JP2821847B2 - 振動機構 - Google Patents

振動機構

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JP2821847B2
JP2821847B2 JP5317845A JP31784593A JP2821847B2 JP 2821847 B2 JP2821847 B2 JP 2821847B2 JP 5317845 A JP5317845 A JP 5317845A JP 31784593 A JP31784593 A JP 31784593A JP 2821847 B2 JP2821847 B2 JP 2821847B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可動偏心錘の支持が簡
単で、かつ、組立が容易な振動機構に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】振動ローラ等の振動式締固め機械、振動
杭打機その他の振動機械に使用される振動装置において
は、偏心した起振軸を回転させて、遠心力を利用して起
振力を発生させる機構のものが多用されているが、その
振動装置を用いて、作業を行うに際して、作業状況に応
じて、振動振幅を可変とし得ることが望ましい。
【0003】振動ローラに適用した場合を例にすると、
効率的な締固め作業を実施するためには、締固め対象物
の材料、厚さ等により振幅を変える方が望ましい。例え
ば、うすい厚さにまきだされたアスファルト合材を締固
めるときは、アスファルト合材中の骨材(石)が割れな
いように、また、大きな振幅により表面が乱されて平坦
性がそこなわれないように、低振幅にする方が良い。路
盤材を締固めるときのように厚いまきだしの土を締固め
るときは、下層まで締固まるように高振幅とした方が良
い。
【0004】また、振動振幅を変えるためには、起振軸
の偏心量を変える必要があるが、その際に、起振軸の回
転を止めたり、反転したりせずにできれば、その方が望
ましい。そうすれば、振幅の切り換えに時間を要した
り、エネルギーロスを生じたり、反転の時に起振軸関係
の部品を傷めたりせずに済む。以上のようなことが可能
な振動装置を振動ローラに適用した従来例が、特開昭5
3−136773号公報に開示されており、それを図6
で説明する。
【0005】管状軸51は、その両側の片持軸56,5
7が軸受として働き、振動ドラムの図示しない端板に軸
受されている。管状軸51の内部には、当該管状軸の中
心を通りかつそれと直角な枢軸53に質量素子52が枢
着されている。この質量素子52の偏心モーメントは、
枢軸53に枢着されている質量素子52により管状軸5
1に関して変更できるようにして、ドラムに伝達される
振動運動を調節することを可能にしている。
【0006】これは、管状軸51の内部で軸方向に調整
可能な縦長スロット54を有する板55で構成する調整
装置の助けによって達成される。その板55の一端は調
節棒58に固定され、他端は環状調節装置59に取付け
られている。質量素子52の枢軸53は板55のスロッ
ト54を貫通しており、板55は調節棒58の長手方向
に枢軸53に邪魔されることなく摺動できる。板55に
設けられたスロット54を通って横方向に延びている駆
動棒60が質量素子52に設けられている。板55が調
節棒58により軸方向に動かされると、質量素子52が
駆動棒60によって枢動運動を描き、それにより管状軸
51に対する質量素子52の偏心モーメントを変え、そ
の結果として管状軸51の回転中に発生される振動運動
の振幅を変える。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の振動装置によれ
ば、質量素子52の枢動運動に必要とされる小さな調整
力のおかげで、油圧系と偏心調整系の大きさは最小に保
ち得るし、そのことは又油圧系での漏れの危険を減じそ
の所望値を一層大きな信頼性をもって設定できるとして
いる。
【0008】しかしながら、この従来例の振動装置で
は、以下のような問題点があり、その改善が望まれてい
た。 1.開放構造となっていない管状軸51の内部に質量素
子52等を組み込むことは難しく、組立作業が容易でな
い。 2.振動発生時は、管状軸51が高速回転することとな
り、管状軸51内の潤滑油が、遠心力により管状軸51
の内壁にこびり付いてしまい、潤滑の必要な所に、潤滑
油が行かなくなってしまい易く、潤滑が難しい。 3.質量素子52に取付けられた駆動棒60は、調節棒
58の動きに連動して板55の縦長スロット54の一部
に切り欠かれたスロット61に添って動かされ、その結
果、質量素子52の枢軸まわりに回転するようになって
いる。この切り欠かれたスロット61と、駆動棒60が
擦れ合い、摩耗により、がたつきが発生して、位置決め
が困難になる等の問題が予想される。 4.質量素子52を含む一連の可変振幅機構全体が管状
軸51内に納まる密閉構造となっており、管状軸51の
慣性モーメントが大きくなっていまい、管状軸51を所
定の回転数にするのに時間がかかり、また、大きなエネ
ルギーを必要とする。また、所定の回転数から回転を止
めるにしても、時間がかかる。
【0009】本発明は、このような従来技術の欠点を解
消し、可動偏心錘の支持が簡単で、かつ、組立が容易な
振動機構を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、離間して対向するように配置された支
持部材より構成される起振軸と、前記支持部材間に起振
軸の軸心と直交する方向に枢着された可動偏心錘と、可
動偏心錘を枢軸まわりに回転して、起振軸の重心を起振
軸の軸心に対して偏位させる偏心錘駆動手段を設けた振
動機構を構成した。
【0011】前記偏心錘駆動手段4は、具体的には、ア
クチュエータである油圧シリンダ7と、アクチュエータ
からの推進軸であるロッド7aと、ロッド7aまわりに
回転可能に取り付けられたジョイント23と、一端をジ
ョイント側に、他端を可動偏心錘側に接続し、ジョイン
トからの直線運動の変位を枢軸まわりの回転運動の変位
に変えるコネクティングロッド8とから構成される。
【0012】さらに、上記の振動機構を備えたことを特
徴とする振動ローラとして構成した。
【0013】
【作用】起振軸を構成する離間して対向するように配置
させた支持部材は、その間に起振軸の軸心に直交する方
向に可動偏心錘を枢着し、偏心錘駆動手段は、可動偏心
錘を枢軸まわりに回転させ、起振軸の重心を起振軸の軸
心に対して偏位させる。
【0014】
【実施例】以下に、本発明の振動機構を振動ローラに用
いた実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図5は、
振動ローラの前後進レバーと中立位置検出手段との配設
位置関係を示す前後進操作装置の側面図であって、運転
席にある前後進レバー30を前進位置A・中立(停止)
位置B・後進位置Cに選択し、走行駆動系に進行・停止
の指令を与える前後進操作装置70を操作して運転され
る。機構としては、基軸31に装着された作動アーム3
2を前後進レバー30と連動するように構成し、走行駆
動用の可変容量油圧ポンプ33の回転方向と回転速度を
変えるための制御レバー34をコントロールケーブル3
5を介して、前記作動アーム32に連結してあって、作
動アーム32の揺動ストロークが制御レバー34に伝達
される態様に構成されている。
【0015】基軸31には、カム36が一体に形成さ
れ、また、前後進レバー30を取付けてあるフレーム3
7には、前後進レバー中立位置検出手段としての中立位
置検出リミットスイッチ38を設けてある。中立位置検
出リミットスイッチ38は、カム36の動きによって、
前後進レバー30が前進位置Aまたは後進位置Cにある
か、中立位置Bにあるかを検出する。
【0016】図1は本発明に係る可変振幅振動ローラの
起振装置の一実施例を示す平面断面図である。図1にお
いて、転動輪1内には、左右の鏡板2,2′が離間して
設けられ、この鏡板2,2′と一体に起振機ケ−ス3が
取付けられている。この起振機ケ−ス3の内部に後に説
明する偏心錘駆動手段4が収装される。左側のフレーム
11には、防振部材12Aを介して支持体13Aが取着
され、この支持体13Aに減速機付走行駆動用油圧モー
タ14を取付ける。この油圧モータ14は、油圧ポンプ
33より圧油の供給を受け、油圧モータ14の回転駆動
部14aが転動輪1の鏡板2に固定されているので、そ
の回転駆動により、転動輪1は転動することになる。
【0017】一方、右側のフレーム11′には、防振部
材12Bを介して支持体13Bを取着し、この支持体1
3Bの軸受部材13B′に、軸受16を介して軸穴17
aを有する輪軸17を取付ける。輪軸17は、右側の鏡
板2に固定される。前記起振機ケ−ス3の内部には、
2枚の板状の支持部材18,18を離間して対向するよ
うに配設する。そして、この板状の支持部材18,18
間に、偏心錘6aを有する枢軸6を軸着する。板状の支
持部材18,18の左側の端部には、蓋材19を被着
し、この蓋材19に形成したボス部材20を、起振機ケ
−ス3の左側寄りに設けた支持体21に軸受22を介し
て軸支する。
【0018】板状の支持部材18,18の右側の端部に
は、後述するジョイント23をガイドする円筒状のガイ
ドケース10aを一体的に取付け、その右端を輪軸17
に軸支する。この円筒状のガイドケース10aの右端に
は、中心部に軸穴24aを形成したシャフト24の一端
がスプライン結合され、シャフト24の他端部寄りには
ギヤ25が取付けられる。前記右側の支持体13Bの軸
受部材13B′の端部における転動輪1の軸心と一致す
る位置には、支持部材26を介して、アクチュエータと
して油圧シリンダ7を装着する。この油圧シリンダ7か
らの推進軸であるロッド7aは、前記シャフト24の軸
穴24aに挿通され、その先端部にジョイント23を設
けている。このジョイント23は、ロッド7a側に回転
可能に軸受27を介して支持されている。このジョイン
ト23には、コネクティングロッド8の一端が接続され
る。コネクティングロッド8は、その他端が偏心錘6a
側に接続され、ジョイント23からの直線運動の変位を
枢軸6まわりの回転運動の変位に変える。
【0019】また、前記右側の支持体13Bの軸受部材
13B′の端部には、転動輪1の軸心と異なる位置に、
支持部材28を介して起振用駆動油圧モ−タ9を設置
し、その駆動軸9aにギヤ29を取付け、これを前記シ
ャフト24に取付けたギヤ25と噛合させ、起振用駆動
油圧モ−タ9の駆動力をシャフト24に伝達する。した
がって、シャフト24,板状の支持部材18,18およ
びボス部材20のそれぞれは、本発明における起振軸1
0を構成する。また、油圧シリンダ7,そのロッド7
a,ジョイント23およびコネクティングロッド8のそ
れぞれは、偏心錘駆動手段4を構成する。
【0020】なお、アクチュエータとして、上記の実施
例では油圧シリンダを使用する場合について説明した
が、例えば電動モータとかソレノイド等の従来公知の他
のアクチュエータを採用してもよい。
【0021】振動ローラの振動を停止するときは、起振
軸10の重心が起振軸10の軸心に位置するように、図
2の(a)に示すように、油圧シリンダ7のロッド7a
を伸張させ、偏心錘6aを直立状態として、起振軸10
に対する偏心錘6aの重量配分を均等としている。一
方、振動ローラに振動を与えるときは、油圧シリンダ7
のロッド7aを縮退させ、図2の(b)に示すように、
偏心錘6aが起振軸10に対して一側に偏るように偏心
錘6aを枢軸6を中心に回転し、起振軸10の重心を起
振軸10の軸心に対して偏位させる。
【0022】この場合、起振軸10の重心が起振軸10
の軸心に位置させた図2の(a)の状態から、偏心錘6
aを枢軸6を中心に90゜近く回転させた図2の(b)
の実線に示す状態としたときは、偏心錘6aが、起振軸
10に対して一側に大きく偏り、振動の振幅は高く
(H)なる。また、同様に、偏心錘6aを枢軸6を中心
に45゜程度回転させた同図の鎖線に示す状態としたと
きは、偏心錘6aが起振軸10に対する偏りは少なく、
振動の振幅は低く(L)なる。この高振幅と低振幅の切
換えは、図3および図4に示す可変振幅制御手段40を
作動させる振幅切換えスイッチ43により行う。
【0023】可変振幅制御手段40は、図3に示す信号
回路図および図4に示す油圧回路図を参照して、油圧ポ
ンプ47と、起振軸10の軸線上に配設される油圧シリ
ンダ7と、そのロッド7aと、ロッド7aの軸まわりに
回転可能に取り付けられたジョイント23と、一端をジ
ョイント側に接続し、他端を偏心錘6a側に接続したコ
ネクティングロッド8と、油圧ポンプ47から油圧シリ
ンダ7に圧油を供給する油圧回路中に介設された電磁切
換弁44等から構成される。
【0024】そして、図3に示す信号回路図中には、振
幅モード設定手段としての振幅切換スイッチ43が設け
られ、図4に示す油圧回路図における油圧ポンプ41か
起振用駆動油圧モータ9に至る経路中の電磁切換弁4
2を作動させる。この振幅切換スイッチ43を、低振幅
(L)または高振幅(H)に設定している状態では、常
に、電磁切換弁42の電磁コイル Sol1に電流が送ら
れ、油圧ポンプ41から圧油が供給されて、起振用駆動
油圧モータ9は回転し、したがって起振軸10は所定の
方向に回転している。
【0025】一方、起振軸10の偏心錘6aを可動とし
て起振軸の重心を起振軸の軸心に対して偏位させるた
め、油圧ポンプ47から油圧シリンダ7に圧油を供給す
る油圧回路中には、電磁切換弁44が介設されている。
前記中立位置検出リミットスイッチ38が前後進レバー
30の中立(N)の設定位置を検出しているときは、電
磁切換弁44の電磁コイル Sol2に電流が送られ、油圧
シリンダ7のロッド7aを伸張させる。そして、偏心錘
6aを直立させた図2の(a)に示す状態とすることに
より、起振軸10の重心を起振軸10の軸心に位置させ
る。
【0026】また、前記振幅切換スイッチ43を低振幅
(L)または高振幅(H)に設定している状態で、中立
位置検出リミットスイッチ38が、前後進レバー30の
前進(F)または後進(R)の位置を検出しているとき
は、電磁切換弁44の電磁コイル Sol3に電流が送ら
れ、油圧シリンダ7のロッド7aを縮退させる。そして
偏心錘6aを起振軸10に対して偏らせた図2の(b)
に示す状態とすることにより起振軸10の重心を起振軸
10の軸心位置から偏位させる。
【0027】例えば、振幅切換スイッチ43を低振幅
(L)に設定しているときは、ロッド7aが所定の低振
幅相当の位置まで変位したところで、油圧シリンダ7の
本体のほぼ中間位置に設けた、起振軸偏心量検出手段と
しての偏心量のセンサであるLポジションセンサ45
は、電磁切換弁44の電磁コイル Sol3に電流を送るの
を停止する。すると、電磁切換弁44は、中間位置に切
換わり、油圧シリンダ7への作動油の供給を止め、油圧
シリンダ7の縮退動作も、その位置で停止する。その結
果、偏心錘6aは、図2の(b)の鎖線に示す、起振軸
10に対して比較的少ない偏りの状態を保ちつつ、起振
軸10が回転し、低振幅の振動を発生することとなる。
また、振幅切換スイッチ43を高振幅(H)に設定して
いるときは、ロッド7aが低振幅相当の位置を通り過
ぎ、さらに、所定の高振幅相当の位置まで変位したとこ
ろで、同様に、Hポジションセンサ46は、電磁切換弁
44の電磁コイル Sol3に電流を送るのを停止する。す
ると、電磁切換弁44は、中間位置に切換わり、油圧シ
リンダ7への作動油の供給を止め、油圧シリンダ7の縮
退動作も、その位置で停止する。その結果、偏心錘6a
は、図2の(b)の実線に示す、起振軸10に対して大
きく偏った状態を保ちつつ、起振軸10が回転し、高振
幅の振動を発生することとなる。なお、図3における符
号39は、自動と手動とを切換える自動手動切換えスイ
ッチであり、前後進レバーの位置に応じて自動的に振動
の発生・停止を行わせるか、常に振動させるかを選択す
るスイッチである。
【0028】なお、上記の例では、起振軸偏心量検出手
段としての偏心量検出用センサを、シリンダの本体に2
カ所設置して、高振幅・低振幅とする場合について説明
したが、センサを増設することにより、偏心錘の回転角
はさらに細かく変化させることができ、これにより、振
動振幅を多段に可変とした振動ローラの起振装置を実現
できる。また、比例ポジションセンサを取り付けること
により、無段階に可変もできる。
【0029】次に、上記の構成からなる可変振幅振動ロ
ーラの起振装置の作動について説明する。振動ローラの
運転作業者は、路面の締固め作業を行うに当り、先ず、
前後進レバー30を中立位置Bに設定し、締固めるべき
路面の状況に応じて振幅切換スイッチ43をオフ状態か
ら低振幅(L)または高振幅(H)に切り換える。この
切換え操作により、電磁切換弁42の電磁コイル Sol1
に電流が送られ、油圧ポンプ41から圧油が供給され、
起振用駆動油圧モータ9は回転し、起振軸10は所定の
方向に回転する。この状態では、前後進レバー30は中
立位置Bにあるため中立位置検出リミットスイッチ38
が電磁切換弁44の電磁コイル Sol2に中立位置信号を
送り、油圧シリンダ7のロッド7aを伸張させ、起振軸
10の重心は起振軸10の軸心に位置し、起振軸10が
回転していても、起振力は零となる。
【0030】いま、振幅切換スイッチ43を高振幅
(H)とした状態で、前後進レバー30を中立位置Bか
ら前進位置Aに操作すると、中立位置検出リミットスイ
ッチ38が電磁切換弁44の電磁コイル Sol2に電流を
送るのを止めて、電磁コイル Sol3に信号が送られ、前
述したと同様に油圧シリンダ7のHポジションセンサ4
6が働き、ロッド7aを後端位置まで縮退させる。した
がって、偏心錘6aを起振軸10に対して一側に大きく
偏らせ、振動ローラは高振幅で振動する。
【0031】前後進レバー30を前進位置Aとして所定
の距離の締固めを行い、折返して後進位置Cとするとき
には、一旦前後進レバー30を中立位置Bに戻すが、こ
のとき従来の振動ローラのように起振軸の回転を停止す
る方式では、起振軸が回転している定常状態から停止の
状態に至る過程において、ロールとフレーム、ロールと
地盤の共振点を通過してロールが共振してしまう。しか
し、本実施例の振動ローラでは、前後進レバーを中立位
置としても、振幅切換スイッチ43が依然として高振幅
(H)に設定されているので、起振軸10は回転を継続
する。そして、前後進レバー30の中立位置Bへの移動
に伴う中立位置検出リミットスイッチ38が電磁切換弁
44の電磁コイル Sol2に中立位置信号を送るので、油
圧シリンダ7のロッド7aが伸張して、起振軸10の重
心は起振軸10の軸心に位置し、起振軸10は回転を継
続するものの振動の振幅は零となる。次いで、前後進レ
バー30を後進位置Cに操作すると、前進時と同様に、
振動ローラは高振幅で振動する。
【0032】締固め作業の途中で振幅切換スイッチ43
を高振幅(H)から低振幅(L)に切換える場合は、や
はり前後進レバー30を一旦中立位置Bに戻し、振幅切
換スイッチ43の切換え作業を行う。そして、前後進レ
バー30を前進位置Aまたは後進位置Cに操作すると、
中立位置検出リミットスイッチ38が電磁切換弁44の
電磁コイル Sol2に電流を送るのを止めて、電磁コイル
Sol3に電流が送られ、油圧シリンダ7のLポジション
センサ45が働き、ロッド7aを所定の長さまで伸張さ
せ、偏心錘6aの起振軸10に対して比較的少なく偏っ
て、低振幅の振動が発生する。
【0033】なお、前後進レバーを前進位置から中立位
置を経由して後進位置に(あるいはその逆に)操作する
際に、中立位置で縮退状態にあった油圧シリンダのロッ
ドを一旦伸張させて起振軸の重心を起振軸の軸心に位置
させ、前進位置または後進位置に操作した時点で再度シ
リンダロッドを縮退させ起振軸を偏心させて振動を生じ
させるが、この場合に前後進レバーの操作による振動ロ
ーラの前後進作動と、シリンダロッドの伸縮作動との間
にタイムラグを生じ、振動が追い付かない恐れがある。
これに対応させて、カムの中立位置を検出する範囲を大
きくするとか、振動ローラの前後進作動とシリンダロッ
ドの伸縮作動との間に適宜公知のシーケンス制御装置を
介在させると、より完全に作動させることができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明した本発明の可変振幅振動ロー
ラの起振装置によれば、離間して対向するように配置さ
れた支持部材より構成される起振軸と、前記支持部材間
に起振軸の軸心と直交する方向に枢着された可動偏心錘
と、可動偏心錘を枢軸まわりに回転して、起振軸の重心
を起振軸の軸心に対して偏位させる偏心錘駆動手段を設
けて構成しているので、対向配置された支持部材を除く
面が開放されており、偏心錘の支持が簡単にでき、組立
も容易である。また、そのような開放構造の起振軸であ
るので、特に振動ローラの場合、転動輪と一体になった
起振機ケ−ス内に起振軸を設けることにより、起振軸が
高速回転しても、起振機ケ−スはゆっくりと転動するだ
けなので、起振機ケ−ス内面上部から起振軸内部への潤
滑油の滴下が期待でき、大変有利である。そして、可動
偏心錘を枢軸まわりに回転させるのに、従来例の板のス
ロットに添って駆動棒を擦接させながら押して、回転変
位させる方式とは異なり、コネクティングロッドを使用
して、無理なく回転させているので、摩耗によるがたつ
きが発生しにくく、偏心錘の正確な位置決めができる。
さらに、起振軸が開放構造となっているので、起振軸の
慣性モーメントも小さくなり、起振軸の起動停止に時間
を要しないし、エネルギーロスも少なくできる効果があ
る。
【0035】なお、上記の実施例においては、振動機構
を振動ローラに適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、振動式の他の締固め機械、
振動杭打機その他の振動装置に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の振動機構を振動ローラに用いた実施例
を示す平面断面図である。
【図2】(a),(b)は、本発明に係る振動機構の可
変振幅の状態を示す側面図である。
【図3】本発明に係る振動機構の信号回路図である。
【図4】本発明に係る振動機構の油圧回路図である。
【図5】振動ローラの前後進レバーと中立位置検出手段
との配設位置関係を示す前後進操作装置の側面図であ
る。
【図6】従来の振動装置の斜視図である。
【符号の説明】
1 …転動輪 2,2′ …鏡板 3 …起振機ケ−ス 4 …偏心錘駆動手段 6 …枢軸 6a…偏心錘 7 …油圧シリンダ 7a…ロッド 8 …コネクティングロッド 9 …起振用駆動油圧モ−タ 10 …起振軸 18,18 …板状の支持部材 23 …ジョイント 30 …前後進レバー 38 …中立位置検出リミットスイッチ 40 …可変振幅制御手段 41 …油圧ポンプ 42 …電磁切換弁 43 …振幅切換スイッチ 44 …電磁切換弁 45 …Lポジションセンサ 46 …Hポジションセンサ 47 …油圧ポンプ 70 …前後進操作装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−13603(JP,A) 特開 平1−176481(JP,A) 実開 平5−42307(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E01C 19/34 B06B 1/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 離間して対向するように配置された支持
    部材より構成される起振軸と、前記支持部材間に起振軸
    の軸心と直交する方向に枢着された可動偏心錘と、可動
    偏心錘を枢軸まわりに回転して、起振軸の重心を起振軸
    の軸心に対して偏位させる偏心錘駆動手段とを備え、 前記偏心錘駆動手段は、アクチュエータと、アクチュエ
    ータからの推進軸と、推進軸まわりに回転可能に取り付
    けられたジョイントと、一端をジョイント側に、他端を
    可動偏心錘側に接続し、ジョイントからの直線運動の変
    位を枢軸まわりの回転運動の変位に変えるコネクティン
    グロッドとから構成される ことを特徴とする振動機構。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の振動機構を備えたこと
    を特徴とする振動ローラ。
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