JP2004263417A - Automatic penetration tester - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貫入ロッドを地中に貫入して各種データを収集し、その土地の地耐力等を調査する自動貫入試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】
宅地等の比較的小規模な建物を建築する場合、その建築予定地の地盤の耐力を調査する必要がある。この調査に当たっては、近年、日本工業規格A1221「スウェーデン式サウンディング試験方法」に従った試験(以下、貫入試験という)が広く実施されるようになっている。
【0003】
貫入試験は、荷重を250N単位で増減しながら荷重のみで貫入ロッドが地中に貫入する様子を観察する自沈貫入と、1KN(1000N)の荷重を負荷した状態で貫入ロッドを回転駆動して貫入する様子を観察する回転貫入とを組み合わせて行われる。すなわち、荷重を250N単位で増減しながら貫入ロッドを自沈貫入させ、貫入ロッドが1KNの荷重のみで自沈貫入しなくなると、その荷重負荷状態のまま貫入ロッドを回転駆動して回転貫入させる。この回転貫入中、貫入ロッドの貫入速度が速くなる場合には、回転を止めて荷重のみを負荷した自沈貫入に切り替える。この時、一般には貫入速度が所定の速度以下になるまで荷重が減じられる。このような貫入試験においては、自沈貫入の時は荷重値が、また回転貫入の時は所定貫入量毎の貫入ロッドの半回転数(ロッドの1回転を2としてカウントした回転回数)が、試験データとして記録される。試験後、これら試験データから換算N値が求められ、地盤の耐力を推測することができる。
【0004】
特許文献に示される試験機は、上述の貫入試験を自動化して実施するものとして知られているものであり、同規格に基づき、必要に応じて試験用ロッド(貫入ロッド)に負荷する荷重を変更できる機構を有する。すなわち、同試験機においては、第1錘、第2錘および第3錘を有し、第2錘に試験用ロッドをクランプするためのクランプ手段と、試験用ロッドに回転駆動力を与える回転駆動装置とを配置してある。また、前記第1錘はワイヤーで吊られ、このワイヤーはウィンチ装置によって巻き取り、繰り出し操作されるように構成される。
【0005】
前記第1錘は、ワイヤーが緩められると第2錘に重力により載置される。また、前記第3錘は、第1錘が第2錘に載置される前に第2錘に重力により載置されるとともに、ワイヤーが巻き取られて第1錘が第2錘から離れる過程で、第1錘によって第2錘から押し上げられるようになっている。このような構造と操作により、試験用ロッドには第2錘による荷重、第2錘と第3錘とによる荷重、第1錘と第2錘と第3錘とによる荷重、の3種類の荷重が負荷できる。
【0006】
【特許文献】特開平10−38781号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献に示された試験機の構造では、試験用ロッドに負荷される荷重を変更するために、第1錘と第3錘とを第2錘に対して載置・離反させなければならない。この操作には、ウィンチ装置の作動によるワイヤーの繰り出し・巻き取りにともなう時間的ロス、第1錘、第2錘および第3錘の構造上の関係から生まれる時間的ロス等が伴う。従って、これらの時間的ロスにより、特許文献の試験機では、必要な時に必要な荷重を速やかに貫入ロッドに負荷することができない問題が発生する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、迅速かつ正確な荷重変更が可能な自動貫入試験機の提供を目的とする。
【0009】
前記目的を達成するために本発明は、支柱に沿って昇降可能な昇降台と、この昇降台に回転可能に設けられたチャックと、このチャックを回転駆動するチャック回転駆動手段と、前記チャックに保持される貫入ロッドと、昇降台を支柱に沿って昇降させる昇降ユニットとを有する自動貫入試験機であって、前記昇降ユニットは、回転によって昇降台の昇降動作を創出し得る回転部材と、この回転部材を回転駆動可能な昇降用回転駆動手段と、この昇降用回転駆動手段の駆動に伴う回転を所定のクラッチ力で前記回転部材に伝達可能なクラッチ手段とを備えて成ることを特徴とする。
【0010】
なお、前記クラッチ手段は、パウダクラッチで成ることが好ましく、また、前記昇降用回転駆動手段は、貫入ロッドを地中に貫入する場合、貫入ロッドが地中に貫入するに伴って回転する回転部材に対し、クラッチ手段のクラッチ力により所定の回転抵抗が伝達されるよう駆動することが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1ないし図5において、1は本発明の第一実施形態の自動貫入試験機であり、支柱2に沿って昇降可能な昇降台3と、この昇降台3に回転可能に設けられたチャック4と、このチャック4を回転駆動するチャック回転駆動手段5と、前記チャック4に保持される貫入ロッド6と、前記昇降台3を支柱2に沿って昇降させる昇降ユニット7とを有する。
【0012】
前記支柱2は、脚部2aに立設されており、その背面には、案内路の一例としてチェーン部材8が直線状に配置固定されている。このチェーン部材8には、詳細を後述する昇降ユニット7のスプロケット21が噛合する。
【0013】
前記昇降台3は、支柱2の両側面に形成されたレール部2b,2bに沿う昇降ガイド部9を有する。この昇降ガイド部9は、上下両端部にレール部2b,2bを挟むカムフォロア9aを内蔵し、このカムフォロア9aの回転で、支柱2に沿った昇降台3の滑らかな昇降動作を実現する。また、昇降台3の前部には、質量調整用の錘10が配置されている。この錘10による質量調整により、昇降台3、チャック4、チャック回転駆動手段5、昇降ユニット7等の総質量による荷重が1KNになるよう調整されている。
【0014】
前記チャック4は、昇降台3に回転可能に配置されている。その構造は、基本的に特許第2927704号公報に示されている通りであり、貫入ロッド6が挿通可能かつ回転可能に支持された中空スリーブ11を持つ。この中空スリーブ11には、貫入ロッド6に形成された長溝6aに係合する鋼球12が配置されるとともに、その下部にはスプロケット13が設けられている。前記鋼球12は、ばね14で付勢されたスライドスリーブ15により、常時中空スリーブ11の中空穴部11aに突出する位置に支持されており、この状態で貫入ロッド6の長溝6aに係合する。なお、スライドスリーブ15をばね14の付勢に抗して押し下げると、鋼球12は動作可能となり、以て貫入ロッド6の保持を解くことができる。
【0015】
前記貫入ロッド6は、前述の長溝6aが上部に形成されたロッド部16と、このロッド部16の先端に連結されたドリル形状のスクリューポイント17とから成る。ロッド部16は、上端に雄ねじ部16a、下端に雌ねじ部(図示せず)が形成されたもので、次々と継ぎ足して延長できる。
【0016】
前記チャック回転駆動手段5はインバータモータであり、電源周波数を変化させることにより、出力トルクと回転数とを変化させられるものである。このチャック回転駆動手段5の駆動軸5aには、一方向クラッチ18を介してスプロケット19が取付けられている。このスプロケット19と前記チャック4下部のスプロケット13とには、無端チェーン20が巻き掛けられ、チャック回転駆動手段5からチャック4へ回転伝達可能に構成されている。一方向クラッチ18は、貫入ロッド6の地中への自沈貫入時、ねじり形状のスクリューポイント17に土の抵抗が作用することで貫入ロッド6が回転しようとするのを許容する。つまり、その方向の回転が貫入ロッド6側(チャック4側)から伝達された場合、一方向クラッチ18は空転し、チャック回転駆動手段5の減速抵抗等が貫入ロッド6の回転の妨げとならないよう機能する。
【0017】
前記昇降ユニット7は、昇降台3の後部に設けられ、前記チェーン部材8に噛合して回転可能な回転部材の一例であるスプロケット21と、このスプロケット21を回転駆動可能な昇降用回転駆動手段22と、クラッチ手段の一例たるパウダクラッチ23とを備える。この昇降ユニット7のスプロケット21がチェーン部材8に沿って回転移動することにより、昇降台3は昇降動作する。
【0018】
前記昇降用回転駆動手段22は、通電が遮断された場合、駆動軸22aを回転不能にロックするブレーキ機構(図示せず)を内蔵したインバータモータであり、チャック回転駆動手段5同様、電源周波数を変動させることにより、出力トルクおよび回転数を変化させることが可能である。この昇降用回転駆動手段22の駆動軸22aには、駆動ギヤ24aを一体形成したギヤ軸24が同軸上に連結されており、このギヤ軸24には、同軸上に一方向クラッチ25を介してストッパギヤ26が取付けられている。また、前記駆動ギヤ24aは、回転自在に配置された中間ギヤ27と噛合しており、さらにこの中間ギヤ27はパウダクラッチ23に取付けられた入力ギヤ28と噛合させてある。
【0019】
前記パウダクラッチ23は、ケーシング29に回転可能に設けられた入力軸30と、この入力軸30を貫通して回転可能に設けられた出力軸31とを有する。
前記入力軸30は2分割構造になっており、その内部には、出力軸31と一体のカップリング32が所定の隙間を持って配置されている。これらの隙間部分には、微小な磁性パウダ(図示せず)が封入される。また、ケーシング29には、この磁性パウダを励磁するための電磁石33が設けられる。
【0020】
前記パウダクラッチ23は、電磁石33への通電により生じる磁束により磁性パウダを励磁し、磁束に沿った磁性パウダ同士の磁力吸着状態を創出し、これに伴って生じる磁性パウダ同士の摩擦抵抗により、入力軸30とカップリング32との間に所定のクラッチ力を生じさせるものである。磁性パウダの磁力吸着状態は、磁束密度の大きさ、すなわち電磁石33への通電量によって変動する。このため、電磁石33の通電制御により、入力軸30と出力軸31の滑り具合を変化させ、入力軸30と出力軸31とを所定のクラッチ力で接続することが可能である。しかも、このパウダクラッチ23は、微小な磁性パウダ同士の摩擦抵抗からクラッチ力を生むものであるため、通電量を変動させた場合、極めて滑らかにクラッチ力の変動を得ることができる。
【0021】
前記パウダクラッチ23の入力軸30には、前記入力ギヤ28が連結されており、これを以て、入力軸30は昇降用回転駆動手段22に連結されて回転可能に構成されている。また、出力軸31の一端は、遊星歯車減速機34を介して前記スプロケット21に連結されている。これにより、昇降用回転駆動手段22の駆動による回転が、パウダクラッチ23の生む所定のクラッチ力により、スプロケット21に伝達される構成となっている。
【0022】
前記遊星歯車減速機34は、出力軸31に一体に連結された太陽ギヤ軸35と、この太陽ギヤ軸35の先端に形成された太陽ギヤ35aに噛合する3個の遊星ギヤ36・・と、この遊星ギヤ36・・を回転自在に支持したキャリア37とから成る。前記スプロケット21はキャリア37に一体に連結してあり、太陽ギヤ35aと遊星ギヤ36・・との作用によって減速された回転伝達を受ける。また、キャリア37にはエンコーダ38が連結してあり、スプロケット21の回転に伴うパルス信号を出力できるよう構成されている。このエンコーダ38の出力するパルス信号を制御ユニット(図示せず)で分析することにより、貫入ロッド6の地中への貫入量、貫入速度等、自動貫入試験機の制御に必要なデータが求められる。
【0023】
一方、出力軸31の他端には、前記ストッパギヤ26と噛合する伝達ギヤ39が一体に連結されている。これにより、スプロケット21の回転が遊星歯車減速機34、出力軸31、伝達ギヤ39を介してストッパギヤ26に伝達できるよう構成されている。なお、ストッパギヤ26とギヤ軸24との間に介在する一方向クラッチ25は、昇降用回転駆動手段22の駆動軸22aがロックされている状態を考えると、昇降台3が下降する時のスプロケット21の回転がスプロケット21側からストッパギヤ26に伝達された時にはギヤ軸24に対してロックし、逆方向の回転がスプロケット21側からストッパギヤ26に伝達された時にはギヤ軸24に対して空転する。
【0024】
次に本自動貫入試験機1の作用を貫入試験の手順に沿って述べる。
まず、試験前の電源が切られた状態において、パウダクラッチ23の磁性パウダは励磁されないため、入力軸30に対して出力軸31は回転自在な状態にある。従って、昇降台3は自重で下降しようとするが、この時、昇降用回転駆動手段22の駆動軸22aはブレーキ機構の作用で回転不能にロックされているため、昇降台3下降方向のスプロケット21の回転がストッパギヤ26に伝達されることで一方向クラッチ25はロックする。よって、昇降台3は下降することができない。このように、電源が断たれてパウダクラッチ23の磁性パウダの励磁が解かれた状態では、昇降台3は機械的にロックされるため、電源遮断時の昇降台3の落下等を防止し、試験機1を安全な状態に保つことができる。
【0025】
貫入試験を始める時は、制御ユニットによる制御でスクリューポイント17の先端が接地する所まで昇降台3を下降させる。この時の昇降用回転駆動手段22の駆動軸22aの回転は、昇降台3が自重で下降する時のスプロケット21の回転よりも十分に遅い。このため昇降台3は、昇降用回転駆動手段22の回転駆動に依存して下降する。
【0026】
続いて、制御ユニットのスタートスイッチ(図示せず)を押すと、昇降台3が上昇する方向にスプロケット21を回転させるよう、昇降用回転駆動手段22が駆動する(以下、このような昇降用回転駆動手段の駆動を「逆駆動」といい、これとは逆の駆動を「正駆動」という)。以後、貫入ロッド6に荷重を負荷する状況下において、昇降用回転駆動手段22は逆駆動を継続する。この昇降用回転駆動手段22の駆動と同時に、パウダクラッチ23の通電制御が行われ、パウダクラッチ23のクラッチ力が調整される。
【0027】
昇降用回転駆動手段22の逆駆動により、ギヤ軸24は一方向クラッチ25の作用でストッパギヤ26に対して空転する。このため、貫入ロッド6には昇降台3、チャック4、チャック回転駆動手段5、昇降ユニット7、錘10等の合計質量による荷重が負荷される。その一方で、パウダクラッチ23のクラッチ力が生じていることから、スプロケット21には昇降用回転駆動手段22の逆駆動による回転抵抗(昇降台3を上昇させる方向の力:以下、上昇力という)が伝達される。従って、貫入ロッド6には、昇降台3等の合計質量による荷重から上昇力を差し引いた荷重が負荷される。
【0028】
前述のようにして貫入ロッド6に負荷される荷重は、最初250Nに設定され、貫入ロッド6の自沈貫入が停止する度に500N、750N、1KNの順に増やされる。つまり、パウダクラッチ23が通電制御されてクラッチ力が調整されることにより、荷重の変更がなされるのである。なお、1KNの荷重は昇降台3等の合計質量による荷重であるから、1KNの荷重を負荷する時には、パウダクラッチ23は入力軸30と出力軸31とがフリーの状態になるようオフにされる。また、自沈貫入中のある荷重下において、貫入ロッド6の貫入速度が所定値を超える場合は、パウダクラッチ23の通電制御により、貫入速度が所定値以下となるまで荷重が減じられる。
【0029】
自沈貫入中、一方向クラッチ18の作用により、スクリューポイント17のねじりが土の抵抗を受けることで貫入ロッド6は回転することができる。このため、土の抵抗による貫入抵抗を減らして正確な自沈貫入を実施することができる。
【0030】
1KNの荷重下で貫入ロッド6の自沈貫入が停止すると、その荷重状態を保ったままチャック回転駆動手段5が駆動し、貫入ロッド6の回転貫入が行われる。
この回転貫入においては、貫入ロッド6の長溝6aに鋼球12が係合しているため、貫入ロッド6とチャック4との間に滑りが生じず、よってチャック4から貫入ロッド6に確実な回転伝達を行うことが可能である。なお、この回転貫入中、貫入速度が所定値を超える場合には、チャック回転駆動手段5が停止し、自沈貫入に切り替えられる。
【0031】
前述のように、貫入試験は自沈貫入と回転貫入とを切り替えながら行われる。
その途中で、貫入ロッド6には順次ロッド部16が継ぎ足される。ロッド部16を継ぎ足す時には、昇降用回転駆動手段22およびチャック回転駆動手段5を停止し、ロッド部16に延長用のロッド部(図示しないが、ロッド部16と同様の構成)を継ぎ足す。そして、チャック4のスライドスリーブ15を押し下げて回転させ、鋼球12を長溝6aから離脱させて貫入ロッド6の保持を解く。この時、一方向クラッチ18の作用があるので、チャック4は容易に回転させられる。
この状態で昇降用回転駆動手段22が正駆動し、チャック4の鋼球12が延長用のロッド部の長溝と同じ高さ位置になるまで昇降台3を上昇させる。この位置で鋼球12と長溝との位相が一致していれば、鋼球12は長溝に係合し、スライドスリーブ15がばね14の付勢を受けて上昇復帰して鋼球12を押さえるため、自動的に貫入ロッド6の保持が完了する。鋼球12と長溝との位相がずれている場合には、チャック回転駆動手段5が駆動してチャック4を低速で回転させ、鋼球12と長溝とを係合させる。
【0032】
貫入試験中、制御ユニットにおいては、自沈貫入の時には荷重が変更される度に、その時の貫入ロッド6の貫入量と荷重値が記録され、また、回転貫入の時には、貫入ロッド6が250mm貫入する毎に要した半回転数が記録される。この試験データは、試験終了後、地盤の耐力判定を行うための基礎データとして用いられる。
【0033】
自沈貫入および回転貫入の何れの場合にも、貫入ロッド6が地中の岩盤、れき等に当たって貫入できなくなる場合がある。この場合には、昇降用回転駆動手段22、チャック回転駆動手段5を一旦停止し、貫入ロッド6の打撃貫入が行われることがある。この時、貫入ロッド6は長溝6aに鋼球12が係合することでチャック4に保持されているため、チャック4に対して長溝6a分、軸方向に移動できる。従って、打撃による衝撃がチャック4、昇降台3等に伝わるのを防止できる。また、貫入ロッド6は、鋼球12で支持される以外、チャック4の中空穴部11aと所要の隙間を有する。このため、貫入ロッド6は鋼球12での支持位置を支点に振れることが可能である。このことは、地中への貫入途中でれき等に当たった時の回避性能向上と、その際のチャック4等への負荷伝達の防止に寄与する。
【0034】
本自動貫入試験機1は、パウダクラッチ23の生むクラッチ力によって、貫入ロッド6に負荷される荷重を調整するものである。このため、定期的に荷重の校正を行うことが推奨される。この荷重校正では、まず、貫入ロッド6をロードセル等の荷重計(図示せず)に当接させ、この状態で昇降用回転駆動手段22を逆駆動し、パウダクラッチ23への通電制御を行う。そして、荷重計の値に照らしてパウダクラッチ23への通電量を適正に調節する。
【0035】
本自動貫入試験機1は、パウダクラッチ23のクラッチ力によって昇降用回転駆動手段22の逆駆動に伴う上昇力をスプロケット21に伝達するものである。
従って、前述の荷重校正においては、軽い荷重から順次重い荷重へ荷重の校正を進める方式と、重い荷重から順次軽い荷重へと荷重の校正を進める方式の双方において、昇降台3を昇降させることなく校正作業を行うことができる。つまり、昇降台3を昇降動作させることなく、様々な荷重増減パターンで荷重校正を行うことが可能になる。このため、高精度の荷重校正が可能になるとともに、昇降台3が昇降動作しないことから、荷重校正作業時の静寂性と安全性を高めることができる。
【0036】
図6に示したのは、本発明の第二実施形態の自動貫入試験機における昇降ユニット7′の構造である。この昇降ユニット7′は、上記自動貫入試験機1における一方向クラッチ25、ストッパギヤ26および伝達ギヤ39を排除するとともに、パウダクラッチ23の出力軸31にブレーキ手段40を連結して構成してある。ブレーキ手段40は、昇降用回転駆動手段22への通電が遮断された場合にロック作用を生じる摩擦ブレーキ機構である。
【0037】
前記昇降ユニット7′を備えた自動貫入試験機においては、昇降用回転駆動手段22の正・逆駆動の切り替えと、パウダクラッチ23の通電制御によるクラッチ力の調整とにより、昇降台3等の合計質量による荷重以上の荷重を貫入ロッド6に負荷することができる。例として、昇降台3等の合計質量による荷重が500Nになるよう、昇降台3等を軽量化した自動貫入試験機を考える。この自動貫入試験機では、500Nまでの荷重を負荷する段階では昇降用回転駆動手段22を逆駆動しつつパウダクラッチ23を通電制御し、500Nを超える荷重を負荷する時は昇降用回転駆動手段22を正駆動しつつパウダクラッチ23を通電制御する。これにより、500Nまでの荷重は上記同様の原理によって与えられ、500Nを超える荷重については、昇降台3等の質量による荷重500Nに、昇降用回転駆動手段22の正駆動とパウダクラッチ23のクラッチ力とによって生じる昇降台下降方向の押圧力を加算した値によって与えられる。
【0038】
また、前記昇降ユニット7′を備えた自動貫入試験機においては、貫入ロッド6が地中の岩盤、れき等に当たって貫入できなくなる場合、打撃を行う前に、入力軸30と出力軸31とがロックするようにパウダクラッチ23を通電制御しつつ、昇降用回転駆動手段22を正駆動するとよい。これにより、貫入ロッド6は貫入方向に押圧されるため、岩盤、れき等が比較的脆い場合には、これらを破砕し、打撃を行わずに貫入ロッド6の貫入を継続することが可能になる。
【0039】
図7に示したのは、本発明の第三実施形態の自動貫入試験機1′、また図8に示したのは、本発明の第四実施形態の自動貫入試験機1″である。これらは何れも、昇降ユニットとして、ワイヤ71を巻き取り・繰り出し操作可能なウィンチ装置70を有する。自動貫入試験機1′では、このウィンチ装置70が昇降台3′に搭載され、ワイヤ71が支柱2上部に連結されている。また、自動貫入試験機1″では、ウィンチ装置70が支柱2下部に設置され、ワイヤ71が昇降台3″に連結されている。なお、何れの自動貫入試験機1′,1″においても、昇降台等の合計質量による荷重は1KNに設定されている。
【0040】
前記ウィンチ装置70の構造は何れも同じであるので、それを図9に従って説明する。同図に示す通り、ウィンチ装置70は前記ワイヤ71の一端が接続された回転部材の一例である回転ドラム72と、この回転ドラム72を回転駆動可能な昇降用回転駆動手段22とを有する。この回転ドラム72と昇降用回転駆動手段22とは、クラッチ手段の一例であるパウダクラッチ23を介して連結される。すなわち、昇降用回転駆動手段22の駆動軸22aは、パウダクラッチ23の入力軸30に連結され、回転ドラム72はパウダクラッチ23の出力軸31に連結されている。また、パウダクラッチ23の出力軸31には、昇降用回転駆動手段22への通電が遮断された場合にロックするブレーキ手段40が連結してある。
【0041】
前記構成の自動貫入試験機1′,1″においては、上記自動貫入試験機1同様にパウダクラッチ23の通電制御によりクラッチ力を変更し、貫入ロッド6に負荷される荷重を変更する。すなわち、パウダクラッチ23がオフの時には、入力軸30に対して出力軸31が回転自在となり、貫入ロッド6には昇降台3等の合計質量による荷重1KNが負荷される。1KNよりも軽い荷重を貫入ロッド6に負荷する場合には、ワイヤ71を巻き取る方向に回転ドラム72を回転させるべく昇降用回転駆動手段22を駆動しつつ、パウダクラッチ23を通電制御する。
これにより、昇降台3′(または3″)にパウダクラッチ23のクラッチ力に応じた上昇力を伝達し、貫入ロッド6に負荷される荷重を変更することができる。
【0042】
【発明の効果】
本発明の自動貫入試験機によれば、クラッチ手段のクラッチ力の調整により、荷重変更を極めて迅速かつ正確に行うことができ、高精度の貫入試験結果を得ることができる等の利点がある。また、貫入ロッドが何かに突き当たって貫入できない状態でも、貫入ロッドに負荷される荷重を増減することができるため、昇降台を所定位置に停止させた状態で荷重の校正を行うことが可能になり、荷重校正に要する時間を短縮できるとともに、安全に荷重の校正作業を行うことができる等の利点がある。さらに、昇降台、チャック、昇降ユニットを含む装備質量以上の荷重を貫入ロッドに負荷することも可能であるため、昇降台等を軽量化し、以て自動貫入試験機の軽量化を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図5のC−C線に係る要部拡大一部切欠断面図である。
【図2】本発明の第一実施形態に係る自動貫入試験機の正面図である。
【図3】図2のB−B線に係る拡大断面図である。
【図4】本発明の第一実施形態に係る自動貫入試験機の要部拡大一部切欠断面図である。
【図5】図2のA−Aに係る要部拡大一部切欠断面図である。
【図6】本発明の第二実施形態に係る自動貫入試験機の要部拡大一部切欠断面図である。
【図7】本発明の第三実施形態に係る自動貫入試験機の正面図である。
【図8】本発明の第四実施形態に係る自動貫入試験機の正面図である。
【図9】本発明の第三,第四実施形態の自動貫入試験機におけるウィンチ装置の説明用断面図である。
【符号の説明】
1 自動貫入試験機
2 支柱
3 昇降台
4 チャック
5 チャック回転駆動手段
6 貫入ロッド
6a 長溝
7 昇降ユニット
8 チェーン部材
10 錘
11 中空スリーブ
12 鋼球
13 スプロケット
14 ばね
15 スライドスリーブ
16 ロッド部
17 スクリューポイント
18 一方向クラッチ
19 スプロケット
20 無端チェーン
21 スプロケット
22 昇降用回転駆動手段
23 パウダクラッチ
24 ギヤ軸
24a 駆動ギヤ
25 一方向クラッチ
26 ストッパギヤ
27 中間ギヤ
28 入力ギヤ
29 ケーシング
30 入力軸
31 出力軸
32 カップリング
33 電磁石
34 遊星歯車減速機
35 太陽ギヤ軸
35a 太陽ギヤ
36 遊星ギヤ
37 キャリア
38 エンコーダ
39 伝達ギヤ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic penetration tester that penetrates a penetration rod into the ground, collects various data, and investigates the ground strength and the like of the land.
[0002]
[Prior art]
When building a relatively small building such as a residential land, it is necessary to investigate the strength of the ground at the planned construction site. In recent years, a test in accordance with Japanese Industrial Standard A1221 “Swedish sounding test method” (hereinafter referred to as “penetration test”) has been widely performed.
[0003]
In the penetration test, the penetration of the penetration rod is observed by observing the penetration of the penetration rod into the ground only by the load while increasing and decreasing the load by the unit of 250N, and the penetration of the penetration rod is performed by rotating and driving the penetration rod under the load of 1KN (1000N) It is performed in combination with rotation penetration for observing the situation. That is, the penetrating rod is made to self-penetrate while increasing and decreasing the load by a unit of 250 N. When the penetrating rod does not self-penetrate only with a load of 1 KN, the penetrating rod is driven to rotate and penetrate while the load is applied. If the penetration speed of the penetration rod is increased during the rotation penetration, the rotation is stopped and the operation is switched to the self-submerged penetration in which only the load is applied. At this time, the load is generally reduced until the penetration speed becomes equal to or lower than a predetermined speed. In such a penetration test, the load value is used for self-subsidence penetration, and the half-rotation number of the penetration rod for each predetermined penetration amount (the number of rotations when one rotation of the rod is counted as 2) is used for rotation penetration. Recorded as data. After the test, a converted N value is obtained from these test data, and the proof stress of the ground can be estimated.
[0004]
The testing machine disclosed in the patent document is known to automatically execute the above-described penetration test, and based on the standard, applies a load applied to a test rod (penetration rod) as necessary. Has a mechanism that can be changed. That is, the testing machine has a first weight, a second weight, and a third weight, a clamp means for clamping the test rod to the second weight, and a rotational drive for applying a rotational driving force to the test rod. The device is arranged. Further, the first weight is suspended by a wire, and the wire is configured to be wound and fed out by a winch device.
[0005]
The first weight is placed on the second weight by gravity when the wire is loosened. The third weight is placed on the second weight by gravity before the first weight is mounted on the second weight, and the wire is wound up so that the first weight separates from the second weight. Thus, the first weight pushes up the second weight. With such a structure and operation, the test rod has three types of loads: a load by the second weight, a load by the second weight and the third weight, and a load by the first weight, the second weight and the third weight. Can be loaded.
[0006]
[Patent Document] Japanese Patent Laid-Open Publication No.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the structure of the testing machine shown in the patent document, the first weight and the third weight must be placed and separated from the second weight in order to change the load applied to the test rod. No. This operation involves a time loss associated with the feeding and winding of the wire by the operation of the winch device, and a time loss resulting from the structural relationship between the first weight, the second weight, and the third weight. Therefore, due to these time losses, a problem arises in that the necessary load cannot be promptly applied to the penetrating rod when required in the test machine disclosed in Patent Document.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an automatic penetration tester capable of changing a load quickly and accurately.
[0009]
In order to achieve the above object, the present invention provides a lifting platform that can move up and down along a column, a chuck rotatably provided on the lifting platform, a chuck rotation driving unit that rotationally drives the chuck, An automatic penetration tester having a penetrating rod to be held and an elevating unit for elevating the elevating table along a column, wherein the elevating unit is capable of creating an elevating operation of the elevating table by rotation, and a rotating member, A rotary drive means for raising and lowering the rotary member, and a clutch means capable of transmitting rotation accompanying the drive of the rotary drive means for lift to the rotary member with a predetermined clutch force. .
[0010]
Preferably, the clutch means is a powder clutch, and the rotating drive means for raising and lowering is a rotating member which rotates as the penetrating rod penetrates the ground when the penetrating rod penetrates the ground. On the other hand, it is preferable to drive the transmission so that a predetermined rotational resistance is transmitted by the clutch force of the clutch means.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 5,
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The penetrating
[0016]
The chuck rotation driving means 5 is an inverter motor, and can change the output torque and the rotation speed by changing the power supply frequency. A
[0017]
The elevating
[0018]
The lifting / lowering
[0019]
The
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
On the other hand, a
[0024]
Next, the operation of the automatic
First, when the power is turned off before the test, the magnetic powder of the
[0025]
When the penetration test is started, the
[0026]
Subsequently, when a start switch (not shown) of the control unit is pressed, the elevating rotation drive means 22 is driven so as to rotate the
[0027]
The
[0028]
As described above, the load applied to the penetrating
[0029]
During self-sinking, the one-way clutch 18 allows the torsion of the
[0030]
When the self-sinking penetration of the penetrating
In this rotational penetration, since the
[0031]
As described above, the penetration test is performed while switching between self-depressing penetration and rotating penetration.
On the way, a
In this state, the elevating rotary drive means 22 is driven forward to raise the elevating table 3 until the
[0032]
During the penetration test, in the control unit, the amount of penetration and the load value of the
[0033]
In both cases of self-sinking and rotary penetration, the
[0034]
The
[0035]
The
Therefore, in the above-mentioned load calibration, in both the method of proceeding the calibration of the load from the light load to the heavy load sequentially and the method of proceeding the calibration of the load from the heavy load to the light load sequentially, without raising and lowering the
[0036]
FIG. 6 shows the structure of the lifting unit 7 'in the automatic penetration tester according to the second embodiment of the present invention. The lifting unit 7 'is constructed by removing the one-way clutch 25, the
[0037]
In the automatic penetration tester equipped with the lifting unit 7 ', the total of the lifting table 3 and the like is controlled by switching between forward and reverse driving of the lifting and lowering rotation driving means 22 and adjusting the clutch force by controlling the energization of the
[0038]
In the automatic penetration tester equipped with the lifting unit 7 ', when the
[0039]
Fig. 7 shows an automatic penetration tester 1 'of the third embodiment of the present invention, and Fig. 8 shows an
[0040]
Since the structure of the
[0041]
In the automatic
Thus, the lifting force according to the clutch force of the
[0042]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the automatic penetration tester of this invention, by adjusting the clutch force of a clutch means, a load can be changed very quickly and accurately, and there exists an advantage that a highly accurate penetration test result can be obtained. In addition, even when the penetrating rod collides with something and cannot penetrate it, the load applied to the penetrating rod can be increased or decreased, so that the load can be calibrated with the lifting platform stopped at a predetermined position. Therefore, there are advantages that the time required for load calibration can be shortened and that the load calibration operation can be performed safely. In addition, since it is possible to apply a load greater than the equipment mass including the lifting platform, chuck, and lifting unit to the penetrating rod, it is possible to reduce the weight of the lifting platform, etc., thereby realizing a lightweight automatic penetration tester. It is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged partial cutaway cross-sectional view of a main part taken along line CC of FIG.
FIG. 2 is a front view of the automatic penetration tester according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line BB of FIG. 2;
FIG. 4 is an enlarged partial cutaway sectional view of a main part of the automatic penetration tester according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged partial cutaway sectional view of an essential part according to AA in FIG. 2;
FIG. 6 is an enlarged partial cutaway sectional view of a main part of an automatic penetration tester according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a front view of an automatic penetration tester according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a front view of an automatic penetration tester according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view of a winch device in the automatic penetration tester according to the third and fourth embodiments of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 automatic penetration tester
2 props
3 elevator
4 Chuck
5 Chuck rotation drive means
6 Penetrating rod
6a Long groove
7 Lifting unit
8 Chain members
10 weight
11 Hollow sleeve
12 Steel ball
13 Sprocket
14 Spring
15 Slide sleeve
16 Rod part
17 Screw Point
18 One-way clutch
19 Sprocket
20 Endless chain
21 sprockets
22 Elevating rotary drive means
23 Powder Clutch
24 Gear shaft
24a drive gear
25 One-way clutch
26 Stopper gear
27 Intermediate gear
28 Input gear
29 Casing
30 input shaft
31 Output shaft
32 coupling
33 Electromagnet
34 planetary gear reducer
35 sun gear shaft
35a sun gear
36 planetary gear
37 career
38 Encoder
39 Transmission gear
Claims (3)
前記昇降ユニットは、
回転によって昇降台の昇降動作を創出し得る回転部材と、
この回転部材を回転駆動可能な昇降用回転駆動手段と、
この昇降用回転駆動手段の駆動に伴う回転を所定のクラッチ力で前記回転部材に伝達可能なクラッチ手段とを備えて成ることを特徴とする自動貫入試験機。A lifting table that can be raised and lowered along a column, a chuck rotatably provided on the lifting table, chuck rotation driving means for rotating the chuck, a penetrating rod held by the chuck, and a column An automatic penetration tester having an elevating unit for elevating and lowering along
The lifting unit,
A rotating member that can create a lifting operation of the lifting platform by rotation,
An elevating and lowering rotary drive means capable of driving the rotary member to rotate,
An automatic penetration tester comprising: clutch means capable of transmitting the rotation accompanying the drive of the elevating rotation drive means to the rotating member with a predetermined clutch force.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003054223A JP2004263417A (en) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | Automatic penetration tester |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010085261A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Nitto Seiko Co Ltd | Load-measuring apparatus for penetration testing machine |
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2003
- 2003-02-28 JP JP2003054223A patent/JP2004263417A/en active Pending
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