JPH089943B2 - 衝撃工具のロツド引抜き用逆衝撃装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、さく岩機、はつり機などの衝撃装置に関す
るものであり、さらに詳しくいえば、さく岩機などの穿
孔ロツドを引抜くためにロツド打込み時と逆方向の衝撃
力を穿孔ロツドに与える逆衝撃装置に関するものであ
る。

従来の技術 最近は、油圧さく岩機などの開発により、鉱山、採石
場などにおける穿孔作業の能率は著しく向上しており、
穿孔およびロツド回収の平均的時間は、例えば、直径75
mm、深さ12mの作業の場合、15分程度までになつてい
る。しかし、これらのデータは、岩質の比較的均一で良
好な場所においてのものであり、穿孔現場の多くは軟弱
地盤や破砕帯、粘土層などが複雑に入り組んでいるの
で、実際の作業においては、１日１本というデータもあ
る。このように能率の悪い場合の原因は、掘削孔に掘削
壁面が崩れ落ちたり、または、掘削中、空洞に遭遇し、
掘削粉体を排出できなくなり、掘削孔を詰らせてしま
う、いわゆるジヤミングを起すことである。このような
状況下では、さく岩機などの工具に連結された油圧シリ
ンダやローラチエーンを介して連結された回転モータな
どを用いる従来の引抜き方法では、穿孔ロツドを容易に
回収することができないばかりか、ときとして、ロツド
の回収が不可能になることもあつた。

従来、岩質の悪い所での穿孔作業において、ロツド回
収作業が困難になるジヤミングを防止するため、作用工
具の送り込み力を規制したり、掘削粉体の排出を行う目
的で作用工具の上下動を頻繁に行いながら穿孔すること
が必要であつた。このような状況では、打撃時間が長く
なり、当然周囲に打撃振動が伝播する時間も長くなるた
め、掘削壁面は、崩れやすく、円筒状にはほど遠い不規
則な孔ができてしまう。しかし、掘削孔を整然とした円
筒状に仕上げることは、発破作業において計算通りの効
果を生むために重要なことであり、ジヤミングを防止す
るために不規則な孔を生ずるのは好ましくない。

また、オペレータは、とり分け、ジヤミングを予測で
きる作業環境において、作用工具の送り込み力を調整し
たり、回転力やフラツシング圧力をたえず監視すること
で前兆を予測し、それによつてジヤミングを回避する手
段を講じることが要求されていた。このような作業を要
求することは、オペレータに過重な精神的負担を与える
ものであつた。

従来の穿孔機においては、前述のジヤミング防止のた
めに種々の装置が提案され、実施もされているが、これ
らの装置は、あくまでジヤミングを防止するためのもの
であつて、ジヤミングを起こしてもロツドの回収作業が
容易に行えるならば、それらはほとんど不要なものであ
る。従つて、ジヤミングに影響されずにロツドの回収を
容易に行える装置が望まれていた。

発明が解決すべき問題点 従つて、本発明の一つの目的は、ジヤミングの影響を
受けることなく穿孔ロツドの回収を行つて穿孔作業の作
業能率の向上に寄与するさく岩機などに用いる衝撃装置
を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、穿孔機のジヤミング防止
機構を不要にするか、それを簡略にし、オペレータの精
神的負担を軽減できるさく岩機などに用いる衝撃装置を
提供することである。

以上の目的を達成するためには、ジヤミングが起つた
場合に、それに打ち勝つ作用工具の打込み方向と逆の方
向の衝撃力を簡単な機構により作用工具に自動的に与え
る手段を見出すことが必要である。

問題点を解決するための手段 本発明は前述の問題を機械ハウジングと、前記機械ハ
ウジングの前部に配設されたフロントヘツドキヤツプ
と、前記機械ハウジング内を前後に往復運動する主ピス
トンと、前記主ピストンの前方に配設されて前進および
後進位置制限面のある異径部を有し前記主ピストンの前
進運動による衝撃を受けるシヤンクロツドとを具備する
衝撃工具において、前記シヤンクロツドの異径部と前記
フロントヘツドキヤツプの前方端との間に配置され、加
圧非圧縮性流体を封入できる緩衝室と、前記緩衝室と連
結されたアキユムレータと、前記シヤンクロツドの異径
部の前方に前記シャンクロッド上を摺動可能に装着さ
れ、前記緩衝室の一部を構成し、前記緩衝室に生じる圧
力を前記シヤンクロツドに伝達する副ピストンを備え、
前記緩衝室に加圧非圧縮性流体を封入した状態で前記シ
ヤンクロツドに前記主ピストンが打撃衝撃を加えた後
に、該打撃衝撃と逆方向の衝撃前記シャンクロッドの異
径部の前方にを与える、ロツド引抜き用逆衝撃装置を設
けることによつて解決した。

作 用 この構成は、シヤンクロツド、ロツド、ピツトなどの
作用工具に衝撃パルスを圧縮方向と引張り方向に交互に
与えることであり、従来、困難であつたロツド回収を短
時間のうちに容易に行うことを可能にする。このこと
は、大巾な作業時間の短縮をもたらす。

実施例 この発明の前述の目的およびその他の目的はこの発明
の一実施例を示している添附図面についてなされる次の
説明から理解できるであろう。この実施例は、単にこの
発明を説明するためのものであつて実施例のいろいろな
変形はこの発明の範囲内で可能である。

第１図および第２図を参照すると、公知のさく岩機の
機械ハウジング10がフロントヘツド11、ギヤハウジング
12、シリンダケース13、および主ピストンシリンダー14
を含むものとして示されている。主ピストン15は、主ピ
ストンシリンダ14内を流体圧によつて往復運動する。こ
の主ピストン15は、衝突面15aを有し、前進運動でシヤ
ンクロツド（アンビル素子）17に衝撃を与えるように配
置されている。シヤンクロツド17は、主ピストンとの衝
突面17aと、さく岩機に対する後退位置を限定する面17b
と、同じく前進位置を限定する面17cを有する異径部17d
を備えている。また、シヤンクロツド17には、スリーブ
18を介して穿孔ロツド19aが接続されており、最前部穿
孔ロツド19bにはビツト20が接続されている。（第２
図） 回転チヤツク21がチヤツクドライバー22と一緒に回転
するように接続されており、このチヤツクドライバー22
は、リングギヤ22aを有して、図示されていない駆動源
に接続されているギヤとかみ合つている。また回転チヤ
ツク21は、機械ハウジング10内で軸線方向に移動できな
いように配置され、スプラインによつてシヤンクロツド
17とかみ合つている。従つて、シヤンクロツド17は、駆
動源からの作用によつて強制的に回転されるとともに、
回転チヤツク21に対し、軸線方向に可動である。チヤツ
クドライバー22はベアリング23と、スラストベアリング
24で、機械ハウジング10内の定位置で回転するように軸
受され、円筒状内面にはシヤンクロツド17のさく岩機内
における後退位置を限定するスラストベアリング部材25
が圧入されている。

緩衝室28の一部を構成する機械フロントハウジング30
は、フロントヘツドキヤツプ31、およびリバースシリン
ダ32を含む（第１図）。緩衝室28は、通路34a,環状室3
5、通路36、導管37を介して切換弁38に接続されてい
る。切換弁38は、加圧非圧縮性流体源にチエツク弁43を
介して接続されている導管39と、タンクに接続されてい
る導管40とに導管37を選択的に接続できる。チエツク弁
43は、流体源から切換弁38への流れは通すがその逆を許
さない。

アキユームレータ42は、通路41、環状室35、通路34b
を介して、常時緩衝室28に接続されている。

リバースシリンダ32は、小径円筒内面部、および大径
円筒内面部を有し、フロントヘツドキヤツプ31の内側に
液密に固着されている。大径円筒内面部の前方部分の内
面および小径円筒内面部の後方端面部は、緩衝室28の一
部を構成している。なお、大径円筒内面部の最前部には
加圧流体源およびアキユムレータ42に連接するための通
路34aおよび34bが穿設されている。

副ピストン33は、それぞれがリバースシリンダ32の小
径円筒内面部および大径円筒内面部と液密に摺動可能な
小径円筒外面部および大径円筒外面部を有し、シヤンク
ロツド17の異径部17dの前方にシヤンクロツド上を摺動
可能にかつ前進位置限定面17cに当接可能に装着されて
いる。本実施例においては、副ピストン33の大径円筒外
面部の前方端面は段状に形成され、ピストン面33aを構
成するとともに、副ピストン33が前進するとき、リバー
スシリンダ32の小径円筒内面部の後方端面部に段状部の
一部が当接し、それにより副ピストン33の前進位置が限
定されるものになつている。副ピストン33の小径円筒外
面とピストン面33aを含む段状部とは緩衝室28の一部を
構成する。前述のように副ピストン33の大径外面部に段
状部を設ける代りに、リバースシリンダ32の後端部に段
状部を設けてもよいことは明らかである。

ピストン面33aは、緩衝室28内に加圧非圧縮性流体が
導入されたとき、加圧非圧縮性流体の圧力を受けて、シ
ヤンクロツドに沿つてリバースシリンダ32に対し後方へ
移動する。ピストン面33aを含む前記段状部の前方部分
がリバースシリンダ32の小径円筒内面部の後方端面に当
接しているとき、ピストン面33aに対し、加圧非圧縮性
流体源からの圧油によつて加えられる力は、ジヤミング
の起つたときにさく岩機45（第３図参照）にそれを後方
へ移動させるように加えられる引張り力によつて生ずる
反力の最大値よりも大きくなるように設計される。

さく岩機の機械ハウジング10内の空所16には、図示さ
れていないルブリケータに通じる導管が接続されてお
り、さく岩機の作動中圧縮空気でオイルミストを供給し
ている。従つて、圧縮空気は、各摺動部材の潤滑を行な
つた後に副ピストン33の内面と、シヤンクロツド17の外
面に間隙から排出される。このことは同時に、ハウジン
グ10内の空所を一定の圧力に保つことであり、外部から
のダスト進入を防いでいる。

第３図を参照すると、さく岩機45は、穿孔機本体47の
ドリルガイド46上を前後移動するようにフイードモータ
48を介して、エンドレスチエーンで接続されている。

さく岩機における逆衝撃装置の作用を図面について、
次に説明する。穿孔終了後第２図に示した状態におい
て、さく岩機を後方へ移動させるために、引張り力がさ
く岩機の機械ハウジング10、フロントヘツドキヤツプ3
1、リバースシリンダ32、副ピストン33を介して、シヤ
ンクロツド異径部の面17cに作用する。緩衝室28は、タ
ンクポートに接続されており、副ピストン33および、シ
ヤンクロツド17は、ともに、さく岩機に対して最も前進
した位置にある。つまり、シヤンクロツドの衝突面17a
は、主ピストンの衝突面15aが、その往復運動サイクル
で位置する最前部より、さらに前方に位置する。従つ
て、主ピストン15は、シヤンクロツド17を打撃できな
い。このことは従来のさく岩機と同じである。

さて、さく岩機に加えられる引張り力で、穿孔ロツド
19を引き上げることが不可能になつたとき、つまりジヤ
ミングが起こつたとき、導管37と導管39を接続するよう
に切換弁38を切換えると、加圧流非圧縮性体源から供給
される圧油は、緩衝室28に入り、アキユムレータ42を加
圧する。次いで緩衝室を構成している副ピストンのピス
トン面33aの一部に作用する流体圧が、さく岩機を後方
へ移動するように加えられている引張り力よりも、大き
くなるような値になつたとき、副ピストン33、シヤンク
ロツド17を除くさく岩機は、前方つまり、穿孔ロツド側
に移動を開始し、第4a図に示されたようにベアリング部
材25の面25aをシヤンクロツド面17bと接触させる。この
とき、シヤンクロツドの衝突面17aは主ピストン15の穿
孔作業における通常の打撃位置にある。この状態で主ピ
ストンを作動させると、主ピストン15は、第4b図に示す
ようにシヤンクロツド衝突面17aを打撃し、次いで、後
退運動に移る。シヤンクロツド17は、スリーブ18、穿孔
ロツド19、ピツト20および副ピストン33を伴なつて前方
へ移動する。このとき緩衝室の圧油は、通路41を通り、
アキユムレータ42内に入る。アキユムレータ42は、シヤ
ンクロツド17に伝えられた打撃エネルギーを、副ピスト
ン33を介して、有効に吸収する。従つて、副ピストン33
は徐々に減速し、次いで停止する。

一方、さく岩機の機械ハウジングに加えられていた引
張り力は、シヤンクロツド面17bが、ベアリング部材の
面25aを離れた瞬間、つまりさく岩ビツト20の後部面20a
が、掘削孔を詰まらせていた物体を離れた瞬間に、均衡
を保つていた反力を失ない、さく岩機を後方へ移動させ
る。従つて、副ピストン33が前進運動を停止したとき、
アキユムレータ42は、副ピストン33を瞬間的に後方へ打
ち出すように蓄圧していた圧油を緩衝室28に送り出す。
副ピストン33は、シヤンクロツド17、スリーブ18、穿孔
ビツト20を伴ない、瞬間的に後方へ移動し、穿孔ビツト
面20aが掘削孔に詰つていた物体を打撃した後、第4c図
に見られるようにシヤンクロツド面17bを、ベアリング
部材面25aに固定させることで、その運動を停止し、次
の主ピストン打撃を待つ。

逆衝撃装置の作動を停止させるときは、導管37と40が
通じるように切換弁38を切換える。従つて、アキユムレ
ータに蓄圧されていた油は、タンクに戻されると同時
に、副ピストン33の後端面に作用しているルブリケータ
供給圧力により、副ピストン33が前進することで、緩衝
室内の油もタンクに戻される。そして、副ピストンは、
面33aの一部がリバースシリンダ32に接する位置で停止
し、従来のさく岩機と同様の穿孔作業を可能にする。

発明の効果 本発明によれば、岩質の悪い穿孔作業であつても、ジ
ヤミングを気にせずに一気に穿孔を行い、ロツドを回収
できるので、総打撃時間を大幅に短縮でき、同時に、掘
削壁などの周辺に与える打撃振動時間も短縮されること
から、比較的頑丈な掘削壁面を残すことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による衝撃工具用逆衝撃装置の縦断面
図、 第２図は、本発明による衝撃工具用逆衝撃装置を組込ん
ださく岩機の縦断面図と逆衝撃装置への流体供給回路
図、 第３図は、従来のさく岩機を操作室を含めて概観的に示
した略図である。 第4a図は、ジヤミングが起つたとき、緩衝室に加圧流体
源の接続された後に油圧が十分に上昇したときの本発明
による逆衝撃装置の作動状態を示す図、 第4b図は、第4a図に示した状態の後に、主ピストンによ
つてシヤンクロツドに衝撃の加えられた後の本発明によ
る逆衝撃装置の作動状態を示す図、 第4c図は、第2b図に示した状態に続いてアキユムレータ
に蓄えられた圧力により、逆衝撃を発生し、シヤンクロ
ツドを上昇させた後の本発明による逆衝撃装置の作動状
態を示す図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械ハウジングと、前記機械ハウジングの
   前部に配設されたフロントヘッドキャップと、前記機械
   ハウジング内に前後に往復運動する主ピストンと、前記
   主ピストンの前方に配設されて前進および後進位置制限
   面のある異径部を有し前記主ピストンの前進運動による
   衝撃を受けるシャンクロッドとを具備する衝撃工具にお
   いて、 前記シャンクロッドの異径部と前記フロントヘッドキャ
   ップの前方端との間に配置され、加圧非圧縮性流体を封
   入できる緩衝室と、 前記緩衝室に連結されたアキュムレータと、 前記シャンクロッドの異径部の前方に前記シャンクロッ
   ド上を摺動可能に装着され、前記緩衝室の一部を構成
   し、前記緩衝室に生じる圧力を前記シャンクロッドに伝
   達する副ピストンを備え、前記緩衝室に加圧非圧縮性流
   体を封入した状態で前記シャンクロッドに前記主ピスト
   ンが打撃衝撃を加えた後に、該打撃衝撃と逆方向の衝撃
   を前記シャンクロッドの異径部の前方に与える衝撃工具
   のロッド引抜き用逆衝撃装置。
2. 【請求項２】前記副ピストンが前記シャンクロッドの異
   径部の前進位置制限面に接合可能な後方端面と、前方小
   径外面部と後方大径外面部とを有する中空準円筒形であ
   る特許請求の範囲第１項に記載の衝撃工具のロッド引抜
   き用逆衝撃装置。
3. 【請求項３】前記緩衝室は、前記副ピストンの前方小径
   外面部と後方大径外面部とをそれぞれ液密に摺動可能に
   受ける前方小径内面部と後方大径内面部とを有する中空
   準円筒形であって前記フロントヘッドキャップの内面に
   液密に固着されたリバースシリンダの小径内面部と大径
   内面部との遷移部分と、前記副ピストンの小径外面部と
   大径外面部との遷移部分とによって形成されることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項に記載の衝撃工具のロッ
   ド引抜き用逆衝撃装置。
4. 【請求項４】前記副ピストンの大径外面部の前方端面が
   前記副ピストン面となっていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の衝撃工
   具のロッド引抜き用逆衝撃装置。
5. 【請求項５】前記緩衝室は、加圧非圧縮性流体供給源に
   選択的に接続できることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第４項のいずれかに記載の衝撃工具のロッド
   引抜き用逆衝撃装置。