JP3056039B2 - 打撃エネルギーの計測装置および計測方法 - Google Patents
打撃エネルギーの計測装置および計測方法Info
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- JP3056039B2 JP3056039B2 JP6061387A JP6138794A JP3056039B2 JP 3056039 B2 JP3056039 B2 JP 3056039B2 JP 6061387 A JP6061387 A JP 6061387A JP 6138794 A JP6138794 A JP 6138794A JP 3056039 B2 JP3056039 B2 JP 3056039B2
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Description
装置によって杭打ち作業を行う際に、被打撃体である杭
に与えられる打撃エネルギーを正確かつ簡便に計測する
ことのできる打撃エネルギーの計測装置および計測方法
に関する。
より、建設現場等における杭の打ち込み作業には、例え
ば図18に示す様な油圧ハンマP1が用いられている。
この油圧ハンマP1は、油圧シリンダP3のシリンダロ
ッドP5の一端に杭を打撃するラム(打撃体)P7を連
結したものであり、油圧シリンダP3の下部室P9に油
圧タンクP11の圧油を供給してラムP7を上昇させ、
杭の打撃時には、電磁弁P10を切り換えて下部室P9
の圧油を急速に排出することにより、ラムP7を落下さ
せて杭を打撃している。
って杭打ち作業を行う場合、地盤に打ち込まれた杭の支
持力を見積もるために、ラムP7の打撃によって杭に与
えられた打撃エネルギーを計測する必要がある。そこ
で、従来は、この打撃エネルギーを求める場合、ラムP
7の打撃運動を自由落下運動とみなし、ラムP7が実際
に落下した高さHおよびラムP7の重量Wに基づいて、
打撃エネルギーEを下記(a)式にて求めていた。
いては、落下時にラムP7に作用する重力以外の力が考
慮されないため、正確な打撃エネルギーを計測すること
ができないという問題があった。つまり、落下するラム
P7には、例えば油圧シリンダP3の抵抗力(例えばシ
リンダロッドP5の摺動抵抗や下部室P9の油圧抵抗)
等の力が加わるので、ラムP7の落下を完全な自由落下
運動とみなすことはできない。従って、ラムP7の打撃
運動が自由落下運動であることを前提としている上記
(a)式では、正確な打撃エネルギーを求めることがで
きない。
変位量から、打撃エネルギーを求めることも行われてい
た。しかしながら、この様な方法においては、測定を行
う度に杭に変位量測定用の検出器を取り付ける必要があ
るので、測定作業が煩雑であり、簡便さに欠けるという
問題があった。
れ、ハンマ装置によって杭等の被打撃体を打撃した際の
打撃エネルギーを正確かつ簡便に測定することのできる
打撃エネルギーの計測装置および計測方法を提供するこ
とを目的とする。
の請求項1の発明は、図1(a)に例示する様に、ハン
マ装置の打撃体を落下させて被打撃体を打撃した際の打
撃エネルギーを計測する打撃エネルギーの計測装置であ
って、上記打撃体の落下途中の少なくとも2箇所での速
度を検出する速度検出手段と、上記速度検出手段によっ
て検出された複数の速度に基づいて落下中の加速度を算
出する加速度算出手段と、上記速度検出箇所と上記被打
撃体との位置関係に基づいて、上記速度と上記加速度と
から打撃時の速度を算出する打撃時速度算出手段と、打
撃時の速度に基づいて上記打撃体の打撃エネルギーを算
出する打撃エネルギー算出手段と、を備えることを要旨
とする。
示する様に、請求項1記載の打撃エネルギーの計測装置
において、上記速度検出手段が、上記打撃体の落下方向
に所定の間隔を隔てて配設され、落下中の上記打撃体の
所定部分の通過を検知する3つのセンサと、上記3つの
センサの内の第1のセンサと第2のセンサの出力タイミ
ングと、上記第1センサと第2センサの間の距離とに基
づいて、上記第1センサと第2センサの間での上記落下
途中の速度を算出する第1の速度算出手段と、上記3つ
のセンサの内の第2のセンサと第3のセンサの出力タイ
ミングと、上記第2センサと第3センサの間の距離とに
基づいて、上記第2のセンサと第3のセンサの間での上
記落下途中の速度を算出する第2の速度算出手段と、を
備えることを要旨とする。
示する様に、請求項1記載の打撃エネルギーの計測装置
において、上記打撃体の側部に凹部が設けられるととも
に、上記速度検出手段は、上記打撃体の落下方向に所定
の間隔を隔てて配設され、落下中の上記打撃体の凹部の
通過を検知する2つのセンサと、上記2つのセンサの内
の一方のセンサの出力信号に基づいて、上記凹部が上記
一方のセンサを通過する通過時間を計測し、該通過時間
と上記凹部の開口距離とに基づいて、上記落下途中の速
度を算出する第1の速度算出手段と、上記2つのセンサ
の内の他方のセンサの出力信号に基づいて、上記凹部が
上記他方のセンサを通過する通過時間を計測し、該通過
時間と上記凹部の開口距離とに基づいて、上記落下途中
の速度を算出する第2の速度算出手段と、を備えること
を要旨とする。
様に、請求項1記載の打撃エネルギーの計測装置におい
て、上記打撃体の側部には、上記打撃体の落下方向に所
定の間隔を隔てて2つの凹部が設けられるとともに、上
記速度検出手段は、落下中の上記打撃体の凹部の通過を
検知する1つのセンサと、該センサの出力信号に基づい
て、上記2つの凹部の内の一方の凹部が上記センサを通
過する通過時間を計測し、該通過時間と上記一方の凹部
の開口距離とに基づいて上記落下途中の速度を算出する
第1の速度算出手段と、上記センサの出力信号に基づい
て、上記2つの凹部の内の他方の凹部が上記センサを通
過する通過時間を計測し、該通過時間と上記他方の凹部
の開口距離とに基づいて上記落下途中の速度を算出する
第2の速度算出手段と、を備えることを要旨とする。
示する様に、ハンマ装置の打撃体を落下させて被打撃体
を打撃した際の打撃エネルギーを計測する打撃エネルギ
ーの計測方法であって、上記打撃体の落下途中の少なく
とも2箇所での速度を検出し、上記検出された複数の速
度に基づいて落下中の加速度を算出し、次に、上記速度
検出箇所と上記被打撃体との位置関係に基づいて、上記
速度と上記加速度とから打撃時の速度を算出し、打撃時
の速度に基づいて上記打撃体の打撃エネルギーを算出す
ることを要旨とする。
リンダによってラム等の打撃体を上昇・落下せしめる油
圧ハンマの他に、例えばディーゼルパイルハンマ,汽動
ハンマ等が挙げられる。
込まれる杭が挙げられる。
る上記センサとしては、その種類に特に限定はないが、
上記打撃体の所定部分(例えば上端部や下端部等)ある
いは上記凹部の通過を被接触で検知可能な近接センサを
用いることが好ましい。この様な近接センサとしては、
例えば、磁気式の近接スイッチを用いることができる。
おいては、速度検出手段が、打撃体の落下途中の少なく
とも2箇所での速度を検出し、加速度算出手段が、速度
検出手段によって検出された複数の速度に基づいて落下
中の加速度を算出する。
箇所と被打撃体との位置関係に基づいて、速度と加速度
とから打撃時の速度を算出し、打撃エネルギー算出手段
が、打撃時の速度に基づいて打撃体の打撃エネルギーを
算出する。
下途中の速度が2点検出される場合、この2つの速度の
差と、打撃体が2つの測定箇所の間を通過する通過時間
とに基づいて、打撃体の落下加速度を求める。そして、
この加速度と、落下速度の測定箇所から被打撃体までの
落下距離(即ち速度検出箇所と被打撃体との位置関係に
応じて決まる距離)とに基づいて、打撃体が被打撃体を
打撃する瞬間の速度(打撃時の速度)を予測・算出す
る。そして、この打撃時の速度に基づいて、打撃体の打
撃時の運動エネルギー、即ち打撃エネルギーを算出す
る。
記請求項1の計測装置において、落下中の打撃体の所定
部分の通過を検知するセンサが、打撃体の落下方向に所
定の間隔を隔てて3つ配設されている。そして、第1の
速度算出手段が、この3つのセンサの内の第1のセンサ
と第2のセンサの出力タイミングと、第1センサと第2
センサの間の距離とに基づいて、第1センサと第2セン
サの間での打撃体の落下途中の速度を算出する。また、
第2の速度算出手段が、3つのセンサの内の第2のセン
サと第3のセンサの出力タイミングと、この第2センサ
と第3センサの間の距離とに基づいて、第2のセンサと
第3のセンサの間での打撃体の落下途中の速度を算出す
る。
のセンサと第1および第2の速度算出手段とによって、
打撃体の落下途中の速度を2点検出する。そして、この
様に検出された2つの速度に基づいて、請求項1の場合
と同様に、打撃エネルギー計算手段が打撃エネルギーを
算出する。
撃体の側部に凹部が設けられるとともに、この凹部の通
過を検知する2つのセンサが、打撃体の落下方向に所定
の間隔を隔てて配設されている。そして、第1の速度算
出手段が、この2つのセンサの内の一方のセンサの出力
信号に基づいて、凹部が一方のセンサを通過する通過時
間を計測し、この通過時間と凹部の開口距離とに基づい
て、打撃体の落下途中の速度を算出する、また、第2の
速度算出手段が、他方のセンサの出力信号に基づいて、
凹部が上記他方のセンサを通過する通過時間を計測し、
この通過時間と凹部の開口距離とに基づいて、打撃体の
落下途中の速度を算出する。
体に設けられた凹部と、2つのセンサと、第1および第
2の速度算出手段とによって、打撃体の落下途中の速度
を2点検出する。そして、この様に算出された2つの速
度に基づいて、請求項1の場合と同様に、打撃エネルギ
ー計算手段が打撃エネルギーを算出する。
撃体の側部に、その落下方向に所定の間隔を隔てて2つ
の凹部が設けられるとともに、落下中の打撃体の凹部の
通過を検知する1つのセンサが備えられている。
の速度算出手段が、センサの出力信号に基づいて、2つ
の凹部の内の一方の凹部がセンサを通過する通過時間を
計測し、この通過時間と一方の凹部の開口距離とに基づ
いて、打撃体の落下途中の速度を算出する。
力信号に基づいて、他方の凹部がセンサを通過する通過
時間を計測し、この通過時間と他方の凹部の開口距離と
に基づいて、打撃体の落下途中の速度を算出する。
のセンサと、第1および第2の速度算出手段とによっ
て、一方の凹部がセンサを通過した際の落下速度と、他
方の凹部がセンサを通過した際の落下速度を検出する。
の2つの凹部の位置(複数位置)での落下途中の速度を
検出する。そして、この様に検出された2つの速度に基
づいて、請求項1の場合と同様に、打撃エネルギー計算
手段が打撃エネルギーを算出する。
求項1の計測装置の場合と同様に、打撃体の落下途中の
少なくとも2箇所での速度を検出し、検出された複数の
速度に基づいて落下中の加速度を算出する。
係に基づいて、速度と加速度とから打撃時の速度を算出
し、打撃時の速度に基づいて上記打撃体の打撃エネルギ
ーを算出する。
請求項1の計測装置の場合と同様に、落下途中の速度を
複数検出することにより、打撃体の打撃時の速度を求
め、この速度に基づいて打撃エネルギーを算出すること
ができる。
する。ここで、図3は、本発明の打撃エネルギーの計測
装置および計測方法が適用された第1実施例の油圧ドロ
ップハンマ10の断面正面図であり、図4はその油圧系
統図を示す。
(図示略)に垂設されたハンマガイド11に対して上下
動可能に取り付けられており、防音構造のケーシング1
2内には、油圧シリンダ13がそのシリンダロッド13
aの下端にラム(打撃体)14を連結した状態で支持さ
れている。そして、シリンダ13には、図4に示す様な
油圧回路が接続されており、この油圧回路によって油圧
シリンダ13を駆動して杭15の打撃を行う様に構成さ
れている。即ち、油圧シリンダ13を駆動してラム14
を図3に実線で示す上昇位置まで上昇させた後、2点鎖
線で示す打撃位置まで落下高さHだけ落下させて、杭1
5の打撃を行うように構成されている。
特開昭60−181417号公報等に開示されるもので
あり、油圧ポンプ19,油圧タンク20,および余剰油
圧を蓄圧するアキュームレータ21を備えるとともに、
油圧シリンダ13の下部室13bに接続する流路A,油
圧シリンダ13の下部室13bと上部室13cを接続す
る流路B,流路Aとアキュームレータ21を接続する流
路C,油圧シリンダの上部室13cと油圧タンク20を
接続する流路Dが設けられている。また、各流路B,
C,Dにはロジックバルブ22,23,24が各々設け
られ、これに対応して電磁バルブ25,26,27が設
けられている。なお、28はアキュームレータ21の圧
力を検出するものであり、29はリリーフバルブであ
る。
る場合は、電磁バルブ25,26,27を励磁し、ロジ
ックバルブ22を閉鎖するとともに、ロジックバルブ2
3,24を開放する。これにより、油圧ポンプ19から
の圧油は流路Aを通って油圧シリンダ13の下部室13
bに流入するので、ラム14が上昇する。この際、上部
室13cの油はロジックバルブ24を介して流路Bを通
り、油圧タンク20に戻される。また、油圧ポンプ19
からの圧油は、ロジックバルブ23を介してアキューム
レータ21に供給される。
撃する場合は、電磁バルブ25,27を消磁し、ロジッ
クバルブ22を開放するとともに、ロジックバルブ24
を閉鎖する。なお、ロジックバルブ23は開放されたま
まである。すると、油圧ポンプ19からの圧油流路Aを
通り、またアキュームレータ21からの圧油が流路Cの
ロジックバルブ23を介して油圧シリンダ13の下部室
13bに流入し、これらの圧油はロジックバルブ22を
介して流路Bを通り、上部室13cへ流入する。これに
より、ラム14には圧油による下向きの力が付勢される
ので、ラム14は自由落下に比べて速い速度で落下して
杭15を打撃する。つまり、油圧ドロップハンマ10
は、油圧シリンダ13の上部室13cへ、油圧ポンプ1
9とアキュームレータ21と油圧シリンダ下部室13b
の圧油を流入させて、ラム14に押付力を付勢するよう
に構成されており、短いシリンダストロークで強い打撃
力が得られ、ハンマ10をコンパクトにすることができ
る等の利点を有するものである。
ドロップハンマ10においては、杭15に加わる打撃エ
ネルギーを計測するべく、ケーシング12の側壁内側に
3個のセンサM1,M2,M3が設けられている。セン
サM1〜M3は、金属製のラム14の接近を検知可能な
磁気式の近接スイッチであり、ラム14の落下方向に所
定の間隔を隔てて配設されている。よって、ラム14が
上昇・落下した場合のセンサM1〜M3の出力信号は、
図5に示す様になる。即ち、ラム14が打撃位置(図3
参照)より上昇し、ラム14の上端部14aがセンサM
1の横を通過すると、ラム14の側面がセンサM1に接
近して対向するので、図5に示す様に、まずセンサM1
の出力がオフからオンに変化する。そして、更にラム1
4が上昇して、上端部14aがセンサM2,M3の横を
通過する毎に、センサM2,M3の出力が順次オンに変
化する。そして、ラム14を上昇位置から打撃位置に落
下させた場合、まずラム14の上端部14aがセンサM
3を通過するので、センサM3の出力がオフになる。そ
して、時間t32が経過した後、上端部14aがセンサM
2を通過すると、センサM2の出力がオフになり、更に
時間t21が経過すると、センサM1の出力がオフにな
る。この様に、センサM1〜M3の信号出力により、落
下中のラム14の上端部14aの通過を検知することが
できる。そして、ラム14の上端部14aが各センサM
1〜M3の間を通過する通過時間t32,t21を求めるこ
とができる。
3は、各種の計測・演算処理を実行する演算器31に電
気的に接続されている。この演算器31は、周知のCP
U,ROMやRAM等のメモリ,タイマ等を備えたマイ
クロコンピュータであり、ROMに格納された制御プロ
グラムに従って、図6のフローチャートに示す打撃エネ
ルギー計測処理を実行し、上述の通過時間t32,t
21(図3参照)を計測してラム14の落下途中の速度を
算出するとともに、この速度に基づいて打撃エネルギー
を算出するものである。
について詳細に説明する。本処理においては、まず、S
11にて、センサM3の出力がオンからオフに変化した
か否か、即ち落下中のラム14の上端部14aがセンサ
M3を通過したか否かを判断する。ここで肯定判断され
れば、S13に進み、各センサM1〜M3の間の通過時
間t32,t21を計測するべく、タイマのカウントを開始
する。
ンからオフに変化したか否か、即ち上端部14aがセン
サM2を通過したか否かを判断し、肯定判断されれば、
S17に進み、タイマの現在のカウント値をt32の値と
してメモリに記憶する。そして、S19に進み、センサ
M1がオンからオフに変化したか否か、即ち上端部14
aがセンサM1を通過したか否かを判断し、肯定判断さ
れれば、S23に進んで、タイマの現在のカウント値か
らt32を引いた値をt21としてメモリに記憶する。そし
て、S25に進んで計算処理を行う。
ャートに示す様な処理であり、まず、S31にて、ラム
14の上端部14aがセンサM3とM2の間を通過した
際の平均速度v32と、同じく上端部14aがセンサM2
とM1の間を通過した際の平均速度v21を、式(1)お
よび(2)によって算出する。
3とM2の間の距離およびセンサM2とM1の間の距離
である。次に、S33にて、ラム14の加速度aを算出
する。即ち、図8のグラフ(ラム14の落下速度と時間
の関係を表す)に示す様に、ラム14の上端部14aが
センサM3を通過した時点から、ラム14が打撃位置に
達するまでの間、ラム14の加速度が一定であるとする
と、v32は、センサM3を通過後t32/2経過した時の
速度であり、v21も同様に、センサM2を通過後t21/
2経過した時の速度である。よって、ラム14の速度が
v32からv21に達するまでの時間dtは式(3)で求め
られ、ラム14の加速度aは、式(4)によって求めら
れる。
る。即ち、図8より明らかな様に、まず、ラム14は、
落下速度v21の位置からt21/2の時間だけ落下して速
度v1に達する。この速度v1は式(5)によって求めら
れる。
3に示す距離x10(センサM1から打撃位置のラム14
の上端部14aまでの距離)だけ落下して打撃点に達す
る。よって、打撃時のラム14の速度vは式(6)によ
って算出される 。 v2=v1 2+2a・x10 ……(6) 最後に、S37にて、この打撃時の速度vに基づき、打
撃エネルギーE(打撃時のラム14の運動エネルギー)
を式(7)によって算出する。
なお、この様にして算出された打撃エネルギーEの値
は、演算器31に接続されているディスプレイやプリン
タ等の出力装置(図示略)より出力される。
プハンマ10においては、センサM1〜M3と演算器3
1を用いて、ラム14の落下経路に沿った2つの測定箇
所(即ちセンサM3とM2の間およびセンサM2とM1
の間)におけるラム14の落下途中の速度v32,v21を
検出する。つまり、各センサM1〜M3の出力タイミン
グに基づいて計測される通過時間t32,t21と、各セン
サM1〜M3の間の距離x32,x21とに基づいて、ラム
14の落下速度v32,v21を算出する。そして、速度v
32,v21とdtとに基づいて加速度aを求め、更にセン
サM1と杭15の間の位置関係に応じて決まる距離x10
に基づいて、打撃時のラム14の速度vを算出し、この
速度vに基づいて打撃エネルギーEを算出する。
打撃時の速度vに基づいて打撃エネルギーを算出できる
ので、ラム14に重力以外の力が作用する場合、即ちラ
ム14の打撃運動が自由落下と見なせない場合であって
も、正確に打撃エネルギーを計測できるという顕著な効
果がある。特に本実施例の油圧ドロップハンマ10の場
合、油圧ポンプ19とアキュームレータ21と油圧シリ
ンダ下部室13bの圧油を油圧シリンダ13の上部室1
3cへ流入させてラム14を付勢する様に構成されてい
るので、ラム14が自由落下運動よりも速い速度で落下
する。よって、この様なハンマ10において、本実施例
の様にセンサM1〜M3と演算器31によって打撃エネ
ルギーEを算出すれば、如何に自由落下運動よりも速い
速度でラム14を落下させても、打撃エネルギーを正確
に計測することが可能であるので、その効果は非常に大
である。
ーの測定の際に、杭15側に変位量測定用の検出器等を
取り付ける必要がなく、測定を迅速簡便に行えるという
効果がある。また、第1実施例によれば、3つのセンサ
(磁気式の近接スイッチ)M1〜M3と演算器31とに
よって、落下途中の速度v32,v21を求めることがで
き、比較的簡素な構成で打撃エネルギーを計測できると
いう利点がある。
4の上端部14aの通過を検出しているが、ラム14の
下端部14bの通過を検出するようにしてもよい。ま
た、第1実施例では、3個のセンサを用いて2つの平均
速度v32,v21を求めているが、センサを4個以上列設
し、平均速度を3つ以上求めることもできる。この様に
すれば、各平均速度の値に多少の測定誤差があっても、
最小2乗法によって加速度を正確に求めることができる
ので、一層正確に打撃エネルギーを算出することができ
る。
る。ここで、図9は、第2実施例の打撃エネルギー計測
装置を備えた油圧ドロップハンマ41の要部を示す断面
正面図である。第2実施例の油圧ドロップハンマ41
は、上記第1実施例とほぼ同様な構成であるが、ケーシ
ング43の側壁内側に設けられた2個のセンサM1,M
2と、ラム45の側部に設けられた凹部47とによって
打撃エネルギーを計測する点において、第1実施例と異
なっている。
り欠かれており、ラム45の落下時にセンサM1,M2
の横を通過するものである。なお、凹部47の上端部4
7aと下端部47bの間の距離(開口距離)はxであ
る。また、センサM1,M2は、上記第1実施例と同様
な磁気式の近接スイッチであり、ラム45の落下方向
(上下方向)に所定の間隔x12を隔てて配設されてい
る。よって、ラム45を落下させた場合、センサM1,
M2の出力信号は図10に示す様になる。即ち、上昇位
置にあるラム45を落下させた場合、まず凹部47の下
端部47bがセンサM1の横を通過し、センサM1とラ
ム45の間の間隔が開くので、図10に示す様にセンサ
M1の出力がオフになる。そして、時間t 1が経過し
て、凹部47の上端部47aがセンサM1の横を通過す
ると、センサM1の出力が再びオンになる。つまり、凹
部47がセンサM1を通過する間(通過時間t1の
間)、センサM1の出力はオフになる。そして、時間t
12が経過した後、凹部47がセンサM2を通過すると、
センサM2の出力が通過時間t2の間だけオフになる。
よって、この様なセンサM1,M2の出力信号により、
落下中のラム45の凹部47の通過を検知することがで
きる。
2は上記第1実施例と同様な演算器49に接続されてお
り、演算器49は、図11に示す打撃エネルギー計測処
理を実行して打撃エネルギーを算出する。この打撃エネ
ルギー計測処理においては、まず、S41にて、センサ
M1の出力がオンからオフに変化したか否か、即ち凹部
47の下端部47bがセンサM1を通過したか否かを判
断し、肯定判断されれば、S43に進んで、上述の時間
t 1,t12,t2を計測するべくタイマのカウントを開始
する。
フからオンに変化したか否か、即ち凹部47の上端部4
7aがセンサM1を通過したか否かを判断し、肯定判断
されれば、S47に進んで、タイマの現在のカウント値
をt1の値としてメモリに記憶する。そしてS49に進
み、センサM2の出力がオンからオフに変化したか否
か、即ち凹部47の下端部47bがセンサM2を通過し
たか否かを判断し、肯定判断されれば、S51に進ん
で、現在のカウント値からt1を引いた値をt12の値と
してメモリに記憶する。そして、S53に進み、センサ
M2の出力がオフからオンに変化したか否かを判断し、
肯定判断されれば、S55に進み、タイマの現在のカウ
ント値からt1およびt21を引いた値をt2の値としてメ
モリに記憶する。そしてS57にてカウントを停止した
後、S59に進んで計算処理を行う。
まずS61にて、凹部47がセンサM1を通過した際の
ラム45の平均速度v1、および凹部47がセンサM2
を通過した際のラム45の平均速度をv2を、通過時間
t1,t2および凹部47の開口距離xに基づき、式
(8),(9)によって算出する。
る。即ち、図13のグラフに示す様に、凹部47の下端
部47bがセンサM1を通過してから、ラム45が打撃
位置(速度vの時点)に達するまでの間、ラム45の加
速度が一定であるとすると、v1は、下端部47bがセ
ンサM1を通過後t1/2経過した時の速度であり、v2
も同様に、下端部47bがセンサM2を通過後t2/2
経過した時の速度である。よって、ラム45の速度がv
1からv2に達するまでの時間dtが式(10)で求めら
れ、ラム45の加速度aは、(11)式によって算出さ
れる。
る。即ち、図13より明らかな様に、ラム45は、落下
速度v2の位置から、打撃位置に達するまでの間、まず
t2/2の時間だけ(即ち凹部47の上端部47aがセ
ンサM2を通過するまで)落下し、式(12)に示す速
度v´に達する。
図9に示す距離d(凹部47の上端部47aからラム4
5の上端部45cまでの距離)だけ落下し、更に距離x
10(センサM1と打撃位置におけるラム45の上端部4
5cの間の距離)だけ落下して打撃点に達する。よっ
て、ラム45の打撃時の速度vは、式(13)によって
算出される。
式(6)に代入して、打撃エネルギーEを算出する。以
上詳述した様に、第2実施例の油圧ドロップハンマ41
においては、センサM1,M2および演算器49を用
い、2つのセンサM1,M2の設置部分を測定箇所とし
て、ラム45の落下途中の速度v1,v2を検出する。つ
まり、センサM1,M2の出力信号に基づいて、凹部4
7がセンサM1,M2を各々通過する通過時間t1,t2
を計測し、このt1,t2と凹部47の開口距離xとに基
づいて、速度v1,v2を算出する。そして、速度v1,
v2とdtに基づいて加速度aを算出し、更にセンサM
1と杭51の間の位置関係に応じて決まる距離x10に基
づいて打撃時の速度vを算出した後、この速度vに基づ
いて打撃エネルギーEを算出する。
の打撃時の速度vに基づいて打撃エネルギーEを算出す
ることができるので、第1実施例と同様に、正確かつ簡
便にに打撃エネルギーを計測できるという顕著な効果が
ある。また、特に第2実施例においては、センサの数が
2個で済むので、より一層簡素な構成で計測を行うこと
ができる等の利点がある。
て、ラム45の側部に、凹部47の代わりに側面視コの
字状に突出する凸部を設けてもよい。この場合、凸部が
センサM1,M2の横を通過している時だけセンサM
1,M2の出力がオンになる様に構成し、この凸部の通
過時間を計測すれば、上記実施例と同様に打撃エネルギ
ーを算出することができる。次に、本発明の第3実施例
について説明する。ここで、図14は、第3実施例の打
撃エネルギー計測装置を備えた油圧ドロップハンマ61
の要部を示す断面正面図である。
例とほぼ同様な構成を有するが、ケーシング63の側壁
に設けられた1個のセンサM1と、ラム65に設けられ
た2つの凹部67,69とによって打撃エネルギーを計
測する点において、第2実施例と異なっている。即ち、
第3実施例は、ラム65の落下経路に沿った1箇所(即
ちセンサM1の設置箇所)にて、ラム65の複数位置
(即ち2つの凹部67,69の位置)での落下途中の速
度を検出するものである。
向(ラム65の落下方向)に所定の間隔x12を隔てて設
けられている。この凹部67,69は第2実施例の凹部
47と同じ形状のものであり、開口距離は各々x1,x2
である。また、センサM1は、上記第2実施例と同様な
近接センサであり、第2実施例と同様にして凹部67,
69の通過を検知するものである。即ち、上昇位置にあ
るラム65を落下させると、まず下側の凹部67が近接
センサM1の横を通過するので、図15のタイミングチ
ャートに示す様に、センサM1の出力は凹部67が通過
する間(通過時間t1の間)だけオフになる。そして、
ラム65の両凹部67,69の間の側部65a(距離x
12)がセンサM1を通過した後(通過時間t12の後)、
上側の凹部69がセンサM1を通過するので、センサM
1の出力は凹部69が通過する間(通過時間t2の間)
だけオフになる。
上記第2実施例と同様な演算器71に接続されており、
演算器71は、図16に示す打撃エネルギー計測処理を
実行して打撃エネルギーを算出する。この打撃エネルギ
ー計測処理は、上記第2実施例の打撃エネルギー計測処
理(図11参照)のS49、S53において、判断の対
象となるセンサをセンサM1に変更したものであるが、
その他の部分については、図11のフローチャートと全
く同様である。即ち、S71〜S77においては、セン
サM1の出力に基づいて、下側の凹部67がセンサM1
を通過する際の通過時間t1を計測する。また、S7
9,S81においては、通過時間t12を計測する。更に
S83,S85においては、センサM1の出力に基づい
て、上側の凹部69がセンサM1を通過する際の通過時
間t2を計測する。そして、S89の計算処理(図17
のフローチャートに示す)によって、打撃エネルギーを
算出する。
の計算処理(図12参照)とほぼ同じ手順で打撃エネル
ギーを算出するものであり、まずS91にて、下側の凹
部67がセンサM1を通過した際の平均速度v1、およ
び上側の凹部69がセンサM1を通過した際の平均速度
をv2を、式(14),(15)によって算出する。
る。即ち、上記第2実施例と同じ式(10),(11)
に基づいて、dtおよびラム65の加速度aを求める。
度を算出する。即ち、まず上記第2実施例の式(12)
によって速度v´を求め、式(13)によってラム65
の打撃時の速度vを算出する。なお、式(13)に代入
するdの値は、図14に示す様に、上側の凹部69の上
端部69aからラム65の上端部65bまでの距離であ
る。
第1実施例の式(6)に代入して、打撃エネルギーEを
算出する。以上詳述した様に、第3実施例においては、
センサM1および演算器71によって、ラム65の落下
経路に沿った1箇所(即ちセンサM1の設置箇所)に
て、ラム65の複数位置(即ち2つの凹部67,69の
位置)での落下途中の速度v 1,v2を検出する。即ち、
センサM1の出力信号に基づいて、2つの凹部が各々セ
ンサM1を通過する際の通過時間t2,t1を計測し、こ
の通過時間t2,t1と凹部67,69の開口距離x1,
x2とに基づいて速度v1,v2を算出する。そして、速
度v1,v2とdtに基づいて加速度aを算出し、更にセ
ンサM1の設置箇所と杭73の間の位置関係に応じて決
まる距離x10に基づいて打撃時の速度vを算出した後、
この速度vに基づいて打撃エネルギーEを算出する。
上述の第1および第2実施例と同様に、正確かつ簡便に
打撃エネルギーを計測できるという効果がある。また、
特に第3実施例においては、センサの数が1つで済むの
で、より一層簡素な構成で打撃エネルギーを計測するこ
とができるという顕著な効果がある。
2つの凹部67,69を設けているが、凹部を3つ以上
設けて、落下途中の速度を3つ以上検出する様に構成し
てもよい。また、ラム65の側部に凹部67,69を設
ける代わりに、側面視コの字状に突出する凸部を複数設
けてもよい。この場合も、凸部がセンサM1の横を通過
している時だけセンサM1の出力がオンになる様に構成
し、凸部の通過時間を計測すれば、上記実施例と同様に
打撃エネルギーを算出することができる。
上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様で実
施し得る。例えば、上記第1〜第3実施例においては、
磁気式の近接スイッチを用いていたが、他にも、光電セ
ンサ等のセンサを使用することができる。また、第1〜
第3実施例においては、被接触で検出が可能な近接セン
サを使用することが好ましいが、場合によっては、接触
式のスイッチ、例えばラムの端部や凹部の通過によって
オン・オフされるリミットスイッチ等をセンサとして使
用することもできる。
は、上記実施例の様な油圧ドロップハンマに限らず、様
々なタイプのハンマ装置に適用することができる。即
ち、例えば油圧ドロップハンマの場合、打撃時にシリン
ダの上部室に圧油を流入させない方式のもの(ラムに押
付力を付勢しないもの)や、打撃時にラムをシリンダロ
ッドから切り離して落下させる方式のものに適用しても
よい。更に、本発明は、油圧ハンマに限らず、ディーゼ
ルパイルハンマや汽動ハンマ等に適用することもでき
る。
ギーの計測装置および計測方法によれば、打撃体の落下
途中の速度を複数検出し、これらの速度に基づいて打撃
体の打撃時の速度を求め、この速度に基づいて打撃エネ
ルギーを算出する。従って、落下する打撃体に重力以外
の力が作用する場合、即ち打撃体の落下運動が自由落下
運動と見なせない場合であっても、打撃エネルギーを正
確に計測することができるという顕著な効果がある。ま
た、杭に与えられる打撃エネルギーを測定する場合、杭
側に変位量測定用の検出器等を取り付ける必要がなく、
測定を迅速簡便に行えるという効果がある。
打撃体の所定部分の通過を検知するセンサ(例えば近接
センサ等)を3つ用いることによって、落下途中の速度
を2点検出することができるので、比較的簡素な構成で
正確な打撃エネルギーを計測できるという効果がある。
打撃体の側部に凹部を設け、近接センサ等のセンサを2
つ用いることによって、落下途中の速度を2点検出する
ことができる。よって、センサの数を2つに減じること
ができ、一層簡素な構成で正確な打撃エネルギーを計測
できるという効果がある。
体の側部に2つの凹部を設け、1つのセンサを用いるこ
とによって落下途中の速度を2点検出することができ
る。よって、センサの数が1つで済むので、更に簡素な
構成で打撃エネルギーを計測できるという効果がある。
り、(a)は請求項1および請求項5の発明の概略構成
図、(b)は請求項2の発明の概略構成図、(c)は請
求項3の発明の概略構成図である。
成図である。
である。
示す油圧系統図である。
グチャートである。
ローチャートである。
ある。
係を示すグラフである。
断面正面図である。
ングチャートである。
フローチャートである。
である。
関係を示すグラフである。
す断面正面図である。
ングチャートである。
フローチャートである。
である。
である。
圧シリンダ 14,45,65…ラム 15,5
1,73…杭 21,49,71…演算器 47,6
7,69…凹部
Claims (5)
- 【請求項1】 ハンマ装置の打撃体を落下させて被打撃
体を打撃した際の打撃エネルギーを計測する打撃エネル
ギーの計測装置であって、上記打撃体の落下途中の少なくとも2箇所での速度を検
出する速度検出手段と、 上記速度検出手段によって検出された複数の速度に基づ
いて落下中の加速度を算出する加速度算出手段と、 上記速度検出箇所と上記被打撃体との位置関係に基づい
て、上記速度と上記加速度とから打撃時の速度を算出す
る打撃時速度算出手段と、 打撃時の速度に基づいて 上記打撃体の打撃エネルギーを
算出する打撃エネルギー算出手段とを備えることを特徴
とする打撃エネルギーの計測装置。 - 【請求項2】 上記速度検出手段は、 上記打撃体の落下方向に所定の間隔を隔てて配設され、
落下中の上記打撃体の所定部分の通過を検知する3つの
センサと、 上記3つのセンサの内の第1のセンサと第2のセンサの
出力タイミングと、上記第1センサと第2センサの間の
距離とに基づいて、上記第1センサと第2センサの間で
の上記落下途中の速度を算出する第1の速度算出手段
と、 上記3つのセンサの内の第2のセンサと第3のセンサの
出力タイミングと、上記第2センサと第3センサの間の
距離とに基づいて、上記第2のセンサと第3のセンサの
間での上記落下途中の速度を算出する第2の速度算出手
段と、 を備えることを特徴とする請求項1記載の打撃エネルギ
ーの計測装置。 - 【請求項3】 上記打撃体の側部に凹部が設けられると
ともに、 上記速度検出手段は、 上記打撃体の落下方向に所定の間隔を隔てて配設され、
落下中の上記打撃体の凹部の通過を検知する2つのセン
サと、 上記2つのセンサの内の一方のセンサの出力信号に基づ
いて、上記凹部が上記一方のセンサを通過する通過時間
を計測し、該通過時間と上記凹部の開口距離とに基づい
て、上記落下途中の速度を算出する第1の速度算出手段
と、 上記2つのセンサの内の他方のセンサの出力信号に基づ
いて、上記凹部が上記他方のセンサを通過する通過時間
を計測し、該通過時間と上記凹部の開口距離とに基づい
て、上記落下途中の速度を算出する第2の速度算出手段
と、 を備えることを特徴とする請求項1記載の打撃エネルギ
ーの計測装置。 - 【請求項4】 上記打撃体の側部には、上記打撃体の落
下方向に所定の間隔を隔てて2つの凹部が設けられると
ともに、 上記速度検出手段は、 落下中の上記打撃体の凹部の通過を検知する1つのセン
サと、 該センサの出力信号に基づいて、上記2つの凹部の内の
一方の凹部が上記センサを通過する通過時間を計測し、
該通過時間と上記一方の凹部の開口距離とに基づいて上
記落下途中の速度を算出する第1の速度算出手段と、 上記センサの出力信号に基づいて、上記2つの凹部の内
の他方の凹部が上記センサを通過する通過時間を計測
し、該通過時間と上記他方の凹部の開口距離とに基づい
て上記落下途中の速度を算出する第2の速度算出手段
と、 を備えることを特徴とする請求項1記載の打撃エネルギ
ーの計測装置。 - 【請求項5】 ハンマ装置の打撃体を落下させて被打撃
体を打撃した際の打撃エネルギーを計測する打撃エネル
ギーの計測方法であって、上記打撃体の落下途中の少なくとも2箇所での速度を検
出し、 上記検出された複数の速度に基づいて落下中の加速度を
算出し、 次に、上記速度検出箇所と上記被打撃体との位置関係に
基づいて、上記速度と上記加速度とから打撃時の速度を
算出し、 打撃時の速度に基づいて 上記打撃体の打撃エネルギーを
算出することを特徴とする打撃エネルギーの計測方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6061387A JP3056039B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 打撃エネルギーの計測装置および計測方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP6061387A JP3056039B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 打撃エネルギーの計測装置および計測方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07270263A JPH07270263A (ja) | 1995-10-20 |
JP3056039B2 true JP3056039B2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=13169716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6061387A Expired - Lifetime JP3056039B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 打撃エネルギーの計測装置および計測方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3056039B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103017647A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-03 | 江苏大学 | 一种液压对击锤锤头位移量的检测方法 |
KR101826947B1 (ko) * | 2016-10-06 | 2018-02-07 | 박성용 | 선반용 시스템 가구 |
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CN102735385B (zh) * | 2011-04-02 | 2014-12-24 | 上海工程技术大学 | 一种液压破碎锤冲击能的检测方法 |
KR102099320B1 (ko) * | 2018-09-03 | 2020-04-10 | 동명중기계 (주) | 해머안전장치를 가진 항타장치 |
CN115112281B (zh) * | 2022-07-12 | 2023-05-26 | 中国地质科学院勘探技术研究所 | 一种摩擦电式潜孔锤冲击测量装置及测量方法 |
CN118243276A (zh) * | 2024-05-29 | 2024-06-25 | 江苏龙源振华海洋工程有限公司 | 一种双作用液压打桩锤打击能量测量*** |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP6061387A patent/JP3056039B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH07270263A (ja) | 1995-10-20 |
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