(57)【要約】  【課題】ＳＭＷ掘削機などの地下連続壁を施工する掘削機において、掘削軸先端部で捩れ修正や変位修正を行う姿勢制御装置の電源ケーブルや油圧ホースを無くすことができ、また削孔しながら掘削軸の傾斜角を正確に検出することができ、さらに削孔しながら掘削軸の捩れ修正または変位修正を迅速に高精度で実施できるようにする。【解決手段】掘削軸先端部の連結支持装置２０内に掘削軸２の回転動力により駆動されて発電・充電を行う発電・充電装置３０と、同様に油圧を発生させる油圧発生装置４０と、回転する掘削軸２の傾斜角を掘削軸の外側で検出できる外付けの傾斜角検出装置５０、５０を設け、計測された傾斜角αから得られた水平面内の捩れ角θと水平方向の変位ｄＸ・ｄＹに基づいて、ディスクブレーキ式の姿勢制御装置６０（正転用）、６０（逆転用）により捩れ修正を行い、押圧板式の姿勢制御装置７０（Ｘ方向）、７０（Ｙ方向）により変位修正を行う。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上の掘削機本体に鉛直に支持された並列配置の複数本の掘削軸を回転駆動させつつ地中に掘進させて削孔を行う地下連続壁施工用掘削機において、
複数本の掘削軸の下部において各掘削軸を回転自在に連結支持する連結支持装置と、この連結支持装置に設けられて複数本の掘削軸の削孔姿勢を修正する姿勢制御装置とを備え、前記連結支持装置内には、掘削軸の回転動力により駆動されて発電し、充電された電力を前記姿勢制御装置の電気関係機器に供給する発電・充電装置と、掘削軸の回転動力により駆動されて油圧を発生させ、油圧を前記姿勢制御装置の油圧関係機器に供給する油圧発生装置とが設けられていることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機。
【請求項２】
地上の掘削機本体に鉛直に支持された並列配置の複数本の掘削軸を回転駆動させつつ地中に掘進させて削孔を行う地下連続壁施工用掘削機において、
複数本の掘削軸の下部において各掘削軸を回転自在に連結支持する連結支持装置と、この連結支持装置に設けられて複数本の掘削軸の削孔姿勢を修正する姿勢制御装置とを備え、前記連結支持装置内には、掘削軸の外周面に摺動自在に当接するガイドを介して掘削軸と平行に配置され、回転する掘削軸に対して共回りしないように、かつ、前記ガイドを掘削軸に押圧できるように支持され、掘削軸の傾斜角を検出する傾斜角検出装置が設けられていることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機。
【請求項３】
地上の掘削機本体に鉛直に支持された並列配置の複数本の掘削軸を回転駆動させつつ地中に掘進させて削孔を行う地下連続壁施工用掘削機において、
複数本の掘削軸の下部において各掘削軸を回転自在に連結支持する連結支持装置と、この連結支持装置に設けられて複数本の掘削軸の削孔姿勢を修正する姿勢制御装置とを備え、前記連結支持装置内には、掘削軸の回転動力により駆動されて発電し、充電された電力を前記姿勢制御装置の電気関係機器に供給する発電・充電装置と、掘削軸の回転動力により駆動されて油圧を発生させ、油圧を前記姿勢制御装置の油圧関係機器に供給する油圧発生装置と、掘削軸の外周面に摺動自在に当接するガイドを介して掘削軸と平行に配置され、回転する掘削軸に対して共回りしないように、かつ、前記ガイドを掘削軸に押圧できるように支持され、掘削軸の傾斜角を検出する傾斜角検出装置とが設けられていることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の地下連続壁施工用掘削機において、姿勢制御装置は、掘削軸と一体的に回転するディスクロータと、このディスクロータに押圧されてディスクロータの回転動力を連結支持装置に伝達するブレーキ装置とから構成される制動装置であることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の地下連続壁施工用掘削機において、姿勢制御装置は、削孔の土壁と連結支持装置との間に配置されて削孔の土壁に押圧される押圧板と、この押圧板を削孔の土壁に対して進退させる駆動装置とから構成される土壁押圧装置であることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の地下連続壁施工用掘削機において、掘削軸内に信号伝送ケーブルが設けられ、掘削軸の接続部には非接触式の信号伝送手段が設けられていることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機。
【請求項７】
地上の掘削機本体に鉛直に支持された並列配置の複数本の掘削軸を回転駆動させつつ地中に掘進させて削孔を行う地下連続壁施工用掘削機において、複数本の掘削軸の削孔姿勢を修正する姿勢制御方法であり、
複数本の掘削軸の下部において各掘削軸を回転自在に連結支持する連結支持装置に、掘削軸の回転動力により駆動される発電・充電装置と、掘削軸の回転動力により駆動される油圧発生装置と、掘削軸と平行に配置されて掘削軸の傾斜角を検出する傾斜角検出装置と、掘削軸と共に回転するディスクロータと前記電力および油圧で作動するディスクロータのブレーキ装置からなる制動装置と、削孔の土壁に押圧される押圧板と前記電力および油圧で作動して押圧板を進退させる駆動装置からなる土壁押圧装置を設け、
前記傾斜角検出装置により両端の掘削軸のそれぞれの傾斜角αを検出し、この傾斜角αから連結支持装置の水平面内における捩れ角θと水平方向の変位誤差ｄＸ及びｄＹを求め、
前記捩れ角θに基づいて、掘削軸と共に正方向または逆方向に回転するディスクロータを選択すると共に、選択したディスクロータの回転動力をブレーキ装置により連結支持装置に伝達し、連結支持装置を共回りさせて連結支持装置の捩れを修正し、
前記変位誤差ｄＸ及びｄＹに基づいて、土壁押圧装置の押圧板を駆動装置により進退移動させて、連結支持装置のＸ方向及びＹ方向の変位を修正することを特徴とする地下連続壁施工用掘削機の姿勢制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の姿勢制御方法において、掘削軸内の信号伝送ケーブルと、掘削軸の接続部の非接触式の信号伝送手段を用い、制動装置のブレーキ装置と土壁押圧装置の駆動装置への制御信号をデータ多重伝送方式で送信することを特徴とする地下連続壁施工用掘削機の姿勢制御方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の姿勢制御方法において、土壁押圧装置の駆動装置に変位出力型の油圧ジャッキを用い、ジャッキの伸縮制御量とジャッキの実際の伸縮変位量とを比較し、油圧ジャッキをフィードバック制御により伸縮制御することを特徴とする地下連続壁施工用掘削機の姿勢制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下連続壁施工用の多軸式掘削機及びその姿勢制御方法に関するものであり、特に大深度や低空頭施工等のソイルセメント等による柱列式遮水壁、土留壁、耐土圧構造物などを、作業性良く、高い鉛直精度で施工する場合に有効に適用される。
【背景技術】
【０００２】
例えばソイルミキシングウォール（ＳＭＷ）工法は、原位置土（Soil) とセメント系懸濁液とを原位置で混合攪拌（Mixing) して地中壁（Wall) を造成する工法であり、以下の条件を満たすものである。
(a) ＳＭＷは、削孔と混練りとの機能を兼ね備えた削孔混練機構によって施工する。削孔混練機構は、相互に連結された複数本の混練軸（掘削ビットと攪拌翼が設けられた掘削軸）からなり、その軸の先端部分にセメント系懸濁液の吐出口が設けられている。
(b) ＳＭＷの造成に際しては、原位置土を削孔混練機構によって削孔すると同時に、その先端部分より吐出するセメント系懸濁液によって混合・攪拌し、均一にソイルセメント化した壁体とする。
(c) ＳＭＷの連続性を維持するため、形成する柱列式連続壁は完全ラップ施工とする。
また、ＳＭＷは、それ自体が止水壁として利用できる他、種々の芯材を挿入することにより、土留壁あるいは耐土圧構造物として利用することができる。
【０００３】
しかしながら、大深度や礫層がある場合、削孔曲がりにより柱列式連続壁の連続性維持が困難になり、ラップ施工部が薄くなるため、止水性が悪くなる。掘削軸の単位ロッド接続数（錐継ぎ数）が多くなる大深度や低空頭施工では、単位ロッド接続部（錐継ぎ部）で掘削軸の直線性が確保できないため、削孔曲がりが起き易い。また、礫層や玉石を含む地盤では、障害物で掘削軸先端が曲げられるため、掘削軸の鉛直精度が悪くなる。
【０００４】
このため、柱列式連続壁の連続性維持のためには、掘削軸の鉛直精度の把握と方向制御機能が必要になるが、通常の方法では、掘削軸先端と地上部との間に、信号・制御ケーブル、電力ケーブル、油圧ホースが必要になり、掘削軸の鉛直方向制御を実機で実現することが困難であった。特に、錐継ぎ時や削孔時の作業性の悪さが障害であった。
【０００５】
また、本発明に関連する先行技術文献としては、以下に示す特許文献１〜１４があるが、それぞれ解決すべき課題を有している。
【０００６】
(1) 特許文献１（特開平11-200403 号)
この特許文献１に示される「掘削軸の位置ズレ修正方法」は、掘削軸先端におけるビット部上部の連結体に設けた傾斜計からの連結体のＸ−Ｙ方向の姿勢情報に基づいて、連結体から突出する水平掘削軸を進退させて掘削孔の土壁を押圧し、この反力で掘削軸の傾斜角を変化させるものである。
この方法は、水平掘削軸の進退制御信号や駆動油圧を地上からケーブルやパイプラインで送受する必要があり、作業性に問題がある。
【０００７】
(2) 特許文献２（特開2000-73396号)
この特許文献２に示される「地盤削孔機およびこの地盤削孔機における削孔姿勢制御方法」は、各オーガ軸の連結保持部材の対向側面位置にそれぞれの削孔壁に対して進退自在の姿勢制御用ジャッキを複数組配置し、連結保持部材に設けたジャイロ装置により検出した、削孔方向を基軸とする捩れ角度と、水平面内のＸ軸・Ｙ軸を基軸とする傾斜角度に基づいて、姿勢制御用ジャッキの進退量を制御することにより、孔曲がりを修正するものである。油圧ジャッキに対する給油方法に関しては、オーガ軸内に形成した作動油供給路を通して供給する方法、連結保持部材内に作動油発生機構から供給する方法が記載されている。
この方法は、各オーガ軸の連結保持部材側面に取り付けた複数の姿勢制御用ジャッキを進退させるための進退制御信号や駆動油圧を地上からケーブルやオーガ軸内作動油供給路により送受する必要があり、作業性に問題がある。
【０００８】
(3) 特許文献３（特開2002-38517号)
この特許文献３に示される「穿削孔軸線の補正方法およびアースオーガ掘削機」は、オーガ軸先端上部の連結支持装置の中に各オーガ軸の制動装置（ブレーキ片を押し付ける形式）を設け、オーガ軸線の所要補正量に合わせて各制動装置を選択的に作動させて穿削孔軸線の補正を行うものである。
この方法は、オーガ軸のトルクを利用するため、穿削孔軸線の捩じり方向の補正はできるが、Ｘ方向またはＹ方向のベクトル方向補正ができない。また、地上からの信号ケーブルや油圧ホースの接続が必要であり、作業性に問題がある。
【０００９】
(4) 特許文献４（特開2004-68488号) 、特許文献５（特許第2736471 号)
この特許文献４に示される「ワイヤー式掘削精度制御装置を備えた地盤改良処理機」は、掘削軸に連結した複数本のワイヤーを油圧シリンダによって個別に引張り、掘削攪拌翼軸の先端位置を修正・制御するものである。特許文献５の発明も同様である。
この方法は、掘削機のリーダとオーガ軸先端とを複数本のワイヤーと油圧シリンダで個別に引張り、操り人形のようにオーガ軸先端を操作しようとする方法であるが、深度が深くなると、吊りワイヤーによるオーガ軸先端の水平方向分力が小さくなり、所要の方向補正力が確保できなくなるので問題である。また、地上部から複数本の吊りワイヤーは削孔時の作業性に問題がある。
【００１０】
(5) 特許文献６（特開2002-309613 号) 、特許文献７（特開2002-266370 号)
この特許文献６に示される「アースオーガ掘削機」は、三連オーガ軸の下部連結装置に、中央のオーガ軸の掘削トルクを正転または逆転させて下部連結装置に伝達する第一・第二クラッチ部材及び太陽・遊星歯車装置を設け、中央オーガ軸を上下操作することで、正転クラッチ（第一クラッチ部材）または逆転クラッチ（第二クラッチ部材・歯車装置）の接続・切断を行い、三連オーガ軸全体の捩れを修正するものである。特許文献７に示される「アースオーガ掘削機」は、三軸のオーガ軸のそれぞれにクラッチ部材を設け、中央オーガ軸を上下操作することで、同様に三連オーガ軸全体の捩れを修正するものである。
特許文献６の発明は、中央オーガ軸と逆方向に下部連結装置を回転させようとする場合、遊星歯車を介した逆転クラッチを接続して中央オーガ軸と逆方向に回転させるとしているが、この方法は原理的に不可能と考えられる。また、特許文献６、７の発明は、いずれも、機構が複雑となるなどの問題がある。
【００１１】
(6) 特許文献８（特開平6-173264号)
この特許文献８に示される「軸貫入装置及び軸貫入装置による軸貫入方法」は、外部から動力（油圧）を供給して、最下段の中間軸受けに装備した油圧駆動押付けブレードを駆動し、削孔の土壁を押圧し、この反力で掘削軸の貫入方向を修正するものである。
この方法は、油圧駆動押付けブレードを駆動するための油圧を地上からの油圧ホースで送受する必要があり、作業性に問題がある。
【００１２】
(7) 特許文献９（特開平6-158664号)
この特許文献９に示される「軸貫入装置の貫入方向修正装置」は、外部の特別な動力を用いずに、一対の貫入軸のベルト等で被駆動軸に伝達し、両貫入軸の回転速度差に対応する速度で被駆動軸及び押付けブレードを前後方向に移動させる駆動伝達機構により削孔の土壁を押圧し、この反力で掘削軸の貫入方向を修正するものである。
この方法では、柱列壁の短辺方向の補正は可能であるが、長辺方向（柱列方向）や捩れの補正ができないのが問題である。
【００１３】
(8) 特許文献１０（特開2004-68370号) 、特許文献１１（特開2004-162504 号) 、特許文献１２（特許第3407139 号)
この特許文献１０に示される「軸貫入装置の貫入方向修正装置」は、掘削軸先端部に、カッタとそのカッタ駆動装置とを設けており、カッタ先端部の掘削動力と、途中攪拌部の攪拌動力とを分離することができ、また各カッタ掘削軸は個々に任意の方向に回転させることができる。そのため、掘削回転反力を作用させることにより、三連オーガの捩れを修正することができる。特許文献１１の発明は、掘削軸の下部を一体的に屈曲させて掘削方向を修正するようにしたものである。
特許文献１０の発明は、オーガ軸先端近くに駆動用動力を配置しているので、掘削軸下部に重心があり、鉛直方向の掘削安定性が高い反面、地上部から電源ケーブルを繋いでおく必要性があり、漏電による感電の危険性や錐継ぎ作業時と削孔作業時の作業性に問題がある。
【００１４】
(9) 特許文献１３（特許第3234771 号) 、特許文献１４（特許第2805429 号)
この特許文献１３、１４の発明では、傾斜計で計測した掘削軸の傾斜信号をロッド連結部において非接触で伝送する非接触・信号伝送器が開示されている。
この方法は、オーガ軸内部では通常の有線で信号を伝送し、掘削軸のロッド連結部では周知の非接触式信号伝送方式を採用する方法において、一対の非接触・信号伝送器間の接近距離を無理なく一定に保つバネ式治具を提案しており、現実的で有効な手段である。この方法は、掘削軸の傾斜信号を地上部に送信するため以外に、地上部から掘削方向制御信号を掘削軸先端部の掘削軸連結装置内の掘削方向制御装置へ送信する場合にも使用できる。但し、非接触方式では、掘削軸先端の傾斜計や方向制御用電磁弁類が必要とする電力の送電は難しい。
【特許文献１】特開平１１−２００４０３号公報
【特許文献２】特開２０００−７３３９６号公報
【特許文献３】特開２００２−３８５１７号公報
【特許文献４】特開２００４−６８４８８号公報
【特許文献５】特許第２７３６４７１号公報
【特許文献６】特開２００２−３０９６１３号公報
【特許文献７】特開２００２−２６６３７０号公報
【特許文献８】特開平６−１７３２６４号公報
【特許文献９】特開平６−１５８６６４号公報
【特許文献１０】特開２００４−６８３７０号公報
【特許文献１１】特開２００４−１６２５０４号公報
【特許文献１２】特許第３４０７１３９号公報
【特許文献１３】特許第３２３４７７１号公報
【特許文献１４】特許第２８０５４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
(1) 電源の供給
（1-1)  位置計測のための傾斜計、あるいは鉛直方向制御のためのジャッキの変位計及び油圧機器制御用機器等に必要な電力は、地上部から電源ケーブルで供給する必要があり、掘削深度延長時の単位ロッド接続作業時に電源ケーブルの接続・延長作業が必要となり、作業性が悪く、大きなロスタイムの原因になっている。また、掘削時に電源ケーブルが掘削軸に巻き込まれて断線するような事故も懸念される。
（1-2)  掘削軸の姿勢制御を行わず、傾斜測定のみであれば、バッテリーでセンサーに電力を供給する方法もあるが、バッテリーを取り外して定期的に充電する人手作業が必要になる。また、バッテリーの過放電や充電不足による電源トラブルが起きる。
【００１６】
(2) 油圧の供給
（2-1)  掘削軸の捩れ修正や変位修正を行うための油圧は、地上部から油圧ホースで供給する必要があり、掘削深度延長時の単位ロッド接続作業に伴う油圧ホースの接続・延長作業が必要となり、作業性が悪く、大きなロスタイムの原因になっている。また、掘削時に油圧ホースが掘削軸に巻き込まれて破損するような事故も懸念される。
（2-2)  地上部から長い距離を油圧ホースで圧送することにより、作動油圧の圧損による低下、背圧上昇による油圧機器の動作不良、油圧応答の時間遅れ等による動作トラブル等が起きる。
【００１７】
(3) 傾斜計の設置場所
通常、掘削軸の鉛直精度を把握するための傾斜計は掘削軸先端部に装備しており、計測時には掘削軸の回転を止めて連続壁の座標と掘削軸の座標とを一致させて計測する必要があるため、掘削しながら傾斜測定することができず、ロスタイムの原因になっている。
【００１８】
(4) 掘削方向の制御信号伝送
掘削方向の制御には複数の電磁弁を制御する必要があり、地上部からの制御信号線は断線時の予備を含めた多芯複合ケーブルを使用するが、ケーブル自体が重いため、信号ケーブルの接続不良や断線等の通信線トラブルが頻発する。
【００１９】
(5) 捩れ方向制御
軸の捩れ方向制御は、掘削軸を回転させながら捩れ角を修正し、実際の捩れ角の修正量の確認が必要である。即ち、掘削軸の傾斜測定→捩れ角計算→捩れ角修正→傾斜測定による捩れ角修正量の確認を繰り返す必要がある。従って、傾斜計側時に掘削を止めなければならない従来の方法では、ロスタイムが多すぎて施工上問題である。また、掘削時の回転偶力を利用して捩れ修正する方法は、掘削軸回転時にしか捩れ修正ができないため、回転停止時に傾斜計側し、回転時に捩れ修正を行い、再度回転停止して傾斜計側を繰り返す必要があり、作業効率が悪い。
【００２０】
(6) 土壁押圧用スキッドの押し出し量
掘削軸の変位修正のため、押し出し信号を送って土壁押圧用スキッドを押し出すが、実際に動いたスキッドの押し出し量が把握できない。
【００２１】
本発明は、上記のような課題を解消すべくなされたものであり、ＳＭＷ掘削機などの地下連続壁を施工する掘削機において、掘削軸先端部で捩れ修正や変位修正を行う姿勢制御装置の電源ケーブルや油圧ホースを無くすことができ、また削孔しながら掘削軸の傾斜角を正確に検出することができ、さらに削孔しながら掘削軸の捩れ修正または変位修正を迅速に高精度で実施でき、大深度や低空頭施工等の連続壁でも、作業性良く、高い鉛直精度で施工が可能となる地下連続壁施工用掘削機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の請求項１の発明は、地上の掘削機本体に鉛直に支持された並列配置の複数本の掘削軸を回転駆動させつつ地中に掘進させて削孔を行う地下連続壁施工用掘削機において、複数本の掘削軸の下部において各掘削軸を回転自在に連結支持する連結支持装置と、この連結支持装置に設けられて複数本の掘削軸の削孔姿勢を修正する姿勢制御装置とを備え、前記連結支持装置内には、掘削軸の回転動力により駆動されて発電し、充電された電力を前記姿勢制御装置の電気関係機器に供給する発電・充電装置と、掘削軸の回転動力により駆動されて油圧を発生させ、油圧を前記姿勢制御装置の油圧関係機器に供給する油圧発生装置とが設けられていることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機である。
【００２３】
この請求項１の発明は、例えば、止水壁・土留め壁・耐土圧構造物などの施工に用いられる３軸式ＳＭＷ掘削機（図１参照）において、掘削軸先端のオーガーヘッドの上方に連結支持装置（鋼製の箱状の連結部）を設け、その内部に発電・充電装置（発電・充電機とバッテリー）を設け、例えば中央の掘削軸の回転動力を用いて発電し、発電した電力をバッテリーにフローティング充電方式等で常時適正充電し、同様に油圧発生装置（油圧ポンプ等）を駆動して油圧を発生させ、掘削軸先端の連結部に設置される姿勢制御装置に必要な電力と油圧を内部供給することにより、電源ケーブルレス・油圧ホースレスとしたものである（図２参照）。姿勢制御装置は、掘削軸の水平面内の捩れ誤差を修正する装置や水平方向の変位誤差を修正する装置などであり、その電気関係機器は傾斜角検出装置や電磁弁制御装置などであり、油圧関係機器は油圧ジャッキ等のアクチュエータや捩れ修正用のクラッチ装置などである（図３参照）。
【００２４】
本発明の請求項２の発明は、地上の掘削機本体に鉛直に支持された並列配置の複数本の掘削軸を回転駆動させつつ地中に掘進させて削孔を行う地下連続壁施工用掘削機において、複数本の掘削軸の下部において各掘削軸を回転自在に連結支持する連結支持装置と、この連結支持装置に設けられて複数本の掘削軸の削孔姿勢を修正する姿勢制御装置とを備え、前記連結支持装置内には、掘削軸の外周面に摺動自在に当接するガイドを介して掘削軸と平行に配置され、回転する掘削軸に対して共回りしないように、かつ、前記ガイドを掘削軸に押圧できるように支持され、掘削軸の傾斜角を検出する傾斜角検出装置が設けられていることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機である。
【００２５】
この請求項２の発明は、３軸式ＳＭＷ掘削機（図１参照）などにおいて、傾斜角検出装置を掘削軸に外付けして傾斜測定するものであり、連結支持装置（鋼製の箱状の連結部）内の両端の掘削軸にガイド（水平の当板）を介して傾斜角検出体を押し付け、掘削軸とは共回りしないように連結支持装置の側板に支持装置で取付け、掘削軸と平行に配置し、傾斜角検出体を連結支持装置と同一座標系とし、回転する掘削軸の傾斜角αを削孔中に常時検出できるようにしたものである（図２参照）。掘削軸に平行な傾斜角検出体内には、水平面内におけるＸ方向とＹ方向の傾斜角αを検出する傾斜計とその検出信号の送信部とを設ける。
【００２６】
本発明の請求項３の発明は、地上の掘削機本体に鉛直に支持された並列配置の複数本の掘削軸を回転駆動させつつ地中に掘進させて削孔を行う地下連続壁施工用掘削機において、複数本の掘削軸の下部において各掘削軸を回転自在に連結支持する連結支持装置と、この連結支持装置に設けられて複数本の掘削軸の削孔姿勢を修正する姿勢制御装置とを備え、前記連結支持装置内には、掘削軸の回転動力により駆動されて発電し、充電された電力を前記姿勢制御装置の電気関係機器に供給する発電・充電装置と、掘削軸の回転動力により駆動されて油圧を発生させ、油圧を前記姿勢制御装置の油圧関係機器に供給する油圧発生装置と、掘削軸の外周面に摺動自在に当接するガイドを介して掘削軸と平行に配置され、回転する掘削軸に対して共回りしないように、かつ、前記ガイドを掘削軸に押圧できるように支持され、掘削軸の傾斜角を検出する傾斜角検出装置とが設けられていることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機である。
【００２７】
この請求項３の発明は、請求項１と請求項２とを組み合わせた発明であり、電源ケーブルレス・油圧ケーブルレスの連結支持装置内に回転する掘削軸の傾斜角を削孔中に常時検出可能な傾斜角検出装置を設けた場合である。傾斜角検出信号は、後述するように、掘削軸内の信号伝送ケーブルと、掘削軸の単位ロッド接続部(錐継ぎ部)の非接触式信号伝送手段を用いるのが好ましい。
【００２８】
本発明の請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の地下連続壁施工用掘削機において、姿勢制御装置は、掘削軸と一体的に回転するディスクロータと、このディスクロータに押圧されてディスクロータの回転動力を連結支持装置に伝達するブレーキ装置とから構成される制動装置（クラッチ装置）であることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機である。
【００２９】
この請求項３の発明は、ディスクブレーキ（クラッチ）式姿勢制御装置を用いて捩れ方向制御を行う場合であり、正転する掘削軸と逆転する掘削軸にそれぞれ設置し、水平面内の捩れ方向に応じてディスクロータを選択して、そのブレーキ装置を作動させることにより、選択した掘削軸と連結支持装置を共回りさせて、掘削軸全体すなわち連結支持装置の捩れ誤差を修正するものである（図２参照）。ブレーキ装置は、ディスクロータの回転動力を断続するキャリパ・パッド部とその油圧アクチュエータ等からなり、キャリパ本体を連結支持装置の底板等に固定し、正逆回転するディスクロータの回転偶力を選択して連結支持装置に伝達できるようにする。
【００３０】
本発明の請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の地下連続壁施工用掘削機において、姿勢制御装置は、削孔の土壁と連結支持装置との間に配置されて削孔の土壁に押圧される押圧板と、この押圧板を削孔の土壁に対して進退させる駆動装置とから構成される土壁押圧装置であることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機である。
【００３１】
この請求項５の発明は、土壁押圧板（スキッド）式姿勢制御装置を用いて水平面内におけるＸ方向とＹ方向の変位制御を行う場合であり、削孔の際のスキッドを兼ねる押圧板を連結支持装置の両端面と両側部に配置し、土壁に押圧した反力で、掘削軸全体すなわち連結支持装置のＸ方向とＹ方向の変位誤差を修正するものである（図２参照）。駆動装置には、油圧ジャッキと平行リンク機構を用いることができる（図１０参照）。また、後述するように、変位出力型油圧ジャッキを用い、ジャッキの伸縮制御量と現時点でのジャッキ伸縮量とをフィードバック制御するのが好ましい。なお、この押圧板式の姿勢制御装置は、捩れ修正も可能である。
【００３２】
本発明の請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の地下連続壁施工用掘削機において、掘削軸内に信号伝送ケーブルが設けられ、掘削軸の接続部には非接触式の信号伝送手段が設けられていることを特徴とする地下連続壁施工用掘削機である。
【００３３】
この請求項６の発明は、地上部と連結支持装置との間の計測信号と制御信号の伝送において、掘削軸の単位ロッド接続部に非接触式の信号伝送手段を設け、単位ロッドの継ぎ足しを簡単かつ短時間に行えるようにし、またケーブルの断線等を防止するようにしたものである。非接触式の信号伝送手段は、公知の一対の誘導コイルによる共振回路型非接触コネクタを用いることができる。また、後述するように、制御信号に関しては、一回路で複数の制御信号を送れるデータ多重伝送方式を採用するのが好ましい。
【００３４】
本発明の請求項７の発明は、地上の掘削機本体に鉛直に支持された並列配置の複数本の掘削軸を回転駆動させつつ地中に掘進させて削孔を行う地下連続壁施工用掘削機において、複数本の掘削軸の削孔姿勢を修正する姿勢制御方法であり、複数本の掘削軸の下部において各掘削軸を回転自在に連結支持する連結支持装置に、掘削軸の回転動力により駆動される発電・充電装置と、掘削軸の回転動力により駆動される油圧発生装置と、掘削軸と平行に配置されて掘削軸の傾斜角を検出する傾斜角検出装置と、掘削軸と共に回転するディスクロータと前記電力および油圧で作動するディスクロータのブレーキ装置からなる制動装置と、削孔の土壁に押圧される押圧板と前記電力および油圧で作動して押圧板を進退させる駆動装置からなる土壁押圧装置を設け、前記傾斜角検出装置により両端の掘削軸のそれぞれの傾斜角αを検出し、この傾斜角αから連結支持装置の水平面内における捩れ角θと水平方向の変位誤差ｄＸ及びｄＹを求め、前記捩れ角θに基づいて、掘削軸と共に正方向または逆方向に回転するディスクロータを選択すると共に、選択したディスクロータの回転動力をブレーキ装置により連結支持装置に伝達し、連結支持装置を共回りさせて連結支持装置の捩れを修正し、前記変位誤差ｄＸ及びｄＹに基づいて、土壁押圧装置の押圧板を駆動装置により進退移動させて、連結支持装置のＸ方向及びＹ方向の変位を修正することを特徴とする地下連続壁施工用掘削機の姿勢制御方法である。
【００３５】
この請求項７の発明は、電源ケーブルレス・油圧ケーブルレスの連結支持装置と、回転する掘削軸の傾斜角を削孔中に常時検出可能な傾斜角検出装置を用い、ディスクブレーキ式姿勢制御装置により掘削軸全体すなわち連結支持装置の捩れ修正を行い、かつ、土壁押圧板式姿勢制御装置により掘削軸全体すなわち連結支持装置の変位修正を行うものである。捩れ角θは、両端の掘削軸の傾斜角αの差と、掘削軸長さＬ・掘削軸間隔Ｄとを用いて求めることができる（図７、後述の（1）式参照）。変位誤差ｄＸ及びｄＹは、両端の掘削軸の傾斜角αと、掘削軸長さＬとを用いて求めることができる（図７、後述の（2）式、（3）式参照）。
【００３６】
本発明の請求項８の発明は、請求項７に記載の姿勢制御方法において、掘削軸内の信号伝送ケーブルと、掘削軸の接続部の非接触式の信号伝送手段を用い、制動装置のブレーキ装置と土壁押圧装置の駆動装置への制御信号をデータ多重伝送方式で送信することを特徴とする地下連続壁施工用掘削機の姿勢制御方法である。
【００３７】
この請求項８の発明は、計測信号と制御信号の伝送を掘削軸内の信号伝送ケーブルと非接触式の信号伝送手段で行い、制御信号については、一回路で複数の制御信号を送れるデータ多重伝送方式を採用するものである（図３参照）。複数の制御信号は、姿勢制御装置の個々の電磁弁や制御機器を制御する電磁弁制御装置等に送信し、多重伝送されてきた制御データ群を個々の電磁弁等に対応する制御信号に割り当てし、個々の電磁弁等を制御する。
【００３８】
本発明の請求項９の発明は、請求項７または請求項８に記載の姿勢制御方法において、土壁押圧装置の駆動装置に変位出力型の油圧ジャッキを用い、ジャッキの伸縮制御量とジャッキの実際の伸縮変位量とを比較し、油圧ジャッキをフィードバック制御により伸縮制御することを特徴とする地下連続壁施工用掘削機の姿勢制御方法である。
【００３９】
この請求項９の発明は、押圧板式姿勢制御装置のアクチュエータに変位出力型油圧ジャッキを用い、フィードバック制御することにより、掘削軸の変位制御を正確に行えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００４０】
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。
(1) 電源の供給
（1-1)  傾斜計、ジャッキの変位計、油圧機器制御用電磁弁等に必要な電力を掘削軸先端の連結支持装置内で発電・給電・蓄電でき、内部供給できるため、地上部から電源ケーブルで電力供給する必要がなく、掘削深度延長時の単位ロッド接続作業時に電源ケーブルの接続・延長作業が不要となり、ロスタイムが無くなり、作業性が極めて向上する。また、掘削時に電源ケーブルが掘削軸に巻き込まれて断線するような事故も無くなる。
（1-2)  バッテリーに常時適正充電されるため、バッテリーを取り外して定期的に充電する人手作業が不要になり、作業性の向上・省力化が図られる。また、バッテリーの過放電や充電不足による電源トラブルも解消される。
【００４１】
(2) 油圧の供給
（2-1)  掘削軸の捩れ修正あるいは変位修正を行う姿勢制御装置の油圧アクチュエータの油圧を掘削軸先端の連結支持装置内で発生させて内部供給できるため、掘削軸の捩れ修正や変位修正を行うための油圧は、地上部から油圧ホースで供給する必要が無くなり、掘削深度延長時の単位ロッド接続作業に伴う油圧ホースの接続・延長作業が不要となり、ロスタイムが無くなり、作業性が極めて向上する。また、掘削時に油圧ホースが掘削軸に巻き込まれて破損するような事故も無くなる。
（2-2)  地上部から長い距離を油圧ホースで圧送する必要が無いため、作動油圧の圧損による低下、背圧上昇による油圧機器の動作不良、油圧応答の時間遅れ等による制御トラブル等が解消される。
【００４２】
(3) 傾斜計の設置場所
傾斜計を内蔵した傾斜角検出装置が連結支持装置内で掘削軸の外側に設置され、掘削軸と共に回転せず、掘削軸の鉛直方向と平行に保持されるため、掘削軸が回転中でも掘削軸の傾斜角を正確に測定することができる。このため、掘削中でも常時傾斜測定ができ、掘削軸の姿勢把握が可能なため、掘削軸の鉛直精度測定→掘削軸の姿勢制御→鉛直精度測定による姿勢制御修正量の把握→掘削軸の姿勢制御と、掘削しながら絶え間なく掘削軸の姿勢把握と姿勢修正をリアルタイムで行うことができ、常に正確な鉛直方向掘削が可能となる。また、計測のために掘削軸の回転を止める必要が無いため、ロスタイムが無くなる。
【００４３】
(4) 掘削方向の制御信号伝送
掘削軸内に設置される信号伝送ケーブルと単位ロッド接続部の非接触式の信号伝送手段を用いて計測信号・制御信号を伝送することにより、またデータ多重伝送方式でを採用して複数の制御信号を伝送することにより、従来のような掘削軸外への信号ケーブル設置や多芯複合ケーブル使用による信号ケーブルの接続不良や断線等の通信線トラブルが激減し、計測・制御の信頼性が高まる。
【００４４】
(5) 捩れ方向制御
捩れ方向の姿勢制御装置は、掘削軸の正逆の回転力による偶力を掘削軸全体すなわち連結支持装置の捩れ修正に利用するディスクブレーキ（クラッチ）によるトルクコントロール方式のため、削孔しながら捩れ修正を行うことができ、ロスタイムが無く、作業性がよく、高精度の鉛直方向精度維持が可能となる。また、軟弱地質で土壁押圧板が土壁から反力を得られない場合でも、捩れ方向の修正が可能となる。また、ディスクロータとブレーキ装置からなる比較的簡易な構造の姿勢制御装置により、捩れ方向の修正を行うことができる。
【００４５】
(6) 土壁押圧用スキッドの押し出し量
押圧板スキッドと油圧ジャッキと平行リンク機構からなる比較的簡易な姿勢制御装置により削孔中に変位制御が可能であり、ロスタイムがなく、作業性がよく、高精度の鉛直方向精度維持が可能となる。また、変位出力型油圧ジャッキを用いてフィードバック制御することにより、押圧板の押し出し量を正確に把握でき、掘削軸の正確な変位制御が可能となる。
【００４６】
(7)  以上により、特に単位ロッド接続数（錐継ぎ数）が多くなる大深度や低空頭施工、礫層や玉石を含む地盤の連続壁であっても、作業性良く、高い鉛直精度で施工が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。この実施形態は３軸式のＳＭＷ掘削機に本発明を適用した例である。
【００４８】
(1) ３軸式ＳＭＷ掘削機の全体機器構成
図１は、３軸式ＳＭＷ掘削機の一例を示したものであり、図１(a)〜(c)は削孔前の状態の３面図、図１(d)は所定長の単位ロッドを接続（錐継ぎ) した状態の図である。３軸式ＳＭＷ掘削機１の地中部は、３本の掘削軸２から構成され、各掘削軸２は、掘削ビット３を有するオーガーヘッド４が先端部に設けられたオーガーロッド５と、攪拌羽根６を有する複数本の攪拌用ロッド７と、複数本の中継用ロッド８から構成され、これらロッドを順次継ぎ足しながら削孔が行われる。セメントミルク等のセメント系懸濁液は掘削軸２内を通り、先端部分から吐出される。
【００４９】
地上部は、パワーユニット等が搭載されたベースマシン（掘削機本体）１０と、その前面にステーを介して鉛直に保持されたガイドリーダマスト１１と、これに上下移動可能に取付けられた掘削軸の回転駆動装置１２などからなり、３本の掘削軸２を回転させつつ油圧シリンダ等で回転駆動装置１２を下降させて削孔を行う。ガイドリーダマスト１１の上部には、掘削深度検出器１３が設けられ、その深度検出用ワイヤ１４を回転駆動装置１２に接続することにより、掘削軸の累計深度が計測される。また、回転駆動装置１２内の掘削軸の上端にはスイベルジョイント（図示省略）が設けられ、掘削軸２内にセメントミルクや圧搾空気が供給される。
【００５０】
３本の掘削軸２はＳＭＷの柱列方向に配列され、中央のオーガーヘッド４を上にずらして配置することにより３つの削孔の外周部分が平面視で重なり合うようにされている。また、３本の掘削軸２はその平面視の相対位置を規制するためにオーガーヘッド４の上方の位置に連結体を設けて連結保持することが行われているが、本発明では、この連結体に特別な連結支持装置２０を用い、この連結支持装置２０内で掘削軸の傾斜測定と鉛直方向制御を内部の駆動源を用いて行うようにしている。
【００５１】
(2)  掘削軸連結部内の主要機器構成
図２は、連結支持装置２０内の主要な機器構成の一例を示したものである。連結支持装置２０は、掘削軸２を覆う円筒体を３つ数珠繋ぎしたような形状の鋼製の箱体であり、上板２１と底板２２と側板２３から構成され、掘削土等が侵入しないように密閉されている。また、上板２１と底板２２は、３つの削孔を隙間をおいて通過可能な平面形状・大きさとされ、３本の掘削軸２をそれぞれ上板と底板に設けた軸受を介して回転自在に支持している。
【００５２】
このような連結支持装置２０内に、中央の掘削軸２−２の回転動力により駆動されて発電し、充電された電力を連結支持装置２０内の電気関係機器に供給する発電・充電装置３０と、中央の掘削軸２−２の回転動力により駆動されて油圧を発生させ、油圧を連結支持装置２０内の油圧関係機器に供給する油圧発生装置４０と、左右両側の掘削軸２−1、２−３の傾斜角を掘削軸の外側で検出する外付けの傾斜角検出装置５０、５０と、中央の掘削軸２−２と隣の逆回転する掘削軸２−１または２−３の回転偶力を選択して連結支持装置２０に伝達可能な捩れを制御するディスクブレーキ（クラッチ）式の姿勢制御装置６０（正転用）、６０（逆転用）を設ける。さらに、連結支持装置２０の外側に水平面内のＸ方向とＹ方向の変位を制御する押圧板式の姿勢制御装置７０（Ｘ方向）、７０（Ｙ方向）を設ける。また、連結支持装置２０内には姿勢制御装置６０、７０の油圧制御機器（電磁弁制御装置・電磁弁・圧力制御弁等）４２も設置されている。
【００５３】
（3）発電・充電システム
図４は、発電・充電装置３０による発電・充電システムの一例を示したものである。この発電・充電装置３０は、発電・充電機（オルターネータ）３１と、バッテリー３２と、中央の掘削軸２−２に設けられた動力取出し歯車３３と、これに噛合する従動歯車３４などから構成され、中央の掘削軸２−２の動力で発電・充電機３１を回し、バッテリー３２に常時適正充電するものである。充電はフローティング充電方式が好ましい。充電された電力は、後述する図３に示すように、後述する、傾斜角検出装置５０、電磁弁制御装置４４、変位出力型油圧ジャッキ７３の変位計などに供給される。
【００５４】
（4）油圧ポンプシステム
図５は、油圧発生装置４０による油圧ポンプシステムの一例を示したものである。この油圧発生装置４０は、油圧ポンプ４１と、油圧制御機器４２、動力取出し歯車３３に噛合する従動歯車４３などから構成され、中央の掘削軸２−２の動力で油圧ポンプ４１を駆動する。油圧制御機器４２は、図３に示すように、電磁弁制御装置４４、電磁弁４５、比例電磁式圧力制御弁４６、４６、その他、作動油タンク、蓄圧器、フィルターなどであり、ポンプ４１で発生した油圧は、電磁弁４５を介して後述する押圧板式姿勢制御装置７０の変位出力型油圧ジャッキ７３に供給され、また比例電磁弁圧力制御弁４６（正転ディスク用）、４６（逆転ディスク用）を介してディスクブレーキ式姿勢制御装置６０に供給され、後述するように掘削軸の捩れ誤差や変位誤差を修正する。
【００５５】
（5）傾斜角検出システム
図６は、傾斜角検出装置５０による傾斜角検出システムの一例を示したものである。図７は、掘削軸の傾斜角αと掘削軸連結部の捩れ角θの関係を示したものである。図６に示すように、傾斜角検出装置５０は、掘削軸２に沿って平行に支持し、回転する掘削軸２に対して定置した状態で傾斜角αを検出できるようにしたものであり、掘削軸２に沿う筒状の傾斜角検出体５１と、この傾斜角検出体５１に上下に間隔をおいて取付けられ、傾斜角検出体５１を掘削軸２と平行に保持する傾斜計ガイド５２と、連結支持装置２０の側板２３に取付けられ、傾斜角検出体５１を支持する支持装置５３などから構成される。
【００５６】
傾斜角検出体５１には、Ｘ方向とＹ方向の傾斜を測定可能な精密傾斜計とその送信部が内蔵されている。傾斜計ガイド５２は水平の当板であり、その先端に掘削軸２の外周面に摺動自在に当接する半円状のガイド面が形成されている。支持装置５３は、例えば、傾斜角検出体５１に取付けられた鉛直の支持板５３ａと、連結支持装置２０の側板２３に取付けられた一対の挟持板５３ｂから構成し、支持板５３ａを一対の挟持板５３ｂの間に挿入し、スプリングで掘削軸側に押し付ける。一対の挟持板５３ｂは支持板５３ａが回転するのを阻止し、また底部を設けて支持板５３ａが落下しないように支持する。以上の構成により、回転する掘削軸２に対して傾斜角検出体５１が常に平行に押し付けられ、掘削軸２の傾斜角αを削孔中に正確に計測することができる。このような傾斜角検出装置５０は、各掘削軸２に設けてもよいが、左右両側の掘削軸２−１、２−３に設置すればよい。
【００５７】
図７には、３本の掘削軸先端部における連結支持装置２０内で計測した両側の掘削軸における傾斜角α1ｘ，α1ｙ，α3ｘ，α3ｙ（部分座標系（ｘ，ｙ，ｚ））と、連続壁の基準座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との関連が示されており、次の（1）式を用いることにより、前記傾斜角α1ｘ〜α3ｙから、３本の掘削軸全体すなわち連結支持装置２０の水平面内における捩れ角θを求めることができる。さらに、次の（2）、（3）式を用いることにより、前記傾斜角α1ｘ〜α3ｙと捩れ角θとから、３本の掘削軸全体すなわち連結支持装置２０の水平方向の変位誤差ｄＸ及びｄＹを求めることができる。
【００５８】
θ＝arctan（Ｌ・sin((α1y−α3ｙ)／２)／Ｄ）      …（1）
ｄＸ＝Ｌ・cosθ・sin(0.5・（α1ｘ＋α3ｘ）)・cos（0.5・（α1ｘ−α3ｘ））
−Ｌ・sinθ・sin（0.5・（α1ｙ＋α3ｙ））・cos（0.5・（α1ｙ−α3ｙ））
…（2）
ｄＹ＝Ｌ・sinθ・sin(0.5・（α1ｘ＋α3ｘ）)・cos（0.5・（α1ｘ−α3ｘ））
＋Ｌ・cosθ・sin（0.5・（α1ｙ＋α3ｙ））・cos（0.5・（α1ｙ−α3ｙ））
…（3）
θ：掘削軸の捩れ角（平面角度）
ｄＸ：掘削軸のＸ方向変位誤差
ｄＹ：掘削軸のＹ方向変位誤差
α1ｘ：第１掘削軸のｘ方向傾斜角
α3ｘ：第３掘削軸のｘ方向傾斜角
α1ｙ：第１掘削軸のｙ方向傾斜角
α3ｙ：第３掘削軸のｙ方向傾斜角
Ｌ：掘削軸の長さ
Ｄ：削孔間距離
掘削軸の誤差修正は、上記の捩れ角θをディスクブレーキ式姿勢制御装置６０で修正し、次に上記の変位誤差ｄＸ及びｄＹを押圧板式姿勢制御装置７０で修正することにより、実現できる。
【００５９】
(6) 捩れ方向制御用ディスクロータシステム
図８は、ディスクブレーキ式姿勢制御装置６０による捩れ方向制御用ディスクロータシステムの一例を示したものである。ディスクブレーキ式姿勢制御装置６０は、掘削軸２に取付けられて掘削軸２と共に回転するディスクロータ６１と、連結支持装置２０の底板２２の上に設置されてディスクロータ６１、６１の回転偶力を連結支持装置２０に伝達するブレーキ（クラッチ）装置６２などから構成されている。この装置６０と、図３に示す、電磁弁制御装置４４と、比例電磁式圧力制御弁４６と、その他の油圧機器とにより、システムが構成される。
【００６０】
ディスクロータ６１は、所定の厚みを有する円盤であり、連結支持装置２０の底板２２の上に配置する。ブレーキ装置６２は、ディスクロータ６１の外周部分を油圧力で挟むキャリパ及びパッド部、油圧アクチュエータ等で構成され、キャリパ本体部分を底板２２に固定する。キャリパの押し付け機構でパッドをディスクロータ６１に押し付ければ、回転偶力を連結支持装置２０に伝達することができる。パッドを離せば、回転偶力の伝達を解除することができる。
【００６１】
３本の掘削軸２は、隣同士で逆に回転しているため、中央の掘削軸２−２とその隣の掘削軸２−１または２−３にディスクブレーキ式姿勢制御装置６０を設置し、正逆の回転偶力を取り出せるようにする。図３に示すように、ブレーキ装置６２の比例電磁弁圧力制御弁４６（正転ディスク用）、４６（逆転ディスク用）は、電磁弁制御装置４４により操作される。前述の傾斜角測定で得られた捩れ角θに基づいて、正転方向または逆転方向のいずれか一方のディスクロータ６１を選択し、そのブレーキ装置６２を作動させ、正転または逆転する掘削軸２により連結支持装置２０が共回りし、連結支持装置２０の捩れ誤差が修正される。
【００６２】
（7）土壁押圧用スキッドシステム
図９は、押圧板式姿勢制御装置７０による土壁押圧スキッドシステムの一例を示したものである。図１０は、土壁押圧用スキッドの駆動機構の一例を示したものである。図９、図１０に示すように、押圧板式姿勢制御装置７０は、連結支持装置２０の側板２３の外側に配置される押圧板としての土壁押圧用スキッド７１と、このスキッド７１を削孔の土壁に対して進退させる駆動装置７２などから構成されている。この装置７０と、図３に示す、電磁弁制御装置４４と、電磁弁４５と、その他の油圧機器とにより、システムが構成される。
【００６３】
スキッド７１は、縦長の板であり、削孔の際の滑り板でもあるため、図９に示すように、連結支持装置２０の側板２３の平面視形状に合わせて円弧状とし、また上端部と下端部を内側へ折り曲げている。また、このスキッド７１は、Ｘ方向とＹ方向の変位誤差を修正するため、図９に示すように、Ｘ方向用を連結支持装置２０の両端面に配置し（計２個）、Ｙ方向用を連結支持装置２０の両側面に配置している（計４個）。
【００６４】
駆動装置７２は、図１０に示すように、スキッド７１を進退移動させる変位出力型油圧ジャッキ７３と、スキッド７１の内側に取付けられ、スキッド７１を平行移動させる平行リンク７４と、油圧ジャッキ７３・平行リンク７４を連結支持装置２０へ取付ける取付板７５などから構成される。油圧ジャッキ７３を伸長させると、平行リンク機構により鉛直のスキッド７１が土壁に対して平行に移動し、土壁を押圧した反力で連結支持装置２０の水平方向の位置を修正することができる。
【００６５】
変位出力型油圧ジャッキ７３は、図３に示すように、電磁弁制御装置４４により電磁弁４５を操作することにより制御され、伸縮制御量と現時点での実際の伸縮量とを比較し、フィードバック制御することにより、正確なＸ方向・Ｙ方向の変位制御ができるようにされている。なお、この押圧板式姿勢制御装置７０は、水平方向の変位制御に用いられるが、捩れ制御も可能である。
【００６６】
（8）計測・制御システム
図３は、本発明の機器構成と計測・制御系をブロック図で示したものである。この図３において、前述の傾斜角検出装置５０の傾斜計は、３本の掘削軸のうちの両端の掘削軸先端部でＸ・Ｙ方向の２方向の傾斜角αを測定しており、掘削軸内の信号伝送ケーブル８０と、ロッド接続部（錐継ぎ部）の非接触式信号伝送手段８１とにより、傾斜角データが地上部の計測・方向制御コンピュータ８２の掘削方向計測部８２ａに伝送される。また、掘削軸の累計深度は、地上部のガイドリーダマストに設けた掘削深度検出器１３で取得され、傾斜角データと共に掘削方向計測部８２ａに入力される。
【００６７】
掘削方向制御部８２ｂでは、傾斜データと深度データを基に掘削軸の鉛直精度と方向制御量を算出する。掘削軸の方向修正を行うための複数の制御信号は、データ多重伝送方式により一回路で掘削軸先端部の連結支持装置２０内の電磁弁制御装置４４へ送信される。この場合も、制御信号の伝送には、上記の信号伝送ケーブル８０と非接触式信号伝送手段８１が用いられる。非接触式信号伝送手段８１には、ロッド接続部に対向配置した一対の誘導コイルによる共振回路型非接触コネクタを用いることができる。なお、地上部と掘削軸連結部における計測信号及び制御信号の伝送はスリップリングが用いられる。また、通常３軸で施工するＳＭＷ工法では、一軸を計測信号の地上部への送信に使用し、残りの二軸のうちの一軸を制御信号の地上部からの伝送に使用する。
【００６８】
電磁弁制御装置４４内では、多重伝送されてきた掘削軸の方向制御データ群を個々の電磁弁や制御機器に対応する制御信号に割り当てし、それぞれの機器を制御する。
【００６９】
捩れ方向制御用ディスクロータシステム６０の制御には、正転または逆転の選択の他に、伝達トルク制御量の設定が必要であり、このため、所要回転偶力に比例した油圧に減圧する比例電磁式圧力制御弁４６を介してキャリパ及びパッド部のブレーキ装置を駆動する。
【００７０】
土壁押圧用スキッドシステム７０の制御については、スキッド７１の押し出し量を変位制御する必要があるため、変位出力型油圧ジャッキ７３を用い、油圧ジャッキの現在変位量を電磁弁制御装置に返信し、変位制御量と比較しながらスキッド７３の押し出し量をフィードバック制御する。
【００７１】
なお、掘削軸先端部の連結支持装置２０内で必要とする電力及び油圧は、掘削軸の回転力から動力を取り出す発電・充電機３１及び油圧ポンプ４１により内部供給している。
【００７２】
なお、以上はＳＭＷ掘削機について説明したが、その他の地下連続壁施工用掘削機にも本発明を適用できる。また、図示例に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の掘削機の一実施形態を示したものであり、(a)、(b)、(c)は、削孔前の状態の正面図、側面図、平面図、(d)は所定長の単位ロッドを接続した状態の側面図である。
【図２】本発明の掘削機の連結支持装置内の主要な機器構成の一例であり、一部を破断して示す斜視図である。
【図３】本発明の掘削機の機器構成と計測・制御系を示すブロック図である。
【図４】本発明の掘削機の発電・充電システムの一例であり、一部を破断して示す斜視図である。
【図５】本発明の掘削機の油圧ポンプシステムの一例であり、一部を破断して示す斜視図である。
【図６】本発明の掘削機の傾斜角検出システムの一例であり、一部を破断して示す斜視図である。
【図７】本発明の傾斜角検出システムにおける掘削軸の傾斜角αと掘削軸連結部の捩れ角θの関係を示したものであり、(a) は斜視図、(b) は平面図である。
【図８】本発明の掘削機の捩れ方向制御用ディスクロータシステムの一例を示したものであり、部分拡大した斜視図である。
【図９】本発明の掘削機の土壁押圧用スキッドシステムの一例を示したものであり、一部を破断して示す奢侈図である。
【図１０】本発明の土壁押圧用スキッドの駆動機構を示す側面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１……３軸式ＳＭＷ掘削機（地下連続壁施工用掘削機）
２……掘削軸
３……掘削ビット
４……オーガーヘッド
５……オーガーロッド
６……攪拌羽根
７……攪拌用ロッド
８……中継用ロッド
１０……ベースマシン（掘削機本体）
１１……ガイドリーダマスト
１２……回転駆動装置
１３……掘削深度検出器
１４……深度検出用ワイヤ
２０……連結支持装置
２１……上板
２２……底板
２３……側板
３０……発電・充電装置
３１……発電・充電機（オルターネータ）
３２……バッテリー
３３……動力取出し歯車
３４……従動歯車
４０……油圧発生装置
４１……油圧ポンプ
４２……油圧制御機器
４３……従動歯車
４４……電磁弁制御装置
４５……電磁弁
４６……比例電磁式圧力制御弁
５０……傾斜角検出装置
５１……傾斜角検出体
５２……傾斜計ガイド
５３……支持装置
６０……ディスクブレーキ（クラッチ）式姿勢制御装置
６１……ディスクロータ
６２……ブレーキ（クラッチ）装置
７０……押圧板式姿勢制御装置
７１……土壁押圧用スキッド（押圧板）
７２……駆動装置
７３……変位出力型油圧ジャッキ
７４……平行リンク
７５……取付板
８０……信号伝送ケーブル
８１……非接触式信号伝送手段
８２……計測・方向制御コンピュータ
【図１】
2006118168.tif 000003
【図２】
2006118168.tif 000004
【図３】
2006118168.tif 000005
【図４】
2006118168.tif 000006
【図５】
2006118168.tif 000007
【図６】
2006118168.tif 000008
【図７】
2006118168.tif 000009
【図８】
2006118168.tif 000010
【図９】
2006118168.tif 000011
【図１０】
2006118168.tif 000012