特許 5969115 振動発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5969115

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月10日

(54)【発明の名称】振動発生装置

(51)【国際特許分類】

   B06B 1/16 20060101AFI20160728BHJP

   B07B 1/28 20060101ALI20160728BHJP

   B07B 1/42 20060101ALI20160728BHJP

   B07B 1/46 20060101ALI20160728BHJP

【ＦＩ】

   B06B1/16

   B07B1/28 Z

   B07B1/42 A

   B07B1/42 E

   B07B1/46 H

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-512468(P2015-512468)

(86)(22)【出願日】2014年4月14日

(86)【国際出願番号】JP2014060584

(87)【国際公開番号】WO2014171416

(87)【国際公開日】20141023

【審査請求日】2015年8月31日

(31)【優先権主張番号】特願2013-85055(P2013-85055)

(32)【優先日】2013年4月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390015967

【氏名又は名称】株式会社キンキ

(74)【代理人】

【識別番号】100102211

【弁理士】

【氏名又は名称】森 治

(72)【発明者】

【氏名】藤本 真也

(72)【発明者】

【氏名】朝倉 純一

(72)【発明者】

【氏名】青田 光弘

(72)【発明者】

【氏名】柁山 博章

(72)【発明者】

【氏名】和田 直哉

【審査官】 服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開平６−２９４１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４９０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２５２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−７８５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１８２４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−３８５７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０６Ｂ １／１６

Ｂ０７Ｂ １／２８

Ｂ０７Ｂ １／４２

Ｂ０７Ｂ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれ偏芯錘を備えた２本の回転軸を平行して配設した振動発生装置において、前記２本の回転軸を独立して駆動するように電動機を配設するとともに、２本の回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した後、２本の回転軸のうちのいずれか一方の回転軸への回転駆動力の伝達を中止し、該回転駆動力の伝達を中止した回転軸を、他方の回転軸の回転駆動により発生する振動によって他方の回転軸に連動して連れ回りさせるように回転駆動制御機構を構成して、回転駆動力の伝達を中止する回転軸の選択により振動方向の角度の違いを生じさせるようにしたことを特徴とする振動発生装置。

【請求項2】

起動時に２本の回転軸のうちのいずれか一方の回転軸を起動し、該回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した後、他方の回転軸を起動するように回転駆動制御機構を構成したことを特徴とする請求項１記載の振動発生装置。

【請求項3】

偏芯錘に、矩形状の偏芯錘を用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の振動発生装置。

【請求項4】

潤滑油の貯留部から振動ポンプを介して回転軸の軸受部に潤滑油を供給するようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の振動発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動発生装置に関し、特に、それぞれ偏芯錘を備えた２本の回転軸を平行して配設した振動発生装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、振動篩機や振動杭打ち機等において、偏芯錘を備えた回転軸を回転することによって、振動を発生させるようにした振動発生装置が汎用されている（例えば、特許文献１〜２参照。）。

【0003】

ところで、この種の振動発生装置としては、特許文献１に記載されているように、偏芯錘を備えた１本の回転軸からなるものや、特許文献２に記載されているように、偏芯錘を備えた２本の回転軸を平行して配設してなるもの、さらに、これを複数組備えたものがある。
そして、偏芯錘を備えた２本の回転軸を平行して配設してなるものは、発生する振動の方向を特定の方向に設定できる、例えば、特許文献２に記載されているものは、水平方向の振動を２本の回転軸間で相殺することにより、鉛直方向にのみ振動を発生させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−３０００１９号公報

【特許文献2】特開平１０−１８２８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、偏芯錘を備えた２本の回転軸を平行して配設するようにした振動発生装置は、発生する振動の方向を特定の方向に設定できるという利点を有する反面、偏芯錘を備えた２本の回転軸を回転駆動するために、必要とされる電動機の容量や消費電力が増大するという問題があった。

【0006】

本発明は、上記従来の偏芯錘を備えた２本の回転軸を平行して配設するようにした振動発生装置の有する問題点に鑑み、必要とされる電動機の容量や消費電力を低減できる振動発生装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の振動発生装置は、それぞれ偏芯錘を備えた２本の回転軸を平行して配設した振動発生装置において、前記２本の回転軸を独立して駆動するように電動機を配設するとともに、２本の回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した後、２本の回転軸のうちのいずれか一方の回転軸への回転駆動力の伝達を中止し、該回転駆動力の伝達を中止した回転軸を、他方の回転軸の回転駆動により発生する振動によって他方の回転軸に連動して連れ回りさせるように回転駆動制御機構を構成して、回転駆動力の伝達を中止する回転軸の選択により振動方向の角度の違いを生じさせるようにしたことを特徴とする。
ここで、「２本の回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した（時）」とは、回転軸を起動することにより、電動機の消費電力は急激に立ち上がった後、漸次減少し、回転数が設定した回転数になると、ほぼ一定の値に収束するが、この状態になった時をいう。

【0008】

この場合において、起動時に２本の回転軸のうちのいずれか一方の回転軸を起動し、該回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した後、他方の回転軸を起動するように回転駆動制御機構を構成することができる。
ここで、「回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した（時）」とは、一方の回転軸を起動することにより、電動機の消費電力は急激に立ち上がった後、漸次減少し、回転数が設定した回転数になると、ほぼ一定の値に収束するが、この状態になった時をいう。

【0009】

また、偏芯錘に、矩形状の偏芯錘を用いることができる。

【0010】

また、潤滑油の貯留部から振動ポンプを介して回転軸の軸受部に潤滑油を供給するようにすることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明の振動発生装置によれば、それぞれ偏芯錘を備えた２本の回転軸を平行して配設した振動発生装置において、前記２本の回転軸を独立して駆動するように電動機を配設するとともに、２本の回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した後、２本の回転軸のうちのいずれか一方の回転軸への回転駆動力の伝達を中止し、該回転駆動力の伝達を中止した回転軸を、他方の回転軸の回転駆動により発生する振動によって他方の回転軸に連動して連れ回りさせるように回転駆動制御機構を構成することにより、電動機の消費電力を低減できる。

【0012】

そして、回転駆動力の伝達を中止する回転軸の選択により振動方向の角度の違いを生じさせるようにすることにより、例えば、振動篩機において、搬送優先の篩分け動作と、篩分け優先の篩分け動作とを選択的に行うようにして、篩分け作業を効率的に行うようにすることができる。

【0013】

また、起動時に２本の回転軸のうちのいずれか一方の回転軸を起動し、該回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した後、他方の回転軸を起動するように回転駆動制御機構を構成することにより、２本の回転軸を回転駆動するために必要とされる電動機のピークの容量を低減でき、これにより、電動機の消費電力を低減できる。

【0014】

また、偏芯錘に、矩形状の偏芯錘を用いることにより、従来汎用されている半円形状の偏芯錘と比較して、回転軸を起動するために必要とされる電動機のピークの容量を低減でき、併せて、電動機の消費電力を低減できる。

【0015】

また、潤滑油の貯留部から振動ポンプを介して回転軸の軸受部に潤滑油を供給するようにすることにより、別途動力源を設けることなく、振動発生装置により発生する振動を動力源として、回転軸の軸受部に潤滑油を供給することができる。これにより、潤滑油カラーを用いて潤滑油を供給する場合のエネルギ損失がなく、電動機の消費電力を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の振動発生装置を適用した振動篩機の一実施例を示す正面図である。

【図2】本第１発明の具体的な実施例と、比較例の実験例を示すグラフである。

【図3】本第２発明の具体的な実施例を示す説明図である。

【図4】電動機の回転数と消費電力との関係を示すグラフである。

【図5】振動方向の軌跡と消費電力との関係を示すグラフである。

【図6】（ａ−１）〜（ａ−３）は各種偏芯錘の形状を示す説明図で、（ｂ）は当該偏芯錘と消費電力との関係を示すグラフである。

【図7】振動ポンプを用いて回転軸の軸受部に潤滑油を供給する機構に潤滑油カラーを使用するようにした一例を示す説明図で、（ａ）は縦断面図（（ｂ）のＢ−Ｂ断面図）、（ｂ）は横断面図（（ａ）のＡ−Ａ断面図）ある。

【図8】振動ポンプを用いて回転軸の軸受部に潤滑油を供給する機構に振動ポンプを使用するようにした一例を示す説明図である。

【図9】振動ポンプの説明図で、（ａ）は振動ポンプの断面図、（ｂ−１）は振動ポンプの弁体の平面図、（ｂ−２）は同正面図、（ｃ）は振動ポンプの行程説明図である。

【図10】潤滑油カラーと振動ポンプを用いた場合の消費電力の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の振動発生装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

【実施例1】

【0018】

図１に、本発明の振動発生装置を適用した振動篩機の一実施例を示す。
この振動篩機１は、篩網２上に供給された被処理物Ｗに篩網２を介して振動を付与して篩分けを行いながら、被処理物Ｗを搬送するようにしたもので、篩網２に対して振動を付与するために、それぞれ偏芯錘３２ａ、３２ｂを備えた２本の回転軸３１ａ、３１ｂを平行して配設した振動発生装置３を備えるようにしている。

【0019】

そして、この振動発生装置３は、２本の回転軸３１ａ、３１ｂを独立して駆動するように電動機Ｍａ、Ｍｂを配設するとともに、起動時に２本の回転軸３１ａ、３１ｂのうちのいずれか一方の回転軸を起動し、この回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した後、他方の回転軸を起動するように、回転駆動制御機構（図示省略）を構成するようにしている。

【0020】

ここで、「回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した（時）」とは、一方の回転軸を起動することにより、電動機の消費電力は急激に立ち上がった後、漸次減少し、回転数が設定した回転数になると、ほぼ一定の値に収束するが、この状態になった時をいう。

【0021】

これを、電動機Ｍａ、Ｍｂに、それぞれ誘導電動機を使用し、２本の回転軸３１ａ、３１ｂを独立して逆方向に駆動するようにした、より具体的な実施例に基づいて説明する。
図２に、起動時に２本の回転軸３１ａ、３１ｂのうちのいずれか一方の回転軸３１ａ（実施例１）又は回転軸３１ｂ（実施例２）を起動し、この回転軸３１ａ又は回転軸３１ｂの回転駆動状態が定常状態に移行した後、他方の回転軸３１ｂ（実施例１）又は回転軸３１ａ（実施例２）を起動するようにした場合と、起動時に２本の回転軸３１ａ、３１ｂの両方を同時に起動した場合（比較例）の消費電力を示す。
なお、図２では、他方の回転軸３１ｂ（実施例１）又は回転軸３１ａ（実施例２）の起動を、一方の回転軸３１ａ（実施例１）又は回転軸３１ｂ（実施例２）を起動した後、１２秒後に行うようにしている。

【0022】

図２からも明らかなように、実施例１及び２は、比較例と比較して、２本の回転軸３１ａ、３１ｂを回転駆動するために必要とされる電動機のピークの容量（消費電力）を低減でき（実施例１及び２の電動機のピークの容量は、比較例の５５％程度となる。）、併せて、電動機の消費電力を低減できることが分かった。

【0023】

ここで、２台の電動機Ｍａ、Ｍｂは、同期を取らずに起動しても、発生する振動によって、回転軸３１ａ、３１ｂは自然と所定の相対的な位相状態に同調させることができる。
このため、回転駆動制御機構としては、簡単なリレー回路やタイマー回路を用いて、適当な時間差（本実施例においては、１２秒。）をもたせて、２台の電動機Ｍａ、Ｍｂを起動するようにすることができる。

【0024】

一方、この振動発生装置３は、２本の回転軸３１ａ、３１ｂを独立して駆動するように電動機Ｍａ、Ｍｂを配設するとともに、２本の回転軸３１ａ、３１ｂの回転駆動状態が定常状態に移行した後、２本の回転軸３１ａ、３１ｂのうちのいずれか一方の回転軸への回転駆動力の伝達を中止し、該回転駆動力の伝達を中止した回転軸を、他方の回転軸の回転駆動により発生する振動によって他方の回転軸に連動して連れ回りさせるように回転駆動制御機構（図示省略）を構成するようにしている。

【0025】

ここで、「２本の回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した（時）」とは、回転軸を起動することにより、電動機の消費電力は急激に立ち上がった後、漸次減少し、回転数が設定した回転数になると、ほぼ一定の値に収束するが、この状態になった時をいう。

【0026】

これを、電動機Ｍａ、Ｍｂに、それぞれ誘導電動機を使用し、２本の回転軸３１ａ、３１ｂを独立して逆方向に駆動するようにした、より具体的な実施例に基づいて説明する。
図３に、２本の回転軸３１ａ、３１ｂの回転駆動状態が定常状態に移行した後、２本の回転軸３１ａ、３１ｂのうちのいずれか一方の回転軸３１ｂ（実施例３）又は回転軸３１ａ（実施例４）への回転駆動力の伝達を中止し（具体的には、２台の電動機Ｍａ、Ｍｂのうちのいずれか一方の電動機Ｍｂ（実施例３）又は電動機Ｍａ（実施例４）を停止するようにする。）、回転駆動力の伝達を中止した回転軸３１ｂ又は回転軸３１ａを、他方の電動機Ｍａ又は電動機Ｍｂによる回転軸３１ａ又は回転軸３１ｂの回転駆動によって発生する振動によって他方の回転軸３１ａ又は回転軸３１ｂに連動して連れ回りさせるようにした場合を示す。

【0027】

図３に示すように、振動方向の角度が、２本の回転軸３１ａ、３１ｂの回転駆動状態が定常状態にある場合（水平面に対して４５°）と比較して、実施例３の場合、回転駆動力の伝達を中止した回転軸３１ｂが回転駆動している回転軸３１ａに遅れて連れ回りすることから水平方向に近づき（水平面に対して３５°）、実施例４の場合、回転駆動力の伝達を中止した回転軸３１ａが回転駆動している回転軸３１ｂに遅れて連れ回りすることから鉛直方向に近づく（水平面に対して５５°）ことになる。
そして、電動機Ｍａ、Ｍｂの消費電力を、２本の回転軸３１ａ、３１ｂを回転駆動する場合と比較して、１５％程度低減できることが分かった。

【0028】

ところで、実施例３及び実施例４の運転方法は、電動機Ｍａ、Ｍｂの消費電力の低減に加え、振動方向の角度の違いによって、振動篩機１の篩分け動作を選択可能とし、これにより、篩分け効率の向上につなげることができる。
すなわち、実施例３の運転方法は、振動方向の角度が水平方向に近づく（水平面に対して３５°）ため、定常状態にある場合（水平面に対して４５°）と比較して、「搬送力＞篩分け力」の篩分け動作となり、一方、実施例４の運転方法は、振動方向の角度が鉛直方向に近づく（水平面に対して５５°）ため、定常状態にある場合（水平面に対して４５°）と比較して、「篩分け力＞搬送力」の篩分け動作となる。
そして、この振動方向の角度による篩分け動作の違いを利用して、例えば、２本の回転軸３１ａ、３１ｂの回転駆動状態が定常状態に移行した後、実施例３の運転方法によって、「搬送力＞篩分け力」の搬送優先の篩分け動作を行って、振動篩機１の篩網２上に供給された被処理物Ｗの搬送を行いながら、定期的に実施例４の運転方法に切り替えて（この場合、必要に応じて、２本の回転軸３１ａ、３１ｂを駆動する運転方法を介在することもできる。）、「篩分け力＞搬送力」の篩分け優先の篩分け動作を行って、被処理物Ｗに篩網２を介して大きな振動を付与して篩分けを行うようにすることができる。
また、実施例４の運転方法は、振動方向の角度が鉛直方向に近づく（水平面に対して５５°）ため、篩網２の網目に突き刺さったり、網目を閉塞した被処理物Ｗを振動により払い落して、篩網２の篩分け機能を維持する機能も備えている。

【0029】

ここで、２台の電動機Ｍａ、Ｍｂは、そのいずれか一方を停止するだけでよいため、回転駆動制御機構としては、簡単なリレー回路やタイマー回路を用いて、２台の電動機Ｍａ、Ｍｂの駆動を制御するようにすることができる。
なお、２台の電動機Ｍａ、Ｍｂのいずれか一方の電動機の停止は、継続的に行っても、又は断続的に行ってもよい。
また、図３に示すように、振動方向の角度が、２本の回転軸３１ａ、３１ｂの回転駆動状態が定常状態にするために、２台の電動機Ｍａ、Ｍｂを同時に起動してもよいが、起動時に２本の回転軸３１ａ、３１ｂのうちのいずれか一方の回転軸を起動し、この回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した後、他方の回転軸を起動するようにしてもよい。

【0030】

ところで、振動方向の角度は、２本の回転軸３１ａ、３１ｂの中心軸を含む面が、水平面となす角度を調節することにより、任意の角度、例えば、水平面に対して４５°を挟んで、±１５°、±３０°に設定することができる。

【0031】

また、発生する振動の周期は、２本の回転軸３１ａ、３１ｂの回転数（具体的には、２台の電動機Ｍａ、Ｍｂの回転数）によって、任意の周期に設定することができる。
ここで、図４に示すように、２台の電動機Ｍａ、Ｍｂの回転数と、消費電力とは、正の相関関係にある。

【0032】

また、発生する振動方向の軌跡は、直線状のほか、２本の回転軸３１ａ、３１ｂに備える偏芯錘３２ａ、３２ｂの重量や偏芯量等に差を設けることによって、楕円状とすることができる。
ここで、図５に示す発生する振動方向の軌跡と消費電力との関係に示すように、直線状よりも楕円状の方が消費電力が小さくなる（回転軸の起動時（ピーク時）で７％程度、回転軸の回転駆動状態が定常状態に移行した時で２％程度。）ことが分かった。

【0033】

偏芯錘には、通常、図６（ａ−１）に示すような半円形状の偏芯錘や回転軸芯を中心からずらせた円形状の偏芯錘が汎用されるが、図６（ａ−２）及び（ａ−３）に示すような、矩形状の偏芯錘を採用することもできる。
そして、表１及び図６（ｂ）に示す、発生する振動の大きさを同じに設定した偏芯錘を用いて行った実験結果から明らかなように、図６（ａ−２）及び（ａ−３）に示す矩形状の偏芯錘は、図６（ａ−１）に示す半円形状の偏芯錘と比較して、回転軸を起動するために必要とされる電動機のピークの容量を低減でき、これにより、電動機の消費電力を低減できることが分かった。

【0034】

【表1】

【0035】

ところで、図７に示すように、この種の振動発生装置においては、偏芯錘３２ａ、３２ｂを備えた回転軸３１ａ、３１ｂの軸受部３３ａ、３３ｂの潤滑のために、偏芯錘３２ａ、３２ｂを収容したケーシング３４内に潤滑油Ｏｉを貯留しておき、この潤滑油Ｏｉを、回転軸３１ｂに固定するようにした円筒形状の潤滑油カラー３５によって、回転軸３１ｂを回転に合わせて掬い上げるようにして軸受部３３ａ、３３ｂに降りかけるようにしている。
しかしながら、この潤滑方法は、潤滑油カラー３５が貯留された潤滑油Ｏｉ中を移動する際に抵抗力が発生し、エネルギ損失を生じるという問題があった。
この問題に対処するために、図８に示すように、潤滑油Ｏｉの貯留部４１から振動ポンプ４２を介して回転軸３１ａ、３１ｂの軸受部３３ａ、３３ｂに潤滑油Ｏｉを供給するようにし、軸受部３３ａ、３３ｂに供給された潤滑油Ｏｉを、ケーシング３４及び潤滑油Ｏｉ中の異物を除去するストレーナ４３を介して、貯留部４１に返流させるようにすることができる。
ここで、振動ポンプ４２は、図９に示すように、内部に振動を受けることによって移動する弁体４２ａを備えるようにしたもので、貯留部４１に貯留された潤滑油Ｏｉを、振動発生装置３により発生する振動を受けることによって往復動する弁体４２ａにより強制的に一方から他方に向けて間欠的に送り出して軸受部３３ａ、３３ｂに供給できるものである。
これにより、別途動力源を設けることなく、振動発生装置３により発生する振動を動力源として、回転軸３１ａ、３１ｂの軸受部３３ａ、３３ｂに潤滑油Ｏｉを供給することができる。
そして、図１０に示す、潤滑油カラーと振動ポンプを用いる実験結果から明らかなように、振動ポンプを用いた場合、潤滑油カラーを用いた場合と比較して、回転軸を定常状態で回転駆動するために必要とされる電動機の消費電力を低減できることが分かった。

【0036】

以上、本発明の振動発生装置について、振動発生装置を適用した振動篩機の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、本発明の振動発生装置を、偏芯錘を備えた２本の回転軸を平行して配設したものを複数組備えたものや、この複数組の振動発生装置において電動機を共用するようにしたものに適用できる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本発明の振動発生装置は、偏芯錘を備えた２本の回転軸を平行して配設するようにした振動発生装置において必要とされる電動機の容量や消費電力を低減できる特性を有していることから、振動篩機や振動杭打ち機の用途に好適に用いることができるほか、振動発生装置の用途に広く用いることができる。

【符号の説明】

【0038】

１ 振動篩機
２ 篩網
３ 振動発生装置
３１ａ 回転軸
３１ｂ 回転軸
３２ａ 偏芯錘
３２ｂ 偏芯錘
Ｍａ 電動機
Ｍｂ 電動機
Ｗ 被処理物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】