JP2002030644A - 突き固め度測定方法と装置 - Google Patents

突き固め度測定方法と装置

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JP2002030644A
JP2002030644A JP2001181223A JP2001181223A JP2002030644A JP 2002030644 A JP2002030644 A JP 2002030644A JP 2001181223 A JP2001181223 A JP 2001181223A JP 2001181223 A JP2001181223 A JP 2001181223A JP 2002030644 A JP2002030644 A JP 2002030644A
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JP2001181223A
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Niels Laugwitz
ニールス・ラウクヴィッツ
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Bomag GmbH and Co OHG
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Bomag GmbH and Co OHG
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  • Structural Engineering (AREA)
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安いコストで高い加速値を有する振動に
おいても適用できる突き固め度測定方法と装置を提供す
ること。 【解決手段】 上部構造体と振動底部構造体とを備える
とともに所定の起振周波数で駆動される振動ローラや振
動プレートなどの転圧機による地表突き固め作業中に突
き固め度を測定する技術。起振周波数領域での振動にお
ける前記上部構造体に対する底部構造体の振幅値を決定
し、起振周波数の６０％以下の周波数での振動における
上部構造体に対する底部構造体の振幅値を決定し、これ
ら２種類の振幅値の比率が現在の地表突き固め度の測定
値として利用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、上部構造体と振動
底部構造体とを備えるとともに所定の起振周波数で駆動
する振動ローラや振動プレートなどの転圧機による地表
突き固め作業中に突き固め度を測定する方法と装置とに
関する。
【０００２】
【従来の技術】振動ローラや振動プレートなどの転圧機
を用いて土砂などの地表を突き固める作業を行う際、基
本的に、必要な突き固め度を保証する為に、又、その転
圧機を最も効率的に使用するために、特にそれ以上突き
固めしても無意味であったり、更には地表がかえって再
び弛んでしまう場合では突き固め作業を中止する為に、
求められた突き固め度の表示がいつでも可能であること
が望まれる。
【０００３】この目的のために、様々な解決技術が知ら
れており、これらは突き固め作業中に、ある種の振動パ
ラメータを測定し、その後、これらの振動パラメータか
ら現在達成されている突き固め度を決定するものであ
る。しかしながら、これらの技術は、実際には、振動ロ
ーラタイプの転圧機（突き固め装置）に適したものであ
り、振動プレートタイプの転圧機には適していない。そ
の理由の１つは、そのような突き固め度測定装置のコス
トが高く、比較的安価な振動プレートタイプの転圧機と
の価格バランスがとれないことであり、他の１つとし
て、振動プレートにおける振動加速値が振動ローラのそ
れの約２倍と遥かに高いことから従来の測定技術では兼
用しづらいことである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記実状に鑑み、本発
明の課題は、振動ローラタイプの転圧機のためだけでな
く、振動プレートタイプの転圧機にもコスト的に十分装
備できるとともに、振動プレートタイプで用いられてい
る高い加速値を有する振動においても適用できる突き固
め度測定方法と装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、上部構造体と振動底部構造体とを備えるとともに所
定の起振周波数で駆動する振動ローラや振動プレートな
どの転圧機による地表突き固め作業中に突き固め度を測
定する、本発明の方法では、前記起振周波数領域での振
動における前記上部構造体に対する前記底部構造体
（２）の少なくとも１つの振幅値を決定し、前記起振周
波数の６０％以下の周波数での振動における前記上部構
造体に対する前記底部構造体の少なくとも１つの振幅値
を決定し、前記２種類の振幅値の比率が現在の地表突き
固め度の測定値として利用されることを特徴とする。
【０００６】本出願人によって行われた研究により、上
に定義した比率が、パスの回数の増加に伴って連続的に
上昇し、地面の硬さの固さに関する信頼性の高い指標と
なるという驚くべき事実が発見された。もちろん、この
比率の値は突き固められる地表と使用される転圧機（突
き固め装置）の特性に大きく依存するが、一つのパスか
ら次のパスにおけるその相対的な変動によって、地表の
固さが増大したか否か、そして、それ以上パスを重ねる
ことがもはや無駄あるいは逆効果であるかどうかが、作
業者に対して明確に示すものとなる。
【０００７】本発明によるこの測定技術の主要な利点
は、絶対的な測定値は不要であり、上部構造体と底部構
造体との間の相対的な変位のみを測定すればよいことに
ある。これらの振動振幅値は、無接触式に、具体的には
誘導手法によって、前記上部構造体側のセンサから取得
することができ、振動重りにセンサを取り付ける必要は
なく、振動重りに対する厄介なケーブルの引き回しも不
要となる。もう一つの利点は、前記振幅値を周波数に応
じて区分けすることが電子手段を用いることによって比
較的安価に可能なことである。従って、本発明の解決策
は、その比較的単純で安価な構成とその高い信頼性とに
関して際立ったものとなっている。
【０００８】起振周波数の６０％以下の周波数での振動
における振幅の取得のために、例えば起振周波数の１％
〜約５０％の広い周波数帯域がベースとして利用される
ことが推奨される。振幅値を取得するために、この取り
込まれた広帯域の信号をその全帯域幅にわたって利用し
てもよいし、あるいは、例えば１０Ｈｚ〜２０Ｈｚの比
較的狭い周波数範囲の成分を取り出したり、前記所定周
波数帯域からの複数の狭い周波数範囲の成分を重畳させ
て使用してもよい。
【０００９】起振周波数で生じる振幅値に関しては、ベ
ースとして、転圧機の製造メーカによって指定された振
動周波数を用いるため、そしてその周波数における振幅
値を決定するために、固定値をその起振周波数に対して
設定しておくことも推奨される。しかしながら、特に、
実際の起振周波数が不安定な場合には、起振周波数に対
して可変値が設定されることも本発明の範囲に含まれ
る。この場合に推奨されることは、起振周波数に比例す
る値の測定である。このような測定値は信号のフィルタ
リング処理に用いられ、その振幅値が現状の起振周波数
でケース毎に決定される。
【００１０】原則として、決定された振幅値又は振幅値
から決定される比率あるいはその両方は、信号が大きく
変動することを考慮して、平均化されるべきである。毎
秒当たり一つの値が算出されるだけで十分である。
【００１１】作業者が、どの時点を超えればそれ以上の
パスが無意味となるかを認識できるようにするために、
上述した比率が所定の限界値を超えた時、又は、その比
率の変化率が小さすぎる時に、視覚認識又は聴覚認識を
可能とする信号が生成されるように構成すると好都合で
ある。
【００１２】さらに、上述したような測定方法を実現す
るために、上部構造体と振動底部構造体とを備えるとと
もに所定の起振周波数で駆動する振動ローラや振動プレ
ートなどの転圧機による地表突き固め作業中に突き固め
度を決定する、本発明の装置では、上部構造体と底部構
造体との間の相対的な変位特性に基づいて前記突き固め
度を決定するため、上部構造体は、この上部構造体と底
部構造体との間の相対変位を非接触式に検出するための
センサが備えられていることを特徴とする。このセンサ
は非接触タイプのもの、好ましくは誘導方式でデータ検
出するタイプとし、このセンサのための被測定面はセン
サに対向するように底部構造体に設けられるとよい。
【００１３】このように構成された測定装置は、センサ
とその電気接続部とが振動する底部構造体の急激な加速
減速に晒されることがないという利点を有することにな
る。従って、この測定装置は、信頼性が高く寿命の長い
ものとなり、これは振動プレートタイプにとって特に優
れた利点である。
【００１４】本発明による好適な実施形態では、特定の
周波数成分を取り出すためにハイパスフィルタとバンド
パスフィルタとを使用し、その際ハイパスフィルタによ
ってほぼ起振周波数において生じる振動での振幅値を取
り出し、バンドパスフィルタによって起振周波数の６０
％以下の周波数帯域において生じる振動での振幅値を取
り出す。好ましくは、このバンドパスフィルタは、起振
周波数の約１％〜約５０％、具体的には、起振周波数が
６０Ｈｚである場合には、１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数帯
域の信号を通過させ、その振幅値を取り出すことを可能
にする。
【００１５】もちろん、このバンドパスフィルタは、１
Ｈｚのカットオフ周波数のハイパスフィルタと、３０Ｈ
ｚのローパスフィルタとを直列に接続したものによって
置き換えることも可能である。
【００１６】平均化処理のためには、前記振幅値を直接
使用してもよいし、それらから得られる比率を利用して
もよい。いずれの場合にも、約０．２Ｈｚ〜１Ｈｚのカ
ットオフ周波数のローパスフィルタが使用される。本発
明のその他の特徴及び利点は、添付の図面を参照した以
下の実施例の説明から明らかになるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１はその原理はよく知られてい
る振動プレートタイプ転圧機（突き固め装置）を示して
おり、この転圧機は上部構造体１と振動底部構造体とし
ての振動プレート２とを備える。上部構造体１には、通
常の方法で、駆動モータ１ａがその付属品と共に装備さ
れている。上部構造体１はステアリングフレーム１ｂを
も備え、これにより、作業者はこの振動プレートタイプ
転圧機を操作して、その機体を必要な方向に操縦するこ
とができる。このステアリングフレーム１ｂの上端部に
は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチングのための通常の制御部材
と共に、突き固め度のためのインジケータ１ｃが設けら
れている。
【００１８】前記振動プレート２は、上部構造体２に対
するバネ接続機構を備えるとともに、偏心軸機構によっ
て所定の起振周波数で振動させられるように構成されて
いる。
【００１９】図２のＡ部を拡大した図２から突き固め度
の測定原理を理解することができる。この測定系は、具
体的には剛性な機体フレーム等から成る上部構造体１の
下側に取り付けられたセンサ３と、このセンサ３に対向
して位置するとともにセンサ３と協動するように振動プ
レート２の上面に設けられた被測定面４とを備えてい
る。この実施形態において、センサ３は変位検出センサ
として構成されているが、振動変位の代りに、振動速
度、振動加速度、又は、上部構造体１に対するプレート
２の変位を表わすその他の特性値を使用することも本発
明の範囲に含まれる。測定は垂直方向で行われることが
好ましいが、垂直方向に対して傾斜した方向で行うこと
も可能である。
【００２０】測定方式の典型は誘導方式（磁気誘導や電
磁誘導など）であるが、光学式や超音波式などその他の
変位測定方法も同様に好適である。但し、原則として、
振動プレートに対する電気接続が不要となるものにすべ
きである。
【００２１】測定信号の評価は、図３のブロック図に示
されているように行われる。これによれば、センサ３に
よって取り出された変位信号は、まずトランスデューサ
ーを、次に増幅器を通過し、異なる複数の周波数帯域へ
の信号の分離が行われる。ハイパスフィルタにおいて
は、振動プレートタイプ転圧機の起振周波数付近で生じ
る振動が選択される。たとえば、通常の振動周波数を６
０Ｈｚとすると、このハイパスフィルタのカットオフ周
波数ｆ3は、ちょうど６０Ｈｚに設定される。しかし、
これに代えて、起振周波数を測定して、ハイパスフィル
タを実際に測定された起振周波数に従うように設定する
ことも可能である。
【００２２】ハイパスフィルタと並列にバンドパスフィ
ルタが接続されており、このバンドパスフィルタは起振
周波数の約１％〜約５０％、この例では、約１Ｈｚ〜約
３０Ｈｚの比較的広い周波数帯域の振動から振幅が取り
出される。
【００２３】次に、そのそれぞれの周波数に応じて分離
されたこれらの信号がもつ振幅値が、たとえば、整流ブ
リッジ回路、積算又はピーク値測定等によって測定され
る。次に、前記バンドパスフィルタからの信号を、ハイ
パスフィルタによって処理された信号によって除算して
その比率を得る。まだ大きく広がっているこの比率は、
カットオフ周波数に設定されたローパスフィルタを通じ
て低くされ、これによって、前記インジケータ１ｃで読
み取られる値が急激に変動しないように構成されてい
る。
【００２４】図４〜６は、関連する信号のパターン、即
ち、図４は周波数分離前の測定信号の振る舞いを、図５
はバンドパスフィルタ処理された信号、即ち１Ｈｚ〜２
９Ｈｚでの振動に属する振幅を、そして図６は約５２Ｈ
ｚでの振動に属するハイパスフィルタ処理された振幅値
を、それぞれ示している。
【００２５】比率Ｑ、即ちバンドパスフィルタ処理され
た信号をハイパスフィルタ処理された信号で割った値
は、たとえば、０．２〜２．０となっている。パス回数
に対するその比率の変化が図７に示されている。定性的
には、これはその他の測定方法による測定で得られる公
知の曲線に対応している。従って、図７の曲線から、作
業者に対して、必要な場合には可聴情報や可視情報によ
って注意を促す時点、つまりこの転圧機によるこれ以上
のパスがもはや無意味となる時点を見つけ出すことがで
き、この時点で報知信号を生成するように装置を構成す
るとよい。
【００２６】図３のブロック図に関して説明を付け加え
ると、本発明において、バンドパスフィルタやローパス
フィルタを通ってきた信号をそのまま除算器に入力させ
てもよいが、２乗演算器やその他の演算器を用いて適当
な演算処理を施した後、除算器に入力してもよい。
【００２７】上述したように、本発明の利点は、装置の
コストを抑えながら、ローラ又は振動板突き固め装置用
に、信頼性の高い突き固め度測定の技術を実現したこと
にある。
【００２８】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】振動プレートタイプの転圧機の概略側面図
【図２】図１中におけるＡ部の拡大図
【図３】測定評価系のブロック図
【図４】変位測定から得られる信号の時間変化を示すグ
ラフ
【図５】１Ｈｚ〜２９Ｈｚの周波数範囲での振幅を示す
グラフ
【図６】５２Ｈｚの起振周波数での振幅を示すグラフ、
【図７】突き固め回数に対する比率の変化曲線
【符号の説明】
１ 上部構造体 ２ 振動底部構造体 ３ センサ ４ 被測定面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592188715 ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＧＥＢＩＥＴ ＨＥＬ ＬＥＲＷＡＬＤ，Ｄ−56154 ＢＯＰＰＡ ＲＤ，ＢＵＮＤＥＳＲＥＰＵＢＬＩＫ Ｄ ＥＵＴＳＣＨＬＡＮＤ (72)発明者 ニールス・ラウクヴィッツ ドイツ連邦共和国 デー‐56154 ボッパ ルト カスターニエンシュトラーセ ３ アー Ｆターム(参考） 2D043 CA15 CB01 CB03

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上部構造体（１）と振動底部構造体
    （２）とを備えるとともに所定の起振周波数で駆動する
    振動ローラや振動プレートなどの転圧機による地表突き
    固め作業中に突き固め度を測定する方法であって、 前記起振周波数領域での振動における前記上部構造体
    （１）に対する前記底部構造体（２）の少なくとも１つ
    の振幅値を決定し、前記起振周波数の６０％以下の周波
    数での振動における前記上部構造体（１）に対する前記
    底部構造体（２）の少なくとも１つの振幅値を決定し、
    前記２種類の振幅値の比率が現在の地表突き固め度の測
    定値として利用されることを特徴とする突き固め度測定
    方法。
  2. 【請求項２】 前記起振周波数の６０％以下の周波数で
    の振動における前記振幅値は、広い周波数帯域の振動か
    ら取得されることを特徴とする請求項１に記載の突き固
    め度測定方法。
  3. 【請求項３】 前記起振周波数の約１％〜約５０％の周
    波数帯域の振動から前記振幅値が取得されることを特徴
    とする請求項２に記載の突き固め度測定方法。
  4. 【請求項４】 前記起振周波数での振幅値の決定のため
    に、前記起振周波数に対して固定値がプリセットされて
    いることを特徴とする請求項１に記載の突き固め度測定
    方法。
  5. 【請求項５】 前記起振周波数での振幅値の決定のため
    に、前記起振周波数に対して可変値が入力され、この変
    数値は実際の現在値に対応していることを特徴とする請
    求項１に記載の突き固め度測定方法。
  6. 【請求項６】 前記決定された振幅値又は前記比率ある
    いはその両方は平均化処理されたものであることを特徴
    とする請求項１〜５のいずれかに記載の突き固め度測定
    方法。
  7. 【請求項７】 前記平均化処理は包絡曲線を用いて行わ
    れることを特徴とする請求項６に記載の突き固め度測定
    方法。
  8. 【請求項８】 種々の周波数範囲での振幅値がフーリエ
    変換、特に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって算定
    され、これらの値が突き固め度の計算に利用されること
    を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の突き固め
    度測定方法。
  9. 【請求項９】 前記比率が所定の限界値を超えた時に、
    作業者に対する信号が生成されることを特徴とする請求
    項１〜８のいずれかに記載の突き固め度測定方法。
  10. 【請求項１０】 上部構造体（１）と振動底部構造体
    （２）とを備えるとともに所定の起振周波数で駆動する
    振動ローラや振動プレートなどの転圧機による地表突き
    固め作業中に突き固め度を決定する装置であって、 前記上部構造体（１）と前記底部構造体（２）との間の
    相対的な変位特性に基づいて前記突き固め度を決定する
    ため、前記上部構造体（１）は、この上部構造体（１）
    と前記底部構造体（２）との間の相対変位を非接触式に
    検出するためのセンサ（３）が備えられていることを特
    徴とする突き固め度測定装置。
  11. 【請求項１１】 前記相対変位特性は、前記起振周波数
    での振動における前記上部構造体（１）に対する前記底
    部構造体（２）の少なくとも１つの振幅値と、前記起振
    周波数の６０％以下の周波数での振動における前記上部
    構造体（１）に対する前記底部構造体（２）の少なくと
    も１つの振幅値との間の比率であることを特徴とする請
    求項１０に記載の突き固め度測定装置。
  12. 【請求項１２】 前記センサ（３）が誘導方式でデータ
    検出するセンサタイプであり、このセンサ（３）のため
    の被測定面（４）はセンサに対向するように前記底部構
    造体（２）に設けられていることを特徴とする請求項１
    ０又は１１に記載の突き固め度測定装置。
  13. 【請求項１３】 前記センサ（３）は変位ピックアップ
    装置であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載
    の突き固め度測定装置。
  14. 【請求項１４】 前記起振周波数領域で生じる振動での
    前記上部構造体（２）に対する前記底部構造体（２）の
    振幅値は、ハイパスフィルタを通じて取得されることを
    特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の突き固
    め度測定装置。
  15. 【請求項１５】 前記起振周波数の約１％〜約５０％の
    周波数範囲における振動での振幅値は、バンドパスフィ
    ルタを通じて取得されることを特徴とする請求項１０〜
    １４のいずれかに記載の突き固め度測定装置。
JP2001181223A 2000-06-16 2001-06-15 突き固め度測定方法と装置 Pending JP2002030644A (ja)

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