JP3643980B2

JP3643980B2 - 振動装置ユニット

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Publication number: JP3643980B2
Application number: JP2000304177A
Authority: JP
Inventors: 勇吉鈴木
Original assignee: Chowa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Chowa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: JP2002066458A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の回転系統を有する機械において、これら複数の回転系統の運転を停止することなく、回転を継続させながら、その位相差を変化させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の回転系統の位相差を制御する技術の内で、最も簡単なものは２系統の回転系を制御することである。
２系統の回転系の位相差を任意に制御することができれば、これを組み合わせて３系統以上の回転系の位相差を制御することができる。
この故に、本発明においては主として２系統の回転系の位相差制御について述べる。
【０００３】
２系統の回転系を、基本的には同期回転させながら、必要に応じて位相差を変化させる場合、該２系統の回転系を有する機械の運転を一時的に停止させて位相差を調節することは比較的容易である。
しかし乍ら、機械の運転を停止することなく、回転部材の回転を継続させながら位相差を制御することは容易ではない。
２系統の回転系のそれぞれを回転させながら、これら相互の位相を調節する技術を大別すると次のようになる。
ａ．２系統の回転部材のそれぞれを、別体の回転駆動機器（例えば電気モータ、または油圧モータ）で回転駆動しつつ、双方の回転駆動機器の回転を制御して所望の位相差とする方法。
ｂ．２系統の回転部材の片方を回転駆動機器で回転駆動しつつ、該片方の回転部材の回転を他方の回転部材に伝動し、この伝動用の機構に工夫を施して進相，遅相の制御を行なう方法。
【０００４】
前記ａ項の方法（それぞれ回転駆動）によると、回転駆動機器を２個設けなければならない上に、該２個の回転駆動機器を常に連動制御しなければならない。その上、２系統の回転部材を厳密に同期回転させることは容易でない。
前記ｂ項の方法（相互に伝動）によると、回転している双方の系統を相互に「位相差制御可能に伝動しなければならない」という難しさは有るが、双方の回転系統を厳密に同期回転させるに適し、かつ、回転駆動機器が１個で足りる。
一般的に言えば、原則的には同期回転する２系統の回転部材を、一時的に位相制御する場合は、前記ｂ項の方式（片方を回転駆動・該片方を他方に伝動）が適している。
【０００５】
２系統の回転系を有し、かつ、該２系統の回転系の位相差を制御すべき機械は多種多様であるが、その１例として偏心重錘式の起振機が有る。
起振機は、杭打機その他の建設機械に用いられるのみでなく、破砕機、撹拌機、混合機など、産業機械全般に用いられている。
実験室内で用いられる小形の起振機においては問題とならないが、建設機械や産業機械に用いられる大形の振動装置（起振機）においては、建屋など地上構築物および機械装置が共振するという問題が有り、こうした共振防止のためにも位相制御が必要とされている。
【０００６】
本発明は、起振機の共振に関する課題を解決するため、該起振機の運転を中断することなく継続しつつ、起振用偏心重錘の回転位相差を制御する技術を研究，開発した結果、起振機に限定されない「複数の回転系を有する機械全般」について、運転を継続しつつ位相差を制御し得る方法、および同装置を創作したものである。
こうした事情により、本発明が解決しようとする課題の背景としての従来技術について、起振機を例として位相差制御の必要性を以下に述べる。
【０００７】
図６は杭打ち作業における振動公害を説明するための模式図である。本図は、クレーンブーム５で振動装置６を吊持するとともに、該振動装置６のチャック６ａで杭７の上端を把持し、この杭７に振動を与えて地中に打設している状態を模式的に描いてある。
杭７の下端を地表に接せしめて杭打作業を開始する際、最初から振動装置６をフル稼働させると、杭打ち地点の地表で発生する地表波ａが殆ど減衰せずに付近の民家８に到達するので振動公害の問題を生じる。
ここで、振動装置６の起振力を任意に調節できるならば、杭７の自重に加えて僅かな振動を与えながら杭打ち作業を開始し、数メートル打ち込んでから次第に振動を強くすれば良い。
杭７の下端に相当する震源位置が深くなれば、地中波ｂは民家８に到達する途中で減衰するので振動公害は軽微である。
【０００８】
図７は振動装置の運転開始時および運転停止時における振動数の変化を示す図表で、横軸は時間である。
運転開始時点ｔ_０から、定格運転状態に到達する時点ｔ_１までの間、振動数は矢印ｃの如く急激に上昇する。上記の振動数上昇中に、地盤の固有振動数ｎ_１、及びクレーンブームの固有振動数ｎ_２を通過する。しかし、運転開始時における回転数上昇期間Ｔ_１は一般に短時間（例えば約３秒間）であるから、振動装置の振動数が固有振動数に一致したときの共振の問題は、通常無視することができる。しかし、振動装置６のモータ（図示せず）の通電を停止した時点ｔ_２から回転軸が停止する時点ｔ_３までの間は、回転軸が慣性で回転を続けながら矢印ｄの如く次第に減速する。
【０００９】
上記の回転数低下期間Ｔ_２は比較的長時間（例えば約５０秒間）であるから、その途中でクレーンブームの固有振動数ｎ_２を通過する際、該クレーンブームが共振して損傷を被る虞れが有る。また、地盤の固有振動数ｎ_１を通過する際、地盤の共振により振動公害を生じる虞れが有る。
前記の時刻ｔ_２でモータの通電を停止するとともに、振動装置の回転重錘の回転位相を変化させて起振力を零にすることができれば、振動装置の運転停止操作の際の共振に関する問題を防止することができる。
【００１０】
次に、振動装置に供給されるエネルギー量について見ると、前記の時刻ｔ_０からｔ_１まで振動装置６の回転数が上昇する間、該振動装置の偏心重錘（図示せず）によって振動を発生させつつ増速すると、これを駆動するために大容量のモータや大容量の電源設備が必要になる。
この場合、振動装置の偏心重錘の回転位相を変化させて起振力を零にした状態で運転を開始し、定格回転数に達した後に起振力を発揮させることが出来れば、モータ容量や電源容量を縮少できるので経済的である。定格回転数に達した後は、回転部材にそれ以上回転エネルギーを蓄積する必要が無く、振動の減衰を補うだけのエネルギーを補充することによって運転を継続できるからである。
【００１１】
同様の問題は、起振機以外に用いられている振動装置（起振機）についても発生する。
図８は、振動装置を備えた篩プラントの部分破断図である。
篩装置１１は、建屋１２に設置されている。被処理物は搬入コンベア１３によって矢印ｅのように篩装置へ投入される。
上記篩装置１１には振動装置６が設けられていて、そのメッシュ部材（篩本体）が振動せしめられている。矢印ｅのように投入された被処理物の中で粒径の大きい成分は矢印ｆのように斜面を転り降り、粒径の小さい成分は矢印ｇ，ｇのように篩い分けられてホッパに溜まる。
前記の大粒径成分はシュート３３によって搬出コンベア１４に乗せられ、小粒径成分は搬出車両１５に搭載される。
【００１２】
このような篩プラントにおいても、振動装置６を始動して、その回転速度が徐々に上昇し、発生振動数が徐々に上昇する場合、この発生振動数が建屋１２の固有振動数と共鳴（共振）したとき、該建屋は家鳴り振動する。このような共鳴現象は、従業員の労働環境条件を悪くするのみでなく、建屋を損傷せしめる。さらに、近隣に対して振動公害，騒音公害を及ぼす虞れも大きい。
このような共振に因る不具合を防止しようとすると、起振機の回転を停めること無く、振動を発生しないような状態で回転速度を上昇させつつ共振周波数に相当する回転速度領域を通過し、その後に振動を発生させる状態ならしめて定常運転に移行する、といった技術が必要になる。
【００１３】
以上の事情に鑑みて、起振機の起振力を増減させる調節技術が開発され、公知になっている。次に、起振機の起振力を増減調節する原理について述べる。図９は２個の偏心重錘の組み合わせによって起振力を変化させる公知技術を説明するために示したものであって、（Ａ）は２個の偏心重錘が最大起振力を発揮する状態を表す模式図、（Ｂ）は起振力中程度である状態を表す模式図、（Ｃ）は起振力がやや小さい状態を表す模式図、（Ｄ）は起振力がゼロの状態を表す模式図である。
図９（Ａ）に示した２個の偏心重錘のうち、９は回転軸２Ｂ′に固着された固定偏心重錘であり、１０は回転軸２Ｃ′に対して相対的に回動し得る可動偏心重錘である。本発明において固定偏心重錘とは回転軸に対する相対的回動を係止された偏心重錘の意であって、回転軸と一緒に回転する部材であるから、固定とは静止の意ではない。
図９（Ａ）における２個の偏心重錘９，１０の相対的位置は、位相差ゼロの状態である。
【００１４】
従って、この図９（Ａ）の状態で、２個の偏心重錘９，１０を歯車４Ｂ′，４Ｃ′で同期させて回転させると起振力が発生する。
図９（Ｄ）の状態では、２個の偏心重錘９，１０それぞれの重心が、常に参考線Ｍ−Ｍ（２本の回転軸２Ｂ′，２Ｃ′を結ぶ線分の垂直２等分線）に関して対称位置に在るので上下方向の起振力はゼロである。説明の便宜上、本図９（Ｄ）のように２個の偏心重錘の位相差が１８０度になって該２個の偏心重錘の総合偏心モーメントがゼロの状態を基準状態と名付ける。
【００１５】
図９（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ前記（Ａ），（Ｄ）の中間的状態であるから（Ａ）図の場合よりも小さく（Ｄ）図の場合よりも大きい上下方向起振力を発生する。そして、（Ｂ）図の方が（Ｃ）図よりも（Ａ）図の状態に近いから、起振力の大きい方から順番に挙げると（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）となる。
前掲の図９において起振力増減制御の原理を示すため、２本の回転軸２Ｂ′，２Ｃ′を同期回転歯車４Ｂ′，４Ｃ′で同期回転させる形に描かれているが、構造を簡単にするため１本の回転軸に２個の偏心重錘を配設することもできる。図１０は共通の回転軸に対して固定偏心重錘を固着するとともに可動偏心重錘を上記共通の回転軸に対する相対的な回動角位置を調節できるようにした機構の模式図である。
【００１６】
固定偏心重錘９は回転軸２に固着されて一緒に回転する。可動偏心重錘１０は回転軸２に対する取付角位置を円弧矢印α−βのごとく変化させて調節することと、調節した状態を維持することとが出来るようになっている。本図１０に描かれている状態は前掲の図９（Ｂ）に示した状態に対応し、起振力が中等度である。この状態から、可動偏心重錘を矢印α方向に回動させて固定すると図９（Ｄ）の状態に近づいて起振力が減少する。また矢印β方向に回動させると図９（Ａ）の状態に近づいて起振力が増大する。以上のようにして起振力が調節される。
以上に述べた起振力調節の原理から「起振力制御技術とは位相差制御技術である」ということが理解される。起振力制御に必要な技術は位相差制御技術であり、位相差を制御することが出来れば起振力を制御することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の事情に鑑みて為されたものであって、基本的には「回転を継続しつつ起振力を増減調節し得る偏心重錘式の起振機制御装置および同制御方法」を提供することを目的とする。
上記の技術は「即製の偏心重錘式起振機に装着して、偏心重錘の位相を制御するユニット機器」として実施することもでき、さらに広く「複数の回転系を有する機械に装着して、二つの回転系統の位相差を制御するユニット機器として実施することもできる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために創作した本発明の基本的な原理について、その１実施形態に対応する図５を参照して略述すると次のとおりである。
２系統の回転系を有する機械における回転系統相互の位相差を制御する技術を改良して、回転を停止させることなく運転を継続しつつ、上記の位相差を増減調節できるようにするため、
２つの回転系統のそれぞれに対して同期回転（もしくは回転速度比一定で回転）する２本の回転軸を同心に嵌合して内軸２５と外管２６とを構成し、可逆回動機構２０のボデー２０ａを上記外管２６に、該可逆回動機構の回動軸２０ｂを前記内軸２５に、それぞれ接続する。内軸２５に固着された固定位相歯車２７は、駆動モータ（図外）によって駆動される回転系の歯車に噛合され、外管２６に固着された可動位相歯車２８は上記駆動モータに直結されていない回転系の歯車に噛合される。
【００１９】
請求項１に係る発明装置の構成は、外管（１７）に挿通された内軸（１６）の片方の端に回転駆動機器（１９）の回転軸が同心に接続されるとともに、上記内軸（１６）の他方の端にベーンモータ（２０）の回動軸（２０ｂ）が同心に接続されており、
前記内軸（１６）に対して固定偏心重錘（９）が取り付けられ、
前記外管（１７）の片方の端に可動偏心重錘（１０）が取り付けられるとともに、他方の端に前記ベーンモータ（２０）のボデー（２０ａ）が取り付けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項２に係る発明装置の構成は、ベーンモータ（２０）の回動軸（２０ｂ）の片方の端に内軸（１６）が同心に接続されるとともに、上記回動軸（２０ｂ）の他方の端が回転駆動機器（１９）の回転軸が同心に接続されていて、
前記内軸（１６）に外嵌された外管（１７）の片方の端に可動偏心重錘（１０）が取り付けられるとともに、他方の端にベーンモータ（２０）のボデー（２０ａ）が取り付けられており、
前記内軸（１６）に固定偏心重錘（９）が取り付けられていることを特徴とする。
【００２３】
請求項３に係る発明装置の構成は、ベーンモータ（２０）の回動軸（２０ｂ）の先端に内軸（１６）が同心に接続されるとともに、上記内軸（１６）に外管（１７）が外嵌されており、
前記の内軸（１６）に対して可動偏心重錘（１０）が取り付けられ、
前記外管（１７）の片方の端に固定偏心重錘（９）が取り付けられるとともに、該外管の他方の端に、ベーンモータ（２０）のボデー（２０ａ）が取り付けられていることを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施例を示す模式的な断面図であって、請求項１に対応する図である。
内軸１６を外管１７の中へ回動自在に嵌合して、複合回転軸Ｃｏｍが構成されており、この複合回転軸Ｃｏｍは、起振機ケース１８に対して回転自在に支承されている。上記の内軸１６に対して固定偏心重錘９が固着されている。本発明の実施例を示す図１ないし図５において、軸部材の嵌合部にキーが描かれている箇所は、相対的回動が阻止されていることを表している。
【００４０】
前記内軸１６の片方の端（図１において左端）は、起振機ケース１８の外部に露出していて、この露出端に対して回転駆動機器（本例においては油圧モータ）１９の回転出力軸が接続されている。キーマークは相対的回動不能を表している（以下同様）。ただし、この場合の露出とは外観に現れていることを要せず、起振機ケース外の部材と接続可能であれば足りる。符号２０を付して示したのは可逆回動機構である。
本発明においては、「可逆回動機構」として「油圧式のベーンモータ」を用いる。
この油圧式ベーンモータは油圧モータと類似の機器であるが、油圧モータのように連続回転できなくても良く、約１８０度の往復回動ができれば充分である。なお、通常の油圧モータに比して回転速度は低くても良いが回動トルクは大きいことが望ましい。
可逆回動機構（ベーンモータをいう。以下同様）は、既に特許登録公報にも開示されている公知の機器であるから、その構造や機能の詳細については説明を省略する。符号２１を付して示したのは、可逆回動機構２０に対して操作用の圧力油を供給するためのスイベルジョイントである。
【００４１】
前記内軸１６の、回転駆動機器１９と反対側の端は、外管１７と一緒に起振機ケース１８外に突出していて、この内軸１６は可逆回動機構２０の回動軸２０ｂに、外管１７は可逆回動機構２０のボデー２０ａに、それぞれ接続固着されている。ただし、本発明を実施する場合、内軸１６と回動軸２０ｂとは必ずしも固着でなくても、例えばスプライン結合のごとく軸心方向の相対的な変位を許容する接続方式であっても良い。
本図１は、読図容易なように模式化してあって、固定偏心重錘９と回動偏心重錘１０とを、複合回転軸Ｃｏｍの軸心方向に離して描かれているが、実際には上記両者それぞれの重心位置が、軸心方向にほぼ重なるように構成され、有害なモーメントの発生が抑制されている。
【００４２】
前記回転駆動機器１９を回転させると、その回転出力軸に接続された内軸１６、および該内軸１６に固着された固定偏心重錘９は、回転駆動機器１９の回転出力軸と同一回転速度、かつ同一位相で回転せしめられる。
外管１７、および、これに固着された可動偏心重錘１０は、前記回転駆動機器２０によって直結的に回転駆動されることなく、可逆回動機構２０を介して回転駆動される。
固定偏心重錘９と可動偏心重錘１０との総合偏心モーメントがゼロでない場合、その回転によって振動を発生し、この振動を出力として仕事をするのであるから上記固定偏心重錘９と可動偏心重錘１０とが起振作動しているときは、これら両者のそれぞれに対して回転駆動機器１９から回転のエネルギーを補給しなければならない。
【００４３】
いま、可逆回動機構２０（油圧式ベーンモータ）の圧力油流入，流出路を遮断して該可逆回動機構のボデー２０ａに対する回動軸２０ｂの回動を阻止した状態で回転駆動機器１９を作動させると、固定偏心重錘９と可動偏心重錘１０とは同一回転速度で回転し、両者の位相関係は一定不変である。すなわち、両者の総合偏心モーメントが一定不変である。
そこで、前記可逆回動機構２０を操作して、その回動軸２０ｂをボデー２０ａに対して相対的に回動させると、該可逆回動機構の回動軸２０ｂに固着された固定偏心重錘９に対して、ボデー２０ａに固着された可動偏心重錘１０が相対的に回動して、両者間の位相差が変化する。
【００４４】
上述の位相差調節作用が、双方の偏心重錘を回転させながら行ない得るところに、本願発明の効果の特長の一つが有る。
可逆回動機構は正，逆両方向に回動操作することができ、これを角θだけ回動させると、双方の偏心重錘が相互に、正確に角θだけ位相差を変える。
いま仮に可逆回動機構を回動させたとき、固定偏心重錘９に対して可動偏心重錘１０の位相が進んだならば、この時の可逆回動機構の回動を正転と呼ぶことにする。
該可逆回動機構２０を逆転させると、固定偏心重錘に対する可動偏心重錘１０の位相が遅れる。
上述の作動から容易に理解できるように、可逆回動機構の正，逆転と、偏心重錘相互の進相，遅相とは相対的なものであり、用語を変換することも可能である。
早い話しが、上述のように定義した場合においても、回転駆動機器１９（油圧モータ）の回転方向を変えれば、可逆回動機構を正転させたとき可動偏心重錘１０の位相が遅れることになる。
【００４５】
呼称が相対的であることについては、固定偏心重錘と可動偏心重錘との呼称も同様である。先に図９を参照して説明したように、偏心モーメントのほぼ等しい二つの偏心重錘が相互の位相関係を変化することによって起振力が変化するのであって、起振力の発生とその増減とに関しては偏心重錘の固定側・可変側は単に説明の便宜上の呼称であって、これらを相互に入れ替えることもできる。ただし、本発明においては業界の慣習に従って、回転駆動機器（モータ）と直結し、または完全に同期して回転する偏心重錘を固定偏心重錘と呼び、上記固定偏心重錘に対する位相差が変化する偏心重錘を可動偏心重錘と呼ぶ。
【００４６】
次に、図８に示した篩プラントについて、その振動装置６として、起振力調節不能な従来例の起振機を用いた場合と、図１に示した起振力調節可能な実施例の起振機を用いた場合とを対比して、その作動状態、特に振動公害の発生状態について説明すると、
従来例の偏心重錘式起振機の場合は、偏心重錘軸が低速で回転し始め、次第に回転速度を上げてゆく。
これに伴って、最初は低周波の振動が発生し、次第に周波数が上昇してゆく。
このため、振動装置６を回転させるための駆動機器（モータ）は、該振動装置６に対して、
（イ）．偏心重錘に対して回転を与え、該回転を増速させて回転エネルギーを蓄積させるための供給エネルギーと、
（ロ）．偏心重錘に振動を発生させるための供給エネルギーと、
上記（イ），（ロ）の供給エネルギーの合計量を発生しなければならない。
【００４７】
上述のような状態で運転が開始された従来例の振動装置は、上記（イ），（ロ）のエネルギーを供給しなければならないので、大容量の回転駆動機器、もしくは大容量の電源設備を必要とし、設備コストが高価になる。
回転駆動機器の容量が充分でないと、起動操作をしてから定常運転状態になるまでに長時間を要する。
また、例えば上記回転駆動機器として電気モータを設けた場合、その電源設備の容量が充分でないと、起動時に電源電圧が低下するという重大な不具合を招きかねない。
【００４８】
運転を開始した振動装置は次第に回転速度を上げる。これに伴って振動周波数も次第に増加してゆく。
上記の振動周波数が建屋１２の固有振動数とほぼ一致したとき、該建屋１２は共振して家鳴り振動する。この状態において、振動装置６が発生した振動エネルギーの大半は建屋１２に注入され、該建屋の振動の腹に当たる部分には、該建屋の設計者が予想していなかった大きい応力が発生する。
毎日起動停止を繰り返すと、建屋１２の局部には大きい応力が繰り返し加えられるので疲労が進行し、疲労亀裂を生じる虞れ無しとしない。
【００４９】
以上に述べた共振の問題を生じるのは建屋１２に限らない。搬入コンベア１３が共振破裂する虞れも有り、篩装置１１の一局部が共振破損する虞れも有り、また、シュート３３が共振破損する虞れも有る。
この図８に描かれている機器だけでなく、共振の被害は思いがけない所に発生することは経験的事実として周知である。例えば天井灯が共振破損して落下したり、ヒューズ線が共振して破断したり、食器戸棚が共振して陶磁器が破損したりした例は少なくない。
例えば地震の場合は、その振動周波数が地盤の共振周波数に限定されており、建設設計者も意図的に共振回避の手段を施すから、建屋の共振による被害の例はほとんど無い。しかし、従来例の起振機の起動時には、発生する振動の周波数がゼロから定格回転数までの間で連続的に変化するから、固有振動数を有する部材は必ず共振してしまう。
【００５０】
図８に示した振動装置６として、図１に示した実施形態に係る位相制御装置を備えた起振機を適用した場合の運転操作および作用について次に述べる。
起動に先立って可逆回動機構２０を操作し、固定偏心重錘９と可動偏心重錘１０とを標準状態、すなわち双方の偏心重錘の重心が回転中心軸に関して対称に位置して総合偏心モーメントがゼロの状態ならしめておき、回転駆動機器１９の作動を開始させる。本例の回転駆動機器１９は油圧モータであって、エンジン駆動の油圧ポンプから圧力油の送給を受けている。ただし、本発明を実施する場合、回転駆動機器は電気モータであっても良く、各種の内燃機関であっても良い。
【００５１】
固定偏心重錘９と可動偏心重錘１０とは、これら双方の偏心重錘の総合重心を複合回転軸Ｃｏｍの回転中心軸上に位置せしめて、フライホイール（はずみ車）として機能しつつ回転速度を上げてゆく。
回転駆動機器１９が発生した回転エネルギーは、摩擦によって熱に変わる部分を除いて、そのほとんど全部が有効に偏心重錘の回転慣性のエネルギーとして蓄積される。この場合、振動エネルギーとして失われる部分がほとんどゼロであるから、回転速度は比較的急速に上昇してゆく。
回転速度上昇の途中で、建屋１２の固有振動数に相当する回転速度に差しかかっても、固定偏心重錘９と可動偏心重錘１０との総合偏心モーメントがゼロであるから起振力がゼロであるから建屋が共振するという不具合は発生せず、短時間のうちに建屋の固有振動数に相当する回転速度領域を通過して、速やかに定格回転数に達する。
建屋以外の、各種付帯設備，機器類の固有振動についても同様に、別段の問題を生じないで通過する。
【００５２】
上述のごとく、固定偏心重錘９と可動偏心重錘１０とを基準状態（総合偏心モーメントがゼロの状態）に保ちつつ回転速度を上昇させる期間中、可逆回動機構のボデー２０ａに対する回動軸２０ｂの回動を阻止するため、該可逆回動機構に圧力油を送入したり該可逆回動機構から作動油を排出したりする流路を弁手段によって閉塞しておくことが望ましい。しかし、固定偏心重錘９と可動偏心重錘１０とが基準状態（総合偏心モーメントがゼロ）から脱出しようとする力は掛からず、その反対に基準状態を維持せしめようとする作用が働くので、起動操作における基準状態の維持は容易に行なわれる。
【００５３】
固定偏心重錘９および可動偏心重錘１０の回転速度が定格回転速度に達したならば、回転駆動機器１９を定格回転速度で回転させながら、可逆回動機構２０を作動させ、その回動軸２０ｂをボデー２０ａに対して、１８０度回動させて定格起振状態とする。
この場合の回動角１８０度というのは本実施形態における数値であって、必ずしも一挙に１８０度回動させて定格状態に切り換えねばならないとは限らず、段階的に起振力を増大させても良く、また、意図的に例えば７０％の起振力を発生させても良い。
上記の回動角は、１８０度を越えることを妨げるものではないが、例えば回動角を１８０度＋φ度にすると、起振力は１８０度−φ度の場合と同じになり、格別の意図が無い限り１８０度以上の回動操作は無益である。可逆回動機構２０を構成する場合、最大可能回動角を１８０度に設定すれば、その以上の回動角を設定する場合に比して設計，製作が容易であり、該可逆回動機構を小形，軽量，低コストで製作することができる。
【００５４】
可動偏心重錘１０が固定偏心重錘に対して位相差１８０度を有して回転している場合は、この位相差を０まで減少させようとする力が働く（３６０度まで増加させようとする形に作用する場合も有るが、原理的には同じことであり、実務的にも類似の現象である）。
このため、可逆回動機構に対する作動油の流出入を遮断して、いわゆるオイルロックの状態にしておくことが望ましく、単にロックするだけでなく、１８０度の角位置にストッパ（図示せず）を設けて、油圧力によって上記のストッパに押し付ける構造にすると好都合である。
さらに、図示を省略するが、クラッチ手段を設けて、固定偏心重錘９と可動偏心重錘１０との位相差を任意に固定したり解放したりできるように構成しておくことも推奨され得る。
【００５５】
所定の篩作業を終了して振動装置６（図８）を停止させる際は、図１に示した回転駆動機器１９の作動を停止させるに先立って、可逆回動機構２０を操作し、固定偏心重錘９に対する可動偏心重錘１０の位相差をゼロならしめて総合偏心モーメントを消失させる。この操作に要する可逆回動機構２０の回動出力は僅少で足りる。
偏心モーメントの消失により、偏心重錘が回転していても起振力がゼロになる。このような状態で回転駆動機器１９を停止させる。停止に際しては、制動力を加えたり、逆転方向の回転力を発生させても良いが、暫時放置して摩擦力によって自然に減速させ、停止に至らしめても良い。
停止の途中で偏心重錘の回転速度が次第に減少し、建屋１２その他各機器類の固有振動数に相当する回転速度領域を通過するが、起振力がゼロであるから共振に伴う不具合を生じる虞れは無い。
回転が停止した後は、次回の起動に備えて位相差ゼロの状態をそのままにしておくことが望ましい。
【００５６】
（図１参照）本発明においては、回転駆動機器１９が起振機ケース１８の外側に位置することになる。
このような構造であるため、発熱する機器である回転駆動機器１９の状況を監視し易く、冷却手段を設けることも容易である。
その上、回転駆動機器１９の脱着交換が容易であるから、作業条件に応じて高速低トルクの回転駆動機器を取り付けたり、低速大トルクの回転駆動機器に取り換えたりすることが容易に行なわれて便利である。
さらに、この回転駆動機器として油圧モータを用いたり電気モータを用いたりすることもでき、その上、同じく電気モータであっても直流モータと交流モータとの交換も容易である。
【００５７】
図２は、前掲の図１と異なる実施形態の制御装置を設けた偏心重錘式の起振機を示し、模式的な縦断面図であって、請求項２に対応する図である。前記実施形態（図１）に比して異なるところは、可逆回動機構２０の回動軸２０ｂが、そのボデー２０ａを貫通していることである。前掲の図１の実施形態における回転駆動機器１９は内軸１６の図示左端に接続されていたが、本図２の実施形態における回転駆動機器１９は、その回転出力軸が可逆回動機構２０の回動軸２０ｂを介して同心に接続されている。
【００５８】
本図２の例においても、回転駆動機器２０の回転出力軸と、可逆回動機構２０の回動軸２０ｂと、複合回転軸Ｃｏｍの内軸１６と、固定偏心重錘９とが同位相で回転するようになっていること、
および、可逆回動機構２０のボデー２０ａと、複合回転軸Ｃｏｍの外管１７と、可動偏心重錘１０とが同位相で回転するようになっていること、
並びに、可逆回動機構２０の回動軸２０ｂがボデー２０ａに対して角θだけ回動すると、可動偏心重錘１０が固定偏心重錘９に対して上記の角θだけ進相もしくは遅相するようになっていることは同様である。
これにより、本図２のように構成しても前掲の図１の実施形態におけると同様の効果が得られる。
【００５９】
図３は、前掲の図１，図２と異なる実施形態に係る位相制御装置を設けた偏心重錘式の起振機の１例を示す模式的な縦断面図であって、請求項３に対応する図である。。本図３の構成が図２の構成に比して異なるところは次のとおりである。図２においては回転駆動機器１９の回転出力軸が可逆回動機構２０の回動軸２０ｂに接続されていたのに対して、本図３においてはボデー２０ａに接続されている。
【００６０】
これにより、複合回転軸Ｃｏｍの外管１７、および、これに取り付けられた偏心重錘が回転駆動機器１９の回転出力軸に直結されて同期回転する。この結果、該外管１７に取り付けられた偏心重錘を固定偏心重錘と呼び、内軸１６に取り付けられた偏心重錘を可動偏心重錘と呼ぶことになる。
しかし、先にも述べたとおり、振動を発生したり起振力を増減したりする作用に関して固定偏心重錘と可動偏心重錘とは同格であって、その呼び名は便宜上のものである。
よって、本図３のように構成しても、図１，図２の例と同様な作用，効果を得ることができる。
【００６１】
図４は、前掲の図１，図２，図３の実施形態と更に異なる実施形態に係る位相制御装置を備えた起振機を示す模式的な縦断面図である。
本図４に仮想線１９で示したように回転駆動機器を設置すると、この図４の構成の上半部は前掲の図１と類似の構成になる。類似であって同様ではないが、異なるところは固定偏心重錘９および可動偏心重錘１０のそれぞれに同期伝動歯車２２が設けられていることである。
【００６２】
引き続いて本図４の下半部について説明する。図１について先に述べた内軸１６と平行に、偏心重錘軸２３が設けられており、この偏心重錘軸２３に対して固定偏心重錘９′が固着されるとともに、可動偏心重錘１０′が回転自在に支承されている。
そして、固定偏心重錘９に固着された同期伝動歯車２２に対して、固定偏心重錘９′に固着された同期伝動歯車２２′が噛合されていて、２個の固定偏心重錘９，９′は互いに反対方向に同期回転するようになっている。
同様に、可動偏心重錘１０と可動偏心重錘１０′とは同期伝動歯車２２および同２２′を介して互いに反対方向に同期回転するようになっている。
【００６３】
回転駆動機器は、仮想線で示した位置１９に設置しても良いのであるが、本実施形態においては実線で示した位置１９に設置されている。いずれにしても、内軸１６および固定偏心重錘９，９′は回転駆動機器の回転出力軸に直結されて、同一回転速度で、かつ同一位相で回転せしめられる。
また、外管１７と可動偏心重錘１０，１０′と可逆回動機構の回動軸とは同一回転速度で、かつ同一位相で回転せしめられる。
このようにして、固定偏心重錘群９，９′と、可動偏心重錘群１０，１０′との位相差は、可逆回動機構の回動角と同じ角度だけ増減する。
【００６４】
以上に説明した図４の実施形態によると、起振機ケース１８の同じ側（図において右側）に、可逆回動機構２０も回転駆動機器１９′も配置されているので、起振機ケースの片方の側から回転動力を発生する機器のメンティナンスを行なうことができる。
その上、複数組の固定偏心重錘と複数組の可動偏心重錘とを備えているので、コンパクトな構成で強力な起振性能が得られ、しかもこれらを１個の回転駆動機で駆動し、かつ１個の可逆回動機構によって起振力の増減調節を遂行することができる。
【００６５】
図５は、前記と更に異なる実施例を示し、別体に構成された２系統の回転系を有する機械（図外）の回転系相互の位相差を調節できるように構成したユニット機器の断面図である。
これを前掲の図４に示した実施形態と比較して考察すると、図４の上半に実線で描かれている構成部分から固定偏心重錘９と可動偏心重錘１０とを取り除いた構成に対応する。
従って、位相差調節手段を有しない偏心重錘式起振機に対して本図５に表されているユニット機器を装着することにより、固定偏心重錘と可動偏心重錘との位相差を制御することができる。
【００６６】
図示を省略するが、図４に実線で表されている構成部分から可逆回動機構２０を取り除いた起振装置を想定し、この仮想の起振装置に対して図５の位相制御ユニットを装着して、図４の同期伝動歯車２２と同２２とに対して図５の固定位相歯車２７と可動位相歯車２８をそれぞれ噛合させると、前記仮想の起振装置は可動偏心重錘と固定偏心重錘との位相差を増減調節できるようになる。
さらに、この図５に示された位相差制御用のユニット機器は、偏心重錘式の起振機に限らず、一般的に複数の回転系統を有する機械装置のケースに対してユニットケース２４を装着するとともに、２つの回転系のそれぞれに設けた伝動歯車（図示せず）に対して固定位相歯車２７と可動位相歯車とをそれぞれ噛合せしめることにより、上記複数系統の回転系の内の２系統の回転系の位相差を調節することができる。
【００６７】
図示を省略するが、図５に示した位相制御ユニットの変形例として、内軸２５または外管２６の何れかを回転駆動する回転駆動機器を装着することもできる。このように構成したユニット機器を適用すると、回転駆動手段を有しない２系統の回転系を有する機械に対して本発明に係るユニット機器を装着して、該２系統の回転系を回転駆動するとともに、その位相差を制御することができる。
このようなユニット機器は適用対象機械が広範であり、しかもユニット機器であるため市場流通性を有し、商品価値が高い。
【００６８】
図５に符号２４を付して示したユニットケース２４は、２系統の回転系を有する機械のケースに対して装着できるように構成されていて、内軸２５と外管２６とから成る複合回転軸を回転自在に、ローラベアリング３０，同３１で支承している。
さらに外管２６はニードルベアリング２９によって内軸２５を回動可能に、かつ同心に支承している。
可動位相歯車２８は外管２６に、固定位相歯車２７は内軸２５に、それぞれ嵌着されている。３２はオイルシールである。
可逆回動機構２０のボデー２０ａは前記の外管２６に、該可逆回動機構２０の回動軸２０ｂは前記の内軸２５に、それぞれ接続固着されている。
【００６９】
【発明の効果】
以上に本発明の実施形態を挙げてその構成，機能を明らかならしめたように、請求項１の発明装置によると、内軸がベーンモータの回動軸に、外管が該ベーンモータのボデーに、それぞれ接続されているので、このベーンモータの回動軸がそのボデーに対して角θだけ正，逆転されると、外管が内軸に対して角θだけ進相，遅相せしめられる。
これに伴って、内軸に取り付けられた固定偏心重錘に対して、外管に取り付けられた可動偏心重錘が角θだけ進相，遅相せしめられる。
このようにして偏心重錘の総合偏心モーメントが増減調節される。
【００７０】
請求項２の発明装置によっても、内軸がベーンモータの回動軸に、外管が該ベーンモータのボデーに、それぞれ接続されているので、このベーンモータの回動軸がそのボデーに対して角θだけ正，逆転されると、外管が内軸に対して角θだけ進相，遅相せしめられる。
これに伴って、内軸に取り付けられた固定偏心重錘に対して、外管に取り付けられた可動偏心重錘が角θだけ進相，遅相せしめられる。
このようにして偏心重錘の総合偏心モーメントが増減調節される。
【００７１】
請求項３の発明装置によると、内軸がベーンモータの回動軸に、外管が該ベーンモータのボデーに、それぞれ接続されているので、このベーンモータの回動軸がそのボデーに対して角θだけ正，逆転されると、外管が内軸に対して角θだけ進相，遅相せしめられる。
これに伴って、外管に取り付けられた固定偏心重錘に対して、内軸に取り付けられた可動偏心重錘が角θだけ進相，遅相せしめられる。
このようにして偏心重錘の総合偏心モーメントが増減調節される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図であって、請求項１に対応する図である。
【図２】前掲の図１と異なる実施例の断面図であって、請求項２に対応する図である。
【図３】前掲の図１，図２と更に異なる実施形態の断面図であって、請求項３に対応する図である。
【図４】前掲の図１の変形例を示す断面図である。
【図５】前掲の図４と更に異なる変形例の断面図である。
【図６】杭打ち作業における振動公害を説明するための模式図である。本図は、クレーンブーム５で振動装置６を吊持するとともに、該振動装置６のチャック６ａで杭７の上端を把持し、この杭７に振動を与えて地中に打設している状態を模式的に描いてある。
【図７】振動装置の運転開始時および運転停止時における振動数の変化を示す図表で、横軸は時間である。
【図８】振動装置を備えた篩プラントの部分破断図である。
【図９】２個の偏心重錘の組み合わせによって起振力を変化させる公知技術を説明するために示したものであって、（Ａ）は２個の偏心重錘が最大起振力を発揮する状態を表す模式図、（Ｂ）は起振力中程度である状態を表す模式図、（Ｃ）は起振力がやや小さい状態を表す模式図、（Ｄ）は起振力がゼロの状態を表す模式図である。
【図１０】共通の回転軸に対して固定偏心重錘を固着するとともに可動偏心重錘を上記共通の回転軸に対する相対的な回動角位置を調節できるようにした機構の模式図である。
【符号の説明】
２…回動軸
４…同期伝動歯車
５…クレーンブーム
６…振動装置
６ａ…チャック
７…杭
８…民家
９…固定偏心重錘
１０…可動偏心重錘
１１…篩装置
１２…建屋
１３…搬入コンベア
１４…搬出コンベア
１５…搬出車両
１６…内軸
１７…外管
１８…起振機ケース
１９…回転駆動機器
２０…可逆回動機構
２０ａ…ボデー
２０ｂ…回動軸
２１…スベイルジョイント
２２…同期伝動歯車
２３…偏心重錘軸
２４…ユニットケース
２５…内軸
２６…外管
２７…固定位相歯車（固定偏心重錘と一体の歯車）
２８…可動位相歯車（可動偏心重錘と一体の歯車）
２９…ニードルベアリング
３０，３１…ローラベアリング
３２…オイルシール
３３…シュート
Ｃｏｍ…複合回動軸

Claims

外管（１７）に挿通された内軸（１６）の片方の端に回転駆動機器（１９）の回転軸が同心に接続されるとともに、上記内軸（１６）の他方の端にベーンモータ（２０）の回動軸（２０ｂ）が同心に接続されており、
前記内軸（１６）に対して固定偏心重錘（９）が取り付けられ、
前記外管（１７）の片方の端に可動偏心重錘（１０）が取り付けられるとともに、他方の端に前記ベーンモータ（２０）のボデー（２０ａ）が取り付けられていることを特徴とする振動装置ユニット。
ベーンモータ（２０）の回動軸（２０ｂ）の片方の端に内軸（１６）が同心に接続されるとともに、上記回動軸（２０ｂ）の他方の端が回転駆動機器（１９）の回転軸が同心に接続されていて、
前記内軸（１６）に外嵌された外管（１７）の片方の端に可動偏心重錘（１０）が取り付けられるとともに、他方の端にベーンモータ（２０）のボデー（２０ａ）が取り付けられており、
前記内軸（１６）に固定偏心重錘（９）が取り付けられていることを特徴とする起振装置ユニット。
ベーンモータ（２０）の回動軸（２０ｂ）の先端に内軸（１６）が同心に接続されるとともに、上記内軸（１６）に外管（１７）が外嵌されており、
前記の内軸（１６）に対して可動偏心重錘（１０）が取り付けられ、
前記外管（１７）の片方の端に固定偏心重錘（９）が取り付けられるとともに、該外管の他方の端に、ベーンモータ（２０）のボデー（２０ａ）が取り付けられていることを特徴とする振動装置ユニット。