JP4205974B2

JP4205974B2 - Automatic penetration testing machine

Info

Publication number: JP4205974B2
Application number: JP2003070920A
Authority: JP
Inventors: 忠雄熊中; 直也波多野
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP2004278114A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貫入ロッドを地中に貫入して各種データを収集し、その土地の地耐力等を調査する自動貫入試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
宅地等の比較的小規模な建物を建築する場合、その建築予定地の地盤の耐力を調査する必要がある。この調査に当たっては、近年、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」に従った試験（以下、貫入試験という）が広く実施されている。
【０００３】
貫入試験は、荷重を２５０Ｎ単位で増減しながら荷重のみで貫入ロッドが地中に貫入する様子を観察する自沈貫入と、１ＫＮ（１０００Ｎ）の荷重を負荷した状態で貫入ロッドを回転駆動して貫入する様子を観察する回転貫入とを組み合わせて行われる。すなわち、荷重を２５０Ｎ単位で増減しながら貫入ロッドを自沈貫入させ、貫入ロッドが１ＫＮの荷重のみで自沈貫入しなくなると、その荷重負荷状態のまま貫入ロッドを回転駆動して回転貫入させる。この回転貫入中、貫入ロッドの貫入速度が速くなる場合には、回転を止めて荷重のみを負荷した自沈貫入に切り替える。この時、一般には貫入速度が所定の速度以下になるまで荷重が減じられる。このような貫入試験においては、自沈貫入の時は荷重値が、また回転貫入の時は所定貫入量毎の貫入ロッドの半回転数（ロッドの１回転を２としてカウントした回転回数）が、試験データとして記録される。試験後、これら試験データから換算Ｎ値が求められ、地盤の耐力を推測することができる。
【０００４】
特許文献１に示される試験機は、上述の貫入試験を自動化して実施するものとして知られており、同規格に基づき、必要に応じて試験用ロッド（貫入ロッド）に負荷する荷重を変更できる機構を有する。すなわち、同試験機においては、第１錘、第２錘および第３錘を有し、第２錘に試験用ロッドをクランプするためのクランプ手段と、試験用ロッドに回転駆動力を与える回転駆動装置とを配置してある。また、前記第１錘はワイヤーで吊られ、このワイヤーはウィンチ装置によって巻き上げ、繰り出し操作されるように構成される。
【０００５】
前記第１錘は、ワイヤーが緩められると第２錘に重力により載置される。また、前記第３錘は、第１錘が第２錘に載置される前に第２錘に重力により載置されるとともに、ワイヤーが巻き上げられて第１錘が第２錘から離れる過程で、第１錘によって第２錘から押し上げられるようになっている。このような構造と操作により、試験用ロッドには第２錘による荷重、第２錘と第３錘とによる荷重、第１錘と第２錘と第３錘とによる荷重、の３種類の荷重が負荷できる。また、回転貫入時には、第１錘と第２錘と第３錘とによる荷重が試験用ロッドに負荷された状態で電動機が駆動し、試験用ロッドを回転駆動する。
【０００６】
特許文献２は、水平方向に地中掘削を行う水平ボーリングマシンに関するものであり、同文献には、水平ボーリングマシンのカッター駆動用にインバータモータを採用し、このインバータモータの駆動周波数を調節することにより、土質に応じた回転数でカッターを駆動させることが開示されている。これにより、同水平ボーリングマシンでは、効率のよい掘削作業を実行できるとされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−３８７８１号公報
【特許文献２】
特開平７−１９７７５９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
貫入試験において回転貫入を行う場合、試験用ロッドの貫入速度は回転数に依存する。よって、特許文献１の試験機において、試験用ロッドを回転駆動する電動機に特許文献２に示されたインバータモータを採用することにより、その土質に応じた最適な回転数を設定することが可能になり、土質に応じた最適な試験用ロッドの回転数を得ることが可能となる。この場合、電動機の回転数変更のタイミングとして、特許文献２によれば、試験用ロッドの受ける掘削抵抗の大きさを基準とすることが考えられる。つまり、掘削抵抗がある大きさに達すると、インバータモータの駆動周波数を変更するのであるが、この駆動周波数の変更ポイントを最適に設定しておかないと、試験の効率向上は期待できない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、貫入ロッドの回転を効率よく的確に制御することができる自動貫入試験機の提供を目的とする。
【００１０】
前記目的を達成するために本発明は、支柱に沿って昇降可能な昇降台と、この昇降台に回転可能に設けられたチャックと、このチャックを高速または高トルクで回転駆動可能なチャック回転駆動手段と、前記チャックに保持される貫入ロッドと、前記昇降台を支柱に沿って昇降させる昇降ユニットと、前記貫入ロッドを回転させて地中に貫入する時に当該貫入ロッドが受ける回転負荷に応じた信号を出力可能な検出手段と、チャック回転駆動手段が高トルク駆動した時に貫入ロッドが最高回転数で回転できる最大回転負荷以上の回転負荷に対応する検出手段の信号を閾値として保持し、チャック回転駆動手段の高速駆動下で前記検出手段の信号を閾値と比較して閾値に対応する回転負荷を上回る回転負荷が作用している場合はチャック回転駆動手段を高トルク駆動に切り替え、また高トルク駆動下で前記検出手段の信号を閾値と比較して閾値に対応する回転負荷以下の回転負荷が作用している場合にはチャック回転駆動手段を高速駆動に切り替える制御手段とを備えていることを特徴とする。なお、前記チャック回転駆動手段は、インバータモータであることが好ましい。
【００１１】
また、前記目的を達成するために本発明は、支柱に沿って昇降可能な昇降台と、この昇降台に回転可能に設けられたチャックと、このチャックを高速または高トルクで回転駆動可能なチャック回転駆動手段と、前記チャックに保持される貫入ロッドと、前記昇降台を支柱に沿って昇降させる昇降ユニットと、前記貫入ロッドを回転させて地中に貫入する時に当該貫入ロッドが受ける回転負荷に応じた信号を出力可能な検出手段と、チャック回転駆動手段が高トルク駆動した時に貫入ロッドが最高回転数で回転できる最大回転負荷以上の回転負荷に対応する検出手段の信号を第１の閾値として保持するとともに、この第１の閾値の対応する回転負荷よりも大きい回転負荷に対応する検出手段の信号を第２の閾値として保持し、チャック回転駆動手段の高速駆動下で前記検出手段の信号を第２の閾値と比較して第２の閾値に対応する回転負荷以上の回転負荷が作用している場合はチャック回転駆動手段を高トルク駆動に切り替え、また高トルク駆動下で前記検出手段の信号を第１の閾値と比較して第１の閾値に対応する回転負荷以下の回転負荷が作用している場合にはチャック回転駆動手段を高速駆動に切り替える制御手段とを備えていることを特徴とするものである。なお、前記チャック回転駆動手段は、インバータモータであることが好ましい。
【００１２】
また、前記目的を達成するために本発明は、支柱に沿って昇降可能な昇降台と、この昇降台に回転可能に設けられたチャックと、このチャックを高速または高トルクで回転駆動可能なチャック回転駆動手段と、前記チャックに保持される貫入ロッドと、前記昇降台を支柱に沿って昇降させる昇降ユニットと、前記貫入ロッドを回転させて地中に貫入する時に当該貫入ロッドが受ける回転負荷に応じた信号を出力可能な検出手段と、チャック回転駆動手段が高トルク駆動した時に貫入ロッドが最高回転数で回転できる最大回転負荷以上の回転負荷に対応する検出手段の信号を第１の閾値として保持するとともに、チャック回転駆動手段が高トルク駆動した時に貫入ロッドが最高回転数で回転できる最大回転負荷よりも小さく、かつチャック回転駆動手段が高速駆動した時に貫入ロッドが最高回転数で回転できる最大回転負荷以上の回転負荷に対応する検出手段の信号を第２の閾値として保持し、チャック回転駆動手段の高速駆動下で前記検出手段の信号を第２の閾値と比較して第２の閾値に対応する回転負荷以上の回転負荷が作用している場合はチャック回転駆動手段を高トルク駆動に切り替え、また高トルク駆動下で前記検出手段の信号を第１の閾値と比較して第１の閾値に対応する回転負荷以下の回転負荷が作用している場合にはチャック回転駆動手段を高速駆動に切り替える制御手段とを備えていることを特徴とするものである。なお、前記チャック回転駆動手段は、インバータモータであることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図６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と、この昇降台３に回転可能に設けられたチャック４と、このチャック４を回転駆動するチャック回転駆動手段５と、前記チャック４に保持される貫入ロッド６と、前記昇降台３を支柱２に沿って昇降させる昇降ユニット７とを有する。
【００１４】
前記支柱２は、脚部２ａに立設されており、その背面には、案内路の一例としてチェーン部材８が直線状に配置固定されている。このチェーン部材８には、詳細を後述する昇降ユニット７のスプロケット２１が噛合する。
【００１５】
前記昇降台３は、支柱２の両側面に形成されたレール部２ｂ，２ｂに沿う昇降ガイド部９を有する。この昇降ガイド部９は、上下両端部にレール部２ｂ，２ｂを挟むカムフォロア９ａを内蔵し、このカムフォロア９ａの回転で、支柱２に沿った昇降台３の滑らかな昇降動作を実現する。また、昇降台３の前部には、質量調整用の錘１０が配置されている。この錘１０による質量調整により、昇降台３、チャック４、チャック回転駆動手段５、昇降ユニット７等の総質量による荷重が１ＫＮになるよう調整されている。
【００１６】
前記チャック４は、昇降台３に回転可能に配置されている。その構造は、基本的に特許第２９２７７０４号公報に示されている通りであり、貫入ロッド６が挿通可能かつ回転可能に支持された中空スリーブ１１を持つ。この中空スリーブ１１には、貫入ロッド６に形成された長溝６ａに係合する鋼球１２が配置されるとともに、その下部にはスプロケット１３が設けられている。このスプロケット１３には、その回転中心回りに１８個の円形穴１３ａが等分形成されており、この円形穴１３ａの通過を検出できるよう、前記昇降台３には検出手段の一例であるセンサＳが取り付けてある。このセンサＳは、スプロケット１３の回転に伴う円形穴１３ａの通過を検出してオン・オフし、その信号を制御手段４０に送るように構成されている。
【００１７】
前記鋼球１２は、ばね１４で付勢されたスライドスリーブ１５により、常時中空スリーブ１１の中空穴部１１ａに突出する位置に支持されており、この状態で貫入ロッド６の長溝６ａに係合する。なお、スライドスリーブ１５をばね１４の付勢に抗して押し下げると、鋼球１２は動作可能となり、以て貫入ロッド６の保持を解くことができる。
【００１８】
前記貫入ロッド６は、前述の長溝６ａが上部に形成されたロッド部１６と、このロッド部１６の先端に連結されたドリル形状のスクリューポイント１７とから成る。ロッド部１６は、上端に雄ねじ部１６ａ、下端に雌ねじ部（図示せず）が形成されたもので、次々と継ぎ足して延長できる。
【００１９】
前記チャック回転駆動手段５はインバータモータであり、電源周波数を変化させることにより、出力トルクと回転数とを変化させられるものである。このチャック回転駆動手段５の駆動軸５ａには、一方向クラッチ１８を介してスプロケット１９が取付けられている。このスプロケット１９と前記チャック４下部のスプロケット１３とには、無端チェーン２０が巻き掛けられ、チャック回転駆動手段５からチャック４へ回転伝達可能に構成されている。
【００２０】
前記一方向クラッチ１８は、貫入ロッド６の地中への自沈貫入時、ねじり形状のスクリューポイント１７に土の抵抗が作用することで貫入ロッド６が回転しようとするのを許容する。つまり、その方向の回転が貫入ロッド６側（チャック４側）から伝達された場合、一方向クラッチ１８は空転し、チャック回転駆動手段５の減速抵抗等が貫入ロッド６の回転の妨げとならないよう機能する。
【００２１】
前記昇降ユニット７は、昇降台３の後部に設けられ、前記チェーン部材８に噛合して回転可能な係合回転部材の一例たるスプロケット２１と、このスプロケット２１を回転駆動可能な昇降用回転駆動手段２２と、クラッチ手段の一例たるパウダクラッチ２３とを備える。この昇降ユニット７のスプロケット２１が、チェーン部材８に噛合して回転することにより、昇降台３は昇降動作する。
【００２２】
前記昇降用回転駆動手段２２は、電源が遮断された場合、駆動軸２２ａを回転不能にロックするブレーキ機構（図示せず）を内蔵したインバータモータであり、チャック回転駆動手段５同様、電源周波数を変動させることにより、出力トルクおよび回転数を変化させることが可能である。この昇降用回転駆動手段２２の駆動軸２２ａには、駆動ギヤ２４ａを一体形成したギヤ軸２４が同軸上に連結されており、このギヤ軸２４には、同軸上に一方向クラッチ２５を介してストッパギヤ２６が取付けられている。また、前記駆動ギヤ２４ａは、回転自在に配置された中間ギヤ２７と噛合しており、さらにこの中間ギヤ２７はパウダクラッチ２３に取付けられた入力ギヤ２８と噛合させてある。
【００２３】
前記パウダクラッチ２３は、ケーシング２９に回転可能に設けられた入力軸３０と、この入力軸３０を貫通して回転可能に設けられた出力軸３１とを有する。前記入力軸３０は２分割構造になっており、その内部には、出力軸３１と一体のカップリング３２が所定の隙間を持って配置されている。これらの隙間部分には、微小な磁性パウダ（図示せず）が封入される。また、ケーシング２９には、この磁性パウダを励磁するための電磁石３３が設けられる。
【００２４】
前記パウダクラッチ２３は、電磁石３３への通電により生じる磁束により磁性パウダを励磁し、磁束に沿った磁性パウダ同士の磁力吸着状態を創出し、これに伴って生じる磁性パウダ同士の摩擦抵抗により、入力軸３０とカップリング３２との間に所定のクラッチ力を生じさせるものである。磁性パウダの磁力吸着状態は、磁束密度の大きさ、すなわち電磁石３３への通電量によって変動する。このため、電磁石３３の通電制御により、入力軸３０と出力軸３１の滑り具合を変化させ、入力軸３０と出力軸３１とを所定のクラッチ力で接続することが可能である。しかも、このパウダクラッチ２３は、微小な磁性パウダ同士の摩擦抵抗からクラッチ力を生むものであるため、通電量を変動させた場合、極めて滑らかにクラッチ力を変動させることができる。
【００２５】
前記パウダクラッチ２３の入力軸３０には、前記入力ギヤ２８が連結されており、これを以て、入力軸３０は昇降用回転駆動手段２２に連結されて回転可能に構成されている。また、出力軸３１の一端は、遊星歯車減速機３４を介して前記スプロケット２１に連結されている。
【００２６】
前記遊星歯車減速機３４は、出力軸３１に一体に連結された太陽ギヤ軸３５と、この太陽ギヤ軸３５の先端に形成された太陽ギヤ３５ａに噛合する３個の遊星ギヤ３６・・と、この遊星ギヤ３６・・を回転自在に支持したキャリア３７とから成る。このキャリア３７には、前記スプロケット２１が一体に連結してあり、よってスプロケット２１は、太陽ギヤ３５ａと遊星ギヤ３６・・との作用によって減速された回転伝達を受ける。また、キャリア３７にはエンコーダ３８が連結してあり、スプロケット２１の回転に伴うパルス信号を出力できるよう構成されている。
【００２７】
一方、出力軸３１の他端には、前記ストッパギヤ２６と噛合する伝達ギヤ３９が一体に連結されている。これにより、スプロケット２１の回転が遊星歯車減速機３４、出力軸３１、伝達ギヤ３９を介してストッパギヤ２６に伝達できるよう構成されている。なお、ストッパギヤ２６とギヤ軸２４との間に介在する一方向クラッチ２５は、昇降用回転駆動手段２２の駆動軸２２ａがロックされている状態を考えると、昇降台３が下降する時のスプロケット２１の回転がスプロケット２１側からストッパギヤ２６に伝達された時にはギヤ軸２４に対してロックし、逆方向の回転がスプロケット２１側からストッパギヤ２６に伝達された時にはギヤ軸２４に対して空転する。
【００２８】
前記チャック回転駆動手段５と昇降用回転駆動手段２２とは、制御手段４０によって制御される。この制御手段４０は、制御部４１と、この制御部４１からの指令を受けてチャック回転駆動手段５，昇降用回転駆動手段２２をそれぞれ駆動制御するインバータ４２，４３と、パウダクラッチ２３を通電制御するクラッチ制御部４４と、試験スタート信号、引抜きスタート信号、試験終了信号および非常停止信号等の各種指令信号および制御に必要な各種設定値を入力可能な入力部４５と、制御プログラム，制御用データおよび試験データ等を記憶する記憶部４６と、各種情報表示用の表示部４７とを備える。
【００２９】
前記制御部４１は、前記エンコーダ３８の出力するパルス信号を処理し、貫入ロッド６の地中への貫入量、貫入速度等を求めるとともに、クラッチ制御部４４からパウダクラッチ２３への通電指令を基に、貫入ロッド６に負荷されている荷重を求める。また制御部４１は、前記センサＳからのオン・オフ信号によって形成されるパルス信号から貫入ロッド６を回転貫入している時の半回転数、貫入ロッドの回転数を随時求める。
【００３０】
図７は、チャック用回転駆動手段５、昇降用回転駆動手段２２をインバータ４２，４３で駆動制御した時の定格トルクおよびピークトルクそれぞれの出力特性を示したものである。この図７において、出力トルクは定格トルクの最大値を１００％とした値で与えられている。制御部４１から高速駆動指令、高速正駆動指令または高速逆駆動指令を受けた場合、インバータ４２はチャック回転駆動手段５を９３Ｈｚ、インバータ４３は昇降用回転駆動手段を８０Ｈｚの高回転数駆動域の各周波数で高速駆動する。また、制御部４１から高トルク駆動指令、高トルク正駆動指令または高トルク逆駆動指令を受けた場合、インバータ４２，４３は、１００％の定格トルクが得られる６０Ｈｚの高トルク駆動域の周波数でチャック回転駆動手段５、昇降用回転駆動手段２２をそれぞれ高トルク駆動する。
【００３１】
記憶部４６に記憶される制御用データには、閾値、自沈境界値が含まれる。この閾値は、チャック回転駆動手段５の高速駆動と高トルク駆動とを切り替える基準値であり、チャック回転駆動手段が高トルク駆動した時の貫入ロッドの最高回転数以下の回転数に対応する前記センサＳのパルス信号数が与えられる。具体的には、高トルク駆動下での貫入ロッドの最高回転数に対応する前記センサＳの出力パルス信号数を１００％として、３０％の値が閾値として与えられている。
【００３２】
貫入ロッド６を回転貫入する時の回転負荷に応じて貫入ロッド６の回転数は変動する。よって、前述のようにセンサＳのパルス信号数は、貫入ロッド６が受ける回転負荷に応じたものとなる。このような性質から、前述の閾値は、
「チャック回転駆動手段が高トルク駆動した時に貫入ロッドが最高回転数で回転できる最大回転負荷以上の回転負荷に対応するセンサＳのパルス信号数に設定される」
と換言できる。
【００３３】
次に本自動貫入試験機１の作用を貫入試験の手順に沿って述べる。
まず、試験前の電源が切られた状態において、パウダクラッチ２３の磁性パウダは励磁されないため、入力軸３０に対して出力軸３１は回転自在な状態にある。従って、昇降台３は自重で下降しようとするが、この時、昇降用回転駆動手段２２の駆動軸２２ａはブレーキ機構の作用で回転不能にロックされている。このため、昇降台３下降方向のスプロケット２１の回転がストッパギヤ２６に伝達されることで一方向クラッチ２５がロックする。よって、昇降台３は下降することができない。このように、電源が断たれてパウダクラッチ２３の磁性パウダが励磁されない状態では、昇降台３は機械的にロックされるため、電源遮断時の昇降台３の落下等を防止し、試験機１を安全な状態に保つことができる。
【００３４】
貫入試験を始める時は、制御手段４０の入力部４５からの入力操作により昇降用回転駆動手段２２を駆動し、スクリューポイント１７の先端が接地する所まで昇降台３を下降させる。この時の昇降用回転駆動手段２２の駆動軸２２ａの回転は、昇降台３が自重で下降する時のスプロケット２１の回転よりも十分に遅い。このため昇降台３は、昇降用回転駆動手段２２の駆動に依存して下降する。
【００３５】
続いて、入力部４５から試験スタート信号を入力すると、制御部４１はインバータ４３に高速逆駆動指令を与える。これを受け、インバータ４３は昇降用回転駆動手段２２を高速回転用の周波数で逆駆動する。この昇降用回転駆動手段２２の「逆駆動」とは、昇降用回転駆動手段２２が、ギヤ軸２４が一方向クラッチ２５の作用でストッパギヤ２６に対して空転するように駆動することをいう。以下、「逆駆動」は同様の意味で用いることとし、一方、この「逆駆動」とは逆の昇降用回転駆動手段２２の駆動を「正駆動」と表現する。
【００３６】
昇降用回転駆動手段２２が逆駆動することで、スプロケット２１ないし出力軸３１は、昇降台３、チャック４、チャック回転駆動手段５、昇降ユニット７、錘１０等の自重により昇降台３下降方向に回転する。これにより貫入ロッド６には、昇降台３等の合計質量による荷重が負荷される。試験スタート信号の入力以後、貫入ロッド６に荷重を負荷する状況下において、昇降用回転駆動手段２２は高速の逆駆動を継続する。
【００３７】
前述の昇降用回転駆動手段２２の逆駆動開始と同時に、制御部４１はクラッチ制御部４４に所定の荷重変更指令を与える。これを受け、クラッチ制御部４４はパウダクラッチ２３の通電制御を行い、パウダクラッチ２３のクラッチ力を調整する。この時、昇降用回転駆動手段２２の逆駆動により、パウダクラッチ２３の入力軸３０には、駆動ギヤ２４ａ、中間ギヤ２７および入力ギヤ２８の作用により、出力軸３１と逆方向の回転が伝達される。このため、パウダクラッチ２３のクラッチ力が生じることにより、出力軸３１には回転抵抗（昇降台３を上昇させる方向の力：以下、上昇力という）が伝達される。この結果、貫入ロッド６に負荷される荷重は、昇降台３等の合計質量による荷重から前記上昇力を差し引いた荷重となる。
【００３８】
前述のようにして、貫入ロッド６に負荷される荷重は、最初２５０Ｎに設定され、貫入ロッド６の自沈貫入が停止する度に５００Ｎ、７５０Ｎ、１ＫＮの順に増やされる。つまり、パウダクラッチ２３が通電制御されてクラッチ力が調整されることにより、荷重の変更がなされるのである。なお、１ＫＮの荷重は昇降台３等の合計質量による荷重であるから、１ＫＮの荷重を負荷する時は、パウダクラッチ２３は入力軸３０に対して出力軸３１が回転自在になるよう通電を断たれる。また、自沈貫入中のある荷重下で貫入ロッド６の貫入速度が所定値を超える場合、パウダクラッチ２３が通電制御されて貫入速度が所定値以下になるまで荷重が減じられる。
【００３９】
自沈貫入中、一方向クラッチ１８の作用により、スクリューポイント１７のねじりが土の抵抗を受けることで貫入ロッド６は回転することができる。このため、土の抵抗による貫入抵抗を減らして正確な自沈貫入を実施することができる。
【００４０】
１ＫＮの荷重下で貫入ロッド６の自沈貫入が停止すると、制御部４１は、インバータ４２に高速駆動指令を与える。これを受け、インバータ４２は高速回転用の周波数でチャック回転駆動手段５を高速駆動する。この時、１ＫＮの荷重はそのまま維持される。このチャック回転駆動手段５の高速駆動により、貫入ロッド６はスクリューポイント１７のねじ込み方向に回転し、回転貫入が実行される。この回転貫入においては、貫入ロッド６の長溝６ａに鋼球１２が係合しているため、貫入ロッド６とチャック４との間に滑りが生じず、よって、チャック４から貫入ロッド６へ確実な回転伝達を行うことが可能である。
【００４１】
回転貫入は、チャック回転駆動手段５の制御を高速駆動と高トルク駆動とに切り替えながら行われる。すなわち、チャック回転駆動手段が高速駆動している状況で、貫入ロッド６が堅く締まった土層に達する等して貫入ロッド６の回転抵抗が増すと、チャック４の回転数が低下し、これがセンサＳの出力する単位時間当たりのパルス信号数（単位時間当たりのオン・オフ信号数）に現れる。制御部４１は、このセンサＳのパルス信号数が閾値を下回る場合、すなわち、貫入ロッド６の回転数が所定の回転数を下回った場合、インバータ４２に高トルク駆動指令を与える。これを受け、インバータ４２は高トルク駆動用の周波数でチャック回転駆動手段５を高トルク駆動する。よって、貫入ロッド６の回転駆動トルクが高められ、回転抵抗の大きい土層への貫入を確実に行うことができる。
【００４２】
逆に、チャック回転駆動手段５が高トルク駆動している状況で、貫入ロッド６が柔らかい土層に達する等して貫入ロッド６の回転抵抗が減ると、センサＳのパルス信号数が閾値以上となる。このように貫入ロッド６の回転数が所定の回転数以上となる場合、制御部４１はインバータ４２に高速駆動指令を与える。これを受け、インバータ４２は高速駆動用の周波数でチャック回転駆動手段５を高速駆動する。よって、貫入ロッド６の回転速度が高められ、柔らかい土層への貫入を効率よく行うことができる。
【００４３】
なお、チャック回転駆動手段５が高速駆動している状況で、エンコーダ３８のパルス信号数が自沈境界値以上となる場合、すなわち、貫入ロッド６の貫入速度が所定値以上となった場合、制御部４１はインバータ４２に駆動停止指令を与え、これを受けてインバータ４２はチャック回転駆動手段５の駆動を停止する。その後は、前述の自沈貫入に制御が切り替えられる。
【００４４】
貫入試験は、前述の自沈貫入と回転貫入とを切り替えながら行われる。その途中で、貫入ロッド６には順次ロッド部１６が継ぎ足される。ロッド部１６を継ぎ足す時には、昇降用回転駆動手段２２およびチャック回転駆動手段５を一旦停止し、ロッド部１６に延長用のロッド部（図示しないが、ロッド部１６と同様）を継ぎ足す。そして、スライドスリーブ１５を押し下げつつチャック４を回転させ、鋼球１２を長溝６ａから離脱させて貫入ロッド６の保持を解く。この時、一方向クラッチ１８の作用があるため、チャック４は容易に回転させられる。この状態で、制御部４１の高速正駆動指令により昇降用回転駆動手段２２が高速で正駆動し、チャック４の鋼球１２が延長用のロッド部の長溝と同じ高さになるまで昇降台３を速やかに上昇させる。この段階で、鋼球１２と長溝との位相が一致していれば、鋼球１２は長溝に係合し、スライドスリーブ１５がばね１４の付勢を受けて上昇復帰して鋼球１２を押さえるため、自動的に貫入ロッド６の保持が完了する。また、鋼球１２と長溝との位相がずれている場合には、チャック回転駆動手段５が駆動してチャック４を低速で回転させ、鋼球１２を長溝に係合させる。
【００４５】
貫入試験中、制御手段４０においては、自沈貫入の時には荷重が変更される度に、その時の貫入ロッド６の貫入量と荷重値が記憶部４６に記録され、また、回転貫入の時には、貫入ロッド６が２５０ｍｍ貫入する毎に要した半回転数が記憶部４６に記録される。そして、これら試験データは、試験終了後、地盤の耐力判定を行うための基礎データとして用いられる。
【００４６】
自沈貫入および回転貫入の何れの場合にも、貫入ロッド６が地中の岩盤、れき等に当たって貫入できなくなる場合がある。この場合には、昇降用回転駆動手段２２、チャック回転駆動手段５を一旦停止し、貫入ロッド６を打撃して貫入を試みることがある。この時、貫入ロッド６は長溝６ａに鋼球１２が係合することでチャック４に保持されているため、長溝６ａの長さ分、チャック４に対して軸方向に移動可能である。よって、打撃による衝撃がチャック４、昇降台３等に伝わるのを防止できる。また、貫入ロッド６は、鋼球１２で支持される以外、チャック４の中空穴部１１ａと所要の隙間を有する（図４参照）。このため、貫入ロッド６は鋼球１２での支持位置を支点に振れることができる。このことは、地中への貫入途中でれき等に当たった時の回避性能向上と、その際のチャック４等への負荷伝達の防止に寄与する。
【００４７】
貫入試験が終了し、貫入ロッド６を引き抜く時は、入力部４５から引抜きスタート信号を入力する。これを受け、制御部４１はインバータ４３に高トルク正駆動指令を与えるとともに、クラッチ制御部４４に解放指令を与える。この結果、インバータ４３は高トルク駆動用の周波数で昇降用回転駆動手段２２を正駆動し、またクラッチ制御部４４は、パウダクラッチ２３の入力軸３０に対して出力軸３１が回転自在となるよう、パウダクラッチ２３を通電制御する。これにより、貫入ロッド６の引き抜きに必要な力で昇降台３を上昇させることができ、チャック４に保持された貫入ロッド７を地中から引き抜くことができる。
【００４８】
貫入ロッド６の引き抜き作業時、昇降台３が上昇限界まで上昇した時には、チャック４に下方のロッド部１６を保持し直す必要がある。これについては、昇降用回転駆動手段２２を一旦停止し、ロッド部１６を継ぎ足す時と同様にチャック４から貫入ロッド６を解放する。続いて、昇降台３を下降させて下方のロッド部１６をチャック４に保持した後、引き抜き作業を継続する。この昇降台３を下降させる時、昇降用回転駆動手段２２は高速で逆駆動制御される。よって、昇降台３を速やかに下降させ、ロッド部１６を保持し直す動作時間を短縮することができる。
【００４９】
なお、前記貫入ロッド６の引き抜き作業においては、パウダクラッチ２３のクラッチ力を徐々に弱め、貫入ロッド６を引き抜く力を徐々に増大させることが可能である。このように、貫入ロッド６を引き抜く力を徐々に増大させると、貫入ロッド６に急激に力が作用するのを防止できるとともに、昇降用回転駆動手段２２のストール防止にも有効である。
【００５０】
図８に示したのは、本発明の他の実施形態に係る自動貫入試験機の昇降ユニット７′である。この昇降ユニット７′は、上記昇降ユニット７における一方向クラッチ２５、ストッパギヤ２６および伝達ギヤ３９を排除するとともに、パウダクラッチ２３の出力軸３１にブレーキ手段４０を連結して構成されている。このブレーキ手段４０は、昇降用回転駆動手段２２への通電が遮断された場合にロック作用を生じる摩擦ブレーキであり、貫入試験中等、出力軸３１に余計な抵抗を与えてはならない場合はブレーキ効果を生じないようになっている。また、この自動貫入試験機では、制御手段（図示せず）の入力部から加圧スタート信号を入力できるように構成されている。
【００５１】
前記昇降ユニット７′を備えた自動貫入試験機においては、昇降用回転駆動手段２２の正・逆駆動の切り替えと、パウダクラッチ２３の通電制御によるクラッチ力の調整とにより、昇降台３等の合計質量による荷重以上の荷重を貫入ロッド６に負荷することができる。例として、昇降台３等の合計質量による荷重が５００Ｎになるよう、昇降台３等を軽量化した自動貫入試験機を考える。この自動貫入試験機では、５００Ｎまでの荷重を負荷する段階においては、昇降用回転駆動手段２２を高速逆駆動しつつパウダクラッチ２３を通電制御し、５００Ｎを超える荷重を負荷する時は昇降用回転駆動手段２２を高トルク正駆動しつつパウダクラッチ２３を通電制御する。これにより、５００Ｎまでの荷重は上記同様の原理によって与えられ、５００Ｎを超える荷重については、昇降台３等の質量による荷重５００Ｎに、昇降用回転駆動手段２２の高トルク正駆動とパウダクラッチ２３のクラッチ力とによって生じる昇降台３下降方向の押圧力を加算した値によって与えられる。
【００５２】
また、前記昇降ユニット７′を備えた自動貫入試験機においては、貫入ロッド６が地中の岩盤、れき等に当たって貫入できなくなる場合、打撃を行う前に、入力軸３０と出力軸３１とがロックするようにパウダクラッチ２３を通電制御しつつ、昇降用回転駆動手段２２を正駆動するとよい。この場合には、入力部（図示せず）から加圧スタート信号を入力する。この加圧スタート信号を受け、制御部４１はインバータ４３に高トルク正駆動指令を与え、従ってインバータ４３は、高トルク駆動用の周波数で昇降用回転駆動手段２２を正駆動する。これにより、貫入ロッド６が貫入方向に押圧されるため、岩盤、れき等が比較的脆い場合には、これらを破砕することでき、打撃を行わずに貫入ロッド６の貫入を継続することが可能になる。
【００５３】
一方、貫入ロッド６の引き抜きを行う場合は、引き抜きスタート信号を入力すると、制御部４１はクラッチ制御部４４にロック指令を与えるとともに、インバータ４３に高トルク逆駆動指令を与える。これを受け、クラッチ制御部４４は、入力軸３０と出力軸３１とがロックするようパウダクラッチ２３を通電制御し、インバータ４３は昇降用回転駆動手段２２を高トルク駆動用の周波数で逆駆動する。この結果、昇降台３が上昇するため、チャック４から貫入ロッド６に昇降用回転駆動手段２２の高トルク駆動に伴う力を伝達し、貫入ロッド６を地中から引き抜くことができる。
【００５４】
なお、前記他の実施形態においては、貫入ロッド６の打撃前の押圧作業および引き抜き作業において、パウダクラッチ２３を当初からロックしているが、パウダクラッチ２３のクラッチ力が徐々に増すよう通電制御を行い、貫入ロッド６を押圧する力が徐々に増大するようにしてもよい。このように、貫入ロッド６を引き抜く力あるいは押圧する力を徐々に増大させると、貫入ロッド６に急激に力が作用するのを防止できるとともに、昇降用回転駆動手段２２のストール防止にも有効である。
【００５５】
上記各実施形態の説明においては、チャック回転駆動手段５の駆動切り替えの基準となる閾値が、チャック回転駆動手段５が高トルク駆動した時の貫入ロッド６の最高回転数以下の回転数に対応するセンサＳのパルス信号数に設定されているが、この閾値を第１の閾値とし、これよりさらに低い回転数に対応する第２の閾値を設定し、第２の閾値を高速駆動から高トルク駆動への切り替えの基準値として用い、第１の閾値を高トルク駆動から高速駆動への切り替えの基準値として用いるようにしてもよい。これについても、貫入ロッド６が受ける回転負荷が回転数の変動に現出することに鑑みれば、
「第１の閾値は、チャック回転駆動手段５が高トルク駆動した時に貫入ロッド６が最高回転数で回転できる最大回転負荷以上の回転負荷に対応するものであり、また、第２の閾値は、第１の閾値の対応する回転負荷よりも大きい回転負荷に対応するものである」
と換言することができる。
このように、第１の閾値、第２の閾値に従ってチャック回転駆動手段５の駆動切り替えを行うと、高速駆動、高トルク駆動が頻繁に切り替えられる現象が発生し難くなり、より効率的に貫入試験を行うことが可能になる。
【００５６】
また、前述の第２の閾値は、チャック回転駆動手段５が高トルク駆動した時の最高回転数よりも高く、かつチャック回転駆動手段５が高速駆動した時の最高回転数以下の回転数に対応する値としてもよい。これについても、
「第１閾値は、チャック回転駆動手段が高トルク駆動した時に貫入ロッドが最高回転数で回転できる最大回転負荷以上の回転負荷に対応するものであり、また、第２の閾値は、チャック回転駆動手段が高トルク駆動した時に貫入ロッドが最高回転数で回転できる最大回転負荷よりも小さく、かつチャック回転駆動手段が高速駆動した時に貫入ロッドが最高回転数で回転できる最大回転負荷以上の回転負荷に対応するものである」
と換言することができる。
【００５７】
なお、以上の説明においては、チャック回転駆動手段５および昇降用回転駆動手段２２として、それぞれインバータモータを採用したが、これ以外に、回転速度制御とトルク制御とを行うことが可能な周知のＡＣサーボモータを採用してもよい。また、貫入ロッド６の回転数に応じたセンサＳのパルス信号数を閾値に採用したが、貫入ロッド６が受ける回転負荷の変動は、チャック回転駆動手段５の負荷電流値の変動に現れる。このため、チャック回転駆動手段５の負荷電流値を基準に閾値を設定するとともに、制御部４１でチャック回転駆動手段５の負荷電流値を検出するようにしても、前述同様のチャック回転駆動手段５の駆動制御を行うことが可能になる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の自動貫入試験機は、地中に回転貫入される時に貫入ロッドが受ける回転負荷に応じた閾値を設定しておき、この閾値を基準にチャック回転駆動手段を高トルク駆動または高速駆動に切り替え制御するものである。このため、最も効率がよくなるところでチャック回転駆動手段の駆動切り替えを行うことが可能である。よって、貫入ロッドが土から受ける回転抵抗に対して貫入ロッドの回転を効率よく、しかも的確に制御することが可能になり、試験の能率を向上することができる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動貫入試験機のブロック説明図である。
【図２】本発明の自動貫入試験機の主要部の正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に係る拡大断面図である。
【図４】本発明の自動貫入試験機の要部拡大一部切欠断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂに係る要部拡大一部切欠断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線に係る要部拡大一部切欠断面図である。
【図７】チャック回転駆動手段および昇降用回転駆動手段の出力トルク特性を示すグラフである。
【図８】本発明の他の実施形態に係る自動貫入試験機の要部拡大一部切欠断面図である。
【符号の説明】
１自動貫入試験機
２支柱
３昇降台
４チャック
５チャック回転駆動手段
６貫入ロッド
６ａ長溝
７昇降ユニット
８チェーン部材
１０錘
１１中空スリーブ
１２鋼球
１３スプロケット
１４ばね
１５スライドスリーブ
１６ロッド部
１７スクリューポイント
１８一方向クラッチ
１９スプロケット
２０無端チェーン
２１スプロケット
２２昇降用回転駆動手段
２３パウダクラッチ
２４ギヤ軸
２４ａ駆動ギヤ
２５一方向クラッチ
２６ストッパギヤ
２７中間ギヤ
２８入力ギヤ
２９ケーシング
３０入力軸
３１出力軸
３２カップリング
３３電磁石
３４遊星歯車減速機
３５太陽ギヤ軸
３５ａ太陽ギヤ
３６遊星ギヤ
３７キャリア
３８エンコーダ
３９伝達ギヤ
４０制御手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic penetration testing machine that penetrates a penetration rod into the ground, collects various data, and investigates the ground strength of the land.
[0002]
[Prior art]
When building relatively small buildings such as residential land, it is necessary to investigate the strength of the ground of the planned construction site. In this investigation, in recent years, a test according to Japanese Industrial Standard A1221 “Swedish Sounding Test Method” (hereinafter referred to as penetration test) has been widely performed.
[0003]
The penetration test consists of a self-sinking penetration that observes the penetration of the penetration rod into the ground with only the load while increasing / decreasing the load in increments of 250N, and the penetration rod is driven by rotating the penetration rod under a load of 1KN (1000N). This is done in combination with rotational intrusion to observe the situation. That is, the penetrating rod self-sinks while increasing / decreasing the load in increments of 250 N, and when the penetrating rod stops self-sinking only with a load of 1 KN, the penetrating rod is rotationally driven while rotating under the load condition. If the penetration speed of the penetration rod increases during this rotation penetration, the rotation is stopped and the self-subduction penetration with only the load applied is switched. At this time, the load is generally reduced until the penetration speed becomes a predetermined speed or less. In such a penetration test, the load value during self-sink penetration, and the number of half rotations of the penetration rod for each predetermined penetration amount (number of rotations counted as one rotation of the rod as 2) during rotation penetration are tested. Recorded as data. After the test, the converted N value is obtained from these test data, and the proof stress of the ground can be estimated.
[0004]
The testing machine shown in Patent Document 1 is known to automate the above penetration test and can change the load applied to the test rod (penetration rod) as necessary based on the same standard. It has a mechanism. That is, the testing machine has a first weight, a second weight, and a third weight, a clamping means for clamping the test rod to the second weight, and a rotational drive that gives a rotational driving force to the test rod. The device is arranged. The first weight is suspended by a wire, and the wire is wound up by a winch device and is fed out.
[0005]
The first weight is placed on the second weight by gravity when the wire is loosened. In addition, the third weight is placed on the second weight by gravity before the first weight is placed on the second weight, and the wire is wound up so that the first weight is separated from the second weight. The first weight is pushed up from the second weight. With such a structure and operation, the test rod has three types of loads: a load by the second weight, a load by the second weight and the third weight, and a load by the first weight, the second weight, and the third weight. Can be loaded. Further, at the time of rotation penetration, the electric motor is driven in a state where the load by the first weight, the second weight, and the third weight is applied to the test rod, and the test rod is rotated.
[0006]
Patent Document 2 relates to a horizontal boring machine that performs underground excavation in the horizontal direction. In this document, an inverter motor is used for driving a cutter of the horizontal boring machine, and the drive frequency of the inverter motor is adjusted. Thus, it is disclosed that the cutter is driven at a rotational speed corresponding to the soil quality. Thereby, it is said that the horizontal boring machine can perform an efficient excavation work.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-38781
[Patent Document 2]
JP-A-7-197759
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
When rotational penetration is performed in the penetration test, the penetration speed of the test rod depends on the rotational speed. Therefore, in the testing machine of Patent Document 1, by adopting the inverter motor shown in Patent Document 2 as the electric motor that rotationally drives the test rod, it is possible to set the optimum rotational speed according to the soil quality. Thus, it is possible to obtain the optimum number of rotations of the test rod according to the soil quality. In this case, according to Patent Document 2, the timing of changing the rotation speed of the motor may be based on the magnitude of the excavation resistance received by the test rod. That is, when the excavation resistance reaches a certain size, the drive frequency of the inverter motor is changed. However, unless the change point of the drive frequency is set optimally, improvement in the test efficiency cannot be expected.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an automatic penetration testing machine capable of efficiently and accurately controlling the rotation of the penetration rod.
[0010]
  In order to achieve the above object, the present invention provides a lifting platform that can be moved up and down along a column, a chuck that is rotatably mounted on the lifting platform, and a chuck rotation drive that can rotate the chuck at high speed or high torque. Means, a penetrating rod held by the chuck, an elevating unit for moving the hoisting table up and down along the support column, and a rotational load received by the penetrating rod when the penetrating rod rotates and penetrates into the ground. Corresponds to a rotation load greater than the maximum rotation load at which the penetrating rod can rotate at the maximum number of rotations when the detection means capable of outputting a signal and the chuck rotation drive means is driven at high torqueUsing the detection means signal as a thresholdThe signal of the detection means is held under high speed drive of the chuck rotation drive meansRotation load exceeding the rotation load corresponding to the threshold is actingIn this case, the chuck rotation driving means is switched to high torque driving, and the signal of the detecting means is operated under high torque driving.Rotational load below the rotational load corresponding to the threshold is actingIn some cases, the apparatus includes control means for switching the chuck rotation driving means to high-speed driving. The chuck rotation driving means is preferably an inverter motor.
[0011]
  In order to achieve the above object, the present invention provides a lifting platform that can be moved up and down along a column, a chuck that is rotatably provided on the lifting table, and a chuck that can drive the chuck at high speed or high torque. Rotation driving means, penetrating rod held by the chuck, an elevating unit for moving the hoisting table up and down along the column, and a rotational load received by the penetrating rod when the penetrating rod rotates and penetrates into the ground. Corresponding to the rotational load that exceeds the maximum rotational load that allows the penetrating rod to rotate at the maximum rotational speed when the chuck rotational drive means is driven with a high torqueWhile holding the signal of the detection means as the first threshold value, Corresponding to a rotational load greater than the corresponding rotational load of this first thresholdThe detection means signal is used as the second threshold value.The signal of the detection means is held under high speed drive of the chuck rotation drive meansRotational load greater than the rotational load corresponding to the second threshold is actingIn this case, the chuck rotation driving means is switched to high torque driving, and the signal of the detecting means is operated under high torque driving.Is compared with the first threshold, and a rotational load equal to or lower than the rotational load corresponding to the first threshold is acting.In some cases, the apparatus includes control means for switching the chuck rotation driving means to high speed driving. The chuck rotation driving means is preferably an inverter motor.
[0012]
  In order to achieve the above object, the present invention provides a lifting platform that can be moved up and down along a column, a chuck that is rotatably provided on the lifting table, and a chuck that can drive the chuck at high speed or high torque. Rotation driving means, penetrating rod held by the chuck, an elevating unit for moving the hoisting table up and down along the column, and a rotational load received by the penetrating rod when the penetrating rod rotates and penetrates into the ground. Corresponding to the rotational load that exceeds the maximum rotational load that allows the penetrating rod to rotate at the maximum rotational speed when the chuck rotational drive means is driven with a high torqueWhile holding the signal of the detection means as the first threshold value, Smaller than the maximum rotational load at which the penetration rod can rotate at the maximum rotation speed when the chuck rotation driving means is driven at high torque, and more than the maximum rotation load at which the penetration rod can rotate at the maximum rotation speed when the chuck rotation driving means is driven at high speed Corresponding to the rotational load ofThe detection means signal is used as the second threshold value.The signal of the detection means is held under high speed drive of the chuck rotation drive meansRotational load greater than the rotational load corresponding to the second threshold is actingIn this case, the chuck rotation driving means is switched to high torque driving, and the signal of the detecting means is operated under high torque driving.Is compared with the first threshold, and a rotational load equal to or lower than the rotational load corresponding to the first threshold is acting.In some cases, the apparatus includes control means for switching the chuck rotation driving means to high speed driving. The chuck rotation driving means is preferably an inverter motor.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1 to FIG. 6, reference numeral 1 denotes an automatic penetration testing machine, an elevator 3 that can be moved up and down along a column 2, a chuck 4 that is rotatably provided on the elevator 3, and the chuck 4 that is driven to rotate. A chuck rotation driving means 5 for performing the above operation, a penetrating rod 6 held by the chuck 4, and an elevating unit 7 for elevating the elevating platform 3 along the column 2.
[0014]
The column 2 is erected on the leg 2a, and a chain member 8 as an example of a guide path is linearly arranged and fixed on the back thereof. The chain member 8 meshes with a sprocket 21 of an elevating unit 7 which will be described in detail later.
[0015]
The elevating platform 3 has elevating guide portions 9 along rail portions 2b, 2b formed on both side surfaces of the support column 2. The elevating guide portion 9 incorporates cam followers 9a sandwiching the rail portions 2b, 2b at both upper and lower ends, and the elevating platform 3 along the column 2 can be smoothly moved up and down by the rotation of the cam followers 9a. In addition, a weight 10 for mass adjustment is disposed at the front portion of the lifting platform 3. By the mass adjustment by the weight 10, the load due to the total mass of the lifting platform 3, the chuck 4, the chuck rotation driving means 5, the lifting unit 7 and the like is adjusted to 1 KN.
[0016]
The chuck 4 is rotatably arranged on the lifting platform 3. The structure is basically as shown in Japanese Patent No. 2927704, and has a hollow sleeve 11 in which the penetrating rod 6 is supported so as to be insertable and rotatable. The hollow sleeve 11 is provided with a steel ball 12 that engages with a long groove 6 a formed in the penetrating rod 6, and a sprocket 13 is provided below the steel ball 12. The sprocket 13 has 18 circular holes 13a equally formed around the center of rotation, and the elevator 3 has a sensor S as an example of detecting means so that the passage of the circular holes 13a can be detected. Is attached. The sensor S is configured to detect the passage of the circular hole 13 a accompanying the rotation of the sprocket 13, turn it on / off, and send the signal to the control means 40.
[0017]
The steel ball 12 is always supported by a slide sleeve 15 biased by a spring 14 at a position protruding from the hollow hole portion 11a of the hollow sleeve 11, and engages with the long groove 6a of the penetrating rod 6 in this state. . When the slide sleeve 15 is pushed down against the bias of the spring 14, the steel ball 12 becomes operable, and the holding of the penetrating rod 6 can be released.
[0018]
The penetrating rod 6 includes a rod portion 16 having the above-described long groove 6a formed in the upper portion thereof, and a drill-shaped screw point 17 connected to the tip of the rod portion 16. The rod portion 16 is formed with a male screw portion 16a at the upper end and a female screw portion (not shown) at the lower end, and can be extended by one after another.
[0019]
The chuck rotation driving means 5 is an inverter motor and can change the output torque and the number of rotations by changing the power supply frequency. A sprocket 19 is attached to the drive shaft 5 a of the chuck rotation driving means 5 via a one-way clutch 18. An endless chain 20 is wound around the sprocket 19 and the sprocket 13 below the chuck 4 so that rotation can be transmitted from the chuck rotation driving means 5 to the chuck 4.
[0020]
The one-way clutch 18 allows the penetration rod 6 to rotate due to the earth resistance acting on the torsion-shaped screw point 17 when the penetration rod 6 self-sinks into the ground. That is, when the rotation in that direction is transmitted from the penetrating rod 6 side (chuck 4 side), the one-way clutch 18 rotates idly so that the deceleration resistance of the chuck rotation driving means 5 does not hinder the rotation of the penetrating rod 6. Function.
[0021]
The elevating unit 7 is provided at the rear part of the elevating table 3 and is a sprocket 21 as an example of an engaging rotating member that can mesh with the chain member 8 and rotate, and a rotary driving means for elevating that can rotate the sprocket 21. 22 and a powder clutch 23 which is an example of a clutch means. As the sprocket 21 of the lifting unit 7 meshes with the chain member 8 and rotates, the lifting platform 3 moves up and down.
[0022]
The rotary drive means 22 for raising and lowering is an inverter motor having a built-in brake mechanism (not shown) that locks the drive shaft 22a so as not to rotate when the power is cut off. By varying it, it is possible to change the output torque and the rotational speed. A gear shaft 24 integrally formed with a drive gear 24 a is coaxially connected to the drive shaft 22 a of the ascending / descending rotational drive means 22. The gear shaft 24 is coaxially connected via a one-way clutch 25. A stopper gear 26 is attached. The drive gear 24a meshes with an intermediate gear 27 that is rotatably arranged. The intermediate gear 27 meshes with an input gear 28 attached to the powder clutch 23.
[0023]
The powder clutch 23 includes an input shaft 30 that is rotatably provided in the casing 29, and an output shaft 31 that is rotatably provided through the input shaft 30. The input shaft 30 has a two-part structure, and a coupling 32 integral with the output shaft 31 is disposed in the interior thereof with a predetermined gap. A minute magnetic powder (not shown) is enclosed in these gaps. The casing 29 is provided with an electromagnet 33 for exciting the magnetic powder.
[0024]
The powder clutch 23 excites the magnetic powder by the magnetic flux generated by energizing the electromagnet 33, creates a magnetic force adsorption state between the magnetic powders along the magnetic flux, and the frictional resistance between the magnetic powders generated along with this creates an input. A predetermined clutch force is generated between the shaft 30 and the coupling 32. The magnetic powder adsorption state of the magnetic powder varies depending on the magnitude of the magnetic flux density, that is, the energization amount to the electromagnet 33. Therefore, it is possible to connect the input shaft 30 and the output shaft 31 with a predetermined clutch force by changing the degree of sliding between the input shaft 30 and the output shaft 31 by energization control of the electromagnet 33. In addition, since the powder clutch 23 generates a clutch force from the frictional resistance between minute magnetic powders, the clutch force can be changed extremely smoothly when the energization amount is changed.
[0025]
The input gear 28 is connected to the input shaft 30 of the powder clutch 23. With this, the input shaft 30 is connected to the ascending / descending rotation driving means 22 so as to be rotatable. One end of the output shaft 31 is connected to the sprocket 21 via a planetary gear reducer 34.
[0026]
The planetary gear reducer 34 includes a sun gear shaft 35 integrally connected to the output shaft 31, and three planetary gears 36 meshed with a sun gear 35a formed at the tip of the sun gear shaft 35. It comprises a carrier 37 that rotatably supports the planetary gears 36. The sprocket 21 is integrally connected to the carrier 37, so that the sprocket 21 receives rotation transmission decelerated by the action of the sun gear 35a and the planetary gears 36. In addition, an encoder 38 is connected to the carrier 37 so that a pulse signal accompanying the rotation of the sprocket 21 can be output.
[0027]
On the other hand, a transmission gear 39 that meshes with the stopper gear 26 is integrally connected to the other end of the output shaft 31. Thus, the rotation of the sprocket 21 can be transmitted to the stopper gear 26 via the planetary gear reducer 34, the output shaft 31, and the transmission gear 39. The one-way clutch 25 interposed between the stopper gear 26 and the gear shaft 24 is a sprocket 21 when the elevating platform 3 is lowered, considering that the drive shaft 22a of the elevating rotary drive means 22 is locked. When the rotation is transmitted from the sprocket 21 side to the stopper gear 26, the gear shaft 24 is locked. When the reverse rotation is transmitted from the sprocket 21 side to the stopper gear 26, the gear shaft 24 is idled.
[0028]
The chuck rotation driving means 5 and the lifting rotation driving means 22 are controlled by a control means 40. This control means 40 receives the command from this control part 41, inverters 42 and 43 that drive and control the chuck rotation drive means 5 and the lifting and lowering rotation drive means 22, respectively, and the energization control of the powder clutch 23. Clutch control unit 44, an input unit 45 capable of inputting various command signals such as a test start signal, a drawing start signal, a test end signal, and an emergency stop signal, and various setting values necessary for control, a control program, and control data And a storage unit 46 for storing test data and the like, and a display unit 47 for displaying various information.
[0029]
The control unit 41 processes the pulse signal output from the encoder 38 to determine the amount of penetration of the penetration rod 6 into the ground, the penetration speed, and the like, and based on the energization command from the clutch control unit 44 to the powder clutch 23. Then, the load applied to the penetrating rod 6 is obtained. Further, the control unit 41 obtains the half rotation number and the rotation number of the penetrating rod as needed from the pulse signal formed by the on / off signal from the sensor S when the penetrating rod 6 is rotating and penetrating.
[0030]
FIG. 7 shows the output characteristics of the rated torque and the peak torque when the chuck rotation driving means 5 and the elevation rotation driving means 22 are driven and controlled by the inverters 42 and 43, respectively. In FIG. 7, the output torque is given as a value where the maximum value of the rated torque is 100%. When receiving a high-speed drive command, a high-speed forward drive command or a high-speed reverse drive command from the control unit 41, the inverter 42 sets the chuck rotation drive means 5 to 93 Hz, and the inverter 43 sets the up-and-down rotation drive means to a high-speed drive range of 80 Hz. Drive at high speed at each frequency. In addition, when receiving a high torque drive command, a high torque forward drive command, or a high torque reverse drive command from the control unit 41, the inverters 42 and 43 have a frequency of a high torque drive range of 60 Hz at which 100% rated torque is obtained. The chuck rotation driving means 5 and the lifting rotation driving means 22 are each driven with high torque.
[0031]
The control data stored in the storage unit 46 includes a threshold value and a self-sink boundary value. This threshold value is a reference value for switching between high-speed driving and high-torque driving of the chuck rotation driving means 5, and the sensor corresponding to the rotation speed equal to or lower than the maximum rotation speed of the penetrating rod when the chuck rotation driving means is driven at high torque. The number of S pulse signals is given. Specifically, the number of output pulse signals of the sensor S corresponding to the maximum rotation speed of the penetrating rod under high torque driving is set as 100%, and a value of 30% is given as a threshold value.
[0032]
The rotational speed of the penetrating rod 6 varies depending on the rotational load when the penetrating rod 6 is rotationally penetrating. Therefore, as described above, the number of pulse signals of the sensor S corresponds to the rotational load received by the penetrating rod 6. Because of this nature, the aforementioned threshold is
“It is set to the number of pulse signals of the sensor S corresponding to a rotational load greater than the maximum rotational load at which the penetration rod can rotate at the maximum rotational speed when the chuck rotational drive means is driven at high torque.”
In other words.
[0033]
Next, the operation of the automatic penetration testing machine 1 will be described along the procedure of the penetration test.
First, in a state where the power before the test is turned off, the magnetic powder of the powder clutch 23 is not excited, so that the output shaft 31 is rotatable with respect to the input shaft 30. Accordingly, the lifting platform 3 tends to descend by its own weight, but at this time, the drive shaft 22a of the lifting rotary drive means 22 is locked so as not to rotate by the action of the brake mechanism. For this reason, the one-way clutch 25 is locked by transmitting the rotation of the sprocket 21 in the descending direction of the elevator 3 to the stopper gear 26. Therefore, the lifting platform 3 cannot be lowered. In this way, when the power is cut off and the magnetic powder of the powder clutch 23 is not excited, the elevator 3 is mechanically locked, so that the elevator 3 is prevented from dropping when the power is shut off, and the testing machine 1 Can be kept safe.
[0034]
When the penetration test is started, the lifting rotary driving means 22 is driven by an input operation from the input unit 45 of the control means 40, and the lifting platform 3 is lowered to a place where the tip of the screw point 17 contacts the ground. The rotation of the drive shaft 22a of the ascending / descending rotation driving means 22 at this time is sufficiently slower than the rotation of the sprocket 21 when the elevating platform 3 is lowered by its own weight. Therefore, the lifting platform 3 descends depending on the driving of the lifting rotary drive means 22.
[0035]
  Subsequently, when a test start signal is input from the input unit 45, the control unit 41 gives a high-speed reverse drive command to the inverter 43. In response to this, the inverter 43 reversely drives the ascending / descending rotation driving means 22 at a frequency for high-speed rotation. The “reverse drive” of the rotary drive means 22 for lifting is as follows:Ascending / descending rotational drive means 22 causes the gear shaft 24 to idle with respect to the stopper gear 26 by the action of the one-way clutch 25.It means driving. Hereinafter, “reverse drive” is used in the same meaning, and on the other hand, driving of the rotary drive means 22 for lifting that is the reverse of this “reverse drive” is expressed as “forward drive”.
[0036]
  As the elevating rotation driving means 22 is reversely driven, the sprocket 21 or the output shaft 31 is moved in the lowering direction of the elevating platform 3 by its own weight such as the elevating platform 3, chuck 4, chuck rotation driving device 5, elevating unit 7, weight 10. Rotate. Thereby, the penetration rod 6 is loaded with a total mass of the lifting platform 3 and the like. After the input of the test start signal, the elevating rotary drive means 22 continues high-speed reverse drive under the condition that a load is applied to the penetrating rod 6.
[0037]
  Simultaneously with the start of the reverse drive of the above-described lifting rotary drive means 22, the control unit 41 gives a predetermined load change command to the clutch control unit 44. In response to this, the clutch control unit 44 performs energization control of the powder clutch 23 and adjusts the clutch force of the powder clutch 23. At this time, rotation in the reverse direction to the output shaft 31 is transmitted to the input shaft 30 of the powder clutch 23 by the reverse drive of the lifting and lowering rotation drive means 22 by the action of the drive gear 24a, the intermediate gear 27 and the input gear 28. The For this reason, when the clutch force of the powder clutch 23 is generated, the output shaft 31 is transmitted with rotational resistance (force in the direction in which the lifting platform 3 is raised: hereinafter referred to as lifting force). As a result, the load applied to the penetrating rod 6 is a load obtained by subtracting the ascending force from the load due to the total mass of the lifting platform 3 and the like.
[0038]
As described above, the load applied to the penetrating rod 6 is initially set to 250N, and is increased in the order of 500N, 750N, and 1KN every time the penetrating rod 6 stops self-sinking. That is, the load is changed by controlling the energization of the powder clutch 23 and adjusting the clutch force. Since the load of 1KN is a load due to the total mass of the lifting platform 3, etc., when applying a load of 1KN, the powder clutch 23 cuts off the energization so that the output shaft 31 can rotate with respect to the input shaft 30. Be drunk. Further, when the penetration speed of the penetration rod 6 exceeds a predetermined value under a certain load during self-sinking penetration, the load is reduced until the powder clutch 23 is energized and the penetration speed falls below the predetermined value.
[0039]
During the self-sinking, the penetration rod 6 can be rotated by the action of the one-way clutch 18 so that the torsion of the screw point 17 receives the resistance of the earth. For this reason, the penetration resistance due to the resistance of the soil can be reduced and accurate self-sinking can be carried out.
[0040]
When the self-sinking of the penetrating rod 6 stops under a load of 1 KN, the control unit 41 gives a high-speed drive command to the inverter 42. In response to this, the inverter 42 drives the chuck rotation driving means 5 at a high speed at a frequency for high speed rotation. At this time, the load of 1 KN is maintained as it is. By the high-speed driving of the chuck rotation driving means 5, the penetration rod 6 rotates in the screwing direction of the screw point 17, and the rotation penetration is executed. In this rotational penetration, the steel ball 12 is engaged with the long groove 6 a of the penetration rod 6, so that no slip occurs between the penetration rod 6 and the chuck 4. It is possible to transmit rotation.
[0041]
The rotation penetration is performed while switching the control of the chuck rotation driving means 5 between high speed driving and high torque driving. That is, when the rotational resistance of the penetrating rod 6 increases when the penetrating rod 6 reaches a tight soil layer while the chuck rotation driving means is driven at a high speed, the rotational speed of the chuck 4 decreases. It appears in the number of pulse signals per unit time output by S (the number of on / off signals per unit time). The controller 41 gives a high torque drive command to the inverter 42 when the number of pulse signals of the sensor S is lower than the threshold value, that is, when the rotational speed of the penetrating rod 6 falls below a predetermined rotational speed. In response to this, the inverter 42 drives the chuck rotation driving means 5 with a high torque at a high torque driving frequency. Therefore, the rotational driving torque of the penetrating rod 6 is increased, and the penetrating into the soil layer having a large rotational resistance can be reliably performed.
[0042]
On the other hand, when the rotation resistance of the penetrating rod 6 decreases due to the penetrating rod 6 reaching a soft soil layer or the like while the chuck rotation driving means 5 is driven at a high torque, the number of pulse signals of the sensor S exceeds the threshold value. Become. As described above, when the rotational speed of the penetrating rod 6 is equal to or higher than the predetermined rotational speed, the control unit 41 gives a high-speed drive command to the inverter 42. In response to this, the inverter 42 drives the chuck rotation driving means 5 at a high speed at a frequency for high speed driving. Therefore, the rotational speed of the penetration rod 6 can be increased, and penetration into the soft soil layer can be performed efficiently.
[0043]
In the situation where the chuck rotation driving means 5 is driven at a high speed, when the number of pulse signals of the encoder 38 becomes equal to or greater than the self-sink boundary value, that is, when the penetration speed of the penetration rod 6 exceeds a predetermined value, the control unit 41 gives a drive stop command to the inverter 42, and in response to this, the inverter 42 stops driving the chuck rotation driving means 5. Thereafter, the control is switched to the above-described self-sinking penetration.
[0044]
The penetration test is performed while switching between the self-sinking penetration and the rotation penetration described above. On the way, the rod portion 16 is sequentially added to the penetrating rod 6. When the rod portion 16 is added, the ascending / descending rotation drive means 22 and the chuck rotation drive means 5 are temporarily stopped, and an extension rod portion (not shown, but similar to the rod portion 16) is added to the rod portion 16. And the chuck | zipper 4 is rotated, pushing down the slide sleeve 15, the steel ball 12 is made to detach | leave from the long groove 6a, and the holding | maintenance of the penetration rod 6 is released. At this time, the chuck 4 is easily rotated because of the action of the one-way clutch 18. In this state, the elevating platform 3 is driven until the elevating rotary drive means 22 is driven at a high speed by the high speed positive drive command of the control unit 41 and the steel ball 12 of the chuck 4 becomes the same height as the long groove of the extending rod portion. To increase quickly. At this stage, if the phases of the steel ball 12 and the long groove coincide with each other, the steel ball 12 engages with the long groove, and the slide sleeve 15 is lifted and returned by the bias of the spring 14 to hold down the steel ball 12. Therefore, the holding of the penetrating rod 6 is automatically completed. Further, when the phases of the steel ball 12 and the long groove are shifted, the chuck rotation driving means 5 is driven to rotate the chuck 4 at a low speed and engage the steel ball 12 with the long groove.
[0045]
During the penetration test, the control means 40 records the penetration amount and the load value of the penetration rod 6 at that time in the storage unit 46 every time the load is changed during self-sinking, and also during the rotation penetration, the penetration rod. The half rotation number required every time 6 penetrates 250 mm is recorded in the storage unit 46. These test data are used as basic data for determining the strength of the ground after the end of the test.
[0046]
In both cases of self-sinking and rotary penetration, the penetrating rod 6 may not be able to penetrate due to striking the bedrock or rubble in the ground. In this case, the elevating rotation driving means 22 and the chuck rotation driving means 5 are temporarily stopped, and the penetration rod 6 is hit to try to penetrate. At this time, since the penetration rod 6 is held by the chuck 4 by the steel ball 12 engaging with the long groove 6a, the penetrating rod 6 can move in the axial direction with respect to the chuck 4 by the length of the long groove 6a. Therefore, it is possible to prevent the impact caused by the impact from being transmitted to the chuck 4 and the lifting platform 3. Moreover, the penetration rod 6 has a required clearance with the hollow hole part 11a of the chuck | zipper 4 except being supported by the steel ball 12 (refer FIG. 4). For this reason, the penetrating rod 6 can swing around the support position of the steel ball 12 as a fulcrum. This contributes to improvement in avoidance performance when hitting a rubble in the middle of penetration into the ground and prevention of load transmission to the chuck 4 and the like at that time.
[0047]
When the penetration test is completed and the penetration rod 6 is pulled out, a pull start signal is input from the input unit 45. In response to this, the control unit 41 gives a high torque positive drive command to the inverter 43 and gives a release command to the clutch control unit 44. As a result, the inverter 43 positively drives the ascending / descending rotation driving means 22 at a high torque driving frequency, and the clutch control unit 44 allows the output shaft 31 to rotate with respect to the input shaft 30 of the powder clutch 23. The energization of the powder clutch 23 is controlled. Thereby, the raising / lowering stand 3 can be raised by force required for extraction of the penetration rod 6, and the penetration rod 7 hold | maintained at the chuck | zipper 4 can be extracted from underground.
[0048]
At the time of pulling out the penetrating rod 6, it is necessary to hold the lower rod portion 16 on the chuck 4 again when the elevator 3 rises to the upper limit. In this regard, the elevating rotation driving means 22 is temporarily stopped and the penetrating rod 6 is released from the chuck 4 in the same manner as when the rod portion 16 is added. Subsequently, after the elevator 3 is lowered and the lower rod portion 16 is held by the chuck 4, the pulling operation is continued. When the elevator 3 is lowered, the ascending / descending rotational drive means 22 is reversely driven at high speed. Therefore, it is possible to shorten the operation time for quickly lowering the elevator 3 and holding the rod portion 16 again.
[0049]
In the pulling-out operation of the penetrating rod 6, it is possible to gradually weaken the clutch force of the powder clutch 23 and gradually increase the pulling force of the penetrating rod 6. As described above, when the force for pulling out the penetrating rod 6 is gradually increased, it is possible to prevent a sudden force from acting on the penetrating rod 6 and to prevent stalling of the ascending / descending rotary drive means 22.
[0050]
FIG. 8 shows an elevating unit 7 ′ of an automatic penetration testing machine according to another embodiment of the present invention. The lifting unit 7 ′ is configured by eliminating the one-way clutch 25, the stopper gear 26, and the transmission gear 39 in the lifting unit 7, and connecting the brake means 40 to the output shaft 31 of the powder clutch 23. The brake means 40 is a friction brake that produces a locking action when the energization of the lifting rotary drive means 22 is interrupted. If the output shaft 31 should not be given extra resistance, such as during a penetration test, the brake effect Is not generated. In addition, this automatic penetration tester is configured so that a pressurization start signal can be input from an input unit of a control means (not shown).
[0051]
In the automatic penetration testing machine equipped with the lifting / lowering unit 7 ′, the total of the lifting platform 3 and the like is obtained by switching the forward / reverse driving of the rotary drive means 22 for lifting / lowering and adjusting the clutch force by controlling energization of the powder clutch 23. A load greater than the load due to mass can be applied to the penetrating rod 6. As an example, consider an automatic penetration testing machine in which the weight of the lifting / lowering table 3 and the like is reduced so that the load due to the total mass of the lifting / lowering table 3 and the like becomes 500N. In this automatic penetration tester, at the stage of applying a load up to 500 N, the energization control is performed on the powder clutch 23 while the elevating rotary drive means 22 is reversely driven at a high speed, and when a load exceeding 500 N is applied, the elevating rotation is performed. The powder clutch 23 is energized and controlled while the drive means 22 is positively driven with high torque. As a result, the load up to 500N is given by the same principle as described above. For loads exceeding 500N, the high torque positive drive of the lifting rotary drive means 22 and the powder clutch 23 are added to the load 500N due to the mass of the lifting platform 3 or the like. It is given by a value obtained by adding the pressing force in the descending direction of the lifting platform 3 generated by the clutch force.
[0052]
Further, in the automatic penetration testing machine equipped with the lifting unit 7 ', the input shaft 30 and the output shaft 31 are locked before hitting when the penetration rod 6 cannot be penetrated by hitting the rock or rubble in the ground. As described above, the energization control of the powder clutch 23 may be performed and the ascending / descending rotation driving means 22 may be driven forward. In this case, a pressurization start signal is input from an input unit (not shown). In response to the pressurization start signal, the control unit 41 gives a high torque positive drive command to the inverter 43, and thus the inverter 43 positively drives the ascending / descending rotational drive means 22 at a high torque drive frequency. As a result, the penetrating rod 6 is pressed in the penetrating direction. Therefore, when rocks, rubble, etc. are relatively brittle, they can be crushed and the penetrating rod 6 can continue to penetrate without hitting. become.
[0053]
On the other hand, when pulling out the penetrating rod 6, when a pull start signal is input, the control unit 41 gives a lock command to the clutch control unit 44 and gives a high torque reverse drive command to the inverter 43. In response to this, the clutch control unit 44 controls the energization of the powder clutch 23 so that the input shaft 30 and the output shaft 31 are locked, and the inverter 43 reversely drives the ascending / descending rotational driving means 22 at a high torque driving frequency. . As a result, since the lifting platform 3 is raised, the force accompanying the high torque drive of the lifting rotary drive means 22 can be transmitted from the chuck 4 to the penetrating rod 6, and the penetrating rod 6 can be pulled out from the ground.
[0054]
In the other embodiment, the powder clutch 23 is locked from the beginning in the pressing operation and the pulling-out operation before hitting the penetrating rod 6, but the energization control is performed so that the clutch force of the powder clutch 23 gradually increases. It is possible to gradually increase the force for pressing the penetrating rod 6. As described above, when the force for pulling out or pushing the penetrating rod 6 is gradually increased, it is possible to prevent a sudden force from acting on the penetrating rod 6 and also to prevent stall of the rotary drive means 22 for lifting. is there.
[0055]
In the description of each of the above embodiments, the threshold value serving as a reference for driving switching of the chuck rotation driving means 5 corresponds to a rotation speed equal to or lower than the maximum rotation speed of the penetrating rod 6 when the chuck rotation driving means 5 is driven with high torque. Although the number of pulse signals of the sensor S is set, this threshold value is set as the first threshold value, a second threshold value corresponding to a lower rotational speed is set, and the second threshold value is driven from high speed driving to high torque driving. The first threshold value may be used as a reference value for switching from high torque driving to high speed driving. Also in this regard, considering that the rotational load received by the penetrating rod 6 appears in the fluctuation of the rotational speed,
“The first threshold corresponds to a rotational load greater than or equal to the maximum rotational load at which the penetrating rod 6 can rotate at the maximum rotational speed when the chuck rotational driving means 5 is driven at a high torque, and the second threshold is It corresponds to a rotational load that is greater than the corresponding rotational load of the first threshold. "
In other words.
Thus, when the drive switching of the chuck rotation driving means 5 is performed according to the first threshold value and the second threshold value, the phenomenon that the high speed driving and the high torque driving are frequently switched is less likely to occur, and the penetration test is performed more efficiently. It becomes possible to do.
[0056]
The second threshold value described above corresponds to a rotational speed that is higher than the maximum rotational speed when the chuck rotational driving means 5 is driven at a high torque and is equal to or lower than the maximum rotational speed when the chuck rotational driving means 5 is driven at a high speed. It is good also as a value to do. Again,
“The first threshold corresponds to a rotational load greater than or equal to the maximum rotational load at which the penetrating rod can rotate at the maximum rotational speed when the chuck rotational driving means is driven at a high torque, and the second threshold is a chuck rotational drive. The rotation load is smaller than the maximum rotation load at which the penetrating rod can rotate at the maximum rotation speed when the means is driven at high torque, and more than the maximum rotation load at which the penetration rod can rotate at the maximum rotation speed when the chuck rotation driving means is driven at high speed. Corresponding. "
In other words.
[0057]
In the above description, an inverter motor is employed as each of the chuck rotation driving means 5 and the ascending / descending rotation driving means 22. However, in addition to this, a known AC capable of performing rotation speed control and torque control. A servo motor may be employed. Further, the number of pulse signals of the sensor S corresponding to the number of revolutions of the penetrating rod 6 is adopted as a threshold value, but the fluctuation of the rotational load received by the penetrating rod 6 appears in the fluctuation of the load current value of the chuck rotation driving means 5. For this reason, even if the threshold value is set based on the load current value of the chuck rotation driving means 5 and the load current value of the chuck rotation driving means 5 is detected by the control unit 41, the same chuck rotation driving means 5 as described above. It becomes possible to perform drive control.
[0058]
【The invention's effect】
The automatic penetration testing machine of the present invention sets a threshold value corresponding to the rotational load received by the penetration rod when it is rotated and penetrated into the ground, and the chuck rotation driving means is set to high torque drive or high speed drive based on this threshold value. Switching control is performed. For this reason, it is possible to switch the driving of the chuck rotation driving means at the place where the efficiency is most improved. Therefore, it is possible to efficiently and accurately control the rotation of the penetrating rod with respect to the rotational resistance that the penetrating rod receives from the soil, and there is an advantage that the efficiency of the test can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an automatic penetration testing machine according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of the main part of the automatic penetration tester of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is an enlarged partial cutaway cross-sectional view of a main part of the automatic penetration tester of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged partially cutaway cross-sectional view of a main part according to BB in FIG. 2;
6 is an enlarged partial cutaway cross-sectional view of a main part taken along line CC in FIG. 5;
FIG. 7 is a graph showing output torque characteristics of a chuck rotation driving unit and a lifting / lowering rotation driving unit.
FIG. 8 is an enlarged partially cutaway cross-sectional view of a main part of an automatic penetration testing machine according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Automatic penetration testing machine
2 props
3 Lifting platform
4 Chuck
5 Chuck rotation drive means
6 Penetration rod
6a long groove
7 Lifting unit
8 Chain member
10 spindles
11 Hollow sleeve
12 Steel balls
13 Sprocket
14 Spring
15 Slide sleeve
16 Rod part
17 Screw point
18 One-way clutch
19 Sprocket
20 Endless chain
21 Sprocket
22 Rotation drive means for raising and lowering
23 Powder Clutch
24 Gear shaft
24a Drive gear
25 One-way clutch
26 Stopper gear
27 Intermediate gear
28 Input gear
29 Casing
30 input shaft
31 Output shaft
32 coupling
33 Electromagnet
34 Planetary gear reducer
35 Sun gear shaft
35a sun gear
36 planetary gear
37 Career
38 Encoder
39 Transmission gear
40 Control means

Claims

A lifting platform that can be moved up and down along the column;
A chuck rotatably provided on the lifting platform;
Chuck rotation driving means capable of rotating the chuck at high speed or high torque, and
A penetrating rod held by the chuck;
An elevating unit for elevating the elevating table along the support;
Detecting means capable of outputting a signal corresponding to a rotational load received by the penetrating rod when the penetrating rod rotates and penetrates into the ground;
When the chuck rotation driving means is driven at high torque , the signal of the detection means corresponding to the rotation load greater than the maximum rotation load at which the penetration rod can rotate at the maximum rotation speed is held as a threshold value ,
When the rotational load exceeding the rotational load corresponding to the threshold is applied by comparing the signal of the detection means with the threshold value under high speed driving of the chuck rotational driving means, the chuck rotational driving means is switched to high torque driving, A control means for switching the chuck rotation driving means to a high speed drive when a rotation load equal to or lower than the rotation load corresponding to the threshold is applied by comparing the signal of the detection means with the threshold under torque drive; Automatic penetration testing machine characterized by

A lifting platform that can be moved up and down along the column;
A chuck rotatably provided on the lifting platform;
Chuck rotation driving means capable of rotating the chuck at high speed or high torque, and
A penetrating rod held by the chuck;
An elevating unit for elevating the elevating table along the support;
Detecting means capable of outputting a signal corresponding to a rotational load received by the penetrating rod when the penetrating rod rotates and penetrates into the ground;
While the chuck rotation driving means is driven at high torque, the signal of the detection means corresponding to a rotational load greater than or equal to the maximum rotational load at which the penetrating rod can rotate at the maximum number of rotations is held as a first threshold, and the response of the first threshold Holding the detection means signal corresponding to the rotational load larger than the rotational load to be used as the second threshold ,
When the chuck rotation driving means is operated at a high speed, the signal of the detection means is compared with the second threshold value, and if a rotation load greater than the rotation load corresponding to the second threshold value is applied, the chuck rotation driving means is set to a high torque. When the rotational load below the rotational load corresponding to the first threshold is acting by comparing the signal of the detection means with the first threshold under high torque driving, the chuck rotation driving means is An automatic penetration tester characterized by comprising control means for switching to high-speed driving.

A lifting platform that can be moved up and down along the column;
A chuck rotatably provided on the lifting platform;
Chuck rotation driving means capable of rotating the chuck at high speed or high torque, and
A penetrating rod held by the chuck;
An elevating unit for elevating the elevating table along the support;
Detecting means capable of outputting a signal corresponding to a rotational load received by the penetrating rod when the penetrating rod rotates and penetrates into the ground;
When the chuck rotation driving means is driven at a high torque, the signal of the detection means corresponding to a rotation load greater than the maximum rotation load at which the penetrating rod can rotate at the maximum number of rotations is held as a first threshold , and the chuck rotation driving means is at a high torque. Detection means corresponding to a rotational load that is smaller than the maximum rotational load that allows the penetrating rod to rotate at the maximum rotational speed when driven and that exceeds the maximum rotational load that allows the penetrating rod to rotate at the maximum rotational speed when the chuck rotational drive means is driven at high speed. Is held as a second threshold ,
When the chuck rotation driving means is operated at a high speed, the signal of the detection means is compared with the second threshold value, and if a rotation load greater than the rotation load corresponding to the second threshold value is applied, the chuck rotation driving means is set to a high torque. When the rotational load below the rotational load corresponding to the first threshold is acting by comparing the signal of the detection means with the first threshold under high torque driving, the chuck rotation driving means is An automatic penetration tester characterized by comprising control means for switching to high-speed driving.

4. The automatic penetration testing machine according to claim 1, wherein the chuck rotation driving means is an inverter motor.