KR100501051B1 - 지층조사용관입시험방법과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지층 조사에 있어서의 관입(貫入) 시험의 계측을 쉽게 하고 또한 측정 정밀도를 향상시키는 지층 조사용 관입 시험 방법과 장치에 관한 것이다.

검사할 지층에 대향시켜 관입용 폴(3)을 지지하고, 상기 폴(3)을 관입 방향으로 가압함으로써 폴(3)의 관입을 행하는 동시에, 상기 폴(3)의 관입량을 검출한다. 그리고 상기 폴(3)측에 폴(3)의 관입에 대응하여 이동하는 검출 대상부를 설치한다. 상기 검사할 지층측에 고정적으로 지지되어 검출 대상부의 위치에서 검출하는 이동 검출용 검출 장치에 의해 폴(3)의 이동 방향과 이동량을 검출하여, 상기 이동 방향과 이동량의 검출 데이타에 기초하여 폴(3)의 관입량을 산출한다.

상기 방법에 이용하는 시험 장치에는 지층 조사용 관입폴(3)에 대하여, 폴(3)이 축방향으로 이동할 수 있게 외장되어 검사할 지층측에 고정적으로 지지되는 측정기 본체(21)와, 상기 측정기 본체(21)의 측방으로 폴 축심 방향을 향하여 지지되어 폴(3)측에 설치된 검출 대상부의 폴 축심 방향의 이동을 검출하는 검출 장치가 설치된다. 그리고 상기 검출 장치의 검출 데이타를 처리하여 폴(3)의 관입량을 계산하는 컴퓨터로 이루어지는 측정 제어 장치(35)를 상기 검출 장치에 접속하여 설치한다.

Description

지층 조사용 관입 시험 방법과 장치{METHOD AND APPARATUS OF PENETRATION TEST FOR STRATUM SURVEY}

본 발명은 주로 지층 조사에 있어서 행해지는 표준 관입(貫入) 시험 등의 지층 조사용 관입 시험 방법과 그 장치에 관한 것이다.

종래 지반에 대한 폴링(poling)이나 굴착 공사에 앞서, 지층의 경도 등을 조사하기 위한 표준 관입 시험은, 선단에서 검사장치(sampler)가 어중간히 폴(pole)을 검사할 지층에 대하여 관입 방향으로 지지하고, 폴 헤드에 해머를 반복하여 낙하시켜, 소정 치수(통상은 300mm)로 관입하기 위해 해머를 몇회 낙하시킬 필요가 있는지의 타격수를 조사함으로써 행하여, 일반적으로 150mm의 예비 타격, 300mm의 본 타격, 50mm의 후 타격의 순으로 나누어지며, 각 공정에서 지층 내의 샘플링을 행하는 방법이 채용되고 있다.

그리고 이러한 관입 시험시의 관입량은 폴 주위면에 초크 등으로 어중간히 눈대중에 의하는 등의 원시적인 방법으로 표시하는 것 이외에, 폴측 상단부에 롤러를 걸고 로프의 권취량을 포텐션미터(potentionmeter)로 검출하며, 또한 해머의 리바운드는 리바운드 시간으로 산출하는 동시에, 다시 이들을 계측 제어 장치로 처리하여 프린트하는 등의 방법이나 장치가 알려져 있다.

그러나 종래의 방법 중, 초크 등을 이용한 눈대중으로는 측정이 부정확하고, 계기 계측에 의한 경우에도 측정 현장에 있어서 계측 제어 장치에 의한 각종의 복잡한 초기 설정이 필요하며, 이들 제어기 조작이 현장 환경에 어울리지 않는 등의 문제가 있다.

본 발명은 이들 문제를 개선하여, 계측을 간단하고 정확히 행할 수 있는 방법과 장치를 제공하려 하는 것이다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 지층 조사용 관입 시험 방법은 검사할 지층에 대향시켜 관입용 폴(3)을 지지하고, 상기 폴(3)을 관입 방향으로 가압함으로써 폴(3)의 관입을 행하는 동시에, 상기 폴(3)의 관입량을 검출하는 방법에 있어서, 상기 폴(3)측에 폴(3)의 관입에 대응하여 일체적으로 이동하는 검출 대상부를 설치하며, 상기 검사할 지층측에 고정적으로 지지되어 검출 대상부의 이동을 검출하는 이동 검출용 검출 장치에 의해 폴(3)의 이동 방향과 이동량을 검출하고, 상기 이동 방향과 이동량의 검출 데이타에 기초하여 폴(3)의 관입량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 지층 조사용 관입 시험 장치는 지층 조사용 관입 폴(3)에 대하여, 폴(3)이 축방향으로 이동할 수 있게 외장되어 검사할 지층측에 고정적으로 지지되는 측정기 본체(21,61)와, 상기 측정기 본체(21,61)에 지지되어 폴(3)측에 설치된 검출 대상부의 폴 축심 방향의 이동을 검출하는 검출 장치를 설치하고, 상기 검출 장치의 검출 데이타를 처리하여 폴(3)의 관입량을 연산하는 컴퓨터로 이루어지는 측정 제어 장치(35)를 상기 검출 장치에 접속하여 설치한 것을 제1 특징으로 한다.

또한 상기 지층 조사용 관입 시험 장치의 제2 특징은 측정기 본체(21,61)가 폴(3)의 외주를 덮도록 폴(3)에 외장되는 통형체인 것이다.

제3 특징은 검출 장치가 폴(3)의 축심 방향에 소정의 간극을 통해 설치되는 2개 이상의 센서(S1,S2)로 이루어지는 것이다.

제4 특징은 2개의 센서(S1,S2)의 검출 데이타에 의해 폴(3)이 관입되는 정진(正進) 방향의 이동량과, 폴(3)의 리바운드시의 역진(逆進) 방향의 이동 또는 폴의 정지 상태를 감지하여 폴 관입량을 산출하는 처리 장치를 측정 제어 장치(35) 내에 설치하여 이루어지는 것이다.

제5 특징은 검출 장치가 측정기 본체측에 장착되는 통형 또는 박스형 센서 케이스(27)내에 수용되어, 전체로서 유닛형 검출 장치를 구성하는 것이다.

제6 특징은 검출 대상부를 폴(3)의 주위면에 설치한 것이다.

제7 특징은 검출 대상부를 폴(3)과 일체적으로 연동하는 식별 폴(56)에 설치한 것이다.

제8 특징은 검출 대상부에 압접하도록 축받이되고 폴(3)의 축심 방향으로의 이동에 따라서 회전하는 롤러(68)와, 이 롤러(68)와 연결되어 롤러(68)의 회전 방향과 회전 각도를 검출하는 센서(64)에 의해 검출 장치를 구성한 것이다.

제9 특징은 검출 장치 또는 측정 제어 장치(35)가 1개 이상의 검출 대상부의 이동 검출 데이타를 검출 대상부의 센싱 상태에 따른 온·오프(ON·OFF)의 펄스 신호로 하는 장치로서, 상기 측정 제어 장치(35) 내에, 상기 펄스 신호의 길이를 관리함으로써 폴(3)이 관입되는 정진 방향의 이동량과 폴(3)의 리바운드시의 역진 방향의 이동 또는 폴(3)의 정지 상태를 감지하여 폴 관입량을 산출하는 처리 장치를 설치하여 이루어지는 것이다.

제10 특징은 검출 장치 또는 측정 제어 장치(35)는, 적어도 1개의 검출 대상부의 이동 검출 데이타를 검출 대상부의 센싱 상태에 따른 온· 오프의 펄스 신호로 하는 장치로서, 상기 펄스 신호의 길이를 관리함으로써 폴(3)이 관입되는 정진 방향의 이동량과, 폴(3)의 리바운드시의 역진 방향의 이동 또는 폴(3)의 정지 상태를 감지하여 폴 관입량을 산출하는 처리 장치를 상기 측정 제어 장치(35)내에 설치하는 동시에, 상기 펄스 신호의 간격을 관리함으로써 폴(3)을 관입시키기 위해 폴(3)측에 부여된 타격 회수를 산출하는 처리 장치를 설치하여 이루어진 것이다.

도면은 본 발명의 한 가지 실시 형태를 나타내고, 도 1은 표준 관입 시험 작업시의 기기 배치와 작업 상태를 나타내는 전체 정면도이며, 검사할 지반(1)상에는, 폴홀더(2)에 의해 관입용 폴(3)을 관입 방향으로 지지하는 유압 및 리프팅 구동 장치(4)가 배치되어 있는 동시에, 상기 구동 장치(4)의 주위에는 상기 폴(3)의 축심 상에 정점을 형성하는 지주(6)가 조립 배치되어 있고, 또한 상기 폴(3)의 상단과 지주(6)의 정점 사이에는 도르래(7)를 통해 유압식 자동 낙하 장치(8)가 와이어(9)에 의해 매달려서 설치되어 있다.

그리고 상기 자동 낙하 장치(8)는 상단에 승강 스트로크하는 로드(11)를 구비한 유압 실린더(12)와, 상기 유압 실린더(12)에 외장하여 로드(11)의 스트로크에 의해 승강 슬라이드하는 행거 장치(13), 이 행거 장치(13)에 걸거나 벗김이 자유롭게 파지(把持)되고 상승 슬라이드시에 파지되어 행거 장치(13)와 함께 상승하며, 상승 위치에서 해방되어 실린더(12)를 따라서 자유 낙하하는 해머(14)(JIS에 있어서의 표준 관입 시험의 경우, 63.5kg에서 낙하 높이 75cm), 상기 해머(14)의 "낙하시에 그 충격 하중을 받아 폴(3)의 상단으로 전하는 노킹 헤드(knocking head)(16) 등에 의해 구성되며, 행거 장치(13)는 도시하는 바와 같이 하강 위치에서 해머(14) 헤드부에 걸리고 상승 위치에서 상기 걸림을 해제하고 개폐가 자유로운 후크에 의해 구성되어 있으며, 이들 장치 및 폴(3)에의 장착 방법 등은 모두 현재 이용되고 있는 공지의 것이다.

다음에 상기 배치에 대한 본 발명에 있어서의 관입 측정 장치와 측정 결과를 처리 제어하는 제어 장치의 장비에 대해서 설명한다. 이 예에서는 지반(1) 내로의 폴 끼움을 가이드하기 위해서 미리 끼움 고정되어 있는 통형 가이드(17)의 상단 내에 가이드 고정 파이프(18)가 삽입 고정되어 있는 동시에, 이 가이드 고정 파이프(18)내에 폴(3)이 삽통되어 있고, 상기 가이드 고정 파이프(18)의 상단에, 경질 고무 또는 탄력성을 갖는 플라스틱 등의 탄성체 또는 금속 등의 강체로 이루어지는 지지체(19)를 통해 통형의 관입 측정 장치의 측정기 본체(21)가 폴(3)에 외장되도록 장착 고정되어 있다.

그리고 상기 본체(21)의 상단 및 하단의 내부에 탄력성을 갖는 내수성(耐水性)의 링으로 이루어지는 밀봉 부재(22)를 내삽한(도 2 참조) 밀봉 링(23)이 자유로이 착탈할 수 있게 장착되어 있고, 상기 밀봉 부재(22)는 상하로 자유로이 활주할 수 있게 폴(3)에 외장되어, 승강하는 폴(3) 주위면의 흙탕물 등을 불식(拂拭)제거한다. 또 상기 측정기 본체(21)는 장치의 편의상 좌우로 분할 접합 가능한 구조가 바람직하다.

한편, 상기 본체(21)의 중간부 주위면측에는 T자형으로 교차하는 통형의 센서 유닛 장착부(24)가 연통하여 형성되어 있고, 상기 장착부(24) 내는 중앙에서 거의 수평인 칸막이 벽(26)에 의해 상하 2실로 구획되어 있다. 이 때 상기 칸막이 벽(26)은 후술하는 상하 센서의 감지 기능의 간섭을 방지하기 위한 것으로, 장착부(24) 내에는 상하로 구획된 공간으로 이루어지는 측정실(24a,24b)이 형성되어 있다.

또한 상기 장착부(24)의 통형 개구단에는, 통행의 센서 케이스(27)가 자유롭게 끼우고 뗄 수 있도록 삽입되어 착탈 가능하게 장착되고, 그 내부 중앙에는 수평 방향의 칸막이 벽(28)이 설치되는 동시에, 구획된 상하의 공간에는 각각 폴(3) 주위면을 향한 레이저 광(레이저 광선) 발생부로 이루어지는 발광 센서(29)와, 폴 주위면으로부터 반사한 레이저 광(레이저 광선)을 수광(受光) 감지하는 수광 다이오드 등의 수광 소자로 이루어지는 수광 센서(31)가 각각 수용 설치되어 있다.

즉, 각 측정실(24a,24b)내에 발광 센서(29)와 수광 센서(31)에 의해 구성되는 레이저 광의 송수광(送受光) 센서(S1,S2)가 배치되어, 이 상하에 설치된 센서(S1,S2)로 이루어지는 폴의 이동 검출용 검출 장치인 센서(S)(검출의 상세한 내용은 후술한다)가 센서 케이스(27) 내에 수용되고, 전체로서 1유닛(센서 케이스(27) 내에 수용되는 송수광 센서 S1과 S2로 1유닛이 된다)으로 구성되어 있다. 그리고 각 센서(S1,S2)는 후술하는 제어 박스(33)(도 4 참조)에 전기적으로 접속되어 있다.

또 상하의 각 센서(S1,S2)는 실제의 구성에 있어서는 상하 각 실내에 있어서 좌우로 병렬 배치되어 있고, 또한 측정실(24a,24b)과 센서 케이스(27) 내에는 각 센서(S1,S2)의 기능 보호와 확보를 위해 강화 유리판 등에 의해서 형성된 칸막이 판(34)에 의해서 구획되어 있다. 이 때 도 3(a),(b)에 도시된 바와 같이 상기 칸막이 판(34)에 의해 반사되는 발광 센서(29)로부터의 레이저 광을 수광 센서(31)가 용이하게 수광 감지하지 않도록, 칸막이 판(34)의 발광 및 수광 센서(29,31)에 대향하는 면을 레이저 광의 진행 방향에 대하여 경사시키고, 칸막이 판(34)에 의한 반사광(직접 반사광)의 진행 방향을 수광 센서(31)에 대향시키지 않는 구성으로 하여도 좋다.

이 경우에 수광 센서(31)는 칸막이 판(34)으로부터의 반사광의 영향이 비교적 적은 환경에서 폴(3) 주위면으로부터의 반사광의 센싱을 행할 수 있고, 센싱 결과의 신뢰도가 향상된다. 이 때 칸막이 판(34)은 도 3(a)에 도시된 바와 같이 레이저 광의 진행 방향에 대하여 경사시켜 배치한 플레이트에 의해 형성하는 것, 수광 및 발광 센서(29,31)에 대향하는 면이 레이저 광의 진행 방향에 대하여 경사한 다각형 단면을 갖는 입체물 등으로 형성할 수 있다.

한편 상기 각 센서 장착 구조에 대응하여, 상기 측정실(24a,24b)에 대향하여 이동하는 범위에 있어서의 폴(3)의 주위면에는 도 2 등에 나타내는 바와 같이 상기 센서로부터의 레이저 광의 반사율이 높은(반사량이 많은) 반사부(36a)와 반사율이 낮은(반사량이 적은) 흡수부(36b)를 구비한 바코드 등으로 이루어지는 검출 대상부인 식별부(36)가 인쇄, 밀봉 점착 또는 표면 가공 등에 의해 설치되어 있다.

본 예에서는 식별부(36)는 동일 폭(약 5mm)으로 교대로 레이저 광의 반사율이 높은 화이트, 반사율이 낮은 블랙(명, 암)으로 간헐적으로 표시된 식별부로 되어 있고, 센서(S1 또는 S2)가 명(화이트)부에 대향하면, 센서(S1 또는 S2)는 수광 센서(31)가 반사광을 감지(센싱)하여 출력(수광 센서(31)의 출력)이 높아지고, 암(블랙)부에 대향하면 센서(S1 또는 S2)는 수광 센서(31)가 반사광을 감지하지 않고 출력(수광 센서(31)의 출력)이 낮아진다.

또 일반적으로 상기 센서(S1,S2)는 레이저 광의 초점 거리에 측정물을 배치함으로써 가장 측정 감도가 높아지지만(반사광 강도의 오차에 대한 영향이 비교적 적다), 이 경우는 센서(S1,S2)와 측정물과의 거리의 오차에 비교적 커다란 영향을 받고, 한편 센서(S1,S2)와 측정물과의 거리를 초점 거리보다 짧게 설정하면, 감도는 떨어지지만(레이저 광의 스포트 지름이 커지고, 반사광 강도의 오차에 대한 영향이 비교적 크다), 이 경우는 센서(S1,S2)와 측정물과의 거리 오차에 대한 영향이 비교적 적다고 하는 특색이 있다.

상기의 경우는 예컨대 초점 거리가 18.5mm인 경우, 센서(S1,S2)와 측정물(식별부(36))과의 거리가 16∼19mm 사이에서 밖에 High, Low의 판단을 할 수 없지만, 센서(S1,S2)와 식별부(36)와의 사이를 18.5mm보다 짧은 8mm로 설정함으로써, 0∼11mm 사이에서 High, Low의 판단이 가능해진다고 하는 것이다.

이 때문에 본 발명에서는 폴(3)(식별부(36))에 대한 센서(S1,S2)의 거리를 센서(S1,S2)(레이저 광)의 초점 거리보다 짧은 거리로 설정하고, 일반적으로 흔들리면서 승강하는 폴(3)의 흔들림을 비교적 넓은 측정 거리에 의해 흡수하도록 구성되어 있다. 이 때 센서(S1,S2)의 온· 오프(High, Low) 전환(감도) 조절은 칸막이 판(34)의 설치 후에 행해지고, 칸막이 판(34)에 의한 측정에 대한 악영향을 없애는 동시에, 반사광의 오차에 대한 영향이 보다 적어지도록 측정 환경을 보호하고 있다.

또 폴(3)에 식별부(36)를 실시하는 방법으로는 경화나 용접에 의한 도장(塗裝) 이외에, 동일 폭의 화이트와 블랙의 모양(메시)이 실시된 밀봉이나 껌(gum) 테이프 등으로 형성된 접착식 식별부를 폴(3)에 휘감아 접착시키고, 상기 메시가 형성된 강화 플라스틱, 고무, 우레탄 등으로 이루어지는 원통형 메시통을 폴(3)의 밖에서 폴에 끼우게 하며, 메시의 폭으로 폴(3)의 표면을 요철형으로 형성하여 오목부를 금속이나 페인트 등으로 메우는, 메시폭의 금속, 플라스틱, 고무, 우레탄 등으로 이루어지는 메시를 구성하는 2색(화이트와 블랙)의 링을 각각 형성시켜, 상기 2색의 링을 교대로 폴(3)의 밖에서 폴에 끼우게 하는 것 등을 생각할 수 있고, 상기의 방법에 의해 용이하게 손상되는 일이 없는 식별부(36)를 형성할 수 있으며, 센서(S)에 의한 측정시의 오차나 측정 미스가 감소한다.

한편 상기 제어 박스(33)는 도 1에 도시된 바와 같이 측정 현장에 배치되는 동시에, 도 4에 도시된 바와 같이 개념 구성되고, 내부에는 보드 컴퓨터로 이루어지는 측정 제어 장치(35), 입출력 또는 소정 조작용 조작 패널(37), LCD 등으로 이루어지는 표시 장치(38), POS 프린터 등으로 이루어지는 프린터(39), 램(RAM) 또는 플로피 디스크(FD) 등의 보조 기억 장치(41), 센서(S1,S2)의 수광 신호를 디지탈 신호로 변환하여 제어 장치(35)에 입력하는 신호 변환 보드(회로)(42) 및 이들 여러 장치의 전원부(43), 센서 케이스(27)를 포함시킨 센서 유닛을 격납 가능한 센서 유닛 격납부(44) 등이 설치되어, 휴대하여 운반할 수 있게 구성되어 있다.

또한 상기 측정 제어 장치(35)는 센서(S)(센서 S1, S2)에 의한 계측 정보를 연산 처리하여 측정 결과를 산출하는 처리 장치와 프로그램을 내장하고 있지만, 상기 센서(S)에 의한 계측 데이타나 처리 결과 그 이외의 기억 데이타를 통신 회선(예컨대 RS232C) 등을 통해 다른 컴퓨터(퍼스널 컴퓨터)에 접속하기 위한 신호 변환 회로를 내장하며 또는 이것을 장착 가능한 구성으로 되어 있다.

이렇게 함으로써 측정 제어 장치(35)의 모든 측정 데이타 또는 처리 데이터 등은 다른 컴퓨터로 별도 해석 또는 임의로 재현 확인할 수 있다. 또 제어 박스(33) 내의 전원은 휴대의 형편상 전지가 바람직하지만, 일반 가정용 전원, 배터리(축전지), 충전기 등에 접속하여 사용할 수도 있다.

이 때 제어 박스(33)는 도 5에 도시된 바와 같은 외관을 이루고 있지만, 조작 패널(37)은 제어 박스(33)에 대하여 착탈 가능한 박스 형상의 유닛(46)으로 되어 있고, 즉 조작 패널(37)(조작 패널 유닛(46))은 통상은 제어 박스(33)의 소정 위치(33a)에 삽입 배치되어 있으며, 필요한 경우에 제어 박스(33)로부터 분리하여 단독으로 사용할 수 있는(제어 박스(33)를 리모트 콘트롤할 수 있다) 구조로 되어 있다.

또 도 5에서는 제어 박스(33)와 조작 패널 유닛(46)은 케이블(47)로 접속되어 있지만 경우에 따라서는 적외선이나 전파를 사용하여 무선화하여도 좋고, 이 경우 제어 박스(33)로부터 보다 떨어진 위치에서 제어 박스(33)를 리모트 콘트롤할 수 있다. 또한 조작 패널(37)의 조작은 조작 패널 유닛(46)이 제어 박스(33) 내에 수용된 상태라도 가능하다. 한편 통상적으로 조작 패널 유닛(46)은 제어 박스(33) 내에 수용되어 있기 때문에, 제어 박스(33)와의 일체적인 운반이 용이하다.

한편 지층의 경도 등을 조사하기 위한 표준 관입 시험은 전술한 바와 같이, 폴(3)을 소정 치수(통상은 300mm)로 관입하기 위해 해머(14)를 몇회 낙하시킬 필요가 있는지의 타격수를 조사함으로써 행해진다. 이 때문에 해머(14)에 의한 노킹 헤드(16)로의 타격수를 측정하는 타격 검지 장치(30)가(도 1 참조) 설치되어 있다.

이 때 타격 검지 장치(30)에는 와이어(9), 해머(14) 노킹 헤드(16) 등에 장착된 타격을 감지하는 센서(타격 센서)(48)(도 6 참조)가 접속되어 있고, 타격 검지 장치(30)는 상기 타격 센서(48)로부터의 정보에 의해 타격 회수를 카운트하며, 제어 장치(35)측에 타격 회수의 정보를 보내도록 구성되어 있다. 또 타격 센서(48)를 제어 장치(35)측에 접속하고, 타격 센서(48)로부터의 데이타에 의해 타격 회수를 연산하는 처리 장치나 프로그램 등을 상기 제어 장치(35)에 구비시켜 타격 회수를 측정하도록 구성하여도 좋다.

도 6(실선)은 타격 센서(48)를 노킹 헤드(16)에 장착한 예에 대해서 도시하고 있지만(다른 구성은 도 1과 동일하다), 타격 센서(48)는 도 7에 도시된 바와 같이 원주 형상의 물체에 용이하게 장착할 수 있고 형상을 자유롭게 변경할 수 있는 금속제 등의 벨트(49)와 버클과 같이 상기 벨트(49)의 길이를 조절· 고정할 수 있는 조절부(51)로 이루어지는 고정구(52)와, 상기 벨트에 자유로이 착탈할 수 있게 장착되는 브래킷(bracket)(53)을 통해 노킹 헤드(16)에 고정되어 있다.

이렇게 함으로써 조절부(51)의 조절에 의한 벨트(49)의 노킹 헤드(16)에 대한 착탈에 의해 타격 센서(48)의 착탈이 용이해지고, 기기의 설치가 용이해지는 것 이외에, 타격 센서(48)를 도 6(상상선)에 도시된 바와 같이 와이어(9), 해머(14) 등의 지름이 다른 원주형 또는 다른 형상의 물체(입체)에 자유로이 착탈할 수 있게 용이하게 장착할 수 있으며, 장착 위치나 방향 등에 있어서 타격 센서(48)를 비교적 상당히 자유롭게 장착할 수 있다. 또한 와이어(9), 해머(14), 노킹 헤드(16)에 대응하는 길이의 벨트(49)를 미리 준비해 두고, 타격 센서(48)를 각 위치에 장착할 때, 각 장착 위치에 대응하는 벨트를 사용하도록 하여도 좋다.

또 타격 센서(48)로서, 노킹 헤드(16) 또는 해머(14) 등과의 접촉에 의해 타격을 감지하는 접촉식 센서(예컨대 리미트 스위치, 회전봉을 이용한 센서 등) 해머의 타격 압력을 직접 또는 공기의 압축에 의해 검지하여 타격을 감지하는 압력 센서 등의 접촉 비접촉 겸용 센서, 해머(14)와 노킹 헤드(16)의 거리를 재는 광학, 자기, 금속 감지 센서, 타격시의 진동, 주파, 음량, 음압 등을 재는 소리, 진동, 가속도 센서 등의 비접촉 타입 센서 등을 생각할 수 있다(본 건의 경우, 근접 스위치인 금속 센서가 사용되고 있다).

다음에 본 발명에 따른 관입 측정 방법을 개선하여 구체적으로 설명한다. 도 8에 도시된 바와 같이 본 예에서는 폴(3)이 어느 정도 이동했는지를 검출하는 방법으로서 다음 원리를 사용하고 있다. 즉, 이동 대상의 폴(3)에 일정 폭의 농담을 확실하게 한(화이트· 블랙) 메시를 페인트 등에 의해 형성하여 식별부(36)로 하고, 이 메시에 대하여 예리한 광(레이저 광이나 광섬유로부터 발광되는 섬유광 등)을 쬐었을 때 반사되는 광의 강약을 수광 센서(31)로 측정하며, 이 강약의 신호를 디지탈화함으로써 온· 오프(High, Low)의 펄스 신호로 대체하여 이 펄스 신호를 카운트함으로써 이동 거리를 알 수 있는 것이다.

그리고 본 실시예에서는 레이저 광의 반사율이 높은 그물의 화이트(옅은색) 부분(반사부(36a))에 레이저 광이 조사되어 있으면 수광 센서(31)가 레이저 광의 반사광을 감지하여 High를 출력하고, 상기 신호가 신호 변환 회로(42)에 의해 온 신호로 변환되어 온 신호로서 제어 장치(35)측으로 출력되며, 한편 레이저 광의 반사율이 낮은 메시의 블랙(짙은색) 부분(흡수부(36b))에 레이저 광이 조사되어 있으면 수광 센서(31)는 레이저 광의 반사광을 감지하지 않고 Low를 출력하고, 상기 신호가 신호 변환 회로(42)에 의해 오프 신호로 변환되어, 오프 신호로서 제어 장치(35)측에 출력됨으로써, 식별부(36)에 따른 온· 오프의 펄스 신호가 제어 장치(35) 측에 입력된다.

구체적으로 이동 거리의 측정예에 대해서 설명하면, 상기 원리도(도 8)에서는 최초로 레이저 광이 닿았던 위치로부터 ⑧의 위치까지 오도록 폴(3)이 관입 이동했을 경우에 대해서 나타내고 있고, 이 경우 명암에 따른 신호가 8회 발생하여 7회 변화한다. 그 결과 메시폭(화이트 부분 및 블랙 부분의 이동 방향의 길이)을 a로 하고, 레이저 광의 빔(레이저 스포트) 지름을 0으로 하면, 폴(3)의 이동 거리 L은 a×7-α〈L〈a×7=+α(α는 오차이고, 0〈α〈a) 이동했다고 연산할 수 있으며, 소정의 오차를 포함하는 폴(3)의 이동 거리를 측정할 수 있다.

또 상기 원리에 의한 실험 결과, 메시폭 2mm까지의 측정이 가능하지만, 현재의 레이저 발생 장치의 빔(빔지름)이 적정 위치에서 2mm×0.7mm의 타원이기 때문에 폴(3) 기울기의 오차(이것에 대해서는 다시 후에 고찰한다)를 고려하면 실험실 수준으로서는 이 근처가 한계라고 생각되며, 또한 실제의 현장에서는, 폴(3)의 오염, 기울기, 진동, 세팅의 문제로부터 5mm∼10mm가 한계이고, 5mm정도의 메시폭이 실용적이라고 생각할 수 있다.

또한 5mm 메시폭이 실용적으로 생각되는 이유로서 그 외에, 폴(3)에 대하여 방수, 방습 대책을 행하여도 어느 정도 먼지가 부착될 가능성은 남기 때문에, 적당한 폭을 지니게 할 필요가 있으며, 또한 폴(3)이 레이저 광에 대하여 기우는 것에 대해 허용되는 폭을 생각했을 때, 기계적 오차 등을 생각하는 경우의 폭 정도가 필요하다라고 생각할 수 있는 것 등이 있다. 그리고 5mm 메시일 때, 약 700cm/초의 이동 스피드로 측정이 가능하고, 이것은 신호 해석의 회로계의 개량에 의해서 더욱 실용적인 고정밀도로 충분히 개선할 수 있다.

한편 해머(14)가 노킹 헤드(16)를 타격했을 경우, 일반적으로 폴(3)은 지반(검사할 지층)에 일단 소정량 관입된 후, 반력(反力)에 의해 관입 방향의 역방향으로 반동 이동(리바운드)하고, 다시 관입 방향으로 이동하여 다시 리바운드하며 이것을 반복하여 정지한다(경우에 따라서는 리바운드중에 해머(14) 타격시의 리바운드에 의해 다시 타격된다).

이 때문에 본 실시예에서는 2개의 센서(S1,S2)를 1유닛으로 하여 도 2와 같이 메시폭에 따른 상하 방향으로 일정 간격을 두고 세트하며, 2개의 센서(S1,S2)로부터의 데이타에 의해 폴(3)의 이동 거리 이외에, 이동 방향의 반전을 측정할 수 있는 구성으로 되어 있으며, 다음에 이 이동 방향의 반전 측정 원리에 대해서 설명한다.

상기 2개의 센서(S1,S2)의 간격 d는 2개의 센서(S1,S2)로부터 출력되는 명암의 패턴으로서, 이하의 4개의 패턴을 얻을 수 있는 간격인 2an+a/2(n은 양의 정수)로 되어 있다. )

센서 S1 High - Low 센서 S2

센서 S1 Low - Low 센서 S2

센서 S1 Low - High 센서 S2

센서 S1 High - High 센서 S2

그리고 이 4개의 패턴 발생의 순서를 조사함으로써 폴(3)의 역진을 알 수 있다. 즉 폴(3)이 소정의 방향으로 진행하면, 어떤 규칙적인 순서대로 각 패턴이 발생하지만, 이 패턴의 순서가 지금까지와는 역전된 경우 폴(3)은 역진하게 된다. 다음에 도 9∼도 12에 따라서 구체적으로 설명한다.

도 9는 2개의 센서(S1,S2)가 2a+a/2=(5/2)a의 간격으로 배치되어(센서(S2)가 센서(S)의 상측에 위치한다), a 폭의 메시(메시폭이 a인 메시라는 의미)로 식별부(36)가 형성된 폴(3)이 아래 방향으로 4a 진행한 지점에서 반전하여, 2a 상방향으로 진행한 경우의 예의 폴(3)(식별부(36))과 센서 S(센서(S1,S2))의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 이 경우 센서(S1)는 ①의 메시에서 ⑤의 메시까지 스캔한 지점에서 반전하여 ③의 메시까지 스캔하고, 센서 S2는 ③의 메시에서 ⑦의 메시까지 스캔한 지점에서 반전하여 ⑤의 메시까지 스캔하게 된다.

이 때 상기 센서(S1,S2)의 스캔(레이저 광이 닿는 면의 명암의 측정)에 의한 펄스 신호(제어 장치(35)에 입력되는 양 센서(S1,S2)로부터 신호 변환 보드(42)를 통한 펄스 신호)는, 도 10에 도시된 패턴이 되고, 또한 상기 패턴을 센서(S1,S2)의 High, Low(High를 H, Low를 L로 한다)의 패턴의 조합에 의해 구획되면, 도 11(a),(b)의 그래프 및 표에 나타낸 바와 같이 (1)∼(13)의 조합이 된다.

그리고 Low-Low=A, Low-High=B, C… High-High=C, High-Low=D(센서(S1)의 출력-센서(S2)의 출력)로 하고, 센서(S1,S2)의 상태를 이 룰로 규칙화하면, 상기 A, B, C, D에 의해 구분하여 기호화되며, 다시 이것을 각 측정 포인트 순으로 기호 배열하면 도 12와 같이 되어, 동일 표 중의 포인트(10) 이후 A∼D의 패턴이 역순으로 되어 있기 때문에, (9)와 (10) 사이에서 폴(3)이 역진한 것을 검출(측정)할 수 있다.

한편 폴(3)의 이동 거리는 전술한 원리에 의해 측정할 수 있지만, 상기와 같이 2개의 센서(S1,S2)가 상기 간격으로 설정되어 있기 때문에, 신호의 변화는 최대 a/2마다 발생하고, 폴(3)의 이동량 L이 전술한 원리에 의해 (a/2)×(펄스의 변화 회수)-β〈L〈a/2)×(펄스의 변화 회수)+β(β는 오차이고, 0〈β〈a/2)가 된다.

이상에 의해 도 9의 예에서는 도 12의 표에서, (10) 이후 A∼D의 패턴이 역순으로 되어 있는 동시에, 펄스 신호가 (1)에서 (9)까지 8회, (9)에서 (13)까지 4회 변환하는 것을 판독할 수 있기 때문에, 비록 이동량의 측정 오차가 없는 것{L=(a/2)× (펄스 변화 회수)}으로 하면, 폴(3)은 (a/2)× 8=4a 소정 방향으로 이동한 후, (a/2)× 4=2a역진한 것을 측정할 수 있다.

그리고 본 실시 형태에서는 제어 장치(35)에 있어서의 처리 장치와 프로그램이 센서(S1,S2)(신호 변환 보드(42))로부터의 데이타에 의해, 폴(3)의 이동 거리와 역진을 상기한 바와 같이 연산하도록 구성되어 있다. 즉 제어 장치(35)측에 폴(3)의 이동 거리와 역진을 상기와 같이 연산하는 처리 장치나 프로그램 등이 구비되어 있다.

또 도 10, 도 11의 펄스 신호는 폴(3)이 등속 운동하는 경우에 대한 예로 되어 있고, 실제로는 폴(3)은 등가속도 운동을 행하기 위해서, 1펄스의 길이는 각각 다르다(각각 제각기 다른 길이가 된다). 그러나 등가속도 운동을 행하는 물체(폴(3))에 대해서도 상기 원리는 적합하여, 본 발명의 원리로 하는 데 문제는 없다.

다음에 본 방법에 있어서의 측정 정밀도의 문제에 대해서 고찰한다. 장치의 측정 정밀도, 즉 관입 길이를 몇 mm의 정밀도로 측정할지는 측정폴(3)의 메시폭에 의존하지만, 시작(試作) 장치에 의한 한정된 조건하에서의 실험 결과에 의하면 전술한 바와 같이 5mm 메시폭이 실용적이라고 생각되기 때문에, 5mm 메시폭으로는 1개의 센서(S1 또는 S2)에 의한 측정 정밀도는 전술한 바와 같이 ± 5mm(폭으로 10mm)가 된다.

한편 도 13(a)에 도시된 바와 같이 측정기 본체(21)(즉, 상하의 센서(S1,S2)의 배열)에 대하여, 폴(3)이 수직인 경우에 비하여, 동 도면 (b)에 도시된 바와 같이 폴(3)이 기울었을 때 정·역진 측정용 레이저 광의 폴면에서의 간격 d'는 넓어진다. 이 때 허용되는 90° 를 기준으로 한 경사 각도 γ 의 절대치는, 전술한 바와 같은 정·역진 측정의 펄스 패턴을 발생시키기 위해서 필요한 범위 내로 들어가 있을 필요가 있기 때문에, Cosγ =(2an+a/2)/a(2n+1)(0°≤γ≤90°)가 된다. 단 마이너스(-) 값에 대해서는 고려하지 않아도 좋다.

또 5mm 피치의 메시이고, n=1일 때 허용되는 경사 각도 γ는 90°-약 33.6<γ <90° +약 33.6이 되고, ± 약 33.6° 의 범위이다. 실제로 폴(3)은 흔들리면서 진행하기 때문에 배(倍) 이상의 여유를 지니게 할 필요가 있지만, 실제로는 최대로도 1m에 4cm 정도의 흔들림으로 예상되며, 그 경우의 각도는 약 3.7°이기 때문에, 기계적 전기적인 여유로 보았을 때 접촉이 적당한 간격이라고 생각된다.

또한 상기한 바와 같이 폴(3)의 역진 동작을 펄스 패턴의 편성을 시계열적으로 생각하여 감지하기 때문에, 센서(S1,S2) 사이의 거리 d는 2an+a/2로 한정되지 않고, d=ak+α (단 α 는 레이저 스포트 지름보다 크고, 0<α〈a를 충족시킨다)라고 정할 수 있으며, 전술한 2an+a/2는 k=2n(즉 k가 짝수)인 경우라고 생각된다.

이 때 k=2n(k가 짝수)인 경우에 전술한 펄스 패턴이 A→ B→ C→ D의 순으로 발생하는 방향으로 폴(3)이 이동하는 경우, 2개의 센서(S1,S2) 사이의 거리 d를 k=2(n-1)(k가 홀수)로 설정되는 길이로 하면, 펄스 패턴은 B→ A→ D→ C(D→ C→ B→ A)의 순으로 발생하며, 이 패턴의 발생 순서가 역순이 되었을 때에 폴(3)이 역진했다고 판단할 수 있다.

또 측정 정밀도를 고려하면 α 는 a/2, 즉 바코드 폭이 5mm인 경우는 2.5mm가 바람직하고, 이것에 의해 이 a/2의 차에 의해 펄스 변화가 a/2 마다 나타나기 때문에 정밀도를 ± a에서 ± a/2(본기(本機)의 경우 ± 2.5mm, 폭으로 5mm)로 향상시킬 수 있다. 또한 바코드 폭은 레이저 광 스포트 지름보다도 큰 값으로 되는 것이 바람직하고, 단 리바운드 검지(폴(3)의 역진 검지)로 센서(S1,S2)를 1유닛으로 한 센서(S)를 2유닛 사용하는 경우, 레이저 광스포트 지름의 1.5배, 실용성을 생각하면 2배보다 큰 폭으로 하는 것이 바람직하다(본건의 경우, 스포트 지름 2mm× 0.7mm의 타원형, 바코드 폭 a=5mm).

다음에 폴(3)의 정지 상태의 판단에 대해서 설명한다. 이 시스템에서는 계측 시간을 설정하지 않으면 정지의 판단을 할 수 없다. 이것은 최대 2개의 센서(S1,S2)의 위상차(2.5mm)를 움직이지 않으면, 패턴 변동이 나타나지 않고, 예컨대 2.5mm를 10분 걸려서 천천히 이동한 경우, 10분간 기다리지 않으면 안되기 때문이다. 이 때문에 일정 시간으로 계측을 구획하고, 이 일정 시간 2개의 센서(S1,S2)의 펄스를 체크하여, 어느쪽인지 한쪽이라도 동일한 펄스인 경우(어느쪽 센서(S1, 또는 S2)의 패턴에 변동이 없는 경우), 정지 상태로 판단하는(본건의 경우, 일정 시간을 2.5초로 한다)것으로 하고 있다.

또 양 센서로 하지 않는 것은, 예컨대 정지했을 때, 센서(S1)가 화이트와 블랙의 바코드(마크)의 선상을 가리키고 있는 경우, 드리프트(화이트와 블랙의 패턴을 동시에 버린다) 현상이 일어날 가능성이 있기 때문에, 어느쪽 한쪽만이 안정되면 정지로 판단한다(a/2의 위상이 있기 때문에, 양 센서(S1,S2)가 동시에 드리프트하는 일은 없다).

다음에 폴(3)의 이동 방향(관입 방향 또는 리바운드 방향의 어느쪽인지)을 정의하는 방법(조건)에 대해서 설명한다. 또 본 실시 형태에서는 이하에 나타내는 방법을 제어 장치(35)가 연산하여 실현하도록 설정되어 있다. 또 관입 방향에는 장해물(지질)이 존재하지만, 리바운드 방향은 공간이며, 리바운드 중에 관입 선단부에 측정을 틀리게 하는 이물이 잠입하는 일은 없다고 하는 것을 전제로 한다.

전술한 바와 같이 폴(3)은 한 번의 타격에 대하여 관입 방향으로의 이동과 리바운드 방향으로의 이동을 교대로 반복하여 그 후 정지한다. 이 때문에 복수회 이동 방향이 반전하여, 각 이동 방향마다 이동 거리가 측정되기 때문에, 각 이동 방향에 대응하여 이동 거리를 측정할 필요가 있으며, 도 14∼도 17에 도시된 바와 같이 한 번의 타격에 대한 이동 거리의 측정 범위는 복수 존재한다. 또 이하의 설명에서는 상기 각 측정 범위를 이동 그룹으로 하여, 순서대로 제1 그룹(1G), 제2 그룹(2G), … 으로 하고, 각 이동 그룹의 헤드 번호(제1, 제2… )가 홀수인 것을 홀수 그룹, 짝수인 것을 짝수 그룹으로서 설명한다.

각 이동 그룹에는 반드시 이동량(거리)이 최대가 되는 최대 이동 그룹이 존재하지만, 본 실시 형태에서는 최후에 나타나는 최대 이동 그룹이 홀수 그룹 또는 짝수 그룹 중 어느 쪽에 속해 있는지를 판단하여, 최대 이동 그룹이 속해 있는 그룹(홀수 그룹 또는 짝수 그룹)이 관입 방향으로의 이동을 나타내고 있다고 판단한다.

이것은 최후에 나타나는 최대 이동 그룹이 리바운드 방향으로의 이동이면, 다음 자유 낙하는 공중에서 정지하게 되고, 최후에 나타나는 최대 이동 그룹이 리바운드 방향인 것은 있을 수 없기 때문이다. 또 실제 문제로서 리바운드에서 시작되는 케이스는 예비 타격 또는 본 타격의 최초밖에 일어날 가능성은 없지만, 프로그램의 처리상 상기한 바와 같이 정의를 내리고 있다.

이하 도면에 따라서 구체예를 기술하면, 도 14에 있어서는 최후에 나타나는 최대 이동 그룹이 제1 그룹으로 홀수 그룹에 속하기 때문에 홀수 그룹이 관입 방향, 짝수 그룹이 리바운드 방향이 된다. 상기한 경우, 20mm 관입후, 15mm 리바운드, 15mm 낙하후, 10mm 리바운드, 다시 자유 낙하 10mm하고, 정지하게 된다.

또한 도 15에 의하면 최후에 출현되는 최대 이동 그룹이 제2 그룹이기 때문에, 짝수 그룹이 관입 방향이 되고, 도 16에 있어서도 최후에 나타나는 최대 이동 그룹이 2그룹이기 때문에 짝수 그룹이 관입 방향이 된다. 또 도 17에 있어서는, 최후에 나타나는 최대 이동 그룹이 제3 그룹이기 때문에, 홀수 그룹이 관입 방향이 된다. 또 도 17에 있어서는 4G(그룹) 및 6G가 │4G│>│ 5G│, │6G│>│7G│로 되어 공중에 떠 있게 되기 때문에 있을 수는 없지만, 단순히 예로 든 것이다.

또 폴(3) 이동 방향(관입 방향 또는 리바운드 방향 중 어느 쪽인지)을 정의하는 방법(조건)으로서, 이하의 우선 순위로 이동 개시시의 방향을 결정하도록 하여도 좋다. 이 경우 실제 문제로서는 이하에 나타내는, (2)와 (4)는 측정 오차나 특수한 경우를 제외하고는 있을 수 없다. 또한 그 경우라도 허용 오차의 범주 또는시험 무효이기 때문에, 측정 프로그램용으로 우선 정의한 것이다.

(1) 홀수, 짝수 각 그룹의 이동 합계량을 비교하여, 큰 쪽을 관입 방향으로 한다(큰 쪽이 리바운드 방향으로의 이동이면 공중에서 정지하게 되어, 큰 쪽이 리바운드 방향인 경우는 있을 수 없기 때문에).

(2) 홀수, 짝수 각 그룹의 이동 합계량이 동일량 또한 최대 이동치가 1개인 경우, 최대 이동치가 포함되는 그룹을 관입 방향으로 한다(최대 이동치가 리바운드 방향으로의 이동이면, 다음의 자유 낙하는 공중에서 정지하게 되어, 최대 이동치가 리바운드 방향인 경우는 있을 수 없기 때문에)

(3) 홀수, 짝수 각 그룹의 이동 합계량이 동일량 또한 최대 이동치가 복수(타격 직후 또는 2회째부터의 연속한 최대 이동치)인 경우, 최대치 연속의 최후를 포함하는 그룹을 관입 방향으로 한다{(2)와 동일한 생각에서}

(4) 그 이외의 케이스는 통상 있을 수 없지만, 소프트상의 처리로서는, 최후에 나타난 최대 이동치를 포함하는 그룹을 관입 방향으로 한다{(2)와 동일한 생각에서}

이하 도면에 따라서 상기 조건에 의한 폴(3)의 이동 방향 결정의 구체예를 기술하면, 도 14에 있어서,

홀수 그룹 이동 합계량(20+15+10=45mm)>짝수 그룹 이동 합계량(15+10=25mm)

홀수그룹=관입 방향

짝수 그룹=리바운드 방향이 된다.

상기의 경우, 20mm 관입후, 15mm 리바운드, 15mm 낙하후, 10mm 리바운드, 다시 자유 낙하 10mm하여, 정지하게 된다.

도 15에 의하면,

홀수 그룹 이동 합계량(20+15=35mm)=짝수 그룹 이동 합계량(25+10=35mm)

여기서, 최대 이동치(25mm)는 제2 그룹이기 때문에, 짝수 그룹이 관입 방향이 된다. 가령 2그룹을 리바운드로 하면, 다음 3그룹은 10mm(25-15) 공중에 뜨게 된다(이 예의 경우 3그룹의 15mm에 대하여, 4그룹의 10mm와 공중에 떠있지만, 실제로는 있을 수 없다).

다시 도 16에서는,

홀수 그룹 이동 합계량(20+10+5=35mm)=짝수 그룹 이동 합계량(20+10+5=35mm)

여기서, 최대 이동치(20mm)는 제1, 2그룹이기 때문에, 2그룹을 포함하는 짝수 그룹이 관입 방향이 된다. 만약 2그룹을 리바운드로 하면, 다음 3그룹은 10mm(20-10) 공중에 뜨게 된다.

또 도 17에 있어서는,

홀수 그룹 이동 합계량(15+15+5+5=40mm)=짝수 그룹 이동 합계량(15+10+10+5=40mm)

여기서, 최대 이동치(15mm)는 제1, 2, 3그룹이기 때문에, 3그룹을 포함하는 홀수 그룹이 관입 방향이 된다. 만약 홀수 그룹을 리바운드로 하면, 4그룹은 5mm(15-10) 공중에 뜨게 된다(단, 예의 │4G│>│5G│, │6G│>│7G│는 공중에 떠있게 되기 때문에 있을 수 없다).

한편, 상기 실시 형태에서는 해머(14)에 의한 폴(3)(노킹 헤드(16))의 타격 회수는 전술한 바와 같이 타격 센서(48)에 의해 측정하도록 구성되어 있지만, 아래와 같이 측정함으로써 타격 센서(48) 없이 해머(14)의 타격 회수를 측정할 수 있다.

통상 폴(3)은 해머(14)에 의한 타격의 직전은 정지해 있고 해머(14)의 타격에 의해 관입 이동한다. 이 때문에 센서(S1 또는 S2)에 의한 펄스 신호를 항상 측정하고, 도 18(a)에 도시된 바와 같이 펄스 신호의 간격이 급격히 짧아진 장소(점 H1)가 타격이라고 판단할 수 있다. 이것에 의해 펄스 신호의 간격이 급격히 짧아진 타이밍을 카운트함으로써 타격 센서(48) 없이 타격 회수를 측정할 수 있다. 또 펄스 신호를 항상 계측함으로써 폴(3)의 정지 상태도 보다 확실하게 판단할 수 있다.

이 때, 해머(14)가 노킹 헤드(16)를 타격한 후에는 전술한 바와 같이 해머(14)는 반력에 의해 상측으로 반동하여(리바운드하고) 다시 노킹 헤드(16)를 타격하고, 이것을 반복하여 해머(14)의 반도(返跳)(리바운드)가 수속(收束)된다. 이 때문에 상기 상황에 있어서도 펄스의 간격이 급격히 짧아진다. 그러나 상기 해머(14)의 반동에 의한 타격은 자유 낙하이기 때문에, 중력 가속도를 g(m/s²)로 하고, 최대로 75cm(해머(14)의 표준 관입 시험의 낙하 높이가 75cm이기 때문에, 75cm 이상의 반동은 생각할 수 없기 때문) 반동으로 하고, 해머(14)가 75cm(0.75m) 이동하는데 요하는 시간을 t로 하면, t는 t²=2× 0.75/g을 충족시키며, t≒0.39초(s)가 된다.

이 때문에 해머(14)의 리바운드에 따른 타격은 직전의 타격으로부터 최대로 도 0.39× 2=0.78초 후에 행해지기 때문에, 예컨대 1초 이내에 타격이 검지된(펄스의 간격이 급격히 짧아진다) 경우는 해머(14)의 리바운드에 따른 타격으로서 타격 회수로 카운트하지 않도록 연산함으로써 해머(14)의 리바운드의 영향 없이 타격 회수를 측정할 수 있다. 예컨대 도 18(b)에 도시된 바와 같이 펄스 신호의 간격이 급격히 짧아진 H1과 H2가 있을 경우, H1에서 H2까지의 간격이 1초(sec) 이내이면, H2는 해머(14)의 리바운드에 따른 타격으로 판단한다. 또 P1은 폴(3)의 이동 방향에 따른 변화점이다.

이것에 의해 타격 센서(48)를 설치하지 않고 타격 회수의 카운트를 제어 장치(35)측의 제어(데이타 처리)에 의해 용이하게 행할 수 있고, 제어를 일괄해서 행할 수 있는 것 이외에, 부품수가 적어지며, 장치를 콤팩트하고도 단순한 구성으로 할 수 있다.

그리고 본 발명의 관입 측정 장치는, 타격 검지 장치(30)나 상기 제어 방법에 의해 타격 회수를 카운트하면서, 타격 개시를 이동 거리 측정의 개시 타이밍으로서 제어 장치(35)(제어 박스(33))에 의해 폴(3)의 이동 방향과 이동 거리를 계측하여, 1타격에 몇 mm 폴(3)이 관입되었는지를 측정하고, 소정 치수(300mm)로 관입하는 데 해머(14)를 몇회 낙하시켰는지를 자동적으로 연산한다.

또 관입량이 펄스 변화를 일으키는 데 미흡한 경우(최대 a/2 이하의 이동량, 본건의 경우 2.5mm)라도, 타격 검지 장치(30)에 의해 타격의 카운트 자체는 행하지 않으면, 타격 검지를 계측 시간의 개시로 하고 있지만, 통상은 1타격에 대한 관입량은 펄스 변화를 일으킬 정도 이상은 있다고 생각되기 때문에, 전술한 펄스 변화에 의한 타격 회수의 카운트에 의해 타격 회수의 측정을 행할 수도 있다.

또 로드(3)에 행해진 메시(식별부(36))는, 로드(3)의 손상 또는 더러움 등에 의해 반사부(36a) 및 흡수부(36b)의 손상(화이트 부분의 블랙으로의 변색이나, 블랙 부분의 화이트로의 변색 등)이 발생하여, 센서(S)(센서S1,S2)로부터의 데이타(펄스 신호)가 부정확하게 될 경우가 있다. 이 때문에 센서 S1과 S2로 1유닛을 이루는 센서(S)를 복수(복수 유닛) 설치하고, 각 센서(S)에 의해서 로드(3)의 다른 곳의 식별부(36)를 측정하며, 각 센서(S)의 펄스 패턴과 패턴의 나열에 의해 데이타의 정밀도를 향상시키도록 하여도 좋다.

이것에 의해 센서(S)의 배치나, 각 센서(S)에서의 센서(S1,S2)의 배치 등에 의해 측정 오차를 보다 작게 할 수 있으며, 또 센서(S) 또는 센서(S)에서의 센서(S1,S2)를 로드의 지름 방향으로 비켜 놓음으로써(변위시킴으로써) 센서 전체의 사이즈를 소형화할 수 있다(예컨대 복수의 센서S를 상하 방향에 배치하면 센서 전체가 세로 방향으로 길어지고, 사이즈가 커진다는 문제가 있기 때문에).

한편 상기 실시 형태는 폴(3)에 직접 식별부(36)를 행하도록 구성되어 있지만, 도 19, 도 20에 나타낸 바와 같이 화이트· 블랙의 바코드 등으로 이루어진 메시(식별부)(36)가, 인쇄, 밀봉 접착, 표면 가공 등에 의해 주위면의 일부 또는 전부에 설치된 플레이트나 폴형을 이루는 식별폴(56)을 폴(3)측에 장착하여, 상기 식별폴(56)을 통해 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향을 측정하는 구조로 하여도 좋다.

다음에 상기 검출 대상부인 식별부(56)가 형성된 식별폴(56)에 의한 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향의 측정 구조에 관해서 설명한다. 또 도 19, 도 20에 표시되는 본 실시 형태의 다른 구조는 도 1∼도 3에 따라서, 동일 부호는 전술의 실시 형태와 동일 구조이며, 동일 기능에 관해서는 설명을 생략한다.

도 19에 있어서의 상기 식별폴(56)은 플레이트형을 이루고 있으며, 폭이 넓은 주위면에 식별부(36)가 형성되어 있는 동시에, 착탈자유롭게 폴(3)의 밖에서 폴에 끼울 수 있고 또한 회전 운동 조절이 자유로운 고정부(57a)와 상기 고정부(57a)로부터 폴(3)의 지름 방향에 돌출한 지지 아암(57b)을 구비한 식별폴 부착부(57)의 지지 아암(57b)에 일단측이 자유로이 접동할 수 있게 축받이되어 있다. 그리고 상기 식별폴 장착부(57)가 폴(3)에 상기 고정부(57a)를 통해 폴(3)과 일체 이동하도록 장치됨으로써, 식별폴(56)이 폴(3)측에 장착되고 있다.

한편 도 20(a),(b)에 표시된 바와 같이 상기 장착부(24)에는, 상기 식별폴(56)의 삽통(통과)이 가능한 통과 구멍(58)이 상하로 형성되어 있으며, 식별폴 부착부(57)의 폴(3)에 대한 장착 위치(각도)는, 식별폴(56)이 상기 통과 구멍(58)에 삽통되어 타단(화이트오 끝)이 장착부(24)의 하측에 돌출하도록 회동(回動) 조절되어 있다. 이 때 통과 구멍(58)에는 식별폴(56)과 접접(摺接)하는 고무나 펠트 등으로 이루어진 접접부(59)가 설치되어 있고, 식별폴(56)은 자유로이 활주할 수 있게 상기 접접부(59)에 지지되어 있다.

그리고 식별폴(56)은 폴(3)의 상하 이동에 의해 상기 통과 구멍(58)을 통해 장착부(24) 내를 이동하지만, 식별폴(56)은 메시면(식별부(36))이 장착부(24)에 자유롭게 끼우고 뗄 수 있는 센서 케이스(27) 내의 센서(S1,S2)에 대향하도록 식별폴 부착부(57)에 축받이되어 있고, 폴(3)과 일체 이동하는 식별폴(56)의 식별부(36)를 센서(S1,S2)로 스캔함으로써 상기 실시 형태와 동일한 제어 장치(35) 등에 의한 데이타 처리로 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향의 측정을 행할 수 있다.

또 상기 접접부(59)는 식별폴(56)의 이동시에 식별폴(56)의 주위면의 오염 등을 불식 제거한다. 또한 식별폴(56)은 자유로이 접동할 수 있게 지지 아암(57b)에 지지되어 있기 때문에, 폴(3)의 이동시에 흔들림이 발생한 경우라도, 상기 요동이 흔들림을 흡수하여, 식별폴(56)은 장착부(24) 내를 원활하게 이동할 수 있다.

상기 구조에 의해 식별부(36)가 폴(3)에 직접 설치되지 않기 때문에, 쉽게 손상되는 일은 없으며, 또한 마모도 적고, 또 센서(S)에 대한 측정부가 평면이기 때문에 안정된 측정이 가능해지는 것 외에, 식별부(36)(식별폴(56))의 오염 등을 용이하게 확인할 수 있으며, 이 오염 등에 대한 대응을 용이하게 행할 수도 있다. 또한 상기 이유 등에 의해 식별부(36)(식별폴(56))의 교환 회수가 감소하는 동시에, 교환도 용이하고 보수성(保守性) 등도 우수하다.

이 때 식별부(36)는 센서(S)의 종류에 따라서, 금속과 비금속에 의한 메시(센서가 금속 감지 등의 근접 센서인 경우), 반사물과 공간에 의한 메시(센서가 센서(S1,S2)와 같은 광학식의 센서 또는 금속 감지 등의 근접 센서인 경우) 등 다양한 타입을 생각할 수 있으며, 이것은 다른 실시 형태(식별부(36)를 사용하는 것)에 있어서도 적합한다.

다음에 센서(S)를 1개(센서 S1 또는 S2)만 사용하여, 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향을 측정하는 실시예에 관해서 설명한다. 본 실시예는 도 1 내지 도 3에 표시되는 전술의 실시 형태와 동일한 장치이고, 센서 S1 또는 S2으로부터의 데이타만이 제어 장치(35) 등에 의해 후술하는 바와 같이 처리되며, 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향을 후술하는 바와 같이 측정하는 구성으로 되어 있다. 또 본 실시 형태의 구조는 도 1∼도 3에 따라서, 동일 부호는 전술의 실시 형태와 동일 구조이며, 동일 기능에 관해서는 설명을 생략한다.

우선 센서 S1 또는 S2만으로 폴(3)의 이동 방향을 검출하는 원리에 관해서 설명한다. 관입 시험에 있어서 측정 방향은 상하의 움직임이 대상이 되지만, 폴(3)의 속도(속도의 절대치)는 중력 가속도에 의해, 관입 방향은 낙하 방향이기 때문에 지반(1)(검사할 지층)에 접촉할 때까지 속도가 서서히 증가하여, 리바운드 방향는 상승 방향이기 때문에 서서히 감소한다.

즉 폴(3)은 관입시는 검사할 지층과의 접촉시가 최대 속도가 되고, 접촉시와 리바운드시의 에너지의 차(이론적으로는), 분석할 검사 지층에 삽입되어(이 때 순간적으로 속도는 0이 되어, 리바운드에 대하여 역방향의 처음 속도를 부여하여), 리바운드시에는 속도(절대치)가 0이 된 지점에서 다시 낙하(관입 방향으로의 이동)가 개시되고, 이상이 반복되어(관입에 소비되는 검사할 지층과의 접촉에 의한 에너지 손실에 의해) 최종적으로 폴이 검사할 지층에 소정량 관입되어 정지한다. 상기는 에너지 축적과 에너지 보존의 법칙에 따라서 있다.

이 때문에 예컨대 폴(3)이 소정량 관입한 후 리바운드하여, 다시 관입 방향으로 낙하하여 정지한 경우의 센서 S1 또는 S2로부터의 데이타에 의한 펄스(신호) 변화가 도 21에 표시되는 것으로 하였다면, 펄스 신호는 서서히 짧아진 후(속도가 서서히 빨라지기 때문에 소정량a 진행하는 시간은 서서히 짧아진다), 폴(3)의 리바운드로 리바운드 후에는 펄스 신호가 서서히 길어지고(속도가 서서히 느려지기 때문에 소정량a 진행하는 시간은 서서히 길어진다) 폴(3)이 다시 관입 방향으로의 이동(낙하)하여 펄스 신호가 서서히 짧아진 후, 폴(3)의 정지로 펄스 변화가 없어진다.

즉 펄스 신호의 길이 변화가 역전된 위치 부근에서 폴(3)의 이동의 반전이 발생하고 있다고 생각되지만, 메시에 폭(a)이 존재하기 때문에 이론적으로는 반전 위치는 길이 변화가 역전된 최초의 펄스 신호 또는 이 최초의 펄스 신호 직전의 펄스 신호(역전의 최초가 오프인 경우는 직전의 온 펄스 신호, 역전의 최초가 온인 경우는 직전의 오프 펄스 신호)로 발생하고 있다고 생각된다.

이 때문에 상기 2개의 데이타를 제외하고, 상기 2개의 데이타를 끼운 전후에서 속도 변화 그래프를 작성하면, 반전시에는 속도=0이 된다고 생각되기 때문에, 상기 그래프가 연속적으로 되는 것을 고려한 속도=0인 점에서 반전이 발생하고 있다고 생각된다. 이것에 의해 펄스 변화 표로부터 반전 위치를 특정할 수 있으며, 펄스 변화 표로부터 전술한 실시예의 원리에 따라서 소정 이동 방향으로의 이동 거리를 연산할 수 있다.

예컨대 상기 예(도 21)의 경우 ⑤와 ⑪이 펄스의 길이 변화가 역전한 데이타이기 때문에, ④,⑤,⑩,⑪을 제외한 전후의 속도 변화를 그래프로 하면 도 21에 도시한 그래프가 되며, ⑤와 ⑩에서 반전하고 있는 것으로 판단된다. 그리고 이상에 의해 ⑤까지 4회, ⑤에서 ⑩까지 5회, ⑩이후 6회 펄스 변화가 있기 때문에, 메시폭을 a로 하면, 4× a 관입되어 5× a 리바운드하고, 6× a 관입되어 정지하였다고 판단할 수 있다.

또 상기 예는 관입 방향(낙하 방향)을 +로 하여 속도 변화를 산출하고 있기 때문에, 속도의 증가 방향이 관입 방향, 속도의 감소 방향이 리바운드 방향으로 판단할 수 있지만, 관입 방향(낙하 방향)을 -로 하여 속도 변화를 산출하면, 속도의 감소 방향이 관입 방향, 속도의 증가 방향이 리바운드 방향이 된다.

즉 본 실시 형태에 있어서의 제어 장치(35)는 상기 측정 원리에 따라서 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향을 산출하는 처리 장치와 프로그램을 내장하고 있으며, 상기 제어 장치(35)는 센서 S1 또는 S2로부터의 데이타를 상기 프로그램 등으로 전술한 원리에 따라서 처리하여 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향을 연산한다. 또 본 실시예에서는 센서가 1개이기 때문에 이동 거리의 오차가 ± a 발생하는 것 외에, 반전 위치가 1펄스분 정도의 오차를 포함하기 때문에, 전술한 실시예와 비교하여 오차는 크다.

이상에 나타내는 구조에 의해, 제어 장치(35)의 기능을 변경하는 것만으로 전술의 장치를 본 실시 형태에 이용할 수 있다는 이점 외에, 센서가 1개(1쌍의 발광 센서(29)와 수광 센서(31)로서, 이 경우 센서 S1 또는 S2)만으로도 좋기 때문에, 측정기 본체(21)를 소형으로 형성할 수 있으며, 장치의 소형화와 비용 절감화가 가능해진다. 단지 오차는 약간 증가하기 때문에, 상기 오차가 문제가 되지 않는 경우의 사용이 바람직하다.

다음에 다른 센서를 이용하여 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향을 측정하는 실시 형태에 관해서 설명한다. 본 실시 형태는 도 1 내지 도 3에 표시되는 전술의 실시 형태에 대하여, 측정기 본체(21)가 도 21에 표시되는 측정기 본체(61)로 변경되는 동시에, 제어 박스(33)에 접속되는 센서S(센서S1,S2)가 도 22에 표시되는 로타리 인코더 유닛(rotary encoder unit)(62)(상세한 설명은 후술)으로 변경되어, 센서(로터리 인코더 유닛(62))로부터의 데이타를 제어 장치(35) 등이 후술하는 바와 같이 처리하여, 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향을 측정하는 구성으로 되어 있다. 또 본 실시 형태에 있어서 도 1 내지 도 3에 표시되는 전술의 실시 형태와 동일 부호는 전술의 실시 형태와 동일 구조이고, 동일 기능에 관해서는 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 측정기 본체(61)는, 상기 실시 형태와 동일하게 통형을 이루고 있는 동시에, 고정 파이프(18)에 지지체(19)를 통해 장착고정되어 있다. 그리고 상기 본체(61)의 상하단에는 폴(3)을 자유로이 활주할 수 있게 지지하는 추진 베어링(63)이 설치되어 있고, 폴(3)이 상기 베어링(63)을 통해 본체(61) 내에 자유로이 활주할 수 있게 지지되어 있다. 또 베어링(63) 대신에 상기 밀봉 부재(22)를 설치하여, 상기 밀봉 부재(22)에 의해 폴(3)을 지지하는 동시에, 승강하는 폴(3)의 주위면의 흙탕물 등을 불식 제거하는 구조로 하여도 좋다. 또한 베어링(63)과 밀봉 부재(22)의 양방을 설치한 구조로 하여도 좋다.

한편 상기 본체(61)의 중간부 주위면측에는 전술의 실시 형태와 동일하게 T자형으로 교차하는 통형의 센서 유닛 장착부(24)가 연통하여 형성되어 있고, 상기 장착부(24)의 통형 개구단에는, 통형의 센서 케이스(27)가 자유롭게 끼우고 뗄 수 있도록 삽입되어 착탈가능하게 장착되어 있다. 그리고 상기 센서 케이스(27)내에는 센서로서 종래 공지의 로터리 인코더(64)를 구비한 로터리 인코더 유닛(62)이 설치된다.

이 때 상기 로터리 인코더(64)의 회전 입력축(66)은, 장착부(24) 내와 센서 케이스(27)내를 분리하고, 로터리 인코더 유닛(62)의 기능 보호와 확보를 위해 강화 유리판등에 의해서 형성되어 있는 칸막이 판(34)으로부터 장착부(24) 내에 돌출하고 있다. 그리고 폴(3)의 이동 방향에 대하여 수직으로 되어 있다. 또한 상기 회전 입력축(66)은 장착부(24) 내에서는 방사형(radial) 베어링(67)에 의해서 지지되어 있다.

한편 상기 장착부(24) 내에서의 칸막이 판(34)으로부터 폴(3)측은, 칸막이 판(34)과 장착부(24)(하우징)에 의해 구획된 공간으로 이루어진 측정실(24a)로서 형성되어 있지만, 상기 측정실(24a) 내에는, 축심이 폴(3)의 지름 방향(폴(3)의 이동 방향 및 상기 회전 입력축(66)에 대하여 모두 수직)이고, 도면 부호 68a로나타낸 것이 폴(3)의 주위면과 접하며, 폴(3)의 (이동)승강에 따라서 회전하는 원판형(주위면에 미끄럼 방지등이 행해지고 있는 경우도 있다)의 검지 롤러(68)가 축받이되어 설치된다.

그리고 상기 검지 롤러(68)와 상기 회전 입력축(66) 사이에는, 폴(3)의 이동에 의한 검지 롤러(68)의 회전을 회전 입력축(66)의 회전 방향으로 변환하여 회전 입력축에 전동(傳動)하는 전동 기구(69)가 설치되어 있고, 검지 롤러(68)의 회전에 따라서 상기 회전 입력축(6)이 회전 구동되어, 검지 롤러(68)의 회전 방향의 변화에 따라서 회전 입력축(66)도 정회전 및 역회전한다. 또 본 실시 형태에서는 전동 기구(69)로서 하이포이드 기어(hypoid gear) 기구를 사용하고 있지만, 그 외 상기 전동을 실현하는 구조이면 기어 기구나 마찰 전동 기구 등의 어떠한 기계 요소를 사용하여도 좋다.

또한 본체(61)에 있어서의 상기 장착부(24)의 폴(3)을 사이에 끼운 반대측에는 T자형으로 교차하는 통형의 위치 결정 수용부(71)가 형성되어 있고, 폴(3)을 검지 롤러(68)측에 압접시키도록 폴(3)과 접하는 롤러로 이루어진 위치 결정 부재(롤러)(72)가 스프링 등의 탄성 부재(73)에 가압되어 수납되어 있다. 이 때 위치 결정 롤러(72)의 주위면은 폴(3)의 주위면과 접하고 있으며, 폴(3)의 승강시에 검지 롤러(68)와 동일하게 회전하도록 축심이 설정되어 있다. 이것에 의해 위치 결정 롤러(72)는 폴(3)의 승강을 허용한 상태에서, 폴(3)을 검지 롤러(68)측에 가압시킨다.

즉 위치 결정 롤러(72)와 탄성 부재(73)에 의해 폴(3)의 승강을 허용한 상태에서 폴(3)을 검지 롤러(68)측에 가압시키는 위치 결정 기구가 형성되어 있고, 상기 위치 결정 기구에 의해 폴(3)은 승강시 항상 검지 롤러(68)에 압접되며, 검지 롤러(68)에 폴(3)의 승강이 비교적 작은 오차로 마찰전동된다. 또 위치 결정 롤러(72)는 원판형 또는 구형 등의 형상이 생각된다.

또 검지 롤러(68)의 상측에는 도 23(a),(b),(c)에 표시된 바와 같이 우산형의 커버(74)가 본체(61)측에 장착되어 설치되어 있고, 상측으로부터 낙하해 오는 모래나 쓰레기 등을 검지 롤러(68)가 말려들게 하지 않도록, 검지 롤러(68)를 상측으로부터 보호하고 있다. 또한 폴(3)에 전술한 것과 같은 식별부는 설치되지 않는다.

상기 구조에 의해 폴(3)이 관입 또는 리바운드 방향으로 이동하면, 폴(3)의 승강에 의해 검지 롤러(68)를 통해 폴(3)의 승강에 따라서 로터리 인코더(64)의 회전 입력축(66)이 회전되지만, 로터리 인코더(64)는 회전 입력축(66)의 회전 각도와 회전 방향을 검지할 수 있기 때문에, 회전 입력축(66)의 회전 각도와 회전 방향에서 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향을 측정할 수 있다. 또 로터리 인코더(64)에 의한 회전 입력축의 회전 각도와 방향의 측정 방법은 이미 공지(로터리 인코더의 구조가 공지)이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 실시 형태에서는 제어 장치(35)가 상기 로터리 인코더 유닛(62)(로터리 인코더(64))과 접속되어, 로터리 인코더 유닛(62)이 제어 박스(33)에 전기적으로 접속되어 있는 동시에, 제어 장치(35)에 로터리 인코더 유닛(62)측에서의 데이타를 처리하여 회전 입력축(66)의 회전 각도와 회전 방향에서 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향을 연산하는 처리 장치와 프로그램이 내장되어 있으며, 상기 제어 장치(35)는 로터리 인코더(64)측에서의 데이타를 상기 프로그램 등으로 처리하여 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향을 연산한다.

즉 롤러(68)의 회전 방향과 회전량(각도)을 검지하는 센서인 로터리 인코더(64)와 롤러(68)에 의해 구성되는 검출 장치에 대하여, 폴(3)의 주위면이 검출 대상부로서 롤러(68)와 압접되고, 축심 방향으로의 이동에 따라서 회전하는 롤러(68)의 회전 방향과 회전 각도를 검출함으로써 폴(3)의 이동 방향과 이동량이 연산되어, 폴(3)의 관입량이 측정된다.

이상에 의해 센서로서 로터리 인코더(64)(로터리 인코더 유닛(62))를 사용한 경우는, 폴(3)의 이동 방향이 회전 입력축(66)의 회전 방향에, 이동 거리가 회전 입력축(66)의 회전 각도로 각각 환산되어 로터리 인코더(64)측에서 출력되기 때문에, 비교적 간단한 데이타 처리(회전 방향을 이동 방향으로, 회전 각도를 이동 거리로 각각 환산한다)로 폴(3)의 이동 거리와 이동 방향을 측정할 수 있기 때문에, 장치를 비교적 간단히 구성할 수 있다.

또한 폴(3)의 승강을 직접 검지하는 방법이기 때문에 측정 오차가 비교적 적을 뿐만 아니라, 폴(3)측에 특별한 처리(예컨대 식별부를 행하는 등)를 할 필요가 없으며, 본체(61)의 설치가 용이하고, 또 소모 부품이 적기 때문에 교환 부품이 적어서 보수 등도 용이하다.

또 도 24에 도시된 바와 같이 검지 롤러(68)를 구형[球狀]으로 구성하고, 상기 검지 롤러(68)에 있어서의 폴(3)의 좌우 및 상하의 동작에 대응하는 검지 롤러(68)의 회전을 검지하는 복수의 위치(예컨대 퍼스널 컴퓨터용 등의 마우스의 동작을 감지하도록)에 동작 검출용 롤러(76)를 각각 접촉시키고, 상기 롤러(76)의 회전을 각 롤러(76)용에 설치된 로터리 인코더(78)의 회전 입력축(79)에 입력하도록 구성하여도 좋다.

이 경우 복수의 로터리 인코더(78)에 의해 폴(3)의 상하 방향 뿐만 아니라, 좌우의 회전 각도도 검지할 수 있으며, 이들의 데이타는 해머(14)의 낙하에 의한 에너지 손실(일반적으로 해머(14)의 에너지는 폴(3)을 관입시키는만큼 사용되지 않고, 좌우회전시키는 방향으로 작용할 경우도 있으며, 이 손실 에너지등)의 연산등에 사용할 수 있다.

또한 회전 입력축(66)의 회전 방향과 각도를 취하는 센서로서 로터리 인코더(64) 이외에, 포텐션미터나 원판상의 바코드의 동작을 복수의 광학식 또는 자기식 등의 센서로 취하는 것 등이 생각되고, 로터리 인코더(64) 대신에 상기 센서 등을 사용하는 구조로서도 좋다. 이 때 폴(3)에 식별부가 설치되어 있지 않은 도 19, 도 20에 도시된 것과 동일한 폴(3)과 일체이동하는 식별폴을 장착하고, 검지 롤러(68)를 이 식별폴에 압접시킴으로써, 폴(3)의 이동량을 검출하도록 구성하여도 좋다.

또 이상(각 실시 형태)에 나타낸 제어 장치측에 구비되는 처리 장치나 프로그램 등은, 각 기능마다 분할된 것 또는 일부 또는 전부가 일괄된 것 등 다양한 형태가 생각되지만, 각 연산이 실시되고 경우에 따라서 처리가 가능하면 어떠한 형태라도 좋다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 구조에 의하면, 폴의 관입 시험에 있어서의 측정 작업이 간단하고 또한 정확히 행할 수 있는 것 외에, 종래의 측정 제어 장치를 이용할 경우와 같이 작업 현장에서의 초기 설정 등의 조작이 불필요해지고, 제어 장치가 기억 장치를 구비하면 현장 이외에서의 데이타 처리나 해석 등을 행할 수 있는 등의 이점이 생기는 것이다.

이 때 검출 대상부를 폴과 일체적으로 연동하는 식별폴에 설치함으로써, 폴 관입시 등에 발생하는 검출 대상부의 오염이나 손상 등이 감소하여, 폴 관입시의 데이타가 비교적 정확해지고 보다 정확한 데이타(폴의 관입량 등)를 용이하게 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한 적어도 1개의 검출 대상부의 이동 검출 데이타에 의한 온·오프의 펄스 신호군의 펄스 신호의 길이를 관리함으로써, 폴 관입량 또는 폴을 관입시키기 위해서 폴측에 부여되는 타격 회수를 산출하는 구조로 함으로써, 검출 장치에 1개 이상의 센서를 설치함으로써 폴 관입량 또는 타격 회수를 연산할 수 있기 때문에, 장치 자체를 소형으로 형성할 수 있다.

한편 검출 대상부에 압접하도륵 축받이되고 폴의 축심 방향으로의 이동에 따라서 회전하는 롤러와, 상기 롤러와 연결되고 롤러의 회전 방향과 회전 각도를 검출하는 센서에 의해 검출 장치를 구성함으로써, 보다 용이하게 폴의 관입량 등을 측정할 수 있으며, 특히 폴의 이동을 롤러가 직접 회전으로 변환하여 측정이 행해지기 때문에 측정 오차가 보다 적어진다.

도 1은 본 발명에 따른 관입 시험의 작업 상태를 나타내는 장치의 전체 배치를 도시하는 개요도.

도 2는 본 발명에 따른 측정 장치의 주요부 단면도.

도 3은 레이저 광의 반사 상태를 나타내는 센서 부분의 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 5는 제어 박스 부분의 사시도.

도 6은 타격 센서의 장착 위치를 나타내는 전체 개요도.

도 7의 (a), (b)는 타격 센서의 장착 상태를 나타내는 평면도 및 정면도.

도 8은 본 발명에 따른 검출 장치의 작용 원리도.

도 9는 본 발명의 장치에 따른 리바운드시의 작용 원리도.

도 10은 본 발명에 따른 센서 신호 취출의 원리적 설명도.

도 11의 (a), (b)는 리바운드를 포함하는 센서 신호의 파형도와 이것에 대응하는 각 센서의 조합 패턴도.

도 12는 2개의 센서 신호의 조합 패턴을 기호화한 경우의 배열도.

도 13의 (a), (b)는 폴이 측정 장치에 대하여 수직인 경우와 경사진 경우의 오차 상황을 나타내는 설명도.

도 14는 본 발명에 따른 관입 측정의 2개의 센서에 의한 펄스 신호의 패턴과 그 분석 상태도.

도 15는 도 14에 계속되는 본 발명에 따른 관입 측정의 2개의 센서에 의한 펄스 신호의 패턴과 그 분석 상태도.

도 16은 도 15에 계속되는 본 발명에 따른 관입 측정의 2개의 센서에 의한 펄스 신호의 패턴과 그 분석 상태도.

도 17은 도 16에 계속되는 본 발명에 따른 관입 측정의 2개의 센서에 의한 펄스 신호의 패턴과 그 분석 상태도.

도 18의 (a), (b)는 해머에 의한 타격시의 펄스 신호를 나타낸다.

도 19는 식별판을 사용한 경우의 장치의 주요부 배치를 나타내는 주요부 측면 개요도.

도 20의 (a), (b)는 식별판 부분의 사시도 및 장착부의 사시도.

도 21은 센서를 1개만 이용한 경우의 센서 신호의 파형도와, 이것에 대응하는 폴의 이동 속도 변화도.

도 22는 로터리 인코더를 사용한 경우의 측정 장치의 주요부 단면도.

도 23은 검지 롤러 부분의 평면도, 정면도, 측면도.

도 24는 검지 롤러를 구체로 한 경우의 주요부 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3: 폴

21, 61: 측정기 본체

27: 센서 케이스

35: 측정 제어 장치

56: 식별폴

68: 롤러

S1, S2, 64: 센서

Claims (8)

1. 지층 조사용 관입폴(3)에 대하여, 폴(3)이 축방향으로 이동할 수 있게 외장되어 검사할 지층측에 고정적으로 지지되는 측정기 본체(21,61)와, 이 측정기 본체(21,61)에 지지되어, 폴(3)측에 설치된 검출 대상부의 폴 축심 방향의 이동을 검출하는 검출 장치를 설치하고, 이 검출 장치의 검출 데이타를 처리하여 폴(3)의 관입량을 연산하는 컴퓨터로 이루어지는 측정 제어 장치(35)를 상기 검출 장치에 접속하여 설치하되,

   상기 측정기 본체(21,61)는 폴(3)의 외주를 덮도록 폴(3)에 외장되는 통형체로 형성되고, 상기 검출 장치는 측정기 본체 측에 장착되는 통형 또는 박스형의 센서 케이스(27) 내에 수용되어 전체로서 유닛형 검출 장치를 구성하는 것인 지층 조사용 관입 시험 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 검출 장치는 폴(3)의 축심 방향으로 소정의 간극을 통해 설치되는 2개 이상의 센서(S1,S2)로 이루어지는 것인 지층 조사용 관입 시험 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 2개의 센서(S1,S2)의 검출 데이타에 의해 폴(3)이 관입되는 정진 방향의 이동량과, 폴(3)의 리바운드시의 역진 방향의 이동 또는 폴의 정지 상태를 감지하여 폴 관입량을 산출하는 처리 장치를 측정 제어 장치(35)내에 설치하여 이루어지는 것인 지층 조사용 관입 시험 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 검출 대상부를 폴(3)의 주위면에 설치한 지층 조사용 관입 시험 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 검출 대상부를 폴(3)과 일체적으로 연동하는 식별폴(56)에 설치한 지층 조사용 관입 시험 장치.
6. 지층 조사용 관입폴(3)에 대하여, 폴(3)이 축방향으로 이동할 수 있게 외장되어 검사할 지층측에 고정적으로 지지되는 측정기 본체(21,61)와, 이 측정기 본체(21,61)에 지지되어, 폴(3)측에 설치된 검출 대상부의 폴 축심 방향의 이동을 검출하는 검출 장치를 설치하고, 이 검출 장치의 검출 데이타를 처리하여 폴(3)의 관입량을 연산하는 컴퓨터로 이루어지는 측정 제어 장치(35)를 상기 검출 장치에 접속하여 설치하되,

   상기 검출 대상부에 압접하도록 축받이되고 폴(3)의 축심 방향으로의 이동에 따라서 회전하는 롤러(68)와, 이 롤러(68)와 연결되어 롤러(68)의 회전 방향과 회전 각도를 검출하는 센서(64)에 의해 검출 장치를 구성한 것인 지층 조사용 관입 시험 장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 검출 장치 또는 측정 제어 장치(35)는, 적어도 1개의 검출 대상부의 이동 검출 데이타를 검출 대상부의 센싱 상태에 따른 온·오프의 펄스 신호로 하는 장치이고, 상기 펄스 신호의 길이를 관리함으로써 폴(3)이 관입되는 정진 방향의 이동량과, 폴(3)의 리바운드시의 역진 방향의 이동 또는 폴(3)의 정지 상태를 감지하여 폴 관입량을 산출하는 처리 장치를 상기 측정 제어 장치(35) 내에 설치하여 이루어지는 것인 지층 조사용 관입 시험 장치.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 검출 장치 또는 측정 제어 장치(35)는, 적어도 1개의 검출 대상부의 이동 검출 데이터를 검출 대상부의 센싱 상태에 따른 온· 오프의 펄스 신호로 하는 장치이고, 상기 펄스 신호의 길이를 관리함으로써 폴(3)이 관입되는 정진 방향의 이동량과 폴(3)의 리바운드시의 역진 방향의 이동 또는 폴(3)의 정지 상태를 감지하여 폴 관입량을 산출하는 처리 장치를 상기 측정 제어 장치(35)내에 설치하는 동시에, 상기 펄스 신호의 간격을 관리함으로써 폴(3)을 관입시키기 위해 폴(3)측에 부여된 타격 회수를 산출하는 처리 장치를 설치하여 이루어진 지층 조사용 관입 시험 장치.

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