CN101932788A - 起振装置的缓冲装置 - Google Patents

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Abstract

一种空气缓冲装置，不装备空气压缩机就能够将空气填充至气缸。由活塞(21)和气缸(22)构成的缓冲装置(2)组装到起振装置(1)中，与减速器(4)一起构成钻削动力头。当使钻削动力头上升时，气缸(22)相对于活塞(21)上升，大气通过止回阀(25)被抽吸至空气缓冲室(23)。当使钻削动力头下降而使挖掘头与挖掘面接触时，活塞(21)无法下降，气缸(22)相对于活塞相对地下降。止回阀(25)使气缸(22)内的空气不会释放到大气侧，因此，空气缓冲室(23)的空气被压缩，在空气缓冲室(23)内的压力和钻削动力头的重量平衡时，钻削动力头的下降停止，能够得到具有适当的弹簧系数的缓冲装置。

Description

起振装置的缓冲装置
技术领域
本发明涉及在利用起振机产生的振动的挖掘机或利用振动的板桩的打桩装置中，阻止起振机的振动传递至主体的空气式缓冲装置。
背景技术
并用振动和旋转的挖掘机对旋转的挖掘轴传递振动，但振动传递至驱动挖掘轴旋转的液压马达等原动机或减速器也成为故障的原因，因此不理想，需要阻止振动的传递的缓冲装置。作为缓冲装置，大多使用以简单的结构获得良好的缓冲作用的橡胶缓冲器。并且，如专利文件1(日本特开平8-232570号公报)所记载的那样，在风锤钻中，具有代替橡胶而利用气缸的空气缓冲装置(空气缓冲器)。
专利文献1：日本特开平8-232570号公报
橡胶缓冲器具有固有振动频率，因振动频率引起共振而无法吸收振动，并且，在旋转·振动并用型的挖掘机中，当在挖掘时挖掘头对挖掘面的按压力增大时，有时固体的橡胶缓冲器无法充分地吸收振动，缓冲作用不充分。
在空气缓冲装置(空气缓冲器)的情况下，用算式(1)表示空气弹簧的固有振动频率。
K＝γ·p·A2/v    (1)
这里，K：弹簧常数，γ：多变指数，p：气缸内压，A：活塞面积，V：气缸内容积。
根据算式(1)，推压气缸的力增大，气缸内容积(v)减小，气缸内压(p)变高，因此，弹簧常数(K)增大。因此，能够通过缓冲装置所承受的外部条件(外力)使固有振动频率变化，所以能够用作变更振动频率而使用的起振装置的缓冲装置，并且，由于是利用气体的装置，所以与利用橡胶的缓冲装置相比，还能够应对高振动。
如图6所示，组装到挖掘装置等中的起振装置1是这样的装置：使平行配置的两个偏心重物11、11向相反方向旋转，使水平方向的振动相抵，仅取出上下方向的振动。组装到起振装置1中的现有的缓冲装置2在偏心重物11的壳体10的上部设置设有缓冲用的橡胶承受板的框架28，在该框架28和滑动件29的内表面之间设有缓冲用橡胶24，起振装置1经由缓冲用橡胶24固定于滑动件29。
在起振装置1的下端连结着以旋转自如的方式安装的主轴3，该主轴3的下方以能够上下移动的方式连接于减速器4，形成为从设于该减速器4的原动机(液压马达)5经由齿轮施加旋转力的结构。
起振装置1产生的振动从起振装置1传递至主轴3、镗杆(未图示)的末端的挖掘头(未图示)。在减速器4内，主轴3沿上下方向可动，振动被缓冲而不会传递至减速器4。
起振装置1的壳体10的上部经由缓冲用橡胶24固定于滑动件29，产生的振动通过该缓冲用橡胶24衰减。
作为缓冲装置的橡胶的剪切应力(τ)为
τ＝G·δ/L，因此，该弹簧常数(K)为K＝A·G/L。
这里，τ：剪切应力，G：剪切弹性模量，L：橡胶的厚度，δ：挠曲量，A：橡胶的剪切面积。
如上所述，由于使用橡胶的缓冲装置具有固有振动频率，所以不会产生共振，为了对振动进行缓冲使得振动不会传递至主体，需要适当设计缓冲装置，使得不会以装置的固有振动频率的整数倍的振动频率激振。但是，有时使起振装置的振动频率根据状况变化而使用，因此，使用必然产生固有振动频率的橡胶的缓冲装置是不优选的。并且，橡胶存在无法吸收高振动频率的振动的缺点。
作为将空气用于缓冲装置的空气缓冲器，如专利文献1(日本特开平8-232570)所示，提出了这样的技术：使用由气缸构成的空气弹簧，对气缸供给压力空气，根据上述算式(1)调整弹簧系数来变更固有振动频率。
该方式在大型的装置中不会特别成为问题，但在小型的装置中装备空气压缩机在成本方面、小型化方面成为障碍，期待即使不需要空气压缩机也能够变更弹簧系数的空气缓冲装置。
发明内容
一种缓冲装置，该缓冲装置与起振装置组合进行使用，由气缸和活塞构成，其中，在设于气缸的吸排气口设有单向阀，通过气缸与活塞的相对运动，将大气导入气缸内，并且自动地将大气封入气缸内，由此发挥缓冲作用。
一般，在利用空气的缓冲装置中，若不利用压缩机等供给空气，则无法补充从密封件部分等泄漏出去的空气，但由于包括搭载缓冲装置的起振装置在内的钻削动力头能够沿着支柱上下移动，进而与活塞连接的起振装置的重量大，因此，通过使钻削动力头上升，从而缓冲装置的活塞下降，大气被抽吸至气缸内，通过在其吸入口配置止回阀等单向阀，从而防止空气缓冲室内的空气被压缩时空气流出。
并且，通过在气缸的底部配设橡胶、弹簧等弹性体，从而对活塞碰撞气缸底部时的冲击进行缓冲，抑制振动的产生和噪音。
附图说明
图1是将缓冲装置组装到具有起振装置的挖掘机中的状态的剖视图。
图2是本发明的缓冲装置的放大剖视图。
图3是将缓冲装置组装到具有起振装置的挖掘机中的动作说明图。
图4是将由两个气缸构成的缓冲装置组装到挖掘机中的状态的剖视图。
图5是由两个气缸构成的缓冲装置的详细剖视图。
图6是现有的缓冲装置的剖视图。
标号说明
1起振装置
10壳体
11偏心重物
13止转件
2缓冲装置
21活塞
22气缸
23空气缓冲室
24橡胶(弹性体)
25止回阀
26活塞杆
271孔
28密封件
3主轴
4减速器
5原动机(液压马达)
6吸气口
具体实施方式
实施例1
在土壤污染调查机中，不优选用水搅乱采集试料，因此，与普通挖掘不同，以无水的方式进行挖掘。在无水挖掘的情况下，无法使用水向地上排出挖掘土砂，因此，挖掘土砂的排除不充分，所以需要将挖掘土砂压紧并压入挖掘孔周围的地层，挖掘头始终在按压于挖掘面的状态下进行挖掘。因此，缓冲的振动的方向仅为一个方向，仅对挖掘方向使缓冲作用有效即可。
如图1所示，起振装置1使收纳于壳体10内的两个偏心重物11向相反方向旋转，使水平方向的振动相抵而仅取出上下方向的振动。
在起振装置1的下部，经由推力轴承31和径向轴承32以能够旋转的方式安装有主轴3，由起振装置1产生的振动传递至主轴3。该主轴3以能够上下移动的方式装配于减速器4，设置于该减速器4的液压马达等原动机5的旋转经由齿轮41传递至主轴3，主轴3在振动的同时旋转。
图2示出缓冲装置2的详细情况，由活塞21和气缸22构成的缓冲装置2固定于起振装置1的下侧，在活塞21和气缸22中设有用于保持气密的密封件28。在气缸22的上部设有吸气口6，在该吸气口6设有仅允许吸气的止回阀25，当使活塞21下降时，空气被抽吸至气缸22的内部从而使空气填充至空气缓冲室23中，但即使气缸21上升，空气缓冲室23内部的空气也不会被排出。
如图1所示，壳体10和气缸22通过止转件13连结，抑制起振装置1因主轴3的旋转而旋转。止转件13的一个端部通过螺栓固定于壳体10，止转件13的设有防脱用的膨胀部的另一端部插入到设置于伸出部的孔中，该伸出部设置于气缸22，气缸22能够相对于起振装置1上下移动。
如图2所示，在气缸22的底部设有缓冲用的橡胶24，该橡胶24的表面形成凹凸，以调节弹簧常数。该橡胶24能够在某种程度上缓和活塞21与气缸22底面碰撞时的冲击，从而能够得到防振效果。
由起振装置1、缓冲装置2和减速器4构成的钻削动力头D如图3所示，以能够上下移动的方式安装于装配在移动机中的支柱M，作为挖掘装置而使用。
在主轴3的下端利用下部螺钉连接着镗杆，由起振装置1产生的振动经由主轴3传递至镗杆，进而传递至挖掘头，从而进行挖掘。挖掘所需的挖掘头对地面的按压力通过使钻削动力头D沿着支柱M下降时的力而得到。
以下，对本发明的缓冲装置的动作进行说明。
在挖掘开始时使钻削动力头D沿着支柱M上升时，气缸22上升，活塞21相对地下降，形成空气缓冲室23，周围的大气通过止回阀25被吸入，空气填充至空气缓冲室23。
接着，当使钻削动力头D下降时，挖掘头接触挖掘面，因此活塞21无法下降，气缸22相对于活塞21相对地下降，因此，空气缓冲室23的容积缩小，但止回阀25不会使空气排出到大气侧，因此，空气缓冲室23的空气被压缩。当使钻削动力头D下降的力和通过空气缓冲室23的压力而得到的力(截面积×空气压力)平衡时，钻削动力头D的下降停止。
根据此时的状态，基于算式(1)确定空气缓冲器的固有振动频率。
通过使起振装置1动作并调整挖掘头对挖掘面的按压力，从而缓冲振动，能够得到适当的防振效果地进行挖掘。
如上所述，代替通过压缩机向空气缓冲室供给空气，通过使钻削动力头D沿着支柱M上升，而通过止回阀25向空气缓冲室23抽吸空气，从而使空气填充至空气缓冲室23，并能够通过调节使钻削动力头D下降的力来变更缓冲装置的固有振动频率，因此，能够在不引起共振的情况下变更起振装置的振动频率。
实施例2
实施例1在污染土壤调查等中，为了采集高质的土壤样本，不进行用于从挖掘孔排土的送水地进行挖掘取样，通过压紧而将挖掘土压入周围的地面，不将土排出到地上，因此，将挖掘头按压于挖掘面进行挖掘，缓冲的振动方向仅是一个方向。
另一方面，在水井的构筑或接地工程等一般的镗削领域中使用的情况下，能够进行用于排土的送水。因此，有时要求利用钻削动力头承受镗杆等的重量的一部分，一边向上侧牵拉镗杆一边进行挖掘。
实施例2即使在利用钻削动力头向上提升镗杆等的重量的一定量的状态下，也能够利用空气缓冲装置缓冲由起振装置1产生的振动，对两个方向的振动进行缓冲。
如图4和图5所示，起振装置1和实施例1同样。在起振装置1的壳体10的两侧设置有由活塞21和气缸构成的缓冲装置2，缓冲装置2的活塞杆26通过销连结于壳体10。设置有密封件28以使活塞21和气缸22之间保持气密状态。
在缓冲装置2的气缸22的下部设有吸气口60，在吸气口60组装有相对于气缸22的下部能够吸气但不能排气的结构的止回阀61，向吸气口60压送由空气压缩机(未图示)等产生的加压空气，通过该加压空气使活塞21上升，形成空气缓冲室23’。
在气缸22的中段形成有槽，在该槽中设有与大气连通的孔271。当活塞21上升并且固定于活塞21的外周的密封件28通过孔271时，空气缓冲室23’内部的加压空气通过活塞21的磨损圈210的斜槽211，并通过槽从孔271排出到大气中，从而空气缓冲室23’内的压力降低到大气压。因此，上升的活塞因压力降低而下降，向大气开放的槽的面积缩小，钻削动力头D在保持与向上侧提升的重量对应的空气压力的位置平衡而停止。
在该平衡位置，由起振机1产生的振动经由壳体10传递至缓冲装置2，从而振动被吸收。
即，当在气缸22中成为支承活塞21的压力b(MPa)时，若活塞下部面积设为A(cm2)，则向上的力F为F＝100×b×A(N)，处于利用该力使钻削动力头浮起的状态而吸收振动，从而发挥缓冲功能。最大保持力处于支承空气压力成为压缩机的最高压力(P)的时刻，当所需的保持力超过最高压力(P)时，活塞21下降，但气缸22的下端的止回阀61动作，从而空气缓冲室23’内压力上升，保持力上升。在所需保持力为该保持力以上的情况下，仅通过空气压力无法保持，活塞21下降，按压设置于气缸22的下部的橡胶缓冲器24，橡胶缓冲器的弹性力补充不足部分。
在压缩空气未填充于空气缓冲室23’的情况下，与实施例1同样，从大气向空气缓冲室23导入空气，从而能够用于仅吸收一个方向的振动。
工业实用性
本发明的缓冲装置能够用作利用振动的机器的缓冲装置，不仅可以作为振动·旋转并用的挖掘装置的缓冲装置应用，还可以作为组装有板桩等构筑用部件的振动式打桩装置的缓冲装置应用。

Claims (3)

1.一种缓冲装置，该缓冲装置与起振装置组合进行使用，由气缸和活塞构成，其特征在于，
在设于气缸的上部的吸气口设有仅能够进行吸入的单向阀，通过气缸与活塞的相对运动将空气导入并封入气缸内。
2.根据权利要求1所述的缓冲装置，其特征在于，
在设于气缸的底部的吸气口设有仅能够进行吸入的单向阀，并且在气缸的中间部形成有设有与大气连通的孔的槽，从而能够从底部的吸气口导入加压空气。
3.根据权利要求1或2所述的缓冲装置，其特征在于，
在气缸的底部设有缓冲用的弹性体。
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