JP2895677B2 - 地盤硬度の判断装置 - Google Patents
地盤硬度の判断装置Info
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アースオーガあるいは
アースドリルなどの基礎工事用機械に利用される地盤硬
度の判断装置に関する。
アースドリルなどの基礎工事用機械に利用される地盤硬
度の判断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】建築物等の基礎工事を行なう際、地面か
ら所定の深さのところまで掘削を行なうアースオーガ等
の基礎工事用機械が知られている。アースオーガによる
施工を行なう場合、通常は地盤の硬さを知るために、事
前にボーリングを行ない硬い地盤の位置すなわち深さを
調査する。実施工ではこの結果をもとにして目標掘削深
さを決めている。ところで、ボーリングはある特定の場
所数ヶ所をサンプルして行なうので、実際に掘削してい
る場所の地質の状態と異なる場合が多い。このために従
来、運転者がオーガユニットを駆動する電動機の負荷電
流とオーガユニットの降下速度とから経験的に硬い地盤
に達したことを判断していた。すなわち、オーガ回転数
が一定の場合、電動機負荷電流と、オーガ降下速度と、
地盤の硬さとは、降下速度が一定であれば地盤が硬くな
るほど負荷電流が大きくなり、地盤の硬さが同じでも降
下速度が大きくなれば負荷電流が大きくなる関係にある
ため、オーガ降下速度に対する電動機負荷電流の値を監
視すれば地盤の硬さを把握できる。なお、以上の関係を
利用して地盤の硬さを定量的に表示するようにした装置
として、電動機負荷電流とオーガ降下速度とから地盤の
硬さ指数を算出し、その結果を表示するものが提案され
ている（特開昭６３−６７３１９号）。
ら所定の深さのところまで掘削を行なうアースオーガ等
の基礎工事用機械が知られている。アースオーガによる
施工を行なう場合、通常は地盤の硬さを知るために、事
前にボーリングを行ない硬い地盤の位置すなわち深さを
調査する。実施工ではこの結果をもとにして目標掘削深
さを決めている。ところで、ボーリングはある特定の場
所数ヶ所をサンプルして行なうので、実際に掘削してい
る場所の地質の状態と異なる場合が多い。このために従
来、運転者がオーガユニットを駆動する電動機の負荷電
流とオーガユニットの降下速度とから経験的に硬い地盤
に達したことを判断していた。すなわち、オーガ回転数
が一定の場合、電動機負荷電流と、オーガ降下速度と、
地盤の硬さとは、降下速度が一定であれば地盤が硬くな
るほど負荷電流が大きくなり、地盤の硬さが同じでも降
下速度が大きくなれば負荷電流が大きくなる関係にある
ため、オーガ降下速度に対する電動機負荷電流の値を監
視すれば地盤の硬さを把握できる。なお、以上の関係を
利用して地盤の硬さを定量的に表示するようにした装置
として、電動機負荷電流とオーガ降下速度とから地盤の
硬さ指数を算出し、その結果を表示するものが提案され
ている（特開昭６３−６７３１９号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の判断手法は、駆
動装置に回転数一定の電動機を用いることを前提として
いる。このため、回転数が変動する駆動装置、例えば油
圧モータを用いた駆動装置では、電動機負荷電流に代え
て油圧モータの駆動トルクを検出するのみでは正確な負
荷変動が把握できず、地盤の硬さの判断ができない。従
って、このような回転数可変式の駆動装置を用いた場合
でも、回転数一定の駆動装置と同様の手法で地盤の硬さ
を判断できる装置の開発が望まれていた。本発明の目的
は、駆動装置の回転数が変動しても地盤の硬さを正確に
判断できる地盤硬度の判断装置を提供することにある。
動装置に回転数一定の電動機を用いることを前提として
いる。このため、回転数が変動する駆動装置、例えば油
圧モータを用いた駆動装置では、電動機負荷電流に代え
て油圧モータの駆動トルクを検出するのみでは正確な負
荷変動が把握できず、地盤の硬さの判断ができない。従
って、このような回転数可変式の駆動装置を用いた場合
でも、回転数一定の駆動装置と同様の手法で地盤の硬さ
を判断できる装置の開発が望まれていた。本発明の目的
は、駆動装置の回転数が変動しても地盤の硬さを正確に
判断できる地盤硬度の判断装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】図１に対応付けて説明す
ると、請求項１の判断装置では、駆動装置の掘削トルク
を検出する掘削トルク検出手段１０と、駆動装置の回転
数を検出する回転数検出手段１１と、検出された掘削ト
ルクおよび回転数に基づいて、駆動装置に回転数一定の
電動機を用いたと仮定した場合の電動機負荷電流に相当
する負荷電流相当値を演算する負荷電流相当値演算手段
１３と、その演算結果を表示する負荷電流相当値表示手
段１５，１６，１７とを具備することにより、上記課題
の解決を図っている。また、図５に対応付けて説明する
と、請求項２の判断装置では、駆動装置の掘削トルクを
検出する掘削トルク検出手段１０と、駆動装置の回転数
を検出する回転数検出手段１１と、掘削部材の降下速度
を検出する降下速度検出手段２０と、検出された掘削ト
ルク、回転数および降下速度に基づいて地盤の硬さ指数
を演算する硬さ指数演算手段２２と、その演算結果を表
示する硬さ指数表示手段２４，２５，２６とを具備して
いる。
ると、請求項１の判断装置では、駆動装置の掘削トルク
を検出する掘削トルク検出手段１０と、駆動装置の回転
数を検出する回転数検出手段１１と、検出された掘削ト
ルクおよび回転数に基づいて、駆動装置に回転数一定の
電動機を用いたと仮定した場合の電動機負荷電流に相当
する負荷電流相当値を演算する負荷電流相当値演算手段
１３と、その演算結果を表示する負荷電流相当値表示手
段１５，１６，１７とを具備することにより、上記課題
の解決を図っている。また、図５に対応付けて説明する
と、請求項２の判断装置では、駆動装置の掘削トルクを
検出する掘削トルク検出手段１０と、駆動装置の回転数
を検出する回転数検出手段１１と、掘削部材の降下速度
を検出する降下速度検出手段２０と、検出された掘削ト
ルク、回転数および降下速度に基づいて地盤の硬さ指数
を演算する硬さ指数演算手段２２と、その演算結果を表
示する硬さ指数表示手段２４，２５，２６とを具備して
いる。
【０００５】
【作用】請求項１の判断装置では、掘削トルク検出手段
１０で検出された掘削トルクと、回転数検出手段１１で
検出された回転数とが負荷電流相当値演算手段１３に入
力され、負荷電流相当値が算出される。算出結果は、負
荷電流相当値表示手段１５〜１７で表示される。表示さ
れた負荷電流相当値は、回転数一定の電動機を用いたと
きの負荷電流値に相当するので、この値を掘削部材の降
下速度と対比することで、電動機式駆動装置の場合と同
様に地盤の硬さを判断できる。請求項２の判断装置で
は、掘削トルク検出手段１０で検出された掘削トルク
と、回転数検出手段１１で検出された回転数と、降下速
度検出手段２０で検出された降下速度とが硬さ指数演算
手段２２に入力され、地盤の硬さ指数が算出される。算
出結果は、硬さ指数表示手段２４〜２６で表示される。
１０で検出された掘削トルクと、回転数検出手段１１で
検出された回転数とが負荷電流相当値演算手段１３に入
力され、負荷電流相当値が算出される。算出結果は、負
荷電流相当値表示手段１５〜１７で表示される。表示さ
れた負荷電流相当値は、回転数一定の電動機を用いたと
きの負荷電流値に相当するので、この値を掘削部材の降
下速度と対比することで、電動機式駆動装置の場合と同
様に地盤の硬さを判断できる。請求項２の判断装置で
は、掘削トルク検出手段１０で検出された掘削トルク
と、回転数検出手段１１で検出された回転数と、降下速
度検出手段２０で検出された降下速度とが硬さ指数演算
手段２２に入力され、地盤の硬さ指数が算出される。算
出結果は、硬さ指数表示手段２４〜２６で表示される。
【０００６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。 −第１の実施例− 図２は本発明が適用されるアースオーガを装備した基礎
工事用機械の一例を示している。基礎工事用機械１は、
オーガユニット２と、オーガユニット２を懸架している
オーガユニット昇降用チェーン３とを備えている。オー
ガユニット２は、掘進機構４と、オーガスクリュー５
と、スクリュー５の先端に取付けられた掘削ヘッド６と
からなっている。掘進機構４は図示しないが油圧駆動の
オーガモータを内蔵し、オーガモータの回転をオーガス
クリュー５に伝え、オーガスクリュー５および掘削ヘッ
ド６を所定の回転速度で回転させる。
明する。 −第１の実施例− 図２は本発明が適用されるアースオーガを装備した基礎
工事用機械の一例を示している。基礎工事用機械１は、
オーガユニット２と、オーガユニット２を懸架している
オーガユニット昇降用チェーン３とを備えている。オー
ガユニット２は、掘進機構４と、オーガスクリュー５
と、スクリュー５の先端に取付けられた掘削ヘッド６と
からなっている。掘進機構４は図示しないが油圧駆動の
オーガモータを内蔵し、オーガモータの回転をオーガス
クリュー５に伝え、オーガスクリュー５および掘削ヘッ
ド６を所定の回転速度で回転させる。
【０００８】図１は本発明の第１の実施例のブロック図
を示している。掘削トルク検出器１０はオーガモータの
入口圧から掘削トルクを検出するものであり、回転数検
出器１１はオーガスクリューの回転数を検出するもので
ある。掘削トルク検出器１０および回転数検出器１１の
検出結果はそれぞれＡ／Ｄ変換ユニット１２に加わる。
Ａ／Ｄ変換ユニット１２は、図示しないがマルチプレク
サとＡ／Ｄ変換器で構成され、オーガモータの掘削トル
クと回転数をデジタル化する。マイクロコンピュータユ
ニット１３は、Ａ／Ｄ変換ユニット１２によりデジタル
化された掘削トルクと回転数に基づいて後述のように負
荷電流相当値ＩKを演算し、出力する。ここで、負荷電
流相当値ＩKとは、掘進機構４の掘削トルクを、回転数
一定の電動機式掘進機構で同一地盤を掘削したときの電
動機負荷電流に換算した値であり、その演算式は後述す
る。また、マイクロコンピュータユニット１３は、図示
しないが、演算，制御を行なうマイクロプロセッサユニ
ットＭＰＵと、マイクロプロセッサユニットＭＰＵの処
理手順プログラムを記憶したリードオンリメモリＲＯＭ
と、入力データや演算結果を記憶するランダムアクセス
メモリＲＡＭとから構成されている。
を示している。掘削トルク検出器１０はオーガモータの
入口圧から掘削トルクを検出するものであり、回転数検
出器１１はオーガスクリューの回転数を検出するもので
ある。掘削トルク検出器１０および回転数検出器１１の
検出結果はそれぞれＡ／Ｄ変換ユニット１２に加わる。
Ａ／Ｄ変換ユニット１２は、図示しないがマルチプレク
サとＡ／Ｄ変換器で構成され、オーガモータの掘削トル
クと回転数をデジタル化する。マイクロコンピュータユ
ニット１３は、Ａ／Ｄ変換ユニット１２によりデジタル
化された掘削トルクと回転数に基づいて後述のように負
荷電流相当値ＩKを演算し、出力する。ここで、負荷電
流相当値ＩKとは、掘進機構４の掘削トルクを、回転数
一定の電動機式掘進機構で同一地盤を掘削したときの電
動機負荷電流に換算した値であり、その演算式は後述す
る。また、マイクロコンピュータユニット１３は、図示
しないが、演算，制御を行なうマイクロプロセッサユニ
ットＭＰＵと、マイクロプロセッサユニットＭＰＵの処
理手順プログラムを記憶したリードオンリメモリＲＯＭ
と、入力データや演算結果を記憶するランダムアクセス
メモリＲＡＭとから構成されている。
【０００９】Ｄ／Ａ変換器１４にはマイクロコンピュー
タユニット１３による負荷電流相当値ＩKの演算結果出
力が加わるようになっており、Ｄ／Ａ変換器１４はマイ
クロコンピュータユニット１３からの演算結果出力のデ
ジタル値をアナログ値に変換する。Ｄ／Ａ変換器１４に
はメータ１５およびレコーダ１６が接続され、メータ１
５はＤ／Ａ変換器１４による負荷電流相当値ＩKのＤ／
Ａ変換結果を表示し、レコーダ１６は負荷電流相当値Ｉ
KのＤ／Ａ変換結果を記録するようになっている。ま
た、マイクロコンピュータユニット１３の出力ポートに
はプリンタ１７が接続されており、プリンタ１７はマイ
クロコンピュータユニット１３の演算結果を記録するよ
うになっている。なお、本実施例では、図示しないが、
オーガユニット２の降下速度を表示するメータ等の表示
器がメータ１５等の近傍に備え付けられている。
タユニット１３による負荷電流相当値ＩKの演算結果出
力が加わるようになっており、Ｄ／Ａ変換器１４はマイ
クロコンピュータユニット１３からの演算結果出力のデ
ジタル値をアナログ値に変換する。Ｄ／Ａ変換器１４に
はメータ１５およびレコーダ１６が接続され、メータ１
５はＤ／Ａ変換器１４による負荷電流相当値ＩKのＤ／
Ａ変換結果を表示し、レコーダ１６は負荷電流相当値Ｉ
KのＤ／Ａ変換結果を記録するようになっている。ま
た、マイクロコンピュータユニット１３の出力ポートに
はプリンタ１７が接続されており、プリンタ１７はマイ
クロコンピュータユニット１３の演算結果を記録するよ
うになっている。なお、本実施例では、図示しないが、
オーガユニット２の降下速度を表示するメータ等の表示
器がメータ１５等の近傍に備え付けられている。
【００１０】ここで、本実施例に係る判断装置の動作の
理解のために、図３を参照して掘進機構４の掘削トル
ク、回転数および負荷電流相当値ＩKと、回転数一定の
電動機式掘進機構における電動機負荷電流との関係を説
明する。図３は、オーガユニット２を所定の速度で降下
させるとともに、オーガモータを作動してオーガスクリ
ュー５および掘削ヘッド６を回転させて地盤を掘削して
いる状態を示す図である。図３において、地盤の硬さを
表す硬さ指数（主に地盤のせん断応力）を“Ｈ”とし、
掘削切り込み幅を“ｔ”とし、掘削幅を“ｂ”とする
と、掘削力Ｆは、 Ｆ∝Ｈ・ｔ・ｂ …(1) として表される。掘削切り込み幅ｔはオーガスクリュー
１回転当りの掘進量に相当するので、オーガユニット２
の降下速度をｖ、オーガスクリュー５の回転数をＮとす
れば、(1)式は、 Ｆ∝Ｈ・ｖ・ｂ／Ｎ …(2) となる。掘削トルクＴと掘削力Ｆとの関係は、 Ｔ∝Ｆ …（３） として表され、掘削トルクＴは掘削エネルギを表してい
る。
理解のために、図３を参照して掘進機構４の掘削トル
ク、回転数および負荷電流相当値ＩKと、回転数一定の
電動機式掘進機構における電動機負荷電流との関係を説
明する。図３は、オーガユニット２を所定の速度で降下
させるとともに、オーガモータを作動してオーガスクリ
ュー５および掘削ヘッド６を回転させて地盤を掘削して
いる状態を示す図である。図３において、地盤の硬さを
表す硬さ指数（主に地盤のせん断応力）を“Ｈ”とし、
掘削切り込み幅を“ｔ”とし、掘削幅を“ｂ”とする
と、掘削力Ｆは、 Ｆ∝Ｈ・ｔ・ｂ …(1) として表される。掘削切り込み幅ｔはオーガスクリュー
１回転当りの掘進量に相当するので、オーガユニット２
の降下速度をｖ、オーガスクリュー５の回転数をＮとす
れば、(1)式は、 Ｆ∝Ｈ・ｖ・ｂ／Ｎ …(2) となる。掘削トルクＴと掘削力Ｆとの関係は、 Ｔ∝Ｆ …（３） として表され、掘削トルクＴは掘削エネルギを表してい
る。
【００１１】ここで、回転数一定の電動機式掘進機構の
掘削エネルギｅを、電動機の負荷電流Ｉによって表す
と、 ｅ＝（Ｉ−Ｉ０）・Ｅ・Δt …(4) になる。なお、Ｉ0はオーガ無負荷電流、すなわち掘削
していないときの電流、Ｅは電動機の負荷電圧、Δtは
単位時間である。ｂ，Ｅ，Δｔは一定で、かつ電動機式
掘進機構ではＮも一定となるので、(2),(3)および(4)式
から硬さ指数Ｈは、 Ｈ∝（Ｉ−Ｉ0）／ｖ …(5) として表される。この式から明らかなように、回転数一
定の掘進機構では、電動機負荷電流とオーガの降下速度
の変化のみを監視することによって地盤硬さの変動を把
握できる。
掘削エネルギｅを、電動機の負荷電流Ｉによって表す
と、 ｅ＝（Ｉ−Ｉ０）・Ｅ・Δt …(4) になる。なお、Ｉ0はオーガ無負荷電流、すなわち掘削
していないときの電流、Ｅは電動機の負荷電圧、Δtは
単位時間である。ｂ，Ｅ，Δｔは一定で、かつ電動機式
掘進機構ではＮも一定となるので、(2),(3)および(4)式
から硬さ指数Ｈは、 Ｈ∝（Ｉ−Ｉ0）／ｖ …(5) として表される。この式から明らかなように、回転数一
定の掘進機構では、電動機負荷電流とオーガの降下速度
の変化のみを監視することによって地盤硬さの変動を把
握できる。
【００１２】一方、オーガ回転数が変化する油圧モータ
式の掘進機構４では、掘削トルクＴから掘削エネルギｅ
が与えられ、 ｅ＝（Ｔ−Ｔ0）／Δｔ …(6) となる。なお、Ｔ0はオーガ無負荷トルク、すなわち掘
削していないときのトルクである。ここで、ｂ，Δｔは
一定であるので、(2),(3)および(6)式から硬さ指数Ｈ
は、 Ｈ∝（Ｔ−Ｔ0）・Ｎ／ｖ …(7) として表される。
式の掘進機構４では、掘削トルクＴから掘削エネルギｅ
が与えられ、 ｅ＝（Ｔ−Ｔ0）／Δｔ …(6) となる。なお、Ｔ0はオーガ無負荷トルク、すなわち掘
削していないときのトルクである。ここで、ｂ，Δｔは
一定であるので、(2),(3)および(6)式から硬さ指数Ｈ
は、 Ｈ∝（Ｔ−Ｔ0）・Ｎ／ｖ …(7) として表される。
【００１３】(5),(7)式より、油圧モータ式の掘進機構
４の掘削トルクＴおよび回転数Ｎと電動機式掘進機構の
負荷電流Ｉとの間には、 （Ｉ−Ｉ0）＝ｋ・（Ｔ−Ｔ0）・Ｎ …(8) が成立する。ここでｋは比例定数であり、比較すべき油
圧モータ式掘進機構４のモータ特性と電動機式掘進機構
の電動機特性に応じて定まる。この比例定数ｋを予め求
めておくことにより、下記の(9)式に従って負荷電流相
当値ＩKを算出できる。 ＩK＝ｋ・（Ｔ−Ｔ0）・Ｎ …(9)
４の掘削トルクＴおよび回転数Ｎと電動機式掘進機構の
負荷電流Ｉとの間には、 （Ｉ−Ｉ0）＝ｋ・（Ｔ−Ｔ0）・Ｎ …(8) が成立する。ここでｋは比例定数であり、比較すべき油
圧モータ式掘進機構４のモータ特性と電動機式掘進機構
の電動機特性に応じて定まる。この比例定数ｋを予め求
めておくことにより、下記の(9)式に従って負荷電流相
当値ＩKを算出できる。 ＩK＝ｋ・（Ｔ−Ｔ0）・Ｎ …(9)
【００１４】次に、第１の実施例の判断装置の動作を、
マイクロコンピュータユニット１３での処理手順を示す
図４を用いて説明する。図４において、ステップＳ１で
は先ず負荷電流相当値ＩKをクリアして初期値を“０”
にする。次いでステップＳ２では、掘削トルクＴを入力
し、ステップＳ３において掘削トルクＴと無負荷時のト
ルクＴ0とを比較する。比較の結果、掘削トルクＴが無
負荷時トルクＴ0よりも大きいときにはステップＳ４に
進む。掘削トルクＴが無負荷トルクＴ0以下のときに
は、掘削を行なっていないので、負荷電流相当値ＩKを
そのままとするためステップＳ６に進む。ステップＳ４
ではオーガの回転数Ｎを入力し、次のステップＳ５で
は、前述した(9)式に従って掘削トルクＴおよび回転数
Ｎから負荷電流相当値ＩKを演算する。ステップＳ６で
は、演算された負荷電流相当値ＩKを出力する。
マイクロコンピュータユニット１３での処理手順を示す
図４を用いて説明する。図４において、ステップＳ１で
は先ず負荷電流相当値ＩKをクリアして初期値を“０”
にする。次いでステップＳ２では、掘削トルクＴを入力
し、ステップＳ３において掘削トルクＴと無負荷時のト
ルクＴ0とを比較する。比較の結果、掘削トルクＴが無
負荷時トルクＴ0よりも大きいときにはステップＳ４に
進む。掘削トルクＴが無負荷トルクＴ0以下のときに
は、掘削を行なっていないので、負荷電流相当値ＩKを
そのままとするためステップＳ６に進む。ステップＳ４
ではオーガの回転数Ｎを入力し、次のステップＳ５で
は、前述した(9)式に従って掘削トルクＴおよび回転数
Ｎから負荷電流相当値ＩKを演算する。ステップＳ６で
は、演算された負荷電流相当値ＩKを出力する。
【００１５】以上のように、ステップＳ１〜Ｓ６の処理
を繰り返して負荷電流相当値ＩKを計測する。負荷電流
相当値ＩKの演算結果はプリンタ１７に記録されるとと
もに、Ｄ／Ａ変換器１４によりアナログ変換されてメー
タ１５およびレコーダ１６に記録される。
を繰り返して負荷電流相当値ＩKを計測する。負荷電流
相当値ＩKの演算結果はプリンタ１７に記録されるとと
もに、Ｄ／Ａ変換器１４によりアナログ変換されてメー
タ１５およびレコーダ１６に記録される。
【００１６】この実施例によれば、メータ１５等に表示
される負荷電流相当値ＩKが、同一地盤を回転数一定の
電動機式掘進機構で掘削した場合の電動機負荷電流に相
当するので、負荷電流相当値ＩKの表示値とオーガユニ
ット２の降下速度ｖとを監視することにより、従来の回
転数一定式の掘進機構と同様の手法で地盤の硬さを判断
できる。しかも、負荷電流相当値ＩKの演算式にオーガ
ユニット２の回転数Ｎが組込まれているので、オーガ回
転数の変動が地盤の硬さの判断に際しての誤差要因とな
らず、地盤の硬さを常に正確に把握できる。
される負荷電流相当値ＩKが、同一地盤を回転数一定の
電動機式掘進機構で掘削した場合の電動機負荷電流に相
当するので、負荷電流相当値ＩKの表示値とオーガユニ
ット２の降下速度ｖとを監視することにより、従来の回
転数一定式の掘進機構と同様の手法で地盤の硬さを判断
できる。しかも、負荷電流相当値ＩKの演算式にオーガ
ユニット２の回転数Ｎが組込まれているので、オーガ回
転数の変動が地盤の硬さの判断に際しての誤差要因とな
らず、地盤の硬さを常に正確に把握できる。
【００１７】−第２の実施例− 次に、図５および図６を参照して本発明の地盤硬度の判
断装置の第２の実施例を説明する。なお、第１の実施例
と共通する箇所には同一符号を付し、説明を省略する。
第２の実施例では、オーガユニット２の降下速度を検出
する降下速度検出器２０が設けられ、この降下速度検出
器２０の検出結果が、掘削トルク検出器１０および回転
数検出器１１の検出結果とともにＡ／Ｄ変換ユニット２
１に加えられてデジタル化される。マイクロコンピュー
タユニット２２は、Ａ／Ｄ変換ユニット２１によりデジ
タル化された掘削トルク、回転数および降下速度に基づ
いて硬さ指数Ｈを演算し、出力する。すなわち、第１の
実施例では、マイクロコンピュータユニット１３が掘削
トルクおよび回転数から負荷電流相当値ＩKを算出した
のに対して、第２の実施例では、マイクロコンピュータ
ユニット２２が、前述した(7)式に従って硬さ指数Ｈそ
のものを算出する。
断装置の第２の実施例を説明する。なお、第１の実施例
と共通する箇所には同一符号を付し、説明を省略する。
第２の実施例では、オーガユニット２の降下速度を検出
する降下速度検出器２０が設けられ、この降下速度検出
器２０の検出結果が、掘削トルク検出器１０および回転
数検出器１１の検出結果とともにＡ／Ｄ変換ユニット２
１に加えられてデジタル化される。マイクロコンピュー
タユニット２２は、Ａ／Ｄ変換ユニット２１によりデジ
タル化された掘削トルク、回転数および降下速度に基づ
いて硬さ指数Ｈを演算し、出力する。すなわち、第１の
実施例では、マイクロコンピュータユニット１３が掘削
トルクおよび回転数から負荷電流相当値ＩKを算出した
のに対して、第２の実施例では、マイクロコンピュータ
ユニット２２が、前述した(7)式に従って硬さ指数Ｈそ
のものを算出する。
【００１８】マイクロコンピュータユニット２２の演算
結果はＤ／Ａ変換器２３に出力され、Ｄ／Ａ変換器２３
は硬さ指数Ｈの演算結果をアナログ値に変換する。Ｄ／
Ａ変換結果はメータ２４に表示され、レコーダ２５に記
録される。また、マイクロコンピュータユニット２２の
演算結果はプリンタ２６にも出力され、プリンタ２６は
演算結果を記録する。
結果はＤ／Ａ変換器２３に出力され、Ｄ／Ａ変換器２３
は硬さ指数Ｈの演算結果をアナログ値に変換する。Ｄ／
Ａ変換結果はメータ２４に表示され、レコーダ２５に記
録される。また、マイクロコンピュータユニット２２の
演算結果はプリンタ２６にも出力され、プリンタ２６は
演算結果を記録する。
【００１９】次に、第２の実施例に係る地盤硬度の判断
装置の動作を、マイクロコンピュータユニット２２の処
理手順を示す図６を用いて説明する。図６において、ス
テップＳ１１では先ず硬さ指数Ｈをクリアして硬さ指数
Ｈの初期値を“０”にする。次いでステップＳ１２では
掘削トルクＴを入力し、ステップＳ１３において掘削ト
ルクＴと無負荷時のトルクＴ0とを比較する。比較の結
果、掘削トルクＴが無負荷時トルクＴ0よりも大きいと
きには、降下速度ｖが最小限界速度ｖminよりも大きい
か否かをさらに判断する手順に進むためにステップＳ１
４に進む。掘削トルクＴが無負荷トルクＴ0以下のとき
には、掘削を行なっていないので、硬さ指数Ｈをそのま
まとするためステップＳ１８に進む。
装置の動作を、マイクロコンピュータユニット２２の処
理手順を示す図６を用いて説明する。図６において、ス
テップＳ１１では先ず硬さ指数Ｈをクリアして硬さ指数
Ｈの初期値を“０”にする。次いでステップＳ１２では
掘削トルクＴを入力し、ステップＳ１３において掘削ト
ルクＴと無負荷時のトルクＴ0とを比較する。比較の結
果、掘削トルクＴが無負荷時トルクＴ0よりも大きいと
きには、降下速度ｖが最小限界速度ｖminよりも大きい
か否かをさらに判断する手順に進むためにステップＳ１
４に進む。掘削トルクＴが無負荷トルクＴ0以下のとき
には、掘削を行なっていないので、硬さ指数Ｈをそのま
まとするためステップＳ１８に進む。
【００２０】ステップＳ１４ではオーガユニット２の降
下速度ｖを入力し、ステップＳ１５において、降下速度
ｖと最小限界速度ｖminとを比較する。比較の結果、降
下速度ｖが最小限界速度ｖminよりも大きいときには、
掘削が行なわれているのでこのときの硬さ指数Ｈを計測
するためにステップＳ１６に進む。降下速度ｖが最小限
界速度ｖmin以下のときには、掘削を行なっていないの
で、硬さ指数ＨをそのままとするためステップＳ１８に
進む。ステップＳ１６では硬さ指数Ｈを計算するために
回転数Ｎを入力し、次のステップＳ１７では硬さ指数Ｈ
を前述の(7)式に基づいて掘削トルクＴ、回転数Ｎおよ
び降下速度ｖにより演算する。ステップＳ１８では掘削
が行なわれていないときには、現在の硬さ指数Ｈをその
まま出力し、掘削が行なわれているときにはステップＳ
１７において演算された硬さ指数Ｈを新たな硬さ指数Ｈ
として出力する。
下速度ｖを入力し、ステップＳ１５において、降下速度
ｖと最小限界速度ｖminとを比較する。比較の結果、降
下速度ｖが最小限界速度ｖminよりも大きいときには、
掘削が行なわれているのでこのときの硬さ指数Ｈを計測
するためにステップＳ１６に進む。降下速度ｖが最小限
界速度ｖmin以下のときには、掘削を行なっていないの
で、硬さ指数ＨをそのままとするためステップＳ１８に
進む。ステップＳ１６では硬さ指数Ｈを計算するために
回転数Ｎを入力し、次のステップＳ１７では硬さ指数Ｈ
を前述の(7)式に基づいて掘削トルクＴ、回転数Ｎおよ
び降下速度ｖにより演算する。ステップＳ１８では掘削
が行なわれていないときには、現在の硬さ指数Ｈをその
まま出力し、掘削が行なわれているときにはステップＳ
１７において演算された硬さ指数Ｈを新たな硬さ指数Ｈ
として出力する。
【００２１】以上のようにステップＳ１１〜Ｓ１８の処
理を繰り返して硬さ指数Ｈを計測する。硬さ指数Ｈの演
算結果はプリンタ２６に記録することができ、さらにＤ
／Ａ変換器２３によりアナログ変換されてメータ２４お
よびレコーダ２５に記録される。
理を繰り返して硬さ指数Ｈを計測する。硬さ指数Ｈの演
算結果はプリンタ２６に記録することができ、さらにＤ
／Ａ変換器２３によりアナログ変換されてメータ２４お
よびレコーダ２５に記録される。
【００２２】この実施例によれば基礎工事用機械１の運
転者は、現在掘削している地盤の硬さをメータ２４ある
いはレコーダ２５に表示された硬さ指数Ｈにもとづいて
判断することができるので、実際に掘削している場所の
地質の状態を即座にかつ正確に把握することが可能とな
る。しかも、硬さ指数Ｈそのものが表示されるので、電
動機負荷電流と降下速度の２つの表示値から地盤の硬さ
を判断する従来手法のような経験が必要とされず、熟練
工でなくとも容易に地盤の硬さを判断できる。さらに、
硬さ指数Ｈの演算式に回転数Ｎが組込まれているので、
回転数の変動によって硬さ指数Ｈに誤差が生じることが
ない。
転者は、現在掘削している地盤の硬さをメータ２４ある
いはレコーダ２５に表示された硬さ指数Ｈにもとづいて
判断することができるので、実際に掘削している場所の
地質の状態を即座にかつ正確に把握することが可能とな
る。しかも、硬さ指数Ｈそのものが表示されるので、電
動機負荷電流と降下速度の２つの表示値から地盤の硬さ
を判断する従来手法のような経験が必要とされず、熟練
工でなくとも容易に地盤の硬さを判断できる。さらに、
硬さ指数Ｈの演算式に回転数Ｎが組込まれているので、
回転数の変動によって硬さ指数Ｈに誤差が生じることが
ない。
【００２３】−第３の実施例− 次に、図７および図８を参照して本発明の地盤硬度の判
断装置の第３の実施例を説明する。なお、第１、第２の
実施例と共通する箇所には同一符号を付し、説明を省略
する。第３の実施例では、マイクロコンピュータユニッ
ト２２から出力される硬さ指数Ｈおよび掘削深さＤを後
続のＤ／Ａ変換器２３、３０でアナログ変換し、硬さ指
数Ｈおよび掘削深さＤのデータをＸＹレコーダ３１に加
えるようになっている。そして、ＸＹレコーダ３１は図
８に示すように掘削深さＤに対する硬さ指数Ｈをグラフ
化して記録する。なお、掘削深さＤは降下速度検出器２
０のデータを積分して容易に求まる。
断装置の第３の実施例を説明する。なお、第１、第２の
実施例と共通する箇所には同一符号を付し、説明を省略
する。第３の実施例では、マイクロコンピュータユニッ
ト２２から出力される硬さ指数Ｈおよび掘削深さＤを後
続のＤ／Ａ変換器２３、３０でアナログ変換し、硬さ指
数Ｈおよび掘削深さＤのデータをＸＹレコーダ３１に加
えるようになっている。そして、ＸＹレコーダ３１は図
８に示すように掘削深さＤに対する硬さ指数Ｈをグラフ
化して記録する。なお、掘削深さＤは降下速度検出器２
０のデータを積分して容易に求まる。
【００２４】このように第３の実施例では、マイクロコ
ンピュータユニット２２によって演算された硬さ指数Ｈ
を掘削深さＤとともにグラフ化してＸＹレコーダ３１に
記録するようになっているので、運転者は地盤を掘削
中、所定の掘削深さの硬さ指数Ｈをより適確に把握する
ことが可能となる。これにより確実で明確な施工管理が
可能になる。図８に示す記録例では、地表より約２ｍの
ところにやや硬い層、約８ｍのところに硬い支持層があ
るというボーリング結果と一致している。
ンピュータユニット２２によって演算された硬さ指数Ｈ
を掘削深さＤとともにグラフ化してＸＹレコーダ３１に
記録するようになっているので、運転者は地盤を掘削
中、所定の掘削深さの硬さ指数Ｈをより適確に把握する
ことが可能となる。これにより確実で明確な施工管理が
可能になる。図８に示す記録例では、地表より約２ｍの
ところにやや硬い層、約８ｍのところに硬い支持層があ
るというボーリング結果と一致している。
【００２５】以上の実施例では、掘削ヘッド６が掘削部
材を、掘削トルク検出器１０が掘削トルク検出手段を、
回転数検出器１１が回転数検出手段を、降下速度検出器
２０が降下速度検出手段を構成する。また、第１の実施
例におけるマイクロコンピュータユニット１３が負荷電
流相当値演算手段を、メータ１５、レコーダ１６および
プリンタ１７が負荷電流相当値表示手段を構成する。そ
して、第２、第３の実施例におけるマイクロコンピュー
タユニット２２が硬さ指数演算手段を、メータ２４、レ
コーダ２５およびプリンタ２６、あるいはＸＹレコーダ
３１が硬さ指数表示手段を構成する。なお、この発明
は、アースオーガ以外にもアースドリルなどの掘削装置
に用いることができる。
材を、掘削トルク検出器１０が掘削トルク検出手段を、
回転数検出器１１が回転数検出手段を、降下速度検出器
２０が降下速度検出手段を構成する。また、第１の実施
例におけるマイクロコンピュータユニット１３が負荷電
流相当値演算手段を、メータ１５、レコーダ１６および
プリンタ１７が負荷電流相当値表示手段を構成する。そ
して、第２、第３の実施例におけるマイクロコンピュー
タユニット２２が硬さ指数演算手段を、メータ２４、レ
コーダ２５およびプリンタ２６、あるいはＸＹレコーダ
３１が硬さ指数表示手段を構成する。なお、この発明
は、アースオーガ以外にもアースドリルなどの掘削装置
に用いることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１の
判断装置によれば、負荷電流相当値演算手段によって、
駆動装置に回転数一定の電動機を用いた場合の電動機負
荷電流に相当する負荷電流相当値が演算され、演算結果
が負荷電流相当値表示手段で表示されるので、電動機負
荷電流とオーガ降下速度とから地盤の硬さを判断する従
来手法と同様に地盤硬度を判断できる。しかも、負荷電
流相当値の演算に際して駆動装置の回転数が考慮される
ので、回転数が変動しても地盤の硬さを正確に判断でき
る。これにより、掘削深さが硬い支持層に達していない
ような不良施工を防止できると同時に、硬い支持層が事
前のボーリング結果よりも浅い位置にあるような場合、
掘削中止の判断を行なうことができるので施工の効率を
向上させることができる。請求項２の判断装置によれ
ば、現在掘削中の地盤の硬さが硬さ指数演算手段によっ
て自動的に計測され硬さ指数表示手段で表示されるの
で、経験や慣れの有無を問わず誰にでも容易に地盤の硬
さを掘削中に判定することができる。
判断装置によれば、負荷電流相当値演算手段によって、
駆動装置に回転数一定の電動機を用いた場合の電動機負
荷電流に相当する負荷電流相当値が演算され、演算結果
が負荷電流相当値表示手段で表示されるので、電動機負
荷電流とオーガ降下速度とから地盤の硬さを判断する従
来手法と同様に地盤硬度を判断できる。しかも、負荷電
流相当値の演算に際して駆動装置の回転数が考慮される
ので、回転数が変動しても地盤の硬さを正確に判断でき
る。これにより、掘削深さが硬い支持層に達していない
ような不良施工を防止できると同時に、硬い支持層が事
前のボーリング結果よりも浅い位置にあるような場合、
掘削中止の判断を行なうことができるので施工の効率を
向上させることができる。請求項２の判断装置によれ
ば、現在掘削中の地盤の硬さが硬さ指数演算手段によっ
て自動的に計測され硬さ指数表示手段で表示されるの
で、経験や慣れの有無を問わず誰にでも容易に地盤の硬
さを掘削中に判定することができる。
【図１】本発明の第１の実施例のブロック図。
【図２】基礎工事用機械の概略側面図。
【図３】掘削力を説明するための図。
【図４】第１の実施例の負荷電流相当値演算手段におけ
る処理手順を示すフローチャート。
る処理手順を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施例のブロック図。
【図６】第２の実施例の硬さ指数演算手段における処理
手順を示すフローチャート。
手順を示すフローチャート。
【図７】本発明の第３の実施例のブロック図。
【図８】第３の実施例のＸＹレコーダにより記録された
計測結果を示す図。
計測結果を示す図。
１ 基礎工事用機械 ２ オーガユニット ４ 掘進機構 ５ オーガスクリュー ６ 掘削ヘッド １０ 掘削トルク検出器 １１ 回転数検出器 １３，２２ マイクロコンピュータユニット １５，２４ メータ １６，２５ レコーダ １７，２６ プリンタ ２０ 降下速度検出器 ３１ ＸＹレコーダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−142114（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−78310（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−207513（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E02D 1/02 G01N 3/40
Claims (2)
- 【請求項１】 駆動装置により回転駆動される掘削部材
で地面に孔を穿設する掘削装置に用いる地盤硬度の判断
装置において、 前記駆動装置の掘削トルクを検出する掘削トルク検出手
段と、 前記駆動装置の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記検出された掘削トルクおよび回転数に基づいて、前
記駆動装置に回転数一定の電動機を用いたと仮定した場
合の電動機負荷電流に相当する負荷電流相当値を演算す
る負荷電流相当値演算手段と、 その演算結果を表示する負荷電流相当値表示手段と、を
具備したことを特徴とする地盤硬度の判断装置。 - 【請求項２】 駆動装置により回転駆動される掘削部材
で地面に孔を穿設する掘削装置に用いる地盤硬度の判断
装置において、 前記駆動装置の掘削トルクを検出する掘削トルク検出手
段と、 前記駆動装置の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記掘削部材の降下速度を検出する降下速度検出手段
と、 前記検出された掘削トルク、回転数および降下速度に基
づいて、地盤の硬さ指数を演算する硬さ指数演算手段
と、 その演算結果を表示する硬さ指数表示手段と、を具備し
たことを特徴とする地盤硬度の判断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029892A JP2895677B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 地盤硬度の判断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029892A JP2895677B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 地盤硬度の判断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05302315A JPH05302315A (ja) | 1993-11-16 |
| JP2895677B2 true JP2895677B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=14532156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11029892A Expired - Fee Related JP2895677B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 地盤硬度の判断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895677B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2755545B2 (ja) * | 1993-04-13 | 1998-05-20 | 株式会社国土基礎 | 土質測定装置 |
| WO2023233549A1 (ja) * | 2022-05-31 | 2023-12-07 | 日本電信電話株式会社 | 建柱用穴掘削方法 |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP11029892A patent/JP2895677B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05302315A (ja) | 1993-11-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |