(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に、中央に大径部その前後に小径部を有するピストンを摺嵌して前室と後室とを形成し、前室を高圧回路へ連通させる前室高圧ポートと、後室を制御弁へ連通させる後室ポートとを設け、制御弁の前後進切換えによって前記後室を低圧回路と高圧回路とに交互に切換え連通させてピストンを前後進させる液圧式打撃機構であって、制御弁の前後進切換えを行う弁制御室に弁制御回路で接続される弁制御ポートを、ピストンが後進したとき前室と連通する位置に設け、弁制御ポートの後方に低圧回路と連通する排液ポートを設け、弁制御ポートの前方にショートストロークポートを設け、ピストンが前進したとき打撃位置の手前で弁制御ポートと排液ポートとを連通させピストンが打撃位置を越えて更に所定距離前進したとき弁制御ポートとショートストロークポートとを連通させる連通溝をピストンの大径部の外周に設け、前記ショートストロークポートをストローク切換弁を介して弁制御回路と高圧回路とに切換え連通可能に接続したことを特徴とする液圧式打撃機構。
【請求項２】
ストローク切換弁を切換える手動操作弁をオペレータキャビン内に設けたことを特徴とする請求項１記載の液圧式打撃機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧ブレーカ等に用いられる液圧式打撃機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液圧式打撃機構として、図４に示すように、中央に大径部１Ｂその前後に小径部１Ａ、１Ｃを有するピストン１をシリンダ２内に摺嵌して前室３と後室４とを形成し、前室３を高圧回路５へ連通させる前室高圧ポート６と、制御弁７の前後進切換えにより後室４を高圧回路５と低圧回路８とへそれぞれ連通させる後室高圧ポート９と後室低圧ポート１０とを設け、制御弁７の前後進切換えを行う弁制御室１１に弁制御回路１２で接続される弁前進制御ポート１３を、ピストン１が後進したとき前室３と連通する位置に設け、その後方に所定距離離隔して弁制御室１１に弁制御回路１２で接続される弁後進制御ポート１４と、低圧回路８に連通される排液ポート１５とを設け、ピストン１が前進したとき弁後進制御ポート１４と排液ポート１５とを連通させる排液溝１６をピストン１の大径部１Ｂの外周に設けたものが用いられている。
【０００３】
図４の液圧式打撃機構では、シリンダ１にバルブプラグ１７を嵌着して、バルブプラグ１７の外周とシリンダ１の内周との間に、ピストン１と同心状の弁室１８を形成し、この弁室１８に円筒状の制御弁７を摺嵌している。弁室１８には、高圧回路５と連通して制御弁７を後方に付勢する弁規制室１９が設けられ、弁室１８の前端部及び後端部は常時低圧回路８と連通している。
【０００４】
この液圧式打撃機構は、制御弁７が前方にある状態では、後室４が給液孔２０で後室高圧ポート９と連通されているので、後室４と前室３とは共に高圧回路５と連通する。ピストン１の後室４側の受圧面積は前室３側の受圧面積より大となっているので、ピストン１は前進する。この状態では、弁前進制御ポート１３が前室３側に開かれており、弁後進制御ポート１４はピストン１の大径部１Ｂで閉じられているので、弁制御回路１２を介して前室３と連通している弁制御室１１は高圧になっている。従って、弁規制室１９と弁制御室１１とは共に高圧であり、弁制御室１１側の受圧面積が弁規制室１９側の受圧面積より大となっているので、制御弁７は前方に保持されている。
【０００５】
ピストン１が前進すると、ピストン１の大径部１Ｂで弁前進制御ポート１３が閉じられ、弁後進制御ポート１４が排液溝１６を介して排液ポート１５と連通するので、弁制御回路１２、弁制御室１１が低圧となる。このとき、弁規制室１９は高圧のままであるから、制御弁７は後進する。制御弁７が後進すると給液孔２０が閉じ排液孔２１が開いて、後室４が後室低圧ポート１０を経て低圧回路８に連通する。前進したピストン１は、ロッド２２の後端を打撃して前進を停止し、後室４が低圧となっているため後進を開始する。
【０００６】
ピストン１が後進すると、弁前進制御ポート１３が前室３側に開かれ、弁後進制御ポート１４がピストン１の大径部１Ｂで閉じられるので、弁制御回路１２を介して前室３と連通した弁制御室１１は再び高圧となって制御弁７が前進する。制御弁７が前進すると、後室４が後室高圧ポート９を経て高圧回路５と連通し、後室４の圧力が上昇して、慣性により後進を続けようとするピストン１は制動を受け、後進の運動エネルギーが高圧液の形でアキュムレータ（図示略）に蓄積される。後進を停止したピストン１は再び前進行程に入り、以後同様のサイクルが繰返される。
【０００７】
また、この液圧式打撃機構には、掘さくする岩盤の岩質の変化や掘削工法の相違に対応して、打撃力、打撃数を変更することができるように、弁前進制御ポート１３の前方に所定距離離隔して弁制御回路１２と接続される開閉可能なショートストロークポート２３を設けたストローク可変式のものがある。ショートストロークポート２３を開の状態にすると、ピストン１が後進するとき、弁前進制御ポート１３が前室３側に開かれるより早く、ショートストロークポート２３が前室３側に開かれて、前室３と弁制御室１１とが弁制御回路１２を介して連通し、制御弁７が前進してピストン１が前進行程に入るタイミングが早くなるので、ピストン１のストロークが短くなり、打撃数が増加して打撃力が小さくなる。ショートストロークポート２３を閉の状態にすると、ピストン１のストロークは正常なストロークに戻り、打撃数が減少し打撃力が大きくなる。
【０００８】
このような液圧式打撃機構は、ロッド２２を破砕対象から離したときや、或いは破砕対象が破砕されたときにピストン１がロッド２２を打撃しないで前後進運動を継続する空打の状態となる。打撃力が大きいとき空打が行われると、液圧式打撃機構それ自体ばかりでなく、それを用いた油圧ブレーカ等を搭載する台車や油圧回路を損傷し、耐久性が低下する。
そこで、上記の液圧式打撃機構に、ピストン１が打撃位置を越えて所定距離前進したとき、後室４を排液ポート１５と連通させる排液路と、前室高圧ポート６を排液溝１６を介して弁前進制御ポート１３と連通させる連絡路とを設けることにより、ロッド２２を破砕対象に押しつけると自動的に打撃が開始され、ロッド２２を破砕対象から離したとき、或いは破砕対象が破砕されたとき自動的に打撃が停止するようにした空打防止式のものも提案されている（特開平４−３００１７２号参照）。連絡路を開閉可能とすれば、空打可能状態と、空打防止状態とは選択切換できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般に油圧ブレーカ等を用いて作業を行う場合、液圧式打撃機構を長ストローク即ち打撃力大とするときには空打防止が必要であり、液圧式打撃機構を短ストローク即ち打撃力小とするときには空打可能状態とする。
しかし、液圧式打撃機構をストローク可変とし、さらに空打防止を選択可能にする場合には、ショートストロークポート２３の開閉を選択するための選択手段、及び前室高圧ポート６を弁前進制御ポート１３と連通させる連絡路の開閉を選択するための選択手段が必要となるため、構造が複雑となる。
【００１０】
また、これを操作する際には、オペレータは長ストローク・空打可能、長ストローク・空打防止、短ストローク・空打可能、短ストローク・空打防止の４通りの選択可能なモードの中から１つの作業モードを選択しなければならず操作も面倒である。
この発明は、オペレータがストロークの長短の選択を行うだけで、長ストロークを選択したときには空打防止機能が働いて自動スタート・自動停止が可能となり、短ストロークを選択したときには空打可能となる液圧式打撃機構を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明では、シリンダ内に、中央に大径部その前後に小径部を有するピストンを摺嵌して前室と後室とを形成し、前室を高圧回路へ連通させる前室高圧ポートと、後室を制御弁へ連通させる後室ポートとを設け、制御弁の前後進切換えによって前記後室を低圧回路と高圧回路とに交互に切換え連通させてピストンを前後進させる液圧式打撃機構において、制御弁の前後進切換えを行う弁制御室に弁制御回路で接続される弁制御ポートを、ピストンが後進したとき前室と連通する位置に設け、弁制御ポートの後方に低圧回路と連通する排液ポートを設け、弁制御ポートの前方にショートストロークポートを設け、ピストンが前進したとき打撃位置の手前で弁制御ポートと排液ポートとを連通させ、ピストンが打撃位置を越えて更に所定距離前進したとき弁制御ポートとショートストロークポートとを連通させる連通溝をピストンの大径部の外周に設け、前記ショートストロークポートをストローク切換弁を介して、弁制御回路と高圧回路とに切換え連通可能に接続することにより液圧式打撃機構の上記課題を解決している。
【００１２】
ショートストロークポートが高圧回路と連通され、弁制御回路との連通が遮断されている状態では、液圧式打撃機構は長ストローク即ち打撃力大であり、ピストンが打撃位置を越えて所定距離前進するとき、弁制御ポートが連通溝でショートストロークポートと連通されて弁制御回路が高圧となり、制御弁を後進させ後室を高圧としてピストン前進した状態で停止させるので、空打を防止できる。
【００１３】
ショートストロークポートが弁制御回路と連通され、高圧回路との連通が遮断されている状態では、ピストンの後進時に前室と弁制御室とが弁制御回路を介して連通し、制御弁を切換えてピストンが前進行程に入るタイミングが早くなるので、液圧式打撃機構は短ストローク即ち打撃力小となる。また、ピストンが打撃位置を越えて所定距離前進しても弁制御回路は低圧のままであるから、ピストンはやがて後進に転じ前後進が継続される。
ストローク切換弁を切換える手動操作弁をオペレータキャビン内に設けると、オペレータが液圧式打撃機構の空打可能状態と空打防止状態の切換えのため、液圧式打撃機構のところまで足を運ぶ必要がない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態を示す液圧式打撃機構を用いた油圧ブレーカの縦断面図、図２は液圧式打撃機構の回路図、図３はストローク切換弁の配置状態を示すシリンダの断面図である。
ここで、油圧ブレーカＢのシリンダ２内にはピストン１が前後方向へ往復動可能に摺嵌され、シリンダ２の上部に制御弁７０とストローク切換弁３２とが設けられている。ピストン１の前方にはロッド２２が挿着されている。
【００１５】
ピストン１は、中央に大径部１Ｂ、その前方に小径部１Ａ、後方に小径部１Ｃを有し、この径の相違により前室３と後室４とを形成している。後方の小径部１Ｃは、前方の小径部１Ａより更に径が小さく、従って、ピストン１は後室４側の受圧面積が前室３側の受圧面積より大である。シリンダ２には前室３を高圧回路５へ連通させる前室高圧ポート２６と、後室４を制御弁７０へ連通させる後室ポート２９とが設けられている。また、ピストン１が後進したとき前室４と連通する位置に弁制御ポート２４が設けられ、この弁制御ポート２４の後方に低圧回路８と連通する排液ポート２５、弁制御ポート２４の前方にショートストロークポート２７が設けられている。
【００１６】
ピストン１の大径部１Ｂの外周上には、ピストン１が前進したとき打撃位置の手前で弁制御ポート２４と排液ポート２５とを連通させ、ピストン１が打撃位置を越えて更に所定距離前進したとき弁制御ポート２４とショートストロークポート２７とを連通させる連通溝３０が設けられている。
制御弁７０は、バルブハウジング７１内にバルブプラグ７２が嵌着され、その外周とバルブハウジング７１の内周との間に、弁室７３を形成している。この弁室７３内には円筒状の弁体７４が摺嵌されており、弁室７３には、弁体７４の前後進切換えを行う弁制御室７５と、高圧回路５と連通して弁体７４を前方に付勢する弁規制室７６が設けられ、弁室７３の前端部及び後端部は常時低圧回路８と連通している。また、弁体７４には、後進時に後室４を高圧回路５と連通させる給液孔７７と、前進時に後室４を低圧回路８と連通させる排液孔７８とが設けられている。
【００１７】
弁制御ポート２４は弁制御室７５に弁制御回路３１で接続されている。また、ショートストロークポート２７は、ストローク切換弁３２を介して、弁制御回路３１と高圧回路５とに切換え連通可能に接続されている。ストローク切換弁３２はパイロット操作切換弁であり、そのパイロットポート３３は手動操作弁３４を介して高圧回路５と低圧回路８とに連通される。
【００１８】
この液圧式打撃機構は、図２のようにショートストロークポート２７と高圧回路５とを連通させている場合、制御弁７０の弁体７４が後方にある状態では、後室４が給液孔７７を経て高圧回路５と連通されているので、後室４と前室３とは共に高圧となっている。ピストン１の後室４側の受圧面積は前室３側の受圧面積より大となっているので、ピストン１は前進する。この状態では、弁制御ポート２４が前室３側に開かれており、排液ポート２５はピストン１の大径部１Ｂで閉じられているので、弁制御回路３１を介して前室３と連通している弁制御室７５は高圧になっている。従って、弁規制室７６と弁制御室７５とは共に高圧であり、弁制御室７５側の受圧面積が弁規制室７６側の受圧面積より大であるから、切換弁７の弁体７４は後方に保持されている。
【００１９】
ピストン１が前進すると、ピストン１の大径部１Ｂで弁制御ポート２４が閉じられ、やがて打撃位置の手前で弁制御ポート２４と排液ポート２５とが連通溝３０で連通するので、弁制御回路３１、弁制御室７５が低圧となる。このとき、弁規制室７６は高圧のままであるから、制御弁７の弁体７４は前進する。制御弁７０の弁体７４が前進すると給液孔７７が閉じ排液孔７８が開いて、後室４が低圧回路８に連通する。
【００２０】
ここで、ロッド２２が図１に示すように所定の打撃位置にあれば、ピストン１は、ロッド２２を打撃して前進を停止し、後進を始める。ピストン１が後進して前室３と弁制御ポート２４とが連通すると、弁制御室７５が高圧となり、制御弁７０の弁体７４が後進する。ここで後室４が高圧回路５と連通して高圧となり、慣性により後進を続けようとするピストン１は制動を受け、後進の運動エネルギーが高圧液の形でアキュムレータ（図示略）に蓄積される。後進を停止したピストン１は再び前進行程に入り、以後同様のサイクルが繰返される。
【００２１】
ロッド２２を破砕対象から離したり、破砕対象が破砕されてロッド２２が所定の打撃位置より前方へ抜け出ているときには、ピストン１が前進して後室４が低圧となった後も、ピストン１は慣性によってそのまま前進する。ピストン１が打撃位置を越えて所定距離前進し、図２に示す位置に達すると、ショートストロークポート２７と弁制御ポート２４とが連通溝３０を介して連通するため、弁制御室７５は高圧となって制御弁７０の弁体７４が後進する。そこで、後室４は再度高圧回路５と連通する。従って、ピストン１は後進に転ずることなく前進し、後室４と排液ポート２５が連通し高圧回路５と低圧回路８が連通してピストン１に高圧液が全く作用しなくなり作動を停止し、空打が防止される。ロッド２２を破砕対象に押しつけて、前方へ抜け出ている位置から所定の打撃位置に戻せば、ピストン１はロッド２２に押されて打撃位置に戻った後、通常の打撃状態に復帰する。
【００２２】
ショートストロークポート２７と弁制御回路３１とを連通させている場合、制御弁７０の弁体７４が後方にある状態では、後室４が給液孔７７を経て高圧回路５と連通されているので、後室４と前室３とは共に高圧となっている。ピストン１の後室４側の受圧面積は前室３側の受圧面積より大となっているので、ピストン１は前進する。
【００２３】
ピストン１が前進すると、ピストン１の大径部１Ｂで弁制御ポート２４とショートストロークポート２７とが閉じられ、やがて打撃位置の手前で弁制御ポート２４と排液ポート２５とが連通溝３０で連通するので、弁制御回路３１、弁制御室７５が低圧となる。このとき、弁規制室７６は高圧のままであるから、制御弁７の弁体７４は前進する。制御弁７０の弁体７４が前進すると給液孔７７が閉じ排液孔７８が開いて、後室４が低圧回路８に連通する。
【００２４】
ここで、ロッド２２が図１に示すように所定の打撃位置にあれば、ピストン１は、ロッド２２を打撃して前進を停止し、後進を始める。ピストン１が後進して前室３とショートストロークポート２７とが連通した段階で、弁制御室７５が高圧となり、制御弁７０の弁体７４が後進する。ここで後室４が高圧回路５と連通して高圧となり、ピストン１は後進を停止して再び前進行程にはいる。このように、前進行程に入るタイミングが早くなるので、ピストン１のストロークが短くなる。
【００２５】
ロッド２２が所定の打撃位置より前方へ抜け出ているときには、ピストン１が前進して後室４が低圧となった後も、ピストン１は慣性によってそのまま前進するが、ピストン１が打撃位置を越えて前進しても、弁制御室７５は低圧のままであり、制御弁７０の弁体７４が前進位置に保持されるので、ピストン１は制動を受けて後進に転じ空打が継続される。
【００２６】
このように、オペレータは手動操作弁３４の操作により、破砕対象物の性状や作業の内容に応じて、ストロークの長短の選択を行うことができる。ストローク切換弁３２の切換操作を行う手動操作弁３４は、油圧ブレーカＢを搭載した台車のオペレータキャビンに設けておけば、オペレータは、油圧ブレーカの空打可能状態と空打防止状態の切換えのため、油圧ブレーカのところまで足を運ぶ必要はない。
【００２７】
長ストロークを選択し打撃力を大にしたときには空打が防止されるので、油圧ブレーカＢや台車の破損を防止して耐久性を向上させることができ、また、ロッド２２を破砕対象に押しつけ、破砕対象から離すだけで自動スタート・自動停止が可能となるので、操作が容易である。
法面仕上げ等では、短ストロークを選択することにより、打撃力を小さくし、空打状態で細かな作業を行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液圧打撃機構では、オペレータがストロークの長短の選択を行うことにより、長ストロークを選択し打撃力を大にしたときには空打を防止し、短ストロークを選択し打撃力を小にしたときには空打を可能とすることができる。ストローク切換弁の切換操作を行う手動操作弁は、液圧式打撃機構を搭載した台車のオペレータキャビンに設けておけば、オペレータは液圧式打撃機構の空打可能状態と空打防止状態の切換えのため液圧式打撃機構のところまで足を運ぶ必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態を示す液圧式打撃機構を用いた油圧ブレーカの縦断面図である。
【図２】液圧式打撃機構の回路図である。
【図３】ストローク切換弁の配置状態を示すシリンダの断面図である。
【図４】従来の液圧式打撃機構の縦断面図である。
【符号の説明】
１      ピストン
１Ａ、１Ｃ    小径部
１Ｂ    大径部
２      シリンダ
３      前室
４      後室
５      高圧回路
８      低圧回路
２２    ロッド
２４    弁制御ポート
２５    排液ポート
２６    前室高圧ポート
２７    ショートストロークポート
２９    後室ポート
３０    連通溝
３１    弁制御回路
３２    ストローク切換弁
３４    手動操作弁
７０    制御弁
７１    バルブハウジング
７４    弁体
７５    弁制御室
７６    弁規制室
７７    給液孔
７８    排液孔
Ｂ      油圧ブレーカ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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