JPS63256378A - 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、油圧パワーシラペル等の先端に取り付けて、
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二分される。

アキュームレータ方式はピストンが上昇する時にアキュ
ームレータに油を蓄積しておき、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６０−１５
６８９７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、ピストンが上昇する時にピストン上方に密
封したガスを圧縮することによって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あり、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、ピストンが上方に一定
量変位すると、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
を用いて検出してパルプ切換信号を送る方式（これを第
２方式としておく）と、シリンダとピストンの間に圧縮
室を設けて、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
よって特開昭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って、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
とパルプ切換信号を与え名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絡した時点で初めてバ
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くなると洩
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葱き起
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大半がピスト
ンの上方に形成される低圧側の油室へ流出して全く作動
しないという事態も発生する。

本発明は、上記のようなピストンとシリンダ壁との間の
洩れ量を抑え、ピストンのストロークが一定に保たれ作
動不良を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
少なくし、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パルプ切換信号
を送る第３方式の考えを取り入れて特許請求の範囲に記
載の構成とし、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。更に大
型の衝撃動工具ではそこにラビリンス溝を形成したり、
シール材を組み込み、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、中央に直径の等しい上部大径部
６と下部大径部７を形成し、その間に中部小径部８を一
体に形成する。

シリンダ２内には、ピストンの上部大径部６の上方に中
室９を、下部大径部７の下方に下室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の上部大径部６と下部大径部７が摺動す
るシリンダ２の内側には、上方より内周溝１３゛　　・
１３・１４・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ａ１４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′ａ１４と１５が遮断され内周溝１３と１３
°は連通したままである。ピストンが最上位置にあると
きは内周溝１３と１３゛が遮断され、内周溝１４と１５
も遮断されたままであり内周溝１５と１６はピストンが
どの位置にあっても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、プランジ中２１を
摺動自在に嵌装し、プランジャ２１の下端は、バルブ１
９の上端に当接させる。バルブ１９は、上方に大径部２
２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１
８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
２１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に連通し、内周溝１４は油路４３により
周溝２７に連通する。

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に連通する。

油路３３は、途中で小径の油路３５に分岐して内周溝２
９に接続し、油路３４は極小径油路３８に分岐して内周
溝３０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に連通する。

なおシリンダの内周溝１３°は、チェック弁５０（逆方
向）を介して油路５３により排油口３６に接続する油路
に連絡するとともに、チェック弁５１　（順方向）を介
して油路５２により油路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
２９と３０及び内周溝３１と弁室１８の下部は遮断され
る。なお内周溝２７と２８、内周溝２８と２９は常時遮
断される０次にバルブ１９が上昇を始めると、まず内周
溝３０と３１が遮断され、同時に内周溝２９と３０、内
周溝３１と弁室１８の下部が連通ずる。更に上昇すると
バルブ１９の大径部の上端面が、内周溝２７を弁室１８
の上部から遮断する。

次に作動について説明する。

第１図においては、ピストン３もバルブ１９も下降位置
にある。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１０と流れ、ピストン３の下部大径部７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と連通ずるので、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
に押し付けられている。

上部大径部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を通過して油路３
３に至りアクチュエイト室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から排
油口３６に接続する油路５３は、チェック弁５Ｇにより
閉じているので、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の大径部下端面の作用面積は、プランジャ２
１の断面積より大きいので、バルブ１９は上方に動き始
める。

そしてバルブ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１０は油路３４→内周
溝３１→弁室１８の下部→連通孔２６−弄室１８の上部
−排油口３６と接続し、下室ｌＯの圧力が低下するので
、上室１１内の圧縮された窒素ガスの圧力によってピス
トンは下降を始める。ピストンの上部大径部６の上端面
が、内周溝１３°と１３を連通ずるまでは、中室９へは
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。

そしてピストンが下降を開始して中室９からアクチュエ
イト室２４への圧油の供給がなくなっても、圧油が内周
溝３０→内周溝２９→小径の油路３５→油路３３→アク
チユエイト室２４と供給され続けるので、バルブ１９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によって閉じ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ると、大径部
２２の上端面が弁室１８の上部を内周溝２７より遮断す
るので下室１０の油は中室９に流入する。この状態を第
３図に示す。

この時、圧油が内周溝３０→極小径油路３８−油路３４
−下室１０と流入するので、下室１０の圧力は上昇し、
それに伴って中室９の圧力も上昇する。

ピストン上部小径部４と上部大径部６の断面積差は下部
小径部５と下部大径部７の断面積差に等しいので、下室
１０と中室９の圧力が同圧となれば、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
の中部小径部８が内周溝１４と１５を連通ずるとアクチ
ュエイト室２４は、内周溝２８→油路３３−内周溝１５
−内周溝１４−油路４３→内周溝２７と流れ、油路によ
り排油口３６に連通ずるので、アクチュエイト室２４の
圧力は急速に低下し、バルブ１９はプランジャ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から一時的に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ュエイ
ト室２４への流入量を＠限するので、バルブ１９の動き
に大き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。

次に第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を介して油路３３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
。また第一実施例では、バルブ１９を常に下向きに押し
付ける手段として、室２０に摺動自在に嵌挿したプラン
ジャ２１をバルブ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パルプ１９の上方に中径
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、この室４０を油路にて常時給油口
３７に連通させる。パルプ１９の大径部２２と中径部３
９の断面積差は、パルプ大径部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は第一実施
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は弁室６３に摺動自在
に嵌挿されている。弁室６３のスプリング側は、油路に
よりアクチュエイト室２４に接続し、反対側はシリンダ
の内周溝１３゛　に接続する。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ュエイ
ト室２４に伝える作用を行う。

したがって、ピストン３が上昇して上部大径部６の上端
面が内周溝１３°を１３から遮断すると、中室９の油が
圧縮されてその油がスプール６１を押すので、それによ
り弁室６３内の油が油路３３へ押し出されてアクチュエ
イト室２４に流入し、パルプ１９を押し上げる。

パルプ１９の変位が所定値になると同時に内周溝３０の
３１が遮断され、内周溝２９と３０、内周溝３１と弁室
の下部が連通ずるので、下室１０は排油口３６に連通し
て圧力が低下する。したがりて、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３５を通って圧油が供
給されるので、パルプ１９は上昇を続ける。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スプール
６１は小径の油路３５を通って流入する圧油とスプリン
グの力によって元に復帰し、次のサイクルに備える０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型で、ピストン
の質量も大きい場合に適し、次のような効果を発揮する
。

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
ーも大きいために、ピストン３が最上昇位置に達し、中
室の油がチェック弁５１を通ってアクチュエイト室２４
へ流入した時に、パルプ１９が上昇して下室１０が排油
口３６に連絡した後もパルプ１９は上昇を続け、パルプ
１９が弁室１８の上端面に高速度で衝突し、パルプ１９
と弁室上部が破損する虞れがある。この第二実施例の弁
６０を用いると、スプール６１がストロークエンドすれ
ば中室９からアクチュエイト室２４への油の供給がなく
なるので、このような問題は生じなくなる。

第６図に基づき、第三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２４の間に
第一実施例のチェック弁５１に曽えて弁７０を設番）る
。

また第−実施例及び第二実施例では、弁室１８小径側に
内周溝２９を設けて、パルプ１９が上方に動いて内周溝
２９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
。

本実施例では弁室１８の大径側に内周溝４１を設けて小
径の油路４２にて供給口３７につながる油路に接続させ
、パルプ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２４
に供給されるようにする。

パルプ１９を常時下方に押し付ける手段はプランジ＋２
１を用いた第一実施例の方法、あるいは第二実施例の方
法でも良いが、ここでは第二実施例の方法を用いる。他
の構成は第一実施例と同じである。

弁７０は弁室内に嵌挿したスプール７１とスプリング７
２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パルプである。弁室には
ポートＡ７３とポートＢ７４を設け、ポートＡ７３は常
時圧油側に連通し、ポートＢ７４はアクチュエイト室２
４に連通させる。パイロットライン側は油路５２にてシ
リンダの内周溝１３゛に連通し、スプリング側は常時低
圧側に連通させる。

ピストン３が上昇して、上部大径部６の上端面が内周溝
１３°と１３の連通を遮断して、中室９の油が圧縮され
ると、その油がスプール７１を上方へ押し、ポートＡ７
３とポー１−８７４が連通ずる。すると圧油が給油口に
つながる油路を通ってアクチュエイト室２４に流入しバ
ルブ１９を押し上げる。パルプ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２８と
４１、内周溝３１と弁室１８の下部が連通ずるので、下
室ｌＯは排油口３６に連通して圧力が低下する。

したがってピストン３は上室１１内の窒素ガスの圧力に
より下降を始めるがアクチュエイト室２４へは、小径の
油路４２を通って更に圧油が供給されるので、バルブ１
９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油路５２の圧力も低下し、弁７０
のスプール７１はスプリング７２の押圧力によって下方
へ復帰し、次のサイクルに備える０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の圧縮された油をパイロ７）圧として
使用して、弁７０を切り換え、給油口からの圧油を直接
アクチュエイト室２４に流入させてパルプ１９の切換え
を行わせるため、非常に応答性が良い。

［発明の効果〕 一般に衝撃動工具の圧油の洩れは、ピストンとシリンダ
の間隙、弁箱とパルプの間隙の二箇所で発生する。弁箱
とバルブの間の洩れについては、パルプ径が小さくしか
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、ピストンの径はバルブの径に比べて大きく、
しかも衝撃荷重を受けるので、シリンダとの間にある程
度の間隙がないと焼付く虞れがあるため微少な間隙を設
けている。したがって衝撃動工具の内部の洩れは大部分
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、ピストンの最上昇位置近傍でピストン
を押し上げ用の油室（下室）をパルプ切換用アクチュエ
イト室に導いていたため、ピストンが上昇すればする程
シール巾が狭（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大きく
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
換えるアクチュエイト室に導き、パルプ切換信号とする
。

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、常に一定巾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シール材を組み込んだりし
て適宜な密封積置を施すことができ、洩れを殆ど無くす
ことが可能となり、容積効率が上昇する。

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、流量を少なくできるので従来通り
の油圧管路であれば、それだけ流速は低くなる。油圧管
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
具を提供できるという効果が得られる。

【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図はパルプが第三実施例の場合の断面図で、中
心線の右側はピストンが最上死点にあり、シリンダ壁に
ラビリンス溝がはいった図、左側はピストンが最下死点
にありシリンダ壁にシール材がはいった図である。 １−・・−・衝撃動工具　　　　　２−・−シリンダ３
　・・−・・ピストン　　　　　　４・−・・〜上部小
径部５−・−・−下部小径部　　　　　６−・・・−上
部大径部７　・・・−下部大径部　　　　　８　・・・
・・中部小径部９・−・−・中室　　　　　　　１０−
・−・下室１１−・・・・・上室　　　　　　　１２・
・−・・チゼル１３−−−−一内周溝　　　　　　１３
°　−・・・内周溝１Ｂ・−・・・弁室　　　　　　　
１９−・−パルプ２０−・−・−室　　　　　　　　２
１　・・・・・プランジャ２２−・−・大径部　　　２
４　・−・・アクチュエイト室３５−・・−小径油路　
　　　　３６−・−・排油口３７−・・給油口　　　　
　　３８　・−・・・極小径油路４０　・−’ｉ　　　
　　　　　　５１　　・・・−・チェック弁５２　・−
・−油路　　　　　　　６０・７０−・・・・弁６１・
７１−・−・・スプール

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大径部（４）と下部
   小径部（５）を有し、中央部に直径の等しい上部大径部
   （６）と下部大径部（７）を有し、その間に中部小径部
   （８）を一体に形成する。 シリンダ（２）の内部には、ピストン上部大径部（６）
   の上面側に中室（９）を、ピストン下部大径部（７）の
   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（１１）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（
   ２２）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）は弁室（１８）の上部に連通させ
   、ピストンの最上昇位置では、上部大径部（６）の上端
   面で前記内周溝（１３′）と内周溝（１３）を遮断する
   ように形成する。 更にシリンダには、中室（９）と下室（１０）の間に位
   置し、ピストン（３）の全ストロークに亘りいずれの室
   にも連通しない隣接する内周溝（１４）・（１５）を設
   け、上側の内周溝（１４）は常時排油口（３６）に連通
   させ、下側の内周溝（１５）はアクチュエイト室（２４
   ）に連通させ、ピストン３の下降位置では前記内周溝（
   １４）と内周溝（１５）が連通するように形成する。 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。 アクチュエイト室（２４）は、弁室（１８）の大径部と
   バルブ（１９）の大径部下面との間に形成する。 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、最上昇位置では、下室（１０
   ）を排油口（３６）から遮断して中室（９）の上部へ連
   通させる。 弁室（１８）あるいはその上部には、常に給油口（３７
   ）に通じて油圧によりバルブ（１９）を押下させる室（
   ２０）・（４０）を形成し、下部には給油口（３７）か
   ら極小径油路（３８）を通って、下室（１０）に通じる
   油路を設ける。 更にバルブ（１９）の下降途中でピストン（３）が下降
   位置近傍にあるときは、シリンダ（２）の下室（１０）
   とバルブ（１９）の大径部（２２）の下側のアクチュエ
   イト室（２４）を排油口（３６）に連通させる。 以上の構成を特徴とした衝撃動工具。