JPH08218313A - 高品位型振動ローラ及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】補装道路を転圧作業する振動ローラに於ける低
周波振動による振動公害を抑制し、作業開始時、及び、
作業停止時に締め固めエネルギーが過大になることを抑
止するようにする。 【構成】振動ローラ１の車軸４に装架する振動子として
の偏心体２，２' を一方側に対し、他方側を振動ローラ
１の走行速度に応じた起振力を得るように操作調整機構
（起振力調整装置）７，８，８' ，９，９' を介装して
振動数を常に一定に保ったままで、起振力のみをゼロ、
乃至、最大の範囲で連続的に振動ローラの走行速度に連
動して可変出来るようにする。 【効果】起振開始時、及び、停止時において低周波領域
の振動を発生しないようにし、振動公害を引き起さない
ようにし、又、作業開始時、及び、停止時には締め固め
エネルギーが過大とならず、過剰な締め固めが抑制さ
れ、出来型管理がし易くなるように出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、道路補装工事等に用
いられる走行式の転圧機能を有する振動ローラのシステ
ム技術の分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、国土が狭隘で山岳林野部が
複雑に入り組んだ海岸線に接近し、したがって、農耕牧
畜用地は勿論、住宅，各種企業施設等に利用し得る平野
部は極めて限られており、したがって、全国津々浦々の
遠浅海岸や河川，湖沼等の流域を地盤改良したり、これ
らの施工区域を接続する鉄道や道路網等が全国的に大規
模でネックワーク裡に配備されている。

【０００３】このように全国的にネットワーク的に網羅
されている道路網等の施工には道路補装工事等のアスフ
ァルト補装用合剤や生コンクリート等の締め固め作業や
地盤改良工事に伴う改良地域の土壌の締め固め作業は極
めて重要であり、各種の締め固め作業装置や施設が案出
され、実用化されているが、１０ｔを超えるような大型
の転圧装置施設は施工現場までの搬入やセットが著しく
煩瑣であり、セット，リセットを含めてコスト高に大き
く影響する不都合さがあり、これに対処するに、移動式
の振動ローラが数ｔの中軽量型で開発され、実用に供さ
れている。

【０００４】而して、該種在来タイプの振動ローラはホ
イール内に、しかも、回転軸に固定された偏心体を起振
装置により所定に回転させて起振力を発生させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】而して、該種振動ロー
ラの稼動に際しては所定に搬入セットされた振動ローラ
を起振装置を介し偏心体を起振させて所定の振動を付与
し、当該振動ローラの重量の２〜３倍の範囲で起振力を
当該施工区域に付与しているが、当該振動子の偏心体は
起振開始時、及び、停止時においては自然的に低周波領
域の振動を発生せざるを得ず、当該低周波領域での地盤
振動は遠方まで伝搬し易いばかりか、当該伝搬領域に存
在する家屋等に共振作用を付与して振動させてしまうた
めに、振動公害を引き起し易い欠点がある。

【０００６】又、起振力を締め固め作業に対して最適で
ある、即ち、最大のままで締め固め作業を継続していく
と、当該振動ローラの走行速度の遅い時間、即ち、作業
開始時や作業停止時においては締め固めエネルギーが過
大となり、過剰な締め固めとなって出来型管理がし難い
という難点がある。

【０００７】而して、振動ローラのホイールから発生し
た地盤振動が当該地盤内を伝搬して行く態様をモデル化
して図１によって示すと、振動ローラ１の振動子２を有
するホイール３の接点ＰからＸ₂ 離れた地点に於ける振
動の大きさをＬ₁ ，Ｘ₂ 離れた地点の振動の大きさＬ₂
については数１が理論式として発表されており、発明者
らによる施工現場に於ける調査結果でも該数１の通りの
データが得られることが確認されている。

【０００８】

【数１】 Ｌ₂ ＝Ｌ₁ −10 LOG（Ｘ₂ ／Ｘ₁ ）−55（ｆ・η／ＶＲ）（Ｘ₂ −Ｘ₁ ） 但し、η：地盤の損失係数（通常０．０１〜０．１） ＶＲ：地表面を伝搬するレーリ波の伝搬速度（通常100
〜300 m/s ） ｆ：振動数 Hz 上述数１の第１項は表面波にかかわる所謂エネルギー拡
散に起因する幾何減衰であり、地盤の種類，レーリ波等
の伝搬速度や振動数等に関係することなく、単にホイー
ル３と地盤接点Ｐからの距離Ｘ₁ ，Ｘ₂ との関係のみで
決定され、Ｘ₂／Ｘ₁ ＝２の倍距離では３dBの振動減衰
量となることが良く知られている。

【０００９】これに対し、第２項は当該転圧地盤の粘性
抵抗に起因するエネルギー減衰であり、Ｘ₁ ，Ｘ₂ のみ
ならず、地盤の種類，レーリ波の伝搬速度振動数も関係
して決定され同一地盤であれば、振動のｆの大小により
減衰量は変化することになる。

【００１０】ここで、上述の数１の関係について最適な
数値シミュレーションを行ってみると、図５の（横軸に
振動ｆ（Hz），縦軸に３０ｍの振動レベル（dB））に示
す通りであり、ここで、η＝０．０５，レーリ波のＶＲ
＝１５０ｍ／ｓを示す地盤を想定してＸ₁ ＝７．５ｍで
Ｌ₁ ＝７５dBの振動がｆが変化すると、Ｘ₂ ＝３０ｍで
どの程度の振動になるか、当該振動のｆの範囲として０
〜６０Hzとし、地盤構成としては均質なものとする。

【００１１】而して、上述数１の第１項通り幾何減衰に
ついては振動数に関係なく、６dB減衰した６９dBであ
り、これに対し、第１項のエネルギー減衰だけを見る
と、振動数に比例して減衰量は大きくなり、５dBで２d
B，１０Hzで４dB，２０Hzで８dBとその量は小さいもの
の、４０Hzでは１８dB，６０Hzでは２５dBと減衰量が大
きくなることが分り、当該幾何減衰とエネルギー減衰を
加算したＬ₂ の振動について見ると、５Hz前後の振動は
６５dB／３０ｍであるのに対し、５０Hz前後の振動にな
ると５０dB／３０ｍ以下となり、１５dB以上も大きな振
動となっていることが分る。

【００１２】上述数値シミュレーションから低周波領域
の振動は距離の減衰量が小さいことから、遠方まで振動
が伝搬し易いことが容易に理解される。

【００１３】次に、図４については実使用に基づく振動
ローラの４ｔクラスのもので振動数５０Hzで２．５ｔの
起振力が発生する振動ローラでの起振開始（起振停止，
連続起振時）の振動測定データを示すものである。

【００１４】当該図４（横軸に時間（秒）、縦軸に振動
レベル（dB））の（イ）についてはその差が起振開始，
停止時と連続起振時の振動については１０dB以下である
のが１５ｍ離れた地点（ハ），３０ｍ離れた地点（ニ）
における振動レベルについては２０dB以上の差となって
いることが分り、このことからも低周波領域の振動とな
る起振開始時，起振停止時の振動が遠方まで伝搬し易い
ことが確かめられる。

【００１５】次に、低周波領域の振動がそれらの共振に
より周辺の家屋等を大きく振動させ易いデータとして図
６に示すものがあり、平屋建の１階床と２階建の１階
床、及び、２階建の２階床について横軸に床振動と地表
振動の差（dB）を、縦軸に累積度数（％）をとると、減
衰するものは最高で１５dB位増幅するものがあることが
分り、低周波領域の振動ほど家屋の床面を共振により大
きく振動させることが分る。

【００１６】又、図７は横軸に振動数（Hz）を、縦軸に
床面の加速度／床表面の加速度をとったものであり、黒
丸は木造建物、白丸は鉄筋コンクリート建造物でＨ，Ｖ
はそれぞれ水平、及び、鉛直振動添字は測定床面の階数
を示すものであり、例えば、２Ｈは木造２階の床面のデ
ータを示すものである。

【００１７】当該図７にも低周波領域の振動ほど多くの
床面を共振により大きく振動させていることが分る。

【００１８】このように図６，図７のデータからも振動
学的に見た場合、木造家屋が低周波領域の振動で共振し
易いことが良く理解されるものである。

【００１９】以上のデータからも低周波領域の振動は遠
方まで伝搬し易く、起振開始時、及び、該起振の停止時
の振動が遠方まで伝搬し易く、低周波領域の振動では建
造物が共振し易いことが良く分る。

【００２０】そして、先述した如く起振力最大のままで
締め固め作業を行うと、走行速度の遅い作業開始時や停
止時においては締め固めエネルギーが過大となり、過剰
な締め固めとなり、振動ローラの作業開始時、即ち、共
振力開始時、及び、停止時における過剰な締め固めにつ
いても単位面積当りに印加される締め固めエネルギーを
コントロールすることが必要であることが分る。

【００２１】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく振動ローラの振動公害等の問題点を解決すべき技
術的課題とし、振動数を常に一定に保ったままで起振力
を０〜最大の範囲で振動ローラの走行速度に連動して可
変に調整し得るようにして建設産業における振動技術利
用分野に益する優れた高品位型振動ローラ、及び、その
制御方法を提供せんとするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、補装道路のアスファル
ト補装用合剤や生コンクリート等を振動ローラにより転
圧する等の振動付与を介しての作業をするに、その走行
初期、即ち、走行速度がゼロからの立ち上がりに際して
は小、乃至、中機では約５０Hzを、大型機では約３０Hz
の振動数に保ったままで起振力をゼロにした状態で作業
開始し、所定の振動数に達した時点ではクラッチを介し
て振動子に起振力を伝達させて所定の大きさの起振力に
変化させ、低周波領域においては振動の伝搬を抑制し、
建造物に大きく共振等をさせないようにして振動公害問
題を引き起さないようにし、作業終了時等の停止状態に
するには、走行速度の低減に併せてクラッチを介して振
動子を起振力がゼロになるようにして振動数をゼロに
し、作業速度の遅い速度の作業開始時や停止時にあって
は締め固めエネルギーが過大とならないようにし、過剰
な締め固めを防止し、出来型管理がし易いようにするよ
うにした技術的手段を講じたものである。

【００２３】

【実施例】次に、この出願の発明の１実施例を図１〜図
３を参照して説明すれば以下の通りである。

【００２４】尚、図４以下と同一態様部分は同一符号を
用いて説明するものとする。

【００２５】図示実施例は振動ローラ１（操作部は省略
して図示してはいない）は前後一対の鉄製のホイール
３，３の車軸４に一対の偏心体２，２' が一方側２に対
し他方側２' は０°から１８０°周方向位相が次述する
如く、調整自在に軸装されている。

【００２６】そして、車軸４の一端は連動ギヤ１０、減
速機１１を介し原動機１２に連係されている。

【００２７】尚、５は軸受である。

【００２８】而して、一方側の偏心体２は車軸に対し固
定されているが、そのボス６の端部にはミッションギヤ
７が固設され、スプライン型の起振力調整ギヤ８，８'
，９を介し車軸４に軸装された他の偏心体２' のボス
６' に一体的に設けた起振力調整ギヤ９' に図示しない
操作部に設けられたレバー１３を介し双方の偏心体２，
２' が図２に示す様に、その周方向位相差を０°から１
８０°に調整されて起振力が車軸４を介し車体にゼロか
ら最大（概ね振動ローラ重量の２倍程度）の範囲で連続
的に可変に調整出来るようにされている。

【００２９】上述構成の振動ローラ１に於て、補装道路
のアスファルト補装用合剤を転圧する作業を行うに際
し、作業開始時は前段の転圧施工から停止状態にあるた
めに、振動ローラ１の走行速度はゼロであり、したがっ
て、振動も起振力もゼロである。

【００３０】そして、転圧作業開始に際し、図示しない
操作部を介し原動機１２からの駆動力を減速機１１、連
動ギヤ１０を介し車軸４に伝達すると、該車軸４に固設
された一方側の偏心体２が振動を開始し、この時の振動
数は小型機，中型機では約５０Hz、大型機では３０Hzに
保つ状態で振動させ、この間他方の偏心体２' は初期セ
ット状態が前段の停止状態のままであることから、ミッ
ションギヤ７、起振力調整ギヤ８，８' ，９，９' を介
して該一方の偏心体２に対し位相差は１８０°にされて
該ミッションギヤ７を介し一体的に回転するが、当該位
相差が１８０°であることから、起振力はゼロであり、
この状態で作業開始を行い、振動ローラ１は所定速度で
走行を開始する。

【００３１】そこで、図示しない制御装置によりレバー
１３を介し起振力調整ギヤ８，８'，９を介し該起振力
調整ギヤ９' を起振力調整ギヤ８，８' に渡設係合させ
ることによりレバー１３の操作を介し車軸４' 、即ち、
一方の偏心体２の回転力が他方の偏心体２' に伝達さ
れ、その時のレバー１３の操作により振動ローラ１の走
行速度に倣って回転が伝達され、両偏心体２，２' の位
相差が次第に小さくなり、当該アスファルト補装用合剤
の転圧に最適な起振力に達し、以後当該走行速度に応じ
た最大の起振力を付与されて転圧作業を続行する。

【００３２】そして、転圧作業の終了時点に達して振動
ローラ１の速度が低下していくにつれ、レバー１３を介
し、上述操作とは逆操作にして一方の偏心体２に対する
他方偏心体２' の位相差を１８０°に戻してゆき、起振
力を低下させてゼロになった時点で原動機１２の出力を
停止し、一方の偏心体２の回転も停止し、したがって、
作業開始から作業停止時に至る振動レベルは滑らかな立
ち上りと連動を滑らかにして低周波領域の地盤振動を遠
方まで伝搬し難いようにし、又、走行速度の低い作業開
始時，停止時における締め固めエネルギーを抑制して過
剰な締め固めがないようにすることが出来る。

【００３３】尚、この出願の発明の実施態様は上述実施
例に限るものでないことは勿論であり、例えば、偏心体
の起振については加熱ピストン式にしたりする等種々の
態様が採用可能である。

【００３４】そして、振動ローラの走行速度に応じて起
振力を可変にする機構についてはコスト的に見合う限り
において、電気的な制御をすることが出来る等は設計変
更の範囲内である。

【００３５】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に高品位型の振動ローラに於て振動子が起振力調整装置
をホイールとの間に連動自在に介装されていることによ
り、初期作業時に際しての走行速度の低い地盤、及び、
作業停止時の期間にあっては振動数を常に一定にし、起
振力をゼロの状態にして作業開始、及び、作業停止を行
うことが出来、したがって、中小型機では約５０Hz、大
型機でも約３０Hzに振動数を保ったままで起振をするこ
とが出来るために、周波数の調整が自在で低周波領域の
振動をして地盤振動を遠方まで伝搬し難いようにし、建
物等の共振を抑制し、振動公害を引き起さないようする
ことが出来る優れた効果が奏される。

【００３６】而して、振動数を一定に保ったままで振動
ローラの走行速度に倣って起振力を振動ローラの重量の
２倍程度までゼロから最大の範囲で連続的に可変にする
ことが出来るために、当該作業時においても低周波領域
の振動発生を抑制し、このことからも振動公害を低減さ
せることが出来るという優れた効果が奏される。

【００３７】又、振動開始時、作業停止時には起振力が
ゼロに近いようにすることが出来るために、締め固めエ
ネルギーが過大とならず、過剰な締め固めが抑制され出
来型管理がし易いという優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の１実施例の概略模式部分断面
図である。

【図２】偏心体の概略側面図である。

【図３】同、偏心体の起振力制御機構の模式断面図であ
る。

【図４】（イ），（ロ），（ハ），（ニ）は振動ローラ
の作業位置から所定距離離隔した部位に於ける振動レベ
ルのデータグラフ図である。

【図５】振動ローラからの３０ｍの振動レベルの振動数
に対する減衰データのグラフ図である。

【図６】平屋１階建と２階建１階床と２階床の床振動と
地表振動の差に対する累積度数のデータグラフ図であ
る。

【図７】木造と鉄筋コンクリートの水平、及び、鉛直振
動の比率の振動数に対するデータグラフ図である。

【符号の説明】

２，２' 偏心体（振動子） ３ ホイール １ 振動ローラ ７，８，８' ，９，９' 起振力調整装置

フロントページの続き (72)発明者 山田 正明 静岡県富士市大淵3154 社団法人日本建設 機械化協会 建設機械化研究所内 (72)発明者 嶋田 史 東京都品川区西五反田７丁目25番３号ＴＨ ビル４階株式会社建調神戸東京営業所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】振動子を有するホイールを装備する高品位
   型振動ローラにおいて、該振動子が起振力調整装置を該
   ホイールとの間に連動自在に介装されていることを特徴
   とする高品位型振動ローラ。
2. 【請求項２】振動子を有するホイールを装備する高品位
   型振動ローラの振動数と起振力を調整するようにされて
   いる高品位型振動ローラの制御方法において、起振力を
   ゼロにした状態で振動子を起振させ、所定の振動数に達
   した時点から当該振動数を一定に保持して起振力を所定
   の大きさに変化させ、振動停止に際しては該起振力をゼ
   ロにしてから振動数をゼロにするようにすることを特徴
   とする高品位型振動ローラの制御方法。
3. 【請求項３】振動子を有するホイールを装備する高品位
   型振動ローラの振動と起振力を調整するようにされてい
   る高品位型振動ローラの制御方法において、起振をゼロ
   にした状態で振動を起振させ、所定の振動数に達した時
   点から当該振動数を一定に保持して起振力を振動ローラ
   の走行速度に連動して所定の振動数に達した時点から当
   該振動数を一定に保持して起振力を所定の大きさに変化
   させ振動停止に際しては該起振力をゼロにしてから振動
   数をゼロにするようにすることを特徴とする高品位型振
   動ローラの制御方法。