JP3898986B2 - Automatic penetration testing machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の地耐力を知るためにこれの基礎データの測定を行う自動貫入試験機であって、特に、荷重により自然に貫入する、所謂自沈の場合とロッドの回転により強制的に貫入させる場合とを判断してその動作を変更するようにした自動貫入試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、各種の建造物を建造する上で、その土地の地盤の地質を調査し、その土地の地耐力を知ることは極めて重要であり、このような地盤地質は一般にボーリング試験を実施して調査されるが、その前段、あるいは住宅等の小規模建造物を建造する場合には、簡易的な地盤地質調査として地中15m程度までの深度を対象として貫入試験が実施されている。この貫入試験においては、ロッドに錘の重量及び回転力を付与して地中に貫入する各種の貫入試験機が使用されており、この種、貫入試験機は図4に示すように、支柱103に沿って昇降動可能で、且つ所定重量の錘131を載荷可能な昇降台107を有しており、この昇降台107にはロッド127を保持するためのチャック部108と、このチャック部108を回転駆動するためのモータ120等の回転駆動源とが配置されている。そして、貫入試験時には、昇降台107に所定重量の錘131を載荷してロッド127に荷重を負荷するとともに、回転駆動源の駆動により、チャック部108に保持されたロッド127を回転させて地中に貫入し、所定の深度単位毎に、この所定深度貫入するのに要したロッド127の回転回数とその時負荷されている荷重とが測定されるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この貫入試験においては、ロッドが回転とは関係なく、荷重のみによって地中に貫入していく現象、即ち、自沈現象が発生する。これは地盤が軟弱であるが故に起こる現象であり、この自沈発生時には回転駆動源の駆動を一旦停止して、必要に応じて荷重を変化させ、荷重のみでロッドが地中に貫入するか否かを観察する必要がある。一般にロッドの先端には四角錐にねじりを与えた先端先鋭な形状のスクリューポイントが取り付けてあり、これにはこのねじりによる角の稜線に対して直角方向の断面において、稜線間に螺旋状の溝形状となった所謂、螺旋溝がある。このため、自沈が発生するような軟弱な地質であれば、このスクリューポイントに作用する土の抵抗によってロッドが自己回転し、荷重のみで貫入できるように構成されている。しかし、このような貫入試験機においてはチャック部と回転駆動源とは直結されているため、回転駆動源の駆動を停止すると、ロッドは回転駆動源の減速比等の関係から全く回転できない状態あるいは回転し難い状態となり、本来ならば、ロッドが自己回転すれば貫入可能な地質中であっても、スクリューポイントの螺旋溝が土の抵抗を受けて貫入が停止する可能性がある。従って、本来自沈が生じる地層であるにもかかわらず、自沈が発生しない地層と誤って判断し、地盤沈下発生等の危険性を事前に察知することができず、建造物の不等沈下や耐震性等に大きな影響を及ぼす原因となっている。
【0004】
また、これを解消するために一方向への回転のみ、回転駆動源の駆動力を伝達するようにした一方向クラッチが採用されたものもあるが、この場合、継ぎ足されて長くなったロッドを貫入試験終了後に、ロッドの継ぎ目となっているねじ部(図示せず)から切り離す際に、一方向クラッチに大きな力が加わることになり、一方向クラッチの強度あるいは信頼性等の面からこの大きな力を加えることができない。このため、ロッドの切り離し作業における作業性が悪い。更に、一方向クラッチを使用した場合は、自沈時のロッド自身の回転トルクを測定しようとしても、これができないことから自沈時の詳細なデータが得られない等の課題が生じている。
【0005】
本発明は上記課題を解消するとともに手動式の貫入試験に近い状態でロッドを地中に貫入し、正確な地質データを詳細に知る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。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、支柱3に沿って昇降可能な昇降台7を設け、この昇降台にロッド27を保持するチャック部8をチャック回転用駆動源に連結して回転可能に配置し、ロッド27を地中に貫入する構成の自動貫入試験機において、ロッド27とチャック回転用駆動源との間の回転伝達系21にチャック回転用駆動源からの回転力を入り切りする動力入り切り手段を設け、前記昇降台7にこれの下降速度を検出する速度検出センサ15を配置し、一方、この速度検出センサ15にこれからの信号を受けると前記動力入り切り手段に入り切り信号を与える制御部9を接続し、しかも、この動力入り切り手段は前記速度検出センサ15からあらかじめ設定されている下降速度以上の信号が入ると、自沈と判定し、この自沈時にはチャック回転用駆動源とチャック部8との回転伝達を解除してロッド27を空転状態にし、それ以外ではチャック回転用駆動源とチャック部8との回転伝達を維持してロッド27を連結状態にする構成とした自動貫入試験機を提供することで達成される。
【0008】
更に、前記目的は、支柱3に沿って昇降可能な昇降台7を設け、この昇降台7にロッド27を保持するチャック部8をチャック回転用駆動源に連結して回転可能に配置し、ロッド27を地中に貫入する構成の自動貫入試験機において、ロッド27とチャック回転用駆動源との間の回転伝達系21にチャック回転用駆動源からの回転力を入り切りする動力入り切り手段を設け、前記昇降台7にこれの下降速度を検出する速度検出センサ15を配置し、一方、前記回転伝達系21に地中への貫入によるロッド27の反力及び回転トルクを検出する反力検出センサ40及びトルク検出センサ41を設け、これらセンサを必要に応じて前記速度検出センサ15と組み合わせ、これらセンサから必要な信号を受けると前記動力入り切り手段に入り切り信号を与える制御部9を接続した自動貫入試験機を提供することでも達成される。
【0009】
しかも、この構成における動力入り切り手段は前記速度検出センサ15、反力検出センサ40、トルク検出センサ41の全てあるいはいずれかからあらかじめ設定されている夫々の基準値に達したことを示す信号が入ると、自沈と判定し、この自沈時にはチャック回転用駆動源とチャック部8との回転伝達を解除してロッド27を空転状態にし、それ以外ではチャック回転用駆動源とチャック部8との回転伝達を維持してロッド27を連結状態にするものである。
【0010】
その上、動力入り切り手段は自沈時におけるロッドの回転トルクが得られるよう必要に応じてチャック回転用駆動源とチャック部とを連結する構成であるので、自沈時の回転トルクも測定でき、より詳細なデータが得られる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1乃至図3に基づき説明する。図1及び図2において、1は自動貫入試験機であり、平行に配置した2本の基台2と、これに垂直に立設された支柱3と、この支柱3に沿って昇降可能な載荷台ユニット6と、各駆動部分の制御を行う制御部9とを備えてなる。貫入試験の種類は標準貫入試験、オランダ式コーン貫入試験等多種に渡るが、本実施の形態で述べる自動貫入試験機は、JIS(日本工業規格)A1221に定められているスウェーデン式サウンディング試験と称するものである。この試験機において、前記2本の基台2はその中間付近において互いに連結されており、この連結部分に前記支柱3が着脱可能に立設される。この支柱3は、両側面に案内路4を成形し、その背面には噛合部材としての案内チェーン5が支柱3の長手方向に沿い配置固定されている。
【0012】
前記載荷台ユニット6は、支柱3に沿って昇降可能な昇降台7と、この昇降台7に取り付けられるチャック部8と、昇降台7を昇降駆動する昇降ユニット10とからなる。この昇降台7は支柱3に沿って昇降可能となっており、この昇降台7は支柱3を包囲するように設置されている。この昇降台7の後部には、前記昇降ユニット10が取り付けられているとともに、昇降台7の昇降に伴う上限位置及び下限位置の検出を行う位置検出センサ(図示せず)が取付けられている。
【0013】
前記昇降ユニット10は、昇降台7の後部に設置されている昇降用駆動源としての第1モータ11を有しており、この第1モータ11の出力軸(図示せず)には減速機構(図示せず)を含む昇降伝達系12を介してスプロケット軸13に連結されている。これにより、第1モータ11の回転が前記スプロケット軸13に伝達される構成となっている。この第1モータ11は、正逆回転駆動が可能で、かつ停止時には出力軸を回転不能に固定するロック機構(図示せず)を備えている。また、このスプロケット軸13には前記支柱3の案内チェーン5と噛合する複数の歯が成形された歯付き回転部材の一例である昇降伝達スプロケット14が一体に取り付てあり、前記第1モータ11と昇降伝達スプロケット14との間の昇降伝達系12には電圧を変化させることによってブレーキ抵抗の調整が可能なブレーキ手段としてのパウダブレーキ(図示せず)が配置されている。これは電圧の負荷により内部に封入された磁性粉体(図示せず)に密度変化を発生させ、これにより粉体同士の摩擦作用あるいは噛合作用等によって発生する正確な滑りトルクで前記昇降伝達系12にブレーキ抵抗を加えるように構成されている。
【0014】
この昇降伝達系12には、一方向クラッチ(図示せず)が介在しており、前記第1モータ11の駆動により載荷台ユニット6が上昇する時のみ一方向クラッチが接続されて、昇降伝達スプロケット14を回転駆動するようになっており、載荷台ユニット6の下降時には一方向クラッチが外れるようになっている。また、昇降伝達スプロケット14の歯の回転移動面に直交する位置には、速度検出手段の一例である速度検出センサ15が設けてあり、載荷台ユニット6の下降時の昇降伝達スプロケット14の歯の通過をパルス信号として検出し、昇降伝達スプロケット14の回転を検出して載荷台ユニット6の下降速度を検出するように構成されている。
【0015】
前記チャック部8を取り付けている前記昇降台7上に設置されたベース16には減速機構(図示せず)を備えた正逆回転駆動可能なチャック回転用駆動源としての第2モータ20が配置されているとともに、これの軸線と平行な軸線を有するチャック部8が第2モータ20に回転伝達系21を介して連結されて設置されている。この回転伝達系21は、第2モータ20の出力軸(図示せず)にこれの回転を入り切りする動力入り切り手段としてのクラッチ部22を介して取付けられる主動スプロケット23と、チャック部8の下端に取付けられる従動スプロケット24と、これら各スプロケット23、24を連結する無端チェーン25とからなり、このクラッチ部22は第2モータ20が後記するスクリューポイント26を地中にねじ込み貫入する方向に回転させるよう駆動する時に、第2モータ20の出力軸と主動スプロケット側とが接続されて出力軸と主動スプロケット23とを一体回転させ、チャック部8に回転が伝達される構成となっている。この動力入り切り手段としてのクラッチ部22は正逆いずれの回転でも接続あるいは解除するもので、具体的には通常の噛み合いクラッチ、遠心力クラッチ、摩擦クラッチ、電磁クラッチ等であり、この動力入り切り手段は後記した制御部9からの信号により接続あるいは解除されるようになっている。
【0016】
前記チャック部8はベース16に対して回転自在となっており、このチャック部8には貫入試験時、ロッド27が着脱可能に挿通保持される。このチャック部8は所定長さのロッド27を挿通して保持するようになっており、このロッド27の一端には雌ねじ部(図示せず)、他端には延長用ロッド27の継ぎ足し手段である雄ねじ部(図示せず)が成形されている。この雌ねじ部には、角錐状の材料に右ねじりを施すことにより、このねじりの稜線に対する直角方向の断面において溝形状で、しかも、全長に渡って溝形状となった所謂、螺旋溝が成形されてねじ込み方向を規定したスクリューポイント26が螺合されている。一方、スクリューポイント26の他端の雄ねじ部は、貫入試験の際に同形状の延長用ロッド(図示せず)を、スクリューポイント26を地中に貫入する時のねじ込み方向と同一方向に回転させて順次継ぎ足し、スクリューポイント26が所望の深度に到達するまで貫入試験を継続できるように構成されている。また、前記ベース16には、前方に突出した載荷アーム30が固定してあり、貫入試験時、この載荷アーム30には前記載荷台ユニット6の重量を1000Nとするため、不足重量分の錘31が載荷される。
【0017】
更に、前記制御部9は、速度検出センサ15及び位置検出センサ(図示せず)の信号、若しくは手動入力キー操作により第1モータ11と第2モータ20の駆動を制御するとともに、前記速度検出センサ15により検出される所定時間当たりのパルス数を、あらかじめ設定されている基準パルス数と比較して昇降伝達系12のパウダブレーキ(図示せず)に負荷する電圧の調整を行い、パウダブレーキのブレーキ抵抗を調整するように構成されている。一方、この制御部9からは前記速度検出センサ15の制御信号を前記動力入り切り手段のクラッチ部22に与えるようになっているとともに、手動操作によってもこのクラッチ部に前記制御信号を与えることも可能になっている。しかも、この制御部9は、ロッド27への負荷荷重、ロッド27の回転回数及びロッド27の貫入量等の貫入試験データを処理するように構成されている。尚、昇降用駆動源の第1モータ11の駆動は、この制御部9により自沈が発生していない通常貫入試験時における載荷台ユニット下降時の昇降伝達系12の伝達軸(図示せず)の回転よりも速い速度で一方向クラッチを空転させるよう制御される。
【0018】
上記自動貫入試験機1により貫入試験を行う場合、まず、昇降用駆動源としての第1モータ11が正駆動して載荷台ユニット6を支柱3に沿って上限位置まで上昇させる。載荷台ユニット6が上限位置に達すると、第1モータ11の駆動は一旦停止し、昇降伝達系12はロック機構(図示せず)により即時固定される。一方、昇降伝達スプロケット14は常時載荷台ユニット6の重量を受けて載荷台ユニット6が下降する方向へ回転しようとするが、昇降伝達系12が固定状態にあるため、載荷台ユニット6は上限位置において静止する。
【0019】
この状態で、載荷台ユニット6のチャック部8にはロッド27が装着されるとともに載荷台ユニット6の総重量を1000Nとする錘31が載荷アーム30に載荷される。この後、図3に示すように、スタート信号が入ると、載荷台ユニット上昇時の駆動とは逆に第1モータ11が駆動(以下、逆駆動という)すると、一方向クラッチの作用によりそれまで停止していたスプロケット軸13は回転自在となり、これにより載荷台ユニット6は下降を開始し、スクリューポイント26の先端を地表付近に位置決めする。尚、載荷台ユニット6の下降を停止させるためには前述のように第1モータ11の駆動を停止させるのみでよい。
【0020】
このようにしてスクリューポイント26を位置決めして後、パウダブレーキに負荷される電圧の調整が行われ、適宜ブレーキ抵抗を付加する。この状態で、再度第1モータ11を逆駆動して前述のように載荷台ユニット6を下降させると、スクリューポイント26は載荷台ユニット6の重量を受けて地中に押圧貫入される。以後、第1モータ11は延長ロッド(図示せず)を継ぎ足す時まで逆駆動を継続し、昇降伝達系12の一方向クラッチを空転させる。本実施の形態においては、載荷台ユニット6の下降は通常貫入時において、その重量のみによるため、ロッド27には正確な荷重が負荷されることになる。また、チャック部8にロッド27を装着せずに載荷台ユニット6を下降させるような場合においては、ロッド27に働く貫入抵抗が存在しないため、載荷台ユニット6は自由落下しようとする。しかし、昇降伝達系12の一方向クラッチの作用により載荷台ユニット6は第1モータ11の逆駆動によって下降することになり、安全である。
【0021】
貫入開始時においては、前記昇降伝達系12のパウダブレーキのブレーキ抵抗により、昇降伝達スプロケット14の回転は抑制される。この時のブレーキ抵抗は、ロッド27に作用する載荷台ユニット6の重さを500Nとするものであり、ロッド27は500Nの荷重が負荷された時と同じ状態で地中に貫入する。この荷重状態でロッド27が貫入しなくなると、載荷台ユニット6が停止し、これに伴って速度検出センサ15からパルスが検出されなくなる。これを受けてパウダブレーキの電圧調整が行われ、ブレーキ抵抗が軽減されて、ロッド27に750Nの荷重が負荷された時と同じ状態が創出される。更に、この荷重下でロッド27の沈下が停止すると、最終的にパウダブレーキの電圧負荷が停止されて、ロッド27には載荷台ユニット6本来の重量である1000Nの荷重が負荷される。
【0022】
このようにして自沈測定制御が行われ、制御部9での自沈判定が繰り返されて1000Nの荷重でもロッド27の沈下が停止した状態になると、速度検出センサ15からの信号により自沈が終了と判定され、続いて、ロッド回転開始状態になり、動力入り切り手段が作用してクラッチ部22が接続される。そして、第2モータ20がロッド27をスクリューポイント26のねじ込み方向に回転するよう駆動し、ロッド27に1000Nの荷重が負荷された状態で回転して地中にロッド27を貫入(以下、回転貫入という)させ、回転貫入測定が行われる。この回転貫入に際して、荷重は自沈が発生しない限り1000Nに保たれる。自沈は軟弱な地層にスクリューポイント26が到達した時に発生する現象で、ロッド27に負荷されている荷重が重過ぎるため、ロッド27が回転に関係なく早く沈降する現象であり、前述した荷重のみでロッド27が貫入する現象をいう。
【0023】
一方、自沈発生時には、ロッド27の沈降に伴って載荷台ユニット6の下降速度が急激に増加するため、昇降伝達スプロケット14の回転速度が増し、速度検出センサ15により検出される所定時間当たりのパルス数が増加する。この所定時間当たりのパルス数は貫入試験中、常に制御部9によって監視されており、あらかじめ制御部9に設定された基準パルス数を超えるパルス数が検出されると、自沈発生となり、第2モータ20の駆動が停止する。この状態で1000Nの自沈測定を行い、下降速度が速くなった場合はパウダブレーキの電圧調整が行われてロッド27に作用する荷重が段階的に除荷され、自沈貫入測定状態となる。この貫入速度が遅くなると、前述の貫入試験の最初の段階と同様に荷重が1000Nになるまで段階的に荷重が増加され、自沈測定状態が続き、基準パルス数に達すると、再度ロッド回転開始となり、第2モータ20を駆動してロッド27の回転貫入を行う。尚、この基準パルス数を越えるパルス数が検出されると、この信号により動力入り切り手段であるクラッチ部22が解除され、ロッド27は空転状態となっている。そして、反対に自沈測定状態が終了すると、クラッチ部22が連結し、ロッド27は回転貫入状態となっている。
【0024】
この自沈時、即ち第2モータ20の駆動が停止している状態において、スクリューポイント26の螺旋溝には土の抵抗が作用し、スクリューポイント26に回転力を与える。この回転力はロッド27を通じてチャック部8に伝達され、更には従動スプロケット24、無端チェーン25を介して主動スプロケット23に伝達される。この時の回転方向は主動スプロケット23をスクリューポイント26の螺旋溝の巻き方向、即ちスクリューポイント26のねじ込み方向に回転させるものであるが、既にクラッチ部22が解除されロッド27は空転状態となっているので、ロッド27は、第2モータ20の抵抗を受けることなくスクリューポイント26に作用する土の抵抗のみによって、極めて手動貫入に近い状態で回転する。
【0025】
貫入試験中、載荷台ユニット6が下限位置に達すると、第1モータ11及び第2モータ20の駆動が停止する。この時、貫入試験を継続する場合はロッド27に延長用ロッド27を継ぎ足す。この延長用ロッド27を継ぎ足して後は、所定設定深度に達するまで延長用ロッド27の継ぎ足しを繰り返しながら貫入試験が続けられ、所望深度あるいは硬さに達すると、貫入終了となり貫入測定が完了する。
【0026】
また、この実施の形態においては、自沈の有無を速度検出センサ15のみで判定するようにしているが、これに加えて図1に示すように、ロッド27に接して配置し、ロッド27が地中に貫入される際にロッドが受ける反力を検出する反力検出センサ40と、回転伝達系21に接して配置し、ロッド27の回転抵抗を検出することであらかじめ設定されたトルクの夫々の基準値より少ないか否かを判定するトルク検出センサ41を適宜必要に応じて組み合わせて使用することもでき、このようにすることで、より詳細なデータを得ることができる。更に、この反力検出センサ40、トルク検出センサ41を単独で使用することによっても、その目的に沿う必要なデータを得ることができる。
【0027】
尚、上記実施の形態において、前記チャック回転用駆動源の第2モータ20とチャック部8との回転伝達を維持してにロッド27を連結した状態にある場合であっても、制御部9から必要に応じてクラッチ部22にこれを入り切り操作する信号を与えることで、ロッド27を空転状態にすることができ、反対に、自沈時におけるロッド27の回転トルクを測定する必要がある場合は、前記クラッチ部22に信号を与えて必要な時間だけ連結することで、容易にそのデータを得ることができる。
【0028】
【発明の効果】
本発明は以上説明した実施の形態から明らかなように、所定重量の昇降台7を昇降可能にするとともに、ロッド27を保持するチャック部8をチャック回転用駆動源に連結して回転可能とし、ロッド27に回転力と重量とを加えて地中に貫入する自動貫入試験機であって、ロッド27とチャック回転用駆動源との間の回転伝達系21に回転力を入り切りする動力入り切り手段を設け、昇降台7にこれの下降速度を検出する速度検出センサ15を配置し、この速度検出センサ15に前記動力入り切り手段に入り切り信号を与える制御部9を接続し、速度検出センサ15からあらかじめ設定されている下降速度以上の信号が入ると、自沈と判定し、回転駆動を解除してロッド27を空転状態にし、それ以外では必要に応じてチャック回転用駆動源とロッド27とを連結状態にした自動貫入試験機である。
【0029】
このため、貫入試験において、荷重を変化させて荷重のみでロッドが地中に貫入するか否かを作業者が常時観察する必要がない。また、チャック部とチャック回転用駆動源とが常時連結されておらず、自沈時には動力入り切り手段が働いてこの連結が完全に解除されるので、螺旋溝に作用する土の抵抗によってロッドが自己回転し、荷重のみで貫入できる。これにより、自沈の発生する地層に対して正確に軟弱な地層と判定できるので、地盤沈下発生等の危険性を事前に察知でき、建造物の不等沈下や耐震性等に対応することが可能になる。
【0030】
更に、この自動貫入試験機において、速度検出センサ15の他に、前記回転伝達系21にロッド27の反力及び回転トルクを検出する反力検出センサ40及びトルク検出センサ41を設け、これらセンサを必要に応じて速度検出センサと組み合わせたり、単独で使用して必要な信号を受けるようにすることで、自沈時の詳細なデータが得られる。
【0031】
また、前記構成における動力入り切り手段でロッド27の正逆回転を接続あるいは解除する構成なので、貫入試験終了後に継ぎ足されて長くなっているロッドを切り離す際に、クラッチ部を接続することで、ロッド切り作業の作業性が向上する。その上、クラッチ部の解除中は正逆空転可能になるから、ロッド先端のスクリューポイントが貫入作業中に地中の礫等に噛み込み、ロッドの回転がそれ以上できなくなった場合に、従来であれば、ロッドの回転駆動力を除去すると、ロッドに蓄えられているねじり方向の反力により逆方向の回転が発生するが、クラッチ部の解除によってこの反力が除去され、これによるチャック回転用駆動源の損傷がなくなる。しかも、ロッドからクラッチ部の間の回転伝達系にトルク検出センサを設け、自沈中にクラッチ部を必要な時間だけ連結するようにすれば、自沈時のロッド自身の回転トルクも簡単に測定でき、詳細なデータが得られる等の特有の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自動貫入試験機の要部概略断面図である。
【図2】本発明に係る自動貫入試験機の側面図である。
【図3】本発明に係る自動貫入試験機の動作を示すフローチャートである。
【図4】従来の自動貫入試験機の説明図である。
【符号の説明】
1 自動貫入試験機
2 基台
3 支柱
4 案内路
5 案内チェーン
6 載荷台ユニット
7 昇降台
8 チャック部
9 制御部
10 昇降ユニット
11 第1モータ
12 昇降伝達系
13 スプロケット軸
14 昇降伝達スプロケット
15 速度検出センサ
16 ベース
20 第2モータ
21 回転伝達系
22 クラッチ部
23 主動スプロケット
24 従動スプロケット
25 無端チェーン
26 スクリューポイント
27 ロッド
30 載荷アーム
31 錘
40 推力検出センサ
41 トルク検出センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is an automatic penetration testing machine that measures the basic data of the ground in order to know the ground strength of the ground, and in particular, it penetrates naturally by load, so-called self-sinking and forced penetration by rotation of the rod. The present invention relates to an automatic penetrating tester that is configured to change the operation when it is determined.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when building various types of structures, it is extremely important to investigate the geology of the ground of the land and to know the ground strength of the land, and such ground geology is generally investigated by conducting a boring test. However, when building a small building such as the previous stage or a house, a penetration test is conducted for a depth of up to about 15 m in the ground as a simple geological survey. In this penetration test, various types of penetration testing machines that use the weight of the weight and rotational force to the rod to penetrate into the ground are used. As shown in FIG. The lifting / lowering
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this penetration test, a phenomenon that the rod penetrates into the ground only by a load, that is, a self-sink phenomenon occurs regardless of rotation. This is a phenomenon that occurs because the ground is soft. When this self-sink occurs, the drive of the rotary drive source is temporarily stopped, the load is changed as necessary, and whether the rod penetrates into the ground only with the load. It is necessary to observe. In general, the tip of the rod is attached with a screw point with a sharp tip that twists a quadrangular pyramid, and this is a spiral groove between the ridge lines in a cross section perpendicular to the ridge line of the corner by this twist. There is a so-called spiral groove in the shape. For this reason, if the geology is soft enough to cause self-settlement, the rod self-rotates due to the resistance of the soil acting on the screw point and can be penetrated only by the load. However, in such a penetration tester, the chuck portion and the rotation drive source are directly connected. Therefore, when the drive of the rotation drive source is stopped, the rod cannot be rotated at all due to the reduction ratio of the rotation drive source or the like. Even if it is in the geology that can be penetrated if the rod is self-rotating, the spiral groove of the screw point may be subjected to the resistance of the soil to stop the penetration. Therefore, although it is a stratum that naturally undergoes subsidence, it is mistakenly determined that the subsidence does not occur, and the risk of subsidence cannot be detected in advance. This is a major factor affecting earthquake resistance.
[0004]
In addition, in order to solve this problem, there is one that uses a one-way clutch that transmits the driving force of the rotational drive source only in one direction of rotation. After the penetration test, a large force is applied to the one-way clutch when separating from the threaded portion (not shown) that is the joint of the rod. I cannot add power. For this reason, workability | operativity in the cutting | disconnection work of a rod is bad. Further, when the one-way clutch is used, there is a problem that detailed data at the time of self-sinking cannot be obtained because it is impossible to measure the rotational torque of the rod itself at the time of self-sinking.
[0005]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an automatic penetration testing machine capable of penetrating a rod into the ground in a state close to a manual penetration test and knowing precise geological data in detail. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a
[0008]
Further, the object is to provide a
[0009]
Moreover, when the power on / off means in this configuration receives signals indicating that the reference values set in advance from all or any one of the
[0010]
Moreover, the power on / off means is configured to connect the chuck rotation drive source and the chuck portion as necessary so that the rotational torque of the rod during self-sinking can be obtained. Is Thus, the rotational torque at the time of self-sink can be measured, and more detailed data can be obtained.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. 1 and 2,
[0012]
The
[0013]
The elevating
[0014]
The lift transmission system 12 includes a one-way clutch (not shown). The one-way clutch is connected only when the
[0015]
A
[0016]
The
[0017]
Further, the control unit 9 controls the driving of the first motor 11 and the
[0018]
When a penetration test is performed by the automatic
[0019]
In this state, the
[0020]
After positioning the
[0021]
At the start of penetration, rotation of the lifting
[0022]
In this way, the self-sinking measurement control is performed, and when the self-sinking determination in the control unit 9 is repeated and the sinking of the
[0023]
On the other hand, when the self-sink occurs, the descending speed of the
[0024]
During this self-sinking, that is, in a state where the driving of the
[0025]
When the
[0026]
Further, in this embodiment, the presence or absence of self-sink is determined only by the
[0027]
In the above embodiment, even when the
[0028]
【The invention's effect】
As is clear from the above-described embodiment, the present invention allows the
[0029]
For this reason, in the penetration test, it is not necessary for the operator to constantly observe whether or not the rod penetrates into the ground only by changing the load. In addition, the chuck part and the chuck rotation drive source are not always connected, and when the self-sinking occurs, the power turning-on means works and this connection is completely released, so the rod self-rotates due to the resistance of the soil acting on the spiral groove. However, it can penetrate only by load. As a result, it can be accurately determined that the self-sinking layer is a soft layer, so it is possible to detect the risk of subsidence in advance and cope with unequal subsidence and earthquake resistance of buildings. become.
[0030]
Further, in this automatic penetration testing machine, in addition to the
[0031]
Further, since the forward / reverse rotation of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part of an automatic penetration testing machine according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of an automatic penetration testing machine according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the automatic penetration testing machine according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view of a conventional automatic penetration testing machine.
[Explanation of symbols]
1 Automatic penetration testing machine
2 base
3 props
4 guideway
5 Guide chain
6 Loading platform unit
7 Lift platform
8 Chuck part
9 Control unit
10 Lifting unit
11 First motor
12 Lifting transmission system
13 Sprocket shaft
14 Lifting transmission sprocket
15 Speed detection sensor
16 base
20 Second motor
21 Rotation transmission system
22 Clutch part
23 main sprocket
24 driven sprocket
25 Endless chain
26 Screw points
27 Rod
30 Loading arm
31 spindles
40 Thrust detection sensor
41 Torque detection sensor
Claims (4)
ロッドとチャック回転用駆動源との間の回転伝達系(21)にチャック回転用駆動源からの回転力を入り切りする動力入り切り手段を設け、前記昇降台にこれの下降速度を検出する速度検出センサ(15)を配置し、一方、この速度検出センサにこれからの信号を受けると前記動力入り切り手段に入り切り信号を与える制御部(9)を接続し、しかも、この動力入り切り手段は前記速度検出センサからあらかじめ設定されている下降速度以上の信号が入ると、自沈と判定し、この自沈時にはチャック回転用駆動源とチャック部との回転伝達を解除してロッドを空転状態にし、それ以外ではチャック回転用駆動源とチャック部との回転伝達を維持してロッドを連結状態にする構成であることを特徴とする自動貫入試験機。A lifting platform (7) that can be moved up and down along the column (3) is provided, and a chuck portion (8) that holds the rod (27) is connected to the chuck rotation drive source so as to be rotatable. In an automatic penetration testing machine configured to penetrate the rod into the ground,
A speed detecting sensor for providing power on / off means for turning on and off the rotational force from the chuck rotating drive source in the rotation transmission system (21) between the rod and the chuck rotating drive source, and detecting the descending speed of the lifting platform. (15) is arranged, and on the other hand, when a speed signal is received by the speed detection sensor, a control unit (9) for entering the power on / off means and giving a signal is connected, and the power on / off means is connected to the speed detection sensor. If a signal exceeding the preset lowering speed is input, it is determined that self-sinking occurs. When this self-sinking occurs, the rotation transmission between the chuck rotation drive source and the chuck part is released and the rod is idled. An automatic penetration testing machine characterized in that it is configured to maintain the transmission of rotation between the drive source and the chuck part and to connect the rods .
ロッドとチャック回転用駆動源との間の回転伝達系にチャック回転用駆動源からの回転力を入り切りする動力入り切り手段を設け、前記昇降台にこれの下降速度を検出する速度検出センサを配置し、一方、前記回転伝達系に地中への貫入によるロッドの反力及び回転トルクを検出する反力検出センサ(40)及びトルク検出センサ(41)を設け、これらセンサを必要に応じて前記速度検出センサと組み合わせ、これらセンサから必要な信号を受けると前記動力入り切り手段に入り切り信号を与える制御部を接続したことを特徴とする自動貫入試験機。An automatic penetration test with a configuration in which a lifting platform that can be moved up and down along the support column is installed, a chuck part that holds the rod is connected to a driving source for rotating the chuck, and the rod is inserted into the ground. In the machine
The rotation transmission system between the rod and the chuck rotation drive source is provided with power on / off means for turning on and off the rotational force from the chuck rotation drive source, and a speed detection sensor for detecting the lowering speed of the lift is arranged on the lifting platform. On the other hand, a reaction force detection sensor (40) and a torque detection sensor (41) for detecting the reaction force and rotational torque of the rod due to penetration into the ground are provided in the rotation transmission system, and these sensors are provided with the speed as required. An automatic penetration testing machine, which is combined with a detection sensor and connected to a control unit which enters the power on / off means and gives a signal when receiving a necessary signal from these sensors.
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