JPH0978579A - 偏心重錘の起振力制御方法、および、同制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ａ，Ｂ両系統の固定偏心重錘、および可動偏
心重錘、並びにその回転駆動手段を備えた起振機の制御
技術を改良して、回転部材の回転位相を検出したりサー
ボ制御したりする必要無く、しかも運転を中断せずに起
振力を増減調節できるようにする。 【解決手段】 Ａ系統には平行斜線を付し、Ｂ系統には
斑点を付して示してある。Ａ系統駆動モータＭａによっ
てＡ系統を、Ｂ系統駆動モータＭｂによってＢ系統を、
それぞれ回転駆動する。図には現れていないがＡ系統と
Ｂ系統との回転位相差は、０度〜１８０度の間の所定角
度範囲以内となるように機械的に拘束されている。これ
により、駆動モータＭａもしくは同Ｍｂによって回転駆
動すると、Ａ，Ｂ両系統の回転位相差が変化し、総合偏
心モーメントが最大，最小の２段階切換されて起振力が
調節される。

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、および同機構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
いて杭打作業を行う場合、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４，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４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じる。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ｎ₁、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Ｔ
₂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ｔ
₂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
動するために大容量のモータや大容量の電源設備が必要
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
状態を表す模式図、（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基準状態と
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。図８は上掲の図７に原理を示したように、
共通の１軸に対して固定偏心重錘と可動偏心重錘とを配
設して起振力を増減調節できるようにした起振機の従来
例を示す斜視図である。２本の回転軸２Ａ，２Ｂを水平
方向に並べて駆動用プーリ１１および同期回転用伝動歯
車４Ａ，４Ｂによって反対方向に（時計周りと反時計回
りに）同期回転させているのは、水平方向の起振力を相
殺させるためである。固定偏心重錘９Ａは回転軸２Ａに
固着されている。そして可動偏心重錘１０Ａは上記回転
軸２Ａに対して回動自在に支承されるとともに、固定偏
心重錘９Ａに対する回動を調節・固定できるようになっ
ている。すなわち、可動偏心重錘１０Ａには複数個の調
節用メネジ穴（本図において１個のみ現れている）１２
が穿たれている。セットボルト１４を上記メネジ穴１２
に螺合して六角レンチ１５で締めつけ、ノックピン１３
で回り止めを施すと可動偏心重錘１０Ａの角位置が固定
される。図９は前掲の図８に示した従来例の調節機構を
備えた起振機における回転軸と固定偏心重錘と可動偏心
重錘との関係を説明するために示したもので、（Ａ）は
部分的に切断して描いた外観斜視図であり、（Ｂ）は回
転軸と平行な方向に見たところを描いた模式図である。
図９（Ａ）に示した２３ａ，２３ｂ，２３ｃは目盛であ
って、単位はkg・cmである。目盛を合わせてセットボル
トを螺合することにより、図９（Ｂ）に示したように、
可動偏心重錘が３つの角位置をとり、１０ａ，１０ｂ，
１０ｃのように相対的に回動して起振力を変化させる。
図７ないし図９に示した従来技術に係る起振機は、以上
に説明したようにして起振力の増減調節を行なうことが
できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図７ないし図９を参照
して説明した従来技術に係る起振機において起振力を増
減調節しようとすると、図８に表されている構造から容
易に理解されるように、運転を止め、ノックピン１３を
抜き取ってセットボルト１４を抜き出し、可動偏心重錘
１０を手動で回して目盛（図９において符号２３ａ〜２
３ｃ）を合わせた後、再びセットボルト１４を螺合し緊
定してノックピン１３で回り止めを施さねばならない。
従来技術において起振力の増減調節を行なうには、以上
のような操作を必要とする。図４について既に述べたよ
うに、起振装置６は杭７の上端に取り付けられているの
で、これをクレーンブーム５で吊り降して調節した後、
再びクレーンブーム５で吊り上げて杭７の上端に取りつ
ける作業は多大の時間と労力とを費さねばならない。原
理図として先に掲げた図６のように固定偏心重錘９と可
動偏心重錘１０とをそれぞれ異なる回転軸に取り付けた
構造を実際の部材によって構成して、起振機の運転を継
続しながら起振力の増減調節を行なうことも考えられる
が、図６（Ａ）の状態と図６（Ｄ）の状態との間で可動
偏心重錘１０を１８０度（固定偏心重錘９に対して相対
的に）回動させなければならないので構造が複雑にな
る。特に、固定偏心重錘の回転位相と可動偏心重錘の回
転位相とを検出しつつ、これらの偏心重錘を相互に連繋
させつつサーボ制御するための機構が複雑，高価とな
り、そのメイティナンスに高度の熟練と多大の労力とを
必要とする。

【００１０】本発明は上述の事情に鑑みて為されたもの
であって、偏心重錘の回転位相を検出したり偏心重錘の
回転駆動をサーボ制御したりする必要が無く、しかも、
起振機の運転を中断することなく継続しつつ、該起振機
の起振力を増減調節して杭打作業における振動公害を未
然に防止し得る制御方法および制御機構を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的（制御機構の
簡素化）を達成するために創作した本発明の基本的原理
について、前掲の図９を参照して略述すると次のとおり
である。すなわち、運転開始の際、公害防止およびクレ
ーンブーム保護のために必要なことは、起振機の回転を
開始する点ｏにおいて偏心重錘の総合偏心モーメントを
零にしてスタートし、定常運転に移行する点ｉにおいて
上記の総合偏心モーメントを最大ならしめれば良い。換
言すれば２系列の起振ユニット相互の回転位相差を１８
０度にして起振力零の状態でスタートし（点ｏ）、定常
運転に移行する点ｉで回転位相差を０度にして最大起振
力を発揮させれば良い。同様に、運転終了の際に公害防
止およびクレーンブーム保護のために必要なことは、定
常運転から慣性運転に移行する点ｊで回転位相差を１８
０度にして起振力零にすれば良い。さらに要約して言う
ならば、地盤の固有振動数ｎ₁とクレーンブームの固有
振動数ｎ₂とに相当する回転数領域を、回転位相差１８
０度で通過すれば良い。点ｉから点ｊまでの定常運転中
には、回転位相差を０度に保持して最大起振力を発揮さ
せなければならないことは言うまでも無い。以上の考察
から明らかになったことは、２系列の起振ユニット相互
の回転位相差の制御は、０度の状態と１８０度の状態と
の切り替え操作が行なわれれば足り、回転数範囲の全域
にわたって精密にサーボ制御することは省略可能だとい
うことである。

【００１２】本願発明の基本は、Ａ，Ｂ両系統の偏心重
錘式振動発生機構を設けて、該Ａ，Ｂ両系統の回転部材
相互の回転位相差が０度よりも小さくならず、１８０度
よりも大きくならないように、許容角度１８０度以内に
機械的に拘束し、上記Ａ，Ｂ両系統をそれぞれモータで
回転駆動する。ただし、以上に述べたのは基本原理であ
って、起振力を減少させたとき必ずしも起振力を零にす
る必要は無い。実際問題としては、振動公害やクレーン
ブームの共振破損を招かない程度の起振力を残しておか
ないと、杭は自重だけでは地中に沈み込んでゆかない。

【００１３】前記のＡ系統，Ｂ系統とは説明の便宜上の
呼称であって、名称を入れ替えることも可能である。た
だし、本発明においてはＡ，Ｂ両系統の偏心重錘相互の
回転位相差が零となるように揃えた状態から、相対的に
約１８０度進相することが出来るが上記のように揃った
状態から遅相出来ない方をＡ系統とし、上記のように位
相差零に揃えた状態から相対的に約１８０度遅相可能
で、この揃えられた状態から進相出来ない方をＢ系統と
する。すなわち、回転位相差零の状態から、Ａ系統は約
１８０度進相可能、Ｂ系統は１８０度遅相可能である。
Ａ系統がＢ系統に比して相対的に約１８０度進むという
ことと、Ｂ系統がＡ系統に比して相対的に約１８０度遅
れるということとは同意である。従って、Ａ，Ｂ両系統
の内の何れか一方が他方を押しながら回っているとき
は、該Ａ，Ｂ両系統の位相の関係は、（イ）Ａ系統がＢ
系統よりも約１８０度進んで総合偏心モーメント最小に
なっているか、（ロ）Ａ，Ｂ両系統の回転位相差が零に
なって総合偏心モーメントが最大になっているか、何れ
かである。

【００１４】以上に述べた原理に基づいて本発明に係る
起振機の駆動・制御装置の具体的構成は（図１参照）、
Ａ系統とＢ系統との２系統よりなる駆動・伝動系を具備
し、Ａ系統回転軸（２１）にＡ系統固定偏心重錘（２
６）が固定されるとともに、該Ｂ系統回転軸にＡ系統可
動偏心重錘（２９）が相対的回動可能に嵌着され、前記
Ａ系統固定偏心重錘（２６）とＡ系統可動偏心重錘（２
９）とを常に等しい回転速度で反対方向に回転せしめる
連動手段が設けられるとともに、前記Ｂ系統固定偏心重
錘（２８）とＢ系統可動偏心重錘（２７）とを常に等し
い回転速度で反対方向に回転せしめる連動手段が設けら
れており、かつ、前記Ａ系統の回転位相とＢ系統の回転
位相との位相差を、０度以上１８０度以下の所定角度範
囲内に拘束する機械的手段が設けられており、前記Ａ系
統回転軸（２１）を回転駆動するＡ系統駆動モータ（Ｍ
ａ）と、Ｂ系統回転軸（２２）を回転駆動するＢ系統駆
動モータ（Ｍｂ）とが設けられるとともに、上記Ａ，Ｂ
両系統の駆動モータ（Ｍａ，Ｍｂ）がそれぞれ個別に制
御できるようになっていることを特徴とする。

【００１５】上記の構成においては、Ａ系統の固定偏心
重錘とＡ系統の可動偏心重錘とが常に一定の位相差（１
８０度）を保持するとともに、Ｂ系統の固定偏心重錘と
Ｂ系統の可動偏心重錘とが常に一定の位相差（１８０
度）を保持しており、かつ、Ａ系統の固定，可動両偏心
重錘とＢ系統の固定，可動両偏心重錘との位相差は所定
角度範囲内となるように拘束されている。このため、Ａ
系統の駆動モータによってＡ系統の固定，可動両偏心重
錘を回転駆動すると、Ａ系統よりも所定角度以上には遅
相できないＢ系統の固定，可動両偏心重錘は所定角度範
囲の最大角度だけ遅れて（Ａ系統に引っ張られる形で）
Ａ系統と同じ回転速度で同じ方向に回転して最大偏心モ
ーメントの状態で作動し、最大起振力を発生させる。ま
た、Ｂ系統の駆動モータによってＢ系統の固定，可動両
偏心重錘を回転駆動すると、Ｂ系統よりも所定角度以上
には進相できないＡ系統の固定，可動両偏心重錘は所定
角度範囲内の最小角度だけ進んで（Ｂ系統に押される形
で）Ｂ系統と同じ回転速度で同じ方向に回転して最小偏
心モーメントの状態で作動し、最小起振力を発生させ
る。以上の作働を要約すると、Ａ，Ｂ両系統の回転位相
を検出したりサーボ制御したりすることなく、かつ、起
振機の運転を中断することなく、２個の駆動用モータの
内の何れによって起振機を回転駆動するかという単純な
操作によって、最大起振力を発生する状態と最小起振力
を発生する状態との何れかを任意に選定することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、図１ないし図３を順次に参
照しつつ、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発
明の起振力制御方法を実施するために構成した本発明に
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１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。

【００１７】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Ａ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。
図２は、前掲の図１に示した実施態様に係る起振機の水
平断面図であって、その輪郭線並びに符号および部材の
名称は図１と同様であるが、Ａ系統の回転部材に平行斜
線を付するとともにＢ系統の回転部材に斑点を付して系
統区分および伝動経路を表してある。

【００１８】図示を省略するが、Ａ系統の回転部材とＢ
系統の回転部材とは所定角度範囲の位相差を許容して、
相互の回動が拘束されている。Ａ，Ｂ両系統の相対的回
動は、Ａ，Ｂ両系統間の回転位相差の増減を意味してい
る。本発明を実施する際、回動の拘束手段すなわち位相
差の制限手段は任意に設定することができるが、同一回
転軸（例えば符号２１）に嵌着されている固定偏心重錘
（２６）の一部と可動偏心重錘（２７）の一部とを、ガ
タを伴って当接せしめるように構成すると好都合であ
る。この種の技術は、例えば特願平７−１５９４７９号
出願の明細書及び図面に開示されている。

【００１９】本例においては、Ａ系統偏心重錘とＢ系統
偏心重錘との位相差制限範囲を次のように設定した。Ｂ
系統駆動モータＭｂを作動させてＢ系統回転軸２２を回
転させると、図２に斑点を付して示したＢ系統の回転部
材が回転する。平行斜線を付して示したＡ系統の回転部
材は、Ｂ系統よりも遅れることができないので、Ｂ系統
で押される形に、Ｂ系統よりも微小角度だけ進相した状
態で一緒に回転する。この状態は、Ａ，Ｂ両系統の偏心
モーメントが零になる基準状態に近い状態である。ただ
し、偏心モーメントを完全に零とはせず、重力加速度ｇ
とほぼ等しい振動加速度を生じるように前記微小角度を
設定してある。重力加速度とほぼ等しい振動加速度を生
じさせるに適正な位相差の値は、計算で求めることもで
きるが、実機について試験的に実測して求めることも容
易である。また、Ａ系統駆動モータＭａを作動させると
Ａ系統の回転部材が回転せしめられ、Ａ系統よりも所定
角度以上に遅れることのできないＢ系統は、該Ａ系統に
引っ張られる形に、許容角度範囲の最大位相差角だけ遅
れて一緒に回転する（一緒に回転している時は、Ａ，Ｂ
両系統の回転速度は等しい）。この状態は、Ａ，Ｂ両系
統の位相差が１８０度である基準状態に比して位相差が
約３０度だけ小さくなるように設定してある。その理由
は、位相差が１８０度−３０度＝１５０度よりも小さい
状態で回転している場合、これを標準状態に戻すように
操作するには、非常に大きい操作力を必要とするからで
ある。本発明者の試験研究によれば、基準状態からの位
相差を約３０度に設定することが最も好都合である。

【００２０】本実施形態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、地盤固有地動数
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系統が基準状態よりも約
３０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系統は約３０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Ｍｂ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
気制動を掛ける。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ｍのごとく減速し、停止
（点ｍ）するに至る。

【００２１】図３は、前掲の図１および図２の実施形態
と異なる実施形態を示し、模式的に描いた水平断面図で
ある。前記実施態様と異なる点は次の通りである。Ａ系
統駆動モータＭａに固着したＡ系統原動歯車４０をＡ系
統駆動歯車２３に噛合せしめるとともに、Ｂ系統駆動モ
ータＭｂに固着したＢ系統原動歯車４１をＢ系統駆動歯
車３４に噛合させる。本実施形態（図３）によれば前記
実施形態（図１，図２）に比して装置の横幅寸法Ｌが小
さくなるという長所が有る。ただし、前記実施形態（図
１，図２）の方は、歯車騒音が少ないという長所を有し
ている。

【００２２】

【発明の効果】固定偏心重錘と可動偏心重錘とよりなる
起振機の制御に本発明を適用すると、Ａ系統の固定偏心
重錘とＡ系統の可動偏心重錘とが常に一定の位相差（１
８０度）を保持するとともに、Ｂ系統の固定偏心重錘と
Ｂ系統の可動偏心重錘とが常に一定の位相差（１８０
度）を保持しており、かつ、Ａ系統の固定，可動両偏心
重錘とＢ系統の固定，可動両偏心重錘との位相差は所定
角度範囲内となるように拘束されている。このため、Ａ
系統の駆動モータによってＡ系統の固定，可動両偏心重
錘を回転駆動すると、Ａ系統よりも所定角度以上には遅
相できないＢ系統の固定，可動両偏心重錘は所定角度範
囲内の最大角度だけ遅れて（Ａ系統に引っ張られる形
で）同じ方向に回転して最大偏心モーメントの状態で作
動し、最大起振力を発生させる。また、Ｂ系統の駆動モ
ータによってＢ系統の固定，可動両偏心重錘を回転駆動
すると、Ｂ系統よりも所定角度以上には進相できないＡ
系統の固定，可動両偏心重錘は所定角度範囲内の最小角
度だけ進んで（Ｂ系統で押される形で）Ｂ系統と同じ回
転速度で同じ方向に回転して最小偏心モーメント状態で
作動し、最小起振力を発生させる。以上の作働を要約す
ると、Ａ，Ｂ両系統の回転位相を検出したりサーボ制御
したりすることなく、かつ、起振機の運転を中断するこ
となく、２個の駆動用モータの内の何れによって起振機
を回転駆動するかという単純な操作によって、最大起振
力を発生する状態と最小起振力を発生する状態との何れ
かを任意に選定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の起振力制御方法を実施するために構成
した本発明に偏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。

【図２】前掲の図１に示した実施形態に係る起振機の水
平断面図であって、その輪郭線並びに符号および部材の
名称は図１と同様であるが、Ａ系統の回転部材に平行斜
線を付するとともにＢ系統の回転部材に斑点を付して系
統区分および伝動経路を表してある。

【図３】前掲の図１および図２の実施形態と異なる実施
形態を示し、模式的に描いた水平断面図である。

【図４】振動装置を用いる杭打工事における地上波およ
び地中波の伝達を示す説明図である。

【図５】振動杭打工事における共振現象を説明するため
の、時間−回転速度を表わした図表である。

【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生する状
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】上掲の図７に原理を示したように、共通の１軸
に対して固定偏心重錘と可動偏心重錘とを配設して起振
力を増減調節できるようにした起振機の従来例を示す斜
視図である。

【図９】前掲の図８に示した従来例の調節機構を備えた
起振機における回転軸と固定偏心重錘と可動偏心重錘と
の関係を説明するために示したもので、（Ａ）は部分的
に切断して描いた外観斜視図であり、（Ｂ）は回転軸と
平行な方向に見たところを描いた模式図である。

【符号の説明】

１…起振機のケース、２，２Ａ〜２Ｄ…回転軸、３，３
Ａ〜３Ｄ…偏心重錘、４，４Ａ〜４Ｄ…同期伝動用の伝
動歯車、５…クレーンブーム、６…振動装置（起振
機）、７…杭、８…民家、９，９Ａ，９Ｂ…固定偏心重
錘、１０，１０Ａ，１０Ｂ…可動偏心重錘、１０ａ〜１
０ｃ…可動偏心重錘の調整位置、１１…駆動用プーリ、
１２…メネジ穴、１３…ノックピン、１４…セットボル
ト、１５…六角レンチ、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。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａ系統の偏心重錘回転駆動系と、Ｂ系統
   の偏心重錘回転駆動系とを設け、 Ａ系統回転軸（２１）にＡ系統固定偏心重錘（２６）を
   固定するとともに、該Ａ系統回転軸にＢ系統可動偏心重
   錘（２７）を相対的回動可能に取り付け、 Ｂ系統回転軸（２２）にＢ系統固定偏心重錘（２８）を
   固定するとともに、該Ｂ系統回転軸にＡ系統可動偏心重
   錘（２９）を相対的回動可能に取り付け、 前記Ａ系統固定偏心重錘（２６）とＡ系統可動偏心重錘
   （２９）とを常に等しい回転速度で反対方向に回転する
   ように連動させるとともに、 前記Ｂ系統固定偏心重錘（２８）とＢ系統可動偏心重錘
   （２７）とを常に等しい回転速度で反対方向に回転する
   ように連動させ、かつ、 前記Ａ系統の回転位相とＢ系統の回転位相との位相差
   が、０度以上１８０度以下の所定角度範囲以上とならな
   いように、両系統の回転部材相互を機械的に拘束して、 前記Ａ系統回転軸（２１）とＢ系統回転軸（２２）と
   を、それぞれ別個に制御し得るモータによって回転駆動
   することを特徴とする、偏心重錘の起振力制御方法。
2. 【請求項２】 前記のＡ系統回転軸（２１）に固着した
   Ａ系統駆動歯車（２３）と、Ｂ系統回転軸（２２）に対
   して回動可能に取り付けたＡ系統被動歯車（２５）とを
   噛合させるとともに、該Ａ系統被動歯車とＡ系統可動偏
   心重錘（２９）とを相対的回動不能に連結し、 前記のＢ系統回転軸（２２）に固着したＢ系統駆動歯車
   （３４）と、Ａ系統回転軸（２１）に対して回動可能に
   取り付けたＢ系統被動歯車（３１）とを噛合させるとと
   もに、該Ｂ系統被動歯車とＢ系統可動偏心重錘（３２）
   とを相対的回動不能に連結したことを特徴とする、請求
   項１に記載した偏心重錘の起振力制御方法。
3. 【請求項３】 前記Ａ系統回転軸（２１）にＡ系統被動
   プーリ（３５）を固着するとともに、Ａ系統駆動プーリ
   （３８）を取り付けたＡ系統駆動用のモータ（Ｍａ）に
   より、巻掛伝動手段（３７）を介して回転駆動し、か
   つ、 前記Ｂ系統回転軸（２２）にＢ系統被動プーリ（３９）
   を固着するとともに、Ｂ系統駆動プーリ（３９）を取り
   付けたＢ系統駆動用のモータ（Ｍｂ）により、巻掛伝動
   手段（３７）を介して回転駆動することを特徴とする、
   請求項２に記載した偏心重錘の起振力制御方法。
4. 【請求項４】 Ａ系統駆動用のモータ（Ｍａ）に取り付
   けたＡ系統原動歯車（４０）を、Ａ系統回転軸（２１）
   に固着されたＡ系統駆動歯車（２３）に噛合せしめてＡ
   系統の回転部材を回転駆動し、 Ｂ系統駆動用のモータ（Ｍｂ）に取り付けたＢ系統原動
   歯車（４１）を、Ｂ系統回転軸（２２）に固着したＢ系
   統駆動歯車（３４）に噛合せしめてＢ系統の回転部材を
   回転駆動することを特徴とする、請求項２に記載した偏
   心重錘の起振力制御方法。
5. 【請求項５】 前記の０度以上１８０度以内の所定角度
   範囲の最大値を、下記のように設定することを特徴とす
   る、請求項１ないし請求項４の何れかに記載した偏心重
   錘の起振力制御方法。Ａ系統固定偏心重錘（２６）とＢ
   系統可動偏心重錘（２７）とがＡ系統回転軸（２１）に
   関して対称に位置したとき、Ｂ系統固定偏心重錘（２
   ８）とＡ系統可動偏心重錘（２９）とがＢ系統回転軸
   （２２）に関して対称に位置するように、 前記Ａ系統駆動歯車（２３）とＡ系統被動歯車（２５）
   との噛合関係を設定するとともにＢ系統駆動歯車（３
   ４）とＢ系統被動歯車（３１）との噛合関係を設定し
   て、これら４個の偏心重錘を回転させたときの総合偏心
   モーメントが零となる状態を想定して、これをＡ，Ｂ両
   系統の回転位相差１８０度の状態と定義し、 Ａ，Ｂ両系統の回転位相差が約１８０度であって、前記
   ４個の偏心重錘の回転によって発生する振動加速度が重
   力加速度とほぼ等しくなる位相差に相当する角度をもっ
   て、前記所定角度範囲の最大値とする。
6. 【請求項６】 前記の０度以上１８０度以内の所定角度
   範囲の最小値を、下記のように設定することを特徴とす
   る、請求項５に記載した偏心重錘の起振力制御方法。前
   記の回転位相差１８０度の状態を基準状態とし、この基
   準状態に比して回転位相差を約３０度小さく設定する。
7. 【請求項７】 前記Ａ系統の回転位相とＢ系統の回転位
   相との位相差を、所定角度範囲内の最大値として４個の
   偏心重錘の総合偏心モーメントを最小ならしめて杭打作
   業の運転を開始し、 Ａ系統の回転速度およびＢ系統の回転速度が、杭打作業
   現場の地盤の固有振動数に相当する回転速度および杭打
   作業用クレーンブームの固有振動数に相当する回転速度
   を通過して上昇した後、 Ａ系統の回転位相とＢ系統の回転位相との位相差を、所
   定角度範囲内の最小値として前記４個の偏心重錘の総合
   偏心モーメントを最大ならしめて定常的な運転状態に移
   行することを特徴とする、請求項１に記載した偏心重錘
   の起振力制御方法。
8. 【請求項８】 前記Ａ系統の回転位相とＢ系統の回転位
   相との位相差を、所定角度範囲内の最小値として前記４
   個の偏心重錘の総合偏心モーメントを最大ならしめて定
   常的な運転を遂行した後、 前記の位相差を所定角度範囲内の最大値として前記４個
   の偏心重錘の総合偏心モーメントを最小ならしめた状態
   で、Ａ，Ｂ両系統の回転速度を減速せしめて停止に至ら
   しめることを特徴とする、請求項７に記載した偏心重錘
   の起振力制御方法。
9. 【請求項９】 Ａ系統の偏心重錘およびその回転駆動系
   と、Ｂ系統の偏心重錘およびその回転駆動系とよりな
   り、 Ａ系統回転軸（２１）にＡ系統固定偏心重錘（２６）が
   固定されるとともに、該Ａ系統回転軸にＢ系統可動偏心
   重錘（２７）が相対的回動可能に嵌着され、 Ｂ系統回転軸（２２）にＢ系統固定偏心重錘（２８）が
   固定されるとともに、該Ｂ系統回転軸にＡ系統可動偏心
   重錘（２９）が相対的回動可能に嵌着され、 前記Ａ系統固定偏心重錘（２６）とＡ系統可動偏心重錘
   （２９）とを常に等しい回転速度で反対方向に回転せし
   める連動手段が設けられるとともに、 前記Ｂ系統固定偏心重錘（２８）とＢ系統可動偏心重錘
   （２７）とを常に等しい回転速度で反対方向に回転せし
   める連動手段が設けられており、かつ、 前記Ａ系統の回転位相とＢ系統の回転位相との位相差
   を、０度以上１８０度以下の所定角度範囲内に拘束する
   機械的手段が設けられており、 前記Ａ系統回転軸（２１）を回転駆動するＡ系統駆動モ
   ータ（Ｍａ）と、Ｂ系統回転軸（２２）を回転駆動する
   Ｂ系統駆動モータ（Ｍｂ）とが設けられるとともに、上
   記Ａ，Ｂ両統の駆動モータ（Ｍａ，Ｍｂ）がそれぞれ個
   別に制御できるようになっていることを特徴とする、偏
   心重錘の起振力制御機構。
10. 【請求項１０】 相互に歯数の等しいＡ系統駆動歯車
    （２３）とＡ系統被動歯車（２５）とが設けられるとと
    もに、相互に歯数の等しいＢ系統駆動歯車（３４）とＢ
    系統被動歯車（３１）とが設けられており、 Ａ系統駆動歯車（２３）はＡ系統回転軸（２１）に固着
    され、 Ａ系統被動歯車（２５）は前記Ａ系統駆動歯車（２３）
    と噛合するとともに前記Ｂ系統回転軸（２２）と相対的
    回動可能に嵌合され、かつ、前記Ａ系統可動偏心重錘
    （２９）に対して一体的に連結されており、 Ｂ系統被動歯車（３１）は前記Ｂ系統駆動歯車（３４）
    と噛合するとともに前記Ａ系統回転軸（２１）と相対的
    回動可能に嵌合され、かつ、前記Ｂ系統可動偏心重錘
    （２７）に対して一体的に連結されていることを特徴と
    する、請求項９に記載した偏心重錘の起振力制御機構。
11. 【請求項１１】 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系統駆動プ
    ーリ（３８）を取り付けたＡ系統駆動用のモータ（Ｍ
    ａ）により、巻掛伝動手段（３７）を介して回転駆動さ
    れるようになっており、かつ、 前記Ｂ系統回転軸（２２）にＢ系統被動プーリ（３９）
    を固着されるとともに、Ｂ系統駆動プーリ（３９）を取
    り付けたＢ系統駆動用のモータ（Ｍｂ）により、巻掛伝
    動手段（３７）を介して回転駆動されるようになってい
    ることを特徴とする、請求項１０に記載した偏心重錘の
    起振力制御機構。
12. 【請求項１２】 Ａ系統駆動用のモータ（Ｎａ）に取り
    付けたＡ系統原動歯車（４０）が、Ａ系統回転軸（２
    １）に固着されたＡ系統駆動歯車（２３）に噛合されて
    おり、 Ｂ系統駆動用のモータ（Ｍｂ）に取り付けたＢ系統原動
    歯車（４１）が、Ｂ系統回転軸（２２）に固着されたＢ
    系統駆動歯車（３４）に噛合されていて、 前記Ａ系統駆動用のモータ（Ｍａ）とＢ系統駆動用のモ
    ータ（Ｍｂ）とが、それぞれ独立に制御できるようにな
    っていることを特徴とする、請求項１０に記載した偏心
    重錘の起振力制御機構。
13. 【請求項１３】 前記Ａ系統の偏心重錘とＢ系統の偏心
    重錘との回転位相差が最大値となったとき、これらの偏
    心重錘の総合偏心モーメントが最小値となり、かつ、偏
    心モーメント最小の状態で前記偏心重錘が定格回転速度
    で回転したときに発生する振動の振動加速度が、ほぼ重
    力加速度と等しいように構成されていることを特徴とす
    る、請求項９に記載した偏心重錘の起振力制御機構。
14. 【請求項１４】 前記Ａ系統回転位相とＢ系統の回転位
    相との位相差に関する所定角度範囲の最小値は、 固定偏心重錘と可動偏心重錘とが回転軸に関して対称に
    位置して１８０度の位相差を有す仮想の状態を基準の状
    態とし、上記の基準状態における位相差よりも約３０度
    小さい値に設定されていることを特徴とする、請求項９
    に記載した偏心重錘の起振力制御機構。