JP3986803B2

JP3986803B2 - Stroke adjustment mechanism of hydraulic striking device

Info

Publication number: JP3986803B2
Application number: JP2001355303A
Authority: JP
Inventors: 勉金子; 英治秋元
Original assignee: Furukawa Co Ltd
Current assignee: Furukawa Co Ltd
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: JP2003159667A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、さく岩機やブレーカー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さく岩機やブレーカーを用いて、岩盤を破砕する場合、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正規の打撃点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】
さく岩機やブレーカーでは、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るが打撃数は少なくてよいので、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。
破砕対象の岩質が異なると、さく岩機やブレーカーのロッドにピストンが打撃を加えたときにロッド後端に当接するピストンの停滞時間が異なる。そこで、液圧式打撃装置のストローク調整機構として、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ものが提案されている（特公平６−９８５７８号参照）。
【０００４】
このストローク調整機構は、図８に示すように、分配器８３が同心的に取付けられるシリンダ８２内に摺動するピストン８１を備えた液圧式打撃装置に設けられており、スプリング８５の付勢の下で、通路８６とジェット８７を通して導かれかつ端面８８に作用する供給流体の圧力下で平衡されるスライド８４を備えている。
低圧復帰回路５０と連通される室９１は、スライド８４の端面８８と同じ側に配置される。スライド８４は中に空所が設けられる壁と共にジェット８９を形成している狭窄した通路を限定し、ピストン８１の復帰ストロークの間、ピストン８１により通路９０を通して戻される流体の通過を確保する。平衡した位置において、ジェット８９は復帰ストロークの間、通路９０内に背圧を発生し、従って端面８８に作用する供給圧力は、スプリング８５の作用を補償するに十分な値に上昇する。
【０００５】
シリンダ８２にはジェット９４を備える通路９２が設けられ、この通路９２は、ピストン８１を変位するために用いられる係合穴９３に開放する。
この通路９２には、ピストン８１に設けられる溝９５を通して流体が供給圧で供給される。溝９５の一端を限定している縁部９６は、ピストン８１が理論的打撃位置にあるとき、通路９２が現れるレベルでオリフィス８０が完全に開きかつこの通路９２を圧力下の流体供給源との連通を確保するように位置される。
【０００６】
通路９２が連通する一次回路は、一側部でバッファ室５１を限定している穴１００の内側に摺動可能に取付けられるスライド９７を備え、このバッファ室５１には通路９９およびスプリング９８を含み且つ通路１０１を通して低圧復帰回路５０に連通する室５２が連結される。通路９２とバッファ室５１には、圧力下の流体用の供給調整器のパイロット室９１が接続される。
穴１００に開放しかつ低圧回路に連結される通路１０２を通して室５１内の最高圧力を制限することが可能である。
【０００７】
この液圧式打撃装置のストローク調整機構では、ピストン８１が打撃点に達すると、ピストン８１の溝９５によって高圧通路８６と通路９２が連通し、バッファ室５１およびパイロット室９１に圧力流体が流入する。スライド９７はアキュムレータの役割を演じ、溝９５からの圧力流体の流入量に対応して移動しバッファ室５１とパイロット室９１に圧力を与える。
パイロット室９１に圧が立つと、スライド８４は、ジェット８９を開放する方向へ移動し通路９０の背圧を減少させる。通路９０の背圧が減少すると分配器８３の切換に要する時間が短縮されるため、ピストン８１のストロークは短くなる。
【０００８】
バッファ室５１とパイロット室９１への圧力流体の総流入量Ｑ₈は、単位時間当たり一定の流入量ｑ₈と停滞時間ｔ₈の積であり、次式で表される。
Ｑ₈＝ｑ₈×ｔ₈・・・・・（１）
破砕対象の岩盤が硬い場合にはピストン８１の停滞時間ｔが短く、総流入量Ｑ₈は小さいのでピストン８１のストロークは長い。
岩盤が軟らかい場合にはピストン８１の停滞時間ｔは長くなり、総流入量Ｑ₈は大きくなるので、ピストン８１のストロークは短くなる。
【０００９】
このように、ピストン８１の停滞時間ｔはバッファ室５１とパイロット室９１への圧油の総流入量Ｑ₈に変換され、ピストン８１は停滞時間ｔ₈に基づいてストロークが変更されることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ピストンの停滞時間を検出し、停滞時間のみに基づいてピストンのストロークを変更するものでは、打撃点からの食い込み量はわからないので適切にピストンのストロークを調整することができない。
この発明は、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し適切な打撃力、打撃数で作動することのできる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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この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、中間に大径部その前後に小径部を有する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、切換弁の弁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の間にショートストロークポートを設け、切換弁制御ポートとショートストロークポートとの間の連通を開閉する連通溝を設けたスプールを有し、且つ当該連通溝はスプールが移動する方向に平行な面における断面形状が楔型であるストローク調整弁を設け、前部液室の前側に高圧ポート及びストローク調整弁制御ポートを設け、ピストンが正規の打撃位置よりも前進したときにストローク調整弁制御ポートを高圧ポートに連通させ、且つピストンが移動する方向に平行な面における断面形状が船底形の連通溝をピストンに設け、前記楔型の連通溝を、スプールが切換弁制御ポートとショートストロークポートとの間を連通状態とする側に移動する場合にその移動量が大きいときほど連通面積が大きくなるように形成し、前記船底形の連通溝を、ピストンが正規の打撃位置よりも前進する場合にその移動量が大きいときほど連通面積が大きくなるように形成したことにより上記課題を解決している。
【００１２】
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正規の打撃位置よりも前方まで前進運動を続ける。
【００１３】
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所謂空打ちの場合には、ロッドが正規の打撃位置よりも前方にあるので、ピストンは正規の打撃位置ではロッドを打撃せず、正規の打撃位置より前方まで前進運動を続ける。
ピストンが正規の打撃位置より前方に移動した場合は、ピストンに設けた船底形の連通溝を介してストローク調整弁制御ポートが高圧ポートに連通され、ストローク調整弁の楔形の連通溝を介してショートストロークポートと切換弁の弁制御室が連通する。
【００１４】
ピストンが後退し前部液室ポートとショートストロークポートが連通すると、ストローク調整弁の連通溝を通って高圧油が流入するので、制御弁の弁制御室が高圧となり、制御弁が切換えられて後部液室が高圧になり、ピストンは前進し始めるので、通常時よりもピストンストロークが短くなる。
ピストンが正規の打撃位置より前方に移動するとき、移動量の増加に伴って、船底形の連通溝の開口量が増加し、高圧ポートからストローク調整弁制御ポートへ流入する高圧液の流量が増加する。また時間が経つのに従って総流入量が増加する。
【００１５】
ストローク調整弁制御ポートからストローク調整弁への高圧液の流量によりスプールの移動量が変化し、それに応じて楔形の連通溝を通って切換弁の弁制御室へ流入する高圧液の流量が変化する。連通溝が楔形をしているので、僅かに連通した場合は流量は極僅かであるが移動量が増えるに従って流量は増加する。
このように、ショートストロークポートからストローク調整弁へ流入する高圧液の流量はスプールの移動量によって無段階に変化する。この変化により、切換弁の切換えられる速度が変化し、スプールの移動量が大きい場合はピストンが早く制動反転してストロークが短くなり、スプールの移動量が小さい場合にはピストンの制動反転は遅くなってストロークが長くなる。
【００１６】
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。
【００１７】
【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ブレーカーの縦断面図、図２は液圧式打撃装置のストローク調整機構の構成の説明図、図３〜図６は液圧式打撃装置のストローク調整機構の作動の説明図、図７は打撃時のピストンの作動の説明図である。
このブレーカーは、シリンダ１内にピストン２が前後（図１上左右）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３９が挿着されている。また、シリンダ１上にはピストン２の前後進の切換えを行う切換弁１２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２０とが設置されている。
【００１８】
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。
シリンダ１には前部液室３を油圧ポンプ６に接続された高圧回路７に連通させる前部液室ポート８と、切換弁１２の切換えにより後部液室４を高圧回路７と排出タンク９に接続された低圧回路１０とに切換え連通させる後部液室ポート１１とが設けられている。
【００１９】
前部液室ポート８と後部液室ポート１１との間には、ストローク調整弁２０の調整圧ポート３１に連通するショートストロークポート１６と、切換弁１２の弁制御室４２に連通する切換弁制御ポート１４と、低圧回路１０に連通する排出ポート１３とが所定間隔で設けられ、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１４と排出ポート１３とを連通させる連通溝１５が設けられている。
【００２０】
前部液室３の前側には、高圧回路７に連通する高圧ポート１７と、ストローク調整弁２０の弁制御室２３に連通するストローク調整弁制御ポート１８とが設けられている。また、ピストン２の前方小径部２ｂには、ピストン２が正規の打撃位置より前方へ移動したとき高圧ポート１７とストローク調整弁制御ポート１８とを連通させる船底形の連通溝１９が設けられている。
切換弁１２には、高圧回路７に連通する供給ポート４９と、低圧回路１０に連通する排液ポート４８と、後部液室ポート１１に連通する後室圧切換ポート４７とが設けられており、弁室４３内には給液孔４５と排液孔４６とを有する円筒状の弁体４１が摺嵌され、供給ポート４９を介して高圧回路７と連通し弁体４１を前方に付勢する弁規制室４４と、切換弁制御ポート１４と連通して弁体４１の前後進を制御する弁制御室４２とが形成されている。弁規制室４４側の受圧面積は弁制御室４２側の受圧面積より小となっている。また、弁室４３の前後端は何れも低圧回路１０と連通している。
【００２１】
ストローク調整弁２０には、スプール２１が前後方向へ往復動可能に摺嵌されており、前側に低圧室２２、後側に弁制御室２３及びクッション室２４が形成されている。クッション室２４はスプール２１の内部通路２５によって低圧室２２に通じている。低圧室２２には低圧回路１０に連通する排出ポート２６が設けられており、弁制御室２３にはストローク調整弁制御ポート１８に連通する調整弁制御ポート２７が設けられている。
【００２２】
また、弁制御室２３と低圧室２２とは弁制御通路２８で接続されている。弁制御通路２８には絞り２９が介設されており弁制御通路２８の流量を規制する。低圧室２２と弁制御室２３との間には、切換弁制御ポート１４に連通する制御圧ポート３０と、ショートストロークポート１６に連通する調整圧ポート３１とが設けられている。スプール２１には、前方へ移動したとき制御圧ポート３０と調整圧ポート３１とを連通させる楔形の連通溝３２が設けられている。
【００２３】
このストローク調整弁２０は、通常はスプール２１が後方にあり、弁制御室２３が高圧になると、スプール２１が前方へ移動し、スプール２１に形成された楔形の連通溝３２によって制御圧ポート３０と調整圧ポート３１とが連通する。スプール２１はスプリング３３によって後方へ押し戻されるがこのときスプール２１の内部通路２５に介設されてされている絞り３４によって戻りの速度が規制される。
【００２４】
このブレーカーの打撃装置では、図２に示すように、ピストン２が正規の打撃位置に前進すると、切換弁制御ポート１４が排出ポート１３に連通するので、制御弁１２の弁制御室４２が低圧となる。このとき、弁規制室４４は高圧のままであるから、弁体４１は前進する。弁体４１が前進すると後室圧切換ポート４７が弁体４１の排液孔４６によって排液ポート４８と連通し、後部液室ポート１１が低圧回路１０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は後退を始める。
【００２５】
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１４と排出ポート１３との連通が遮断され、図３に示す位置までピストン２が後退すると、前部液室ポート８と切換弁制御ポート１４とが連通し、切換弁制御ポート１４を介して制御弁１２の弁制御室４２が高圧となって弁体４１が後退する。すると、後室圧切換ポート４７が弁体４１の給液孔４５によって供給ポート４９と連通し、後部液室ポート１１が高圧回路７に連通して後部液室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。
【００２６】
ピストン２が図２の打撃位置まで前進するとロッド３９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３９は、岩盤Ｒに打撃力を伝達して岩盤Ｒを破砕する。
図７に示すように、岩盤Ｒが硬岩の場合には、ロッド３９の岩盤Ｒへの食い込み量Ｌは小さくＬ_l以下であり、反発が大きいので、ピストン２は速い速度で戻る。従って、このときは停滞時間ｔがｔ_l以下で小さい。
【００２７】
岩盤Ｒが軟岩の場合には、ロッド３９の岩盤Ｒへの食い込み量Ｌは硬岩の場合のＬ_lより大きくなり、食い込み量ＬがＬ₂に達してピストン２が反発を受けるまでロッド３９とともに正規の打撃位置よりも前方へ前進運動を続ける。このときは停滞時間ｔはｔ₂となり、硬岩の場合より大きい。
岩盤Ｒが中硬岩の場合には、硬岩と軟岩の中間であり、食い込み量ＬはＬ₃、停滞時間ｔはｔ₃となる。
【００２８】
また、推力をかけずにロッド３９が岩盤Ｒから離れた状態で打撃する所謂空打ちの場合には、ロッド３９が正規の打撃位置よりも前方にあるので、ピストン２は正規の打撃位置ではロッド３９を打撃せず、正規の打撃位置より前方まで前進運動を続ける。
図４に示すように、ピストン２が正規の打撃位置より前方に移動した場合は、ピストン２の連通溝１９を介してストローク調整弁制御ポート１８が高圧ポート１７に連通され、ストローク調整弁２０の弁制御室２３が高圧回路７に連通されて高圧となりスプール２１が前進する。このときスプール２１の連通溝３２によって調整圧ポート３１が制御圧ポート３０に連通する。
【００２９】
ピストン２が後退し図５に示す位置に達すると、前部液室ポート８とショートストロークポート１６が連通しストローク調整弁２０の調整圧ポート３１に高圧液が流入する。このとき調整圧ポート３１はスプール２１の連通溝３２によって制御圧ポート３０に連通しているので、制御弁１２の弁制御室４２が高圧となって弁体４１が後退する。このため、後室圧切換ポート４７が弁体４１の給液孔４５によって供給ポート４９と連通し、後部液室ポート１１が高圧回路７に連通し、後部液室４が高圧になってピストン２は前進し始めるので、通常時よりもピストンストロークが短くなる。
【００３０】
ピストン２が正規の打撃位置より前方に移動するとき、図４に示す位置までは前進せず、図６に示す位置までしか達しない場合には、ストローク調整弁制御ポート１８と高圧ポート１７を連通させる連通溝１９は僅かしか開口しないので、高圧ポート１７からストローク調整弁制御ポート１８へ流入する高圧液の流量は僅少となる。しかし、連通溝１９は船底形をしているので、ピストン２の前進量が増えるに従って流量が増加し、また時間が経つのに従って総流入量が増加する。
【００３１】
ストローク調整弁制御ポート１８からストローク調整弁２０の弁制御室２３への高圧液の流量によりスプール２１の移動量が変化し、それに応じて調整圧ポート３１から連通溝３２を通って制御圧ポート３０へ流入する高圧液の流量が変化する。連通溝３２は楔形をしているので、僅かに連通した場合は流量は極僅かであるが移動量が増えるに従って流量は増加する。
このように、ショートストロークポート１６から調整圧ポート３１、連通溝３２、制御圧ポート３０を通って弁制御室４２へ流入する高圧液の流量はストローク調整弁２０のスプール２１の移動量によって無段階に変化する。この変化により、切換弁１２内の弁体４１の移動速度が変化し、スプール２１の移動量が大きく弁制御室４２へ流入する高圧液の流量が大で弁体４１の移動速度が速い場合はピストン２が早く制動反転してストロークが短くなり、スプール２１の移動量が小さく弁制御室４２へ流入する高圧液の流量が絞られ弁体４１の移動速度が遅い場合にはピストン２の制動反転は遅くなってストロークが長くなる。
【００３２】
このストローク調整機構では、ピストン２が正規の打撃位置より前方へ移動して連通溝１９がストローク調整弁制御ポート１８と高圧ポート１７との連通を開始する位置（検出開始点：Ｌ＝Ｌ_l）からの食い込み量Ｌの増分ΔＬ＝Ｌ−Ｌ_lに比例して、高圧液の流量ｑが増加するように船底形の連通溝１９を形成している。
従って、
ｑ＝αΔＬ・・・・・・・・・・・（２）
であり（αは係数）、
総流入量Ｑは、単位時間当たりの流量ｑと食い込み時間Ｔの関数
Ｑ＝（αΔＬ×Ｔ）／２・・・・・（３）
で表される。
【００３３】
なお、連通溝１９がストローク調整弁制御ポート１８と高圧ポート１７との連通を開始する位置（検出開始点）から前方へ食い込むときの食い込み時間Ｔは、図示の例では、軟岩でＴ＝Ｔ₂、中硬岩でＴ＝Ｔ₃となっている。
従来の液圧式打撃装置のストローク調整機構が、式（１）に示すように、ピストンの停滞時間ｔ₈を検出し、停滞時間ｔ₈のみに基づいてピストンのストロークを変更しているのに対し、この液圧式打撃装置のストローク調整機構では、食い込み量Ｌの増分ΔＬと、食い込み時間Ｔとの関数である式（３）に基づいてピストンのストロークを調整しているため、岩質の判定をより明確に行うことができる。
【００３４】
【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、適切な打撃力、打撃数で打撃装置が作動するので、作業能率が向上し、ロッド及び打撃装置の耐久性が向上する。
【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ブレーカーの縦断面図である。
【図２】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。
【図３】液圧式打撃装置のストローク調整機構の作動の説明図である。
【図４】液圧式打撃装置のストローク調整機構の作動の説明図である。
【図５】液圧式打撃装置のストローク調整機構の作動の説明図である。
【図６】液圧式打撃装置のストローク調整機構の作動の説明図である。
【図７】打撃時のピストンの作動の説明図である。
【図８】従来の液圧式打撃装置のストローク調整機構の説明図である。
【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
７高圧回路
８前部液室ポート
１０低圧回路
１１後部液室ポート
１２切換弁
１３排出ポート
１４切換弁制御ポート
１５連通溝
１６ショートストロークポート
１７高圧ポート
１８ストローク調整弁制御ポート
２０ストローク調整弁
２１スプール
２２低圧室
２３弁制御室
２４クッション室
３０制御圧ポート
３１調整圧ポート
３２連通溝
４１弁体
４２弁制御室
４４弁規制室
４５給液孔
４６排液孔
４７後室圧切換ポート
４８排液ポート
４９供給ポート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stroke adjusting mechanism for a hydraulic striking device that automatically adjusts the stroke of a piston of a hydraulic striking device such as a rock drill or a breaker according to the rock quality to be crushed.
[0002]
[Prior art]
When crushing the rock mass using a rock drill or breaker equipped with a hydraulic hammer, apply an appropriate thrust so that the tip of the rod is in close contact with the rock mass. In this state, the rear end of the rod is hit by the reciprocating motion of the piston of the hydraulic hitting device. This striking force is transmitted to the rock through the rod, and the rock is crushed.
At this time, if the bedrock is hard, the amount of biting of the rod into the bedrock is small, the rebound is large, and the piston returns at a high speed. When the bedrock is soft, the amount of biting of the rod into the bedrock increases and the piston continues to advance forward from the normal striking point with the rod until rebound. Further, if the rod is hit without being thrust, the so-called empty shot is generated, and extremely harmful stress is generated in the rod, which adversely affects the durability of the hitting device main body.
[0003]
With rock drills and breakers, it is not necessary to increase the striking force when crushing soft rock, so when striking hard rock with a shorter stroke of the striking device piston, Although it is necessary to increase the striking force, it is desirable to increase the stroke of the piston of the striking device because the number of striking may be small.
If the rocks to be crushed are different, the stagnation time of the piston that comes into contact with the rear end of the rod when the piston strikes the rocker or breaker rod is different. Therefore, as a stroke adjusting mechanism of the hydraulic striking device, a mechanism has been proposed in which the stagnation time is detected based on the amount of fluid flowing through the hydraulic passage arranged around the piston and its surroundings, and the stroke of the piston is changed (JPB 6-98578).
[0004]
As shown in FIG. 8, this stroke adjusting mechanism is provided in a hydraulic striking device having a piston 81 that slides in a cylinder 82 to which a distributor 83 is concentrically mounted. Below, there is provided a slide 84 which is directed through a passage 86 and a jet 87 and is equilibrated under the pressure of the supply fluid acting on the end face 88.
The chamber 91 that communicates with the low-pressure return circuit 50 is disposed on the same side as the end face 88 of the slide 84. The slide 84 defines a constricted passage forming a jet 89 with a wall in which a void is provided, ensuring passage of fluid returned by the piston 81 through the passage 90 during the return stroke of the piston 81. In the balanced position, the jet 89 generates a back pressure in the passage 90 during the return stroke, so the supply pressure acting on the end face 88 rises to a value sufficient to compensate for the action of the spring 85.
[0005]
The cylinder 82 is provided with a passage 92 provided with a jet 94, and this passage 92 opens to an engagement hole 93 used for displacing the piston 81.
A fluid is supplied to the passage 92 at a supply pressure through a groove 95 provided in the piston 81. The edge 96 defining one end of the groove 95 is such that when the piston 81 is in the theoretical striking position, the orifice 80 is fully open at a level where the passage 92 appears and this passage 92 is connected to the fluid source under pressure. Positioned to ensure communication.
[0006]
The primary circuit with which the passage 92 communicates comprises a slide 97 slidably mounted inside a hole 100 defining the buffer chamber 51 on one side, which includes a passage 99 and a spring 98. A chamber 52 communicating with the low pressure return circuit 50 through the passage 101 is connected. A pilot chamber 91 of a supply regulator for fluid under pressure is connected to the passage 92 and the buffer chamber 51.
It is possible to limit the maximum pressure in the chamber 51 through a passage 102 which opens into the hole 100 and is connected to a low pressure circuit.
[0007]
In the stroke adjusting mechanism of the hydraulic striking device, when the piston 81 reaches the striking point, the high pressure passage 86 and the passage 92 are communicated with each other by the groove 95 of the piston 81, and the pressure fluid flows into the buffer chamber 51 and the pilot chamber 91. The slide 97 plays the role of an accumulator and moves corresponding to the inflow amount of the pressure fluid from the groove 95 to apply pressure to the buffer chamber 51 and the pilot chamber 91.
When pressure is generated in the pilot chamber 91, the slide 84 moves in a direction to open the jet 89 and reduces the back pressure of the passage 90. When the back pressure in the passage 90 decreases, the time required for switching the distributor 83 is shortened, so that the stroke of the piston 81 is shortened.
[0008]
A total inflow amount Q ₈ of the pressure fluid into the buffer chamber 51 and the pilot chamber 91 is a product of a constant inflow amount q ₈ per unit time and a stagnation time t ₈ , and is expressed by the following equation.
Q ₈ = q ₈ × t ₈ (1)
Short dwell time t of the piston 81 when the rock crushing object is hard, stroke since the total inflow Q ₈ is smaller piston 81 is long.
When the bedrock is soft, the stagnation time t of the piston 81 becomes long and the total inflow amount Q ₈ becomes large, so that the stroke of the piston 81 becomes short.
[0009]
As described above, the stagnation time t of the piston 81 is converted into the total inflow amount Q ₈ of pressurized oil into the buffer chamber 51 and the pilot chamber 91, and the stroke of the piston 81 is changed based on the stagnation time t _8. .
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the piston stagnation time is detected and the piston stroke is changed only based on the stagnation time, the amount of biting from the striking point is not known, and therefore the piston stroke cannot be adjusted appropriately.
The present invention provides a stroke adjusting mechanism of a hydraulic striking device capable of automatically adjusting a stroke of a piston in response to a change in rock quality to be crushed and operating with an appropriate striking force and number of striking. Objective.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The stroke adjusting mechanism of the hydraulic striking device according to the present invention has a front liquid chamber and a rear liquid chamber formed by slidingly fitting a piston having a large-diameter portion in the middle and a small-diameter portion before and after the cylinder. In a hydraulic striking device in which the fluid chamber is communicated with the high pressure circuit, and the rear fluid chamber is alternately switched to the high pressure circuit and the low pressure circuit by the switching valve to reciprocate the piston back and forth. A switching valve control port that opens and closes as the piston reciprocates is provided on the rear side of the front liquid chamber, and a short stroke port is provided between the switching valve control port and the front liquid chamber, and the switching valve control port is short-circuited. has a spool provided with a communicating Tsumizo you open or close the communication between the stroke port, and the communication Tsumizo is provided a stroke adjusting valve cross-section is wedge-shaped in a plane parallel to the direction in which the spool moves, High pressure in front of front liquid chamber Provided over preparative and stroke adjustment valve control port, the piston in communication with the high pressure port is a stroke adjustment valve control port when advanced than hitting the normal position, and the piston cross-sectional shape in a plane parallel to the direction of movement ship bottom When the piston moves to the side where the spool moves to the communication state between the switching valve control port and the short stroke port, the communication area increases as the movement amount increases. The above-mentioned problem is solved by forming the communication groove on the bottom of the ship so that the communication area increases as the movement amount increases when the piston moves forward from the normal striking position. is doing.
[0012]
The hydraulic striking device reciprocates the piston back and forth by alternately switching the rear liquid chamber to a high pressure circuit and a low pressure circuit with a switching valve.
When the bedrock is hard, the amount of biting of the rod into the bedrock is small and the rebound is large, so the piston returns at a high speed.
When the rock is soft, the amount of biting of the rod into the rock increases, and the piston continues to move forward from the normal striking position with the rod until it receives a rebound.
[0013]
In addition, in the case of so-called idle driving in which the rod is hit with the thrust away from the rock without applying thrust, the piston does not hit the rod at the normal hitting position because the rod is ahead of the normal hitting position. Continue to move forward from the normal striking position.
When the piston moves forward from the normal striking position, the stroke adjustment valve control port communicates with the high-pressure port via the bottom-shaped communication groove provided on the piston, and short-circuits via the wedge-shaped communication groove of the stroke adjustment valve. The stroke port and the valve control chamber of the switching valve communicate with each other.
[0014]
When the piston moves backward and the front fluid chamber port communicates with the short stroke port, high-pressure oil flows through the communication groove of the stroke adjustment valve, so the valve control chamber of the control valve becomes high pressure and the control valve is switched to the rear Since the liquid chamber becomes high pressure and the piston starts to advance, the piston stroke becomes shorter than usual.
When the piston moves forward from the normal striking position, the amount of high-pressure liquid flowing from the high-pressure port into the stroke adjustment valve control port increases as the amount of movement increases and the opening amount of the communication groove on the bottom of the ship increases. To do. Also, the total inflow increases with time.
[0015]
The amount of movement of the spool changes depending on the flow rate of the high-pressure fluid from the stroke adjustment valve control port to the stroke adjustment valve, and the flow rate of the high-pressure fluid flowing into the valve control chamber of the switching valve through the wedge-shaped communication groove changes accordingly. . Since the communication groove has a wedge shape, the flow rate is very small when the communication groove is slightly communicated, but the flow rate increases as the movement amount increases.
As described above, the flow rate of the high-pressure liquid flowing from the short stroke port to the stroke adjustment valve changes steplessly according to the amount of movement of the spool. Due to this change, the switching speed of the switching valve changes, and when the amount of movement of the spool is large, the piston is braked and reversed quickly and the stroke is shortened, and when the amount of movement of the spool is small, the reversal of braking of the piston is delayed. The stroke becomes longer.
[0016]
Thus, since the stroke of the piston is automatically adjusted in accordance with the change in the rock quality to be crushed, the hydraulic striking device can be operated with an appropriate striking force and number of striking.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a breaker provided with a stroke adjusting mechanism of a hydraulic striking device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the stroke adjusting mechanism of the hydraulic striking device, and FIGS. 6 is an explanatory view of the operation of the stroke adjusting mechanism of the hydraulic striking device, and FIG. 7 is an explanatory view of the operation of the piston at the time of striking.
In this breaker, a piston 2 is slidably fitted in a cylinder 1 so as to be able to reciprocate in the front-rear direction (left and right in FIG. 1), and a rod 39 is inserted in front of the piston 2. Further, on the cylinder 1, a switching valve 12 for switching the forward / backward movement of the piston 2 and a stroke adjusting valve 20 for adjusting the stroke of the piston 2 are installed.
[0018]
The piston 2 has a large-diameter portion 2a in the middle, a front small-diameter portion 2b in front thereof, and a rear small-diameter portion 2c in the rear, and the front liquid chamber 3 and the rear liquid chamber 4 are formed by the difference in diameter. . The rear small-diameter portion 2c has a smaller diameter than the front small-diameter portion 2b. Accordingly, the piston 2 has a larger pressure receiving area on the rear liquid chamber 4 side than a pressure receiving area on the front liquid chamber 3 side.
In the cylinder 1, the front liquid chamber 3 communicates with the high pressure circuit 7 connected to the hydraulic pump 6, and the rear liquid chamber 4 is connected to the high pressure circuit 7 and the discharge tank 9 by switching the switching valve 12. A rear liquid chamber port 11 is provided for switching communication with the connected low-pressure circuit 10.
[0019]
Between the front liquid chamber port 8 and the rear liquid chamber port 11, a short stroke port 16 communicating with the adjustment pressure port 31 of the stroke adjustment valve 20 and a switching valve control communicating with the valve control chamber 42 of the switching valve 12. A port 14 and a discharge port 13 communicating with the low-pressure circuit 10 are provided at predetermined intervals, and a switching valve control port 14 and a discharge port 13 are provided on the outer periphery of the large-diameter portion 2a of the piston 2 when the piston 2 moves forward. A communication groove 15 for communication is provided.
[0020]
On the front side of the front liquid chamber 3, a high-pressure port 17 that communicates with the high-pressure circuit 7 and a stroke adjustment valve control port 18 that communicates with the valve control chamber 23 of the stroke adjustment valve 20 are provided. Further, the bottom small-diameter portion 2b of the piston 2 is provided with a bottom-shaped communication groove 19 that allows the high-pressure port 17 and the stroke adjustment valve control port 18 to communicate with each other when the piston 2 moves forward from the normal striking position. .
The switching valve 12 is provided with a supply port 49 that communicates with the high pressure circuit 7, a drain port 48 that communicates with the low pressure circuit 10, and a rear chamber pressure switching port 47 that communicates with the rear liquid chamber port 11. A cylindrical valve body 41 having a liquid supply hole 45 and a liquid discharge hole 46 is slidably fitted in the valve chamber 43, and communicates with the high-pressure circuit 7 through the supply port 49 to urge the valve body 41 forward. A valve regulation chamber 44 and a valve control chamber 42 that communicates with the switching valve control port 14 and controls the forward and backward movement of the valve body 41 are formed. The pressure receiving area on the valve regulating chamber 44 side is smaller than the pressure receiving area on the valve control chamber 42 side. Further, both the front and rear ends of the valve chamber 43 communicate with the low pressure circuit 10.
[0021]
A spool 21 is slidably fitted to the stroke adjusting valve 20 so as to be able to reciprocate in the front-rear direction. A low-pressure chamber 22 is formed on the front side, and a valve control chamber 23 and a cushion chamber 24 are formed on the rear side. The cushion chamber 24 communicates with the low pressure chamber 22 through an internal passage 25 of the spool 21. The low pressure chamber 22 is provided with a discharge port 26 communicating with the low pressure circuit 10, and the valve control chamber 23 is provided with a regulating valve control port 27 communicating with the stroke adjusting valve control port 18.
[0022]
Further, the valve control chamber 23 and the low pressure chamber 22 are connected by a valve control passage 28. A throttle 29 is interposed in the valve control passage 28 to regulate the flow rate of the valve control passage 28. Between the low pressure chamber 22 and the valve control chamber 23, a control pressure port 30 communicating with the switching valve control port 14 and an adjustment pressure port 31 communicating with the short stroke port 16 are provided. The spool 21 is provided with a wedge-shaped communication groove 32 that allows the control pressure port 30 and the adjustment pressure port 31 to communicate when moved forward.
[0023]
In the stroke adjusting valve 20, the spool 21 is usually rearward, and when the valve control chamber 23 becomes high pressure, the spool 21 moves forward, and the wedge-shaped communication groove 32 formed in the spool 21 is connected to the control pressure port 30. The adjustment pressure port 31 communicates. The spool 21 is pushed back by the spring 33. At this time, the return speed is regulated by the throttle 34 provided in the internal passage 25 of the spool 21.
[0024]
In this breaker striking device, as shown in FIG. 2, when the piston 2 moves forward to the normal striking position, the switching valve control port 14 communicates with the discharge port 13, so that the valve control chamber 42 of the control valve 12 has a low pressure. Become. At this time, the valve restricting chamber 44 remains at a high pressure, so the valve body 41 moves forward. When the valve body 41 advances, the rear chamber pressure switching port 47 communicates with the drainage port 48 through the drainage hole 46 of the valve body 41, the rear liquid chamber port 11 communicates with the low pressure circuit 10, and the rear liquid chamber 4 becomes low pressure. Become. Since the front liquid chamber 3 is at a high pressure, the piston 2 begins to retreat.
[0025]
When the piston 2 is retracted, the communication between the switching valve control port 14 and the discharge port 13 is blocked at the large-diameter portion 2a of the piston 2, and when the piston 2 retracts to the position shown in FIG. The valve control port 14 communicates, and the valve control chamber 42 of the control valve 12 becomes high pressure via the switching valve control port 14 so that the valve body 41 moves backward. Then, the rear chamber pressure switching port 47 communicates with the supply port 49 through the liquid supply hole 45 of the valve body 41, the rear liquid chamber port 11 communicates with the high pressure circuit 7, and the rear liquid chamber 4 becomes high pressure. The piston 2 starts moving forward because the pressure receiving area on the rear liquid chamber 4 side is larger than the pressure receiving area on the front liquid chamber 3 side.
[0026]
When the piston 2 moves forward to the striking position in FIG. 2, the rod 39 is struck and starts moving backward again, so that reciprocation in the front-rear direction is repeated. The rod 39 struck by the piston 2 transmits a striking force to the rock R to crush the rock R.
As shown in FIG. 7, when the rock mass R is hard rock, the amount L of the rod 39 biting into the rock mass R is small and less than L _l and the rebound is large, so the piston 2 returns at a high speed. Accordingly, at this time, the stagnation time t is small at t ₁ or less.
[0027]
When the rock mass R is soft rock, the amount L of the rod 39 penetrates into the rock mass R is larger than L _l when the rock 39 is hard rock, and together with the rod 39 until the bite amount L reaches L ₂ and the piston 2 is repelled. Continue to move forward from the normal striking position. At this time, the stagnation time t t ₂ becomes larger than the case of hard rock.
When the bedrock R is a medium hard rock, it is between the hard rock and the soft rock, and the biting amount L is L ₃ and the stagnation time t is t ₃ .
[0028]
Further, in the case of so-called idle driving in which the rod 39 is struck away from the bedrock R without applying thrust, the rod 39 is in front of the regular striking position. Continue to move forward from the normal striking position without hitting 39.
As shown in FIG. 4, when the piston 2 moves forward from the normal striking position, the stroke adjustment valve control port 18 communicates with the high pressure port 17 via the communication groove 19 of the piston 2, and the stroke adjustment valve 20 The valve control chamber 23 is communicated with the high pressure circuit 7 and becomes high pressure, and the spool 21 moves forward. At this time, the adjustment pressure port 31 communicates with the control pressure port 30 by the communication groove 32 of the spool 21.
[0029]
When the piston 2 moves backward and reaches the position shown in FIG. 5, the front liquid chamber port 8 and the short stroke port 16 communicate with each other, and high pressure liquid flows into the adjustment pressure port 31 of the stroke adjustment valve 20. At this time, the adjustment pressure port 31 communicates with the control pressure port 30 through the communication groove 32 of the spool 21, so that the valve control chamber 42 of the control valve 12 becomes high pressure and the valve body 41 moves backward. Therefore, the rear chamber pressure switching port 47 communicates with the supply port 49 through the liquid supply hole 45 of the valve body 41, the rear liquid chamber port 11 communicates with the high pressure circuit 7, the rear liquid chamber 4 becomes high pressure, and the piston 2 Since it starts to move forward, the piston stroke becomes shorter than normal.
[0030]
When the piston 2 moves forward from the normal striking position, if the piston 2 does not advance to the position shown in FIG. 4 but reaches only the position shown in FIG. 6, the stroke adjusting valve control port 18 and the high pressure port 17 are communicated with each other. Since the communication groove 19 to be opened is only slightly open, the flow rate of the high-pressure liquid flowing from the high-pressure port 17 to the stroke adjustment valve control port 18 becomes very small. However, since the communication groove 19 has a ship bottom shape, the flow rate increases as the advancement amount of the piston 2 increases, and the total inflow amount increases as time passes.
[0031]
The amount of movement of the spool 21 changes depending on the flow rate of the high-pressure liquid from the stroke adjustment valve control port 18 to the valve control chamber 23 of the stroke adjustment valve 20, and the control pressure port 30 passes through the communication groove 32 from the adjustment pressure port 31 accordingly. The flow rate of high-pressure liquid flowing into the tank changes. Since the communication groove 32 has a wedge shape, the flow rate is very small when communicating slightly, but the flow rate increases as the movement amount increases.
As described above, the flow rate of the high-pressure liquid flowing from the short stroke port 16 through the adjustment pressure port 31, the communication groove 32, and the control pressure port 30 into the valve control chamber 42 is stepless depending on the amount of movement of the spool 21 of the stroke adjustment valve 20. To change. Due to this change, the moving speed of the valve body 41 in the switching valve 12 changes, and when the moving amount of the spool 21 is large and the flow rate of the high-pressure liquid flowing into the valve control chamber 42 is large and the moving speed of the valve body 41 is fast. When the piston 2 is braked quickly and the stroke is shortened, the amount of movement of the spool 21 is small, the flow rate of the high-pressure liquid flowing into the valve control chamber 42 is reduced, and the moving speed of the valve body 41 is slow. Becomes slower and longer stroke.
[0032]
In this stroke adjustment mechanism, the piston 2 moves forward from the normal striking position, and the communication groove 19 starts to communicate with the stroke adjustment valve control port 18 and the high pressure port 17 (detection start point: L = L _l ). The bottom-shaped communication groove 19 is formed so that the flow rate q of the high-pressure liquid increases in proportion to the increment ΔL = L−L ₁ of the bite amount L from the bottom.
Therefore,
q = αΔL (2)
(Α is a coefficient)
The total inflow Q is a function of the flow rate q per unit time and the biting time T = (αΔL × T) / 2 (3)
It is represented by
[0033]
Note that the biting time T when the communication groove 19 bites forward from the position (detection start point) where the stroke adjusting valve control port 18 and the high pressure port 17 start to communicate is T = T _{2 for} soft rock in the illustrated example. T = T ₃ for medium hard rock.
While the stroke adjusting mechanism of a conventional hydraulic percussion device, as shown in equation (1), detects the dwell time t ₈ of the piston, which changes the stroke of the piston based on only the dwell time t ₈ In the stroke adjusting mechanism of this hydraulic striking device, the piston stroke is adjusted on the basis of the equation (3) that is a function of the increment ΔL of the biting amount L and the biting time T. It can be done more clearly.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, the stroke control mechanism of the hydraulic striking device of the present invention is such that the stroke of the piston is automatically adjusted in response to the change in the rock quality to be crushed, and the striking device with an appropriate striking force and number of striking As a result, the working efficiency is improved and the durability of the rod and the hitting device is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a breaker provided with a stroke adjusting mechanism of a hydraulic striking device showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration of a stroke adjusting mechanism of a hydraulic striking device.
FIG. 3 is an explanatory view of the operation of the stroke adjusting mechanism of the hydraulic striking device.
FIG. 4 is an explanatory view of the operation of the stroke adjusting mechanism of the hydraulic striking device.
FIG. 5 is an explanatory view of the operation of the stroke adjusting mechanism of the hydraulic striking device.
FIG. 6 is an explanatory view of the operation of the stroke adjusting mechanism of the hydraulic striking device.
FIG. 7 is an explanatory view of the operation of the piston at the time of striking.
FIG. 8 is an explanatory view of a stroke adjusting mechanism of a conventional hydraulic striking device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder 2 Piston 3 Front liquid chamber 4 Rear liquid chamber 7 High pressure circuit 8 Front liquid chamber port 10 Low pressure circuit 11 Rear liquid chamber port 12 Switching valve 13 Discharge port 14 Switching valve control port 15 Communication groove 16 Short stroke port 17 High pressure Port 18 Stroke adjustment valve control port 20 Stroke adjustment valve 21 Spool 22 Low pressure chamber 23 Valve control chamber 24 Cushion chamber 30 Control pressure port 31 Adjustment pressure port 32 Communication groove 41 Valve body 42 Valve control chamber 44 Valve regulation chamber 45 Fluid supply hole 46 Drain hole 47 Rear chamber pressure switching port 48 Drain port 49 Supply port

Claims

Inside the cylinder, a piston having a large-diameter portion in the middle and a small-diameter portion is slidably fitted to form a front liquid chamber and a rear liquid chamber, the front liquid chamber is connected to a high-pressure circuit, and the rear liquid chamber is In the hydraulic striking device in which the switching valve is alternately switched between the high pressure circuit and the low pressure circuit to reciprocate the piston back and forth,
A switching valve control port that communicates with the valve control chamber of the switching valve and opens and closes as the piston reciprocates is provided on the rear side of the front liquid chamber,
A short stroke port is provided between the switching valve control port and the front liquid chamber.
Has a spool provided with a communicating Tsumizo you open and close the communication between the switching valve control port and the short-stroke port, and the communication Tsumizo sectional shape in a plane parallel to the direction in which the spool is moved is a wedge Stroke adjustment valve is provided,
A high-pressure port and a stroke adjustment valve control port are provided on the front side of the front liquid chamber.
When the piston moves forward from the normal striking position, the stroke adjusting valve control port is communicated with the high pressure port , and a cross-sectional shape in a plane parallel to the direction in which the piston moves is provided in the piston with a communication groove having a bottom shape .
The wedge-shaped communication groove is formed so that the communication area increases as the movement amount increases when the spool moves to the side where the switching valve control port and the short stroke port communicate with each other.
The ship bottom shaped communication groove is formed so that the communication area becomes larger as the movement amount is larger when the piston moves forward than the normal striking position. .