JP2005009253A - Automatic penetration testing machine and method for pulling out penetration rod - 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し、調査終了後には貫入ロッドを引き抜いて回収する自動貫入試験機および貫入ロッドの引き抜き方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
住宅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1に示される貫入試験装置は、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。こういった貫入試験装置を用いて貫入試験を行った場合、あるいは手作業で貫入試験を行った場合の何れにおいても、貫入試験が終わった時、調査ポイントにはロッドが所定深度まで貫入しているため、これを抜き取る必要がある。通常、このロッドの引き抜きには特許文献2に示されるような引き抜き装置が用いられるが、特許文献1の貫入試験装置は、試験装置そのものによってロッドの引き抜きを実現する。すなわち、この貫入試験装置によりロッドを引き抜く場合は、ロッドの所要部をチャック部にクランプした状態で持ち上げ用シリンダを伸長作動させ、これにより載荷部を所定長さ持ち上げることにより、その分、ロッドを引き抜く。次にチャック部によるロッドのクランプを解放するとともにロッドを落下防止用チャックで保持した後、載荷部を下降させる。続いて再度チャック部にロッドを保持して落下防止用チャックからロッドを解放し、以降は前述の操作を繰り返す。この結果、ロッドは載荷部の上昇ストローク分ずつ地中から引き抜かれる。
【0005】
【特許文献1】特許第3056442号公報
【特許文献2】特許第2751046号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の貫入試験装置は、持ち上げ用シリンダによる載荷部の持ち上げ操作を利用し、貫入試験装置そのものによるロッドの引き抜きをしようとするものである。しかし、引き抜き作業時にはロッドに土の抵抗が作用するため、持ち上げ用シリンダの揚力だけでは対応できない場合が多く、貫入試験装置のみによって確実にロッドを引き抜くことは困難である。特に、砂質土・水分を多く含む粘性土等においては、ロッドに作用する抵抗が大きいため、このことが顕著となる。こういった場合は、上記貫入試験装置に代えて引き抜き装置を使用することとなる。このように従来の貫入試験装置においては、貫入ロッドを確実に引き抜くことはできず、そのために専用の引き抜き装置へ段取り替えするための相応の時間と手間を要することになる等の問題が発生していた。
【0007】
【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、貫入ロッドを地中からより確実に引き抜くことができる自動貫入試験機および貫入ロッドの引き抜き方法の提供を目的とする。
【0008】
前記目的を達成するために本発明は、立設された支柱に沿って昇降動作可能な昇降台と、この昇降台に設けられ、昇降台を昇降操作する昇降ユニットと、前記昇降台に配置された正・逆転駆動可能なチャック回転駆動手段と、このチャック回転駆動手段の駆動を受けて正・逆回転可能なロッドチャックと、このロッドチャックと一体に回転可能に保持される貫入ロッドとを備えていることを特徴とする。なお、前記貫入ロッドを地中に貫入した後に引き抜く時、ロッドチャックに貫入ロッドを保持したまま昇降台が上昇するよう昇降ユニットを駆動するとともに、必要に応じてチャック回転駆動手段を駆動して前記ロッドチャックを回転させる制御手段を有することが望ましい。
【0009】
また、前記目的を達成するために本発明は、立設された支柱に沿って昇降動作可能な昇降台と、この昇降台に設けられ、昇降台を昇降操作する昇降ユニットと、前記昇降台に配置されたチャック回転駆動手段と、このチャック回転駆動手段の駆動を受けて回転可能なロッドチャックと、このロッドチャックと一体に回転可能に保持される貫入ロッドと、この貫入ロッドを地中に貫入した後に引き抜く時、ロッドチャックに貫入ロッドを保持したまま昇降台が上昇するよう昇降ユニットを駆動するとともに、必要に応じてチャック回転駆動手段を駆動して前記ロッドチャックを回転させる制御手段とを有するものでもある。
【0010】
また、前記目的を達成するために本発明は、支柱に沿って昇降台が上昇可能な位置において、昇降台に設けられたロッドチャックに地中に貫入した貫入ロッドを保持し、次に昇降ユニットの駆動により昇降台を上昇させるとともに必要に応じてチャック回転駆動手段の駆動によりロッドチャックを回転させながらロッドチャックに保持した貫入ロッドを地中から引き抜くことを特徴とするものでもある。
【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。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。
【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が連結してある。これにより、前記駆動ギヤ24a、中間ギヤ27および入力ギヤ28を通じ、入力軸30に昇降用回転駆動手段22の駆動を伝達できる。
【0024】
また、パウダクラッチ23の出力軸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。この遊星歯車減速機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。この結果、前記ギヤ軸24、一方向クラッチ25、ストッパギヤ26および伝達ギヤ39を通じて、出力軸31に昇降用回転駆動手段22の駆動を伝達できるようになっている。この駆動伝達系は、前記入力軸30への駆動伝達系よりもギヤが1個少ない。このため、昇降用回転駆動手段22が駆動した時、出力軸31には入力軸30に伝達されるのとは逆方向の回転が伝達される。
【0026】
スプロケット21が回転する時、その回転は、出力軸31等を介してストッパギヤ26まで伝達される。その際、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と昇降用回転駆動手段22とは、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、チャック正回転指令信号および非常停止信号等の各種指令信号ならびに制御に必要な各種設定値をスイッチ、テンキー等から入力可能な入力部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】
図7は、チャック回転駆動手段5および昇降用回転駆動手段22として採用しているインバータモータの駆動周波数に対する出力トルクと回転数との特性を示したものである。この図7に示すように、チャック回転駆動手段5と昇降用回転駆動手段22とは、ある周波数帯域(40〜60Hz)において最大の出力トルクを発揮する。制御部41は、この特性に基づき、貫入状況に応じてチャック回転駆動手段5および昇降用回転駆動手段22の駆動周波数を調節するように構成されている。
【0030】
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。
【0031】
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のクラッチ力を調整する。
【0032】
スクリューポイント17先端が地表に接していることから、昇降用回転駆動手段22が逆駆動することで、ギヤ軸24は一方向クラッチ25の作用により、ストッパギヤ26に対し、これよりも十分に速い速度で空転する。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。その一方で、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(出力軸31の回転方向とは逆方向の回転)が伝達される。そして、これがパウダクラッチ23のクラッチ力により出力軸31に伝えられる。このため、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。
【0033】
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、土の抵抗等で貫入ロッド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。このため、荷重変更が必要な時には即座に対応することができる。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への通電が断たれる。これにより磁性パウダの励磁が解除されて入力軸30に対して出力軸31が回転自在になり、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。また、自沈貫入中のある荷重下において、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を超えた場合、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。
【0034】
前述の自沈貫入中、貫入ロッド6は一方向クラッチ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回転する。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。
【0035】
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に正駆動指令を与える。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を正駆動する。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の正駆動により、貫入ロッド6が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へ確実な回転伝達を行うことが可能である。この回転貫入中、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。この状態で、制御部41の正駆動指令により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になるまで昇降台3を上昇させる。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。
【0037】
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貫入する毎に当該貫入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。
【0038】
貫入試験が終了し、貫入ロッド6を引き抜く時は、入力部45から引抜きスタート信号を入力する。これを受け、制御部41はインバータ43に所定トルクでの正駆動指令を与えるとともに、クラッチ制御部44に解放指令を与える。この結果、インバータ43は最適な出力トルクが得られる周波数で昇降用回転駆動手段22を正駆動し、またクラッチ制御部44は、パウダクラッチ23への通電を断ち、入力軸30に対して出力軸31を回転自在とする。これにより、貫入ロッド6の引き抜きに必要な力で昇降台3を上昇させることができ、チャック4に保持された貫入ロッド7を地中から引き抜くことができる。この時、入力部45からチャック正回転指令信号が入力されると、制御部41はインバータ42に正駆動指令を与え、これによりチャック回転駆動手段が正駆動する。これにより、チャック4ないし貫入ロッド6を回転貫入時と同じ方向に回転させ、貫入ロッド6に接する土の抵抗を低減することができる。よって、砂質土・水分の多い粘性土等の抵抗の大きい土層からも、確実に貫入ロッド6を引き抜くことができる。
【0039】
貫入ロッド6の引き抜き作業時、昇降台3が上昇限界まで上昇した時は、チャック4に下方のロッド部16を保持し直す必要がある。これについては、昇降用回転駆動手段22を一旦停止し、ロッド部16を継ぎ足す時と同様にチャック4から貫入ロッド6を解放する。続いて、昇降台3を下降させて下方のロッド部16をチャック4に保持した後、引き抜き作業を継続する。
【0040】
なお、前述のチャック正回転指令信号の他、チャック逆回転指令信号を入力できるように入力部を構成し、ここからチャック逆回転指令信号が入力された場合、制御部41はインバータ42に逆駆動指令を与え、チャック回転駆動手段を逆駆動するようにしてもよい。これにより、チャック4ないし貫入ロッド6をスクリューポイント17をねじ戻す方向に逆回転させることができ、引き抜き時の土の抵抗をより低減し、貫入ロッド6をより確実に引き抜くことが可能になる。ただし、この場合には次の2点について、上記自動貫入試験機1の構造を変更する必要がある。第1に一方向クラッチ18を設けず、駆動軸5aにスプロケット19を直接取り付ける構造とする。これにより、チャック回転駆動手段5の逆駆動をチャック4ないし貫入ロッド6に伝達可能となる。第2に図8に示すように、ロッド部16とスクリューポイント17との端部を嵌合させ、これらをねじ48で締結する接続構造とする。ここで図示はしないが、ロッド部16と延長用ロッドとの接続構造も同様にする必要がある。これにより、貫入ロッド6が正・逆何れの方向に回転しても、ロッド部16とスクリューポイント17あるいは延長用ロッドとの各結合部分が緩まないようになる。
【0041】
【発明の効果】
本発明は、正・逆転駆動可能なチャック回転駆動手段と、このチャック回転駆動手段の駆動を受けて正・逆回転可能なロッドチャックを有している。そして、ロッドチャックに貫入ロッドを保持した状態で昇降台を上昇させ、以て地中から貫入ロッドを引き抜く時、貫入ロッドを正・逆回転させるものである。よって、土の抵抗により貫入ロッドが抜けにくい状況等においても、貫入ロッドをより確実に引き抜くことが可能になる。また、このことから専用の引き抜き機具等を用いるケースを減らせるため、これらの機具に段取り換えする手間・時間を減らし、迅速に貫入ロッドの引き抜き作業を済ませ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】チャック回転駆動手段および昇降用回転駆動手段の出力トルク特性を示すグラフである。
【図8】貫入ロッドとスクリューポイントの接続構造の他の例を示す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]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic penetration testing machine and a method for pulling out the penetrating rod, which collects various data by penetrating the penetrating rod into the ground, investigates the ground strength of the land, and pulls out and collects the penetrating rod after the survey is completed. About.
[0002]
[Prior art]
When building a relatively small building such as a house, it is necessary to investigate the strength of the ground of the planned construction site. In this investigation, in recent years, a test according to Japanese Industrial Standard A1221 “Swedish Sounding Test Method” (hereinafter referred to as penetration test) has been widely performed.
[0003]
The penetration test consists of a self-sinking penetration that observes the penetration of the penetration rod into the ground with only the load while increasing / decreasing the load in increments of 250N, and the penetration rod is driven by rotating the penetration rod under a load of 1KN (1000N). This is done in combination with rotational intrusion to observe the situation. That is, the penetrating rod self-sinks while increasing / decreasing the load in increments of 250 N, and when the penetrating rod stops self-sinking only with a load of 1 KN, the penetrating rod is rotationally driven while rotating under the load condition. If the penetration speed of the penetration rod increases during this rotation penetration, the rotation is stopped and the self-subduction penetration with only the load applied is switched. At this time, the load is generally reduced until the penetration speed becomes a predetermined speed or less. In such a penetration test, the load value during self-sink penetration, and the number of half rotations of the penetration rod for each predetermined penetration amount (number of rotations counted as one rotation of the rod as 2) during rotation penetration are tested. Recorded as data. After the test, the converted N value is obtained from these test data, and the proof stress of the ground can be estimated.
[0004]
The penetration test apparatus shown in
[0005]
[Patent Document 1] Japanese Patent No. 3056442 [Patent Document 2] Japanese Patent No. 2751046 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional penetration test apparatus uses the lifting operation of the loading portion by the lifting cylinder to try to pull out the rod by the penetration test apparatus itself. However, since soil resistance acts on the rod during the pulling operation, it is often impossible to cope with the lifting force of the lifting cylinder alone, and it is difficult to reliably pull out the rod only by the penetration test device. In particular, in sandy soil and viscous soil containing a lot of moisture, this is remarkable because the resistance acting on the rod is large. In such a case, a drawing device is used instead of the penetration test device. As described above, in the conventional penetration test apparatus, the penetration rod cannot be reliably pulled out, which causes problems such as requiring a corresponding time and labor to change the setup to a dedicated pulling apparatus. It was.
[0007]
[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 testing machine and a method of pulling out the penetrating rod that can more reliably pull out the penetrating rod from the ground.
[0008]
In order to achieve the above object, the present invention provides a lifting platform that can be moved up and down along an upright column, a lifting unit that is provided on the lifting platform, and that operates the lifting platform, and is disposed on the lifting platform. A chuck rotation driving means that can be driven forward / reversely, a rod chuck that can be rotated forward / reversely by the drive of the chuck rotation driving means, and a penetrating rod that is rotatably held integrally with the rod chuck. It is characterized by. When the penetrating rod is pulled out after penetrating into the ground, the hoisting unit is driven so that the hoisting table is raised while holding the penetrating rod on the rod chuck, and the chuck rotation driving means is driven as necessary to It is desirable to have control means for rotating the rod chuck.
[0009]
In order to achieve the above object, the present invention provides a lifting platform that can be moved up and down along an upright column, a lifting unit that is provided on the lifting platform and operates to lift the lifting table, and the lifting platform. An arranged chuck rotation driving means, a rod chuck that can be rotated by the drive of the chuck rotation driving means, a penetrating rod that is rotatably held integrally with the rod chuck, and the penetrating rod penetrating into the ground And a control means for driving the lifting / lowering unit so that the lifting / lowering base rises while holding the penetrating rod in the rod chuck and for driving the chuck rotation driving means and rotating the rod chuck as necessary. It is also a thing.
[0010]
In order to achieve the above object, the present invention holds the penetrating rod penetrating into the rod chuck provided in the lifting platform at a position where the lifting platform can be lifted along the support, and then lifts and lowers the lifting unit. The lifting platform is raised by driving and the penetration rod held by the rod chuck is pulled out from the ground while rotating the rod chuck by driving the chuck rotation driving means as necessary.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1 to FIG. 6,
[0012]
The
[0013]
The elevating
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The penetrating
[0017]
The chuck rotation driving means 5 is an inverter motor and can change the output torque and the number of rotations by changing the power supply frequency. A
[0018]
The one-way clutch 18 allows the
[0019]
The elevating
[0020]
The rotary drive means 22 for raising and lowering is an inverter motor having a built-in brake mechanism (not shown) that locks the
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
One end of the
[0025]
On the other hand, a
[0026]
When the
[0027]
The chuck rotation driving means 5 and the lifting rotation driving means 22 are controlled by a control means 40. This control means 40 receives the command from this control part 41,
[0028]
The control unit 41 processes the pulse signal output from the
[0029]
FIG. 7 shows the characteristics of the output torque and the rotational speed with respect to the drive frequency of the inverter motor employed as the chuck rotation drive means 5 and the ascending / descending rotation drive means 22. As shown in FIG. 7, the chuck rotation driving means 5 and the lifting rotation driving means 22 exhibit the maximum output torque in a certain frequency band (40 to 60 Hz). Based on this characteristic, the control unit 41 is configured to adjust the driving frequency of the chuck rotation driving means 5 and the lifting rotation driving means 22 in accordance with the penetration state.
[0030]
Next, the operation of the automatic
First, in a state where the power before the test is turned off, the magnetic powder of the
[0031]
When the penetration test is started, the lifting rotary driving means 22 is reversely driven by the input operation from the input unit 45 of the control means 40, and the
[0032]
Since the tip of the
[0033]
As described above, the load applied to the penetrating
[0034]
During the self-sinking penetration described above, the
[0035]
When the self-sinking of the penetrating
[0036]
The penetration test is performed while switching between the self-sinking penetration and the rotation penetration described above. On the way, the
[0037]
During the penetration test, the control means 40 records the penetration amount and the load value of the
[0038]
When the penetration test is completed and the
[0039]
At the time of pulling out the penetrating
[0040]
In addition to the chuck normal rotation command signal described above, the input unit is configured so that a chuck reverse rotation command signal can be input. When the chuck reverse rotation command signal is input from here, the control unit 41 reversely drives the
[0041]
【The invention's effect】
The present invention includes a chuck rotation driving means that can be driven forward / reversely, and a rod chuck that can be rotated forward / reversely by the drive of the chuck rotation driving means. Then, when the penetrating rod is lifted while the penetrating rod is held by the rod chuck, the penetrating rod is rotated forward and reverse when the penetrating rod is pulled out from the ground. Therefore, the penetration rod can be more reliably pulled out even in a situation where the penetration rod is difficult to come off due to the resistance of the soil. In addition, this reduces the number of cases of using a dedicated drawing machine and the like, so that it is possible to reduce the labor and time for changing to these machines and to quickly pull out the penetrating rod.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an automatic penetration testing machine according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of the main part of the automatic penetration tester of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is an enlarged partial cutaway cross-sectional view of a main part of the automatic penetration tester of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged partially cutaway cross-sectional view of a main part according to BB in FIG. 2;
6 is an enlarged partial cutaway cross-sectional view of a main part taken along line CC in FIG. 5;
FIG. 7 is a graph showing output torque characteristics of a chuck rotation driving unit and a lifting / lowering rotation driving unit.
FIG. 8 is an enlarged partial cutaway cross-sectional view showing a main part of another example of the connecting structure of the penetration rod and the screw point.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
この昇降台に設けられ、昇降台を昇降操作する昇降ユニットと、
前記昇降台に配置された正・逆転駆動可能なチャック回転駆動手段と、
このチャック回転駆動手段の駆動を受けて正・逆回転可能なロッドチャックと、このロッドチャックと一体に回転可能に保持される貫入ロッドと
を備えていることを特徴とする自動貫入試験機。A lifting platform that can be moved up and down along a standing column;
A lifting unit provided on the lifting platform and operating the lifting platform;
Chuck rotation driving means arranged on the lifting platform and capable of forward / reverse driving;
An automatic penetration testing machine comprising: a rod chuck that can be rotated forward and backward by being driven by the chuck rotation driving means; and a penetration rod that is rotatably held integrally with the rod chuck.
この昇降台に設けられ、昇降台を昇降操作する昇降ユニットと、
前記昇降台に配置されたチャック回転駆動手段と、
このチャック回転駆動手段の駆動を受けて回転可能なロッドチャックと、
このロッドチャックと一体に回転可能に保持される貫入ロッドと、
この貫入ロッドを地中に貫入した後に引き抜く時、ロッドチャックに貫入ロッドを保持したまま昇降台が上昇するよう昇降ユニットを駆動するとともに、必要に応じてチャック回転駆動手段を駆動して前記ロッドチャックを回転させる制御手段と
を有することを特徴とする自動貫入試験機。A lifting platform that can be moved up and down along a standing column;
A lifting unit provided on the lifting platform and operating the lifting platform;
Chuck rotation driving means disposed on the lifting platform;
A rod chuck that can be rotated by the drive of the chuck rotation driving means;
A penetrating rod that is rotatably held integrally with the rod chuck;
When pulling out the penetrating rod after penetrating into the ground, the rod chuck drives the lifting unit so that the lifting platform rises while holding the penetrating rod on the rod chuck, and drives the chuck rotation driving means as necessary to drive the rod chuck. And an automatic penetration tester characterized by having a control means for rotating.
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- 2003-06-20 JP JP2003177223A patent/JP4205994B2/en not_active Expired - Lifetime
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