スクリューポイント

【課題】スウェーデン式サウンディング試験等に用いられるスクリューポイントの提供。
【解決手段】本発明は、横断面形状が矩形をなす四角錐形状の先端部３とこれに連続する直方体形状の基部４とを備えた本体２を有し、この本体２に横断面矩形状の頂点が先端に向かうに従ってねじれてなるねじれ翼２ａを成形する一方、この本体２を高硬度表層２ｂと低硬度芯層２ｃとから構成したことを特徴とする。そのため、スクリューポイント貫入時の抵抗を受ける表面の強度および耐摩耗性を高くでき、しかも軸芯部分の靱性も高くできる。また、前記先端部３の最先端部３ａを軸芯まで高硬度としても、また前記高硬度表層２ｂの深さを摩耗限度幅近くとしてもよく、さらには高硬度表層２ｂを１．５mm以上としてもよい。しかも、前記本体２のねじれ翼２ａに点在する形状変移点イ，ロ，ハ付近の硬度を周辺よりも高くしてもよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スウェーデン式サウンディング試験およびこれに準ずる試験に用いられるスクリューポイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤の硬軟を調査する方法の一つにスウェーデン式サウンディング試験方法がある。このスウェーデン式サウンディング試験は、所定の荷重が加えられたロッド（図示せず）の先端に取付けられたスクリューポイントが回転しながら地盤に貫入する際の抵抗をロッドの回転数と貫入距離との関係から算出することによってその地盤の硬軟を判定するものである。このスウェーデン式サウンディング試験に使用されるスクリューポイントの形状は、概ね日本工業規格ＪＩＳＡ１２２１で規格化されており、四角錐と直方体とを組み合わせた形状をなし、これに右ねじり１回を与えた全長２０ｃｍのものである。また、このスクリューポイントは礫等を含む固い地盤に貫入されるため、高い耐摩耗性が、またその先端が礫に当たって貫入不能となると、作業者により強力な力で打撃されて礫を割るため、高い強度が要求されるので、スクリューポイントを高硬度に製造するのが理想である。その反面、このスクリューポイントはその先端が礫間に割り込んで斜め方向に貫入されると、曲げ方向の力を受けるため、これに耐えられる高い靱性が要求されるので、スクリューポイントの硬度を低くするのが理想となっている。これら強度および耐摩耗性並びに靱性は材質、加工方法および形状が同一であれば、その硬度により決まり、硬度を上げると強度および耐摩耗性が向上する反面、靱性が低下し、逆に硬度を下げると、強度および耐摩耗性が下がり、靱性が向上する相反する性質を持っている。そのため、互いの性能を犠牲にしながら硬度調整を行い、使用に耐えるスクリューポイントを製造しているのが現状である。
【０００３】
【非特許文献１】ＪＩＳＡ１２２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記スクリューポイントでは、強度および耐摩耗性並びに靱性を使用に耐える程度まで犠牲にして、スクリューポイントの熱処理の際に硬度調整を行わざるを得ず、強度および耐摩耗性並びに靱性を最大限高めたスクリューポイントの開発が要望されている。
【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、横断面形状が矩形をなす四角錐形状の先端部とこれに連続する直方体形状の基部とを備えた本体を有し、この本体を横断面矩形状の頂点が先端に向かうに従ってねじれてなるねじれ翼を持つように成形する一方、この本体の表面側に高硬度表層を、軸芯側に低硬度芯層を設けたことを特徴としている。また、前記先端部の最先端部は軸芯まで高硬度としてもよい。さらに、前記高硬度表層の深さを摩耗限度幅近くとしてもよく、またこれを１．５mm以上としてもよい。しかも、前記本体に成形されたねじれ翼が形状変移点を有する場合、この形状変移点付近の硬度をその周辺よりも高くしてもよい。その上、前記基部にねじ部を一体に設け、このねじ部の表面側に高硬度表層を、軸芯側に低硬度芯層を設けてもよい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のスクリューポイントによれば、地盤との接触により摩耗し易い本体の表面は高硬度表層で覆われているため、高い強度と高い耐摩耗性とを有し、地盤貫入時の摩耗が激減するばかりか、スクリューポイントに衝撃が加わってもこれに耐える十分な強度を持つことができる。また、スクリューポイントが礫間に割り込み、斜め方向に貫入して曲げ方向の力を受けても、これに耐える十分な靱性を備えているので、スクリューポイントが破損するようなことは激減する。従って、強度および耐摩耗性並びに靱性を最大限にした理想的なスクリューポイントを提供することができる。また、前記スクリューポイントの最先端部が軸芯まで高硬度となっている場合には、最先端部は十分な強度を備えており、打撃によりスクリューポイントの最先端部に衝撃が加えられても、最先端部が折損または変形するようなことは激減する。さらに、前記本体表面側の高硬度表層の深さを摩耗限度幅近くとした場合には、スクリューポイントが摩耗により使用限界に達するまで高い強度および耐摩耗性を保ちながら、靱性に影響を及ぼす低硬度芯層の面積を最大限大きくすることができ、また高硬度表層を１．５mm以上とした場合には、ＪＩＳで推奨する摩耗限界まで高い耐摩耗性を保つことができる。しかも、前記本体に成形されたねじれ翼が形状変移点を持つ場合には、この形状変移点付近の硬度を周辺よりも高くすることにより、摩耗が最も激しい部分の耐摩耗性を高くして、スクリューポイントの外形状を平均して摩耗させることができる。その上、前記基部にねじ部を一体に設けてこのねじ部の表面側に高硬度表層を、軸芯側に低硬度芯層を設けた場合には、一体成形のねじ部に十分な強度と靱性の両特性を持たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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において、１はスウェーデン式サウンディング試験に使用されるスクリューポイントであり、横断面形状が矩形をなす四角錐形状の先端部３とこれに連なる直方体形状の基部４とからなる本体２を有している。この本体２は横断面矩形状の頂点が先端に向かうに従って右ねじれ方向に１回転ねじれてなるねじれ翼２ａを持つように成形されており、その外形状の包絡線は補助線ｘ１，ｘ２，ｘ３並びにｘ４で繋がれるように構成されている。前記補助線x１，x２，x３およびx４の各接続点が形状変移位置となっており、この形状変移位置を含む円周上に位置するねじれ翼２ａに形状変移点イ，ロ，ハが点在している。また、前記基部４の端部はテーパ状に形成され、その端面が後記するロッド（図示せず）の端面とほぼ等しくなるように構成されている。さらに、前記基部４の端面にはめねじ部（図示せず）が設けられており、このめねじ部には所定太さの無頭ボルト５が螺合して離脱しないように設けられている。この無頭ボルト５には、所定の荷重が加えられながら回転するロッドのめねじ部（図示せず）が螺合するように構成されており、スクリューポイント１がロッドの回転を受けながら地盤に貫入するように構成されている。
【０００８】
前記本体２は、図２ないし図６に示すように表面側の高硬度表層２ｂと軸芯側の低硬度芯層２ｃとからなっており、高硬度表層２ｂの硬度は低硬度芯層２ｃの硬度の約２倍の値となっている。この本体２の二層硬度分布は、所定低硬度の素材、もしくは調質処理等により低硬度に調整した材料またはあらかじめ通常の熱処理で芯層を低硬度にした材料に高周波焼入処理を施して得ることができる。また、前記高硬度表層２ｂは基部４に向かうに従ってその深さを一定比で減少させており、先端部３と基部４との接続部付近でこれが最小となるように構成されている。さらに、前記低硬度芯層の断面積は基部に向かうに従って増加し、先端部３と基部４との接続部付近で最大となるように構成されている。
【０００９】
前記本体２の先端部３では、高周波焼入処理が行われる関係で、図７に示すようにその最先端部３ａが軸芯まで高硬度となっており、その強度が衝撃に耐える十分なものとなるように構成されている。また、前記先端部３には最先端部３ａを除いて低硬度芯層２ｃが残されており、スクリューポイント１が礫間に割り込んで斜め方向に貫入する際に曲げ方向の力を受ける部分が十分な靱性を持ち、折損し難いように構成されている。
【００１０】
さらに、前記高硬度表層２ｂの深さは、摩耗限界深さ以上となっており、スクリューポイント１が摩耗して廃棄されるまで一定の耐摩耗性を保てるように構成されている。なお、この高硬度表層２ｂの深さを、先端部３と基部４との接合部付近で１．５mm以上としてもよく、この場合ＪＩＳが推奨する摩耗限界に達するまでは一定の耐摩耗性を保つことができる。
【００１１】
しかも、前記ねじれ翼２ａに点在する形状変移点イ，ロ，ハ付近の高硬度表層２ｂの硬度はその周辺よりも高く設定されており、スクリューポイント１が地盤に貫入される際にその抵抗が集中して摩耗が激しくなる部分の耐摩耗性がさらに高くなるように構成されている。
【００１２】
上記スクリューポイント１は、本体２の表面側の高硬度表層２ｂと軸芯側の低硬度芯層２ｃとで構成されているため、地盤貫入時に抵抗を受ける本体２の表面の強度および耐摩耗性が高く、先端部３が衝撃により折損することが激減するばかりか、本体２の表面の摩耗も激減する。しかも、靱性に影響を与える本体２の軸芯部分が低硬度芯層２ｃでなっているため、スクリューポイント１が礫間に割り込んで斜め方向に貫入されて曲げ方向の力を受けても、これに耐える十分な靱性を備えている。そのため、スクリューポイント１が先端部３で折損するようなことは激減する。
【００１３】
また、前記本体２の先端部３ではその最先端部３ａが軸芯まで高硬度となっているため、最先端部３ａが礫に当たって停止した時にロッドを通じてスクリューポイント１に打撃が加えられ、最先端部３ａに大きな衝撃が加わっても、これに耐える十分な強度を備えているため、最先端部３ａでの折損はもとより変形も激減する。
【００１４】
さらに、本体２に設けられた高硬度表層２ｂの深さは摩耗限界幅以上の深さとなっているため、長期間の使用により本体２の表面の摩耗が進み、これを廃棄することとなるまで所定の耐摩耗性を保つことができる。
【００１５】
しかも、前記高硬度表層２ｂの深さを１．５mm以上とした場合には、ＪＩＳが推奨する摩耗限界に達するまで所定の耐摩耗性を保つことができる。
【００１６】
その上、前記本体２のねじれ翼２ａに点在する形状変移点イ，ロ，ハ付近はその周辺よりも高硬度となっているため、この形状変移点イ，ロ，ハ付近にスクリューポイント貫入時の抵抗が集中しても、その摩耗を抑えることができ、他の部位と同様に摩耗させることができる。
【００１７】
なお、本実施態様では、高硬度表層２ｂの深さは一定に変化するように設定されているが、スクリューポイント１の形状と地盤の特性とに応じた摩耗位置を探り、この位置の高硬度表層２ｂの深さをその摩耗度に比例して深くしてもよい。また、本実施態様では、本体２は二層硬度分布となっているが、三層以上の硬度分布であってもよい。さらに、本実施態様の無頭ボルト５に代え、本体２の基部４にねじ部（図示せず）を一体に成形し、このねじ部の表面側に高硬度表層を、軸芯側に低硬度芯層を設けてもよい。この場合、ねじ部は十分な強度と靱性の両特性を持つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るスクリューポイントの正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線拡大端面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線拡大端面図。
【図４】図１のＣ−Ｃ線拡大端面図。
【図５】図１のＤーＤ線拡大端面図。
【図６】図１のＥ−Ｅ線拡大端面図。
【図７】図１のＦ−Ｆ線拡大端面図。
【符号の説明】
【００１９】
１スクリューポイント
２本体
２ａねじれ翼
２ｂ高硬度表層
２ｃ低硬度芯層
３先端部
３ａ最先端部
４基部
５無頭ボルト

【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面形状が矩形をなす四角錐形状の先端部とこれに連続する直方体形状の基部とを備えた本体を有し、この本体を横断面矩形状の頂点が先端に向かうに従ってねじれてなるねじれ翼を持つように成形する一方、この本体の表面側に高硬度表層を、軸芯側に低硬度芯層を設けたことを特徴とするスクリューポイント。
【請求項２】
先端部の最先端部は、軸芯まで高硬度層であることを特徴とする請求項１に記載のスクリューポイント。
【請求項３】
高硬度表層の深さを摩耗限度幅近くとしたことを特徴とする請求項１または２に記載のスクリューポイント。
【請求項４】
高硬度表層を１．５mm以上としたことを特徴とする請求項１、２または３に記載のスクリューポイント。
【請求項５】
本体に成形されたねじれ翼は、形状変移点を有し、この形状変移点付近の硬度をその周辺よりも高くしたことを特徴とする請求項１，２，３または４に記載のスクリューポイント。
【請求項６】
横断面形状が矩形をなす四角錐形状の先端部とこれに連続する直方体形状の基部とを備えた本体を有し、この本体を横断面矩形状の頂点が先端に向かうに従ってねじれてなるねじれ翼を持つように成形する一方、前記基部にねじ部を一体に設け、このねじ部の表面側に高硬度表層を、軸芯側に低硬度芯層を設けたことを特徴とするスクリューポイント。

【図１】