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JP6743197B2 - Drilling method and drilling device - Google Patents
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Description

本発明は、地中熱交換器設置用井戸等の掘削に用いるため、高速且つ良好なエネルギー効率で地盤削孔を行なうことを可能とする掘削方法及び掘削装置に関する。 The present invention relates to an excavation method and an excavation device, which are used for excavation of a well for installing an underground heat exchanger and the like, which enables to perform ground drilling at high speed and with good energy efficiency.

高速での削孔を行なうため、回転力に加えてドリルヘッドに打撃力を作用させる掘削が行われる。この掘削ではドリルヘッド上部に油圧ハンマを取り付けることによりドリルヘッドを介してロッドに打撃力を加える構造となっているが、この掘削では、激しい騒音が発生するため周囲環境及び作業環境が悪化する問題がある。
これに対し、ドリルヘッドに縦方向(掘削方向)への小刻みな振動を作用させることによりロッドを小刻みに振動させて掘削する削孔が行われている(例えば、特許文献1参照)。この掘削を行なうことにより削孔速度を向上させることができる。
Since drilling is performed at high speed, excavation is performed by applying a striking force to the drill head in addition to the rotating force. In this excavation, a hydraulic hammer is attached to the upper part of the drill head to apply a striking force to the rod via the drill head. However, in this excavation, a violent noise is generated, which deteriorates the surrounding environment and the working environment. There is.
On the other hand, drilling is performed in which the rod is oscillated in small increments by causing small vibrations in the vertical direction (excavation direction) to act on the drill head (for example, see Patent Document 1). By performing this excavation, the drilling speed can be improved.

縦振動を加える掘削においては、ロッドの固有振動数に基づいた値で振動エネルギーをビットに伝えるのが良好であることの理論に基づき、従来では、ロッドの固有振動数の高調波による加振も可能とするため、ロッドの固有振動数に基づく値として50〜160Hzの高帯域の振動数で振動させている。 In the case of drilling with vertical vibration, based on the theory that it is good to transfer the vibration energy to the bit with a value based on the natural frequency of the rod, conventionally, the vibration due to the harmonic of the natural frequency of the rod is also used. In order to make it possible, the rod is vibrated at a high band frequency of 50 to 160 Hz as a value based on the natural frequency of the rod.

このような高帯域の振動数では、ロッドや掘削装置の駆動部分等の部品の損耗が激しい問題がある。そして振動数を高く設定した場合、図7に示すように低振動数帯域における発振エネルギーが低くなり、削孔効率が低下する問題がある。
また、削孔の継続に伴うロッドの継ぎ足しにより、ロッド全長の固有振動数が変化するが、従来では、ロッドを50〜160Hzの高帯域の振動数で振動させるため、1次の固有振動数の変化に柔軟に対応することができない問題がある。特に、固有振動数はロッドの継ぎ足しによってロッド全長が長くなるのにつれて低くなるため、高帯域に設定された振動数が固有振動数から大きくかけ離れた値となり、省エネルギーで高効率で削孔できるという固有振動数のメリットを得られない問題がある。
At such a high frequency band, there is a serious problem that parts such as the rod and the driving part of the excavator are worn out. When the frequency is set high, the oscillation energy in the low frequency band becomes low as shown in FIG. 7, and there is a problem that the drilling efficiency decreases.
Further, the natural frequency of the entire length of the rod changes due to the addition of the rods as the drilling continues, but in the related art, since the rod is vibrated at a high frequency band of 50 to 160 Hz, There is a problem that we cannot respond flexibly to changes. In particular, since the natural frequency decreases as the total length of the rod increases due to the addition of rods, the frequency set in the high band is a value that is far from the natural frequency, and it is possible to drill with high efficiency and energy saving. There is a problem that the merit of frequency cannot be obtained.

特開平11−61802号公報JP-A-11-61802

本発明は、以上の従来の問題点を考慮してなされたものであり、ロッドの継ぎ足しによってロッド全長が変化した場合であっても、広範囲にわたってロッドの振動数をロッド全長の固有振動数に対応させることができ、省エネルギーで高効率の削孔ができ、部品の損耗も低減させることが可能な掘削方法及び掘削装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above conventional problems, and even when the rod total length changes due to the addition of rods, the rod frequency corresponds to the natural frequency of the rod total length over a wide range. It is an object of the present invention to provide an excavation method and an excavation device capable of performing high-efficiency drilling, saving energy, and reducing wear of parts.

本発明の掘削方法は、掘削の削孔深度を検出し、掘削に用いているロッドの全長を前記削孔深度に基づいて算出する第1ステップと、算出したロッドの全長に基づいてロッド全長の固有振動数を算出する第2ステップと、前記ロッドを回転及び給進させるドリルヘッドが前記固有振動数の整数倍の振動数で前記削孔方向に沿って振動するように制御する第3ステップと、を備えていることを特徴とする。 The drilling method of the present invention detects the drilling depth of the drilling and calculates the total length of the rod used for drilling based on the drilling depth, and a first step of calculating the total length of the rod based on the calculated total length of the rod. A second step of calculating the natural frequency, and a third step of controlling the drill head for rotating and advancing the rod to vibrate along the drilling direction at a frequency that is an integral multiple of the natural frequency. , Are provided.

この場合、前記第3ステップでは、前記固有振動数が所定範囲内のとき、前記ドリルヘッドが前記ロッド全長の1次固有振動数で振動するように制御し、所定範囲を下回ったとき、ドリルヘッドが前記ロッド全長の2次固有振動数で振動するように制御することを特徴とする。 In this case, in the third step, when the natural frequency is within a predetermined range, the drill head is controlled to vibrate at the primary natural frequency of the entire rod length, and when the natural frequency is below the predetermined range, the drill head is vibrated. Is controlled so as to vibrate at the secondary natural frequency of the entire rod length.

本発明の掘削装置は、ロッドを継ぎ足しながら削孔する掘削装置であって、前記ロッドを回転及び給進させるドリルヘッドを前記削孔方向に沿って振動させるバイブロヘッドと、掘削に用いているロッドの全長を前記削孔の深度に基づいて算出するロッド長算出手段と、算出したロッドの全長に基づいてロッド全長の固有振動数を算出する振動数算出手段と、算出した固有振動数の整数倍の振動数で前記ドリルヘッドが振動するように前記バイブロヘッドを駆動する振動数制御手段と、を備えていることを特徴とする。 The drilling device of the present invention is a drilling device that drills holes while replenishing rods, and includes a vibro head that vibrates a drill head that rotates and advances the rod along the drilling direction, and a rod used for drilling. Rod length calculation means for calculating the total length of the rod based on the depth of the drilled hole, frequency calculation means for calculating the natural frequency of the rod total length based on the calculated total length of the rod, and an integral multiple of the calculated natural frequency Frequency control means for driving the vibro head so that the drill head vibrates at the frequency of.

この場合、前記振動数制御手段は、前記固有振動数が所定範囲内にあるとき、ロッド全長の1次固有振動数で前記ドリルヘッドが振動するように前記バイブロヘッドを駆動し、前記固有振動数が所定範囲を下回ったとき、ロッド全長の2次固有振動数で前記ドリルヘッドが振動するように前記バイブロヘッドを駆動することを特徴とする。 In this case, when the natural frequency is within a predetermined range, the frequency control means drives the vibro head so that the drill head vibrates at the primary natural frequency of the entire rod length, and the natural frequency is increased. Is less than a predetermined range, the vibro head is driven so that the drill head vibrates at the secondary natural frequency of the entire rod length.

本発明によれば、削孔時の振動数をロッド全長の固有振動数に対応させることができ、省エネルギーで高効率で削孔でき、部品の損耗も低減させることが可能となる。 According to the present invention, the frequency at the time of drilling can be made to correspond to the natural frequency of the entire length of the rod, energy saving can be performed with high efficiency, and wear of parts can be reduced.

本発明の一実施形態の掘削装置を示す側面図である。It is a side view which shows the excavation device of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の掘削装置を示す正面図である。It is a front view showing the excavation device of one embodiment of the present invention. 掘削装置の主要動作を行なうための構成部材のブロック図である。It is a block diagram of a component for performing main operation of an excavator. 図3をさらに具体的に説明するブロック図である。It is a block diagram explaining FIG. 3 more concretely. ロッドの固有振動数の設定及び振動数制御のフローチャートである。It is a flowchart of setting of the natural frequency of a rod, and frequency control. 本発明の一実施形態の掘削方法を従来方法と比較して示すグラフである。It is a graph which shows the excavation method of one Embodiment of this invention compared with the conventional method. ロッドの固有振動数と発振エネルギーとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the natural frequency of a rod and oscillation energy.

図1及び図2は、本発明の一実施形態の掘削装置1を示す。
掘削装置1は、クローラ3を備えた掘削機本体2と、掘削機本体2に油圧シリンダ4を介して支持されたガイドセル5と、ガイドセル5に上下動可能に取り付けられたドリルヘッド6とを備えている。ガイドセル5は油圧シリンダ4が伸縮動作することにより掘削機本体2に対し直立状態、傾斜状態及び伏臥状態に姿勢変更可能となっている。掘削機本体2には、油圧ユニット22及び制御ユニット21が搭載される。
1 and 2 show an excavation device 1 according to an embodiment of the present invention.
The excavator 1 includes an excavator body 2 including a crawler 3, a guide cell 5 supported by the excavator body 2 via a hydraulic cylinder 4, and a drill head 6 attached to the guide cell 5 so as to be vertically movable. Equipped with. The posture of the guide cell 5 can be changed to the upright state, the inclined state, and the prone state with respect to the excavator main body 2 by expanding and contracting the hydraulic cylinder 4. A hydraulic unit 22 and a control unit 21 are mounted on the excavator body 2.

ドリルヘッド6は削孔に用いるロッド7(図3参照)が取り付けられてロッド7を給進及び回転させる。ロッド7はドリルヘッド6から伸びる駆動ロッド8(図1及び図2参照)に取り付けられる。掘削装置1では、ロッド7を継ぎ足しながら削孔が継続される。最下段のロッド7には、掘削を行なうビットが取り付けられる。ドリルヘッド6にはバイブロヘッド9が内蔵されており、バイブロヘッド9の駆動によって削孔方向(上下)に振動する。これによりロッド7が削孔方向に振動する。バイブロヘッド9には振動を起振させる部材、例えば偏心おもりが設けられており、偏心おもりが回転することにより同ヘッド9が削孔方向に振動する。 A rod 7 (see FIG. 3) used for drilling is attached to the drill head 6 to feed and rotate the rod 7. The rod 7 is attached to a drive rod 8 (see FIGS. 1 and 2) extending from the drill head 6. In the excavation device 1, drilling is continued while adding the rod 7. A bit for excavation is attached to the rod 7 at the lowermost stage. A vibro head 9 is built in the drill head 6, and the vibrating head 9 vibrates in the drilling direction (up and down) when driven. As a result, the rod 7 vibrates in the drilling direction. The vibro head 9 is provided with a member that vibrates vibration, for example, an eccentric weight, and the head 9 vibrates in the drilling direction when the eccentric weight rotates.

図3は掘削装置1の主要動作を行なう構成部材を簡略化して示すブロック図、図4は図3の構成をさらに具体的に示すブロック図である。
これらの図において、符号10は、上下一対のスプロケット11、12にチェーン13が無端状に掛け渡された深度検出器であり、ガイドセル5の長さ方向に沿って配置されており、この検出器10のチェーン13にバイブロヘッド9が連結される。深度検出器10は一方のスプロケット11に回転角度を検出するロータリーエンコーダ等のセンサー10a(図3参照)を備えており、バイブロヘッド9の上下方向移動量がセンサー10aによって検出され、この検出値から削孔深度を算出する。
FIG. 3 is a block diagram showing in simplified form the components that perform the main operation of the excavator 1, and FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of FIG. 3 more specifically.
In these drawings, reference numeral 10 is a depth detector in which a chain 13 is endlessly stretched over a pair of upper and lower sprockets 11 and 12, and the depth detector is arranged along the length direction of the guide cell 5. The vibro head 9 is connected to the chain 13 of the container 10. The depth detector 10 includes a sensor 10a (see FIG. 3) such as a rotary encoder that detects a rotation angle on one sprocket 11, and the vertical movement amount of the vibro head 9 is detected by the sensor 10a. Calculate the drilling depth.

図3において、符号14はロッド長算出手段であり、深度検出器10が算出した削孔深度から掘削に用いているロッド7の全長を算出する。符号15は振動数算出手段であり、ロッド長算出手段14が算出したロッド7の全長に基づいてロッド全長の固有振動数を算出する。符号16はバイブロヘッド9の振動を制御する振動数制御手段である。振動数制御手段16は振動数算出手段15が算出したロッド全長の固有振動数に関連付けた振動数でドリルヘッド6が振動するようにバイブロヘッド9の駆動を制御する。
この実施形態では、削孔深度が所定範囲内(例えば30〜70mの範囲)のとき、ロッド全長の固有振動数が所定範囲内にあれば、ロッド全長の1次固有振動数でドリルヘッド6が振動するようにバイブロヘッド9を制御し、削孔深度が所定範囲(例えば、70m)を超えてロッド全長の固有振動数が低くなってその固有振動数が所定範囲を下回ったとき、ロッド全長の2次固有振動数でドリルヘッド6が振動するようにバイブロヘッド9を制御する。このようなバイブロヘッド9を介したドリルヘッド6への振動制御により、ドリルヘッド6に取り付けられているロッド全長が1次固有振動数又は2次固有振動数で振動しながら削孔が継続される。
図3における表示手段17は例えば、モニターであり、算出したロッド長や算出した振動数を可視表示する。
In FIG. 3, reference numeral 14 is a rod length calculating means, which calculates the total length of the rod 7 used for excavation from the drilling depth calculated by the depth detector 10. Reference numeral 15 is a frequency calculation means, which calculates the natural frequency of the entire rod length based on the total length of the rod 7 calculated by the rod length calculation means 14. Reference numeral 16 is a vibration frequency control means for controlling the vibration of the vibro head 9. The vibration frequency control means 16 controls the driving of the vibro head 9 so that the drill head 6 vibrates at the frequency associated with the natural frequency of the entire rod length calculated by the frequency calculation means 15.
In this embodiment, when the drilling depth is within a predetermined range (for example, in the range of 30 to 70 m), if the natural frequency of the entire rod length is within the predetermined range, the drill head 6 will use the primary natural frequency of the entire rod length. The vibro head 9 is controlled to vibrate, and when the drilling depth exceeds a predetermined range (for example, 70 m) and the natural frequency of the rod total length becomes low and the natural frequency falls below the predetermined range, the rod total length The vibro head 9 is controlled so that the drill head 6 vibrates at the secondary natural frequency. By controlling the vibration of the drill head 6 via the vibro head 9 as described above, the drilling is continued while the entire length of the rod attached to the drill head 6 vibrates at the primary natural frequency or the secondary natural frequency. ..
The display means 17 in FIG. 3 is, for example, a monitor and visually displays the calculated rod length and the calculated frequency.

図4において、振動周波数検出器18は起振装置としてのバイブロヘッド9の振動数を検出する。振動圧力検出器19は起振装置としてのバイブロヘッド9の作動圧力を検出する。給進圧力検出器20はロッド7の給進圧力を検出して地盤の反力を検出し、この検出に基づいて、ビットが地盤に接地しているか、接地していないかのビットの接地状態を検出する。制御ユニット21は計測信号を受信し振動周波数の共振状態を維持するように制御する。油圧ユニット22はバイブロヘッド9への作動油圧を発生させる。 In FIG. 4, the vibration frequency detector 18 detects the vibration frequency of the vibro head 9 as an oscillating device. The vibration pressure detector 19 detects the operating pressure of the vibro head 9 as a vibration generator. The advancing pressure detector 20 detects the advancing pressure of the rod 7 to detect the reaction force of the ground, and the grounding state of the bit whether the bit is grounded or not grounded based on this detection. To detect. The control unit 21 receives the measurement signal and controls so as to maintain the resonance state of the vibration frequency. The hydraulic unit 22 generates an operating hydraulic pressure to the vibro head 9.

図5はロッド7の固有振動数の設定及び振動数制御のフローチャートを示す。
削孔はロッド7を継ぎ足しながら継続される。S1では、次のロッド7の継ぎ足しが完了して掘削が開始される。S1に続くS2では、ロッド長算出手段14が式(1)によってロッド7の全長Loを算出する。式1において、Dxは削孔深度、Lxはロッド1本の長さ(例えば3m)である。
Lo=((Dx/Lx)+1)×Lx ・・・式(1)
FIG. 5 shows a flowchart for setting the natural frequency of the rod 7 and controlling the frequency.
Drilling is continued while adding the rod 7. In S1, the replenishment of the next rod 7 is completed and excavation is started. In S2 subsequent to S1, the rod length calculation means 14 calculates the total length Lo of the rod 7 by the equation (1). In Formula 1, Dx is the drilling depth, and Lx is the length of one rod (for example, 3 m).
Lo=((Dx/Lx)+1)×Lx (1)

S3では、算出したロッド全長Loに基づいて振動数算出手段15がロッド全長の固有振動数fnを式(2)によって算出する。式(2)において、K=λn/2πであり、λnは後述するようにπ〜π/2の間で掘削地盤によって決められる無次元定数、Cは伝搬速度である。伝搬速度Cはロッドの物性が一定であることから定数となる。
λnは、ロッド7の両端の状態により設定される定数であり、両端固定の場合はπ、片端のみが固定の場合はπ/2となる。両端固定はロッド下端(ビット)が地盤に接地している状態、片端固定はロッド下端(ビット)が地盤から離れている状態であり、掘削の実際では、ロッドの片端(上端)はドリルヘッド6に固定されており、他の片端(下端)は給進力により地盤に押し付けられながら掘進していることからπとπ/2の間の定数となる。
fn=(K/Lo)×C ・・・式(2)
In S3, the frequency calculation means 15 calculates the natural frequency fn of the rod total length by the equation (2) based on the calculated rod total length Lo. In Expression (2), K=λn/2π, λn is a dimensionless constant determined by the excavated ground between π and π/2, and C is a propagation velocity, as described later. The propagation velocity C is a constant because the physical properties of the rod are constant.
λn is a constant that is set depending on the state of both ends of the rod 7, and is π when both ends are fixed and π/2 when only one end is fixed. When both ends are fixed, the lower end of the rod (bit) is in contact with the ground, and when fixed at one end, the lower end of the rod (bit) is away from the ground. In actual excavation, one end (upper end) of the rod is the drill head 6 The other end (lower end) is a constant between π and π/2 because the other end (lower end) is excavating while being pressed against the ground by the feeding force.
fn=(K/Lo)×C... Formula (2)

S4では、fnをバイブロヘッド9に予め設定した周波数Fkと比較し、Fkよりも小さい場合はS5に移行して振動周波数の目標値fmを2×fnに設定し、Fkよりも大きい場合はS6に移行して振動周波数の目標値fmをfnに設定する。 In S4, fn is compared with the frequency Fk preset in the vibro head 9, and if it is smaller than Fk, the process proceeds to S5 to set the target value fm of the vibration frequency to 2×fn, and if it is larger than Fk, S6. Then, the target value fm of the vibration frequency is set to fn.

これらの振動周波数の設定の後、S7に移行し手動スイッチを操作して振動をオンとする。S8では、振動調整弁をオンとして初期値を設定し、S9では、振動周波数を計測する。そして、S10では計測した振動周波数を目標値fmと比較し、設定した値と異なる場合は、振動調整弁の制御量を増減調整する(S12)。 After setting these vibration frequencies, the process proceeds to S7 and the manual switch is operated to turn on the vibration. In S8, the vibration adjusting valve is turned on to set an initial value, and in S9, the vibration frequency is measured. Then, in S10, the measured vibration frequency is compared with the target value fm, and if it is different from the set value, the control amount of the vibration adjusting valve is increased or decreased (S12).

本発明の掘削方法は、掘削の削孔深度を検出し、掘削に用いているロッド7の全長を削孔深度に基づいて算出する第1ステップと、算出したロッド7の全長に基づいてロッド全長の固有振動数を算出する第2ステップと、ロッド7を回転及び給進させるドリルヘッド6が固有振動数の整数倍の振動数で削孔方向に沿って振動するように制御する第3ステップと、を備えている。
そして、第3ステップでは、ロッド全長の固有振動数が所定範囲内のとき、ドリルヘッド6がロッド全長の1次固有振動数で振動するように制御し、ロッド全長の固有振動数が所定範囲を下回ったとき、ドリルヘッド6がロッド全長の2次固有振動数で振動するように制御するものである。
The excavation method of the present invention includes a first step of detecting the drilling depth of the drilling and calculating the total length of the rod 7 used for the drilling based on the drilling depth, and a total rod length based on the calculated total length of the rod 7. And a third step of controlling the drill head 6 that rotates and feeds the rod 7 to vibrate along the drilling direction at a frequency that is an integral multiple of the natural frequency. , Are provided.
Then, in the third step, when the natural frequency of the rod total length is within a predetermined range, the drill head 6 is controlled to vibrate at the primary natural frequency of the rod total length so that the natural frequency of the rod total length falls within the predetermined range. When it is below, the drill head 6 is controlled to vibrate at the secondary natural frequency of the entire rod length.

図6は以上の本発明の掘削方法を採用した場合と、採用しない従来方法の掘削とを対比して示すグラフである。特性曲線Aは図5の手順によって算出した削孔深度によるロッド全長の固有振動数の変化を示す曲線、特性曲線Bは全工程を既存の高振動数掘削機(150Hz)で掘削した場合のロッド1本が掘削に要する作業時間の変化を示す曲線、特性曲線Cは本発明の実施形態の掘削方法によって掘削した場合のロッド1本が掘削に要する作業時間の変化を示す曲線である。図6において、左側の縦軸が作業時間、右側の縦軸が振動周波数、横軸が削孔深度である。 FIG. 6 is a graph showing a case where the above-described excavation method of the present invention is adopted and a case where the conventional excavation method not adopted is compared. Characteristic curve A is a curve showing a change in natural frequency of the entire rod length depending on the drilling depth calculated by the procedure of FIG. 5, and characteristic curve B is a rod when the entire process is excavated by an existing high frequency excavator (150 Hz). A characteristic curve C is a curve showing a change in working time required for excavation, and a characteristic curve C is a curve showing a change in working time required for excavating one rod when excavating by the excavation method according to the embodiment of the present invention. In FIG. 6, the vertical axis on the left is the working time, the vertical axis on the right is the vibration frequency, and the horizontal axis is the drilling depth.

図6の特性曲線Cに示す実施形態においては、30mの削孔深度までは最大振動数(66Hz)で掘削し、30m〜70mの削孔深度の範囲では、ロッド全長の1次固有振動数に同調させて掘削し、70m以上ではロッド全長の2次固有振動数に同調させて掘削している。すなわち、削孔深度30mまでは、ロッド全長の固有振動数である66Hzの振動数で掘削し、これに続く30〜70mの範囲では、その削孔深度に対応したロッド全長の1次固有振動数でドリルヘッド6が振動するようにバイブロヘッド9の振動を制御する。70m以上の範囲では、その削孔深度に対応したロッド全長の2次固有振動数でドリルヘッド6が振動するようにバイブロヘッド9の振動を制御する。
図6から明らかなように、この実施形態の掘削では、従来方法での掘削に比べて作業時間が短くなっている。
In the embodiment shown in the characteristic curve C of FIG. 6, the drilling is performed at the maximum frequency (66 Hz) up to the drilling depth of 30 m, and within the drilling depth range of 30 m to 70 m, the primary natural frequency of the entire rod length is set. Excavation is performed in synchronism, and at 70 m or more, excavation is performed in synchronism with the secondary natural frequency of the entire rod length. That is, up to a drilling depth of 30 m, excavation is performed at a frequency of 66 Hz, which is the natural frequency of the entire rod length, and in the subsequent 30 to 70 m range, the primary natural frequency of the rod length corresponding to the drilling depth. The vibration of the vibro head 9 is controlled so that the drill head 6 vibrates. In the range of 70 m or more, the vibration of the vibro head 9 is controlled so that the drill head 6 vibrates at the secondary natural frequency of the entire rod length corresponding to the drilling depth.
As is apparent from FIG. 6, in the excavation of this embodiment, the working time is shorter than that in the excavation by the conventional method.

このような本発明では、ロッド全長の固有振動数に合わせてドリルヘッドすなわちロッドを振動させるため、省エネルギーで高効率での急速削孔が可能となる。又、低振動数帯で最大エネルギーを発振するため、ロッドやドリルヘッド、その他の機材の損耗を抑制することができる。 In the present invention as described above, since the drill head, that is, the rod is vibrated in accordance with the natural frequency of the entire rod length, it is possible to save energy and perform rapid drilling with high efficiency. Further, since the maximum energy is oscillated in the low frequency band, the wear of the rod, the drill head, and other equipment can be suppressed.

1 掘削装置
6 ドリルヘッド
7 ロッド
9 バイブロヘッド
10 深度検出器
14 ロッド長算出手段
15 振動数算出手段
16 振動数制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excavator 6 Drill head 7 Rod 9 Vibro head 10 Depth detector 14 Rod length calculation means 15 Frequency number calculation means 16 Frequency number control means

Claims (4)

掘削の削孔深度を検出し、掘削に用いているロッドの全長を前記削孔深度に基づいて算出する第1ステップと、
算出したロッドの全長に基づいてロッド全長の固有振動数を算出する第2ステップと、
前記ロッドを回転及び給進させるドリルヘッドが前記固有振動数の整数倍の振動数で前記ロッドの削孔方向に沿って振動するように制御する第3ステップと、を備えていることを特徴とする掘削方法。
A first step of detecting a hole drilling depth and calculating a total length of a rod used for the drilling based on the hole drilling depth;
A second step of calculating the natural frequency of the entire rod length based on the calculated total rod length;
A third step of controlling the drill head for rotating and advancing the rod to vibrate along the drilling direction of the rod at a frequency that is an integral multiple of the natural frequency. How to excavate.
前記第3ステップでは、前記固有振動数が所定範囲内のとき、前記ドリルヘッドが前記ロッド全長の1次固有振動数で振動するように制御し、所定範囲を下回ったとき、ドリルヘッドが前記ロッド全長の2次固有振動数で振動するように制御することを特徴とする請求項1記載の掘削方法。 In the third step, when the natural frequency is within a predetermined range, the drill head is controlled to vibrate at a primary natural frequency of the entire length of the rod, and when the natural frequency is below a predetermined range, the drill head is controlled by the drill head. The excavation method according to claim 1, wherein the excavation method is controlled so as to vibrate at a secondary natural frequency of the entire length. ロッドを継ぎ足しながら削孔する掘削装置であって、
前記ロッドを回転及び給進させるドリルヘッドを前記削孔方向に沿って振動させるバイブロヘッドと、
掘削に用いているロッドの全長を前記削孔の深度に基づいて算出するロッド長算出手段と、
算出したロッドの全長に基づいてロッド全長の固有振動数を算出する振動数算出手段と、
算出した固有振動数の整数倍の振動数で前記ドリルヘッドが振動するように前記バイブロヘッドを駆動する振動数制御手段と、を備えていることを特徴とする掘削装置。
A drilling device that drills while adding rods,
A vibro head that vibrates a drill head that rotates and advances the rod along the drilling direction,
Rod length calculating means for calculating the total length of the rod used for excavation based on the depth of the drilled hole,
Frequency calculating means for calculating the natural frequency of the entire rod length based on the calculated total rod length;
And a vibration frequency control means for driving the vibro head so that the drill head vibrates at a frequency that is an integral multiple of the calculated natural frequency.
前記振動数制御手段は、前記固有振動数が所定範囲内にあるとき、ロッド全長の1次固有振動数で前記ドリルヘッドが振動するように前記バイブロヘッドを駆動し、前記固有振動数が所定範囲を下回ったとき、ロッド全長の2次固有振動数で前記ドリルヘッドが振動するように前記バイブロヘッドを駆動することを特徴とする請求項3記載の掘削装置。 When the natural frequency is within a predetermined range, the frequency control means drives the vibro head so that the drill head vibrates at a primary natural frequency of the entire rod length, and the natural frequency is within a predetermined range. 4. The excavating device according to claim 3, wherein the vibro head is driven so that the drill head vibrates at a secondary natural frequency of the entire rod length when the vibro head vibrates.
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