(57)【要約】【課題】昇降台の昇降動作を常に円滑なす貫入試験機の提供。【解決手段】本発明は、立設されたコラム２と、このコラム２に沿って昇降可能に設けた昇降台３と、この昇降台３に配置したチャック４と、このチャック４に着脱可能に保持された貫入ロッド６とを有する。前記昇降台３は、前記コラム２に案内されて当該コラム２の長手方向に延び、かつコラム２を挟むように設けられたコラムガイド９を有する。このコラムガイド９の上下両端部は、連結部材９ｃ，９ｄによって連結されて強度が高められている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立設されたコラムと、このコラムに沿って昇降可能に設けた昇降台と、この昇降台に配置したチャックと、このチャックに着脱可能に保持された貫入ロッドとを有する貫入試験機において、
前記昇降台は、前記コラムに案内されて当該コラムの長手方向に延び、かつコラムを挟んで設けられたコラムガイドを有し、このコラムガイドは互いに連結部材によって連結されていることを特徴とする貫入試験機。
【請求項２】
コラムガイドは、コラムに設けられたレール部に嵌合するリップ溝形鋼と、このリップ溝形鋼に回転自在に設けられレール部に接して転動する複数の転動部材とで成ることを特徴とする請求項１に記載の貫入試験機。
【請求項３】
連結部材は、コラムガイドの両端部をそれぞれ連結するよう設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貫入試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に貫入ロッドを貫入して試験を行う貫入試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅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自動貫入試験機は、上述の貫入試験を自動化して実施できるものとして知られている。この自動貫入試験機は、立設されたコラムと、このコラムに沿って昇降可能に設けた昇降台と、この昇降台に配置したチャックと、このチャックに着脱可能に保持された貫入ロッドとを有する。また、前記昇降台は、コラムに案内されて当該コラムの長手方向に延び、かつコラムを挟んで設けられた一対のコラムガイドを有している。このコラムガイドは、コラムに設けられたレール部に嵌合するリップ溝形鋼と、これに回転自在に設けられた複数の転動部材とで構成されている。そして、この転動部材がレール部に沿って転動することにより、昇降台が昇降するように構成されている。
【０００５】
【特許文献】特開平９−１２５３５６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
貫入試験機においては、貫入ロッドを地中に貫入する時の抵抗により昇降台に様々な方向の力が働く。このため、上述のコラムガイドの構成では、昇降台に働く力の影響でコラムガイド部分がよじれ、転動部材の円滑な転動を妨げることになる。その結果、貫入ロッドに負荷される昇降台等の質量に基づく荷重が減じられてしまう等の問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みて創生されたものであり、昇降台の円滑な昇降動作を実現する貫入試験機の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、立設されたコラムと、このコラムに沿って昇降可能に設けた昇降台と、この昇降台に配置したチャックと、このチャックに着脱可能に保持された貫入ロッドとを有する貫入試験機において、前記昇降台は、前記コラムに案内されて当該コラムの長手方向に延び、かつコラムを挟んで設けられたコラムガイドを有し、このコラムガイドは互いに連結部材によって連結されていることを特徴とする。
【０００９】
なお、前記コラムガイドは、コラムに設けられたレール部に嵌合するリップ溝形鋼と、このリップ溝形鋼に回転自在に設けられレール部に接して転動する複数の転動部材とで成ることが好ましい。また、前記連結部材は、コラムガイドの両端部をそれぞれ連結するよう設けられていることが望ましい。
【００１０】
【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５において、１は貫入試験機であり、図２に示すように、立設されたコラム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をコラム２に沿って昇降させる昇降ユニット７とを有する。
【００１１】
前記コラム２は、脚部２ａに立設されており、その背面には、係合部材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１５が噛合している。
【００１２】
前記昇降台３は、チャック４、チャック駆動用モータ５および昇降ユニット７等が配置された本体フレーム３ａと、この本体フレーム３ａに一体に取り付けられたコラムガイド９とから構成されている。この昇降台３の前部には、質量調整用の錘１０が配置されており、この錘１０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。
【００１３】
前記コラムガイド９は、図１（ａ）および同図（ｂ）に示すように、コラム２に案内されて当該コラムの長手方向に延び、かつコラム２を挟むように配置されている。このコラムガイド９は、コラム２のレール部２ｂ，２ｂに嵌合するリップ溝形鋼９ａ，９ａと、各リップ溝形鋼９ａの上下両端部にそれぞれレール部２ｂを３方から挟むように配置された複数の転動部材９ｂ・・・と、リップ溝形鋼９ａ，９ａの各上下両端部を連結する連結部材９ｃ，９ｄとから構成されている。前記転動部材９ｂ・・・は、周知のカムフォロアであり、昇降台３の昇降に伴いレール部２ｂに沿って転動する。
【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号公報に示されたものと同様であり、図３に示すように、貫入ロッド６に形成された長溝１３ａに鋼球１１を嵌合させて保持する構造である。また、このチャック４を回転駆動する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ように構成されている。このチャック回転駆動手段５とチャック４とは、無端チェーン１２により駆動伝達を行う構成になっている。
【００１５】
前記貫入ロッド６は、前述の長溝１３ａが上部に形成されたロッド部１３と、このロッド部１３の先端に連結されたドリル形状のスクリューポイント１４とから成る。ロッド部１３は、上端に雄ねじ部１３ｂ、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。
【００１６】
前記昇降ユニット７は、昇降台３の後部に設けられており、図４および図５に示すように、前記チェーン部材８に噛合して回転可能なスプロケット１５と、このスプロケット１５を回転駆動可能な昇降用回転駆動手段１６と、パウダクラッチ１７とを備える。この昇降ユニット７のスプロケット１５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。
【００１７】
前記昇降用回転駆動手段１６は、電源が遮断された場合、駆動軸１６ａ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１６の駆動軸１６ａには、駆動ギヤ１８ａを一体形成したギヤ軸１８が同軸上に連結されており、このギヤ軸１８には、同軸上に一方向クラッチ１９を介してストッパギヤ２０が取付けられている。また、前記駆動ギヤ１６ａは、回転自在に配置された中間ギヤ２１と噛合しており、さらにこの中間ギヤ２１はパウダクラッチ１７に取付けられた入力ギヤ２２と噛合させてある。
【００１８】
前記パウダクラッチ１７は、入力軸２３と、この入力軸２３を貫通して回転可能に配置された出力軸２４とを有し、この入力軸２３と出力軸２４との間に介在する磁性パウダ（図示せず）を励磁することにより、入力軸２３と出力軸２４との間に摩擦抵抗を生じさせるものである。これにより、磁性パウダの励磁状態の応じた所定のクラッチ力を生み、入力軸２３、出力軸２４間の回転伝達を可能ならしめるものである。
【００１９】
前記パウダクラッチ１７の入力軸２３には、前記入力ギヤ２２が連結してある。これにより、前記駆動ギヤ１８ａ、中間ギヤ２１および入力ギヤ２２を通じ、入力軸２３に昇降用回転駆動手段１６の駆動を伝達できる。また、パウダクラッチ１７の出力軸２４の一端は、遊星歯車減速機２５を介して前記スプロケット１５に連結されている。このスプロケット１５の回転は、エンコーダ２６の発するパルス信号によって検出できるようになっている。また、出力軸２４の他端には、前記ストッパギヤ２０と噛合する伝達ギヤ２７が一体に連結されている。この結果、ギヤ軸１８、一方向クラッチ１９、ストッパギヤ２０および伝達ギヤ２７を通じて、出力軸２４に昇降用回転駆動手段１６の駆動を伝達できるようになっている。この駆動伝達系は、前記入力軸２３への駆動伝達系よりもギヤが１個少ない。このため、昇降用回転駆動手段１６が駆動した時、出力軸２４には入力軸２３に伝達されるのとは逆方向の回転が伝達される。
【００２０】
スプロケット１５が回転する時、その回転は、出力軸２４等を介してストッパギヤ２０まで伝達される。その際、一方向クラッチ１９は、昇降台３が下降する時のスプロケット１５の回転がスプロケット１５側からストッパギヤ２０に伝達された時にはギヤ軸１８に対してロックし、逆方向の回転がスプロケット１５側からストッパギヤ２０に伝達された時にはギヤ軸１８に対して空転する。換言すると、ギヤ軸１８→ストッパギヤ２０→伝達ギヤ２７→出力軸２４→遊星歯車減速機２５→スプロケット１５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１５を回転させるよう昇降用回転駆動手段１６が駆動した時（以下、この昇降用回転駆動手段１６の駆動を「逆駆動」という）には、ギヤ軸１８は一方向クラッチ１９の作用でストッパギヤ２０に対して空転し、これとは逆方向に昇降用回転駆動手段１６が駆動した時（以下、この昇降用回転駆動手段１６の駆動を「正駆動」という）には、ギヤ軸１８は一方向クラッチ１９の作用でストッパギヤ２０と一体に回転可能となる。
【００２１】
次に本貫入試験機１の作用を説明する。
貫入試験を始める時は、制御手段（図示せず）から試験スタート信号を入力すると、昇降用回転駆動手段１６が逆駆動する。これ以降、貫入ロッド６に荷重が負荷される状況下では、昇降用回転駆動手段１６は逆駆動を継続する。また、昇降用回転駆動手段１６の逆駆動開始と同時に、パウダクラッチ１７が作動して所定のクラッチ力を発生する。
【００２２】
昇降用回転駆動手段１６の逆駆動を受け、ギヤ軸１８はストッパギヤ２０よりも十分に速い速度で回転する。よって、ギヤ軸１８は一方向クラッチ１９の作用でストッパギヤ２０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。その一方で、昇降用回転駆動手段１６の逆駆動により、入力軸２３には、ギヤ軸１８ないし入力ギヤ２２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１５を回転させ得る方向の回転（出力軸２４の回転方向とは逆方向の回転）が伝達される。そして、これがパウダクラッチ１７のクラッチ力により出力軸２４に伝えられる。このため、スプロケット１５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。
【００２３】
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、土の抵抗等で貫入ロッド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１７のクラッチ力が調整されて荷重の変更がなされるのである。この結果、荷重変更が必要な時には即座に対応することができる。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１７の磁性パウダの励磁が解かれ、入力軸２３に対して出力軸２４が回転自在になる。また、自沈貫入中のある荷重下において、エンコーダ２６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は、貫入速度が所定値以下になるまで荷重が減らされる。
【００２４】
１ＫＮの荷重下で貫入ロッド６の自沈貫入が停止すると、チャック回転駆動手段５が駆動する。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、貫入ロッド６が回転貫入される。この回転貫入中、貫入ロッド６の貫入速度が所定値以上となった場合には、チャック回転駆動手段５の駆動が停止し、その後は、前述の自沈貫入に制御が切り替えられる。
【００２５】
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。その過程で、貫入ロッドに作用する土の抵抗等により、昇降台３には様々な方向の力が働く。これに対し、コラムガイド９は上下両端部を連結されることで強度が高められている。よって、コラムガイド９のよじれ、リップ溝形鋼９ａ，９ａの変形等を防止し、常に転動部材９ｂ・・・をレール部２ｂ，２ｂに沿って円滑に転動させることが可能である。
【００２６】
前述のようにして貫入ロッドを地中に貫入していく過程で、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。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の貫入試験機は、コラムに案内されて当該コラムの長手方向に延び、かつコラムを挟んで設けられた一対のコラムガイドを有し、これらコラムガイドを連結部材によって互いに連結する構造である。このため、コラムガイドの強度を高め、貫入ロッドの地中への貫入に伴って昇降台に力がかかった場合などに、各コラムガイドがよじれるのを防止し、常に円滑な昇降台の昇降を実現できる。特に、リップ溝形鋼にコラムのレール部に沿って転動する転動部材を設けたコラムガイド構造の場合、よじれによるリップ溝形鋼の変形を防止し、転動部材の円滑な転動作用を得ることができる等の利点がある。また、連結部材は、コラムガイドの両端部をそれぞれ連結するように設けられているため、最もモーメントが大きくなるコラムガイドの両端部を確実に補強することができる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は図２のＡ−Ａ線に係る要部拡大一部切欠断面図であり、（ｂ）は同じく図２のＢ−Ｂ線に係る要部拡大一部切欠断面図である。
【図２】本発明に係る貫入試験機の正面図である。
【図３】本発明に係る貫入試験機の要部拡大一部切欠断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ線に係る拡大断面図である。
【図５】図４のＤ−Ｄ線に係る要部拡大一部切欠断面図である。
【符号の説明】
１  貫入試験機
２  コラム
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
７  昇降ユニット
８  チェーン部材
１０  錘
１１  鋼球
１２  無端チェーン
１３  ロッド部
１４  スクリューポイント
１５  スプロケット
１６  昇降用回転駆動手段
１７  パウダクラッチ
１８  ギヤ軸
１９  一方向クラッチ
２０  ストッパギヤ
２１  中間ギヤ
２２  入力ギヤ
２３  入力軸
２４  出力軸
２５  遊星歯車減速機
２６  エンコーダ
２７  伝達ギヤ
【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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