(57)【要約】【課題】  簡易な構造でコンクリートが注入された型枠などの対象物を揺れ動かすことが可能な揺動装置を提供する。【解決手段】  型枠を搭載可能な台盤１０と、基盤２０に対して台盤１０を垂直方向に弾性的に支持する４つのコイルばね２３と、台盤１０を水平方向に駆動するエアーシリンダ３１および３２とを備えた揺動装置１を提供する。この揺動装置１においては、型枠などを搭載した台盤１０を、水平方向のいずれにも往復動でき、さらには、旋回させることも可能である。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を搭載可能な台盤と、
この台盤を、基盤に対してほぼ垂直方向に弾性的に独立して支持し、水平方向にも変位可能な、少なくとも３つの弾性支持手段と、
前記台盤を前記基盤に対して水平方向に動かす駆動手段とを有する揺動装置。
【請求項２】
請求項１において、前記弾性支持手段は、コイルばねである、揺動装置。
【請求項３】
請求項１において、前記駆動手段は、異なる方向に伸び縮みする少なくとも２つのアクチュエータを備えている揺動装置。
【請求項４】
請求項１において、前記台盤を前記垂直方向に振動する手段を有する揺動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型枠を用いてコンクリート二次製品を製造する際に、型枠を対象物として揺動する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
型枠を用いて様々な形状のコンクリート二次製品を製造する際、生コンクリートを投入あるいは注入する間および／または投入した直後に、型枠を短い周期で小刻みに振動させて、締め固める作業が行われる。この作業は、生コンクリートを型枠の隅々までいきわたらせたり、生コンクリート内に巻き込まれた空気を放出するなどの目的を有する。
【特許文献１】特開平１０−３１５２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
バイブレータと称される小刻みな振動を与えて型枠を振動させる装置に代わり、コンクリートが注入された型枠を適当な方法で駆動して、適当な振幅と周期で揺れ動かす振動装置が登場している。本明細書においては、いわゆるバイブレータと称される短い周期、すなわち高速で、小さな振幅、すなわち小刻みに型枠を振動させる震動あるいは振動装置に対して、目で見て振幅の大小が把握できる程度に揺れ動かす、あるいは振動させる装置を、バイブレータと区別するために揺動装置と称することにする。したがって、揺動装置は振動装置と称されることもある。
【０００４】
特開平１０−３１５２１０号公報には、駆動軸の回転により、型枠を載せる受け台を支持部を支点として上下に揺動しながら移動することが開示されている。しかしながら、この方式では、数トンあるいは数１０トンに達する型枠を振り子あるいはブランコのように振動させることは容易ではなく、型枠を吊り下げて揺れ動かす装置は強度を高めるために大型になる。さらに、重量物が支軸の周りに往復動している現場は危険区域であり、作業員の安全を確保するためには広いスペースが必要となる。
【０００５】
型枠を用いたコンクリート二次製品を製造する際、製品の形状、すなわち、コンクリートを注入した型枠の形状により振動する方向に適した方向がある。たとえば、水平な断面がいずれかの方向が長い場合は、その長手方向に振動あるいは揺動することが望ましい。四方に壁があるボックスのような形状であると、四方の壁に対して斜め方向、さらに望ましくは水平な面内において円または楕円を描くように振動することが望ましい。しかしながら、振り子式では、型枠を揺れ動かす方向を自由に変えることができない。したがって、揺動装置に型枠をセットする方向を、型枠の形状により変えるしかなく、ラインで型枠を流して製品を製造する場合は、型枠の形状毎にセットする向きを調整する必要が発生してしまう。
【０００６】
そこで、本発明においては、コンクリートが注入された型枠などの対象物を簡易な構造で揺れ動かすことが可能であり、さらに、揺動する際の型枠の移動方向が折り返しになる際の衝撃も緩和できる揺動装置を提供することを目的としている。さらに、揺動する方向も、型枠の形状などの条件により自由にかえることができ、直線に限らず、楕円や円などの軌跡を描くように対象物を振動させることができる揺動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明においては、コンクリートが注入された型枠などの対象物が搭載される台盤を、複数の独立したコイルばねなどの弾性的な手段により垂直方向に支持し、駆動手段により、弾性的に支持された状態の台盤を水平方向に動かす揺動装置を提供する。すなわち、本発明の揺動装置は、対象物を搭載可能な台盤と、この台盤を、基盤に対してほぼ垂直方向に弾性的に独立して支持し、水平方向にも変位可能な、少なくとも３つの弾性支持手段と、台盤を基盤に対して水平方向に動かす駆動手段とを有する。弾性支持手段は、ある程度の弾性があり、水平方向、すなわち、水平な面内のいずれの方向にでも変形可能なものであれば良く、コイルばねに限らず、エアークッションやラバーマットのようなものであっても良い。しかしながら、揺動する対象物として、コンクリートが注入された型枠の場合は、数トンの加重が加わるので、適当な弾性と耐久性とを備えた弾性支持手段としてはコイルばねが適している。
【０００８】
本発明の揺動装置では、台盤がコイルばねのように、垂直方向に弾性的に独立に支持し、さらに水平方向にも変位できるように支持する手段により基盤から支持されているので、複数の弾性支持手段の力がつりあったニュートラルな位置（中立位置）から水平面内のいずれの方向にも動き、さらに、台盤が動いた場合は、中立位置に向かう反力が変位した量に比例して得られる。したがって、駆動手段により台盤を往復動したときには、折り返す際には反対方向の加速度が徐々に増加するので、速度の変化が緩やかとなり、型枠などの重量物を対象物として揺動する際の衝撃を緩和できる。さらに、台盤を水平面内のいずれの方向にも駆動できるので、揺動する方向を、型枠の形状などの条件により自由にかえることができ、直線に限らず、楕円や円などの軌跡を描くように対象物を振動させることができる。
【０００９】
台盤を水平方向に駆動する手段は、様々なものが採用できる。水平方向に往復動する駆動手段としては、エアーシリンダのような伸び縮みするアクチュエータを採用できる。台盤の中立位置から離れた位置をエアーシリンダで駆動することにより、中立位置を中心とした円を描くように台盤を駆動することも可能である。さらに、モータなどの回転する駆動手段により台盤を往復動させたり、円運動させたりすることも可能である。
【００１０】
駆動手段が、異なる方向に伸び縮みする少なくとも２つのアクチュエータを備えている場合は、往復動する方向を自由に変えたり、円運動に加えて楕円運動をさせたり、楕円の軸を自由に変えたりすることが可能となり、台盤の水平面内の動きをフレキシブルに設定できる。したがって、本発明の駆動手段としては最適である。
【００１１】
型枠に注入された生コンクリートは、その流動性が高ければ、低周波数・長周期の振動で型枠を揺れ動かしたほうが好ましく、流動性が低ければ、高周波数・短周期の振動で型枠を揺れ動かしたほうが好ましい。本発明の揺動装置では、駆動手段により台盤を駆動する周期を制御することにより、いずれにも対応できる。さらに、本発明の揺動装置においては、台盤を弾性的に垂直方向に支持しているので、垂直方向に振動させることも可能であり、そのために、台盤を垂直方向に振動する手段を設けておくことが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、本発明の揺動装置の一例を示してある。この揺動装置１は、コンクリートが注入された型枠５０を対象物として振動（揺動）する装置である。この揺動装置１は、床あるいは土間２に設置できる、ほぼ薄い升型の基盤（ベース）２０と、この基盤２０の上方に水平な姿勢で弾性的に支持された台盤１０とを有している。台盤１０は、基盤２０との間に配置された４つのコイルばねにより基盤２０に対して垂直方向に支持されており、同じく台盤１０と基盤２０との間に設置された２つのアクチュエータにより水平方向（Ｘ−Ｙ方向）のいずれの方向にも動くようになっている。台盤１０の裏面には、台盤１０を上下方向Ｚに振動するバイブレータが取り付けられており、台盤１０は上下方向Ｚにも動く。これらの動きの方向および周期は、基盤２０に取り付けられた制御パネル６０により制御されるようになっている。
【００１３】
台盤１０は、その表面１１に、コンクリート２次製品を成形あるいは製造するための型枠５０を搭載することができる。そのため、型枠５０の動きを止めるストッパー３５が台盤１０に設けられている。本図に示した型枠５０は、側溝の蓋５９を成形するものであり、本図のＹ方向に延びた型枠台５１の上に、複数の蓋５９を成形するための複数の小型枠５２がＹ方向に積み重ねられた構成となっている。型枠５０の長手方向Ｙの両側の型枠台５１の下には、チャンネル材によりＸ方向に延びた脚部５５が設けられており、脚部５５から内側に向かってＹ方向に延びたロック用の部材５６が取り付けられている。揺動装置１の台盤１０のストッパー３５は、図面の手前に配置された低い第１のストッパー３５ａと、図面の奥の側に配置された高い第２のストッパー３５ｂから構成されている。
【００１４】
フォークリフトなどで型枠５０を持ち上げ、手前から型枠５０を台盤１０に搬入して設置するときに、後方または奥側の第２のストッパー３５ｂに型枠底面のロック用の部材５６が当たる位置まで型枠５０を搬入し、その位置で下に下ろして脚部５５により台盤１０の上に型枠５０が支持されると、ロック部材５６は、第１のストッパー３５ａと第２のストッパー３５ｂとの間に入り、型枠５０がＸ方向にずれ動くのを防止する。さらに、ストッパー３５ａおよび３５ｂは脚部５５に当たるので、型枠５０がＹ方向にずれ動くのも防止される。
【００１５】
図２に、揺動装置１をＹ方向から見た構成を、断面により模式的に示してある。また、図３に、揺動装置１をＸ方向から見た構成を、断面により模式的に示してある。台盤１０は、ほぼ正方形のプレート材により構成されており、四方に配置された４つのコイルばね２３により、基盤２０に対し垂直な方向に弾性的に支持されている。コイルばね２３は、基盤２０に対して台盤１０を垂直方向に略水平な状態で支持すると共に、水平方向にも弾性的に変位する。したがって、４つのコイルばね２３の弾性力に逆らうような力を加えることにより、台盤１０を水平方向のいずれの方向にも振動させることができる。すなわち、揺動装置１においては、コイルばね２３は、基盤２０に対して台盤１０を垂直方向に支持すると共に、基盤２０に対して台盤１０を水平方向に振動させる際のガイド、駆動源およびショックアブソーバーとしても機能する。
【００１６】
揺動装置１は、駆動手段として、図２に示したＸ方向に伸び縮みするエアーシリンダ３１と、図３に示したＹ方向に伸び縮みするエアーシリンダ３２とを備えている。これらのシリンダ３１および３２は、一方の端３１ａおよび３２ａが台盤１０の下側中央に取り付けられた部材１５に旋回可能に取り付けられており、他方の端３１ｂおよび３２ｂは基盤２０の側壁であるフレーム２１に旋回可能に取り付けられている。したがって、これらのエアーシリンダ３１および３２に対し、それぞれ圧縮空気を供給することにより、基盤２０に対して、台盤１０をＸ方向にも、Ｙ方向にも往復動させることができる。さらに、これらのエアーシリンダ３１および３２の両方に対し、圧縮空気を適当な周期で適当な量を供給することにより、台盤１０をＸ−Ｙ平面（水平面）のいずれの方向にも往復動させることができ、また、円運動および楕円運動させることもできる。型枠を振動する際のエアーシリンダ３１および３２の動きは、たとえば、周波数が１〜数ｒｐｓ程度であり、周期は１秒前後である。また、振幅はエアーシリンダ３１および３２のサイズによるが数１０ｃｍから１ｍ程度である。
【００１７】
台盤１０の裏面には、台盤１０を垂直方向Ｚに振動するためのバイブレータ８０が取り付けられている。本例のバイブレータ８０は、回転軸８２が水平方向（Ｙ方向）を向くように台盤１０に取り付けられたモータ８１と、回転軸８２に対して偏心した位置に錘８３が取り付けられた振動板８４とを備えている。したがって、モータ８１が回転すると、錘８３が回転軸８２に対して垂直な面内で回転するので、その反動としてモータ８１が垂直な面内を回転するように動き、その動きが振動として台盤１０に伝達される。このバイブレータ８０においては錘８３がＸ−Ｚ面内を回転するので、台盤１０をＸ方向およびＺ方向にモータ８１の回転速度で微小変動するような振動が台盤１０に加わる。この振動の周波数はモータ８１の回転速度程度であり、数１０ｒｐｓ程度あるいはそれ以上になる。したがって、周期は、数１０分の１秒程度と、エアーシリンダからなるアクチュエータ３１および３２の周期よりも短い。また、振幅は振動板８４の半径程度であり、数ｃｍから１０数ｃｍ程度である。このため、揺動装置１においては、台盤１０を、エアーシリンダ３１および３２によって低い周波数で振動させることもできるし、バイブレータ８０によって高い周波数で振動させることもできるので、型枠５０に注入された生コンクリートの流動性に適した振動で台盤１０を揺れ動かすことができる。
【００１８】
図４に、基盤２０に対する台盤１０の動きを模式的に示してある。図４（ａ）に示すように、台盤１０は基盤２０に対して４つのコイルばね２３によって支持されており、エアーシリンダ３１および３２が中立状態のときは、台盤１０の中心Ｏは、４つのコイルばね２３による力が釣り合った中立位置Ｎにある。
【００１９】
図４（ｂ）に示すように、Ｙ方向に伸び縮みするエアーシリンダ３２を延ばすと、台盤１０は中心Ｏが中立位置ＮからＹ方向に離れるように押されて動き、各々のコイルばね２３がＹ方向に変位して伸びる。このため、変位に比例して、コイルばね２３から台盤１０には中立位置Ｎに戻す反力が働く。したがって、エアーシリンダ３２により台盤１０をＹ方向に押す力と、ばね２３により反力が釣り合うと加速度がゼロになって台盤１０のＹ方向の速度が徐々に低下する。そして、Ｙ方向の速度がゼロになると、台盤１０の移動方向が反転して、ばね２３の力により徐々に加速される。エアーシリンダ３２に対するエアーの供給を停止してＹ方向の駆動力を無くすと、ばね２３の反力により台盤１０はＹ方向に反対側に動き、台盤１０の慣性力とばね２３の弾性力により振動する。この振動は減衰するので、適当なタイミングで適当な力をエアーシリンダ３２により加えることにより、台盤１０を適当な周期と振幅で揺動することができる。
【００２０】
台盤１０が水平方向に往復動する速度変化は、振り子のような振動の速度変化と同様であり、台盤１０の速度は徐々に変化し、移動方向が切り換わるときの速度変化は小さい。したがって、台盤１０の移動方向が切り換わるときの衝撃は緩和され、基盤２０に伝わる衝撃は小さい。さらに、台盤１０に搭載される型枠５０に伝わる衝撃も小さく、台盤１０から型枠５０がずれ落ちることもなく、また、型枠５０からコンクリートが零れ落ちるようなこともない。
【００２１】
Ｘ方向に伸び縮みするエアーシリンダ３１により、同様に、台盤１０をＸ方向に適当な周期と適当な振幅で揺動することができる。さらに、図４（ｃ）に示すように、Ｘ方向に伸び縮みするエアーシリンダ３１とＹ方向に伸び縮みするエアーシリンダ３２とを同時に伸び縮みさせることにより、斜めに台盤１０を往復動（振動あるいは揺動）させることができ、その角度、周期および振幅を自由に制御できる。さらに、エアーシリンダ３１および３２に対し、それぞれエアーを供給するタイミングを変えることにより、台盤１０が円または楕円を描くように動かすことも可能である。さらに、台盤１０の旋回方向も制御することが可能であり、途中で旋回方向を切り換えることも可能である。
【００２２】
図５に、揺動装置１を用いて、コンクリート二次製品を製造するいくつかの例を示してある。図５（ａ）は、台盤１０に対象物としてコンクリートが注入された型枠５０を乗せて、台盤１０をＸ方向に動かす例である。型枠５０で成型するコンクリート二次製品が、蓋のように、Ｘ方向に基本的に長い形状のコンクリート二次製品を製造するのに適している。図５（ｂ）は、台盤１０により型枠５０ａをＹ方向に動かす例であり、型枠５０ａで成型するコンクリート二次製品が側溝用ブロックのように、Ｙ方向に基本的に長い形状のコンクリート二次製品を製造するのに適している。
【００２３】
図５（ｃ）は、台盤１０により型枠５０ｂをＸ−Ｙ平面内で、Ｘ方向あるいはＹ方向以外に、斜め、円形あるいは楕円形といった異なった軌跡に沿って動かす例である。型枠５０ｂで成型するコンクリート二次製品が、ボックス用のブロックなどのように、四方に側壁があるような箱型のコンクリート二次製品を製造するのに適している。２つのシリンダ３１および３２の振動の位相差を０、９０、１８０、２７０度にセットし、振幅を変えることによりＸ−Ｙ座標を斜めに動くいずれの方向にも台盤１０を動かすことができる。また、シリンダ３１および３２の振動の位相差を上記以外にセットし、振幅を変えることにより、円形、楕円形さらに回転方向を変えて、台盤１０を動かすことができる。このように、本例の揺動装置１は、１つの装置により、Ｘ−Ｙ面内のいずれの方向にも、また、楕円や円を描くようにも型枠を揺れ動かすことができ、様々な形状のコンクリート二次製品の製造に使用することができる。
【００２４】
型枠の振動方向は、型枠の面に沿った方向であることが望ましい。型枠内でコンクリートの移動距離が大きくなるので、気泡径の大きな巻き込み空気を除去し、気泡径の小さな連行空気をコンクリート内に分散させることにより、強度が高く、耐凍害性能の高いコンクリート二次製品を提供できる。また、滑らかな型枠の面に沿ってコンクリートが動くことになるので、型枠の面に沿った部分、すなわち、コンクリート二次製品の表面あるいは外面が、打ち込み面を除き、さらにスムーズに仕上がる。したがって、本発明の揺動装置１により、表面が気泡によりあばたにならないだけではなく、金こて仕上げをしたような滑らかな表面を備えたコンクリート二次製品を提供できる。
【００２５】
このように、本例の揺動装置１においては、垂直方向に独立した、弾性的な支持手段としてコイルばね２３を使用し、コイルばね２３を、台盤１０を垂直方向に支持する部材として、また、水平方向に振動する際のガイド、反力を得るための駆動源、さらには、ショックを緩和するアブソーバとしても使用している。すなわち、単にシリンダにより水平方向に力を加えると、台盤１０が揺動する方向が安定しないが、コイルばね２３の反力があるため台盤１０の揺動方向は安定する。したがって、極めて簡易な構成で、台盤を水平方向のいずれにも往復動でき、また、旋回させることもできる。このため、低コストで、信頼性の高い揺動装置を提供できる。弾性的な支持手段により、このような効果を得るため、また、台盤１０を水平に支持するために、コイルばね２３は、少なくとも３つを直線に並ばないように適当なピッチで配置することが望ましい。同様の効果が得られる弾性的な支持手段としては、ラバーマットあるいはエアークッションなどのようなものが考えられる。しかしながら、コイルばねは、鉄などの耐久性の高い材料で形成できるので、型枠などの重量物を揺動する本例の揺動装置に好適なものである。また、上記の例では、エアーシリンダは旋回するように接続しているが、レールをスライドさせるなどの他の接続方法を採用することも可能である。
【００２６】
なお、上記では、ＸおよびＹ方向の２系統の駆動系を備えた２次元の揺動装置を例示しているが、ＸまたはＹ方向の１系統の駆動系を備えた揺動装置も本発明に含まれる。さらに、Ｚ方向の系統の駆動系を備えていることも上述したとおりである。さらに、上記の例では、台盤を駆動するアクチュエータとしてエアーシリンダを用いているが、これに限らない。アクチュエータはモータであっても良いが、振幅や周波数を変える機構が複雑になり、設置方法や重量の点からもシリンダ型のアクチュエータが適している。エアーの代わりにオイルの圧力で動作するオイルシリンダであっても良い。しかしながら、動作用のオイルを制御するオイルユニットが必要となる点、本発明の揺動装置では、それほど大きな駆動力が要求されない点を考えると、最も簡単に入手でき、使い勝手も良い圧縮空気を用いたエアーシリンダが本発明の揺動装置には最適である。
【００２７】
また、上記では、単独に設置され、型枠がフォークリフトなどで搭載されるタイプのスタンドアロン型の揺動装置を示しているが、本発明の揺動装置はコンクリート二次製品の製造ラインに設置することも可能である。図６（ａ）に示すように、ローラコンベア７１を用いて形成された製造ライン７０の途中に揺動装置１を設置し、台盤１０にもローラコンベア７１を設けて型枠５０を移動可能とすることにより、製造ライン７０に揺動装置１を組み込むことができる。そして、図６（ｂ）に示すように、型枠５０を揺動する場合は、台盤１０からストッパー３５ｘが上方に突き出て型枠５０の台５１を掴んだり、台５１と係合することにより台盤１０に型枠５０を固定し、台盤１０を所望の方向あるいは軌跡を描くように振動させて、型枠５０を揺れ動かすことができる。本発明の揺動装置は、揺動装置の向きを変えずに型枠の振動方向を自由に設定できるので、ラインで製造するコンクリート二次製品の形状に合わせて、揺動装置１の設置位置を変えたり、ラインを流れる型枠の向きを変えないで、型枠の形状に対して最適な方向で振動する環境を提供できる。さらに、台盤に搭載される対象物はコンクリートが注入された型枠に限定されない。本発明の揺動装置は、種々の対象物の実験あるいは製造のために、振幅、周波数および振動方向を自由に変えて対象物を振動させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の揺動装置の概要を示す図である。
【図２】図１に示す揺動装置をＹ方向から見た概略構造を断面により示す図である。
【図３】図１に示す揺動装置をＸ方向から見た概略構造を断面により示す図である。
【図４】揺動装置の動作例を示す図である。
【図５】型枠により振動方向を変える例を示す図である。
【図６】揺動装置がラインに組み込まれた例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    揺動装置
１０    台盤、２０    基盤
２３    コイルばね
３１、３２    エアーシリンダ
５０    型枠
８０    バイブレータ
【図１】
2006272812.tif 000003
【図２】
2006272812.tif 000004
【図３】
2006272812.tif 000005
【図４】
2006272812.tif 000006
【図５】
2006272812.tif 000007
【図６】
2006272812.tif 000008