JP2515674B2 - 自動貫入試験機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば住宅建築工事に
おいて土台を設置するに際し、建築構造物の重量その他
の条件との関係において、地盤が所要の強度（地耐力）
を有しているか否かを調査する自動貫入試験機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤あるいは土質の調査方法とし
て代表的なものに、図３に示す貫入試験機が用いられて
いる。この貫入試験機は、地中貫入ロッド１０１と、ガ
イドロッド１０２と、重錘（ハンマ）１０３とから構成
され、重錘１０３はガイドロッド１０２に摺動自在に挿
着され、この重錘１０３に上方に位置する滑車１０６に
懸回させた索条１０７を連結し、この索条１０７を引っ
張ることで重錘１０３をストッパ１０５まで持ち上げ、
牽引力をはなすことで重錘１０３をノッキングヘッド１
０４まで自由落下させるものである。また、通常は重錘
１０３の持ち上げに使用する滑車１０６を取付けるた
め、三脚（やぐら）が組まれて設置される。

【０００３】そして、索条１０７の牽引は、手動で行う
のが通常であるが、最近は巻上げドラム等の巻上装置を
使用するものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のような索条を使用した貫入試験機では、重錘の自由
落下に索条が影響すること及び操作を人力で行うこと、
等により測定に正確さを欠くこと、また、索条のたるみ
等により索条とシーブの間に手を挟まれる等の危険性が
ある、等の不都合がある。また、操作を人力で行うこと
は、人員を確保しなければならない上に人件費が多くか
かる。更に、１カ所だけでなく数カ所で貫入試験を実施
する時に、貫入試験機を設置しなおすのに手数がかかり
面倒である、等の不具合もある。

【０００５】本発明は、このような点に鑑み鋭意検討の
結果提案されたものであって、その目的は、入力をかけ
ないで測定を自動化し、能率よく試験ができると共に、
かつ試験時の危険性を極力なくし、さらに地盤の測定誤
差を最小限にした簡便な貫入試験機を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、上端側一部の外径を縮径して段部を設けた
シリンダと、該シリンダに摺動自在に設けられ該シリン
ダのピストンロッドに連結ロッドを介し連結されシリン
ダの作動によりシリンダを軸心にして上下摺動し、重錘
の係合部に係合自在であって、前記シリンダの段部で係
合を開放するハンガーアッセンブリと、前記シリンダの
ハンガーアッセンブリより下方にシリンダを軸心にして
遊動自在に設けられ、上部に係合部を有する重錘と、前
記シリンダの下端に設けられた貫入ロッドと、前記シリ
ンダの重錘と貫入ロッドの間に位置して設けられたノッ
キングヘッドとからなることを特徴とする。前記ハンガ
ーアッセンブリは、シリンダの径方向に出没自在に対向
し、その先端に設けられた回転自在のローラをシリンダ
に当接する一対の摺動子と、縦方向に穿設されたく字状
の長孔が枢軸に嵌入されシリンダを中心に対向して開閉
し、上端が前記摺動子の後端に当接する一対のフック
と、該フックを一定の開口状態に維持するばねとより構
成されていることを特徴とする。また、前記ピストンロ
ッドとハンガーアッセンブリとを連結する連結ロッドの
上方と下方の適所に位置検出用の識別手段を設け、この
識別手段を位置検出手段で検出しシリンダの伸縮の切換
を行うことを特徴とする。更に、前記シリンダの圧力回
路に電磁弁で構成する切換弁を設け、前記連結ロッドに
設けた位置検出用の識別手段を検出する位置検出手段の
検出信号で、前記切換弁を作動させ圧力回路の切換を行
うことを特徴とする。更にまた、前記位置検出手段の回
路にコントロールスイッチユニット及びレコーダを設
け、重錘の落下回数を記録したり、予め落下回数をセッ
トしたりすることができることを特徴とする。

【０００７】

【作用】ハンガーアッセンブリは、シリンダのピストン
ロッドに連結ロッドを介し連結されているので、シリン
ダの伸縮により上下摺動する。また、ハンガーアッセン
ブリは、重錘の係合部に係合自在であって、シリンダの
段部で係合を開放するので、ハンガーアッセンブリが下
降し重錘に当接すると重錘の係合部に係合し、上昇する
とそのまま重錘を持ち上げて上昇するが、ハンガーアッ
センブリがシリンダの段部にくると係合を開放し、重錘
は自重で自由落下し、ノッキングヘッドを打撃する。従
って、シリンダの作動（伸縮）に従って重錘は連続的に
自由落下を繰り返し、ノッキングヘッドの打撃も繰り返
す。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面について詳細
に説明する。図１は、本発明の実施例を示す概略説明
図、図２は、本発明の実施例を示す縦断面図である。同
図において、１は本発明の実施例に係る自動貫入試験機
を示し、上端側一部の外径を縮径して段部２ａを形成し
たシリンダ２と、該シリンダ２に上下摺動自在に嵌合し
たハンガーアッセンブリ３と、シリンダ２に遊動自在に
設けられたハンマ（重錘）４と、シリンダ２の下端に設
けられた貫入ロッド５と、ハンマ４と貫入ロッド５との
間に位置して設けられたノッキングヘッド６とで構成さ
れている。

【０００９】前記シリンダ２のピストンロッド７は、シ
リンダ２より上方に延出し、その頂部にはブラケット８
が固着され、該ブラケット８には一対の連結ロッド９が
取付けられてシリンダ２と平行に垂下され、この連結ロ
ッド９の下端が前記ハンガーアッセンブリ３に固着さ
れ、ハンガーアッセンブリ３はシリンダ２の伸縮で上下
に昇降される。

【００１０】前記ハンガーアッセンブリ３は図２に示す
ようにハンガーアッセンブリ本体１０と、一対の摺動子
１１、１１と、一対のフック１２、１２と、ばね１３と
より構成されている。前記本体１０は、シリンダ２に上
下摺動自在に嵌挿され、一対の摺動子１１、１１は、該
本体１０にシリンダ２の径方向に出没自在に対向して設
けられる。摺動子１１の先端にはローラ１４が回転自在
に設けられ、該ローラ１４がシリンダ２に当接してい
る。

【００１１】一対のフック１２、１２は、全体に稍々く
字状の形状であって、その上側には縦方向にく字状の長
孔１５が互に対称する格好で穿設され、この長孔１５が
本体１０に設けられたピン１６に嵌入してシリンダ２を
中心に対向して開閉自在に設けられている。このフック
１２には、下端がフック部１２ａに形成され、上端は前
記摺動子１１の後端に当接している。

【００１２】前記ばね１３は、前記フック１２、１２を
一定の開口状態に維持するようにピン１６に取付けられ
ている。従って、フック１２、１２は外力が働かないと
きは、ばね１３にて常に一定の開口状態に保持される。

【００１３】前記ハンマ４は、上部にハンガーアッセン
ブリ３のフック１２と係合する係合部１７を有する。こ
の係合部１７は、先端（頂面）が軸心を中心に山形に末
広がりの傾斜面１７ａとなり、この傾斜面１７ａにつづ
いて段部１７ｂとなっており、一方、ハンガーアッセン
ブリ３のフック１２のフック部１２ａの先端（下面）
も、前記ハンマ４の係合部１７の傾斜面１７ａに対応す
る傾斜面１２ｂに形成され、互に係合が容易に行えるよ
うになっている。

【００１４】シリンダ２の下端に設けられる貫入ロッド
５はハンマ４の自由落下による打撃で地中に貫入するも
のである。貫入試験機においては、地耐力を測定するば
かりでなく、地中の試料を採取する場合にも使用する。
この場合には、貫入ロッド５はサンプラーとなる。ここ
で、貫入ロッド５は、シリンダ２の下端に設けるとして
いるが、その意味は、シリンダ２の下端に直接設ける場
合だけでなく、間接（例えばロッドを介在させる）に設
ける場合も含むものである。地中の深い所の地耐力や試
料の採取する時に、ロッド等を介在させて延長する場合
があるからである。

【００１５】ノッキングヘッド６は、ハンマ４落下の最
下端となり、ハンマ４の落下を受け止め、ハンマ４の打
撃力を貫入ロッド５に伝達するものである。このノッキ
ングヘッド６は、ハンマ４と貫入ロッド５の間に位置し
て固着される。本例においては、貫入ロッド５の頂部に
固設されている。貫入試験機においては、ハンマ４の重
量及び落下距離が重要な要素となるので、それとの関係
でノッキングヘッド６の設定位置は定められる。従っ
て、ノッキングヘッド６の位置は、シリンダ２の長さ、
シリンダ２と貫入ロッド５の間に延長用のロッドを介在
させたかどうか、等によって変化するものである。

【００１６】次に前記実施例の動作を説明する。ハンガ
ーアッセンブリ３は、シリンダ２の伸縮の作動によりシ
リンダ２を軸心として上下摺動する。すなわち、シリン
ダ２のピストンロッド７を上方に伸長すると上方に移動
し、ピストンロッド７の縮動とともに下方に移動する。

【００１７】ピストンロッド７を縮動しハンガーアッセ
ンブリ３を下方に移動すると、ハンガーアッセンブリ３
のフック１２は、ノッキングヘッド６上に位置するハン
マ４の係合部１７に当接する。フック１２は、ピン１６
をガイドとしてく字状の長孔１５に沿って動くので、フ
ック１２の上下動に伴ってフック先端のフック部１２ａ
は、図２の仮想線に示すように若干開いた後、ばね１３
の力で少し閉じるようになる。従って、ハンガーアッセ
ンブリ３のフック１２が下動によりハンマ４の係合部１
７に当接すると、フック１２のフック部１２ａの傾斜面
１２ｂは、ハンマ４の係合部１７の傾斜面１７ａにガイ
ドされ、フック１２はハンマ４の係合部１７に係合す
る。

【００１８】そこで、シリンダ２の油圧、空圧等の圧力
を切換え、ピストンロッド７を伸長させると、ハンガー
アッセンブリ３は、ハンマ４を係止して持ち上げ、フッ
ク１２にハンマ４の荷重がかかると、フック１２が下方
に引っ張られ、ピン１６は長孔１５の上端でフック１２
によりハンマ４を懸架することになる。

【００１９】するとフック１２は、ピン１６を支点とし
て、摺動子１１の後端部とフック１２の上端側面との当
接により、ハンマ４の係合部１７を締め込むこととな
り、ハンマ４の落下を防止するから、ハンマ４は、ハン
ガーアッセンブリ３に吊り下げられてハンガーアッセン
ブリ３と共に上昇する。

【００２０】この時、摺動子１１は、その先端のローラ
１４でシリンダ２の外径を押圧しながらその外径に沿っ
て上方に移動する。従って、ハンガーアッセンブリ３が
上動し、シリンダ２の段部２ａにくると、内側に押圧さ
れている摺動子１１は、縮径した分だけ内側方向に移動
するから、摺動子１１の後端を押圧していたフック１２
の上端も内方に移動し、フック１２のフック部１２ａ
は、ピン１６をガイドとしてく字状の長孔１５に沿って
動き外方に開き、ハンマ４の挟持を開放する。挟持を開
放されたハンマ４は、自重で落下しノッキングヘッド６
に打撃を与え、この打撃で貫入ロッド５は、地中に貫入
される。

【００２１】ハンマ４を落下させたハンガーアッセンブ
リ３は、そこでシリンダ２の停止、縮動への切換によ
り、今度は下方に移動を開始し、シリンダ２の外径に沿
って下方に移動を続け、フック１２のフック部１２ａ
が、落下したノッキングヘッド６上のハンマ４の係合部
１７と係合する。上記の動作を繰り返すことによって、
貫入ロッド５に繰り返しの打撃を与え、打撃回数でその
地耐力を測定する。

【００２２】尚、シリンダ２の伸縮の切換は、シリンダ
２の伸縮に対応する位置の検出手段で、シリンダ２の圧
力（油圧、空圧など）回路を切換えることによって行
う。一例を図１について説明すると、シリンダ２のピス
トンロッド７に連結する連結ロッド９の上部と下部に位
置検出用の識別手段１８、１９を設け、シリンダ２の上
部に前記識別手段１８、１９を検出する位置検出手段２
０を設け、この位置検出手段２０で検出した信号で、シ
リンダ２の圧力回路の切換えを行う。本例においては、
識別手段１８、１９として磁石を、位置検出手段２０と
して近接センサを、圧力回路に電磁弁を採用し、近接セ
ンサで検出した信号を電磁弁に送り、電磁弁の作動によ
り圧力回路の切換えを行っている。

【００２３】ここで上部の識別手段１８は、ハンガーア
ッセンブリ３のフック１２がハンマ４の係合部１７と係
合を完了した時点で、位置検出手段２０と整合する位置
に設定され、下部の識別手段１９は、ハンガーアッセン
ブリ３の摺動子１１のローラ１４が、シリンダ２の段部
２ａを通過した後に位置検出手段２０と整合するように
設定されている。従って、ハンガーアッセンブリ３が下
方に移動し、フック１２がハンマ４の係合部１７と係合
すると、圧力回路は切換えられシリンダ２は伸長しハン
ガーアッセンブリ３は上方に移動し、この上方への移動
は、シリンダ２の段部２ａを通過すると圧力回路が切換
えられ、今度は下降に切換わることになる。

【００２４】また、本例におけるシリンダ２の圧力系統
は、ピストンロッド７に中空管を採用し、ピストンロッ
ド７内が圧力通路２１となりピストン２２を貫通しその
先端に開口しており、このピストンロッド７の頭部に一
方のロッド側ポート２３が設けられ、他方のシリンダ側
ポート２４がシリンダ２の上方に設けられて、それぞれ
圧力回路に連結されている。従ってロッド側ポート２３
から圧力が流入するとシリンダ２は伸長し、シリンダ側
ポート２４から圧力が流入するとシリンダ２は縮短す
る。

【００２５】尚、本発明は、位置検出手段の回路にコン
トロールスイッチ及びレコーダを設け、ハンマ４の落下
回数を記録したり、コントロールスイッチによって予め
落下回数をセットしたりして自動的に測定を行うように
してもよい。また、本発明は、前記実施例に限定される
ものでない。例えば、位置検出手段も、リミットスイッ
チ、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ等に適宜設
計変更しうる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明は、上
端側一部の外径を縮径して段部を設けたシリンダと、該
シリンダに摺動自在に設けられ該シリンダのピストンロ
ッドに連結ロッドを介し連結されシリンダの作動により
シリンダを軸心にして上下摺動し、重錘の係合部に係合
自在であって、前記シリンダの段部で係合を開放するハ
ンガーアッセンブリと、前記シリンダのハンガーアッセ
ンブリより下方にシリンダを軸心にして遊動自在に設け
られ、上部に係合部を有する重錘と、前記シリンダの下
端に設けられた貫入ロッドと、前記シリンダの重錘と貫
入ロッドの間に位置し設けられたノッキングヘッドとか
ら成り、シリンダの縮短でハンガーアッセンブリが下降
し重錘に当接すると重錘の係合部に係合し、シリンダの
伸長で上昇するとそのまま重錘を持ち上げて上昇する
が、ハンガーアッセンブリがシリンダの段部にくると重
錘との係合を開放し、重錘を落下させ、ノッキングヘッ
ドを打撃するように構成したので、次のような効果を奏
する。 （１）索条を使用する構成となっていないので作業者が
手を使うことなく危険性がない。 （２）索条を使用した従来の試験機では重錘の落下高さ
を一定に保つために、上方にストッパ（図３のストッパ
１０５）を設けるので、重錘を上方に引き上げるときそ
のストッパに重錘が当たって貫入ロッドを引き抜く力が
働き、地盤強度の測定に誤差を生じることがあったが、
本発明はその点を解決でき、測定精度の向上を図ること
ができる。 （３）本発明によれば自動的に地耐力等の測定試験を行
うことができる。特に、位置検出手段にコントロールス
イッチ及びレコーダを連結することにより、予め打撃回
数をセットしたり、打撃回数を記録したりすることもで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す概略説明図である

【図２】本発明の実施例を示す縦断面図である。

【図３】従来例を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１ 自動貫入試験機 ２ シリンダ ２ａ 段部 ３ ハンガーアッセンブリ ４ ハンマ ５ 貫入ロッド ６ ノッキングヘッド ７ ピストンロッド ９ 連結ロッド １１ 摺動子 １２ フック １３ ばね １４ ローラ １５ 長孔 １６ ピン ２０ 位置検出手段

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端側一部の外径を縮径して段部を設け
   たシリンダと、該シリンダに摺動自在に設けられ該シリ
   ンダのピストンロッドに連結ロッドを介し連結されシリ
   ンダの作動によりシリンダを軸心にして上下摺動し、重
   錘の係合部に係合自在であって、前記シリンダの段部で
   係合を開放するハンガーアッセンブリと、前記シリンダ
   のハンガーアッセンブリより下方にシリンダを軸心にし
   て遊動自在に設けられ、上部に係合部を有する重錘と、
   前記シリンダの下端に設けられた貫入ロッドと、前記シ
   リンダの重錘と貫入ロッドの間に位置して設けられたノ
   ッキングヘッドとからなることを特徴とする自動貫入試
   験機。
2. 【請求項２】 前記ハンガーアッセンブリは、シリンダ
   の径方向に出没自在に対向し、その先端に設けられた回
   転自在のローラをシリンダに当接する一対の摺動子と、
   縦方向に穿設されたく字状の長孔が枢軸に嵌入されシリ
   ンダを中心に対向して開閉し、上端が前記摺動子の後端
   に当接する一対のフックと、該フックを一定の開口状態
   に維持するばねとより構成されていることを特徴とする
   請求項１記載の自動貫入試験機。
3. 【請求項３】 前記ピストンロッドとハンガーアッセン
   ブリとを連結する連結ロッドの上方と下方の適所に位置
   検出用の識別手段を設け、この識別手段を位置検出手段
   で検出しシリンダの伸縮の切換を行うことを特徴とする
   請求項１記載の自動貫入試験機。
4. 【請求項４】 前記シリンダの圧力回路に電磁弁で構成
   する切換弁を設け、前記連結ロッドに設けた位置検出用
   の識別手段を検出する位置検出手段の検出信号で、前記
   切換弁を作動させ圧力回路の切換を行うことを特徴とす
   る請求項３記載の自動貫入試験機。
5. 【請求項５】 前記位置検出手段の回路にコントロール
   スイッチユニット及びレコーダを設け、重錘の落下回数
   を記録したり、予め落下回数をセットしたりすることが
   できることを特徴とする請求項３または４記載の自動貫
   入試験機。