JPH0141475B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工具部材の金敷手段を衝撃するよう
に配設された往復駆動のハンマーピストンと、工
具部材を軸方向に支持するための支持部材と、限
定された前方端位置へ前記支持部材を偏倚（バイ
アス）させるために、シリンダー内で摺動できか
つ圧力室７０の液圧を受けるようにされた支持ピ
ストンとを備えた、例えば削岩機のような液圧作
動衝撃装置に関するものである。圧力室は、高圧
流体源に接続され、支持ピストンとそのシリンダ
ーの相対運動する両面間の狭い間隙は、前記圧力
室からの狭い漏洩通路を形成している。支持ピス
トンと圧力室は、減衰（ダンピング）装置を形成
しており、該減衰装置は、削岩機のドリル心棒
（ステム）或いはジヤツクハンマーのたがね或い
は同様のものとすることのできる工具を経て、工
具の小片から後方へ伝えられる反射された衝撃波
を減衰することによつて、削岩機のハウジング上
の応力（ストレス）を減少している。

この種の衝撃装置は、米国特許第4073350号明
細書に記載されている。公差のために、狭い間隙
は、同様の生産工程における各削岩機の間で大き
く変ることは避けられない。漏洩は間隙の幅の３
乗で変化するので、漏洩は非常に大きく変化する
であろう。漏洩は、削岩機の包括的な効率を減じ
るエネルギーの損失である。

本発明の目的は、減衰装置から流れる漏洩を制
御することであり、同時に、有用（サービス）期
間の長い減衰装置を得ることである。この目的
は、特許請求の範囲に記載された特徴とする事項
によつて達成される。

以下、本発明を図面に示す一実施例に基づいて
説明する。

図面において、削岩機１０は、前頭部１１と、
カバー１２と、歯車ハウジング１３と、中間部分
１４と、シシリンダー１５と、後頭部１６とから
構成されている。ハンマーピストン１７は、シリ
ンダー１５内で往復動され、ピストン面２０，２
１を有する２個のピストン部分１８，１９を備え
た円筒形ロツドで構成されている。ピストン部分
１８から前方に延びるハンマーピストン部分は、
１７ａによつて示され、またピストン部分１９か
ら後方に延びる部分は、１７ｂによつて示されて
いる。ロツド部分１８，１９間のロツド部分は、
１７ｃによつて示されている。

ピストン部分１７ａは、アダプター２２に対し
て衝撃を加える（deliver）ために配置されてお
り、該アダプター２２は、図示されていないスト
リングに連結されるように意図されている。回転
チヤツク２３は、ローラー軸受２４，２５によつ
て歯車ハウジング１３に回転可能に軸受されてい
る。回転チヤツク２３は、歯車２７とかみ合う歯
車リング２６を備えている。駆動体（ドライバ
ー）２８は、回転チヤツク２３の回転をアダプタ
ー２２に伝える。駆動体或にはチヤツクブツシユ
の内面と外面は、不完全な円形をなしている。し
たがつて、アダプター２２は、駆動体２８に対し
て回転はできないが、軸受向へは動きうるように
なつている。アダプター２２の前方端は、ガイド
２９とボールベアリング３０によつて前頭部１１
に軸受されている。洗浄（フラツシング）流体
は、アダプター２２の軸穴と洗浄ヘツド３１を経
て、ドリルストリングへ供給される。止めリング
３２は、洗浄ヘツド３１と駆動体２８の間に取り
付けられる。支持ブツシユ３３は、回転チヤツク
２３の後方部分に挿入され、回転チヤツク２３の
後端面で止まるように適用されたカラー３４を備
えている。

歯車２７は、軸３５にスプライン嵌合されてい
る。軸３５は、歯車ハウジング１３内のブツシユ
３６，３７に軸受されており、シリンダー１５に
取り付けられた液圧モータ３８によつて回転され
る。

第３図に示されるように、後方の環状圧力室３
９は、シリンダー１５と、ロツド部分１７ｂと、
ピストン部分１９のピストン面２１と、漏れ止め
隆起部４０とによつて囲まれている。前方の環状
圧力室４３は、同様の方法で、シリンダー１５
と、ロツド部分１７ａと、ピストン部分１８のピ
ストン面２０と、環状漏れ止め隆起部４４とによ
つて囲まれている。

摺動体（スライダー）４６の形をした分配弁に
は、供給導管４７を経て、加圧された液圧流体が
供給される。蓄圧器４８は、供給導管４７に常時
接続されている。蓄圧器４８は、一方では、ハン
マーピストン１７の作動行程の間、増圧された液
圧流体を瞬時吐出し、他方では、ハンマーピスト
ンが端部位置で摺動方向を逆にする前に或る量の
液圧流体を受け入れる。供給導管４７は、分配弁
のシリンダー内部の環状入口室４９へ導かれる。
該弁のシリンダーは、また２個の環状出口室５
０，５１を有し、該出口室に戻し導管５２，５３
が接続されている。これらの戻し導管は、図示さ
れていない溜めに導かれ、この溜めから、図示さ
れていない容積型ポンプが、図示されていない制
御弁を経て加圧流体を一定流量の割で供給導管４
７へ供給するために、液体流体を吸い込む。蓄圧
器５４は、常時、戻し導管５２，５３に接続され
ており、圧力衝撃（シヨツク）が装置内で起るの
を防いでいる。蓄圧器４８，５４は、衝撃（イン
パクト）のサイクル中、衝撃機の加圧された液圧
流体の高く変動する要求を均一にし、また圧力ピ
ークを均一する。

摺動体４６が左端位置にある第３図では、加圧
された液圧流体は、供給兼ドレン通路５５を経て
後方の圧力室３９へ供給される一方、前方の圧力
室４３内の流体は、他の供給兼ドレン通路５６と
戻し導管５３を経て排出される。摺動体４６が図
示されない右端位置にあるときでは、加圧された
液圧流体は、通路５６を経て前方の圧力室４３へ
供給される一方、後方の圧力室３９内の流体は通
路５５を経て排出される。

摺動体４６は、延長された端部分５７，５８を
有し、その端面５９，６０には、ハンマーピスト
ン１７のシリンダー壁内で終つている制御通路６
１，６２内の圧力が作用している。端部分５７
は、環状のピストン面６３を有し、該ピストン面
６３には、摺動体４６内の通路６４を経て通路５
５内の圧力が作用している。端部分５８は、同様
なピストン面６５を有し、該ピストン面には、摺
動体４６内の通路６６を経て通路５６内の圧力が
作用している。ピストン面６３，６５は、保持面
（holding surface）を構成し、したがつて変位面
（shifting surface）を構成する端面５９，６０よ
りも小さい面積となつている。通路７４は、ピス
トン部分１８，１９間の空間を排液するためにタ
ンクへ接続される。それによつて、制御通路６
１，６２の一つは、他の一つに加圧された液圧流
体が供給される時、上記通路７４を経て常に排液
されている。

制御通路６１は、ハンマーピストン１７のシリ
ンダー壁内で終つている四つの枝管を有してい
る。符号６１ａはそれらの枝管の一つを示してい
る。これらの枝管の一つ或いは複数個は、交換し
うる調整プラグ６７によつてふさぐことができ
る。このような配置によつて、ハンマーピストン
１７の後方の交換点、したがつてピストン行程を
変化することができ、またこのことは、行程数や
吹出し（blow）当りの衝撃エネルギーを変化さ
せることができることを意味している。

減速（遅延）ピストン６８は、中間部分１４内
に変位可能でかつ回転可能に案内されている。該
減速ピストンのピストン面６９は、減速
（retard）又はクシシヨン室７０の移動する限界
壁を構成している。減速室７０は、ハウジング内
の面７３によつてその後方を制限されており、通
路７１を経て供給導管４７と蓄圧器４８に連通さ
れている。削岩機１０に適用される送り力は、減
速室７０の加圧された液圧流体を経てドリルスト
リングに移行される。なるべくなら、減速ピスト
ン６８上のピストン面６９と蓄圧器４８は、減速
ピストン６８に前方へ向つて作用する力が実質的
に送り力を越えるような特定の寸法に作られる。
このような寸法によつて、ハンマーピストンがア
ダプターを打つ時にアダプター２２としたがつて
作用工具（work tool）が占める位置は、送り力
の変動とは関係なく変化しないで存続する。この
前方へ作用する力は、回転するシヤンクブツシユ
３３と、回転シヤンク２３と推力軸受２４を経
て、カバー１２の面７２移行される。減速ピスト
ンがドリルストリングとドリルストリングアダプ
ター２２の反作用を吸収するので、削岩ドリルの
ハウジングにおけるストレスが減少されそしてハ
ウジングの振動も減少する。ドリル心棒のストレ
スも減少するのでドリル心棒の寿命も延びる。

次に、削岩機の作用を図面を参照して述べる。

摺動体が第３図に示す位置にあると仮定する
と、後方の圧力室３９には加圧された液圧流体が
供給され、また前方の圧力室４３は流体が排出さ
れる。またハンマーピストン１７が前方へ移動し
ていると仮定する。調整プラグ６７は、制御通路
６１の右側の二つの枝管を封塞する。ハンマーピ
ストン１７が第３図の位置にある時、制御通路６
２は、ドレン通路７４を経て排液され、また制御
通路６１は、ピストン部分１８が枝管６１ａをお
おうまで、前方の圧力室４３を経て排液される。
摺動体４６は、供給導管５５内の圧力が該摺動体
の保持面６３に伝えられるので、積極的にその位
置に保持される。ハンマーピストン１７が前方へ
（第３図で左方へ）移動すると、制御通路６１は
ドレン通路７４へ排液するように再び開放され
る。次いで、ピストン部分１９が制御通路６２の
口を通過すると、該ピストン部分１９は、通路６
２の口を後方の圧力室３９へ開放し、該圧力室３
９から圧力が制御通路６２を経て摺動体の端面６
０へ導かれる。今、摺動体が図示しない第２の位
置（第３図で右）へ移動すると、前方の圧力室４
３は加圧され、後方の圧力室３９は排水される。
これはハンマーピストンがアダプター２２を丁度
打つ前に行われる。摺動体４６は、供給導管５６
内の圧力が該摺動体の保持面６５へ導かれるの
で、その右手の位置に積極的に保持される。ピス
トン部分１８のピストン面２０が制御通路６１の
枝管６１ａを（右方へ向つて）通過する時、制御
通路６２は、既にドレン通路７４と連通している
ので、前方の圧力室４３内の圧力は、制御通路６
１を経て、摺動体の端面５９へ伝えられる。した
がつて、摺動体４６は、第３図に示す左方位置へ
移行され、ここで、前記のように保持面６３上の
硫体圧力によつて保持される。加圧された液圧流
体は、入口４７を経て後方の圧力室３９へ供給さ
れ、ハンマーピストン１７は、ピストン面２１上
の液圧流体の圧力のために遅らされる。さて蓄圧
器４８は、圧力室３９の容積を減少するハンマー
ピストン１７の背後への動きによつて、圧力室３
９から押し出される液圧流体を受け入れる。蓄圧
器４８はまた、作動行程の最初の間、加圧された
液圧流体を供給する。しかしながら、ハンマーピ
ストン１７がこの供給される流れと一到する速度
に達した時、蓄圧器４８は、加圧された液圧流体
を圧力室３９へ供給を開始し、かくしてハンマー
ピストン１７の速度が一層増加される。

送り力が削岩機１０に適用された時、アダプタ
ー２２は、回転チヤツクブツシユ３３に対して偏
倚（バイアス）される。支持ブツシユは、減速ピ
ストン６８上に前方に作用する力が送り力よりま
さつているので、第１図に示された位置に保持さ
れる。

ドリルストリングとアダプター２２が削岩機の
作動中、岩から後退（recoil）する時、アダプタ
ー２２は、回転チヤツクブツシユ３３に突き当た
る。後退のパルスは、減速ピストン６８へ、更に
減速室７０内の加圧された液圧流体に伝えられ、
該流体が後退パルス伝達要素として働く。蓄圧器
４８或いは他の適当なばね手段は、通路７１内の
液圧流体による流体クツシヨンに絶えず結合され
ている。もしも、後退力が一定値を越えるなら
ば、回転チヤツクブツシユ３３としたがつてまた
減速ピストン６８は、回転チヤツク２３との接触
から離れて持ち上げられる。このような配置によ
り、削岩機１０の後退による影響は弱められる。
次いで、アダプター２２とドリルストリングは、
減速室７０の圧力によつて、送り力とは無関係の
位置まで戻される。

回転チヤツク２３とアダプター２２の回転は、
回転チヤツクブツシユ３３によつて減速ピストン
６８へ伝えられる。このようにして、減速室７０
内の加圧された液圧流体は、アダプター２２とド
リルストリングに対して推力軸受を構成する。

支持ピストン６８と、ハウジングの中間部分１
４に形成されたシリンダーの相対的に（回転方向
と軸方向に）動く面の間に、狭い間隙７５，７６
が形成されている。これらの間隙７５，７６は、
圧力室７０からの狭い漏洩通路を形成している。
上記の間隙の両端部の環状凹所７７，７８には、
封鎖リング７９，８０（第４図）が収納され、ま
た通路８１，８２が凹所７７，７８の内側から通
路８３へ導かれ、該通路８３には、オリフイス制
限体を形成した貫流穴をもつた取り換え可能のね
じ８４が設けられている。通路８５は、漏れた油
を出口通路５２，５３へ導き出す。このようにし
て、二つの間隙７５，７６は、互いに並列に接続
され、かつオリフイス制限体８４と共に直列に接
続された２個の制限器を形成している。制限体８
４は、鋭い縁のオリフイスノズルすなわち鋭い入
口縁をもつたノズルで構成される。

圧力室７０からの僅かの漏洩は、漏れた油が圧
力室から熱を取り去るので、好都合である。しか
し、漏洩は、エネルギーの損失であるので、余り
大きくすべきではない。制限体７５，７６，８４
の前記の組合わせは、二つの主な利点をもつてい
る。すなわち、粘性が変化した時に漏洩流の変化
が比較的小さいことと、漏洩流に支える隙間の実
際の幅の影響を減じることである。もし、粘性が
減少すると、間隙７５，７６を通る流れは増加
し、またオリフイス制限体８４を通らねばならな
い増加した流れのために、該オリフイス制限体８
４を通過する際の圧力降下が増加する。このよう
にして、隙間７５，７６を横切る圧力降下が減少
し、この減少した圧力降下が隙間を通る流れを減
少させようとする。その結果、漏洩流の増加が、
比較的少ないのである。

実際問題として、現実の隙間は、公差（許容誤
差）のために削岩機から削岩機まで様々である。
オリフイス制限体８４のために、ドリル間の漏洩
流の変化は、隙間が大きく変化するときでも比較
的小さい。削岩機では、隙間の幅が0.05mm、オリ
フイス８４の直径が0.5mm、漏洩流は1.2／毎分
であつた。隙間の幅が２倍になつたとき、漏洩流
は1.7／毎分に増加したが、これは非常に少な
い増加である。

圧力室７０には、通常200バール以上の標準ポ
ンプ圧力が存在するが、数回、より高い圧力ピー
クを発生するこである。これらのピークは、圧力
が非常に早くできるので、室７０と蓄圧器４８と
の間の通路７１が第１図に示されるように短く
て、真直ぐで、かつ幅広い時でさえも発生する。
しかし、この圧力ピークは、封鎖リング７９，８
０が極端なピーク圧力には耐えないので、前記間
隙で減衰される。封鎖リングに適用される圧力
は、通路８３内の圧力であり、この圧力は圧力室
７０の圧力より低い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に関する削岩機の前方部分を通
る縦断面図。第２図は削岩機の後方部分を通る縦
断面図。第３図は第１図及び第２図に示された削
岩機の連結された回路構成図で、同一部分には両
図で同一符号が使用されている。第４図は第１図
の部分拡大図である。 １０……削岩機、１７……ハンマーピストン、
２２……アダプター、２３……回転チヤツク、３
２……停止リング、３３……支持ブツシユ、３４
……カラー、３５………回転軸、３９，４３……
圧力室、４７……供給導管、５２，５３……帰還
導管、４８，５４……蓄圧器、６８……減速（遅
延）ピストン、７０……減速室、７５，７６……
狭い間隙、７９，８０……封鎖リング、８１，８
２，８３……通路、８４……オリフイス制限体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工具部材２２の金敷手段を衝撃するように配
   設された往復駆動のハンマーピストン１７ａ〜ｃ
   と、工具部材２２を軸方向に支持するための支持
   部材３３，３４と、限定された前方端位置へ前記
   支持部材３３，３４を偏倚させるために、シリン
   ダー内で摺動できかつ圧力室７０の液圧を受ける
   ようにされた支持ピストン６８とを備え、前記圧
   力室７０は高圧流体源に接続され、支持ピストン
   とそのシリンダーの相対運動する両面間の狭い間
   隙は、前記圧力室からの狭い漏洩通路を形成して
   いる削岩機のような液圧で作動される衝撃装置に
   おいて、前記狭い間隙７５，７６はタンクへ通じ
   るオリフイス制限体８４と直列に組合わされるよ
   うに構成したことを特徴とする装置。 ２ 前記オリフイス制限体８４は鋭利な入口縁を
   もつていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の衝撃装置。 ３ 前記間隙７５，７６の外側端の封鎖リング７
   ９，８０と、該封鎖リングの内側端から前記オリ
   フイス制限体８４に導かれる通路８１，８２を備
   えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の衝撃装置。 ４ 前記オリフイス制限体８４は交換自在のもの
   で構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１，２，３項のいずれかに記載の衝撃装置。 ５ オリフイス制限体８４と間隙７５，７６間の
   圧力降下の割合は、25％ないし75％であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１，２，３，４項の
   いずれかに記載の衝撃装置。 ６ オリフイス制限体８４と間隙との間の圧力降
   下割合は50％以上であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１，２，３，４項のいずれかに記載の
   衝撃装置。