(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を含むフレームと、
該空間へ連絡する第１および第２の圧力媒体流路と、
前記フレーム内の空間に配設され、第１の制御方向および第１の制御方向とは反対の第２の制御方向に往復移動可能であり、作動サイクルに従って往復移動すると前記圧力媒体流路を開閉する制御要素と、
前記空間の一部を形成する第１の作動与圧空間および第１の作動与圧空間とは別個の第２の作動与圧空間と、
前記制御要素がその方向を変更する際、第１の圧力媒体流路の圧力媒体を第１の作動与圧空間へ供給する第１の制御圧流路と、
前記制御要素がその方向を変更する際、第２の圧力媒体流路の圧力媒体を第２の作動与圧空間へ供給する第２の制御圧流路とを含み、
前記制御要素は、
第１の作動与圧空間に作用する圧力媒体の影響によって前記制御要素を第１の制御方向に移動させる第１の作動正圧面と、
第２の作動与圧空間内で作用する圧力媒体の影響によって前記制御要素を第２の制御方向に移動させる第２の作動正圧面とを含む、打撃装置の作動サイクルを制御する制御弁において、該制御弁は、
前記制御要素が第１の制御方向において中央位置から第１の最遠位置へ移動すると、第２の作動与圧空間を閉じて密閉与圧空間を形成し、これと同様に、前記制御要素が第２の制御方向において前記中央位置から第２の最遠位置へ移動すると、第１の作動与圧空間を閉じて密閉与圧空間を形成するよう配設され、
これによって、前記圧力媒体は、前記密閉与圧空間内で圧搾されると、前記制御要素の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換し、
前記制御要素がその方向を変更すると、前記密閉与圧空間内の圧力エネルギーは運動エネルギーに再変換されることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の制御弁において、
前記制御要素は外周および内周を含む長尺状スリーブであり、
前記作動与圧空間は前記フレーム内の空間の制御要素の周囲に形成され、
第１の作動与圧空間の制御要素の外周には第１の窪みが形成され、これと同様に、第２の作動与圧空間には第２の窪みが形成され、これによってそれぞれの該作動与圧空間の容積が増大していることを特徴とする制御弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の制御弁において、
前記制御要素は外周および内周が設けられた長尺状スリーブであり、
前記制御要素の内側にフレーム部があり、該フレーム部は、前記フレームに対して移動不能に配設されて外周を含み、
前記制御要素は、前記フレームと前記フレーム部との間の環状空間内に可動に配設され、
前記フレーム部の外周上の第１の作動与圧空間には、第２の窪みが形成され、これと同様に、第２の作動与圧空間には、第２の窪みが形成され、
前記制御要素の内周と第２の窪みとの間に補助空間が形成され、
該補助空間を前記作動与圧空間へ連絡する連絡流路が該作動与圧空間と第２の窪みとの間に配されていることを特徴とする制御弁。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の制御弁において、
該制御弁は、前記圧力媒体の流れる方向が同一の少なくとも２つの平行な圧力流路を含み、
前記制御要素の第１および第２の制御方向のうちの一方における動作によって、前記平行な圧力流路からの連絡部は、該制御弁を介して実質的に同時に開くことを特徴とする制御弁。
【請求項５】
請求項４に記載の制御弁において、
該制御弁の作動サイクルには、前記圧力流路を開閉する複数の接続時点があり、
第１の最遠位置から第２の最遠位置まで往復する該制御弁の１回の作動サイクルによって前記打撃装置に少なくとも２つの衝撃パルスが生じることを特徴とする制御弁。
【請求項６】
請求項１に記載の制御弁において、
前記制御要素は長尺体であり、
前記制御要素は第１の制御方向および第２の制御方向において長手方向に往復移動可能であることを特徴とする制御弁。
【請求項７】
請求項１に記載の制御弁において、
前記制御要素は外周もしくは外周の一部を含み、
前記制御要素は、前記外周に沿った方向において第１の制御方向および第２の制御方向に往復移動可能であることを特徴とする制御弁。
【請求項８】
圧力媒体の圧力を打撃装置内に設けた衝撃要素の第１および第２の作動正圧面へ案内して衝撃パルスを発生させ、
少なくとも１つのフレームおよび１つの制御要素を含み圧力媒体を案内する少なくとも１つの制御弁を用い、
前記制御要素をその作動サイクルに従って第１の制御方向および第１の制御方向とは反対の第２の制御方向に往復移動させ、
前記打撃装置へ通じる圧力媒体流路を前記制御要素の作動サイクルに従って開閉し、
圧力媒体を、前記制御要素における第１の作動与圧空間に対応する第１の作動正圧面へ案内し、これによって該制御要素を第１の制御方向に移動させ、
圧力媒体を、前記制御要素における第２の作動与圧空間に対応する第２の作動正圧面へ案内し、これによって該制御要素を第２の制御方向に移動させる、打撃装置の作動サイクル制御方法において、該方法は、
前記制御要素を第１の制御方向において第１の最遠位置へ移動させることにより、第２の作動与圧空間内に密閉与圧空間を生じさせ、
前記制御要素を第２の制御方向において第２の最遠位置へ移動させることにより、第１の作動与圧空間内に密閉与圧空間を生じさせ、
該密閉与圧空間の圧力媒体を圧搾して前記制御要素の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換し、
前記制御要素がその方向を変更すると、前記密閉与圧空間内の圧力エネルギーを運動エネルギーに再変換することを特徴とする打撃装置の作動サイクル制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
前記打撃装置における制御弁の１回の作動サイクル毎に複数の衝撃パルスを生じさせることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の方法において、
少なくとも２つの平行な圧力媒体の流れを前記制御弁を介して案内し、更に該平行な圧力媒体の流れを、前記衝撃要素の作動正圧面へ案内して衝撃パルスを生じさせることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８または９に記載の方法において、
少なくとも２つの平行な圧力媒体の流れを、前記制御弁を介して、前記衝撃要素の作動正圧面から遠ざけるよう案内し、これによって衝撃パルスを生じさせることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８ないし11のいずれかに記載の方法において、
圧力媒体を実質的に一定不変の圧力で第１の制御圧流路を介して第１の作動与圧空間内へ供給し、
圧力媒体を実質的に一定不変の圧力で第２の制御圧流路を介して第２の作動与圧空間内へ供給することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項８ないし12のいずれかに記載の方法において、
長尺状の制御要素を長手方向に移動させることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項８ないし12のいずれかに記載の方法において、
前記制御要素をその外周の方向において移動させることを特徴とする方法。
【請求項１５】
フレームと、
該フレーム内に形成された空間内に配設され第１および第２の作動正圧面を有し、第１および第２の圧力媒体流路へ接続されて、前記作動正圧面に作用する圧力媒体の圧力に影響を及ぼすことによって衝撃パルスを生じさせる衝撃要素と、
前記衝撃要素へ通じる圧力媒体流路の圧力媒体の供給に対して影響を及ぼす往復移動可能な制御要素を含む少なくとも１つの制御弁とを含む削岩用打撃装置であって、
前記制御弁は、
前記空間の一部を形成する第１の作動与圧空間および第１の作動与圧空間とは別個の第２の作動与圧空間と、
第１の圧力媒体路の圧力媒体を第１の作動与圧空間の中へ供給する第１の制御圧流路と、
第２の圧力媒体路の圧力媒体を第２の作動与圧空間の中へ供給する第２の制御圧流路とを含み、
第１の作動正圧面は、第１の作動与圧空間に対して作用する圧力媒体の影響によって前記制御要素を第１の制御方向に移動させ、
第２の作動正圧面は、第２の作動与圧空間に対して作用する圧力媒体の影響によって前記制御要素を第２の制御方向に移動させる削岩用打撃装置において、該装置は、
前記制御弁の制御要素が第１の制御方向において中央位置から第１の最遠位置へ移動すると、第２の作動与圧空間を閉じて密閉与圧空間を形成し、これと同様に、前記制御要素が第２の制御方向において前記中央位置から第２の最遠位置へ移動すると、第１の与圧空間を閉じて密閉与圧空間を形成するよう配設され、
これによって、前記圧力媒体は、前記密閉与圧空間内で圧搾されると、前記制御要素の運動エネルギーが圧力エネルギーに変換し、
前記制御要素がその方向を変更すると、前記密閉与圧空間内の圧力エネルギーは運動エネルギーに再変換され、
前記制御弁は外部からの制御なしにその作動サイクルを実行することを特徴とする削岩用打撃装置。
【請求項１６】
請求項15に記載の打撃装置において、
前記制御弁は、前記圧力媒体の流れる方向が同一の少なくとも２つの平行な圧力流路を含み、
前記制御要素の第１および第２の制御方向のうち一方における動作によって、前記平行な圧力流路からの連絡部は、前記制御弁を介して実質的に同時に開くことを特徴とする打撃装置。
【請求項１７】
請求項16に記載の打撃装置において、
前記制御弁の作動サイクルには、前記圧力流路を開閉する複数の接続時点があり、
第１の最遠位置から第２の最遠位置まで往復する前記制御弁の１回の作動サイクルによって該打撃装置に少なくとも２つの衝撃パルスが生じることを特徴とする打撃装置。
【請求項１８】
請求項15ないし17のいずれかに記載の打撃装置において、
前記衝撃要素は圧搾バーを含み、
該衝撃要素は、作動正圧面へ送られる圧力媒体の影響によって該打撃装置のフレームに対して押し付けられ、これによって、前記衝撃要素は長手方向に押圧され、
前記制御弁は、作動正圧面に対して作用する圧力媒体を迅速に放出し、これによって、前記衝撃要素はその長さ方向における元の位置に復帰し、衝撃パルスを生じることを特徴とする打撃装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、前後に可動な制御弁に関するものであり、制御弁は、打撃装置へ通じる圧力流路を開閉するように配設されている。さらに本発明は、打撃装置の作動サイクルを制御する方法と、削岩用打撃装置とに関するものである。
【０００２】
削岩には、衝撃パルスを工具を介して岩石に与える打撃装置を装備した衝撃ハンマおよび削岩機が用いられている。この打撃装置は打撃ピストンなどの衝撃要素を有していて、その作動正圧面に対して圧力媒体を作用させることが可能であり、この衝撃要素は必要な衝撃パルスを生成するように配設されている。衝撃要素に対して作用するこの圧力媒体は、圧力媒体流路を開閉するように連結されている制御弁によって案内可能である。特に、制御弁を非常に迅速に開閉させる必要がある場合、この弁の質量および速度のため、大量の運動エネルギーが弁へ集中する。このように、既存の制御弁に関する問題は、その使用に大量の動力を必要とすることにある。
【発明の簡単な説明】
【０００３】
本発明は、新規の改善された制御弁、打撃装置、および打撃装置の作動サイクルを実行する方法を提供することを目的とする。
【０００４】
本発明による制御弁は、第１の制御方向における中央位置から第１の最遠位置へ制御要素が移動すると第２の作動圧空間が閉じて密閉圧力空間が生じ、これと同様に、第２の制御方向における中央位置から第２の最遠位置へ制御要素が移動すると第１の作動圧空間が閉じて密閉圧力空間が生じ、密閉圧力空間内の圧力媒体は、制御要素の運動エネルギーを圧搾して圧力エネルギーに変換し、制御要素がその方向を変更すると、密閉圧力空間内の圧力エネルギーは、運動エネルギーに再変換されることを特徴とする。
【０００５】
本発明による方法は、制御要素を第１の制御方向における最遠位置へ移動させることによって第２の作動圧力空間内に密閉圧力空間を形成し、制御要素を第２の制御方向における最遠位置へ移動させることによって第１の作動圧力空間内に密閉圧力空間を形成し、密閉圧力空間内の圧力媒体を圧搾し、制御要素の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換し、制御要素がその方向を変更すると密閉圧力空間の圧力エネルギーを再変換して運動エネルギーにすることを特徴とする。
【０００６】
本発明による打撃装置は、第１の制御方向における中央位置から第１の最遠位置へ制御弁の制御要素が移動すると第２の作動圧力空間が閉じて密閉圧力空間が形成され、これと同様に、第２の制御方向における中央位置から第２の最遠位置へ制御要素が移動すると第１の作動圧力空間が閉じて密閉圧力空間が形成され、密閉圧力空間内の圧力媒体が制御要素の運動エネルギーを圧搾、変換して圧力エネルギーにし、制御要素がその方向を変更すると密閉圧力空間内の上記圧力エネルギーが再変換されて運動エネルギーになり、制御弁はその作動サイクルを外部からの制御なしに行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明の根底にある基本概念は、制御弁が制御要素を含み、制御要素は第１の方向および第２の方向に前後に移動可能であり、更に制御要素は、制御弁を通過する圧力媒体の流れを衝撃要素の１つ以上の作動正圧面へ案内し、あるいは作動正圧面から遠ざけることである。更に、制御要素がその最遠位置に接近すると、制御弁内の第１の制御方向および第２の制御方向の両方に密閉圧力空間が形成される。このとき、この密閉圧力空間内の圧力媒体は制御要素の運動エネルギーを圧搾し、圧力エネルギーとして蓄積する。この圧力エネルギーは、制御要素がその最遠位置で方向を変更すると、運動エネルギーに再変換される。
【０００８】
本発明の利点は、弁が外部からの制御を一切必要とせず、弁に対して圧力媒体が供給されているかぎり、弁の作動サイクルを反復可能なことである。したがって、打撃装置の作動サイクルの制御が簡単である。更に、制御弁の構造を比較的簡単にすることができる。本発明による制御弁の他の利点は、制御弁の作動周波数が高いにも拘らず、制御弁の作動に必要な動力を比較的小さく抑えられることである。
【０００９】
本発明の一実施例の根底にある基本概念は、制御要素を第１の制御方向および／または第２の制御方向に移動させると、制御要素が、２つ以上の平行な圧力流路を実質的に同時に開くことにある。これにより、圧力媒体を、２つ以上の流路を通して打撃装置の１つ以上の作動正圧面へ流し、衝撃を発生させることが可能である。圧力媒体の流れの方向は平行流路においては同じである。更に、打撃装置のいくつかの実施例では、圧力媒体を制御要素によって打撃装置の作動面から遠ざけ、複数の平行流路を通して排出流路へ案内可能であり、その結果、衝撃パルスが生じる。
【００１０】
本発明の一実施例の根底にある基本概念は、制御要素の１回の前後動作、すなわち１回の作動サイクルによって、圧力媒体流路を開閉し、弁の作動サイクル毎に複数の衝撃パルスを打撃装置に発生させることである。例えば、打撃装置には、制御弁の作動サイクル毎に、２つ、４つもしくは６つの衝撃パルスを発生させることが可能である。制御弁の作動サイクルに複数の接続時点が含まれる場合、弁の作動周波数は、打撃装置の作動周波数より数倍小さくすることができる。接続時点、圧力媒体の流れは、一方向に沿って打撃装置の方へ案内し、あるいは打撃装置から遠ざけることが可能である。このほか、この接続時点に、圧力媒体を、第１の流路を通して打撃装置の方へ案内し、更に第２の流路を通して打撃装置から遠ざけるように流すことも可能である。したがって、制御弁は、接続時点に２つ以上の圧力媒体流路間の連絡部を開くように配設される。
【００１１】
本発明の一実施例の根底にある基本概念は、制御弁がフレームと、スリーブ様の制御要素とを有することである。この制御要素は、フレーム内の空間に配設されていて、制御方向に移動可能である。制御要素の外周には複数の作動正圧面が設けられ、これらは制御要素を囲む作動与圧空間内に配されている。この制御要素は、作動与圧空間内の圧力媒体の圧力を調節することによって、移動させることができ、これによって、更に作動正圧面に対して作用する圧力に影響が及ぶ。更に、この制御要素は、上記スリーブの外面からその内面へ延びる１つ以上の開口部を有する。制御要素を移動させることによって、上記開口部を、フレーム内に設けられている圧力媒体流路へ向けたり、遠ざけたりし、これによって圧力媒体の流れを案内可能である。
【００１２】
本発明の一実施例の根底にある基本概念は、制御要素の外周にショルダを設け、制御要素が移動すると、制御要素の作動正圧面から排出流路への連絡部をショルダが開閉することである。更に、１つの制御方向へ制御要素が移動することによって、第１の制御圧力流路から第１の作動与圧空間への連絡部が開閉される。これと同様に、１つの制御方向へ制御要素が移動することによって、第２の圧力制御流路から第２の与圧空間への連絡部が開閉される。上記ショルダの両側のスリーブの外周には窪みが設けられている。これらの窪みのおかげで、作動与圧空間の容積が大きくなり、これによって、作動与圧空間の中に大量の圧力エネルギーを蓄積することが可能である。
【００１３】
本発明の一実施例の根底にある基本概念は、フレーム部をスリーブ様の制御要素の内側に配設していることである。このフレーム部には複数の補助空間が設けられていて、これら補助空間は、連絡流路によって作動与圧空間へ連結されている。これらの補助空間は、作動与圧空間の容積を大きくすることを目的としている。作動与圧空間が十分に大きな容積を有すれば、その中に十分な量の圧力エネルギーを蓄積することが可能であり、これを制御要素の移動に利用することができる。
【００１４】
本発明の一実施例の根底にある基本概念は、制御要素を細長い物体とし、これが長手方向に前後に動くことである。
【００１５】
本発明の一実施例の根底にある基本概念は、制御要素が外周もしくは外周の一部を含み、制御要素が外周の方向に前後に移動することである。
【００１６】
本発明の一実施例の根底にある基本概念は、実質的に一定不変の圧力媒体の圧力を制御弁の制御圧力流路へ供給することである。
【００１７】
本発明の一実施例の根底にある基本概念は、圧力媒体が作動油であることである。
【００１８】
添付図面を参照して、本発明を更に詳細の説明する。
【００１９】
明確のため、添付図面では本発明を簡略化して示す。同一の参照番号は同様の要素を示す。
【発明の詳細な説明】
【００２０】
図１および図２は、打撃装置１の構造および作動原理を示す。ここでは、打撃装置１は打撃ピストン8aを有し、これは圧力媒体によって衝撃方向Ａおよび戻り方向Ｂに前後に動かすことが可能であり、衝撃面18が打撃ピストン8aの前方に設けられている工具17を打撃し、削岩用の工具17に衝撃パルスを生成する。したがって、この打撃ピストン8aは、衝撃パルスを生じる衝撃要素８として機能する。打撃ピストン8aの作動サイクルは、このように、打撃ピストン8aに作用する与圧空間20内の圧力媒体を制御弁２によって制御することによって制御可能である。いくつかの実施例では、他の与圧空間、例えば与圧空間11に作用する圧力を制御することも可能である。この圧力媒体は典型的には作動油である。
【００２１】
図１において、打撃ピストン8aはちょうど工具17を打撃したところであり、打撃ピストン8aは新規のストロークのために戻り方向Ｂに戻されようとしている。制御弁２は打撃ピストン8aの後端部の与圧空間20から、タンクに通じている流路7cへの連絡部を開いていて、この場合、圧力媒体の圧力は、打撃ピストン8aの後端部の作動正圧面９に対して何ら作用しない。圧力供給源30からは流路10を介して打撃ピストン8aへ連絡部が配されていて、この場合、圧力媒体の圧力は打撃ピストン8aの作動面12aないし12cに対して作用し、これら作動面の大きさは、打撃ピストン8aが方向Ｂに戻り運動を始めるように決定されている。
【００２２】
図２において、打撃ピストン8aは衝撃方向Ａへの衝撃運動を始めようとしている。制御弁２は流路7aから流路7bへの、更には与圧空間20への連絡部を開いていて、この場合、圧力供給源30から供給された圧力媒体の圧力は作動正圧面９に対して作用する。衝撃方向Ａにおける作動正圧面は、戻り方向Ｂにおける打撃ピストン8aに対して作用する作動正圧面より明らかに大きく、このような場合、打撃ピストン8aは高速で工具17の方へ移動を開始して、それを打撃する。図１および図２に示す方式では、打撃ピストンの位置を適切な手段によって検知可能であり、その検知情報を用いて打撃ピストンの作動サイクルを制御可能である。
【００２３】
打撃装置１を、図１および図２に例示したものと異なるように使用してもよいことは、当業者には十分に明らかである。衝撃要素８は様々なショルダおよび作動正圧面で構成してもよい。更に、制御弁２は、圧力媒体をすべての作動正圧面に案内するか、あるいはいくつかの作動正圧面だけに案内するように配設してもよい。
【００２４】
図３は、本発明による制御弁２の一実施例を示す。制御弁２の使用に関連する手段は、この弁の第１の端部内に形成されている作動部90の中に配設してよく、更に、圧力媒体の制御に関連する手段、すなわち連絡手段は、この弁の第２の端部内に形成されている制御部91の中に配設してよい。制御弁２はフレーム３と、制御要素５とを有する。この制御要素５は細長いスリーブ様の物体にしてよく、これはフレーム３に対して軸方向に移動させることができる。制御要素５は第１の作動正圧面60を含んでよく、これは方向Ａに作用し、制御弁２の第１の作動与圧空間61へ連結される。更に、制御要素５は第２の作動正圧面62を含んでよく、これは方向Ｂに作用し、制御弁２の第２の作動与圧空間63へ連結される。制御要素５の外周にはショルダ64を設けてよく、これは、作動与圧空間61、63から排出流路65への連絡部を、制御要素５が軸方向に移動すると、開閉することができる。また、制御要素５が軸方向に移動すると、第１の制御圧流路66から第１の作動与圧空間61への連絡部が開閉される。これと同様に、制御要素５は、第２の制御圧流路67から第２の作動与圧空間63への連絡部を開閉するように配設可能である。図３から分かるように、スリーブの外周上のショルダ64の両側には、窪みを設けてよい。これらの窪みのおかげで、作動与圧空間61および63の容積が大きくなっている。更に、作動与圧空間61および63を、スリーブの内側のフレーム部3a内に任意に作られる補助空間70および71へ、連絡流路68および69を介して連結することができる。これらの補助空間70および71は作動与圧空間61および63の容積を大きくすることを目的としている。場合によっては、制御要素５内に設けた複数の窪み80のみで、あるいはこれらに代えて補助空間70、71のみで、作動与圧空間61、63の容積を十分に大きくすることができる。作動与圧空間61、63が十分に大きな容積を有すれば、後述するように、この中に、制御要素５を軸方向へ移動させるのに使用する圧力エネルギーを蓄積することができる。図３は、中間位置にある制御要素５を示し、これは、ここから方向Ａに対してはその第１の最遠位置まで移動し、同様に方向Ｂに対してはその第２の最遠位置まで移動することが可能である。したがって、制御要素５は両最遠位置および中央位置の両方において、制御機能を遂行可能である。
【００２５】
図３に示す制御要素５には複数の平行な排出流路72aないし72cを含めてよく、これらを通して、圧力媒体を、制御要素５が中間位置にある場合、打撃装置１からタンクへ通じる流路73へ流すことができる。制御要素５を中間位置から方向ＡもしくはＢに移動させると、平行な排出流路72aないし72cから流路73への連絡部が閉鎖される。これと同時に、圧力流路74から作動圧流路75aもしくは75bへの連絡部が開く。このように、図３に示す制御弁２の作動サイクルは、複数の接続時点を含む。図３の制御弁２が第１の最遠位置から第２の最遠位置まで移動すると、左から右への一方向の移動中に２つの制御機能を行なうことができる。すなわち、第１の最遠位置においては圧力媒体を圧力媒体流路75aを通して打撃装置１へ流すことができ、中間位置においては圧力媒体を打撃装置１から遠ざけて平行排出流路72aないし72cを通してタンクへ流入させることができ、第２の最遠位置においては圧力媒体は流路75bを通って打撃装置１へ流入する。制御弁２を打撃装置１へ接続し、衝撃要素５を方向ＡもしくはＢに１回、軸方向に移動させることによって、打撃装置１に１つの衝撃パルスを生じさせることができる。この場合、打撃装置１の作動周波数を制御弁２の作動周波数の倍にしてよい。制御弁の作動サイクルに複数の接続時点を設ければ、制御弁２の作動サイクル毎に、より多くのストローク数を生成することができる。この場合、制御弁２の作動周波数は、打撃装置１の衝撃周波数に比較してさらに小さくしてよく、例えば1/4、1/6などにしてよい。実質的に同時に開かれる平行排出流路72aないし72cの数を選択することにより、それらの平行流路全体で十分な断面積を形成させ、これによって、弁を介して必要な流量を迅速に搬送可能になる。
【００２６】
図３に示す制御弁２は、外部から制御することなく、独立してその位置を変更するよう配設可能である。制御要素５が第１の最遠位置にある場合、すなわち左へ移動すると、第２の作動与圧空間63は第２の制御圧流路67へ接続される。このとき、第１の作動与圧空間61は排出流路65へ接続されるため、制御要素５には力が作用し、同要素を方向Ｂに移動させる。これと同時に、第２の作動与圧空間63およびそれに属する補助空間71内に圧力エネルギーが蓄積される。制御要素５がその最遠位置d0から方向Ｂに向かって所定の点dpへ移動すると、第２の制御圧流路67から第２の作動与圧空間63への連絡部が閉鎖される。この状態においては、第２の作動与圧空間63から排出流路65への連絡部は、まだ閉鎖されている。第２の作動与圧空間63に蓄積されている圧力エネルギーは、制御要素５が方向Ｂに向かう動きを継続させる。これは、第２の作動与圧空間63内の圧搾圧力媒体が膨張して、圧力エネルギーが運動エネルギーへ変換されることを意味する。制御要素５が所定の点dtに到達すると、ショルダ64が第２の作動与圧空間63から排出ロール65への連絡部を開く。制御要素５が更に方向Ｂに移動して中央位置を通過すると、ショルダ64は第１の作動与圧空間61から排出流路65への連絡部を閉鎖する。この結果、制御要素５が更に右へ移動するため、第１の作動与圧空間61内の圧力は上昇する。制御要素５が方向Ｂに移動し続けると、第１の作動与圧空間61から第１の制御圧流路66への連絡部が開く。このとき、第１の作動与圧空間61に対して作用する圧力媒体の一部は、第１の制御圧流路66へ浸透可能である。制御要素５がその最遠位置へ向かって移動するに従って、制御要素の運動エネルギーは継続的に減少する。最後に、制御要素５の第１の作動正圧面60に作用する力が制御要素５を停止させ、その移動方向を変更する。その後、制御要素５は反対方向Ａに向かってその速度を加速させ始める。制御弁の構造および機能が両方向に対称になっているため、上述の工程が繰り返される。制御要素５は、圧力媒体が制御圧流路66および67へ供給される限り、外部からの制御なしに前後移動を継続する。
【００２７】
本発明による制御弁２では、制御要素５の最遠位置における動きを、密閉与圧空間を用いて減衰させることができる。したがって制御要素５は機械的に停止されることがなく、そのために、フレーム３および制御要素５の軸方向の面は、摩耗を招く機械応力を受けることがない。
【００２８】
更に、制御弁２には、弁２が停止しても制御要素５がその中央位置に留まらないことを確実にする手段を含めてよい。これらの手段は、以下のように制御要素５に作用するよう、配設する。すなわち、制御要素５をその最遠位置の１つへ移動させ、圧力媒体の圧力が再度弁２へ案内されると、制御要素５に、その作動サイクルに従って前後に移動を開始させる。図３は、制御要素５の両端部の空間から流路100および101に沿ってタンクまで、連絡部が設置されている方式を示す。
【００２９】
制御弁２における窪み80および81は、別の方法で作ることもできる。例えば、方式によっては窪み80を皆無にしてもよく、かかる場合、補助空間70および71だけを配設して所望の方法で制御与圧空間61および63を拡大する。更に、ショルダ64をスリーブと制御与圧空間61および63との内周に設け、任意の窪みをそのスリーブの内側に作ってもよい。このとき、補助空間70、71をスリーブの外周に作ってもよい。
【００３０】
図４に示す制御弁２は、その最遠位置間を、図３に示す制御弁と同様の方法で前後に移動するように配設されている。この方式と図３に示すものとの違いは、打撃装置１からタンクへ通じる流路73へ圧力媒体を搬送する平行排出流路72aないし72cを開閉するためだけに、制御要素５が配設されていることである。打撃装置１は、衝撃要素内の１つ以上の作動正圧面に圧力媒体を供給する圧力供給源へ、絶えず連結しておいてよい。削岩に必要な衝撃パルスは、衝撃要素に作用する圧力媒体を迅速にタンクへ排出することによって、生成可能である。
【００３１】
更に、制御要素５の１回の前後動によって圧力媒体流路を開閉して、例えば弁の作動サイクル毎に２つ、４つもしくは６つなどの、複数の衝撃パルスを打撃装置１に発生させる、本発明思想による制御弁２を作ることも可能である。このように、制御弁２の作動周波数を小さくすることが可能である。一方、弁の作動サイクル毎に複数の衝撃パルスを生成可能な制御弁を用いて、打撃装置１の衝撃周波数を、制御弁２の作動周波数を制約要因とすることなく、増大させることが可能である。制御要素５の制御方向における動きは、弁作動サイクルにおける接続時点の数によって決定することができる。すなわち、接続時点数が大きいほど、制御要素５の移動を長くすることができる。更に、制御要素５の速度を様々な接続時点において異なるようにしてよいため、制御弁のフレーム３内に作られている流路の大きさは、各接続時点において流路が実質的に等しい時間だけ開くよう、決定してよい。
【００３２】
本発明による制御弁２は外部からの制御を必要としないため、打撃装置１の作動サイクルを制御するのは容易であり、制御弁２の構造を比較的簡単にすることができる。更に、上述の開放点dpおよびdtを適切に決定することによって、制御圧流路66および67に対して作用する圧力に対して更に影響を及ぼし、制御弁２の作動に様々な方法で影響を及ぼすことができる。図３および図４に示す方式の他の利点は、それぞれの圧力損失が小さいことである。この結果、制御圧流路66および67からの連絡部は、作動与圧空間61および63に対して作用する圧力が制御要素５の移動のために上昇して制御圧流路66および67に対して作用する圧力と等しくになるまで、作動与圧空間61および63に対して開かないよう、上記点dpおよびdtの位置を決定可能となる。更に、作動与圧空間61および63から排出流路65への連絡部が、作動与圧空間61および63内の圧力が低下して実質的にタンク内の圧力と等しくなるまで開かないよう、上記点dpおよびdtの位置を決定可能である。
【００３３】
制御要素５は、図３および図４に示すスリーブに代えて、長手方向に移動可能な他の種類の物体にしてもよい。制御要素５は、例えばスライドもしくはピンにしてよく、この場合、制御弁２をスプール弁にしてよい。更にこの場合、制御要素５は、中央位置と、第１および第２の最遠位置とを有してよい。平行な圧力／排出流路は、制御要素の中央位置もしくは最遠位置において接続されるよう、配設可能である。更に、制御弁２の作動サイクルが複数の接続時点を有する場合、中央位置と最遠位置との間に１つ以上の接続時点を配設してよい。
【００３４】
制御要素が中央位置と最遠位置との間を移動するように配設されている制御弁は、その打撃装置の構造に応じて、圧力媒体の流れを、平行流路を通して衝撃要素の作動正圧面から遠ざけるように、あるいは衝撃パルス生成のために作動正圧面へ案内するように配設されている。
【００３５】
図５は、相当に簡略化した「圧搾棒式打撃装置」を示す。この種の打撃装置１では、衝撃要素は圧力媒体による前後動を行なわず、衝撃パルスは、衝撃要素８の正圧面９に作用する圧力媒体の圧力を変化させることによって生成される。この圧力媒体の圧力は制御弁２によって作動与圧空間20へ送り込まれ、これによって衝撃要素８を方向Ｂに移動させてフレーム24に当て、圧搾を行なう。この実施例では、衝撃要素８は圧搾棒として機能する。衝撃要素の正圧面９に対して作用する圧力が制御弁２によって作動与圧空間20から急速に排出されると、衝撃要素８はその元の長さ方向位置を回復し、工具17に対して衝撃パルスを生じる。本発明の制御弁２は外部からの制御を必要としないため、この種の打撃装置内に設置するのも容易である。更に、本発明による制御弁２のエネルギー消費量は、従来の弁のものより明らかに少なく、これによって、必然的に打撃装置の作動効率が改善される。更に、弁の作動サイクル毎に複数の接続時点を設けた制御弁２を使用してもよい。この場合、圧搾棒打撃装置には非常に高い衝撃周波数を与えることができる。しかし、制御弁２の作動周波数は打撃装置の衝撃周波数より数分の一まで低くしてよい。
【００３６】
本発明による制御弁も、圧力パルスを直接に圧力容器から衝撃要素の作動正圧面へ搬送して衝撃パルスを生成することができる。
【００３７】
図６は本発明による制御弁２の一部を示し、同図では制御要素５は外周の方向に前後に移動可能な物体である。この制御要素５は、例えばスリーブにしてよく、あるいは環状扇形の断面を有するものとしてもよい。この場合、制御要素５は外周5aと内周5bとを有する。制御要素５は、その作動サイクルに従って、制御方向ＡおよびＢに前後に移動させることができる。制御要素５は、図３および４に示す、長手方向に移動する制御要素５と同様の原理によって移動させることができる。本発明の概念によれば、制御要素５が図６に示す中央位置からいずれか一方の最遠位置へ移動すると、密閉与圧空間が形成される。このとき、制御要素５の運動エネルギーを、密閉与圧空間内で圧力エネルギーへ変換可能である。制御要素５は、１つ以上の圧力媒体流路72を開閉するように配設可能である。制御要素５には、複数の平行な圧力媒体流路を設けてもよく、これらは実質的に同時に開き、流れの方向は同一である。この種の制御弁２に対しても複数の窪みおよび補助空間70、71を設けてよい。図６に示す密閉与圧空間を形成する１つ以上の手段は、制御要素５の外周5aに配設してよい。場合によっては、密閉与圧空間を作る手段を制御要素５の内周5bに配設してもよい。
【００３８】
更に特筆すべきは、本発明の制御弁が、削岩用の他の種類の打撃装置にも適用可能なことである。本発明が関係するものは、打撃装置もしくは削岩用装置における衝撃パルスの生成技法ではなく、制御弁の作動サイクルの制御方法および構造である。
【００３９】
添付図面およびそれらに関連する説明は、本発明の概念を説明することを意図しているにすぎない。本発明の内容は、本発明の範囲内で変更してよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】打撃ピストンが新規のストロークのために戻されようとしている状態における打撃装置の概略断面図である。
【図２】打撃ピストンが衝撃運動を始める状態における図１の打撃装置の概略断面図である。
【図３】本発明による制御弁の概略断面図である。
【図４】本発明による他の制御弁の概略断面図である。
【図５】衝撃要素の正圧面から圧力媒体が急激に排出されることによって衝撃パルスが生じる、打撃装置の概略断面図である。
【図６】制御弁の制御要素が、外周の方向に前後に移動可能な物体である、本発明による制御弁の一部を一方の端部から示す概略図である。
【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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