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公開番号2025127302
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-01
出願番号2024023964
出願日2024-02-20
発明の名称削孔機の運転制御装置
出願人ライト工業株式会社,日建商事株式会社,株式会社ワイビーエム
代理人弁理士法人よつ葉国際特許事務所,個人,個人
主分類E21B 44/00 20060101AFI20250825BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】地盤に関係なく、安定した掘削データが得られる、掘削ロッドの補填、又は、削孔完了後の掘削ロッドの回収(抜管)を自動化して、効率的な掘削する。
【解決手段】目標削孔深度に達する間、回転駆動ヘッドを送るフィード上昇圧力を圧力センサー78、フィード下降圧力を圧力センサー77、フィード速度をリニアセンサー79、削孔水の送水圧力を送水圧力センサ75、削孔のための送水流量を削孔水流量計74、掘削ロッドの回転トルクを回転トルク圧力センサー76、及び掘削ロッドの回転速度をスピンドル回転センサー80等で検知し、これらが予め設定された数値内になるように、リアルタイムで計測して制御する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
稼働時に地盤に立設されるリーダー（５）と、
前記リーダー（５）上を往復可能に駆動されて移動し、スピンドルを回転駆動する駆動手段を備えたヘッド（６）と、
下部に削孔のために設けた掘削ビットを有した単管の上部を前記ヘッド（６）に把持された削孔ロッド（９）と
からなる削孔機（１）において、
前記削孔機（１）の運転制御装置（７１）は、前記削孔機（１）の自動削孔モードにおいて、目標削孔深度に達する間、前記掘削ビットの近傍に送水するための前記削孔水の送水流量、前記削孔水の送水圧力、前記駆動手段の回転駆動トルク、前記削孔ロッド（９）の回転速度、前記リーダー（５）上で前記ヘッド（６）を下側に送る前記ヘッド（６）の下降速度であるフィード下降速度から選択される１以上を、予め設定された数値内になるように、リアルタイムで計測して制御する
ことを特徴とする削孔機の運転制御装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の削孔機の運転制御装置において、
前記削孔機（１）の運転制御装置（７１）は、前記自動削孔モードにおいて、削孔開始位置からフィード下限位置に到達するまでの間、前記前記送水水量、前記送水圧力、前記回転駆動トルク、前記回転速度、及び前記フィード下降速度から選択される１以上が、予め設定された範囲にあるか否かで前記削孔の異常判定を行う
ことを特徴とする削孔機の運転制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の削孔機の運転制御装置において、
前記異常判定は、前記選択された１以上の異常が発生したとき、異常タイマーの動作開始し、予め設定された前記ヘッドの送りを停止、上昇、及び下降を行うフラッシングにより、前記異常判定から回復を行い、前記フラッシングでも異常が解消しないとき、前記削孔機を停止させる
ことを特徴とする削孔機の運転制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の削孔機の運転制御装置において、
前記異常判定は、前記選択された１以上の異常が発生したとき、異常タイマーの動作開始し、
前記ヘッドのフィード圧上昇、前記駆動手段の正転圧、前記削孔ロッドの回転数、前記削孔水の送水量、前記削孔水の送水圧から選択される１以上を、予め設定された数値になるように、リアルタイムで計測して制御し、
予め設定された前記ヘッドの送りを停止、上昇、及び下降を行うフラッシングにより、前記異常判定から回復を行い、前記フラッシングでも異常が解消しないとき、前記削孔機を停止させる
ことを特徴とする削孔機の運転制御装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の削孔機の運転制御装置において、
前記削孔機（１）は、自動削孔のとき、前記単管を構成する単位掘削ロッド（９）を前記ヘッド（６）に装着するときの３種類の動作である、ロッド補填動作、ネジ継ぎ動作、及びネジ切り動作を行い、前記単位掘削ロッド（９）を取り出すために抜管するときの３種類の動作であるネジ切り動作、ロッド取出し動作、ネジ継ぎ動作を行うロッドチェンジャーを備えている
ことを特徴とする削孔機の運転制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の削孔機の運転制御装置において、
前記異常判定処理で正常な削孔が回復しないときに自動削孔、又は抜管を停止し、異常を取り除いた後に自動削孔又は抜管を回復するために、予め用意されているサブルーチンは、
前記自動削孔するときの３種類の動作である、ロッド装填前の準備動作（１）、前記ロッドチェンジャーによる前記単位掘削ロッドの装填（２）、及び前記単位掘削ロッドの接続（３）、並びに、
前記単位掘削ロッド（９）を抜管するときの３種類の動作である、前記ロッド抜管動作前の待機（４）、ロッドチェンジャーによる前記掘削機（１）から首振りにによるロッド抜管動作（５）、及び前記ヘッドの回転によるねじ継ぎ（６）である
ことを特徴とする削孔機の運転制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、地質調査の掘削等のために地盤に孔を掘削する、削孔機の運転制御装置に関する。更に詳しくは、非熟練者でも自動的に安定的に削孔できる、削孔機の運転制御装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、現在土木工事全般において作業員が高齢化・後継者不足なっており、地盤調査掘削等でも削孔機を操作する高度なスキルを持つオペレータ、及びロッド着脱を行う削孔補助者が少なくなっている。そこで本出願人は、ロッドの交換、着脱を自動化した土木機械のロッドチェンジャーを提案した（特許文献１）。このロッドチェンジャーは、ロッドホルダーに作業者が単位ロッドの下部を立てて差し込むだけで、自動的に削孔ロッドを削孔機等に着脱できるものである。また、ボーリング機械等の回転駆動ヘッドから、掘削ロッドの交換、及び、ロッドの締結（以下、「ねじ継ぎ」ともいう。）、及び／又はロッドの取外し（以下、ねじ切り）の全てを自動化したハンドリング装置も知られている（特許文献２、３等）。一方、削孔機の削孔について、作業者の技能と経験の違いによる作業効率及び削孔精度等のばらつきを抑制するために、削孔ロッドの送り速度を精度よく制御可能なボーリング装置も提案されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１１１９０４号公報
特開２０２３－１７３１１号公報
特開２０２３－６４５３１号公報
特開２０２３－１９１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したボーリング機械等の削孔機は、掘削ロッドの交換を手動で行うと、オペレータの熟練によって、ロッド交換時間、ネジ締結トルク等に差がでてくるので、引いては、削孔精度、掘削データにばらつきが発生することは避けられない。前述した特許文献２、３に記載された発明のように、掘削ロッドの補填、又は、削孔完了後の掘削ロッドの回収（抜管）を自動化すると、掘削制度、掘削データのばらつきの防止になる。一方、削孔を担当する削孔機のオペレータによって、フィード給圧、回転数等の掘削の条件が異なるため、同じ地盤の削孔でも各種データにばらつきがでる。これを防ぐために、特許文献４に記載のボーリング装置のように、削孔ロッドの送り速度のみを精度よく制御する方法だけでは、正確な掘削データは得られない。
【０００５】
本発明は、以上のような背景により以下の目的を達成するものである。
本発明の目的は、地盤に関係なく、安定した掘削データが得られる、削孔機の運転制御装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、掘削ロッドの補填、又は、削孔完了後の掘削ロッドの回収（抜管）を自動化して、効率的な掘削ができる、削孔機の運転制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上詳記した課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明１の削孔機の運転制御装置は、
稼働時に地盤に立設されるリーダー（５）と、
前記リーダー（５）上を往復可能に駆動されて移動し、スピンドルを回転駆動する駆動手段を備えたヘッド（６）と、
下部に削孔のために設けた掘削ビットを有した単管の上部を前記ヘッド（６）に把持された削孔ロッド（９）と
からなる削孔機（１）において、
前記削孔機（１）の運転制御装置（７１）は、前記削孔機（１）の自動削孔モードにおいて、目標削孔深度に達する間、前記掘削ビットの近傍に送水するための前記削孔水の送水流量、前記削孔水の送水圧力、前記駆動手段の回転駆動トルク、前記削孔ロッド（９）の回転速度、前記リーダー（５）上で前記ヘッド（６）を下側に送る前記ヘッド（６）の下降速度であるフィード下降速度から選択される１以上を、予め設定された数値内になるように、リアルタイムで計測して制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明２の削孔機の運転制御装置は、本発明１において、
前記削孔機（１）の運転制御装置（７１）は、前記自動削孔モードにおいて、削孔開始位置からフィード下限位置に到達するまでの間、前記前記送水水量、前記送水圧力、前記回転駆動トルク、前記回転速度、及び前記フィード下降速度から選択される１以上が、予め設定された範囲にあるか否かで前記削孔の異常判定を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明３の削孔機の運転制御装置は、本発明２において、
前記異常判定は、前記選択された１以上の異常が発生したとき、異常タイマーの動作開始し、予め設定された前記ヘッドの送りを停止、上昇、及び下降を行うフラッシングにより、前記異常判定から回復を行い、前記フラッシングでも異常が解消しないとき、前記削孔機を停止させることを特徴とする。
【０００９】
本発明４の削孔機の運転制御装置は、本発明２において、
前記異常判定は、前記選択された１以上の異常が発生したとき、異常タイマーの動作開始し、前記ヘッドのフィード圧上昇、前記駆動手段の正転圧、前記削孔ロッドの回転数、前記削孔水の送水量、前記削孔水の送水圧から選択される１以上を、予め設定された数値になるように、リアルタイムで計測して制御し、予め設定された前記ヘッドの送りを停止、上昇、及び下降を行うフラッシングにより、前記異常判定から回復を行い、前記フラッシングでも異常が解消しないとき、前記削孔機を停止させることを特徴とする。
【００１０】
本発明５の削孔機の運転制御装置は、本発明３又は４において、
前記削孔機（１）は、自動削孔のとき、前記単管を構成する単位掘削ロッド（９）を前記ヘッド（６）に装着するときの３種類の動作である、ロッド補填動作、ネジ継ぎ動作、及びネジ切り動作を行い、前記単位掘削ロッド（９）を取り出すために抜管するときの３種類の動作であるネジ切り動作、ロッド取出し動作、ネジ継ぎ動作を行うロッドチェンジャーを備えていることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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