JPS6245389B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空圧打撃式掘削装置に係り、特に圧
力エアによりピストンを上下動させ、そのピスト
ンの打撃エネルギによりドリルビツトに繰返し打
撃振動を与えるようにした空圧打撃式掘削装置に
関する。

従来、エアを利用した空圧式打撃ドリルは多く
開発されているが、比較的小口径浅尺用として開
発されたものが多く、硬岩、大口径、大深度掘削
に対しては必ずしも強度的、能率的に満足するも
のではなかつた。例えば、本出願人は、特公昭57
−35356号の明細書に於いて、上部で掘管に連結
され下部に軸方向に摺動自在にドリルビツトを支
持した円筒状のケーシングと、ケーシング内でケ
ーシングと一体的に形成され圧力エア供給源と連
通した給気連絡路並びに排気通路と連通した排気
連絡路が軸方向に並設された円柱状の流路管と、
中心に形成された貫通孔内に前記流路管が挿入さ
れてケーシング内で軸方向摺動自在に配置されそ
の下端部でドリルビツトを打撃するピストンと、
ケーシング内で軸方向にピストンとケーシング内
面との間に形成されピストンに半径方向に形成さ
れた連通孔を介して給気連絡路と連通された加圧
通路と、シリンダ内でピストンの下方に形成され
加圧通路と連通してピストンを上方向に付勢する
第１圧力室と、ケーシング内でピストンの上方に
形成されピストンの上昇により加圧されてピスト
ンを下方向に付勢する第２圧力室と、を有する空
圧打撃式掘削装置を提案した。

この空圧打撃式掘削装置は、従来の掘削装置に
比べ大きなピストンストロークと広い受圧部を得
ることができる利点がある。しかしながら、更
に、掘削能率を高め、大深度の掘削に適用する為
には、エア圧を従来の２倍以上まで高める必要が
あるが、特公昭57−35356号明細書の掘削装置で
はエア圧を高くすると次のような欠点があつた。
即ち、特公昭57−35356号明細書の掘削装置は、
圧力エアを中心の流路管からピストン外側の加圧
通路に供給しているため、最も衝撃力を受けるピ
ストンに半径方向のエア連通孔が形成され、従つ
て構造的に応力集中が発生し易く高圧エアに耐え
得ない。また、中心の流路管も、給気連絡路と排
気連絡路が並設され、更に給気連絡路とピストン
の連通孔とを結ぶための溝が形成されているため
強度上問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、ピストンの構造を簡単にして高圧エアに耐
え得る空圧打撃式掘削装置を提案することを目的
としている。本発明は、ピストン下方の第１圧力
室にはピストンの外側から圧力エアを供給し、ピ
ストン上方の第２圧力室にはピストンの内側から
流路管の給・排気溝を介して圧力エアを供給する
ようにしたことを特徴とする。

以下、添付図面に従つて本発明に係る空圧打撃
式掘削装置の好ましい実施例を説明する。

第１図に於いて、ケーシング１０は略円筒状に
形成され、その上部は図示しない掘管に連絡され
る。ケーシング１０の上端内部には給気通路１２
が形成され、この給気通路１２は図示しない圧力
エア供給源と連通され、圧力エアが供給される。
第１図に於いて示すように給気通路１２の下方に
は小径の給気通路１４が形成され、更に給気通路
１４の下方には断面がリング状の給気通路１６が
形成されている。給気通路１４と給気通路１６と
は逆止弁１８によつてその連通が断続される。逆
止弁１８はケーシング１０と一体的に形成された
円筒部２０内に摺動自在に配置され、円筒部２０
内に配設されたスプリング２２によつて弁座２４
に向けて付勢される。従つて逆止弁１８はスプリ
ング２２の付勢力に打勝つだけの圧力エアが上方
から供給されない限り開放しないようになつてお
り、これにより掘削孔内の水、孔内に残留してい
る掘削スライム等の逆流を防止する。

給気通路１６は連通孔２６を介して下方の給気
通路２８と連通される。給気通路２８は、流路管
３０の基部３２に形成された給気通路３４と連通
される。ケーシング１０と流路管３０の基部３２
との間にはシリンダ３５が配設され、このシリン
ダ３５は基部３２を越えて下方に延在している。
流路管３０はシリンダ３５の中央部で下方に延在
している。ピストン３６はシリンダ３５並びにケ
ーシング１０内で摺動自在に配置され、ピストン
３６の中心に形成された貫通孔３８内には流路管
３０が嵌入している。ピストン３６の下方には第
１圧力室４０が形成され、ピストン３６の上方に
は第２圧力室４２が形成されている。

基部３２の給気通路３４は、基部３２に半径方
向に形成された連通孔４４、シリンダ３５に形成
された孔４６を介してケーシング１０の内面に形
成された環状溝４８に連通されている。環状溝４
８は、ケーシング１０とシリンダ３５との間の通
路５０を介してピストン３６の外周面に形成され
た環状溝５２に連通されている。環状溝５２は、
ケーシング１０とピストン３６との間の通路５４
を介して第１圧力室４０に連通される。環状溝４
８、通路５０、環状溝５２、通路５４は第１加圧
通路を構成し、第１圧力室４０には第１図に示す
ピストン３６の位置でこの第１加圧通路を介して
図示しないエア圧力源からエアが供給される。

流路管３０には軸方向に第２加圧通路５６が穿
設され、この第２加圧通路５６は上端が給気通路
３４に開口し、下端がポート５８を介して流路管
３０の外周面に開口している。また流路管３０の
外周面には、軸方向に給・排気溝としての縦溝６
０が形成され、縦溝６０の上端は第２圧力室４２
に開口している。流路管３０の下端は第１図並び
に第２図に示すように小径部６２が形成されてい
る。更にピストン３６の貫通孔３８の内周面には
環状溝６４が形成されている。ピストン３６の実
線位置では、第２圧力室４２は縦溝６０、環状溝
６４を介してピストン３６の排気通路６５と連通
されているが、ピストン３６が上昇してポート５
８が環状溝６４に開口すると、第２加圧通路５６
は、環状溝６４、縦溝６０を介して第２圧力室４
２と連通される。

流路管３０には、中心孔６６が穿設され、中心
孔６６の上端はプラグ６８で閉塞され、中心孔６
６の下端は開口して排気通路６５に連通される。
プラグ６８を取外すと、中心孔６６から排気通路
６５に圧力エアが供給され、掘削スライムの除去
能力を高めることができる。中心孔６６には、プ
ラグ６８の位置に絞りを設けることにより適宜中
心孔６６からのエア量を調整することができる。

ケーシング１０の下端部７０には、スプライン
結合７２によりビツト７４の本体７６が軸方向に
摺動自在に支持されている。従つてビツト７４の
上部７８にピストン３６の下端面が打撃力を与え
ると、ビツト７４は第１図上で下方向に移動す
る。尚ストツパリング８０はケーシング１０の下
端部７０に固定され、ビツト７４が下端部７０か
ら抜け去るのを防止する。ビツト７４の上部７８
にはパイプ８２が設けられ、パイプ８２の上部は
排気通路６５に嵌入自在である。ピストン３６が
上昇してパイプ８２が排気通路６５から外れると
第１圧力室４０は減圧状態となる。即ちパイプ８
２は第１圧力室４０の減圧のタイミングを決定す
る。尚、パイプ８２が排気通路６５に嵌入する
と、排気通路６５はビツト本体７６の排気通路８
４と連通される。排気通路６５，８４にはピスト
ン３６の作動に用いられたエアが排出され、この
エアは外部に排出されてビツト歯先を洗浄すると
共にスライム等を地上に吹き上げ、掘削孔内のス
ライムを除去する。

以上の如く構成された本発明に係る実施例の作
用は次の通りである。先ず、ピストン３６が第１
図に示す位置では、圧力エアは第１加圧通路即ち
環状溝４８、通路５０、環状溝５２、通路５４を
介して第１圧力室４０に送られ、ピストン３６を
上方に付勢する。この状態では、第２圧力室４２
は縦溝６０、環状溝６４を介して排気通路６５と
連通され、減圧状態である。従つてピストン３６
は第２圧力室のエアに抵抗されることなく上昇す
る。ピストン３６が第３図に示す位置まで上昇す
ると、通路５４はピストン３６の肩８６によつて
閉塞され、第１圧力室４０は第１加圧通路との連
通が断たれ、第１圧力室４０の加圧は停止され
る。ピストン３６は第１圧力室４０への圧力エア
の供給が停止しても、暫くの間第１圧力室４０内
のエアの膨張並びにピストン３６の慣性力によつ
て上昇する。

ピストン３６が第４図に示す位置まで上昇する
と、第１圧力室４０にはパイプ８２の上端が開口
し、第１圧力室４０は排気通路８４と連通されて
減圧される。一方、第４図に示すピストン３６で
は、第２加圧通路５６のポート５８が環状溝６４
に開口し、第２圧力室４２には第２加圧通路５６
からの圧力エアが環状溝６４、縦溝６０を介して
供給される。この結果ピストン３６の上面には第
２圧力室４２の圧力が作用し、ピストン３６を下
方向に付勢する。これによりピストン３６は下降
して第１図に示す位置でビツト本体７６の上部を
打撃する。第１圧力室４０はパイプ８２が排気通
路６５に嵌入することにより排気通路との連通が
断たれ再び第１圧力室４０は前記したように加圧
される。尚、第２圧力室４２はピストン３６の下
降ストロークエンド直前で縦溝６０、環状溝６４
を介して排気通路６５と連通されて減圧される。

以下、前記行程を繰返しながらピストン３６に
よつてビツト７４に打撃力を与えると共にケーシ
ング１０によつてビツト７４に回転力を与え、掘
削する。

前記実施例ではビツト７４の上部７８にパイプ
８２を固定し、このパイプ８２を介して第１圧力
室４０と排気通路８４との連通の断続を行なつた
のであるが、これに限定されるものではない。即
ち、第５図に示す実施例では、ピストン３６の先
端に小径部８８を形成し、更にこの小径部８８が
嵌入するリング９０をパイプ８２の代わりに設
け、リング９０にパイプ８２の機能を持たせてあ
る。第１圧力室４０は、ピストン３６の小径部８
８がリング９０内に嵌入・離脱することにより排
気通路８４との連通が断続される。第５図に示す
実施例では、リング９０を衝撃を受けるビツトと
は別体に構成しているので第１図のパイプ８２と
比較して強度的に強く、より高圧エアの使用に耐
え得る。

以上説明したように本発明に係る空圧打撃式掘
削装置によれば、ピストン下方の第１圧力室には
ピストンの外側から圧力エアを供給し、ピストン
上方の第２圧力室にはピストンの内側から流路管
を介して圧力エアを供給するようにしたので、ピ
ストンの構造が応力集中が発生しにくい構造とな
り、高圧エアの使用に耐え得るので掘削能率が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の構造を示す断面
図、第２図は第１図上−線に沿う断面図、第
３図乃至第４図は本実施例の作動を示す断面図、
第５図は本発明に係る他の実施例の構造を示す断
面図である。 １０……ケーシング、３６……ピストン、３０
……流路管、４０……第１圧力室、４２……第２
圧力室、４８，５２……環状溝、５０，５４……
通路、５６……第２加圧通路、６０……縦溝、６
４……環状溝、７４……ビツト、８４……排気通
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 先端部に軸方向に摺動自在にビツトを支持し
   後端部で掘管に連結された円筒状ケーシングと、
   ケーシングの中央部で軸方向に配置された流路管
   と、中心に形成された貫通孔内に流路管が嵌入し
   てケーシング内で軸方向に摺動自在に支持されそ
   の下端部でビツトを打撃するピストンと、ケーシ
   ング内面とピストン外周面との間に形成され圧力
   エア供給源と連通した第１加圧通路と、流路管に
   軸方向に穿設されると共に流路管外周面に開口し
   圧力エア供給源と連通した第２加圧通路と、流路
   管外周面に軸方向に形成された給・排気溝と、ピ
   ストンの貫通孔内周面に形成された環状溝と、ケ
   ーシング内でピストンの下方に形成され第１加圧
   通路と連通してピストンを上方向に付勢する第１
   圧力室と、ケーシング内でピストンの上方に形成
   され第２加圧通路と環状溝並びに給・排気溝を介
   して連通してピストンを下方向に付勢する第２圧
   力室と、を有し、第１圧力室はピストンの上昇ス
   トロークエンド近傍に於いて排気通路と連通して
   減圧され、第２圧力室はピストンの下降ストロー
   クエンド近傍に於いて給・排気溝並びに環状溝を
   介して排気通路と連通して減圧されることを特徴
   とする空圧打撃式掘削装置。