JPH0229837B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は一般的に土木工学および道路構築機械
に関し、より詳しくは空気作動可逆性衝撃作用機
に関する。

本発明は地中に孔を設けるための機械、あるい
は地中通信用ケーシングとして用いられるスチー
ル製チユーブを地中に打込むための機械に応用さ
れて多くの利点を見出すことができる。

提案された空気作動可逆性衝撃作用機の他の可
能性のある応用分野は地中に筒状パイルを打込む
こと、深孔泥の圧縮および複数の小さなパイルを
直接地中に押込むことを含む。

＜従来の技術＞ 広い範囲の利用が空気作動可逆性衝撃作用機に
最近発見されており、可逆性を持たせることは孔
から機械を引出すためおよび次のチユーブを地中
に打込むためにチユーブから機械を離すために必
要である。

空気作動可逆性衝撃作用機の常に増加する応用
分野はそれら機械の信頼性に関する改良を要求す
る。15ｍ〜20ｍにわたる長さで水平孔を通す間あ
るいは、（深孔泥の圧縮や地中にコンクリートパ
イルを押込む等のような）垂直孔を通す間で、機
械の孔からの引出しが複雑である場合には、衝撃
作動を逆転するための機構が特に信頼性の高いも
のでなければならない。

その信頼性を高めるために、装置を構造的に簡
単にすることが極めて重要であり、そのことが引
出し作業の複雑性を少なくして製造をより安価に
し、且つ後方への衝撃作用へのより敏速な切換を
確実にする。

実質的に中空の円筒形ハウジングと、前記ハウ
ジングの内側に収容されて軸方向に往復運動し且
つその前方部分あるいは後方部分によつてハウジ
ングに衝撃を与えるハンマと、フランジ機素を通
過してハウジングにねじ部によつて連結された段
付チユーブを有する装置（西独特許第1634417号
参照）が知られている。

このような装置の衝撃作用を逆転するために、
段付チユーブに固定して取付けられた空気供給ホ
ースを回転することによつてハウジングの尾部に
向つた新しい位置に前記段付チユーブを移動する
ことが必要である。

このような装置においては、垂直あるいは細長
い水平の孔を通す時に前記逆転が複雑であつたり
あるいは不可能でさえあつたりするために、信頼
性が不充分である。

又、前記装置の衝撃作用の逆転は、その作動が
圧縮空気の供給の停止と、圧縮機から空気ホース
を外して空気ホースを回転する前にホースを引張
ることを含んでいるので、装置の効率に影響する
多数の時間のかかる作動を必要とする。

又、公知の他の衝撃作動機（西独特許第
2340751号参照）が知られており、この機械は中
空円筒形ハウジングと、ハウジング内で往復運動
し且つその前方部分あるいは後方部分によつてハ
ウジング上に衝撃を与えるように作られたハンマ
と、固定手段を経てハウジングの尾部の溝の中に
確実に固定され且つハンマに連結された段付き形
状のチユーブを含んで成る。

前述の機械の衝撃作用の逆転のために、ホース
とは別に、可撓性スチールケーブルの使用が行わ
れる。ケーブルを引張ることによつて固定手段の
作用が除かれ、段付チユーブが新しい位置へ動か
される。すなわち逆転は回転運動の代りに段付チ
ユーブの簡単な線状運動によつて可能となる。

しかしながらホースは段付チユーブを複数の溝
との係合の外に運ぶためおよび、その最も遠い位
置で他の複数の溝に合わせて段付チユーブを置く
ために回されなければならない。結果として、西
独特許第2340751号に開示された装置は前述の装
置と同じ欠点を基本的に有することになる。

段付チユーブの構成についてのみ前述の機械と
は異なる衝撃作用機械が又知られている（西独特
許第2105229号参照）。この機械において段付チユ
ーブは放射方向の複数の貫通通路を有する外側段
部と類似した放射方向の複数の貫通通路を有する
内側段部を具備し、前記チユーブは外側段部に対
して回し且つ軸方向に移動することができるため
にハウジングに同軸に固定されている。

逆転衝撃作用への切換は、機械への圧縮空気の
多量の供給によつて外側段部に対して内側段部を
回すことによつてここでは行われる。この装置は
ホースを回転することが必要でないという点で既
に説明した装置に優る幾つかの利点を提供する。

しかしながら複数の中間位置は前進衝撃作用と
後退衝撃作用から離れる可能性があるので、圧縮
空気の多量供給は作業員が圧縮空気のあらゆる連
続供給に続いた機械機能に気づくかどうかあるい
は機械が全て作動するかどうかに関して幾分かの
不確かさを持つだろうという点でこの機械は不利
である。他の不利な点はこの機械が構造的に非常
に複雑であり、したがつて製造するのが困難であ
るという事にある。

後述される記載中で提案される装置に最も類似
性を有する装置は西独特許第2722298号に開示さ
れたような空気作動逆転衝撃作用機である。この
機械はハウジングと、ハウジングの内側で軸線方
向に往復動可能であり且つ１端を開口した軸線方
向孔をその尾部部分内に有するハンマと、放射方
向貫通通路を含んで成る。ハンマは前方作業室を
ハウジングとで規定している。ハウジングの内側
に収容されている段付きチユーブは大きい直径と
小さい直径から成る実質的に円筒形の段部を有
し、段部は段付チユーブ内に設けられた放射方向
の通路を有する。

大きな直径の段部は後方作業室の境界を定める
ためにハンマの前記軸線方向孔内に配置され、一
方小さな直径の段部はフランジによつてハウジン
グの尾部部分内に固定される。スプリングで付勢
されたスリーブが段付チユーブの内側に正確に配
置される。空気供給ホースがスプリング付勢チユ
ーブの軸方向移動をコントロールするための手段
として機能する。機械の前方衝撃作用はスリーブ
が最も前方位置をとつた時に開始され、逆転はス
リーブを最後方位置に動かすことによつて完成さ
れる。

逆転はホースに単に張力を与えることによつて
達成され、機械のそれぞれの機素は前進作用ある
いは後退作用の何れかを実施する位置に何時でも
いるので、先行技術の衝撃作用機の現在迄に記載
された構造に内在する諸欠点を一般的にこの装置
は除去する。

しかしながら、この装置でさえいくつかの欠点
がない訳ではない。例えば装置の複数の円筒形表
面の内の２つの上のスリーブの摺動作用と圧力密
閉は係合する表面同志の正確な製造を求め、その
ために機械は製造することがより困難になる。又
その２つの円筒形表面に沿つたスリーブの摺動
が、特に塵がそのような表面に付着した時に詰ま
りを生じることになるために信頼性を欠くことに
なる。

又この機械はスプリング付勢のスリーブと段付
きチユーブによつて境界が定められた３個の隔離
されたセクシヨンを含んで成る圧力密閉内部を有
する。この内部は複数の摺動表面の正確性のため
に同様に密閉状態に作られる必要がある。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 機械の衝撃作用を逆転する際の信頼性を改良す
ることが本発明の目的である。

他の目的は容易に製造することができる空気作
動可逆性衝撃作用機を提供することである。

本発明のさらに他の目的は機械を構造的に簡単
にすることである。

＜問題点を解決するための手段＞ 前記およびその他の目的とそれに伴う利点は、
ハウジングと、そのハウジング内に軸線方向移動
可能に配置され、その尾部部分に一端を開放した
軸線方向凹部と、ハウジングとの間で形成される
前方作業室に連通する放射方向貫通通路を有する
ハンマと、環状凹部を形成するように互いに同軸
に配置された大直径の第１円筒形段部と、小直径
の第２円筒形段部を含んで成り、前記第１段部が
後方作業室を形成するように前記ハンマの軸線方
向凹部内に載置されており、前記第２段部が何れ
か一方の端部で前記第１段部に連結され、反対側
の端部で空気供給ホースに連結されている段付き
形状の空気供給用円筒形チユーブと、該空気供給
用円筒形チユーブの環状凹部の内側に軸線方向移
動が可能に配置されて、スプリングで付勢された
円筒形スリーブと、前記円筒形チユーブの環状凹
部を圧力的に密封する手段を含んで成る空気作動
可逆性衝撃作用機において、前記空気供給用円筒
形チユーブの第２段部に放射方向貫通通路が設け
られ、且つ前記スプリングで付勢された円筒形ス
リーブをスプリング付勢方向と逆方向に引張るこ
とができ且つ衝撃作用機から外側に延びるハンマ
後方衝撃作用コントロール手段が設けられてお
り、前記放射方向貫通通路の位置が、衝撃作用機
の前方衝撃作用時には貫通通路がスプリングの作
用によつて前方に移動したスリーブで閉鎖され、
衝撃作用機の後方衝撃作用時には貫通通路が前記
ハンマ後方衝撃作用コントロール手段によつて後
方に移動したスリーブで開口されて空気供給用円
筒形チユーブが前記環状凹部に連通することがで
きる位置に定められていることを特徴とする空気
作動可逆性衝撃作用機によつて達成される。

前記機械の提案された構造はチユーブの第１円
筒形段部上でのスリーブの滑走を未然に防ぎ、そ
の事が移動中にスリーブが詰まることを防ぐ。こ
のような構造はスリーブの外側表面とスリーブを
包含する大直径を有する第１段部の表面を仕上げ
る際に精密性を要求しない。

この事は逆に機械を構造的に相当に簡単にし、
たやすく製造することができるようにする。チユ
ーブの第１段部とスリーブとの間に環状凹部を設
けることはスリーブの移動の間にスリーブが詰ま
ることを防ぎ、この事が機械全体の信頼性を改良
する。

＜実施例＞ 他の目的およびそれに伴う利点は添付図面を参
照して行われる本発明の好ましい実施例について
のより詳細な説明によつて明らかにされる。

空気作動可逆性衝撃作用機はハウジング１とハ
ウジング１の内側に往復運動のために収容された
ハンマ２を含んで成る。その尾部端部において、
ハンマ２は軸線方向孔と貫通通路３を有する。ハ
ンマ２はハウジング１とで前方作業室４の境界を
定める。

ハウジング１は又段付き形状の実質的に円筒形
のチユーブ５を収容し、円筒形チユーブ５は大き
い直径の円筒形段部６と小さな直径の円筒形段部
７をそれぞれ有する。これら段部は互いに相手側
に対して同軸に配置される。チユーブ５は段部７
に取付けられたフランジ８を用いてハウジング１
の尾部部分に確実に固定される。

段部６は放射方向の貫通通路９を有し、一方段
部７は放射方向の貫通通路１０と軸方向通路１１
を有する。段部６は、ハンマ２に後方作業室１２
の境界を定めるためにハンマ２の軸線方向凹部の
内側に配置される。環状の凹部１３がチユーブ５
の段部６と段部７との間に配置され、その環状凹
部１３の中で段部７上に軸方向で往復運動する円
筒形スリーブ１４が配置される。この円筒形スリ
ーブ１４は、スリーブ１４と段部６の内側円筒表
面との間の接触を防ぐために、段部６の内側直径
よりも実質的に小さい外径を有する。スリーブ１
４と段部６との間に環状通路１５が形成され、チ
ユーブ５の段部７にスプリング１６が載置され
る。スプリング１６の一端はフランジ８に担支さ
れ、他端はスリーブ１４の端部表面に担持され
る。凹部１３を圧力的に密封する手段がスリーブ
１４の端部表面上に配置された弾性密封機素１７
と段部６の内側部分内の座面１８の形状で提供さ
れる。スリーブ１４の移動はスチールケーブル１
９（第１図および第２図）によつて、あるいはそ
の一端が空気供給ホース２１に連結されているチ
ユーブ２０（第３図）によつてコントロールされ
る。前記チユーブ２０の他端は通路１０に固定さ
れたピン２２を用いてスリーブ１４に連結され、
段部７に対する軸線方向の移動が可能である。

フランジ８内に作られた孔２４を通じて外界と
連通可能な内部区域２３がハウジング１内のハン
マ２とフランジ８との間に設けられる。

提案した装置は下記のように作動する。

(a) 機械の前方衝撃作用の場合 スリーブ１４の正常位置、すなわち装置の頭
部端部に対して最先端にある位置がスプリング
１６（第１図）によつて維持される。スリーブ
１４のこの位置は機械の前方衝撃作用に対応す
る。ハウジング１内でのハンマの最初の位置は
任意である。ケーブル１９は張力がかかつてい
ない。作動に先立つて、機械は圧縮機（図示せ
ず）に連結される。ホース２１を用いることに
よつて、機械は希望する方向に向けられ、特種
の仕掛け道具あるいは簡単なレバーによつて作
られた前方の僅かに尖つた部分が設けられた、
掘られることになる土地に対して押付けられ
る。

その後に、圧縮機の出口弁が、圧縮空気をホ
ース２１、チユーブ５の軸方向通路１１を通つ
て後方作業室１２に流すために開けられる。圧
縮空気は、ハンマ２がハウジング１の頭部部分
の端部表面で停止する迄ハンマ２を動かすよう
に作用し、第１図に示されたようにハンマ２の
放射方向通路３を開く。それから圧縮空気は前
方作業室４に入る。室４の側でのハンマ２の作
業表面域は室１２側の表面域より大きいので、
２つの室４，１２に等しい圧力が加えられてい
る時に室４側でハンマ２に加えられている力は
室１２側に作用する力より大きい。その結果生
ずる力の作用のもとに、ハンマ２はフランジ８
の方（第１図において右手側）に動かされるこ
とになる。

円筒形段部６によつて放射方向通路３を閉鎖
した後、すなわち室４への圧縮空気の供給を停
止した後でも引続いて、ハンマ２は室４内の膨
張空気の圧力の作用を受けてその移動を続け
る。ハンマ２の放射方向通路３が段部６の放射
方向通路９に一致すると、空気は室４から通路
３および通路９を通つて凹部１３に入れられ、
その後内部区域２３に入つて、フランジ８の複
数の孔２４を経て外界に逃失する。

室４には圧力がなくなり、一方室１２は連続
的に圧縮空気の圧力に曝されているので、ハン
マ２はハウジング１の頭部端部に向けて（第１
図で見た左側に）移動し、ハウジングの内側端
部面に衝撃を与える。

衝撃の瞬間に、室４は前述の方法で圧縮空気
で充満され、かくして前述のサイクルが繰返え
される。

ハウジング１上への衝撃作用は機械を地中に
侵入させ（孔を掘る場合）、あるいは機械にス
チールパイプが同軸で連結されている場合に
は、地中にスチールパイプを押込ませる。

(b) 機械の後方作用の場合 このような逆転はその機械によつて前に作ら
れた孔から機械を戻すために通常必要とされ
る。

機械を後方衝撃作用に切換えるために、圧縮
空気の供給を停止することなしにケーブル１９
（第１図および第２図）に引張力を与えること、
そしてスプリング１６の圧縮力に打勝つことに
よつてスリーブの最も後方位置へスリーブ１４
を動かすこと、云い換えれば第１図に示された
位置から第２図に示された位置に動かすことが
必要である。

この後者の位置で、弾性密封機素１７は座面
１８との完全な接触状態になり、それによつて
環状凹部１３が圧力密封される。この事が円筒
形段部７の放射方向通路１０を開かせ、この事
が段部６の半径方向通路９と環状凹部１３の機
能を換える。より詳しくはそれら部分は排出通
路のシステムから離されて、圧縮空気を作業室
４へ供給する通路のシステムへの係合に移され
ることになる。

第２図に示された提案された機械における複
数の機素の相対的な配置において、圧縮機から
圧縮された空気はホース２１と軸線方向通路１
１に沿つて後方作業室１２に移動され、そして
放射方向通路１０を通つて環状凹部１３に移動
される。環状凹部１３内の圧縮空気の圧力は段
部７の座面１８に対して密封機素１７を押付け
るようにスリーブ１４に作用してスリーブをそ
の位置に保ち、かくしてスプリング１６の圧縮
力に打勝つている。

室１２内の圧縮空気の圧力の作用によつて、
ハンマ２はハウジング１の頭部端部の端部面に
向つてその移動を開始する。ハンマ２の放射方
向通路３が段部６の放射方向通路９に合うよう
に動かされると、圧縮空気は環状凹部１３から
室１４に流れるようになる。この事がハンマ２
の移動を減速してハウジング１のフランジ８か
ら一定の距離でハンマ２を停止させる。

室４が圧縮空気で充満されると、ハンマ２は
フランジ８に向つて移動してフランジ８に衝撃
を与える。衝撃を与えた瞬間に、圧縮空気は室
４からハンマ２の放射方向通路３を経て、第２
図において最もよく示されるように内部区域２
３に入り、その後フランジ８の複数の孔２４を
経て外界に逃失する。

フランジ８に衝撃を与えた後に続いて、ハン
マ２は前述の方法でサイクルを再始動するため
に、ハウジング１の頭部端部に向けてハンマの
移動を開始するように室１２内の空気の圧力に
よつて打込まれる。

提案された機械の衝撃作用の信頼性の高い可
逆性は下記の条件が満たされた時に確実にされ
る。

P₁＞P_r (1) P_a＞P₂＋P_r (2) ここで P₁はスプリング１６の初期圧縮力であり、 P₂はスプリング１６の最終的な圧縮力であ
り、 P_rは機械の前方衝撃作用の間におけるホース
２１の移動に対する抵抗（摩擦抵抗）の力であ
る（第３図）。

P_aは座面１８に向つてスリーブ１４を押付
けるように作用する、環状凹部１３内の圧縮空
気の圧力によつて生ずる力である。

提案された機械の作用の逆転への切換は始動
の前と前方衝撃作用モードにおける作動中の両
方で機械への圧縮空気の供給を停止することな
しに行うことができる。

機械の後方衝撃作用の間中で、環状凹部１３
は連続的に圧縮空気の圧力下にあり、その事が
環状凹部１３のスリーブ１４による連続的閉鎖
を保証し、その結果、スリーブ１４を座面１８
に係合させる安定した位置を保証する。

環状凹部１３の開放、すなわち大気中との連
通は圧縮空気の供給が停止された時にのみ可能
であり、その事はスリーブを第１図に示された
位置にスプリング１６を用いて移動することを
可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による空気作動可逆性衝撃作動
機の縦断面図であり、機械の前方衝撃作用に対応
する各機素の相互位置を示している。第２図は本
発明による機械の逆転作用における各機素の相互
位置を示す第１図同様の縦断面図である。第３図
は本発明による機械の他の実施例を示す縦断面図
である。 １…ハウジング、２…ハンマ、３…ハンマの尾
部端部における放射方向貫通通路、４…前方作業
室、５…段付形状のチユーブ、６…チユーブ５の
大直径の円筒形段部、７…チユーブ５の小直径の
円筒形段部、８…フランジ、９…円筒形段部６の
放射方向貫通通路、１０…円筒形段部７の放射方
向貫通通路、１１…円筒形段部７の軸方向通路、
１２…後方作業室、１３…チユーブ５の段部６と
段部７間の環状凹部、１４…スリーブ、１５…環
状通路、１６…スプリング、１７…密封機素、１
８…座面、１９…ケーブル、２０…チユーブ、２
１…圧縮空気供給ホース、２２…ピン、２３…内
部区域、２４…フランジ８内の複数の孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジング１と、 該ハウジング１内に軸線方向移動可能に配置さ
   れ、その尾部部分に一端を開放した軸線方向凹部
   と、ハウジング１との間で形成される前方作業室
   ４に連通する放射方向貫通通路３を有するハンマ
   ２と、 環状凹部１３を形成するように互いに同軸に配
   置された大直径の第１円筒形段部６と、小直径の
   第２円筒形段部７を含んで成り、前記第１段部６
   が後方作業室１２を形成するように前記ハンマ２
   の軸線方向凹部内に載置されており、前記第２段
   部７が何れか一方の端部で前記第１段部６に連結
   され、反対側の端部で空気供給ホースに連結され
   ている段付き形状の空気供給用円筒形チユーブ５
   と、 該空気供給用円筒形チユーブ５の環状凹部１３
   の内側に軸線方向移動が可能に配置されて、スプ
   リングで付勢された円筒形スリーブ１４と、 前記円筒形チユーブ５の環状凹部１３を圧力的
   に密封する手段１７，１８を含んで成る空気作動
   可逆性衝撃作用機において、 前記空気供給用円筒形チユーブ５の第２段部７
   に放射方向貫通通路１０が設けられ、且つ前記ス
   プリング１６で付勢された円筒形スリーブ１４を
   スプリング付勢方向と逆方向に引張ることができ
   且つ衝撃作用機から外側に延びるハンマ後方衝撃
   作用コントロール手段１９，２０が設けられてお
   り、前記放射方向貫通通路１０の位置が、衝撃作
   用機の前方衝撃作用時には貫通通路１０がスプリ
   ング１６の作用によつて前方に移動したスリーブ
   １４で閉鎖され、衝撃作用機の後方衝撃作用時に
   は貫通通路１０が前記ハンマ後方衝撃作用コント
   ロール手段１９，２０によつて後方に移動したス
   リーブ１４で開口されて空気供給用円筒形チユー
   ブ５が前記環状凹部１３に連通することができる
   位置に定められていることを特徴とする空気作動
   可逆性衝撃作用機。