(57)【要約】  【課題】ケーシングパイプから吊持部材への振動及び該振動に伴う騒音を抑制し、且つ、ケーシングパイプに上下振動を効率良く発生させる。  【解決手段】砂が充填されるケーシングパイプ９の外側部に一対のユーラスバイブレータ１１を配設し、一対のユーラスバイブレータ１１は非連結状態で配置する。各ユーラスバイブレータ１１は、互いに逆方向に回転駆動可能とすると共に、インバータ制御により回転数を自由に変更可能に構成する。ケーシングパイプ９と吊持部材５の間に８個のエアバネ１２を設け、エアバネ１２は上下可動板３０の４箇所の上下両面に配置し、振動緩衝作用を高める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂が投入されるケーシングパイプを吊持部材に吊り下げた状態で振動させるための起振機において、前記ケーシングパイプの外側部に振動モータを配設すると共に、該ケーシングパイプの上端部と前記吊持部材の間にエアバネを設け、該エアバネにより前記ケーシングパイプから前記吊持部材への振動を吸収除去するように構成したこと特徴とするケーシングパイプ用起振機。
【請求項２】
上記振動モータは、互いに非連結状態で駆動される一対のユーラスバイブレータから成り、該一対のユーラスバイブレータは互いに逆方向に回転されることを特徴とする請求項１記載のケーシングパイプ用起振機。
【請求項３】
上記振動モータは、インバータ制御により駆動される電動モータであることを特徴とする請求項１又は２記載のケーシングパイプ用起振機。
【請求項４】
上記エアバネは、上下可動板の上下両面側に複数設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３記載のケーシングパイプ用起振機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングパイプ用起振機に関するものであり、特に、ケーシングパイプを吊り下げた状態で振動させるためのケーシングパイプ用起振機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤を改良するための工法として、サンドコンパクションパイル工法、サンドドレーン工法、バイブロフローテーション工法が知られている。これらの工法に使用される地盤改良装置は、地盤に貫入されるケーシングパイプを上下振動させるための起振機を備えている。そして、例えば、サンドコンパクションパイル工法では、ケーシングパイプを吊持部材にワイヤーロープで吊り下げた状態で、振動によりケーシングパイプを地中に打ち込み、該ケーシングパイプを上下に振動させながら引き抜くことによって、地中に砂の柱を作って地盤を締め固めている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平０９−２７９５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１記載の上記起振機は、ケーシングパイプの振動が吊持部材に伝達するために、吊持部材の振動に伴い大きな騒音が発生する。また、ケーシングパイプに上下方向へ振動力を直接付与する加振部は、通常ケーシングパイプの両側に配置された一対の振動モータと、該振動モータ同士を同期運転させるべく駆動連結するギアとから成る。このため、一対の振動モータ同士のタイミングずれを起こしてガタツクことがあり、横振れしやすいので、該モータから発生する振動エネルギーの損失が大きく、その分だけケーシングパイプを効率良く上下振動させることができないという問題があった。
【０００４】
そこで、加振対象物たるケーシングパイプから吊持部材への振動、並びに、該振動に伴う騒音を抑制し、ケーシングパイプを効率良く上下方向へ振動させるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、
砂が投入されるケーシングパイプを吊持部材に吊り下げた状態で振動させるための起振機において、前記ケーシングパイプの外側部に振動モータを配設すると共に、該ケーシングパイプの上端部と前記吊持部材の間にエアバネを設け、該エアバネにより前記ケーシングパイプから前記吊持部材への振動を吸収除去するように構成したケーシングパイプ用起振機を提供する。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、ケーシングパイプを吊持部材に吊り下げ、この状態で振動モータの駆動によりケーシングパイプに上下方向の振動力が付与されて、ケーシングパイプが上下振動する。この場合、ケーシングパイプの上端部と前記吊持部材の間に、振動緩衝器として機能するエアバネを設けたので、該エアバネによりケーシングパイプの振動が吸収除去され、エアバネから吊持部材への振動の伝達が抑制される。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記振動モータは、互いに非連結状態で駆動される一対のユーラスバイブレータから成り、該一対のユーラスバイブレータは互いに逆方向に回転される請求項１記載のケーシングパイプ用起振機を提供する。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、上記ケーシングパイプに振動力を与えるモータとして、互いに逆方向に独立に回転駆動される一対のユーラスバイブレータを使用するので、一対のユーラスバイブレータの水平方向の振動が互いに相殺され、上下方向へのみ振動が付与される。この場合、一対のユーラスバイブレータは、ギアを介さずに非連結状態で独立に駆動されるので、互いに同期して駆動運転させる必要がない。
【０００９】
請求項３記載の発明は、上記振動モータが、インバータ制御により駆動される電動モータである請求項１又は２記載のケーシングパイプ用起振機を提供する。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、振動モータは、インバータ制御により駆動されるので、電動モータの回転数はインバータ制御により自由に設定変更される。
【００１１】
請求項４記載の発明は、上記エアバネが、上下可動板の上下両面側に複数設けられている請求項１，２又は３記載のケーシングパイプ用起振機を提供する。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、エアバネは、上下可動板の上下両面側に複数個設けられているので、上下可動板とケーシングパイプの間の連結強度が増大する。また、被吊下物であるケーシングパイプ等の重量、即ち、振動体総重量が重い場合は、それに応じてエアバネの内圧の調整又は個数を増加することで対応可能となる。さらに、ケーシングパイプの上方向及び下方向の振動は、上下可動板の上面側及び下面側の各エアバネによって効果的に緩衝される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明は、エアバネによりケーシングパイプの振動が吸収除去されるので、エアバネから吊持部材への振動の伝達が抑制されると共に、振動による周辺への騒音を確実に抑止できる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、一対のユーラスバイブレータの水平方向の振動が互いに相殺され、上下方向へのみ振動が付与されるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ケーシングパイプの上下振動の効率を高めることができる。また、一対のユーラスバイブレータは、ギアなしの非連結状態で独立に駆動され、互いに同期して駆動運転させる必要がないので、一対のユーラスバイブレータが互いにタイミングずれ及び横振れ等の不具合を起こすことがなく、常に円滑に回転駆動させることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記電動モータの回転数は、インバータ制御により自由に変更できるので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、ケーシングパイプの寸法、土砂の種類や重量等に応じて、ケーシングパイプに付与する上下振動の周波数を随時任意に変更することができ、振動周波数の範囲を拡大することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、上下可動板とケーシングパイプの間の取付け連結性が増大して安定化し、且つ、ケーシングパイプの重量に応じてエアバネの内圧又は個数を加減できるので、請求項１，２又は３記載の発明の効果に加えて、ケーシングパイプの重量や寸法が大きい（実機）場合でも、容易に対応できるうえに、ケーシングパイプ側の上下可動板と吊持部材との間における振動緩衝作用を一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、砂が投入されるケーシングパイプを吊持部材に吊り下げた状態で振動させるための起振機において、前記ケーシングパイプの外側部に振動モータを配設すると共に、該ケーシングパイプの上端部と前記吊持部材の間にエアバネを設け、該エアバネにより前記ケーシングパイプから前記吊持部材への振動を吸収除去するように構成したことにより
、エアバネから吊持部材への振動の伝達を抑制し、振動による周辺への騒音を効果的に抑止するという目的を実現した。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図１０に従って説明する。図１及び図２は、本実施例に係るケーシングパイプ用起振機１の正面図及び側面図である。図中、２は設置面に立設された支柱で、支柱２の下部側面にはウインチ３が設けられ、該支柱２の中間部側面にロープ下方向変換用吊りシーブ４が設けられている。また、支柱２の上端部には、吊持部材５が水平方向へ直角に固設され、吊持部材５と支柱２は、補強部材６を介して連結補強されている。さらに、吊持部材２の先端部下面にはワイヤーロープ用フック７が固着され、吊持部材５の先端側上部に吊りシーブ８が配設されている。
【００１９】
９は砂Ｓが充填される有底円筒型の締め固め用ケーシングパイプであり、ケーシングパイプ９は、吊持部材５の先端部にワイヤーロープ１０により吊り下げられている。このケーシングパイプ９上端部近傍の外側部には、振動モータである一対のユーラスバイブレータ１１，１１が互いに平行に水平に配設され、このユーラスバイブレータ１１，１１の駆動により、ケーシングパイプ９に上下方向の振動力が付与される。更に、該ケーシングパイプ９の上端部と吊持部材５の間には、振動緩衝器としてのエアバネ１２が複数個設けられ、該エアバネ１２の材質としては硬質ゴムが使用されている。
【００２０】
ケーシングパイプ９の上端部１４の中心部上側には吊りピース１５が固定され、該吊りピース１５には、ロードブロック１６が水平ピン１７を介して枢着されている。この吊りロードブロック１６の内部には吊りシーブ１８が設けられ、該吊りシーブ１８の下面部側には、ワイヤーロープ１０の一端側中間部分が掛け渡されている。
【００２１】
ワイヤーロープ１０の一端部は、フック７に掛止されている。又、ワイヤーロープ１０の他端側部分は上方向へ延びて、吊りシーブ８の上部側に掛け渡された後、方向変換用吊りシーブ２０及び吊りシーブ４を経て、ウインチ３に巻き取り可能に巻装されている。
【００２２】
図３に示すように、ケーシングパイプ９の上端部１４近傍には、モータ架台２１の下部が複数のボルト２２により固定され、モータ架台２１の上部には、長方形の水平取付け部２３が設けられている。この水平取付け部２３は、ケーシングパイプ９を挟む両側にて水平に延びて形成され、水平取付け部２３の中央部には、図４に示すように、ケーシングパイプ９を上下へ嵌挿固定するための円形孔２４が開穿されている。
【００２３】
前記円形孔２４の相対向する２箇所には細い長孔２５が連設され、該長孔２５には、ケーシングパイプ９の上部外周面に形成した縦長のフランジ部２６が係合固定されている。更に、水平取付け部２３の両側部の所定箇所には、ボルト挿通用の孔２７が８個開穿されている。
【００２４】
水平取付け部２３上には、偏心錘を有する一対のユーラスバイブレータ１１，１１がケーシングパイプ９を挟む両側に配設され、ユーラスバイブレータ１１，１１は、孔２７に挿通されたボルト２９により締結固定されている。一対のユーラスバイブレータ１１，１１は、互いに偏芯して対向的に平行に水平配置されている。又、一対のユーラスバイブレータ１１，１１は連結ギアを有しない構造であり、相互独立に逆方向へ回転運転される。各ユーラスバイブレータ１１，１１の運転駆動は、図示しない制御盤の操作によりインバータ制御され、各ユーラスバイブレータ１１，１１の回転数（振動周波数）を任意に変更可能とされている。
【００２５】
図１及び図２の構成例とは異なり、エアバネ１２は、１組２個とする合計４組設けるこ
とができる。図５及び図６の構成例では、エアバネ１２は、上下可動板（緩衝器取付け台）３０の相対峙する４か所に設けられ、且つ、４組のエアバネ１２は、上下可動板３０の上下両面側に取り付けられている。より具体的には、上下可動板３０上面に固定したエアバネ１２の上端部は、吊持部材５の上側を構成する上部バネ押さえ板３１に固定され、上部バネ押さえ板３１の中央部には、図７に示すように、吊りシーブ８のサイズに応ずる長方形孔３２が形成されている。
【００２６】
上下可動板３０下面に固定したエアバネ１２の下端部は、吊持部材５の下側を構成する下部バネ据付け板３３に固定され、下部バネ据付け板３３の一側部には、図８に示すように、後述の鉛直部材３８，３８のサイズに応ずる幅寸法を有する切欠部３４が形成されている。さらに、上部バネ押さえ板３１と下部バネ据付け板３３は、連結部材３５により一体に連結されている。
【００２７】
図５に示すように、上下可動板３０の上面には取付け具３６が固着され、該取付け具３６に前記吊りシーブ８が取り付けられている。又、図９に示すように、上下可動板３０の両側部には、Ｕ字形の切欠部３７，３７が相対向して形成されていると共に、上下可動板３０の下面には、図１０に示すように、鉛直部材３８，３８が相互平行に垂設されている。この鉛直部材３８，３８の内側には取付け具３９が水平に固着され、該取付け具３９の下面に上記吊りシーブ２０が取り付けられている。
【００２８】
次に、上記構成の起振機１の使用手順について、サンドコンパクションパイル工法に用いられる砂質地盤改良用模型実験（シミュレーション）装置に適用した場合を例に挙げて説明する。この実験装置は、バイブロハンマーを備えた地盤改良機のケーシングパイプ９からの砂の排出の容易性、並びに、砂の排出後の砂杭強度（Ｎ値や密度）が砂の特性や飽和度・振動の有無用によって、どのように変化するかを調査するための装置である。
【００２９】
上記ケーシングパイプ９は吊持部材５にワイヤーロープ１０で吊り下げる方式として、吊りシーブ１８、２０を設けた上下可動板３０と、上部バネ押さえ板３１及び下部バネ据付け板３３との間にエアバネ（振動緩衝器）１２を介設して、エアバネ１２によりケーシングパイプ９の振動を緩衝させるものとする。
【００３０】
実験装置に適用した本実施例では、振動体を陸上で受けていないために、振動体の振幅とエアバネ１２の振幅が等しくなければならない。そのため、ある程度可変できる緩衝器が必要になるが、振動体の回転数全域を網羅することは大掛かりな自動制御が必要になるので、バネ設定は手動で行うものとする。
【００３１】
実験の前提条件として、ケーシングパイプ９の寸法を径１００×長さ２５００ｍｍ、起振機９１の振幅を５ｍｍ（上下両振幅１０ｍｍ）以上、ユーラスバイブレータ１１，１１の回転数を実機のバイブロハンマーの回転数５６０〜５８０ｒｐｍと同一の範囲に設定する。
【００３２】
２台のユーラスバイブレータ１１，１１はケーシングパイプ９に対し偏心のないように据え付け、ユーラスバイブレータ１１，１１の各々の回転方向を互いに逆方向に同一回転数で回転駆動することにより、回転力を上下方向の振動力に変換できる、所謂ギアレス型上下振動発生装置として機能する。このユーラスバイブレータ１１，１１としては、所定の回転数における振動力を効率良く得るために、３相６極の電動モータ−が選択使用され、また、ユーラスバイブレータ１１，１１の回転数変換については、インバータ制御可能な操作盤により、所定の回転数に制御可能に構成されている。
【００３３】
実験シミュレーションに際して、含水量１０〜２５％の実験使用砂Ｓを有下底型ケーシ
ングパイプ９に所定量だけ投入し、ケーシングパイプ９をワイヤーロープ１０で空中に吊り上げた状態にセットするが、この場合、図１に示すように、ケーシングパイプ９下端面と設置面の間に土圧計４１を配置すると共に、ユーラスバイブレータ１１，１１及びケーシングパイプ９の適宜箇所に振動加速度センサー４２（変位計）を複数取り付け、振動加速度センサー４２及び土圧計４１の出力信号は、図示しない表示モニター部を有する操作制御盤に送信されている。
【００３４】
いま、図１に示すように、ケーシングパイプ９を吊り下げた状態で、ユーラスバイブレータ１１，１１を互いに反対方向へ回転駆動すると、ケーシングパイプ９に上下方向の振動力が付与される。而して、振動時における振動加速度センサー４２及び土圧計４１の出力値を解析することによって、振動エネルギー（振幅、振動周波数）の強度が及ぼす含水量１０〜２５％の砂Ｓの特性、例えば、ケーシングパイプ９からの砂Ｓの排出の容易性と排出後のＮ値や密度の変化が計測、解析される。
【００３５】
本実施例によれば、吊り下げた状態のケーシングパイプ９を上下振動させるとき、ケーシングパイプ９と吊持部材５の間のエアバネ１２により、ケーシングパイプ９からの伝搬振動が吸収除去される。従って、エアバネ１２の振動吸収作用により、ケーシングパイプ９から吊持部材５及び支柱２１側へ振動が伝達することを阻止でき、振動に伴う周辺への騒音公害も良好に抑制できる。
【００３６】
尚、上記実験装置では、例えば、エアバネ１２の１個に対する荷重（５８０ｒｐｍ時の振動力６５０Ｋｇ）が１６２．５Ｋｇである場合、強制振動数は９．６７Ｈｚ、エアバネ１２の固有振動数は２．７６Ｈｚであり、振動伝達率８．８７％、防振性能９１．１３％という好結果が得られた。
【００３７】
また、一対のユーラスバイブレータ１１，１１は、同一高さ位置にて互いに逆方向に独立に回転駆動されるので、一対のユーラスバイブレータ１１，１１の横方向への振動成分が互いに減殺され、上下方向へのみ振動が効率よく発生した。しかも、一対のユーラスバイブレータ１１，１１は非連結状態であり相互独立に駆動されるので、同期して運転させる必要がなく、常時円滑に回転駆動させることができた。従って、従来のギア連結駆動型の振動発生手段に比べて、同期のタイミングずれ又は機械的なガタツキ等の不具合がなく、その分だけ振動エネルギーのロスも発生しないので、ケーシングパイプ９を高効率に加振できた。
【００３８】
更に、一対のユーラスバイブレータ１１，１１は、インバータ制御により駆動されるので、制御盤上で該ユーラスバイブレータ１１，１１の回転数を随時自由に変更することができる。従って、ケーシングパイプ９のサイズ、砂Ｓの種類、振動体重量等に応じて、ケーシングパイプ９の振動周波数を広範に制御できる。
【００３９】
上記エアバネ１２は、上下可動板３０の上下両面側に４組８個設けられているので、ケーシングパイプ９側の上下可動板３０と、吊持部材５側の上部バネ押さえ板３１及び下部バネ据付け板３３との間の強度が増大するだけでなく、ケーシングパイプ９、砂Ｓ、ユーラスバイブレータ１１，１１及びロードブロック１６を含む振動体総重量の大小を問わず、上下両側のエアバネ１２によって、ケーシングパイプ９の上下両方向の振動を効果的に吸収緩和できる。
【００４０】
また、８個のエアバネ１２は金属バネとは違って、バネ高さ及びバネ定数を相互独立かつ自由に選定できる。特に、所定寸法のエアバネ１２であっても、エア内圧を変えるだけでバネ定数が変わり、エアバネ１２の耐荷性を簡単に変更することができる。更に、エアバネ１２はゴム材により筒状に形成されているので、振動周波数及び振動方向を選ばない
。即ち、低周波から高周波まで広範に防振できると共に、上下軸方向のみならず横方向及び回転方向の振動絶縁も行える。加えて、エアバネ１２は摺動部を有しないので、激しい振動を受けても寿命が長く保守も容易である。
【００４１】
上記実施例では、本発明の起振機を地盤振動模型実験・シミュレーション装置に適用したものについて説明したが、本発明は、地盤改良用締め固め装置の起振機としても充分使用することができる。また、上下両側のエアバネの内部には、振動の減衰力を高めるために、各種の絞り部を適宜設けることも可能である。更に、エアバネ１２の個数は任意であり、４個又は８個に限定されないのは勿論である。
【００４２】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態を示し、起振機の一部を破断した全体正面図。
【図２】図１の起振機の全体側面図。
【図３】一実施の形態に係る振動モータ部の側面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線矢視図。
【図５】一実施の形態に係る上下可動板の上下両側にエアバネを取付けた構成例を一部破断して説明する側面図。
【図６】図５の構成例を一部破断して説明する正面図。
【図７】一実施の形態に係る上部バネ押え板を示す平面図。
【図８】一実施の形態に係る下部バネ据付け板を示す平面図。
【図９】一実施の形態に係る上下可動板の平面図。
【図１０】図９の側面図。
【符号の説明】
【００４４】
１      起振機
２      支柱
３      ウインチ
４      下方向変換用吊りシーブ
５      吊持部材
６      補強部材
７      フック
８      吊りシーブ
９      ケーシングパイプ
１０    ワイヤーロープ
１１    ユーラスバイブレータ
１２    エアバネ（振動緩衝器）
１４    上端部
１５    吊りピース
１６    ロードブロック
１７    水平ピン
１８    吊りシーブ
２０    水平方向変換用吊りシーブ
２１    モータ架台
２２    ボルト
２３    水平取付け部
２４    円形孔
２５    長孔
２６    フランジ部
２７    ボルト挿通用孔
２９    ボルト
３０    上下可動板（緩衝器取付け台）
３１    上部バネ押さえ板
３２    長方形孔
３３    下部バネ据付け板
３４    切欠部
３６    取付け具
３７    切欠部
３８    鉛直部材
３９    取付け具
４１    土圧計
４２    振動加速度センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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