JP2019188603A - 油圧打撃装置 - Google Patents
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Abstract
Description
通常であれば上述のさく孔行程が繰り返される。一方、何らかの要因で次の打撃が行われるまでに岩盤Rとビット21との間に隙間が生じる場合は、プッシングピストン104は、通常打撃位置から速やかに前進して、伝達部材を介してビット21を岩盤Rに接触させるので、打撃ピストン131の打撃エネルギを岩盤Rに伝達することができる。
Ubo=Eb×Nb・・・(式)
そのため、行き場を失った圧油は、緩衝機構の、摺動するプッシングピストンとダンピングピストンの部材同士の摺接箇所の隙間(クリアランス)から高い圧力勾配(即ち、発熱)を伴いながらリークする。緩衝機構からの圧油のリークは、ドレン回路に設けられた絞りによって流量が調整されており緩衝作用を制御している。
また、本発明の一態様に係る油圧打撃装置の緩衝機構は、方向規制手段の応答速度が充分早いため、常に適切に緩衝作用を維持できる。そのため、さく岩機本体の損傷を安定して減少させることが可能であり、特に、高打撃数仕様の打撃機構に好適である。
まず、本発明の第1実施形態について説明する。
本実施形態のさく岩機の基本的な構成は、図1に示すように、さく岩機本体1の前端部にシャンクロッド2が挿着され、その後側にシャンクロッド2に打撃を与える打撃機構3が設けられている。シャンクロッド2には、さく孔用のビット21を取付けたロッド22がスリーブ23で連結されている。
また、ダンピング通路62には、チェック弁9が介装されている。チェック弁9は、油圧ポンプP側からダンピング油室51側への圧油の流入を許容する一方、ダンピング油室51側から油圧ポンプ側への圧油の流出を規制する方向規制手段として設けられている。
F40=π(D12−D22)Pd1/4・・・(1)
F50=π(D32−D42)Pd1/4・・・(2)
そして、さく岩機本体1に与えられる推力をF1とすると、上記推力F40、推力F50および推力F1の関係は、下記式(3)となるように設定されている。
F40<F1<F50・・・(3)
さく孔作業の際には、打撃機構3の打撃ピストン31がシャンクロッド2を打撃すると、その打撃エネルギは、シャンクロッド2からロッド22を経てビット21に伝達され、ビット21が破砕対象である岩盤Rに貫入して破砕する。このときの反射エネルギErは、ビット21からロッド22、シャンクロッド2、チャックドライバブッシュ13を経てプッシングピストン4に伝達される。
このときの摺接箇所は、プッシングピストン4の外径(外径中径部40b、外径小径部40c)とダンピングピストン5の内径(内径大径部50c、内径小径部50d)、および、さく岩機本体1の内径(内径大径部14a、内径小径部15a)とダンピングピストン5の外径(外径大径部50a、外径小径部50b)である。
(A)可変絞り10の開度を最大にする場合(=絞り効果の下限値)
F1<F41min<F51min・・・(4)
ここで、F40<F41min、F50<F51min
(B)可変絞り10の開度を全閉にする場合(=絞り効果の上限値)
F1<F41max=F51max・・・(5)
ここで、F51min<F41max=F51max
このように、本実施形態の緩衝機構であれば、プッシングピストン4とダンピングピストン5は、常に安定して減衰作用を伴う緩衝作用を発揮するので、さく岩機本体1および工具ならびに伝達部材の損傷が少なくなる。なお、岩盤Rからの反射エネルギErが伝達され、プッシングピストン4とダンピングピストン5が後退しながら減衰作用を伴う緩衝作用を発揮する行程を緩衝行程という。
Er=Pd1×Sd1=Pd2×Sd2・・・(6)
ここで、圧力Pd2は、ダンピングピストン5が後退時の油圧であり、チェック弁9により行き場を失ったダンピング油室51の圧油が、摺接箇所のクリアランスからリークする際の通路抵抗により昇圧され、Pd2>Pd1となるので、Sd2<Sd1となる。したがって、本実施形態のダンピングピストン5の後退ストロークは、従来のダンピングピストン105の後退ストロークよりも短いことがわかる。
Ed=(Pd2−Pd1)×Sd2・・・(7)
すなわち、減衰エネルギEdは、図4(b)のハッチングの部分に相当する。
Er'1=Pd1×Sd1(=Er)
Er'2=Pd2×Sd2
Sd1>Sd2
∴Er'1>Er'2
なお、本発明に係る油圧打撃装置は、上記第1実施形態に限定されるものではない。以下、他の実施形態について更に説明する。
図6は、本発明の第2実施形態を示しており、第2実施形態は、高圧回路6に第二の絞り63を追加した以外は、上述した第1実施形態と同じ構成である。第二の絞り63の流量調整量(絞り量)は、可変絞り10の流量調整量よりも少なく設定してある。
図7は、本発明の第3実施形態を示しており、第3実施形態は、高圧回路6に設けたチェック弁8、9と第二の絞り63との間の高圧回路6に、アキュムレータ64を追加した以外は、上記第2実施形態と同じ構成である。
上述したように、高圧回路6内の流出対策として、第二の絞り63を高圧回路6に設けることは有効である。しかし、第二の絞り63を高圧回路6に設ける場合は、油圧ポンプP側からプッシング油室41およびダンピング油室51側への圧油の供給に対しても抵抗となることは避けられない。
図8は本発明の第4実施形態を示しており、第4実施形態は、高圧通路62の方向規制手段として、チェック弁9の代わりに絞り91を設けたこと以外は、上記第3実施形態と同じ構成である。
図9は本発明の第5実施形態を示しており、第5実施形態は、高圧通路6を分岐通路65a、65bに分岐し、分岐通路65aをダンピング油室51に、分岐通路65bをプッシングポート17にそれぞれ接続している。そして、二つの分岐通路65a、65bの分岐点よりもポンプP側に、方向規制手段として一つのチェック弁81を設けたこと以外は、上記第3実施形態と同じ構成である。このように構成することで、方向規制手段を一つ削減することができ、構成が簡素となりコストが下がる。
図10は本発明の第6実施形態を示しており、第6実施形態は、ダンピング油室51とプッシングポート17を統合して一つの緩衝油室55とし、高圧回路6を分岐せずに接続したこと以外は、上記第5実施形態と同じ構成である。このように構成することで、ポートを一つ削減することができ、構成がより簡素となりコストが下がる。
2 シャンクロッド
2a 大径部後端
3 打撃機構
4 プッシングピストン
5 ダンピングピストン
6 高圧回路
7 ドレン回路
8 チェック弁(方向規制手段)
9 チェック弁(方向規制手段)
10 可変絞り
11 チャック
12 チャックドライバ
13 チャックドライバブッシュ
14 中央段部
14a 内径大径部
15 後方段部
15a 内径小径部
16 前方段部
17 プッシングポート
18a、18b ドレンポート
19a、19b シール
21 ビット
22 ロッド
23 スリーブ
31 打撃ピストン
40a 外径大径部
40b 外径中径部
40c 外径小径部
40d、40e 前端面、中央端面
41 プッシング油室
50a、50b 外径大径部、外径小径部
50c、50d 内径大径部、内径小径部
50e、50f 前端面、後端面
51 ダンピング油室(ダンピングポート)
52 給油孔
53a、53b ドレン孔
54a、54b シール
55 緩衝油室
61 プッシング通路
62 ダンピング通路
63 絞り
64 アキュムレータ
65a、65b 分岐通路
71a、71b ドレン通路
81 チェック弁(方向規制手段)
91 絞り(方向規制手段)
Er 反射エネルギ
P 油圧ポンプ
R 岩盤
T タンク
Claims (6)
- 工具に破砕対象側への推力を伝達する伝達部材と、該伝達部材の後部を打撃する打撃機構とを備えた油圧打撃装置であって、
前記伝達部材の直接後側に配設されて当該油圧打撃装置の装置本体の推力よりも小さな推力を有するプッシングピストンと、
前記プッシングピストンの後側に位置するとともに前記プッシングピストンと相互に前後摺動するように配設されて当該油圧打撃装置の装置本体の推力よりも大きな推力を有するダンピングピストンと、
前記プッシングピストンに前記小さな推力を与えるように圧油供給源からの圧油が供給されるプッシング油室と、
前記ダンピングピストンに前記大きな推力を与えるように圧油供給源からの圧油が供給されるダンピング油室と、
前記ダンピング油室および前記プッシング油室とは常時隔絶して設けられて、前記プッシングピストンと前記ダンピングピストンの摺接箇所からの圧油のリークをタンクへと排出するドレン回路と、
前記ダンピング油室および前記プッシング油室と前記圧油供給源との間の高圧回路に設けられて、前記圧油供給源側から前記ダンピング油室および前記プッシング油室側への圧油の流入を許容する一方、前記ダンピング油室および前記プッシング油室側から前記圧油供給源側への圧油の流出を規制する方向規制手段と、
前記ドレン回路に設けられた絞りと、を備えることを特徴とする油圧打撃装置。 - 前記装置本体は、前記ダンピングピストンの外周面に対向する内周面に、前記ダンピング油室よりも軸方向前方に離隔して設けられた第一のドレンポートと、前記プッシング油室よりも軸方向後方に離隔して設けられた第二のドレンポートと、を有し、
前記ドレン回路の一端にはタンクが接続され、前記ドレン回路の他端は第一のドレン通路と第二のドレン通路とに分岐しており、
前記第一のドレン通路が前記第一のドレンポートに接続され、前記第二のドレン通路が前記第二のドレンポートに接続されている請求項1に記載の油圧打撃装置。 - 前記方向規制手段と前記圧油供給源との間の高圧回路に設けられた第二の絞りを有し、
前記第二の絞りは、前記ドレン回路に設けられた絞りよりも流量調整量が少なく設定されている請求項1または2に記載の油圧打撃装置。 - 前記方向規制手段と前記第二の絞りとの間の高圧回路に設けられたアキュムレータを有する請求項3に記載の油圧打撃装置。
- 前記方向規制手段は、前記ダンピング油室と前記圧油供給源との間の高圧回路および前記プッシング油室と前記圧油供給源との間の高圧回路にそれぞれ設けられており、
前記プッシング油室側がチェック弁であり、前記ダンピング油室側が絞りまたはチェック弁である請求項1から4のいずれか一項に記載の油圧打撃装置。 - 工具に破砕対象側への推力を伝達する伝達部材と、該伝達部材の後部を打撃する打撃機構とを備えた油圧打撃装置であって、
前記伝達部材の直接後側に配設されて当該油圧打撃装置の装置本体の推力よりも小さな推力を有するプッシングピストンと、
前記プッシングピストンの後側に位置するとともに前記プッシングピストンと相互に前後摺動するように配設されて当該油圧打撃装置の装置本体の推力よりも大きな推力を有するダンピングピストンと、
前記プッシングピストンに前記小さな推力を与えるように圧油供給源からの圧油が供給されるプッシング油室と、
前記ダンピングピストンに前記大きな推力を与えるように圧油供給源からの圧油が供給されるダンピング油室と、
前記プッシングピストンと前記ダンピングピストンの摺接箇所からの圧油のリークをタンクへと排出するドレン回路と、
前記ダンピング油室および前記プッシング油室と前記圧油供給源との間の高圧回路に設けられて、前記圧油供給源側から前記ダンピング油室および前記プッシング油室側への圧油の流入を許容する一方、前記ダンピング油室および前記プッシング油室側から前記圧油供給源側への圧油の流出を規制する方向規制手段と、
前記ドレン回路に設けられた絞りとを備え、
前記方向規制手段は、前記ダンピング油室と前記圧油供給源との間の高圧回路および前記プッシング油室と前記圧油供給源との間の高圧回路にそれぞれ設けられており、
前記プッシング油室側がチェック弁であり、前記ダンピング油室側が絞りまたはチェック弁であることを特徴とする油圧打撃装置。
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