(57)【要約】【課題】  回転体の軸方向のひずみと回転方向のひずみを検出することができるひずみ計測装置、ひずみ計測方法、及び地盤情報推定システムを提供する。【解決手段】  回転体（軸部材１０）のひずみを計測する。このひずみ計測装置２０は、回転体（軸部材１０）の軸方向に沿って、回転体（軸部材１０）に両端部が固定される本体部２１と、本体部２１の長手方向Ｄの中央部に形成される、本体部２１の中で剛性の低い中央弱部３２と本体部２１の長手方向Ｄの両端部に形成される、本体部２１の中で剛性の低い端弱部３１，３３と中央弱部３２と端弱部３１，３３とを接続するリンク部３５とで構成されるリンク機構と、中央弱部３２と、端弱部３１，３３とに取り付けられる、軸方向のひずみを検出するひずみ検出手段（ひずみゲージ４０）と、を備える。このひずみ計測装置２０は、中央弱部３２は、長手方向Ｄに垂直な方向で、端弱部３１，３３と異なる位置に形成される。【選択図】図３
2020139282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体のひずみを計測するひずみ計測装置であって、
前記回転体の軸方向に沿って、前記回転体に両端部が固定される本体部と、前記本体部の長手方向の中央部に形成される、前記本体部の中で剛性の低い中央弱部と、前記本体部の長手方向の両端部に形成される、前記本体部の中で剛性の低い端弱部と、前記中央弱部と前記端弱部とを接続するリンク部と、で構成されるリンク機構と、
前記中央弱部と、前記端弱部とに取り付けられる、前記軸方向のひずみを検出するひずみ検出手段と、を備え、
前記中央弱部は、前記長手方向に垂直な方向で、前記端弱部と異なる位置に形成される
ことを特徴とする、ひずみ計測装置。
【請求項２】
前記リンク機構は、前記長手方向に垂直な方向に、対向するように一対に設けられ、
それぞれの前記中央弱部と、それぞれの前記端弱部とに、前記ひずみ検出手段が設けられる
ことを特徴とする、請求項１に記載のひずみ計測装置。
【請求項３】
前記中央弱部は、前記長手方向に垂直な方向で、前記端弱部より、前記本体部の内側に設けられ、
前記ひずみ検出手段は、前記中央弱部の外周面と、前記端弱部の外周面と、に設けられる
ことを特徴とする、請求項２に記載のひずみ計測装置。
【請求項４】
前記回転体は、加工手段と、前記加工手段を駆動する駆動装置との間に取り付けられる
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のひずみ計測装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のひずみ計測装置を使用して、回転体のひずみを計測するひずみ計測方法であって、
前記端弱部に取り付けられるひずみ検出手段で、回転方向のひずみを検出し、
前記中央弱部に取り付けられるひずみ検出手段で、軸方向のひずみを検出する
ことを特徴とする、ひずみ計測方法。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載のひずみ計測装置を備えたことを特徴とする地盤情報推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体のひずみを計測するひずみ計測装置、ひずみ計測方法、及び地盤情報推定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転体のひずみを計測する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、鋼管からなる本体と、本体の先端部に設けられた螺旋状の翼部と、本体の先端部に先端開口を塞ぐように設けられた底板と、先端が底板の上面側に固定され、他端が本体の内面に設けられた円環板に固定された鋼管からなる内筒と、内筒に生じる軸方向のひずみを計測するひずみ計と、を備える鉛直支持力確認装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−７８２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成は、内筒に生じる軸方向のひずみを計測するだけで、回転方向のひずみを計測できない、という問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、回転体の軸方向のひずみと回転方向のひずみを検出することができるひずみ計測装置、ひずみ計測方法、及び地盤情報推定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明のひずみ計測装置は、回転体のひずみを計測するひずみ計測装置であって、前記回転体の軸方向に沿って、前記回転体に両端部が固定される本体部と、前記本体部の長手方向の中央部に形成される、前記本体部の中で剛性の低い中央弱部と、前記本体部の長手方向の両端部に形成される、前記本体部の中で剛性の低い端弱部と、前記中央弱部と前記端弱部とを接続するリンク部と、で構成されるリンク機構と、前記中央弱部と前記端弱部とに取り付けられる、前記軸方向のひずみを検出するひずみ検出手段と、を備え、前記中央弱部は、前記長手方向に垂直な方向で、前記端弱部と異なる位置に形成されることを特徴とする。
【０００８】
ここで、本発明のひずみ計測装置では、前記リンク機構は、前記長手方向に垂直な方向に、対向するように一対に設けられ、それぞれの前記中央弱部と、それぞれの前記端弱部とに、前記ひずみ検出手段が設けられてもよい。
【０００９】
また、本発明のひずみ計測装置では、前記中央弱部は、前記長手方向に垂直な方向で、前記端弱部より、前記本体部の内側に設けられ、前記ひずみ検出手段は、前記中央弱部の外周面と、前記端弱部の外周面と、に設けられてもよい。
【００１０】
また、本発明のひずみ計測装置では、前記回転体は、加工手段と、前記加工手段を駆動する駆動装置との間に取り付けられてもよい。
【００１１】
また、本発明のひずみ計測方法では、前記端弱部に取り付けられるひずみ検出手段で、回転方向のひずみを検出し、前記中央弱部に取り付けられるひずみ検出手段で、軸方向のひずみを検出してもよい。また、本発明の地盤情報推定システムでは、上記ひずみ計測機を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成された本発明のひずみ計測装置では、回転体の軸方向に沿って、回転体に両端部が固定される本体部と、本体部の長手方向の中央部に形成される、本体部の中で剛性の低い中央弱部と、本体部の長手方向の両端部に形成される、本体部の中で剛性の低い端弱部と、中央弱部と端弱部とを接続するリンク部と、で構成されるリンク機構と、中央弱部と端弱部とに取り付けられる、軸方向のひずみを検出するひずみ検出手段と、を備え、中央弱部は、長手方向に垂直な方向で、端弱部と異なる位置に形成される。そのため、軸方向のひずみを、中央弱部に集中させ、回転方向のひずみを、端弱部に集中させることができるので、１つのひずみ計測装置で、軸方向と、回転方向のひずみを計測することができる。
【００１３】
また、本発明のひずみ計測装置では、リンク機構は、長手方向に垂直な方向に、対向するように一対に設けられ、それぞれの中央弱部と、それぞれの端弱部とに、ひずみ検出手段が設けられる。そのため、中央弱部に設けられたひずみ検出手段で、増幅した軸方向のひずみを、回転方向のひずみの影響を受けることなく計測することができ、端部に設けられたひずみ検出手段で、増幅した回転方向のひずみを、軸方向のひずみの影響を受けることなく計測することができる。
【００１４】
また、本発明のひずみ計測装置では、中央弱部は、長手方向に垂直な方向で、端弱部より、本体部の内側に設けられ、ひずみ検出手段は、中央弱部の外周面と、端弱部の外周面と、に設けられる。そのため、軸方向の軸力により、中央弱部の外周面を圧縮する方向にひずませることができ、より大きなひずみとすることができる。
【００１５】
また、本発明のひずみ計測装置では、回転体は、加工手段と、加工手段を駆動する駆動装置との間に取り付けられることで、加工手段の交換や継ぎ足しを、ひずみ計測装置を取り外すことなくできる。
【００１６】
また、本発明のひずみ計測方法では、端弱部に取り付けられるひずみ検出手段で、回転方向のひずみを計測し、中央弱部に取り付けられるひずみ検出手段で、軸方向のひずみを計測することで、１つのひずみ計測装置で、軸方向と、回転方向のひずみを計測することができる。
【００１７】
また、本発明の地盤情報推定システムでは、上記ひずみ計測装置を備えたことで、軸方向のひずみの情報と、回転方向のひずみの情報とから、支持層到達や支持地盤の判定のための地盤情報を推定するだけでなく、山留め計画で主に必要になる浅い層の地盤情報を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１のアースオーガを示す側面図である。
【図２】実施例１の軸部材とその周辺を示す分解図である。
【図３】実施例１のひずみ計測装置とその周辺を示す斜視図である。
【図４】実施例１のひずみ計測装置を示す平面図である。
【図５】実施例１の地盤情報推定システムの構成を示すブロック図である。
【図６】軸力が作用したときの実施例１のひずみ計測装置の動きを説明する図である。
【図７】軸力が作用したときの実施例１のひずみ計測装置の動きを説明する図である。
【図８】実施例１のひずみ計測装置を使用した場合のひずみの増幅割合と軸方向のひずみとの関係を示すグラフである。
【図９】回転方向の力が作用したときの実施例１のひずみ計測装置の動きを説明する図である。
【図１０】実施例１のひずみ計測装置を使用した場合のひずみを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明によるひずみ計測装置、ひずみ計測方法、及び地盤情報推定システムを実現する実施形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２０】
実施例１のひずみ計測装置、ひずみ計測方法、及び地盤情報推定システムは、山留めや構台杭のための地盤削孔機としてのアースオーガに適用される。
【００２１】
［アースオーガの構成］
図１は、実施例１のアースオーガを示す側面図である。以下、図１に基づいて、実施例１のアースオーガの構成を説明する。
【００２２】
アースオーガ１は、図１に示すように、走行機能を有する車体２と、車体２に旋回可能に取り付けられた旋回台に取り付けられたブーム３と、ブーム３の上端部に保持されたリーダ８と、リーダ８に沿って昇降可能なモンケン７と駆動装置４と、を備える。
【００２３】
駆動装置４には、軸部材１０を介して、回転体でもある加工手段としてのスクリュー５が取り付けられる。スクリュー５は、リーダ８に取り付けられた振止６によって支持される。
【００２４】
このように構成されたアースオーガ１は、駆動装置４が下降しながら駆動することで、回転体としての軸部材１０とともにスクリュー５を回転させて、地盤を削孔する。
【００２５】
［軸部材の構成］
図２は、実施例１の軸部材１０とその周辺を示す分解図である。以下、図２に基づいて、実施例１の軸部材１０の構成を説明する。
【００２６】
軸部材１０は、図２に示すように、長さＬ（実施例１では１［ｍ］）の鋼管で形成される。軸部材１０の一方端は、駆動装置４に取り付けられる。軸部材１０の他方端には、スクリュー５が脱着可能となっている。
【００２７】
軸部材１０には、２つのチャック１１が取り付けられる。２つのチャック１１を介して、２つのひずみ計測装置２０が軸部材１０にボルトＢによって固定される。ひずみ計測装置２０が取り付けられるチャック１１の部分は、平坦に形成される。
【００２８】
［ひずみ計測装置の構成］
図３は、実施例１のひずみ計測装置２０とその周辺を示す斜視図である。図４は、実施例１のひずみ計測装置２０を示す平面図である。以下、図３及び図４に基づいて、実施例１のひずみ計測装置２０の構成を説明する。
【００２９】
ひずみ計測装置２０は、例えばリン青銅で形成される。ひずみ計測装置２０は、図３及び図４に示すように、断面矩形の棒状に形成される本体部２１と、本体部２１の長手方向Ｄの両端部に形成される固定用貫通孔２２と、長手方向Ｄの一方の端部に形成される端部孔２６と、長手方向Ｄの他方の端部に形成される端部孔２８と、長手方向Ｄの中央部に形成される中央部孔２７と、端部孔２６と端部孔２８と中央部孔２７とを接続するスリット２３と、を備える。
【００３０】
本体部２１は、角棒状に形成され、長手方向Ｄの中央部の側面に、凹部２１ａ，２１ｂが形成される。
【００３１】
固定用貫通孔２２は、長手方向Ｄで、本体部２１の両端部に形成される。固定用貫通孔２２は、本体部２１の長手方向Ｄの中心から、距離Ｌ２（実施例１では、７０［ｍｍ］）の位置に形成される。固定用貫通孔２２にボルトＢが挿入されて、ひずみ計測装置２０がチャック１１に取り付けられる。ひずみ計測装置２０は、長手方向Ｄが軸部材１０の軸方向に平行にして、チャック１１に取り付けられる。
【００３２】
端部孔２６は、長手方向Ｄで、本体部２１の一方の端部に設けられ、端部孔２８は、長手方向Ｄで、本体部２１の他方の端部に設けられる。端部孔２６，２８は、例えば直径が約５［ｍｍ］の断面円状の貫通孔として形成される。端部孔２６，２８は、固定用貫通孔２２の近傍に設けられる。端部孔２６，２８は、本体部２１の長手方向Ｄの中心から、距離Ｌ１（実施例１では、６０［ｍｍ］）の位置に形成される。
【００３３】
端部孔２６は、本体部２１の長手方向Ｄに沿った中心線に対して対称に形成される一対の第１端部孔２６ａと第２端部孔２６ｂから構成される。第１端部孔２６ａと第２端部孔２６ｂは、本体部２１の短手方向Ｅの中心から距離Ｗ２（実施例１では、６．５［ｍｍ］）の位置に形成される。
【００３４】
端部孔２８は、本体部２１の長手方向Ｄに沿った中心線に対して対称に形成される一対の第１端部孔２８ａと第２端部孔２８ｂから構成される。第１端部孔２８ａと第２端部孔２８ｂは、本体部２１の短手方向Ｅの中心から距離Ｗ２（実施例１では、６．５［ｍｍ］）の位置に形成される。
【００３５】
本体部２１の端部孔２６が設けられた位置は、本体部２１の中で剛性の低い端弱部３１を構成する。本体部２１の第１端部孔２６ａが設けられた位置は、第１端弱部３１ａを構成し、本体部２１の第２端部孔２６ｂが設けられた位置は、第２端弱部３１ｂを構成する。
【００３６】
本体部２１の端部孔２８が設けられた位置は、本体部２１の中で剛性の低い端弱部３３を構成する。本体部２１の第１端部孔２８ａが設けられた位置は、第１端弱部３３ａを構成し、本体部２１の第２端部孔２８ｂが設けられた位置は、第２端弱部３３ｂを構成する。
【００３７】
中央部孔２７は、長手方向Ｄで、本体部２１の中央部に設けられる。中央部孔２７は、例えば直径が約５［ｍｍ］の断面円状の貫通孔として形成される。中央部孔２７は、本体部２１の長手方向Ｄに沿った中心線に対して対称に形成される一対の第１中央部孔２７ａと第２中央部孔２７ｂから構成される。
【００３８】
第１中央部孔２７ａと第２中央部孔２７ｂは、本体部２１の短手方向Ｅの中心から距離Ｗ１（実施例１では、４．５［ｍｍ］）の位置に形成される。すなわち、中央弱部３２は、長手方向Ｄに垂直な短手方向Ｅで、端弱部３１，３３より、本体部２１の内側に設けられる。
【００３９】
本体部２１の中央部孔２７が設けられた位置は、本体部２１の中で剛性の低い中央弱部３２を構成する。本体部２１の第１中央部孔２７ａが設けられた位置は、第１中央弱部３２ａを構成し、本体部２１の第２中央部２７ｂが設けられた位置は、第２中央弱部３２ｂを構成する。
【００４０】
スリット２３は、例えば約２ミリの幅のスリットとして形成される。スリット２３は、横スリット２３ａと、第１縦スリット２３ｂと、第２縦スリット２３ｃと、第３縦スリット２３ｄと、から構成される。
【００４１】
第１縦スリット２３ｂは、第１端部孔２６ａと第２端部孔２６ｂとを接続する。第２縦スリット２３ｃは、第１中央部孔２７ａと第２中央部孔２７ｂとを接続する。第３縦スリット２３ｄは、第１端部孔２８ａと第２端部孔２８ｂとを接続する。横スリット２３ａは、本体部２１の短手方向Ｅの中心に、長手方向Ｄに形成される。横スリット２３ａは、第１縦スリット２３ｂから、第２縦スリット２３ｃを通って、第３縦スリット２３ｄに接続されるように形成される。
【００４２】
本体部２１のうちで、端弱部３１，３３と、中央弱部３２とを接続する部分は、リンク部３５として構成される。第１端弱部３１ａと第１中央弱部３２ａとを接続する部分は、第１リンク部３５ａとして構成される。第２端弱部３１ｂと第２中央弱部３２ｂとを接続する部分は、第２リンク部３５ｂとして構成される。第１端弱部３３ａと第１中央弱部３２ａとを接続する部分は、第３リンク部３５ｃとして構成される。第２端弱部３３ｂと第２中央弱部３２ｂとを接続する部分は、第４リンク部３５ｄとして構成される。
【００４３】
本体部２１の側面には、ひずみ検出手段としてのひずみゲージ４０が取り付けられる。ひずみゲージ４０は、本体部２１の長手方向Ｄのひずみを検出する。第１端弱部３１ａの外周面には、第１ひずみゲージ４０ａが取り付けられる。第２端弱部３１ｂの外周面には、第２ひずみゲージ４０ｂが取り付けられる。第１中央弱部３２ａの外周面には、第３ひずみゲージ４０ｃが取り付けられる。第２中央弱部３２ｂの外周面には、第４ひずみゲージ４０ｄが取り付けられる。第１端弱部３３ａの外周面には、第５ひずみゲージ４０ｅが取り付けられる。第２端弱部３３ｂの外周面には、第６ひずみゲージ４０ｆが取り付けられる。
【００４４】
第１ひずみゲージ４０ａと第２ひずみゲージ４０ｂは、電線で接続されてブリッジ回路を形成する。第２ひずみゲージ４０ｃと第３ひずみゲージ４０ｄは、電線で接続されてブリッジ回路を形成する。第４ひずみゲージ４０ｅと第５ひずみゲージ４０ｆは、電線で接続されてブリッジ回路を形成する。
【００４５】
［地盤情報推定システムの構成］
図５は、実施例１の地盤情報推定システムの構成を示すブロック図である。以下、図５に基づいて、実施例１の地盤情報推定システムの構成を説明する。
【００４６】
第１ひずみゲージ４０ａ〜第６ひずみゲージ４０ｆの計測値は、測定器４２としてのデータロガーに入力される。測定器４２は、第１ひずみゲージ４０ａ〜第６ひずみゲージ４０ｆの検出値を記憶し、端末装置４３としてのパーソナルコンピュータに無線送信する。
【００４７】
端末装置４３は、第１ひずみゲージ４０ａ〜第６ひずみゲージ４０ｆの検出値を演算処理して、軸力と曲げモーメントを算出する。また、端末装置４３は、第１ひずみゲージ４０ａ〜第６ひずみゲージ４０ｆの検出値から、地盤情報を推定する。
【００４８】
［軸力が作用したときのひずみ計測装置の動き］
図６及び図７は、軸力が作用したときの実施例１のひずみ計測装置２０の動きを説明する図である。図８は、実施例１のひずみ計測装置２０を使用した場合のひずみの増幅割合と軸方向のひずみとの関係を示すグラフである。以下、図６〜図８に基づいて、軸力が作用したときの実施例１のひずみ計測装置２０の動きを説明する。なお、図６では、軸力が作用する前のひずみ計測装置をひずみ計測装置２０Ａとし、軸力が作用したときのひずみ計測装置をひずみ計測装置２０とする。
【００４９】
軸部材１０の軸方向に軸力が作用して、ひずみ計測装置２０の長手方向Ｄに軸力Ｎ１が作用したとする。ひずみ計測装置２０の長手方向Ｄに軸力Ｎ１が作用すると、中央弱部３２と、端弱部３１，３３と、リンク部３５とが、一対のリンク機構として作用する。
【００５０】
ひずみ計測装置２０に軸力Ｎ１が作用すると、図６に示すように、第１リンク部３５ａは、第１端弱部３１ａと第１中央弱部３２ａを支点として、図６中で時計周りに回転する。第２リンク部３５ｂは、第２端弱部３１ｂと第２中央弱部３２ｂを支点として、図６中で反時計周りに回転する。第３リンク部３５ｃは、第１端弱部３３ａと第１中央弱部３２ａを支点として、図６中で反時計周りに回転する。第４リンク部３５ｄは、第２端弱部３３ｂと第２中央弱部３２ｂを支点として、図６中で時計周りに回転する。
【００５１】
言い換えると、ひずみ計測装置２０に軸力Ｎ１が作用すると、端弱部３１，３３と中央弱部３２とを支点としてリンク部３５が、本体部２１の内側に向けて回転するように作用する。すなわち、ひずみ計測装置２０に軸力Ｎ１が作用すると、中央弱部３２の外周面は、圧縮される。
【００５２】
ここで、図７に示すように、ひずみ計測装置２０に軸力Ｎ１が作用した際に、端弱部３１，３３の長手方向Ｄのひずみをひずみｘとし、中央弱部３２の短手方向Ｅのひずみをひずみｙとする。また、リンク部３５の長さを長さａとすると、ひずみｙは以下の計算式で表される。
【００５３】
【数１】
2020139282.tif 000003
【００５４】
図８に示すグラフから分かるように、中央弱部３２の短手方向Ｅのひずみｙは、端弱部３１，３３の長手方向Ｄのひずみｘと比較して、著しく増幅していることが分かる。
【００５５】
これにより、軸方向の軸力によるひずみは、中央弱部３２のひずみを計測することで、増幅したひずみを検出することができる。
【００５６】
また、第１中央弱部３２ａの外周面に取り付けられた第３ひずみゲージ４０ｃの検出値と、第２中央弱部３２ｂの外周面に取り付けられた第４ひずみゲージ４０ｄの検出値との平均値を算出することで、回転方向のひずみの影響を排除して、軸方向のひずみを計測することができる。
【００５７】
［回転方向の力が作用したときのひずみ計測装置の動き］
図９は、回転方向の力が作用したときの実施例１のひずみ計測装置２０の動きを説明する図である。図１０は、実施例１のひずみ計測装置２０を使用した場合のひずみを説明する説明図である。以下、図９及び図１０に基づいて、回転方向の力が作用したときの実施例１のひずみ計測装置２０の動きを説明する。なお、図９では、荷重Ｎ２が作用する前のひずみ計測装置をひずみ計測装置２０Ａとし、荷重Ｎ２が作用したときのひずみ計測装置をひずみ計測装置２０とする。
【００５８】
軸部材１０に回転方向に回転力（トルク）が作用して、ひずみ計測装置２０の短手方向Ｅに荷重Ｎ２が作用したとする。ひずみ計測装置２０の短手方向Ｅに荷重Ｎ２が作用すると、中央弱部３２と、端弱部３１，３３と、リンク部３５が、一対のリンク機構として作用する。
【００５９】
図９に示すように、ひずみ計測装置２０の第１端弱部３１ａの近傍に、図６で右側方から荷重Ｎ２が作用し、ひずみ計測装置２０の第２端弱部３３ｂの近傍に、図６で左側方から荷重Ｎ２が作用すると、第１リンク部３５ａと第３リンク部３５ｃは、第１端弱部３１ａ，３３ａを支点として、図６中で左側に傾倒する。第２リンク部３５ｂと第４リンク部３５ｄは、第２端弱部３１ｂ，３３ｂを支点として、図６中で左側に傾倒する。
【００６０】
すなわち、第１端弱部３１ａの外周面は、圧縮し、第２端弱部３１ｂの外周面は、伸張し、第１端弱部３３ａの外周面は、伸張し、第２端弱部３３ｂの外周面は、圧縮する。また、第１中央弱部３２ａの外周面と、第２中央弱部３２ｂの外周面は、圧縮も伸張もしない。
【００６１】
言い換えると、ひずみ計測装置２０の短手方向Ｅに荷重Ｎ２が作用すると、端弱部３１，３３を支点としてリンク部３５を傾倒するように作用させることができる。
【００６２】
ひずみ計測装置２０の長手方向Ｄの両端部が軸部材１０に固定されているので、ひずみ計測装置２０の短手方向Ｅに荷重Ｎ２が作用すると、曲げモーメントは、図１０に示すように、固定端である端弱部３１，３３で最も大きくなり、中央弱部３２でゼロとなる。
【００６３】
これにより、軸部材１０の回転力（トルク）によるひずみは、第１端弱部３１ａに外周面に取り付けられた第１ひずみゲージ４０ａの検出値と、第２端弱部３１ｂに外周面に取り付けられた第２ひずみゲージ４０ｂの検出値と、の差（ひずみ差）、又は、第１端弱部３３ａに外周面に取り付けられた第５ひずみゲージ４０ｅの検出値と、第２端弱部３１ｂに外周面に取り付けられた第６ひずみゲージ４０ｆの検出値と、の差（ひずみ差）を計測することで、増幅したひずみを検出することができる。
【００６４】
また、２つのひずみ計測装置２０を一つの軸部材１０に取り付けることで、軸部材１０の軸方向と、回転方向と、曲げ方向のひずみを検出することができる。
【００６５】
［ひずみ計測装置、ひずみ計測方法、及び地盤情報推定システムの作用］
次に、実施例１のひずみ計測装置２０、ひずみ計測方法、及び地盤情報推定システムの作用を説明する。実施例１のひずみ計測装置２０は、回転体（軸部材１０）のひずみを計測する。このひずみ計測装置２０は、回転体（軸部材１０）の軸方向に沿って、回転体（軸部材１０）に両端部が固定される本体部２１を備える。また、このひずみ計測装置２０は、本体部２１の長手方向Ｄの中央部に形成される、本体部２１の中で剛性の低い中央弱部３２と、本体部２１の長手方向Ｄの両端部に形成される、本体部２１の中で剛性の低い端弱部３１，３３と、中央弱部３２と端弱部３１，３３とを接続するリンク部３５と、で構成されるリンク機構と、中央弱部３２と端弱部３１，３３とに取り付けられる、軸方向のひずみを検出するひずみ検出手段（ひずみゲージ４０）と、を備える。このひずみ計測装置２０において、中央弱部３２は、長手方向Ｄに垂直な方向で、端弱部３１，３３と異なる位置に形成される（図３）。
【００６６】
これにより、回転体（軸部材１０）の軸方向の軸力で、端弱部３１，３３と中央弱部３２とを支点としてリンク部３５を回転させるように作用させることができる。そのため、軸方向のひずみを、中央弱部３２に集中させることができる。その結果、中央弱部３２に設けられたひずみ検出手段（ひずみゲージ４０）で、増幅した軸方向のひずみを計測することができる。
【００６７】
また、回転体（軸部材１０）の回転方向の回転力（トルク）で、端弱部３１，３３を支点としてリンク部３５を傾倒させるように作用させることができる。そのため、回転方向のひずみを、端弱部３１，３３に集中させることができる。その結果、端弱部３１，３３に設けられたひずみ検出手段（ひずみゲージ４０）で、増幅した回転方向のひずみを計測することができる。そのため、１つのひずみ計測装置２０で、軸方向と、回転方向のひずみを計測することができる。
【００６８】
ここで、ひずみ計測装置２０は、本体部２１の両端が固定されているので、中央弱部３２の曲げモーメントはゼロであると考えることができる。そのため、中央弱部３２の軸力を算出する際に、曲げモーメントの影響を考慮しなくて済む。また、軸力が一様であると仮定すると、端弱部３１，３３の軸力を推定することができ、端弱部３１，３３における曲げモーメントのみを抽出することができる。
【００６９】
そのため、ひずみ計測装置２０で計測した、軸方向のひずみの情報と、回転方向のひずみの情報とから、施工時の振動の影響を取り除くことで、軸力と曲げモーメントを算出することができる。
【００７０】
実施例１のひずみ計測装置２０では、リンク機構は、長手方向Ｄに垂直な方向に、対向するように一対に設けられ、それぞれの中央弱部３２と、それぞれの端弱部３１，３３とに、ひずみ検出手段（ひずみゲージ４０）が設けられる（図４）。
【００７１】
これにより、中央弱部３２に設けられた一対のひずみ検出手段（ひずみゲージ４０）の検出結果の平均値を算出することで、回転方向のひずみの影響を排除することができる。そのため、中央弱部３２に設けられたひずみ検出手段で、増幅した軸方向のひずみを、回転方向のひずみの影響を受けることなく計測することができる。
【００７２】
ところで、軸方向の軸力は一定であることから、軸方向のひずみは一定と考えることができる。そうすると、何れか一方の端弱部３１，３３に設けられた一対のひずみ検出手段（ひずみゲージ４０）の検出結果の差（ひずみ差）から、中央弱部３２の軸方向のひずみの検出結果を差し引くことで、軸方向のひずみの影響を排除することができる。そのため、端部に設けられたひずみ検出手段（ひずみゲージ４０）で、増幅した回転方向のひずみを、軸方向のひずみの影響を受けることなく計測することができる。その結果、１つのひずみ計測装置２０で、軸方向と回転方向のひずみを正確に計測することができる。
【００７３】
実施例１のひずみ計測装置２０では、中央弱部３２は、長手方向Ｄに垂直な方向で、端弱部３１，３３より、本体部２１の内側に設けられ、ひずみ検出手段（ひずみゲージ４０）は、中央弱部３２の外周面と、端弱部３１，３３の外周面と、に設けられる（図４）。
【００７４】
これにより、軸方向の軸力により、端弱部３１，３３と中央弱部３２とを支点としてリンク部３５を、本体部２１の内側に向けて回転させるように作用させることができる。そのため、中央弱部３２の外周面を圧縮する方向にひずませることができる。
【００７５】
仮に、中央弱部３２が、長手方向Ｄに垂直な方向で、端弱部３１，３３より本体部２１の外側に設けられた場合、軸方向の力により、端弱部３１，３３と中央弱部３２とを支点としてリンク部３５が、本体部２１の外側に向けて回転することとなる。そうすると、中央弱部３２の外周面を伸ばす方向にひずませることになる。
【００７６】
ここで、中央弱部３２は、軸方向の軸力により、長手方向Ｄにも圧縮される。つまり、中央弱部３２が、長手方向Ｄに垂直な方向で、端弱部３１，３３より本体部の内側に設けられた場合は、本体部２１の外側に設けられた場合と比較して、中央弱部３２のひずみを大きくすることができる。
【００７７】
また、中央弱部３２が、長手方向Ｄに垂直な方向で、端弱部３１，３３より本体部２１の内側に設けられた場合は、端弱部３１，３３と中央弱部３２とを支点としてリンク部３５が、本体部の内側に向けて移動するので、対向するように設けられた一対の中央弱部３２がストッパの役割を果たし、ひずみ計測装置２０が故障することを防止することができる。
【００７８】
実施例１のひずみ計測装置２０では、回転体（軸部材１０）は、加工手段（スクリュー５）と、加工手段（スクリュー５）を駆動する駆動装置４との間に取り付けられる（図２。）
【００７９】
これにより、加工手段（スクリュー５）の交換や継ぎ足しを、ひずみ計測装置２０を取り外すことなくできる。また、工場において、ひずみ計測装置２０を軸部材１０に取り付けることができる。そのため、ひずみ計測装置２０を確実に軸部材１０に固定することができる。さらに、キャリブレーションが可能で、計測したひずみを正確に軸力や曲げモーメントに変換することができる。
【００８０】
実施例１のひずみ計測方法は、ひずみ計測装置２０を使用して、回転体（軸部材１０）のひずみを計測する。このひずみ計測方法は、端弱部３１，３３に取り付けられるひずみ検出手段（ひずみゲージ４０）で、回転方向のひずみを検出し、中央弱部３２に取り付けられるひずみ検出手段（ひずみゲージ４０）で、軸方向のひずみを検出する（図６，図９）。
【００８１】
これにより、１つのひずみ計測装置２０で、軸方向と、回転方向のひずみを計測することができる。
【００８２】
実施例１の地盤情報推定システムは、ひずみ計測装置２０を備えたことにより、軸方向のひずみの情報と、回転方向のひずみの情報とから、支持層到達や支持地盤の判定のための地盤情報を推定するだけでなく、山留め計画で主に必要になる浅い層の地盤情報を推定することができる。
【００８３】
以上、本発明のひずみ計測装置、ひずみ計測方法、及び地盤情報推定システを実施例１に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００８４】
実施例１では、中央弱部３２と、端弱部３１，３３と、リンク部３５とが一対のリンク機構を構成する例を示した。しかし、中央弱部と、端弱部と、リンク部とが１つのリンク機構であってもよい。
【００８５】
実施例１では、ひずみ検出手段をひずみゲージ４０とする例を示したが、この態様に限定されるものではない。
【００８６】
実施例１では、端弱部３１，３３と中央弱部３２とを、断面円状の貫通孔として形成される端部孔２６と中央部孔２７によって形成する例を示した。しかし、端弱部と中央弱部とは、切欠き等によって形成されてもよい。
【００８７】
実施例１では、ひずみ計測装置２０を軸部材１０に２つ取り付ける例を示した。しかし、ひずみ計測装置としては、軸部材に１つだけ取り付けてもよいし、３つ以上取り付けてもよい。
【００８８】
実施例１では、中央弱部３２は、短手方向Ｅで、端弱部３１，３３より、本体部２１の内側に設けられる例を示した。しかし、中央弱部としては、短手方向Ｅで、端弱部３１，３３より、本体部２１の外側に設けられてもよい。
【００８９】
実施例１では、ひずみ計測装置２０を、リン青銅で形成する例を示した。しかし、ひずみ計測装置は、母材である軸部材１０よりも柔らかいもので形成されてもよい。
【００９０】
実施例１では、ひずみ計測装置２０は、ボルトＢによって軸部材１０に固定される例を示した。しかし、ひずみ計測装置は、磁石や、バンドや、溶接等によって、軸部材に固定されてもよい。
【００９１】
実施例１では、ひずみ計測装置２０は、軸部材１０に取り付けられる例を示した。しかし、ひずみ計測装置２０は、スクリュー５の軸部に取り付けられてもよい。
【００９２】
実施例１では、本発明を山留めや構台杭のための地盤削孔機としてのアースオーガ１に適用する例を示した。しかし、本発明は、回転体を有する施工機、例えば多軸オーガや、管鋼杭を回転圧入する杭打機等に適用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１        アースオーガ（地盤削孔機の一例）
４        駆動装置
５        スクリュー（加工手段の一例）
１０      軸部材（回転体の一例）
２０      ひずみ計測装置
２１      本体部
３１      端弱部
３２      中央弱部
３３      端弱部
３５      リンク部
４０      ひずみゲージ（ひずみ検出手段の一例）
Ｄ        長手方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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