JP2014180668A - 加振機及び建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 単純かつメンテナンスが容易な構造を有し、省エネルギー動作を可能とする加振機を提供すること。
【解決手段】 本発明は、少なくとも１つの不平衡部材を有する、少なくとも１つの回転可能に支持された不平衡ユニットと、回転駆動装置と、少なくとも１つの歯車を有し、前記回転駆動装置が発生した回転を前記少なくとも１つの不平衡ユニットに伝達することができる歯車装置と、前記歯車装置を収容するハウジングと、を有する加振機、特に建設機械用の加振機に関する。本発明によれば、ハウジングから外部に向かって延在する出力軸を歯車装置によって駆動することができ、少なくとも１つの不平衡部材がハウジングの外部において出力軸に固定されている、メンテナンスが容易な省エネルギー型装置を提供することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、少なくとも１つの不平衡部材を有する、少なくとも１つの回転可能に支持された不平衡ユニットと、回転駆動装置と、少なくとも１つの歯車を有し、前記回転駆動装置が発生した回転を前記少なくとも１つの不平衡ユニットに伝達することができる歯車装置と、前記歯車装置を収容するハウジングと、を有する、請求項１の前文に係る加振機、特に建設機械用の加振機に関する。

この種の加振機は、例えば特許文献１に開示されている。建設機械（特にバイブレータ）用の加振機は、歯車装置を介して複数の不平衡ユニットを回転させる中央回転駆動装置を有する。各不平衡ユニットは、歯車と共に回転部材として設計された不平衡部材を有する。不平衡部材の外側は、ハウジング内においてころ軸受によって支持されている。不平衡部材を回転させることにより、振動を選択的に生成することができる。不平衡部材を有する各不平衡ユニットを適切に調節することにより、不均衡状態を互いに加算又は補償することができる。

この種の加振機は、例えば、厚板をゆるい土壌に対して駆動するためのバイブレータに使用される。

また、振動を生成するための加振機は掘削装置にも使用することができる（例えば、特許文献２を参照）。回転ドリル駆動装置の回転運動の代替又は補完としての振動によって掘削の進行を大きく向上させることができる。

公知の加振機では、不平衡部材は歯車装置と共にハウジング内に収容されている。歯車及び不平衡部材は部分的に数百〜数千ｒｐｍという高速で回転するため、ハウジングは潤滑油で満たされている。

欧州特許第０ ８２４ ９７１号公報 ドイツ特許第１９６ ０８ ８１５ Ｃ１号公報

本発明の目的は、単純かつメンテナンスが容易な構造を有し、省エネルギー動作を可能とする加振機を提供することにある。

本発明によれば、上記目的は、請求項１に記載された特徴を有する加振機によって達成される。加振機の好適な実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明に係る加振機は、ハウジングから外部に向かって延在する出力軸を歯車装置によって駆動することができ、少なくとも１つの不平衡部材がハウジングの外部において出力軸に固定されていることを特徴とする。

本発明の基本的な着想は、不平衡ユニットを駆動するための歯車装置をハウジング内に設けながらも、少なくとも１つの不平衡部材をハウジングの外部においてハウジングから突出する出力軸に固定したことにある。これにより、ハウジングを小型でコスト効率の高い設計とすることができる。従って、ハウジングを満たすために必要な歯車油の量を減少させることができる。

本発明の別の利点は、ハウジングの外部に配置された不平衡部材に容易にアクセス可能なことである。これにより、不平衡部材のメンテナンス及び交換作業が非常に容易となる。また、不平衡部材をハウジングの外部に設けることにより、不平衡部材は歯車油に接触することはない。すなわち、不平衡部材は油溜めを通過することはないため、加振機全体の摩擦及び消費エネルギーを減少させることができる。

本発明に係る加振機の歯車装置は、歯車、摩擦車装置又はチェーン又はベルト伝動装置とすることができる。従って、歯車（gear wheel）は、歯車（toothed wheel）、摩擦車、チェーンホイール又はベルト伝動ホイールとして設計される。

本発明の好適な実施形態では、少なくとも１つの第１の不平衡ユニットと少なくとも１つの第２の不平衡ユニットが一対の不平衡ユニットとして設けられ、前記一対の不平衡ユニットは、異なる回転方向に駆動される出力軸をそれぞれ有する。

異なる回転方向に駆動される一対の不平衡ユニットを設けることにより、水平方向の力を好ましい方法で補償することができると共に、不均衡状態を適切に調節することによって垂直方向において互いに加算又は補償することができる。

本発明の特に好適な実施形態では、安定性の観点から、不平衡ユニットの少なくとも１つの出力軸が前記ハウジングの両側において外部に向かって延在し、前記不平衡ユニットの前記出力軸の第１の端部側には第１の不平衡部材が設けられ、前記不平衡ユニットの前記出力軸の、前記第１の端部側とは反対側の第２の端部側には第２の不平衡部材が設けられている。この場合、不平衡ユニットの複数の不平衡部材は、歯車装置の中心平面に対して対称に存在することになる。

本発明の別の実施形態では、大きな振動又は強い振動を発生させるために、複数対の不平衡ユニットを設ける。不平衡ユニットは、重ねて配置するか、互いに隣接させて配置することができる。

好適な実施形態では、加振機の構成を特にコンパクトにするために、１つの不平衡ユニットの不平衡部材は、他の不平衡ユニットの不平衡部材に対してオフセットして設けられている。例えば、２つの不平衡ユニットの出力軸の間隔を円盤状の不平衡部材の半径よりわずかに広くすることができる。この場合、回転する円盤状の不平衡ユニットの衝突は、各出力軸に沿った不平衡部材の軸方向のオフセットによって生じる。

本発明の別の好適な実施形態では、少なくとも１つの不平衡部材が取り外し可能かつ交換可能に出力軸に支持されており、高い柔軟性をもって振動を生成することができる。円盤状の不平衡部材は、スプライン歯によって出力軸の自由端部側に取り付け、シャフトナット又は放射状スプリント（radial splint）等の適当な固定手段によって固定することができる。上記固定又は接続手段は、異なる種類の振動を生じさせるために、不平衡部材をより大型又は小型の不平衡部材に取り替えたり、他の部材を補うことができるように、容易に取り外すことができるようになっている。

本発明の別の実施形態では、歯車装置の潤滑のために、ハウジングは歯車油で満たされていることが好ましい。ハウジングは、歯車油で完全に満たされていてもいいが、歯車油で部分的に満たされていることが好ましい。この場合、歯車装置の上部の潤滑は歯車油の噴霧（歯車油による湿潤）によって行われる。

本発明の別の実施形態では、不平衡ユニットの角度位置を互いに調節するための調節装置が設けられている。この場合、不平衡部材は例えば２つの部品からなる設計とすることができ、２つの部品をねじることによって不均一な質量分布を増加又は減少させることができる。また、振幅に影響を及ぼすために、調節歯車を有する調節装置により、不平衡ユニットの角度位置を他方の不平衡ユニットに対して調節することができる。

本発明の有利な実施形態では、ハウジングには回転モータがフランジで固定されており、回転モータの駆動軸は歯車装置の駆動ピニオンを駆動する。回転モータは、容易に交換及びメンテナンスを行うことができるようにハウジングの外部に設けられる。

特に、出力軸が加振機のハウジングから外部に向かって両側に延在する場合には、各出力軸は中心に位置する出力歯車を有することが好ましい。その結果、力は対称的かつ穏やかに伝達される。出力歯車は、出力軸と一体的に形成するか、歯車リム等の別の歯車部材として出力軸に取り付けることができる。

本発明の実施形態では、ハウジングを作動装置に固定することができる接続手段をハウジングが有することが有利である。最も単純な形態では、接続手段は、ハウジングを例えば掘削装置の接続点に固定するフランジであってもよい。接続手段は、振動が主に特定の方向に伝達され、他の方向では減衰されるように構成された減衰部を有していてもよい。

また、本発明は、本発明に係る加振機を有する建設機械に関する。

本発明において、建設機械は掘削装置又はバイブレータとして設計されていてもよい。ただし、原則として、土壌圧縮機又は砂利等のふるい要素（スクリーンエレメント）等の他の用途にも使用することができる。

ドリル駆動ヘッドに取り付けられた本発明に係る加振機の断面図である。 図１に示す加振機の縦断面を示す。 図１に示す加振機の概略側面図である（ドリル駆動ヘッドは図示せず）。 図３に示す加振機の断面図である。

以下、図面に模式的に示す好適な実施形態によって本発明についてさらに説明する。

図１〜図４に示すように、本発明に係る加振機１０（振動装置）は、小型の箱型ハウジング４０を有し、ハウジング４０内には歯車装置５０が設けられている。ハウジング４０の外側にフランジで固定され、その駆動軸３２がハウジング４０の内部に延びる回転駆動装置３０により、外歯を有する駆動ピニオン５２が回転する。

特に図１及び図４に示すように、駆動ピニオン５２は、対応する外歯を有する中間歯車５４を最初に駆動する。中間歯車５４は第１の出力歯車５８の外歯とかみ合い、第１の不平衡ユニット１２を駆動する。第１出力歯車５８は、板状のハウジング４０の両側において外部に向かって延在する出力軸２０を中心として配置されている（図２を参照）。出力軸２０は、２つの出力軸受２４（詳細には図示せず）によってハウジング４０に回転可能に支持されている。ハウジング４０は、シールリングによって密閉されている。出力軸２０の第１の端部には第１の円盤状不平衡部材１６が取り外し可能に固定され、出力軸２０の第２の端部には第２の円盤状不平衡部材１８が取り外し可能に固定されている。

また、中間歯車５４は外歯を有する逆歯車５６も駆動する。逆歯車５６は、第２の不平衡ユニット１４の第２の出力軸２０の第２の出力歯車５８とかみ合う。不平衡ユニット１４は、上述した第１の不平衡ユニット１２と同様に設計されており、第２の出力軸２０の端部にそれぞれ設けられた第１の不平衡部材１６及び第２の不平衡部材１８を有する（図２を参照）。ただし、逆歯車５６が挿入されているため、第２の不平衡ユニット１４の出力軸２０は、軸２２を中心として（図１において回転矢印によって模式的に示すように）第１の不平衡ユニット１２の出力軸２０とは逆方向に回転する。２つの出力軸２０の軸２２は、歯車装置５０の歯車の他の回転軸と同様に互いに平行に配置されている。不平衡部材１６，１８の回転により、ハウジング４０と装置全体が振動し、不平衡部分は図１及び図３に模式的に示す作用方向Ｗに振幅が生じるように設けられている。

ハウジング４０の下側には板状の接続手段７０を設けることができ、接続手段７０によって加振機１０を建設機械の作動装置に取り外し可能に固定することができる。

図１及び図２では、掘削装置（地面／岩石掘削装置）である作動装置を部分的に示している。接続手段７０は、ドリル駆動軸７が回転可能に支持されたフランジ状の軸受ヘッド９に固定される。

図１及び図２に示すように、公知の方法により、歯車装置を介して対応するスプライン歯を有するドリル駆動軸７にドリル駆動装置５によって回転運動を伝達することができる。ドリル駆動軸７には、ドリルロッド（詳細には図示せず）をフランジで固定することができる。上記構成によれば、加振機１０の軸方向の振動をドリル駆動装置５によって伝達される回転運動に重畳させることができる。

上記構成の目的は、掘削軸３の方向に可能な限り平行な作用方向Ｗに振幅を生じさせることである。軸受ヘッド９からドリル駆動装置５のハウジングへの望ましくない横方向の振動の不要な伝達を回避するために、軸受ヘッド９はドリル駆動装置５のハウジング６に対して側部支持部材８によって支持されており、支持部８と軸受ヘッド９との間には弾性ゴム材料からなる減衰部１１が設けられている。

Claims (13)

1. 少なくとも１つの不平衡部材を有する、少なくとも１つの回転可能に支持された不平衡ユニットと、
   回転駆動装置と、
   少なくとも１つの歯車を有し、前記回転駆動装置が発生した回転を前記少なくとも１つの不平衡ユニットに伝達することができる歯車装置と、
   前記歯車装置を収容するハウジングと、
   を有し、
   前記ハウジングから外部に向かって延在する出力軸を前記歯車装置によって駆動することができ、
   前記少なくとも１つの不平衡部材は、前記ハウジングの外部において前記出力軸に固定されていることを特徴とする加振機。
2. 請求項１において、
   少なくとも１つの第１の不平衡ユニットと少なくとも１つの第２の不平衡ユニットが一対の不平衡ユニットとして設けられ、前記一対の不平衡ユニットは、異なる回転方向に駆動される出力軸をそれぞれ有する、加振機。
3. 請求項１において、
   不平衡ユニットの少なくとも１つの出力軸が前記ハウジングの両側において外部に向かって延在し、
   前記不平衡ユニットの前記出力軸の第１の端部側には第１の不平衡部材が設けられ、前記不平衡ユニットの前記出力軸の、前記第１の端部側とは反対側の第２の端部側には第２の不平衡部材が設けられている、加振機。
4. 請求項２において、
   複数対の不平衡ユニットが設けられている、加振機。
5. 請求項１において、
   １つの不平衡ユニットの不平衡部材は、他の不平衡ユニットの不平衡部材に対してオフセットして設けられている、加振機。
6. 請求項１において、
   少なくとも１つの不平衡部材は、取り外し可能かつ交換可能に前記出力軸に支持されている、加振機。
7. 請求項１において、
   前記歯車装置の潤滑のために、前記ハウジングは歯車油で満たされている、加振機。
8. 請求項１において、
   前記不平衡ユニットの角度位置を調節するための調節装置が設けられている、加振機。
9. 請求項１において、
   前記ハウジングには回転モータがフランジで固定されており、前記回転モータの駆動軸は前記歯車装置の駆動ピニオンを駆動する、加振機。
10. 請求項１において、
    各出力軸は、中心に位置する出力歯車を有する、加振機。
11. 請求項１において、
    前記ハウジングは、前記ハウジングを作動装置に固定することができる接続手段を有する、加振機。
12. 請求項１に記載の加振機を有することを特徴とする建設機械。
13. 請求項１２において、
    掘削装置又はバイブレータとして設計されている、建設機械。

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