JPH06316906A - 突き固め機械の振動周波数制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は突き固め機械の振動周波数を共振周波
数に制御しながら物質を突き固める方法及び装置を提供
することを目的とする。 【構成】周波数の制御は突き固め機械１００の地面接触
部材１０２がその最下端位置にある実際の時間を決定す
る装置４００により達成される。これは偏心して取り付
けられた振動発生質量２０６の１回転の間に、地面接触
部材１０２の垂直加速度が最大値を有する時間を測定す
ることにより決定される。振動発生偏心質量２０６が所
定位置にあるときと地面接触部材１０２が最大値のとき
の時間差が、地面接触部材１０２と偏心取付部材２０６
との間の位相角関係φを計算するのに使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般的に振動工具により
突き固められる物質の密度を増加する装置及び方法に関
し、特に振動工具により地面に付与される振動の周波数
を制御する装置及び方法に関する。

【０００２】

【背景技術】振動突き固め機の効率はドラム又はプレー
ト等の振動突き固め機の物質接触部材が土、破砕された
砂利等の突き固められる物質に対する衝撃周波数に依存
することがよく知られている。衝撃周波数の最適値は、
突き固め機械を含む接触要素と土との間に印加される力
の共振周波数に対応することがテストにより示されてい
る。さらに、突き固め力、即ち接触要素により土に加え
られる全印加力（ＴＡＦ）は共振周波数のとき最大値を
有している。

【０００３】共振周波数は、振動突き固め機の物理的特
性、物質接触部材に振動を発生させる偏心部材の質量、
突き固められる物質及びこれを支持する物質の物理的特
性及び密度等の幾つかの関連した要素に依存する。これ
らの相関関係は共振周波数状態を維持するために突き固
め操作の間に連続して周波数調整が行われることを要求
する。

【０００４】物質接触部材がその垂直方向最下端位置に
あるときの垂直方向基準位置に対する回転振動発生部材
の角度位置（本明細書においては以下位相関係又は位相
角φとして示される）は、共振周波数に特に反応しやす
いパラメータであることがよく知られている。

【０００５】回転偏心質量と物質接触部材の位置関係、
即ち位相角に基づいた周波数制御システムの例は、Alba
ret S. A. に対して1979年１月12日に発行されたフラン
ス特許第 2,390,546号及びJesse W. Harres に対して19
74年３月19日に発行された米国特許第 3,797,954号に記
載されている。しかし、これらの構造はその有効性を制
限するための幾つかの固有の制限を有している。

【０００６】両方のシステムともドラムの変位の振幅を
測定するシャーシに取り付けられたセンサを含んでい
る。振動突き固め機によく用いられる双方の特許のドラ
ムは弾性取付部材によりシャーシに取り付けられてい
る。しかし、シャーシ自体が車両駆動トレーン又は回転
ドラムからシャーシに伝達される力により、操作の間に
垂直方向変位にさらされる。

【０００７】よってこれらの構造においては、シャーシ
に取り付けられたセンサはドラムの実際の空間位置では
なくてシャーシとドラムとの間の相対変位を検出するこ
とになる。よってこのタイプの構造は、偏心的に負荷さ
れた回転シャフトの周波数を有効に制御するには十分な
正確性を欠くことになる。

【０００８】突き固め操作の間に突き固められる物質の
密度を評価する多くの装置及び方法が提案されている。
例えば、Kerridgeに対して1971年８月17日に発行された
米国特許第 3,599,543号は、地面が十分突き固められる
ときの車両の振動ローラ上の点の楕円状パスの長軸の長
さと軸の長さとを比較する。Heinz Thurner に対して19
78年２月27日に発行されたスウェーデン特許第76 08709
号は、基本周波数及び一次又は高次の高調波周波数での
振動ローラの垂直運動の振幅を測定し、測定された基本
周波数及び高調波周波数の比を計算する。

【０００９】Geodynamic Thurner AB 等に対して1982年
６月28日に発行されたスウェーデン特許第80 08299号
は、突き固めの程度を振動突き固め機の垂直運動を示す
波形に関連付けている。1986年５月20日に発行され、Ge
odynamic Thurner AB に対して譲渡されたスウェーデン
特許第84 05801号は、振動ドラムの水平方向加速度を検
出することにより振動突き固め機の突き固めの程度を予
測する装置及び方法を記載している。

【００１０】上述した装置及び方法により測定されたパ
ラメータの値は偏心して取り付けられた部材の回転周波
数に影響される。このことが振動突き固め機を最も効率
的な方法で使用すること、即ち突き固め作業の間中突き
固め機を共振周波数に維持するために偏心的に負荷され
た回転シャフトの周波数を調整することを阻止してい
る。

【００１１】本発明は上述した問題点を克服することを
目的とする。偏心的に負荷された回転シャフトの周波数
を正確に制御する装置及び方法を提供することが望まし
い。また、変化する作業条件下で、偏心質量と地面接触
部材の最下端位置との間の位相関係を正確に決定する装
置を提供することが望ましい。

【００１２】さらに、突き固められる物質の密度を連続
して評価する周波数に関連した周波数制御装置を提供す
ることが望ましい。物質の密度を連続して評価するとと
もに共振状態を維持するために衝撃周波数を調整するこ
とにより、突き固め作業が効率的に達成できる。さら
に、突き固め作業の品質も保証される。

【００１３】

【発明の開示】本発明の一つの側面によると、物質接触
部材と、物質接触部材に回転可能に取り付けられたシャ
フトと、シャフトに偏心的に取り付けられた部材と、シ
ャフトを回転する手段とを有する突き固め機械の振動周
波数を制御する装置が提供される。振動周波数を制御す
る装置はさらに、偏心取付部材の存在を検出し、偏心取
付部材が所定位置にあるときに信号を発生する手段を含
んでいる。

【００１４】振動周波数制御装置はさらに、前記物質接
触部材の垂直加速度を示す信号を発生する手段と、タイ
ミング信号を発生する手段と、偏心取付部材が前記所定
位置にあるときを決定し、加速度信号が最大値を有する
ときを決定し、位置信号と加速度最大値との間の時間差
を測定し、測定された時間差の間に偏心取付部材により
横切られる放射角の値を計算し、計算された放射角の値
に対応する信号を発生する手段とを含んでいる。

【００１５】振動周波数制御装置はさらに、計算された
放射角の値を基準値と比較し、計算された放射角の値と
基準値との間の差分を示す制御信号を発生する手段を含
んでいる。

【００１６】突き固め機械の振動周波数を制御する装置
の他の特徴として、偏心取付部材の連続した２回転サイ
クルの間での検出された偏心部材位置信号と加速度最大
値信号との間の時間差を測定し、測定された２回の時間
差を平均化し、連続した２回の回転サイクルの間での偏
心取付部材により横切られる放射角の平均値を計算し、
放射角の計算された平均値に応じて信号を発生する手段
を含んでいる。

【００１７】本発明の他の側面によると、突き固め機械
の物質接触部材の垂直加速度を示す信号を発生し、時間
信号を発生し、加速度信号、時間信号及び回転シャフト
に偏心して取り付けられた部材の位置を示す信号を受け
取るステップを含む突き固め機械の振動周波数の制御方
法が提供される。

【００１８】偏心取付部材が所定位置になる時刻、及び
加速度信号が最大値を有する時刻が決定される。位置信
号と加速度最大値信号との間の時間差が測定され、測定
された時間差の間に偏心取付部材により横切られる放射
角の値が計算される。

【００１９】計算された放射角の値に対応する信号が発
生され、基準値と比較される。計算された放射角信号と
基準値との間の差分が偏心取付部材の回転周波数を制御
する制御信号の値を提供する。

【００２０】振動周波数の制御方法の他の特徴として
は、偏心取付部材の連続した２回転サイクルの間に検出
された偏心部材の位置信号と加速度最大値信号との間の
時間差を測定し、測定された２回の時間差を平均化し、
連続した２回の回転サイクル中での偏心取付部材により
横切られる放射角の平均値を計算し、放射角の平均値に
応じた信号を発生するステップを含んでいる。

【００２１】

【発明を実施するための最良の態様】土、破砕した砂
利、れき青質混合物等の突き固められる物質１０の密度
を増加する振動工具（突き固め機）１００は一対の物質
接触部材１０２，１０４を含んでいる。物質接触部材１
０２，１０４は、通常は突き固め機１００のシャーシ１
０６に回転可能に取り付けられたスムーズな鋼ドラムで
ある。図２に示されているように、ドラム１０２，１０
４は複数のゴム又はエラストマ製取り付けブロック１０
７により振動的に隔離されている。

【００２２】振動突き固め機１００はエンジン１０８に
より駆動され図示しないホース又は他の管路等により流
体圧モータ（油圧モータ）に接続された流体圧ポンプ
（油圧ポンプ）１１０を含んでおり、流体圧モータはポ
ンプ１１０により供給される加圧流体により駆動され
る。例えば、流体圧モータ２００がシャーシ１０６の前
端部に取り付けられており、前部ドラム１０２を駆動す
る。シャーシに取り付けられた第２の流体圧モータ２０
２が、ドラム１０２に回転可能に取り付けられたシャフ
ト２０４に取り付けられている。

【００２３】突き固め機１００はさらに回転シャフト２
０４に偏心して取り付けられた部材２０６を含んでい
る。好ましくは、本明細書において偏心質量、偏心体、
又は偏心して取り付けられた回転シャフトとも呼ばれる
偏心して取り付けられた部材２０６は、各々の半径方向
位置が制御棒２０８により調整される異なる質量を有す
る２つのセクションから構成される。

【００２４】２つのセクションが互いに半径方向に１８
０°オフセットしているときには、正味の偏心質量は最
小値となる。もし２つのセクションが同一半径方向位置
に整列すると、正味の偏心質量は最大値を有する。２つ
のセクションを互いに中間位置に整列させると、正味の
偏心質量が最小値と最大値の間の値をとることになる。

【００２５】よって、制御棒２０８の各々の位置により
偏心して取り付けられた部材２０６の質量の３つの値、
従って３つの振動エネルギーレベルが提供される。代案
として、偏心して取り付けられた部材２０６の質量値の
連続した範囲を提供するために、２つのセクションの各
々の位置が自動的に制御されながらシフトされてもよ
い。

【００２６】偏心して取り付けられた部材（以下偏心部
材という）２０６はシャフト２０４の軸線と一致する軸
線α回りに流体圧モータ２０２により回転される。偏心
部材２０６の重心とシャフト２０４の回転中心αとの間
の距離は偏心部材２０６の重力中心の回転半径を示し、
図２においてｒで示されている。

【００２７】偏心部材２０６が回転すると、不均衡な力
がドラム１０２に伝達され、ドラム１０２に振動運動を
発生させる。ドラム１０４はドラム１０２と同様な方法
でシャーシ１０６上に弾性的に取り付けられており、流
体モータと偏心して取り付けられた回転シャフトとを有
している。

【００２８】突き固め機１００はドラム１０２の非回転
要素上に取り付けられた加速度計２１０を含んでいる。
本発明の望ましい実施態様においては、加速度計２１０
は軸受要素２１４により偏心部材２０６を実質上包囲す
るハウジング２１６に連結されたリング２１２上に取り
付けられている。図２に示されているように、ハウジン
グ２１６はドラム１０２に直接取り付けられており、偏
心質量２０６はハウジング２１６内に取り付けられた軸
受上で支持されている。故に、偏心質量２０６はリング
２１２と独立して回転可能である。

【００２９】シャーシ１０６に対するリング２１２の回
転は、リング２１２の横方向反対側からブラケット２２
０に伸長する一対のスプリング２１８により防止され
る。ブラケット２２０は回転駆動モータ２００を支持す
るシャーシ１０６に取り付けられた非回転プレートに取
り付けられている。

【００３０】第２加速度計２３０がシャフト１０６上に
取り付けられている。加速度２１０，２３０は好ましく
は、周波数範囲１〜５０００Ｈｚで感度１００ｍＶ／ｇ
を有する圧電加速度計である。このような特性を有する
加速度計は市販されている。

【００３１】半径方向に伸長したタブ２４０が偏心部材
２０６と半径方向に整列してシャフト２０４上に取り付
けられている。変換器２４２が、タブ２４０及び半径方
向に整列した偏心部材２０６が回転サイクルの最下端で
垂直に展開するときのタブ２４０を検知できるようにシ
ャーシ１０６に取り付けられたブラケット上に取り付け
られている。回転部材の検知に変換器を使用することは
よく知られた技術であり、それ以上の説明を本明細書で
は省略する。

【００３２】突き固め機１００はさらに運転ステーショ
ン２５０を含んでいる。運転ステーションは後に詳細に
説明する本発明に関連した制御装置、データエントリ及
び表示装置に加えて、よく知られた車両操作及びモニタ
制御装置を含んだ制御パネル２５２を有している。

【００３３】図３は変換器２４２とシャーシ及びドラム
加速度計２１０，２３０で発生される信号の関係を図式
的に示している。変換器２４２は偏心部材２０６が変換
器２４２を通過したことを示すパルス特性を有する信号
３００を提供する。よってこの信号は偏心部材２０６が
垂直方向最下端位置にあることを示している。

【００３４】シャーシ及びドラム加速度計２１０，２３
０はそれぞれシャーシ１０６及びドラム１０２の加速度
を示す実質上正弦波形状の信号３０２及び３０４を提供
する。後でより詳細に説明されるように、クロックが偏
心部材２０６の連続した２回転から構成されるデータ獲
得期間３０８の間のタイミング信号を提供する。部材２
０６の第３回転の間に演算が行われるリアルタイム処理
期間３１０が発生する。

【００３５】システムブロック図 図４は振動工具１００の周波数を制御するための装置４
００の主な構成部品のブロック図を示している。本発明
の望ましい実施態様においては、制御装置４００はさら
に、例えばその値が振動周波数を制御するために使用さ
れる位相角φの計算、物質接触部材１０２により突き固
められる物質１０に加えられる全印加力の計算のような
他の付加的な制御機能を達成する。

【００３６】制御装置４００の周波数制御機能は他の制
御機能と同時に達成されるので、振動工具の周波数制御
を制御装置４００の全体的操作に関連して説明すること
にする。

【００３７】図４において、ブロック４０１及び４０２
はそれぞれドラム及びシャーシ加速度計２１０，２３０
を示している。前に説明したように、これらの加速度計
は圧電加速度計であり、アナログ信号を発生してフィル
タ４０３，４０４にそれぞれ送出する。

【００３８】これらのフィルタは信号を初期調整するも
のであり、望ましい実施態様においてはナショナル・セ
ミコンダクタ・コーポレーションから販売されている６
次のバターワースフィルタである。濾波された加速度信
号は次いで各々のデジタル／アナログ変換器（Ａ／Ｄ変
換器）４０５，４０６に送出される。変換器４０５，４
０６はアナログ入力信号を受け取り、これらを８ビット
のデジタル信号に変換する。

【００３９】ドラム及びシャーシ加速度計信号は同一期
間の間に制御システムにより獲得されることが望ましい
ので、Ａ／Ｄ変換器４０５，４０６は１本のアドレスラ
インを介して選択される。Ａ／Ｄ変換器４０５，４０６
の出力信号は１６ビットのバスを介して信号調整回路４
０８に入力される。望ましい実施態様においては、信号
調整回路４０８に入力された信号は−５ボルト〜＋５ボ
ルトの範囲の電圧信号である。

【００４０】前進／後進センサ４１０が、車両ドラムの
進行方向に応じて信号調整回路４０８にデジタル信号を
送出する。例えば、レーダ又はソナー装置のような非接
触変換器の距離センサ４１２がアナログ信号をＡ／Ｄ変
換器４１３に送出し、このＡ／Ｄ変換器４１３が距離に
関連したデジタル信号を信号調整回路４０８に入力す
る。

【００４１】最後に、ブロック４１４の偏心位置センサ
が車両ドラム１０２中で回転する偏心質量２０６の角度
位置に関連した信号を信号調整回路４０８に送出する。
偏心位置センサ４１４については後で詳細に説明する。
信号調整回路４０８は上述した多くの周辺装置とマイク
ロプロセッサ４２０との間の電気的インタフェースを提
供する。信号調整回路４０８とマイクロプロセッサ４２
０との間では通信が直接行われる。

【００４２】マイクロプロセッサ４２０はデジタル／ア
ナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）４２２に出力信号を送出
する。デジタル信号はＤ／Ａ変換器４２２によりアナロ
グ信号に変換され、駆動回路４２４を介してサーボ弁４
２６に供給される。サーボ弁４２６は偏心質量２０６を
駆動する油圧モータ２０２の油圧の流れを調整し、マイ
クロプロセッサ４２０から提供される信号に応じて偏心
質量の速度を変更する。この制御は、車両のオペレータ
により選択された回転方向に応じた２方向である。

【００４３】この制御システム４００は制御パネル２５
２上に取り付けられ、信号調整回路４０８を介してマイ
クロプロセッサ４２０に接続されたキーボード４２８及
びディスプレイ４３０を含んでいる。キーボード４２８
は制御システム４００と通信するために使用され、ディ
スプレイ４３０は車両のオペレータに情報を供給するた
めに使用される。

【００４４】図５は偏心位置センサ４１４のブロック図
を詳細に示している。偏心位置変換器２４２は、偏心質
量２０６が回転サイクルの実質上底部で地面に対して垂
直に展開している位置を通過する毎に発生される電気パ
ルスを含んだ信号３００を発生する。この位置で、車両
ドラム１０２により加えられる突き固め力は最大値とな
る。制御システム４００によりなされた全ての測定はこ
の偏心位置信号３００と同期される。

【００４５】この信号３００はＡＮＤゲート５０４の第
１入力端子に入力される。ＡＮＤゲート５０４の第２入
力端子は測定処理フリップフロップ５０６の出力端子に
接続される。フリップフロップ５０６のセット及びリセ
ット端子はマイクロプロセッサ４２０の出力端子にそれ
ぞれ接続される。

【００４６】ＡＮＤゲート５０４の出力端子はカウンタ
５０８に接続されており、カウンタ５０８の出力端子は
１カウント比較器５１０及び３カウント比較器５１２に
それぞれ接続されている。１カウント比較器５１０の出
力端子は第２フリップフロップ５１６のセット端子に接
続されており、３カウント比較器５１２の出力端子は第
２フリップフロップ５１６のリセット端子に接続されて
いる。

【００４７】１及び３カウント比較器５１０，５１２の
出力端子はまたＯＲゲート５１８の入力端子にも接続さ
れており、ＯＲゲート５１８の出力端子はマイクロプロ
セッサ４２０の割込端子に接続されている。３カウント
比較器５１２の出力端子はカウンタ５０８のリセット端
子と標本化保持装置５１４のＯＦＦ端子にも接続されて
いる。第２フリップフロップ５１６の出力端子は標本化
保持装置５１４のＯＮ端子に接続されている。

【００４８】第２カウンタ５１７はマイクロプロセッサ
４２０に接続されたクロック入力端子を有している。カ
ウンタ５１７のクロック出力端子は標本化保持装置５１
４のクロック入力端子に接続されており、標本化保持装
置５１６の出力端子はマイクロプロセッサ４２０の第２
割込端子に接続されている。望ましい実施態様において
は、マイクロプロセッサ４２０との接続は信号調整回路
４０８を介して行われる。

【００４９】偏心位置センサ４１４の作用を以下に説明
する。ＡＮＤゲート５０４の入力端子に接続されたフリ
ップフロップ５０６の出力端子はマイクロプロセッサ４
２０からの信号により論理“１”に当初セットされる。
ＡＮＤゲート５０４の他の入力端子に偏心位置変換器２
４２からの信号が入力されると、パルスがカウンタ５０
８に出力される。

【００５０】カウンタ５１７は８ＭＨｚのマイクロプロ
セッサのクロック周波数を６．０２４ＫＨｚのデータ標
本化率を提供するのに十分なファクタで分周する。この
標本化周波数は３０００ｒｐｍの回転速度で偏心質量２
０６の１回転当り少なくとも１２０ポイント標本化され
ることを保証する。

【００５１】ＡＮＤゲート５０４から第１のパルスが発
生すると、１カウント比較器５１０がＯＲゲート５１８
を介して割込信号をマイクロプロセッサ４２０に送出
し、第２フリップフロップ５１６をセットする。第２フ
リップフロップ５１６は標本化保持装置５１４を“Ｏ
Ｎ”にする。標本化保持装置５１４は概略６ｋＨｚの標
本化率でカウンタ５１７からクロックパルスの受け取り
を開始する。

【００５２】ＡＮＤゲート５０４から第３のパルスが発
生すると、３カウント比較器５１２がＯＲゲート５１８
を介してマイクロプロセッサ４２０に割込パルスを入力
し、第２フリップフロップ５１６をリセットして標本化
保持装置５１４を“ＯＦＦ”にするとともに、カウンタ
５１８を“０”にリセットする。標本化保持装置５１４
に蓄積されたデータは偏心質量２０６が完全に２回転す
るのに要する時間を示しており、このデータは割込信号
としてマイクロプロセッサ４２０に入力される。

【００５３】ソフトウェアの説明 図６乃至図１１は本発明の望ましい実施態様に使用され
るコンピュータソフトウェアのフローチャートを示して
いる。このフローチャートの説明はコンピュータプログ
ラマをして望ましい実施態様を実行するコンピュータソ
フトウェアをドラフトするのに十分に詳細である。

【００５４】フローチャートは幾つかの主要セクション
に分割されて説明される。これらは図７ａ及び７ｂに示
すメインプログラムルーチンと、図１１ａ及び１１ｂに
示す検出されたデータをリアルタイムで処理するルーチ
ンと、図９ａ及び９ｂに示す車両の通過の最終部でデー
タの処理をするルーチンとを含んでいる。

【００５５】望ましい実施態様においては、メインルー
チン及び通過最終端ルーチンは、例えば“Ｃ”言語等の
高いレベルの技術言語で記述される。しかし、ソフトウ
ェアのリアルタイム処理部分は、プログラムコードの最
も速い実行を許容するためにアセンブリ語で記述され
る。

【００５６】図６はソフトウェアプログラム全体を示し
ており、マイクロプロセッサ４２０への割込みによりト
リガされるソフトウェアルーチンを含んでいる。ブロッ
ク６０２を開始点として、メインプログラムは周期的割
込みを伴ってループ状に繰り返される。もしフラグが偏
心質量２０６が休止状態にあることを示していると、ソ
フトウェアはブロック６０４の通過最終端に進み、通過
最終端の処理が行われる。このループが完了すると、プ
ログラムはブロック６０２のメインプログラムに復帰す
る。

【００５７】偏心部材２０６が回転していると仮定する
と、１カウント比較器５１０により発生された第１の割
込み信号がマイクロプロセッサ４２０により検出される
と、制御はブロック６１０に進み図８に示されているリ
アルタイム初期化ルーチンが実行される。次いで制御は
ブロック６０２のメインプログラムに復帰する。

【００５８】第１の割込み信号は偏心質量２０６が変換
器２４２により検出されデータの獲得が開始されたこと
を示す。第１の割込み信号に続いて標本化保持装置５１
４から割込みパルスが発生される毎に、図１０に示され
ているブロック６０６のデータ獲得ルーチンが実行さ
れ、その後ブロック６０２のメインプログラムに復帰す
る。

【００５９】３カウント比較器５１２により発生され
た、偏心質量２０６の２回転が完了しデータの獲得が完
了したことを示す第２の割込み信号を受け取ると、処理
はブロック６０８に進み図１１ａ及び１１ｂに示されて
いるリアルタイム処理ルーチンが実行され、次いでブロ
ック６０２のメインプログラムに復帰する。

【００６０】メインソフトウェアルーチンは図７ａ及び
７ｂに示されている。メインプログラムはいくつかの異
なった機能を実行する繰り返しループから構成される。
これらの機能は変数及び周辺装置の初期化、キーボード
及びディスプレイの管理、突き固め作業の間のリアルタ
イムプログラムの実行及び突き固めに続く通過最終端プ
ログラムの実行の制御を含んでいる。

【００６１】ブロック７１２からブロック７２２で、多
くの装置及びパラメータが初期化される。これらはキー
ボード４２８、ディスプレイ４３０、フリップフロップ
５０６、及びシャーシの質量、ドラム質量及び幅、偏心
質量２０６に関連したモーメント等を含む機械パラメー
タの値を含む多くの他の特性及びパラメータを含んでい
る。ブロック７１２から７２２は引き続くサイクルを適
度に実行するために初期化した多くの要素を用意するも
のであり、制御システム４００を始動するときに一度だ
け実行される。

【００６２】キーボード４２８は通常の英数字キーボー
ド（アルファニューメリックキーボード）か又はカスタ
ムメイドの特別な目的のスイッチである。マイクロプロ
セッサ４２０に信号を送出したいときには、キーが押さ
れてプロセッサにより解読される。キーが一度押され解
読されると、望ましい作用に対応したフラグがセットさ
れる。プロセッサにより一度作用が実行されると、フラ
グがリセットされて他の通信が発生可能となる。

【００６３】初期化に続いて、プログラムはプログラム
の循環ループ部分の始めであるブロック７２４に進む。
ブロック７２６及び７２８ではそれぞれキーボード情報
を読んで解読する。ブロック７３０では機械の相対的配
置情報がレジスタから読まれる。この情報は前進である
か又は後進であるかの車両の進行方向と、自動操作又は
手動操作の選択を含んでいる。

【００６４】もしブロック７３２で自動モードが選択さ
れると、規則フラグがブロック７３４で“１”にセット
され、もし手動操作が選択されると、規則フラグがブロ
ック７３６で“０”にセットされる。どちらの場合に
も、制御はブロック７３８に進み偏心質量２０６が回転
しているか否かが決定される。もし偏心質量２０６が回
転しているとすると、ブロック７４０で回転フラグが
“０”にセットされ、制御はブロック７４２に進んで車
両の進行方向が決定される。

【００６５】もし車両が前進しているとすると、方向フ
ラグがブロック７４４で“０”にセットされる。もし車
両が後進しているとすると、方向フラグがブロック７４
６で“１”にセットされる。どちらの場合にもプログラ
ムの制御はブロック７４８に進み、回転フラグのセット
状態が読まれる。

【００６６】もしブロック７３８で偏心質量２０６が回
転していないと判断されると、制御はブロック７５０に
進み回転フラグが“１”にセットされ、次いでブロック
７５２に進んで後述される制御式の項（ターム）が
“０”にセットされる。この項は偏心質量２０６の回転
周波数を示しており、回転していないときには“０”と
なる。

【００６７】プログラムは次いでブロック７４８に進ん
で回転フラグがチェックされる。もし回転フラグが
“０”であるとすると、制御は図８に示されているリア
ルタイム初期化ルーチンに進む。もし回転フラグは
“０”でないとすると、制御は図９ａ及び９ｂで示され
ている通過最終端ルーチンに進む。

【００６８】ブロック７３０から７５０で解読された構
成レジスタに含まれている情報は、制御システム４００
が必要とする多くの情報を提供する。例えば、マニュア
ルモードが選択されると、ソフトウェアは引き続いて加
速度計２１０，２３０からの測定値を取り入れるが、車
両の制御は実行しない。もし自動モードが選択される
と、ソフトウェアは測定値を取り入れるのみでなく、偏
心回転の周波数を制御する。

【００６９】機械特性、特に駆動要素の配置が機械によ
り地面に加えられるトルク等の力の配置に影響する。故
に車両の進行方向は制御システム４００により実行され
る演算に影響する。

【００７０】リアルタイム初期化ルーチンは図８に示さ
れている。このプログラムはまず第１にブロック８０２
で車両が地面上を通過する間リアルタイム初期化ルーチ
ンの実行が１回目であるか否かをチェックする。もしこ
の答えが肯定的であると、距離の読み取りが格納されて
いるレジスタがブロック８０４で“０”にセットされ、
ブロック８０６でリアルタイムサイクルが開始される。
プログラムは次いでブロック８０８に進む。もし車両の
通行の間これがこのルーチンの第１回目でない場合には
制御は直接ブロック８０８に進む。

【００７１】ブロック８０８では、後述される均質性機
能が選択されたか否かが決定される。もしそうであると
すると、プログラムはブロック８１０に進んで距離及び
ＴＡＦ（全印加力）の値が表示される。もし均質性機能
が選択されないとすると、制御はブロック８１２に進ん
で制御システム４００により決定される情報、すなわち
ＴＡＦ、周波数ω、及び位相角φ並びに位相角基準デー
タを含む情報が代わりに表示される。どちらの場合に
も、制御はブロック７２４に復帰し制御ループが再実行
される。

【００７２】図９ａ及び９ｂは通行（通過）終端ソフト
ウェアルーチンを示している。通行終端信号を検出する
と、システムキーボード４２８の選択に従って、多くの
ルーチンが任意に実行される。３つの一般的機能カテゴ
リーが含まれている。即ち、多くのセットポイントの手
動による初期化に関連する機能、制御システム４００を
突き固め計として、即ち突き固められる物質の密度を評
価する計器として使用することに関連する機能、及び通
行終端での平均値及び位相角φのセット値を表示する機
能を含んでいる。

【００７３】ブロック９０２では後の演算で使用される
比例項／積分項／微分項（ＰＩＤ）の値が手動により調
整されたか否かが決定される。もしそうであるとする
と、ブロック９０４でマニュアルＰＩＤルーチンが実行
され、現在のＰＩＤ比例利得値が表示される。オペレー
タはこの値をそのまま受け入れるか或いは変更すること
を許されている。同様な方法で、積分及び微分時定数が
オペレータの確認又は変更のために逐次的に表示され
る。

【００７４】プログラムは次いでブロック９０６に進
み、基準位相角のセット点がマニュアルにより調整され
るべきか否かが決定される。もしそうであるなら、ブロ
ック９０８で位相角調整ルーチンが実行される。前進及
び後進相互の基準位相角セット点がオペレータのために
表示され、オペレータはこの表示された値をそのまま受
け入れるか或いはこの値を修正することができる。

【００７５】もし基準位相角のセット点の値として０°
以下又は３６０°以上が選択されたとすると、オペレー
タはこれらの制限値の中間の値を入力するよう促され
る。当該技術においてよく知られているように、物質接
触部材の振動運動を共振周波数に維持するために、偏心
質量２０６とドラム１０２との間の位相角関係を約９０
°〜１２０°の範囲内に維持することが望ましい。望ま
しい実施態様においては、位相角φは１０５°である。

【００７６】後で説明されるように、位相角φは回転偏
心質量２０６の周波数を規制する制御パラメータとして
使用される。

【００７７】プログラムは次いでブロック９１０に進
み、全印加力（ＴＡＦ）基準セット点が変更されるべき
か否か決定される。もしそうであるとすると、ブロック
９１２で全印加力基準調整ルーチンが実行される。ブロ
ック９０６での位相角基準セット点に対するのと同様な
調整方法で、オペレータは現在格納されている前進及び
後進全印加力基準セット点を観察し、これらを必要に応
じて変更する。ここでもまた、振幅テストが実行されて
選択された全印加力基準セット点が合理的な範囲内にあ
ることが保証される。

【００７８】プログラムは次いでブロック９１４に進
み、突き固め計器機能が必要か否かが決定される。もし
必要であるとすると、ブロック９１６で突き固め計器ル
ーチンが実行される。突き固め計器ルーチンは車両が突
き固められる物質上を通行する毎にその終端部でその平
均全印加力を演算することを含んでいる。この平均力は
全印加力基準セット点と比較され、もし演算された力が
セット点以上の場合には、土密度の要求が達成されたこ
とになる。

【００７９】ブロック９１６のルーチンは前進又は後進
方向におけるセット点と測定された全印加力の値を表示
するとともに、もし全印加力がセット点以上の場合には
突き固めの終了メッセージを表示する。

【００８０】制御は次いでブロック９１８に進み、テス
トストリップファイルが利用されるべきか否かが決定さ
れる。もし利用されるべきであるとすると、ブロック９
２０でテストストリップルーチンが実行される。このル
ーチンは後述されるが、不揮発性メモリ領域にデータが
蓄積される。

【００８１】ブロック９２０でテストストリップルーチ
ンを実行するには、オペレータはまず既存のテストスト
リップファイルが新しいデータにより更新されるべきか
否か確認しなければならない。更新が確認されたとする
と、システムは新しい測定値を受け入れる。各々の通行
の終端において、偏心質量が休止しているときに、その
通行の進行方向、通行回数及び平均全印加力が表示され
メモリに格納される。この手続はオペレータがテストス
トリップファイルが閉じられプロセスが完了されたと指
摘するまで継続される。

【００８２】プログラムの制御は次いでブロック９２２
に進み、テストストリップファイルの代わりに校正スト
リップファイルが使用されるべきか否かが決定される。
校正ストリップファイルについても後述されるが、校正
ストリップファイルは実験室での物質の密度測定が高価
になりすぎるとともに非常に時間のかかる小さな作業現
場のために通常使用される。校正ストリップファイルに
関する情報は上述したテストストリップファイルに関す
る情報と同様な方法でブロック９２４において蓄積さ
れ、テーブルに格納される。

【００８３】プログラムはオペレータにテストストリッ
プ又は校正ファイルのどちらが利用されるべきかの情報
を入力することを促し、もしテストストリップルーチン
が選択された場合には必要な通行回数が提供されること
を要求する。オペレータにより校正ストリップファイル
方法が選択された場合には、オペレータはシステムに対
して前進及び後進の両方向の全印加力百分率変化のしき
い値を提供しなければならない。コンピュータは次いで
後述されるように前進及び後進両方向の全印加力基準セ
ット点を計算し、その結果をオペレータに対して表示す
る。これらの値は保護されたメモリ領域に格納される。

【００８４】制御は次いでブロック９３４に進み、通行
の終端においてマイクロプロセッサ４２０に接続された
ＲＳ２３２の出力ポートに平均値が提供されるべきか否
かが決定される。肯定の場合には、ブロック９３６に進
んでＴＡＦ、位相角φ、ドラム及びシャーシの加速度、
偏心体の周波数ω、及びオプションとしてテスト及び校
正ストリップファイルの値を伝達するルーチンが実行さ
れる。

【００８５】最後に、ブロック９３８において後述する
均質性テストが実行されるべきか否かが決定される。肯
定の場合には、このテストがブロック９４０で実行さ
れ、その後プログラムの制御はブロック７２４に復帰す
る。

【００８６】１カウント比較器５１０からの第１割込信
号が受け取られたときには、標本化保持装置５１４がカ
ウンタ５１７からのクロックパルスの受領を開始する。
各々のクロックパルスがマイクロプロセッサ４２０に対
する割込みを発生し、これによりデータ獲得ルーチンが
実行されている間メインプログラムが中断される。これ
が図１０に示されており、このルーチンはドラム及びシ
ャーシの加速度計２１０，２３０からのＡ／Ｄ変換器の
出力を読み取り、出力値をメモリに記憶する。ブロック
１００２では信号がマイクロプロセッサ４２０に読み込
まれ、ブロック１００４でデータがメモリに適当に配置
される。

【００８７】Ａ／Ｄ変換器４０５，４０６の各々は１２
ビットの出力信号を提供しマイクロプロセッサ４２０は
同時に１６ビットのデータしか受け入れることができな
いので、加速度計の値の１回の完全な読み取りは２つの
連続したデータの読みを必要とする。故に、マイクロコ
ンピュータの第１リードサイクルの間に、ドラム加速度
計のＡ／Ｄ変換器４０５からの最下位の８ビットが受け
取られ、コンピュータのレジスタにデータワードの最下
位の８ビットとして格納されるとともに、シャーシ加速
度計のＡ／Ｄ変換器４０６からの最下位の８ビットが読
まれ、データワードの最上位の８ビットとしてレジスタ
に格納される。

【００８８】次のマイクロプロセッサのサイクルで、ド
ラムＡ／Ｄ変換器４０５からの最上位の４ビットが第２
のコンピュータレジスタにデータワードの最下位ビット
として格納され、データワードの次の４ビットは全て０
とされる。シャーシＡ／Ｄ変換器４０６の最上位の４ビ
ットはデータワードの次の４ビットとして格納され、続
いて４つの０が付加されて第２の１６ビットのデータワ
ードを生成する。

【００８９】よってコンピュータのレジスタは“ｃｃｃ
ｃｃｃｃｃｄｄｄｄｄｄｄｄ”“００００ＣＣＣＣ００
００ＤＤＤＤ”のフォームにアレンジされた各データワ
ードを含んでいる。これらのデータは次いでデータを
“００００ＤＤＤＤｄｄｄｄｄｄｄｄ”及び“００００
ＣＣＣＣｃｃｃｃｃｃｃｃ”の形に再組立てすることに
より１６ビットのドラム及びシャーシメモリアレイ中に
それぞれ格納される。

【００９０】故に、２つの連続した読み取りによりシャ
ーシ及びドラム加速度値を同時に示す２つの１６ビット
のワードを生成する。データの読み取り及び格納をした
後に、制御はブロック１００６に進み標本化カウンタが
１つ増加され、次いでブロック１００８に進んで割込プ
ログラムを終了し、メインプログラムの割込みが発生し
た箇所に復帰する。

【００９１】偏心質量２０６が完全に２回転したことを
示す３カウント比較器５１２からの第２割込信号をマイ
クロプロセッサ４２０が受け取るまで、標本化保持装置
５１４から発生された割込み信号を受け取る毎にデータ
格納ルーチンが実行される。このとき、２つのメモリア
レイは１回の完全なデータ獲得期間の一連の加速度値を
含んでいる。

【００９２】測定プロセスが図３に図式的に示されてお
り、信号３００は偏心質量２０６が回転する毎に発生さ
れるパルスを含んでいる。信号３０６中の第１パルスが
標本化保持装置５１４がクロック信号を受け付けること
を許容する。曲線３０８のデータ獲得部分中での各々の
クロックパルスが割込みを発生する。

【００９３】２つの偏心サイクルが完了するとデータ獲
得期間が終了し、曲線３１０のリアルタイム処理部分が
開始する。これらの交互の期間は、車両が突き固められ
る物質１０上を通過する間に制御システム４００がデー
タを蓄積し続ける限り継続する。

【００９４】図１１ａ，１１ｂに示されたリアルタイム
処理ルーチンは偏心質量２０６の回転により発生され３
カウント比較器５１２により生成された割込みにより開
始される。ブロック１１０２において、回転フラグが
“１”に等しいか否かがチェックされる。もし等しくな
い場合には、フラグが１１０４で“１”にセットされ、
このルーチンがブロック１１０６で終了してメインプロ
グラムに復帰する。これはデータの獲得が引き続いて行
われており、データの処理がまだ発生していないことを
示している。

【００９５】偏心質量２０６の２回転の終わりで、ブロ
ック１１０２のテストが回転フラグが“１”にセットさ
れデータの獲得サイクルが完了したことを示すことにな
る。これによりフリップフロップ５０６がブロック１１
０８で“０”にリセットされ、データ獲得サイクルを完
了しデータのリアルタイム処理を開始する。

【００９６】シャーシ及びドラム加速度データのファイ
ルは分離して処理される。連続した偏心質量の回転サイ
クル中に採集された全印加力データはいくらか異なる
が、２つの連続したサイクルが結合した場合にはこの変
化量は無視できるようになる。後で詳細に説明されるが
ブロック１１１０では、データは分離して処理され次い
で平均化される。位相角φ、周波数ω、及び全印加力Ｔ
ＡＦに関する計算が実行される。

【００９７】周波数の制御 ブロック１１１２では、マニュアルモードが選択された
か否かが決定される。もし否定的であるとすると、制御
はブロック１１１４に進んでＰＩＤアルゴリズムが実行
される。ＰＩＤアルゴリズムは前回の位相角測定値を開
始点として利用して制御信号を計算する。このアルゴリ
ズムは測定位相角とセット点位相角との均等性を維持す
るように設計されている。ＰＩＤアルゴリズムから発生
した誤差はＤ／Ａ変換器４２２を介して制御信号として
送られてサーボ弁４２６を制御し、このサーボ弁４２６
が偏心質量２０６の回転速度を制御する。

【００９８】制御は次いでブロック１１１６に進み、均
質性テストが要求されるか否かが決定される。もし要求
される場合には、均質性ルーチンがブロック１１１８で
実行される。このルーチンにおいては、概略車両が２ｍ
進行したことを示す３０回の偏心質量の回転サイクルの
データが蓄積される。

【００９９】３０サイクルの全印加力の値が平均化さ
れ、車両によりカバーされる正確な距離が距離センサ４
１２により測定されてマイクロプロセッサ４２０により
蓄積される。これらのデータはテーブルに格納されて、
概略２ｍのステップ中において全印加力をトレースする
ために使用される。これによりオペレータに突き固めの
均等性が達成されたことを指摘する。

【０１００】この手続に引き続いて、或いはもしその機
能が望ましくないときに、制御はブロック１１２０に進
んで制御パラメータが初期化される。即ち、回転フラグ
がブロック１１２２で“０”にセットされ、フリップフ
ロップ５０６がブロック１１２４で“１”にセットされ
る。これにより、第１割込信号が次に発生すると測定サ
イクル３０８が繰り返される。この再初期化に引き続い
て、プログラムがブロック１１２６に進んでこのルーチ
ンが終結され、メインプログラムが割込みされたポイン
トから再実行される。

【０１０１】もしブロック１１１２でマニュアルモード
が選択されたとすると、ブロック１１１４のＰＩＤアル
ゴリズムは実行されずに、プログラムはブロック１１１
６の均質性テストに直接進み、上述した通りに実行され
る。

【０１０２】位相角、周波数及びＴＡＦの計算 ドラム１０２に加えられる全ての内部力及び外部力の合
計は０に等しくなければならない。故に、物質１０によ
りドラム又は物質接触部材１０２に加えられる垂直方向
上向きの反応力は、ドラムにより突き固められる物質に
加えられる垂直方向下向きの力の合計に等しくなければ
ならない。

【０１０３】この垂直方向下向きの力は振動工具又はド
ラム１０２により突き固められる物質１０に加えられる
突き固め力であり、本明細書においては全印加力“ＴＡ
Ｆ”として示される。全印加力ＴＡＦは後述のように計
算される。さらに、本明細書において使用する“垂直”
及び“垂直方向”という用語は、地面に対して垂直方向
を意味する。

【０１０４】上述したように、ドラム及びシャーシの垂
直方向加速度の値Ｆ_vd及びＦ_vcは、偏心質量１０６の連
続した２回転の間に各クロックのカウントにより記録さ
れる。第３回転の間に、そのすぐ前の２回転期間の間に
発生したドラム加速度の最大値Ｆ_vdが決定される。

【０１０５】説明目的のために、連続２回転の間に検出
されたドラム加速度の最大値即ち垂直方向上向きの加速
度の最大値は、Ｆ_vd1 及びＦ_vd2 として示される。対応
するシャーシ加速度の値、即ちドラムの加速度が最大値
のときのシャーシ加速度の値はＦ_vc1 及びＦ_vc2 で示さ
れる。

【０１０６】偏心質量２０６の角度変位、即ち検出位置
からドラムの垂直方向加速度Ｆ_vdが最大値を有するとき
の偏心質量２０６の位置までに偏心質量により横切られ
る放射角度は、位相角φとして示される。２つの測定さ
れた偏心質量回転サイクルでの位相角はそれぞれφ₁ 及
びφ₂ として示され、以下の式により計算される。

【０１０７】φ₁ ＝（３６０°×Ｒ₁ ）／ｎ₁ ；φ₂ ＝
（３６０°×Ｒ₂ ）／ｎ₂

【０１０８】ここで、Ｒ₁ 及びＲ₂ はドラム加速度の最
大値Ｆ_vd1 及びＦ_vd2 がそれぞれ起こったときのクロッ
クのカウントであり、ｎ₁ 及びｎ₂ は偏心質量がそれぞ
れ３６０°回転する間のクロックの全カウント値であ
る。

【０１０９】回転偏心質量２６０の周波数ωは２つの連
続した偏心質量の回転サイクルの間の周波数を平均化す
ることにより計算される。即ち、 ω＝（クロック周波数×２）／（ｎ₁ ＋ｎ₂ ）である。

【０１１０】ここで、クロック周波数はカウンタ５１７
により提供される信号の周波数であり、ｎ₁ 及びｎ₂ は
偏心質量がそれぞれ３６０°回転する間に測定されたク
ロックの全カウント数である。

【０１１１】連続した２回転サイクルの間のドラムの最
大加速度値Ｆ_vd1 及びＦ_vd2 と、対応するシャーシの加
速度値Ｆ_vc1 及びＦ_vc2 もまた平均化される。故に、値
Ｆ_vd及びＦ_vcは偏心質量２０６が２回転する間のこれら
のパラメータの平均値を示している。

【０１１２】ＴＡＦの計算、即ちドラム１０２により突
き固められる物質１０に加えられる全体の力の計算は、
静的な力、動的な力及び求心力の垂直ベクトル成分を加
え合わせることにより達成される。静的な力は、 静的な力＝Ｍ_v ×ｇで得られる。 ここでＭ_v は地面に接触する車両の質量であり、ｇは重
力定数（９．８１ｍ／ｓ² ）である。

【０１１３】全印加力の動的な力成分は以下の式により
決定される。 動的な力＝（Ｍ_d ×Ｆ_vd）＋（Ｍ_c ×Ｆ_vc） ここで、Ｍ_d はドラム１０２の質量であり、Ｍ_c はシャ
ーシ１０６の質量である。シャーシＭ_c の質量は車両の
質量Ｍ_v からドラムの質量Ｍ_d を引いた値、即ちＭ_c ＝
Ｍ_v −Ｍ_d である。

【０１１４】回転偏心部材２０６の全求心力Ｆ_c は、 Ｆ_c ＝Ｍ_e ×ｒ×ω² である。ここで、Ｍ_e は偏心部材２０６の質量、ｒは回
転中心αからの偏心部材２０６の重力中心の回転半径で
ある。

【０１１５】全印加力ＴＡＦに寄与する求心力成分は全
求心力Ｆ_c の垂直方向ベクトル成分であり、下記の式に
より計算される。 求心力＝Ｆ_c ×ｃｏｓφ 故に、地面接触部材１０２により突き固められる物質１
０に加えられる垂直方向の全印加力ＴＡＦは次の式で表
される。

【０１１６】ＴＡＦ＝（Ｍ_v ×ｇ）＋（Ｍ_d ×Ｆ_vd）＋
（Ｍ_c ×Ｆ_vc）＋（Ｆ_c ×ｃｏｓφ）

【０１１７】要約すると、振動工具により突き固められ
る物質に加えられる全体的な力は、物質接触部材の垂直
方向加速度及び物質接触部材が取り付けられているシャ
ーシの垂直方向加速度を独立して測定することにより決
定される。動的な力及び求心力の計算は物質接触部材又
はドラムがその最下端位置にあるときになされる。これ
は殆どの力がドラムにより地面に加えられるとき、よっ
て、ドラムが最大加速度値を有するときに対応する。

【０１１８】データは回転質量２０６の２つの連続した
回転サイクルの間に得られ、全印加力の計算は、即ち垂
直方向に加えられた静的な力、動的な力及び求心力のベ
クトルの合計は１回転サイクルでなされて平均化され
る。

【０１１９】よって、偏心質量２０６が３回転する毎に
全印加力を示す値が提供される。同様にして、偏心質量
２０６が３回転する毎に、振動発生偏心質量２０６の位
相角φ及び回転周波数ωの平均値が提供される。

【０１２０】

【産業上の利用可能性】突き固め作業の間に突き固め機
械を共振周波数に制御することの利益は以下の表１によ
く示されている。同一な突き固め物質及び類似な作業条
件下で突き固め機によるテストが実施された。偏心的に
負荷された振動発生回転シャフトの周波数のみが変化さ
れた。

【０１２１】第１のコラムは突き固め機がその最大周波
数で操作された従来の突き固め方法の間に測定されたパ
ラメータの値を示している。この周波数は約３７Ｈｚの
オーダである。第２コラムにおいては、回転偏心質量の
周波数は２５Ｈｚの共振周波数に維持された。

【表１】

【０１２２】上の表から明らかなように、突き固め機の
生産量、即ち１時間で監督密度１００％に突き固められ
た物質のトン数は、突き固め機が共振周波数で作動され
ると非常に大きくなる。他の利点としては、共振周波数
では非常に小さな求心力が発生されることであり、これ
により突き固め機の機械的構成要素の摩耗及び疲労を顕
著に減少することができる。

【０１２３】さらに、地面に伝達される全印加力（ＴＡ
Ｆ）が１２．５ｔから１７ｔに増加していることがみら
れる。このＴＡＦの増加により突き固め機の生産能力が
改良されたことが説明される。もし振動力を生産量で割
るとすると、突き固め機を最大周波数で作動する場合に
は１ｔの物質を突き固めるのに１０４０ｋＪのエネルギ
ーが要求されるが、突き固め機を共振周波数で作動する
と１ｔの物質を突き固めるのに５４５ｋＪのエネルギー
しか必要でない。

【０１２４】よって、突き固め機を共振周波数で作動す
ることによる省エネ効果は顕著である。本発明は地面に
印加される振動周波数を変化する作業条件下で制御する
ための装置を提供する。これにより共振周波数での連続
操作が可能となり、突き固め機の効率を最適化すること
ができる。

【０１２５】本発明の他の側面、目的及び利益は、添付
図面、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲を研究する
ことにより得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具備した振動突き固め機の側面図であ
る。

【図２】図１の２−２線に沿った振動突き固め機の断面
図である。

【図３】本発明を具備した振動突き固め機の操作時に利
用されるパラメータを示す信号の模式図である。

【図４】本発明実施例に係る振動工具制御装置の主要構
成部分のブロック図である。

【図５】本発明実施例に係る振動突き固め機に回転可能
に取り付けられた偏心部材の相対的位置を決定するため
のブロック回路図である。

【図６】本発明実施例のソフトウェアの割込み部分を示
すフローチャートである。

【図７ａ】本発明実施例のソフトウェアプログラムのメ
インルーチンを示すフローチャートである。

【図７ｂ】図７ａの続きであり、メインルーチンを示す
フローチャートである。

【図８】本発明実施例のソフトウェアプログラムのリア
ルタイム初期化ルーチンのフローチャートである。

【図９ａ】本発明実施例のソフトウェアプログラムの通
行終端ルーチンを示すフローチャートである。

【図９ｂ】図９ａの続きであり、通行終端ルーチンを示
すフローチャートである。

【図１０】本発明実施例のソフトウェアのデータ獲得ル
ーチンを示すフローチャートである。

【図１１ａ】本発明実施例のソフトウェアのリアルタイ
ム処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図１１ｂ】図１１ａの続きであり、リアルタイム処理
ルーチンを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１００ 振動工具（突き固め機） １０２，１０４ 物質接触部材（ドラム） １０６ シャーシ ２０４ シャフト ２０６ 偏心部材（偏心質量） ２１０，２３０ 加速度計 ２４２ 変換器

フロントページの続き (72)発明者 マイケル・モーリス・アウバーグ フランス、6300センリス、リュ・デゥ・ケ ミセ73 (72)発明者 マイケル・ヘンリ・フローメンタン フランス、76230イスネービル、リュ・メ サンジェレ33 (72)発明者 レーン・ギルバート・ディベイ フランス、60600クレモント、フィッツ・ ジェームス、リュ・エミル・コンベ10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物質接触部材(102) と、物質接触部材(1
   02) に回転可能に取り付けられたシャフト(204) と、前
   記シャフト(204) に偏心して取り付けられた部材(206)
   と、前記偏心取付部材(206) を前記物質接触部材(102)
   と独立して回転させ前記物質接触部材(102) に振動運動
   を付与する手段(202) と、前記偏心取付部材(206) の位
   置を検出し前記偏心取付部材(206) が所定の放射位置に
   あるのに応じて信号(300) を発生する手段(242) とを有
   する突き固め機械(100) の振動周波数制御装置(400) で
   あって、 前記物質接触部材(102) の垂直方向加速度を示す信号(3
   04) を発生するように前記物質接触部材(102) に位置付
   けして取り付けられた加速度計(210) と；所定の周波数
   を有する信号(306) を発生するクロック手段(517) と；
   前記加速度信号(304) 、前記偏心取付部材の位置信号(3
   00) 及び前記クロック信号(306) を受け取り、偏心取付
   部材(206) が前記所定位置にあるとき及び前記加速度信
   号(304) が最大値を有するときを決定し、位置信号(30
   0) と加速度信号(304) の最大値との間の時間差を測定
   し、前記時間差の間に前記偏心取付部材(206) により横
   切られる放射角φの値を計算し、前記計算された放射角
   φに対応する信号を発生する手段(420) と；前記計算さ
   れた放射角φに対応する前記信号を受け取り、前記計算
   された放射角φ信号の値を基準値と比較し、前記放射角
   φ信号と前記基準値との間の差分を示す制御信号を発生
   し、前記偏心取付部材(206) の前記回転手段(202) に前
   記制御信号を送出する手段(426）と；を具備したことを
   特徴とする突き固め機械(100) の振動周波数制御装置(4
   00)。
2. 【請求項２】 前記加速度信号、位置信号及びクロック
   信号を受け取る手段(420) は、前記偏心取付部材(206)
   の連続した２回転サイクルでの前記位置信号(300) と前
   記加速度最大値信号(304) との間の時間差を測定し、２
   つの測定された時間差を平均化し、連続した２回転サイ
   クル中での前記偏心取付部材(206) により横切られた放
   射角φの平均値を計算し、前記放射角φの計算された平
   均値に対応する信号を発生する手段(420) を含んでいる
   ことを特徴とする請求項１記載の装置(400) 。
3. 【請求項３】 前記計算された放射角φに対応する信号
   を視覚的に表示する手段(430) をさらに含んでいること
   を特徴とする請求項１記載の装置(400) 。
4. 【請求項４】 物質接触部材(102) と、前記物質接触部
   材(102) に取り付けられたシャフト(204) に偏心して取
   り付けられた部材(206) と、前記偏心取付部材(206) を
   回転する手段(202) と、前記偏心取付部材(206) の位置
   を検出し前記偏心取付部材(206) が所定の放射位置にあ
   るのに応じて信号(300) を発生する手段(242) とを有す
   る突き固め機械(100) の振動周波数制御方法であって、 前記物質接触部材(102) の垂直加速度を示す信号(304)
   を発生し；所定の周波数を有する時間信号(306) を発生
   し；前記加速度信号(304) 、位置信号(300) 及び時間信
   号(306) を受け取り；前記偏心取付部材(206) が前記所
   定位置にあるときを決定し；前記加速度信号(304) が最
   大値を有するときを決定し；前記位置信号(300) と前記
   加速度信号(304) の最大値との間の差分を測定し；前記
   時間差の間に前記偏心取付部材(206) により横切られる
   放射角φの値を計算し；前記計算された放射角φの値に
   対応する信号を発生し；前記計算された放射角φ信号の
   値と基準値とを比較し；前記計算された放射角φ信号の
   値と前記基準値との差分を示す制御信号を発生し；前記
   制御信号に応じて前記偏心取付部材(206) を回転する前
   記手段(202) を制御する；各ステップから構成されるこ
   とを特徴とする突き固め機械(100) の振動周波数制御方
   法。
5. 【請求項５】 偏心取付部材(206) の連続した２回転サ
   イクルでの位置信号(300) と前記加速度信号(304) の最
   大値との間の時間差を測定し；前記測定された２回の時
   間差を平均化し；２回の連続した回転サイクル中での偏
   心取付部材(206) により横切られる放射角φの平均値を
   計算し；前記放射角φの平均値に対応する信号を発生す
   るステップをさらに含むことを特徴とする請求項４記載
   の方法。
6. 【請求項６】 前記計算された放射角φの値を視覚的に
   表示するステップを含むことを特徴とする請求項４記載
   の方法。