JP2003311651A - 液圧式打撃装置のストローク調整機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 破砕対象の岩質の変化に対応してピストンの
ストロークを自動的に調整する。 【解決手段】 前部液室３を高圧回路７へ連通させ、後
部液室４を切換弁２０で高圧回路７と低圧回路９とに切
換え連通させてピストン２を往復動させる液圧式打撃装
置において、切換弁２０の制御室２１と連通する切換弁
制御ポート１０とショートストロークポート１３を前部
液室３の後側に設け、ショートストロークポート１３と
切換弁２０の制御室２１とをストローク調整弁３０を介
して接続し、ストローク調整弁３０の調整室３１と連通
するストローク調整弁制御ポート１４と高圧ポート１５
を前部液室３の前側に設け、ピストン２が所定の打撃位
置よりも前進したとき高圧ポート１５とストローク調整
弁制御ポート１４とを連通させてストローク調整弁３０
のスプール３２をショートストローク側へ切換える連通
溝１６をピストン２に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブレーカーやさく
岩機等の液圧式打撃装置のピストンのストロークを破砕
対象の岩質に応じて自動的に調整する液圧式打撃装置の
ストローク調整機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】液圧式打撃装置を備えたブレーカーやさ
く岩機を用いて、岩盤を破砕するときには、ロッドの先
端が岩盤に密着するように適度の推力を加える。この状
態で、液圧式打撃装置のピストンの往復動によりロッド
の後端を打撃する。この打撃力はロッドを介して岩盤に
伝達され、岩盤が破砕される。このとき、岩盤が硬い場
合には、ロッドの岩盤への食い込み量は少なく反発が大
きくピストンは速い速度で戻る。岩盤が軟らかい場合に
は、ロッドの岩盤への食い込み量は大きくなりピストン
は反発を受けるまでロッドとともに所定の打撃位置より
前方へ前進を続ける。また、推力をかけずにロッドが岩
盤から離れた状態で打撃すると所謂空打ちとなり、極め
て有害な応力がロッドの中に発生し、打撃装置本体の耐
久性にも悪影響を与える。

【０００３】ブレーカーやさく岩機では、軟らかい岩盤
を破砕する場合には打撃力をあまり大きくする必要がな
いので、打撃装置のピストンのストロークを短くして打
撃数を多くし、硬い岩盤を破砕する場合には打撃力を大
きくする必要があり、打撃装置のピストンのストローク
を長くすることが望ましい。従来、液圧式打撃装置のピ
ストンのストロークを調整するためのストローク調整機
構として、図７に示すように、シリンダ１内にピストン
２を摺嵌して前部液室３と後部液室４とを形成し、前部
液室３を高圧回路７へ連通させ、後部液室４を切換弁２
０で高圧回路７と低圧回路９とに交互に切換え連通させ
てピストン２を前後に往復動させる液圧式打撃装置にお
いて、切換弁２０の制御室２１と連通しピストン２の往
復動に伴って開閉される切換弁制御ポート１０を前部液
室３の後側に設け、切換弁制御ポート１０と前部液室３
との間にショートストロークポート１３を設け、ショー
トストロークポート１３と切換弁２０の制御室２１とを
可変絞り４０を介して接続し、この可変絞り４０の流量
をオペレータが手動で調節することにより、ストローク
を調整するものが公知である。

【０００４】しかし、このストローク調整機構は、オペ
レータが手動でストロークを調節しなければならないの
で、平均的な岩盤の状況には対応可能であるが、岩質の
瞬間的な変化には対応できない。破砕対象の岩質が異な
ると、ブレーカーやさく岩機のロッドにピストンが打撃
を加えたときにピストンがロッド後端に接触している停
滞時間が異なる。そこで、この停滞時間をピストン及び
その周辺に配された液圧通路を流れる液量によって検出
し、ピストンのストロークを変更する液圧式打撃装置の
ストローク調整機構も提案されている（特公平６−９８
５７８号参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピスト
ンの停滞時間をピストン及びその周辺に配された液圧通
路を流れる液量によって検出し、停滞時間に基づいてピ
ストンのストロークを変更するものでは、常にその液圧
通路に所定の流量が必要であるため、作動液量のロスが
大きい。また、停滞時間に流れる液量は瞬間的に変化
し、この液量によってストロークを調整するスプールを
制御する場合、スプールが液量にバランスするように受
ける力はスプリング力などによって与えられているた
め、バランスが非常に微妙なものとなり、液温等の影響
によってバランスがくずれうまく制御できないことが多
い。

【０００６】本発明は、破砕対象の岩質と作業状況に対
応してピストンのストロークを自動的に調整し、適切な
打撃力、打撃数で作動させることにより作業能率とロッ
ドの耐久性をを向上させることができ、作動液量のロス
の少ない液圧式打撃装置のストローク調整機構を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の液圧式打撃装置
のストローク調整機構は、シリンダ内にピストンを摺嵌
して前部液室と後部液室とを形成し、前部液室を高圧回
路へ連通させ、後部液室を切換弁で高圧回路と低圧回路
とに交互に切換え連通させてピストンを前後に往復動さ
せる液圧式打撃装置において、切換弁の制御室と連通し
ピストンの往復動に伴って開閉される切換弁制御ポート
を前部液室の後側に設け、切換弁制御ポートと前部液室
との間にショートストロークポートを設け、ショートス
トロークポートと切換弁の制御室とをストローク調整弁
を介して接続すると共に、ストローク調整弁の調整室に
連通するストローク調整弁制御ポートと、高圧回路に連
通する高圧ポートとをシリンダに設け、ピストンが所定
の打撃位置よりも前進したとき高圧ポートとストローク
調整弁制御ポートとを連通させてストローク調整弁のス
プールをショートストローク側へ切換える連通溝をピス
トンに設けることにより上記課題を解決している。

【０００８】液圧式打撃装置は、後部液室を切換弁で高
圧回路と低圧回路とに交互に切換え連通させてピストン
を前後に往復動させる。岩盤が硬い場合には、ロッドの
岩盤への食い込み量は小さく反発が大きいので、ピスト
ンは所定の打撃位置でロッドを打撃して速い速度で戻
る。高圧ポートとストローク調整弁制御ポートとは連通
しないので、ストローク調整弁はロングストローク側に
保持される。前部液室と切換弁制御ポートとが連通する
位置までピストンが後退したところで、切換弁制御ポー
トを通って高圧液が切換弁の制御室に流入し、制御弁が
切換えられて後部液室が高圧になり、ピストンが前進す
るので、ピストンはロングストロークによる打撃を継続
する。

【０００９】岩盤が軟らかい場合には、ロッドの岩盤へ
の食い込み量は大きくなり、ピストンは反発を受けるま
でロッドとともに所定の打撃位置よりも前方まで前進運
動を続ける。ピストンが所定の打撃位置より前方に移動
すると、高圧ポートとストローク調整弁制御ポートとが
連通溝を介して連通され、ストローク調整弁の調整室に
高圧液が流入するので、ストローク調整弁のスプールが
ショートストローク側へ切換えられる。

【００１０】これにより、前部液室とショートストロー
クポートとが連通する位置までピストンが後退すると、
ストローク調整弁を通って高圧液が切換弁の制御室に流
入し、制御弁が切換えられて後部液室が高圧になり、ピ
ストンが前進するので、ショートストロークによる打撃
が行われる。この液圧式打撃装置のストローク調整機構
において、ストローク調整弁のスプールが、前部液室と
ショートストロークポートとの連通によって、ロングス
トローク側へ付勢されるよう構成すれば、前部液室とシ
ョートストロークポートとが連通した後、ストローク調
整弁のスプールがロングストローク側へ移動するので、
次の打撃の際には、岩盤が硬ければはロングストローク
となり、岩盤が軟らかければピストンが所定の打撃位置
よりも前方まで前進してショートストロークに変わるの
で、岩質の瞬間的な変化に対応できる。

【００１１】また、高圧ポートとストローク調整弁制御
ポートとの連通が遮断された後、ストローク調整弁のス
プールのロングストローク側への切換えを遅延させる切
換遅延手段を設けることにより、ショートストロークか
らロングストロークへの変換速度を任意に調整すること
ができる。このように、破砕対象の岩質の変化に対応し
てピストンのストロークが自動的に調整されるので、液
圧式打撃装置は適切な打撃力、打撃数で作動することが
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態を示
す液圧式打撃装置のストローク調整機構を備えた液圧式
ブレーカーの縦断面図、図２〜図４は液圧式ブレーカの
作動の説明図である。この液圧式ブレーカーＢは、シリ
ンダ１内にピストン２が前後方向（図上、下上方向）へ
往復動可能に摺嵌され、ピストン２の前方にはロッド５
が挿着されている。また、液圧式ブレーカーＢには、ピ
ストン２の前後進の切換えを行う切換弁２０と、ピスト
ン２のストロークを調整するストローク調整弁３０とが
設けられている。

【００１３】ピストン２は、中間に大径部２Ａ、その前
方に前方小径部２Ｂ、後方に後方小径部２Ｃを有し、こ
の径の相違により前部液室３と後部液室４とを形成して
いる。後方小径部２Ｃは、前方小径部２Ｂより更に径が
小さく、従って、ピストン２は後部液室４側の受圧面積
が前部液室３側の受圧面積より大である。前部液室３は
液圧ポンプ６に接続された高圧回路７に常時連通してお
り、後部液室４は切換弁２０の切換えにより高圧回路７
とタンク８に接続された低圧回路９とに交互に切換え連
通されるようになっている。

【００１４】シリンダ１の前部液室３と後部液室４との
間には、切換弁２０の制御室２１に連通しピストン２の
往復動に伴って開閉される切換弁制御ポート１０と、低
圧回路９に連通する排出ポート１１とが所定間隔で設け
られている。ピストン２の大径部２Ａの外周には、ピス
トン２が前進したとき切換弁制御ポート１０と排出ポー
ト１１とを連通させる連通部１２が設けられている。切
換弁２０には、高圧回路７に連通する供給ポート２２
と、低圧回路９に連通する排液ポート２３と、後部液室
４に連通する後部液室切換ポート２４とが設けられてお
り、その弁室２９内には給液孔２５と排液孔２６とを有
する円筒状のスプール２７が摺嵌されていて、供給ポー
ト２２を介して高圧回路７と連通しスプール２７を前方
に付勢する規制室２８と、切換弁制御ポート１０と連通
してスプール２７の前後進を制御する制御室２１とが形
成されている。規制室２８側の受圧面積は制御室２１側
の受圧面積より小となっている。また、弁室２９の前後
端は何れも低圧回路９と連通している。

【００１５】また、シリンダ１の切換弁制御ポート１０
と前部液室３との間にはショートストロークポート１３
が設けられており、このショートストロークポート１３
と切換弁２０の制御室２１とがストローク調整弁３０を
介して接続されている。さらに、シリンダ１には、前部
液室３の前側にストローク調整弁３０の調整室３１と連
通するストローク調整弁制御ポート１４が設けられ、ス
トローク調整弁制御ポート１４と前部液室３との間に高
圧回路７に連通する高圧ポート１５が設けられており、
ピストン２には、所定の打撃位置よりもさらに前進した
とき高圧ポート１５とストローク調整弁制御ポート１４
とを連通させる連通溝１６が設けられている。

【００１６】なお、ストローク調整弁制御ポート１４と
高圧ポート１５の位置は、ピストン２が所定の打撃位置
よりもさらに前進したとき連通溝１６によって連通可能
なところであればよく、ピストンの後部に配置すること
もできる。ストローク調整弁制御ポート１４と高圧ポー
ト１５の前後を逆に配置してもよい。ストローク調整弁
３０は弁室３９内に中央部を縮径したスプール３２が前
後方向へ往復動可能に摺嵌されており、前側にストロー
ク調整弁制御ポート１４と連通する調整室３１、後側に
ショートストロークポート１３と連通するショートスト
ロークポート連絡室３３及び切換弁２０の制御室２１と
連通する切換弁連絡室３４が形成されている。調整室３
１側の受圧面積はショートストロークポート連絡室３３
側の受圧面積より大となっている。スプール３２は、通
常は前方のロングストローク側にあってショートストロ
ークポート連絡室３３と切換弁連絡室３４間を遮断して
おり、後方のショートストローク側に移動したときショ
ートストロークポート連絡室３３と切換弁連絡室３４と
を連通させる。弁室３９の後端は低圧回路９と連通して
いる。

【００１７】この液圧ブレーカーＢの打撃装置では、図
１に示すように、ピストン２が所定の打撃位置に前進す
ると、切換弁制御ポート１０が排出ポート１１に連通す
るので、制御弁２０の制御室２１が低圧となる。このと
き、規制室２８は高圧のままであるから、スプール２７
は前進する。スプール２７が前進すると後部液室切換ポ
ート２４がスプール２７の排液孔２６によって排液ポー
ト２３と連通し、後部液室切換ポート２４が低圧回路９
に連通して後部液室４が低圧となる。前部液室３は高圧
になっているので、ピストン２はロッド５を打撃し後退
を始める。

【００１８】ピストン２の後退により、ピストン２の大
径部２Ａで切換弁制御ポート１０と排出ポート１１との
連通が遮断され、図２に示す位置までピストン２が後退
すると、前部液室３と切換弁制御ポート１０とが連通
し、切換弁制御ポート１０を介して制御弁２０の制御室
２１が高圧となり、スプール２７が後退する。すると、
後部液室切換ポート２４がスプール２７の給液孔２５に
よって供給ポート２２と連通し、後部液室４が高圧とな
る。ピストン２は後部液室４側の受圧面積が前部液室３
側の受圧面積より大きいため、前進を始める。

【００１９】ピストン２が図１の打撃位置まで前進する
とロッド５を打撃して再び後退を始めるので、前後方向
への往復動が繰り返される。ピストン２により打撃が与
えられたロッド5 は、岩盤等の破砕対象に打撃力を伝達
して破砕する。破砕対象が硬岩の場合には、ロッド５の
岩盤への食い込み量は小さく、反発が大きいので、ピス
トン２は所定の打撃位置でロッドを打撃して速い速度で
戻る。このときは高圧ポート１５とストローク調整弁制
御ポート１４とが連通することはなく、ピストン２はロ
ングストロークによる打撃を継続する。

【００２０】破砕対象が軟岩の場合には、ロッド５の岩
盤への食い込み量は硬岩の場合のより大きくなり、ピス
トン２が反発を受けるまでロッド５とともに所定の打撃
位置よりも前方へ前進運動を続ける。ピストン２が所定
の打撃位置より前方に移動すると、図３に示すように高
圧ポート１５とストローク調整弁制御ポート１４とが連
通溝１６を介して連通され、ストローク調整弁３０の調
整室３１に高圧液が流入するので、ストローク調整弁３
０のスプール３２が後方へ移動してショートストローク
側へ切換えられ、これにより、ショートストロークポー
ト連絡室３３と切換弁連絡室３４とが連通する。

【００２１】打撃直前に切換弁制御ポート１０と排出ポ
ート１１が連通し、制御弁２０の制御室２１が低圧とな
り、スプール２７が前進して後部液室４が低圧となって
いるので、ピストン２はロッド５を打撃したら後退を始
める。ストローク調整弁３０の調整室３１は可変絞り３
５を介して低圧回路９に接続されており、ピストン２が
後退して高圧ポート１５とストローク調整弁制御ポート
１４との連通が遮断されてもスプール３２は調整室３１
の残圧でショートストローク側に保持される。

【００２２】この状態で、ピストン２が図４に示す位置
まで後退すると、前部液室３とショートストロークポー
ト１３が連通しストローク調整弁３０のショートストロ
ークポート連絡室３３に高圧液が流入する。このときシ
ョートストロークポート連絡室３３は切換弁連絡室３４
に連通しているので、制御弁２０の制御室２１が高圧と
なってスプール２７が後退する。このため、後部液室切
換ポート２４がスプール２７の給液孔２５によって供給
ポート２２と連通し、後部液室４が高圧になってピスト
ン２は前進し始める。従って、通常時よりもピストンス
トロークが短くなって、ショートストロークによる打撃
が行われる。

【００２３】この液圧式打撃装置のストローク調整機構
において、ストローク調整弁３０のスプール３２は、前
部液室３とショートストロークポート１３との連通によ
って、ロングストローク側へ付勢されるので、前部液室
３とショートストロークポート１３とが連通した後、ス
トローク調整弁３０のスプール３２がロングストローク
側へ移動するので、次の打撃の際には、岩盤が硬ければ
ロングストロークとなり、岩盤が軟らかければピストン
２が所定の打撃位置よりも前方まで前進してショートス
トロークに変わるので、岩質の瞬間的な変化に対応でき
る。

【００２４】可変絞り３５の開度は、ストローク調整弁
３０のスプール３２が１打撃の間にショートストローク
側からロングストローク側へと切り替わるように設定す
る。このストローク調整機構においてスプール３２に作
用する付勢力は、油圧によるものであるので従来のスプ
リング式の場合と較べて格段と大きい。従って、可変絞
り３５の開度は調整幅を大きく取れるので設定が容易で
あり、液温の変化にも余裕をもって対応することが可能
である。

【００２５】また、このストローク調整機構では、ロン
グストロークからショートストロークへの切換えは直ち
に行われるが、ショートストロークからロングストロー
クへの切換えは、可変絞り３５によって調整室３１の液
圧の逃がし量を調節して遅延させることができるので、
変換速度を任意に調整することもできる。従って、液圧
ブレーカＢは、硬岩ではロングストロークで、軟岩では
ショートストローク・高打撃数で作動し、岩質の不均一
な作業状況でロングストロークとショートストロークが
頻繁に変化し不安定となるような現象も防止することが
でき、作業能率とロッドの耐久性が向上する。

【００２６】切換えに圧液の供給が必要になるのはロン
グストロークからショートストロークへの切換え時のみ
であるので、無駄な圧液の消費も防止される。また、不
適切な推力あるいは破砕対象の突然の破壊で遊びが生じ
たような場合でも、ロッド５と破砕対象の良好な接触を
保ち、空打ちを防止して良好な作業性と耐久性が得られ
る。なお、ストローク調整弁３０のスプール３２をロン
グストローク側からショートストローク側へ移動させる
場合、ショートストロークポート連絡室３３の液がショ
ートストロークポート１３から切換弁制御ポート１０側
へ、ピストン２とシリンダ間の隙間を通って漏れること
により移動可能となるが、この隙間が小さい場合は、図
５に示すように、ショートストロークポート連絡室３３
と低圧回路９との間にリリーフ弁３６を設けることでス
プール３２のショートストローク側への移動を容易にす
ることができる。

【００２７】さらに、図６に示すように、ショートスト
ロークポート１３と切換弁制御ポート１０との間に可変
絞り３７を設けると、可変絞り３７で最大ストロークを
手動で設定し、岩質に応じて予め手動設定した最大スト
ロークとショートストロークとの間でストロークの自動
制御を行うことが可能となる。また、高圧ポート１５と
ストローク調整弁制御ポート１４とを連通させる連通溝
１６は、船底形に形成すると、ピストン２が所定の打撃
位置よりどれだけ前方に移動したかによって連通溝１６
の通過断面積が変わってストローク調整弁３０への圧油
の供給量が変化するので、ストロークの制御をより精緻
に行うことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液圧式打
撃装置のストローク制御機構は、破砕対象の岩質と作業
状況に対応してピストンのストロークを自動的に調整
し、適切な打撃力、打撃数で作動させることにより作業
能率とロッドの耐久性をを向上させることができ、作動
液量の無駄な浪費も防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す液圧式打撃装置の
ストローク調整機構を備えた液圧式ブレーカーの縦断面
図である。

【図２】液圧式ブレーカの作動の説明図である。

【図３】液圧式ブレーカの作動の説明図である。

【図４】液圧式ブレーカの作動の説明図である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す液圧式打撃装置
のストローク調整機構を備えた液圧式ブレーカーの縦断
面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態を示す液圧式打撃装置
のストローク調整機構を備えた液圧式ブレーカーの縦断
面図である。

【図７】従来の液圧式打撃装置のストローク調整機構の
構成の説明図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ ピストン ３ 前部液室 ４ 後部液室 ５ ロッド ７ 高圧回路 ９ 低圧回路 １０ 切換弁制御ポート １１ 排出ポート １３ ショートストロークポート １４ ストローク調整弁制御ポート １５ 高圧ポート １６ 連通溝 ２０ 切換弁 ２１ 制御室 ３０ ストローク調整弁 ３１ 調整室 ３２ スプール ３３ ショートストロークポート連絡室 ３４ 切換弁連絡室 ３５ 可変絞り ３６ リリーフ弁 ３７ 可変絞り

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内にピストンを摺嵌して前部液
   室と後部液室とを形成し、前部液室を高圧回路へ連通さ
   せ、後部液室を切換弁で高圧回路と低圧回路とに交互に
   切換え連通させてピストンを前後に往復動させる液圧式
   打撃装置において、 切換弁の制御室と連通しピストンの往復動に伴って開閉
   される切換弁制御ポートを前部液室の後側に設け、切換
   弁制御ポートと前部液室との間にショートストロークポ
   ートを設け、 ショートストロークポートと切換弁の弁制御室とをスト
   ローク調整弁を介して接続すると共に、 ストローク調整弁の調整室に連通するストローク調整弁
   制御ポートと、高圧回路に連通する高圧ポートとをシリ
   ンダに設け、 ピストンが所定の打撃位置よりも前進したとき高圧ポー
   トとストローク調整弁制御ポートとを連通させてストロ
   ーク調整弁のスプールをショートストローク側へ切換え
   る連通溝をピストンに設けたことを特徴とする液圧式打
   撃装置のストローク調整機構。
2. 【請求項２】 ストローク調整弁のスプールが、前部液
   室とショートストロークポートとの連通によって、ロン
   グストローク側へ付勢されるよう構成したことを特徴と
   する請求項１記載の液圧打撃装置のストローク調整機
   構。
3. 【請求項３】 高圧ポートとストローク調整弁制御ポー
   トとの連通が遮断された後、ストローク調整弁のスプー
   ルのロングストローク側への切換えを遅延させる切換遅
   延手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載の液圧打撃装置のストローク調整機構。