(57)【要約】【課題】  公知発明（特開２００２−６６４５８号公報）に係る、揺動モータを設けた起振機の位相差制御技術を改良して、偏心重錘の回転速度と無関係に起振力を制御して、最大起振力を発生することもでき、起振力をゼロにすることもできるようにする。【解決手段】  従来例の揺動モータは、出力軸１６に１対のベーン１７，１７′が設けられるとともに、ハウジング１４に１対のブロック１５，１５′が設けられていたが、本発明においては、１対のベーンの内の片方（１７′）を削除して１個のベーン１７のみを残すとともに、１対のブロックの内の片方（１５′）を削除して１個のブロック１５のみを残す。これにより、ハウジング１４に対する出力軸１６の相対的な回動のストロークが著しく増大する。空洞２０および埋設された大比重金属２１は、出力軸のバランスを調整するために、バランスウェイト１９はハウジング１４のバランスを調整するために設けた。【選択図】図１
2010005605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
起振機に設けられている固定偏心重錘と可動偏心重錘との回転位相差を、油圧揺動モータによって増減制御する装置において、
油圧揺動モータの出力軸に設けられているベーンの個数が１個であり、
かつ、該油圧揺動モータのハウジング内周面に固着されて上記出力軸に接しているブロックの個数が１個であって、
ベーンを含む出力軸の総合重心が、該出力軸の回転中心線上に位置しているとともに、
ブロックを含むハウジングの総合重心が、該ハウジングの回転中心線上に位置していることを特徴とする、起振機の位相差制御装置。
【請求項２】
前記出力軸の中に空洞が形成され、
及び又は、出力軸の構成材料よりも比重の大きい部材が埋設されていて、
ベーンを含む出力軸の総合重心が、該出力軸の回転中心線上に位置しており、
かつ、ハウジングに対してバランサが固着されていて、ブロックを含むハウジングの総合重心が、該ハウジングの回転中心線上に位置していることを特徴とする、請求項１に記載した起振機の位相差制御装置。
【請求項３】
起振機に設けられている固定偏心重錘と可動偏心重錘との回転位相差を、油圧揺動モータによって増減制御する方法において、
油圧揺動モータの出力軸に対して、ベーンを１個のみ設けるとともに、
該油圧揺動モータのハウジング内周面に、上記出力軸に接するブロックを１個のみ設け、
かつ、ベーンを含む出力軸の総合重心を、該出力軸の回転中心線上に設定するとともに、
ブロックを含むハウジングの総合重心を、該ハウジングの回転中心線上に設定することを特徴とする、起振機の位相差制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は偏心重錘式の起振機に係り、固定偏心重錘に対する可動偏心重錘の回転位相差を増減制御することによって起振力を調節する装置、および同方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  この種の調節装置を備えた起振機は振動杭打抜機に賞用されている。
その理由は、起振機の回転速度を変化させることなく起振力を増減調節できるからであり、詳しくは以下の通りである。
偏心重錘式の起振機は、偏心重錘を回転させることによって振動を発生させる機器であって、発生する振動の周波数は偏心重錘の回転速度と等しい。
このため、杭打抜作業時に起振機を始動させると、偏心重錘の回転速度が次第に上昇して定格回転速度に達するまでの間に、振動数が次第に増加する。
振動数が増加する途中で、杭打抜き作業現場付近の構造物や機械類（例えばクレーンのブーム）の固有振動数と一致したとき、共振現象を生じて公害事故や破損事故を招く虞れが有る。【０００３】  こうした不具合を防止するため、固定偏心重錘と可動偏心重錘との位相差を１８０度にして、起振力ゼロの状態で始動し、回転速度が増加して付近構造物等の共振周波数区域を通過した後に、前記の位相差を減少させて起振力を発生させるという工法が広く行なわれており、この工法を実施するための装置も開発されている（例えば特開２００２−６６４５８号公報）。
図２は上記公知発明の１実施形態を描いた模式的な断面図であって、同公報の図２に対応する。ただし、構成部材に付記した符号数字およびアルファベットは修正してある。【０００４】  起振機ケース７を貫通して、内軸８ａと外管８ｂとから成る２重管８が配設されている。
上記の内軸８は回転駆動機器（例えばオイルモータ）１１によって回転駆動される。
固定偏心重錘９は、上記の内軸８ａに対してキーｋを介して固着され、該内軸８ａと同一回転速度，同一回転位相で回転する。可動偏心重錘１０は、上記の内軸８ａにより、ベアリングＢを介して相対的回動自在に支承されている。
上記の可動偏心重錘１０は、外管８ｂを介して可逆回動機構１２のボデー１２ａと一体的に結合されている。
そして、該可逆回動機構１２の出力軸１２ｂは、前記の内軸８ａに対して同心に、一体的に結合されている。符号１８を付して示したのは、可逆回動機構１２に対して作動油を送給するためのスイベルジョイントである。【０００５】  本図２に示した位相差制御装置が記載されている文献（特開２００２−６６４５８号公報）によれば、前記の可逆回動機構は油圧モータであると説明されており、その他の記載内容から推察すると、詳しくは油圧式の揺動モータである。
油圧揺動モータの模式図を図３に示す。
円筒形のハウジング１と同心に出力軸２が配置され、該出力軸２に対して対称に１対のベーン４ａ，４ｂが固着されており、該ベーン４ａ，４ｂの先端はハウジング１の内周面と密に接している。符号Ｔｖを付して示したのはベーンの厚さ寸法（回転円弧の接線方向寸法）である。
一方、ハウジング１の内周面には、１対のブロック３ａ，３ｂが固着されていて、前記の出力軸２に対して密に接している。符号Ｔｂを付して示したのはブロックの厚さ寸法である。【０００６】  図３において、ハウジング１ａに設けられた流出入孔１ａから、矢印ａのように圧力油を注入するとともに、流出入孔１ｂを大気圧に連通させると、符号５ａを付して示した密閉室の圧力が上昇し、加圧室として作用する。
上記圧力室は連通孔２ａを経て、符号５ｂを付した密閉室に流入し、この室も加圧室として作用する。
これにより、ベーン４ａ，４ｂは加圧室側の圧力油に押されて、図の左回り（反時計）方向に回動する。
解放室６ｂ内の作動油はベーン４ａに押され、連通孔２ｂを経て解放室６ａ内に流動し、該解放室内の作動油と一緒になって流出入孔１ｂから矢印ｂのように流出する。
また、上記と反対に、流出入孔１ｂから圧力油を注入するとともに流出入孔１ａを大気圧に連通させると、前記と反対の作用によって出力軸２が右回り（時計）方向に回動する。【０００７】  前掲の図２に示した公知発明においては、技術的範囲を広く表現するため符号１２の機器を「可逆回動機構」と表現し、詳細な説明には括弧書きで（例えば油圧モータ）と述べられている。
図２において「可逆回動機構」を「油圧揺動モータ」と読み換えると、
図２のボデー１２ａは図３のハウジング１に対応し、
図２の出力軸１２ｂは図３の出力軸２に対応していることが理解される。
図２に描かれている位相差調整式起振機中の可逆回動機構１２を油圧揺動モータで代替し、その要部を抽出して描いたイメージ図は図４のとおりである。符号Ｔｂはブロック１５の厚さ寸法（回転円弧の接線方向寸法）であり、Ｔｖはベーン１７の厚さ寸法である。【０００８】  図４において、内軸８ａが図外の回転駆動機器によって矢印θ方向に回転しているものとする。説明の便宜上、この矢印θ方向を右回り方向と呼ぶ。
油圧揺動モータ１３の出力軸１６は、前記の内軸８ａに結合されていて、右回り方向に回転せしめられる。
（注）油圧揺動モータが特殊な使い方をされているので、構成部材の一部は、その名称と作用とが一致しなくなっている。
例えば図４に示した内軸８ｂに直結された出力軸１６は、被動軸（ドリブンシャフト）として機能する。【０００９】  その構造から明らかなように、ハウジング１４と出力軸１６とは相対的に連続回転することができない（１８０度よりも小さい角度範囲内で往復回動できるだけである）。
従って、内軸８ｂと共に出力軸１６が矢印θ方向に連続的に回転すると、ハウジング１も矢印θ方向（右回り）に回転し、概要的に両者の回転速度が等しい。
これに伴って、ハウジング１４と一体的に結合されている外管８ｂも右回り方向に同期回転し、該外管８ｂに嵌着されている可動偏心重錘１０も右回り方向に同期回転する。
その結果、内軸８ａに嵌着されている固定偏心重錘９と、外管８ｂに嵌着されている可動偏心重錘１０とが、基本的には右回りに同期回転する。【００１０】  いま、本来の用法に従ってハウジング１４を静止部材と考えると、出力軸１６は右回り，左回り方向に往復回動せしめられる。
また、出力軸１６を基準にして考えれば、ハウジング１４が左回り，右回り方向に往復回動せしめられる。
本図４の用法（特開２００２−６６４５８号公報）においては出力軸１６を基準として、ハウジング１４が往復回動せしめられる。
図４に描かれている構成部分が組み立てられて運転されている状態を考えると、内軸８ａ、及び、これに固着された固定偏心重錘９が矢印θ方向に右回り回転している。この回転系を基準として位相差制御機能を考察すると次のとおりである。【００１１】  固定偏心重錘９に対し、内軸８ａを介して固着されて回転（右回り）している出力軸１６に対し、可動偏心重錘１０と一体的に連結されているハウジング１４が右回りに回動せしめられると、可動偏心重錘１０が固定偏心重錘に対して相対的に右回りする。すなわち位相が進む。
これと反対に、出力軸１６に対してハウジング１４が左回りに回動せしめられると、固定偏心重錘９に対して可動偏心重錘１０が相対的に左回りする。すなわち、位相が遅れる。
公知の位相差制御装置（特開２００２−６６４５８号公報）においては、上述のようにして、固定偏心重錘と可動偏心重錘との位相差が増減制御される。
ただし、固定偏心重錘と可動偏心重錘との間に本質的な差異は無く、どちらを基準として考えるかというだけの問題である。従って、両者を相互に置換して読み換えることもできる。ただし、局所的に任意に置換できるものではなく、置換する場合には、記述されている全ての「可動偏心重錘」と、全ての「固定偏心重錘」とを相互に置換しなければならない。
【特許文献１】  特開２００２−６６４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  （図４参照）この図に描かれている構成部分全体は、矢印θ方向に右回りに回転している。そして、出力軸１６に対してハウジング１４が相対的に右回り（矢印θ方向）すると、可動偏心重錘１０の位相が固定偏心重錘９に対して進む。
同様に、左回りすると位相が遅れる。
いま、内軸８ａが矢印θ方向に一定速度で回転しているものとすると、固定偏心重錘９と可動偏心重錘１０との位相差がゼロになったとき、起振力が最大になり、位相差が１８０度になったとき、起振力が最小になる（固定偏心重錘の変身モーメントが可動偏心重錘の偏心モーメントと等しければ起振力はゼロになる）。【００１３】  ところが、油圧揺動モータ１３の構造を見て容易に理解されるように、ハウジング１４と出力軸１６との相対的な回動は『ベーン１７とブロック１５との干渉』により制限されていて、１８０度回動は不可能である。
（図４と図３とを併せて参照）いま仮に、ベーンの厚さ及びブロックの厚さがゼロであるならば、出力軸とハウジングとが相対的に１８０度を限度として回動できる。
しかし、実際にはベーンもブロックも、機械的強度を維持するための厚さが不可欠であるから（図３および図４参照）ベーンには厚さ寸法Ｔｖが付されており、ブロックには厚さ寸法Ｔｂが付されている。このため、ハウジングと出力軸とが相対的に１８０度回動することはできない。
一方、先に考察したように、固定偏心重錘と可動偏心重錘との位相差を１８０度変えなければ、起振力を最大値と最小値とに変化させることができない。【００１４】  こうした事情が総合されて、従来技術においては、最小起振力をゼロならしめんとすると最大起振力を発揮することができず、
最大起振力を発生させようとすると、最小起振力がゼロにならなかった。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、その目的は、固定偏心重錘と可動偏心重錘との回転位相差を、１８０度若しくはそれ以上変化せしめ得る位相差制御技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  上述の目的を達成するために創作した請求項１の発明装置は、起振機に設けられている固定偏心重錘と可動偏心重錘との回転位相差を、油圧揺動モータによって増減制御する装置において、
油圧揺動モータの出力軸に設けられているベーンの個数が１個であり、
かつ、該油圧揺動モータのハウジング内周面に固着されて上記出力軸に接しているブロックの個数が１個であって、
ベーンを含む出力軸の総合重心が、該出力軸の回転中心線上に位置しているとともに、
ブロックを含むハウジングの総合重心が、該ハウジングの回転中心線上に位置していることを特徴とする。
ただし、前記の回動角度が１８０度であることは、１８０度の回動が可能であることを意味するものである。例えば外部にストッパを設けるなどして全回動ストロークを利用せず、１８０度未満で使用しても本発明の技術的範囲に属する。【００１６】  請求項２の発明装置の構成は、前記請求個１の発明の構成要件に加えて、
前記出力軸の中に空洞が形成され、
及び又は、出力軸の構成材料よりも比重の大きい部材が、該出力軸の中に埋設されていて、
ベーンを含む出力軸の総合重心が、該出力軸の回転中心線上に位置しており、
かつ、ハウジングに対してバランサが固着されていて、ブロックを含むハウジングの総合重心が、該ハウジングの回転中心線上に位置していることを特徴とする。【００１７】  請求項３に係る発明方法は、起振機に設けられている固定偏心重錘と可動偏心重錘との回転位相差を、油圧揺動モータによって増減制御する方法において、
油圧揺動モータの出力軸に対して、ベーンを１個のみ設けるとともに、
該油圧揺動モータのハウジング内周面に、上記出力軸に接するブロックを１個のみ設け、
かつ、ベーンを含む出力軸の総合重心を、該出力軸の回転中心線上に設定するとともに、ブロックを含むハウジングの総合重心を、該ハウジングの回転中心線上に設定することを特徴とする。
ただし、本発明においてベーンを１個のみ設けるとは、揺動モータのベーン（出力軸側の羽根）として機能する部材の設置個数が１個に限定される意であって、完全に機能しないベーン形状の部材は数えない。
同様に、ブロックを１個のみ設けるとは、揺動モータのブロック（ハウジング側の羽根ないし仕切り部材）として機能する部材の設置個数を１個に限定するものである。
【発明の効果】
【００１８】  請求項１の発明装置を適用すると、揺動モータのベーンが１個であり、かつブロックが１個であるから、
ベーンを連設された出力軸と、ブロックを固着されたハウジングとが、相対的に略１回転することができる。詳しくは、ベーンの厚さ寸法とブロックの厚さ寸法との和に対応する寸法だけ、回動ストローク（周長）から差し引かれるので、３６０度ではなく、約３００度であるが、起振機の位相差制御に必要な角度は１８０度であるから、３００度のストローク全部は利用せず、略１８０度を利用することになる。【００１９】  揺動モータという機器における通常の使用形態は、ハウジングを静止状態に保って出力軸を往復回動（揺動）させる。しかし、この揺動モータによって起振機の位相差制御を行なう場合は（図５参照）ハウジングも出力軸も一緒に（同期して）高速で回転（例えば毎分１０００回転）する。
このため、出力軸，ハウジングそれぞれに、偏心すること無くバランスしていることが必要である。
従来例の揺動モータは、２個のバランサ、及び２個のベーンが、それぞれ対称に設けられていたから、ハウジングや出力軸の重心は意識しなくても回転中心線上に位置していた。
このような一般的情況の下でベーンの個数やブロックの個数を１個にすると、出力軸やハウジングに偏心を生じる。そこで請求項２の発明を適用することによって、出力軸およびハウジングそれぞれの総合重心が回転中心線上に位置せしめられ、高速回転しても異常振動を発生しない。
上述の構成，作用から明らかなように、請求項２の本質的部分は、出力軸やハウジングの重心位置を回転中心線上に設定することである。
従って、外見的に認識し得るバランサが設けられていなくても、１個のみのブロックを含めたハウジングの総合重心が回転中心線上に位置していれば本発明と均等であって、その技術的範囲に属する。
同様に、外見的に認識し得る空洞や埋設部材が無くても、１個のみのベーンを含めた出力軸の総合重心が回転中心線上に位置していれば本発明と均等であって、その技術的範囲に属する。【００２０】  請求項３の発明方法を偏心重錘式の起振機に適用すると、有害な異常振動を生じる虞れ無く、固定偏心重錘と可動偏心重錘との位相差を１８０度変化させて、起振力を最大値からゼロまでの間で任意に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  図５は本発明の１実施形態の概要を模式的に描いた分解斜視図であって、前掲の図４（公知発明・特開２００２−６６４５８号公報）に本発明を適用して改良した状態の概要を表している。
図５（実施形態）が図４（公知発明）に比して異なる点、すなわち本発明を適用して改良した事項は次のとおりである。
図４の出力軸１６には２個のベーン１７が設けられているが、図５の出力軸１６にはベーン１７が１個だけ設けられており、
図４のハウジング１４には２個のブロック１５が設けられているが、図５のハウジング１４にはブロック１５が１個だけ設けられている。【００２２】  図４の従来例（公知発明）においては、ハウジング１４と出力軸１６とが相対的に回動し得る角度は、
１８０度−「厚さ寸法Ｔｂ＋厚さ寸法Ｔｖに対応する角度」
であった。これに対し、図５においてハウジング１４と出力軸１６とが相対的に回動し得る角度は、
３６０度−（厚さ寸法Ｔｂ＋厚さ寸法Ｔｖに対応する角度）
である。ただし、上記の「対応する角度」とは、回転中心を基準とした「見込む角度」である。説明の便宜上、この角度を角φと名付ける。【００２３】  （図５参照）固定偏心重錘９は内軸８ａを介して出力軸１６に直結されており、可動偏心重錘１０は外管８ｂを介してハウジング１４に直結されている。
このため、前述のごとくハウジング１４と出力軸１６とが相対的に３６０度−角φだけ回動できることは、固定偏心重錘と可動偏心重錘とが相対的に３６０度−角φだけ回動し得ることを意味する。
前記ベーンの厚さ寸法Ｔｖおよびブロックの厚さ寸法Ｔｂは、それぞれ設計的考慮に基づいて設定される。従って、前記の角φも一定置ではない。
しかし、通常の設計条件において角φは９０度未満であり、３６０度−角φの値を１８０度以上ならしめることは極めて容易である。【００２４】  本発明が目的とするところの「起振力を最大値とゼロとの間で調節する」という機能を得るために「可動偏心重錘と固定偏心重錘とを相対的に１８０度変化させること」すなわち「可動偏心重錘と固定偏心重錘との位相差を１８０度変化させること」を必要とするが、１８０度以上の変化は必要としない（いま仮に、１８０度を超えて変化し得るとしても、実際に構成する起振力制御装置は、その機能の全部を利用せず、１８０度の回動ストローク部分だけを使用することになる）。
図５を参照して以上に述べたところにより、本実施形態においては「起振力を最大値とゼロとの間で調節する」という発明目的が達成されていることが分かる。【００２５】  前述のごとく、揺動モータのベーン設置個数およびブロック設置個数を減らして１個としたために派生する問題、および、その対処について以下に説明する。
図１（Ａ）は、本発明の１実施形態の断面を実線で描くとともに、従来例の構成部材を仮想線で付記してある。出力軸１６と同心の中心孔は、内軸８ａ（図５参照）を嵌着するためのものである。
同様に図１（Ｂ）は、上記と異なる実施形態の断面を実線で描くとともに、従来例の構成部材を仮想線で付記してある。
（Ａ），（Ｂ）両図に共通して、従来例の揺動モータには１対のベーン１７，１７′が設けられていたが、本発明を適用してベーン１７′を削除し、ベーン１７の１個のみを残した。このため、ベーンを含む出力軸の重心位置が、該出力軸の回転中心線上から変位して偏心する。
同様に、１対のブロック１５，１５′の内の片方（１５′）を削除して、１個のブロック１５のみを残したので、ブロックを含むハウジングの重心位置が偏心する。【００２６】  揺動モータの通例的な使用の形態においては、ハウジングが静止部材であり、出力軸は低速で往復回動するだけであるから、これらの部材の重心位置について別段の配慮を必要としなかった。
しかし、前記の公知発明（図２）および、これを改良した本発明においては、可逆回動機構である揺動モータのアッセンブリを高速（例えば１０００ｒｐｍ）で回転させるので、構成部材が偏心していると、不慮の不都合（例えば異常振動の発生）を招く虞れが有る。【００２７】  上述の偏心を防止するため、図１（Ａ）の実施形態においては、１個のベーン１７の根本付近に位置せしめて、出力軸１６の中に空洞２０を設け、ベーンを含む出力軸の総合重心が回転中心Ｏと一致するようにバランス調整する。
図１（Ｂ）の実施形態においては、前記の空洞２０の形成区域をベーン１７の内部まで延伸するとともに、
回転中心Ｏに関してベーン１７と反対側に、鉛の小塊２１を埋設した。具体的には、該部に穿った穴の中へ鉛の小片を挿入し、圧力または打撃を与えて塑性変形させることによって穴を埋めた。
本発明を実施する際、溶融した鉛を注入して固化させても良いが、前述のように組成変形を利用した方が重量制御が正確であるから望ましい。
本発明を実施する際、埋設する部材の材質は鉛に限定されない。要するに出力軸を構成している材料よりも比重の大きい物質であれば良い。【００２８】  ベーンに関する対策と同様に、回転中心Ｏに関してブロック１５と反対側にバランスウェイト１９を配置し、ハウジング１４の外周面に固着する。これにより、ブロック１５を含むハウジング１４の総合重心が回転中心Ｏと一致する。
これにより、揺動モータをアッセンブリで回転させても、該揺動モータから異常振動を発生するなどの、回転部材の偏心に因る不具合を生じる虞れが無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】  本発明に係る位相差制御装置の１実施形態における要部を模式的に描いた部分断面図であり、（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ互いに異なる実施形態である。
【図２】  公知発明（特開２００２−６６４５８号公報）に係る位相差制御装置の実施形態を描いた断面図である。
【図３】  公知の油圧式揺動モータの構造機能を説明するために示した模式的な断面図である。
【図４】  前掲の図２に示した公知発明に係る位相差制御装置の要部を抽出して描いた分解斜視図である。
【図５】  前掲の図４の公知発明に対して本発明を適用して改良した状態を描いた分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】  ８…２重管
８ａ…内軸
８ｂ…外管
９…固定偏心重錘
１０…可動偏心重錘
１３…油圧揺動モータ
１４…ハウジング
１５…ブロック
１５′…本発明を適用して削除したブロックの旧位置
１６…出力軸
１７…ベーン
１７′…本発明を適用して削除したベーンの旧位置
１８…スイベルジョイント
１９…バランスウェイト
２０…空洞
２１…埋設された大比重部材としての埋設鉛
【図１】
2010005605.tif 000003
【図２】
2010005605.tif 000004
【図３】
2010005605.tif 000005
【図４】
2010005605.tif 000006
【図５】
2010005605.tif 000007