JPH0632978Y2 - 砂や砂利の振動締固め作業機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、例えば道路等に沿ってコンクリート製Ｕ字溝
ブロックを埋設する場合、該ブロックと溝壁面との間の
間隙部等に充填される砂あるいは砂利を締固めする場合
等に使用するに好適な振動締固め作業機に関する。

（従来の技術） 電柱に架空電線を支持させた送配電系統、さらにはこれ
に付随した通信系統は、交通、防災、建設作業あるいは
景観上好ましくないため、地中に電線等を埋設すること
が計画され、実現されつつある。第１０図は電線等の地
下埋設構造の一例であり、歩道に例えば深さおよび幅が
それぞれ１．８ｍ程度のＵ字溝１を掘削し、その路床に
砂利２を例えば締固め後の厚さが１５cm程度の厚さにな
るように敷設して締固めし、必要に応じてその上にミキ
サー車からコンクリート３を例えば１０cm程度の厚さに
なるように投入し、整形して養生し、その後、幅が例え
ば１．４ｍ、長さが１．５ｍ〜３ｍ程度のＵ字形をなす
コンクリートブロック（以下キャブと称す）４をクレー
ンを使用して設置し、該キャブ４の外側面とＵ字溝の壁
面５との間の間隙部に山砂等の砂６を投入し、キャブ４
内に設けられた棚７には電力線８、電話線９、道路用通
信線１０、ＣＡＴＶ用信号線１１等を配設（ガス線、上
下水道線等を配設する場合もある。）し、蓋１２をした
後、砂利１３、舗装用敷石１４等の舗装材を施工する。

このような工事を行なう場合、前記キャブ４を設置した
後、該キャブ４を固定するため、キャブ４とＵ字溝１の
壁面５との間の間隙部に充填する砂６を締固める必要が
ある。従来はこの砂６の締固めのため、圧力水の注入を
行なったり、あるいは第１１図に示すように、作業員１
６が突き棒１７を用いて砂６を突くことにより締固めを
行なっていた。

しかしいずれの手段を用いても、締固め効果が薄く、ま
た、第１１図に示したように突き棒１７を用いた入力に
よる方法は、多大の労力を要するという問題点があっ
た。

また、仮に、中空ロッドをこれに内蔵した偏心回転体の
回転により水平（半径）方向に振動させるコンクリート
締固め用棒状バイブレータを前記砂６の締固めに用いた
場合には、該中空ロッドの水平断面積が大きく、最も肝
心な下部の深い部分の締固めが困難である上、中空ロッ
ドの周囲のかなりの部分を振動させるので、狭い間隙部
（第１０図の場合、間隙部の幅Ｗは約２０cm程度に設定
される。）に挿入して使用した場合、キャブ４の外側面
や溝壁面５を破壊するおそれがある。

（考案が解決しようとする問題点） 本考案は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
間隙部に充填される砂または砂利を効率良くかつ労力を
要することなく締固めすることができ、周囲の壁面等の
破壊を来たすおそれもない砂の振動締固め作業機を提供
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するため、本考案は、狭い間隙部に充填
される砂または砂利を振動締固めする作業機において、
作業機のアームの先端に振動締固め装置を取付けてな
り、該振動締固め装置は、前記アームの先端にピン付け
されてバケットシリンダにより回動される取付け用ブラ
ケットと、該取付け用ブラケットに設けられ、かつ伸縮
用油圧シリンダを内蔵した多段筒状伸縮体と、該多段筒
状伸縮体の下端に旋回自在に取付けられた可動フレーム
と、該可動フレームに振動吸収兼加圧力伝達用弾性材を
介して取付けられた起振用油圧モータおよび偏心錘を有
する縦振動式起振装置と、該起振装置の下部に取付けら
れ上下振動する縦形振動板とを備えたことを特徴とす
る。

また、振動締固め装置は、種々の作業機のフロントに取
付けられるが、特に側溝掘りフロントに取付ければ、作
業性が良好となる。

また、縦形振動板の板面に、下面を傾斜面に形成した押
圧部材を溶接等によって固着することにより、締固め性
能を向上させることができる。

（実施例） 以下本考案の一実施例を第１図ないし第５図により説明
する。第１図および第２図は振動締固め作業機３０を作
業状態にて示す。この振動締固め作業機３０は油圧ショ
ベルをベースマシンとして用いたものであり、下部走行
体３１上に旋回装置３２を介して上部旋回体３３を設置
し、該上部旋回体３３に運転室３４を設置している。

本考案はフロントとして通常の起伏ブーム、上下回動ア
ームからなる通常のフロントを用いることもでき、ま
た、上部旋回体３３に直付けされるアーム（通常ブーム
と称される）からなるフロントにも取付け可能である
が、本実施例においては、後述の利点を有する側溝掘フ
ロント３５を用いている。該側溝掘フロント３５は、上
部旋回体３３にピン３６を中心として油圧シリンダ３７
により起伏自在に取付けられた起伏ブーム３８と、該ブ
ーム３８の先端にピン３９を中心として油圧シリンダ４
０により左右に回動自在に取付けられた回動ブーム４１
と、該回動ブーム４１の先端にピン４２を中心として左
右に回動自在に取付けられたアームサポート４３と、該
アームサポート４３の先端にピン４４を中心として油圧
シリンダ４５により上下方向に回動自在に取付けられた
アーム４６と、前記アームサポート４３およびアーム４
６が、前記回動ブーム４１の左右の回動の如何に拘りな
く、常に起伏ブーム３８に平行をなすように、起伏ブー
ム３８およびアームサポート４３の各側面に固着したブ
ラケット４７，４８に両端をピン４９，５０により連結
した平行リンク５１（ピン３９，４２，５０，４９を結
ぶ線が常に平行四辺形をなす。）とからなり、アーム４
６の先端にピン５３を中心としてバケットシリンダと称
される油圧シリンダ５２によりリンク５４，５５を介し
て回動自在に取付けられた振動締固め装置５６が取付け
られる。なお、平行リンク５１の代わりに油圧シリンダ
を用いる場合もあり、起伏ブーム３８の代わりに水平回
動ブームを用いて平行リンク機構を構成することもあ
る。

第３図、第４図に示すように、振動締固め装置５６は、
その取付け用ブラケット５８の一端側がアーム４６の先
端にピン５３により連結され、かつ他端側が前記リンク
５５にピン５７により連結される。５９は多段筒状伸縮
体であり、本実施例においては、外筒５９ａと内筒５９
ｂとからなる２段伸縮式である例について示し、外筒５
９ａを前記ブラケット５８の下部の前記ピン５３，５７
間の中央に中心が位置するように溶接等により固着し、
内部には、伸縮用油圧シリンダ６０が、そのチューブ側
端部をピン６１により外筒５９ａに連結し、ピストンロ
ッドをピン６２により内筒５９ｂに連結して取付けてあ
る。

６３は前記多段筒状伸縮体５９の内筒５９ｂの下端と逆
Ｕ字形をなす可動フレーム６４との間に取付けられた旋
回装置であり、該旋回装置６３は、前記多段筒状伸縮体
の下端にフランジ結合６５された筒状ケース６６と、該
ケース６６内に固定された油圧式旋回モータ６７と、該
旋回モータ６７の出力歯車と前記可動フレーム６４の中
心の内歯車とからなる動力伝達部６８とを有し、中心部
には、起振装置７０の起振用油圧モータ７１に作動油を
供給するロータリージョイント６９を有する。

起振装置７０は、そのフレーム７３の上部が前記可動フ
レーム６４の左右の内面に設けた振動吸収兼加圧力伝達
用のゴムあるいはばねからなる弾性材７２を介して取付
けられ、該フレーム７３の側面に前記起振用油圧モータ
７１が取付けられ、該油圧モータ７１により回転させる
偏心錘７４と、該偏心錘７４に並設される偏心錘７５
と、各偏心錘７４，７５にそれぞれ同心に取付けられて
互いに噛合する歯車７６，７７とを有する。そして偏心
錘７４，７５の偏心方向を反対方向として同角度をなす
ように設定し、前記歯車７６，７７の噛合により偏心錘
７４，７５を逆回転させることにより、横方向の振動力
が相殺されて上下の振動力のみが残るように構成されて
いる。なお、旋回モータ６７および起振用モータ７１は
油圧式に限定されるものではなく、電動式とすることも
できる。７８は上部の取付け板部７８ａが起振装置フレ
ーム７３の下面にボルト７９により着脱自在に取付けら
れた縦形振動板である。ここで、例えば掘削される溝の
深さが１．８ｍである場合、前記間隙部の深さH3は約
１．５〜１．６ｍ、幅Ｗは約２０cm程度となるが、これ
に対し、縦形振動板７８は、一例として切込深さｈを約
１００cm、厚さａを０．９cm〜１．２cm、幅ｂを４５cm
〜５０cmとして製作される。なお、該縦形振動板７８の
厚さは、振動力および砂質か砂利質あるいは間隙部幅Ｗ
にもよるが、一般的には間隙部Ｗの約1/10〜1/20程度と
することが好ましいが、本考案はこの範囲に限定されな
い。

８０は前記多段筒状伸縮体５９の外筒５９ａの外面に取
付けられた垂直計であり、該垂直計８０により計測され
る垂直度が運転室３４内の表示器８１に表示されるよう
になっている。この表示器８１は、例えば第５図に示す
ように、垂直計の針８２により抵抗器８３の針８２との
接点が変化し、針８２と抵抗器８３の両端との間の抵抗
値R1，R2の変化をブリッジ回路等により電圧変化として
検出し、増幅回路８４により増幅して垂直である際に零
表示、左右に振れている時にそれぞれ図示の表示器８１
による正、負の指針表示あるいは数値等の表示でなされ
るように構成されたものが用いられる。針８２の外筒５
９ａに対する傾斜により接点が接触、開離しこれに伴な
って表示器８１に設けた傾斜方向表示用および垂直であ
ることを表示するランプが点灯する構成等も使用でき
る。また、この垂直計８０として、トルクバランス式の
耐振性の高いものを使用することもできる。本考案にお
いて、垂直計８０および表示器８１は必ずしも必要とさ
れるものではない。

この作業機を用いてキャブ４とＵ字溝１の壁面５との間
の間隙部の砂６の締固め作業を行なう場合は、第１図お
よび第２図に示すように、作業機３０をＵ字溝１の近傍
に、作業機３０がＵ字溝１のほぼ中央に相当する位置と
なるように設定する。また、油圧シリンダ４０を作動さ
せてアーム４６を水平移動させることにより、縦形振動
板７８を前記キャブ４と溝壁面５との間のほぼ中央に位
置させ、かつ油圧シリンダ３７，４５を作動させてＵ字
溝１の長手方向の位置合わせおよび高さ調整を行ない、
旋回装置６３を作動させて縦形振動板７８の向きをキャ
ブ４の向きに合わせて第１図の実線Ａに示す状態とし、
続いて多段筒状伸縮体５９に内蔵した油圧シリンダ６０
を伸長させつつ、さらに必要に応じて起伏ブーム３８の
倒しあるいはアーム４６の回動を行ないながら、起振装
置７０の起振用油圧モータ７１を作動させ、縦形振動板
７８を上下振動させながら砂６の締固めを行なう。この
場合、縦形振動板７８の縦振動により、粘着性のない砂
や砂利の粗粒子は流動化し、横移動して圧密されると共
に、縦形振動板７８の下部の砂６も縦形振動板７８の押
し込みにより第４図の矢印ｅに示すように圧密される。
縦形振動板７８の押し込みは、第１図の２点鎖線A1に示
すように、間隙部の深さの2/3程度まで行えばよく、こ
れにより、間隙部の底部まで締固めがなされる。この縦
形振動板７８の押し入れ深さは、例えば縦形振動板７８
の取付け板部７８ａのキャブ４の上面からの高さΔｈ
（第４図参照）がほぼ一定となるように制御することに
より、どの個所においても一定の圧密が可能となる。縦
形振動板７８を引抜いた後は、砂が締固められることに
より上面が沈下したり、縦形振動板７８を押し込んだ部
分に溝が残留したりするが、この沈下した分や溝等は砂
を追加埋め戻して圧密する。

なお、前記締固めにおいては、垂直度を表示する表示器
８１をオペレータが見ながら、油圧シリンダ５２を作動
させて該振動締固め装置５６を回動させて縦形振動板７
８を垂直に保持することにより、効率のよい締固めが行
なえる。

Ｕ字溝１を横断する方向の位置制御は、油圧シリンダ４
０を作動させてアーム４６の位置を第２図の実線Ｃから
２点鎖線Ｄに示すように、左右に移動することにより行
なうことができる。この場合、本実施例のように、フロ
ントとして側溝掘フロント３５を用いることにより、油
圧ショベルの旋回装置３２を作動させる必要がなくなる
から、振動締固め装置５６の横移動に拘らず、旋回装置
６３を作動させなくとも、縦形振動板７８を一定の向き
に維持することができる。従って、側溝掘フロント３５
を用いる場合には、縦形振動板７８の向きを変える旋回
機構は必ずしも必要ではない。また、Ｕ字溝１の長さ方
向の位置制御は、第１図に示すように、ブーム３８の起
伏と、アーム４６の回動により、実線Ａで示す位置から
２点鎖線Ｂに示すように移動させることにより行なえ、
油圧ショベル本体を走行させることなく、位置制御がで
きる。

このように、振動締固め装置５６の油圧シリンダ６０に
よる垂直押し付け力と起振装置７０による起振力によ
り、締固め反力を油圧ショベル３０で受けながら、強力
な締固めが可能である。

また、一旦多段筒状伸縮体５９の垂直設定がなされれ
ば、多段筒状伸縮体５９に内蔵した油圧シリンダ６０の
みを伸縮させて締固めを行なえば、垂直度が問題となる
ことなく締固めが行なえるので、操作が容易に行なえ
る。

上記締固めを行なう場合、第６図のｆ，ｇ内に示す数字
の順序、すなわち左右の間隙部の砂を交互に縦形振動板
７８の幅分ずつ締固めることにより、キャブ４が締固め
作業によって片寄ることがない。

なお縦形振動板７８の形状は、第７図の７８Ａあるいは
７８Ｂに示すように、下面を凹弧状面、あるいは凸弧状
面に形成したり、７８Ｃのように全体形状を台形とした
り、７８Ｄに示すように、断面形状を上方が拡大された
テーパー形にしたり、これらの組合わせ構造とする等、
実施例以外の種々の構造が採用できる。

第８図は（Ａ）〜（Ｃ）は、縦形振動板７８の他の例で
あり、第８図（Ａ），（Ｂ）に示すように前記縦形振動
板７８の両面に、そのほぼ全幅にわたり、アングルから
なる押圧部材７８ｘ，７８ｙをそれぞれ上下２段に溶接
により固着したものである。このような押圧部材７８
ｘ，７８ｙを設ければ、縦形振動板７８の振動により下
方へ動く際、第８図（Ｃ）に示すように、押圧部材７８
ｘ，７８ｙの傾斜した下面ｉにより矢印ｋに示すよう
に、砂あるいは砂利を下方および側方に押しやる力が働
き、砂や砂利の圧密を効率良く行なうことができる。

本例の押圧部材７８ｘ，７８ｙの下面ｉの傾斜角θは本
例では４５度としているが、この傾斜角は砂質等によっ
て種々に変更される。また、押圧部材７８は１段のみ設
けてもよく、例えば７８ｘのみを設ける場合には、その
取付け位置の下面からの高さh1は、第８図（Ｂ）におけ
る振動板高さｈの1/10以上でかつ1/2以下であることが
好ましい。また、２段以上の押圧部材を設ける場合も、
最上方の押圧部材７８ｙの取付け位置h2は振動板の高さ
の1/2以下に設ければ良く、それで間隙部の砂の押圧作
用を十分発揮することができる。また、押圧部材７８
ｘ，７８ｙの幅W1は、溝の幅Ｗ（第４図参照）の1/4〜1
/5程度とすることが好ましい。

押圧部材を２段以上設ける場合、第８図（Ｄ）に示すよ
うに、上段の押圧部材７８ｚにより形成される幅W2は下
段の押圧部材７８ｘの幅W1より大きくすることにより、
上方の押圧部材７８ｚの押圧作用をより良好に発揮しう
る。本例において、押圧部材７８ｘ〜７８ｚの上面ｊも
傾斜面に形成しているが、これは引抜きを容易に行なう
ためである。

第９図は振動締固め装置５６の旋回装置６３の他の構成
例であり、旋回部分に前記油圧モータ６７を設けず、起
振用油圧モータ７１への圧油の供給、停止に伴ない、自
動的に旋回ロック、ロック解除を行なうロック装置８６
を設けたものである。第９図において、６６Ａは前記筒
状伸縮体５９の下端に前記筒状ケース６６の代わりに取
付けられるフレーム、６４Ａは該上フレームに旋回自在
に取付けられた可動フレームであり、両フレーム６６
Ａ，６４Ａ間に可動フレーム６４Ａの旋回を拘束するロ
ック装置８６が設けてある。

また、第９図（Ｃ）に示すように、前記フレーム６６Ａ
の下面には、固定フランジ８７が取付けられ、該固定フ
ランジ８７の中央には、ホルダーシャフト９０が止めナ
ット９１により取付けられている。可動フレーム６４Ａ
の上端には、前記固定フランジ８７に対向する可動フラ
ンジ９２が取付けられており、前記ロック装置８６は、
前記可動フランジ９２と前記ホルダーシャフト９０との
間に位置するロックピストン９３を有している。ロック
ピストン９３は、可動フランジ９２に対して固定されて
おり、ホルダーシャフト９０に対しては密封的に回動で
きるようになっており、かつロックピストン９３とホル
ダーシャフト９０との間には、油室９４が形成されてい
る。可動フランジ９２およびロックピストン９３は、油
室９４に圧油が供給されていない時は固定フランジ８７
との間にわずかの隙間ができるような寸法を有し、これ
により、可動フレーム６４Ａはフレーム６６Ａに対して
ホルダーシャフト９０のまわりをロックピストン９３と
共に旋回できるようになっている。

ホルダーシャフト９０およびロックピストン９３内には
１対の油通路９５，９６が形成されており、油室９４は
油通路７５の一部をもなしている、油通路９５の入口９
５ａは油圧源に接続され、出口９５ｂは油圧モータ７１
の一方の接続口に接続されており、油通路９６の入口９
６ａは油圧モータ７１の他方の接続口に接続され、出口
９６ｂはタンクに接続されている。ホルダーシャフト９
０の下部には、チェック弁９７ａ、リリーフ弁９７ｂを
含むバルブユニット９７が接続されている。

第９図のロック装置８６の動作について説明する。起振
装置７０の作動時、圧油は通路９５を通って油圧モータ
７１に供給され、それからの戻り油は通路９６を通って
タンクに戻される。圧油が通路９５を通る時、油室９４
にも同時に圧油が供給され、ロックピストン９３を上方
へ押上げ、可動フランジ９２を固定フランジ８７に係合
させ、可動フレーム６４Ａの旋回をロックする。従っ
て、ロック装置８６は、起振装置７０の作動に連動する
自動ロック装置として作用する。なお、ロック装置８６
は、起振装置７０の作動とは独立して作動するリモート
コントロールロックとして構成することもできる。

このような構造とすれば、起振装置７０を作動させてい
ない間に、縦形振動板７８の向きを作業員が変えるか、
あるいは縦形振動板７８の一部を例えばＵ字溝の壁面５
等に当接させて向きを調整することができる。この実施
例によれば、旋回歯車機構や旋回用油圧モータを要しな
いので、廉価に製作できるという利点がある。また、キ
ャブ４の外側面やＵ字溝１の壁面５に縦形振動板７８が
衝突しても回動して逃げるので、衝撃が緩和され、操作
ミスによる損傷を起こしにくいという利点がある。

（考案の効果） 請求項１の砂または砂利の振動締固め作業機は、油圧シ
ョベル等の作業機のアームの先端に、油圧シリンダ内蔵
の多段筒状伸縮体、旋回装置、振動吸収兼加圧力伝達用
弾性体、起振装置、縦形振動板からなる振動締固め装置
を油圧シリンダにより回動自在に取付けたものであり、
振動締固め装置の多段筒状伸縮体の内蔵油圧シリンダに
よる垂直押し付け力と起振装置による起振力により、締
固め反力を作業機で受けながら、強力な締固めが可能で
ある。従って、締固め作業を能率良く行なうことができ
る。前記のようにキャブの敷設作業は夜間作業で行なわ
れ、時間帯が制限されるので、作業能率の向上あるいは
工程の短縮は極めて有益なことである。また、人力を利
用して突き棒により締固めする場合に比較し、労力を要
せず、容易に作業が行なえる。

また、縦形振動板による縦振動により締固めを行なうも
のであり、溝の中間部を押圧すれば良いため周囲のもの
を破損させるおそれがない。

また、振動締固め装置の溝長手方向の位置制御は、ブー
ムの起伏と、アームの回動により行なえ、また、横方向
の位置制御は、作業機本体の旋回により行なえ、作業機
を走行させる必要がないから、位置合わせも容易、迅速
に行なえ、この点からも作業能率の向上に寄与するもの
である。

また、本考案の作業機は、油圧ショベルをベースマシン
とし、振動締固め装置の代わりに掘削用バケットを取付
ければ油圧ショベルとして使用することができるので、
ユーザーにとって有益である。

請求項２においては、側溝掘りフロントに振動締固め装
置を取付けたので、作業性が良好となる。

請求項３において、縦形振動板の両面に、下面を傾斜面
に形成した押圧部材を固着したので、締固め性能を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による振動締固め作業機の一実施例を作
業状態にて示す側面図、第２図はその平面図、第３図は
該実施例の振動締固め装置の側面図、第４図は第３図の
正面図、第５図は該実施例の垂直計の表示器の一例を示
す回路図、第６図は該実施例による場合の作業順序を示
す説明図、第７図は縦形振動板の種々の形状を示す図、
第８図（Ａ）は本考案による縦形振動板の他の例を示す
側面図、同（Ｂ）はその正面図、同（Ｃ）は（Ｂ）の一
部拡大図、同（Ｄ）はその変形例を示す正面図、第９図
は本考案における起振装置旋回機構の他の例を示すもの
で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は拡大断
面図、第１０図は本考案の作業対象となる電線等の地下
埋設構造の一例を示す断面図、第１１図は従来の締固め
作業状態を示す図である。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】狭い間隙部に充填される砂や砂利を振動締
   固めする作業機において、作業機のアームの先端に振動
   締固め装置を取り付けてなり、該振動締固め装置は、前
   記アームの先端にピン付けされてバケットシリンダによ
   り回動される取付け用ブラケットと、該取付け用ブラケ
   ットに設けられ、かつ伸縮用油圧シリンダを内蔵した多
   段筒状伸縮体と、該多段筒状伸縮体の下端に旋回自在に
   取付けられた可動フレームと、該可動フレームに振動吸
   収兼加圧力伝達用弾性材を介して取付けられた起振用油
   圧モータおよび偏心錘を有する縦振動式起振装置と、該
   起振装置の下部に取付けられ上下振動する縦形振動板と
   を備えたことを特徴とする砂や砂利の振動締固め作業
   機。
2. 【請求項２】前記作業機は側溝掘フロントを有し、該側
   溝掘フロントのアームに前記振動締固め装置を取付けた
   ことを特徴とする請求項１記載の砂や砂利の振動締固め
   作業機。
3. 【請求項３】前記縦形振動板の両面に、少なくとも下面
   を傾斜面に形成した１本以上の押圧部材を固着したこと
   を特徴とする請求項１または２記載の砂や砂利の振動締
   固め作業機。