JP2017127917A - Hydraulic striking device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、さく岩機やブレーカ等の液圧式打撃装置に係り、特に、ピストンのストロークを、ショートストロークおよびロングストロークの一方から選択されたストロークに自動的に切り換える技術に関する。 The present invention relates to a hydraulic striking device such as a rock drill or a breaker, and more particularly to a technique for automatically switching a piston stroke to a stroke selected from one of a short stroke and a long stroke.
この種の液圧式打撃装置では、岩盤の硬さ(岩盤への貫入量)に応じてピストンのストロークをショートストロークおよびロングストロークの一方から選択されたストロークに自動的に切り換えて打撃力を適正に調整することにより、ロッドおよびロッドピン等の打撃部への過剰な負荷を軽減する技術が種々提案されている。
例えば、特許文献1に記載の技術では、ピストンのストローク制御に際し、ストローク制御用のバルブを作動させる油路に絞りを設け、この絞りにより切換えタイミングを調整している。
In this type of hydraulic striking device, the stroking force is set appropriately by automatically switching the piston stroke from one of the short stroke and long stroke according to the hardness of the rock (penetration amount into the rock). Various techniques for reducing excessive load on the striking portion such as the rod and the rod pin by adjusting are proposed.
For example, in the technique described in Patent Document 1, a throttle is provided in an oil passage for operating a valve for stroke control when the stroke of the piston is controlled, and the switching timing is adjusted by this throttle.
しかし、特許文献1に記載の技術では、絞りによってストローク制御用のバルブの切換えタイミングを調整するため、作動油の温度変化に対して作動が不安定になり易いという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ピストンのストロークを制御する動作の安定性が比較的に高い液圧式打撃装置を提供することを課題とする。
However, the technique described in Patent Document 1 has a problem that the operation is likely to become unstable with respect to the temperature change of the hydraulic oil because the switching timing of the valve for stroke control is adjusted by the throttle.
Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a hydraulic striking device with relatively high stability of operation for controlling the stroke of the piston.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る液圧式打撃装置は、ショートストロークおよびロングストロークの一方から選択されたストロークによってピストンをシリンダ内で前後進させて打撃用のロッドを打撃する液圧式打撃装置であって、ストローク制御用の三つのポートとして、ショートストロークポート、ロングストロークポートおよびこれら二つのポートの間の位置に設けられたストローク切換えポートを有する前記シリンダと、該シリンダの内部に摺嵌された前記ピストンと、該ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との間に画成されて軸方向の前後に離隔配置されたピストン前室およびピストン後室と、前記ピストン前室および前記ピストン後室の少なくとも一方を高圧回路および低圧回路の少なくとも一方に切換えて前記ピストンを前記選択されたストロークにて駆動する駆動方向切換弁と、該駆動方向切換弁による前記ストロークを前記三つのポートに対する前記ピストンの前後進位置に応じて選択するストローク選択弁とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a hydraulic striking device according to one aspect of the present invention strikes a striking rod by moving a piston back and forth in a cylinder by a stroke selected from one of a short stroke and a long stroke. A hydraulic striking device, comprising: a cylinder having a short stroke port, a long stroke port, and a stroke switching port provided at a position between the two ports as three ports for stroke control; The piston slidably fitted to the piston, the piston front chamber and the piston rear chamber defined between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the cylinder and spaced apart in the axial direction, and the front of the piston Switch at least one of the chamber and the piston rear chamber to at least one of a high pressure circuit and a low pressure circuit A drive direction switching valve that drives the piston at the selected stroke, and a stroke selection valve that selects the stroke by the drive direction switching valve in accordance with the forward / backward movement position of the piston with respect to the three ports. It is characterized by that.
ここで、本発明の一態様に係る液圧式打撃装置において、前記ストローク選択弁は、前記ピストンの前後進位置に応じて前記ストローク切換えポートに供給された作動油の圧力の高低に応じて、前記駆動方向切換弁を前記ショートストロークのタイミングにて切換えさせるショートストローク位置と、前記駆動方向切換弁を前記ロングストロークのタイミングにて切換えさせるロングストローク位置とに移動するスプールを有し、前記ピストンの前後進位置として、前記ピストンが前進時に打撃点を超えて所定量の前進をした位置を切換え位置とよぶとき、前記スプールは、前記ピストンの前進時の位置が前記切換え位置に達しないときは前記ロングストローク位置に位置し、前記ピストンの前進時の位置が前記切換え位置に達したときは前記ショートストローク位置に移動するとともに、前記ピストンがショートストロークによる前進時であって前記切換え位置に達しない間に前記ロングストローク位置に復帰する構成とすることは好ましい。 Here, in the hydraulic striking device according to one aspect of the present invention, the stroke selection valve is configured to change the pressure of the hydraulic oil supplied to the stroke switching port according to the forward / backward movement position of the piston. A spool that moves between a short stroke position for switching the driving direction switching valve at the timing of the short stroke and a long stroke position for switching the driving direction switching valve at the timing of the long stroke; As the advance position, the position where the piston has advanced a predetermined amount beyond the striking point when moving forward is called a switching position, and when the position when the piston moves forward does not reach the switching position, the spool When the piston is in the stroke position and the forward position of the piston reaches the switching position, While moving to the short stroke position, it is preferable that the piston is configured to return to the long stroke position while not reaching the switching position A during forward by a short stroke.
また、本発明の一態様に係る液圧式打撃装置において、前記ストローク選択弁は、自身一端の受圧面が高圧回路に常時接続されるとともに自身他端の受圧面が前記ストローク切換えポートに供給された作動油の圧力を受けるように摺嵌された前記スプールと、前記他端の受圧面が前記ストローク切換えポートと連通する油路に、前記駆動方向切換弁側からの圧油の流れのみを許容するチェック弁を介して圧油を供給するリセット油路とを有し、前記スプールは、前記ピストンが前記ショートストロークによる前進時であって前記切換え位置に達しない間に、前記リセット油路の圧油により前記ロングストローク位置に復帰するように設けられていることは好ましい。 Further, in the hydraulic striking device according to one aspect of the present invention, the stroke selection valve has a pressure receiving surface at one end thereof always connected to a high pressure circuit and a pressure receiving surface at the other end thereof is supplied to the stroke switching port. Only the flow of pressure oil from the drive direction switching valve side is allowed to the oil passage in which the spool that is slid to receive the pressure of the hydraulic oil and the pressure receiving surface of the other end communicate with the stroke switching port. A reset oil passage for supplying pressure oil via a check valve, and the spool is a pressure oil in the reset oil passage while the piston is advanced by the short stroke and does not reach the switching position. Is preferably provided so as to return to the long stroke position.
また、本発明の一態様に係る液圧式打撃装置において、当該液圧式打撃装置は、前記ピストン前室を常時高圧とし、前記駆動方向切換弁による切換えによって前記ピストン後室を高圧回路と低圧回路とに切り替えて前記ピストンを前後進させる前室常時高圧後室交番切り換え方式であり、前記ストローク切換えポートは、前記ピストンが前記切換え位置まで前進したときには、当該ストローク切換えポートを低圧回路と連通させて前記ストローク選択弁の前記スプールを前記ショートストローク位置に移動させるように設けられていることは好ましい。 Further, in the hydraulic striking device according to one aspect of the present invention, the hydraulic striking device always sets the piston front chamber to a high pressure, and the piston rear chamber is switched to a high pressure circuit and a low pressure circuit by switching by the driving direction switching valve. The front chamber always high-pressure rear chamber alternating switching system for switching the piston forward and backward, and when the piston moves forward to the switching position, the stroke switching port communicates the stroke switching port with a low-pressure circuit. It is preferable that the spool of the stroke selection valve is provided to move to the short stroke position.
また、本発明の一態様に係る液圧式打撃装置において、前記切換え位置は、前記ピストンの前進時に、前記ピストンの軸方向前方に形成された前側大径部の後端が前記ストローク切換えポートに対向して、前記ストローク切換えポートを低圧回路に連通させる位置になっており、前記ストローク選択弁は、前記他端の受圧面に対して供給されている高圧油が前記ストローク切換えポートからタンクポートへと排出されることで前記スプールが前記ショートストローク位置に移動するように設けられていることは好ましい。
また、本発明の一態様に係る液圧式打撃装置において、前記スプールは、自身の中心軸方向に沿って形成されるとともに前記ストローク切換えポートに供給された作動油の圧力を受ける前記他端の受圧面に開口する中央通路と、自身が前記ロングストローク位置にあるときに、前記中央通路を前記高圧回路に連通させる位置に形成された連通口とを有することは好ましい。
Further, in the hydraulic striking device according to one aspect of the present invention, the switching position is such that, when the piston moves forward, the rear end of the front large-diameter portion formed in the axial front of the piston faces the stroke switching port. The stroke switching port is in a position to communicate with a low pressure circuit, and the stroke selection valve is configured such that the high pressure oil supplied to the pressure receiving surface at the other end is transferred from the stroke switching port to the tank port. It is preferable that the spool is provided so as to move to the short stroke position by being discharged.
Further, in the hydraulic striking device according to one aspect of the present invention, the spool is formed along the central axis direction of the spool and receives the pressure of the hydraulic oil supplied to the stroke switching port. It is preferable to have a central passage that opens to a surface, and a communication port that is formed at a position where the central passage communicates with the high-pressure circuit when it is in the long stroke position.
本発明の一態様に係る液圧式打撃装置によれば、シリンダに、ストローク制御用の三つのポートとして、ショートストロークポート、ロングストロークポートおよびこれら二つのポートの間の位置に設けられたストローク切換えポートを設け、ストローク選択弁は、駆動方向切換弁によるストロークを三つのポートに対するピストンの前後進位置に応じて選択するので、ストローク選択弁に絞りを設けない簡素な構造とするとともに、岩盤への貫入量に対し、ピストンの前後進位置に応じて設定した三つのポートの位置に基づく単純な油路の切換えによってピストンのストロークを自動的に切換え可能である。よって、作動油の温度変化の影響を受けることがないので、ストローク選択弁の動作の安定性が比較的に高い。なお、以下、ピストンのストロークを自動的に切換え可能とする一連の機構を「オートストローク機構」とも呼ぶ。 According to the hydraulic striking device according to one aspect of the present invention, the cylinder has three stroke control ports, a short stroke port, a long stroke port, and a stroke switching port provided at a position between these two ports. The stroke selection valve selects the stroke by the drive direction switching valve according to the forward / backward movement position of the piston with respect to the three ports, so that the stroke selection valve has a simple structure without a throttle and penetrates into the bedrock. With respect to the amount, the stroke of the piston can be automatically switched by simple oil path switching based on the positions of the three ports set in accordance with the forward / reverse position of the piston. Therefore, since it is not influenced by the temperature change of hydraulic fluid, the operation | movement stability of a stroke selection valve is comparatively high. Hereinafter, a series of mechanisms capable of automatically switching the stroke of the piston is also referred to as an “auto stroke mechanism”.
上述のように、本発明によれば、ピストンのストロークを制御する動作の安定性が比較的に高い。 As described above, according to the present invention, the stability of the operation for controlling the stroke of the piston is relatively high.
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The drawings are schematic. For this reason, it should be noted that the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio, and the like are different from the actual ones, and the dimensional relationship and the ratio are different between the drawings. Further, the following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the material, shape, structure, and arrangement of components. Etc. are not specified in the following embodiments.
この液圧式打撃装置は、図1に示すように、シリンダ100およびピストン122を備える。シリンダ100の後部にはバックヘッド400が装着されている。バックヘッド400には高圧ガスが封入されている。また、シリンダ100の前部にはフロントヘッド500が装着されている。フロントヘッド500の内部にはロッド510が摺嵌されている。
ピストン122は、中実の円筒体であり、その略中央に二つの大径部123、124を有する。二つの大径部123、124の略中央には、円環状のバルブ切換溝127が形成されている。軸方向前方の前側大径部123の前方には中径部125が、軸方向後方の後側大径部124の後方には小径部126がそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 1, the hydraulic striking device includes a
The
このピストン122が、上記シリンダ100の内部に摺嵌されることで、シリンダ100内の前後に、ピストン前室101とピストン後室102とがそれぞれ画成されている。本実施形態では、ピストン前室101の高圧ポートPは、ピストン前室通路116を介して高圧回路113に常時接続されている。
一方、シリンダ100の側面には駆動方向切換弁300が付設されており、ピストン後室102は、駆動方向切換弁300の制御バルブ301による前後進切換えによって、高圧回路113と低圧回路119とにそれぞれ交互に連通可能になっている。なお、高圧回路113にはアキュムレータ(不図示)が設けられている。
The
On the other hand, a drive
上記中径部125の外径は、小径部126の外径よりも大きく設定されている。これにより、ピストン前室101およびピストン後室102におけるピストン122の受圧面積、すなわち、前側大径部123と中径部125の径差、および後側大径部124と小径部126の径差はピストン後室102側の方が大きくなっている。
これにより、ピストン後室102が制御バルブ301の作動により高圧接続されると受圧面積差によってピストン122が前進し、ピストン後室102が制御バルブ301の作動により低圧接続されるとピストン122が後退するようになっている。
The outer diameter of the
Thereby, when the piston
ここで、この液圧式打撃装置は、ショートストロークおよびロングストロークの一方から自動的に選択されたストロークによってピストン122をシリンダ100内で前後進させてロッド510を打撃するオートストローク機構を備えている。
詳しくは、シリンダ100は、ストローク制御用の三つのポートとして、ショートストロークポートSP、ロングストロークポートLPおよびこれら二つのポートSP、LPの間の位置に設けられたストローク切換えポートMPを軸方向に互いに離隔した位置に有する。なお、ピストン前室101の高圧ポートPは、ショートストロークポートSPよりも前方に設けられ、シリンダ100のタンクポートTは、ロングストロークポートLPよりも後方に設けられている。
Here, the hydraulic striking device includes an auto stroke mechanism that strikes the
Specifically, the
上記駆動方向切換弁300は、同図に示すように、ピストン122と非同軸に形成された切換弁室312が内部に形成され、この切換弁室312に上記制御バルブ301が摺嵌されている。制御バルブ301は、前方から後方へ向けて順に、中径部302、大径部303および小径部304を有する。
また、切換弁室312は、前方から後方へ向けて順に、中径のバルブ前室313、大径のバルブ主室314、および小径のバルブ後室315を有する。バルブ前室313には、高圧回路113と常時連通する高圧油路324が接続している。
As shown in the figure, the drive
Further, the switching
バルブ主室314には、前方から後方へ向けて順に、駆動方向切換弁300の上部に、低圧ポート318、リセットポートRP、パイロットポートPP、およびタンクポートT、並びに後室ポート322が設けられている。低圧ポート318は低圧回路325に常時連通し、タンクポートTは低圧回路119に常時連通している。後室ポート322は、後室通路330を介してピストン後室102に連通している。また、駆動方向切換弁300の下部でパイロットポートPPがロングストローク通路111を介してシリンダ100のロングストロークポートLPに連通している。
In the valve
制御バルブ301は、中空の円筒体であり、円筒内部の中空通路323が高圧油路324を介して常時高圧回路113と連通している。制御バルブ301には、小径部304の略中央の外周面に、ピストン後室102を低圧に切り替えるための排油溝305が円環状に設けられている。排油溝305は、制御バルブ301が同図の後退位置のときに、タンクポートTとバルブ後室315とを連通可能に形成されている。また、制御バルブ301の排油溝305よりも前側には、連通孔310が、制御バルブ301の径方向に貫通して形成されている。さらに、制御バルブ301の前方側の外周面には、スリット溝311が軸方向に沿ってスリット状に形成されている。
The
本実施形態の制御バルブ301は、中径部302と小径部304の受圧面積差により常時後方へと付勢されており、パイロットポートPPに高圧油が供給されると、大径部303の後側段付面309の受圧面積が加算されて前方へと移動するようになっている。
そして、同図に示すように、制御バルブ301が後端位置にある場合には、後室ポート322は、排油溝305によって低圧ポートTに連通するのでピストン後室102は低圧接続される。一方、制御バルブ301が前端位置にある場合には(図2参照)、後室ポート322は、制御バルブ301の後端面307と切換弁室312の後端面317との間、および中空通路323を介して高圧接続された弁室312と連通するのでピストン後室102が高圧接続されるようになっている。
The
As shown in the figure, when the
ここで、油圧ブレーカは、パイロットポートPPが高圧または低圧を維持しなければならないため、制御バルブ301は、その前端および後端の切換位置において停止状態を維持するための保持機構が必要となる。
本実施形態では、制御バルブ301が後端位置にある場合の保持機構は、スリット溝311である。スリット溝311は、制御バルブ301が後端位置のとき、パイロットポートPPとリセットポートRPおよび低圧ポート318を連通させることで、後側段付面309が確実に低圧接続されて制御バルブ301の停止状態を維持するようになっている。
Here, since the pilot breaker PP must maintain high pressure or low pressure in the hydraulic breaker, the
In the present embodiment, the holding mechanism when the
また、制御バルブ301が前端位置にある場合の保持機構は連通孔310である。連通孔310は、制御バルブ301が前端位置のとき、パイロットポートPP(およびリセットポートRP)に対して、中空通路323からの圧油を補充することで、保持圧力の低下を防止して制御バルブ301の停止状態を維持するようになっている。
ここで、本実施形態の液圧式打撃装置のオートストローク機構は、上記駆動方向切換弁300に隣接して、シリンダ100の側面に設けたストローク選択弁200を有する。なお、同図では、説明の便宜のために、ストローク選択弁200を離隔した位置に図示している。
The holding mechanism when the
Here, the automatic stroke mechanism of the hydraulic striking device of the present embodiment has a
ストローク選択弁200は、同図に示すように、略直方体状のハウジング210を有し、ハウジング210内に弁室250が形成されている。本実施形態の例では、ハウジング210内に、複数のスリーブ231〜235が順に積層されており、これら複数のスリーブ231〜235によって形成された内部空間が弁室250になっている。
複数のスリーブ231〜235は、ハウジング210の上部開口に螺着されるプラグ236を締めこむことによって軸方向の位置が固定されている。この弁室250内にスプール220がスライド移動可能に摺嵌されることで、スプール220の下側に制御室252が画成されるとともに、スプール220の上側に高圧室251が画成されている。
As shown in the figure, the
The positions of the plurality of
本実施形態のスプール220は、外周面に複数の段部が形成された中実円筒状の部材であり、略中央部分に、円環状の制御溝224を有するとともに、制御溝224の前後に二つの大径部225、226が設けられている。同図上側の大径部226よりも上部は小径部227となっており、また、同図下側の大径部225よりも下部が中径部228となっている。中径部228の外径は、小径部227の外径よりも大きく設定されている。
制御室252の下端には、制御室252に連通する制御ポート241が設けられている。制御ポート241は、シリンダ100のストローク切り換えポートMPに接続されている。さらに、制御ポート241には、リセット油路326がチェック弁260を介して駆動方向切換弁300のリセットポートRPに接続されている。なお、チェック弁260は、リセットポートRP側から制御ポート241側に向かう圧油の流れを許容する一方、その逆方向に向かう圧油は流さないように設けられている。
The
A
また、ハウジング210の側面には、同図下側から順に、第一タンクポート242、ショートストローク連通ポート243、ロングストローク連通ポート327、第二タンクポート245、高圧ポート246が設けられている。ショートストローク連通ポート243は、シリンダ100のショートストロークポートSPに接続されている。ロングストローク連通ポート327は、駆動方向切換弁300のパイロットポートPPに接続されている。
Further, a
第一タンクポート242および第二タンクポート245は、低圧回路119に接続されている。スプール220上部の高圧室251は、高圧回路113に連通する高圧ポート246が接続され、高圧室251が常時高圧になっている。
制御ポート241に高圧油が供給されたときには、小径部227と中径部228の径差が、中径部228側の方が大きくなっているので、下側の制御室252および上側の高圧室251におけるスプール220の受圧面積差により、スプール220が上方に移動するようになっており、制御ポート241に高圧油が供給されていない低圧時には、スプール220が同図のように下方に移動するようになっている。
The
When high pressure oil is supplied to the
そして、ストローク選択弁200は、スプール220が同図のように下方に移動したときは、ショートストローク連通ポート243およびロングストローク連通ポート327相互が制御溝224を介して連通され、スプール220が上方に移動したときは、相互の連通が遮断されるようになっている。
以下、スプール220が上方に移動したときを「ロングストローク位置」とも呼び、スプール220が下方に移動したときを「ショートストローク位置」とも呼ぶ。また、ピストン122の前後進位置として、ピストン122が前進時に打撃点を超えて所定量の前進をした位置を「切換え位置」とも呼ぶ。
In the
Hereinafter, the time when the
次に、この液圧式打撃装置のオートストローク機構の動作、および作用・効果について説明する。なお、各図において、高圧の油路を太い実線で示すとともに、低圧の油路を破線で示している。
この液圧式打撃装置は、図1に示すように、稼働前の状態では、ピストン122はバックヘッド400に封入された高圧ガスのガス圧Fにより前方に押圧されている。そのため、ピストン122は前死点の位置となる。
Next, the operation, action and effect of the automatic stroke mechanism of this hydraulic striking device will be described. In each figure, the high-pressure oil passage is indicated by a thick solid line, and the low-pressure oil passage is indicated by a broken line.
In the hydraulic striking device, as shown in FIG. 1, the
稼働開始時には、ピストン122が前死点の位置のとき、ストローク選択弁200のスプール220は、同図に示す上側の高圧室251が常時高圧回路113に接続され、下側の制御室252が低圧回路119に接続されている。そのため、同図の下方に向けてスプール220が押圧されて「ショートストローク位置」に位置する。
また、稼働開始時には、駆動方向切換弁300は、バルブ前室313に高圧回路113の高圧油が供給されるため、制御バルブ301が後退位置に位置する。駆動方向切換弁300の制御バルブ301が後退位置のとき、駆動方向切換弁300は、ピストン後室102を低圧回路119に接続している。
At the start of operation, when the
At the start of operation, since the high-pressure oil of the high-
いま、液圧式打撃装置が稼働されると、ピストン前室101に高圧回路113の高圧油が供給されてピストン前室101が常時高圧とされる一方、駆動方向切換弁300の制御バルブ301が後退位置のとき、ピストン後室102は低圧なので、ピストン122が後方へと付勢されて後退を開始する。
そして、図2に示すように、ピストン122の前側大径部123の前端がシリンダ100のショートストロークポートSPの位置まで後退すると、常時高圧なピストン前室101からショートストロークポートSPに導入された高圧油は、同図に示すように、ストローク選択弁200内で「ショートストローク位置」にあるスプール220の制御溝224を介して駆動方向切換弁300のパイロットポートPPに導入される。
Now, when the hydraulic striking device is operated, the high pressure oil of the
As shown in FIG. 2, when the front end of the front large-
駆動方向切換弁300は、パイロットポートPPに高圧油が供給されると、後側段付面309の受圧面積が加算されて制御バルブ301が前方へと移動する。これにより、後室ポート322は、制御バルブ301の後端面307と切換弁室312の後端面317との間、および中空通路323を介して高圧接続された弁室312と連通するのでピストン後室102が高圧接続される。よって、ピストン後室102が高圧になるため、ピストン122は、自身の受圧面積差によりショートストロークにて前進を開始する。
When high pressure oil is supplied to the pilot port PP, the driving
ここで、本実施形態のオートストローク機構において、ストローク選択弁200の制御ポート241に圧油を供給する手段として設けられているのが、チェック弁260、リセット通路326およびリセットポートRPである。
つまり、上記駆動方向切換弁300の制御バルブ301が前進位置に切り換わると、図3に示すように、パイロットポートPPとリセットポートRPは、後側段付面309によって相互に連通し、圧油がリセット通路326からチェック弁260を介してストローク選択弁200の制御ポート241へと供給される。
Here, in the auto stroke mechanism of this embodiment, the
That is, when the
これにより、ストローク選択弁200は、同図に示すように、スプール220上下の小径部227と中径部228との受圧面積差によってスプール220が同図上方に押圧されて「ロングストローク位置」に切り換わる。このとき、リセットポートRPには、パイロットポートPPを介して連通孔310から圧油が補充される。そのため、制御バルブ301の停止状態の維持とストローク選択弁200のスプール220の作動(図3中、上方へのスプール220の移動と移動後の停止状態の維持)に必要な圧油が充分に供給される。
As a result, as shown in the figure, the
次いで、ピストン122が前進して、図4に示すように、ピストン122が打撃点の位置、つまり、ピストン122の前側大径部123の後端が、シリンダ100のロングストロークポートLPの位置を通過すると、シリンダ100のタンクポートTとロングストロークポートLPとが連通し、駆動方向切換弁300のパイロットポートPPが低圧に接続される。これにより、駆動方向切換弁300の制御バルブ301が後方に押圧されて後退位置に切り替わり、これに応じてピストン後室102が低圧となる。
Next, the
ここで、ピストン後室102が低圧となると、岩盤が硬い場合には、ピストン122が僅かな貫入量で後退する。このとき、ストローク選択弁200は、下側の制御ポート241に、ストローク切換えポートMPに連通する圧油が保持されているので、ストローク選択弁200のスプール220は「ロングストローク位置」を維持する。
すなわち、ピストン122が後退して制御バルブ301の切換えがなされるまでは、シリンダ100のロングストロークポートLPはタンクポートTと連通し続けるため、駆動方向切換弁300のパイロットポートPPがタンクポートTと連通し続ける。これにより、シリンダ100のストローク切換えポートMPの圧油が閉回路内に保持されることから、制御バルブ301が切り替わらないように「ロングストローク位置」が保持される。
Here, when the piston
That is, until the
このようにして、岩盤が硬い場合には、ピストン122が後退するとき、制御バルブ301が「ロングストローク位置」に保持されているので、ピストン122の前側大径部123の前端がシリンダ100のショートストロークポートSPの位置まで後退してもショートストロークポートSPに導入される高圧油はストローク選択弁200によって遮断される。そのため、引き続きピストン122は後退することができる。
さらに、ピストン122の前側大径部123の前端がシリンダ100のストローク切換えポートMPの位置まで後退しても、ストローク切換えポートMPに導入される高圧油はストローク選択弁200によって遮断されるので、引き続きピストン122が後退することができる。すなわち、この液圧式打撃装置によれば、岩盤が硬い場合には、ピストン122が自動的にロングストロークによって打撃を行うことできる。
In this way, when the rock is hard, the
Further, even if the front end of the front large-
次いで、図5に示すように、ピストン122の前側大径部123の前端がシリンダ100のロングストロークポートLPの位置まで後退すると、ロングストロークポートLPがピストン前室101の高圧油に連通する。そのため、ロングストロークポートLPを介して駆動方向切換弁300のパイロットポートPPに高圧油が導入される。
これにより、駆動方向切換弁300の制御バルブ301前後の受圧面積差により制御バルブ301が前進位置へと移動し、後室ポート322は、制御バルブ301の後端面307と切換弁室312の後端面317との間、および中空通路323を介して高圧接続された弁室312と連通するのでピストン後室102が高圧接続され、ピストン後室102が高圧になる。そのため、ピストン122前後の受圧面積差によりピストン122は前進を開始する。
Next, as shown in FIG. 5, when the front end of the front
As a result, the
このとき、ストローク選択弁200には、駆動方向切換弁300の作動圧油が、リセットポートRPからリセット油路326のチェック弁260を介してストローク選択弁200下側の制御ポート241に導入されるので、スプール220上下の小径部227と中径部228との受圧面積差によってスプール220が同図上方の「ロングストローク位置」を維持する。
ここで、岩盤が軟らかい場合には、ピストン122が岩盤を打撃後も、図4に示した打撃点の位置を超えて更にピストン122が前進してしまう。このとき、本実施形態の液圧式打撃装置では、図6に示すように、ピストン122が打撃点の位置を超えて更に前進したときに、ピストン122の前側大径部123の後端がシリンダ100のストローク切換えポートMPが形成されている「切換え位置」まで達すると、ストローク切換えポートMPがタンクポートTと連通するため低圧に接続される。そのため、ストローク選択弁200下側の制御ポート241の高圧油が開放され、これにより、ストローク選択弁200のスプール220が下方に押圧されて「ショートストローク位置」に切り換わる。
At this time, the operating pressure oil of the drive
Here, when the bedrock is soft, even after the
次いで、ピストン122が後退して、図7に示すように、ピストン122の前側大径部123の前端がシリンダ100のショートストロークポートSPの位置まで後退すると、このときのストローク選択弁200は、スプール220が「ショートストローク位置」にあるので、ピストン前室101の高圧油がショートストロークポートSPからストローク選択弁200の制御溝224を介して駆動方向切換弁300のパイロットポートPPに導入される。
Next, when the
そのため、駆動方向切換弁300の制御バルブ301は前進位置に切り替わり、これに応じてピストン後室102が高圧となる。よって、ピストン122は、自身前後の受圧面積差によりショートストロークでの前進を開始する。すなわち、この液圧式打撃装置によれば、岩盤が軟らかい場合には、「切換え位置」にてストローク選択弁200が「ショートストローク位置」に切り換わり、ピストン122が自動的にショートストロークによって打撃を行うことができる。
Therefore, the
そして、制御バルブ301が前進位置に切り換わるとき、図8に示すように、パイロットポートPPに導入された制御バルブ301の作動圧油は、駆動方向切換弁300のリセットポートRPからリセット油路326のチェック弁260を介してストローク選択弁200下側の制御ポート241に導入される。これにより、ストローク選択弁200は、ピストン122がショートストロークによる前進時であって「切換え位置」に達しない間に、上下の小径部227と中径部228との受圧面積差によって同図上方に押圧されて「ロングストローク位置」に切り換わる。換言すれば、ストローク選択弁200が、ショートストローク状態からロングストローク状態へとリセットされる。
When the
このロングストローク状態は、図3に示した状態と同じである。よって、以降、この液圧式打撃装置では、上述したように、岩盤の硬さに応じ、ピストン122、駆動方向切換弁300およびストローク選択弁200の協働により、ピストン122が前進と後退を繰り返しながらロッド510を打撃するが、岩盤が硬い場合(つまり、ピストン122の前進時の位置が「切換え位置」に達しないとき)は、図3から図5を参照して説明したように、ピストン122がロングストロークにて前後し、岩盤が軟らかい場合(つまり、ピストン122の前進時の位置が「切換え位置」に達したとき)は、図6から図8を参照して説明したように、ピストン122がショートストロークにて前後する。
This long stroke state is the same as the state shown in FIG. Therefore, hereinafter, in this hydraulic striking device, as described above, the
したがって、この液圧式打撃装置によれば、岩盤の硬さ(岩盤への貫入量)に応じてピストン122のストロークを、ショートストロークおよびロングストロークの一方から選択されたストロークに自動的に切り替えて打撃力を適正に調整することにより、ロッド510およびロッドピン等の打撃部への過剰な負荷を軽減することができる。
Therefore, according to this hydraulic striking device, the stroke of the
特に、この液圧式打撃装置によれば、シリンダ100には、ショートストロークポートSP、ロングストロークポートLPおよびこれら二つのポートSP、LPの間の位置に設けられたストローク切換えポートMPを設け、ストローク選択弁200は、一端の高圧室251を常時高圧とする一方、他端の制御室252に対し、ピストン122が前進時に、ストロークを強制的に切換えるストローク切換えポートMPに連通する位置に達したときには、ストローク選択弁200の制御室252を低圧回路119に連通することにより、ストローク選択弁200を「ショートストローク位置」に切り替えるとともに、ピストン122が後退時には、制御室252が高圧回路113に連通されてシリンダストロークをロングストロークにリセットする「ロングストローク位置」に切り替えるので、シリンダ100にストローク切換えポートMPを追加することにより、ストローク選択弁200に絞りを設けない簡素な構造とし、岩盤への貫入量をピストン122の位置に応じた単純な油路の切換えによってピストン122のストロークを強制的に切換え可能としている。そのため、例えば、ストローク選択弁200に絞りを設ける構造に比べて、作動油の温度変化の影響を受けることがないので、ストローク選択弁200の動作の安定性が高いといえる。
In particular, according to this hydraulic striking device, the
なお、本発明に係る液圧式打撃装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態の液圧式打撃装置は、ピストン前室101を常時高圧とし、ピストン後室102を高圧と低圧とに切り替えてピストン122を前後進させる方式(前室常時高圧後室交番切り換え方式)を例に説明したが、これに限らず、例えば、ピストン後室102を常時高圧とし、ピストン前室101を高圧と低圧とに切り替えてピストン122を前後進させる方式(後室常時高圧前室交番切り換え方式)や、ピストン前室101とピストン後室102とを交互に高圧と低圧とに切り替えてピストン122を前後進させる方式(前後室交番切り換え方式)の液圧式打撃装置に適用することができる。
It should be noted that the hydraulic striking device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the hydraulic striking device of the above embodiment, the piston
ここで、上記実施形態の液圧式打撃装置では、ロングストローク位置のときに、シリンダ100のストローク切換えポートMPの圧油が閉回路内に保持されることから、ロングストローク位置が保持される構成例を説明した。但し、上述の実施形態では、閉回路時のストローク切換えポートMPと、タンクポートTと連通したロングストロークポートLPは隣接しており、さらに、配設されるのがクリアランスを大きく設定するのが一般的なピストン大径部の摺動箇所である。そのため、ストローク切換えポートMPの保持油がロングストロークポートLPへとリークすると、ストローク選択弁200の制御ポート241の保持力が不足してスプール220が図中下方へと移動するおそれがある。
Here, in the hydraulic striking device according to the above-described embodiment, since the pressure oil of the stroke switching port MP of the
そこで、このリークによる保持力不足を防止する上では、図9に変形例を示すように、スプール220の中心軸方向に沿って形成されて制御室252に連通する中央通路271と、スプール220がロングストローク位置にあるときに、中央通路271と高圧室251とを連通させる位置に形成された連通口272とを設けることが好ましい。
つまり、このスプール220は、中央通路271が、ストローク切換えポートMPに供給された作動油の圧力を受ける受圧面に開口しており、連通口272は、スプール220がロングストローク位置にあるときに、高圧室251に対して、中央通路271を高圧回路に連通させる。
Therefore, in order to prevent insufficient holding force due to this leak, as shown in a modification in FIG. 9, a
That is, in the
図9に示す変形例によれば、スプール220に中央通路271と連通口272とを設けることにより、圧油のリークによりストローク切換えポートMP〜制御ポート241の保持圧が低下すると、高圧室251側から連通口272および中央通路271を通過して制御ポート241へと圧油が補充される。そのため、仮にリークが生じる場合であっても、スプール220のロングストローク位置を一層確実に保持することができる。
特に、この変形例によれば、連通口272を小径(オリフィス)に設定しているので、スプール220が通常動作する場合は圧油のリークは殆ど無いが、スプール220がロングストローク位置に停止時であって、高圧室251と制御ポート241との間で圧力差が生じる場合は、圧油がリークして圧力差を解消し、制御ポート241側の保持圧を安定的に維持可能である。
According to the modification shown in FIG. 9, by providing the
In particular, according to this modification, since the
100 シリンダ
101 ピストン前室
102 ピストン後室
111 ロングストローク通路
113 高圧回路
116 ピストン前室通路
119 低圧回路
122 ピストン
123 前側大径部
124 後側大径部
125 中径部
126 小径部
127 バルブ切換溝
200 ストローク選択弁
210 ハウジング
220 スプール
224 制御溝
225 大径部
226 大径部
227 小径部
228 中径部
231〜235 スリーブ
236 プラグ
240 リセット油路
241 制御ポート
242 第一タンクポート
243 ショートストローク連通ポート
244 ロングストローク連通ポート
245 第二タンクポート
246 高圧ポート
250 弁室
251 高圧室
252 制御室
260 チェック弁
300 駆動方向切換弁
301 制御バルブ
302 中径部
303 大径部
304 小径部
305 排油溝
306 前端面
307 後端面
308 前側段付面
309 後側段付面
310 連通孔
311 スリット溝
312 切換弁室
313 バルブ前室
314 バルブ主室
315 バルブ後室
316 弁室前端面
317 弁室後端面
318 低圧ポート
322 後室ポート
323 中空通路
324 高圧油路
325 低圧回路
326 リセット通路
327 ロングストローク連通ポート
330 後室通路
400 バックヘッド
500 フロントヘッド
510 ロッド
LP ロングストロークポート
MP ストローク切り換えポート
PP パイロットポート
RP リセットポート
SP ショートストロークポート
T タンクポート
100 cylinder 101 piston front chamber 102 piston rear chamber 111 long stroke passage 113 high pressure circuit 116 piston front chamber passage 119 low pressure circuit 122 piston 123 front large diameter portion 124 rear large diameter portion 125 medium diameter portion 126 small diameter portion 127 valve switching groove 200 Stroke selection valve 210 Housing 220 Spool 224 Control groove 225 Large diameter portion 226 Large diameter portion 227 Small diameter portion 228 Medium diameter portion 231 to 235 Sleeve 236 Plug 240 Reset oil passage 241 Control port 242 First tank port 243 Short stroke communication port 244 Long Stroke communication port 245 Second tank port 246 High pressure port 250 Valve chamber 251 High pressure chamber 252 Control chamber 260 Check valve 300 Drive direction switching valve 301 Control valve 302 Medium diameter portion 303 Large diameter portion 304 Small diameter portion 305 Oil drain groove 306 Front end surface 307 Rear end surface 308 Front side stepped surface 309 Rear side stepped surface 310 Communication hole 311 Slit groove 312 Switching valve chamber 313 Valve front chamber 314 Valve main chamber 315 Valve rear chamber 316 Valve chamber front end surface 317 Valve chamber rear end surface 318 Low pressure port 322 Rear chamber port 323 Hollow passage 324 High pressure oil passage 325 Low pressure circuit 326 Reset passage 327 Long stroke communication port 330 Rear chamber passage 400 Back head 500 Front head 510 Rod LP Long stroke Port MP Stroke switching port PP Pilot port RP Reset port SP Short stroke port T Tank port
Claims (6)
ストローク制御用の三つのポートとして、ショートストロークポート、ロングストロークポートおよびこれら二つのポートの間の位置に設けられたストローク切換えポートを有する前記シリンダと、該シリンダの内部に摺嵌された前記ピストンと、該ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との間に画成されて軸方向の前後に離隔配置されたピストン前室およびピストン後室と、前記ピストン前室および前記ピストン後室の少なくとも一方を高圧回路および低圧回路の少なくとも一方に切換えて前記ピストンを前記選択されたストロークにて駆動する駆動方向切換弁と、該駆動方向切換弁による前記ストロークを前記三つのポートに対する前記ピストンの前後進位置に応じて選択するストローク選択弁とを備えることを特徴とする液圧式打撃装置。 A hydraulic striking device for striking a striking rod by moving a piston back and forth in a cylinder by a stroke selected from one of a short stroke and a long stroke,
As the three ports for stroke control, the cylinder having a short stroke port, a long stroke port, and a stroke switching port provided at a position between these two ports, and the piston slidably fitted in the cylinder, A piston front chamber and a piston rear chamber defined between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the cylinder and spaced apart in the axial direction, and at least of the piston front chamber and the piston rear chamber A driving direction switching valve that switches one side to at least one of a high-pressure circuit and a low-pressure circuit to drive the piston with the selected stroke, and the stroke by the driving direction switching valve moves the piston forward and backward with respect to the three ports. A hydraulic striking valve comprising a stroke selection valve that is selected according to the position. Apparatus.
前記ピストンの前後進位置として、前記ピストンが前進時に打撃点を超えて所定量の前進をした位置を切換え位置とよぶとき、
前記スプールは、前記ピストンの前進時の位置が前記切換え位置に達しないときは前記ロングストローク位置に位置し、前記ピストンの前進時の位置が前記切換え位置に達したときは前記ショートストローク位置に移動するとともに、前記ピストンがショートストロークによる前進時であって前記切換え位置に達しない間に前記ロングストローク位置に復帰する請求項1に記載の液圧式打撃装置。 The stroke selection valve is a short stroke that switches the drive direction switching valve at the timing of the short stroke in accordance with the pressure of the hydraulic oil supplied to the stroke switching port according to the forward / backward movement position of the piston. A spool that moves to a position and a long stroke position that switches the drive direction switching valve at the timing of the long stroke;
When the piston is moved forward and backward, the position where the piston has advanced a predetermined amount beyond the striking point when moving forward is called a switching position.
The spool moves to the long stroke position when the forward position of the piston does not reach the switching position, and moves to the short stroke position when the forward position of the piston reaches the switching position. The hydraulic striking device according to claim 1, wherein the piston is returned to the long stroke position while the piston is moving forward by a short stroke and does not reach the switching position.
前記他端の受圧面が前記ストローク切換えポートと連通する油路に、前記駆動方向切換弁側からの圧油の流れのみを許容するチェック弁を介して圧油を供給するリセット油路とを有し、
前記スプールは、前記ピストンが前記ショートストロークによる前進時であって前記切換え位置に達しない間に、前記リセット油路の圧油により前記ロングストローク位置に復帰するように設けられている請求項2に記載の液圧式打撃装置。 The stroke selection valve has the spool that is slidably fitted so that the pressure receiving surface at one end thereof is always connected to the high-pressure circuit and the pressure receiving surface at the other end thereof receives the pressure of the hydraulic oil supplied to the stroke switching port. ,
A reset oil passage that supplies pressure oil via a check valve that allows only the flow of pressure oil from the drive direction switching valve side is provided in an oil passage in which the pressure receiving surface at the other end communicates with the stroke switching port. And
The spool is provided so as to return to the long stroke position by pressure oil in the reset oil passage while the piston moves forward by the short stroke and does not reach the switching position. The hydraulic striking device as described.
前記ストローク切換えポートは、前記ピストンが前記切換え位置まで前進したときには、当該ストローク切換えポートを低圧回路と連通させて前記ストローク選択弁の前記スプールを前記ショートストローク位置に移動させるように設けられている請求項2または3に記載の液圧式打撃装置。 In the hydraulic striking device, the piston front chamber is always at a high pressure, and the piston rear chamber is switched between a high pressure circuit and a low pressure circuit by switching by the drive direction switching valve, and the piston is moved forward and backward. It is an alternating switching method,
The stroke switching port is provided to move the spool of the stroke selection valve to the short stroke position by communicating the stroke switching port with a low pressure circuit when the piston moves forward to the switching position. Item 4. The hydraulic striking device according to Item 2 or 3.
前記ストローク選択弁は、前記他端の受圧面に対して供給されている高圧油が前記ストローク切換えポートからタンクポートへと排出されることで前記スプールが前記ショートストローク位置に移動するように設けられている請求項4に記載の液圧式打撃装置。 The switching position is a position where, when the piston moves forward, the rear end of the front large-diameter portion formed forward in the axial direction of the piston faces the stroke switching port, and the stroke switching port communicates with the low pressure circuit. And
The stroke selection valve is provided such that the high-pressure oil supplied to the pressure receiving surface at the other end is discharged from the stroke switching port to the tank port, so that the spool moves to the short stroke position. The hydraulic striking device according to claim 4.
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