JP2001515975A - クランク伝動装置における質量バランス手段を有する作業装置 - Google Patents

クランク伝動装置における質量バランス手段を有する作業装置

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Abstract

(57)【要約】 作業装置、特に地面締め固めのためのタンパー装置又はハンマーは、所望の振動を生ぜしめるために、ばねセット（１１）に連結されたクランク伝動装置（３，４，５）を有している。作業装置の作業員に対する不快な振動を避けるために、クランク伝動装置に所属するクランク円板（３）は対向質量体（１４）を備えており、この対向質量体（１４）の重心点は、クランク円板（３）の回転軸（１５）に関連してい、クランク円板（３）上に設けられたクランクピン（４）の重心点に対して１８０゜に等しくない角度だけずらして配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載した作業装置に関する。特に本発明は地
面締め固め（若しくは突き固め）のためのタンパー(Stampfgeraet；締め固め装 置)又はハンマーに関する。
【０００２】 このような形式の公知のタンパーは原動機(Motor;エンジン、モータ)とクラン
ク伝動装置とを収容する上部質量体が、主に作業プレート若しくは圧縮プレート
を形成する作業質量体に接続されるように、構成されている。原動機によって生
ぜしめられる回転運動は、クランク伝動装置によって軸方向の振動運動に変えら
れ、この軸方向の振動運動がばねセット（Federsatz;１組のばね）を介して地面
締め固めのための作業プレートに伝達される。上部質量体は、タンパー全体の質
量の約２／３であって、また打撃を行う作業質量体はタンパー全体の約１／３で
ある。上部質量体の移動距離と、作業質量体の移動距離とは、それぞれ互いに逆
の比を成している。この場合上部質量体は２５ｍｍ乃至３０ｍｍだけ移動する。
【０００３】 上部質量体の振動は、ガイドフォークを介して、作業装置を操作する作業員に
伝達されるが、これは特に長時間作業において非常に不快である。この場合、作
業員に特に負荷がかかるのは水平方向若しくは側方向での振動である。これに対
して垂直方向の振動は、タンパーの効率の良い作業のために必要である。
【０００４】 図２にはこのような形式の公知のタンパーが示されている。
【０００５】 図２によれば、図示されていない原動機によってタンパーの駆動軸１が駆動さ
れる。この駆動軸１はピニオン２を介して、タンパーケーシング内で支承された
、外歯列を備えているクランク円板３を駆動する。クランク円板３にはクランク
ピン４が取り付けられており、このクランクピン４に連接棒５が回転可能に被せ
嵌められている。連接棒５は、その他方の端部でピストンピン６によって回転可
能にガイドピストン７に接続されている。ガイドピストン７は、鋼円板によって
形成され、かつナット８によって固定されたピストンガイド９を有している。ガ
イドピストン７は、下部質量体に所属するガイド管１０内でピストンガイド９と
共に軸方向で往復運動せしめられる。この軸方向は装置使用時における装置の垂
直方向若しくは作業方向に相当する。
【０００６】 ピストンガイド９の両側には、多数のばねより成るばねセット１１が配置され
ており、この場合ばねは、それぞれそのピストンガイド９とは反対側で、ガイド
管１０に固定されたばねプレート１２に対して支持されている。
【０００７】 ばねプレート１２を備えたガイド管１０は、タンパーの作業質量体若しくは下
部質量体に属している。下部質量体には、図２には示されていない、地面締め固
めのために使用されるタンパー足部が取り付けられている。湿気及び汚れが侵入
するのを避けるために、上部質量体と下部質量体とは、弾性的なバッグ１３によ
って結合されている。
【０００８】 図２に示されているように、原動機の回転運動は、クランク円板３とクランク
ピン４と連接棒５とから成るクランク伝動装置によって、ガイドピストン７の軸
方向の振動運動に変えられる。この軸方向運動は、ばねセット１１を介してガイ
ド管１０に及びひいては下部質量体に伝達され、地面締め固めのために使用する
ことができる。
【０００９】 作業員に作用する振動を減衰するために、従来では、ガイドフォークを上部質
量体に対してゴム部材によって機械的に連結解除することが公知である。この場
合、組み付けられた作業原動機は、さらに高い振動負荷にさらされる。このよう
な振動の減衰の改善は、高い構造的な費用をかけなければ達成することができな
い。
【００１０】 従って、上部質量体の振動の発生を前もって避けることが望まれている。
【００１１】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９２５８７０号明細書によれば、原動機の
駆動出力が２つのクランク伝動装置に分割され、これらの２つのクランク伝動装
置が同時に１つの作業質量体をばねセットを介して負荷するように成っているタ
ンパーが公知である。互いに逆方向に回転するクランク伝動装置には対向質量体
が固定されており、この対向質量体の遠心力は、一方では互いに水平方向で補償
し合い、これに対して鉛直方向では合計されて、それによってタンパーケーシン
グの振動振幅は減少される。しかしながらこの装置においても、作業員に対する
水平方向の振動は生じる。
【００１２】 そこで本発明の課題は、上部質量体の水平振動がその発生時に既に減少され得
るような作業装置を提供することである。
【００１３】 この課題は、本発明によれば、請求項１に記載した特徴を有する作業装置によ
って解決された。
【００１４】 以外なことに、クランク伝動装置のバランス、つまりクランクピンを支持する
クランク円板にクランクピンの質量体を補償（バランス）する対向質量体を設け
ることが、上部質量体の水平方向振動の減少に関連して所望の改善をもたらすこ
とはないことが分かった。むしろ、水平方向の振動の効果的な減少は、クランク
ピンの重心点とクランク円板の回転軸線と対向質量体の重心点とが、一直線上に
位置し、ひいてはこれらの重心点がクランク円板の回転軸線に関連して１８０゜
ずらされた時ではなく、対向質量体の重心点がクランクピンの重心点に対して、
クランク円板の回転軸線に関連して１８０゜に等しくない角度だけずらして配置
された時にだけ得られることが分かった。
【００１５】 このことは即ち、クランク伝動装置自体が著しい振動を発生するが、この振動
は後続配置された構成部分つまり特にガイドピストン及びばねセットによって生
ぜしめられた振動に重畳されて、ほぼ補償される、ということを意味している。
その結果、振動の重畳は、上部質量体を特に水平方向で著しく安定化させること
になる。
【００１６】 有利な実施例においては、対向質量体の質量及び角度のずれは、ばねセットの
特性に関連して、作業装置の作業方向若しくは垂直方向に向けられた振動が最小
になるように、調節可能である。これは例えばクランク円板の完成時又は組み立
て時に可能であって、この場合使用されたばねセットに応じて、適当な質量を有
する対向質量体を相応の角度で配置することができる。
【００１７】 特に有利な実施例においては、対向質量体がクランク円板と一体的に構成され
ている。これによって、組み立て及び製造の簡略化が得られる。製造方法に基づ
いて、クランク円板を鋳造する際に相応の鋳型(Giesform)、若しくはクランク円
板を鍛造する際に相応の鍛造型(Gesenk)を使用することができる。
【００１８】 本発明の別の有利な実施例によれば、対向質量体がクランク円板に固定可能で
ある。この場合、対向質量体が、クランクピンに対して相対的に、回転軸を中心
にして角度をずらしてクランク円板の種々異なる箇所に固定可能であれば、特に
有利である。これによって、組み立て時に、質量体の水平方向振動をさらに減少
させるための微調整を行うことができる。同様に、製造時に使用された鋳型又は
鍛造型を変えることなしに、クランク円板及び対向質量体を、種々異なるばねセ
ットを組み付ける際にそれぞれ個別に互いに合わせることができる。
【００１９】 また、角度のずれと１８０゜との間の差が少なくとも１０゜であれば、有利で
ある。
【００２０】 本発明の特に有利な実施例においては、対向質量体の重心点とクランクピンの
重心点との間の角度は、クランク円板の回転軸に関連して約９０゜である。
【００２１】 対向質量体の質量がクランクピンの質量とほぼ同じであれば、特に有利である
ことが分かった。
【００２２】 本発明の別の実施例によれば、対向質量体の質量が、クランクピンの質量より
も大きくなっている。これによって、対向質量体によって、連接棒、ガイドピス
トン及びピストンガイドの運動する質量を補償することも可能である。
【００２３】 本発明の別の特徴は、以下に図面を用いて詳しく説明されている。
【００２４】 図１に示した、本発明によるタンパーの主要な構成部材は、図２に関連して既
に説明されている公知の部材に相応しているので、繰り返しの説明は省略する。
簡単にするために、図面では同一の部材には同一の符号が記されている。
【００２５】 図２に示した公知のタンパーと、図１に示した本発明によるタンパーとの主な
相違点は、本発明によるクランク円板３が対向質量体１４を有している、という
点である。これは図１では直ぐに確認できないが、対向質量体１４の重心点は、
クランク円板３の回転軸１５に関連して、クランクピン４とは反対側に配置され
ていて、これが１８０゜に相当するのではなく、１８０゜に等しくない角度に相
当している。それぞれの実施例に応じて、このずらし角度は１８０゜から１０゜
ずらされている、つまり１７０゜よりも小さいか又は１９０゜よりも大きい。従
って、対向質量体１４の重心点とクランクピン４の重心点と回転軸１５とは、一
直線上に位置していない。この場合、特に有利な角度としては、２つの重心点の
角度のずれは９０゜である。この場合、クランク円板３の回転時にクランクピン
４の質量体によって生ぜしめられた遠心力の位相位置と、対向質量体１４によっ
て生ぜしめられた遠心力との位相位置とは、角度９０゜だけずらされており、こ
れによって遠心力は互いに相殺されない。角度のずれが１８０゜であって、相応
に同じ質量である場合には、遠心力は互いに相殺される。従ってむしろ、クラン
ク伝動装置によって合力が生ぜしめられ、この合力が、主に連接棒５とガイドピ
ストン７とばねセット１１とによって生ぜしめられた力と重畳され、これが全体
として上部質量体の安定化を生ぜしめる。
【００２６】 図１に示した実施例においては、対向質量体１４は、クランク円板３と例えば
鍛造によって一体的に製造されている。クランクピン４は同様にクランク円板３
と一体的に結合されていて、軸受座部を形成するために加工されている。クラン
ク円板３は主に３つの部材、つまり回転軸１５を有し場合によっては外歯列を備
えている、バランスしようとする主要な支持体円板と、クランクピン４と、対向
質量体１４との３つの部材を有している。対向質量体１４は例えば多数の個別の
質量体より成っていて、これらの質量体は支持体円板上の種々異なる位置に固定
されている。
【００２７】 本発明の図示していない実施例においては、クランク円板３は従来技術のよう
に構成されていて、しかしながら対向質量体１４のための固定可能性は有してい
ない。対向質量体１４は、使用例に応じて、異なる角度位置及び半径方向位置に
取り付けられ、また装置全体の振動特性に応じて種々異なる質量を備えて取り付
けることができる。
【００２８】 本発明による作業装置は、従来では例えば地面締め固めのためのタンパーとし
て適用されていたが、ハンマー特に打撃ハンマーにおいても有利に適用すること
ができる。打撃ハンマーは、一般的には、タンパーにおいてばねセット１１を形
成している鋼ばねの代わりに空気ばね式打撃装置(Luftfederschlagwerk）を有し
ている。しかしながらクランク伝動装置による所望の振動の発生は、前述の通り
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるタンパー装置の一部の断面図である。
【図２】 公知のタンパー装置の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルティン グレップマイア ドイツ連邦共和国 ミュンヘン ハイムブ ーヘンシュトラーセ 19 Ｆターム(参考） 2D043 CB04 2D052 BC06

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 作業装置特に地面締め固めのためのタンパー又はハンマーに
    おいて、上部質量体に所属する原動機によって唯一のクランク伝動装置（３，４
    ，５）及び１つのばねセット（１１）を介して直線的に往復駆動可能な作業質量
    体を備えており、この場合クランク伝動装置が、原動機によって駆動されるクラ
    ンク円板（３）を有していて、該クランク円板（３）が、その回転軸線（１５）
    に対して偏心的に、連接棒（５）に連結されたクランクピン（４）と対向質量体
    （１４）とを有していて、該対向質量体（１４）の重心点がクランク円板（３）
    の回転軸線に関連して、クランクピン（４）の重心点に対して１８０゜に等しく
    ない角度だけずらして配置されていることを特徴とする、クランク伝動装置にお
    ける質量バランス手段を有する作業装置。
  2. 【請求項２】 対向質量体（１４）の質量及び角度のずれが、ばねセット（
    １１）の特性に関連して、作業装置の作業方向に向けられていない振動が最小に
    なるように調節可能である、請求項１記載の作業装置。
  3. 【請求項３】 対向質量体（１４）がクランク円板（３）と一体的に構成さ
    れている、請求項１又は２記載の作業装置。
  4. 【請求項４】 対向質量体（１４）がクランク円板（３）に固定可能である
    、請求項１又は２記載の作業装置。
  5. 【請求項５】 対向質量体（１４）が、クランクピン（４）に対して相対的
    に、回転軸（１５）を中心にして角度をずらしてクランク円板（３）の種々異な
    る箇所に固定可能である、請求項４記載の作業装置。
  6. 【請求項６】 前記角度のずれと１８０゜との間の差が少なくとも１０゜で
    ある、請求項１から５までのいずれか１項記載の作業装置。
  7. 【請求項７】 対向質量体（１４）の重心点とクランクピン（４）の重心点
    との間の角度が、クランク円板（３）の回転軸（１５）に関連して約９０゜であ
    る、請求項１から６までのいずれか１項記載の作業装置。
  8. 【請求項８】 対向質量体（１４）の質量がクランクピン（４）の質量とほ
    ぼ同じである、請求項１から７までのいずれか１項記載の作業装置。
  9. 【請求項９】 対向質量体（１４）の質量が、クランクピン（４）の質量よ
    りも大きい、請求項１から７までのいずれか１項記載の作業装置。
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