(57)【要約】【課題】  スウェーデン式サウンディング試験に用いられるスクリューポイントであって、本体部及び取付部各々に要求される特性を確実に満たすことができるスクリューポイントを提供する。【解決手段】  スウェーデン式サウンディング試験を行うに際してロッド１１の先端に取り付けられるスクリューポイント１０であって、ドリル状の本体部１０ａと、その本体部１０ａを上記ロッド１１の先端に取り付けるための連結部材１０ｂとに分割して構成し、上記本体部１０ａと上記連結部材１０ｂとの接続を、無ネジ状の凸部１５と凹部１３との嵌合により達成するようにしたものである。【選択図】  図３
2006104763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スウェーデン式サウンディング試験を行うに際してロッドの先端に取り付けられるスクリューポイントであって、
ドリル状の本体部と、その本体部を上記ロッドの先端に取り付けるための連結部材とに分割して構成し、
上記本体部と上記連結部材との接続を、無ネジ状の凸部と凹部との嵌合により達成するようにしたことを特徴とするスクリューポイント。
【請求項２】
上記本体部は上記連結部材よりも硬度を高く、上記連結部材は上記本体部よりも靱性を高くした請求項１記載のスクリューポイント。
【請求項３】
上記本体部と上記連結部材との接続を、テーパ状に形成された凹部内に、その凹部とほぼ同一形状に形成されたテーパ状の凸部を嵌め込むことにより達成するようにした請求項１又は２記載のスクリューポイント。
【請求項４】
上記凹部及び凸部に、上記本体部と連結部材との相対回転を防止するピンの挿入スペースを形成するための窪みを形成した請求項１〜３いずれかに記載のスクリューポイント。
【請求項５】
上記本体部と上記連結部材との接続を、凹部内に、その凹部よりも若干大きく形成された凸部を圧入することにより達成するようにした請求項１又は２記載のスクリューポイント。
【請求項６】
上記本体部の端部に上記凹部を、上記連結部材の端部に上記凸部を形成した請求項１〜５いずれかに記載のスクリューポイント。
【請求項７】
上記連結部材の端部と上記ロッドの先端との接続を、雄ネジ部と雌ネジ部との螺合により達成するようにした請求項１〜６いずれかに記載のスクリューポイント。
【請求項８】
上記連結部材の長手方向中間部にくびれ部を形成した請求項１〜７いずれかに記載のスクリューポイント。
【請求項９】
上記本体部の刃山の少なくとも一部に超硬粉末を溶着した請求項１〜８いずれかに記載のスクリューポイント。
【請求項１０】
上記本体部の先端に、超硬合金からなるチップを取り付けた請求項１〜９いずれかに記載のスクリューポイント。
【請求項１１】
スウェーデン式サウンディング試験に用いられるスクリューポイントであって、
ドリル状に形成された本体部の刄山の少なくとも一部に超硬粉末を溶着したことを特徴とするスクリューポイント。
【請求項１２】
スウェーデン式サウンディング試験に用いられるスクリューポイントであって、
ドリル状に形成された本体部の先端に、超硬合金からなるチップを取り付けたことを特徴とするスクリューポイント。
【請求項１３】
スウェーデン式サウンディング試験に用いられるスクリューポイントであって、
表面硬化処理により、表面のみが硬くされたことを特徴とするスクリューポイント。
【請求項１４】
上記表面硬化処理が浸炭焼入れである請求項１３記載のスクリューポイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地質を調査するスウェーデン式サウンディング試験に用いられるスクリューポイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地質を調査する試験として、スウェーデン式サウンディング試験と称されるものが知られている。
【０００３】
この試験は、長尺のロッドの先端にドリル状のスクリューポイントを取り付け、そのスクリューポイントを地面側に向けた状態でロッド及びスクリューポイントを地面に対して垂直に立て、その状態でロッド及びスクリューポイントに所定の静的荷重（おもり）を付与しつつそれらを回転させて、そのときの貫入量と半回転数（１８０°を一回としたときの回転数）とから地盤の硬度（Ｎ値）を求めるものである。なお、スウェーデン式サウンディング試験の方法及びそれに用いる装置は、特許文献１等に開示されている。
【０００４】
ところで、スウェーデン式サウンディング試験装置では、通常、ロッドとスクリューポイントとを着脱自在に設計している。その理由は、スクリューポイントは地盤への貫入時に土砂や礫等と接触して比較的激しく摩耗するので、スクリューポイントのみを交換できるようにしてコストを低減するためである。
【０００５】
従来、ロッドとスクリューポイントとの取り付けは、スクリューポイントの上端に雄ネジ部又は雌ネジ部を設け、その雄ネジ部又は雌ネジ部をロッドの先端に形成された雌ネジ部又は雄ネジ部に螺合させることにより達成していた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３３７０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようにドリル状の本体部とネジ部（ロッドとの取付部）とを備えたスクリューポイントでは、本体部と取付部とで異なる（相反する）特性を有することが要求される。具体的に説明すると、本体部は、貫入時の摩擦に耐えうるように高い硬度及び耐摩耗性を有することが要求され、取付部は、貫入時に作用するトルクやモーメント等により破損しないように高い靱性及び強度を有することが要求される。
【０００８】
そこで従来は、スクリューポイントの本体部と取付部とにそれぞれ異なる熱処理を施して両者の特性を異ならせるようにしていた。しかしながら、同一材料で一体的に形成された従来のスクリューポイントでは、本体部及び取付部の一方に施した熱処理が他方の部位の特性に影響を与えてしまうため、本体部又は取付部に要求される特性を満たすことができなかったり、本体部の硬度にバラツキが生じて応力集中を引き起こす欠陥部（低硬度部）が生成されてしまう場合等があった。このような場合、安定した試験結果（Ｎ値）が得られないばかりか、最悪のケースでは、試験中に本体部又は取付部が破損する可能性もある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、地質を調査するスウェーデン式サウンディング試験に用いられるスクリューポイントであって、本体部及び取付部各々に要求される特性を満たすことができるスクリューポイントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、スウェーデン式サウンディング試験を行うに際してロッドの先端に取り付けられるスクリューポイントであって、ドリル状の本体部と、その本体部を上記ロッドの先端に取り付けるための連結部材とに分割して構成し、上記本体部と上記連結部材との接続を、無ネジ状の凸部と凹部との嵌合により達成するようにしたものである。
【００１１】
ここで、上記本体部は上記連結部材よりも硬度を高く、上記連結部材は上記本体部よりも靱性を高くすることが好ましい。
【００１２】
また、上記本体部と上記連結部材との接続を、テーパ状に形成された凹部内に、その凹部とほぼ同一形状に形成されたテーパ状の凸部を嵌め込むことにより達成するようにしても良い。
【００１３】
また、上記凹部及び凸部に、上記本体部と連結部材との相対回転を防止するピンの挿入スペースを形成するための窪みを形成しても良い。
【００１４】
また、上記本体部と上記連結部材との接続を、凹部内に、その凹部よりも若干大きく形成された凸部を圧入することにより達成するようにしても良い。
【００１５】
また、上記本体部の端部に上記凹部を、上記連結部材の端部に上記凸部を形成しても良い。
【００１６】
また、上記連結部材の端部と上記ロッドの先端との接続を、雄ネジ部と雌ネジ部との螺合により達成するようにしても良い。
【００１７】
また、上記連結部材の長手方向中間部にくびれ部を形成しても良い。
【００１８】
また、上記本体部の刃山の少なくとも一部に超硬粉末を溶着しても良い。
【００１９】
また、上記本体部の先端に、超硬合金からなるチップを取り付けても良い。
【００２０】
更に本発明は、スウェーデン式サウンディング試験に用いられるスクリューポイントであって、ドリル状に形成された本体部の刄山の少なくとも一部に超硬粉末を溶着したものである。
【００２１】
更に本発明は、スウェーデン式サウンディング試験に用いられるスクリューポイントであって、ドリル状に形成された本体部の先端に、超硬合金からなるチップを取り付けたものである。
【００２２】
更に本発明は、スウェーデン式サウンディング試験に用いられるスクリューポイントであって、表面硬化処理により、表面のみが硬くされたものである。
【００２３】
ここで、上記表面硬化処理は浸炭焼入れであっても良い。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のスクリューポイントによれば、本体部及び取付部各々に要求される特性を満たすことができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２６】
図１は本実施形態のスクリューポイントをロッドの先端に取り付けた状態を示す正面図、図２は本実施形態のスクリューポイントとロッドとの取付部の拡大断面図、図３はスクリューポイント及びロッドの展開図である。
【００２７】
本実施形態のスクリューポイント１０は、スウェーデン式サウンディング試験を行うに際して、長尺のロッド１１の先端に取り付けられるものである。
【００２８】
即ち、スウェーデン式サウンディング試験を行う際には、ロッド１１の先端にスクリューポイント１０を取り付け、そのスクリューポイント１０を地面側に向けた状態でロッド１１及びスクリューポイント１０が地面に対して垂直に立つように試験機本体（図示せず）に取り付ける。その状態で、ロッド１１及びスクリューポイント１０に所定の静的荷重（おもり）を付与しつつ人力若しくは機械的にそれらを回転させて地盤に貫入させる。このときの貫入量とロッド１１及びスクリューポイント１０の半回転数（１８０°を一回としたときの回転数）とから地盤の硬度（Ｎ値）が求められる。ロッド１１の下端（先端）には雌ネジ部１１ａが、上端には雌ネジ部１１ａに螺合可能な雄ネジ部（図示せず）がそれぞれ設けられており、ロッド１１及びスクリューポイント１０の地盤への貫入に伴って、ロッド１１の上端に新たなロッド１１を螺合して連結できるようになっている。
【００２９】
さて、本実施形態のスクリューポイント１０の特徴は、本体部１０ａと連結部材１０ｂとの二部品から構成される点にある。
【００３０】
本体部１０ａは、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）からなる略四角錐形状の部材を所定角度で捻ったドリル状のものであり、地質を調べるための抵抗体として機能する。従って、この本体部１０ａは貫入時の摩擦に耐えうるように高い硬度及び耐摩耗性を有することが要求され、この特性を得るための熱処理（焼き入れ等）が施される。更に本実施形態では、熱処理後に本体部１０ａの刄山１４（図１参照）に部分的に超硬粉末１８を溶着している。このように、刄山１４に超硬粉末１８を溶着することで、本体部１０ａの耐摩耗性を更に高めることができ、スクリューポイント１０の耐久性を向上させることができるうえ、本体部１０ａの形状（特に刄山１４の形状）を一定に維持できるので、より安定したＮ値（地盤の硬度）を得ることができる。なお、超硬粉末１８を刄山１４の全長に亘って連続的に溶着しても良いことは勿論である。
【００３１】
本体部１０ａの上端には、連結部材１０ｂとの接続を達成するための無ネジ状の凹部１３が形成される。凹部１３は円形断面を有しており、その直径は上端から下端に向かう程小さくなる。つまり、凹部１３は開口側に向けて先太りのテーパ状に形成される。
【００３２】
本実施形態では、本体部１０ａの上端の直径Ｄ１が１９ｍｍ、凹部１３の上端の直径Ｄ２が１４ｍｍ、凹部１３のテーパ角度θが２°、凹部１３の長さＬが２０ｍｍである。なお、これら数値は一例として示したものであり、本発明を限定するものではない。
【００３３】
一方、連結部材１０ｂは、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）から形成されたほぼ円柱状の部材からなり、本体部１０ａとロッド１１の先端とを連結する機能を果たす。従って、この連結部材１０ｂは貫入時に作用するトルク、モーメント及び振動等により破損しないように高い靱性及び強度を有することが要求され、この特性を得るための熱処理（焼き鈍し等）が施される。
【００３４】
連結部材１０ｂの下端には、本体部１０ａとの接続を達成するための無ネジ状の凸部１５が形成される。凸部１５は円形断面を有する柱体からなり、その直径は上端から下端に向かうほど小さくなる。つまり、凸部１５は先細りのテーパ状に形成される。本実施形態の凸部１５は、その形状及びサイズが本体部１０ａの凹部１３とほぼ同一であり、凹部１３内に隙間無く挿入できるようになっている。
【００３５】
連結部材１０ｂの上端には、ロッド１１の下端（先端）に形成された雌ネジ部１１ａと螺合可能に形成された雄ネジ部１６が形成される。
【００３６】
連結部材１０ｂの長手方向中間部、つまり、凸部１５と雄ネジ部１６との間には、凸部１５の上端及び雄ネジ部１６に対して縮径されたくびれ部１７が形成される。
【００３７】
本実施形態では、本体部１０ａ及び連結部材１０ｂの形状は、連結部材１０ｂの凸部１５を本体部１０ａの凹部１３内に嵌合させたときのスクリューポイント１０の全体形状が、ＪＩＳＡ１２２１に定められた規格を満たすように設計される。
【００３８】
以上説明した本実施形態のスクリューポイント１０をロッド１１の先端に取り付ける場合、まず、連結部材１０ｂの凸部１５を本体部１０ａの凹部１３内に嵌合して本体部１０ａと連結部材１０ｂとを接続する。この嵌合は、連結部材１０ｂの凸部１５を本体部１０ａの凹部１３内に挿入した状態で、連結部材１０ｂに上方から衝撃を加えることで容易に達成される。次に、連結部材１０ｂの雄ネジ部１６をロッド１１の先端の雌ネジ部１１ａに螺合させる。図２に示すように、連結部材１０ｂの雄ネジ部１６をロッド１１の雌ネジ部１１ａに螺合させると、ロッド１１の下端と本体部１０ａの上端とが当接する。以上の作業により、スクリューポイント１０がロッド１１の先端に取り付けられる。
【００３９】
本実施形態のスクリューポイント１０によれば、高い硬度及び耐摩耗性が要求される本体部１０ａと、高い靱性及び強度が要求される連結部材１０ｂ（ロッドとの取付部）とを別部材として構成しているので、両部材１０ａ，１０ｂに対して独立して熱処理を施すことができる。従って、一方の部材（本体部１０ａ又は連結部材１０ｂ）に施した熱処理が他方の部材（連結部材１０ｂ又は本体部１０ａ）の特性に影響を与えることはない。従って、両部材１０ａ，１０ｂに要求される特性を確実に満たすことができるうえ、各部材１０ａ，１０ｂにおいて均一な特性を確保できる。この結果、本体部１０ａ及び連結部材１０ｂが試験中に破損することを防止できるうえ、安定した試験結果（Ｎ値）を得ることができる。
【００４０】
また、本体部１０ａと連結部材１０ｂとの接続を無ネジ状の凹部１３と凸部１５との嵌合により達成しているため、両者の接続を容易かつ確実に行うことができる。
【００４１】
更に本実施形態では、連結部材１０ｂの長手方向中間部にくびれ部１７を設けているので、連結部材１０ｂに応力集中が発生することを防止できる。即ち、仮にくびれ部１７のない連結部材１０ｂを用いたとすると、連結部材１０ｂに対して上方から衝撃等が加わったときに、本体部１０ａとロッド１１との境界部分に応力が集中し、凸部１５の上端に亀裂などが生じるおそれがあるが、本実施形態の連結部材１０ｂによれば、連結部材１０ｂの上方から伝達される荷重をくびれ部１７により遮断或いは分散できるため、凸部１５の上端に発生する応力を分散・低減できる。従って、連結部材１０ｂに亀裂等が発生することはない。
【００４２】
本発明は以上説明した実施形態に限定はされない。
【００４３】
例えば、上記実施形態では本体部１０ａの凹部１３及び連結部材１０ｂの凸部１５の断面形状を円形としたが、本発明はこの点において限定されず、矩形等、他の断面形状としても良い。
【００４４】
また、本体部１０ａの凹部１３と連結部材１０ｂの凸部１５との間に接着剤を塗布して両者の接合力をより高めるようにしても良い。
【００４５】
また、凹部１３と凸部１５とは必ずしもほぼ同一形状とする必要はなく、凸部１５の長さを凹部１３の長さよりも若干短く形成し、凸部１５と凹部１３とを嵌合したときに、凸部１５の先端と凹部１３の底面との間に若干の隙間が形成されるようにしても良い。
【００４６】
更に、本体部１０ａの凹部１３と連結部材１０ｂの凸部１５との間に回り止め用のピンを差し込むようにしても良い。これを、図４を用いて説明する。図４は本体部１０ａの凹部１３と連結部材１０ｂの凸部１５との接続部の平面断面図である。
【００４７】
図に示すように、この実施形態では、連結部材１０ｂの凸部１５の外面と、本体部１０ａの凹部１３の内面に半円形状の窪み１９，２０が形成される。そして、凸部１５と凹部１３とを嵌合させるときに両者の窪み１９，２０を互いに対向させて円状のスペースを形成し、このスペース内に円柱状のピン２１を差し込む。これにより、本体部１０ａと連結部材１０ｂとが相対回転することをより確実に防止できる。なお、窪み１９，２０及びピン２１の形状は一例として示したものであり、他の形状としても良いものである。
【００４８】
更に、上記実施形態では、凹部１３及び凸部１５をテーパ状に形成し、それらを隙間無く嵌合させることで本体部１０ａと連結部材１０ｂとを接続するとしたが、本発明はこの点において限定されず、凸部１５を凹部１３内に圧入することで連結部材１０ｂと本体部１０ａとを接続するようにしても良い。つまり、凹部１３及び凸部１５をテーパ状ではなく直線状（非テーパ状）に形成すると共に、凸部１５の断面積を凹部１３の断面積よりも若干大きく形成し、凸部１５を凹部１３内に圧入して連結部材１０ｂと本体部１０ａとを接続することもできる。
【００４９】
また、上記実施形態では本体部１０ａと連結部材１０ｂとをクロムモリブデン鋼で形成すると説明したが、本発明はこの点において限定されず、他の材料を用いても良い。また、本体部１０ａと連結部材１０ｂとは必ずしも同一の材料で形成する必要はなく、両者を別々の材料で形成しても良い。つまり、本体部１０ａと連結部材１０ｂとでは要求される特性が異なるので、それぞれ要求される特性に適した材料で形成するようにしても良い。一例を挙げると、本体部１０ａにクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）を用い、連結部材１０ｂにはニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ）を用いることなどが考えられる。
【００５０】
また、上記実施形態では本体部１０ａに凹部１３を、連結部材１０ｂに凸部１５を設けるとしたが、これとは逆に本体部１０ａに凸部１５を、連結部材１０ｂに凹部１３を設けるようにしても良い。
【００５１】
また、上記実施形態では、連結部材１０ｂの上端に雄ネジ部１６を形成するとしたが、本発明はこの点において限定されず、連結部材１０ｂの上端に雌ネジ部を形成し、その雌ネジ部をロッド１１の雄ネジ部（図示せず）に螺合させるようにしても良い。
【００５２】
更に、本体部１０ａの形状は図１に示したものに限定はされず、図５に示すように、下端部を切り取った本体部１０ａ’の先端に超硬合金からなる尖頭形状のチップ２２を溶接等により接合するようにしても良い。
【００５３】
さて、上述した実施形態は、スクリューポイントにおける本体部と取付部とを別部品とすることで、本体部及び取付部各々に要求される特性を満たすことを可能にしたものであるが、以下に述べる実施形態では、本体部と取付部とを別部品とすることなく上記課題を達成することができる。
【００５４】
この実施形態のスクリューポイントの概略構造は、一般的なスクリューポイントと同様である。即ち、図６に示すように、本実施形態のスクリューポイント３０は、ドリル状の本体部３０ａと、その本体部３０ａの上端に一体的に形成された雄ネジ部３０ｂ（取付部）とを備える。
【００５５】
このスクリューポイント３０の特徴は、その全体に亘って表面硬化処理が施されている点にある。つまり、従来のようにスクリューポイントの全ての部分を焼入れするのではなく、表面部分のみを焼入れする訳である。これにより、スクリューポイント３０の表面層の耐摩耗性、耐衝撃強度等が向上するため、本体部３０ａに要求される特性を充分に確保することができる。その上、表面部分のみの焼入れであるので、スクリューポイント３０の内部は柔軟な組織のままであり、優れた靱性を有している。従って、雄ネジ部（取付部）３０ｂに要求される特性をも充分に確保することができる。従って、本実施形態のスクリューポイント３０によれば、スクリューポイント３０を一体物としつつも、本体部３０ａ及び取付部３０ｂ各々に要求される特性を充分に満たすことが可能である。なお、表面硬化処理は必ずしもスクリューポイント３０の全体に亘って施す必要はなく、本体部３０ａのみに施すようにしても良い。
【００５６】
本実施形態では、表面硬化処理として浸炭焼入れを用いている。つまり、スクリューポイント３０の表面全体に炭素を浸み込ませて加熱を行い、表面から所定深さ（例えば１ｍｍ程度）までの領域を焼入れ硬化している。なお、浸炭焼入れ後に、焼戻しを実行している。
【００５７】
ところで、本実施形態のスクリューポイント３０は焼入れを好適に行うことができるように、削り出しにより製作したものである。つまり、従来のスクリューポイントは一般的に鋳物であるため組織が脆く、焼入れを行うことができないが、本実施形態では、スクリューポイント３０を削り出しにより製作しているので焼入れを行うことが可能な訳である。
【００５８】
なお、浸炭焼入れについては、ガス浸炭、液体浸炭等様々な浸炭方法が適用可能である。更に、表面硬化処理は浸炭焼入れに限定はされず、窒化や高周波焼入れ等、表面のみを硬化できるものであればあらゆる手段が適用可能である。
【００５９】
更に、本実施形態の技術思想を、図１に示した分割型のスクリューポイント１０に適用することもできる。即ち、本体部１０ａと連結部１０ｂとを互いに接続する前に、本体部１０ａ及び／又は連結部１０ｂに表面硬化処理を施しておき、その後、両部材１０ａ，１０ｂを接続するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクリューポイントをロッドの先端に取り付けた状態を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るスクリューポイントとロッドとの取付部の拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るスクリューポイント及びロッドの展開図である。
【図４】本発明の他の実施形態のスクリューポイントにおける本体部の凹部と連結部材の凸部との接続部の平面断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るスクリューポイントの正面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るスクリューポイントの正面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０    スクリューポイント
１０ａ  本体部
１０ｂ  連結部材
１１    ロッド
１３    凹部
１５    凸部
１７    くびれ部
１８    超硬粉末
１９    窪み
２０    窪み
２１    ピン
２２    チップ
３０    スクリューポイント
【図１】
2006104763.tif 000003
【図２】
2006104763.tif 000004
【図３】
2006104763.tif 000005
【図４】
2006104763.tif 000006
【図５】
2006104763.tif 000007
【図６】
2006104763.tif 000008