JP2000079579A

JP2000079579A - 打撃運動装置

Info

Publication number: JP2000079579A
Application number: JP11210889A
Authority: JP
Inventors: Meishu Cho; 明洙張; Nichisai Ri; 日載李; Kosen Shin; 耿千申
Original assignee: SUSAN HEAVY IND CO Ltd
Current assignee: SUSAN HEAVY IND CO Ltd
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2000-03-21
Also published as: KR20000010132A; CA2278036C; DE19935890A1; CN1247252A; CN1112281C; CA2278036A1; KR100287943B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ピストンとシリンダとの間にバルブを設けて
打撃力を極大化し、部品数及び重量を最小化する。【解決手段】シリンダとピストン１３０との間に挿入
設置したバルブ１４０を備え、バルブはバルブ下端面及
びバルブ上端面からなり、複数個の段部を含み、長手方
向に形成されるピストン孔と、複数個の孔と、バルブの
一部の外周面に各々形成される前方の外周面及び後方の
外周面を有する環状突起体を備え、シリンダはバルブの
外側に装着され、ピストンを往復運動させるために形成
した複数個のシリンダ孔を備え、リアカバー１２０を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧を用いた打撃運
動装置に関し、より詳しくはピストンとシリンダとの間
に所定形状のバルブを設け、該バルブと前記ピストンと
シリンダとの有機的な相互作用により前記ピストンを高
油圧に往復運動させて、シェンク(shank)を高速打撃／
前進させてから、効率性を極大化するようにした打撃運
動装置に関する。

【０００２】一般的に、地下鉄のトンネル工事、石材及
び鉱物の抽出、骨材の生産、軟弱地盤の補強の分野にお
ける岩盤工事の際には穿孔作業が先行される。該穿孔作
業は装置の端部にビットを設けて、低速で回転しながら
目標物である孔を形成する回転式の穿孔作業と、高速で
回転しながら打撃運動を行って、孔を形成する打撃回転
式の穿孔作業とがある。後者の場合、通常２００rpm／
３，０００bpmで運動し、１．５m／minの前進速度で作
業することが普通であり、ふつう空圧ドリルの場合と類
似するが、その作業性能面では顕著な差がある。

【０００３】打撃回転式の穿孔作業に用いる打撃運動装
置はいろいろな油圧要素機器を有機的に組み合わせて油
圧システムとしての機能を発揮するようにした油圧回路
(oil-hydraulic circuit)を採っている。この場合、一
般的に高油圧を使用し、該高油圧は機械的エネルギを圧
力エネルギに変換する油圧ポンプにより生成され循環さ
れる。

【０００４】このように油圧を用いて打撃運動を行う装
置は、作動油による動力の方向を転換するためにシリン
ダ、ピストン及びバルブという構成要素が必要である。

【０００５】

【従来の技術】通常、油圧打撃運動装置においては、ポ
ンプで加圧された高圧の作動油が流入口を通じてシリン
ダの前室と後室とに供給される。その結果、前記シリン
ダの前室と後室とに前記作動油が満室になると高圧が形
成され、予め決まった前室と後室との間の面積差の差値
により開閉するように配置したバルブは、該バルブの上
・下面に作用する圧力差により動くことになり、シリン
ダの後室と低圧通路を連結させる。

【０００６】その際、前記ピストンは上昇して上死点に
達し、これと同時にシリンダの下端面から形成された流
路を通じて高圧油がバルブの転換室に供給され、バルブ
を移動させる。バルブが移動されると、シリンダの後室
が高圧油の通路と連結されると共に、低圧油の通路が遮
断され、ピストンは下降してピストンと同一軸線上に位
置したシェンクの上端面を打撃することになる。

【０００７】その際、前記バルブを転換するためにはバ
ルブプラグやバルブタピットなどが必要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の打撃運動装置においては、バルブを転換させるために
バルブプラグやバルブタピット等が必要となり、バルブ
転換室とシリンダの後室とに高圧油を送るため、大変複
雑な多段階の流体通路を形成しなければならない。

【０００９】また、多くの作動油を制御するためにはバ
ルブの大きさが大きくなければならないし、このため、
装置の大きさと重さが増加するという問題がある。

【００１０】本発明は前記問題に鑑み、これを解決する
ために発明したもので、その目的はピストンとシリンダ
との間に所定構造のバルブを設け、基本作動油の投入だ
けでもピストンに作用する作動油の流路方向を自動的に
転換できるようにして、油圧エネルギを往復エネルギに
変換し、打撃力を極大化することにより、部品数を低減
し、嵩を最小化し、重さを軽量化することができる打撃
運動装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の打撃運動装置は、少なくとも打撃力を生じる
部品が組み込まれた本体と、シリンダ内で往復運動を
し、流入口を通じて供給された高圧の流体を排出口を通
じて排出させるピストンと、前記ピストンの出力端に連
結するシェンクと、前記シェンクを回転するための所定
の動力発生装置を包含してなる打撃運動装置において、
前記シリンダとピストンとの間に挿入設置したバルブを
備え、前記バルブは、該バルブの所定の移動により流路
を開閉して前記ピストンと相互有機的な連動関係に作動
するように構成され、全体の形状がほぼ円筒形となり、
その両端面は、断面積が互いに異なるバルブ下端面及び
バルブ上端面からなり、複数個の段部を含み、長手方向
に形成されるピストン孔と、該ピストン孔と外部とが連
通するように前記ピストン孔と直角方向に形成した複数
個の孔と、前記バルブの外周面に各々形成される前方の
外周面及び後方の外周面を有する環状突起体を備え、前
記シリンダはバルブの外側に装着され、ピストンを往復
運動させるために形成した複数個のシリンダ孔を備え、
前記バルブ及びシリンダの後方に装着されるリアカバー
を備え、前記ピストンとバルブ及びシリンダは、これら
の内・外周面間に流体が流入されることができる所定の
環状室が形成されるように、これらの長手方向に沿って
互いに異なる直径部を有するようにすることにより形成
される複数個のチャンバー及びバルブ転換室を備え、前
記シリンダは作動油を流入及び排出するための複数個の
流体通路が形成されたシリンダブロックを含むことを特
徴とする。

【００１２】従って、前記バルブに作用する作動油によ
り適切に油圧の流入／排出方向を転換して、前記ピスト
ンを往復運動させることにより、従来とは異に油圧の流
路形成のための部品点数を削減し、流路を単純化して、
打撃運動装置自体の重さが軽量化できる。

【００１３】かかる構成において、前記シリンダブロッ
クは高圧アキュムレータ及び低圧アキュムレータをさら
に備えており、ピストンの往復運動時に油量を補充する
とか脈動を防止して衝撃圧を吸収することができる。

【００１４】また、前記バルブの複数個の孔は少なくと
もバルブ転換室貫通孔、バルブ低圧貫通孔、帰還貫通孔
を含み、前記シリンダの孔は少なくとも低圧貫通孔、シ
リンダ帰還貫通孔、高圧貫通孔及び前記複数個のチャン
バーは少なくとも前室、中間室及び後室を含む構成とす
ることが望ましい。

【００１５】かかる構成によれば、前記孔等の適切な作
用により流路の方向がピストン駆動油圧だけで自動的に
動作するので、別途の流路方向転換のための部品や装置
の必要がなくなり、装置自体を縮小することができ、か
つ、コストの低減が可能になる。

【００１６】従って、別途の部品、例えば、バルブの転
換のため、バルブプラグやバルブタピット等の必要がな
くなり、高圧に圧送するための非常に複雑な多段階の流
体通路が必要でなく、作動油を制御するためにバルブを
大きくする必要がないので、部品数の低減により故障の
発生率が少なく、装置全体の大きさと重さの低減に基づ
いてコストダウンに大いに寄与する効果がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の打撃運動装置について、より詳しく説明する。

【００１８】本発明の第１の特徴は、ピストンを下降さ
せるために必要とする高圧流体がシリンダの後室まで到
る経路を最短距離に構成した点にある。また、本発明の
第２の特徴は、バルブ転換に必要な流体の経路をピスト
ンとバルブとの有機的な関係により形成して、多段階の
経路を通じないで、直接バルブ転換室に連通されるよう
に構成することにより、運動量の効率を極大化させ、ま
た、ピストンをバルブが包んで滑り運動するように構成
した点にある。従って、このような本発明の特徴による
と、別途のバルブ装置のための空間が低減するので、低
重量単純構造の打撃運動装置が提供できることになる。

【００１９】図１は本発明の打撃運動装置を示す正面
図、図２は本発明の打撃運動装置を示す縦断面図であ
る。

【００２０】これらの図面において、符号１０は打撃力
を生じる部品が組み込まれた本体である。該本体１０
は、一側にはピストンの往復運動時に油量を補充するか
脈動を防止し、衝撃圧を吸収するための高圧及び低圧ア
キュムレータ４０、４２が設けられており、他側には内
部の部品、例えばシリンダ等に連結する流入口６０と排
出口７０が形成されている。

【００２１】前記流入口６０は高圧流体を内部に流入
し、排出口７０は低圧に転換された流体を外部に排出す
る。

【００２２】前記本体１０には圧縮された空気をシェン
クの回転運動の際、または、往復運動の際に漏洩なく、
シェンクの端部に伝達するためのフラッシング部２０が
連結されており、フラッシング部２０には後述する油圧
モータの回転力を減速比により増加させ、シェンクに伝
達する回転部３０が連結されて設けられている。符号８
０は油圧モータ、１００は目標物に打撃力及び回転力を
伝達するシェンク、１２０はリアカバー(rear cover)で
ある。

【００２３】図２を参照すると、前記本体１０は内部主
要部品として高圧アキュムレータ４０、低圧アキュムレ
ータ４２、ピストン１３０、バルブ１４０等からなる。
前記本体１０内には、また、シリンダブロック１２が設
けられており、該シリンダブロック１２は往復運動を行
うピストン１３０を含む構成になっており、ピストン１
３０とシリンダブロック１２との間にはバルブ１４０が
設けられている。

【００２４】本発明の前記ピストン１３０とバルブ１４
０は相互有機的な連動関係で作動し、該バルブ１４０の
移動により流路が開閉されるようにシリンダブロック１
２及びリアカバー１２０が備えられている。

【００２５】前記回転部３０の内には上部チャック３
２、下部チャック３４、被動ギア３６及び駆動ギア３８
が設けられており、これらはシェンク１００をクランプ
して回動可能である。

【００２６】また、前記駆動ギア３８は前記本体１０の
一側に設けられる油圧モータ８０からの動力を連結軸８
２を介して受けるようになっており、該駆動ギア３８の
駆動により前記被動ギア３６が回転することにより、前
記最終の出力部であるシェンク１００が回転するように
なっている。

【００２７】図３は、本発明の打撃運動装置の一部品で
あるバルブ１４０を示す拡大断面図、図４は本発明の打
撃運動装置の一部品であるシリンダ１５０を示す拡大断
面図、図５は本発明の打撃運動装置の一部品であるリア
カバー１２０を示す拡大断面図である。

【００２８】図３を参照すると、該バルブ１４０は全体
形状がほぼ円筒形をなし、ピストン１３０が挿通するピ
ストン孔１４２が形成されており、該ピストン孔１４２
と外部を連通する複数個の孔１４３ａ、１４３ｂ、１４
３ｃが形成されている。

【００２９】さらに、これらの孔について説明すると、
前記バルブ１４０は図３の左側から順次にバルブ転換室
貫通孔としての第１通孔１４３ａ、バルブ低圧貫通孔と
しての第２通孔１４３ｂ、バルブ帰還貫通孔としての第
３通孔１４３ｃが各々形成されている。

【００３０】また、前記バルブ１４０の前記ピストン孔
１４２は第１段部１４６及び第２段部１４７が形成さ
れ、ピストン１３０の運動を規制するようになってい
る。

【００３１】前記バルブ１４０の一側の外周には環状突
起体１４８が形成され、バルブ前方の外周面１４８ａ及
びバルブ後方の外周面１４８ｂを成しており、符号１４
１はバルブ下端面、１４９はバルブ上端面を各々示す。

【００３２】図４を参照すると、上記バルブ１４０の外
側には前記シリンダ１５０が装着されるが、該シリンダ
１５０にはピストン１３０とバルブ１４０とが挿入され
て往復動するシリンダ孔１５２が形成されており、該シ
リンダ孔１５２と外部とを連通するために図面から見て
左側部分から順次にシリンダ低圧貫通孔としての第１孔
１５３、第２孔１５４、シリンダ帰還貫通孔としての第
３孔１５５、シリンダ高圧貫通孔としての第４孔１５６
が各々形成されている。

【００３３】図５を参照すると、前記バルブ１４０及び
シリンダ１５０の後方に装着されるリアカバー１２０を
示している。該リアカバー１２０には複数のボルト孔１
２３を有する取付けフランジ１２２と前記バルブ１４０
の一側断面と結合される段差面１２４とが形成されてい
る。

【００３４】図６ａ乃至図６ｃは本発明の主要部分を拡
大して示す断面図である。

【００３５】図６を参照すると、前記ピストン１３０と
バルブ１４０及びシリンダ１５０の各内・外周面間には
長手方向に沿って、径の大きさを異に形成することによ
り、流体が流入できる空間（環状室）が形成されてい
る。即ち、ピストン１３０の前方の外周面１３２及び後
方の外周面１３４に各々段差部を形成することにより、
これらの段差部とピストン室の内周面との間に各々前室
（第１チャンバー）１３６及び後室（第２チャンバー）
１３８が形成されることである。

【００３６】また、バルブ１４０の外周面とシリンダの
内周面との間には環状溝からなるバルブ転換室１４５が
形成されているが、該バルブ転換室１４５はピストン１
３０の前方の外周面１３２と小径の中間の外周面１３３
との連結状態によって高圧または低圧の状態に変換さ
れ、バルブ１４０を前・後に移動させる。また、前記の
ピストン１３０の中間の外周面１３３とバルブ１４０と
の間には中間室（第３チャンバー）１３９が形成され
る。

【００３７】外径の大きさがシリンダ１５０の内径の大
きさと同一な前記バルブ１４０は、常に高圧が作用する
下端面１４１及び上端面１４９と、常に低圧が作用する
前方の外周面１４８ａと、高・低圧の作用によりバルブ
１４０を移動させる力を発生する後方の外周面１４８ｂ
と、常に低圧管路と貫通している第１通孔１４３と、バ
ルブ１４０の移動により後室１３８を低圧側と連結また
は遮断させる第２通孔１４４とからなる。

【００３８】前記ピストン１３０の後方は小径になって
おり、該ピストン１３０の後方とバルブ１４０との間に
後室１３８が形成されている。該後室１３８は転換室１
４５の油圧形成の有無によるバルブ１４０の移動によっ
て高圧側と連結されるか、または、遮断される。

【００３９】また、前記シリンダブロック１２には２つ
の流体通路１２ａ、１２ｂが形成されている。該流体通
路１２ａにより前記バルブ転換室１４５と流入口６０と
が連通され、流体通路１２ｂにより排出口７０と中間室
１３９との間が連通するので、前記ピストン１３０の高
速打撃運動が可能になる。

【００４０】かかる構成からなる本発明の打撃運動装置
の作用に対し、図６ａ乃至図６ｃを参照しながら説明す
る。

【００４１】図６ａは本発明による打撃運動装置の初期
段階、即ち、下降終了時のピストン１３０の位置及びバ
ルブ１４０の位置を示したものであって、前記注入口６
０を通じて本体１０の内部に注入された高圧の流体は流
体通路１２ａを経てピストン１３０の下部（図面上では
左側）に形成された前室１３６に注入される。

【００４２】この場合、前記前室１３６及び後室１３８
は互いに連通されているが、外部とは遮断されている状
態であり、その状態において、前記の注入口６０を通じ
て高圧の流体が続けて供給されるので、前記の前室１３
６及び後室１３８の圧力は同一に上昇することになる。

【００４３】その際、前記前室１３６側のバルブ１４０
のバルブ下端面１４１と後室１３８側のバルブ１４０の
バルブ上端面１４９の面積の大きさを見ると、“バルブ
下端面１４１の断面積＞バルブ上端面１４９の断面積”
の関係にある。

【００４４】従って、前記の断面積の大きさによって前
記前室１３６側の油圧力がバルブ下端面１４１にもっと
大きく作用するようになるので、前記バルブ１４０は後
室１３８側に移動する。即ち、バルブ１４０が上昇す
る。この状態を図６ｂに示す。

【００４５】バルブ１４０がある程度上昇すると、バル
ブ１４０の上・下端面１４１、１４９に作用する圧力は
同じになり、バルブ前方の外周面１４８ａ及びバルブ後
方の外周面１４８ｂは同一に低圧が作用する。

【００４６】図６ｂに示すように、前記バルブ１４０が
右側（上部側）に移動すると、前記バルブの上端面１４
９が前記高圧貫通孔であるシリンダの第４孔１５６を塞
ぎ始める。

【００４７】前記バルブ１４０が全く上昇した状態では
小径ののピストンで形成される第２チャンバーである後
室１３８が高圧貫通孔であるシリンダの第４孔１５６と
は遮断され、シリンダ低圧貫通孔である第３孔１５５と
は連通されるので、ピストン前方の外周面１３２には高
圧が、ピストン後方の外周面１３４には低圧が各々作用
し、その圧力の差によりピストン１３０が上昇すること
になる。

【００４８】その際、前記後室１３８の作動油は第３孔
１５５を通じて流体通路１２ｂへ抜けることになる。

【００４９】次に、図６ｃに示すように、前記ピストン
１３０が上昇して、ピストン前方の外周面１３２がバル
ブ１４０の内周下端面１４１を通過すると、ピストン前
室１３６の高圧流体がピストン１３０とバルブ１４０と
の間の第１通孔１４３ａを通じてバルブ転換室１４５の
バルブ後方の外周面１４８ｂに作用し、バルブ１４０を
下降させる。

【００５０】前記バルブ１４０の下降によりピストン１
３０の後室１３８がシリンダ第４孔１５６と連通される
と、ピストン前・後の外周面１３２、１３４に同じ大き
さの高圧が作用するが、前方の外周面１３２の断面積よ
り後方の外周面１３４の断面積が大きいので、ピストン
１３０は前方に移動することになり、図６ｃに示すよう
な位置になって、前記のような行程を繰り返すことにな
る。

【００５１】

【発明の効果】前述のように本発明の打撃運動装置によ
ると、打撃運動装置の部品を作動させるための作動油を
そのまま使用し、作動油の供給／排出方向を転換させる
バルブをピストンとシリンダをの間に設けているので、
別途の部品、例えばバルブを転換させるためにバルブプ
ラグやバルブタピットが必要でなくなり、高圧の作動油
を供給するために必要であった非常に複雑な流体通路が
必要でなくなり、また、作動油を制御するためにバルブ
を大きくする必要がないので、部品数の低減により故障
の発生率が少なく、装置全体の大きさと重さの低減によ
りコストダウンに大いに寄与する効果がある。

【００５２】また、流体通路の長さを最小化し、バルブ
転換室及びピストンの後室に直接高圧油が流入されるよ
うにすることによって、圧力損失を最小化するように効
率を高め、バルブをピストンの外周面にピストンと同軸
の関係で位置させることにより、製品の単純化及び軽量
化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の打撃運動装置を示す正面図である。

【図２】本発明の打撃運動装置を示す縦断面図である。

【図３】本発明の打撃運動装置の一部品であるバルブを
示す拡大断面図である。

【図４】本発明の打撃運動装置の一部品であるシリンダ
を示す拡大断面図である。

【図５】本発明の打撃運動装置の一部品であるリアカバ
ーを示す拡大断面図である。

【図６ａ】本発明の主要部分を拡大して示す初期段階の
断面図である。

【図６ｂ】本発明の主要部分を拡大して示す中期段階の
断面図である。

【図６ｃ】本発明の主要部分を拡大して示す終期段階の
断面図である。

【符号の説明】

１０本体１２シリンダブロック１２ａ、１２ｂ流体通路２０フラッシング部３０回転部３２上部チャック３４下部チャック３６被動ギア３８駆動ギア４０高圧アキュムレータ４２低圧アキュムレータ６０流入口７０排出口８０油圧モータ８２連結軸１００シェンク１２０リアカバー１２２取付フランジ１２３ボルト孔１２４段差面１３０ピストン１３２ピストン前方の外周面１３３中間の外周面１３６前室（第１チャンバー）１３８後室（第２チャンバー）１３９中間室（第３チャンバー）１４０バルブ１４１バルブ下端面１４２ピストン孔１４３ａ第１通孔（転換室貫通孔）１４３ｂ第２通孔（バルブ低圧貫通孔）１４３ｃ第３通孔（バルブ帰還貫通孔）１４５バルブ転換室１４６第１段部１４７第２段部１４８突起体１４８ａバルブ前方の外周面１４８ｂバルブ後方の外周面１４９バルブ上端面１５０シリンダ１５２シリンダ孔１５３第１孔（シリンダ低圧貫通孔）１５４第２孔（シリンダ帰還貫通孔）１５５第３孔（シリンダ高圧貫通孔）１５６第４孔（シリンダ高圧貫通孔）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者李日載大韓民国京畿道華城郡楊甘面松山里109− ２株式会社水山重工業内 (72)発明者申耿千大韓民国京畿道華城郡楊甘面松山里109− ２株式会社水山重工業内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも打撃力を生じる部品が組み込
まれた本体と、シリンダ内で往復運動をし、流入口を通
じて供給された高圧の流体を排出口を通じて排出させる
ピストンと、前記ピストンの出力端に連結するシェンク
と、前記シェンクを回転するための所定の動力発生装置
を包含してなる打撃運動装置において、前記シリンダとピストンとの間に挿入設置したバルブを
備え、前記バルブは、該バルブの所定の移動により流路を開閉
して前記ピストンと相互有機的な連動関係に作動するよ
うに構成され、全体の形状がほぼ円筒形となり、その両
端面は、断面積が互いに異なるバルブ下端面及びバルブ
上端面からなり、複数個の段部を含み、長手方向に形成
されるピストン孔と、該ピストン孔と外部とが連通する
ように前記ピストン孔と直角方向に形成した複数個の孔
と、前記バルブの外周面に各々形成される前方の外周面
及び後方の外周面を有する環状突起体を備え、前記シリンダはバルブの外側に装着され、ピストンを往
復運動させるために形成した複数個のシリンダ孔を備
え、前記バルブ及びシリンダの後方に装着されるリアカバー
を備え、前記ピストンとバルブ及びシリンダは、これらの内・外
周面間に流体が流入されることができる所定の環状室が
形成されるように、これらの長手方向に沿って互いに異
なる直径部を有するようにすることにより形成される複
数個のチャンバー及びバルブ転換室を備え、前記シリンダは作動油を流入及び排出するための複数個
の流体通路が形成されたシリンダブロックを含むことを
特徴とする打撃運動装置。
【請求項２】前記バルブは外部に１つの突起体を有
し、該突起体の左右の環形面積中、面積が大きいバルブ
後方の外周面方向に少なくともバルブ転換室貫通孔、バ
ルブ低圧貫通孔、バルブ帰還貫通孔を有することを特徴
とする請求項１記載の打撃運動装置。
【請求項３】前記バルブのピストン孔はピストンの運
動を規制するためにバルブ転換室の貫通孔に連結された
第１段部と第２段部とをさらに備えていることを特徴と
する請求項１記載の打撃運動装置。