JPH0355174A

JPH0355174A - 衝撃動装置

Info

Publication number: JPH0355174A
Application number: JP19194389A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Yamanaka; 山中　孝信
Original assignee: Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-07-25
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1991-03-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、油圧バワーショヘル等の先端に取り付け、
コンクリート構造物の解体、岩石の破砕、岩盤掘削等に
用いる油圧作動の衝撃動工具や杭打機などに利用する衝
撃動装置に関するものである。

〔従来の技術］油圧作動の衝撃動工具は、大きく分けるとアキュムレー
夕方式とガス方式に二分される。

アキュムレータ方式は、ピストンが上昇する時、アヰユ
ムレータに油を蓄積しておいて、打撃行程でそれを放出
してピストンを加速する方式である。

３ガス方式は、ピス１・ンが油圧によって上昇するとき、
ピストン上方のガスを圧縮することによりエネルギーを
蓄積し、打撃行程では、ガスの膨張するエネルギーを利
用してピストンを加速する方式で特公昭５４−３２１９
２号公報にこの方式が示されている。

第１４図は上記公報に記載された公知のガス方式の衝撃
動工具を示すもので、１ば下端にチゼルなどの工具２を
進退自在に装着したシリンダである。

このシリンダ１内には、中問部に大径部３を有し、下降
時に該工具２を打撃するピス１・ン４を嵌装し、シリン
ダ１の上部には上昇したピス１・ン４の上面にガス圧を
加えるガスを封入した上室５を設ける。

また、ピストン４の大径部３の上下の小径部とシリンダ
１の内周の間には中室６と下室７を設ける。

８はシリンダ１の側部に設けた弁室で、この弁室内には
中央に連通孔９を有する弁体１０を嵌装してある。

Ａ上記弁室８の上下と中室６および下室７の下部とはそれ
ぞれ油路１４、１６で連通させ、シリンダ１の中間部と
弁室８の中間部も油路１５と同波路の途中から分岐した
油路で連通させる。

また、弁室８の上部と下部寄りには排油口１１と給油口
１２を連通させ、この給油口１２に通じる油路を弁体１
０を押下するプランジャ１３の後部に連通させる。

この公知の衝撃動工具は弁体１０が、第１４図のように
下限にあるとき給油口１２からの油圧が油路１６を経て
下室７に加わり、中室６が排油口１１に通じているので
ピストン４が上昇して上室５内のガスを圧縮する。

ピストン４の上昇により大径部３の下端が油路１５より
上になると、給油口１２が弁体１０を押上げる油路に通
し、油圧の作用で弁体１０が上昇して、下室７が弁体１
０の連通孔９により排油口１１に通じるので、上室５の
ガス圧によりピストン４が下降し、工具２を打撃する作
用を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の作用を行う従来の衝撃動工具は、ピストン４の打
撃工程において、前記のように弁体１０が上昇して下室
７を排油口１１に通しているため、ピストン４が工具２
を打撃した直後に激しく反発したとき、下室７の容積の
急激な拡大により下室内の圧力が急激に低下し、作動油
の中に含まれている気泡が急速に威長する、いわゆるキ
ャビテーション現象が発生する。

つぎに弁体１０が下降して圧油が下室７に流入し、下室
の圧力が上昇すると、この威長した気泡が瞬間的に崩壊
して非常に高い圧力と衝撃波を発生する。

この現象が一分間に数百回繰り返されるので、衝撃動工
具を長期間使用するとピストン４とシリンダ１の内面に
壊食（エロージゴン）が生しる。

この発明は、上記のようなキャビテーション現象の発生
を防止し、ピストン４とシリンダ１の表面に発生する壊
食（エロージョン）を無くすることを目的とするもので
ある。

また、筒状部材がピストンの大径部に対して下降または
上昇したときの衝撃を緩衝するクッション作用を得るこ
とも目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達威するために、この発明は、シリンダ内
に、中間部に大径部を有するピストンを嵌装し、ピスト
ンの大径部の下部におけるシリンダの内周には下室を設
け、油圧あるいは油圧とガス圧によるピストンの昇降と
、ピストンの昇降に伴う油圧の切換えにより弁体を昇降
させるようにした装置において、ピストンの下室に臨む
部分の外側に、ピストンの下降時にピストンとともに下
降し、ピストンが工具を打撃した直後にピストンが急激
に反発して上昇しても、慣性で下向きに運動して、ピス
トンの反発による下室の急激な容積変化を緩和し、下室
の急激な圧力低下を緩和する筒状部材を昇降自在にはめ
たものである。

また、ピストンの大径部の外側に筒状部材を昇降自在に
はめ、筒状部材の下部には、上記大径部の下側段部に係
合する内向突部を設けたものや、ピストンの大径部の下
側に筒状部材を摺動自在に７はめて、ピストンの下降時に大径部が筒状部材を押し下
げるようにしたものがある。

さらに、ピストン内に下室に連通ずる圧力調整室を設け
、この圧力調整室内に昇降部材をはめ込んで、ピストン
の下降時は昇降部材が圧力調整室内の上限位置となるよ
うにしたものもある。

〔作用〕

この発明は上記の構或であるから、弁体が下限にあり、
ピストンが下降位故にあるとき給油口と下室が連通し、
中室は排油口に連通ずるからピストンは上昇し、上室の
ガスを圧縮する。

ピストンの上昇途中で弁体が油圧により上昇して下室が
弁体の連通孔により排油口に通しると、上室のガス圧に
よりピストンが急激に下降し、工具を打撃する。

ピストンが工具を打撃してその反発力によりピストンが
上昇したときも、ピス］・ンの外側の筒状部材は慣性に
より下向きに動いて、下室の急激な容積変化をなくすの
で、ピストン反発による急激な圧力低下はなく、従って
下室内の圧油中の気泡８は或長せずキャビテーションは発生しない。

また、ピストン内に圧力調整室を設けたものではピスト
ンが工具を打撃してその反発力によりピストンが上昇し
たとき、圧力調整室内の昇降部材が同調整室内を下降し
て同調整室内下部の油を下室内に押し出すことにより下
室内の急激な圧力低下を緩和してキャビテーションの発
生を防止する。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は第１の実施例を示すもので、ピス
トン４の大径部３が若干小径となり、その外側番こ摺動
自在にはまる円筒状の筒状部材２１があり、この部材２
１の下端に全周に亘る内向突部２３を一体に形威した点
以外は第１３図の従来例と同一であるから同一の符号を
付けて説明は省略する。

この実施例においてもその作用は第１３図の従来例とほ
ぼ同一であるが、ピストン４が下降して．工具２を打撃
した直後の作用が異なる。

すなわち、下室７が排油口１１に連通して、ピストン４
が上室５のガス圧により下降するさいは、ピストン４の
大径部３と筒状部材２１とは第２図のように一体となっ
て下降し、工具２の上端を打撃する。

上記の打撃のさいの反発力によりビス１・ン４は急激に
上昇するが、大径部３の外側の筒状部材２１はピストン
４に対し、分離して可動であるためいままでの慣性によ
り下向きに運動し、ピストン４が上昇したとき筒状部材
２１は第３図のようにピストン４から離れる。

従ってピストン４の反発による下室７の容積増加分を筒
状部材２１の下降運動によって吸収することになり、ピ
ストン４の打撃直後の下室７の容積拡大率は小さくなる
ので負圧発生現象はきわめて小さくなりキャビテーショ
ンの発生をおさえる。

上記のように打撃直後には筒状部材２１がピストン４と
若干離れるが、下室７が給油口１２番こ通して圧油が下
室７に流入し始めると、その圧力により筒状部拐２１も
押し上げられる。

従って、筒状部材２１はその内向突部２３が大径部３の
下端に接するまで上昇してピストン４と一体となりさら
に上昇し、つぎに下降して工具２を打撃するまでは大径
部３と筒状部材２１は一体となって運動する。

第４図に示す第２の実施例はピストン４の大径部３を短
くしてフランジ状とし、筒状部材２１の上端が大径部３
に接触するようにしたものでその他の部分の構戒や作用
は第１の実施例と同じである。

また、第５図に示す第３の実施例は油圧回路が前記各実
施例と若干異なる。

そのため、大径部３が長くなり筒状部材２１の外周に周
溝２４を設けてある。

この実施例の場合もピストン４が工具２を打撃して反発
したとき、筒状部材２１が大径部３から離れて下室７の
急激な圧力低下を防止する。

第６図に示す第４の実施例では、ピストン４の内部に圧
力調整室２５を設け、この室２５内に昇降部材２６を設
け、室２５の下端を油路２７により下室７に連通させ、
室２５の上端は油路２８により中室６に連通させる。

１ ■ その他の弁機構や油圧回路は第４図のものと同しである
。

この実施例の場合、ピストン４の下降開始時は昇降部材
２６は第６図のように圧力調整室２５内の上限にあり、
圧油は室２５内に充満している。

ピストン４が工具２を打撃して反発すると、室２５内の
昇降部材２６の慣性による室２５内での下降運動および
下室７内の圧力低下などの作用で室２５内の油が油路２
７を通って下室７内に放出される。

このため、下室７内の急激な圧力低下はおさえられキャ
ビテーションの発生は防止される。

なお、この実施例の場合は、ピストン４の上端から圧力
調整室２５に通じる縦孔を設け、この縦孔を利用して昇
降部材２６を室２５内に嵌装したのち、縦孔にネジ栓を
ネジ込むことにより閉鎖する。

以上の各実施例は主としてガス方式の衝撃動工具につい
て述べたが、第７図に示す第５実施例はアキュムレー夕
方式の実施例である。

１？この図において、２Ｓはアキュムレー夕、３０は油圧切
換弁で、この弁３０の作動により上室５、中室６、下室
７への油圧回路を切換えることによってピストン４を昇
降させるもので、この図では、第１実施例と同様にピス
トン４の大径部３の外側に筒状部材２１をはめ、同部材
２１の下端に内向突部２３を設けているが、第２、第３
、第４などの実施例を用いることもできる。

第８図は筒状部材２１の上端を受ける鍔３２を大径部３
の上端に一体に設け、ピストン４に対して上昇した筒状
部材２１の上端が鍔３２に衝突することにより、内向突
部２３と大径部３の下端は衝突しないようにしたもので
、他は第ｌ図と同じである。

上記の構戒により内向突部２３の上端と筒状部材２１の
下端内周部における亀裂の発生が防止できる。

第９図の１、■は第８図に示すものにおいて、大径部３
の下方のピストン４の外周に周溝３４を設けたものであ
る。

上記の構或により、筒状部材２１がピストン４に対して
下降したとき、第９図Ｈのように周溝３４と内向突部２
３の間に間隙３５が形威されるので、クッション室３６
に油が十分に供給される。

第１０図の■、■は、第９図と同じ作用効果を有するも
ので、筒状部材２１の一部に連通孔３７を設けて第１０
図■のように筒状部材２１がピストン４に対して下降し
たとき連通孔３７によりクッション室３６に油を吸い込
む。

第１１図の実施例は鰐３２の下半部を小径段部３８とし
、筒状部材２１の上端内周に凹入段部３９を設けて筒状
部材２１がピストン４に対して下降したとき、凹人段部
３９内に油が入り、筒状部材２１の上昇時にクッシａン
として働く。

ピストン４が大型となり、これに伴って筒状部材２１の
質量が増大してくると、筒状部材２１の慣性が大きくな
り、下降時に筒状部材２１の下降量が大きくなって作動
に悪影響をおよぼすようになる。

このような問題を解決するためには、第１２図のように
筒状部材２１の上端内周に内向突部４０を設けて筒状部
材２１の下降量を制限するとよい。

なお、以上の各実施例においては説明を簡略にするため
に、シリンダ内に直接ピストンを嵌装した構造を示して
いるが、この発明におけるシリンダとは、直接ピストン
を内挿したプッシュ部と、このプッシュ部を内装するシ
リンダ部とに分割した構造のものを含むこと勿論である
。

また上記各実施例は下室が排油口と連通ずる方式の衝撃
動工具を示したが、この発明はその他に、第１３図のよ
うにピストンの下降時に、下室が給油口と連通している
方式の衝撃動工具についても全く同様に実施できる。

すなわちこの実施例においては給油口１２は下室７とア
キュムレーク２９にも連通し、中室６は排油口１１に連
通している。

この場合、ピストン４の上端に鍔４１を設け、その上部
に筒状の弁体１０を接触させて、ピストン４の上端の鍔
４１と弁体１０により油圧回路を切替えてピストンを昇
降させるものであり、筒状１５部材２１によって、工具２の打撃直後のピストン反撥に
よる下室７の容積の急増を抑え、キャビテーションの発
生を防止する。

また、上記各実施例のような衝撃動工具以外の例えば杭
打ち機のような下降行程において、対象物に打撃を加え
て何等かの仕事を行う装置に広く利用できる。

〔発明の効果〕

この発明は前記のように、シリンダ内に嵌装したピスト
ンの、シリンダ下室に臨む部分の外側に、ピストンの下
降時にピストンとともに下降し、ピストンの瞬間的な上
昇時にはピストンから分離して慣性で下方に運動し、下
室の急激な容積変化をおさえて下室の急激な圧力低下を
緩和する筒状部材を昇降自在にはめたことにより、ピス
トンの下降時には大径部と筒状部材とが一体となって下
降し、下限に達して仕事を行いその反発でピストンが急
上昇したさい、筒状部材の上昇が若干遅れることにより
、下室の急激な容積増加を阻止するので、キャビテーシ
ョンの発生を防止する効果があｌ６る。

そのため、ピストンやシリンダの損傷が著しく減少し、
衝撃動工具の耐久性が向上する。

また、ピストンが或る程度上昇したのちは油圧により筒
状部材が押し上げられて大径部と一体となって運動する
ので、ピストンの運動に影響を与えることなくピストン
の往復運動が円滑に行われる効果もある。

さらに、この発明はピストンの大径部やその下部に筒状
部材をはめるだけで他の油路や弁機構などは従来通りで
よいので構造が簡単であるなどの効果がある。

さらに、ピストン内にシリンダの下室に連通ずる圧力調
整室を設け、この圧力調整室内に昇降部材をはめ込んで
、ピストンの下降時は昇降部材が圧力調整室の上限位置
となるようにしたものにおいても、ピストンの反発時に
おける昇降部材の慣性下降により圧力調整室内の油を下
室へ供給し、前記筒状部材の場合と同様に下室内の急激
な圧力低下を防止してキャビテーションを防止でき、筒
状部材がピストンの大径部に対して下降または上昇した
ときの衝撃を緩衝するクッション作用を得ることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す縦断正面図、第２図、
第３図は同上の作用を示す各状態の要部縦断拡大正面図
、第４図ないし第７図および第８図、第９図■、■、第
１０図■、■、第ｌ１図１，ＩＩ、第１２図、第１３図
は他の各実施例を示す縦断正面図、第１４図は従来装置
の縦断正面図である。１・・・・・・シリンダ、　　　　３・・・・・・大径
部、４・・・・・・ピストン、　　　　５・・・・・・
上室、６・・・・・・中室、　　　　　７・・・・・・
下室、８・・・・・・弁室、　　　　　１０・・・・・
・弁体、１１・・・・・・排油口、　　　１２・・・・
・・給油口、２１・・・・・・筒状部材、　　２３・・
・・・・内向突部、２５・・・・・・圧力調整室、　２
６・・・・・・昇降部材。特開乎３５５１７４（９）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダ内に、大径部を有するピストンを嵌装し
、ピストンの大径部の下部におけるシリンダの内周には
下室を設け、油圧あるいは油圧とガス圧によるピストン
の昇降と、ピストンの昇降に伴う油圧の切換えにより弁
体を昇降させるようにした装置において、ピストンの下
室に臨む部分の外側に、ピストンの下降時にピストンと
ともに下降し、ピストンの反発時には、ピストンから分
離し、その後再度ピストンとともに上昇する筒状部材を
昇降自在にはめた衝撃動装置。
（２）ピストンの大径部の外側に筒状部材を昇降自在に
はめ、ピストンの下降時に大径部が筒状部材を押し下げ
るようにした請求項（１）記載の衝撃動装置。
（３）ピストンの大径部の外側に筒状部材を昇降自在に
はめ、筒状部材の下部には、上記大径部の下側段部に係
合する内向突部を設けた請求項（１）記載の衝撃動装置
。
（４）上記ピストンの大径部の上端外周に鍔を設け、筒
状部材の内向突部が大径部の下端に当たらないようにし
た請求項（３）記載の衝撃動装置。
（５）上記ピストンの大径部の下端より若干下の部分の
ピストンの外周に周溝を設け、大径部に対して若干下降
した位置における筒状部材下端の内向突部の内周と周溝
の間に間隙が生じるようにした請求項（４）記載の衝撃
動装置。
（６）上記筒状部材の一部に、筒状部材の内向突部とピ
ストンの大径部の下端間のクッション室に流体を吸い込
ませるための連通孔を設けた請求項（４）記載の衝撃動
装置。
（７）上記ピストンの大径部上端外周の鍔の下半部を鍔
の外周より小径で、上記大径部より大径の小径段部とし
、筒状部材の上端内周には上記小径段部が嵌入する凹入
段部を設けた請求項（４）記載の衝撃動装置。
（８）シリンダ内に、大径部を有するピストンを嵌装し
、ピストンの大径部の下部におけるシリンダの内周には
下室を設け、油圧あるいは油圧とガス圧によるピストン
の昇降と、ピストンの昇降に伴う油圧の切換えにより弁
体を昇降させるようにした装置において、ピストン内に
下室に連通する圧力調整室を設け、この圧力調整室内に
昇降部材をはめ込んで、ピストンの下降時は昇降部材が
圧力調整室内の上限位置となるようにした衝撃動装置。