JP2005009253A - Automatic penetration testing machine and method for pulling out penetration rod - Google Patents

Automatic penetration testing machine and method for pulling out penetration rod Download PDF

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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic penetration testing machine and a method for pulling out a penetration rod by which the penetration rod can be pulled out surely from a ground. <P>SOLUTION: The automatic penetration testing machine has a vertically movable platform 3 lifted and lowered and operated along a support 2, a lifting-lowering unit 7 mounted on the ramp 3 and lifting and lowering and operating the platform 3, a chuck rotary driving means 5 arranged to the ramp 3, a rod chuck 4 receiving the driving of the driving means 5 and being rotated, the penetration rod 6 rotatably held together with the rod chuck and a control means 40 driving the unit 7 so that the platform 3 is elevated as the rod 6 is left as it is held to the chuck 4 while turning the chuck 4 by driving the driving means 5 as required. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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 Patent Document 1 is known as an apparatus that automates and executes the above-described penetration test. Based on the same standard, a load applied to a rod (penetration rod) as needed is applied. It has a mechanism that can be changed. Whether the penetration test is performed using such a penetration test device or when the penetration test is performed manually, when the penetration test is completed, the rod penetrates to a predetermined depth at the investigation point. It is necessary to remove this. Usually, a pulling device as shown in Patent Document 2 is used for pulling out the rod. However, the penetration test device of Patent Document 1 realizes the pulling of the rod by the test device itself. That is, when the rod is pulled out by this penetration test device, the lifting cylinder is extended while the required portion of the rod is clamped to the chuck portion, and the loading portion is lifted by a predetermined length. Pull out. Next, after releasing the clamp of the rod by the chuck portion and holding the rod by the fall prevention chuck, the loading portion is lowered. Subsequently, the rod is held again on the chuck portion to release the rod from the fall prevention chuck, and thereafter the above-described operation is repeated. As a result, the rod is pulled out from the ground by the ascending stroke of the loading portion.
[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, reference numeral 1 denotes an automatic penetration testing machine, an elevator 3 that can be moved up and down along a column 2, a chuck 4 that is rotatably provided on the elevator 3, and the chuck 4 that is driven to rotate. A chuck rotation driving means 5 for performing the above operation, a penetrating rod 6 held by the chuck 4, and an elevating unit 7 for elevating the elevating platform 3 along the column 2.
[0012]
The column 2 is erected on the leg 2a, and a chain member 8 as an example of a guide path is linearly arranged and fixed on the back thereof. The chain member 8 meshes with a sprocket 21 of an elevating unit 7 which will be described in detail later.
[0013]
The elevating platform 3 has elevating guide portions 9 along rail portions 2b, 2b formed on both side surfaces of the support column 2. The elevating guide portion 9 incorporates cam followers 9a sandwiching the rail portions 2b, 2b at both upper and lower ends, and the elevating platform 3 along the column 2 can be smoothly moved up and down by the rotation of the cam followers 9a. In addition, a weight 10 for mass adjustment is disposed at the front portion of the lifting platform 3. By the mass adjustment by the weight 10, the load due to the total mass of the lifting platform 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 lifting platform 3. The structure is basically as shown in Japanese Patent No. 2927704, and has a hollow sleeve 11 in which the penetrating rod 6 is supported so as to be insertable and rotatable. The hollow sleeve 11 is provided with a steel ball 12 that engages with a long groove 6 a formed in the penetrating rod 6, and a sprocket 13 is provided below the steel ball 12. Eighteen circular holes 13a are equally formed around the rotation center of the sprocket 13, and a sensor S is attached to the lifting platform 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 it on / off, and send the signal to the control means 40.
[0015]
The steel ball 12 is always supported by a slide sleeve 15 biased by a spring 14 at a position protruding from the hollow hole portion 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.
[0016]
The penetrating rod 6 includes a rod portion 16 having the above-described long groove 6a formed in the upper portion thereof, and a drill-shaped screw point 17 connected to the tip of the rod portion 16. The rod portion 16 is formed with a male screw portion 16a at the upper end and a female screw portion (not shown) at the lower end, and can be extended by one after another.
[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 sprocket 19 is attached to the drive shaft 5 a of the chuck rotation driving 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 penetration rod 6 to rotate due to the earth resistance acting on the torsion-shaped screw point 17 when the penetration rod 6 self-sinks into the ground. That is, when the rotation in that direction is transmitted from the penetrating rod 6 side (chuck 4 side), the one-way clutch 18 rotates idly so that 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 the rear part of the elevating table 3 and is a sprocket 21 as an example of an engaging rotating member that can mesh with the chain member 8 and rotate, and a rotary driving means for elevating that can rotate the sprocket 21. 22 and a powder clutch 23 which is an example of a clutch means. As the sprocket 21 of the lifting unit 7 meshes with the chain member 8 and rotates, the lifting platform 3 moves up and down.
[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 drive shaft 22a so as not to rotate when the power is cut off. By varying it, it is possible to change the output torque and the rotational speed. A gear shaft 24 integrally formed with a drive gear 24 a is coaxially connected to the drive shaft 22 a of the ascending / descending rotational drive means 22. The gear shaft 24 is coaxially connected via a one-way clutch 25. A stopper gear 26 is attached. The drive gear 24a meshes with an intermediate gear 27 that is rotatably arranged. The intermediate gear 27 meshes with an input gear 28 attached to the powder clutch 23.
[0021]
The powder clutch 23 includes an input shaft 30 that is rotatably provided in the casing 29, and an output shaft 31 that is rotatably provided through the input shaft 30. The input shaft 30 has a two-part structure, and a coupling 32 integral with the output shaft 31 is disposed in the interior thereof with a predetermined gap. A minute magnetic powder (not shown) is enclosed 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 the magnetic flux generated by energizing the electromagnet 33, creates a magnetic force adsorption state between the magnetic powders along the magnetic flux, and the frictional resistance between the magnetic powders generated along with this creates an input. A predetermined clutch force is generated between the shaft 30 and the coupling 32. The magnetic powder adsorption state of the magnetic powder varies depending on the magnitude of the magnetic flux density, that is, the energization amount to the electromagnet 33. Therefore, it is possible to connect the input shaft 30 and the output shaft 31 with a predetermined clutch force by changing the degree of sliding between the input shaft 30 and the output shaft 31 by energization control of the electromagnet 33. In addition, since the powder clutch 23 generates a clutch force from the frictional resistance between minute magnetic powders, the clutch force can be changed extremely smoothly when the energization amount is changed.
[0023]
The input gear 28 is connected to the input shaft 30 of the powder clutch 23. As a result, the drive of the ascending / descending rotary drive means 22 can be transmitted to the input shaft 30 through the drive gear 24a, the intermediate gear 27, and the input gear 28.
[0024]
One end of the output shaft 31 of the powder clutch 23 is connected to the sprocket 21 via a planetary gear reducer 34. The planetary gear speed reducer 34 includes a sun gear shaft 35 integrally connected to the output shaft 31, three planetary gears 36 that mesh with a sun gear 35 a formed at the tip of the sun gear shaft 35, and It comprises a carrier 37 that rotatably supports the planetary gears 36. The sprocket 21 is integrally connected to the carrier 37, so that the sprocket 21 receives rotation transmission decelerated by the action of the sun gear 35a and the planetary gears 36. In addition, an encoder 38 is connected to the carrier 37 so that a pulse signal accompanying the rotation of the sprocket 21 can be output.
[0025]
On the other hand, a transmission gear 39 that meshes with the stopper gear 26 is integrally connected to the other end of the output shaft 31. As a result, the drive of the ascending / descending rotary drive means 22 can be transmitted to the output shaft 31 through the gear shaft 24, the one-way clutch 25, the stopper gear 26, and the transmission gear 39. This drive transmission system has one less gear than the drive transmission system to the input shaft 30. Therefore, when the ascending / descending rotation driving means 22 is driven, rotation in the direction opposite to that transmitted to the input shaft 30 is transmitted to the output shaft 31.
[0026]
When the sprocket 21 rotates, the rotation is transmitted to the stopper gear 26 via the output shaft 31 and the like. At this time, the one-way clutch 25 is locked to the gear shaft 24 when the rotation of the sprocket 21 when the elevator 3 is lowered is transmitted to the stopper gear 26 from the sprocket 21 side, and the reverse rotation is the sprocket 21 side. Is transmitted to the stopper gear 26, the gear shaft 24 is idled. 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 rotary drive for raising and lowering the sprocket 21 is rotated in the direction in which the elevator 3 is lowered. When the means 22 is driven (hereinafter referred to as “reverse driving”), 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 means 22 is driven in the reverse direction (hereinafter, the drive of the up-and-down rotation drive means 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 rotates at a higher speed than the gear shaft 24 in the same direction as the gear shaft 24.
[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, inverters 42 and 43 that drive and control the chuck rotation drive means 5 and the lifting and lowering rotation drive means 22, respectively, and the energization control of the powder clutch 23. Various control signals such as a test control signal 44, a test start signal, an extraction start signal, a test end signal, a chuck positive rotation command signal and an emergency stop signal, and various setting values necessary for control can be input from a switch, numeric keypad, etc. An input unit 45, a storage unit 46 that stores a control program, control data, test data, and the like, and a display unit 47 for displaying various types of information are provided.
[0028]
The control unit 41 processes the pulse signal output from the encoder 38 to determine the amount of penetration of the penetration rod 6 into the ground, the penetration speed, and the like, and based on the energization command from the clutch control unit 44 to the powder clutch 23. Then, the load applied to the penetrating rod 6 is obtained. Further, the control unit 41 obtains the half rotation number and the rotation number of the penetrating rod as needed from the pulse signal formed by the on / off signal from the sensor S when the penetrating rod 6 is rotating and penetrating.
[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 penetration testing machine 1 will be described along the procedure of the penetration test.
First, in a state where the power before the test is turned off, 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. Accordingly, the lifting platform 3 tends to descend by its own weight, but at this time, the drive shaft 22a of the lifting rotary drive means 22 is locked so as not to rotate by the action of the brake mechanism. For this reason, the rotation of the sprocket 21 in the descending direction of the lifting platform 3 is transmitted to the stopper gear 26, whereby the one-way clutch 25 is locked. Therefore, the lifting platform 3 cannot be lowered.
[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 lifting platform 3 is lowered to the place where the tip of the screw point 17 contacts 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 elevating rotary drive means 22. Thereafter, under a situation where a load is applied to the penetrating rod 6, the rotary drive means 22 for ascending / descending continues the reverse drive. Further, simultaneously with the start of reverse driving of the ascending / descending rotation driving means 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 performs energization control of the powder clutch 23 and adjusts the clutch force of the powder clutch 23.
[0032]
Since the tip of the screw point 17 is in contact with the ground surface, the rotational drive means 22 for ascending and descending reversely drives the gear shaft 24 at a sufficiently higher speed than the stopper gear 26 due to the action of the one-way clutch 25. To idle. Therefore, the lifting platform 3 can be lowered, and the load due to the total mass of the lifting platform 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. On the other hand, by the reverse drive of the rotary drive means 22 for raising and lowering, the input shaft 30 is rotated in the direction in which the sprocket 21 can be rotated in the direction to raise the elevator 3 through the drive transmission system of the gear shaft 24 to the input gear 28. Rotation (rotation in the direction opposite to the rotation direction of the output shaft 31) is transmitted. This is transmitted to the output shaft 31 by the clutch force of the powder clutch 23. For this reason, a corresponding rotational resistance force (force to raise the elevator 3: hereinafter referred to as a raising force) acts on the sprocket 21. As a result, the penetration rod 6 is loaded with a load obtained by subtracting the ascending force from the load 1KN due to the total mass of the lifting platform 3 and the like.
[0033]
As described above, the load applied to the penetrating rod 6 is initially set to 250N, and is increased in the order of 500N, 750N, and 1KN each time the self-sinking of the penetrating rod 6 stops due to soil resistance or the like. That is, the load is changed by controlling the energization of the powder clutch 23 and adjusting the clutch force. For this reason, when a load change is required, it can respond immediately. In addition, since the load of 1KN is a load by the total mass of the elevator 3 etc., when the load of 1KN is loaded, the electricity supply to the powder clutch 23 is cut off. As a result, the magnetic powder is de-energized and the output shaft 31 is rotatable with respect to the input shaft 30, and the penetrating rod 6 is loaded with a load 1 KN based on the total mass of the lifting platform 3 and the like. Further, when the number of pulse signals per unit time of the encoder 38 exceeds a predetermined value under a certain load during self-sinking penetration, that is, when the penetration speed of the penetration rod 6 exceeds a predetermined value, the powder clutch 23 is turned on. The load is reduced until the energization control is performed and the penetration speed becomes a predetermined value or less.
[0034]
During the self-sinking penetration described above, the penetration rod 6 is rotated by the torsion of the screw point 17 due to the resistance of the earth by the action of the one-way clutch 18. For this reason, the penetration resistance due to the resistance of the soil can be reduced and accurate self-sinking can be carried out.
[0035]
When the self-sinking of the penetrating rod 6 stops under a load of 1 KN, the control unit 41 gives a positive drive command to the inverter 42. In response to this, the inverter 42 positively 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 positive drive of the chuck rotation driving means 5, the penetration rod 6 rotates in the screwing direction of the screw point 17, and the rotation penetration is executed. In this rotational penetration, the steel ball 12 is engaged with the long groove 6 a of the penetration rod 6, so that no slip occurs between the penetration rod 6 and the chuck 4. It is possible to transmit rotation. During the rotation penetration, when the number of pulse signals per unit time of the encoder 38 exceeds a predetermined value, that is, when the penetration speed of the penetration rod 6 exceeds a predetermined value, the control unit 41 stops driving the inverter 42. In response to the command, the inverter 42 stops driving the chuck rotation driving means 5. Thereafter, the control is switched to the above-described self-sinking penetration.
[0036]
The penetration test is performed while switching between the self-sinking penetration and the rotation penetration described above. On the way, the rod portion 16 is sequentially added to the penetrating rod 6. When the rod portion 16 is added, the ascending / descending rotation drive means 22 and the chuck rotation drive means 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. And the chuck | zipper 4 is rotated, pushing down the slide sleeve 15, the steel ball 12 is made to detach | leave from the long groove 6a, and the holding | maintenance of the penetration rod 6 is released. At this time, the chuck 4 is easily rotated because of the action of the one-way clutch 18. In this state, the rotary drive means 22 for raising and lowering is positively driven by a positive drive command from the control unit 41, and the elevator 3 is raised until the steel ball 12 of the chuck 4 is at the same height as the long groove of the extending rod part. . At this stage, if the phases of the steel ball 12 and the long groove coincide with each other, the steel ball 12 engages with the long groove, and the slide sleeve 15 is lifted and returned by the bias of the spring 14 to hold down the steel ball 12. Therefore, the holding of the penetrating rod 6 is automatically completed. When the phases of the steel ball 12 and the long groove are shifted, the chuck rotation driving means 5 is driven to rotate the chuck 4 and engage the steel ball 12 with the long groove.
[0037]
During the penetration test, the control means 40 records the penetration amount and the load value of the penetration rod 6 at that time in the storage unit 46 every time the load is changed during self-sinking, and also during the rotation penetration, the penetration rod. Every time 6 6 penetrates 250 mm, the half rotation number required for the penetration is recorded in the storage unit 46. These test data are used as basic data for determining the strength of the ground after the end of the test.
[0038]
When the penetration test is completed and the penetration rod 6 is pulled out, a pull start signal is input from the input unit 45. In response to this, the control unit 41 gives a positive drive command with a predetermined torque to the inverter 43 and also gives a release command to the clutch control unit 44. As a result, the inverter 43 positively drives the ascending / descending rotational drive means 22 at a frequency at which an optimum output torque is obtained, and the clutch control unit 44 cuts off the power supply to the powder clutch 23 and the output shaft with respect to the input shaft 30. 31 is rotatable. Thereby, the raising / lowering stand 3 can be raised by force required for extraction of the penetration rod 6, and the penetration rod 7 hold | maintained at the chuck | zipper 4 can be extracted from underground. At this time, when a chuck normal rotation command signal is input from the input unit 45, the control unit 41 gives a positive drive command to the inverter 42, whereby the chuck rotation driving means is positively driven. Thereby, the chuck | zipper 4 thru | or the penetration rod 6 can be rotated in the same direction as the time of rotation penetration, and the resistance of the soil which touches the penetration rod 6 can be reduced. Therefore, the penetration rod 6 can be reliably pulled out from a soil layer having a large resistance, such as sandy soil and viscous soil with a lot of moisture.
[0039]
At the time of pulling out the penetrating rod 6, it is necessary to hold the lower rod portion 16 on the chuck 4 again when the lifting platform 3 rises to the upper limit. In this regard, the elevating rotation driving means 22 is temporarily stopped and the penetrating rod 6 is released from the chuck 4 in the same manner as when the rod portion 16 is added. Subsequently, after the elevator 3 is lowered and the lower rod portion 16 is held by the chuck 4, the pulling operation is continued.
[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 inverter 42. A command may be given to reverse drive the chuck rotation driving means. As a result, the chuck 4 or the penetrating rod 6 can be reversely rotated in the direction in which the screw point 17 is unscrewed, the resistance of the soil during pulling out can be further reduced, and the penetrating rod 6 can be pulled out more reliably. However, in this case, it is necessary to change the structure of the automatic penetration testing machine 1 for the following two points. First, the one-way clutch 18 is not provided, and the sprocket 19 is directly attached to the drive shaft 5a. As a result, the reverse drive of the chuck rotation driving means 5 can be transmitted to the chuck 4 or the penetrating rod 6. Secondly, as shown in FIG. 8, the end portion of the rod portion 16 and the screw point 17 is fitted, and a connection structure is obtained in which these are fastened by a screw 48. Although not shown here, the connection structure between the rod portion 16 and the extension rod needs to be the same. As a result, even if the penetrating rod 6 rotates in either the forward or reverse direction, each connecting portion between the rod portion 16 and the screw point 17 or the extension rod does not loosen.
[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 SYMBOLS 1 Automatic penetration test machine 2 Support | pillar 3 Lifting stand 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 rotational 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

Claims (4)

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.
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を特徴とする請求項1に記載の自動貫入試験機。When pulling out the penetrating rod after penetrating into the ground, the hoisting unit is driven so that the hoisting table rises while holding the penetrating rod on the rod chuck, and the chuck chuck is driven by driving the chuck rotation driving means as necessary. The automatic penetration testing machine according to claim 1, further comprising a control means for rotating. 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.
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貫入ロッドの引き抜き方法。Hold the penetrating rod penetrating into the ground in the rod chuck provided on the lifting platform at a position where the lifting platform can be raised along the column, and then lift the lifting platform by driving the lifting unit and if necessary A method of pulling out the penetrating rod, wherein the penetrating rod held by the rod chuck is pulled out from the ground while the rod chuck is rotated by driving the chuck rotation driving means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016216992A (en) * 2015-05-20 2016-12-22 株式会社明倫開発 Soil sampler, and ground investigation device
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