(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体作動式衝撃装置を制御する方法であって、
前記衝撃装置が、前記衝撃装置のハウジング（２）の軸線方向にのびるシリンダ室（３）の内部に、前後に移動可能な衝撃ピストン（１）を備え、
前記衝撃ピストン（１）が、打撃方向（Ａ）において打撃を実行するようにされ、かつ、メインバルブ（５）を制御するためのシグナル部（４）を備え、
前記メインバルブ（５）が、衝撃ピストン用の少なくとも一つの駆動室（７）に加圧流体を間欠的に送るようにされ、
衝撃ピストン（１）の第一後端部分の領域で、前記シグナル部（４）が、打撃方向に衝撃ピストンを駆動するためにメインバルブ（５）を設定するための流体導管接続を確立し、
衝撃ピストン（１）の第二前端部分の領域で、前記シグナル部（４）が、打撃方向と反対方向に衝撃ピストンを駆動するためにメインバルブ（５）を設定するための流体導管接続を確立する
流体作動式衝撃装置を制御する方法において、
補助バルブ（９）が、作動中に前記領域の少なくとも一方に衝撃ピストンが到達する前でしかも衝撃ピストン（１）をそれぞれの方向に駆動させるためにメインバルブ（５）を設定するための前記流体導管接続をシグナル部（４）が確立する前に、メインバルブ（５）を切り替えるために、シリンダ室（３）内に通路開口を有する少なくとも一つの補助通路手段（１３，１４）と、メインバルブ（５）との間で、シグナル部（４）を介して流体接続するよう制御されること
を特徴とする流体作動式衝撃装置を制御する方法。
【請求項２】
メインバルブ（５）が、衝撃ピストン（１）の打撃方向において見られる前方部分においてシグナル部（４）によって伝達される圧力シグナルを介して制御されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
メインバブル（５）が、衝撃ピストン（１）の打撃位置における引っ込み位置において、シグナル部（４）によって伝達される解放圧力を介して制御されること
を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
衝撃ピストンが衝撃ピストン（１）の各補助通路手段（１３，１４）が接続された端部に向かう方向に駆動された時に、各補助通路手段（１３，１４）が作動するように前記補助バルブ（９）が制御されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記衝撃装置のハウジング（２）の軸線方向にのびるシリンダ室（３）の内部に、前後に移動可能な衝撃ピストン（１）を備え、
前記衝撃ピストン（１）が、打撃方向（Ａ）において打撃を実行するようにされ、かつ、メインバルブ（５）を制御するためのシグナル部（４）を備え、
前記メインバルブ（５）が、衝撃ピストン用の少なくとも一つの駆動室（７）に加圧流体を間欠的に送るようにされ、
・衝撃ピストン（１）の第一後端部分の領域で、前記シグナル部（４）が、打撃方向に衝撃ピストンを駆動するためにメインバルブ（５）を設定するための流体導管接続を確立するよう構成され、
・衝撃ピストン（１）の第二前端部分の領域で、前記シグナル部（４）が、打撃方向と反対方向に衝撃ピストンを駆動するためにメインバルブ（５）を設定するための流体導管接続を確立するよう構成された
流体作動式衝撃装置において、
作動中に前記領域の少なくとも一方に衝撃ピストンが到達する前でしかも衝撃ピストン（１）をそれぞれの方向に駆動させるためにメインバルブ（５）を設定するための前記流体導管接続をシグナル部（４）が確立する前に、メインバルブ（５）を切り替えるために、シリンダ室（３）内に通路開口を有する少なくとも一つの補助通路手段（１３，１４）と、メインバルブ（５）との間を、シグナル部（４）を介して流体接続するよう制御できる補助バルブ（９）が設けられること
を特徴とする流体作動式衝撃装置。
【請求項６】
前記補助バルブ（９）が、前記駆動室（７）内の圧力の助けによって制御可能であること
を特徴とする請求項５に記載の衝撃装置。
【請求項７】
補助バルブ（９）が、作動中に前記領域の一方及び他方に衝撃ピストンが到達する前にメインバルブ（５）を切り替えるために、前記補助通路手段（１３，１４）と、メインバルブ（５）との間を流体接続するよう制御可能であること
を特徴とする請求項５又は６に記載の衝撃装置。
【請求項８】
メインバルブ（５）が、打撃方向において見られる衝撃ピストン（１）の前方部分においてシグナル部（４）によって伝達される圧力シグナルを介して制御可能であること
を特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の衝撃装置。
【請求項９】
メインバブル（５）が、打撃位置において見られる衝撃ピストン（１）の引っ込み位置において、シグナル部（４）によって伝達される圧力の解放によって制御可能であること
を特徴とする請求項５〜８の何れか一項に記載の衝撃装置。
【請求項１０】
前記通路開口が、各領域に向かう衝撃ピストン（１）の動作方向から見て、各領域の前の軸線方向にある距離をおいた位置に配置されること
を特徴とする請求項５〜９の何れか一項に記載の衝撃装置。
【請求項１１】
衝撃ピストン（１）の一方の端部の領域において、シグナル部（４）が、ドレイン導管（１２）とメインバルブ（５）との間の流体導管接続を確立するようにドレイン導管（１２）を配置し、かつ、
衝撃ピストン（１）の他方の端部の領域において、シグナル部（４）が、圧力導管（１１）とメインバルブ（５）との間の流体導管接続を確立するように圧力導管（１１）を配置したこと
を特徴とする請求項５〜１０の何れか一項に記載の衝撃装置。
【請求項１２】
衝撃ピストンが衝撃ピストン（１）の各補助通路手段（１３，１４）が接続された端部に向かう方向に駆動された時に、各補助通路手段（１３，１４）が作動するように前記補助バルブ（９）が制御されること
を特徴とする請求項５〜１１の何れか一項に記載の衝撃装置。
【請求項１３】
請求項５〜１２の何れか一項に記載の衝撃装置を備えていることを特徴とする削岩機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に従った流体駆動衝撃装置を制御する方法及び流体駆動衝撃装置に関する。また、本発明は、このような衝撃装置を備えた削岩機にも関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開ＷＯ2006-046866号公報（アトラス  コプコ  ロツク  ドリルス  アクチボラグ）から、以下に説明するように作動するバルブ制御式油圧衝撃装置は既に公知である。衝撃ピストンが一工程を実行する時、それは前進駆動面に供給される油圧力によって後方へ動かされる。ピストンが所定の距離動いた時、所謂、シグナルポイントに到達する。このシグナルポイントで、メインバルブのシグナル導管によって予め高圧通路に連結された衝撃ピストンにおける円周溝は、シグナル導管とドレイン導管とを接続する。
【０００３】
この結果、メインバルブのスプールは切換を開始し、前記特許文献の図面に示されるように、バルブスプールの左側の駆動面上に作用する恒久的な高圧によって駆動されて右側に動き始める。その後、スプールが中心位置に到達した時、圧力は衝撃ピストンの右側で、戻り圧力から高圧に切り替わり、それにより、衝撃ピストンは、前記特許文献の図面における左側への打撃方向への動きを続けて開始するために遅延される。衝撃ピストンの溝が再び、高圧通路に達すると、メインバルブのシグナル導管は再び加圧され、バルブスプールは、再び切換を開始し、それにより、前記特許文献の図面に示すように左側へ動き始める。
【０００４】
衝撃装置は、衝撃ピストンがシャンクアダプタにヒットした時、打撃の瞬間に、メインバルブのスプールが、その中心位置に到達し、衝撃ピストンの右側の高圧が、再び、戻り圧力（即ち、低圧）に変えられ、打撃サイクルが繰り返されるように寸法決めされる。
【０００５】
この公知の衝撃装置は、信頼性があり良好に作動するが、理論上、到達可能な打撃周波数に制限がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ2006-046866号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、この種の従来の衝撃装置より高い打撃周波数で作動することが可能な上述の衝撃装置を提供することを目的としている。
この目的は、特許請求の範囲の独立項の各特徴部分の特徴を通して上述した方法及び装置において得られる。
上述した従来の技術によって、シグナルの発生からスプールの切換までの期間であるスプール切換時間は可能な限り短くされている。この期間は、装置の表面、通路の領域、スプールの重さ、スプールとストローク長のようなパラメータによる影響を受ける。さらに、衝撃ピストン速度も与えられる。これらのパラメータを考慮して、実際可能な最も短い距離、即ち、打撃位置からシグナルポイントの距離が確立され得る。スプール切換時のシグナルポイントは、ピストンが打撃方向と反対方向に動いている間、幾何学的な理由で、最短の長さを下回ることができず、かつ、スプール切換時間が与えられるため、衝撃装置には最も短いストローク長が与えられ、それによって、衝撃装置には最大ストローク周波数が与えられる。
【０００８】
従って、従来技術によるバルブシステムを用いると、与えられた条件の下で、打撃周波数を増加させることが不可能である。
【０００９】
補助バルブをシステムに含める本発明を通して、この制限を回避することができ、それにより、ストローク長を減少させることができ、打撃周波数を増加させることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
衝撃ピストンが各端部領域に到達する前に、シリンダ室内に通路開口を備えた少なくとも一つの補助通路手段とメインバルブとの間を、シグナル部を介して流体接続してメインバルブを切り替えるために補助バルブを制御することによって、上述した衝撃装置の構造上の寸法を考慮する必要なしに、メインバルブへの切換シグナルを、より早く伝達することが可能になる。この結果、一方においては、この種の衝撃装置においてより高い打撃周波数を得ることができることに関する利点を有し、他方においては、高い打撃周波数を達成するために、その作用に関して重量が軽い衝撃ピストンの寸法決めをすることが可能になるという利点を有する。
【００１１】
好ましくは、補助バルブは、前記駆動室内の圧力で制御され、それにより、各駆動室のために衝撃ピストンが駆動方向に駆動された時に、所望の作用に補助バルブを切り替えることが保証される。具体的には、好ましくは、補助バルブは、衝撃ピストンを打撃方向に駆動するために設けられる衝撃ピストンの後方駆動室内の圧力によって制御される。これにより、反作用戻り室が恒久的に加圧されるのに対して、後方駆動室は、この場合には、間欠的に加圧される。
【００１２】
具体的には、好ましくは、補助バルブは、前記一方及び他方の領域の方向に衝撃ピストンを動かすようにメインバルブを切り替えるために前記流体接続をするように制御される。補助バルブを介した流体接続は、一方においては、打撃方向への動きのために行われ、他方においては、打撃方向と反対方向の動きのために行われる。これにより、ストローク長を最小にすることの可能性を向上させ、それにより、打撃周波数を高めることの可能性を向上させる。
【００１３】
対応する利点は、本発明による流体駆動衝撃装置を通しても得られ、さらに進歩性のある特徴が他の従属項で限定されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による衝撃装置の５つの異なる状態の一つを図式的に示す断面図である。
【図２】本発明による衝撃装置の５つの異なる状態の一つを図式的に示す断面図である。
【図３】本発明による衝撃装置の５つの異なる状態の一つを図式的に示す断面図である。
【図４】本発明による衝撃装置の５つの異なる状態の一つを図式的に示す断面図である。
【図５】本発明による衝撃装置の５つの異なる状態の一つを図式的に示す断面図である。
【図６】本発明による方法全体の簡単化したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に示された実施例を通して本発明をより詳細に説明していく。
【００１６】
図１において符号１は、流体作動式衝撃装置の衝撃ピストンを示している。流体作動式衝撃装置は、図面に図式的に示されており、寸法に関してはスケールに従っていない。衝撃ピストン１は、衝撃装置のハウジング２のシリンダ室３の内部で前後に可動であり、衝撃ピストン１が打撃方向Ａにおいて、例えば、不図示のドリルシャンクやドリルアダプタを打撃するようにしている。使用されている流体は、通常、油圧オイルのような油圧流体である。
【００１７】
衝撃ピストン１には、縮径シグナル部４が設けられており、この縮径シグナル部４は、バルブスプールとして機能し、衝撃ピストン１が所定の位置にある時に、シリンダ室３内への開口を備えた異なる通路間の流体管接続をするように配置されている。
【００１８】
図１に示されている位置では、衝撃ピストン１は打撃方向Ａに向かって、図面における左方向に進んでおり、後方駆動室７は、メインバルブ５のメインバルブスプール６によって加圧流体で加圧されている。この時、メインバルブ５は、不図示の加圧源からくる加圧流体が、加圧導管１６及び通路１８，１８’を通して後方駆動室７に伝達される位置にある。従って、後方駆動室７の内部の圧力は、前記打撃方向Ａにおいて、衝撃ピストン１上に駆動力を及ぼす。
【００１９】
補助バルブスプール１０を備えた補助バルブ９が、通路２５を通して後方駆動室７内の圧力によって駆動させられる。前記圧力は、図面に示すように、補助バルブスプール１０を左側に押し、その結果、加圧導管２１と、シリンダ室に開口する第一補助通路手段１３とは、相互に流体連結する。図示位置では、第一補助通路手段１３の開口部は、衝撃ピストン１の一部で覆われている後で、丁度、開口している。
【００２０】
メインバルブ５のシグナル室２４は、予め、衝撃ピストン１が、図面に示された位置よりもやや右側に位置している時に、シグナル導管１５を越えて、ドレイン導管１２に接続されている。ドレイン導管１２は、シグナル室２４の排液のためにシリンダ室３への開口を有する。この構成により、メインバブルスプール６は、図１に示された位置まで右方向に動いて、加圧導管１６と導管１８及び１８’との間の前記連結を開くことが可能になる。
【００２１】
図２では、衝撃ピストン１は、打撃方向にさらに駆動され、シリンダ室３内にある第一補助通路手段１３の通路開口を完全に開いており、こうするとすぐに、高圧流体が、完全に、シグナル部４を越えて、シグナル導管１５を介してシグナル室２４に伝達され得る。これにより、メインバルブスプール６は、図面に示すように、左側に動かされ、そして、後方駆動室７への高圧は、後方駆動室７とリターン導管１７との間の接続に変えられ、その結果、後方駆動室７の圧力は低くなる。
【００２２】
打撃方向Ａへの衝撃ピストン１の継続的な動きは、後方圧力室内の圧力を下げ、前方駆動室８内の圧力は一定のままである。衝撃装置は、衝撃ピストン１が、衝撃装置上へ加えられる力の変化のために何らかの妨害を受ける前に、高速移動する衝撃ピストン１が速度を下げることなく、打撃位置まで、ずっと前方に移動することができるように寸法決めされる。これは、上述したシステム内に広がる慣性のため、即ち、メインバルブスプール６のための設定速度や、導管及び通路等の抵抗のために可能である。
【００２３】
図２に示した位置において、補助バルブスプール１０は、もはや、その右側の室内の高圧によって左方向に動かされていないが、圧力導管１９に接続された恒久的圧力室内の、補助バルブスプール１０のピストン部分に対する圧力によって、補助バルブスプール１０をその右側位置までリセットするために動かされる。補助バルブスプール１０の前記右側位置は、図３に示された位置であり、それにより、高圧は、第一補助通路手段１３には伝達されず、代わりに、第二補助通路手段１４がドレイン導管２２に接続される。ドレイン導管２０は、補助バルブスプール１０のリング面をドレインする。
【００２４】
図３は、衝撃ピストン１がさらに打撃方向に進められ、打撃位置に近接した時の衝撃装置を示している。この図では、衝撃ピストンは、第二の前端位置、即ち、衝撃位置の領域に位置しており、それにより、恒久的加圧導管１１は、シグナル部４を通してシグナル導管１５に接続される。メインバルブは図２に示す位置と同じ位置にある。この領域において、衝撃ピストンは、その打撃を実行する。
【００２５】
図４では、衝撃ピストンは、恒久的に加圧された前方駆動室８のために、打撃後に、打撃方向と反対方向に駆動され、第二補助通路手段１４を覆わない位置に達する。これにより、シグナル室２４は、シグナル導管１５、シグナル部４及び前記第二補助通路手段１４を介して排液される。これによって、メインバルブスプール６は、スライド部の左側にあるチャンバ２３内の恒久的な圧力のために、リセットされ、図４に示すように、右側に動かされ、高圧が後方駆動室７に伝達されることを可能にする。また、後方駆動室７内のこの圧力は、図面に示すように、補助バルブスプール１０を左側に切り替えて、ドレイン導管２２と第二補助通路手段１４との間の接続を閉鎖するためにも、補助バルブスプール１０を駆動することにもなる（図４に示された位置では未だドレイン導管２２と第二補助通路手段１４との間の接続は閉鎖されていない。）。この時、衝撃ピストン１は、後方駆動室７内の高められた圧力を受け、その動きを減速することになるが、作動方向と反対方向に動き続ける。
【００２６】
図５においては、衝撃ピストン１は、衝撃ピストンの第一の後端部分の領域にある位置に到達しており、この位置で、シグナル導管１５は、恒久的ドレイン導管１２に接続される。メインバルブが、図４と同じ位置にあるのに対して、補助バルブは、後方駆動室７内の圧力のために、ドレイン導管２２と第二補助通路手段１４との間の接続を遮断するためにリセットされ、代わりに、第一補助通路手段１３が圧力導管２１と接続される。
【００２７】
衝撃ピストン１は、減速し続け、打撃運動を繰り返すために、図１に示す位置に再び到達するために、打撃方向への動きに切り替わる。
【００２８】
ここで、図６を参照して、衝撃装置を制御するための方法を説明する。
【００２９】
ポジション３０は、制御の開始を示している。
ポジション３１は、後方駆動室７の加圧により衝撃ピストン１が図１に示す位置に到達したことを示している。
ポジション３２は、衝撃ピストン１が図２に示す位置に到達したことを示している。この位置で、補助バルブ１０を介して伝達された圧力により、後方駆動室７に戻り圧力が接続されるように、メインバルブ５をリセットすることが可能になる。
ポジション３３は、衝撃ピストン１が、前端位置の領域にある図３に示す位置に到達したことを示しており、この位置では、恒久的に加圧された圧力導管とシグナル部との接続を通して、メインバブル５のシグナル室２４内の圧力が維持される。
ポジション３４は、衝撃ピストン１が図４に示す位置に到達したことを示しており、これにより、シグナル室２４は排液される。その結果、メインバルブスプール６は、後方駆動室への高圧の伝達を開始することを可能にするために切り替えられる。
ポジション３５は、衝撃ピストン１が図５に示す位置に到達したことを示しており、この位置では、シグナル室２４は排液され続け、後方駆動室７内の圧力は上昇し、衝撃ピストン１は、切り替えて、打撃サイクルを繰り返すために打撃方向Ａに動く。
ポジション３６は制御の終りを示している。
【００３０】
本発明は、特許請求の範囲の範囲内で変更することができる。従って、解決方法は、第一及び第二補助通路手段の一方だけがある場合も考えられ得る。また、衝撃装置は、後方駆動室に加えて前方駆動室の加圧を間欠的に加圧する種類のものであってもよく、また、後方駆動室を恒久的に加圧し、前方駆動室を間欠的に加圧するものであってもよい。
【００３１】
メインスプールへ信号を伝達するための構成は、メインバルブスプールの両側へのシグナル通路を備えていてもよく、また、メインバルブスプールの他側に信号伝達をするように構成してもよい。導管１１内の高圧及び導管１２内のドレイン圧力に関する構成は、逆にしてもよい。
【００３２】
これらの変形や改良と同様に、補助バルブは、別の方法で構成され得、その出力導管は異なる方法で引き回され、反転機能を有し得る。
【００３３】
補助バルブを備えた本発明の構造を通して、メインバルブへの切換シグナルは、従来技術を用いた場合より早く伝達され得ることに注意することが重要である。これにより、非常に短いストローク長を持つことが可能になり、それにより、本発明による装置は非常に高い打撃周波数を有することが可能になる。例えば、簡単な手段で、打撃周波数を少なくとも５０％高めることが容易に達成できる。打撃周波数をさらに高めることも可能である。
【００３４】
要するに、打撃方向にメインバルブを切り替えるためのシグナルは、従来技術の場合に比べて、衝撃ピストンバルブ用の後端部分の近くにあり、打撃方向と反対に切り替えるためのシグナルは、従来技術の場合に比べて打撃位置の近くに位置する。
【００３５】
さらに、例えば、それ自体が公知のように、メインバルブスプールを、衝撃ピストンと同軸に、衝撃ピストンの一部を覆うように配置するように構成してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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