JP3523586B2 - 振動発生装置の振動制御装置 - 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、杭打機のように地
中に軸心方向の振動を付与することにより、地中に横
穴、縦穴等のトンネルを構築し得るようにした動的圧入
工法に使用する振動発生装置の振動制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】管を地中に埋設するための工法として
は、立坑に設置した元押装置により先端装置をただ単
に押圧し、土を掘削することなく地中に圧入させる静的
圧入工法、掘削機で土を掘削すると共に掘削した土を
排土しながら地中で掘削機を推進させる掘削工法、特
開昭６０−１４８９９７号公報に示す工法で、本出願の
図８、９に示すように加振機ａを作動させて振動発生装
置ｂの前部ｃを加振すると共に、該振動発生装置ｂ周囲
の土ｄに振動を与えて流動化させ、立坑ｅに設置した元
押装置ｆにより押圧することにより土を掘削することな
く振動発生装置ｂを圧入するようにした動的圧入工法が
ある。

【０００３】静的圧入工法は、先端装置を元押装置によ
り押し込む工法のため、固い土質の場合や管の口径が大
きい場合には、圧入時の推進抵抗が大きくなり、従っ
て、適用できる土質がＮ値１５程度以下の柔らかい場所
に限定され、しかも適用できる管径も約３５０ｍｍφ以
下の小口径管に限定されている。又、静的圧入工法が適
用できる場合でも硬い土質では、推進速度が遅いため工
期が長期間となって工事コストが高くなり、更に推進長
が長くなると総推進抵抗が大きくなって圧入ができなく
なるため、推進長が制限されるという問題がある。

【０００４】掘削工法は静的圧入工法を適用できないよ
うな場所に適用することができるが、土の掘削機構や排
土機構が必要となるため、先端装置の装置コストが高く
なり、又、工事中には排土の処理が必要であり、更に掘
削式のため推進速度も遅いので、工事コストも高くな
る、等の問題がある。

【０００５】図８、９に示す動的圧入工法の場合には、
上記静的圧入工法や掘削工法が有する問題点を解決する
ことができるが、どのような振動をどの方向へどのよう
に付与するのか具体的な記載は全くなく、従って、実際
に工事に用いることは困難であり、又加振機ａは独立し
た機器として振動発生装置ｂ内に収納された構造である
ため、振動発生装置ｂの外径が大きくなり、装置の大型
化を招来する虞がある。

【０００６】そこで本願発明者らは、実際の動的圧入工
法に適用することができると共に装置が小型となり、し
かも操作性、作業性の良い振動発生装置について検討
し、開発を行なった。

【０００７】

【開発した振動発生装置の概要】斯かる振動発生装置
は、図４に示す管埋設装置に適用されるもので、図中、
１は先端装置である。先端装置１は、先端ヘッド２を装
置推進方向Ｄ１と平行な軸心方向へ加振して地中の土３
に振動を付与し得るようにした、装置推進方向Ｄ１前方
側に位置する振動発生装置４と、振動発生装置４の装置
推進方向Ｄ１後方に接続されると共に、管埋設装置の推
進中に装置推進方向Ｄ１を修正させるための中折れ機構
５からなる方向修正装置６を備えている。

【０００８】７は先端装置１において方向修正装置６の
装置推進方向Ｄ１後方に配置された挿入管、８は立坑９
内に配設されて押圧板１０を介し挿入管７の後端を押圧
するようにしたジャッキ等の元押装置である。

【０００９】而して、上記管埋設装置においては、振動
発生装置４の先端ヘッド２を装置推進方向Ｄ１と平行な
方向に加振させて土３に振動を付与することにより、土
３を流動化させ、又元押装置８を伸長させて押圧板１０
を介し挿入管７を地中に圧入し、挿入管７により先端装
置１を押圧することにより先端装置１を推進させるよう
にしている。土３は流動化すると剪断力が低下し、この
ため必要な推進力が減少するため先端装置１は容易に地
中に圧入される。

【００１０】振動発生装置４の詳細は図５、６に示さ
れ、図中、１１は円筒状の先端部外筒である。先端部外
筒１１内には、装置推進方向Ｄ１後方以外の部分におい
ては、先端部外筒１１における内周との間に所定の間隔
の空隙部が形成されるよう、円筒状の先端部内筒１２が
同心状に嵌入されており、先端部内筒１２の装置推進方
向Ｄ１後端部は、先端部外筒１１の装置推進方向Ｄ１後
端部に形成した取り付け孔に嵌合、固定されている。

【００１１】先端部外筒１１と先端部内筒１２との空隙
部には、外周が先端部外筒１１の内周に対し摺動し、内
周が先端部内筒１２の外周に対し摺動し得るようにし
た、円筒状のピストン１３が装置推進方向Ｄ１へ往復動
し得るよう嵌合されており、ピストン１３の装置推進方
向Ｄ１先端部は、先端部外筒１１よりも装置推進方向Ｄ
１前方へ突出している。而して、先端部外筒１１及び先
端部内筒１２並びにピストン１３は振動発生装置４の構
造体を兼ねている。

【００１２】先端部外筒１１の内周後部及び先端部内筒
１２の外周中途部並びにピストン１３の後端により包囲
された空隙部には油室１４が形成され、ピストン１３の
後端部側内周段部及び先端部内筒１２の先端部側外周段
部により包囲された空隙部には油室１５が形成されてい
る。而して、油室１４の受圧面積は油室１５の受圧面積
よりも大きく形成されている。

【００１３】先端部外筒１１には、先端が油室１４に開
口すると共に後端が先端部外筒１１の後面に開口した油
路１１ａが穿設され、先端部内筒１２には、先端が油室
１５に開口すると共に後端が先端部内筒１２の後面に開
口した油路１２ａが穿設されている。

【００１４】ピストン１３の先端部外筒１１から装置推
進方向Ｄ１前方へ突出した先端部には、中空円盤状の座
１６が取付けられており、座１６の装置推進方向Ｄ１先
端部には交換可能に、図４に示す先端ヘッド２と同一物
である先端ヘッド１７が取付けられている。先端ヘッド
１７は図示例では、装置推進方向Ｄ１前方へ向けて先細
り状に絞られた截頭円錐形状に形成されているが、先端
装置１が圧入される土の土質によっては截頭円錐形状で
なくフラット形状であっても良い。而して、油室１４，
１５に対し油が給排されることにより、先端ヘッド１７
はピストン１３を介し装置推進方向Ｄ１と平行な方向へ
往復加振され、土に推進方向Ｄ１と平行な方向へ振動を
付与し得るようになっている。

【００１５】図５中、１８は例えばピストン１３の装置
推進方向Ｄ１と平行な方向に対する変位量を検出し得る
よう、ピストン１３の軸心部に配置した、磁力式の位置
検出器であり、位置検出器１８は先端部内筒１２の内部
空間に固設された検出器構成要素１８ａと座１６側に支
持されたブラケット１９に取付けられた検出器構成要素
１８ｂとを備えている。

【００１６】又、２０は先端部外筒１１の装置推進方向
Ｄ１後端部に接続された後部筒体であり、後部筒体２０
内には先端ヘッド１７を装置推進方向Ｄ１と平行な方向
へ振動させるのに必要な油圧回路の電磁制御弁２１及び
先端ヘッド１７の振動を制御するための各種制御機器が
収納されている。

【００１７】先端装置１を地中に圧入するために土に振
動を付与する場合には、図示してない制御装置の演算制
御部に予め、振動周波数、変位振幅又は荷重振幅を設定
し、その基準値を基として電磁制御弁２１に切換え指令
を与える。このため、電磁制御弁２１は短い時間間隔で
切換えられて油室１４，１５に交互に油が給排され、そ
の結果、ピストン１３は装置推進方向Ｄ１と平行な方向
へ所定の振動周波数、変位振幅又は荷重振幅で往復動
し、先端ヘッド１７はピストン１３と一体的に加振さ
れ、地中に振動を与える。この際、振動周波数及び変位
振幅又は荷重振幅は各種の検出器により得られたデータ
を基に所定の状態となるよう制御される。

【００１８】一方、先端ヘッド１７により地中に振動を
与える場合、図７に示す如く、所定の大きさの一定の静
的推力Ｆｓ及び静的推力Ｆｓを基準としてある振幅で正
弦曲線状に変化する振動的推力±Ｆｗの両方を指令推力
として、推力のみを制御し地中に振動を付与しつつ先端
装置１を推進させる方法がある。

【００１９】このように、静的推力Ｆｓを基準として所
定の振幅の振動的推力±Ｆｗを地中に付与するよう先端
ヘッド１７を加振するのは以下の理由による。すなわ
ち、ピストン１３を、基準位置（装置推進方向Ｄ１に対
し中間の位置）を基準として前後方向に振動的に往復動
させ、所定のストローク±Ｓｗ（図５参照）を加えるよ
うにする位置制御では、ピストン１３延いては先端ヘッ
ド１７が設定された所定のストロークだけ振動的に往復
移動しても、地中の状態によっては先端ヘッド１７がそ
の前方の地中に所定の振動的推力±Ｆｗ（振動荷重）を
加えているとは限らないからである。

【００２０】ところが、地中に静的推力Ｆｓを基準とし
て振動的推力±Ｆｗを付与しつつ、振動発生装置４を推
進させるような場合、先端ヘッド１７には推進抵抗によ
り地中の土から静的推進反力を受け、この静的推進反力
は土質等により推進中でも変動する。

【００２１】従って、図７に示すように、地中の静的推
進反力Ｆｒ１が地中に加えられる振動的推力±Ｆｗの最
大値Ｆｓ＋Ｆｗよりも高い場合には、先端ヘッド１７は
Ｆｒ１−（Ｆｓ＋Ｆｗ）の力で装置推進方向Ｄ１後方へ
押され、その結果、ピストン１３は装置推進方向Ｄ１後
方のストロークエンドまで後退する。又、図７に示すよ
うに、地中の静的推進反力Ｆｒ１が地中に加えられる振
動的推力±Ｆｗの最小値Ｆｓ−Ｆｗよりも低い場合に
は、先端ヘッド１７はＦｓ−Ｆｗ−Ｆｒ１の力で装置推
進方向Ｄ１前方へ押され、その結果、ピストン１３は装
置推進方向Ｄ１前方のストロークエンドまで突出する。

【００２２】このため、地中の静的推進反力Ｆｒ１が振
動的推力±Ｆｗよりも高い場合も低い場合も、ピストン
１３を装置推進方向Ｄ１に対して所定の位置に位置させ
ることができず、従って、地中に所定の振動荷重を加え
ることができない。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、実際の動的
圧入工法に適用することができると共に小型でしかも操
作性、作業性の良い振動発生装置を開発するに際し、先
端ヘッドにより地中に振動的推力を付与しつつ振動発生
装置を推進させる時に地中の土から受ける静的推進反力
の大きさにより、ピストンが後方のストロークエンドま
で後退、或は前方のストロークエンドまで突出すること
がないようにして、振動発生装置の推進中における地中
への振動の付与を円滑に行ない得るようにすることを目
的としてなしたものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１におけ
る振動発生装置の振動制御装置は、所定の制御弁により
制御された流体を第一の流体圧室と第二の流体圧室に給
排して流体圧によりピストンを介し先端ヘッドを装置推
進方向と平行な方向へ加振し、地中に振動を付与するよ
うにした振動発生装置の振動制御装置であって、該制御
装置は、正弦波状若しくはパルス波状の振動的推力を発
振する発振手段と、予め与えられた前記先端へッドの目
標位置と前記先端ヘッドの装置推進方向に対し平行な方
向の位置との差を取り位置差を求める位置差演算手段
と、該位置差演算手段からの位置差と前記発振手段から
の振動的推力を加算して推進時推力を求める推進時推力
演算手段と、該推進時推力演算手段からの推進時推力と
第一の流体室若しくはその入口側近傍における圧力の信
号とを減算して推進時推力差を求め、求められた推進時
推力差を前記制御弁に付与し得るよう構成した推進時推
力差演算手段と、を設けたものである。

【００２５】本発明の請求項２における振動発生装置の
振動制御装置は、所定の制御弁により制御された流体を
第一の流体圧室と第二の流体圧室に給排して流体圧によ
りピストンを介し先端ヘッドを装置推進方向と平行な方
向へ加振し、地中に振動を付与するようにした振動発生
装置の振動制御装置であって、該制御装置は、正弦波状
若しくはパルス波状の振動的推力を発振する発振手段
と、予め与えられた前記先端へッドの目標位置と前記先
端ヘッドの装置推進方向に対し平行な方向の位置との差
を取り位置差を求める位置差演算手段と、該位置差演算
手段からの位置差と土から付与された静的推進反力及び
その他の外力が加わっていない無負荷時に前記ピストン
を停止させるための無負荷時釣合推力とを加算して静的
推力を求める静的推力演算手段と、該静的推力演算手段
からの静的推力と前記発振手段からの振動的推力を加算
して推進時推力を求める推進時推力演算手段と、該推進
時推力演算手段からの推進時推力と第一の流体室若しく
はその入口側近傍における圧力の信号とを減算して推進
時推力差を求め、求められた推進時推力差を前記制御弁
に付与し得るよう構成した推進時推力差演算手段と、を
設けたものである。

【００２６】本発明の請求項３における振動発生装置の
振動制御装置は、第一の流体室若しくはその入口側近傍
において検出した圧力の信号を推進時推力差演算手段に
与えるラインに前記圧力の信号から所定の周波数成分を
除去するフィルタ手段を設けたものである。

【００２７】本発明の請求項４における振動発生装置の
振動制御装置は、フィルタ手段を高周波成分を除去し得
るようにしたローパスフィルタとすることができる。

【００２８】本発明の請求項５における振動発生装置の
振動制御装置は、フィルタ手段を高周波成分及び低周波
成分を除去し得るようにしたバンドパスフィルタとする
ことができる。

【００２９】本発明の請求項６における振動発生装置の
振動制御装置は、位置差演算手段で求めた位置差を修正
して修正位置差を求め、該修正位置差を推進時推力演算
手段へ与えるようにした位置差調整手段を設けることが
できる。

【００３０】本発明の請求項７における振動発生装置の
振動制御装置は、位置差演算手段で求めた位置差を修正
して修正位置差を求め、該修正位置差を静的推力演算手
段へ与えるようにした位置差調整手段を設けることがで
きる。

【００３１】本発明の請求項８における振動発生装置の
振動制御装置は、位置差調整手段は係数器とすることが
できる。

【００３２】本発明の請求項９における振動発生装置の
振動制御装置は、推進時推力差演算手段で求めた推進時
推力差を修正して修正推進時推力差を制御弁に与えるよ
うにした推進時推力差調整手段を設けることができる。

【００３３】本発明の請求項１０における振動発生装置
の振動制御装置は、推進時推力差調整手段は係数器とす
ることができる。

【００３４】本発明では、先ず、発振手段から発振され
た正弦波状若しくはパルス状の振動的推力は推進時推力
演算手段に与えられる。

【００３５】一方、請求項１においては、位置差演算手
段では、 予め与えられた先端へッドの目標位置と先端
ヘッドの装置推進方向に対し平行な方向の位置との差が
取られて位置差が求められ、求められた位置差は推進時
推力演算手段に与えられる。

【００３６】又、推進時推力演算手段では、位置差演算
手段からの位置差と発振手段からの振動的推力が加算さ
れて推進時推力が求められ、求められた推進時推力は推
進時推力差演算手段に与えられる。

【００３７】一方、先端ヘッドを装置推進方向前方に推
進させる流体が導入される第一の流体圧室若しくはその
入口側近傍における流体の圧力の信号は、推進時推力差
演算手段に与えられ、推進時推力差演算手段では、推進
時推力演算手段からの推進時推力と圧力の信号とが減算
されて推進時推力差が求められ、求められた推進時推力
差は前記制御弁に与えられ、制御弁は短い周期の時間間
隔で切換え制御される。

【００３８】又、請求項２においては、位置演算手段で
は、予め与えられた先端ヘッドの目標位置と先端ヘッド
の装置推進方向に対し平行な方向の位置との差が取られ
て位置差が求められ、求められた位置差は、静的推力演
算手段に与えられる。

【００３９】而して、静的推力演算手段では、位置差演
算手段からの位置差と、土から付与された静的推進反力
及びその他の外力が加わっていない無負荷時に前記ピス
トンを停止させるための無負荷時釣合推力とが加算され
て静的推力が求められ、求められた静的推力は、推進時
推力演算手段に与えられる。

【００４０】推進時推力演算手段では、静的推力演算手
段からの静的推力と発振手段からの振動的推力が加算さ
れて推進時推力が求められ、求められた推進時推力は推
進時推力差演算手段に与えられる。

【００４１】一方、先端ヘッドを装置推進方向前方に推
進させる流体が導入される第一の流体圧室若しくはその
入口側近傍における流体の圧力の信号は、推進時推力差
演算手段に与えられ、推進時推力差演算手段では、推進
時推力演算手段からの推進時推力と圧力の信号とが減算
されて推進時推力差が求められ、求められた推進時推力
差は前記制御弁に与えられ、制御弁は短い周期の時間間
隔で切換え制御される。

【００４２】このため、本発明においては、先端ヘッド
は装置推進方向と平行な方向へ加振され、地中の土は振
動を受ける。このため、土の剪断抵抗が減少し、振動発
生装置は容易に地中に圧入される。

【００４３】本発明によれば、土からの静的推進反力を
考慮することなく、先端ヘッドの前面に与える振動的推
力のみを指令することにより、前記振動的推力を制御し
つつピストンの装置推進方向と平行な方向の位置を一定
位置付近に保持することができる。

【００４４】従って、先端ヘッドを振動的に往復動させ
て振動発生装置により地中を推進している時に、土の静
的推進反力が変動した場合でも、外部から調整を行なう
ことなく継続して振動的推力を出力させることができ、
振動発生装置の圧入を円滑に行なうことができる。又、
振動的推力を制御しながら自由にピストンの位置を変更
することができるため、管埋設装置の元押装置の代りの
副推進機構としても兼用することができる。

【００４５】フィルタ手段としてはローパスフィルタを
設けた場合には、先端ヘッドが硬い岩等に当り急激に大
きな推進反力が加わったときでも、圧力である推力信号
の高周波成分を除去することにより安定した制御を行う
ことができる。

【００４６】フィルタ手段としてバンドパスフィルタを
設けた場合には、土からの静的推進反力の緩やかな変動
分をも除去することができるため、指令として与える振
動的推力の周波数成分付近の推力信号のみを推進時推力
差演算手段にフィードバックすることができる。従っ
て、土から先端ヘッドに付与される静的推進反力の大き
さに拘わらず、ピストンの位置を略一定の位置に位置さ
せることができる。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。図１〜図３は本発明を実施する形態
の一例であり、振動発生装置の基本的構成は、図５、６
に示す振動発生装置と全く同一である。

【００４８】図１中、２２は、図２に示すようにゼロを
基準として正弦波もしくはパルス波状の振動的推力±Ｆ
ｗを出力するようにした発振器であり、発振器２２から
出力された振動的推力±Ｆｗは、切換器２３を介して加
算器２４に与え得るようになっている。ここで、振動的
推力±Ｆｗは、振動発生装置４の推進時に先端ヘッド１
７が地中前面の土に短周期で繰返し振動的に与える荷重
すなわち振動荷重であり、振動周波数及び荷重振幅は、
正弦波もしくはパルス波の形状により決定される。

【００４９】又、位置検出器１８で検出したピストン１
３の位置Ｓは、ＰＩＤ調節機能を内蔵した演算制御装置
２５の減算器２６に与え得るようになっており、減算器
２６では、予め与えられたピストン１３の目標位置Ｓｏ
と位置検出器１８で検出されたピストン１３延いては先
端ヘッド１７の装置推進方向Ｄ１と平行な方向の位置Ｓ
の差を取って、ピストン１３の目標位置に対する位置差
ΔＳを求め得るようになっている。

【００５０】而して、減算器２６で求めた位置差ΔＳは
演算制御装置２５の係数器２７に与え得るようになって
おり、係数器２７では、位置差ΔＳに係数Ｋｘが掛けら
れて修正位置差ΔＳ’が求められ、求められた修正位置
差ΔＳ’は加算器２８に与え得るようになっている。

【００５１】加算器２８では、土から付与された静的推
進反力及びその他の外力が加わっていない無負荷時にピ
ストン１３を停止させる無負荷時釣合推力Ｆｎと係数器
２７からの修正位置差ΔＳ’とを加算して、先端ヘッド
１７を推進方向Ｄ１後方へ押し戻そうとする土の静的推
進反力に対し対抗する静的推力Ｆｓを求め得るようにな
っており、求められた静的推力Ｆｓは加算器２４に与え
得るようになっている。而して、位置検出器１８、演算
制御装置２５の減算器２６及び係数器２７により、位置
制御のためのフィードバックループが形成されている。

【００５２】加算器２４では、発振器２２からの振動的
推力±Ｆｗと加算器２８からの静的推力Ｆｓを加算し
て、推進時に地中の土に加える推進時推力Ｆｏを求め得
るようになっており、求められた推進時推力Ｆｏは圧力
制御装置２９の減算器３０に与え得るようになってい
る。又、圧力検出器３１により検出した油室１４の圧力
Ｐ１はローパスフィルタ３２を通って圧力制御装置２９
の減算器３０に与え得るようになっていると共に、ロー
パスフィルタ３２を経ることなく、演算制御装置２５に
与え得るようになっている。

【００５３】減算器３０に与えられる圧力Ｐ１をローパ
スフィルタ３２に通すのは、圧力信号の高い周波数成分
をカットしてノイズ等を与えないようにし、安定した制
御を行ない得るようにするためである。

【００５４】減算器３０では、加算器２４からの推進時
推力Ｆｏとローパスフィルタ３２を経て高周波成分を除
去された圧力Ｐ１の信号が減算されて推進時推力差ΔＦ
が求められ、求められた推進時推力差ΔＦは圧力制御装
置２９の係数器３３に与えられ、係数器３３では、推進
時推力差ΔＦに係数Ｋｐが掛けられて修正推進時推力差
ΔＦ’が求められるようになっている。又、係数器３３
で求められた修正推進時推力差ΔＦ’は電磁制御弁２１
に与え得るようになっている。而して、圧力制御装置２
９の減算器３０及び係数器３３、ローパスフィルタ３
２、電磁制御弁２１、圧力検出器３１により推力制御の
ためのフィードバックループが形成されている。

【００５５】次に、上記図示例の作動を説明する。先端
装置１を地中に圧入するために土に振動を付与する場合
には、切換器２３はオンになっているため、発振器２２
からは振動的推力±Ｆｗが出力されて加算器２４に与え
られる。

【００５６】一方、位置検出器１８により検出された、
往復動しているピストン１３の装置推進方向Ｄ１と平行
な方向の位置Ｓは、演算制御装置２５の減算器２６に与
えられ、減算器２６では、予め与えられたピストン１３
の目標位置Ｓｏと位置検出器１８からの位置Ｓとの差が
取られてピストン１３の目標位置Ｓｏに対する位置差Δ
Ｓが求められ、求められた位置差ΔＳは係数器２７に与
えられる。係数器２７では、位置差ΔＳに係数Ｋｘが掛
けられて修正位置差ΔＳ’が求められ、求められた修正
位置差ΔＳ’は加算器２８に与えられる。

【００５７】又、加算器２８では、土から付与された静
的推進反力及びその他の外力が加わっていない無負荷時
にピストン１３を停止させる、無負荷時釣合推力Ｆｎと
係数器２７からの修正位置差ΔＳ’とを加算して、先端
ヘッド１７を推進方向Ｄ１後方へ押し戻そうとする土の
静的反力に対し対抗する静的推力Ｆｓが求められ、求め
られた静的推力Ｆｓは加算器２４に与えられる。

【００５８】加算器２４では、発振器２２からの振動的
推力±Ｆｗと加算器２８からの静的推力Ｆｓが加算され
て、振動発生装置４の推進時に地中の土に加える推進時
推力Ｆｏが求められ、求められた推進時推力Ｆｏは圧力
制御装置２９の減算器３０に与えられる。

【００５９】一方、圧力検出器３１では、油室１４若し
くはその入口近傍の油の圧力Ｐ１が求められ、求められ
た圧力Ｐ１はローパスフィルタ３２で高周波数成分を除
去されて減算器３０に与えられ、減算器３０では、加算
器２４からの推進時推力Ｆｏとローパスフィルタ３２を
経て与えられた圧力Ｐ１の信号が減算されて推進時推力
差ΔＦが求められ、求められた推進時推力差ΔＦは圧力
制御装置２９の係数器３３に与えられる。

【００６０】係数器３３では、推進時推力差ΔＦに係数
Ｋｐが掛けられて修正推進時推力差ΔＦ’が求められ、
求められた修正推進時推力差ΔＦ’は電磁制御弁２１に
与えられる。このため、電磁制御弁２１は振動的推力±
Ｆｗの振動周波数及び荷重振幅に従って一定時間間隔所
定の状態に切換り、電磁制御弁２１を通った油は油室１
４或は油室１５へ供給される。従って、ピストン１３延
いては先端ヘッド１７は、装置推進方向Ｄ１に対し平行
に振動的に往復動しつつ、振動発生装置４は推進方向Ｄ
１へ圧入される。

【００６１】又、圧力検出器３１で検出した圧力Ｐ１は
ローパスフィルタ３２を通ることなく演算制御装置２５
に与えられ、推力信号としてモニタリングされる。

【００６２】本図示例の場合、振動的推力制御のための
フィードバックループに位置制御のためのフィードバッ
クループを付加することにより、位置制御のためのフィ
ードバックループがスプリングのような作用を奏するた
め、地中の土からの静的推進反力が変化した場合でも、
ピストン１３の位置ずれを或る範囲に押えることができ
る。

【００６３】その結果、先端ヘッド１７が地中の土から
受ける静的推進反力の変化に追随してピストン１３の装
置推進方向Ｄ１に対する位置を所定の位置付近に保持で
きる。この状態を図示すると図３に示すようになり、図
中、Ｆｒ２は変化する地中の静的推進反力であり、振動
的推力±Ｆｗは静的推進反力Ｆｒ２を基準として地中に
加えられる。

【００６４】又、ローパスフィルタ３２を設けているた
め、先端ヘッド１７が硬い岩等に当り急激に大きな推進
反力が加わった場合に、圧力Ｐ１である推力信号の高周
波成分を除去することにより、安定した制御を行うこと
ができる。

【００６５】ローパスフィルタ３２に代えて、ローパス
フィルタの機能とハイパスフィルタの機能を備えたバン
ドパスフィルタを設ければ、土からの静的推進反力の緩
やかな変動分をも除去することができるため、指令とし
て与える振動的推力±Ｆｗの周波数成分付近の推力信号
（圧力Ｐ１）のみを減算器３０にフィードバックするこ
とができる。従って、土から先端ヘッド１７に付与され
る静的推進反力の大きさに拘わらず、ピストン１３の位
置を略一定の位置に位置させることができる。

【００６６】以上により、本図示例によれば、振動発生
装置４のピストン１３を、土からの静的推進反力を考慮
することなく、振動荷重成分である振動的推力±Ｆｗの
みを指令することにより、先端ヘッド１７の前面に与え
る振動的推力±Ｆｗを制御しながらピストン１３の装置
推進方向Ｄ１と平行な方向の位置を略一定位置に保持す
ることができる。

【００６７】従って、先端ヘッド１７を振動的に往復動
させて振動発生装置４により地中を推進している時に、
土の静的推進反力が変動した場合でも、外部から調整を
行なうことなく継続して振動的推力±Ｆｗを出力させる
ことができる。

【００６８】又、本図示例によれば、振動的推力±Ｆｗ
を制御しながら自由にピストン１３の位置を変更するこ
とができるため、図４に示す元押装置８の代りの副推進
機構としても兼用することができる。

【００６９】なお、本発明の振動発生装置の振動制御装
置においては、静的推力演算手段として加算器を設ける
場合について説明したが、ピストンを押す側の油室とピ
ストンを引く側の油室の受圧面積を等しくした場合に
は、前記加算器は設けなくても実施可能なこと、フィル
タ手段は設けなくても実施可能なこと、その他本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得るこ
とは勿論である。

【００７０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項１
〜１０記載の振動発生装置の振動制御装置によれば、下
記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

【００７１】Ｉ）土からの静的推進反力を考慮すること
なく、先端ヘッドの前面に与える振動的推力のみを指令
することにより、前記振動的推力を制御しつつピストン
の装置推進方向と平行な方向の位置を一定位置付近に保
持することができる。

【００７２】ＩＩ）従って、先端ヘッドを振動的に往復
動させて振動発生装置により地中を推進している時に、
土の静的推進反力が変動した場合でも、外部から調整を
行なうことなく継続して振動的推力を出力させることが
でき、振動発生装置の圧入を円滑に行なうことができ
る。

【００７３】ＩＩＩ）振動的推力を制御しながら自由に
ピストンの位置を変更することができるため、管埋設装
置の元押装置の代りの副推進機構としても兼用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動発生装置の振動制御装置の実施の
形態の一例を示す制御ブロック図である。

【図２】図１に示す発振器により設定する振動的推力を
示すグラフである。

【図３】本発明の振動発生装置の振動制御装置により制
御される振動的推力を示すグラフである。

【図４】本発明の振動発生装置の振動制御装置が適用さ
れる管埋設装置の全体側面図である。

【図５】本発明の振動発生装置の振動制御装置が適用さ
れる振動発生装置の縦断面図である。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ方向矢視図である。

【図７】ピストンの振動的推力のみを制御する場合に土
の静的推進反力によりピストンがどのように動くかを説
明するためのグラフである。

【図８】従来の圧入工法に使用する振動発生装置の概要
を示す側面図である。

【図９】図８に示す振動発生装置を適用した管埋設装置
の概要を示す側面図である。

【符号の説明】

４ 振動発生装置 １３ ピストン １４ 油室（第一の流体圧室） １５ 油室（第二の流体圧室） １７ 先端ヘッド ２１ 電磁制御弁（制御弁） ２２ 発振器（発振手段） ２４ 加算器（推進時推力演算手段） ２６ 減算器（位置差演算手段） ２７ 係数器（位置差調整手段） ２８ 加算器（静的推力演算手段） ３０ 減算器（推進時推力差演算手段） ３２ ローパスフィルタ（フィルタ手段） ３３ 係数器（推進時推力差調整手段） Ｄ１ 装置推進方向 Ｆｎ 無負荷時釣合推力 Ｆｏ 推進時推力 Ｆｓ 静的推力 ±Ｆｗ 振動的推力 Ｋｐ 係数 Ｋｘ 係数 Ｐ１ 圧力 Ｓ 位置 Ｓｏ 目標位置 ΔＳ 位置差 ΔＳ’ 修正位置差（位置差） ΔＦ 推進時推力差 ΔＦ’ 修正推進時推力差（推進時推力差）

フロントページの続き (72)発明者 三浦 雄一 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東京エンジニア リングセンター内 (72)発明者 田中 実 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 高梨 敏彦 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 日野 英則 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開2000−301067（ＪＰ，Ａ) 特開2000−17659（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−303058（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−88839（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B06B 1/00 - 3/04

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の制御弁により制御された流体を第
   一の流体圧室と第二の流体圧室に給排して流体圧により
   ピストンを介し先端ヘッドを装置推進方向と平行な方向
   へ加振し、地中に振動を付与するようにした振動発生装
   置の振動制御装置であって、 該制御装置は、 正弦波状若しくはパルス波状の振動的推力を発振する発
   振手段と、 予め与えられた前記先端へッドの目標位置と前記先端ヘ
   ッドの装置推進方向に対し平行な方向の位置との差を取
   り位置差を求める位置差演算手段と、 該位置差演算手段からの位置差と前記発振手段からの振
   動的推力を加算して推進時推力を求める推進時推力演算
   手段と、 該推進時推力演算手段からの推進時推力と第一の流体室
   若しくはその入口側近傍における圧力の信号とを減算し
   て推進時推力差を求め、求められた推進時推力差を前記
   制御弁に付与し得るよう構成した推進時推力差演算手段
   と、を設けたことを特徴とする振動発生装置の振動制御
   装置。
2. 【請求項２】 所定の制御弁により制御された流体を第
   一の流体圧室と第二の流体圧室に給排して流体圧により
   ピストンを介し先端ヘッドを装置推進方向と平行な方向
   へ加振し、地中に振動を付与するようにした振動発生装
   置の振動制御装置であって、 該制御装置は、 正弦波状若しくはパルス波状の振動的推力を発振する発
   振手段と、 予め与えられた前記先端へッドの目標位置と前記先端ヘ
   ッドの装置推進方向に対し平行な方向の位置との差を取
   り位置差を求める位置差演算手段と、 該位置差演算手段からの位置差と土から付与された静的
   推進反力及びその他の外力が加わっていない無負荷時に
   前記ピストンを停止させるための無負荷時釣合推力とを
   加算して静的推力を求める静的推力演算手段と、 該静的推力演算手段からの静的推力と前記発振手段から
   の振動的推力を加算して推進時推力を求める推進時推力
   演算手段と、 該推進時推力演算手段からの推進時推力と第一の流体室
   若しくはその入口側近傍における圧力の信号とを減算し
   て推進時推力差を求め、求められた推進時推力差を前記
   制御弁に付与し得るよう構成した推進時推力差演算手段
   と、を設けたことを特徴とする振動発生装置の振動制御
   装置。
3. 【請求項３】 第一の流体室若しくはその入口側近傍に
   おいて検出した圧力の信号を推進時推力差演算手段に与
   えるラインに前記圧力の信号から所定の周波数成分を除
   去するフィルタ手段を設けた請求項１又は２記載の振動
   発生装置の振動制御装置。
4. 【請求項４】 フィルタ手段を高周波成分を除去し得る
   ようにしたローパスフィルタとした請求項３記載の振動
   発生装置の振動制御装置。
5. 【請求項５】 フィルタ手段を高周波成分及び低周波成
   分を除去し得るようにしたバンドパスフィルタとした請
   求項３記載の振動発生装置の振動制御装置。
6. 【請求項６】 位置差演算手段で求めた位置差を修正し
   て修正位置差を求め、該修正位置差を推進時推力演算手
   段へ与えるようにした位置差調整手段を設けた請求項
   １、３、４又は５記載の振動発生装置の振動制御装置。
7. 【請求項７】 位置差演算手段で求めた位置差を修正し
   て修正位置差を求め、該修正位置差を静的推力演算手段
   へ与えるようにした位置差調整手段を設けた請求項２、
   ３、４又は５記載の振動発生装置の振動制御装置。
8. 【請求項８】 位置差調整手段は係数器である請求項６
   又は７記載の振動発生装置の振動制御装置。
9. 【請求項９】 推進時推力差演算手段で求めた推進時推
   力差を修正して修正推進時推力差を制御弁に与えるよう
   にした推進時推力差調整手段を設けた請求項１、２、
   ３、４、５、６、７又は８記載の振動発生装置の振動制
   御装置。
10. 【請求項１０】 推進時推力差調整手段は係数器である
    請求項９記載の振動発生装置の振動制御装置。