(57)【要約】【課題】貫入ロッドの打撃作業を自動的に行える自動貫入試験機の提供。【解決手段】本発明は、支柱２に沿って昇降可能な昇降台３と、この昇降台に設けられチャック回転駆動手段５の駆動を受けて回転可能なチャック４と、このチャック４に保持される貫入ロッド６と、前記昇降台３を昇降させる昇降ユニット７と、この昇降ユニット７を制御する制御手段４０とを有して成るものである。前記昇降台３は、貫入ロッド６に対して所定量昇降可能に構成され、また前記制御手段４０は、貫入ロッド６に対して移動できる範囲内において昇降台３を上昇させた後これを下降させるよう昇降ユニット７を制御する。これにより、昇降台３の下降に伴う力で貫入ロッド６を打撃するものである。【選択図】図１
2004316262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱に沿って昇降可能な昇降台と、この昇降台に設けられ回転駆動手段の駆動を受けて回転可能なチャックと、このチャックに保持される貫入ロッドと、前記昇降台を昇降させる昇降ユニットと、この昇降ユニットを制御する制御手段とを備えた自動貫入試験機において、
前記昇降台は、貫入ロッドに対して所定量昇降可能に構成され、また前記制御手段は、貫入ロッドに対して移動できる範囲内において昇降台を上昇させた後これを下降させるよう昇降ユニットを制御することを特徴とする自動貫入試験機。
【請求項２】
チャックと貫入ロッドとは、チャックが貫入ロッドに対して所定量移動可能かつチャックから貫入ロッドに回転伝達可能な保持構造を成すことを特徴とする自動貫入試験機。
【請求項３】
昇降台は、チャックが配置される第一の部位と、この第一の部位に対して所定量昇降可能かつ第一の部位と係合することにより当該第一の部位と一体に昇降可能な第二の部位とを有し、第二の部位を昇降ユニットに連結して成ることを特徴とする請求項１に記載の自動貫入試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貫入ロッドを地中に貫入して各種データを収集し、その土地の地耐力等を調査する自動貫入試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
宅地等の比較的小規模な建物を建築する場合、その建築予定地の地盤の耐力を調査する必要がある。この調査に当たっては、近年、日本工業規格Ａ１２２１「スウェーデン式サウンディング試験方法」に従った試験（以下、貫入試験という）が広く実施されている。
【０００３】
貫入試験は、荷重を２５０Ｎ単位で増減しながら荷重のみで貫入ロッドが地中に貫入する様子を観察する自沈貫入と、１ＫＮ（１０００Ｎ）の荷重を負荷した状態で貫入ロッドを回転駆動して貫入する様子を観察する回転貫入とを組み合わせて行われる。すなわち、荷重を２５０Ｎ単位で増減しながら貫入ロッドを自沈貫入させ、貫入ロッドが１ＫＮの荷重のみで自沈貫入しなくなると、その荷重負荷状態のまま貫入ロッドを回転駆動して回転貫入させる。この回転貫入中、貫入ロッドの貫入速度が速くなる場合には、回転を止めて荷重のみを負荷した自沈貫入に切り替える。この時、一般には貫入速度が所定の速度以下になるまで荷重が減じられる。このような貫入試験においては、自沈貫入の時は荷重値が、また回転貫入の時は所定貫入量毎の貫入ロッドの半回転数（ロッドの１回転を２としてカウントした回転回数）が、試験データとして記録される。試験後、これら試験データから換算Ｎ値が求められ、地盤の耐力を推測することができる。
【０００４】
特許文献に示される試験機は、上述の貫入試験を自動化して実施するものとして知られているものであり、同規格に基づき、必要に応じて試験用ロッド（貫入ロッド）に負荷する荷重を変更できる機構を有する。すなわち、同試験機においては、支柱に沿って昇降可能な第１錘と、この第１錘に支持される第２錘および第３錘を有し、第２錘に試験用ロッドをクランプするためのクランプ手段と、試験用ロッドに回転駆動力を与える回転駆動装置とを配置してある。また、前記第１錘はワイヤーで吊られ、このワイヤーはウィンチ装置によって巻き上げ、繰り出し操作されるように構成される。
【０００５】
前記第１錘は、ワイヤーが緩められると第２錘に重力により載置される。また、前記第３錘は、第１錘が第２錘に載置される前に第２錘に重力により載置されるとともに、ワイヤーが巻き上げられて第１錘が第２錘から離れる過程で、第１錘によって第２錘から吊り上げられるようになっている。このような構造と操作により、試験用ロッドには第２錘による荷重、第２錘と第３錘とによる荷重、第１錘と第２錘と第３錘とによる荷重、の３種類の荷重が負荷できるようになっている。
【０００６】
【特許文献】特開平１０−３８７８１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の貫入試験機等を用いて行う貫入試験においては、貫入ロッドが地中に貫入していく過程で岩石、れき等に当たって貫入できなくなる場合がある。この場合は、地中に出ている貫入ロッドの端部をハンマ等で打撃し、貫入ロッドの貫入が試みられる。これにより岩石等が破壊され、貫入ロッドが貫入できるようになった場合は、貫入試験が継続されるが、打撃しても状況が変わらない場合は貫入試験は中止される。この貫入ロッドの打撃作業は、前記ＪＩＳ規格に基づいて手作業で貫入試験を行う場合、あるいは前記特許文献に示される試験機で貫入試験を行う場合の何れにおいても同様に行われている。しかし、この打撃作業はハンマによる打撃であるため、作業に危険が伴うとともに、作業者の肉体的負担も大きいものである。また、打撃の強さが作業者毎に異なるため、貫入試験の結果に影響を及ぼす等の問題も発生している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、貫入ロッドの打撃作業を自動化する自動貫入試験機の提供を目的とする。
【０００９】
前記目的を達成するために本発明は、支柱に沿って昇降可能な昇降台と、この昇降台に設けられ回転駆動手段の駆動を受けて回転可能なチャックと、このチャックに保持される貫入ロッドと、前記昇降台を昇降させる昇降ユニットと、この昇降ユニットを制御する制御手段とを備えた自動貫入試験機において、前記昇降台は、貫入ロッドに対して所定量昇降可能に構成され、また前記制御手段は、貫入ロッドに対して移動できる範囲内において昇降台を上昇させた後これを下降させるよう昇降ユニットを制御することを特徴とするものである。
【００１０】
なお、前記チャックが貫入ロッドに対して所定量移動可能かつ貫入ロッドに回転伝達可能な保持構造を成すことにより、昇降台が貫入ロッドに対して所定量昇降可能に構成されていることが望ましい。また、前記昇降台は、チャックが配置される第一の部位と、この第一の部位に対して所定量昇降可能、かつ第一の部位と係合することにより当該第一の部位と一体に昇降可能な第二の部位とを有し、この第二の部位を昇降ユニットに連結して成るものであってもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図６において、１は自動貫入試験機であり、支柱２に沿って昇降可能な昇降台３と、この昇降台３に回転可能に設けられたチャック４と、このチャック４を回転駆動するチャック回転駆動手段５と、前記チャック４に保持された貫入ロッド６と、前記昇降台３を支柱２に沿って昇降させる昇降ユニット７と、制御手段４０とを有する。
【００１２】
前記支柱２は、脚部２ａに立設されており、その背面には、案内路の一例としてチェーン部材８が直線状に配置固定されている。このチェーン部材８には、詳細を後述する昇降ユニット７のスプロケット２１が噛合する。
【００１３】
前記昇降台３は、支柱２の両側面に形成されたレール部２ｂ，２ｂに沿う昇降ガイド部９を有する。この昇降ガイド部９は、上下両端部にレール部２ｂ，２ｂを挟むカムフォロア９ａを内蔵し、このカムフォロア９ａの回転で、支柱２に沿った昇降台３の滑らかな昇降動作を実現する。また、昇降台３の前部には、質量調整用の錘１０が配置されている。この錘１０による質量調整により、昇降台３、チャック４、チャック回転駆動手段５、昇降ユニット７等の総質量による荷重が１ＫＮになるよう調整されている。
【００１４】
前記チャック４は、昇降台３に回転可能に配置されている。その構造は、基本的に特許第２９２７７０４号公報に示されている通りであり、貫入ロッド６が挿通可能かつ回転可能に支持された中空スリーブ１１を持つ。この中空スリーブ１１には、貫入ロッド６に形成された長溝６ａに係合する鋼球１２が配置されるとともに、その下部にはスプロケット１３が設けられている。このスプロケット１３には、その回転中心回りに１８個の円形穴１３ａが等分形成されており、この円形穴１３ａの通過を検出できるよう、前記昇降台３にはセンサＳが取り付けられている。このセンサＳは、スプロケット１３の回転に伴う円形穴１３ａの通過を検出してオン・オフし、その信号を制御手段４０に送るように構成されている。
【００１５】
前記鋼球１２は、ばね１４で付勢されたスライドスリーブ１５により、常時中空スリーブ１１の中空穴部１１ａに突出する位置に支持されており、この状態で貫入ロッド６の長溝６ａに係合する。なお、スライドスリーブ１５をばね１４の付勢に抗して押し下げると、鋼球１２は動作可能となり、以て貫入ロッド６の保持を解くことができる。この鋼球１２と貫入ロッド６の長溝６ａとにより、貫入ロッド６を基準とした場合、チャック４が貫入ロッド６に対して軸方向に長溝６ａの長さ分移動可能となり、かつ貫入ロッド６に回転を伝達可能である保持構造が実現されている。
【００１６】
前記貫入ロッド６は、前述の長溝６ａが上部に形成されたロッド部１６と、このロッド部１６の先端に連結されたドリル形状のスクリューポイント１７とから成る。ロッド部１６は、上端に雄ねじ部１６ａ、下端に雌ねじ部（図示せず）が形成されたもので、次々と継ぎ足して延長できる。
【００１７】
前記チャック回転駆動手段５はインバータモータであり、電源周波数を変化させることにより、出力トルクと回転数とを変化させられるものである。このチャック回転駆動手段５の駆動軸５ａには、一方向クラッチ１８を介してスプロケット１９が取付けられている。このスプロケット１９と前記チャック４下部のスプロケット１３とには、無端チェーン２０が巻き掛けられ、チャック回転駆動手段５からチャック４へ回転伝達可能に構成されている。
【００１８】
前記一方向クラッチ１８は、貫入ロッド６の地中への自沈貫入時、ねじり形状のスクリューポイント１７に土の抵抗が作用することで貫入ロッド６が回転しようとするのを許容する。つまり、その方向の回転が貫入ロッド６側（チャック４側）から伝達された場合、一方向クラッチ１８は空転し、チャック回転駆動手段５の減速抵抗等が貫入ロッド６の回転の妨げとならないよう機能する。
【００１９】
前記昇降ユニット７は、昇降台３の後部に設けられ、前記チェーン部材８に噛合して回転可能な係合回転部材の一例たるスプロケット２１と、このスプロケット２１を回転駆動可能な昇降用回転駆動手段２２と、クラッチ手段の一例たるパウダクラッチ２３とを備える。この昇降ユニット７のスプロケット２１が、チェーン部材８に噛合して回転することにより、昇降台３は昇降動作する。
【００２０】
前記昇降用回転駆動手段２２は、電源が遮断された場合、駆動軸２２ａを回転不能にロックするブレーキ機構（図示せず）を内蔵したインバータモータであり、チャック回転駆動手段５同様、電源周波数を変動させることにより、出力トルクおよび回転数を変化させることが可能である。この昇降用回転駆動手段２２の駆動軸２２ａには、駆動ギヤ２４ａを一体形成したギヤ軸２４が同軸上に連結されており、このギヤ軸２４には、同軸上に一方向クラッチ２５を介してストッパギヤ２６が取付けられている。また、前記駆動ギヤ２４ａは、回転自在に配置された中間ギヤ２７と噛合しており、さらにこの中間ギヤ２７はパウダクラッチ２３に取付けられた入力ギヤ２８と噛合させてある。
【００２１】
前記パウダクラッチ２３は、ケーシング２９に回転可能に設けられた入力軸３０と、この入力軸３０を貫通して回転可能に設けられた出力軸３１とを有する。前記入力軸３０は２分割構造になっており、その内部には、出力軸３１と一体のカップリング３２が所定の隙間を持って配置されている。これらの隙間部分には、微小な磁性パウダ（図示せず）が封入される。また、ケーシング２９には、この磁性パウダを励磁するための電磁石３３が設けられる。
【００２２】
前記パウダクラッチ２３は、電磁石３３への通電により生じる磁束により磁性パウダを励磁し、磁束に沿った磁性パウダ同士の磁力吸着状態を創出し、これに伴って生じる磁性パウダ同士の摩擦抵抗により、入力軸３０とカップリング３２との間に所定のクラッチ力を生じさせるものである。磁性パウダの磁力吸着状態は、磁束密度の大きさ、すなわち電磁石３３への通電量によって変動する。このため、電磁石３３の通電制御により、入力軸３０と出力軸３１の滑り具合を変化させ、入力軸３０と出力軸３１とを所定のクラッチ力で接続することが可能である。しかも、このパウダクラッチ２３は、微小な磁性パウダ同士の摩擦抵抗からクラッチ力を生むものであるため、通電量を変動させた場合、極めて滑らかにクラッチ力を変動させることができる。
【００２３】
前記パウダクラッチ２３の入力軸３０には、前記入力ギヤ２８が連結されており、これを以て、入力軸３０は昇降用回転駆動手段２２に連結されて回転可能に構成されている。また、出力軸３１の一端は、遊星歯車減速機３４を介して前記スプロケット２１に連結されている。
【００２４】
前記遊星歯車減速機３４は、出力軸３１に一体に連結された太陽ギヤ軸３５と、この太陽ギヤ軸３５の先端に形成された太陽ギヤ３５ａに噛合する３個の遊星ギヤ３６・・と、この遊星ギヤ３６・・を回転自在に支持したキャリア３７とから成る。このキャリア３７には、前記スプロケット２１が一体に連結してあり、よってスプロケット２１は、太陽ギヤ３５ａと遊星ギヤ３６・・との作用によって減速された回転伝達を受ける。また、キャリア３７にはエンコーダ３８が連結してあり、スプロケット２１の回転に伴うパルス信号を出力できるよう構成されている。
【００２５】
一方、出力軸３１の他端には、前記ストッパギヤ２６と噛合する伝達ギヤ３９が一体に連結されている。これにより、スプロケット２１の回転が遊星歯車減速機３４、出力軸３１、伝達ギヤ３９を介してストッパギヤ２６に伝達できるよう構成されている。
【００２６】
前記一方向クラッチ２５は、昇降台３が下降する時のスプロケット２１の回転がスプロケット２１側からストッパギヤ２６に伝達された時にはギヤ軸２４に対してロックし、逆方向の回転がスプロケット２１側からストッパギヤ２６に伝達された時にはギヤ軸２４に対して空転する。換言すると、ギヤ軸２４→ストッパギヤ２６→伝達ギヤ３９→出力軸３１→遊星歯車減速機３４→スプロケット２１の駆動伝達系において、昇降台３が下降する方向にスプロケット２１を回転させるよう昇降用回転駆動手段２２が駆動した時（以下、この昇降用回転駆動手段２２の駆動を「逆駆動」という）には、ギヤ軸２４は一方向クラッチ２５の作用でストッパギヤ２６に対して空転し、これとは逆方向に昇降用回転駆動手段２２が駆動した時（以下、この昇降用回転駆動手段２２の駆動を「正駆動」という）には、ギヤ軸２４は一方向クラッチ２５の作用でストッパギヤ２６と一体に回転可能となる。但し、ストッパギヤ２６がギヤ軸２４と同じ方向にギヤ軸２４よりも高速で回転している場合は、この限りではない。
【００２７】
前記チャック回転駆動手段５、昇降用回転駆動手段２２およびパウダクラッチ２３は、制御手段４０によって制御される。この制御手段４０は、制御部４１と、この制御部４１からの指令を受けてチャック回転駆動手段５，昇降用回転駆動手段２２をそれぞれ駆動制御するインバータ４２，４３と、パウダクラッチ２３を通電制御するクラッチ制御部４４と、試験スタート信号、引抜きスタート信号、試験終了信号、打撃スタート信号および非常停止信号等の各種指令信号および制御に必要な各種設定値を入力可能な入力部４５と、制御プログラム，制御用データおよび試験データ等を記憶する記憶部４６と、各種情報表示用の表示部４７とを備える。
【００２８】
前記制御部４１は、前記エンコーダ３８の出力するパルス信号を処理し、貫入ロッド６の地中への貫入量、貫入速度等を求めるとともに、クラッチ制御部４４からパウダクラッチ２３への通電指令を基に、貫入ロッド６に負荷されている荷重を求める。また制御部４１は、前記センサＳからのオン・オフ信号によって形成されるパルス信号から貫入ロッド６を回転貫入している時の半回転数、貫入ロッドの回転数を随時求める。
【００２９】
次に本自動貫入試験機１の作用を貫入試験の手順に沿って述べる。
まず、試験前の電源が切られた状態において、パウダクラッチ２３の磁性パウダは励磁されないため、入力軸３０に対して出力軸３１は回転自在な状態にある。従って、昇降台３は自重で下降しようとするが、この時、昇降用回転駆動手段２２の駆動軸２２ａはブレーキ機構の作用で回転不能にロックされている。このため、昇降台３下降方向のスプロケット２１の回転がストッパギヤ２６に伝達されることで一方向クラッチ２５がロックする。よって、昇降台３は下降することができない。このように、電源が断たれてパウダクラッチ２３の磁性パウダが励磁されない状態では、昇降台３は機械的にロックされるため、電源遮断時の昇降台３の落下等を防止し、試験機１を安全な状態に保つことができる。
【００３０】
貫入試験を始める時は、制御手段４０の入力部４５からの入力操作により昇降用回転駆動手段２２を逆駆動し、スクリューポイント１７の先端が接地する所まで昇降台３を下降させる。続いて、入力部４５から試験スタート信号を入力すると、制御部４１はインバータ４３に逆駆動指令を与える。これを受け、インバータ４３は昇降用回転駆動手段２２を所定の周波数で逆駆動する。これ以降、貫入ロッド６に荷重を負荷する状況下では、昇降用回転駆動手段２２は逆駆動を継続する。また、昇降用回転駆動手段２２の逆駆動開始と同時に、制御部４１はクラッチ制御部４４に所定の荷重変更指令を与える。これを受け、クラッチ制御部４４はパウダクラッチ２３の通電制御を行い、パウダクラッチ２３のクラッチ力を所定値に調整する。
【００３１】
昇降用回転駆動手段２２の逆駆動を受け、ギヤ軸２４は一方向クラッチ２５の作用でストッパギヤ２６に対して空転する。このため、昇降台３は下降可能となり、貫入ロッド６には昇降台３、チャック４、チャック回転駆動手段５、昇降ユニット７、錘１０等の合計質量による荷重が負荷される。この時、昇降用回転駆動手段２２の逆駆動により、入力軸３０には、ギヤ軸２４ないし入力ギヤ２８の駆動伝達系を通じ、昇降台３を上昇させる方向にスプロケット２１を回転させ得る方向の回転が伝達されており、これがパウダクラッチ２３のクラッチ力により出力軸３１に伝えられている。よって、スプロケット２１には、相応の回転抵抗力（昇降台３を上昇させようとする力：以下、上昇力という）が作用する。この結果、貫入ロッド６には昇降台３等の合計質量による荷重１ＫＮから上昇力を差し引いた荷重が負荷されることになる。
【００３２】
前述のようにして、貫入ロッド６に負荷される荷重は、最初２５０Ｎに設定され、貫入ロッド６の自沈貫入が停止する度に５００Ｎ、７５０Ｎ、１ＫＮの順に増やされる。つまり、パウダクラッチ２３が通電制御されてクラッチ力が調整されることにより、荷重の変更がなされるのである。なお、１ＫＮの荷重は昇降台３等の合計質量による荷重であるため、１ＫＮの荷重を負荷する時は、パウダクラッチ２３は入力軸３０に対して出力軸３１を回転自在とするよう通電を断たれる。また、自沈貫入中のある荷重下で貫入ロッド６の貫入速度が所定値を超える場合には、パウダクラッチ２３が通電制御されて貫入速度が所定値以下になるまで荷重が減らされる。
【００３３】
自沈貫入中、一方向クラッチ１８の作用により、スクリューポイント１７のねじりが土の抵抗を受けることで貫入ロッド６は回転することができる。このため、土の抵抗による貫入抵抗を減らして正確な自沈貫入を実施することができる。
【００３４】
１ＫＮの荷重下で貫入ロッド６の自沈貫入が停止すると、制御部４１は、インバータ４２に駆動指令を与える。これを受け、インバータ４２は所定の周波数でチャック回転駆動手段５を駆動する。この時、１ＫＮの荷重はそのまま維持される。このチャック回転駆動手段５の駆動により、チャック４ないし貫入ロッド６に回転伝達がなされ、これにより貫入ロッド６はスクリューポイント１７のねじ込み方向に回転し、回転貫入が実行される。この回転貫入においては、貫入ロッド６の長溝６ａに鋼球１２が係合しているため、貫入ロッド６とチャック４との間に滑りが生じず、よって、チャック４から貫入ロッド６へ確実に回転伝達を行うことが可能である。
【００３５】
回転貫入中、エンコーダ３８の単位時間当たりのパルス信号数が所定値以上となった場合、すなわち、貫入ロッド６の貫入速度が所定値以上となった場合、制御部４１はインバータ４２に駆動停止指令を与え、これを受けてインバータ４２はチャック回転駆動手段５の駆動を停止する。その後は、前述の自沈貫入に制御が切り替えられる。
【００３６】
貫入試験は、前述の自沈貫入と回転貫入とを切り替えながら行われる。その途中で、貫入ロッド６には順次ロッド部１６が継ぎ足される。ロッド部１６を継ぎ足す時には、昇降用回転駆動手段２２およびチャック回転駆動手段５を一旦停止し、ロッド部１６に延長用のロッド部（図示しないが、ロッド部１６と同様）を継ぎ足す。そして、スライドスリーブ１５を押し下げつつチャック４を回転させ、鋼球１２を長溝６ａから離脱させて貫入ロッド６の保持を解く。この時、一方向クラッチ１８の作用があるため、チャック４は容易に回転させられる。
【００３７】
続いて、制御部４１からの正駆動指令により昇降用回転駆動手段２２が正駆動するとともに、制御部４１からの指令によりパウダクラッチ２３への通電が断たれて入力軸３０に対して出力軸３１が回転自在となる。これにより、一方向クラッチ２５の作用でギヤ軸２４とストッパギヤ２６とが一体に回転し、ギヤ軸２４→ストッパギヤ２６→伝達ギヤ３９→出力軸３１→遊星歯車減速機３４→スプロケット２１の駆動伝達系により、スプロケット２１に昇降台３を上昇させる方向の回転が伝達される。よって、昇降台３は上昇し、チャック４の鋼球１２が延長用のロッド部の長溝と同じ高さになる位置に達すると停止する。この段階で、鋼球１２と長溝との位相が一致していれば、鋼球１２は長溝に係合し、スライドスリーブ１５がばね１４の付勢を受けて上昇復帰して鋼球１２を押さえるため、自動的に貫入ロッド６の保持が完了する。また、鋼球１２と長溝との位相がずれている場合には、チャック回転駆動手段５が駆動してチャック４を回転させ、鋼球１２を長溝に係合させる。
【００３８】
貫入試験中、制御手段４０においては、自沈貫入の時には荷重が変更される度に、その時の貫入ロッド６の貫入量と荷重値が記憶部４６に記録され、また、回転貫入の時には、貫入ロッド６が２５０ｍｍ貫入する毎に要した半回転数が記憶部４６に記録される。そして、これら試験データは、試験終了後、地盤の耐力判定を行うための基礎データとして用いられる。
【００３９】
自沈貫入および回転貫入の何れの場合にも、貫入ロッド６が地中の岩盤、れき等に当たって貫入できなくなる場合がある。この場合、制御部４１は昇降用回転駆動手段２２およびチャック回転駆動手段５を一旦停止する。続いて、入力部４５から打撃スタート信号を入力すると、制御部４１はインバータ４３に正駆動指令を与えるとともに、クラッチ制御部４４に通電を断つよう指令を与える。この結果、昇降用回転駆動手段２２が正駆動するとともに、パウダクラッチ２３の入力軸３０と出力軸３１とが回転自在となり、昇降台３が上昇する。
【００４０】
貫入ロッド６の地中への貫入動作時、鋼球１２は長溝６ａ下端部に係合している。よって、前述の昇降用回転駆動手段２２の正駆動により、長溝６ａの長さ分は、貫入ロッド６に対して昇降台３を上昇させられる。このように昇降台３が長溝６ａの長さ分上昇したことが、エンコーダ３８のパルス信号から検知されると、制御部４１は、インバータ４３に逆駆動指令を与える。これを受け、昇降用回転駆動手段２２は逆駆動するため、昇降台３等は貫入ロッド６の長溝６ａの長さ分、貫入ロッド６に対して降下する。この昇降台３等が降下して鋼球１２が長溝６ａ下端部に至ることで、貫入ロッド６を打撃することができる。
【００４１】
前述の動作を繰り返して貫入ロッド６を打撃しても貫入ロッド６が貫入しない場合は、入力部４５から制御部４１に打撃終了信号と試験終了信号とが入力され、貫入試験が中止される。また、打撃によって貫入ロッド６が貫入可能となった場合には、入力部４５から制御部４１に打撃終了信号と試験継続信号とが入力され、貫入試験が継続される。
【００４２】
図７に示したのは、本発明の他の実施形態に係る自動貫入試験機の昇降ユニット７′である。この昇降ユニット７′は、上記昇降ユニット７における一方向クラッチ２５、ストッパギヤ２６および伝達ギヤ３９を排除するとともに、パウダクラッチ２３の出力軸３１にブレーキ手段５０を連結して構成されている。このブレーキ手段５０は、昇降用回転駆動手段２２への通電が遮断された場合にロック作用を生じる摩擦ブレーキであり、貫入試験中等、出力軸３１に余計な抵抗を与えてはならない場合はブレーキ効果を生じないようになっている。
【００４３】
前記昇降ユニット７′を備えた自動貫入試験機においては、昇降用回転駆動手段２２の正・逆駆動の切り替えと、パウダクラッチ２３の通電制御によるクラッチ力の調整とにより、昇降台３等の合計質量による荷重以上の荷重を貫入ロッド６に負荷することができる。例として、昇降台３等の合計質量による荷重が５００Ｎになるよう、昇降台３等を軽量化した自動貫入試験機を考える。この自動貫入試験機では、５００Ｎまでの荷重を負荷する段階においては、昇降用回転駆動手段２２を逆駆動しつつパウダクラッチ２３を通電制御し、５００Ｎを超える荷重を負荷する時は昇降用回転駆動手段２２を正駆動しつつパウダクラッチ２３を通電制御する。これにより、５００Ｎまでの荷重は上述の原理によって与えられ、５００Ｎを超える荷重については、昇降台３等の質量による荷重５００Ｎに、昇降用回転駆動手段２２の正駆動とパウダクラッチ２３のクラッチ力とによって生じる昇降台３下降方向の押圧力を加算した値によって与えられる。
【００４４】
前記昇降ユニット７′を備えた自動貫入試験機においては、貫入ロッド６が地中の岩盤、れき等に突き当たって打撃が必要な場合、まず、上述同様に昇降台３を長溝６ａの長さ分上昇させる。続いて、昇降用回転駆動手段２２を正駆動しつつ入力軸３０と出力軸３１とが一体に回転可能となるようパウダクラッチ２３を通電制御する。これにより、昇降用回転駆動手段２２の出力で昇降台３を下降させ、チャック４の鋼球１２が長溝６ａの下端に至ることで貫入ロッド６を打撃することができる。
【００４５】
なお、従来の技術の欄で紹介した試験機においては、クランプ手段が設けられた第２錘に対し、ウィンチ装置によって昇降操作される第１錘が所定量移動可能であり、かつ第１錘が第２錘に係合することで両者が一体に移動可能に構成されている。このような構成の試験機において、クランプ手段に保持した試験用ロッドの打撃を行う場合には、ウィンチ装置を制御する制御手段を設け、これによりウィンチ装置を制御して第１錘を第２錘に対して移動できる範囲内で上昇させた後、ワイヤが繰り出し自在となるようにウィンチ装置を制御する。これにより、第１錘が第２錘上に落下するため、第１錘の質量による一定の打撃力をロッドに付与することができる。この試験機においては、第２錘、第１錘、クランプ手段、ウィンチ装置（ワイヤ含む）、試験用ロッドが、特許請求の範囲に記載の第１の部材、第２の部材、チャック、昇降ユニット、貫入ロッドにそれぞれ該当する。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の自動貫入試験機によれば、昇降台を所定量上昇させ、そこから下降させる動作により貫入ロッドを打撃することが可能である。従って、打撃作業を自動化して作業者の負担を軽減し、なおかつ迅速に打撃作業を行うことが可能となる。また、打撃に際してハンマ等を用いずともよくなるため、打撃作業における安全性を飛躍的に高めることができる。さらに、打撃作業においては、常に昇降台の質量による一定の打撃力で貫入ロッドを打撃できるため、打撃作業の結果にばらつきをなくし、試験結果の信頼性を高めることができる等の利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動貫入試験機のブロック説明図である。
【図２】本発明の自動貫入試験機の主要部の正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に係る拡大断面図である。
【図４】本発明の自動貫入試験機の要部拡大一部切欠断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂに係る要部拡大一部切欠断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線に係る要部拡大一部切欠断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る自動貫入試験機の要部拡大一部切欠断面図である。
【符号の説明】
１  自動貫入試験機
２  支柱
３  昇降台
４  チャック
５  チャック回転駆動手段
６  貫入ロッド
６ａ  長溝
７  昇降ユニット
８  チェーン部材
１０  錘
１１  中空スリーブ
１２  鋼球
１３  スプロケット
１４  ばね
１５  スライドスリーブ
１６  ロッド部
１７  スクリューポイント
１８  一方向クラッチ
１９  スプロケット
２０  無端チェーン
２１  スプロケット
２２  昇降用回転駆動手段
２３  パウダクラッチ
２４  ギヤ軸
２４ａ  駆動ギヤ
２５  一方向クラッチ
２６  ストッパギヤ
２７  中間ギヤ
２８  入力ギヤ
２９  ケーシング
３０  入力軸
３１  出力軸
３２  カップリング
３３  電磁石
３４  遊星歯車減速機
３５  太陽ギヤ軸
３５ａ  太陽ギヤ
３６  遊星ギヤ
３７  キャリア
３８  エンコーダ
３９  伝達ギヤ
４０  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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