(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発生手段を筒体の内部に組み込んでなる棒状の振動部及びこの振動部に接続されたホース部を備えるバイブレータ本体と、
前記振動部及び前記ホース部の間に配置したリング部材と、
このリング部材の軸方向端面に設けられたコンクリートの存在を検知するセンサーと、
このセンサーからの検出信号により前記振動部の動作を制御する制御装置とを備え、
前記センサーの周囲には、外部からのコンクリートの侵入を許容して前記センサーにコンクリートを接触させるための切欠き部を設け、また、前記振動発生手段に制御信号や電力を送るリード線及び前記センサーからの検出信号を送るセンサー線がホース部の端部から引き出され、前記制御装置に電気的に接続されて構成されていることを特徴とするコンクリート締固め用バイブレータ装置。
【請求項２】
前記コンクリート締固め用バイブレータ装置が、更に、前記ホース部を引き上げる電動引上げ手段とを備え、前記電動引上げ手段による前記バイブレータ本体の引き上げ動作が前記制御装置により制御されることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート締固め用バイブレータ装置。
【請求項３】
前記制御装置が、前記振動発生手段の動作中に前記センサーによりコンクリートを検知した時、前記振動発生手段への給電を制御すると共に前記電動引上げ手段を作動させて前記バイブレータ本体を所定量引き上げるように制御することを特徴とする請求項２に記載のコンクリート締固め用バイブレータ装置。
【請求項４】
前記センサーが、相互に間隔をあけて前記バイブレータ本体に設けられた２つの電極を備え、これらの各電極に電源を印加し、前記電極間にコンクリートが存在する時その電気抵抗を検知してコンクリートの存在を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載のコンクリート締固め用バイブレータ装置。
【請求項５】
前記バイブレータ本体が、トンネル覆工の際にトンネル型枠の検査窓から吊り下げられて使用されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリート締固め用バイブレータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリート締固め用バイブレータ装置に関し、更に詳細には、例えばトンネル覆工における鉄筋区間でのコンクリート自動締固めに特に適するコンクリート締固め用バイブレータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンクリートの締固めには、種々のバイブレータ装置が使用されることは既によく知られている。トンネル覆工の施工時におけるコンクリートの締固め作業にもバイブレータ装置が使用されるが、この場合、棒状のバイブレータ本体を備えるバイブレータ装置や型枠自体が振動する型枠バイブレータ装置等が主に用いられることが多い。
【０００３】
前者のバイブレータ装置は、棒状の振動部に比較的に長いホース部が接続されたバイブレータ本体を備え、このホース部内には振動部に設けられている振動発生手段に電力を供給するリード線や制御信号用のセンサー線等が収納され、従ってこのホース部は、コンクリート締固め作業を行う場所に設置された制御装置に至り、ホース部内に通されたこれらのリード線やセンサー線等は実質的に制御装置に電気的に接続されている。
【０００４】
振動部に接続されたホース部は、前述したように振動部と制御装置とを電気的に接続する給電用のリード線及び制御信号用のセンサー線等を保護する機能を備えるが、更にこのホース部は、コンクリート締固め作業中に振動部を作業者が自由に操作するための支持部としての機能をも備えている。
【０００５】
ところで、従来、都市ＮＡＴＭのような鉄筋のあるトンネル覆工の施工では、トンネル型枠（スライドセントル）に設置してある、４５×６０ｃｍ程度の大きさの検査窓から作業者が棒状の振動部を吊り下げて行っていた。また、この種のトンネル覆工におけるコンクリートの締固め作業では、前述したように型枠バイブレータを使用することもあった。しかし、この型枠バイブレータは、あくまで補助的なもので、この型枠バイブレータだけでは十分に満足できるコンクリートの締固めはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トンネル覆工におけるコンクリート締固め作業において前述したように棒状の振動部を備えるバイブレータ装置を使用する場合には、作業者がトンネル型枠の上部付近に設けられた検査窓より棒状の振動部を湾曲した型枠内周面に沿って降ろし、コンクリートの打設量に応じてバイブレータ本体を引き上げながらコンクリート締固め作業を行っているため、振動部がコンクリート中の適所に位置しているかどうかは正確には分からず、作業者の経験に頼っていた。
【０００７】
具体的には、トンネル覆工の施工におけるコンクリート締固め作業では、トンネル型枠の天端に設けられたコンクリート打設口よりコンクリートが型枠内側に打設されるが、打設開始時にはコンクリートはトンネルのインバート部付近にあり、それを検査窓から吊り下ろしたバイブレータ本体によって締め固める。
【０００８】
しかし、コンクリートの打設が進行して、コンクリートのレベルがトンネル型枠内を次第に上昇してくると、これに伴ってバイブレータ本体も引き上げ、その振動部を新たに締固め作業を行う上部の打設コンクリート中に位置させなければならない。しかしながら、トンネル型枠内に充填されるコンクリートの打設量の変化は、バイブレーションを掛けている作業者に分かり難く、そのためバイブレータ本体の引き上げ程度とコンクリートの打設程度との間に相違の生じることがある。
【０００９】
すると、振動部は、順次打設されるコンクリート中に正確に位置決めされず、その結果締固めにムラができ、締固めが不十分な箇所も生じることとなる。特に、都市ＮＡＴＭでは、完全防水型（ウォータタイト）のトンネルが一般的であるので、覆工コンクリートの締固めが不十分であるとその箇所から漏水などが起こる恐れもある、という問題があった。
【００１０】
また、トンネル覆工の施工において、検査窓からバイブレータ本体を吊り下げ、それをコンクリート打設の進行に応じて引き上げる作業は、非常に狭い場所での操作であることも原因して大変な苦渋作業であった。そのため、このバイブレータ装置により覆工コンクリートを締め固める作業の自動化が望まれていた。
【００１１】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、例えばトンネル覆工、特に鉄筋のあるトンネル覆工の施工において打設される覆工コンクリートの締固め作業を自動的に行うことができるコンクリート締固め用バイブレータ装置を提供することにある。
【００１２】
本発明はコンクリート締め固め用バイブレータ装置であり、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、堅め用振動発生手段を筒体の内部に組み込んでなる棒状の振動部及びこの振動部に接続されたホース部を備えるバイブレータ本体と、前記振動部及び前記ホース部の間に配置したリング部材と、このリング部材の軸方向端面に設けられたコンクリートの存在を検知するセンサーと、このセンサーからの検出信号により前記振動部の動作を制御する制御装置とを備え、前記センサーの周囲には、外部からのコンクリートの侵入を許容して前記センサーにコンクリートを接触させるための切欠き部を設け、また、前記振動発生手段に制御信号や電力を送るリード線及び前記センサーからの検出信号を送るセンサー線がホース部の端部から引き出され、前記制御装置に電気的に接続されて構成されていることを特徴とする。
【００１３】
＜本発明における具体的構成＞
本発明のコンクリート締固め用バイブレータ装置は、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合であっても成立する。その具体的構成要素とは、コンクリート締固め用バイブレータ装置が、更に、ホース部を引き上げる電動引上げ手段とを備え、この電動引上げ手段によるバイブレータ本体の引き上げ動作が制御装置により制御されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のコンクリート締固め用バイブレータ装置では、制御装置が、振動発生手段の動作中にセンサーによりコンクリートを検知した時、振動発生手段への給電を制御すると共に電動引上げ手段を作動させてバイブレータ本体を所定量引き上げるように制御することを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明のコンクリート締固め用バイブレータ装置では、センサーが、相互に間隔をあけてバイブレータ本体に設けられた２つの電極を備え、これらの各電極に電源を印加し、電極間にコンクリートが存在する時その電気抵抗を検知してコンクリートの存在を検出するように構成することができる。このようなコンクリート締固め用のバイブレータ装置は、トンネル覆工の際にトンネル型枠の検査窓からバイブレータ本体を吊り下げて使用するのに特に適している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコンクリート締固め用バイブレータ装置を図に示される実施形態について更に詳細に説明する。本発明の一実施形態に係るコンクリート締固め用バイブレータ装置（以下、単に「バイブレータ装置」と称する）１０は、バイブレータ本体１１と、このバイブレータ本体１１を作動させる制御装置３１とから構成されている。
【００１７】
図１はこの実施形態のバイブレータ装置１０を構成するバイブレータ本体１１を組み立て状態で示す斜視図であり、図２は組み立てられたバイブレータ本体１１の一部を破断して示す正面図である。また、図３はコンクリートを検知するセンサーが取り付けられたリング部材を示し、このリング部材はバイブレータ本体１１に取り付けられる。更に、図４はこのバイブレータ装置１０をトンネル覆工で用いている状態を示す構成説明図である。
【００１８】
バイブレータ本体１１は、大別して、先端側に設けられた棒状の振動部１２と、この振動部１２に接続されたホース部２１とから構成されている。この振動部１２は、一端が先細り形状にされ、他端が開口した振動筒１３と、その内部に配置された振動発生手段１４と、振動筒１３に連結されたモーターケース１６と、このケース内部に配置されたモーター部１７とから概略構成されている。
【００１９】
振動発生手段１４は、図１に示されるように両端部に支持軸部１５ｂ、１５ｃが形成された振子１５ａを備え、この支持軸部１５ｂ、１５ｃはそれぞれベアリング１５ｄで回転可能に支持されている。他方、モーターケース１６は、図１及び図２に示されるように振動発生手段１４を内部に組み込んだ振動筒１３の開放端にケースジョイント１８を介して取り付けられ、その内部にはモーター部１７が配置されている。
【００２０】
このモーター部１７は、ステーター１９ａ、このステーター１９ａの内部に挿入配置されたローター１９ｂ、及びこのローター１９ｂの両端部に設けられている軸部を支持するベアリング１９ｃなどから構成されている。ローター１９ｂの一端に設けられている軸部は、振動筒１３内に進入して振子１５ａの一方の支持軸部１５ｃに連結されている。モーターケース１６の端部はホースカップリング２０が螺着され、これにより振動部１２が構成される。
【００２１】
この振動部１２にはゴムなどの可撓性材料から形成されたホース部２１の一端が接続されている。すなわち、ホース部２１の一端は、図２に示されるような筒状のホースクランプ２３を用いてホースカップリング２０に堅固に連結される。その際、ホース部２１の一端とホースカップリング２０との間には筒状をしたゴム製の絶縁体２２が配置され、次いで図２に示されるようにセンサー２４を取り付けたリング部材２５が配置されている。
【００２２】
このセンサー２４は、リング部材２５に相互に間隔をあけて配置された２つの電極から構成されている。この２つの電極には交流電源が印加され、各電極間にコンクリートが存在する時その電気抵抗を検知し、その検知信号を後述する制御装置３２に供給する。
【００２３】
リング部材２５は絶縁体２２とホース部材２１の端部との間に配置されるが、その際にリング部材２５の表面に取り付けられたセンサー２４にホース部材２１及びホースクランプ２３の端面が当接してこれを覆わないようにその部分に切欠き部（図示せず）を形成するなどして、センサー２４に周囲のコンクリートが侵入して接触可能なようにされている。
【００２４】
ホース部２１の内部には、前述したモーター部１７へ給電するためのリード線やセンサー２４の各電極に接続される信号線等のセンサー線群２６が通されている。このセンサー線群２６における各センサー線及びリード線の端部には接続端子部２７が形成され、この接続端子部２７の幾つか（モーター部１７への給電用）は絶縁体２２の内部で接続用配線２８の一端側の端子に接続されている。
【００２５】
この接続用配線２８はホースカップリング２０を通り、その他端側の端子はモーター部１７の所定箇所に接続されている。ホース部２１は比較的に長く、その途中にはモーター部１７への給電をオンオフするスイッチ２９が設置されている。このホース部２１の内部を通されたセンサー線群２６は、スイッチ２９から、これを被覆してなるケーブル３０となってホース部２１の他端から引き出されている。
【００２６】
ケーブル３０の端部にはソケット３１が取り付けられ、このソケット３１は、図４に示されるようにコンクリート打設現場に設置された制御装置３２に操作分電盤３３を介して電気的に接続されている。この制御装置３２は、振動部１２のモーター部１７に所定電圧の作動電流を供給すると共にその給電を所定の指示に基づいて停止する動作を行うような制御部を備えて構成されている。
【００２７】
なお、図４において、参照符号３４は操作分電盤３３に接続された操作スイッチパネル、３５はコンバーター、３６は一次電源である集中配電盤（図示せず）に接続される配線、３７はバイブレータ本体１１をトンネル型枠３８の検査窓３９から内部に吊り下ろす際に使用するホースガイドをそれぞれ示している。
【００２８】
次ぎに、この実施形態に係るバイブレータ装置１０の使用方法及び動作について説明する。このバイブレータ装置１０は、特にトンネル覆工で使用することが好ましい。すなわち、図４に示されるように配筋後にトンネル型枠３８がセッティングされると、トンネル天端に設けた打設口（コンクリート投入口）からトンネル型枠３８の内側に覆工コンクリート４０が所定量打設される。
【００２９】
次いで、検査窓３９の近傍に設置されている電動リール４１に巻き取られていたバイブレータ本体１１の振動部１２がその検査窓３９からトンネル型枠３８の内面に沿って下ろされ、振動部１２の主部分が、打設した覆工コンクリート４０に浸される。言い換えれば、バイブレータ本体１１の下げ降ろしは、振動部１２の主部分が打設した覆工コンクリート４０に浸る位置で停止される。
【００３０】
この電動リール４１は、操作分電盤３３を介して制御装置３２に電気的に接続され、制御装置３２によってその巻き取りを制御するようにされている。次いで、バイブレータ本体１１の振動部１２におけるモーター部１７への通電が開始され、これによりバイブレータ本体１１の振動部１２が振動して覆工コンクリート４０が締め固められる。バイブレータ本体１１の覆工コンクリート締固め動作が所定時間経過すると、再び覆工コンクリートが前述した打設口から打設される。
【００３１】
すると、トンネル型枠３８内の覆工コンクリート４０のレベル面４０ａが次第に上昇する。覆工コンクリート４０のレベル面４０ａが振動部１２の主部分を越えてセンサー２４が取り付けられたリング部材２５の位置まで達すると、センサー２４により覆工コンクリート４０の存在が検知される。
【００３２】
センサー２４による検知信号が制御装置３２に供給されると、制御装置３２は振動部１２への給電を停止すると共に電動リール４１にその巻き上げ動作を開始させ、バイブレータ本体１１を約２０ｃｍ程度引き上げたところで電動リール４１の巻き上げを停止させる。
【００３３】
バイブレータ本体１１の１回の引き上げ長さは、一度に打設されるコンクリートの量に関係し、また一度に打設されるコンクリートの量はバイブレータ本体１１の振動部１２の長さに関係する。従って、前述した「２０ｃｍ」という引き上げ長さは、普遍的なものではなく、これらの条件によって適宜変更されるものである。
【００３４】
そして、振動部１２へ再び給電され、覆工コンクリート４０の締固め作業が再開される。バイブレータ装置１０のこのような動作は、覆工コンクリート４０が予め設計された所定高さに打設されるまで繰り返し行われる。その結果、バイブレータ装置１０によるトンネル覆工のコンクリートの締固め作業が完全自動化され、作業者の苦渋作業を解消できるばかりでなく、この種の作業の省力化を図ることができる。
【００３５】
また、このバイブレータ装置１０を使用することによって、振動部１２が覆工コンクリート４０の打設進行に伴って常に適所に位置決めされた状態で作動されるため、覆工コンクリート４０の締固めムラの発生もなく、非常に品質のよいトン覆工を得ることができ、その結果漏水などの発生も生じ難く、完全防水型トンネルの施工に大きな効果を奏する。
【００３６】
なお、本発明のコンクリート締固め用バイブレータ装置において、ホース部２１の端部から伸びるケーブル３０に設けられたソケット３１は、図４に示されるように実際には制御装置３２に直接接続されるのではなく、電動リール４１の巻き取りドラムに形成されたソケット接続口に接続され、このソケット接続口が制御装置３２に電気的に接続されている。
【００３７】
また、前述した本発明の実施形態に係るコンクリート締固め用バイブレータ装置では、制御装置３２による電動リール４１の巻き上げ制御まで行う例についてのものであったが、バイブレータ本体１１に内蔵されたセンサー２４からの検知信号を受けて、ブザーなどで打設コンクリート４０のレベル面４０ａが上昇したことを知らせると共にバイブレータ本体１１の作動を停止させ、その後のバイブレータ本体１１の巻き取りは作業者が手動操作で行うようにしてもよい。
【００３８】
更に、前述した本発明の実施形態に係るコンクリート締固め用バイブレータ装置では、コンクリートを検知するセンサーが２つの電極から構成され、これらの電極に交流電源を印加して各電極間のコンクリートの電気抵抗を検知するものであったが、本発明はこのようなセンサーに限定されるものではなく、コンクリート中の水分を検知するもの、コンクリートによる圧力を検知するもの、或いはコンクリートに含まれる成分を検出して検知するものなど、既に知られているあらゆるセンサーを使用することができることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコンクリート締固め用バイブレータ装置によれば、特にトンネル覆工のコンクリートの締固め作業が完全自動化され、作業者の苦渋作業を解消できるばかりでなく、この種の作業の省力化を図ることができる。
【００４０】
また、本発明のバイブレータ装置を使用することによって、振動部が覆工コンクリートの打設進行に伴って常に適所に位置決めされた状態で作動するため、覆工コンクリートの締固めムラの発生もなく、非常に品質のよいトンネル覆工を得ることができ、その結果ウォータタイトトンネルの施工に大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンクリート締固め用のバイブレータ装置を構成するバイブレータ本体とこれに接続されたホース部を組み立て状態で示す斜視図である。
【図２】図１に示されるバイブレータ本体を一部破断して示す正面図である。
【図３】コンクリート締固め用のバイブレータ装置を構成するバイブレータ本体に組み付けられ、コンクリート検出用のセンサーを備えるリング部材を示す正面図である。
【図４】本発明のコンクリート締固め用のバイブレータ装置をトンネル覆工に使用した状態を示すトンネルの断面図である。
【符号の説明】
１０コンクリート締固め用のバイブレータ装置
１１  バイブレータ本体
１２  振動部
１３  振動筒
１４  振動発生手段
１５ａ  振子
１５ｂ  支持軸部
１５ｃ  支持軸部
１５ｄ  ベアリング
１６  モーターケース
１７  モーター部
１８  ケースジョイント
１９ａ  ステーター
１９ｂ  ローター
１９ｃ  ベアリング
２０  ホースカップリング
２１  ホース部
２２  絶縁体
２３  クランプ
２４  センサー
２５  リング部材
２６  センサー線群
２７  接続端子部
２８  接続配線
２９  スイッチ
３０  ケーブル
３１  ソケット
３２  制御装置
３３  操作分電盤
３４  操作パネル
３５  コンバーター
３６  一次電源である集中配電盤に接続される配線
３７  ホースガイド
３８  トンネル型枠
３９  検査窓
４０  覆工コンクリート
４０ａ  覆工コンクリートのレベル面
４１  電動リール
【図１】
0003692002.tif 000002
【図２】
0003692002.tif 000003
【図３】
0003692002.tif 000004
【図４】
0003692002.tif 000005