JP2006208046A - Hydraulic shovel - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydraulic shovel capable of measuring the water content of soil, using a relatively simple constitution. <P>SOLUTION: A bucket 6 is equipped with an excavation claw 17a on a transmission side for emitting a high-frequency pulse to soil and an excavation claw 17b on a reception side for receiving the high-frequency pulse passed through the soil and also equipped with a controller 20, which has a memory part 20c for storing the relation between the preset computing element, corresponding to the high-frequency pulse received by the excavation claw 17b on the receiving side, that is, output voltage and the water content of the soil and an computing part 20b for computing the water content of the soil concerned from the relation of the output voltage concerned, which is calculated on the basis of the high-frequency pulse received by the excavation claw 17b on the receiving side, and the water content of the soil stored in the memory part 20c, and an input device 21 for setting the relation of the output voltage and the water content of the soil of the controller 20. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

Translated fromJapanese

本発明は、高周波パルスを土壌へ放射することによって、その土壌の含水率を測定する機能を備えた油圧ショベルに関する。  The present invention relates to a hydraulic excavator having a function of measuring the moisture content of soil by radiating high-frequency pulses to the soil.

高周波パルスを土壌へ放射して、その土壌の含水率を測定する装置として、特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、土木工事を行なう作業機械とは別に設けられる台車上に、土壌に向って高周波を放射する送信アンテナと、土壌を通過した高周波を受信する受信アンテナとを備えると共に、台車の外部に、上述の受信アンテナで受信された高周波に基づいて測定対象の土壌の乾燥密度を求める乾燥密度算定部を備えた構成になっている。
特許第３５３５２８４号公報As an apparatus for radiating a high-frequency pulse to soil and measuring the moisture content of the soil, there is one disclosed in Patent Document 1. This prior art includes a transmission antenna that radiates high frequency toward the soil and a reception antenna that receives high frequency that has passed through the soil on a carriage that is provided separately from the work machine that performs the civil engineering work. In addition, there is a configuration including a dry density calculating unit that calculates the dry density of the soil to be measured based on the high frequency received by the receiving antenna.
Japanese Patent No. 3535284

上述した従来技術は、土木工事を行なう作業機械とは別に、高周波の送受信を行なう送信アンテナ、及び受信アンテナを有する台車を備えた構成にしてあることから、土壌の含水率を測定する装置の構成が大掛かりになり、この土壌の含水率を測定する装置の製作費が高くなる問題がある。  The above-described prior art has a configuration including a transmission antenna that transmits and receives high frequency and a carriage having a reception antenna, separately from a work machine that performs civil engineering work, and thus a configuration of a device that measures moisture content of soil There is a problem that the production cost of the device for measuring the moisture content of the soil becomes high.

なお、上述した従来技術は、台車上の送信アンテナ及び受信アンテナと、台車の外部の乾燥密度算定部とを接続するケーブルが台車の外部に露出すると共に、台車の移動距離に相応した長さ寸法のケーブルを用意しなければならない。このために、例えば或る領域内における複数箇所の土壌の含水率を測定するような場合には、長さの異なるケーブルが必要となる懸念がある。あるいは、極めて長いケーブルが必要になったりする。仮に長さの異なる複数のケーブルを介して複数箇所それぞれの土壌の含水率を測定する場合には、その土壌の含水率の測定結果にケーブルの長さの違いに伴う測定誤差を生じ、測定精度が低下してしまう。また仮に極めて長いケーブルを備えた場合には、台車の移動距離がそれ程でもない場所にある土壌の含水率の測定に対しては過大な装備となってしまう。  In the above-described prior art, the cable connecting the transmitting antenna and the receiving antenna on the carriage and the dry density calculating unit outside the carriage is exposed to the outside of the carriage, and the length dimension corresponding to the movement distance of the carriage. Cable must be prepared. For this reason, for example, when measuring the moisture content of a plurality of soils in a certain region, there is a concern that cables having different lengths are required. Or an extremely long cable is needed. If the moisture content of soil at each of multiple locations is measured via multiple cables of different lengths, a measurement error due to the difference in cable length will occur in the measurement result of the moisture content of the soil, resulting in measurement accuracy. Will fall. Moreover, if an extremely long cable is provided, it will be an excessive equipment for measuring the moisture content of soil in a place where the moving distance of the carriage is not so much.

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、比較的簡単な構成で土壌の含水率を測定することができる油圧ショベルを提供することにある。  The present invention has been made from the above-described prior art, and an object thereof is to provide a hydraulic excavator capable of measuring the moisture content of soil with a relatively simple configuration.

上記目的を達成するために、本発明の油圧ショベルは、土壌を掘削するバケットを備えた油圧ショベルにおいて、上記バケットに、上記土壌へ高周波パルスを放射し、この土壌を通過した高周波パルスを受信する送受信部を備えると共に、予め設定される上記送受信部で受信される高周波パルスに相応する演算要素と、上記土壌の含水率との関係を記憶する記憶部と、上記送受信部で受信された上記高周波パルスに基づいて上記演算要素を求め、この求めた演算要素と、上記記憶部に記憶された上記演算要素と上記土壌の含水率との関係とから該当する土壌の含水率を演算する演算部とを有するコントローラを備え、このコントローラの上記記憶部に記憶される上記演算要素と土壌の含水率との関係を設定する入力装置を設けたことを特徴としている。  In order to achieve the above object, a hydraulic excavator of the present invention is a hydraulic excavator having a bucket for excavating soil, and radiates a high frequency pulse to the bucket and receives the high frequency pulse that has passed through the soil. A transmission / reception unit, a storage unit that stores a relationship between a calculation element corresponding to a high-frequency pulse received by the transmission / reception unit set in advance, and a moisture content of the soil, and the high-frequency received by the transmission / reception unit Calculating the calculation element based on the pulse, and calculating the moisture content of the corresponding soil from the calculated calculation element and the relationship between the calculation element stored in the storage unit and the moisture content of the soil; Characterized in that an input device for setting the relationship between the arithmetic element stored in the storage unit of the controller and the moisture content of the soil is provided. To have.

このように構成した本発明の油圧ショベルは、例えば或る領域内の複数箇所の土壌の含水率を測定しようとする場合、１箇所の土壌がサンプルとして採取され、そのサンプルによって、その土壌に固有の「演算要素と土壌の含水率の関係」が予め求められる。この関係が、入力装置によって入力され、コントローラの記憶部に記憶される。  In the hydraulic excavator of the present invention configured as described above, for example, when the moisture content of a plurality of soils in a certain region is to be measured, one soil is collected as a sample, and the sample is inherent to the soil. The “relation between the calculation element and the moisture content of the soil” is obtained in advance. This relationship is input by the input device and stored in the storage unit of the controller.

このような準備の後に、当該油圧ショベルを他の箇所まで移動させ、バケットに設けた送受信部によって対象土壌に高周波パルスを放射し、土壌を通過した高周波パルスを受信する。コントローラの演算部では、受信された高周波パルスに基いて演算要素を求め、この求められた演算要素と、上述のように予め記憶部に記憶されている演算要素と土壌の含水率との関係から、該当する土壌の含水率が演算される。  After such preparation, the excavator is moved to another location, a high-frequency pulse is emitted to the target soil by a transmission / reception unit provided in the bucket, and the high-frequency pulse that has passed through the soil is received. In the calculation unit of the controller, a calculation element is obtained based on the received high-frequency pulse, and from the relationship between the calculated calculation element and the calculation element stored in the storage unit in advance as described above and the moisture content of the soil. The water content of the corresponding soil is calculated.

このようにして土壌の含水率を測定する本発明は、移動体である油圧ショベルのバケットに高周波パルスの送受信を行なう送受信部を備えたことから、移動体を形成する台車等を別に要することがなく、比較的簡単な構成で土壌の含水率を測定することができる。  Since the present invention for measuring the moisture content of the soil in this way includes a transmission / reception unit that transmits and receives high-frequency pulses in the bucket of a hydraulic excavator that is a moving body, a separate cart or the like that forms the moving body is required. The moisture content of the soil can be measured with a relatively simple configuration.

また本発明の油圧ショベルは、上記油圧ショベルにおいて、上記送受信部が、上記バケットの複数のアダプタのうちの所定のアダプタに装着され、上記高周波パルスを上記土壌へ放射する送信側掘削爪と、上記所定のアダプタに隣接されるアダプタに装着され、上記土壌を通過した高周波パルスを受信する受信側掘削爪とから成り、上記送信側掘削爪、及び上記受信側掘削爪を、上記所定のアダプタに絶縁材から成る溶射部を介して装着すると共に、ケーブルを介して上記コントローラに接続させたことを特徴としている。  In the hydraulic excavator according to the present invention, in the hydraulic excavator, the transmission / reception unit is attached to a predetermined adapter among the plurality of adapters of the bucket, and the transmission excavation claw that radiates the high-frequency pulse to the soil; The receiving side excavation claw is mounted on an adapter adjacent to a predetermined adapter and receives a high-frequency pulse that has passed through the soil, and the transmission side excavation claw and the reception side excavation claw are insulated from the predetermined adapter. It is characterized in that it is mounted via a thermal spraying part made of a material and connected to the controller via a cable.

このように構成した本発明の油圧ショベルは、送信側掘削爪から土壌へ放射された高周波パルスが受信側掘削爪で受信され、この受信側掘削爪で受信された高周波パルスに基づいて求められた演算要素と、コントローラの記憶部に記憶された演算要素と土壌の含水率との関係とから該当する土壌の含水率を測定することができる。  In the hydraulic excavator of the present invention configured as described above, a high-frequency pulse radiated from the transmission-side excavation claw to the soil is received by the reception-side excavation claw, and obtained based on the high-frequency pulse received by the reception-side excavation claw. The moisture content of the corresponding soil can be measured from the computation element and the relationship between the computation element stored in the storage unit of the controller and the moisture content of the soil.

また本発明の油圧ショベルは、上記油圧ショベルにおいて、上記送受信部が、上記バケットの底板及び側板の少なくとも一方に備えられ、上記高周波パルスを上記土壌へ放射する送信側ピンと、上記土壌を通過した高周波パルスを受信する受信側ピンとから成り、上記送信側ピン、及び上記受信側ピンを、上記底板及び上記側板の少なくとも一方に絶縁材から成る溶射部を介して装着すると共に、ケーブルを介して上記コントローラに接続させたことを特徴としている。  In the hydraulic excavator according to the present invention, in the hydraulic excavator, the transmission / reception unit is provided on at least one of a bottom plate and a side plate of the bucket, and a transmission-side pin that radiates the high-frequency pulse to the soil; and a high-frequency that has passed through the soil A receiving-side pin for receiving a pulse, and the transmitting-side pin and the receiving-side pin are mounted on at least one of the bottom plate and the side plate via a sprayed portion made of an insulating material, and the controller via a cable. It is characterized by having been connected to.

このように構成した本発明の油圧ショベルは、送信側ピンから土壌へ放射された高周波パルスが受信側ピンで受信され、この受信側ピンで受信された高周波パルスに基づいて求められた演算要素と、コントローラの記憶部に記憶された演算要素と土壌の含水率との関係とから該当する土壌の含水率を測定することができる。  In the hydraulic excavator of the present invention configured as described above, a high-frequency pulse radiated from the transmission-side pin to the soil is received by the reception-side pin, and an arithmetic element obtained based on the high-frequency pulse received by the reception-side pin and The moisture content of the corresponding soil can be measured from the relationship between the calculation element stored in the storage unit of the controller and the moisture content of the soil.

また本発明の油圧ショベルは、上記油圧ショベルにおいて、上記コントローラを運転室内に配置すると共に、このコントローラと上記送受信部とを接続するケーブルを、ブーム及びアームに沿わせて上記バケットまで延設させたことを特徴としている。  In the hydraulic excavator of the present invention, in the hydraulic excavator, the controller is arranged in the cab, and a cable connecting the controller and the transmitting / receiving unit is extended to the bucket along the boom and the arm. It is characterized by that.

このように構成した本発明の油圧ショベルは、コントローラと送受信部とを接続するケーブルを一定の長さ寸法とすることができ、測定される土壌の位置の如何に係わらず長すぎるケーブルによる過大な装備となることを防止できると共に、一定長さのケーブルを介して土壌の含水率の測定を行なうので、測定誤差を小さく抑えることができる。  The hydraulic excavator of the present invention configured as described above can make the cable connecting the controller and the transmission / reception unit have a certain length, and the cable is too long regardless of the position of the soil to be measured. It is possible to prevent the equipment from being equipped and to measure the moisture content of the soil through a cable of a certain length, so that the measurement error can be kept small.

また本発明の油圧ショベルは、上記油圧ショベルにおいて、上記コントローラから出力される信号に応じて上記演算部で求められた土壌の含水率を表示する表示装置を備え、この表示装置を運転室内に配置したことを特徴としている。  The hydraulic excavator of the present invention further includes a display device that displays the moisture content of the soil obtained by the calculation unit in accordance with a signal output from the controller in the hydraulic excavator, and the display device is disposed in the cab. It is characterized by that.

このように構成した本発明の油圧ショベルは、運転室内の表示装置によって運転室内のオペレータは測定対象の土壌の含水率を容易に把握することができる。  In the hydraulic excavator of the present invention configured as described above, the operator in the cab can easily grasp the moisture content of the soil to be measured by the display device in the cab.

本発明の油圧ショベルは、土壌へ高周波パルスを放射し、この土壌を通過した高周波パルスを受信する送受信部をバケットに備えたことから、当該油圧ショベルが送受信部を測定対象の土壌の箇所まで移動させる移動体を形成し、すなわち従来必要とされていた送受信部を移動させる台車等の特別な移動体を要することがなく、簡単な構成で土壌の含水率を測定できる。これにより、この土壌の含水率を測定する装置の製作費を従来に比べて安く抑えることができる。  The hydraulic excavator of the present invention has a transmission / reception unit that radiates a high-frequency pulse to the soil and receives the high-frequency pulse that has passed through the soil. Therefore, the excavator moves the transmission / reception unit to the location of the soil to be measured. Therefore, the moisture content of the soil can be measured with a simple configuration without requiring a special moving body such as a carriage for moving a transmitting / receiving unit that has been conventionally required. Thereby, the manufacturing cost of the apparatus which measures the moisture content of this soil can be held down compared with the past.

以下，本発明に係る油圧ショベルを実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。  The best mode for carrying out a hydraulic excavator according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明に係る油圧ショベルの第１実施形態を示す側面図、図２は図１に示す油圧ショベルの第１実施形態に備えられるバケットを示す斜視図、図３は図２に示すバケットにおいてアダプタから要部を構成する掘削爪を離脱させた状態を示す斜視図、図４は本発明に係る油圧ショベルの第１実施形態に備えられる電気制御系統を示すブロック図である。  1 is a side view showing a first embodiment of a hydraulic excavator according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a bucket provided in the first embodiment of the hydraulic excavator shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a bucket shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a state in which excavation claws constituting the main part are detached from the adapter, and FIG. 4 is a block diagram showing an electric control system provided in the first embodiment of the hydraulic excavator according to the present invention.

本発明に係る油圧ショベルの第１実施形態は、図１に示すように、走行体１と、この走行体１上に配置され、運転室３を備えた旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可能に連結されたブーム４と、このブーム４に上下方向の回動可能に連結されたアーム５と、このアーム５に回動可能に連結されたバケット６とを備えている。ブーム４、アーム５、及びバケット６によって土壌の掘削作業を行なうフロント作業機が構成されている。  As shown in FIG. 1, a first embodiment of a hydraulic excavator according to the present invention includes a traveling body 1, a revolvingbody 2 disposed on the traveling body 1 and provided with acab 3, and the revolvingbody 2. A boom 4 that is pivotably connected in the vertical direction, anarm 5 that is pivotably connected to the boom 4 in a vertical direction, and abucket 6 that is pivotally connected to thearm 5 are provided. . The boom 4, thearm 5, and thebucket 6 constitute a front work machine that performs excavation work of soil.

この第１実施形態の要部を構成するバケット６は、図２，３に示すように、曲板から成る底板１０と、この底板１０の両側に取り付けられる側板１１と、これらの側板１１の前端部に固定される端板１２と、これらの端板１２の下端に固定されるサイドカッタ１３と、底板１０の前端部に設けられるカッティングプレート１４と、底板１０を補強するウェアプレート１５とを備えている。  As shown in FIGS. 2 and 3, thebucket 6 constituting the main part of the first embodiment includes abottom plate 10 made of a curved plate,side plates 11 attached to both sides of thebottom plate 10, and front ends of theseside plates 11. Anend plate 12 fixed to the end portion, aside cutter 13 fixed to the lower end of theseend plates 12, acutting plate 14 provided at the front end of thebottom plate 10, and awear plate 15 for reinforcing thebottom plate 10. ing.

カッティングプレート１４には、複数のアダプタ１６を固定してある。これらのアダプタ１６には、掘削作業に活用される掘削爪１７を装着させてある。  A plurality ofadapters 16 are fixed to thecutting plate 14. Theseadapters 16 are equipped withexcavation claws 17 used for excavation work.

この第１実施形態は特に、バケット６に、土壌へ高周波パルスを放射し、この土壌を通過した高周波パルスを受信する送受信部を備えている。この送受信部は、例えば複数のアダプタ１６のうちの所定のアダプタ１６ａに装着され、高周波パルスを土壌へ放射する送信側掘削爪１７ａと、所定のアダプタ１６ａに隣接されるアダプタ１６ｂに装着され、土壌を通過した高周波パルスを受信する受信側掘削爪１７ｂとから成っている。  In the first embodiment, in particular, thebucket 6 includes a transmission / reception unit that radiates a high-frequency pulse to the soil and receives the high-frequency pulse that has passed through the soil. This transmitting / receiving unit is attached to, for example, apredetermined adapter 16a among a plurality ofadapters 16, and is attached to a transmission-side excavation claw 17a that radiates a high-frequency pulse to the soil, and anadapter 16b adjacent to thepredetermined adapter 16a. And a receivingside excavation claw 17b for receiving a high frequency pulse that has passed through.

送信側掘削爪１７ａ、受信側掘削爪１７ｂのそれぞれは、図３に示すように、例えばアルミナ系の耐摩耗性を有する絶縁材から成る溶射部１８を介してアダプタ１６ａ，１６ｂの該当するものに装着されている。  As shown in FIG. 3, each of the transmission-side excavation claw 17a and the reception-side excavation claw 17b corresponds to theadapter 16a, 16b via athermal spraying part 18 made of an insulating material having wear resistance such as alumina. It is installed.

これらの送信側掘削爪１７ａ、受信側掘削爪１７ｂは、ケーブル９を介して後述のコントローラ２０に接続されている。すなわち、バケット６の送信側掘削爪１７ａ、受信側掘削爪１７ｂと後述のコントローラ２０とは、図１に示すように、ブーム４及びアーム５に沿わせてバケット６まで延設させたケーブル９によって接続させてある。  These transmission-side excavation claw 17 a and reception-side excavation claw 17 b are connected to acontroller 20 described later via acable 9. That is, thetransmission excavation claw 17a and thereception excavation claw 17b of thebucket 6 and thecontroller 20 to be described later are connected to thebucket 6 along the boom 4 and thearm 5 as shown in FIG. Connected.

上述のコントローラ２０は、図４に示すように、送信側掘削爪１７ａに、土壌へ高周波パルスを放射させるための信号を出力する出力部２０ｄと、土壌を通過した高周波パルスを受信した受信側掘削爪１７ｂからの信号を入力する入力部２０ａと共に、演算部２０ｂと記憶部２０ｃを備えている。  As shown in FIG. 4, thecontroller 20 described above includes anoutput unit 20d that outputs a signal for causing the transmission-side excavation claw 17a to emit a high-frequency pulse to the soil, and a reception-side excavation that has received the high-frequency pulse that has passed through the soil. Anarithmetic unit 20b and astorage unit 20c are provided together with aninput unit 20a for inputting a signal from theclaw 17b.

記憶部２０ｃは、予め受信側掘削爪１７ｂで受信される高周波パルスに相応する演算要素と、土壌の含水率との関係を記憶する。演算部２０ｂは、受信側掘削爪１７ｂで受信された高周波パルスに基づいて演算要素を求めると共に、この求めた演算要素と、記憶部２０ｃに記憶された演算要素と土壌の含水率との関係から該当する土壌の含水率を演算する処理を行なう。  The memory |storage part 20c memorize | stores the relationship between the calculation element corresponding to the high frequency pulse received with the receiving side excavation nail |claw 17b previously, and the moisture content of soil. Thecalculation unit 20b obtains a calculation element based on the high-frequency pulse received by the receiving-side excavation claw 17b, and from the calculated calculation element and the relationship between the calculation element stored in thestorage unit 20c and the moisture content of the soil. A process for calculating the moisture content of the corresponding soil is performed.

図４に示すように、コントローラ２０の入力部２０ａには、記憶部２０ｃに記憶される演算要素と土壌の含水率との関係を設定する入力装置２１を接続してある。また、コントローラ２０の出力部２０ｄには、演算部２０ｂで求められた土壌の含水率を表示する表示装置２２を接続してある。図１に示すように、コントローラ２０と表示装置２２とは、例えば運転室３内に配置してある。  As shown in FIG. 4, theinput unit 20a of thecontroller 20 is connected to aninput device 21 for setting the relationship between the calculation element stored in thestorage unit 20c and the moisture content of the soil. Further, theoutput unit 20d of thecontroller 20 is connected to adisplay device 22 for displaying the moisture content of the soil obtained by thecalculation unit 20b. As shown in FIG. 1, thecontroller 20 and thedisplay device 22 are arranged, for example, in thecab 3.

図５〜７は誘電率測定法であるＡＤＲ方式の原理を説明する図で、図５の（ａ）図は基準波形を示す図、（ｂ）図は土壌を通過した波形を示す図、図６は比誘電率と減衰率の関係を示す図、図７は含水率と比誘電率の関係を示す図である。  FIGS. 5 to 7 are diagrams for explaining the principle of the ADR method, which is a dielectric constant measurement method. FIG. 5A is a diagram showing a reference waveform, and FIG. 5B is a diagram showing a waveform passing through soil. 6 is a diagram showing the relationship between the relative permittivity and the attenuation factor, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the moisture content and the relative permittivity.

この第１実施形態は例えば、土壌の締め固め作業に要する期間の予測のために行なわれる土壌の含水率の測定等に際して活用される。含水率の測定は例えば、土壌中の誘電率に依存する誘電率測定法である公知のＡＤＲ（Amplitude Domain Reflectrometry）方式によって行なわれる。このＡＤＲ方式について簡単に説明する。  This first embodiment is utilized, for example, when measuring the moisture content of soil, which is performed for the prediction of the period required for soil compaction work. The moisture content is measured, for example, by a known ADR (Amplitude Domain Reflectrometry) method, which is a dielectric constant measurement method depending on the dielectric constant in soil. This ADR method will be briefly described.

高周波パルスの送受信部が土壌中にないときに、受信部で受信される高周波パルスの基準波形の強度は、図５の（ａ）に示すように受信強度Ａと比較的大きいが、土壌中を通過した後に受信部で受信される波形の強度は、受信強度Ｂと小さくなる。これらの受信強度Ａ，Ｂから
減衰率（α）＝Ｂ／Ａ
が求められる。When the high-frequency pulse transmitting / receiving unit is not in the soil, the intensity of the reference waveform of the high-frequency pulse received by the receiving unit is relatively large as the reception intensity A as shown in FIG. The intensity of the waveform received by the receiving unit after passing through becomes smaller as the reception intensity B. From these reception strengths A and B
Attenuation rate (α) = B / A
Is required.

図６に示すように、比誘電率（ε）と減衰率（α）との間には相関関係があり、図７に示すように、含水率（θ）と比誘電率（ε）との間にも相関関係が存在する。これらの相関関係から、土壌の含水率（θ）は、受信部で受信される土壌中を通過した高周波パルスに基づいて求められる演算要素、例えば出力電圧（Ｖ）と相関関係を持つことが知られている。ＡＤＲ方式は、含水率（θ）と、土壌を通過した高周波パルスに基づいて求められる出力電圧（Ｖ）との相関関係を利用して、土壌中の含水率（θ）を測定するものである。  As shown in FIG. 6, there is a correlation between the relative permittivity (ε) and the attenuation rate (α). As shown in FIG. 7, the moisture content (θ) and the relative permittivity (ε) There is also a correlation between them. From these correlations, it is known that the moisture content (θ) of the soil has a correlation with a calculation element obtained based on the high-frequency pulse passed through the soil received by the receiving unit, for example, the output voltage (V). It has been. The ADR method measures the moisture content (θ) in the soil by utilizing the correlation between the moisture content (θ) and the output voltage (V) obtained based on the high-frequency pulse that has passed through the soil. .

図８は本発明に係る油圧ショベルの第１実施形態に備えられるコントローラの記憶部に記憶される出力電圧と土壌の含水率の関係を示す図である。  FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the output voltage stored in the storage unit of the controller provided in the first embodiment of the hydraulic excavator according to the present invention and the moisture content of the soil.

本発明の油圧ショベルの第１実施形態は、例えば或る領域内の複数箇所の土壌の含有率（θ）を測定しようとする場合、１箇所の土壌がサンプルとして採取され、そのサンプルによって、当該土壌の固有の「演算要素すなわち出力電圧（Ｖ）と含水率（θ）の関係」が周知のようにして求められる。図８は、このようにして求められた出力電圧（Ｖ）と含水率（θ）の関係の一例を示している。  In the first embodiment of the hydraulic excavator of the present invention, for example, when the content (θ) of a plurality of soils in a certain region is to be measured, one soil is collected as a sample, The unique “calculation element, that is, the relationship between the output voltage (V) and the moisture content (θ)” of the soil is determined in a known manner. FIG. 8 shows an example of the relationship between the output voltage (V) thus obtained and the moisture content (θ).

この図８に示す出力電圧（Ｖ）と含水率（θ）の関係が、図４に示す入力装置２１によって入力され、コントローラ２０の記憶部２０ｃに予め記憶される。このような準備の後に、図１に示すこの第１実施形態の油圧ショベルを、他の測定対象の土壌の箇所まで移動させる。ここでブーム４等を駆動し、同図１に示すように、バケット６の刃先を所定の深さＤまで土壌中に食い込ませる。  The relationship between the output voltage (V) and the water content (θ) shown in FIG. 8 is input by theinput device 21 shown in FIG. 4 and stored in advance in thestorage unit 20 c of thecontroller 20. After such preparation, the hydraulic excavator of the first embodiment shown in FIG. 1 is moved to another soil location to be measured. Here, the boom 4 or the like is driven, and the cutting edge of thebucket 6 is bitten into the soil to a predetermined depth D as shown in FIG.

この状態において、コントローラ２０の演算部２０ｂからの指令により出力部２０ｄからの信号を送信側掘削爪１７ａに出力する。これにより送信側掘削爪１７ａから高周波パルスが土壌中に放射される。土壌を通過した高周波パルスが受信側掘削爪１７ｂで受信される。  In this state, a signal from theoutput unit 20d is output to the transmission-side excavation claw 17a according to a command from thecalculation unit 20b of thecontroller 20. Thereby, a high frequency pulse is radiated into the soil from the transmission-side excavation claw 17a. The high frequency pulse that has passed through the soil is received by the receivingside excavation claw 17b.

受信側掘削爪１７ｂからの信号がコントローラ２０の入力部２０ａを介して演算部２０ｂに入力され、ここで受信した高周波パルスに相応する出力電圧（Ｖ）が求められる。この求められた出力電圧（Ｖ）と、記憶部２０ｃに記憶された図８に示す相関関係とから、測定した土壌の含水率（θ）が演算される。求められた含水率（θ）に相応する表示信号が、出力部２０ｄを介して表示装置２２に出力され、表示装置２２に今測定した土壌の含水率（θ）がリアルタイムに表示される。  A signal from the receivingside excavation claw 17b is input to thecalculation unit 20b via theinput unit 20a of thecontroller 20, and an output voltage (V) corresponding to the received high frequency pulse is obtained. The measured water content (θ) of the soil is calculated from the obtained output voltage (V) and the correlation shown in FIG. 8 stored in thestorage unit 20c. A display signal corresponding to the determined moisture content (θ) is output to thedisplay device 22 via theoutput unit 20d, and the moisture content (θ) of the soil just measured is displayed on thedisplay device 22 in real time.

このように構成した本発明の第１実施形態によれば、移動体であるこの油圧ショベルのバケット６に高周波パルスの送受信を行なう送受信部を構成する送信側掘削爪１７ａ及び受信側掘削爪１７ｂを備えたことから、高周波パルスの送受信部を移動させる台車等の移動体を別に要することがなく、比較的簡単な構成で土壌の含水率（θ）を計測することができる。これにより、この土壌の製作費を安く抑えられる。また、高周波パルスの送受信部が、バケット６の送信側掘削爪１７ａと受信側掘削爪１７ｂとから成る簡単な構成であるので、この点でも製作費を安くすることに貢献する。  According to the first embodiment of the present invention configured as described above, the transmission-side excavation claw 17a and the reception-side excavation claw 17b that constitute a transmission / reception unit that transmits and receives high-frequency pulses to and from thebucket 6 of this excavator that is a moving body are provided. Since it is provided, a moving body such as a carriage for moving the high-frequency pulse transmitting / receiving unit is not required, and the moisture content (θ) of the soil can be measured with a relatively simple configuration. Thereby, the production cost of this soil can be held down cheaply. In addition, since the high-frequency pulse transmission / reception unit has a simple configuration including the transmission-side excavation claw 17a and the reception-side excavation claw 17b of thebucket 6, this also contributes to reducing the manufacturing cost.

また、コントローラ２０と、送受信部を構成する送信側掘削爪１７ａ及び受信側掘削爪１７ｂとを接続するケーブル９を、ブーム４及びアーム５に沿わせてバケット６まで延設させた構成にしてあることから、ケーブル９を一定長とすることができ、測定される土壌の位置の如何に拘わらず長過ぎるケーブルによって過大な装備となることを防止できると共に、一定長さのケーブル９を介して土壌の含水率（θ）の測定を行なうので、測定誤差を小さく抑えることができ、含水率（θ）の高い測定精度を確保できる。  In addition, thecable 9 that connects thecontroller 20 to the transmissionside excavation claw 17a and the receptionside excavation claw 17b constituting the transmission / reception unit is configured to extend to thebucket 6 along the boom 4 and thearm 5. Therefore, thecable 9 can be made to have a fixed length, and it can be prevented from being overequipped with a cable that is too long regardless of the position of the soil to be measured. Since the moisture content (θ) is measured, the measurement error can be kept small, and high measurement accuracy of the moisture content (θ) can be secured.

また、運転室３内に、コントローラ２０の演算部２０ｂで求められた土壌の含水率（θ）を表示する表示装置２２を備えたことから、運転室３内のオペレータは測定対象の土壌の含水率（θ）を容易に把握することができる。  Further, since the operator'scab 3 is provided with adisplay device 22 for displaying the moisture content (θ) of the soil obtained by thecalculation unit 20b of thecontroller 20, the operator in thecab 3 can hydrate the soil to be measured. The rate (θ) can be easily grasped.

また、当該油圧ショベルを所定の領域内において順次移動させて土壌の測定を行なうことにより、多数箇所の土壌の含水率（θ）を比較的短時間のうちに測定することができ、その所定の領域に係る二次元平面の含水率（θ）の分布を容易に作成することができる。  Further, by measuring the soil by sequentially moving the hydraulic excavator within a predetermined region, the moisture content (θ) of a large number of soils can be measured within a relatively short time. The distribution of the moisture content (θ) of the two-dimensional plane related to the region can be easily created.

図９は本発明に係る油圧ショベルの第２実施形態を示す側面図、図１０は図９のＡ−Ａ矢視拡大図、図１１は図１０のＢ−Ｂ断面図、図１２は本発明に係る油圧ショベルの第２実施形態に備えられる電気制御系統を示すブロック図である。  9 is a side view showing a second embodiment of the hydraulic excavator according to the present invention, FIG. 10 is an enlarged view taken along the line AA in FIG. 9, FIG. 11 is a cross-sectional view along BB in FIG. 10, and FIG. It is a block diagram which shows the electric control system with which 2nd Embodiment of the hydraulic shovel which concerns on is equipped.

これらの図９〜１２に示す油圧ショベルの第２実施形態は、高周波パルスの送受信部の構成だけを上述の油圧ショベルの第１実施形態と異ならせてある。この第２実施形態は、送受信部を、底板１０及び側板１１の少なくとも一方に、例えばアルミナ系の耐摩耗性を有する絶縁材からなる溶射材を介して装着され、コントローラ２０とケーブル９を介して接続されるピンによって構成してある。  The second embodiment of the hydraulic excavator shown in FIGS. 9 to 12 is different from the first embodiment of the hydraulic excavator described above only in the configuration of the transmission / reception unit for high-frequency pulses. In the second embodiment, the transmitting / receiving unit is mounted on at least one of thebottom plate 10 and theside plate 11 via a thermal spray material made of, for example, an alumina-based insulating material, and is connected via thecontroller 20 and thecable 9. It is composed of connected pins.

すなわち、図１０，１１に示すように、一方の側板１１に一対の送信側ピン２５，２６を接続させてあり、他方の側板１１にも送信側ピン２５，２６の該当するものに対向するように、一対の受信側ピン２８，２９を装着させてある。また、底板１０に、送信側ピン２７と受信側ピン３０とを例えば３０ｃｍの間隔で装着させてある。これらの送信側ピン２５，２６，２７、及び受信側ピン２８，２９，３０は、例えば４０ｍｍの長さに設定してあり、それぞれケーブル９を介して図９に示すコントローラ２０に接続させてある。コントローラ２０を含むその他の構成は、上述した第１実施形態と同等である。  That is, as shown in FIGS. 10 and 11, a pair of transmission pins 25 and 26 are connected to oneside plate 11, and theother side plate 11 is also opposed to the corresponding one of the transmission pins 25 and 26. In addition, a pair of receiving pins 28 and 29 are attached. Further, thetransmission side pin 27 and thereception side pin 30 are attached to thebottom plate 10 at an interval of 30 cm, for example. These transmission-side pins 25, 26, 27 and reception-side pins 28, 29, 30 are set to a length of 40 mm, for example, and are connected to thecontroller 20 shown in FIG. . Other configurations including thecontroller 20 are the same as those in the first embodiment described above.

このように構成した本発明の油圧ショベルの第２実施形態も、例えば上述のＡＤＲ方式を利用して土壌の含水率（θ）を測定できる。すなわち、送信側ピン２５，２６，２７から土壌へ放射された高周波パルスが受信側ピン２８，２９，３０で受信され、これらの受信側ピン２８，２９，３０で受信された高周波パルスに基づいて求められた演算要素、すなわち出力電圧（Ｖ）と、コントローラ２０の記憶部２０ｃに記憶された出力電圧（Ｖ）と土壌の含水率（θ）との関係とから、該当する測定対象の土壌の含有率（θ）を測定することができ、上述した第１実施形態と同等の作用効果が得られる。  The second embodiment of the hydraulic excavator of the present invention configured as described above can also measure the moisture content (θ) of the soil using, for example, the ADR method described above. That is, high-frequency pulses radiated from the transmission-side pins 25, 26, and 27 to the soil are received by the reception-side pins 28, 29, and 30, and based on the high-frequency pulses received by these reception-side pins 28, 29, and 30. From the calculated calculation element, that is, the output voltage (V), the relationship between the output voltage (V) stored in thestorage unit 20c of thecontroller 20 and the moisture content (θ) of the soil, The content rate (θ) can be measured, and the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.

また特に、この第２実施形態では、送信側ピン２５と受信側ピン２８の組、送信側ピン２６と受信側ピン２９の組、及び送信側ピン２７と受信側ピン３０の組の３つの送受信部の組み合わせによって含水率（θ）を測定するようにしてあり、その３つの組の送受信部のそれぞれから求められる含水率（θ）の平均値を演算して当該土壌の含水率（θ）とすることもできる。これにより、さらに信頼性の高い含水率（θ）の測定を実現させることができる。  In particular, in the second embodiment, there are three transmission / reception units, that is, a group of thetransmission side pin 25 and the reception side pin 28, a group of thetransmission side pin 26 and the reception side pin 29, and a group of thetransmission side pin 27 and thereception side pin 30. The moisture content (θ) is measured by the combination of the parts, and the average value of the moisture content (θ) obtained from each of the three sets of transmitting and receiving parts is calculated to calculate the moisture content (θ) of the soil. You can also Thereby, the measurement of moisture content ((theta)) with higher reliability is realizable.

また、上述した第１実施形態におけるのと同様に、高周波パルスの送受信部が、バケット６の側板１１に装着させた送信側ピン２５，２６および受信側ピン２８，２９と、底板１０に装着させた送信側ピン２９及び受信側ピン３０とから成る簡単な構成であるので、この点でも製作費を安くすることに貢献する。  Similarly to the first embodiment described above, the high-frequency pulse transmission / reception unit is attached to the transmission side pins 25 and 26 and the reception side pins 28 and 29 attached to theside plate 11 of thebucket 6 and thebottom plate 10. Further, since the transmission side pin 29 and thereception side pin 30 have a simple configuration, this point also contributes to reducing the manufacturing cost.

なお、この第２実施形態では、底板１０と側板１１の双方に、送信側ピン２５，２６，２７、受信側ピン２８，２９，３０を設けたが、本発明はこれに限られず、底板１０あるいは側板１１の一方の側に、送信側ピンと受信側ピンを設けた構成にしてもよい。  In the second embodiment, the transmission side pins 25, 26, 27 and the reception side pins 28, 29, 30 are provided on both thebottom plate 10 and theside plate 11, but the present invention is not limited to this, and thebottom plate 10 Or you may make it the structure which provided the transmission side pin and the reception side pin in one side of theside plate 11. FIG.

また、上述した各実施形態は、ＡＤＲ方式を利用して土壌の含水率（θ）を測定するようにしたが、本発明は、ＡＤＲ方式に代えて、送受信部で受信された土壌を通過した高周波パルスに基づく演算要素を、土壌を通過する高周波パルスの伝達時間とする周知のＴＤＲ（Time Domain Reflectrometry）方式を利用して、土壌の含水率（θ）を測定することも可能である。この場合には、例えばバケット６に高周波パルスの送信部と受信部を兼ね、土壌の含水率の測定時には当該土壌中に埋設された状態に保持される単に１本のピンを設けた構成とすることもできる。  Moreover, although each embodiment mentioned above was made to measure the moisture content ((theta)) of a soil using an ADR system, it replaced with the ADR system and this invention passed the soil received by the transmission / reception part. It is also possible to measure the moisture content (θ) of the soil by using a well-known TDR (Time Domain Reflectrometry) method in which the calculation element based on the high frequency pulse is a transmission time of the high frequency pulse passing through the soil. In this case, for example, thebucket 6 serves as both a high-frequency pulse transmission unit and a reception unit, and when measuring the moisture content of the soil, a single pin that is held in a state embedded in the soil is provided. You can also.

本発明に係る油圧ショベルの第１実施形態を示す側面図である。1 is a side view showing a first embodiment of a hydraulic excavator according to the present invention.図１に示す油圧ショベルの第１実施形態に備えられるバケットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the bucket with which 1st Embodiment of the hydraulic shovel shown in FIG. 1 is equipped.図２に示すバケットにおいてアダプタから要部を構成する掘削爪を離脱させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which made the excavation claw which comprises the principal part remove | deviate from the adapter in the bucket shown in FIG.本発明に係る油圧ショベルの第１実施形態に備えられる電気制御系統を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric control system with which 1st Embodiment of the hydraulic shovel which concerns on this invention is equipped.誘電率測定法であるＡＤＲ方式の原理を説明する図で、（ａ）図は基準波形を示す図、（ｂ）図は土壌を通過した波形を示す図である。It is a figure explaining the principle of the ADR system which is a dielectric constant measuring method, (a) A figure is a figure which shows a reference | standard waveform, (b) A figure is a figure which shows the waveform which passed the soil.ＡＤＲ方式の原理を説明する図で、比誘電率と減衰率の関係を示す図である。It is a figure explaining the principle of an ADR system, and is a figure which shows the relationship between a dielectric constant and an attenuation factor.ＡＤＲ方式の原理を説明する図で、含水率と比誘電率の関係を示す図である。It is a figure explaining the principle of an ADR system, and is a figure which shows the relationship between a moisture content and a dielectric constant.本発明に係る油圧ショベルの第１実施形態に備えられるコントローラの記憶部に記憶される出力電圧と土壌の含水率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output voltage memorize | stored in the memory | storage part of the controller with which 1st Embodiment of the hydraulic shovel which concerns on this invention is provided, and the moisture content of soil.本発明に係る油圧ショベルの第２実施形態を示す側面図である。It is a side view which shows 2nd Embodiment of the hydraulic shovel which concerns on this invention.図９のＡ−Ａ矢視拡大図である。It is an AA arrow enlarged view of FIG.図１０のＢ−Ｂ断面図である。It is BB sectional drawing of FIG.本発明に係る油圧ショベルの第２実施形態に備えられる電気制御系統を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric control system with which 2nd Embodiment of the hydraulic shovel which concerns on this invention is equipped.

符号の説明Explanation of symbols

２ 旋回体
３ 運転室
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
９ ケーブル
１０ 底板
１１ 側板
１６ａ 所定のアダプタ
１６ｂ 隣接されるアダプタ
１７ａ 送信側掘削爪
１７ｂ 受信側掘削爪
１８ 溶射部
２０ コントローラ
２０ｂ 演算部
２０ｃ 記憶部
２１ 入力装置
２２ 表示装置
２５ 送信側ピン
２６ 送信側ピン
２７ 送信側ピン
２８ 受信側ピン
２９ 受信側ピン
３０ 受信側ピンDESCRIPTION OFSYMBOLS 2Revolving body 3 Driver's cab 4Boom 5Arm 6Bucket 9Cable 10Bottom plate 11Side plate 16a Predeterminedadapter 16bAdjacent adapter 17a Transmissionside excavation claw 17b Receptionside excavation claw 18Thermal spray part 20Controller20b Operation part20c Storage part 21Input Device 22Display device 25Transmission side pin 26Transmission side pin 27 Transmission side pin 28 Reception side pin 29Reception side pin 30 Reception side pin

Claims (5)

Translated fromJapanese

土壌を掘削するバケットを備えた油圧ショベルにおいて、
上記バケットに、上記土壌へ高周波パルスを放射し、この土壌を通過した高周波パルスを受信する送受信部を備えると共に、
予め設定される上記送受信部で受信される高周波パルスに相応する演算要素と、上記土壌の含水率との関係を記憶する記憶部と、
上記送受信部で受信された上記高周波パルスに基づいて上記演算要素を求め、この求めた演算要素と、上記記憶部に記憶された上記演算要素と上記土壌の含水率との関係とから該当する土壌の含水率を演算する演算部とを有するコントローラを備え、
このコントローラの上記記憶部に記憶される上記演算要素と土壌の含水率との関係を設定する入力装置を設けたことを特徴とする油圧ショベル。In excavators with buckets for excavating soil,
The bucket has a transmission / reception unit that radiates high-frequency pulses to the soil and receives the high-frequency pulses that have passed through the soil,
A calculation unit corresponding to the high-frequency pulse received by the transmitter / receiver set in advance, and a storage unit for storing the relationship between the moisture content of the soil,
The calculation element is obtained based on the high-frequency pulse received by the transmission / reception unit, and the corresponding soil from the calculated calculation element and the relationship between the calculation element stored in the storage unit and the moisture content of the soil A controller having a calculation unit for calculating the moisture content of
A hydraulic excavator comprising an input device for setting a relationship between the arithmetic element stored in the storage unit of the controller and the moisture content of soil. 上記請求項１記載の油圧ショベルにおいて、
上記送受信部が、上記バケットの複数のアダプタのうちの所定のアダプタに装着され、上記高周波パルスを上記土壌へ放射する送信側掘削爪と、上記所定のアダプタに隣接されるアダプタに装着され、上記土壌を通過した高周波パルスを受信する受信側掘削爪とから成り、
上記送信側掘削爪、及び上記受信側掘削爪を、上記所定のアダプタに絶縁材から成る溶射部を介して装着すると共に、ケーブルを介して上記コントローラに接続させたことを特徴とする油圧ショベル。In the hydraulic excavator according to claim 1,
The transmission / reception unit is attached to a predetermined adapter among the plurality of adapters of the bucket, is attached to a transmission side excavation claw that radiates the high-frequency pulse to the soil, and an adapter adjacent to the predetermined adapter, It consists of a receiving excavation claw that receives high-frequency pulses that have passed through the soil,
A hydraulic excavator, wherein the transmission side claw and the reception side claw are attached to the predetermined adapter via a thermal spraying portion made of an insulating material and connected to the controller via a cable. 上記請求項１記載の油圧ショベルにおいて、
上記送受信部が、上記バケットの底板及び側板の少なくとも一方に備えられ、上記高周波パルスを上記土壌へ放射する送信側ピンと、上記土壌を通過した高周波パルスを受信する受信側ピンとから成り、
上記送信側ピン、及び上記受信側ピンを、上記底板及び上記側板の少なくとも一方に絶縁材から成る溶射部を介して装着すると共に、ケーブルを介して上記コントローラに接続させたことを特徴とする油圧ショベル。In the hydraulic excavator according to claim 1,
The transmission / reception unit is provided on at least one of a bottom plate and a side plate of the bucket, and includes a transmission-side pin that radiates the high-frequency pulse to the soil, and a reception-side pin that receives the high-frequency pulse that has passed through the soil,
The transmission side pin and the reception side pin are attached to at least one of the bottom plate and the side plate via a thermal spraying part made of an insulating material, and are connected to the controller via a cable. Excavator. 上記請求項１項記載の油圧ショベルにおいて、
上記コントローラを運転室内に配置すると共に、このコントローラと上記送受信部とを接続するケーブルを、ブーム及びアームに沿わせて上記バケットまで延設させたことを特徴とする油圧ショベル。The hydraulic excavator according to claim 1,
A hydraulic excavator, wherein the controller is disposed in a cab and a cable connecting the controller and the transmission / reception unit is extended to the bucket along a boom and an arm. 上記請求項１項記載の油圧ショベルにおいて、
上記コントローラから出力される信号に応じて上記演算部で求められた土壌の含水率を表示する表示装置を備え、この表示装置を運転室内に配置したことを特徴とする油圧ショベル。The hydraulic excavator according to claim 1,
A hydraulic excavator comprising a display device that displays the moisture content of the soil determined by the calculation unit in response to a signal output from the controller, and the display device is disposed in a cab.

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