JP3027691B2 - 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、各深度における各種土
質を判定し、地盤の硬軟や締まり具合の調査を行う自動
貫入試験機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種土木作業現場においては、作
業を安全かつ効率的に進める上で、工事施行前にその現
場の地盤の調査が行われる。この地盤調査は、各深度に
おける各種の土質の判定を行い、その土質の種類によっ
て、地盤の硬軟や締まり具合を知る、いわゆる貫入試験
によって行われ、この貫入試験を行うにあたっては各種
の貫入試験機が用いられている。

【０００３】その代表例を図示し、以下に説明を行う。
図１５に示される貫入試験機１００はフレーム１０１に
沿って昇降自在な載荷台１０２を有し、この載荷台１０
２上には軸状の貫入ロッド１０３を保持するチャック１
０４と、このチャック１０４とチェーン（図示せず）に
よって連結されて、チャック１０４と一体に貫入ロッド
１０３を回転駆動するモータ１０５が設けられている。
チャック１０４は各種軸状部材の保持に広く使用されて
いる図１６に示すハンマチャックからなる。このチャッ
ク１０４は外周輪１０４ａを回転させることによって３
つのチャック爪１０４ｂを案内溝１０４ｃに沿って相対
的に移動させ、中心位置に被保持材をチャック爪１０４
ｂにより挾持して保持するよう構成されている。このチ
ャック１０４に保持される貫入ロッド１０３の先端には
略円錐形状で外周部に螺旋状の溝が成形される貫入体１
０６が連結されている。また、載荷台１０２の下方には
錘台１０７が配置されており、この錘台１０７には貫入
試験時に貫入体１０６にかかる荷重調整を行うウエイト
１０８が載置される。

【０００４】貫入試験は、一般に１０ｍ〜１５ｍ程度の
深度を対象に行われるため、一般的に貫入ロッド１０３
は貫入試験中に何回か継ぎ足しが行われる。この貫入ロ
ッド１０３の継ぎ足しは、貫入試験機１００を一旦停止
して後、貫入ロッド１０３に新たな貫入ロッド１０３を
継ぎ足し、チャック１０４の保持を解除して継ぎ足した
貫入ロッド１０３位置まで載荷台を上昇させ、新たに継
ぎ足した貫入ロッド１０３をチャック１０４に保持する
ことによってなされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
構成よりなる貫入試験機によると、貫入ロッドを保持す
るチャックにハンマチャックを使用しているため、ハン
マチャックの締付け、緩めに力を要し、特に貫入試験に
おいては貫入ロッドの継ぎ足しに際してこのハンマチャ
ックの締め、緩めを繰り返して行わねばならず、作業者
に疲労感を与える原因となっている問題がある。しかも
ハンマチャックは基本的に３個の保持爪によって被固定
物をその中心に挾持する構造を採用しているため、被固
定物、即ち貫入試験機における貫入ロッドに回転負荷ト
ルク等の負荷が作用した際に滑りを生ずる恐れがあり、
貫入ロッドとチャックとの間に滑りが発生してしまう
と、回転数の測定が正確に行えなくなり、貫入試験にお
ける貫入ロッドの回転数測定値の信頼性が失われてしま
い、土質の判定が行えなくなる欠点がある。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みて創成されたも
のであり、貫入試験時における貫入ロッドの滑りを防止
し、貫入ロッドの正確な回転数測定を可能にするととも
に、貫入ロッドの継ぎ足しを極めて簡単に行うことが可
能な自動貫入試験機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成に向け、
本発明はフレームに沿って昇降自在な載荷台を配置し、
この載荷台に、回転自在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回転駆動源と、載荷台の
重量を調整する着脱自在な各種重量のウェイトとを配置
し、前記チャックユニットに先端に貫入体が連結された
貫入ロッドを保持してウェイトの重量および回転駆動源
の駆動により貫入体を地中に貫入する自動貫入試験機に
おいて、チャックユニットは、外周面から内周面に貫通
する複数の貫通穴内に鋼球を動作可能に収納するととも
に、前記載荷台に回転可能に設置されるガイドスリーブ
と、ガイドスリーブを内包し、ガイドスリーブの外周面
に沿って上下に摺動可能およびガイドスリーブと一体に
回転可能であるとともに、内周面がガイドスリーブの外
径にほぼ一致する径と、これより僅かに大きい径との段
付き形状に成形されて、ガイドスリーブに沿って摺動さ
せることによりガイドスリーブの貫通穴の閉鎖、開放を
行うよう構成したスライドスリーブとを備えてなり、一
方で、貫入ロッドの上部にガイドスリーブの貫通穴位置
に対応して係止溝の成形されたアダプタを装着するよう
に構成されている。

【０００８】

【作用】上記構成の貫入試験機において、チャックユニ
ットに貫入ロッドを保持する際には、まず、スライドス
リーブを下方に引き下げ、ガイドスリーブの貫通穴内の
鋼球を動作可能として後、貫入ロッドをガイドスリーブ
に挿入し、貫入ロッドのアダプタに成形される係止溝を
ガイドスリーブの貫通穴付近に位置させる。そして、チ
ャックユニットもしくは貫入ロッドのどちらかを回転さ
せると、貫通穴と係止溝とが一致した時点で鋼球が係止
溝に嵌合し、スライドスリーブを原位置に復帰させるこ
とによってガイドスリーブの貫通穴を塞ぎ貫入ロッドの
保持を完了する。

【０００９】

【実施例】以下図面に基づき本発明の一実施例を説明す
る。図３および図４において１は自動貫入試験機であ
り、大別して平行に置かれた一対のフレーム２と、この
フレーム２に案内されて上下に移動可能な載荷台３と、
この載荷台３に設置される駆動源部４と、前記載荷台３
上に置かれ、駆動源部４の駆動により回転するチャック
ユニット５と、載荷台３に配置されてチャックユニット
５から伝わる負荷トルクの検出を行うトルク検出部６
と、前記載荷台３上に位置し、載荷台３の上昇および下
降速度を調整する速度調整部７と、前記載荷台３上に位
置し、載荷台３の上昇および下降速度を検出する速度検
出部８と、これら各部の動作を制御する制御部９とから
構成されている。以下、これら各部の構成を詳細に説明
する。

【００１０】前記フレーム２は、垂直フレーム材２ａと
水平フレーム材２ｂとを逆Ｔ字様に接合したフレーム材
を２基横列配置し、これを垂直フレーム材２ａの背面側
に位置する背面板２ｃで接合して成リ、垂直フレーム材
２ａは、その外方向に向く側面が全長に渡って一定の幅
で開放されており、詳細を後述する載荷台３を、上下に
案内する案内路を成すように構成されている。

【００１１】前述のフレーム２には図５ないし図９に示
す載荷台３が上下移動自在に嵌合している。この載荷台
３は内部が空洞に形成された箱状を成し、その内部両側
面には２個づつローラ３ａが回転自在に配設されてお
り、このローラ３ａは前記フレーム２における垂直フレ
ーム材２ａに嵌合している。また、この載荷台３の前面
には、常時所定重量の錘が懸架される錘掛け３ｂが突設
されており、この錘掛け３ｂには、載荷台３に全ての部
品を配したときの装備重量が１００ｋｇｆとなるよう
に、不足重量分のウェイト３ｃが懸荷されている。

【００１２】駆動源部４は前述の載荷台３後部に配置さ
れる。本実施例において、この駆動源部４はモータであ
り、以下の説明は駆動源部４をモータ４として行う。こ
のモータ４は、出力軸４ａが載荷台３の上面に突出する
ように設置され、出力軸４ａには第１スプロケット４ｂ
が一体に回転可能に軸支されている。

【００１３】載荷台３後部のモータ４の隣接位置にはト
ルク検出部６が配置されている。このトルク検出部６
は、図１１および図１２に示すように、載荷台３上面に
突出する第１入力軸１０を有し、この第１入力軸１０に
は上端に第２スプロケット１１が連結されるとともに、
下端には電磁クラッチ１２が連結される。この電磁クラ
ッチ１２は電磁石により図示しない対向する２枚のディ
スクの結合、解除を行うもので、第１入力軸１０は一方
のディスクに連結されており、また他方のディスクには
電磁クラッチ１２下方に位置する遊星歯車機構１３の第
２入力軸１３ａが連結されている。

【００１４】この遊星歯車機構１３は第２入力軸１３ａ
下端に連結される太陽歯車１３ｂと、この太陽歯車１３
ｂを囲んで位置するとともに、これと噛合し、下面側に
位置する出力軸１３ｄに回転自在に支持される３個の遊
星歯車１３ｃと、これら遊星歯車１３ｃと内周面に成形
された歯部で噛合する内歯歯車１３ｅとから構成され、
前記内歯歯車１３ｅ上面側には、その外周接線方向に延
び、内歯歯車１３ｅを常時一回転方向に付勢する２本の
ばね１４が内歯歯車１３ｅ中心に対して点対称に配置さ
れており、さらに内歯歯車１３ｅには扇形状のスリット
板１５も連結される。このスリット板１５には、その円
弧部に凹凸状のスリット１５ａが連続成形されており、
このスリット１５ａ位置にはスリット１５ａを覆うよう
に光電センサ１６が所定間隔をおいて２個配置されてい
る。また、出力軸１３ｄ下端には、第３スプロケット１
３ｆが連結されている。

【００１５】前述したトルク検出部６の前方位置には速
度調整部７が配置されている。この速度調整部７は、図
１０に示すようにトルク検出部６における第１入力軸１
０と平行な軸線を以て、第１入力軸１０前方に位置する
回転自在な第１軸１７を有し、この第１軸１７の上端に
は第４スプロケット１８が、また下端には傘歯車１９が
それぞれ一体に回転可能に軸支されている。この第１軸
１７の下方にはこれと交叉する軸線を有する伝達軸２０
が載荷台３上に配置される支持台３ｄに回転可能に支持
されて位置しており、この伝達軸２０の一端には、第１
軸１７の傘歯車１９と噛合するこれと同形状の傘歯車１
９が一体に回転可能に固定され、また他端には、一方向
にのみ回転の伝達を行う一方向クラッチ２１が連結され
ている。

【００１６】一方向クラッチ２１には前記伝達軸２０と
同軸線上に位置する第２軸２２が連結され、この第２軸
２２にはパウダブレーキ２３と第１歯車２４とがそれぞ
れ嵌合固定されている。パウダブレーキ２３は支持台３
ｄに固定される外輪２３ａと、この外輪２３ａの内部に
位置する図示しない内輪とこれら外輪２３ａと内輪との
間に設けられる粉体室に封入されて磁力作用によって体
積の変化する図示しない粉末状のパウダとから成る。こ
のパウダブレーキ２３における内輪は第２軸２２にこれ
と一体に回転可能に固定されており、パウダブレーキ２
３内のパウダの体積変化にともなって内輪と外輪２３ａ
との間に発生する摩擦抵抗によって第２軸２２の回転数
を制御することが可能なように構成されている。

【００１７】第２軸２２の前方斜め下方には、第２軸２
２の軸線と平行な軸線を有し、前記第１歯車２４と噛合
する第２歯車２５と、第２歯車２５の径よりも小なる径
の第３歯車２６とがそれぞれ一体に回転可能に固定され
た第３軸２７が配置されており、この第３軸２７の前方
斜め上方には第３軸２７の軸線と平行な軸線を有し、第
３軸２７の第３歯車２６と噛合する第４歯車２８と、前
記フレーム２における案内用チェーン２ｄと噛合するス
プロケット２９とが一体に回転可能に固定された第４軸
３０が配設されている。スプロケット２９は前記フレー
ム２に背面板２ｃに垂直方向に延びて配置される案内用
チェーン２ｄに噛合している。

【００１８】速度検出部８は前述の速度調整部７におけ
る第４軸３０の軸線の延長上に配置される。この速度検
出部８は、図１３および図１４に示すように前記フレー
ム２の背面板２ｃに垂直方向に延びて配置されるラック
２ｅと、前記第４軸３０と同軸線上に位置し両端を回転
自在に支持された検出軸３１と、この検出軸３１に一体
に回転可能に挿通固定される円板状のスリット円板３２
と、スリット円板３２同様検出軸３１に一体に回転可能
に挿通固定されるとともに前記ラック２ｅと噛合するピ
ニオンギヤ３３と、スリット円板３２の円周部に所定の
間隔をおいて配置される２個の光電センサ３４とから構
成される。この速度検出部８におけるスリット円板３２
の円周部にはその全周に渡って凹凸状のスリット３２ａ
が成形されている。

【００１９】また、載置台３前部にはチャックユニット
５が配置される。このチャックユニット５は図１に示す
ように載荷台の上下に突出する形状であり、載荷台３上
面に取り付けられる台座３５を有しており、この台座３
５の下面には、載荷台３下方に垂下する円筒状の軸受ケ
ース３６が連結されている。この軸受ケース３６の内部
には軸受を介して円筒状の回転伝達スリーブ３７が回転
自在に配置されており、この回転伝達スリーブ３７の下
端には第５スプロケット３８が一体に回転自在に固定さ
れ、また上端には、円筒状の中継スリーブ３９が一体に
回転するように螺入されている。さらに、この中継スリ
ーブ３９の上面には円筒状のガイドスリーブ４０が固定
されており、このガイドスリーブ４０の外周にはばね５
ａが嵌装されるとともに、このばね５ａによって常時上
方に付勢される円筒状のスライドスリーブ４１が挿通し
ている。

【００２０】前記ガイドスリーブ４０の先端付近には、
その外周から内周に貫通する貫通穴４０ａが円周を３分
割するように３ヶ所穿設されており、この貫通穴４０ａ
にはそれぞれ鋼球４２が動作可能に収納されている。ま
た、ガイドスリーブ４０の先端には中心にガイドスリー
ブ４０内径と同径の穴が空けられた円板状のストッパ４
０ｂが外周方向に突出して設けられている。さらに、前
記スライドスリーブ４１の内周面は、下面から成形され
るガイドスリーブ４０の外周面より僅かに大きい径の内
孔と、この内孔上部に連続成形されるこれより大きい径
の内孔とからなる段付き内周面に成形されており、スラ
イドスリーブ４１をガイドスリーブ４０外周に沿って下
方に摺動させることによってガイドスリーブ４０の貫通
穴４０ａ内に位置する鋼球４２が貫通穴４０ａから抜け
落ちない程度に動作できるよう構成されるとともに、下
面側の内向には垂直方向に溝４１ａが削設されており、
この溝４１ａには前記ガイドスリーブ４０外周に螺入さ
れるストッパねじ４０ｃの頭部が係合し、スライドスリ
ーブ４０を回転させることによってガイドスリーブ４０
も一体に回転するように構成されている。

【００２１】前記チャックユニット５には、貫入ロッド
４３が一体に回転可能に保持される。この貫入ロッド４
３は全長１０００ｍｍの軸状部材であり、その先端には
スクリューポイントと称呼される貫入体４４が取り付け
られている。本実施例において、この貫入体４４はＪＩ
Ｓ規格Ａ１２２１のスウェーデン式サウンディング試験
方法に基づいて製作されており、全長２００ｍｍの略円
錐形状の貫入体４４外周面には、その全長に渡ってらせ
ん状の溝４４ａが形成されている。また貫入ロッド４３
の上部には貫入ロッド４３と同径の軸材から成る全長２
５０ｍｍのアダプタ４５が螺入結合され、このアダプタ
４５上部にはその外周を３等分して係止溝４５ａが削設
されており、前記ガイドスリーブ４０における鋼球４２
が嵌合可能に構成されるとともに、アダプタ４５上端に
は雄ねじ４５ｂが成形されて、他の貫入ロッド４３を連
結可能に構成されている。

【００２２】一方、前記速度検出部８および速度調整部
７には各速度情報を取り出すためのケーブル（図示せ
ず）が連結されており、このケーブルは制御部９と連絡
されている。この制御部９は、速度検出部８から送られ
る載荷台３の昇降速度情報を処理するとともに、速度調
整部７に動作命令信号を送るように構成されており、さ
らにはトルク検出部６における光電センサ１６から送ら
れるスリット板１５の回転情報をトルク値に換算するよ
うにも構成されている。また、この制御部９にはプリン
タ９ａが備えられており、貫入試験時の必要データを出
力可能に構成されている。

【００２３】前述のモータ４、トルク検出部６および速
度調整部７における各スプロケット、すなわち第１スプ
ロケット４ｂ、第２スプロケット１１および第４スプロ
ケット１８には図３に示すように駆動用チェーン４６が
巻回されており、駆動源部４の回転駆動が各部に確実に
伝達されるように構成され、またトルク検出部６および
チャックユニット５における第３スプロケット１３ｆ、
第５スプロケット３８の間には図４に示すように４個の
中継スプロケット４７を介して伝達用チェーン４８が巻
回されており、トルク検出部６の遊星歯車機構１３から
出力される回転がチャックユニット５に伝達されるよう
に構成されている。

【００２４】以上の構成よりなる本発明の自動貫入試験
機１は、載荷台３を下降させるとともに、駆動源部４の
駆動によって貫入体４４を回転させつつ地中に貫入し、
貫入体が地中において受ける負荷トルク値を検出する一
方で、貫入体４４の貫入速度、即ち載荷台３の下降速度
を厳密に制御して常に安定した貫入体４４の貫入を行
い、極めて正確に貫入試験を遂行するものである。この
ことをさらに明白にするために、以下に本自動貫入試験
機１の作用につき詳細を述べる。

【００２５】まず、チャックユニット５に貫入ロッド４
３を下方から挿入して保持する。現段階で使用する貫入
ロッド４３は先端に貫入体４４が連結されたもので、こ
の貫入ロッド４３を保持する際には、まず、チャックユ
ニット５におけるスライドスリーブ４１をガイドスリー
ブ４０に沿って下方に引き下げ、鋼球４２をスライドス
リーブ４１内周面の段付き形状を以て貫通穴４０ａ内で
動作可能にし、続いて、ガイドスリーブ４０に貫入ロッ
ド４３を挿入し、アダプタ４５上端付近をガイドスリー
ブ４０内に位置させてスライドスリーブ４１を開放しつ
つ貫入ロッド４３を回転させると、鋼球４２とアダプタ
４５の係止溝４５ａとが係合し、それにともなってスラ
イドスリーブ４１はばね５ａの力によって上方に移動
し、その内周面でガイドスリーブ４０の貫通穴４０ａを
覆い、鋼球４２を動作不能として貫入ロッド４３の保持
を行う。

【００２６】貫入ロッド４３の保持を完了して後、制御
部９における図示を省略するスタートスイッチを押す
と、制御部９からモータ４の駆動命令が出力されてモー
タ４が駆動する。このモータ４の駆動は出力軸４ａの第
１スプロケット４ｂから駆動用チェーン４６に伝達さ
れ、この駆動用チェーン４６から第２スプロケット１１
に伝達されて、第１入力軸１０から電磁クラッチ１２に
入力される。このとき、電磁クラッチ１２は図示しない
２枚のディスクが分離した状態にあり、これ以降の部
品、すなわち遊星歯車機構１３以後の部品には回転が伝
達されない。

【００２７】一方、モータ４の駆動は第２スプロケット
１１に伝達されると同時に、第４スプロケット１８にも
伝達される。第４スプロケット１８に伝達されたモータ
４の駆動により第１軸１７が回転を開始し、この第一軸
１７の回転は傘歯車１９によって伝達軸２０に伝達され
るが、このとき伝達軸２０に伝えられる回転方向は一方
向クラッチ２１において回転伝達不可能な方向であるた
め、伝達軸２０と一方向クラッチ２１を介して連結され
るパウダブレーキ２３等の部品には回転が伝達されるこ
とがない。

【００２８】このようにモータ４の駆動が中途で伝達不
能となっている状態において、貫入体４４の先端を地表
に接地させて待機させる。このときパウダブレーキ２３
には最大の制動カを生む電圧が負荷されており、この制
動力は第２軸２２、第３軸２７、第４軸３０によってス
プロケット２９に及び、スプロケット２９が案内用チェ
ーン２ｄと噛合した状態で停止するため、載荷台３は下
降することはできない。この状態において、制御部９か
ら速度調整部７のパウダブレーキ２３に対して電圧負荷
命令が出力され、パウダブレーキ２３に負荷されている
電圧が変化し、パウダブレーキ２３の制動力が弱められ
る。このことによって、第２軸２２、第３軸２７、第４
軸３０は回転可能となり、載荷台３は重量によってフレ
ーム２に沿って下降する。

【００２９】パウダブレーキの制動力が弱まることによ
って貫入体４４には載荷台の重量が荷重となってかか
り、このことで貫入体４４は地中に沈下する。ただし、
このときスプロケット２９は、第２軸２２、第３軸２
７、第４軸３０の各歯車によって伝達されるバウダブレ
ーキ２３の制動力を受けるため、貫入体４４には載荷台
３の装備重量である１００ｋｇｆの荷重ではなく、５０
ｋｇｆに相当する荷重が作用し、貫入体４４は、この５
０ｋｇｆの荷重で沈下できる深度に達すると停止する。

【００３０】貫入体４４の沈下が停止すると、再度パウ
ダブレーキ２３に負荷される電圧が変化する。このとき
にパウダブレーキ２３に負荷される電圧は、貫入体４４
にかかる荷重を７５ｋｇｆとするに相当する制動力をパ
ウダブレーキ２３が発生する電圧であり、この電圧の変
化によって貫入体４４はさらに地中に沈下し、７５ｋｇ
ｆの荷重で沈下できる深度に達すると停止する。

【００３１】７５ｋｇｆの荷重で貫入体４４の沈下が停
止すると、続いてパウダブレーキ２３への電圧の供給が
停止される。このことによって、パウダブレーキ２３の
制動力は消失し、貫入体４４には、載荷台３の本来の装
備重量１００ｋｇｆの荷重が作用し、貫入体４４は再度
地中に沈下を開始し、１００ｋｇｆの荷重で沈下できる
深度に達すると停止する。

【００３２】このように、パウダブレーキ２３の制動力
を３段階に変化させて貫入体４４を地中に沈下させる
間、載荷台３の下降にともなって速度検出部８のピニオ
ンギア３３はフレーム２のラック２ｅに沿って回転移動
するから、これにともなって検出軸３１およびスリット
円板３２も回転し、スリット円板３２の回転によって光
電センサ３４からはパルスが検出される。この検出パル
スは制御部９において貫入体の貫入量に換算され、これ
を基にして制御部９内における図示しないタイマによっ
て計測される単位パルス数当たりの時間から所定貫入量
ごとの貫入速度が割り出される。

【００３３】１００ｋｇｆの荷重で貫入体４４の沈下が
停止すると、トルク検出部６における電磁クラッチ１２
が作動し、モータ４の回転を遊星歯車機構１３に伝達す
る。遊星歯車機構１３に入力された回転は、ここで１／
４に減速されて後、出力軸１３ｄから第３スプロケット
１３ｆに出力される。第３スプロケット１３ｆに出力さ
れた回転はさらに伝達用チェーン４８によりチャックユ
ニット５における第５スプロケット３８に伝達され、こ
のことにより回転伝達スリーブ３７、中継スリーブ３
９、ガイドスリーブ４０及びスライドスリーブ４１が回
転を開始する。これにともなって、チャックユニット５
に保持された貫入ロッド４３も回転を開始し、地中で停
止していた貫入体４４は回転することによって再度地中
に貫入を開始する。

【００３４】貫入体４４が回転しつつ地中に貫入を開始
すると、貫入体４４には土質からの回転負荷トルクが作
用し、この回転負荷トルクは貫入ロッド４３からチャッ
クユニット５へ伝わり、さらには伝達用チェーン４８を
介して遊星歯車機構１３に及ぶ。このとき、遊星歯車機
構１３における内歯歯車１３ｅは、ばね１４によって支
持される半固定状態にあるため、太陽歯車１３ｂから遊
星歯車１３ｃを介して内歯歯車１３ｅに回転負荷トルク
が伝達されると、内歯歯車１３ｅはその回転負荷トルク
値に応じてばねを圧縮しつつ回転する。この内歯歯車１
３ｅの回転にともなってスリット板１５も回転し、この
スリット板１５の回転によるスリット１５ａの移動に応
じて光電センサ１６からは相当量のパルスが検出され
る。この検出パルスは制御部９に送られトルク値に換算
される。

【００３５】また、貫入体４４が回転しつつ地中に貫入
を開始して後、制御部９においてスリット円板３２から
のパルスによって得られる貫入量を基にして、図示しな
いタイマによって計測される単位パルス数当たりの時間
から、所定貫入量ごとの貫入速度の割り出しが継続して
行われるとともに、この単位パルス数当たりの時間か
ら、所定貫入量間に貫入体４４の回転した回数も算出さ
れる。なお、前述のトルク値の測定は所定貫入量ごとに
行われる。

【００３６】貫入体４４が回転力によって地中に貫入す
る行程上で、貫入速度が所定値を越えると、電磁クラッ
チ１２が切られ、モータ４から遊星歯車機構１３への回
転伝達を遮断し、貫入ロッド４４の回転を停止させる。
これと同時にパウダブレーキ２３には電圧が負荷され、
この電圧負荷にともなってパウダブレーキ２３は載荷台
３が貫入体４４に及ぼす荷重が７５ｋｇｆとなる制動力
を発生する。これで貫入体４４の沈下が停止しなけれ
ば、さらにパウダブレーキ２３の負荷電圧がさらに高め
られ、パウダーブレーキ２３は載荷台３が貫入体に及ぼ
す荷重が５０ｋｇｆとなる制動力を発生する。貫入体４
４の沈下が停止すると、前述した貫入体４４に回転を与
えない貫入動作から再度貫入体４４の貫入を行う。また
貫入体４４の貫入速度が所定値よりも遅くなった場合、
貫入体４４の貫入はその位置で停止するとともに、図示
しないブザーが作動する。

【００３７】この自動貫入試験機１を用いた貫入試験は
地中１５ｍ付近まで行われ、このため、貫入試験中には
幾度か貫入ロッド４３を継ぎ足して貫入ロッド４３の延
長を行わなければならない。貫入作業中に載荷台３が予
め設定した下死点に達すると、まずその位置で自動貫入
試験機１の動作は停止する。

【００３８】その後、チャックユニット５に保持された
貫入ロッド４３の上端に新たな貫入ロッド４３を螺入
し、チャックユニット５のスライドスリーブ４１をガイ
ドスリーブ４０に沿って下降させるとともに、約３０°
スライドスリーブ４０を回転させる。スライドスリーブ
４１を回転させることによって、ガイドスリーブ４０の
ストッパねじ４０ｃがスライドスリーブ４１の溝４１ａ
に係合しているためガイドスリーブ４０も回転し、この
ことによって、アダプタ４５の係止溝４５ａに嵌合して
いた鋼球４２は係止溝４５ａから離脱し、アダプタ４５
の係止溝４５ａの成形されていない外周面に当接する。
この状態において鋼球４２は図２に示すようにガイドス
リーブ４０外周面から突出しており、スライドスリーブ
４１の段付き内周面はこの鋼球４２の突出分に係止す
る。このため、スライドスリーブ４１を下方に引き下げ
ている力を解除しても、スライドスリーブ４１はその位
置で停止する。

【００３９】続いてモータ４を本来の貫入試験時とは逆
方向に駆動すると、この回転は第１スプロケット４ｂ、
駆動用チェーン４６および第４スプロケット１８を介し
て第１軸１７に伝達され、第１軸１７から傘歯車１９を
介して伝達軸２０に伝達される。このときモータ４の駆
動は逆駆動であるため、一方向クラッチ２１は回転を伝
達し、伝達軸２０の回転は第２軸２２、第３軸２７、第
４軸３０に伝達され、スプロケット２９を案内用チェー
ン２ｄに沿って回転させる。このことによって載荷台３
はフレーム２に沿って上昇を開始する。

【００４０】このとき電磁クラッチ１２は切られている
ため、チャックユニット５が回転することはなく、ま
た、パウダブレーキ２３には電圧がかけられていない。
載荷台は所定位置に達すると、パウダブレーキ２３の制
動力によって停止する。この停止位置は新たな貫入ロッ
ド４３のアダプタ４５の係止溝４５ａ付近にチャックユ
ニット５のガイドスリーブ４０が位置する付近である。
また、載荷台３の上昇が停止すると同時に、モータ４の
駆動は正駆動に切り替わり同時に電磁クラッチ１２が作
動してモータ４の駆動をチャックユニット５に伝達す
る。

【００４１】このことによってチャックユニット５は回
転し、このチャックユニット５の回転にともなって鋼球
４２がアダプタ４５の係止溝４５ａに嵌合し、スライド
スリーブ４１はばね力によって上方に移動して内周面で
ガイドスリーブ４０の貫通穴４０ａを覆い、鋼球４２の
動作を封じ、新たな貫入ロッド４３の接続を完了する。
この後の貫入試験は貫入ロッド４３継ぎ足し前の状態か
ら継続して行われ、貫入ロッド４３の継ぎ足しを繰り返
し行い目的の貫入量に貫入体４４が到達すると、その時
点を以て貫入試験を終了する。

【００４２】この貫入ロッド４３の継ぎ足し作業が行わ
れている間に制御部９のプリンタ９ａからはそれまでの
試験データが出力される。この試験データは所定貫入量
におけるトルク値と、所定貫入量間の貫入体４４の回転
回数および所定貫入量間の貫入体４４の回転回数から算
出した１ｍ当たりの貫入体４４の回転回数をまとめた表
形式によって出力され、貫入試験終了後、作業者はこれ
らのデータから所定貫入量における土質の判定を行う。

【００４３】

【発明の効果】以上、構成及び作用を詳述した自動貫入
試験機において、チャックユニットはガイドスリーブに
貫通穴を設け、この貫通穴に鋼球を挿入するとともに、
ガイドスリーブ外周面にばねを嵌装し、このばねによっ
て常時上方に付勢されるスライドスリーブをガイドスリ
ーブの外周面に沿って摺動可能に貫挿した構成であり、
ガイドスリーブの貫通六に挿入される鋼球を貫入ロッド
の係止溝に係止させることによって貫入ロッドを保持す
るため、貫入ロッドに回転トルク等の負荷が作用した際
に貫入ロッドとチャックユニットとの間に滑りが発生す
ることもなく、貫入試験時に貫入ロッドの正確な回転数
を測定することが可能となる効果がある。

【００４４】また、ばねにより常時上方に付勢されたス
ライドスリーブ上部内周面をガイドスリーブの外径より
も大なる径とし、貫入ロッドを継ぎ足す際には、一旦引
き下げたスライドスリーブがばね力によって上方に復帰
しようとしても、貫入ロッドの係止溝に鋼球が係止する
までスライドスリーブは鋼球に係止して停止するように
構成しているため、貫入ロッドの継ぎ足しに際して作業
者は、スライドスリーブを下方に摺動し、チャックユニ
ットを僅かに回転させて鋼球をそれまで保持していた貫
入ロッドの係止溝から離脱させるのみでよく、作業者の
負担を軽減し、疲労感を与えることなく貫入ロッドの継
ぎ足しを極めて簡単に行うことが可能となる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る自動貫入試験機におけるチャッ
クユニットの要部拡大断面図である。

【図２】 本発明に係る自動貫入試験機におけるチャッ
クユニットの要部拡大断面図である。

【図３】 本発明に係る自動貫入試験機の側面図であ
る。

【図４】 本発明に係る自動貫入試験機の背面図であ
る。

【図５】 本発明に係る自動貫入試験機における載荷台
の拡大平面図である。

【図６】 本発明に係る自動貫入試験機における載荷台
の拡大底面図である。

【図７】 本発明に係る自動貫入試験機における載荷台
の内部構造を明らかにした拡大平面図である。

【図８】 本発明に係る自動貫入試験機における載荷台
の内部構造を明らかにした拡大側面図である。

【図９】 本発明に係る自動貫入試験機における載荷台
の内部構造を明らかにした拡大側面図である。

【図１０】 本発明に係る自動貫入試験機における速度
調整部の要部拡大断面図である。

【図１１】 本発明に係る自動貫入試験機におけるトル
ク検出部の要部拡大断面図である。

【図１２】 図１１のＡ−Ａ線断面図である。

【図１３】 本発明に係る自動貫入試験機における速度
検出部の要部拡大断面図である。

【図１４】 図１３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１５】 従来例の説明図である。

【図１６】 従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ 自動貫入試験機 ２ フレーム ３ 載荷台 ３ｃ ウエイト ４ 駆動源部（モータ） ５ チャックユニット ６ トルク検出部 ７ 速度調整部 ８ 速度検出部 ９ 制御部 １２ 電磁クラッチ １３ 遊星歯車機構 １４ ばね １５ スリット板 １７ 第１軸 ２１ 一方向クラッチ ２２ 第２軸 ２３ パウダブレーキ ２７ 第３軸 ２９ スプロケット ３０ 第４軸 ３１ 検出軸 ３２ スリット円板 ３３ ピニオンギア ３４ 光電センサ ４０ ガイドスリーブ ４０ａ 貫通穴 ４１ スライドスリーブ ４２ 鋼球 ４３ 貫入ロッド ４４ 貫入体 ４５ アダプタ ４５ａ 係止溝 ４６ 駆動用チェーン ４８ 伝達用チェーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 1/02 E21D 19/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームに沿って昇降自在な載荷台を配
   置し、この載荷台に、回転自在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駆動源部と、載荷
   台の重量を調整する着脱自在な各種重量のウエイトとを
   配置し、前記チャックユニットに先端に貫入体が連結さ
   れた貫入ロッドを保持してウェイトの重量および駆動源
   部の駆動により貫入体を地中に貫入する自動貫入試験機
   において、 チャックユニットは、 外周面から内周面に貫通する複数の貫通穴内に鋼球を動
   作可能に収納するとともに、前記載荷台に回転可能に設
   置されるガイドスリーブと、 ガイドスリーブを内包し、ガイドスリーブの外周面に沿
   って上下に摺動可能およびガイドスリーブと一体に回転
   可能であるとともに、内周面がガイドスリーブの外径に
   ほぼ一致する径と、これより僅かに大きい径との段付き
   形状に成形されて、ガイドスリーブに沿って摺動させる
   ことによりガイドスリーブの貫通穴の閉鎖、開放を行う
   よう構成したスライドスリーブとを備えてなり、 一方で、貫入ロッドにガイドスリーブの貫通穴位置に対
   応して係止溝を設けたことを特徴とする自動貫入試験
   機。