JPS5815271B2 - 他励振式液圧衝撃機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は他励振方式の液圧衝撃機に係り、特に戻り行程
から打撃行程に移る際の穿孔工具打撃ピストンのストロ
ークエンド制御装置を備えた他励振式液圧衝撃機に関す
るものである。

従来実用化されている液圧衝撃機は、ピストン変位によ
り作動するスプール弁を用いて複動シリンダにがかる液
圧を切換え、穿孔工具打撃ピストンを往復動させる自励
振方式であるが、次のような欠点を有する。

まず、スプール切換え周期がピストン往復動の周期によ
シ決まるため、打撃数と打撃エネルギを独立に変えるこ
とができない。

即ち、打撃エネルギヲ小とするべくピストン供給液圧を
小とすると、ピストン速度が小になるため、打撃数も小
になってしまう。

従って、地質変化に合わせた高効率穿孔が困難である。

特に回転打撃ドリルにおいては、ドリルの回転数、打撃
数、打撃エネルギ及び送り等の組合せを最適に保ち高効
率穿孔を達成しようとすれば、打撃数の変化に合わせて
ドリルの回転数を変えねばならず、複雑かつ高価な制御
方式を採用しなければならない。

また、ピストンが穿孔工具を打撃する際、穿孔工具と接
触し、これを押し付けている時間（以下押し付は時間と
称する）が、ある程度あった方が岩へのエネルギ伝達効
率が良いという報告もあるが、この押し付は時間が殆ん
ど無い。

さらに、自励振方式である故、死点が存在し停止時のピ
ストンとスプールの相対位置によっては起動しない場合
がある。

また、高効率を指向し、ピストン戻り行程のエネルギを
回収して打撃行程に利用するだめの、ブラダ形成いはダ
イヤフラム形アキュムレータが組込まれているものでは
、アキュムレータの応答性、耐久性に問題がある故、打
撃数を大きくできない、等である。

一方、発振機からの信号で作動するスプール弁を用いて
複動シリンダにがかる液圧を切換え、ピストンを往復動
させる他励振方式の液圧衝撃機は、戻シ行程から打撃行
程に移る際のピストンのストロークエンドの衝撃吸収法
に問題があり実用化されていなかった。

本発明の目的は、他励振方式の液圧衝撃機を実用化する
ことにより、地質変化の激しい山への適応性に優れ、エ
ネルギ効率が高く耐久性のある液圧衝撃機を提供するに
ある。

本発明は、他励振方式の液圧衝撃機において、スプール
弁とシリンダの非穿孔工具側圧力室（以下シリンダ後室
と称する）の非穿孔工具側端部ポートを結ぶ主流路の途
中に、該シリンダ後室側から順に、アキュムレータ、前
記シリンダ後室からスプール弁への液体の逆流を防ぐ逆
止め弁を設けると共に、前記主流路のスプール弁側と前
記シリンダ後室の非穿孔工具側端部ポートより中央よシ
にあるシリンダ後室ポートを連通ずることにより、ピス
トンのストロークエンドを制御し、他励振式液圧衝撃機
を実用化したものである。

以下、本発明の液圧衝撃機の実施例を図面によシ説明す
る。

第１ないし２図に示すごとく、本発明の液圧衝撃機は、
複動シリンダ１、アキュムレータ２、逆止め弁３、スプ
ール弁４、発振機５、ポンプ６、タンク７及びこれらを
接続する流路により構成される。

前記複動シリンダ１には、その内部を滑動する穿孔工具
打撃ピストン８が収納され、該ピストンの一端はシャン
クロッド等の穿孔工具９を打撃するようになっている。

該ピストン８は２ケ所の段付部１０及び１１を有し、そ
れぞれシリンダ壁と共に穿孔工具側圧力室１２（以下シ
リンダ前室と称する）及びシリンダ後室１３を形成して
いる。

このシリンダの気密性は気密機能を有するピストン軸受
１４により保持されている。

また、このシリンダ１には液体流出入用のポート１５な
いし１９が設けられている。

このうち、ポート１５は。シリンダの穿孔工具側端部、
ポート１９は非穿孔工具側端部にあり、ポーＮ６，１７
，１８はシリンダ後室中央付近の適当な位置にある。

該ポーＮ１６，１７，１８内には、任意のポートのみを
開は他のポートは閉塞できるような栓２０が設けられて
いる。

第１図はポート１７のみが開口した状態を示している。

前記スプール弁４は２位置４ポート型で、その内部には
３個のランド部２１，２２．２３を有するスプール２４
が滑動できるように収納されている。

前記発振機５は該スプール２４を往復動させるだめのも
ので、この発振機とスプール弁のパイロット圧室２５及
び２６間は、それぞれ流路２７゜２８により連通されて
いる。

この発振機は前記スプール２４を往復動させることがで
きるものであれば、電気式、液圧式、機械式等、形式を
問わない。

前記構成機器間を結ぶ主流路は前記タンク７からポンプ
６により液体を吸み上げ、スプール弁４を介してシリン
ダ前室１２及びシリンダ後室１３に交互に高圧液体を供
給するように配管されている。

即ち、タンク７とポンプ６間は流路２９、ポンプ６とス
プール弁のポート３０間は流路３１、スプール弁のポー
ト３２とシリンダのポート１５間は流路３３、スプール
弁の他方のポート３４とシリンダのポート１６．１７，
１８間は、流路３５及びこれから分岐した流路３６，３
７，３８によって接続されている。

さらに流路３５からは分岐流路３９が出され、逆止め弁
３、流路４０を経てシリンダのポート１９に至る流路が
形成されている。

この流路４０とアキュムレータ２は流路４１により連通
されている。

また前記逆止め弁３は、高圧液体がシリンダ後室からス
プール弁へ逆流しないように取付けられている。

一方、スプール弁のポート４２，４３は、流路４４，４
５によシアンロードされている。

次に動作を説明する。

第１図はピストン８が穿孔工具９を打撃し、これから戻
シ始めようとする状態である。

発振機５からの信号圧が、スプール弁のパイロット圧室
２５にかかると、スプール２４は図の右方に移動を開始
し、高圧液体がポー）３０，３２、流路３３、ポート１
５を経てシリンダ前室１２に供給される。

このとき、シリンダ後室１３はポート１７、流路３７，
３５、ポート３４．４３を経てアンロードされている故
、シリンダ後室１３内の液体はタンクに排出され、ピス
トン８は図の右方に戻される。

ピストン８がある程度押し戻され、その段付部１１がポ
ート１７を閉じるとシリンダ後室１３から排出される液
体はポート１９、流路４０を経由して流出しようとする
が、逆止め弁３でさえぎられアキュムレータ２に流入す
る。

すると、アキュムレータのばね作用によシピストンは制
動され、ストロークエンドの衝撃が吸収される。

本実施例では栓２０の位置を変更してポート１７を閉じ
ポート１６或いはポート１８を開けることにより、穿孔
条件に応じてアキュムレータ作用の効果を簡単に変更で
きる。

発振器５からの信号が変化して、流路２８よシパイロッ
ト圧室２６にパイロット圧がかかると、スプール２４は
図の左方向に移動しく第２図の状態）、ポンプ６からの
高圧液体が第１図とは逆にシリンダ後室１３に供給され
る。

このときシリンダ前室１２はアンロードされているので
ピストン８は打撃行程に入る。

スプール弁４が切替って打撃行程に移った瞬間は、アキ
ュムレータ２内の圧力がポンプ６から供給される圧力よ
り高いため、アキュムレータ２に貯えられた液体がシリ
ンダ後室１３に一気に放出され、ピストン８は急加速さ
れる。

この放出はピストンが前進しアキュムレータ内の圧力が
供給圧と等しくなる迄続く。

その後は供給圧のみによる力でピストンが加速され、最
後に穿孔工具９を打撃する。

以上の行程を繰返してピストン８は穿孔工具９を連続し
て打撃する。

前記実施例の衝撃機のアキュムレータは主としてピスト
ン後退時のストロークエンド規制と衝撃吸収のだめのも
のであり、ピストン往復動はあくまでもスプール弁から
送られる交番液圧で行なうので従来のものに比較して高
打撃数化が可能であるが、通常のブラダ形成いはダイヤ
フラム形アキュムレータでは、さらに打撃数が高くなる
と応答性、耐久性の問題が生じる。

そこで第３図に示すように、衝撃機本体に流体室４６を
設け、流体の圧縮性を利用してアキュムレータの作用を
させると、供給圧の高圧化によって高打撃数が達成でき
耐久性の問題も生じない。

また、本発明による液圧衝撃機はブレーカとして使用で
きるだけでなく、液圧モータ等の通常の穿孔工具回転装
置を付加して回転打撃ドリルとすることも可能である。

この場合、岩の破砕抵抗の減少に伴ない打撃エネルギを
減少させても、これとは独立に打撃数を一定に保持でき
るので、従来の自励振式液圧衝撃機を用いた時のように
、可変ポンプ等を利用した複雑かつ高価な制御を用いて
ドリルの回転数を減少させてやる必要がなくなシ、装置
全体として単純かつ安価にできる。

以上述べた通り本発明の液圧衝撃機は、少数の構成機器
によシピストンのストロークエンドに制御し他励振方式
を実用化しているので、小型軽量安価でありかつ信頼性
が高い。

また、アキュムレータは専らストロークエンドの衝撃吸
収を目的として使用されているので、高打撃数化可能で
ある等の優れた効果を有する。

さらに、他励振方式であるため、打撃数は発振機の振動
数によって決まり、打撃エネルギーとは独立であるから
、岩の状態変化に対応した高効率の穿孔が可能である。

また、押し付は時間を有するのでピストンの持っている
運動エネルギの岩への伝達効率が良い。

さらにスプールに強制的に発振機からの信号で切換えら
れるので、死点が存在せず起動が確実である等の効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である液圧衝撃機を示す一部管
路図を含む断面図（ピストン戻り行程開始の状態）、第
２図は、同実施例の作用を示す第１図と同様の断面図（
ピストン打撃行程開始の状態）、第３図は他の実施例を
示す一部管路図を含む断面図である。 １・・・複動シリンダ、２・・・アキュムレータ、３・
・・逆止め弁、４・・スプール弁、５・・・発振機、６
・・・ポンプ、７・・・タンク、９・・・穿孔工具、８
・・・穿孔工具打撃ピストン、１２・・・シリンダ前室
、１３・・・シリンダ後室、１５・・・穿孔工具側端部
ポート、１６゜１７．１８・・・シリンダ後室中央より
ポート、１９・・・非穿孔工具側端部ポート、４６・・
・流体室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発振機からの交番信号により作動するスプール弁を
   用いて複動シリンダにがかる液圧を切換え、穿孔工具打
   撃ピストンを往復動させる他励振方式の液圧衝撃機にお
   いて、スプール弁とシリンダ後室の非穿孔工具側端部ポ
   ートを結ぶ主流路の途中に、該シリンダ後室側から順に
   、アキュムレータ、前記シリンダ後室からスプール弁へ
   の液体の逆流を阻止する逆止め弁を設けるとともに前記
   主流路のスプール弁側と、前記シリンダ後室の非穿孔工
   具側端部ポートよシ中央よシにあるシリンダ後室ポート
   を連通したことを特徴とする他励振式液圧衝撃機。 ２ シリンダ後室の非穿孔工具側端部ポートより中央よ
   りにあるシリンダ後室ポートをピストン進行方向に複数
   個設け、栓等によシ選択できるようにした特許請求の範
   囲第１項記載の他励振式液圧衝撃機。 ３ アキュムレータとして流体室を設けた特許請求の範
   囲第１または第２項記載の他励振式液圧衝撃機。