(57)【要約】【課題】ロッドを打撃して地中に貫入し、地盤強度を調査する打撃貫入試験装置の提供。【解決手段】本発明は、貫入ロッド２がハンマ４４による打撃を受ける際に発生するハンマ４４のリバウンドを検出するリバウンド検出センサ５０を設ける一方、リバウンド検出信号により無端チェーン３５の移動速度を遅くするように構成している。そのため、地盤の強度が大きくて、ハンマ４４のリバウンドが生じると、これがリバウンド検出センサ５０により検出される。このリバウンド検出により、無端チェーン３５の移動速度が遅くなり、係止部材３７とハンマ４４に取付けられた爪４５に係合するタイミングが遅らされる。その間に、ハンマ４４のリバウンドが終了し、係止部材３７が爪４５に係合する際には、リバウンドによる爪４５の落下動作はなく、係止部材３７は衝撃を加えることなく爪４５と係合することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降可能に案内されたハンマと、このハンマによる打撃を受けて地中に貫入する貫入ロッドと、前記ハンマに後退可能に設けられた爪と、前記爪と係合可能な位置を移動するように無端循環移動部材に連結された係止部材と、前記爪の移動路上に設けられてこれを後退させる解除部材とを備えた打撃貫入試験装置であって、
前記貫入ロッドを打撃する際のハンマのリバウンドを検出するリバウンド検出センサを設ける一方、
このリバウンド検出センサのリバウンド検出により無端循環移動部材の移動速度を制御するように構成したことを特徴とする打撃貫入試験装置。
【請求項２】
リバウンド検出センサがハンマの停止を検出すると、無端循環移動部材の移動速度を復帰させることを特徴とする請求項１に記載の打撃貫入試験装置。
【請求項３】
前記無端循環移動部材は、ハンマが貫入ロッドを打撃する間に係止部材を爪と係合する直前位置に達するように循環送りされることを特徴とする請求項１または２に記載の打撃貫入試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端に貫入コーンを持つ貫入ロッドを打撃して地中に貫入し、地盤強度を調査する打撃貫入試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、打撃貫入試験装置としては、特許文献１に開示された自動貫入試験機が知られている。この自動貫入試験機は、立設されたガイドロッドに沿って移動自在なハンマと、このハンマの下方に配置され、ハンマによる打撃で地中に貫入される貫入ロッドと、ハンマの移動方向と平行に上下方向に回動できる無端帯のチェーンとを備えている。前記ハンマには、拡開可能に設けられた係止部が設けられており、また前記チェーンには等間隔で３個の上昇具が配置されている。前記係止部の一端は上昇具の移動路に位置しており、チェーンの上下方向の循環送りにともなって移動する上昇具に係止されることで、ハンマが上昇するように構成されている。また、前記係止部の移動路上には解除部材が設けられており、前述のように上昇する係止部に当接してこれを回動させて上昇具との係合を解除し、ハンマが自重で落下するように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】実公平６−４９６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の自動貫入試験機においては、ハンマは貫入ロッドに打撃力を与える際に、地盤の強度が大きいと、その衝撃によるリバウンドが大きなものとなっている。そのため、リバウンド時のハンマの落下速度も大きくなり、上昇具がハンマ係止具に係合する際に、大きな衝撃となって上昇具または係止具のいずれかが破損するばかりか、係止具を循環送りする駆動源にも衝撃が加わり、これを破損する等の問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みて創成されたものであり、昇降可能に案内されたハンマと、このハンマによる打撃を受けて地中に貫入する貫入ロッドと、前記ハンマに後退可能に設けられた爪と、前記爪と係合可能な位置を移動するように無端循環移動部材に連結された係止部材と、前記爪の移動路上に設けられてこれを後退させる解除部材とを備えた打撃貫入試験装置であって、前記貫入ロッドを打撃する際のハンマのリバウンドを検出するリバウンド検出センサを設ける一方、このリバウンド検出センサのリバウンド検出により無端循環移動部材の移動速度を制御するように構成したことを特徴とする。
【０００６】
なお、前記リバウンド検出センサがハンマの停止を検出すると、無端循環移動部材の移動速度を復帰させるようにしてもよい。また、前記無端循環移動部材は、ハンマが貫入ロッドを打撃する間に係止部材を爪と係合する直前位置に達するように循環送りされる構成であってもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の打撃貫入試験装置によれば、ハンマが貫入ロッドを打撃する際に、地盤の強度が大きいと、ハンマのリバウンドが大きくなり、これがリバウンド検出センサにより検出される。このリバウンド検出センサのリバウンド検出により、無端循環移動部材の移動速度が制御され、無端循環部材に固定された係止部材とハンマと一体の爪との係合タイミングが遅れる。この間に、ハンマのリバウンドが収束し、係止部材がハンマと一体の爪に係合する際には、爪は停止状態にある。そのため、係合部材は衝撃を受けることなく爪と係合し、ハンマを円滑に上昇させることができる。
【０００８】
また、前記リバウンド検出センサがハンマの停止を検出すると、無端循環移動部材の移動速度を復帰させるようにしているため、次回のハンマによる打撃をほぼ同一サイクルタイムで行うことができる。さらに、前記無端循環移動部材はハンマが貫入ロッドを打撃する間に係止部材を爪と係合する直前位置に達するように循環送りされるため、常に同じタイミングでハンマを上昇させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１および
図２において、１は打撃貫入試験装置であり、ベースユニット１０と、これに搭載さ
れた打撃ユニット２０とから構成されている。前記ベースユニット１０は、基台１０
ａに立設された第１支柱１１を有し、この第１支柱１１には昇降台１２が昇降自在
に案内されている。この昇降台１２には、第１支柱１１の背面側に位置してスプロケ
ット１３が回転可能に設けられており、このスプロケット１３は第１支柱１１の背面
に鉛直方向に直線的に延びるように固定されたチェーン部材１１ａに噛合している。
また、このスプロケット１３はパウダクラッチ（図示せず）とワンウエイクラッチ
（図示せず）を内蔵したクラッチ機構（図示せず）を介してユニット昇降モータ１４
に連結されており、このユニット昇降モータ１４の駆動を受けて回転できるように構
成されている。前記ワンウエイクラッチ（図示せず）は、昇降台１２を上昇させる方向にスプロケット１３を回転させるようユニット昇降モータ１４が駆動（以下、この駆動を正駆動という）する時、このユニット昇降モータ１４の駆動をスプロケット１３に伝達し、ユニット昇降モータ１４がこれとは逆に駆動（以下、この駆動を逆駆動という）する時には空転するようになっている。また、前記パウダクラッチ（図示せず）は、封入された磁性パウダを励磁することにより、この励磁電圧に応じた回転抵抗を安定的に発生することのできるクラッチである。このパウダクラッチ（図示せず）は、ユニット昇降用モータ１４の駆動軸とスプロケット１３側の駆動軸との間に介在し、ユニット昇降用モータ１４からスプロケット１３側へ伝達されるトルクを制御するように構成されている。なお、ユニット昇降モータ１４は、駆動停止時に駆動軸を固定するロック機構を備えているため、ユニット昇降モータ１４停止時に昇降台１２の位置が保持される。
【００１０】
前記打撃ユニット２０は、エレベータユニット３０と、ハンマユニット４０とから構成されている。前記エレベータユニット３０は、前記昇降台１２上に着脱可能に固定されたテーブル３１を有し、このテーブル３１には第２支柱３２が立設されている。この第２支柱３２はその長手方向にわたって前面側を開口した空洞部３２ａを有しており、この空洞部３２ａの上部には従動スプロケット３３を持つ従動スプロケット軸３３ａが配置されている。また、前記空洞部３２ａの下部には、駆動スプロケット３４を持つ駆動スプロケット軸３４ａが配置されており、これら従、駆動スプロケット３３，３４には無端循環移動部材の一例の無端チェーン３５が巻き掛けられ噛合している。また、前記駆動スプロケット軸３４ａにはテーブル３１に設けられたハンマ操作モータ３６の出力軸（図示せず）が連結されており、従、駆動スプロケット３３，３４に巻回された無端チェーン３５が循環送りされるように構成されている。さらに、前記無端チェーン３５には、その両側に位置して係止部材３７が一体に固定されており、これら係止部材３７が後記する爪４５に係合してこれを上昇させるように構成されている。
【００１１】
また、前記第２支柱３２の空洞部３２ａには無端チェーン３５の移動路に近接する位置でしかも前記爪４５の移動路上に解除部材３８が配置されている。この解除部材３８は、係止部材３７の上昇にともなって上昇する爪４５を後退する方向に回動させ、係止部材３７と爪４５との係合を解除するように構成されている。
【００１２】
一方、前記ハンマユニット４０は前記テーブル３１に軸受台４０ａを介して挿通自在でかつ昇降台１２を貫通するように取付けられたガイドスリーブ４１を有し、このガイドスリーブ４１の上端にはノッキングヘッド４２が固定されている。このノッキングヘッド４２の下面には穴部４２ａが設けられており、この穴部４２ａには貫入ロッド２の上端に設けられたおねじ部２ａが位置してしかも貫入ロッド２の段部がノッキングヘッド４２の下面に当接するように構成されている。また、前記貫入ロッド２の下端にはめねじ部（図示せず）が形成されており、このねじ部には同じ構造の貫入ロッド（図示せず）のおねじ部が螺合して貫入ロッド２が継ぎ足し可能に構成されている。なお、最下端の貫入ロッド２には貫入コーン２ｂが連結されることから、めねじ部に半球状の突部（図示せず）が連結されており、貫入コーン２ｂに設けられた半球状の穴部（図示せず）に係合して貫入試験終了時に貫入ロッド２が地中に貫入された貫入コーン２ｂから容易に離脱できるように構成されている。
【００１３】
前記ハンマユニット４０は前記ノッキングヘッド４２を挟むように立設された一対のガイドレール４３，４３を有し、このガイドレール４３，４３にはハンマ４４が前記ノッキングヘッド４２の上方位置で昇降自在に案内されている。このハンマ４４は、前記ガイドレール４３に案内される上部ブロック４４ａと、これを緩衝機構（図示せず）により保持する下部ブロック４４ｂと、下部ブロック４４ｂに固定された打撃ブロック４４ｃとからなっている。このハンマ４４の質量は３０ｋｇあり、ノッキングヘッド４２を打撃する時に貫入ロッド２に十分な打撃力を伝達できるように構成されている。また、前記上部ブロック４４ａには爪４５が回動して後退自在に軸支されており、この爪４５の先端は前記無端チェーンが通過できる間隙を持って二分されている。さらに、この爪４５はプランジャ４６により押圧されて前記係止部材３７の移動路上に突出しており、係止部材３７に係止されて上昇可能に構成されている。しかも、この爪４５は上昇途中で解除部材３８に当接して回動し、係止部材３７との係合が解除されてハンマ４４をその自重で落下させるように構成されている。
【００１４】
前記ユニット昇降モータ１４は操作部（図示せず）から上昇指令信号が出力される間正駆動し、昇降台１２が上昇する方向にスプロケット１３を低速度で回転させるように構成されている。また、前記ユニット昇降モータ１４は操作部から下降指令信号が出力される間逆駆動し、昇降台１２が下降する方向にスプロケット１３を低速度で回転させてスプロケット１３をフリー状態とするように構成されている。一方、前記ハンマ操作モータ３６はハンマ上昇指令信号が出力される間低速度でしかも係止部材３７が上昇する方向に回転するように構成されている。また、前記ハンマ操作モータ３６はハンマ下降指令信号が出力される間低速度で回転し、係止部材３７に係合する爪４５を下降させるように構成されている。さらに、前記ハンマ操作モータ３６はパルスエンコーダ（図示せず）を内蔵しており、ハンマ操作モータ３６の位置を原点位置として記憶できるように構成されている。しかも、これらモータ１４，３６は操作部から貫入試験開始指令信号により駆動されるように構成されており、ユニット昇降モータ１４は逆駆動してスプロケット１３をフリー状態として、昇降台１２の自重が貫入ロッド２に加わるように構成されている。また、前記ハンマ操作モータ３６はハンマ４４を上昇させる方向に回転した後、ハンマ４４がノッキングヘッド４２を打撃するまでの間に係止部材３７をハンマ４４に係止された爪４５の下方に位置させる速度で回転するように構成されている。なお、前記ハンマ操作モータ３６はサーボモータであってもよい。
【００１５】
次に、本発明の要部について説明する。前記第２支柱３２にはハンマ４４の上部ブロック４４ａの移動路に近接してリバウンド検出センサ５０が取付けられており、ハンマ４４がノッキングヘッド４２に当接する間オン信号を出力する一方で、ハンマ４４がノッキングヘッド４２から離れるとオフ信号を出力するように構成されている。また、このリバウンド検出センサ５０の検出信号はハンマ操作モータ３６を制御するように構成されており、リバウンド検出センサ５０がオン信号を検出してすぐにオフ信号を検出すると、その速度を減速するように構成されている。さらに、このハンマ操作モータ３６はオン信号が所定時間継続すると、その速度を復帰させて無端チェーン３５を通常速度で上昇させるように構成されている。
【００１６】
上記打撃貫入試験装置１において、まずユニット昇降モータ１４に手動操作により
上昇指令信号を与えてこれを正駆動して昇降台１２を所定の位置まで上昇させる。次に、ハンマ操作モータ３６に手動操作によりハンマ上昇指令信号を与えてこれを駆動して、無端チェーン３５に循環動作を与えて係止部材３７を上昇させる。これにともない、係止部材３７がハンマ４４の爪４５に当接し、ハンマ４４が係止部材３７と一体に上昇し、爪４５が解除部材３８に当接しない位置で停止する。続いて、下端に貫入コーン２ｂが取付けられた貫入ロッド２が地表に立てられ、その上部がガイドスリーブ４１に挿通されてノッキングヘッド４２を押し上げながらその穴部に挿入される。この状態で、操作部から手動操作により下降指令信号が与えられると、スプロケットのロック状態がわずかに緩和され、パウダクラッチも作動して昇降台１２が自重でゆっくりと下降する。ガイドスリーブ４１が、貫入ロッド２により完全に押し上げられるまで昇降台を下降させる。続いて手動動作によりハンマ操作モータ３６にハンマ下降指令信号を与えて打撃ブロック４４ｃとノッキングヘッド４２が接触する位置まで下降させ、その位置で停止させる。この時のハンマ操作モータ３６の位置が原点位置として記憶される。
【００１７】
この状態で、操作部から貫入試験開始指令信号が出力されると、ユニット昇降モータ１４が正駆動し、昇降台１２が下降する方向にスプロケット１３を回転させる。この時、昇降台１２はワンウエイクラッチの作用で自由落下状態となり、昇降台１２の自重が貫入ロッド２にかかる。同時に、ハンマ操作モータ３６も回転し、無端チェーン３５が係止部材３７を上昇させる方向に循環動作する。そのため、図３に示すように係止部材３７の上昇とともにこれに係合する爪４５が上昇し、同時にハンマ４４がガイドレール４３に案内されて上昇する。このハンマ４４が上昇して爪４５が解除部材３８に当接すると、図４に示すように解除部材３８が爪４５を回動するので、係止部材３７と爪４５とが離脱し、ハンマ４４はその自重でガイドレール４３に沿って落下し、ノッキングヘッド４２を打撃する。このハンマ４４の打撃力が貫入ロッド２に伝達され、貫入ロッド２とともにその先端の貫入コーン２ｂが地中に貫入される。この作業が繰り返し行われ、所定深さ毎の打撃回数が計測されて地盤の強度が算出される。
【００１８】
この間、ハンマ４４が上昇する時にはノッキングヘッド４２から離脱するので、リバウンド検出センサ５０はオフ信号を出力し、ハンマ４４が落下してノッキングヘッド４２を打撃する時には、リバウンド検出センサ５０はオン信号を出力する。この時、地盤が硬いと、ハンマ４４の打撃の際のリバウンドが大きくなり、図５に示すようにリバウンド検出センサ５０はオン信号を出力してからすぐにオフ信号を出力する。これがリバウンドの検出と判断され、ハンマ操作モータ３６が減速され、無端チェーン３５の循環送りが遅くなる。そのため、係止部材３７の上昇速度が遅くなり、爪４５との係合タイミングが遅れる。この間に、ハンマ４４のリバウンドが収束するので、係止部材３７が爪４５と係合する時には、爪４５は停止状態となり、係止部材３７は爪４５から衝撃を受けることなく係合でき、爪４５および係止部材３７のいずれも破損するようなことは皆無となる。また、係止部材３７を循環動作させるハンマ操作モータ３６も衝撃を受けることがなく、その損傷も皆無となる。
【００１９】
なお、本実施態様では、係止部材３７は無端チェーン３５に１個取付けられているが、複数個の係止部材（図示せず）を取付けてもよい。この場合、ハンマ操作モータ３６の回転速度を上げることなく、ハンマ４４による打撃サイクルを短くし、試験に要する時間を短縮することが可能になる。また、爪４５は回動するように構成されているが、平行に後退するように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る打撃貫入試験装置の要部を切り欠いた概略説明図。
【図２】本発明に係るハンマユニットの要部拡大図。
【図３】本発明に係るハンマが上昇開始時の要部動作説明図。
【図４】本発明に係るハンマが最上昇位置に達した時の要部動作説明図。
【図５】本発明にかかるハンマのリバウンドの状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００２１】
１      打撃貫入試験装置
２      貫入ロッド
２ａ    おねじ部
２ｂ    貫入コーン
１０      ベースユニット
１０ａ    基台
１１      第１支柱
１１ａ    チェーン部材
１２      昇降台
１３      スプロケット
１４      ユニット昇降モータ
２０      打撃ユニット
３０      エレベータユニット
３１      テーブル
３２      第２支柱
３２ａ    空洞部  
３３      従動スプロケット
３３ａ    従動スプロケット軸
３４      駆動スプロケット
３４ａ    駆動スプロケット軸
３５      無端チェーン
３６      ハンマ操作モータ
３７      係止部材
３８      解除部材
４０      ハンマユニット
４０ａ    軸受台
４１      ガイドスリーブ
４２      ノッキングヘッド
４２ａ    穴部
４３      ガイドレール
４４      ハンマ
４４ａ    上部ブロック
４４ｂ    下部ブロック
４４ｃ    打撃ブロック
４５      爪
４６      プランジャ
５０      リバウンド検出センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008231699.tif 000006
【図５】
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