JP2010085261A - 貫入試験機用の荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貫入試験機が、実際に所望の荷重を貫入ロッドに付与しているか否かを計測する荷重測定装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、先端に雄ねじ部５３ｂを有するロッド５３ａにスクリューポイント５３ｃを螺合した貫入ロッド５３に所定の荷重を付与することによりこの貫入ロッド５３を地盤に貫入してその抵抗を計測する貫入試験機５０が、実際に所望の荷重を当該貫入ロッド５３に付与しているか否かを計測する荷重測定装置であって、前記ロッド５３ａの雄ねじ部５３ｂに螺合可能なロッド接合部１１を後端に有し、ロッド５３ａと一体に移動するピストン１０と、このピストン１０を案内するとともに内部に圧力を保持するシリンダ２０と、前記ピストン１０の移動に伴って変化するシリンダ２０内の圧力を検出してこれを荷重値に変換して表示する荷重検出部３０とを備えることを特徴とする。


【選択図】 図１

Description

本発明は、先端にスクリューポイントを備える貫入ロッドに所定の荷重を付与することにより貫入ロッドを地盤に貫入してその抵抗を計測する貫入試験機に用いるものであり、この貫入試験機が、実際に所望の荷重を貫入ロッドに付与しているか否かを計測する荷重測定装置である。

従来、地盤の硬軟や締まりの程度を知る手段として、比較的深度の浅い部分の土質を判定する方法の一つにスウェーデン式サウンディング試験方法がある。このスウェーデン式サウンディング試験は、貫入ロッドの先端に取り付けられたスクリューポイントを地盤に貫入する際、その抵抗を計測することによってその地盤の硬軟を測るものである。貫入方法は、非特許文献１（日本工業規格Ａ１２２１)に示されるとおり、備え付けの錘により最大１ＫＮまで６段階（０Ｎ、５０Ｎ、２５０Ｎ、５００Ｎ、７５０Ｎ、１０００Ｎ）で荷重を加えて荷重のみで所謂自沈貫入を行う荷重段階と、最大荷重１ＫＮにおいてもロッドが貫入しない場合に、その荷重下でロッドないしスクリューポイントを回転させて所謂回転貫入を行う回転段階との２段階で構成される。貫入抵抗に対応する計測項目は、荷重段階ではスクリューポイントが所定深度貫入した時点（２５ｃｍ貫入毎）での荷重(Ｗｓｗ)、回転段階では貫入量１ｍ当りに換算されたスクリューポイントの半回転数(Ｎｓｗ)である。

また、前記スェーデン式サウンディング試験を自動化した装置としては、特許文献１（特許第４１２２２５８号公報）に示す貫入試験機が知られている。この自動貫入試験機は、立設された支柱に沿って昇降可能な昇降台には、棒状のロッドの先端にスクリューポイントを連結した貫入ロッドと、この貫入ロッドを一体に保持可能なチャックユニットと、このチャックユニットを回転駆動するチャック用モータと、前記支柱の長手方向に伸びて配置されたチェーン部材に噛合するスプロケットと、このスプロケットを回転駆動する昇降用モータと、前記スプロケットの回転を制動するブレーキ手段との荷重がかかる。また、これら前記チャック用モータ、昇降用モータおよびブレーキ手段は、制御ユニットによって駆動制御される。

前記昇降台は前記スプロケットの回転に応じて昇降するように構成されている。また、このスプロケットは、前記昇降用モータと一方向クラッチおよび前記ブレーキ手段を介して連結されおり、一方向クラッチの作用で、昇降台を上昇させる方向にスプロケットを回転させるよう昇降用モータが駆動した時、これがスプロケットに伝達されるようになっている。逆方向にスプロケットを回転させる昇降用モータの駆動（以下、逆駆動という）は、一方向クラッチの空転を生じる。このため、スクリューポイントが地盤に接している状態で昇降用モータが逆駆動すると、貫入ロッドには、昇降台等の質量による荷重が負荷される。この荷重は、ブレーキ手段がスプロケットを制動する力を変更することで０Ｎから最大荷重１ＫＮまで自在に変更することができる。

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 特許第４１２２２５８号公報

しかしながら、前記貫入試験機おいては、前記貫入ロッドを硬質な地盤に繰り返して貫入するような過酷な試験に用いる場合もあるため、昇降用モータから昇降台への駆動伝達機構が損傷する可能性がある。万一、この駆動伝達機構が損傷すれば、所定の荷重を貫入ロッドに付与するように昇降用モータ等を制御しても、実際に貫入ロッドに付与される荷重は、これとは異なる可能性があり、これでは正確な試験データを得ることができない問題があった。

本発明は、実際にロッドに付与されている荷重を測定するために創成された自動貫入試験機用の荷重測定装置である。

本発明は、先端に雄ねじ部を有するロッドにスクリューポイントを螺合した貫入ロッドに所定の荷重を付与することによりこの貫入ロッドを地盤に貫入してその抵抗を計測する貫入試験機が、実際に所望の荷重を当該貫入ロッドに付与しているか否かを計測する荷重測定装置であって、前記ロッドの雄ねじ部に螺合可能なロッド接合部を後端に有し、当該ロッドと一体に移動するピストンと、このピストンを案内するとともに内部に圧力を保持するシリンダと、前記ピストンの移動に伴って変化するシリンダ内の圧力を検出してこれを荷重値に変換して表示する荷重検出部とを備えることを特徴とする。

本発明の貫入試験機用の荷重測定装置は、前記ロッドの雄ねじ部に螺合可能なロッド接合部を後端に有し当該ロッドと一体に移動するピストンと、このピストンを案内するとともに内部に圧力を保持するシリンダと、前記ピストンの移動に伴って変化するシリンダ内の圧力を検出してこれを荷重値に変換して表示する荷重検出部とから構成されている。この構成により、貫入試験機が所望の荷重を貫入ロッドに付与してるか否かを検査的に測定する場合、ロッドの先端に螺合してあるスクリューポイントを取り外し、ロッド先端の雄ねじ部に螺合可能なロッド接合部を接続して貫入試験機に所定の荷重を付与するように制御して作動するだけで、実際に当該貫入試験機がロッドに付与している荷重を測定することができる。

以下、図面に基づいて本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１および図２においては、１は本発明である貫入試験用の荷重測定装置であり、図１ないし図３に示す貫入試験機５０のロッド５３ａの先端に取付けて使用するものであり、この貫入試験機５０を作動させて当該貫入試験機５０が実際にロッド５３ａに付与している荷重を測定するための装置である。

前記貫入試験機５０は上記特許文献１に示した公知のものであり、図１ないし図３に示すように、機台５９に立設された支柱５１に沿って昇降可能な昇降台５２には、棒状のロッド５３ａの先端の雄ねじ部５３ｂにスクリューポイント５３ｃを連結した貫入ロッド５３と、この貫入ロッド５３を一体に保持可能なチャックユニット５４と、このチャックユニット５４を回転駆動するチャック用モータ５５と、前記支柱５１の長手方向に伸びて配置されたチェーン部材５６に噛合するスプロケット５７と、このスプロケット５７を回転駆動する昇降用モータ５８と、前記スプロケット５７の回転を制動するブレーキ手段（図示せず）との荷重がかかる。また、これら前記チャック用モータ５５、昇降用モータ５８およびブレーキ手段は、制御ユニット（図示せず）によって駆動制御される。

前記昇降台５２は前記スプロケット５７の回転に応じて昇降するように構成されている。また、このスプロケット５７は、前記昇降用モータ５８と一方向クラッチ（図示せず）および前記ブレーキ手段を介して連結されおり、一方向クラッチの作用で、昇降台５２を上昇させる方向にスプロケット５７を回転させるよう昇降用モータ５８が駆動した時、これがスプロケット５７に伝達されるようになっている。逆方向にスプロケット５７を回転させる昇降用モータ５８の駆動（以下、逆駆動という）は、一方向クラッチの空転を生じる。このため、スクリューポイント５３ｃが地盤に接している状態で昇降用モータ５８が逆駆動すると、貫入ロッド５３には、昇降台等の質量による荷重が負荷される。この荷重は、ブレーキ手段がスプロケット５７を制動する力を変更することで０Ｎから最大荷重１ＫＮまで自在に変更することができる。また、前記ロッド５３ａの後端には雌ねじが形成されており、貫入ロッド５３が地中に貫入して所定深度まで達したとき、ロッド５３ａの後端に同様の構成のロッド５３ａの雄ねじ部５３ｂを螺合して継ぎ足すことが可能である。

本発明の前記貫入試験機用の荷重測定装置１は、図１および図２に示すように、前記貫入試験機５０のチャックユニット５４に装着されるロッド５３ａの先端に装着して使用するものである。この貫入試験機用の荷重測定装置１は、ロッド５３ａの先端に螺合して当該ロッド５３ａと一体となって移動するピストン１０と、このピストン１０を案内するとともに内部に圧力を保持するシリンダ２０と、前記ピストン１０の移動に応じて変化するシリンダ２０内部の圧力を検出してこれを荷重値に変換して表示する荷重検出部３０とから構成されている。

前記ピストン１０は、前記ロッド５３ａの先端の雄ねじ部５３ｂに螺合可能なロッド接合部１１を後端に備えるピストンロッド１２と、このピストンロッド１２の先端に取付けられて前記シリンダ２０の内径とほぼ同径のシリンダヘッド１３とから構成されている。前記ロッド接合部１１にはロッド５３ａの雄ねじ部５３ｂと螺合する雌ねじ部１１ａが形成されており、前記ロッド接合部１１を前記ロッド５３ａの雄ねじ部５３ｂに螺合させることにより、ロッド５３ａの昇降に伴ってシリンダヘッド１３が前記シリンダ２０の内部を摺動して移動するように構成されている。

前記シリンダ２０は、前記ピストン１０のシリンダヘッド１３により内部の圧力を保持するように構成されており、前記ピストン１０の移動に伴って内部の圧力が変化する。

前記荷重検出部３０は、前記シリンダ２０の内部の圧力を検出してこれを荷重値に変換して表示するように構成されており、前記ピストン１０の移動に伴って変動するシリンダ２０内部の圧力を内蔵の圧力センサ（図示せず）が検出してこれを荷重値に変換して表示するように構成されている。

記貫入試験機用の荷重測定装置１は、前記機台５９に載置される台２を有しており、この台２にはシリンダ２０が内部に収納させて、また前記ピストンロッド１２が上面から突出するようにして取付けられている。また、台２の上面には、円筒形状のロッドガイド３が載置されている。このロッドガイド３は、前記ピストンロッド１２の径よりもやや大きな径を有するロッド接合部１１を案内するように構成されており、このロッド接合部１１は、その外周がロッドガイド２の内周面を摺動して案内される。これにより、ピストンロッド１２に前記貫入試験機５０の荷重が付与される場合、当該ピストンロッド１２が座屈しないように保護されるとともに、ピストンロッド１２およびシリンダヘッド１３に斜め方向から荷重が付与されるのを防止でき、正確に荷重を測定することができる。

前記貫入試験機用の荷重測定装置１を使用するには、まず、貫入試験機の貫入ロッド５３からスクリューポイント５３ｃを取り外し、ロッド５３ａの先端の雄ねじ部５３ｂにロッド接合部１１を螺合させて設置が完了する。次に、例えば１０００Ｎの荷重がロッド５３ａに付与されているか否かを測定する場合、この値を貫入試験機５０の制御ユニット（図示せず）から入力し、昇降台５２を通じてロッド５３ａに付与される荷重が１０００Ｎになるように昇降用モータ５８およびブレーキ手段を制御する。すると、ロッド５３ａに荷重が付与され、これに伴ってピストン１０の先端のシリンダヘッド１３が下降してシリンダ２０内部の気体を押圧する。このときのシリンダ２０内部の圧力を前記荷重検出部３０が検出してこの検出値を荷重値に変換して表示する。この表示された値は、貫入試験機５０が、ロッド５３ａに、実際に付与している荷重値であり、これを作業者が目視して貫入試験機５０が実際にロッド５０ａに付与している荷重を知ることができる。

本発明の貫入試験機用の荷重測定装置の使用状態および構成を示す断面図である。 本発明の貫入試験機用の荷重測定装置の使用状態および構成を示す側面図である。 貫入試験機を示す図である。

符号の説明

１ 荷重測定装置
２ 台
３ ロッドガイド
１０ ピストン
１１ ロッド接合部
１１ａ 雌ねじ部
１２ ピストンロッド
１３ シリンダヘッド
２０ シリンダ
３０ 荷重検出部

５０ 貫入試験機
５１ 支柱
５２ 昇降台
５３ 貫入ロッド
５３ａ ロッド
５３ｂ 雄ねじ部
５３ｃ スクリューポイント
５４ チャックユニット
５５ チャック用モータ
５６ チェーン部材
５７ スプロケット
５８ 昇降用モータ
５９ 機台

Claims (1)

1. 先端に雄ねじ部を有するロッドにスクリューポイントを螺合した貫入ロッドに所定の荷重を付与することによりこの貫入ロッドを地盤に貫入してその抵抗を計測する貫入試験機が、実際に所望の荷重を当該貫入ロッドに付与しているか否かを計測する荷重測定装置であって、
   前記ロッドの雄ねじ部に螺合可能なロッド接合部を後端に有し、ロッドと一体に移動するピストンと、
   このピストンを案内するとともに内部に圧力を保持するシリンダと、
   前記ピストンの移動に伴って変化するシリンダ内の圧力を検出してこれを荷重値に変換して表示する荷重検出部と
   を備えることを特徴とする貫入試験機用の荷重測定装置。

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