JP2005213938A - Pile depth measuring device, and construction equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建築・土木の基礎工事において土中に圧入する杭の深度を計測する杭深度計測装置および建設機械に関する。 The present invention relates to a pile depth measuring device and a construction machine for measuring the depth of a pile to be press-fitted into the soil in the foundation work of a building or civil engineering.
一般的な基礎工事用建設機械は例えば次のように構成される。すなわち機体の前方にリーダを立設しこのリーダに対して上下動可能にオーガ駆動装置を設けるとともに、オーガ駆動装置により基礎杭を回転可能に支持する。オーガ駆動装置は、ワイヤー等により機体側から吊持し、オーガ駆動装置により基礎杭を回転させながら油圧モータ等によりワイヤーを繰り出して、基礎杭を地中に回転圧入する。このワイヤーの繰り出し量をセンサにより検出し、この検出値に基づき基礎杭の深度を計測する。なお、この種の深度計測装置を有する建設機械は、例えば以下の先行技術文献に開示されている。 A general construction machine for foundation work is configured as follows, for example. That is, a leader is erected in front of the airframe, and an auger drive device is provided so as to be movable up and down with respect to the leader, and the foundation pile is rotatably supported by the auger drive device. The auger drive device is suspended from the body side by a wire or the like, and the wire is fed out by a hydraulic motor or the like while rotating the foundation pile by the auger drive device, and the foundation pile is rotationally press-fitted into the ground. The amount of feeding of this wire is detected by a sensor, and the depth of the foundation pile is measured based on this detected value. In addition, the construction machine which has this kind of depth measuring apparatus is disclosed by the following prior art documents, for example.
上述したように基礎杭を地中に圧入する場合、圧入前は基礎杭を吊持しているワイヤに下向きの力が作用する。これに対し、圧入時には杭が地面から反力を受けるため、ワイヤに作用する下向きの力は減少する。そのため、ワイヤの駆動量を検出しただけでは、基礎杭の深度を精度よく計測することができない。 As described above, when the foundation pile is press-fitted into the ground, a downward force is applied to the wire holding the foundation pile before the press-fitting. On the other hand, since the pile receives a reaction force from the ground during press-fitting, the downward force acting on the wire decreases. Therefore, the depth of the foundation pile cannot be accurately measured only by detecting the driving amount of the wire.
本発明による杭深度計測装置は、圧入用の杭を支持し、この杭が圧入時に受ける反力に応じた張力が作用する支持部材と、支持部材の駆動により杭を昇降させる昇降手段と、支持部材の駆動量に基づき杭の深度を検出する深度検出手段と、深度検出手段により検出された深度を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
スプロケットを介して掛け回されたチェーンを支持部材とすることが好ましい。
杭を所定量圧入したときの実測深度と深度検出手段により検出された深度とに基づき深度補正係数を設定する係数設定手段と、深度補正係数による補正後の深度を演算する演算手段とにより補正手段を構成することもできる。
以上の杭深度計測装置は、建設機械に搭載することにより大きな効果が得られる。
The pile depth measuring device according to the present invention supports a pile for press-fitting, a support member on which a tension according to a reaction force that the pile receives during press-fitting acts, a lifting means for moving the pile up and down by driving the support member, and a support A depth detection unit that detects the depth of the pile based on the driving amount of the member, and a correction unit that corrects the depth detected by the depth detection unit.
It is preferable to use a chain wound around the sprocket as a support member.
Correction means by coefficient setting means for setting the depth correction coefficient based on the actually measured depth when the pile is press-fitted in a predetermined amount and the depth detected by the depth detection means, and calculation means for calculating the depth corrected by the depth correction coefficient Can also be configured.
The above pile depth measuring device can obtain a great effect by being mounted on a construction machine.
本発明によれば、圧入用の杭を支持する支持部材の駆動量に基づき杭の深度を検出し、検出された深度を補正するようにしたので、杭の圧入の前後で支持部材に作用する張力が異なる場合であっても、安価な構成により杭深度を精度よく計測することができる。 According to the present invention, since the depth of the pile is detected based on the driving amount of the support member that supports the pile for press-fitting and the detected depth is corrected, it acts on the support member before and after the press-fitting of the pile. Even when the tension is different, the pile depth can be measured with high accuracy by an inexpensive configuration.
以下、図1〜図11を参照して本発明による杭深度計測装置の実施の形態について説明する。
図1は、本発明が適用される建設機械の側面図である。図1の建設機械は鋼管杭の回転圧入工法を行う施工機であり、走行体1と、走行体上1に旋回可能に搭載された旋回体2と、旋回体2の前部に運転室3に面して取り付けられた作業装置4とを有する。
Hereinafter, an embodiment of a pile depth measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a side view of a construction machine to which the present invention is applied. The construction machine shown in FIG. 1 is a construction machine that performs a rotary press-fitting method for steel pipe piles. And the
作業装置4は次のように構成される。旋回体2の前方にはリーダ7が設けられ、リーダ7はシリンダ5を介して旋回体2から支持され、シリンダ5の駆動により鉛直方向に立設される。リーダ7には回転駆動装置としての油圧モータを有するオーガ駆動装置8が上下動可能に支持されている。オーガ駆動装置8には先端にスクリュー部9aを有する鋼管杭9の上端部が支持され、オーガ駆動装置8の駆動により鋼管杭9が回転する。リーダ7の上下端部には一対のスプロケット10,11が設けられ、このスプロケット10,11にチェーン12が掛け回されている。下部のスプロケット11は油圧モータ13により回転し、この油圧モータ13の回転によりチェーン12を介してオーガ駆動装置8が昇降する。オーガ駆動装置8の移動量はスプロケット11の回転量に比例するので、スプロケット11の回転量とスプロケット11の直径とにより杭深度を演算することができる。
The
作業装置4には、杭深度の演算のためのスプロケット11の回転量を検出する深度センサ21と、オーガ駆動用油圧モータの圧力を検出するトルクセンサ22と、オーガ駆動装置8の回転数を検出する回転センサ23と、油圧モータ13の回転による杭の押込力を検出する押込力センサ24(図1では不図示)が設けられている。オーガ駆動用油圧モータは可変モータであり、オーガ駆動装置8の駆動トルクはトルクセンサ22により検出された圧力とモータ容量により演算される。運転室3には施工管理用の表示モニタ40が設けられている。
The
チェーン12の駆動機構を図2に模式的に示す。杭9を圧入する前は、オーガ駆動装置8はチェーン12に吊られた状態にあるため、オーガ駆動装置8の自重によりオーガ駆動装置8とスプロケット10の間のチェーン12aには張力を増加するような力が作用する。これに対し、オーガ駆動装置8とスプロケット11の間のチェーン12bには張力を減少するような力が作用する。一方、杭9の圧入後は地面からの反力によってオーガ駆動装置8が上方に押されるため、チェーン12aに作用する張力が減少するのに対し、チェーン12bに作用する張力が増加する。すなわち、杭9の圧入の前後でチェーン12a,12bに作用する張力は異なる。スプロケット10,11とチェーン12の間にはいわゆる遊びがあるため、杭9の圧入の前後でチェーン12a,12bに作用する張力が異なると、スプロケット11の回転に対するオーガ駆動装置8の位置ずれが生じ、スプロケット11の回転から求めた杭深度と実際の杭深度とがずれる。このずれは経時劣化等によるチェーン12の伸びがあると一層顕著である。そこで、本実施の形態では、以下のように杭深度を補正し、計測値の精度を高める。
The drive mechanism of the
図3は、杭深度計測装置を含む施工管理装置の全体構成を示すブロック図である。本実施の形態に係わる施工管理装置は汎用性のあるプログラマブル・シーケンサ(以下、単にシーケンサと呼ぶ)を備える。シーケンサは、電源31a、メモリカード31b、シーケンサCPU31cからなるシーケンサ本体31と、入出力インターフェイスとしての複数の入出力ブロック32〜34を有する。シーケンサ本体31には表示モニタ(タッチパネルディスプレイ)40がリンクで接続され、施工に関する各種情報が表示されるとともに、タッチパネルの操作に応じた信号がシーケンサ本体31に入力される。表示モニタ40には、メモリーカード40aとプリンター40bが接続されている。
FIG. 3 is a block diagram showing the overall configuration of the construction management device including the pile depth measuring device. The construction management apparatus according to the present embodiment includes a versatile programmable sequencer (hereinafter simply referred to as a sequencer). The sequencer includes a
入出力ブロック32,33の入力部には作業装置4の駆動指令を入力するための操作部材(オーガ速度切換スイッチや昇降指令スイッチ等)を有する操作盤41と、上述したセンサ21〜24が接続され、出力部にはオーガ駆動装置8の速度切換、昇降、起動停止、トルク制御などを行うための電磁弁42,43が接続されている。入出力ブロック34は増設ブロックであり、センサや電磁弁を追加した場合に用いる。なお、入出力ブロック32,33と電磁弁42,43の間には、電磁弁42,43に大電流を流すためのコンタクタや中間リレー等が設けられるが、図示は省略する。
Connected to the input sections of the input /
シーケンサ本体31には、予めラダープログラムの形式で作成された施工管理用プログラムが組み込まれている。シーケンサCPU31cでは、表示モニタ40から入力された信号と、入出力ブロック32,33を介して入力された操作盤41およびセンサ21〜24からの信号を用いてプログラムを実行し、表示モニタ40を制御するとともに、プリンター40bおよびメモリカード40aへの出力を制御し、かつ、入出力ブロック32,33を介して電磁弁42,43を制御する。
The
図5は、表示モニタ40の画面構成を示す図である。シーケンサのメモリには予め図示のように複数の画面が記憶され、タッチパネルの操作に応じてシーケンサが矢印で示すように画面表示を切り換える。図中、スタート画面51は表示モニタ40の電源オン直後に表示される画面である。工法選択画面52は複数の工法(回転圧入工法、地盤改良工法等)の中から採用する工法を選択する画面である。施工設定画面53は選択した工法に対応した施工条件(目標杭深度、オーガ最大トルク等)を設定する画面である。
FIG. 5 is a diagram showing a screen configuration of the
施工画面54は施工時に計測データ等の作業情報を表示する画面であり、切換可能なメータ画面55、グラフ画面56、表画面57からなる。メータ画面55の一例を図6に、グラフ画面56の一例を図7に示す。図6に示すように、メータ画面55にはオーガ駆動装置8の駆動トルク、深度、回転数、昇降速度、速度段、鋼管杭9の押込力、傾斜角、貫入量等が棒グラフ状のメータで表示され、あるいは数値表示される。杭9の圧入を行う場合にはメータ画面上の「計測開始」部55aが操作され、この操作により杭深度の計測を開始する。メータ画面上の「グラフ」部55bが操作されるとメータ画面55からグラフ画面56に切り換わり、「データ」部55cが操作されると表画面57に切り換わる。図7に示すように、グラフ画面56には、予め係数設定画面59で設定した深度単位毎に所定の計測データ(例えばトルク)がプロットされ、グラフ化して表示される。終了画面58は施工終了後に表示される画面であり、終了画面58の一例(グラフ画面に対応したもの)を図8に示す。
The
係数設定画面59はセンサ21〜24の出力値(ボルト)を所定単位(m、t・m、rpm、t)の検出値に変換するための係数、深度単位、後述する深度補正係数αおよび補正量H1等の各種係数を設定する画面である。係数設定画面59の一例を図9に示す。係数設定画面59への切換は、終了画面58の「深度補正」部58aの操作等により行われる。係数設定画面59に係数を入力する場合には、画面上の係数の表示部をタッチ操作する。これにより図10に示すようにキーボード画面60が表示され、キーボード画面60上の操作により係数を入力する。入力された係数は窓部60aに表示され、「確定」部60bの操作により入力を確定する。
The
次に、シーケンサにおける杭深度計測に係る処理内容について説明する。図11は、この処理内容を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えばメータ画面55の「計測開始」部55aの操作によりスタートする。まず、ステップS1で深度センサ21の検出値を読み込み、この検出値から計測値h(m)を演算し内部メモリに記憶する。ステップS2では深度補正係数αが設定されているか否かを判定する。ここで、深度補正係数αとは深度センサ21により検出された深度hを適正値haに補正するための係数であり、ステップS8で設定される。係数αが未設定の場合にはステップS2が否定され、ステップS3に進む。
Next, processing contents relating to pile depth measurement in the sequencer will be described. FIG. 11 is a flowchart showing the contents of this processing. This flowchart is started, for example, by operating the “measurement start” section 55a of the
ステップS3では、深度計測のための補正量H1の入力の有無を判定する。ここで、補正量H1とは杭9を所定深度(例えば最終深度)まで圧入したときの実測深度である。補正量H1は、図4に示すように杭9を所定深度まで圧入したときの杭残部高さH2を実測し、予め実測した杭9の全長H3からこの杭残部高さH2を減算して求める(H1=H3−H2)。補正量H1の入力はキーボード画面(図10)上の操作により行われ、「確定」部60bの操作により確定する。したがって、ステップS3では「確定」部10bの操作を判定する。なお、所定深度における計測値h1は内部メモリに格納される。
In step S3, it is determined whether or not a correction amount H1 for depth measurement has been input. Here, the correction amount H1 is an actually measured depth when the
ステップS3が否定されるとステップS4に進む。ステップS4では、計測値hの補正を行わず、計測値hをそのまま杭深度とし、この杭深度を基準に例えば図7に示すように表示モニタ40に施工データを表示する。なお、施工終了時には例えば「終了」部56aが操作される。「終了」部56aが操作されるとステップS4では、終了画面58に自動的に切り換え、表示モニタ40に最終深度等を表示する(図8)。また、終了画面58の「書込」部58bが操作されると、メモリカード40aにこれまでの計測データを記憶し、「印刷」部58cが操作されると計測データをプリントアウトする。
If step S3 is negative, the process proceeds to step S4. In step S4, the measurement value h is not corrected, the measurement value h is used as it is, and the construction data is displayed on the display monitor 40 as shown in FIG. 7, for example, based on this pile depth. At the end of construction, for example, the “end”
一方、「確定」部10bの操作によりステップS3が肯定されるとステップS5に進み、補正量H1を所定深度における計測値h1で除算し、深度補正係数αを演算する(α=H1/h1)。次いで、ステップS6で計測値hに係数αを乗じたものを補正後の杭深度haとし、この杭深度haを基準に例えば図7に示すように表示モニタ40に施工データを表示する。なお、ステップS6では、施工終了時に終了画面58に自動的に切り換え、表示モニタ40に補正後の最終深度等を表示する(図8)。
On the other hand, when step S3 is affirmed by the operation of the “determine” unit 10b, the process proceeds to step S5, and the correction amount H1 is divided by the measured value h1 at a predetermined depth to calculate the depth correction coefficient α (α = H1 / h1). . Next, in step S6, the corrected pile depth ha is obtained by multiplying the measured value h by the coefficient α, and the construction data is displayed on the display monitor 40 as shown in FIG. 7, for example, based on the pile depth ha. In step S6, when the construction is completed, the screen is automatically switched to the
次いで、ステップS7でステップS5の係数αを継続して用いるか否かを判定する。係数αを継続使用する場合は、図9の係数設定画面59の「継続」部59bを操作する。したがってステップS7では「継続」部59bの操作を判定する。なお、このとき係数設定画面59の表示部59aにはステップS5で演算された係数αが表示される。ステップS7が否定されると係数の設定を行わず、ステップS7が肯定されるとステップS8に進んで係数αを設定する。
Next, in step S7, it is determined whether or not the coefficient α in step S5 is continuously used. When the coefficient α is continuously used, the “continuation”
ステップS2で係数αが設定済みと判定されるとステップS9に進む。ステップS9では計測値hに設定値αを乗じたものを補正後の杭深度haとし、この杭深度haを基準に例えば図7に示すように表示モニタ40に施工データを表示する。なお、ステップS9では施工終了時に終了画面58に切り換え、表示モニタ40に補正後の最終深度等を表示する(図8)。
If it is determined in step S2 that the coefficient α has been set, the process proceeds to step S9. In step S9, the value obtained by multiplying the measured value h by the set value α is used as the corrected pile depth ha, and the construction data is displayed on the display monitor 40 as shown in FIG. 7, for example, based on the pile depth ha. In step S9, when the construction is completed, the screen is switched to the
次いで、ステップS10で設定値αの設定が解除されたか否かを判定する。設定値αを解除する場合はキーボード画面60の「キャンセル」部60cを操作する。したがってステップS10では「キャンセル」部60cの操作を判定する。ステップS10が否定されると設定値αの解除を行わず、ステップS10が肯定されるとステップS11に進んで設定値αを解除する。
Next, in step S10, it is determined whether or not the setting value α has been set. In order to cancel the set value α, the “cancel”
次に、本実施の形態に係る杭深度計測装置の特徴的な動作について説明する。
杭9の回転圧入作業を行う場合、まず事前準備として工法選択画面52で回転圧入工法を選択し、施工設定画面53で回転圧入工法に対応した施工条件を設定し、係数設定画面59でセンサ出力値の係数、深度単位等を設定する。事前準備が終了すると、メータ画面55を表示し、「計測開始」部55aを操作して杭深度計測を開始するとともに、操作盤41の操作により油圧モータを駆動し、杭9を回転させながら圧入する。
Next, a characteristic operation of the pile depth measuring apparatus according to the present embodiment will be described.
When performing the rotary press-fitting work of the
深度補正係数αを設定せずに、かつ、補正量H1を入力せずに圧入作業を行うと、表示モニタ40には深度センサ21による計測値hが杭深度として表示される(ステップS4)。そして、杭9の圧入が終了すると、図8に示すように終了画面58に切り換わり、表示モニタ40には杭深度の計測値hに対するトルクの計測値がグラフ化して表示されるとともに、最終深度および最大トルクが表示される。
When the press-fitting operation is performed without setting the depth correction coefficient α and without inputting the correction amount H1, the measurement value h measured by the
この状態で計測値hを補正する場合、終了画面58の「深度補正」部58aを操作して図9の係数設定画面59に切り換える。さらに表示部59aを操作してキーボード画面60を表示し、予め実測した補正量H1を入力する。これにより深度補正係数αが演算され(ステップS5)、この係数αにより深度補正値haが演算される。そして、モニタ表示が図8の終了画面58に切り換わり、深度補正値haに対するトルクの計測値がグラフ化して表示されるとともに、補正後の最終深度および最大トルクが表示される(ステップS6)。この表示により作業員は杭9の正確な深度を把握することができ、杭9を目標深度に精度よく圧入することが可能となる。なお、演算された係数αは係数設定画面59の表示部59aに表示される。作業員はこの係数αの値を確認し、改めて補正量H1を入力する場合には、表示部59aを再操作する。
When the measured value h is corrected in this state, the “depth correction”
一方、別の杭9を新たに圧入する場合に、補正量H1の入力を省略して上述した係数αを継続して使用するときは、係数設定画面59の「継続」部59bを操作し、係数αを設定する(ステップS8)。この状態で「計測開始」部55a(図6)の操作により圧入作業を開始すると、表示モニタ40には深度補正値haが杭深度として表示される。すなわち、横軸を深度補正値haとして例えば図7のグラフが表示される。これにより作業終了後だけでなく、作業中にも作業員は正確な杭深度を把握することができる。
On the other hand, in the case of newly press-fitting another
係数αを設定し直す場合は、キーボード画面60の「キャンセル」部60cを操作し、設定値αを一旦解除する(ステップS11)。次いで、キーボード画面60により係数αを入力した後、「確定」部60bの操作により係数αを確定し、係数設定画面59の「継続」部59bを操作して係数αを設定する。
In order to reset the coefficient α, the “cancel”
以上の実施の形態によれば、杭9を所定深度圧入したときの実測深度(補正量H1)とそのときの深度センサ21の検出値h1とにより深度補正係数α(=H1/h1)を設定し、この係数αにより検出値hを補正するようにした(h→ha)。これによりチェーン12とスプロケット10,11の遊びや経時劣化によるチェーン12の伸び等に起因した計測誤差を解消し、杭深度を精度よく計測することができる。また、深度センサ21によりスプロケット11の回転量から杭深度を検出するので、センサの構成が容易であり、安価に構成できる。「継続」部59bの操作により圧入作業時に係数αを継続して使用するか否かを選択するようにしたので、同一の係数αを一から設定し直す必要がなく、係数αの設定が容易である。
According to the above embodiment, the depth correction coefficient α (= H1 / h1) is set by the actually measured depth (correction amount H1) when the
なお、上記実施の形態の杭深度計測装置は、回転圧入工法により杭9を圧入する場合に適用したが、例えば地盤改良工法により杭を圧入する場合や杭を回転させずに圧入する場合等、他の工法により異なる形式の杭を圧入する場合にも同様に適用可能である。チェーン12を介してオーガ駆動装置8および杭9を支持したが、圧入時に杭9が受ける反力に応じた張力が作用するのであれば、チェーン12以外の他の支持部材(例えばワイヤロープ等)を用いてもよい。したがって昇降手段は上述した油圧モータ13に限らない。チェーンの駆動量に基づき杭の深度hを検出するのであれば深度検出手段としての深度センサ21の構成は上述したものに限らない。深度計測値hを補正する補正手段としてシーケンサユニットを用いたが、CPUユニットを用いてもよい。杭を所定量圧入したときの実測深度H1と深度センサ21により検出された深度h1により係数α=H1/h1を設定し、この係数αを計測深度hに乗じたものを深度補正値haとしたが、係数設定手段および演算手段の構成はこれに限らない。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の杭深度計測装置に限定されない。
In addition, the pile depth measuring device of the above embodiment was applied when the
8 オーガ駆動装置
9 鋼管杭
10,11 スプロケット
13 油圧モータ
21 深度センサ
31 シーケンサ本体
40 表示モニタ
H1 補正量
α 深度補正係数
h 計測値
ha 深度補正値
8
Claims (4)
前記支持部材の駆動により前記杭を昇降させる昇降手段と、
前記支持部材の駆動量に基づき前記杭の深度を検出する深度検出手段と、
前記深度検出手段により検出された深度を補正する補正手段とを備えることを特徴とする杭深度計測装置。 A support member that supports a pile for press-fitting, and a tensile force corresponding to a reaction force that the pile receives during press-fitting,
Elevating means for elevating the pile by driving the support member;
Depth detection means for detecting the depth of the pile based on the driving amount of the support member;
A pile depth measuring apparatus comprising: a correcting unit that corrects the depth detected by the depth detecting unit.
前記支持部材は、スプロケットを介して掛け回されたチェーンであることを特徴とする杭深度計測装置。 In the pile depth measuring device according to claim 1,
The pile depth measuring apparatus according to claim 1, wherein the support member is a chain hung through a sprocket.
前記補正手段は、
前記杭を所定量圧入したときの実測深度と前記深度検出手段により検出された深度とに基づき深度補正係数を設定する係数設定手段と、
前記深度補正係数による補正後の深度を演算する演算手段とを有することを特徴とする杭深度計測装置。 In the pile depth measuring device according to claim 1 or 2,
The correction means includes
Coefficient setting means for setting a depth correction coefficient based on the actually measured depth when the pile is press-fitted in a predetermined amount and the depth detected by the depth detection means;
A pile depth measuring apparatus comprising: a calculation unit that calculates a depth corrected by the depth correction coefficient.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080122 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080617 |