JPH05503042A - 液圧駆動反復衝撃ハンマ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 液圧駆動反復衡撃ハンマ 発明の分野 本発明は例えば採鉱、穿孔及び破壊作業に有効な衝撃を繰返し加える衝撃ハンマ に関するものである。　発明の前景衝撃ハンマは採鉱、穿孔及び破壊作業に広く 使用されている。

衝撃ハンマの機能は単位面積当たり高い衝撃負荷を繰返し表面に加え、それを破 砕し又は分割することである。通常の手持鉦岩機は圧縮空気で駆動される空気駆 動ハンマの一例であり、ビック又はスペードのような工具の先端に鋭い衝撃を与 えるものである。

手持翳岩機はまだ広く使用されてはいるが、腕力のある人が取扱える比較的可搬 式のものに用途が減少しつつある。その打撃に対する反力は工具の質量により、 また作業者によって作用するものである。従って、この形式の工具の有用性は明 らかに制限される。

従って、移動台に取付けた空気衝撃工具は流行し始めている。

しかし、一層大きな衝撃を与えることができるハンマとしてはよいが、動力とし て圧縮ガスを直接使用する本来的な制約のためハンマ自体の形態に制限を受けて いる。流体の流れの容積、圧縮膨張サイクル中生ずるエネルギー損失及びハンマ に通る気体の循環中の本来的な非効率性の他に、更に複雑性もあるため、ハンマ をいかに適切に取付けたとしても、与えることができる衝撃エネルギーに望まし くない制約があった。

これ等の欠点のため、最近の傾向としては液圧動力による衝撃ハンマが開発され ている。装置を駆動するために使用する加圧液体はほぼ非圧縮性であるため、空 気式装置で生ずる最も面倒な問題点の多くは液圧装置にはない。ホース、継手及 び配管は液体の容積を受け入れる寸法とされ、運動を起こす流体自身に実質的な 膨張はないから、膨張によって生ずる重要な損失もない。

液圧装置の一般理論は加圧液体によって圧縮されるガス室を利用することである 。このガス室と、このガス室を加圧する液体とを迅速開放ボペント弁によって捕 捉保持する。この弁を開いた時、膨張するガス室によって駆動される加圧液体を ハンマヘッドの被動面に加える。これは非常に迅速な高エネルギー釈放状態であ る。駆動圧力は１４０．６ｋｇ／ｃｍ２　（２０００ｐｓｉ）又はそれ以上であ り、被動面の有効面積は少なくとも３２．３ｃｍ”　（５平方インチ）程度から ８１１６ｃｍ”　（１２５８平方インチ）にまで達する。

次にハンマヘッドによって工具に衝撃を加えるが、工具の先端又は刃はその衝撃 点において少なくとも数分の一小さいのが普通である。このようにする利点は明 らかであって、次に例示する米国特許にそのことが反映されている。

米国特許番号　発効日 ３２６３５７５　１９６６年８月２日 ３３６３５１２　１９６８年１月１６日３３６３５１３　１９６８年１月１６日 ４１１１２６９　１９７８年９月５日 この一般的な形式の衝撃ハンマは広く使用されており、空気駆動工具よりも、ま た移動台に取付けた空気衝撃工具よりも非常に高い衝撃を与えることができる。

液体駆動衝撃ハンマの開発の途中で、気体駆動工具では生じなかった問題が相つ いで生じており、多くの文献がそのことを報じている。キャビテーションの問題 はその一つであり、液体ハンマ効果はまた他の問題である。これ等の問題の大部 分は成る手段又はその他の手段によって解決されているが、加圧液体の流れを、 著しく最少量に減らすという困難な問題や、流体が工具の装填や発射を、妨害し ないように液体の流れに対し適切に弁の開閉を行うという困難な問題がなお残っ ている。適切に弁が開閉すれば、工具自身の素子間に急な衝撃が加わって工具が 破損したり、機能が低下することがなくなる。

これ等の問題はまだ完全に解決されていない。本発明の目的は、外力及び外部か らの作用を受けても、最少の液体容積で広い作動条件で、工具を信顛性ある方法 で作動させることができ、工具の装填及び発射に対する妨害が、たとえあっても 最小であるようにし、衝撃ハンマ自身の素子間に内部打撃を与えて損傷を生ずる ことがなく、衝撃工具を装填し発射するための流動弁システムを有する衝撃ハン マを得るにある。いかなる鋭い打撃もハンマのヘッドと衝撃工具との間のみに生 じ、しかもそれが非常に短いストローク長さで生ずるようにする。

本発明のその他の利点は、衝撃工具で上述の目的を達成するのに、最少の部片数 でよく、これ等の部片はもともと安定した形状であり、衝撃工具の作用で生ずる 非常に強力で急激な力に抵抗できる断面を有することである。

発明の詳細な説明 本発明衝撃ハンマは作動装置を収容し作動衝撃工具を支持するフレームを具え、 作動衝撃工具は衝撃ハンマから鋭い衝撃を受理して、穿孔又は破砕すべき構造体 又は形成物にこの衝撃を与える。衝撃工具はフレームから突出して、このフレー ム内で軸線方向に往復動する。

ハンマヘッドを往復動するよう密嵌摺動嵌着してフレームに取付ける。工具の衝 撃端が、打撃を加えようとする位置の範囲内にある時、衝撃工具を打つよう衝撃 工具の方向に向くのが衝撃面である。この範囲を越える位置では、フレームに衝 撃を加えないようハンマヘッドを制動する。工具への打撃は高エネルギーで、鋭 い打撃である。この打撃は最初の衝撃を加えた後は引続いて力を加えるのに役立 つようには意図されていない。

ハンマヘッドは圧縮可能なガス室によって抵抗を受ける。ガス室は希望する圧力 になるよう予荷重が加えられる。次のストロークのために衝撃ハンマを装填して いる間、ハンマヘッドに加えた液体の力を受けてハンマヘッドが移動することに より更に負荷を受ける結果、この圧力は増大する。

ハンマヘッドはシャンクと、装填肩部と、ポペットポートとを有する。ポペット を往復動するようハンマヘッドに嵌着するが、ポペットヘッドを適切な大きさに し適切に配置して、衝撃ハンマを装填できるようポペットポートを閉じることが できると共に、衝撃ハンマを発射できるようポペットポートから急激にポペット ヘッドを除去できるようにする。発射ビンをフレームに嵌着し、衝撃ハンマを発 射しようとする時、ポペットを離間させるよう発射ピンをポペットに協働させる 。

本発明の要旨は、（１）すべての作動条件下で衝撃ハンマを装填することができ ること、（２）ポペットが破損するような急激な内部衝撃をポペットは受けない こと、（３）あらゆる作動条件下で衝撃ハンマを容易に発射することができるこ と、（４）ハンマヘッドはフレーム自身に打撃を与えるような過大な移動を行わ ないことである。

本発明のこれ等の要旨及びその他の要旨は次の詳細な説明及び添付図面を参照し て完全に理解することができるであろう。

図面の簡単な説明 第１〜７図は本発明の一般概念による衝撃ハンマの断面図で、この衝撃ハンマの 作動の順次の７エ程を示すと共に、他の図面で拡大して示す部分を簡明のため省 略して示す。

第８〜１５図は第１図の衝撃ハンマの軸線の一方の部分を示す断面図で、上記の 省略した部分を拡大し、本発明の好適な実施例を示す。

第１６〜１９図はポペットの構造と作動とを一層正確に詳細に示す軸線の一方の 部分の断面図である。　第２０及び２１図は衝撃ハンマが過大な移動を行なった 時の２つの状態における衝撃ハンマを示す軸線の一方の部分の断面図である。

発明の詳細な記載 本発明をその基本的な構造及び機能の一般的な説明によって明らかにし、その後 本発明の構造によって確実にその機能を発揮できる要旨を説明する。

第１〜７図に示すように、本発明衝撃ハンマ２０は中心軸線２２を有するフレー ム２１を具える。この軸線に沿って衝撃を加える。線図的に示す逃げ２４を有す る工具通路２３をこのフレームに設ける。鋭利な先端を有するピックのような衝 撃工具２５をこの工具通路に嵌着する。保持肩部２６をこの逃げに嵌着し、その 掛合によってこの工具を工具通路内に保持する。肩部２７．２８によって画成し た両極限位置間に限定された往復動を工具は行なうことができる。この目的のた め、その他種々の保持手段を設けることができることは当業者には明らかである 。

この衝撃工具は例えば、スペードカッタ、湾曲カッタ又は円筒カッタのようなそ の他任意の希望する形式の工具にすることができる。この衝撃工具は衝撃を受け る衝撃端３０と、破壊又は破砕すべき作用面に打撃を与える作用端３０ａとを有 する。

この衝撃ハンマはフレーム内の案内シリンダ３３に嵌着したシャンク３２を有す るハンマヘッド３１を臭える。ハンマヘッドの下端は逃げ２４を通じて衝撃工具 を経て大気に通気する。

製造目的のため、フレームの内面、ハンマヘッドの内面及び外面は円形即ち円筒 面にするのが好適である。ハンマヘッドに装填カラー３５を形成する。装填カラ ー３５の直径は案内シリンダ３３の直径より大きく、カラー３５は装填シリンダ ３６内に摺動嵌合する。第１図で見てハンマヘッドの上端の装填カラー３５の面 積と、シャンク３２の下端の面積との間には差があること明らかである０本明細 書中使用する「上」及び「下」とは衝撃工具２５から遠い側が「上」を意味し、 近い側が「下」を意味する。

装填室４０を案内シリンダ３３と装填シリンダ３６との間に形成する。フレーム の壁を通じて圧力導入口４１を形成し装填室４０に達せしめる。

ハンマヘッドの頂部にポペットボート４５を形成する。このポペットポートの上 面４６は圧縮室４７内に向き、ポペットポートの下面はポペット室４９に向いて おり、ここから装填カラー３５の下面５１の下方まで通路５０は分岐する。分岐 通路５３はポペット室５２の下端から装填室４０内に開口する。　ポペット５５ はポペットステム５６とポペットヘッド５７とを具える。ハンマヘッドのシャン ク３２のポペット通路５８内でポペットステム５６は往復動する。ポペット通路 ５８の下端からシャンク３２の衝撃端まで逃がし通路５９を延在し、ポペット通 路を大気に通気する。ポペットヘッド５７はポペットヘッド室５２内で往復動す る。適切なシール手段を設けるか、公差を厳密にして、流体がポペット通路内に 漏洩するのを防止する。

ポペットヘッド５７は、肩部６０、この肩部の上のポペット駆動面６７、ポペッ トボート４５の下面４８に向く閉鎖面６５及びポペットヘッド室５２に摺動嵌合 する円筒壁６６とを有する。

圧縮室４７内のポペットの通路内の位置にフレームにスパイダ７１によって発射 ピン７０を支持する。この発射ピン７０はポペットポートに入るようにした円筒 外壁７２と、面７３とを有するが、これ等の目的については後に説明する。

ガス室７５をフレームの上端に取付ける。このガス室７５は内部円筒壁７６を具 える。コツプ状ピストン７７を壁７６に摺動できるよう嵌着する。このピストン ７７は外側計量端縁７９を有する周縁円筒壁７８を具える。約３５．２ｋｇ／ｃ ｍ”（５００ｐｓｉ）になることもある適当な圧力′のガスをこのガス室に充填 する。このガスは第１図に示すようにガス室を膨張させる。制限肩部８０によっ てこのピストンはその移動の極限位置で停止する。

排気口８０を円筒壁７６内に開口する。ピストン７７の成る位置でピストンの周 縁円筒壁７８によってボート８１は閉じる。

排気通路８２をフレームを通じてタンク（図示せず）まで延長する。この排気通 路８２に、場合により第２ガス室８３を設けてもよく、これにより排気を十分な ものにする。

順次の７つの工程を示す第１〜７図につき、この装置の作動を次に説明する。

第１図は、ハンマヘッドが衝撃工具に打撃を与えた直後であって、再び装填を開 始しようとしている状態にハンマヘッドを示している。衝撃工具２５の作用端に ある破砕すべき材料によって抵抗を受けた衝撃工具の衝撃端に作用する衝撃ハン マの重量によって、衝撃工具２５がその上限まで強制的に動かされたことに注目 されたい。逃げ２４内の肩部２７によって、保持肩部２６は拘束され、従って衝 撃端３０は次の打撃を与えようとする位置に配置されている。この時、ガス室７ ５は最大限に膨張している。壁７６は排気通路８２を閉じている。

ハンマヘッドと同様、ポペットはその最下位置にある。ポペットポートは開いて いる。圧力導入口４１（これは常に圧力に向は開口している）はポペットヘッド 室５２に連通しており、ポペット駆動面６７に液圧を加える準備ができている。

圧縮室４７とポペット室４９とは同一の圧力レベルにある。制限肩部８０によっ て、ガス室が更に膨張するのを防止していることに注意されたい。

ポペット駆動面６７に十分な液圧が作用することによって、第２図に示す次の工 程が開始される。この圧力によってポペットを上方に駆動し、ポペットボート４ ５を開く。このことによりポペットヘッド室５２を通路５０に開き、液圧を導入 口４１から装填シリンダ３６に供給する。このようにしてハンマヘッドの両側に 生じた力の差によって第３図に示すようにハンマヘッドを上方に動かし始める。

第３図において、環状のポペットヘッド室５２は装填カラー３５に対し開放し終 わっていることに注意すべきである。従ってハンマヘッドは上昇し続ける。圧縮 室４７は液圧流体で充満しており、この液圧流体はガス室とハンマヘッドの上面 との間に保持される。この液体はほぼ非圧縮性であるが、ガス室内のガスは圧縮 性である。従って、圧縮室４７内に生じた圧力はガス室に伝わり、ガス室を圧縮 してエネルギーを蓄える。この時、排気通路はピストン７７の壁によって閉じて いる。ハンマヘッドの上端は発射ビンに接近しつつある。

第４図は衝撃ハンマが殆ど装填し終わって、発射できるようになっている状態を 示している。ガス室内のピストン７７の計量端縁７９は排気ポートの下端縁を通 過し終わっていることに注意されたい。この時点で若干の放出がないと、ハンマ ヘッドを発射ピンに到達させるだけ十分に動かす容量がこのシステムにないとい う事態になる。というのは、この衝撃ハンマは前回のサイクルで使用した流体を なお含んでいるからである。少なくともその量を排出する必要がある。計量端縁 による放出によって、この排出口を開き、前回のサイクルで使用したのとほぼ等 しい量の流体を排出する。

これにより、発射ビンは進入してポペットポートを閉じてしまい、発射ビンとポ ペットのヘッドとの間に液圧流体８５を閉じこめる。

第５図に示す段階になるまでの短時間の間、ハンマヘッドの上昇を継続する。後 に詳細に説明するが、この瞬時に、ポペットヘッドは後退する。矢印８６で示す 急激な移動が起き、ポペットを非常に早く開かせる。ここで、ガス室によって作 用する圧力によりハンマー・ンドを軸線方向に駆動する。これは第６図の段階で ある。

第６図に示すように、矢印８７によって例示するように、ハンマヘッドは下降の 途中である。これは、矢印８８によって示すように、液圧流体がハンマヘッドを 経て、拡大しつつある圧縮室４７内に自由に流れることによって可能である。ハ ンマヘッドは衝撃工具に向は迅速に駆動される。発射ピンは後方にその固定位置 にとり残されることもちろんである。

衝撃を加える状態を第７図の工程に示す。ポペットはその下限位置に駆動されて いる。ポペットの下端は大気に通気していることを思い出すべきである。ハンマ ヘッド３１は衝撃工具の衝撃端を打撃し終わっており、矢印８９に示すように衝 撃工具はその衝撃を作用面９０に伝えつつある。この時何らかの理由で衝撃工具 が今までの図面に示したような打撃を受ける所定の位置になかったとしても、衝 撃ヘッドを停止させる必要がある。

制動の機能については後に一層詳細に説明する。

衝撃を加えた後は、このシステムは第１図に示す工程に復帰することができる。

この場合、排気通路から排出される流体の吐出を助けるのが望ましい。長い迂遠 な配管又はその他の遅延の原因により必要な吐出が遅い場合には第２ガス室を設 ければこの吐出を助けることができる。

このシステムは理論上優れている。しかし、ｉｌｌハンマは市販上杵される範囲 で、経済的な通常の生産技術を使用し、通常の材料で製造されなければならない 。このようなハンマは非常な高温から非常な低温までにわたり多くの気象条件下 で有効に作動するものでなければならない。また、粘性が著しく相違する種々の 液圧流体でもこのハンマに容易に使用できるようにするのが望ましい。水、油及 び水と油の懸濁液又はエマルシヨンがその例である。

衝撃ハンマにおいて重要なのは作動の信転性があること、修理が必要になるまで の期間が著しく長いことである。第１〜７図に示す単純化した構造に厳密に従っ て造った衝撃ハンマはそのような利点を生じなかった。そして、限定されたサイ クル数で、短時間、種々の通常の作動条件下で作動させたが、信鯨性ある発射は 行われず、全く発射しないこともあった。また衝撃応力がそれ自身の部片間に生 じ、破損すら生じた。　本願の発明者は長期間にわたる実験と失敗とに基づいて 、そこに４つの問題点があると結論を下し、その問題点を解決し、信鯨性があり 、有用で、寿命の長い衝撃ハンマを完成したのである。その問題点は次の通りで ある。

１、　装填を完全なものにするにはポペットを強制的に閉じ、閉じた状態に維持 できなければならず、このように衝撃ハンマを確実に装填できるようにすること が必要である。そのようにしないと衝撃ハンマは不作動になる。

２、　衝撃ハンマを一旦装填すれば、供給圧力を作用させることによって発射を 確実にできるようにすることが必要である。

そのようにしないと、衝撃ハンマの発射には実際上得られないような力が必要に なる。　３、　ハンマヘッドが過大な移動を行なってフレームを打つ可能性があ る状態の場合には、相互に衝撃が加わって破損しないようハンマヘッドとフレー ムとを防護することが必要である。

４、　ハンマヘッドが過大な移動を行なう可能性がある状態の場合には、ポペッ トヘッドがその閉位置に向はサイクルを行なっている時にポペットヘッドが損傷 しないよう防護されることが必要である。　開発の途中で、第１〜７図に示した 衝撃ハンマは理論的には正しいが、上記の問題点を含んでいることがわかった。

これ等の問題点を発見したことは自明なことではない。そして、それまでの失敗 が分析された。それが進むにつれ、失敗の原因は明らかであるどころでなく、原 因がわかった時でも、１つの問題に対して対策を行うと他の問題を引き起こすこ とになった。しかし、失敗の実際の原因は今や明らかとなり、それを衝撃ハンマ に考慮することによって完全に信錬性のあるものとなった。この概念を経済的に 育成し得るものにする細部の着想はそれ自身、特にこのような大きな装置では比 較的小さいもののように思われるが、決して容易に発明できるものでないし、発 明のために必要なものは決して容易に見いだされたものでない。　第８〜１５図 は、第１〜７図に線図的に示した衝撃ハンマシステムを信顛性があるように作用 させ、長寿命になるようにする改良を示している。機能的に類似する素子はでき るだけ同一の符号で示し、これ等の素子の説明が重複するのを避けた。

主要な相違点は、ポペットヘッド１５７の構造と、ポペットポート１４５の下面 と、動力室１６０と、動力シリンダと装填室４０との間の制約部１６１とにある 。重要な寸法的関係についても説明する。　第８〜１５図において、圧力導入口 ４１は装填室４０に入る。この実施例では、圧力導入口４１の上方で案内シリン ダ３３を僅かに拡大することによって装填室４０を形成し、ハンマヘッドが装填 できる下方の位置にある時のフレーム内での下方の位置に関連して、圧力導入口 ４１の上方でハンマヘッドのシャンクの直径も大きくする。このようにして装填 室４０と動力室１６０との間に制約部１６１を形成する。この制約部１６１は流 体をシールしながら摺動するような嵌合をしているが、その位置は第８〜１０図 に示す位置及びその下方であってハンマヘッドの位置の範囲にある。しかし、ハ ンマヘッドがこの位置から上方に動いた時はその範囲から外れる。その後は、装 填室４０と動力室１６０とは直接連結される。

ポペットヘッド１５７は第１〜７図に示す構造から著しく変更を加えている。ポ ペットヘッド１５７の下部肩部１６２は装填室４０と分岐通路５３とを通じて導 入口４１から入る圧力に常に露出している。このポペット通路は分岐通路５３に 連通ずる逃げ段１６５を有し、この連通を確実にする。ポペットヘッド室５２の 頂部に底座１６８と周縁円筒壁１６９とを形成する緩衝段１６７に環状緩衝肩部 １６４を協働させる。ポペットをそのヘッドが緩衝段の上方になるように上昇さ せた時、ポペットヘッド室５２を通して、分岐通路５３はポペット室４９と直接 連通ずる。第８図に示すポペットの最下位置では、後に説明するポペットの一部 によってこの連通は阻止される。

動力室１６０の説明に戻るが、動力室１６０は装填カラー３５の下面５１と、装 填室４０及び動力室の接合部に形成したテーパ肩部１７０との間に形成されてい る。この動力室の容積はフレーム内でのハンマヘッドの軸線方向位置の関数とし て変化する。第８図に示した位置及びその下方の位置では容積は減少し、ハンマ ヘッドが過大な移動を行なうのを制動するのに有効である。

第８図に示すハンマヘッドの位置より上方の位置では、動力室１６０は装填室４ ０に直接連結され、衝撃ハンマの装填を容易にする。

この時点で、衝撃ハンマの過大な移動について言及するのは役立つことである。

ハンマヘッドのいかなる部分もフレームに衝突することは非常に望ましくないこ とである。この形式の衝撃ハンマは非常に短時間に１３．５ｋｇｍの数倍（１０ ０フイートボンドの数倍）のエネルギーを与えるように設計されている。高い力 積の打撃が構造体の破壊又は破砕に最も有効であるから、高い力積を有する鋭い 打撃を対象物に加えるべきである。

そのような打撃は破砕すべき構造体又は形成体を損傷させるものであるから、も しその打撃がフレームに加えられると、フレーム自身を破損させることになる。

第８〜１５図から明らかなように、衝撃工具２５はフレームに摺動するよう嵌合 している。衝撃ハンマが衝撃工具を構造体に押しつけた時、図面に示すように衝 撃工具は後退する。従って衝撃工具の衝撃端３０は図面に示すように位置するが 、この位置はハンマヘッドが衝撃工具を打撃するのに最も良いように設計した位 置である。ハンマヘッドが衝撃端を打った時、ハンマヘッドのエネルギーが衝撃 工具に伝わるようにしており、これによりハンマヘッドがフレームの作用端に向 は更に動かないようハンマヘッドを実質的に制動する。

しかし、過大な移動も「ドライファイヤｊから生ずることがある。ドライファイ ヤは例えば衝撃ハンマを水平位置で垂直面に沿って作動しており、自動的に発射 された時に生じ得る。場合によっては、衝撃工具は表面に全く接触していないか も知れないし、少なくとも十分確実には接触していない。このような状態を「ド ライファイヤ」と呼ぶことがある。その時、ハンマヘッドは衝撃工具に達しない かも知れず、或いは達したとしても、衝撃工具はハンマヘッドがフレームに当た る前にハンマヘッドを停止させる程十分にハンマヘッドの運動のエネルギーを伝 えないかもしれない。内部破損を防止するためには、ハンマヘッドを制動する必 要がある。

いずれの場合でも、この重い素子を停止させる制動作用は通常、移動の２５．４ ｍｍ（１インチ）程度で完了しなければならない。そのような迅速な制動作用を 行なうためには、駆動力が更に加わるのに抵抗することが必要である。このこと は装填室４０及び動力室１６０内の圧力を使用して、ボペフト弁を閉じ、圧縮室 ４７に流体が運ばれるのを防止し、ハンマヘッドを制動しようとする抵抗力を生 ぜしめることを意味する。

通常の装填と配列とにおける打撃、ドライファイヤ又は過大な移動が起き易い状 態での打撃を含むあらゆる状態下で、ポペット自身は迅速に移動し、急激に停止 する。

実際上、ポペットの軸線方向両方向への移動は金属対金属接触で停止する。ポペ ットポートが開いてガス室及び圧縮室に蓄えられたエネルギーを解放した時、ポ ペットボートを通る必要な流体の移送を妨げることがないよう迅速に移動し、衝 撃ハンマが急激に動くことができることは重要である。しかし、そのような激し い移動は、開放運動の極限位置でそれを緩衝する手段を設けない限り、ポペット が短期間で破損することになる。

また、衝撃ハンマを装填するためのポペットの閉止はガス室内の圧力に抗して行 なわれるから、急激なものでなく、ポペットは差圧によって閉止に向は動ぐ、こ の閉止を規制するのが最高のブラクチスである。　またハンマヘッドが過大な移 動をした時、ポペットヘッドが損傷する潜在的な可能性があることも重要である 。ここでポペットの閉止速度は特に迅速であり、このような条件下でポペットの 閉止を規制する適切な手段がないと著しい困難に遭遇する。

この衝撃工具の通常の使用の際でも、その他の状況が生じ得る、即ち、設計が適 切でないと、衝撃工具が停止し、ハンマを作用面との接触から外さないと再び装 填することができなくなることがあり、更にポペットが振動し、工具の装填を完 了させるためにポペットを着座させることができなくなることがある。

第８〜２１図に示す改良ではこのような潜在的な困難を解消することができる。

ポペットヘッド１５７の上面１６６は第１〜７図のものに重要な変更を加えてい る。この上面１６６は円筒計量面１９１の上方の一次閉止端縁１９０と、円筒二 次計量面１９３に向は上方に延びるテーパ面１９２とを有する。

ポペットポートの下面１４８を変更してポペットの上面１６６と作用し合うよう にする。この下面１４８は内部−次円筒計量面１９５を有し、この面は計量面１ ９１にシールがない状態で密嵌する。テーパ閉止面１９６は上方に延びて円筒二 次計量面１９７と交差する。上端の一次閉止端縁１９０がテーパ閉止面１９６を シールするように相互の寸法関係を定める。

表面１９３及び１９７と同様に表面１９１と１９５とは相互にスプール弁として 作用する。　ポペットのテーパ面１９２の円錐角はテーパ閉止面１９６の円錐角 より数置（多分２度）大きく　（図面では小さく示されている）、これにより小 容積室２００を生ずる（第１８図参照）。この小容積室２００の軸線方向の長さ は外端縁におけるよりも中心において大きい。

ポペットの二次計量面１９３と、ポペットポートの二次計量面１９７とはシール はしないが密嵌し計量作用を行なう。

第８．１６および１９図に示す状態を見れば本発明により解決した諸問題点のう ちの若干を理解することができる。

第８図に示す状態は極く通常の状態である。ハンマはその打撃を完了して、再び 装填されるのを待っている。これ等の装置は非常に重いものであり、これ等装置 を必要な方向に指向させ、作用面に強制的に押しつけるための液圧駆動ブームに よって支持されていることを心に留めるべきである。第８図では、下方に向は作 用面にフレームを強制的に押しつけている。これによりフレームを下方に動かし 、フレームは衝撃工具の肩部に休止する。フレームの重量の他に、十分な軸線方 向の力をフレームに作用させたとしても、工具は下方に動（ことはできず、ハン マヘッドも動くことはできず、衝撃工具によって単に拘束されるだけである。

ハンマヘッドが下方に動くことができないことは問題にはならないが、第１図の 装置では問題になり得る。それはポペットが開いていて、ポペット室が圧縮室４ ７に開いているからである。ポペットの上方の液体は「ロック」状態にあり、フ レームが持ち上げられてハンマヘッドは下方に動くことができてポペットがポペ ット室に入る余地がポペット室に生ずるまではポペットは上昇を開始できない。

このことは装置が作動している時、困ることであり、その破壊を行う有効性を減 少させるものである。

この状態はポペットとハンマヘッドとの増幅比の適切な選択によって避けること ができる。ここで増幅比とは、ヘッド付きのピストンを駆動する際の有効な面積 間の比を意味する。

第１６図に示すこの装置ではハンマヘッド３１の増幅比（Ｒヘッド）はハンマヘ ッドの面積（Ａｈ）とシャンクの面積（ＡＳ）との差によって装填カラーの半径 ２０５による全面積（Ａｈ）を割ったものであり、（Ｒヘッド）−Ａｈ／　（Ａ ｈ−Ａｓ）になる。

ポペットの増幅比（Ｒポペット）はポペットの半径２０７によるヘッドの面積（ Ａｈｐ）とポペットのシャンクの半径２０８によるポペットのシャンクの面積（ Ａｓｐ）との差によってポペットのヘッドの面積（Ａｈｐ）を割ったものであり 、（Ｒポペット）＝Ａｈｐ／　（Ａｈｐ−Ａｓ　ｐ）になる。

本発明によれば（Ｒヘッド）はほぼ（Ｒポペット）を越えるものでなければなら ない。多くの実際の設備について（Ｒへ・ンド）はほぼ４：１であり、（Ｒポペ ット）はほぼ３．５：１である。

圧力導入口４１に作用する所定の圧力により、ノ１ンマヘ、ンドを持ち上げる力 の差よりもポペットを持ち上げる力の差を一層多きな力に増大する。従って、ハ ンマヘッドを下へ押しつけていてもポペットを強制的に上昇させ、この間にガス 室を圧縮する。上述の寸法を適切な寸法にすることによって、上述した衝撃を避 け、ポペットを上昇させることができる。

しかし、この場合、次の問題が生ずる。ポペットを閉じ、トリガとポペットとの 接触によってこの装置を発射するまでポペットを閉じて維持する必要がある。第 １６〜１９図はこの問題に対する解決策を示している。第１６図ではポペットの 閉止をまさに開始しようとしており、ポペットの下側への圧力が通路５３を経て 入っている。第１７図に示すように、適切な寸法のポペットは上昇する。ハンマ ヘッドはそのまま留まっている。

第１８図では、ポペットの上面はポペットポートの下面に接近しつつあり、ポペ ットの壁はポペットヘッド室５２の上端近くにある。ハンマヘッドは依然として 落着いたままである。しかし、円筒面１９１．１９３はポペットヘッドの関連す る表面に接近しつつあることに注意されたい。簡単に言えば、これ等の円筒面は 漏洩スプール弁のような摺動計量制約部として作用し、制限された流量で液体を 通過させるものである。ノ１ンマヘッドは依然として落着いたままである。この 制約部１６１が導入口から動力室１６０への流れを防止したことにも注意された い。

第１９図はポペットが完全に着座した状態を示す。表面１９２．１９６間の間隙 に注意されたい。この状態で加圧流体が動力室１６０内に作用し、ハンマヘッド を上昇させる。第１９図に示すように、装填室と動力室との間の制約部１６１は 消滅しており、ポペットは閉じた状態で、供給圧力はヘッドに全部加わっている 。この時、この全システムの圧力はポペットに作用しており、ポペットの一層早 い作用を確実にする同一の減圧比によってポペットに振動を生ずることなく閉し た状態に保持するのを確実にする。　ドライファイヤにおいてハンマヘッド及び フレームが破壊的な損傷を受けるのを防止する状態を第２０及び２１図に示す。

第２０図では、この装置は既に発射されており、ハンマヘッドはその作動の途中 にある。ポペットは開いており後退している。ハンマヘッドの移動をさまたげる ものはない。しかし、制約部は既に生じており、これにより室４０．１６０を互 に分離する。室１６０内の流体は室４７内に自由に流入することができる。しか し、ポペットの肩部１６２の下の流体は閉じ込められている。制約部１６１が閉 じた後、ハンマヘッドは更に動いて室４０の容積を減少させ、第２１図に示すよ うに閉じるようにポペットを上昇させる。室１６０の容積が減少することによっ てハンマヘッドに適切な制動を加える。ハンマヘッドがフレームを打つ前にハン マヘッドを停止させるようにして、ハンマヘッドの過大な移動を防止する。　上 述した本発明の要旨により、完全に信頬性があり、融通性があり、寿命が長い衝 撃ハンマを構成することができる。

上述したところは、本発明の一例を示すに過ぎず、本発明は、本発明の範囲を逸 脱することなく、請求の範囲内で、種々の変更を加えることができる。

ＦＩＧ、３　ＦＩＣ；、４ 要　約　書 液圧駆動反復衝撃ハンマは悪い条件下で連続的に自動的に反復作動でき、急激な 金属対金属接触による損傷を防止するよう内部の部片を流体で緩衝できる内部構 造を有する。この衝撃ハンマのハンマヘッドは内部ポペットを有し、ハンマヘッ ドの次の打撃のための準備として再装填中、圧縮室内に圧力を生ずるよう内部ポ ペットが自動的に閉じ、衝撃工具を打つため圧縮室内の圧力によりハンマヘッド を駆動させるように内部ポペットが自動的に開く。打撃を与えた後、衝撃工具を 作用面に接触するよう強制的に押圧した場合、再装填中、ハンマが不随意に停止 してしまうのを防止するため、ハンマヘッドの増幅比をポペットの増幅比より大 きくする。駆動ストロークの終わりにハンマのフレームにハンマヘッドが急激に 金属対金属接触するのを防止するための流体緩衝装置として一時的流体制約部を 設け、ハンマヘッドがその駆動ストロークの端部近くにある時だけ、この制約部 を作動させる。ポペットがハンマヘッドに急激に接触するのを防止する流体緩衝 装置としてハンマヘッドとポペットとにそれぞれ形成した相互流体緩衝面を設け 、限定空間内に流体を収容し、ポペットがハンマヘッド内での移動範囲の一方又 は他方の極限位置にポペットが接近する時、この限定空間から逸出する流体を計 量する。

平成４年　６月　９日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．互いに同軸の内部装填シリンダと案内シリンダとを有するフレームと、前記 装填シリンダ内に相互に摺動嵌合する円筒カラーと前記案内シリンダ内に相互に 摺動嵌合する円筒シャンクとを有するハンマヘッドとを具え、前記装填シリンダ と前記円筒カラーとの直径を前記案内シリンダと前記円筒シャンクとの直径より 大きくし、更に前記フレーム内で前記円筒カラーに露出する圧縮室と、この圧縮 室内に向く圧縮性ガス室と、前記圧縮室に連通するポペットポートを有し前記ハ ンマヘッド内にあるポペット室と、互に同軸の円筒ポペットヘッドと円筒ポペッ トステムとを有するポペットとを具え、前記ハンマヘッドは前記ポペットヘッド と前記ポペットステムとをそれぞれ相互に摺動するよう収容するポペットヘッド シリンダとポペットステムシリンダとを具え、前記ポペットヘッドと前記ポペッ トヘッドシリンダとの直径を前記ポペットステムと前記ポペットステムシリンダ との直径より大きくし、前記ポペットヘッドによってこのポペットヘッドと前記 ポペットステムとの間に環状ポペット駆動面を形成すると共に前記ポペットヘッ ドと前記ポペットヘッドシリンダとによって前記ポペット駆動面の下方にポペッ トヘッド室を形成し、前記ポペットは前記ポペットポートを開閉するそれぞれの 位置間に選択的に移動することができ、更に前記ポペットポートを閉じる位置か ら前記ポペットが離れるように前記ハンマヘッドの数個の作動位置で前記ポペッ トに衝合するよう前記フレームに固着したトリガと、前記ハンマヘッドに打撃さ れるよう前記フレーム内で往復動するように衝撃工具を収容する手段と、加圧流 体を入れる導入手段と、過剰の流体を排出する送出手段とを具え、前記ハンマヘ ッドの前記カラーの円筒形面積と、前記カラーの円筒形面積及び前記ハンマヘッ ドの前記シャンクの円筒形面積の差との比によって前記ハンマヘッドの増幅比を 構成し、前記ポペットヘッドの円筒形面積と、前記ポペットヘッドの円筒形面積 及び前記ポペットステムの円筒形面積の差との比によって前記ポペットの増幅比 を構成した衝撃ハンマにおいて、前記ハンマヘッドが前記圧縮室内の圧力に抗し て移動できなくとも、前記ポペットが前記圧縮室内の圧力に抗して閉止位置に向 け移動できるよう前記ハンマヘッドの増幅比を前記ポペットの増幅比より大きく したことを特徴とする衝撃ハンマ。
2. ２．互いに同軸の内部装填シリンダと案内シリンダとを有するフレームと、前記 装填シリンダ内に相互に摺動嵌合する円筒カラーと前記案内シリンダ内に相互に 摺動嵌合する円筒シャンクとを有するハンマヘッドとを具え、前記装填シリンダ と前記円筒カラーとの直径を前記案内シリンダと前記円筒シャンクとの直径より 大きくし、更に前記フレーム内で前記円筒カラーに露出する圧縮室と、この圧縮 室内に向く圧縮性ガス室と、前記圧縮室に連通するポペットポートを有し前記ハ ンマヘッド内にあるポペット室と、互に同軸の円筒ポペットヘッドと円筒ポペッ トステムとを有するポペットとを具え、前記ハンマヘッドは前記ポペットヘッド と前記ポペットステムとをそれぞれ相互に摺動するよう収容するポペットヘッド シリンダとポペットステムシリンダとを具え、前記ポペットヘッドと前記ポペッ トヘッドシリンダとの直径を前記ポペットステムと前記ポペットステムシリンダ との直径より大きくし、前記ポペットヘッドによってこのポペットヘッドと前記 ポペットステムとの間に環状ポペット駆動面を形成すると共に前記ポペットヘッ ドと前記ポペットヘッドシリンダとによって前記ポペット駆動面の下方にポペッ トヘッド室を形成し、前記ポペットは前記ポペットポートを開閉するそれぞれの 位置間に選択的に移動することができ、更に前記ポペットポートを閉じる位置か ら前記ポペットが離れるように前記ハンマヘッドの数個の作動位置で前記ポペッ トに衝合するよう前記フレームに固着したトリガと、前記ハンマヘッドに打撃さ れるよう前記フレーム内で往復動するように衝撃工具を収容する手段と、加圧流 体を入れる導入手段と、過剰の流体を排出する送出手段とを具えた衝撃ハンマに おいて、前記ハンマヘッドの前記シャンクの細くなった円筒部によってこの細く なった円筒部と前記案内シリンダとの間に装填室を形放し、前記シャンクの周り に環状段部を画成する前記細くなった円筒部によって前記案内シリンダに協働し て前記装填室と前記装填シリンダとの間に前記ハンマヘッドの或る位置によって 発生しその他の位置では消滅する摺動流体制約部を形成し、前記導入手段を前記 ポペット駆動面の下の前記ポペット室と前記装填室とに連通させたことを特徴と する衝撃ハンマ。
3. ３．互いに同軸の内部装填シリンダと案内シリンダとを有するフレームと、前記 装填シリンダ内に相互に摺動嵌合する円筒カラーと前記案内シリンダ内に相互に 摺動嵌合する円筒シャンクとを有するハンマヘッドとを具え、前記装填シリンダ と前記円筒カラーとの直径を前記案内シリンダと前記円筒シャンクとの直径より 大きくし、更に前記フレーム内で前記円筒カラーに露出する圧縮室と、この圧縮 室内に向く圧縮性ガス室と、前記圧縮室に連通するポペットポートを有し前記ハ ンマヘッド内にあるポペット室と、互に同軸の円筒ポペットヘッドと円筒ポペッ トステムとを有するポペットとを具え、前記ハンマヘッドは前記ポペットヘッド と前記ポペットステムとをそれぞれ相互に摺動するよう収容するポペットヘッド シリンダとポペットステムシリンダとを具え、前記ポペットヘッドと前記ポペッ トヘッドシリンダとの直径を前記ポペットステムと前記ポペットステムシリンダ との直径より大きくし、前記ポペットヘッドによってこのポペットヘッドと前記 ポペットステムとの間に環状ポペット駆動面を形成すると共に前記ポペットヘッ ドと前記ポペットヘッドシリンダとによって前記ポペット駆動面の下方にポペッ トヘッド室を形成し、前記ポペットは前記ポペットポートを開閉するそれぞれの 位置間に選択的に移動することができ、更に前記ポペットポートを閉じる位置か ら前記ポペットが離れるように前記ハンマヘッドの数個の作動位置で前記ポペッ トに衝合するよう前記フレームに固着したトリガと、前記ハンマヘッドに打撃さ れるよう前記フレーム内で往復動するように衝撃工具を収容する手段と、加圧流 体を入れる導入手段と、過剰の流体を排出する送出手段とを具えた衝撃ハンマに おいて、前記ポペットがその移動範囲の一方の極限位置に接近した時限定空間内 に流体を収容すると共に前記ポペットが前記極限位置に向け動く時前記制限空間 から逸出する流体を計量するため前記ハンマヘッドと前記ポペットとにそれぞれ 形成した相互流体緩衝手段を設けたことを特徴とする衝撃ハンマ。
4. ４．前記相互流体緩衝手段は前記ポペットヘッド上の周縁第１円筒面と、前記ポ ペットポート上の相互内部第１円筒面とを具え、前記ポペットが前記ポペットポ ートを閉じる位置に接近する時流れに対する計量制約部を両方の前記円筒面によ って形成し、更に前記ポペットポートに衝合しシールする前記ポペットヘッド上 の閉止端縁を設けた請求の範囲第３項に記載の衝撃ハンマ。
5. ５．前記緩衝手段は前記ポペットヘッド上の周縁第２円筒面と、前記ポペットが 前記ポペットポートを閉じる位置に接近する時流れに対する他の計量制約部を形 放するよう前記ポペットポートに設けた相互第２円筒面とを更に具え、更に前記 ポペットヘッド上と前記ポペットポート上との前記第１円筒面と前記第２円筒面 との間にあって前記ポペットヘッドと前記ポペットポートとにそれぞれ設けた截 頭円錐面を具え、前記ポペットの軸線に一層近い軸線の長さが一層遠い軸線の長 さより長い環状室を前記截頭円錐面間に形成するよう前記截頭円錐面が異なる円 錐角を有する請求の範囲第４項に記載の衝撃ハンマ。
6. ６．前記緩衝手段は前記ポペット室に隣接して前記ポペットヘッドシリンダに形 成した環状緩衝段と、この緩衝段に相互に入るよう前記ポペットヘッドに形成し た環状緩衝肩部とを具える請求の範囲第３項に記載の衝撃ハンマ。