JP6401649B2

JP6401649B2 - 起振軸

Info

Publication number: JP6401649B2
Application number: JP2015071696A
Authority: JP
Inventors: 秀樹岩隈; 理及川
Original assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: JP2016191252A

Description

本発明は、振動締固め機械の起振軸に関する。

振動締固め機械の起振軸の従来例として、特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１には、起振軸に固定される固定偏心錘と、起振軸に対して回転可能な可動偏心錘とを備え、振幅を切り換え可能な起振軸が記載されている。

また、振幅を切り換え不能な起振軸の構造の従来例として、特許文献２，３に記載のものが挙げられる。

特開２００４−３４６５４９号公報米国特許第８２０６０６１号明細書独国特許出願公開第１０／２０１４／１０５９１７号明細書

特許文献１の技術では、一般に、固定偏心錘は溶接により起振軸に固定される。しかしながら、溶接による固定方法では、溶接熱により起振軸が軸心に対して反ってしまうことがあり、その場合、溶接後に反りを修正する工程を要するという問題がある。
また、特許文献２，３の起振軸では、可動偏心錘を取り付けることが困難であり、振幅を切り換え可能な起振軸に対応できない。引用文献２，３においては、そもそも可動偏心錘を用いるという記載および思想はない。

本発明は、以上のような課題を解決するために創作されたものであり、振幅を切り換え可能な起振軸にも容易に適用可能であり、溶接熱による起振軸の反りの問題が解消される起振軸を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、振動締固め機械のロールに内蔵される起振軸であって、軸受を介して前記ロールに支承されて軸心Ｏ１回りに回転する一対の支軸部と、前記一対の支軸部の間に形成され、軸心Ｏ１と平行な偏心軸心Ｏ２を中心とし且つ軸方向視して前記支軸部の形成範囲を全て含む断面円形状を呈した固定偏心部と、偏心軸心Ｏ２に沿って前記固定偏心部の外周に遊嵌され、起振軸の一方向又は他方向の回転に連動して前記固定偏心部に対する位置がそれぞれ変わり、起振軸が一方向に回転したときの軸心Ｏ１に対する偏心質量と、起振軸が他方向に回転したときの軸心Ｏ１に対する偏心質量とが異なるように偏心軸心Ｏ２回りに回転する可動偏心部材と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、固定偏心部は、軸方向視して支軸部の形成範囲を全て含む断面円形状を呈しているので、換言すれば、支軸部は固定偏心部の外周面よりも径内側に収まっているので、固定偏心部の外周に例えば可動偏心部材等の他の構成要素を外嵌させる場合、その構成要素を支軸部から通して、固定偏心部の外周に外嵌させることができる。
本発明によれば、振幅を切り換え可能な起振軸を構築するにあたり、可動偏心部材を支軸部から通して固定偏心部の外周に遊嵌するという簡単な作業で済む。軸方向視して固定偏心部が支軸部の形成範囲を全て含んでいるので、可動偏心部材の回転中心である偏心軸心Ｏ２と、支軸の回転中心である軸心Ｏ１とが大きくずれることはない。したがって、可動偏心部材は、固定偏心部の回転開始時に、慣性力によって固定偏心部回りにスムーズに回転できる。

また、本発明は、前記一対の支軸部と前記固定偏心部とは、１つの素材から一体に造形されていることを特徴とする。

本発明によれば、一対の支軸部と固定偏心部とが一体に造形されていることで、固定偏心部を溶接で取り付ける工程が不要となり、溶接熱による起振軸の反りの問題が解消される。

また、本発明は、前記固定偏心部は、前記一対の支軸部の間の軸方向距離に対し５０％以上の範囲にわたり形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、固定偏心部の軸方向長さを十分に長くとれるので、起振軸の振動力を確保しつつ、起振軸の慣性モーメントを低減できる。これにより、起振軸が停止状態から定格回転数に達するまでの立ち上がり時間が短くなり、エンジンのエネルギー消費を低減できる。

また、本発明は、前記固定偏心部に取り付けられ、起振軸が一方向および他方向に回転したときに、偏心軸心Ｏ２回りの前記可動偏心部材の位相を位置決めするストッパピンを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構造の振幅を切り換え可能な起振軸となる。

また、本発明は、前記可動偏心部材は、偏心軸心Ｏ２の円周方向に沿うピンガイド長孔を有した筒状部材からなり、前記ストッパピンは、一端部側から前記固定偏心部のピン孔に嵌入されて他端部が前記ピンガイド長孔に位置し、前記ストッパピンの他端部が、前記ピンガイド長孔の孔一端部に当接することにより起振軸が一方向に回転したときの前記可動偏心部材の位相が位置決めされ、前記ピンガイド長孔の孔他端部に当接することにより起振軸が他方向に回転したときの前記可動偏心部材の位相が位置決めされることを特徴とする。

本発明によれば、組み付け性に優れた振幅を切り換え可能な起振軸となる。

また、本発明は、前記ストッパピンの一端部の外周には、一端に向かうにしたがい縮径する第１ピンテーパ面が形成され、前記ストッパピンの他端部の外周には、他端に向かうにしたがい縮径する第２ピンテーパ面が形成され、前記ピン孔には、前記第１ピンテーパ面と接面する孔テーパ面が形成され、前記孔一端部および前記孔他端部が前記第２ピンテーパ面に当接したとき、前記ストッパピンに、前記第１ピンテーパ面を前記孔テーパ面に押し付ける力が作用することを特徴とする。

可動偏心部材の回転動作範囲を制限するストッパピンは圧入されて固定されるが、本発明によれば、第１ピンテーパ面と孔テーパ面との間の摩擦力が大きくなり、ピン孔からのストッパピンの抜けが防止される。

本発明によれば、振幅を切り換え可能な起振軸にも容易に適用可能な起振軸となる。また、溶接熱による起振軸の反りの問題も解消され、起振軸を機械加工により簡単に造形できる。

本発明の起振軸を備えたロールの断面図である。（ａ）は起振軸１の側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ矢視図である。図１におけるＡ−Ａ断面図であり、（ａ）は起振軸が一方向に回転している状態、（ｂ）は起振軸が他方向に回転している状態を示す。起振軸の外観斜視図であり、（ａ）は起振軸が一方向に回転している状態、（ｂ）は起振軸が他方向に回転している状態を示す。偏心錘の慣性モーメントに関する模式説明図である。本発明の起振軸の変形例を示す側面図である。

本発明は、鉄輪のロールを備えた自走搭乗型の振動ローラ等、振動締固め機械に適用される。図１において、ロール２１は中空円筒形状を呈し、その内面面には第１鏡板２２と第２鏡板２３とが互いに離間して固設されている。第１鏡板２２と第２鏡板２３との間には、中空円筒形状の起振機ケース２４が固設されている。起振機ケース２４内には潤滑油が充填されている。第１鏡板２２および第２鏡板２３にはそれぞれアクスルシャフト２５，２６が取り付けられている。一方のアクスルシャフト２５は一対の軸受２７を介してハウジング２８に支承されている。ハウジング２８は、車体２０の一側面から垂下されその下端周りがロール２１の内部に位置するサイドプレート２９に対して、防振ゴム３０および振動用モータ取付部材３４を介して取り付けられている。

他方のアクスルシャフト２６は、走行用油圧モータ３１の出力部３１Ａに取り付けられている。車体２０の他側面から垂下されその下端周りがロール２１の内部に位置するサイドプレート３２には防振ゴム３３を介してモータ取付板４０が取り付けられており、走行用油圧モータ３１の固定部３１Ｂはこのモータ取付板４０に取り付けられている。なお、符号３１Ｃは、出力部３１Ａと固定部３１Ｂとの境界部を示す。以上により、出力部３１Ａが回転すると、その回転力は他方のアクスルシャフト２６および第２鏡板２３を介してロール２１に伝達され、ロール２１は、一方のアクスルシャフト２５がハウジング２８によって支承されつつ走行回転する。

ハウジング２８には、振動用モータ取付部材３４を介して振動用油圧モータ３５が取り付けられている。振動用油圧モータ３５の出力軸にはスプラインスリーブ等のジョイント部材３６を介して連結シャフト３７が連結されている。連結シャフト３７は起振軸１の一端に連結されている。起振軸１は、起振機ケース２４内において、ロール２１と同軸の軸心Ｏ１を中心として車幅方向に延設されている。起振軸１の一端（後記する支軸部２）と他端（後記する支軸部３）は、それぞれ軸受３８，３９を介してアクスルシャフト２５，２６に支承されている。起振軸１は、後記するように起振軸１の回転方向の違いにより振幅が切り換わる起振軸である。

以上により、振動用油圧モータ３５が一方向に回転して起振軸１が一方向に回転すると、例えば偏心モーメントが大きくなり、起振軸１には大きな振動力が発生して、高振幅の振動となる。逆に、振動用油圧モータ３５が他方向に回転して起振軸１が他方向に回転すると、偏心モーメントが小さくなり、起振軸１には小さな振動力が発生して、低振幅の振動となる。起振軸１の振動力は、軸受３８，３９とアクスルシャフト２５，２６と第１鏡板２２、第２鏡板２３とを介してロール２１に伝達される。
ここにおいて、偏心モーメントとは、偏心錘の質量（ｍ）と、起振軸の回転軸心から偏心錘位置までの距離（ｒ）との積（ｍ・ｒ）を意味する。

「起振軸１」
以下、本発明の起振軸１について詳細に説明する。図１および図２を参照して、起振軸１は、軸受３８，３９を介してロール２１に支承されて軸心Ｏ１回りに回転する一対の支軸部２，３と、支軸部２，３の間に形成され、軸心Ｏ１と平行な偏心軸心Ｏ２を中心とし且つ軸方向視して支軸部２，３の形成範囲を全て含む断面円形状を呈した固定偏心部４と、を備えている。本実施形態の起振軸１は、支軸部２と支軸部３と固定偏心部４とが、１つの素材から造形された単体の造形体である。起振軸１は、切削加工等の機械加工によって容易に造形できる。

支軸部２，３の軸心Ｏ１方向の長さ寸法は概ね、それぞれの軸受３８、３９の幅寸法よりも若干大きい程度である。本実施形態では支軸部２の径寸法と支軸部３の径寸法は同じである。支軸部２の端部には前記した連結シャフト３７が固設される。連結シャフト３７は例えば溶接等により支軸部２の端部に固設される。この場合、溶接の熱は起振軸１の一端周りのみに大きく加わるので、起振軸１全体が軸心Ｏ１に対して反るような事象はさほど生じない。また、連結シャフト３７は、１つの素材から切削加工等の機械加工によって起振軸１と一体に造形されたものであってもよい。

固定偏心部４は、図２（ｂ）から明らかなように、軸方向視して、支軸部２の形成範囲は全て固定偏心部４の形成範囲に重なっている。支軸部３についても同様である。これにより、後記する筒形状の可動偏心部材６を支軸部２側或いは支軸部３側から通して固定偏心部４の外周に遊嵌させることができる。

「起振軸１の機械加工手順」
横型旋盤で加工物を回転させて起振軸１を造形する場合の加工手順の一例を説明する。
（１）偏心軸素材の加工物について、支軸部２，３の回転中心である軸心Ｏ１と、固定偏心部４の軸心である偏心軸心Ｏ２の位置決めを行う。
（２）旋盤で、偏心軸心Ｏ２を中心として加工物が回転するようにチャッキングする。
（３）旋盤で、偏心軸心Ｏ２を中心として加工物を回転させながら、固定偏心部４を所望の外径寸法となるまでバイトで旋削加工を行う。そして、バイトを横移動させて、固定偏心部４の全長にわたり旋削加工を行うことで、固定偏心部４の造形を完了する。
（４）一旦、旋盤を停止させ、今度は軸心Ｏ１が回転中心となるように加工物をチャッキングしなおす。なお、加工物を軸心Ｏ１回りに回転させた場合、固定偏心部４の存在により偏心状態となるため、加工物が大きく振動して正確な旋削が行えないおそれがある。その場合、必要に応じて加工物の偏心していない側にバランスウェイトを取り付ける。
（５）軸心Ｏ１回りに加工物を回転させて両端の支持部２，３の旋削加工を行い、支持部２，３の造形を完了する。
（６）加工完了した起振軸１を旋盤から取り外し、前記バランスウェイトを取り外す。

以上のように、起振軸１は、支持部２，３に加えて固定偏心部４も断面が円形であるため、チャッキング位置を変更しての旋盤を利用した機械加工が可能となる。

「起振軸の慣性モーメントについて」
起振軸の慣性モーメントが大きくなると、起振軸が停止状態から定格回転数に達するまでの立ち上がり時間が長くなるという問題がある。慣性モーメントは、物体のある軸回りに関する回転開始のしやすさ又は回転停止のしやすさを示す指標値であり、Ｉ・（ｄω／ｄｔ）＝Ｔにおける、トルクＴの角加速度ｄω／ｄｔに対する比例定数Ｉのことである。一般に、振動ローラ等の振動締固め機械は、路面を締め固めるにあたり、前進と後進とが交互に繰り返されて使用される。その際、前後進の切り換えで車両が一旦停止した際には振動モータを停止させて起振軸の回転を停止させるようになっている。これは、車両の停止時に起振軸をそのまま回転させると、その停止地点の路面が必要以上に強く締め固まったり、窪みを生じるおそれがあるためである。そして、走行開始する際には、振動モータを回転させて起振軸を再び回転させる。つまり、起振軸の回転停止と回転駆動とが作業中、繰り返されることとなる。このような、走行作業中に振動モータの停止と起動とを多く伴って使用される振動締固め機械において、起振軸が回転しにくいものであると、振動モータへの負荷が大きくなり、振動立ち上がり時間が長くなって、その結果、エンジンのエネルギー消費も大きくなる。

そこで、本発明者は、起振軸の慣性モーメントについて次のように解析した。
図５（ａ）において、直径Ｄ、質量Ｍの円柱形状の偏心錘５１をその軸心Ｏ３回りに回転させたときの慣性モーメントＩ_０は、
Ｉ_０＝ＭＤ^２／８ …式（１）
で示される。
軸心Ｏ３が回転軸Ｏ４から距離ａだけ離れている場合で、偏心錘５１を回転軸Ｏ４回りに回転させたときの回転軸Ｏ４回りの慣性モーメントＩは、慣性モーメントの平行軸の定理より、
Ｉ＝Ｉ_０＋Ｍａ^２ …式（２）
であり、式（１）と式（２）より
Ｉ＝（ＭＤ^２＋８Ｍａ^２）／８ …式（３）
となる。

一方、回転軸Ｏ４回りに偏心錘５１が回転したときの偏心錘５１の振動力Ｆは、
Ｆ＝Ｍａω^２ … 式（４）
で示される（ωは角速度）。
質量Ｍは、
Ｍ＝（Ｄ^２πＬσ）／４ …式（５）
であるから（Ｌは偏心錘５１の長さ、σは偏心錘５１の密度）、式（４）と式（５）から、
Ｆ＝（Ｄ^２πＬσａω^２）／４ … 式（６）
と示される。

式（３）と式（６）との関係から、直径Ｄや距離ａを小さくし、長さＬを十分に長くすれば、所定の振動力Ｆを確保しつつ、慣性モーメントＩを小さくできることが判る。例えば、図５（ｂ）に示す、回転軸Ｏ４回りに回転する偏心錘５１´に関し、偏心錘５１´の直径を偏心錘５１の半分のＤ／２とし、回転軸Ｏ４と偏心錘５１´との距離を、図５（ａ）の距離ａの半分のａ／２とし、長さＬを８倍の８Ｌとした場合は、次のようになる。
偏心錘５１´の質量Ｍ´は、
Ｍ´＝（（Ｄ／２）^２・π・８Ｌ・σ）／４
＝（Ｄ^２πＬσ）／２
＝２Ｍ …式（７）
となり、偏心錘５１´の質量Ｍ´は、偏心錘５１の質量Ｍの２倍となる。

偏心錘５１´の回転軸Ｏ４回りの振動力Ｆ´は、
Ｆ´＝Ｍ´・（ａ／２）・ω^２
＝（（Ｄ^２πＬσ）／２）・（ａ／２）・ω^２
＝（Ｄ^２πＬσａω^２）／４ …式（８）
となり、偏心錘５１´の回転軸Ｏ４回りの振動力Ｆ´は、式（６）で示した偏心錘５１の回転軸Ｏ４回りの振動力Ｆと同一となる。

軸心Ｏ３回りの偏心錘５１´の慣性モーメントＩ_０´は、
Ｉ_０´＝（Ｍ´（Ｄ／２）^２）／８
＝（２Ｍ（Ｄ／２）^２）／８
＝ＭＤ^２／１６ …式（９）
となる。したがって、回転軸Ｏ４回りの偏心錘５１´の慣性モーメントＩ´は、
Ｉ´＝Ｉ_０´＋Ｍ´（ａ／２）^２
＝ＭＤ^２／１６＋２Ｍ（ａ／２）^２
＝（ＭＤ^２＋８Ｍａ^２）／１６ …式（１０）
となる。式（１０）と式（３）から、Ｉ´＝Ｉ／２となる。すなわち、回転軸Ｏ４回りの偏心錘５１´の慣性モーメントＩ´は、回転軸Ｏ４回りの偏心錘５１の慣性モーメントＩの半分に抑えられることが判る。

以上は、一例であるが、回転軸中心から偏心錘の出っ張り具合（直径Ｄ）を小さくし、回転軸中心から偏心錘の重心位置までの距離（距離ａ）を小さくし、その代わりに、偏心錘の回転軸方向の長さを長くすることにより、振動力を確保しつつ、起振軸の慣性モーメントを小さくすることが可能であることが判った。

このことから、本発明の起振軸１において、固定偏心部４は、支軸部２と支軸部３との間の軸方向距離に対し、少なくとも５０％以上の範囲にわたり長く形成することが好ましく、より好ましくは７０％以上である。本実施形態では、固定偏心部４の軸方向長さを支軸部２と支軸部３との間の軸方向距離に対しほぼ１００％、すなわち、支軸部２と支軸部３との間のほぼ全範囲を固定偏心部４の形成範囲としている。これにより、偏心軸心Ｏ２回りの起振軸１の慣性モーメントの低減を効果的に図れる。

本実施形態の固定偏心部４は、支軸部２と支軸部３との間のほぼ全範囲にわたり略一定の断面円形状を呈するように形成されている。前記した慣性モーメントの解析から、固定偏心部４の直径（図５の直径Ｄに相当）は、支軸２，３の直径の２倍以下、好ましくは１．５倍以下とすることが好ましい。また、軸心Ｏ１と偏心軸心Ｏ２との距離（図５の距離ａに相当）は、支軸２，３の直径の１／３以下、好ましくは１／４以下とすることが好ましい。これにより、偏心軸心Ｏ２回りの起振軸１の慣性モーメントの低減を図れる。
本発明は、軸方向視して固定偏心部４が支軸部２，３の形成範囲を全て含んでいるので、後記する可動偏心部材６の回転中心である偏心軸心Ｏ２と、支軸２，３の回転中心である軸心Ｏ１とが大きくずれることはない。特に、前記したように、軸心Ｏ１と偏心軸心Ｏ２との距離を支軸２，３の直径の１／３以下、好ましくは１／４以下にすることで、可動偏心部材６を、固定偏心部４の回転開始時に、慣性力によって固定偏心部４回りにスムーズに回転させることができる。

固定偏心部４には、図３に示すように、後記するストッパピン８が圧入されるピン孔９が形成されている。ピン孔９は、固定偏心部４を径方向に貫通する貫通孔として形成されている。ピン孔９の一方の孔口周りには、ストッパピン８の第１ピンテーパ面８Ｃと接面する孔テーパ面９Ａが形成されている。なお、図２に示すように、固定偏心部４の一端面および他端面には、それぞれ軸受３８，３９（図１）の外輪との干渉防止のための切り欠き５が形成されている。

「可動偏心部材６」
起振軸１は、支軸部２側或いは支軸部３側から通されて、偏心軸心Ｏ２に沿って固定偏心部４の外周に遊嵌される可動偏心部材６を備えている。可動偏心部材６は、起振軸１が一方向に回転したときの軸心Ｏ１に対する偏心質量と、起振軸１が他方向に回転したときの軸心Ｏ１に対する偏心質量とが異なるように、偏心軸心Ｏ２回りに回転する。

可動偏心部材６は、筒形状を呈した部材であって、その内周面は固定偏心部４の外周面に対し偏心軸心Ｏ２回りに回転可能に摺接する。可動偏心部材６の外周は、偏心軸心Ｏ２を通る直交線を境に、小径の外径を有する小外径部６Ａと、大径の外径を有する大外径部６Ｂとに画成されている。これにより、可動偏心部材６は、大外径部６Ｂ側の質量が小外径部６Ａ側の質量よりも大きくなり、可動偏心部材６単体での重心は偏心軸心Ｏ２よりも大外径部６Ｂ側に位置することとなる。

可動偏心部材６の軸方向中程で小外径部６Ａ側には、円周方向に沿うピンガイド長孔７が形成されている。ピンガイド長孔７は、可動偏心部材６の外周面と内周面とを貫通するように形成されている。ピンガイド長孔７の孔一端部７Ａおよび孔他端部７Ｂは共に、ストッパピン８の外周面に倣った半円形状を呈している。また、孔一端部７Ａおよび孔他端部７Ｂにはそれぞれ、テーパ面７Ｃが形成されている。

「ストッパピン８」
図３において、起振軸１は、固定偏心部４に取り付けられ、起振軸１が一方向および他方向に回転したときに、偏心軸心Ｏ２回りの可動偏心部材６の位相を位置決めするストッパピン８を備えている。ストッパピン８は、一端部８Ａの外周に、一端に向かうにしたがい縮径する第１ピンテーパ面８Ｃが形成されているとともに、他端部８Ｂの外周に、他端に向かうにしたがい縮径する第２テーパ面８Ｄが形成されている。ストッパピン８は、一端部８Ａ側から固定偏心部４のピン孔９に嵌入され、第１ピンテーパ面８Ｃが孔テーパ面９Ａに押し付けられるように密着することにより、楔効果を発揮してピン孔９内に固定される。ストッパピン８の他端部８Ｂは、固定偏心部４の外周面よりも突出してピンガイド長孔７内に位置する。これにより、固定偏心部４に対する可動偏心部材６の軸方向移動が規制される。

ストッパピン８の他端部８Ｂが、ピンガイド長孔７の孔一端部７Ａに当接することにより、起振軸１が一方向に回転したときの可動偏心部材６の偏心軸心Ｏ２回りの位相が位置決めされる。そして、ストッパピン８の他端部８Ｂが、ピンガイド長孔７の孔他端部７Ｂに当接することにより、起振軸１が他方向に回転したときの可動偏心部材６の偏心軸心Ｏ２回りの位相が位置決めされる。

「作用」
図３（ａ），図４（ａ）に示すように、起振軸１が軸心Ｏ１回りに一方向に回転開始すると、ストッパピン８の他端部８Ｂがピンガイド長孔７の孔一端部７Ａに当接し、この状態を維持しながら回転する。他端部８Ｂと孔一端部７Ａとが当接したとき、孔一端部７Ａのテーパ面７Ｃが他端部８Ｂの第２ピンテーパ面８Ｄを押すことにより、ストッパピン８には、白矢印で示す方向の力が作用する。すなわち、ストッパピン８には、第１ピンテーパ面８Ｃを孔テーパ面９Ａに押し付ける力が作用する。元々、ストッパピン８はピン孔９に圧入されているため抜けにくくなっているが、これにより、第１ピンテーパ面８Ｃと孔テーパ面９Ａとの間の摩擦力が大きくなり、ピン孔９からのストッパピン８の抜けが確実に防止される。

起振軸１が一方向に回転している状態では、可動偏心部材６は、質量の大きな大外径部６Ｂが軸心Ｏ１よりも偏心軸心Ｏ２側に位置する。つまり、軸心Ｏ１に対して、固定偏心部４の偏位方向と可動偏心部材６の偏位方向とが一致して振動力が合成されるように作用するので、起振軸１には大きな振動力が生じる。偏心モーメントも大きくなるので高い振幅の振動となる。

図３（ｂ），図４（ｂ）に示すように、起振軸１が軸心Ｏ１回りに他方向に回転開始すると、ストッパピン８の他端部８Ｂがピンガイド長孔７の孔他端部７Ｂに当接し、この状態を維持しながら回転する。他端部８Ｂと孔他端部７Ｂとが当接したときも、孔他端部７Ｂのテーパ面７Ｃが他端部８Ｂの第２ピンテーパ面８Ｄを押すことにより、ストッパピン８には、白矢印で示す方向の力が作用する。これにより、第１ピンテーパ面８Ｃと孔テーパ面９Ａとの間の摩擦力が大きくなり、ピン孔９からのストッパピン８の抜けが確実に防止される。

起振軸１が他方向に回転している状態では、可動偏心部材６は、質量の大きな大外径部６Ｂが偏心軸心Ｏ２よりも軸心Ｏ１側に位置する。つまり、軸心Ｏ１に対して、固定偏心部４の偏位方向と可動偏心部材６の偏位方向とが逆となり、振動力が互いに打ち消されるように作用するので、起振軸１には小さな振動力が生じる。偏心モーメントも小さくなるので低い振幅の振動となる。

「効果」
以上のように、軸受３８，３９を介してロール２１に支承されて軸心Ｏ１回りに回転する一対の支軸部２，３と、支軸部２，３の間に形成され、軸心Ｏ１と平行な偏心軸心Ｏ２を中心とし且つ軸方向視して支軸部２，３の形成範囲を全て含む断面円形状を呈した固定偏心部４と、を備えている起振軸１とすれば、次のような効果が奏される。

固定偏心部４は、軸方向視して支軸部２，３の形成範囲を全て含む断面円形状を呈しているので、換言すれば、支軸部２，３は固定偏心部４の外周面よりも径内側に収まっているので、固定偏心部４の外周に例えば可動偏心部材６等の他の構成要素を外嵌させる場合、その構成要素を支軸部２側或いは支軸部３側から通して、固定偏心部４の外周に外嵌させることができる。

また、一対の支軸部２，３と固定偏心部４とを１つの素材から一体に造形すれば、固定偏心部４を溶接で取り付ける工程が不要となり、溶接熱による起振軸の反りの問題が解消される。起振軸１は、支持部２，３に加えて固定偏心部４も断面が円形であるため、既述したように、チャッキング位置を変更しての旋盤を利用した機械加工が可能となる。

また、固定偏心部４を、支軸部２と支軸部３との間の軸方向距離に対し、５０％以上の範囲にわたり形成すれば、固定偏心部４の軸方向長さを十分に長くとれ、図５（ｂ）でも説明したように、起振軸１の振動力を確保しつつ、起振軸１の慣性モーメントを低減できる。これにより、起振軸１が停止状態から定格回転数に達するまでの立ち上がり時間が短くなり、走行作業中に振動モータの停止と起動とを多く伴って使用される振動締固め機械において、エンジンのエネルギー消費の低減を図ることができる。

また、偏心軸心Ｏ２に沿って固定偏心部４の外周に遊嵌され、起振軸１が一方向に回転したときの軸心Ｏ１に対する偏心質量と、起振軸１が他方向に回転したときの軸心Ｏ１に対する偏心質量とが異なるように偏心軸心Ｏ２回りに回転する可動偏心部材６を備える構成とすれば、振幅を切り換え可能な起振軸１を構築するにあたり、可動偏心部材６を支軸部２側或いは支軸部３側から通して固定偏心部４の外周に遊嵌するという簡単な作業で済む。

さらに、固定偏心部４に取り付けられ、起振軸１が一方向および他方向に回転したときに、偏心軸心Ｏ２回りの可動偏心部材６の位相を位置決めするストッパピン８を備える構成とすれば、簡単な構造の起振軸１となる。

また、可動偏心部材６を、偏心軸心Ｏ２の円周方向に沿うピンガイド長孔７を有した筒状部材とし、ストッパピン８は、一端部側８Ａから固定偏心部４のピン孔９に嵌入されて他端部８Ｂがピンガイド長孔７に位置し、ストッパピン８の他端部８Ｂが、ピンガイド長孔７の孔一端部７Ａに当接することにより起振軸１が一方向に回転したときの可動偏心部材６の位相が位置決めされ、ストッパピン８の他端部８Ｂが、ピンガイド長孔７の孔他端部７Ｂに当接することにより起振軸１が他方向に回転したときの可動偏心部材６の位相が位置決めされる構成とすれば、組み付け性に優れた振幅を切り換え可能な起振軸１となる。

ストッパピン８の一端部８Ａの外周に、一端に向かうにしたがい縮径する第１ピンテーパ面８Ｃを形成し、ストッパピン８の他端部８Ｂの外周に、他端に向かうにしたがい縮径する第２ピンテーパ面８Ｄを形成し、ピン孔９に、第１ピンテーパ面８Ｃと接面する孔テーパ面９Ａを形成し、ピンガイド長孔７の孔一端部７Ａおよび孔他端部７Ｂが第２ピンテーパ面８Ｄに当接したとき、ストッパピン８に、第１ピンテーパ面８Ｃを孔テーパ面９Ａに押し付ける力が作用する構成とすれば、第１ピンテーパ面８Ｃと孔テーパ面９Ａとの間の摩擦力が大きくなり、ピン孔９からのストッパピン８の抜けが確実に防止される。

以上、起振軸１の好適な実施形態を説明した。本発明において、固定偏心部４は、偏心軸心Ｏ２を中心とし且つ軸方向視して支軸部２，３の形成範囲を全て含む断面円形状を呈していれば、その軸方向長さの形成範囲については特に限定されない。例えば、図６に示すように、固定偏心部４に対して凹部１１をフライス加工等により形成することにより、支持部２と支持部３との間の軸方向距離に対し、固定偏心部４の断面円形状の形成範囲を部分的に配置する構成にしてもよい。

１起振軸
２，３支軸部
４固定偏心部
６可動偏心部材
６Ａ小外径部
６Ｂ大外径部
７ピンガイド長孔
７Ａ孔一端部
７Ｂ孔他端部
７Ｃテーパ面
８ストッパピン
８Ａ一端部
８Ｂ他端部
８Ｃ第１ピンテーパ面
８Ｄ第２ピンテーパ面
９ピン孔
９Ａ孔テーパ面
２１ロール

Claims

振動締固め機械のロールに内蔵される起振軸であって、
軸受を介して前記ロールに支承されて軸心Ｏ１回りに回転する一対の支軸部と、
前記一対の支軸部の間に形成され、軸心Ｏ１と平行な偏心軸心Ｏ２を中心とし且つ軸方向視して前記支軸部の形成範囲を全て含む断面円形状を呈した固定偏心部と、
偏心軸心Ｏ２に沿って前記固定偏心部の外周に遊嵌され、起振軸の一方向又は他方向の回転に連動して前記固定偏心部に対する位置がそれぞれ変わり、起振軸が一方向に回転したときの軸心Ｏ１に対する偏心質量と、起振軸が他方向に回転したときの軸心Ｏ１に対する偏心質量とが異なるように偏心軸心Ｏ２回りに回転する可動偏心部材と、
を備えていることを特徴とする起振軸。
前記一対の支軸部と前記固定偏心部とは、１つの素材から一体に造形されていることを特徴とする請求項１に記載の起振軸。
前記固定偏心部は、前記一対の支軸部の間の軸方向距離に対し５０％以上の範囲にわたり形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の起振軸。
前記固定偏心部に取り付けられ、起振軸が一方向および他方向に回転したときに、偏心軸心Ｏ２回りの前記可動偏心部材の位相を位置決めするストッパピンを備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の起振軸。
前記可動偏心部材は、偏心軸心Ｏ２の円周方向に沿うピンガイド長孔を有した筒状部材からなり、
前記ストッパピンは、一端部側から前記固定偏心部のピン孔に嵌入されて他端部が前記ピンガイド長孔に位置し、
前記ストッパピンの他端部が、前記ピンガイド長孔の孔一端部に当接することにより起振軸が一方向に回転したときの前記可動偏心部材の位相が位置決めされ、前記ピンガイド長孔の孔他端部に当接することにより起振軸が他方向に回転したときの前記可動偏心部材の位相が位置決めされることを特徴とする請求項４に記載の起振軸。
前記ストッパピンの一端部の外周には、一端に向かうにしたがい縮径する第１ピンテーパ面が形成され、
前記ストッパピンの他端部の外周には、他端に向かうにしたがい縮径する第２ピンテーパ面が形成され、
前記ピン孔には、前記第１ピンテーパ面と接面する孔テーパ面が形成され、
前記孔一端部および前記孔他端部が前記第２ピンテーパ面に当接したとき、前記ストッパピンに、前記第１ピンテーパ面を前記孔テーパ面に押し付ける力が作用することを特徴とする請求項５に記載の起振軸。