(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部質量体に所属するモータ（２０）によってクランク機構（２６５，２８，３０）を介して直線的に往復運動するように駆動可能な作業質量体（１２）と、前記モータ（２０）によって回転駆動可能であり且つ前記作業質量体（１２）の運動に基づき上部質量体に作用する力とは逆の力を生ぜしめることのできる対応質量体（５９，６１）とを備えた作業装置において、前記対応質量体が、クランク機構の回転軸線を中心として回転可能な第１の遠心調速機おもり（６１）と、この第１の遠心調速機おもり（６１）に対して逆方向で回転可能な第２の遠心調速機おもり（５９）とを有している形式のものにおいて、
第２の遠心調速機おもり（５９）が、クランク機構の回転軸線に対してほぼ同軸的に配置された回転軸線を中心として回転可能に配置されていることを特徴とする作業装置。
【請求項２】
両遠心調速機おもり（５９，６１）の慣性モーメントと相互位相位置とが、これらの遠心調速機おもりが作業質量体（１２）の運動に基づき惹起される上部質量体の運動に抗して作用する振動を生ぜしめるように調整されている、請求項１記載の作業装置。
【請求項３】
第２の遠心調速機おもり（５９）の回転軸線が、クランク機構の回転軸線に対して相対的に、作業質量体（１２）の運動方向でややずらされて配置されている、請求項１又は２記載の作業装置。
【請求項４】
クランク機構の運動が、該クランク機構の駆動軸（２２）の周面に係合するコネクティングロッド（３２）を介して伝達可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の作業装置。
【請求項５】
コネクティングロッド（３２）が、該コネクティングロッドの力伝達線に配置された切欠きを備えたロッドを有している、請求項４記載の作業装置。
【請求項６】
第１の遠心調速機おもり（６１）と、第２の遠心調速機おもり（５９）とが、駆動軸（２２）によって回転駆動される、請求項４又は５記載の作業装置。
【請求項７】
遠心調速機（５９，６１）によって生ぜしめられる振動が、作業質量体（１２）の運動に対して１８０°とは異なる値だけ位相をずらされている、請求項２記載の作業装置。
【請求項８】
上部質量体に所属するモータ（２０）によってクランク機構（２６，２８，３０）及びばねセットを介して直線的に往復運動するように駆動可能な作業質量体（１２）と、前記モータ（２０）によって駆動される可動の対応質量体（４０；４０１；４０ａ２，４０ｂ２）とを備えた作業装置において、
対応質量体（４０；４０１；４０ａ２，４０ｂ２）が、作業質量体（１２）の運動方向に対して平行に、該作業質量体の運動に対して相対的に１８０°とは異なる位相ずれを以て直線的に往復運動可能であることを特徴とする作業装置。
【請求項９】
対応質量体（４０；４０１；４０ａ２，４０ｂ２）が、クランク機構に設けられた補償偏心装置（３０；３０１；３０ａ２，３０ｂ２）によって駆動されている、請求項８記載の駆動装置。
【請求項１０】
対応質量体が、それぞれクランク機構に回転可能に連結された、対応配置された偏心ディスク（３７，３９）に設けられた各１本の偏心ピン（３０ａ２，３０ｂ２）によって駆動されている２つの部分質量体（４０ａ２，４０ｂ２）から成っている、請求項８記載の作業装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、作業装置、特に地面圧縮のためのスタンピング装置又はハンマーであって、上部質量体に所属するモータによってクランク機構とばねセットとを介して直線的に往復運動するように駆動される、スタンピング式又は打撃式作業質量体が設けられている形式のものに関する。
このような形式の公知のスタンピング装置は、上部質量体がスタンピング装置の全質量の約３分の２を有し、打撃式作業質量体又は下部質量体が３分の１を有しているのに対して、上部質量体と作業質量体とからそれぞれ進んだ経路は、逆の比率で相対して位置するように設計されている。この場合、上部質量体は２５〜３０ｍｍのオーダで運動する。
上部質量体のこの運動は、１０〜１１Ｈｚの周波数においてはネガティブな影響を有している。なぜならば、この振動は作業装置をガイドフレームを介してガイドする人間の身体、特に手及び腕に伝達されるからである。
身体へのこの振動伝達は、ゴム部材を適当に取り付けることにより大部分を緩衝することができるが、取り付けられた駆動モータの高負荷も、その構造とは無関係に生ぜしめられる。
この問題は、生ぜしめられる振動によって極めて激しく損傷される恐れのある別の装置又は車両に、作業装置を取り付ける際にも生じる。
スタンピングシステムの出力性能は、概ね上部質量体に関連している。それというのも、極端に大きな作業質量体又は極端に高い作業質量体速度は、上部質量体を過度に運動させ、上で述べた問題を増大させるからである。
上部質量体の増大により、前記の不都合な作用は部分的に阻止され得るが、スタンピング装置の総重量が増大され、これにより駆動モータの出力量が増加する。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９２５８７０号明細書に基づき公知のスタンピング装置では、スタンピングフットが、上部質量体に所属するモータによってダブルクランク機構を介して駆動可能である。駆動出力は、互いに噛み合う２つにクランクディスクに設けられた複数の歯車を介して配分され、前記クランクディスクは、対応配置されたコネクティングロッドを介してそれぞれスタンピングフットに結合されたロッドを駆動する。逆方向に回転する前記クランクディスクには、遠心力の水平分力が相互に相殺されるのに対して鉛直分力は加算されて、スタンピングフットの振動に基づきスタンピング装置ケーシングに作用する振動に抗して作用するように、それぞれ遠心調速機おもりが固定されている。上で述べた装置は、上部質量体をスタンピングフットに結合する２本のロッドを準備すること、並びに噛み合う複数のクランクディスクに基づき大きなボリュームの構成を要求する。スタンピング装置の総重量は相当なものである。
本発明の課題は、総質量を著しく増大させること無く、上部質量体の十分な安定化を、作業装置のコンパクトな構成において達成することである。
この課題は、本発明では、請求項１及び請求項８に記載の作業装置によって解決される。本発明の別の有利な改良は、従属請求項に記載されている。
請求項１によれば、当該作業装置は、第２の遠心調速機おもりがクランク機構の回転軸線に対してほぼ同軸的に配置された回転軸線を中心として配置されていることを特徴としている。つまり、対応質量体は、クランク機構の回転軸線に直接に載着された第１の遠心調速機おもりと、この第１の遠心調速機おもりに後置された第２の遠心調速機おもりとから成っている。この第２の遠心調速機おもりは、第１の遠心調速機おもりとほぼ同じ慣性モーメントを有しており、クランク機構の回転軸線に対して、且つ作業質量体の運動方向に対して平行に、ややずらされた回転軸線を中心として、第１の遠心調速機おもりに対して逆方向で駆動されている。
請求項８に記載の本発明の別の構成は、対応質量体が作業質量体の運動方向に対して平行に、該作業質量体の運動に対して相対的に１８０°とは異なる位相ずれ以て直線的に往復運動可能であることを特徴としている。
上部質量体は、それ自体ケーシングに支持されているクランク機構によって、該クランク機構がコネクティングロッド、ガイドピストン及びばねセットを介して作業質量体、延いてはスタンピングフットを下方に向かって押圧することにより、上方に向かって瞬時に押圧される。その結果、前記ばねセットにおいては、ガイドピストンの下降運動時にまず当該ばねがエネルギ吸収下で緊張され、これにより生ぜしめられた遅延を以て前記ばねは次いで、蓄えられたエネルギを再びスタンピングフットの下降負荷のために放出する。対応質量体の運動を作業質量体の運動にできるだけ正確に合わせたい場合は、前記遅延を考慮しなければならない。作業質量体がクランク機構のクランクピンによって再び上方に向かって引き上げられると、上部質量体は下方に向かって運動させられる。
従って、別の有利な構成では、クランク機構に結合されたばねセットの端部の運動と、対応質量体の運動とが、クランク角に関して、ばねセットの構造パラメータから導出された位相ずれを１８０°から差し引いた分だけ相互にずらされている。
クランク機構によって、上部質量体の振動運動は作業質量体に対して相対的に形成され、ばねセットに結合されたクランクが前記ばねセットに面した頂点を越えて初めて、それまでばねセットに蓄えられていたエネルギが、スタンピング又は打撃エネルギとして解放されるので、この時点においてようやく、対応質量体の反動が、上部質量体の運動を緩衝するために所望される。つまり、作業質量体から最も遠くに離れた位置における対応質量体の運動は、ばねセットに結合されたクランクが、前記ばねセットに面した頂点を通過して初めて行われることが望ましい。このことは、実際には少なくともほぼ構造パラメータに合わされなければならない、上で述べた位相ずれによって達成される。
更に別の有利な構成では、対応質量体は上部質量体において、作業質量体の運動方向に対して平行に案内されている。この場合、対応質量体が、クランク機構に設けられた補償偏心装置によって、例えばコネクティングロッドを介して駆動されているという、有利な構成が得られる。別の有利な構成では、対応質量体と補償偏心装置との間の結合部が、クランク摺動部として構成されていてよい。
更に別の有利な構成では、対応質量体は、それぞれクランク機構の一方の側若しくは他方の側に、該クランク機構の回転軸線に関してほぼ同じ高さで配置された２つの部分質量体から成っており、各部分質量体は、クランク機構に回転可能に連結された偏心ディスクに設けられた、当該部分質量体に対応配置された偏心ピンによって駆動されている。この場合、偏心ピンと所属の各部分質量体との間の結合部は、それぞれクランク摺動部として構成されている。
更に別の有利な構成では、対応質量体は、上部質量体において互いに平行な軸線を中心として回転可能に支承された、逆方向で回転するようにクランク機構によって駆動される複数のアンバランス体から成っており、これらのアンバランス体の慣性モーメント及び相互位相位置は、作業質量体に抗して作用するように方向付けられた振動を生ぜしめるように調整されている。この場合、更に別の構成では、対応質量体は、作業質量体の運動方向に対して対称的に隣接して、前記作業質量体の運動方向においてほぼ同じ高さで配置された、逆方向で回転可能に互いに直接に連結された、クランク機構によって駆動される２つの遠心調速機おもりから成っている。
横力を防止するための更に別の有利な構成では、対応質量体は、クランク機構の軸に直接に載着された第１の遠心調速機おもりと、作業質量体の運動方向に対して対称的に隣接して、前記作業質量体の運動方向においてほぼ同じ高さに配置された、互いに等しい慣性モーメントの２つの第２の遠心調速機おもりとから成っており、これらの第２の遠心調速機おもりは、それぞれ第１の遠心調速機おもりに対して逆方向で回転可能にクランク機構によって駆動されており且つ慣性モーメントは、それぞれ第１の遠心調速機おもりの慣性モーメントの約半分である。
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
第１図は、本発明により構成されたスタンピング装置の第１実施例を、クランク軸を含む平面で部分的に断面して、クランク軸に対して横方向で見た側面図であり、
第２図は、クランク軸に対して直角な平面で、第１図に示した実施例のクランク機構のケーシングを断面して詳細に示した図であり、
第３図は、第２実施例によるスタンピング装置の上端部の、第１図に類似した図であり、
第４図は、第２実施例の、第２図に類似した断面図であり、
第５図は、第３実施例の、第４図に類似した断面図であり、
第６図は、第４実施例の、第４図に類似した断面図であり、
第７図は、第５実施例の、第４図に類似した断面図であり、
第８図は、第６実施例によるスタンピング装置の上端部の、第３図に類似した図であり、
第９図は、第６実施例の、第４図に類似した断面図である。
第１図に示した、全体的に符号１０の付されたスタンピング装置においては、図面を見やすくするためにガイドフレームは図示されていない。このスタンピング装置は、下側でスタンピングフット１２において終わっており、このスタンピングフット１２は、スタンピング装置１０の上部域に示したクランクケース１４に対して、運動軸線１６の方向で往復運動を実施することができる。このためには、スタンピング装置の外側ライニングは弾性的な材料から成るベローズ状区分１８を有している。
クランクケース１４の片側には駆動モータ２０が固定されており、この駆動モータ２０は、ピニオン２４の設けられた駆動軸２２を駆動する。前記ピニオン２４は、周面に歯列の設けられたクランクディスク２６に噛み合っている。このクランクディスク２６は、約１８０°だけずらされた２本のクランクピン２８，３０を支持している（第２図）。このクランクピン２８は、駆動軸２２の周囲に係合するＵ字形のコネクティングロッド３２を介してガイドピストン３４に結合されており、このガイドピストン３４は、クランクケース１４に結合されたピストンガイド３６内で運動軸線１６の方向で可動に配置されており且つ第１図ではベローズ状区分１８によって覆われているが、ばねセットを介してスタンピングフット１２に結合されている。補償偏心装置として働くクランクピン３０には、コネクティングロッド３８を介してピストン４０が結合されており、このピストン４０もやはり、運動軸線１６の方向で可動にピストンガイド４２内に配置されており且つコネクティングロッド３８と一緒に、本発明により規定された作業質量体に対する対応質量体を形成している。
第２図には、クランクピン２８，３０の間の１８０°の角距離が示されている。これにより、ばねセット（図示せず）に結合されたガイドピストン３４が下死点に到達すると、ピストン４０若しくは対応質量体は上死点に達することになる。但し、既に述べた理由に基づき、ピストン４０はばねセットの構造的な特徴に関連して、上死点に時間的に遅れて到達することが望ましい。このためには、１８０°よりも所定の位相ずれ角度だけ小さな角距離を選択する必要がある。実際には、この位相ずれ角度は７０〜１００°であってよい。
第３図及び第４図に示した変化実施例では、駆動軸２２１に設けられたピニオン２４１に噛み合っているクランクディスク２６１に、クランクピン２８１，３０１を形成するために直角に曲げられたクランク２９が設けられている。この場合、このクランク２９の自由端部を形成するクランクピン２８１は滑石３１に係合しており、この滑石３１は、対応質量体として働くピストン４０１に形成されたガイドスリット３３に摺動可能に配置されている。前記ピストン４０１は、クランクケース１４１に形成されたピストンガイド４２１において、運動軸線１６に対して平行に可動案内されている。クランクピン２８１には、ばねセットへの運動伝達に役立つガイドピストン（図示せず）に結合するためのコネクティングロッド３２１が支承されている。この変化実施例の機能形式は、第１図及び第２図に示した構造と大体同じであるが、クランク摺動駆動装置による対応質量体の駆動に基づき、運動軸線１６の方向で短縮された構造が可能となる。
第５図には、やはり対応質量体のためのクランク摺動駆動装置を備えた変化実施例が示されており、この配置形式は更なる短縮を可能にする。ばねセットへの運動伝達のためにコネクティングロッド３２２用のクランクピン２８２の設けられたクランクディスク２６２は、このクランクディスク２６２に対して同軸的に配置された歯車３５に相対回動不能に結合されており、この歯車３５には、運動軸線１６の両側で該運動軸線１６に関して同じ高さで、周面に歯列の設けられた２つの偏心ディスク３７，３９が係合している。これらの偏心ディスク３７，３９は、それぞれ１本の偏心ピン３０ａ２；３０ｂ２を支持しており、これらの偏心ピン３０ａ２，３０ｂ２は、それぞれ等しく形成された２つのピストン４０ａ２；４０ｂ２の、当該偏心ピンに対応配置されたガイドスリット３３ａ２；３３ｂ２に係合している。前記ピストン４０ａ２；４０ｂ２は、共に対応質量体を形成しており且つこれらのピストンに対応配置された、クランクケース１４２に形成されたピストンガイド４２ａ２；４２ｂ２に、運動軸線１６に対して平行にシフト可能に支承されている。
以下の変化実施例は、直線的に運動する対応質量体を回転するアンバランス体によって代替している。
第６図に示した変化実施例では、コネクティングロッド３２３を作動させるためのクランクディスク２６３に、歯車３５３が相対回動不能且つ同軸的に結合されている。運動軸線１６の両側には、該運動軸線から等間隔を置いて、この運動軸線に関して同じ高さで互いに噛み合う、同じ大きさ及び歯数の歯付きディスク３７３，３９３が配置されており、これらの歯付きディスク３７3，３９３には、それぞれ遠心調速機おもり４１；４３が設けられている。歯付きディスク３７３は、歯車４５に相対回動不能且つ同軸的に結合されており、この歯車４５は、同じ歯数の前記歯車３５３に噛み合っているので、両遠心調速機おもり４１，４３は、規定された位相位置において、コネクティングロッド３２３の運動のために逆向きに運動する。この場合、遠心調速機おもり４１，４３は、その位置がそれぞれ運動軸線１６に対して鏡像的に向かい合うように配置されている。これにより、第１図及び第２図に示した実施例において斜めに直立するコネクティングロッド３８により惹起されるような横力も、第３〜５図に示したガイドスリット３３，３３ａ２，３３ｂ２における摩損も防止される。
第７図に示した変化実施例には、クランク機構に設けられた１方向だけに作用するアンバランス体と、このアンバランス体に対して逆向きの、質量補償を行い、延いてはあらゆる側方運動をも防止する２つのアンバランス体とが示されている。クランク機構に設けられたアンバランス体は、クランクディスク２６４に設けられた遠心調速機おもり４７によって形成されている。クランクディスク２６４と直径の合致した、遠心調速機おもり４１４，４３４の設けられた２つのディスク３７４，３９４は、運動軸線に対して対称的に配置されている。クランクディスク２６４とディスク３７４，３９４とは、スリップの無い伝動結合、例えばチェーン５１を介して一緒に運動するために、両ディスク３７４，３９４が同じ回転方向で、しかしクランクディスク２６４に対しては逆向きに運動するように結合されている。
第７図に示した変化実施例の改良である、第８図及び第９図に示した最後の変化実施例では、同じ方向で回転する２つのディスク３７４，３９４として、唯一のディスク５３が代わりに使用されている。このディスク５３は、駆動軸２２５の方向でクランクディスク２６５に対してずらされており且つ前記駆動軸２２５によって専用のピニオン５５と中間車５７とを介してクランクディスク２６５に対して逆向きに駆動され、且つ遠心調速機おもり５９が設けられている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003776130.tif 000008
【図８】
0003776130.tif 000009
【図９】
0003776130.tif 000010