JP4488694B2

JP4488694B2 - 液圧式打撃装置

Info

Publication number: JP4488694B2
Application number: JP2003180726A
Authority: JP
Inventors: 修堀; 敦史藤本
Original assignee: 甲南電機株式会社
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: DE112004001161T5; WO2005000532A1; JP2005014134A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、打撃ピストンを往復運動させてチゼルを打撃する液圧式打撃装置に関し、特に打撃対象物の硬度に応じて打撃ピストンのストロークを自動的に変更する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、打撃対象物の硬度に応じて打撃ピストンのストロークを自動的に変更する打撃装置としては、例えば特許文献１に見られるものが提供されている。
【０００３】
具体的には、打撃ピストンの打撃の瞬間に生じる当該打撃ピストン上部の部屋、あるいは下部の部屋の瞬間的な圧力変動を基準圧力と比較し、その圧力差に応じて発生する制御流量を操作手段として利用している。
【０００４】
例えば、排出通路を制御するスプールの位置を変化させて作動圧力を変化させるか、又は圧力差に応じた制御流量によりストローク選択スライド弁の位置を変化させることで、打撃ピストンの行程を変化させてその打撃力あるいは打撃回数を調整している。
【０００５】
【特許文献１】
特公平５−８５３１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のものでは、スプールやストローク選択スライド弁の位置を保持するとともにその解除に係わる機能が付加されていない。従って、計測された圧力差に見合った流量を取り込みそれを排出しながら必要な時までスプールやストローク選択スライド弁を必要な位置に保持するためにはかなり冗長性を見込んでおく必要があり、効率的ではなかった。また、油のように温度により粘性が変化する流体の場合には、流体温度の影響も大きく作用するため、上述したようなストローク制御が的確に行えない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の液圧式打撃装置は、ケーシング内に収容した打撃ピストンを往復運動させてチゼルを打撃する液圧式打撃装置において、前記打撃ピストンが正規の打撃位置で打撃した際に前記打撃ピストンがロングストローク位置まで戻るロングストローク回路と、前記打撃ピストンがショートストローク位置まで戻るショートストローク回路とに切換えられるストローク制御バルブが設けられ、前記ケーシングには、前記打撃ピストンが正規の打撃位置を超えて前記チゼルの打撃方向に一定距離移動した際に、当該打撃ピストンにより密閉された部屋となるブレーキ室が形成され、前記打撃ピストンが正規の打撃位置を超えて前記チゼルの打撃方向に移動することにより、前記ブレーキ室内の作動流体圧力が所定値を超えた場合に、前記ブレーキ室内の作動流体が、打撃ピストンのストロークを短くして打撃力を減ずるように、前記ストローク制御バルブをロングストローク回路からショートストローク回路に切換え、前記打撃ピストンをブレーキ室から戻り工程に移行すべく、前記ブレーキ室に作動流体を供給する供給機構を備え、前記打撃ピストンが打撃工程に移行するまでストローク制御バルブがショートストローク回路位置を保持する保持機構を備え、前記打撃ピストンを打撃工程に移行させる作動流体が、前記ストローク制御バルブをロングストローク回路位置に復帰させる構成である。
【０００８】
請求項２に係る発明の液圧式打撃装置は、始動時において前記打撃ピストンが前記ブレーキ室に入っている場合に、打撃ピストンをブレーキ室から脱出させるように当該ブレーキ室に作動流体を供給する供給機構を備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の液圧式打撃装置の全体構成を示している。
【００１０】
この打撃装置１は、一般に油圧ショベルなどの建設機械にアタッチメントとして装着され、油圧源から供給される作動流体を利用し土木現場あるいは砕石場などにおいてコンクリートや岩などを破砕する際に利用されるものである。
【００１１】
まず、打撃装置１の概要について説明すると、面積の異なる２つの受圧面ＰＳ１とＰＳ２（ＰＳ１＞ＰＳ２）を有する打撃ピストン２を備え、面積の小さい受圧面ＰＳ２には油圧源から油圧回路を通じて常に高圧が作用し、面積の大きい受圧面ＰＳ１には油圧源から油圧回路を通じて交番的に高圧と低圧が作用するようになされている。そして、受圧面ＰＳ１に低圧が作用している時には、受圧面ＰＳ２に作用する高圧により打撃ピストン２の最上部の受圧面ＰＳ０に作用するガス圧に抗して当該ガスを圧縮しながら打撃ピストン２が戻り行程を行い、受圧面ＰＳ１に高圧が作用している時には、当該受圧面ＰＳ１に作用する高圧とガス圧により打撃行程を行うように構成されている。また、打撃ピストン２が理論上定められた正規の打撃位置よりもさらに打撃方向に一定距離下降した場合に、該打撃ピストン２により密閉されるブレーキ室１３が形成されている。
【００１２】
以下、打撃装置１の具体的な構成について説明する。
【００１３】
図１において、Ｃはケーシングであって、このケーシングＣは打撃ピストン２を軸方向に往復摺動自在に収容したシリンダ室Ｃ１と、シリンダ室Ｃ１の一端（下端側）に連設されチゼル３を収容したチゼル室Ｃ２と、シリンダ室Ｃ１の他端（上端側）に連設され例えば窒素などのガスが封入されたガス室Ｃ３とで構成されている。
【００１４】
打撃ピストン２は、途中部に所定距離を隔てて形成された２つの大径部２ａ、２ｂを有し、これら２つの大径部２ａ、２ｂの周面がシリンダ室Ｃ１内に摺動自在に配置されている。そして、大径部２ａに連結された上軸部２ｃの端面がガス室Ｃ３内に臨んで配置されるとともに、大径部２ｂに連結された下軸部２ｄの端面がチゼル室Ｃ２に臨んで配置されている。
【００１５】
また、上、下軸部２ｃ、２ｄは、上軸部２ｃの方が下軸部２ｄよりも小径になされており、この結果、大径部２ａの受圧面ＰＳ１が大径部２ｂの受圧面ＰＳ２よりも大きく（ＰＳ１＞ＰＳ２）なっている。
【００１６】
さらに、シリンダ室Ｃ１には、その軸方向に複数の溝４乃至８が環状に形成されている。これら溝４乃至８は、シリンダ室Ｃ１の上端側（左端側）から下端側にかけて順次形成されている。溝４は前記上軸部２ｃとシリンダ室Ｃ１との間に形成される収容室９に臨んで形成されるとともに、溝８は前記下軸部２ｄとシリンダ室Ｃ１との間に形成される収容室１０に臨んで形成されている。また、溝５と溝６は、図１に示すように打撃ピストン２が理論的打撃位置Ｌに配置された状態では打撃ピストン２の大径部２ａ、２ｂ間の軸部２ｅに形成された環状溝１１を介して連通されており、溝５が油路１２を通じてタンクＴに連通されて低圧になっている。
【００１７】
一方、溝８の下端側となるシリンダ室Ｃ１にはブレーキ室１３が形成されており、図１に示すように打撃ピストン２が理論的打撃位置Ｌに配置された状態では大径部２ｂの受圧面ＰＳ２がブレーキ室１３内に突入することなく配置されるようになされている。
【００１８】
これら溝４乃至８、並びにブレーキ室１３は後述する油圧回路に組み込まれた各油路に連通されている。
【００１９】
前記チゼル室Ｃ２は、前述したようにチゼル３を収容する部位であり、当該チゼル３はその先端が所定長さ突出した状態で配置され、打撃ピストン２が理論的打撃位置Ｌまで移動した際に当該打撃ピストン２とその基端が当接するように配置されている。
【００２０】
前記ガス室Ｃ３は、その内部に封入したガス圧により打撃ピストン２を打撃方向に付勢している。つまり、このガス室Ｃ３内に臨んで配置された上軸部２ｃの端面がガス圧を受ける受圧面ＰＳ０になされている。
【００２１】
次に油圧回路の具体的な構成について図２を参照しながら説明する。
【００２２】
油圧ポンプＰの吐出側は、油路２０を通じて制御バルブ２１に連通されている。油路２０からは油路２２と油路２３が分岐されており、油路２２が制御バルブ２１の一方の駆動室ＣＶ２に連通されるとともに、油路２３が前記溝８に連通されている。
【００２３】
制御バルブ２１は、２位置切換式のバルブであり、他方の駆動室ＣＶ１が油路２４を通じて前記溝６に連通されており、駆動室ＣＶ１と駆動室ＣＶ２とに作用する油圧信号により図１及び図２における上位置（Ａ回路）と下位置（Ｂ回路）とに切換えられる。
【００２４】
具体的には、制御バルブ２１がＡ回路では、油路２０と前記溝４に連通された油路２５との連通を遮断するとともに、油路２５とタンクＴに連通された油路２６とを連通させる。従って、制御バルブ２１がＡ回路に配置されている際には、収容室９は溝４がタンクＴに連通されて低圧になっている。
【００２５】
また、制御バルブ２１がＢ回路では、油路２０と油路２５が連通されることになり、これによって油圧ポンプＰからの作動流体が溝４を通じて収容室９に導入され、当該収容室９を高圧にする。
【００２６】
つまり、大径部２ａの受圧面ＰＳ１には、制御バルブ２１の切換えにより交番的に高圧と低圧が作用するようになっている。
【００２７】
一方、前記油路２３からは、油路２７、２８が分岐され、油路２７がストローク制御バルブ２９に連通されるとともに、油路２８が開閉バルブ３０に連通されている。
【００２８】
ストローク制御バルブ２９は、２位置切換式のバルブであり、駆動室ＳＶ１、ＳＶ２及びＳＶ３に連通する油圧信号、並びにバネＳ１の作用により図１及び図２における上位置（ロングストローク回路としてのＢ回路）と下位置（ショートストローク回路としてのＡ回路）とに切換えられる。
【００２９】
具体的には、ストローク制御バルブ２９がＢ回路では、前記油路２７が駆動室ＳＶ２に油路３１を通じて連通されるとともに、開閉バルブ３０の駆動室Ｖ２が油路３２、油路３３を通じて前記油路２６に接続されてタンクＴに連通される。
【００３０】
また、ストローク制御バルブ２９がＡ回路では、前記油路２５から分岐された油路３４が上記油路３１を通じて駆動室ＳＶ２に連通されるとともに、前記ブレーキ室１３に連通された油路３５が油路３２を通じて開閉バルブ３０の駆動室Ｖ２に連通される。
【００３１】
また、ストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ１には、油路２３から分岐された前記油路２８からさらに分岐された油路３８が連通されている。
【００３２】
さらに、ストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ３には、前記油路３５から分岐された油路４０が連通されている。
【００３３】
前記開閉バルブ３０は、２位置切換式のバルブであり、駆動室Ｖ１、Ｖ２に連通する油圧信号、並びにバネＳ２の作用により図１及び図２における左位置（Ｂ回路）と右位置（Ａ回路）とに切換えられる。
【００３４】
具体的には、開閉バルブ３０がＢ回路では、前記油路２８と前記油路３５に連通された油路４１との連通を遮断するとともに、溝７からの油路４３と制御バルブ２１の駆動室ＣＶ１へ連通する油路４２との連通を遮断する。
【００３５】
また、開閉バルブ３０がＡ回路では、前記油路２８と油路４１とを連通するとともに、前記油路４２と油路４３とを連通する。
【００３６】
開閉バルブ３０の駆動室Ｖ１は、前記油路２８から分岐された油路４５を通じて高圧油路２３に連通されている。
【００３７】
さらに、前記油路２８には絞り４６が、前記油路４１には逆止弁４７が介装されている。
【００３８】
なお、各油圧信号に基づく各バルブの切換え動作などの詳細については、以下に説明する打撃装置１の動作とともに説明する。
【００３９】
まず、打撃装置１に油圧ポンプＰから作動流体が導入された直後の各バルブは次のような状態に配置されている。
【００４０】
制御バルブ２１は、駆動室ＣＶ１が油路２４、溝６、溝５から油路１２を通じてタンクＴに連通されて低圧になっており、駆動室ＣＶ２が油路２２を通じて高圧になっていることからＡ回路の状態になっている。
【００４１】
ストローク制御バルブ２９は、始動前はバネＳ１によりＡ回路になっている。そして、作動流体が導入された直後においては低圧側の油路３４が油路３１を通じて駆動室ＳＶ２に連通して当該駆動室ＳＶ２が低圧に、駆動室ＳＶ１とＳＶ３が高圧になっており、これら駆動室ＳＶ１とＳＶ３との関係がＳＶ３＞ＳＶ１に予め設定されているため、ストローク制御バルブ２９はＡ回路の状態を保持する。
【００４２】
開閉バルブ３０は、駆動室Ｖ１が油路２８、４５により作動流体が供給されることから常時高圧であり、駆動室Ｖ２がストローク制御バルブ２９の切換状態によって高圧と低圧に変化する。今、ストローク制御バルブ２９は上述したようにＡ回路に配置されていることから、当該駆動室Ｖ２にはブレーキ室１３の高圧が油路３５、３２を通じて導かれて高圧になっている。従って、駆動室Ｖ１、Ｖ２は共に高圧になっているものの、これら駆動室Ｖ１とＶ２との関係は、Ｖ２＞Ｖ１に予め設定されているため、開閉バルブ３０はＡ回路の状態に配置されている。
【００４３】
このように各バルブが配置された状態において、油圧ポンプＰから作動流体を導入すると、圧油は油路２０、２３を通じて溝８から収容室１０に導入される。これにより大径部２ｂの受圧面ＰＳ２に高圧が作用して打撃ピストン２がガス室Ｃ３に封入されたガスを圧縮しながら図１において左側に移動する戻り行程を行う。
【００４４】
そして、戻り行程を行って溝８が溝７と連通する位置まで大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が後退すると、油路２３から溝８に導入される作動流体が溝７から油路４３を通じて開閉バルブ３０に導かれる。この時、開閉バルブ３０はＡ回路に保持されているため、作動流体が開閉バルブ３０を通過して油路４２を通じて制御バルブ２１の駆動室ＣＶ１に導入される。
【００４５】
この際、上記油路４２に連通された油路２４は、打撃ピストン２の大径部２ｂの周面によって溝６が閉塞されていることから閉鎖された状態であるとともに、駆動室ＣＶ１とＣＶ２との関係が、ＣＶ１＞ＣＶ２に予め設定されているため、制御バルブ２１はＢ回路の状態に切換わる。
【００４６】
従って、油圧ポンプＰからの作動流体は油路２３を通じて溝８から収容室１０に導入されるとともに、油路２５を通じて溝４から収容室９にも導入される。この結果、受圧面がＰＳ１＞ＰＳ２の関係にあることから打撃ピストン２が図１において右側に移動する打撃行程に切換わる。
【００４７】
一方、これとともに油路２５から分岐した油路３４も高圧になるため、Ａ回路に配置されているストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ２にも高圧が作用することになり、これによってＳＶ１＋ＳＶ２＞ＳＶ３＋バネＳ１力に予め設定されているために、ストローク制御バルブ２９がＢ回路に切換わる。
【００４８】
また、ストローク制御バルブ２９がＢ回路に切換わる事により、開閉バルブ３０の駆動室Ｖ２は低圧に開放される。駆動室Ｖ２が低圧になることで、駆動室Ｖ１に作用する流体圧で開閉バルブ３０がＢ回路に切換わる。
【００４９】
そして、打撃行程を行っている打撃ピストン２がチゼル３を打撃する直前に溝６と溝５が大径部２ａと大径部２ｂとの間に形成された環状溝１１を通じて連通される。これにより油路２４が油路１２を通じて低圧に開放されるため、当該油路２４で連通した制御バルブ２１の駆動室ＣＶ１が高圧から低圧になり、駆動室ＣＶ２に作用する高圧によって制御バルブ２１がＡ回路に切換わり始める。
【００５０】
しかし、この時には打撃ピストン２は打撃方向に十分に加速されており、上記制御バルブ２１がＡ回路に切換わる前にチゼル３を打撃する。
【００５１】
この時、打撃対象物が硬いとチゼル３が当該打撃対象物に食込まない。このようにチゼル３の変位がない場合には、打撃ピストン２もチゼル３の打撃方向にこれ以上変位することがなく、図１に示すような理論的打撃位置（正規の打撃位置）Ｌの状態になる。
【００５２】
従って、打撃ピストン２の大径部２ｂの受圧面ＰＳ２がブレーキ室１３に入り込んで当該ブレーキ室１３を密閉する事がなく、このためブレーキ室１３では通常の作動高圧以上の高い圧力が発生することがない。
【００５３】
これによりストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ３には通常の作動高圧以上の高い圧力が作用することなく、当該ストローク制御バルブ２９はその位置から切換わらずにＢ回路の状態を保持する。
【００５４】
また、ストローク制御バルブ２９がＢ回路を保持することから開閉バルブ３０の駆動室Ｖ２にも高圧が作用することがなく、当該開閉バルブ３０もその位置から切換わらずにＢ回路の状態を保持することになる。
【００５５】
このようにして打撃ピストン２がチゼル３を打撃した後には、制御バルブ２１がＡ回路に切換わっていることから、打撃ピストン２の大径部２ａの受圧面ＰＳ１に作用していた高圧が溝４、油路２５、制御バルブ２１、油路２６を通じてタンクＴに戻され、これにより収容室９が低圧になる。
【００５６】
従って、油圧ポンプＰから油路２０、２３、溝８を通じて収容室１０に供給される作動流体により打撃ピストン２は再び戻り行程を始める。
【００５７】
このように打撃ピストン２が後退して大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝７に達して溝８と溝７とが連通しても、開閉バルブ３０がＢ回路の状態で油路４３が遮断されているため、この油路４３と油路４２を通じて制御バルブ２１の駆動室ＣＶ１に高圧が作用することがなく、これにより打撃ピストン２は戻り行程を続行する。
【００５８】
そして、打撃ピストン２がさらに後退して大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝６に達して溝８と連通すると、溝８から導入された作動流体が溝６から油路２４を通じて制御バルブ２１の駆動室ＣＶ１に作用する。これにより制御バルブ２１が再びＢ回路に切換わって作動流体を油路２５、溝４を通じて収容室９に導入する。従って、大径部２ａの受圧面ＰＳ１には高圧が作用する状態となり、この結果打撃ピストン２は打撃行程に移行する。
【００５９】
この際、油路２５から分岐している油路３４も高圧になるが、ストローク制御バルブ２９がＢ回路の状態であり、当該ストローク制御バルブ２９により油路３１との連通を遮断しているため影響はない。
【００６０】
これにより打撃ピストン２は前述と同様にしてチゼル３を打撃し、当該チゼル３が打撃対象物に食込まない場合には、前述と同様にブレーキ室１３では通常の作動高圧以上の高い圧力が発生することがない。従って、ストローク制御バルブ２９及び開閉バルブ３０も切換わることなくＢ回路を維持することになり、戻り行程が前述と同様に大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝６まで戻って再び打撃行程に移行する。つまり、打撃対象物が硬くてチゼル３が当該打撃対象物に食い込まない場合には大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝６まで戻って打撃行程に移行する所謂ロングストロークＳ２（図３参照）動作を繰り返すことになる。
【００６１】
一方、打撃対象物が柔らかかかったり、もしくは硬い打撃対象物でも破砕されることにより、打撃ピストン２によりチゼル３を打撃した際に、チゼル３が打撃対象物に食い込んだ場合には次のような動作が行われる。
【００６２】
チゼル３が打撃対象物に食い込むことによって打撃ピストン２も同様に打撃方向に変位し、これによって打撃ピストン２の大径部２ｂの端面（受圧面ＰＳ２）が溝８を超えてブレーキ室１３に入り込み当該ブレーキ室１３が密閉された部屋になる。つまり、打撃ピストン２が図３に示すストロークＳ（一定距離）ぶんブレーキ室１３側に移動した場合である。
【００６３】
これによりブレーキ室１３に閉じ込められた作動流体は打撃ピストン２の運動エネルギーを吸収してその圧力が上昇し、この圧力が油路４０を通じてストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ３に作用する。従って、ブレーキ室１３で上昇した作動流体の圧力が所定の値を超えて高くなり、ＳＶ３＋バネＳ１力＞ＳＶ１＋ＳＶ２になるとストローク制御バルブ２９がＢ回路からＡ回路に切換わる。
【００６４】
これによりストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ２には油路２５から分岐した油路３４が油路３１を介して連通される。この時、制御バルブ２１のＢ回路からＡ回路への切換えが終了していれば、油路２５が低圧になっていることからストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ２も低圧になっている。従って、ストローク制御バルブ２９は、ＳＶ３＞ＳＶ１に設定されているのでＡ回路の状態を保持する。
【００６５】
一方、制御バルブ２１のＢ回路からＡ回路への切換えが終了していない場合には、油路２５がいまだ高圧であるため、ストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ２には駆動室ＳＶ１と同様に高圧が作用している。しかし、駆動室ＳＶ３に作用しているブレーキ室１３からの圧力は通常の作動圧力より十分に高いためＳＶ３＋バネＳ１力＞ＳＶ１＋ＳＶ２の関係が変わることなく、ストローク制御バルブ２９はＡ回路の状態を保持する。
【００６６】
つまり、この状況では制御バルブ２１の切換わり状態に関わらずストローク制御バルブ２９はＡ回路の状態を保持することになる。
【００６７】
このようにストローク制御バルブ２９がＡ回路の状態にあることから、開閉バルブ３０の駆動室Ｖ２にはブレーキ室１３からの高圧が油路３５、ストローク制御バルブ２９、油路３２を通じて作用することなる。従って、開閉バルブ３０は、駆動室がＶ２＞Ｖ１の関係になりＢ回路からＡ回路に切換わる。
【００６８】
この開閉バルブ３０のＡ回路への切換わりにより、油圧ポンプＰからの高圧の作動流体が油路２３、２８、４１を通じてブレーキ室１３側に流入しようとするものの、ブレーキ室１３の圧力がこの作動流体の圧力よりも高いため、当該作動流体がブレーキ室１３に流入することはない。
【００６９】
そして、制御バルブ２１がＡ回路に切換わると、油路２５を通じて収容室９が低圧になって打撃ピストン２の大径部２ａの受圧面ＰＳ１に作用する圧力が低下するため、ブレーキ室１３の圧力も低下する。従って、ブレーキ室１３の圧力が油圧ポンプＰから供給される作動流体の圧力よりも低下すると、当該作動流体が逆止弁４７を介して油路４１、３５を通じてブレーキ室１３に流入する。これによって打撃ピストン２の大径部２ｂの受圧面ＰＳ２がブレーキ室１３から速やかに出て前述した戻り行程を行うことになる。
【００７０】
但し、この戻り行程ではストローク制御バルブ２９と開閉バルブ３０とが共にＡ回路の状態にあるため、大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝７に達した時に打撃行程に移行する、所謂ショートストロークＳ１（図３参照）になる。
【００７１】
このように打撃ピストン２でチゼル３を打撃した際の当該チゼル３の変位に基づいて、次回の打撃ストロークをショートストロークＳ１とロングストロークＳ２とのいずれかに自動的に変更することができる。つまり、打撃ピストン２の大径部２ｂが一定距離移動してブレーキ室１３を密閉し、このブレーキ室１３で高圧を発生させるか否かにより次回の打撃ストロークを自動的に変更することができる。
【００７２】
また、油圧回路に備えられた保持機構によりストローク制御バルブ２９の切換位置を保持して開閉バルブ３０を通じて制御バルブ２１の切換を行うことで、打撃ピストン２をストローク制御しているため、当該ストローク制御を効率よく的確に行うことができる。
【００７３】
ところで、以上説明したように作動する打撃装置１では、その始動前において打撃ピストン２がガス圧によって最下方まで下降して大径部２ｂがブレーキ室１３に食い込んだ状態になっている場合がある。これは、例えばハツリ整形作業等を行う時にしばしば発生する。
【００７４】
この場合には次のようにして打撃装置１を通常の打撃動作に復帰させる。
【００７５】
始動前においてストローク制御バルブ２９と開閉バルブ３０とはバネＳ１、Ｓ２により共にＡ回路の状態になっている。
【００７６】
この状態で打撃装置１に油圧ポンプＰから高圧の作動流体を導入すると、制御バルブ２１が駆動室ＣＶ２に導かれた高圧によりＡ回路の状態になり、大径部２ａの受圧面ＰＳ１に作用する圧力が低圧になる。
【００７７】
一方、作動流体は油路２３を通じて溝８に導かれるものの、当該溝８が大径部２ｂにより閉鎖された状態にあるため、この溝８を通じて作動流体を大径部２ｂの受圧面ＰＳ２に直接作用させるのは困難な状態になっている。
【００７８】
しかし、作動流体は油路２３から分岐された油路２８、開閉バルブ３０、油路４１、３５を通じてブレーキ室１３に導かれるため、この作動流体が大径部２ｂの受圧面ＰＳ２に作用し、これにより打撃ピストン２をブレーキ室１３から脱出させて戻り行程を開始する。つまり、このような場合でも油圧回路に備えられた供給機構によりブレーキ室１３に作動流体を供給することによって、打撃ピストン２をブレーキ室１３から確実に脱出させて戻り行程を開始させることができる。
【００７９】
また、この作動流体は、油路２３から分岐された油路２８、油路３８を通じてストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ１と、油路４５を通じて開閉バルブ３０の駆動室Ｖ１と、油路２８、開閉バルブ３０、油路４１の逆止弁４７、油路４０を経由してストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ３との他、油路４１、油路３５、ストローク制御バルブ２９、油路３２を通じて開閉バルブ３０の駆動室Ｖ２に導かれている。
【００８０】
この際、開閉バルブ３０のバネＳ２は、打撃ピストン２が始動前の停止位置からガスを圧縮してブレーキ室１３と溝８とを連通するまで移動した時のガス圧と、打撃ピストン２の受圧面ＰＳ０に対する受圧面ＰＳ２に発生する油圧のバランスを考慮し、その油圧が開閉バルブ３０の駆動室Ｖ１に作用した時の駆動力と略一致する力を当該駆動力と対向する方向に付勢するように設定している。このため、打撃ピストン２が戻り行程を行い溝８を開放するまで開閉バルブ３０はＡ回路の状態に保持される。
【００８１】
一方、ストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ１に作用する圧力は駆動室ＳＶ３に作用する圧力と略同じになるように設定されているため、ストローク制御バルブ２９も受圧面積の関係及びバネＳ１によりＡ回路の状態に保持される。
【００８２】
従って、この時の戻り行程は、大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝７に達した時に打撃行程に移行する、所謂ショートストロークＳ１になる。
【００８３】
これにより始動前において打撃ピストン２の大径部２ｂがブレーキ室１３に食い込んだ状態になっている場合でも、チゼル３を強制に押し付けて打撃ピストン２の大径部２ｂをブレーキ室１３から退避させる作業をいちいち行うことなく、速やかに始動させることができる。
【００８４】
［第２実施形態］
図４は、本発明の液圧式打撃装置における他の回路構成を示している。なお、以下に説明する油圧回路を除くケーシング、打撃ピストン、チゼルなどの構成は前記第１実施形態で示した構成と同様であり、当該第１実施形態で説明した符号を用いて説明する。
【００８５】
この油圧回路は、前記第１実施形態で説明した油圧回路のストローク制御バルブと開閉バルブとを組み合わせたバルブ構成にしたものであり、以下具体的に説明する。
【００８６】
油圧ポンプＰの吐出側は、油路２０を通じて制御バルブ２１に連通されている。油路２０からは油路２２と油路２３が分岐されており、油路２２が制御バルブ２１の一方の駆動室ＣＶ２に連通されるとともに、油路２３が前記溝８に連通されている。
【００８７】
制御バルブ２１は、２位置切換式のバルブであり、他方の駆動室ＣＶ１が油路２４を通じて前記溝６に連通されており、駆動室ＣＶ１と駆動室ＣＶ２とに作用する油圧信号により図４における上位置（Ａ回路）と下位置（Ｂ回路）とに切換えられる。
【００８８】
具体的には、制御バルブ２１がＡ回路では、油路２０と溝４に連通された油路２５との連通を遮断するとともに、油路２５とタンクＴに連通された油路２６とを連通させる。従って、制御バルブ２１がＡ回路に配置されている際には、収容室９は溝４がタンクＴに連通されて低圧になっている。
【００８９】
また、制御バルブ２１がＢ回路では、油路２０と油路２５が連通されることになり、これによって油圧ポンプＰからの作動流体が溝４を通じて収容室９に導入され、当該収容室９を高圧にする。
【００９０】
つまり、大径部２ａの受圧面ＰＳ１には、制御バルブ２１の切換えにより交番的に高圧と低圧が作用するようになっている。
【００９１】
一方、前記油路２３からは油路５０が分岐され、当該油路５０がストローク制御バルブ５１に連通されている。
【００９２】
ストローク制御バルブ５１は、２位置切換式のバルブであり、駆動室ＳＶ１、ＳＶ２及びＳＶ３に連通する油圧信号、並びにバネＳ３の作用により図４における上位置（Ｂ回路）と下位置（Ａ回路）とに切換えられる。
【００９３】
具体的には、ストローク制御バルブ５１がＢ回路では、前記油路５０が駆動室ＳＶ１に油路５２を通じて連通されるとともに、油路５０から分岐された油路５３が駆動室ＳＶ２に油路５５を通じて連通される。
【００９４】
また、ストローク制御バルブ５１がＡ回路では、油路５０が駆動室ＳＶ１に油路５２を通じて連通され、油路５３から分岐された油路５６がブレーキ室１３と駆動室ＳＶ３に連通された油路５７に逆止弁５８を備えた油路５９を通じて連通され、前記油路２５から分岐された油路６０が駆動室ＳＶ２に油路５５を通じて連通され、さらに溝７に連通された油路６１が油路６２を通じて前記油路２４に連通される。
【００９５】
また、ストローク制御バルブ５１の駆動室ＳＶ１に連通された油路５２からは逆止弁６３を備えた油路６４が分岐されて前記油路２３に連通されている。
【００９６】
なお、各油圧信号に基づく各バルブの切換え動作などの詳細については、以下に説明する打撃装置１の動作とともに説明する。
【００９７】
まず、打撃装置１に油圧ポンプＰから高圧の作動流体が導入された直後の各バルブは次のような状態に配置されている。
【００９８】
制御バルブ２１は、駆動室ＣＶ１が油路２４、溝６、溝５から油路１２を通じてタンクＴに連通されて低圧になっており、駆動室ＣＶ２が油路２２を通じて高圧になっていることからＡ回路の状態になっている。
【００９９】
ストローク制御バルブ５１は、始動前はバネＳ３によりＡ回路になっている。そして、高圧の作動流体が導入された直後においては、低圧側の油路６０が油路５５を通じて駆動室ＳＶ２に連通して当該駆動室ＳＶ２が低圧に、駆動室ＳＶ１とＳＶ３が高圧になっており、これら駆動室ＳＶ１とＳＶ３との関係がＳＶ３＞ＳＶ１に予め設定されているため、ストローク制御バルブ５１はＡ回路の状態を保持する。
【０１００】
このように各バルブが配置された状態において、油圧ポンプＰから作動流体を導入すると、圧油は油路２０、２３を通じて溝８から収容室１０に導入される。これにより大径部２ｂの受圧面ＰＳ２に高圧が作用して打撃ピストン２がガス室Ｃ３に封入されたガスを圧縮しながら移動する戻り行程を行う。
【０１０１】
そして、戻り行程を行って溝８が溝７と連通する位置まで大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が後退すると、油路２３から溝８に導入される作動流体が溝７から油路６１、ストローク制御バルブ５１、油路６２、２４を通じて制御バルブ２１の駆動室ＣＶ１に導入される。
【０１０２】
この際、上記油路６２に連通された油路２４は、打撃ピストン２の大径部２ｂの周面によって溝６が閉塞されていることから閉鎖された状態であるとともに、駆動室ＣＶ１とＣＶ２との関係が、ＣＶ１＞ＣＶ２に予め設定されているため、制御バルブ２１はＢ回路の状態に切換わる。
【０１０３】
従って、油圧ポンプＰからの作動流体は油路２３を通じて溝８から収容室１０に導入されるとともに、油路２５を通じて溝４から収容室９にも導入される。この結果、受圧面がＰＳ１＞ＰＳ２の関係にあることから打撃ピストン２が打撃行程に切換わる。
【０１０４】
一方、これとともに油路２５から分岐した油路６０も高圧になるため、Ａ回路に配置されているストローク制御バルブ５１の駆動室ＳＶ２にも高圧が作用することになり、これによってＳＶ１＋ＳＶ２＞ＳＶ３＋バネＳ１力に予め設定されているために、ストローク制御バルブ５１がＢ回路に切換わる。
【０１０５】
そして、打撃行程を行っている打撃ピストン２がチゼル３を打撃する直前に溝６と溝５が大径部２ａと大径部２ｂとの間に形成された環状溝１１を通じて連通される。これにより油路２４が油路１２を通じて低圧に開放されるため、当該油路２４で連通した制御バルブ２１の駆動室ＣＶ１が高圧から低圧になり、駆動室ＣＶ２に作用する高圧によって制御バルブ２１がＡ回路に切換わり始める。
【０１０６】
しかし、この時には打撃ピストン２は打撃方向に十分に加速されており、上記制御バルブ２１がＡ回路に切換わる前にチゼル３を打撃する。
【０１０７】
この時、打撃対象物が硬いとチゼル３が当該打撃対象物に食込まない。このようにチゼル３の変位がない場合には、打撃ピストン２もチゼル３の打撃方向にこれ以上変位することがなく、図１に示すような理論的打撃位置（正規の打撃位置）Ｌの状態になる。
【０１０８】
従って、打撃ピストン２の大径部２ｂの受圧面ＰＳ２がブレーキ室１３に入り込んで当該ブレーキ室１３を密閉する事がなく、このためブレーキ室１３では通常の作動高圧以上の高い圧力が発生することがない。
【０１０９】
これによりストローク制御バルブ５１の駆動室ＳＶ３には通常の作動高圧以上の高い圧力が作用することなく、当該ストローク制御バルブ５１はその位置から切換わらずにＢ回路の状態を保持する。
【０１１０】
このようにして打撃ピストン２がチゼル３を打撃した後には、制御バルブ２１がＡ回路に切換わっていることから、打撃ピストン２の大径部２ａの受圧面ＰＳ１に作用していた高圧が溝４、油路２５、制御バルブ２１、油路２６を通じてタンクＴに戻され、これにより収容室９が低圧になる。
【０１１１】
従って、油圧ポンプＰから油路２０、２３、溝８を通じて収容室１０に供給される作動流体により打撃ピストン２は再び戻り行程を始める。
【０１１２】
このように打撃ピストン２が後退して大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝７に達して溝８と溝７とが連通しても、ストローク制御バルブ５１がＢ回路の状態で油路６１が遮断されているため、この油路６１と油路６２、２４を通じて制御バルブ２１の駆動室ＣＶ１に高圧が作用することがなく、これにより打撃ピストン２は戻り行程を続行する。
【０１１３】
そして、打撃ピストン２がさらに後退して大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝６に達して溝８と連通すると、溝８から導入された作動流体が溝６から油路２４を通じて制御バルブ２１の駆動室ＣＶ１に作用する。これにより制御バルブ２１が再びＢ回路に切換わって作動流体を油路２５、溝４を通じて収容室９に導入する。従って、大径部２ａの受圧面ＰＳ１には高圧が作用する状態となり、この結果打撃ピストン２は打撃行程に移行する。
【０１１４】
これにより打撃ピストン２は前述と同様にしてチゼル３を打撃し、当該チゼル３が打撃対象物に食込まない場合には、前述と同様にブレーキ室１３では通常の作動高圧以上の高い圧力が発生することがない。従って、ストローク制御バルブ５１も切換わることなくＢ回路を維持することになり、戻り行程が前述と同様に大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝６まで戻って再び打撃行程に移行する。つまり、打撃対象物が硬くてチゼル３が当該打撃対象物に食い込まない場合には大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝６まで戻って打撃行程に移行する所謂ロングストロークＳ２（図３参照）動作を繰り返すことになる。
【０１１５】
一方、打撃対象物が柔らかかったり、もしくは硬い打撃対象物でも破砕されることにより、打撃ピストン２によりチゼル３を打撃した際に、チゼル３が打撃対象物に食い込んだ場合には次のような動作が行われる。
【０１１６】
チゼル３が打撃対象物に食い込むことによって打撃ピストン２も同様に打撃方向に変位し、これによって大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝８を超えてブレーキ室１３に入り込み当該ブレーキ室１３が密閉された部屋になる。つまり、打撃ピストン２が図３に示すストロークＳ（一定距離）ぶんブレーキ室１３側に変位した場合である。
【０１１７】
これによりブレーキ室１３に閉じ込められた作動流体は打撃ピストン２の運動エネルギーを吸収してその圧力が上昇し、この圧力が油路５７を通じてストローク制御バルブ５１の駆動室ＳＶ３に作用する。従って、ブレーキ室１３で上昇した作動流体の圧力が所定の値を超えて高くなり、ＳＶ３＋バネＳ３力＞ＳＶ１＋ＳＶ２になるとストローク制御バルブ５１がＢ回路からＡ回路に切換わる。
【０１１８】
これによりストローク制御バルブ５１の駆動室ＳＶ２には油路２５から分岐した油路６０が油路５５を介して連通される。この時、制御バルブ２１のＢ回路からＡ回路への切換えが終了していれば、油路２５が低圧になっていることからストローク制御バルブ５１の駆動室ＳＶ２も低圧になっている。従って、ストローク制御バルブ５１は、ＳＶ３＞ＳＶ１に設定されているのでＡ回路の状態を保持する。
【０１１９】
一方、制御バルブ２１のＢ回路からＡ回路への切換えが終了していない場合には、油路２５がいまだ高圧であるため、ストローク制御バルブ５１の駆動室ＳＶ２には駆動室ＳＶ１と同様に高圧が作用している。しかし、駆動室ＳＶ３に作用しているブレーキ室１３からの圧力は通常の作動圧力より十分に高いためＳＶ３＋バネＳ３力＞ＳＶ１＋ＳＶ２の関係が変わることなく、ストローク制御バルブ５１はＡ回路の状態を保持する。
【０１２０】
つまり、この状況では制御バルブ２１の切換わり状態に関わらずストローク制御バルブ５１はＡ回路の状態を保持することになる。
【０１２１】
なお、このストローク制御バルブ５１のＡ回路への切換わりにより、油圧ポンプＰからの高圧の作動流体が油路２３、５０、５６、５９、５７を通じてブレーキ室１３側に流入しようとするものの、ブレーキ室１３の圧力がこの作動流体の圧力よりも高いため、当該作動流体がブレーキ室１３に流入することはない。
【０１２２】
そして、制御バルブ２１がＡ回路に切換わると、油路２５を通じて収容室９が低圧になって打撃ピストン２の大径部２ａの受圧面ＰＳ１に作用する圧力が低下するため、ブレーキ室１３の圧力も低下する。従って、ブレーキ室１３の圧力が油圧ポンプＰから供給される作動流体の圧力よりも低下すると、当該作動流体が逆止弁５８を介して油路５９、５７を通じてブレーキ室１３に流入する。これによって打撃ピストン２の大径部２ｂの受圧面ＰＳ２がブレーキ室１３から速やかに出て前述した戻り行程を行うことになる。
【０１２３】
但し、この戻り行程ではストローク制御バルブ５１がＡ回路の状態にあるため、大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝７に達した時に打撃行程に移行する、所謂ショートストロークＳ１（図３参照）になる。
【０１２４】
このように打撃ピストン２でチゼル３を打撃した際の当該チゼル３の変位に基づいて、次回の打撃ストロークをショートストロークＳ１とロングストロークＳ２とのいずれかに自動的に変更することができる。つまり、打撃ピストン２の大径部２ｂが一定距離移動してブレーキ室１３を密閉し、ブレーキ室１３で高圧を発生させるか否かにより次回の打撃ストロークを自動的に変更することができる。
【０１２５】
また、油圧回路に備えられた保持機構によりストローク制御バルブ５１の切換位置を保持して制御バルブ２１の切換を行うことで、打撃ピストン２をストローク制御しているため、当該ストローク制御を効率よく的確に行うことができる。
【０１２６】
ところで、以上説明したように作動する打撃装置１では、その始動前において打撃ピストン２がガス圧によって最下方まで下降して大径部２ｂがブレーキ室１３に食い込んだ状態になっている場合がある。これは、例えばハツリ整形作業等を行う時にしばしば発生する。
【０１２７】
この場合には次のようにして打撃装置１を通常の打撃動作に復帰させる。
【０１２８】
始動前においてストローク制御バルブ５１はバネＳ３によりＡ回路の状態になっている。
【０１２９】
この状態で打撃装置１に油圧ポンプＰから高圧の作動流体を導入すると、制御バルブ２１が駆動室ＣＶ２に導かれた高圧によりＡ回路の状態になり、大径部２ａの受圧面ＰＳ１に作用する圧力が低圧になる。
【０１３０】
一方、作動流体は油路２３を通じて溝８に導かれるものの、当該溝８が大径部２ｂにより閉鎖された状態にあるため、この溝８を通じて作動流体を大径部２ｂの受圧面ＰＳ２に直接作用させるのは困難な状態になっている。
【０１３１】
しかし、作動流体は油路２３から分岐された油路５０、油路５６、ストローク制御バルブ５１、油路５９、５７を通じてブレーキ室１３に導かれるため、この作動流体が大径部２ｂの受圧面ＰＳ２に作用し、これにより打撃ピストン２をブレーキ室１３から脱出させて戻り行程を開始する。つまり、このような場合でも油圧回路に備えられた供給機構によりブレーキ室１３に作動流体を供給することによって、打撃ピストン２をブレーキ室１３から確実に脱出させて戻り行程を開始させることができる。
【０１３２】
また、この作動流体は、油路２３から分岐された油路５０、油路５２を通じてストローク制御バルブ５１の駆動室ＳＶ１と、油路５０、５６、ストローク制御バルブ５１、油路５９、５７を経由してストローク制御バルブ５１の駆動室ＳＶ３とに導かれている。しかし、ストローク制御バルブ５１の駆動室ＳＶ１に作用する力は駆動室ＳＶ３に作用する力よりも小さくなるように設定されているため、ストローク制御バルブ５１はバネＳ３力と相まってＡ回路の状態に保持される。
【０１３３】
従って、この時の戻り行程は、大径部２ｂの受圧面ＰＳ２が溝７に達した時に打撃行程に移行する、所謂ショートストロークＳ１になる。
【０１３４】
これにより始動前において打撃ピストン２の大径部２ｂがブレーキ室１３に食い込んだ状態になっている場合でも、チゼル３を強制に押し付けて打撃ピストン２の大径部２ｂをブレーキ室１３から退避させる作業をいちいち行うことなく、速やかに始動させることができる。
【０１３５】
図５は、本発明の液圧式打撃装置における他の回路構成を示している。
【０１３６】
この回路構成は、図２に示す回路構成を若干簡略したもので、図２で説明したように打撃ピストン２の第１撃目がショートストロークになることに拘らなければ、このような回路構成によっても打撃ピストン２を前述と同様に作動制御することができる。具体的には、図２に示す油路３８を廃止して、油路２３から分岐した油路３６がストローク制御バルブ２９の駆動室ＳＶ１に連通している。また、バネＳ１も廃止されている。
【０１３７】
これにより、打撃ピストン２の第１撃目は、図２に示す回路構成のように常にシュートストロークにならず、ストローク制御バルブ２９の始動前の停止位置によりロングストロークになる可能性はあるが、第２撃目以降は、前の打撃により打撃ピストン２がブレーキ室１３に入れば、次の打撃がシュートストロークになり、ブレーキ室１３に入らなければ、次の打撃がロングストロークになるように図２に示す回路構成と同様な制御を行うことができる。
【０１３８】
なお、上述したようにこの回路構成は、図２に示す回路構成を若干簡略しただけであることから、図２で説明した回路構成と同様な構成のバルブや油路などについては同符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１３９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の液圧式打撃装置によれば、打撃ピストンでチゼルを打撃した際の当該チゼルの変位に基づいて、次回の打撃ストロークをショートストロークとロングストロークとのいずれかに自動的に変更することができる。また、油圧回路に備えられた保持機構によりストローク制御バルブの切換位置を保持して打撃ピストンをストローク制御することで、当該ストローク制御を効率よく的確に行うことができる。
【０１４０】
また、供給機構によりブレーキ室に作動流体を供給することによって、打撃ピストンをブレーキ室から確実に脱出させて戻り行程を開始させることができる。これにより始動前において打撃ピストンがブレーキ室に入り込んだ状態になっている場合でも、チゼルを強制に押し付けて打撃ピストンをブレーキ室から退避させる作業をいちいち行うことなく、速やかに始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液圧式打撃装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の液圧式打撃装置の回路構成を示す拡大図である。
【図３】打撃ピストンによるストロークを説明するための図である。
【図４】本発明の液圧式打撃装置における他の回路構成を示す拡大図である。
【図５】本発明の液圧式打撃装置におけるさらに他の回路構成を示す拡大図である。
【符号の説明】
１液圧式打撃装置
２打撃ピストン
３チゼル
１３ブレーキ室
２１制御バルブ
２９ストローク制御バルブ
３０開閉バルブ
５１ストローク制御バルブ

Claims

ケーシング内に収容した打撃ピストンを往復運動させてチゼルを打撃する液圧式打撃装置において、
前記打撃ピストンが正規の打撃位置で打撃した際に前記打撃ピストンがロングストローク位置まで戻るロングストローク回路と、前記打撃ピストンがショートストローク位置まで戻るショートストローク回路とに切換えられるストローク制御バルブが設けられ、
前記ケーシングには、前記打撃ピストンが正規の打撃位置を超えて前記チゼルの打撃方向に一定距離移動した際に、当該打撃ピストンにより密閉された部屋となるブレーキ室が形成され、
前記打撃ピストンが正規の打撃位置を超えて前記チゼルの打撃方向に移動することにより、前記ブレーキ室内の作動流体圧力が所定値を超えた場合に、前記ブレーキ室内の作動流体が、打撃ピストンのストロークを短くして打撃力を減ずるように、前記ストローク制御バルブをロングストローク回路からショートストローク回路に切換え、
前記打撃ピストンをブレーキ室から戻り工程に移行すべく、前記ブレーキ室に作動流体を供給する供給機構を備え、
前記打撃ピストンが打撃工程に移行するまでストローク制御バルブがショートストローク回路位置を保持する保持機構を備え、
前記打撃ピストンを打撃工程に移行させる作動流体が、前記ストローク制御バルブをロングストローク回路位置に復帰させる構成であることを特徴とする液圧式打撃装置。
請求項１記載の液圧式打撃装置において、前記供給機構は、始動時において前記打撃ピストンが前記ブレーキ室に入っている場合に、打撃ピストンをブレーキ室から脱出させるように当該ブレーキ室に作動流体を供給することを特徴とする請求項１記載の液圧式打撃装置。