JP2895677B2 - Ground hardness judgment device - Google Patents
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Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for judging the hardness of a ground used in a machine for foundation work such as an earth auger or an earth drill.
【0002】[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)。2. Description of the Related Art When performing a foundation work on a building or the like, a machine for foundation work such as an earth auger that excavates a predetermined depth from the ground is known. When performing the construction using an earth auger, usually, in order to know the hardness of the ground, drilling is performed in advance and the position, that is, the depth of the hard ground is investigated. The actual construction site determines the target excavation depth based on this result. By the way, since boring is performed by sampling several specific places, it often differs from the geological condition of the actual excavation place. For this reason, conventionally, it has been empirically determined that the driver has reached the hard ground from the load current of the electric motor driving the auger unit and the descent speed of the auger unit. That is, when the auger rotation speed is constant, the motor load current, the auger descent speed,
With the hardness of the ground, if the descent speed is constant, the load current increases as the ground becomes harder, and the load current increases as the descent speed increases even with the same hardness of the ground. By monitoring the value of the motor load current, the hardness of the ground can be grasped. In addition, as a device that uses the above relationship to quantitatively display the hardness of the ground, a device that calculates the ground hardness index from the motor load current and the auger descent speed and displays the result is displayed. It has been proposed (JP-A-63-67319).
【0003】[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。The conventional judging method is based on the premise that a motor having a constant rotation speed is used for the driving device. For this reason, in a drive device whose rotational speed fluctuates, for example, a drive device using a hydraulic motor, accurate load fluctuation cannot be grasped only by detecting the drive torque of the hydraulic motor instead of the motor load current, and the hardness of the ground Can not judge. Therefore, it has been desired to develop a device that can determine the hardness of the ground by the same method as a drive device having a constant rotation speed even when such a rotation speed variable drive device is used. An object of the present invention is to provide a ground hardness determination device that can accurately determine the hardness of the ground even when the rotation speed of the driving device fluctuates.
【0004】[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。According to a first aspect of the present invention, there is provided a judging device for detecting a digging torque of a driving device, a digging torque detecting device for detecting a digging torque of a driving device, and a rotating device for detecting a rotation speed of the driving device. A load current equivalent value for calculating a load current equivalent value corresponding to a motor load current when it is assumed that a motor having a constant rotation speed is used as a drive device, based on the number detection means 11 and the detected excavation torque and rotation speed. By providing the value calculation means 13 and the load current equivalent value display means 15, 16, 17 for displaying the calculation result, the above-mentioned problem is solved. In addition, in association with FIG. 5, in the determination device of claim 2, an excavation torque detection unit 10 that detects an excavation torque of the drive device, a rotation speed detection unit 11 that detects a rotation speed of the drive device, A descent speed detecting means 20 for detecting a descent speed of the member, a hardness index calculating means 22 for calculating a ground hardness index based on the detected excavation torque, rotation speed and descent speed, and the calculation result is displayed. Hardness index display means 24, 25, 26.
【0005】[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。According to the first aspect of the present invention, the excavation torque detected by the excavation torque detection means and the rotation speed detected by the rotation speed detection means are input to the load current equivalent value calculation means, and the load current is calculated. An equivalent value is calculated. The calculation result is displayed on the load current equivalent value display means 15 to 17. Since the displayed load current equivalent value is equivalent to the load current value when a motor having a constant rotation speed is used, by comparing this value with the descent speed of the excavated member, the same as in the case of the electric motor drive device The hardness of the ground. According to the determination device of the second aspect, the excavation torque detected by the excavation torque detection means 10, the rotation speed detected by the rotation speed detection means 11, and the descent speed detected by the descent speed detection means 20 are represented by a hardness index. The data is input to the calculating means 22, and the hardness index of the ground is calculated. The calculation result is displayed on the hardness index display means 24-26.
【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。In the section of the means for solving the above-mentioned problems and the operation which explain the constitution of the present invention, the drawings of the embodiments are used to make the present invention easy to understand. However, the present invention is not limited to this.
【0007】[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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 2 shows an example of a machine for foundation work provided with an earth auger to which the present invention is applied. The machine 1 for foundation work
An auger unit 2 and an auger unit elevating chain 3 that suspends the auger unit 2 are provided. The auger unit 2 includes a digging mechanism 4 and an auger screw 5.
And a drilling head 6 attached to the tip of the screw 5. The excavation mechanism 4 includes a hydraulically driven auger motor (not shown), transmits the rotation of the auger motor to the auger screw 5, and rotates the auger screw 5 and the excavation head 6 at a predetermined rotation speed.
【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。FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of the present invention. The excavation torque detector 10 detects the excavation torque from the inlet pressure of the auger motor, and the rotation speed detector 11 detects the rotation speed of the auger screw. The detection results of the excavation torque detector 10 and the rotation speed detector 11 are applied to the A / D conversion unit 12, respectively.
The A / D conversion unit 12 includes a multiplexer and an A / D converter (not shown), and digitizes the excavation torque and rotation speed of the auger motor. The microcomputer unit 13 calculates and outputs a load current equivalent value I K based on the excavation torque and the rotation speed digitized by the A / D conversion unit 12 as described later. Here, the load current equivalent value I K is a value obtained by converting the excavation torque of the excavation mechanism 4 into a motor load current when excavating the same ground with a motor type excavation mechanism having a constant rotation speed. Will be described later. Although not shown, the microcomputer unit 13 includes a microprocessor unit MPU for performing calculations and controls, and a read-only memory ROM storing a processing procedure program for the microprocessor unit MPU.
And a random access memory RAM for storing input data and operation results.
【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。The D / A converter 14 receives an output of the operation result of the load current equivalent value I K from the microcomputer unit 13. The D / A converter 14 outputs the operation result output from the microcomputer unit 13. Is converted to an analog value. A meter 15 and a recorder 16 are connected to the D / A converter 14, and the meter 1
5 is D / A of the load current equivalent value I K by the D / A converter 14.
The A conversion result is displayed, and the recorder 16 displays the load current equivalent value I.
The D / A conversion result of K is recorded. Further, a printer 17 is connected to an output port of the microcomputer unit 13, and the printer 17 records an operation result of the microcomputer unit 13. In this embodiment, although not shown,
An indicator such as a meter for displaying the descending speed of the auger unit 2 is provided near the meter 15 or the like.
【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。[0010] Here, for the understanding of the operation of the determination apparatus according to the present embodiment, the drilling torque reference to excavation mechanism 4 to FIG. 3, the speed and load current equivalent value I K, the constant number of revolutions The relationship with the motor load current in the motor type excavation mechanism will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the auger unit 2 is lowered at a predetermined speed, and the auger motor is operated to rotate the auger screw 5 and the excavating head 6 to excavate the ground. In FIG. 3, the hardness index (mainly the ground shear stress) representing the hardness of the ground is “H”,
Assuming that the excavation cut width is “t” and the excavation width is “b”, the excavation force F is expressed as F∝H · t · b (1). Since the excavation cut width t corresponds to the excavation amount per auger screw rotation, the auger unit 2
If the descent speed of the auger screw 5 is N and the rotation speed of the auger screw 5 is N, the expression (1) is as follows: F∝H ・ v ・ b / N (2) The relationship between the excavation torque T and the excavation force F is expressed as T∝F (3), where the excavation torque T represents excavation energy.
【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。Here, when the excavation energy e of the motor-driven excavating mechanism with a constant rotation speed is represented by the load current I of the electric motor, e = (I−I 0 ) · E · Δt (4) Here, I 0 is an auger no-load current, that is, a current when no excavation is performed, E is a load voltage of the electric motor, and Δt is a unit time. Since b, E, and Δt are constant and N is also constant in the motor-driven excavating mechanism, the hardness index H is expressed as H∝ (I−I 0 ) / from formulas (2), (3), and (4). v is expressed as (5). As is apparent from this equation, in a digging mechanism with a constant rotation speed, a change in ground hardness can be grasped by monitoring only changes in the motor load current and the auger descent speed.
【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。On the other hand, in the hydraulic motor type excavating mechanism 4 in which the auger rotation speed changes, the excavation torque e is calculated based on the excavation torque T.
And e = (T−T 0 ) / Δt (6) T 0 is the auger no-load torque, that is, the torque when no excavation is performed. Here, since b and Δt are constant, the hardness index H is obtained from the equations (2), (3) and (6).
Is expressed as H∝ (T−T 0 ) · N / v (7).
【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)From equations (5) and (7), the following equation is obtained between the excavating torque T and the rotational speed N of the hydraulic motor type excavating mechanism 4 and the load current I of the electric motor type excavating mechanism: (I−I 0 ) = k · (T−T 0 ) · N (8) is established. Here, k is a proportional constant, and is determined according to the motor characteristics of the hydraulic motor type excavating mechanism 4 and the electric motor characteristics of the electric motor type excavating mechanism to be compared. By obtaining the proportional constant k in advance, the load current equivalent value I K can be calculated according to the following equation (9). I K = k · (T−T 0 ) · 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。Next, the operation of the judgment apparatus of the first embodiment will be described.
The processing procedure in the microcomputer unit 13 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, in step S1, the load current equivalent value I K is first cleared and the initial value is set to “0”.
To Next, in step S2, the excavation torque T is input, and in step S3, the excavation torque T is compared with the torque T 0 when no load is applied. As a result of the comparison, when the excavation torque T is larger than the no-load torque T 0 , the process proceeds to step S4. When the excavation torque T is equal to or less than the no-load torque T 0 , excavation is not performed, and the process proceeds to step S6 to keep the load current equivalent value I K as it is. Step S4
Then, the rotation speed N of the auger is input, and in the next step S5, the load current equivalent value I K is calculated from the excavation torque T and the rotation speed N according to the above-mentioned equation (9). In step S6, the calculated load current equivalent value IK is output.
【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。[0015] As described above, to measure the load current equivalent value I K repeats the processes of steps S1 to S6. The calculation result of the load current equivalent value I K is recorded in the printer 17 and is also converted into an analog signal by the D / A converter 14 and recorded in the meter 15 and the recorder 16.
【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。According to this embodiment, the load current equivalent value I K displayed on the meter 15 or the like corresponds to the motor load current when the same ground is excavated by the motor type excavation mechanism having a constant rotation speed. By monitoring the display value of the load current equivalent value I K and the descent speed v of the auger unit 2, it is possible to determine the hardness of the ground in the same manner as in a conventional constant-rotation-type excavation mechanism. In addition, since the rotation speed N of the auger unit 2 is incorporated in the calculation formula of the load current equivalent value I K , the variation in the auger rotation speed does not become an error factor in determining the hardness of the ground, and the hardness of the ground Can always be accurately grasped.
【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。-Second Embodiment- Next, a second embodiment of the apparatus for determining the hardness of the ground according to the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
In the second embodiment, a descent speed detector 20 for detecting the descent speed of the auger unit 2 is provided, and the detection result of the descent speed detector 20 is the detection result of the excavation torque detector 10 and the rotation speed detector 11. A / D conversion unit 2
It is added to 1 and digitized. The microcomputer unit 22 calculates and outputs a hardness index H based on the excavation torque, rotation speed, and descent speed digitized by the A / D conversion unit 21. That is, in the first embodiment, the microcomputer unit 13 calculates the load current equivalent value I K from the excavation torque and the rotation speed, whereas in the second embodiment, the microcomputer unit 22 is described above ( The hardness index H itself is calculated according to the equation (7).
【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。The operation result of the microcomputer unit 22 is output to a D / A converter 23, and the D / A converter 23
Converts the calculation result of the hardness index H into an analog value. D /
The A conversion result is displayed on the meter 24 and recorded on the recorder 25. The calculation result of the microcomputer unit 22 is also output to the printer 26, and the printer 26 records the calculation result.
【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。Next, the operation of the apparatus for determining the hardness of the ground according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 6, in step S11, first, the hardness index H is cleared, and the initial value of the hardness index H is set to “0”. Then enter the drilling torque T in step S12, it compares the torque T 0 during excavation torque T and unloaded in step S13. As a result of the comparison, when the excavating torque T is larger than the no-load torque T 0 , the process proceeds to step S1 to further determine whether the descent speed v is larger than the minimum limit speed vmin.
Proceed to 4. When the excavation torque T is equal to or less than the no-load torque T 0 , excavation is not performed, and the process proceeds to step S18 to keep the hardness index H as it is.
【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。In step S14, the descending speed v of the auger unit 2 is input, and in step S15, the descending speed v is compared with the minimum limit speed vmin. As a result of the comparison, when the descent speed v is larger than the minimum limit speed vmin,
Since the excavation has been performed, the process proceeds to step S16 to measure the hardness index H at this time. When the descent speed v is equal to or lower than the minimum limit speed vmin, no excavation is performed, and the process proceeds to step S18 to keep the hardness index H as it is. In step S16, the rotational speed N is input to calculate the hardness index H, and in the next step S17, the hardness index H
Is calculated from the excavation torque T, the rotation speed N, and the descent speed v based on the above equation (7). In step S18, when the excavation is not performed, the current hardness index H is output as it is, and when the excavation is performed, step S18 is performed.
The hardness index H calculated at 17 is replaced with a new hardness index H
Output as
【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。As described above, the processing of steps S11 to S18 is repeated to measure the hardness index H. The calculation result of the hardness index H can be recorded on the printer 26,
The analog signal is converted by the / A converter 23 and recorded in the meter 24 and the recorder 25.
【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。According to this embodiment, the operator of the foundation work machine 1 can judge the hardness of the ground currently being excavated based on the hardness index H displayed on the meter 24 or the recorder 25. Therefore, it is possible to immediately and accurately grasp the geological state of the place where the excavation is actually being performed. Moreover, since the hardness index H itself is displayed, the experience of the conventional method of judging the hardness of the ground from the two display values of the motor load current and the descent speed is not required, and it is easy even for a skilled worker. The hardness of the ground can be determined. further,
Since the rotational speed N is incorporated in the arithmetic expression of the hardness index H,
An error does not occur in the hardness index H due to a change in the rotation speed.
【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。Third Embodiment Next, with reference to FIGS. 7 and 8, a description will be given of a third embodiment of the apparatus for determining the hardness of the ground according to the present invention. The parts common to the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. In the third embodiment, the hardness index H and the excavation depth D output from the microcomputer unit 22 are analog-converted by the subsequent D / A converters 23 and 30, and the hardness index H and the excavation depth D are converted. The data is added to the XY recorder 31. Then, the XY recorder 31 graphs and records the hardness index H with respect to the excavation depth D as shown in FIG. In addition, the excavation depth D is the descent speed detector 2
It is easily obtained by integrating the data of 0.
【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。As described above, in the third embodiment, the hardness index H calculated by the microcomputer unit 22
Is graphed together with the digging depth D and recorded on the XY recorder 31, so that the driver can more accurately grasp the hardness index H at a predetermined digging depth while digging the ground. Becomes This enables reliable and clear construction management. The recording example shown in FIG. 8 is consistent with the boring result that there is a slightly hard layer at about 2 m from the ground surface and a hard support layer at about 8 m.
【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。In the above embodiment, the excavating head 6 is for excavating members, the excavating torque detector 10 is for excavating torque detecting means,
The rotation speed detector 11 constitutes rotation speed detection means, and the descent speed detector 20 constitutes descent speed detection means. Further, the microcomputer unit 13 in the first embodiment constitutes a load current equivalent value calculation means, and the meter 15, the recorder 16 and the printer 17 constitute a load current equivalent value display means. The microcomputer unit 22 in the second and third embodiments constitutes a hardness index calculating means, and the meter 24, the recorder 25 and the printer 26, or the XY recorder 31 constitutes a hardness index display means. The present invention can be used for a drilling device such as an earth drill other than the earth auger.
【0026】[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。As described above in detail, according to the determination apparatus of the first aspect, the load current equivalent value calculating means can be used.
A load current equivalent value corresponding to the motor load current when a motor having a constant rotation speed is used as the drive device is calculated, and the calculation result is displayed on the load current equivalent value display means, so that the motor load current and the auger descent speed are displayed. Thus, the ground hardness can be determined in the same manner as the conventional method of determining the hardness of the ground. In addition, since the rotation speed of the driving device is taken into account when calculating the load current equivalent value, the hardness of the ground can be accurately determined even if the rotation speed fluctuates. By this, it is possible to prevent poor construction such that the excavation depth does not reach the hard support layer, and at the same time, when the hard support layer is located at a position shallower than the previous drilling result,
Since it is possible to determine whether to excavate, the efficiency of construction can be improved. According to the determination device of claim 2, the hardness of the ground that is currently being excavated is automatically measured by the hardness index calculating means and displayed on the hardness index display means. The hardness of the ground can be easily determined during excavation.
【図1】本発明の第1の実施例のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】基礎工事用機械の概略側面図。FIG. 2 is a schematic side view of a machine for foundation work.
【図3】掘削力を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining excavation force.
【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。FIG. 4 is a flowchart illustrating a processing procedure in a load current equivalent value calculation unit according to the first embodiment;
【図5】本発明の第2の実施例のブロック図。FIG. 5 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.
【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。FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure in a hardness index calculating means of the second embodiment.
【図7】本発明の第3の実施例のブロック図。FIG. 7 is a block diagram of a third embodiment of the present invention.
【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。FIG. 8 is a view showing a measurement result recorded by the XY recorder of the third embodiment.
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 REFERENCE SIGNS LIST 1 foundation work machine 2 auger unit 4 excavating mechanism 5 auger screw 6 excavating head 10 excavating torque detector 11 rotation speed detector 13,22 microcomputer unit 15,24 meter 16,25 recorder 17,26 printer 20 descending speed detector 31 XY recorder
───────────────────────────────────────────────────── 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-142114 (JP, A) JP-A-62-78310 (JP, A) JP-A-1-207513 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) E02D 1/02 G01N 3/40
Claims (2)
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。1. An apparatus for determining the hardness of a ground used in an excavator for drilling a hole in the ground with an excavating member rotationally driven by a drive, comprising: an excavation torque detector for detecting an excavation torque of the drive; Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the device; and a load corresponding to a motor load current when it is assumed that a motor having a constant rotation speed is used for the drive device based on the detected excavation torque and rotation speed. A ground hardness judging device comprising: a load current equivalent value calculating means for calculating a current equivalent value; and a load current equivalent value display means for displaying the calculation result.
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。2. An apparatus for determining the hardness of a ground used in an excavator for drilling a hole in the ground with an excavating member rotationally driven by a drive, comprising: an excavation torque detector for detecting an excavation torque of the drive; Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the device, descent speed detection means for detecting the descent speed of the excavation member, based on the detected excavation torque, rotation speed and descent speed, the hardness index of the ground An apparatus for determining a ground hardness, comprising: a hardness index calculating means for calculating; and a hardness index displaying means for displaying the calculation result.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP11029892A JP2895677B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Ground hardness judgment device |
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WO2023233549A1 (en) * | 2022-05-31 | 2023-12-07 | 日本電信電話株式会社 | Hole drilling method for erecting poles |
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