(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧で駆動される打撃機構、回転機構、及び送り機構を備えたさく孔装置において、打撃機構の打撃用作動油路と打撃用戻り油路とをバイパス油路で接続し、バイパス油路の途中に、送り機構の送り用前進油路の圧力の増大によりバイパス油路の流量を減少させる流量制御手段を設けたことを特徴とするさく孔装置の打撃圧制御装置。
【請求項２】
油圧で駆動される打撃機構、回転機構、及び送り機構を備えたさく孔装置において、送り機構の送り用戻り油路を回転機構の回転用正転油路と接続し、打撃機構の打撃用作動油路と打撃用戻り油路とをバイパス油路で接続し、バイパス油路の途中に、送り機構の送り用前進油路と回転用正転油路との圧力差の増大によりバイパス油路の流量を減少させる流量制御手段を設けたことを特徴とするさく孔装置の打撃圧制御装置。
【請求項３】
流量制御手段が回転用正転油路の所定圧力発生時のみバイパス油路の流量を減少させるよう作動可能であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のさく孔装置の打撃圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、岩盤の掘削等に使用される打撃機構を備えたさく孔装置の打撃圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、岩盤の掘削に使用されるさく孔装置は、油圧で駆動される打撃機構、回転機構、及び送り機構を備えており、打撃機構がさく孔用のロッドに打撃を与え、回転機構がさく孔用のロッドに回転を与えると共に、送り機構がさく孔用のロッドに送りを与えて岩盤にさく孔する。
【０００３】
打撃機構は流量が増加すると打撃圧が増大して打撃力が大となり、流量が減少すると打撃圧が減小して打撃力が小となる特性を有している。
近年の油圧技術の発展に伴い、さく孔装置では電気的制御技術を組み込んだ自動制御も実用化されているが、部品点数が多くコストが嵩みメンテナンスも面倒であることから、現場では油圧のみによる制御を要望されることが多い。
【０００４】
従来の油圧のみにより制御されるさく孔装置では、打撃機構、回転機構、及び送り機構は、図１１に示すような油圧回路で駆動されている。
このさく孔装置では、打撃機構７１、回転機構７２、及び送り機構７３には、さく孔時に油圧源から打撃用作動油路７４、回転用正転油路７５、送り用前進油路７６を経てそれぞれ必要な圧油が供給される。
【０００５】
打撃用作動油路７４には手動の打撃油圧切換弁８２が設けられており、レバーの操作により流量を調整して座繰り時の打撃圧と通常のさく孔時の打撃圧とを切換え制御する。
【０００６】
また、打撃用作動油路７４と打撃用戻り油路７７との間に、リリーフ弁８３とパイロット切換弁８４とを設け、パイロット切換弁８４のパイロットポートを回転用正転油路７５と接続して、回転圧の増大によりリリーフ弁８３を作動させて打撃圧を規制するようになっている。
【０００７】
回転機構はさく孔する岩盤の状態により回転圧が変化する。さく孔状態が悪化し回転抵抗が増加すると回転圧が増大するので、打撃圧が減小して打撃力が小さくなるように制御される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年さく孔装置の性能が向上し、打撃機構の打撃力が強大になるのに伴って、打撃による消耗品の損傷の増加が懸念されるようになっている。
【０００９】
打撃力が消耗品に悪影響を及ぼすのは、送り機構の推力が不足していて、打撃力が岩盤のさく孔に有効に消費されない場合であるが、従来のさく孔装置では、これに対処するための適切な打撃圧の制御はなされていなかった。
【００１０】
この発明は、さく孔装置の打撃圧の制御における上記問題を解決するものであって、送り機構の推力が小さく打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費されない場合には打撃機構の打撃力が小さく、送り機構の推力が大きく打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費される場合には打撃力が大となるように打撃圧を制御して、消耗品の損傷を防止するさく孔装置の打撃圧制御装置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】
本発明のさく孔装置の打撃圧制御装置では、油圧で駆動される打撃機構、回転機構、及び送り機構を備えたさく孔装置において、打撃機構の打撃用作動油路と打撃用戻り油路とをバイパス油路で接続し、バイパス油路の途中に、送り機構の送り用前進油路の圧力の増大によりバイパス油路の流量を減少させる流量制御手段を設けて上記課題を解決している。
【００１２】
さく孔作業の際は、打撃機構、回転機構、及び送り機構には、油圧源から打撃用作動油路、回転用正転油路、送り用前進油路を経てそれぞれ必要な圧油が供給される。
【００１３】
送り機構の推力が小さく打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費されない場合には、送り用前進油路の圧力が小さいので、流量制御手段がバイパス油路の流量を増加させて打撃機構の打撃用作動油路の流量を減少させ、打撃圧を減小させて打撃力を小とする。
【００１４】
送り機構の推力が大きくなって打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費される場合には、送り用前進油路の圧力が増大しているので、流量制御手段がバイパス油路の流量を減少させて打撃機構の打撃用作動油路の流量を増加させ、打撃圧を増大させて打撃力を大とする。
このように打撃圧を制御することにより、さく孔装置の消耗品の損傷が防止される。
【００１５】
また、油圧で駆動される打撃機構、回転機構、及び送り機構を備えたさく孔装置において、送り機構の送り用戻り油路を回転機構の回転用正転油路と接続し、打撃機構の打撃用作動油路と打撃用戻り油路とをバイパス油路で接続し、バイパス油路の途中に、送り機構の送り用前進油路と回転用正転油路との圧力差の増減によりバイパス油路の流量を減増させる流量制御手段を設けるようにすると、送り機構の推力は送り機構の送り用前進油路と回転用正転油路との圧力差によって与えられ、さく孔状態が悪化し回転抵抗が増加したときには、回転用正転油路の圧力が増大して、送り機構の送り用前進油路と回転用正転油路との圧力差が小さくなり推力が小さくなるように制御される。
【００１６】
ここで、送り機構の推力が小さく打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費されない場合には、送り機構の送り用前進油路と回転用正転油路との圧力差が減小しているので、流量制御手段がバイパス油路の流量を増加させて打撃機構の打撃用作動油路の流量を減少させ、打撃圧を減小させて打撃力を小とする。
【００１７】
送り機構の推力が大きく打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費される場合には、送り機構の送り用前進油路と回転用正転油路との圧力差が増大しているので、流量制御手段がバイパス油路の流量を減少させて打撃機構の打撃用作動油路の流量を増加させ、打撃圧を増大させて打撃力を大とする。
【００１８】
流量制御手段が回転用正転油路の所定圧力発生時のみバイパス油路の流量を減少させるよう作動可能とすれば、さく孔用ロッドの接続、回収等で回転を伴わない作業を行う場合に、流量制御手段が作動しないよう停止させておくことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態を示すさく孔装置の打撃圧制御装置の油圧回路図、図２は流量制御手段の一例を示す縦断面図、図３乃至図５は制御スプールの作動状態の説明図、図６は制御スプール移動量と制御スプール押し力との関係を示すグラフ、図７は制御スプール移動量とオリフィス開口面積との関係を示すグラフである。
【００２０】
さく孔装置は、油圧で駆動される打撃機構１、回転機構２、及び送り機構３を備えており、この打撃機構１、回転機構２、及び送り機構３には、さく孔時に油圧源１０から打撃用作動油路４、回転用正転油路５、送り用前進油路６を経てそれぞれ必要な圧油が供給される。そこで、打撃機構１がさく孔用のロッドに打撃を与え、回転機構２がさく孔用のロッドに回転を与えると共に、送り機構３がさく孔用のロッドに推力を与えて岩盤にさく孔する。打撃機構１、回転機構２、及び送り機構３からの戻り油は、それぞれ打撃用戻り油路７、回転用戻り油路８及び送り用戻り油路９からタンク１１に戻る。
【００２１】
打撃用作動油路４には手動の打撃油圧切換弁１２が設けられており、レバーの操作により流量を調整して座繰り時の打撃圧と通常のさく孔時の打撃圧とを切換え制御する。
【００２２】
打撃機構１の打撃用作動油路４と打撃用戻り油路７との間には、バイパス油路１３が接続されており、このバイパス油路１３の途中に、流量制御手段２０が設けられている。
【００２３】
この流量制御手段２０は、図２に示すように、ボデイ２１内に制御スプール２２を左右移動可能に設けたものであり、ボデイ２１の内周上には左右に所定距離離隔して高圧油室２３と低圧油室２４とが形成され、高圧油室２３は高圧ポートＰＨを介して打撃用作動油路４に連通し、低圧油室２４は低圧ポートＴを介して打撃用戻り油路７と連通している。制御スプール２２は、内部に連絡油路２５を備えており、高圧油室２３とこの連絡油路２５とを連通させるためのオリフィス２６と、連絡油路２５と低圧油室２４とを連通させる油孔２７とが、それぞれ左右方向に位置をずらして複数配設されている。
【００２４】
制御スプール２２の左端には制御油室３３が形成されており、制御油室３３は制御ポートＦＦを介して送り用前進油路６に連通している。
制御スプール２２の右側には、制御スプール２２を左方へ押すスプリング２８が装着されている。このスプリング２８は、制御スプール２２の右端に当接するスプリング座２９とボデイ２１の右端に螺着されたスプリングケース３０との間に取付けられていて、スプリングケース３０に設けたスプリング調整ねじ３１によって押し力を調整できる。スプリング調整ねじ３１はロッナット３２により固定される。
【００２５】
制御スプール２２の右端面には十字状に油溝３４が設けられ、スプリング座２９にはこの油溝３４に通ずる移動速度規制絞り３５が設けられていて、スプリング座２９とスプリングケース３０との間に形成されているスプリング油室３６は、移動速度規制絞り３５、油溝３４、スプリングポートＳＰを介して打撃用戻り油路７と連通している。移動速度規制絞り３５は、制御スプール２２の移動の際のチャタリングを防止する。
【００２６】
さく孔作業の際は、打撃機構１、回転機構２、及び送り機構３には、油圧源１０から打撃用作動油路４、回転用正転油路５、送り用前進油路６を経てそれぞれ必要な圧油が供給される。
【００２７】
流量制御手段２０は、当初制御スプール２２が図２に示す位置にあり、打撃用作動油路４へ供給された圧油は、一部が図３に示すように高圧ポートＰＨからオリフィス２６、連絡通路２５、油孔２７を経て低圧ポートＴへ流れて、バイパス油圧路１３から打撃用戻り油路７を経てタンク１１に戻るので、打撃機構１の打撃力が減少する。
【００２８】
さく孔装置のロッドの先端が岩盤に押しつけられて送り機構３の推力が大となり、送り用前進油路６の圧力が所定圧力以上になると、流量制御手段２０の制御室３３の圧力が上昇して制御スプール２２が図２の状態から右方へ移動を開始する。制御スプール２２の移動量は図６に示すように、制御スプール押し力に対し直線的に増減する。移動開始時の圧力は、スプリング調整ねじ３１で調整することができる。押し力の変化に対する移動量の変化の割合は、スプリング２８の特性を変えることで変更することができる。
【００２９】
制御スプール２２が右方へ移動すると、図４に示すように右側のオリフィス２６が閉じられてゆくので、図７に示すようにオリフィス開孔面積が減少してゆく。従って、高圧ポートＰＨからオリフィス２６、連絡通路２５、油孔２７を経て低圧ポートＴへ流れる油量が減少し、打撃用作動油路４から打撃機構１に供給される圧油の流量が増加するので、打撃機構１では送り用前進油路６の圧力の上昇に伴って徐々に打撃圧を増大させる。
【００３０】
送り機構３の推力が大きくなって打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費されるようになると、送り用前進油路６の圧力がさらに増大して、図５に示すように、流量制御手段２０の制御スプール２２は右方のストロークエンドまで移動する。この状態では、オリフィス２６は全て閉じられており、バイパス油路１３には圧油が流れなくなるので、打撃機構１の打撃用作動油路４の流量が最大となり、打撃機構１の打撃圧を増大させて打撃力を最大とする。
【００３１】
送り機構１の推力が減小して打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費されないようになると、送り用前進油路６の圧力が減小するので、流量制御手段２０がバイパス油路１３の流量を増加させて打撃機構１の打撃用作動油路４の流量を減少させ、打撃圧を減小させて打撃力を小とする。
【００３２】
このように打撃圧を制御することにより、さく孔装置の消耗品の損傷が防止される。
図８は、本発明の他の実施の形態を示すさく孔装置の打撃圧制御装置の油圧回路図である。
【００３３】
ここでは、送り機構１の送り用戻り油路９が回転機構２の回転用正転油路５と接続されており、また、流量制御手段２０のスプリングポートＳＰが回転機構２の回転用正転油路５と接続されている。その他の構成は、図１のものと同様である。
【００３４】
この場合の送り機構３の推力は、次式で示される。
Ｆ＝Ａ（ＰFF−ｋＰRF）
ここに、
Ｆ：推力
Ａ：出力定数
ｋ：面積定数
ＰFF：送り用前進油路の圧力
ＰRF：回転用正転油路の圧力
送り機構３に油圧モータを使用した場合、
ｋ＝１であり、
Ｆ＝Ａ（ＰFF−ＰRF）
となる。
【００３５】
この場合、送り機構３の推力Ｆは送り用前進油路６と回転用正転油路５との圧力差で決定される。
そして、流量制御手段２０の制御ポートＦＦが送り機構３の送り用前進油路６と、スプリングポートＳＰが回転機構２の回転用正転油路５と接続されているので、制御スプール２２も送り用前進油路６と回転用正転油路５との圧力差によって生ずる押し力で移動する。
【００３６】
従って、座繰りさく孔等で送り用前進油路６の圧力が低いときに打撃圧を低くし、送り用前進油路６の圧力の上昇に伴って徐々に打撃圧を増大させるように制御できるだけでなく、さく孔状態が悪化し回転抵抗が増加したときには、回転用正転油路５の圧力が増大して、送り機構３の送り用前進油路６と回転用正転油路５との圧力差が小さくなるので推力が小さくなり、且つ打撃圧も小さくなるように制御される。
【００３７】
送り機構３に油圧シリンダを使用した場合、
ｋ＝ロッド側受圧面積／シリンダ側受圧面積
であり、Ａはシリンダ側受圧面積で計算できる。
【００３８】
この場合には、流量制御手段２０のスプリング力調整、及びオリフィス２６の加工の変更等で対応することができるが、図９に示すような流量制御手段２０をを用いると良い。
【００３９】
この流量制御手段２０では、制御スプール２２と制御油圧室３３との間に、サブピストン３７が設けられており、制御スプール２２のスプリング油室３６側の受圧面積とサブピストン３７の制御油圧室３３側の受圧面積との比が、送り機構３のロッド側受圧面積とシリンダ側受圧面積との比と等しくなるように設定されている。この流量制御手段２０を用いることにより、上記ｋ＝１の場合と同様の制御を行うことができる。
【００４０】
図１０は、請求項３の発明において用いられる流量制御手段の一例を示す縦断面図である。
この流量制御手段２０には、高圧ポートＰＨと高圧油室２３との間に左右に移動可能なパイロントピストン４１が設けられ、このパイロットピストン４１がボデイ２１の左側に設けたパイロットスプリング４２で常時高圧ポートＰＨと高圧油室２３との間の連通を遮断する位置に保持さている。パイロットピストン４１の右端には、スプリングポートＳＰと連通するパイロット油室４３が形成されており、スプリングポートＳＰの圧力でパイロットピストン４１が左方に移動して高圧ポートＰＨと高圧油室２３とを連通させる。
【００４１】
この流量制御手段２０は、スプリングポートＳＰが回転機構２の回転用正転油路５に接続される。ここで、流量制御手段２０は、回転用正転油路５に所定圧力が発生したときにのみ高圧ポートＰＨと高圧油室２３とを連通させるので、回転機構２が作動しているときだけバイパス油路１３の流量を減少させて打撃圧を制御する。
【００４２】
従って、さく孔用ロッドの接続、回収等で回転を伴わない作業を行う場合には打撃圧を最大とすることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のさく孔装置の打撃圧制御装置は、油圧で駆動される打撃機構、回転機構、及び送り機構を備えたさく孔装置において、打撃機構の打撃用作動油路と打撃用戻り油路とをバイパス油路で接続し、バイパス油路の途中に、送り機構の送り用前進油路の圧力の増大によりバイパス油路の流量を減少させる流量制御手段を設けることにより、送り機構の推力が小さく打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費されない場合には打撃力が小さく、送り機構の推力が大きく打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費される場合には打撃力が大となるように打撃圧を制御して、消耗品の損傷を防止することができる。
【００４４】
また、油圧で駆動される打撃機構、回転機構、及び送り機構を備えたさく孔装置において、送り機構の送り用戻り油路を回転機構の回転用正転油路と接続し、打撃機構の打撃用作動油路と打撃用戻り油路とをバイパス油路で接続し、バイパス油路の途中に、送り機構の送り用前進油路と回転用正転油路との圧力差の増減によりバイパス油路の流量を減増させる流量制御手段を設けることにより、さく孔状態が悪化し回転抵抗が増加したときには、推力が小さくなるように制御し、且つ、送り機構の推力が小さく打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費されない場合には打撃力が小さく、送り機構の推力が大きく打撃力が十分に岩盤のさく孔に消費される場合には打撃機構の打撃力が大とるように打撃圧を制御して、消耗品の損傷を防止することができる。
【００４５】
さらに、流量制御手段が回転用正転油路の所定圧力発生時のみバイパス油路の流量を減少させるよう作動可能とすることにより、さく孔用ロッドの接続、回収等で回転を伴わない作業を行う場合に、流量制御手段が作動しないよう停止させておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すさく孔装置の打撃圧制御装置の油圧回路図である。
【図２】流量制御手段の縦断面図である。
【図３】制御スプールの作動状態の説明図である。
【図４】制御スプールの作動状態の説明図である。
【図５】制御スプールの作動状態の説明図である。
【図６】制御スプール移動量と制御スプール押し力との関係を示すグラフである。
【図７】制御スプール移動量とオリフィス開口面積との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の他の実施の形態を示すさく孔装置の打撃圧制御装置の油圧回路図である。
【図９】流量制御手段の縦断面図である。
【図１０】流量制御手段の縦断面図である。
【図１１】従来のさく孔装置の油圧回路図である。
【符号の説明】
１      打撃機構
２      回転機構
３      送り機構
４      打撃用作動油路
５      回転用正転油路
６      送り用前進油路
７      打撃用戻り油路
８      回転用戻り油路
９      送り用戻り油路
１０    油圧源
１１    タンク
１２    打撃油圧切換弁
１３    バイパス油路
２０    流量制御手段
２１    ボデイ
２２    制御スプール
２３    高圧油室
２４    低圧油室
２５    連絡通路
２６    オリフィス
２７    油孔
２８    スプリング
３３    制御油室
３４    油溝
３５    移動速度制御絞り
３６    スプリング油室
３７    サブピストン
４１    パイロットピストン
４２    パイロットスプリング
４３    パイロット油室
ＦＦ    制御ポート
ＰＨ    高圧ポート
ＳＰ    スプリングポート
Ｔ      低圧ポート
【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】
0003803147.tif 000008
【図８】
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【図９】
0003803147.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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