JP4764403B2

JP4764403B2 - アースドリル

Info

Publication number: JP4764403B2
Application number: JP2007281793A
Authority: JP
Inventors: 徳夫村手; 公主山下; 延浩松澤
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2027-10-30
Also published as: JP2009108588A

Description

本発明は、アースドリルに関し、詳しくは、掘削孔の底部を拡底バケットで拡底掘削する際の拡底翼の開度を検出する開度検出手段を備えたアースドリルに関する。

アースドリルの本体に吊持したケリーバの下端部に拡底バケットを装着し、ケリーバ駆動装置によってケリーバを回転させるとともに、作動油供給源からロータリージョイントを介して拡底翼拡縮用のシリンダに作動油を供給し、シリンダを伸縮させて拡底翼を拡開させることにより掘削孔の底部に拡底孔を拡底掘削することが行われている。拡底バケットによって掘削孔の底部を拡底掘削する際には、拡底翼の開度を検出する必要があるため、ロータリージョイントよりも上流（作動油供給源側）の掘削孔外の作動油流路中に流量検出手段を設けるとともに、該流量検出手段で検出した流量に基づいて拡底翼の開度を算出する算出手段を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実公平７−５４１号公報

しかし、ロータリジョイントの上流側に流量検出手段を設けたものでは、ロータリジョイントでの作動油の漏れ出し量が多くなると、実際にシリンダに供給された作動油の量と流量検出手段で検出した作動油の流量との差が大きくなり、前記算出手段で算出した拡底翼の開度と実際の拡底翼の開度との間に誤差が生じることがあった、また、ロータリジョイントの下流側に流量検出手段を設けたり、シリンダの伸縮量を直接検出したりすることによって拡底翼の開度を正確に得ることはできるが、この場合は、前記特許文献１にも記載されているように、検出した流量の送受信に無線通信を行う必要があることから、検出装置の信頼性に問題があったり、装置構成が複雑になったりするなどの問題があった。

そこで本発明は、簡単な構造でシリンダに供給される作動油の量を正確に検出することができ、拡底孔を掘削中の拡底翼の開度を確実に知ることが可能な拡底翼開度検出手段を備えたアースドリルを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のアースドリルは、ケリーバ駆動装置で駆動されて回転するケリーバの下端部に設装着した拡底バケットの拡底翼を、作動油供給源からロータリージョイントを介して拡底翼拡縮用のシリンダに供給される作動油で前記シリンダを伸縮させることにより前記拡底翼を拡縮させて掘削孔の底部に拡底孔を拡底掘削するアースドリルにおいて、前記ロータリージョイントより前記作動油供給源側の作動油の経路に、前記シリンダに供給される作動油の流量を検出する第１流量検出手段を設け、前記ロータリージョイントに、前記シリンダに供給される作動油のドレンのみを取り出すドレン経路を設けるとともに、該ドレン経路を流れる作動油の流量を検出する第２流量検出手段を設けたことを特徴としている。

前記第１流量検出手段は、前記シリンダの伸び側に作動油を供給する経路及び前記シリンダの縮み側に作動油を供給する経路のいずれか一方の経路又は双方の経路に設けることができる。さらに、本発明のアースドリルは、前記第１流量検出手段で検出した作動油の流量と、前記第２流量検出手段で検出した作動油の流量とに基づいて前記拡底翼の開度を算出する演算手段を備えていることを特徴としている。

本発明のアースドリルによれば、第１流量検出手段と第２流量検出手段とによって拡底翼拡縮用のシリンダに供給される作動油の量を正確に知ることができるので、拡底バケットの拡底翼を拡縮させるシリンダの伸縮量を正確に検出でき、拡底翼を所定の開度に確実に開くことができる。したがって、掘削孔底部の拡底孔を効率よく正確に掘削することができる。

図１乃至図５は、本発明のアースドリルの第１形態例を示すもので、図１は作動油供給系統の要部を示す回路図、図２はロータリージョイントの要部を示す断面図、図３はケリーバの下端部に拡底バケットを装着したアースドリルの側面図、図４は拡底バケットの拡底翼を開いて拡底孔を拡底掘削中の状態を示すアースドリルの側面図、図５は拡底バケットの一例を示す正面図である。

まず、アースドリルは、自走式の本体１１に設けられたブーム１２の先端に回動可能に支承されたシーブ１３に、ウインチ１４からのワイヤーロープ１５を巻掛け、このワイヤーロープ１５の先端にスイベルジョイント１６を介してケリーバ１７を回転可能に吊下げ、ウインチ１４でケリーバ１７を昇降させるように構成している。また、本体１１に支持されたアーム１８の先端には、前記ケリーバ１７が昇降可能な状態で挿通されるケリーバ駆動装置１９が設けられており、該ケリーバ駆動装置１９でケリーバ１７を回転させるように構成している。さらに、ケリーバ駆動装置１９の下部には、ケリーバ１７と一体に回転はするが、昇降はしない回転テーブル２０が設けられており、この回転テーブル２０から下方に突出したケリーバ１７の下端部に、ケリーバ１７と一体に回転し、かつ、昇降する拡底バケット２１が装着されている。

拡底バケット２１は、掘削孔２２の内径に対応した外径を有する円筒状の本体部２３の下端に、掘削した土砂を排出するための円盤状の底蓋２４を開閉可能に設けるとともに、本体部２３と底蓋２４との間に、下部が幅広で、上部が幅狭の略三角形状に形成された複数の拡底翼２５を開閉可能に設けたものであって、拡底翼２５は、その基端が鉛直方向に軸線を有するヒンジによって本体部２３に枢支され、掘削刃２６を有する先端側が開閉するように形成されている。また、拡底翼２５は、閉じたときには掘削孔２２の内径と同じ外径となり、開いたときには先端下部が大きく突出して回転時の掘削刃２６の軌跡が円錐面を描くように形成されている。

前記本体部２３には、拡底翼２５を開閉するためのシリンダ２７，スライダ２８及びリンク２９からなる拡底翼拡縮機構が設けられており、シリンダ２７の伸び側に高圧の作動油を供給してシリンダロッドを伸張させ、スライダ２８を下方に押動することにより、スライダ２８からリンク２９を介して拡底翼２５を開くことができ、シリンダ２７の縮み側に高圧の作動油を供給してシリンダロッドを短縮させ、スライダ２８を上方に引き上げることにより、リンク２９を介して拡底翼２５を閉じることができるように形成されている。

シリンダ２７への作動油の供給は、前記回転テーブル２０に配置したホースリール３０に巻回される一対の油圧ホース３１ａ，３１ｂによって行われ、ホースリール３０への油圧ホース３１ａ，３１ｂの巻き取りは、油圧モータ３２でホースリール３０を回転駆動することにより行われる。ホースリール３０及び油圧モータ３２は、ケリーバ１７と一体に回転する回転テーブル２０上に配置されていることから、アースドリルの本体１１に設けられた作動油供給源であるアースドリル本体油圧源（図示せず）からシリンダ２７や油圧モータ３２に作動油を供給するため、ケリーバ駆動装置１９と回転テーブル２０との間にロータリージョイント３３が設けられている。

図２に示すように、ロータリージョイント３３は、非回転状態のケリーバ駆動装置１９側から回転状態の回転テーブル２０側に作動油を供給あるいは回収するため、ケリーバ駆動装置１９の非回転部分に固着された外筒３４と、回転する回転テーブル側に固着されて前記外筒３４内で同軸回転する内筒３５とで構成されており、外筒３４の外面には、アースドリル本体油圧源に接続した複数の油圧ホース３１（図３，図４参照）が接続される複数のコネクタ３６ａ〜３６ｇが設けられ、外筒３４の内周面には、前記コネクタ３６ａ〜３６ｇにそれぞれ対応して連通する環状の作動油流路３７ａ〜３７ｇが設けられるとともに、各流路３７ａ〜３７ｇの間には油漏れ（リーク）を抑えるためのシールリング３８がそれぞれ設けられている。また、内筒３５の内部には、前記ホースリール３０を介して油圧ホース３１ａ，３１ｂに作動油を供給したり、前記油圧モータ３２に作動油を供給したりするための作動油流路３９が周方向に所定間隔で配置され、外筒３４から下方に突出した内筒３５の突出部にはホースリール３０や油圧モータ３２に接続する油圧ホースのコネクタ４０が設けられている。

さらに、前記外筒３４の内部には、前記シリンダ２７を伸張させる際に高圧の作動油が流れる作動油流路３７ｄと、シリンダ２７を短縮させる際に高圧の作動油が流れる作動油流路３７ｅとを跨ぐようにしてシリンダドレン回収流路４１が設けられている。

このシリンダドレン回収流路４１は、作動油流路３７ｄの両側に設けられた環状のドレン回収溝４１ａ，４１ｂと、シリンダドレン回収用コネクタ３６ｆに対応して設けられた作動油流路３７ｆとを連通させるものであって、シリンダ伸張操作時に作動油流路３７ｄから両側のシールリング３８を超えて外筒３４と内筒３５との間に漏れ出した作動油をドレン回収溝４１ａ，４１ｂで回収し、シリンダドレン回収流路４１から作動油流路３７ｆ及びシリンダドレン回収用コネクタ３６ｆを介して該コネクタ３６ｆに接続されたシリンダドレン経路４２ｆに送り出す。また、シリンダ短縮操作時に作動油流路３７ｅから両側のシールリング３８を超えて外筒３４と内筒３５との間に漏れ出した作動油を一方のドレン回収溝４１ｂと作動油流路３７ｆとで回収し、ドレン回収溝４１ｂで回収した作動油をシリンダドレン回収流路４１を通して作動油流路３７ｆで回収した作動油と合流させ、前記同様に、作動油流路３７ｆからシリンダドレン回収用コネクタ３６ｆを介してシリンダドレン経路４２ｆに送り出す。

さらに、油圧モータ３２を回転駆動するための作動油を供給する作動油流路３７ｂと、前記ドレン回収溝４１ａとの間には、油圧モータ３２を回転駆動した後の低圧の作動油を排出するための作動油流路３７ｃが設けられており、油圧モータ３２を回転駆動するための作動油が外筒３４と内筒３５との間に漏れ出したとしても、漏れ出した作動油を作動油流路３７ｃで回収し、ドレン回収溝４１ａに油圧モータ用の作動油が流れ込まないようにしている。

そして、図１に示すように、シリンダ２７を伸張させる際に、前記ロータリージョイント３３のコネクタ３６ｄから各流路を介して高圧の作動油を供給するシリンダ伸張側経路４２ｄには、該シリンダ伸張側経路４２ｄを流れる作動油の流量を検出する伸張側第１流量検出器４３ｄが設けられ、シリンダ２７を短縮させる際に、前記ロータリージョイント３３のコネクタ３６ｅから各流路を介して高圧の作動油を供給するシリンダ短縮側経路４２ｅには、該シリンダ短縮側経路４２ｅを流れる作動油の流量を検出する短縮側第１流量検出器４３ｅが設けられるとともに、シリンダドレン回収用コネクタ３６ｆに接続したシリンダドレン経路４２ｆには、該シリンダドレン経路４２ｆを流れる作動油の流量を検出する第２流量検出器４３ｆが設けられている。

各流量検出器４３ｄ，４３ｅ、４３ｆで検出した流量信号は、信号線を用いた有線伝送によって演算手段４４にそれぞれ送信され、演算手段４４において演算処理が行われ、各流量信号に基づいてシリンダ２７の伸縮量を求め、この伸縮量から拡底翼２５の開度を算出する。例えば、シリンダ２７を伸張させる場合は、伸張側第１流量検出器４３ｄからの流量信号に基づいて算出した作動油供給量から、第２流量検出器４３ｆからの流量信号に基づいて算出した作動油のドレン量を差し引くことにより、ロータリージョイント３３で漏洩せずにシリンダ２７の伸張側に供給した実際の作動油の量を正確に算出することができる。したがって、シリンダ２７への高圧作動油の供給量と拡底翼２５の開度との関係をあらかじめ求めておくことにより、両流量検出器４３ｄ，４３ｆからの流量信号に基づいて拡底翼２５の開度を正確に算出することができる。

また、第１流量検出器４３ｄ，４３ｅは、シリンダ伸張側経路４２ｄ及びシリンダ短縮側経路４２ｅの双方に設けることで、拡底翼２５の開度をより正確かつ確実に算出する点で好ましいが、いずれか一方の経路、好ましくはシリンダ伸張側経路４２ｄにのみ第１流量検出器を設けても拡底翼２５の開度を算出することができる。さらに、双方の経路４２ｄ，４２ｅに第１流量検出器をそれぞれ設けて両者の検出流量を比較することにより、拡底掘削中に土砂の抵抗で拡底翼２５が拡縮変化した場合でも、これを確実に検出することができるとともに、ロータリージョイント３３からシリンダドレン経路４２ｆに回収した作動油以外のいずれかの場所で作動油が漏れ出しているか否かを判断することも可能である。

このようにして拡底翼２５の開度を正確に算出することにより、掘削孔２２の底部に所望の拡底孔２２ａを正確に施工することができ、拡底掘削中に掘削孔２２内の泥水中に没した状態になる検出器や無線送信機を用いた無線通信によらずに、拡底掘削中も地上側に残る作動油経路に流量検出器を設け、信号線を用いた有線伝送にて信号を送受信することにより、装置構成の簡略化や信頼性の向上を図ることができる。また、第２流量検出器４３ｆで作動油のドレン量を検出することによってシールリング３８の損傷や劣化状態なども確実に知ることができる。

さらに、拡底孔２２ａを複数回に分けて施工する場合、拡底翼２５をあらかじめ設定された開度に開いて掘削した土砂を、拡底翼２５を閉じて拡底バケット２１の内部に取り込んだ状態でケリーバ１７を上昇させ、拡底バケット２１内から掘削孔２２外の所定の場所に排出する必要があるが、拡底翼２５を大きく開いた状態で掘削すると、大量の土砂が拡底翼２５の内側に入り込んで拡底翼２５を閉じることができなくなり、ケリーバ１７を上昇させることができなくなる。また、開度が小さい状態で掘削した場合には、掘削した土砂の排出は行えるが、拡底掘削を所定回数行っても所定の拡底孔２２ａを施工することができなくなる。したがって、拡底翼２５の開度を正確に知ることにより、拡底バケット２１の土砂収納能力に応じた土砂を効率よく掘削して排出することができ、拡底孔２２ａを効率よく正確に拡底掘削することができる。

図６及び図７は、本発明のアースドリルの第２形態例を示すもので、図６は作動油供給系統の要部を示す回路図、図７はロータリージョイントの要部を示す断面図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示したアースドリルの構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本形態例は、前記同様に形成したロータリージョイント３３の外筒３４において、シリンダ２７を伸張させる作動油流路３７ｄの上部側（油圧モータ３２から作動油を排出するための作動油流路３７ｃ側）に伸張側ドレン回収コネクタ５１を設け、この伸張側ドレン回収コネクタ５１に連通する環状の伸張側ドレン回収溝５２ａと、作動油流路３７ｄの下部側に設けた環状の伸張側ドレン回収溝５２ｂとを伸張側ドレン回収流路５２で連通させ、シリンダ２７を伸張させる際に作動油流路３７ｄから外筒３４と内筒３５との間に漏れ出した作動油を伸張側ドレン回収コネクタ５１から伸張側ドレン経路５３に抜き出すように形成するとともに、シリンダ２７を短縮させる作動油流路３７ｅの下部側に短縮側ドレン回収コネクタ５４を設け、この短縮側ドレン回収コネクタ５４に連通する環状の短縮側ドレン回収溝５５ａと、作動油流路３７ｅの上部側に設けた環状の短縮側ドレン回収溝５５ｂとを短縮側ドレン回収流路５５で通させ、シリンダ２７を短縮させる際に作動油流路３７ｅから外筒３４と内筒３５との間に漏れ出した作動油を短縮側ドレン回収コネクタ５４から短縮側ドレン経路５６に抜き出すように形成し、伸張側と短縮側とを別個にドレン回収するようにしている。

このように、伸張側及び短縮側のそれぞれに、シールリング３８を越えて外筒３４と内筒３５との間に漏れ出した作動油を回収するシリンダドレン経路５３，５６を設けるとともに、両シリンダドレン経路５３，５６に伸張側第２流量検出器５７及び短縮側第２流量検出器５８をそれぞれ設け、両第２流量検出器５７，５８で検出した流量信号を演算手段４４に送信することにより、シリンダ２７を伸張させて拡底翼２５を拡開させるときの開度、シリンダ２７を短縮させて拡底翼２５を縮径させるときの開度をそれぞれ正確に算出することができる。また、外力によって拡底翼２５が拡縮したときの拡縮方向及び角度も正確に知ることができる。

なお、流量検出器は、この種の作動油の流量検出に用いられている任意の流量検出器を使用することができ、流量信号は、使用した流量検出器に応じた電気信号、例えばロータリーエンコーダからのパルス信号として出力される。また、演算手段による流量信号から拡底翼の開度の算出は、あらかじめ作動油の流量と拡底翼の開度との関係を求めておくことによって簡単に行うことができる。さらに、検出した流量信号又は算出した拡底翼の開度に応じてアースドリル本体油圧源を制御することにより、拡底翼を自動的に拡縮させることができる。また、ケリーバの昇降や回転、油圧モータによるホースリールの駆動、拡底翼の拡縮切換などの操作は、アースドリル本体油圧源からの作動油の供給状態を適宜切り換えることによって従来と同様にして行うことができる。

本発明のアースドリルの第１形態例における作動油供給系統の要部を示す回路図である。同じくロータリージョイントの要部を示す断面図である。ケリーバの下端部に拡底バケットを装着したアースドリルの側面図である。拡底バケットの拡底翼を開いて拡底孔を拡底掘削中の状態を示すアースドリルの側面図である。拡底バケットの一例を示す正面図である。本発明のアースドリルの第２形態例における作動油供給系統の要部を示す回路図である。同じくロータリージョイントの要部を示す断面図である。

符号の説明

１１…本体、１２…ブーム、１３…シーブ、１４…ウインチ、１５…ワイヤーロープ、１６…スイベルジョイント、１７…ケリーバ、１８…アーム、１９…ケリーバ駆動装置、２０…回転テーブル、２１…拡底バケット、２２…掘削孔、２２ａ…拡底孔、２３…本体部、２４…底蓋、２５…拡底翼、２６…掘削刃、２７…シリンダ、２８…スライダ、２９…リンク、３０…ホースリール、３１，３１ａ，３１ｂ…油圧ホース、３２…油圧モータ、３３…ロータリージョイント、３４…外筒、３５…内筒、３６ａ〜３６ｇ…コネクタ、３７ａ〜３７ｇ…作動油流路、３８…シールリング、３９…作動油流路、４０…コネクタ、４１…シリンダドレン回収流路、４１ａ，４１ｂ…ドレン回収溝、４２ｄ…シリンダ伸張側経路、４２ｅ…シリンダ短縮側経路、４２ｆ…シリンダドレン経路、４３ｄ…伸張側第１流量検出器、４３ｅ…短縮側第１流量検出器、４３ｆ…第２流量検出器、４４…演算手段、５１…伸張側ドレン回収コネクタ、５２…伸張側ドレン回収流路、５２ａ，５２ｂ…伸張側ドレン回収溝、５３…伸張側ドレン経路、５４…短縮側ドレン回収コネクタ、５５…短縮側ドレン回収流路、５５ａ、５５ｂ…短縮側ドレン回収溝、５６…短縮側ドレン経路、５７…伸張側第２流量検出器、５８…短縮側第２流量検出器

Claims

ケリーバ駆動装置で駆動されて回転するケリーバの下端部に装着した拡底バケットの拡底翼を、作動油供給源からロータリージョイントを介して拡底翼拡縮用のシリンダに供給される作動油で前記シリンダを伸縮させることにより前記拡底翼を拡縮させて掘削孔の底部に拡底孔を拡底掘削するアースドリルにおいて、前記ロータリージョイントより前記作動油供給源側の作動油の経路に、前記シリンダに供給される作動油の流量を検出する第１流量検出手段を設け、前記ロータリージョイントに、前記シリンダに供給される作動油のドレンのみを取り出すドレン経路を設けるとともに、該ドレン経路を流れる作動油の流量を検出する第２流量検出手段を設けたことを特徴とするアースドリル。
前記第１流量検出手段は、前記シリンダの伸び側に作動油を供給する経路及び前記シリンダの縮み側に作動油を供給する経路のいずれか一方の経路又は双方の経路に設けられた流量検出器であることを特徴とする請求項１記載のアースドリル。
前記第１流量検出手段で検出した作動油の流量と、前記第２流量検出手段で検出した作動油の流量とに基づいて前記拡底翼の開度を算出する演算手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のアースドリル。