JP4494071B2 - 油圧を利用した破砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、土木工事や石材採石現場において、或いはビルディング等の解体現場において、岩石やコンクリートを破砕する際に用いて好適な流体圧力を利用した破砕装置に関するものである。

土木工事を行う場合、巨大な岩石が現れると、これを処理可能な大きさに破砕することがある。また、ビルディングの解体現場においても、コンクリートブロックを細かく破砕することがある。

前記破砕は、破砕装置によって行うのであるが、破砕装置として知られているものに油圧ブレーカーがある。油圧ブレーカーは、油圧ハンマーで鑿部（ジゼル）を叩く構成であり、下記のような種々の問題があった。

前記のように、油圧ハンマーで鑿部を叩く構成であるから、叩く度に打撃による振動と騒音が発生する。しかも高速で叩くので、振動と騒音は連続で発生していた。また、鑿部は高速で叩かれるので、打撃による消耗が激しく、交換頻度が高いため不経済であった。
このため、防振ゴムや防音ゴムなどによる対策を講じているが、その効果は少ないのが現状である。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動や騒音の低減、鑿部の損耗をも低減できるうえに、岩石等の被破砕物を確実に破砕できる流体圧力を利用した破砕装置を提供することにある。

本発明の目的は、下記構成により達成される。
油圧によってシリンダーの長手方向にピストンを往復動させ、前記ピストンと一体の鑿部により被破砕物を破砕する油圧を利用した破砕装置において、
前記シリンダーに油を供給する供給用配管と前記シリンダーから油を排出する排出用配管とを通じて前記シリンダーへの油の供給及び排出を行うポンプと、
前記供給用配管から前記シリンダー内に油を供給する経路と、前記シリンダー内の油を前記排出用配管に排出する経路とを、前記シリンダー内での前記ピストンの移動に応じて切り換える流体経路切換弁と、
前記シリンダー内の長手方向の各端部にそれぞれ設けられた凹状部と、該凹状部と制御用配管とを連結する連結孔とを有し、該凹状部の油圧が前記制御用配管を通じて前記流体経路切換弁に伝達される二つの圧力検出部と、
前記シリンダー内の長手方向の各端部に向かう前記ピストンの移動が終端に達するときに、当該端部に設けられた前記圧力検出部の凹状部に嵌合して該凹状部の油圧を上昇させる、前記ピストンと一体的に設けられた二つの切換ピストンと、を備え、
前記ピストンが前記シリンダー内を移動して、一方の前記圧力検出部の凹状部に前記切換ピストンの一方が嵌合したときの当該凹状部の油圧と、前記切換ピストンが嵌合していない他方の前記凹状部の油圧との圧力差により前記流体経路切換弁が切り換わることを特徴とする油圧を利用した破砕装置。

前記油圧を利用した破砕装置によれば、シリンダー内の両端部の油圧に対応して流体経路切換弁を切換制御することにより、ピストンの両側への油の供給と排出とが交互に制御される。この結果、シリンダー内に往復動自在に設けたピストンが、油の供給と排出に対応した油圧変化に対応して往復動し、ピストンにより鑿部を駆動して被破砕物を破砕することができる。また、この構成によれば、ピストンが端部に移動したとき、切換ピストンによって圧力検出部内に油が持ち込まれるので、圧力検出部内の圧力増加が顕著になり、流体経路切換弁を確実に切換制御することができ、破砕装置の信頼性が向上する。

また、前記シリンダー内に、前記ピストンが往復動する際のストローク長を調整するストローク調整部材を嵌合し、前記ストローク調整部材に前記圧力検出部の凹状部を設けることができる。

この構成によれば、ピストン移動時のストローク長を自在に設定できるうえに、流体経路切換弁を確実に切換制御させることができる。

以上に説明したように、本発明によれば、シリンダー内の両端部において流体圧力を検出し、その圧力に対応してピストンの両側の圧力を交互に制御し、圧力差に対応してシリンダー内のピストンを往復動させるものである。
従って、ピストンの一端に鑿部を設けて被破砕物に当て付け、ピストンを往復動により被破砕物を破砕することができる。鑿部を打撃する必要がないので、破砕に伴って発生する騒音や振動を大幅に低減することができる。また、打撃による鑿部の磨耗等を低減することができる。

以下、本発明に係る流体圧力を利用した破砕装置(以下、単に破砕装置と略称する)の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の第１実施形態である破砕装置の構成と作用を示す説明図、図３及び図４は圧力検出部の構成と作用を示すシリンダーの端部の断面図、図５は鑿部の他の構成例を示す断面図、図６はストローク調整部材の構成と作用を示す断面図である。

図１及び図2に示すように、本実施形態における破砕装置1は、長手状の筒体に形成された油圧シリンダー2と、ケーシング3内を長手方向に往復動する油圧ピストン4と、ケーシング3内の両端部に設けられた第1の圧力検出部5及び第2の圧力検出部6と、前記ケーシング3内に供給される流体、すなわち本実施形態では油圧を掛けるための油の供給経路と排出経路とを切換える流体経路切換弁7と、油の供給と排出とを行うポンプ等を制御する操作部8等を備えている。

なお、図１及び図2に示した太線と点線は配管を示し、配管11は油をケーシング3内に供給する配管として作用し、配管12はケーシング3内から油を排出する配管として作用する。配管11a、12aは、流体経路切換弁7の切換により、供給用として、或いは排出用として交互に作用する。
点線で示した配管13、14は、言わば制御用であり、これらの作用については油圧ピストン4の往復動とともに順次説明する。

また、油圧ピストン4の両側には、円筒状の切換ピストン21、22が設けられ、油圧ピストン４が往復動してP側またはT側の終端近くまで移動した時、第1及び第2の圧力検出部５、６内に油を押し込み、油圧を高めるようになっている。
なお、切換ピストン２１の外径をd、ケーシング3の内径をDとすると、d<Dの関係に設定されている。第1及び第2の圧力検出部５、６の内径は、切換ピストン21、22が隙間なく円滑に嵌入できるように設定されている。

次に、油圧ピストン4の駆動作用について説明する。
図1に示すように、油圧ピストン4がケーシング3の略中央に位置し、流体経路切換弁7が図示のように切換られているとする。この状態で、オペレーターが操作部8の操作レバーAを運転側に倒すと、主ポンプ8aが動作して油を配管11に供給する。なお、操作部8は、戻り油を貯留するタンク8bを備え、主ポンプ8aによって油を循環させるようになっている。

配管11に供給された油(油圧)は、流体経路切換弁7、配管11aを介してケーシング3内のT側に充填される。
ケーシング3内のT側の油圧が高くなると、油圧ピストン4はケーシング3内を矢印X方向に移動する。油圧ピストン4には、オイルシール4aが設けられているのでT側からP側への油の漏れはなく、油圧ピストン4は滑るようにして矢印X方向に移動する。この結果、ケーシング3内のP側に充填されていた油が、配管12a、流体経路切換弁7、配管12を介して排出されタンク8bに戻る。

そして、油圧ピストン4が実線で示した位置から想像線（２点鎖線）で示したようにケーシング3内のP側の端部に到達すると、第2の切換ピストン22が第2の圧力検出部6内に嵌め込まれるようになる。
ここで、図3、4を参照すると、圧力検出部6は円板状の部材の中心部に直径dの凹部を形成したものであり、この凹部が圧力検出部6として作用する。なお、圧力検出部6には、配管14に連結する連結孔25と、配管12aに連結する連結孔26とが形成されている。また、図3に示したように切換ピストン22の先端部の外側は、微小なテーパ面に形成されている。

従って、油圧ピストン4が図3に示した位置から更に移動し、図4に示したようにP側の終端部に達すると、切換ピストン22が圧力検出部6内に円滑に嵌り込む。この際、円筒部22内に充填していた油が、油圧ピストン4の移動に伴って圧力検出部6内に持ち込まれ、油圧ピストン4の移動と油の持ち込みとが相俟って、圧力検出部6内の油圧が高くなる。

以上のように、圧力検出部6内の油圧が上昇すると、この油圧上昇が配管14を介して流体経路切換弁7に伝達され、流体経路切換弁7が図1に示した位置から図2に示す位置に切換わる。従って、配管11、流体経路切換弁7、配管12aを介してケーシング3内のP側に油が供給され、その油圧によって油圧ピストン4が矢印Y方向に移動することになる。これと同時に、ケーシング2内のT側に充填されていた油は、配管11a、流体経路切換弁7、配管12を介して排出され、戻り油としてタンク8bに貯留される。

そして、油圧ピストン4がT側の終端部まで移動すると、圧力検出部5と切換ピストン21とで前記同様の作用が行われ、圧力検出部5内の油圧上昇が配管13を介して流体経路切換弁7に伝達される。この結果、流体経路切換弁7が再び図1に示した状態に切り換えられ、油圧ピストン4を矢印X方向に駆動するようになる。

前記のように、本実施形態における破砕装置1は、油圧シリンダー2内に油を供給、換言すれば油圧を掛けることによって、油圧ピストン4が自動的にケーシング3内を矢印X、Yの方向に往復動するようになり、鑿部23によって被破砕物を破砕することができる。
なお、切換ピストン21、22の直径d、ケーシング2の内径Dとは、前記のようにd<Dに設定されている。この設定により、例えば切換ピストン21がT側の終端にあるとき、圧力検出部5内の油圧とP側の油圧との間に+5kg/cm²の油圧差が生じる。また、切換ピストン21がP側の終端にあるとき、圧力検出部6内の油圧とT側の油圧との間に+5kg/cm²の油圧差が生じる。
そして、流体経路切換弁7は、5kg/cm²の油圧により十分に切換えられるので、前記油圧ピストン4の往復動を円滑に行うことができる。

因みに、破砕を行う際の油圧等の一例を述べると、ピストン3がT側の終端で停止している状態では、P側の油圧は50kg/cm²程度で一定である。なお、ポンプ8aは、最大300kg程度の能力を備えているものとする。
そして、鑿部23を被破砕物に100kg以上の荷重で押し当てると、P側の油圧が100kg/cm²程度になると、油圧ピストン4がP側に移動し、100〜330kg/cm²の間で、油圧ピストン4が往復動を自動的に繰り返した。この際、200〜250回/分の繰り返し、即ち油圧ピストン4の往復動が行われた。

なお、前記第1実施形態では、油圧ピストン4と一体に鑿部23を設けたが、図5に示すように別部材としての鑿部材27をボルト・ナット28等により取付けるようにしてもよい。この構成によれば、被破砕物の硬度等に合わせて、鑿部材27を自在に取り換えることができ、磨耗による交換も容易に行うことができる。

また、ケーシング3内に、図6に示すような構成のストローク調整部材31を設けてもよい。ストローク調整部材31は、円板状の部材の中心部に圧力検出部6と同様に作用する凹状部32を設けたものであり、凹状部32内の油圧を伝達する連結孔33が形成されている。この連結孔33には、前記配管14が接続される。
また、ストローク調整部材31の外周囲には、オイルシール34が設けられている。

ストローク調整部材31は、ケーシング3内に埋設されるのであるが、背面に位置調整ネジ35が設けられているので、ケーシング3内におけるストローク調整部材31の位置を調整することができる。
例えば、図6に示すように、ストローク調整部材31をケーシング3内の終端に位置決めした場合、油圧ピストン4のストロークは、ストローク調整部材31の厚み分だけ短くなる。 また、ストローク調整部材31をケーシング3内のより内側に位置決めした場合は、ピストン3のストロークが更に短くなる。凹状部32は、前記同様に圧力検出を行うので、圧力検出と油圧ピストン4のストローク調整とを同時に行うことができる。

次に、図７を参照して本発明の第２実施形態を説明する。なお、図7は破砕装置の構成及び破砕作用を示す説明図である。
本実施形態における破砕装置1においては、油圧ピストン4と一体に往復動、即ち上下運動するロッド41の上端にウエイト42が固定されている。従って、油圧ピストン4及びロッド41の先端に設けられた鑿部23は、ウエイト42の荷重によって常に下方に、即ち被破砕物43に当て付けられるようになる。
また、流体経路切換弁6を切換制御するシーケンスバルブ45a、45bは設けられているが、前記圧力検出部5、6は設けられておらず、ケーシング3内のP側及びT側の油圧に対応して流体経路切換弁7を切り換え制御するように構成されている。

前記油圧シリンダー2は、市販されているJIS標準シリンダー(φ50×500L×140kg/cm²耐圧)を図示のように垂直に設置した。なお、ウエイト42は500kgであり、設計上25kg/cm²でバランスするように構成した。
また、油圧ユニット46の圧力は140kg/cm²に設定し、シーケンスバルブ45の圧力は、70kg/cm²に設定した。

前記構成の破砕装置1において、油圧シリンダー2内のT側の油圧が35kg/cm²程度で油圧ピストン4が上昇を始め、その油圧はゲージ47で確認できる。そして、油圧ピストン4が上端に達すると、油圧が当初の35kg/cm²から70kg/cm²まで上昇した。ゲージ47が油圧70kg/cm²を表示した時、シーケンスバルブ45bが動作し、流体経路切換弁7を図示の位置に切換制御し、油を配管11、流体経路切換弁7、配管11aを介して油圧シリンダー2内のP側に供給する。この結果、油圧ピストン4、ロッド41、ウエイト42が一体に下降し、下端に達するとゲージ48により表示された油圧が上昇を始める。そして、油圧が70kg/cm²に達すると、シーケンスバルブ45aが動作し、流体経路切換弁7を再び元の位置に切換制御する。

このように、本実施形態においても、油圧の圧力差により油圧ピストン4を自動的に上下に往復動させることができ、200〜250回/分で繰り返し運動させることができた。

なお、前記実施形態は油圧制御について説明したものであるが、油圧に限定されるものではなく、水圧、気圧等によっても前記同様の制御を行い得る。何れにしても、破砕時の騒音、振動を低減することができる。また、第2実施形態については、図7に示したロッド41の下端に図5で示したような鑿部材27を設けてもよく、ロッド41の貫通孔を形成したストローク調整部材を設けてもよい。

本発明の第1実施形態を示す破砕装置の説明図である。 破砕装置の構成と作用を示す説明図である。 圧力検出部の構成を示す断面図である。 圧力検出部の構成と作用を示す断面図である。 鑿部の他の構成例を示す断面図である。 ストローク調整部材の構成を示す断面図である。 本発明の第2実施形態を示す破砕装置の説明図である。

符号の説明

１ 流体圧力を利用した破砕装置
２ シリンダー
３ ケーシング
４ 油圧ピストン
５ 第1の圧力検出部
６ 第2の圧力検出部
７ 流体経路切換弁
８ 操作部
１１、１２ 配管
２１ 第1の切換ピストン
２２ 第2の切換ピストン
２３ 鑿部
２５、２６ 連結孔
２８ ボルト・ナット
３１ ストローク調整部材
３２ 凹状部
３３ 連結孔
３４ オイルシール
３５ 位置調整ネジ
４１ ロッド
４２ ウエイト
４５ａ、４５ｂ シーケンスバルブ
４６ 油圧ユニット
４７、４８ ゲージ

Claims (2)

1. 油圧によってシリンダーの長手方向にピストンを往復動させ、前記ピストンと一体の鑿部により被破砕物を破砕する油圧を利用した破砕装置において、
   前記シリンダーに油を供給する供給用配管と前記シリンダーから油を排出する排出用配管とを通じて前記シリンダーへの油の供給及び排出を行うポンプと、
   前記供給用配管から前記シリンダー内に油を供給する経路と、前記シリンダー内の油を前記排出用配管に排出する経路とを、前記シリンダー内での前記ピストンの移動に応じて切り換える流体経路切換弁と、
   前記シリンダー内の長手方向の各端部にそれぞれ設けられた凹状部と、該凹状部と制御用配管とを連結する連結孔とを有し、該凹状部の油圧が前記制御用配管を通じて前記流体経路切換弁に伝達される二つの圧力検出部と、
   前記シリンダー内の長手方向の各端部に向かう前記ピストンの移動が終端に達するときに、当該端部に設けられた前記圧力検出部の凹状部に嵌合して該凹状部の油圧を上昇させる、前記ピストンと一体的に設けられた二つの切換ピストンと、を備え、
   前記ピストンが前記シリンダー内を移動して、一方の前記圧力検出部の凹状部に前記切換ピストンの一方が嵌合したときの当該凹状部の油圧と、前記切換ピストンが嵌合していない他方の前記凹状部の油圧との圧力差により前記流体経路切換弁が切り換わることを特徴とする油圧を利用した破砕装置。
2. 前記シリンダー内に、前記ピストンが往復動する際のストローク長を調整するストローク調整部材が嵌合され、前記ストローク調整部材に前記圧力検出部の凹状部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の油圧を利用した破砕装置。

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