JP6502617B2 - Method of estimating concrete strength and estimation system of concrete strength - Google Patents
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Description
本発明は、橋梁床板等の既設のコンクリート構造物の強度を推定するコンクリート強度の推定方法及びコンクリート強度の推定システムに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method of estimating concrete strength and a system of estimating concrete strength for estimating the strength of an existing concrete structure such as a bridge floor plate.
戦後の高度経済成長期に都市部を中心として建設された橋梁、トンネル、高速道路等の各種の土木インフラ(infrastructure)の多くは、寿命を迎え始め、大規模な修繕や、建て替えが必要な時期となっている。特に、コンクリート構造物は、経年劣化に加え、塩害や、中性化等の影響によって、強度が著しく低下するケースもあり、早急な対応が迫られている。このような修繕が必要なコンクリート構造物に対しては、まず、劣化の度合いを客観的に判断できるコンクリート強度の推定を可能にすることが不可欠である。 Many civil infrastructures such as bridges, tunnels, expressways, etc. built around the urban area during the postwar high economic growth period are beginning to reach the end of their life, and the time when large-scale repair or rebuilding is necessary It has become. In particular, in the concrete structure, there are cases where the strength is significantly reduced due to the influence of salt damage, neutralization and the like in addition to the aged deterioration, and urgent measures are urgently required. For concrete structures that require such repairs, it is essential to be able to estimate concrete strength so that the degree of deterioration can be objectively determined.
従来、既設されたコンクリート構造物のコンクリート強度を測定する方法としては、次の3つの方法が実際に使用されている。
1つ目の測定方法は、既設のコンクリート構造物からコア試験体を採取して、このコア試験体を圧縮強度試験機によって圧縮強度試験を行うことにより、コンクリート構造物の圧縮強度を測定する方法である。
2つ目の測定方法は、テストハンマーでコンクリート構造物の表面を打撃して、その反発硬度から反射時間を測定することによって、コンクリート構造物の圧縮強度を測定する方法、または、弾性波の伝播速度と反射時間を測定することによって、コンクリート構造物の圧縮強度を測定する方法である。
3つ目の測定方法は、試験体に超音波を発信して、その伝播速度の変化から圧縮強度を計測することによって、コンクリート構造物の圧縮強度を測定する方法である。
Conventionally, the following three methods are actually used as a method of measuring the concrete strength of the existing concrete structure.
The first measurement method is a method of measuring the compressive strength of a concrete structure by collecting a core test body from an existing concrete structure and performing a compressive strength test of the core test body using a compressive strength tester. It is.
The second measurement method is a method of measuring the compressive strength of a concrete structure by striking the surface of the concrete structure with a test hammer and measuring the reflection time from its rebound hardness, or the propagation of elastic waves It is a method of measuring the compressive strength of a concrete structure by measuring the velocity and reflection time.
The third measurement method is a method of measuring the compressive strength of a concrete structure by transmitting ultrasonic waves to a test body and measuring the compressive strength from the change in the propagation speed.
しかし、1つ目の圧縮強度試験機を用いる測定方法の場合は、コア採取や、コンクリート強度試験機や、測定作業等に膨大な時間と費用がかかるという問題点があった。
また、2つ目の測定方法の打撃法の場合は、簡易で使い易いという利点があるものの、コンクリートの表面に比較的近い表層付近の強度しか計測することができないという問題点があった。
また、3つ目の測定方法の超音波計測の場合は、粗骨材の粒径や位置によっては散乱減衰が起こり、伝播速度の計測精度が低下するという問題点があった。
このようなことから、さらに、作業現場で簡易にコンクリート強度を測定することが求められていた。
However, in the case of the measurement method using the first compressive strength tester, there is a problem that it takes an enormous amount of time and cost for core extraction, a concrete strength tester, a measurement operation and the like.
The impact method of the second measurement method has an advantage of being simple and easy to use, but has a problem that it can measure only the strength in the vicinity of the surface layer relatively close to the surface of concrete.
Further, in the case of the ultrasonic measurement of the third measurement method, there is a problem that scattering attenuation occurs depending on the particle size and position of the coarse aggregate, and the measurement accuracy of the propagation speed is lowered.
From such a thing, it was further required to measure concrete intensity simply at the work site.
これまで発明者は、小口径深穴用の穿孔装置を利用してコンクリート構造物に孔を開けたときの穿孔速度と、穿孔装置の押圧力との関係からコンクリート強度を推定する方法を発明している(例えば、特許文献1参照)。そのコンクリート強度の推定方法は、圧縮空気で穿孔装置の穿孔部を一定な押圧力で押し付けてコンクリート構造物を切削することにより、穿孔速度が一定となり、穿孔速度がコンクリート強度によって相違することから、穿孔速度を計測することでコンクリート強度を推定する方法である。 The inventor of the present invention invented a method of estimating concrete strength from the relationship between the drilling speed when a hole is made in a concrete structure and the pressing force of the drilling device using a drilling device for small diameter deep holes. (See, for example, Patent Document 1). The method of estimating the concrete strength is that the drilling speed is constant by pressing the drilling portion of the drilling device with a constant pressing force with compressed air to cut the concrete structure, and the drilling speed differs depending on the concrete strength, It is a method to estimate the concrete strength by measuring the drilling speed.
しかしながら、特許文献1に記載されたコンクリート強度の推定方法は、圧縮空気によって押された穿孔装置の穿孔部の切削面でコンクリート構造物の被切削面を押圧して切削しているので、圧縮空気が穿孔部の被切削面の変動を直接吸収する。このため、圧縮空気を利用した穿孔装置を用いたコンクリート強度の推定方法は、コンクリート材料(骨材や強度のばらつき)の影響によって、穿孔装置の穿孔部が大きく変動して計測精度が低下するという可能性があった。
また、その推定方法では、設定する圧縮空気の圧力によって穿孔が決定されるので、圧縮空気の空気圧の変動により、実用上、適切な穿孔速度に設定することができない可能性があった。
However, in the method of estimating concrete strength described in Patent Document 1, since the cut surface of the concrete structure is pressed and cut by the cutting surface of the drilling portion of the drilling device pushed by the compressed air, the compressed air is cut. Directly absorb the fluctuation of the surface to be cut of the perforated portion. For this reason, in the method of estimating concrete strength using a drilling device using compressed air, it is said that the perforated portion of the drilling device largely fluctuates due to the influence of the concrete material (aggregate and dispersion of strength) and the measurement accuracy is lowered. There was a possibility.
Further, in the estimation method, since the perforation is determined by the pressure of the compressed air to be set, there is a possibility that the perforation speed can not be practically set to an appropriate perforation speed due to the fluctuation of the air pressure of the compressed air.
これらの問題点を鑑みると、圧縮空気を利用した穿孔装置によるコンクリート強度の推定方法は、計測精度を高い水準で満たす観点から、未だ改善すべき点が残されていた。特に、コンクリート構造物のコンクリート強度の推定を行う作業現場では、コンクリート強度を更に簡易に高精度に推定することができるコンクリート強度の推定方法及び穿孔装置が望まれていた。
また、従来のコンクリート強度の推定方法は、リアルタイムでコンクリート強度を推定することができないため、リアルタイムでコンクリート強度を推定できる推定方法が望まれていた。
In view of these problems, the method of estimating the strength of concrete by a drilling device using compressed air still has some points to be improved from the viewpoint of satisfying the measurement accuracy at a high level. In particular, at a work site for estimating the concrete strength of a concrete structure, a method of estimating concrete strength and a drilling device that can estimate the concrete strength more easily and with high accuracy have been desired.
Moreover, since the conventional method of estimating the strength of concrete can not estimate the strength of concrete in real time, an estimation method capable of estimating the strength of concrete in real time has been desired.
そこで、本発明は、前記実情に鑑み創案されたものであり、コンクリート構造物の強度を更に簡易に高精度に推定することができるコンクリート強度の推定方法及びコンクリート強度の推定システムを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above situation, and it is an object of the present invention to provide a method of estimating concrete strength and a system of estimating concrete strength which can estimate the strength of a concrete structure more easily and accurately. It will be an issue.
前記課題を解決するために、本発明に係るコンクリート強度の推定方法は、コンクリート構造物に直径が38mm以下の孔を開ける穿孔部を有する穿孔装置を定トルク電動機により送り、制御手段によって前記コンクリート構造物のコンクリート強度を推定するコンクリート強度の推定方法であって、前記穿孔装置は、前記穿孔部を回転駆動させる駆動手段と、前記穿孔部を推進させる前記定トルク電動機を備えた推進手段と、前記駆動手段を支持して前記推進手段によって上下動される移動台と、前記移動台を上下動自在に支持する支柱と、を備え、前記定トルク電動機は、前記穿孔装置を用いてコンクリート強度を推定する場合、前記穿孔部を下方向に向けて下向きで孔を開けるときの設定トルクと比較して、前記穿孔部を上方向に向けて上向きで孔を開けるときの設定トルクの方が、大きく設定され、基準となるそれぞれのコンクリート構造物についてコンクリート強度に対して前記定トルク電動機のトルクが一定となる範囲で、前記穿孔部を前記コンクリート構造物に向けて移動させる送り速度を予め計測しておくと共に、前記トルクの一定の値を変えて計測した結果に基づいて、前記基準となるそれぞれのコンクリート構造物のコンクリート強度と、前記穿孔部が前記コンクリート構造物に前記孔を開けながら移動する穿孔速度との強度及び速度の関係を予め特定しておき、前記制御手段は、測定対象のコンクリート構造物に前記孔を開ける際に、前記定トルク電動機のトルクを一定に制御して前記孔を開けるときの前記穿孔速度を計測し、前記強度及び速度の関係と前記計測した穿孔速度の変化値から前記測定対象のコンクリート構造物のコンクリート強度を、前記測定対象のコンクリート構造物のコンクリート強度として推定することを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the method of estimating concrete strength according to the present invention, a drilling device having a drilling portion for drilling a hole having a diameter of 38 mm or less is fed to a concrete structure by a constant torque motor, It is an estimation method of concrete intensity which presume concrete intensity of a thing, and the drilling device is provided with a driving means which rotationally drives the drilling portion, a propulsion means including the constant torque motor which propels the drilling portion, and The movable table supported by the driving means and moved up and down by the propelling means, and a column for supporting the movable table so as to be vertically moved, The constant torque motor estimates the concrete strength using the drilling device In this case, the bored portion is directed upward as compared to the set torque when the bored portion is directed downward and the hole is bored downward. Towards the set torque when drilling holes in upwards, it is largely set, to the extent that the torque of the constant torque motor with respect to concrete strength for each of the concrete structure as a reference is constant, the concrete the perforations Based on the result of measuring in advance the feed speed to be moved toward the structure and changing the constant value of the torque, the concrete strength of each concrete structure serving as the reference and the perforated portion Specify in advance the relationship between strength and speed with the drilling speed moving while opening the hole in the concrete structure, and the control means determines the constant when the hole is opened in the concrete structure to be measured. The torque of the torque motor is controlled to be constant and the drilling speed at the time of drilling the hole is measured, and the relationship between the strength and the speed and The concrete strength of the concrete structure of the measurement object from the change value of the measured drilling speed, and estimates the concrete strength of the concrete structure of the measurement target.
かかる構成によれば、本発明のコンクリート強度の推定方法は、基準となるそれぞれのコンクリート構造物についてコンクリート強度に対して定トルク電動機のトルクが一定となる範囲で、穿孔部をコンクリート構造物に向けて移動させる送り速度を予め計測しておき、測定対象のコンクリート構造物に孔を開ける際に、定トルク電動機のトルクを穿孔部の送り速度を定トルク電動機で一定に制御して穿孔速度を計測することによって、計測した穿孔速度の変化から測定対象のコンクリート構造物のコンクリート強度を容易にかつ高精度に推定することができる。
また、かかる構成によれば、穿孔装置を用いてコンクリート構造物のコンクリート強度を推定するときに、穿孔部を上方向に向けて孔を開ける場合は、穿孔機等の荷重が負荷としてかかるのを考慮して、穿孔部を下方向に向けて孔を開けるときの定トルク電動機の設定トルクと比較して、設定トルクを大きく設定する。このように設定トルクに設定すれば、さらに、コンクリート強度を正確に推定することができる。
According to such a configuration, the method of estimating the concrete strength of the present invention, for each of the concrete structure as a reference to pair the concrete strength in the range where the torque of the constant torque motor is constant, the perforations in the concrete structure towards measured in advance a feed speed for moving, when drilling holes in the concrete structure to be measured, the drilling speed is controlled to a constant torque of the constant torque motor feed rate of the drilling unit at a constant torque electric motor By measuring, it is possible to easily and accurately estimate the concrete strength of the concrete structure to be measured from the change in the measured drilling speed.
Further, according to such a configuration, when the drilling unit is used to estimate the concrete strength of the concrete structure, when a hole is made with the drilling portion facing upward, the load of the drilling machine or the like is applied as a load. In consideration of this, the set torque is set larger compared to the set torque of the constant torque motor when the hole is bored downward to open the hole. By setting the set torque as described above, it is possible to estimate the concrete strength more accurately.
また、前記制御手段は、前記コンクリート構造物に前記孔を開けるときの前記穿孔部が前記コンクリート構造物を押圧する負荷力Fを、前記測定対象のコンクリート構造物のコンクリート強度σのa乗に比例するものと仮定して、
F=k2・σa
で表し、
前記測定対象のコンクリート構造物の前記コンクリート強度σを、計測した穿孔速度vと下記式(1)を用いて推定すること
を特徴とする請求項1に記載のコンクリート強度の推定方法。
F=負荷力
σ:コンクリート強度[N/mm2]
a:定数
K0:比例定数
k0:電動機の効率、歯車の摩擦係数を含む定数
k2:比例定数
P0(=2πNT):定トルク電動機の出力
N:定トルク電動機の回転数[rpm]
T:定トルク電動機のトルク[Nm]
v:穿孔部の穿孔速度[mm/s]
Further, the control means is configured such that a load force F at which the perforated portion presses the concrete structure at the time of making the hole in the concrete structure is proportional to a power of concrete strength σ of the concrete structure to be measured. Assuming that
F = k 2 · σ a
Represented by
The method for estimating concrete strength according to claim 1, wherein the concrete strength σ of the concrete structure to be measured is estimated using the measured perforation speed v and the following formula (1).
F = load force σ: concrete strength [N / mm 2 ]
a: Constant K 0 : Proportional constant k 0 : Constant of motor efficiency, friction coefficient of gears k 2 : Proportional constant P 0 (= 2πNT): Output of constant torque motor N: Number of revolutions of constant torque motor [rpm]
T: Torque of constant torque motor [Nm]
v: Perforation speed of perforations [mm / s]
かかる構成によれば、測定対象のコンクリート構造物のコンクリート強度は、定トルク電動機の回転数、設定トルク、及び、穿孔装置の穿孔部の穿孔速度から推定することができる。 According to this configuration, the concrete strength of the concrete structure to be measured can be estimated from the number of revolutions of the constant torque motor, the setting torque, and the drilling speed of the drilling portion of the drilling device.
また、本発明に係るコンクリート強度の推定システムは、コンクリート構造物に孔を開ける穿孔装置と制御手段とを用いて前記コンクリート構造物のコンクリート強度を推定するコンクリート強度の推定システムであって、前記穿孔装置は、前記コンクリート構造物に直径が38mm以下の孔を開ける穿孔部と、前記穿孔部を回転駆動させる駆動手段と、前記穿孔部を推進させる定トルク電動機を備えた推進手段と、前記駆動手段を支持して前記推進手段によって上下動される移動台と、前記コンクリート構造物上に設置される基台と、前記基台上に設けられ前記移動台を上下動自在に支持する支柱と、前記穿孔部が前記コンクリート構造物に開けた孔の穿孔深さを検出するためのセンサと、を備え、前記制御手段は、基準となるそれぞれのコンクリート構造物についてコンクリート強度に対して前記定トルク電動機のトルクが一定となる範囲で、前記穿孔部を前記コンクリート構造物に向けて移動させる送り速度を予め計測しておくと共に、前記トルクの一定の値を変えて計測した結果に基づいて、前記基準となるコンクリート構造物のコンクリート強度と、前記穿孔部が前記コンクリート構造物に前記孔を開けながら移動する穿孔速度との強度及び速度の関係を特定したデータを記憶する記憶部と、前記コンクリート構造物に前記孔を開けている穿孔時間を計測する計測部と、測定対象のコンクリート構造物に前記孔を開ける際に、前記定トルク電動機のトルクを一定に制御して前記孔を開けるときの前記穿孔速度を、前記孔の穿孔深さと前記穿孔時間とから算出する演算部と、前記強度及び速度の関係と、前記算出した穿孔速度の変化値と、前記記憶しておいた既知のデータと、に基づいて求められた前記測定対象のコンクリート構造物のコンクリート強度を、前記コンクリート構造物のコンクリート強度として推定する推定部と、を有し、前記定トルク電動機は、前記穿孔装置を用いてコンクリート強度を推定する場合、前記穿孔部を下方向に向けて下向きで孔を開けるときの設定トルクと比較して、前記穿孔部を上方向に向けて上向きで孔を開けるときの設定トルクの方が、大きく設定されていることを特徴とする。 The concrete strength estimation system according to the present invention is a concrete strength estimation system for estimating the concrete strength of the concrete structure using a drilling device for drilling holes in the concrete structure and a control unit, The apparatus comprises a drilling portion for making a hole having a diameter of 38 mm or less in the concrete structure, a driving means for rotating the drilling portion, a propulsion means comprising a constant torque motor for propelling the drilling portion, and the driving means A movable base supported by the propelling means to support the base, a base installed on the concrete structure, a support provided on the base and supporting the movable base so as to move vertically; And a sensor for detecting the drilling depth of the hole drilled in the concrete structure by the drilling unit, the control means being a reference With regard to the concrete structure, the feed rate for moving the perforated portion toward the concrete structure is measured in advance within a range in which the torque of the constant torque motor becomes constant with respect to concrete strength, and the torque is constant. Based on the measurement results obtained by changing the value, the relationship between the strength and speed of the concrete strength of the concrete structure serving as the reference and the drilling speed at which the drilling portion moves while opening the hole in the concrete structure is specified Storage unit for storing the stored data, a measurement unit for measuring a drilling time in which the hole is opened in the concrete structure, and torque of the constant torque motor when the hole is opened in the concrete structure to be measured A calculation unit which calculates the drilling speed at the time of drilling the holes by controlling the holes in a constant manner from the drilling depth of the holes and the drilling time The strength and and velocity relationship, the change value of the drilling speed and the calculated, and known data that has been the storage, the concrete strength of the concrete structure of the measurement object obtained on the basis of the concrete structure possess an estimation unit that estimates a concrete strength of the object, and the constant torque motor, when estimating the concrete strength by using the punching device, when drilling holes with downwardly toward the perforated portion in a downward direction As compared with the setting torque, the setting torque at the time of opening the hole upward with the drilling portion directed upward is set larger .
本発明のコンクリート強度の推定システムによれば、制御手段は、種々の基準となるコンクリート構造物について、コンクリート強度と穿孔速度との強度及び速度の関係を特定したデータを記憶部に記憶しておく。演算部では、測定対象のコンクリート構造物に孔を開ける際に、記定トルク電動機のトルクを一定に制御して孔を開けるときの穿孔速度を、センサで検出した孔の穿孔深さと、計測部で計測した穿孔時間とから算出する。推定部では、強度及び速度の関係と、算出した穿孔速度の変化値から、記憶しておいた既知のデータに基づいて求められたコンクリート強度を、コンクリート構造物のコンクリート強度として推定する。
また、かかる構成によれば、穿孔装置を用いてコンクリート構造物のコンクリート強度を推定するときに、穿孔部を上方向に向けて孔を開ける場合は、穿孔機等の荷重が負荷としてかかるのを考慮して、穿孔部を下方向に向けて孔を開けるときの定トルク電動機の設定トルクと比較して、設定トルクを大きく設定する。このように設定トルクに設定すれば、さらに、コンクリート強度を正確に推定することができる。
According to the system for estimating concrete strength of the present invention, the control means stores, in the storage unit, data specifying the relationship between strength and speed of concrete strength and perforation speed for various reference concrete structures. . In the calculation unit, when a hole is made in the concrete structure to be measured, the torque of the recording torque motor is controlled to be constant and the drilling speed at the time of drilling the hole, the drilling depth of the hole detected by the sensor, and the measuring unit Calculated from the drilling time measured in The estimation unit estimates the concrete strength obtained based on the relationship between the strength and the speed and the change value of the calculated drilling speed based on the stored known data as the concrete strength of the concrete structure.
Further, according to such a configuration, when the drilling unit is used to estimate the concrete strength of the concrete structure, when a hole is made with the drilling portion facing upward, the load of the drilling machine or the like is applied as a load. In consideration of this, the set torque is set larger compared to the set torque of the constant torque motor when the hole is bored downward to open the hole. By setting the set torque as described above, it is possible to estimate the concrete strength more accurately.
本発明に係るコンクリート強度の推定方法及びコンクリート強度の推定システムによれば、コンクリート構造物の強度を更に簡易に高精度に推定することができる。また、本発明は、今までできなかった穿孔深さと穿孔時間とから瞬時に穿孔速度が確定できるため、既知データと比較することで、リアルタイムでコンクリート強度の推定ができる。 According to the method for estimating concrete strength and the system for estimating concrete strength according to the present invention, the strength of a concrete structure can be more easily estimated with high accuracy. Further, according to the present invention, since the drilling speed can be determined instantaneously from the drilling depth and drilling time which could not be achieved up to now, concrete strength can be estimated in real time by comparing with known data.
次に、本発明の実施形態に係るコンクリート強度の推定方法を図1を主に参照して説明する。まず、本発明の実施形態に係るコンクリート強度の推定方法を説明する前に、本発明のコンクリート強度の推定方法によってコンクリート強度が推定される試験体としてのコンクリート構造物Wと、コンクリート強度を推定するのに用いられるコンクリート強度の推定システム(以下、「推定システム」という)SYについて説明する。 Next, a method of estimating concrete strength according to an embodiment of the present invention will be described mainly with reference to FIG. First, before describing the method for estimating concrete strength according to an embodiment of the present invention, a concrete structure W as a test body for which the concrete strength is estimated by the method for estimating concrete strength according to the present invention is estimated A concrete strength estimation system (hereinafter referred to as "estimation system") SY used for the following will be described.
なお、穿孔装置1でコンクリート構造物Wのコンクリート強度を推定する場合は、推定する被測定物であるコンクリート構造物Wの被穿孔面Wbの状態によって穿孔装置1の設置状態が相違する。例えば、被穿孔面Wbが床面の場合は下向きで行ない、被穿孔面Wbが天井面の場合は穿孔部41を上に向けた上向きで行ない、被穿孔面Wbが側壁面の場合は横向きで行う。以下、穿孔装置1で下向きの状態でコンクリート構造物Wのコンクリート強度を推定する場合を例に挙げて説明する。
また、説明の便宜上、図1に示す穿孔装置1において、支柱22が延設されている方向を上下方向とし、その支柱22に直交する方向の左側を左、右側を右として説明する。
When the concrete strength of the concrete structure W is estimated by the perforation device 1, the installation state of the perforation device 1 differs depending on the state of the surface Wb of the concrete structure W, which is the object to be measured. For example, when the to-be-punched surface Wb is a floor surface, it is performed downward, and if the to-be-pierced surface Wb is a ceiling surface, it is performed upward with the perforated portion 41 facing upward; Do. Hereinafter, the case where the concrete strength of the concrete structure W is estimated in the downward state by the punching device 1 will be described as an example.
Further, for convenience of explanation, in the punching device 1 shown in FIG. 1, the direction in which the columns 22 are extended is referred to as the vertical direction, and the left side in the direction orthogonal to the columns 22 is referred to as the left and the right side is referred to as the right.
≪コンクリート構造物≫
図1に示すように、コンクリート構造物Wは、砂、砂利、水等をセメント等の糊状のもので結合させたコンクリートによって既設された構造物であり、例えば、道路、橋梁、ビル(建築物)、ダム、トンネル、堤防等や、コンクリートで製造された二次製品等の種々のものから成る。被測定物であるコンクリート構造物Wの厚さ、及び穿孔装置1によって開ける孔Waの穿孔深さd(図2参照)は、任意であって、特に限定されない。なお、孔Waは、貫通孔や、予め定めた深さの有底の穴でもよい。なお、二次製品には、荷重によって生ずる引張応力の一部あるいは全部を打ち消すように、予め圧縮応力を加えてあるプレストレストコンクリートと、PC鋼材を予め所定の力・位置に緊張しておき、これにコンクリートを打込み、硬化した後に緊張力を解放してプレストレスを与えるプレテンションコンクリートと、がある。
«Concrete structure»
As shown in FIG. 1, the concrete structure W is a structure which has been installed by concrete in which sand, gravel, water and the like are bonded with a paste-like material such as cement, for example, a road, a bridge, a building things), and dams, tunnels, or embankments or the like, from a variety of well of such secondary products that are produced in concrete. The thickness of the concrete structure W to be measured and the drilling depth d (see FIG. 2) of the holes Wa opened by the drilling device 1 are optional and are not particularly limited. The holes Wa may be through holes or bottomed holes of a predetermined depth. For secondary products, prestressed concrete, to which compressive stress has been applied in advance, and PC steel material are previously tensioned at a predetermined force and position so as to cancel out part or all of the tensile stress generated by load. There is pre-tensioned concrete which gives prestress by releasing tension after putting in concrete and hardening it.
≪推定システム≫
推定システムSYは、コンクリート構造物Wに孔Waを開ける穿孔装置1を用いてコンクリート構造物Wのコンクリート強度を推定するシステムである。推定システムSYは、前記穿孔装置1と、穿孔装置1の基台21をコンクリート構造物W上に固定するための基台固定装置5と、穿孔装置1に流体を供給する流体供給装置6と、穿孔装置1の駆動状況及び推定されるコンクリート強度等を表示する表示手段8と、を備えている。
«Estimation system»
The estimation system SY is a system that estimates the concrete strength of the concrete structure W using the perforation device 1 that opens the hole Wa in the concrete structure W. The estimation system SY comprises the perforation device 1, a base fixing device 5 for fixing the base 21 of the perforation device 1 on the concrete structure W, and a fluid supply device 6 for supplying fluid to the perforation device 1. And display means 8 for displaying the driving condition of the punching device 1 and the estimated concrete strength and the like.
≪穿孔装置≫
穿孔装置1は、本発明のコンクリート強度の推定方法で、既存のコンクリート構造物Wのコンクリート強度を推定するのに使用される装置であり、コンクリート構造物Wに対して孔Waを開けるための穴開け装置である。穿孔装置1は、穿孔装置1の骨組を形成する基台21及び支柱22を有するフレーム2と、穿孔部41及び移動台31を上下動させる定トルク電動機32を備えた推進手段3と、穿孔部41を回転駆動させる電動駆動手段43(駆動手段)を有する穿孔機4と、穿孔部41がコンクリート構造物Wに開けた孔Waの穿孔深さd(図2参照)を間接的に検出するセンサ35と、推進手段3及び穿孔機4を制御する制御手段7と、を主に備えている。
«Punching device»
The drilling apparatus 1 is an apparatus used to estimate the concrete strength of the existing concrete structure W by the method of estimating concrete strength according to the present invention, and a hole for opening the hole Wa in the concrete structure W It is an opening device. The perforation device 1 comprises a frame 2 having a base 21 and a column 22 forming a framework of the perforation device 1, a propulsion means 3 provided with a constant torque motor 32 for moving the perforation part 41 and the movable table 31 up and down, and a perforation part 41 which detects electrically the drilling depth d (refer to FIG. 2) of the hole Wa which the electric drive means 43 (drive means) which rotationally drives 41 is driven, and the hole Wa which the drilling part 41 opened in the concrete structure W It mainly comprises 35 and control means 7 for controlling the propulsion means 3 and the drilling machine 4.
≪フレーム≫
フレーム2は、コンクリート構造物Wの被穿孔面Wb上に載置される基台21と、基台21上に垂直に配置された支柱22と、支柱22の側面に設けられたラック23と、から主に構成されている。
«Frame»
The frame 2 includes a base 21 mounted on the perforated surface Wb of the concrete structure W, a column 22 vertically disposed on the base 21, and a rack 23 provided on the side surface of the column 22; Mainly composed of
<基台>
基台21は、下面に形成された逆凹溝形状の複数の凹部21aと、基台固定装置5に設けられた配管52が接続される配管接続口21bと、穿孔部41が挿入される穿孔部挿入口21cと、穿孔部挿入口21cに連通する穿孔部挿通孔21dと、穿孔部挿通孔21dが形成された支持部21eと、穿孔部挿通孔21dに連通する排水管接続口21fと、基台21の下端面全体に設けられたパッキン(図示省略)と、を備えている。基台21は、被穿孔面Wb上に密着した状態に固定されて、穿孔機4及び推進手段3が支持された支柱22を保持している。また、基台21には、コンクリート構造物Wに孔Waを開ける際に、穿孔部41が、この基台21の穿孔部挿入口21cから穿孔部挿通孔21dを挿通してコンクリート構造物Wに向けて送り出される。なお、基台21の高さH1(図2参照)は、特に限定されない。
<Base>
The base 21 is provided with a plurality of reverse recessed groove-shaped recesses 21a formed on the lower surface, a pipe connection port 21b to which a pipe 52 provided in the base fixing device 5 is connected, and a hole into which the hole 41 is inserted. A section insertion port 21c, a perforation section insertion hole 21d communicating with the perforation section insertion port 21c, a support section 21e in which the perforation section insertion hole 21d is formed, and a drainage pipe connection port 21f communicating with the perforation section insertion hole 21d; A packing (not shown) provided on the entire lower end surface of the base 21 is provided. The base 21 is fixed in a state of being in close contact with the surface to be perforated Wb, and holds a support 22 on which the drilling machine 4 and the propulsion means 3 are supported. In addition, when a hole Wa is made in the concrete structure W in the base 21, the holed portion 41 is inserted into the hole portion insertion hole 21 d from the hole insertion portion 21 c of the base 21 and is inserted into the concrete structure W It is sent out towards the The height H1 (see FIG. 2) of the base 21 is not particularly limited.
複数の凹部21aは、例えば、基台21の下面部を四つに区画するように形成されている。その四つに区画された凹部21aは、連通孔(図示省略)を介して相互に連通するように形成されている。
配管接続口21bは、基台21の上面の端部から凹部21a内に連通した状態に形成されている。配管接続口21bは、複数の凹部21aのうちの一つに形成され、この配管接続口21bに真空ポンプ51に連通した配管52が接続されている。
The plurality of recesses 21 a are formed, for example, to divide the lower surface portion of the base 21 into four. The four recessed portions 21a are formed to communicate with each other via a communication hole (not shown).
The pipe connection port 21 b is formed in communication with the inside of the recess 21 a from the end of the upper surface of the base 21. The pipe connection port 21b is formed in one of the plurality of concave portions 21a, and a pipe 52 communicating with the vacuum pump 51 is connected to the pipe connection port 21b.
穿孔部挿入口21cは、基台21の上面において、穿孔部41の真下の位置に上下方向に形成された貫通孔から成る。穿孔部挿入口21cは、穿孔部41及びシャンク42が上下方向に挿通可能に形成されている。このため、穿孔部挿入口21cの内壁は、この中に挿入された穿孔部41及びシャンク42を下降して穿孔部41によってコンクリート構造物Wに孔Waを開ける際(以下「穿孔時」という)に、穿孔部41及びシャンク42を、回転自在に支持して上下方向に移動するようにガイドする。また、穿孔部挿入口21cの内壁は、穿孔部41及びシャンク42の回転振れを防止する機能も果たす。 The perforated portion insertion port 21 c is formed of a through hole formed in the vertical direction at a position directly below the perforated portion 41 on the upper surface of the base 21. The perforated portion insertion port 21 c is formed so that the perforated portion 41 and the shank 42 can be vertically inserted. For this reason, when the inner wall of the drilling portion insertion opening 21c lowers the drilling portion 41 and the shank 42 inserted therein and opens the hole Wa in the concrete structure W by the drilling portion 41 (hereinafter referred to as "during drilling") The drilled portion 41 and the shank 42 are rotatably supported and guided to move up and down. In addition, the inner wall of the perforated portion insertion port 21c also functions to prevent rotational deflection of the perforated portion 41 and the shank 42.
穿孔部挿通孔21dは、穿孔部挿入口21cから真下方向へ支持部21eを貫通してコンクリート構造物Wの孔Waに連続するように形成されて、穿孔部41及びシャンク42が挿通可能になっている。このため、穿孔部挿通孔21dも穿孔部挿入口21cと同様に、穿孔部41及びシャンク42を回転自在に支持して上下方向に移動するように案内すると共に、穿孔部41及びシャンク42の回転振れを防止する機能を果たす。 Perforated portion insertion hole 21d is formed to penetrate support portion 21e from the perforated portion insertion port 21c in a direction immediately below and to be continuous with hole Wa of concrete structure W, so that perforated portion 41 and shank 42 can be inserted. ing. For this reason, in the same way as the perforated portion insertion hole 21c, the perforated portion insertion hole 21d rotatably supports the perforated portion 41 and the shank 42 and guides it so as to move in the vertical direction, and also rotates the perforated portion 41 and the shank 42. Performs the function of preventing vibration.
支持部21eには、穿孔部41からコンクリート構造物Wに向けて上下方向に形成された穿孔部挿通孔21dと、穿孔部挿通孔21dから横方向に向けて支持部21eの外壁面まで形成された排水管接続口21fと、が形成されている。支持部21eは、基台21の穿孔部挿入口21cの下側に設置されて、凹部21aの排水管64側の側壁を形成している。このため、基台21の下端部位は、下面視して、凹部21aと支持部21eとによって外周部がロ字状に形成されている。その凹部21a及び支持部21eの下面の周縁部と、穿孔部挿通孔21dの周縁には、空気漏れ及び水漏れを防止するためのパッキン(図示省略)が設けられている。 In the support portion 21e, a perforation portion insertion hole 21d formed in the vertical direction from the perforation portion 41 toward the concrete structure W, and an outer wall surface of the support portion 21e from the perforation portion insertion hole 21d in the lateral direction are formed. A drainage pipe connection port 21f is formed. The support portion 21e is disposed below the perforated portion insertion port 21c of the base 21, and forms a side wall on the drainage pipe 64 side of the recess 21a. For this reason, the lower end portion of the base 21 is formed in an outer peripheral portion in the shape of a square by the concave portion 21a and the support portion 21e when viewed from the lower surface. A packing (not shown) for preventing air leakage and water leakage is provided on the peripheral edge portion of the lower surface of the recess 21a and the support portion 21e and the peripheral edge of the perforated portion insertion hole 21d.
排水管接続口21fは、流体供給装置6の排水管64が取り付けられる排水路の連結部位である。排水管接続口21fは、穿孔時の切削加工で発生する切粉を、給水ポンプ62によって排水管64を介して貯留タンク61に水と共に送り出すための排出口である。排水管接続口21fは、図1に示す左端側が穿孔部挿通孔21dに連通し、右端側が基台21の外周側に開口して形成されて、その開口部位に排水管64が接続されている。 The drainage pipe connection port 21 f is a connection portion of the drainage channel to which the drainage pipe 64 of the fluid supply device 6 is attached. The drainage pipe connection port 21 f is a discharge port for delivering chips generated by cutting processing at the time of drilling through the drainage pipe 64 to the storage tank 61 together with water by the water supply pump 62. The drain pipe connection port 21f is formed such that the left end side shown in FIG. 1 communicates with the perforated portion insertion hole 21d, the right end side is opened to the outer peripheral side of the base 21, and the drain pipe 64 is connected to the opening portion .
パッキン(図示省略)は、各凹部21aの開口周縁部に各凹部21aを囲むように設けられた環状のシール材である。パッキン(図示省略)は、基台21をコンクリート構造物Wの被穿孔面Wbに載置して真空ポンプ51で凹部21a内の空気を吸引した際に、基台21の下端部とコンクリート構造物Wとの間をシールして、各凹部21a内をそれぞれ密閉状態に保つ機能を果たす。 The packing (not shown) is an annular sealing material provided on the opening peripheral edge of each recess 21 a so as to surround each recess 21 a. In the packing (not shown), when the base 21 is placed on the perforated surface Wb of the concrete structure W and the air in the recess 21 a is sucked by the vacuum pump 51, the lower end portion of the base 21 and the concrete structure It has a function of sealing between W and keeping the inside of each recess 21a in a sealed state.
<基台固定装置>
前記基台固定装置5は、一端が凹部21a内に連通した状態に接続された配管52と、この配管52の他端に接続されて凹部21a内を真空吸引する真空ポンプ51と、真空ポンプ51の駆動、及び、配管52に設けられた不図示の制御バルブを制御する基台固定制御部(図示省略)と、を備えて構成されている。基台固定装置5は、凹部21a内の空気を吸引して負圧状態にすることにより、基台21がコンクリート構造物Wの上部に真空吸着され、穿孔装置1の全体をコンクリート構造物Wの被穿孔面Wb上に固定することができる。
<Base fixing device>
The base fixing device 5 includes a pipe 52 connected at one end in communication with the inside of the recess 21 a, a vacuum pump 51 connected to the other end of the pipe 52 for vacuum suction in the recess 21 a, and a vacuum pump 51 And a base fixing control unit (not shown) for controlling a control valve (not shown) provided in the pipe 52. The base fixing device 5 sucks the air in the recess 21 a to make it in a negative pressure state, so that the base 21 is vacuum adsorbed to the upper part of the concrete structure W, and the entire drilling device 1 is made of the concrete structure W. It can be fixed on the surface to be perforated Wb.
<支柱>
支柱22は、推進手段3を上下動自在に支持するポールベースであり、基台21の上部に垂直に設けられている。支柱22には、穿孔機4側の側面の上部から下部までラック23が設けられ、その反対側の側面にスライドブロック本体31aが回転自在に軸支されたローラ36の外周面が当接している。支柱22には、推進手段3及び穿孔機4を支持した移動台31が上下動可能に支持されている。なお、支柱22及び基台21には、支柱22と基台21に対して傾斜させることができる角度調節機構(図示省略)が設けられている。このため、穿孔機4及び推進手段3は、コンクリート構造物Wに対して様々な角度に孔Waを開けることができると共に、様々な角度の被穿孔面Wbにも対応できるようになっている。
<Support>
The support 22 is a pole base that supports the propulsion means 3 so as to be able to move up and down, and is vertically provided at the top of the base 21. A rack 23 is provided on the support 22 from the upper part to the lower part of the side surface on the side of the drilling machine 4, and the outer surface of the roller 36 rotatably supported by the slide block main body 31a is in contact with the opposite side surface. . A movable base 31 supporting the propulsion means 3 and the drilling machine 4 is supported by the support 22 so as to be vertically movable. The column 22 and the base 21 are provided with an angle adjusting mechanism (not shown) which can be inclined with respect to the column 22 and the base 21. For this reason, the drilling machine 4 and the propulsion means 3 can open the holes Wa at various angles with respect to the concrete structure W, and can also cope with the perforated surfaces Wb at various angles.
<ラック>
ラック23は、推進手段3のピニオン33が噛合して配置され、定トルク電動機32が回転駆動すると、推進手段3全体がラック23に沿って上下動するように配置されている。
<Rack>
The racks 23 are disposed such that the pinions 33 of the propulsion means 3 are engaged with each other, and when the constant torque motor 32 is rotationally driven, the entire propulsion means 3 is arranged to move up and down along the racks 23.
≪推進手段≫
推進手段3は、穿孔部41を上下方向に進退させる定トルク電動機32を備え、穿孔機4を支持した移動台31を支柱22に沿って上下動させる送り装置である。推進手段3は、板状の部材によって形成された移動台31と、移動台31に設けられた定トルク電動機32と、定トルク電動機32の駆動歯車(図示省略)に連動回転するピニオン33と、定トルク電動機32を駆動させる電動機ドライバ34と、移動台31に取り付けられた前記センサ35と、移動台31に軸支された複数のローラ36と、を備えている。推進手段3は、支柱22に上下動自在に支持されて、定トルク電動機32の回転によって推進手段3及び穿孔機4全体を上昇、下降させる。
«Propelling means»
The propulsion means 3 is a feeding device provided with a constant torque motor 32 for advancing and retracting the drilling portion 41 in the vertical direction, and for moving the movable base 31 supporting the drilling machine 4 up and down along the support 22. The propulsion means 3 includes a movable table 31 formed of a plate-like member, a constant torque motor 32 provided on the movable table 31, and a pinion 33 that rotates in conjunction with a drive gear (not shown) of the constant torque motor 32. The motor driver 34 for driving the constant torque motor 32, the sensor 35 mounted on the moving table 31, and a plurality of rollers 36 pivotally supported on the moving table 31 are provided. The propulsion means 3 is vertically movably supported by the support 22 and rotates the constant torque motor 32 to raise and lower the entire propulsion means 3 and drilling machine 4.
<移動台>
移動台31は、推進手段3及び穿孔機4を、支柱22に上下動可能に支持させるためのスライドブロックである。移動部材は、支柱22に支持されたスライドブロック本体31aと、スライドブロック本体31aに取り付けられた支持台31bと、支持台31bに取り付けられた取付治具31cと、支持台31bに内設されたジョイント31dと、から主に構成されている。移動台31は、定トルク電動機32の作動によって上下方向に進退されることにより、移動台31に追従して電動駆動手段43及び穿孔部41が上下方向に進退する。なお、移動台31は、穿孔機4の電動駆動手段43(穿孔部41)を、支持装置(図示省略)によって下向き、上向き等に向きを変えて支持することができるようになっている。
<Mobile stand>
The moving table 31 is a slide block for supporting the propulsion means 3 and the drilling machine 4 on the support 22 so as to be able to move up and down. The moving member is provided in the slide block main body 31a supported by the column 22, the support base 31b attached to the slide block main body 31a, the mounting jig 31c attached to the support base 31b, and the support base 31b. It is mainly composed of a joint 31d. The moving table 31 advances and retracts in the vertical direction by the operation of the constant torque motor 32, whereby the electric drive means 43 and the punching portion 41 move up and down in the vertical direction following the moving table 31. The moving table 31 is configured to be able to support the motorized driving means 43 (the drilling portion 41) of the drilling machine 4 by changing the direction downward, upward or the like by a support device (not shown).
スライドブロック本体31aは、支柱22の背面側に支持された矩形の厚板状部材から成る。スライドブロック本体31aは、左端部側の上下に軸支されたローラ36,36と、右端部側の中央に設置された定トルク電動機32及びピニオン33と、左端部側の下部に設けられた支持台31bと、を備えている。このスライドブロック本体31aは、ローラ36,36とピニオン33とでラック23を介在して支柱22を挟持した状態に配置されている。 The slide block main body 31 a is formed of a rectangular thick plate-like member supported on the back side of the support column 22. The slide block main body 31a includes rollers 36 and 36 pivotally supported at the upper and lower ends on the left end side, a constant torque motor 32 and a pinion 33 installed at the center on the right end side, and supports provided at the lower end on the left end And a platform 31b. The slide block main body 31 a is disposed in a state in which the support 22 is held with the racks 23 interposed between the rollers 36 and 36 and the pinion 33.
支持台31bは、スライドブロック本体31aに対して水平に固定された厚板状の部材から成る。支持台31bには、略中央部に形成されてジョイント31dが内嵌される縦孔32eと、給水管63が接続されて縦孔32eに連通する横孔31fと、が形成されている。支持台31bには、上面の右端部に立設された取付治具31cと、下面に取り付けられたセンサ35と、が設けられている。 The support base 31 b is formed of a thick plate-like member fixed horizontally to the slide block main body 31 a. The support base 31b is formed with a vertical hole 32e which is formed substantially at the center and into which the joint 31d is fitted, and a horizontal hole 31f which is connected to the water supply pipe 63 and communicates with the vertical hole 32e. The support base 31 b is provided with a mounting jig 31 c erected at the right end of the upper surface, and a sensor 35 attached to the lower surface.
取付治具31cは、電動駆動手段43を支持台31bに上方に配置するための固定具である。取付治具31cは、支持台31bの上面から上方向に延設された縦フレームと、縦フレームの上端部から支柱22方向に向けて水平に延設された横フレームと、を逆L字状に連結して構成されている。 The mounting jig 31c is a fixture for disposing the electric drive means 43 on the support base 31b at the upper side. The mounting jig 31c is an inverted L-shape having a vertical frame extending upward from the upper surface of the support base 31b and a horizontal frame extending horizontally from the upper end of the vertical frame toward the column 22. Connected to
ジョイント31dは、中央部に中空形状のシャンク42が上下動自在及び回転自在に挿入された中空部(図示省略)を有する筒状の部材から成り、支持台31bに上下方向に向けて形成された貫通孔に挿着されている。ジョイント31dは、給水管63の先端部が接続された流入口(図示省略)と、この流入口から浸入した水が流れ込むシャンク42の給水口(図示省略)の周辺部位を覆うように形成されて、シャンク42を回転自在に軸支する中空部(図示省略)と、を有している。このため、ジョイント31dは、給水管63と水が流動する管形状のシャンク42とを接続する継手の機能と、回転するシャンク42の振れを防止する軸受の機能と、を果たす。なお、ジョイント31d、後記のシャンク42及び穿孔部41は、特許文献1に記載されたジョイント、砥石ホルダ及び砥石ビットと同じ構造をしている。 The joint 31d is a cylindrical member having a hollow portion (not shown) into which a hollow shank 42 is vertically and movably and rotatably inserted at the central portion, and is formed on the support base 31b in the vertical direction. It is inserted in the through hole. The joint 31 d is formed so as to cover an inlet (not shown) to which the tip of the water supply pipe 63 is connected and a peripheral portion of a water inlet (not shown) of the shank 42 into which the water entering from the inlet flows. And a hollow portion (not shown) rotatably supporting the shank 42. For this reason, the joint 31 d performs the function of a joint that connects the water supply pipe 63 and the pipe-shaped shank 42 through which water flows, and the function of a bearing that prevents the swing of the rotating shank 42. The joint 31 d, the shank 42 and the perforated portion 41 described later have the same structure as the joint, the grindstone holder and the grindstone bit described in Patent Document 1.
<定トルク電動機>
定トルク電動機32は、移動台31と、移動台31に設けられた電動駆動手段43及びセンサ35と、電動駆動手段43に連結された穿孔部41と、を上下方向に移動させるためのモータである。定トルク電動機32には、回転数を計測するためのエンコーダ(図示省略)等が回転軸に設けられている。穿孔時に定トルク電動機32の定格トルク値(定格値)は、コンクリート強度の設定された絶対値に対して、前記定トルク電動機の定格トルクが前記絶対値を含む範囲の間に入るように設定されている。定トルク電動機32の定格トルクは、定格値が絶対値を含む相対的な範囲(例えば、定格値の10〜80%の範囲)に設定されている。
また、定トルク電動機32の回転数は、例えば、500(0〜4,000)[rpm]に設定されている。なお、定トルク電動機32の回転数は、ラック23とピニオン33とのギヤ比等によって相違するが、例えば、200[rpm]ではゆっくり過ぎ、また、4,000[rpm]では速過ぎるため、実用的な回転数の範囲の一例を挙げると、500〜1,000[rpm]が望ましい。
<Constant torque motor>
The constant torque motor 32 is a motor for vertically moving the moving table 31, the electric driving means 43 and the sensor 35 provided on the moving table 31, and the perforation part 41 connected to the electric driving means 43. is there. In the constant torque motor 32, an encoder (not shown) or the like for measuring the number of rotations is provided on the rotation shaft. The rated torque value (rated value) of the constant torque motor 32 is set so that the rated torque of the constant torque motor falls within a range including the absolute value with respect to the set absolute value of concrete strength at the time of drilling. ing. The rated torque of the constant torque motor 32 is set to a relative range (e.g., a range of 10 to 80% of the rated value) where the rated value includes an absolute value.
Moreover, the rotation speed of the constant torque motor 32 is set to 500 (0 to 4,000) [rpm], for example. Although the number of revolutions of the constant torque motor 32 differs depending on the gear ratio of the rack 23 and the pinion 33, etc., for example, it is too slow at 200 rpm and too fast at 4,000 rpm. 500-1,000 [rpm] is desirable, as an example of a typical rotation speed range.
<ピニオン>
ピニオン33は、ラック23に噛合した状態に配置される駆動歯車である。ピニオン33は、例えば、定トルク電動機32のロータ(図示省略)に歯車減速機構を介在して減速して正転及び反転し、ラック23に沿って回転しながら下降、上昇するように配置されている。
<Pinion>
The pinion 33 is a drive gear that is disposed in mesh with the rack 23. The pinion 33 is disposed to, for example, decelerate, rotate forward and reverse via a gear reduction mechanism to a rotor (not shown) of the constant torque motor 32, and lower and raise it while rotating along the rack 23. There is.
<電動機ドライバ>
電動機ドライバ34は、定トルク電動機32の駆動を制御する装置であり、定トルク電動機32のトルクTを制御するトルク制御部(図示省略)と、定トルク電動機32に流す電流量、電流の方向(回転方向)、タイミング等の回転駆動を制御する駆動制御回路部(図示省略)と、を備えている。
<Motor driver>
The motor driver 34 is a device for controlling the drive of the constant torque motor 32, and a torque control unit (not shown) for controlling the torque T of the constant torque motor 32; the amount of current flowing through the constant torque motor 32; And a drive control circuit unit (not shown) for controlling rotational drive such as rotation direction) and timing.
<センサ>
センサ35は、移動台31の上下方向の変位、すなわち、移動台31に電動駆動手段43等を介在して取り付けられている穿孔部41の上下方向の変位を検出するための変位検出手段であり、例えば、レーザー距離計から成る。センサ35は、取り付けられた支持台31bからその下方の基台21の上面に向けてレーザー光を送信し、基台21の上面で反射して戻って来るレーザー光の反射波を受信するまでのレーザー光の往復時間を検出して、その時間の差からセンサ35から基台21の上面までの距離C0を計測する距離計である。計測した距離C0は、センサ35及び穿孔部41と一体に動く移動台31の上下動によって変位する。このため、センサ35は、センサ35から基台21の上面までの距離の変位と同じ距離だけ下方に移動する穿孔部41によってコンクリート構造物Wに開けた孔Waの穿孔深さd(図2参照)、及び穿孔距離を間接的に検出している。
<Sensor>
The sensor 35 is a displacement detection means for detecting the displacement of the moving table 31 in the vertical direction, that is, the displacement of the perforated portion 41 attached to the moving table 31 via the electric drive means 43 or the like. , For example, a laser rangefinder. The sensor 35 transmits laser light from the mounted support 31 b toward the upper surface of the base 21 below and until it receives a reflected wave of the laser light reflected back from the upper surface of the base 21. It is a distance meter which detects the reciprocation time of the laser beam and measures the distance C 0 from the sensor 35 to the upper surface of the base 21 from the difference in the time. The measured distance C 0 is displaced by the vertical movement of the moving table 31 which moves integrally with the sensor 35 and the perforated portion 41. For this reason, the sensor 35 detects the drilling depth d of the hole Wa in the concrete structure W by the drilling portion 41 which moves downward by the same distance as the displacement of the distance from the sensor 35 to the upper surface of the base 21 (see FIG. 2) And drilling distances are indirectly detected.
センサ35で距離C0を検出する場合は、基台21の高さをH1、基台21の上面から穿孔部41までの間隔をH2とすると、穿孔部41を図2に示す位置状態からH1+H2の距離だけ下降させて、被穿孔面Wbに当接する位置を検出時のスタート地点として位置合わせを行ってから距離C0の検出を行う。
なお、センサ35から穿孔部41までの長さBは、
B>H1+d
に設定する。また、穿孔部41は、
H1+H2+d<H2+B
になるように設定する。
When the distance C0 is detected by the sensor 35, assuming that the height of the base 21 is H 1 and the distance from the upper surface of the base 21 to the perforated portion 41 is H 2 , the position state shown in FIG. from is lowered by a distance of H 1 + H 2, to detect the distance C 0 after performing alignment starting point at the time of detecting the position abutting on the perforations surface Wb.
Note that the length B from the sensor 35 to the perforated portion 41 is
B> H 1 + d
Set to Moreover, the perforation part 41 is
H 1 + H 2 + d <H 2 + B
Set to be
センサ35は、レーザー光を送信及び受信するレーザー光送受信部(図示省略)と、センサ35から発振されたレーザー光が戻って来るまでのレーザー光の往復時間を計測する時間計測部(図示省略)と、レーザー光の往復時間から穿孔距離(穿孔深さd)を算出する距離演算部(図示省略)と、を備え、センサ35自体で穿孔距離を計測できるようになっている。センサ35で検出した穿孔距離及び穿孔深さdのデータは、制御手段7の演算部73に送られる。 The sensor 35 is a laser light transmitting / receiving unit (not shown) for transmitting and receiving laser light, and a time measuring unit (not shown) for measuring the reciprocation time of the laser light until the laser light oscillated from the sensor 35 comes back. And a distance calculation unit (not shown) for calculating a perforation distance (perforation depth d) from the reciprocation time of the laser beam, and the perforation distance can be measured by the sensor 35 itself. The data of the drilling distance and the drilling depth d detected by the sensor 35 are sent to the calculation unit 73 of the control means 7.
<ローラ>
図1に示すローラ36は、支柱22の左側の側面に圧接するように配置されて、定トルク電動機32の回転でピニオン33が連動してスライドブロック本体31aが上昇、下降することによって回転する。
<Roller>
The roller 36 shown in FIG. 1 is disposed so as to be in pressure contact with the left side surface of the support column 22. The rotation of the constant torque motor 32 interlocks the pinion 33 and rotates by moving the slide block body 31a upward and downward.
<穿孔機>
穿孔機4は、シャンク42の先端に取り付けた穿孔部41を高速回転させることによって、コンクリート構造物Wの被穿孔面Wbを研磨しながら深穴切削して孔Waを開ける穿孔ドリル装置から成る。穿孔機4は、推進手段3の支持台31bに穿孔部41を下向きにして取り付けられている。穿孔機4は、孔Waを開けるための穿孔部41と、穿孔部41を先端に取り付けたシャンク42と、シャンク42及び穿孔部41を回転駆動させる電動駆動手段43と、シャンク42を電動駆動手段43に取り付けためのチャック44と、を主に備えている。穿孔機4は、穿孔時に、定トルク電動機32によって回転したピニオン33が噛合したラック23を転動することにより、穿孔部41及びシャンク42と共に支柱22に沿って下降しながら穿孔部41でコンクリート構造物Wに孔Waを開ける。
<Punching machine>
The drilling machine 4 comprises a drilling drill device which cuts the hole Wa while performing deep hole cutting while polishing the surface to be drilled Wb of the concrete structure W by rotating the drilling portion 41 attached to the tip of the shank 42 at high speed. The drilling machine 4 is mounted on the support 31 b of the propulsion means 3 with the drilling portion 41 facing downward. The drilling machine 4 comprises a drilling portion 41 for drilling the hole Wa, a shank 42 having the drilling portion 41 attached at its tip, an electric drive means 43 for rotating the shank 42 and the drilling portion 41, and an electric drive means for the shank 42. 43 mainly comprises a chuck 44 for mounting. The drilling machine 4 rolls the rack 23 meshed with the pinion 33 rotated by the constant torque motor 32 at the time of drilling, thereby lowering the concrete along the column 22 together with the drilling section 41 and the shank 42 with a concrete structure at the drilling section 41 The hole Wa is opened in the object W.
<穿孔部>
穿孔部41は、コンクリート構造物Wに直径が38mm以下(更に好ましくは4mm〜25mm)の小口径の穿孔ドリルの機能を果たすダイヤモンドビットといわれる砥石ビートから成る。穿孔部41は、コンクリート構造物Wの被穿孔面Wbに対して研削面が平面に形成される円筒状の砥石本体と、砥石本体の上端部をシャンク42の下端部に取り付ける円筒状の取付部と、から主に構成されている。穿孔部41の砥石本体は、研磨砥粒を結合材で焼結したものであって、周知の各種の砥石ビットから成る。穿孔部41は、穿孔時に、水が供給される後記する水循環路の一部を形成する不図示のコア孔及び側孔を有している。そのコア孔及び側孔は、穿孔時に発生した磨ぎ水及び切削粉を穿孔部41のコア孔(図示省略)と流体供給装置6との内外間で循環させることによって、穿孔部41とコンクリート構造物Wとの間の摩擦熱の上昇を抑制させると共に、切削粉を孔Waから自動排出させている。
<Punctured part>
The drilling portion 41 is composed of a grindstone beat called a diamond bit which functions as a small diameter drilling drill having a diameter of 38 mm or less (more preferably 4 mm to 25 mm) in the concrete structure W. The perforated portion 41 has a cylindrical grinding wheel main body whose grinding surface is formed flat with respect to the surface Wb of the concrete structure W to be drilled, and a cylindrical attachment portion for mounting the upper end portion of the grinding wheel main body to the lower end portion of the shank 42 And is mainly composed of. The grindstone body of the perforated portion 41 is made by sintering abrasive grains with a bonding material, and is made of various well-known grindstone bits. The perforation portion 41 has a core hole and a side hole (not shown) which form a part of a water circulation path described later to which water is supplied at the time of perforation. The core holes and the side holes circulate drilling water and cutting powder generated at the time of drilling between the inside and outside of the core hole (not shown) of the drilling portion 41 and the fluid supply device 6, thereby forming the drilling portion 41 and the concrete structure. While suppressing the rise of frictional heat with W, cutting powder is automatically discharged from hole Wa.
<シャンク>
シャンク42は、水を穿孔部41に供給する中空状の供給路を有する円筒状(管状)の部材であり、砥石ホルダとも言われている。シャンク42は、上端部がジョイント31dを介してチャック44に固定され、下端部に穿孔部41の取付部が内嵌されている。ジョイント31d内に設けられたシャンク42の上端部側面には、給水管63内に連通する流入孔(図示省略)が形成されている。シャンク42及び穿孔部41は、基台21の穿孔部挿入口21c内、及び、支持部21eの穿孔部挿通孔21d内に、上下方向に移動可能に挿入できるように構成されている。
<Shank>
The shank 42 is a cylindrical (tubular) member having a hollow supply passage for supplying water to the perforated portion 41, and is also referred to as a grinding wheel holder. The upper end portion of the shank 42 is fixed to the chuck 44 via a joint 31 d, and the mounting portion of the perforated portion 41 is internally fitted at the lower end portion. An inflow hole (not shown) communicating with the inside of the water supply pipe 63 is formed on the side surface of the upper end portion of the shank 42 provided in the joint 31 d. The shank 42 and the perforated portion 41 are configured to be vertically movably inserted into the perforated portion insertion port 21c of the base 21 and the perforated portion insertion hole 21d of the support portion 21e.
<電動駆動手段>
電動駆動手段43(駆動手段)は、穿孔部41及びシャンク42を回転させる電動モータから成る。電動駆動手段43は、取付治具31c上に取り付けられて、定トルク電動機32が回転することによって、移動台31と一体に上昇、下降する。
<Electric drive means>
The electric drive means 43 (drive means) comprises an electric motor for rotating the drilling portion 41 and the shank 42. The electric drive means 43 is mounted on the mounting jig 31c, and as the constant torque motor 32 rotates, the electric drive means 43 ascends and descends integrally with the moving table 31.
<チャック>
チャック44は、シャンク42の上端を着脱自在に固定する保持装置であり、電動駆動手段43の下側に設けられている。このため、シャンク42は、チャック44を締め付けを緩めることによって、別のものに交換することが可能になっている。
<Chuck>
The chuck 44 is a holding device for detachably fixing the upper end of the shank 42, and is provided below the electric drive means 43. For this reason, the shank 42 can be replaced with another by loosening the chuck 44.
<流体供給装置>
流体供給装置6は、穿孔時に、摩擦熱が発生する穿孔部41及びコンクリート構造物Wの孔Waに磨ぎ水等の液体を供給して冷却及び潤滑させると共に、切削したコンクリートの切削粉を排出するための冷却水供給装置である。流体供給装置6は、水が貯留された貯留タンク61と、貯留タンク61に設けられた給水ポンプ62と、貯留タンク61内の水が送られる給水管63と、穿孔部挿通孔21d及び排水管接続口21fに連通する排水管64と、給水ポンプ62の駆動、及び給水管63に設けられた不図示のバルブを制御する注水制御部(図示省略)と、を備えている。流体供給装置6は、貯留タンク61と、給水ポンプ62と、給水管63と、ジョイント31d内の中空部と、シャンク42内の中空部と、穿孔部41内のコア孔と、基台21の穿孔部挿入口21cと、支持部21eの穿孔部挿通孔21d及び排水管接続口21fと、排水管64と、によって水の循環流路を形成している。
<Fluid supply device>
The fluid supply device 6 supplies a fluid such as grinding water to the perforations 41 where friction heat is generated and the holes Wa of the concrete structure W at the time of perforation to cool and lubricate, and discharges the cutting powder of the cut concrete. Cooling water supply device. The fluid supply device 6 includes a storage tank 61 in which water is stored, a water supply pump 62 provided in the storage tank 61, a water supply pipe 63 to which water in the storage tank 61 is sent, a perforated portion insertion hole 21d and a drainage pipe. A drain pipe 64 communicating with the connection port 21 f, and a water injection control unit (not shown) for controlling the water supply pump 62 and a valve (not shown) provided on the water supply pipe 63 are provided. The fluid supply device 6 includes a storage tank 61, a water supply pump 62, a water supply pipe 63, a hollow portion in the joint 31d, a hollow portion in the shank 42, a core hole in the perforated portion 41, and a base 21. A water circulation channel is formed by the perforated portion insertion port 21c, the perforated portion insertion hole 21d of the support portion 21e, the drainage pipe connection port 21f, and the drainage pipe 64.
<貯留タンク>
貯留タンク61は、磨き水等の液を貯留させておくタンクであり、その内部に穿孔部41から戻った磨ぎ水の中の穿孔粉を取り除いて、穿孔性能を維持するためのフィルタ(図
示省略)が内設されている。磨ぎ水は、例えば、水道水であるが、特に制限はなく、ゲル状液、泡状液等であってもよい。
<Storage tank>
The storage tank 61 is a tank for storing a solution such as polishing water, and filters (not shown) for maintaining the drilling performance by removing the drilling powder in the polishing water returned from the drilling portion 41 therein. ) Is installed internally. The polishing water is, for example, tap water, but is not particularly limited, and may be a gel liquid, a foam liquid, or the like.
給水ポンプ62は、貯留タンク61から給水管63を介して穿孔部41に磨ぎ水を供給すると共に、穿孔部41に供給した磨ぎ水を排水管64を介して貯留タンク61に戻して循環させる動力源である。
給水管63は、上流側が給水ポンプ62に接続され、下流側がジョイント31dに接続されている。給水管63には、貯留タンク61から供給される磨ぎ水の量を調整するバルブ(図示省略)が設けられている。
The water supply pump 62 supplies the polishing water from the storage tank 61 to the perforated portion 41 via the water supply pipe 63, and power to circulate the abrasive water supplied to the perforation portion 41 back to the storage tank 61 via the drainage pipe 64. It is a source.
An upstream side of the water supply pipe 63 is connected to the water supply pump 62, and a downstream side is connected to the joint 31d. The water supply pipe 63 is provided with a valve (not shown) for adjusting the amount of the polishing water supplied from the storage tank 61.
排水管64は、穿孔部41によって孔Waを開けた際に発生する切削粉を磨ぎ水と共に貯留タンク61に送るための配管である。排水管64は、上流側が排水管接続口21fに接続され、下流側が貯留タンク61に接続されている。 The drainage pipe 64 is a pipe for sending cutting powder generated when the hole Wa is opened by the perforation portion 41 to the storage tank 61 together with the grinding water. The drain pipe 64 is connected to the drain pipe connection port 21 f on the upstream side, and is connected to the storage tank 61 on the downstream side.
<制御手段>
制御手段7は、コンクリート構造物Wに孔Waを開けている穿孔時間を計測する機能を備えた制御装置である。制御手段7は、種々のデータを記憶する記憶部71と、穿孔時間を計測する計測部72と、穿孔速度v及びコンクリート強度σを算出する演算部73と、コンクリート強度σを推定する推定部74と、表示手段8を制御する表示制御部75と、を備えている。なお、制御手段7は、その他に推進手段3等を制御する制御部をまとめて有するコントローラとして構成してもよい。
<Control means>
The control means 7 is a control device having a function of measuring a drilling time in which the hole Wa is opened in the concrete structure W. The control means 7 stores a storage unit 71 for storing various data, a measurement unit 72 for measuring the drilling time, a calculation unit 73 for calculating the drilling speed v and the concrete strength σ, and an estimation unit 74 for estimating the concrete strength σ. And a display control unit 75 that controls the display unit 8. In addition, the control means 7 may be configured as a controller that collectively has a control unit that controls the propulsion means 3 and the like.
記憶部71は、定トルク電動機32等の種々のデータを記憶するフラッシュメモリや、ハードディディスク、光ディスク等である。記憶部71には、基準となるそれぞれの既存のコンクリート構造物Wのコンクリート強度σに対して定トルク電動機32のトルクTが一定となる範囲で、穿孔部41をコンクリート構造物Wに向けて移動させる送り速度を予め計測してそのデータが記憶させてある。また、記憶部71には、トルクTの一定の値を変えて計測した結果に基づいて、基準となるコンクリート構造物Wのコンクリート強度σと、穿孔部41がコンクリート構造物Wに孔Waを開けながら移動する穿孔速度vとの速度関係を特定したデータも記憶させてある。 The storage unit 71 is a flash memory for storing various data of the constant torque motor 32 or the like, a hard disk, an optical disk or the like. In the storage unit 71, the perforated portion 41 is moved toward the concrete structure W within a range where the torque T of the constant torque motor 32 is constant with respect to the concrete strength σ of each existing concrete structure W serving as a reference. The feed speed to be measured is measured in advance and the data is stored. In addition, based on the measurement result obtained by changing the constant value of the torque T in the storage unit 71, the concrete strength σ of the concrete structure W serving as a reference and the perforations 41 open the holes Wa in the concrete structure W. Data specifying the velocity relationship with the moving drilling velocity v while moving is also stored.
計測部72は、センサ35で遂次計測して送られて来る穿孔距離が変位している間の時間からコンクリート構造物Wに孔Waを開けるのにかかった穿孔時間を計測する部位である。計測部72で計測された穿孔時間のデータは、演算部73に送られる。 The measurement unit 72 is a part that measures the drilling time taken to open the hole Wa in the concrete structure W from the time during which the drilling distance sent and measured by the sensor 35 is displaced. The data of the drilling time measured by the measuring unit 72 is sent to the calculating unit 73.
演算部73は、センサ35で計測した穿孔距離の変位と、計測部72で計測した穿孔時間とから穿孔速度vを算出する部位である。さらに詳述すると、演算部73は、測定対象のコンクリート構造物Wに孔Waを開ける際に、定トルク電動機32のトルクTを一定に制御して孔Waを開けるときの穿孔速度vを、孔Waの穿孔深さd(穿孔距離)と穿孔時間とから算出する。演算部73で算出された値は、推定部74に送られる。 The calculation unit 73 is a part that calculates the drilling speed v from the displacement of the drilling distance measured by the sensor 35 and the drilling time measured by the measuring unit 72. More specifically, when opening the hole Wa in the concrete structure W to be measured, the calculation unit 73 controls the torque T of the constant torque motor 32 to be constant to open the hole Wa by the drilling speed v It is calculated from the drilling depth d (piercing distance) of Wa and the drilling time. The value calculated by the calculation unit 73 is sent to the estimation unit 74.
推定部74は、演算部73で算出した穿孔速度vの変化値から、記憶部71に記憶しておいた基準となるコンクリート強度σと穿孔速度vとの関係の既知のデータに基づいて求められたコンクリート強度σを、コンクリート構造物Wのコンクリート強度σとして推定する部位である。つまり、推定部74は、予め計測して記憶部71に記憶しておいた基準となるコンクリート構造物Wのコンクリート強度σに対する穿孔速度vと、演算部73で算出した被測定物のコンクリート構造物Wの穿孔時の穿孔速度vと、を比較して一致する穿孔速度vの基準のコンクリート構造物Wのコンクリート強度σを、その被測定物(コンクリート構造物W)のコンクリート強度σとして推定する。推定部74で推定したコンクリート強度σの値は、表示手段8にコンクリート強度情報として出力される。 The estimation unit 74 is obtained from the change value of the drilling speed v calculated by the calculation unit 73 based on known data of the relationship between the concrete strength σ as a reference and the drilling speed v stored in the storage unit 71. The concrete strength σ is a part to be estimated as the concrete strength σ of the concrete structure W. That is, the estimation unit 74 measures the drilling speed v relative to the concrete strength σ of the concrete structure W serving as a reference, which is measured in advance and stored in the storage unit 71, and the concrete structure of the object to be measured calculated by the calculation unit 73. The concrete strength σ of the concrete structure W based on the corresponding drilling speed v is estimated by comparing the drilling speed v at the time of drilling with W as the concrete strength σ of the object to be measured (concrete structure W). The value of the concrete strength σ estimated by the estimation unit 74 is output to the display unit 8 as concrete strength information.
この推定部74による穿孔速度vからコンクリート構造物Wのコンクリート強度σを推定する場合の一例を挙げる。推定部74では、下記の式(1)を用いて算出した値をコンクリート強度σとしてもよい。ここで、定数をa、比例定数をK0,k2、電動機の効率、歯車の摩擦係数を含む定数をk0、定トルク電動機32の出力をP0(=2πNT)、定トルク電動機32の回転数[rpm]をN、定トルク電動機32のトルク[Nm]をT、穿孔部41の穿孔速度[mm/s]をvとすると、コンクリート強度[N/mm2]σは、例えば、後記する近似式
σ=8.1×v−2.8
とすることができ、この値をコンクリート強度σとしてもよい。なお、予め測定されている既知のコンクリート強度σは、予め推定部74に入力されてある。
An example of estimating the concrete strength σ of the concrete structure W from the drilling speed v by the estimation unit 74 will be described. In the estimation unit 74, the value calculated using the following equation (1) may be used as the concrete strength σ. Here, the constant a, the proportional constant K 0 , k 2 , the motor efficiency, the constant including the friction coefficient of the gear k 0 , the output of the constant torque motor 32 P 0 (= 2πNT), the constant torque motor 32 Assuming that the rotational speed [rpm] is N, the torque [Nm] of the constant torque motor 32 is T, and the drilling speed [mm / s] of the drilling portion 41 is v, concrete strength [N / mm 2 ] σ is, for example, described later. Approximate equation σ = 8.1 × v −2.8
This value may be used as the concrete strength σ. The known concrete strength σ measured in advance is input to the estimation unit 74 in advance.
制御条件設定部70は、式(1)〜(4)、定トルク電動機32の回転数、その他の値等を入力する部位である。
表示制御部75は、モニタ等である表示手段8の駆動表示を制御する部位であり、推定部74で推定したコンクリート強度σ等を表示手段8に表示させる。
The control condition setting unit 70 is a unit for inputting the equations (1) to (4), the number of rotations of the constant torque motor 32, and other values.
The display control unit 75 is a part that controls drive display of the display unit 8 such as a monitor, and causes the display unit 8 to display the concrete strength σ or the like estimated by the estimation unit 74.
≪作用≫
次に、本発明の実施形態に係るコンクリート強度の推定方法及びコンクリート強度の推定システムの作用を作業工程順に説明する。
«Function»
Next, actions of the method of estimating concrete strength and the system of estimating concrete strength according to the embodiment of the present invention will be described in the order of operation steps.
図1に示す穿孔装置1を用いて、コンクリート構造物Wのコンクリート強度σを推定する場合は、推定作業を行う前に予め対象となるそれぞれのコンクリート構造物Wのコンクリート強度σと、コンクリート強度σに対する穿孔速度vと、を予めそれぞれ計測して制御手段7の記憶部71に記憶させておくと共に、その計測した結果に基づいて、コンクリート強度σと穿孔速度vとの関係を特定して記憶部71にそのデータを予め記憶させておく(準備工程)。 In the case of estimating the concrete strength σ of the concrete structure W using the drilling device 1 shown in FIG. 1, the concrete strength σ of each concrete structure W to be targeted and the concrete strength σ in advance before performing the estimation operation The perforation speed v for each is measured in advance and stored in the storage unit 71 of the control means 7, and the relationship between the concrete strength .sigma. And the perforation speed v is specified based on the measurement result, and the storage unit The data is stored in advance in 71 (preparation step).
実際に、コンクリート構造物Wのコンクリート強度σを推定する場合は、まず、穿孔装置1をコンクリート構造物W上の被計測位置に載置する(穿孔装置載置工程)。次に、基台固定装置5の真空ポンプ51を作動させ、フレーム2の基台21をコンクリート構造物Wの上に真空吸着させ、穿孔装置1をコンクリート構造物W上の被穿孔面Wbに固定する(穿孔装置固定工程)。 Actually, when estimating the concrete strength σ of the concrete structure W, first, the drilling device 1 is placed at the measurement position on the concrete structure W (piercing device placement step). Next, the vacuum pump 51 of the base fixing device 5 is operated to vacuum-adsorb the base 21 of the frame 2 onto the concrete structure W, and the drilling device 1 is fixed to the surface Wb to be drilled on the concrete structure W Yes (punch fixing step).
続いて、推進手段3の定トルク電動機32を作動させて、穿孔機4を下降させ、穿孔部41を穿孔部挿通孔21d内に挿入させてコンクリート構造物Wの被穿孔面Wbに当接する位置(孔開け、及びセンサ35による距離C0の検出が行われるスタート位置)まで下降させる位置合わせを行う(穿孔部位置合わせ工程)。 Subsequently, the constant torque motor 32 of the propulsion means 3 is operated to lower the drilling machine 4, and the drilling portion 41 is inserted into the drilling portion insertion hole 21d to abut the drilling surface Wb of the concrete structure W The positioning is performed to lower to (a drilling position and a start position where the detection of the distance C 0 is performed by the sensor 35) (punching portion positioning step).
次に、電動駆動手段43を作動させて、チャック44、シャンク42を介して穿孔部41を回転させる(穿孔機駆動工程)。さらに、流体供給装置6の給水ポンプ62を作動させて、貯留タンク61から給水管63、ジョイント31d、シャンク42、穿孔部41、穿孔部挿通孔21d、排水管64を介して貯留タンク61に戻る循環路に磨ぎ水を循環させる(流体供給装置駆動工程)。なお、給水ポンプ62により磨ぎ水を循環させるタイミングは、穿孔機4を回転駆動させる前であっても構わない。 Next, the electric drive means 43 is operated to rotate the drilling portion 41 via the chuck 44 and the shank 42 (piercing machine driving step). Further, the water supply pump 62 of the fluid supply device 6 is operated to return from the storage tank 61 to the storage tank 61 via the water supply pipe 63, the joint 31d, the shank 42, the piercing portion 41, the piercing portion insertion hole 21d, and the drainage pipe 64. The grinding water is circulated in the circulation path (fluid supply device driving step). The timing at which the water supply pump 62 circulates the grinding water may be before the drilling machine 4 is rotationally driven.
この状態で、定トルク電動機32を作動させてトルクTを一定に制御して、移動台31、電動駆動手段43、センサ35、シャンク42、及び穿孔部41を下方に一定の送り速度で推進させて孔開けを開始する。これにより、穿孔部41が、コンクリート構造物Wの被穿孔面Wbに孔Waを開けながら下方に向かって下降し、コンクリート構造物Wに所定の径、深さの孔Waを形成する(孔開工程)。 In this state, the constant torque motor 32 is operated to control the torque T at a constant level to propel the moving table 31, the electric drive means 43, the sensor 35, the shank 42, and the drilling portion 41 downward at a constant feed rate. Start drilling. Thereby, the drilling portion 41 descends downward while opening the hole Wa in the to-be-pierced surface Wb of the concrete structure W, and forms a hole Wa having a predetermined diameter and depth in the concrete structure W (a hole is opened Process).
コンクリート構造物Wに孔Waを開ける際に、センサ35は、移動台31及び穿孔部41と一緒に下降する。センサ35は、レーザー光が発射されてから基台21の表面で反射されて戻って来た反射波を受信するまでのレーザー光の往復時間をセンサ35に内設された時間計測部(図示省略)で計測すると共に、レーザー光の往復時間から孔Waの穿孔距離(穿孔深さd)をセンサ35に内設された不図示の距離演算部で算出する(穿孔距離計測工程)。センサ35で計測された穿孔距離のデータは、逐次に制御手段7の演算部73に送られる。 When the hole Wa is opened in the concrete structure W, the sensor 35 descends together with the moving platform 31 and the perforation portion 41. The sensor 35 is a time measuring unit (not shown) in which the reciprocation time of the laser light from the emission of the laser light to the reception of the reflected wave that is reflected on the surface of the base 21 and returned is provided in the sensor And the drilling distance (piercing depth d) of the hole Wa is calculated from the reciprocation time of the laser beam by a distance calculation unit (not shown) provided in the sensor 35 (piercing distance measuring step). The data of the drilling distance measured by the sensor 35 is sequentially sent to the computing unit 73 of the control means 7.
制御手段7の計測部72は、センサ35で計測した穿孔距離が変位している間の時間からコンクリート構造物Wに孔Waを開け始めてから終了するまでにかかった穿孔時間を計測する(穿孔時間計測工程)。 The measuring unit 72 of the control means 7 measures the drilling time taken from the time when the drilling distance measured by the sensor 35 is displaced to the time when the hole Wa is opened in the concrete structure W until it is ended (piercing time Measurement process).
制御手段7の演算部73は、定トルク電動機32のトルクTを一定に制御して孔Waを開けるときの穿孔速度vを、センサ35で逐次に計測した穿孔距離(孔Waの穿孔深さd)と、計測部72で計測した穿孔時間と、から逐次に算出する(穿孔速度算出工程)。制御手段7の推定部74は、演算部73で逐次に穿孔速度vを算出するので、算出した穿孔速度vが多数ある。推定部74は、その逐次の穿孔速度vと、予め計測して記憶部71に記憶しておいた基準となるコンクリート構造物Wのコンクリート強度σに対する穿孔速度vと、を比較して一致する穿孔速度vの基準のコンクリート構造物Wのコンクリート強度σを、記憶部71のデータからコンクリート構造物Wのコンクリート強度σとして推定する(コンクリート強度推定工程)。推定されたコンクリート強度σは、表示手段8に表示される。 The calculation unit 73 of the control means 7 controls the torque T of the constant torque motor 32 to be constant to open the hole Wa, the drilling speed v measured sequentially by the sensor 35 (the drilling depth d of the hole Wa And the drilling time measured by the measuring unit 72 (boring speed calculation step). Since the estimation unit 74 of the control means 7 sequentially calculates the drilling speed v in the computing unit 73, there are many calculated drilling speeds v. The estimation unit 74 compares the successive drilling speed v with the drilling speed v for the concrete strength σ of the reference concrete structure W measured in advance and stored in the storage unit 71, and matches the drilled holes. The concrete strength σ of the concrete structure W based on the velocity v is estimated as the concrete strength σ of the concrete structure W from the data of the storage unit 71 (concrete strength estimation step). The estimated concrete strength σ is displayed on the display means 8.
このように、本発明の実施形態に係るコンクリート強度σの推定方法は、対象となるそれぞれの既存のコンクリート構造物Wについてコンクリート強度σに対する穿孔速度vを予め計測しておき、コンクリート構造物Wに孔Waを開ける際に、穿孔部41の送り速度を定トルク電動機32で一定に制御して穿孔速度vを計測することによって、計測した穿孔速度vの変化からコンクリート強度σを容易にかつ高精度に推定することができる。
本発明は、今までできなかった穿孔深さd(穿孔距離)と穿孔時間とから瞬時に穿孔速度vが確定できるため、既知データと比較することで、リアルタイムでコンクリート強度σの推定ができる。
Thus, in the method of estimating concrete strength σ according to the embodiment of the present invention, the drilling speed v with respect to concrete strength σ is measured in advance for each existing concrete structure W to be targeted. When the hole Wa is opened, the feed rate of the drilling portion 41 is controlled to be constant by the constant torque motor 32 and the drilling speed v is measured, so that the concrete strength σ can be easily and precisely measured from the change of the measured drilling speed v Can be estimated.
According to the present invention, since the drilling speed v can be determined instantaneously from the drilling depth d (piercing distance) and drilling time which could not be achieved so far, concrete strength σ can be estimated in real time by comparing with known data.
≪変形例≫
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
«Modification»
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and changes are possible within the scope of the technical idea, and the present invention extends to the modified and changed inventions. Of course.
前記実施形態では、コンクリート構造物Wのコンクリート強度σを推定する方法の一例として、基準となるコンクリート構造物Wのコンクリート強度σに対する穿孔時の穿孔速度vとコンクリート強度σとの関係を特定しておき、測定対象のコンクリート構造物Wの穿孔時に計測した穿孔速度vの変化値からコンクリート強度σを、測定対象のコンクリート構造物Wのコンクリート強度σとして推定する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。 In the embodiment, as an example of a method of estimating the concrete strength σ of the concrete structure W, the relationship between the drilling speed v and the concrete strength σ at the time of drilling with respect to the concrete strength σ of the concrete structure W as a reference is specified. Although the concrete strength σ is estimated as the concrete strength σ of the concrete structure W to be measured from the change value of the drilling speed v measured at the time of drilling the concrete structure W to be measured. It is not limited to this.
コンクリート構造物Wのコンクリート強度σの推定は、予め実験行って計測して記憶部71に記憶しておいた基準となる既知のコンクリート構造物Wのコンクリート強度σ、及び、そのコンクリート強度σに対して予め特定しておいた定トルク電動機32の回転数と、計測部72で計測したコンクリート構造物W(被測定対物)の穿孔時の定トルク電動機32の回転数と、を推定部74で比較して一致する回転数の基準のコンクリート構造物Wのコンクリート強度σを、測定対象のコンクリート構造物Wのコンクリート強度σとして推定してもよい。 The estimation of the concrete strength σ of the concrete structure W is performed with respect to the concrete strength σ of the known concrete structure W serving as a reference and stored in the storage unit 71 by performing an experiment in advance, and measuring the concrete strength σ. The number of revolutions of the constant torque motor 32 specified in advance and the number of revolutions of the constant torque motor 32 during drilling of the concrete structure W (objective to be measured) measured by the measurement unit 72 are compared by the estimation unit 74 The concrete strength .sigma. Of the standard concrete structure W of the rotational speed that matches may be estimated as the concrete strength .sigma. Of the concrete structure W to be measured.
その場合、記憶部71には、基準となるコンクリート構造物Wのコンクリート強度σと、穿孔部41がコンクリート構造物Wに孔Waを開けるときの定トルク電動機32の回転数と、を予め実験を行うなど計測しておくと共に、コンクリート強度σと回転数との関係を予め特定しておき、そのデータを記憶部71に記憶させておく。 In that case, in the storage unit 71, the concrete strength σ of the concrete structure W serving as a reference and the number of rotations of the constant torque motor 32 when the perforated portion 41 opens the hole Wa in the concrete structure W are tested in advance. While performing measurement etc., the relationship between the concrete strength σ and the number of revolutions is specified in advance, and the data is stored in the storage unit 71.
また、定トルク電動機32には、回転子に定トルク電動機32の回転数を検出するためのエンコーダ(図示省略)を設ける。そのエンコーダのパルス信号は、制御手段7の演算部73に送られる。演算部73では、そのエンコーダのパルス信号から定トルク電動機32の回転数を算出して、その回転数のデータを推定部74に送る。推定部74では、予め記憶部71に記憶されてある既知のコンクリート構造物Wのコンクリート強度σから予め特定しておいた定トルク電動機32の回転数と、穿孔時の回転数と、から既知のコンクリート構造物Wのコンクリート強度σに一致、あるいは、一番近い値のものを測定対象のコンクリート構造物Wのコンクリート強度σとして推定する。 In addition, the constant torque motor 32 is provided with an encoder (not shown) for detecting the number of rotations of the constant torque motor 32 in the rotor. The pulse signal of the encoder is sent to the computing unit 73 of the control means 7. The calculation unit 73 calculates the number of revolutions of the constant torque motor 32 from the pulse signal of the encoder, and sends data of the number of revolutions to the estimation unit 74. In the estimation unit 74, the rotational speed of the constant torque motor 32 specified in advance from the concrete strength σ of the known concrete structure W stored in advance in the storage unit 71 and the rotational speed at the time of drilling are known. The value that matches or is closest to the concrete strength σ of the concrete structure W is estimated as the concrete strength σ of the concrete structure W to be measured.
穿孔装置1は、対象となるそれぞれのコンクリート構造物Wについて予め求めておいた定トルク電動機32の既知のトルクTの強度域における標準値よりも、高強度域の想定されるトルクTに設定されていることによって、柔らかくて弱いコンクリート構造物Wに孔Waを開ける場合、定トルク電動機32のトルクTが一定となる。また、硬くて強いコンクリート構造物Wに孔Waを開ける場合は、定トルク電動機32のトルクTが負けて低化し、穿孔速度v及び回転数が遅くなる。このため、コンクリート構造物Wのコンクリート強度σは、穿孔速度vの値以外に、定トルク電動機32の変化した回転数の値からも推定することができる。 Perforating apparatus 1, rather than the standard value definitive intensity range of the known torque T of the constant torque motor 32 obtained in advance for each of the concrete structure W to be set to the torque T which is assumed in the high-strength region When the hole Wa is opened in the soft and weak concrete structure W, the torque T of the constant torque motor 32 becomes constant. When the hole Wa is opened in the hard and strong concrete structure W, the torque T of the constant torque motor 32 loses and decreases, and the perforation speed v and the number of rotations become slow. Therefore, the concrete strength σ of the concrete structure W can be estimated from the value of the changed rotational speed of the constant torque motor 32 as well as the value of the drilling speed v.
≪その他の変形例≫
また、前記実施形態では、センサ35の一例として、移動台31の上下方向の変位を検出するレーザー距離計を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。センサ35は、穿孔部41の上下方向の変位を検出することが可能なものであれば、その種類、構造、取付手段、取付場所等は適宜変更しても構わない。センサ35は、例えば、光学式あるいは超音波式のものであってもよい。
«Other modifications»
In the embodiment, the laser range finder which detects the vertical displacement of the movable table 31 is described as an example of the sensor 35, but the present invention is not limited to this. As long as the sensor 35 can detect the vertical displacement of the perforated portion 41, the type, structure, mounting means, mounting location, etc. may be changed as appropriate. The sensor 35 may be, for example, optical or ultrasonic.
また、制御手段7の一例として、記憶部71と、計測部72と、演算部73と、推定部74と、表示制御部75と、を備えた場合を例に挙げて説明したが、制御手段7は、その他に、定トルク電動機32を制御する不図示のトルク制御部及び駆動制御回路部を有する電動機ドライバ34と、流体供給装置6の給水ポンプ62の駆動、及び給水管63に設けられた不図示の制御バルブを制御する注水制御部(図示省略)と、基台固定装置5の真空ポンプ51の駆動、及び、配管52に設けられた不図示の制御バルブを制御する基台固定制御部(図示省略)と、を備えていてもよい。 In addition, although the case where the storage unit 71, the measurement unit 72, the calculation unit 73, the estimation unit 74, and the display control unit 75 are provided as an example of the control means 7 has been described as an example, the control means In addition, a motor driver 34 having a torque control unit (not shown) for controlling a constant torque motor 32 and a drive control circuit unit, a drive of a water supply pump 62 of the fluid supply device 6, and a water supply pipe 63 are additionally provided. A water injection control unit (not shown) for controlling a control valve (not shown), a drive of a vacuum pump 51 of the base fixing device 5, and a base fixing control unit for controlling a control valve (not shown) provided in the pipe 52 (Not shown) may be provided.
次に、図3〜図14を参照しながら実施例1を説明する。
実施例1では、穿孔装置1でコンクリート構造物Wに孔Waを開けるときの穿孔速度v及び回転数の値からコンクリート強度σを推定できることを穿孔実験を行って確認した。その実験を説明する前に、穿孔部41の穿孔速度vと、コンクリート強度σの関係を説明する。
Next, Example 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 14.
In Example 1, it was confirmed by conducting a drilling experiment that the concrete strength σ can be estimated from the values of the drilling speed v and the number of revolutions when the hole Wa is opened in the concrete structure W by the drilling device 1. Before describing the experiment, the relationship between the drilling speed v of the drilling portion 41 and the concrete strength σ will be described.
≪穿孔部の穿孔速度とコンクリート強度の関係≫
図1に示す穿孔装置1には、コンクリート構造物Wの孔Waを穿孔部41で切削して形成する際に、穿孔部41の送りを自動化するために、移動台31内の歯車(図示省略)に減速機を介在させて定トルク電動機32を設けた。定トルク電動機32は、定格トルク内の負荷に対して、設定した回転数(定格内)で運転できる特性を有している。このため、定トルク電動機32は、設定した回転数が0の状態でも連続回転が可能である。また、コンクリート構造物Wの内部の粗骨材の影響で穿孔速度vが急激に低下しても、定トルク電動機32への負荷は小さく抑えることができる。
«Relationship between drilling speed and concrete strength at perforated area»
In the drilling apparatus 1 shown in FIG. 1, when the holes Wa of the concrete structure W are cut and formed by the drilling portion 41, gears (not shown) in the moving table 31 are used to automate feeding of the drilling portion 41. ), And a constant torque motor 32 is provided. The constant torque motor 32 has a characteristic that can operate at a set rotational speed (within the rating) with respect to a load within the rated torque. For this reason, the constant torque motor 32 can continuously rotate even when the set number of rotations is zero. In addition, even if the drilling speed v is sharply reduced due to the influence of the coarse aggregate inside the concrete structure W, the load on the constant torque motor 32 can be suppressed to a small value.
一般に、ラック・ピニオン機構を用いた穿孔部41の穿孔速度vについては、図3に示すように、定トルク電動機32のトルクをT、定トルク電動機32の設定回転数をN0、穿孔部41の穿孔速度をv、穿孔部41の切削に対する負荷力をFとすると、穿孔速度vは、
v=k0・2πN0T/F (2)
という関係がある。ただし、k0は、定トルク電動機32の効率や、ラック23及びピニオン33の摩擦係数を含む定数を表す。このk0、式(1)〜(4)、定トルク電動機32の回転数、その他の値は、予め定めた値等として、制御条件設定部70(図1参照)から入力されることになる。
Generally, as for the drilling speed v of the drilling portion 41 using the rack and pinion mechanism, as shown in FIG. 3, the torque of the constant torque motor 32 is T, the set number of rotations of the constant torque motor 32 is N 0 , and the drilling portion 41 The drilling velocity v is given by the following equation:
v = k 0 · 2πN 0 T / F (2)
There is a relationship. Here, k 0 represents a constant including the efficiency of the constant torque motor 32 and the friction coefficient of the rack 23 and the pinion 33. The k 0 , the equations (1) to (4), the number of rotations of the constant torque motor 32, and other values are input from the control condition setting unit 70 (see FIG. 1) as predetermined values or the like. .
定トルク電動機32を用いた制御では、穿孔部41の負荷力Fが設定トルクT0の範囲であれば、負荷力Fに追随したトルクT=k1F(k1は比例定数)が出力されるため、穿孔速度vは、
となり、穿孔速度vは、一定となる。
In the control using the constant torque motor 32, if the load force F of the drilling portion 41 is in the range of the set torque T 0 , a torque T = k 1 F (k 1 is a proportionality constant) following the load force F is output. So that the drilling speed v is
And the drilling speed v is constant.
一方、穿孔部41の負荷力Fが設定トルクT0以上であれば、定トルク電動機32の回転数Nは負荷力Fに応じて変化するが、定トルク電動機32の出力P0(=2πNT)は一定であるため、穿孔速度はvは式(4)に示すことができる。
v=k0・P0/F (T>T0) (4)
この場合、穿孔速度vは、負荷力Fに反比例した関係が得られる。
On the other hand, if the load force F of the perforated portion 41 is equal to or greater than the set torque T 0 , the rotational speed N of the constant torque motor 32 changes according to the load force F, but the output P 0 (= 2πNT) of the constant torque motor 32 Is constant, the drilling speed can be expressed by equation (4).
v = k 0 · P 0 / F (T> T 0 ) (4)
In this case, the drilling speed v is in inverse proportion to the loading force F.
穿孔機4でコンクリート構造物Wに孔Waを開ける負荷力Fが、コンクリート強度σのa乗に比例する関係があると仮定すれば、
F=k2・σa(k2,aは比例定数)
で表され、この関係を式(4)に代入してコンクリート強度σで表すと、
が得られる。式(1)を用いてコンクリート構造物Wのコンクリート強度σを推定することが可能である。
Assuming that the load force F for opening the hole Wa in the concrete structure W by the drilling machine 4 is in proportion to the a power of the concrete strength σ,
F = k 2 · σ a (k 2 , a is a proportional constant)
Substituting this relationship into equation (4) and expressing it as concrete strength
Is obtained. It is possible to estimate the concrete strength σ of the concrete structure W using the equation (1).
図4は、穿孔部の移動速度(穿孔速度)とコンクリート強度の関係を模式的に示すグラフである。
すなわち、定トルク電動機32の設定トルクT0が一定となる範囲(負荷力Fが設定トルクT0以上)で使用して複数の孔Waをそれぞれの条件で開けることで、図4に示すように、穿孔速度vは、コンクリート強度σの値に対して右下がりに変化した曲線となることが分かる。
FIG. 4 is a graph schematically showing the relationship between the moving speed of the perforated portion (punching speed) and the concrete strength.
That is, as shown in FIG. 4, the plurality of holes Wa are opened under the respective conditions by using the constant torque motor 32 in a range where the setting torque T 0 is constant (the load force F is the setting torque T 0 or more). It can be seen that the drilling speed v is a curve which changes downward to the right with respect to the value of the concrete strength σ.
このことから、穿孔装置1を用いて穿孔実験を行い、コンクリート強度σに対する穿孔速度vを求めておき、k0,aを決定することにより、コンクリート強度σを簡易的に推定することができる経験式を得ることができる。 From this, a drilling experiment is carried out using the drilling device 1 to obtain the drilling speed v relative to the concrete strength σ, and by determining k 0 , a, it is possible to simply estimate the concrete strength σ. You can get the formula.
≪実施例1の穿孔装置≫
図5は、実験に使用した穿孔装置の仕様を示す表である。
実施例1では、図5に示す仕様の穿孔装置1を使用して穿孔実験を行った。使用した穿孔装置1は、ダイヤモンドビットから成る穿孔部41と、定格トルクが0.1Nmの定トルク電動機32と、レーザー変位計から成るセンサ35と、流量が2.5m3/minの水を循環させる流体供給装置6と、真空圧が750mmHgの真空ポンプ51と、を備えている。
«Punching device of Example 1»
FIG. 5 is a table showing the specifications of the drilling device used in the experiment.
In Example 1, a drilling experiment was conducted using the drilling device 1 of the specification shown in FIG. The used drilling apparatus 1 circulates water with a flow rate of 2.5 m 3 / min, a perforated part 41 made of a diamond bit, a constant torque motor 32 with a rated torque of 0.1 Nm, a sensor 35 made of a laser displacement meter. And a vacuum pump 51 with a vacuum pressure of 750 mmHg.
≪コンクリート構造物(試験体)≫
図6は、実験で使用したコンクリート構造物W(コンクリート試験体)のコンクリートの基本配合を示す表である。実験で使用したコンクリート構造物W(コンクリート試験体)は、図6に示す基本配合のコンクリートであって、水セメント比W/Cを37.8%とし、セメントに早強セメントを用いている。
«Concrete structure (test body)»
FIG. 6 is a table showing the basic composition of concrete of the concrete structure W (concrete test body) used in the experiment. The concrete structure W (concrete test body) used in the experiment is a concrete having a basic composition shown in FIG. 6, and has a water-cement ratio W / C of 37.8% and uses early-strength cement as cement.
図7は、実験で使用したその他のコンクリート構造物W(コンクリート試験体)のコンクリートの基本配合を示す表である。
また、本実験では、コンクリート強度σを変動させる目的で、基本配合に混合して基本配合で混練を行った後、図7に示すように、加水を実施し、パン型ミキサーを用いて再度2分間の混練を行った試験体も作製した。加水量は、1m3当たり、11.6kg、23.2kg、34.8kg、69.6kgの4種類である。コンクリート試験体の大きさは、100cm×100cm×深さ20cmである。加水したコンクリート試験体の大きさは、100cm×50cm×深さ20cmである。
FIG. 7 is a table showing the basic composition of concrete of another concrete structure W (concrete test body) used in the experiment.
Also, in this experiment, in order to change the concrete strength σ, after mixing with the basic composition and kneading with the basic composition, as shown in FIG. A test sample was also prepared which was kneaded for a minute. The amount of water added is 11.6 kg, 23.2 kg, 34.8 kg and 69.6 kg per 1 m 3 . The size of the concrete specimen is 100 cm × 100 cm × depth 20 cm. The size of the concrete specimen that has been hydrated is 100 cm × 50 cm × 20 cm in depth.
図8は、実験で使用したコンクリート構造物W(コンクリート試験体)の材齢日が1日、3日、7日とコンクリート強度との関係を示す表である。
図7に示すように配合して製作したコンクリート試験体の材齢日が1日、3日、7日と、コンクリート強度σとは、図8に示すような関係がある。つまり、コンクリート構造物W(コンクリート試験体)のコンクリート強度σは、材齢が1日から3日、7日と経過するのに従って強度が向上する。
FIG. 8 is a table showing the relationship between the material strength of concrete structure W (concrete test body) used in the experiment, and the concrete strength on 1st, 3rd, and 7th.
As shown in FIG. 8, the material strength day of the concrete test body compounded and manufactured as shown in FIG. 7 has a relationship as shown in FIG. 8 with the concrete strength σ. That is, the concrete strength σ of the concrete structure W (concrete test body) improves in strength as the material age increases from 1 to 3 days to 7 days.
≪実験方法≫
穿孔機4の自動送りの設定を確定するために、基準トルクT(0.1Nm)に対する設定値(定格トルク値の10〜20%)を変化させ、コンクリート試験体に孔Waを開けるときのトルクTを計測した。各試験体に対し、穿孔時のトルクが設定値と常に等しく、負荷力Fが設定トルクT0 以上となる条件を選定した。また、定トルク電動機32の回転数Nは、実際の現場作業で利用できる実用的な値(N=500rpm)を採用した。
«Experimental method»
In order to determine the setting of the automatic feed of the drilling machine 4, change the set value (10 to 20% of the rated torque value) to the reference torque T (0.1 Nm) and change the torque when opening the hole Wa in the concrete test body T was measured. For each test body, a condition was selected in which the torque at the time of drilling was always equal to the set value, and the load force F was equal to or greater than the set torque T 0 . Moreover, the rotation speed N of the constant torque motor 32 employ | adopted the practical value (N = 500 rpm) which can be utilized by an actual on-site work.
前記コンクリート試験体に孔Waを開けるときのトルクTの設定値を基に、各コンクリート試験体に約150mmの深さまで孔Waを開け、孔Waを開けるのにかかった経緯と穿孔時間tとを記録した。孔Waの穿孔深さd(図2参照)は、穿孔機4の支持台31bに取り付けたセンサ35で計測し、合わせて定トルク電動機32の出力トルクTを時系列に制御手段7の記憶部71(メモリーハイコーダ)に記録した。 Based on the set value of torque T when making holes Wa in the concrete test body, the holes Wa are made in each concrete test body to a depth of about 150 mm, and the process and time taken to open the holes Wa Recorded. The drilling depth d (see FIG. 2) of the hole Wa is measured by the sensor 35 attached to the support 31 b of the drilling machine 4, and the output torque T of the constant torque motor 32 is stored in time storage in the storage unit of the control means 7. 71 (memory high coder) was recorded.
各コンクリート試験体に対して5回孔Waを開ける作業を行い、穿孔実験による再現性が得られるように工夫した。実験開始に合わせて孔Waの状態を表示手段8(モニタ)で観察し、穿孔速度vの大きさの変化や、異常状況を確認した。穿孔間隔は予備実験によって10(mm)間隔でも実験データには影響がないことを確認したが、粗骨材の最大寸法(25(mm))を考慮して約20(mm)の間隔を開けて実施した。なお、ダイヤモンドビットは、最初に約400(mm)の予備穿孔を行い、ダイヤモンドの目出しを確認してから、穿孔実験を開始した。ダイヤモンドビットの限界穿孔長は8〜10(m)であることを実験で確認しており、本実験では安定な性能が確保できる穿孔長5(m)を限界として、ダイヤモンドビットの交換を実施した。実験の経過に伴って穿孔部41のダイヤモンド砥粒の消耗が生じたが、実験毎に摩耗度を記録し、切削能が同じになるように考慮した。 A hole Wa was opened five times for each concrete test body, and it was devised so that the reproducibility by the drilling experiment could be obtained. At the start of the experiment, the state of the holes Wa was observed by the display means 8 (monitor), and changes in the magnitude of the perforation speed v and abnormal conditions were confirmed. Although it was confirmed by preliminary experiments that 10 (mm) intervals had no effect on experimental data, the spacing between perforations was approximately 20 (mm) apart in consideration of the largest dimension (25 (mm)) of the coarse aggregate. Carried out. The diamond bit was pre-perforated about 400 (mm) first, and after confirming the emergence of the diamond, the perforation experiment was started. It has been confirmed by experiments that the limit drilling length of the diamond bit is 8 to 10 (m), and in this experiment, the diamond bit was replaced with a limit of the drilling length 5 (m) which can ensure stable performance. . With the progress of the experiment, consumption of the diamond abrasive grains in the perforated portion 41 occurred, but the degree of wear was recorded for each experiment and it was considered that the cutting ability was the same.
図9は、実験で孔を開けたコンクリート試験体の結果を示す平面図である。この実験では、図9に示すように、材齢日が1日、3日、7日のコンクリート試験体に多数の孔Waを開けて強度試験を行った。コンクリート試験体の被穿孔面Wbのほぼ全体の範囲を使用して孔Waを多数開けたことによって、穿孔部位の違いによる影響も考慮した。 FIG. 9 is a top view which shows the result of the concrete test body which opened the hole by experiment. In this experiment, as shown in FIG. 9, a strength test was conducted by opening a large number of holes Wa in concrete specimens having a material age of 1, 3 and 7 days. By using a substantially entire range of the to-be-punched surface Wb of the concrete test body to open a large number of the holes Wa, the influence of the difference in the drilling site was also considered.
≪実験結果≫
図10(a)〜(f)は、抜粋したコンクリート試験体(試験体No.3、及びNo.5)の穿孔実験を行ったときの実際の穿孔深さと穿孔時間との関係を示すグラフである。
図10(a)〜(f)のデータから、コンクリート試験体の穿孔深さdは、穿孔時間tにほぼ比例して右上がりに増加し、コンクリート強度σが同じあれば、ほぼ同じ穿孔状態となることが分かる。また、コンクリート強度σが高いほど、穿孔速度は低下する傾向が見られる。その結果、穿孔速度v(図10(a)〜(f)のグラフの直線を直線とみなしたときのその傾き)の変化は、骨材等の影響と考えられ、粗骨材の種類によっても穿孔時間が異なるものと推定される。これは粗骨材を穿孔する部位を過ぎれば、再び穿孔速度が元の傾きになることからも確認できる。そこで、明らかに粗骨材の影響による時間のロスが見られた実験では、ロス時間を全体の穿孔時間から差引き、差引いた時間と穿孔深さの関係から各穿孔速度を決定した。
«Experimental results»
Fig.10 (a)-(f) is a graph which shows the relationship of the actual drilling depth and drilling time at the time of performing the drilling experiment of the extracted concrete test body (test body No. 3 and No. 5). is there.
From the data in FIGS. 10 (a) to 10 (f), the drilling depth d of the concrete test piece increases in proportion to the drilling time t and increases upward, and if the concrete strength .sigma. It turns out that it becomes. Also, the drilling speed tends to decrease as the concrete strength σ is higher. As a result, the change in the drilling speed v (the inclination of the straight line in the graphs of FIGS. 10 (a) to (f) when regarded as a straight line) is considered to be the influence of the aggregate etc. It is estimated that the drilling times are different. This can also be confirmed from the fact that the drilling speed returns to the original inclination again after passing the site where the coarse aggregate is to be drilled. Thus, in an experiment in which time loss was apparently observed due to the influence of coarse aggregate, the loss time was subtracted from the entire drilling time, and each drilling speed was determined from the relationship between the time subtracted and the drilling depth.
図11は、各コンクリート試験体に対して孔を開ける穿孔実験を行った結果を示す表であり、コンクリート強度と穿孔速度の関係を示す。
図11に示すように、前記粗骨材の影響を考慮して、穿孔速度vを決定した。また、コンクリート強度σが高くなるほど、穿孔速度vは、低下する傾向がある。これは、穿孔部41(穿孔ドリル)に作用する負荷力Fが増加したためと考えられる。
FIG. 11 is a table showing the results of drilling experiments in which holes are drilled in each concrete test body, and shows the relationship between concrete strength and drilling speed.
As shown in FIG. 11, the drilling speed v was determined in consideration of the influence of the coarse aggregate. In addition, the drilling speed v tends to decrease as the concrete strength σ increases. It is considered that this is because the load force F acting on the drilling portion 41 (drilling drill) is increased.
図12は、実施例1の実験で得られた穿孔速度とコンクリート試験体のコンクリート強度との関係を示すグラフである。
図12に示すように、コンクリート強度σの値は、穿孔速度vに対して考えられる右下がりの曲線を描く値となり、冪数関数を用いて最少二乗近似したσの式はk0=8.1、1/a=2.8として、
σ=8.1×v−2.8
で表され、相関係数(r =0.86)も1に近く、各データの相関が高いことが分かる。このことから、穿孔速度を計測して近似式に代入することで、コンクリート強度σを推定することが可能となった。また、式(4)の中では、穿孔機4に作用する負荷力Fが、コンクリート強度σのα乗に比例する仮定をしたが、実験結果でも同様な関係が見られた。今後、各種の定数値を求めることで、精度の高い推定式が得られるものと考えられる。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the drilling speed obtained in the experiment of Example 1 and the concrete strength of the concrete test body.
As shown in FIG. 12, the value of the concrete strength σ is a value that describes a curve that is considered to be a downward slope to the drilling speed v, and the equation of least squares approximation σ using the power function is k 0 = 8. As 1 and 1 / a = 2.8,
σ = 8.1 × v −2.8
And the correlation coefficient (r.sub.2 = 0.86) is also close to 1, indicating that the correlation of each data is high. From this, it became possible to estimate the concrete strength σ by measuring the drilling speed and substituting it into an approximate expression. Moreover, in Formula (4), although the load force F which acts on the drilling machine 4 assumed that it was proportional to (alpha) power of concrete strength (sigma), the same relationship was seen also in the experimental result. In the future, it is considered that a highly accurate estimation formula can be obtained by obtaining various constant values.
≪穿孔速度とコンクリート強度の推定≫
図13は、穿孔装置の推進手段に与えるトルクの設定値を変えて、穿孔速度の計測を行った実験結果を示す表である。図14は、実験1で得られた電動機の設定トルクによる穿孔速度とコンクリート強度との関係を示すグラフである。
«Estimation of drilling speed and concrete strength»
FIG. 13 is a table showing the results of an experiment in which the drilling speed was measured by changing the set value of the torque to be applied to the propulsion means of the drilling device. FIG. 14 is a graph showing the relationship between the drilling speed and the concrete strength according to the set torque of the motor obtained in Experiment 1.
穿孔装置1の推進手段3の定トルク電動機32に与えるトルクTの設定値を定格トルク値の10%、15%、及び20%に変えて、穿孔速度vを計測する実験を行ったところ、図13に示す結果が得られた。その実験結果のデータから穿孔速度vとコンクリート強度σの関係は、図14に示す結果が得られた。 When the setting value of the torque T given to the constant torque motor 32 of the propulsion means 3 of the perforation device 1 is changed to 10%, 15% and 20% of the rated torque value, an experiment was conducted to measure the perforation speed v. The results shown in 13 were obtained. From the data of the experimental results, the relationship between the drilling speed v and the concrete strength σ was as shown in FIG.
図14に示すように、定トルク電動機32のトルクTの値が定格トルク値の10%では、コンクリート強度σが穿孔速度vに対して右下がりの曲線となった。一方、トルクTの値を定格トルク値の15%及び20%にした場合は、孔Waを開けるときのトルクTがほぼ一定となり、穿孔負荷に対して十分に余裕があることが分かった。この場合、穿孔速度vは、コンクリート強度σにかかわらず、ほぼ等しい値となっている。また、定格トルク値が15%及び20%では、与えたトルクTが相違するので、穿孔速度vも相違した値になると推定される。 As shown in FIG. 14, when the value of the torque T of the constant torque motor 32 is 10% of the rated torque value, the concrete strength σ is a downward sloping curve with respect to the drilling speed v. On the other hand, when the value of the torque T was made 15% and 20% of the rated torque value, it was found that the torque T at the time of opening the hole Wa became almost constant, and there was enough margin for the drilling load. In this case, the drilling speed v has almost the same value regardless of the concrete strength σ. Further, at the rated torque values of 15% and 20%, since the applied torque T is different, it is estimated that the drilling speed v is also a different value.
≪既設のコンクリート構造物のコンクリート強度の推定≫
図15は、穿孔装置を下向き及び上向きにした実施例2の実験で得られた既設のコンクリート構造物のコンクリート強度と穿孔速度との関係を示す表である。穿孔装置を下向き及び上向きにした実施例2の実験で得られた既設のコンクリート構造物のコンクリート強度と穿孔速度との関係を示す表である。図16は、実施例2の実験で使用した上向き状態の穿孔装置を示す要部側面図である。
«Estimate of concrete strength of existing concrete structure»
FIG. 15 is a table showing the relationship between the concrete strength and the perforation speed of the existing concrete structure obtained in the experiment of Example 2 in which the perforation device is directed downward and upward. It is a table | surface which shows the relationship between the concrete strength of the existing concrete structure obtained by the experiment of Example 2 which made the drilling apparatus downward and upwards, and the drilling | piercing speed. FIG. 16 is a side view of an essential part showing the upward drilling apparatus used in the experiment of Example 2.
実施例2では、前記実施形態で得られたコンクリート強度σの推定方法を用いて、既設のコンクリート構造物Wの穿孔実験を行い、穿孔装置1の性能を確認すると共に、コンクリート強度σの推定方法の検証を実施した。実施例2の実験では、既設のコンクリート構造物Wとして、図15に示す低強度試験体(コンクリート強度σ:21.6N/mm2)と、高強度試験体(コンクリート強度σ:57.6N/mm2)を使用して、図1〜図3に示す穿孔部41が下向き方向の穿孔装置1と、図16に示す穿孔部41が上向き方向の穿孔装置1とで穿孔実験を行うことによって、重力方向の相違と、穿孔機4の自重量の影響などの相関関係を実証した。 In Example 2, using the method of estimating concrete strength σ obtained in the above-described embodiment, a drilling test of the existing concrete structure W is performed to confirm the performance of the drilling device 1 and the method of estimating concrete strength σ Carried out verification of In the experiment of Example 2, as the existing concrete structure W, a low strength test body (concrete strength σ: 21.6 N / mm 2 ) and a high strength test body (concrete strength σ: 57.6 N /) shown in FIG. 1 to 3 using the mm 2 ), and the perforating apparatus 1 shown in FIG. 16 performs the perforating experiment with the perforating apparatus 1 shown in FIG. The correlation between the difference in gravity direction and the influence of the weight of the drilling machine 4 was demonstrated.
この実験では、図16に示すように、穿孔装置1の穿孔部41を上向きにした場合では、穿孔機4の自重が定トルク電動機32にかかるので、トルク設定に穿孔機4の自重を考慮した値を用いる必要があるため、図15に示すように、トルクTの設定値を穿孔部41が下向きのときと変えることで、最適な値を確認した。 In this experiment, as shown in FIG. 16, when the drilling portion 41 of the drilling device 1 is directed upward, the weight of the drilling machine 4 is applied to the constant torque motor 32, so the weight of the drilling machine 4 is taken into consideration for torque setting. Since it is necessary to use a value, as shown in FIG. 15, the optimum value was confirmed by changing the setting value of the torque T from when the perforation portion 41 was downward.
図17は、穿孔装置を下向き及び上向きにした実施例2の実験で得られた既設のコンクリート構造物のコンクリート強度と穿孔速度との関係を示すグラフである。
前記図15に示した穿孔速度vの平均と、コンクリート強度σとの関係を、グラフにすると図17に示すようになる。下向き穿孔実験(定格トルク値の10%)による穿孔速度vは、本実験で得られた近似式(例えば、図12に記載した経験式)に沿う値となり、近似式が既設のコンクリート構造物Wでも対応することが確認できた。
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the concrete strength and the drilling speed of the existing concrete structure obtained in the experiment of Example 2 in which the drilling device is directed downward and upward.
The relationship between the average of the drilling speeds v shown in FIG. 15 and the concrete strength σ is shown in FIG. 17 in the form of a graph. The drilling speed v in the downward drilling experiment (10% of the rated torque value) is a value in accordance with the approximate expression (for example, the empirical expression described in FIG. 12) obtained in this experiment, and the approximate expression is the existing concrete structure W But I was able to confirm that I coped.
また、上向き穿孔実験では、穿孔機4の自重が定トルク電動機32に負荷されるのを考慮したトルク値(定格トルク値の20%)とすることで、近似式(例えば、図12に記載した経験式)とほぼ等しくなる。穿孔部41を上向きにして孔Waを開ける上向き穿孔では、穿孔部41を下向きにする下向き穿孔に対してトルク値を定格トルク値の10%増加させることによって、コンクリート強度σの推定のための設定ができるものと考えられる。その他のデータは、穿孔時の定トルク電動機32の設定トルクが設定値より小さいデータであり、近似式とは大きく異なることが分かる。 Further, in the upward drilling experiment, an approximate expression (for example, FIG. 12) is described by setting the torque value (20% of the rated torque value) taking into consideration that the weight of the drilling machine 4 is loaded on the constant torque motor 32. It becomes almost equal to the empirical formula. In the upward drilling where the drilling portion 41 faces upward and opens the hole Wa, setting for estimation of the concrete strength σ by increasing the torque value by 10% of the rated torque value with respect to the downward drilling in which the drilling portion 41 faces downward It can be considered that The other data are data in which the setting torque of the constant torque motor 32 at the time of drilling is smaller than the setting value, and it can be seen that it is significantly different from the approximate expression.
以上のことから、穿孔装置1を用いてコンクリート構造物Wのコンクリート強度σの推定を行う場合、下向き穿孔では定格トルク値の10%以下のトルク値、上向き穿孔では定格トルク値の20%のトルク値に設定すればよいことが確認できた。つまり、穿孔装置1を用いてコンクリート強度σを推定する場合は、穿孔部41を下向きにして穿孔するときの定トルク電動機32の設定トルクT0と比較して、穿孔部41を上向きにして穿孔するときの定トルク電動機32の設定トルクT0を、大きく設定して行えばよい。 From the above, when estimating the concrete strength σ of the concrete structure W using the drilling device 1, a torque value of 10% or less of the rated torque value in downward drilling, and a torque of 20% of the rated torque in upward drilling It was confirmed that it should be set to the value. That is, in the case of estimating the concrete strength σ using the drilling device 1, the drilling portion 41 is directed upward as compared to the set torque T 0 of the constant torque motor 32 when the drilling portion 41 is directed downward. The setting torque T 0 of the constant torque motor 32 at the time of setting may be set large.
このように、本発明では、小口径で深い孔Waを開ける穿孔装置1に対して、穿孔部41の送り速度を定トルク電動機32で制御して穿孔速度vの変化からコンクリート構造物Wのコンクリート強度σを推定した。定トルク電動機32を用いた穿孔速度vと負荷力F、回転数の関係からコンクリート構造物Wのコンクリート強度σを推定する簡易な方法を、実験で検証した。 As described above, in the present invention, the feed rate of the drilling portion 41 is controlled by the constant torque motor 32 with respect to the drilling device 1 for drilling the deep hole Wa with a small diameter, and the concrete of the concrete structure W is The intensity σ was estimated. A simple method of estimating the concrete strength σ of the concrete structure W from the relationship between the drilling speed v, the load force F, and the rotational speed using the constant torque motor 32 was verified by experiments.
穿孔実験では、コンクリート強度σが相違するコンクリート試験体を作製し、穿孔深さdと穿孔時間tとの関係から穿孔速度vを測定した。続いて、得られたデータを基にコンクリート強度σと穿孔速度vとの関係を確認し、近似式(例えば、図12に記載した経験式)を導出した。近似式では、同じトルク設定の範囲(下向き穿孔では定格トルク値の10%以下、上向き穿孔では定格トルク値の20%)では、既設のコンクリート構造物Wにも適用できることを確認した。本発明の穿孔装置1とコンクリート強度σの推定方法を用いることによって、コンクリート強度σの推定を簡易に実施できることを確認することができた。 In the drilling experiment, concrete specimens having different concrete strength σ were prepared, and the drilling speed v was measured from the relationship between the drilling depth d and the drilling time t. Subsequently, based on the obtained data, the relationship between the concrete strength σ and the drilling speed v was confirmed, and an approximate expression (for example, the empirical expression described in FIG. 12) was derived. In the approximate expression, it was confirmed that the same concrete structure W can be applied to the existing concrete structure W in the same torque setting range (10% or less of the rated torque value in downward drilling and 20% of the rated torque value in upward drilling). It has been confirmed that the concrete strength σ can be easily estimated by using the drilling device 1 of the present invention and the method of estimating the concrete strength σ.
1 穿孔装置
3 推進手段
7 制御手段
21 基台
22 支柱
31 移動台
32 定トルク電動機
35 センサ
41 穿孔部
43 電動駆動手段(駆動手段)
71 記憶部
72 計測部
73 演算部
74 推定部
a 比例定数
d 穿孔深さ
K0 比例定数
k0 電動機の効率、歯車の摩擦係数を含む定数
k2 比例定数
N 定トルク電動機の回転数
N0 定トルク電動機の設定回転数
SY コンクリート強度の推定システム
T 定トルク電動機のトルク
T0 定トルク電動機の設定トルク
W コンクリート構造物
Wa 孔
σ コンクリート強度
v 穿孔部の穿孔速度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Punching apparatus 3 Propulsion means 7 Control means 21 Base 22 Post | mailbox 31 Mobile stand 32 Constant torque motor 35 Sensor 41 Perforation part 43 Electric drive means (drive means)
71 storage unit 72 measurement unit 73 calculation unit 74 estimating portion a proportionality constant d drilling depth K 0 of the proportionality constant k 0 motor efficiency, the rotational speed N 0 constant constant k 2 proportionality constant N constant torque motor comprising a friction coefficient of the gear Torque motor setting rotational speed SY Concrete strength estimation system T Constant torque motor torque T 0 Constant torque motor setting torque W Concrete structure Wa Hole σ concrete strength v Perforation speed
Claims (3)
前記穿孔装置は、前記穿孔部を回転駆動させる駆動手段と、
前記穿孔部を推進させる前記定トルク電動機を備えた推進手段と、
前記駆動手段を支持して前記推進手段によって上下動される移動台と、
前記移動台を上下動自在に支持する支柱と、を備え、
前記定トルク電動機は、前記穿孔装置を用いてコンクリート強度を推定する場合、前記穿孔部を下方向に向けて下向きで孔を開けるときの設定トルクと比較して、前記穿孔部を上方向に向けて上向きで孔を開けるときの設定トルクの方が、大きく設定され、
基準となるそれぞれのコンクリート構造物についてコンクリート強度に対して前記定トルク電動機のトルクが一定となる範囲で、前記穿孔部を前記コンクリート構造物に向けて移動させる送り速度を予め計測しておくと共に、前記トルクの一定の値を変えて計測した結果に基づいて、前記基準となるそれぞれのコンクリート構造物のコンクリート強度と、前記穿孔部が前記コンクリート構造物に前記孔を開けながら移動する穿孔速度との強度及び速度の関係を予め特定しておき、
前記制御手段は、測定対象のコンクリート構造物に前記孔を開ける際に、前記定トルク電動機のトルクを一定に制御して前記孔を開けるときの前記穿孔速度を計測し、前記強度及び速度の関係と前記計測した穿孔速度の変化値から前記測定対象のコンクリート構造物のコンクリート強度を、前記測定対象のコンクリート構造物のコンクリート強度として推定すること
を特徴とするコンクリート強度の推定方法。 A method of estimating concrete strength, comprising: feeding by a constant torque motor a drilling device having a drilling portion for drilling a hole having a diameter of 38 mm or less in a concrete structure, and estimating concrete strength of the concrete structure by a control means,
The perforation device is a drive means for rotationally driving the perforation part.
Propulsion means comprising the constant torque motor for propelling the perforated portion;
A movable table supported by the driving means and moved up and down by the propulsion means;
And a support for freely moving the movable table up and down.
When the concrete torque is estimated using the drilling device, the constant torque motor directs the drilling portion upward as compared to a set torque when the hole is bored downward with the drilling portion facing downward. The setting torque for opening the hole upwards is set larger,
The feed rate for moving the perforated portion toward the concrete structure is measured in advance within a range in which the torque of the constant torque motor is constant with respect to concrete strength for each concrete structure serving as a reference. The concrete strength of each concrete structure serving as the reference, and the drilling speed at which the drilling portion moves while opening the hole in the concrete structure, based on the measurement results obtained by changing the constant value of the torque. Identify in advance the relationship between strength and speed,
The control means controls the torque of the constant torque motor to be constant when drilling the hole in the concrete structure to be measured, and measures the drilling speed when the hole is drilled, and the relationship between the strength and the speed And estimating the concrete strength of the concrete structure to be measured from the change value of the measured drilling speed as the concrete strength of the concrete structure to be measured.
F=k2・σa
で表し、
前記測定対象のコンクリート構造物の前記コンクリート強度σを、計測した穿孔速度vと下記式(1)を用いて推定すること
を特徴とする請求項1に記載のコンクリート強度の推定方法。
F=負荷力
σ:コンクリート強度[N/mm2]
a:定数
K0:比例定数
k0:電動機の効率、歯車の摩擦係数を含む定数
k2:比例定数
P0(=2πNT):定トルク電動機の出力
N:定トルク電動機の回転数[rpm]
T:定トルク電動機のトルク[Nm]
v:穿孔部の穿孔速度[mm/s] The control means is such that a load force F at which the perforated portion presses the concrete structure when the hole is opened in the concrete structure is proportional to a power of concrete strength σ of the concrete structure to be measured Assuming that
F = k 2 · σ a
Represented by
The method for estimating concrete strength according to claim 1, wherein the concrete strength σ of the concrete structure to be measured is estimated using the measured perforation speed v and the following formula (1).
F = load force σ: concrete strength [N / mm 2 ]
a: Constant K 0 : Proportional constant k 0 : Constant of motor efficiency, friction coefficient of gears k 2 : Proportional constant P 0 (= 2πNT): Output of constant torque motor N: Number of revolutions of constant torque motor [rpm]
T: Torque of constant torque motor [Nm]
v: Perforation speed of perforations [mm / s]
前記穿孔装置は、前記コンクリート構造物に直径が38mm以下の孔を開ける穿孔部と、
前記穿孔部を回転駆動させる駆動手段と、
前記穿孔部を推進させる定トルク電動機を備えた推進手段と、
前記駆動手段を支持して前記推進手段によって上下動される移動台と、
前記コンクリート構造物上に設置される基台と、
前記基台上に設けられ前記移動台を上下動自在に支持する支柱と、
前記穿孔部が前記コンクリート構造物に開けた孔の穿孔深さを検出するためのセンサと、を備え、
前記制御手段は、基準となるそれぞれのコンクリート構造物についてコンクリート強度に対して前記定トルク電動機のトルクが一定となる範囲で、前記穿孔部を前記コンクリート構造物に向けて移動させる送り速度を予め計測しておくと共に、前記トルクの一定の値を変えて計測した結果に基づいて、前記基準となるコンクリート構造物のコンクリート強度と、前記穿孔部が前記コンクリート構造物に前記孔を開けながら移動する穿孔速度との強度及び速度の関係を特定したデータを記憶する記憶部と、
前記コンクリート構造物に前記孔を開けている穿孔時間を計測する計測部と、
測定対象のコンクリート構造物に前記孔を開ける際に、前記定トルク電動機のトルクを一定に制御して前記孔を開けるときの前記穿孔速度を、前記孔の穿孔深さと前記穿孔時間とから算出する演算部と、
前記強度及び速度の関係と、前記算出した穿孔速度の変化値と、前記記憶しておいた既知のデータと、に基づいて求められた前記測定対象のコンクリート構造物のコンクリート強度を、前記コンクリート構造物のコンクリート強度として推定する推定部と、を有し、
前記定トルク電動機は、前記穿孔装置を用いてコンクリート強度を推定する場合、前記穿孔部を下方向に向けて下向きで孔を開けるときの設定トルクと比較して、前記穿孔部を上方向に向けて上向きで孔を開けるときの設定トルクの方が、大きく設定されていること
を特徴とするコンクリート強度の推定システム。 What is claimed is: 1. A concrete strength estimation system for estimating concrete strength of a concrete structure using a drilling device for drilling holes in a concrete structure and control means, comprising:
The drilling device is a drilling portion for drilling a hole having a diameter of 38 mm or less in the concrete structure;
Drive means for rotationally driving the perforated portion;
Propulsion means comprising a constant torque motor for propelling the perforated portion;
A movable table supported by the driving means and moved up and down by the propulsion means;
A base installed on the concrete structure;
A support provided on the base and supporting the movable table so as to be vertically movable;
A sensor for detecting a drilling depth of a hole drilled in the concrete structure by the drilling portion;
The control means measures in advance the feed rate at which the perforated portion is moved toward the concrete structure within a range in which the torque of the constant torque motor is constant relative to the concrete strength of each concrete structure serving as a reference. Based on the result of measurement while changing the constant value of the torque, the concrete strength of the concrete structure serving as the reference and the perforation in which the perforation part moves while opening the hole in the concrete structure A storage unit for storing data specifying the relationship between the speed and the strength and the speed;
A measurement unit configured to measure a drilling time in which the hole is opened in the concrete structure;
When the hole is made in the concrete structure to be measured, the torque of the constant torque motor is controlled to be constant, and the drilling speed at the time of drilling the hole is calculated from the drilling depth of the hole and the drilling time. Operation unit,
The concrete structure of the concrete structure to be measured obtained based on the relationship between the strength and the speed, the change value of the calculated drilling speed, and the stored known data, the concrete structure of the concrete structure to be measured is the concrete structure And an estimation unit for estimating the concrete strength of the object,
When the concrete torque is estimated using the drilling device, the constant torque motor directs the drilling portion upward as compared to a set torque when the hole is bored downward with the drilling portion facing downward. Concrete strength estimation system characterized in that the setting torque for drilling holes upwards is set larger.
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