JP2004257014A

JP2004257014A - 振動機構及び振動ローラ

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Publication number: JP2004257014A
Application number: JP2003045857A
Authority: JP
Inventors: Akira Mitsui; 晃三井
Original assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-24
Also published as: CN100563850C; US7213479B2; JP3799022B2; US20040168531A1; CN1524633A

Abstract

【課題】通常振動時と水平振動時にそれぞれ適するロールの振幅を設定可能な振動機構を提供する。
【解決手段】ロールの内部においてロールの回転軸を挟んで配設される複数の起振軸２４，２５を備え、各起振軸２４，２５には、固定偏心錘３２，３３と、起振軸２４，２５に対して相対的に回転可能な可動偏心錘３４，３５と、この可動偏心錘３４，３５の回転変位を規制するストッパ３６，３７とを設け、それぞれの起振軸２４，２５において、起振軸回りの偏心錘全体の偏心モーメントを、起振軸２４，２５を一方向に回転させたときと他方向に回転させたときとで互いに異ならせる偏心モーメント可変手段４０を設け、この偏心モーメント可変手段４０を介在させることにより、ロールを通常振動と水平振動とに切り替える構成とした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動機構および振動ローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
振動ローラは、主に高速道路やダム等の建設現場における盛土の締固め施工や道路のアスファルト舗装の転圧施工等に使用され、転圧輪（ロール）が振動しながら地盤を転圧していくので地盤が高密度に締め固まるという効果を有する。ロールに内蔵される振動機構としては、偏心錘を取り付けた起振軸を回転させるという構造が一般的である。
【０００３】
ロールの振動形態例として、ロールをその径方向に全周にわたって振動させる形態（これを本明細書では「通常振動」というものとする）と、ロールをその円周方向に沿って振動させる形態（これを本明細書では「水平振動」というものとする）とがあり、特許文献１の第１０図ａ，ｂにはこの「通常振動」と「水平振動」とを切り替える機構が開示されている。なお、特許文献１において第５図には「水平振動」に関する作用説明図が記載されている。
【０００４】
特許文献１の第１０図ａ，ｂにおいて、ロールの中心を挟んで１８０度反対の位置には一対の起振軸が配設され、少なくとも一方の起振軸の偏心錘はその起振軸に対して回転可能に取り付けられている。そして、起振軸を一方向に回転させたときの起振軸に対する前記偏心錘の相対位相角度を０度とすると、起振軸を他方向に回転させたときには、前記偏心錘が起振軸に対して１８０度の相対位相角度をなすように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平４−６８０５号公報（第８及び第９頁、第１０図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
通常振動と水平振動との各振動形態ではそれぞれに適したロールの振幅が必要とされる。図４は、２軸式の振動機構を備えたロールにおいて、通常振動時のロールの振動系を示す説明図である。２軸のそれぞれには互いに同じ形状の偏心錘が取り付けられており、このロール内の２つの偏心錘は、図示されていない動力伝達機構により、同じ方向に、且つ同じ位相で回転している。振動力はロールの中心から径方向に、順次振動の方向が変わっていくように作用するが、振動力の路面に垂直な成分の力に着目して、その振動力をＦとする。すると、振動力Ｆは、「Ｆ＝２・ｍｒω^２ｓｉｎωｔ」にて示され、路面は、ロールの接地面に垂直方向に働く、Ｋなるばね定数を有するばねとしてモデル化される。ｍは偏心質量、ｒは起振軸の軸心と偏心錘の重心との距離、ωは起振軸の角速度である。ここにｍｒの値を偏心モーメントと称する。質量Ｍ_０のロールに前記振動力Ｆが周期的に作用しているときの運動方程式は、ばね定数Ｋを路面がやわらかいものとして無視すると、「２・ｍｒω^２ｓｉｎωｔ＝Ｍ_０・ｄ^２ｙ／ｄｔ^２」となる。ｙは上下方向の変位である。この運動方程式をｙについて式変換すると、「ｙ＝（−２・ｍｒ／Ｍ_０）ｓｉｎωｔ」となり、これにより、通常振動時のロールの上下の振幅ａ_１は次式で示される。
ａ_１＝２・ｍｒ（通常振動時）／Ｍ_０ …式（１）
なお、式（１）においては、便宜上、偏心モーメントｍｒに対して「ｍｒ（通常振動時）」と符号を付している。
【０００７】
図５は、２軸式の振動機構を備えたロールにおいて、水平振動時のロールの振動系を示す説明図である。図示しない振動ローラのフレームとロールとの間に介在する防振ゴムは、ロールの軸心Ｏ´に水平方向に働く、Ｋ_１なるばね定数を有するばねとしてモデル化される。路面に関しては、ロールの接地面に水平方向に働く、Ｋ_２なるばね定数を有するばねとしてモデル化される。Ｋ_１，Ｋ_２なるばね定数をもったばねで支持されたロールの軸心Ｏ´回りの慣性モーメントＩに、Ｔ（＝ｐ・２・ｍｒω^２ｓｉｎωｔ、但しｐはロールの軸心Ｏ´と起振軸の軸心との距離）の周期的トルクが作用しているときの運動方程式は、ばね定数Ｋ_１，Ｋ_２を両ばねがやわらかいものとして無視すると、「ｐ・２・ｍｒω^２ｓｉｎωｔ＝Ｉ・ｄ^２θ／ｄｔ^２」となる。ロールの半径をＲとすると、ロールの、接地面の水平方向の変位ｙは、θを微小の角度変位とみなして「ｙ＝Ｒθ」で示されるから、「ｐ・２・ｍｒω^２ｓｉｎωｔ＝（Ｉ／Ｒ）・（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）」とし、この運動方程式をｙについて式変換すると、「ｙ＝−（（Ｒ・ｐ・２・ｍｒ）／Ｉ）ｓｉｎωｔ」となる。これにより、水平振動時のロールの、接地面の水平方向の振幅ａ_２は次式で示される。
ａ_２＝（Ｒ・２・ｐ・ｍｒ（水平振動時））／Ｉ …式（２）
なお、式（２）においては、便宜上、偏心モーメントｍｒに対して「ｍｒ（水平振動時）」と符号を付している。
【０００８】
前記式（１）或いは式（２）に含まれる質量Ｍ_０、ロールの半径Ｒ、ロールの軸心Ｏ´回りの慣性モーメントＩはロールの寸法が決定されるとほぼその値が決まってしまうことから、通常振動の振幅ａ_１を所望の値に設定したい場合には、その偏心モーメントｍｒ（通常振動時）の値に設定の自由度があることが条件となる。水平振動の振幅ａ_２を所望の値に設定する場合については、ロールの軸心Ｏ´と起振軸の軸心との距離ｐと、偏心モーメントｍｒ（水平振動時）の２つの要素の内、どちらかに設定の自由度があることが条件となる。しかし、起振軸はロールの内部に配設されていることから、距離ｐの設定値の範囲には構造的に限界があり、したがって、水平振動の振幅ａ_２の設定についても偏心モーメントｍｒ（水平振動時）の値に依存せざるを得ない。
【０００９】
このように、通常振動の振幅ａ_１と水平振動の振幅ａ_２がそれぞれ適した値に設定されるためには、偏心モーメントｍｒ（通常振動時）及び偏心モーメントｍｒ（水平振動時）がそれぞれ別の値をとることが望ましい。しかし、前記特許文献１に開示された技術によれば、起振軸の正逆回転に伴って偏心錘の位相角度が変わるものの、偏心モーメントｍｒ（通常振動時）と偏心モーメントｍｒ（水平振動時）は同じ値であることから、通常振動と水平振動とにそれぞれ適した振幅が得られにくいという問題があった。
【００１０】
本発明は以上のような問題を解決するために創作されたものであり、通常振動と水平振動にそれぞれ適したロールの振幅を設定できる振動機構及び振動ローラを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、ロールの内部においてロールの回転軸を挟んで配設される複数の起振軸を備え、各起振軸には、固定偏心錘と、起振軸に対して相対的に回転可能な可動偏心錘と、この可動偏心錘の回転変位を規制する規制手段とを設け、それぞれの起振軸において、起振軸回りの偏心錘全体の偏心モーメントを、起振軸を一方向に回転させたときと他方向に回転させたときとで互いに異ならせる偏心モーメント可変手段を設け、この偏心モーメント可変手段を介在させることにより、各起振軸を一方向に回転させたときにロールをその径方向に全周にわたって振動させ、各起振軸を他方向に回転させたときにロールをその円周方向に沿って振動させる構成とした。
【００１２】
また、ロールの回転軸を挟んで互いに１８０度反対の位置に配設される一対の起振軸を備え、各起振軸を前記一方向に回転させたとき、一方の起振軸回りの偏心錘全体の偏心モーメントは、可動偏心錘の偏心モーメントから固定偏心錘の偏心モーメントを引算した値からなり、他方の起振軸回りの偏心錘全体の偏心モーメントは、固定偏心錘の偏心モーメントから可動偏心錘の偏心モーメントを引算した値からなり、且つ、両値は互いに実質的に同一の値であり、各起振軸を前記他方向に回転させたとき、各起振軸回りの偏心錘全体の偏心モーメントは、それぞれ固定偏心錘の偏心モーメントと可動偏心錘の偏心モーメントとを加算した値からなり、且つ、両値は互いに実質的に同一の値である構成とした。
【００１３】
また、前記一方の起振軸及び他方の起振軸に取り付けられる可動偏心錘は、それぞれの起振軸回りに１８０度回動可能となるように構成され、前記一方の起振軸回りに関する固定偏心錘の偏心モーメントと、前記他方の起振軸回りに関する可動偏心錘の偏心モーメントとが実質的に一致し、前記一方の起振軸回りに関する可動偏心錘の偏心モーメントと、前記他方の起振軸回りに関する固定偏心錘の偏心モーメントとが実質的に一致している構成とした。
【００１４】
さらに、前記振動機構をロールの内部に備える振動ローラとした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る振動機構を内蔵したロールの平断面説明図であり、「通常振動」と「水平振動」とに切り替え可能な２軸式の振動機構に適用した例を示す図である。図２は図１におけるＥ−Ｅ断面図であり、（ａ）は「通常振動」の場合を、（ｂ）は「水平振動」の場合を示す。
【００１６】
ロール１は例えば図示しない振動ローラの機枠に固設された支持板２に回転自在に支持されている。ロール１は中空円筒形状を呈し、その内周面には中央部にそれぞれ貫通孔３ａ，４ａを形成した円板形状の第１鏡板３と第２鏡板４が互いに離間して固設されている。第１鏡板３と第２鏡板４との間には、貫通孔３ａと貫通孔４ａとの各周縁部にわたって挟持されるように中空円筒形状の起振機ケース５がロール１と同芯状に固設される。第１鏡板３及び第２鏡板４にはそれぞれの貫通孔３ａ，貫通孔４ａを閉塞するようにアクスルシャフト６，アクスルシャフト７が取り付けられ、各々のフランジ部６ａ，７ａにてボルト８によりそれぞれ貫通孔３ａ，貫通孔４ａの周縁部に締結固定される。
【００１７】
一方のアクスルシャフト６は、軸受１０，１０を介して軸受部材９に枢支される。軸受部材９は、取り付け板１２，防振ゴム１１を介して前記した支持板２に連結する部材である。他方のアクスルシャフト７は、取り付け板１３を介して走行用モータ１４の出力部１４ａに固設される。走行用モータ１４の固定部１４ｂは取り付け板１５，防振ゴム１６を介して支持板２側に固設されている。走行用モータ１４は通常、油圧モータ等からなる。
【００１８】
前記軸受部材９には振動用モータ取り付け部材１７を介して振動用モータ１８が固設され、その回転軸にはカップリング１９を介してギア軸２０が連結している。ギア軸２０は軸受２１，２１を介してアクスルシャフト６に枢支されることによりロール１と同芯状となるように水平に延設され、起振機ケース５内に突出したその先端部には平歯車からなる駆動ギア２３が固設されている。振動用モータ１８も通常、油圧モータ等からなり、正逆回転が可能に構成されている。
【００１９】
起振軸２４，２５は、それぞれ各両端部が軸受２２を介してアクスルシャフト６，７に枢支されることにより起振機ケース５内において水平状に延設され、ロール１の回転軸を挟んで互いに１８０度反対の位置に配設されている。起振軸２４，２５の各一端側寄りにはそれぞれ従動ギア２６，２７が固設されており、この従動ギア２６，２７が前記駆動ギア２３に噛合する。従動ギア２６，２７は互いに同一の径及び同一の歯数を有するものである。
【００２０】
以上により、走行用モータ１４の出力部１４ａが回転すると、アクスルシャフト６が軸受部材９に対して回転可能に構成されていることから、ロール１が走行回転する。また、振動用モータ１８を作動させると、駆動ギア２３が回転し、この駆動ギア２３に噛合する従動ギア２６，２７により起振軸２４，２５は同期的に、且つ同一方向に回転する。
【００２１】
本実施形態における振動機構３１は、前記した起振軸２４，２５と、起振軸２４，２５に固設される各一対の固定偏心錘３２，３３と、起振軸２４，２５に対して相対的に回転可能な可動偏心錘３４，３５と、起振軸２４，２５とそれぞれ一体的に回転し、可動偏心錘３４，３５の回転変位を規制する規制手段３０（ストッパ３６，３７）とを備えた構成からなる。
【００２２】
先ず、起振軸２４側について説明すると、一対の固定偏心錘３２は互いに離間して起振軸２４に溶接等により固設されている。固定偏心錘３２は、図２に示すように、起振軸２４に外嵌して固設される基端部３２ａと、この基端部３２ａから起振軸２４の軸心に対して偏って形成される略半円形状を呈した偏心部３２ｂとを有している。規制手段３０を構成するストッパ３６はピン形状を呈した部材であり、両固定偏心錘３２に穿設された貫通孔に挿通されることにより、図１に示すように、固定偏心錘３２，３２間において起振軸２４と平行となるように掛け渡された状態となり、溶接等により固定偏心錘３２，３２に固設されている。
【００２３】
可動偏心錘３４は、固定偏心錘３２，３２の間に取り付けられる部材であって、図２に示すように、起振軸２４に回転可能に外嵌する基端部３４ａと、この基端部３４ａから起振軸２４の軸心に対して偏って形成される略半円形状を呈した偏心部３４ｂとを有した構成からなる。偏心部３４ｂの両端には、前記ストッパ３６に当接する肩部が形成されている。可動偏心錘３４は、一方の肩部がストッパ３６に当接した状態から起振軸２４回りに１８０度回動すると、他方の肩部がストッパ３６に当接するように構成されている。
【００２４】
次いで、起振軸２５側について説明すると、基本的には起振軸２４側と同様な構成となっている。すなわち、一対の固定偏心錘３３は、互いに離間して起振軸２５に固設されており、図２に示すように、起振軸２５に外嵌して固設される基端部３３ａと、この基端部３３ａから起振軸２５の軸心に対して偏って形成される略半円形状を呈した偏心部３３ｂとを有している。規制手段３０を構成するストッパ３７はピン形状を呈した部材であり、両固定偏心錘３３に穿設された貫通孔に挿通されることにより、図１に示すように、固定偏心錘３３，３３間において起振軸２５と平行となるように掛け渡された状態で固定偏心錘３３，３３に固設される。
【００２５】
可動偏心錘３５は、固定偏心錘３３，３３の間に取り付けられる部材であって、図２に示すように、起振軸２５に回転可能に外嵌する基端部３５ａと、この基端部３５ａから起振軸２５の軸心に対して偏って形成される略半円形状を呈した偏心部３５ｂとを有した構成からなる。偏心部３５ｂの両端には、前記ストッパ３７に当接する肩部が形成されている。可動偏心錘３５は、一方の肩部がストッパ３７に当接した状態から起振軸２５回りに１８０度回動すると、他方の肩部がストッパ３７に当接するように構成されている。
【００２６】
以上の固定偏心錘３２と固定偏心錘３３との互いの位置関係は、図２に示すように、起振軸２４，２５が互いに上下に位置したときにおいて、偏心部３２ｂが、起振軸２４と起振軸２５の各軸心を結ぶ中心線３８を挟んで左側に位置したとき、偏心部３３ｂが中心線３８を挟んで右側に位置するような関係にある。
【００２７】
振動機構３１は、起振軸２４，２５回りの偏心錘全体の偏心モーメントを、起振軸２４，２５を一方向に回転させたときと他方向に回転させたときとで互いに異ならせる偏心モーメント可変手段４０を備えており、この偏心モーメント可変手段４０が介在することで「通常振動」と「水平振動」とに切り替え可能な構成となっている。
【００２８】
以下、起振軸２４側において、起振軸２４回りに関する一対の固定偏心錘３２の合計の偏心モーメント（これを以下では単に「固定偏心錘３２の偏心モーメント」というものとする）の値を「ｍ_１ｒ_１」、起振軸２４回りに関する可動偏心錘３４の偏心モーメントの値を「ｍ_２ｒ_２」とし、起振軸２５側において、起振軸２５回りに関する一対の固定偏心錘３３の合計の偏心モーメント（これを以下では単に「固定偏心錘３３の偏心モーメント」というものとする）の値を「ｍ_３ｒ_３」、起振軸２５回りに関する可動偏心錘３５の偏心モーメントの値を「ｍ_４ｒ_４」として説明する。ｍ_１〜ｍ_４は各偏心錘の偏心質量、ｒ_１〜ｒ_４は各起振軸２４，２５と各偏心錘の重心との距離である。
【００２９】
なお、規制手段３０（ストッパ３６，３７）の偏心モーメント分については各偏心錘の偏心モーメントに対して実質的に無視できる程度の大きさであり、本実施形態では、それぞれ固定偏心錘３２の偏心モーメントｍ_１ｒ_１、固定偏心錘３３の偏心モーメントｍ_３ｒ_３に含むものとする。
【００３０】
駆動ギア２３が図２（ａ）に示すように反時計回りに回転し、従動ギア２６，２７を介して起振軸２４，２５が時計回り（一方向）に回転すると、各ストッパ３６，３７が各可動偏心錘３４，３５の一方の肩部を押圧しながら回転する。この状態では各固定偏心錘３２，３３の重心の位置と各可動偏心錘３４，３５の重心の位置が起振軸２４，２５を挟んで逆となる。そして、駆動ギア２３が図２（ｂ）に示すように時計回りに回転し、従動ギア２６，２７を介して起振軸２４，２５が反時計回り（他方向）に回転すると、各ストッパ３６，３７が各可動偏心錘３４，３５の他方の肩部を押圧しながら回転し、可動偏心錘３４，３５の位相が図２（ａ）の場合に対してそれぞれ１８０度変化する。つまり、この状態では各固定偏心錘３２，３３と各可動偏心錘３４，３５とが重なり合って回転する。
【００３１】
ここで、起振軸２４側においては、可動偏心錘３４の偏心モーメントｍ_２ｒ_２が固定偏心錘３２の偏心モーメントｍ_１ｒ_１よりも大きく設定され、起振軸２５側においては、可動偏心錘３５の偏心モーメントｍ_４ｒ_４が固定偏心錘３３の偏心モーメントｍ_３ｒ_３よりも小さく設定されている。なお、本実施形態において、これらの設定に関しては、図１から判るように、各偏心錘の幅寸法（図における左右方向の寸法）等を変更することで達成している。
【００３２】
したがって、図２（ａ）に示した状態において、起振軸２４回りの偏心錘全体の偏心モーメントの値は、可動偏心錘３４の偏心モーメントｍ_２ｒ_２から固定偏心錘３２の偏心モーメントｍ_１ｒ_１を引算した「ｍ_２ｒ_２−ｍ_１ｒ_１」となり、振動力が作用する方向は図における右矢印方向となる。起振軸２５回りの偏心錘全体の偏心モーメントの値は、固定偏心錘３３の偏心モーメントｍ_３ｒ_３から可動偏心錘３５の偏心モーメントｍ_４ｒ_４を引算した「ｍ_３ｒ_３−ｍ_４ｒ_４」となり、振動力が作用する方向は、起振軸２４側と同様に図における右矢印方向となる。
【００３３】
図２（ｂ）に示した状態では、起振軸２４回りの偏心錘全体の偏心モーメントの値は、固定偏心錘３２の偏心モーメントｍ_１ｒ_１と可動偏心錘３４の偏心モーメントｍ_２ｒ_２とを加算した「ｍ_１ｒ_１＋ｍ_２ｒ_２」となり、起振軸２４にはロールの円周方向左回りに向かう力が加わる。また、起振軸２５回りの偏心錘全体の偏心モーメントの値は、固定偏心錘３３の偏心モーメントｍ_３ｒ_３と可動偏心錘３５の偏心モーメントｍ_４ｒ_４とを加算した「ｍ_３ｒ_３＋ｍ_４ｒ_４」となり、起振軸２５にもロールの円周方向左回りに向かう力が加わる。
【００３４】
図２（ａ）の状態において、ロールの軸心Ｏ周りにモーメントが存在すると、起振軸２４，２５にロールの円周方向に向かう力が加わり、若干の水平振動が生じてしまう。そこで、このロールの軸心Ｏ周りのモーメントを零とするべく、起振軸２４回りの偏心錘全体の偏心モーメント「ｍ_２ｒ_２−ｍ_１ｒ_１」と、起振軸２５回りの偏心錘全体の偏心モーメント「ｍ_３ｒ_３−ｍ_４ｒ_４」とを互いに同一の値とする。これにより、起振軸２４，２５には互いに同一値の振動力が同方向に向けて発生することとなる。
【００３５】
勿論、起振軸２４，２５は同期的に同方向に回転するので、各振動力が作用する方向の関係は維持され、例えば図示しないが、起振軸２４側の振動力が図における左方向に作用するときには起振軸２５側の振動力も左方向に作用し、起振軸２４側の振動力が上方向、下方向に作用するときには起振軸２５側の振動力も上方向、下方向に作用する。以上により、ロールには、各起振軸２４及び２５の振動力が同一方向に合成されて常に同一値の振動力として作用し、ロールは径方向に全周にわたって振動する。
【００３６】
また、図２（ｂ）の状態において、ロールの軸心Ｏにおいて振動力の合力が存在すると、ロールに若干の通常振動が生じることとなるので、これを生じさせないために、起振軸２４回りの偏心錘全体の偏心モーメント「ｍ_１ｒ_１＋ｍ_２ｒ_２」と、起振軸２５回りの偏心錘全体の偏心モーメント「ｍ_３ｒ_３＋ｍ_４ｒ_４」とを互いに同一の値とする。これにより、ロールが載っている地面の接地部には、図における左から右へ向かう方向の水平力が加わる。
【００３７】
図３（ａ）〜（ｄ）は水平振動の状態を示す側面説明図である。前記図２（ｂ）に示した状態は、図３（ｄ）と同一の状態である。起振軸２４，２５が反時計回りに回転すると、前記したように、各ストッパ３６，３７が各可動偏心錘３４，３５の他方の肩部を押圧しながら回転し、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の状態が繰り返される。この各状態では、前記したように各偏心錘同士が重なり合った状態で回転する。
【００３８】
（ａ）の位置では、起振軸２４にはロール中心に向かう力が加わり、ロール中心（軸心Ｏ）を挟んで１８０度反対の位置にある起振軸２５においても、ロール中心に向かう同じ大きさの力が加わるので、振動力は互いに打ち消される。（ｂ）の位置では、起振軸２４にはロールの円周方向右回りに向かう力が加わり、起振軸２５にもロールの円周方向右回りに向かう力が加わる。これにより、ロールが載っている地面の接地部には右から左へ向かう方向の水平力が加わる。（ｃ）の位置では、起振軸２４にはロール中心から遠ざかる方向に力が加わり、起振軸２５にもそれとは逆の方向に力が加わるので振動力は互いに打ち消される。（ｄ）の位置では、起振軸２４にはロールの円周方向左回りに向かう力が加わり、起振軸２５にもロールの円周方向左回りに向かう力が加わる。これにより、ロールが載っている地面の接地部には、左から右へ向かう方向の水平力が加わる。以上により、交互に（ｂ）の状態と（ｄ）の状態が繰り返されることで、ロールはその円周方向に沿って振動し、ロールの接地部においては水平方向の振動力が加わる。
【００３９】
以上の説明から偏心モーメントの関係を式として示すと、
ｍ_２ｒ_２−ｍ_１ｒ_１＝ｍ_３ｒ_３−ｍ_４ｒ_４ …式（３）
ｍ_１ｒ_１＋ｍ_２ｒ_２＝ｍ_３ｒ_３＋ｍ_４ｒ_４ …式（４）
となる。この式（３）及び式（４）から次の両式を得ることができる。
ｍ_２ｒ_２＝ｍ_３ｒ_３ …式（５）
ｍ_１ｒ_１＝ｍ_４ｒ_４ …式（６）
つまり、可動偏心錘３４の偏心モーメントｍ_２ｒ_２と固定偏心錘３３の偏心モーメントｍ_３ｒ_３とは互いに同一の値であり、固定偏心錘３２の偏心モーメントｍ_１ｒ_１と可動偏心錘３５の偏心モーメントｍ_４ｒ_４とは互いに同一の値となる。
【００４０】
以上のように、起振軸２４回りの偏心錘全体の偏心モーメント（起振軸２５回りの偏心錘全体の偏心モーメントも同様である）を、起振軸２４（起振軸２５）を一方向に回転させて「通常振動」とした場合には「ｍ_２ｒ_２−ｍ_１ｒ_１」とし、起振軸２４（起振軸２５）を他方向に回転させて「水平振動」とした場合には「ｍ_１ｒ_１＋ｍ_２ｒ_２」とする構成とすれば、以下に示す実施例から明らかなように、ロールの振幅の設定に関する自由度が広がることとなる。ここで、便宜上、「通常振動」時における起振軸２４回りの偏心錘全体の偏心モーメント「ｍ_２ｒ_２−ｍ_１ｒ_１」を、前記式（１）に対応させて「ｍｒ（通常振動時）」として記し、「水平振動」時における起振軸２４回りの偏心錘全体の偏心モーメント「ｍ_１ｒ_１＋ｍ_２ｒ_２」を、前記式（２）に対応させて「ｍｒ（水平振動時）」として記すと、次式を得ることができる。
ｍ_２ｒ_２＝（ｍｒ（通常振動時）＋ｍｒ（水平振動時））／２ …式（７）
ｍ_１ｒ_１＝（ｍｒ（水平振動時）−ｍｒ（通常振動時））／２ …式（８）
【００４１】
【実施例】
図１において、ロール１の外径寸法Ｌ１を１ｍ、ロール１の肉厚寸法ｔを１５ｍｍとすると、ロール１の質量Ｍ_０は約７２０ｋｇ、ロール１の軸心Ｏ回りの慣性モーメントＩは約１５５ｋｇ・ｍ^２となる。ここで、アスファルト合材の締固めに適する通常振動時の上下の振幅ａ_１を０．３ｍｍとした場合、式（１）に、各値の単位を統一して代入すると、「０．０００３＝（２×ｍｒ（通常振動時））／７２０」となり、これからｍｒ（通常振動時）の値として０．１１ｋｇ・ｍを得る。
【００４２】
特許文献１に開示された構造の場合には、通常振動時と水平振動時とにおいて起振軸回りの偏心錘の偏心モーメント量が変わらないことから、ｍｒ（水平振動時）の値は、ｍｒ（通常振動時）と同じ値、すなわち０．１１ｋｇ・ｍとして決定される。そして、ロール１の軸心Ｏと各起振軸２４，２５との距離ｐとして、実際上、構造的に許容される最大寸法０．２５ｍを式（２）に代入すると、水平振動時の振幅ａ_２は、「ａ_２＝（０．５×２×０．２５×０．１１）／１５５」の関係式から０．１８ｍｍとなる。一般に、アスファルト合材の締固めに適する水平振動時の振幅ａ_２は約０．５ｍｍとされており、以上から判るように、前記距離ｐを構造的に許容される最大寸法とした場合であっても、特許文献１に開示された構造によれば、最適な水平振動時の振幅値に対して大きく不足することとなる。
【００４３】
これに対して、本発明によれば、ｍｒ（水平振動時）の値がｍｒ（通常振動時）の値と異なり、式（２）においては、前記したように水平振動時の振幅ａ_２を０．５ｍｍに設定した場合、「０．０００５＝（０．５×２×０．２５×ｍｒ（水平振動時））／１５５」の関係により、ｍｒ（水平振動時）の値は０．３１ｋｇ・ｍとして求められる。
【００４４】
以上のｍｒ（通常振動時）の値０．１１ｋｇ・ｍと、ｍｒ（水平振動時）の値０．３１ｋｇ・ｍを式（７）、式（８）に代入すると、「ｍ_２ｒ_２＝（０．１１＋０．３１）／２」、「ｍ_１ｒ_１＝（０．３１−０．１１）／２」の関係式から、起振軸２４回りに関する可動偏心錘３４の偏心モーメントｍ_２ｒ_２の値は０．２１ｋｇ・ｍとなり、起振軸２４回りに関する固定偏心錘３２の偏心モーメントｍ_１ｒ_１の値は０．１０ｋｇ・ｍとなる。
【００４５】
以上の説明から、そして式（５）、式（６）の関係から明らかなように、起振軸２４回りに関する可動偏心錘３４の偏心モーメントｍ_２ｒ_２と、起振軸２５回りに関する固定偏心錘３３の偏心モーメントｍ_３ｒ_３とをそれぞれ０．２１ｋｇ・ｍに設定し、起振軸２４回りに関する固定偏心錘３２の偏心モーメントｍ_１ｒ_１と、起振軸２５回りに関する可動偏心錘３５の偏心モーメントｍ_４ｒ_４とをそれぞれ０．１０ｋｇ・ｍに設定すれば、通常振動に適する０．３ｍｍの振幅、及び水平振動に適する０．５ｍｍの振幅を得られることが判る。
【００４６】
以上のように、ロール１の内部においてロール１の回転軸（軸心Ｏ）を挟んで配設される複数の起振軸２４，２５を備え、各起振軸２４，２５には、固定偏心錘３２，３３と、起振軸２４，２５に対して相対的に回転可能な可動偏心錘３４，３５と、この可動偏心錘３４，３５の回転変位を規制する規制手段３０（ストッパ３６，３７）とを設け、それぞれの起振軸２４，２５において、起振軸回りの偏心錘全体の偏心モーメントを、起振軸２４，２５を一方向に回転させたときと他方向に回転させたときとで互いに異ならせる偏心モーメント可変手段４０を設け、この偏心モーメント可変手段４０を介在させることにより、各起振軸２４，２５を一方向に回転させたときにロール１の径方向に全周にわたって振動させ（通常振動を指す）、各起振軸２４，２５を他方向に回転させたときにロール１をその円周方向に沿って振動させる（水平振動を指す）構成とすれば、通常振動に適する振幅と水平振動に適する振幅とをそれぞれ設定できることとなる。
【００４７】
また、本実施形態で説明したように、ロール１の回転軸（軸心Ｏ）を挟んで互いに１８０度反対の位置に配設される一対の起振軸２４，２５を備え、各起振軸２４，２５を前記一方向に回転させたとき、一方の起振軸２４回りの偏心錘全体の偏心モーメントは、可動偏心錘３４の偏心モーメントｍ_２ｒ_２から固定偏心錘３２の偏心モーメントｍ_１ｒ_１を引算した値「ｍ_２ｒ_２−ｍ_１ｒ_１」からなり、他方の起振軸２５回りの偏心錘全体の偏心モーメントは、固定偏心錘３３の偏心モーメントｍ_３ｒ_３から可動偏心錘３５の偏心モーメントｍ_４ｒ_４を引算した値「ｍ_３ｒ_３−ｍ_４ｒ_４」からなり、且つ、両値は互いに実質的に同一の値であり、各起振軸２４，２５を前記他方向に回転させたとき、各起振軸２４，２５回りの偏心錘全体の偏心モーメントは、それぞれ固定偏心錘３２，３３の偏心モーメントｍ_１ｒ_１，ｍ_３ｒ_３と可動偏心錘３４，３５の偏心モーメントｍ_２ｒ_２，ｍ_４ｒ_４とを加算した値「ｍ_１ｒ_１＋ｍ_２ｒ_２」、「ｍ_３ｒ_３＋ｍ_４ｒ_４」からなり、且つ、両値は互いに実質的に同一の値である構成とすれば、２軸式の振動機構において、簡易な構造で、通常振動に適する振幅と水平振動に適する振幅とをそれぞれ設定できる。
【００４８】
なお、可動偏心錘の構成としては、例えば、特開昭６１−４０９０５号公報に示されるように、ケーシングの内部に壁を設けて流動性質量を内蔵した構造も本発明に包含されるものである。この場合、流動性質量が可動偏心錘に相当し、、ケーシングが本発明における規制手段に相当するものである。
【００４９】
また、本実施形態のように、一方の起振軸２４及び他方の起振軸２５に取り付けられる可動偏心錘３４，３５は、それぞれの起振軸２４，２５回りに１８０度回動可能となるように構成され、起振軸２４回りに関する固定偏心錘３２の偏心モーメントｍ_１ｒ_１と、起振軸２５回りに関する可動偏心錘３５の偏心モーメントｍ_４ｒ_４とが実質的に一致し、起振軸２４回りに関する可動偏心錘３４の偏心モーメントｍ_２ｒ_２と、起振軸２５回りに関する固定偏心錘３３の偏心モーメントｍ_３ｒ_３とが実質的に一致する構成とすれば、可動偏心錘３４，３５に関する設計が容易となり、より簡易な構造で、通常振動に適する振幅と水平振動に適する振幅とをそれぞれ設定できる。
【００５０】
さらに、以上に説明したような振動機構をロール１内に備えた振動ローラとすることにより、通常振動に適する振幅と水平振動に適する振幅とをそれぞれ設定できるため、締固め施工の様々なニーズに対応可能な振動ローラとなる。なお、通常振動と水平振動との使い分けは、通常、施工対象となる地盤の材質等により適宜に決定されるものである。
【００５１】
以上、本発明について好適な実施形態を説明した。説明した形態は起振軸が２軸式の場合であったが、例えば、ロールの側面方向から見て、当該２つの起振軸に対して直交するようにさらに同一構造の２つの起振軸を配する構成、つまりロールの回転軸を中心に９０度の間隔で起振軸を４つ配した４軸式の振動機構に適用することも可能である。また、設計によっては、固定偏心錘を個別に有さず、起振軸と一体に成形する場合もあり得る。しかし、本発明においては、この起振軸と一体に成形された偏心成分も固定偏心錘として包含するものである。その他、本発明は、各構成要素の形状やレイアウト、個数等についてその主旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、通常振動に適するロールの振幅と水平振動に適するロールの振幅とをそれぞれ設定できることとなり、地盤の締固め施工に関する品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る振動機構を内蔵したロールの平断面説明図である。
【図２】図１におけるＥ−Ｅ断面図であり、（ａ）は通常振動の場合を、（ｂ）は水平振動の場合を示す。
【図３】水平振動の作用を示す側面説明図である。
【図４】通常振動における振幅を求める際の原理図である。
【図５】水平振動における振幅を求める際の原理図である。
【符号の説明】
１ロール
１４走行用モータ
１８振動用モータ
２４，２５起振軸
３０規制手段
３１振動機構
３２，３３固定偏心錘
３４，３５可動偏心錘
３６，３７ストッパ
４０偏心モーメント可変手段

Claims

ロールの内部においてロールの回転軸を挟んで配設される複数の起振軸を備え、
各起振軸には、固定偏心錘と、起振軸に対して相対的に回転可能な可動偏心錘と、この可動偏心錘の回転変位を規制する規制手段とを設け、
それぞれの起振軸において、起振軸回りの偏心錘全体の偏心モーメントを、起振軸を一方向に回転させたときと他方向に回転させたときとで互いに異ならせる偏心モーメント可変手段を設け、
この偏心モーメント可変手段を介在させることにより、各起振軸を一方向に回転させたときにロールをその径方向に全周にわたって振動させ、各起振軸を他方向に回転させたときにロールをその円周方向に沿って振動させる構成としたことを特徴とする振動機構。
ロールの回転軸を挟んで互いに１８０度反対の位置に配設される一対の起振軸を備え、
各起振軸を前記一方向に回転させたとき、一方の起振軸回りの偏心錘全体の偏心モーメントは、可動偏心錘の偏心モーメントから固定偏心錘の偏心モーメントを引算した値からなり、他方の起振軸回りの偏心錘全体の偏心モーメントは、固定偏心錘の偏心モーメントから可動偏心錘の偏心モーメントを引算した値からなり、且つ、両値は互いに実質的に同一の値であり、
各起振軸を前記他方向に回転させたとき、各起振軸回りの偏心錘全体の偏心モーメントは、それぞれ固定偏心錘の偏心モーメントと可動偏心錘の偏心モーメントとを加算した値からなり、且つ、両値は互いに実質的に同一の値である、
ことを特徴とする振動機構。
前記一方の起振軸及び他方の起振軸に取り付けられる可動偏心錘は、それぞれの起振軸回りに１８０度回動可能となるように構成され、
前記一方の起振軸回りに関する固定偏心錘の偏心モーメントと、前記他方の起振軸回りに関する可動偏心錘の偏心モーメントとが実質的に一致し、
前記一方の起振軸回りに関する可動偏心錘の偏心モーメントと、前記他方の起振軸回りに関する固定偏心錘の偏心モーメントとが実質的に一致していることを特徴とする請求項２に記載の振動機構。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の振動機構をロールの内部に備えたことを特徴とする振動ローラ。