JPH069055Y2 - 自動落下貫入試験機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は宅地，護岸など造成地盤の力学的性質即ち、土
の貫入抵抗及び密度その他を調査する際に用いる自動落
下貫入試験機に関する。

〈従来の技術〉 従来こうした土の貫入試験を行うには、ロッドの先端に
コーンを取付け、該ロッドを測定しようとする地盤に対
して垂直に保持して、該ロッドの頭部に荷重を作用させ
て圧入、又は打込みによって地中に貫入し、その際生じ
るコーンの貫入抵抗を求めるのが、実際にはコーンロッ
ドの上部に緩嵌保持したハンマーを該ロッドに沿って一
定高さから自然落下させることにより、その落下衝撃に
よってコーンロッドの貫入抵抗を求めるものが主流であ
った。

〈考案が解決しようとする問題点〉 しかし、上記従来例における貫入手段は、ハンマーをそ
の都度ロッドに沿って手作業で所定の高さまで引き上
げ、その位置から落下させることにより求めるようにし
ていたので、試験機の大型化が困難であった。又ハンマ
ーを手動で操作することは作業性が悪く、しかも繰返操
作をする場合操作条件を終始一様に保つことができず操
作上の誤差が不可避であった。

そこで本考案においては、上記従来例における欠点に対
処し、ハンマーを自動連続的に反復上昇させて一定高さ
から落下させるようにして作業性と結果の信頼性向上を
図ろうとするものである。

〈問題点を解決する為の手段〉 本考案の自動落下貫入試験機は、昇降自由な載荷ハンマ
ーを挿入保持したエアーシリンダーと、該エアーシリン
ダーの上端に嵌着され圧縮空気供給源からエアーシリン
ダー内の前記ハンマー下方へ、該ハンマーの上下動と連
動して圧縮空気の供給、停止の制御を行なう給気制御弁
と、コーンロッドのヘッドを保持するように該エアーシ
リンダーの下端に嵌着されており、該エアーシリンダー
内における前記ハンマー下方を、圧縮空気源と連通させ
ると共に直接大気に解放する給排気弁とで構成したエア
ーハンマー装置及び、該エアーハンマー装置を設置し起
立、走行自由な可搬台車とからなり、ハンマーを自然落
下させると共に空気圧によって自動上昇復帰させ、コー
ンロッドに反復落下衝撃を載荷するようにしたことを特
徴とするものであり、そのことにより上記目的が達成さ
れる。

〈作用〉 エアーハンマー装置内にはコンプレッサーからの圧縮空
気が供給されており、測定地においてコーンロッドの先
端を地面に対し垂直に保持し、エアーハンマー装置の下
部即ち内部に挿入した昇降ハンマーの下部に圧縮空気を
導びくことにより、昇降ハンマーは上昇圧を受けて上昇
し、予め定めた位置までハンマーが上がった位置で給気
制御弁のスプール弁体が動作して、シリンダー下位への
給気を遮断すると同時に送り込んだ空気を直ちに大気中
へ開放してハンマーの落下を促し、その極限においてコ
ーンロッドのヘッドを鎚打して該コーンを地中へ貫入す
る。又、鎚打作用の終局と同時に再び前記スプール弁体
が動作してシリンダー下位への給気が開始され、この動
作を自動的に反復することによりコーンロッドは徐々に
地中へ進入し、打込み動作の反復回数と貫入量との関係
を定量的に求めるものである。

〈実施例〉 以下本考案について図面に示す実施例により詳細に説明
すると、第１図に示すように両側に一対の走行車輪2,2
を枢設した可搬台車１の一端即ち第１図，第２図におい
て下端となる部分に該台車１を垂直に起立保持できるよ
うに複数個のスタンド3,3…が高低調節可能に取付けら
れており、該台車１の上方即ち前記スタンド3,3…と反
対方向には該台車１内に収納できる支柱６を伸縮自由に
延長突設し、該支柱６の上端からはスプリグバランサー
34から垂下された吊垂ワイヤー35によってエアーハンマ
ー装置Ｃを保持し、しかも該エアーハンマー装置Ｃが動
揺しないように該ハンマー装置Ｃを、その下端支持片
４′と上端の支持片６′とで前記台車１の前面左右に平
行定設したガイド杆4,4と前記支柱６とによって昇降自
由に案内保持する。そして、該エアーハンマー装置Ｃは
シリンダー７の下端に嵌着した給排気弁Ｂと、上端に嵌
着した給気制御弁Ａとで構成され、第３図に示すように
シリンダー７内には、該シリンダー内壁に密着し且つ昇
降自由ハンマー８が収納される。

又、給排気弁Ｂは、シリンダー７の下端部には調節ナッ
ト12にて叩打ヘッド10を中央に取付けた端蓋９を嵌着す
ると共に、該叩打ヘッド10の露出下端に連結具13を介し
てコーンロッド５の上端を接続し、該叩打ヘッド10のシ
リンダー７内へ突出する部分に、該シリンダー７の内面
に密着し且つ上下動可能に喞子14を嵌入し、該喞子14の
移動にによって該喞子14の上下部が開通或は閉塞される
ように前記ヘッド10の側面に通気溝11を凹設し、更にシ
リンダー７には該通気溝11が喞子14の上下部に開通状態
において該喞子14により遮閉される位置に排気孔15,15
…列設し、端蓋９の側孔16からエアーコック17を経て側
路管18により前記シリンダー７の上端部に接続するよう
にしている。

そして、該シリンダー７の上端寄り側方には排気孔19を
穿すると共に、該シリンダー７の上端に給気制御弁Ａを
上面中央に突設した端蓋20を嵌着する。即ち該給気制御
弁Ａは制御弁本体21の中央にスプール弁体22を嵌入する
と共に、その下端22′をシリンダー７内に突出して摺動
自由とし、更に該制御弁本体21には前記スプール弁体22
に沿って大気へ通じる排気孔29を有する気室ａと、前記
側路管18の他端に接続する気室ｂと、配気管30を介して
圧縮空気供給源即ちコンプレッサー（図示せず）に通じ
る気室ｃと、コントロール螺子31を有する通路を介して
側室32に通じる気室ｄとを夫々順次形成すると共に、気
室ｃ内にはスプール弁体22の先端に連設した差動弁25を
挿入しており、該差動弁25の上面空所33と前記側室32と
を連通すると共に、差動弁25内に嵌入した摺動自由なニ
ードル弁26の先端を、制御弁本体21の上端に嵌着した端
蓋27の前記空所33から大気へ通じる排気孔28に対応させ
てなる。

以下本考案貫入試験機の一連動作について述べると、上
記試験機は支柱６を台車１内に収納して嵩低くした状態
で台車１を横倒にしてスタンド3,3と３′，３′にて水
平にて輸送車によって測定現地へ搬送し、現地において
台車を手押車と同様の使用態様で測定地点に試験機を持
ち込み、測定地点が定まった時点で試験機の支柱を一定
長さに引き伸ばしてから該試験機を起立させ、スタンド
3,3…によって垂直に起立保持した後エアーハンマー装
置Ｃを最上位へ引き上げ（最初から上げた状態で起立さ
せておいても良い）て配気管30から給気制御弁Ａに圧縮
空気を送入しており、しかもこの状態ではエアーコック
17は閉じた状態にあり、総べての準備が完了した時、上
記エアーコック17を開いて配気管30からの圧縮空気を制
御弁本体21の気室ｃへ送入する。

こゝで先ず第３図，第４図の状態はハンマー８が上昇し
てスプール弁体22の下端22′を押し上げた時の状態を示
しており、スプール弁体22が上昇状態ではスプール23が
気室ｃからｂへの流通を遮断すると同時に気室ｃからｄ
への通路が開かれ、気室ｄへ導かれた空気はこゝで二方
へ分岐し、うち一方は気室ｅ内に流入して差動弁25の下
降に対して背圧を作用せしめて下降動作を遅延せしめる
と同時に他方に分岐した空気はコントロール螺子31によ
る絞り通路を経て側室32内へ送入する。そして該側室32
に流入した空気は更に差動弁25の上側にある空所33内に
導かれて差動弁25に圧力を作用せしめる。

しかし気室ｅは空所33より先に内圧が高まるのに対し、
空所33の圧力が最高圧力に達するまでにはコントロール
螺子31によって側室32への通気量を制限しているので相
当時間遅延する。

やがて、差動弁25は、該差動弁25に作用する受圧面積の
相違から気室ｅと空所33内の圧力の均衡が破れてスプー
ル弁体22を押下げる。そして、この押下げ開始時期及び
押下げ速度は、側室32のキャパシティーと、コントロー
ル螺子31による気室ｄからｅに流れる圧縮空気の時間当
りの通過量即ち絞り量によって決定されるのでコントロ
ール螺子31を調節することにより任意に速度を変えられ
る。このようにして、スプール弁体22が押上げられた状
態では前述のようにスプール23によって気室ｃ〜ｂ間は
遮断（同時に気室ｂ〜ａ間開通）されるので、ハンマー
８の下位へは圧縮空気が供給されなくなり、該ハンマー
８は自然落下を開始する。

そして、該ハンマー８が落下する場合には、該ハンマー
８の下側にある空気を圧縮し乍ら、落下開始初期は空気
を通気溝11を経て側孔16，エアーコックク17，側路管18
を通り、更に前記給気制御弁Ａの気室ｂ〜ａから大気中
へ排気が行なわれる。

そして、シリンダー７の下端にある喞子14は、ハンマー
８の落下による内圧を受けて下降し、これまで該喞子14
によって閉塞されていたシリンダー７の排気孔15,15…
を開口して、直接にシリンダー７内を大気へ解放すると
共に排気口19から外気を吸い込み乍らハンマーの落下抵
抗を少くすると同時に、これまで排気の際経由していた
通気溝11を喞子14によって閉じ、排気孔29からの排気を
排気孔15,15…からの排気に切換え乍ら落下動作が進行
し、ハンマー８の落下極限において叩打ヘッド10を強力
に鎚打し、コーンロッド５を地中へ貫入する。

そしてこのハンマーによる鎚打動作の終了時期と符合し
て、スプール弁体22は配気管30からの圧縮空気を受けて
動作する差動弁25の動作によって、可動行程の最下端ま
で下降し、差動弁25の先端にあるニードル弁26を端蓋27
の排気孔28から離隔して側室32内を大気圧に解放する。
これと同時にスプール弁体22のスプール24は気室ｃ〜ｄ
間を閉塞し、スプール23は気室ｃ〜ｂ間を開くと同時に
気室ｂ〜ａ間を閉じて配気管30からの圧縮空気を気室ｃ
〜ｂ，側路管18，エアーコック17，側孔16を経て先ず喞
子14を加圧して、これまで開放状態にある排気孔15,15
…を閉じ、更にこれと同時に通過孔11を開いてハンマー
８の下位へ送入し、該ハンマー８に上昇圧を作用せしめ
る。

その結果ハンマー８は、上側の空気を排気孔19から排出
し乍らシリンダー７内を上昇し、その上昇限において上
面でスプール弁体22の下端22′を押上げて各スプール2
3,24と気室a,b,c,d及びｅの関係は第３図又は第４図の
状態となる。

つまり最初に述べたようにスプール23は気室ｂ〜ａ間を
開くと同時に気室ｃ〜ｂ間を遮断すると共にスプール24
は気室ｃ〜ｄ間を開いて再び配気管30を経てコンプレッ
サーから送気される圧縮空気を側室32内に導き２度目の
動作が開始される。

このようにしてシリンダー７内に保持されたハンマー８
は側孔16から供給される圧縮空気の送入によって所定高
さまで上昇され、その上昇限においてスプール弁体22を
押上して通気系路を切換え乍ら反復鎚打してコーンロッ
ドを地中へ貫入するものであり、その動作の重要な調整
ポイントはハンマー８の上昇限位置とスプール弁体22の
差動による下降限位置との出合を略等しくなるようにコ
ントロール螺子31を操作して流通量を調整することが動
作を最も効率的ならしめることになる。

そしてコーンロッドが一定深さに達するまでの鎚打回数
を求めることにより土盤の貫入抵抗，その他の物性を調
べるものである。（通常は30「kg」のハンマーを50「cm」の
高さから落下させて30「cm」を何回の反復落下で打ち込む
ことができるかを求める。） 〈考案の効果〉 本考案は上述のように構成されているので支柱を台車内
に収納して小型にしてから手押車の如く押送して目的の
現場へ自由に搬入できると共に、小型でコンパクトに構
成されている為に小型の輸送車への搭載も可能となり、
装置化されているに拘らず手軽に任意の場所へ持ち運び
できて、より詳細なデータを得ることができる。

又、エアー式落下貫入試験である為にこれまでの手動式
の場合と異なり反復鎚打回数の多い場合でも全く同じ条
件で貫入動作を実施することができて操作上の誤差がな
くなりより信頼度の高いデータが得られる。

搬送が容易であること、エアー式貫入試験である為に作
業が著しく迅速であり又自動化したことにより貫入量と
高さ，落下回数及び重さ等について相関性を電気的に検
出して定量的に求めることができるなど多くの優れた効
果を有する実用価値の高い考案である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本考案実施例を示し、 第１図は、自動貫入試験機の起立状態正面図、 第２図は、同上左側面図、 第３図は、同上要部拡大縦断面図、 第４図は、部分拡大縦断面図である。 １……可搬台車、２……車輪 ６……支柱、７……シリンダー ８……ハンマー、９……端蓋 10……叩打ヘッド、20……端蓋 Ａ……給気制御弁、Ｂ……給排気弁 Ｃ……エアーハンマー装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 円井 正俊 大阪府大阪市城東区中央１丁目11番１号 株式会社マルイ内 (56)参考文献 特開 昭62−46230（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−27989（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】昇降自由な載荷ハンマーを挿入保持したエ
   アーシリンダーと、該エアーシリンダーの上端に嵌着さ
   れ圧縮空気供給源からエアーシリンダー内の前記ハンマ
   ー下方へ、該ハンマーの上下動と連動して圧縮空気の供
   給、停止の制御を行なう給気制御弁と、コーンロッドの
   ヘッドを保持するように該エアーシリンダーの下端に嵌
   着されており、該エアーシリンダー内における前記ハン
   マー下方を、圧縮空気源と連通させると共に直接大気に
   解放する給排気弁とで構成したエアーハンマー装置及
   び、該エアーハンマー装置を設置し起立、走行自由な可
   搬台車とからなり、ハンマーを自然落下させると共に空
   気圧によって自動上昇復帰させ、コーンロッドに反復落
   下衝撃を載荷するようにしたことを特徴とする自動落下
   貫入試験機。