JPH11320453A

JPH11320453A - 油圧作動式衝撃装置

Info

Publication number: JPH11320453A
Application number: JP11089422A
Authority: JP
Inventors: Ilkka Niemi; イルッカ・ニエミ
Original assignee: Tamrock Oy
Current assignee: Tamrock Oy
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 1999-11-24
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: DE69936010T2; KR100573011B1; FI990110A0; EP0947294B1; US6073706A; EP0947294A3; ES2286877T3; FI990110A; EP0947294A2; FI107891B; DE69936010D1; JP4450448B2; KR19990078408A

Abstract

(57)【要約】【課題】従来技術の欠点を回避して製造と使用に経済
的な油圧作動式の衝撃装置を提供すること。【解決手段】衝撃ハンマその他の破砕装置等の油圧作
動式衝撃装置は、衝撃ピストン（１）が衝撃装置の作動
サイクルに応じて変動し得るように衝撃ピストン（１）
に対して或いは当該ピストンから供給される圧力流体を
制御するための制御弁（６）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレームと当該フ
レーム内で圧力流体により往復動するように構成された
衝撃ピストンとを備えた油圧作動式の衝撃装置であっ
て、前記衝撃ピストンがその上端部に当該ピストンの最
大直径より小さい直径を有する円筒状の案内部を備えて
当該案内部の上端部が衝撃圧力面を有し、前記衝撃装置
が更に当該装置内に及び当該装置から圧力流体を供給す
るための入口流路及び戻り流路と、前記衝撃ピストンの
上端部近傍に位置する圧力制御空間とを備え、前記衝撃
ピストンの案内部が当該ピストンの戻り移動の終わりに
略密に前記空間に入るように構成され、前記衝撃装置が
更に、前記ピストンの移動を制御するための制御弁を備
え、当該制御弁が戻り位置で圧力流体用の前記入口流路
を閉じると共に戻り流路を開き、前記制御弁が、圧力制
御空間と常に連通する圧力面と、前記衝撃ピストンの衝
撃方向で前記圧力空間から更に遠くに位置する圧力空間
に常に接続されて反対方向に作用する圧力面とを備え、
前記衝撃ピストンが圧力制御空間内に移動すると制御弁
の前記圧力面の間の接続を閉じると共に、前記圧力制御
空間内で圧力流体を介して制御弁を戻り位置から衝撃位
置まで押すことにより圧力流体用の入口流路から前記空
間までの接続を開き、前記入口流路内の圧力流体の圧力
が衝撃ピストンの衝撃圧力面と制御弁の前記圧力面との
両方に作用して衝撃ピストンの衝撃移動を引き起こす衝
撃装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】衝撃ハンマその他の破砕装置等の油圧作
動式衝撃装置は、例えば石、コンクリート、アスファル
ト、凍結土、金属スラグ等の比較的硬い材料を破砕する
ために使用される。例えば衝撃ハンマは、通常バケット
の代わりに掘削機内で補助装置として設置されるが、他
の基礎機械やキャリヤを用いることもできる。衝撃装置
は、通常基礎機械の油圧により作動させる。これに対応
して、別の岩石材料を掘削するために、衝撃装置を備え
た油圧作動式の掘削機が使用される。

【０００３】衝撃装置は、油圧式に往復動して工具を介
して被破砕物に打撃を連続的に与える衝撃ピストンを備
えている。衝撃ピストンへの及び当該ピストンからの圧
力流体は、適当な流路を介して供給される。圧力流体の
流れは、例えば異なるスプール弁及びスライドを介して
衝撃装置の動作サイクルに応じて衝撃ピストンの作動空
間まで案内される。しかしながら、公知の制御手段を作
動させるためには別個の制御圧力を供給しなければなら
ず、この結果、複雑な流路や溝の形成が必要となり、装
置の内側で漏れが生じる頻度が高まる。制御圧力により
作動する既存のスライドその他の部品のもう１つの問題
は、圧力流体の迂回である。即ち、制御に使用される圧
力流体は圧力流体回路の戻り流路内に放出される。この
結果、当然不必要な電力消費が生じる。別の従来技術の
装置では制御弁を移動させるために種々のばね等の機械
的手段を含むが、かかる装置は操作と製造についても複
雑であり、耐久性も当然劣る。

【０００４】欧州特許明細書第００８５２７９号は、衝
撃ピストンの移動を制御するための公知の装置を開示し
ている。この引例では、衝撃ピストンは当該ピストンに
供給される圧力流体の流れを制御するスリーブ状の制御
弁により囲まれている。当該引例に係る装置では、衝撃
ピストンの上昇に伴ない当該ピストンの上側部分がスリ
ーブ内に嵌入すると、スリーブの上側表面が当該スリー
ブを下方に移動させる圧力を受ける。その結果、高圧流
路への接続が開き、高圧力が衝撃ピストンの上端部に作
用し始めて当該ピストンを押し下げ、衝撃を給送する。
同時に高圧力はスリーブの上側表面にも作用して当該ス
リーブを下方位置までずっと押し下げる。衝撃ピストン
の最上位の部分がスリーブから脱出すると、衝撃ピスト
ンを押し下げている同じ高圧力がスリーブの下部の表面
にも作用し始める。スリーブの下端部の圧力面の大きさ
は上端部の圧力面の大きさより大きいので、スリーブは
再び上昇し始め、その上方位置で高圧流路への接続を再
び閉じる。しかしながら、この装置の問題は、制御弁が
その移動領域を画定する部品か或いは底部のいずれかを
打撃し、構造を損傷すると共に長時間使用するうちに不
必要な磨耗を生じかねないということである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の欠点を回避して製造と使用に経済的な油圧作動式
衝撃装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る衝撃装置
は、前記制御弁が衝撃位置にあるときピストンの案内部
と制御弁とにより部分的に画定される閉じた圧力流体空
間を形成するように前記戻り流路への接続を閉じ、前記
衝撃ピストンが前記案内部の下方に位置して当該案内部
より大きい横断面積を有する第２の部分を備え、当該第
２の部分が前記閉じた圧力流体空間を画定することによ
り、前記衝撃ピストンが衝撃方向に移動すると共に対応
して制御弁が前記戻り位置から衝撃位置に向けて衝撃移
動の長さの一部に亘りその移動を続け、制御弁に作用す
る圧力流体の圧力が制御弁及び閉じた空間内の圧力流体
を介して衝撃ピストンに対してその衝撃方向に作用し、
これにより衝撃ピストンと制御弁の移動速度が、前記閉
じた空間に対向する制御弁の圧力面の合計面積に対する
前記ピストンの各部分の横断面積の差の比に反比例する
ようにしたことを特徴とする。

【０００７】本発明の基本概念は、制御弁が圧力流体用
の戻り流路への接続を閉じると、制御弁と衝撃ピストン
とにより部分的に画定される閉じた空間が形成されるこ
とである。衝撃ピストンの衝撃移動の最初のうちは、衝
撃ピストンと弁の移動速度の比が閉じた空間に対向する
制御弁の圧力面の面積に対する閉じた空間に対向する衝
撃ピストンの圧力面の面積の比に反比例するように、制
御弁とピストンは同じ方向に移動する。本発明の好適な
実施形態の基本的な概念は、制御弁が衝撃ピストンと同
軸に配置されて円筒状空間内で往復動するように構成さ
れたスリーブ状要素から成ることである。弁の内側には
衝撃ピストンの案内部に略密に対応する円筒状の圧力空
間が形成されるので、上昇する衝撃ピストンの円筒状の
案内部は当該円筒状の空間に嵌入して空間内の圧力流体
を押し退けることにより、スリーブ状の制御弁を下方に
移動させることができる。閉じた空間に対向する制御弁
の各圧力面の合計面積は、衝撃ピストンの案内部の面積
と閉じた空間に接続された最大直径を有するピストンの
部分の面積との差より大きいので、制御弁は衝撃方向に
衝撃ピストンよりゆっくり移動する。更に、別の好適な
実施形態の基本的な概念は、制御弁が、衝撃ピストンの
案内部に密に対応してフレーム内に形成された円筒状の
空間に流体接続された上端部を有するスプール状要素か
ら成ることである。これにより、衝撃ピストンが上方位
置に移動してこの空間内に嵌入すると、衝撃ピストンに
より押し退けられた圧力流体が制御弁を下方に移動させ
るように構成されている。

【０００８】本発明は、衝撃装置の構造を従来よりも単
純にすることができ、装置の製造のみならず維持管理に
も有利であるという利点を有する。更に、衝撃ピストン
の周りの円筒或いはピストン自体に圧力制御溝を設ける
必要がなく、フレームにも制御を行うための複雑な内孔
を必要としない。これによっても、構造が単純になり、
製造コストが低下する。全体に、本発明に係る衝撃装置
の構造は、単純であり、且つ磨耗し易い可動部品が少な
いので、製造コストが低く維持管理が容易で耐用性も高
い。もう１つの利点は、圧力損失が小さくなるように高
圧流体の流動距離を短くすることが容易であることであ
る。本発明に係る衝撃装置の別の利点は、制御弁がその
移動空間の底部を打ちつけないようにし得ることであ
る。また、加速段階ではピストンの圧力面と制御弁の圧
力面との協働により力を生成するので、衝撃ピストンが
より迅速に加速して同じ圧力でも高衝撃力が得られると
いう大きな利点もある。

【０００９】なお、本願並びに特許請求の範囲では、装
置又はその部品に関連して、「下端部」とは工具側の衝
撃装置の端部を指し、これに対応して「上端部」とは衝
撃装置の反対側の端部を指す、ことに留意されたい。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、衝撃ピストンの実施可能
な構造の側面図である。衝撃ピストン１は、ピストンの
頂部から順に第１の部分即ち案内部Ａと第２の部分Ｂと
第三の部分Ｃと第四の部分Ｄとを含む同軸の円筒状部分
を備えている。案内部Ａの直径は一番小さい。案内部Ａ
の端部であるピストンの上端部には、衝撃ピストンを衝
撃方向に移動させる圧力流体の圧力を受ける衝撃圧力面
２が設けられている。案内部Ａの後には、第２の部分Ｂ
が続く。部分Ｂの直径は部分Ａの直径より大きく、部分
ＡとＢの間には衝撃ピストンの上側肩部３を設けてもよ
い。更に部分Ｂの後には、部分Ｂより大きい直径を有す
る衝撃ピストンの部分Ｃが続いており、部分ＢとＣの間
には衝撃ピストンの中間肩部４が設けられている。これ
に対応して、部分Ｃとそれより直径が小さい部分Ｄとの
間には、ピストンの復帰動作を生じさせる圧力面即ち下
側肩部５が設けられており、当該肩部は衝撃に先立ちピ
ストン１を上方位置に移動させるために高圧流体を受容
する。一方、衝撃ピストンの衝撃圧力面２は、ピストン
をその上方位置から工具の方へ押して衝撃を給送する際
に高圧流体を受容する。衝撃ピストンの衝撃圧力面の面
積は下側肩部の圧力面の面積より明らかに大きいので、
本実施形態において下側肩部が常に高圧力並びにピスト
ンを持ち上げる力を受けている場合でも、上端部に印加
される圧力で衝撃ピストンを迅速に下方に移動させるこ
とができる。また、適当な圧力の圧力流体を中間肩部４
に印加することもできるが、この場合は圧力流体の圧力
が同じである限り、衝撃圧力面２の面積は下側肩部５の
面積より小さくてもよい。中間肩部４に作用する圧力流
体の圧力により、衝撃ピストンを衝撃方向に移動させよ
うとする力が形成される。

【００１１】図２は、制御弁６の実施可能な構造の部分
断面側面図である。図示の弁６は、衝撃ピストンが使用
する圧力流体を弁の上下動により案内するように構成さ
れたスリーブ状要素である。これにより、制御弁は、衝
撃ピストンの上端部２と上側肩部３に作用すべく、高圧
力と戻り管路の圧力を交互させることで、作動サイクル
に応じて衝撃ピストンの動作を案内する。本実施形態で
は上端部となる制御弁の他方の端部には上側圧力面６ａ
が設けられ、反対側の端部には下側圧力面６ｂ及び６ｃ
が設けられており、当該下側圧力面の合計面積は圧力面
６ａの面積に等しい。衝撃装置のフレーム又は好ましく
は図３に示すようなフレーム内に配設される別体のブロ
ックは、制御弁用の円筒状空間を備えており、当該空間
内で制御弁は往復動することができる。スリーブ状の制
御弁６の外面は、その中央に、弁の両端部より直径が大
きい拡大部７を備えているので、当該拡大部とスリーブ
の上端部との間に及び拡大部とスリーブの下端部との間
に略等しい上側肩部８ａ及び下側肩部８ｂを有する。図
では、分かり易くするために、拡大部と各肩部を誇張し
て示している。実際には、両端部の直径と拡大部の直径
との間の差は、数ミリメートル程度或いはそれ以下でも
十分である。制御弁の上側圧力面６ａの側の肩部８ａ
は、圧力流体用の戻り流路と連続的に接するように配設
される一方、下側圧力面６ｂの側の肩部８ｂは、圧力流
体用の入口流路或いは上端部より圧力が高い他の流路と
接触するように配設されている。衝撃装置を使用してい
る間、高圧流体が入口流路に作用するので、制御弁６は
肩部８ａ及び８ｂを介して、衝撃装置の使用中弁を持ち
上げ続ける力を受けることができる。更に、拡大部７に
は、圧力流体用の戻り流路まで圧力流体を搬送するため
に、制御弁の外周面から弁内に連通する一本以上の流路
９が設けられている。制御弁の内面は、上部に、衝撃ピ
ストン１の案内部Ａが密に嵌合する第１の部分Ａ′を備
えている。衝撃ピストンに向かって部分Ａ′に続く部分
は、衝撃ピストンの第２の部分Ｂより直径が大きい第２
の部分Ｂ′である。従って、衝撃ピストンの部分Ｂは弁
の部分Ｂ′内に緩く嵌合するので、以下に示すようにピ
ストンの上向きの移動にも拘わらず下側空間から戻り流
路に至る接続は開いたままになる。

【００１２】図３は、スリーブ状の制御弁６を備えた本
発明に係る衝撃装置を示す。衝撃装置の基本構造は当業
者には自明であるので、ここでは、本発明に本質的な要
素についてのみ装置の構造を説明する。図に係る構成で
は衝撃装置の蓋に圧力調整弁１０を設けているが、衝撃
装置のフレーム１１上に或いは他の適当な場所に当該弁
を設けることもできる。圧力調整弁１０は、衝撃装置の
低圧回路内で蓄圧部１４の蓄圧を制御するように構成さ
れている。蓄圧部には、後に作動サイクルを通じて使用
可能な圧力流体を充填することができる。これにより、
圧力流体の流れを平均化して圧力変動のバランスを取る
ために蓄圧部を使用することができる。衝撃装置の上端
部には、更に、圧力流体用の戻り流路１２及び入口流路
即ち高圧流路１３のための各接続部が設けられている。
高圧流路１３からの接続部は、常に、衝撃ピストンの下
側肩部５の位置に形成された圧力空間１５に連通すると
同時に、制御流路１８を介して制御弁６の下側肩部８ｂ
に連通している。分かり易くするために、図３では制御
弁の肩部８ａと８ｂを示していない。衝撃時には、高圧
流路から制御弁６の部分Ａ′の内側に位置する圧力制御
空間Ａ″に至る接続部１６が形成される。作動サイクル
時には、衝撃ピストンの下側肩部５は、常に、ピストン
を上方位置に持ち上げる高圧力を受ける。作動サイクル
に応じて、制御弁は、衝撃ピストンの衝撃圧力面２に作
用するように高圧力を案内し、ピストン１に衝撃移動を
行わしめる。一方、戻り流路１２は、制御弁のために形
成された円筒状空間の略中央に連通する。スリーブ状の
制御弁６はその上端部が衝撃ピストンと同軸に配設され
ているので、ピストンに設けられた案内部Ａは制御弁に
設けられた圧力空間Ａ″内に略密に移動し得る。制御弁
は、フレーム内に固定された好ましくは別体のスリーブ
状ブロック内に形成された円筒状空間内で、衝撃ピスト
ンの軸線方向に移動するように設けられている。肩部を
備えた制御弁を取り付けるために、ブロックは図に示す
ように別個の２つのブロック、即ち第１のブロック１７
ａと第２のブロック１７ｂを重ね合わせて構成してい
る。第１のブロックは、その内周面上に、制御弁用の円
筒状空間と、圧力流体のために必要な複数の流路とを有
する。第２のブロックも、制御弁の下部を収容する円筒
状空間を備え、当該ブロックの下端部は、更に、衝撃ピ
ストンの部分Ｂが密に嵌合する開口部を有する。これら
のブロック間の接続面は、好ましくは、入口流路１３と
絶えず接触する制御流路１８を備える。装置には、当該
装置の異なる部分への圧力流体の流れ及び供給がどのよ
うに行われるかに応じて、制御流路を一本又は数本設け
てもよい。各ブロックは、肩部付きの制御弁が上下方向
に移動可能なように且つ制御流路から供給された高圧流
体が常時戻り流路に流入できないように、形成される。
フレームとは別体のブロックは、必要に応じて容易に交
換し得るので有利である。また、大きい基部フレームよ
りも別体のブロックで必要な形状及び封止面を加工する
方が容易で低コストになる。

【００１３】図４〜図６は、本発明に係る衝撃装置の一
部の概略的な特徴を側断面図で示す。本発明に本質的で
ない部分は、図では単純化した形で示されている。衝撃
装置は、圧力流体を入口流路から衝撃ピストンの下側肩
部まで供給することにより、作動させる。圧力流体は図
示しない圧力調整弁を介して低圧回路にも同時に供給さ
れる結果、蓄圧部が充填される。制御弁６の下側肩部８
ｂは常に入口流路内の高圧を受け、上側肩部８ａは常に
戻り流路内の圧力を受ける。従って、制御弁は上方位置
即ち戻り位置内に設定され、圧力空間の上側部分Ａ″か
ら入口流路１３ａに至る接続を閉じる。制御弁の内部は
スリーブ内に設けた各流路９を介して戻り流路１２に接
続されているので、衝撃ピストンの衝撃圧力面２は戻り
管路の圧力を受けるだけであり、換言すれば当該空間は
実質的に加圧されない。かくして、衝撃ピストン１は、
当該ピストンの下側肩部５に作用する高圧力により上方
に移動すると同時に、弁６内に形成された各横方向開口
部９を介して戻り流路まで圧力流体を押しやる。衝撃ピ
ストンの上端部２が制御弁の圧力空間Ａ″の下縁部と同
じ高さとなる図４に示した位置まで衝撃ピストンが上昇
すると、衝撃ピストンの衝撃圧力面２と部分Ｂとの間の
接続は閉じる。かかる場合、衝撃ピストンの衝撃圧力面
２の上方には閉じた圧力空間が形成され、当該空間は圧
力流体で充填される。圧力流体は実質的に圧縮できない
ので、圧力空間の容積は一定のままである。従って、衝
撃ピストンが上昇し続ける一方で、制御弁６は下降し始
める。かくして、衝撃ピストンと制御弁は反対方向に移
動する。同時に、衝撃ピストンの上側肩部及び下降する
制御弁は、開口部９を介して戻り流路１２まで圧力流体
を押しやる。

【００１４】図５では、衝撃ピストン１は、上側反転位
置即ちその上方位置にあり、当該位置から衝撃ピストン
は圧力流体により高速で工具方向に押しやられる。圧力
流体用の入口流路１３への接続が開く程度まで制御弁６
が下降すると、高圧流体は衝撃ピストンの衝撃圧力面２
の上方の圧力空間に流入することができる。ここで、高
圧力は制御弁と衝撃ピストンの両方の上側表面に作用す
ることができる。この圧力により、制御弁６は下方位置
に向けて更に下降すると同時に、衝撃ピストンがその衝
撃移動を開始する。即ち、ピストンは高速で下降し始め
て工具の上端部に衝撃を給送する。同時に、下降する制
御弁は、衝撃ピストン１と制御弁の部分Ｂ′とにより画
定される空間から戻り管路１２に至る接続を閉じる。こ
れにより、衝撃ピストンと制御弁との間には閉じた圧力
流体空間Ｂ″が形成され、当該空間が圧力流体の解放も
受容も実質的に行わないため、且つ、衝撃ピストンの下
降時には当該ピストンのより広い部分Ｂが閉じた空間か
ら離間する方向に移動すると同時にピストンのより狭い
端部が更に当該空間内に移動してその容積を増大させる
ため、制御弁の下方への移動のみが可能である。その結
果、制御弁は下降して、容積の増加分に対応する量だけ
制御弁の下側の空間から圧力流体を押し退けることがで
きる。制御弁の直径と衝撃ピストンの直径とを適切に制
御して衝撃ピストンの下降速度を制御弁の速度より大き
くし得ない場合には、違った結果が生じる。スリーブ状
の制御弁を図４及び図５に示したように使用したときに
は、衝撃ピストンが制御弁より速く移動して制御弁内に
設けた空間Ａ′から脱出し得るように、閉じた空間に対
向する制御弁の圧力面の合計面積は、衝撃ピストンの案
内部の面積と閉じた空間に対向して最大直径を有する部
分の面積との差より大きくなければならない。かかる場
合、衝撃ピストンの移動速度は既に大きく、ピストンは
その下方への加速度運動を続行してピストンの案内部Ａ
が制御弁６の部分Ａ′から現れた後工具に当節し、圧力
空間Ａ″から制御弁６の下側の空間に至る接続を開く。
弁は下方位置で止まるが、衝撃ピストンは下方に移動し
続ける。制御弁及び衝撃ピストンが下方に同時に移動す
ると、高圧流体は上述したように衝撃ピストンの衝撃圧
力面２と制御弁の上側圧力面６ａとの両方に作用する。
制御弁の上側圧力面６ａに作用する圧力流体の圧力は、
制御弁を介して上述した閉じた圧力空間に、更にそこか
ら衝撃ピストンの部分Ｂの上側肩部３を介してピストン
まで伝達される力を生成し、当該ピストンに対する付加
的な力を生じさせる。従って、衝撃ピストンを加速させ
る力は、単にピストンの衝撃圧力面２により生成される
力より遥かに大きい。制御弁は上方に移動し始めると入
口流路１３ａへの接続を再び閉じると共に対応して戻り
流路１２への接続を開き、その後、衝撃ピストンの上端
部が戻り管路の圧力を受ける。衝撃ピストン１の下側肩
部５は入口流路内で絶えず高圧力を受けるので、ピスト
ンは上方反転位置までずっと上昇し続ける。衝撃ピスト
ンの上昇後、上述した作動サイクルは、衝撃装置への圧
力流体の供給が中断されるまで繰り返される。

【００１５】図７は、制御弁がスプール状の往復スライ
ドである本発明に係る衝撃装置の別の部分の簡易全体図
である。この種の制御弁は、衝撃装置内の所望の位置に
かなり自由に配置することができる。しかしながら、圧
力損失を考慮すると、圧力流体が長い距離に亘り移動す
る必要がないように衝撃ピストンの上側部分にできるだ
け近づけて弁を配置することが最も好ましい。かかる装
置の利点は、制御弁が構造の残部とは独立した部品であ
るので、製造が容易で交換が簡単なことである。制御弁
は、上述したスリーブ状スライドと同様に動作する。か
くして、制御弁１９は適当なフレーム内に設けられた円
筒状空間内で往復動するように構成されたスプールであ
り、当該スプールは図の上から順に部分Ｘ、Ｙ及びＺか
ら成る。部分Ｘ及びＺの外形は、好ましくは略等しい。
一方、部分Ｙの直径はスプールの両端部より大きいの
で、部分ＸとＹの間にはスプールの上側肩部２０ａが形
成され、これに対応して部分ＹとＺの間には下側肩部２
０ｂが形成される。２つの肩部の面積は、略等しい。ス
リーブ状の制御弁の場合と同様、下側肩部２０ｂは一定
の高圧力を受け、上側肩部２０ａは通常ゼロに近い戻り
管路の圧力を受ける。等しい大きさの肩部に異なる圧力
が作用するので、制御弁１９は当該弁を上方に押しやる
力を絶えず受ける。更に、制御弁の下端部には、制御弁
１９が上方位置にあるとき戻り流路１２と連通する流路
２１が設けられている。制御弁１９の上端部に位置する
上側圧力面１９ａは、衝撃ピストン１の上方の圧力面
Ａ′に接続され、制御弁の下端部に設けた下側圧力面１
９ｂは、側部流路２２に接続されている。衝撃ピストン
の案内部Ａと衝撃装置のフレーム内に形成された円筒状
の圧力空間Ａ′との間では、略密な嵌合が生じる。フレ
ーム１１内に形成された部分Ｂ′もまた、衝撃ピストン
の部分Ｂに対して略密である。高圧力が衝撃ピストン１
の下側肩部５に供給されると、ピストンはその上方位置
に向けて上昇し始める。これにより、弁の下側肩部２０
ｂに高圧力が作用して制御弁１９はその上方位置に来
る。制御弁１９が上方位置即ち戻り位置にあるときは、
当該弁は上側入口流路１３ａに至る接続を閉じるが、フ
レームの部分Ｂ′から側部流路２２及び流路２１を介し
て戻り流路１２に至る接続を開く。衝撃ピストンの案内
部Ａがフレームの圧力空間Ａ″に入ると、案内部Ａとフ
レームの部分Ｂ′と肩部３との間には圧力空間Ｂ″が形
成され、当該空間は流路２２を介して制御弁の圧力面１
９ｂに、更には弁１９を貫通する流路２１を介して戻り
流路１２に接続される。衝撃ピストン１が上方に移動す
るためには、圧力媒体が前記空間から戻り流路１２へ流
れなければならない。更に、衝撃ピストンの案内部Ａが
フレームの圧力空間Ａ′に入ると、制御弁は衝撃ピスト
ンにより押し退けられた圧力流体により図の下方に移動
し始める。次に入口流路１３ａへの接続が開かれて高圧
媒体が制御弁１９の上側の空間に流入可能となり、弁を
下方に押圧する。制御弁が一定距離下方に移動すると、
流路１２への接続が閉じ、その結果、フレームの部分
Ｂ′、衝撃ピストンの案内部Ａ、第２の部分Ｂ、肩部
３、側部導管２２、制御弁の下側の圧力空間、及び制御
弁の流路２１により画定される閉じた圧力空間Ｂ″が生
じる。流路１２が閉じた後は、制御弁１９の下方への移
動が可能となるように、衝撃ピストンと制御弁１９は互
いに対して一定速度で移動しなければならない。同時に
圧力流体は制御弁の上側の空間を介して圧力流体流路２
３に沿って流れ衝撃ピストンの上端部に作用することが
できるので、ピストンは工具に向けて下向きの加速運動
を開始する。衝撃後、制御弁と衝撃ピストンは再び上昇
し、衝撃装置の作動サイクルは、衝撃装置への圧力流体
の供給が遮断されるまで制御弁の制御下で自動的に続行
する。

【００１６】図８は、衝撃装置の別の実施可能な構造を
示す。制御弁は図には示されていないが、例えば先の図
に示したと同様の制御弁或いは図９又は図１０に示すよ
うな制御弁構造を用いることができる。衝撃装置は、上
述したように動作する。差異は、本実施形態では案内部
Ａが衝撃ピストンの最上部に位置しないで例えばピスト
ンの中間で環状部分を形成していることにある。衝撃ピ
ストンの上部は、円筒状の部分Ｅから成る。当該部分Ｅ
は、衝撃ピストンが上昇するとフレーム内に設けられた
部分Ｅ′を通って圧力空間Ｅ″内に移動して衝撃ピスト
ンの上端部に蓄圧部を形成するように配設されている。
しかしながら、対応する態様で、衝撃ピストンの部分Ａ
はフレーム内に設けられた部分Ａ′に嵌合し、換言すれ
ば圧力空間Ａ″に嵌合する。

【００１７】図９は、別のスプール型制御弁の構造を極
めて単純化した形で示す。この構造では、制御弁１９は
一方の肩部２０ｂのみを備え、上側肩部を有しない。制
御弁の上端部の上側圧力面１９ａの面積は、ペグ２４に
より、制御弁の下側圧力面１９ｂと大きさが等しくされ
ている。従って、装置を寸法決めする際に必要と考えら
れるならば、制御弁の両端部の面積の大きさを等しくす
るには幾通りかの方法がある。

【００１８】図１０は、制御弁の実施可能な構造の側断
面図である。先の図のように、制御弁はスプールに似て
おり、発明の概念に従って動作する。本実施形態では、
制御弁１９の下端部の直径はその上端部の直径より大き
い。更に、制御弁１９は、高圧流路１３ａと常時接触す
る流路１３ｂを備えている。当該流路は、制御弁１９の
下側の圧力空間内に好ましくは固定されたペグ２４によ
り、略密に制御弁の下端部から遮断されている。制御弁
１９は、ペグ２４に対して移動可能に配設されている。
流路２６とペグ２４は常時高圧力を受ける閉じた圧力空
間を画定し、その結果、流路の上向きの圧力面２０ｂ
は、衝撃ピストンの戻り移動を引き起こす位置まで制御
弁１９を上昇させようとする高圧力を受ける。制御弁１
９の上側圧力面１９ａと下側圧力面１９ｂはペグ２４を
介して好ましくは大きさが等しく構成されているので、
流路２３と流路２２内の圧力が略等しい場合、制御弁１
９は、前記圧力面を介して略等しいが互いを相殺する反
対方向の力を受ける。また、図に示した制御弁構造で
は、制御弁の下方への移動により閉じた空間が形成され
る。衝撃ピストンにより押し退けられて制御弁の上端部
１９ａに作用する圧力媒体により制御弁１９が一定距離
移動すると、より広い下端部は弁の下側の空間から排出
流路１２に至る接続を閉じる。その後、圧力媒体が流路
２２を介して流出可能な場合に限り、制御弁は更に下方
に移動することができる。この結果、流路２２に連通す
る閉じた圧力空間が衝撃ピストンの衝撃移動により拡張
することが必要となる。

【００１９】図１１は、別の実施可能な構造の側断面図
である。この装置も、先の各図に示されて本発明で開示
されたように動作する。図１１に示した装置では、スリ
ーブ状の制御弁６は、衝撃ピストン１の案内部Ａの環状
肩部２と部分Ｂの肩部３で高圧力と戻り流路の圧力を交
互させるために使用される。肩部５は、常に高圧力を受
ける。図では、また、衝撃ピストンの最上部に位置する
部分Ｅが示されている。部分Ｅの上方には、衝撃ピスト
ンが上昇したときに部分Ｅが入り込む空の空間Ｅ″を設
けてもよい。また、部分Ｅの上部に蓄圧部を設けてもよ
い。部分Ｅ及びその上方に位置する圧力空間Ｅ″は、必
ずしも設けなくともよい。

【００２０】図１２は、本発明に係る衝撃装置の更に別
の実施可能な構造を示す。図１２の衝撃装置は、スリー
ブ状の制御弁６が圧力媒体及び別個の圧力面に起因する
上昇力を受けないで、衝撃装置の戻り移動が生じる位置
まで制御弁を移動させるためにばね２５が設けられてい
る点を除き、先の各図に関連して開示されたものに対応
する。ばねは、図に示したもの以外の可撓手段でもよ
い。図に係る衝撃装置は、衝撃ピストン１の案内部Ａが
制御弁６の圧力空間Ａ″に入って部分Ａ′に略圧力密に
嵌合すると制御弁６が図で下方に移動し始めると同時に
ばねを圧縮する、ように動作する。衝撃ピストンが上方
に移動し続けて制御弁が反対方向に移動すると、高圧流
路１３ａへの接続が開き、その結果、高圧媒体は制御弁
と衝撃ピストンの上側圧力面の両方に作用することがで
き、両者を押し下げる。下降する制御弁が戻り流路１２
への接続を閉じると、衝撃ピストンとフレームと制御弁
とにより画定される閉じた圧力空間Ｂ″が形成される。
衝撃ピストンがその加速運動を続けて衝撃に至る一方、
制御弁は下降し続ける。制御弁の下方への移動に伴な
い、衝撃ピストンが下降する際に肩部表面が制御弁によ
り押し退けられた圧力流体用の空間を作ることが必要と
なる。衝撃ピストンの案内部Ａが制御弁６の圧力空間
Ａ″から抜け出すと、略等しい力がその後略大きさが等
しい制御弁の圧力面６ａ及び６ｂに作用する。これによ
り、ばねは、衝撃ピストンの戻り移動に対応する上方位
置まで制御弁６を押圧し、この位置で制御弁が高圧流路
１３ａへの接続を閉じると共に戻り流路１２への接続を
開く。

【００２１】各図面及び関連した説明は、発明の概念を
説明することのみを意図している。本発明の詳細は特許
請求の範囲内で変化してもよい。衝撃ピストンは、衝撃
移動時に制御弁と衝撃ピストンとの間に形成される閉じ
た空間に接続される別個の圧力肩部を必ずしも備える必
要はない。代わりに、衝撃移動時に前記閉じた空間に接
続されて更に衝撃方向に位置する衝撃ピストンの最も広
い部分の直径より案内部の直径が小さくなるように、閉
じた空間と連通する衝撃ピストンの部分でピストンの直
径が変化すれば十分である。また、衝撃ピストンは、次
々に幾つかの異なる直径を有してもよいが、かかる構造
は、製造コストが高くつき、必ずしも本質的な利点を提
供するものではない。制御弁の異なる各部分の直径並び
に各圧力流体流路の位置は、当然、動作の要求条件に応
じて決定される。しかしながら、２つの異なる直径を有
する構造は、制御弁の動作及び移動速度を調整すること
により、特に弁がスリーブ状の要素の場合、弁に対する
急激な衝撃を減少させ、装置の高信頼性で安定した動作
の実現を可能にする。更に、弁構造では、弁の上側と下
側の両方の面に同じ圧力が加わる場合、結果として生じ
る力は常に同じであること、換言すれば圧力を受ける各
面の面積が同じままであることが好ましい。弁は、ま
た、装置の使用中に圧力流体の高圧力を常に受ける別個
の肩部即ち圧力面を備えてもよい。この圧力により、弁
は戻り位置に向けて常に同じ方向に移動し、戻り位置で
は、衝撃ピストン上の圧力流体は圧力流体用の排出流路
に流入して衝撃ピストンの戻り移動を引き起こすことが
できる。制御弁を常に戻り位置まで上昇させる力は、ば
ね又はその他の対応する機械的手段により生成すること
もできる。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る効果は、衝撃装置の構造を
従来より単純にすることができるので、製造のみならず
装置の維持管理にも有用なことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る衝撃装置の衝撃ピストンの略側面
図。

【図２】制御弁の実施可能な構造の部分断面略側面図。

【図３】本発明に係る衝撃装置の略側断面図。

【図４】衝撃ピストンの上昇から衝撃の給送までの図３
の衝撃装置の動作サイクルの各相を単純化して示した略
図。

【図５】衝撃ピストンの上昇から衝撃の給送までの図３
の衝撃装置の動作サイクルの各相を単純化して示した略
図。

【図６】衝撃ピストンの上昇から衝撃の給送までの図３
の衝撃装置の動作サイクルの各相を単純化して示した略
図。

【図７】本発明に係る別の実施可能な衝撃装置の略図。

【図８】本発明に係る別の実施可能な衝撃装置の略図。

【図９】本発明に係るスプール型制御弁の略断面図。

【図１０】本発明に係るスプール型制御弁の略断面図。

【図１１】摺動制御型の衝撃装置の略側断面図。

【図１２】本発明に係る衝撃装置の構造の略断面図。

【符号の説明】

１ピストン２衝撃圧力面６制御弁６ａ圧力面６ｂ圧力面６ｃ圧力面８ｂ別の圧力面１１フレーム１２戻り流路１３入口流路１９制御弁１９ａ圧力面１９ｂ圧力面２０ｂ別の圧力面Ａ案内部Ａ″ 圧力制御面Ｂ第２の部分Ｂ″ 流体空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フレーム（１１）と当該フレーム内で圧
力流体により往復動するように構成された衝撃ピストン
（１）とを備えた油圧作動式の衝撃装置であって、前記衝撃ピストンが、その上端部に当該ピストンの最大
直径より小さい直径を有する円筒状の案内部（Ａ）を備
え、当該案内部の上端部が衝撃圧力面（２）を有し、前記衝撃装置が更に、当該装置内へ及び当該装置から圧
力流体を供給するための入口流路（１３）及び戻り流路
（１２）と、前記衝撃ピストン（１）の上端部近傍に位
置する圧力制御空間（Ａ″）とを備え、前記衝撃ピスト
ン（１）の案内部（Ａ）が当該ピストンの戻り移動の終
わりに略密に前記空間に入るように構成され、前記衝撃装置が、更に、前記ピストン（１）の移動を制
御するための制御弁（６；１９）を備え、当該制御弁
（６；１９）が戻り位置で圧力流体用の前記入口流路
（１３）を閉じると共に戻り流路（１２）を開き、前記
制御弁（６；１９）が、圧力制御空間（Ａ″）と常に連
通する圧力面（６ａ；１９ａ）と、前記衝撃ピストンの
衝撃方向で前記圧力空間（Ａ″）から更に遠くに位置す
る圧力空間（Ｂ″）に常に接続されて反対方向に作用す
る圧力面（６ｂ；１９ｂ）とを備え、前記衝撃ピストンが、圧力制御空間（Ａ″）内に移動す
ると制御弁（６；１９）の前記圧力面（６ａ、６ｂ；１
９ａ、１９ｂ）の間の接続を閉じると共に、前記圧力制
御空間（Ａ″）内で圧力流体を介して制御弁（６；１
９）を戻り位置から衝撃位置まで押すことにより圧力流
体用の入口流路（１３）から前記空間（Ａ″）までの接
続を開き、前記入口流路（１３）内の圧力流体の圧力が
衝撃ピストン（１）の衝撃圧力面（２）と制御弁の前記
圧力面（６ａ；１９ａ）との両方に作用して衝撃ピスト
ンの衝撃移動を引き起こす衝撃装置において、前記制御弁（６；１９）が、衝撃位置にあるとき、ピス
トンの案内部（Ａ）と制御弁（６；１９）とにより部分
的に画定される閉じた圧力流体空間（Ｂ″）を形成する
ように前記戻り流路（１２）への接続を閉じ、前記衝撃ピストンが、前記案内部（Ａ）の下方に位置し
て当該案内部（Ａ）より大きい横断面積を有する第２の
部分（Ｂ）を備え、当該第２の部分（Ｂ）が前記閉じた
圧力流体空間（Ｂ″）を画定することにより、前記衝撃
ピストンが衝撃方向に移動すると共に対応して制御弁
（６；１９）が前記戻り位置から衝撃位置に向けて衝撃
移動の長さの一部に亘りその移動を続け、制御弁（６；
１９）に作用する圧力流体の圧力が制御弁及び閉じた空
間（Ｂ″）内の圧力流体を介して衝撃ピストン（１）に
対してその衝撃方向に作用し、これにより、衝撃ピスト
ン（１）および制御弁（６；１９）の移動速度が、前記
閉じた空間に対向する制御弁（１）の圧力面（６ｂ，６
ｃ；１９ｂ）の合計面積に対する前記ピストンの各部分
（Ａ及びＢ）の横断面積の差の比に反比例するようにし
たことを特徴とする衝撃装置。
【請求項２】前記制御弁が衝撃ピストンと同軸に配置
されたスリーブ状の弁であり、戻り移動の最終段階でピストンの案内部（Ａ）が移動す
る圧力制御空間（Ａ″）が、前記制御弁（６）内に形成
され、衝撃移動時に前記閉じた空間（Ｂ″）に接続される制御
弁（６）の圧力面の合計面積が、衝撃ピストン（１）の
案内部（Ａ）の直径と前記閉じた空間（Ｂ″）に接続さ
れた最大直径を有するピストンの部分（Ｂ）の直径との
差より大きい、ことを特徴とする、請求項１記載の衝撃
装置。
【請求項３】前記圧力制御空間（Ａ″）が、制御弁
（６）の上端部に形成され、前記制御弁（６）が、圧力制御空間（Ａ″）から下方に
衝撃ピストン（１）の下端部に向けて位置して前記圧力
制御空間（Ａ″）より大きい直径を有する空間を備え、
衝撃ピストンの案内部（Ａ）より大きい横断面を有する
部分（Ｂ）がこの空間内で移動可能であることを特徴と
する、請求項２に記載の衝撃装置。
【請求項４】反対方向に作用する制御弁（６）の圧力
面の圧力作用が、両方向で等しく、衝撃ピストンの案内部（Ａ）が圧力制御空間（Ａ″）か
ら出るとき、前記圧力面が、衝撃装置の使用時に入口流
路（１３）から供給される圧力流体の圧力を受けること
を特徴とする、請求項２又は３に記載の衝撃装置。
【請求項５】戻り移動の最後に衝撃ピストンの案内部
（Ａ）が移動する圧力制御空間（Ａ″）が、衝撃装置の
フレーム又は他の対応する部分に形成され、前記制御弁
（１９）が、別箇のスプール状弁であることを特徴とす
る、請求項１に記載の衝撃装置。
【請求項６】前記制御弁（６；１９）の外側に、圧力
制御空間（Ａ″）に常に接続された圧力面（６ａ、１
９）と比較して反対方向に作用する別個の圧力面（８
ｂ；２０ｂ）が設けられており、前記別個の圧力面（８ｂ；２０ｂ）が衝撃装置の使用時
に圧力流体の圧力を受けることを特徴とする、前記請求
項のいずれか一項に記載の衝撃装置。
【請求項７】前記衝撃ピストンの案内部（Ａ）が、衝
撃ピストン（１）の上端部の最後の部分であることを特
徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の衝撃装
置。
【請求項８】衝撃ピストン（１）の前記案内部（Ａ）
が、前記ピストン（１）の上端部から一定距離を置いて
位置決めされ、前記衝撃ピストンが、前記案内部（Ａ）
からピストンの上端部に向けて位置する小径の円筒状部
分を備えたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか
一項に記載の衝撃装置。