JPH1176940A

JPH1176940A - 振動生起装置

Info

Publication number: JPH1176940A
Application number: JP23930197A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Otomo; 康広大友; Hirosuke Nakamura; 拓介中村
Original assignee: NIPPON KOMUSHISU KK
Current assignee: NIPPON KOMUSHISU KK
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 1999-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】モータやエンジンを動力とせず、電磁駆動装
置の打撃動作を直接打鎚対象に作用させるようにした振
動生起装置を提供すること。【解決手段】鉄芯を打鎚具とし、打鎚位置を異にする
電磁駆動装置１ａ〜１ｄを並設させ、これら電磁駆動装
置の外周近傍に位置する管２内壁を交互に打鎚し振動を
生起させるようにした振動生起具３と、この振動生起具
を制御する制御具４を設け、振動生起装置の打撃動作を
直接打鎚対象である管内壁に作用させ管外壁周辺の土砂
に振動を伝達できるようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動生起装置に関するも
ので、建設・土木分野において振動を利用して地盤の締
め固めをする際に用いるものである。

【０００２】

【従来の技術】建設・土木の作業現場では、いわゆる掘
削残土の埋め戻し作業、建造物の基礎工事作業におい
て、地中土砂にできるだけ空隙を残さないようにするこ
と、地中土砂をできるだけ固く締めることが要求され
る。例えば管路敷設工事において、敷設された複数の管
の周囲に砂を入れさらに掘削残土を入れ、地表から地盤
を締め固めるといった埋め戻し作業を行うが、管相互の
間隔が数センチと狭く適正な埋め戻しを行えなかった。
しかしこの状態のままでは、施工完了後に陥没等が生
じ、陥没箇所に車輪が挟まれたり、歩行者が転倒すると
いった事故が生じるおそれがあった。

【０００３】このため従来は、地中土砂にできるだけ空
隙を残さないように埋め戻し作業中に水を散布し、地中
土砂にできるだけ空隙を残さないようにするいわゆる水
締めという方法をとったり、埋め戻された地盤中にバイ
ブレータを差し込んで地中土砂に振動、打撃力を伝える
といった方法をとってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、バイブレー
タを用いる方法は効果の点で疑問視されている。つまり
バイブレータの構成は、モータやエンジンを動力とし筒
状の外被ケースの中で偏芯した回転体を回転運動させ、
外被ケースに振動または打撃エネルギーを生じさせて地
盤中に伝達するものである。したがって、打撃エネルギ
ーは目的箇所に到達する前に途中の地盤に吸収されてし
まうことが多い。また、構造上地中深くバイブレータを
差し込むことができず使用範囲が限られてしまう、とい
った不具合があった。そこで現状は水締めに依存するこ
とが多い。

【０００５】本発明は、前記不具合を解決すべく提案さ
れるもので、モータやエンジンを動力とせず、電磁駆動
装置の打撃動作を直接打鎚対象に作用させるようにした
振動生起装置を提供することを目的としたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記目的を
達成するため、１．固定鉄芯とコイルを有し、これら固定鉄芯及びコイ
ルの中心に鉄芯或いはマグネットを貫設させた電磁駆動
装置の前記鉄芯或いはマグネットを打鎚具とし、異なる
打鎚位置を有する電磁駆動装置を少なくとも１つ設け、
この電磁駆動装置の外周近傍に位置する打鎚対象を打鎚
し該打鎚対象に振動を生起させるようにした振動生起具
と、この振動生起具を制御する制御具を設けたことを特
徴とする振動生起装置とした。

【０００７】２．前記電磁駆動装置は直流電源を用いて
１つのみとし、打鎚具にマグネットを用い打鎚位置を１
８０度異なるように構成したことを特徴とする第１項記
載の振動生起装置とした。

【０００８】３．前記電磁駆動装置は交流電源を用いて
２つのみとし、打鎚具の打鎚位置は相互に１８０度異な
るように構成したことを特徴とする第１項記載の振動生
起装置とした。

【０００９】４．打鎚位置を相互に１８０度異にする２
つの電磁駆動装置を前方セットとし、同様に打鎚箇所を
相互に１８０度異にする２つの電磁駆動装置を後方セッ
トとして電磁駆動装置を４つ縦列させると同時に、両セ
ット間をセット内の電磁駆動装置間隔より広く形成した
ことを特徴とする第１項記載の振動生起装置とした。

【００１０】５．前記打鎚具は、先端部を打鎚対象面に
適合するように形成するとともに、必要に応じ他の打鎚
具と交換使用できるように着脱自在としたことを特徴と
する第１項記載の振動生起装置とした。

【００１１】６．前記制御具は、少なくとも前記振動生
起具を振動生起動作させる制御回路と、振動生起具を前
進させる制御回路と、振動生起具を後退させる制御回路
と、電源スイッチ回路を有することを特徴とする第１項
記載の振動生起装置とした。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明していく。図１は、振動生起装置全
体の概略図を示したものであり、以下、交流電源を用い
た振動生起装置とし通信ケーブル用管路の敷設工事をす
る場合を説明していく。打鎚具となる４つの電磁駆動装
置１ａ〜１ｄを縦列させたものを管２の中に挿通し、電
磁駆動装置１ａ〜１ｄの外周近傍に位置する管２内壁を
交互に打鎚し、振動を生起させる。電磁駆動装置１ａ〜
１ｄを有する振動生起具３は、信号ケーブル８を介して
制御具４に接続されている。なお、管２は通信ケーブル
等を挿通させるものであるが、地中に複数本並設しこれ
らの周辺には砂、土砂（図示していない）が埋め戻され
る。

【００１３】図２は振動生起具３の一部切り欠き平面図
（Ａ）、及びＡの状態から長手方向軸を中心に９０度回
転させた一部切り欠き平面図（Ｂ）である。図２Ａに示
すように、ベース５に４つの電磁駆動装置１ａ〜１ｄが
固定されている。しかも電磁駆動装置１ａ〜１ｄは、縦
列方向に２つづつのセットに分かれ前方セット６と後方
セット７となっている。両セットにおける２つの電磁駆
動装置は、打鎚位置が相互に１８０度異なっている。な
お、以上の構成部材はカバー９で覆われている。また、
電磁駆動装置１ａ〜１ｄは図２に示すように縦列方向に
２つづつのセットに分けず、各電磁駆動装置を等間隔に
配設したものであってもよい。

【００１４】図３は振動生起具３の断面図（Ａ）、及び
土中における振動生起具３（Ｂ）を示したものである。
図示のようにベース５に固定鉄芯１０が固着されてい
る。さらに、固定鉄芯１０の内側にコイル１２が配設さ
れており、固定鉄芯及びコイルの中心部に支持具１４に
支持された鉄芯である打鎚具１５が設けられている。支
持具１４には先端部１６が一体に結合されており、打鎚
具１５にも先端部１７が一体に結合されている。

【００１５】打鎚具１５の鉄芯部分は動作方向の一方
（図面上左側）に片寄せられている。なお、この鉄芯部
分は、直流電源を用いる場合はマグネットと置き替わ
る。先端部１７、支持具１４及びその先端部１６は磁性
材で構成されている。なお打鎚具１５、支持具１４等の
構成、磁気回路を形成する固定鉄芯の構成、コイルの構
成は図３の構成のものに限定されるものでないことはい
うまでもない。また、支持具１４の先端部１６は、カバ
ー９から一部突出するようにカバー９に固定されてい
る。さらに、打鎚具１５の先端部１７も、カバー９から
一部突出するようにカバー９に固定されている。

【００１６】一方、内側にコイル１２を有する固定鉄芯
１０は、打鎚具１５及び支持具１４を軸として軸方向に
移動できるようになっている。そして、コイル１２に電
流を流すと、電磁作用により固定鉄芯１０は打鎚具１５
の先端部１７に吸引されこの先端部１７の根元を強く叩
くようになっている。つまり、固定鉄芯１０がハンマー
の機能を果たすようになっている。図３Ｂは、管２内の
振動生起具３の固定鉄芯１０が打鎚具１５の先端部１７
を叩く前の状態を示したものである。この時、支持具１
４の先端部１６は、打鎚具１５の先端部１７に対し、１
８０度反対側の管２の内壁に定置した状態にあって叩か
れる打鎚具１５を支持するとともに、ハンマーである固
定鉄芯１０の動作の適正化を図っている（図３Ｂ）。

【００１７】打鎚具１５及び支持具１４の先端部１７，
１６の表面は、管２の内壁面に適合するように曲面に形
成されている。また、打鎚具１５の先端部１７は強い衝
撃に耐え得るような素材で構成しておくとともに、打鎚
対象に応じて選択使用できるように着脱自在な数種の先
端部１７を用意しておくとよい。例えば、表面積を広く
形成した先端部、表面の曲率半径を異ならせた先端部、
素材を異ならせた先端部といったものを用意しておけば
よい。なお、前記の実施例では固定鉄芯１０をハンマー
として機能するようにしているが、使用態様によっては
固定鉄芯１０を固定し、打鎚具１５、支持具１４がカバ
ー９とともに移動するような構成としてもよい。

【００１８】このように構成された電磁装置１ａ〜１ｄ
を４連に配設した振動生起具３の実施例を示したのが図
４（平面図）で、動作を説明するための略図である。な
お、ＡＣ電源を用いる電磁装置の場合は最低２つ設けな
ければ、１８０度異なる打鎚位置を打鎚させることはで
きないが、ＤＣ電源を用いる電磁装置の場合は電流を流
す方向を交互に変えることにより最低１つで１８０度異
なる打鎚位置を打鎚させることができる。

【００１９】以下、振動生起具３の使用方法を説明す
る。なお、ＡＣ電源を使用し保持電流ＡＣ 100Ｖ 280m
A、始動電流３Ａで30ｍ秒、１ａ，１ｄのコイルに供給
し、同時間１ｂ，１ｃのコイルに供給してみた。先ず管
２の中に振動生起具３を挿入する。すると、個々の電磁
駆動装置１ａ〜１ｄの支持具１４の先端部１６，打鎚具
１５の先端部１７は管２の内壁に接するとともに、固定
鉄芯１０の位置は不定であるがほぼ振動生起具３幅方向
中央に位置する。なお、ハンマーである固定鉄芯１０の
移動方向は、振動生起具３幅方向（図面における上下方
向）である。

【００２０】電磁駆動装置１ａ〜１ｄのうち１ｂ，１ｃ
は、図面の上側に位置する管２内壁を叩き、１ａ，１ｄ
は図面の下側に位置する管２内壁を叩く。そこで、電磁
駆動装置１ｂ，１ｃが管２内壁を叩くように動作させる
には（図４Ｂ）、１ｂ，１ｃのコイルに通電すればよ
い。同様に電磁駆動装置１ａ，１ｄが管２内壁を叩くよ
うに動作させるには（図４Ｃ）、１ａ，１ｄのコイルに
通電すればよい。したがって、電磁駆動装置１ｂ，１ｃ
のコイルと電磁駆動装置１ａ，１ｄのコイルに交互に通
電すれば、電磁駆動装置は管２内壁の図面における上下
位置を連続的に叩き、管２に振動を生起するようにな
る。この場合両コイルに同じ時間通電すると、振動生起
具３は管２内の定位置で管２に振動を生起するようにな
る。

【００２１】また、振動生起具３を管内挿入方向に移動
させるには、前方セット６である電磁駆動装置１ｃ，１
ｄのコイル、後方セット７である電磁駆動装置１ａ，１
ｂのコイルのいずれかにより長く通電して行えばよい。
つまり、振動生起具３を前進（矢印Ｘ方向）させるに
は、電磁駆動装置１ａ，１ｂのコイルへの通電を電磁駆
動装置１ｃ，１ｄのコイルへの通電より長くして後方セ
ット７の振動エネルギーを前方セット７より大きくすれ
ばよい。逆に振動生起具３を後退（矢印Ｙ方向）させる
には、電磁駆動装置１ｃ，１ｄのコイルへの通電を電磁
駆動装置１ａ，１ｂのコイルへの通電より長くして前方
セット６の振動エネルギーを後方セット７より大きくす
ればよい。

【００２２】また、振動生起具３を前進（矢印Ｘ方向）
させるには、電磁駆動装置１ｃ，１ｄのコイルへの通電
を行わず電磁駆動装置１ａ，１ｂのコイルへの通電を交
互に行うようにしてもよい。同様に振動生起具３を後退
（矢印Ｙ方向）させるには、電磁駆動装置１ａ，１ｂの
コイルへの通電を行わず電磁駆動装置１ｃ，１ｄのコイ
ルへの通電を交互に行うようにしてもよい。

【００２３】次に、振動生起具３を制御する制御具４に
ついて説明する。図５は制御具４を構成する回路を表示
したものである。電磁駆動装置１ａ〜１ｄは、リレー１
８ａ〜１８ｄを介してマイクロコンピュータ（マイコ
ン）１９に接続されており、マイコン１９の操作でＯ
ｎ、Ｏｆｆし、Ｏｎの時に通電して個々の電磁駆動装置
１ａ〜１ｄを動作させ、Ｏｆｆの時に動作を停止させる
ようになっている。低電圧回路２１はマイコン１９等の
制御回路に接続されている。そして、タイマー割り込み
（１ｍ秒）で割り込みを監視し、前記のように振動生起
具３を振動、前進、後退、ストップさせるようになって
いる。なお、本実施例においては前記のように電源はＡ
Ｃ 100Ｖを用い、スイッチ２０を介して電流を電磁駆動
装置のコイルに供給するようになっている。

【００２４】以下、前記した割り込みパターンを詳細に
説明する。振動生起具３を振動させるには、リレー１８
ｂ、１８ｃをＯｎし、３０ｍ秒間通電し電磁駆動装置１
ｂ、１ｃを動作させる。次にリレー１８ｂ、１８ｃをＯ
ｆｆにし、リレー１８ａ、１８ｄをＯｎし、３０ｍ秒間
通電し電磁駆動装置１ａ、１ｄを動作させる。次にリレ
ー１８ａ、１８ｄをＯｆｆにする。以上の動作を割り込
みが発生するまで繰り返す。

【００２５】また、振動生起具３を前進させるには、リ
レー１８ｂ、１８ｃをＯｎし、３０ｍ秒間通電し電磁駆
動装置１ｂ、１ｃを動作させる。次に、リレー１８ｃの
みＯｆｆにし、リレー１８ｂのみ３０ｍ秒間通電し電磁
駆動装置１ｂを動作させ続ける。次に、リレー１８ｂを
Ｏｆｆにしリレー１８ａを３０ｍ秒間通電し電磁駆動装
置１ａを動作させる。次に、リレー１８ｄをＯｎし、３
０ｍ秒間通電し電磁駆動装置１ｄを動作させる。リレー
１８ａは３０ｍ秒間通電を延長し、電磁駆動装置１ａを
動作させ続ける。次に、リレー１８ａ，１８ｄをＯｆｆ
にする。以上の動作を割り込みが発生するまで繰り返
す。

【００２６】又は、リレー１８ｂをＯｎし、３０ｍ秒間
通電し電磁駆動装置１ｂを動作させる。次に、リレー１
８ｂをＯｆｆにし、リレー１８ａをＯｎし３０ｍ秒間通
電し電磁駆動装置１ａを動作させる。次に、リレー１８
ａをＯｆｆにする。以上の動作を割り込みが発生するま
で繰り返すようにしてもよい。このように制御すること
により前進動作を早くさせることができる。

【００２７】また、振動生起具３を後退させるには、リ
レー１８ｂ、１８ｃをＯｎし、３０ｍ秒間通電し電磁駆
動装置１ｂ、１ｃを動作させる。次に、リレー１８ｂの
みＯｆｆにし、リレー１８ｃのみ３０ｍ秒間通電し電磁
駆動装置１ｃを動作させ続ける。次に、リレー１８ｃの
みＯｆｆにし、リレー１８ｄのみ３０ｍ秒間通電し電磁
駆動装置１ｄを動作させ続ける。次に、リレー１８ａを
Ｏｎし、３０ｍ秒間通電し電磁駆動装置１ａを動作させ
る。リレー１８ｄは３０ｍ秒間通電を延長し、電磁駆動
装置１ｄを動作させ続ける。次に、リレー１８ａ，１８
ｄをＯｆｆにする。以上の動作を割り込みが発生するま
で繰り返す。

【００２８】又は、リレー１８ｃをＯｎし、３０ｍ秒間
通電し電磁駆動装置１ｃを動作させる。次に、リレー１
８ｃをＯｆｆにし、リレー１８ｄをＯｎし３０ｍ秒間通
電し電磁駆動装置１ｄを動作させる。次に、リレー１８
ｄをＯｆｆにする。以上の動作を割り込みが発生するま
で繰り返すようにしてもよい。このように制御すること
により後退動作を早くさせることができる。

【００２９】以上のように動作する振動生起具３を敷設
途上の管２の内部に挿入し、管２を打撃させ振動させる
と、その振動は管２周辺に埋め戻された地盤に打撃エネ
ルギーとして伝達される。すると、管２周辺に埋め戻さ
れた地盤は空隙箇所を埋めながら締め固められていく。
また、地盤が水分を大量に含んだ状態であれば液状化現
象を発生させながら締め固められていく。このように、
従来、モータ等を動力源とする機械器具等を管周辺の地
盤に差し込んで振動させていたことに比較し、極めて効
率よく打撃エネルギーを利用できる。

【００３０】なお、以上の実施の形態では、敷設途上の
管２内部に挿入して使用する実施例を示したが、利用分
野はこれに限定されるものではない。例えば、コンクリ
ートバイブレータを始めとする各種建設用振動機器、マ
ッサージ器具、水中で振動させ液体表面に三角波を生じ
させることを利用したディスプレイ用品等に応用でき
る。

【００３１】

【発明の効果】以上のごとく本発明によれば、モータや
エンジンを動力とせず、振動生起装置の打撃動作を直接
打鎚対象である管内壁に作用させるようにしたので、管
外壁周辺の土砂に振動を伝達できる。したがって、エネ
ルギー損失を招くことなく効率的に地盤の締め固めを実
施できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】振動生起装置全体の概略図である。

【図２】振動生起具の一部切り欠き平面図、及び平面図
の状態から９０度回転させた一部切り欠き平面図であ
る。

【図３】振動生起具の断面図、及び土中における振動生
起具の断面図である。

【図４】振動生起具の動作を説明するための概略平面図
である。

【図５】制御具を構成する回路図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｂ電磁駆動装置２管３振動生起具４制御具８信号ケーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定鉄芯とコイルを有し、これら固定鉄
芯及びコイルの中心に鉄芯或いはマグネットを貫設させ
た電磁駆動装置の前記鉄芯或いはマグネットを打鎚具と
し、異なる打鎚位置を有する電磁駆動装置を少なくとも
１つ設け、この電磁駆動装置の外周近傍に位置する打鎚
対象を打鎚し該打鎚対象に振動を生起させるようにした
振動生起具と、この振動生起具を制御する制御具を設け
たことを特徴とする振動生起装置。
【請求項２】前記電磁駆動装置は直流電源を用いて１
つのみとし、打鎚具にマグネットを用い打鎚位置を１８
０度異なるように構成したことを特徴とする請求項１記
載の振動生起装置。
【請求項３】前記電磁駆動装置は交流電源を用いて２
つのみとし、打鎚具の打鎚位置は相互に１８０度異なる
ように構成したことを特徴とする請求項１記載の振動生
起装置。
【請求項４】打鎚位置を相互に１８０度異にする２つ
の電磁駆動装置を前方セットとし、同様に打鎚箇所を相
互に１８０度異にする２つの電磁駆動装置を後方セット
として電磁駆動装置を４つ縦列させると同時に、両セッ
ト間をセット内の電磁駆動装置間隔より広く形成したこ
とを特徴とする請求項１記載の振動生起装置。
【請求項５】前記打鎚具は、先端部を打鎚対象面に適
合するように形成するとともに、必要に応じ他の打鎚具
と交換使用できるように着脱自在としたことを特徴とす
る請求項１記載の振動生起装置。
【請求項６】前記制御具は、少なくとも前記振動生起
具を振動生起動作させる制御回路と、振動生起具を前進
させる制御回路と、振動生起具を後退させる制御回路
と、電源スイッチ回路を有することを特徴とする請求項
１記載の振動生起装置。