JPH0882585A

JPH0882585A - 土質試料削製機

Info

Publication number: JPH0882585A
Application number: JP25596694A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nanba; 健一難波; Keiji Inoue; 啓司井上; Tasuke Fukunaga; 太輔福永
Original assignee: Marui Co Ltd
Current assignee: Marui Co Ltd
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1996-03-26
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: JP3026056B2

Abstract

(57)【要約】【目的】採取した円柱状のサンプルを削って所定寸法
の試料を形成する場合、サンプル中の異物をカッターが
自動的に回避するようにした事で、これまで困難として
いた自動化を可能にし、これによって試料の仕上がり精
度と作業性の向上を図る事を目的とする。【構成】上下の支持盤２４、２５によってサンプルＳ
を掴持し、モーター２６をプログラム制御によって所定
角度宛て回動する事により切除位置を順次に移動させる
送り手段Ａと、プログラムによって速度制御される昇降
部材３上にカッター２８の支持アーム１３ａ、１３ｂを
枢設して、支持アーム１３ａ、１３ｂの支持角度を変え
る事により仕上がりサイズを変更する切除手段Ｂと、前
記支持アーム１３ａ、１３ｂに切除時の反力と平衡する
一定のトルクを付加し、トルクが反力と不平衡の時点で
異物と判断し、支持アーム１３ａ、１３ｂを反転させて
異物を徐行する回避手段Ｃとからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建造物を設置するに先
立ち、土質を予め調査するために現場で採取したサンプ
ルを土質試験（ＪＩＳ：日本工業標準規格）の規格に適
合するように、該サンプルの外周を削って所定サイズ
（直径）の試料に仕上げる土質試料削製機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートの打設やパイルを打ち込ん
で建造物の基礎を設ける場合、基礎設計の資料として予
め土質調査をするが、その調査にはＪＩＳで定められた
幾種類かの試験がある。こうした試験に試供される円柱
状試料のサイズは、直径が３５、５０、６２（ｍｍ）の
３通りあり、何れも実際には採取した大径のサンプルを
削って所定寸法の試料に仕上げ、土質試験機でその物性
を調べるものである。前記のサンプルを削って仕上げる
作業は、採取時の条件（水分、形状）を保ったまま持ち
帰り、所定の寸法となるように手作業で慎重に外周を少
しずつ削って仕上げているが、実際に採取したサンプル
は殆どの場合均質ではなく石や貝殻、或いは木片等の異
物が内在しており、その都度これらの異物をピンセット
やヘラ、指手で除去し、その際生じた凹欠部には既に削
り落とした余剰のサンプル片を充填しながら作業を推進
し、所定寸法の試料に仕上げているのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のよ
うにサンプルを手作業で削って所定寸法の試料にする作
業は、正確な円柱面に仕上げるのに熟練と慎重な配慮を
要するだけでなく、作業に長時間を要すると言う欠点が
あった。本発明は係る上記従来の手作業による欠点を除
去し正確でしかも短時間で所定寸法の試料を得ることが
できる試料削製機を安価に提供するものである。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】サンプルを掴持し駆動装置
により一定角度宛て回動して切除位置を順次に変更する
送り手段と、カッター支持アームをプログラムによって
速度制御される昇降部材上に枢設して、該支持アーム上
のカッターによってサンプルの余剰部分を縦方向にカッ
トすると共に、支持アームの角度を変える事により仕上
がり寸法を変更するようにした切除手段と、前記支持ア
ームに切除時の反力と平衡する一定のトルクを付加し、
トルクが反力と平衡しなくなった時点で異物と判断し支
持アームを反転させて異物を回避する手段とからなる。

【０００５】

【作用】スタートする事により支持アーム上のカッター
を下降させ、セットしたサンプルを予めプログラムした
ところに従って一定角度宛て回動しながら削り進み、所
定直径の試料を削製する。若し削製中にサンプル中の異
物に直面したた場合には、切除時の反力と前記カッター
の支持アームに付加しているトルクとの平衡が崩れ、更
に一定値以上のトルクを作用させても、平衡が保たれな
い場合には、該支持アームを反転させて異物を回避した
後再び作業を継続する。

【０００６】

【実施例】先ず本発明は、建造物の設置予定現場でボー
リング等によって採取したサンプルの外周を削って所定
直径の試料を作成するもので、削製機の主要構成は、サ
ンプルの上下端をクランプして一定角度宛て間欠的に回
動する送り手段Ａと、該サンプルの余剰部分をカッター
にて縦方向にカットする切除手段Ｂと、該切除手段Ｂに
一定値以上の反力が作用したとき異物と判断してカッタ
ーを異物から徐行させるようにした回避手段Ｃとからな
る。

【０００７】次に上記各手段を詳細に述べると、送り手
段Ａは、機台１の前部寄りに速度制御可能なモーター２
６を垂直に設置し、モーター２６の出力軸上には該モー
ター２６によって回動する下位サンプル支持盤２５を連
設しており、該モーター２６にロータリーエンコーダ２
７を連係させて前記支持盤２５の回転角を検出し、サン
プルの切除位置を順次に割り出すようにしている。又、
後部支持枠２の上端部には支持アーム２１を水平に突設
して、その先端螺子部２１′に前記支持盤２５と相対す
る上位のサンプル支持盤２４を下端に枢設した昇降螺杆
２２を垂直に螺着し、該昇降螺杆２２の上端摘み２３を
回動する事により該支持盤２４を上下動させ、支持盤２
５との対向間隔を変えるようにしている。

【０００８】又、切除手段Ｂは、後部支持枠２の略中央
部にあって垂直に枢設された螺杆４の下端にプログラム
にってコントロール可能なパルスモーター５を連設して
該螺杆４を正逆転するようにし、該螺杆４にはボールナ
ットを備えた昇降部材３を螺合し、該昇降部材３の前面
に取り付けたフレーム６の両支持片６ａ、６ｂ先端間に
搖動部材１３の基端部を枢設する。そして、該搖動部材
１３の両端部に前方へ突出した２本の支持アーム１３
ａ、１３ｂの先端間にピアノ線などの強靭な線材からな
るワイヤー製のカッター２８を張設し、該アーム１３
ａ、１３ｂの姿勢（角度）を後述の異物回避手段によっ
て一定に保つようにしている。又、他方の支持アーム１
３ｂの先端にはローラー１５を枢設すると共に、ローラ
ー１５の周側後部に、上下のアーム１７ａ、１７ｂによ
って機台１上の支持部材１６に枢設したガイド杆１７を
接触させ、更に下部のアーム１７ｂには動作アーム１８
を突設して、該アーム１８の先端部を前記機台１内に設
置したソレノイドアクチェータ２０の出力軸上にあるカ
ム１９と外接させ、該カム１９を回動する事により前記
ガイド杆１７を垂直状態のまま前後に移動させ、試料の
直径を変更するようにしている。

【０００９】次に異物の回避手段Ｃについて述べると、
片方の支持アーム１３ａには前記搖動部材１３の支点よ
り逆方向に扇形歯１４を延長突設して、その外周に歯列
１４ａを刻設している。そして、該歯列１４ａには片方
の支持片６ａを貫くトルクリミッター８の出力軸端に嵌
着したピニオンギアー７を噛み合わせ、更にトルクリミ
ッター８の入力軸にトルクモーター１０を連設して該ト
ルクリミッター８を介して前記ピニオンギアー７から扇
形歯１４を経て支持アーム１３ａ、１３ｂへ一定トルク
を作用させている。またトルクリミッター８のギアー９
には該リミッター８のトルクを調整する為のミニモータ
ー１２のギアー１１を噛み合わせてトルクを調整するよ
うにしている。

【００１０】次に上記構成の一連動作に就いて述べる
と、通常良く用いられる試料のサイズは、φ（直径）３
５×長さ７０ｍｍ、φ５０×１００ｍｍ、φ６２×４０
ｍｍの３通りであるが、ここでは例えば最小直径の円柱
状試料を削製するものとし、初期条件として先ずソレノ
イドアクチェータ２０のカム１９が最大偏心半径で動作
アーム１８と接触し、ガイド杆１７を前方（支持枠２か
ら遠のく方向）へ移動した位置にあると同時に、支持ア
ーム１３ａ、１３ｂも除去手段Ｂの昇降部材３と共に最
上位にあり、しかも支持アーム１３ａ、１３ｂが反時計
方向へ回動してカッター２８（ワイヤー）がサンプルＳ
の装着に支障を来たさないように斜め上方の位置に待機
しているものとする。

【００１１】そして、先ず摘み２３の操作で昇降螺杆２
２を下降させながら上下の支持盤２４、２５間にボーリ
ングその他によって採取した土質サンプルＳ（通常は粘
土質）を介在掴持した後、制御装置の試料直径（この場
合前述の小径を選択）を設定することにより、ソレノイ
ドアクチェータ２０が動作し、カム１９を回動してワイ
ヤー２８が最小半径上の位置に安定するようにローラー
１５を案内するガイド杆１７の位置を決定し、次いでト
ルクモーター１０が回動してトルクリミッター８及びピ
ニオンギアー７を介して、扇形歯１４を時計方行へ回動
する。従って支持アーム１３ｂの先端のローラー１５は
ガイド杆１７と接触し、この時カッター２８は図５のよ
うに試料Ｓ′の仕上がり予定円周（直径Ｄ）上と丁度対
応する位置にある。

【００１２】以上で削製準備作業は終了したので、図７
の流れ図に従って制御盤上のスタート釦をＯＮ状態にす
ると、マイクロコンピュータ内に予めメモリーしたプロ
グラムに従って、最初にパルスモーター５が始動し螺杆
４を定速で回動するとカッター２８は昇降部材３と共に
下降する。この時支持アーム１３ａ、１３ｂにはトルク
モーター１０によって一定のトルクが付加されており、
支持アーム１３ａ、１３ｂに作用しているトルクとサン
プルＳを一定速度で垂直に削り進む時カッター２８が受
ける反力とがバランスしている場合は、パルスモーター
５の回転をそのまま保ち、カッターを定速で下降させ
る。

【００１３】もし、サンプルＳが硬く切削時の反力がト
ルクより大きい場合には、カッター２８の下降がフレー
ム６の下降より遅れ、該支持アーム１３ａ、１３ｂが相
対的に反時計方向に回動することになり、図１に示すフ
レーム６上のリミットスイッチＬＳ_１をＯＦＦ状態にな
し、パルスモーター５の回転速度を低下させカッターの
下降速度を緩やかにすると同時に、トルク調整用のミニ
モーター１２を始動してトルクリミッター８のトルクを
増加させることで、カッターの下降速度と支持アーム１
３ａ、１３ｂに作用するトルクとのバランスが図られ、
支持アーム１３ａ、１３ｂが通常姿勢に戻ってリミット
スイッチＬＳ_１をＯＮ、ミニモーター１２を停止する。
（Ｐ_０〜Ｐ_１間で各サンプル毎の適正トルクが決定され
る）

【００１４】上述の動作によって夫々のサンプルの硬さ
に対する適正トルクが定まり、この状態でカッターを定
速で下降（Ｐ_２）し最下位に達した時、余剰片Ｓ_１（図
６）が切り落とされ、同時に下限センサー（図示せず）
がＯＮとなり、カッター２８の下降が停止し、次の瞬間
支持アーム１３ａ、１３ｂを反時計方向に回動してカッ
ター２８がサンプルに全く接触しない姿勢をとってから
再び上昇し、上限センナー（図示せず）をＯＮにして、
第１回目の切除動作を終える。次にサンプルの他の位置
を切除する為にモーター２６を回動して支持盤２５（流
れ図中の試料軸と対応：Ｐ_３）を回動し、設定角例えば
１８０°をエンコーダ２７が検出した時点で支持盤２５
の回転を停止し、前記の動作サイクルＰ_２からＰ_３まで
の動作を繰り返すことで、サンプルの対向両面を平行に
切除する。

【００１５】次にマイクロコンピューターのプログラム
に従って下位支持盤２５を回動し、エンコーダ２７が設
定角９０°を検出した時モーター２６の回動は停止し、
前記同様の動作サイクルＰ_２からＰ_３を行い、再び支持
盤２５を１８０°回動して動作サイクルＰ_２からＰ_３を
行うことにより４角柱が得られる。更に支持盤２５を４
５°回動してから前記角柱の４箇所の角部Ｓ_２を９０°
宛て４回回動して切除し、更に該支持盤２５を１０°宛
て回動して３６回切除する事により予定した半径Ｒの円
柱状試料Ｓ′（厳密には多角柱）が形成され、作業終了
をブザーが告げる。

【００１６】しかし、上記は本発明装置が異物のない凡
そ均質なサンプルを削製する場合の一連動作であるが、
実際には多くの場合地中から採取したサンプルは粘土層
内に貝殻又は礫岩、木片等が混在しいて作業は容易では
ない。例えば上述のように試料を削製中に粘土質内に貝
殻等の硬い異物が混じっていたと仮定すると、この異物
によってカッター２８の進行が阻まれて停滞するが、昇
降部材３はモーター５により引き続き下降しようとする
ため、支持アーム１３ａ、１３ｂに作用しているトルク
とカッター２８に作用する反力との間のバランスが破れ
て、支持アーム１３ａ、１３ｂが反時計方向に回動し、
スイッチＳＬ_１をＯＦＦ状態にする。その時昇降部材３
の下降速度を減速しながらトルクを高めて行くが、下降
速度とトルクとのバランスが得られない時はトルクリミ
ッター８の限界が破れて異物と判断し、支持アーム１３
ａ、１３ｂが反時計方向に回動し、カッター自らが異物
を回避する事によりカッターに作用する反力が無くなる
ので、該カッター２８は初期設定トルクの状態に復帰
し、スイッチＬＳ_１をＯＮ状態にして試料の削製を継続
し、カッターを最下位まで下降させた後上昇復帰させ
る。以下この動作を所定回数反復し終えてから最後に前
記異物を除去すると共に、この凹欠部に削り取った余剰
の粘土材を充填して所定サイズの試料を完成させる。

【００１７】次に図４に示す実施例は支持アーム１３′
ａ、１３′ｂの長さを異にし、両支持アーム１３′ａ、
１３′ｂの先端間に張設したカッター２８（ワイヤー）
を傾斜させる事によりサンプルを削製するときの抵抗つ
まり反力を軽減させるようにしたものであり、その他は
構成及び作用共に前者実施例と全く同じであるから、こ
こでの説明は重複を避けるため省略する。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、上述の如く昇降部材にカッタ
ーの支持アームを枢設して、カッターが切除時に受ける
反力に対し支持アームに常に一定のトルクを作用させて
自動的に平衡させ、若し平衡が崩れた場合は異物と判断
してカッターを徐行するようにした事により、未加工の
円柱状サンプルの外周を削り落とす途中で異物と直面し
た場合、該異物を自動的に回避するので、これまで自動
化を阻んでいた最大の難点を一挙に克服できる。また、
自動化できた事でこれまでの手作業と異なり、カッター
がガイド杆に沿って移動するので切除面が直線的で仕上
がりが正確であり、しかも作業性が大きく改善され、能
率が著しく向上して所要時間が短縮する。そして、最初
の切削準備の際に、切除反力と平衡させる為に付加した
トルクの大きさから各サンプルの硬さを判定する事がで
きる。更に、作業中に異物と直面した場合、幅の広い通
常の刃物ではサンプル中で異物から刃物を回避する動作
は、サンプルを損傷しないで行う事が極めて困難である
が、本発明のようにカッターをワイヤーとした事により
サンプルを損傷しないで極めて容易に回避動作ができ
る。また、図４の第２実施例に示すようにカッターを進
行方向に対し傾斜させることにより切除反力が軽減し、
作業を一層容易にする事ができるなど多くの本発明特有
の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明削製機の外観側面図

【図２】同上正面図

【図３】図１の平面図

【図４】上記他の実施例の正面図

【図５】採取したサンプルの斜視図

【図６】サンプルの削除要領を示す平面図

【図７】上記削製機の動作の流れ図

【符号の説明】

３昇降部材５、２６モーター８トルクリミッター１０トルクモーター１２ミニモーター１３ａ、１３ｂ支持アーム１４扇形歯２４、２５支持盤２８カッターＡ送り手段Ｂ切除手段Ｃ回避手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サンプルを掴持し駆動装置により一定角
度宛て回動して切除位置を順次に変更する送り手段と、
カッター支持アームをプログラムによって速度制御され
る昇降部材上に枢設して、該支持アーム上のカッターに
よってサンプルの余剰部分を縦方向にカットすると共
に、支持アームの角度を変える事により仕上がりサイズ
を変更するようにした切除手段と、前記支持アームに切
除時の反力と平衡する一定のトルクを付加し、トルクが
反力と平衡しなくなったとき異物と判断し、支持アーム
を反転させて異物を徐行するようにした回避手段とから
なることを特徴とする土質試料削製機。