々あるが、扇形に広げて掘削する場合に
は、Ｘ方向（災の拡大方向）とＹ方向（トリルパイプの
上下方向）の制御を行ないながら掘削する必要がある。

そこでこの掘削を行なう場合には、Ｙ方向の制御は櫓に
取付けられた油圧ウィンチにより行ない、Ｘ方向につい
ては拡底ビットに取付けられた開閉シリンダにより行な
い、それぞれの位置をストローク計により検出しながら
掘削する。この掘削動作を自動的に行なうために、電気
的シーケンス回路を組むが、従来は地盤条件に関係無く
掘削しているため、拡底ヒントの吸込口の閉塞や、ＷＡ
削トルク不足の状磐になり、自動掘削が不可能になるこ
とがしばしばあり、このため、実際には位置を数字で読
み取りながら掘削する手動方式にたよらざるを得す、正
確で精度の良い拡底杭の形成が困難であった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記した点に鑑み、地盤条件等に応じて好適
な自動掘削を行なうことを可能とする自動掘削装置を提
供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の自動掘削装置は　拡底とノドのヒツト荷重と掘
削トルクを検出する手段と、ビット荷重と掘削トルりの
少なくともいずれかあるいはこれらを組合わせた値が設
定値をＭｉえた場合に掘削を停止する過負荷解除手段を
備えたことを特徴とする。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の自動掘削制御装置を装備したり！（−
スサーキュレーンゴンドリルの全体を示しており、ｌは
基台２５上に取付けた櫓であり、該櫓１には、スイヘル
ジョイント２以下のドリルストリングを、第２図に示す
ようにｌ’Ｑ１に取付けたシーブ４５．４６に掛けたワ
イヤロープ２６を介して櫓１に沿で昇降する昇降フレー
ム４７に接続し、該昇降フレーム４７に取付けたツシー
ブブロノク４８と櫓１に取付けたシーブブロック４９ｔ
こ、油圧ウィンチ２０により巻取り繰出しされるワイヤ
ロープ５１を掛は回わし、その終端を、ドリルストリン
グの荷重を検出する荷重計１５を介して）（１０に１哀
Ｋｔ　している。まｔこ　ｔｒｉ　ｌには　１６乏ｊ山
圧ウィンチ２０に連動して掘削孔の深さを検出するボテ
／ンヨメータ内蔵のストローク計でなる深度計２１と　
サクシ：ｌ／ポンプ２２に接続されるサクションホース
２３を櫓１に取付けたシーブに１Ｄけたワイヤロープ２
７を介して支持する電動ウィンチ２４等を搭載する。ス
イへルジョイ／ト２は、前記サクションホース２３とケ
リーバ４とを接続する役目を果たし、内部に泥水が通過
する回転ジヨイントであり、ドリルストリングの降下時
に後述のケーブルリール６に当たらないように、ベント
部に水平部２ａが設けである。３は後述の拡底ヒツト１
２の開閉シリンダ３５に作動油を供給する油圧配管（図
示せず）に油圧源側油圧配管（図示せず）を接続する油
圧ジヨイントであり、内部に泥水が通過するものである
。

ケリーバ４は断面矩形をなし、前記基台２５上に設置し
たロータリーテーブル８の回転部８ａに設けた矩形をな
す貫油穴に上下動自在に嵌挿し。

ロータリーテーブル８の駆動用油圧モータ（図示　　　
　　　　　゛）せず）により回転部８ａを回転させるこ
とにより、ケリーバ４を回転させ、ケリーバ４に接ｈｚ
されるトリルパイプ９、拡底ピッ）１２を回転させるよ
うに構成される。２８は本発明により付加された圧力計
で、該圧力計は、ロータリーテーブル８の駆動用油圧モ
ータの圧力を検出することにより、掘削トルクを検出す
るものである。１０は掘削孔の曲がりを防止するスタビ
ライザである。

１工は、開閉シリンダ３５のストロークを検出するポテ
ンショメータ内蔵の耐圧ケースに収容されたワイヤリー
ル式のストローク計であり該ストローク計１１に接続さ
れるケーブル１６は　トリルパイプ９に固定具４１によ
りクランプし、ロータリーテーブル８の回転部８ａに設
けた開口部に通し、回転’ｅ；Ｂ　８　ａに固定したケ
ーブルリール６にカイトローラを介して巻取る。１３は
該回転部８ａ上（こ固定されたテレメータ送信器であり
、該テレメータ送信器１３内には電源（バッテリー）が
内蔵され１前記ケーブルリール６に設けたスリンプリン
グ（図示せず）を介して前記ポテンショメータからの電
圧信号を受値し、七〇市圧信号の大きさに応じたＦＭ信
号を発信するようになっている。なお、この場合の発信
周波数は、外部妨害電波の影響を受けにくい周波数を選
択する。１４は前記回転部８ａ以外のり八−スサーキュ
レーショントリルの静止部もしくは地上に設置され、前
記テレメータ送信器１３からの電波を受信するテレメー
タ受信器である。

１９は油圧源となる油圧ポンプ等を備えた油圧ユニフト
、７は、グラフィックディスプレイやプリンタおよび磁
気ディスクやカセット等の表示・記録装置を有するマイ
クロコンピュータと　前記各油圧装置や電動ウィンチ２
４等のＴｊ制御ｎ、器および操作機器とを装備した電気
制御装置であり、マイクロコンピュータは前記荷重計１
５．深度計２１、圧力計２８およびストローク計１１の
出力信号を入力して油圧ウィンチ２０、開閉シリンダ３
５等の駆動を：ｌｊＩ御することにより、後述のような
自動掘削を行なうものである。

第３図は自動掘削を行なうための前記電気制御装置７の
機能を説明するブロック図で、図中、拡底仕様設定手段
３０．演算手段３１，３３．３４　比較手段３８．４０
．４２．４３および待ち時１’ｌＪＩ　ｆｌ持手段４４
は前記マイクロコノピユータ番こよりχ現され、表示・
記録手段３２はマイクロコンピュータに付帯した前記グ
ラフィックデスプレイ等の装置であり、過負荷解除処理
手段３６．ウイ／チ制御手段３７．開閉シリンダ制御手
段３９は電気制ｆｉｌ装置７に含まれる電磁ブｒとその
制御用油圧・電気回路等で構成されるものである。

この装置において、拡底ビット１２の翼開閉は開閉フリ
ツプ３５により行なうが、該開閉ンリン　゛グ３５に対
する作動油の供給は、油圧ユニット１９かも油圧ジヨイ
ント３、ケリーバ４を通り、油圧ホースを介して伝達さ
れる。また、ドリルストリング全体の降下は、油圧ウィ
ンチ２０でワイヤロープ２６を峰出しながら、櫓１内に
てケリーバ４をカイトしつつ行なわれる。また、拡底ビ
ット１２による拡底部５０ａの掘削は、開閉シリンダ３
５により天１２　ａを単位拡底夛だけ開き１次に油圧ウ
ィッチ２０でワイヤロープ２６を以・出ずことをＩＩ「
１次繰返すことにより行なう、勿論このような動作と同
時に、ロータリーテーブル８の油圧モータを作動させる
ことにより３　ドリルパイプ９を介して拡底ビット１２
を回転させ、かつサクションポンプ２２により土砂を水
と共に吸上げなから掘削する。

この拡底部の掘削を自動的に行なう場合の動作、操作は
次のようになる。まず、前記マイクロコンピュータのＣ
ＰＵに予め作成されている自動掘削用のプログラムを読
み込ませておく、そしてキーヌカとメモリによる拡底仕
様Ｊジ定手段３ｏにより、拡底仕様値を設定する。この
拡底仕様値の与え方として、図示例では、拡底開始深度
、基本径（掘削孔５０の径）、拡底径（拡底部５０ａの
最大径〕、拡底部５０ａの高さ、掘削トルク、ヒツト荷
重、単位拡底量（（拡底径−基本径）÷ｎ）を与えてい
る。この入力値に基づき、＠算手段３１により、まず最
初の掘削サイクルにおけるウィンチ２０のロープ繰出し
−１（拡底ビット１２　　　　　　　　　　”）の降下
、Ｉ、：）と開閉ンリンタ３５のストローク（すなわち
χ拡大量）とを算出する３自！ＰＩＩ掘削を行なうに当
っては、拡底開始深度にまで基本径の孔の掘削が終了し
ているので、まず油圧ウィンチ２０をワイヤロープ２６
の繰出し方向に作動させると同時に　荷重計１５の値を
演算手段３３により常にピント荷重に変換して比較手段
４２でヒツト荷重指定値と比較して監視しておき、ビッ
ト荷重が指定値になったことによって着床を確認してか
ら自動掘削を開始する。もちろん、予め設定される任乙
の深さにおいて　ヒツト荷重が指定値になるように設定
しておけば、任意の深さから自動掘削を行なうことがで
きる。

自動掘削においては、まず電磁弁の作動によって開閉フ
リツプ３５への油圧回路の遮断、連通を１ｆなわせる開
閉シリンダ制御手段３７により　開閉ンリンタ３５を徐
々に兄を開く方向に作動させて掘削を行ない、これと同
時にストローク計１１により検出される開閉フリップ３
５０ストロークか演算手段３１により求められたストロ
ークに達したか否かを１．、Ｉ標（ｆｉとの比較り段３
８により比較し、目標値に達したら拡底ビット１２の！
Ａ１．２　ａの拡大動作、すなわち開閉フリツプ３５の
伸反動作を停］ｌニジ、待ち時間保持手段４４に設定さ
せる時間（この時間は拡底ビット１２の１回転に要する
時間以８ヒに設定される）だけ開閉シリンダ３５を停止
したままで掘削を行なうことにより、その高さにおける
掘削残しが生じないようにする。次に電磁弁の作動によ
って油圧ウィンチ２０への油圧回路の遮断、連通を行な
わせる油圧ウィンチ制ｉ１手１’＆３９によす、ウィッ
チ２０にワイヤロープ２６の巻下げ動作を行なわせつつ
掘削を行なわせ、これと同時に深度計２１により検出さ
れる深度を監視し、演算手段３１により求められている
その掘削サイクルの深度に達したことが比較手段４０に
より検出された時には、拡底ビー、ト１２の降下を停止
ヒさせ、次に再び演算手段３１により次の掘削サイクル
におけるウィンチ２０にょる拡底ビット１２による降下
量と、開閉シリンダ３５による児１２ａの拡大量を演算
し、前記同様に、完１２ａの拡大を伴なう掘削と、拡底
ビット１２の降下を伴なう掘削を行なう動作を繰返す。

−上記のような動作において、表示・記憶手段３２によ
り、掘削される孔の形状やウィンチ降し量、開閉シリン
ダ３５のストロークが表示される他、拡底ビット１２の
現在傭行や杭仕様、掘削の年月日、時間が表示、記憶さ
れる。

また本発明においては、上記掘削動作中、過負荷を防止
する処理を行なう、すなわち、掘削中の負荷はビット荷
重と掘削トルクによって決まるので、これらを信号とし
て取り入れる。このうち、ビット荷重は、前記荷重計１
５により求められるトリルストリング全体の荷重からビ
ット荷重演算手段３３により求め、そのビット荷重と、
　＋ｉｉｉ記拡底仕様設定手段３０によるビット荷重設
定値とを比較手段４２により比較する。その結果ビット
荷重が設定値になった時は、過負荷解除処理手段３６に
より例えば拡底ビット１２の回転、すなわち掘削を一時
中止してビット中の土砂を吸い上がる動作のみを行なわ
せて過負荷の解除を待つ、このヒント（：；ｆ千の１没
’＋ｉＪイｐ’ｉは、掘削Ｊｌｊ４・、′、−の地ｈ７
の硬さが犬である場合には大きく設定し、地層が軟かい
場合しこは小さく設定すること番こより、地層に応した
掘削ができる６また　前記圧力計２８から掘削トルクｒ
？を算手段３４により掘削トルクを求め、比較手段４３
により掘削トルクの設定値との比較を行ない、検出され
た掘削トルクか設定値を超えていれば前記の過負荷解除
動作を行なわせる。なお例えばビット荷重と掘削トルク
にそれぞれ係数を乗じて加算する等、これらの値を組合
わせた値を設定値と比較するようにしてもよい。

ざらに本発明の装置は自動掘削の他、半自動掘削と手動
掘削を行なうν）換え手段を有する。そして、半自動掘
削の場合は表示手段に表示される孔形状やウィンチ降し
量、開閉シリングストロークを監視しながら、コンピュ
ータ指令に基づいて掘削する０手動掘削の場合は、コン
ビ１．−夕が故障した場合に用いられるもので　予めプ
リッタに出力しておいたストローク、ウィッチ降し量、
拡底、　ｊ 径の表を見ながら１表示手段に表示される深度計２１、
ストローク計１１′４により検出される数値と比較しな
がら掘削する。

（発明の効果） 本発明によれば、自動掘削装置において、拡底ビットの
ビット荷重と掘削トルクを検出する手段と、ビット荷重
と掘削トルクの少なくともいずれかあるいはこれ、らを
組合わせた値が設定値を超えた場合に掘削を停止する過
負荷解除手段を備えたので、ビットの吸込口の閉塞や掘
削トルク不足の状態に陥いることが防止され、自１ＦＩ
Ｊ掘削を続行させることができる。

図面の簡単な説ξす１ 第１図は本発明による自動掘削装置の一実施例を示すり
／＜−スサーキュレーションドリルの側面図、：Ａ２図
はそのドリルストリングの支持、昇降させる機構示す斜
視図、第３図は本発明の制御システムの一例を示すブロ
ック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 場所打杭施工機における自動掘削制御装置において、拡
   底ビットのビット荷重と掘削トルクを検出する手段と、
   ビット荷重と掘削トルクの少なくともいずれかあるいは
   これらを組合わせた値が設定値を超えた場合に掘削を停
   止する過負荷解除手段とを備えたことを特徴とする自動
   掘削制御装置。