JPS5816991B2 - 液圧衝撃機のピストン往復動用切換スプ−ル弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液圧衝撃機の複動シリンダ圧力室に供給される
ピストン往復動用液体を切換えるスプール弁に関するも
のである。

従来の液圧衝撃機は、ピストン往復動用切換スプール弁
の効率が低いためエネルギ効率が低く抑えられている。

即ち、スプール弁を介してピストンを往復動させる形式
の液圧衝撃機の場合は、ピストン変位とスプール変位に
位相差があるためスプール弁に最大流量の通過が要求さ
れるピストン速度最大時（打撃直前）においては、スプ
ール開度がむしろ小さくなるため、背圧が立ち、ピスト
ン打撃速度の低下即ち打撃効率の低下をきたす。

この背圧はスプール直径を拡大し流路面積を大とするこ
とにより解決できるが、との場合はスプールの重量が増
加し、液圧衝撃機の特徴である高打撃変化に対してはみ
しろ阻害要因となり好ましくない。

又、スプール弁通過流量を２倍にする場合、スプール径
を２倍、スプール重量を４倍にしなければならず、スプ
ール径を拡大して背圧を下げるには限界がある。

さらに、高効率を指向して、シリンダ後室側に戻り行程
のエネルギを回収し打撃行程に放出するためのアキュム
レータを具備し、ピストンの前後室受圧面積差を利用し
てピストンの往復動を行なう方式の液圧衝撃機の場合は
、ピストン１往復分の液体を打撃行程のみで排出しなげ
れば殖らないため、打撃行程の際にスプール弁を通過す
る液量も約２倍となり、背圧がさらに上昇するので原理
的には優れた方式であるにも拘らず、側基は必ずしも良
くなかった。

本発明の目的は、スプール弁の改良により、液圧衝撃機
のエネルギ効率を高め、さらに高打撃数を可能とするこ
とにある。

本発明は液圧衝撃機のスプール弁において、穿孔工具打
撃ピストンの複動シリンダ前室に至るポート及びアンロ
ードポートを複数個設けると共に、該ポートを切換える
ためのランド部をスプールに設けることにより、小さな
バルブサイズ、スプール重量で大きな通過流量を持つよ
うにしたものである。

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１ないし７図は発振機によりスプール弁を切換える差
動シリンダ方式の液圧衝撃機を有する回転打撃ドリルに
本発明のスプール弁を適用した実施例である。

この回転打撃ドリルはドリル回転機構部１、ドリル衝撃
機構部２及びドリル３より成る１前記ドリル回転機構部
１は、液圧モータ４、歯車５ないし７、歯車付回転スリ
ーブ８、液圧源９、タンク１０より構成され、前記ドリ
ル３は回転スリーブ８に、回転と同時に往復動もできる
ように嵌装されている。

第２図に、ドリル衝撃機構部の部分拡大図を示す。

前記ドリル衝撃機構部２は、差動シリンダ１１、ドリル
打撃ピストン１２、スプール弁１３、発振機１４、アキ
ュムレータ１５、逆止め弁１６、液圧源１７、タンク１
８及びこれらを接続する流路により構成される。

前記シリンダ１１内を滑動するピストン１２は、２ケ所
の段付部１９及び２０を有し、それぞれシリンダ壁と共
にシリンダ前室２１及びシリンダ後室２２を形成してい
る。

該ピストンの径は、シリンダ前室側の方がシリンダ後室
側より小となっており、ピストンの受圧面積はシリンダ
前室側の方が大である。

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
２３により保持されている。

前記スプール弁１３は、２位置３ポート型で、その内部
を３個のランド部２４，２５．２６を有するスプール２
７が滑動する。

該スプール２７は、スプール両側のパイロット圧室２８
，２９にそれぞれ設げられたばね３０，３’ｌによって
中立位置を保っている。

前記発振機１４は流路３２から適当な液体の供給を受け
、流路３３，３４を介して前記スプール弁のパイロット
王室２８．２９に交番液圧を供給するとともに、スプー
ル２７の往復動によって排除される液体を再び流路３４
，３３を経て発振機内に戻し発振に消費された液体と合
流させて流路３５からアンロードする構造となっている
。

前記構成機器間を結ぶ流体流路は下記の通りである。

即ち、シリンダ後室２２は流路３６、逆止め弁１６を経
て液圧源１７と接続され、さらに該流路３６にはアキュ
ムレータ１５が接続されている。

このシリンダ後室２２には、ピストン変位検出用パイロ
ット圧を取り出すためのポート３７が中央よりに開口し
、流路３８を経てスプール弁のパイロット圧室２８と連
通している。

一方シリンダ前室２１は、スプール弁のシリンダ前室ポ
ー）３９．４０と接続され、液圧源ポート４１により液
圧源１７と連通し、或いはアンロードポート４２．４３
によりアンロードされる。

次に動作を説明する。

以下、どの状態においても逆止め弁１６の作用で、シリ
ンダ後室２２には常に供給圧以上の圧力が加わっている
。

ピストン１２がドリル３を打撃し、戻り行程を開始した
瞬間を第２図に示す。

このとき、パイロット圧室２８には、発振機１４からの
パイロット圧に優先して、シリンダ後室２２の圧力がポ
ート３７を介して作用するため、スプール２７は図の右
方に移動を開始する。

このスプール移動の際、まず、スプールのランド部２４
が流路４２を閉じる。

この時、シリンダ前室２１はポート４０．４３を介して
アンドロードされているが、まだポート４１が閉じられ
ているため液圧源１７とは連通していない。

ついで、第３図に示す如く、ランド部２５の左端によっ
てシリンダ前室２１は液圧源ポート４１と連通する。

この時、ポート４０は末だ閉じられていないので、シリ
ンダ前室２１は同時にアンロードされている。

最後に第４図に示す如く、ランド部２５の右端によって
ポート４０が閉じられて、スプール切換えが完了する。

この時始めて供給圧全部がシリンダ前室２１にかかり、
シリンダ後室２２にも供給圧がかかつているにも拘らず
、受圧面積の差から、ピストンは戻り行程に入る。

この戻り行程で、ピストンにより排除されるシリンダ後
室２２内の液体はアキュムレータ１５に貯えられる。

発振機１４からの信号でスプール２７に図の左方向への
力が加わると、前述の戻り行程とは逆に、まずランド部
２５右端によってポート４０が開かれて、シリンダ前室
２１がアンロードされる（第５図）。

ついで、ランド部２５左端によってポート４１が閉塞さ
れて、液圧源とシリンダ前室２１の連通が断たれる（第
６図）。

さらに、ランド部５０によりポート４２が開かれてスプ
ール切換は終了し、シリンダ前室２１はスプール弁の２
ケ所のポート４２．４３によりアンドロードされる（第
７図）。

このとき、シリンダ前室２１には背圧しかからないため
シリンダ後室２２に常にかかつている供給圧によりピス
トンは打撃行程に入る。

以上の行程を繰り返してピストンはドリルを連続して打
撃する。

以上のごとく、打撃行程においてシリンダ前室２１から
の排出液をスプールを通過する際、ランド部２４．２５
の２ケ所を通るため、背圧が低減される。

又、スプールが切換わる時にアンダラツブによりシリン
ダ前室２１が一時液圧源及びタンクの両者と連通ずるの
で、スプール切換タイミングとピストン変位の位相差に
よって生じる背圧上昇が防ぐことができる。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。

第８ないし１０図はピストン位置によりスプール弁を切
換える差動シリンダ方式の液圧衝撃機を有する回転打撃
ドリルに本発明のスプール弁を適用した実施例である。

先の第１ないし７図の実施列と異なるのは、スプール弁
の切換を発振機を使わずにシリンダ圧力室からのパイロ
ット圧のみによって行なう点である。

そのためピストン中央部に、ポート５１により常にタン
クと連通しているシリンダ中央室５２が形成され、一方
、ピストン位置に応じて交互にシリンダ中央室５２或い
はシリンダ前室２１、シリンダ後室２２とパイロット圧
室２９．２８を連通する流路５３，５４が設げられてい
る。

次に作動を簡単に説明する。

第９図はピストン１２がドリル３を打撃した状態である
。

このとき、スプール弁のパイロット王室２８は流路５４
を介してシリンダ後室２２と連通ずるので、高圧がかか
る。

一方、反対側のパイロット圧室２９は流路５３、シリン
ダ中央室５２を介してアンドロードされるので、背圧の
みとなり、スプール２７は図の右方に移動する。

このスプール移動の際の各ポート開閉順序は前記実施列
と同様である。

スプール切換が完了するとシリンダ前室２１、シリンダ
後室２２の両者共高圧となるが受圧面積差によりピスト
ンは戻り行程に入る。

ピストンが戻り第１０図の状態となると、スプール弁の
パイロット圧室２９はシリンダ前室２１と連通して高圧
となり、一方、反対側のパイロット王室２８はシリンダ
中央室５２と連通して背圧となるので、スプール２７は
図の左方に移動する。

このスプール移動の際の各ポート開閉順序は前記実施例
と同様である。

スプール切換が完了すると、シリンダ前室２１がアンロ
ードされるのでピストンは前進し、打撃行程に入る。

以上を繰り返すことによりピストンはドリルを連続して
打撃する。

次に、本発明の第３の実施例を説明する。

第１１ないし１７図は、発振機によりスプール弁を切換
える複動シリンダ方式の液圧衝撃機を有する回転打撃ド
リルに、本発明のスプール弁を適用した実施例である。

先の第１ないし７図の実施例と異なるのは複動シリンダ
のピストン径が前後等しい点である。

そのため戻り行程のエネルギを貯えるためのアキュムレ
ータ、逆止め弁がな（、スプール弁によりシリンダ後室
２２側の圧力も切換わるようになっているのでスプール
弁の構造も異なる。

しかし本発明により通常の２位置４ポート弁に打撃行程
で圧力室から排出される流体をスムースに流すため補助
流路を追加した点では、前記実施列と同様である。

スプール弁６１の内部構造を第１２図に示す。

このスプール弁内部を４個のランド部６２，６３゜６４
．６５を有するスプール６６が滑動する。

該スプール６６は、スプール両側のパイロット圧室６７
．６８にそれぞれ設けられたばね６９．７０によって中
立位置を保っている。

スプール弁のパイロット圧室６７．６８は流路３３，３
４によって発振器１４と連通されている。

又、スプール弁とシリンダ前室２１はポー）７１．７２
を介して、スプール弁とシリンダ後室２２はポート７３
を介して、スプール弁とタンクはアンロードポート７４
．７５，７６を介して、スプール弁と液圧源は液圧源ポ
ート７７を介してそれぞれ接続されている。

さらに、ピストン後退時のストロークエンド規制のため
、ピストンが所定の位置に後退した時シリンダ前室２１
の圧力が抜けるように、シリンダ中央部のポート７８は
タンクと連通されている。

次に動作を簡単に説明する。

第１２図はピストン１２がドリル３を打撃し、戻り行程
に入ろうとする状態である。

このとき発振器１４からのパイロット圧がパイロット圧
室６７にかかるとスプール６６は図の右方に移動を開始
する。

このスプール移動時の各ポート開閉順序は前記実施例と
同様である。

即ち、まずランド部６３がシリンダ前室２１とタンク１
８を連通している一方のアンロードポート７５を閉じ、
ついでランド部６４が液圧源１１とシリンダ後室２２間
の液圧源ポート７７を閉じ（第１３図）、最後にランド
部６２がシリンダ前室２１とタンク１８を連通している
もう一方のアンロードポート７４を閉じると同時に、う
ンド部６４が液圧源１７とシリンダ前室２１間の液圧源
ポート７７を開けて切換が完了する（第１４図）。

すると、ポート７２によりシリンダ前室２１は高圧とな
るため、ピストン１２は戻り行程に入り、シリンダ後室
２２内の液体はポート７３．７６を経てタンクに排出さ
れる。

ピストンが第１５図の位置まで後退するとシリンダ前室
２１がポート７８によりアンロードされるため、シリン
ダ前室２１の圧力が抜け、さらに発振機１４からのパイ
ロット圧がパイロット王室６８にかかると、スプール６
６は図の左方に移動を開始する。

このスプール移動時の各ポート開閉順序は戻り行程開始
の場合と逆で、まずランド部６２がアンロードポート７
４を開け（第１５図）ついで、ランド部６４が液圧源ポ
ート７７を閉じてシリンダ前室２１への高圧供給を停止
させ（第１６図）、最後にランド部６３がポートγ５と
７２を連通させると同時に、ランド部６４がポート７γ
と７３を連通させて切換が完了する（第１７図）。

すると、液圧源１７からの高圧はシリンダ後室２２に供
給され、ピストン１２は打撃行程に入る。

このときシリンダ前室２１の液体はポート７１゜７４及
びポートγ２，７５を介する２系統の流路を経てタンク
１８に排出される。

以上を繰返して、ピストンはドリルを連続して打撃する
。

以上述べた通り、本発明のスプール弁では、ピストン打
撃行程時の背圧減少のための補助流路を有するので、打
撃行程時の背圧を有効に抑えることができ、同一ピスト
ンサイズの場合従来のスプール弁に比較し、小型化、軽
量化できかっスプール重量が軽いので高打撃数化にも耐
えうるという浸れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である差動シリンダ、他励振式
液圧衝撃機を備えた回転打撃ドリルを示す断面図、第２
図は同実施例の衝撃機部分拡大断面図（ピストン戻り行
程開始の状態）、第３，４図は同実施列の作用を示すス
プール動作説明図、第５図は同実施列の作用を示す第２
図と同様の衝撃機部分拡大断面図（ピストン打撃行程開
始の状態）、第６，１図は同実施例の作用を示すスプー
ル動作説明図、第８図は本発明の第２実施例である差動
シリンダ、自励振式液圧衝撃機を備えた回転打撃ドリル
を示す断面図、第９図は同第２実施例の衝撃機部分拡大
断面図（ピストン戻り行程開始の状態）、第１０図は同
第２実施例の作用を示す第９図と同様の衝撃機部分拡大
断面図（ピストン打撃行程開始の状態）、第１１図は本
発明の第３実施列である複動シリンダ、他励振式液圧衝
撃機を備えた回転打撃ドリルを示す断面図、第１２図は
同第３実施列の衝撃機部分拡大断面図（ピストン戻り行
程開始の状態）、第１３．１４図は同第３実施列の作用
を示すスプール動作説明図、第１５図は同第３実施しｌ
の作用を示す第１２図と同様の衝撃機部分拡大断面図（
ピストン打撃行程開始の状態）、第１６．１７図は同第
３実施例の作用を示すスプール動作説明図である。 ２・・・ドリル衝撃機構部、３・・・ドリル、１１・・
・差動（複動）シリンダ、１２・・・ドリル打撃ピスト
ン、１３・・・スプール弁、２１・・・シリンダ前室、
２２・・・シリンダ後室、２４，２５，２６・・・ラン
ド部、２７・・・スプール、３９，４０・・・シリンダ
前室ポート、４１・・・液圧源ポート、４２，４３・・
・アンロードポート、６１・・・スプール弁、６２，６
３，６４゜６５・・・ランド部、６６・・・スプール、
７１．７２・・・シリンダ前室ポート、γ３・・・シリ
ンダ後室ポート、７４．７５，７６・・・アンロードポ
ート、７７・・・液圧源ポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液圧衝撃機のスプール弁において、穿孔工具打撃ピ
   ストンの複動シリンダ前室に至るポート及びアンロード
   ポートを複数個設けると共に、該ポートを切換えるため
   のランド部をスプールに設けたことを特徴とする液圧衝
   撃機のピストン往復動用切換スプール弁。 ２ 切換わりの際に、シリンダ前室ないしはシリンダ後
   室に連通ずる液圧源ポートと、アンロードポートの両者
   をアンダラツプさせた特許請求の範囲第１項記載の液圧
   衝撃機のピストン往復動用切換スプール弁。