JPS63144974A - 油圧衝撃動工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧パワーショベル等の先端に取り、付け、
コンクリート構造物の解体、岩石の破砕、岩盤掘削等に
用いる油圧作動の衝撃動工具に関するものである。

〔従来の技術〕

油圧作動の衝撃動工具は、大きく分けるとアキュームレ
ータ方式とガス方式に部分される。

アキュームレータ方式はピストンが上昇する時アキュー
ムレータに油を蓄積しておいて打撃行程でそれを放出し
てピストンを加速する方式であり、特開昭６０−１５６
８９７号公報、特開昭６１−１３１８７７号公報にこの
方式が示されている。

ガス方式は、ピストンが油圧によって上昇する時ピスト
ン上方のガスを圧縮することによりエネルギーを蓄積し
、打撃行程ではガスの膨張するエネルギーを利用してピ
ストンを加速する方式で、特公昭５４−３２１９２号公
報にこの方式が示されている。

上記のいずれの方式においても、ピストンが上方に所定
量変位をすると、ピストンを押し上げる油室がバルブ切
換信号を与える部屋に連通ずるようになっている。これ
を第１方式としておく。

上記第１方式とは異なり、ピストンの位置を位置検出弁
を用いて検出してバルブ切換信号を送る方式（これを第
２方式としておく）と、シリンダとビス・トンの間に圧
縮室を設け、ピストンがこの部屋に突入して圧縮が始ま
るとこの部屋の油をバルブ切換用の部屋に導く方式（こ
れを第３方式としておく）が、本発明と同一発明者によ
り特開昭６１−１５９３８６号公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の第１方式では、ピストンが上昇するに従い、ピス
トンを上昇させるために圧油が送りこまれている油室と
バルブ切換信号を与えるためにシリンダの内壁に設けら
れた油路の間の距離がだんだん短くなり、油室から前記
油路への圧油の洩れ量が増加していく。

ただ、作動油の温度が低く粘度が高い状態では洩れ量が
少ないので、油室が前記油路に連結して初めてバルブの
切換が開始される。

ところが、作動油の温度が上昇して粘度が低（なると、
洩れ量が大幅に増加し、油室が油路に連絡する前にバル
ブ切換を開始してピストンの実質ストロークを短くし、
その結果打撃エネルギーが弱くなったり作動不良を惹き
起こしたりする。

更に大型の衝撃動工具となるとピストンの径が大きくな
るため、油圧ポンプから供給される圧油の全量がピスト
ンの上方に形成される低圧側の油室へ流出し、全く作動
しないという事態も発生する。

本発明は、上記のピストンとそれが摺動するシリンダ壁
とに間の洩れ量を抑え、ピストンのストロークが変わら
ず作動不良も惹き起こさない衝撃動工具を提供するとと
もに、洩れ量を制限することにより作動圧を高くして使
用流量を少な（し、効率の高い衝撃動工具を提供しよう
とするものである。

〔問題点を解決するための手段とその作用〕上記の問題
点を解決するためにピストンとシリンダの間に、ピスト
ンの最上昇位置の近傍で作動油が圧縮される油室を形成
し、この圧縮された油を利用してバルブ切換信号を送る
第３方式の考えを取り入れ、ピストンとシリンダの間に
全ストロークに亘って常に一定巾以上のシール巾を形成
する。大型の衝撃動工具ではそこにラビリ〉・ス溝を形
成したりシール材を組み込んで、ピストンとシリンダ間
の洩れ流量を殆ど零にするものである。

〔実施例〕 まず、第一実施例について第１図乃至第４図に基づき説
明する。

第１図で、１は衝撃動工具で、２はシリンダであり、こ
のシリンダ２内にピストン３が摺動自在に組み込まれて
いる。

ピストン３は上下にそれぞれ直径の等しい上部小径部４
と下部小径部５を有し、中央に大径部６を一体に形成す
る。

シリンダ２内には、ピストンの大径部６の上面側に中室
９を、下面側に下室１０を形成し、上部小径部４の上方
には、窒素ガスを封入する上室１１を形成する。

シリンダ２の下端には、一定範囲で摺動自在にチゼル１
２を嵌装して、ピストン３の下端でチゼル１２の上端が
打撃されるようにする。

なおピストン３の大径部６が摺動するシリンダ２の内側
には、上方より内周？ｊＨ３’　　・１３・１５・１６
を設ける。

各周溝は、ピストン３が下降位置にあるときは、内周溝
１３と１３°、内周溝１３と１５が連通し、内周溝１５
と１６が遮断される。ピストンが上昇位置の途中にある
時は、内周溝１３と１５が遮断され、内周溝１３と１３
゛は連通したままである。ピストンが最上昇位置にある
ときは内周溝１３と１３′が遮断され、内周溝１３と１
５も遮断されたままであり、内周溝１５と１６は決して
連通しないように形成する。

１７は、シリンダ２の一側に固定した弁箱で、この弁箱
１７内に弁室１８を設け、バルブ１９を摺動自在に嵌装
する。

弁室１８の上部には室２０を設け、プランジャ２１を摺
動自在に嵌装し、プランジャ２１の下端はバルブ１９の
上端に当接させる。バルブ１９は、上方に大径部２２と
下方に小径部２３を有し、弁室１８の大径部と小径部に
進退自在に嵌合させ、大径部２２の下端面と弁室１８の
間にはアクチュエイト室２４を形成する。

バルブ小径部２３の下方には外周溝２５を形成し、軸心
には弁室１８の上部と下部を連通させる連通孔２６を形
成する。なお大径部と小径部の断面積差はプランジャ２
１の断面積より大きく形成する。

弁室１８の大径部には、上方より内周溝２７・２８を形
成し、小径部には内周溝２９・３０・３１を形成する。

なお前記弁室１８の上部は、油路３２によりシリンダ２
の内周溝１３に連通ずる。

シリンダの内周溝１５・１６は、それぞれ油路３３・３
４により弁室１８の内周溝２８・３１に連通ずる。

油路３３は、途中で小径の油路３５に分岐して内周溝２
９に接続する。

３６は低圧の排油口で、内周溝２７に接続し、３７は給
油口で、油路により内周溝３０と室２０に連通ずる。

なおシリンダの内周溝１３゛は油路５３により、途中に
チェック弁５０　（逆方向）を介して排油口３６につな
がる油路に連絡するとともに、油路５２によりチェック
弁５１　（順方向）を介して油路３３に接続する。

以上の構成において、バルブ１９が下降位置にある時は
、内周溝３０と３１は外周溝２５により連通し、内周溝
２つと３０及び内周溝３１と弁室１８の下部は連断され
る。バルブ１９が上昇を始めると、まず内周溝３０と３
１が遮断され、同時に内周／Ｉ２９と３０、内周溝３１
と弁室１８の下部が連通ずる。。

次に作動について説明する。

第１図は、ピストン３もバルブ１９も下降位置にあり、
この状態で給油口３７に圧油を供給すると、圧油は、内
周溝３〇−外周溝２５−内周溝３１→油路３４−下室１
０と流れ、ピストン３０大径部６の下端面に油圧が加わ
る。この時中室９は、油路３２−弁室１８の上部−内周
溝２７−排油口３６と連通するので、ピストン３は上室
１１内の窒素ガスを圧縮しながら上昇する。この時給油
口３７から圧油が室２０にも流入し、プランジャ２１を
下方に押し付けるので、バルブ１９も下方に押し付けら
れる。

ピストンが上昇して大径部６の上端面がシリンダの内周
溝１３と１３′を遮断する第２図に示す位置になると、
中室９の油は圧縮され、油路５２からチェック弁５１．
油路３３を通ってアクチュエイト室２４に流入し、バル
ブ１９０大径部２２の下端面に油圧が働く。この時中室
９を低圧管路に接続する油路５３はチェック弁５０によ
り閉しているので、圧縮された油が油路５３から流出す
ることはない。

バルブ１９の大径部２２と小径部２３の断面積差は、プ
ランジャ２１の断面積より大きいので、バルブ１９は上
方に動き始める。

バルブ１９の変位が所定値になると同時に内周溝３０と
３１が遮断され、内周溝２９と３０、内周溝３１と弁室
１８の下部が連通し、下室ｌＯは油路３４−内周溝３１
−弁室１８の下部一連通孔２６→排油口３６と接続し、
下室１０の圧力は低下するので、上室１１内の圧縮され
た窒素ガスの圧力によりピストンは下降を始める。

ピストンの大径部６の上端面が、内周溝１３゛と１３を
連通ずるまでは、中室９−１は低圧管路側からチェック
弁５０を介して油が吸い込まれ、中室９が真空状態とな
るのを防止する。ピストンが下降を開始して中室９から
アクチェエイト室２４への圧油の供給がなくなっても、
圧油が給油口３７−内周溝３〇−内周溝２９−小径の油
路３５−油路３３−アクチェエイト室２４と供給され続
けるので、バルブＩ９は上昇を続ける。この時油路３３
に接続している油路５２は、チェック弁５１によって閉
しているので低圧管路側へ圧油が洩れることはない。

バルブ１９が更に上昇して最上昇位置に来た状態を、第
３図に示す。

この状態で下室１０の油は、油路３４−内周溝３１−弁
室１８の下部一連通孔２６−弁室１８の上部−油路３２
−内周溝１３−中室９と流れ、しかも、上部小径部４と
大径部６の断面積差は下部小径部５と大径部６の断面積
差に等しく、下室１０からの吐き出し油量と中室９の吸
収油量は等しいので、円滑に油が流れ、ピストン３の下
向きの運動には支障を及ぼさない。

ピストン３が下降して第４図の位置になり、ピストン大
径部６の上端面が内周溝１３と１５を連通ずると、アク
チェエイト室２４は、油路３３−内周溝１５−内周溝１
３−油路３２−内周溝２７を介して排油口３６に連通す
るので、アクチェエイト室２４の圧力は急速に低下し、
バルブ１９はプランジ中２１により第１図に示す下降位
置に押し下げられる。この時小径の油路３５から圧油が
供給される状態があるが、小径の油路３５が絞りの効果
を発揮してアクチェエイト室２４への流入流量を制限す
るので、バルブ１９の動きに重大な影響を及ぼすことは
ない。給油口３７から圧油が供給されている限り、上記
の作動を繰り返す。

第５図に基づき第二実施例について説明する。

第一実施例では、シリンダの内周溝１３゛　をチェック
弁５１を介してアクチェエイト室２４に接続していた。

本実施例ではチェック弁５１の代わりに弁６０を設ける
。また第一実施例でシよ、バルブ１９を常に下向きに押
し付ける手段として室２０を設け、プランジャ２１を摺
動自在に嵌挿してバルブ１９に当接させている。

第二実施例では、これらに代わる手段としてバルブ１９
に中径部３９を付加し、弁室１８の中部と大径部２２の
上段部とで室４０を形成し、油路にて常時給油口３７に
連通させる。バルブ１９の大径部２２と中径部３９の断
面積差は、大径部２２と小径部２３の断面積差より小さ
くする。その他の構成についてコよ第−実施例と同じで
ある。

前記の弁６０は、スプール６１とそれを押すスプリング
６２より構成され、スプール６１はシリンダ２の一例に
設けられた弁室に摺動自在に嵌挿されている。弁６０の
スプリング側は、油路によりアクチェエイト室２４に接
続し、反対側はシリンダの内周溝１３″番ご接続する。

この弁６０は、スプール６１が移動して発生する油の体
積変化量をアクチェエイト室２４に伝える作用を行う。

従って、ピストン３が上昇して大径部６の上端面が内周
溝１３°を１３より遮断して中室９の油が圧縮されると
、その油がスプール６１を押し、スプールの移動によっ
て油路３３へ押し出される油が、アクチェエイト室２４
に流入してバルブ１９を押し上げる。

バルブ１９の変位が所定値になると同時に内周ｌ薄３０
と３１が遮断され、内周溝２９と３０、内周溝３１と弁
室の下部が連通じ、下室ｌＯは排油口３６に連通して圧
力が低下する。従って、ピストン３は上室１１内の窒素
ガスの圧力により下降を始めるとともに、アクチェエイ
ト室２４へは小径の油路３５を通って圧油が供給される
ので、ハルプ１９；よ上昇を続ける。

ピストンが下降を開始すると中室９の圧力は低下するの
で、弁６０のスプール６１はスプリングの力により元に
復帰し、次のサイクルに備える。

以上の作動以外は第一実施例と同じである。

本実施例は、油圧衝撃動工具が比較的大きく、ピストン
の質量も大きい場合に次のような効果を発揮する。

ピストン３が晟上昇位置に達し、中室９の油をチェック
弁５１を介してアクチュエイト室１４へ流入させる時、
ピストンの質量が大きいとピストン自体の運動エネルギ
ーが大きいため、バルブ１９が上昇して下室１０が排油
口３６に連絡した後もバルブは上昇を続け、バルブ１９
が弁室１８の上部に高速度で当り、バルブ１９と弁室上
部が破損する虞れがある。第二実施例の弁６ｏにすると
中室９からアクチュエイト室２４への一定量以上の油の
供給はなくなるので、前記の間ツを解決することができ
る。

第６図に基づき第３実施例について説明する。

シリンダの内周溝１３′　とアクチュエイト室２４０間
に第一実施例ではチェック弁５１を設け、第二実施例で
は弁６０を設けたが、本実施例は弁７０を設ける。また
、第一実施例と第二実施例では、弁室１８小径側に内周
溝２９を設け、バルブ１９が上方に動いて内周ｙＪ＄２
９と３０が連通ずると、圧油が小径の油路３５を介して
アクチュエイト室２４に供給されるように形成していた
。

本実ｍ例では弁室１８の大径側に内周溝４１を設け、小
径の油路４２を介して給油口３７に連通ずる油路に接続
し、バルブ１９が上方に動いて内周溝２８と４１が連通
ずると、圧油が小径の油路４２からアクチュエイト室２
４に供給されるようにする。バルブを常時下方に押しつ
ける手段は、プランジャ２１を用いた第一実施例の方法
、室４０を設は常時圧油側に連通した第二実施例の方法
でも良いが、ここでは第二実施例と同様とする。

他の構成は第一実施例と同じである。

弁７０ば、スプール７１とスプリング７２より構成され
、パイロット圧で作動し、スプリングによって復帰する
二位置一方向のバルブであって、ポートＡ７３とポート
Ｂ７４を有する。ボードＡ７３は常時圧油側に連通し、
ポートｌ３７４（よアクチュエイト室２４に連通ずる。

バイロフトライン：よ油路５２によりシリンダの内周／
ｓ１３°に連通し、スプリング側は常時低圧側に連通し
ている。

ピストン３が上昇して、大径部６の上端面が内周溝１３
゛を１３より遮断して中室９の油が圧縮されると、その
油がスプール７１を押し、ポートＡ？３とポートＢ’ｉ
：４が連通ずる。すると圧油がアクチュエイト室２４に
流入し、バルブ１９を押し上げる。バルブ１９の変位が
所定値になると同時に内周溝３１と弁室の下部が連通ず
るので、下室１０は排油口３６に連通して圧力が低下す
る。

従って、ピストン３は上室１１内の窒素ガスの圧力によ
り下降を始めるとともに、アクチュエイト室２４へは、
小径の油路４２を通って圧油が供給されるので、バルブ
１９は上昇を続ける。

ピストン３が下降を開始すると中室９の圧力は低下する
のでパイロットラインの圧力も低下し、弁７０のスプー
ル７１は、スプリング７２の押圧力により復帰し次のサ
イクルに値える。以上の作動以外は第一実施例と同じで
ある。

本実施例は、中室９の圧縮された柚を弁７ｏのパイロッ
ト圧として使用し、圧油が弁７ｏを通って給油口３７か
ら直接アクチェエイト室２４二こ流入してバルブ１９の
切換を開始するため、非常に応答性が良い。

〔発明の効果〕

衝撃動工具の圧油の洩れは、ピストンとシリンダ室の間
隙、弁室とバルブの間隙の三箇所で発生する。弁室とバ
ルブの間の洩れについては、バルブ径が小さく、しかも
間隙を小さくするのも容易なので洩れ量を殆ど無くすこ
とも可能である。

ところが、ピストンは径がバルブに比べ相当大きく、し
かも衝望荷重を受けるので、シリンダとの間Ｓこある程
度の間隙がないと焼付く虞れがあるため両者間に幾分間
隙を設けてあり、ｑｊｉ撃動工具の内部の洩れ−よ大部
分がピストンとシリンダの間で発生していた。

ところが従来は、ピストンの上昇位置近傍で、ピストン
押し上げ用圧油が流入している油室（下室）を、バルブ
切換信号を送る油路に連絡して圧油をアクチェエイト室
に導いていたため、ピストンが上昇すればする程ピスト
ン大径部のシール巾が狭くなり、洩れの影響も出やすい
構造であった、特に衝撃動工具が大きくなるとピストン
径も太き（なり、この洩れの影響が顕著であった。

本発明はピストンの最上昇位置でシリンダとピストンの
間に圧縮室（内周溝１３゛で形成される）を設け、ここ
で圧縮された油をバルブを切り換えるアクチェエイト室
に導き、バルブ切換信号とする。

これによりピストンとシリンダの間にピストンの全スト
ロークに亘り、常に一定中以上のシール巾を設けること
が可能となり、ピストンの径が大きくなるとシリンダ壁
にラビリンス溝を設けるか、あるいはシール材を組み込
んだりして適宜な密封手段を施すことができ、洩れを殆
ど無くすことが可能となる。

したがって、衝撃動工具の油圧の作動圧をより高くする
ことができ、その分だけｆｉｌを少なくできるので、従
来通りの油圧回路であれば、それだけ流速は低くなる。

油圧回路の各種の損失は全て流速の二乗に比例するので
、流速が低くなると損失が大幅に減少し、効率の高い衝
撃動工具が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の第一実施例の作動説明図、第
５図は第二実施例の断面図、第６図は第三実施例の断面
図、第７図はバルブが第三実施例の場合の断面図で、中
心線の左側はピストンが最下死点にあり、シリンダ壁に
ラビリンス溝がはいった図、右側はピストンが最上死点
にありシリンダ壁にシール材がはいった図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下端にチゼル（１２）等の工具を進退自在に装着し、シ
   リンダ（２）の内部にはピストン（３）を摺動自在に組
   み込む。 ピストン（３）は直径の等しい上部小径部（４）と下部
   小径部（５）を有し、中央部に大径部（６）を一体に形
   成する。 シリンダ（２）の内部には、ピストン大径部（６）の上
   面側に中室（９）を、下面側には下室（１０）を設け、
   更にピストン（３）の上端面にガス圧を加える上室（１
   １）を設ける。 中室（９）の上部には、隣接する内周溝（１３）・（１
   ３）を設け、内周溝（１３′）は途中に弁（５１）・（
   ６０）・（７０）を介してバルブ（１９）の大径部（２
   ２）の下側のアクチュエイト室（２４）に連通させ、他
   方の内周溝（１３）は常時排油口（３６）に連通させ、
   ピストンの最上昇位置では、大径部（６）の上端面で前
   記内周溝（１３′）と内周４（１３）を遮断する。 更に中室（９）には、アクチュエイト室（２４）に連通
   する内周溝（１５）を設け、ピストン３の下降位置では
   前記内周溝（１３）と内周溝（１５）を連通させ、ピス
   トン（３）の上昇位置では大径部（６）にて内周溝（１
   ３）と内周溝（１５）を遮断する。またピストン（３）
   の最上昇位置で大径部（６）の下端面が内周溝（１５）
   を下室（１０）に連通しないように内周溝（１５）は形
   成する。 下室（１０）及び中室（９）と給油口（３７）及び排油
   口（３６）の間に設けた弁室（１８）には、バルブ（１
   ９）を摺動自在に組み込む。 バルブ（１９）は、下降位置にある時給油口（３７）を
   下室（１０）に通じるとともに排油口（３６）を中室（
   ９）の上部に通じ、上昇位置の途中では下室（１０）を
   排油口（３６）に通じる。 弁室（１８）の上部には、常に給油口（３７）に通じて
   いる室（２０）・（４０）を形成し、給油口（３７）に
   加わる油圧によりバルブ（１９）を押下させる。 以上の構成を特徴とした衝撃動工具。