JPH1025985A - 電磁式打撃装置 - Google Patents
電磁式打撃装置Info
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- JPH1025985A JPH1025985A JP17957796A JP17957796A JPH1025985A JP H1025985 A JPH1025985 A JP H1025985A JP 17957796 A JP17957796 A JP 17957796A JP 17957796 A JP17957796 A JP 17957796A JP H1025985 A JPH1025985 A JP H1025985A
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- JP
- Japan
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- piston
- coil
- linear motor
- stator
- energization
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 打撃装置のピストン２の運動制御を容易にし
大きい打撃力を得る。 【解決手段】 シリンダ６にリニアモータの固定子を設
け、ピストン２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、ピストン２に複数の永
久磁石３を、互いに前後方向に離間し同極が対向するよ
うに配設する。リニアモータの固定子はコイル７を多段
に設け、各コイル７への通電をピストン２の移動に対応
して順次切換えるようにする。
大きい打撃力を得る。 【解決手段】 シリンダ６にリニアモータの固定子を設
け、ピストン２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、ピストン２に複数の永
久磁石３を、互いに前後方向に離間し同極が対向するよ
うに配設する。リニアモータの固定子はコイル７を多段
に設け、各コイル７への通電をピストン２の移動に対応
して順次切換えるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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ものである。
カ等に使用される電磁式打撃装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、さく岩機やブレーカ等の打撃装置
に使用される往復打撃機構では、油圧や空圧によりシリ
ンダ内のピストンを前後方向に往復動させ、ロッドやチ
ゼル等の工具を打撃している。
に使用される往復打撃機構では、油圧や空圧によりシリ
ンダ内のピストンを前後方向に往復動させ、ロッドやチ
ゼル等の工具を打撃している。
【０００３】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
用効率が極めて低い。油圧式打撃装置は、空圧式打撃装
置に比べればエネルギーの利用効率が高いが原動機、油
圧ポンプを含めたエネルギーの利用効率は、回転式電動
機に比較するとまだ低い。
るが、排気による騒音が大きく、また、エネルギーの利
用効率が極めて低い。油圧式打撃装置は、空圧式打撃装
置に比べればエネルギーの利用効率が高いが原動機、油
圧ポンプを含めたエネルギーの利用効率は、回転式電動
機に比較するとまだ低い。
【０００４】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。しかも、油圧及び空
圧式の打撃装置の場合、ピストンの運動制御も作動流体
を利用して行っているので、使用する条件に合わせて、
ピストンの作動を細かく制御することは困難である。
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。しかも、油圧及び空
圧式の打撃装置の場合、ピストンの運動制御も作動流体
を利用して行っているので、使用する条件に合わせて、
ピストンの作動を細かく制御することは困難である。
【０００５】そこで、シリンダにリニアモータの固定子
を設け、磁性体であるピストンをリニアモータの可動子
とした往復打撃機構を備えた電磁式打撃装置が提案され
ている。
を設け、磁性体であるピストンをリニアモータの可動子
とした往復打撃機構を備えた電磁式打撃装置が提案され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】さく岩機やブレーカ等
の打撃機構では、ピストンを高い周波数で往復させ、被
破砕物を破砕可能な打撃力を発生させるピストン速度が
必要であるので、強いピストンの推進力が要求される。
の打撃機構では、ピストンを高い周波数で往復させ、被
破砕物を破砕可能な打撃力を発生させるピストン速度が
必要であるので、強いピストンの推進力が要求される。
【０００７】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。
た電磁式打撃装置では、さく岩機や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。
【０００８】本発明は、さく岩機やブレーカ等の打撃装
置におけるかかる問題を解決するものであって、エネル
ギーの利用効率が高く、ピストンの運動制御が容易で、
強い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。
置におけるかかる問題を解決するものであって、エネル
ギーの利用効率が高く、ピストンの運動制御が容易で、
強い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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、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、リニアモータの可動子に、複数の永久磁石を、互い
に前後方向に離間し同極が対向するように配設すること
により上記課題を解決している。
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、リニアモータの可動子に、複数の永久磁石を、互い
に前後方向に離間し同極が対向するように配設すること
により上記課題を解決している。
【００１０】電磁式打撃装置を駆動する場合には、リニ
アモータの固定子のコイルに電流が供給され、通電した
コイル内には電流による磁界が発生してリニアモータの
可動子であるピストンを前後方向に往復動させる。
アモータの固定子のコイルに電流が供給され、通電した
コイル内には電流による磁界が発生してリニアモータの
可動子であるピストンを前後方向に往復動させる。
【００１１】リニアモータの可動子には、複数の永久磁
石が、互いに前後方向に離間し同極が対向するように配
設されているので、ピストンには強い推進力が与えら
れ、さく岩機やブレーカが必要とする打撃力を得ること
ができる。
石が、互いに前後方向に離間し同極が対向するように配
設されているので、ピストンには強い推進力が与えら
れ、さく岩機やブレーカが必要とする打撃力を得ること
ができる。
【００１２】リニアモータの固定子はコイルを多段に設
け、各コイルへの通電を可動子の移動に対応して順次切
換えるようにすることにより、広い範囲で強い推進力が
得られ、ピストン速度を高速にしてより大きな打撃力が
得られるようになる。
け、各コイルへの通電を可動子の移動に対応して順次切
換えるようにすることにより、広い範囲で強い推進力が
得られ、ピストン速度を高速にしてより大きな打撃力が
得られるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態を示
す電磁式打撃装置を用いたブレーカの構成の説明図、図
２乃至図９はピストン位置とコイル通電の関係を示すブ
レーカの作動の説明図、図１０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。
す電磁式打撃装置を用いたブレーカの構成の説明図、図
２乃至図９はピストン位置とコイル通電の関係を示すブ
レーカの作動の説明図、図１０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。
【００１４】このブレーカ１では、シリンダ２の前方
（図上左方）にフロントヘッド１１とフロントカバー１
３とが取付けられており、このフロントヘッド１１の前
端部にはロッド１２がロッドピン１４で規制されて所定
距離前後摺動可能に挿着されている。シリンダ６の後方
にはバックヘッド１５が設けられている。
（図上左方）にフロントヘッド１１とフロントカバー１
３とが取付けられており、このフロントヘッド１１の前
端部にはロッド１２がロッドピン１４で規制されて所定
距離前後摺動可能に挿着されている。シリンダ６の後方
にはバックヘッド１５が設けられている。
【００１５】シリンダ６内に設けられたピストン２は、
前後の小径の部分が、シリンダ６の前端部に設けられた
軸受９とバックヘッド１５に設けられたた軸受１０とで
シリンダ６内を前後に移動可能に支持されている。
前後の小径の部分が、シリンダ６の前端部に設けられた
軸受９とバックヘッド１５に設けられたた軸受１０とで
シリンダ６内を前後に移動可能に支持されている。
【００１６】シリンダ６には、強磁性体からなる固定子
励磁鉄心８で覆われた円筒状のコイル７が、前後方向に
６段設けられており、これがリニアモータの固定子とな
っている。各コイル７は、電源制御装置１７に接続され
電流を供給される。
励磁鉄心８で覆われた円筒状のコイル７が、前後方向に
６段設けられており、これがリニアモータの固定子とな
っている。各コイル７は、電源制御装置１７に接続され
電流を供給される。
【００１７】シリンダ６に設けられたピストン２は、鋼
製でリニアモータの可動子となっており、このピストン
２の中央の大径の部分の外周上には、４個の永久磁石３
が、互いにピストン２の軸方向に離間し同極が対向する
よう配設されている。各永久磁石３の間には、リング状
の可動子励磁鉄心４が装着されている。永久磁石３及び
可動子励磁鉄心４とピストン２の外周との間には、衝撃
吸収と磁束の漏れを防止するためのダンパー５が挿入さ
れている。ここでダンパー５はウレタンゴムを用いてい
るが、他の合成ゴムや天然ゴムを用いることもできる。
製でリニアモータの可動子となっており、このピストン
２の中央の大径の部分の外周上には、４個の永久磁石３
が、互いにピストン２の軸方向に離間し同極が対向する
よう配設されている。各永久磁石３の間には、リング状
の可動子励磁鉄心４が装着されている。永久磁石３及び
可動子励磁鉄心４とピストン２の外周との間には、衝撃
吸収と磁束の漏れを防止するためのダンパー５が挿入さ
れている。ここでダンパー５はウレタンゴムを用いてい
るが、他の合成ゴムや天然ゴムを用いることもできる。
【００１８】バックヘッド１５には、ピストン２が前後
に往復動するときのピストン２の後端の位置を検出する
ピストン位置検出装置１６が設けられており、このピス
トン位置検出装置１６は電源制御装置１７に接続されて
いる。
に往復動するときのピストン２の後端の位置を検出する
ピストン位置検出装置１６が設けられており、このピス
トン位置検出装置１６は電源制御装置１７に接続されて
いる。
【００１９】このブレーカ１において、コイル７に電流
が供給されていない状態では、図２に示すように、ピス
トン２は永久磁石３の磁力により、永久磁石３と固定子
励磁鉄心８とが最も近接する位置に保たれている。
が供給されていない状態では、図２に示すように、ピス
トン２は永久磁石３の磁力により、永久磁石３と固定子
励磁鉄心８とが最も近接する位置に保たれている。
【００２０】ブレーカ１を駆動する場合には、ピストン
２に設けた永久磁石３及び可動子励磁鉄心４に臨む位置
にあるコイル７に電源制御装置１７から電流を供給す
る。ここで、前端の永久磁石３から後端の永久磁石３ま
での距離は、コイル７の前後の幅の約３倍となっている
ので、図３に示すように３箇所のコイル７に通電され
る。３箇所のコイル７の通電方向は、ピストン２の下側
において、前後のコイル７が紙面の裏側から表側、中央
のコイル７は紙面表側から裏側となっている。
２に設けた永久磁石３及び可動子励磁鉄心４に臨む位置
にあるコイル７に電源制御装置１７から電流を供給す
る。ここで、前端の永久磁石３から後端の永久磁石３ま
での距離は、コイル７の前後の幅の約３倍となっている
ので、図３に示すように３箇所のコイル７に通電され
る。３箇所のコイル７の通電方向は、ピストン２の下側
において、前後のコイル７が紙面の裏側から表側、中央
のコイル７は紙面表側から裏側となっている。
【００２１】このとき、図１０に示すように、個々の固
定子励磁鉄心８の後端部と可動子励磁鉄心４の前端部の
間に磁束が密集しており、且つ斜めに流れているので、
磁気エネルギーに勾配が発生しピストン３には推進力が
作用する。磁束が斜めに流れた場合、それを真っ直ぐに
流そうとする方向に力が働くから、ピストン２に作用す
る推進力の方向は前方となる。
定子励磁鉄心８の後端部と可動子励磁鉄心４の前端部の
間に磁束が密集しており、且つ斜めに流れているので、
磁気エネルギーに勾配が発生しピストン３には推進力が
作用する。磁束が斜めに流れた場合、それを真っ直ぐに
流そうとする方向に力が働くから、ピストン２に作用す
る推進力の方向は前方となる。
【００２２】ここで、鋼製のピストン２は強磁性体であ
るから、通常の状態では磁束がピストン２の方に漏れて
有効に力が発揮できなくなる。永久磁石３及び可動子励
磁鉄心４とピストン２の外周との間挿入されているダン
パー５は非磁性体であるので、この磁束の漏れを防いで
推進力を有効に発揮させる。またダンパー５はピストン
２がロッド１２を打撃した際の衝撃から永久磁石３を保
護する役目も果たしている。
るから、通常の状態では磁束がピストン２の方に漏れて
有効に力が発揮できなくなる。永久磁石３及び可動子励
磁鉄心４とピストン２の外周との間挿入されているダン
パー５は非磁性体であるので、この磁束の漏れを防いで
推進力を有効に発揮させる。またダンパー５はピストン
２がロッド１２を打撃した際の衝撃から永久磁石３を保
護する役目も果たしている。
【００２３】コイル７に通電してピストン２に前方への
推進力が与えられると、ピストン２は前進を開始する。
ピストン２が前進を続けコイル７の幅だけ移動すると、
後端の永久磁石３が、通電中の３箇所のコイル７のうち
で最も後方のコイル７内を通過してしまう。ピストン位
置検出装置１６がこの位置を検出すると、電源制御装置
１７は、図４に示すように、通電中の３箇所のコイル７
のうちで最も後方のコイル７への通電を停止し、他の２
箇所のコイル７への通電の方向を切換え、それまで通電
していたコイル７より１つ前方のコイル７へ新たに通電
を開始する。新たに通電されている３箇所のコイル７の
通電方向は、ピストン２の下側において、前後のコイル
７が紙面の裏側から表側、中央のコイル７は紙面表側か
ら裏側となっており、ピストン２には前方への推進力が
作用する。
推進力が与えられると、ピストン２は前進を開始する。
ピストン２が前進を続けコイル７の幅だけ移動すると、
後端の永久磁石３が、通電中の３箇所のコイル７のうち
で最も後方のコイル７内を通過してしまう。ピストン位
置検出装置１６がこの位置を検出すると、電源制御装置
１７は、図４に示すように、通電中の３箇所のコイル７
のうちで最も後方のコイル７への通電を停止し、他の２
箇所のコイル７への通電の方向を切換え、それまで通電
していたコイル７より１つ前方のコイル７へ新たに通電
を開始する。新たに通電されている３箇所のコイル７の
通電方向は、ピストン２の下側において、前後のコイル
７が紙面の裏側から表側、中央のコイル７は紙面表側か
ら裏側となっており、ピストン２には前方への推進力が
作用する。
【００２４】以後、各コイル７への通電をピストン２の
移動に対応して順次切換えて、ピストン２を加速させて
ゆく。ピストン２が前進を続け、ピストン２の先端がロ
ッド１２の後端の位置に達すると、図５に示すように、
ピストン２がロッド１２を打撃する。ピストン位置検出
装置１６がこの位置を検出すると、電源制御装置１７
は、図６に示すように、各コイル７への通電を逆向きに
切換える。すなわちロッド１２からの反力を受けるのと
同時に、ピストン２への推進力は後方に向けて作用する
ようになり、ピストン２は後退を開始する。
移動に対応して順次切換えて、ピストン２を加速させて
ゆく。ピストン２が前進を続け、ピストン２の先端がロ
ッド１２の後端の位置に達すると、図５に示すように、
ピストン２がロッド１２を打撃する。ピストン位置検出
装置１６がこの位置を検出すると、電源制御装置１７
は、図６に示すように、各コイル７への通電を逆向きに
切換える。すなわちロッド１２からの反力を受けるのと
同時に、ピストン２への推進力は後方に向けて作用する
ようになり、ピストン２は後退を開始する。
【００２５】ピストン２の後退行程においても、前進行
程の場合と同様に各コイル７への通電をピストン２の移
動に対応して順次切換えて、ピストン２を加速させてゆ
く。ピストン２が所定の位置まで後退し、ピストン位置
検出装置１６がこの位置を検出すると、電源制御装置１
７は、図７に示す状態から、各コイル７への通電を逆向
きに切換える。そこでピストン２への推進力は図８に示
すように、前方に向けて作用するようになる。ピストン
２は慣性により後方への移動を続けるが、次第に減速し
てやがて停止し、図９に示す状態となって再び前進行程
にはいる。以後同様のサイクルが繰り返される。
程の場合と同様に各コイル７への通電をピストン２の移
動に対応して順次切換えて、ピストン２を加速させてゆ
く。ピストン２が所定の位置まで後退し、ピストン位置
検出装置１６がこの位置を検出すると、電源制御装置１
７は、図７に示す状態から、各コイル７への通電を逆向
きに切換える。そこでピストン２への推進力は図８に示
すように、前方に向けて作用するようになる。ピストン
２は慣性により後方への移動を続けるが、次第に減速し
てやがて停止し、図９に示す状態となって再び前進行程
にはいる。以後同様のサイクルが繰り返される。
【００２６】ピストン２が後退する際のピストン２への
推進力を後方から前方へと切換える位置を変更すること
により、ピストン２のストロークを変化させ、ピストン
２がロッド１２を打撃するときの速度を制御することが
できる。
推進力を後方から前方へと切換える位置を変更すること
により、ピストン２のストロークを変化させ、ピストン
２がロッド１２を打撃するときの速度を制御することが
できる。
【００２７】
【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、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
効果が大きい。リニアモータの可動子に、複数の永久磁
石を、互いに前後方向に離間し同極が対向するよう配設
していて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。ピスト
ンのストロークや速度は電気的に制御することができる
ので操作が容易となる。
撃装置は、機構が簡単で必要な設備も少なくてすみ、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
効果が大きい。リニアモータの可動子に、複数の永久磁
石を、互いに前後方向に離間し同極が対向するよう配設
していて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。ピスト
ンのストロークや速度は電気的に制御することができる
ので操作が容易となる。
【００２８】リニアモータの固定子はコイルを多段に設
け、各コイルへの通電を可動子の移動に対応して順次切
換えるようにすることにより、広い範囲で強い推進力が
得られ、ピストン速度を高速にしてより大きな打撃力が
得られるようになる。
け、各コイルへの通電を可動子の移動に対応して順次切
換えるようにすることにより、広い範囲で強い推進力が
得られ、ピストン速度を高速にしてより大きな打撃力が
得られるようになる。
【図１】本発明の実施の一形態を示す電磁式打撃装置を
用いたブレーカの構成の説明図である。
用いたブレーカの構成の説明図である。
【図２】ピストン位置とコイル通電の関係を示すブレー
カの作動の説明図である。
カの作動の説明図である。
【図３】ピストン位置とコイル通電の関係を示すブレー
カの作動の説明図である。
カの作動の説明図である。
【図４】ピストン位置とコイル通電の関係を示すブレー
カの作動の説明図である。
カの作動の説明図である。
【図５】ピストン位置とコイル通電の関係を示すブレー
カの作動の説明図である。
カの作動の説明図である。
【図６】ピストン位置とコイル通電の関係を示すブレー
カの作動の説明図である。
カの作動の説明図である。
【図７】ピストン位置とコイル通電の関係を示すブレー
カの作動の説明図である。
カの作動の説明図である。
【図８】ピストン位置とコイル通電の関係を示すブレー
カの作動の説明図である。
カの作動の説明図である。
【図９】ピストン位置とコイル通電の関係を示すブレー
カの作動の説明図である。
カの作動の説明図である。
【図１０】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。
結果の説明図である。
１ ブレーカ ２ ピストン ３ 永久磁石 ４ 可動子励磁鉄心 ５ ダンパー ６ シリンダ ７ コイル ８ 固定子励磁鉄心 ９ 軸受 １０ 軸受 １１ フロントヘッド １２ ロッド １３ フロントカバー １４ ロッドピン １５ バックヘッド １６ ピストン位置検出装置 １７ 電源制御装置
Claims (2)
- 【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、リニアモータの可動子
に、複数の永久磁石を、互いに前後方向に離間し同極が
対向するよう配設したことを特徴とする電磁式打撃装
置。 - 【請求項２】 リニアモータの固定子にコイルを多段に
設け、各コイルへの通電を可動子の移動に対応して順次
切換えるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の
電磁式打撃装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17957796A JP3783798B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 電磁式打撃装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17957796A JP3783798B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 電磁式打撃装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1025985A true JPH1025985A (ja) | 1998-01-27 |
| JP3783798B2 JP3783798B2 (ja) | 2006-06-07 |
Family
ID=16068171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17957796A Expired - Fee Related JP3783798B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 電磁式打撃装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3783798B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009510289A (ja) * | 2005-09-27 | 2009-03-12 | フレックシドリル リミティド | ドリル・ストリング懸架装置 |
-
1996
- 1996-07-09 JP JP17957796A patent/JP3783798B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009510289A (ja) * | 2005-09-27 | 2009-03-12 | フレックシドリル リミティド | ドリル・ストリング懸架装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3783798B2 (ja) | 2006-06-07 |
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