JP5205590B2 - Ground survey equipment - Google Patents

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Description

本発明は、地盤調査装置に係り、より詳細には、ロッドに地盤を模した負荷ユニットを連設し、ロータリーパーカッションドリルで駆動されるロッドにかかる力を計測できる地盤調査装置に関する。   The present invention relates to a ground survey device, and more particularly, to a ground survey device capable of measuring a force applied to a rod driven by a rotary percussion drill by connecting a load unit simulating the ground to a rod.

図6は、従来の地盤調査装置が搭載された地盤調査車である。図6に示すように、地盤調査車1は、柱状ガイド50の上部にロータリーパーカッション(RPD)のドリルヘッド6が取り付けられ、地盤をロッド4で削孔して地盤の強度を計測する。伸縮可能な脚3が車体の前後に設けられ、柱状ガイド50は設置台20に立設される。(特許文献1)   FIG. 6 shows a ground survey vehicle equipped with a conventional ground survey device. As shown in FIG. 6, the ground survey vehicle 1 has a rotary percussion (RPD) drill head 6 attached to an upper portion of a columnar guide 50, and the ground is drilled with a rod 4 to measure the strength of the ground. Extendable and retractable legs 3 are provided on the front and rear of the vehicle body, and the columnar guide 50 is erected on the installation base 20. (Patent Document 1)

このような地盤調査車では、ロータリーパーカッションドリルで地盤を削孔し、削孔時の油圧データを採取し、換算N値を表す式に代入して、地盤が硬いか軟らかいかの指標を求めている。換算N値の変数のうち、給進力(kN)、打撃エネルギー(kN・m)、回転トルク(kN・m)は、ドリルヘッドを上下動させる油圧モータの油圧、ドリルヘッド内のロッド頭部をたたくハンマーの油圧、ドリルヘッド内のロッドを回転させる油圧モータの油圧を油圧センサで計測し、作用面積を乗じて算出している。なお、打撃回数(回/分)も油圧センサで検知し、削孔速度(cm/分)は、ドリルヘッドを上下動させる油圧モータに設けられたロータリーエンコーダの回転角度で検知している。   In such a ground investigation vehicle, the ground is drilled with a rotary percussion drill, hydraulic data at the time of drilling is collected, and substituted into an equation representing the converted N value to obtain an indicator of whether the ground is hard or soft. Yes. Among the converted N value variables, the feed force (kN), impact energy (kN · m), and rotational torque (kN · m) are the hydraulic pressure of the hydraulic motor that moves the drill head up and down, the rod head in the drill head The hydraulic pressure of the hammer and the hydraulic pressure of the hydraulic motor that rotates the rod in the drill head are measured with a hydraulic sensor and multiplied by the working area. The number of strikes (times / minute) is also detected by a hydraulic sensor, and the drilling speed (cm / minute) is detected by the rotation angle of a rotary encoder provided in a hydraulic motor that moves the drill head up and down.

前記ロータリーパーカッションドリルで削孔した地盤の例(特許文献1の図1参照)によれば、給進力の換算値は、削孔深さによって大きく変化せず約1800kgf(18kN)にあって、打撃エネルギーの換算値は、一定の50kgf・m(500N・m)で、回転トルクの換算値は、削孔深さで変化し100kgf・m〜300kgf・m(1kN・m〜3kN・m)などとなっている。これらの値は、油圧の計測データを元に計算で求めたもので、機械的損失などは考慮されていない。また、ロータリーパーカッションドリルが経年変化すると、削孔する際の力は当初のものより弱くなるが、その場合、油圧が同じであっても削孔する力が弱くなるので、地盤は誤って硬いと見なされることになる。すなわち、従来の地盤調査車では、ロータリーパーカッションドリルの油圧が実際にどの程度の削孔力を発揮しているかは確認する手段がなかった。また複数の地盤調査車は、同じ削孔力となるように調節されることが望ましいが、従来の地盤調査車では、油圧は調節できるものの、ロッドにどの程度の給進力、打撃エネルギー、回転トルクが加えられているかを確認する手段はなかった。   According to the example of the ground drilled with the rotary percussion drill (see FIG. 1 of Patent Document 1), the conversion value of the feeding force does not change greatly depending on the drilling depth and is about 1800 kgf (18 kN), The conversion value of the impact energy is a constant 50 kgf · m (500 N · m), and the conversion value of the rotational torque varies depending on the drilling depth, 100 kgf · m to 300 kgf · m (1 kN · m to 3 kN · m), etc. It has become. These values are calculated based on hydraulic pressure measurement data, and mechanical loss is not considered. Also, when the rotary percussion drill changes over time, the drilling force will be weaker than the original, but in that case the drilling force will be weak even if the hydraulic pressure is the same. Will be considered. That is, in the conventional ground investigation vehicle, there is no means for confirming how much drilling force is actually exerted by the hydraulic pressure of the rotary percussion drill. In addition, it is desirable that multiple ground survey vehicles are adjusted to have the same drilling force. However, in conventional ground survey vehicles, the hydraulic pressure can be adjusted, but the amount of feed force, striking energy, and rotation of the rod can be adjusted. There was no way to check if torque was applied.

特開平8−210075号公報JP-A-8-210075

本発明の目的は、実際に地盤を削孔することなく、ロータリーパーカッションドリルで駆動されるロッドにかかる給進力、打撃力および回転トルクを正確に計測することができる地盤調査装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a ground investigation device capable of accurately measuring the feeding force, striking force and rotational torque applied to a rod driven by a rotary percussion drill without actually drilling the ground. It is in.

本発明による地盤調査装置は、ロータリーパーカッションドリルが搭載され、ロッドに給進力を与える油圧アクチュエータ、打撃力を与える油圧駆動のハンマーおよび回転トルクを与える油圧モータの各々に取り付けられた油圧センサと、前記ロッド下部に着脱可能に取り付けられ、前記ロッドの給進力または打撃力または回転トルクを計測するロードセルと、前記ロッド下端に着脱可能に連設される負荷ユニットと、前記負荷ユニットが連設された状態で前記ロッドを駆動し、前記油圧センサから得られる油圧の計測データならびに前記ロードセルから得られる給進力または打撃力または回転トルクの計測データを採取する制御部と、を備えたものである。   The ground survey device according to the present invention is equipped with a hydraulic sensor mounted on each of a hydraulic actuator that is mounted with a rotary percussion drill and that provides a feeding force to a rod, a hydraulically driven hammer that provides a striking force, and a hydraulic motor that provides a rotational torque. A load cell that is detachably attached to the lower portion of the rod and that measures a feeding force or striking force or rotational torque of the rod, a load unit that is detachably connected to the lower end of the rod, and the load unit is provided continuously. A control unit that drives the rod in a state of being collected and collects measurement data of hydraulic pressure obtained from the hydraulic sensor and measurement data of feed force, striking force, or rotational torque obtained from the load cell. .

前記制御部には、油圧によって生成された給進力または打撃力または回転トルクの値を、基準となる給進力または打撃力または回転トルクと比較する比較器を設けることが好ましい。   It is preferable that the controller is provided with a comparator that compares the value of the feeding force, the striking force, or the rotational torque generated by the hydraulic pressure with the reference feeding force, the striking force, or the rotational torque.

前記負荷ユニットは、切り替え可能に設けられる給進力計測用の油圧シリンダ機構、打撃力計測用の緩衝器および回転トルク計測用の油圧ポンプ機構で構成されることが好ましい。   It is preferable that the load unit includes a hydraulic cylinder mechanism for measuring a feeding force, a shock absorber for measuring a striking force, and a hydraulic pump mechanism for measuring a rotational torque.

前記油圧シリンダ機構と前記油圧ポンプ機構に、リリーフ圧が調節可能なリリーフ弁を設けることが好ましい。   It is preferable that the hydraulic cylinder mechanism and the hydraulic pump mechanism are provided with a relief valve capable of adjusting a relief pressure.

本発明による地盤調査装置によれば、ロッドの下端に削孔動作時の基準となる負荷を与える負荷ユニットを設け、ロードセルをロッド下部に取り付けて、給進力を与える油圧アクチュエータ、打撃力を与える油圧駆動のハンマーおよび回転力を与える油圧モータに設けられた油圧センサと合わせて、油圧ならびにロードセルの計測データを採取したので、地盤の削孔動作に先立って油圧とロッドの給進力、打撃力および回転トルクの関係を把握することができる。これにより実際の削孔動作時に計測した油圧の計測データから、給進力、打撃エネルギーおよび回転トルクを正確に変換できる。   According to the ground survey device according to the present invention, a load unit for providing a reference load at the time of drilling operation is provided at the lower end of the rod, a load cell is attached to the lower portion of the rod, a hydraulic actuator for providing a feeding force, and a striking force are provided. The hydraulic pressure and load cell measurement data were collected in combination with the hydraulic drive hammer and the hydraulic sensor installed in the hydraulic motor that gives the rotational force, so the hydraulic pressure and rod feed force and striking force prior to drilling the ground And the relationship between rotational torques. As a result, the feed force, impact energy, and rotational torque can be accurately converted from the hydraulic pressure measurement data measured during the actual drilling operation.

また、制御部は、ロードセルで採取した計測値が基準に達しているかどうか比較する比較器を設けたので、所定の給進力、打撃エネルギーおよび回転トルクを得るための油圧が妥当なものか判定できる。このようにして油圧機器の油圧を調節すれば、複数の地盤調査装置で、給進力、打撃エネルギーおよび回転トルクを同じにできる。   In addition, since the control unit is provided with a comparator that compares whether the measurement value collected by the load cell has reached the standard, it is determined whether the hydraulic pressure for obtaining the predetermined feed force, impact energy, and rotational torque is appropriate. it can. By adjusting the hydraulic pressure of the hydraulic equipment in this way, the feed force, impact energy, and rotational torque can be made the same by a plurality of ground survey devices.

さらに、給進力、打撃力、回転トルクの測定に応じて負荷ユニットを切り替え可能に構成したので、ロッドへの着脱が迅速にできる。油圧シリンダ機構からなる給進力の負荷ユニットは、油圧シリンダの油圧を高くしてロッドを固定状態とし、ロッドにかかる静的な荷重を計測することも、油圧シリンダの油圧を低くしてロッドをスライド(長さは油圧シリンダで制限される)させ、ロッドにかかる動的な荷重を計測することもできる。油圧ポンプ機構からなる回転トルクの負荷ユニットは、油圧ポンプの油圧を高くすることによりロッドを固定状態とし、ロッドにかかる静的な荷重を計測することも、油圧ポンプの油圧を低くしてロッドを回転させ、ロッドにかかる動的な荷重を計測することもできる。   Furthermore, since the load unit can be switched according to the measurement of the feeding force, the striking force, and the rotational torque, it can be quickly attached to and detached from the rod. The load unit of the feeding force consisting of a hydraulic cylinder mechanism increases the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder to fix the rod, and measures the static load applied to the rod. It is possible to slide (length is limited by a hydraulic cylinder) and measure the dynamic load on the rod. The rotational torque load unit consisting of a hydraulic pump mechanism fixes the rod by increasing the hydraulic pressure of the hydraulic pump and measures the static load applied to the rod. It can also be rotated to measure the dynamic load on the rod.

さらにまた、油圧シリンダ機構と油圧モータ機構にリリーフ弁を設けたので、リリーフ弁を調節することにより、負荷の大きさ(すなわち地盤の硬さ)と給進力または回転トルクの関係を把握することができる。   Furthermore, since the relief valve is provided in the hydraulic cylinder mechanism and the hydraulic motor mechanism, the relationship between the magnitude of the load (that is, the hardness of the ground) and the feed force or rotational torque can be grasped by adjusting the relief valve. Can do.

本発明による地盤調査装置の基本構成図である。(実施例1)It is a basic lineblock diagram of the ground investigation device by the present invention. Example 1 ロッド先端のロードセルによって計測した給進力、打撃力および回転トルクの各値(*)と、基準となる給進力、打撃力および回転トルクの各値(○)との関係を示すグラフである。(実施例1)It is a graph which shows the relationship between each value (*) of the advance force, impact force, and rotational torque (*) measured with the load cell of a rod tip, and each value ((circle)) of reference advance force, impact force, and rotational torque . Example 1 図1で、ロッドにかかる給進力を計測する構成した地盤調査装置である。(実施例1)FIG. 1 is a ground surveying device configured to measure a feeding force applied to a rod. Example 1 図1で、ロッドにかかる打撃力を計測する構成とした地盤調査装置ある。(実施例1)In FIG. 1, there is a ground investigation device configured to measure a striking force applied to a rod. Example 1 図1で、ロッドにかかる回転トルクを計測する構成とした地盤調査装置である。(実施例1)FIG. 1 is a ground surveying device configured to measure rotational torque applied to a rod. Example 1 従来の地盤調査車の側面図である。It is a side view of the conventional ground investigation vehicle.

以下、図面を参照して、本発明による地盤調査装置を説明する。なお、本発明の構成要素で、従来の地盤調査車に搭載されているものは同じ符号とした。   Hereinafter, a ground investigation device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol was used for the component of this invention mounted in the conventional ground investigation vehicle.

図1は、本発明による地盤調査装置の基本構成図である。地盤調査装置60ではロータリーパーカッションドリルを使用し、ロッドにかかる給進力、打撃力および回転トルクを計測する。図1に示すように、地盤調査装置60は、地盤表面に接するように下降できる設置台20(位置は図6参照)に柱状ガイド50が立設される。柱状ガイド50の頂部には、給進力用の油圧アクチュエータとして油圧モータ14(図3参照)が設けられる。油圧モータ14の駆動力がチェーン10に伝達され、チェーン10が動くとスライドテーブル11が油圧モータ14の正転か逆転かで上下動する。なお、給進力用の油圧アクチュエータは、油圧モータに限られるものではなく油圧シリンダを使用してもよい。ドリルヘッド6は、スライドテーブル11に装着され、打撃用の油圧ハンマー機構15(図4参照)と、ロッド4を回転させる回転用の油圧モータ16(図5参照)を有する。給進力検知用の油圧センサ7と、打撃力検知用の油圧センサ8と、回転トルク検知用の油圧センサ9の出力が制御部30に送られる。   FIG. 1 is a basic configuration diagram of a ground investigation device according to the present invention. The ground survey device 60 uses a rotary percussion drill to measure the feeding force, striking force, and rotational torque applied to the rod. As shown in FIG. 1, in the ground investigation device 60, a columnar guide 50 is erected on an installation base 20 (see FIG. 6 for a position) that can be lowered so as to be in contact with the ground surface. At the top of the columnar guide 50, a hydraulic motor 14 (see FIG. 3) is provided as a hydraulic actuator for the feeding force. When the driving force of the hydraulic motor 14 is transmitted to the chain 10 and the chain 10 moves, the slide table 11 moves up and down depending on whether the hydraulic motor 14 rotates forward or backward. The hydraulic actuator for the feeding force is not limited to the hydraulic motor, and a hydraulic cylinder may be used. The drill head 6 is mounted on the slide table 11 and includes a hydraulic hammer mechanism 15 for impact (see FIG. 4) and a hydraulic motor 16 for rotation that rotates the rod 4 (see FIG. 5). Outputs of the hydraulic force sensor 7 for detecting the feeding force, the hydraulic force sensor 8 for detecting the impact force, and the hydraulic sensor 9 for detecting the rotational torque are sent to the control unit 30.

図1に示すように、ロードセルはロッド4の下部に着脱可能に取り付けられる。ロードセル5の出力は制御部30に送られる。ロードセル5の下端に負荷ユニット12が着脱可能に連設される。ロードセル5および負荷ユニット12を横に外した状態では、ロッド4を設置台20の貫通孔に通して地盤に押し込む。制御部30は、油圧センサ7、8、9の計測データを採取し記録する。また、ロードセル5の出力を採取し記録する。また、図1の右側に示すように、油圧センサ7の油圧とロードセル5の給進力との関係、油圧センサ8の油圧とロードセル5の打撃力との関係および油圧センサ9の油圧とロードセル5の回転トルクとの関係を把握する。   As shown in FIG. 1, the load cell is detachably attached to the lower portion of the rod 4. The output of the load cell 5 is sent to the control unit 30. A load unit 12 is detachably connected to the lower end of the load cell 5. In a state where the load cell 5 and the load unit 12 are removed sideways, the rod 4 is pushed through the through-hole of the installation base 20 into the ground. The control unit 30 collects and records measurement data of the hydraulic sensors 7, 8, 9. Also, the output of the load cell 5 is collected and recorded. Further, as shown on the right side of FIG. 1, the relationship between the hydraulic pressure of the hydraulic sensor 7 and the driving force of the load cell 5, the relationship between the hydraulic pressure of the hydraulic sensor 8 and the impact force of the load cell 5, and the hydraulic pressure of the hydraulic sensor 9 and the load cell 5. Grasp the relationship with the rotational torque.

実際にロッド4で地盤を削孔する際には、油圧センサ7、8、9の油圧が制御部30で記録される。換算N値を算出する際の給進力、打撃力および回転トルクは、計測した油圧から図1のグラフを使用して求めることができる。換算N値では、打撃エネルギーを使用するが、打撃エネルギーは打撃力の変化を時間軸で積分して求めることができる。   When actually drilling the ground with the rod 4, the hydraulic pressure of the hydraulic sensors 7, 8, 9 is recorded by the control unit 30. The feed force, striking force, and rotational torque when calculating the converted N value can be obtained from the measured hydraulic pressure using the graph of FIG. In the converted N value, the impact energy is used, and the impact energy can be obtained by integrating the change in the impact force on the time axis.

図2は、本発明によるロッド先端のロードセルによって計測した給進力、打撃力および回転トルクの各値(*で示す)と、基準となる給進力、打撃力および回転トルクの各値(○で示す)とを比較したグラフである。比較は、図1の制御部30に示すように、給進力、打撃力および回転トルクの基準値13と、ロードセル5の出力値から求めた給進力、打撃力および回転トルクを比較器13aで比較することで行なう。比較の結果、給進力、打撃力および回転トルクの過不足がわかる。例えば、給進力が、与えた油圧に対して期待されるところの値、すなわち基準値より低いなら、油圧機器の油圧を上昇させるよう較正することができる。このような調整を地盤調査装置毎に行なえば、地盤調査装置間で使用年数などの違いがあっても、削孔時のロッドにかかる力を同じに設定できる。その場合、同じ硬さの地盤なら、地盤調査装置によらず同じ結果が得られる。   FIG. 2 shows the values of the feeding force, striking force and rotational torque (indicated by *) measured by the load cell at the end of the rod according to the present invention, and the values of the standard feeding force, striking force and rotational torque (◯). It is the graph which compared with. For comparison, as shown in the control unit 30 of FIG. 1, the reference value 13 of the feeding force, the striking force and the rotational torque and the feeding force, the striking force and the rotational torque obtained from the output value of the load cell 5 are compared with the comparator 13a. It is done by comparing with. As a result of the comparison, it is found that the feeding force, the striking force, and the rotational torque are excessive or insufficient. For example, if the feed force is lower than the expected value for the applied oil pressure, that is, the reference value, it can be calibrated to increase the oil pressure of the hydraulic device. If such adjustment is performed for each ground surveying device, the force applied to the rod during drilling can be set to be the same even if there is a difference in years of use among the ground surveying devices. In that case, the same result can be obtained regardless of the ground investigation device if the ground has the same hardness.

図3は、ロッドにかかる給進力を計測する構成とした地盤調査装置60aである。給進力検知用のロードセル5の内部にはひずみゲージ5a、5bが張り付けられる。ひずみゲージ5a、5bは、断面積Aのゲージ線が複数回折り返されて束ねられたものである。長さLのひずみゲージが長手方向にΔLだけ引き伸ばされたとすると、ひずみεはε=ΔL/Lとなる。この時、ロードセル5を上下に圧縮する給進力PはP=E×(ΔL/L)×Aから算出できる。Eはヤング率である。一方、ΔL/Lは、ひずみゲージの抵抗Rの変化をホイーストンブリッジ回路で計測し、ΔR/R=k×ΔL/Lを使って求める。ひずみゲージ5aは、長手方向が垂直に設けられ圧縮タイプである。ひずみゲージ5bは、長手方向が水平に設けられ引っ張りタイプである。   FIG. 3 shows a ground investigation device 60a configured to measure the feeding force applied to the rod. Strain gauges 5a and 5b are attached inside the load cell 5 for detecting the feeding force. The strain gauges 5a and 5b are formed by bundling a plurality of gauge lines having a cross-sectional area A. If a strain gauge having a length L is stretched by ΔL in the longitudinal direction, the strain ε is ε = ΔL / L. At this time, the feeding force P for compressing the load cell 5 up and down can be calculated from P = E × (ΔL / L) × A. E is Young's modulus. On the other hand, ΔL / L is obtained by measuring a change in the resistance R of the strain gauge with a Wheatstone bridge circuit and using ΔR / R = k × ΔL / L. The strain gauge 5a is a compression type in which the longitudinal direction is provided vertically. The strain gauge 5b is a tension type in which the longitudinal direction is horizontally provided.

図3に示すように、負荷ユニット12は、シリンダ12dとピストン12eからなる油圧シリンダ機構で構成され、ピストン12eは連結ロッド12gに連結されている。シリンダ12dの上側室と下側室には、コントロール弁12aからオイルが送られて油圧がかかる。通常、コントロール弁12aは右側のように交差した通路が形成されており、逆止弁12cの下側からポンプ(Pで示す)でオイルがシリンダ12dの下側室に送られる。ピストン12eが上昇して、所定の圧力になる。この場合、ピストン12eは、ロッド4で下向きに押されるが、逆止弁があるのでオイルは逃げる場所がなく、油圧が所定の高圧になるとリリーフ弁12bが解放され、オイルをオイルタンク12fに逃がすように構成される。リリーフ弁12bは、所定のリリーフ圧に設定可能なタイプとした。リリーフ圧を高く設定すれば、硬い地盤に対応した負荷ユニットとなり、リリーフ圧を低く設定すれば、軟らかい地盤に対応した負荷ユニットとなる。また、これに対応した計測データも得られる。   As shown in FIG. 3, the load unit 12 includes a hydraulic cylinder mechanism including a cylinder 12d and a piston 12e, and the piston 12e is connected to a connecting rod 12g. Oil is sent from the control valve 12a to the upper chamber and the lower chamber of the cylinder 12d. Usually, the control valve 12a is formed with a crossing passage as shown on the right side, and oil is sent from the lower side of the check valve 12c to the lower chamber of the cylinder 12d by a pump (indicated by P). The piston 12e rises to a predetermined pressure. In this case, the piston 12e is pushed downward by the rod 4, but since there is a check valve, there is no place for oil to escape, and when the hydraulic pressure reaches a predetermined high pressure, the relief valve 12b is released and the oil is released to the oil tank 12f. Configured as follows. The relief valve 12b is a type that can be set to a predetermined relief pressure. If the relief pressure is set high, the load unit is compatible with hard ground, and if the relief pressure is set low, the load unit is compatible with soft ground. Measurement data corresponding to this can also be obtained.

シリンダ12dの下側室にオイルが充填されロックされた状態で、給進力用の油圧モータ14を作動させると、チェーン10が駆動され、ドリルヘッド6が下降しようとするが、ピストン12eがロックされているので、ロッド4がひずみ、ロードセル5によって給進力が計測できる。シリンダ12dの油圧を高くしてピストン12eを固定状態としておけば、ロッド4も固定されて下降しないので、静的な荷重が計測できる。シリンダ12dの油圧を低くしておき、ロッド4に強い給進力を与えるなら、ピストン12eがシリンダ12d内を下降し、ロッド4がスライドするので、ロッド4にかかる動的な荷重を計測することができる。   When the hydraulic motor 14 for feeding force is operated in a state where the lower chamber of the cylinder 12d is filled with oil and locked, the chain 10 is driven and the drill head 6 tries to descend, but the piston 12e is locked. Therefore, the rod 4 is distorted, and the feeding force can be measured by the load cell 5. If the hydraulic pressure of the cylinder 12d is increased and the piston 12e is fixed, the rod 4 is also fixed and does not descend, so that a static load can be measured. If the hydraulic pressure of the cylinder 12d is kept low and a strong feed force is applied to the rod 4, the piston 12e moves down in the cylinder 12d and the rod 4 slides, so the dynamic load applied to the rod 4 must be measured. Can do.

図4は、ロッドにかかる打撃力を計測する構成とした地盤調査装置60bである。ロードセル5は、打撃力検知用のロードセルで、給進力検知用のロードセルと同じ計測機構である。打撃力はパルス状に印加され、給進力はレベルで印加される違いがあるが、計測要素の構成は同じである。打撃力を計測する時は、負荷ユニット12が緩衝器12hに切り替えられる。打撃用の油圧ハンマー機構15を油圧で作動させると、ハンマーが打ち下ろされてロッド4の頂部を打撃する。ドリルヘッド6とロッド4が下降しようとするが、ロッド4の先端は負荷ユニット12の緩衝器12hで阻止されるので、ロッド4がひずみ、ロードセル5によって打撃力が計測できる。緩衝器12hは、一例として材質をゴムとすることができる。なお、緩衝器12hが受けた荷重は地盤表面と接する設置台20が受けるものとなる。緩衝器12hの特性を変えることで軟弱地盤から硬質地盤まで模擬して打撃力を計測することが可能である。   FIG. 4 shows a ground investigation device 60b configured to measure the striking force applied to the rod. The load cell 5 is a load cell for detecting a striking force, and has the same measuring mechanism as the load cell for detecting a feeding force. The striking force is applied in a pulsed manner, and the feeding force is applied in levels, but the configuration of the measurement elements is the same. When measuring the impact force, the load unit 12 is switched to the shock absorber 12h. When the hitting hydraulic hammer mechanism 15 is actuated hydraulically, the hammer is pushed down and hits the top of the rod 4. Although the drill head 6 and the rod 4 are about to descend, the tip of the rod 4 is blocked by the shock absorber 12 h of the load unit 12, so that the rod 4 is distorted and the impact force can be measured by the load cell 5. The shock absorber 12h can be made of rubber as an example. The load received by the shock absorber 12h is received by the installation base 20 in contact with the ground surface. By changing the characteristics of the shock absorber 12h, it is possible to simulate the striking force from soft ground to hard ground.

図5は、ロッドにかかる回転トルクを計測する構成とした地盤調査装置60cである。引出円C1に示すように、回転トルク検出用のロードセル5の内部にはひずみゲージ5c、5dが貼り付けられている。ひずみゲージ5cは、長手方向が右上斜め方向に設けられ引っ張りタイプである。ひずみゲージ5dは、長手方向が左上斜め方向に設けられ圧縮タイプである。   FIG. 5 shows a ground survey device 60c configured to measure the rotational torque applied to the rod. As shown in the drawing circle C1, strain gauges 5c and 5d are attached inside the load cell 5 for detecting rotational torque. The strain gauge 5c is a tension type in which the longitudinal direction is provided in the upper right diagonal direction. The strain gauge 5d is a compression type in which the longitudinal direction is provided in the upper left diagonal direction.

回転トルクを計測する時は、負荷ユニット12が油圧ポンプ12iに切り替えられる。油圧ポンプ12iは、引出円C2に示すように、連結ロッド12gの軸に回動可能に取り付けられた仕切羽根12kが内部を2つの油室に仕切っている。一方の油室内にオイルが充填された状態では、仕切羽根12kがロッド4の回転方向とは逆方向に押え付ける。そのため、ドリルヘッド6の回転用の油圧モータ16を作動させると、ロッド4が円周方向に沿ってひずみ、ロードセル5によって回転トルクが計測できる。油圧ポンプ12iの油圧を高くして仕切羽根12kを固定状態としておけば、ロッド4は回転しないので静的な荷重が計測できる。油圧ポンプ12iの油圧を低くしておき、ロッド4に強い回転を与えるなら、仕切羽根12kが油圧に打ち勝って回動し、ロッド4も回動するので、ロッド4にかかる動的な荷重を計測することができる。リリーフ弁12bの設定圧力を超える回転トルクが生じた場合は、リリーフ弁12bがオイルを逃がすので、ロッド4は一定の負荷のもとで回動する。   When measuring the rotational torque, the load unit 12 is switched to the hydraulic pump 12i. As shown in a drawing circle C2, the hydraulic pump 12i has a partition blade 12k rotatably attached to the shaft of the connecting rod 12g to divide the interior into two oil chambers. In a state where one oil chamber is filled with oil, the partition blade 12k presses in the direction opposite to the rotation direction of the rod 4. Therefore, when the hydraulic motor 16 for rotating the drill head 6 is operated, the rod 4 is distorted along the circumferential direction, and the rotational torque can be measured by the load cell 5. If the hydraulic pressure of the hydraulic pump 12i is increased and the partition blade 12k is fixed, the rod 4 does not rotate, so that a static load can be measured. If the hydraulic pressure of the hydraulic pump 12i is kept low and a strong rotation is applied to the rod 4, the partition blade 12k rotates overcoming the hydraulic pressure, and the rod 4 also rotates, so the dynamic load applied to the rod 4 is measured. can do. When a rotational torque exceeding the set pressure of the relief valve 12b is generated, the relief valve 12b releases oil, so that the rod 4 rotates under a constant load.

なお、ロードセル5および負荷ユニット12は、ロッド4の下端の位置に着脱可能に設けられる。実際に地盤を掘削する時には、ロッド4の地盤への挿入を邪魔しないようロッド4下端の位置から取り外される。   The load cell 5 and the load unit 12 are detachably provided at the position of the lower end of the rod 4. When actually excavating the ground, it is removed from the position of the lower end of the rod 4 so as not to disturb the insertion of the rod 4 into the ground.

給進力計測用の油圧シリンダ機構と、打撃力計測用の緩衝器と、回転トルク計測用の油圧ポンプ機構からなる負荷ユニット12は、可動テーブルに切り替え可能に設置される。これにより負荷ユニット12の着脱が迅速にできる。   A load unit 12 including a hydraulic cylinder mechanism for measuring a feeding force, a shock absorber for measuring a striking force, and a hydraulic pump mechanism for measuring a rotational torque is installed in a switchable manner on a movable table. Thereby, the load unit 12 can be quickly attached and detached.

本発明は、ロータリーパーカッションドリルのロッドにかかる削孔力が把握でき、同じ条件で地盤の調査を行なえる地盤調査装置として好適である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable as a ground investigation device that can grasp the drilling force applied to the rod of a rotary percussion drill and can investigate the ground under the same conditions.

1 地盤調査車
2 車体フレーム
3 脚
4 ロッド
5 ロードセル
5a、5b 給進力または打撃力の検知用のロードセル内のひずみゲージ
5c、5d 回転トルク検出用のロードセル内のひずみゲージ
6 ドリルヘッド
7 給進力検知用の油圧センサ
8 打撃力検知用の油圧センサ
9 回転トルク検知用の油圧センサ
10 チェーン
11 スライドテーブル
12 負荷ユニット
12a コントロール弁
12b リリーフ弁
12c 逆止弁
12d シリンダ
12e ピストン
12f オイルタンク
12g 連結ロッド
12h 緩衝器
12i 油圧ポンプ
12k 仕切羽根
13 基準値
13a 比較器
14 給進力用の油圧モータ
15 打撃用の油圧ハンマー機構
15a ハンマー
16 回転用の油圧モータ
20 設置台
30 制御部
50 柱状ガイド
60 地盤調査装置
60a 給進力を計測する構成とした地盤調査装置
60b 打撃力を計測する構成とした地盤調査装置
60c 回転トルクを計測する構成とした地盤調査装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ground investigation vehicle 2 Body frame 3 Leg 4 Rod 5 Load cell 5a, 5b Strain gauge in load cell for detection of feeding force or striking force 5c, 5d Strain gauge in load cell for detection of rotational torque 6 Drill head 7 Advance Hydraulic sensor for detecting force 8 Hydraulic sensor for detecting impact force 9 Hydraulic sensor for detecting rotational torque 10 Chain 11 Slide table 12 Load unit 12a Control valve 12b Relief valve 12c Check valve 12d Cylinder 12e Piston 12f Oil tank 12g Connecting rod 12h Shock absorber 12i Hydraulic pump 12k Partition blade 13 Reference value 13a Comparator 14 Hydraulic motor for feeding force 15 Hydraulic hammer mechanism for impact 15a Hammer 16 Hydraulic motor for rotation 20 Installation base 30 Control unit 50 Columnar guide 60 Ground survey Dress 60a Ground surveying device configured to measure the feeding force 60b Ground surveying device configured to measure the striking force 60c Ground surveying device configured to measure rotational torque

Claims (4)

ロータリーパーカッションドリルが搭載され、ロッドに給進力を与える油圧アクチュエータ、打撃力を与える油圧駆動のハンマーおよび回転トルクを与える油圧モータの各々に取り付けられた油圧センサと、
前記ロッド下部に着脱可能に取り付けられ、前記ロッドの給進力または打撃力または回転トルクを計測するロードセルと、
前記ロッド下端に着脱可能に連設される負荷ユニットと、
前記負荷ユニットが連設された状態で前記ロッドを駆動し、前記油圧センサから得られる油圧の計測データならびに前記ロードセルから得られる給進力または打撃力または回転トルクの計測データを採取する制御部と、を備えることを特徴とする地盤調査装置。
A hydraulic sensor mounted on each of a hydraulic actuator that is equipped with a rotary percussion drill and that provides a feeding force to the rod, a hydraulically driven hammer that provides a striking force, and a hydraulic motor that provides rotational torque;
A load cell that is detachably attached to the lower portion of the rod, and measures a feeding force or striking force or rotational torque of the rod;
A load unit detachably connected to the lower end of the rod;
A control unit that drives the rod in a state where the load unit is continuously provided, and collects measurement data of hydraulic pressure obtained from the hydraulic sensor and measurement data of feeding force, striking force, or rotational torque obtained from the load cell; The ground investigation device characterized by comprising.
前記制御部には、油圧によって生成された給進力または打撃力または回転トルクの値を、基準となる給進力または打撃力または回転トルクと比較する比較器が設けられることを特徴とする請求項1に記載の地盤調査装置。
The control unit is provided with a comparator that compares a value of a feed force, a striking force, or a rotational torque generated by hydraulic pressure with a reference power force, a striking force, or a rotational torque. Item 1. The ground survey device according to item 1.
前記負荷ユニットは、切り替え可能に設けられる給進力計測用の油圧シリンダ機構、打撃力計測用の緩衝器および回転トルク計測用の油圧ポンプ機構で構成されることを特徴とする請求項1に記載の地盤調査装置。
The load unit includes a hydraulic cylinder mechanism for measuring a feeding force, a shock absorber for measuring a striking force, and a hydraulic pump mechanism for measuring a rotational torque, which are provided so as to be switchable. Ground survey equipment.
前記油圧シリンダ機構と前記油圧ポンプ機構には、リリーフ圧が調節可能なリリーフ弁が設けられることを特徴とする請求項3に記載の地盤調査装置。

The ground investigation device according to claim 3, wherein the hydraulic cylinder mechanism and the hydraulic pump mechanism are provided with a relief valve capable of adjusting a relief pressure.

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