(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧流体供給回路(5)により供給される加圧した非圧縮性流体によって動く打撃装置の打撃ストロークを変える方法であって、
該打撃装置は、シリンダ内で移動し、シリンダ内をトップチャンバ(8)とボトムチャンバ(9)とに区画するピストン(1)を備え、
前記チャンバ(8,9)に、打撃ピストンのストローク長を可変させる制御装置に連結されたディストリビュータの作用で連続的に高圧流体を供給し、
前記制御装置が、スライド弁(13)とリターン装置(19)とを備え、前記スライド弁(13)をシリンダ内に設け、その一方の面で高圧を受けるようにし、
スライド弁(13)が溝を有し、前記溝は、一方でディストリビュータ(4)に連結され、他方で、スライド弁(13)の軸方向位置に応じて複数の通路(10,11)の一つに連結され、
前記通路(10,11)をシリンダに連結し、打撃ピストンが上方向に移動した時の下端位置でボトムチャンバ(9)に連結するように配置して構成されており、
トップチャンバ(8)から高圧流体供給回路(5)へ流れる流体の瞬間的な、流量を引き起こさせる衝撃に続くピストンの跳ね返り工程の間、トップチャンバ(8)と高圧流体供給回路(5)との圧力の差を測定すること、及び、この圧力差が所与流量に相当する所与限界を超える時に制御装置に加圧流体を供給して衝撃ピストンのストロークを長くする方向に制御装置のスライド弁(13)を移動させることを特徴とする方法。
【請求項２】
ディストリビュータが高圧流体をトップチャンバに供給しており、かつピストンが跳ね返り行程にある間のみ、ディストリビュータの始動時に、制御装置に圧縮流体を供給することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
シリンダ内で移動し、シリンダ内をトップチャンバ(8)とボトムチャンバ(9)とに区画するピストン(1)を備え、
前記チャンバ(8,9)に、打撃ピストンのストローク長を可変させる制御装置に連結されたディストリビュータの作用で連続的に高圧流体を供給し、
前記制御装置が、スライド弁(13)とリターン装置(19)とを備え、前記スライド弁(13)をシリンダ内に設け、その一方の面で高圧を受けるようにし、
スライド弁(13)が溝を有し、前記溝は、一方でディストリビュータ(4)に連結され、他方で、スライド弁(13)の軸方向位置に応じて複数の通路(10,11)の一つに連結され、
前記通路(10,11)をシリンダに連結し、打撃ピストンが上方向に移動した時の下端位置でボトムチャンバ(9)に連結するように配置した
加圧した非圧縮性流体によって可動する打撃装置の打撃ストロークを変える装置において、
トップチャンバ内、及び高圧流体をトップチャンバに供給する循環路内の各々に存在する対向する流体圧力を受ける制御スライド弁(15)を設け、
トップチャンバ(8)内の圧力と供給循環路内の圧力との差が所定の値を越えた時に、前記スライド弁(15)が循環路(14,16,18)を開いて制御装置(13)に高圧流体を供給するように構成した
ことを特徴とする加圧した非圧縮性流体によって可動する打撃装置の打撃ストロークを変える装置。
【請求項４】
シリンダ内で移動し、シリンダ内をトップチャンバ(8)とボトムチャンバ(9)とに区画するピストン(1)を備え、
前記チャンバ(8,9)に、打撃ピストンのストローク長を可変させる制御装置に連結されたディストリビュータの作用で連続的に高圧流体を供給し、
前記制御装置が、スライド弁(13)とリターン装置(19)とを備え、前記スライド弁(13)をシリンダ内に設け、その一方の面で高圧を受けるようにし、
スライド弁(13)が溝を有し、前記溝は、一方でディストリビュータ(4)に連結され、他方で、スライド弁(13)の軸方向位置に応じて複数の通路(10,11)の一つに連結され、
前記通路(10,11)をシリンダに連結し、打撃ピストンが上方向に移動した時の下端位置でボトムチャンバ(9)に連結するように配置した
加圧した非圧縮性流体によって可動する打撃装置の打撃ストロークを変える装置において、
制御スライド弁(15)をシリンダ内に設け、
前記シリンダを前記制御スライド弁(15)によって対向する二つのチャンバを画定し、各チャンバをトップチャンバ(8)及び高圧流体供給通路(5)に各々連結し、  前記シリンダに、加圧流体源(5,8)及び制御装置(13)に各々連結する二つの通路(14,16)を連結し、
これらの二つの通路(14,16)を、スライド弁が所定の軸方向位置にある時にスライド弁(15)に設けられた溝(15a)を介して連結可能にして
ディストリビュータが高圧流体をトップチャンバに供給しており、かつピストンが跳ね返り行程にある間のみ、ディストリビュータの始動時に、制御装置に圧縮流体を供給するようにした
ことを特徴とする加圧した非圧縮性流体によって可動する打撃装置の打撃ストロークを変える装置。
【請求項５】
制御スライド弁のシリンダ内に繋がる前記通路の一方(14)を通路(5)に連結し、装置に高圧流体を供給することを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
制御スライド弁のシリンダ内に繋がる前記通路の一方(14)をトップチャンバ(8)に連結したことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項７】
制御装置に圧縮流体を供給する通路(16)がスライド弁装置(23)を通過し、
前記スライド弁装置(23)をディストリビュータ(4)の動きに機械的に連動させ、
かつスライド弁装置(23)に溝(24)を設け、
前記溝(24)が、スライド弁装置(23)の位置に応じて圧縮流体をスライド弁(13)方向に通過させ、また、前記通過を阻止し、
前記スライド弁(13)を制御装置の一部として構成して、打撃ピストンのストローク長を選択する
ことを特徴とする請求項３〜６の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
スライド弁装置(23)の溝(24)をディストリビュータ(4)に結合し、かつ、ディストリビュータ(4)のスライド弁のストローク開始時の間のみ、ディストリビュータが高圧流体をトップチャンバ(8)に供給すると同時に、前記溝(24)に高圧流体を通過させることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
ディストリビュータ(4)に結合したスライド弁(23)がディストリビュータ(4)のスライド弁から独立し、かつそのスライド弁に機械的に連動することを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
ディストリビュータ(4)に結合したスライド弁(23)とディストリビュータのスライド弁とが単一部材から成ることを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１１】
循環路(18)に恒久的に又は一時的に連結する漏れ通路(28),(29),(30)を備え、
前記循環路(18)が制御装置(13)に加圧流体を供給し、
制御装置に加圧流体が十分に供給されていない時に、前記循環路(18)が各サイクルで所定量の流体を放出して、制御装置(13)のスライド弁を打撃ピストンのストロークを短くする方向に戻すことを特徴とする請求項３〜１０の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧した非圧縮性流体で可動する打撃装置の打撃ピストンのストロークを自動的に変更するための方法及びこの方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧した非圧縮性流体によって動かされる打撃装置には、打撃ピストンに連続的に供給される流体合力によって生み出される力がピストンを一方向及び他方向に交互に移動するように流体が供給される。
この形式の装置では、ピストンが孔、即ちシリンダ内を上下に移動する。又、この形式の装置においては、ピストンの上方にピストンによって区画されたチャンバが形成されており、前記チャンバは従来からトップチャンバとして公知である。このチャンバに加圧流体が供給される時、このチャンバ内で生じる流圧力によってピストンの打撃ストロークが得られる。ピストンが移動する孔、即ちシリンダの他端には、ピストンによって区画された第２チャンバが形成されており、前記チャンバは従来からボトムチャンバとして公知である。ボトムチャンバ内の流体圧力に起因して生じる力によってピストンの戻りストロークが得られる。
【０００３】
装置の総合的な力は、打撃回数の値と一打撃毎のエネルギの値との積によって得られる。
装置の工具が堅い地面に直面する時には、打撃回数以上に一打撃毎のエネルギを有利に扱うのが好ましいのに対して、工具が直面する地面が柔らかい時には、一打撃毎のエネルギ以上に打撃回数を有利に扱うのが好ましいことは公知である。
一打撃毎のエネルギは、ピストンに与えられる運動エネルギであり、打撃ストロークと供給圧力に依存する。
【０００４】
打撃回数と一打撃毎のエネルギを調節して地面の所定の区域の堅さに適合させるために、出願人は、二つの公知の解決法を欧州特許第０，２１４，０６４号及び欧州特許第０，２５６，９５５号で開示している。
欧州特許第０，２１４，０６４号は、装置のシリンダ内に、打撃の後のピストンの位置と工具上のピストンの跳ね返りに応じて流体が供給される通路を設けることによって打撃パラメータを自動調節することのできる装置を開示している。
欧州特許第０，２５６，９５５号は、圧力変動に感応する液圧要素を設けることによって、工具上でのピストンの跳ね返り作用の直ぐ後のトップチャンバ又はボトムチャンバ内の圧力変動に応じて上記装置と同じ結果を得ることのできる装置を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
両装置とも、高出力機械装置に非常に適した高性能システムを必要とするが、このシステムは非常に高価で多数の循環路を必要とし、又、穿孔や破砕作業のために使用するような小出力及び中出力の機械装置とは適合性が非常に悪いという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、特に小出力及び中出力の装置に装備するために、信頼性及びコンパクト性をもつ打撃装置のピストンの打撃回数及び一打撃毎のエネルギを自動調節することが可能な方法及びその方法を実施するための装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的のために、本発明は、シリンダ内で移動し、シリンダ内をトップチャンバ(8)とボトムチャンバ(9)とに区画するピストン(1)を備え、前記チャンバ(8,9)に、制御装置に連結されたディストリビュータの作用で連続的に高圧流体を供給し、前記制御装置が、シリンダ内に設けられ、一方の面が高圧にさらされるスライド弁(13)とリターン装置(19)とを備え、スライド弁(13)が溝を有し、前記溝を一方でディストリビュータ(4)に連結し、他方で、スライド弁(13)の軸方向位置に応じてシリンダに繋がる複数の通路(10,11)の一つに連結し、前記通路を、打撃ピストンが上方向に移動した時の下端位置でボトムチャンバ(9)に連結するように配置した高圧流体によって可動する打撃装置の打撃ストロークを変える方法において、打撃に続くピストンの跳ね返り行程の間、トップチャンバ(8)から高圧流体供給循環路(5)へ流出する流体がある時の瞬間流量を測定し、この流量は、二つの循環路間の圧力差に基づいて決定され、この流量を検知した場合に、制御装置に加圧流体を供給して打撃ピストンのストローク長を伸ばす方向に制御装置のスライド弁(13)を移動することを特徴とする方法に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実際、これは、ディストリビュータの位置が打撃ピストンの跳ね返り行程に対応する瞬間に、トップチャンバから流れ出る瞬間流量の方向及び量に基づいて装置に作用する。地面が軟らかい場合は、跳ね返りが小さく、トップチャンバから流れる瞬間流量によって生ずる差圧は小さく、従って、制御装置は駆動されずに、打撃ピストンは短いストロークに維持される。逆に、装置を堅い地面で使用する場合には、跳ね返りエネルギは大きく、トップチャンバから流出する流体の瞬間流量によって生ずる圧力ヘッドの低下が大きく、差圧が生じ、その結果、制御装置に加圧流体が供給されて打撃ピストンのストロークが長くされる。
【０００９】
有利には、この方法は、ディストリビュータが高圧流体をトップチャンバに供給しており、かつピストンが跳ね返り行程にある間のみ、ディストリビュータの始動に、加圧流体を制御装置に供給することから成る。
重要なのは、工具の打撃によって、ピストンが急停止するために生ずる水圧を相殺するように、制御装置に加圧流体を供給する必要がある間は完全な制御を行うことである。
【００１０】
本発明の一つの特徴によれば、この方法を実施するための装置は、トップチャンバ及びトップチャンバに高圧流体を供給する循環路内に各々存在する対向する流体圧力を受ける制御スライド弁を備え、このスライド弁は、トップチャンバ内の圧力と循環路内の圧力との間の差圧が所定の値を越えた時に、循環路を開放して制御装置に加圧流体を供給する。
有利には、制御スライド弁はシリンダ内に設けられ、この制御スライド弁でシリンダ内を二つの対向するチャンバに区画し、これら対向するチャンバを各々トップチャンバと高圧流体供給通路とに連結される。前記シリンダには二つの通路が繋がり、これらの通路は各々加圧流体源と制御装置とに連結され、これらの二つの通路はスライド弁が軸方向の所定の位置にある時にスライド弁に設けられた溝を介して連通される。
【００１１】
制御スライド弁のシリンダを通して制御装置に供給する高圧流体源は、それ自身の、又はトップチャンバの高圧流体供給循環路からなり得る。
従って、制御スライド弁のシリンダは、これら二つの圧力源の一方又は他方に連結される。
有利には、制御装置に加圧流体が供給され得る間の装置の作動サイクルを考慮した制御を得るために、制御装置に加圧流体を供給する通路がスライド弁装置を通過し、該スライド弁装置の動きがディストリビュータの動きに機械的に連動し、かつスライド弁装置は溝を備え、この溝によって、スライド弁の位置に応じて、加圧流体がスライド弁のディストリビュータ内を通過して、打撃ピストンのストロークを選択する。
【００１２】
好ましくは、ディストリビュータに連結されたスライド弁の溝は、加圧流体が、ディストリビュータのスライド弁のストロークの初期の間のみ、ディストリビュータがトップチャンバに高圧流体を供給させている時に通過するように配置される。
ディストリビュータに連結されたスライド弁は、ディストリビュータのスライド弁から独立するか、又はそれと一体の部材として形成される。
【００１３】
本発明の他の特徴によれば、装置は漏れ通路を有し、漏れ通路は恒久的又は一時的に循環路に連結して、制御装置に加圧流体を供給する。この漏れ通路は、制御装置に加圧流体が供給されなくなった時に、所定の量の流体を各サイクルで放出し、制御装置のスライド弁を、打撃ピストンのストロークが短くなる方向に戻す。
【００１４】
【実施例】
本発明は、この装置の複数の実施例を非限定的な例で示す添付図面を参照した以下の説明によって理解されるであろう。
図１に示されている打撃装置は、本体２内で摺動し、各サイクルでツール３を打つピストン１を備えている。スライド弁から成り、本体２には、スライド弁を備えた、主要なディストリビュータが、設けられており、このディストリビュータによって、ピストン上方に形成された本発明に係る加圧流体源としてのトップチャンバ８が、図１に示すように本発明に係る加圧流体源としての高圧流体供給路５に、または図２に示すように低圧循環路６に、交互に連絡することが可能になる。加えて、ピストン１は本体２と共に、通路５を介して連続して高圧流体が供給される下側環状チャンバ９を形成しており、そのためディストリビュータのスライド弁の各位置で、ピストン１の打撃ストローク及び再上昇ストロークがひき起こされる。
打撃ストロークが長いか、短いかの選択は制御装置によって行なわられ、この制御装置は、本発明のスライド弁１３に係るストローク選択ピストン１３の位置に依存して、通路１１と１２とを、または通路１０と１２を各々接続する。ピストン１を収容するシリンダーに通路１０、１１が接続されているのに対して、通路１２は主要ディストリビュータ４の制御部に接続されている。
【００１５】
本発明の装置は、相対する二つの制御チャンバを有するスライド弁１５を備えており、一方のチャンバ２０は通路２２を介して、高圧流体供給路５に接続しており、そして他方のチャンバ２１はトップチャンバ８に接続している。また、装置は第２のスライド弁２３を備え、このスライド弁の動きは機械的に主要ディストリビュータのスライド弁４の動きに連動している。前記スライド弁２３は、溝２４を有し、その溝２４によって第２スライド弁が、流体を止めたり、第１スライド弁１５から出ている通路１６と、ストロークセレクタの制御チャンバでスライド１３に接続している通路１８との間に流体を通過させることが、可能になる。
ストローク選択ピストン１３の制御循環路は、高圧流体供給路５に接続している通路１４、スライド弁１５、通路１６、スライド弁２３及びストローク選択用スライド弁（ピストン）１３から出ている通路１８から成っている。
ツールに直面するグランドが柔軟な場合、衝突後にピストン１はツール３へはね返らず、通路５及び蓄積装置７から通路２２を介して発生するスライド弁の最大の口径の方へ供給される供給圧によって、スライド弁１５は底部に一定に保たれ、スライド弁の環状部は通路２４を介して低圧循環路６に接続されている。
通路１４が、供給通路５に接続して、通路１６には連絡していない時には、ストローク選択１３の制御部には流体が供給されず、この選択ピストン１３は、ばね１９の効力によって、最下位置に維持され、ディストリビュータ４の制御通路１２を、ピストン１の短い打撃ストロークに対応する環路１１に接続している。
【００１６】
図３はツールに直面するグランドが堅固である時の、動作する部分の位置を示している。主要ディストリビュータが未だ図１の位置にあり、図１の位置から図２の位置へ動き始める時に、打撃ピストン１はツール３に衝撃を与えた直後にはね返り、そして流体を通路１７に押戻す。
ピストンがはね返る時の、通路１７での流体の瞬間の流量によって、圧力ヘッドの降下が生じ、その結果、トップチャンバ８と供給路５に入る通路２２の開口部との間に、差圧が発生する。
一定の流量を越えた、この差圧はスライド弁１５を上げるのに充分である。この時、スライド弁１５が通路１４と通路１６とを溝１５ａを介して連結する。この連結配置の状態で、ディストリビュータ４は位置を換え、スライド弁２３はこのディストリビュータ４に連動して通路１６を通路１８に接続する。流体は連続して、通路１４から通路１６を通過して、通路１８へ流れ、ストローク選択ピストン１３の制御部に送られ、ばね１９の作用に反してこの選択ピストン１３を押戻させる。その時、選択ピストン１３は、主要ディストリビュータの制御通路１２を、ピストン１の長い打撃ストロークに対応する通路１０に連絡する。
瞬間の流量が通路１７を通り、トップチャンバ８から、通路５へ流れる時のみ、スライド弁１５は動作を始める。通路１７の流体がトップチャンバ８を満たす傾向にある時は、スライド弁１５は固定したままである。
本発明の他の実施例では、通路２２は通路５の代りに、通路１７に接続し得る。この場合、スライド弁１５の動きは、トップチャンバ８から出る瞬間の流量による、圧力ヘッドの降下のみに、反応する。
【００１７】
図３には、ピストンがはね返る間に、ディストリビュータ４の動きに連動して動くスライド弁２３が、スライド弁の溝２４と通路１６及び１８の開口部との相対位置に依存して流体を、通路１６から通路１８と選択１３へ流す時の、稼働部分の位置が示されている。このスライド弁２３は、中央通路２８を備え、それは環状溝内に連結して、通路１６、通路１８、そして校正オリフィス(calibrated orifice)を介して、低圧循環路６を同時に接続し得る。装置が稼働している間、打撃ピストン１とディストリビュータ４は、常に互いに連動して動く。従って、ピストン１の所定のストローク位置に対して、ディストリビュータのスライド弁とスライド弁２３は、所定の配置となる。スライド弁２３の溝の位置選択によって、通路１６と１８の間に流体を流すための、制御サイクルの時間間隔を正確に予測することが可能である。
通路１６と１８の間を連絡するための適当な切換制御は、衝突の後、僅の間に行なわれる。ツール上のピストンの衝突の瞬間、スライド弁１５は、打撃ピストンの突然の停止による、圧力サージ効果によって上り、そしてもしグランドが柔軟であれば、すぐに下がるが、もしグランドが堅ければ、多少長い間上がった状態になる。スライド弁１５の上昇が効果的に、トップチャンバ８で起こる通路５へ流れる流量と、その結果の堅固なグランドでのピストンのはね返りに対応する時、スライド弁２３は、ほんの少し後まで流体を選択１３へ流出させず、トップチャンバ８の圧力変動の影響を除き得る。
グランドの堅さが、打撃ピストンを長いストロークへ正確に切換えるためには充分でない時、通路２８内にある校正オリフィス(calibrated orifice)は、低圧循環路６へ、スライド弁１５からと通路１６からの全ての流体を放出する。従って、通路１８は、もう流体を受け入れないが、通路２８を介して、スライド弁１３の制御チャンバにある流体を放出し、打撃ピストンを短いストロークモードに保持させる。
【００１８】
図４には、本発明の他の実施例が示されており、この実施例にはディストリビュータ４とスライド弁２３とが単一部材で形成されている。この実施例において、通路２８は、校正オリフィス(cabrated orifice)を備え、低圧循環路６に通路１８を連絡する通路２９または通路３０に置き換えられている。この実施例において、通路１６を通り、スライド弁１３の制御チャンバへ流入する流体の量が、通路２９、３０を介して流出する流体の量を上回っている場合には、打撃ピストンを長いストロークに切換えるように、スライド弁１３は上へ押される。
第５図には、スライド弁１５がチェック弁またはエネルギーを回復させる弁から成る、本発明の他の実施例が示されている。本発明によって特別に配置されたこのチェック弁は、溝１５を備え、この溝１５は、ピストンがはね返り工程にあり、上昇した瞬間に、高い圧力がかけられた通路１６に連結する。
堅いグランドにおいて、ピストンがはね返り工程にある間、ピストン１はトップチャンバ８に収容されている流体を通路２５及び、通路２６を介して、高圧循環路５へ送り、チェック弁１５を上昇させる。チェック弁１５は、通路２５と２６に間の流量が、チェック弁の断面に依存する定数によって増加する供給圧力の値弁の限度を越えることによって圧力ヘッドが効果している間、上がったままになる。供給圧力が事実上、一定に保たれるので、チェック弁１５は、トップチャンバ８から放出された流量を越えて開放状態に維持される。
このチェック弁１５を通って流体が通過する全時間中、チェック弁の溝は通路１６に通路１４を連絡する。これは、スライド弁２３を介して流体が通過することで、通路１８に流体を供給し、従ってセレクタストローク１３を制御して、堅固なグランド用のピストンの長い打撃ストロークが得られるようにすることを可能にする。
【００１９】
図６は、通路１４がトップチャンバ８に連絡している通路２７に置換られている、本発明のもう一つの実施例を示している。通路２７の流量が発生し得る時、トップチャンバは明らかに加圧される。それゆえ流体の供給は、以前のようにインレット通路５の代りに、トップチャンバ８から得るられる。
前記から明らかなように、本発明は、この種の装置の、自動的な打撃ストローク選択手段の分野で、現行の技術に改善、簡略化の方法を提供するものである。
本発明は、一例として前記に示された、この種の装置の実施例によって、全く制限されるものではなく、それについて選択される実施例の全て方法を含んでいることは、言うまでもない。従って、いずれにしろ本発明の観点から外れることはなく、特に選択スライド弁１３の位置の数は、二つ以上となり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  装置の第１の実施例を示す縦断面図。
【図２】  図１の同じ装置の別の稼働状態を示す縦断面図。
【図３】  図１の同様の装置のさらに別の稼働状態を示す縦断面図。
【図４】  装置の他の実施例を示す縦断面図。
【図５】  図１の装置の他の実施例を示す部分図。
【図６】  図１の装置の他の実施例を示す縦断面図。
【符号の説明】
1. ピストン
2. 本体
3. ツール
4. ディストリビュータ
5. 高圧流体供給循環路
6. 低圧循環路
7. 蓄積装置
8. トップチャンバ
9. ボトムチャンバ
10.通路
11.通路
12.通路
13.ストローク選択ピストン
14.循環路
15.スライド弁
15a溝
16.循環路
17.通路
18.循環路
19.ばね
20.チャンバ
21.チャンバ
22.通路
23.スライド弁
24.溝
25.通路
26.通路
27.通路
28.中央通路
29.通路
30.通路
【図１】
0003713320.tif 000002
【図２】
0003713320.tif 000003
【図３】
0003713320.tif 000004
【図４】
0003713320.tif 000005
【図５】
0003713320.tif 000006
【図６】
0003713320.tif 000007