(57)【要約】  本発明は、圧力流体で作動する打撃装置の動作を制御する方法、および圧力流体で作動する打撃装置に関するものである。本方法は、伝動ピストン(5)と工具(3)との間に適切な隙間を設けて、応力波の形状に影響を与える。本打撃装置は、伝動ピストン(5)と工具と(3)の間に隙間を設ける手段を備える。
2008534294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力流体を打撃装置に送り込んだりそこから排出したりする手段と、該打撃装置(1)に接続可能でその本体(2)に関して長手方向に動く工具(3)に対して、圧力流体圧によって応力波を発生させて、前記打撃装置(1)の前記本体(2)における作動室(4)と、該作動室(4)に設けられて前記打撃装置の前記本体(2)に関して前記工具の長手方向に動き、該工具(3)に面するエネルギー伝達面(5a)を有して、それを前記工具(3)または前記工具に結合する軸部のエネルギー受面(3a)と接触させることができる伝動ピストン(5)とを含む応力波発生手段と、前記伝動ピストン(5)に作用する前記圧力流体圧によって前記工具(3)をその長手方向に押圧して該工具(3)内に応力波を発生させるために、前記作動室(4)に行き渡る前記圧力流体圧で前記伝動ピストン(5)を前記工具(3)のほうへ押し出す手段と、これに対応して、前記伝動ピストン(5)を戻す手段とを含む、前記圧力流体で作動する打撃装置(1)の動作を制御する方法において、該方法は、圧力流体が前記伝動ピストン(5)を前記工具(3)のほうへ押し出す前に、前記伝動ピストン(5)の前記エネルギー伝達面(5a)と前記エネルギー受面(3a)との間の隙間(d)を設定して前記応力波の形状に影響を与え、それにより、前記隙間(d)が最小のとき、前記伝動ピストン(5)の前記エネルギー伝達面(5a)は、前記圧力流体圧が作用し始めるときに、前記工具(3)または該工具(3)に結合する軸部の前記エネルギー受面(3a)と接触し、それによって、前記応力波は、前記圧力流体圧のみで生み出される押力の作用によって実質的に生じて、前記伝動ピストン(5)によって前記工具に伝達され、その長さは該工具(3)に作用する押力の有効時間と実質的に同じになり、一方、前記隙間(d)が最長のとき、前記応力波は、前記圧力流体圧がもたらす前記伝動ピストン(5)の動作の結果として引き起こされる該伝動ピストン(5)の衝撃によって実質的に生じて、前記工具(3)または該工具(3)に結合する軸部の前記エネルギー受面(3a)に作用し、前記応力波の長さは前記伝動ピストンの長さの実質的に２倍になることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記隙間(d)は掘削条件に応じて調節することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、前記応力波の押圧によって生じる伝達エネルギー(Es)の量を増加させるために、前記隙間(d)を縮小することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の方法において、前記応力波における伝動ピストンの打撃によって生じる衝撃エネルギー(Eimpact)の量を増加させるために、前記隙間(d)を拡大することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、前記隙間(d)の大きさは、掘削する物体の特性に応じて設定することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、前記隙間(d)の大きさは、０〜２mmの間の値に設定することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記隙間(d)の大きさは、０〜２mmの範囲内で調節することを特徴とする方法。
【請求項８】
前記請求項のいずれかに記載の方法において、前記伝動ピストン(5)は、前記工具の断面積(Apt)の少なくとも３倍の圧力面面積(Apm)を備えることを特徴とする方法。
【請求項９】
圧力流体を打撃装置(1)に送り込んだりそこから排出したりする手段と、該打撃装置(1)に接続可能でその本体(2)に関して長手方向に動く工具(3)に対して、圧力流体圧によって応力波を発生させて、前記打撃装置(1)の前記本体(2)における作動室(4)と、該作動室(4)に設けられて前記打撃装置の前記本体(2)に関して前記工具の長手方向に動き、該工具(3)に面するエネルギー伝達面(5a)を有して、それを前記工具(3)または該工具に結合する軸部のエネルギー受面(3a)と接触させることができる伝動ピストン(5)とを含む応力波発生手段と、前記伝動ピストン(5)に作用する前記圧力流体圧によって前記工具(3)をその長手方向に押圧して該工具(3)内に応力波を発生させるために、前記作動室(4)に行き渡る前記圧力流体圧によって前記伝動ピストン(5)を前記工具(3)のほうへ押し出す手段と、これに対応して、前記伝動ピストン(5)を戻す手段とを含む、前記圧力流体で作動する打撃装置において、該打撃装置は、圧力流体が前記伝動ピストン(5)を前記工具(3)のほうへ押し出す前に、前記伝動ピストン(5)の前記エネルギー伝達面(5a)と前記エネルギー受面(3a)との間の隙間(d)を設定して前記応力波の形状に影響を与える手段を含み、それにより、前記隙間(d)が最小のとき、前記伝動ピストン(5)の前記エネルギー伝達面(5a)は、前記圧力流体圧が作用し始めるときに、前記工具(3)または該工具(3)に結合する軸部の前記エネルギー受面(3a)と接触し、それによって、前記応力波は、前記圧力流体圧のみで生み出される押力の作用によって実質的に生じて、前記伝動ピストン(5)によって前記工具に伝達され、その長さは該工具(3)に作用する押力の有効時間と実質的に同じになり、一方、前記隙間(d)が最長のとき、応力波は、前記圧力流体圧がもたらす前記伝動ピストン(5)の動作の結果として引き起こされる該伝動ピストン(5)の衝撃によって実質的に生じて、前記工具(3)または該工具(3)に結合する軸部の前記エネルギー受面(3a)に作用し、前記応力波の長さは前記伝動ピストンの長さの実質的に２倍になることを特徴とする打撃装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の打撃装置において、該打撃装置は、送り力を受けとめて前記工具(3)に供給する手段を含むことを特徴とする打撃装置。
【請求項１１】
請求項９または10に記載の打撃装置において、前記応力波発生手段は、圧力流体を前記作動室(4)に対して交互に直接供給して前記伝動ピストンを介して前記工具(3)に作用し、またその室から出すことを特徴とする打撃装置。
【請求項１２】
請求項９または10に記載の打撃装置において、前記応力波発生手段は、加圧した圧力流体を継続的に前記作動室(4)へと導いて前記伝動ピストンを介して前記工具(3)に作用させる手段と、圧力流体を交互に送って前記作動室(4)の向かい側にある戻り室(6)を介して前記伝動ピストン(5)に作用させて、前記伝動ピストン(5)を前記作動室(4)のほうに押し出し、それに対応して、該戻り室(6)から離れさせて、前記作動室(4)における前記圧力流体の圧力で前記伝動ピストン(5)を前記工具のほうへ押し出すことができる手段とを含むことを特徴とする打撃装置。
【請求項１３】
請求項９ないし12のいずれかに記載の打撃装置において、前記隙間(d)を調節する手段は、前記伝動ピストン(5)を該打撃装置(1)の前記本体(2)に関して所定の位置に移動させて、所望の大きさの隙間(d)を設ける手段を含むことを特徴とする打撃装置。
【請求項１４】
請求項９ないし13のいずれかに記載の打撃装置において、該装置は、制御部(15)と、隙間(d)を測定して調節する装置(17)と、該打撃装置への圧力流体の供給を制御する少なくとも１つの制御弁(8)とを含み、該打撃装置の作動中において、前記制御部(15)を接続して、測定したパラメータに基づいて前記隙間測定調節装置(17)を制御することを特徴とする打撃装置。
【請求項１５】
請求項９ないし14のいずれかに記載の打撃装置において、該打撃装置(1)は削岩機またはその類似物に属することを特徴とする打撃装置。
【請求項１６】
請求項９ないし15のいずれかに記載の打撃装置において、該装置は、圧力流体の該打撃装置への流出入を制御する制御弁(8)を含むことを特徴とする打撃装置。
【請求項１７】
請求項15に記載の打撃装置において、該装置は、圧力流体を該打撃装置(1)に継続的に供給する手段を含み、前記制御弁(8)は前記圧力流体の排出を定期的に制御するように構成されていることを特徴とする打撃装置。
【請求項１８】
請求項９ないし17のいずれかに記載の打撃装置において、前記隙間(d)の大きさは０〜２mmの間の値に設定することを特徴とする打撃装置。
【請求項１９】
請求項18に記載の打撃装置において、前記隙間(d)の大きさは０〜２mmの範囲内で調節することを特徴とする打撃装置。
【請求項２０】
請求項９ないし18のいずれかに記載の打撃装置において、前記伝動ピストン(5)の圧力面(Apm)は、前記工具の断面積(Apt)の少なくとも３倍であることを特徴とする打撃装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、圧力流体で作動する打撃装置の動作を制御する方法に関するものである。本方法は、圧力流体を打撃装置に送り込んだりそこから排出したりする手段と、打撃装置に接続可能でその本体に関して長手方向に動く工具に対して、圧力流体圧によって応力波を発生させる手段を含む。この応力波発生手段は、打撃装置の本体置ける作動室と、作動室に設けられて打撃装置の本体に関して工具の長手方向に動く電動ピストンとを含む。電動ピストンは、工具に面するエネルギー伝達面を有して、それを工具または工具に結合する軸部のエネルギー受面と接触させることができる。また、本方法は、伝動ピストンに作用する圧力流体圧によって工具をその長手方向に押圧して工具内に応力波を発生させるために、作動室に行き渡る圧力流体圧で伝動ピストンを工具のほうへ押し出す手段と、これに対応して、伝動ピストンを戻す手段を含む。さらに、本発明は、圧力流体で作動する打撃装置に関するものである。本装置は、圧力流体を打撃装置に送り込んだりそこから排出したりする手段と、打撃装置に接続可能でその本体に関して長手方向に動く工具に対して、圧力流体圧によって応力波を発生させる手段を含む。この応力波発生手段は、打撃装置の本体における作動室と、作動室に設けられて打撃装置の本体に関して工具の長手方向に動く電動ピストンとを含む。伝動ピストンは、工具に面するエネルギー伝達面を有して、それを工具または工具に結合する軸部のエネルギー受面と接触させることができる。また、本装置は、伝動ピストンに作用する圧力流体圧によって工具をその長手方向に押圧して工具内に応力波を発生させるために、作動室に行き渡る圧力流体圧によって伝動ピストンを工具のほうへ押し出す手段と、これに対応して、伝動ピストンを戻す手段とを含む。
【発明の背景】
【０００２】
従来、打撃装置の打撃は往復打撃ピストンによって生じ、それは一般的には液圧または空気圧で駆動され、場合により、電気または燃焼機関によって駆動される。応力波は、打撃装置が軸部または工具の衝撃端部を打撃したときに、ドリルロッドなどの工具内に生じる。
【０００３】
従来技術による打撃装置の問題点は、打撃ピストンの往復運動が、装置の制御を困難にする動的加速力を生じさせることである。打撃ピストンが打撃方向に加速すると同時に、打撃装置の本体は反対方向に移動する傾向があり、そのため、処理すべき物体におけるドリルビットまたは工具端の押力は減少する。処理すべき物体におけるドリルビットまたは工具端の押力を十分な高さに保つためには、打撃装置を十分な力で物体のほうへ押し出さなければならない。したがって、この付加的な力は、打撃装置の支持構造体において考慮に入れなければならず、これは他の場合と同様に、装置の大きさおよび質量だけでなく、その製造コストも増大させる。打撃装置の質量は、打撃ピストンの往復運動回数およびそれにともなう衝撃振動数を制限する慣性の原因となるが、衝撃振動数は、より効率的な動作を実現するために、現状レベルよりもきわめて高めるべきである。しかし、これは、現在の方式では動作効率における相当な低下をもたらすので、実際には不可能である。また、従来の打撃装置では、掘削条件に応じて打撃力を制御するのはかなり難しい。さらに、従来技術として、打撃を加えずに、破砕すべき物体に対して工具を急激に押圧して応力波を発生させる打撃装置もある。
【発明の簡単な説明】
【０００４】
本発明は、衝撃動作によって生じる動態作用に関して従来技術方式よりも欠点が少なく、現状の可能性よりも簡単に打撃回数を増やすことのできる、好ましくは削岩装置などのための、打撃装置の制御方法および打撃装置を提供することを目的とする。また、本発明は、工具に伝達される応力波の形状、長さおよび／またはその他の特性の、簡単な手法による調整を可能とする、打撃装置の制御方法および打撃装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の方法は、圧力流体が伝動ピストンを工具のほうへ押し出す前に、伝動ピストンのエネルギー伝達面とエネルギー受面との間の隙間を設定して応力波の形状に影響を与えることを特徴とする。それにより、隙間が最小のとき、伝動ピストンのエネルギー伝達面は、圧力流体圧が作用し始めるときに、工具または工具に結合する軸部のエネルギー受面と接触し、それによって、応力波は、圧力流体圧のみで生み出される押力の作用によって実質的に生じて、伝動ピストンによって工具に伝達され、その長さは工具に作用する押力の有効時間と実質的に同じになる。一方、隙間が最長のとき、応力波は、圧力流体圧がもたらす伝動ピストンの動作の結果として引き起こされる伝動ピストンの衝撃によって実質的に生じて、工具または工具に結合する軸部のエネルギー受面に作用し、この応力波の長さは伝動ピストンの長さの実質的に２倍になる。
【０００６】
本発明の打撃装置は、圧力流体が伝動ピストンを工具のほうへ押し出す前に、伝動ピストンのエネルギー伝達面とエネルギー受面の間の隙間を設定して応力波の形状に影響を与える手段を含むことを特徴とする。それにより、隙間が最小のとき、伝動ピストンのエネルギー伝達面は、圧力流体圧が作用し始めるときに、工具または工具に結合する軸部のエネルギー受面と接触し、それによって、応力波は、圧力流体圧のみで生み出される押力の作用によって実質的に生じて、伝動ピストンによって工具に伝達され、その長さは工具に作用する押力の有効時間と実質的に同じになる。一方、隙間が最長のとき、応力波は、圧力流体圧がもたらす伝動ピストンの動作の結果として引き起こされる伝動ピストンの効果によって実質的に生じて、工具または工具に結合する軸部のエネルギー受面に作用し、この応力波の長さは伝動ピストンの長さの実質的に２倍である。
【０００７】
本発明の基本概念は、伝動ピストンと工具との間の隙間、伝動ピストンと、伝動ピストンおよび工具間に設けられた伝動部品との間の隙間、または伝動部品と工具の間の隙間を所望の大きさにして、工具に所望の応力波を発生させることである。
【０００８】
本発明の有利な点は、このようにして発生したパルス状の打撃は、長い往復行程を移動する打撃ピストンを必要とせず、したがって、打撃方向に前後動させるべき大きな質量もなく、その結果、発生する動的な力は、従来の重い往復打撃ピストンにおけるものに比べて小さくなることにある。また、この構造によって、効果を実質的に損ねることなく打撃回数を増やすことが可能となる。本発明のさらなる利点は、打撃要素と工具との間の隙間を調節することによって、工具に伝達される応力波の形状および／または他の特性を、掘削または打撃する物体の硬度などの作業環境に要求されるように、容易に調整できることにある。
【０００９】
本発明を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【発明の詳細な説明】
【００１０】
図１〜図７において、同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの機能および特徴は、各図に関して開示内容の理解に必要以上には繰り返さない。
【００１１】
図１は、本発明の打撃装置の動作原理を示す概略図である。本図は、打撃装置１と、破線で描いた装置本体２を示し、本体の一端には、打撃装置１に対して長手方向に移動可能な工具３が設けられている。本体２の内部には作動室４があり、そこに圧力流体が後述するさまざまなやり方で供給されて圧力波を発生させる。作動室４は、その室と工具３との間に配されて本体３に関して工具３の軸方向に移動可能な伝動ピストン５によって部分的に画成されている。打撃装置が、矢印Fsに示すように、破砕すべき物体の方向に押されて、工具３の先端、すなわち、きわめて一般的にはドリルビットが、破砕すべき物体Mに対して十分な力で押圧される。伝動ピストン５は、伝動ピストン５を工具３のほうへ押し出す加圧圧力流体の影響を受けるので、圧力Pによって発生する押力Fpが伝動ピストン５を介して伝わり、工具３を押圧する。それにより、工具３内に圧力波が生じ、その波は工具３を介して破砕すべき物体Mへと矢印A方向に伝わる。
【００１２】
図２は、本発明の打撃装置の実施例を示す概略図である。作動室４は、流路4aを介して、加圧した圧力流体を室４に送る圧力流体ポンプ７などの圧力源と接続している。伝動ピストン５の他方の側には、作動室４と向かい合わせで戻り室６があり、それは、順に、流路９および弁８を介して、加圧した圧力流体を流路14aを介して弁８に送る圧力流体ポンプ７などの圧力流体源に接続している。弁８からは、圧力流体容器10に向かう圧力流体戻し導管14bがある。
【００１３】
図２に示す状態では、伝動ピストン５の戻し動作が行われ、これは、圧力流体が弁８の制御の基で戻り室６に供給されて、伝動ピストン５が図２に示す最上位置または後部位置に着くまで作動室４に向かって動くことを意味する。同時に、圧力流体は作動室４から排出される。打撃装置１内の伝動ピストン５の後部位置には、鍔2aおよびフランジ5aの裏面によって図２の実施例で実施されるさまざまな鍔または止め具などの機械方式を使用している。作動中において、打撃装置１は、送り力と呼ばれる力Fsによって処理すべき物体のほうへと押し出され、それは工具３の先端、すなわちドリルビットまたはその類似物の、処理すべき物体への接触を維持する。伝動ピストン５が図２に示す位置に移動すると、弁８が別の位置に動かされるので、圧力流体を戻り室６から圧力流体容器10へと急排出することができる。これにより、すでに作動室４内にある圧力流体、および圧力流体ポンプ７からそこに流れ込む圧力流体の双方の作用によって、伝動ピストン５を工具３方向へと押し出すことが可能となる。作動室４内の伝動ピストン５に作用する圧力は、伝動ピストン５を工具３のほうに押し出す押力を発生させる。次に、この押力は、伝動ピストン５のエネルギー伝達面5bと工具またはそこに結合する軸部のエネルギー受面3aが互いに接触するときに、工具３を押圧する。その結果、突発的な押圧応力が伝動ピストン５を介して工具３で発生し、それによって工具３を介して処理すべき物体まで及ぶ応力波が生み出される。処理すべき物体からは、反射パルスというパルスが工具３を介して戻り、それによって伝動ピストン５が作動室のほうへ押し戻され、したがって反射パルスのエネルギーが作動室４の圧力流体中に伝達される。同時に、弁８が図２に示す位置に戻って切り換わり、圧力流体が戻り室６へと再度供給されて、伝動ピストン５を所定の後部位置へと押し出す。
【００１４】
伝動ピストン５の圧力面、すなわち、作動室４に面している表面A1および戻り室６に面している表面A2を選択するためにさまざまな選択肢がある。最も単純な選択肢は図２に示したものであり、ここでは、表面の大きさが異なっている。この場合、適切に選択された表面積が、伝動ピストン５の両側に加えられた圧力を均一にすることができる。したがって、圧力流体を同じ流体源から各室に供給することができる。これは、打撃装置の実行を容易とし、また、伝動ピストン５が、そこに形成された鍔状フランジ5aおよび対応する鍔2aを有する本体２を簡単に設けることができるというさらなる利点を提供する。本体２の鍔2aは、伝動ピストン５の後部位置、すなわち図における最上位置と、応力波の発生が常時始まる位置とを決める。また、同じ大きさの表面積を有することも可能であり、その場合、圧力は作動室４よりも戻り室６において高くする必要がある。
【００１５】
さらに、図２は、一例として、工具３またはそこに結合する軸部に形成され、打撃装置の本体に設けられた円筒空間11に位置された補助ピストン3bを示す。円筒空間11は、順に、流路12および弁13を介して圧力流体ポンプ７に接続されて、図中に示す隙間dの大きさを調節するために圧力流体を円筒空間11に送ることができて、所望のエネルギー伝達および応力波形が得られる。特定の体積と等しい圧力流体量を円筒空間11に送ることによって、隙間dが、一方の側における伝動ピストン５と、他方の側における工具３またはそこに結合する軸部の衝突面との間に形成される。隙間dは、たとえば０から最大で２mmの所望の値の間で変化する数値を取ればよい。適切に調節した隙間dによって、工具に伝達されるエネルギーを、一方では衝撃エネルギーに、他方では伝達エネルギーに分割できる。衝撃エネルギーは、次の式で決めることができる。
【００１６】
Eimpact＝1/2mvt02                ・・・(1)
ここでは、Eimpact＝衝撃エネルギー
ｍ＝伝動ピストン質量
vt0＝工具を打撃するときの伝動ピストンの速度
同様に、伝達エネルギーを次の式で決めることができる。
【００１７】
【数１】
2008534294.tif 000003
ここでは、Es＝伝達エネルギー
s0＝伝動ピストンが工具と接触して押圧が始まる時刻t0での工具の先端の位置
s1＝押圧が終了する時刻t1での工具の先端の位置
Fp＝圧力によって生じて工具に作用する押力
圧力が伝動ピストン５を工具３のほうへと押し出し始めた後でまもなく、伝動ピストン５のエネルギー伝達面5bが工具または軸部のエネルギー受面3aを打撃すると、衝撃エネルギーEimpactが伝達される。隙間が大きいほど、衝撃エネルギーとして伝達されるエネルギーの量は大きくなり、それに対応して、伝動ピストン５が直接または独立した伝動部品を介して工具の先端に支えられると、そのときから伝達エネルギーとして伝達される量が小さくなる。この調節は、さまざまな種類の岩石材料の打撃または掘削に対して、とくに適用することができ、より硬い岩石材料にはより大きな隙間を利用し、より大きなエネルギー量が衝撃エネルギーとして伝達される。それに対して、より軟らかい岩石材料にはより小さい隙間を利用して、より大きなエネルギー量を伝達エネルギーとして伝達する。
【００１８】
図３は、本発明の方法を実行するのに適した第２の打撃装置を示す概略図である。この実施例が前述のものと異なる点は、圧力流体が作動室４に継続的に送られず、圧力流体圧が作動室４および戻り室６を交互に介して伝動ピストン５に直接作用するようになっていることである。作動中において、打撃装置は力Fsによって前方に押し出されて、工具３が、破砕すべき岩石（図示せず）などの衝突対象である物体に接触すると同時に、工具３の鍔3bが本体２に支えられる。図３に示す状態では、制御弁８を使用して、圧力流体を導管9'を介して作動室４に急速に流すことができる。この流体は、工具から離れて面する、伝動ピストン５の圧力面に作用する。また、圧力流体は、流路９を介して戻り室６から流出させることができる。加圧した圧力流体が作動室４に急激に押し寄せることで、圧力パルスが発生し、その力が伝動ピストン５を工具３のほうへ押し出させて、工具をその長手方向に押圧する。これによって、応力波が、ドリルロッドまたはその他の工具においてドリルビットなどの工具の先端に伝播する波として発生し、それ自体が既知である打撃装置によって処理すべき物体に衝撃を与える。所望の長さの応力波が発生すると、作動室４への圧力流体の供給は制御弁８によって中断され、したがって応力波の発生が停止し、圧力流体を、作動室４から戻り流路9'および制御弁８を介して圧力流体容器10へと流すことができる。同時に、圧力流体は流路９を介して戻り室６に供給されて、伝動ピストン５は後方に戻ることができる。これは、制御弁８を図３に示す位置から左に移動させることによって行われて、各圧力流体給送流路を交差接続する。圧力流体は、伝動ピストン５を所望の距離だけ作動室４のほうへ移動させることができる量だけが、戻り室６に送られる。言い換えると、工具と伝動ピストンとの間の隙間dの長さを調節することができ、これは、工具の鍔3b'が本体２と接触すると工具の戻り動作は止まるが、伝動ピストンは依然としてさらに後方に動けるからである。同様に、圧力流体の圧力パルスの長さおよび圧力を調節することによって、応力波の長さおよび強さを調節することができる。打撃装置の特性を調整するさらなるやり方は、パルス間の時間および／またはパルスの供給回数および隙間を調節することである。隙間d＝0という状態にしようとすると、伝動ピストンの戻り動作は、打撃装置１を工具３方向に送り力Fsで押すことによって簡単に実行することができる。このとき、工具３は、伝動ピストン５を適切な距離だけ押して戻す。
【００１９】
圧力によって発生して伝動ピストン５を介して工具３に作用する力の効果は、圧力流体の作動室４への供給を中断する以外の方法でも止めることができる。たとえば、伝動ピストン５の動きは鍔2'で停止させることができ、それによって、伝動ピストン５後方の作動室４に作用する圧力は、本体２に関して工具３の方向にピストンを押し出すことはもはやできない。
【００２０】
図４は、本発明の実施例の動作、ならびに伝動ピストン５と工具との間の隙間、または伝動ピストン５と伝動ピストン５および工具３間の伝動部品との間の隙間が変化する状態におけるエネルギー伝達を示すグラフである。曲線Aは、隙間dが0mmの状態におけるエネルギー伝達を表す。この場合、応力波は、完全に伝達エネルギーとして伝動ピストン５から工具へと伝達する。曲線Bが表す状態では、隙間dは0.2mmである。この場合、伝動ピストン５は、まず工具方向に無抵抗で0.2mm動く。したがって、0.2ミリ秒に満たない時間で、応力波は、伝動ピストン５またはピストンおよび工具間の伝動部品が工具を打撃する衝撃によって工具内にまず発生する。これは、エネルギーを衝撃エネルギーとして伝動ピストン５から工具へと伝達する。それ以降は、圧力流体圧によって生み出される力が伝動ピストン５に作用して工具を押圧するので、約0.3ミリ秒が経過するまで、エネルギーは伝達エネルギーとして伝達する。次に、曲線Cは、隙間が0.4mmである状態を表し、それによって、伝動ピストン５は工具のほうに0.25ミリ秒動き、伝動ピストン５および工具が約0.1ミリ秒間互いに接触するので、エネルギーの大半は衝撃エネルギーとして、また残りは伝達エネルギーとして工具に伝達される。
【００２１】
図５は、本発明の打撃装置の第３実施例を示す概略図である。この実施例は、本発明の打撃装置の制御方法およびその制御装置の基本的な説明に関するものである。
【００２２】
制御装置は、打撃装置の機能を制御する制御部15を備える。また、参照符号16は供給装置を表し、それは、打撃装置１を工具３の方向に押し出すものとしてそれ自体が知られている、いかなる種類の供給装置でもよい。参照符号17は、打撃装置の作動中に隙間dを測定して調節する装置を表す。さらに、参照符号18は圧力流体制御弁を表し、それは個々の弁で構成されていてもよく、または単一型の弁構造を形成していてもよい。供給装置16、隙間測定調節装置17および制御弁18は、破線で示される信号通信路19〜21によって制御部15に接続される。この通信路は、一般的に電線管である。圧力流体ポンプ７および圧力流体容器10は、それぞれ流路14aおよび14bによって制御弁18に接続され、制御弁18は、順に、供給装置16、打撃装置１および隙間測定調節装置17へと通じる圧力流体流路を備えている。さらに、制御部15は、破線22に示すように、ポンプ７を制御するように接続されるとよい。
【００２３】
打撃装置の作動中において、測定調節装置17に設けられたセンサーは、たとえば隙間dおよび／または工具３から到来する応力波の戻りパルスを測定することによって、打撃装置１の動作を測定する。このとき、これらの測定値に基づいて、隙間dが掘削条件に応じて所望のように調節される。また、同様にして、制御部15は、所定のパラメータに基づいて、個々の手動ガイドにより、または自動的に、一般に打撃装置の機能の制御だけでなく、圧力流体の供給および押圧の制御にも利用できる。
【００２４】
図６は、本発明の打撃装置の他の実施例を示す図である。この実施例における重要な要素は、伝動ピストン５および工具の断面である。この実施例は、たとえば図３のものに相当し、したがって、既述した詳細の開示を繰り返す必要がないものとみなす。伝動ピストンの有効な圧力面は、作動室に面する横断面Apmである。工具において対応する横断面はAptである。押圧応力を、利用可能な圧力流体圧に関してできる限り高くするために、伝動ピストン５において表面積Apmを工具３の断面積Aptの少なくとも３倍の大きさにすると有利であろう。
【００２５】
図７は、本発明の方法を実行するために適切なさらなる打撃装置を示す概略図である。この実施例は、作動中では常に圧力流体圧が戻り室６に作用し、圧力流体が制御弁８を介して作動室４に供給されたり、そこから排出されたりすること以外は、図３の方式と一致する。この場合、工具３を押圧する力は、圧力面間の表面積の差の結果として生み出され、これは作動室４に面する表面が戻り室６に面する表面よりも大きいからである。図７における状態では、伝動ピストン５は、作動室４に行き渡って工具３のほうへそれを動かす圧力流体圧によって生じる力を受ける。
【００２６】
上記明細書および添付図面は本発明を例示しているにすぎず、それを何らかのやり方に限定するものではない。本発明の本質的な面は、伝動ピストンと工具との間に所望の寸法の隙間を設けることによって応力波の特性が調整されて、押圧のみによって発生した応力もしくは衝撃が引き起こす運動エネルギーのみによって発生した応力、またはいくつかの種類の応力の組み合わせ形式を工具が受けることである。さまざまな図において示した実施例の多様な詳細および方式は、さまざまに実用的に実施するために、多様なやり方で組み合わされてよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の打撃装置の動作原理を示す概略図である。
【図２】本発明の打撃装置の実施例を示す概略図である。
【図３】本発明の打撃装置の第２の実施例を示す概略図である。
【図４】本発明の打撃装置のさまざまな間隔値での動作を示す概略的なグラフである。
【図５】本発明の打撃装置の第３の実施例を示す概略図である。
【図６】本発明の打撃装置の他の実施例を示す概略図である。
【図７】本発明の打撃装置のさらなる実施例を示す概略図である。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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