(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧揺動モータのハウジングが、２重管の外管に接続されるとともに、該油圧揺動モータの出力軸が上記２重管の内軸に接続され、
かつ、上記の外管および内軸が、それぞれ固定偏心重錘または可動偏心重錘を取り付けられている、起振機の位相差制御装置において、
油圧揺動モータのハウジングに固着されたクラッチ固定板と、
油圧揺動モータの内軸に対して相対的な回動不能に、かつ軸心方向摺動可能に装着されたクラッチ可動板と、
クラッチ可動板に対してスラストベアリングを介して重ね合わされた、回転しない部材であるクラッチ押圧板とを具備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】
前記油圧揺動モータの軸端にスイベルジョイントが設けられており、
該スイベルジョイントとクラッチ押圧板との間にクラッチシリンダが設けられ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】
前記のクラッチシリンダがスイベルジョイントによって支持され、該スイベルジョイントを介して作動圧力油を送給されることを特徴とする、請求項２に記載した起振機の位相差制御装置。
【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２〜図４を参照して以上に説明した公知発明に係る位相差制御装置は、偏心重錘の回転速度を変えずに固定偏心重錘と可動偏心重錘との位相差を増減調節して起振力を調節するために創作され、今日に至るまで広く賞用されている。
現在の使用目的は主として、杭打抜作業を開始するために偏心重錘の回転駆動を始めた後、次第に回転速度を上昇させる場合、並びに、杭打抜作業を終了するために偏心重錘の回転駆動を止めた後、次第に回転速度が下降する場合に、上記回転速度が周辺構造物等の固有振動と共鳴（共振，同調と同意）する回転速度区域を『起振力ゼロの状態』で通過することである。【００１３】  ところが最近、前記の位相差制御による起振力の増減調節が、『振動・騒音公害防止』にも利用されている。その１例を以下に説明する。
杭打抜工事場の近傍に民家が有って、杭打抜機の起振機を定格性能で運転すると公害に関する法規制に抵触するが、起振力を定格の７０％に抑制して運転すると法規制に触れない…という場合が少なくない。
このような場合、前述の位相差制御による起振力の調節機能を利用して、７０％運転が行なわれる。【００１４】  図３および図４を併せて参照しつつ、前記の７０％出力運転を考察すると次のとおりである。
従来においては、固定偏心重錘９に対する可動偏心重錘９の位相差を略１８０度にした無負荷運転と、前記位相差をゼロ（又は最小）にした全負荷運転との、いわゆるオンオフ制御であった。
この場合（従来）、ハウジングと出力軸とが相対的にストローク一杯に回動して、ベーンがブロック（３ａ，３ｂ、又は１５）に当接した状態、又は図外のストッパが効いている状態になっていた。【００１５】  これに比して、前記の７０％出力状態では、ハウジングとベーンとの相対的な回動をストロークの途中で停止させておかねばならない。
ストッパ手段によらないで相対的回動を拘束するには（図３参照）流出入孔１ａ，１ｂの作動油流通を止めて、いわゆる『ベーンをオイルロックした状態』に保持する。
作動油の流出，流入が無ければ、加圧室５ａ，５ｂや解放室６ａ，６ｂの容積が変化せず、従ってハウジング１に対してベーン４ａ，４ｂが回動できないので、出力軸２の回動が阻止される。【００１６】  前記の流出入孔１ａ，１ｂに接続されている油圧操作弁（図外）を閉止して作動油の流動を遮断しておいても、（図３参照）ハウジング１とベーン４ａ，４ｂとの間に作動油の漏洩が有ると、出力軸２がハウジング１に対して相対的に回動する。従って起振力が変化する。
実際の作業状態においては、杭打抜機の運転者が手動操作でダイヤルを回して、振動公害，騒音公害が発生しない限度近くに設定する。
ところが前述の作動油漏洩が有るので起振力が次第に変化してしまう。このため、運転者は絶えず操作ダイヤルを操作して所望の起振力に調節しなければならない。【００１７】  本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、公知発明に係る位相差制御技術を改良して、運転者の操作によって設定された起振力の大きさが、作動油漏洩の影響を受けること無く一定に保持される制御装置、及び同制御方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】  上記の目的を達成するために創作した請求項１の発明に係る起振機の位相差制御装置は、油圧揺動モータのハウジングが、２重管の外管に接続されるとともに、該油圧揺動モータの出力軸が上記２重管の内軸に接続され、
かつ、上記の外管および内軸が、それぞれ固定偏心重錘または可動偏心重錘を取り付けられている、起振機の位相差制御装置において、
油圧揺動モータのハウジングに固着されたクラッチ固定板と、
油圧揺動モータの内軸に対して相対的な回動不能に、かつ軸心方向摺動可能に装着されたクラッチ可動板と、
クラッチ可動板に対してスラストベアリングを介して重ね合わされた、回転しない部材であるクラッチ押圧板とを具備していることを特徴とする。【００１９】  請求項２の発明に係る起振機の位相差制御装置の構成は、前記請求項１の発明の構成要件に加えて、前記油圧揺動モータの軸端にスイベルジョイントが設けられており、
該スイベルジョイントとクラッチ押圧板との間にクラッチシリンダが設けられていることを特徴とする。【００２０】  請求項３の発明に係る起振機の位相差制御装置の構成は、前記請求項３の発明の構成要件に加えて、前記のクラッチシリンダがスイベルジョイントによって支持され、該スイベルジョイントを介して作動圧力油を送給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】  請求項１の発明装置を適用すると、クラッチ機構を断状態にして油圧揺動モータを操作することにより、任意に位相差を制御することができ、かつ、該クラッチ機構を接状態にすると、調節された位相差がそのまま保持されて起振力が変わらない。
この機能を利用して、適宜に調節した作動状態（部分負荷率）を自動的に維持することができ、公害防止に貢献するところ多大である。【００２２】  請求項２の発明によると、非回転部材であるクラッチ押圧板と、非回転部材であるスイベルジョイントによって支持されるクラッチシリンダも非回転状態に保持される。このため、該クラッチシリンダに遠心力が作用せず、操作性や保守整備性が良い。【００２３】  請求項３の発明によると、クラッチシリンダに対して作動油を送給する管路を容易に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】  図１は、本発明に係る起振機の位相差制御装置の実施形態の模式図である。
符号１３を付して示したのは、位相差制御のための可逆回動機構としての油圧揺動モータである。
油圧揺動モータ（可逆回動機構）を位相差制御に用いた公知発明（特開２００２−６４４５８号公報）においては、図２に例示したように可逆回動機構のボデー（外筐）が回転部材である。
図１において、図示されている符号１３の部分は油圧揺動モータのハウジング（外筐）であり、外管８ｂと一体的に結合されている。
上記の外管８ｂと内軸８ａとは既述のとおり回転部材である。
一方、符号１８を付して示した機器は、内軸８ａ内に穿たれた油孔（図示省略）に圧力油を供給しているスイベルジョイントであって、その外筐は静止部材である。ここに静止部材とは、起振機のケース（図２において符号７の部材）に対して一体的に結合されているという意味である。【００２５】  図１を参照して本発明の実施形態を説明するにあたって、
符号１３を付して描かれている部材（油圧揺動モータ）が回転部材であること、及び、
符号１８を付して描かれている部材（スイベルジョイント）が静止部材であること、を再確認いただきたい。
内軸８ａ，外管８ｂは、もとより回転部材である。
符号１９を付して示した部材、及び符号２０を付して示した部材はクラッチ板である。
通常のクラッチ機構における１対のクラッチ板は回転動力を与えるドライブプレート（駆動板）と、回転動力を与えられるドリブンプレート（被動板）とに区分されるが、本発明においては駆動側，被動側という意識は無い。図２を参照して先に述べたように、可動偏心重錘１０は可逆回動機構（具体的には油圧揺動モータ）によって回転駆動されているから、固定偏心重錘や可動偏心重錘に対し、クラッチ機構を介して回転動力を伝達するという考えは無い。【００２６】  図１（本発明）に描かれている構成部分は、図２（公知発明）に鎖線で囲んで示した部分Ｉに対応している。
両図を対照すると、図１に描かれている油圧揺動モータ１３が回転部材であること、及び、内軸８ａ，外管８ｂが回転部材であること、並びに、スイベルジョイント１８が静止部材であるという関係が、いっそう明確に理解されよう。
共に回転部材である内軸８ａと外管８ｂとに、それぞれクラッチ板２０とクラッチ板１９とが取り付けられている。【００２７】  クラッチ板１９は外管８ｂに対して一体に連設されているのでクラッチ固定板と呼び、
クラッチ板２０は内軸８ａに対して、スプライン２１を介して相対的回動不能に、かつ軸心方向摺動可能に装着されている。これをクラッチ可動板と呼ぶ。
上記のクラッチ可動板２０をクラッチ固定板１９に向けて押し付けるための駆動手段として、クラッチシリンダ２３が複数個設置される。本実施形態においては、内軸８ａの中心線Ｘに関して対称に３個配設した。図には２個が現れ、１個は隠れている。
本実施形態においては、クラッチ機構の駆動手段であるクラッチシリンダ２３を、静止部材であるスイベルジョイント１８に取り付けて支持した。本発明を実施する際、上記クラッチシリンダをスイベルジョイント以外の静止部材に取り付けることもできる。【００２８】  静止部材に取り付けられている複数個のクラッチシリンダ２３によって、回転部材であるクラッチ可動板２０を押圧するため、スラストベアリング２２とクラッチ押圧板２５とが設けられている。
クラッチ押圧板２５は、複数個（本例では３個）のクラッチシリンダ２３の押圧力を受け、「Ｘ軸方向の合力」としてスラストベアリング２２に伝動する。スラストベアリング２２は、静止部材であるクラッチ押圧板２５から受けた押圧力を、回転部材であるクラッチ可動板２０に伝動し、該クラッチ可動板２０をクラッチ固定板１９に向けて押し付け、クラッチ機構を接状態ならしめて、内軸８ａと外管８ｂとの相対的な回動を阻止する。【００２９】  これによって、内軸８ａに取り付けられている固定偏心重錘９（図２参照）と、外管８ｂに取り付けられている可動偏心重錘１０との位相差が固定される。
固定偏心重錘と可動偏心重錘との位相差が固定されると、固定偏心重錘と可動偏心重錘との総合偏心モーメント量が不変となり、起振力が一定に保たれる（詳しくは、偏心重錘の回転速度が変わらない限り起振力が一定に維持される）。
クラッチシリンダ２３によるクラッチ押圧板２５の押圧を解除して、クラッチ可動板２０とクラッチ固定板１９との押圧を解消させると、外管８ｂと内軸８ａとの相対的回動の拘束が解除される。これにより、図２に表されている位相差制御装置本来の機能が発揮され、回転速度と無関係に起振力を増減制御し得るようになる。【００３０】  実際の杭打抜作業における起振機の位相差制御装置の作動状態を考察すると、
固定偏心重錘と可動偏心重錘との位相差を変化させるのは、運転開始時と運転終了時との比較的短時間であって、その他の期間はほとんど変化させない。
このため、クラッチ固定板１９に対するクラッチ可動板２０の押圧力を解除しなければならない時間は、運転時間中の僅少時間である。すなわち運転時間中の大部分は、位相差を一定に保っている。
こうした考察に基づいて本実施形態は、クラッチシリンダ２３内にスプリング手段を設けて、油圧力を与えられない状態では常時伸長するようになっている。すなわち、クラッチ機構が常時接状態に保たれるようになっている。
従って、内軸８ａと外管８ｂとの位相差が常時的に拘束されて一定に保たれ、起振力が一定に保たれる。【００３１】  図示を省略するが、図１の実施形態と異なる実施形態として、摩擦クラッチを電磁クラッチその他の方式のクラッチで代替することもできる。
また、外見的に認識できない形状の外管８ｂを構成することもできる。すなわち、図１に符号ｓを付して示した面をクラッチ固定板として利用しても同様の作用，効果を得ることができる。本発明において外管とは、可動偏心重錘と同期し、同相で回転する伝動部材をいう。なお、上記の可動偏心重錘は、先に段落００１１で説明したように、固定偏心重錘と置換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【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。
【符号の説明】
【００３３】  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
１６…出力軸
１７…ベーン
１８…スイベルジョイント
１９…クラッチ固定板
２０…クラッチ可動板
２１…スプライン
２２…スラストベアリング
２３…クラッチシリンダ（クラッチ駆動手段）
２５…クラッチ押圧板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0005239033.tif 000005