JPH02304104A - 振動発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は、造成地や道路の締め固め作業に用いられる振
動ローラ、およびバイブロプレートコンパクタや、振動
杭打ち機等の振動発生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、造成地や道路の締め固め作業などに用いられ
る振動ローラ、バイブロプレートコンパクタ、および振
動杭打ち機等の振動発生装置は、振動を発生させること
によって、作業対象の押圧等を行い得るようになってい
る。このような振動発生装置には、振動を発生するため
に、大きな慣性質量を有する起振体や重心位置の偏心し
た起振軸が設げられている。そして、上記起振体を往復
運動させたり起振軸を回転させたりすることにより、振
動を発生するようになっている。

また、例え７ば特開昭５０−１０６２８３号公報に開示
されているように、それぞれ重心位置の偏心した第１起
振軸と第２起振軸とが設けられて成る起振軸組を２組備
えるとともに、第２起振軸を、第１起振軸に対して数倍
の角速度で回転させることにより、所定の方向への慣性
力が特に大きくなるようにしたものも用いられている。

この種の振動発生装置では、第１起振軸における重心位
置が回転中心に対して所定の方向に位置するときには、
第２起振軸における重心位置も、回転中心に対して同じ
く所定の方向に位置するように設定されている。すなわ
ち、それぞれの起振軸の位相が、作業対象の押圧等を行
う方向への慣性力が最も大きくなるように設定されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

例えばハイプロプレートコンパクタによって地面の締め
固めを行う場合、バイブロプレートコンパクタは、地面
に接地した状態と、地面から跳び上がった状態とを繰り
返す。そして、バイブロプレートコンパクタによる地面
の締め固め作用は、ハイプロプレートコンパクタが接地
しているときに、その自重と起振軸等の慣性力とによっ
てなされる。

ところが、前述のようにそれぞれの起振軸における位相
が、押圧等を行う方向への慣性力が最も大きくなるよう
に設定されている振動発生装置では、地面からの跳び上
がり量が、起振軸を一つだけ備えた振動発生装置におけ
る地面からの跳び上がり量よりも大きくなることがある
。

すなわち、例えば３．９７２　ｋｇ　−ｃｍの偏心モー
メントを有し、６２８．３　ｒａｄ／ｓｅｃで回転する
起振軸を備えた全型９６０ｋｇのハイプロプレートコン
パクタでは、地面からの跳び上がり量の最大値は、第５
図に示すように、約０．９３　ｃｍとなる。

これに対し、３．９７２　ｋｇ　−ｃｍの偏心モーメン
トを有し、６２８．３　ｒａｄ／ｓｅｃで回転する第１
起振軸と、０．３９７　ｋｇ　−ｃｍの偏心モーメント
を有し１２５６、６　ｒａｄ／ｓｅｃで回転する第２起
振軸とを備え、かつ、第１起振軸における重心位置が回
転中心の下方に位置するときに、第２起振軸における重
心位置も、回転中心に対して同じく下方に位置するよう
に設定されている全重量６０ｋｇのバイブロプレートコ
ンパクタでは、第９図に示すように、約１、０５　ｃｍ
はど地面から跳び上がることになる。

そのために、このようなバイブロプレートコンパクタで
は、２つの起振軸による下方向への慣性力が最も大きく
なるようにそれぞれの起振軸の位相関係が設定されてい
るにも係わらず、バイブロプレートコンパクタが地面か
ら跳び上がっている状態で発生ずる多くの慣性力は、地
面を締め固める用をなさない。したがって、実際に働く
締め固め作用は、起振軸がひとつだけ設けられた振動発
生装置に比べて、むしろ小さくなってしまいがちである
という問題点を有している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る振動発生装置は、上記の課題を解決するた
めに、回転中心に対して重心位置が偏心し、所定の角速
度で回転する第１起振軸と、回転中心に対して重心位置
が偏心し、上記第１起振軸の整数倍の角速度で回転する
第２起振軸とを備えた振動発生装置において、上記第１
起振軸における重心位置が回転中心の下方に位置すると
きに、第２起振軸における重心位置が回転中心の下方か
らずれた回転位置に位置し、第１起振軸および第２起振
軸の作用による振動発生装置の跳び上がり量が、第１起
振軸だけの作用による跳び上がり量よりも小さくなるよ
うに、第１起振軸と第２起振軸との位相関係が設定され
ていることを特徴としている。

〔作　用〕

」二組の構成により、第１起振軸によって発生する慣性
力と、第２起振軸によって発生される慣性力とが合成さ
れるので、大きな押圧力等を得ることができる。

しかも、振動発生装置の跳び上がり量が小さくなるので
、第１起振軸、および第２起振軸によって発生される慣
性力のうち、振動発生装置が接地している状態で発生さ
れ、押圧力等として有効に作用する慣性力の割合を大き
くすることができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第１６図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

造成地や道路の締め固め作業などに用いられる振動発生
装置であるバイブロプレートコンパクタｌｌには、例え
ば第３図に示すように、振動発生部１２と、この振動発
生部１２を駆動するエンジン１３とが設けられている。

このエンジン１３によって発生される駆動力は、プーリ
１４、■ヘルド１５、およびプーリ１６を介して、振動
発生部１２に伝達されるようになっている。

上記振動発生部１２は、地面に接触するバイブロプレー
ト２１に固着される一方、エンジン１３は、緩衝部材２
２・２２およびマウント部材２３を介してバイブロプレ
ート２１に取り付けられている。マウント部材２３には
、また、把持部２４を備えたハンドルバー２５が取り付
けられている。

振動発生部１２には、第１図に示すように、それぞれ回
転中心に対して重心位置が偏心した第１起振軸３１と第
２起振軸３２とを収容するハウジング３３が設けられて
いる。

第１起振軸３１は略円筒形状を成し、偏心モーメントが
、例えば３．９７２ｋｇ−ｃｍに設定されている。この
第１起振軸３１は、ハウジング３３に、ヘアリング３４
・３５を介して回動自在に支持されている。第１起振軸
３１の一端側にはギヤ部３１ａが形成される一方、他端
側には前記プーリ１６が取り付けられ、例えば６２８．
３　ｒａｄ／ｓｅｃの角速度で回転駆動されるようにな
っている。

第１起振軸３１の内部には、第２起振軸３２が、ヘアリ
ング３６・３７を介して回動自在に支持されている。こ
の第２起振軸３２の偏心モーメントは、例えば上記第１
起振軸３１の偏心モーメントに対して１／１０の０．３
９７　ｋｇ　・ｃｍに設定されている。

第２起振軸３２の一端側には、ギヤ部３２ａが形成され
、第１起振軸３１からの駆動力がギヤ４１を介して伝達
されて、第２起振軸３２が、第１起振軸３１の角速度の
２倍の１２５６．６　ｒａｄ／ｓｅｃで、第１起振軸３
１と同一方向に回転駆動されるようになっている。

また、第１起振軸３１と第２起振軸３２との位相関係は
、第１図に示すように、第１起振軸３１における重心位
置が回転中心の下方に位置するときに、第２起振軸３２
における重心位置が、回転中心の下方から角度θ−８６
°だけずれた回転位置に位置するように設定されている
。

前記ギヤ４１は、シャフト４２、およびヘアリング４３
・４３を介してハウジング３３に回動自在に支持されて
いる。ハウジング３３の両端部は、カバープレー１・４
４と、オイルシール４５を備えたカバープレー１−４６
とによって塞がれている。

バイブロプレー１〜コンパクタ１１の総重量は例えば６
０ｋｇに設定されている。この場合、第１起振軸３１に
よって発生される遠心力と自重による重力との比は、Ｃ
３，９７２ｋｇ−ｃｍ／　（１００Ｘ９゜８ｍ／５ｅｃ
２）　Ｘ　（６２８，３ｒａｄ／５ｅｃ）２）　　：　
６０　ｋｇｆ’ｉ　２６．７となる。

ここで、バイブロプレートコンパクタ１１の総重量をＷ
（−６０ｋｇ）、バイブロプレートコンパクタ１１の跳
び上がり量をχ（ｍ）、第１起振軸３１における重心位
置が回転中心の下方に位置するときからの経過時間をｔ
　（ｓ）、第１起振軸３１および第２起振軸３２の偏心
モーメントをそれぞれＭ＋（−３，９７２ｋｇｆ−ｃｍ
）　、Ｍ２（＝０．３９７ｋｇｆ　−ｃｍ）　、第１起
振軸３１の角速度をω（−６２８、３ｒａｄ／５ｅｃ）
　、重力加速度をｇ　（ｍ／５ｅｃ２）とすると、第１
起振軸３１、第２起振軸３２、および自重によってハイ
プロプレートコンパクタ１に作用する力Ｆ　（ｋｇｆ　
）は、第１表に式（１）で示すようになる。

ただし、Ｆの大きさが負であるときには、地面からの反
力がバイブロプレートコンパクタ１１に作用するので、
ハイプロプレートコンパクタ１】は静止状態を保つ。そ
してバイブロプレートコンパクタＩＩは、Ｆ　＝　、Ｏ
　ｋｇｆとなる時間Ｌ１すなわち式（２）を満足する時
間ｔ１だけ経過した後に上昇を開始する。バイブロプレ
ートコンパクタ１１が上昇を開始したときの上昇加速度
ａ　（ｍ／５ｅｃ２）は、式（３）で表される。

また、バイブロプレートコンパクタ１１の上昇速度ｖ　
（ｍ／ｓｅｃ　）は、式（３）を積分することにより得
られる式（４）で表される。ここで、Ｃ１は積分定数で
ある。このＣ，は、時間ｔ１において上昇速度ｖ　＝　
Ｑ　ｍ　／ｓｅｃであるから、式（５）のようになる。

したがって上昇速度■は、式（６）のように表される。

さらに上記式（６）を積分すると、式（７）に示すよう
に、バイブロプレートコンパクタ１１の跳び」二がり量
χが得られる。ここで、積分定数ＣＩは、時間り、にお
いて跳び上がり量χ−Ｏｍであるから、式（８）で表さ
れる。

したがって、時間ｔにおけるバイブロプレートコンパク
タ１１の跳び上がり量χは、式（９）により求められる
。

これをグラフで表すと、第１３図（ｃ）に示すようにな
り、跳び上がり量の最大値は、約０．６２ｃｔｎになる
。また、上記式（９）においてＭ２−Ｏｋｇｆ−ｃｍと
すると、第１起振軸３１だけの作用による跳び上がり量
が得られ、第５図に示すようになる。この場合、跳び上
がり量の最大値は約０．９３ｃｍである。

すなわち、第１起振軸３１だけが設けられている場合に
比べて、跳び上がり量が小さくなるうえ、第２起振軸３
２によって発生される慣性力が合成されて大きな押圧力
が得られるので、第１起振軸３１および第２起振軸３２
による慣性力を押圧力として有効に作用させることがで
きる。

また、式（９）において、角度θを種々の値に設定する
と、跳び上がり量は第９図、および第１３図（ａ）〜（
ｅ）に示すようになる。

例えば、θ−〇°すなわち、第１起振軸３１における重
心位置が回転中心に対して下方に位置するときに、第２
起振軸３２における重心位置も、回転中心に対して同じ
く下方に位置するように設定されている場合には、第９
図に示すように、跳び上がり量の最大値は約１．０５　
ｃｍになる。つまり、第１起振軸３１だけを備えたバイ
ブロプレートコンパクタ１１よりも跳び上がり量の最大
値が大きくなってしまう。そのために、実際に働く地面
の締め固め作用は、第１起振軸３１だけを備えたバイブ
ロプレートコンパクタ１１に比べて、むしろ小さくなっ
てしまいがちである。

ところが、θが２０．４°〜１５６°の範囲に設定され
ていれば、前記θが８６°の場合と同様に、跳び上がり
量の最大値は、少なくとも第１起振軸３１だけが設けら
れている場合よりも小さくなるので、やはり、地面に対
して押圧力を有効に作用させることができる。

次に、振動と押圧力とを利用して地面に杭を打ち込む振
動杭打ち機の例について以下に説明する。

振動杭打ち機５１は、例えば第４図に示すように、ハウ
ジング５２の内部にそれぞれ重心位置の偏心した第１起
振軸５３・５４および第２起振軸５５・５６を備えてい
る。第１起振軸５３・５４の偏心モーメントは、例えば
合計で１３２０ｋｇ・ｃｍに設定されている。また、第
２起振軸５５・５６の偏心モーメントは、例えば合計で
第１起振軸５３・５４に対して１／８の１６５ｋｇ−ｃ
ｍに設定されている。

第１起振軸５３・５４にはそれぞれギヤ６１・６２が取
り付けられ、図示しない駆動源に駆動されて１３０．９
　ｒａｄ／ｓｅｃの角速度で互いに逆方向に回転するよ
うになっている。また、第２起振軸５５にはギヤ６３が
取り付けられ、第１起振軸５３の２倍の角速度２６１．
８　ｒａｄ／ｓｅｅで、第１起振軸５３と逆方向に回転
するようになっている。同様に、第２起振軸５６にはギ
ヤ６４が取り付けられ、角速度２６１．８　ｒａｄ／ｓ
ｅｃで第１起振軸５４と逆方向に回転するようになって
いる。

ハウジング５２の下部には、挟持爪６５・６６を備え、
図示しない杭等を挟持するチャック部６７が取り付けら
れている。また、ハウジング５２は、吊り金具７１を備
えたフレーム部材７２に、緩衝部材７３・・・を介して
支持されるようになっている。

また、第１起振軸５３・５４と第２起振軸５５・５６と
の位相関係は、第１起振軸５３・５４における重心位置
が回転中心の下方に位置するときに、第２起振軸５５・
５６における重心位置が、回転中心の下方から角度θ＝
７７°だけずれた回転位置に位置ザるように設定されて
いる。

振動杭打ち機５１の総重量は例えば２６５０ｋｇに設定
されている。この場合、第１起振軸５３・５４によって
発生される遠心力と自重にょる重カとの比は、（１３２
０ｋｇ−ｃｍ／　（１００Ｘ９．８ｍ／ｓｅｅ”）　Ｘ
　（１３０，９ｒａｄ／５ｅｃ）２）　　：　２６５０
　ｋｇｆ＃８．７１となる。

このような振動杭打ち機５１では、第１起振軸５３と第
２起振軸５５、および第１起振軸５４と第２起振軸５６
は、それぞれ互いに逆方向に回転するようになっている
が、時間ｔにおける跳び上がり量χは、式（９）と同様
に、式（１０）で示される。

これをグラフで表すと、第１４図（Ｃ）に示すようにな
り、跳び上がり量の最大値は、約１．７　ｃｍになる。

また、上記式（１０）においてＭ２−Ｏｋｇｆ−ｃｍと
すると、第１起振軸５３・５４だけの作用による跳び上
がり量が得られ、第６図に示すようになる。この場合、
跳び上がり量の最大値は約２．６　ｃｍである。

すなわち、第１起振軸５３・５４だけが設けられている
場合に比べて、跳び上がり量が小さくなるうえ、第２起
振軸５５・５６によって発生される慣性力が合成されて
大きな押圧力が得られるので、第１起振軸５３・５４お
よび第２起振軸５５・５６による慣性力を杭に対する押
圧力として有効に作用させることができる。

また、式（１０）において、角度θを種々の値に設定す
ると、跳び上がり量は第１０図、および第１４図（ａ）
〜（ｅ）に示すようになる。

例えば、θ−０°すなわち、第１起振軸３１における重
心位置が回転中心に対して下方に位置するときに、第２
起振軸３２における重心位置も、回転中心に対して同じ
く下方に位置するように設定されている場合には、第１
０図に示すように、跳び上がり量の最大値は約３．０　
ｃｍになる。つまり、第１起振軸５３・５４だけを備え
た振動杭打ち機５１よりも跳び上がり量の最大値が大き
くなってしまう。そのために、実際に働く杭打ち作用は
、第１起振軸５３・５４だけを備えた振動杭打ち機５１
に比べて、むしろ小さくなってしまいがちである。

ところが、θが１９°〜１４４°の範囲に設定されてい
れば、前記θが７７°の場合と同様に、跳び上がり量の
最大値は、少なくとも第１起振軸５３・５４だけが設け
られている場合よりも小さくなるので、やはり、杭に対
して押圧力を有効Ｇこ作用させることができる。

なお、第１起振軸５３・５４の偏心モーメント１３２０
　ｋｇ−ｃｍに対して、第２起振軸５５・５６の偏心モ
ーメントを、例えば１／１０の１３２ｋｇ・ｃｍに設定
した場合には、第１５図（ｃ）に示すように、跳び上が
り量の最大値は若干増大して約１、８　ｃｍとなるが、
第１１図に示すθ−０６の場合の２．８　ｃｍに比べれ
ば、やはり小さく抑えられる。

また、第１５図（ａ）〜（ｅ）に示すように、θが１６
°〜１４７°の範囲に設定されていれば、跳び上がり量
の最大値は、第７図に示す少なくとも第１起振軸５３・
５４だけが設けられている場合の跳び上がり量の最大値
約２．６　ｃｍより小さくなる。

振動発生装置としては、また、道路の締め固め作業等を
行う振動ローラなども用いられている。

例えば第１起振軸、および第２起振軸の偏心モーメ ント ７　５　ｋｇ−ｃｍ、角速度が、それぞれ３　０　３．
　７　ｒａｄ／ｓｅｃ，および６　０　７．　４　ｒａ
ｄ／ｓｅｃ，振動ローラの全重量が６００ｋｇで、第１
起振軸によって発生される遠心力と自重による重力との
比が、（　１　２．　７　５　ｋｇ・ｃｍ／　（１　０
　０　Ｘ９．８ｍ／ｓｅｃ２）　Ｘ　（３　０　３．　
７　ｒａｄ／ｓｅｃ）２：ｌ　　：　６　０　０　ｋｇ
ｆ＃２．　Ｏの場合には、第１６図（ａ）〜（ｅ）に示
すように、θが−３２．６。

〜９２．４°の範囲に設定されていれば、第８図に示す
第１起振軸だけが設けられている場合よりも振動ローラ
の跳び上がり量が小さくなる。

ただし、このような振動ローラでは、θが０。

の場合でも、第１２図に示すように、第１起振軸だけが
設けられている場合よりも振動ローラの跳び上がり量が
小さくなるが、少なくともθが０。

よりも大きくなるように第１起振軸と第２起振軸との位
相関係′をずらずことによって、より、跳び上がり量を
小さく抑えることができる。

なお、以上のように第１起振軸と第２起振軸との位相関
係を設定することによって、振動発生装置８ 置の跳び上がり量を小さくすることができるが、実際に
は、例えばθが３０°〜１１５°程度の範囲になるよう
に設定すれば、第２起振軸によって発生される慣性力の
効果をより有効に作用させることができる。

また、本実施例においては、第２起振軸の角速度を第１
起振軸３１の角速度の２倍で回転させる例について説明
したが、これに限るものではない。

〔以下余白〕

〔発明の効果〕 本発明に係る振動発生装置は、以上のように、回転中心
に対して重心位置が偏心し、所定の角速度で回転する第
１起振軸と、回転中心に対して重心位置が偏心し、上記
第１起振軸の整数倍の角速度で回転する第２起振軸とを
備えた振動発生装置において、上記第１起振軸における
重心位置が回転中心の下方に位置するときに、第２起振
軸における重心位置が回転中心の下方からずれた回転位
置に位置し、第１起振軸および第２起振軸の作用による
振動発生装置の跳び上がり量が、第１起振軸だけの作用
による跳び上がり量よりも小さくなるように、第１起振
軸と第２起振軸との位相関係が設定された構成である。

これにより、第１起振軸によって発生する慣性力と、第
２起振軸によって発生される慣性力とが合成されるので
、大きな押圧力等を得ることができるうえ、振動発生装
置の跳び上がり量が小さくなるので、第１起振軸、およ
び第２起振軸によって発生される慣性力のうち、振動発
生装置が接地している状態で発生され、押圧力等として
有効に作用する慣性力の割合を大きくすることができる
。

したがって、振動発生装置の重量を増加させることな（
押圧力等を大きくしたり、また、押圧力等を低下させる
ことなく振動発生装置の軽量化を図ったりすることがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示すもので
ある。 第１図は、第２図におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。 第２図は、第３図におけるＡ−Ａ矢視断面図である。 第３図は、バイブロプレートコンパクタの構成を示す正
面図である。 第４図は、本発明の他の実施例を示し、振動杭打ち機の
構成を示ず樅断面正面図である。 第５図ないし第８図は、それぞれ、ハイブロプレ−トコ
ンパクク、第２起振軸の偏心モーメントが第１起振軸の
偏心モーメントの１／８である振動杭打ち機、同１／１
０である振動杭打ち機、および振動ローラにおいて、第
１起振軸だけが作用するときの跳び上がり量を示すグラ
フである。 第９図ないし第１２図は、それぞれ、バイブロプレート
コンパクタ、第２起振軸の偏心モーメントが第１起振軸
の偏心モーメントの１／８である振動杭打ち機、同１／
１０である振動杭打ち機、および振動ローラにおいて、
角度０が０°に設定されているときの跳び上がり量を示
すグラフである。 第１３図（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、バイブロプレー
トコンパクタにおいて、角度θの設定ヲ変化さゼたとき
の跳び上がり量を示すグラフである。 第１４図（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、第２起振軸の偏
心モーメントが第１起振軸の偏心モーメントの１７８で
ある振動杭打ち機において、角度θの設定を変化させた
ときの跳び上がり量を示すグラフである。 第１５図（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、第２起振軸の偏
心モーメントが第１起振軸の偏心モーメントの１／１０
である振動杭打ち機において、角度θの設定を変化させ
たときの跳び上がり量を示すグラフである。 第１６図（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、振動ローラにお
いて、角度θの設定を変化させたときの跳び上がり量を
示すグラフである。 １１はバイブロプレートコンパクタ（振動発生装置）、
５１は振動杭打ち機（振動発生装置）、３１・５３・５
４は第１起振軸、３２・５５・５６は第２起振軸である
。 特許出願人　　　　　　マツダ　株式会社第５図 り　　　　　　　　　　　　　（Ｊ、Ｉ　　　　　　　
　　　　　　Ｕ、１第７図 ＩＪ　　　　　　　　　　　　ＬＪ、ＬＪｌ　　　　　
　　　　　　　リ、Ｕｌ第９図 θ＝０６ を 第１０図 Ｕ　　　　　　　　　　　　（Ｊ、１　　　　　　　　
　　０．２第１１図 θ＝０゜ を 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転中心に対して重心位置が偏心し、所定の角速度
   で回転する第１起振軸と、回転中心に対して重心位置が
   偏心し、上記第１起振軸の整数倍の角速度で回転する第
   ２起振軸とを備えた振動発生装置において、上記第１起
   振軸における重心位置が回転中心の下方に位置するとき
   に、第２起振軸における重心位置が回転中心の下方から
   ずれた回転位置に位置し、第１起振軸および第２起振軸
   の作用による振動発生装置の跳び上がり量が、第１起振
   軸だけの作用による跳び上がり量よりも小さくなるよう
   に、第１起振軸と第２起振軸との位相関係が設定されて
   いることを特徴とする振動発生装置。