JP3384689B2 - 起振力の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、杭打ち用のロータ
リ式起振機を回転駆動するとともに、起振機能を制御す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】土木建設工事に用いられる振動装置（起
振機）は一般に、偏心重錘を取りつけた複数対の回転軸
を平行に配設した構造である。このような構成によれ
ば、反対方向に回転する偏心重錘の遠心起振力を所望の
方向については相加せしめるとともに、不要の方向につ
いては相殺せしめることができる。上述した起振機を用
いて杭作業を行う場合、振動公害の防止と騒音公害の防
止とが重要な問題となる。次に、図５について振動公害
に関する技術的問題を説明する。

【０００３】図５（Ａ）は杭打ち作業における振動公害
を説明するための模式図である。本図は、クレーンブー
ム５で振動装置６を吊持するとともに、該振動装置６の
チャック６ａで杭７の上端を把持し、この杭７に振動を
与えて地中に打設している状態を描いてある。杭７の下
端を地表に接せしめて杭打作業を開始する際、最初から
振動装置６をフル稼働させると、杭打ち地点の地表で発
生する地表波ａが殆ど減衰せずに付近の民家８に到達す
るので振動公害の問題を生ずる。ここで、振動装置６の
起振力を任意に調節できるならば、杭７の自重に加えて
僅かな振動を与えながら杭打ち作業を開始し、数メート
ル打ち込んでから次第に振動を強くすれば良い。杭７の
下端に相当する震源位置が深くなれば、地中波ｂは民家
８に到達する途中で減衰するので振動公害は軽微であ
る。

【０００４】図５（Ｂ）は振動装置の運転開始時および
運転停止時における振動数の変化を示す図表で、横軸は
時間である。運転開始時点ｔ₀ から、定格運転状態に到
達する時点ｔ₁ までの間、振動数は矢印ｃの如く急激に
上昇する。上記の振動数上昇中に、地盤の固有振動数ｎ
₁ 、及びクレーンブームの固有振動数ｎ₂ を通過する。
しかし、運転開始時における回転数上昇期間Ｔ₁ は一般
に短時間（例えば約３秒間）であるから、振動装置の振
動数が固有振動数に一致したときの共振の問題は、通常
無視することができる。しかし、振動装置６のモータ
（図示せず）の通電を停止した時点ｔ₂ から回転軸が停
止する時点ｔ₃ までの間は、回転軸が慣性で回転を続け
ながら矢印ｄの如く次第に減速する。上記の回転数低下
期間Ｔ₂ は比較的長時間（例えば約５０秒間）であるか
ら、その途中でクレーンブームの固有振動数ｎ₂ を通過
する際、該クレーンブームが共振して損傷を被る虞れが
有る。また、地盤の固有振動数ｎ₁ を通過する際、地盤
の共振により振動公害を生じる虞れが有る。前記の時刻
ｔ₂ でモータの通電を停止するとともに、振動装置の回
転重錘の回転位相を変化させて起振力を零にすることが
できれば、振動装置の運転停止操作の際の共振に関する
問題を防止することができる。

【０００５】次に、振動装置に供給されるエネルギー量
について見ると、前記の時刻ｔ₀ からｔ₁ まで振動装置
６の回転数が上昇する間、該振動装置の偏心重錘（図示
せず）によって振動を発生させつつ増速すると、これを
駆動するために大要領のモータや大要領の電源設備が必
要になる。この場合、振動装置の偏心重錘の回転位相を
変化させて起振力を零にした状態で運転を開始し、定格
回転数に達した後に起振力を発揮させることが出来れ
ば、モータ容量や電源容量を縮少できるので経済的であ
る。定格回転数に達した後は、回転部材にそれ以上回転
エネルギーを蓄積する必要が無く、振動の減衰を補うだ
けのエネルギーを補充することによって運転を継続でき
るからである。

【０００６】以上の事情に鑑みて、起振機の起振力を増
減させる調節技術が開発され、公知になっている。次
に、起振機の起振力を増減調節する原理について述べ
る。図６は２個の偏心重錘の組み合わせによって起振力
を変化させる公知技術を説明するために示したものであ
って、（Ａ）は２個の偏心重錘が最大起振力を発揮する
状態を示す模式図、（Ｂ）は起振力中程度である状態を
表す模式図、（Ｃ）は起振力がやや小さい状態を表す模
式図、（Ｄ）は起振力がゼロの状態を表す模式図であ
る。図６（Ａ）に示した２個の偏心重錘のうち、９は回
転軸２Ｂ’に固着された固定偏心重錘であり、１０は回
転軸２Ｃ’に対して相対的に回動し得る可動偏心重錘で
ある。本発明において固定偏心重錘とは回転軸に対する
相対的回動を係止された偏心重錘の意であって、回転軸
と一緒に回転する部材であるから、固定とは静止の意で
はない。図６（Ａ）における２個の偏心重錘９，１０の
相対的位置は、位相差ゼロの状態である。

【０００７】従って、この図６（Ａ）の状態で、２個の
偏心重錘９，１０を歯車４Ｂ’，４Ｃ’で同期させて回
転させると起振力が発生する。図６（Ｄ）の状態では、
２個の偏心重錘９，１０それぞれの重心が、常に参考線
Ｍ−Ｍ（２本の回転軸２Ｂ’，２Ｃ’を結ぶ線分の垂直
２等分線）に関して対称位置に在るので上下方向の起振
力はゼロである。説明の便宜上、本図６（Ｄ）のように
２個の偏心重錘の位相差が１８０度になって該２個の偏
心重錘の総合偏心モーメントがゼロの状態を釣合状態と
名付ける。図６（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ前記
（Ａ），（Ｄ）の中間的状態であるから（Ａ）図の場合
よりも小さく（Ｄ）図の場合よりも大きい上下方向起振
力を発生する。そして、（Ｂ）図の方が（Ｃ）図よりも
（Ａ）図の状態に近いから、起振力の大きい方から順番
に挙げると（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）となる。前
掲の図６においては起振力増減制御の原理を示すため、
２本の回転軸２Ｂ’，２Ｃ’を同期回転歯車４Ｂ’，４
Ｃ’で同期回転させる形に描かれているが、構造を簡単
にするため１本の回転軸に２個の偏心重錘を配設するこ
ともできる。図７は共通の回転軸に対して固定偏心重錘
を固着するとともに可動偏心重錘を上記共通の回転軸に
対する相対的な回動角位置を調節できるようにした機構
の模式図である。

【０００８】固定偏心重錘９は回転軸２に固着されて一
緒に回転する。可動偏心重錘１０は回転軸２に対する取
付角位置を円弧矢印α−βのごとく変化させて調節する
ことと、調節した状態を維持することとが出来るように
なっている。本図７に描かれている状態は前掲の図６
（Ｂ）に示した状態に対応し、起振力が中等度である。
この状態から、可動偏心重錘を矢印α方向に回動させて
固定すると図６（Ｄ）の状態に近づいて起振力が減少す
る。また矢印β方向に回動させると図６（Ａ）の状態に
近づいて起振力が増大する。以上のようにして起振力が
調節される。

【０００９】１本の回転中心軸に対して固定偏心重錘と
可動偏心重錘とを取り付け、しかも運転を中止すること
なく継続しつつ起振力の増減調節を行なうには、図８に
示したような構成が有効である。この技術は本発明者が
創作して別途出願中の、未公知の発明（特願平７−２３
６６９５号）であって、以下、先願の発明という。

【００１０】図８は、先願の発明の起振力制御方法を実
施するために構成した先願の発明に係る偏心重錘の起振
力制御機構の１実施形態を備えた起振機を示し、模式的
に描いた水平断面図である。ケース１によって２本の水
平な軸、すなわちＡ系統回転軸２１とＢ系統回転軸２２
とが回転自在に支承されている。そしてＡ系統駆動歯車
２３がキー２４を介して前記Ａ系統回転軸２１に固着さ
れている。本図８には７個のキーが描かれていて、符号
は１個のみ付されているが、キーの図形が描かれている
ことは回転軸に対して相対的に回動不能に嵌合されてい
ることを表わしている。そして、キーの図形が描かれて
いない個所は相対的な回動可能に嵌合されていることを
表している。

【００１１】Ａ系統の被動歯車２５は前記Ａ系統駆動歯
車２３と歯数が等しく、Ｂ系統の回転軸２２に対して回
動自在に嵌合されて支承されている。同様に、歯数の等
しいＢ系統の１対の歯車のうち、Ｂ系統駆動歯車３４は
Ｂ系統回転軸２２に対して回動不可能に固着され、Ｂ系
統被動歯車３１はＡ系統回転軸２１に対して回動可能に
嵌合され、支承されている。前記Ａ系統回転軸２１に対
して、Ａ系統固定偏心重錘２６が相対的回動不可能に、
Ｂ系統可動偏心重錘２７が相対的回動可能に、それぞれ
嵌合されて支持されるとともに、上記Ｂ系統可動偏心重
錘２７は前記Ｂ系統被動歯車３１に対して同期連結杆３
３を介して一体的に連結されて一緒に回転する。これに
より該Ｂ系統可動偏心重錘２７はＢ系統回転軸２２と反
対方向に、同じ回転速度で回転せしめられる。前記Ｂ系
統回転軸２２に対して、Ｂ系統固定偏心重錘２８が相対
的回動不可能に、Ａ系統可動偏心重錘２９が相対的回動
可能に、それぞれ嵌合されて支持されるともに、上記Ａ
系統可動偏心重錘２９は前記Ａ系統被動歯車２５に対し
て同期連結杆３０を介して一体的に連結されて一緒に回
転する。これにより該Ａ系統可動偏心重錘２９はＡ系統
回転軸２１と反対方向に、同じ回転速度で回転せしめら
れる。前記Ａ系統回転軸２１にＡ系統被動プーリ３５が
固着されるとともに、Ａ系統駆動モータＭａにＡ系統駆
動プーリ３８が固着されており、上記Ａ系統被動プーリ
３５とＡ系統駆動プーリ３８とに巻掛伝動手段３７が巻
き掛けられて伝動している。前記Ｂ系統回転軸２２にＢ
系統被動プーリ３６が固着されるとともに、Ｂ系統駆動
モータＭｂにＢ系統駆動プーリ３９が固着されており、
上記Ｂ系統被動プーリ３６とＢ系統駆動プーリ３９とに
巻掛伝動手段３７が巻き掛けられて伝動している。

【００１２】この図８の装置を用いて杭打ち作業を行な
うためには、（図５を併せて参照）作業開始点ｏで、Ｂ
系統駆動モータＭｂを作動させて、偏心モーメント最小
（起振力最小、振動加速度約ｇ）で回転を始め、矢印ｃ
のように回転数を上昇させつつ、地盤固有振動数ｎ₁ 、
およびクレーンブーム固有振動数ｎ₂ を偏心モーメント
最小の状態で通過する。通過し終えると、Ｂ系統駆動モ
ータＭｂの通電を断ち、もしくは通電を弱めて、Ａ系統
駆動モータＭａを作動させる。この場合、偏心重錘の回
転数（回転速度）と発生する振動の振動数とは等しい。
回転数が定格回転数に達すると（点ｉ）、定常運転に移
行する。この状態では、Ａ系統が釣合状態よりも一定角
度進相して最大偏心モーメントとなり、最大起振力を発
揮しつつ杭打作業を遂行する。この定常運転は、Ａ系統
がＢ系統を引っ張る形で、Ｂ系統は一定角度遅れて追随
する。この定常状態の運転期間中、Ｂ系統駆動モータＭ
ｂは通電を断っておいても良い。また、Ｂ系統がＡ系統
に追いつかない程度に、Ｂ系統駆動モータＭｂにも電気
エネルギーを供給しても良い。杭打ち作業を遂行し終え
たとき（点ｊ）Ａ，Ｂ両系統の駆動モータＭａ，Ｍｂの
給電を停止するとともに、Ａ系統駆動モータＭａに電気
制御を掛ける。これにより、偏心モーメント最小の状態
となり、クレーンブーム固有振動数ｎ₂ ，地盤固有振動
数ｎ₁ を順次に通過して矢印ｄのごとく減速し、停止
（点ｍ）するに至る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前掲の図
８に示した先願の発明を出願した後、その工業的生産を
遂行するとともに一層の改良研究、特に実用化試験を繰
り返し続行した結果、該先願の発明が実用条件下におい
て所期の効果を奏し、振動公害の防止に貢献するところ
多大であることを確認するとともに、なお改善の余地が
有ることを確認するに至った。すなわち、（図８参照）
先願の発明は、出願の時において最高レベルの起振力制
御技術であったが、Ａ系統の回転軸（２１）およびＢ系
統の回転軸（２２）の回転位相をそれぞれ位相センサ５
６によって検出し、その検出信号を自動制御装置４０に
入力するとともに、該自動制御装置４０によってＡ，Ｂ
両系統の駆動モータＭａ，Ｍｂを制御しなければならな
かった。本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであ
って、可動偏心重錘および固定偏心重錘それぞれの回転
位相をセンサによって検出する必要なく、可動偏心重錘
と固定偏心重錘との総合偏心モーメントを増減調節し得
る技術を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明方法の構成は、１本の軸によっ
て固定偏心重錘と可動偏心重錘とを支持し、上記双方の
偏心重錘の位相差を変化させることにより双方の偏心重
錘の総合偏心モーメントを変化させる方式の起振力制御
方法において、 固定偏心重錘と可動偏心重錘との位相関
係が釣合状態になった時、可動偏心重錘が固定偏心重錘
に対してそれ以上進相しないよう、機械的に拘束し、 か
つ、上記の釣合状態におけるよりも可動偏心重錘が固定
偏心重錘に対して遅相することを機械的に拘束せず、さ
らに遅相して双方の偏心重錘の位相関係が起振状態にな
る動作を許容することを特徴とする。

【００１５】請求項２に係る発明方法の構成は、１本の
軸によって固定偏心重錘と可動偏心重錘とを支持し、上
記双方の偏心重錘の位相差を変化させることにより双方
の偏心重錘の総合偏心モーメントを変化させる方式の起
振力制御方法において、 固定偏心重錘と可動偏心重錘と
の位相関係が釣合状態になったとき、固定偏心重錘が可
動偏心重錘に対してそれ以上進相できないように機械的
に拘束し、 かつ、上記の釣合状態におけるよりも固定偏
心重錘が可動偏心重錘に対して遅相することを機械的に
拘束せず、さらに遅相して双方の偏心重錘の位相関係が
起振状態になる動作を許容することを特徴とする。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る起振力制御
方法の１実施形態における作動原理を説明するための模
式的な工程図であって、（Ａ）は停止中の状態を、
（Ｂ）は加速中もしくは減速中の状態を、（Ｃ）は定常
運転中の状態を、それぞれ表していて、その工程順序は
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｂ），（Ａ）であり、回転
方向は図において右回り（矢印Ｒ）である。本図１
（Ａ）に示した停止中の状態は、すなわち回転開始直前
の状態であり、また、前回の運転を停止した時の状態で
ある。本図１（Ａ）の状態ならしめて運転を終了する方
法は後述する。固定偏心重錘４９および可動偏心重錘５
１は、それぞれ図外のモータによって回転駆動される
が、これらの偏心重錘の回転位相を検出して双方の偏心
重錘の位相差を制御するという操作は行なわれず、ま
た、こうした操作のための機構を備えてもいない。な
お、読図の便宜上、固定偏心重錘および／またはその駆
動系に符号Ｈを付記するとともに可動偏心重錘および／
またはその駆動系に符号Ｅを付記してある。

【００２９】図１（Ａ）の状態の固定偏心重錘４９およ
び可動偏心重錘５１のそれぞれに円弧矢印Ｒ方向の回転
力を与えて運転を開始する際、固定偏心重錘４９よりも
可動偏心重錘５１に大きい回転トルクを与えると、該可
動偏心重錘５１が高い回転加速度を生じて、固定偏心重
錘４９よりも進相する。固定偏心重錘５１に比して可動
偏心重錘５１が進相すると、図１（Ｂ）の状態に近づ
き、同図の状態になり、同図の状態を通過しようとする
（同図よりも可動偏心重錘５１が更に進相しようとす
る）。ところが、固定偏心重錘が回転駆動されている状
態で可動偏心重錘に対し、回転軸４２に関して対称に位
置する（Ｂ）図の状態は安定した状態であって、この回
転系は（Ｂ）図の状態に落ち着こうとする。なお、図か
ら容易に理解されるように、この状態では双方の偏心重
錘の総合偏心モーメントがゼロであり、回転速度の如何
に拘らず起振力を発生しない。この（Ｂ）図の状態を釣
合状態と呼ぶことにする。以上に述べたように、偏心重
錘を回転させたとき、図１（Ｂ）の状態になろうとする
ことは、当業者にとって衆知の事実である。 この現象
は、次のように考えれば自明の事項であることが理解さ
れる。 図１（Ａ）の状態と、同（Ｂ）の状態とを比較す
ると、回転速度が同じであれば、（Ａ）図の方が大きい
回転エネルギーを有し、（Ｂ）図の有する回転エネルギ
ーは小さい。 運動している物体は、保有エネルギーの小
さい状態になろうとする。 従って、（Ａ）の状態から
（Ｂ）の状態になろうとする傾向を示す。 これに抗っ
て、（Ｂ）の状態を（Ａ）の状態ならしめようとする
と、エネルギーを与えなければならない。すなわち、力
を加えなければならない。回転系の安定に関する上述の
事情により、前記のように可動偏心重錘５１が進相して
（Ｂ）図の状態を通過しようとするとき、双方の偏心重
錘の位相関係が本（Ｂ）図の釣合状態に拘束される現象
を呈する。この場合の力と運動との関係を詳しく考察す
ると次のとおりである。

【００３０】第１の実施例として、双方の偏心重錘を油
圧モータによって回転駆動する。油圧モータにも各種の
型式が有るが、電気モータに比較しての一般的な特性と
して回転トルクは圧力油の圧力に比例し、回転速度は圧
力油の流量に比例し、それぞれを独立に制御することが
容易である。可動偏心重錘５１に与える回転トルクを、
固定偏心重錘４９に与える回転トルクよりも若干大きく
設定しておけば、可動偏心重錘５１には固定偏心重錘４
９よりも高い回転加速度を生じて進相し、（Ｂ）図に示
した釣合状態になる。ところが、この釣合状態が安定状
態であるため、可動偏心重錘５１の駆動回転トルクが若
干大きいぐらいでは、（Ｂ）図の釣合状態から大きく進
相することができない。上述のようにして釣合状態を現
出した後、双方の偏心重錘にほぼ等しい回転トルクを与
えて、この釣合状態を保ったままで回転を加速し、地盤
および／またはクレーンブームの固有振動数を通過して
定格回転速度に到達する。この間、釣合状態（総合偏心
モーメントがゼロ）であるから、共振に因るトラブルを
発生する虞れが無い。 （Ｂ）図に示した釣合状態を保っ
て加速し、定格回転速度に達したとき、可動偏心重錘５
１を軽く制動すると該可動偏心重錘５１が遅相して、
（Ｃ）図のように双方の偏心重錘の位相差が最大とな
り、総合偏心モーメントが最大となる。説明の便宜上、
総合偏心モーメント最大の状態を起振状態と呼び、図１
（Ｃ）のように可動偏心重錘がこれ以上遅相できない形
で偏心モーメント最大になった状態を「可動偏心重錘を
遅相させた（もしくは固定偏心重錘を進相させた）起振
状態」と呼ぶことにする。２個の偏心重錘の総合偏心モ
ーメントを考える場合、片方の偏心重錘が他方の偏心重
錘に比して１８０°進相しても１８０°遅相しても釣合
状態となり、１８０°進相の効果と１８０°遅相の効果
とは等価である。上記（Ｃ）図において、可動偏心重錘
５１を基準として考えると、実線で描いたように固定偏
心重錘４９が１８０°以上進相した起振状態と、仮想線
で描いて符号４９’を付したように１８０°以上遅相し
た起振状態とが有る。なお、１８０°以上進相した起振
状態は、１８０°以内で遅相した起振状態を表現して
も、実質的には等価である。定常運転中に、（Ｃ）図に
示した起振状態を保つには、固定偏心重錘４９のみに回
転駆動トルクを与えて該固定偏心重錘４９によって可動
偏心重錘５１を押動しながら回転させても良い。また、
可動偏心重錘５１に与える回転駆動トルクよりも大きい
回転駆動トルクを固定偏心重錘４９に与えても良い。

【００３１】運転を停止するために減速する場合は、ク
レーンブームおよび／または地盤の固有振動数を通過し
なければならないので、（Ｃ）図の状態で、可動偏心重
錘５１よりも強い制動力を固定偏心重錘４９に与える。
これにより固定偏心重錘が相対的に遅相して（Ｂ）図の
釣合状態になり、共振に伴うトラブルが未然に防止され
る。回転が停止する直前に、次回の運転開始に備えて
（Ａ）図の状態にしておかねばならないが、図から容易
に理解できるように、可動偏心重錘５１を固定偏心重錘
４９よりも強く制動して、慣性回転する固定偏心重錘４
９が可動偏心重錘５１に追突する形でこれを押動するこ
とによって該図（Ａ）の状態を現出することができる。

【００３２】以上に説明した第１の実施例においては、
図（Ａ）の状態で始動して図（Ｂ）の釣合状態に移行せ
しめるため、固定偏心重錘４９に与える回転トルクより
も大きい回転トルクを可動偏心重錘５１に与えたが、こ
れと同様の結果を得るため第２の実施例として、同じ大
きさの回転トルクを、時間差を置いて与えることもでき
る。すなわち、可動偏心重錘５１を固定偏心重錘４９よ
りも、所定の微小時間だけ早く回転開始させる。この場
合、双方の偏心重錘が同一の回転加速度を生じれば、両
者の位相差は時間の経過と共に拡大し、（Ｂ）図の釣合
状態に到達した時、この状態に拘束される。（Ｃ）図の
定常運転状態から減速して（Ｂ）図の釣合状態ならしめ
る場合も、可動偏心重錘５１よりも固定偏心重錘４９を
所定の微小時間だけ早く制動開始することによって可能
である。

【００３３】以上に説明した第１の実施例および第２の
実施例においては、可動偏心重錘と固定偏心重錘とをそ
れぞれ油圧モータによって回転駆動したが、第３の実施
例として電気モータによって回転駆動することもでき
る。電気モータには種々の型式が有るが一般的な特性と
して回転速度と回転トルクとが相互に対応しつつ変化せ
しめられる。油圧モータの回転トルクが回転速度とほと
んど無関係に調節されるのに比して、電気モータにおい
ては回転トルクを変化させると回転速度の変化を伴う場
合が多い。しかし、このようなモータの性能特性が既知
であれば、該電気モータの操作手段によって前記の油圧
モータにおけると同様にして位相差を調節して総合偏心
モーメントを制御することができる。

【００３４】以上に説明した第１ないし第３の実施例に
おいては、イ．図１（Ａ）の停止状態から、固定偏心重
錘に比して可動偏心重錘を高回転加速させ、もしくは先
行せしめて回転開始して図１（Ｂ）の釣合状態で加速
し、ロ．図１（Ｃ）の起振状態で定常運転した後、ハ．
上記と逆の手順により図１（Ｂ）の釣合状態で減速して
図１（Ａ）のように停止した。上記と異なる第４の実施
例として、前記イ〜ハの操作および図１（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）における可動偏心重錘を固定偏心重錘と
読み替えるとともに、固定偏心重錘を可動偏心重錘と読
み替えても、前述の各実施例におけると同様の作用，効
果が得られる。以上に説明した第１〜第４の実施例にお
いては、「固定偏心重錘および可動偏心重錘」を「油圧
モータもしくは電気モータ」で回転駆動したが、これら
実施例の応用例として、「固定偏心重錘および可動偏心
重錘の何れか一方」を電気モータで回転駆動するととも
に「固定偏心重錘および可動偏心重錘の何れか他方」を
油圧モータで回転駆動することもできる。

【００３５】図２は、本発明に係る制御方法を実施する
ために構成した制御機構の実施形態を説明するための模
式図であって、（Ａ）は可動偏心重錘の進相を制限する
ストッパを設けた状態を描き、（Ｂ）は可動偏心重錘の
遅相を制限するストッパを設けた状態を描いてある。先
に第１ないし第４の実施例を挙げて説明したように、本
発明によれば偏心重錘の位相検出をすることなく総合偏
心モーメントを制御することができる。上記の総合偏心
モーメント制御が多段階制御や無段階制御でなく、最大
・最小の２段階制御であることに着目してストッパを併
設すると、本発明における総合偏心モーメントの制御、
特に、釣合状態を現出せしめる動作を迅速，容易かつ確
実に行なわせることができる。

【００３６】図２（Ａ）は、前述した第１ないし第３の
実施例のように可動偏心重錘を進相せしめて釣合状態を
現出せしめる場合に適応するようにストッパを設けた例
であって、図２の（Ａ２）は前掲の図１（Ｂ）に対応す
る釣合状態を表している。ストッパ４１は、可動偏心重
錘５１が釣合状態よりも進相できないように、かつ遅相
して（Ａ３）の状態になることを妨げないように構成さ
れている。上記のストッパが無くても、固定偏心重錘４
９を基準として可動偏心重錘５１は釣合状態に落ち着く
が、安定位置を若干行き過ぎてから戻り、戻り過ぎて引
き返すといった減衰振動に類似した挙動を呈する。この
場合、本実施形態のようなストッパ４１が設けられてい
ると、前記の減衰振動的な落ち着き方でなく、瞬時に釣
合状態を現出することができる。

【００３７】前述の実施例４のように固定偏心重錘を進
相せしめて釣合状態を現出する場合は、図２（Ｂ）に示
すストッパ４１’を設ける。同図（Ｂ２）に示した釣合
状態において、ストッパ４１’は固定偏心重錘４９の進
相を阻止し、該固定偏心重錘４９の遅相を妨げないよう
になっている。

【００３８】図３は、複数本の軸と、複数対の可動偏心
重錘と、複数対の固定偏心重錘とを具備した構造の、本
発明に係る起振力制御方法を実施するために構成した機
構の１例を示し、一部を切断せずに描いた水平断面図で
ある。本図３には２本の回転軸４２と、４個の同形同寸
の偏心重錘４９，５０，５１，５２と、４個の歯車４
７，４８，５４，５５とが現れている。そして上記各４
個の偏心重錘および各４個の歯車の内の１個ずつが一体
に連設されて、起振機を構成する単位ブロックを成して
いる。図４は前掲の図３に示した機構と類似する起振機
の構成部材の中から１本の軸と２個の単位ブロックとを
抽出し、軸の一部分を破断して取り除くとともに該軸を
Ｚ軸まわりに角φだけ折り曲げて描いた模式的な分解斜
視図である。可動偏心重錘５１は、長さ寸法２Ｌの縦割
り円筒形に構成され、可動偏心重錘歯車５４および長さ
寸法Ｌの歯車ボス１９と一体に連設されて単位ブロック
６０を構成している。同様に、固定偏心重錘４９と固定
偏心重錘歯車４７と歯車ボス１９とが一体に連設されて
単位ブロック６１を構成していて、上記双方の単位ブロ
ック６０，６１は共通の観点軸４２によって支承されて
いる。

【００３９】（図３参照）例えば２個の単位ブロック６
０，６１と共通の回転軸４２とは１組の起振ユニットを
構成する。本図３には２組の起振ユニットが現れている
が、２組に限らず、４組，６組というように２ｎ組の起
振ユニットが配置される。ただし、ｎは正の整数であ
る。これらの起振ユニットを前記の単位ブロック（図
４）で構成すると、起振用の偏心重錘およびその伝動系
が高密度で配置され、大容量でコンパクトな起振機が構
成される。さらに２ｎ組の起振ユニットを配置すると、
２ｎ組の起振ユニットが２個の駆動モータ（本図の実施
形態においては駆動モータ（ＥＭ）４６Ｅ、および駆動
モータ（ＨＭ）４６Ｈ）によって駆動されるとともに位
相差を制御されて、総合偏心モーメントが最小値と最大
値との何れかを選択する形で調節されて起振力が制御さ
れる。２ｎ組の起振ユニットを配設する場合は、２ｎ本
の回転軸４２を平行に配置するとともに、隣接する起振
ユニット相互の間で同期伝動用の偏心重錘歯車同志を噛
合させる。図３の例においては、回転軸４２に対して単
位ブロック６０はブッシュＢを介して回動可能に嵌合さ
れ、単位ブロック６１はキーｋによって相対的に回動で
きないように嵌着されている。この図３に示した実施形
態によれば、偏心重錘の回転位相を検出する手段を設け
る必要が無く、２個の駆動モータ４６Ｈ，４６Ｅによっ
て２ｎ組の起振ユニットを回転駆動するとともに位相差
を調節して総合偏心モーメントを変化させて起振力を制
御することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上に本発明の実施形態を挙げてその構
成・機能を明らかならしめたように、請求項１の発明に
よると、可動偏心重錘を先行せしめて回転駆動し、もし
くは可動偏心重錘を高回転加速度で回転駆動して双方の
偏心重錘を釣合状態ならしめる際、可動偏心重錘がオー
バーランして釣合状態を行き過ぎる（釣合状態に比して
可動偏心重錘を進相させてしまう）虞れが無いので、操
作が容易であり、しかも作動信頼性が大きい。

【００４１】請求項２の発明によると、固定偏心重錘を
先行せしめて回転駆動し、もしくは固定偏心重錘を高回
転加速度で回転駆動して双方の偏心重錘を釣合状態なら
しめる際、固定偏心重錘がオーバーランして釣合状態を
行き過ぎる（釣合状態に比して固定偏心重錘を過度に進
相させてしまう）虞れが無いので、操作が容易であり、
しかも作動信頼性が大きい。

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る起振力制御方法の１実施形態にお
ける作動原理を説明するための模式的な工程図であっ
て、（Ａ）は停止中の状態を、（Ｂ）は加速中もしくは
減速中の状態を、（Ｃ）は定状運転中の状態を、それぞ
れ表していて、その工程順序は（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ），（Ｂ），（Ａ）であり、回転方向は図において
右回り（矢印Ｒ）である。

【図２】本発明に係る制御方法を実施するために構成し
た制御機構の実施形態を説明するための模式図であっ
て、（Ａ）は可動偏心重錘の進相を制限するストッパを
設けた状態を描き、（Ｂ）は可動偏心重錘の遅相を制限
するストッパを設けた状態を描いてある。

【図３】複数本の軸と、複数対の可動偏心重錘と、複数
対の固定偏心重錘とを具備した構造の起振力制御機構の
１例を示し、一部を切断せずに描いた水平断面図であ
る。

【図４】前掲の図３に示したものと類似する制御機構を
備えた起振機の構成部材の中から１本の軸と２個の単位
ブロックとを抽出し、軸の一部分を破断して取り除くと
ともに該軸をＺ軸まわりに角φだけ折り曲げて描いた模
式的な分解斜視図である。

【図５】杭打ち工事における振動公害を説明するために
示したもので、（Ａ）は作動場の模式的な断面図であ
り、（Ｂ）は回転数および振動数を縦軸にとって示した
図表である。

【図６】２個の偏心重錘の組み合わせによって起振力を
変化させる公知技術を説明するために示したものであっ
て、（Ａ）は２個の偏心重錘が最大起振力を発揮する状
態を示す模式図、（Ｂ）は起振力中程度である状態を表
す模式図、（Ｃ）は起振力がやや小さい状態を表す模式
図、（Ｄ）は起振力がゼロの状態を表す模式図である。

【図７】共通の回転軸に対して固定偏心重錘を固着する
とともに可動偏心重錘を上記共通の回転軸に対する相対
的な回動角位置を調節できるようにした機構の模式図で
ある。

【図８】先願の発明の起振力制御方法を実施するために
構成した先願の発明に係る偏心重錘の起振力制御機構の
１実施形態を備えた起振機を示し、模式的に描いた水平
断面図である。

【符号の説明】

１…起振機のケース、２…回転軸、４，４Ａ〜４Ｄ…同
期回転用の伝動歯車、５…クレーンブーム、６…振動装
置（起振機）、７…杭、８…民家、９…固定偏心重錘、
１０，１０Ａ，１０Ｂ…可動偏心重錘、２１…Ａ系統回
転軸、２２…Ｂ系統回転軸、２６…Ａ系統固定偏心重
錘、２７…Ｂ系統可動偏心重錘、２８…Ｂ系統固定偏心
重錘、２９…Ａ系統可動偏心重錘、Ｍａ…Ａ系統駆動モ
ータ、Ｍｂ…Ｂ系統駆動モータ、３０…同期連結杆、３
１…Ｂ系統被動歯車、３３…同期連結杆、３４…Ｂ系統
駆動歯車、３５…Ａ系統駆動プーリ、３６…Ｂ系統駆動
プーリ、３７…巻掛伝動手段、３８…Ａ系統駆動プー
リ、３９…Ｂ系統駆動プーリ、４０…自動制御装置、４
１…ストッパ、４２…回転軸、４３…被動プーリ、４４
…巻掛伝動手段、４５…駆動プーリ、４６Ｅ，４６Ｈ…
駆動モータ、４７，４８…固定偏心重錘歯車、４９，５
０…固定偏心重錘、５１，５２…可動偏心重錘、５４，
５５…可動偏心重錘歯車、５６…位相センサ、６０，６
１…単位ブロック、Ｂ…ブッシュ、ｋ…キー、Ｌ…歯車
ボスの長さ寸法、Ｒ…回転方向を表す矢印。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−124036（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−76235（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−113751（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−133272（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−133273（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B06B 1/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本の軸によって固定偏心重錘と可動偏
   心重錘とを支持し、上記双方の偏心重錘の位相差を変化
   させることにより双方の偏心重錘の総合偏心モーメント
   を変化させる方式の起振力制御方法において、 固定偏心重錘と可動偏心重錘との位相関係が釣合状態に
   なった時、可動偏心重錘が固定偏心重錘に対してそれ以
   上進相しないよう、機械的に拘束し、 かつ、上記の釣合状態におけるよりも可動偏心重錘が固
   定偏心重錘に対して遅相することを機械的に拘束せず、
   さらに遅相して双方の偏心重錘の位相関係が起振状態に
   なる動作を許容することを特徴とする、起振力の制御方
   法。
2. 【請求項２】 １本の軸によって固定偏心重錘と可動偏
   心重錘とを支持し、上記双方の偏心重錘の位相差を変化
   させることにより双方の偏心重錘の総合偏心モーメント
   を変化させる方式の起振力制御方法において、 固定偏心重錘と可動偏心重錘との位相関係が釣合状態に
   なったとき、固定偏心重錘が可動偏心重錘に対してそれ
   以上進相できないように機械的に拘束し、 かつ、上記の釣合状態におけるよりも固定偏心重錘が可
   動偏心重錘に対して遅相することを機械的に拘束せず、
   さらに遅相して双方の偏心重錘の位相関係が起振状態に
   なる動作を許容することを特徴とする、起振力の制御方
   法。