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JP2004092201A - Automatic penetration tester - Google Patents

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Publication number
JP2004092201A
JP2004092201A JP2002254872A JP2002254872A JP2004092201A JP 2004092201 A JP2004092201 A JP 2004092201A JP 2002254872 A JP2002254872 A JP 2002254872A JP 2002254872 A JP2002254872 A JP 2002254872A JP 2004092201 A JP2004092201 A JP 2004092201A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
penetration
rod
penetrating
penetrating rod
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002254872A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Yasueda
安枝 政昭
Mitsunori Shiomi
塩見 光典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nittoseiko Co Ltd
Original Assignee
Nittoseiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nittoseiko Co Ltd filed Critical Nittoseiko Co Ltd
Priority to JP2002254872A priority Critical patent/JP2004092201A/en
Publication of JP2004092201A publication Critical patent/JP2004092201A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

【課題】貫入ロッド7貫入時の慣性を除去し、精度の高い土層判定を可能ならしめる自動貫入試験機の提供。
【解決手段】本発明は、前記貫入ロッド7を地中に貫入している時、前記荷重負荷ユニットにおけるパウダブレーキ11およびチャック用モータ5をそれぞれ制御して貫入ロッド7に負荷される荷重の増減および貫入ロッド7の回転付与・停止を行う。その一方で、貫入ロッド7に負荷されている荷重を減じる時および貫入ロッド7の回転を停止する時のそれぞれで昇降用モータ8に備えられた電磁ブレーキ8bを作動させて貫入ロッド7の貫入を一旦制止する。これにより、貫入ロッド7の慣性を除去し、貫入ロッド7が余計に貫入するのを防止することができる。
【選択図】図1
[PROBLEMS] To provide an automatic penetration tester that eliminates inertia at the time of penetration of a penetration rod 7 and enables highly accurate soil layer determination.
The present invention controls the powder brake (11) and the chuck motor (5) in the load-loading unit when the penetrating rod (7) penetrates into the ground to increase or decrease the load applied to the penetrating rod (7). The rotation of the penetrating rod 7 is given and stopped. On the other hand, when the load applied to the penetrating rod 7 is reduced and when the rotation of the penetrating rod 7 is stopped, the electromagnetic brake 8b provided on the elevating motor 8 is operated to reduce the penetration of the penetrating rod 7. Stop once. As a result, the inertia of the penetrating rod 7 can be removed and the penetrating rod 7 can be prevented from penetrating unnecessarily.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の硬軟を調査するための試験を行う自動貫入試験機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
スウェーデン式サウンディング試験方法またはこれに準じた試験方法を行う従来の自動貫入試験機としては、特開平8−292141号公報、特開平9−111745号公報等に示されるものが知られている。こういった従来公知の自動貫入試験機においては、貫入ロッドを回転させて地中に貫入する場合、所定の回転速度で貫入ロッドを回転させている。そして、この貫入ロッドの回転貫入中の貫入速度が所定の限界回転貫入速度以上となると自沈、すなわち回転を付与しなくても荷重だけで貫入ロッドが地中に貫入していく現象、が発生していると判断し、回転を停止するとともに、必要に応じて貫入ロッドに負荷されている荷重を変更するようになっている。この限界回転貫入速度には、日本工業規格A1221の規定に従って200mmで一回の捻りが与えられたスクリューポイントが、当該捻りに従って地中に貫入する時の最大速度値が設定され、通常、次式によって定められた値が与えられている。
限界回転貫入速度(単位:mm/s)=スクリューポイントが捻りに従って一回転当たりに貫入できる最大量(200mm)×貫入ロッドの回転速度(単位:rpm)÷60(単位:sec)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
貫入ロッドを回転させて地中に貫入している時に自沈が発生した場合、貫入ロッドの回転が停止されて荷重のみの貫入に切り換えられるが、貫入ロッドには、それまでの貫入に基づく慣性力が残るため、自沈発生と判断された土層の直下に自沈を生じない硬い層がある場合、貫入ロッドが慣性で硬い層にまで貫入してしまい、当該硬い層と自沈していた土層との境界を正確に判断できなくなる。それだけでなく、硬い層が薄い構造である場合には、貫入ロッドが当該硬い層を突き抜けてしまい、硬い層そのものを判別することができなくなる等の問題が発生していた。また、貫入ロッドが自沈している時にさらに軟らかい土層に達すると、そこで荷重が減らされるが、この時にもそれまでの慣性の影響で貫入ロッドが余計に貫入してしまい、土層の境界を正確に検出できなくなる等の問題が発生していた。
【0004】
【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、地中に貫入可能に構成された貫入ロッドと、前記貫入ロッドの地中への貫入を制止可能な制止手段と、前記貫入ロッドを地中に貫入している時、必要に応じて前記制止手段を制御して貫入ロッドの貫入を一旦制止させる制御ユニットとを備えていることを特徴とする。
【0005】
また本発明は、地中に貫入可能に構成された貫入ロッドと、この貫入ロッドを回転駆動するための回転駆動手段と、前記貫入ロッドに所定の荷重を負荷するための荷重負荷ユニットと、前記貫入ロッドの地中への貫入を制止するよう設けられた制止手段と、前記貫入ロッドを地中に貫入している時、前記荷重負荷ユニットを制御して貫入ロッドに負荷される荷重を増減するとともに、前記回転駆動手段を制御して貫入ロッドへの回転付与・停止を切り換える一方、貫入ロッドに負荷されている荷重を減じる時および貫入ロッドの回転を停止する時のそれぞれで前記制止手段を制御して貫入ロッドの貫入を一旦制止する制御ユニットとを備えていることを特徴とするものでもある。
【0006】
【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は自動貫入試験機であり、支柱2に沿って昇降可能に構成された昇降台3を有する。この昇降台3には、所定重量の錘4a,4bと、回転駆動手段の一例であるチャック用モータ5と、このチャック用モータ5の駆動を受けて回転可能なチャックユニット6と、このチャックユニット6に保持されて一体に回転可能に構成された貫入ロッド7と、昇降台3を昇降動作させるための昇降用モータ8と、前記支柱2の背面長手方向に配置されたチェーン部材2aに噛合して回転可能なスプロケット9と、このスプロケット9と一体に回転する支持軸10と、この支持軸10に連結されたパウダブレーキ11とが配置されている。この昇降台3および昇降台3に配置された装備の総重量により、前記貫入ロッド7には1KNの荷重が負荷できるように構成されている。本実施の形態においては、昇降台3およびこれに配置された前記各装備によって特許請求の範囲に記した荷重負荷ユニットの一例が構成されている。なお、これら各装備の構成は、特開平8−292141号公報に開示されたものと同じである。
【0007】
前記貫入ロッド7は、チャックユニット6に保持されるロッド部7aと、このロッド部7aの先端に連結されたスクリューポイント7bとから成る。このスクリューポイント7bは、日本工業規格A1221に従って構成されるものであり、長さ200mmに対して1回の捻りが加えられた尖鋭なドリル形状を成すものである。
【0008】
前記チャック用モータ5とチャックユニット6とは、チャック用モータ5の出力軸5aに連結されたスプロケット24とチャックユニット6下部に一体に連結されたスプロケット25とに無端チェーン26を巻き掛けることにより連結されている。また、前記チャック用モータ5の出力軸5aとスプロケット24とは一方向クラッチ27を介して連結されており、この一方向クラッチ27は、前記スクリューポイント7bを捻りに合わせて地中にねじ込む方向に回転させるようチャック用モータ5が駆動した時(以下、便宜上、このチャック用モータ5の駆動を正転駆動という)、その駆動をスプロケット24に伝達するように構成されている。よって、貫入ロッド7はチャック用モータ5が正転駆動するのを受けて回転する。逆に、スクリューポイント7bを捻りに合わせて地中にねじ込む方向の回転がスプロケット24側から入力された時、一方向クラッチ27は出力軸5aに対して空転する。このため、スクリューポイント7bが土の抵抗を受けて捻りに従って回転した時、一方向クラッチ27は出力軸5aに対して空転することとなり、貫入ロッド7はチャック用モータ5に内蔵の減速機構の抵抗を受けることなく回転することができる。つまり、貫入ロッド7はチャック用モータ5が駆動していない貫入状態において、土の抵抗を受けて回転可能となっているのである。
【0009】
前記昇降用モータ8と支持軸10とは、ベベルギア12,13の噛合によって連結されている。ベベルギア13と支持軸10との間には一方向クラッチ14が介在しており、この一方向クラッチ14の働きにより、昇降台3が上昇する方向にスプロケット9を回転させるよう昇降用モータ8が駆動(説明の便宜上、この駆動を正転駆動とする)した時だけ、昇降用モータ8の駆動がベベルギヤ12,13、支持軸10を通じてスプロケット9に伝達されるようになっている。これとは逆に昇降用モータ8が駆動(説明の便宜上、この駆動を逆転駆動とする)した時には、一方向クラッチ14の作用でベベルギヤ13が支持軸10に対して空転する。このため、昇降用モータ8の減速機構の減速抵抗が支持軸10に伝達されない状態を創出でき、よって、貫入ロッド7に昇降台3等の重量に基づく荷重を純粋に負荷することが可能になる。また、昇降用モータ8は特開平8−334143号公報に示されるように、電源が遮断されることによって出力軸8aを回転不能にロックするよう作動する電磁ブレーキ8bを内蔵して構成されている。この電磁ブレーキ8bは、昇降用モータ8への電源供給に連動して作動する。
【0010】
前記パウダブレーキ11は、支持軸10を内包し、必要に応じてこれを制動するように構成されており、その制動力は、後記する制御ユニット15のブレーキ制御部20から与えられる負荷電流に応じて段階的に変更されるようになっている。前述のように昇降用モータ8が逆転駆動して貫入ロッド7に昇降台3およびその装備の重量に基づく荷重が負荷された状態において、パウダブレーキ11で支持軸10を制動することにより、貫入ロッド7に負荷される荷重が変更されるようになっている。つまり、貫入ロッド7に負荷される荷重は、
昇降台の重量に基づく荷重(1KN)−パウダブレーキ11による制動力
となる。
【0011】
また、本自動貫入試験機1の作動を制御するための制御ユニット15は、演算処理部16に接続された速度割出部17、昇降モータ駆動部18、チャックモータ駆動部19、ブレーキ制御部20、記憶部21、入力部22を備えている。前記速度割出部17は、回転するスプロケット9の歯を検出するセンサ23のON−OFFによって得られるパルス信号から単位時間当たりの発生パルスを求め、これから貫入ロッド7の貫入速度を算出するように構成されている。また、記憶部21には、パウダブレーキ11に負荷する負荷電流値、貫入ロッド7に与えられる回転速度に従って従来の技術の欄で示した式により算定された限界回転貫入速度、その他の制御用パラメータが記憶されている。
【0012】
上記自動貫入試験機1による貫入試験は、日本工業規格A1221のスウェーデン式サウンディング試験方法に従って行われ、まず、貫入ロッド7に回転を与えない荷重のみによる貫入(以下、自沈貫入という)が行われる。この時、貫入ロッド7に負荷される荷重は、速度割出部17によって算出される貫入速度に応じて段階的に増減される。つまり、速度割出部17によって算出された貫入速度に応じて演算処理部16はブレーキ制御部20へ指令信号を送り、当該指令信号に応じてブレーキ制御部20は、パウダブレーキ11に印加される電流を変更する。これにより、貫入ロッド7に負荷される荷重は、50N,150N,250N,500N,750N,1KNの6段階に増減される。この貫入ロッド7の負荷荷重は、貫入ロッド7がより硬い土層に達して自沈貫入しなくなる毎に1段階増加される。逆に、貫入ロッド7がより軟らかい土層に達して貫入速度が所定の基準値を超える場合には、その度に1段階減じられる。なお、貫入試験中、昇降モータ駆動部18は、昇降用モータ8へ印加する電流を制御し、常時昇降用モータ8を逆転駆動させる。これにより、一方向クラッチ14が空転し、昇降用モータ8の減速比等の影響を受けない、貫入ロッド7には昇降台3等の重量に基づく荷重が正確に負荷される。
【0013】
貫入ロッド7の自沈貫入時に荷重を減じる場合、演算処理部16は、ブレーキ制御部20へ印加電流の変更を指示する指令信号を発するのと併せて、昇降モータ駆動部18に対し昇降用モータ8に印加する電流(電源)を一旦遮断するよう指令信号を送る。これを受け、昇降モータ駆動部18により昇降用モータ8への供給電流が遮断され、昇降用モータ8の逆転駆動が一旦停止されるとともに、ブレーキ機構8bが作動して昇降用モータ8の出力軸8aが回転不能にロックされる。このため、昇降台3は一旦強制的に制止され、それまでの貫入状態で貫入ロッド7に内在していた慣性力が除去される。このように荷重変更時点で貫入ロッド7の貫入を強制的に一旦停止させて慣性力を除去することにより、慣性で余分に貫入ロッド7が貫入してしまうのを防止できる。
【0014】
その後、昇降モータ駆動部18には、再度逆転駆動指令信号が与えられ、これにより昇降モータ駆動部18から昇降用モータ8に逆転駆動用の電流が印加され、電磁ブレーキ8bが解除されるとともに出力軸8aが逆転を再開する。よって、貫入ロッド7は一段階減じられた荷重を受けて地中に貫入することができる。
【0015】
自沈貫入の際、スクリューポイント7bには少なからずその土層(自沈層)の土の抵抗が作用する。この土の抵抗は、スクリューポイント7bが捻り形状であるため、スクリューポイント7bを回す力となって作用する。ここで、貫入ロッド7にチャック用モータ5の減速抵抗が作用するなどして、スクリューポイント7bが拘束されていると、スクリューポイント7bは土の抵抗に従って回転することができないため、土の抵抗がブレーキ抵抗となり、貫入ロッド7が本来自沈により貫入すべき土層に貫入することができなくなる。このことは土層が比較的締まっていて土の抵抗が大きい自沈発生土層においてより顕著となる。つまり、スクリューポイント7bが土の抵抗を受けて回転することができないと、土が比較的締まってはいるものの低速の自沈が発生する土層を判別することができないのである。
【0016】
しかしながら、本自動貫入試験機1では、チャック用モータ6の駆動が停止した状態において、スクリューポイント7bが土の抵抗を受けて回転しようとする場合、一方向クラッチ27が出力軸5aに対して空転する。従って、スクリューポイント7bを含む貫入ロッド7は、スクリューポイント7bが受ける土の抵抗に逆らうことなく回転することができる。よって、低速域の自沈が生じる比較的締まった土層についても、正確な荷重状態で貫入ロッド7の自沈貫入を行うことができ、当該土層を正確に判別することが可能となる。
【0017】
前述のように荷重を変更して地中に貫入ロッド7を自沈貫入していき、1KNの荷重のみで貫入ロッド7が自沈貫入しなくなると、次に演算処理部16からチャックモータ駆動部19に指令信号が送られ、チャック用モータ5が正転駆動する。これを受けて貫入ロッド7が回転し、1KNの荷重を負荷した状態での回転貫入が行われる。
【0018】
回転貫入中、貫入ロッド7の貫入速度は速度割出部17によって引き続き算出され、演算処理部16に送られる。演算処理部16では、この貫入速度が記憶部21から読み込んだ限界回転貫入速度と比較される。
【0019】
スクリューポイント7bが自沈が発生するような比較的軟らかい土層に到達すると、貫入ロッド7の貫入速度は増加し、これが限界回転貫入速度を越えると、演算処理部16は、自沈の発生と判断し、チャックモータ駆動部19に駆動停止指令信号を与える。これを受けて、チャックモータ駆動部19はチャック用モータ5の駆動を停止する。
【0020】
演算処理部16は、チャックモータ駆動部19に駆動停止指令信号を与えるのと同時に、昇降モータ駆動部18に対し昇降用モータ8に印加する電流(電源)を一旦遮断するよう指令信号を送る。これを受け、昇降モータ駆動部18により昇降用モータ8への供給電流が遮断され、昇降用モータ8の逆転駆動が一旦停止されるとともに、ブレーキ機構8bが作動して昇降用モータ8の出力軸8aが回転不能にロックされる。このため、回転貫入時に貫入ロッド7に内在した慣性力が除去される。
【0021】
その後、昇降モータ駆動部18には、再度逆転駆動指令信号が与えられ、これにより昇降モータ駆動部18から昇降用モータ8に逆転駆動用の電流が印加され、電磁ブレーキ8bが解除されるとともに出力軸8aが逆転を再開する。よって、貫入ロッド7は1KNの荷重のみが負荷された状態で自沈貫入される。この後は、貫入ロッド7の貫入速度に応じて荷重変更あるいは回転の付与・停止が繰り返される。
【0022】
前述のように必要に応じて自沈貫入と回転貫入とを切り換えながら、貫入試験は通常地中10m〜15mの深度まで行われる。その間、自沈貫入の場合には荷重変更の経緯、回転貫入の場合には貫入ロッド7が250mm貫入するのに要した半回転数(貫入ロッド7の1回転を2としてカウントした貫入ロッド7の回転回数)がそれぞれ貫入深さに対応させて記憶部21に記憶される。そして、試験終了後には、記憶部21に試験データとして記録された各深度における荷重、回転貫入時の半回転数等から、試験を行ったポイントの地盤硬度が判定される。
【0023】
なお、以上の説明においては、昇降用モータ8に内蔵の電磁ブレーキ8bを制止手段として用いる例を紹介したが、例えば、荷重変更ユニットの一部を構成しているパウダブレーキ11を制止手段として用いてもよく、あるいは電磁ブレーキ8bとパウダブレーキ11とを併用して制止手段としてもよい。また、貫入ロッド7を制止する際に昇降用モータ8の逆起電力によるブレーキ効果を利用してもよく、、あるいは昇降部3に別途ブレーキ構造を配置してこれを制止手段としてもよい。このように、特許請求の範囲に記載した制止手段は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において従来から知られている機構、手法を採用することができるものであり、これら他の機構、手法を採用した場合にも得られる効果は同じである。
【0024】
【発明の効果】
本発明の自動貫入試験機は、貫入ロッドを地中に貫入していく時、必要に応じて貫入ロッドの貫入を一旦停止させるものである。このため、回転貫入中に自沈が発生した時、あるいは自沈貫入中に荷重を減じる必要がある時等に貫入ロッドが有する慣性力を除去することができる。よって、自沈が発生する土層の直下に硬い土層がある場合など、よって、貫入ロッドが回転貫入中に自沈が発生する土層に達した場合や、自沈貫入中に荷重を減らす必要のあるさらに軟らかい土層に達した場合等において、貫入ロッドがそれらの軟らかい土層に慣性で余計に貫入するのを防止できる。また、自沈が発生する土層の直下に硬い土層がある場合にも、貫入ロッドが慣性で当該硬い土層に余計に貫入するのを防止することができる。さらに、自沈貫入する土層の合間に自沈を生じない薄くて硬い土層が存在するような場合においても、このような薄い土層を貫入ロッドが慣性で突き抜けてしまうのを防止できる。このように本発明によれば、土層の境界を正確にきめ細かく判別することが可能になり、より精度の高い貫入試験を行うことが可能になる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自動貫入試験機のブロック形式の説明図である。
【図2】本発明に係る自動貫入試験機の斜視図である。
【図3】本発明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。
【図4】本発明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。
【図5】本発明に係る自動貫入試験機の要部拡大斜視説明図である。
【符号の説明】
1 自動貫入試験機
2 支柱
3 昇降台
4a 錘
4b 錘
5 チャック用モータ
6 チャックユニット
7 貫入ロッド
7a ロッド部
7b スクリューポイント
8 昇降用モータ
9 スプロケット
10 支持軸
11 パウダブレーキ
12 ベベルギヤ
13 ベベルギヤ
14 一方向クラッチ
15 制御ユニット
16 演算処理部
17 速度割出部
18 昇降モータ駆動部
19 チャックモータ駆動部
20 ブレーキ制御部
21 記憶部
22 入力部
23 センサ
24 無端チェーン
25 スプロケット
26 スプロケット
27 一方向クラッチ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic penetration tester that performs a test for investigating the hardness of ground.
[0002]
[Prior art]
As a conventional automatic penetration tester for performing the Swedish sounding test method or a test method based thereon, those disclosed in JP-A-8-292141 and JP-A-9-111745 are known. In such a conventionally known automatic penetration tester, when the penetration rod is rotated to penetrate into the ground, the penetration rod is rotated at a predetermined rotation speed. When the penetration speed of the penetration rod during rotation penetration is equal to or higher than a predetermined limit rotation penetration speed, a phenomenon occurs in which the penetration rod penetrates into the ground only by load without applying rotation, that is, without applying rotation. Is determined, the rotation is stopped, and the load applied to the penetrating rod is changed as necessary. The maximum speed value at which a screw point that has been given a single twist at 200 mm according to the provisions of Japanese Industrial Standard A1221 penetrates into the ground according to the torsion is set as the limit rotational penetration speed. The value determined by is given.
Critical rotation penetration speed (unit: mm / s) = maximum amount that screw point can penetrate per rotation according to torsion (200 mm) × rotation speed of penetration rod (unit: rpm) ÷ 60 (unit: sec)
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
If self-sinking occurs while rotating the penetrating rod and penetrating into the ground, the rotation of the penetrating rod is stopped and switched to penetrating only by load, but the penetrating rod has an inertial force based on the previous penetration. If there is a hard layer that does not cause self-settling immediately below the soil layer determined to have self-settling, the penetrating rod penetrates into the hard layer due to inertia, and the hard layer and the soil layer that was settled automatically Can not be determined accurately. In addition, when the hard layer has a thin structure, the penetration rod penetrates through the hard layer, and the hard layer itself cannot be distinguished. Also, if the penetrating rod reaches the softer soil layer while it is sinking, the load is reduced there, but at this time the penetrating rod further penetrates due to the inertia up to that point, and the boundary of the soil layer There have been problems such as inability to detect accurately.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems, and has a penetrating rod configured to be able to penetrate into the ground, restraining means capable of restricting the penetration of the penetrating rod into the ground, and a grounding rod. And a control unit for controlling the stopping means as necessary to temporarily stop the penetration of the penetrating rod.
[0005]
Further, the present invention provides a penetrating rod configured to be able to penetrate into the ground, a rotation driving unit for rotationally driving the penetrating rod, a load load unit for applying a predetermined load to the penetrating rod, Restraining means provided to restrain the penetration rod from penetrating into the ground; and, when the penetration rod is penetrating into the ground, controlling the load loading unit to increase or decrease the load applied to the penetration rod. At the same time, while controlling the rotation driving means to switch between applying and stopping rotation to the penetrating rod, controlling the stopping means at each of reducing the load applied to the penetrating rod and stopping the rotation of the penetrating rod. And a control unit for temporarily stopping the penetration of the penetration rod.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 5, reference numeral 1 denotes an automatic penetration tester, which includes an elevator 3 configured to be able to move up and down along a column 2. The lifting table 3 includes weights 4 a and 4 b having a predetermined weight, a chuck motor 5 which is an example of a rotation driving unit, a chuck unit 6 which can be rotated by being driven by the chuck motor 5, 6, a penetrating rod 7 configured to be integrally rotatable, an elevating motor 8 for elevating the elevating platform 3, and a chain member 2a arranged in the longitudinal direction of the back surface of the support column 2. A sprocket 9 that can rotate by rotation, a support shaft 10 that rotates integrally with the sprocket 9, and a powder brake 11 that is connected to the support shaft 10 are arranged. The penetrating rod 7 can be loaded with a load of 1 KN by the total weight of the elevator 3 and the equipment arranged on the elevator 3. In the present embodiment, an example of the load applying unit described in the claims is constituted by the elevating platform 3 and each of the equipments arranged thereon. The configuration of each of these devices is the same as that disclosed in JP-A-8-292141.
[0007]
The penetrating rod 7 includes a rod portion 7a held by the chuck unit 6 and a screw point 7b connected to a tip of the rod portion 7a. The screw point 7b is configured in accordance with Japanese Industrial Standard A1221, and has a sharp drill shape with one twist applied to a length of 200 mm.
[0008]
The chuck motor 5 and the chuck unit 6 are connected by winding an endless chain 26 around a sprocket 24 connected to an output shaft 5a of the chuck motor 5 and a sprocket 25 integrally connected to a lower portion of the chuck unit 6. Have been. The output shaft 5a of the chuck motor 5 and the sprocket 24 are connected via a one-way clutch 27. The one-way clutch 27 is adapted to screw the screw point 7b into the ground in accordance with the twist. When the chuck motor 5 is driven to rotate (hereinafter, for convenience, the drive of the chuck motor 5 is referred to as normal rotation drive), the drive is transmitted to the sprocket 24. Therefore, the penetration rod 7 rotates in response to the forward rotation of the chuck motor 5. Conversely, when a rotation in a direction of screwing the screw point 7b into the ground and screwing it into the ground is input from the sprocket 24 side, the one-way clutch 27 idles with respect to the output shaft 5a. Therefore, when the screw point 7b receives the resistance of the soil and rotates according to the twist, the one-way clutch 27 idles with respect to the output shaft 5a, and the penetrating rod 7 is connected to the resistance of the speed reduction mechanism built in the chuck motor 5. It can rotate without receiving it. That is, the penetrating rod 7 is rotatable by the resistance of the soil in the penetrating state where the chuck motor 5 is not driven.
[0009]
The elevating motor 8 and the support shaft 10 are connected by meshing of bevel gears 12 and 13. A one-way clutch 14 is interposed between the bevel gear 13 and the support shaft 10, and the operation of the one-way clutch 14 drives the elevating motor 8 to rotate the sprocket 9 in the direction in which the elevating platform 3 moves up. The driving of the lifting motor 8 is transmitted to the sprocket 9 through the bevel gears 12 and 13 and the support shaft 10 only when the driving is performed for the sake of convenience. Conversely, when the lifting motor 8 is driven (for the sake of convenience, this driving is referred to as reverse rotation driving), the bevel gear 13 idles with respect to the support shaft 10 by the action of the one-way clutch 14. For this reason, it is possible to create a state in which the deceleration resistance of the speed reduction mechanism of the elevating motor 8 is not transmitted to the support shaft 10, and thus it is possible to purely apply the load based on the weight of the elevating platform 3 or the like to the penetrating rod 7. . Further, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-334143, the elevating motor 8 has a built-in electromagnetic brake 8b that operates to lock the output shaft 8a so that it cannot rotate when the power is cut off. . The electromagnetic brake 8b operates in conjunction with power supply to the lifting motor 8.
[0010]
The powder brake 11 includes a support shaft 10 and is configured to brake the support shaft 10 when necessary. The braking force is determined by a load current supplied from a brake control unit 20 of a control unit 15 described later. It is changed gradually. As described above, the powder motor 11 brakes the support shaft 10 in a state where the lifting motor 8 is driven in the reverse direction and the load based on the weight of the lifting platform 3 and its equipment is applied to the penetration rod 7, so that the penetration rod 7 is changed. That is, the load applied to the penetrating rod 7 is
The load (1 KN) based on the weight of the lifting platform is equal to the braking force of the powder brake 11.
[0011]
The control unit 15 for controlling the operation of the automatic penetration tester 1 includes a speed indexing unit 17 connected to an arithmetic processing unit 16, a lifting motor driving unit 18, a chuck motor driving unit 19, a brake control unit 20 , A storage unit 21, and an input unit 22. The speed indexing unit 17 obtains a pulse generated per unit time from a pulse signal obtained by ON / OFF of a sensor 23 that detects a tooth of the rotating sprocket 9, and calculates a penetration speed of the penetration rod 7 from this. It is configured. Further, the storage unit 21 stores a load current value to be applied to the powder brake 11, a limit rotation penetration speed calculated by the formula shown in the section of the related art according to the rotation speed given to the penetration rod 7, and other control parameters. Is stored.
[0012]
The penetration test by the automatic penetration tester 1 is performed in accordance with the Swedish sounding test method of Japanese Industrial Standard A1221. First, penetration by only a load that does not apply rotation to the penetration rod 7 (hereinafter, referred to as self-sinking penetration) is performed. At this time, the load applied to the penetration rod 7 is increased or decreased stepwise according to the penetration speed calculated by the speed indexing unit 17. That is, the arithmetic processing unit 16 sends a command signal to the brake control unit 20 according to the penetration speed calculated by the speed indexing unit 17, and the brake control unit 20 is applied to the powder brake 11 according to the command signal. Change the current. Thereby, the load applied to the penetrating rod 7 is increased or decreased in six stages of 50N, 150N, 250N, 500N, 750N, and 1KN. The load applied to the penetrating rod 7 is increased by one step each time the penetrating rod 7 reaches a harder soil layer and does not self-sink. Conversely, when the penetration rod 7 reaches the softer soil layer and the penetration speed exceeds a predetermined reference value, it is reduced by one step each time. During the penetration test, the elevating motor drive unit 18 controls the current applied to the elevating motor 8 and constantly drives the elevating motor 8 in reverse. As a result, the one-way clutch 14 idles, and the load based on the weight of the lift 3 and the like is accurately applied to the penetrating rod 7 without being affected by the reduction ratio of the lift motor 8.
[0013]
When the load is reduced when the penetrating rod 7 penetrates by itself, the arithmetic processing unit 16 issues a command signal for instructing the brake control unit 20 to change the applied current, and also sends a command signal to the lifting motor drive unit 18 to the lifting motor 8. A command signal is sent to temporarily interrupt the current (power supply) applied to the. In response to this, the electric current supplied to the elevating motor 8 is cut off by the elevating motor driving unit 18, the reverse rotation drive of the elevating motor 8 is temporarily stopped, and the brake mechanism 8 b is operated to output the output shaft of the elevating motor 8. 8a is locked so that it cannot rotate. For this reason, the lift 3 is once forcibly stopped, and the inertial force inherent in the penetrating rod 7 in the previous penetrating state is removed. As described above, when the load is changed, the penetration of the penetrating rod 7 is forcibly stopped once to remove the inertial force, thereby preventing the extra penetration rod 7 from penetrating due to inertia.
[0014]
Thereafter, a reverse drive command signal is again supplied to the lifting motor drive unit 18, whereby a reverse drive current is applied from the lift motor drive unit 18 to the lifting motor 8, the electromagnetic brake 8 b is released, and the output is output. The shaft 8a resumes reversing. Therefore, the penetrating rod 7 can penetrate into the ground under the load reduced by one step.
[0015]
At the time of self-settling, the soil resistance of the soil layer (self-settling layer) acts on the screw point 7b. The resistance of the soil acts as a force for turning the screw point 7b because the screw point 7b has a twisted shape. Here, if the screw point 7b is constrained, for example, the deceleration resistance of the chuck motor 5 acts on the penetrating rod 7, the screw point 7b cannot rotate according to the soil resistance. It becomes a brake resistance, and the penetrating rod 7 cannot penetrate the soil layer that should originally penetrate by self-settling. This becomes more remarkable in an auto-settling soil layer in which the soil layer is relatively tight and the soil resistance is high. In other words, if the screw point 7b cannot rotate due to the resistance of the soil, the soil layer where the soil is relatively tight but low-speed self-settling cannot occur cannot be determined.
[0016]
However, in the present automatic penetration tester 1, when the screw point 7b tries to rotate due to the resistance of the soil while the driving of the chuck motor 6 is stopped, the one-way clutch 27 idles with respect to the output shaft 5a. I do. Therefore, the penetrating rod 7 including the screw point 7b can rotate without opposing the resistance of the soil which the screw point 7b receives. Therefore, even for a relatively tight soil layer in which self-settling in a low-speed region occurs, the penetration rod 7 can be self-settled and penetrated under an accurate load state, and the soil layer can be accurately determined.
[0017]
As described above, the penetrating rod 7 self-submerges into the ground by changing the load. When the penetrating rod 7 does not self-penetrate with only a load of 1 KN, the arithmetic processing unit 16 then sends the same to the chuck motor driving unit 19. A command signal is sent, and the chuck motor 5 is driven to rotate forward. In response to this, the penetration rod 7 rotates, and the rotation penetration is performed with a load of 1 KN applied.
[0018]
During the rotational penetration, the penetration speed of the penetration rod 7 is continuously calculated by the speed indexing unit 17 and sent to the arithmetic processing unit 16. In the arithmetic processing unit 16, this penetration speed is compared with the limit rotation penetration speed read from the storage unit 21.
[0019]
When the screw point 7b reaches a relatively soft soil layer where self-sinking occurs, the penetration speed of the penetrating rod 7 increases. When the penetration speed exceeds the limit rotation penetration speed, the arithmetic processing unit 16 determines that self-sinking has occurred. Then, a drive stop command signal is given to the chuck motor drive unit 19. In response to this, the chuck motor driving unit 19 stops driving the chuck motor 5.
[0020]
The arithmetic processing unit 16 sends a drive stop command signal to the chuck motor drive unit 19 and, at the same time, sends a command signal to the lift motor drive unit 18 to temporarily cut off the current (power supply) applied to the lift motor 8. In response to this, the electric current supplied to the elevating motor 8 is cut off by the elevating motor driving unit 18, the reverse rotation drive of the elevating motor 8 is temporarily stopped, and the brake mechanism 8 b is operated to output the output shaft of the elevating motor 8. 8a is locked so that it cannot rotate. For this reason, the inertial force inherent in the penetration rod 7 at the time of rotation penetration is removed.
[0021]
Thereafter, a reverse drive command signal is again supplied to the lifting motor drive unit 18, whereby a reverse drive current is applied from the lift motor drive unit 18 to the lifting motor 8, the electromagnetic brake 8 b is released, and the output is output. The shaft 8a resumes reversing. Therefore, the penetrating rod 7 is self-sinking and penetrated under a load of only 1 KN. Thereafter, the load change or the rotation application / stop is repeated according to the penetration speed of the penetration rod 7.
[0022]
As described above, the penetration test is usually performed to a depth of 10 m to 15 m underground while switching between self-sinking and rotating penetration as necessary. In the meantime, the history of the load change in the case of self-sinking penetration, and the half rotation number required for the penetration rod 7 to penetrate 250 mm in the case of rotation penetration (the rotation of the penetration rod 7 counted as one rotation of the penetration rod 7 as 2). ) Are stored in the storage unit 21 in correspondence with the penetration depths. After the end of the test, the ground hardness at the point where the test was performed is determined from the load at each depth, the half-rotation speed at the time of rotation penetration, and the like recorded as test data in the storage unit 21.
[0023]
In the above description, an example in which the electromagnetic brake 8b built in the elevating motor 8 is used as the stopping means has been introduced. For example, the powder brake 11 constituting a part of the load changing unit is used as the stopping means. Alternatively, the electromagnetic brake 8b and the powder brake 11 may be used in combination as a stopping means. Further, when stopping the penetrating rod 7, the braking effect by the back electromotive force of the elevating motor 8 may be used, or a separate brake structure may be arranged in the elevating part 3 to use this as the stopping means. As described above, the restraining means described in the claims can employ conventionally known mechanisms and methods without departing from the gist of the present invention. The effect obtained when adopting is the same.
[0024]
【The invention's effect】
The automatic penetration tester according to the present invention temporarily stops the penetration of the penetration rod as necessary when the penetration rod penetrates into the ground. For this reason, the inertial force of the penetrating rod can be eliminated when self-sinking occurs during the rotational intrusion or when it is necessary to reduce the load during the self-sinking intrusion. Therefore, when there is a hard soil layer immediately below the soil layer where self-settling occurs, it is necessary to reduce the load when the penetrating rod reaches the soil layer where self-setting occurs during rotational penetration, or during self-settling Furthermore, when the soft soil layer is reached, it is possible to prevent the penetration rod from excessively penetrating into the soft soil layer due to inertia. Further, even when there is a hard soil layer immediately below the soil layer where self-settling occurs, it is possible to prevent the penetration rod from penetrating into the hard soil layer by inertia. Furthermore, even in the case where there is a thin and hard soil layer that does not cause self-settling between the soil layers that penetrate into itself, the penetration rod can be prevented from penetrating through such a thin soil layer by inertia. As described above, according to the present invention, there is an advantage that it is possible to accurately and finely determine the boundary of the soil layer, and it is possible to perform a more accurate penetration test.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an automatic penetration tester according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the automatic penetration tester according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged partial cutaway sectional view of a main part of the automatic penetration tester according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged partial cutaway sectional view of a main part of the automatic penetration tester according to the present invention.
FIG. 5 is an enlarged perspective view of an essential part of the automatic penetration tester according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Automatic penetration test machine 2 Post 3 Lifting stand 4a Weight 4b Weight 5 Motor for chuck 6 Chuck unit 7 Penetration rod 7a Rod part 7b Screw point 8 Lifting motor 9 Sprocket 10 Support shaft 11 Powder brake 12 Bevel gear 13 Bevel gear 14 One-way clutch 15 control unit 16 arithmetic processing unit 17 speed indexing unit 18 elevating motor drive unit 19 chuck motor drive unit 20 brake control unit 21 storage unit 22 input unit 23 sensor 24 endless chain 25 sprocket 26 sprocket 27 one-way clutch

Claims (2)

地中に貫入可能に構成された貫入ロッドと、
前記貫入ロッドの地中への貫入を制止可能な制止手段と、
前記貫入ロッドを地中に貫入している時、必要に応じて前記制止手段を制御して貫入ロッドの貫入を一旦制止させる制御ユニットと
を備えていることを特徴とする自動貫入試験機。
A penetrating rod configured to penetrate the ground,
Stopping means capable of stopping the penetration of the penetration rod into the ground,
An automatic penetration test machine comprising: a control unit that controls the stopping means as necessary when the penetration rod penetrates into the ground to temporarily suspend penetration of the penetration rod.
地中に貫入可能に構成された貫入ロッドと、
この貫入ロッドを回転駆動するための回転駆動手段と、
前記貫入ロッドに所定の荷重を負荷するための荷重負荷ユニットと、
前記貫入ロッドの地中への貫入を制止するよう設けられた制止手段と、
前記貫入ロッドを地中に貫入している時、前記荷重負荷ユニットを制御して貫入ロッドに負荷される荷重を増減するとともに、前記回転駆動手段を制御して貫入ロッドへの回転付与・停止を切り換える一方、貫入ロッドに負荷されている荷重を減じる時および貫入ロッドの回転を停止する時のそれぞれで前記制止手段を制御して貫入ロッドの貫入を一旦制止する制御ユニットと
を備えていることを特徴とする自動貫入試験機。
A penetrating rod configured to penetrate the ground,
Rotation driving means for rotationally driving the penetrating rod,
A load applying unit for applying a predetermined load to the penetrating rod,
Restraining means provided to restrain the penetration of the penetration rod into the ground,
When the penetrating rod is penetrating into the ground, the load applied unit is controlled to increase or decrease the load applied to the penetrating rod, and the rotation driving means is controlled to apply / stop rotation to the penetrating rod. A control unit that controls the stopping means to temporarily stop the penetration of the penetration rod when the load applied to the penetration rod is reduced and when the rotation of the penetration rod is stopped. Features an automatic penetration tester.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3548667A4 (en) * 2016-12-01 2020-06-24 CRP Developments Limited Penetration testing apparatus

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