JPH01192960A

JPH01192960A - コンクリートバイブレータ

Info

Publication number: JPH01192960A
Application number: JP63017112A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yoshida; 謙二吉田; Akinobu Shionoya; 塩野谷　晃伸; Kazuo Matsushita; 松下　一男; Isao Baba; 功馬場
Original assignee: Mikasa Sangyo Co Ltd; Shinano Electric Co Ltd
Current assignee: Mikasa Sangyo Co Ltd; Daiichi Components Ltd
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1989-08-03
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0833079B2; DE3901893A1; DE3901893C2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は脱泡用コンクリートパイプレークに関するもの
である。

（従来技術とその問題点）コンクリートの打設に当って使用されるコンクリートバ
イブレータ、例えば第１図（ａ）（ロ）のように起振子
を内蔵した振動部Ｉと、その駆動用のモータ部■からな
るバイブレータ零″体Ａ及びこれとケーブル（ａ）或い
は接続管体軸）によって接続される起動スイッチなどを
収容した駆動回路ボックスＢなどからなり、パイプレー
ク本体Ａをコンクリート中に差しこむことにより振動を
与えて、コンクリート中の気泡の充分な脱泡を図るコン
クリートバイブレータは、コンクリートを緻密なものと
して強度の高いコンクリート構造物を築造するのに欠く
ことのできないものである。

ところでこのコンクリートバイブレータの具備すべき主
たる性能として、■コンクリート中に差込んだとき振動
数の低下が少な（作業量の低下を招くことが少ないこと
、■コンクリートの硬軟例えば水分の少ないものと多い
ものであっても最も効率的な脱泡を行いうるように振動
数の可変設定が可能であること、■小型軽量、構造が簡
単であって故障が少なく、しかも少ない人数例えば−人
で容易に移動操作できること、■電源として特殊のもの
を使用することなく、電圧変動の大きい電源でも使用で
きることなどが要求されるが、その要求の殆どは振動発
生用の起振子例えば偏心振子を駆動回転するためのモー
タの特性により決定される。しかし従来広く駆動源とし
て使用されている例えばインダクションモータや高周波
駆動モータでは一長一短があり、一方を満足させれば他
方を満たすことができず、前記■〜■の要求のすべてを
満足させることができない。

例えば駆動源としてのインダクションモータは構造が簡
単堅牢で過負荷に）容易に耐え、しかも一般商用周波電
源によって使用できる利点があるが、その反面このモー
タは滑りを有するため負荷の変動によって回転数を変化
して振動数の大きな変化をまぬがれ得ない、従って例え
ば空中において起動してコンクリート中に投入すると、
回転数が例えば１２ｋｒｐ−から６　ｋｒｐ−程度に低
下する。このため必要な脱泡までに時間を要して作業量
を太きく低下したり脱泡を不十分とし易い欠点があり、
このような欠点はコンクリートの硬軟によっても発生す
る。またこのような欠点を防ごうとして容量に余裕をも
ったモータを使用すると大型高重量となるばかりでなく
高価となる。

また従来広（使用されている電動発電機や静止形インバ
ータ装置などの周波数変換装置によって、インダクショ
ンモータを高周波例えば２００Ｈｚ程度の周波数で駆動
する方式は、振動数を高くして作業量を増すことができ
るが、その反面周波数変換装置の使用によって高価とな
り、しかも総重量が大となる。これに加えて高周波駆動
であるため鉄損の増大を招いて、ロータ、ステータの両
者からの発熱を大とする。従って特に負荷の少ない空中
において長く運転したとき或いは長時間使用したときモ
ータを焼損するおそれがあるため、サーマルプロテクタ
を設けて熱保護する必要がある。従ってそれだけ不利と
なる。しかもインダクションモータであるため、滑りに
よる前記と同様の欠点を除くため、容量の大きい余裕を
もったものを使用しなければならない、このため大型高
重量となる。また従来のものは回転数が固定であるため
コンクリートの硬軟などに応じて回転数を可変できず、
しかも電圧変動の大きいエンジン発電機の使用は不利で
あって使用電源の制約が大きいなど、前記インダクシッ
ンモータ特有の欠点をもつ。

そこで最近インダクションモータに代えてセンサ付半導
子モータ別名ＤＣブラッシレスモーク、。

即ち永久磁石式回転子と、固定子、直流モータの刷子に
代る永久磁石回転子の回転位置検出用のホール素子など
の感磁素子及び整流子に代るトランジスタなどによる半
導体素子回路などから構成される所謂直流プラッシレス
モークを起振子の駆動源とする試みがなされている。

このモータによればその特性上の利点、即ちインダクシ
ョンモータに比べて小型で効率が高く（１０〜２０％高
い）、シかも定速制御性、可変速性などの制御性と起動
特性にすぐれ、しかもブラッシレスのもつ保守の容易化
などから、前記インダクションモータであるが故に生ず
る各種の欠点を排除できる。しかしその反面この方法で
は永久磁石回転子の回転位置の検出に使用されるホール
素子、エンコーダ、インダクタ素子などがバイブレータ
の振動、モータからの発熱などによって損傷し易いため
、故障の発生が多くなって保守管理において不利であり
、使用効率を低下する欠点がある。またこれを防ぐため
モータと起振子とよりなるバイブレータ本体と分離して
ホール素子などの駆動回路をボックス内に収容し、両者
をパイプレーク本体とケーブルによって接続する試みが
なされている。しかしこれによって制御可能なバイブレ
ータ本体と駆動回路間に許される距離は雑音障害などに
よる制約により最大１．５−程度である。従ってバイブ
レータの移動のためケーブル長を２０ｍ前後を要するコ
ンクリートバイブレータには適用が困難であるばかりか
、モータの電源線を含んだ制御線の数が１１本程度の太
いケーブルを必要とするため、バイブレータ本体の移動
に不利である難点があり、センサ付半導体モータのコン
クリートバイブレータへの適用には従来方式にない新た
な欠点をもたらすことになる。

（発明の目的）本発明は上記インダクションモータ、高周波駆動モータ
、センサ付半導体モータなどを駆動源とする従来のコン
クリートバイブレータのもつ各種の欠点を一挙に排除し
たコンクリートバイブレータの提供を目的としてなされ
たものである。

（問題点を解決するための本発明の手段）本発明の特徴
とするところは、永久磁石回転子の回転位置検出器とし
て、振動９発熱などによる損傷など耐環境性に太き（劣
るホール素子などを用いることなく、３相固定子巻線に
誘起される電圧、即ちギャップ内の磁束分布によって発
生し、回転数によってのみ周波数が変化する誘起電圧を
永久磁石回転子の回転位置検出に用い、これによりＰＷ
Ｍ、ＰＡＭ方式などにより制御される半導体インバータ
により、固定子巻線の供給電流を制御されるようにした
センサレス半導体モータを起振子の駆動源として使用す
る点にある。

次に本発明を一実施例により詳細に説明する。

（実施例の構成）第２図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例を示すバイブレ
ータ本体の分解斜視図と組立断面図、第３図はモータ及
びその制御回路図である。

第２図（ａ）において■は振動部であって、このうち（
１）は偏心振子、（１ａ）はその軸、（１ｂ）はカップ
リング、（１ｃ）はスナップリング、（１ｄ）はベアリ
ングであって、ベアリング（１ｄ）としては偏心振子（
１）より外径の大きいものが使用され、かつ長期間の使
用に耐えるものが使用される。■はモータ部であって、
このうち０）は固定子鉄心、（２ａ）は固定子巻線、（
２ｂ）は永久磁石回転子、（２ｃ）はその回転軸、（２
ｄ）はカップリングであって、上記偏心振子（１）のカ
ップリング（１ｂ）と結合される。　（２ｅ）はスナッ
プリング、（２ｆ）、　（２ｆ’）はベアリング回転軸
（２ｃ）を支承する。（３）は固定子巻線（２ａ）と後
記する駆動部とをケーブルにより接続するためのターミ
ナル具である。

次に（４）は振動筒であって、耐摩耗性などにすぐれた
材料によって作られる。（５）はモータケース、（６）
はターミナルケースであって、振動筒（４）とモータケ
ース（５）とは水密用Ｏリング（７）とジヨイントケー
ス（４ａ）を介して螺合結合される。またモータケ・−
ス（５）とターミナルケース（６）とは水密用Ｏリング
（８）を介して螺合結合され、内部に振動部■、モータ
部■を収容し、第２図ル）に示すパイプレーク本体Ａを
構成する。第２図（６）において（９）は駆動回路ボッ
クスで、その内部には後記する半導体チップとして形成
された回転位置検出回路、インバータ回路などが収容さ
れる。ＯΦは電源接続用のプラグ、ＯＤは起動停止用押
釦スイッチであって、パイプレーク本体Ａに近いケーブ
ル０りの中間に設けられる。

次に第３図において■、■はパイプレーク本体Ａを形成
する振動部とモータ部であって、モータ部■において（
２ｂ）は永久磁石回転子、（２ｃ）はその回転軸、（２
ａ）は３相固定子巻線であって星形接続される。Ｂは駆
動回路であって、このうちＢ１は永久磁石回転子の回転
位置検出回路であって、−端が３相固定子巻線（２ａ）
に並列接続された星形接続抵抗器Ｏωと、その中性点電
圧ｖ０．と３相星形接続固定子巻線（２ａ）の中性点電
圧ＶＯＷとが入力される差動増幅器（ロ）とよりなる、
Ｂ！は速度制御回路であって速度設定用信号回路０５）
を存し、これに設定された信号と差動増幅器（ロ）によ
り検出された信号との比較出力を送出する。Ｂ、はパル
ス変調出力を送出する転流制御回路、Ｂ４は転流制御回
路、Ｂ、によって転流位置が制御される全波形半導体イ
ンバータ回路、Ｇｅは整流器、Ｑ７）は平滑用コンデン
サであって、以上からなる駆動回路は上記速度制御回路
Ｂ、の速度設定用可変電源Ｑ５１の調整摘み（１５ａ）
が外部に位置するように、第２図ｂ）で示した駆動回路
ボックス９内に収容される。そしてケーブルα力とプラ
グ０ωにより商用周波電源などに接続される。　００は
起動停止用押釦スイッチであって、例えば押すことによ
ってオンとなり再び押すことによってオフとなるスイッ
チが用いられ、かつその操作電流を小さくし小型として
例えば第２図（ロ）のようにパイプレーク本体に近接し
たケーブル０２１の途中に埋めこみうるようにするため
、電流値の少ない例えばインバータ回路Ｂ４のベース信
号回路に接続される０次に以上の構成をもつ本発明コン
クリートバイブレータの動作について説明する。

（実施例の動作）電源からの交流を整流器側によって直流化したのち、イ
ンバータ回路Ｂ４によって設定された所要周波数の交流
に変換された電圧が加えられる星形接続された３相固定
子巻線（２ａ）の誘起電圧は主として基本波と、ギャッ
プの磁束分布によって定まるレベルの高調波、主として
第３！Ｉｉ波とからなることは周知である。ここで基本
波は１２０度宛０角度間隔を有しているため、３相固定
子巻線（２ａ）へ中性点に現れることがなく、同相であ
る基本波の３倍の周波数をもつ電圧、即ちモータの回転
数と同期して周期の変わる第３奇数調波電圧ｖ、３のみ
を得ることができる。従って各相の電圧が平衡していれ
ばその中性点に基本波成分電圧が現れることがなく、ま
た電源電圧がほぼ基本成分のみであれば中性点の電位が
常に零に保たれる、３相星形接続の抵抗器（１３）の中
性点電位Ｎ、１を基準れベルとして、３相固定子巻線（
２ａ）の中性点電位Ｎ、８との差をとれば、永久磁石回
転子の回転に同期し、かつ回転数に比例して繰返し周期
の変わる第３ｔＪＲ波電圧成分を得ることができる。従
って振動やモータの発熱などによって損傷し易いなど耐
環境性に著しく劣り、故障多発の原因となるホール素子
などを用いることなく、しかもホール素子などのように
モータに近接させることなくバイブレータ本体Ａから離
れた位置において電気的に永久磁石回転子の回転位置の
検出が可能となる。

即ち速度制御回路Ｂ８に入力される速度設定回路ａωか
らの設定用クロックパルスを基準として、回転位置検出
回路Ｂ、からの繰返し周期に対応するパルス信号とを比
較し、その検出誤差周期信号が常に零となるように転流
制御回路Ｂ、を介してインバータ回路Ｂ４をパルス幅変
調出力により負帰還制御して固定子巻線（２ａ）に供給
する電流を制御することにより、常に設定回転数に追随
した回転数の一定制御が行われる。しかも設定回転数を
可変としているので必要に応じて自由に所望の回転数、
従って振動数を得ることができる。

（他の実施例）以上の実施例においてはインバータの転流制御にパルス
幅変調方式所謂ＰＷＭＩＩ’１１方式を用いたが、例え
ば第４図に示すチョッパ制御式所謂ＰＡＭインバータを
用いることができる。なお公知であるので説明を省略す
る。また以上の実施例では固定子巻線に生ずる第３ｉ１
波電圧により永久磁石回転子の回転位置の検出を行うよ
うにした半導体モータを使用した例について述べたが、
固定子巻線にそれぞれ発生する駆動電源周波数の逆起電
力を永久磁石回転子の回転位置検出に用いる半導体モー
タを使用することができる。

以上のように本発明では永久磁石回転子の回転位置の検
出に、固定子巻線に誘起される電圧を用いた半導体モー
タをバイブレータの駆動源として用いているので、前記
した従来バイブレータのもつ各種の欠点は一掃され、コ
ンクリートバイブレークに要求される性能をほぼ満足さ
せうるすぐれた効果を奏する。即ち■固定子巻線に誘起
する電圧を永久磁石回転子の回転位置検出信号として利
用して、直流モータの刷子に相当する作用を行われるの
で、振動やモータの発生熱による損傷など耐環境性に著
しく劣るホール素子などを使用する必要がない、また■
誘起電圧を位置検出に用いるので、バイブレータ本体と
駆動回路ボックスとの距離を所要の距離（例えば前述の
２０ｍ）以上離しても差し支えなく、しかも駆動回路ボ
ックースとパイプレーク本体とを接続するケーブルの芯
線数は、例えば回転位置検出に第３調波を用いた場合、
固定子巻線用の３本の芯線で済み、ケーブルを太くする
ことがないので従来のセンサ付半導体モータの使用によ
るバイブレータの欠点は一掃される。

■更に本発明では速度設定回路の基準信号周期を設定替
することにより、任意の一定振動数を得ることができる
ので、コンクリートの硬軟にあわせて最適な振動をコン
クリートに与えることができるばかりでなく、電源電圧
の変動があっても回転数を一定にすることができるので
一般商用周波電圧、更にはエンジン発電機によっても駆
動できるので使用電源の制約がない、これに加えて回転
数が一定制御されるので、従来のインダクションモータ
のように滑りによる振動数の低下がなく、これによる作
業量の低下防止を図りうる。また更にインダクションモ
ータによる場合のように滑りによる振動数の低下のため
容量の大きいモータを使用する必要がないのでバイブレ
ータをそれぞれ小型軽量とすることができ、最近におけ
る建設労働者の高齢化に対応できる。■専用高周波電源
例えば電動発電機を必要としないのでそれだけ構成。

簡単、しかも安価となる。０回転子は永久磁石式である
ので発熱がなく、発熱部となるステータもロータの外側
に位置し、その冷却が容易である。

■半導体モータはインダクションモータより１０〜２０
％効率が高いので、それだけ小型軽量となり電力消費も
少ない、■起動停止用スイッチを小電流回路、例えば第
３図に示すインバータＢ４のベース信号回路に設けるこ
とができるので小型となる。

従ってスイッチとしてリードスイッチ、スナップスイッ
チを用い、これをバイブレータ近傍のケーブル内に埋込
んで使用でき、またケーブルの上から操作できるように
して水密構造とすることができるのでスイッチの破損や
感電の危険がない、またバイブレータの近傍にスイッチ
を設けることができるので、コンクリート中へのバイブ
レータの差込みと起動を一人で行うことができるばかり
でなく、遠隔操作も可能となるので操作上の自由度を増
すことができる。■インダクションモータを用いたもの
に比べて小型軽量となり、−人で運搬が可能になるので
、ビルなどの工事現場のフロア移動が従来のものに比べ
て容易になるなど、バイブレータとして要求される性能
を満足させうる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンクリートバイブレータの構造概略図、第２
図は本発明の一実施例を示すバイブレータ本体の分解斜
視図及び全体構成を示す部分断面図、第３図はその電気
回路図、第４図は他の転流制御方式の説明図である。Ａ・・・パイプレーク本体、■・・・振動部、（１）・
・・偏心振子、（１ａ）・・・その軸、　（１ｂ）・・
・カップリング、（１ｃ）・・・スナップリング、（１
ｄ）・・・ベアリング、■・・・モータ部、Ｃ）・・・
固定子鉄心、（２ａ）・・・３相星形接続固定子巻線、
（２ｂ）・・・永久磁石回転子、（２ｃ）＝回転軸、（
２ｄ）−・・カップリング、（２ｅ）　・・・スナップ
リング、（２ｆ）　（２ｆ’）・・・ベアリング、（３
）・・・ターミナル具、（４）・・・振動筒、（５）・
・・モータケース、（６）・・・ターミナルケース、（
７）（８）・・・Ｏリング、Ｑｌ・・・プラグ、００・
・・起動停止用押釦スイッチ、（１２）・・・ケーブル
、Ｂ・・・駆動回路、Ｂ＋・・・回転位置検出回路、（
１３）・・・星形接続抵抗器、０４）・・・差動増幅器
、Ｂ！・・・速度制御回路、（１５）・・・速度設定用
信号回路、Ｂ、・・・転流制御回路、Ｂ４・・・インバ
ータ回路、Ｑ６）・・・整流器、面・・・平滑用コンデ
ンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）永久磁石回転子と３相固定子巻線を備えたモータ
と、このモータにより駆動される起振子とよりなるバイ
ブレータ本体と、前記３相固定子巻線の誘起電圧を検出
し、これを速度設定回路出力と比較して速度制御出力を
送出する速度制御回路と、この回路の出力により負帰還
転流制御されて前記モータの入力を制御する半導体イン
バータ回路を備えたことを特徴とするコンクリートバイ
ブレータ。