JPH0460015A - Variable vibration generator - Google Patents
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- Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野]
この発明は、振幅と振動数に基づく振動特性を、作業状
況に応じて機械の稼働を停止することなく、駆動電動機
に影響を与えずに可変にできる可変型振動発生機に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is capable of adjusting vibration characteristics based on amplitude and frequency according to work conditions without stopping the operation of the machine or without affecting the drive motor. This invention relates to a variable vibration generator that can be made variable.
〔従来の技術]
従来より振動杭打機や振動式転圧機械等に使用される振
動発生機(起振機)においては遠心力を利用して起振力
を発生させる機構のものが多用されている。その起振力
の発生原理を第9図に示す、すなわち、
一般に、振動を発生させる機構としては一対の不平衡重
錘(偏心ウェイト)2を等速進回転させる方法が広く採
用されている。特に振動杭打機においては、その振動の
方向を上下にする必要があり、回転軸1に装着された不
平衡重錘2の回転により発生する円軌跡の振動を上下の
直線軌跡の振動に変換するために2つの軸1を水平に並
設し、双方の軸1に装着されたギヤ1aを相互に噛合さ
せている。そして、一方の軸を駆動軸として図示しない
電動機によってベルト駆動し、互いに等速進回転させて
上下振動を発生させている。すなわち、第9図(a)で
は双方の重錘2が下側にあり、遠心力の合力は2Fとな
って下向きに作用する。さらに重錘2が回転して図(b
)の位置に来た時は双方の遠心力は反対方向に作用して
相殺されて零になる。さらに、図(C)の位置まで回転
した時には図(a)とは反対の遠心力の合力2Fが上向
きに作用する。さらに回転して図(d)の位置にくると
図ら)と同様に遠心力は相互に打ち消される。結局、上
下方向に作用する遠心力のみが残りこれが起振力となる
。[Prior Art] Conventionally, vibration generators (exciters) used in vibratory pile driving machines, vibratory rolling machines, etc., have a mechanism that uses centrifugal force to generate an excitation force. ing. The principle of generating the vibrational force is shown in FIG. 9. In general, as a mechanism for generating vibrations, a method in which a pair of unbalanced weights (eccentric weights) 2 are rotated at a constant speed is widely adopted. In particular, in a vibratory pile driver, the direction of vibration needs to be vertical, and the circular trajectory vibration generated by the rotation of the unbalanced weight 2 attached to the rotating shaft 1 is converted into vertical linear trajectory vibration. In order to do this, two shafts 1 are arranged horizontally in parallel, and the gears 1a mounted on both shafts 1 are meshed with each other. Then, one of the shafts is used as a drive shaft and is driven by a belt by an electric motor (not shown), and the shafts are rotated at a constant speed relative to each other to generate vertical vibration. That is, in FIG. 9(a), both weights 2 are on the lower side, and the resultant centrifugal force is 2F, which acts downward. The weight 2 further rotates as shown in (b)
), both centrifugal forces act in opposite directions and cancel each other out, becoming zero. Furthermore, when it rotates to the position shown in figure (C), a resultant force 2F of centrifugal force opposite to that shown in figure (a) acts upward. When it rotates further and reaches the position shown in Figure (d), the centrifugal forces cancel each other out as in Figure (D). In the end, only the centrifugal force acting in the vertical direction remains, which becomes the excitation force.
なお、上記振動発生機において発生する起振力は次式で
表される。Note that the excitation force generated in the vibration generator is expressed by the following equation.
F=W−R・ω2/g (kgf)
ここに、
W:不平衡重錘(偏心ウェイト)の重量R:偏心量(回
転軸心から不平衡重錘の重心までの距離)
ω:角速度
g:重力加速度
である。F=W-R・ω2/g (kgf) Where, W: Weight of unbalanced weight (eccentric weight) R: Amount of eccentricity (distance from the rotational axis to the center of gravity of the unbalanced weight) ω: Angular velocity g :Gravity acceleration.
ところで、振動杭打機を使用して杭の打ち込み、引き抜
きを行う場合や、振動ローラを使用して地盤の締め固め
作業を行う場合、最適条件を得るためには作業の種類に
対応させて或いは地盤の性質に応じて起振力を変化させ
ることがある。上記のように遠心力を利用して起振力を
発生する従来の振動発生機ではこれを行うために偏心モ
ーメントを増減させている。By the way, when driving or pulling out piles using a vibrating pile driver, or when compacting the ground using a vibrating roller, in order to obtain optimal conditions, it is necessary to The excitation force may be changed depending on the nature of the ground. As mentioned above, in conventional vibration generators that generate vibrational force using centrifugal force, the eccentric moment is increased or decreased in order to do this.
従来の偏心モーメントを増減させる方法としては、第1
0図に示す如く不平衡重錘2に設けた孔0に鉛棒Pを挿
着して外からカバーで蓋をしてセットすることにより不
平衡重錘2の全体の重心位置をGからGoまで変化させ
ることによっていた。この鉛棒Pの脱着作業は機械本体
の分解作業を伴い煩雑な上、脱着の際には機械の稼働を
停止しなければならず、作業能率の悪化の一因となって
いた。The first method of increasing or decreasing the eccentric moment is
As shown in Figure 0, the entire center of gravity of the unbalanced weight 2 can be moved from G to Go by inserting a lead rod P into the hole 0 provided in the unbalanced weight 2 and covering it with a cover from the outside. It was by changing up to. The work of attaching and detaching the lead rod P is complicated and involves disassembling the main body of the machine, and the operation of the machine must be stopped when attaching and detaching the lead rod P, which is one of the causes of deterioration of work efficiency.
そこで、これを解消すべく、幾つかの提案がなされてい
る0例えば特開昭51−57075号(従来例1)、特
公昭62−28242号(従来例2)、特公昭56−8
170号(従来例3)、特公昭61−47934号公報
(従来例4)に記載のものである。Therefore, in order to solve this problem, several proposals have been made.
No. 170 (Conventional Example 3) and Japanese Patent Publication No. 61-47934 (Conventional Example 4).
従来例1では揺動モータに直結の可変軸に固定されたギ
ヤを有し、この可変軸に平行に偏心ウェイト(固定ウェ
イト)を備えた回転軸を別途有し、この回転軸に偏心モ
ーメント増減用の偏心ウェイト(可変ウェイト)および
ギヤを有するスリーブが装着され、前記ギヤ同士が噛合
している。揺動モータを油圧で作動させると可変軸が回
転し、ギヤを介してスリーブが回転軸上を回転し、可変
ウェイトと回転軸上の固定ウェイトとの相対角度が変化
することによって偏心モーメントが増減するようになっ
ている。Conventional example 1 has a gear fixed to a variable shaft directly connected to the swing motor, and a separate rotating shaft with an eccentric weight (fixed weight) parallel to this variable shaft, and this rotating shaft has an eccentric moment increase/decrease. A sleeve having an eccentric weight (variable weight) and gears is attached, and the gears mesh with each other. When the swing motor is operated hydraulically, the variable shaft rotates, and the sleeve rotates on the rotating shaft via a gear, and the eccentric moment increases or decreases by changing the relative angle between the variable weight and the fixed weight on the rotating shaft. It is supposed to be done.
従来例2および従来例3も同様に偏心ウェイトの相対角
度を変えて偏心モーメントの増減を図るものであるが、
前者は油圧シリンダによって駆動される数個のギヤを介
して調整軸を昇降させることにより達成するものであり
、後者は機械本体の外に出ている開放軸と調節軸を外か
ら作業員が操作することにより固定ウェイトと可動ウェ
イトの相対角度を任意に変化させるものである。Conventional Example 2 and Conventional Example 3 similarly attempt to increase or decrease the eccentric moment by changing the relative angle of the eccentric weight.
The former is achieved by raising and lowering the adjustment shaft via several gears driven by a hydraulic cylinder, while the latter is achieved by a worker operating the open shaft and adjustment shaft that protrude outside the machine body from the outside. By doing so, the relative angle between the fixed weight and the movable weight can be changed arbitrarily.
従来例4は起振機の振動周波数が可変になるよう、起振
機に電源を供与するエンジン駆動型発電機の回転速度を
制御するものである。In Conventional Example 4, the rotational speed of an engine-driven generator that supplies power to the exciter is controlled so that the vibration frequency of the exciter is made variable.
上記従来例1〜3の偏心モーメント可変装置は、いずれ
もギヤや軸等が増えて装置が非常に複雑で、その機構自
体も複雑であり、従って振動発生機本体が大きくなり、
装置重量も大きくなるという欠点がある。従来例1.2
の場合には偏心ウェイトの相対角度を変化させるための
別の動力源(駆動装置)を必要としている。また、従来
例3の場合は手操作によって偏心ウェイトの相対角を変
化させる必要があり、手数がかかる。All of the eccentric moment variable devices of Conventional Examples 1 to 3 are extremely complicated due to the increased number of gears, shafts, etc., and the mechanism itself is also complicated, so the vibration generator body becomes large.
This has the disadvantage that the weight of the device also increases. Conventional example 1.2
In this case, another power source (drive device) is required to change the relative angle of the eccentric weight. Further, in the case of Conventional Example 3, it is necessary to change the relative angle of the eccentric weight by manual operation, which is time-consuming.
従来例4は電気的制御装置が非常に複雑化すると共に、
装置重量等の増大は避けられず、安価な振動発生機は提
供できない。In Conventional Example 4, the electrical control device is extremely complicated, and
An increase in the weight of the device is unavoidable, and an inexpensive vibration generator cannot be provided.
ところで、振動杭打機においては杭打ち作業と抗抜き作
業においては振幅と振動数の最適な組み合わせがある。By the way, in a vibratory pile driver, there is an optimal combination of amplitude and frequency for pile driving work and drilling work.
つまり、−船釣には杭打ち時には大振幅かつ小振動数を
、杭抜き時には小振幅かつ大振動数にする方が作業効率
が蟲かに優れていることが判っている。In other words, it has been found that for boat fishing, it is much more efficient to use a large amplitude and small vibration frequency when driving piles, and a small amplitude and large vibration frequency when pulling out piles.
しかるに、上記従来例ではいずれもこの点の配慮がなさ
れておらず、作業種類に応じて最適な振幅と振動数の組
み合わせが選択調整できないと考えられる。しかもこの
場合、大振幅かつ小振動数で作業していたものを小振幅
かつ大振動数に変換する場合には偏心ウェイト回転駆動
用の動力の変動が許容範囲内なるように発生せる遠心力
も一定範囲内に抑える必要があり、そのための手段ない
し機構が必須となるが、上記従来例では考慮されていな
い。そうでなければ、遠心力の変動を無制限に許容した
場合、これに対応できる非常に大きい、不経済な容量を
持った動力源を装備しなければならず、また場合によっ
ては装置そのものが成り立たなくなる可能性もあるから
である。However, none of the conventional examples described above take this point into consideration, and it is considered that it is not possible to select and adjust the optimal combination of amplitude and frequency depending on the type of work. Moreover, in this case, when converting work that was performed with a large amplitude and small vibration frequency to a small amplitude and large vibration frequency, the centrifugal force generated is constant so that the fluctuation of the power for driving the rotation of the eccentric weight is within the allowable range. It is necessary to suppress it within a range, and a means or mechanism for that purpose is essential, but this is not considered in the above conventional example. Otherwise, if fluctuations in centrifugal force are allowed to occur without limit, a power source with an extremely large and uneconomical capacity would have to be equipped to handle this, and in some cases, the device itself would become unsustainable. This is because there is a possibility.
かかる従来の課題に鑑み、本発明は偏心モーメントの変
化をきわめて簡素な機構でもって達成する可変型振動発
生機を提供することを特徴とする特に、作業の種類に応
じて振幅と振動数の組み合わせを最適なものに選択した
時にも動力はほぼ一定となるよう合成遠心力をほぼ一定
範囲内に収めることができる機構を有する可変型振動発
生機を提供せんとするものである。In view of such conventional problems, the present invention provides a variable vibration generator that achieves changes in eccentric moment with an extremely simple mechanism. It is an object of the present invention to provide a variable type vibration generator having a mechanism capable of keeping the synthetic centrifugal force within a substantially constant range so that the power remains substantially constant even when the optimal value is selected.
上記目的達成のため、本発明の振動発生機のうち、まず
第1発明は、偏心ウェイトの相対角度を変化させて振動
特性を変化させる振動発生機において、一の回転軸に装
着した偏心ウェイトに該回転軸に略垂直方向に移動可能
に可動ウェイトを設け、該可動ウェイトと該回転軸との
間に弾性ばねを介装したことを特徴とする。To achieve the above object, a first aspect of the vibration generator of the present invention is a vibration generator that changes the vibration characteristics by changing the relative angle of the eccentric weight. A movable weight is provided on the rotating shaft so as to be movable in a substantially perpendicular direction, and an elastic spring is interposed between the movable weight and the rotating shaft.
第2発明は、偏心ウェイトの相対角度を変化させて振動
特性を変化させる振動発生機において、一の回転軸と一
体的に回転する回転体に対称的に一対の偏心ウェイトを
相対回転自在に軸支し、該回転軸の軸心に対し該偏心ウ
ェイトの軸支点を偏位させたことを特徴とする。A second invention is a vibration generator that changes vibration characteristics by changing the relative angle of eccentric weights, in which a pair of eccentric weights are symmetrically rotated relative to a rotating body that rotates integrally with one rotating shaft. The eccentric weight is supported so that the axial support point of the eccentric weight is offset with respect to the axis of the rotating shaft.
第3発明は、偏心ウェイトの相対角度を変化させて振動
特性を変化させる振動発生機において、一の回転軸に同
心的に一対の偏心ウェイトを対称的に相対回転自在に装
着するとともに、該一対の偏心ウェイトの間の相対角度
を強制的に変化させうる制御手段を設けたことを特徴と
する。A third invention is a vibration generator that changes the vibration characteristics by changing the relative angle of the eccentric weights, in which a pair of eccentric weights are mounted concentrically on one rotating shaft so as to be relatively rotatable symmetrically; The present invention is characterized in that a control means for forcibly changing the relative angle between the eccentric weights is provided.
第4発明は偏心ウェイトのの相対角度を変化させて振動
特性を変化させる振動発生機において、一の回転軸に奇
数個又は偶数個の偏心ウェイトを装着し、このうちの少
なくとも一つの偏心ウェイトは該回転軸に対して相対回
転自在に構成した可動偏心ウェイトとなし、他の偏心ウ
ェイトは該回転軸に対して一体的に回転する固定偏心ウ
ェイトとなし、、しがも、前記可動偏心ウェイトと固定
偏心ウェイトとの間に共回ゎり可能な係止手段を設けた
ことを特徴とする〔作用]
上記いずれの発明の構成においても、地盤等の性質に対
応して或いは作業の種類に応じて最適な振動特性を、簡
素な構成でもって合成遠心力を一定の範囲に抑えつつ、
偏心ウェイト全体の回転軸の軸心に対する偏心量を変化
させて全体の偏心モーメントを変化させることによって
得ることができる。また、第4発明を除き、振動特性の
無段階調整が可能である。特に、第、、第2発明の場合
には回転数(角速度)の大きさ(つまり、振動数の大き
さ)によって自動的に予め設定された振幅変化が得られ
る結果、所望の振動特性が得られる。A fourth invention is a vibration generator that changes the vibration characteristics by changing the relative angle of eccentric weights, in which an odd number or an even number of eccentric weights are attached to one rotating shaft, and at least one of the eccentric weights is The movable eccentric weight is configured to be rotatable relative to the rotating shaft, and the other eccentric weights are fixed eccentric weights that rotate integrally with respect to the rotating shaft. [Function] In any of the configurations of the above invention, the locking means is provided between the fixed eccentric weight and the locking means can be rotated in conjunction with the fixed eccentric weight. Optimal vibration characteristics are achieved with a simple configuration, while suppressing the synthetic centrifugal force within a certain range.
This can be obtained by changing the amount of eccentricity of the entire eccentric weight with respect to the axis of the rotating shaft to change the overall eccentric moment. Further, except for the fourth invention, the vibration characteristics can be adjusted steplessly. In particular, in the case of the first and second inventions, a preset amplitude change is automatically obtained depending on the magnitude of the rotational speed (angular velocity) (that is, the magnitude of the vibration frequency), and as a result, the desired vibration characteristics can be obtained. It will be done.
また、特に第3発明においては、制御手段を作動するこ
とで一対の偏心ウェイトを任意の位置に強制的にもって
来れるため、起動時にはバランス作用を発揮せしめて起
動トルクが小さく、起動をスムーズにする。つまり、起
動時などの不必要な時に起振力を発生しないようにする
ことができる。In addition, especially in the third invention, since the pair of eccentric weights can be forcibly brought to any position by operating the control means, a balancing effect is exerted at the time of start-up, the starting torque is small, and the start-up is smooth. . In other words, it is possible to prevent the generation of excitation force at unnecessary times such as during startup.
また、第4発明においては、よりシンプルな構成でもっ
て、全体の偏心ウェイトの偏心モーメントを変化させる
ことができ、振動特性の2段階調節が可能となる。Furthermore, in the fourth invention, the eccentric moment of the entire eccentric weight can be changed with a simpler configuration, and the vibration characteristics can be adjusted in two stages.
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の起振力の発生原理も上述した従来のものを採用
する。従って、上述したように、振動発生機における起
振力は次式で表される。The principle of generating the vibrational force of the present invention also employs the conventional principle described above. Therefore, as described above, the excitation force in the vibration generator is expressed by the following equation.
F=W−R・ω2/g ここに、 W:不平衡重錘(偏心ウェイト)の重量R:偏心量 ω:角速度 g:重力加速度 である。F=W-R・ω2/g Here, W: Weight of unbalanced weight (eccentric weight) R: Amount of eccentricity ω: Angular velocity g: gravitational acceleration It is.
上記の式によれば、同じ起振力でも、W−Rとωの組み
合わせを変化させると、異なった振動特性が得られるこ
とが判る。According to the above equation, it can be seen that even with the same excitation force, different vibration characteristics can be obtained by changing the combination of WR and ω.
第1図と第2図は、本発明の基本的実施例(第、、第2
実施例)であって、第1図(a)は起振力発生部の要部
分解斜視図、同図(b)は正面図である。これらの図は
、実際には第9図で示したように両側の回転軸に装着さ
れた一対の偏心ウェイトが存在し、両者がギヤを介して
等速進回転するように構成されている。ここでは、便宜
上そのうちの片側のみ示す。FIGS. 1 and 2 show basic embodiments of the present invention (first, second).
Embodiment) FIG. 1(a) is an exploded perspective view of a main part of an excitation force generating section, and FIG. 1(b) is a front view. These figures show that, as shown in FIG. 9, there is actually a pair of eccentric weights attached to the rotating shafts on both sides, and both are configured to rotate at a constant speed via gears. Here, only one side is shown for convenience.
第1図に示すように、回転軸1に半円状ないし扇状の偏
心ウェイト2が固着されており(このように回転軸lに
一体に回転するように装着されたものを「固定偏心ウェ
イト」ともいう)、この固定偏心ウェイト2には回転軸
1を挟むように両側に一対のガイド3が偏心ウェイト2
の正面に一体的に突設されている。一方、偏心位置に長
円状の開口5を有する可動ウェイト4が、前記回転軸l
に遊挿され、両ガイド3の間に上下摺動自在に介装され
るようになっている、回転軸1と可動ウェイト4の開口
5の下部との間にはコイルばね(弾性ばね)6が介装さ
れており、可動ウェイト4がバネ力に抗して上下に移動
可能に構成されている。また、可動ウェイト4がガイド
3の間にセットされた後には矩形のカバープレート7で
蓋されるようになっている。つまり、カバープレート7
はガイド3の前面にボルト等で取り付けられる。As shown in Fig. 1, a semicircular or fan-shaped eccentric weight 2 is fixed to a rotating shaft 1 (a fixed eccentric weight attached to the rotating shaft 1 so as to rotate integrally with the rotating shaft 1 is referred to as a "fixed eccentric weight"). This fixed eccentric weight 2 has a pair of guides 3 on both sides of the rotating shaft 1.
It is integrally protruded from the front of the. On the other hand, a movable weight 4 having an oval opening 5 at an eccentric position is attached to the rotation axis l.
A coil spring (elastic spring) 6 is inserted between the rotary shaft 1 and the lower part of the opening 5 of the movable weight 4, and is arranged to be freely slidable up and down between the guides 3. is interposed, and the movable weight 4 is configured to be movable up and down against the spring force. Further, after the movable weight 4 is set between the guides 3, it is covered with a rectangular cover plate 7. In other words, cover plate 7
is attached to the front of the guide 3 with bolts or the like.
第2図もほぼ同じ構成であるが、第2図に記載の第2実
施例の場合には、固定偏心ウェイト2の厚さを大きくし
て、可動ウェイト4を収納しうる凹部8を形成した点が
異なる。そしてカバープレート7も偏心ウェイト2の形
状に合わせたものにしである。Although FIG. 2 has almost the same configuration, in the case of the second embodiment shown in FIG. The points are different. The cover plate 7 is also made to match the shape of the eccentric weight 2.
第3図(a)は上記第1実施例の力学的模式図である。FIG. 3(a) is a mechanical schematic diagram of the first embodiment.
第1図と第3図(a)に示すように、いま、回転軸lを
回転角速度ωで回転すると偏心ウェイト2は可動ウェイ
ト4を保持したまま回転する。As shown in FIGS. 1 and 3(a), when the rotating shaft l is now rotated at a rotational angular velocity ω, the eccentric weight 2 rotates while holding the movable weight 4.
偏心ウェイト2は、その重心Gが回転軸中心OからRの
偏心量(これは変化しない)をもって回転する。The eccentric weight 2 rotates with its center of gravity G being an eccentric amount R (this does not change) from the rotation axis center O.
偏心ウェイト2が回転すると、可動ウェイト4には遠心
力が働き、ある回転角速度以上になるとコイルばね6の
バネ力に抗してガイド3端面より突出するようになる。When the eccentric weight 2 rotates, a centrifugal force acts on the movable weight 4, and when the rotational angular velocity exceeds a certain rotational speed, the movable weight 4 protrudes from the end surface of the guide 3 against the spring force of the coil spring 6.
このとき可動ウェイト4の重心G0はG1まで移動する
。即ち、可動ウェイト4の重心G、は、回転前の初期偏
心量(回転軸lの中心からの距離)roから偏心量r、
に変化する。このように、可動ウェイト4の重心G。の
回転軸中心に対する偏心量は、該回転軸10角速度ω(
回転数)によって変動するように構成されている。この
偏心量はコイルばね6のバネ定数を変化させることによ
っても変えることができ、いかなる振動特性を得るのか
によって装置の設計段階において偏心ウェイトの重量重
心や回転速度に対応させて適宜選択・設定されるもので
ある。At this time, the center of gravity G0 of the movable weight 4 moves to G1. That is, the center of gravity G of the movable weight 4 is calculated from the initial eccentricity before rotation (distance from the center of the rotation axis l) ro to the eccentricity r,
Changes to In this way, the center of gravity G of the movable weight 4. The amount of eccentricity with respect to the center of the rotating shaft is the angular velocity ω(
It is configured to vary depending on the rotation speed). This amount of eccentricity can also be changed by changing the spring constant of the coil spring 6, and is appropriately selected and set in accordance with the weight center of gravity and rotational speed of the eccentric weight at the device design stage depending on what kind of vibration characteristics are to be obtained. It is something that
かくして上記構成においては、偏心ウェイト2の回転中
、可動ウェイト4の偏心量が変化することによって次の
ような作用を生じる。Thus, in the above configuration, the following effect occurs as the amount of eccentricity of the movable weight 4 changes during the rotation of the eccentric weight 2.
いま、偏心ウェイト2によって発生する遠心力Fは、
F=W−R・027g ・・・・・・(1)である。一
方、可動ウェイト4によって発生する遠心力rは、
f =w −r + ・(IJ2/ g −・”(
2)である。Now, the centrifugal force F generated by the eccentric weight 2 is as follows: F=W−R·027g (1). On the other hand, the centrifugal force r generated by the movable weight 4 is f = w − r + ・(IJ2/ g −・”(
2).
上記偏心ウェイト2の遠心力Fと可動ウェイト4の遠心
力rとは互いに打ち消し合う方向に働くから、結局、全
体としての遠心力(これを以下「合成遠心力jという)
は、F−fとなる。この値をほぼ一定範囲に抑えること
によって、動力源に何ら影響を与えずに振動特性を変化
させることが可能となる。Since the centrifugal force F of the eccentric weight 2 and the centrifugal force r of the movable weight 4 act in directions that cancel each other out, the centrifugal force as a whole (hereinafter referred to as "synthetic centrifugal force j")
becomes F−f. By suppressing this value within a substantially constant range, it becomes possible to change the vibration characteristics without affecting the power source in any way.
上記の点を具体的数値をもって示すと、いま、偏心ウェ
イト2の重量w=800kg同 偏心量R=20cm
とし、
可動ウェイト4の重量w−210kg
同 初期偏心量ro=8cm
とし、バネ定数をk =1400 kg/cmに設定す
る。To express the above points with concrete numerical values, let us assume that the weight of the eccentric weight 2 is w = 800 kg, the eccentricity R = 20 cm, the weight of the movable weight 4 is w - 210 kg, the initial eccentricity ro = 8 cm, and the spring constant is k. = 1400 kg/cm.
この設定条件の下、回転数N(rpm)(回転角速度ω
=2πN /60)を、通常の使用範囲内、つまり、約
560〜680 rpmの間で運転して、合成遠心力の
値を計算した結果を図表に表すと、第3図(b)のよう
になる。Under this setting condition, rotation speed N (rpm) (rotational angular velocity ω
= 2πN /60) within the normal operating range, that is, between approximately 560 and 680 rpm, and the result of calculating the resultant centrifugal force is shown in Figure 3 (b). become.
この図において、縦軸には遠心力、横軸には回転数をと
っている。実線で示す曲線は固定ウェイトつまり固定偏
心ウェイト2による遠心力、−点鎖線は可動ウェイト4
による遠心力、点線は両者を合成した合成遠心力を示し
ている。In this figure, the vertical axis represents centrifugal force, and the horizontal axis represents rotational speed. The curve shown by the solid line is the centrifugal force due to the fixed weight, that is, the fixed eccentric weight 2, and the dashed line is the movable weight 4.
The dotted line shows the combined centrifugal force, which is the combination of both centrifugal forces.
この図によれば、通常の使用回転数の範囲内においては
合成遠心力がほぼ一定の範囲内におさまっていることが
判る。このことは、例えば小振幅十人振動数から大振幅
+小振動数へと振動特性変化させても動力源には何ら影
響を与えないことを意味する。例えば、駆動源として回
転数を無段階に変えられるインバータ方式の電動機を使
用した場合でもその変動許容範囲内に収めることができ
、振動特性を変えるために大きな容量の駆動電動機を装
備する必要がなくなるものである。According to this figure, it can be seen that the synthetic centrifugal force is within a substantially constant range within the range of normal rotational speeds. This means that even if the vibration characteristics are changed from, for example, a small amplitude and ten-person frequency to a large amplitude and a small frequency, the power source will not be affected at all. For example, even if an inverter-type electric motor that can change the rotation speed steplessly is used as a drive source, the fluctuation can be kept within the permissible range, and there is no need to equip a large-capacity drive motor to change the vibration characteristics. It is something.
更に、この実施例では回転数(角速度)に応じて無段階
の振動特性が得られるというメリットがある。Furthermore, this embodiment has the advantage that stepless vibration characteristics can be obtained depending on the rotational speed (angular velocity).
第4図〜第8図は上記実施例の変形例である。第4図に
示す第3実施例において、団扇状の回転体8が回転軸I
に固着されており、この回転体8の上部両側に対称的に
設けた一対の扇状の偏心ウェイト9が相対回動(揺動)
自在に軸支されている(このような偏心ウェイトを、以
下「可動偏心ウェイトjともいう)。そして、各偏心ウ
ェイト9同士がコイルばね10を介して回転体8の下部
に係着されている。OIは回転軸の中心を示し、0□は
軸支点の中心を示す。従って両者には!なる偏心量が設
けである。4 to 8 show variations of the above embodiment. In the third embodiment shown in FIG. 4, the fan-shaped rotating body 8 is
A pair of fan-shaped eccentric weights 9 provided symmetrically on both sides of the upper part of this rotating body 8 allow relative rotation (oscillation).
The eccentric weights 9 are freely supported (hereinafter also referred to as "movable eccentric weights J").The eccentric weights 9 are connected to the lower part of the rotating body 8 via coil springs 10. .OI indicates the center of the rotating shaft, and 0□ indicates the center of the shaft fulcrum.Therefore, both have an eccentricity of !.
回転軸1を回転すると、回転体8とともに偏心ウェイト
9も回転するが、回転角速度(つまり、回転数)が大き
くなると一対の偏心ウェイト9はコイルばね10のバネ
力に抗して相互に離れる方向(開く方向)に変位する。When the rotating shaft 1 is rotated, the eccentric weights 9 also rotate together with the rotating body 8, but as the rotational angular velocity (that is, the number of rotations) increases, the pair of eccentric weights 9 resist the spring force of the coil spring 10 and move away from each other. (opening direction).
この理由は、回転軸1が回転すると偏心ウェイト9には
遠心力fが働き、偏心ウェイト9には遠心力f×!の回
転モーメントが作用して、回転数が上昇すると両偏心ウ
ェイト9は相互に開く方向に02中心の回りに回動して
離れていくからである。そうすると、各偏心ウェイト9
の偏心量が減少することによって2つの偏心ウェイト9
の合成した重心位置(図示せず)が回転軸1の中心01
に近づく。かくして、角速度が大きくなっても偏心ウェ
イト9全体の偏心量が減少するから遠心力は大きくなる
ことなく一定範囲に抑えられるものである。The reason for this is that when the rotating shaft 1 rotates, a centrifugal force f acts on the eccentric weight 9, and the centrifugal force fx! This is because when the rotational moment acts and the rotational speed increases, both eccentric weights 9 rotate around the center 02 in the direction of mutual opening and move away. Then, each eccentric weight 9
By reducing the amount of eccentricity of the two eccentric weights 9
The synthesized center of gravity position (not shown) is the center 01 of the rotation axis 1
approach. In this way, even if the angular velocity increases, the amount of eccentricity of the entire eccentric weight 9 decreases, so that the centrifugal force does not increase and is suppressed within a certain range.
第5図は、一対の可動の偏心ウェイト9同士を、相対角
度制御手段たる流体シリンダ11で連結して、強制的に
両偏心ウェイト9の開き(相対角度)を制御しようとす
るものである。この場合、流体配管12は回転軸1内を
導通させて流体シリンダ11まで導設する。前記実施例
ではコイルばねのバネ定数を適切に選定しなければなら
ないが、この第4実施例では強制的に偏心ウェイト9の
偏心量を制御できるので便利である。つまり、この構成
によって駆動電動機の起動時には流体シリンダ11を伸
長させることにより2つの偏心ウェイト9をバランス位
置、つまり、遠心力が相互に打ち消し合う位置にもって
来れば、起振力が何ら発生しない状態をつくり出せるの
で、起動力(起動トルク)が小さくてすむ。そして、回
転数を上昇させるに伴い、流体シリンダ11を短縮させ
て2つの偏心ウェイト9の位相を変化させる、つまり、
両者の相対角度を小さくする方向に制御する。そうすれ
ば、前述した実施例と同様な作用が得られるものである
。FIG. 5 shows an attempt to forcibly control the opening (relative angle) of both eccentric weights 9 by connecting a pair of movable eccentric weights 9 with a fluid cylinder 11 serving as a relative angle control means. In this case, the fluid piping 12 conducts through the rotating shaft 1 and is led to the fluid cylinder 11 . In the embodiment described above, the spring constant of the coil spring must be appropriately selected, but in this fourth embodiment, the amount of eccentricity of the eccentric weight 9 can be forcibly controlled, which is convenient. In other words, with this configuration, when the drive motor is started, if the fluid cylinder 11 is extended and the two eccentric weights 9 are brought to a balance position, that is, a position where the centrifugal forces cancel each other out, no excitation force is generated. , the starting force (starting torque) can be small. Then, as the rotation speed increases, the fluid cylinder 11 is shortened to change the phase of the two eccentric weights 9, that is,
Control is performed to reduce the relative angle between the two. In this way, the same effect as in the embodiment described above can be obtained.
第6図(a) (b)の第5実施例では、回転軸1に拡
径した偏心軸IAが形成され、この偏心軸IAに相対回
動自在に一対の扇状の可動偏心ウェイト9が装着されて
いる。そして、偏心ウェイト9の下部同士がコイルばね
13で連結されている。01は回転軸1の中心を示し、
02は偏心軸IAの中心を示す。従って両者には!なる
偏心量が設けである。この場合の作用も第4図に述べた
実施例と同様である。すなわら、回転軸1が回転すると
偏心ウェイト9には遠心力fが働く。すると、偏心ウェ
イトには遠心力fx1の回転モーメントが作用して、回
転数が上昇すると両偏心ウェイト9はコイルばねのバネ
力に抗して相互に開く方向(相対角度が大きくなる方向
)に回動して離れていく。この例では第4図のものと比
較して、団扇状の回転体を省略でき、装置的に簡素化さ
れるというメリットがある。In the fifth embodiment shown in FIGS. 6(a) and 6(b), an eccentric shaft IA with an enlarged diameter is formed on the rotating shaft 1, and a pair of fan-shaped movable eccentric weights 9 are attached to the eccentric shaft IA so as to be relatively rotatable. has been done. The lower portions of the eccentric weights 9 are connected to each other by a coil spring 13. 01 indicates the center of the rotation axis 1,
02 indicates the center of the eccentric axis IA. Therefore, for both! The amount of eccentricity is provided. The operation in this case is also similar to the embodiment described in FIG. That is, when the rotating shaft 1 rotates, a centrifugal force f acts on the eccentric weight 9. Then, a rotational moment of centrifugal force fx1 acts on the eccentric weights, and as the rotational speed increases, both eccentric weights 9 rotate in a direction in which they are opened to each other (in a direction in which the relative angle becomes larger) against the spring force of the coil spring. move and move away. Compared to the example shown in FIG. 4, this example has the advantage that the fan-shaped rotating body can be omitted and the device is simplified.
第7図に示す第6実施例では、第5図の実施例における
流体シリンダの代わりに油圧ロークリアクチュエータ1
4を使用して、この場合も角速度に応じて強制的に2つ
の可動偏心ウェイト9の相対角度を制御しようとするも
のである。この実施例のメリットは、第5図と同様駆動
電動機の起動時には油圧をB室にかけることにより2つ
の偏心ウェイト9をバランスさせて遠心力が相互に打ち
消し合う位置に持って来ておけば、起動力が少なくてす
むということにある。そして、回転数を上昇させるに伴
い、油圧をA室に作用させて、2つの偏心ウェイトの位
相、つまり、両者の相対角度を小さくすれば他の実施例
と同様な作用が得られる。In the sixth embodiment shown in FIG. 7, a hydraulic low reactor 1 is used instead of the fluid cylinder in the embodiment of FIG.
4 to forcibly control the relative angle of the two movable eccentric weights 9 according to the angular velocity. The advantage of this embodiment is that, as in FIG. 5, when the drive motor is started, hydraulic pressure is applied to chamber B to balance the two eccentric weights 9 and bring them to a position where the centrifugal forces cancel each other out. The reason is that it requires less starting force. Then, as the rotational speed increases, by applying hydraulic pressure to chamber A and decreasing the phase of the two eccentric weights, that is, the relative angle between them, the same effect as in the other embodiments can be obtained.
第8図(a)(b)に示す第7実施例では、3つの偏心
ウェイト15.15.16が並設されており、そのうち
両側の偏心ウェイト15は回転軸1に固着された固定偏
心ウェイトである。中央の偏心ウェイト16は回転軸1
に相対回動自在に軸支された可動偏心ウェイトとして構
成されている。しかも、この中央の可動偏心ウェイト1
6の上面には係止棒17がその幅方向に突出するように
設けられている。第8図(a)の状態では、中央の偏心
ウェイトI6は他の両側の偏心ウェイト15に係止棒1
7を介して係止されている。この状態で、回転軸1を矢
印X方向に回転させると、両側の偏心ウェイト15と一
緒に中央の偏心ウェイト16も回転する。この場合は最
も合成重量の大きい偏心ウェイトが回転していることと
なるから、大振幅の起振力が得られる。一方、矢印Y方
向に逆回転させると両側の偏心ウェイト15は第8図(
b)のように、中央の偏心ウェイト16とは離れて、正
面視では全体が円板状になり、係止棒17が両側の偏心
ウェイト15に形成された係止溝18に嵌まり込み、こ
の状態で3つの偏心ウェイト15.15.16が回転す
るようになる。つまり、係止棒17と係止溝18によっ
て係止手段が構成されている。この場合には中央の偏心
ウェイト16によって両側偏心ウェイト15の重量の半
分が打ち消された格好となり(換言すれば、3つの偏心
ウェイトによる合成重心の位置が回転軸中心に近づき、
偏心量が減少する)、小振幅の振動特性に変化する。か
くして、この実施例では回転軸の回転方向によって、簡
単に振動特性を変化することができる。但し、いままで
の実施例では振動特性の無段階調整ができたのに対し、
この例は2段階調整のみできるタイプである。In the seventh embodiment shown in FIGS. 8(a) and 8(b), three eccentric weights 15, 15, and 16 are arranged in parallel, of which the eccentric weights 15 on both sides are fixed eccentric weights fixed to the rotating shaft 1. It is. The central eccentric weight 16 is the rotation axis 1
It is configured as a movable eccentric weight that is pivotally supported for relative rotation. Moreover, this central movable eccentric weight 1
A locking rod 17 is provided on the upper surface of 6 so as to protrude in the width direction thereof. In the state shown in FIG. 8(a), the central eccentric weight I6 is connected to the other eccentric weights 15 on both sides by the locking rod 1.
It is locked via 7. In this state, when the rotating shaft 1 is rotated in the direction of the arrow X, the central eccentric weight 16 is also rotated together with the eccentric weights 15 on both sides. In this case, since the eccentric weight with the largest combined weight is rotating, a large-amplitude excitation force can be obtained. On the other hand, when reversely rotated in the direction of arrow Y, the eccentric weights 15 on both sides are rotated as shown in FIG.
As shown in b), apart from the central eccentric weight 16, the entire body becomes disc-shaped when viewed from the front, and the locking rods 17 fit into the locking grooves 18 formed in the eccentric weights 15 on both sides. In this state, the three eccentric weights 15, 15, and 16 begin to rotate. In other words, the locking rod 17 and the locking groove 18 constitute a locking means. In this case, half of the weight of the eccentric weights 15 on both sides is canceled by the central eccentric weight 16 (in other words, the position of the composite center of gravity of the three eccentric weights approaches the center of the rotation axis,
(the amount of eccentricity decreases), and the vibration characteristics change to a small amplitude. Thus, in this embodiment, the vibration characteristics can be easily changed depending on the direction of rotation of the rotating shaft. However, whereas in the previous embodiments the vibration characteristics could be adjusted steplessly,
This example is a type that allows only two-step adjustment.
従って、偏心ウェイトを回転させる動力源としては、回
転数を変える機能を有するインバータ方式でなくともポ
ールチェンジ型の電動機でもよい。この実施例のものは
振動杭打機に好適であり、杭打ち、杭抜き作業の種類に
応して最適の振幅と振動数の組み合わせを最も簡素な構
成でもって実現できる点で他の実施例よりすくれている
と言える。Therefore, the power source for rotating the eccentric weight may be a pole change type electric motor instead of an inverter type having a function of changing the rotation speed. This embodiment is suitable for a vibratory pile driver, and is superior to other embodiments in that it can achieve the optimum combination of amplitude and vibration frequency with the simplest configuration depending on the type of pile driving and pile extraction work. It can be said that it looks better.
なお、上記構成においては、3つの偏心ウェイトの場合
を示したが、−船釣には奇数個の偏心ウェイトを装備し
て同様な作用を奏するように構成できるし、また、各偶
数個であっても、各偏心ウェイトの重量重心を異なるも
のに構成しておけば同様な作用が得られることは明らか
である。Although the above configuration shows the case of three eccentric weights, it is also possible to equip a fishing boat with an odd number of eccentric weights to achieve the same effect, or to use an even number of eccentric weights. However, it is clear that the same effect can be obtained by configuring each eccentric weight to have a different center of gravity.
以上説明した本発明によれば、次のような効果が得られ
る。According to the present invention described above, the following effects can be obtained.
(a)振動杭打機や振動式転圧機械等における作業にお
いて、地盤等の性質に対応して或いは作業の種類に応じ
て最適な振動特性を、合成遠心力を一定範囲内に抑えつ
つ実現できるような振動杭打機ないし転圧機械が、簡単
な構成でもって得られる。この結果、軽量でコンパクト
な且つ安価な機械を構成することが可能となる。(a) When working with vibratory pile drivers, vibrating compaction machines, etc., achieve optimal vibration characteristics depending on the nature of the ground or the type of work while suppressing the synthetic centrifugal force within a certain range. A vibratory pile driver or compacting machine that can perform the following tasks can be obtained with a simple configuration. As a result, it becomes possible to construct a lightweight, compact, and inexpensive machine.
特に、第、、第2発明の場合には、回転数(角速度)つ
まり、所定の振動数に応して所定の振幅が自動的に得ら
れる結果、所望の振動特性が得られる。また、第4発明
を除き、無段階の振動特性が得られる。In particular, in the case of the first and second inventions, a desired vibration characteristic can be obtained as a result of automatically obtaining a predetermined amplitude in accordance with the rotational speed (angular velocity), that is, a predetermined vibration frequency. Moreover, stepless vibration characteristics can be obtained except for the fourth invention.
(b)一対の偏心ウェイトの相対角度を強制的に変化さ
せることができるようにしておけば、バランス効果が得
られ、起動時のような不必要時には起振力を発生させな
いようにすることができる。そのため、駆動電動機の起
動力(起動トルク)が小さくてすみ、小型小容量の電動
機でよくなる。この結果、起動時のオーバカレントによ
る電動機の損傷事故も防止でき、装置として信軌性の高
いものが得られる。(b) By making it possible to forcibly change the relative angle of a pair of eccentric weights, a balance effect can be obtained and vibrational force can be prevented from being generated when unnecessary, such as during startup. can. Therefore, the starting force (starting torque) of the drive motor can be small, and a small and small capacity motor can be used. As a result, damage to the electric motor due to overcurrent during startup can be prevented, and a device with high reliability can be obtained.
(C)第4発明の場合には、よりシンプルな構成でもっ
て、回転方向を選択することで振動特性の2段階調整が
可能となる。(C) In the case of the fourth invention, with a simpler configuration, the vibration characteristics can be adjusted in two stages by selecting the rotation direction.
第1図〜第8図は、本発明の実施例であって、第1図(
a)(b)は第1実施例に係る起振力発生部の要部分解
斜視図と同正面図、第21は第2実施例に係る起振力発
生部の要部分解斜視図、第3図(a) (b)は第1図
の力学的模式図とその作用圓、第4図は第3実施例に係
る起振力発生部の要部正面図、第5図は第4実施例に係
る起振力発生部の要部正面図、第6図(a) (b)は
第5実施例に係る起振力発生部の要部斜視図とその正面
図、第7図は第6実施例に係る起振力発生部の要部正面
図、第8図(a)(b)は第7実施例に係る起振力発生
部の要部斜視図と回転方向を逆にした場合の状態を示す
斜視図である。
第9図(a)〜(d)は従来の一般的な振動発生機の原
理図、第10図は従来の偏心モーメントを変化させる方
法の一例を示す図である。
1・・・回転軸、IA・・・偏心軸、2.15・・・(
固定)偏心ウェイト、4・・・可動ウェイト9、I6・
・・(可動)偏心ウェイト、6.10.13・・・コイ
ルばね(弾性ばね)、11・・・(相対角度)制御手段
、
7・・・係止棒、
8・・・係止溝。1 to 8 show embodiments of the present invention, and FIG.
a) and (b) are an exploded perspective view and a front view of a main part of an excitation force generating section according to the first embodiment, and No. 21 is an exploded perspective view of an important part of an excitation force generation section according to a second embodiment. 3(a) and 3(b) are schematic mechanical diagrams of FIG. 1 and their working circles, FIG. 4 is a front view of the main part of the vibration force generating section according to the third embodiment, and FIG. 5 is a diagram of the fourth embodiment. FIGS. 6(a) and 6(b) are front views of the main parts of the vibrational force generating part according to the fifth embodiment, and FIG. 7 is a front view of the main parts of the vibrational force generating part according to the fifth embodiment. 8(a) and 8(b) are front views of the main parts of the vibration-exciting force generating part according to the sixth embodiment, and FIG. FIG. FIGS. 9(a) to 9(d) are diagrams showing the principle of a conventional general vibration generator, and FIG. 10 is a diagram showing an example of a conventional method for changing the eccentric moment. 1... Rotating axis, IA... Eccentric axis, 2.15... (
fixed) eccentric weight, 4...movable weight 9, I6...
...(movable) eccentric weight, 6.10.13... coil spring (elastic spring), 11... (relative angle) control means, 7... locking rod, 8... locking groove.
Claims (4)
変化させる振動発生機において、一の回転軸に固着した
固定偏心ウェイトに該回転軸に略垂直方向に移動可能に
可動ウェイトを設け、該可動ウェイトと該回転軸との間
に弾性ばねを介装したことを特徴とする可変型振動発生
機。(1) In a vibration generator that changes the vibration characteristics by changing the relative angle of the eccentric weight, a fixed eccentric weight fixed to one rotating shaft is provided with a movable weight so as to be movable in a direction substantially perpendicular to the rotating shaft. A variable vibration generator characterized in that an elastic spring is interposed between a movable weight and the rotating shaft.
変化させる振動発生機において、一の回転軸と一体的に
回転する回転体に対称的に一対の偏心ウェイトを相対回
転自在に軸支し、該回転軸の軸心に対し該偏心ウェイト
の軸支点を偏位させたことを特徴とする可変型振動発生
機。(2) In a vibration generator that changes the vibration characteristics by changing the relative angle of the eccentric weights, a pair of eccentric weights are symmetrically supported for relative rotation on a rotating body that rotates integrally with a rotating shaft. . A variable vibration generator, characterized in that the fulcrum of the eccentric weight is offset from the axis of the rotating shaft.
変化させる振動発生機において、一の回転軸に同心的に
一対の偏心ウェイトを対称的に相対回転自在に装着する
とともに、該一対の偏心ウェイトの間の相対角度を強制
的に変化させうる制御手段を設けたことを特徴とする可
変型振動発生機。(3) In a vibration generator that changes the vibration characteristics by changing the relative angle of the eccentric weights, a pair of eccentric weights are mounted concentrically on one rotating shaft so as to be relatively rotatable symmetrically, and the eccentric weights of the pair are A variable vibration generator characterized by being provided with a control means that can forcibly change the relative angle between weights.
変化させる振動発生機において、一の回転軸に奇数個ま
たは偶数個の偏心ウェイトを装着し、このうちの少なく
とも一つの偏心ウェイトは該回転軸に対して相対回転自
在に構成した可動偏心ウェイトとなし、他の偏心ウェイ
トは該回転軸に対して一体的に回転する固定偏心ウェイ
トとなし、、しかも、前記可動偏心ウェイトと固定偏心
ウェイトとの間に共回わり可能な係止手段を設けたこと
を特徴とする可変型振動発生機。(4) In a vibration generator that changes the vibration characteristics by changing the relative angle of the eccentric weights, an odd number or an even number of eccentric weights are attached to one rotating shaft, and at least one of these eccentric weights is The movable eccentric weight is configured to be rotatable relative to the axis, and the other eccentric weight is a fixed eccentric weight that rotates integrally with respect to the rotation axis, and the movable eccentric weight and the fixed eccentric weight are combined. A variable vibration generator characterized in that a locking means that can rotate together is provided between the vibration generator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17052990A JPH0460015A (en) | 1990-06-27 | 1990-06-27 | Variable vibration generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17052990A JPH0460015A (en) | 1990-06-27 | 1990-06-27 | Variable vibration generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0460015A true JPH0460015A (en) | 1992-02-26 |
Family
ID=15906621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17052990A Pending JPH0460015A (en) | 1990-06-27 | 1990-06-27 | Variable vibration generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0460015A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106638597A (en) * | 2017-03-05 | 2017-05-10 | 李沛 | Piling machine for containing river dike break |
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1990
- 1990-06-27 JP JP17052990A patent/JPH0460015A/en active Pending
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