專利名稱：起振裝置的緩沖裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在利用起振機產生的振動的挖掘機或利用振動的板樁的打樁裝置中， 阻止起振機的振動傳遞至主體的空氣式緩沖裝置。
背景技術：
并用振動和旋轉的挖掘機對旋轉的挖掘軸傳遞振動，但振動傳遞至驅動挖掘軸旋 轉的液壓馬達等原動機或減速器也成為故障的原因，因此不理想，需要阻止振動的傳遞的 緩沖裝置。作為緩沖裝置，大多使用以簡單的結構獲得良好的緩沖作用的橡膠緩沖器。并 且，如專利文件1(日本特開平8-232570號公報)所記載的那樣，在風錘鉆中，具有代替橡 膠而利用氣缸的空氣緩沖裝置(空氣緩沖器)。專利文獻1 日本特開平8-232570號公報橡膠緩沖器具有固有振動頻率，因振動頻率引起共振而無法吸收振動，并且，在旋 轉 振動并用型的挖掘機中，當在挖掘時挖掘頭對挖掘面的按壓力增大時，有時固體的橡膠 緩沖器無法充分地吸收振動，緩沖作用不充分。在空氣緩沖裝置(空氣緩沖器)的情況下，用算式(1)表示空氣彈簧的固有振動頻率。K= Y · ρ · A2/v (1)這里，K 彈簧常數(shù)，Y 多變指數(shù)，ρ 氣缸內壓，A 活塞面積，V 氣缸內容積。根據(jù)算式(1)，推壓氣缸的力增大，氣缸內容積(ν)減小，氣缸內壓(ρ)變高，因此， 彈簧常數(shù)(K)增大。因此，能夠通過緩沖裝置所承受的外部條件(外力)使固有振動頻率 變化，所以能夠用作變更振動頻率而使用的起振裝置的緩沖裝置，并且，由于是利用氣體的 裝置，所以與利用橡膠的緩沖裝置相比，還能夠應對高振動。如圖6所示，組裝到挖掘裝置等中的起振裝置1是這樣的裝置使平行配置的兩個 偏心重物11、11向相反方向旋轉，使水平方向的振動相抵，僅取出上下方向的振動。組裝到 起振裝置1中的現(xiàn)有的緩沖裝置2在偏心重物11的殼體10的上部設置設有緩沖用的橡膠 承受板的框架28，在該框架28和滑動件29的內表面之間設有緩沖用橡膠24，起振裝置1 經(jīng)由緩沖用橡膠24固定于滑動件29。在起振裝置1的下端連結著以旋轉自如的方式安裝的主軸3，該主軸3的下方以能 夠上下移動的方式連接于減速器4，形成為從設于該減速器4的原動機(液壓馬達)5經(jīng)由 齒輪施加旋轉力的結構。起振裝置1產生的振動從起振裝置1傳遞至主軸3、鏜桿(未圖示)的末端的挖掘 頭(未圖示)。在減速器4內，主軸3沿上下方向可動，振動被緩沖而不會傳遞至減速器4。起振裝置1的殼體10的上部經(jīng)由緩沖用橡膠24固定于滑動件29，產生的振動通 過該緩沖用橡膠24衰減。作為緩沖裝置的橡膠的剪切應力(τ )為τ =G- δ/L,因此，該彈簧常數(shù)(K)為 K = A · G/L。
這里，τ 剪切應力，G 剪切彈性模量，L 橡膠的厚度，δ 撓曲量，Α:橡膠的剪切 面積。如上所述，由于使用橡膠的緩沖裝置具有固有振動頻率，所以不會產生共振，為了 對振動進行緩沖使得振動不會傳遞至主體，需要適當設計緩沖裝置，使得不會以裝置的固 有振動頻率的整數(shù)倍的振動頻率激振。但是，有時使起振裝置的振動頻率根據(jù)狀況變化而 使用，因此，使用必然產生固有振動頻率的橡膠的緩沖裝置是不優(yōu)選的。并且，橡膠存在無 法吸收高振動頻率的振動的缺點。作為將空氣用于緩沖裝置的空氣緩沖器，如專利文獻1(日本特開平8-232570)所 示，提出了這樣的技術使用由氣缸構成的空氣彈簧，對氣缸供給壓力空氣，根據(jù)上述算式 (1)調整彈簧系數(shù)來變更固有振動頻率。該方式在大型的裝置中不會特別成為問題，但在小型的裝置中裝備空氣壓縮機在 成本方面、小型化方面成為障礙，期待即使不需要空氣壓縮機也能夠變更彈簧系數(shù)的空氣 緩沖裝置。
發(fā)明內容
一種緩沖裝置，該緩沖裝置與起振裝置組合進行使用，由氣缸和活塞構成，其中， 在設于氣缸的吸排氣口設有單向閥，通過氣缸與活塞的相對運動，將大氣導入氣缸內，并且 自動地將大氣封入氣缸內，由此發(fā)揮緩沖作用。一般，在利用空氣的緩沖裝置中，若不利用壓縮機等供給空氣，則無法補充從密封 件部分等泄漏出去的空氣，但由于包括搭載緩沖裝置的起振裝置在內的鉆削動力頭能夠沿 著支柱上下移動，進而與活塞連接的起振裝置的重量大，因此，通過使鉆削動力頭上升，從 而緩沖裝置的活塞下降，大氣被抽吸至氣缸內，通過在其吸入口配置止回閥等單向閥，從而 防止空氣緩沖室內的空氣被壓縮時空氣流出。并且，通過在氣缸的底部配設橡膠、彈簧等彈性體，從而對活塞碰撞氣缸底部時的 沖擊進行緩沖，抑制振動的產生和噪音。
圖1是將緩沖裝置組裝到具有起振裝置的挖掘機中的狀態(tài)的剖視圖。圖2是本發(fā)明的緩沖裝置的放大剖視圖。圖3是將緩沖裝置組裝到具有起振裝置的挖掘機中的動作說明圖。圖4是將由兩個氣缸構成的緩沖裝置組裝到挖掘機中的狀態(tài)的剖視圖。圖5是由兩個氣缸構成的緩沖裝置的詳細剖視圖。圖6是現(xiàn)有的緩沖裝置的剖視圖。標號說明1起振裝置10 殼體11偏心重物13止轉件2緩沖裝置
21活塞
22氣缸
23空氣緩沖室
24橡膠(彈性體)
25止回閥
26活塞桿
271孔
28密封件
3主軸
4減速器
5原動機(液壓馬達)
6吸氣口
具體實施例方式實施例1在土壤污染調查機中，不優(yōu)選用水攪亂采集試料，因此，與普通挖掘不同，以無水 的方式進行挖掘。在無水挖掘的情況下，無法使用水向地上排出挖掘土砂，因此，挖掘土砂 的排除不充分，所以需要將挖掘土砂壓緊并壓入挖掘孔周圍的地層，挖掘頭始終在按壓于 挖掘面的狀態(tài)下進行挖掘。因此，緩沖的振動的方向僅為一個方向，僅對挖掘方向使緩沖作 用有效即可。如圖1所示，起振裝置1使收納于殼體10內的兩個偏心重物11向相反方向旋轉， 使水平方向的振動相抵而僅取出上下方向的振動。在起振裝置1的下部，經(jīng)由推力軸承31和徑向軸承32以能夠旋轉的方式安裝有 主軸3，由起振裝置1產生的振動傳遞至主軸3。該主軸3以能夠上下移動的方式裝配于減 速器4，設置于該減速器4的液壓馬達等原動機5的旋轉經(jīng)由齒輪41傳遞至主軸3，主軸3 在振動的同時旋轉。圖2示出緩沖裝置2的詳細情況，由活塞21和氣缸22構成的緩沖裝置2固定于 起振裝置1的下側，在活塞21和氣缸22中設有用于保持氣密的密封件28。在氣缸22的上 部設有吸氣口 6，在該吸氣口 6設有僅允許吸氣的止回閥25，當使活塞21下降時，空氣被抽 吸至氣缸22的內部從而使空氣填充至空氣緩沖室23中，但即使氣缸21上升，空氣緩沖室 23內部的空氣也不會被排出。如圖1所示，殼體10和氣缸22通過止轉件13連結，抑制起振裝置1因主軸3的 旋轉而旋轉。止轉件13的一個端部通過螺栓固定于殼體10，止轉件13的設有防脫用的膨 脹部的另一端部插入到設置于伸出部的孔中，該伸出部設置于氣缸22，氣缸22能夠相對于 起振裝置1上下移動。如圖2所示，在氣缸22的底部設有緩沖用的橡膠24，該橡膠24的表面形成凹凸， 以調節(jié)彈簧常數(shù)。該橡膠24能夠在某種程度上緩和活塞21與氣缸22底面碰撞時的沖擊， 從而能夠得到防振效果。由起振裝置1、緩沖裝置2和減速器4構成的鉆削動力頭D如圖3所示，以能夠上下移動的方式安裝于裝配在移動機中的支柱M，作為挖掘裝置而使用。在主軸3的下端利用下部螺釘連接著鏜桿，由起振裝置1產生的振動經(jīng)由主軸3 傳遞至鏜桿，進而傳遞至挖掘頭，從而進行挖掘。挖掘所需的挖掘頭對地面的按壓力通過使 鉆削動力頭D沿著支柱M下降時的力而得到。以下，對本發(fā)明的緩沖裝置的動作進行說明。在挖掘開始時使鉆削動力頭D沿著支柱M上升時，氣缸22上升，活塞21相對地下 降，形成空氣緩沖室23，周圍的大氣通過止回閥25被吸入，空氣填充至空氣緩沖室23。接著，當使鉆削動力頭D下降時，挖掘頭接觸挖掘面，因此活塞21無法下降，氣缸 22相對于活塞21相對地下降，因此，空氣緩沖室23的容積縮小，但止回閥25不會使空氣排 出到大氣側，因此，空氣緩沖室23的空氣被壓縮。當使鉆削動力頭D下降的力和通過空氣 緩沖室23的壓力而得到的力(截面積X空氣壓力)平衡時，鉆削動力頭D的下降停止。根據(jù)此時的狀態(tài)，基于算式(1)確定空氣緩沖器的固有振動頻率。通過使起振裝置1動作并調整挖掘頭對挖掘面的按壓力，從而緩沖振動，能夠得 到適當?shù)姆勒裥Ч剡M行挖掘。如上所述，代替通過壓縮機向空氣緩沖室供給空氣，通過使鉆削動力頭D沿著支 柱M上升，而通過止回閥25向空氣緩沖室23抽吸空氣，從而使空氣填充至空氣緩沖室23， 并能夠通過調節(jié)使鉆削動力頭D下降的力來變更緩沖裝置的固有振動頻率，因此，能夠在 不引起共振的情況下變更起振裝置的振動頻率。實施例2實施例1在污染土壤調查等中，為了采集高質的土壤樣本，不進行用于從挖掘孔 排土的送水地進行挖掘取樣，通過壓緊而將挖掘土壓入周圍的地面，不將土排出到地上，因 此，將挖掘頭按壓于挖掘面進行挖掘，緩沖的振動方向僅是一個方向。另一方面，在水井的構筑或接地工程等一般的鏜削領域中使用的情況下，能夠進 行用于排土的送水。因此，有時要求利用鉆削動力頭承受鏜桿等的重量的一部分，一邊向上 側牽拉鏜桿一邊進行挖掘。實施例2即使在利用鉆削動力頭向上提升鏜桿等的重量的一定量的狀態(tài)下，也能 夠利用空氣緩沖裝置緩沖由起振裝置1產生的振動，對兩個方向的振動進行緩沖。如圖4和圖5所示，起振裝置1和實施例1同樣。在起振裝置1的殼體10的兩側 設置有由活塞21和氣缸構成的緩沖裝置2，緩沖裝置2的活塞桿26通過銷連結于殼體10。 設置有密封件28以使活塞21和氣缸22之間保持氣密狀態(tài)。在緩沖裝置2的氣缸22的下部設有吸氣口 60，在吸氣口 60組裝有相對于氣缸22 的下部能夠吸氣但不能排氣的結構的止回閥61，向吸氣口 60壓送由空氣壓縮機(未圖示) 等產生的加壓空氣，通過該加壓空氣使活塞21上升，形成空氣緩沖室23’。在氣缸22的中段形成有槽，在該槽中設有與大氣連通的孔271。當活塞21上升并 且固定于活塞21的外周的密封件28通過孔271時，空氣緩沖室23’內部的加壓空氣通過 活塞21的磨損圈210的斜槽211，并通過槽從孔271排出到大氣中，從而空氣緩沖室23’內 的壓力降低到大氣壓。因此，上升的活塞因壓力降低而下降，向大氣開放的槽的面積縮小， 鉆削動力頭D在保持與向上側提升的重量對應的空氣壓力的位置平衡而停止。在該平衡位置，由起振機1產生的振動經(jīng)由殼體10傳遞至緩沖裝置2，從而振動被
6吸收。S卩，當在氣缸22中成為支承活塞21的壓力b(MPa)時，若活塞下部面積設為 A (cm2)，則向上的力F為F = IOOXbXA(N)，處于利用該力使鉆削動力頭浮起的狀態(tài)而吸收 振動，從而發(fā)揮緩沖功能。最大保持力處于支承空氣壓力成為壓縮機的最高壓力(P)的時 刻，當所需的保持力超過最高壓力(P)時，活塞21下降，但氣缸22的下端的止回閥61動作， 從而空氣緩沖室23’內壓力上升，保持力上升。在所需保持力為該保持力以上的情況下，僅 通過空氣壓力無法保持，活塞21下降，按壓設置于氣缸22的下部的橡膠緩沖器24，橡膠緩 沖器的彈性力補充不足部分。在壓縮空氣未填充于空氣緩沖室23’的情況下，與實施例1同樣，從大氣向空氣緩 沖室23導入空氣，從而能夠用于僅吸收一個方向的振動。工業(yè)實用性本發(fā)明的緩沖裝置能夠用作利用振動的機器的緩沖裝置，不僅可以作為振動·旋 轉并用的挖掘裝置的緩沖裝置應用，還可以作為組裝有板樁等構筑用部件的振動式打樁裝 置的緩沖裝置應用。
權利要求
一種緩沖裝置，該緩沖裝置與起振裝置組合進行使用，由氣缸和活塞構成，其特征在于，在設于氣缸的上部的吸氣口設有僅能夠進行吸入的單向閥，通過氣缸與活塞的相對運動將空氣導入并封入氣缸內。
2.根據(jù)權利要求1所述的緩沖裝置，其特征在于，在設于氣缸的底部的吸氣口設有僅能夠進行吸入的單向閥，并且在氣缸的中間部形成 有設有與大氣連通的孔的槽，從而能夠從底部的吸氣口導入加壓空氣。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的緩沖裝置，其特征在于， 在氣缸的底部設有緩沖用的彈性體。
全文摘要
一種空氣緩沖裝置，不裝備空氣壓縮機就能夠將空氣填充至氣缸。由活塞(21)和氣缸(22)構成的緩沖裝置(2)組裝到起振裝置(1)中，與減速器(4)一起構成鉆削動力頭。當使鉆削動力頭上升時，氣缸(22)相對于活塞(21)上升，大氣通過止回閥(25)被抽吸至空氣緩沖室(23)。當使鉆削動力頭下降而使挖掘頭與挖掘面接觸時，活塞(21)無法下降，氣缸(22)相對于活塞相對地下降。止回閥(25)使氣缸(22)內的空氣不會釋放到大氣側，因此，空氣緩沖室(23)的空氣被壓縮，在空氣緩沖室(23)內的壓力和鉆削動力頭的重量平衡時，鉆削動力頭的下降停止，能夠得到具有適當?shù)膹椈上禂?shù)的緩沖裝置。
文檔編號F16F15/04GK101932788SQ20088012607
公開日2010年12月29日 申請日期2008年6月4日 優(yōu)先權日2008年6月4日
發(fā)明者大野真幸, 山下誠, 橋元杰 申請人:株式會社東亞利根鉆機