(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に載置した供試体の遠心力下における性状の変化を測定し、測定データを地上側に固定した固定体に伝送し、これを制御部に転送して必要なデータを得る様にした遠心力による載荷物試験装置において、前記回転体と固定体間のデータ伝送部を無線通信で伝送する送受信装置で構成し、回転体側に設けた送信機と固定体側に設けた受信機は、前記無線による伝送に死角が生じないように、前記送信機を前記回転体の回転中心に関して対称に複数配列し、同送信機の回転範囲と受信機の設置位置を外方から覆って外部からの妨害電波の侵入を遮蔽し、併せて回転体から異物の飛散を防止する安全装置を配置したことを特徴とする遠心力による載荷物試験装置。
【請求項２】
前記送信機を回転体の回転中心に関して対称に複数配列することに代えて、前記受信機の一部を構成する受信アンテナを前記送信機の回転軌跡に沿って配置したことを特徴とする請求項１に記載の遠心力による載荷物試験装置。
【請求項３】
前記安全装置は、多数の小孔を穿設した筒状体で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心力による載荷物試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は試験装置等に載置した供試体に遠心力をかけて加圧状態を形成し、供試体の性状変化を測定する様にした遠心力による載荷物試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地層の性状等を調査、検討する際に、加圧等の手段により対象となる地層に相当する土の層を再現して同調査、検討を行うべく、試験装置に供試体を載置し、遠心力を利用して加圧状態を形成する様にした遠心力による載荷物試験装置が実用に供されている。
【０００３】
従来のこの種試験装置の概要を図３に基づいて説明する。
図３は従来の遠心力による載荷物試験装置を、その測定データの取り扱いシステムを含めて概略的に示す説明図である。
【０００４】
０１は水平方向へ延びる回転アームで、その一端側には供試体０３を載置するバケット０２が枢支部０８により支持され、対向する他端側にはカウンターウエイト０５を載置するバケット０４が枢支部０８により支持されている。
【０００５】
前記回転アーム０１は架台０６上に支持され、同架台０６の内部に収納された減速機０９等を介して連結されたＡＣモータ０７により駆動されて回転することにより供試体０３に遠心力による所定の加圧状態が形成されることになる。
【０００６】
また、前記回転アーム０１の回転中心部の上方には、試験装置の機能上必要となる水や油等の流体の給排を行うロータリージョイント０１６が配置され、更にその上方には試験装置の測定データ等を伝送するための光ロータリージョイント０１８が配置されている。
【０００７】
この光ロータリージョイント０１８は、詳細図示は省略するが、プラスチック系素材、又はガラス系素材で形成された伝送部を通して信号を伝送し、摩擦的に係合する取出し部を経て下流へ転送する様にした、いわゆる光スリップリング方式が採用されており、プラスチック系素材とガラス系素材の選択は回転速度制限から、一般的にはプラスチック系素材が採用されている。
【０００８】
この様に構成された試験装置により、回転アーム０１がＡＣモータ０７で駆動されて回転すると、バケット０２、０４は静止状態として破線で示した枢支部０８でぶら下がった状態から、遠心力により同枢支部０８を支点に回動して、回転アーム０１の長手方向に一直線に合致する実線で示す状態となり、回転が更に増して遠心力が高くなると、遠心加速度として２００Ｇに及ぶ力が生じるものもある。
【０００９】
この様な状況下において、供試体０３として搭載された土の層は、所定の地層の性状を呈することとなり、その地層に相当する種々のデータを測定し、取得することができる。
【００１０】
これらの測定データは前記光ロータリージョイント０１８を経由して制御部０１９に伝送され、また、前記ＡＣモータ０７の作動指令、駆動電力等も同制御部０１９を経て交信され、試験装置に必要な動作の制御と、試験装置としての測定データの回収がなされる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した様に従来の遠心力による載荷物試験装置においては、測定データの伝送を光スリップリング方式で行い、かつ、具体的にデータ伝送を行う部材としての光ロータリージョイントはプラスチック系素材が採用されているので、同光ロータリージョイントの回転速度に制限があり、信号が光スリップリング通過時に拡散等による減衰が大きく、これを補うべく増幅器の設置が必要となる。
【００１２】
しかもこの増幅器は、測定データ等の信号を発信前に増幅する必要上、回転側、すなわち光ロータリージョイント上に設置されるので、回転体として不安定要因になるという不具合に連なる。
【００１３】
また、光スリップリングはＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus)通信でデータ転送されているために転送速度が遅く、データ信号の伝送部のプラスチック系素材については、その寿命が回転数で約１．５〜２．５千万回と短い（３００ｒｐｍで連続運転した場合、約１〜２カ月に相当する）ことに加え、故障時、或いは寿命到達時には、この部分を取り外してメーカに持ち帰り修理するという実務上の制約がある等々の不具合がある。
【００１４】
本発明は、このような従来の装置における不具合事項を解消し、寿命、故障等の心配もなく長期に亘って安定的にしかも使い勝手よく使用できる様にした遠心力による載荷物試験装置を提供することを課題とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決すべくなされたもので、その第１の手段として、回転体に載置した供試体の遠心力下における性状の変化を測定し、測定データを地上側に固定した固定体に伝送し、これを制御部に転送して必要なデータを得る様にした遠心力による載荷物試験装置において、前記回転体と固定体間のデータ伝送部を無線通信で伝送する送受信装置で構成し、回転体側に設けた送信機と固定体側に設けた受信機は、前記無線による伝送に死角が生じないように、前記送信機を前記回転体の回転中心に関して対称に複数配列し、同送信機の回転範囲と受信機の設置位置を外方から覆って外部からの妨害電波の侵入を遮蔽し、併せて回転体から異物の飛散を防止する安全装置を配置した遠心力による載荷物試験装置を提供するものである。
【００１６】
すなわち本発明の第１の手段によれば、遠心力による載荷物試験装置は、回転体側から固定体側への測定データの伝送部を、回転体側に設けた送信機と固定体側に設けた受信機により無線通信で伝送を行う様に構成し、かつ、この送信機と受信機は送信機を前記回転体の回転中心に関して対称に複数配列し、これら複数の送信機を同時作動させて信号の並列状発信を可能とすることにより、仮に回転する送信機の一つが物陰に入るようなことがあっても、全体として無線伝送に死角が生じないようにし、更に外部からの妨害電波の進入を遮蔽し、併せて回転体から異物の飛散を防止する様に送信機の回転範囲と受信機の設置位置を外方から覆って安全装置を配置しているので、回転速度を必要に応じて高めても格別問題はなく、信号伝送に関する応答性も高く、寿命の心配も無用で保守等も簡便化し、しかも周辺からのノイズの侵入を防止すると共に万一回転体上の送信機等の搭載物の一部が外れる等の不測事態が生じても、それらの物が周囲に飛散するのを防止して装置の安全性を確保する等々、好適な装置が得られるものである。
また、本発明は第２の手段として、前記第１の手段において、前記送信機を回転体の回転中心に関して対称に複数配列することに代えて、前記受信機の一部を構成する受信アンテナを前記送信機の回転軌跡に沿って配置した遠心力による載荷物試験装置を提供するものである。
すなわち本発明の第２の手段によれば、遠心力による載荷物試験装置は、受信機の一部を構成する受信アンテナを前記送信機の回転軌跡に沿って配置することにより回転体側に設けた送信機と固定体側に設けた受信機により無線通信で伝送を行うに際して無線伝送に死角が生じないようにしているので、回転速度を必要に応じて高めても格別問題はなく、信号伝送に関する応答性も高く、寿命の心配も無用で保守等も簡便化した好適な装置が得られるものである。
更にまた、本発明は第３の手段として、前記第１又は第２の手段において、前記安全装置は、多数の小孔を穿設した筒状体で構成した遠心力による載荷物試験装置を提供するものである。
すなわち本発明の第３の手段によれば、送信機の回転範囲と受信機の設置位置を外方から覆った安全装置は、多数の小孔を穿設した筒状体で構成されることにより、送信機と受信機の無線伝送の場に妨害電波の侵入は防止され、回転体から異物が飛び出すことが有っても、周辺に飛散するのは遮られ、しかも同小孔を通して流通する空気により内部の冷却効果も期待できる等々、好適な装置が得られるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１及び図２に基づいて説明する。
図１は本実施の形態における遠心力による載荷物試験装置の全貌を概略的に示す説明図、図２は図１の要部を抜粋し拡大して示す説明図である。
【００１８】
すなわち、本実施の形態において、１は水平方向へ延びる回転アームで、その一端側には供試体３を載置するバケット２が枢支部８の周りに回動可能に支持され、他端側には前記供試体３の重量に対応して調整自在のカウンターウエイト５を載置するバケット４が枢支部８の周りに回動可能に支持されている。
【００１９】
同回転アーム１は、その長手方向中心位置で架台６上に回動可能に支持され、同架台６に設置されたＡＣモータ７により駆動されて回転し、供試体３に遠心力を作用させ、所望の加圧状態を形成させる様になっている。
【００２０】
なお、回転アーム１の内部には更にバランス装置１０が設けられ、同バランス装置１０は、図示省略の測定装置により作動中における架台６と回転アーム１との歪み等相互の変動関係をチェックした結果に基づいて、モータ１１により回転アーム１の長手方向に移動されて前記バケット２、４、供試体３、カウンターウエイト５等を含む回転アーム１全体を自動的にバランス調整する。
【００２１】
９はカメラ装置で、供試体３の性状を測定する装置の１例として示したものであり、カメラ部分及び照明部分等からなり、供試体３に対して直面する位置に配置され、供試体３の性状変化を適宜のタイミングで測定することが出来る。
【００２２】
１４は電子機器搭載部で、前記回転アーム１の回転中心位置で同回転アーム１上に固定して載置され、その内部には前記カメラ装置９及び図示省略したその他の測定装置からの信号を処理し、また、これらに必要な指令を伝えるための複数の電子機器１５が搭載されている。
【００２３】
１６はロータリージョイントで、前記回転アーム１の回転中心と同心位置で前記電子機器搭載部１４の上部に固定して載置され、図示省略の油圧供給装置、試験水供給装置、又は空気源装置等に連通し、試験装置として必要な油圧、水、空気等の給排を行う接続部を構成している。
【００２４】
１７はスリップリングで、前記回転アーム１及びロータリージョイント１６と同心位置で前記ロータリージョイント１６の更に上部に固定して載置され、前記電子機器１５又は前記モータ１１等の作動電力、作動指令等の供給部を構成している。
【００２５】
２０は送信機を含めて表示した送信アンテナ、３０は同様に受信機を含めて表示した受信アンテナ（以下送信機と送信アンテナ、及び受信機と受信アンテナは実質的に同義語として説明を行う）で、送信アンテナ２０は電子機器搭載部１４の上部に固定して載置され、図２に略示する様に同電子機器搭載部１４の回転中心を対称中心として１８０度回転した点対称位置に一対配置され、両方の送信アンテナ２０を同時作動させることにより回転する送信アンテナ２０に回転時の死角が生じない様になっている。
【００２６】
また、この送信アンテナ２０は、図２に略示する様に前記電子機器搭載部１４の上端に突起部分１４ａを設け、同突起部分１４ａの内方に本体が隠れ、アンテナの先端のみが外側に突出する様にして、送信アンテナ２０の安定、かつ安全な設置を図っている。
【００２７】
他方、受信アンテナ３０は、前記送信アンテナ２０の先端部回転軌跡との間を、好ましい距離として１０ｃｍ程度外寄りに間隔をおいて、前記回転アーム１や電子機器搭載部１４等の回転体に対する外殻構造等の固定体上に設置され、同受信アンテナ３０と前記送信アンテナ２０とによりスペクトル拡散方式を採用して無線通信で情報の伝送を行う伝送部を構成している。
【００２８】
４０は安全カバーで、鉄板に１〜１．５ｃｍ径程度の孔を多数穿設し、茶筒の蓋形状に構成され、前記送信アンテナ２０の回転範囲と受信アンテナ３０の設置位置を外方からすっぽり覆って配置されている。
【００２９】
同安全カバー４０に穿設した孔は、縦横に直線状に規則正しく配列していることが好ましいが、これに限定されるものではなく、隣り合う孔同志が、孔の直径の２倍程度の間隔を有していれば適宜の分散をして穿設してもよい。
【００３０】
１２はストロボカメラ、１３は監視装置で、ストロボカメラ１２は前記回転アーム１に搭載した供試体３の回転軌跡に直面する位置で、前記回転アーム１等を覆う外殻構造上に配置され、また、監視装置１３はそれに並んで配置され、それぞれ供試体３を撮影し、また、回転アーム１等の回転体を全体的に監視できる様になっている。
【００３１】
なお、図示省略しているが、前記受信アンテナ３０はプロトコルとしてTCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)を使用したLAN(Local Area Network）インターフェースを介して外部のパーソナルコンピュータに接続され、受信アンテナ３０で受け取ったデータ等を転送し処理する様に構成されている。
【００３２】
前記の様に構成された本実施の形態において、調査、検討等を必要とする地層に相当する土の層を再現すべく、バケット２に供試体３を搭載し、ＡＣモータ７を駆動して回転アーム１を回転すると、遠心力の発生、そして増大につれてバケット２及びバケット４は、図１中に破線で表示した静止時の位置から枢支部８を支点として徐々に上方に向けて回動し、同図１中に実線で表示したような回転アーム１の長手方向と一直線になる位置へと移動する。
【００３３】
回転アーム１の回転数が上昇する程に遠心力は大きくなり、供試体３にかかる圧力も大きくなるので、この回転数を調整することにより、供試体３に所望の地層に相当する土の層を形成することができる。
【００３４】
この様な供試体３の性状、及び性状の変化を、カメラ装置９をはじめとする種々の測定装置により測定し、その測定データを電子機器１５等を介して送信アンテナ２０よりスペクトル拡散方式による近距離無線で受信アンテナ３０へ伝送することにより回転側から固定側へと取り出す。
【００３５】
この様にして受信アンテナ３０へ伝送された測定データは、TCP/IPによるLAN を使用して外部のパーソナルコンピュータに回収され、所望の試験結果を得ることができる。
【００３６】
なお、この送信アンテナ２０と受信アンテナ３０との無線伝送は、１〜１．５ｃｍ程度の直径の多数の小孔を穿設した安全カバー４０に覆われた内部で行われるので、無線伝送にノイズとなる外乱の侵入は遮断され、また、同時に同安全カバー４０はその内部から異物が飛び出すとき、同異物が周囲に飛散するのを防止する安全装置としての機能を有することになる。
【００３７】
この様に本実施の形態によれば、送信アンテナ２０と受信アンテナ３０との間のデータ伝送は、無線伝送で行われるので、この部位に機械的な摩擦、摺動接合はなく、回転体として回転速度に制限を課せられることはない。
【００３８】
そして前記のデータ伝送は、送信アンテナ２０と受信アンテナ３０との間の距離を、好ましい間隔として１０ｃｍ程度の近距離で対峙させたいわゆる近距離無線としているために、同伝送部において信号の減衰は極めて少なくなる。
【００３９】
また、この無線による伝送は、その転送レートについてみると、従来装置の光スリップリングでは２４ kbps 程度であったのに比べ、２ Mbps と大きく、転送速度は大幅に向上し、しかも光スリップリングの様に摩擦、摺動等による寿命の制限を心配する必要もなく、光スリップリングでは摩耗等に起因して芯ずれが生じ、芯合わせ、芯出し等のメインテナンスが必須となるが、その必要もなくなるものである。
【００４０】
また、受信アンテナ３０で受け取った測定データは、外部のパーソナルコンピュータへ回収する過程で、LAN のプロトコルとしてTCP/IPを使用しているために、測定データに転送エラーが発生する様なことがあっても、再送信要求を行い、確実な受信を行うことが出来る。
【００４１】
また、前記送信アンテナ２０と受信アンテナ３０との間の無線によるデータ伝送は、スペクトル拡散方式を採用しているために、通常の電波ノイズの影響は少ないものとなっているが、これに加え、この伝送部は安全カバー４０で覆われているので、周辺からのノイズは遮蔽されてより確実に防御されることになり、しかもこの安全カバー４０は、ノイズの遮蔽に止まらず、機械的な防御壁としても機能し、万一回転アーム１上の送信アンテナ２０等の搭載物の一部が外れる等の不測事態が生じても、それらの物が周囲に飛散をするのを防止して装置の安全性を確保することが出来るものである。
【００４２】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００４３】
例えば本実施の形態においては、送信アンテナ２０と受信アンテナ３０は回転時に信号伝送に死角が生じない様にするため、送信アンテナ２０を対称配置に複数設けた構造としたものを説明したが、これに代え、受信アンテナ３０を送信アンテナ２０の回転軌跡に沿って配設する構成とし、前記信号伝送に死角が生じない様にする等の構造を採用することもできるものである。
【００４４】
【発明の効果】
以上、請求項１に記載の本発明によれば、回転体に載置した供試体の遠心力下における性状の変化を測定し、測定データを地上側に固定した固定体に伝送し、これを制御部に転送して必要なデータを得る様にした遠心力による載荷物試験装置において、前記回転体と固定体間のデータ伝送部を無線通信で伝送する送受信装置で構成し、回転体側に設けた送信機と固定体側に設けた受信機は、前記無線による伝送に死角が生じないように、前記送信機を前記回転体の回転中心に関して対称に複数配列し、同送信機の回転範囲と受信機の設置位置を外方から覆って外部からの妨害電波の侵入を遮蔽し、併せて回転体から異物の飛散を防止する安全装置を配置して遠心力による載荷物試験装置を構成しているので、回転速度を必要に応じて高めても、前記複数の送信機を同時作動させて信号の並列状発信を可能とすることにより、仮に回転する送信機の一つが物陰に入るようなことがあっても全体として無線伝送に死角が生じるような問題もなく、信号伝送に関する応答性も高く、寿命の心配も無用で保守等も簡便化し、しかも周辺からのノイズの侵入を防止すると共に万一回転体上の送信機等の搭載物の一部が外れる等の不測事態が生じても、それらの物が周囲に飛散するのを防止して装置の安全性を確保する等々、高機能で操作時の安全性も高く、長期間の使用に耐えて信頼性の高い好適な遠心力による載荷物試験装置を得ることが出来たものである。
また、請求項２に記載の本発明によれば、請求項１に記載の遠心力による載荷物試験装置において、前記送信機を回転体の回転中心に関して対称に複数配列することに代えて、前記受信機の一部を構成する受信アンテナを前記送信機の回転軌跡に沿って配置して遠心力による載荷物試験装置を構成しているので、このように送信機の回転軌跡に沿って受信アンテナを配置したことにより、回転速度を必要に応じて高めても回転体側に設けた送信機と固定体側に設けた受信機との間で無線伝送に死角が生じることはなく、信号伝送に関する応答性も高く、寿命の心配も無用で保守等も簡便化した好適な遠心力による載荷物試験装置を得ることが出来たものである。
更にまた、請求項３に記載の本発明によれば、前記請求項１又は請求項２に記載の遠心力による載荷物試験装置において、前記安全装置は、多数の小孔を穿設した筒状体で構成することにより遠心力による載荷物試験装置を構成しているので、このように送信機の回転範囲と受信機の設置位置を外方から覆う安全装置に多数の小孔を穿設したことにより、送信機と受信機の無線伝送の場に妨害電波の侵入は防止され、回転体から異物が飛び出すことが有っても、周辺に飛散するのは遮られ、しかも同小孔を通して流通する空気により内部の冷却効果も期待できる等々、好適な遠心力による載荷物試験装置を得ることが出来たものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る遠心力による載荷物試験装置の全貌を概略的に示す説明図である。
【図２】図１の要部を抜粋し拡大して示す説明図である。
【図３】従来の遠心力による載荷物試験装置を、その測定データの取り扱いシステムを含めて概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
１        回転アーム
２        バケット
３        供試体
４        バケット
５        カウンターウエイト
６        架台
７        ＡＣモータ
８        枢支部
９        カメラ装置
１０        バランス装置
１１        モータ
１２        ストロボカメラ
１３        監視装置
１４        電子機器搭載部
１４ａ      突起部分
１５        電子機器
１６        ロータリージョイント
１７        スリップリング
２０        送信アンテナ
３０        受信アンテナ
４０        安全カバー
０１        回転アーム
０２、０４  バケット
０３        供試体
０５        カウンターウエイト
０６        架台
０７        ＡＣモータ
０８        枢支部
０９        減速機
０１６        ロータリージョイント
０１８        光ロータリージョイント
０１９        制御部
【図１】
0003716162.tif 000002
【図２】
0003716162.tif 000003
【図３】
0003716162.tif 000004