JP2000237975A

JP2000237975A - 加振装置

Info

Publication number: JP2000237975A
Application number: JP11042302A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sakamoto; 幸男坂本
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】ピストンを所定の往復動範囲に保持しつつ所
望の周期で振動させることにより、加振装置としての操
作性や汎用性の向上を図る。【解決手段】ケーシング１内で振動するピストン１２
のロッド１５には小径軸部２４を設け、この小径軸部２
４と近接センサ２６によりピストン１２等の位置を検出
する位置検出部２３を構成する。そして、反転回路３５
は、カウンタ３０からタイマ信号が出力されたとき、ま
たは近接センサ２６から検出信号が出力されたときに反
転する矩形波信号をドライバ回路３６に出力し、切換弁
１７を駆動する。これにより、ピストン１２を小径軸部
２４の長さ寸法に応じた往復動範囲に保持しつつ周期設
定スイッチ３１によって所望の周期で振動させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば土木・建設
機械等に装備され、振動を加えることにより地固め作
業、杭の打込み・引抜き作業または破砕作業等を行うた
めに好適に用いられる加振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、土木・建設機械にあっては、例
えば地盤を固める地固め作業、杭等の打込み・引抜き作
業または破砕作業を行う場合に、作業装置の先端側等に
振動発生装置として加振装置を取付けることが知られて
いる（例えば、特開平８−２８１５７１号公報、特開平
８−１８４０４２号公報等）。

【０００３】これら各種の従来技術のうち、特開平８−
２８１５７１号公報に示される加振装置は、軸方向に延
びるシリンダが設けられたケーシングと、該ケーシング
のシリンダ内に往復動可能に設けられシリンダ内に第
１，第２の油室を画成するピストンと、該ピストンに固
着して設けられ少なくとも軸方向の一端側が前記ケーシ
ング外に突出したロッドと、前記ケーシングに設けられ
油圧源から前記各油室に給排される圧油の方向を切換え
ることにより前記ピストンとロッドとを往復動させる切
換弁とから構成されている。

【０００４】この場合、ケーシングのシリンダとロッド
の外周側との間には、ピストンの摺動位置に応じて切換
弁を切換制御するサーボ弁が設けられている。そして、
このサーボ弁は、例えば第２の油室から第１の油室に向
けてピストンが摺動変位し一方のストロークエンドに達
したときに、第２の油室をタンクポートに連通させるよ
うに切換弁を切換制御し、これによってピストンは第１
の油室に供給される圧油の圧力により一方のストローク
エンドから他方のストロークエンド（第１の油室側から
第２の油室側）に向けて摺動変位する。

【０００５】また、ピストンが一方のストロークエンド
から他方のストロークエンドまで摺動変位したときに
は、サーボ弁が第２の油室をポンプポートに連通させる
ように切換弁を切換制御し、第１，第２の油室は共にポ
ンプポートに連通される。しかし、ピストンは第１の油
室よりも第２の油室側の方が大きな受圧面積を有してい
るから、これらの受圧面積差によりピストンは第２の油
室側から第１の油室側へと一方のストロークエンドに向
けて摺動変位する。

【０００６】従って、ピストンは両側のストロークエン
ド間で摺動変位を繰返すことにより、ケーシングのシリ
ンダ内で往復動を繰返し、この往復動がロッドを介して
作業具に伝えられることにより、作業具は高速で振動し
地固め作業または破砕作業等を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、ピストンの往復動ストロークが両側のスト
ロークエンド間の寸法により一義的に決められているた
め、ピストンからロッドを介して作業具に伝達し得る振
幅も、それぞれの加振装置毎に予め決められた一定のス
トローク長に限られている。この結果、加振装置の振動
周波数（または振動周期）も、ピストンの往復動ストロ
ークと、油圧源から供給される作動油の最大流量等とに
よって定められる一定の大きさとなる。

【０００８】しかし、加振装置を用いて、例えば杭の打
込み・引抜き作業を行う場合には、地盤に対する抵抗を
小さくして作業効率を向上させるため、作業具の振幅を
小さくして振動周波数を高くすることが要求される。ま
た、地固め作業、破砕作業等を行う場合には、作業具の
振幅を大きくして衝撃を高めることが要求される。

【０００９】このため、従来技術にあっては、杭の打込
み・引抜き作業等を行う場合と地固め作業等を行う場合
とで、それぞれの作業内容に応じて専用の加振装置を予
め用意しておく必要があり、装置の汎用性が乏しく用途
が限られてしまうという問題がある。

【００１０】また、油圧源から供給される作動油の流量
は、例えば加振装置に加わる反力等の負荷量によって変
化し易いため、同一の加振装置でも負荷量に応じて振動
周波数が異なる場合があり、特別な流量制御機構等を設
けない限りは、各種の土木作業において加振装置を所望
の振動周波数で安定的に振動させるのが難しくなり、加
振装置の複雑化、コストアップを招くという問題もあ
る。

【００１１】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的は、作業内容に応じて振動
周期を容易に変更でき、変更した振動周期を簡単な機構
で安定して保持できると共に、広い用途に汎用性をもっ
て対処できるようにした加振装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、軸方向に延びるシリンダが設けられた
ケーシングと、該ケーシングのシリンダ内に往復動可能
に設けられシリンダ内に第１，第２の油室を画成するピ
ストンと、該ピストンに固着して設けられ少なくとも軸
方向の一端側が前記ケーシング外に突出したロッドと、
前記ケーシングに設けられ油圧源から前記各油室に給排
される圧油の方向を切換えることにより前記ピストンと
ロッドとを往復動させる切換弁とからなる加振装置に適
用される。

【００１３】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記ピストンとロッドとが往復動するときの位
置を検出する位置検出手段と、予め定められた時間毎に
タイマ信号を出力するタイマ手段と、該タイマ手段から
出力されるタイマ信号と前記位置検出手段から出力され
る検出信号のいずれをも出力するオア出力手段と、該オ
ア出力手段から出力されたオア出力信号を受け、前記切
換弁を駆動するための駆動信号を出力する駆動信号出力
手段とを設けたことにある。

【００１４】このように構成することにより、ピストン
を往復動させるため予め定められた時間が経過する毎に
タイマ手段からタイマ信号を出力できる。また、ピスト
ンが所定の往復動範囲から外れそうになったときには、
この状態を位置検出手段により検出して検出信号を出力
できる。そして、オア出力回路と駆動信号出力手段と
は、これらのタイマ信号または検出信号を用いてピスト
ンの往復動作を逆向きに切換える駆動信号を切換弁に出
力でき、ピストンを所定の往復動範囲内に保持しつつタ
イマ手段による設定周期で往復動（振動）させることが
できる。

【００１５】また、請求項２の発明は、前記位置検出手
段を、前記ピストンの往復動範囲を定めるため前記ロッ
ドに設けられた被検出部と、前記ケーシングに設けられ
該被検出部を検出するセンサ手段とにより構成してい
る。

【００１６】これにより、ロッドと共に往復動する被検
出部をセンサ手段によって検出でき、ピストンが所定の
往復動範囲から外れそうになったときには、この状態を
被検出部の有無によって検出できる。従って、センサ手
段により被検出部を検出可能な範囲内でピストンを往復
動させることができる。

【００１７】さらに、請求項３の発明は、前記被検出部
は前記ロッドの軸方向に対して予め定められた長さ寸法
を有し、前記被検出部の長さ寸法は前記ピストンが前記
シリンダ内を往復動するときのストローク長よりも短く
形成している。

【００１８】これにより、被検出部の長さ寸法を用いて
ピストンの往復動範囲を機械構造上のストローク長より
も短く設定でき、ピストンが振動中にケーシング等に突
当たるのを防止することができる。

【００１９】また、請求項４の発明は、前記タイマ手段
を、クロックパルスを発生する発振回路と、該発振回路
によるクロックパルスが入力されたときに該クロックパ
ルスを計数し予め定められた所望の時間毎にタイマ信号
を出力するカウンタとにより構成している。

【００２０】これにより、カウンタは発振回路から入力
されるクロックパルスを計数でき、例えばこのクロック
パルスが所望の閾値と等しくなる毎に、カウンタからタ
イマ信号を周期的に出力することができる。

【００２１】さらに、請求項５の発明は、前記駆動信号
出力手段を、前記オア出力手段からオア出力信号が入力
される毎に高レベルと低レベルとの間で反転した矩形波
信号を出力する反転回路により構成している。

【００２２】これにより、反転回路は、ピストンの往復
動作を逆向きに切換えるためにオア出力手段からオア出
力信号が入力される毎に、高レベルと低レベルとの間で
反転する矩形波信号を駆動信号として切換弁に出力する
ことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
加振装置を、径方向寸法の異なる２本のロッドを用いた
場合を例に挙げ、図１ないし図６に従って詳細に説明す
る。ここで、図１ないし図４は本発明による第１の実施
の形態を示している。

【００２４】１は加振装置のケーシングで、該ケーシン
グ１には、軸方向に延びるシリンダ２と、該シリンダ２
よりも小径のロッド摺動穴３とが穿設されている。そし
て、シリンダ２は、軸方向の一端側が後述のブッシュ１
４により閉塞され、他端側がロッド摺動穴３と連通して
いる。そして、シリンダ２は、これらのブッシュ１４と
ロッド摺動穴３との間に位置して後述のピストン１２と
ほぼ等しい穴径と、ピストン１２の機械構造上のストロ
ーク長にほぼ等しい軸方向の長さ寸法Ｌ1 とを有してい
る。また、ケーシング１にはスプール摺動穴４が穿設さ
れ、該スプール摺動穴４とシリンダ２との間には油路
５，６が形成されている。

【００２５】７はケーシング１に設けられたポンプポー
トで、該ポンプポート７は連通路８を介して後述の油室
Ａに常時連通している。また、ポンプポート７は、タン
ク９と共に油圧源を構成する油圧ポンプ１０に接続され
ている。さらに、１１はケーシング１に設けられたタン
クポートで、該タンクポート１１はスプール摺動穴４と
タンク９とを連通している。

【００２６】１２はシリンダ２内に往復動可能に挿嵌さ
れたピストンで、該ピストン１２はシリンダ２内を第
１，第２の油室Ａ，Ｂに画成し、油室Ａは油路５を通じ
てスプール摺動穴４と連通可能となっている。また、油
室Ｂは油路６を通じてスプール摺動穴４に常時連通する
と共に、後述の切換スプール１８により油室Ａ（ポンプ
ポート７）またはタンクポート１１に対して択一的に連
通される。

【００２７】ここで、ピストン１２は、後述するロッド
１３，１５の横断面積差によって油室Ａ側よりも油室Ｂ
側で受圧面積が大きく形成され、例えば油室Ａ側では受
圧面積Ｓを有し、油室Ｂ側では受圧面積（２×Ｓ）を有
している。このため、図１に示すように油室Ａのみがポ
ンプポート７に連通したときには、ピストン１２が矢示
Ｃ1 方向に摺動変位し、これに対して図２に示す如く油
室Ａ，Ｂの両方がポンプポート７に連通したときには、
ピストン１２が油室Ａ，Ｂ間の受圧面積差により矢示Ｃ
2 方向に摺動変位する。

【００２８】これにより、ピストン１２は、後述のタイ
マ回路２８により可変に設定される振動周期Ｔと、この
振動周期Ｔに対応したストロークＸとをもってロッド１
３，１５と一体に振動し、後述する小径軸部２４の寸法
Ｌ2 によって定められる一定の範囲内で往復動する構成
となっている。

【００２９】１３はピストン１２の一側端面に固着され
た大径のロッドで、該ロッド１３はケーシング１のシリ
ンダ２内に筒状のブッシュ１４を用いて摺動可能に支持
され、その一端側はケーシング１から外部に突出してい
る。そして、ロッド１３の突出端側には作業具（図示せ
ず）が取付けられる。

【００３０】１５はピストン１２の他側端面に固着され
た小径のロッドで、該ロッド１５は、ケーシング１のロ
ッド摺動穴３と、ケーシング１の他側端面に固着された
筒体１６とを用いて摺動可能に支持され、その他端側は
外部に突出している。また、ロッド１５の長さ方向中間
部には小径軸部２４が設けられている。

【００３１】１７はケーシング１内に設けられた電磁パ
イロッド式の切換弁で、該切換弁１７は、スプール摺動
穴４内に摺動可能に挿嵌された切換スプール１８と、ス
プール摺動穴４を一端側で閉塞し、該切換スプール１８
との間にばね室１９を画成する蓋体２０と、該蓋体２０
と切換スプール１８との間に装着されたスプリング２１
と、切換スプール１８の他端側でケーシング１に設けら
れた電磁アクチュエータ２２等とから構成されている。

【００３２】ここで、切換スプール１８には、油路５，
６間を連通，遮断する切換ランド１８Ａと、油路６とタ
ンクポート１１との間を連通，遮断する切換ランド１８
Ｂと、ばね室１９とタンクポート１１とを連通する連通
路１８Ｃとが設けられている。また、電磁アクチュエー
タ２２には、後述の反転回路３５により駆動されるプッ
シュロッド２２Ａ（図２参照）が設けられている。

【００３３】そして、切換スプール１８は、常時はスプ
リング２１により図１中の矢示Ｄ1方向に付勢されるこ
とによって初期位置に保持され、電磁アクチュエータ２
２の作動時には、プッシュロッド２２Ａによりスプリン
グ２１に抗して矢示Ｄ2 方向に押動されることで図２中
の切換位置へと摺動変位する。これにより、切換弁１７
は、図３に示す如く初期位置（イ）で油室Ａのみをポン
プポート７に連通させ、切換位置（ロ）では油室Ａ，Ｂ
の両方をポンプポート７に連通させる。

【００３４】２３はピストン１２等が往復動するときの
位置を検出する位置検出手段としての位置検出部で、該
位置検出部２３は、後述の小径軸部２４および近接セン
サ２６によって構成されている。

【００３５】２４はロッド１５の外周側に設けられた被
検出部としての小径軸部２４で、該小径軸部２４は、ロ
ッド１５の外周側を軸方向に一定の寸法Ｌ2 分だけ削取
ることによってロッド１５よりも細径に形成され、その
軸方向両側に位置するロッド１５の部位は径方向に突出
した段部２５，２５となっている。

【００３６】ここで、小径軸部２４は、ピストン１２を
寸法Ｌ2 の往復動範囲に定めるものであり、この寸法Ｌ
2 は下記数１の式に示す如くシリンダ２の長さ寸法Ｌ1
よりも短く形成されている。

【００３７】

【数１】Ｌ2 ＜Ｌ1

【００３８】また、小径軸部２４の寸法Ｌ2 は、後述の
如くピストン１２のストロークの最大値Ｘmax よりも大
きくなるように、例えば１０〜１２ｍｍ程度の寸法に設
定されている。そして、ピストン１２が振動中にこの寸
法Ｌ2 により定められた往復動範囲から外れそうになっ
たときには、近接センサ２６により段部２５が検出さ
れ、これによってピストン１２は寸法Ｌ2 の往復動範囲
内に保持される。

【００３９】また、この寸法Ｌ2 の具体的な設定方法に
ついて例示すると、まずピストン１２がストロークＸを
もって１回だけ往復動するときには、ポンプポート７か
ら油室Ａに供給される作動油の流量Ｑを、ピストン１２
のストロークＸと、受圧面積Ｓとを用いて下記数２の式
の如く表すことができる。

【００４０】

【数２】Ｑ＝２×Ｓ×Ｘ

【００４１】そして、前記数２の式の両辺にピストン１
２の振動周波数Ｆを乗算すれば、左辺となる（Ｑ×Ｆ）
は油圧ポンプ１０の最大流量Ｑmax に相当するので、下
記数３の式を導出することができる。

【００４２】

【数３】Ｑmax ＝２×Ｓ×Ｘ×Ｆ

【００４３】また、ピストン１２の振動周波数Ｆと振動
周期Ｔとの間には、下記数４の式のような関係が成立す
る。

【００４４】

【数４】

【００４５】従って、前記数３および数４の式によりピ
ストン１２のストロークＸに関して下記数５の式を導出
することができる。

【００４６】

【数５】

【００４７】これに対し、ピストン１２が運転者による
設定周期で振動するときには、そのストロークが小径軸
部２４の寸法Ｌ2 によって規制されるのを避ける必要が
ある。このため、小径軸部２４の寸法Ｌ2 は、下記数６
の式に示す如く、ピストン１２が駆動され得るストロー
クＸよりもある程度大きく形成されている。

【００４８】

【数６】Ｌ2 ＞Ｘ

【００４９】この場合、小径軸部２４の寸法Ｌ2 は、ピ
ストン１２が駆動され得るストロークＸの最大値Ｘmax
に対して例えば２倍の余裕代を考慮すると、下記数７の
式のように定められる。

【００５０】

【数７】Ｌ2 ＞Ｘmax ×２

【００５１】そして、例えば加振装置の設計仕様等によ
り要求される振動周期Ｔの最大値Ｔmax が２０ｍｓ程
度、即ち振動周波数Ｆが５０Ｈz 程度であるとする。一
方、油圧ポンプ１０の最大流量Ｑmax ＝３０リットル／
min （＝０．５×１０^-3ｍ³ ／sec ）、ピストン１２の
受圧面積Ｓ＝１０cm² であるとすれば、これらを前記数
５の式に代入することによって、ピストン１２の振動周
期Ｔと共に大きくなるストロークの最大値Ｘmax を下記
数８の式の如く演算することができる。

【００５２】

【数８】

【００５３】従って、小径軸部２４の寸法Ｌ2 は、この
ストロークの最大値Ｘmax を前記数７の式に代入するこ
とにより、例えばＸmax ＝１０ｍｍを下限値として算出
することができる。これにより、ピストン１２の振動中
にストロークＸが最大値Ｘmax にほぼ等しくなった場合
でも、その往復動作は小径軸部２４の寸法Ｌ2 の範囲内
に納まる構成となっている。

【００５４】２６はケーシング１の筒体１６に設けられ
たセンサ手段としての近接センサで、該近接センサ２６
は、例えば小径軸部２４（段部２５）の有無を誘導電流
の変化により非接触状態で検出する高周波型の近接スイ
ッチ等からなり、小径軸部２４に対面して配置されてい
る。そして、ピストン１２の振動中に段部２５が近接セ
ンサ２６の位置に達すると、近接センサ２６から後述の
エッジ検出器３２に検出信号Ｓ0 が出力される。

【００５５】２７はピストン１２等の振動状態を制御す
るためのコントローラで、該コントローラ２７は、図３
に示す如く、後述のタイマ回路２８、オア出力回路３
４、反転回路３５等によって構成されている。

【００５６】２８はタイマ手段としてのタイマ回路で、
該タイマ回路２８は、一定の微小時間毎に図４中のクロ
ックパルスＰC を発生する発振回路２９と、該発振回路
２９によるクロックパルスＰC を計数し、タイマ信号Ｓ
T を出力するカウンタ３０とから構成されている。

【００５７】ここで、カウンタ３０は複数の出力端子Ｚ
1 ，Ｚ2 ，Ｚ3 ，…，Ｚn を有し、それぞれの出力端子
Ｚ1 〜Ｚn に対応して予め定められた閾値Ｎ1 ，Ｎ2 ，
Ｎ3，…，Ｎn を記憶している。そして、例えばクロッ
クパルスＰC を閾値Ｎi （ｉ＝１，２，３，…，ｎ）個
分だけ計数したときには、この閾値Ｎi に対応する出力
端子Ｚi からタイマ信号ＳT が出力される。また、カウ
ンタ３０は、オア出力回路３４からオア出力信号ＳR が
出力されると、初期状態にリセットされる。

【００５８】３１は加振装置の運転者等により操作され
る周期設定スイッチで、該周期設定スイッチ３１はカウ
ンタ３０の出力端子Ｚ1 〜Ｚn のうちいずれか１個の端
子とオア出力回路３４の入力側とを選択的に接続するも
のである。

【００５９】これにより、タイマ回路２８は、出力端子
Ｚ1 〜Ｚn に対応して予め定められた複数種類の時間ｔ
1 ，ｔ2 ，ｔ3 ，…，ｔn （ｔ1 ＜ｔ2 ＜ｔ3 ＜…＜ｔ
n ）を計測し、これらの時間ｔ1 〜ｔn のうち周期設定
スイッチ３１により設定された所望の時間毎にタイマ信
号ＳT をオア出力回路３４へと出力する。即ち、例えば
周期設定スイッチ３１を出力端子Ｚ3 にセットしたとき
には、図４に示す如く、タイマ信号ＳT が時間ｔ3 毎に
オア出力回路３４へと出力される。

【００６０】そして、コントローラ２７は、後述の如く
周期選択スイッチ３１を用いてピストン１２の振動周期
Ｔを予め定められた振動周期Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，…，Ｔ
n の範囲で可変に設定し、これらの振動周期Ｔ1 〜Ｔn
は、時間ｔ1 〜ｔn の２倍の時間長として下記数９の式
により定められるものである。

【００６１】

【数９】Ｔi ＝ｔi ×２（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）

【００６２】この場合、時間ｔ1 〜ｔn のうち最小の時
間ｔ1 は、例えば切換弁１７の応答速度の限界等により
定められる最小の振動周期Ｔ1 ＝５ｍｓとして、前記数
９の式により振動周期Ｔ1 の１／２となる２．５ｍｓ程
度の値として定められている。また、最大の時間ｔn
は、最大の振動周期Ｔn を設計仕様上の最大値Ｔmax
（２０ｍｓ）程度とするために１０ｍｓ程度の値に設定
されている。

【００６３】３２は近接センサ２６の出力側にアンプ３
３を介して接続されたエッジ検出器で、該エッジ検出器
３２は近接センサ２６から出力される検出信号Ｓ0 の立
上がりエッジを検出し、この検出時にエッジ検出信号Ｓ
1 を出力する。

【００６４】３４はカウンタ３０とエッジ検出器３２の
出力側に接続されたオア出力手段としてのオア出力回路
で、該オア出力回路３４は、カウンタ３０からタイマ信
号ＳT が出力されるか、または近接センサ２６から検出
信号Ｓ0 （エッジ検出信号Ｓ1 ）が出力されたときに、
カウンタ３０と反転回路３５に対してオア出力信号ＳR
を出力する。

【００６５】３５は後述のドライバ回路３６と共に駆動
信号出力手段を構成する反転回路で、該反転回路３５
は、図３、図４に示す如く、例えばフリップフロップ回
路等を有し、オア出力信号ＳR を受けると、このオア出
力信号ＳR が入力される毎に信号値が高レベル「Ｈ」と
低レベル「Ｌ」との間で反転する矩形波信号ＳP を出力
する。

【００６６】３６は例えばパワートランジスタ等により
構成されたドライバ回路で、該ドライバ回路３６は、反
転回路３５から出力される矩形波信号ＳP を増幅変換す
ることによって切換弁１７の電磁アクチュエータ２２に
駆動信号ＳD を出力し、電磁アクチュエータ２２を駆動
するものである。

【００６７】本実施の形態による加振装置は上述の如き
構成を有するもので、次にその作動について説明する。

【００６８】まず、加振装置の運転時には、運転者等が
周期設定スイッチ３１を操作することによってピストン
１２の振動周期Ｔを振動周期Ｔ1 〜Ｔn のうち所望の周
期に設定する。この場合、例えば周期設定スイッチ３１
をカウンタ３０の出力端子Ｚ3 にセットしたときには、
図４に示す如く、この出力端子Ｚ3 から一定の時間ｔ3
毎にタイマ信号ＳT が出力されると、このタイマ信号Ｓ
T に対応してオア出力回路３４からオア出力信号ＳR が
反転回路３５に出力される。この結果、反転回路３５か
らドライバ回路３６に出力される矩形波信号ＳP の値
は、時間ｔ3 毎に「Ｈ」または「Ｌ」へと周期的に反転
し、ドライバ回路３６から電磁アクチュエータ２２に出
力される駆動信号ＳD も時間ｔ3 毎に反転する矩形波状
の出力信号となる。

【００６９】そして、矩形波信号ＳP の値が「Ｌ」であ
るときには、切換弁１７がスプリング２１の付勢力によ
って図３中の初期位置（イ）となるため、油圧ポンプ１
０から吐出される圧油はポンプポート７を通じて油室Ａ
に供給され、油室Ｂは油路６、スプール摺動穴４、タン
クポート１１等を通じてタンク９に連通される。これに
より、ピストン１２は図１中の矢示Ｃ1 方向に摺動変位
する。

【００７０】また、矩形波信号ＳP の値が「Ｈ」となっ
たときには、電磁アクチュエータ２２が作動して切換弁
１７が切換位置（ロ）となるため、油室Ａに供給される
圧油は油路５，６、スプール摺動穴４等を通じて油室Ｂ
にも供給され、ピストン１２は油室Ａ，Ｂ間の受圧面積
差により矢示Ｃ2 方向に摺動変位する。

【００７１】この結果、矩形波信号ＳP の値が時間ｔ3
毎に「Ｈ」と「Ｌ」との間で反転すると、ピストン１２
は振動周期Ｔ3 （＝ｔ3 ×２）で振動するようになり、
この振動はロッド１３に設けた作業具にも伝えられる。
従って、運転者等は周期設定スイッチ３１をカウンタ３
０の出力端子Ｚ1 〜Ｚn のうち任意の出力端子Ｚi にセ
ットすることにより、ピストン１２を振動周期Ｔ1 〜Ｔ
n のうち所望の振動周期Ｔi で振動させることができ
る。

【００７２】ここで、本実施の形態による加振装置は、
前記数５〜数７等の式を用いて小径軸部２４の寸法Ｌ2
を定めることにより、例えば運転者が最大の振動周期Ｔ
n を選択することによってピストン１２のストロークＸ
が最大値Ｘmax にほぼ等しくなった状態でも、その往復
動作は寸法Ｌ2 の範囲内に納まる構成となっている。

【００７３】しかし、例えば地面等からの反力の変化、
油圧管路の抵抗値の変化、圧油の脈動変化等が原因とな
ってピストン１２に位置ずれが生じた場合には、ピスト
ン１２を比較的小さな周期で振動させている場合でも、
その往復動作が寸法Ｌ2 の範囲から外れることがある。

【００７４】この場合、ピストン１２が往復動範囲から
外れそうになったときには、段部２５が近接センサ２６
によって検出され、このとき近接センサ２６から検出信
号Ｓ0 が出力されると、その立上がりエッジに対応して
エッジ検出器３２からエッジ検出信号Ｓ1 がオア出力回
路３４に出力される。

【００７５】この結果、オア出力回路３４はオア出力信
号ＳR を反転回路３５に出力し、これによって矩形波信
号ＳP は、カウンタ３０による時間ｔ3 よりも短い時間
ｔsが経過した時点で信号値が反転すると共に、ピスト
ン１２は所定の往復動範囲から外れることなく往復動作
の方向が逆向きに切換わる。また、このときのオア出力
信号ＳR によってカウンタ３０がリセットされるので、
カウンタ３０は初期状態からクロックパルスＰC の計数
を開始する。これにより、ピストン１２は位置ずれが補
正された状態となり、その後にも時間ｔ3 で振動し続け
る。

【００７６】かくして、本実施の形態では、位置検出部
２３、近接センサ２６、タイマ回路２８、オア出力回路
３４、反転回路３５等を設ける構成としたので、加振装
置の運転者等は作業内容に応じて周期設定スイッチ３１
を操作するだけで、タイマ回路２８からタイマ信号を必
要な時間間隔で出力でき、このタイマ信号を用いてピス
トン１２（作業具）の振動周期を所望の大きさに設定で
きると共に、その振動周期およびストロークの変更を容
易に行うことができる。

【００７７】これにより、例えば地固め作業、破砕作業
等を行う場合には、作業具の振動周期およびストローク
を長くして衝撃を高めることができる。また、例えば鋼
矢板や杭の打込み・引抜き作業を行う場合には、作業具
の振動周期およびストロークを小さくして振動周波数を
高くすることができ、地盤に対する抵抗を小さくして作
業効率を向上させることができる。

【００７８】しかも、位置検出部２３を、ロッド１５に
設けた小径軸部２４と、該小径軸部２４を検出する近接
センサ２６とから構成したので、ロッド１５と共に振動
する小径軸部２４を用いて近接センサ２６によりピスト
ン１２の位置を検出することができる。即ち、例えば地
面等からの反力の変化、圧油の脈動の変化等が原因とな
ってピストン１２に位置ずれが生じた場合でも、ピスト
ン１２の往復動差が寸法Ｌ2 の範囲から外れるのを近接
センサ２６により検出でき、その検出信号Ｓ0を用いて
ピストン１２の往復動作を逆方向へと速やかに切換える
ことができる。

【００７９】これにより、ピストン１２の位置ずれを確
実に補正でき、その往復動作を予め定められた寸法Ｌ2
の範囲内に安定して保持することができる。そして、こ
の寸法Ｌ2 を前記数１の式に示すようにシリンダ２の長
さ寸法Ｌ1 よりも短く形成したので、ピストン１２が振
動中にケーシング１やブッシュ１４等に突当たるのを防
止でき、運転中の騒音低下、耐久性の向上等を図ること
ができる。

【００８０】従って、本実施の形態によれば、作業内容
に応じてピストン１２の振動周期を容易に変更でき、変
更した振動周期を簡単な機構で安定して保持できると共
に、例えば地固め作業、破砕作業または矢板や杭の打込
み・引抜き作業等に対する加振装置の汎用性や操作性を
向上させることができる。

【００８１】この場合、タイマ回路２８を発振回路２９
とカウンタ３０により構成し、例えばフリップフロップ
回路等を備えた反転回路３５を用いる構成としたので、
ＬＳＩ等からなるマイクロコンピュータ等を用いて複雑
な回路装置を構成することなく、汎用ＩＣ等の比較的単
純な素子を用いてコントローラ２７を構成でき、その簡
素化、コストダウンを図ることができる。

【００８２】また、小径軸部２４を非接触状態で検出す
る高周波数型の近接センサ２６を用いることにより、振
動中のロッド１５に接触することなく、その外周側に設
けられた小径軸部２４を検出でき、耐久性、信頼性を向
上させることができる。

【００８３】次に、図５は本発明による第２の実施の形
態を示し、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と
同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す
るものとする。

【００８４】４１は本実施の形態による加振装置のロッ
ドで、該ロッド４１は第１の実施の形態のロッド１５と
ほぼ同様に構成されている。しかし、ロッド４１の外周
側には、被検出部となる細幅なリング状マグネット４
２，４２が予め定められた寸法分だけ軸方向に離間して
設けられている。そして、ロッド４１は、ケーシング１
のロッド摺動穴３と、ケーシング１に固着された筒体４
３とによって摺動可能に支持されている。

【００８５】４４はケーシング１の筒体４３に設けられ
たセンサ手段としての磁気センサで、該磁気センサ４４
はホール素子等からなる検出部（図示せず）を有し、マ
グネット４２の有無を磁気的に検出するものである。そ
して、磁気センサ４４は、マグネット４２と共に位置検
出部４５を構成している。

【００８６】これにより、ピストン１２が振動するとき
には、マグネット４２が磁気センサ４４によって検出さ
れると、磁気センサ４４からコントローラ２７に検出信
号が出力されることにより、ピストン１２の往復動作が
逆方向に切換えられる。この結果、ピストン１２は２個
のマグネット４２間の寸法により定められる範囲内で往
復動する構成となっている。

【００８７】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果
を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、
被検出部としてピストン１２の往復動範囲の両端側に細
幅なマグネット４２，４２を設ける構成としたので、磁
気センサ４４によってマグネット４２を確実に検出でき
ると共に、ロッド４１の強度を向上させることができ
る。

【００８８】次に、図６は本発明による第３の実施の形
態を示し、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と
同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す
るものとする。

【００８９】５１は本実施の形態による加振装置のロッ
ドで、該ロッド５１は第１の実施の形態のロッド１５と
ほぼ同様に構成されているものの、その内部には被検出
部となる貫通孔５２，５２が径方向に穿設され、これら
の貫通孔５２は予め定められた寸法分だけ軸方向に離間
している。そして、ロッド５１は、ケーシング１のロッ
ド摺動穴３、筒体５３等によって摺動可能に支持されて
いる。

【００９０】５４はケーシング１の筒体５３に設けられ
たセンサ手段としてのフォトカプラで、該フォトカプラ
５４は、発光部５４Ａから発射された光線等を貫通孔５
２を介して受光部５４Ｂにより検出し、貫通孔５２の有
無を光学的に検知するものである。そして、フォトカプ
ラ５４は貫通孔５２と共に光学式位置検出部５５を構成
している。

【００９１】これにより、ピストン１２が振動するとき
には、貫通孔５２がフォトカプラ５４によって検出され
ると、受光部５４Ｂから検出信号が出力されることによ
ってピストン１２の往復動作が逆向きに切換えられ、ピ
ストン１２は２個の貫通孔５２間の寸法により定められ
る範囲内で往復動する。

【００９２】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果
を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、
ロッド５１に２個の貫通孔５２を穿設するだけでよくな
り、フォトカプラ５４によって貫通孔５２を確実に検出
できると共に、ロッド５１の強度をさらに向上させるこ
とができる。

【００９３】なお、前記各実施の形態では、センサ手段
として近接センサ２６、磁気センサ４４、フォトカプラ
５４等を用いる構成としたが、本発明はこれに限らず、
例えば超音波式センサ、リミットスイッチ式センサ等を
用いる構成としてもよい。

【００９４】また、前記各実施の形態では、ピストン１
２の軸方向両側にロッド１３，１５を設け、これらのロ
ッド１３，１５の両方がケーシング１外に突出する構成
としたが、本発明はこれに限らず、例えば特開平８−１
８４０４２号公報等に記載されているように、ピストン
１２の軸方向一側のみにロッドを設け、ケーシング外に
突出するこのロッドの突出端側に作業具を設ける構成と
してもよい。この場合、位置検出手段は、このロッドと
ケーシングとの間に設ける構成とすればよい。

【００９５】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、位置検出手段、タイマ手段、オア出力手段および
駆動信号出力手段を設ける構成としたので、運転者等は
作業内容に応じてタイマ手段によりピストンの振動周期
を所望の大きさに設定でき、例えば地固め作業、破砕作
業または矢板や杭の打込み・引抜き作業等に対する加振
装置の汎用性や操作性を向上させることができる。しか
も、位置検出手段を用いてピストンを所定の往復動範囲
内に保持でき、その位置ずれ等を確実に補正できると共
に、ピストンが振動中にケーシング等に突当たるのを防
止でき、運転中の騒音低下、耐久性の向上等を図ること
ができる。

【００９６】また、請求項２の発明によれば、位置検出
手段を、被検出部と、センサ手段とから構成したので、
ロッドと共に振動する被検出部を用いてセンサ手段によ
りピストンの位置を検出でき、これらの被検出部とセン
サ手段とを用いてピストンを所定の往復動範囲内に保持
することができる。そして、ピストンの位置ずれ等を確
実に補正でき、ピストンが振動中にケーシング等に突当
たるのを防止できると共に、運転中の騒音低下、耐久性
の向上等を図ることができる。

【００９７】さらに、請求項３の発明によれば、被検出
部の長さ寸法をピストンのストローク長よりも短く形成
する構成としたので、ピストンの往復動差を被検出部の
長さ寸法によって定められた範囲内に保持することによ
り、ピストンが振動中にケーシング等に突当たるのを防
止することができる。

【００９８】また、請求項４の発明によれば、タイマ手
段を、発振回路と、カウンタとから構成したので、例え
ばカウンタにより複数種類の時間を計測でき、この計測
結果を用いてピストンの振動周期を所望の大きさに設定
することができる。また、汎用ＩＣ等の比較的単純な素
子を用いて振動制御用の回路を構成でき、その簡素化、
コストダウンを図ることができる。

【００９９】さらに、請求項５の発明によれば、駆動信
号出力手段を、オア出力信号が入力される毎に高レベル
と低レベルとの間で反転した矩形信号を出力する反転回
路により構成したので、例えばフリップフロップ回路等
を備えた汎用ＩＣ等の比較的単純な素子を用いて振動制
御用の回路を構成でき、その簡素化、コストダウンを図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による加振装置を示
す縦断面図である。

【図２】ピストンを図１とは異なる位置まで摺動変位さ
せた状態を示す加振装置の縦断面図である。

【図３】加振装置の回路構成を示す全体構成図である。

【図４】クロックパルス、タイマ信号、センサ検出信
号、エッジ検出信号、オア出力信号、矩形波信号および
駆動信号を示す特性線図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態による加振装置のロ
ッド端部側を示す要部拡大図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態による加振装置のロ
ッド端部側を示す要部拡大図である。

【符号の説明】

１ケーシング２シリンダ１２ピストン１５，４１，５１ロッド１６，４３，５３筒体（ケーシング）１７切換弁２３，４５，５５位置検出部（位置検出手段）２４小径軸部（被検出部）２６近接センサ（センサ手段）２８タイマ回路（タイマ手段）２９発振回路３０カウンタ３４オア出力回路（オア出力手段）３５反転回路（駆動信号出力手段）４２マグネット（被検出部）４４磁気センサ（センサ手段）５２貫通孔（被検出部）５４フォトカプラ（センサ手段）Ａ，Ｂ油室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向に延びるシリンダが設けられたケ
ーシングと、該ケーシングのシリンダ内に往復動可能に
設けられシリンダ内に第１，第２の油室を画成するピス
トンと、該ピストンに固着して設けられ少なくとも軸方
向の一端側が前記ケーシング外に突出したロッドと、前
記ケーシングに設けられ油圧源から前記各油室に給排さ
れる圧油の方向を切換えることにより前記ピストンとロ
ッドとを往復動させる切換弁とからなる加振装置におい
て、前記ピストンとロッドとが往復動するときの位置を検出
する位置検出手段と、予め定められた時間毎にタイマ信
号を出力するタイマ手段と、該タイマ手段から出力され
るタイマ信号と前記位置検出手段から出力される検出信
号のいずれをも出力するオア出力手段と、該オア出力手
段から出力されたオア出力信号を受け、前記切換弁を駆
動するための駆動信号を出力する駆動信号出力手段とを
設けたことを特徴とする加振装置。
【請求項２】前記位置検出手段は、前記ピストンの往
復動範囲を定めるため前記ロッドに設けられた被検出部
と、前記ケーシングに設けられ該被検出部を検出するセ
ンサ手段とにより構成してなる請求項１に記載の加振装
置。
【請求項３】前記被検出部は前記ロッドの軸方向に対
して予め定められた長さ寸法を有し、前記被検出部の長
さ寸法は前記ピストンが前記シリンダ内を往復動すると
きのストローク長よりも短く形成してなる請求項２に記
載の加振装置。
【請求項４】前記タイマ手段は、クロックパルスを発
生する発振回路と、該発振回路によるクロックパルスが
入力されたときに該クロックパルスを計数し予め定めら
れた所望の時間毎にタイマ信号を出力するカウンタとに
より構成してなる請求項１，２または３に記載の加振装
置。
【請求項５】前記駆動信号出力手段は、前記オア出力
手段からオア出力信号が入力される毎に高レベルと低レ
ベルとの間で反転した矩形波信号を出力する反転回路に
より構成してなる請求項１，２，３または４に記載の加
振装置。