JP3002075B2 - 掘削機のロープ交換警報装置 - Google Patents

掘削機のロープ交換警報装置

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JP3002075B2
JP3002075B2 JP5197961A JP19796193A JP3002075B2 JP 3002075 B2 JP3002075 B2 JP 3002075B2 JP 5197961 A JP5197961 A JP 5197961A JP 19796193 A JP19796193 A JP 19796193A JP 3002075 B2 JP3002075 B2 JP 3002075B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アースドリルやクラム
シャルバケット使用の掘削機のように、地中を掘削する
掘削具を、掘削機本体より巻取り繰り出されるロープに
より支持する掘削機において、前記ロープが疲労して切
断する前に警報を発生する警報装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の掘削機においては、掘削具支持
用のロープが疲労して切断する前にロープを交換する必
要があるため、従来はおおよその実績を参考にして、掘
削機の稼動時間が一定時間に達したらロープを交換する
ようにしていた。
【0003】また、本出願人は、特開平5−51939
号公報において、掘削具を支持するロープを掛けるシー
ブの回転をセンサにより検出し、シーブの回転数、すな
わちロープの延べ移動長を測定して積算し、その積算値
が所定の値に達すると警報を発するロープ交換警報装置
を提案している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アースドリ
ルやクラムシェルバケット使用の掘削機のように、ロー
プにかかる荷重が一定の場合、ロープの寿命はロープの
曲げ回数によって決定される。このことから、ベンチテ
ストにおいては、1個または2個のシーブにロープをか
けた状態でロープ両端のシリンダにより一定圧でロープ
を往復移動させ、ロープ素線が所定の割合まで破断され
ると寿命がつきたと判断する。このように、ロープの寿
命は曲げ回数で決定されることを考慮すると、前述のよ
うに、稼働時間やロープの延べ移動長によってロープ寿
命を判断することは、ロープ寿命を正確に判断すること
にはならない。なぜならば、掘削機の使用現場によって
は、深い箇所まで掘削する場合と、浅い場合とでは1回
の掘削におけるロープ繰り出し長が異なるからである。
このような理由により、前記従来技術によれば、ロープ
の寿命を適正に設定することが難しく、また、精度に欠
けるという問題点があった。
【0005】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、ロープの寿命を
容易にかつ精度よく設定できるロープ交換警報装置を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ロープの疲労
が曲げ回数によって決定されることを考慮し、ロープの
疲労度合をロープの上下動の反転回数として検出するも
のである。すなわち本発明は、地中を掘削する掘削具
を、掘削機本体より巻取り繰り出されるロープにより支
持する掘削機において、ロープの上下動の反転回数を計
数する計数手段と、該計数値を電源オフ時にも記憶する
記憶手段と、前記計数手段による計数値が設定値を超え
ると警報を発する警報発生手段とを備えたことを特徴と
する。
【0007】また、本発明において、好ましくは、掘削
深度をシーブの回転から検出するものにおいては、前記
ロープを掛け回したシーブの回転に伴いパルスを発生す
るセンサと、該センサの出力より掘削具の深度を方向判
別しながら計数する深度計用パルスカウンタと、該パル
スカウンタの出力または前記センサ出力からロープの動
き方向の反転を検出する手段と、該反転検出手段の出力
からロープ上下動反転回数を計数するカウンタとによっ
て上下動の反転回数の計数手段を構成することが好まし
い。
【0008】また、本発明において、前記ロープの上下
方向の反転検出手段により検出されるロープ反転時と、
その次のロープ反転時との間のロープの動き量を検出し
てその移動長が所定長以下である際にロープ反転回数と
して計数しない不感帯設定手段を設けることが好まし
い。
【0009】
【作用】本発明の装置は、上述の構成を有するので、掘
削具を支持するロープの上下動の繰り返し回数がロープ
寿命に相当する設定回数を超えると警報が発せられる。
ロープ寿命の設定回数は、ベンチテスト等で得られたロ
ープの寿命となる疲労曲げ回数を安全率で割ることによ
り設定される。深度計用のシーブ回転数検出用センサと
深度計用パルスカウンタを用いる場合には、これらのい
ずれかの出力を利用してロープの動きの反転を検出す
る。不感帯設定手段を設けた場合には、例えばアースド
リルにおいて、バケット内の土砂の排土の際に上下させ
るような場合に僅かな上下動は反転回数として計数しな
い。
【0010】
【実施例】図1は本発明によるロープ交換警報装置を適
用する掘削機の一例であるアースドリルの側面図であ
る。このアースドリルは、本体1に設置した主巻ウイン
チ2により巻き取り繰り出しされるケリーロープ(主巻
ロープ)3を、ブーム4の頂部のトップシーブ5、6に
掛け回し、該ケリーロープ3を、例えば角形ロッドでな
る多段伸縮ロッドでなるケリーバ7の最内側のインナロ
ッドにスイベルジョイント8を介して接続して該ケリー
バ7を支持し、インナロッドの下端にアースドリルバケ
ット9(図示例は開閉式の拡大翼9aが側面開口部に複
数枚取付けられる拡底バケットについて示している)が
着脱自在に取付けられる。該ケリーバ7は、本体1の前
部に取付けたフロントフレーム10に設置したケリーバ
駆動装置11の回転駆動板の穴に上下動自在に、かつ該
駆動板によって回転されるように貫挿される。
【0011】この例のアースドリルは、掘削にあたり、
ケリーバ7のインナロッドの下端に軸掘バケットを取付
け、主巻ウインチ2の作動によりケリーロープ3を繰り
出してバケットを掘削すべき地盤に降ろし、ケリーバ駆
動装置11によってケリーバ7と共にバケットを回転さ
せて掘削する。この軸掘バケットの場合には、バケット
の底蓋のカッタにより孔底を掘削してバケット内に導入
し、バケット内に掘削土砂が充満したところで主巻ウイ
ンチ2の作動によりケリーロープ3を巻取ることによ
り、バケットを引き上げ、地上で底蓋を開いて排土し、
再度前述のように掘削するという作業を繰り返す。
【0012】一方、竪孔の深さが所定の深さに達した
ら、ケリーバ7の下端に軸掘バケットの代わりに拡底バ
ケット9を取付け、側面の開閉式拡大翼9aを少しずつ
広げながら掘り進むことなく孔底部を拡大掘削し、掘削
土砂がある程度バケット内に溜ったところで引き上げて
排土するという作業を繰り返す。
【0013】図2の構成図および図3の背面図に示すよ
うに、このアースドリルには、ケリーロープ3の繰り出
し長からバケット9の深度を求めてバケット9の自由落
下における制御を行うため、下記のような深度計12を
備えている。該深度計12は、ケリーロープ3を掛ける
シーブ5に取付けた大プーリ13と、ブーム4に固定さ
れたフレーム14に取付けた小プーリ15と、両プーリ
13、15に掛けたベルト16と、図4(A)の部分断
面図に示すように、フレーム14内に設けられ、前記小
プーリ15の軸がカップリング18を介してロータが結
合されるセンサ(ロータリーエンコーダ)17と、図3
に示すように運転室19に設けられた深度表示計20
と、前記センサ17の出力を深度表示計20に伝達する
ワイヤハーネス21とからなる。
【0014】センサ17は、図8(A)に原理的に示す
ように、ロータ17dに等間隔に磁性体、磁石あるいは
光の反射体からなる被検出体17eを等間隔に配置し、
これらの被検出体17eに対向して、これらを検出する
検出素子17a〜17bを静止部に配設したものであ
る。本例においては、17aは回転数検出用の素子、1
7b、17cは回転方向検出用の素子であり、ロータ1
7dがa方向(繰り出し方向)に回転するときには図8
(B)に示すように検出素子17bの検出出力が先行
し、b方向(巻取り方向)に回転する時には検出素子1
7cの検出出力が先行するように検出素子17b、17
cを配設し、信号処理することにより、回転方向を判別
するものである。勿論被検出体17e、検出素子17a
〜17cの配置や検出信号の利用方向はこの例の他に種
々に変更できる。
【0015】深度表示計20は、例えば図5のブロック
図に示すように、センサ17からのパルスから作成した
方向信号を加味して加減計数する可逆カウンタ22と、
前記カウンタ22にかかわる信号からケリーロープ3の
上下方向の判別を行う本発明により付加した方向判別手
段23と、前記カウンタ22の出力を深度に変換する演
算手段24と、深度表示部25とからなる。
【0016】26は本発明により付加されたロープ寿命
判断ならびに警報発生を行うロープカウンタであり、該
ロープカウンタ26は、図2に示すように、深度表示計
20に付帯して設置される。図5において、ロープカウ
ンタ26を構成する不感帯判定手段27は、前記方向判
別手段23の反転検出出力が得られた際に、方向反転し
てから次の方向反転時までのロープ移動長を計数してそ
の値が所定値以下であればロープの反転回数としては省
くものである。また、反転回数演算手段28は、不感帯
判定手段27により省かれたもの以外のロープ反転回数
を計数するものであり、記憶手段(メモリ)29はその
計数値を電源がオフとなっても保持する機能を有し、ま
た、リセットボタン等のリセット手段30により保持値
がリセットされるものである。反転回数表示手段31
は、前記記憶手段29に保持されている計数値を表示す
るものであり、図4(B)に示すように、ロープカウン
タ26の表示部32に表示されるものである。ロープ反
転回数設定手段33は、ベンチテストにより求められた
曲げ回数を安全率で割ることにより求められた設定反転
回数が任意に設定できるもので、該ロープ反転回数設定
手段33により設定されるロープ反転回数と記憶手段2
9に記憶されている実際に検出されたロープ上下動の反
転回数(巻取り始めから巻取り終わりまでを1回、繰り
出し始めから繰り出し終わりまでを1回と計数する)と
をコンパレータ32で比較し、設定回数に達すると、ラ
ンプ、ブザー等の警報発生手段34(図4(B)の例で
は警報ランプを示している)により警報を発生させるも
のである。
【0017】図6は図5に示した装置の動作をロープの
上下動について説明する図、図7は動作説明用の流れ図
である。図5に示した方向判別手段23は、深度検出用
の可逆カウンタ22の出力の前回の値と今回の値を比較
し、反転したか否かを判定する(図7のS1)。このよ
うなカウンタ22の値を比較するかわりに、センサ17
の検出素子17b、17cによって得られる回転方向を
表示する信号の反転を監視するようにしてもよい。
【0018】方向判定において、方向が反転していない
間はセンサ17の出力パルスを不感帯カウンタ(図示せ
ず)により計数し続ける。一方、ロープ上下動の反転が
検出されると、不感帯カウンタの値、すなわち前回反転
してから後の繰り出しあるいは巻取りロープ長が、予め
設定してある不感帯設定長さ(例えば1m)未満である
か否かを判定し(S2)、未満であれば不感帯カウンタ
をリセットする(S6)。一方、不感帯カウンタの値が
設定長さ以上であれば反転回数演算手段28により、記
憶手段29に記憶されている反転回数の値に1を加える
(S3)。そして、反転回数が設定手段33に設定され
ている反転回数に達したか否かを判定し(S4)、設定
されている反転回数に達していなければ不感帯カウンタ
をリセット(S6)し、センサ17からのパルスの計数
を開始する(S7)。一方、設定されている反転回数に
達していれば警報発生手段34により警報を発し、前記
S3、S7のステップに戻る。
【0019】このような動作により、図6に示すよう
に、例えばアースドリルの排土動作のように、バケット
内壁に付着する土砂の落下を行わせるためにバケットを
少し持ち上げて自由落下させてウインチ2のブレーキを
踏む等の動作によりロープを上下させるような僅かな上
下動については反転回数としてこれを計数しない。この
ように、若干のロープの上下動は反転として計数しない
ことにより、寿命に関連した正確な反転回数の設定が可
能となる。また、本実施例のように、アースドリル等に
備えられている深度計の信号系を利用することにより、
装置を容易にかつ安価に構成できる。なお、反転回数は
これを設定反転回数とともに数分の1の数値にして計
数、比較してもよい。
【0020】
【発明の効果】請求項1によれば、掘削具を支持するロ
ープ巻取り、繰り出しの回数を検出してその回数を設定
反転回数と比較するようにしたので、稼働時間やロープ
の移動長で寿命を判断する場合に比較してより精度良く
的確な寿命の判定を行うことが可能となり、かつ寿命の
設定が容易となる。また、これによりロープ破断事故が
確実に防止でき、安全性が向上すると共に、安全を考慮
してロープ使用限界時間を短めに設定したのに比較して
無駄が少なくなる。
【0021】請求項2によれば、深度計の信号系の一部
を利用して装置を構成したので、安価かつ容易に実施で
きる。
【0022】請求項3によれば、ロープの上下動に対す
る不感帯を設けたことにより、例えばアースドリルにお
ける排土時のバケットの上下動はロープ反転回数に計数
されなくなり、正確な反転回数を把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるロープ交換警報装置を適用する掘
削機の一例であるアースドリルの側面図である。
【図2】該実施例のロープ交換警報装置の構成図であ
る。
【図3】該実施例のシーブ回転検出部の一部断面背面図
である。
【図4】(A)は該実施例における深度計のブームに取
付けられた部分の構成を示す部分断面背面図、(B)は
その運転室内の表示部を示す正面図である。
【図5】本実施例の警報装置の構成を示すブロック図で
ある。
【図6】図5の作用説明に供するロープの上下動と不感
帯を含めた曲げ回数の計数の説明図である。
【図7】図5の作用説明に供する流れ図である。
【図8】(A)はセンサの構成を原理的に説明する図、
(B)はその動作説明図である。
【符号の説明】
1 掘削機本体 2 主巻ウインチ 3 ケリーロープ 4 ブーム 5、6 シーブ 7 ケリーバ 9 拡底バケット 12 深度計 13 大プーリ 15 小プーリ 16 ベルト 17 センサ 17a〜17c 検出素子 17d ロータ 17e 被検出体 20 深度表示計 21 ワイヤハーネス 26 ロープカウンタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 19/08 E21B 12/00 - 12/02 E21B 19/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地中を掘削する掘削具を、掘削機本体より
    巻取り繰り出されるロープにより支持する掘削機におい
    て、ロープの上下動の反転回数を計数する計数手段と、
    該計数値を電源オフ時にも記憶する記憶手段と、前記計
    数手段による計数値が設定値に達すると警報を発する警
    報発生手段とを備えたことを特徴とする掘削機のロープ
    交換警報装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記計数手段が、前記
    ロープを掛け回したシーブの回転に伴いパルスを発生す
    るセンサと、該センサの出力より掘削具の深度を方向判
    別しながら計数する深度計用パルスカウンタと、該パル
    スカウンタの出力または前記センサ出力からロープの動
    き方向の反転を検出する手段と、該反転検出手段の出力
    からロープ上下動の反転回数を計数するカウンタとから
    なることを特徴とする掘削機のロープ交換警報装置。
  3. 【請求項3】請求項2において、前記ロープの上下動の
    反転検出手段により検出されるロープ反転時と、その次
    のロープ反転時との間のロープの移動長を検出してその
    長さが所定長以下である際にロープ上下動反転回数とし
    て計数しない不感帯設定手段を設けたことを特徴とする
    掘削機のロープ交換警報装置。
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JP4043160B2 (ja) * 1999-10-29 2008-02-06 株式会社小松製作所 多段伸縮式作業機の安全装置
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