JP4451051B2 - 打撃速度可変衝撃動工具 - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧パワーショベル等に取り付けられてコンクリート構造物の解体、岩石の破砕、岩盤掘削等に用いられる油圧ブレーカ等の衝撃動工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
衝撃動工具においては、破砕する岩石等の硬さに応じ、単位時間あたりの打撃回数すなわち打撃速度を変更することが行なわれている。
【０００４】
従来のこの種衝撃動工具として、特開平４−９３１８５号に記載のものがある。
【０００５】
この衝撃動工具は、シリンダ下部に摺動自在に設けられてシリンダ下部から突出したチゼルと、シリンダ内に上下摺動自在に設けられたピストンと、シリンダ上部内に形成されてピストンを下方に付勢するガス室と、シリンダ内に圧油を供給し、ガス室と協働してピストンを上下に移動させる方向切換弁と、方向切換弁を第１圧油供給源に接続する第１圧油供給管路と、ガス室の容積を変化させるガス室容積変更手段とを備え、ガス室の容積の変化に伴うガス室内の圧力変化により打撃速度の変更を可能としたものである。
【０００６】
以下、ガス室容積変更手段について説明する。
【０００７】
ガス室容積変更手段は、シリンダ内におけるガス室の上方に形成された作動室と、上フランジが作動室内に位置するとともに下フランジがガス室内に位置しかつ両フランジを連結する胴部が作動室およびガス室を隔てる隔壁を貫通したスプールと、スプールを上方に付勢するスプリングと、作動室内における上フランジ上方を第２圧油供給源に接続する第２圧力供給管路とを備えている。
【０００８】
さらに、ガス室容積変更手段は、第１圧油供給源から第１圧油供給管路を経てシリンダへの圧油供給が開始されると供給開始信号を出力する作動開始検知手段と、供給信号が入力された後、予め設定された時間が経過すると切替信号を出力するタイマー装置とを備えている。
【０００９】
切替信号が出力されると、第２圧油供給源から作動室内における上フランジ上方に圧油が供給されてスプールが下方に移動し、ガス室の容積が減少する。容積が減少するとガス室内の圧力が高くなり、ピストンの上昇速度が遅くなって打撃速度が遅くなる。ところで、ガス室の圧力が高くなるとピストンを下方に付勢する力が強くなるのでピストンがチゼルを打撃する力は強くなる。すなわち、打撃速度が遅くなると、打撃力は大きくなる。
【００１０】
ガス室の容積が増大すると、ガス室内の圧力は低くなり、ピストンの上昇速度が速くなって打撃速度は速くなる。ところで、ガス室の圧力が低くなるとピストンを下方に付勢する力が弱くなるのでピストンがチゼルを打撃する力は弱くなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来の衝撃動工具では、ガス室の上方にガス圧を制御するための作動室を形成する必要がある。これは衝撃動工具の構成の複雑化および大型化を招くという問題がある。
【００１３】
また、上記衝撃動工具では、打撃速度と打撃力との関係は以下のようになる。すなわち、打撃速度が遅くなると打撃力は大きくなり、打撃速度が速くなると打撃力は小さくなる。
【００１４】
しかし、実際には，打撃速度が遅くかつ小さい打撃力で、または打撃速度が速くかつ大きな打撃力で作業を行なうことが好ましい場合が多い。
【００１５】
例えば、岩石等の打撃場所を決め、この打撃場所を正確に打撃するには、打撃開始初期において、打撃速度が遅くかつ小さい打撃力で構造物等を打撃し、打撃場所に小さな割れ目や傷をつけ、この後、打撃速度が速くかつ大きな打撃力で岩石等を打撃することが好ましい。
【００１６】
上記従来の衝撃動工具では、このような場合に対応できない。
【００１７】
また、打撃開始初期に岩石等が破砕されても破砕と同時にブレーカを停止することは困難であるため、空打ちが行なわれてしまう。上記のような衝撃動工具の場合、打撃速度が遅いと打撃力が大きいため、空打ち回数が少なくとも、空打ちが衝撃動工具に与えるダメージは、大きくなる。
【００１８】
一方、打撃力が小さいと打撃速度が速いため、衝撃動工具停止までの間の空打ち回数が多くなり、やはり衝撃動工具に与えるダメージは大きくなる。
【００１９】
本発明は、上記問題を解決することを課題とし、衝撃動工具の構成の複雑化および大型化を招くことがなく、かつ、打撃速度が遅くかつ小さい打撃力が必要となる場合や打撃速度が速くかつ大きな打撃力が必要となる場合に対応できる衝撃動工具を提供することを目的とする。
【００２０】
さらに、打撃開始初期において構造物等が破砕された時の空打ちによるダメージの小さい衝撃動工具を提供することを目的とする。
【００２１】
ところで、衝撃動工具へ圧油を送るポンプをペダルにより制御し、ペダルの踏込量に比例して衝撃動工具へ送る圧油の量を調節するようにした衝撃動工具も存在する。
【００２２】
破砕作業は、長時間行なわれることがほとんどであるが上記の衝撃動工具では破砕作業中にペダルの踏込量を調節する回数がかなり多くなり、作業者の負担が大きくなるという問題がある。
【００２３】
本発明は、上記問題を解決することも課題とし、作業者の負担が小さい衝撃動工具を提供することも目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００２５】
上記課題を解決するために本発明の衝撃動工具は、
【００２６】
衝撃動工具本体を作動させるブレーカ駆動弁が、ポンプと工具本体圧油供給口とを繋ぐ流路途中に設けられた衝撃動工具において、 工具本体の作動開始を検知する作動開始検知手段と、
作動開始後に所定時間をカウントするタイマー装置と、所定時間経過後、単位時間あたりに衝撃動工具へ供給する圧油の量を増加させる圧油供給量調節手段とを設け、
上記圧油供給量調節手段は、ブレーカ制御弁のパイロットポートに繋がる二位置電磁弁と、この電磁弁と制御ポンプに接続されたオン・オフ弁とを繋ぐ流路途中に設けた減圧弁とを備えた駆動弁制御装置を前記ブレーカ駆動弁に接続し、
作動開始後、タイマーにて設定した時間は、制御ポンプから供給される制御用圧油を減圧弁を介して二位置電磁弁からブレーカ駆動弁のパイロットポートに作用させて、駆動弁のスプール変位量を制限し、
所定時間経過後タイマーが切れると、制御用圧油の全量を直接、二位置電磁弁からブレーカ駆動弁に作用させて駆動弁のスプールを全量変位させる構成とし、
ブレーカ駆動弁は、スプールの変位量に応じて制限された量の圧油あるいは全量の圧油を、ポンプから工具本体に供給する構成を採用したものである。
【００２７】
この衝撃動工具は、単位時間あたりに衝撃動工具本体へ供給する圧油の量を増減することで打撃速度を変化させているので、ガス室上方の作動室を設ける必要がなく、衝撃動工具の構成が複雑化および大型化することがない。
【００２８】
また、衝撃動工具本体へ単位時間あたりに供給される圧油の量が少なくなると、打撃速度が遅くなるとともに打撃力も小さくなる。単位時間あたりに供給される圧油の量が多くなると、打撃速度が速くなるとともに打撃力も大きくなる。
【００２９】
したがって、タイマー装置に所定の時間を設定しておけば、所定時間が経過するまで、すなわち打撃開始初期には、打撃速度が遅くかつ小さな打撃力で作業が行なわれ、所定時間経過後に、打撃速度が速くかつ大きな打撃力で作業が行なわれる。このため、打撃開始初期段階で岩石等が破砕されたさいに行なわれてしまう空打ちによる衝撃動工具のダメージは小さくなる。
【００３０】
また、この衝撃動工具では、作業中にペダルの踏込量を調節する必要がなく、作業者の負担が大きくなることがない。
【００３１】
上記衝撃動工具において、
【００３２】
タイマー装置が、時間をカウントするタイマー本体および所定の時間を記憶する時間記憶手段を有し、タイマー本体は作動開始が検知されるとカウントを開始し、カウント開始後、時間記憶手段に記憶された所定の時間が経過するとカウントを停止し、圧油供給量調節手段は、タイマー装置がカウントを停止すると、単位時間あたりに衝撃動工具本体へ供給する圧油の量を増加させるようになっている。
【００３３】
また、作動開始検知手段が、圧力スイッチであることがある。
【００３４】
さらに、圧油供給量調節手段が、衝撃動工具本体に圧油を供給する流路中に設けられて衝撃動工具本体へ供給する圧油の量を調節する駆動弁と、駆動弁を制御する駆動弁制御装置とで構成されていることがある。
【００３５】
【発明の実施の形態】
【００３６】
以下、図１〜３を参照して本発明の一実施形態の打撃速度可変油圧ブレーカについて説明する。油圧ブレーカ本体１は、油圧ショベルに取り付けられて使用されるものであり、シリンダと、シリンダ下部に下方突出状にかつ摺動自在に設けられたチゼルと、シリンダ内に上下摺動自在に設けられたピストンと、シリンダ上部内に形成されてピストンを下方に付勢するガス室と、シリンダ内に圧油を供給し、ガス室と協働してピストンを上下に移動させる方向切換弁とを備えている。なお、油圧ブレーカ本体１の各部構成は公知であるから説明は省略し、以下打撃速度を可変とするための構成について説明する。
【００３７】
油圧ブレーカ本体１には、圧油供給口Ｐ１と圧油排出口Ｐ２が形成されており、圧油排出口Ｐ２にはタンク４が接続され、圧油供給口Ｐ１には、ブレーカ駆動弁２が接続されている。また、ブレーカ駆動弁２は、ブレーカ駆動ポンプ３にも接続されており、ブレーカ駆動ポンプ３から送り出される圧油がブレーカ駆動弁２を介して油圧ブレーカ本体１に供給されるようになっている。
【００３８】
そして、ブレーカ駆動弁２は、内部に設けられたスプール（図示せず）のストロークによりブレーカ駆動ポンプ３から油圧ブレーカ本体１へ供給する圧油の量を調節するものであり、公知の構成を備えている。なお、図１〜３では、ブレーカ駆動弁２を便宜上３位置弁として表している。
【００３９】
図１はスプールがストロークしていない状態を示したものであり、この状態では、ブレーカ駆動ポンプ３からの圧油は全てタンク４に戻される。図３はスプールが全量ストロークした状態を示したものであり、この状態では全ての圧油が油圧ブレーカ本体１に供給される。図２はスプールがすこしだけストロークした状態を示したものであり、この状態では一部の圧油が絞り２ａを通ってタンク４に戻され、残りの圧油が油圧ブレーカ本体１に供給される。
【００４０】
スプールのストロークの調節は、ブレーカ駆動弁２のパイロットポートＣＰ２のパイロット圧を変化させることによって行なわれる。以下、パイロットポートＣＰ２のパイロット圧を変化させる構成について説明する。
【００４１】
パイロットポートＣＰ２は、駆動弁制御装置６に接続され、駆動弁制御装置６は、オン・オフ弁１０を介して制御ポンプ１１に接続されている。オン・オフ弁１０は、油圧ショベルの操作室内に設けられたペダル５により制御され、ペダル５を踏むと制御ポンプ１１から駆動弁制御装置６に圧油が供給されるようになっている。
【００４２】
駆動弁制御装置６は、パイロットポートＣＰ２に接続された２位置電磁弁６ａと減圧弁６ｂとを備えている、図２に示すように、電磁弁６ａが右位置にある時、パイロットポートＣＰ２は、減圧弁６ｂを介してオン・オフ弁１０と接続されるようになっており、図１および図３に示すように、電磁弁６ａが左位置にある時、パイロットポートＣＰ２は、減圧弁６ｂを介さず、オン・オフ弁１０と直接接続されるようになっている。
【００４３】
なお、減圧弁６ｂを調整することで、パイロットポートＣＰ２に供給する圧油の圧力を変え、ブレーカ駆動弁２のスプールのストローク量を調節し、油圧ブレーカ本体１への供給油量を変えることができる。
【００４４】
すなわち、電磁弁６ａは、減圧弁６ｂによって減圧された圧油またはオン・オフ弁１０から直接供給された減圧されていない圧油をブレーカ駆動弁２のパイロットポートＣＰ２に供給するようになっている。パイロットポートＣＰ２に供給する圧油の切替は、電磁弁６の制御端子ＣＴ６に入力される信号により行なわれる。制御端子ＣＴ６は、タイマー装置７に接続されている。
【００４５】
タイマー装置７は、タイマー本体７ａと、所定の時間（打撃速度を切り替えるタイミング）を記憶する切替時間記憶装置（時間記憶手段）７ｂとを備えている。
【００４６】
タイマー本体７ａは、カウントを行なっている場合はＯＮ信号を出力し、カウントを行なっていない場合は信号を出力しない。この信号は、電磁弁６ａの制御端子ＣＴ６に入力される。制御端子ＣＴ６にＯＮ信号が入力されていると図２に示したように電磁弁６ａは右位置にあり、減圧弁６ｂを通った圧油がブレーカ駆動弁２のパイロットポートＣＰ２に供給される。制御端子ＣＴ６に信号が入力されていないと図３に示したように電磁弁６ａが左位置となり、減圧弁６ｂを通っていない圧油がブレーカ駆動弁２のパイロットポートＣＰ２に供給される。
【００４７】
なお、切替時間記憶装置７ｂは、油圧ショベルの操作室内に設けられており、記憶する時間を操作室内で自由に設定することができるようになっている。
【００４８】
さらに、オン・オフ弁１０と駆動弁制御装置６とを結ぶ流路内の圧力を検知する圧力スイッチ８が設けられている。この圧力スイッチ８は、流路内を圧油が流れ、流路内の圧力が上がるとＯＮとなる。また、圧力スイッチ８は、タイマー装置７に接続されており、圧力スイッチ８がＯＦＦからＯＮに切替わるとタイマー本体７ａがカウントを開始するようになっている。
【００４９】
上記の構成を有する油圧ブレーカは以下のようにして作動する。
【００５０】
図１に示したように、ペダル５が操作されておらず制御ポンプ１１から制御装置６に圧油が送られていない状態では、ブレーカ駆動弁２のパイロットポートＣＰ２に圧油が供給されていない。そしてこの状態では、ブレーカ駆動ポンプ３から送られた圧油は全てがタンク４に戻されて油圧ブレーカ本体１は作動していない。
【００５１】
なお、この状態では制御ポンプ１１から制御装置６に圧油が送られていないので圧力スイッチはＯＦＦとなっている。また、タイマー装置７もカウントをしておらず、制御装置６には信号が入力されていないので、電磁弁６ａは左位置となっている。
【００５２】
この状態で、記憶装置に所定の時間、すなわち遅い打撃速度で油圧ブレーカを作動させる時間を記憶させる。また、減圧弁６ｂを調節して減圧する圧力を定め、遅い打撃速度を決定する。
【００５３】
次いで図２に示したように、ペダル５を踏み込んでオン・オフ弁１０を操作し、制御装置６に圧油を供給する。すると、オン・オフ弁１０と駆動弁制御装置６とを結ぶ流路内の圧力が上がって圧力スイッチ８がＯＦＦからＯＮに切り替わる。この切り替わりでタイマー装置７がＯＮとなり、カウントが開始される。そして、制御装置６の制御端子ＣＴ６にタイマー装置７からのＯＮ信号が入力されて電磁弁６ａが右位置に切り替わる。このため減圧弁６ｂを通って減圧された圧油がブレーカ駆動弁２に供給される。すると、ブレーカ駆動弁２のスプールがすこし移動し、ブレーカ駆動ポンプ３から送られる圧油のうち、一部が絞り２ａを通ってタンク４に戻され、残りがブレーカ本体１に供給される状態となる。ブレーカ本体１に圧油が供給されると、ブレーカ本体１ａは作動を開始する。
【００５４】
一方、タイマー装置７は、カウントを行なっている間、カウントした値と、記憶装置７ｂに記憶されている値とを比較する。そして、記憶されている値と、カウントした値とが一致すると、タイマー装置７は停止して制御装置６の制御端子ＣＴ６に信号が入力されなくなる。
【００５５】
制御端子ＣＴ６に新顔鵜が入力されなくなると、図３に示したように、電磁弁６ａが左位置に切り替わる。このため圧油が直接、電磁弁６ａからブレーカ駆動弁２に供給され、駆動弁２が完全に右位置に切り替わる。すると、ブレーカ駆動ポンプ３から送られる圧油全てがブレーカ本体１に供給される。このように、供給される圧油の量が増加するので、ブレーカ本体１は、それまでより速い打撃速度かつ大きい打撃力で作動する。
【００５６】
以上述べたように、本発明の油圧ブレーカにおいては、打撃開始初期においては、打撃速度が遅くかつ小さい打撃力で、所定の時間経過後には、打撃速度が速くかつ大きな打撃力で作動する。
【００５７】
なお、上記実施形態では、ブレーカの作動前に減圧弁により減圧する圧力を予め設定し、打撃開始初期の打撃速度を決定しているが、例えば減圧弁により減圧できる圧力を電気的に制御できるようにしてもよい。そうすればブレーカの運転中においても減圧できる圧力を自由に調節することができ、打撃速度を任意に設定できる。
【００５８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態である油圧ブレーカの停止状態の油圧回路を示す図である。
【図２】同油圧ブレーカの打撃開始初期状態の油圧回路を示す図である。
【図３】同油圧ブレーカの所定時間経過後の油圧回路を示す図である。
【符号の説明】
１ ブレーカ本体
２ 駆動弁
６ 駆動弁制御装置
７ タイマー装置
７ａ タイマー本体
７ｂ 時間記憶手段
８ 圧力スイッチ（作動開始検知手段）

Claims (2)

1. 衝撃動工具本体を作動させるブレーカ駆動弁が、ポンプと工具本体圧油供給口とを繋ぐ流路途中に設けられた衝撃動工具において、
   工具本体の作動開始を検知する作動開始検知手段と、
   作動開始後に所定時間をカウントするタイマー装置と、所定時間経過後、単位時間あたりに衝撃動工具へ供給する圧油の量を増加させる圧油供給量調節手段とを設け、
   上記圧油供給量調節手段は、ブレーカ制御弁のパイロットポートに繋がる二位置電磁弁と、この電磁弁と制御ポンプに接続されたオン・オフ弁とを繋ぐ流路途中に設けた減圧弁とを備えた駆動弁制御装置を前記ブレーカ駆動弁に接続し、
   作動開始後、タイマーにて設定した時間は、制御ポンプから供給される制御用圧油を減圧弁を介して二位置電磁弁からブレーカ駆動弁のパイロットポートに作用させて、駆動弁のスプール変位量を制限し、
   所定時間経過後タイマーが切れると、制御用圧油の全量を直接、二位置電磁弁からブレーカ駆動弁に作用させて駆動弁のスプールを全量変位させる構成とし、
   ブレーカ駆動弁は、スプールの変位量に応じて制限された量の圧油あるいは全量の圧油を、ポンプから工具本体に供給する構成とした衝撃動工具。
2. 作動開始検知手段が、圧力スイッチであり、 タイマー装置が、時間をカウントするタイマー本体および所定の時間を記憶する時間記憶手段を有し、 タイマー本体は、工具本体の作動開始が検知されるとカウントを開始し、カウント開始後、時間記憶手段に記憶された所定の時間が経過するとカウントを停止し、
   圧油供給量調節手段は、タイマー装置のカウントが停止すると、単位時間あたりに衝撃動工具へ供給する圧油の量を増加させる請求項１記載の衝撃動工具。

Images