JPH0913869A - 電磁式打撃装置 - Google Patents
電磁式打撃装置Info
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- JPH0913869A JPH0913869A JP16102495A JP16102495A JPH0913869A JP H0913869 A JPH0913869 A JP H0913869A JP 16102495 A JP16102495 A JP 16102495A JP 16102495 A JP16102495 A JP 16102495A JP H0913869 A JPH0913869 A JP H0913869A
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- coil
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な機構でピストンの推進力を大とし、大
きな打撃力を与える。 【構成】 シリンダ２にリニアモータの固定子を設け、
ピストン３をリニアモータの可動子とする往復打撃機構
を備えた打撃装置において、リニアモータの固定子にコ
イル５を区画する強磁性体の区画部材６を設ける。磁力
線は区画部材６中を集中して流れ、ピストン３と区画部
材６との間のギャップに磁力線が集中し磁束密度が高く
なる。磁気エネルギーは、透磁率が低く磁束密度の高い
ところに蓄積される。強磁性体からなるピストン及び区
画部材の透磁率は、空気中の透磁率に比べて非常に大き
いので、磁気エネルギーの殆どがピストン３とコイル５
との間のギャップに蓄積される。この磁気エネルギー
は、区画部材６がないものと比べて極めて大であり、ピ
ストン３の推進力が大きくなる。
きな打撃力を与える。 【構成】 シリンダ２にリニアモータの固定子を設け、
ピストン３をリニアモータの可動子とする往復打撃機構
を備えた打撃装置において、リニアモータの固定子にコ
イル５を区画する強磁性体の区画部材６を設ける。磁力
線は区画部材６中を集中して流れ、ピストン３と区画部
材６との間のギャップに磁力線が集中し磁束密度が高く
なる。磁気エネルギーは、透磁率が低く磁束密度の高い
ところに蓄積される。強磁性体からなるピストン及び区
画部材の透磁率は、空気中の透磁率に比べて非常に大き
いので、磁気エネルギーの殆どがピストン３とコイル５
との間のギャップに蓄積される。この磁気エネルギー
は、区画部材６がないものと比べて極めて大であり、ピ
ストン３の推進力が大きくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、さく岩機やブレーカ等
に使用される電磁式打撃装置に関する。
に使用される電磁式打撃装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、さく岩機やブレーカ等に使用され
る打撃装置は、油圧や空圧でシリンダ内のピストンを往
復動させ、ロッドやチゼル等の工具を打撃している。空
圧式打撃装置は、機構が簡単で安価であるが、排気によ
る騒音が大きく、また、エネルギーの利用効率が１５〜
２０％と極めて低い。
る打撃装置は、油圧や空圧でシリンダ内のピストンを往
復動させ、ロッドやチゼル等の工具を打撃している。空
圧式打撃装置は、機構が簡単で安価であるが、排気によ
る騒音が大きく、また、エネルギーの利用効率が１５〜
２０％と極めて低い。
【０００３】油圧式打撃装置は、エネルギーの利用効率
が５０〜６０％程度であり、油圧式打撃装置の作動のた
めに必要なエンジンや電動機等の原動機、油圧ポンプを
含めたエネルギーの利用効率は、より低くなる。また、
作動流体の圧力源として、空圧の場合はコンプレッサ
ー、油圧の場合は原動機、油圧ポンプを設けるため、設
備が大型化する。
が５０〜６０％程度であり、油圧式打撃装置の作動のた
めに必要なエンジンや電動機等の原動機、油圧ポンプを
含めたエネルギーの利用効率は、より低くなる。また、
作動流体の圧力源として、空圧の場合はコンプレッサ
ー、油圧の場合は原動機、油圧ポンプを設けるため、設
備が大型化する。
【０００４】そこで、シリンダにリニアモータの固定子
を設け、ピストンをリニアモータの可動子とする往復打
撃機構を備えた打撃装置が提案されている。
を設け、ピストンをリニアモータの可動子とする往復打
撃機構を備えた打撃装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リニヤモータを用いた電磁式打撃装置では、さく岩機や
油圧ブレーカ等が必要とするピストンの推進力を得るこ
とは困難であり、工具を打撃する際の打撃力が不足する
という問題があった。この発明は、打撃装置におけるか
かる問題を解決するものであって、機構が簡単で必要な
設備も少なくてすみ、エネルギーの利用効率が高く且つ
十分なピストンの推進力を得ることのできる電磁式打撃
装置を提供することを目的とする。
リニヤモータを用いた電磁式打撃装置では、さく岩機や
油圧ブレーカ等が必要とするピストンの推進力を得るこ
とは困難であり、工具を打撃する際の打撃力が不足する
という問題があった。この発明は、打撃装置におけるか
かる問題を解決するものであって、機構が簡単で必要な
設備も少なくてすみ、エネルギーの利用効率が高く且つ
十分なピストンの推進力を得ることのできる電磁式打撃
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明では、シリンダ
にリニアモータの固定子を設け、ピストンをリニアモー
タの可動子とする往復打撃機構を備えた打撃装置におい
て、リニアモータの固定子にコイルを区画する強磁性体
の区画部材を設けることにより、上記課題を解決してい
る。
にリニアモータの固定子を設け、ピストンをリニアモー
タの可動子とする往復打撃機構を備えた打撃装置におい
て、リニアモータの固定子にコイルを区画する強磁性体
の区画部材を設けることにより、上記課題を解決してい
る。
【０００７】
【作用】電磁式打撃装置を駆動するとき、固定子のコイ
ルには電流が供給され、通電したコイル内には磁界が発
生してピストンを往復動させる。磁力線は、比透磁率の
大きい部分を通り易いという特徴があるので、このとき
磁力線は区画部材中を集中して流れる。従って、ピスト
ンの後端部と区画部材との間のギャップには、磁力線が
集中し、区画部材がないものと比べると磁束密度が高く
なる。
ルには電流が供給され、通電したコイル内には磁界が発
生してピストンを往復動させる。磁力線は、比透磁率の
大きい部分を通り易いという特徴があるので、このとき
磁力線は区画部材中を集中して流れる。従って、ピスト
ンの後端部と区画部材との間のギャップには、磁力線が
集中し、区画部材がないものと比べると磁束密度が高く
なる。
【０００８】磁気エネルギーは、透磁率が低く磁束密度
の高いところに蓄積される。強磁性体からなるピストン
及び区画部材の透磁率は、空気中の透磁率に比べて非常
に大きいので、磁気エネルギーの殆どがピストンとコイ
ルとの間のギャップに蓄積される。よって、ピストンと
区画部材との間のギャップにおける磁気エネルギーは、
区画部材がないものと比べて極めて大きくなり、磁気エ
ネルギーが大となれば、ピストンの推進力も大となる。
の高いところに蓄積される。強磁性体からなるピストン
及び区画部材の透磁率は、空気中の透磁率に比べて非常
に大きいので、磁気エネルギーの殆どがピストンとコイ
ルとの間のギャップに蓄積される。よって、ピストンと
区画部材との間のギャップにおける磁気エネルギーは、
区画部材がないものと比べて極めて大きくなり、磁気エ
ネルギーが大となれば、ピストンの推進力も大となる。
【０００９】このように、強磁性体の区画部材を設けた
ことにより、この電磁式打撃装置では、ピストンの推進
力が大となり、さく岩機やブレーカ等の打撃装置が必要
とする大きな打撃力が得られる。
ことにより、この電磁式打撃装置では、ピストンの推進
力が大となり、さく岩機やブレーカ等の打撃装置が必要
とする大きな打撃力が得られる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例である電磁式打撃装
置を備えたブレーカの構成の説明図、図２はピストン及
びコイルの下半部の磁力線の解析結果の説明図である。
このブレーカ１では、シリンダ２に、リニアモータの固
定子を構成する円筒状のコイル５が設けられており、そ
の内側にリニアモータの可動子となるピストン３が設け
られている。
置を備えたブレーカの構成の説明図、図２はピストン及
びコイルの下半部の磁力線の解析結果の説明図である。
このブレーカ１では、シリンダ２に、リニアモータの固
定子を構成する円筒状のコイル５が設けられており、そ
の内側にリニアモータの可動子となるピストン３が設け
られている。
【００１１】コイル５は、強磁性体の区画部材６によっ
て前後（図上左右）等間隔に５区画に区画されている。
区画部材６としては、強磁性体からなる積層板が用いら
れている。このコイル５は、制御装置１１からの制御信
号によって開閉されるスイッチ１３を介して電源１２に
接続されている。ピストン３は、前部が強磁性体からな
る大径部３Ｆ、後部が非磁性金属からなる小径部３Ｒで
構成されている。大径部３Ｆとコイル５との間にはギャ
ップＧがあり、小径部３Ｒがコイル５の後方に設けられ
た軸受８で支持されていて、ピストン３は、シリンダ２
内を前後に往復動可能になっている。シリンダ２の前方
にはチゼル４が所定距離前後摺動可能に挿着されてい
る。ピストン３の後端には、ピストン３を前方に付勢す
るばね７が装着されている。
て前後（図上左右）等間隔に５区画に区画されている。
区画部材６としては、強磁性体からなる積層板が用いら
れている。このコイル５は、制御装置１１からの制御信
号によって開閉されるスイッチ１３を介して電源１２に
接続されている。ピストン３は、前部が強磁性体からな
る大径部３Ｆ、後部が非磁性金属からなる小径部３Ｒで
構成されている。大径部３Ｆとコイル５との間にはギャ
ップＧがあり、小径部３Ｒがコイル５の後方に設けられ
た軸受８で支持されていて、ピストン３は、シリンダ２
内を前後に往復動可能になっている。シリンダ２の前方
にはチゼル４が所定距離前後摺動可能に挿着されてい
る。ピストン３の後端には、ピストン３を前方に付勢す
るばね７が装着されている。
【００１２】シリンダ２の後部には、ピストン３が前後
に往復動するときの位置を検出するため、前後に所定距
離離隔して２個の位置検出器９、１０が設けられてお
り、この位置検出器９、１０はそれぞれ制御装置１１に
接続されている。スイッチ１３が開となりコイル５に電
流が供給されていない状態では、ピストン３は、ばね７
の力で前進してチゼル４の後端面に当接する位置にあ
る。
に往復動するときの位置を検出するため、前後に所定距
離離隔して２個の位置検出器９、１０が設けられてお
り、この位置検出器９、１０はそれぞれ制御装置１１に
接続されている。スイッチ１３が開となりコイル５に電
流が供給されていない状態では、ピストン３は、ばね７
の力で前進してチゼル４の後端面に当接する位置にあ
る。
【００１３】前方の位置検出器９は、この状態のピスト
ン３の後端位置を検出して制御装置１１に信号を送出す
る。この位置検出器９からの信号を受けた制御装置１１
は、スイッチ１３に信号を送ってスイッチ１３を閉と
し、コイル５には電流が供給される。通電したコイル５
内には磁界が発生し、強磁性体からなるピストン３の大
径部３Ｆは磁化される。このとき、図２に示すように、
ピストン３の下側において、コイル５に流れる電流の向
きは、紙面の裏側から表側への向きとなっており、ピス
トン３の大径部３Ｆの後端部付近では、磁力線１４の向
きが上向きとなっている。ここでは、コイル５にはフレ
ミングの左手の法則に従って前方への力が働くので、そ
の反力としてピストン３には後方への力が働く。
ン３の後端位置を検出して制御装置１１に信号を送出す
る。この位置検出器９からの信号を受けた制御装置１１
は、スイッチ１３に信号を送ってスイッチ１３を閉と
し、コイル５には電流が供給される。通電したコイル５
内には磁界が発生し、強磁性体からなるピストン３の大
径部３Ｆは磁化される。このとき、図２に示すように、
ピストン３の下側において、コイル５に流れる電流の向
きは、紙面の裏側から表側への向きとなっており、ピス
トン３の大径部３Ｆの後端部付近では、磁力線１４の向
きが上向きとなっている。ここでは、コイル５にはフレ
ミングの左手の法則に従って前方への力が働くので、そ
の反力としてピストン３には後方への力が働く。
【００１４】後方への力が働いたピストン３は、ばね７
を圧縮しながら後退・加速する。ピストン３が後退を続
け、ピストン３の後端が後方の位置検出器１０の位置に
達すると、位置検出器１０はピストン３の後端位置を検
出して制御装置１１に信号を送出する。この位置検出器
１０からの信号を受けた制御装置１１は、スイッチ１３
に電流を遮断する信号を送ってスイッチ１３を開とし、
コイル５への電流の供給を停止する。コイル５への電流
の供給が停止されると、磁界がなくなるので、ピストン
３に働いていた後方への推力が失われ、ピストン３は、
ばね７の反力によって後退速度が減少してやがて停止す
る。
を圧縮しながら後退・加速する。ピストン３が後退を続
け、ピストン３の後端が後方の位置検出器１０の位置に
達すると、位置検出器１０はピストン３の後端位置を検
出して制御装置１１に信号を送出する。この位置検出器
１０からの信号を受けた制御装置１１は、スイッチ１３
に電流を遮断する信号を送ってスイッチ１３を開とし、
コイル５への電流の供給を停止する。コイル５への電流
の供給が停止されると、磁界がなくなるので、ピストン
３に働いていた後方への推力が失われ、ピストン３は、
ばね７の反力によって後退速度が減少してやがて停止す
る。
【００１５】その後、ピストン３は圧縮されたばね７の
力によって前進・加速され、前進したピストン３は、チ
ゼル４の後端面に打撃を与える。前方の位置検出器９
は、この状態のピストン３の後端位置を検出して制御装
置１１に信号を送出する。この位置検出器９からの信号
を受けた制御装置１１は、再びスイッチ１３を閉とし、
コイル５には電流が供給されので、ピストン３は再度後
退を開始し、以後同様のサイクルが繰り返される。
力によって前進・加速され、前進したピストン３は、チ
ゼル４の後端面に打撃を与える。前方の位置検出器９
は、この状態のピストン３の後端位置を検出して制御装
置１１に信号を送出する。この位置検出器９からの信号
を受けた制御装置１１は、再びスイッチ１３を閉とし、
コイル５には電流が供給されので、ピストン３は再度後
退を開始し、以後同様のサイクルが繰り返される。
【００１６】このサイクルにおいて、制御装置１１が後
方の位置検出器１０からの信号を受けてからスイッチ１
３に電流を遮断する信号を送るまでの時間を変更すれ
ば、ピストン３のストロークが変化して、ばね７に蓄え
られるエネルギーが変化するので、ピストン３の打撃時
の速度を制御することができる。この実施例では、ピス
トン３の後端にばね７を装着しているが、ピストン３の
後方に圧力室を設け、この圧力室にガスを封入して、ピ
ストン３の後退でガスを加圧し、このガスの反力によっ
てピストン３を前進させるように構成することもでき
る。
方の位置検出器１０からの信号を受けてからスイッチ１
３に電流を遮断する信号を送るまでの時間を変更すれ
ば、ピストン３のストロークが変化して、ばね７に蓄え
られるエネルギーが変化するので、ピストン３の打撃時
の速度を制御することができる。この実施例では、ピス
トン３の後端にばね７を装着しているが、ピストン３の
後方に圧力室を設け、この圧力室にガスを封入して、ピ
ストン３の後退でガスを加圧し、このガスの反力によっ
てピストン３を前進させるように構成することもでき
る。
【００１７】上記の電磁式打撃装置の作動において、磁
力線１４は、比透磁率の大きい部分を通り易いという特
徴があるので、図２に示すように、ピストン３の大径部
３Ｆの後端部が強磁性体の区画部材６付近にあるとき、
磁力線１４が区画部材６中を集中して流れる。従って、
ピストン３の大径部３Ｆの後端部と区画部材６との間の
ギャップＧには、磁力線１４が集中し、区画部材６がな
いものと比べると磁束密度が高くなる。
力線１４は、比透磁率の大きい部分を通り易いという特
徴があるので、図２に示すように、ピストン３の大径部
３Ｆの後端部が強磁性体の区画部材６付近にあるとき、
磁力線１４が区画部材６中を集中して流れる。従って、
ピストン３の大径部３Ｆの後端部と区画部材６との間の
ギャップＧには、磁力線１４が集中し、区画部材６がな
いものと比べると磁束密度が高くなる。
【００１８】磁気エネルギーは、次式で表され、透磁率
が低く磁束密度の高いところに蓄積れる。 Ｗ＝Ｂ2 ／（２μ） Ｗ：磁気エネルギー Ｂ：磁束密度 μ：透磁率 強磁性体からなるピストン３の大径部３Ｆ及び区画部材
６の透磁率は、空気中の透磁率に比べて非常に大きいの
で、磁気エネルギーの殆どがピストン３の大径部３Ｆの
後端部とコイル５との間のギャップＧに蓄積される。
が低く磁束密度の高いところに蓄積れる。 Ｗ＝Ｂ2 ／（２μ） Ｗ：磁気エネルギー Ｂ：磁束密度 μ：透磁率 強磁性体からなるピストン３の大径部３Ｆ及び区画部材
６の透磁率は、空気中の透磁率に比べて非常に大きいの
で、磁気エネルギーの殆どがピストン３の大径部３Ｆの
後端部とコイル５との間のギャップＧに蓄積される。
【００１９】よって、ピストン３の大径部３Ｆの後端部
と区画部材６との間のギャップＧにおける磁気エネルギ
ーは、区画部材６がないものと比べて極めて大きくなっ
ている。ピストン３の推進力は、次式で表され、磁気エ
ネルギーが大となれば、ピストン３の推進力も大とな
る。
と区画部材６との間のギャップＧにおける磁気エネルギ
ーは、区画部材６がないものと比べて極めて大きくなっ
ている。ピストン３の推進力は、次式で表され、磁気エ
ネルギーが大となれば、ピストン３の推進力も大とな
る。
【００２０】Ｆ＝∂Ｗ／∂Ｘ Ｆ：ピストンの推進力 Ｗ：磁気エネルギー Ｘ：ピストンの前後方向の変位 このように、強磁性体の区画部材６を設けたことによ
り、この電磁式打撃装置では、ピストンの推進力が大と
なり、さく岩機やブレーカ等の打撃装置が必要とする大
きな打撃力が得られている。
り、この電磁式打撃装置では、ピストンの推進力が大と
なり、さく岩機やブレーカ等の打撃装置が必要とする大
きな打撃力が得られている。
【００２１】この実施例では、コイル５は、強磁性体の
区画部材６によって前後等間隔に５区画に区画されてい
が、ピストン３の始動時の加速性をよくしたい場合に
は、コイル５前部の区画部材６の間隔を密にし、コイル
５後部の区画部材６の間隔を疎に配置する。また、ピス
トン３の推進力の変動を抑えたい場合は、区画部材６に
よるコイル５の区画数を増加させるとよい。
区画部材６によって前後等間隔に５区画に区画されてい
が、ピストン３の始動時の加速性をよくしたい場合に
は、コイル５前部の区画部材６の間隔を密にし、コイル
５後部の区画部材６の間隔を疎に配置する。また、ピス
トン３の推進力の変動を抑えたい場合は、区画部材６に
よるコイル５の区画数を増加させるとよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電磁式打
撃装置は、機構が簡単で必要な設備も少なくてすみ、大
きなピストンの推進力を得ることができるので、さく岩
機やブレーカ等の打撃装置において、必要とする大きな
打撃力を工具に与えることができる。また、電磁力を推
進力とするため空圧式や油圧式の打撃装置に比べてエネ
ルギーの利用効率が高く、省エネルギー効果が大であ
り、ピストンのストロークや速度を電気的に制御するこ
とができるので操作も容易となる。
撃装置は、機構が簡単で必要な設備も少なくてすみ、大
きなピストンの推進力を得ることができるので、さく岩
機やブレーカ等の打撃装置において、必要とする大きな
打撃力を工具に与えることができる。また、電磁力を推
進力とするため空圧式や油圧式の打撃装置に比べてエネ
ルギーの利用効率が高く、省エネルギー効果が大であ
り、ピストンのストロークや速度を電気的に制御するこ
とができるので操作も容易となる。
【図１】本発明の一実施例である電磁式打撃装置を備え
たブレーカの構成の説明図である。
たブレーカの構成の説明図である。
【図２】ピストン及びコイルの下半部の磁力線の解析結
果の説明図である。
果の説明図である。
１ ブレーカ ２ シリンダ ３ ピストン ４ チゼル ５ コイル ６ 区画部材 ７ ばね ８ 軸受 ９ 位置検出器 １０ 位置検出器 １１ 制御装置 １２ 電源 １３ スイッチ Ｇ ギャップ
Claims (1)
- 【請求項１】 シリンダにリニアモータの固定子を設
け、ピストンをリニアモータの可動子とする往復打撃機
構を備えた打撃装置において、リニアモータの固定子に
コイルを区画する強磁性体の区画部材を設けたことを特
徴とする電磁式打撃装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16102495A JP3461622B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 電磁式打撃装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16102495A JP3461622B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 電磁式打撃装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0913869A true JPH0913869A (ja) | 1997-01-14 |
| JP3461622B2 JP3461622B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=15727144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16102495A Expired - Fee Related JP3461622B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 電磁式打撃装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3461622B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010167558A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Hilti Ag | 打撃機構および手工具装置 |
| CN104022616A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-09-03 | 中国地质大学（武汉） | 一种孔底管式直线电机电动冲击器 |
| CN114602582A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-06-10 | 柳工常州机械有限公司 | 电动破碎锤 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109098653B (zh) * | 2018-09-11 | 2020-12-22 | 广州煌牌自动设备有限公司 | 一种凿岩炮 |
-
1995
- 1995-06-27 JP JP16102495A patent/JP3461622B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010167558A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Hilti Ag | 打撃機構および手工具装置 |
| CN104022616A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-09-03 | 中国地质大学（武汉） | 一种孔底管式直线电机电动冲击器 |
| CN114602582A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-06-10 | 柳工常州机械有限公司 | 电动破碎锤 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3461622B2 (ja) | 2003-10-27 |
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