JP6153915B2 - 標準貫入試験装置用ガイドロッド - Google Patents

Description

本発明は標準貫入試験装置に関するものである。

標準貫入試験は、土の硬軟や締まり具合の相対値を知るためのＮ値の測定や、乱した試料の採取を目的とするものであり、試験方法がＪＩＳに規定されている。
この試験を実施する装置は、掘削したボーリング孔を利用したものであり、そこにボーリングロッドの下端部を降ろして立設させ、そのボーリングロッドの上部にノッキングヘッドとガイドロッドを取り付ける。そして、孔が設けられたドライブハンマーをそのガイドロッドに挿通させ、所定の標準落下高さから落下させてノッキングヘッドに衝突させることで、上記した目的を達成するようになっている。

このハンバーの落下を自動的または半自動的に行うものは、特許文献１に示すように、既に提案されている。
この装置では、ボーリングロッドの上部に取り付けたガイドロッド側にはリリース手段として凸部が設けられ、ドライブハンマー側はフックと、そのフックで吊下げ支持させたドライブハンマーとで成っている。フックを手動または自動で引き上げていくと、リリース手段を通過するときに、フックが回動することで、ドライブハンマーがフックから外れて落下するようになっており、リリース手段の位置が標準落下高さに合わせて調整されている。

特開２００４−１５０２４９号公報

ガイドロッドの製造上等の便宜から、リリース手段やノッキングブロックの装着部材としてカップリングを利用する場合が多いが、その場合には、カップリングをガイドロッドにネジ螺合により取り付けている。
而して、試験を実施すると、実施毎に衝撃を軸方向に受けるので、ガイドロッドとカップリングとの間では緩みが生じ易い。この緩みは、最初は僅かであっても試験精度は下がるし、さらに進行すればガイドロッドが折れる等の弊害が出て試験が実施できなくなる。

本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、カップリングをネジ螺合によりガイドロッドに取り付ける基本構成はそのままに、緩みの発生による弊害を効果的に阻止できる、新規且つ有用なガイドロッドの提供を、その目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、ロッド本体と、前記ロッド本体の軸方向一端側に差し込まれネジ螺合されたリリースカップリングと、前記ロッド本体の軸方向他端側に差し込まれネジ螺合されたノッキングカップリングを備えた、標準貫入試験装置用ガイドロッドにおいて、ネジ螺合部はテーパネジにより構成され、且つ前記ノッキングカップリングの雄ネジ部の先方には折れ防止軸が連設されて軸方向に延長されていることを特徴とするガイドロッドである。

請求項２の発明は、請求項１に記載した標準貫入試験装置用ガイドロッドにおいて、テーパネジは、雄雌共にテーパネジ部により構成されていることを特徴とするガイドロッドである。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載した標準貫入試験装置用ガイドロッドにおいて、ネジ部と非ネジ部との間に段差面を有しており、少なくともいずれかのカップリングのネジ部が露出して、その露出長さ分だけ、前記段差面とロッド本体との間に隙間ができていることを特徴とするガイドロッドである。

請求項４の発明は、請求項３に記載した標準貫入試験装置用ガイドロッドにおいて、全てのカップリングの段差面とロッド本体との間に隙間が設けられていることを特徴とするガイドロッドである。

本発明のガイドロッドを利用して標準貫入用試験装置を構成すれば、ネジの緩みへの対応機構が備えられているので、緩みを気にせずに試験を実施できる。

本発明の実施の形態に係る標準貫入試験装置の正面図である。 図１の試験装置に備えたガイドロッドの斜視図である。 図２のガイドロッドの分解斜視図である。 図２のガイドロッドのノッキングカップリング側のネジ螺合部の断面図である。 図４のネジ螺合部の衝撃を受けたときの状態の説明図である。 図４のネジ螺合部の摩耗が進行したときの状態の説明図である。

本発明の実施の形態に係る標準貫入試験装置１を図面にしたがって説明する。
この試験装置１は、半自動落下式のものである。
図１に示すように、掘削して試験孔を作るボーリングマシン３が備えられており、ボーリングロッド５を試験孔に立設させる。このボーリングロッド５に打撃を加えるものが、ドライブハンマー７になっている。
ボーリングロッド５の軸方向上端部にはノッキングブロック９とガイドロッド１１が取付けられており、ガイドロッド１１は鉛直方向に同軸状に延びている。
ドライブハンマー７には孔が設けられ、この孔がガイドロッド１１に挿通されている。従って、ドライブハンマー７はガイドロッド１１にガイドされて鉛直方向に昇降自在となっている。

ドライブハンマー７は、同じく孔が設けられ、ガイドロッド１１に挿通されたキャッチャー１３にフックを介して吊下げ支持されている。このキャッチャー１３はロープ１５によって引き上げられるようになっている。ロープ１５はヤグラ１７に取り付けたスナッチグロック１９に掛けられ方向転換されて下方に延びており、下方側がコーンプーリー２１に巻き付けられている。
このタイプでは、コーンプーリー２１を手動で回すと、ロープ１５を介してキャッチャー１３が引き上げられ、キャッチャー１３に備えられたフック（図示省略）がガイドロッド１１側のリリース手段を通過したときにフックが開いてドライブハンマー７が外れて、ドライブハンマー７が落下し、ノッキングブロック９に打撃を与えるようになっている。

図２、図３に示すように、ガイドロッド１１のメインは円筒状のロッド本体２３になっている。このロッド本体２３の軸方向両端側は雌テーパネジ部２５、２７になっており、雌テーパネジ部２５、２７の両端のネジ先端部分の内径より、奥側のネジ終了部分の内径が小さくなっている。

ロッド本体２３の雌テーパネジ部２５側に、ノッキングカップリング２９が取付けられている。ノッキングカップリング２９は軸方向の中間が同径外面３１になっており、そこにノッキングブロック９が外嵌され固定されて一体になっている。
ノッキングカップリング２９の軸方向一端側に雄テーパネジ部３３が形成されている。この雄テーパネジ部３３は、ネジ先端部分の外径より、中間側のネジ終了部分の外径が大きくなっている。
ノッキングカップリング２９側の雄テーパネジ部３３は、ロッド本体２３側の雌テーパネジ部２５との螺合用になっている。従って、ノッキングカップリング２９側の雄テーパネジ部３３のテーパ基準面３３（Ｓ）が、ロッド本体２３側の雌テーパネジ部２５のテーパ基準面２５（Ｓ）に相対するようにテーパ角度が調整されている。

テーパネジ部は、ノッキングカップリング２９側の雄テーパネジ部３３より、ロッド本体２３側の雌テーパネジ部２５が少し長くなるよう形成されている。

また、ノッキングカップリング２９の雄テーパネジ部３３の先方には、円筒状の折れ防止軸３５が一体に連なっている。この折れ防止軸３５は雄テーパネジ部３３と同軸状に延びており、その外径はロッド本体２３の内径より僅かに小さくなっている。

図２に示す組立て時には、図４の断面図に示すように、ノッキングカップリング２９側の雄テーパネジ部３３は、ロッド本体２３側の雌テーパネジ部２５に差し込まれ螺合し、雄テーパネジ部３３が雌テーパネジ部２５をテーパ基準面２５（Ｓ）、３３（Ｓ）も利用して径方向外方に押し付けながら締結しており、十分な締結強度が得られている。
ノッキングカップリング２９の雄テーパネジ部３３とロッド本体２３側の雌テーパネジ部２５のネジの外径と谷径が調整されているので、初期締結時には、ノッキングカップリング２９の雌テーパネジ部２５のネジ終了部分がネジ螺合せずに露出して、ノッキングカップリング２９の非ネジ部との境界の段差面３９とロッド本体２３との間に溝状の隙間４１が生まれている。

また、ノッキングカップリング２９側の折れ防止軸３５は、ロッド本体２３側に入れ子状に収納されている。

ノッキングカップリング２９の軸方向他端側にも、雄ネジ部が形成されている。これは雄平行ネジ部３７になっており、ボーリングロッド５に形成された雌平行ネジ部と螺合されて連結されている。

図２、図３に示すように、ロッド本体２３の雌テーパネジ部２７側には、リリースカップリング４３が取付けられている。リリースカップリング４３の軸方向中間の外周面のうち最大外径となる部分がリリース手段として凸部になっており、図中符号４４で示す部位が凸部となっている。また、ネジ締めのときに使用するために凹部４５が形成されている。このリリースカップリング４３の軸方向両端側にも雄テーパネジ部４７、４９がそれぞれ形成されている。雄テーパネジ部４７はロッド本体２３の雌テーパネジ部２７と螺合するようになっており、ノッキングカップリング２９の雄テーパネジ部３３とロッド本体２３の雌テーパネジ部２５との螺合と同様に調整されている。従って、隙間も作られている。

符号５１は円筒状のアッパガイドを示し、このアッパガイド５１は軸方向一端側が閉じられ、他端側は開口している。この他端側には雌テーパネジ部５３が形成されている。
リリースカップリング４３の雄テーパネジ部４９は、この雌テーパネジ部５３と螺合するようになっており、これも、雄テーパネジ部４７とロッド本体２３の雌テーパネジ部２７との螺合と同様に調整されている。

ノッキングカップリング２９〜ロッド本体２３〜リリースカップリング４３〜アッパガイド５１はネジ螺合により締結され、同軸状に連なっており、これら全体でガイドロッド１１が構成されている。

試験を実施するときには、上記したように、ドライブハンマー７が落下し、ノッキングブロック９に打撃を与えるが、その際には、ガイドロッド１１も衝撃を受ける。
図５は、図４と同様に、ノッキングカップリング２９側の雄テーパネジ部３３が、ロッド本体２３側の雌テーパネジ部２５に螺合した状態を示す断面図である。テーパネジ構造になっているので、ノッキングカップリング２９とロッド本体２３を十分な締結強度で締結しつつ、検知手段としての隙間４１を作り出せている。
ノッキングカップリング２９側の雄テーパネジ部３３が衝撃を受けると、圧縮衝撃となってそのフランク面３３（Ｆ）がロッド本体２３側の雄テーパネジ部２５のフランク面２５（Ｆ）と離れてジャンピングしようとするが、テーパネジの場合にはネジのフランク面だけでなく、テーパを為す基準面も当たって当接して、矢印に示すように、大きな接触面積を介して圧力が掛かり合うので、平行ネジの場合よりも安定した締結が実現され、緩み難くなっている。

試験の実施回数が増えてくると、接触面が硬化して摩耗も不可避的に進行するが、その場合にはロッド本体２３がノッキングカップリング２９側に対して締付け方向に回転するので、ロッド本体２３がノッキングカップリング２９側に下降していき、隙間４１の上下間隔が徐々に狭くなっていく。そして、終には、実線に示す状態から仮想線に示す状態となって、隙間４１が消失する。
図６に示すように、摩耗が進行すると、矢印に示すように隙間４１が消失していくので、それを視認することで、ロッド本体２３の交換時期を見定めることができる。

テーパネジを利用していて摩耗が原因となる緩みが発生した場合問題となるが、このガイドロッド１１に関しては、上記した隙間４１を検知手段として利用できるので、緩みの発生を効果的に阻止しつつ、有意的な緩みが発生する前に交換を知らせる構造となっている。

また、ロッド本体２３に対する負荷は、ネジ終了部分に隣接する領域、具体的には図５の点線で描いた縦長の楕円で囲む領域に集中するので、その部分が経時劣化して折れ易くなるが、折れ防止軸３５が内側に入っており、ロッド本体２３の折り曲げが阻止されている。

リリースカップリング４３の軸方向両端側もテーパネジにより締結されているので、上記と同様に安定した締結状態が実現され、緩み難くなっている。
また、いずれのネジ部もテーパネジを利用しているので、手で簡単に締められる。締付けが若干不十分であっても、ガイドロッド１１は鉛直方向に立たせて使用することが前提となっているので、締付け方向に常に自重が掛かることから、締付けに神経質になる必要がない。従って、現場での組立作業も容易となっている。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。

本発明は、貫入試験装置の製造および実施に関する事業に利用可能性を有する。

１…標準貫入試験装置
３…ボーリングマシン ５…ボーリングロッド
７…ドライブハンマー ９…ノッキングブロック
１１…ガイドロッド １３…キャッチャー
１５…ロープ １７…ヤグラ
１９…スナッチグロック ２１…コーンプーリー
２３…ロッド本体 ２５、２７…雌テーパネジ部
２９…ノッキングカップリング ３１…同径外面
３３…雄テーパネジ部 ３５…折れ防止軸
３７…雄平行ネジ部 ３９…段差面
４１…隙間 ４３…リリースカップリング
４４…凸部 ４５…凹部
４７、４９…雄テーパネジ部 ５１…アッパガイド

Claims (4)

1. ロッド本体と、前記ロッド本体の軸方向一端側に差し込まれネジ螺合されたリリースカップリングと、前記ロッド本体の軸方向他端側に差し込まれネジ螺合されたノッキングカップリングを備えた、標準貫入試験装置用ガイドロッドにおいて、
   ネジ螺合部はテーパネジにより構成され、且つ
   前記ノッキングカップリングの雄ネジ部の先方には折れ防止軸が連設されて軸方向に延長されていることを特徴とするガイドロッド。
2. 請求項１に記載した標準貫入試験装置用ガイドロッドにおいて、
   テーパネジは、雄雌共にテーパネジ部により構成されていることを特徴とするガイドロッド。
3. 請求項１または２に記載した標準貫入試験装置用ガイドロッドにおいて、
   ネジ部と非ネジ部との間に段差面を有しており、
   少なくともいずれかのカップリングのネジ部が露出して、その露出長さ分だけ、前記段差面とロッド本体との間に隙間ができていることを特徴とするガイドロッド。
4. 請求項３に記載した標準貫入試験装置用ガイドロッドにおいて、
   全てのカップリングの段差面とロッド本体との間に隙間が設けられていることを特徴とするガイドロッド。

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