JP4242012B2 - 振動締固め機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路工事や土木工事等において、地盤の締固めに使用される振動式の締固め機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、振動締固め機は、各々偏心錘を有する一対の平行なる起振軸を備えており、起振軸を互いに逆向きに同期回転させ、その回転により発生する起振力の方向を鉛直方向より傾斜させることにより、跳躍の際機体を前進或いは後進させる構造となっており、作業者がハンドル等に設けられたレバーを前進側或いは後進側に回動操作することにより、偏心錘の相互の位相が１８０度にわたって変換されるようになっている。
【０００３】
この偏心錘の位相変換手段の一例が特公平５−１７３２３号公報に開示されている。これは、長孔を穿設した円筒状の起振軸（従動軸）の外側に、内壁に螺旋溝を形成したギアボスを取り付けるとともに、従動軸の内側にはピンを有したロッドを挿通させてこのピンを前記長孔及び螺旋溝に係合させる構造としたものであり、ロッドを軸方向に移動させて（ピンが螺旋溝を押圧しながら移動する）従動軸を回動させることにより、他方の起振軸（駆動軸）の偏心錘に対する位相を変える構成としたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記位相変換手段によれば、ロッドと従動軸はピンの係合のみによって互いに連結される構造、すなわち点接触にて互いに連結される構造となることから、高速回転による負荷や位相変換時にかかる負荷がこの点接触の係合部に集中することになり、長期使用の結果、ピンや長孔、螺旋孔が摩耗してガタが発生し、正確な位相変換が行えなくなったり、高速回転時に異音を発する、或いはピンが破損する等の惧れがあった。特に、起振軸を支える起振機ケースは分解が非常に困難なものであり、この起振機ケースの内部にこうした摩耗や破損が生じやすい部材構成を適用させるというのは問題であった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するために創作されたものであり、安定した位相変換機能を維持できる振動締固め機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成するために以下の手段を用いた。
各々偏心錘を有する一対の起振軸を備え、前記偏心錘の相互の位相を変えることにより機体を前進又は後進させる振動締固め機において、一方の起振軸を、偏心錘が固設され、軸方向に関し移動不能に軸支される円筒軸と、リード角を有するスプラインにより前記円筒軸と螺合して前記円筒軸内に収装され、ギアを介して他方の起振軸と同期回転可能に、且つ軸方向に関し移動可能に軸支される芯軸と、から構成し、前記芯軸を軸方向に移動させて、前記円筒軸及び前記円筒軸に固設された偏心錘を前記芯軸に対し相対的に回動させることにより、偏心錘の相互の位相を変える構成とし、前記円筒軸側のスプラインにおいて、歯溝の幅寸法を歯厚寸法よりも大きくした。
【０００７】
また、前記スプラインのリード角を１５度〜４５度の範囲とした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づきながら本発明について説明する。図１は本発明に係る振動締固め機の側面図、図２は起振機の平断面図、図３は要部の斜視図（一部破断）、図４はリード角を有するスプラインの詳細説明図である。また、図５は位相変換機構の作用説明図であり、（ａ−１）は前進時における位相変換機構を示す平面説明図、（ａ−２）は（ａ−１）におけるＡ矢視図、（ｂ−１）は後進時における位相変換機構を示す平面説明図、（ｂ−２）は（ｂ−１）におけるＡ矢視図である。
【００１０】
図１において、振動締固め機（プレートコンパクタ）１は、起振機２，輾圧板３，原動機４を備え、後方部には操向用のハンドル５が取り付けられている。原動機４の出力軸に軸着されたプーリ６と起振機２の駆動軸１２（図２）に軸着されたプーリ７との間にはベルト８が巻回されており、原動機４を始動させ、ベルト８を介して起振機２内の起振軸（駆動軸１２，従動軸１３）を回転させることにより輾圧板３に振動を与え、地盤を締め固める。なお、原動機４側に輾圧板３側の振動が直接伝達されないように、両者の間には防振ゴム５１，５１が取り付けられている。
【００１１】
図２に示すように、起振機２は、ケース９とケース９の左右側部にそれぞれ取り付けられるカバー１０，１１を筐体とし、内部には起振軸である駆動軸１２及び従動軸１３が左右方向に沿って互いに平行となるように配設されている。駆動軸１２は軸受１４，１４を介してケース９に回転自在に軸支されており、ケース９内においてその軸胴部には中空半月状の偏心錘１６が固設されている。駆動軸１２の一端側はカバー１０から外部に突出し、その突出部には前記したようにプーリ７が軸着されている。一方、従動軸１３は軸受１５，１５を介してケース９に回転自在に軸支されており、ケース９内においてその軸胴部には中空半月状の偏心錘１７が固設されている。駆動軸１２及び従動軸１３は、カバー１０内において、それぞれキー１８，スプライン（リード角なし）１９により軸着した駆動ギア２０，従動ギア２１が噛合することにより、互いに逆方向に同期回転するようになっている。従動ギア２１はケース９及びカバー１０に設けた軸受５０，５０により軸支されており、スプライン１９は、従動軸１３を構成する芯軸２４がこの従動ギア２１内を貫通して軸方向に移動可能とするためのものである。
【００１２】
次に、前記偏心錘１６，１７の相互の位相を変える位相変換機構２２について説明する。位相変換機構２２は、一方の起振軸（従動軸１３）を、偏心錘１７が固設され、軸方向に関し移動不能に軸支される円筒軸２３と、リード角を有するスプライン２５により円筒軸２３と螺合して円筒軸２３内に収装され、ギア（駆動ギア２０，従動ギア２１）を介して他方の起振軸（駆動軸１２）と同期回転可能に、且つ軸方向に関し移動可能に軸支される芯軸２４と、から構成したものであり、芯軸２４を軸方向に移動させることにより、円筒軸２３及び偏心錘１７を芯軸２４に対し相対的に回動させる機構である。
【００１３】
円筒軸２３は、その中央の大径に形成された軸胴部２３ａの両端部において、軸受１５，１５の内輪１５ａ，１５ａに挟まれて、軸方向に関し移動不能に軸支されており、軸胴部２３ａがケース９内に位置し、その外壁に偏心錘１７が固設されている。また、軸胴部２３ａの内壁側においては、スプラインが螺旋状に形成されていて、リード角を有したスプラインとなっている（以降、円筒軸２３側に形成されるスプラインをスプライン穴２６、芯軸２４側に形成されるスプラインをスプライン軸２７といい、前記したスプライン２５とは両者全体を指すものとする）。ここで、リード角とは、スプラインの歯のつる巻き線と、その上の１点を通る芯軸２４（又は円筒軸２３）に直角な平面とがなす角度をいい、図４に符号θにて示す。
【００１４】
芯軸２４は、スプライン軸２７がスプライン穴２６と螺合することにより円筒軸２３内に同軸状に収装される。また、芯軸２４の一端側には、前記したように従動ギア２１を軸着するためのスプライン１９が形成されている。したがって、仮に駆動ギア２０，従動ギア２１が無回転状態の場合を例にとると、芯軸２４を軸方向に移動させた場合、スプライン１９の存在により芯軸２４は無回転のまま軸方向に移動し、一方、円筒軸２３は、軸方向への移動が不能となっていることから、リード角を有したスプライン２５の作用により回動することとなる。つまり、偏心錘１７の位相が偏心錘１６に対して変化することになる。勿論、原動機４が始動して駆動ギア２０，従動ギア２１が回転している場合であっても同様であり、芯軸２４の軸方向の移動に対し、円筒軸２３は芯軸２４に対して相対的に回動することになる。
【００１５】
このように、芯軸２４の直線運動をスプライン２５によって円筒軸２３の回転運動に変換する構成とすれば、強度的に優れた位相変換機構を実現できる。すなわち、芯軸２４と円筒軸２３は互いにスプライン２５の連続した歯面によって係合しあうことになり、換言すると面接触にて互いに連結されることとなり、したがって、高速回転による負荷や位相変換時にかかる負荷が分散され、歯の摩耗が生じにくくなる。よって、ガタの発生も小さくなり、長期使用の場合であっても安定した位相変換機能を維持することができ、また、ガタに起因する異音の発生も防止されることとなる。このように、本発明は、分解が非常に困難な起振機ケース（ケース９）の内部において、信頼性の高い、摩耗率、破損率に優れたリード角付きスプライン機構を構成させたものであり、修理面において非常に有効である。
【００１６】
本例では、芯軸２４の移動量（リード）に対する円筒軸２３の回動角度を大きくする目的で、スプライン２５を多条（本例では６条）スプラインとしてある。さらに同様の目的からスプライン２５のリード角θ（図４）は１５度〜４５度の範囲にすることが望ましく、本例ではリード角θを２５度としてある。このように、スプライン２５を多条とし、またはリード角θを１５度〜４５度の範囲に設定することで、芯軸２４の小さなストロークで円筒軸２３を１８０度にわたって回動させることが可能となるため、機構部品の小型化、筐体の小型化を図ることができ、コンパクトな起振機とすることができる。
【００１７】
また、スプライン穴２６は、ブローチ盤研削により円筒軸２３の内壁に直接加工することも可能であるが、スプライン穴を螺旋状に歯切りする加工は非常に手間のかかるものであり、正確な歯形状がでにくく、さらに加工中、切削屑が歯に食い込んで歯形がくずれてしまう等の問題がある。そこで、本例では、スプライン穴２６を形成した円筒部材２８を別途介在させた構成としてある。この円筒部材２８は小型であることからロストワックス（精密鋳造）による成型が可能となり、したがって、そのスプライン穴２６の歯形の精度も高いものとなっている。また、本例では、図４に示すように、円筒軸２３（円筒部材２８）側のスプライン、すなわちスプライン穴２６において、基準ピッチｐ上における歯溝の幅寸法Ｌ１を歯厚寸法Ｌ２よりも大きくしてある。これにより、ロストワックスの型側においては、逆に山部の幅寸法が谷部の幅寸法よりも大きくなるため、肉厚な山部を確保することができる。したがって、型を回転させて抜く際には型の変形が小さくなり、また山部の型くずれを低減させることができる。なお、円筒部材２８を円筒軸２３内に固定させる場合、溶接では熱により両部材が変形してしまい、またボルト締結ではスプライン２５における荷重作用によりボルトが緩んでしまう惧れがある。そこで、本例では、カッパーブレージング法により円筒部材２８の外壁に固着させる態様としてある。
【００１８】
次いで、前記芯軸２４を軸方向に移動させるための芯軸移動機構３０について説明する。前記円筒軸２３は、その一端側がカバー１１よりも外側に若干突出しており、その突出部を覆うように、円筒部３１ａを有する第１ボス部材３１がその軸芯を芯軸２４と同軸とし、フランジ部３１ｂにてカバー１１にボルト３２（４ヵ所）で締結固定されている。円筒部３１ａには、相対向する筒壁部（本例では、筒壁部の上端及び下端）に一対の長孔３１ｃが軸方向に沿って穿設されている。第１ボス部材３１の円筒部３１ａの外側には、第２ボス部材３３が回動可能に軸装されており、その円筒部３３ａには相対向する筒壁部において螺旋状に一対の長孔（以下、螺旋孔という）３３ｂが穿設されている。符号６１はスナップリングを示す。
【００１９】
第２ボス部材３３の円筒部３３ａの外側にはキャップ３４が取り付けられており、第２ボス部材３３とキャップ３４はフランジ部３３ｃにてボルト５２（４ヵ所）により締結固定されている。キャップ３４の外壁の一部は、カバー１１から環状に立ち上がり成型されたガイド部１１ａの内壁にＯリング３５を介して回動可能に挿嵌している。キャップ３４には、リング状を呈したアーム部材３６がボルト３７（４ヵ所）により締結固定されている。なお、アーム部材３６は、一対のリング状の鋼板３６ａ，３６ａの間に防振ゴム３６ｂを介在させ、これらを接着して一体成型したものである。この防振ゴム３６ｂの介在により、起振機２の振動はハンドル５に減衰されて伝わることになるため、ハンドル５を把持する作業者の疲労が軽減されることとなる。アーム部材３６の鋼板３６ａの一部位は径方向側に突出してアーム部３６ｃを形成しており、このアーム部３６ｃに、レバー２９の回動操作に連動するリンク機構３８（図１参照、詳述せず）が接続している。
【００２０】
符号３９は、その一端側が、第１ボス部材３１の円筒部３１ａの内側に摺動可能に挿嵌される摺動軸であり、他端側は円筒軸２３内に挿通している。摺動軸３９には、ピン４０が摺動軸３９の軸線と直交するように嵌め込まれている。また、このピン４０の両端は摺動軸３９の周面から共に突出しており、各突出部は第１ボス部材３１の長孔３１ｃを貫通して、第２ボス部材３３の螺旋孔３３ｂ内に係合している。
【００２１】
円筒軸２３の内部において、摺動軸３９の末端は小径となっており、この小径部には、軸受４１を介して円筒状のベアリングケース４２が取り付けられる。軸受４１はボルト４３，ワッシャ４４，スプリングワッシャ４５により摺動軸３９に固定される。符号４６は軸受４１をベアリングケース４２に固定するためのスナップリングを示す。ベアリングケース４２は円筒軸２３の内部において、軸方向に摺動可能且つ回動可能な部材である。そして、芯軸２４の先端がこのベアリングケース４２内に挿通しており、ピン４７によりベアリングケース４２に固定されている。なお、芯軸２４の先端面には前記ボルト４３用の逃げ穴４８が穿設されている。
【００２２】
以上の構成からなるプレートコンパクタ１の作用について説明する。原動機４からの回転力がベルト８を介して駆動軸１２に伝えられると、駆動ギア２０及び従動ギア２１の介在により、芯軸２４は駆動軸１２と逆向きに同期回転し、スプライン２５により芯軸２４に螺合した円筒軸２３とピン４７により芯軸２４に固定されたベアリングケース４２も芯軸２４と一体となって回転する（摺動軸３９は軸受４１の介在により回転しない）。図２はレバー２９（図１）がニュートラル位置にある状態を示し、偏心錘１６，１７は上下方向のみの振動力を発生している。
【００２３】
この状態からレバー２９を前進側に回動操作すると、リンク機構３８によりアーム部材３６が図１における時計回りに所定角度回動し、前記ボルト５２，３７によって締結された第２ボス部材３３とキャップ３４も一体となって回動する。このとき、第２ボス部材３３の螺旋孔３３ｂに係合しているピン４０は、この螺旋孔３３ｂの内面の押力を受けることになるが、第１ボス部材３１の長孔３１ｃによって回動は阻止されるので、軸方向のベクトルだけが作用し、摺動軸３９は図２における右側へと移動する（図５（ａ−１）の状態）。
【００２４】
そして、軸受４１，ベアリングケース４２及びピン４７を介して摺動軸３９と連結した芯軸２４も回転しながら同方向へ移動することになり、一方、円筒軸２３は軸方向の移動が規制されていることから、スプライン２５の作用により回動することになり、図５（ａ−２）に示すように偏心錘１７の位相が偏心錘１６の位相に対して９０度変わることになる。
【００２５】
また、後進させるときは、レバー２９を後進側に回動操作すれば、リンク機構３８によりアーム部材３６が図１における反時計回りに所定角度回動し、第２ボス部材３３の螺旋孔３３ｂに係合しているピン４０は、前進時とは逆向きに螺旋孔３３ｂの内面からの押力を受けることになり、摺動軸３９は図２における左側へと移動する（図５（ｂ−１）の状態）。そして、芯軸２４も回転を続けながら同方向へ移動することになり、一方、円筒軸２３はスプライン２５の作用により前進時とは逆向きに回動することになり、図５（ｂ−２）に示すように偏心錘１６に対する偏心錘１７の位相は前進時とは逆位相となる。
【００２６】
以上、本発明に係る振動締固め機についてその好適な実施形態を説明したが、構成部材の形状やそれらの配置構造などについては、図面に記載したものに限られることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で設計変更が可能である。また、芯軸を移動させるための芯軸移動機構も上述した機構に限られることなく、本発明は実施可能となるものである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る振動締固め機によれば、以下のような効果を奏する。
（１）芯軸の直線運動をリード角を有するスプラインによって円筒軸の回転運動に変換する構成とすれば、効率が良く、強度的に優れた位相変換機構を実現でき、安定した位相変換機能を維持することができる。
円筒軸側のスプラインにおいて、歯溝の幅寸法を歯厚寸法よりも大きくなるように構成すれば、スプラインをロストワックスにより成型する際、型の損傷を低減させることができる。
（２）スプラインのリード角を１５度〜４５度の範囲に設定することで、芯軸の小さなストロークで円筒軸を１８０度にわたって回動させることが可能となるため、機構部品の小型化、筐体の小型化を図ることができ、コンパクトな起振機とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る振動締固め機の側面図である。
【図２】起振機の平断面図である。
【図３】要部の斜視図（一部破断）である。
【図４】リード角を有するスプラインの詳細説明図である。
【図５】位相変換機構の作用説明図であり、（ａ−１）は前進時における位相変換機構を示す平面説明図、（ａ−２）は（ａ−１）におけるＡ矢視図、（ｂ−１）は後進時における位相変換機構を示す平面説明図、（ｂ−２）は（ｂ−１）におけるＡ矢視図である。
【符号の説明】
１ プレートコンパクタ（振動締固め機）
２ 起振機
３ 輾圧板
４ 原動機
９ ケース
１２ 駆動軸（起振軸）
１３ 従動軸（起振軸）
１６，１７ 偏心錘
２０ 駆動ギア
２１ 従動ギア
２２ 位相変換機構
２３ 円筒軸
２４ 芯軸
２５ スプライン
２６ スプライン穴
２７ スプライン軸
２８ 円筒部材
３０ 芯軸移動機構

Claims (2)

1. 各々偏心錘を有する一対の起振軸を備え、前記偏心錘の相互の位相を変えることにより機体を前進又は後進させる振動締固め機において、
   一方の起振軸を、偏心錘が固設され、軸方向に関し移動不能に軸支される円筒軸と、リード角を有するスプラインにより前記円筒軸と螺合して前記円筒軸内に収装され、ギアを介して他方の起振軸と同期回転可能に、且つ軸方向に関し移動可能に軸支される芯軸と、から構成し、
   前記芯軸を軸方向に移動させて、前記円筒軸及び前記円筒軸に固設された偏心錘を前記芯軸に対し相対的に回動させることにより、偏心錘の相互の位相を変える構成とし、
   前記円筒軸側のスプラインにおいて、歯溝の幅寸法を歯厚寸法よりも大きくしたことを特徴とする振動締固め機。
2. 前記スプラインのリード角を１５度〜４５度の範囲とすることを特徴とする請求項１に記載の振動締固め機。

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