自動貫入試験機
【課題】実際に貫入ロッドにかかっている荷重を測定し、これをフィードバックして所望の荷重がかかるよう補正する自動貫入試験機を提供する。
【解決手段】
上記課題に鑑みて提供された自動貫入試験機１は、立設された支柱に沿って昇降可能な昇降台３と、この昇降台３に設けられ、当該昇降台３の下降に伴って地中に貫入する貫入ロッド４を保持可能なチャック５と、前記貫入ロッドにかかる荷重を検出可能な荷重検出手段２６と、前記昇降台を昇降操作するよう設けられ、かつ出力トルクを調整して貫入ロッド４にかかる荷重を所定の荷重に変更可能な昇降用駆動手段８と、前記荷重検出手段２６による検出値と貫入ロッド４にかかるべき荷重の目標値とを比較し、実際に貫入ロッド４にかかる荷重が目標値となるよう昇降用駆動手段８を駆動制御する制御ユニット１０とを備える。
【解決手段】
上記課題に鑑みて提供された自動貫入試験機１は、立設された支柱に沿って昇降可能な昇降台３と、この昇降台３に設けられ、当該昇降台３の下降に伴って地中に貫入する貫入ロッド４を保持可能なチャック５と、前記貫入ロッドにかかる荷重を検出可能な荷重検出手段２６と、前記昇降台を昇降操作するよう設けられ、かつ出力トルクを調整して貫入ロッド４にかかる荷重を所定の荷重に変更可能な昇降用駆動手段８と、前記荷重検出手段２６による検出値と貫入ロッド４にかかるべき荷重の目標値とを比較し、実際に貫入ロッド４にかかる荷重が目標値となるよう昇降用駆動手段８を駆動制御する制御ユニット１０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の事前調査として地盤の硬軟を判定するのに利用する自動貫入試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地盤の硬軟を判定する試験の一例として非特許文献１に示すスウェーデン式サウンディング試験方法が知られている。この試験方法では、先端にスクリューポイントを備える貫入ロッドを地面に垂直に突き立て、この状態で貫入ロッドの後端に錘を載せる。そして、最大１ＫＮまで６段階で荷重を加えて荷重のみで所謂自沈貫入を行う荷重段階と、最大荷重１ＫＮにおいてもロッドが貫入しない場合に、その荷重下でロッドないしスクリューポイントを回転させて所謂回転貫入を行う回転段階との２段階で構成される。
【０００３】
また、この試験方法を自動で行う自動貫入試験機としては、特許文献１に示すものがある。この自動貫入試験機は、立設された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、貫入ロッドを保持可能なチャックユニットと、前記昇降台を昇降操作する昇降用駆動手段とから構成されている。また、前記昇降台にはパウダブレーキを設け、このパウダブレーキの制動力によって昇降台にかかる荷重を調整して貫入ロッドにかかる荷重を所定の荷重に変更するように構成されている。さらに、昇降台には貫入ロッドに実際にかかっている荷重を検出可能な荷重検出手段を設け、この荷重検出手段の検出値をフィードバックするように構成されている。そして、この検出値に基づいて貫入ロッドにかかる荷重を適正ならしめるよう前記パウダブレーキの制動力を調整し、貫入ロッドに所望の荷重をかけるように構成されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】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）
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−９５９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記自動貫入試験機では、荷重の調整にパウダブレーキが設けられている。しかしながら、このパウダブレーキにおいては、経年劣化により制動力が弱ってしまうばかりか、制動力を発揮することができなくなる場合がある。そのため、前記荷重検出手段による検出値をフィードバックして、貫入ロッドにかかる荷重が適正ならしめるようパウダブレーキの制動力を調整したとろこで、結局目標の荷重を貫入ロッドにかけることが不可能となる問題が発生している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の自動貫入試験機は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、立設された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、当該昇降台の下降に伴って地中に貫入する貫入ロッドを保持可能なチャックと、前記貫入ロッドにかかる荷重を検出可能な荷重検出手段と、前記昇降台を昇降操作するよう設けられ、かつ出力トルクを調整して貫入ロッドにかかる荷重を所定の荷重に変更可能な昇降用駆動手段と、前記荷重検出手段による検出値と貫入ロッドにかかるべき荷重の目標値とを比較し、実際に貫入ロッドにかかる荷重が目標値となるよう昇降用駆動手段を駆動制御する制御ユニットとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自動貫入試験機においては、荷重検出手段による検出値と貫入ロッドにかかるべき荷重の目標値とを比較し、実際に貫入ロッドにかかる荷重が目標値となるよう昇降用駆動手段を駆動制御するように構成されている。これにより、パウダブレーキを用いずとも、実際に貫入ロッドにかかる荷重を適正化することが可能となり、パウダブレーキの経年劣化による制動力の低下が引き起こす各種問題が完全に皆無となる。しかも、パウダブレーキが不要となるため、コスト面においても優れている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の自動貫入試験機の斜視図である。
【図２】本発明の自動貫入試験機の側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線拡大一部切欠断面図である。
【図４】本発明の自動貫入試験機の要部を前方から見た拡大斜視説明図である。
【図５】本発明の自動貫入試験機の要部を後方から見た拡大斜視説明図である。
【図６】図４のＡ−Ａ線断面図であり、（ａ）は第２の一方向クラッチが作動する前、（ｂ）は第２の一方向クラッチが作動した後を示す。
【図７】本発明の自動貫入試験機の要部拡大断面図である。
【図８】本発明の自動貫入試験機の要部を下方から見た拡大斜視説明図である。
【図９】本発明の自動貫入試験機の要部を上方から見た拡大斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１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を有している。この昇降台３には、所定重量の錘３ａと、回転駆動手段の一例であるチャック用モータ６と、このチャック用モータ６の駆動を受けて回転可能なチャック５と、このチャック５に保持されて一体に回転可能に構成されるとともに、ロッド４ａの先端にスクリューポイント４ｂを備える貫入ロッド４と、昇降台３を昇降操作させるための昇降用駆動手段の一例である昇降用モータ８とが載荷されている。また、この昇降台３は、図２に示すように、支柱２に沿って垂直に配された案内チェーン２ａに沿って回転するスプロケット７を有し、このスプロケット７が案内チェーン２ａに沿って回転することで昇降するように構成されている。この昇降台３および昇降台３に載荷された前述の総重量により、前記貫入ロッド４には１ＫＮの荷重が負荷できるように構成されている。
【００１１】
続いて、図３乃至図７に基き、本発明の自動貫入試験機１における昇降台３の落下防止機能について説明する。
【００１２】
図３および図４に示すように、前記スプロケット７は、遊星歯車機構１１を介して伝達軸１２と一体に回転するように連結されている。また、前記昇降用モータ８の正逆転可能な駆動軸８ａには、駆動歯車１３、中間歯車１４および伝達歯車１５が当該昇降用モータ８の駆動に伴い回転自在に設けられている。そして、これら歯車列および第１の一方向クラッチ１６を介して前記伝達軸１２が連結されている。具体的には、前記伝達歯車１５は、円柱を成し、その周面に外歯を備える構成である。そして、この伝達歯車１５の内部には、特許請求の範囲に記載の回転部材の一例の第１の一方向クラッチ１６が当該伝達歯車１５と一体に回転するよう圧入されるとともに、伝達軸１２に回転自在に支持されている。この第１の一方向クラッチ１６の作用によって、スプロケット７には、昇降台３を上昇させる方向にのみ昇降用モータ８の駆動が伝達されるように構成されている。さらに、伝達軸１２の先端には、ロータリエンコーダ１７が設けてあり、スプロケット７の回転に伴うパルス信号を出力できるように構成されている。そして、詳細を後述する制御装置１０が当該ロータリエンコーダ１７の発するパルス信号を処理し、貫入ロッド４の貫入量、貫入速度等を求める。
【００１３】
ここで、前記伝達軸１２には、第１の一方向クラッチ１６に加え、第２の一方向クラッチ１８も回転自在に支持されている。ただし、この第２の一方向クラッチ１８は、前記伝達歯車１５に内蔵されているものの、当該伝達歯車１５には圧入されておらず、通常、伝達歯車１５と一体に回転しないよう構成されている。
【００１４】
また、前記伝達歯車１５の内周面には円周方向に延びる係合溝１５ａが形成されている。一方、前記第２の一方向クラッチ１８の外輪には溝が形成されここに係合片１８ａが嵌合させてある。そして、前記係合溝１５ａに当該係合片１８ａが挿入されている。さらに、第１の一方向クラッチ１８の係合片１８ａと伝達歯車１５とはばね１９で繋がれている。これにより、第２の一方向クラッチ１８は、当該ばね１９に引張られるとともに、ばね１９の弾性作用により、当該回転部材の回転に対して遅れて回転し、追従するよう構成されている。この構成により、図６（ａ）に示すように、第１の一方向クラッチ１６が通常のクラッチ作用を発揮している場合には、これら係合溝１５ａと係合片１８ａとは係合せず、前述の接触摩擦およびばね１９により、第２の一方向クラッチ１８が伝達歯車１５に追従する。一方、前記第１の一方向クラッチ１６が損傷してクラッチ作用を失った場合には、これら第２の一方向クラッチ１８と伝達歯車１５とは、一時的に相対的に逆回転となり、図６（ｂ）に示すように、係合片１８ａが移動して当該係合溝１５ａの最終端１５ｂに接触して係合することにより、これらは一体に回転する。
【００１５】
以上の構成により、第２の一方向クラッチ１８が、伝達歯車１５の回転に追従するようにして前記伝達軸１２に回転自在に支持される一方、前記第１の一方向クラッチ１６が損傷してクラッチ作用を失った場合には、当該伝達歯車１５と一体に回転する。すなわち、第１の一方向クラッチ１６に代わって、第２の一方向クラッチ１８がクラッチ作用を発揮するよう構成されている。これにより、第１の一方向クラッチ１６の損傷時、昇降台３が落下する危険が皆無となる。
【００１６】
また、前述した第２の一方向クラッチ１８を伝達歯車１５に追従させる詳細な説明として、第２の一方向クラッチ１８の外輪が伝達歯車１５の回転によってばね１９に引張られ回転を開始するときには、すでに第１の一方向クラッチ１６のクラッチ作用により伝達軸１２が回転を開始している。そのため、伝達軸１２と第２の一方向クラッチ１８との間には負荷が掛らないので、第２の一方向クラッチ１８が第１の一方向クラッチ１６より先に、あるいは同時に損傷してしまう可能性は低くなる。従って、第１のクラッチの損傷時には、これに代わって第２の一方向クラッチ１８がほぼ確実にクラッチ作用を発揮することになる。
【００１７】
さらに、第１の一方向クラッチ１６が損傷してクラッチ作用を失って正逆の両方向に対してフリーになるような損傷をした場合、昇降用モータ８による駆動力がスプロケット７に伝達されず、そのため、第２の一方向クラッチ１８には昇降台３およびこれに載荷された各種構成部品の自重が作用する。これにより、第２の一方向クラッチ１８の内輪と伝達軸１２の間でクラッチ作用が生じ、当該第２の一方向クラッチ１８が回転する。一方、伝達歯車１５は、昇降用モータ８の駆動により、回転を続けるため、相対的に逆回転となる。そのため、第２の一方向クラッチ１８と伝達歯車１５とは、一時的に相対的に逆回転となって、係合片１８ａが移動して当該係合溝１５ａと係合することにより、一体に回転するように構成されている。このような比較的簡単な構成で第２の一方向クラッチ１８と伝達歯車１５とを一体に回転させることができる。そればかりか、第１の一方向クラッチ１６から第２の一方向クラッチ１８への切替えも正確かつ迅速になる。
【００１８】
また、図５に示すように、伝達歯車１５の片面には検出部材３５が取付けられており、これを近接センサ３６が検知するよう配置されている。しかも、前記第２の一方向クラッチ１８に取付けられた係合片１８ａは、その一部が伝達歯車１５の片面から突出するように配置されているため、当該近接センサ３６は係合片１８ａも検出する。そこで、第１の一方向クラッチ１６が損傷する前後では、第２の一方向クラッチ１８と伝達歯車１５とが一時的に相対的に逆回転となり、係合片１８ａと検出部材３５との距離に変化が生じるため、近接センサ３６による検出信号パターンに変化が生じる。この検出信号は、詳細を後述する制御装置１０に送信され、第１の一方向クラッチ１６の損傷を検出するように構成されている。
【００１９】
以下、本発明の自動貫入試験機１の貫入ロッド４に掛かるスラスト荷重の検出機構について説明する。
【００２０】
図７に示すように、前記チャック５は、昇降台３に設けられるチャック用モータ６と無端チェーン６ａによって連結されて回転可能に構成されている。また、このチャック５は、鋼球２０を貫入ロッド４の凹状溝４ｃに嵌合させて貫入ロッド４を保持するようになっており、保持した貫入ロッド４と一体に回転可能な内筒２１を有している。この円筒２１は、特許請求の範囲に記載の軸受けの一例であってラジアル荷重に対して負荷能力を有する一対の円筒ころ軸受け２２，２３によって回転自在に支持されている。
【００２１】
さらに、前記一対の円筒ころ軸受け２２，２３の間には、スラスト荷重の伝達部材の一例であって背面を組み合わせて配置される一対のアンギュラ玉軸受け２４，２５が円筒２１を回転自在に支持するように介在している。さらに、一方の円筒ころ軸受け２２と、一方のアンギュラ玉軸受け２４との間には、荷重検出手段の一例であるワッシャ型ロードセル２６がカラー２７を介して円筒２１に挿入されて介在している。
【００２２】
前記ワッシャ型ロードセル２６は、図８および図９に示す構成であり、環状を成すロードセル本体２８を有している。このロードセル本体２８の片面において大径の円周縁の近傍には、図８に示すように、軸線方向に延びる支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄが円周方向に４箇所に形成されている。また、この支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄは段付き状に形成されており、ここに前記アンギュラ玉軸受け２４の外輪の円周縁が嵌め合わされ、スラスト荷重を受けるように構成されている。
【００２３】
一方、ロードセル本体２８の他方の片面には、図９に示すように、突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが円周方向に４箇所に形成されており、この突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは前記支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄに対して円周方向における位相が異なるようにして配置されている。また、この突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに接触するようにして、円筒２１には環状の受け部材３１が挿入されている。この受け部材３１は、スラスト荷重を受けて軸線方向に移動しようとするロードセル本体２８を受けるためのものであり、その片面は前述の通り、突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと接触する一方、他方の片面は円筒ころ軸受け２２の片面と接触するようにして配置されている。
【００２４】
また、ロードセル本体２８において突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが形成された片面には、これよりも厚みの薄い第２の突部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが円周方向に４箇所に形成されている。この第２の突部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、前記支持部に対して円周方向における位相が同一となるように配置されている。
【００２５】
また、図９に示すように、前記突部３０ｄと第２の突部３２ｄとの間には歪み検出手段の一例である歪みゲージ３３ａが貼付けられており、その裏面にも、図８に示すように、歪みゲージ３３ｂが貼付けられている。さらに、この歪みゲージ３３ａ，３３ｂが貼付けられた位置から円筒２１の中心軸を介して対向する位置にも、歪みゲージ３３ｃ，３３ｄがロードセル本体２８の両面に貼付けられている。これら歪みゲージ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄをブリッジ回路に組み込んで荷重センサを構成し、ロードセル本体２８の微小変化量である歪みが電気信号として検出される。
【００２６】
また、一方のアンギュラ玉軸受け２５と、一方の円筒ころ軸受け２３との間にはウェーブワッシャ３４が介在している。このウェーブワッシャ３４が円筒２１に挿入される前述の各構成部品に予圧を与え、当該部品間に隙間が生じることがないようになっている。ここで、このウェーブワッシャ３４は、その両面がウェーブ形状を成しており、押圧されて弾性変形可能に構成されている。なお、このウェーブワッシャ３４に代えて、弾性変形可能な部品の一例としてゴム製のパッキンを用いてもよい。
【００２７】
続いて、円筒２１に作用するスラスト荷重の伝達経路を説明する。図７に示す１点鎖線の矢印は、スラスト荷重の伝達経路を示すものであり、まず、貫入ロッド４にスラスト荷重が作用すると、これを保持する円筒２１にもスラスト荷重が作用し、円筒２１のフランジ部２１ａが円筒ころ軸受け２３の内輪を押圧する。この内輪からウェーブワッシャ３４を介して隣接するアンギュラ玉軸受け２５の内輪にスラスト荷重が伝達される。ここで、アンギュラ玉軸受け２４，２５においては、玉と、内輪および外輪とは接触角を有している。そのため、二個のアンギュラ玉軸受け２４，２５の背面を組合わせて配置することにより、内輪に伝達されたスラスト荷重は、玉を介して確実に外輪へ伝達される。
【００２８】
続いて、前記アンギュラ玉軸受け２４の外輪に伝達されたスラスト荷重は、ロードセル本体２８の支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄに伝達される。これを受け、ロードセル本体２８に形成された突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが受け部材３１を押圧する。そのため、当該突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを支点としてロードセル本体２８には歪みが生じる。すなわち、ロードセル本体２８において、隣接する突部３０ａと突部３０ｄ、突部３０ｄと突部３０ｃ、突部３０ｃと突部３０ｂ、及び突部３０ｂと突部３０ａは梁として機能し、この梁に歪みが生じる。ここで、ロードセル本体２８の片面上には、前記第２の突部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが形成されている。これにより、所定の歪みが生じると、当該第２の突部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが受け部材に接触する。そのため、ロードセル本体２８がスラスト荷重の過負荷により損傷することがないよう保護されている。
【００２９】
以上のように、スラスト荷重を検出するための構成においては、円筒２１が一対の円筒ころ軸受け２２，２３によって回転自在に支持されている。この円筒ころ玉軸受け２２，２３は、円筒２１に作用するラジアル荷重に対して負荷能力を有するものであるが、スラスト荷重に対しては負荷能力がない。しかも、アンギュラ玉軸受け２４，２５の背面を組み合わせて配置することにより、スラスト荷重がその外輪へ確実に伝達される。そのため、ワッシャ型ロードセル２６がラジアル荷重の影響を受け、誤って歪むことが皆無となるとともに、ワッシャ型ロードセル２６へスラスト荷重が確実に伝達されるため、円筒２１であって、すなわち貫入ロッド４に作用するスラスト荷重を精度良く検出することができる。
【００３０】
また、ロードセル本体２８においては、その片面がスラスト荷重を受けると、反対の片面に形成された突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが支点となり、ロードセル本体２８に歪みが生じる。しかも、この突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄから円周方向に所定の間隔を空けた位置の裏面には支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄが形成され、この支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄの段付き部にスラスト荷重が作用する。これにより、ロードセル本体２８は、複数の梁で構成されることとなり、歪みゲージ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄをブリッジ接続することにより、低スラスト荷重でも出力を大きくとることができる。そのため、スラスト荷重の検出精度に優れたものとなる。
【００３１】
前記ワッシャ型ロードセル２６の歪みゲージ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは前記制御装置１０に接続されて、ロードセル本体２８の歪みによる検出値を制御装置１０に送るように構成されている。
【００３２】
以下、荷重検出手段の一例であるワッシャ型ロードセル２６による検出値に基づく、昇降用モータ８のフィードバック制御について説明する。
【００３３】
前記制御装置１０は、自動貫入試験機１の動作を制御するものであり、昇降用モータ８およびチャック用モータ６の駆動制御、貫入状況に応じた荷重設定などをそれぞれ相互に関連づけて行うように構成されている。また、この制御装置１０には、所定の荷重ごとに昇降用モータ８へ通電する指令値が登録されており、所定荷重設定時に当該指令値を選択し、この指令値を昇降用モータ８に出力して、貫入ロッド４に所定の荷重をかけるように構成されている。さらに、この制御装置１０は前記ワッシャ型ロードセル２６による検出値をフィードバックするように構成されており、フィードバックされた検出値と前記指令値とを比較するように構成されている。そして、当該指令値と検出値とに差がある場合には、昇降用モータ８の指令値を繰り返し補正し、貫入ロッド４にかかる荷重が目標の値となるよう制御するように構成されている。
【００３４】
上記自動貫入試験機１においては、昇降台３が上昇した位置で昇降台３に所定重量の錘３ａを載荷し、チャック５に貫入ロッド４を保持した後、制御装置１０からのスタート指令により昇降用モータ８が駆動する。この時、昇降用モータ８は、第１の一方向クラッチ１６がスプロケット７の伝達軸１２に対して空転する方向に駆動し、このためスプロケット７の伝達軸１２は第１の一方向クラッチ１６の回転数以下の範囲内で回転自在となって、案内チェーン２ａに沿って回転して昇降台３を自重により支柱２に沿って下降させる。これにより、昇降台３は、貫入ロッド４が地表に当接するまでは一定速度で下降する。続いて、貫入ロッド４が地表に当接すると、ワッシャ型ロードセル２６による検出値が上昇するため、貫入ロッド４には初期荷重の５０Ｎがかけられる。
【００３５】
貫入試験では、貫入ロッド４に負荷される荷重が、５０Ｎ，１５０Ｎ，２５０Ｎ，５００Ｎ，７５０Ｎ，１ＫＮの６段階の値に設定されている。例えば、２５０Ｎ荷重で貫入速度が遅くなった場合には、貫入ロッド４にかけられる荷重を増加する。一方、貫入速度が速くなった場合には、貫入ロッド４にかけられる荷重を減少する。このように、貫入段階で貫入速度が遅くなるごとに５００Ｎ、７５０Ｎ、１ＫＮの順に荷重が増すよう指令値が変更される。そして１ＫＮの荷重がかけられた状態で、かつ貫入速度が遅くなった時には、チャック用モータ６が駆動してチャック５と貫入ロッド４７を一体に回転させ、荷重を負荷した状態で回転貫入が行われる。
【００３６】
続いて、貫入ロッド４先端にかかるスラスト荷重に応じてワッシャ型ロードセル２６のロードセル本体２８には相応の歪みが発生するため、これを歪みゲージ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄが検出する。次に、この検出値は、制御装置１０にフィードバックされて指令値と比較される。この時、検出値と目標値とが同じであれば、昇降用モータ８の通電量を定める指令値は変更されない。
【００３７】
一方、目標値と検出値とに差がある場合、制御装置１０はその差に応じて昇降用モータ８に出力される指令値を増減し、この指令値を再度昇降用モータ８に出力する。すなわち、昇降台３のじん性、あるいは駆動系の駆動抵抗により、パウダクラッチのクラッチ力が低下して、これによりワッシャ型ロードセル２６の検出値が目標値より大きい場合、制御装置１０は、貫入ロッド４にかかる荷重が小さくなるよう昇降用モータ８を駆動する。一方、ワッシャ型ロードセル２６の検出値が目標値より小さい場合、制御装置１０は、貫入ロッド４にかかる荷重が大きくなるよう昇降用モータ８を駆動する。このように、本自動貫入試験機１では、ワッシャ型ロードセル２６の歪みゲージ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの検出値を連続的にフィードバックして、これを目標値と比較し、両者の差に応じて昇降用モータ８へ出力される指令値を補正するようになっている。これにより、実際に貫入ロッド４にかかる荷重を適正化することが可能となり、貫入試験結果の信頼性も向上する。
【符号の説明】
【００３８】
１ 自動貫入試験機
２ 支柱
２ａ 案内チェーン
３ 昇降台
３ａ 錘
４ 貫入ロッド
４ａ ロッド
４ｂ スクリューポイント
４ｃ 凹状溝
５ チャック
６ チャック用モータ
６ａ 無端チェーン
７ スプロケット
８ 昇降用モータ
８ａ 駆動軸
１０ 制御装置
１１ 遊星歯車機構
１２ 伝達軸
１３ 駆動歯車
１４ 中間歯車
１５ 伝達歯車
１５ａ 係合溝
１５ｂ 最終端
１６ 第１の一方向クラッチ
１７ ロータリエンコーダ
１８ 第２の一方向クラッチ
１８ａ 係合片
１９ ばね
２０ 鋼球
２１ 円筒
２１ａ フランジ部
２２，２３ 円筒ころ軸受け
２４，２５ アンギュラ玉軸受け
２６ ワッシャ型ロードセル
２７ カラー
２８ ロードセル本体
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ 支持部
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 突部
３１ 受け部材
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 第２の突部
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ 歪みゲージ
３４ ウェーブワッシャ
３５ 検出部材
３６ 近接センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の事前調査として地盤の硬軟を判定するのに利用する自動貫入試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地盤の硬軟を判定する試験の一例として非特許文献１に示すスウェーデン式サウンディング試験方法が知られている。この試験方法では、先端にスクリューポイントを備える貫入ロッドを地面に垂直に突き立て、この状態で貫入ロッドの後端に錘を載せる。そして、最大１ＫＮまで６段階で荷重を加えて荷重のみで所謂自沈貫入を行う荷重段階と、最大荷重１ＫＮにおいてもロッドが貫入しない場合に、その荷重下でロッドないしスクリューポイントを回転させて所謂回転貫入を行う回転段階との２段階で構成される。
【０００３】
また、この試験方法を自動で行う自動貫入試験機としては、特許文献１に示すものがある。この自動貫入試験機は、立設された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、貫入ロッドを保持可能なチャックユニットと、前記昇降台を昇降操作する昇降用駆動手段とから構成されている。また、前記昇降台にはパウダブレーキを設け、このパウダブレーキの制動力によって昇降台にかかる荷重を調整して貫入ロッドにかかる荷重を所定の荷重に変更するように構成されている。さらに、昇降台には貫入ロッドに実際にかかっている荷重を検出可能な荷重検出手段を設け、この荷重検出手段の検出値をフィードバックするように構成されている。そして、この検出値に基づいて貫入ロッドにかかる荷重を適正ならしめるよう前記パウダブレーキの制動力を調整し、貫入ロッドに所望の荷重をかけるように構成されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】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）
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−９５９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記自動貫入試験機では、荷重の調整にパウダブレーキが設けられている。しかしながら、このパウダブレーキにおいては、経年劣化により制動力が弱ってしまうばかりか、制動力を発揮することができなくなる場合がある。そのため、前記荷重検出手段による検出値をフィードバックして、貫入ロッドにかかる荷重が適正ならしめるようパウダブレーキの制動力を調整したとろこで、結局目標の荷重を貫入ロッドにかけることが不可能となる問題が発生している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の自動貫入試験機は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、立設された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、当該昇降台の下降に伴って地中に貫入する貫入ロッドを保持可能なチャックと、前記貫入ロッドにかかる荷重を検出可能な荷重検出手段と、前記昇降台を昇降操作するよう設けられ、かつ出力トルクを調整して貫入ロッドにかかる荷重を所定の荷重に変更可能な昇降用駆動手段と、前記荷重検出手段による検出値と貫入ロッドにかかるべき荷重の目標値とを比較し、実際に貫入ロッドにかかる荷重が目標値となるよう昇降用駆動手段を駆動制御する制御ユニットとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自動貫入試験機においては、荷重検出手段による検出値と貫入ロッドにかかるべき荷重の目標値とを比較し、実際に貫入ロッドにかかる荷重が目標値となるよう昇降用駆動手段を駆動制御するように構成されている。これにより、パウダブレーキを用いずとも、実際に貫入ロッドにかかる荷重を適正化することが可能となり、パウダブレーキの経年劣化による制動力の低下が引き起こす各種問題が完全に皆無となる。しかも、パウダブレーキが不要となるため、コスト面においても優れている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の自動貫入試験機の斜視図である。
【図２】本発明の自動貫入試験機の側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線拡大一部切欠断面図である。
【図４】本発明の自動貫入試験機の要部を前方から見た拡大斜視説明図である。
【図５】本発明の自動貫入試験機の要部を後方から見た拡大斜視説明図である。
【図６】図４のＡ−Ａ線断面図であり、（ａ）は第２の一方向クラッチが作動する前、（ｂ）は第２の一方向クラッチが作動した後を示す。
【図７】本発明の自動貫入試験機の要部拡大断面図である。
【図８】本発明の自動貫入試験機の要部を下方から見た拡大斜視説明図である。
【図９】本発明の自動貫入試験機の要部を上方から見た拡大斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１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を有している。この昇降台３には、所定重量の錘３ａと、回転駆動手段の一例であるチャック用モータ６と、このチャック用モータ６の駆動を受けて回転可能なチャック５と、このチャック５に保持されて一体に回転可能に構成されるとともに、ロッド４ａの先端にスクリューポイント４ｂを備える貫入ロッド４と、昇降台３を昇降操作させるための昇降用駆動手段の一例である昇降用モータ８とが載荷されている。また、この昇降台３は、図２に示すように、支柱２に沿って垂直に配された案内チェーン２ａに沿って回転するスプロケット７を有し、このスプロケット７が案内チェーン２ａに沿って回転することで昇降するように構成されている。この昇降台３および昇降台３に載荷された前述の総重量により、前記貫入ロッド４には１ＫＮの荷重が負荷できるように構成されている。
【００１１】
続いて、図３乃至図７に基き、本発明の自動貫入試験機１における昇降台３の落下防止機能について説明する。
【００１２】
図３および図４に示すように、前記スプロケット７は、遊星歯車機構１１を介して伝達軸１２と一体に回転するように連結されている。また、前記昇降用モータ８の正逆転可能な駆動軸８ａには、駆動歯車１３、中間歯車１４および伝達歯車１５が当該昇降用モータ８の駆動に伴い回転自在に設けられている。そして、これら歯車列および第１の一方向クラッチ１６を介して前記伝達軸１２が連結されている。具体的には、前記伝達歯車１５は、円柱を成し、その周面に外歯を備える構成である。そして、この伝達歯車１５の内部には、特許請求の範囲に記載の回転部材の一例の第１の一方向クラッチ１６が当該伝達歯車１５と一体に回転するよう圧入されるとともに、伝達軸１２に回転自在に支持されている。この第１の一方向クラッチ１６の作用によって、スプロケット７には、昇降台３を上昇させる方向にのみ昇降用モータ８の駆動が伝達されるように構成されている。さらに、伝達軸１２の先端には、ロータリエンコーダ１７が設けてあり、スプロケット７の回転に伴うパルス信号を出力できるように構成されている。そして、詳細を後述する制御装置１０が当該ロータリエンコーダ１７の発するパルス信号を処理し、貫入ロッド４の貫入量、貫入速度等を求める。
【００１３】
ここで、前記伝達軸１２には、第１の一方向クラッチ１６に加え、第２の一方向クラッチ１８も回転自在に支持されている。ただし、この第２の一方向クラッチ１８は、前記伝達歯車１５に内蔵されているものの、当該伝達歯車１５には圧入されておらず、通常、伝達歯車１５と一体に回転しないよう構成されている。
【００１４】
また、前記伝達歯車１５の内周面には円周方向に延びる係合溝１５ａが形成されている。一方、前記第２の一方向クラッチ１８の外輪には溝が形成されここに係合片１８ａが嵌合させてある。そして、前記係合溝１５ａに当該係合片１８ａが挿入されている。さらに、第１の一方向クラッチ１８の係合片１８ａと伝達歯車１５とはばね１９で繋がれている。これにより、第２の一方向クラッチ１８は、当該ばね１９に引張られるとともに、ばね１９の弾性作用により、当該回転部材の回転に対して遅れて回転し、追従するよう構成されている。この構成により、図６（ａ）に示すように、第１の一方向クラッチ１６が通常のクラッチ作用を発揮している場合には、これら係合溝１５ａと係合片１８ａとは係合せず、前述の接触摩擦およびばね１９により、第２の一方向クラッチ１８が伝達歯車１５に追従する。一方、前記第１の一方向クラッチ１６が損傷してクラッチ作用を失った場合には、これら第２の一方向クラッチ１８と伝達歯車１５とは、一時的に相対的に逆回転となり、図６（ｂ）に示すように、係合片１８ａが移動して当該係合溝１５ａの最終端１５ｂに接触して係合することにより、これらは一体に回転する。
【００１５】
以上の構成により、第２の一方向クラッチ１８が、伝達歯車１５の回転に追従するようにして前記伝達軸１２に回転自在に支持される一方、前記第１の一方向クラッチ１６が損傷してクラッチ作用を失った場合には、当該伝達歯車１５と一体に回転する。すなわち、第１の一方向クラッチ１６に代わって、第２の一方向クラッチ１８がクラッチ作用を発揮するよう構成されている。これにより、第１の一方向クラッチ１６の損傷時、昇降台３が落下する危険が皆無となる。
【００１６】
また、前述した第２の一方向クラッチ１８を伝達歯車１５に追従させる詳細な説明として、第２の一方向クラッチ１８の外輪が伝達歯車１５の回転によってばね１９に引張られ回転を開始するときには、すでに第１の一方向クラッチ１６のクラッチ作用により伝達軸１２が回転を開始している。そのため、伝達軸１２と第２の一方向クラッチ１８との間には負荷が掛らないので、第２の一方向クラッチ１８が第１の一方向クラッチ１６より先に、あるいは同時に損傷してしまう可能性は低くなる。従って、第１のクラッチの損傷時には、これに代わって第２の一方向クラッチ１８がほぼ確実にクラッチ作用を発揮することになる。
【００１７】
さらに、第１の一方向クラッチ１６が損傷してクラッチ作用を失って正逆の両方向に対してフリーになるような損傷をした場合、昇降用モータ８による駆動力がスプロケット７に伝達されず、そのため、第２の一方向クラッチ１８には昇降台３およびこれに載荷された各種構成部品の自重が作用する。これにより、第２の一方向クラッチ１８の内輪と伝達軸１２の間でクラッチ作用が生じ、当該第２の一方向クラッチ１８が回転する。一方、伝達歯車１５は、昇降用モータ８の駆動により、回転を続けるため、相対的に逆回転となる。そのため、第２の一方向クラッチ１８と伝達歯車１５とは、一時的に相対的に逆回転となって、係合片１８ａが移動して当該係合溝１５ａと係合することにより、一体に回転するように構成されている。このような比較的簡単な構成で第２の一方向クラッチ１８と伝達歯車１５とを一体に回転させることができる。そればかりか、第１の一方向クラッチ１６から第２の一方向クラッチ１８への切替えも正確かつ迅速になる。
【００１８】
また、図５に示すように、伝達歯車１５の片面には検出部材３５が取付けられており、これを近接センサ３６が検知するよう配置されている。しかも、前記第２の一方向クラッチ１８に取付けられた係合片１８ａは、その一部が伝達歯車１５の片面から突出するように配置されているため、当該近接センサ３６は係合片１８ａも検出する。そこで、第１の一方向クラッチ１６が損傷する前後では、第２の一方向クラッチ１８と伝達歯車１５とが一時的に相対的に逆回転となり、係合片１８ａと検出部材３５との距離に変化が生じるため、近接センサ３６による検出信号パターンに変化が生じる。この検出信号は、詳細を後述する制御装置１０に送信され、第１の一方向クラッチ１６の損傷を検出するように構成されている。
【００１９】
以下、本発明の自動貫入試験機１の貫入ロッド４に掛かるスラスト荷重の検出機構について説明する。
【００２０】
図７に示すように、前記チャック５は、昇降台３に設けられるチャック用モータ６と無端チェーン６ａによって連結されて回転可能に構成されている。また、このチャック５は、鋼球２０を貫入ロッド４の凹状溝４ｃに嵌合させて貫入ロッド４を保持するようになっており、保持した貫入ロッド４と一体に回転可能な内筒２１を有している。この円筒２１は、特許請求の範囲に記載の軸受けの一例であってラジアル荷重に対して負荷能力を有する一対の円筒ころ軸受け２２，２３によって回転自在に支持されている。
【００２１】
さらに、前記一対の円筒ころ軸受け２２，２３の間には、スラスト荷重の伝達部材の一例であって背面を組み合わせて配置される一対のアンギュラ玉軸受け２４，２５が円筒２１を回転自在に支持するように介在している。さらに、一方の円筒ころ軸受け２２と、一方のアンギュラ玉軸受け２４との間には、荷重検出手段の一例であるワッシャ型ロードセル２６がカラー２７を介して円筒２１に挿入されて介在している。
【００２２】
前記ワッシャ型ロードセル２６は、図８および図９に示す構成であり、環状を成すロードセル本体２８を有している。このロードセル本体２８の片面において大径の円周縁の近傍には、図８に示すように、軸線方向に延びる支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄが円周方向に４箇所に形成されている。また、この支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄは段付き状に形成されており、ここに前記アンギュラ玉軸受け２４の外輪の円周縁が嵌め合わされ、スラスト荷重を受けるように構成されている。
【００２３】
一方、ロードセル本体２８の他方の片面には、図９に示すように、突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが円周方向に４箇所に形成されており、この突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは前記支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄに対して円周方向における位相が異なるようにして配置されている。また、この突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに接触するようにして、円筒２１には環状の受け部材３１が挿入されている。この受け部材３１は、スラスト荷重を受けて軸線方向に移動しようとするロードセル本体２８を受けるためのものであり、その片面は前述の通り、突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと接触する一方、他方の片面は円筒ころ軸受け２２の片面と接触するようにして配置されている。
【００２４】
また、ロードセル本体２８において突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが形成された片面には、これよりも厚みの薄い第２の突部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが円周方向に４箇所に形成されている。この第２の突部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、前記支持部に対して円周方向における位相が同一となるように配置されている。
【００２５】
また、図９に示すように、前記突部３０ｄと第２の突部３２ｄとの間には歪み検出手段の一例である歪みゲージ３３ａが貼付けられており、その裏面にも、図８に示すように、歪みゲージ３３ｂが貼付けられている。さらに、この歪みゲージ３３ａ，３３ｂが貼付けられた位置から円筒２１の中心軸を介して対向する位置にも、歪みゲージ３３ｃ，３３ｄがロードセル本体２８の両面に貼付けられている。これら歪みゲージ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄをブリッジ回路に組み込んで荷重センサを構成し、ロードセル本体２８の微小変化量である歪みが電気信号として検出される。
【００２６】
また、一方のアンギュラ玉軸受け２５と、一方の円筒ころ軸受け２３との間にはウェーブワッシャ３４が介在している。このウェーブワッシャ３４が円筒２１に挿入される前述の各構成部品に予圧を与え、当該部品間に隙間が生じることがないようになっている。ここで、このウェーブワッシャ３４は、その両面がウェーブ形状を成しており、押圧されて弾性変形可能に構成されている。なお、このウェーブワッシャ３４に代えて、弾性変形可能な部品の一例としてゴム製のパッキンを用いてもよい。
【００２７】
続いて、円筒２１に作用するスラスト荷重の伝達経路を説明する。図７に示す１点鎖線の矢印は、スラスト荷重の伝達経路を示すものであり、まず、貫入ロッド４にスラスト荷重が作用すると、これを保持する円筒２１にもスラスト荷重が作用し、円筒２１のフランジ部２１ａが円筒ころ軸受け２３の内輪を押圧する。この内輪からウェーブワッシャ３４を介して隣接するアンギュラ玉軸受け２５の内輪にスラスト荷重が伝達される。ここで、アンギュラ玉軸受け２４，２５においては、玉と、内輪および外輪とは接触角を有している。そのため、二個のアンギュラ玉軸受け２４，２５の背面を組合わせて配置することにより、内輪に伝達されたスラスト荷重は、玉を介して確実に外輪へ伝達される。
【００２８】
続いて、前記アンギュラ玉軸受け２４の外輪に伝達されたスラスト荷重は、ロードセル本体２８の支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄに伝達される。これを受け、ロードセル本体２８に形成された突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが受け部材３１を押圧する。そのため、当該突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを支点としてロードセル本体２８には歪みが生じる。すなわち、ロードセル本体２８において、隣接する突部３０ａと突部３０ｄ、突部３０ｄと突部３０ｃ、突部３０ｃと突部３０ｂ、及び突部３０ｂと突部３０ａは梁として機能し、この梁に歪みが生じる。ここで、ロードセル本体２８の片面上には、前記第２の突部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが形成されている。これにより、所定の歪みが生じると、当該第２の突部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが受け部材に接触する。そのため、ロードセル本体２８がスラスト荷重の過負荷により損傷することがないよう保護されている。
【００２９】
以上のように、スラスト荷重を検出するための構成においては、円筒２１が一対の円筒ころ軸受け２２，２３によって回転自在に支持されている。この円筒ころ玉軸受け２２，２３は、円筒２１に作用するラジアル荷重に対して負荷能力を有するものであるが、スラスト荷重に対しては負荷能力がない。しかも、アンギュラ玉軸受け２４，２５の背面を組み合わせて配置することにより、スラスト荷重がその外輪へ確実に伝達される。そのため、ワッシャ型ロードセル２６がラジアル荷重の影響を受け、誤って歪むことが皆無となるとともに、ワッシャ型ロードセル２６へスラスト荷重が確実に伝達されるため、円筒２１であって、すなわち貫入ロッド４に作用するスラスト荷重を精度良く検出することができる。
【００３０】
また、ロードセル本体２８においては、その片面がスラスト荷重を受けると、反対の片面に形成された突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが支点となり、ロードセル本体２８に歪みが生じる。しかも、この突部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄから円周方向に所定の間隔を空けた位置の裏面には支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄが形成され、この支持部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄの段付き部にスラスト荷重が作用する。これにより、ロードセル本体２８は、複数の梁で構成されることとなり、歪みゲージ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄをブリッジ接続することにより、低スラスト荷重でも出力を大きくとることができる。そのため、スラスト荷重の検出精度に優れたものとなる。
【００３１】
前記ワッシャ型ロードセル２６の歪みゲージ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは前記制御装置１０に接続されて、ロードセル本体２８の歪みによる検出値を制御装置１０に送るように構成されている。
【００３２】
以下、荷重検出手段の一例であるワッシャ型ロードセル２６による検出値に基づく、昇降用モータ８のフィードバック制御について説明する。
【００３３】
前記制御装置１０は、自動貫入試験機１の動作を制御するものであり、昇降用モータ８およびチャック用モータ６の駆動制御、貫入状況に応じた荷重設定などをそれぞれ相互に関連づけて行うように構成されている。また、この制御装置１０には、所定の荷重ごとに昇降用モータ８へ通電する指令値が登録されており、所定荷重設定時に当該指令値を選択し、この指令値を昇降用モータ８に出力して、貫入ロッド４に所定の荷重をかけるように構成されている。さらに、この制御装置１０は前記ワッシャ型ロードセル２６による検出値をフィードバックするように構成されており、フィードバックされた検出値と前記指令値とを比較するように構成されている。そして、当該指令値と検出値とに差がある場合には、昇降用モータ８の指令値を繰り返し補正し、貫入ロッド４にかかる荷重が目標の値となるよう制御するように構成されている。
【００３４】
上記自動貫入試験機１においては、昇降台３が上昇した位置で昇降台３に所定重量の錘３ａを載荷し、チャック５に貫入ロッド４を保持した後、制御装置１０からのスタート指令により昇降用モータ８が駆動する。この時、昇降用モータ８は、第１の一方向クラッチ１６がスプロケット７の伝達軸１２に対して空転する方向に駆動し、このためスプロケット７の伝達軸１２は第１の一方向クラッチ１６の回転数以下の範囲内で回転自在となって、案内チェーン２ａに沿って回転して昇降台３を自重により支柱２に沿って下降させる。これにより、昇降台３は、貫入ロッド４が地表に当接するまでは一定速度で下降する。続いて、貫入ロッド４が地表に当接すると、ワッシャ型ロードセル２６による検出値が上昇するため、貫入ロッド４には初期荷重の５０Ｎがかけられる。
【００３５】
貫入試験では、貫入ロッド４に負荷される荷重が、５０Ｎ，１５０Ｎ，２５０Ｎ，５００Ｎ，７５０Ｎ，１ＫＮの６段階の値に設定されている。例えば、２５０Ｎ荷重で貫入速度が遅くなった場合には、貫入ロッド４にかけられる荷重を増加する。一方、貫入速度が速くなった場合には、貫入ロッド４にかけられる荷重を減少する。このように、貫入段階で貫入速度が遅くなるごとに５００Ｎ、７５０Ｎ、１ＫＮの順に荷重が増すよう指令値が変更される。そして１ＫＮの荷重がかけられた状態で、かつ貫入速度が遅くなった時には、チャック用モータ６が駆動してチャック５と貫入ロッド４７を一体に回転させ、荷重を負荷した状態で回転貫入が行われる。
【００３６】
続いて、貫入ロッド４先端にかかるスラスト荷重に応じてワッシャ型ロードセル２６のロードセル本体２８には相応の歪みが発生するため、これを歪みゲージ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄが検出する。次に、この検出値は、制御装置１０にフィードバックされて指令値と比較される。この時、検出値と目標値とが同じであれば、昇降用モータ８の通電量を定める指令値は変更されない。
【００３７】
一方、目標値と検出値とに差がある場合、制御装置１０はその差に応じて昇降用モータ８に出力される指令値を増減し、この指令値を再度昇降用モータ８に出力する。すなわち、昇降台３のじん性、あるいは駆動系の駆動抵抗により、パウダクラッチのクラッチ力が低下して、これによりワッシャ型ロードセル２６の検出値が目標値より大きい場合、制御装置１０は、貫入ロッド４にかかる荷重が小さくなるよう昇降用モータ８を駆動する。一方、ワッシャ型ロードセル２６の検出値が目標値より小さい場合、制御装置１０は、貫入ロッド４にかかる荷重が大きくなるよう昇降用モータ８を駆動する。このように、本自動貫入試験機１では、ワッシャ型ロードセル２６の歪みゲージ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの検出値を連続的にフィードバックして、これを目標値と比較し、両者の差に応じて昇降用モータ８へ出力される指令値を補正するようになっている。これにより、実際に貫入ロッド４にかかる荷重を適正化することが可能となり、貫入試験結果の信頼性も向上する。
【符号の説明】
【００３８】
１ 自動貫入試験機
２ 支柱
２ａ 案内チェーン
３ 昇降台
３ａ 錘
４ 貫入ロッド
４ａ ロッド
４ｂ スクリューポイント
４ｃ 凹状溝
５ チャック
６ チャック用モータ
６ａ 無端チェーン
７ スプロケット
８ 昇降用モータ
８ａ 駆動軸
１０ 制御装置
１１ 遊星歯車機構
１２ 伝達軸
１３ 駆動歯車
１４ 中間歯車
１５ 伝達歯車
１５ａ 係合溝
１５ｂ 最終端
１６ 第１の一方向クラッチ
１７ ロータリエンコーダ
１８ 第２の一方向クラッチ
１８ａ 係合片
１９ ばね
２０ 鋼球
２１ 円筒
２１ａ フランジ部
２２，２３ 円筒ころ軸受け
２４，２５ アンギュラ玉軸受け
２６ ワッシャ型ロードセル
２７ カラー
２８ ロードセル本体
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ 支持部
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 突部
３１ 受け部材
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 第２の突部
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ 歪みゲージ
３４ ウェーブワッシャ
３５ 検出部材
３６ 近接センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立設された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、当該昇降台の下降に伴って地中に貫入する貫入ロッドを保持可能なチャックと、
前記貫入ロッドにかかる荷重を検出可能な荷重検出手段と、
前記昇降台を昇降操作するよう設けられ、かつ出力トルクを調整して貫入ロッドにかかる荷重を所定の荷重に変更可能な昇降用駆動手段と、
前記荷重検出手段による検出値と貫入ロッドにかかるべき荷重の目標値とを比較し、実際に貫入ロッドにかかる荷重が目標値となるよう昇降用駆動手段を駆動制御する制御ユニットと
を備えることを特徴とする自動貫入試験機。
【請求項１】
立設された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、当該昇降台の下降に伴って地中に貫入する貫入ロッドを保持可能なチャックと、
前記貫入ロッドにかかる荷重を検出可能な荷重検出手段と、
前記昇降台を昇降操作するよう設けられ、かつ出力トルクを調整して貫入ロッドにかかる荷重を所定の荷重に変更可能な昇降用駆動手段と、
前記荷重検出手段による検出値と貫入ロッドにかかるべき荷重の目標値とを比較し、実際に貫入ロッドにかかる荷重が目標値となるよう昇降用駆動手段を駆動制御する制御ユニットと
を備えることを特徴とする自動貫入試験機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１７４３４０（Ｐ２０１１−１７４３４０Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０９４３（Ｐ２０１０−４０９４３）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００２２７４６７）日東精工株式会社 (263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００２２７４６７）日東精工株式会社 (263)
【Ｆターム（参考）】
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