JP2005105582A - Soil investigating method and vibration damper used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、土壌調査や掘削する現場が狭かったり、現場へのアクセス路が狭く土壌調査機を搬入するのが困難である場所における土壌調査方法、及びその方法に使用するバイブレータ型の手持ち土壌調査機とバイブレータの振動を緩衝する振動緩衝装置に関する。 The present invention relates to a soil survey method in a place where the soil survey or excavation site is narrow or the access path to the site is narrow and it is difficult to carry in the soil survey machine, and a vibrator-type hand-held soil survey used in the method The present invention relates to a vibration damping device that cushions vibrations of a machine and a vibrator.
土壌を調査する場所が狭い場合、大型の調査機は搬入できず、従来、図10に示すガソリンエンジンを駆動源とするエンジンブレーカ等にコアサンプリングツールを取り付けた手持ちの振動型土壌調査機を使用することで対処していた。しかし、この振動型土壌調査機は、常時人力で操作することを想定したものであり掘削能力が小さく効率的な掘削作業がおこなえず、また、振動発生方式がガソリンエンジンを駆動源とするため、騒音が大きいという問題があった。 If the place where the soil is surveyed is small, a large survey machine cannot be carried in. Conventionally, a hand-held vibration type soil survey machine with a core sampling tool attached to an engine breaker or the like using a gasoline engine as a drive source shown in FIG. 10 is used. I was dealing with it. However, this vibration type soil surveying machine is supposed to be operated by human power at all times, the excavation capacity is small and efficient excavation work cannot be performed, and the vibration generation method uses a gasoline engine as the drive source, There was a problem that the noise was loud.
また、車輪を有するフレームに電気モータを駆動源として搭載したドリル(商品名ねこドリル)があるが、単に装置を小型化しただけであり、装置を分解し、駆動部を分離して手持ち装置として土壌を掘削するという発想はなく、また、駆動源をフィード装置付きのフレームに組み込んで効率よく土壌調査をおこなうことはできなかった。
これらの、小型の土壌掘削機を別途準備しておくことは不経済であった。
It was uneconomical to prepare these small soil excavators separately.
近年、環境問題への関心の高まりや工場跡地からの相次ぐ汚染物質の検出があり、汚染土壌の規制が強化されてきたことに伴ない、調査が必須となってきている。こうした背景から、今までは工場跡地等で行われていた土壌中の汚染物質調査が、稼働中の工場においても実施されるようになってきた。 In recent years, there has been a growing interest in environmental issues and the continuous detection of pollutants from the site of factories, and investigations have become essential as regulations on contaminated soil have been tightened. Against this background, the investigation of pollutants in soil, which has been conducted in the former site of the factory, has come to be carried out in the factory in operation.
工場跡地等の構築物の存在しない空き地の調査ではあまり大きな問題にならなかった土壌調査機の現場への搬入や、調査区域内での移動が構築物の存在のため円滑におこなうことができないという問題が起きてきた。また、稼働中の工場敷地内で土壌調査を実施するため、従来の手持ち型土壌調査機では、発生する音が就労中の従業員にとっては騒音となり、業務遂行に悪影響を与えるという問題が生じた。 There is a problem that the soil inspection machine that was not a big problem in the survey of vacant lots where there is no structure such as factory ruins can not be carried in smoothly due to the existence of the structure due to the presence of the structure. I got up. In addition, because the soil survey is carried out in the factory premises that are in operation, the conventional hand-held soil survey machine has a problem that the sound generated is noisy for working employees and adversely affects the performance of work. .
このため、人が通過できる程度の狭い空間を移動することができ、また、作業中の人に騒音の影響を与えないように低騒音で土壌調査をすることに対するニーズが高まってきている。
本発明は、こうしたニーズに応えるため、必要に応じて分解して手持ち操作することが可能にする土壌調査方法を提供するものである。
For this reason, it is possible to move in a narrow space that allows humans to pass through, and there is an increasing need for conducting a soil survey with low noise so as not to affect the noise of humans during work.
In order to meet such needs, the present invention provides a soil survey method that can be disassembled and operated by hand as necessary.
バイブレータを土壌調査機本体から取り外しできる構造として狭い空間を通過可能として狭い場所への土壌調査機の搬入を可能にし、手持ち操作を可能とする振動緩衝装置を取り付けて、手持ち型の土壌調査機とし使用できるようにするとともに、従来の手持ち型の土壌調査機に比較して効率的に土壌調査をおこなえるようにしたものである。
バイブレータは油圧モータ駆動であり、従来の手持ち型土壌調査機のような騒音を発することがなく、低騒音であるので、稼働中の工場においても、通常業務に影響を与えることなく調査ができるようになった。
The vibrator can be removed from the soil surveying machine body, allowing it to pass through a narrow space, allowing the soil surveying machine to be carried into a narrow space, and attaching a vibration buffering device that enables hand-held operation to form a handheld soil surveying machine. In addition to being able to be used, the soil survey can be performed more efficiently than a conventional hand-held soil survey machine.
The vibrator is driven by a hydraulic motor, and does not emit noise like conventional hand-held soil survey machines, and is low in noise, so that even a factory in operation can be surveyed without affecting normal operations. Became.
一方、土壌調査現場の空間に余裕がある場所では、バイブレータを土壌調査機本体に取り付けてフレーム及びフィード装置を有するものとし、効率的に土壌の調査作業をおこなって作業者の負担を軽減することができる。 On the other hand, in places where there is room in the soil survey site, the vibrator should be attached to the soil survey machine body and have a frame and feed device to efficiently perform soil survey work and reduce the burden on the operator Can do.
図1に示すように土壌調査機10は、振動と回転をボーリングロッド3に加えることができるもので、ドライブヘッド2は、フレーム6またはマストに上下動可能に取り付けある。ドライブヘッド2の両側にはエアダンパー20が装備されており、バイブレータ1の振動がフレーム6に伝わるのを緩衝している。
As shown in FIG. 1, the soil investigation machine 10 can apply vibration and rotation to the
図2及び図3に示すようにドライブヘッド2の上部に、油圧モータM2で駆動される偏心錘型のバイブレータ1がボルト11によって固定してある。
ドライブヘッド2にはスピンドル21が取り付けてあり、油圧モータM1の回転が減速機を介して伝達される。また、スピンドル21にバイブレータ1の振動がドライブヘッド2を介して伝達される。
As shown in FIGS. 2 and 3, an eccentric
A
スピンドル21に伝達された回転及び上下振動は、スピンドル21の先端に連結されたボーリングロッド3に伝達されて地中に掘進され、ボーリングロッド3先端に取り付けたサンプラー(図示しない)に土壌サンプルが取り込まれる。
また、ドライブヘッド2は、フレーム6の背面に設けたフィードシリンダーによってフレーム6に沿って上下方向に移動させることができるので、ボーリングロッド3に下向きの押圧力を加えることができる。
土壌調査現場まで広い空間がある場合には、フレーム6を含めた土壌調査機10を分解することなくそのまま調査現場に搬入し、ボーリングロッドに回転と振動を加えて効率的にサンプラーを地中に掘進し、土壌サンプリング作業をおこなう。
The rotation and vertical vibrations transmitted to the
Further, since the
If there is a large space to the soil survey site, the soil survey machine 10 including the
一方、土壌調査現場の途中に狭い通路が存在し、土壌調査機10を調査現場に搬入することができない場合には、バイブレータ1の固定用のボルト11を緩め、エアダンパー20のピン13を外してバイブレータ1を本体から取り外す。
On the other hand, when a narrow passage exists in the middle of the soil survey site and the soil survey machine 10 cannot be carried into the survey site, the bolt 11 for fixing the
ドライブヘッド2から取り外したバイブレータ1を図4に示した振動緩衝装置4に取り付けて作業員がバイブレータ1を手持ちで土壌サンプリング作業ができるようにする。
バイブレータ1は60Hz程度までの振動を発生することのできるものであり、作業員が直接保持することは振動による健康障害を起こす可能性があるので、作業員に振動が伝わるのを防止しなくてはならず、振動を緩衝する振動緩衝装置(ダンパー)を取り付ける必要がある。
The
The
図5〜図7に基づいて、振動緩衝装置4を説明する。
バネ体をコイルバネで表示するが、バネ体はコイルバネに限定されるものでなく、バネ特性を有するものであればよい。帯状のゴムは、価格的にも低コストで調達することができると共に軽量であるので運搬が容易であり、手持ちの小型の土壌調査機の緩衝装置のバネ体として好ましいものである。
The
Although the spring body is displayed as a coil spring, the spring body is not limited to the coil spring, and any spring body may be used. The band-shaped rubber can be procured at a low cost and is light in weight so that it can be easily transported and is preferable as a spring body for a shock absorber of a small hand-held soil surveying machine.
図4に示すように、振動緩衝装置4は、円形のアウターフレーム40とインナーフレーム41が同心状に配置され、両フレームはバネ体である帯状のゴム42で連結されており、インナーフレーム41はアウターフレーム40内でゴム42の弾性によって上下移動可能である。
インナーフレーム41にはバイブレータ1を固定する固定台43が設けてあり、取り外して搬入したバイブレータ1をボルトで固定できるようになっている。このボルトは土壌調査機10において、バイブレータ1とドライブヘッド2を固定したものを使用する。
As shown in FIG. 4, in the
The inner frame 41 is provided with a fixing base 43 for fixing the
作業員が手持ちで操作する軽量簡易型とするため、ボーリングロッドには回転を与えず、バイブレータ1の振動のみでボーリングロッドを地中に掘進し、土壌をサンプリングするようにした。
図6及び図7にはバネ体のゴムを取り付けていない状態を示す。図6はアウターフレーム40のみの状態、図7はアウターフレーム40内にインナーフレーム41を配置した状態である。
作業員が土壌調査装置を保持するためのハンドル12は、パイプを折り曲げて四角形とし、アウターフレーム40に連結材44で連結してある。四角形としたので、四方から作業員がハンドル12を保持することができる。
図7に示すように、バイブレータ1を取り付ける固定台43はインナーフレーム41から中心方向に延びるインナーステー45に取り付けてあり、インナーフレーム41と共にアウターフレーム40に対して上下動する。
In order to make it a lightweight and simple type that can be operated by a hand by an operator, the boring rod is not rotated, but the boring rod is dug into the ground only by the vibration of the
6 and 7 show a state in which the rubber of the spring body is not attached. FIG. 6 shows a state in which only the
The
As shown in FIG. 7, the fixing base 43 to which the
さらに、アウターフレーム40の中心には中心方向に延びるアウターステー46にセンタリングガイド47が支持されており、センタリングガイド47は中空部を有し、この中空部にバイブレータ1に連結されたドライブヘッドから延びるドライブロッドが挿入され、更に、ドライブロッドにはボーリングロッドが連結される。センタリングガイド47の外側にドライブヘッドの上昇を制限するゴム製のストッパー5が設けてあり、通常状態ではインナーステー45に当たって上昇を阻止している。
Further, a
図8に、作業員が取り外したバイブレータ1と振動緩衝装置4を組み立て、先端にサンプラーを取り付けたボーリングロッド3をドライブロッドに連結して、土壌試料採取のために地盤を掘進している状態を示す。
作業員がハンドル12を保持して下方に引き下ろす力を加えると共にバイブレータ1を作動させ、ボーリングロッド先端のビットを地面に押しつけて掘進する。作業員がハンドル12を引き下げる力は、直接アウターフレーム40を引き下げる力となる。アウターフレーム40の内側にはアウターステー46を介してドライブロッド挿通部を有するセンタリングガイド47が取り付けてあり、センタリングガイド47は、ドライブロッド30に対して上下動可能である。
FIG. 8 shows a state in which the
The worker holds the
作業員が、ハンドル12に下向きの力を加えると、連結材44を介して力はアウターフレーム40に伝えられ、アウターフレーム40とインナーフレーム41を連結する帯状のゴム42を介してインナーフレーム41に、更にインナーステー45に伝えられ、ドライブロッド30を押し下げる。そして、ドライブロッド30に連結されたボーリングロッド3の先端が地面に押しつけられ、その反力が振動緩衝装置4のゴム42の弾性力よりも大きくなるとゴム42が伸び、アウターフレーム40がインナーフレーム41に対して下げられる。
アウターフレーム40が降下するにつれ、アウターステー46に連結されているセンタリングガイド47が引き下げられてゴム製の上部ストッパー5から離れる。
When an operator applies a downward force to the
As the
作業員がハンドル12に押し下げ力を加えた状態でバイブレータ1を作動させると、発生した振動は、ドライブロッド30を介してボーリングロッド3に伝えられて掘進が行われ、上下振動と人力のサポートによりボーリングロッド3に取り付けたサンプラーを地中に掘進させて土壌試料をサンプリングする。振動の一部は、アウターフレーム40を介してハンドル12に伝えられるが、この振動は振動緩衝装置4で吸収され、ハンドル12を持つ作業員にはほとんど振動が伝達されない。
When the operator operates the
振動緩衝装置4の緩衝作用の原理について、図9に本発明の振動緩衝装置の力学モデルを示して以下に説明する。
バネ係数kのバネと質量mからなるシステムの固有振動数ωは、以下の式で表すことができる。
ω=(k/m)1/2
k:バネ係数 m:振動する質量
上式より、バネ係数kを小さくすることによって固有振動数ωを低く抑えられることがわかる。
The principle of the buffer action of the
The natural frequency ω of a system composed of a spring having a spring coefficient k and a mass m can be expressed by the following equation.
ω = (k / m) 1/2
k: Spring coefficient m: Mass to vibrate From the above equation, it can be seen that the natural frequency ω can be kept low by reducing the spring coefficient k.
中央部のAが振動を抑制する対象(バイブレータ)を含んだインナー部を示し、Bがアウター部を示し、両者はバネ係数Ksの複数(n本)の長さLのバネで連結されている。インナー部Aが力を受けて垂直方向にSだけ変位した状態において、バネに作用する力Fsはバネの伸びをΔLとすると、
Fs=Ks・ΔL (1)
幾何的にΔLは
ΔL=L/cosθ−L
=L/cosθ・(1−cosθ) (2)
また、振動緩衝装置全体としてのバネ係数をKtし、バネの本数がnであるからバネの軸方向の力Fsの垂直分力をFvとすると、
Kt=n・Fv/S (3)
Fv=Fs・sinθ (4)
幾何的に垂直変位量Sは
S=L・tanθ (5)
以上より(3)式に(4)、(5)式を代入し、さらに(1)(2)式を代入すると
(3)式は以下のようになる。
Kt=n・Ks・(1−cosθ) (6)
A in the central portion indicates an inner portion including an object (vibrator) for suppressing vibration, B indicates an outer portion, and both are connected by a plurality (n pieces) of springs having a length L with a spring coefficient Ks. . In a state where the inner portion A receives a force and is displaced by S in the vertical direction, the force Fs acting on the spring is expressed as follows:
Fs = Ks · ΔL (1)
Geometrically ΔL is ΔL = L / cos θ−L
= L / cos θ · (1-cos θ) (2)
Further, if the spring coefficient of the vibration damper as a whole is Kt and the number of springs is n, and the vertical component of the force Fs in the axial direction of the spring is Fv,
Kt = n · Fv / S (3)
Fv = Fs · sin θ (4)
Geometrically the vertical displacement S is S = L · tan θ (5)
From the above, when the expressions (4) and (5) are substituted into the expression (3) and further the expressions (1) and (2) are substituted, the expression (3) becomes as follows.
Kt = n · Ks · (1−cos θ) (6)
式(6)から、角度θを小さくすることによって、(6)式の第2項を0に近づけることができる。従って、全体のバネ係数Ktを小さく抑えることができ、装置全体の固有振動数を低く抑えることが可能となり、振動緩衝装置としての効果が発揮できる。 From Equation (6), the second term of Equation (6) can be brought close to 0 by reducing the angle θ. Therefore, the overall spring coefficient Kt can be kept small, the natural frequency of the whole apparatus can be kept low, and the effect as a vibration damper can be exhibited.
以上のように、バイブレータを本体から取り外し可能とし、ハンドルと振動緩衝装置を追加的に取り付けるようにしたので、人が通過できる程度の通路であっても、バイブレータを人力によって現場に搬入することができ、かつ、調査現場では人力による土壌サンプリングをおこなうことができる。
また、バイブレータの振動駆動源が油圧モータであるので、従来の手持ちの振動型土壌サンプラーに比して騒音が小さく、作業員に対する騒音の影響が少なく、稼働中の工場敷地内での土壌調査を可能とした。
土壌調査現場の空間に余裕がある場合は、取り外して搬入したバイブレータを本体に取り付けてフレーム及びフィード装置を有する土壌調査機として作動させ、効率的に土壌調査作業をおこなうことができ、作業者の負担を軽減することができる。
As described above, the vibrator can be detached from the main body, and the handle and the vibration damping device are additionally attached, so that the vibrator can be carried into the site by human power even in a passage that allows humans to pass through. It is possible to do soil sampling by human power at the survey site.
In addition, since the vibration drive source of the vibrator is a hydraulic motor, the noise is lower than that of a conventional hand-held vibration-type soil sampler, and the influence of noise on workers is low. It was possible.
If there is room in the soil survey site, the vibrator that has been removed and carried in can be attached to the main body and operated as a soil survey machine with a frame and feed device, enabling efficient soil survey work. The burden can be reduced.
1 バイブレータ
11 ボルト
12 ハンドル
2 ドライブヘッド
20 エアダンパー
21 スピンドル
3 ボーリングロッド
30 ドライブロッド
4 振動緩衝装置
40 アウターフレーム
41 インナーフレーム
42 ゴム(バネ体)
6 フレーム
DESCRIPTION OF
6 frames
Claims (3)
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JP2003337629A JP2005105582A (en) | 2003-09-29 | 2003-09-29 | Soil investigating method and vibration damper used therefor |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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