【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、支柱に沿って昇降可能な第１錘と、この第１錘に支持される第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上げ、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、ワイヤーが巻き上げられて第１錘が第２錘から離れる過程で、第１錘によって第２錘から吊り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ようになっている。
【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】
上記従来の貫入試験機等を用いて行う貫入試験においては、貫入ロッドが地中に貫入していく過程で岩石、れき等に当たって貫入できなくなる場合がある。この場合は、地中に出ている貫入ロッドの端部をハンマ等で打撃し、貫入ロッドの貫入が試みられる。これにより岩石等が破壊され、貫入ロッドが貫入できるようになった場合は、貫入試験が継続されるが、打撃しても状況が変わらない場合は貫入試験は中止される。この貫入ロッドの打撃作業は、前記ＪＩＳ規格に基づいて手作業で貫入試験を行う場合、あるいは前記特許文献に示される試験機で貫入試験を行う場合の何れにおいても同様に行われている。しかし、この打撃作業はハンマによる打撃であるため、作業に危険が伴うとともに、作業者の肉体的負担も大きいものである。また、打撃の強さが作業者毎に異なるため、貫入試験の結果に影響を及ぼす等の問題も発生している。
【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、貫入ロッドの打撃作業を自動化する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、この昇降台に設けられ回転駆動手段の駆動を受けて回転可能なチャックと、このチャックに保持される貫入ロッドと、前記昇降台を昇降させる昇降ユニットと、この昇降ユニットを制御する制御手段とを備えた自動貫入試験機において、前記昇降台は、貫入ロッドに対して所定量昇降可能に構成され、また前記制御手段は、貫入ロッドに対して移動できる範囲内において昇降台を上昇させた後これを下降させるよう昇降ユニットを制御することを特徴とするものである。
【００１０】
なお、前記チャックが貫入ロッドに対して所定量移動可能かつ貫入ロッドに回転伝達可能な保持構造を成すことにより、昇降台が貫入ロッドに対して所定量昇降可能に構成されていることが望ましい。また、前記昇降台は、チャックが配置される第一の部位と、この第一の部位に対して所定量昇降可能、かつ第一の部位と係合することにより当該第一の部位と一体に昇降可能な第二の部位とを有し、この第二の部位を昇降ユニットに連結して成るものであってもよい。
【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６において、１は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に保持された貫入ロッド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、制御手段４０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。このスプロケット１３には、その回転中心回りに１８個の円形穴１３ａが等分形成されており、この円形穴１３ａの通過を検出できるよう、前記昇降台３にはセンサＳが取り付けられている。このセンサＳは、スプロケット１３の回転に伴う円形穴１３ａの通過を検出してオン・オフし、その信号を制御手段４０に送るように構成されている。
【００１５】
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。この鋼球１２と貫入ロッド６の長溝６ａとにより、貫入ロッド６を基準とした場合、チャック４が貫入ロッド６に対して軸方向に長溝６ａの長さ分移動可能となり、かつ貫入ロッド６に回転を伝達可能である保持構造が実現されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
前記一方向クラッチ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。
【００１９】
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係合回転部材の一例たるスプロケット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に噛合して回転することにより、昇降台３は昇降動作する。
【００２０】
前記昇降用回転駆動手段２２は、電源が遮断された場合、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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を変動させることができる。
【００２３】
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。
【００２４】
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。このキャリア３７には、前記スプロケット２１が一体に連結してあり、よってスプロケット２１は、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。
【００２５】
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。
【００２６】
前記一方向クラッチ２５は、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。換言すると、ギヤ軸２４→ストッパギヤ２６→伝達ギヤ３９→出力軸３１→遊星歯車減速機３４→スプロケット２１の駆動伝達系において、昇降台３が下降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が駆動した時（以下、この昇降用回転駆動手段２２の駆動を「逆駆動」という）には、ギヤ軸２４は一方向クラッチ２５の作用でストッパギヤ２６に対して空転し、これとは逆方向に昇降用回転駆動手段２２が駆動した時（以下、この昇降用回転駆動手段２２の駆動を「正駆動」という）には、ギヤ軸２４は一方向クラッチ２５の作用でストッパギヤ２６と一体に回転可能となる。但し、ストッパギヤ２６がギヤ軸２４と同じ方向にギヤ軸２４よりも高速で回転している場合は、この限りではない。
【００２７】
前記チャック回転駆動手段５、昇降用回転駆動手段２２およびパウダクラッチ２３は、制御手段４０によって制御される。この制御手段４０は、制御部４１と、この制御部４１からの指令を受けてチャック回転駆動手段５，昇降用回転駆動手段２２をそれぞれ駆動制御するインバータ４２，４３と、パウダクラッチ２３を通電制御するクラッチ制御部４４と、試験スタート信号、引抜きスタート信号、試験終了信号、打撃スタート信号および非常停止信号等の各種指令信号および制御に必要な各種設定値を入力可能な入力部４５と、制御プログラム，制御用データおよび試験データ等を記憶する記憶部４６と、各種情報表示用の表示部４７とを備える。
【００２８】
前記制御部４１は、前記エンコーダ３８の出力するパルス信号を処理し、貫入ロッド６の地中への貫入量、貫入速度等を求めるとともに、クラッチ制御部４４からパウダクラッチ２３への通電指令を基に、貫入ロッド６に負荷されている荷重を求める。また制御部４１は、前記センサＳからのオン・オフ信号によって形成されるパルス信号から貫入ロッド６を回転貫入している時の半回転数、貫入ロッドの回転数を随時求める。
【００２９】
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。このため、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がロックする。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の磁性パウダが励磁されない状態では、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。
【００３０】
貫入試験を始める時は、制御手段４０の入力部４５からの入力操作により昇降用回転駆動手段２２を逆駆動し、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。続いて、入力部４５から試験スタート信号を入力すると、制御部４１はインバータ４３に逆駆動指令を与える。これを受け、インバータ４３は昇降用回転駆動手段２２を所定の周波数で逆駆動する。これ以降、貫入ロッド６に荷重を負荷する状況下では、昇降用回転駆動手段２２は逆駆動を継続する。また、昇降用回転駆動手段２２の逆駆動開始と同時に、制御部４１はクラッチ制御部４４に所定の荷重変更指令を与える。これを受け、クラッチ制御部４４はパウダクラッチ２３の通電制御を行い、パウダクラッチ２３のクラッチ力を所定値に調整する。
【００３１】
昇降用回転駆動手段２２の逆駆動を受け、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、昇降台３は下降可能となり、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。この時、昇降用回転駆動手段２２の逆駆動により、入力軸３０には、ギヤ軸２４ないし入力ギヤ２８の駆動伝達系を通じ、昇降台３を上昇させる方向にスプロケット２１を回転させ得る方向の回転が伝達されており、これがパウダクラッチ２３のクラッチ力により出力軸３１に伝えられている。よって、スプロケット２１には、相応の回転抵抗力（昇降台３を上昇させようとする力：以下、上昇力という）が作用する。この結果、貫入ロッド６には昇降台３等の合計質量による荷重１ＫＮから上昇力を差し引いた荷重が負荷されることになる。
【００３２】
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ため、１ＫＮの荷重を負荷する時は、パウダクラッチ２３は入力軸３０に対して出力軸３１を回転自在とするよう通電を断たれる。また、自沈貫入中のある荷重下で貫入ロッド６の貫入速度が所定値を超える場合には、パウダクラッチ２３が通電制御されて貫入速度が所定値以下になるまで荷重が減らされる。
【００３３】
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。
【００３４】
１ＫＮの荷重下で貫入ロッド６の自沈貫入が停止すると、制御部４１は、インバータ４２に駆動指令を与える。これを受け、インバータ４２は所定の周波数でチャック回転駆動手段５を駆動する。この時、１ＫＮの荷重はそのまま維持される。このチャック回転駆動手段５の駆動により、チャック４ないし貫入ロッド６に回転伝達がなされ、これにより貫入ロッド６はスクリューポイント１７のねじ込み方向に回転し、回転貫入が実行される。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へ確実に回転伝達を行うことが可能である。
【００３５】
回転貫入中、エンコーダ３８の単位時間当たりのパルス信号数が所定値以上となった場合、すなわち、貫入ロッド６の貫入速度が所定値以上となった場合、制御部４１はインバータ４２に駆動停止指令を与え、これを受けてインバータ４２はチャック回転駆動手段５の駆動を停止する。その後は、前述の自沈貫入に制御が切り替えられる。
【００３６】
貫入試験は、前述の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を一旦停止し、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）を継ぎ足す。そして、スライドスリーブ１５を押し下げつつチャック４を回転させ、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の作用があるため、チャック４は容易に回転させられる。
【００３７】
続いて、制御部４１からの正駆動指令により昇降用回転駆動手段２２が正駆動するとともに、制御部４１からの指令によりパウダクラッチ２３への通電が断たれて入力軸３０に対して出力軸３１が回転自在となる。これにより、一方向クラッチ２５の作用でギヤ軸２４とストッパギヤ２６とが一体に回転し、ギヤ軸２４→ストッパギヤ２６→伝達ギヤ３９→出力軸３１→遊星歯車減速機３４→スプロケット２１の駆動伝達系により、スプロケット２１に昇降台３を上昇させる方向の回転が伝達される。よって、昇降台３は上昇し、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になる位置に達すると停止する。この段階で、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。また、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を回転させ、鋼球１２を長溝に係合させる。
【００３８】
貫入試験中、制御手段４０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憶部４６に記録され、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憶部４６に記録される。そして、これら試験データは、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。
【００３９】
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、制御部４１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を一旦停止する。続いて、入力部４５から打撃スタート信号を入力すると、制御部４１はインバータ４３に正駆動指令を与えるとともに、クラッチ制御部４４に通電を断つよう指令を与える。この結果、昇降用回転駆動手段２２が正駆動するとともに、パウダクラッチ２３の入力軸３０と出力軸３１とが回転自在となり、昇降台３が上昇する。
【００４０】
貫入ロッド６の地中への貫入動作時、鋼球１２は長溝６ａ下端部に係合している。よって、前述の昇降用回転駆動手段２２の正駆動により、長溝６ａの長さ分は、貫入ロッド６に対して昇降台３を上昇させられる。このように昇降台３が長溝６ａの長さ分上昇したことが、エンコーダ３８のパルス信号から検知されると、制御部４１は、インバータ４３に逆駆動指令を与える。これを受け、昇降用回転駆動手段２２は逆駆動するため、昇降台３等は貫入ロッド６の長溝６ａの長さ分、貫入ロッド６に対して降下する。この昇降台３等が降下して鋼球１２が長溝６ａ下端部に至ることで、貫入ロッド６を打撃することができる。
【００４１】
前述の動作を繰り返して貫入ロッド６を打撃しても貫入ロッド６が貫入しない場合は、入力部４５から制御部４１に打撃終了信号と試験終了信号とが入力され、貫入試験が中止される。また、打撃によって貫入ロッド６が貫入可能となった場合には、入力部４５から制御部４１に打撃終了信号と試験継続信号とが入力され、貫入試験が継続される。
【００４２】
図７に示したのは、本発明の他の実施形態に係る自動貫入試験機の昇降ユニット７′である。この昇降ユニット７′は、上記昇降ユニット７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５０を連結して構成されている。このブレーキ手段５０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であり、貫入試験中等、出力軸３１に余計な抵抗を与えてはならない場合はブレーキ効果を生じないようになっている。
【００４３】
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においては、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までの荷重は上述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３下降方向の押圧力を加算した値によって与えられる。
【００４４】
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、れき等に突き当たって打撃が必要な場合、まず、上述同様に昇降台３を長溝６ａの長さ分上昇させる。続いて、昇降用回転駆動手段２２を正駆動しつつ入力軸３０と出力軸３１とが一体に回転可能となるようパウダクラッチ２３を通電制御する。これにより、昇降用回転駆動手段２２の出力で昇降台３を下降させ、チャック４の鋼球１２が長溝６ａの下端に至ることで貫入ロッド６を打撃することができる。
【００４５】
なお、従来の技術の欄で紹介した試験機においては、クランプ手段が設けられた第２錘に対し、ウィンチ装置によって昇降操作される第１錘が所定量移動可能であり、かつ第１錘が第２錘に係合することで両者が一体に移動可能に構成されている。このような構成の試験機において、クランプ手段に保持した試験用ロッドの打撃を行う場合には、ウィンチ装置を制御する制御手段を設け、これによりウィンチ装置を制御して第１錘を第２錘に対して移動できる範囲内で上昇させた後、ワイヤが繰り出し自在となるようにウィンチ装置を制御する。これにより、第１錘が第２錘上に落下するため、第１錘の質量による一定の打撃力をロッドに付与することができる。この試験機においては、第２錘、第１錘、クランプ手段、ウィンチ装置（ワイヤ含む）、試験用ロッドが、特許請求の範囲に記載の第１の部材、第２の部材、チャック、昇降ユニット、貫入ロッドにそれぞれ該当する。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の自動貫入試験機によれば、昇降台を所定量上昇させ、そこから下降させる動作により貫入ロッドを打撃することが可能である。従って、打撃作業を自動化して作業者の負担を軽減し、なおかつ迅速に打撃作業を行うことが可能となる。また、打撃に際してハンマ等を用いずともよくなるため、打撃作業における安全性を飛躍的に高めることができる。さらに、打撃作業においては、常に昇降台の質量による一定の打撃力で貫入ロッドを打撃できるため、打撃作業の結果にばらつきをなくし、試験結果の信頼性を高めることができる等の利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動貫入試験機のブロック説明図である。
【図２】本発明の自動貫入試験機の主要部の正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に係る拡大断面図である。
【図４】本発明の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Ｂ−Ｂに係る要部拡大一部切欠断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線に係る要部拡大一部切欠断面図である。
【図７】本発明の他の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。
【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
４０ 制御手段[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 this research, in recent years, a test according to Japanese Industrial Standard A1221 “Swedish sounding test method” (hereinafter referred to as a 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 tester has a first weight that can move up and down along a support, and a second weight and a third weight that are supported by the first weight, and clamps a test rod on the second weight. And a rotary driving device for applying a rotary driving force to the test rod. Further, the first weight is suspended by a wire, and the wire is configured to be wound up by a winch device and operated to be fed out.
[0005]
The first weight is placed on the second weight by gravity when the wire is loosened. In addition, the third weight is placed on the second weight by gravity before the first weight is placed on the second weight, and the wire is wound up so that the first weight is separated from the second weight. , And the first weight lifts off 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 Application Laid-Open No. H10-38781
[Problems to be solved by the invention]
In a penetration test performed using the above-described conventional penetration tester or the like, there is a case where the penetration rod hits rocks, debris, or the like in the process of penetrating into the ground and cannot penetrate. In this case, the end of the penetrating rod that is out of the ground is hit with a hammer or the like, and an attempt is made to penetrate the penetrating rod. When the rock or the like is destroyed by this and the penetration rod can be penetrated, the penetration test is continued, but if the situation does not change even if the impact is performed, the penetration test is stopped. The striking operation of the penetrating rod is performed in the same manner in either a case where a penetration test is performed manually based on the JIS standard or a case where a penetration test is performed with a testing machine disclosed in the above-mentioned patent document. However, since the hitting operation is performed by a hammer, the operation involves danger and also imposes a heavy physical burden on the operator. In addition, since the strength of the impact differs for each worker, there are also problems such as affecting the results of the penetration test.
[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 test machine that automates the operation of hitting a penetration rod.
[0009]
In order to achieve the above object, the present invention provides a lifting platform that can be raised and lowered along a support, a chuck that is provided on the lifting platform, and that can be rotated by being driven by a rotary drive unit, and a penetration rod that is held by the chuck. In an automatic penetration tester equipped with an elevating unit for elevating the elevating platform and control means for controlling the elevating unit, the elevating platform is configured to be able to ascend and descend a predetermined amount with respect to the penetrating rod, and The control means raises and lowers the elevating platform within a range movable with respect to the penetrating rod, and then controls the elevating unit to lower it.
[0010]
It is preferable that the lifting platform is configured to be able to move up and down a predetermined amount with respect to the penetrating rod by forming a holding structure in which the chuck is movable by a predetermined amount with respect to the penetrating rod and is capable of transmitting rotation to the penetrating rod. Further, the lifting table is capable of moving up and down by a predetermined amount with respect to the first portion on which the chuck is arranged, and by engaging with the first portion, integrally with the first portion. It may have a second part that can be raised and lowered, and this second part is connected to a lifting unit.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6, reference numeral 1 denotes an automatic penetration tester, which includes a lift 3 that can move up and down along a column 2, a chuck 4 that is rotatably provided on the lift 3, and a rotary drive that drives the chuck 4. And a control unit 40. The control unit 40 includes a chuck rotation driving unit 5, a penetrating rod 6 held by the chuck 4, an elevating unit 7 for elevating the elevating table 3 along the column 2, and a control unit 40.
[0012]
The column 2 is erected on a leg 2a, and a chain member 8 is linearly arranged and fixed on the back surface thereof as an example of a guide path. A sprocket 21 of the elevating unit 7, which will be described in detail later, meshes with the chain member 8.
[0013]
The elevating platform 3 has elevating guides 9 along the rails 2b, 2b formed on both side surfaces of the column 2. The lift guide unit 9 has cam followers 9a sandwiching the rails 2b, 2b at both upper and lower ends, and realizes a smooth lifting operation of the lift table 3 along the column 2 by the rotation of the cam followers 9a. In addition, a weight 10 for adjusting the mass is disposed at a front portion of the lift 3. By adjusting the mass by the weight 10, the load based on the total mass of the lifting table 3, the chuck 4, the chuck rotation driving means 5, the lifting unit 7, and the like is adjusted to 1 KN.
[0014]
The chuck 4 is rotatably arranged on the lift 3. Its structure is basically as shown in Japanese Patent No. 2927704, and has a hollow sleeve 11 in which the penetrating rod 6 is inserted and rotatably supported. The hollow sleeve 11 is provided with a steel ball 12 which engages with a long groove 6a formed in the penetrating rod 6, and a sprocket 13 is provided below the steel ball 12. The sprocket 13 is equally formed with 18 circular holes 13a around the center of rotation, and a sensor S is attached to the lift 3 so that the passage of the circular holes 13a can be detected. The sensor S is configured to detect the passage of the circular hole 13 a accompanying the rotation of the sprocket 13, turn on / off, and send a signal to the control means 40.
[0015]
The steel ball 12 is always supported by the slide sleeve 15 urged by the spring 14 at a position protruding from the hollow hole 11a of the hollow sleeve 11, and engages with the long groove 6a of the penetrating rod 6 in this state. . When the slide sleeve 15 is pushed down against the bias of the spring 14, the steel ball 12 becomes operable, and the holding of the penetrating rod 6 can be released. The steel ball 12 and the long groove 6a of the penetrating rod 6 allow the chuck 4 to move in the axial direction with respect to the penetrating rod 6 by the length of the long groove 6a. A holding structure capable of transmitting rotation is realized.
[0016]
The penetrating rod 6 includes a rod portion 16 having the above-described long groove 6a formed at an upper portion, and a drill-shaped screw point 17 connected to a tip of the rod portion 16. The rod portion 16 has a male screw portion 16a formed at the upper end and a female screw portion (not shown) formed at the lower end, and can be extended by extending one after another.
[0017]
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 sprocket 19 is attached to the drive shaft 5a of the chuck rotation drive means 5 via a one-way clutch 18. An endless chain 20 is wound around the sprocket 19 and the sprocket 13 below the chuck 4 so that rotation can be transmitted from the chuck rotation driving means 5 to the chuck 4.
[0018]
The one-way clutch 18 allows the penetrating rod 6 to rotate due to the soil resistance acting on the torsion-shaped screw point 17 when the penetrating rod 6 self-destroys into the ground. That is, when the rotation in that direction is transmitted from the penetrating rod 6 side (the chuck 4 side), the one-way clutch 18 idles and the deceleration resistance of the chuck rotation driving means 5 does not hinder the rotation of the penetrating rod 6. Function.
[0019]
The elevating unit 7 is provided at a rear portion of the elevating table 3, and includes a sprocket 21 which is an example of an engagement rotating member that is rotatable by meshing with the chain member 8, and an elevating rotary driving unit that is capable of driving the sprocket 21 to rotate. 22 and a powder clutch 23 as an example of clutch means. As the sprocket 21 of the elevating unit 7 rotates while meshing with the chain member 8, the elevating table 3 moves up and down.
[0020]
The lifting / lowering rotary drive unit 22 is an inverter motor having a built-in brake mechanism (not shown) that locks the drive shaft 22a so that it cannot rotate when the power is shut off. By varying, it is possible to change the output torque and the number of revolutions. A gear shaft 24 integrally formed with a drive gear 24a is coaxially connected to a drive shaft 22a of the lifting / lowering rotary drive means 22. The gear shaft 24 is coaxially connected to the gear shaft 24 via a one-way clutch 25. A stopper gear 26 is mounted. The drive gear 24a is in mesh with a rotatable intermediate gear 27, and the intermediate gear 27 is in mesh with an input gear 28 mounted on the powder clutch 23.
[0021]
The powder clutch 23 has an input shaft 30 rotatably provided on a casing 29 and an output shaft 31 penetrating the input shaft 30 and rotatably provided. The input shaft 30 has a two-part structure, in which a coupling 32 integral with the output shaft 31 is arranged with a predetermined gap. Fine magnetic powder (not shown) is sealed in these gaps. The casing 29 is provided with an electromagnet 33 for exciting the magnetic powder.
[0022]
The powder clutch 23 excites the magnetic powder by a magnetic flux generated by energizing the electromagnet 33, creates a magnetic attraction state between the magnetic powders along the magnetic flux, and generates an input force due to frictional resistance between the magnetic powders caused by the magnetic force. A predetermined clutch force is generated between the shaft 30 and the coupling 32. The magnetic attraction state of the magnetic powder varies depending on the magnitude of the magnetic flux density, that is, the amount of current supplied to the electromagnet 33. For this reason, by controlling the energization of the electromagnet 33, it is possible to change the degree of sliding between the input shaft 30 and the output shaft 31 and connect the input shaft 30 and the output shaft 31 with a predetermined clutch force. In addition, since the powder clutch 23 generates a clutch force from frictional resistance between minute magnetic powders, the clutch force can be changed extremely smoothly when the amount of current is changed.
[0023]
The input gear 28 is connected to the input shaft 30 of the powder clutch 23. With this, the input shaft 30 is connected to the ascending and descending rotary drive means 22 so as to be rotatable. One end of the output shaft 31 is connected to the sprocket 21 via a planetary gear reducer 34.
[0024]
The planetary gear reducer 34 includes a sun gear shaft 35 integrally connected to the output shaft 31, and three planetary gears 36 meshing with a sun gear 35 a formed at the tip of the sun gear shaft 35. A carrier 37 rotatably supports the planet gears 36. The sprocket 21 is integrally connected to the carrier 37, so that the sprocket 21 receives the rotation transmission reduced by the action of the sun gear 35a and the planetary gears 36. An encoder 38 is connected to the carrier 37, and is configured to output a pulse signal accompanying rotation of the sprocket 21.
[0025]
On the other hand, a transmission gear 39 meshing with the stopper gear 26 is integrally connected to the other end of the output shaft 31. Thus, the rotation of the sprocket 21 can be transmitted to the stopper gear 26 via the planetary gear reducer 34, the output shaft 31, and the transmission gear 39.
[0026]
The one-way clutch 25 locks on the gear shaft 24 when the rotation of the sprocket 21 when the lift 3 descends is transmitted from the sprocket 21 to the stopper gear 26, and the rotation in the opposite direction is the stop gear from the sprocket 21 side. When it is transmitted to the gear 26, it idles with respect to the gear shaft 24. In other words, in the drive transmission system of the gear shaft 24 → the stopper gear 26 → the transmission gear 39 → the output shaft 31 → the planetary gear reducer 34 → the sprocket 21, the elevating rotary drive for rotating the sprocket 21 in the direction in which the elevating platform 3 descends. When the means 22 is driven (hereinafter, the drive of the elevating rotary drive means 22 is referred to as "reverse drive"), the gear shaft 24 idles with respect to the stopper gear 26 by the action of the one-way clutch 25. When the up-and-down rotation drive unit 22 is driven in the reverse direction (hereinafter, the drive of the up-and-down rotation drive unit 22 is referred to as “forward drive”), the gear shaft 24 is integrated with the stopper gear 26 by the action of the one-way clutch 25. Can be rotated. However, this is not the case when the stopper gear 26 is rotating at a higher speed than the gear shaft 24 in the same direction as the gear shaft 24.
[0027]
The chuck rotation drive unit 5, the lifting rotation drive unit 22, and the powder clutch 23 are controlled by a control unit 40. The control means 40 controls the control section 41, inverters 42 and 43 for controlling the drive of the chuck rotation drive section 5 and the lift rotation drive section 22 in response to commands from the control section 41, and the energization control of the powder clutch 23. A control unit 44 for inputting various command signals such as a test start signal, a pull-out start signal, a test end signal, a striking start signal, an emergency stop signal, and various setting values required for control; , A storage unit 46 for storing control data, test data, and the like, and a display unit 47 for displaying various information.
[0028]
The control unit 41 processes the pulse signal output from the encoder 38 to determine the amount of penetration of the penetrating rod 6 into the ground, the penetration speed, and the like, and based on the power supply command from the clutch control unit 44 to the powder clutch 23. Next, the load applied to the penetrating rod 6 is determined. Further, the control unit 41 obtains a half rotation number and a rotation number of the penetration rod when the penetration rod 6 is rotationally penetrated from the pulse signal formed by the on / off signal from the sensor S as needed.
[0029]
Next, the operation of the automatic penetration test machine 1 will be described along the procedure of the penetration test.
First, when the power is turned off before the test, the magnetic powder of the powder clutch 23 is not excited, so that the output shaft 31 is rotatable with respect to the input shaft 30. Therefore, the lift 3 attempts to descend by its own weight, but at this time, the drive shaft 22a of the lift drive 22 is locked non-rotatably by the action of the brake mechanism. Therefore, the rotation of the sprocket 21 in the descending direction of the lift 3 is transmitted to the stopper gear 26, so that the one-way clutch 25 is locked. Therefore, the elevator 3 cannot descend. As described above, in a state where the power is cut off and the magnetic powder of the powder clutch 23 is not excited, the lift 3 is mechanically locked, so that the lift 3 is prevented from dropping when the power is cut off. Can be kept in a safe state.
[0030]
When the penetration test is started, the rotary drive unit 22 for raising and lowering is reversely driven by an input operation from the input unit 45 of the control unit 40, and the lift 3 is lowered to a position where the tip of the screw point 17 comes into contact with the ground. Subsequently, when a test start signal is input from the input unit 45, the control unit 41 gives a reverse drive command to the inverter 43. In response to this, the inverter 43 reversely drives the vertical drive unit 22 at a predetermined frequency. Thereafter, in a situation in which a load is applied to the penetrating rod 6, the lifting / lowering rotary drive unit 22 continues the reverse drive. At the same time as the start of the reverse drive of the lifting / lowering rotary drive unit 22, the control unit 41 gives a predetermined load change command to the clutch control unit 44. In response to this, the clutch control unit 44 controls the energization of the powder clutch 23 and adjusts the clutch force of the powder clutch 23 to a predetermined value.
[0031]
The gear shaft 24 is idled with respect to the stopper gear 26 by the action of the one-way clutch 25 in response to the reverse drive of the elevating rotary drive means 22. Therefore, the lift 3 can be lowered, and a load due to the total mass of the lift 3, the chuck 4, the chuck rotation driving means 5, the lifting unit 7, the weight 10, and the like is applied to the penetrating rod 6. At this time, the rotation of the sprocket 21 in the direction in which the elevating table 3 is lifted is caused by the reverse driving of the elevating rotation driving means 22 through the drive transmission system of the gear shaft 24 or the input gear 28 by the input shaft 30. Is transmitted to the output shaft 31 by the clutch force of the powder clutch 23. Accordingly, a corresponding rotational resistance (a force for raising the lift 3: hereinafter, referred to as a lifting force) acts on the sprocket 21. As a result, a load obtained by subtracting the lifting force from the load 1 KN due to the total mass of the lift 3 and the like is applied to the penetrating rod 6.
[0032]
As described above, the load applied to the penetrating rod 6 is initially set to 250 N, and is increased in the order of 500 N, 750 N, and 1 KN each time the self-sinking of the penetrating rod 6 stops. That is, the load is changed by controlling the energization of the powder clutch 23 and adjusting the clutch force. Since a load of 1 KN is a load due to the total mass of the lift 3 and the like, when a load of 1 KN is applied, the powder clutch 23 is turned off so that the output shaft 31 can rotate freely with respect to the input shaft 30. Dripping. If the penetration speed of the penetration rod 6 exceeds a predetermined value under a certain load during the self-submersion penetration, the powder clutch 23 is energized and the load is reduced until the penetration speed falls below the predetermined value.
[0033]
During self-sinking, the one-way clutch 18 allows the torsion of the screw point 17 to receive the resistance of the soil so that the penetrating rod 6 can rotate. For this reason, it is possible to reduce the penetration resistance due to the resistance of the soil, and to carry out accurate self-sinking.
[0034]
When the self-sinking penetration of the penetration rod 6 stops under a load of 1 KN, the control unit 41 gives a drive command to the inverter 42. In response, the inverter 42 drives the chuck rotation driving means 5 at a predetermined frequency. At this time, the load of 1 KN is maintained as it is. By the driving of the chuck rotation drive means 5, rotation is transmitted to the chuck 4 or the penetrating rod 6, whereby the penetrating rod 6 rotates in the screwing direction of the screw point 17, and the rotational penetration is performed. In this rotary penetration, since the steel ball 12 is engaged with the long groove 6a of the penetration rod 6, slippage does not occur between the penetration rod 6 and the chuck 4, so that the chuck 4 can be reliably inserted into the penetration rod 6. It is possible to transmit rotation.
[0035]
When the number of pulse signals per unit time of the encoder 38 is equal to or more than a predetermined value during the rotation penetration, that is, when the penetration speed of the penetration rod 6 is equal to or more than the predetermined value, the control unit 41 instructs the inverter 42 to stop driving. In response to this, the inverter 42 stops driving the chuck rotation driving means 5. After that, the control is switched to the above-mentioned self-sinking penetration.
[0036]
The penetration test is performed while switching between the above-described self-sinking penetration and rotary penetration. On the way, a rod portion 16 is sequentially added to the penetrating rod 6. When the rod portion 16 is added, the rotation drive unit 22 for lifting and lowering and the chuck rotation drive unit 5 are temporarily stopped, and an extension rod portion (not shown, but similar to the rod portion 16) is added to the rod portion 16. Then, the chuck 4 is rotated while the slide sleeve 15 is pressed down, and the steel ball 12 is detached from the long groove 6a to release the holding of the penetrating rod 6. At this time, the chuck 4 is easily rotated because of the function of the one-way clutch 18.
[0037]
Subsequently, the ascending / descending rotary drive unit 22 is driven forward by a forward drive command from the control unit 41, and the power supply to the powder clutch 23 is cut off by the command from the control unit 41, so that the output shaft 31 Becomes rotatable. Thereby, the gear shaft 24 and the stopper gear 26 rotate integrally by the action of the one-way clutch 25, and the gear shaft 24 → the stopper gear 26 → the transmission gear 39 → the output shaft 31 → the planetary gear reducer 34 → the drive transmission system of the sprocket 21. Thus, the rotation in the direction in which the elevator 3 is lifted is transmitted to the sprocket 21. Therefore, the elevating table 3 moves up and stops when the steel ball 12 of the chuck 4 reaches a position where the steel ball 12 is at the same height as the long groove of the extending rod portion. At this stage, if the phases of the steel ball 12 and the long groove coincide with each other, the steel ball 12 is engaged with the long groove, and the slide sleeve 15 receives the urging force of the spring 14 to return upward to press the steel ball 12. Therefore, the holding of the penetrating rod 6 is automatically completed. When the phase of the steel ball 12 is out of phase with that of the long groove, the chuck rotation driving means 5 is driven to rotate the chuck 4 so that the steel ball 12 is engaged with the long groove.
[0038]
During the penetration test, the control means 40 records the amount of penetration and the load value of the penetration rod 6 at the time of load change in the case of self-subsidence penetration in the storage unit 46. The half number of revolutions required every time the 6 has penetrated 250 mm is recorded in the storage unit 46. Then, these test data are used as basic data for determining the strength of the ground after the test is completed.
[0039]
In both cases of self-sinking and rotary penetration, the penetration rod 6 may not be able to penetrate when it hits underground rock, debris, or the like. In this case, the control unit 41 temporarily stops the lifting / lowering rotation drive unit 22 and the chuck rotation drive unit 5. Subsequently, when a striking start signal is input from the input unit 45, the control unit 41 gives a positive drive command to the inverter 43 and gives a command to cut off the power supply to the clutch control unit 44. As a result, the rotary drive means 22 for raising and lowering is driven forward, the input shaft 30 and the output shaft 31 of the powder clutch 23 become rotatable, and the lift 3 is raised.
[0040]
When the penetrating rod 6 penetrates into the ground, the steel ball 12 is engaged with the lower end of the long groove 6a. Therefore, by the above-described normal driving of the elevating rotary drive means 22, the elevating table 3 is raised by the length of the long groove 6a with respect to the penetrating rod 6. When it is detected from the pulse signal of the encoder 38 that the lift 3 has been raised by the length of the long groove 6 a, the control unit 41 gives a reverse drive command to the inverter 43. In response to this, since the lifting rotary drive means 22 is driven in reverse, the lifting platform 3 and the like descend to the penetrating rod 6 by the length of the long groove 6 a of the penetrating rod 6. When the lift 3 or the like descends and the steel ball 12 reaches the lower end of the long groove 6a, the penetrating rod 6 can be hit.
[0041]
If the penetrating rod 6 does not penetrate even if the penetrating rod 6 is hit by repeating the above-described operation, a hitting end signal and a test end signal are input from the input unit 45 to the control unit 41, and the penetration test is stopped. Further, when the penetration rod 6 can be penetrated by the impact, an impact end signal and a test continuation signal are input from the input unit 45 to the control unit 41, and the penetration test is continued.
[0042]
FIG. 7 shows a lifting unit 7 'of an automatic penetration tester according to another embodiment of the present invention. The lifting unit 7 ′ is configured by eliminating the one-way clutch 25, the stopper gear 26 and the transmission gear 39 in the lifting unit 7, and connecting the brake means 50 to the output shaft 31 of the powder clutch 23. The brake means 50 is a friction brake which generates a locking action when the power supply to the lifting / lowering rotary drive means 22 is cut off. The brake effect is provided when the output shaft 31 must not be given extra resistance during a penetration test or the like. Does not occur.
[0043]
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 powder clutch 23. A load greater than the load due to mass can be applied to the penetrating rod 6. As an example, consider an automatic penetration tester in which the lift 3 and the like are reduced in weight so that the load due to the total mass of the lift 3 and the like is 500 N. In this automatic penetration tester, in the stage of applying a load up to 500 N, the powder clutch 23 is energized and controlled while the elevating and lowering rotary drive means 22 is driven in reverse. The power supply of the powder clutch 23 is controlled while the means 22 is driven forward. Thus, the load up to 500N is given by the above-described principle. For loads exceeding 500N, the positive drive of the rotary drive means 22 for lifting and lowering and the clutch force of the powder clutch 23 are reduced to a load of 500N due to the mass of the lift 3 or the like. Is given by a value obtained by adding the pressing force in the descending direction of the elevating platform 3 caused by the above.
[0044]
In the automatic penetration tester equipped with the lifting unit 7 ', when the penetration rod 6 hits the underground rock, debris and the like and needs to be hit, first the lifting table 3 is moved by the length of the long groove 6a as described above. To raise. Subsequently, the power supply to the powder clutch 23 is controlled so that the input shaft 30 and the output shaft 31 can be integrally rotated while the rotation drive means 22 for vertical movement is driven forward. Thus, the lift 3 can be lowered by the output of the rotary drive means 22 for raising and lowering, and the steel ball 12 of the chuck 4 reaches the lower end of the long groove 6a to hit the penetrating rod 6.
[0045]
In the tester introduced in the section of the prior art, the first weight which is lifted and lowered by the winch device is movable by a predetermined amount with respect to the second weight provided with the clamping means, and the first weight is Both are configured to be integrally movable by engaging with the second weight. In the test machine having such a configuration, when the test rod held by the clamp means is hit, a control means for controlling the winch device is provided, whereby the winch device is controlled to change the first weight to the second weight. Then, the winch device is controlled so that the wire can be fed out after being raised within a movable range. Thereby, since the first weight falls on the second weight, a constant impact force due to the mass of the first weight can be applied to the rod. In this testing machine, the second weight, the first weight, the clamping means, the winch device (including the wire), and the test rod are the first member, the second member, the chuck, and the elevating unit described in the claims. , Respectively.
[0046]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the automatic penetration tester of this invention, it is possible to hit | penetrate a penetration rod by the operation | movement which raises a raising / lowering stand by a predetermined amount and lowers from there. Therefore, it is possible to automate the striking operation, reduce the burden on the operator, and perform the striking operation quickly. In addition, since it is not necessary to use a hammer or the like at the time of hitting, safety in hitting work can be dramatically improved. Further, in the hitting operation, since the penetrating rod can be hit with a constant hitting force due to the mass of the elevating platform, there is an advantage that the result of the hitting operation is not varied and the reliability of the test result can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an automatic penetration tester of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a main part of the automatic penetration tester of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line AA of FIG. 2;
FIG. 4 is an enlarged partial cutaway sectional view of a main part of the automatic penetration tester of the present invention.
5 is an enlarged partial cutaway cross-sectional view of a main part according to BB in FIG. 2;
FIG. 6 is an enlarged partial cutaway cross-sectional view of a main part taken along line CC of FIG. 5;
FIG. 7 is an enlarged partial cutaway cross-sectional view of a main part of an automatic penetration tester according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Automatic penetration testing machine 2 Column 3 Lifting table 4 Chuck 5 Chuck rotation drive means 6 Penetration rod 6a Long groove 7 Lifting unit 8 Chain member 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 Sprocket 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 carrier 38 encoder 39 transmission gear 40 control means
