JP2009057765A - 打撃貫入試験機における分割可能な打撃受圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消耗部品のみの交換が容易に迅速に行え且つ必要な個所のみを交換することで迅速な貫入試験の再開を可能にした自動貫入試験機の打撃受圧装置を得る。
【解決手段】昇降動可能なハンマ部材４０と、これに打撃されると地中に貫入する貫入ロッド７と、ハンマ部材４０の昇降移動路上に配置されて打撃を直接受ける打撃受圧ユニット５０とを有する打撃貫入試験機において、貫入ロッド７の後端が挿入支持されるシリンダ部材６０と、シリンダ部材６０のハンマ部材４０に対向する側に取り付け取り外し可能に固定されて前記貫入ロッド７の後端が当接するノッキングヘッド５１とから構成された分割可能な打撃受圧装置であるので、ハンマ部材の打撃によりノッキングヘッドに変形が生じても、貫入ロッドからこのノッキングヘッドを取り外して交換することが可能であり、これにより、貫入途中において部材を交換してもほとんど調整が必要ない。
【選択図】図１

Description

本発明は、貫入ロッドを打撃してこれを地中に貫入し、その地中の地層構造や地盤強度を調査する打撃貫入試験機であって、詳しくはハンマ部材で打撃される打撃受圧装置の改良に関する。

従来から使用されている打撃貫入試験機としては、特許文献１に開示された自動貫入試験機がよく知られている。この自動貫入試験機は、立設されたガイドロッドに沿い移動自在なハンマ部材と、このハンマ部材の下方に配置され、ハンマ部材による打撃で地中に貫入される貫入ロッドと、ハンマ部材の移動方向と平行に上下方向に回動している無端チェーンとを備えている。この無端チェーンには、等間隔に三個の上昇具が配置してあり、また前記ハンマ部材には、常時前記上昇具の移動路上にあって、拡開可能な係止部が設けられている。このハンマ部材は無端チェーンの上下方向の回動（循環送り）に伴って移動する上昇具が係止部を係止することで上昇する。そして、ハンマ部材の移動路上の所定位置には係止解除部材が設けてあり、これにより上昇するハンマ部材の係止具を回動させ、これと上昇具との係合を所定位置で解除するように構成されている。このようにして係合が解除されたハンマ部材は自重により落下し、貫入ロッドに打撃力を与え、この貫入ロッドを地中に貫入させている。
実公平６−４９６１１号公報

このような上記従来の自動貫入試験機では、所定の位置まで打ち込むのにハンマ部材による打撃が繰り返されるため、貫入ロッドを直接打撃しないようにこれを保護するためにノッキングヘッドが介在しているが、打撃が繰り返し行われると、このノッキングヘッドも徐々に変形し、このノッキングヘッドとともにこれと一体のガイドロッドも含めた全体を交換しなければならず、この交換に多くの費用や時間がかかっている。また、このガイドロッドの交換にはハンマ部材等を一旦除去し、再度ハンマ部材等を組み合わせて調整設定する必要があり、その取り付け調整に手間がかかっている。更に、この従来例では貫入ロッドをノッキングヘッドの取り付けに際して貫入ロッドの一端にある基端部の雄ねじ部を保護するためにコネクタが介在しているが、ノッキングヘッドの変形により詰まりが生じる等してノッキングヘッドからコネクタや貫入ロッドを取り外すことができなくなる恐れがある等の課題が生じている。

本発明の目的は、このような課題を解消するとともに消耗部品のみの交換が容易に迅速に行え且つ必要な個所のみを交換することで迅速な貫入試験の再開を可能にした自動貫入試験機の打撃受圧装置を得ることである。

本発明の目的は、立設するガイド部材３４に沿い昇降動可能なハンマ部材４０と、このハンマ部材４０により打撃されると地中に貫入する貫入ロッド７と、この貫入ロッド７の後端が挿入されて前記ハンマ部材４０の昇降移動路上に配置されてこれの打撃を直接受ける打撃受圧ユニット５０とを有する打撃貫入試験機において、前記貫入ロッド７の後端が挿入支持されるシリンダ部材６０と、このシリンダ部材６０の前記ハンマ部材４０に対向する側に取り付け取り外し可能に固定されて前記貫入ロッド７の後端が当接するノッキングヘッド５１とから構成された分割可能な打撃受圧装置を提供することで達成される。

また、前記構成に加えて、ノッキングヘッドはハンマ部材４０の打撃時に生じる衝撃音を減少させる消音部材５４を前記ハンマ部材４０に対向する側に脱着可能に固定した構成とすることで、ハンマ部材でノッキングヘッドを打撃したときに生じる金属音を除くことができる。更に、これら構成におけるノッキングヘッドはシリンダ部材６０に固定した状態において、これの中心線延長上に貫入ロッド７の径より小さい穴径のガイド穴５２を有し、このガイド穴５２に雌ねじ５３を形成して前記消音部材５４をねじ部材５５で固定可能とし、一方、このガイド穴５２に前記消音部材５４を取り外してから脚部の長い押出ボルト９を螺合することにより前記貫入ロッド７を押出可能にした構成であることから消音部材が消耗してもその交換が容易であるとともに貫入ロッドをノッキングヘッドから簡単に押し出すことができる。

本発明によれば、打撃受圧装置がノッキングヘッドと貫入ロッドを支持するシリンダ部材とに分割可能に組み立てられているので、ハンマ部材の打撃によりノッキングヘッドに変形が生じても、貫入ロッドからこのノッキングヘッドを取り外して交換することが可能であり、これにより、貫入途中において部材を交換してもほとんど調整が必要ない。また、ハンマ部材に対向するノッキングヘッドの面には硬質のプレートを介して消音部材が固定されているので、ノッキングヘッドとシリンダ部材とを一体固定している固定ボルトに消音部材が直接当接して変形することがなく、消音部材の寿命も延びる。更に、ノッキングヘッドにシリンダ部材内に連通する、前記消音部材を固定するための雌ねじ穴を形成しているので、貫入ロッドがシリンダ部材内に噛み込んだ状態になったり、土砂が入り作業者が引き出そうとしても抜けなくなった場合にこの雌ねじ穴に脚部の先端がシリンダ部材に達する程度の長い押出ボルトをねじ込めば、前記貫入ロッドを簡単に押し出すことが可能になる等の特有の効果が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。図６及び図７において、１は打撃貫入試験機であり、ベースユニット１０に打撃ユニット２０を搭載した構成となっている。前記ベースユニット１０は、特開２００４−２６３４１７号公報によって開示された構造を利用している。即ち、ベースユニット１０はスタンド２に立設された第１支柱３を有し、この第１支柱３には昇降台４が昇降自在に案内されている。この昇降台４には前記第１支柱３の背面側に位置するスプロケット（図示せず）が回転可能に設けてあり、このスプロケットは前記第１支柱３の背面に鉛直方向に直線的に延びて取り付けられているチェーン部材５に噛み合っている。このため、ユニット昇降用モータ１１の正転駆動を受けると、昇降台４は上昇するようになっている。この昇降台４は前記ユニット昇降用モータ１１により所定位置にて停止し、その高さ位置を維持するようになっており、後述の打撃ユニット２０からの信号が入ると、所定量だけ下降するよう構成されている。

また、前記打撃ユニット２０は図６に示すように、エレベータユニット３０とハンマ部材４０とから構成されており、エレベータユニット３０は前記ベースユニット１０の昇降台上に立設した第２支柱３１とこの第２支柱３１の前面にあって、これに沿い循環移動する無端チェーン３２とから構成されている。この第２支柱３１には前記無端チェーン３２がこれの上下に配置されているスプロケット（図示せず）に巻き掛けられて循環移動するようになっており、この無端チェーン３２はハンマ操作モータ３３により循環駆動されるようになっている。この無端チェーン３２の所定位置にはこの無端チェーン３２の幅方向の両側に夫々突出した係止部材（図示せず）が一体固定されている。

更に、前記第２支柱３１にはハンマ部材４０を所定高さ位置でハンマ部材４０の上昇を解除する解除部材（図示せず）が設けてあり、この解除部材の作用により、ハンマ部材４０は前記無端チェーン３２により係合されて上昇する動作が遮断され、自重落下する構成となっている。

前記第２支柱３１の前面には昇降移動路を形成するこれと平行なガイドレール状のガイド部材３４が左右一対となって立設しており、前記ハンマ部材４０はこのガイド部材３４の間に配置されている。これにより、ハンマ部材４０はこのガイド部材３４に沿い昇降移動可能に案内されており、このハンマ部材４０の打撃部の中心を通る中心線上にはハンマ部材４０の打撃を直接受ける打撃受圧ユニット５０のノッキングヘッド５１の中心が一致するよう配置されている。この打撃受圧ユニット５０を構成するノッキングヘッド５１には昇降台４に固定されているテーブル６を貫通し、図１及び図２に示すように、下方に挿通して支持された中空状のシリンダ部材６０が固定ボルト６１により取り付け取り外し可能に固定してあり、このシリンダ部材６０は前記テーブル６に固定されている軸受け部材６２により軸方向への移動が案内されている。

しかも、このノッキングヘッド５１にはその中心に段付き形状のガイド穴５２が形成してあり、上部の細穴には雌ねじ５３が形成されている。一方、このガイド穴５２の下部に位置する大径穴は貫入ロッド７の基端部の雄ねじ７ａが入るのに十分な大きさで且つ雄ねじ７ａの端面がノッキングヘッド５１に当たらない深さで、その直径は前記貫入ロッド７の径より小さい形状となっている。言い換えれば、このガイド穴５２はノッキングヘッド５１をシリンダ部材６０に固定した状態において、これの中心線延長上に貫入ロッド７の径より小さい穴径となっており、貫入ロッド７の基端部の周縁部にノッキングヘッド５１が当接するようになっている。尚、この実施の形態では、ガイド穴５２を段付き形状としたが、これに代え、細穴を大径穴と同一穴径としたストレート穴形状としてもよい。

このノッキングヘッド５１の上部即ち、前記ハンマ部材４０に対向する側には、前記ハンマ部材４０の打撃時に生じる互いの金属同志の衝撃音を減少させる消音部材５４をノッキングヘッド５１との間に支持プレート５６を介在させて脱着可能に前記ガイド穴５２に取付ボルトあるいはねじ等のねじ部材５５で固定してあり、この支持プレート５６は消音部材５４であるゴムあるいはガスケット等がノッキングヘッド５１とシリンダ部材６０とを固定するための凹みに嵌り込み、変形しないようにするものであって、消音部材５４の寿命を長くすることを補助するものである。また、ノッキングヘッド５１の下端には前記ガイド穴５２の中心線と同心で、前記貫入ロッド７の後端が挿入支持される遊挿穴６３が形成されたシリンダ部材６０が固定ボルト６１で固定されている。この遊挿穴６３はノッキングヘッド側が貫入ロッド７の中心を一致させるべく挿入可能な直径の支持穴部６３ａとなっており、この遊挿穴６３の下方は貫入ロッド７の遊挿を容易にするよう前記ノッキングヘッド側より大きい直径の案内穴部６３ｂとなっている。この支持穴部６３ａと案内穴部６３ｂとの接続部はテーパ形状となっており、貫入ロッド７の下方からの挿入が容易になるよう案内している。

このシリンダ部材６０は、上部が前記ノッキングヘッド５１の外径に近似した大きさで、これの下部が前記外径より小径な円筒形状の段付き円筒形状となっており、このシリンダ部材６０の円筒部分は前記昇降台４に固定されているテーブル６に固定された軸受け部材６２にスリーブ６４を介して摺動可能に案内されている。この軸受け部材６２の前記シリンダ部材６０の段付き部に対向する位置には、段付き部が軸受け部材６２に当接した際に生じる金属音を減少させるための消音用のゴム板６５あるいはガスケット等が固定してあり、このシリンダ部材６０の下端にはこれと一体に移動し、前記昇降台４からシリンダ部材６０が抜け出さないように作用する抜け止め部材６６が取り付けられている。即ち、ハンマ部材４０により打撃が繰り返されて下降移動するシリンダ部材６０の移動量より昇降台４の下方への移動量が超えないようになっている。

更に、７は、前記シリンダ部材６０にこれの下方端から挿入された貫入ロッドであり、これの先端には図６に示すように、地表に押し付けられた状態からハンマ部材４０での打撃により地中に貫入されるコーン８が取り付けられている。この貫入ロッド７の軸部７ｂはその一端には雌ねじ（図示せず）が、他端には雄ねじ７ａが形成されており、同じ構成の軸部７ｂの雌ねじに雄ねじ７ａを螺合して順次継ぎ足して延長することが可能となっている。

このような構成において、貫入試験を行うには、試験位置に本貫入試験機１を設置し、制御ユニット（図示せず）によりユニット昇降用モータ１１を正駆動して昇降台４を上昇させる。次ぎに、ハンマ操作用モータ３３を無端チェーン３２のハンマ側が上昇するように駆動して、ハンマ部材４０を解除部材に接しない適当な位置まで上昇させる。続いて、スタンド２に取り付けられているガイド板７０のセンタ穴７１の中心にコーン８の中心が合うようにして貫入ロッド７を地表に立て、再度ユニット昇降用モータ１１を逆駆動して昇降台４を下降させながら、シリンダ部材６０の遊挿穴６３に貫入ロッド７を挿入する。シリンダ部材６０に挿入した貫入ロッド７は昇降台４が下降することによりノッキングヘッド５１に当接し、ノッキングヘッド５１とシリンダ部材６０とは一体となって下降を停止するが、昇降台４は続けて下降し、シリンダ部材６０の下端に取り付けられている抜け止め部材６６に当接するまで下降して停止する。

次ぎに、無端チェーン３２のハンマ側が下降するようにハンマ操作モータ３３を駆動し、ハンマ部材４０を下降させてノッキングヘッド５１に載置する。そして、制御ユニットにこの位置を試験の原点（貫入量０ｍｍ）として設定する。このようにして設定してから試験開始のスタート信号を入力すると、貫入ロッド７には昇降台４に装備されている打撃ユニット２０等の質量による荷重がかかる。続いて、図６に示すように、ハンマ操作モータ３３が駆動し、無端チェーン３２及び係止部材が一体に前面側（ハンマ側）を上昇するよう循環送りされる。これにより、係止部材がハンマ部材４０を係止し、無端チェーン３２と一体となって上昇する。

このようにして、ハンマ部材４０が上昇して、所定位置に達すると、あらかじめ所定位置に取り付けられている解除部材により無端チェーン３２とハンマ部材４０との係止が解除され、図４に示すように、ハンマ部材４０はガイド部材３４に沿い自重落下し、ノッキングヘッド５１を打撃する。この打撃によって、貫入ロッド７は地中に貫入する。このとき、貫入ロッド７には上述のように昇降台４や打撃ユニット２０等の質量による荷重がかかっているため、図５に示すように、昇降台４等は貫入ロッド７が貫入されるのに追従して下降することになる。その後、ノッキングヘッド５１を打撃したハンマ部材４０は再び循環移動してくる係止部材に係止されて再び上昇してハンマ部材４０の自重落下が繰り返される。

このように、無端チェーン３２及び係合部材をハンマ部材４０の昇降方向と平行に循環送りすることにより、ハンマ部材４０によるノッキングヘッド５１の打撃が繰り返されることで、貫入ロッド７は地中に貫入される。そして、所定量の貫入深さに対してハンマ部材４０が何回打撃を繰り返したかを計測算定することで、地盤の硬軟を判定することができる。

一方、この打撃によりノッキングヘッド５１が変形したり、摩耗した場合には、シリンダ部材６０と一体になったノッキングヘッド５１の消音部材５４を除去し、４本の固定ボルト６１を緩めてノッキングヘッド５１を交換すればよく、反対にシリンダ部材６０が摩耗した場合にも同様に固定ボルト６１を緩めてシリンダ部材６０を交換することもでき、これら部材を無駄なく使用することができる。また、この試験機は屋外でしかも造成地や宅地等で使用されるので、シリンダ部材６０に遊挿される貫入ロッド７と遊挿穴６３との間には泥や土砂等が噛み込むことがあり、貫入ロッド７がシリンダ部材６０から作業者が抜き取れないことが生じても、図３に示すように、前記ノッキングヘッド５１のガイド穴５２に前記消音部材５４を取り外してから脚部の長い押出ボルト９を螺合することにより前記貫入ロッド７を押出して抜き取ることができ、使い勝手も向上する。

本発明の実施の形態を示す拡大部分断面正面図である。 本発明の要部断面正面図である。 消音部材を除去し、押出ボルトをねじ込んだ状態を示す要部断面図である。 本発明に係る打撃開始状態を示す動作断面図である。 本発明の下降状態を示す動作断面図である。 打撃貫入試験機の正面側斜視図である。 打撃貫入試験機の背面側斜視図である。

符号の説明

１ 打撃貫入試験機
２ スタンド
３ 第１支柱
４ 昇降台
５ チェーン部材
６ テーブル
７ 貫入ロッド
７ａ 雄ねじ
７ｂ 軸部
８ コーン
９ 押出ボルト
１０ ベースユニット
１１ ユニット昇降用モータ
２０ 打撃ユニット
３０ エレベータユニット
３１ 第２支柱
３２ 無端チェーン
３３ ハンマ操作モータ
３４ ガイド部材
４０ ハンマ部材
５０ 打撃受圧ユニット
５１ ノッキングヘッド
５２ ガイド穴
５３ 雌ねじ
５４ 消音部材
５５ ねじ部材
５６ 支持プレート
６０ シリンダ部材
６１ 固定ボルト
６２ 軸受け部材
６３ 遊挿穴
６３ａ 支持穴部
６３ｂ 案内穴部
６４ スリーブ
６５ ゴム板
６６ 抜け止め部材

Claims (3)

1. 立設するガイド部材（３４）に沿い昇降動可能なハンマ部材（４０）と、このハンマ部材により打撃されると地中に貫入する貫入ロッド（７）と、この貫入ロッドの後端が挿入されて前記ハンマ部材の昇降移動路上に配置されてこれの打撃を直接受ける打撃受圧ユニット（５０）とを有する打撃貫入試験機において、
   前記貫入ロッドの後端が挿入支持されるシリンダ部材（６０）と、このシリンダ部材の前記ハンマ部材に対向する側に取り付け取り外し可能に固定されて前記貫入ロッドの後端が当接するノッキングヘッド（５１）とから構成されていることを特徴とする分割可能な打撃受圧装置。
2. ノッキングヘッドはハンマ部材の打撃時に生じる衝撃音を減少させる消音部材（５４）を前記ハンマ部材に対向する側に脱着可能に固定した構成であることを特徴とする請求項１記載の分割可能な打撃受圧装置。
3. ノッキングヘッドはシリンダ部材に固定した状態において、これの中心線延長上に貫入ロッドの径より小さい穴径のガイド穴（５２）を有し、このガイド穴に雌ねじ（５３）を形成して前記消音部材をねじ部材（５５）で固定可能とし、一方、このガイド穴に前記消音部材を取り外してから脚部の長い押出ボルト（９）を螺合することにより前記貫入ロッドを押出可能にした構成であることを特徴とする請求項１又は２記載の分割可能な打撃受圧装置。

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