(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長の枠状を呈するフレームと、
前記フレームに、その軸心を前記フレームの長手方向に平行させて取着された油圧シリンダと、
前記フレームの内側で前記フレームの長手方向に平行して延在しそれらの両端が前記フレームの長手方向の両端に取着された２本のガイドシャフトと、
前記２本のガイドシャフトに滑動可能に結合されると共に前記油圧シリンダのピストンロッドに連結され前記ピストンロッドの伸縮動に連動して前記フレームの長手方向に沿って移動する第１のスライダーと、
前記フレームの内側で前記２本のガイドシャフトの間で前記フレームの長手方向に延在し、その長手方向の一端が前記フレームの長手方向の他端の軸受に滑動可能に結合されたコーン取り付けロッドと、
前記コーン取り付けロッドの長手方向の一端に取着されたコーンと、
前記コーン取り付けロッドの長手方向の他端に取着されるとともに前記２本のガイドシャフトに滑動可能に結合された第２のスライダーと、
前記第１のスライダーが前記第２のスライダーに対向する箇所に設けられた第１の突き当て部材と、
前記第２のスライダーが前記第１の突き当て部材に対向する箇所に設けられた第２の突き当て部材と、
前記第１のスライダーと前記第２のスライダーとが前記２本のガイドシャフトに沿って一体的に移動し、かつ、前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材とが互いに所定距離以上離れないように前記第１のスライダーと前記第２のスライダーとを連結する連結部と、
前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材との間に配置されたロードセルと、
前記フレームに対する前記コーン取り付けロッドの前記長手方向の移動量を検出して検出信号を出力する移動量検出器とを備え、
前記ロードセルは、前記ピストンロッドが伸張する際に、前記第１の突き当て部材と第２の突き当て部材とにより挟まれることにより、前記コーンを地盤中に押し込む方向の荷重のみを検出して検出信号を出力し、前記ピストンロッドが縮小する際に、前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材とが前記所定距離未満の距離で離間する、
ことを特徴とするポータブルコーン貫入試験装置。
【請求項２】
前記フレームは、互いに対向する一対の短辺部と一対の長辺部とからなる長方形枠状を呈し、
前記軸受は前記一対の短辺部のうちの一方の短辺部に設けられ、
前記一対の長辺部は、前記一方の短辺部よりもそれら長辺部の延在方向に沿って突出する突出端を有し、
前記ピストンロッドの縮小状態で、前記コーンは前記一方の短辺部から前記フレームの外側に突出し、前記コーンの先端は、前記フレームの長手方向において前記突出端の先端とほぼ同じ位置に位置するかあるいは前記突出端の先端よりも前記一方の短辺部寄りに位置している、
ことを特徴とする請求項１記載のポータブルコーン貫入試験装置。
【請求項３】
細長の枠状を呈するフレームと、
前記フレームの長手方向の一端に、該一端から前記フレームの外側に突出するようにその軸心を前記フレームの長手方向に平行させて取着された油圧シリンダと、
前記フレームの内側に臨む前記油圧シリンダのピストンロッドと、
前記フレームの内側でかつ前記ピストンロッドの軸心の両側で前記軸心に平行して延在しそれらの両端が前記フレームの長手方向の両端に取着された２本のガイドシャフトと、
前記ピストンロッドの先端に取着されるとともに前記２本のガイドシャフトに滑動可能に結合された第１のスライダーと、
前記フレームの内側で前記ピストンロッドと同軸上に配設され、その長手方向の一端が前記フレームの長手方向の他端の軸受に滑動可能に結合されたコーン取り付けロッドと、
前記コーン取り付けロッドの長手方向の一端に取着されたコーンと、
前記コーン取り付けロッドの長手方向の他端に取着されるとともに前記２本のガイドシャフトに滑動可能に結合された第２のスライダーと、
前記第１のスライダーが前記第２のスライダーに対向する箇所に設けられた第１の突き当て部材と、
前記第２のスライダーが前記第１の突き当て部材に対向する箇所に設けられた第２の突き当て部材と、
前記第１のスライダーと前記第２のスライダーとが前記２本のガイドシャフトに沿って一体的に移動し、かつ、前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材とが互いに所定距離以上離れないように前記第１のスライダーと前記第２のスライダーとを連結する連結部と、
前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材との間に配置されたロードセルと、
前記フレームに対する前記コーン取り付けロッドの前記長手方向の移動量を検出して検出信号を出力する移動量検出器とを備え、
前記ロードセルは、前記ピストンロッドが伸張する際に、前記第１の突き当て部材と第２の突き当て部材とにより挟まれることにより、前記コーンを地盤中に押し込む方向の荷重のみを検出して検出信号を出力し、前記ピストンロッドが縮小する際に、前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材とが前記所定距離未満の距離で離間する、
ことを特徴とするポータブルコーン貫入試験装置。
【請求項４】
前記フレームは、互いに対向する一対の短辺部と一対の長辺部とからなる長方形枠状を呈し、
前記ピストンロッドの軸心は、前記一対の短辺部の中央を通るように延在し、
前記軸受は、前記一対の短辺部のうちの一方の短辺部の中央に取着され、
前記一対の長辺部は、前記一方の短辺部よりもそれら長辺部の延在方向に沿って突出する突出端を有し、
前記ピストンロッドの縮小状態で、前記コーンは前記一方の短辺部から前記フレームの外側に突出し、前記ピストンロッドの軸心方向において、前記コーンの先端は、前記突出端の先端とほぼ同じ位置に位置するかあるいは前記突出端の先端よりも前記一方の短辺部寄りに位置している、
ことを特徴とする請求項３記載のポータブルコーン貫入試験装置。
【請求項５】
前記油圧シリンダは、前記一対の短辺部のうちの他方の短辺部の中央に、前記フレームの外側に突出するように取着され、
前記移動量検出器は、前記他方の短辺部に支持されたローラと、前記ローラに巻回され端部が前記第１のスライダーに連結されたワイヤーと、前記ローラの回転量を検出する検出部とを含んで構成されている、
ことを特徴とする請求項４記載のポータブルコーン貫入試験装置。
【請求項６】
前記第１のスライダーは、前記２本のガイドシャフトにそれぞれ滑動可能に結合されるスライド部と、前記両スライド部を連結する連結プレートとを含んで構成され、
前記ピストンロッドの先端は前記連結プレートの中央部に取着され、
前記第２のスライダーは、前記２本のガイドシャフトにそれぞれ滑動可能に結合されるスライド部と、前記両スライド部を連結する連結プレートとを含んで構成され、
前記コーン取り付けロッドの端部は前記連結プレートの中央部に取着され、
前記連結部は、前記第１のスライダーの前記連結プレートと前記第２のスライダーの前記連結プレートとを連結している、
ことを特徴とする請求項３記載のポータブルコーン貫入試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポータブルコーン貫入試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤強度を測定するための種々の方式の貫入試験が提案されており、そのような貫入試験を自動的に行う試験機が提供されている（特許文献１、２参照）。
ところで、貫入試験の１つの方式としてポータブルコーン貫入試験がある。ポータブルコーン貫入試験は、断面積６．４５平方ｃｍ２、先端角３０度のコーンを人力により地盤中に押し込んだ際の押し込み力を測定し、その押し込み力に基づいてコーン貫入抵抗値ｑｃを求めるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−７３７２１号公報
【特許文献２】特開平１０−８４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来のポータブルコーン貫入試験は人力を用いて行うため、測定箇所が多くなると、作業者の負担が増大し苦渋作業となるだけでなく、例えば、自然災害などが生じた場所など２次災害のおそれのある場所での測定は安全上好ましくない。また、人力による測定では試験結果に個人差が生じやすい。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、人手を要せずにポータブルコーン貫入試験を行え、測定結果のばらつきをなくす上で有利なポータブルコーン貫入試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明のポータブルコーン貫入試験装置は、細長の枠状を呈するフレームと、前記フレームに、その軸心を前記フレームの長手方向に平行させて取着された油圧シリンダと、前記フレームの内側で前記フレームの長手方向に平行して延在しそれらの両端が前記フレームの長手方向の両端に取着された２本のガイドシャフトと、前記２本のガイドシャフトに滑動可能に結合されると共に前記油圧シリンダのピストンロッドに連結され前記ピストンロッドの伸縮動に連動して前記フレームの長手方向に沿って移動する第１のスライダーと、前記フレームの内側で前記２本のガイドシャフトの間で前記フレームの長手方向に延在し、その長手方向の一端が前記フレームの長手方向の他端の軸受に滑動可能に結合されたコーン取り付けロッドと、前記コーン取り付けロッドの長手方向の一端に取着されたコーンと、前記コーン取り付けロッドの長手方向の他端に取着されるとともに前記２本のガイドシャフトに滑動可能に結合された第２のスライダーと、前記第１のスライダーが前記第２のスライダーに対向する箇所に設けられた第１の突き当て部材と、前記第２のスライダーが前記第１の突き当て部材に対向する箇所に設けられた第２の突き当て部材と、前記第１のスライダーと前記第２のスライダーとが前記２本のガイドシャフトに沿って一体的に移動し、かつ、前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材とが互いに所定距離以上離れないように前記第１のスライダーと前記第２のスライダーとを連結する連結部と、前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材との間に配置されたロードセルと、前記フレームに対する前記コーン取り付けロッドの前記長手方向の移動量を検出して検出信号を出力する移動量検出器とを備え、前記ロードセルは、前記ピストンロッドが伸張する際に、前記第１の突き当て部材と第２の突き当て部材とにより挟まれることにより、前記コーンを地盤中に押し込む方向の荷重のみを検出して検出信号を出力し、前記ピストンロッドが縮小する際に、前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材とが前記所定距離未満の距離で離間することを特徴とする。
また本発明のポータブルコーン貫入試験装置は、細長の枠状を呈するフレームと、前記フレームの長手方向の一端に、該一端から前記フレームの外側に突出するようにその軸心を前記フレームの長手方向に平行させて取着された油圧シリンダと、前記フレームの内側に臨む前記油圧シリンダのピストンロッドと、前記フレームの内側でかつ前記ピストンロッドの軸心の両側で前記軸心に平行して延在しそれらの両端が前記フレームの長手方向の両端に取着された２本のガイドシャフトと、記ピストンロッドの先端に取着されるとともに前記２本のガイドシャフトに滑動可能に結合された第１のスライダーと、前記フレームの内側で前記ピストンロッドと同軸上に配設され、その長手方向の一端が前記フレームの長手方向の他端の軸受に滑動可能に結合されたコーン取り付けロッドと、前記コーン取り付けロッドの長手方向の一端に取着されたコーンと、前記コーン取り付けロッドの長手方向の他端に取着されるとともに前記２本のガイドシャフトに滑動可能に結合された第２のスライダーと、前記第１のスライダーが前記第２のスライダーに対向する箇所に設けられた第１の突き当て部材と、前記第２のスライダーが前記第１の突き当て部材に対向する箇所に設けられた第２の突き当て部材と、前記第１のスライダーと前記第２のスライダーとが前記２本のガイドシャフトに沿って一体的に移動し、かつ、前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材とが互いに所定距離以上離れないように前記第１のスライダーと前記第２のスライダーとを連結する連結部と、前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材との間に配置されたロードセルと、前記フレームに対する前記コーン取り付けロッドの前記長手方向の移動量を検出して検出信号を出力する移動量検出器とを備え、前記ロードセルは、前記ピストンロッドが伸張する際に、前記第１の突き当て部材と第２の突き当て部材とにより挟まれることにより、前記コーンを地盤中に押し込む方向の荷重のみを検出して検出信号を出力し、前記ピストンロッドが縮小する際に、前記第１の突き当て部材と前記第２の突き当て部材とが前記所定距離未満の距離で離間することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、油圧シリンダによってコーンを地盤に押し込むので、無人でポータブルコーン貫入試験を行うことができ、測定結果のばらつきをなくす上で有利となるだけでなく、作業者の負担を軽減する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態のポータブルコーン貫入試験装置の構成を示す正面図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】ポータブルコーン貫入試験装置１０Ａを用いた計測システム１００の構成を示すブロック図である。
【図４】計測システム１００によって計測された貫入深度ｄとコーン貫入抵抗ｑｃを示す線図である。
【図５】ポータブルコーン貫入試験装置１０Ａの遠隔操作を行うシステムの概略構成図である。
【図６】第２の実施の形態のポータブルコーン貫入試験装置１０の構成を示す正面図である。
【図７】図６のＡ矢視図である。
【図８】図７のＢＢ線矢視図である。
【図９】図８のＣＣ線矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は第１の実施の形態のポータブルコーン貫入試験装置の構成を示す正面図、図２は図１のＡ矢視図である。
ポータブルコーン貫入試験装置１０Ａは、遠隔操作が可能な重機などのベースマシンに搭載され、あるいは専用のアタッチメントを介してベースマシンのアームなどに取り付けられて用いられる。
ポータブルコーン貫入試験装置１０Ａは、フレーム１２、ガイドシャフト１４、第１のスライダー１６、第２のスライダー１８、コーン取り付けロッド２０、コーン２２、油圧シリンダ２４、連結部２５、ロードセル２６、移動量検出器２８などを含んで構成されている。
【０００９】
フレーム１２は、ベースマシンあるいはベースマシンのアームなどに取着されるものである。
フレーム１２は、高さ方向に沿って延在し幅方向に間隔をおいて互いに対向する２つの側板１２０２と、２つの側板１２０２の上部、下部、中間部の３箇所をそれぞれ連結する上部連結板１２０４、下部連結板１２０６、中間部連結板１２０８などを備え、細長の枠状を呈している。
すなわち、フレーム１２は、互いに対向する一対の短辺部と一対の長辺部とからなる長方形枠状を呈している。
また、２つの側板１２０２の下端は、下部連結板１２０６の下面よりも下方に位置している。
すなわち、フレーム１２の前記一対の長辺部は、前記一方の短辺部よりもそれら長辺部の延在方向に沿って突出する突出端１２１０を有している。
【００１０】
フレーム１２の幅方向の両端寄りには、2本のガイドシャフト１４が互いに幅方向に間隔をおき平行して配置され、２本のガイドシャフト１４の上端と下端は上部連結板１２０４、下部連結板１２０６にそれぞれ固定されている。
すなわち、２本のガイドシャフト１４は、フレーム１２の内側でかつピストンロッド２４０４（油圧シリンダ２４）の軸心の両側で前記軸心に平行して延在しそれらの両端がフレーム１２の長手方向の両端に取着されている。
【００１１】
油圧シリンダ２４は、シリンダ本体２４０２とピストンロッド２４０４を有し、不図示の油圧供給源からの油圧の給排によりピストンロッド２４０４を伸縮させるものであり、油圧シリンダ２４はシリンダ本体２４０２の軸心を上部連結板１２０４に直交させて上部連結板１２０４の中央部の上に配置され、シリンダ本体２４０２の下端が上部連結板１２０４に取着されている。すなわち、油圧シリンダ２４はフレーム１２の長手方向の一端に、該一端からフレーム１２の外側に突出するようにその軸心をフレーム１２の長手方向に平行させて取着されている。
本実施の形態では、油圧供給源としてポータブルコーン貫入試験装置１０Ａを取り付けたベースマシンの油圧を利用しているが、油圧供給源は、ポータブルコーン貫入試験装置１０Ａ専用の油圧源を用いるようにしてもよい。
油圧シリンダ２４は、ピストンロッド２４０４の軸心がガイドシャフト１４と平行するように配置され、ピストンロッド２４０４の軸心は、フレーム１２の前記一対の短辺部の中央を通るように延在している。
【００１２】
第１のスライダー１６は、２本のガイドシャフト１４にそれぞれ滑動可能に結合されるスライド部１６０２と、両スライド部１６０２を連結する連結プレート１６０４とを含んで構成されている。
連結プレート１６０４の幅方向の中央部はピストンロッド２４０４の先端に連結されている。
したがって、第１のスライダー１６は、２本のガイドシャフト１４に滑動可能に結合されると共にピストンロッド２４０４に連結されピストンロッド２４０４の伸縮動に連動してフレーム１２の長手方向に沿って移動する。
第２のスライダー１８は、２本のガイドシャフト１４にそれぞれ滑動可能に結合されるスライド部１８０２と、両スライド部１８０２を連結する連結プレート１８０４とを含んで構成されている。
【００１３】
コーン取り付けロッド２０は、２本のガイドシャフト１４の中間でそれらガイドシャフト１４に平行して延在している。
コーン取り付けロッド２０の上端は、第２のスライダー１８の連結プレート１８０４の幅方向の中央部に連結されている。
また、油圧シリンダ２４の縮小状態で、コーン取り付けロッド２０の下端は、下部連結板１２０６の幅方向中央に設けられた軸受１２１２によってスライド可能に支持されている。
すなわち、軸受１２１２は、フレーム１２の前記一対の短辺部のうちの一方の短辺部の中央に取着されている。
【００１４】
第１のスライダー１６の連結プレート１６０４の下面には、ピストンロッド２４０４の軸心と同軸上に円盤状または矩形板状の突き当て部材１６１０が設けられている。
第２のスライダー１８の連結プレート１８０４の上面には、コーン取り付けロッド２０の軸心と同軸上に円盤状または矩形板状の突き当て部材１８１０が設けられている。
連結部２５は、第１のスライダー１６と第２のスライダー１８とが２本のガイドシャフト１４に沿って一体的に移動するように、第１のスライダー１６と第２のスライダー１８とを連結している。
本実施の形態では、連結部２５は、第１のスライダー１６の連結プレート１６０４と第２のスライダー１８の連結プレート１８０４とを連結しており、突き当て部材１６１０、１８１０を含んで構成されている。
ロードセル２６は、連結部２５に設けられ連結部２５に対して前記長手方向に加わる荷重を検出して検出信号を出力するものである。
本実施の形態では、ロードセル２６は、突き当て部材１６１０に臨む突き当て部材１８１０の上面箇所に設けられ、突き当て部材１６１０と突き当て部材１８１０は互いに所定距離以上離れないように連結されている。
したがって、ロードセル２６は、突き当て部材１６１０と突き当て部材１８１０との間に挟まれており、油圧シリンダ２４のピストンロッド２４０４が伸張する際に、連結プレート１６０４、連結部２５、連結プレート１８０４、コーン取り付けロッド２０を介してコーン２２に作用する荷重、言い換えるとコーン２２を地盤中に押し込む押し込み力のみを測定するように配置されている。
本実施の形態では、ロードセル２６の計測範囲は０Ｎ乃至２９４３Ｎである。なお、ロードセル２６として従来公知のさまざまな市販品が使用可能であり、用いるロードセル２６の仕様に応じて取り付け方も異なる。例えば、互いに所定距離以上離れないように連結された突き当て部材１６１０と突き当て部材１８１０の間にロードセル２６が配置されたものも市販されており、この場合には突き当て部材１６１０を連結プレート１６０４の下面に取り付け、突き当て部材１８１０を連結プレート１８０４の上面に取り付ければよい。
【００１５】
移動量検出器２８は、上部連結板１２０４に設けられ、第１のスライダー１６の上下方向の移動量、すなわち、コーン取り付けロッド２０の移動量、つまりコーン２２が地盤に押し込まれる貫入量を検出して検出信号を出力するものである。
本実施の形態では、移動量検出器２８は、上部連結板１２０４に支持されたローラと、そのローラに巻回され端部が第１のスライダー１６に連結されたワイヤーと、前記ローラの回転量を検出する検出部とを含んで構成されている。すなわち、移動量検出器２８は、第１のスライダー１６の移動量をワイヤーの繰り出し量として検出するワイヤー式エンコーダで構成されており、その計測範囲は０ｃｍ乃至１００ｃｍである。
なお、移動量検出器２８はワイヤー式エンコーダに限定されるものではなく、第１のスライダー１６のフレーム１２に対する移動量を検出できるものであればよく、例えば、磁気式あるいは光電式のリニアエンコーダ、あるいは、レーザー光線を測定対象物に照射して反射させその反射光を受光センサで受光して測定対象物の移動量（変位量）を測定する光学式変位センサを用いてもよいが、実施の形態の構造にすると、環境の影響を受けにくくより確実に第１のスライダー１６のフレーム１２に対する移動量を検出する上で、また、コストダウンを図る上で有利となる。
【００１６】
コーン２２は、下部連結板１２０６の下面側でその先端が下方に向くようにコーン取り付けロッド２０の下端に一体的に固定されており、油圧シリンダ２４のピストンロッド２４０４の縮小状態でコーン２２は最も上方に位置する上方限界位置となり、この上方限界位置でコーン２２の先端は側板１２０２の下端とほぼ同じ位置に位置し、あるいは、側板１２０２の下端よりも僅かに上方に位置している。
なお、油圧シリンダ２４の軸心、すなわち、ピストンロッド２４０４の軸心とコーン取り付けロッド２０の軸心およびコーン２２の軸心は同一直線上（本実施の形態では同一鉛直線上）に位置している。
すなわち、ピストンロッド２４０４の縮小状態で、コーン２２はフレーム１２の前記一方の短辺部からフレーム１２の外側に突出し、ピストンロッド２４０４の軸心方向において、コーン２２の先端は、突出端１２１０の先端とほぼ同じ位置に位置するかあるいは突出端１２１０の先端よりも前記一方の短辺部寄りに位置している。
本実施の形態では、コーン２２の断面積は６．４５ｃｍ２であり、先端部は頂角が３０度の円錐形状を呈している。
【００１７】
本実施の形態では、コーン２２の貫入量が１ｍとなるように、コーン取り付けロッド２０の全長と、ピストンロッド２４０４の可動範囲を設定した。
また、油圧供給部から油圧シリンダ２４に供給される油圧ラインは14Mpa、油圧シリンダ２４の内径はφ３２ｍｍである。
また、コーン２２の貫入速度は、地盤工学会基準の試験法に準じ１cm／秒とし、最大貫入力は、人間の体重を想定し100kg程度とした。
【００１８】
図３はポータブルコーン貫入試験装置１０Ａを用いた計測システム１００の構成を示すブロック図である。
計測システム１００は、ポータブルコーン貫入試験装置１０Ａに加え、アナログ入力ボード１０２と、カウンタ入力ボード１０４と、それらアナログ入力ボード１０２およびカウンタ入力ボード１０４が組み込まれた計測用のパーソナルコンピュータ１０６などを含んで構成されている。
アナログ入力ボード１０２は、ロードセル２６から供給されるアナログ信号である検出信号をＡ／Ｄ変換して押し込み力のデータＤ１を生成するものである。
カウンタ入力ボード１０４は、移動量検出器２８から供給されるデジタル信号である検出信号を計数してコーン２２の貫入量のデータＤ２を生成するものである。
アナログ入力ボード１０２とロードセル２６との間、および、カウンタ入力ボード１０４と移動量検出器２８との間で信号を伝達する信号線は、例えば、有線、あるいは、無線、あるいは、有線および無線を組み合わせたものである。
パーソナルコンピュータ１０６は、各ボード１０２、１０４から供給される押し込み力のデータＤ１、貫入量のデータＤ２を、所定のデータ処理ソフトによって処理することで計測データ１０８を生成し、その計測データ１０８を表形式やグラフ形式として、ディスプレイに表示し、あるいは、プリンタを用いて印刷出力する。
計測データ１０８は、具体的には、押し込み力Ｄ１に基づいて計算されたコーン貫入抵抗ｑｃ（ｋＮ／ｍ２）と、貫入量のデータＤ２（貫入深度ｄ（ｃｍ））であり、例えば、図４に示すように、縦軸に貫入深度ｄを、横軸にコーン貫入抵抗ｑｃをとった線図の形式で出力される。
図４において、符号１−Ｒ、２−Ｒ、３−Ｒは本実施の形態のポータブルコーン貫入試験装置１０Ａによって計測された測定データを示し、符号１−Ｍ、２−Ｍ、３−Ｍは作業者が従来のポータブルコーン貫入試験器を用いて計測した測定データを示す。
図４から明らかなように、ポータブルコーン貫入試験装置１０Ａは、従来のポータブルコーン貫入試験器を用いた場合に比較して、より浅い貫入深度からより深い貫入深度にわたって、よりきめ細かい測定データを得ることができ有利である。
【００１９】
次にポータブルコーン貫入試験装置１０Ａの動作について説明する。
まずポータブルコーン貫入試験装置１０Ａを搭載したベースマシンを遠隔操作することで、試験を行うべき地盤上にポータブルコーン貫入試験装置１０Ａおよびベースマシンを設置する。
すなわち、２つの側板１２０２の下端を地盤の表面に当て付け、フレーム１２（コーン取り付けロッド２０）が地盤の表面に対して直交するようにポータブルコーン貫入試験装置１０Ａを載置する。
この際、コーン取り付けロッド２０およびコーン２２は上方限界位置に位置しており、したがって、コーン２２の先端は地盤の表面とほぼ同じ位置か、地盤の表面より僅かに上方に離間した位置に位置している。
ここで、ベースマシンを遠隔操作することで、油圧供給源から油圧シリンダ２４にシリンダロッド２４０４を伸張させるように油圧を給排し、シリンダロッド２４０４を一定速度で伸張させる。
これにより、コーン取り付けロッド２０の先端が下部連結板１２０６から下方に突出され、コーン２２が前記一定速度で地盤内部に押し込まれる。
コーン２２が地盤内部に押し込まれている間、ロードセル２６および移動量検出器２８から検出された検出信号がアナログ入力ボード１０２、カウンタ入力ボード１０４に供給され、これにより、パーソナルコンピュータ１０６によって計測データ１０８が算出され、図４に示すような計測結果が出力される。
コーン２２の貫入深度が１ｍに到達したならば（もしくは貫入不能となった場合には）、油圧シリンダ２４にシリンダロッド２４０４を縮小させるように油圧を給排し、シリンダロッド２４０４を縮小させ、コーン２２を上方限界位置に戻す。
【００２０】
ここで、ポータブルコーン貫入試験装置１０Ａの遠隔操作について説明する。
図５はポータブルコーン貫入試験装置１０Ａの遠隔操作を行うシステムの概略構成図である。
このシステムでは、ベースマシン（作業車）から離れた場所から、ポータブル貫入試験装置１０Ａを搭載した作業車を遠隔操作する。
作業車から離れた場所には、前記の計測用のパーソナルコンピュータ１０６の他に、通信部１１０、制御部１１２、ディスプレイ１１４、制御ユニット１１６が設けられている。
作業車には、通信部１２０、制御部１２２、カメラ１２４、油圧供給源１２６、油圧シリンダ１２８、インターフェース１３０、走行部１３２が設けられており、作業車のアームにはポータブルコーン貫入試験装置１０Ａが取り付けられている。
なお、作業車から離れた場所は、建物内の作業事務所であってもよいし、移動車内であってもよいし、あるいは、単なる場所であってもよく、この場合には、作業者が計測用のパーソナルコンピュータ１０６、通信部１１０、制御部１１２、ディスプレイ１１４、制御ユニット１１６などを携帯していればよい。
【００２１】
作業車から離れた場所の通信部１１０は作業車の通信部１２０と無線回線を介して接続されており、作業車への制御指令の送信、ロードセル２６および移動量検出器２８で検出された検出信号の受信、カメラ１２４で撮影された映像信号の受信などの通信を行う。
制御部１１２は、通信部１１０を介して受信した検出信号を前記のアナログ入力ボード１０２、カウンタ入力ボード１０４を介して計測用のパーソナルコンピュータ１０６に与える。また、通信部１１０を介して受信した映像信号をディスプレイ１１４に供給することでディスプレイ１１４に監視用の画像を表示させる。
制御ユニット１１６は、操作レバーや操作スイッチなどの操作部材を有し、それら操作部材に対してなされた操作に応じて、作業車の走行、停止などの遠隔制御、ポータブルコーン貫入試験装置１０Ａの遠隔制御（油圧シリンダ２４に対する油圧の給排）を行うための制御指令を生成し、それら制御指令は、制御部１１２、通信部１１０を介して作業車の通信部１２０に送信される。
【００２２】
作業車の通信部１２０は作業車から離れた場所の通信部１１０から送信された前記作業指令は制御部１２２に与えられ、制御部１２２は、前記制御指令に基づいて、油圧供給源１２６によるアーム駆動用の油圧シリンダ１２８およびポータブルコーン貫入試験装置１０Ａの油圧シリンダ２４に対する油圧の給排動作の制御を行い、また、前記制御指令に基づいて、作業車の走行、停止を行う走行部１３２の動作を制御する。
カメラ１２４は、作業者の近傍やポータブルコーン貫入試験装置１０Ａ近傍の状況を撮影して映像信号を生成して制御部１２２に供給し、制御部１２２は前記映像信号を通信部１２０を介して作業車から離れた場所の通信部１１０に送信する。
ロードセル２６、移動量検出器２８の検出信号はインターフェース１３０を介して制御部１２２に供給され、制御部１２２は前記検出信号を通信部１２０を介して作業車から離れた場所の通信部１１０に送信する。
【００２３】
このような構成によれば、作業車から離れた場所において、作業者がディスプレイ１１４に表示される画像を見ながら、制御ユニット１１６を操作することで無線回線を介して作業車の走行、停止、アームの動作を遠隔制御してポータブルコーン貫入試験装置１０Ａを設置し、制御ユニット１１６を操作することで無線回線を介してポータブルコーン貫入試験装置１０Ａによる試験動作を遠隔制御することができる。
そして、無線回線を介して作業車から離れた場所に送信される検出信号に基づいて計測用のパーソナルコンピュータ１０６で計測データ１０８を生成し出力することができる。
【００２４】
本実施の形態によれば、油圧シリンダ２４によってコーン２２を地盤に押し込むので、無人でポータブルコーン貫入試験を行うことができ、測定結果のばらつきをなくす上で有利となるだけでなく、作業者の負担を軽減する上で有利となる。
また、連結部２５は、2本のガイドシャフト１４に滑動可能に結合された第1、第2のスライダー１６、１８で挟まれた箇所であり、連結部２５は、シリンダロッド２４０４の軸心沿った荷重のみが加わる箇所であるため、言い換えると、コーン取り付けロッド２０の軸心方向に沿った荷重のみが加わる箇所であるため、この連結部２５にロードセル２６を設けることで、コーン２２を地盤中に押し込む押し込み力の検出を正確に行う上で有利となる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、コーンの貫入深度を２ｍに拡大した点が第１の実施の形態と異なっている。
図６は第２の実施の形態のポータブルコーン貫入試験装置１０の構成を示す正面図、図７は図６のＡ矢視図、図８は図７のＢＢ線矢視図、図９は図８のＣＣ線矢視図である。
【００２６】
図６乃至図９に示すように、ポータブルコーン貫入試験装置１０Ｂは、フレーム３２と、２本のガイドシャフト３４と、第１のスライダー３６と、第２のスライダー３８と、コーン取り付けロッド４０と、コーン４２と、油圧シリンダ４４と、コーン進出用スプロケット５０と、コーン後退用第１スプロケット５２と、連結部４５と、ロードセル４６と、移動量検出器４８と、コーン進出用連結手段５４と、コーン後退用連結手段５６とを含んで構成されている。
図６、図７に示すように、フレーム３２は、幅と奥行きとそれら幅、奥行きよりも大きい寸法の高さを有する細長の長方形枠状を呈している。
すなわち、フレーム３２は、高さ方向に沿って延在し幅方向に間隔をおいて互いに対向する２つの側板３２０２と、２つの側板３２０２の上部、下部、中間部をそれぞれ連結する上部連結板３２０４、下部連結板３２０６、中間部連結板３２０８などを備えている。
言い換えると、フレーム３２は、互いに対向する一対の短辺部と一対の長辺部とからなる長方形枠状を呈し、フレーム３２の高さ方向は前記長辺部の長手方向である。
また、２つの側板３２０２の下端は、下部連結板３２０６の下面よりも下方に位置している。
すなわち、フレーム３２の前記一対の長辺部は、前記一方の短辺部よりもそれら長辺部の延在方向に沿って突出する突出端３２１０を有している。
【００２７】
図６、図７に示すように、２本のガイドシャフト３４は、フレーム３２の内側の奥行き方向の他方の半部かつフレーム３２の幅方向の両側でフレーム３２の高さ方向に延在しそれらの両端が上部連結板３２０４と、下部連結板３２０６とに取着されている。
すなわち、２本のガイドシャフト３４は、フレーム３２の内側でかつピストンロッド４４０４（油圧シリンダ４４）の軸心に平行して延在しそれらの両端がフレーム３２の長手方向の両端に取着されている。
【００２８】
図７乃至図９に示すように、油圧シリンダ４４は、シリンダ本体４４０２とピストンロッド４４０４を有し、不図示の油圧供給源からの油圧の給排によりピストンロッド４４０４を伸縮させるものであり、油圧供給源としては、第１の実施の形態と同様に、ポータブルコーン貫入試験装置１０Ｂを取り付けたベースマシンの油圧を利用してもよいし、ポータブルコーン貫入試験装置１０Ｂ専用の油圧源を用いるようにしてもよい。
油圧シリンダ４４は、フレーム３２の内側の奥行き方向の一方の半部かつフレーム３２の高さ方向の上半部に、その軸心をフレーム３２の高さ方向に平行させて取着され、本実施の形態では、油圧シリンダ４４は、シリンダ本体４４０２の上端と下端が上部連結板３６０４と中間連結板３６０８とにそれぞれ取着されている。すなわち、本実施の形態では、シリンダ本体４４０２はフレーム３２の高さのほぼ１／２の寸法で延在している。
油圧シリンダ４４のピストンロッド４４０４の先端の箇所でフレーム３２の幅方向の両側の箇所にそれぞれコーン進出用スプロケット５０とコーン後退用第１スプロケット５２とが回転可能に設けられている。
【００２９】
図６に示すように、第１のスライダー３６は、２本のガイドシャフト３４にそれぞれ滑動可能に結合されるスライド部３６０２と、両スライド部３６０２を連結する連結プレート３６０４とを含んで構成されている。
したがって、第1のスライダー３６は、２本のガイドシャフト３４に滑動可能に結合されると共にピストンロッド４４０４に連結されピストンロッド４４０４の伸縮動に連動してフレーム３２の長手方向に沿って移動する。
第２のスライダー３８は、２本のガイドシャフト３４にそれぞれ滑動可能に結合されるスライド部３８０２と、両スライド部３８０２を連結する連結プレート３８０４とを含んで構成されている。
【００３０】
図６に示すように、コーン取り付けロッド４０は、フレーム３２の内側の奥行き方向の他方の半部かつフレーム３２の幅方向の中央でフレーム３２の高さ方向に延在している。
コーン取り付けロッド４０の上端は、第２のスライダー３８の連結プレート３８０４の幅方向の中央部に連結されている。
また、コーン取り付けロッド４０の下端は、フレーム３２の長手方向の他端、すなわち、下部連結板３２０６に設けられた軸受３２３２によって滑動可能に支持されている。
コーン４２は、下部連結板３２０６の下面側でその先端が下方に向くようにコーン取り付けロッド４０の長手方向の一端である下端に一体的に固定されている。
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、コーン４２の断面積は６．４５ｃｍ２であり、先端部は頂角が３０度の円錐形状を呈している。
【００３１】
図６に示すように、第1のスライダー３６の連結プレート３６０４の下面には、コーン取り付けロッド４０の軸心と同軸上に円盤状または矩形板状の突き当て部材３６１０が設けられている。
第２のスライダー３８の連結プレート３８０４の上面には、コーン取り付けロッド４０の軸心と同軸上に円盤状または矩形板状の突き当て部材１８１０が設けられている。
連結部４５は、第１のスライダー３６と第２のスライダー３８とが２本のガイドシャフト４４に沿って一体的に移動するように、第１のスライダー３６と第２のスライダー３８とを連結している。
本実施の形態では、連結部４５は、第１のスライダー３６の連結プレート３６０４と第２のスライダー３８の連結プレート３８０４とを連結しており、突き当て部材３６１０、３８１０を含んで構成されている。
ロードセル４６は、連結部４５に設けられ連結部４５に対して前記長手方向に加わる荷重を検出して検出信号を出力するものである。
本実施の形態では、ロードセル４６は、突き当て部材３６１０に臨む突き当て部材３８１０の上面箇所に設けられ、突き当て部材３６１０と突き当て部材３８１０は互いに所定距離以上離れないように連結されている。
したがって、ロードセル４６は、突き当て部材３６１０と突き当て部材３８１０との間に挟まれており、油圧シリンダ４４のピストンロッド４４０４が伸張する際に、連結プレート３６０４、連結部４５、連結プレート３８０４、コーン取り付けロッド４０を介してコーン４２に作用する荷重、言い換えるとコーン４２を地盤中に押し込む押し込み力のみを測定するように配置されている。
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、ロードセル４６の計測範囲は０Ｎ乃至２９４３Ｎであり、ロードセル２６として従来公知のさまざまな市販品が使用可能であり、用いるロードセル２６の仕様に応じて取り付け方も異なる。
【００３２】
図６に示すように、移動量検出器４８は、上部連結板３２０４に設けられ、第１のスライダー３６の上下方向の移動量、すなわち、コーン取り付けロッド４０の移動量、つまりコーン４２が地盤に押し込まれる貫入量を検出して検出信号を出力するものである。
本実施の形態では、移動量検出器４８は、上部連結板３２０４に支持されたローラと、そのローラに巻回され端部が第１のスライダー３６に連結されたワイヤーと、前記ローラの回転量を検出する検出部とを含んで構成されている。すなわち、移動量検出器４８は、第１のスライダー３６の移動量をワイヤーの繰り出し量として検出するワイヤー式エンコーダで構成されており、その計測範囲は０ｃｍ乃至２００ｃｍである。
なお、移動量検出器４８は第１の実施の形態の移動量検出器２８と同様に、ワイヤー式エンコーダに限定されるものではないが、実施の形態の構造にすると、環境の影響を受けにくくより確実に第１のスライダー３６のフレーム３２に対する移動量を検出する上で、また、コストダウンを図る上で有利となる。
【００３３】
図８、図９に示すように、コーン進出用連結手段５４とコーン後退用連結手段５６は、ピストンロッド４４０４と第１のスライダー３６とを連結している。
図８に示すように、コーン進出用連結手段５４は、コーン進出用スプロケット５０と、フレーム３２の長手方向の他端（上端）に取着されコーン進出用スプロケット５０に掛装されて第１のスライダー３６に取着されたコーン進出用チェーン５８とを含んで構成されている。
図８、図９に示すように、コーン後退用連結手段５６は、コーン後退用第１スプロケット５２と、フレーム３２の長手方向の一端（下端）に取着されたコーン後退用第２スプロケット６０と、フレーム３２の長手方向の他端（上端）に取着されたコーン後退用第３スプロケット６２と、フレーム３２の長手方向の一端（下端）に取着されコーン後退用第１スプロケット５２、コーン後退用第２スプロケット６０、コーン後退用第３スプロケット６２に掛装されて第１のスライダーに取着されたコーン後退用チェーン６４とを含んで構成されている。
したがって、ピストンロッド４４０４が伸張すると、コーン進出用連結手段５４により第１のスライダー３６が、ピストンロッド４４０４の２倍のストロークで下方に移動し、コーン取り付けロッド４０およびコーン４２が、ピストンロッド４４０４の２倍のストロークで下方に移動する。
また、ピストンロッド４４０４が伸張した状態から縮小すると、コーン後退用連結手段５６により第１のスライダー３６が、ピストンロッド４４０４の２倍のストロークで上方に移動し、コーン取り付けロッド４０およびコーン４２が、ピストンロッド４４０４の２倍のストロークで上方に移動する。
そして、ピストンロッド４４０４の縮小状態でコーン４２は最も上方に位置する上方限界位置となり、この上方限界位置でコーン４２の先端は側板３２０２の下端とほぼ同じ位置に位置し、あるいは、側板３２０２の下端よりも僅かに上方に位置している。
【００３４】
本実施の形態では、コーン取り付けロッド４０を２ｍとし、ピストンロッド４４０４の可動範囲を１ｍとしており、コーン４２が、ピストンロッド４４０４の２倍のストロークで移動するため、コーン４２の貫入量は２ｍとなる。
また、油圧供給部から油圧シリンダ４４に供給される油圧ラインは第１の実施の形態と同様に14Mpa、油圧シリンダ４４の内径はφ３２ｍｍであり、コーン４２の貫入速度は、地盤工学会基準の試験法に準じ１cm／秒とし、最大貫入力は、人間の体重を想定し100kg程度とした。
なお、ポータブルコーン貫入試験装置１０Ｂを用いた計測システム、および、遠隔操作を行うためのシステムはそれぞれ図３、図５に示した第１の実施の形態の場合と同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
次にポータブルコーン貫入試験装置１０Ｂの動作について説明する。
まずポータブルコーン貫入試験装置１０Ｂを搭載したベースマシンを遠隔操作することで、試験を行うべき地盤上にポータブルコーン貫入試験装置１０Ｂおよびベースマシンを設置する。
すなわち、２つの側板３２０２の下端を地盤の表面に当て付け、フレーム３２（コーン取り付けロッド４０）が地盤の表面に対して直交するようにポータブルコーン貫入試験装置１０Ｂを載置する。
この際、コーン取り付けロッド４０およびコーン４２は上方限界位置に位置しており、したがって、コーン４２の先端は地盤の表面とほぼ同じ位置か、地盤の表面より僅かに上方に離間した位置に位置している。
ここで、ベースマシンを遠隔操作することで、油圧供給源から油圧シリンダ４４にシリンダロッド４４０４を伸張させるように油圧を給排し、シリンダロッド４４０４を一定速度で伸張させる。
これにより、コーン取り付けロッド４０の先端が、シリンダロッド４４０４の移動量の２倍のストロークで下部連結板３２０６から下方に突出され、コーン４２が前記一定速度で地盤内部に押し込まれる。
コーン４２が地盤内部に押し込まれている間、ロードセル４６および移動量検出器４８から検出された検出信号がアナログ入力ボード１０２、カウンタ入力ボード１０４に供給され、これにより、パーソナルコンピュータ１０６によって計測データ１０８が算出され、図４に示すような計測結果が出力される。
コーン４２の貫入深度が２ｍに到達したならば（もしくは貫入不能となった場合には）、油圧シリンダ４４にシリンダロッド４４０４を縮小させるように油圧を給排し、シリンダロッド４４０４を縮小させ、コーン４２を上方限界位置に戻す。
【００３６】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、無人でポータブルコーン貫入試験を行うことができ、測定結果のばらつきをなくす上で有利となるだけでなく、作業者の負担を軽減する上で有利となり、また、第１のスライダーと第２のスライダーで挟まれコーン取り付けロッド４０の軸心方向に沿った荷重のみが加わる箇所である連結部４５にロードセル４６を設けることで、コーン４２を地盤中に押し込む押し込み力の検出を正確に行う上で有利となる。
さらに、油圧シリンダ４４のシリンダロッド４４０４の移動量の２倍のストロークでコーン取り付けロッド４０を移動させることができるので、ポータブルコーン貫入試験装置１０Ｂの高さを抑制しつつコーン４４の貫入深度を大きく確保でき、ポータブルコーン貫入試験装置１０Ｂの運用および保管を容易に行うことができ有利となる。
【００３７】
以上、本発明の２つの実施の形態について説明したが、本発明では、ポータブルコーン貫入試験装置を用いて無人で地盤を計測できるので、以下のような方法でポータブルコーン貫入試験装置を作動させることも可能となる。
例えば、ポータブルコーン貫入試験装置を搭載した遠隔操縦可能なベースマシンにＧＰＳ衛星からＧＰＳ電波を受信して測位データを生成するＧＰＳ受信機を設け、そのＧＰＳ受信機で得られた測位データを、ポータブルコーン貫入試験装置の計測データと同じように、無線回線を用いて現場（ベースマシン）から離れた場所で受信するように構成することができる。
この場合、ベースマシン側から送信された測位データに基づいてポータブルコーン貫入試験装置の位置をリアルタイムにかつ正確に得ることができるため、ベースマシンの移動を自動制御する上で有利となる。その際、ポータブルコーン貫入試験装置の油圧シリンダに対する油圧の給排を自動制御することもできる。
この際、ベースマシンに設けた遠隔操作カメラで撮影した計測対象となる地盤の画像データを無線回線を介してベースマシンから離れた場所で受信して監視するなど任意である。
また、ベースマシンから前記離れた場所に送信されたポータブルコーン貫入試験装置の計測データや測位データに基づいて計測地点の地盤強度マップを作成することができる。
また、ベースマシンから前記離れた場所に送信されたポータブルコーン貫入試験装置の計測データや測位データを、インターネットを介して他のシステムやサーバーに送信して利用することもできる。
また、ポータブルコーン貫入試験装置を鉛直にセットする姿勢制御装置を取り付けることも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０Ａ、１０Ｂ……ポータブルコーン貫入試験装置、１２、３２……フレーム、２４、４４……油圧シリンダ、１４、３４……ガイドシャフト、１６、３６……第１のスライダー、１８、３８……第２のスライダー、２０、４０……コーン取り付けロッド、２２、４２……コーン、２５、４５……連結部、２６、４６……ロードセル、２８、４８……移動量検出器。
【図１】
0005326177.tif 000002
【図２】
0005326177.tif 000003
【図３】
0005326177.tif 000004
【図４】
0005326177.tif 000005
【図５】
0005326177.tif 000006
【図６】
0005326177.tif 000007
【図７】
0005326177.tif 000008
【図８】
0005326177.tif 000009
【図９】
0005326177.tif 000010