JP6415974B2 - ベルトコンベアの振動方法及び振動ベルトコンベア - Google Patents

Description

本発明はベルトコンベアの振動方法及び振動ベルトコンベアに関し，とくに様々な粒径の混在する地盤材料を搬送するベルトコンベアの振動方法及び振動ベルトコンベアに関する。

ダム，防潮堤その他の土木構造物を構築する工事において，材料・施工の合理化を図る観点から，工事現場付近の地山や河床等の採取場で調達した様々な粒径の粘土，砂，礫等の粒状材が混在する地盤材料Ｓを原材料とした構造材料を使用することがある。例えばＣＳＧ（Ｃｅｍｅｎｔｅｄ Ｓａｎｄ ａｎｄ Ｇｒａｖｅｌ），セメント改良土等の構造材料は，現場付近で調達した地盤材料Ｓ（ＣＳＧ材，セメント改良土母材等と呼ばれる）に水及びセメントを混合してそのまま施工するものであり，大量且つ高速な施工を可能とする利点を有している。現場付近で調達した地盤材料を骨材としたコンクリートを構造材料として使用する場合もある。

ＣＳＧ材，セメント改良土母材，骨材等の地盤材料Ｓは，図８に示すように，採取場１等で調達したのち破砕装置１ａ等で適当に破砕することはあるが，基本的に人為的な粒度調整を施さずそのまま用いるものであり，粒度や含水率の変動によって構造物の品質（とくに強度）に変動を生じさせる。そのため，採取場１からストックヤード２経由でトラック等の運搬機械３によって工事現場に順次搬入される地盤材料Ｓを適宜抜き取って粒度，含水率等を確認し，地盤材料Ｓと混合する水Ｗの給水量及びセメントＣの添加量を調整して構造材料の品質を適切に管理することが求められる。

地盤材料Ｓの粒度（例えば粒径加積曲線）を求める基本的な方法は篩い分けであるが，地盤材料Ｓの篩い分けは非常に手間がかかるため，画像解析技術を用いて地盤材料Ｓの粒度を迅速に求める方法が開発されている。例えば特許文献１及び２は，地盤材料Ｓを薄く撒き出して画像Ｇを撮影し，その撒き出し画像Ｇからコンピュータ（画像解析プログラム）により各粒状材の輪郭を抽出して粒径加積曲線を作成する方法を開示している。このような画像解析技術を用いることにより，採取場１から工事現場に搬入される地盤材料Ｓの粒度を１５分〜３０分に１回程度の頻度で確認することができる。ただし，地盤材料Ｓを人力（人工）で撒き出して画像Ｇを作成する時間が必要であり，確認する頻度を１回／１５分以上に高めることは困難である。

これに対して，様々な粒径の粒状材を載置して振動させながら搬送する振動コンベアが開発されており（特許文献３〜６参照），例えば特許文献６が開示するように，振動コンベア上に載置した粒状材を搬送しながら展開させ，或いは，分散させることができる。このような振動コンベアを用いて，地盤材料Ｓを搬送しながら展開・分散させて従来の撒き出しと同様の画像Ｇを作成することができれば，地盤材料Ｓを撒き出す手間を省略することができ，地盤材料Ｓの粒度の確認に要する時間を短縮することができる。大量の地盤材料Ｓを用いたた土木構造物の高速施工では，例えば１５分未満の短時間で地盤材料Ｓの粒度が急激に変動する事例も報告されており，地盤材料Ｓの粒度の変動を１回／１５分未満の短時間で確認することができれば，地盤材料Ｓを用いた土木構造物の品質管理精度を高めることができる。

特開２０１０−２４９５５３号公報 特開２０１１−１６３８３６号公報 特開平２−２１４５８０号公報 特開２００２−３２６０５７号公報 特開２００９−０９５７７９号公報 特開２０１３−２２７１１２号公報

しかし，従来の振動コンベアは，トラフと呼ばれる搬送台（載置台）全体を振動させるものであり，トラフ上で地盤材料Ｓを搬送しながら振動させて展開・分散させることはできるが，分散させた後の地盤材料Ｓを搬送しながら静かに観察し又は撮影することができない問題点がある。すなわち，従来の振動コンベアを用いて地盤材料Ｓを搬送しながら展開・分散させた場合は，載置台上の地盤材料Ｓを振動させながら画像Ｇを撮影せざるを得ないので，撮影のたびに地盤材料Ｓ中の各粒状材が異なる形として写り込み，画像Ｇから測定する粒度の精度が低下するおそれがある。地盤材料Ｓを用いた土木構造物の品質管理では，単に粒度の測定時間を短縮するだけでなく，粒度を精度よく測定することが不可欠であり，振動させて展開・分散させた状態の地盤材料Ｓを振動させずに観察し又は撮影できる振動コンベアが必要である。

そこで本発明の目的は，地盤材料を振動させて分散させると共に分散させた地盤材料を振動させずに観察又は撮影できるベルトコンベアの振動方法及び振動ベルトコンベアを提供することにある。

図１（Ａ）及び図２の実施例を参照するに，本発明によるベルトコンベアの振動方法は，地盤材料Ｓを搬送するベルトコンベアの環状ベルト１４の載置面下方に複数のキャリアローラ１５，１６を搬送方向に沿って並べ，載置面の上流部又は中間部のキャリアローラ１５の荷重を第１支持体２１で支持すると共に他のキャリアローラ１６の荷重を第１支持体２１から縁切りされた第２支持体１７で支持し，第１支持体２１の直上の載置面と対向させて地盤材料Ｓの敷き均し板２８（図２参照）を設け，第１支持体２１のみを振動させて載置面上の地盤材料Ｓを分散させてなるものである。
或いは図１（Ｂ）に示すように，地盤材料Ｓを搬送するベルトコンベアの環状ベルト１４の載置面下方に複数のキャリアローラ１５，１６を搬送方向に沿って並べ，載置面の上流部又は中間部のキャリアローラ１５の荷重を第１支持体２１で支持し，第１支持体２１から縁切りされた搬送方向下流側の第３支持体２３で当該下流側のキャリアローラ１５の荷重を支持し，他のキャリアローラ１６の荷重を第１支持体２１及び第３支持体２３から縁切りされた第２支持体１７で支持し，第１支持体２１及び第３支持体２３を振動させて載置面上の地盤材料Ｓを分散させるように，本発明のベルトコンベアの振動方法を構成してもよい。

また，図１（Ａ）及び図２の実施例を参照するに，本発明による振動ベルトコンベアは，地盤材料Ｓを搬送するベルトコンベアの環状ベルト１４の載置面下方に搬送方向に沿って並べた複数のキャリアローラ１５，１６，その載置面の上流部又は中間部のキャリアローラ１５の荷重を支持する第１支持体２１，第１支持体２１から縁切りされて他のキャリアローラ１６の荷重を支持する第２支持体１７，第１支持体２１の直上の載置面と対向させて設けた地盤材料Ｓの敷き均し板２８（図２参照），及び第１支持体２１を振動させる振動装置２２を備え，第１支持体２１のみを振動させて載置面上の地盤材料Ｓを分散させてなるものである。
或いは図１（Ｂ）に示すように，地盤材料Ｓを搬送するベルトコンベアの環状ベルト１４の載置面下方に搬送方向に沿って並べた複数のキャリアローラ１５，１６，その載置面の上流部又は中間部のキャリアローラ１５の荷重を支持する第１支持体２１，第１支持体２１から縁切りされて搬送方向下流側に設けられ当該下流側のキャリアローラ１５の荷重を支持する第３支持体２３，第１支持体２１及び第３支持体２３から縁切りされて他のキャリアローラ１６の荷重を支持する第２支持体１７，並びに第１支持体２１及び第３支持体２３を振動させて載置面上の地盤材料Ｓを分散させる振動装置２２，２４を備えるように，本発明の振動ベルトコンベアを構成してもよい。

好ましくは，図１（Ｃ）に示すように，第２支持体１７を載置面の全長にわたして設け，第１支持体２１及び第３支持体２３を第２支持体１７上に振動吸収部材２５を介して設置することができる。

図１に白矢印で示すように，第１支持体２１の直上の載置面を地盤材料Ｓの投入位置とすることができる。また，図１に示すように，第１支持体２１の搬送方向下流側の第２支持体１７の直上の載置面に分散後の地盤材料Ｓを撮影する撮像機５を設けることができる。

本発明によるベルトコンベアの振動方法及び振動ベルトコンベアは，地盤材料Ｓを搬送するベルトコンベアの環状ベルト１４の載置面下方の複数のキャリアローラ１５のうち，載置面の上流部又は中間部のキャリアローラ１５の荷重を第１支持体２１で支持すると共に，他のキャリアローラ１６の荷重を第１支持体２１から縁切りされた第２支持体１７で（又は，第１支持体２１から縁切りされた第３支持体２３と，第１支持体２１及び第３支持体から縁切りされた第２支持体１７とで）支持し，第１支持体２１のみを振動させて（又は，第１支持体２１と第３支持体２３とを振動させて）載置面上の地盤材料Ｓを分散させるので，次の効果を奏する。

（イ）ベルトコンベアの複数のキャリアローラ１５，１６を相互に縁切りされた第１支持体２１及び第２支持体１７（又は，第１支持体２１と第３支持体２３と第２支持体１７）で支持するので，第１支持体２１（又は，第１支持体２１及び第３支持体２３）の直上の載置面を振動させた時に第２支持体１７の直上の載置面を振動しない静止状態とすることができ，ベルトコンベアの載置面上に搬送方向に沿って振動区間と無振動区間とを形成することができる。
（ロ）従って，ベルトコンベアに投入された地盤材料Ｓを，搬送しながら，第１支持体２１（又は，第１支持体２１及び第３支持体２３）の直上の振動区間で振動させて分散させたのち，第２支持体１７の直上の無振動区間において振動させずに観察し又は撮影することができる。
（ハ）振動区間における振動周波数，振幅，起振出力，振動時間，搬送速度等を調整することにより，ベルトコンベア上の地盤材料Ｓを従来の人力（人工）による撒き出しと同程度の面密度で分散させることが可能であり，無振動区間において従来の撒き出し画像Ｇと同程度の品質の画像を作成することできる。
（ニ）本発明の振動ベルトコンベアで地盤材料Ｓを搬送しながら撒き出し画像Ｇを作成することにより，地盤材料Ｓの粒度測定に必要な画像Ｇの作成を半自動化することができ，地盤材料Ｓの粒度測定時間を１回／１５分未満（例えば５分未満）に短縮することができる。
（ホ）また，採取場１から工事現場に搬入される地盤材料Ｓの全量を本発明の振動ベルトコンベアによって搬送し，地盤材料Ｓの粒度を連続的に測定することにより，地盤材料Ｓの粒度の変動確認の更なる迅速化を図り又は変動を連続的に確認することが可能となる。

以下，添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
本発明の振動ベルトコンベアの一実施例のブロック図である。 本発明の振動ベルトコンベアの他の実施例の説明図である。 地盤材料Ｓを用いて構造材料を製造する工事現場に本発明の振動ベルトコンベアを適用した一実施例の説明図である。 地盤材料Ｓを用いて構造材料を製造する工事現場に本発明の振動ベルトコンベアを適用した他の実施例の説明図である。 本発明の振動ベルトコンベアにおける地盤材料Ｓの最適な投入位置を確認した実験の説明図である。 本発明の振動ベルトコンベアにおける地盤材料Ｓの最適な搬送速度（機速）を確認した実験結果の説明図である。 本発明の振動ベルトコンベアにおける地盤材料Ｓの最適な搬送速度（機速）を確認した他の実験結果の説明図である。 地盤材料Ｓを用いて構造材料を製造する従来方法の流れ図である。

図３は，工事現場付近で調達した地盤材料Ｓを原材料として構造材料（ＣＳＧ，セメント改良土，コンクリート等）を製造する工事現場に本発明の振動ベルトコンベア１０を適用して地盤材料Ｓの粒度を測定する実施例を示す。図８を参照して上述したように，現場付近で調達した地盤材料Ｓは運搬機械３によって工事現場に搬入されて母材ホッパー４に投入され，母材ホッパー４から混合装置９（ミキサー等）に搬送して水及びセメントと混合することにより構造材料とする。図示例では，ホッパー４と混合装置９との間に本発明の振動ベルトコンベア１０を配置し，ホッパー４から振動ベルトコンベア１０に地盤材料Ｓを投入する搬入ベルトコンベア４３と，振動ベルトコンベア１０から混合装置９に地盤材料Ｓを取り出す搬出ベルトコンベア４４とを直列に接続して地盤材料Ｓの搬送路としている。

図示例の振動ベルトコンベア１０には，その載置面の下流部と対向させて撮像機５が設けられており，その撮像機５により振動ベルトコンベア１０上の地盤材料Ｓの分散画像Ｇを撮影してコンピュータ３０に入力する。特許文献１及び２を参照して上述したように，コンピュータ３０において地盤材料Ｓの分散画像Ｇから画像解析技術により各粒状材の輪郭を抽出して粒径加積曲線を作成し，地盤材料Ｓの粒度を測定することができる。図示例のように，ホッパー４から混合装置９への搬送路に振動ベルトコンベア１０を配置して分散画像Ｇを作成することにより，工事現場に搬入される地盤材料Ｓの粒度を全量且つ連続的に測定することができ，地盤材料Ｓの粒度の変動を確実に検出することができる。

図１（Ａ）は，振動ベルトコンベア１０の一実施例の拡大図を示す。図示例の振動ベルトコンベア１０は，通常のベルトコンベアと同様に駆動プーリ１１とテールプーリ１３との間に環状ベルト１４を架け渡し，駆動装置１２により駆動プーリ１１を駆動して駆動プーリ１１とテールプーリ１３との間でベルト１４を回転させることにより，ベルト１４の上面（以下，載置面という）に載置した地盤材料Ｓを搬送するものである。図１の符号１８は，駆動プーリ１１に巻き付けるベルト１４の角度を変更して張力を調整するスナッププーリを示す。

載置面の下方には，搬送方向に沿って複数のキャリアローラ１５，１６が並べられており，載置面の上流部のキャリアローラ１５は第１支持体２１によって連結支持され，他のキャリアローラ１６は第１支持体２１から縁切りされた第２支持体１７によって連結支持されている。第１支持体２１は支持脚２１ａによって工事現場の基盤上に支持され，第２支持体１７は支持脚１７ａによって工事現場の基盤上に支持されている。なお，載置面だけでなく，必要に応じて戻り面にも適当なリターンローラ１９（図２参照）を設けることができる。

図示例の振動ベルトコンベア１０において，載置面の荷重はキャリアローラ１５，１６を介して第１支持体２１及び第２支持体１７により支持されるが，両支持体２１，１７は相互に縁切りされているので，第１支持台２１にはキャリアローラ１５の荷重のみが伝達され，他のキャリアローラ１６の荷重は伝達されない。また，振動ベルトコンベア１０は第１支持体２１を振動させる振動装置２２を有しているが，第１支持体２１及び第２支持体１７が相互に縁切りされているので，振動装置２２の振動は第２支持体１７に伝達されることはなく，第１支持体２１とそれに連結されたキャリアローラ１５のみを振動させることができる。

すなわち，図１（Ａ）の振動ベルトコンベア１０は，振動装置２２を振動させることにより，第２支持体１７及びキャリアローラ１６により支持された載置面の中間部及び下流部を振動させることなく，第１支持体２１及びキャリアローラ１５により支持された載置面の上流部のみを振動させ，載置面上を搬送方向に沿って振動する区間（振動区間）と振動しない区間（無振動区間）とに区分けすることができる。このため，載置面の上流部に投入された地盤材料Ｓを，振動区間において振動させて分散させたのち，無振動区間において振動させずに観察することができ，載置面の下流部と対向させた撮像機５により分散させた地盤材料Ｓの分散画像Ｇを搬送しながら振動させずに撮影することができる。

図１（Ａ）の振動ベルトコンベア１０において，載置面上の振動区間の長さ（搬送方向長さ）は，粒度の測定に適した地盤材料Ｓの分散が得られるように適宜選択することができ，例えば長さを１ｍ以上とすることができる。なお，図示例では載置面の上流部のキャリアローラ１５を第１支持体２１により支持しているが，載置面の中間部のキャリアローラを第１支持体２１により支持し，他のキャリアローラ１６（上流部及び下流部のキャリアローラ）を第２支持体１７により支持することも可能である。この場合も，上述した説明と同様に，載置面上を搬送方向に沿って振動区間と無振動区間とに区分けすることができ，載置面の下流部と対向させた撮像機５により分散させた地盤材料Ｓの分散画像Ｇを搬送しながら撮影することができる。

図１（Ｂ）は，本発明の振動ベルトコンベア１０の他の実施例を示す。図示例の振動ベルトコンベア１０は，上述した第１支持体２１と搬送方向下流側の第２支持体１７との間に両支持体２１，１７から縁切りされてキャリアローラ１５の荷重を支持する第３支持体２３を設けると共に，その第３支持体２３を振動させる振動装置２４を設けたものである。第３支持体２３は支持脚２３ａによって工事現場の基盤上に支持されている。振動装置２２によって第１支持体２１を振動させると同時に，振動装置２４によって第３支持体２３を振動させる。この振動ベルトコンベア１０においても，各支持体２１，２３，１７は相互に縁切りされているので，第３支持台２３の直上のキャリアローラ１５の荷重が他の支持台２１，１７に伝達されることはなく，第３支持体２３の振動が他の支持体２１，２７に伝達されることもない。第３支持体２３は，第１支持体２１と同じ振動条件（例えば振動周波数，振幅，起振出力が何れも同じ条件）で振動させてもよいが，第１支持体２１と異なる振動条件（例えば振動周波数，振幅，起振出力の何れかが異なる条件）で振動させることができる。

すなわち，図１（Ｂ）の振動ベルトコンベア１０においても，振動装置２２，２４を振動させることにより，第１支持体２１及び第３支持体２３で支持された載置面のみを振動させ，載置面上を搬送方向に沿って振動区間と無振動区間とに区分けすることができる。従って，載置面の上流部に投入された地盤材料Ｓを，振動区間において振動させて分散させたのち，載置面の下流部と対向させた撮像機５により分散させた地盤材料Ｓの分散画像Ｇを搬送しながら振動させずに撮影することができる。

しかも，図１（Ｂ）の振動ベルトコンベア１０は，振動装置２２，２４を異なる振動条件で振動させることにより，地盤材料Ｓの性状や撒き出し状況に応じて振動を変化させることができ，粒度の測定に適した地盤材料Ｓの分散画像Ｇを作成することできる。なお，図１（Ｂ）の振動ベルトコンベア１０においても，載置面上の振動区間の長さ（第１支持体２１及び第３支持体２３の搬送方向長さ）は，粒度の測定に適した地盤材料Ｓの分散が得られるように適宜選択することができ，例えば第１支持体２１及び第３支持体２３の長さを１ｍ以上とすることができる。

図１（Ｃ）は，図１（Ｂ）と同様に第１支持体２１と第２支持体１７との間に第３支持体２３を設けた本発明の振動ベルトコンベア１０の更に他の実施例を示す。図示例の振動コンベア１０は，第２支持体１７をベルトコンベア１０の載置面の全長にわたして設け，第１支持体２１及び第３支持体２３を第２支持体１７上に振動吸収部材２５を介して設置したものである。振動吸収材２５の一例は弾性バネ又は弾性ゴムである。図１（Ｃ）の振動ベルトコンベア１０においても，上述した図１（Ｂ）の場合と同様に載置面上を搬送方向に沿って振動区間と無振動区間とに区分けすることができ，振動装置２２，２４を異なる振動条件で振動させて地盤材料Ｓを性状や撒き出し状況に応じて分散させることができる。

図１（Ｃ）に示すように，振動ベルトコンベア１０の載置面の下流部に遮光板及び遮光カーテンで覆われた撮影建屋３６を設け，その撮影建屋３６内に照明装置（図示せず）と共に撮像機５を配置することができる。載置面上の地盤材料Ｓは，搬送されながら撮影建屋３６の内部に進入し，照明装置により所定照度に維持された状態で撮像装置５により分散画像Ｇを撮影する。図示例の撮像機５はコンピュータ３０に接続されており，撮影された分散画像Ｇをコンピュータ３０に入力して地盤材料Ｓの粒度を測定する。また図示例コンピュータ３０には，振動装置２２，２４の振動を制御する振動制御装置３１，３２と，駆動装置１２の駆動を制御する駆動制御装置３３とが接続されており，必要に応じてコンピュータ３０により振動装置２２，２４の振動の振動条件（例えば振動周波数，振幅，起振出力のうち１以上の条件）を切り替え，又は駆動装置１２による環状ベルトの搬送速度（機速）を切り替えることができる。

［実験例１］
本発明の振動ベルトコンベア１０による効果を確認するため，図１（Ｃ）に示すように第１支持体２１と第２支持体１７との間に第３支持体２３を設けた振動ベルトコンベア１０を試作した。試作した振動ベルトコンベア１０を図２に示す。図２の振動コンベア１０は，ベルトコンベア１０の長さ方向両側にそれぞれ全長にわたる一対のＨ鋼を延在させて第２支持体１７とし，その一対のＨ鋼上に振動吸収部材（弾性バネ）２５を介して第１支持体２１及び第３支持体２３を設置し，各支持体２１，２３，１７上にキャリアローラ１５，１６を同じ高さとなるように取り付けて環状ベルト１４の載置面を支持したものである。図２（Ａ）は試作した振動ベルトコンベア１０の側面図を示し，図２（Ｂ）は環状ベルト１４を一部切欠いた振動ベルトコンベア１０の上面図を示す。また図２（Ｃ）及び（Ｄ）は，図２（Ｂ）の線Ｃ−Ｃ，線Ｄ−Ｄにおける断面図を示す。

試作した振動ベルトコンベア１０は，図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように，キャリアローラ１５，１６によって環状ベルト１４の載置面を水平に支持し，その載置面上にベッセル状のサイドプレート２７を取り付けて地盤材料Ｓを積載可能としている。振動区画である第１支持体２１及び第３支持体２３のサイドプレート２７と，無振動区画である第２支持体１７のサイドプレート２７とは剛結合せず，それぞれ独立に振動可能とした。ただし，振動ベルトコンベア１０の載置面は必ずしも水平に限られるわけではなく，図２（Ｅ）に示すように，キャリアローラ１５，１６によって環状ベルト１４の載置面を，地盤材料Ｓを積載可能な断面凹型に支持することも可能である。この場合は，載置面上のサイドプレート２７の取り付けを省略することができる。

また，試作した振動ベルトコンベア１０には，載置面上で地盤材料Ｓが均等な厚さで分散されるように，第３支持体２３の直上の載置面と対向させて地盤材料Ｓの敷き均し板２８を設けている。本発明の振動ベルトコンベア１０は，上述したように第１支持体２１及び第３支持体２３を振動させて載置面上の地盤材料Ｓを分散させるが，地盤材料Ｓには様々な粒径の粒状材が混在しているので，振動させるだけでは分散させた地盤材料Ｓの厚さが不均一なものとなりうる。図示例のように，載置面の振動区画に敷き均し板２８を設け，載置面上の地盤材料Ｓを振動させつつ，敷き均し板２８で載置面全体に広げることにより，分散させた地盤材料Ｓを均等な厚さとすることができる。なお，地盤材料Ｓの敷き均し板２８は，第３支持体２３に代えて又は加えて第１支持体２１の直上の載置面と対向させて設けることもできる。また，地盤材料Ｓの厚さに代えて，載置面上の地盤材料Ｓの面密度（＝載置面の単位面積当たりの地盤材料Ｓの質量）が均等となるように敷き均し板２８を機能させることも可能である。ただし，敷き均し板２８は本発明の振動ベルトコンベア１０に必須のものではない。

図２の振動ベルトコンベア１０を用いて，先ず載置面の振動区画と地盤材料Ｓの投入位置との関係を確認する実験を行った。本実験では，図５に示すように，（Ａ）第１支持体２１の直上載置面（振動区画）の上流側の離れた位置を地盤材料Ｓの投入位置とした場合，（Ｂ）第１支持体２１の直上載置面（振動区画）の上流側の近い位置を地盤材料Ｓの投入位置とした場合，（Ｃ）第１支持体２１の直上載置面（振動区画）を地盤材料Ｓの投入位置とした場合の各々について，撮像装置５の直下載置面における地盤材料Ｓの面密度のバラツキ（＝載置面の単位面積当たりの地盤材料Ｓの質量の時間的変化）を計測した。

本実験の結果，（Ａ）及び（Ｂ）の場合は面密度のバラツキが大きくなるのに対して，（Ｃ）の場合は面密度のバラツキが比較的小さく，載置面の振動によって地盤材料Ｓを効率的に分散できたことが確認できた。この理由は，載置面の振動区画に地盤材料Ｓを投入した場合，地盤材料Ｓが載置面に着床すると同時に落下エネルギーと振動エネルギーとが加算されて均一に分散すると考えられる。本実験結果から，本発明の振動ベルトコンベア１０において，地盤材料Ｓを均等に分散させるためには，第１支持体２１の直上の載置面を地盤材料Ｓの投入位置とすることが有効であることが分かる。

［実験例２］
次に，振動装置２２，２４によって第１支持体２１及び第３支持体２３をそれぞれ異なる振動条件で振動させながら，上述した実験例１のように第１支持体２１の直上載置面に投入した地盤材料Ｓの面密度（＝載置面の単位面積当たりの地盤材料Ｓの質量）を撮像装置５の直下載置面で計測する実験を行った。先ず，（Ａ）第１支持体２１の振動装置２２の振動周波数を一定にして第３支持体２３の振動装置２４の振動周波数を変化させた場合は，地盤材料Ｓの面密度のバラツキに大きな変化は見られず，第１支持体２１の振動周波数が一定である限り，地盤材料Ｓの分散に対する第３支持体２３の振動周波数の影響は小さいことが確認された。なお，振動装置２２，２４の振動周波数は市販のインバータ制御機器（振動制御装置３１，３２）を用いて適宜調整可能である。

逆に，（Ｂ）第３支持体２３の振動周波数を一定にして第１支持体２１の振動周波数を変化させたところ，第１支持体２１の振動周波数の大きさにほぼ比例して地盤材料Ｓの面密度のバラツキが小さくなる傾向が確認された。本実験の結果から，第１支持体２１の振動周波数を大きくすることで地盤材料Ｓを均一に分散させることができること，及び，第３支持体２３による振動も地盤材料Ｓの分散に補助的な役割を担っているが，第３支持体２３の振動周波数は相対的に小さくても足りることが確認できた。例えば，第１支持体２１の振動周波数を６０Ｈｚ程度とし，第３支持体２３の振動周波数を４０Ｈｚ程度とすることにより，地盤材料Ｓを均等に分散させることができる。

［実験例３］
次に，第１支持体２１及び第３支持体２３をそれぞれ異なる振幅で振動させながら，実験例２と同様に第１支持体２１の直上載置面に投入した地盤材料Ｓの面密度を撮像装置５の直下載置面で計測する実験を行った。第３支持体２３を起振出力２．２ｋｗの振幅が小さい振動装置２４で振動させ，第１支持体２１を起振出力３．７ｋｗの振幅が大きい振動装置２２で振動させ，インバータ制御機器を用いて振動装置２２の起振出力を変化させたところ，実験例２の実験結果と同様に，第１支持体２１の振幅が大きいほど地盤材料Ｓの面密度のバラツキが小さくなる傾向が確認された。本実験の結果から，第１支持体２１の振動振幅を大きくすることで地盤材料Ｓを均一に分散させることができること，及び，第３支持体２３の振動振幅は相対的に小さくても足りることが確認できた。

［実験例４］
更に，駆動装置１２による環状ベルト１４の搬送速度（機速）を変えながら，上述した実験例１〜３のように第１支持体２１の直上載置面に投入した地盤材料Ｓの面密度を撮像装置５の直下載置面で計測する実験を行った。本実験では，第１支持体２１の直上載置面に投入する地盤材料Ｓの量が（Ａ）多い，（Ｂ）中程度，（Ｃ）少ない，の３段階の各々について，それぞれ環状ベルト１４の搬送速度（機速）を変化させたときの地盤材料Ｓの面密度を計測した。同様の実験を繰り返した結果を図６及び図７のグラフに示す。なお，駆動装置１２の搬送速度（機速）も市販のインバータ制御機器（駆動制御装置３３）を用いて適宜調整可能である。

図６に示す実験結果のグラフから分かるように，地盤材料Ｓの投入量が（Ａ）多い，（Ｂ）中程度，（Ｃ）少ない，の何れの場合も，環状ベルト１４の搬送速度（機速）を増やしていくと面密度は徐々に小さくなるが，搬送速度（機速）の増加に対する面密度の減少率（傾き）は２段階に変化しており，搬送速度（機速）が小さい時は比較的急激に面密度が減少するのに対し，搬送速度（機速）が大きくなると面密度は緩やかに減少してほぼ一定値をとるようになる。本発明者は，この実験から，搬送速度（機速）の増加に対する面密度の減少率（傾き）が変化するとき，すなわち図６のグラフの変曲点において地盤材料Ｓが最も均等に分散されることを見出した。

図７に示す他の実験結果のグラフでは，搬送速度（機速，図７の表記では移動速度）が大きくなると変曲点を境に面密度のバラツキが大きくなっている。これは搬送速度（機速）の増大に伴い地盤材料Ｓが不均一（まばら）に環状ベルト１４上に撒き出されたためと推定される。環状ベルト１４上の任意の単位面積（観察領域）における地盤材料Ｓの質量を面密度の定義としているため，撒き出しが不均一になると，図７のような面密度のバラツキを生じる場合がある。しかし，図７のグラフからも，搬送速度（機速）の増加に対する面密度の減少率（傾き）がほぼ２段階に変化していることを読み取ることができ，この実験からも，搬送速度（機速）の増加に対する面密度の減少率（傾き）が変化するとき（図７のグラフの変曲点）に地盤材料Ｓが最も均等に分散されることを確認できた。

振動ベルトコンベア１０に対する地盤材料Ｓの投入量が（Ａ）多い，（Ｂ）中程度，（Ｃ）少ない，の何れのグラフにおいても，変曲点より搬送速度（機速）が小さい時は地盤材料Ｓが重層的に重なって分散が不十分となり，逆に変曲点より搬送速度（機速）が大きい時は地盤材料Ｓの分散時に隙間が生じてしまう。つまり，搬送速度を大きくすると地盤材料Ｓが分散するので地盤材料の部分の面密度は一定になるが，地盤材料のない部分（隙間）が生じてしまうので，観察領域全体としての面密度のバラツキが大きくなってしまう。この場合，分散後の地盤材料Ｓの画像を撮影しても地盤材料の粒度，粒度分布を正確に分析して測定することができない。図６及び図７の変曲点となるような搬送速度（機速）で振動ベルトコンベア１０を駆動することにより，粒度の測定に適した地盤材料Ｓの均等な分散を得ることが可能となる。また，そのような分散後の地盤材料Ｓの画像から粒度，粒度分布を正確に分析して測定することが可能となる。

具体的には，振動ベルトコンベア１０に対して適当な地盤材料Ｓの投入量を選択したうえで，上述した図６及び図７の場合と同様に，環状ベルト１４の搬送速度（機速）を増やしながら地盤材料Ｓの面密度の減少率（傾き）を計測し，その傾きが変化する変曲点の搬送速度（機速）を実験的に見出すことができる。例えば，駆動制御装置３３により振動ベルトコンベア１０の振動速度を５ｍ／ｍｉｎ単位で増やしながら変曲点の搬送速度（機速）を検出するが，同様の実験を繰り返して規準化された搬送速度（機速，図７の表記では規準移動速度）を検出することができる。また，異なる投入量に対して変曲点が得られる搬送速度（機速）を結ぶ曲線（図７の規準移動速度の曲線）を予め作成し，振動ベルトコンベア１０に対する地盤材料Ｓの投入量の変化に応じて変曲点が得られる搬送速度（機速）を切り替えることも可能である。

更に，振動ベルトコンベア１０の実際の搬送速度（機速）は，上述した変曲点の搬送速度（機速）と一致するように設定することが望ましいが，工事現場の進捗状況等に応じて変曲点の搬送速度（機速）を多少変動させて設定することも可能である。本発明者の更なる実験によれば，変曲点の搬送速度（機速）を−２５％〜＋１５％の範囲内で変動させて振動ベルトコンベア１０に設定した場合でも，粒度の測定に適した地盤材料Ｓの均等な分散を得ることができる。好ましくは，振動ベルトコンベア１０の設定値を変曲点の搬送速度（機速）の−１５％〜＋５％の範囲内とし，更に好ましくは，振動ベルトコンベア１０の設定値を変曲点の搬送速度（機速）の−１０％〜＋０％の範囲内とする。

こうして本発明の目的である「地盤材料を振動させて分散させると共に分散させた地盤材料を振動させずに観察又は撮影できるベルトコンベアの振動方法及び振動ベルトコンベア」の提供を達成できる。

なお，図３の実施例において，上述したように搬入ベルトコンベア４３によって振動ベルトコンベア１０の第１支持体２１の直上載置面に地盤材料Ｓを投入すると共に，第１支持体２１の振動周波数を適切に選択し，環状ベルト１４の搬送速度（機速）を適切に選択することにより，載置面の下流部の撮像機５によって粒度の測定に適した地盤材料Ｓの分散画像Ｇを撮影することができるが，図３（Ｂ）に示すように，本発明の振動ベルトコンベア１０の幅を搬入ベルトコンベア４３の幅に対して大きくすることにより，載置面の下流部における地盤材料Ｓの厚さ又は面密度を調整することもできる。

すなわち，図３の実施例では工事現場に搬入される地盤材料Ｓの全量を振動ベルトコンベア１０に通して粒度を連続的に測定できるが，地盤材料Ｓの搬入量が多い場合は振動ベルトコンベア１０の下流部において地盤材料Ｓを適当な厚さに分散させることが難しい場合がある。図３（Ｂ）に示すように，搬入ベルトコンベア４３の幅Ｗ４３に対して振動ベルトコンベア１０の幅Ｗ１０を相対的に大きくし，搬入ベルトコンベア４３からの地盤材料Ｓの投入量に対して振動ベルトコンベア１０の載置面の面積を大きくすることにより，搬入量が多い場合にも地盤材料Ｓを粒度の測定に適した厚さに分散させることができる。

また，図３（Ｂ）に示すように，振動ベルトコンベア１０から地盤材料Ｓを取り出す搬出ベルトコンベア４４の幅Ｗ４４は，振動ベルトコンベア１０の幅Ｗ１０に比して相対的に小さくすることができる。すなわち，地盤材料Ｓを分散させる振動ベルトコンベア１０の幅Ｗ１０を大きくすれば足り，地盤材料Ｓを搬送すれば足りる搬入ベルトコンベア４３及び搬出コンベア４４の幅は従来と同程度に小さく抑えることができる。幅Ｗ１０の大きい振動ベルトコンベア１０のから幅Ｗ４４の小さい搬出ベルトコンベア４４に地盤材料Ｓを直接移載することが難しい場合は，ホッパーその他の適当な移載装置を介在させることも可能である。

図４は，地盤材料Ｓを原材料として構造材料を製造する工事現場に本発明の振動ベルトコンベア１０を適用した他の実施例を示す。図４の実施例では，母材ホッパー４から混合装置９への地盤材料Ｓの搬送路を３台のベルトコンベア４６，４７，４８により構成し，その搬送路と平行に振動ベルトコンベア１０と搬入ベルトコンベア４３と搬出ベルトコンベア４４とを配置している。母材ホッパー４から混合装置９への搬送路の途中（例えばベルトコンベア４７と４８との間）から地盤材料Ｓの一部分を所定時間ｔおきに搬入ベルトコンベア４３に抜き取って振動ベルトコンベア１０に搬送して分散画像Ｇを作成し，作成後の地盤材料Ｓを搬出ベルトコンベア４４経由で搬送路の途中（例えばベルトコンベア４６と４７との間）に戻す。

図４の実施例においても，振動ベルトコンベア１０によって地盤材料Ｓを搬送しながら振動区間において分散させ，分散させた地盤材料Ｓを無振動区間において搬送しながら振動させずに撮影できるので，地盤材料Ｓの粒度測定時間を１５分未満の所定時間ｔ（例えば５分未満）に短縮することができる。また，図４の実施例では，地盤材料Ｓの全量ではなく一部分を抜き出して粒度を計測するので，図３（Ｂ）のように，振動ベルトコンベア１０の幅Ｗ１０を搬入ベルトコンベア４３の幅Ｗ４３及び搬出ベルトコンベア４４の幅Ｗ４４に比して相対的に大きくしなくても対応することが可能である。

１…採取場（地山） １ａ…破砕装置
２…ストックヤード ３…運搬装置（トラック等）
４…母材ホッパー ５…撮像装置
７…重量計測器 ８…含水率計測器
９…混合装置
１０…振動ベルトコンベア １１…駆動プーリ（ドライブプーリ）
１２…駆動装置 １３…テールプーリ
１４…コンベアベルト １５，１６…キャリアローラ
１７…第２支持体 １８…スナッププーリ
１９…リターンローラ
２１…第１支持体 ２２…振動装置
２３…第３支持体 ２４…振動装置
２５…振動吸収部材 ２７…サイドプレート
２８…敷き均し板 ２８ａ…支持部材
３０…コンピュータ ３１，３２…振動制御装置
３３…駆動制御装置 ３６…撮影建屋
４１…水供給装置 ４２…セメント供給装置
４３…搬入ベルトコンベア ４４…搬出ベルトコンベア
４５…移載装置 ４６，４７，４８…搬送ベルトコンベア
Ｓ…地盤材料 Ｃ…セメント
Ｗ…水 Ｇ…画像

Claims (7)

1. 地盤材料を搬送するベルトコンベアの環状ベルトの載置面下方に複数のキャリアローラを搬送方向に沿って並べ，前記載置面の上流部又は中間部のキャリアローラの荷重を第１支持体で支持すると共に他のキャリアローラの荷重を第１支持体から縁切りされた第２支持体で支持し，前記第１支持体の直上の載置面と対向させて地盤材料の敷き均し板を設け，前記第１支持体のみを振動させて載置面上の地盤材料を分散させてなるベルトコンベアの振動方法。
2. 地盤材料を搬送するベルトコンベアの環状ベルトの載置面下方に複数のキャリアローラを搬送方向に沿って並べ，前記載置面の上流部又は中間部のキャリアローラの荷重を第１支持体で支持し，前記第１支持体から縁切りされた搬送方向下流側の第３支持体で当該下流側のキャリアローラの荷重を支持し，他のキャリアローラの荷重を第１支持体及び第３支持体から縁切りされた第２支持体で支持し，前記第１支持体及び第３支持体を振動させて載置面上の地盤材料を分散させてなるベルトコンベアの振動方法。
3. 地盤材料を搬送するベルトコンベアの環状ベルトの載置面下方に搬送方向に沿って並べた複数のキャリアローラ，前記載置面の上流部又は中間部のキャリアローラの荷重を支持する第１支持体，前記第１支持体から縁切りされて他のキャリアローラの荷重を支持する第２支持体，前記第１支持体の直上の載置面と対向させて設けた地盤材料の敷き均し板，及び前記第１支持体を振動させる振動装置を備え，前記第１支持体のみを振動させて載置面上の地盤材料を分散させてなる振動ベルトコンベア。
4. 地盤材料を搬送するベルトコンベアの環状ベルトの載置面下方に搬送方向に沿って並べた複数のキャリアローラ，前記載置面の上流部又は中間部のキャリアローラの荷重を支持する第１支持体，前記第１支持体から縁切りされて搬送方向下流側に設けられ当該下流側のキャリアローラの荷重を支持する第３支持体，前記第１支持体及び第３支持体から縁切りされて他のキャリアローラの荷重を支持する第２支持体，並びに前記第１支持体及び第３支持体を振動させて載置面上の地盤材料を分散させる振動装置を備えてなる振動ベルトコンベア。
5. 請求項４の振動ベルトコンベアにおいて，前記第２支持体を載置面の全長にわたして設け，前記第１支持体及び第３支持体を第２支持体上に振動吸収部材を介して設置してなる振動ベルトコンベア。
6. 請求項３から５の何れかの振動ベルトコンベアにおいて，前記第１支持体直上の載置面を地盤材料の投入位置としてなる振動ベルトコンベア。
7. 請求項３から６の何れかの振動ベルトコンベアにおいて，第１支持体又は第３支持体の搬送方向下流側の第２支持体直上の載置面に分散後の地盤材料を撮影する撮像機を設けしてなる振動ベルトコンベア。