KR930006217B1

KR930006217B1 - 진동 발생장치

Info

Publication number: KR930006217B1
Application number: KR1019890000927A
Authority: KR
Inventors: 다다시 세끼네; 쯔네오 아꾸또
Original assignee: 가부시끼가이샤 미쯔바 덴끼세이사 꾸쇼; 히노 노보루
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1989-01-28
Publication date: 1993-07-09
Also published as: KR890011632A; DE3902659C2; US4969368A; DE3902659A1

Abstract

내용 없음.

Description

진동 발생장치

제1도는 본 발명에 따른 장치의 개략적 평면도.

제2도는 제1도의 장치의 개략적 횡단면도.

제3도는 제1도의 장치에 설치된 캠종동기의 개략적 횡단면도.

제4도는 제1도의 장치에 설치된 캠의 회전수를 변수로 한 각가속도의 변화를 도시한 특성 곡선의 다이어그램.

제5도는 제1도의 장치를 다른 장치에 연결하는 방법을 설명하는 개략적 횡단면도.

제6도 내지 제8도는 각각 본 발명에 사용된 캠의 형상 변화를 도시한 개략적 평면도.

제9도는 제1도의 장치에서 각진동, 각속도 및 각가속도의 변화를 도시하는 특성곡선의 다이어그램.

제10도는 제1도의 장치의 캠종동기, 구동축 및 진동축이 L₁+L₂＞L₃식에 의해 표시되는 잔동축의 진동을 도시하는 특성곡선의 다이어그램.

제11도는 본 발명에 따른 제2실시예의 장치의 일부를 도시한 개략적 평면도.

제12도는 제11도의 장치를 도시한 개략적 횡단면도.

제13도는 본 발명에 따른 제3실시예의 장치를 도시한 개략 평면도.

제14도는 제13도의 장치에서 각진동, 각속도, 각가속도 변화를 도시한 특성곡선의 다이어그램.

제15도는 본 발명에 따른 제4실시예의 장치를 도시한 개략적 평면도.

제16도는 제15도의 장치에서 각진동, 각속도, 각가속도 변화를 도시한 특성곡선의 다이어그램.

제17도는 본 발명에 따른 제 5실시예의 장치를 도시한 개략적 횡단면도.

제18도는 제17도의 장치를 도시한 개략적 평면도.

제19도 내지 제21도는 한쌍의 캠 피동체와 진동축 사이에서 형성된 각도변화에 따른 캠의 형상의 변화를 도시한 개략적 평면도.

제22는 본 발명에 따른 다른 실시예의 장치를 도시한 개략적 평면도.

제23도는 제22도의 장치에 설치된 다른 실시예의 캠을 도시한 개략적 평면도.

제24도는 제22도의 장치에 설치된 캠의 회전수를 매개변수로한 각속도의 변화를 도시한 특성곡선의 다이어그램.

제25도는 제22도의 장치에 설치된 캠의 회전수를 매개 변수로한 각가속도의 변화를 도시한 특성곡선의 다이어그램.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 진동 발생장치 11 : 진동축

12 : 캠 종동기 13 : 구동축

14 : 캠

본 발명은 시험기계, 엔진의 밸브 제어기구등에 사용하기 적합한 진동 발생장치에 관한 것이다.

통상적인 진동 발생장치는 캠 기구를 갖고 있다.

이러한 종래의 진동 발생장치는 그 축선 둘레에 회전가능하게 지지된 크랭크축과, 크랭크축에 부착된 킴과, 크랭크축에 병렬로 배치된 진동축과, 진동축에 수직으로 부착되어 크랭크축을 향해 연장하는 진동아암 및 진동아암의 말단부에 부착되어 캠과 미끄럼 접촉상태로 유지되는 커넥팅 로드로 이루어진다. 이 커넥팅로드는 탄성수단에 의해 캠에 대항하여 압압되어서 캠과 접촉한 채로 있다.

크랭크축은 모터 또는 엔진등에 의해 통상 일정한 속도로 회전된다. 캠은 크랭크축과 함께 회전된다. 캠이 회전함에 따라, 캠과 커넥팅 로드가 접촉하는 접촉점과 크랭크축의 축선의 거리는 변화한다. 다음에, 커넥팅 로드는 캠의 외주면상을 미끄러짐에 따라 진동축 둘레에서 전후방향으로 회전한다. 커넥팅 로드이 운동을 진동아암을 거쳐 진동축에 전달되며, 진동축은 그 축선 둘레에서 전후방향으로 회전한다. 바꿔말하면, 진동축의 각도는 크랭크축의 회전속도가 일정한 동안은 시간의 함수로서 변화한다. 진동축의 시간에 대한 각도 변화는 캠의 형상에 의해 결정된다.

상술한 장치에 의하면, 커넥팅 로드는 탄성수단의 탄성에 의해 캠과 접촉상태로 유지된다. 그러나, 크랭크축의 회전속도가 높아지면, 커넥팅 로드는 캠의 형상을 쫓아가기에 충분할 만큼 빠르게 이동할 수 없기 때문에 캠으로부터 떨어지기 쉽다. 케넥팅 로드를 캠과 접촉 상태로 유지하기 위한 해결책은 커넥팅 로드를 캠에 압압해주는 탄성력을 증가시켜 주는 것이나 이것은 재료의 마모 및 피로등과 같은 다른 문제점들을 야기시킨다. 그러므로, 크랭크축의 최대 회전속도는 캠과 커넥팅 로드사이가 분리되지 않도록 제한되어 있다.

종래 장치에 있어서의 또다른 문제점은 최대 가능 각가속도가 관성으로 인해 낮은 값으로 한정되기 때문에 크랭크축의 회전속도가 비교적 낮은 겨우라 할찌라도 각가속도의 급격한 변화를 포함하는 진동축의 운동을 일으키기가 어렵다는 것이다. 따라서, 종래의 진동축에 있어서의 각가속도의 변동은 비교적 적절한 각가속도를 포함하고 있는 것에 한정된다.

따라서 본 발명의 목적은 구동축의 고회전 속도가 진동축의 전후 회전운동을 정확히 변환되는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 진동축 각운동의 임의의 순간적 소정변화를 얻을 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 축에 대해 회전 가능하게 지지된 진동축과, 진동축에 편심 부착된 적어도 하나의 캠 종동기와, 진동축에 평행으로 배치되어 그로써 회전되는 구동수단에 연결되게 되어 있는 적어도 한쌍의 구동축 및, 함께 회전운동하는 구동축쌍에 부착되어 캠 종동기와 미끄럼 접촉을 유지하는 적어도 한쌍의 캠을 포함하며 캠의 형상 및 위치는 구동축이 회전될때 진동축의 어떤 회전각도에서 적어도 하나의 캠이 캠 종동기에 추력을 주도록 결정되어 구동축의 회전운동은 진동축의 전후진 운동으로 변환되게 되어 있는 진동 발생장치가 제공된다.

본 발명을 이하 첨부 도면에 관련하여 서술하기로 한다.

제1도 내지 제10도는 본 발명에 다른 진동 발생장치를 도시한다. 진동 발생장치(10)는 축에 대하여 회전 가능하게 지지된 진동축(11)과, 상기 진동축(11)과 상기 진동축(11)에 대한 캠 피동체(12)사이에 형성된 각도 α로 진동축(11)의 진동 방향에서 서로로부터 분리되고 L₂의 거리로 진동축(11)에 부착된 각 캠 종동기(12)와, 진동축(11)에 대하여 진동하기 위한 한쌍의 캠 종동기(12)(12a 및 12b)와, 진동축(11)의 축의 종방향으로 연장하고 캠 종동기(12)에 접한 양측상에 진동축(11)으로부터 방사방향으로 간격진 한쌍의 구동축(13)과, 서로에 대하여 회전하도록 각 구동축(13)에 고정 부착된 한쌍의 캠(14)과, 동시에 양 캠 구동축(13)을 회전하기 위한 구동수단(15)을 구비한다. 상기 장치(10)에서, 각 캠(14)은 그 주위에 형성된 기로C로 나타낸 캠 표면을 구비하고, 상기 캠 표면 C는 캠(14a 또는 14b)이 예정된 각도로 움직일때 구동축(13a 또는 13b)으로부터 떨어지기 위하여 캠 종동기(12a 또는 12b)를 안내하기 위한 제1부분 C₁과 구동축 (13a 또는 13b)을 폐쇄하기 위한 캠 종동기 (12a 또는 12b)와 접촉한다. 또한, 다른 캠(14)의 캠 표면(C)의 제2부(C₂)가 다른 캠 종동기 (12b)와 접촉할 때. 한 캠(14)의 캠 표면(C)의 제1부(C₁)은 함 캠 종동기(12a)와 접촉한다.

구체적으로, 진동축(11)은 제2도와 같이 베이스(16)에 회전가능하게 배치된다. 한쌍의 원판(17)은 진동축(11)의 표면상에 진동축(11)의 길이방향으로 예비설정된 간격으로 동축적으로 고정 배치되었다. 제3도와 같이, 캠 종동기(12a 및 12b)의 양 단부는 삽입될 수 있도록 원판(17)상의 베어링(18)을 통해 회전가능하게 지지되었다. 이 구조는, 캠(14a 또는 14b)과 연결된 캠 종동기(12a 또는 12b)의 외경이 감소될 수 있게 캠(14a 및 14b)이 캠 종동기(12a 및 12b)와 접촉하는 부위상에 걸리는 큰 힘 또는 하중을 견딜 수 있다.

각각의 캠(14a 및 14b)은 각각의 구동축(13a 및 13b)에 클램프(19)에 의해 견고히 배치되었다.

제1도와 같이, 본 발명의 실시예어서, 각각의 캠(14a 및 14b)은 캠 (14a 또는 14b)의 회전방향으로 예비설정된 간격으로 캠 표면(C)상에 형성된 한쌍의 상부(T)를 갖고 또한 캠(14a 또는 14b)의 회전방향으로 예비설정된 간격으로 두개의 상부(T)사이에 한정된 캠표면(C)상에 형성된 한쌍의 하부(B)를 갖는다. 즉, 상부(T)와 하부(B)는 캠(14a 또는 14b)의 회전방향으로 교대로 형성된다. 구동축(13)과 상부(T)와의 사이의 거리 또는 캠(14)의 장반경은 구동축(13)과 하부(B) 의 거리 또는 캠(14)의 단반경보다 크다. 상부(T)와 하부(B)는 캠 표면 (C)의 제1부(C₁) 또는 제2부의 (C₂)와 부드럽고 연속적으로 연결된다.

캠 종동기(12)는 캠(14)이 예비설정된 속도로 회전할때 캠(14)의 캠 표면(C), 예로서, 하부(B), 제1부(C₁), 상부(T)및 제2부(C₂)와 이 순서로 또는 역순으로 계속 접촉한다. 결국, 캠 종동기(12)는 캠(4)의 장경 및 단경 사이의 차이와 거의 같은 행정으로써 캠(14)의 회전당 왕복운동 또는 전후 회전운동의 두배가 되도록 설계된다.

캠(14)의 캠 표면(C)의 모양은 부호 L₁이 캠 종동기(12)의 중심과 구동축(13)의 중심(O₂)와의 사이의 거리를 나타낼때 다음의 방정식을 만족하도록 설정된다.

L₁=A+M×Sin(Zθ)

여기서, A는 캠(14)의 장경 및 단경 사이의 차의 반을 캠(14) 단경에 대한 것과 같은 반경을 갖는 캠(14)의 기준원인 반경을 나타낸다. 또,M은 캠(14)의 상부(T) 및 기준원 사이의 거리 혹은 바닥부 B와 기준원 사이의 거리를 표시하며, θ는 구동축(13)의 회전과 같은 각도를 표시한다.

또한 L₂가 캠 종동기(12)와 진동축(11)의 진동중심(O)사이를 나타내고 L₃진동축(11)의 진동 중심(O₁)과 구동축(13)의 중심 사이를 나타낼때 다음 방정식이 성립된다.

L₁+L₂＞L₃

캠(14)에서 얻은 각가속도를 증가시키기 위해 L₁+L₂는 L₂₁와 가까와져야 한다. 제4도와 같이, 캠(14)의 각가속도를 증가시키기 위해 L₁+L₂가 L₂₁에 접근함으로써 초기에 진동각은 증가된다. 제4도에서 곡선은 L₁+L₂와 L₃사이에 비교적 큰 차이가 있을때 진동각의 변화를 나타내고 곡선(b)은 그 차가 작을때 변화를 나타낸다. 또한 제 7도의 곡선은 L₁+L₂가 L₃같을때 변화를 나타낸다. 이 경우에 곡선(C)은 동일한 사이클에서 사점을 통과한다. 이 사점들에서, 캠(14)을 포함하는 장치(10)는 작동되지 않고 캠 종동기는, 캠 종동기가 진동축(11)과 회전 구동축(13)과 일렬로 배열되어 있으므로 시계방향은 물론 반시계방향으로 이동되지 않는다.

구동수단(15)은 구동축(13)에 고정되어 배치된 구동기어(20)쌍, 구동기어(20)와 접촉하는 아이들 기어(21)쌍, 그리고 아이들 기어(21)의 하나씩 배치된 축(22)을 제23도와 같이 구동모터의 동력을 축(22)에 전달시키기 위한 구동모터의 출력축(23)에 접속시키기 위한 벨트형 동력 전달수단(24)을 각각 구비한다. 구동수단(15)에 따라 각각의 구동축(13)은 반대방향으로 회전하고 그에 따라 각각의 구동캠(14)은 서로 각각 대향으로 회전한다. 진동축(11)에 걸린 부하가 갑자기 변할때, 부하의 변화는 동력 전달수단(24)에서 벨트의 활주에 의해 완만하게 변한다.

제5도와 같이, 기술된 장치(10)는 벨트형 동력 전달수단(24)을 제외하고는 케이스(25)에 하우징된다. 케이스(25)에서, 장치(10)의 회전 활주 및 구름부는 과열을 피하기 위해 오일 또는 윤활유에 잠긴다. 또한, 케이스(25)의 오일 또는 윤활유에 잠긴다. 또한, 케이스(25)의 오일 또는 윤활유는 주위와는 열교환 및 과열을 피하기 위해 라디에이터 (도시되지 않음)에 인도된다.

더우기, 진동축(11)의 한 단부는 케이스(25)밖으로 돌출된다. 진동축(11)의 돌출단부는 주위 시험기등과 같은 기구(26)내의 시료를 유지하는 판(27)에 연결되어 있다. 이 기구(26)를 고온하에서 사용한다면 열 절연재료로 된 판(28)을 시료 유지판(27)에 진동축(11)의 돌출단부를 연결하는 부분에 개재된다.

본 발명의 실시예의 작동을 하기에서 설명하기로 한다.

먼저, 구동수단(15)은 각각의 구동축(13a,13b)이 제1도에 도시된 정상속도로 서로 반대방향으로 회전하도록 회전된다. 즉 구동축의 하나는 시계방향으로 회전하고 구동축의 다른 하나는 반시계방향으로 회전한다.

상기의 경우에 캠 중동기(12a)는 제1부분 C₁에 의하여 구동축(13a)으로 떨어지도록 예정된 각의 각도로 이동한다. 캠 종동기(12a)의 운동은 캠 종동기(12a)가 캠 (14)의 상부 T에 안내될때까지 지속된다.

동시에 캠(14b)과 접촉하고 있는 캠 종동기(12b)는 캠(14)이 캠(14a)과 함께 동시에 반대로 회전하기 때문에 구동축(13b)을 밀폐하도록 캠(14a)의 제2부분 C₂에 의하여 예정된 각의 각도로 움직인다. 캠 종동기(12b)의 운동은 캠 종동기가 캠(14b)의 하부부분 B에 의하여 안내될때까지 지속한다.

그 결과 진동축(11)은 시계방향에서의 최대 진동위치와 반시계 방향에서의 최대 진동위치 사이에 규정된 각으로 회전된다.

양쪽 캠(14a,14b)이 더 회전될때 캠 종동기(12b)는 캠축(13b)으로부터 떨어지도록 캠(14b)의 제1부분 C₁에 의하여 예정된 각의 각도로 움직인다. 동시에 캠 종동기(12a)는 회전 구동수단(13a)에 밀폐되도록 캠(14a)의 제2부분 C₂에 의하여 예정된 각의 각도로 움직인다. 이 경우에 진동축(11)은 시계방향에서 캠 종동기(12a,12b)의 이동과 동일한 각의 각도로 진동한다.

그후에 진동축(11)은 양쪽 캠(14a,14b)의 회전에 대하여 전후 회전운동의 비율로 진동한다.

상기 기술된 장치(10)에서 진동축(11)의 진동은 캠(14)의 캠 표면 C 즉 캠(14)의 형상에 의존한다. 그러므로 여러 진동 패턴은 캠(14)의 형상 변화에 의하여 얻어질 수 있다.

제6도 내지 제8도는 한쌍의 제1부분 C₁과 한쌍의 제2부분 C₂를 포함하는 캠(14)의 형상 변화를 도시하였다. 제6도 내지 제8도에서의 캠의 변화는 식(i)내지 식(ⅲ)으로 나타내었다.

또한 진동의 한 방향은 단지 하나의 캠(14)에 이하여 수행되고 캠 종동기(12)는 다른 캠(14)이 캠 종동기(12)와 접촉을 유지하는 동안 다른 캠(14)에 의하여 안내된다. 그러므로 진동은 원활하게 수행될 수 있으며, 캠 종동기(12) 백래쉬를 방지하면서도 큰 각 속도를 얻어질 수 있다. 상술한 실시예에서, 구동축(13)또는 캠(14)의 회전은 아이들 기어(21)의 하나를 생략함으로써 같은 방향으로 설정될 수 있다.

또한, 캠(14)은 상술한 실시예에서 캠(14)의 회전방향과 다른 방향 또는 역방향으로 동시에 회전될 수 있다. 이 경우에, 캠(14b)의 제2부분(C₂)은 캠 종동기(12b)를 가압한다. 캠 종동기(12b)는 캠(14b)의 제2부분(C₂)이 그의 제1부분(C₁)보다 길이방향으로 더 길기 때문에 짧은 시간동안 긴 범위상에서 구동한다. 그러므로, 장치(10)은 진동축(11)상에 가해진 토오크가 작기 때문에 긴 기간동안 안정되게 이용될 수 있다.

제9도는 캠(14)의 회전각도에 대해 진동축(11)의 진동각도, 각속도 및 각가속도를 도시한다. 제9도에서, 커브(a)는 진동축(11)의 진동축을 표시하며, 커브(b)는 그의 각속도, 그리고 커브(c)는 그의 각가속도를 표시한다.

제10도는 매개변수로서 캠(14)의 회전수를 갖는 각가속도의 변화를 보여준다. 제10도에 도시된 바와같이, 1×10⁵㎭/sec²의 큰 각가속도는 1800rpm의 비교적 낮은 회전수에서 얻어진다.

제11도 및 12도는 앞에서 기술된 제1실시예와는 중대한 차이점을 갖는 본 발명의 다른 양호한 실시예를 도시한다. 제2실시예와 제1실시예 사이의 한 차이점은 예정된 간격으로 진동축(11)으로부터 방사상으로 간격진 캠 종동기(30)를 향하는 양측면상에서 진동축(11)으로부터 방사상으로 간격진다. 캠(14)의 각각은 그들의 표면(C)이 캠 종동기(30)와 접촉상태로 유지되도록 각 구동축(13)상에서 회전가능하게 배치된다. 캠(14)에 대해 부분적으로 삽입된다.

이 실시예에서, 진동축(11)은 제1실시예와 같은 방식으로 캠(14)을 동시에 회전시킴으로써 정확하게 진동될 수 있다. 또한, 구동축(13a,13b) 사이의 거리가 감소될 수 있기 때문에 작은 칫수의 장치(10)가 준비될 수 있다.

제13도 및 제14도는 앞에서 기술된 제1실시예와는 큰 차이점을 갖는 본 발명의 또 다른 양호한 실시예를 보여준다. 제3실시예와 제1실시예 사이의 한 차이점은 그의 중심에 대해 같은 각도 간격으로 그의 원주에서 형성된 3상부부분(T)과, 그의 중심에 대해 같은 각도 간격으로 상부부분(T)들 사이에서 한정된 부분에서 형성된 3 바닥부분(B)을 가지는 한쌍의 캠(40)이 있다는 것이다. 그러므로, 캠(40)의 캠표면(C)의 각각은 3개의 제1부분(C₁)과 제1부분(C₁)들 사이에 형성된 3개의 제2부분(C₂)을 가진다. 제9도 및 14도에 도시된 바와같이, 이 실시예의 캠(40)은 양 캠(14,40)이 같은 각도에서 회전될때 제 1실시예의 캠(14)과 비교하여 큰 각가속도를 발생시킨다.

제15도 및 제16도는 상기에 설명된 제3실시예와 다른 제4실시예 또는 다른 실시예가 도시되어 있다. 제4실시예와 제3실시예의 차이점은 한쌍의 캠(50)이 중심에 관하여 동일한 각도로 이격된 외주에 형성된 네개의 상부부분(T)과 중심에 관하여 동일한 각도로 이격된 상부부분(T)들 사이의 위치에 형성된 네개의 하부부분(B)을 가진 것이다. 제14도 및 제16도에 도시된 바와같이, 이 실시예의 캠(50)은 캠(40)보다 적은 캠(50)의 회전수를 통하여 이전의 실시예의 캠(40)의 각가속도와 거의 같은 각가속도를 낼수 있다.

그러므로, 진동축의 각가속도는 캠이 비교적 저속으로 회전하여도 상부부분(T)과 하부부분(B)의 수를 증가시킴으로써 얻을 수 있다. 환언하면, 적당한 각가속도는 필요하다면, 상부부분(T)등의 수를 미리 결정하여 얻을 수 있다. 동시에, 장치(10)내의 공진은 적당한 각가속도를 유지하면서 캠의 회전수(N)를 변화시켜 회피할 수 있다.

제17도 내지 제21도는 상기에 설명된 제1실시예와 매우 다른 2개의 차이점을 가진 다른 양호한 실시예 또는 제5실시예를 도시하고 있다. 이 실시예와 제1실시예의 차이점은 캠(60)이 구동축(13)과 직각으로 교차된 대향 단부들을 가지는 것이다. 다른 차이점은 한쌍의 지지부재(61)가 그 사이의 캠 종동기(12)를 지지하기 위하여 있으며, 각각의 지지부재(61)는 진동축(11)의 세로방향으로 소정의 간격으로 진동축(11)상에 견고하게 배치되어 있는 것이다.

이 실시예를 하기에 상세히 설명하기로 한다.

각 캠 종동기(12)는 대향 단부들을 가지며 실제적으로 원통형이다. 각 캠 종동기(12)의 단부는 로울러 베어링(62)과 고정 연결되도록 로울러 베어링(62)의 내부 레이스(62a)의 내부 레이스(62a)안에 삽입되어 있다.

각 지지부재(61)는 대략 판형으로 되어 있다. 지지부재(61)는 진동축(11)에 관햐어 양 지지부재(61)사이에 형성된 소정의 각으로 진동축(11)상에 방사사으로 고정 배치되어 있다. 적어도 지지부재(61)사이에 형성된 간격은 캠(60)의 일부분이 접촉되지 않도록 그안에 부드럽게 삽입되도록 미리 결정되어 있다. 로울러 베어링(62)의 각 외부 레이스(62b)는 지지부재(61)의 단부들에 고정 배치되어 있다. 그러므로, 캠 종동기(12)는 한쌍의 지지부재(61)사이의 로울러 베어링(62)을 통하여 고정지지되어 있다.

상기에 설명된 장치(10)로서 우선 캠(60)이 구동축(13)을 작동시켜 소정의 비율로 회전된다. 캠종동기(12)는 캠(60)의 형상에 기초하여 소정의 각도로 각도 이동되고 진동축(11)은 캠 종동기(12)의 운동에 기초하여 소정의 행정으로 확고하게 진동된다.

캠(60)으로부터 캠 종동기(62)로 이송되는 힘 혹은 하중은, 한쌍의 롤러 베어링 사이로 나누어진다. 따라서 각각의 롤러 베어링(62)상에 발휘되는 힘은 효과적으로 감소된다.

롤러 베어링(62)는 유일하게 캠 종동기(12)를 지지하기 위한 부재이다. 롤러 베어링(62)의 배치는 캠(60)의 이들에 의해 제안되지 아니하고, 필요에 따라 자유 설정 가능하다. 그 결과로, 대형 롤러 베어링(62)은 쉽게 기구(10)에 사용가능하고, 진동축(11)에 대하여 커다란 각속도와 각가속도 얻도록 제공한다. 더우기, 소경 캠 종동기(12)는 상기 기구(10)내에서 쉽게 사용 가능한데 그 이유는, 롤러 베어링(62)이 소경 캠 종동기(12)의 사용으로 인한 영향을 거의 받지 않고 작동되기 때문이다.

상기한 바와같이, 소경 캠 종동기(12)가 기구(10)에서 사용되어짐에 따라 캠(60)크기가 최소화되더라도 캠(60)주변이 마모되는 것을 방지한다. 따라서, 캠(60)크기는 쉽게 최소화할 수 있다. 또한, 소경 캠 종동기(12)가 사용됨에 따라, 캠 종동기(12)와 롤러 베어링(62)의 내구력은 이들의 회전율의 저하로 인하여 향상 가능하다.

더우기, 상기 기구(10)의 부분품을 기구(10)의 최소화를 위해 최소화시킬 수 있다. 또한 이동가능한 부분품의 무게도 구동시스템을 감량할 수 있도록 감량 가능하다.

제19도 내지 제21도에 도시한 바와같이, 캠(60) 크기를 더욱 더 최소화하도록 두 지지부재(61)사이에 형성된 각도를 크게 설정하는 경우에, 매끈한 C자형 캠 표면을 가진 상기 캠(60)을 얻을 수 있다. 이점에서, 최소화된 캠(60)의 사용은 증가된다.

제22도 내지 제25도는 앞서 기술된 제5실시예와는 다른 양호한 제6실시예를 도시한다. 제5실시예와 제6실시예의 차이는, 캠의 회전 중심(O₂)이 원점일때 각 캠(60)이 다음의 방정식(1 내지 4)에 의해 나타나는 극좌표의 바닥부상에 예정되는 구조 또는 형상을 갖는다는 것이다.

여기서 R은 캠(60)의 중심(0₂)과 캠 전동기(12)의 중심과의 거리이고,

는 캠(60)축과 직각으로 교차된 기준선으로부터의 각이고, Ra는 캠 전동기(12)의 회전축과 상기 진동축(11)의 진동축선 사이의 거리이고, La는 진동축(11)의 진동축선과 구동축(13)의 회전축선 사이의 거리이고, θ는 진동축(11)의 진동각이며 그리고 α 는 캠(60)의 회전각이다.

또, 회전축(11)의 최대 회전각을 β₁이라 한다면, 회전각(θ)은 다음의 방정식에 의해 설명되어진다.

θ= β₁ㆍSin(nα)+β₂………………………………………………………(5)

여기에서, 심볼 n은 캠(60)에서 형성된 상부(T)의 수효를 나타낸다. 제22도와 23도에 있어서, 심볼 n은 캠이 4개의 상부(T)를 가지기 때문에 4를 나타낸다.

방정식(5)에서, 심볼 β₂는 심볼 Q₀가 캠 종동기(12)의 양 센터(Q₃)에 진동축(11)의 센터(Q₁)을 연결함에 의해서 2개의 가상선 사이에 형성된 각도를 나타낼때 다음의 방정식(6)에 의해서 나타낼 수 있다.

β₂₌(π-Q₀)/2 ………………………………………………………………(6)

또한, 거리(Ra,La,R)는 다음의 방정식(T)를 만족시키도록 결정된다.

Ra+R＞La………………………………………………………………………(7)

여러 방정식((1) 내지 (7))에 의해 나타낸 여러 관계에 기초하여 결정된 형태를 갖는 각 캠(60)은 캠(60)의 회전방향으로 차례로 형성된 2쌍의 하부(B)와 2쌍의 상부(T)를 포함하고, 또한, 이 상부(T)는 하부(B)에 연속하여 부드럽게 연결되었다.

장치(10)에 있어서, 캠 종동기(12)는 캠(60)의 장단반경 사이에서의 상이함과 거의 동일한 행정을 갖는 캠(60)의 회전당 4차례의 왕복운동을 하도록 설계되었다. 즉, 이 차이점은 캠(60)의 센터(O₂)에서 상부(T)까지의 거리와, 여기서부터 하부(B)까지의 거리 사이의 차이점을 나타낸다. 진동축(11)은 캠 종동기(12)의 왕복 운동으로 진동한다.

제24도와 제25도를 참조로 하여 진동축(11)의 진도 형태에 관해 설명하겠다.

상술한 바와같이, 진동축(11)의 진동은 상기 방정식들에 의해 나타내진 관계에 기초하여 결정된 캠(14)의 형태에 의존한다.

비록, 진동축(11)의 진동각(θ)이 상기 방정식(5)에서 나타내져 있으나, 심볼 α는 시간의 기능을 나타내기 때문에, 진동각(Q)에서의 시간 변화는 제24도에 도시된 커브(A₁)로 나타낸다. 변화는 싸인곡선으로 나타냈다.

또한, 진동축(11)의 진동에 의해 발생된 각속도(W)는 다음의 방정식(8)으로 나타내었으며, 이는 시간(t)을 갖는 상기 방정식(6)을 미분하여 얻어진다.

W=dA/dt=nㆍaㆍNㆍβ₁ㆍCos(nα)…………………………………………(8)

가속도(U)의 변화는 캠(14)의 회전수(N)가 변수로써 사용될때 제24도에 도시된 커브(A₂,A₃,A₄)에 의해 나타낸다.

이러한 결과로부터 알 수 있듯이, 진동축(11)의 진동에 의해 발생된 각속도는 진동각(θ)에서의 시간 변화뿐만 아니라 싸인커브에 의해 나타낸다.

또한, 각가속도(

)는 시간(t)을 갖는 상기 방정식(8)을 미분하여 얻어진 다음의 방정식(9)에 의해 나타낸다.

캠(14)의 회전수 N이 매개 변수로 사용될때, 각가속도(

)의 변화는 제25도에 도시된 바와같이 곡선 A5,A6,A7,A8 및 A10으로 도시된다. 그러므로 각가속도(

)는 진동각(θ) 및 각 속도(W)와 마찬가지로 싸인 곡선으로 도시된다. 제25도에 도시된 바와같이 캠(14)이 예를들어 1500rpm정도로 비교적 낮은 회전수로 회전할때, 1×10⁵㎭/sec²의 큰 각 가속도가 얻어진다.

이 실시예에서 진동축(11)의 진동 특성으로써의 진동각, 각 속도 및 각 가속도의 시간에 따른 변화는 각각 싸인 곡선으로 도시될 수 있다. 이러한 관점에서, 이 실시예가 진동 시험기로 사용되면 시험되는 물체에 주어진 진동 조건은 일정하게 조작될 수 있다. 그러므로 진동 시험기로 사용된 이 실시예로 부터 얻어진 결과는 쉽게 분석할 수 있다. 더우기, 이 결과는 진동의 전진 운동 및 복귀 운동이 싸인 곡선으로 도시된 진동 특성에 의해 양호하게 대칭으로 주어지기 때문에 쉽게 분석될 수 있다.

더우기 진동축(11)이 한쌍의 캠 (14)에 의해 양호하게 형성된 압력에만 작용하기 때문에, 정체 진동 및 큰 각 가속도가 얻어진다.

전술한 본 발명의 실시예에 있어서, 각 부품의 크기 및 다양한 형상은 예시로써 도시되었으며 설계 조건을 기초로 하여 다양하게 변경할 수 있다.

Claims

축에 대해서 회전 가능하게 지지된 진동축과 ; 상기 진동축에 동심으로 부착된 적어도 하나의 캠 종동기와 ; 상기 진동축에 평행하게 설치되어 회전하게 될 구동수단에 접속될 적어도 한쌍의 구동 축 및 ; 회전 운동용의 한쌍의 구동축에 부착되어 상기 캠종동기와 미끄럼 접촉을 유지하는데, 상기 캠의 형태 및 위치는 상기 구동축이 회전할때 적어도 하나의 캠이 상기 진동축의 회전각에서 캠 종동기에 추력을 가하도록 결정되는 적어도 한쌍의 캠으로 구성되는데, 그러므로서 상기 구동축의 회전운동이 상기 진동축의 전,후방회전 운동으로 변환되는 것을 특징으로하는 진동 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 구동축은 상기 캠 종동기와 대면하는 양 측부상에 설치되는 것을 특징으로하는 진동 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 두개의 구동축의 회전방향은 서로 대향되는 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 하나의 구동축의 회전방향은 상기 다른 구동축과 동일한 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
제1항에 있어서, 진동방향이 서로 분리되는 제1 및 제2캠 종동기를 포함하며, 상기 각각의 캠 종동기는 상기 각각의 캠면과 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
제5항에 있어서, 상기 두개의 구동축의 회전방향은 서로 대향되는 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
제5항에 있어서, 상기 하나의 구동축의 회전방향은 다른 구동축과 대향되는 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 각각의 캠은 적어도 한쌍의 제1,2캠면을 갖고, 상기 제1,2캠면은 상기 각각의 캠의 회전 방향내의 상기 각각의 캠 원주에 차례로 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
제8항에 있어서, 상기 캠 종동기, 구동축 및, 진동축은 L₁+L₂＞L₃식에 의하여 지시된 회전에 따라 서로에 대해서 이격되며, 여기서 L₁은 상기 캠 종동기와 구동축 사이의 거리, L₂는 캠 종동기와 진동축 사이의 거리, L₃는 진동축과 구동축 사이의 거리인 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
제1항에 있어서, 사이에 각각의 캠 종동기를 회전 가능하게 지지하기 위한 한쌍의 지지수단을 구비하고, 상기 지지수단이 진동 샤프트와 직각으로 상기 진동 샤프트상에 고착적으로 배열되고 상기 진동 샤프트의 세로방향과 거리로 서로 분리된 진동 발생 장치에 있어서, 상기 캠은 직각면을 따라 연장된 평면을 갖고, 상기 구동 샤프트 및 상기 각 캠 종동기가 상기 캠 표면에 접촉하여 놓여짐으로써 상기 각 캠 종동기가 상기 캠의 회전에 따라 진동되는 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
제5항에 있어서, 상기 캠 종동기의 중심운동 궤적이 상기 캠의 회전중심이 원점일때, 하기 방정식(1)내지 (4)를 기초로 하여 음좌표로 표시되도록, 상기 캠의 상기 각 캠 표면이 형성된 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.

여기서 R은 상기 캠 종동기 중심과 상기 캠 회전 중심간의 거리,
는 상기 구동축의 축선과 직각으로 교차되는 기준선으로 부터의 각도, Ra는 상기 진동축 및 상기 캠 종동기의 진동축간의 거리, La는 상기 진동축의 진동축선과 상기 구동축의 축선간의 거리, θ는 상기 진동축의 각진 동량, α는 상기 캠의 회전각을 표시한다.