JPS62101797A - 動力ユニツト - 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〕 本発明は鉱工業技術に関し、特に岩石破壊用の動力ユニ
ットに関する。

本発明は線状の発破孔に沿う一体的な巨大岩石を破断し
て岩石塊を切り出し、その後その岩石塊を小塊状に打ち
砕くことにより、岩石構成部を爆破せずに岩石を切り出
したり、建築物の基礎を破砕したり、その他頑強な足場
を切断したりするために使用することができる。この動
力ユニットを発破孔に対して利用する際に、該ユニット
は層状化した堆積物の採掘作業に当り圧塊困難な天盤を
弱化するように使用し、また石炭層の積極的なガス抜き
作業に対し、或はまた石油埋蔵層やガス埋蔵地層の破砕
作業に対し利用される。更に自然環境の状態において強
圧された変形状態にある岩石逃を調査研究するためにも
利用される。本発明は金属加工工業の分野において、プ
レス機械、ジヤツキ、切断機、その他強力な指向性ある
力を必要とする設備装置の作動手段として、小形でかつ
強力な動力ユニットを提供しうる。

〔従来の技術〕

従来技術の動力ユニットの一例としてソ連発明者証第４
２０７７８号（Ｃ１，Ｅ２１Ｃ，３９１００）　１９７
４年を参照する。この動力ユニットは１個のハウジング
を有し、該ハウジング内部の長手軸線方向に沿いその全
長に亘って管状弾性容器が収蔵され該容器の両端には密
封部材が施されている。この設計による動力ユニットの
ハウジングは２個の部分から成り、その一つは該動力ユ
ニットの軸線に対し固定的に組付けられ、他の一つは伸
張可能なプランジャとして構成されている。動液圧流体
系の圧力が上昇すると、前記弾性容器の内部空間は作動
媒体で充満し容器は膨張する。弾性容器内に占有された
媒体量がハウジングの内壁面で拘束されながら前記プラ
ンジャは伸張し口約対象物体上に作動するというもので
ある。この動力ユニットは弾性容器と接触状態にあるプ
ランジャ表面の面積に比例した力を規定の方向に向けて
発揮する。従って前述した如き設計の動力ユニットの効
率は低い。この効率を我々は指定方向における動力ユニ
ットの発揮する力と上記弾性容器により生ずる力との比
率としてここに定義する。該弾性容器から創り出された
作動媒体圧力の横方向分力のベクトルは上記指定方向の
動力ユニットから生じた力のベクトルに対して直角方向
にあり、この横方向分力は本発明における力の増大化に
対しては利用されない分力となっている。それでこの横
方向分力はハウジングの固定的部分に変形を起して内部
に塑性歪を発生する。これは動力ユニットの信頼性ある
作動機能を損なうことになる。弾性容器内の作動媒体圧
力が上昇するとき、前述のように横方向分力値を増大す
る。そしてこの横方向分力の増大化は上記プランジャと
ハウジングの固定的部分間に空隙が形成され、この空隙
内に向って弾性容器を形成する材質が流れ込むようにな
る。このような状態は弾性容器が圧潰状態となり破壊に
いたる。ハウジングの剛性を改善する方法は金属含有量
を増加するか又は動力ユニットの製造方法を前面的に複
雑化する。上記動力ユニットの効率を増進せしめる試み
はソ連国発明者証第１，０３３，８１９号１９８２年（
ＣＬ。

Ｅ２１Ｃ，３７１０６）の構成により開示された。

上記公知の動力ユニットは長手方向に沿い二つ割にされ
た分割ハウジングを有し、この内部に管状弾性容器と２
個の膨張性挿入部材が同心状に組込まれており、該各挿
入部材はハウジングの分割線の側部に沿って配置される
。ハウジング軸線に直角な平面内において、該挿入部材
は台形形状をなしその大きい円錐底面側が弾性容器を支
持し、その側面部はハウジングの内壁面によって支持さ
れる。更に、該動力ユニット内には２個の保持管が内装
され、その各保持管には継手管を設けて弾性容器内空間
に作動媒体を導入するように意図している。弾性容器の
各端部は継手管と保持管との間に配置される。多孔性管
状芯体が弾性容器の空間内部の長手方向に沿い挿入され
ている。この多孔性管状芯体の各端は継手管の形態をと
って形成される。各保持管は実質的に一つの鞘管をなし
、その内面に内ねじが施され継手管上の外ねじにねじ込
まれている。このようにして両保持管は多孔性管状芯体
を介して相互に連結される。この保持管は弾性容器の端
部を密封するように考慮されている。作動媒体が弾性容
器の内部空間内に導入されるとき、ハウジング内壁部分
は弾性容器と膨張性挿入部材の両者によって拡張される
。

公知の動力ユニットにおいて、その弾性容器により発揮
される限界力は例えばほぼ１０ＭＰａであるため自然岩
石の礎石を切断して岩石塊を切り出す程の広汎な適用性
は発見できなかった。これはこの動力ユニットが指定方
向に即ち切断平面に垂直な方向に必要とする力を発揮す
ることができないからである。このことは管状芯体に生
ずる略軸方向の負荷がその芯体を伸張せしめる事実によ
って説明できる。このことはハウジングの端部と弾性容
器に対面している各保持管の端部管に成る空隙を形成す
る。この空隙内に弾性容器の材質が流動して該容器を破
裂させる。その上、前述した芯体の伸張作用は弾性容器
の密封作用を低下し作動媒体の漏洩を招来する。またそ
の芯体の伸張作用は芯体断面積を増加することにより減
小せしめることができる。しかし、そうすることは全体
の寸法大いさと動力ユニットの金属含有量が著しく増大
することになり、更にまた動力ユニットの元の全体寸法
を維持する場合にはハウジング可動部分の作動工程長は
増加するようになり、更に望ましくないことではあるが
ハウジングの内壁面に接触する挿入部材の側部表面部分
において単位面積当りの圧力が上昇する。このため特殊
な材料の適用と潤滑剤を使用しなければならない。

膨張性挿入部材を台形形状にすることもまた適切なもの
でないことに留意すべきである。これは発破穴又は穿り
明けた穴の表面に向ってハウジングの膨張可能な部分の
不均一な支持作用をする場合に空隙は各挿入部材の側部
表面とハウジングの内壁面間に形成され、該空隙内に向
って弾性容器の材質が流れ込むようになるからである。

以下、金白 〔発明の解決すべき問題点〕 本発明は主として動力ユニットの信頼性ある作動を狙い
としており、その場合保持管の実施例となる設計は弾性
容器内に発生した引張力を吸収せしめることであり、こ
れは動力ユニットの全体寸法と金属含有量を減小させて
、作動媒体から作動対象物に伝達される力が実質的に増
大することになる。

〔問題点を解決するための手段〕

これは次のような動力ユニットにより達成される。この
動力ユニットは長手方向に分割された割り形ハウジング
を具え該ハウジング内部に管状の弾性容器が同心状に組
込まれ、又２個の膨張性挿入部材を具備しその各挿入部
材は前記ハウジングの分割線の側部に配置されかつハウ
ジング軸線に垂直な平面内において台形状断面の大なる
底辺部分が弾性容器を支持し、その円錐側面はハウジン
グの内壁面により支持される。更に２個の保持管を具え
、この各保持管には弾性容器の内部空間に導入せしめる
ための継手管が設けられ該弾性容器の各端部分は上記継
手管と保持管との間に組込まれた構成のものにおいて、
本発明によれば前記保持管の各々にはハウジングの内周
面に形成された環状凹所に装填されるべきフランジを有
し、該フランジには環状弾性容器を取巻く弾性部材が組
込まれ、更に前記継手管は前記保管内に長手方向の運動
を生ずるように構成したものである。

このような動力ユニット構成をもつ実施例はその利用範
囲が広く、例えば地殻の応力状態を調査する目的上岩石
を爆破せずに岩石境内に穿り明けた穴に割れ目を作るた
め岩石塊から高強度の大なる自然岩石の中空礎石を爆破
せずに破断する場合に利用される。この作用は該動力ユ
ニットより生ずる最大の指向性ある力の発揮により達成
されるもので、これは軸方向力が主として弾性容器内の
作動媒体圧力の長手方向の分力として引出され、動力ユ
ニットのハウジングによって吸収される事実に基いてい
る。これは各割り形分割ハウジング内壁面に形成された
円形環状の凹所内に各保持管のフランジを配置したこと
によって容易にその作動が可能になったのである。

さて本発明の動力・ユニットのハウジングは実質的な軸
方向力を吸収可能になったのであるが、これはその断面
積がソ連国発明者証第１．０３３，８１９号に開示され
ている動力ユニットの管状芯体の断面積よりも遥かに大
きく構成されているからである。

これは動力ユニットの長手方向剛性度を高めるから管状
芯体を不使用ならしめ、金属含有量を減小し、動力ユニ
ットの製造方法を簡単にする。動力ユニットの作動過程
においてハウジングの分割部分は実質的な軸方向力を吸
収し、動力ユニットの構造は予圧力をかけられた状態に
おがれる。これはハウジング内壁の塑性変形を解消し、
動力ユニットの信頼性と耐久力を増進せしめる。動力ユ
ニットの軸方向剛性度の増大化により弾性容器内の作動
媒体圧力が甚だしく上昇したときの作動の信頼性は高圧
発生時に生ずべきハウジングと保持管との間の微小空隙
が減殺されるために向上する。

更にこれらの微小空隙は管状弾性容器を取り巻く弾性部
材の膨張作用により除去されてしまい、この各弾性要素
はハウジング内壁表面に形成された環状凹所内に配置さ
れている。この弾性部材の各々は保持管の面と円形環状
凹所の表面及び膨張性挿入部材に接触する。これは弾性
容器の材質が上記空隙内部に流れ込むことを防止する。

かくして弾性容器内の作動媒体圧が１００ＭＰａを越え
る高圧力における動力ユニットの作動信頼性は増進され
る。

動力ユニットに２個の鞘管を設ければ好都合である。こ
の鞘管はそれぞれ保持管に強固に結合され、継手管を受
入れるためその中央部に円錐状表面に共役な円錐表面を
有する円筒状通路が形成され、その円錐状表面の母線は
継手管頭部の円錐状表面母線の傾斜角に対応して長手方
向軸線に対し成る傾斜角をする。そして上記保持管内に
形成した円錐状表面の母線は継手管頭部のもう一つの円
錐状表面の母線の傾斜角に対応して保持管の長手方向軸
線に対し成る傾斜角を有して、これら鞘管と保持管の各
円錐状表面とは相互にその各円錐のより大きい円錐底面
において向き合っている。

該動力ユニットの組立中、上記弾性容器の端部は略円錐
形をなす表面間により締め付けられる。

作動媒体が弾性容器の内部空間内に向って継手管を通し
て加圧導入されるとき、その端部部分は更に自己密封作
用を付与される。これはその継手管が弾性容器の材質の
弾性率によって耐えられる限度内において長手軸線方向
の運動をなすように適用されているからである。弾性容
器内部空間の圧力が大なれば大なる程、継手管頭部と保
持管内部空間の各円錐状表面との間における端部間の締
付は作用は益々大きくなる。これは高圧（１００ＭＰａ
台の太いさ）における弾性容器の圧潰を回避せしめるも
のであり、これによって動力ユニットから発揮される力
を増加する。かくして弾性容器端部の密封作用に対する
信頼性は弾性容器内の作動媒体圧力の増加に比例する力
で以って継手管頭部の円錐状表面に及ぼす締付は作用に
従って改善される。

好ましくは弾性部材の各々は円錐形をなす環状リング部
材の形態に製作され、保持管フランジの端部部分に形成
した円錐形凹所内に設けられておりかつハウジングの円
形凹所内に設置した座金上にその円錐の大きい底面側を
支持させている。円錐状リング部材の形態をとる弾性部
材の実施構造は座金に力が伝達されるとき楔作用が発揮
され、その楔作用は動力ユニットの作動過程において保
持管フランジと可動構成部分間に生ずる環状の微小空隙
を塞いでしまう。これは上記円錐状リング部材が半径方
向の膨張作用が可能でありかつ軸方向に可動の座金例え
ば金属製の座金に対しその円錐形の大きい底面部分が支
持されるという事実に基いてこのような現象が起る。管
状弾性容器の膨張は円錐形状リング部材に一定量の半径
方向膨張を起し、ハウジングの分割部分の表面と膨張性
挿入部材の表面に抗しその座金面をその円錐底面によっ
て押圧する。これによって高圧下において形成された環
状の微小空隙を相殺し、かくして上記微小空隙内におけ
る弾性容器材質の流れ込み作用を阻止する。このことは
木質的に動力ユニットの信頼性を改善することにつなが
る。

本発明に係る動力ユニｙトは種々の産業分野に亘って例
えば採鉱工学及び構築分野において広汎な利用が見出さ
れている。即ち、 イ、線状の発破穴に沿う大きな岩石礎石を破断し該破断
岩石を小ブロック塊に崩壊することにより岩石塊を切り
出すようにした作業に利用され、 ロ１発破工法が実施不能のとき、トンネル、横抗道その
他の鉱山作業について非環性の駆動動力源として利用で
き、 ハ、古い建物の頑強な足場や基礎構築物の破壊に利用さ
れ、 二、構築道路の傾斜部分を整地するとか、水源開発に利
用するとかその他山獄地帯の条件下にある種々の目的に
対し利用でき、 ホ、圧潰困難な屋根を破壊し易いように弱化用として使
用され、 へ０石炭層の強制的なガス抜き作業や積極的な保安裂は
目を作って突発的暴爆を防止するために使用でき、 ト、油層やガス穴を破砕するのに利用され、チ、予め設
定した深さにある穿り穴位置にある成る強度をもつ岩石
塊の変形状態や強度特性や応力状態を研究するために利
用することができる。

また、本発明に係る動力ユニットは、その簡潔性、動力
の大きさ及び高い信頼性を考慮に入れるとき、指向性の
作動力を発揮する万能的駆動手段として機械製造工業お
よび金属加工工業において利用しうる。即ち、 す、全体の力が１００．０００　１−ンまでおよびそれ
以上をもつ強力ブレスおよびプレス工具（等幅および全
周圧縮用に供するもの）に利用でき、７１本質的に作動
工程を必要としないときの強力ジヤツキに使用され、 ル、鋼板、ワイヤロープ、チェノその他の材質を切断す
るための切断機に応用できる。

本発明に係る動力ユニットは工業用ロボットの作動手段
として適用されることが約束されている。

以下金白 〔実施例〕 例えば線状発破穴に沿って形成された巨大な岩盤礎石を
破断して岩石塊を切り出し、次いでこれを小塊いて小塊
状に打ち砕くようにした岩石の切り出し作業用として設
計した本発明に係る動力ユニ、トは次のような構成を具
備している。即ち第１図において長手方向に分割したハ
ウジング１内部に管状の弾性容器２がハウジング１内部
に同心状配置に組み込まれている。この弾性容器２の両
端はそれぞれ継手管３の内端部分に差し込まれる。

弾性容器２の両端はフランジ４を有する保持管４と鞘管
６との間に締付けて固定される。この鞘管６は継手管３
をその内部に差し込むために一つの円錐表面に共役的な
対応表面をもつ円筒状の通路を有し、この円錐表面の母
線は鞘管６の長手方向軸線に対し傾斜角を有し、この角
度は継手管３の頭部に形成された円錐表面の母線の傾斜
角に対応している。更に保持管４の内面に形成した円錐
表面の母線は該保持管の長手方向軸線に対し成る傾斜角
を有し、この傾斜角は継手管３の頭部に形成したもう一
つの円錐表面の母線の傾斜角に対応して形成され、鞘管
６と保持管４の円錐表面双方は両円錐部の大きい底面側
において相互に向き合って結合される。管状弾性容器２
の両端部分は前記継手管３の頭部の上下両円錐表面部分
と鞘管６との間にあってナツト７と座金８によって締め
付けられている。ハウジング１の分割線の両側には膨張
性挿入部材９　（第２図）が装填されており、この各挿
入部材９はハウジング軸線に垂直な平面内においてみて
台形状断面を有する。

該挿入部材９は弾性材料から成る介物１０を介して環状
弾性容器２の外側面を支持している。保持管４のフラン
ジ５の端面には円錐形状の凹所が形成され（第１図）、
この凹所内に円錐状のリング体として形成した弾性素子
１１が装填され座金１２によりその円錐状リング体の底
面を支持している。弾性環１３は剛性拘束リング１４に
より包囲され、ハウジング１の外周表面に設けた円形溝
内に嵌め込まれている。

この動力ユニットはつぎのように作動する。作動圧力媒
体が継手管３を通して管状の弾性容器２の内部に導入さ
れると該弾性容器２は膨張する。

この場合その膨張力は弾性容器２と膨張性挿入部材９の
両者を通してハウジング１の両分側部分の各部に伝達さ
れる。弾性容器の内部空間における作動媒体の圧力作用
下において、継手管３は弾性容器２の材質の弾性率によ
り制御された限度内において長手軸線方向に向って運動
し、これによって弾性容器両端部の自己密封作用は確保
される。

この場合に弾性容器内空間にある作動媒体の圧力が大き
ければ大きいほど継手管３の頭部の円錐表面と保持管４
の各内部表面との間にある端部に作用する締付は作用′
は益々大きくなる、ことに留意しなければならない。こ
れは約１００ＭＰａの高圧力において弾性容器２の圧潰
作用を回避せしめることになる。この作動媒体の圧力は
管状弾性容器２を通して円錐状リング体１１へ伝達され
てこのリング体１１をその半径方向に弾性的膨張を生じ
る。

この結果としてこの円錐状リング体１１は膨張性挿入部
材９０表面並びにハウジング１の内側面に形成した円形
凹所の側面に抗して座金１２を押圧する。このとき保持
管４は長手方向の変形に逆って剛体的に固定化される。

これは高圧力下に形成された環状の微小空隙を相殺する
。こうして該微小空隙における弾性容器２の流動作用は
阻止される。作動圧力が零に減小したとき動力ユニット
の可動要素部分は凡て当初の状態に復元し、剛体的拘束
リング１４の拘束の下に押圧された弾性環１３の作用を
うける状態に復帰する。

特定の動力ユニットを採用すれば建築石材の切り出し作
業や処理作業における生産骨動力を実質的に節減し、そ
の安全性を改善し、かつ成る種類の地下における採掘処
理技術を簡単化する。プレスやジヤツキの作動手段に対
する強力な駆動装置として機械製造分野や金属加工分野
に前記動力ユニットを採用することは構造を簡単化させ
かつ構造体の全体寸法を減小することができる。

〔発明の効果〕

本発明の経済的効率は利用分野の一つに対して利用可能
な特殊な実施例を選択することにより達成されよう。本
発明によって製作された動力ユニット即ち長さ４０印、
外径４２鶴を有する動力ユニットはその弾性容器内の作
動媒体圧力が１００ＭＰａに等しい場合に３００１−ン
の力を発生する。上記圧力は一線状の発破穴に沿う一体
になった岩石を破砕する作動手段として利用しうるちの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動力ユニ・ノドの一部を破断した
概略的正面図、 第２図は第１図を９０’回転させた線ｎ−ｎに沿う断面
図。 １・・・ハウジング、 ２・・・管状弾性容器、 ３・・・継手管、 ４・・・保持管、 ５・・・保持管のフランジ、 ６・・・鞘管、 ７・・・ナツト、 ８・・・座金、 ９・・・膨張性挿入部材、 １０・・・介物、 １１・・・円錐形状のリング部材、 １２・・・座金、 １３・・・弾性環、 １４・・・剛性制限リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長手方向に分割されたハウジング（１）の内部に管
   状の弾性容器（２）が同心状に組込まれ、かつ２個の膨
   張性挿入部材が前記ハウジング（１）の側部分割線に沿
   い配置されてハウジングの軸線に垂直な平面内にある台
   形形状断面の大なる底面側が弾性容器（２）を支持する
   と共に該台形の側面側がハウジング（１）の内壁面によ
   り支持され、更に２個の保持管（４）の各々には弾性容
   器（２）内の空間に作動流体を導入するようにした継手
   管（３）が設けられて、前記管状弾性容器（２）の各端
   部部分が前記継管（３）と保持管（４）との間に配置形
   成されている動力ユニットにおいて、前記両保持管（４
   ）の各々にはフランジ（５）が形成され、該フランジ（
   ５）はハウジング（１）の内壁面に形成した円形環状凹
   所内に配置されると共に、該フランジには前記管状弾性
   容器（２）を取り囲む弾性部材が収容され、更に継手管
   （３）を前記保持管（４）内に設けて長手方向運動を生
   ずるようにしたことを特徴とする動力ユニット。 ２、２個の各鞘管（６）は前記保持管４に強固に結合さ
   れかつ前記継手管（３）を受入れるためその中央部に円
   錐状表面と共役的に結合される円筒状中心通路が形成さ
   れ、更に前記円錐状表面の母線は継手管（３）の頭部の
   円錐状表面の傾斜角に対応して鞘管（６）の長手方向軸
   線に対し一つの傾斜角を有すると共に、前記保持管（４
   ）内に形成した円錐状表面の母線は前記継手管頭部に形
   成したもう一つの円錐状表面母線の傾斜角に対応して保
   持管（４）の長手方向軸線に対し一つの傾斜角を有して
   、鞘管（６）と保持管（４）の角円錐表面同志が相互に
   その大なる底面側を向き合せて組込まれていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の動力ユニット。 ３、前記弾性部材の各々は円錐形状のリング部材（１１
   ）の形態をなして形成されかつ保持管（４）のフランジ
   （５）の端面に形成した円錐状凹所内に装填されて、ハ
   ウジング（１）内に配置した座金（１２）に対しその大
   きい円錐底面側を支持させる構成としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の動力ユニット
   。