JPS6333559B2 - - Google Patents

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JPS6333559B2
JPS6333559B2 JP57088791A JP8879182A JPS6333559B2 JP S6333559 B2 JPS6333559 B2 JP S6333559B2 JP 57088791 A JP57088791 A JP 57088791A JP 8879182 A JP8879182 A JP 8879182A JP S6333559 B2 JPS6333559 B2 JP S6333559B2
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JP
Japan
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sheave
depth
wire rope
movement
switches
Prior art date
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JP57088791A
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JPS58207486A (ja
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Hiroshi Kusumi
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6333559B2 publication Critical patent/JPS6333559B2/ja
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ワイヤロープによつて掘削具が支持
されるアースドリルやバケツト式連壁機等の堅孔
掘削機に取付けられる深度検出装置に関する。
アースドリルやバケツト式連壁機においては、
バケツトの中に土砂を取入れ、地上に引上げて排
土することを繰り返すことにより堅孔を掘削する
関係上、この繰り返し作業を容易化するために、
第1図にアースドリルについて示すように、クレ
ーン1でワイヤロープ2によりバケツト3を支持
する方式が採られている。なお、バケツト3はケ
リーバ4の下端に取付けられ、ケリーバ4はフロ
ントフレーム5に設置されたケリーバ駆動装置6
により上下動自在に保持されると共に上端がワイ
ヤロープ2にスイベルジヨイント7を介して連結
され、ケリーバ駆動装置6を動作させることによ
つてケリーバ4およびバケツト3(即ち掘削具)
が回転されるようになつている。また、ワイヤロ
ープ2は、ブーム8の上端のシーブ9に掛けられ
ウインチ10によつて繰り出し、繰り込みされる
ことにより、バケツト3の引上げ、降下がなされ
るようになつている。
このような竪孔掘削機においては、前記バケツ
ト3への土砂の取入れと排土を行うためのバケツ
トの上下動に要する時間が少しでも短縮されるよ
うに、バケツトの降下は、ウインチ10のブレー
キを解除し、かつクラツチを離して動力の伝達を
解いて掘削具の自重により降下させるいわゆるフ
リーホール操作により行われることが多い。しか
し、このフリーホール操作によつてバケツトを降
下させる際に、孔11の底部11aにバケツトが
達するまで連続的にフリーホール操作を行つたの
ではバケツトが孔底部11aに激しく衝突して掘
削具を損傷させるおそれがある。そのため、従来
運転室に掘削具の深度を表示する深度表示計を設
け、オペレータは該深度表示計の表示値を見るこ
とによつて掘削具の深さを知り、掘削具が孔底部
11aに近づいた時にはブレーキを操作して掘削
具が孔底部に激しく衝突することを防いでいる。
従来の深度検出器は、ロータリエンコーダや近
接スイツチ、それに光電子スイツチ等による方式
を用い、掘削具を支持するワイヤロープ2の繰出
し量に比例して回転するシーブ9の回転量を検出
する方式がとられている。しかしこれらの方式に
は次のような欠点があつた。すなわちロータリエ
ンコーダの場合はシーブの回転を取り出すために
機械的な伝達機構を設ける必要がありこのため損
耗を防ぐためのメインテナンスに気をつかわねば
ならない点と機構の複雑さを招く点で問題があつ
た。
また、近接スイツチの場合は、スイツチから発
生している磁界を近接体によつて切らせることで
パルスを発生させるものであるから、近接体を突
起としてシーブの外周部に取付ける必要がある。
従つてその取付径がシーブの外径より大きくなる
ため、ロープがシーブの溝から飛び出さないよう
にシーブの外径に対し僅かの隙間を有して設けら
れているロープはずれ止めを改造しなければなら
なかつた。これを避けるためにシーブの側面にリ
ングを設けこのリング上に近接体を取付ける方法
が考えられるがこの場合シーブの影響を受けない
位置まで近接体をシーブの側面より引き離す必要
があり従つて近接体を含めたシーブの巾が大きく
なり、隣接するシーブと干渉する恐れがあつた。
またさらに、近接スイツチの検出面に鉄粉や切り
くずが付着しやすい環境下にあるため動作不良を
招く恐れがあつた。またさらに近接スイツチは一
般に応答速度が遅く、300CPS以上の応答には追
従できないとされているため、フリーホール時の
シーブの速い回転に対応するためには近接体の間
隔を拡げてパルス発生量を押える必要があり検出
精度の点で問題があつた。
また光電子スイツチの場合はシーブに孔を等間
隔にあけシーブの両サイドにそれぞれ投光器と受
光器を配置させることから取付けが制約される。
また、近接スイツチ、光電子スイツチ等のいわ
ゆる非接触型検出器の場合、単位検出長さを小さ
くするためには近接スイツチの場合は近接体、光
電子スイツチの場合は孔の数を多くしなければな
らず、前者の場合は近接体取付け費用がかさみ、
後者の場合はシーブの強度低下を招く欠点があつ
た。
本発明は前記欠点に鑑み、近接体もしくはシー
ブの孔等のシーブ側に工作するスイツチ駆動手段
の取付ピツチよりも、単位検出長さを小さく設定
できる竪孔掘削機用深度検出方法を提供すること
を目的とする。
さらに本発明の他の目的は、フリーホール操作
時の速い応答にも追従可能なワイヤロープ移動量
検出手段を有し、かつ移動量の単位長さ当たりの
パルス発生量の増大を可能にすると共に、移動量
の単位検出長さよりスイツチ駆動手段の配設間隔
を長くすることが可能で、これによつてスイツチ
駆動手段の配設個数を減らして検出精度の向上と
原価低減を可能とする非接触型スイツチによる竪
孔掘削機用深度検出装置を提供することを目的と
する。
本発明による竪孔掘削機用深度検出方法の特徴
は、掘削具を支持するワイヤロープの移動により
回転するシーブに周方向に等間隔に複数個のスイ
ツチ駆動手段を設けると共に、非回転部には該ス
イツチ駆動手段の近接により動作する複数個の移
動量検出用スイツチを設けることにより、シーブ
が一方向に一定速度で回転しているときには前記
複数個の移動量検出用スイツチにより等しい時間
間隔でパルスが発生するようになし、その発生パ
ルスから深度Lを、 L=p×s/m ここで、p:パルス発生量 m:ワイヤロープ掛数 s:1パルス当たりのワイヤロープ移動量 ただし、s=π×D/p0 [D:シーブのピツチサークル] [p0=e×i e:スイツチ駆動手段の数 i:移動量検出用スイツチの数] によつて求めるようにしたことにある。
また本発明による竪孔掘削機用深度検出装置の
特徴は、掘削具を支持するワイヤロープの移動に
よつて回転する磁性材料製シーブに複数個の永久
磁石をその表面部を除いて埋め込むことにより周
方向に配設し、該シーブの近傍の非回転部には、
前記永久磁石の近接によつて動作する複数個のワ
イヤロープ移動量検出用スイツチを、シーブが一
定速度で回転している時には等しい時間間隔で動
作するように設けたことにある。
以下本発明の一実施例を図面により説明する。
第2図は本発明の方法を実施する深度表示装置を
含めた検出装置の全体構成を示しており、13は
前記ワイヤロープ2の移動量を検出する移動量検
出器、14はワイヤロープ2が繰り出されている
のか繰り込まれているかを判別するための移動方
向検出器、15は該移動方向検出器14からの信
号を受けてワイヤロープ2の繰り出し、繰り込み
を判別する判別回路である。16は掘削具の深さ
を演算する演算装置、31は前記移動量検出器1
3のパルス間隔当りのワイヤロープ2の移動量を
任意に設定可能なデジタルスイツチにより構成さ
れた単位長さ設定器であり、前記演算装置16
は、前記移動量検出器13からのオンオフ式のデ
ジタル信号と、前記判別回路15からの信号と、
前記単位長さ設定器31からの信号を受けて掘削
具の深さを演算するように構成されている。20
は深度測定基準点を明確化するために演算装置1
6の値を零にするリセツトボタンである。
掘削具の深さを表示する表示計としては、デジ
タル表示計とアナログ表示計のいずれか一方を備
えてもよいが、本実施例は、演算装置16からの
信号を受けて数値表示するデジタル表示計17と
演算装置16からのデジタル信号をアナログ信号
に変換するデジタル―アナログコンバータ18
と、デジタル―アナログコンバータ18からのア
ナログ信号を受けて深さ表示するアナログ表示計
19とを備え、フリーホール時にはアナログ表示
計19によつて深さ認識が可能となり、掘削具の
静止時にはデジタル表示計17により正確な深さ
の読み取りが可能となるようになつている。
また、本実施例においては、フリーホール時の
オペレータの掘削具の深さ認識の負担を軽減する
ために、ブレーキ操作が必要とされる時、すなわ
ち掘削具の孔底部への到達直前、あるいは多段式
ケリーバを用いる場合の各段ケリーバが伸び切つ
て抜け止め用突起部どうしが衝突する直前に、ま
たは最外側ケリーバ(アウタケリーバ)がケリー
バ駆動装置の上部に衝突する直前に警報を発する
装置25を備えている。
該警報を発するための装置25について説明す
ると、32a,32b,32cは孔底部の深さや
単位ケリーバ長等の任意の深度を設定する深度設
定器、33a,33b,33cは前記深度設定器
32a,32b,32cによつて設定された深度
Lよりブレーキ操作を考えて設定した適当な深度
lだけ浅い深度になつたかどうかを比較するコン
パレータ、34a,34b,34cは各コンパレ
ータからの信号を受けて(L−l)の深度になつ
たら各深度に対応するランプ35a,35b,3
5cを点滅指示すると共にブザー36を鳴らす指
示のほか、Lの深度になつたら各深度に対応する
ランプ35a,35b,35cを点灯指示に切り
換えると共に、ブザー36を止める指示をするブ
ザー・ランプ駆動回路である。
しかして、本発明の特徴となる部分は移動量検
出器13の配列方法と出力の演算方法であり、第
1図、第3図および第4図に示すように、前記ワ
イヤロープ2を掛けるブーム8の先端の磁性材料
製シーブ9には複数個の永久磁石24を、周方向
に等間隔に、かつ一部を(表面を除いて)埋め込
むことにより配設する。そして、永久磁石24が
近接した場合に作動する複数個の移動量検出用ス
イツチ13a,13bと、移動方向検出用スイツ
チ14a,14bとを永久磁石と接触しないよう
に間隔を持たせてシーブ近傍の非回転部に取付け
る。
なお、第3図、第4図で明らかなように、永久
磁石24は円周上1列に配設されており、移動量
検出用のスイツチ13aが永久磁石24の真上に
ある時、スイツチ13bはシーブ9の円周上等間
隔に配設された永久磁石24間の中間に位置す
る。従つて第5図で示すようにスイツチ13aと
13bとは非作動時間T1をおいて交互に作動す
るものである。このことから移動量検出器13の
スイツチを2個設けることによつて永久磁石24
の取付間隔の1/2の精度(単位検出長さ)でワイ
ヤロープの移動量を検出することができる。移動
量検出器13のスイツチを3、4、5個にすれば
検出精度もこれに伴つて1/3、1/4、1/5になるこ
とは明らかである。また本実施例では永久磁石2
4をシーブ9の外周に1列に配設した例で示した
が、1列の場合、移動量検出器13だけでなく移
動方向検出器14の取付も考慮しなければならな
いため、移動量検出器13を無制限に増設するこ
とには無理がある。従つて永久磁石24を2列以
上にしてスイツチを増設することで検出精度を高
めることもできる。
本実施例においては、スイツチ13a,13
b,14a,14bを取付けたブラケツト40を
シーブ9の軸37に枢着し、かつ該ブラケツト4
0の一部を、ブーム8に溶接されたねじ座38に
ボルト39で固定することにより取付けている。
このようなスイツチ13a,13b,14a,1
4bの取付構造とすれば、これらのスイツチと永
久磁石24との間隙は必然的に定まつてしまうの
で、組立上の誤差が生じにくい上、ブラケツト4
0を固定しているボルト39が緩んでも軸37に
ブラケツト40が枢着されているので、永久磁石
24とスイツチ13a,13b,14a,14b
との間隙およびこれらの各スイツチの相対位置に
狂いが生じることがなく、深度検出に支障を来た
すことがない。
また本実施例のように、永久磁石取付部50の
外径を、シーブ9や該シーブ9と同軸37に取付
けられるシーブ9′と等しいか小さくすることに
より、これらに掛けるロープのはずれ止め41を
特殊な形状に改造する必要がない。
また、永久磁石24は保護と磁界の発生範囲を
制限できるように、シーブ9に一体の永久磁石取
付部50の座ぐりされた部分に表面部を除いて埋
め込まれている。従つて永久磁石24の近傍にし
か磁界が発生しないので、スイツチの動作時間を
短くすることができ、従つて単位移動量当たりの
パルス発生量を増やすことができるので、検出す
る移動量の単位長さを短くすることができる。
一方、移動方向検出器14を構成するスイツチ
14a,14bは、シーブ9の回転方向によつて
どちらか一方が他方より早く作動するような位置
関係となるようにブラケツト40に取付けられて
いる。すなわち、シーブ9が第3図の時計方向
(ワイヤロープ繰り出し方向)に回転したときに
は、第6図Aに示すように、一方のスイツチ14
aの作動に対し他方のスイツチ14bが遅れて作
動し、T2の時間ラツプした後スイツチ14aの
作動が停止する。シーブ9が第3図の反時計方向
(ワイヤロープ繰り込み方向)に回転した時には
第6図Bに示すようにAとは逆に、スイツチ14
bの作動に対しスイツチ14aが遅れて作動し、
T2の時間ラツプした後、スイツチ14bの作動
が停止する。このようにスイツチ14A,14b
のどちらが先に作動したかによつてワイヤロープ
の移動方向を判別するものである。
従つて前記判別回路は、スイツチ14aと14
bとの作動が時間的にラツプしていることを見き
わめると共にどちらのスイツチの作動が早いかを
比較し、その比較結果により出力信号を変えるよ
うになつている。
また演算装置16は第7図で示すように積算回
路16aと演算回路16bとからなり、積算回路
16aは、前記判別回路15の出力信号がワイヤ
ロープ繰り出しを表わすものであるときには移動
量検出器13からのパルスが加えられる度毎にそ
れまでに格納されている値に1を加算する動作を
し、一方判別回路15の出力信号がワイヤロープ
繰り込みを表わすものであるときには、パルスが
加わる度毎に1を減算する動作をなすように構成
されている。なおこれには時定数を大きくとつた
パルスチヤタリング防止回路が組み込まれてい
る。
演算回路16bは単位長さ設定器31によつて
設定された1パルス当たりのワイヤロープ移動量
Sの値を受けて積算回路16aの値を掘削具の深
度に変換する演算を行うものである。
深度Lは次のような式で演算される。
L=p×s/m ここで、p:パルス発生量 m:ワイヤロープ掛数 s:1パルス当たりのワイヤロープ移動量 ただし、s=π×D/p0 [D:シーブのピツチサークル] [p0=e×i e:スイツチ駆動手段の数 i:移動量検出用スイツチの数] またこれによつて演算された値を表示するデジ
タル表示計17、およびアナログ表示計19は零
目盛位置に対しワイヤロープ繰り出し方向を−、
繰り込み方向を+で表示するようになつている。
通常バケツト等の掘削具3が地表面に位置する
時を零設定にするので、掘削孔の深度は−、地上
より掘削具を持ち上げた場合の高さは+で表示さ
れる。従つてアナログ表示計19の表示範囲は−
の方が+より広くとつてある。
なお、第8図に示すように、前記デジタル表示
計17とアナログ表示計19とは、1つのケース
21の同じ盤面に設置され、該ケース21は第1
図の30に示すように運転室の計器盤に設置され
る。またケース21には、電源投入スイツチ22
と、電源ランプ23と、前記リセツトボタン2
0、深度設定器32a,32b,32c、ランプ
35a,35b,35c、ブザー36とが取付け
られており、前記演算装置16、判別回路15、
デジタル―アナログコンバータ18、単位長さ設
定器31、コンパレータ33a,33b,33
c、ブザー.ランプ駆動回路34a,34b,3
4cとはケース21に内蔵されている。
次に本実施例の作用について述べる。
掘削具をフリーホール操作で降下させる際には
移動方向検出器のスイツチ14a,14bの作動
時間関係は第6図Aに示す関係にあるため、判別
回路15は繰り出しを示す信号を積算回路16a
に加えるため、積算回路16aは移動量検出器1
3からのパルスによつて値を(−)値で増加させ
る動作((−)加算動作)を行い、演算回路16
bは積算値を深度に変換し、そのデジタル値がデ
ジタル表示計17に表示されると同時に、デジタ
ル―アナログコンバータ18によつて得られるア
ナログ量がアナログ表示計19に表示される。こ
の場合、デジタル表示計17の表示値は激しく変
動するため、読み取りは難しいが、アナログ表示
計19によつて深度を読み取ることができる。従
つて、孔底部近くまで何らブレーキをかけること
なく、高速で掘削具を降下させ、掘削具が孔底部
に近づいた際にブレーキをかけて停止させ、本実
施例のようなアースドリルの場合はゆつくりと孔
底部に着地させることができる。これについて以
下に詳述する。すなわち孔底部に近づいたか否か
は、前回の掘削深度を深度設定器32cにセツト
しておくと、これよりもあらかじめ設定してある
深度lだけ浅い深度でランプ35cが点滅し、ブ
ザー36が鳴り出すので判断できる。一方、バケ
ツト式連壁機の場合は、前記のようにランプ35
Cが点滅し、ブザー36が鳴り出したら孔底に対
し必要以上の衝撃をさけるためブレーキをかけて
掘削具の降下を一たん停止させた後、再び掘削具
をフリーホール操作で落下させてバケツトの爪を
孔底に食い込ませる。いずれの場合も、バケツト
内に土砂がいつぱいになつた段階で再び地上に引
上げるが、この時の深度に深度設定器32cの値
を変更しておく。
なお、アースドリルやケリー式バケツト連壁機
の場合、通常ケリーバ4が多段伸縮式であるた
め、各段のケリーバが伸びていく段階で、各ケリ
ーバに設けた突起部同士が引つ掛かつて抜け落ち
ないようになつている反面、フリーホールで落下
させた場合、突起部で激しく衝突し、亀裂損傷事
故を招くことがある。このためオペレータは深度
計がない場合はウインチのロープの巻きほどき量
を見てブレーキをかける操作を行つており、深度
計がついている場合でも係合部より少し浅い深度
を記憶しておかねばならず、記憶違いもあつて操
作ミスを招く恐れがあつた。しかし、これらの突
起部が係合する位置は決まつていることから各段
の係合位置をあらかじめ深度設定器32a,32
bで設定すれば前記で説明したように、その係合
部よりlだけ浅い深度でランプ35aが点滅し、
ブザー36が鳴り出すのでブレーキをかけながら
ゆつくり降下させ、係合時における衝撃を緩和さ
せることができる。係合させた後は再びフリーホ
ールに切り換えるが、この時ランプ35aは点灯
に変わつて最初の設定深度を通過した事を表示す
ると共にブザー36は鳴るのをやめる。深度設定
器32bで設定された深度でも同様にランプ35
bとブザー36が動作する。
掘削具を地上に引上げる際には、移動方向検出
器のスイツチ14a,14bの作動時間関係は第
6図Bに示す関係にあるため、判別回路15は繰
り込みを示す信号を積算回路16aに加えるた
め、積算回路16aは移動量検出器13からのパ
ルスによつて値を(−)値で減算させる動作
((−)減算動作)を行う。
通常、深度の零基準点はG.L上に置くが掘削具
を孔底より引上げて来る際、零基準点を通過する
場合には、内部演算としては(−)減算動作を行
つているが、デジタル表示計17、アナログ表示
計19共、見かけ上(+)加算動作を行う。これ
は例えば絶対値で100mに相当するパルスが発生
した時の電圧値を10Vとすれば、リセツトボタン
20を押した時の発生電圧を零Vに戻さないで基
底電圧値を2Vで設定すれば(+)20mの深度で
零Vの電圧が、(−)80mの深度で10Vの電圧が
発生することになつて、前記のような表示が可能
となる。
また深度の零基準点をG.L上においた場合、例
えばワイヤロープ2を張つた状態でバケツト3を
地上に降ろした時、デジタル表示計17の表示値
がワイヤロープ2とシーブ9のすべりによつて狂
つていないかどうかを確認し、誤差が生じていれ
ばリセツトボタン20を押し、演算装置16をリ
セツトする。
またワイヤロープ2やシーブ9の摩耗により第
3図で示すシーブ9のPCDであるφDの値が狂つ
た場合には、単位長さ設定器31の値を再設定す
ればよい。
以上述べたように、本発明の深度検出方法によ
れば、シーブに設けた複数個のスイツチ駆動手段
と非回転部に設けた複数個の移動量検出用スイツ
チによつて等しい時間間隔(シーブが一定回転で
回転している場合)でパルスを発生させるように
したので、スイツチ駆動手段の設置間隔よりも少
ない単位長さで移動量の検出ができるから、検出
精度の向上が達成できる。また、移動量検出用ス
イツチが1個の場合の単位長さを基準として考え
ると、スイツチを複数個にすればスイツチ駆動手
段の数をその個数分の1にできるから、原価低減
が達成できる。
また本発明の方法を実施する深度検出装置は、
磁性材料製シーブに永久磁石をその表面部を除い
て埋め込むことにより周方向に配設したので、磁
界が永久磁石の近傍にしか発生しないため、スイ
ツチの動作時間を短くすることができ、これによ
り、単位移動量当たりのパルス発生量を増加でき
るので、検出する移動量の単位長さを短くするこ
とが可能となり、検出精度の向上が達成できる。
また移動量検出用スイツチを複数個設けることに
より、永久磁石の取付け個数を減らすことができ
るので、永久磁石を埋め込むための座ぐり加工を
減らすことができるから、大巾な原価低減が達成
できる。また、永久磁石により動作するスイツチ
は近接スイツチに比べて応答速度が速いため、フ
リーホール操作にも充分対応でき、作業能率の向
上が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用したアースドリルの全体
側面図、第2図は本発明の一実施例を示すブロツ
ク図、第3図は該実施例の移動量検出器および移
動方向検出器の一例を示す配置図、第4図は第3
図の―面に沿う断面図、第5図は該実施例の
移動量検出器の作動を説明するパルス波形図、第
6図は該実施例の移動方向検出器の作動を説明す
るパルス波形図、第7図は該実施例における演算
装置と判別回路の構成例を示すブロツク図、第8
図は該実施例の表示部の外観図である。 2…ワイヤロープ、3…掘削具、9…シーブ、
13a,13b…移動量検出用スイツチ、14
a,14b…移動方向検出用スイツチ、16…演
算装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 掘削具を支持するワイヤロープの移動により
    回転するシーブに周方向に等間隔に複数個のスイ
    ツチ駆動手段を設けると共に、非回転部には該ス
    イツチ駆動手段の近接により動作する複数個の移
    動量検出用スイツチを設けることにより、シーブ
    が一方向に一定速度で回転しているときには前記
    複数個の移動量検出用スイツチにより等しい時間
    間隔でパルスが発生するようになし、その発生パ
    ルスから深度Lを、 L=p×s/m ここで、p:パルス発生量 m:ワイヤロープ掛数 s:1パルス当たりのワイヤロープ移動量 ただし、s=π×D/p0 [D:シーブのピツチサークル] [p0=e×i e:スイツチ駆動手段の数 i:移動量検出用スイツチの数] によつて求めるようにしたことを特徴とする竪孔
    掘削機用深度検出方法。 2 掘削具を支持するワイヤロープの移動によつ
    て回転する磁性材料製シーブに、複数個の永久磁
    石をその表面部を除いて埋め込むことにより周方
    向に配設し、該シーブの近傍の非回転部には、前
    記永久磁石の近接によつて動作する複数個のワイ
    ヤロープ移動量検出用スイツチを、シーブが一定
    速度で回転している時には等しい時間間隔で動作
    するように設けたことを特徴とする竪孔掘削機用
    深度検出装置。
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