JPS5944435A - 土質アナライザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 又はその他一般のホーリングマ／ンで海底盤又は滞積土
砂を掘削若しくは処理する回転機のトルクを検出するこ
とによって，掘削若しくは処理中の土質を解析しその結
果にもとつき回転機の制御を行うようにした土質アナラ
イザに関する。

上記，回転機の一例′としてカッタ式浚渫船の力，夕を
用いて，従来例および本発明の実施例を以下説明する。

従来，浚渫船では浚渫中の土砂又は岩盤がどのような土
質のものであるかを時々刻々計測しながらの浚渫作業は
行なわれていなかった。浚渫時その土質を把握すること
はカッタの運転。

制御上きわめて重要であるにもかかわらず，その検出方
法はポーリングや音波検査又は作業員の勘に頼るほかは
なく．リアルタイムでのカッタの運転，制御は到底不可
能でこのため作業能率が悪くしかも浚渫精度が悪くなる
等の欠点を甘受していた。他方最近のエンクトロニクス
の進歩は多数の周波成分を含む高調波から個々の周波数
成分を分析する，いわゆるスペクトルアナライザを生み
出し，これらは市販されさ１ざまな用途に供されている
。

本発明は，このスペクトルアナライザを使用して浚渫中
力ツタが現に遭遇している土質を即時に分析し、土質に
合ったカッタ速度、カッタスイング速度等のカッタの制
御を行う土質アナライザを提供することを目的とする。

このため１本発明の土質アナライザは、地盤を掘削若し
くは処理する回転機の無負荷時のトルクスペクトルを記
録したメモリと、負荷時の回転トルクスペクトルとを検
出するスペクトルアナライザとを具え、スペクトルアナ
ライザから信号をメモリからの信号により処理しこの処
理信号により回転機を制御するようにしたことを特徴と
している。

以下１図面により本発明を説明すると、第１図は本発明
の土質アナライザの一実施例を説明するためのブロック
図であって、１は土質アナライザ、２はスペクトルアナ
ライザ、３は中央演算装置（ＣＰＵ）、４はメモリ、５
は電源ユニット、６はカッタ用電動機、７は回転機とし
てのカリタ、８はカッタ制御盤、９はスイングウィンチ
制御盤、ｉｏは表示装置（ＣＲＴ）、１１はテープレコ
ーダ、１２は減速機、１３は駆動軸。

１４は土質出力端子である。

スペクトルアナライザ２は１図示しない浚渫船のカッタ
７を駆動している。力・１夕電動機６のトルクを電気的
に検出し稼動中のトルク変化をスペクトル分析し、その
結果をＣＰＵ３　Ｋ伝送する。

メモリ４には、カッタ７が無負荷運転されている時の電
動機６のトルクスペクトルを事前にデータとして記憶し
ている。

ＣＰＵ　３はスペクトルアナライザ２から伝送される稼
動中のカッタ７のトルクスペクトルよりメモリ４からの
無負荷時トルクスペクトルヲ差引き、カッタ７の負荷反
力性分のみを出力させる等の演算および指令を行う中央
演算装置である。ＣＩ’（ＴＩＯおよびテープレコーダ
１１は。

ＣＰＵ３の出力を表示又はメモリするための装置である
。カッタ制御盤８は、カッタ用電動機６を駆動制御する
ための制御装置であり、その信号全カッタ電動機６およ
びＣＰＵ３に出力する。

スイングウィンチ制御盤９は、カッタ７のスイング方向
並びにスイング角度を制御するだめの制御装置でありそ
の信号を図示しないスイング用のウィンチおよびＣＰＵ
　３に出力する。

そして稼動中にカッタ７に加わるトルクスペクトルは２
次に示される要素で構成されるが。

この高調波がカッタ電動機６のトルクスペクトルとして
スペクトルアナライダ２への入力信号ａとなる。

（１）　　減速ギヤー１２の歯数およびバックラッシュ
により発生するスペクトル （２）　　軸系１３のねじりで発生するスペクトル（３
）　　電動機６およびカッタ制御盤８で発生する電気的
スペクトル （４）　　浚渫土質により発生するスペクトルこのスペ
クトルは２次のものにさらに細分される。

イ）浚渫される土の硬さによるスペクトル口）浚渫され
る土の帖さによるスペクトルハ）　　　　　　　　含水
度合によるスペクトル ニ）　　　　　　　　その他のスペクトルこの様に、カ
ッタフに加わるトルクスペクトルは種々のスペクトルで
構成されている為カッタ７が遭遇している土質を知るに
は土質により発生するスペクトルのみ取出す必要がある
。

ここで、注目すべきは、上記（１１〜（３）の各スペク
トルは、カッタフの無負荷時であれ、負荷時であれ、そ
の周波数スペクトルは同じ筈であり。

その振１〕スペクトルのみが異なることである。

本発明の土質アナライザは、この点に着目してなされた
もので、無負荷時のカッタ７のトルクスペクトルを事前
にメモリしておき、リアルタイムで入力される稼動中の
カッタ７のトルクスペクトルの入力信号ａよりその周波
数スペクトルを差引くようにすれば、差引かれたスペク
トルは、前記浚渫土質によるスペクトルのみとなり、こ
れを利用してカシタフの運転、制御を行なうようにした
ものである。

浚渫土質によるスペクトルを取出す方法を第２図により
説明すると、リアルタイムで入力さル信号Ｃのみが残る
。このようにして取出された浚渫土質により発生するス
ペクトルは、さらにＣＰＵａ　Ｋ組込唸れた図示しない
演算装置により前記（４）イ）〜二）の性分に分解する
ことができる。

この演算は例えば前述第２図で検出される浚渫土質スペ
クトルの信号Ｃの周波数が前記（４）イ）〜二）の倒れ
に起因するものがデータをあらかじめＣＰＵ３　Ｋ入れ
ておくことによって行うことができる。ＣＰＵ３で判別
された結果はＣＲＴＩＯに送られ第３図に示されるよう
にディスプレイすることができる。

さらに、　ＣＰＵ３からの出力は土質出力端子１４に送
られ、これからカッタ制御盤８およびスイングウィンチ
制御盤９Ｖｃ入力されカッタ７の回転数、スイング角、
方向およびスイング速度を浚渫土質に適合したものに自
動的に調整する。

また、第３図で示したＣＲＴＩＯの画面を作業員が監視
しておきＣＲＴ中に浚渫土質の異常な硬さ、のある部分
では、カッタフの回転速度を低下させ、さらにスイング
速度を低下させる必要があれば落し２反対に土質の軟か
い個所ではカッタ回転速度およびスイング速度を上げて
麦渫の効率を高める制御をオンラインで行なうようにす
ることもできる。

以上詳述したように本発明の土質アナライザはカッタ７
の無負荷時のトルクスペクトルをあらかじめ検出して記
憶しておくメモリと稼動時のカッタのトルクスペクトル
をリアルタイムでアナライザするスペクトルアナライザ
とを備え両トルクスペクトルから土質スペクトルを取出
し、浚渫時の土質をリアルタイムで知得し、これＶＣ基
づきカッタの運転、制御を行うようにしたので。

（１）　　従来の浚渫では、ポーリングデータやへ音波
探査データーで土質を判断していたので１本が入手出来
力ブタ運転上きわめて有効となる。

（２）　　土質に対応した。浚渫制御を行う場合、従能
となる利点があり、きわめて精度の良い浚渫を効率良く
できるようになる利点がある。

以上本発明の土質アナライザを説明したが前述したよう
に１本発明の土質アナライザは浚渫のみでなく１石油掘
削リグ、地盤改良船又はその他のボーリングマシンに適
用されて好適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の土質アナライザの一実施例を説明する
ためのブロック図、第２図は土質の分析方法を説明する
ためのカッタのトルクスペクトルと、浚渫土質の一スペ
クトルを周波数成分で示す図、第３図はＣＲＴ表示の一
実施例を示す図である。 １・・土質アナライザ、２・・・スベク］・ルアナライ
ザ、３・・・中央演算装置、４・・・メモリ、５・・・
電源ユニント、６・・・カッタ用電動機、７・・・回転
機としての力ｌり、８・・・カッタ制御盤、９・・・ス
イングウィンチ制御盤、１０・・・表示装置（ＣＲＴ　
）　。 １１・・・テープレコーダ、１２・・・減速機、１３・
・・カッタ駆動軸、１４・・・出力端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 地盤を掘削若しくは処理する回転機の無負荷時のトルク
   スペクトルを記録したメモリと、負荷時の回転トルクス
   ペクトルとを検出するスペクトルアナライザとを具え、
   スペクトルアナライザから信号をメモリからの信号によ
   り処理し。 この処理信号により回転機を制御するようにしたことを
   特徴とする土質アナライザ。