(57)【要約】【課題】回転機械の起振力振幅制御装置において、偏心モーメントを最小値と最大値の間の１又は複数の中間値に安定に保持する。【解決手段】アクチュエータ軸24及びベーン25,26と、アクチュエータケーシング21及びシュー22,23と、ベーン及びシューにより区画される２つのベーン室A,Bの各々に給油又は排油が可能な一対の切換ポート27,28と、アクチュエータケーシング21の内周上にて、ベーンの円弧C2と同じ長さか短い円弧C1の両端位置の内側に隣接して形成された一対の中間排油ポートd1,d2であって相対角度の１つの中間値に対応している一対の中間排油ポートと、を具備し、一対の切換ポートから２つのベーン室の双方に給油することにより、一対の中間排油ポートの双方又は一方から排油されることでベーンを回動し、ベーンが一対の中間排油ポートを閉鎖する位置にて停止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
起振力振幅を発生する回転機械（50）の軸（54,55）に取り付けられた固定偏心重錘（51）と可動偏心重錘（52）の相対角度を最大値と最小値の間の所定の中間値に保持するべく前記軸（55）の一端に取り付けられるアクチュエータ部（20）を有する起振力振幅制御装置であって、
（ａ）前記アクチュエータ部（20）が、
（ａ１）前記固定偏心重錘（51）と一体的に回転するアクチュエータ軸（24）及びベーン（25,26）と、
（ａ２）前記可動偏心重錘（52）と一体的に回転するアクチュエータケーシング（21）及びシュー（22,23）と、
（ａ３）前記ベーン（25,26）及び前記シュー（22,23）により区画される２つのベーン室（A,B）の各々に対しそれぞれ給油又は排油が可能な一対の切換ポート（27,28）と、
（ａ４）前記相対角度の１つの中間値に対応するように前記アクチュエータケーシング（21）の内周上に形成され前記２つのベーン室（A,B）からの排油が可能な一対の中間排油ポート（d1,d2）であって前記ベーン（25,26）の円弧（C2）と同じ長さか又はそれより短い円弧（C1）の両端位置の内側に隣接してそれぞれ配置された該一対の中間排油ポート（d1,d2）と、を具備し、かつ、
（ｂ）前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にないとき、前記一対の切換ポート（27,28）から前記２つのベーン室の双方に給油することにより、前記ベーン（25,26）により閉鎖されていない該一対の中間排油ポート（d1,d2）の双方又は一方から排油されることで前記アクチュエータ軸(24)に対して前記アクチュエータケーシング（21）が相対的に回動し、前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にて停止することを特徴とする
起振力振幅制御装置。
【請求項２】
起振力振幅を発生する回転機械（50）の軸（54,55）に取り付けられた固定偏心重錘（51）と可動偏心重錘（52）の相対角度を最大値と最小値の間の所定の中間値に保持するべく前記軸（55）の一端に取り付けられるアクチュエータ部（20）と、前記アクチュエータ部（20）における可逆回動動作を制御する制御部（30）と、を有する起振力振幅制御装置であって、
（ａ）前記アクチュエータ部（20）が、
（ａ１）前記固定偏心重錘（51）と一体的に回転するアクチュエータ軸（24）及びベーン（25,26）と、
（ａ２）前記可動偏心重錘（52）と一体的に回転するアクチュエータケーシング（21）及びシュー（22,23）と、
（ａ３）前記ベーン（25,26）及び前記シュー（22,23）により区画される２つのベーン室（A,B）の各々に対しそれぞれ給油又は排油が可能な一対の切換ポート（27,28）と、
（ａ４）前記相対角度の１つの中間値に対応するように前記アクチュエータケーシング（21）の内周上に形成され前記２つのベーン室（A,B）からの排油が可能な一対の中間排油ポート（d1,d2）であって前記ベーン（25,26）の円弧（C2）と同じ長さか又はそれより短い円弧（C1）の両端位置の内側に隣接してそれぞれ配置された該一対の中間排油ポート（d1,d2）と、を具備し、
（ｂ）前記制御部（30）が、
（ｂ１）前記アクチュエータ部（20）の前記一対の切換ポート（27,28）の各々とそれぞれ連通し、外部から該切換ポート（27,28）の一方又は双方に給油するべく制御されるとともに該切換ポート（27,28）からの排油を外部へ戻す一対の制御ポート（S1,S2）と、
（ｂ２）前記アクチュエータ部（20）の前記一対の中間排油ポート（d1,d2）とそれぞれ連通し、該中間排油ポート（d1,d2）からの排油を外部へ戻す一対の戻りポート（D1,D2）と、を具備し、かつ、
（ｃ）前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にないとき、前記一対の制御ポート（S1,S2）の双方から前記一対の切換ポート（27,28）を介して前記２つのベーン室の双方に給油することにより、前記ベーン（25,26）により閉鎖されていない該一対の中間排油ポート（d1,d2）の双方又は一方から前記一対の戻りポート（D1,D2）の双方又は一方を通して排油されることで前記アクチュエータ軸(24)に対して前記アクチュエータケーシング（21）が相対的に回動し、前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にて停止することを特徴とする
起振力振幅制御装置。
【請求項３】
前記一対の戻りポート（D1,D2）と外部の油圧源タンクとの間に設けられた２ポート切換弁をさらに有し、
前記ベーン（25,26）が両重錘（51,52）の前記相対角度の最大値又は最小値に対応する位置にないとき、前記２ポート切換弁を閉状態とした上で、一方の前記制御ポート（S1）から一方の前記切換ポート（27）を介して一方の前記ベーン室（A）に給油しかつ他方のベーン室（B）から他方の切換ポート（28）を介して他方の制御ポート（S2）に排油されることにより、前記ベーン（25,26）が前記相対角度の最大値又は最小値に対応する位置に回動することを特徴とする
請求項２に記載の起振力振幅制御装置。
【請求項４】
前記制御部（30）が、
前記アクチュエータ軸（24）の延長部分であって前記一対の切換ポート（27,28）と連通する油路を内設された軸部材（24a）と、
前記軸部材（24a）の外側に同軸に設けられ前記アクチュエータケーシング（21）と一体に回転しかつ前記一対の中間排油ポート（d2,d2）と連通する油路を内設されたフランジ部材（33）と、
前記一対の制御ポート（S1,S2）及び前記一対の戻りポート（D1,D2）がそれぞれ外部に開口しかつこれらに連通する油路を内設された制御部ケーシング（31）と、
前記軸部材（24a）及び前記フランジ部材（33）と前記制御部ケーシング（31）の間に介在してこれらの各油路をそれぞれ連通させるための複数の油路を内設された油路ロータ（32）と、を具備することを特徴とする
請求項２又は４に記載の起振力振幅制御装置。
【請求項５】
前記相対角度の複数の中間値にそれぞれ対応するように、前記アクチュエータケーシング（21）の内周上の複数の箇所の各々に前記一対の中間排油ポート（d1,d2）をそれぞれ形成したことを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載の起振力振幅制御装置。
【請求項６】
前記一対の中間排油ポート（d1,d2）が、前記ベーン（25,26）の円弧（C2）と同じ長さか又はそれより短い円弧（C1）の両端位置の内側に隣接してそれぞれ配置されることに替えて、前記一対の中間排油ポート（d1,d2）が、前記ベーン（25,26）の円弧（C21）と同じ長さか又はそれより長い円弧（C11）の両端位置の外側に隣接してそれぞれ配置されており、
前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）の間に位置していないとき、前記一対の切換ポート（27,28）から前記２つのベーン室の双方に給油することにより、前記ベーン（25,26）により閉鎖されていない該一対の中間排油ポート（d1,d2）の双方又は一方から排油されることで前記アクチュエータ軸(24)に対して前記アクチュエータケーシング（21）が相対的に回動し、前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）の間に位置して停止することを特徴とする
請求項１〜５のいずれかに記載の起振力振幅制御装置。
【請求項７】
起振力振幅を発生する回転機械（50）の軸（54,55）に取り付けられた固定偏心重錘（51）と可動偏心重錘（52）の相対角度を最大値と最小値の間の所定の中間値に保持するための起振力振幅制御方法であって、
（ａ）前記軸（55）の一端に取り付けられるアクチュエータ部（20）が、
（ａ１）前記固定偏心重錘（51）と一体的に回転するアクチュエータ軸（24）及びベーン（25,26）と、
（ａ２）前記可動偏心重錘（52）と一体的に回転するアクチュエータケーシング（21）及びシュー（22,23）と、
（ａ３）前記ベーン（25,26）及び前記シュー（22,23）により区画される２つのベーン室（A,B）の各々に対しそれぞれ給油又は排油が可能な一対の切換ポート（27,28）と、
（ａ４）前記相対角度の１つの中間値に対応するように前記アクチュエータケーシング（21）の内周上に形成され前記２つのベーン室（A,B）からの排油が可能な一対の中間排油ポート（d1,d2）であって前記ベーン（25,26）の円弧（C2）と同じ長さか又はそれより短い円弧（C1）の両端位置の内側に隣接してそれぞれ配置された該一対の中間排油ポート（d1,d2）と、を具備しており、かつ、
（ｂ）前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にないとき、前記一対の切換ポート（27,28）から前記２つのベーン室の双方に給油する工程を有し、それにより前記ベーン（25,26）により閉鎖されていない該一対の中間排油ポート（d1,d2）の双方又は一方から排油されることで前記アクチュエータ軸(24)に対して前記アクチュエータケーシング（21）を相対的に回動させ、前記ベーン（25,26）を前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にて停止させることを特徴とする
起振力振幅制御方法。
【請求項８】
前記一対の中間排油ポート（d1,d2）が、前記ベーン（25,26）の円弧（C2）と同じ長さか又はそれより短い円弧（C1）の両端位置の内側に隣接してそれぞれ配置されることに替えて、前記一対の中間排油ポート（d1,d2）が、前記ベーン（25,26）の円弧（C21）と同じ長さか又はそれより長い円弧（C11）の両端位置の外側に隣接してそれぞれ配置されており、
前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）の間に位置していないとき、前記一対の切換ポート（27,28）から前記２つのベーン室の双方に給油することにより、前記ベーン（25,26）により閉鎖されていない該一対の中間排油ポート（d1,d2）の双方又は一方から排油されることで前記アクチュエータ軸(24)に対して前記アクチュエータケーシング（21）が相対的に回動し、前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）の間に位置して停止することを特徴とする
請求項７に記載の起振力振幅制御方法。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載の起振力振幅制御装置（10）を取り付けた回転機械（50）を用いて杭の打ち込み又は引き抜きを行う施工方法であって、
杭の打込み又は引抜きを行う工程中、回転機械（50）を回転させた状態にて、既知の土質情報等に基づいて演算機能により両重錘（51,52）の相対角度の目標値を算出し、目標値に最も近い相対角度の中間値を選択し、前記起振力振幅制御装置（10）を稼働させて両重錘（51,52）の相対角度を選択された中間値に変更し、杭の打ち込み又は引き抜きを行うことを特徴とする杭の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイブロハンマの起振力振幅が所定の値、特に最小値（零）と最大値の間の中間値に保持されるように制御する起振力振幅制御装置及び制御方法並びにこれを用いた杭の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイブロハンマにおいて起振力振幅を発生する回転機械（起振機）が知られている。このような回転機械には、駆動軸と１又は複数の従動軸とを有する多軸のものがある。
【０００３】
図１１（ａ）は、二軸バイブロハンマにおける従来の回転機械を概略的に示した横断面図である。回転機械５０は、駆動プーリ５６により回転駆動される駆動軸５４と、駆動軸５４の回転を伝達される従動軸５５とを有する。駆動軸５４及び従動軸５５にはそれぞれ、軸に固定された固定偏心重錘５１と、軸に対して回転自在である可動偏心重錘５２とが装着されている。駆動軸５４の回転がギア５３及び起振力振幅制御装置１００を介して他の偏心重錘に伝達されることにより、全ての偏心重錘が同期回転する。
【０００４】
各軸の固定偏心重錘５１と可動偏心重錘５２は、互いに一定の位相差（相対角度）を保持して回転する。よって、１つの軸についての偏心モーメントは、固定偏心重錘５１と可動偏心重錘５２の各偏心モーメントを加算したものとなる。そして、回転機械５０の偏心モーメントは、各軸の偏心モーメントを加算したものとなる。
【０００５】
固定偏心重錘５１と可動偏心重錘５２の相対角度を変化させると、当該軸についての偏心モーメントが変化する。これを利用して、回転機械５０の偏心モーメントを零から最大までの範囲で変化させることが原理的に可能である。回転機械の発生する起振力振幅は、その偏心モーメントに比例するから、偏心モーメントを制御することは、起振力振幅を零から最大までの範囲で制御することを意味する。
【０００６】
従来、固定偏心重錘と可動偏心重錘（以下、まとめて「両重錘」と称する場合がある）の相対角度を変化させるための制御装置が知られている（例えば特許文献１、２、３）。以下、この制御装置を「起振力振幅制御装置」と称する。
【０００７】
図１１（ａ）は、特許文献３に開示されたタイプの起振力振幅制御装置の一例であり、回転機械５０の従動軸５５の一端に取り付けられている。この起振力振幅制御装置１００は、ベーン揺動アクチュエータで構成される可逆回動機構を有するアクチュエータ部２００と、アクチュエータ部２００に対する給排油を制御するための制御部３００とを備えている。図１１（ｂ）は、アクチュエータ部２００の一例としてダブルベーンの場合の概略断面図を示す。
【０００８】
アクチュエータ軸２０２は、固定偏心重錘５１が装着された従動軸５５と一体である。一方、アクチュエータケーシング１０１は、従動軸５５の可動偏心重錘５２と外管５２ａを介して一体に接続されている。図１１（ｂ）の概略断面図に示すように、ベーン揺動アクチュエータは、アクチュエータケーシング２０１内に設けたアクチュエータ軸２０２と、アクチュエータ軸１０２から径方向外方に反対向きに延びる一対のベーン２０３と、ベーン２０３のストッパとしてアクチュエータケーシング２０１から径方向内方に対向して延びる一対のシュー２０４とを具備する。各ベーン２０３は、２つのシュー２０４間に形成される室を２つに区画する。Ａポートから給油すると、ベーン室Ａ及びＡ’を拡張しつつ同圧で給油加圧を続ける。同時にベーン室Ｂ及びＢ’からＢポートに排油される。加圧されているベーン室Ａ及びＡ’から受ける力により、アクチュエータケーシング２０１及びシュー２０４は、アクチュエータ軸２０２及びベーン２０３に対して右回動する。Ｂポートからの給油に切り替えると、逆向きの動作となる。
【０００９】
図１１（ｃ）は、二軸の回転機械５０の模式的な縦断面図を示す。アクチュエータ軸２０２に対するアクチュエータケーシング２０１の角度変化は、固定偏心重錘５１に対する可動偏心重錘５２の相対角度変化となる。制御部３００は、アクチュエータ部２００に対する給油を制御するとともにアクチュエータ部２００からの排油を油圧源タンクに戻すための構成を備えている。これにより、回転機械５０を回転させたまま偏心モーメントを増減し、すなわち起振力振幅を増減することが原理的に可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−６６４５８号公報
【特許文献２】特開２００２−１７７８８７号公報
【特許文献３】特許第５６４３７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献３の起振力振幅制御装置は、起振力振幅すなわち偏心モーメントを零と最大値の間で連続的に設定可能であるが、制御部が直動形四方案内弁や回転形四方案内弁で構成されるため、構造が複雑となるという点が問題であった。
【００１２】
そこで本発明は、起振力振幅を発生する回転機械における起振力振幅制御装置及び制御方法において、起振力振幅すなわち偏心モーメントを最小値（零）と最大値の間の１又は複数の中間値に安定に保持するための制御を可能とすることを目的とする。さらに、本発明は、このような起振力振幅制御装置を備えた回転機械を用いて杭の打ち込み又は引き抜きを行う施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を提供する。括弧内の数字は、後述する図面の符号であり、参考のために付する。
【００１４】
本発明の第１の態様は、起振力振幅を発生する回転機械（50）の軸（54,55）に取り付けられた固定偏心重錘（51）と可動偏心重錘（52）の相対角度を最大値と最小値の間の所定の中間値に保持するべく前記軸（55）の一端に取り付けられるアクチュエータ部（20）を有する起振力振幅制御装置であって、
（ａ）前記アクチュエータ部（20）が、
（ａ１）前記固定偏心重錘（51）と一体的に回転するアクチュエータ軸（24）及びベーン（25,26）と、
（ａ２）前記可動偏心重錘（52）と一体的に回転するアクチュエータケーシング（21）及びシュー（22,23）と、
（ａ３）前記ベーン（25,26）及び前記シュー（22,23）により区画される２つのベーン室（A,B）の各々に対しそれぞれ給油又は排油が可能な一対の切換ポート（27,28）と、
（ａ４）前記相対角度の１つの中間値に対応するように前記アクチュエータケーシング（21）の内周上に形成され前記２つのベーン室（A,B）からの排油が可能な一対の中間排油ポート（d1,d2）であって前記ベーン（25,26）の円弧（C2）と同じ長さか又はそれより短い円弧（C1）の両端位置の内側に隣接してそれぞれ配置された該一対の中間排油ポート（d1,d2）と、を具備し、かつ、
（ｂ）前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にないとき、前記一対の切換ポート（27,28）から前記２つのベーン室の双方に給油することにより、前記ベーン（25,26）により閉鎖されていない該一対の中間排油ポート（d1,d2）の双方又は一方から排油されることで前記アクチュエータ軸(24)に対して前記アクチュエータケーシング（21）が相対的に回動し、前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にて停止することを特徴とする。
【００１５】
本発明の別の態様は、起振力振幅を発生する回転機械（50）の軸（54,55）に取り付けられた固定偏心重錘（51）と可動偏心重錘（52）の相対角度を最大値と最小値の間の所定の中間値に保持するべく前記軸（55）の一端に取り付けられるアクチュエータ部（20）と、前記アクチュエータ部（20）における可逆回動動作を制御する制御部（30）と、を有する起振力振幅制御装置であって、
（ａ）前記アクチュエータ部（20）が、
（ａ１）前記固定偏心重錘（51）と一体的に回転するアクチュエータ軸（24）及びベーン（25,26）と、
（ａ２）前記可動偏心重錘（52）と一体的に回転するアクチュエータケーシング（21）及びシュー（22,23）と、
（ａ３）前記ベーン（25,26）及び前記シュー（22,23）により区画される２つのベーン室（A,B）の各々に対しそれぞれ給油又は排油が可能な一対の切換ポート（27,28）と、
（ａ４）前記相対角度の１つの中間値に対応するように前記アクチュエータケーシング（21）の内周上に形成され前記２つのベーン室（A,B）からの排油が可能な一対の中間排油ポート（d1,d2）であって前記ベーン（25,26）の円弧（C2）と同じ長さか又はそれより短い円弧（C1）の両端位置の内側に隣接してそれぞれ配置された該一対の中間排油ポート（d1,d2）と、を具備し、
（ｂ）前記制御部（30）が、
（ｂ１）前記アクチュエータ部（20）の前記一対の切換ポート（27,28）の各々とそれぞれ連通し、外部から該切換ポート（27,28）の一方又は双方に給油するべく制御されるとともに該切換ポート（27,28）からの排油を外部へ戻す一対の制御ポート（S1,S2）と、
（ｂ２）前記アクチュエータ部（20）の前記一対の中間排油ポート（d1,d2）とそれぞれ連通し、該中間排油ポート（d1,d2）からの排油を外部へ戻す一対の戻りポート（D1,D2）と、を具備し、かつ、
（ｃ）前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にないとき、前記一対の制御ポート（S1,S2）の双方から前記一対の切換ポート（27,28）を介して前記２つのベーン室の双方に給油することにより、前記ベーン（25,26）により閉鎖されていない該一対の中間排油ポート（d1,d2）の双方又は一方から前記一対の戻りポート（D1,D2）の双方又は一方を通して排油されることで前記アクチュエータ軸(24)に対して前記アクチュエータケーシング（21）が相対的に回動し、前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にて停止することを特徴とする。
【００１６】
上記別の態様において、前記一対の戻りポート（D1,D2）と外部の油圧源タンクとの間に設けられた２ポート切換弁をさらに有し、
前記ベーン（25,26）が両重錘（51,52）の前記相対角度の最大値又は最小値に対応する位置にないとき、前記２ポート切換弁を閉状態とした上で、一方の前記制御ポート（S1）から一方の前記切換ポート（27）を介して一方の前記ベーン室（A）に給油しかつ他方のベーン室（B）から他方の切換ポート（28）を介して他方の制御ポート（S2）に排油されることにより、前記ベーン（25,26）が前記相対角度の最大値又は最小値に対応する位置に回動することを特徴とする。
【００１７】
上記別の態様において、前記制御部（30）が、
前記アクチュエータ軸（24）の延長部分であって前記一対の切換ポート（27,28）と連通する油路を内設された軸部材（24a）と、
前記軸部材（24a）の外側に同軸に設けられ前記アクチュエータケーシング（21）と一体に回転しかつ前記一対の中間排油ポート（d2,d2）と連通する油路を内設されたフランジ部材（33）と、
前記一対の制御ポート（S1,S2）及び前記一対の戻りポート（D1,D2）がそれぞれ外部に開口しかつこれらに連通する油路を内設された制御部ケーシング（31）と、
前記軸部材（24a）及び前記フランジ部材（33）と前記制御部ケーシング（31）の間に介在してこれらの各油路をそれぞれ連通させるための複数の油路を内設された油路ロータ（32）と、を具備することを特徴とする。
【００１８】
上記いずれかの態様において、前記相対角度の複数の中間値にそれぞれ対応するように、前記アクチュエータケーシング（21）の内周上の複数の箇所の各々に前記一対の中間排油ポート（d1,d2）をそれぞれ形成したことを特徴とする。
また、上記いずれかの態様において、前記一対の中間排油ポート（d1,d2）が、前記ベーン（25,26）の円弧（C2）と同じ長さか又はそれより短い円弧（C1）の両端位置の内側に隣接してそれぞれ配置されることに替えて、前記一対の中間排油ポート（d1,d2）が、前記ベーン（25,26）の円弧（C21）と同じ長さか又はそれより長い円弧（C11）の両端位置の外側に隣接してそれぞれ配置され、
前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）の間に位置していないとき、前記一対の切換ポート（27,28）から前記２つのベーン室の双方に給油することにより、前記ベーン（25,26）により閉鎖されていない該一対の中間排油ポート（d1,d2）の双方又は一方から排油されることで前記アクチュエータ軸(24)に対して前記アクチュエータケーシング（21）が相対的に回動し、前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）の間に位置して停止することを特徴とする。
【００１９】
本発明のさらに別の態様は、起振力振幅を発生する回転機械（50）の軸（54,55）に取り付けられた固定偏心重錘（51）と可動偏心重錘（52）の相対角度を最大値と最小値の間の所定の中間値に保持するための起振力振幅制御方法であって、
（ａ）前記軸（55）の一端に取り付けられるアクチュエータ部（20）が、
（ａ１）前記固定偏心重錘（51）と一体的に回転するアクチュエータ軸（24）及びベーン（25,26）と、
（ａ２）前記可動偏心重錘（52）と一体的に回転するアクチュエータケーシング（21）及びシュー（22,23）と、
（ａ３）前記ベーン（25,26）及び前記シュー（22,23）により区画される２つのベーン室（A,B）の各々に対しそれぞれ給油又は排油が可能な一対の切換ポート（27,28）と、
（ａ４）前記相対角度の１つの中間値に対応するように前記アクチュエータケーシング（21）の内周上に形成され前記２つのベーン室（A,B）からの排油が可能な一対の中間排油ポート（d1,d2）であって前記ベーン（25,26）の円弧（C2）と同じ長さか又はそれより短い円弧（C1）の両端位置の内側に隣接して、又は、前記ベーン（25,26）の円弧（C21）と同じ長さか又はそれより長い円弧（C11）の両端位置の外側に隣接してそれぞれ配置された該一対の中間排油ポート（d1,d2）と、を具備しており、かつ、
（ｂ）前記ベーン（25,26）が前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にないとき、前記一対の切換ポート（27,28）から前記２つのベーン室の双方に給油する工程を有し、それにより前記ベーン（25,26）により閉鎖されていない該一対の中間排油ポート（d1,d2）の双方又は一方から排油されることで前記アクチュエータ軸(24)に対して前記アクチュエータケーシング（21）を相対的に回動させ、前記ベーン（25,26）を前記一対の中間排油ポート（d1,d2）を閉鎖する位置にて停止させることを特徴とする。
【００２０】
本発明のさらに別の態様は、上記第１〜第３の態様の起振力振幅制御装置（10）を取り付けた回転機械（50）を用いて杭の打ち込み又は引き抜きを行う施工方法であって、
杭の打込み又は引抜きを行う工程中、回転機械（50）を回転させた状態にて、既知の土質情報等に基づいて演算機能により両偏心重錘（51,52）の相対角度の目標値を算出し、目標値に最も近い相対角度の中間値を選択し、前記起振力振幅制御装置（10）を稼働させて両偏心重錘（51,52）の相対角度を選択された中間値に変更し、杭の打ち込み又は引き抜きを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、比較的簡易な構成により、回転機械を回転させた状態で両偏心重錘の相対角度を段階的に変化させて特定の中間値に保持することができる。これにより、回転機械の起振力振幅を段階的に増減制御することができる。従って、対象地盤が固い場合には起振力振幅を大きくしてモータ出力を大きく、対象地盤が柔らかい場合には起振力振幅を小さくすることでモータ出力を小さくすることにより、省エネルギーで効率的に杭の施工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の起振力振幅制御装置の一例を適用した二軸バイブロハンマの回転機械を概略的に示した平断面図である。
【図２】図２は、図１の起振力振幅制御装置における軸を含む断面を概略的に示した図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態における中間排油ポートとベーンとの関係を模式的に示した断面図であり、（ａ）はアクチュエータケーシングの断面図であり、（ｂ）はアクチュエータ軸の断面図である。
【図４】図４はアクチュエータ部を模式的に示す概略断面図であり、（ａ）は両重錘の偏心モーメントが最大値のときを、（ｂ）は最小値のときを示している。
【図５】図５（ａ）〜（ｅ）は、偏心モーメントを最小値から偏心モーメントを中間値へ切り換える場合の制御及び動作の過程を示している。
【図６】図６（ａ）〜（ｅ）は、偏心モーメントを最大値から偏心モーメントを中間値へ切り換える場合の制御及び動作の過程を示している。
【図７】図７（ａ）（ｂ）は、アクチュエータ部の２つの変形例を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、アクチュエータ部の別の変形例を示す図であり、（ｂ）〜（ｄ）はその制御及び動作の過程を説明する図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態における中間排油ポートとベーンとの関係を模式的に示した断面図であり、（ａ）はアクチュエータケーシングの断面図であり、（ｂ）はアクチュエータ軸の断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｅ）は、偏心モーメントを最小値から偏心モーメントを中間値へ切り換える場合の制御及び動作の過程を示している。
【図１１】図１１（ａ）は二軸バイブロハンマにおける従来の回転機械を概略的に示した図である。（ｂ）はベーン揺動アクチュエータの断面図、（ｃ）は偏心重錘の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施例を示す図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（１）回転機械の全体構成
図１は、本発明の起振力振幅制御装置を適用した二軸バイブロハンマの回転機械を概略的に示した平断面図である。なお、本発明の起振力振幅制御装置は、二軸バイブロハンマに限らず、他の多軸バイブロハンマにも同様に適用できるものである。
【００２４】
図１に示す回転機械５０は、上述した図１１（ａ）と同じ構成である。駆動プーリ５６にモータ出力が伝達され、駆動軸５４が回転駆動される。駆動軸５４及び従動軸５５にはそれぞれ、軸に固定された固定偏心重錘５１と、軸に対して回転自在である可動偏心重錘５２とが装着されている。駆動軸５４の回転力が複数のギア５３とアクチュエータ部２０を介して他の偏心重錘５１、５２に伝達されることにより、全ての偏心重錘５１、５２が同期回転する。
【００２５】
通常、各軸の固定偏心重錘５１と可動偏心重錘５２は、互いに一定の位相差（相対角度）を保持して回転する。固定偏心重錘５１と可動偏心重錘５２の相対角度の制御は、起振力振幅制御装置１０により行う。起振力振幅制御装置１０は、回転機械５０の従動軸５５の一端に取り付けられている。なお、別の例として、駆動軸５４における駆動プーリ５６とは反対側の端部に起振力振幅制御装置１０を取り付けてもよい。多軸の回転機械においては、いずれか１つの軸を取付軸として、その一端に起振力振幅制御装置１０を取り付けることができる。全ての軸の両偏心重錘はギア５３及び揺動アクチュエータ２０を介して連動するので、１つの起振力振幅制御装置１０により、全ての軸の両重錘の相対角度を同時に変更することができる。
【００２６】
本発明の起振力振幅制御装置１０は、従動軸５５の一端側に接続されるアクチュエータ部２０と、従動軸５５とは反対側にてアクチュエータ部２０に接続される制御部３０とを備えている。アクチュエータ部２０及び制御部３０は、それぞれ本発明独自の構成を備えている。
【００２７】
（２）第１の実施形態における起振力振幅制御装置の構成
図２は、図１の起振力振幅制御装置１０の第１の実施形態における、軸を含む断面を概略的に示した図である。図１も参照しつつ説明する。起振力振幅制御装置１０は、アクチュエータ部２０と、制御部３０とを備えている。
【００２８】
（２−１）アクチュエータ部の構成
アクチュエータ部２０は、アクチュエータケーシング２１内に設けたアクチュエータ軸２４と、アクチュエータ軸２４から径方向外方に延びる一対のベーン２５、２６と、アクチュエータ軸周りの圧油漏れを防ぎかつベーン２５、２６のストッパとしてアクチュエータケーシング２１から径方向内方に延びるシュー２２、２３とを具備する。図２では現れていないが、後述する図４に示すように、一対のベーン２５、２６及び一対のシュー２２、２３がそれぞれ略１８０°の角度で設けられたダブルベーン型の揺動アクチュエータである。但し、アクチュエータ部２０は、ダブルベーン型に限定されるものではなく、本発明の原理は例えばシングルベーン型にも適用可能である。
【００２９】
アクチュエータ軸２４は、固定偏心重錘が装着された従動軸５５と同軸上に接続されている。一方、アクチュエータケーシング２１は、従動軸５５に装着された可動偏心重錘５２に接続された外管５２ａに接続されている。図１を参照すると、外管５２ａは従動軸５５と同軸であり回転機械ケーシング６０に設けたベアリングにより支持されている。これにより、アクチュエータ軸２４は固定偏心重錘５１と一体に回転可能であり、一方、アクチュエータケーシング２１は可動偏心重錘５２と一体に回転可能である。従動軸５５に装着された固定偏心重錘５１と可動偏心重錘５２の間の回転の伝達は、アクチュエータ部２０を介して行われる。回転機械が回転駆動されるているとき、アクチュエータ部２０全体も、両重錘５１、５２とともに回転している。
【００３０】
アクチュエータ軸２４（すなわちベーン２５、２６）がアクチュエータケーシング２１に対して相対的に静止しているとき、アクチュエータ軸２４とアクチュエータケーシング２１の相対角度は一定に保持される。アクチュエータ軸２４とアクチュエータケーシング２１の相対角度は、すなわち固定偏心重錘５１と可動偏心重錘５２の相対角度である。アクチュエータ軸２４とアクチュエータケーシング２１の相対角度が変化すると、固定偏心重錘５１と可動偏心重錘５２の相対角度すなわち偏心モーメントも変化する。
【００３１】
アクチュエータ軸２４には、ベーン２５（又はベーン２６）により区画される２つのベーン室Ａ、Ｂ（又はＡ’、Ｂ’）にそれぞれ給排油可能な一対の切換ポート２７、２８が設けられている。切換ポート２７はベーン室Ａ及びＡ’に給排油するＡポートであり、切換ポート２８はベーン室Ｂ及びＢ’に給排油するＢポートである。なお、ベーン室ＡとＡ’、ベーン室ＢとＢ’は実質的に同じ機能を有するものである。２つの切換ポート２７、２８に連通する２本の油路は、図２に示すようにアクチュエータ軸２４に内設され、軸方向に制御部３０まで延びている。
【００３２】
アクチュエータケーシング２１には、ベーン室Ａ、Ｂの空間に開口する一対の中間排油ポートｄ１及びｄ２が設けられている。同様に、ベーン室Ａ’、Ｂ’の空間に開口する一対の中間排油ポートｄ１’及びｄ２’が設けられている。なお、中間排油ポートｄ１とｄ１’、中間排油ポートｄ２とｄ２’は、実質的に同じ機能を有するものである。中間排油ポートｄ１（ｄ１’）及びｄ２（ｄ２’）に連通する各油路は、図２に示すようにアクチュエータケーシング２１に内設され、軸方向に制御部３０まで延びている。
【００３３】
図３は、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）及びｄ２（ｄ２’）と、ベーン２５（２６）との関係を模式的に示した断面図である（この図では中間排油ポートの油路がアクチュエータケーシングを貫通しているが、これは図示を簡単とするためである。以下の図においても同様）。（ａ）はアクチュエータケーシング２１の断面図であり、（ｂ）はアクチュエータ軸２４の断面図である。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）及びｄ２（ｄ２’）は、アクチュエータケーシング２１の内周上における所定の長さの円弧Ｃ１の両端位置に配置されている。第１の実施形態の場合、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）とｄ２（ｄ２’）の各開口は、円弧Ｃ１の両端位置の内側に隣接して位置するものとして円弧Ｃ１の長さを定義する。また、内周上における円弧Ｃ１の位置は、両重錘の相対角度（偏心モーメント）の１つの中間値に対応して設定される。
【００３５】
一方、図３（ｂ）に示すように、ベーン２５（２６）の外周は一定の長さの円弧Ｃ２をもって形成されている。ここで、円弧Ｃ１の長さと円弧Ｃ２の長さの関係は、
Ｃ１≦Ｃ２
となっている。つまり、一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）及びｄ２（ｄ２’）は、アクチュエータケーシング２１の内周上にて、ベーン２５（２６）の円弧Ｃ２と同じ長さかそれより短い円弧Ｃ１の両端位置の内側に隣接してにそれぞれ形成されている。これにより、ベーン２５（２６）は、所定の位置において、一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）及びｄ２（ｄ２’）を同時に閉鎖することが可能となる。
【００３６】
図４はアクチュエータ部２０を模式的に示す概略断面図であり、（ａ）は両重錘５１、５２の偏心モーメントが最大値のときを、（ｂ）は最小値のときを示している（図４の詳細な動作については後述する）。図４に示すように、一対の中間排油ポートｄ１及びｄ２は、ベーン室Ａ、Ｂを形成する空間に開口している。別の一対の中間排油ポートｄ１’及びｄ２’は、ベーン室Ａ’、Ｂ’を形成する空間に開口している。これらの中間排油ポートｄ１（ｄ１’）及びｄ２（ｄ２’）は、両重錘５１、５２の偏心モーメント（相対角度）を中間値に設定する際、ベーン室Ａ（Ａ’）、Ｂ（Ｂ’）からの排油のために専ら用いられる。基本的に、両重錘の偏心モーメント（相対角度）の１つの中間値に対して、一対の中間排油ポートが対応する（「’」付きの中間排油ポートは、「’」無しの中間排油ポートと一体のものと見なす）。
【００３７】
（２−２）制御部の構成
図２に示すように、制御部３０は、アクチュエータ部２０のアクチュエータ軸２４の延長部分である略円柱状の軸部材２４ａと、この軸部材２４ａと同軸に配置されたそれぞれ略円筒状の制御部ケーシング３１、油路ロータ３２、フランジ部材３３とを有する。
【００３８】
軸部材２４ａには、アクチュエータ部２０の一対の切換ポート２７、２８と連通する油路が内設されている。フランジ部材３３は、軸部材２４ａの外周上にベアリング３６を介して配置されている。フランジ部材３３は、その前端部３３ａがアクチュエータケーシング２１の端部に接続され、アクチュエータケーシング２１と一体に回転する。フランジ部材３３には、アクチュエータ部２０の中間排油ポートｄ１、ｄ２、ｄ１’、ｄ２’と連通する油路が内設されている。
【００３９】
制御部３０の最も外側に位置する制御部ケーシング３１は回転しない部材であり、軸部材２４ａとの間にはベアリング３４が介在し、フランジ部材３３との間にはベアリング３５が介在する。制御部ケーシング３１には、一対の制御ポートＳ１、Ｓ２と、一対の戻りポートＤ１、Ｄ２がそれぞれ外部に開口し、各ポートに対応する油路がそれぞれ内設されている。またドレンポートＤｒは、各ベアリングへの潤滑油の供給と本装置内の余剰油の排出を行うためのものである。
【００４０】
油路ロータ３２は、それぞれ回転する軸部材２４ａ及びフランジ部材３３と、回転しない制御部ケーシング３１の間に介在して設けられている。油路ロータ３２には、回転する部材の複数の油路と回転しない部材の複数の油路とをそれぞれ連通させるための複数の油路が内設されている。このような油路ロータは公知である。
【００４１】
これにより、アクチュエータ部２０の一対の切換ポート２７、２８は、制御部３０の制御ポートＳ１、Ｓ２とそれぞれ連通する。また、アクチュエータ部２０の一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）は、制御部３０の戻りポートＤ１、Ｄ２とそれぞれ連通する。
【００４２】
制御部３０に設けられた制御ポートＳ１、Ｓ２の各々は、外部の油圧源（図示せず）から一定圧力の圧油を給油するための給油ポートとして、又は、アクチュエータ部２０から外部の油圧源タンク（図示せず）に排油するための排油ポートとして機能する。制御部３０に設けられた戻りポートＤ１、Ｄ２の各々は、アクチュエータ部２０から外部の油圧源タンクに排油する場合の排油ポートとして機能する。制御部３０の各ポートと、油圧源又は油圧源タンクとの間には、後述する動作を制御するための開閉バルブ又は切換バルブ（図示せず）が適宜配置される。
【００４３】
なお図２は、主として各油路の機能を説明するための図であり、各油路の数又は位置等については図示の例に限られない。アクチュエータ部２０のタイプ（ダブルベーンかシングルベーン）により、また制御部３０の最適設計により、異なる数又は位置等とすることが可能である。
【００４４】
（３）第１の実施形態における起振力振幅制御装置の制御及び動作
図４〜図６を参照して、本発明の起振力振幅制御装置１０の制御及び動作を説明する。説明において図２を参照する場合がある。図４〜図６中の各図は、起振力振幅制御装置１０のアクチュエータ部２０を概略的かつ模式的に示した断面図である。なお、図４〜図６のいずれの状態においても、回転機械の全ての偏心重錘が同期回転を持続しているものとする。
【００４５】
（３−１）偏心モーメントの最大値と最小値の間の切換
図４（ａ）は、回転機械の両重錘５１、５２の偏心モーメントが最大値（相対角度最小）の状態を示し、（ｂ）は偏心モーメントが最小値すなわち零（相対角度最大）の状態を示している。
【００４６】
なお、図４では、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）の出口側（図２の戻りポートＤ１、Ｄ２に相当）に、外部への排油経路と、油圧源タンクＴと、これらの間に設けられた２ポート切換弁Ｖとを模式的に示している。２ポート切換弁Ｖは、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）の開閉を制御する。図４では、２ポート切換弁Ｖは閉状態となっている。図中、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）が閉状態の場合、黒色塗りつぶしで示している（以下の図においても同様。なお開状態の場合は白色で示すこととする）。
【００４７】
図４（ａ）の偏心モーメント最大値の状態へは、例えば（ｂ）の偏心モーメント最小値状態から次のような制御で移行する。まず（ｂ）の状態において、図２の制御部３０の制御ポートＳ１から切換ポート２７を介してベーン室Ａ（Ａ’）に圧油を供給し始め、ベーン室Ａ（Ａ’）の加圧を続ける。これにより、ベーン室Ｂ（Ｂ’）の圧油は切換ポート２８を介して制御ポートＳ２から排油され、油圧源タンクへ戻される。これにより、アクチュエータ軸２４に対してアクチュエータケーシング２１が相対的に右回動し、（ｂ）の状態から（ａ）の状態に移行する。
【００４８】
図４（ｂ）の偏心モーメント最小値（零）の状態へは、例えば図４（ａ）の偏心モーメント最大値の状態から次のように移行する。まず（ａ）の状態において、図２の制御部３０の制御ポートＳ２から切換ポート２８を介してベーン室Ｂ（Ｂ’）に圧油を供給し始め、ベーン室Ｂ（Ｂ’）の加圧を続ける。これにより、ベーン室Ａ（Ａ’）の圧油は切換ポート２７を介して制御ポートＳ２から排油され、油圧源タンクへ戻される。これにより、アクチュエータ軸２４に対してアクチュエータケーシング２１が相対的に左回動し、（ａ）の状態から（ｂ）の状態に移行する。
【００４９】
図４に示したように、偏心モーメントの最大値と最小値の間で切り換える場合は、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）は全て閉状態とする。なお、偏心モーメントを最大値又は最小値に保持する場合、ベーン室Ａ（Ａ’）又はベーン室Ｂ（Ｂ’）に対する圧油による加圧を持続する。
【００５０】
（３−２）偏心モーメントの最小値から中間値への切換
図５（ａ）〜（ｅ）は、偏心モーメントを最小値（図４（ｂ）参照）から中間値へ切り換える場合の制御及び動作の過程を示している。図４に示した２ポート切換弁Ｖ等の図示は省略している（以下の図においても同様）。
【００５１】
図５（ａ）の最小値の状態において、２ポート切換弁を開状態とし、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）を全て開状態とする。続いて図２の制御部３０の制御ポートＳ１、Ｓ２の双方から切換ポート２７、２８を介してベーン室Ａ（Ａ’）、Ｂ（Ｂ’）の双方に圧油を供給し始め、双方のベーン室Ａ（Ａ’）、Ｂ（Ｂ’）の加圧を続ける。
【００５２】
このとき、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）はベーン室Ｂ（Ｂ’）に開口しているので、ベーン室Ｂ（Ｂ’）の加圧により中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）からの排油が生じる（黒矢印参照）。この結果、ベーン室Ｂ（Ｂ’）はベーン室Ａ（Ａ’）より低圧となる。これにより、アクチュエータ軸２４に対してアクチュエータケーシング２１が相対的に右回動し始める。
【００５３】
図５（ｂ）では、ベーン２５、２６が、一方の中間排油ポートｄ２（ｄ２’）を閉鎖する位置に到達している。この結果、ベーン室Ｂ（Ｂ’）は他方の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）のみから排油を生じることになり、排油量が半分になるのでベーン室Ａ（Ａ’）とベーン室Ｂ（Ｂ’）の圧力差が小さくなり、右回動の速度は緩やかになる。
【００５４】
図５（ｃ）では、ベーン２５、２６が一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）の双方を閉鎖する位置に到達している。この時点では、中間排油ポートからの排油量はゼロとなり、ベーン室Ａ（Ａ’）とベーン室Ｂ（Ｂ’）の圧力差もなくなるが、アクチュエータ軸２４に対するアクチュエータケーシング２１の右回動の慣性があるため、直ちに停止せずに行き過ぎる場合があり得る。
【００５５】
図５（ｄ）では、慣性のためにアクチュエータ軸２４に対するアクチュエータケーシング２１の右回動が行き過ぎた場合を示している。この時点では、一方の中間排油ポートｄ２（ｄ２’）がベーン２５、２６から開放され、ベーン室Ａ（Ａ’）からの排油を生じる。この結果、ベーン室Ａ（Ａ’）はベーン室Ｂ（Ｂ’）より低圧となる。これにより、アクチュエータ軸２４に対してアクチュエータケーシング２１が、それまでとは逆の左回動を始める。
【００５６】
図５（ｅ）では、左回動により再びベーン２５、２６が一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）の双方を閉鎖する位置に到達している。ここでさらに左回動が行き過ぎた場合は、図５（ｂ）の状態となるので、図５（ｂ）〜（ｅ）の過程が数回繰り返され、次第に振れ幅が小さくなり、最終的に図５（ｅ）の状態で平衡状態に達し、完全に停止する。これにより偏心モーメントの中間値への切換が完了する。その後、この中間値の状態が保持される。中間値を保持する場合、制御ポートＳ１、Ｓ２からの給油による加圧を持続する。
【００５７】
中間値への切換完了後に、振動等により、ベーン２５、２６の位置が図５（ｅ）の状態からどちらかにずれた場合にも、図５（ｂ）又は図５（ｄ）の状態となるので、上述した過程を経て再び中間値に戻ることができる。
【００５８】
（３−２）偏心モーメントの最大値から中間値への切換
図６（ａ）〜（ｅ）は、偏心モーメントを最大値（図４（ａ）参照）から中間値へ切り換える場合の制御及び動作の過程を示している。基本的な制御及び動作は、図５と全く同じであるので、簡単に説明する。
【００５９】
図６（ａ）の最大値の状態において、図４に示した２ポート切換弁を開状態とし、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）を全て開状態としてから、図２の制御部３０の制御ポートＳ１、Ｓ２の双方から切換ポート２７、２８の双方を介してベーン室Ａ（Ａ’）、Ｂ（Ｂ’）に圧油を供給し始め、加圧を続ける。この時点では、ベーン室Ａ（Ａ’）から中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）を通して排油される結果、ベーン室Ａ（Ａ’）はベーン室Ｂ（Ｂ’）より低圧となり、アクチュエータ軸２４に対してアクチュエータケーシング２１が相対的に左回動し始める。
【００６０】
図６（ｂ）では、ベーン２５、２６が、一方の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）を閉鎖する位置に到達する結果、ベーン室Ａ（Ａ’）は他方の中間排油ポートｄ２（ｄ２’）のみから排油を生じることになり、左回動の速度が緩やかになる。
【００６１】
図６（ｃ）では、ベーン２５、２６が一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）の双方を閉鎖する位置に到達し、この時点では、中間排油ポートからの排油量はゼロとなるが、アクチュエータ軸２４に対するアクチュエータケーシング２１の左回動の慣性があるため、直ちに停止せずに行き過ぎる場合があり得る。
【００６２】
図６（ｄ）では、慣性のためにアクチュエータ軸２４に対するアクチュエータケーシング２１の右回動が行き過ぎることにより、一方の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）がベーン２５、２６から開放され、ベーン室Ｂ（Ｂ’）からの排油を生じる。これにより、アクチュエータ軸２４に対してアクチュエータケーシング２１が、それまでとは逆の右回動を始める。
【００６３】
図６（ｅ）では、右回動により再びベーン２５、２６が一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）の双方を閉鎖する位置に到達している。ここでさらに右回動が行き過ぎた場合は、図６（ｂ）の状態となるので、図６（ｂ）〜（ｅ）の過程が数回繰り返され、最終的に図６（ｅ）の状態で完全に停止する。これにより、偏心モーメントの中間値への切換が完了する。その後、この中間値の状態が保持される。中間値を保持する場合、制御ポートＳ１、Ｓ２からの給油による加圧を持続する。
【００６４】
仮に振動等により、ベーン２５、２６が図６（ｅ）の状態からどちらかにずれた場合にも、図６（ｂ）又は図６（ｄ）の状態となるので、上述した過程を経て再び中間値に戻ることができる。
【００６５】
（４）第１の実施形態における起振力振幅制御装置の変形例
図７は、アクチュエータ部２０の２つの変形例を示す図である。
図７（ａ）では、ベーン室Ａ、Ｂ側にのみ一対の中間排油ポートｄ１、ｄ２を設け、他方のベーン室Ａ’、Ｂ側には中間排油ポートを設けていない。この場合、ベーン室Ａ、Ｂとベーン２５が、図５及び図６で説明した制御及び動作を実現する。ベーン２６は、ベーン２５の動作に追随するのみである。
【００６６】
図７（ｂ）では、ベーン室Ａ、Ｂ側に１つの中間排油ポートｄ１を設け、ベーン室Ａ’、Ｂ’側にもう１つの中間排油ポートｄ２’を設けている。中間排油ポートｄ２’は、図７（ａ）の中間排油ポートｄ２と実質的に同じ機能を有するので、この場合も、図５及び図６で説明した制御及び動作を実現する。なお、図７（ｂ）の変形例では、中間排油ポートｄ１と中間排油ポートｄ２’は、１つのベーン２５の円弧の範囲内に配置されていないが、中間排油ポートｄ２’をｄ２に置き換えて考え、実質的に同じ構成であるとみなす。
【００６７】
図８（ａ）は、アクチュエータ部２０の別の変形例を示す図であり、（ｂ）〜（ｄ）はその制御及び動作の過程を説明する図である。
【００６８】
図８（ａ）では、回転機械の両重錘の異なる３つの偏心モーメント（相対角度）の中間値に対応するために、３対の中間排油ポートを設けている。３対の中間排油ポートは、アクチュエータケーシング２１の内周上における異なる角度位置にそれぞれ形成される。例えば、中間値と中間排油ポートは次のように対応している。
・中間値（相対角度２０％）＝中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）−α
・中間値（相対角度３６％）＝中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）−β
・中間値（相対角度５８％）＝中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）−γ
（但し、最大値を相対角度０％、最小値を相対角度１００％とする）
【００６９】
図示した３つの中間値の場合に限らず、複数の中間値に応じてそれぞれ中間排油ポートを設けることができる。１つの中間値に対して、基本的に一対の中間排油ポートが対応する。複数の中間値を設置することにより、有段階の偏心モーメント制御が可能となる。さらに、中間値をある程度細かい間隔で設置すると、実質的に無段階での偏心モーメント制御が可能となる。実質的に無段階といえる程度に細かく中間値を設置しておくと、例えば、通常は３、４段階程度の切換のみを行い、特別な場合には細かい切換を行うなど、選択的に制御することが可能となる。
【００７０】
図８（ｂ）は相対角度２０％の中間値に設定する場合を示す。この場合、αの位置の中間排油ポートのみを開状態とし、β及びγの位置では閉状態とする。この状態で、起振力振幅制御装置は、図５及び図６で説明したように制御及び動作する。例えば、最初のベーン２５、２６の位置が図８（ｂ）に示す位置ではなかった場合、切換ポート２７、２８の双方から圧油を給油し、双方のベーン室Ａ（Ａ’）、Ｂ（Ｂ’）を加圧することにより、ベーン２５、２６は移動して、αの位置の中間排油ポートを閉鎖するように停止する。
【００７１】
次に、図８（ｂ）の相対角度２０％の中間値から図８（ｃ）の相対角度３６％の中間値に変更する場合について説明する。先ずαの位置の中間排油ポートを閉状態とし、βの位置の中間排油ポートを開状態とする（γの位置は閉状態のまま）。続いて切換ポート２７、２８の双方から圧油を給油し、双方のベーン室Ａ（Ａ’）、Ｂ（Ｂ’）を加圧する。この時点ではベーン２５（２６）は、αの位置にあるので、中間排油ポートｄ２（ｄ２’）−βからの排油が生じることにより、ベーン室Ａ（Ａ’）が低圧となり、ベーン２５（２６）はベーン室Ａ（Ａ’）側へと回動する（アクチュエータケーシング２１は左回動する）。最終的にベーン２５、２６は、図８（ｃ）のβの位置の中間排油ポートを閉鎖するように停止する。
【００７２】
さらに、図８（ｃ）の相対角度３６％の中間値から図８（ｄ）の相対角度５８％の中間値に変更する場合についても同様である。先ずβの位置の中間排油ポートを閉状態とし、γの位置の中間排油ポートを開状態とする（αの位置は閉状態のまま）。続いて切換ポート２７、２８の双方から圧油を給油し、双方のベーン室Ａ（Ａ’）、Ｂ（Ｂ’）を加圧する。この時点ではベーン２５（２６）は、βの位置にあるので、中間排油ポートｄ２（ｄ２’）−γからの排油が生じることにより、ベーン室Ａ（Ａ’）が低圧となり、ベーン２５（２６）はベーン室Ａ（Ａ’）側へと回動する（アクチュエータケーシング２１は左回動する）。最終的にベーン２５、２６は、図８（ｄ）のγの位置の中間排油ポートを閉鎖するように停止する。
【００７３】
図８に示したように、相対角度の中間値すなわち偏心モーメントの中間値は、複数の段階で設定することができる。また、１つの中間値から別の中間値への変更、又は、最大値／最小値から１つの中間値への変更若しくはその逆の変更は、任意の順序で行うことができる。最大値／最小値へ変更する場合は全ての中間排油ポートを閉状態とした上で制御ポートＳ１、Ｓ２から給油又は排油を行えばよい。また、特定の中間値へ変更する場合はその中間値に対応する中間排油ポートのみを開状態とし他の中間排油ポートは閉状態とした上で制御ポートＳ１、Ｓ２の双方から給油を行えばよい。
【００７４】
（５）第２の実施形態における起振力振幅制御装置
図９は、本発明の第２の実施形態におけるアクチュエータ部の構成を示す、図３と同様の図である。第２の実施形態は、一対の中間排油ポートの位置とベーンの円弧長さとの関係が第１の実施形態と異なる点を除いて、その他の構成については上述した第１の実施形態と同じである。
【００７５】
図９（ａ）に示すように、一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）及びｄ２（ｄ２’）は、アクチュエータケーシング２１の内周上における所定の長さの円弧Ｃ１１の両端位置に配置されている。第２の実施形態の場合、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）とｄ２（ｄ２’）の各開口は、円弧Ｃ１１の両端位置よりも外側に隣接して位置するものとして円弧Ｃ１１の長さを定義する。また、内周上における円弧Ｃ１１の位置は、両重錘の相対角度（偏心モーメント）の１つの中間値に対応して設定される。
【００７６】
一方、図９（ｂ）に示すように、ベーン２５（２６）の外周は一定の長さの円弧Ｃ２１をもって形成されている。ここで、円弧Ｃ１１の長さと円弧Ｃ２１の長さの関係は、
Ｃ１１≧Ｃ２１
となっている。つまり、一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）及びｄ２（ｄ２’）は、アクチュエータケーシング２１の内周上にて、ベーン２５（２６）の円弧Ｃ２１と同じ長さかそれより長い円弧Ｃ１１の両端位置の外側に隣接してそれぞれ形成されている。第２の実施形態では、ベーン２５（２６）が一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）及びｄ２（ｄ２’）の双方を同時に閉鎖することはない。
【００７７】
（６）第２の実施形態における起振力振幅制御装置の制御及び動作
図１０を参照して、第２の実施形態における偏心モーメント最小値（零）から中間値への切換について説明する。
【００７８】
図１０（ａ）の最小値の状態において、２ポート切換弁を開状態とし、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）を全て開状態とする。続いて制御ポートＳ１、Ｓ２の双方から切換ポート２７、２８を介してベーン室Ａ（Ａ’）、Ｂ（Ｂ’）の双方に圧油を供給し始め、双方のベーン室Ａ（Ａ’）、Ｂ（Ｂ’）の加圧を続ける。
【００７９】
このとき、中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）はベーン室Ｂ（Ｂ’）に開口しているので、ベーン室Ｂ（Ｂ’）の加圧により中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）からの排油が生じる（黒矢印参照）。この結果、ベーン室Ｂ（Ｂ’）はベーン室Ａ（Ａ’）より低圧となる。これにより、アクチュエータ軸２４に対してアクチュエータケーシング２１が相対的に右回動し始める。
【００８０】
図１０（ｂ）では、ベーン２５、２６が、一方の中間排油ポートｄ２（ｄ２’）を閉鎖する位置に到達している。この結果、ベーン室Ｂ（Ｂ’）は他方の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）のみから排油を生じることになり、排油量が半分になるのでベーン室Ａ（Ａ’）とベーン室Ｂ（Ｂ’）の圧力差が小さくなり、右回動の速度は緩やかになる。
【００８１】
図１０（ｃ）では、ベーン２５、２６が一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）の双方を開放する位置に到達している。この状態では、ベーン２５、２６が一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）の間に位置する。この時点では各ベーン室から各中間排油ポートを介して排油されるため、ベーン室Ａ（Ａ’）とベーン室Ｂ（Ｂ’）の圧力差もなくなるが、アクチュエータ軸２４に対するアクチュエータケーシング２１の右回動の慣性があるため、直ちに停止せずに行き過ぎる場合があり得る。
【００８２】
図１０（ｄ）では、慣性のためにアクチュエータ軸２４に対するアクチュエータケーシング２１の右回動が行き過ぎた場合を示している。この時点では、一方の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）がベーン２５、２６により閉鎖され、ベーン室Ａ（Ａ’）からのみ排油を生じる。この結果、ベーン室Ａ（Ａ’）はベーン室Ｂ（Ｂ’）より低圧となる。これにより、アクチュエータ軸２４に対してアクチュエータケーシング２１が、それまでとは逆の左回動を始める。
【００８３】
図１０（ｅ）では、左回動により再びベーン２５、２６が一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）の双方を開放する位置に到達している。ここでさらに左回動が行き過ぎた場合は、図１０（ｂ）の状態となるので、図１０（ｂ）〜（ｅ）の過程が数回繰り返され、次第に振れ幅が小さくなり、最終的に図１０（ｅ）の状態で平衡状態に達し、完全に停止する。これにより偏心モーメントの中間値への切換が完了する。その後、この中間値の状態が保持される。中間値の状態では、ベーン２５、２６が一対の中間排油ポートｄ１（ｄ１’）、ｄ２（ｄ２’）の間に位置する。なお、中間値を保持する場合、制御ポートＳ１、Ｓ２からの給油による加圧を持続する。
【００８４】
中間値への切換完了後に、振動等により、ベーン２５、２６の位置が図１０（ｅ）の状態からどちらかにずれた場合にも、図１０（ｂ）又は図１０（ｄ）の状態となるので、上述した過程を経て再び中間値に戻ることができる。
【００８５】
なお、図１０では、最小値から中間値への移行の例を説明したが、最大値から中間値へ移行する場合も同じ制御により行う。さらに、第１の実施形態で示した各変形例は、第２の実施形態にも適用可能である。
【００８６】
（６）杭の施工方法
以上に述べた起振力振幅制御装置１０を取り付けた回転機械５０を用いて杭の打ち込み又は引き抜きを行う施工方法の一例は、次の通りである。
地盤に対して杭の打込み又は引抜きを行う工程中、回転機械５０を回転させた状態にて、既知の土質情報等に基づいて演算機能により両偏心重錘５１、５２の相対角度の目標値を算出する。当該深度の目標値に応じて起振力振幅制御装置１０により両偏心重錘５１、５２の最も適切な相対角度に変更し、杭の打ち込み又は引き抜きを行う。本発明では、相対角度は段階的に変更されるので、目標値に最も近い相対角度を選択する。
【００８７】
回転機械５０を停止することなく両偏心重錘５１、５２の相対角度を変更できるので、連続的に杭の打ち込み又は引き抜きを行うことができる。よって、機器の停止により余分な燃料や時間を費やすことなく、地盤に最適な起振力振幅で施工を行うことができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０  起振力振幅制御装置
２０  アクチュエータ部
２１  アクチュエータケーシング
２２、２３  シュー
２４  アクチュエータ軸
２５、２６  ベーン
２７、２８  切換ポート
２９  ベアリング
ｄ１、ｄ１’、ｄ２、ｄ２’  中間排油ポート
３０  制御部
３１  制御部ケーシング
３２  油路ロータ
３３  フランジ部材
３４、３５、３６  ベアリング
Ｓ１、Ｓ２  制御ポート
Ｄ１、Ｄ２  戻りポート
５０  回転機械
５１  固定偏心重錘
５２  可動偏心重錘
５３  ギア
５４  駆動軸
５５  従動軸
５６  駆動プーリ
１００  起振力振幅制御装置（従来）
２００  アクチュエータ部（従来）
３００  制御部（従来）
【図１】
2017023989.tif 000003
【図２】
2017023989.tif 000004
【図３】
2017023989.tif 000005
【図４】
2017023989.tif 000006
【図５】
2017023989.tif 000007
【図６】
2017023989.tif 000008
【図７】
2017023989.tif 000009
【図８】
2017023989.tif 000010
【図９】
2017023989.tif 000011
【図１０】
2017023989.tif 000012
【図１１】
2017023989.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月7日(2016.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記制御部（30）が、
前記アクチュエータ軸（24）の延長部分であって前記一対の切換ポート（27,28）と連通する油路を内設された軸部材（24a）と、
前記軸部材（24a）の外側に同軸に設けられ前記アクチュエータケーシング（21）と一体に回転しかつ前記一対の中間排油ポート（d2,d2）と連通する油路を内設されたフランジ部材（33）と、
前記一対の制御ポート（S1,S2）及び前記一対の戻りポート（D1,D2）がそれぞれ外部に開口しかつこれらに連通する油路を内設された制御部ケーシング（31）と、
前記軸部材（24a）及び前記フランジ部材（33）と前記制御部ケーシング（31）の間に介在してこれらの各油路をそれぞれ連通させるための複数の油路を内設された油路ロータ（32）と、を具備することを特徴とする
請求項２又は３に記載の起振力振幅制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載の起振力振幅制御装置（10）を取り付けた回転機械（50）を用いて杭の打ち込み又は引き抜きを行う施工方法であって、
杭の打込み又は引抜きを行う工程中、回転機械（50）を回転させた状態にて、既知の土質情報に基づいて演算機能により両重錘（51,52）の相対角度の目標値を算出し、目標値に最も近い相対角度の中間値を選択し、前記起振力振幅制御装置（10）を稼働させて両重錘（51,52）の相対角度を選択された中間値に変更し、杭の打ち込み又は引き抜きを行うことを特徴とする杭の施工方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明のさらに別の態様は、上記第１〜第３の態様の起振力振幅制御装置（10）を取り付けた回転機械（50）を用いて杭の打ち込み又は引き抜きを行う施工方法であって、
杭の打込み又は引抜きを行う工程中、回転機械（50）を回転させた状態にて、既知の土質情報に基づいて演算機能により両偏心重錘（51,52）の相対角度の目標値を算出し、目標値に最も近い相対角度の中間値を選択し、前記起振力振幅制御装置（10）を稼働させて両偏心重錘（51,52）の相対角度を選択された中間値に変更し、杭の打ち込み又は引き抜きを行うことを特徴とする。