JP6146876B2 - ハンマー装置 - Google Patents

Description

本発明は、液圧システムの圧力流体で機能するハンマー装置に関し、ハンマー装置は、作業機械に取り付け可能な本体を有し、ハンマー質量体が、作業機械又は本体に対して静止したり移動したりするように構成され、加圧流体をリング形の第１のチャンバ空間に差し向けることによって、ハンマー質量体を液圧によりハンマー位置に移動させ、ハンマー質量体がハンマー位置に移動したとき、ハンマー質量体の第１の側に位置するチャンバ空間内のガスを圧縮し、ハンマー要素へのハンマー質量体のハンマー移動を行うために、第１のチャンバ空間への液圧流れをブロックし、且つ、バルブにより第１のチャンバ空間からの圧力流体の排出を可能にする。

液圧ハンマー装置に構成する回転リングバルブは、特許文献１によりよく知られており、一定速度で回転するリングバルブがハンマー装置のストローク回数を調整する。ストローク回数は、特有のペグで開口を塞ぐことによって調整できる。リングバルブは、配管を通ってシリンダ内のハンマーピストンの圧力面に至る加圧液体の排出／戻り流れを制御する。リングバルブがシリンダからの加圧液体の排出を可能にする場合、プランジャーの他方の端部で圧縮されたガスは、ハンマー仕事を行う。従って、ピストンの往復運動を引き起こすことができる。リングバルブは、配管に発生する圧力損失を低減しない。ハンマー時に、加圧液体は経路システムに沿ってシリンダから排出され、圧力損失が生じてハンマー効率が低下する。

特許文献２において、リングバルブは、ハンマー装置の圧力経路の開閉バルブとして機能する。制御バルブはハンマー装置に回転可能に組み込まれており、制御バルブは制御経路を備え、圧力流体空間から戻り経路まで周期的に圧力流体を送るようになっている。この解決策では、圧力流体空間から流体容器へのアクセスを可能にすることでハンマー運動が引き起こされる。高速のハンマリング運動は、従来型の戻り配管において圧力流体の高い流速を必要とするので、戻り配管に大きな圧力損失が発生する。この解決策では、効率的なハンマリング作用を得ることができない。

特許文献３には、振動を発生させる振動装置に配置された回転リングバルブが示されている。ピストンはシリンダ内で移動し、回転リングバルブによりピストンの運動方向が変わる際に常に振動を発生させる。ピストンの衝撃を強化する圧力アキュムレータを用いないので、戻り経路の流れ抵抗は実際には大きくない。

旧ソ連特許４２３９２２号公報 フィンランド国特許１１６５１３号公報 米国特許第４，３１７，４０６号明細書

前述の解決策の欠点は、衝撃中に、液体は配管を通って流体容器に流入する必要がある場合、ピストン前面から排出される流体によって流動抵抗が生じることである。衝撃を強化する圧力アキュムレータを用いると、液体は戻りパイプ１０の中を通常の流速に対して２０倍の速さで流れる必要がある。これはほとんど不可能であり、結論的には、潜在的に可能な衝撃速度に達することはできない。

本発明によるハンマー装置により、本質的な改善は公知技術との関連で実現することができ、本発明の特徴は、圧力流体を第１のチャンバ空間から急速に排出するために、リング形の第２のチャンバ空間は、第１のチャンバ空間の延長部であるように構成され、閉鎖リングを有するリング形バルブが、第１のチャンバ空間と第２のチャンバ空間の間に配置され、バルブのポートは、閉鎖リングに設けられた一群の孔からなり、ハンマーピストンの移動によって第１のチャンバ空間の容積が変化するとき、圧力流体は、第１のチャンバ空間からバルブを通って第２のチャンバ空間に急速に移動するように構成される点にある。

本発明の利点は、新規なバルブによって液体を直ちにバルブのポートから隣接する空間へ差し向けるとき、シリンダから急速に排出される液体により生じる背圧を打ち消すことができる点にある。ハンマー質量体を移動させて衝撃の準備ができると、液圧流体は配管を通って排出されるが、この排出は急速な作業である必要はない。新規なバルブは、急速に機能し、それにも関わらずハンマー装置のチャンバ空間内で生じた圧力衝撃の影響を全く受けない状態のままとなるように組み込むことができる。本発明によるバルブは、石材破砕ハンマー等の一方向へ衝撃を加えるパーカッションハンマー、及び地面に杭を打ち込み引き抜く装置等に使用できる。

本発明を、以下に添付図面を参照して詳細に説明する。

最も外側のアタッチメント本体を省略した本発明によるハンマー装置の側面図である。 アタッチメント本体及びシリンダ本体を省略した図１ハンマー装置の側面図である。 バルブの駆動ヘッドの断面図である。 リングバルブを示す図１のＢ―Ｂにおける断面図である。 一方向へ衝撃を加えるハンマー装置の断面図である。 一方向へ衝撃を加える他のハンマー装置を示す。

図１には、アタッチメント部分１８を用いて作業機械に取り付けることができるハンマー装置が示されており、ハンマー装置は、アタッチメント本体１９と、ゴムダンパー２７によってアタッチメント本体１９の内部に配置されるハンマー装置本体１６を有している。

図２には、同じハンマー装置が側面図として示されており、円筒形のハンマー装置本体１６は、その内部に、ハンマー質量体としてのハンマーピストン３と、ハンマーピストン３を貫通する軸棒５を有し、軸棒５は、引き起こされた衝撃をハンマー装置の外に差し向ける。ハンマー質量体／ピストン３は、ハンマー装置本体１６の内面に対してシールされる。リング形チャンバ空間が、ハンマーピストン３の直径寸法を小さくすることによって、ハンマーピストン３の側部に形成され、チャンバ空間は、ハンマー装置本体１６に取り付けられたバルブ２によって、２つのチャンバ空間６、７に分割される。軸棒５は、ハンマー装置本体１６の内面に対してシールされる２つのフランジ部分８、１２を有し、フランジ部分８、１２は、ハンマー装置本体１６の内部空間を、チャンバＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４に更に分割する。これらのチャンバに、ガスを充填するのがよい。液圧流体は、制御された状態で、バルブ１によってチャンバ空間６、７に流入し、戻り流れとしてチャンバ空間６、７から流出する。

ハンマー装置は、下方に衝撃を加えるユニットとして機能し、圧力をバルブ１からチャンバ空間６に差し向けることによって、ハンマーピストン３を上方に持ち上げる。それと同時に、圧力流体を、チャンバ空間７からバルブ１に通して噴出させる。ハンマーピストン３を持ち上げるとき、チャンバＫ１内のガスが圧縮されると同時にチャンバＫ２内のガスも圧縮され、軸棒５は僅かに上昇する。ハンマー装置は、軸棒５の下端部が衝撃対象に取付けられるように、作業機械によって対象に押し付けられ又は押し付けられた状態にされる。チャンバＫ１の圧力を調節すると、バルブの１の機能は、チャンバ空間６への供給をブロックするように変化する。それと同時に、チャンバ空間６とチャンバ空間７の間のリング形バルブ２を開放し、チャンバＫ１、Ｋ２のガス圧力により、ハンマーピストン３を下方に急に押し、軸棒５のフランジ８に衝撃を加える。バルブ２は、急に縮小するチャンバ空間６からそれに対応して拡大するチャンバ空間７に、液圧流体を流す。チャンバ空間７は、チャンバ空間６が縮小する比率と同じ比率で拡大し、一部の液圧流体は、バルブ１を通って流体容器に戻るが、大部分の液圧流体は、バルブ２を通ってチャンバ空間７へ移動する。ハンマーピストン３は、フランジ８に衝撃を加えた後、ハンマープランジャー３の移動の遊びが終了する。ハンマーピストン３が、チャンバ空間６に差し向けられる圧力によって再び持ち上げられると、ハンマー装置は再び衝撃を加える。

バルブ１を制御してチャンバ空間７内へ差し向けられた液圧により、ハンマーピストン３を下方に差し向け、それと同時に、ハンマーピストン３は、チャンバＫ３、Ｋ４内のガスを圧縮して高圧にして、衝撃のための負荷エネルギーにすることによって、上方への衝撃が起こる。しかしながら、ハンマー方向を変える前、チャンバＫ１内のガスの大部分をチャンバＫ３に導入する必要がある。このことは、ハンマーピストン３を高く差し向けて、高い圧力をチャンバＫ１に差し向けることによって行われ、通常の使用よりも高い圧力で開くように構成されたバルブ１０が開き、チャンバＫ１内のガスの大部分を、軸棒５のアーム側からチャンバＫ３に移動させる。このようにして、必要とされる大容量のガスがチャンバＫ３内に充填される。ハンマー方向が反転すると、それに応じて、ガスは一定の圧力で開くバルブ１１を通ってチャンバＫ１に戻される。

本発明によるバルブ２が、図３及び図４に示されており、本実施例において、バルブ２は、孔を有する閉鎖リングを含むバルブであり、閉鎖リングは、それをハンマー装置本体１６に取り付けられた２つの固定リング２３、２４の間で回転させることによって制御される。固定リング２３、２４において、孔は、閉鎖リングの孔と同じように、互いから同じ距離になるように分配されている。バルブ２は、閉鎖リングが回転して孔が同じ位置になることによって開く。バルブ２は、閉鎖リングが回転して閉鎖リングの孔の間のネック部が固定リングの孔の位置にあると閉じる。

図４は、上側の固定リング２４を示し、上側の固定リング２４は、実線で示す孔（円）を有する。閉鎖リングの孔は、１つおきに破線で示されている。バルブ２は、図４の断面図では、閉じている。閉鎖リングは、部材２２のところに配置された複動液圧シリンダ２５によって回転し、複動液圧シリンダは、アーム２８によって、閉鎖リングをリング２３、２４の間で回転させるように構成される。全てのリングの摺動面は研磨されており、漏れが最小になるように厳密な嵌め合いで互いに当接するように配置されている。バルブの開放を急速に行うことができ、圧力衝撃も、バルブの周囲だけに限定される。

図５は、図２のハンマー装置の変形例の装置を示し、変形例の装置は、一方向に衝撃を加える。チャンバＫ１、Ｋ２は、ガス空間として機能する。バルブ１０、１１は、不要である。

図６は、下方に衝撃を加えるパーカッションハンマーを示し、このパーカッションハンマーに本発明によるバルブが適用されている。ハンマーピストン３のハンマリング動作時のバルブ２の孔による流動損失は、本質的に公知の構造よりも少なく、公知の構造では、液体は、配管を通ってシリンダから急速に除去する必要があり、バルブの抵抗も存在する。ハンマーピストン３はツール２７に直接衝撃を加える。

Claims (8)

1. 液圧装置の圧力流体で機能するハンマー装置であって、
   作業機械に取り付けることができる本体（１６、１９）を有し、
   ハンマー質量体（３）が、作業機械に対して静止したり移動したりするように構成され、
   圧力流体をリング形の第１のチャンバ空間（６）へ差し向けることによって、前記ハンマー質量体を液圧によりハンマー位置に移動させ、前記ハンマー質量体（３）がハンマー位置に移動したとき、前記ハンマー質量体（３）は、その第１の側に位置するチャンバ空間（Ｋ１）内のガスを圧縮し、
   ハンマー要素（５、２７）への前記ハンマー質量体（３）のハンマー移動を行うために、前記第１のチャンバ空間（６）への液圧流れをブロックし、且つ、バルブ（２）により前記第１のチャンバ空間（６）からの圧力流体の流出を可能にし、
   圧力流体を前記第１のチャンバ空間（６）から急速に排出するために、リング形の第２のチャンバ空間（７）が、前記第１のチャンバ空間（６）の延長部であるように構成され、閉鎖リングを有するリング形の前記バルブ（２）が、前記第１のチャンバ空間（６）と前記第２のチャンバ空間（７）の間に位置し、前記バルブ（２）のポートは、前記閉鎖リングに設けられた一群の孔からなり、
   衝撃中、前記ハンマー質量体（３）の移動によって、前記第１のチャンバ空間（６）及び前記第２のチャンバ空間（７）の容積が変化するとき、圧力流体は、前記第１のチャンバ空間（６）から前記バルブ（２）を通って前記第２のチャンバ空間（７）に急速に移動するように構成される、ハンマー装置。
2. 衝撃中、圧力流体を受け入れる前記第２のチャンバ空間（７）は、前記第１のチャンバ空間（６）が縮小する比率と同じ比率で拡張する、請求項１に記載のハンマー装置。
3. 前記バルブ（２）は、前記ハンマー装置本体（１６）に取り付けられる要素であり、前記バルブ（２）の一群の孔は、前記一群の孔を開閉し且つ孔を有するリング形閉鎖装置を回転させることによって開閉する、請求項１に記載のハンマー装置。
4. 圧力流体を前記第１のチャンバ空間（６）に差し向けたとき、前記バルブ（２）は閉じたままであり、圧力流体のための前記第２のチャンバ空間（７）からの出口が開く、請求項１に記載のハンマー装置。
5. ２方向の衝撃を発生し、液圧装置の圧力流体で機能するハンマー装置であって、
   作業機械に取り付けることができる本体（１６、１９）を有し、
   ハンマー質量体（３）が、前記本体に対して静止したり移動したりするように構成され、
   圧力流体を、バルブ（１）により、ハンマー方向に応じてリング形の第１のチャンバ空間（６）又はリング形の第２のチャンバ空間（７）に差し向けることによって、前記ハンマー質量体を液圧によりハンマー位置に移動させ、前記ハンマー質量体（３）がハンマー位置に移動したとき、前記ハンマー質量体（３）は、その第１の側に位置するチャンバ空間（Ｋ１）又は第２の側に位置するチャンバ空間（Ｋ３）内のガスを圧縮し、
   ハンマー要素（５）への前記ハンマー質量体（３）のハンマー移動を行うために、前記第１のチャンバ空間（６）又は前記第２のチャンバ空間（７）への液圧流れをブロックし、且つ、バルブ（２）により前記第１のチャンバ空間（６）又は前記第２のチャンバ空間（７）からの圧力流体の流出を可能にし、
   圧力流体を前記第１のチャンバ空間（６）又は前記第２のチャンバ空間（７）から急速に排出するために、前記リング形の第２のチャンバ空間（７）が、前記リング形の第１のチャンバ空間（６）の延長部であるように構成され、閉鎖リングを有するリング形の前記バルブ（２）が、前記第１のチャンバ空間（６）と前記第２のチャンバ空間（７）の間に位置し、前記バルブ（２）のポートは、前記閉鎖リングに設けられた一群の孔からなり、 衝撃中、前記ハンマー質量体（３）の移動によって、前記第１のチャンバ空間（６）及び前記第２のチャンバ空間（７）の容積が変化するとき、圧力流体は、前記第１のチャンバ空間（６）から前記バルブ（２）を通って前記第２のチャンバ空間（７）に急速に移動するように構成される、ハンマー装置。
6. 衝撃中、圧力流体を受け入れる前記第２のチャンバ（７）は、前記第１のチャンバ（６）が縮小する比率と同じ比率で拡張する、請求項５に記載のハンマー装置。
7. 前記チャンバ空間（Ｋ１）内のガスは、バルブ装置（１０、１１）及び前記ハンマー質量体（３）の移動によってチャンバ空間（Ｋ３）に移動したり前記チャンバ空間（Ｋ１）に戻ったりすることができる、請求項５に記載のハンマー装置。
8. ガス空間（Ｋ２、Ｋ４）が、前記本体（１６）内に設けられ、前記チャンバ空間（Ｋ１、Ｋ３）に隣接し、前記ハンマー要素（５）のフランジ部分（１２、８）によって前記チャンバ空間（Ｋ１、Ｋ３）から分離され、
   前記ガス空間（Ｋ２、Ｋ４）は、前記ハンマー要素（５）の空衝撃を弱め、前記ハンマー要素（５）のハンマーエネルギーを蓄積するガス空間として機能する、請求項５に記載のハンマー装置。

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