JP2012077489A - Automatic penetration test machine - Google Patents

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Masaaki Yasueda
政昭 安枝
Kazunori Isono
和則 磯野
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Nitto Seiko Co Ltd
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Nitto Seiko Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic penetration test machine capable of stably achieving load control by feedback while reducing an impact load when a penetration rod penetrates into the ground.SOLUTION: An automatic penetration test machine 1 includes: a lifting and lowering base 3; a chuck 5 provided on the lifting and lowering base 3 and holding a penetration rod 4; a lifting and lowering motor 8 for performing the lifting and lowering operation of the lifting and lowering base 3; a load cell 22 for detecting a load applied to the tip of the penetration rod 4; and control means 10 which, after the lifting and lowering base 3 at an elevation position has been lowered at a high speed by controlling the speed of the lifting and lowering motor 8 and immediately before the tip of the penetration rod 3 penetrates into the ground, issues a deceleration command to the lifting and lowering motor 8, and when the penetration rod 4 penetrates into the ground, switches the lifting and lowering motor 8 to load control and compensates the output torque of the lifting and lowering motor as necessary while feeding back the detection value by the load cell 22, thereby applying a target test load.

Description

本発明は、地盤の事前調査として地盤の硬軟を判定するのに利用する自動貫入試験機に関する。   The present invention relates to an automatic penetration testing machine used for determining the hardness of a ground as a preliminary survey of the ground.

従来から、地盤の硬軟を判定する試験の一例として非特許文献1に示すスウェーデン式サウンディング試験方法が知られている。この試験方法では、先端にスクリューポイントを備える貫入ロッドを地面に垂直に突き立て、この状態で貫入ロッドの後端に錘を載せる。そして、50N,150N,250N,500N,750N,1KNの6段階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。   Conventionally, a Swedish sounding test method shown in Non-Patent Document 1 is known as an example of a test for determining hardness of a ground. In this test method, a penetrating rod having a screw point at the tip is vertically projected from the ground, and a weight is placed on the rear end of the penetrating rod in this state. Then, a load stage that performs so-called self-sinking with only a load by applying a load in six stages of 50N, 150N, 250N, 500N, 750N, and 1KN, and the rod under the load when the rod does not penetrate even at a maximum load of 1KN. Or it is comprised in two steps, the rotation step which rotates a screw point and performs what is called rotation penetration.

そこで、前述の試験を自動で行う自動貫入試験機としては、特許文献1に示すものがある。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と、この昇降台に設けられ、貫入ロッドを支持するチャックと、前記昇降台を昇降操作する昇降用駆動手段とから構成されている。また、前記昇降台にはパウダブレーキが設けてある。このパウダブレーキの制動力によって昇降台にかかる荷重を調整し、貫入ロッドに段階的に試験荷重を負荷するように構成されている。   Therefore, as an automatic penetration testing machine for automatically performing the above-described test, there is one disclosed in Patent Document 1. The automatic penetration testing machine includes a lifting platform that can be moved up and down along a standing column, a chuck that is provided on the lifting platform and supports a penetration rod, and a lifting drive unit that lifts and lowers the lifting platform. It is configured. The lifting platform is provided with a powder brake. The load applied to the lifting platform is adjusted by the braking force of the powder brake, and the test load is applied stepwise to the penetrating rod.

また、前記チャックの外周には荷重検出手段として歪みゲージが貼付けられており、貫入ロッドにかかる実荷重を検出するように構成されている。この検出信号をフィードバックしながら、パウダーブレーキの制動力を調整して貫入ロッドに試験荷重を負荷するように構成されている。   Further, a strain gauge is affixed as a load detection means to the outer periphery of the chuck, and is configured to detect an actual load applied to the penetrating rod. While feeding back the detection signal, the braking force of the powder brake is adjusted to apply a test load to the penetrating rod.

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)Japanese Industrial Standard A1221 (Swedish Sounding Test Method)

特開平9−95931号公報JP-A-9-95931

上記自動貫入試験機では、作業効率上、できるだけ高速で昇降台の下降を完了させ、試験荷重を負荷する試験段階に移行するほうがよい。しかしながら、高速で貫入ロッドを地表に当接させると、過大な衝撃が発生する。このため、フィードバックによる荷重制御が安定せず、適正に試験荷重を負荷することができなかった。   In the above automatic penetration testing machine, it is better to complete the descent of the lifting platform at the highest possible speed for work efficiency, and shift to a test stage where a test load is applied. However, when the penetrating rod is brought into contact with the ground surface at high speed, an excessive impact is generated. For this reason, the load control by feedback is not stable, and the test load cannot be properly applied.

本発明の自動貫入試験機は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、地中に貫入する貫入ロッドと、立設された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、貫入ロッドを保持する保持手段と、この昇降台を昇降操作するように設けられる昇降用駆動手段と、前記貫入ロッドの先端にかかる荷重を検出する荷重検出手段と、昇降用駆動手段を速度制御により、上昇位置にある昇降台を所定の速度で下降させた後、貫入ロッドの先端が地中に貫入する直前に、昇降用駆動手段へ減速指令を発する一方、貫入ロッドが地中に貫入する段階では、昇降用駆動手段を荷重制御に切り替え、前記荷重検出手段による検出値をフィードバックしながら昇降用駆動手段の出力トルクを必要に応じて補正して目標の試験荷重を負荷する制御手段とを備える。   The automatic penetration testing machine of the present invention was created in view of the above problems, and is provided with a penetration rod that penetrates into the ground, a lifting platform that can be moved up and down along an upright column, and the lifting platform. The holding means for holding the penetrating rod, the raising / lowering driving means provided so as to raise and lower the lifting platform, the load detecting means for detecting the load applied to the tip of the penetrating rod, and the raising / lowering driving means After lowering the lifting platform in the ascending position at a predetermined speed by control, immediately before the tip of the penetrating rod penetrates into the ground, a deceleration command is issued to the drive means for lifting, while the penetrating rod penetrates into the ground In this stage, the elevating drive means is switched to load control, and the control means for correcting the output torque of the elevating drive means as necessary while feeding back the detected value by the load detecting means and applying the target test load. Equipped with a.

また、前記貫入ロッドが、側面に長手方向に延びる係合溝を有し、前記保持手段が、当該係合溝を長手方向に沿って転動可能な鋼球を嵌合して貫入ロッドを支持するように構成され、前記荷重検出手段が、鋼球の転動開始あるいは転動完了により生じる荷重変化を検出し、前記制御手段が、この荷重変化に基づいて昇降用駆動手段へ各種指令を発するように構成されていることが望ましい。   The penetrating rod has an engaging groove extending in a longitudinal direction on a side surface, and the holding means supports the penetrating rod by fitting a steel ball capable of rolling the engaging groove along the longitudinal direction. The load detecting means detects a load change caused by the rolling start or rolling completion of the steel ball, and the control means issues various commands to the lifting drive means based on the load change. It is desirable to be configured as follows.

さらに、前記制御手段が、昇降台の減速後に、荷重検出手段による検出値と、予め設定された閾値とを比較し、当該検出値が閾値を上回ると、荷重制御に切り替えて目標の試験荷重を負荷する構成であることが望ましい。   Further, the control means compares the detection value by the load detection means with a preset threshold value after deceleration of the platform, and when the detection value exceeds the threshold value, the control means switches to load control and sets the target test load. It is desirable that the load be configured.

本発明の自動貫入試験機によれば、貫入ロッドの貫入開始時に生じる衝撃が低減されるから、荷重検出手段が過大な衝撃を検出することはない。したがって、フィードバックによる荷重制御が安定し、適正に試験荷重を負荷することが可能となる。   According to the automatic penetration tester of the present invention, since the impact generated at the start of penetration of the penetration rod is reduced, the load detection means does not detect excessive impact. Therefore, the load control by feedback is stable, and it is possible to properly apply the test load.

また、鋼球の転動開始あるいは転動完了により生じる荷重変化を検出し、これに基づいて昇降用モータへ各種指令を発するように構成されている。このため、地表の状況(例えば、地表の窪み、硬軟等)から、当該指令を発すべきタイミングが試験ポイント毎に異なる場合であっても、何ら設計変更を加えることなく、所望の位置で指令を発することが可能となる。   Moreover, the load change which arises by the rolling start or rolling completion of a steel ball is detected, Based on this, various commands are issued to the raising / lowering motor. For this reason, even if the timing at which the command should be issued differs from test point to test point due to the situation of the ground surface (for example, depression of the ground surface, hardness, etc.), the command can be issued at a desired position without any design change. It becomes possible to emit.

さらに、荷重制御への切り替えの基準となる閾値が設定されていることにより、貫入ロッドの先端が地表に当接して地中から貫入抵抗を受けた時点、すなわち貫入を開始する時点で確実に荷重制御に切り替えることが可能となる。   Furthermore, by setting a threshold value that serves as a reference for switching to load control, the load is reliably detected when the tip of the penetrating rod comes into contact with the ground surface and receives penetrating resistance from the ground, that is, when penetrating starts. It becomes possible to switch to control.

本発明の自動貫入試験機の斜視図である。It is a perspective view of the automatic penetration testing machine of the present invention. 本発明の自動貫入試験機の側面図である。It is a side view of the automatic penetration testing machine of the present invention. 図2のA−A線拡大断面図である。It is an AA line expanded sectional view of FIG. 本発明の自動貫入試験機のチャック部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the chuck | zipper part of the automatic penetration tester of this invention. 本発明の自動貫入試験機の動作状態を示す図である。It is a figure which shows the operation state of the automatic penetration testing machine of this invention. 本発明の自動貫入試験機の昇降用モータの駆動制御パターンを時系列的に示した図である。It is the figure which showed the drive control pattern of the raising / lowering motor of the automatic penetration testing machine of this invention in time series.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1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を有している。この昇降台3には、所定重量の錘3aと、チャック用モータ6と、ロッド4aの先端にスクリューポイント4bを備える貫入ロッド4と、この貫入ロッド4の保持手段の一例であってこのチャック用モータ6の駆動を受けて回転可能なチャック5と、昇降台3を昇降操作させるための昇降用駆動手段の一例である昇降用モータ8とが載荷されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an automatic penetration testing machine, which has a lifting platform 3 that can be moved up and down along a column 2. The elevator 3 includes a weight 3 a having a predetermined weight, a chuck motor 6, a penetrating rod 4 having a screw point 4 b at the tip of the rod 4 a, and an example of a holding means for the penetrating rod 4. A chuck 5 that can be rotated by the drive of the motor 6 and a lift motor 8 that is an example of a lift drive means for moving the lift 3 up and down are loaded.

また、この昇降台3は、図2に示すように、支柱2に沿って垂直に配された案内チェーン2aに沿って回転するスプロケット7を有し、このスプロケット7が案内チェーン2aに沿って回転することで昇降するように構成されている。この昇降台3および昇降台3に載荷された前述の総重量により、前記貫入ロッド4には1KNの荷重が負荷できるように構成されている。   Further, as shown in FIG. 2, the lifting platform 3 has a sprocket 7 that rotates along a guide chain 2a that is arranged vertically along the support column 2, and the sprocket 7 rotates along the guide chain 2a. It is configured to move up and down. The penetrating rod 4 can be loaded with a load of 1 KN due to the lift 3 and the total weight loaded on the lift 3.

図3に示すように、前記スプロケット7は、遊星歯車機構11を介して伝達軸12と一体に回転するように連結されている。また、前記昇降用モータ8の正逆転可能な駆動軸8aには、駆動歯車13、中間歯車14および伝達歯車15が当該昇降用モータ8の駆動に伴い回転自在に設けられている。そして、これら歯車列および一方向クラッチ16を介して前記伝達軸12が連結されている。具体的には、前記伝達歯車15は、円柱を成し、その周面に外歯を備える構成である。そして、この伝達歯車15の内部には、一方向クラッチ16が当該伝達歯車15と一体に回転するよう圧入されるとともに、伝達軸12に回転自在に支持されている。この一方向クラッチ16の作用によって、スプロケット7には、昇降台3を上昇させる方向にのみ昇降用モータ8の駆動が伝達されるように構成されている。   As shown in FIG. 3, the sprocket 7 is connected so as to rotate integrally with the transmission shaft 12 via the planetary gear mechanism 11. A drive gear 13, an intermediate gear 14, and a transmission gear 15 are rotatably provided on the drive shaft 8 a capable of rotating in the forward / reverse direction of the lifting / lowering motor 8 as the lifting / lowering motor 8 is driven. The transmission shaft 12 is connected through the gear train and the one-way clutch 16. Specifically, the transmission gear 15 is formed in a cylindrical shape and has external teeth on its peripheral surface. The one-way clutch 16 is press-fitted into the transmission gear 15 so as to rotate integrally with the transmission gear 15 and is rotatably supported by the transmission shaft 12. By the action of the one-way clutch 16, the drive of the lifting motor 8 is transmitted to the sprocket 7 only in the direction in which the lifting platform 3 is lifted.

前記伝達軸12の先端には、ロータリエンコーダ17が設けてあり、スプロケット7の回転に伴うパルス信号を出力できるように構成されている。そして、詳細を後述する制御装置10が当該ロータリエンコーダ17の発するパルス信号を処理し、貫入ロッド4の貫入量、貫入速度等を求める。   A rotary encoder 17 is provided at the distal end of the transmission shaft 12 so that a pulse signal accompanying the rotation of the sprocket 7 can be output. And the control apparatus 10 mentioned later for details processes the pulse signal which the said rotary encoder 17 emits, and calculates | requires the penetration amount, penetration speed, etc. of the penetration rod 4. FIG.

図4および図5に示すように、前記チャック5は、昇降台3に設けられるチャック用モータ6に無端チェーン6aが連結されて回転可能に構成されている。また、このチャック5は、貫入ロッド4が挿入可能な中空の円筒21を有する。この円筒21の上部には、貫入ロッド4の側面に穿設された凹状の係合溝4cに嵌合可能な鋼球20が同一面上に3個、等分配置されている。この鋼球20は、ばね21aで常時上方に付勢されたスリーブ21bにより、常時当該円筒21の内孔へ突出する位置に支持されており、貫入ロッド4の係合溝4cに係合してこれを保持するように構成されている。なお、スリーブ21bをばね21aの付勢に抗して押下げると、鋼球20は動作可能となり、貫入ロッド4の保持を解くことができる。   As shown in FIGS. 4 and 5, the chuck 5 is configured to be rotatable by connecting an endless chain 6 a to a chuck motor 6 provided on the elevator 3. The chuck 5 has a hollow cylinder 21 into which the penetrating rod 4 can be inserted. Three steel balls 20 that can be fitted in a concave engaging groove 4c formed in the side surface of the penetrating rod 4 are equally arranged on the upper surface of the cylinder 21 on the same surface. The steel ball 20 is supported by a sleeve 21b constantly biased upward by a spring 21a at a position that always protrudes into the inner hole of the cylinder 21, and engages with the engagement groove 4c of the penetrating rod 4. It is configured to hold this. When the sleeve 21b is pushed down against the bias of the spring 21a, the steel ball 20 becomes operable and the holding of the penetrating rod 4 can be released.

また、前記チャック5の円筒21には、荷重検出手段の一例であるワッシャ型のロードセル22が挿入されている。このロードセル22には、円筒21を回転自在に支持する軸受けを介して貫入ロッド4にかかるスラスト荷重が伝達される。このスラスト荷重により、ロードセル22が歪み、これに貼付けられた歪みゲージ(図示せず)が当該ロードセル22の微小変化量である歪みを電気信号として検出して制御装置10に送信するように接続されている。これにより、貫入ロッド4にかかる荷重を検出することが可能となる。   A washer-type load cell 22, which is an example of load detection means, is inserted into the cylinder 21 of the chuck 5. A thrust load applied to the penetrating rod 4 is transmitted to the load cell 22 via a bearing that rotatably supports the cylinder 21. Due to this thrust load, the load cell 22 is distorted, and a strain gauge (not shown) attached to the load cell 22 is connected so as to detect the strain which is a minute change amount of the load cell 22 as an electric signal and transmit it to the control device 10. ing. Thereby, it is possible to detect the load applied to the penetrating rod 4.

前記制御装置10は、自動貫入試験機1の動作を制御するものであり、昇降用モータ8を貫入状況に応じて駆動制御するように構成されている。そこで、図6は、時系列的に昇降用モータ8の駆動制御パターンを、ロードセル22による検出値とともに示したものである。   The said control apparatus 10 controls operation | movement of the automatic penetration testing machine 1, and is comprised so that the raising / lowering motor 8 may be drive-controlled according to a penetration condition. FIG. 6 shows the drive control pattern of the lifting motor 8 together with the detection value by the load cell 22 in time series.

まず、図6に示すように、上昇位置にある昇降台3を下降させて貫入ロッド4の先端が地中に貫入するまでの段階では、昇降用モータ8を速度制御により駆動する。下降開始時には、図4に示すように、貫入ロッド4はチャック5に吊り下げられた状態である。したがって、この場合、貫入抵抗(スラスト荷重の作用する方向)を正(+)とすれば、ロードセル22は貫入ロッド4の自重を負(−)の値として示す。なお、ロードセル22により貫入ロッド4の重さが検出されていない状態では、昇降台3の下降を開始することができないように構成されている。これにより、貫入ロッド4が装着されていないにもかかわらず、誤って試験を開始する事態を防ぐことができる。   First, as shown in FIG. 6, in the stage from when the lifting platform 3 in the raised position is lowered until the tip of the penetrating rod 4 penetrates into the ground, the lifting motor 8 is driven by speed control. At the start of lowering, the penetration rod 4 is suspended from the chuck 5 as shown in FIG. Therefore, in this case, if the penetration resistance (direction in which the thrust load acts) is positive (+), the load cell 22 indicates the weight of the penetration rod 4 as a negative (-) value. In addition, when the weight of the penetration rod 4 is not detected by the load cell 22, it is comprised so that the fall of the raising / lowering stand 3 cannot be started. Thereby, although the penetration rod 4 is not mounted | worn, the situation which starts a test accidentally can be prevented.

そして、昇降台3の下降開始から貫入ロッド4の先端が地表に当接するまでは、昇降台3を高速で下降させるよう昇降用モータ8へ駆動指令が発せられる。   Then, from the start of the lowering of the lifting platform 3 until the tip of the penetrating rod 4 contacts the ground surface, a drive command is issued to the lifting motor 8 to lower the lifting platform 3 at a high speed.

続いて、貫入ロッド4の先端が地表に当接すると、係合溝4cの上端に位置していた鋼球20が転動して、図5に示すように、係合溝4cの下端へ向かう。この転動時には、ロードセル22による検出値は、図6に示すように、零を示す。このように、マイナスから零への荷重変動をロードセル22が検出すると、昇降用モータ8へは減速指令が発せられ、昇降台3は低速で下降する。この構成により、貫入ロッド4の先端が地表に当接する際、貫入ロッド4にかかる衝撃が低減され、詳細を後述するフィードバック制御が安定する。   Subsequently, when the tip of the penetrating rod 4 comes into contact with the ground surface, the steel ball 20 located at the upper end of the engaging groove 4c rolls and moves toward the lower end of the engaging groove 4c as shown in FIG. . At the time of rolling, the detection value by the load cell 22 shows zero as shown in FIG. Thus, when the load cell 22 detects a load fluctuation from minus to zero, a deceleration command is issued to the lifting motor 8 and the lifting platform 3 is lowered at a low speed. With this configuration, when the tip of the penetrating rod 4 comes into contact with the ground surface, the impact applied to the penetrating rod 4 is reduced, and feedback control, which will be described in detail later, is stabilized.

前記昇降台3が係合溝4cの長さ分下降すると、鋼球20が係合溝4cの下端に到達して転動を完了する。転動完了後も、昇降台3の下降を継続すると、貫入ロッド4には貫入抵抗が徐々に作用し、ロードセル22による検出値が上昇する。このように、零からプラスへの荷重変動をロードセル22が検出すると、昇降用モータ8を荷重制御に切り替えて、目標の試験荷重(50N)を負荷するよう昇降用モータ8の出力トルクを調整する。   When the elevator 3 is lowered by the length of the engagement groove 4c, the steel ball 20 reaches the lower end of the engagement groove 4c and completes rolling. Even after the completion of rolling, if the elevating platform 3 continues to descend, penetration resistance acts gradually on the penetration rod 4 and the detection value by the load cell 22 rises. In this way, when the load cell 22 detects a load fluctuation from zero to plus, the lifting motor 8 is switched to load control and the output torque of the lifting motor 8 is adjusted so as to load the target test load (50 N). .

ところで、地表には窪み、あるいは貫入ロッド4の自重にも耐えられない軟弱な地盤が存在し、試験ポイント毎に地表の状況が異なる。このような場合、貫入ロッド4の先端が地表に到達しても、貫入ロッド4を抗することができない。このため、鋼球20の転動開始、あるいは転動完了のタイミングが試験ポイント毎に異なる。   By the way, there is a soft ground that cannot withstand the depression or the dead weight of the penetrating rod 4 on the ground surface, and the situation of the ground surface is different for each test point. In such a case, even if the tip of the penetration rod 4 reaches the ground surface, the penetration rod 4 cannot be resisted. For this reason, the rolling start timing of the steel ball 20 or the rolling completion timing differs for each test point.

そこで、本発明の自動貫入試験機1によれば、前述のように、鋼球20と係合溝4cの係合状況(転動開始、あるいは転動完了)により発生する荷重変動に基づいて、昇降用モータ8へ減速指令、あるいは荷重制御への切り替え指令を発するよう構成されている。そのため、地表が如何なる状況であっても、特段の設計変更をすることなく、所望の位置で昇降用モータ8へ各種指令を発することが可能となる。   Therefore, according to the automatic penetration testing machine 1 of the present invention, as described above, based on the load fluctuation generated by the engagement state (rolling start or rolling completion) of the steel ball 20 and the engagement groove 4c, It is configured to issue a deceleration command to the lifting motor 8 or a switching command to load control. Therefore, it is possible to issue various commands to the lifting motor 8 at a desired position without any special design change regardless of the situation of the ground surface.

荷重制御段階では、段階的に50N,150N,250N,500N,750N,1KNの試験荷重が負荷される。そこで、制御装置10にはこれら試験荷重に対応する出力トルクで昇降用モータ8が駆動するように、予め荷重指令が設定されている。   In the load control stage, 50N, 150N, 250N, 500N, 750N, and 1KN test loads are applied in stages. Therefore, a load command is set in advance in the control device 10 so that the elevating motor 8 is driven with an output torque corresponding to these test loads.

また、本発明の自動貫入試験機1においては、荷重制御段階では、ロードセル22による検出値を常時フィードバックして、実荷重と、目標の試験荷重とを比較するように構成されている。比較の結果、これらに差があれば、昇降用モータ8の出力トルクを増減する荷重指令を発して、目標の試験荷重が実際に負荷される。   Further, in the automatic penetration testing machine 1 of the present invention, at the load control stage, the detection value by the load cell 22 is always fed back to compare the actual load with the target test load. If there is a difference between these as a result of comparison, a load command for increasing or decreasing the output torque of the lifting motor 8 is issued, and the target test load is actually loaded.

さらに、最初の試験荷重50Nを負荷する段階では、ロードセル22による検出値がプラスに転じると、即座に目標の試験荷重となるよう昇降用モータ8の出力トルクを調整するのではなく、ロードセル22による検出値が予め設定された閾値を上回ってから荷重制御段階に移行して試験荷重を負荷する。   Further, at the stage where the initial test load 50N is applied, when the detected value by the load cell 22 turns to a positive value, the output torque of the elevating motor 8 is not adjusted so that it immediately becomes the target test load, but by the load cell 22. After the detected value exceeds a preset threshold value, the load control stage is entered and a test load is applied.

前記閾値設定の目的としては、鋼球20が係合溝4cを転動する際、摩擦の影響により、転動完了前にロードセル22による検出値がプラスに転じることがある。特に、係合溝4cに土が付着している場合には、鋼球20がこれを乗り越える際、一時的に当該検出値が上昇する。これでは、鋼球20の転動完了前に、意に反して、荷重制御へ移動することになる。転動完了前に荷重制御に移行すると、昇降台3が転動可能な残りの係合溝4c間を急速に下降する。そのため、鋼球20が係合溝4cの下端に接触し、衝撃荷重が発生する。衝撃荷重は余りにも目標荷重に対してかけ離れており、このように瑕疵ある検出値に基づいてフィードバック制御すると、安定したフィードバックに荷重制御が行えず、適正に試験荷重を負荷することができない。   The purpose of setting the threshold value is that when the steel ball 20 rolls in the engagement groove 4c, the detection value by the load cell 22 may turn to positive before the rolling is completed due to the influence of friction. In particular, when soil is attached to the engagement groove 4c, the detected value temporarily rises when the steel ball 20 gets over this. In this case, before the rolling of the steel ball 20 is completed, it moves to load control contrary to the intention. If it shifts to load control before completion of rolling, it will descend rapidly between the remaining engaging grooves 4c in which the elevator 3 can roll. Therefore, the steel ball 20 contacts the lower end of the engaging groove 4c, and an impact load is generated. The impact load is too far from the target load. If feedback control is performed based on such a detected value, load control cannot be performed on stable feedback, and the test load cannot be applied properly.

そこで、前記閾値は、目標荷重の50Nに対して、例えば10Nに予め設定されている。そして、ロードセル22による検出値が当該閾値を上回るまで速度制御を継続し、閾値を超えると昇降用モータ8を荷重制御(トルク制御)に切り替える。この構成により、衝撃荷重の発生が皆無となり、安定したフィードバック制御が可能となる。   Therefore, the threshold value is set in advance to, for example, 10N with respect to the target load of 50N. And speed control is continued until the detection value by the load cell 22 exceeds the said threshold value, and if it exceeds a threshold value, the motor 8 for raising / lowering will be switched to load control (torque control). With this configuration, no impact load is generated, and stable feedback control is possible.

また、荷重制御段階では、昇降用モータ8の出力トルクを急激に増加させて試験荷重を負荷するのではなく、徐々に出力トルクを増加させて目標の試験荷重に近づけるよう荷重指令が発せられる。このように昇降用モータ8を制御すれば、慣性の影響による急激な荷重増加(衝撃荷重の発生)が抑えられ、フィードバックによる荷重制御を安定して行うことができる。   Further, in the load control stage, a load command is issued so that the output torque of the elevating motor 8 is not suddenly increased to apply a test load, but the output torque is gradually increased to approach the target test load. By controlling the elevating motor 8 in this way, a sudden load increase (occurrence of impact load) due to the influence of inertia can be suppressed, and load control by feedback can be stably performed.

なお、目標の試験荷重に近づけるべく荷重を徐々に増加する段階では、サインカーブ軌跡を描くように荷重指令が発せられることが望ましい。この制御により、荷重の変動が小さくなり、前述した衝撃荷重の発生が特に低減されるから、益々安定したフィードバックによる荷重制御を実現することができる。
It should be noted that it is desirable to issue a load command so as to draw a sine curve locus at the stage where the load is gradually increased to approach the target test load. With this control, the fluctuation of the load is reduced, and the generation of the impact load described above is particularly reduced. Therefore, it is possible to realize load control with more and more stable feedback.

1 自動貫入試験機
2 支柱
2a 案内チェーン
3 昇降台
3a 錘
4 貫入ロッド
4a ロッド
4b スクリューポイント
4c 係合溝
5 チャック
6 チャック用モータ
6a 無端チェーン
7 スプロケット
8 昇降用モータ
8a 駆動軸
10 制御装置
11 遊星歯車機構
12 伝達軸
13 駆動歯車
14 中間歯車
15 伝達歯車
16 一方向クラッチ
20 鋼球
21 円筒
21a ばね
21b スリーブ
22 ロードセル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Automatic penetration test machine 2 Support | pillar 2a Guide chain 3 Lifting base 3a Weight 4 Penetrating rod 4a Rod 4b Screw point 4c Engaging groove 5 Chuck 6 Chuck motor 6a Endless chain 7 Sprocket 8 Lifting motor 8a Drive shaft 10 Controller 11 Planet Gear mechanism 12 Transmission shaft 13 Drive gear 14 Intermediate gear 15 Transmission gear 16 One-way clutch 20 Steel ball 21 Cylinder 21a Spring 21b Sleeve 22 Load cell

Claims (3)

地中に貫入する貫入ロッドと、
立設された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、貫入ロッドを保持する保持手段と、
この昇降台を昇降操作するように設けられる昇降用駆動手段と、
前記貫入ロッドの先端にかかる荷重を検出する荷重検出手段と、
昇降用駆動手段を速度制御により、上昇位置にある昇降台を所定の速度で下降させた後、貫入ロッドの先端が地中に貫入する直前に、昇降用駆動手段へ減速指令を発する一方、貫入ロッドが地中に貫入する段階では、昇降用駆動手段を荷重制御に切り替え、前記荷重検出手段による検出値をフィードバックしながら昇降用駆動手段の出力トルクを必要に応じて補正して目標の試験荷重を負荷する制御手段と
を備えることを特徴とする自動貫入試験機。
A penetrating rod that penetrates into the ground,
A lifting platform that can be moved up and down along a standing column;
A holding means for holding the penetrating rod provided on the lifting platform;
Elevating drive means provided to elevate the elevating platform;
Load detecting means for detecting a load applied to the tip of the penetrating rod;
After the elevating drive means is lowered at a predetermined speed by speed control, the elevating drive means issues a deceleration command to the elevating drive means immediately before the tip of the penetrating rod penetrates into the ground. At the stage where the rod penetrates into the ground, the lifting drive means is switched to load control, and the output torque of the lifting drive means is corrected as necessary while feeding back the detected value by the load detection means, and the target test load is corrected. And an automatic penetrating tester characterized by comprising control means for loading.
前記貫入ロッドが、側面に長手方向に延びる係合溝を有し、
前記保持手段が、当該係合溝を長手方向に沿って転動可能な鋼球を嵌合して貫入ロッドを支持するように構成され、
前記荷重検出手段が、鋼球の転動開始あるいは転動完了により生じる荷重変化を検出し、
前記制御手段が、この荷重変化に基づいて昇降用駆動手段へ各種指令を発するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の自動貫入試験機。
The penetrating rod has an engaging groove extending in a longitudinal direction on a side surface;
The holding means is configured to support a penetrating rod by fitting a steel ball that can roll along the longitudinal direction of the engaging groove,
The load detection means detects a load change caused by the rolling start or rolling completion of the steel ball,
The automatic penetration testing machine according to claim 1, wherein the control means is configured to issue various commands to the lifting drive means based on the load change.
前記制御手段が、昇降台の減速後に、荷重検出手段による検出値と、予め設定された閾値とを比較し、当該検出値が閾値を上回ると、荷重制御に切り替えて目標の試験荷重を負荷する構成であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の自動貫入試験機。   The control means compares the detection value by the load detection means with a preset threshold value after deceleration of the lifting platform, and when the detection value exceeds the threshold value, switches to load control and loads the target test load. The automatic penetration testing machine according to claim 1 or 2, wherein the automatic penetration testing machine is configured.
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