JP2006518283A - 回転式制御弁を備えた衝撃装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、工具を連結可能なフレームと、フレームと工具との間で衝撃装置のフレームへ支持された応力エレメント（３）と、作動油空間（６）と、加圧作動油をそれぞれ、作動油空間（６）の中へ、およびそこから導き出す手段とを含む衝撃装置に関するものである。この衝撃装置は回転可能に設置された制御弁（５）を含み、制御弁は、作動油を間欠的に作動油空間（６）から戻り流路へ導く制御流路（5b）を有する。

Description

発明の背景

本発明は、工具において応力パルスを発生する衝撃装置に関するものであり、この衝撃装置は、工具を接続可能なフレームと、フレームと工具との間に伝動ピストンなどの伝動部材とを含み、工具は、応力パルスの発生中の時間の少なくとも一部分において伝動部材の工具側の端部と直接もしくは間接的に接触し、装置は、フレームと伝動部材との間に力を発生させて力が伝動部材を工具の方へ押し出し易くする手段と、伝動部材に対して工具側にある第１の作動油空間とを含み、それによって伝動部材は、第１の作動油空間の側に工具へ向けて配した第１の正圧面を含み、装置は、加圧した作動油を第１の作動油空間へ導き入れ第１の作動油空間から作動油を急激に流出させる手段を含み、フレームと伝動部材との間の力が、直接的にもしくは間接的に伝動部材を介してそして伝動部材が工具に接触したときに、工具をその長手方向に押し付ける力を生じ、その影響によって工具にその軸方向の応力パルスを生じさせ、装置は、加圧作動油を衝撃装置に供給する作動油流路と、作動油を衝撃装置から導き出す排出流路とを含む。

さらに本発明は、作動油駆動式衝撃装置の作動サイクルと、作動油を衝撃装置の中へおよびそこから導き出す衝撃装置に通じる供給流路と、対応する排出流路とを制御する制御弁に関するものであり、制御弁は、衝撃装置のフレームの空間に回転可能に設置することを意図されており、空間に少なくとも１つの作動油排出流路が通されており、作動油の流れを制御するための少なくとも１つの流路もしくは開口部を含む。

公知の衝撃装置において、衝撃は往復打撃ピストンを用いて達成され、その運動は代表的には作動油もしくは空気によって、または場合によっては電気によっても、あるいは燃焼エンジンを動力源として用いて達成される。打撃ピストンが工具の端部もしくはこれに連結されたシャンクを打撃すると、工具に応力パルスが発生する。

衝撃装置の衝撃メカニズムを特殊な応力エレメントを用いて実行して衝撃パルスを生じることもできる。このような応力エレメントを、工具の長手方向に応力を受ける機械式の単エレメント部品もしくは多エレメント部品、または、ある空間内で加圧状態になっている作動油とすることができる。これらの方式において、応力エレメントはそれぞれ応力もしくは圧力を受け、同時に直接または間接的に工具の端部もしくはそれに連結されているシャンクに対して押し付けられる。以後、本願および本願特許請求の範囲において「応力エレメント」の定義は機械方式および作動油により実行される方式の両方を指す。同様に、「応力を受ける」の定義は機械部品が機械応力を受けること、および作動油が圧力を受けることの両方を指す。これらが応力から突然解放された場合、または同様に、圧力を突然低下させた場合、その結果応力パルスが発生し、それが工具へ、さらにその方向に工具から被破砕材料へ伝達される。充分に強力な応力パルスを発生させるため、応力エレメントの応力もしくは圧力からの解放を迅速に行う必要がある。他方、機械的損耗もしくは材料の負荷により設定される制限無しに、この応力を、高応力および高圧を可能にする方法で達成する必要がある。したがって、実際において、応力エレメントの応力段階もしくは圧力は液圧媒体もしくは液圧媒体駆動式ピストンおよび弁構造物を用いて最も簡単に増大される。必要とされる迅速な圧力解放を達成するための充分な速度で衝撃段階において充分に大きな作動油の流れを確保するために、衝撃を制御する制御弁は充分に高い周波数で充分に大きな液流を制御できる必要がある。

発明の簡単な説明

本発明は、応力エレメントによって応力パルスの発生を効率的に行なう衝撃装置および制御弁の達成と、衝撃装置の衝撃の制御の簡易化を目的とする。本発明の衝撃装置は、作動油を第１の作動油空間から導き出す手段が、回転可能に設置された制御弁を有し、これがこの作動油を第１の作動油空間から排出流路へ間欠的に導く制御流路／開口部を有していることと、制御弁が複数の平行する制御流路／開口部を含み、これらが第１の作動油空間と作動油排出流路との間の連絡部を実質的にそれぞれ同時に開くようにしていることとを特徴とする。本発明の制御弁は、制御弁が複数の平行する流路もしくは開口部を含み、これらが、制御弁が回転するにしたがって交互に同時に、それぞれに衝撃装置から排出流路への連絡部を開き、そして排出流路への連絡部を閉じることを特徴とする。

本発明の主たる概念は、応力エレメントに圧力をかけるために用いる作動油空間への作動油の流れ、さらにそれからの作動油の流れを制御する制御弁として回転弁を衝撃装置において採用し、この弁が第１の制御流路を含み、これが応力エレメントに対して負荷する作動油の圧力を放出して、エネルギーを応力エレメントから工具へ応力パルスとして伝達するようにしていることにある。さらに、本発明の好ましい実施例の主たる概念は、制御弁が第２の制御流路を含み、これが作動油圧を応力エレメントに対して連結して交互に圧力放出を行うことにある。本発明の第２の好ましい実施例の主たる概念は、複数の別個の補助弁を含み、これらが作動油の応力エレメントへの供給と、作動油の応力エレメントからの放出をそれぞれ制御するようにし、回転弁を連結して補助弁へ供給する制御圧を制御することにある。本発明の第３の好ましい実施例の主たる概念は、作動油圧によって好ましくは調整可能な別個の滑りシールを採用し、これらに対して流路を設け、流路が作動油の流れを制御流路へ導き、さらにそこから導くことにある。本発明のさらに第４の好ましい実施例の主たる概念は、回転弁に対して複数の平行する制御流路を設け、これらが作動油の１方向もしくは両方向への流れを実質的に同時に開放および同様に閉鎖することにある。

本発明の利点は、回転弁の回転速度を調節して衝撃周波数を制御していることにある。適切に設計された適切な大きさの流路を制御弁において用いることによって作動油の供給速度および放出速度の調節を可能にしている。スピンドル状補助弁を用いることによって、とくに放出速度をさらに上げ、上昇速度および応力パルスの大きさを増大させることができる。本発明のさらに他の実施例の利点は、複数の平行する流路を用いることによって、開かれる流れの断面積を大きくすることができ、応力パルスの発生にとくに必要な急速な圧力低下を効率的に行うことができる。本発明の他の好ましい実施例の利点は、液圧媒体によって調節可能な滑りシールを用いることによって、弁とフレーム間の粘性摩擦の解消および摩擦面の減少を可能にして、その結果、摩耗を少なくし、弁に必要な駆動力をかなり少なくすることにある。

次に、添付の図面において、本発明を詳細に説明する。

発明の詳細な説明

図1aは、フレーム２および応力エレメント３をその中に含む本発明による衝撃装置１の概略断面図である。応力エレメントは工具４と同軸に配置されており、応力エレメント３の一方の端部は衝撃中はフレーム２へ支持され、同様に反対側の端部は工具４の端部、もしくはそれへ固定されているそれ自身公知のシャンクへ支持されている。応力エレメント３と同軸上に、したがって、工具４に対しても同軸上に、回転するように設置された制御弁５を設けており、これは適切な回転機構によってその軸を周回、もしくは往復して回転する。このような１つの回転機構を図２に示す。図１はさらに衝撃装置のフレーム２の第１の作動油空間６と、伝動部材、例えば作動油空間の伝動ピストン７を示し、これらは、応力エレメント３に圧力をかけることと、同様に回転弁５によって解放することに用いられる。伝動ピストン７は、第１の作動油空間６に向けて配置した第１の正圧面を有している。応力エレメント３に圧力をかけるために、作動油供給流路９が、ポンプ８から開口部5aの点へ通じており、開口部5aは、弁５の制御流路として働き、さらに一例として弁５を通っている。それによって開口部5aが一度に１つが作動油供給流路９に到達して、作動油を作動油空間６へ流すことができ、それによってピストン７を応力エレメント３の方へ押し出す。その結果、応力エレメント３が収縮し、エネルギーがその中に充填され、フレーム１と伝動ピストンとの間に働く力が生じて、伝動ピストン７を工具４の方へ押し出すことになる。同様に、回転弁５が、矢印Ａで示すように、前方へ回転するので、開口部5aと交互に配置されて作動油流路としても働きさらに一例として弁５を通っている開口部5bが、一度に１つ作動油流路10へ到達して、作動油が作動油空間６から作動油タンク11へ迅速に流れることを可能にする。これによって、順次、応力エレメント３が応力から解放されることになり、応力によって生じる力が工具を圧縮し、蓄積されたエネルギーが応力パルスとして工具４へ伝達される。同図は応力エレメント３と、ピストン７を別々に示す。したがって、応力エレメント３を固形材料とするか、あるいはこれを第２の作動油空間3'の作動油からなるものとすることができる。伝動ピストン７を、したがって、第２の正圧面を含むようにして、第２の正圧面を第２の作動油空間3'に向けて配置している。応力エレメント３を固形材料にした場合、これをピストン７に組み入れて、一体化することができる。

図1bは、本発明の他の実施例を一部断面で概略的に示す。この実施例は、ポンプ８からの作動油供給流路９が第１の作動油空間６に連通するように直接連結され点で図1aとは異なる。さらに、本実施例において、制御弁５は開口部5aがなく、開口部5aは図1aの場合、供給流路９を連結して交互に作動油空間６に連通し、同様にその連通を閉鎖する。したがって、この実施例では所望の応力パルスを工具４に対して発生させるのに適切な間隔で第１の作動油空間６からの作動油圧の放出だけが制御される。その他の点では、構造上ばかりでなく、作動上も、図1aおよび1bのこれらの方式を類似のものとすることができるが、その作動はこの点に関しては再度説明する必要はない。

図２は、回転制御弁５を回転させる回転機構を概略的に示す。この実施例において、制御弁５にははめ歯部5cが設けられており、はめば歯車12用の空間がフレーム２に設けられており、はめば歯車12には、はめ歯部5cのはめ歯と同じはめ歯部が設けられていて、はめ歯部5cに接触している。はめば歯車12は、フレーム２に対して回転可能に設置されており、これのはめ歯部12a がこれを制御弁５とともに同時に回転させるが、反対方向に回転させる。はめば歯車12の一方の側へは作動油供給流路９が連結され、他方の側には排出流路10が連結されている。供給流路９を介しての作動油の供給動作によって、制御弁５およびはめば歯車12は歯車モータと成り、そこでは作動油がはめ歯部によってその周囲だけを流れることができ、相互にかみ合うはめ歯によりその間を流れることが防げられる。したがって、はめば歯車12および制御弁５は回転して、それぞれのはめ歯部の連結点を作動油供給流路９の方へ移動させると同時に、作動油がそれらの周囲を流れて排出流路10から排出されるようにしている。回転速度の調節に関しては、ここでは供給流路９へ連結され概略的に示されるスロットルもしくは流量調整器を、供給流路または排出流路のいずれかへ連結することができる。調整器13を可調節のスロットル、もしくは作動油の流れの量をその圧力に関係なく、したがってもっと正確には、制御弁５の回転速度に関係なく調整するさらに複雑な流量調整器のいずれかにすることができる。さらに、第２の作動油供給流路9aを作動油ポンプ８から、これを駆動する他のアクチュエータへ通すことができる。１つのはめば歯車に加えて、複数のはめば歯車を用いて制御弁５を回転させることができるが、その場合は、作動油供給流路および排出流路は、それぞれのはめば歯車12および制御弁から成る歯車モータの両側へ連結される。図２は、制御弁５の内側に配されているはめば歯車を全体として破線で示し、番号12で表わす。電動モータもしくは空気圧モータなどの制御弁５の回転用の別個の回転子モータもしくは他の適切な回転機構も当然用いることができる。

図3aは、本発明による回転制御弁の一実施例を含む衝撃装置の詳細を、部分的に断面側面図として示す。本実施例の動作は、図1aによって概略的に示される衝撃装置の動作と同じである。制御弁５が矢印Ａで示す方向に回転し、これへ作動油流路９および10が通じている。作動油流路は供給室14aおよび排出室14bで終端しており、供給室14aおよび排出室14bのそれぞれのうち、２つを一例として示す。すなわち、制御弁の両側のものを示す。実際には、複数の供給流路および排出流路を制御弁内に供給開口部および排出開口部になるように配している。制御弁５は供給開口部5aおよび排出開口部5bを含み、供給開口部5aおよび排出開口部5bは円筒状フレームの中に延在し、作動油流路として働き、制御弁５の円筒状フレームの壁の中を通り、これらがそれぞれ供給室14a および排出室14b の点に適時に連続して移動するように弁の回転方向に配置されている。これによって作動油の作動油空間６への供給、およびそこからの供給を交互に行うことができる。これは図4aないし4cに説明する通りである。

図3bは、本発明による回転制御弁の一実施例を有する衝撃装置のさらに他の詳細な断面部分側面図である。この動作は、図1bに概略的に示す衝撃装置の操作と同じであるが、図3aの方式と比較した相違は、作動油供給流路９が作動油空間６へ直接連結され、それによって供給室14a および、同様に制御弁５内の供給開口部5aが無いことである。さらに、一例として排出開口部5bおよび排出室5bの軸方向の大きさが、より大きくなっているが、これは明らかに必要のないことである。

図4aないし4cは、図3aの制御弁を備えた衝撃装置がその３つの作動段階にある状態を概略的に示す。図4aに示す状態において、制御弁５が回転するにしたがって、開口部5aの前縁部が供給室14a のところに配され、それによって加圧された作動油が作動油ポンプ８から、ここに矢印で示すように、供給流路９を介して、供給室14a および開口部5aを通って作動油空間６へ流れ始める。同じことが当然、反対側で起こり、ここでは図4aの上方の開口部5aが、衝撃装置のフレーム２の左側で供給室14a に関する位置にある。開口部5bは排出室14b のところに同時には来ないので、作動油を作動油空間６から放出することができない。こうして制御弁が図4aに示す方法で作動油供給流路を連結して、加圧作動油をピストン７に対して作用させることができ、これによって応力エレメント３に対して作用させ、これに対して応力もしくは圧力を及ぼす。制御弁５が回転し続けるので、開口部5aおよび5bは同様に回り、図4bに示す場合は、応力エレメントの圧迫段階の最後に関連しており、開口部5aの後端部が供給室14a に到達しており、弁が回転し続けるので、作動油供給流路９から室14b および開口部5aを通って作動油空間６への連絡部を徐々に閉鎖する。この状態において、作動油空間６からの作動油の排出は閉鎖され続けている。図4cに示す場合において、回転しているとき、制御弁５の状態は、作動油の作動油空間６への供給が止まって、開口部5bの回転方向の最も先端の端部が排出室14bに到達している状態に進んでいる。制御弁５の正面図において開口部5bが開口部5aよりもかなり高くなっているので、作動油は作動油空間６から排出室14b および排出流路10を通ってかなり迅速に放出され始め、それによって作動油空間６の圧力が突然低下する。そのようにして、突然放出が行なわれる場合、応力エレメントが工具を介して上述のように応力パルスを発生させる。図3aでは１つの供給開口部5aおよび排出開口部5bしか見えないが、作動油の必要な流れの量および流量の両方に応じて、図１および図4aないし4cに概略的に示すように回転制御弁５の周囲に連続して複数のこれらの開口部を配することができる。制御弁５が早く回転するほど、応力パルスの周波数、すなわち、工具を介して発生するいわゆる衝撃周波数が大きくなる。図3aは、実質的に長方形の供給開口部および排出開口部を示すが、これらの形を、それ自体は公知のどのような形にすることもできる。

図4aないし4cに示す機能説明は、作動油圧の放出に関しては図3bの実施例の作動などにも適している。作動油圧供給に関して、作動は作動油が絶えずポンプ８から作動油空間６へ供給されるようにし、それによって、制御弁５が排出開口部5bから排出流路10への連通を閉じる位置にある場合、作動油空間６の圧力が上昇して、応力エレメントが圧力を受ける。次の段階では、排出開口部5bが排出流路10への作動油用の排出路を開いた場合、作動油供給流路９の断面積に関して流路のうちの実質的に大きな断面積に流れが起こる。断面積が異なるため、新しい加圧された作動油が作動油空間６へ、そこからの排出よりもかなり緩慢に流れさせることができ、それによって作動油空間６の圧力が突然低下して、工具において上述のものと同じ方法で応力パルスが発生する。作動油空間６から排出流路10への連通が再び切られるので、応力エレメント３が再度圧力を受け、これらの作動段階が上述の方法で連続して反復される。

図5aないし5cは本発明の一実施例を示し、ここでは、回転制御弁５に加えて、別個のスピンドル状補助弁15を用いており、これの作動を、作動油の流れの制御に加えて、回転制御弁５が制御する。図5aは、作動油を衝撃装置へ供給して応力エレメントに対して圧力を与えている状態の断面図である。衝撃装置と、応力エレメントおよびこれらから成る作動ピストンは原理は類似であり、これらの作動は図3aおよび3bに示すものと類似であるが、これらの形が異なっている。さらに、２つ以上の、例えば図5aないし5bに示す方法では２つのスピンドル状補助弁であるが、一例としてスリーブ状補助弁15をフレーム２に設置し、これらは図5cにおいて拡大して、より詳細に示す。実際において、作動油空間６へ通じる開口部と望ましくは同数の補助弁を存在させる。これらの補助弁15には１つの通し流路15aおよび２つの正圧面15bおよび15cが設けられている。補助弁の正圧面15cに対しては制御流路9cを介して常に作動油圧が作用し、作動油圧は例えば正常の作動油作動圧力または同様のものであり、これは補助弁15に対して、この弁が図5aに示す状態から下方へ移動し易くするように働く。図5aに示す状態において、正常作動油圧は補助弁の第２の正圧面15bに対して制御流路17および流路9bを介して働き、この圧力によって補助弁15内に反対の力を生じ、この力は正圧面15cに対して働く圧力により生じる力よりも強いので、補助弁15を図5aに示す位置に保つ。本実施例において、制御弁５の供給流路および排出流路は、制御弁５の表面の単なる溝状の制御流路および作動油流路であり、図3aないし4cに示すような通し開口部ではない。図5aに示す状態において、制御弁５へ通じる供給流路９は、作動油流路16と、圧力流路9aと、補助弁15を通る流路15aとを介して室６へ連結され、これを介して作動油は補助弁15を流れるようになり、ピストン７を介して応力エレメント３に対して働き、これによって応力エレメント３において応力を発生する。

図5bに示す状態において、制御弁５は回転して、制御流路16が作動油流路９の点から移動して離れている状態にあり、したがって、作動油の室６への供給を停止している。さらに、制御流路17が回転して離れて、制御流路18と入れ替わり、制御流路18が、補助弁15の正圧面15bを、排出流路10に連通するように連結する。同時に、補助ピストン15の正圧面に対して働く圧力が停止し、それによって補助ピストンが図5bに示す位置へ移動しており、同時に室６におけるピストン７から作動油排出流路10への直接連通部を開くようにしている。さらに室６から、補助弁15を通る流路15aと、作動油流路9aと、流路19とを介しての排出流路10への連通も同時に開かれる。したがって、作動油を室６から２つの平行する通路を通して排出することができ、その結果、ピストン７が自身に対して働いていた圧力から非常に急速に解放されて、応力エレメント３から工具４を介して急速な応力パルスが生じる。この後、制御弁５が回転し続けるので、工程は図5aに示す状態へ戻り、作動サイクルが再始動する。

図6aないし6cは、密封方式に関する本発明の衝撃装置に適した回転弁のいくつかの実施例の概略的部分断面図である。

図6aは、回転弁の一実施例を概略的に示し、制御弁５にはフランジ状部5'と、スリーブ状部5"の両方を設けており、制御開口部5aおよび5bをそれぞれ、これらの両方を介して配設している。本実施例において、作動油供給流路９および作動油空間６を連結して互いに連通させている開口部5aは、制御弁５のフランジ状部5'に配され、同様に、作動油空間６および排出流路10を連結して互いに連通させている排出開口部5bは、スリーブ状部5"に配されている。原理的に、これらの開口部を逆に、例えば排出開口部5bをフランジ状部5'に、供給開口部5aをスリーブ状部5"に連結することができる。しかし、衝撃装置の動作の観点から、周速が最大になっており、したがって開く速度も最大になっており、結果として応力パルスの上昇速度も最大になっているスリーブ状部5"に排出開口部5bを配することが好ましい。図6aはさらに、制御弁５とフレーム２との間の隙間を密封するシール構造を示す。一例として、制御弁５のスリーブ状部5"によって密閉しただけのシール構造を示すが、フランジ状部5'の密封を、図6bに示す方式の原理を適用して同様な方法で実行することができる。

図6aに示す方式はシール20を含み、シール20は、空間21に配置され、この空間で弁５の半径方向に移動するができる。作動油圧Psは、シール20の、弁５と反対側の表面に対して働き、シールを所望の力で弁５の方へ押し出すようにしている。シール20はさらに流路20aを含み、流路20aは、シール20の壁を通り抜けている開口部20b を介して、作動油排出室14b から通じている排出流路10へ連結されている。シール20の流路20aからの連絡部を他の方法で、例えば破線10'で示すようにフレーム２を通して直接連結することもできる。圧力Psを調節することによってシール20の表面と制御弁５との間の隙間の調節を行なうことができる。圧力調節は別個の外部の調整圧力を用いて行なうことができ、または、例えば制御弁５の回転子モータの圧力水準に応じて、衝撃装置などの供給圧力に連結し、それによって、漏出による作動油空間６の圧力変動によって、制御弁に関連して密封部品の調節を行ない、最適な隙間になるように調節することができ、シール20と制御弁５との間の作動油の漏出を非常に少なくすることができる。同時に、これが両表面間の潤滑を行なう。

図6bは、同様にフランジ状制御弁を示し、これにおいては供給開口部5aおよび排出開口部5bの両方がフランジ状部を通して弁５の回転軸の方向に配されている。本実施例において、開口部5aおよび5bは、図6cに示すように円周方向に連続している。代わりとして、供給開口部5aおよび排出開口部5bをフランジ状弁部に対して半径方向のさまざまな点に配することができ、それによって、さらに望ましい実施例においては、排出開口部が半径方向に、周囲に対してより近く配置されて、できる限り迅速な圧力解放を達成するようにしている。作動油圧の解放だけしか制御しないようにしている、すなわち作動油を作動油空間６から排出流路10へ排出するようにしている図1bの同様の実施例においては、排出開口部5bだけで十分であり、その大きさおよび配置を、それに応じて選択することができる。図6bは、図6aの実施例と同様であり、弁５の断面に配されて図6aと同様に開口部を密封するようにしている密封方式を示す。ここでも同じ原理が当てはまるので、別個の説明は必要ない。同様に、図6bに示すこのシール方式を、スリーブ状部5"を密封するシール方式とともに、図6aによる実施例のフランジ部5'の開口部を密封するのに適用することができる。密封を、密封圧を連結して、弁５に対して軸方向に働くように行なうこともでき、シールはフレームもしくは弁へ、あるいはこれらのいずれかのうちの一部へ動かないように、または硬く連結される。

図6cは、図6bに関して下から見た図6bの実施例の弁５およびシール20を示す。一方、図6bは、図6cに示す線Ｃ−Ｃの方向の断面図であるが、図6cは、図6bの断面図に示す内容を全て示しているわけではない。図6cは制御弁５を示し、これには作動油を作動油空間へ、およびそこから案内する円周方向に連続している開口部5aおよび5bが設けられている。さらに図6cは、シールの構造を説明するための２つのシール20を示す。図6cに示すように、シールの開口部は、望ましくは弁の開口部5aおよび5bと実質的に同じ形にして、最大限に有効な作動油の流れを達成するようにしている。開口部5aおよび5bは、これらの間で制御弁５が回転するので、流路が次回に開いて作動油を前述の作動油空間６へ流入およびそこから流出させるまで、制御弁の開口部間の包囲点が開口部への連絡部を閉じるように配されている。図6cはさらに、所望の場合、制御弁５を、構造上有利と考えられる場合、往復運動によっても回転できるようにしていることを２方向矢印Ｄで示している。同様に、所望の場合、他の図にも示す弁を同じ方向の連続回転運動ではなく、往復回転運動によって作動させることができる。

図７は、本発明による衝撃装置の原理的な実施例を概略的に示す。図７は、応力パルスを生じさせるために衝撃装置が「装荷」されている場合の衝撃装置を示す。同図は、フレーム２を含む衝撃装置１を示す。フレームは応力エレメント３のように、作動油を含有する第２の作動油空間3'を有し、空間は、伝動部材として働く伝動ピストン７によって一方の側が画成されている。第２の作動油空間は、作動油ポンプ8'などの圧力供給源へ流路9'を介して連通しており、圧力供給源は、加圧作動油を圧力P₁で第１の作動油空間へ供給する。伝動ピストン７の一方の側、すなわち第２の作動油空間3'の反対側には第１の作動油空間６があり、第１の作動油空間６は、作動油ポンプ８などの作動油供給源に流路９および弁５を介して連通されている。作動油供給源は、圧力がP₂の加圧作動油を供給する。弁５から、作動油の戻り流路10がさらに作動油タンク11へ通じている。さらに圧液式アクチュエータを含み、これを第２の作動油空間3'と連通して、圧力パルスを減衰させるようにすることができる。２つの作動油ポンプ８および8'ではなく、破線9"で示すように１つの共通の作動油ポンプ８を用いることができる。

図７の場合において、いわゆる装荷が行なわれ、それによって作動油が弁５によって制御されて第１の作動油空間６へ供給されて、伝動ピストン７がその後部位置、すなわち図７の最高位置に到達するまで矢印Ｂの方向へ移動するようにしている。同時に、作動油は第２の作動油空間から排出される。伝動ピストン７の後部位置は衝撃装置１の機械装置、例えばさまざまな肩およびストッパによって、図７の実施例においては肩2aと、伝動ピストンのフランジ7aの裏面とによって決められている。衝撃装置の作動中は、衝撃装置１が被破砕材料に向けて、いわゆる送り力である力F₁で押し出され、力が、伝動ピストン７の工具４との接触を、さらにその尖端部、すなわちドリルビットもしくはそれと同様のものの被破砕材料との接触を維持する。伝動ピストン７が矢印Ｂの方向に、できる限り遠く移動している場合、弁５は回転して、作動油を第１の作動油空間６から作動油タンク11へ突然流入させることができる位置に入る。これによって伝動ピストン７が、第２の作動油空間にありさらに作動油ポンプ8'からここへ追加流入する作動油の圧力によって生じる力の影響により工具４の方向へ突き出すことができるようにする。第２の作動油空間において伝動ピストン７に対して影響を及ぼす圧力P₂は力を発生し、力が伝動ピストン７を工具４の方へ押し出し、これによって工具４を押し付ける。その結果、伝動ピストン７を介して工具４に急激な圧搾応力が発生し、これが次いで工具４を介して被処理材料にまで応力パルスを発生させる。今度は、被処理材料から反射するいわゆる反射パルスが工具４を介して戻り、伝動ピストン７を再度矢印Ｂの方向に押し、それによって応力パルスのエネルギーが第２の作動油空間の作動油へ伝達される。同時に、弁５が、作動油が第１の作動油空間６へ再び供給されて伝動ピストン７を後部位置、すなわち衝撃位置へ押し込む位置へ戻る。

図８は、本発明による衝撃装置のさらに他の一実施例を示す。同図は、作動油を作動油空間６へ導く複数の流路56aを含む回転制御弁５を概略的に示す。制御弁５の周囲に、作動油用の環状供給流路９を有する衝撃装置のフレーム２を一例として配している。一例として、複数の平行する放射状の供給流路9aが供給流路９から制御弁５へ通じており、供給流路9aの数は、一例として、制御弁５の流路5aの数の半分にしている。したがって、制御弁５が回転した場合、作動油が作動油空間６へ２倍の周波数で供給される。なぜならば、その時点で流路5aの半分が供給流路９に連通するようになるからである。これに対応して、もちろん、作動油空間６が同様に、対応する数の流路によって排出流路に連通するように配置されて、応力パルスの発生が上記２倍の周波数で起こるようにする必要がある。

周波数の乗算を起こすためには、他の半分だけは１つの整数による乗算と同じ数の流路を有する必要がある。したがって、供給流路9aの数をフレームにおける乗算と等しく、例えば制御弁５の流路5aに比べて２倍になるようにすることができる。同様に、排出流路の数を制御弁５における乗算と等しく、例えば２倍にすることができるが、流路の数をフレーム２における制御弁の外側においては、より少なくすることができる。さらに、両方向における流路の数を制御弁５においては同一にすることができ、他方、フレーム２においては、この場合、一方は、同じ、より小さい流路数にし、同様に他方を、整数による乗算と等しい、より大きい流路数にする。

放射状に形成されている流路に加えて、軸方向に向けて平行する流路も当然使用することができ、両方を同時に用いることもできる。

以上、本発明を図面の実施例によって説明したが、決してこれに制限されることはない。重要なことは、回転可能に設置された制御弁であって、その回転もしくは回転速度を調節して所望の衝撃周波数を達成できるものを用いて、応力エレメントを設けたこのような衝撃装置を制御することである。

および 図1aおよび1bは、回転式制御弁を設けた本発明のいくつかの実施例を含む衝撃装置の断面を概略的に示す。 図２は、制御弁を回転させその回転速度を調節する実施例を概略的に示す。 および 図3aおよび3bはそれぞれ、図1aおよび1bの回転式制御弁の本発明による実施例を含む衝撃装置の概略断面部分側面図である。 〜 図4a〜4cは、図3aの実施例の線Ｂ−Ｂにおけるそのさまざまな作動段階において軸方向から見た概略断面図である。 〜 図5a〜5cは、さまざまな作動段階における本発明による他の衝撃装置および本実施例に関する詳細な補助弁の断面側面図である。 〜 図6a〜6cは、本発明の衝撃装置に適した回転弁および衝撃装置のフレームに対するそれぞれの密封部の実施例を概略的に示す。 本発明による衝撃装置の一実施例を概略的に示す。 本発明による衝撃装置のさらに他の一実施例を概略的に示す。

Claims (26)

1. 工具（４）において応力パルスを発生する衝撃装置であって、該衝撃装置は、該工具（４）を接続可能なフレーム（２）と、該フレーム（２）と該工具（４）との間に伝動ピストン（７）などの伝動部材とを含み、該工具（４）は、応力パルスの発生中の時間の少なくとも一部分において該伝動部材の工具側（４）の端部と直接もしくは間接的に接触し、該装置は、前記フレーム（２）と前記伝動部材との間に力を発生させて該力が該伝動部材を前記工具（４）の方へ押し出し易くする手段と、該伝動部材（７）に対して工具側（４）にある第１の作動油空間（６）とを含み、それによって該伝動部材（７）は、第１の作動油空間の側に前記工具へ向けて配した第１の正圧面を含み、該装置は、加圧した作動油を第１の作動油空間（６）へ導き入れ該第１の作動油空間（６）から作動油を急激に流出させる手段を含み、前記フレーム（２）と前記伝動部材との間の前記力が、直接的にもしくは間接的に該伝動部材を介してそして該伝動部材（７）が前記工具（４）に接触したときに、該工具（４）をその長手方向に押し付ける力を生じ、その影響によって該工具にその軸方向の応力パルスを生じさせ、該装置は、加圧作動油を該衝撃装置に供給する作動油流路（９）と、該作動油を該衝撃装置から導き出す排出流路（10）とを含む衝撃装置において、作動油を第１の作動油空間（６）から導き出す前記手段は、回転可能に設置された制御弁（５）を含み、該制御弁は、作動油を第１の作動油空間（６）から前記排出流路（10）へ間欠的に導く制御流路／開口部（5b）を有し、該（５）制御弁は、複数の平行する制御流路／開口部（5b）を有し、これらはそれぞれ、第１の作動油空間（６）と前記作動油排出流路（10）との間の連絡部を実質的に同時に開くことを特徴とする衝撃装置。
2. 請求項１に記載の衝撃装置において、前記制御弁（５）は、作動油を前記作動油流路（９）から第１の作動油空間（６）へ間欠的に導く制御流路（5a）を有し、前記制御弁（５）は複数の平行する制御流路（5a）を有し、これらは、前記作動油流路（９）と第１の作動油空間（６）との間の連絡部を同時に開いて、該作動油流路（９）から第１の作動油空間（６）への連絡部、および同様に、第１の作動油空間（６）から前記排出流路（19）への連絡部が交互に開くようにしていることを特徴とする衝撃装置。
3. 請求項１または２に記載の衝撃装置において、前記フレーム（２）と前記伝動部材との間に力を生じる前記手段は、該フレーム（２）と該伝動部材との間に応力エレメント（３）を含み、該エレメントは、加圧作動油を第１の作動油空間（６）へ導入することによって応力を受けることを特徴とする衝撃装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の衝撃装置において、前記フレーム（２）と前記伝動部材との間に力を生じる前記手段は、該フレーム（２）と該伝動部材との間に第２の作動油空間（3'）を有し、第２の作動油空間は、作動油で満たされており、さらに、前記フレーム（２）に対して前記工具（４）の長手方向に移動可能に取り付けた伝動ピストンなどの前記伝動部材によって限定されており、該伝動部材は、第２の作動油空間（６）に向けて配置された第２の正圧面を含むことを特徴とする衝撃装置。
5. 請求項４に記載の衝撃装置において、第２の作動油空間（3'）は、前記フレーム（２）および前記ピストン（７）との間にある密閉された空間であり、該空間は、加圧作動油を第１の作動油空間（６）へ供給することによって応力を受け、該空間は、作動油を第１の作動油空間（６）から突然流出可能とすることによって応力から解放され、作動油に蓄積された応力エネルギーを軸方向の応力パルスとして前記工具（４）に対して放出するようにしていることを特徴とする衝撃装置。
6. 請求項４に記載の衝撃装置において、該衝撃装置の第２の作動油空間（６）は圧力源へ連通していることを特徴とする衝撃装置。
7. 請求項６に記載の衝撃装置において、前記圧力源は作動油ポンプ（8、8'）であることを特徴とする衝撃装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の衝撃装置において、前記制御弁（５）は、同一方向に連続回転するように設置されていることを特徴とする衝撃装置。
9. 請求項１ないし７のいずれかに記載の衝撃装置において、前記制御弁（５）は、周期的に前後に回転するように設置されていることを特徴とする衝撃装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の衝撃装置において、前記回転制御弁（５）は、液圧媒体駆動式、望ましくは液圧駆動式モータによって回転させられることを特徴とする衝撃装置。
11. 請求項10に記載の衝撃装置において、前記液圧駆動式モータは歯車モータであり、該歯車モータは、前記回転制御弁（５）のはめ歯部（5c）と、該はめ歯部と回転結合している別個のはめば歯車（12）と、これらの接点の対向する両側にある作動油供給流路および対応する排出流路とから成ることを特徴とする衝撃装置。
12. 請求項11に記載の衝撃装置において、該装置は少なくとも２つの歯車モータを含み、該２つの歯車モータは、前記回転制御弁（５）のはめ歯（5c）と、これらの接点の対向する両側にある供給流路および対応する排出流路とからなることを特徴とする衝撃装置。
13. 請求項10ないし12のいずれかに記載の衝撃装置において、該装置は、前記制御弁（５）の回転速度を調節して、それによって衝撃周波数および放出速度を調節する手段を含むことを特徴とする衝撃装置。
14. 請求項１ないし12のいずれかに記載の衝撃装置において、該装置は、少なくとも１つの別個の補助弁（15）を含み、該補助弁は、前記回転制御弁（５）によって制御されるように連結しており、作動油が第１の作動油空間（６）へ供給された場合、各補助弁（15）は前記作動油空間（６）から前記戻り流路（10）への連絡部を閉じ、同様に、作動油が第１の作動油空間（６）から流れ去った場合、該作動油空間から該戻り流路（10）への連絡部を開くようにしていることを特徴とする衝撃装置。
15. 請求項14に記載の衝撃装置において、前記補助弁（15）はスピンドル状であることを特徴とする衝撃装置。
16. 請求項15に記載の衝撃装置において、前記補助弁（15）はスリーブ状であり、作動油が、前記制御弁（５）の制御流路を介して前記作動油流路（９）から、前記補助弁（15）を介して第１の作動油空間（６）へ流れることができるようにしていることを特徴とする衝撃装置。
17. 請求項16に記載の衝撃装置において、第１の作動油空間（６）から排出される作動油の一部は、同様に、前記補助弁（15）を介して、さらに前記制御弁（５）の前記制御流路を介して前記戻り流路（10）へ流れることを特徴とする衝撃装置。
18. 請求項１ないし17のいずれかに記載の衝撃装置において、前記回転制御弁（５）はスリーブ状部分を含み、該スリーブ状部分に前記制御流路／開口部の少なくとも一部が形成されていることを特徴とする衝撃装置。
19. 請求項１ないし18のいずれかに記載の衝撃装置において、前記回転制御弁（５）はフランジ状部分を含み、該フランジ状部分に前記制御流路／開口部の少なくとも一部が形成されていることを特徴とする衝撃装置。
20. 請求項１ないし19のいずれかに記載の衝撃装置において、液圧媒体によって調節可能なシール（20）が、前記制御弁（５）と、該衝撃装置のフレーム（２）との間に配設されてていることを特徴とする衝撃装置。
21. 請求項20に記載の衝撃装置において、流路を前記シールに配設してその中を通し、該流路を介して作動油を、前記排出流路／開口部を少なくとも通して導くことを特徴とする衝撃装置。
22. 請求項１ないし21のいずれかに記載の衝撃装置において、作動油を前記作動油ポンプ（８）から前記回転制御弁（５）へ、同様に該制御弁（５）から前記排出流路を介して作動油タンク（11）へ、前記供給流路および排出流路のそれぞれの長さの一部を越えて、複数の平行する供給流路および排出流路のそれぞれに沿って供給し、前記回転制御弁（５）の流路（5a）の数と、該制御弁（５）へそれぞれ通じている平行する供給流路（9a）および排出流路の数は、同一の整数によって乗算されることを特徴とする衝撃装置。
23. 請求項22に記載の衝撃装置において、前記制御弁（５）における流路（5a）の数は、１つの整数によって乗算した供給流路（9a）の数、またはその逆であり、同様に排出流路の数に関して同一の整数によって乗算した数、またはその逆であることを特徴とする衝撃装置。
24. 作動油駆動式衝撃装置（１）の作動サイクルと、作動油を該衝撃装置の中へおよびそこから導き出す該衝撃装置（１）に通じる供給流路（９）と、対応する排出流路（10）とを制御する制御弁であって、該制御弁（５）は、前記衝撃装置（１）のフレームの空間に回転可能に設置することを意図されており、該空間に少なくとも１つの作動油排出流路が通されており、作動油の流れを制御するための少なくとも１つの流路もしくは開口部を含む制御弁において、該制御弁（１）は、複数の平行する流路もしくは開口部（5b）を含み、これらは該制御弁（５）が回転するにしたがって交互に同時に、それぞれに前記衝撃装置（１）から前記排出流路（10）への連絡部を開き、該排出流路（10）への該連絡部を閉じることを特徴とする制御弁。
25. 請求項24に記載の制御弁において、作動油供給流路（９）が前記空間へ通じており、該制御弁は複数の平行する流路または開口部（5a）を含み、これらは前記供給流路（９）から前記衝撃装置（１）への連絡部を交互に同時に開いて、同様に該供給流路（９）への連絡部を交互に開いて、該供給流路および排出流路への該連絡部を、異なる時間にそれぞれ開くようにしていることを特徴とする制御弁。
26. 請求項24または25に記載の制御弁において、該制御弁85）は、同一の方向に連続回転するように設置することを意図されており、該制御弁は、該制御弁を回転する手段へ該制御弁を連結するための、はめ歯などの手段を含むことを特徴とする制御弁。

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