(57)【要約】本発明は、メイン液圧供給回路（２２）の作用によってスライドする交番衝撃ピストン（４）を備えたボディ（２）を具備する液圧式ロータリー衝撃ハンマードリル（１）に関し、前記メイン回路はさらに、本質的に環状のストップピストン（５）をボディのキャビティ（３）内でスライドさせるよう構成されている。前記ストップピストンは、(i)シャンク（７）に当接しかつ衝撃ピストンから所定間隔だけ離れて前記シャンクを位置させるよう構成されたフロント面と、(ii)キャビティの後壁と向き合うリア面とを具備する。本発明は、メイン回路が止められた際、外部液圧供給回路（２３）がストップピストンのリア面とキャビティの後壁との間に、それらのスペースを維持するため加圧流体を導入可能であることを特徴とする。独創性のあるこのハンマードリルは掘削装置として好適である。
2005527388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メイン液圧供給回路（２２）の作用のもとでスライドする往復動衝撃ピストン（４）を含むボディ（２，１０２）を備える液圧式ロータリー衝撃ハンマードリル（１，１０１，２０１）であって、
前記メイン回路はさらに、前記ボディのキャビティ（３）内に収容され、かつ、一方では前記衝撃ピストンから所定間隔だけ離れてシャンク（７）を位置させるよう構成されたフロント面（１３）を有すると共に他方では前記キャビティの後壁（１５）と向き合うリア面（１４）を有する、概ね環状の受けピストン（５）をスライドさせるよう構成されており、
前記メイン回路が遮断された際、外部液圧供給回路（２３）が、前記受けピストンの前記リア面と前記キャビティの前記後壁との間に、これら部材間のスペースを維持するため、加圧流体を導入可能であることを特徴とする液圧式ロータリー衝撃ハンマードリル。
【請求項２】
前記外部回路（２３）は前記キャビティ（３）の後端（1５）内に開口していると共に、スライド環状スリーブ（６，１０６）は前記受けピストン（５）のリア部の周りに配置され、かつ一方ではリアチャンバー（１７）内の圧力が所定値（Ｐ）を超えるかそれと等しくなったとき前記外部回路によってもたらされる流体の導入を阻止することができると共に他方では前記リアチャンバー内の圧力が前記所定値（Ｐ）を下回ったとき、この流体の導入を可能とすることができることを特徴とする請求項１に記載のハンマードリル（１，１０１，２０１）。
【請求項３】
前記受けピストン（５）は、フロント部、中央ショルダー（１２）およびリア部を有し、前記中央ショルダーは環状のフロントチャンバー（１６）および環状のリアチャンバー（１７）と並んでおり、かつ前記メイン回路（２２）は前記リアチャンバー（１７）内に流体を直接送り込むよう構成され、かつ連接ダクト（１８）は前記リアチャンバーを前記フロントチャンバー（１６）と自由連通状態にするよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のハンマードリル（１，１０１，２０１）。
【請求項４】
前記メイン回路（２２）が作動した際、前記受けピストン（５）の前記リア面（１４）は、第１のダクト（３０）によってドレイン（１９）の圧力下に置かれることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のハンマードリル（１，１０１，２０１）。
【請求項５】
いったん前記シャンク（７）が前記衝撃ピストン（４）から前記所定間隔よりも小さな間隔だけ離れると、前記フロントチャンバー（１６）は第２のダクト（２１）によって前記ドレイン（１９）との連通状態に置かれることを特徴とする請求項４に記載のハンマードリル（１，１０１，２０１）。
【請求項６】
前記受けピストン（５）は、前記ボディ（１０２）に固定されたガイド（１０３）内でスライドするよう構成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のハンマードリル（１０１，２０１）。
【請求項７】
前記スリーブ（１０６）は、一方では前記外部回路（２３）と協働するよう構成された第１のリア面（１０８）を持つ外部ショルダー（１０７）を有しかつ他方ではオフセットした第２のリア面（１０９）を持つ内部窪みを有するリア部を備えることを特徴とする請求項６に記載のハンマードリル（１０１，２０１）。
【請求項８】
前記メイン回路（２２）に接続された概ね環状のチャンバー（１１０）が、前記スリーブ（１０６）の前記外部ショルダー（１０７）と前記ガイド（１０３）の後端（１１１）との間に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のハンマードリル（１０１，２０１）。
【請求項９】
前記受けピストン（５）の前記フロント面（１３）は、前記リア面（１４）の直径よりも著しく大きな直径を有することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載のハンマードリル（２０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液圧式ロータリー衝撃ハンマードリルに関し、これは特に掘削装置において使用される。
【背景技術】
【０００２】
掘削装置は、掘削ジャー(jar)上をスライドし、かつ１本以上のドリルロッドを駆動する液圧式ロータリー衝撃ハンマードリルを具備し、これらロッドの末端は、岩に当接するビットとして知られている工具を支持する。こうしたハンマードリルは概して、爆薬をその中に装填できるよう、かなり深い穴をあけるために用いられる。それゆえハンマードリルは、一方では岩を貫くためビットに回転を与えると共にドリルロッドを介して衝撃を与え、他方では掘削した穴から岩屑を排出するため噴射流体を供給する主要素である。
【０００３】
ハンマードリルはシャンクを介してドリルロッドに作用する機構（衝撃機構のメイン供給回路からの液圧流体の一つ以上の流れによって駆動される）を具備する。シャンクは、一方では衝撃ピストンによってもたらされる連続的打撃を、他方ではロータリー液圧モーターによる回転を伝えることができる。
【０００４】
ハンマードリルがドリルロッドを押す力、したがって伝達機構を介してビットが岩を押す力は、掘削ジャーの液圧モーターを用いて得られる。さらに詳しく言うと、押圧力は、ハンマードリルのボディからシャンクへと、ハンマードリル内に組み込まれた受け要素を介して伝達される。この受け要素は固定式ロータリー摩擦部から構成されていてもよいが、より一般的には、大パワーハンマードリルの場合、受けピストンからなる。その一面には、押圧力を、流体を介して伝達するため液圧が供給される。
【０００５】
ヨーロッパ特許出願（特許文献１および２参照）には受けピストンデバイスが開示されている。ここでは、液圧供給は衝撃機構のメイン供給回路によってなされる。しかしながら、オペレーターがこのメイン供給回路を遮断し、かつたとえばロータリーモーターのみを作動させる場合、受けピストン表面にはもはや液圧の供給はなく、それゆえピストンがハンマードリルのボディと直に接触する可能性があるが、これはかなりのダメージを生じさせることがある。
【特許文献１】EP 0 058 650
【特許文献２】EP 0 856 637
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるハンマードリルは上記問題を解決することを目的としたものであり、その目的のため本発明によるハンマードリルは、メイン液圧供給回路の作用のもとでスライドする往復動衝撃ピストンを含むボディを備え、このメイン回路はさらに、ボディのキャビティ内に収容され、かつ一方では衝撃ピストンから所定間隔だけ離れてシャンクを位置させるよう構成されたフロント面を有すると共に他方ではキャビティの後壁と向き合うリア面を有する、概ね環状の受けピストンをスライドさせるよう構成されており、外部液圧供給回路が、メイン回路が遮断された際、受けピストンのリア面とキャビティの後壁との間に、これら部材間のスペースを維持するため加圧流体(fluid under pressure)を導入可能であることを特徴とする。
【０００７】
このように、受けピストンのリア面とキャビティの後壁との間に流体を送り込むことができる別個の外部供給回路を組み合わせたという事実によって、オペレーターは、全く安全にメイン回路を閉鎖できるようになる。なぜなら、この流体は、受けピストンがハンマードリルのボディに対して擦れることを阻止する液圧クッションを形成できるからである。
【０００８】
好ましくは、外部回路はキャビティの後端内に開口していると共に、スライド環状スリーブが受けピストンのリア部の周りに配置され、かつスライド環状スリーブは、一方ではリアチャンバー内の圧力が所定値（Ｐ）を超えるかそれと等しくなったとき外部供給回路によってもたらされる流体の導入を阻止することができると共に他方では環状リアチャンバー内の圧力が所定値（Ｐ）を下回ったときこの流体の導入を可能とすることができる。
【０００９】
好ましくは、受けピストンは、フロント部、中央ショルダーおよびリア部を有し、前記中央ショルダーは環状フロントチャンバーおよび環状リアチャンバーと並んでおり、かつメイン供給回路はリアチャンバー内に流体を直接送り込むよう構成され、かつ連接ダクトはリアチャンバーをフロントチャンバーと自由連通状態にするよう構成される。
【００１０】
加えて、メイン供給回路が作動した際、受けピストンのリア面は第１のダクトによってドレインの圧力下に置かれる。好ましくは、いったんシャンクが衝撃ピストンから所定間隔よりも小さな間隔だけ離れると、フロントチャンバーはさらに第２のダクトによってドレインとの連通状態に置かれる。
【００１１】
本発明のある特定の実施形態によれば、受けピストンは、ボディに固定されたガイド内でスライドするよう構成される。好ましくは、スリーブは、一方では外部供給回路と協働するよう構成された第１のリア面を持つ外部ショルダーを有しかつ他方ではオフセットした第２のリア面を持つ内部窪みを有するリア部を備える。さらに好ましくは、メイン回路に接続された概ね環状のチャンバーが、スリーブの外部ショルダーとガイドの後端との間に設けられる。最後に、受けピストンのフロント面は、好ましくはリア面の直径よりも著しく大きな直径を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、添付図面に関連して以下で述べる詳細な説明の助けによって、よりよく理解されるであろう。
【００１３】
図１ないし図３を参照すると、本発明のハンマードリル１は、衝撃ピストン４を収める内腔３１の形態で、後方に向かって延在するキャビティ３を備えたボディ２を有する。さらに詳しく言うと、キャビティ３は、衝撃ピストン４の周囲をスライド可能な概ね環状の受けピストン５と、環状スリーブ６と、シャンク７と、ロータリーモーター８とを含む。シャンク７は、岩１１と接した状態のビット１０に作用するドリルロッド９に接続されている。
【００１４】
受けピストン５は、フロント部、中央ショルダー１２およびリア部を有し、中央ショルダーはフロント環状面２５およびリア環状面２６を備える。そのフロント部およびそのリア部には、受けピストンはそれぞれフロント面１３およびリア面１４を備える。さらに詳しく言うと、フロント面１３はシャンク７に当接した状態となっており、かつリア面１４はキャビティ３の後壁１５に面している。スリーブ６は、受けピストン５のリア部の周りに配置されており、この受けピストン５に沿って密封状態を保持したままスライド可能である。さらに、受けピストン５のフロント部、中央ショルダー１２のフロント面２５およびボディ２は、環状のフロントチャンバー１６を形成する。同様に、受けピストン５のリア部、中央ショルダー１２のリア面２６、ボディ２およびスリーブ６は、環状のリアチャンバー１７を形成する。
【００１５】
連接ダクト１８が、動作時に、フロントチャンバー１６およびリアチャンバー１７が同じ圧力にさらされることが可能であるよう備わる。受けピストン５のリア部全体を横断してそれを縦方向に貫通する第１のダクト３０は、受けピストン５のリア面１４が溝２０を介してドレイン１９の圧力下に置かれることを可能とする。最後に、受けピストンのフロント部に形成された第２のダクト２１は、フロントチャンバー１６が溝２０およびドレイン１９との連通状態に置かれることを可能とする。
【００１６】
ハンマードリル１に給液するメイン液圧供給回路２２は、衝撃ピストン４を含む内腔３１に接続されている。しかしながらそれはまた、リアチャンバー１７にも接続されている。加えて、メイン回路２２とは別個の外部液圧回路２３は、スリーブ６において、キャビティ３の後端１５内に開口する端部を有する。
【００１７】
動作時、ハンマードリル１を含む掘削ジャー（図示せず）の液圧モーターは、矢印２４で示すように、ボディ２に押圧力を作用させる。この押圧力はメイン回路２２によって受けピストン５に伝達されるが、このメイン回路２２は、ショルダー１２のリア面２６およびスリーブ６に応力を作用させるためリアチャンバー１７内に加圧流体を発生させる。それゆえ受けピストン５は前方にスライドさせられ、そのフロント面１３を介して押圧力をシャンク７に、したがってドリルロッド９およびビット１０に伝達する。対照的に、スリーブ６は後方に押され、そして外部回路１５を遮断する。連接ダクト１８によって、受けピストン５はその移動が止まる。なぜなら、フロントチャンバー１６およびリアチャンバー１７内の圧力が釣り合い状態に達するからであり、この釣合いは、シャンク７がそのとき衝撃ピストン４から適当な所定距離に置かれたことを意味する。シャンク７が後退しようとした場合、第２のダクト２１はフロントチャンバー１６をドレイン１９と連通状態に置くことができ、これが結果的に受けピストン５を前方に移動させるので、シャンク７はこのポジションに維持されることに留意すべきである。最後に、衝撃ピストン４は、メイン回路２２内の流体の圧力の作用のもとで、そのハウジング３１内でスライドすることによりシャンク７を打撃することができる。さらに、ロータリーモーターを作動させ、シャンク７に働きかけることができる。
【００１８】
対照的に、ハンマードリル１がもはやメイン回路２２から給液されていないとき、リアチャンバー１７内の圧力は降下し、これによって結果的に受けピストン５は、ボディ２のキャビティ３の後端１５に向かって後退する。すると直ちに受けピストンのリア面１４は、もはやドレイン１９の圧力にさらされなくなる。なぜなら、連接ダクト３０は漸進的に遮断されるからである。リアチャンバー１７内の圧力が確定値Ｐ以下に降下すると、外部回路２３によって供給される加圧流体は、スリーブ６を前方にスライドさせるため、このスリーブ６に十分な力を作用させる。その結果、流体は、受けピストン５のリア面１４とキャビティ３の後壁１５との間に、これら部品間の接触を抑止するため徐々に流入する。ロータリーモーター８は、メイン回路２２が遮断されたときでさえ作動し続けることができることに注意すべきである。
【００１９】
図４および図５は、本発明の特定の実施形態によるハンマードリル１０１を示す。以下、このハンマードリル１０１と図１および図３に示すものとの相違についてのみ説明する。このハンマードリル１０１はボディ１０２を有し、しかも一方では受けピストン５がボディ１０２に固定されたガイド１０３内でスライドさせられ、かつ他方ではスリーブ６が外部ショルダー１０７および内部窪みを備えたスリーブ１０６で置き換えられていることが、主として図１ないし図３に示すものと相違している。さらに詳しく言うと外部ショルダー１０７は、外部回路２３と協働するよう構成された第１のリア面１０８を有し、かつ内部窪みは第１のリア面１０８からオフセットした第２のリア面１０９を有する。動作時、この第２のリア面１０９はドレイン１９の圧力下に置かれる。加えて、概ね環状のチャンバー１１０が、外部ショルダー１０７とガイド１０３の後端１１１との間に設けられる。そして、この環状チャンバー１１０はメイン液圧供給回路２２に接続される。
【００２０】
ハンマードリル１０１の動作は、ハンマードリル１に関して先に説明したそれに類似している。ハンマードリル１０１がメイン回路２２によって給液される際、加圧流体はリアチャンバー１７に送り込まれるが、さらにチャンバー１１０にも送り込まれることが単に指摘される。本発明のこの特定の実施形態に伴う利点は、受けピストン５のショルダー１２のフロント面２５の面積およびリア面２６の面積が、スリーブ１０６の第１および第２のリア面１０７，１０８の面積と共に、容易に選定できるという事実にある。この結果、スリーブ１０６を動かすために必要な、外部回路２３によって生じる最低圧力は、メイン回路２２によってリアチャンバー１７およびチャンバー１１０内に生じる圧力よりも著しく高くなる。
【００２１】
図６に、受けピストン５のフロント面１３がリア面１４の直径よりもかなりの程度大きな直径を有する点のみが、図４および図５に示すハンマードリル１０１とは異なるハンマードリル２１０を示す。その結果、動作時には、その釣合いポジションさえ超えて、ピストンは前方に押される。なぜなら、フロントチャンバー１６およびリアチャンバー１７が同じ圧力であるとき、フロント面１３とリア面１４との間の直径の相違は、前方への推力のための付加的な環状横断面積を形成する。これには、シャンク７に対する衝撃ピストン４の打撃に関連するかなりの振動動作にもかかわらず、より長い間、受けピストン５のフロント面１３をシャンク７に接した状態のままとすることを可能にするという利点がある。
【００２２】
本発明について、いくつかの特定の代表的実施形態と共に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、しかも本発明が、記載した手段の全ての技術的均等物およびその組み合わせが本発明の範囲内のものである場合にそれらを包含することは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】岩に当接するドリルロッドを備えた、本発明にしたがったハンマードリルの縦断面図である。
【図２】メイン液圧供給回路が作動しかつシャンクが衝撃ピストンから所定距離にある状態での、図１に示されたハンマードリルの拡大縦断面図である。
【図３】メイン液圧供給回路が遮断された状態での図２と同様の断面図である。
【図４】メイン液圧供給回路が作動しかつシャンクが衝撃ピストンから所定距離にある状態での、本発明の他の実施形態にしたがったハンマードリルの縦断面図である。
【図５】メイン液圧供給回路が遮断された状態での図４のハンマードリルの縦断面図である。
【図６】図４に示すものと類似のハンマードリルの縦断面図であり、受けピストンのフロント面がリア面よりもかなりの程度大きな直径を有する点のみが相違する。
【符号の説明】
【００２４】
１  ハンマードリル
２  ボディ
３  キャビティ
４  衝撃ピストン
５  受けピストン
６  環状スリーブ
７  シャンク
８  ロータリーモーター
９  ドリルロッド
１０  ビット
１１  岩
１２  中央ショルダー
１３  フロント面
１４  リア面
１５  後壁
１６  フロントチャンバー
１７  リアチャンバー
１８  連接ダクト
１９  ドレイン
２０  溝
２１  第２のダクト
２２  メイン液圧供給回路
２３  外部液圧回路
２５  フロント環状面
２６  リア環状面
３０  第１のダクト
３１  内腔
１０１  ハンマードリル
１０２  ボディ
１０３  ガイド
１０６  スリーブ
１０７  外部ショルダー
１０８  第１のリア面
１０９  第２のリア面
１１０  チャンバー
１１１  後端
２１０  ハンマードリル
【図１】
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【図２】
2005527388.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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