JPS6117638A - 横型複合振動発振機 - 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】 この発明は、杭の打込み・引き抜きあるいは地盤の締め
固めなどに用いられ、上下振動と捩じり振動とを同時あ
るいは個別に発生させ、さらに当該振動のモードを発振
機の停止中ないしは運転中に遠隔制御できる横型複合振
動発振機に関する。

複合振動を発生させるこの種の発振機においては、上下
方向および捩じり方向の起振力を対象地盤の条件に合せ
て適宜調整して加えると、エネルギー効率のよい作業を
推進でき、また工事境界外部への振動公害を発生させる
ことが少くなる。

ところで、対象地盤は深度方向に対して性状の異なる場
合が多く、起振力の振動モードは発振機の運転中任意に
変更する必要がある。

一方、近時の建築構造物は、敷地を有効に利用するため
、地下の利用が普及し、このため打設される杭は長大化
する傾向があり、このためには発振機の出力を大きくす
る必要がある。

しかるに、このような実情を鑑みた場合に従来の複合発
振機には、以下に示す欠点があった。

すなわち、偏心錘の回転運動を利用した複合振動発振機
は、比較的古くから用いられており、例えば特公昭３７
−５６３６号公報に開示されたものがある。

しかし、同号報の発振機は、同一平面上に配置された二
本の回転軸に４個の偏心錘を取付けたものであって、位
相差の調整は、偏心錘を中空軸に取付け、この中空軸と
回転軸とを端部でビン連結しておき、このビンを取外し
ていずれかの軸を回転させることで行なうため、発振機
の運転中に振動モードを変更することができないという
、いわば致命的な欠点を有するものであった。

また、偏心錘が中空軸に取付けられ、中空軸と回転軸と
をビンで連結した構造では、中空軸や、結合部の剛性９
強度に制約されて、発振機の出力を余り大きくできない
という欠点もあった。

ところで、本出願人は発振機の運転中に振動モードを変
更できる複合振動発振機を開発し、特開昭５６−１２２
４１９号公報ですでに提供している。

しかしながら、この発振機においても以下のような問題
があった。

この公報で開示した発振機は、偏心錘を有する発振軸を
上下二段に配置し、各発振機への回転の伝達と位相調整
用の機構として傘歯車装置を採用している。

このため、偏心錘を増量して発振機の出力を大きくする
と、鉛直方向の長さが一段分だけ余分に長くなり、従っ
てこの部分に相当する長さだけ杭長が犠牲にされる。

また、傘歯車を用いているため機構全体が複雑化すると
ともに、各歯車の噛合精度を高精度にしなければならず
、コストが嵩むという問題もあった。

この発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、比較的簡単な構
成でもって、停止および運転中に遠隔装置により所望の
振動モードに変更ができるとともに、大出力の横型複合
振動発振機を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明は、偏心錘を有しそ
れぞれ個別に回転自在に支承された４個の発振軸を前後
方向に配設された一対ずつの軸心が同方向となり且つ、
それぞれの軸心が平行となるように前後左右に平面的に
配置し、発振軸のいずれか一つを駆動軸とし、前後対の
発振軸はそれぞれ同方向に回転させるとともに、一方の
前後対に対して他方を逆方向に回転させ、さらにそれぞ
れの発振軸の回転数が同一となるように構成したもので
あって、前記発振軸の中間に回転力を伝達するとともに
、遠隔装置により一方の対角線上に位置する一対の発振
軸を所定の角度だけ回転させ、他方の対角線上に位置す
る一対の発振軸に対する位相差を調整できる動力伝達部
を介在させたことを特徴とする。

以下、この発明の好適な実施例について、添付図面を参
照にして詳細に説明する。

第１図は、本発明の発揚の原理説明図であり、同じ重量
の偏心錘Ｗを有する４個の発振軸Ａ、Ａ’　、Ｂ、Ｂ’
を、前後方向に配設された一対（ＡとＢ’　、ＢとＡ”
）の軸心が同方向となり、且つそれぞれの軸心が平行と
なるように前後・左右に平面的に配置されており、各発
振軸Ａ、Ａ’　、Ｂ。

Ｂ′はそれぞれ矢印方向に同一回転数で回転する。

すなわち、前後対（ＡとＢ’　、ＢとＡ’　）の発振軸
は同方向に回転し、左右の発振軸（Ａと８゜Ａ′と８’
　）では回転方向が逆になっている。

ここで、対角線上に位置する発振軸ＡとＡ′を主発振軸
、ＢとＢ′を従発振軸と呼び、主発振軸に対して従発振
軸の位相角、すなわち偏心錘の位置が適宜角度に設定で
きるとものとする。

まず、主発振軸Ａ、Ａ’　と従発振軸Ｂ、Ｂ’の位相角
が同一の場合（位相差が零）の場合、各発振軸Ａ、Ａ’
　、Ｂ、Ｂ’　は、第１図（ａ−１＞。

（ａ−２）、　　（ａ−３）、　　（ａ−４）に示す状
態で回転する。

このときの偏心錘Ｗの遠心力による起振力は、ねじり方
向の起振力が、同図＜ａ　−２）　＋’　（ａ　−４）
に示すように逆方向に作用して零となるため、上下方向
にのみ作用する。

次に、主発振軸ＡとＡ′と進発振軸ＢとＢ′の位相差が
π（１８０°）の場合には、各偏心錘Ｗは第１図（ｃ−
１）、　　（ｃ−２）、　　（ｃ−３）。

（ｃ＝４）に示す状態で回転する。

この場合には、上下方向の起振力は、同図（Ｃ−１）、
（Ｃ−３）に示すように、方向が逆で大きさが等しく変
動するため、互いに打ち消し合って零となる。

しかし、ねじり方向の起振力は、同図（ｃ　−２）、（
ｃ−４）に示すように同一方向となり、左右の発振軸（
ＡとＢ、Ａ’　とＢ’　）の合力となる。

さらに、主発振軸Ａ、Ａ’　と従発振軸Ｂ、Ｂ’の位相
差が”（９０°）の場合には、各偏心錘Ｗ】 は第１図（ｂ−１）、　　（ｂ−２＞、　　（ｃ−３）
。

（ｂ−４＞に示す状態で回転する。

この場合には、上下方向の起振力とねじり方向の起振力
は、位相差が零またはπの時と比べて撮幅は小さくなる
が、同一の周期すなわち上下方向の起振力が最大になる
とき、ねじり方向の起振力も最大になるように変動する
。

θ〈πの場合には、ねじり方向の起振力が主となる振動
が発生する。

次に上記発振の原理に基づいた具体的実施例について説
明する。

第２図から第５図は本発明に係る複合振動発振機の一実
施例を示しており、第２図はその全体構成の説明図であ
って、発振機は後述する発振軸などを収容する発振機本
体１と、この上面に取付けられた駆動用電動Ｒ２と、電
動機２の回転軸に固着されたプーリ３と、本体１内に回
転自在に支承された４本の発振軸４ａ、４ｂ、４ｃ、４
ｄのうちの１本、この実施例では発振軸４ａの外方突出
端に固着されたプーリ５との間に捲回されたベルト６と
を備え、電動機２の回転を発振軸４ａに伝達するように
なっている。

発振軸４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには第３図に示すように
、それぞれ略半円筒形の偏心錘７が取付けられており、
前後左右に所定の間隔を置いて個別に本体１に略同一平
面上に位置して、回転自在に支承されている。

そして、発振軸４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの中間に各軸間
に回転を伝達するとともに、これらの間の位相差を調整
するための遊星歯車機構で構成した動力伝達部を介在さ
せている。

動力伝達部は、上記本体１に回転自在に支承された中空
状の回転ハウジング８と、この回転ハウジング８内あっ
てこれに回転自在に支承された遊星歯車９と、回転ハウ
ジング８と本体１との間に回転自在に支承され、一端を
本体１の外方に突出した支持軸１０の他端側に固着され
た固定太陽歯車１１と、回転ハウジング８と本体１との
間に回転自在に支承された伝達軸１２の一端に固着され
た回転太陽歯車１３とで構成されている。

上記回転ハウジング８の上下端外周には、歯車８ａとス
プロケット８ｂが刻設されており、歯車８ａは上記発振
軸４ａの他端に取付けられた原動歯車１４と噛合し、ス
プロケット８ｂはこの発振軸４ａの対角線上に位置する
発振軸４ｄに取付けられた従動スプロケット１５とチェ
ーン２１を介して連結されており、この構成で発振軸４
ｄは、発振軸４ａに対して逆方向に回転する。

一方、上記遊星歯車９の外周面には、段状に一対の歯車
９ａ、９ｂが形成されており、一方の歯車９ａは上記固
定太陽歯車１１と、他方の歯車９ｂは上記回転太陽歯車
１３とそれぞれ噛合している。

また、上記伝達軸１２の他端には、一対のスプロケット
１２ａ、１２ｔｌが固着されており、一方のスプロケッ
ト１２ａは、上記発振軸４ａと軸心を同方向にして、そ
の後方に配置された発振軸４ｂに取付けられたスプロケ
ット１６とチェーン１７を介して連結され、他方のスプ
ロケット１２ｂは、伝達軸１２の上方において本体１に
回転自在に支承された中間軸１８の一端に固着されたス
プロケット１８ａとチェーン１９を介して連結され、さ
らに、この中間軸１８の他端に固着された歯車１８１１
は、発振軸４ｂの対角線上に位置する発振軸４Ｇの歯車
２０と噛合っている。

上述した構成において、上記発振軸４ａが駆動用電動Ｉ
Ｉ２によって第２図、第３図に示す実線矢印方向に右回
転されると、原動歯車１４も同方向に回転し、この歯車
１４と回転ハウジング８の歯車８ａが噛合しているため
、回転ハウジング８の回転は左回転となる。

回転ハウジング８の回転により、これに回転自在に支承
された遊星歯車９も同方向に回転することになるが、支
持軸１０を固定させておくと、遊星歯車９は固定太陽歯
車１１の外周上を自転しながら公転する。

この遊星歯車９の回転によって伝達軸１２は右方向に回
転し、伝達軸１２とチェーン連結された発振軸４ｂは右
回転となり、また伝達軸１２と中間軸１８を介して歯車
によって噛合された発振軸４Ｃは左回転となる。

ここで、発振軸４ｄは上述したように発振軸４ａとは逆
に回転するため左回転となる。

つまり、前後方向の一対の発振軸４ａと４ｂ。

４Ｃと４ｄは、それぞれ同方向に回転し、且つ対間の回
転方向は逆回転となる。

次に、上述した各歯車、スプロケットの歯数の関係につ
いて説明する。

便宜上台歯車などの歯数を以下のように指称する。

遊星歯車９の一方の歯車９ａ：Ｚａ。

同他方の歯車９ｂ：Ｚｂ。

固定太陽歯車１１：ＺＣ。

回転太陽歯車１３：Ｚｄ、原動歯車１４：Ｚｅ。

回転ハウジング８の一方の歯車８ａ：Ｚｆ。

同スプロケット８１１ニア（１゜ 従動スプロケット１５：Ｚｈ。

伝達軸１２の一方のスプロケット１２ａ：Ｚｉ。

同他方のスプロケット１２ｂ：Ｚｊ。

発振軸４ｂのスプロケット１６：Ｚｋ。

中間軸１８のスプロケット１８ａ　：Ｚｌ同歯車ｉａｂ
：ｚｍ 発振軸４Ｃの歯車２０：Ｚｎ 発振軸４ｄは、原動歯車１４１回転ハウジング８の歯車
（３ａ、スプロケット８ｂ、従動歯車１５となるように
歯数を選べば、発振軸４ａと発振軸４ｄは同一回転数と
なり、発振軸４ａの回転数を＋Ｎａとし、発振軸４ｄの
回転数をＮｄとするとなる。

一方、回転ハウジング８の回転数をＮδとし、伝達軸１
２の回転数をＮ、とすると、 この式で示されるように遊星歯車９などの歯数の選定に
よって、伝達軸１２の回転方向は異なり、７ｂ　ｘＺｃ
　＞７−ａ　ｘ７ｄならば、伝達軸１２は回転ハウジン
グ８と逆方向に回転し、Ｚｂ　ＸＺＣ＜ＺａＸＺ’なら
ば伝達軸１２と回転ハウジング８とは同方向に回転する
。

本実施例では、ＺｂｘＺＣ＞ＺａＸＺｄの関係を採用し
、伝達軸１２は回転ハウジング８に対して逆回転する。

発振軸４ｂは、伝達軸１２かうスプロケット１２ａ、同
１６を介して回転が伝えられる。従って、この回転数を
Ｎｂとすると、 で回転させるためには を満足するように各歯数を選定すればよく、この選定に
よって発振軸４ｂと発振軸４ａとは、同一方向、同一回
転数で回転する。

以上のように各歯数を選定することによって、各発振軸
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを同一回転数で、しかも、前後
方向の一対ずつの発振軸４ａ、４ｂと発振軸４ｃ、４ｄ
とが同方向で相互に逆となるように回転させることが可
能となる。

次に位相差の調整機構について説明する。この機構は上
記支持軸１０の本体１から突出した端部に固着された扇
形平面のウオームホイール２２と、これと噛合する本体
１に回転自在に支持されたウオーム２３と、ウオーム２
３を支持するウオーム軸２４と、ウオーム軸２４の端部
に連結されたモータ２５とからなっている。

ここで、上記ウオームホイール２２とウオーム２３の噛
合関係は、歯面接触による摩擦角により、ウオーム２３
の進み角を小さく選定すれば、自動締り歯車が構成され
、ウオームホイール２２側からウオーム２３を回転する
ことはできないが、ウオーム２３側からはウオームホイ
ール２２を回転でき、このようにすると支持軸１０を発
振軸４ａの回転に対して所望の位置で固定することがで
きる。

上記モータ２５とウオーム軸２４の連結は、キーまたは
スプラインなどによってなされ、また、このモータ２５
を油圧モータあるいは減速機付電動機とし、且つメカニ
カルブレーキを内蔵したものや、機械式ロック装置を併
用して支持軸１０をさらに確実に固定してもよい。

なお、このモータ２５に代えて流体アクチュエータなど
適宜選択できるとともに、位相差の調整機構もウオーム
ホイール２２とウオーム２３に代えて、レバー、ビン、
ロック機構などで構成した適当な回動機構を用いること
ができるのはいうまでもない。

位相差の調整は次のようにして行なう。

遠隔操作によりモータ２５を回転駆動し、支持軸１０お
よびこれに固着された固定太陽歯車１１を第３図点線矢
印イ方向に回転させると、回転ハウジング８が固定、し
た状態で考えると明らかな如く、発振軸４ａ、４ｄは静
止している。

このことにより、支持軸１０の回転は、遊星歯車９を介
して伝達軸１２に伝えられ、これを点線矢印口の方向に
回転させる。

伝達軸１２の回転はチェーン１７を介して発振軸４ｂに
、チェーン１９と歯車１８ｂ、２０を介して発振軸４Ｃ
に伝達され、これらを同一回転速度で相互に逆方向とな
る点線矢印ハ方向に回転させる。

従って、固定太陽歯車１１すなわち支持軸１０を適宜角
度回転させると、対角線上に位置する発振軸４ｂ、４ｃ
を所定の角度だけ回転移動できる。

このことにより、発振軸４ａ　、４ｄに対して発振軸４
ｂ、４Ｃを任意の位相差に設定することができ、上述し
た概念図を用いて説明した上下方向およびねじり方向の
振動を、同時あるいは個別に生じさせることができる。

さて、上述した如き構成からなる横型複合振動発振機は
、遠隔操作により発振軸４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｃ＋間の
位相差の調整が、機械の休止および運転中に連続的且つ
任意にでき、地盤の性状に最適な振動モードで杭の打設
などを可能にする。

また、位相調整および各発振軸４ａ、４ｂ、４Ｃ，４ｄ
への回転の伝達は、遊星歯車機構で行ない、これが２つ
の機能を備えているため、傘歯車装置を用いる場合より
も構造が簡単になり、剛性も高くなる。

さらに、出力増強のために偏心錘７の宙吊を増しても、
発振軸４ａ　、　、４．ｂ　、　４ｃ　、　４ｄがホホ
平面」ニにあるため、二段状に配設したものに比べて、
高さはそれほど大きくならず、長い杭の打込みに対して
容易に適応できる。

なｄ３、上述した位相差の設定において、つｌ−ムＩＮ
＋　２４に例えばロータリーエンコーダー、ポテンショ
ンメーターなどを付設したりウオームホイール２２の周
辺にリミットスイッチ、近接スイッチなどを付設して、
位相差の設定値を数値的に把握するための遠隔検知装置
を備えることはいうまでもない。

以上説明した如く、この発明に係る複合振動発振機は、
長尺の杭などに適用される省スペースの横型発振機であ
って、遠隔操作によって各偏心錘をもつ発振軸の位相差
を所望に応じて変化させることにより、上下方向および
ねじり方向の起振ツノを停止中は勿論運転中機械を停止
させることなく連続的に変化させて、任意の複合振動を
発生させることができるため、施工目的、対象地盤に最
も適した振動を得ることができ、施工能率を向上させ、
さらに工事区域外への地盤振動を最小に押えることがで
きるなどの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による複合振動発振機の原理説明図、第
２図は本発明の一実施例を示す正面図、第３図は第２図
のＡ−Ａ線断面図、第４図は第３図のＢ矢視図、第５図
は第４図のｃ−ｃ線断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）偏心錘を有し、それぞれ個別に回転自在に支承さ
   れた４個の発振軸を前後方向に配設された一対ずつの軸
   心が同方向となり且つ、それぞれの軸心が平行となるよ
   うに前後左右に平面的に配置し、該発振軸のいずれか一
   つを駆動軸とし、前後対の発振軸はそれぞれ同方向に回
   転させるとともに、一方の前後対に対して他方を逆方向
   に回転させ、さらにそれぞれの発振軸の回転数が同一と
   なるように構成したものであって、該発振軸の中間に回
   転力を伝達するとともに、発振機の停止中ないしは運転
   中に遠隔操作で一方の対角線上に位置する一対の発振軸
   を所定の角度だけ回転させ、他方の対角線上に位置する
   一対の発振軸に対する位相差を調整できる動力伝達部を
   介在させたことを特徴とする横型複合振動発振機。
2. （２）上記動力伝達部は、上記駆動軸とこの対角線上に
   位置する上記発振軸とにそれぞれ結合する歯車を備え、
   回転自在に支承された回転ハウジングと、該回転ハウジ
   ング内に設けられた遊星歯車と回転および固定太陽歯車
   を有し、他方の対角線上に位置する一対の発振軸は該回
   転太陽歯車によって回転が伝達されるとともに、該固定
   太陽歯車にはこれを回動して該発振軸の位相差を調整す
   るための遠隔操作可能な駆動装置を連結したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の横型複合振動発振機
   。
3. （３）上記駆動装置は、上記の回動を検出するセンサー
   を備え、該センサーの検出値に基づいて上記位相差を制
   御してなることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の横型複合振動発振機。