(57)【要約】【課題】  この発明は、φ３０ｍｍ以下でφ４０バイブレータに匹敵する打設能力を有するバイブレータを得ることを課題とするものであり、そのバイブレータが土木現場で使用可能な連続運転能力、耐久性を有し、従来機と比較して操作性、作業性が劣らないものであることを副次的な課題とするものである。【解決手段】  この発明は、外部駆動のコンクリートバイブレータにおいて、振動体１を、振動体外筒内に振動軸２を片持ち状に装着し、振動軸２が遊星運動をして振動を発生するように構成し、駆動用モータとして整流子モータ１１を使用し、その出力軸に所要回転に減速するためのギヤ１２を接続することにより、上記課題を解決するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部駆動のコンクリートバイブレータにおいて、
振動体は、振動体外筒内に振動軸を片持ち状に装着し、振動軸が遊星運動をして振動を発生するものとし、
駆動用モータとして整流子モータを用い、その出力軸に所要回転に減速するためのギヤを接続したことを特徴とするコンクリートバイブレータ。
【請求項２】
駆動用のフレキシブルシャフトと振動軸とをフレキシブルシャフトで連結したことを特徴とする請求項１記載のコンクリートバイブレータ。
【請求項３】
振動体外筒の外径を先端部を除き全長に亘り同一径としたことを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリートバイブレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建設現場などでコンクリート打設時に使用するコンクリートバイブレータに関するもので、特に鉄筋が過密な部位やカブリが少ない部位での使用に適するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今の鉄筋コンクリート構造物は、安全意識の高まりから鉄筋密度を増加させて強度をアップする傾向が強くなってきている。そのため、特に土木分野においては従来最小径がφ４０の振動体で打設できていた現場が、鉄筋間隔の狭まることにより振動体を挿入できなくなる場合が増え、φ３０以下の極小径振動体を備えたバイブレータのニーズが急速に高まって来ている。しかしながらバイブレータの打設能力はその外径と打設能力がほぼ比例関係にあるため、φ４０の打設能力を有するφ３０以下のバイブレータは現存していない。
１） 建設物の構造上の安全性を高めるために、過密配筋が増加の傾向となっており鉄筋間隔が狭まって来ているが鉄筋間隔が３０ｍｍ以下となると土木現場での使用に適したバイブレータが無い。
２） 同様にコンクリートのカブリ厚が３０ｍｍ以下の僅少な部位、特に壁面、の打設にも適したバイブレータも無い。
３） 現状では軽便型と言われるバイブレータで対応せざるを得ないが、軽便バイブレータは比較的低振動であるため、作業効率低下、締め固め不足、仕上り不良等の問題が発生している。
【０００３】
図５は従来のバイブレータを示すものであって、インダクションモータ１７の出力軸にホース１８に収納された駆動用フレキシブルシャフト１９が直接連結してあり、駆動用フレキシブルシャフト１９と振動体の回転軸とは連結用コイルスプリング１６で連結してある。そして、連結用コイルスプリング１６はコイルスプリングのサージング発生などを防止するために大径のものを使用しており、連結部１５の外径は振動体の外径よりも大径となっている。
【０００４】
鉄筋密度の高い現場に対応するバイイブレータとして特開２００９−３０３７９号の提案がある。これは、鉄筋が密に配設された場合であっても高品質に締固めることを可能とすることを目的としたものである。
そして、その構成は、径方向への膨張変形するゴムホースに加圧エアを導入・排出することによりゴムホースを膨張・収縮させ、生コンクリートに振動を加えるようにしたものである。
【特許文献１】特開２００９−３０３７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、以上に示す現状を解決するために、φ３０ｍｍ以下でφ４０バイブレータに匹敵する打設能力を有するバイブレータを得ることを課題とするものであり、そのバイブレータが土木現場で使用可能な連続運転能力、耐久性を有し、従来機と比較して操作性、作業性が劣らないものであることを副次的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、外部駆動のコンクリートバイブレータにおいて、振動体は、振動体外筒内に振動軸を片持ち状に装着し、振動軸が遊星運動をして振動を発生するものとし、駆動用モータとして整流子モータを使用し、その出力軸に所要回転に減速するためのギヤを接続することにより、上記課題を解決するものである。
【０００７】
振動体を、振動筒内を振動軸が遊星運動して振動を発生する構造（以下「遊星振動式」ということがある。）とすることにより、偏心錘を取り付けた振動軸の両端ををベアリングで支持する構造よりも高遠心力が得られやすくなる。
偏心錘による振動体においては、振動軸の回転数と振動数とが同一であるところ、遊星振動式は構造的に振動軸の回転数のほぼ４倍の振動数が得られる。そのために、同じ振動数を得るためには振動軸の回転数（これはホース内のフレキシブルシャフト回転数と一致する）を振動数の１／４に抑えることができ、手元振動の抑制、耐久性向上などのメリットある。
【０００８】
駆動モータを従前のインダクションモータ（誘導電動機）の直結から、ギアードモータ（整流子モータのギア減速式）としたのは以下の理由によるものである。
インダクションモータ直結では電源周波数によりモータ回転数が決まる（２極モータで３０００ｒｐｍ／５０Ｈｚ、３６００ｒｐｍ／６０Ｈｚ）ため商用電源では出力回転数を３０００／３６００ｒｐｍ以上に上げることができない。従ってインダクションモータ駆動で得られる最高振動数は、遊星振動式の振動体を用いても１２０００／１４４００ｖｐｍ程度である。よって従来機で振動力（遠心力）を上げるには、外形を太くする以外に手段が無い。
整流子モータと減速ギアとの組み合わせであれば、モータの回転数とギヤ比が自在に設定可能であるため、所要の出力回転数を得る事ができる。また、高速回転のモータ出力を減速させることにより高トルクを得ることができるので、減速ギアからの出力回転数をインダクションモータの出力回転数より高めてもトルク不足のおそれがない。例えば、減速ギアからの出力回転数を従前のインダクションモータからの出力回転数の１．２倍に増加させることで遠心力を１．２２＝１．４４倍とすることが可能である。
整流子モータの出力回転数は１５，０００〜２５，０００、減速比は１／６〜１／４程度が好ましい。
【０００９】
請求項２の発明は、駆動用のフレキシブルシャフトと振動軸とをフレキシブルシャフトで連結したことを特徴とするものである。
振動体の小径化のためにはフレキシブルシャフトと振動軸との連結部も、振動体の先端側と同じ径に収まらなければならない。従来はコイルスプリングで連結されていたが、コイルスプリングを小径化して高速回転をさせるとサージング発生などのため、所用の耐久性が確保できない。コイルスプリング構造では回転数を上げると耐久性が低下するため大径化してしまい、小径にしつつ回転数を上げることはできなかった。
そのために、従前の振動体は連結部分が先端側よりも大径となっている。例えば、従来構造のφ２８ｍｍの振動体では、連結部の外径はφ３２ｍｍとなっており、３０ｍｍの間隙に挿入することはできない。
【００１０】
モータからの回転動力を振動軸に伝達する連結部を従前のコイルスプリングからフレキシブルシャフトに変更することにより、連結部の外径を小径化することが可能となり、請求項３におけるように、振動体外筒の外径を先端部を除き全長に亘り同一径とすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に示すように、整流子モータ１１の出力軸に出力軸の回転を減速させるギアボックス１２が連結してあり、このギアボックス１２の出力軸にホース７に収納された駆動用フレキシブルシャフト８が連結してある。この駆動用フレキシブルシャフト８は振動体１の振動軸２に連結用フレキシブルシャフト６を介して連結してある。この連結用フレキシブルシャフト６は前記振動体１の基部外径（２８ミリ）と同じく外径２８ミリとした連結部５内に収納される大きさとしてある。
【００１２】
前記振動体１は振動軸２が遊星運動をすることによって振動を発生する構成としてある。
すなわち、振動軸２の基端は自動調心ベアリング４で支持してあり、他端は振動体１の先端部３の内面に当接している。前記自動調心ベアリング４は回転軸の揺動に伴って揺動可能としてありその内径ｄは振動軸２の外径とほぼ同等であり、振動軸２の他端を支持する振動体先端部の内径Ｄは振動軸２の外径よりも大きくしてある。
この構成により、振動軸２は振動体内部で角度θ傾斜し、振動軸２に外部より回転力を伝達するとＮ回転数で自転を開始するが、振動軸端部外筒と尖端内面の摩擦によりＶ回転数の公転運動が発生する。振動軸は角度θだけ振動体中心より傾斜しているため、振動軸の重心は振動体中心線に対し偏心が生じている。振動体内部で偏心したものが回転するため振動となりＶ回転数の振動が発生する。
【００１３】
公転数Ｖと自転数Ｎの関係は、振動軸端部外筒径をｄ、尖端内面径をＤとすると次式の関係にある。
Ｖ＝Ｎ／（１−（Ｄ／ｄ））
コンクリートバイブレータとしては、振動力、耐久性、製造性の観点からＤ／ｄの値を０．２５程度から０．３３程度に設定することが好ましい。実施例においては、モータの出力回転数を２１，０００、減速比１／４．６５で減速し、ギアボックス１２の出力回転数すなわち振動軸の自転数を約４，６００としてある。
その理由は、Ｄ／ｄを小さくする、すなわち相対的にｄを大きくするほど高い振動数を得られるが、角度θが小さくなるため偏心量が減り、バイブレータの振動力が弱い。
逆にＤ／ｄを大きくする、すなわちｄを小さくすると、大きな偏心量が得られるが振動軸を細くしなければならないため、偏心質量が小さくなり結果として大きな振動力は得られず、また耐久性のないバイブレータとなってしまう。
そこで、上記値が好ましいこととなる。
【００１４】
以下の仕様のコンクリートバイブレータを用いて比較実験を行った。
１．本願の実施品
振動体の外径：２８ｍｍ、モータ出力軸回転数：４，６００（振動数：１６，６００）
２．従来型の遊星振動式２８ｍｍバイブレータ
振動体の外径：２８ｍｍ、モータ出力軸回転数：２，８５０（振動数：１０，３００）
３．モータ内蔵型の４０ｍｍバイブレータ
振動体の外径：４０mm、モータ回転数；１２，５００（＝振動数）
【００１５】
普通コンクリート
スランプ１２ｃｍ
（配合条件）
水セメント比５５％、空気量４．５±１．５％、単位セメント量３００ｋｇ／ｍ３以下
上記のコンクリートを、供試体寸法が長さ１０００ｍｍ×幅３０ｍｍ×高さ２５０ｍｍなる、発砲スチロール製緩衝材を内張りした木製型枠内に充填し、埋め込んだ加速度センサーによって振動伝播を測定した。
加速度センサーは、バイブレータ尖端と水平ライン上で型枠底面より１２５ｍｍの高さに、バイブレータから１００ｍｍ間隔に配置した。
加振開始から４秒後の加速度の値を示したのが図５図である。
本願バイブレータは外径２８ｍｍの従来型を凌ぎ、外径４０ｍｍの加速度にかなり近い加速度が発生することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
この発明時よれば、以上のような構成としたため、小径の振動体によって従来構造の同径の振動体では得られない遠心力が得られ、小径であっても土木工事で要求される打設能力を得ることができる。
また、振動軸の連結にフレキシブルシャフトを用いたことにより、連結部の小径化が可能となると共に、高回転への適応が可能となり、遠心力の増大に耐えることができ、狭小スペースの打設にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明実施例の全体図
【図２】同じく振動体の断面図
【図３】同じく軸受けの説明図
【図４】比較実験の結果を示すグラフ
【図５】従来技術の実施例の全体図
【符号の説明】
【００１８】
１ 振動体
２ 振動軸
３ 尖端
４ 自動調心ベアリング
５ 連結部
６ 連結用フレキシブルシャフト
７ ホース
８ 駆動用フレキシブルシャフト
９ ジョイント
１０ カップリング
１１ 整流子モータ
１２ ギアボックス
１３ スイッチ
１４ 電源コード
１５ 連結部
１６ 連結用コイルスプリング
１７ インダクションモータ
１８ ホース
１９ フレキシブルシャフト
【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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