專利名稱：用于液力鑿巖機的緩沖壓力控制設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于液力鑿巖機的緩沖壓力控制設備，該液力鑿巖機通過撞擊一個工具如一根桿或一個鑿子等來擊碎巖石等東西。
如顯示了一個典型的傳統(tǒng)液力鑿巖機的圖8所示，一根柄桿102被安裝在液力鑿巖機主體101的前端。一個鉆孔的鉆頭106由一個軸套105安裝在桿104的前端。當液力鑿巖機的撞擊機構103的撞擊活塞107撞擊柄桿102時，從柄桿102經過桿104將一個撞擊能量傳遞給鉆頭106。于是，鉆頭106撞擊巖石R，使其破碎。
此時，來自巖石R的反作用能量Er從鉆頭106處經桿104和柄桿102傳遞到液力鑿巖機主體101上。該液力鑿巖機主體101一度被該反作用能量向后推動。于是，該液力鑿巖機主體101由一個進給裝置(沒有顯示)產生的推力所推動，從撞擊之前一個位置向前推進了在一次撞擊中的一個破碎長度。然后，在該已經向前推進的位置上，由撞擊機構103進行下一次撞擊。通過重復這些步驟，來進行鉆孔操作。
因此，作為鑿巖機的緩沖機構，也叫緩沖反作用能量的機構，已經有了一種采用兩級緩沖活塞的機構和一種采用單級緩沖活塞的機構，其中采用兩級緩沖活塞的機構具有液壓緩沖反作用能量Er的功能和改善撞擊傳遞效率的功能(雙緩沖類型)，而采用單級緩沖活塞的機構沒有由機械固定的位置(浮動類型)。
其中，如圖9所示，采用兩級緩沖活塞的液力鑿巖機帶有一個夾盤驅動器109，該夾盤驅動器通過一個夾盤108給柄桿102施加轉動。夾盤驅動裝置109上裝有一個作為傳遞零件的夾盤驅動器套管110，該套管110與柄桿102的大直徑后端102a相接觸。在夾盤驅動器套管110的后側，配置了作為緩沖機構的一個前緩沖活塞111和一個后緩沖活塞112。
后緩沖活塞112是一個圓筒形的活塞，上有連接其內部和外部的流體通道113。該后緩沖活塞112可滑動地安裝在液力鑿巖機主體101中的一個中部臺階101c和一個后部臺階101b之間。通過后緩沖活塞的流體腔室114中的液體壓力，在后緩沖活塞112上施加一個向前的推力。另一方面，前緩沖活塞111是一圓筒形的活塞，其后部具有較小的外徑。前緩沖活塞111的小直徑部分以縱向上可滑動的形式插入后緩沖活塞112中。前緩沖活塞111由一個較大直徑部分限制了其縱向的運動范圍在液力鑿巖機主體101的前側臺階部分101a與后緩沖活塞112的一個前端面112a之間。在前緩沖活塞111的小直徑部分的外圓柱表面與后緩沖活塞112的內圓柱表面之間，為前緩沖活塞確定了一個流體腔室115，以便將一個向前的推力施加到前緩沖活塞111上。
用于前緩沖活塞的流體腔室115與用于后緩沖活塞的流體腔室114通過流體通道113連通。后緩沖活塞的流體腔室114與液壓源116連通。來自液壓源116的液體壓力由一個溢流閥或減壓閥(沒有顯示)固定在一個給定的壓力值上。由前緩沖活塞的流體腔室115中的壓力承受區(qū)域和液壓力作用的結果而產生的給定壓力F111對該前緩沖活塞111起作用。類似地，由后緩沖活塞的流體腔室114中的壓力承受區(qū)域和液壓力作用的結果而產生的給定壓力F112對該后緩沖活塞112起作用。
另一方面，有一個向前的推力F101總是恒定地施加在液力鑿巖機主體101之上。該推力作為來自巖石R的反作用力，經鉆頭106、桿104、柄桿102和夾盤驅動器套管110傳遞給前緩沖活塞111和后緩沖活塞112。
在此，作用在前緩沖活塞111上的推力F111和作用在后緩沖活塞112上的推力F112相對于作用在液壓鑿巖機主體101上的推力F101進行設置，從而建立起以下關系F111＜F101＜F112。因此，在撞擊之前，前緩沖活塞111和后緩沖活塞112相互接觸，停止于撞擊參考位置(如圖9中所示的位置)，在此位置上，后緩沖活塞112的前端面112a與液力鑿巖機主體101的中部臺階部分101c相互接觸。
在撞擊參考位置，當撞擊機構103的撞擊活塞107撞擊柄桿102時，撞擊能量從柄桿102經桿104傳遞到鉆頭106上。于是，鉆頭106撞擊作為破碎目標的巖石R。此時來自巖石R的反作用能量Er從鉆頭106經桿104、柄桿102和夾盤驅動器套管110傳遞到前緩沖活塞111和后緩沖活塞112上。于是，后緩沖活塞112向后縮，直到其后部端面與一個后部臺階部分101b相接觸，同時，前緩沖活塞111由推力F112進行緩沖。這樣，反作用能量Er就傳遞到了液力鑿巖機主體101上。因此，后緩沖活塞112對反作用能量Er起了緩沖作用，也就是起了吸收撞擊力的作用。同樣，作用在后緩沖活塞112上的推力也起了緩沖力的作用。
由于有傳遞到液力鑿巖機主體101上的反作用能量Er，主機體101一度被向后驅動。隨后，后緩沖活塞112被向前驅動，停止于撞擊參考位置，在此位置上，活塞112通過回推前緩沖活塞111、夾盤驅動器套管110和柄桿102使其前端面112a貼靠在液力鑿巖機主體101的中部臺階部分101c上，這是因為由后緩沖活塞的流體腔室114中的液體壓力所施加的推力F112大于施加在液力鑿巖機主體101上的推力F101。在此條件下，等待下一次撞擊。
在鉆頭106與巖石R的接觸不完全的條件下，液力鑿巖機主體101的推力F101不能充分地傳遞到巖石R上。因此，比推力F101小很多的反作用力從鉆頭106處傳遞到桿104、軸套105、柄桿102、夾盤驅動器套管110和前緩沖活塞111上。因此，前緩沖活塞111由推力F111推動，離開后緩沖活塞112，經過夾盤驅動器套管110和柄桿102，迫使鉆頭6向著巖石運動，使鉆頭106在液力鑿巖機主體101前進之前向前推進，從而防止空撞擊。因此，前緩沖活塞111使得工具如鉆頭106或類似物緊緊地靠在巖石R上，即浮動作用。于是，作用在前緩沖活塞111上的推力F111起浮動力的作用。
隨后，液力鑿巖機主體101被推力F101推動向前進。在鉆頭106與巖石R接觸之后，由于液力鑿巖機主體101上的推力F101大于前緩沖活塞111上的推力F111，所以前緩沖活塞111被向后推動，直到它與后緩沖活塞112相接觸為止。
另一方面，如

圖10所示，在浮動系統(tǒng)采用單獨一個不被機械地固定位置的緩沖活塞時，液力鑿巖機主體101配置有一個夾盤驅動器109，該夾盤驅動器通過一個夾盤108向柄桿102施加一個旋轉力。對于夾盤驅動器109來說，夾盤驅動器套管110作為一個傳動零件與柄桿102的大直徑后端102a相接觸。在夾盤驅動器套管110的后側，提供了一個用作為緩沖機構的緩沖活塞130。
緩沖活塞130是一個圓柱形的活塞，其前側有一個大直徑部分130a，其后側有一個小直徑部分130b。在大直徑部分130a和小直徑部分130b之間，有一個頸部130c，其外徑小于小直徑部分130b的外徑。緩沖活塞130稍為插入到液力鑿巖機主體101中，以便在前部臺階部分101a與后部臺階部分101b之間沿縱向運動。
在液力鑿巖機主體101的內圓柱體滑動表面與緩沖活塞130的頸部130c之間，確定了一個液壓腔室131。通過液壓腔室131中的液壓，使緩沖活塞130受到一個向前的推力。由液力鑿巖機主體101的內圓柱體滑動表面確定了一個排出通道133，該通道在液壓腔室131的前端，距該液壓腔室一個密封長度S1的位置，還確定了一個供壓通道132，該通道在液壓腔室131的后端距該液壓腔室一個密封長度S2的位置上。供壓通道132與液壓源116連通。
由液壓源116加在緩沖活塞130上的液壓力P2由一個溢流閥或一個減壓閥(沒有顯示)固定在一個給定的壓力值上，其情況類似于采用兩級緩沖活塞的情況。
來自液壓源116的壓力流體經供壓通道132和密封長度S2流入液壓腔室131中，并經過密封長度S1被排入排出通道133。此時，在液壓腔室131中，在流入和流出的壓力流體之間產生了壓力差P1。液壓腔室131中的壓力P1小于來自液壓源116的液壓力P2，這樣就使得P1＜P2成立。
施加到緩沖活塞130上的推力F130是液壓腔室131的壓力承受區(qū)域與壓力P1作用的結果，而由已知的輸送機構施加給液力鑿巖機主體101的推力被設為F101。在緩沖活塞130停止于撞擊參考位置(如圖10所示的位置)的條件下，推力F130被設成與F101相等。
當緩沖活塞130從撞擊參考位置回縮時，密封長度S2減小，從而使得由液壓源116流出、經供壓通道132流入液壓腔室131的壓力流體的數量增加，與此相反，密封長度S1增加，從而使得由液壓腔室131流到排出通道133的壓力流體的數量減少。這樣，在液壓腔室131中的液壓力P131增加，從而增加了施加到緩沖活塞130上的向前的推力F130。
另外，當緩沖活塞130被向后驅動到其后端面130e接觸到后部臺階部分101b時，密封長度S2變?yōu)樾∮诨虻扔?。于是，所有來自液壓源116的壓力流體都流入液壓腔室131，相反，密封長度S1進一步增加，從而進一步減少了從排出通道133中流出的壓力流體。這樣，在液壓腔室131中的液壓力P1就進一步增大。因此，加到緩沖活塞130上的推力F130達到最大。
另一方面，當緩沖活塞130從撞擊參考位置處向前進時，密封長度S2增加，從而使得經供壓通道132進入到液壓腔室131的壓力流體的數量減少，相反，密封長度S1減小，從而使得從液壓腔室131流入到排出通道的壓力流體的數量增加。這樣，在液壓腔室131中的液壓力P1被減小，從而減小了施加到緩沖活塞130上的向前的推力F130。
當緩沖活塞130進一步向前推進，其前端面130d接觸到前部臺階部分101a時，密封長度S1變?yōu)樾∮诨虻扔?。于是，液壓腔室131與排出通道133相連通，以便進一步降低液壓腔室131中的液壓力P1。因此，施加到緩沖活塞130上的向前的推力F130達到最小。
在撞擊參考位置，撞擊活塞107撞擊柄桿102。然后，撞擊能量從柄桿102經桿104傳遞到鉆頭106上，以便通過鉆頭106撞擊和破碎作為破碎目標的巖石R。
此時，從巖石R產生的反作用能量Er立即經過柄桿102、夾盤驅動器套管110，從鉆頭106處被傳遞到緩沖活塞130上。該緩沖活塞130被向后驅動，同時，由液壓腔室130中的液壓力來進行緩沖。隨后，該反作用能量Er被傳遞到液力鑿巖機主體101上。
因此，緩沖活塞起了緩沖反作用能量Er的作用，也稱為沖擊力吸收作用。而作用在緩沖活塞130上的推力F130起緩沖推力的作用。
通過傳遞到液力鑿巖機主體101上的反作用能量Er的作用，該液力鑿巖機主體101一度被向后驅動。隨后，抵抗撞擊力的反作用力減小。隨后，作用在夾盤驅動器套管110上的反作用力成為了施加到液力鑿巖機主體101上的推力F101的僅有的反作用力。另一方面，伴隨著緩沖活塞130的向后運動，液壓腔室131中的液壓力P1增加。于是，作用在緩沖活塞130上的向前的推力F130比施加在液力鑿巖機主體101上的推力F101大。因此，緩沖活塞130被向前推進到撞擊參考位置，同時將夾盤驅動器套管110和柄桿102向后推。于是，作用在緩沖活塞130上的向前推力等于加在液力鑿巖機主體101上的推力F101的反作用力，從而使緩沖活塞130停止。
在此過程中，通過進給機構接觸置于巖石上的鉆頭106，使液力鑿巖機主體101在一次撞擊中向前進給了一個破碎巖石的破碎長度。當鉆頭106接觸巖石R時，液力鑿巖機主體上的推力F101被作為反作用力從鉆頭傳遞到緩沖活塞130上。于是，緩沖活塞130停留在一個位置上，在該位置處，作用在緩沖活塞130上的向前推力F130等于液力鑿巖機主體101的推力F101，該位置也被稱為撞擊參考位置，以便使緩沖活塞130處于等待下一次撞擊的條件之下。
在鉆頭106與巖石R的接觸不充分的條件之下，液力鑿巖機主體101的推力F101沒有充分地傳遞到巖石R上。這樣，遠小于推力F130的反作用力從鉆頭106處施加到桿104、軸套105、夾盤驅動器套管110和緩沖活塞130上。此時，緩沖活塞130從撞擊參考位置被推進到一個位置，在此位置上，反作用力F101與向前的推力F130相等。因此，緩沖活塞130使得工具如桿104、鉆頭106等向前緊緊地與巖石R接觸，也即浮動功能。于是，作用在緩沖活塞130上的推力F130成為了浮動力。
在這些液力鑿巖機的緩沖機構中，緩沖活塞本身起的作用是迫使工具如鉆頭106等以高于作用在液力鑿巖機主體101上的推力的靈敏度，貼靠在巖石R上，也即緩沖活塞130達到了使工具緊緊地靠在巖石R上的功能。因此，有必要調整施加給緩沖活塞的、來自液壓動力源的緩沖壓力，該緩沖壓力類似于施加給液力鑿巖機主體101的進給壓力，該進給壓力是通過調整鉆孔條件來進行調整的。
根據圖9所示的采用二級緩沖活塞的緩沖機構來進行討論。
如前所述，后緩沖活塞112起緩沖反作用能量Er的功能，也即吸震功能，而前緩沖活塞111所起的作用是使工具如桿104、鉆頭106等牢牢地與巖石R接觸，也即浮動功能。于是，為了順利地執(zhí)行緩沖功能和浮動功能，作用在前緩沖活塞111上的浮動力F111以及作用在后緩沖活塞112上的緩沖力F112相對于作用在液力鑿巖機主體101上的推力F101而設定，滿足關系式F111＜F101＜F112。
然而，實際上作用在液力鑿巖機主體101上的推力F101會隨著巖石的性質而變化。例如，如果巖石R是軟巖石(裂紋帶)，推力F101較小。相反，在硬巖石的情況下，推力F101較大。這種變化的推力被稱為Fv101。
另一方面，由于液壓源116是通用的，浮動力F111和緩沖力F112總是能夠保持(F112/F111)或(F112-F111)恒定。
在此，當液力鑿巖機主體101的推力Fv101變化時，浮動力F111、緩沖力F112和推力Fv101之間的關系可以為Fv101＜F111＜F112(當巖石為軟巖石時(裂紋帶)時)，或F111＜F112＜Fv101(當巖石為硬巖石時)。當Fv101＜F111＜F112成立時，在鉆頭106接觸到巖石R之后，前緩沖活塞111在接觸到后緩沖活塞112之前不會被往回推，從而可能引起浮動失效。另一方面，當F111＜F112＜Fv101成立時，由于后緩沖活塞112恒定地靠在后部臺階部分101b上，可以引起緩沖失效。因此，浮動功能和緩沖功能不能令人滿意。
另一方面，當F111＜F112＜Fv101成立時，由于作用在后緩沖活塞112上的推力小于液力鑿巖機主體101的推力，柄桿102回縮到撞擊參考位置之外。因此，當撞擊活塞107撞擊柄桿102時，撞擊活塞107的活塞速度不會變?yōu)樽畲?，從而減小了撞擊力，盡管十分需要有大的撞擊力。
甚至在采用單級緩沖活塞的浮動型的情況下，緩沖活塞130的位置是根據巖石R的性質而變化的。這種緩沖活塞在位置上的變化更多地出現在采用單級緩沖活塞的浮動型的情況下。
本發(fā)明的目的是提供一種用于液力鑿巖機的緩沖壓力控制設備，該裝置可根據鑿巖機主體的一個推力來自動地調整施加在緩沖活塞上的緩沖壓力，以便即使發(fā)生液力鑿巖機主體的推力變化的情況時也能夠令人滿意地實現緩沖功能和浮動功能。
為了實現上述目的，根據本發(fā)明的一個方面，一種液力鑿巖機包括一個對工具進行撞擊的撞擊機構；一個將推力朝著破碎目標方向傳遞給工具的傳動零件；一個緩沖活塞，該活塞在傳動零件的后側并且通過由液壓源的緩沖壓力而產生的向前推力來緩沖來自工具和傳動零件的反作用能量Er；和一個緩沖壓力控制設備，該裝置包括緩沖壓力控制設備，以便根據作用在液力鑿巖機主體上的向前推力對從液壓源加在緩沖活塞上的緩沖壓力進行控制。
該緩沖壓力控制設備自動地控制緩沖壓力，該緩沖壓力是根據液力鑿巖機的進給壓力，也即作用在液力鑿巖機上的向前推力，而由液壓源加在緩沖活塞之上的。因此，即使在液力鑿巖機上的推力變化時，仍然能夠維持緩沖活塞的緩沖功能和浮動功能有效。
從以下對優(yōu)選實施例的詳細描述和附圖中，可以對本發(fā)明進行更全面的理解。雖然這些優(yōu)選實施例不構成對本發(fā)明的限制，而僅是為了便于解釋和理解。
在附圖中圖1A、1B和1C是實施本發(fā)明的液力鑿巖機的說明示意圖，其中圖1A顯示了在鉆頭向巖石中鉆孔之前的情況，圖1B、1C顯示了由鉆頭穿過鑿巖機孔的情況；圖2是一個液力鑿巖機的緩沖機構的放大剖面圖，該液力鑿巖機采用了本發(fā)明一個所示實施例中的兩級緩沖活塞；圖3是一個系統(tǒng)示意圖，顯示了用于根據本發(fā)明的液力鑿巖機的緩沖壓力控制設備；圖4是一條顯示控制特性的曲線，它顯示了緩沖壓力與進給壓力之間的關系；圖5是一個示意圖，顯示了采用電磁閥的緩沖壓力控制設備的結構；圖6是一個示意圖，顯示了采用壓力加法和乘法液力控制閥的緩沖壓力控制設備的結構；圖7是一個顯示了采用作為本發(fā)明另一個實施例的單級緩沖活塞的液力鑿巖機的緩沖機構的放大剖面圖；圖8是一個顯示傳統(tǒng)的液力鑿巖機的基本結構的總體示意圖；圖9是采用傳統(tǒng)兩級緩沖活塞的液力鑿巖機的緩沖機構的放大剖面圖；圖10是采用傳統(tǒng)單級緩沖活塞的緩沖機構的放大剖面圖。
下面將參考附圖根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行詳細的討論。在以下的討論中，對很多具體的細節(jié)都進行了陳述，以便于對本發(fā)明進行全面的理解。不過，很明顯，對于那些熟悉本領域的人員來說，本發(fā)明也可以在沒有這些具體細節(jié)的條件下得以實施。在其它的例子中，沒有詳細顯示眾所周知的結構，以避免給本發(fā)明帶來不必要的含糊不清的意義。
圖1A、1B和1C是對采用本發(fā)明的液力鑿巖機的示例性圖解說明，其中圖1A顯示了在鉆頭向巖石中鉆孔之前的情況，圖1B、1C顯示了由鉆頭穿過鑿巖機孔的情況，圖2是一個液力鑿巖機的緩沖機構的放大剖面圖，該液力鑿巖機采用了本發(fā)明一個所示實施例中的兩級緩沖活塞，圖3是一個系統(tǒng)示意圖，顯示了用于根據本發(fā)明的液力鑿巖機的緩沖壓力控制設備，圖4是一條顯示控制特性的曲線，它顯示了緩沖壓力與進給壓力之間的關系，圖5是一個示意圖，顯示了采用電磁閥的緩沖壓力控制設備的結構，圖6是一個示意圖，顯示了采用壓力加法和乘法液力控制閥的緩沖壓力控制設備的結構。
如圖1所示，液力鑿巖機A有一根安裝在鑿巖機主體1的前端部分的柄桿2。在柄桿2的后側配置有一個用來撞擊該柄桿2的撞擊機構3。在柄桿2的前端，通過一個軸套5與連接著一個裝有鉆孔鉆頭6的桿4。鉆頭6、桿4、軸套5和柄桿2形成了一個工具。鑿巖機主體1被安裝支架7上，沿著在鉆孔方向上延伸的導向殼體8作往復運動。支架7上連接著一條由進給引擎10驅動的鏈條9。在支架7的后側，提供了一個用于液壓軟管的軟管卷筒11。
在進行巖石R的鉆孔操作時，當進給壓力從一個沒有顯示的液壓源加到進給引擎10上時，進給引擎被驅動著進行轉動，從而驅動鏈條9。對于鑿巖機主體1來說，進給力提供的向前的推力F1使鑿巖機主體1向前推進，直到鉆頭6的端部與巖石R接觸為止。
在鉆頭6的端部與巖石R接觸的情況下，由進給力提供的向前的推力F1作用在鑿巖機主體1上，與此同時，推力F1作為一個反作用力經過鉆頭6、桿4和柄桿2被傳遞到鑿巖機主體1上。
在此條件下，當柄桿2受到撞擊機構3的撞擊時，鉆頭6用撞擊能量破碎巖石R。然后，如圖1B所示，由柄桿2的轉動而使鉆頭6轉動，并且由進給壓力提供了向前的推力F1，以此執(zhí)行對巖石R的鉆孔。
另外，當柄桿2被撞擊機構3撞擊時，鉆頭6用撞擊能量Er進一步破碎巖石。然后，如圖1C所示，由柄桿2的轉動而使鉆頭6轉動，并且由進給壓力提供了向前的推力F1，以此執(zhí)行對巖石R的鉆孔。
通過重復前述的操作，對巖石R進行鉆孔作業(yè)。
另一方面，如圖2所示，在鑿巖機主體1中提供了一個夾盤驅動器14，以便經過夾盤13驅動柄桿2轉動。對于夾盤驅動器14來說，提供了一個夾盤驅動器套管15作為一個傳動零件，該套管與柄桿2的大直徑后端2a相接觸。在夾盤驅動器套管15的后側，配置了作為緩沖機構的一個前緩沖活塞16和一個后緩沖活塞17。
后緩沖活塞17是一個圓筒形的活塞，并且有一個連接其內部和外部的流體通道18。該后緩沖活塞17在鑿巖機主體1中，在一個中部臺階部分1c和一個后部臺階部分1b之間滑動。后緩沖活塞17被后緩沖活塞流體腔室19中的液壓力，也叫緩沖壓力DPpr施加了一個向前的緩沖推力F17。該緩沖力F17是由于后緩沖就流體腔室19中的緩沖壓力DPpr與壓力接受區(qū)域作用而產生的。
另一方面，前緩沖活塞16是一個前端外徑較大、后端外徑較小的圓筒形活塞。前緩沖活塞16的小直徑部分插入后緩沖活塞17中，以便在縱向上滑動。由大直徑部分限制了前緩沖活塞16在縱向上的運動范圍在鑿巖機主體1的前部臺階部分1a與后緩沖活塞17的前端面17a之間。在前緩沖活塞16的小直徑部分的外表面與后緩沖活塞17的內表面之間，確定了一個前緩沖活塞流體腔室20。通過液壓，也叫緩沖壓力DPpr的作用，將一個向前的浮動力F16施加到前緩沖活塞16上。浮動力F16是由前緩沖活塞流體腔室20中的壓力接受區(qū)域與緩沖壓力DPpr作用而產生的。
前緩沖活塞流體腔室20經流體通道18與后緩沖活塞流體腔室19連通。后緩沖活塞流體腔室19經緩沖壓力控制設備22與液壓源21連通。
如圖3所示，緩沖壓力控制設備22被設計用來根據進給壓力FFpr控制施加在前緩沖活塞16和后緩沖活塞17上的緩沖壓力DPpr，該進給壓力用于使鑿巖機主體1向前進給，也叫作用在鑿巖機主體1上的前推力F1。這樣，緩沖壓力控制設備22就自動地控制緩沖壓力DPpr與進給壓力FFpr之間的關系，從而使二者之間建立起如圖4所示的關系。
更具體地說，當進給壓力FFpr在從0(Mpa)到2.0(Mpa)的范圍時，緩沖壓力DPpr保持恒定在約4.0(Mpa)，當進給壓力FFpr在2.0(Mpa)到約10.5(Mpa)的范圍內時，緩沖壓力DPpr從約4.0(Mpa)與進給壓力FFpr的增加成比例地線性增加至約12.5(Mpa)。當進給壓力FFpr在大于或等于10.5(Mpa)的范圍內時，緩沖壓力DPpr保持恒定在約12.5(Mpa)。
在圖3所示對緩沖壓力控制設備的圖框式圖解中，對于鑿巖機A來說，一個驅動著撞擊機構3的撞擊壓力DApr、一個驅動柄桿2轉動的轉動壓力ROpr和一個使鑿巖機主體1進給的進給壓力FFpr都起作用。其中，進給壓力FFpr被輸入到緩沖壓力控制設備22中。于是，緩沖壓力控制設備22將來自液壓源21的泵壓P控制為緩沖壓力DPpr。
緩沖壓力控制設備22例如可以采用一個用如圖5所示的電磁比例控制閥的緩沖壓力控制設備22a。
用如圖5所示的采用電磁比例控制閥的緩沖壓力控制設備22a包括一個壓力傳感器23、一個算術處理裝置24、一個電磁比例控制閥25和減壓閥26，該壓力傳感器23用來檢測進給壓力FFpr，算術處理裝置24進行算術處理，以便使緩沖壓力DPpr與進給壓力FFpr之間建立起如圖4所示的關系，電磁比例控制閥25根據來自算術處理裝置24的電信號對提供給減壓閥26的液體壓力進行控制，而減壓閥26根據來自電磁比例控制閥25的液體壓力將泵壓P減小至緩沖壓力DPpr。
因此，使鑿巖機主體1向前進給的進給壓力FFpr被輸入到壓力傳感器23上，以便檢測該壓力值。該壓力傳感器23將電檢測信號輸送給算術處理裝置24。算術處理裝置24執(zhí)行壓力計算，以便在緩沖壓力DPpr與進給壓力FFpr之間建立起如圖4所示的關系，并將計算結果的電信號送給電磁比例閥25。電磁比例閥25根據來自算術處理裝置24的電信號，對提供給減壓閥26的液體壓力進行控制。減壓閥26根據來自電磁比例控制閥25的液體壓力將泵壓P減至如圖4所示的緩沖壓力DPpr。這樣，緩沖壓力DPpr相對于進給壓力FFpr被自動控制，以建立起如圖4所示的關系。
因此，由緩沖壓力DPpr與前緩沖活塞的流體腔室20的壓力接受區(qū)域所產生的浮動力F16和由緩沖壓力DPpr與后緩沖活塞的流體腔室19的壓力承受區(qū)域所產生的緩沖力F17被受到控制，以便同進給壓力FFpr，也叫作用在鑿巖機主體1上的推力建立起預定的關系。因此，浮動力F16和緩沖力F17根據作用在鑿巖機主體1上的可變推力Fv1而受到控制，這樣，它們就變成了以可變推力Fv1為參數的可變推力(Fv16，Fv17)。
在遇到軟巖石(裂紋帶)的情況下，鑿巖機主體1上的推力Fv1變得較小。相反在遇到硬巖石的情況下，推力Fv1變得較大。當作用在鑿巖機主體1上的推力Fv1較小時，浮動力Fv16和緩沖力Fv17由于是根據作用在鑿巖機主體1上的推力Fv1而受到控制的，所以它們也變得較小，從而保持這種關系Fv16＜Fv1＜Fv17。相反，當作用在鑿巖機主體1上的推力Fv1較大時，浮動力Fv16和緩沖力Fv17由于是根據作用在鑿巖機主體1上的推力而受到控制的，所以它們也變得較大，從而保持這種關系Fv16＜Fv1＜Fv17。
當撞擊機構3的撞擊活塞12撞擊柄桿2時，撞擊能量從柄桿2通過桿4傳給鉆頭6。于是，鉆頭6撞擊作為破碎目標的巖石R。此時，來自巖石R的反作用能量從巖石經桿4、柄桿2和夾盤驅動器套管15傳到前緩沖活塞16和后緩沖活塞17上。后緩沖活塞17在受到緩沖力Fv17緩沖的同時，連同前緩沖活塞16一起后縮，直到其后端面貼靠在后部臺階部分1b上為止，從而將反作用能量傳給鑿巖機主體1。
此時，緩沖力Fv17受到控制，相對于作用在鑿巖機主體1上的推力，始終保持如下關系Fv1＜Fv17。這樣，后緩沖活塞17的緩沖作用很有效。這樣，從柄桿2傳到夾盤驅動器套管15上的反作用能量由后緩沖活塞17的后縮而得到緩沖，從而對鑿巖機主體1、鉆頭6、桿4和柄桿2的損害就會很小。
由于有傳遞到鑿巖機主體1的反作用能量，鑿巖機主體1一度回縮。然而，在此之后，由于緩沖力Fv17大于施加在鑿巖機主體1上的推力Fv1，后緩沖活塞17向回推著前緩沖活塞16、夾盤驅動器套管15和柄桿2，并且在前端面17a貼靠在鑿巖機主體1的中部臺階部分1c上時，停止在撞擊參考位置上。在此條件下，等待下一次撞擊。
如前所述，浮動力Fv16和緩沖力Fv17始終與作用在鑿巖機主體1上的推力Fv1保持如下關系Fv16＜Fv1＜Fv17，在每個撞擊循環(huán)中，前緩沖活塞16和后緩沖活塞17在撞擊參考位置相接觸，如圖2所示。因此，隨著撞擊活塞12撞擊柄桿2，撞擊活塞12的活塞速度總是最大，這樣撞擊力不會減小。
在鉆頭6與巖石R之間的接觸不充分的條件下，鑿巖機主體1的推力Fv1不會充分地傳遞到巖石R上。因此，遠比推力Fv1小的反作用力從鉆頭6傳到桿4、軸套5、柄桿2、夾盤驅動器套管15和前緩沖活塞16。
此時，浮動力Fv16小于鑿巖機主體1的推力Fv1，但是大于發(fā)生于之前的反作用力，前緩沖活塞16被移動，離開后緩沖活塞17，推著夾盤驅動器套管15和柄桿2，直到鉆頭6比鑿巖機主體1的向前推進更快地接觸到巖石R，以防止空撞擊。
隨后，鑿巖機主體1由推力Fv1向前推動。浮動力Fv16相對于鑿巖機主體1的推力Fv1保持以下關系Fv16＜Fv1。因此，在鉆頭6接觸到巖石R之上后，前緩沖活塞16肯定會被推力Fv1的反作用力向后推動，直至它接觸到后緩沖活塞17。因此，可以順利地實現浮動作用。
應該注意到，作為緩沖壓力控制的裝置22可能采用例如用如圖6所示的壓力加法和乘法液壓控制閥的一種緩沖壓力控制設備22b。緩沖壓力控制設備22b包括一個第一減壓閥27、一個第二減壓閥28和一個導閥操作開關閥29，第一減壓閥27根據進給壓力FFpr控制提供給第二減壓閥28的液體壓力，第二減壓閥28根據來自第一減壓閥27的液體壓力將泵壓P減至緩沖壓力DPpr，導閥操作開關閥29配置在第二減壓閥28的減壓出口側，并且排出Dr側和第二減壓閥28側之間進行轉換。導閥操作開關閥29通常將排出Dr側與后緩沖活塞流體腔室19一側連通。當通過鑿巖機A的操作而使一個操作信號壓力Spr起作用，滑閥被轉換以便建立第二減壓閥28側與后緩沖活塞流體腔室19一側的連通。
本發(fā)明的液力鉆的緩沖機構不應限制在所顯示的結構之內，而能夠以多種方法加以改變。
例如，緩沖壓力DPpr與進給壓力FFpr建立起了如圖4所示的關系。然而，圖4所示的關系并不是必不可少的，任何滿足浮動力Fv16、緩沖力Fv17與推力Fv1之間的關系Fv16＜Fv1＜Fv17都是可行的。
另一方面，圖7是一個采用本發(fā)明所示另一實施例中單級緩沖活塞的液力鑿巖機的緩沖機構的放大剖面圖。
如圖7所示，鑿巖機主體1有夾盤驅動器14，該夾盤驅動器通過夾盤13給柄桿2施加轉動。對于夾盤驅動器14來說，安裝了作為傳動零件的夾盤驅動器套管15，該套管與柄桿2的大直徑后端2a接觸。在夾盤驅動器套管15的后側，提供了一個形成緩沖機構的緩沖活塞30。
該緩沖活塞30是一個圓筒形的活塞，在其前側有一個大直徑部分30a，在其后側有一個小直徑部分30b。頸部30c在大直徑部分30a和小直徑部分30b之間，其外徑小于小直徑部分30b的外徑。于是，緩沖活塞30被安裝在鑿巖機主體1中，以便在前部臺階部分1a和后部臺階部分1b之間沿縱向滑動。
在鑿巖機主體1的內滑動表面與緩沖活塞30的頸部30c之間，確定了一個液壓腔室31。通過液壓腔室31中的液壓向緩沖活塞30施加一個推力。于是，在液力鑿巖機主體1的內滑動表面，一個排出通道33被確定在液壓腔室31的前側，其位置距該液壓腔室有一個密封距離S1，而一個供壓通道32被確定在液壓腔室31的后端，其位置距該液壓腔室有一個密封距離S2。供壓通道32經緩沖壓力控制設備22與液壓源21連通。
對于緩沖壓力控制設備22來說，可能采用與圖5和6所示結構相類似的結構。加在緩沖活塞30的供壓通道32中的緩沖壓力DPpr是根據使鑿巖機主體1向前進給的進給壓力FFpr，也叫向前推力F1而受到控制的。
來自液壓源21的壓力流體經緩沖壓力控制設備22、供壓通道32和密封長度S2流入液壓腔室31中，并且通過密封長度S1被排到排出通道33中。此時，對應著流入和排出壓力流體之間的壓差的壓力P31產生于液壓腔室31中。液壓腔室31中的壓力P31小于來自緩沖壓力控制設備22的液壓力DPpr。即P31＜DPpr。
加在緩沖活塞30上的推力F30是由液壓腔室31的壓力接受區(qū)域與壓力P31作用的結果。在緩沖活塞30停止于撞擊參考位置(如圖7所示的位置)的條件下，加在鑿巖機主體1上的推力F30等于F1，即F30＝F1。
當緩沖活塞30從撞擊參考位置回縮時，密封長度S2減少，從而使得從液壓源21經緩沖壓力控制設備22和供壓通道32流入液壓腔室31的壓力流體的數量增加，相反，密封長度S1減少，從而使得從液壓腔室31流到排出通道33的壓力流體的數量減少。這樣，液壓腔室31中的液壓P31增加，從而使得加在緩沖活塞30上的向前推力F30也增加。
另外，當緩沖活塞30被驅動著向后退到使該緩沖活塞30的后端面30e與后部臺階部分1b接觸時，密封長度S2變?yōu)樾∮诨虻扔?。于是，所有來自緩沖壓力控制設備22的壓力流體都流入液壓腔室31中，相反，密封長度S1進一步增加，從而進一步減少了從排出通道33流出的流體數量。這樣，液壓腔室31中的液壓P31進一步增加。因此，加在緩沖活塞30上的推力F30變?yōu)樽畲蟆?br> 另一方面，當緩沖活塞30從撞擊參考位置向前時，密封長度S2增加，從而減少了從液壓源21經緩沖壓力控制設備22和供壓通道32流入液壓腔室31的壓力流體的數量，相反，密封長度S1減少，從而增加了從液壓腔室31流到排出通道33的壓力流體的數量。這樣，液壓腔室31中的液壓P31被減小，從而使得加在緩沖活塞30上的向前的推力也被減小。
當緩沖活塞30進一步向前到使該前端部分30d接觸到前部臺階部分1a時，密封長度S1變?yōu)樾∮诨虻扔?。于是，液壓腔室31和排出通道33相連通，從而進一步減小液壓腔室31中的液壓P31。因此，加在緩沖活塞30上的向前推力F30變?yōu)樽钚　?br> 加在緩沖活塞30的供壓通道32上的緩沖壓力DPpr與進給壓力FFpr，也叫作用在鑿巖機主體1上的推力F1建立起一個預定的關系。因此，緩沖活塞30的推力F30是根據作用在鑿巖機主體1上的可變化的推力Fv1而受到控制的，從而是一個以可變推力Fv1為參數的可變推力Fv30。
當巖石R為軟巖石時，作用在鑿巖機主體1上的鑿巖機的推力Fv1變小。因此，根據作用在鑿巖機主體1上的推力Fv1，緩沖活塞30的推力Fv30也變小。因此，保持了Fv1＝Fv30的關系。
當巖石R為硬巖石時，作用在鑿巖機主體1上的鑿巖機的推力Fv1變大。因此，根據作用在鑿巖機主體1上的推力Fv1，緩沖活塞30的推力也變大。因此，保持了Fv1＝Fv30的關系。
當撞擊活塞12撞擊在撞擊參考位置的柄桿2時，撞擊能量從柄桿2經桿4傳遞到鉆頭6上。于是，鉆頭6撞擊并破碎作為破碎目標的巖石。此時，一個來自巖石R的脈沖反作用能量即從鉆頭6經桿4、柄桿2和夾盤驅動器套管15傳遞到緩沖活塞30上。于是，緩沖活塞30回縮，同時由液壓腔室31中的液壓對反作用能量Er進行緩沖，以便將反作用能量Er傳遞給鑿巖機主體1。
因此，緩沖活塞30實現了對反作用能量Er的緩沖作用，也叫吸收沖擊的功能。于是，作用在緩沖活塞30上的推力Fv30成為了緩沖力。
傳遞到鑿巖機主體1上的反作用Er使得鑿巖機主體一度回縮。隨后，抵抗撞擊的反作用力減小。于是，作用在夾盤驅動器套管15上的反作用為變?yōu)閮H僅是作用在鑿巖機主體1上的推力Fv1的反作用力。另一方面，隨著緩沖活塞30的回縮，液壓腔室31中的液壓PS1增加，從而使得作用在緩沖活塞30上的向前推力Fv30大于加在鑿巖機主體1上的推力Fv1的反作用力。因此，緩沖活塞30向回推動夾盤驅動器套管15和柄桿2，直到達到撞擊參考位置。于是，作用在緩沖活塞30上的推力Fv30等于作用在鑿巖機主體上的推力的反作用力，從而使緩沖活塞30停止。
在此期間，通過進給機構使鑿巖機主體1向前進給了一次撞擊中破碎巖石R的破碎長度，從而使鉆頭6與巖石R相接觸。當鉆頭6與巖石R接觸時，鑿巖機主體1的推力Fv1作為反作用力從鉆頭6被傳遞到緩沖活塞30上。緩沖活塞30保持在向前的推力Fv30與鑿巖機主體1的推力Fv1相等的位置，也叫撞擊參考位置上，以便等待下一次撞擊。因此，作用在緩沖活塞30上的推力Fv30被作為了浮動力。
由上所述，采用根據本發(fā)明的液力鑿巖機的緩沖壓力控制設備，因為該緩沖壓力控制設備控制了從液壓源施加到緩沖活塞上的緩沖壓力，所以加在緩沖活塞上的緩沖壓力可以由緩沖壓力控制設備根據鑿巖機主體的推力而自動地調整。這樣，即使當液力鑿巖機的推力變化時，也能使浮動功能和緩沖功能充分有效。
雖然對本發(fā)明的典型實施例進行了描述和圖解，但應該理解的是對于熟悉本領域的技術人員來說，可以在不脫離本發(fā)明的本質和范圍的前提下對其進行前述和其它各種改變、省略和添加。因此，本發(fā)明不應該理解為僅限于以上所陳述的具體實施例中，而是包括了所有能夠在擁有和等價于所附權利要求中所陳述特征的范圍內的實施例。
權利要求
1.在一個液力鑿巖機中包括一個對工具進行撞擊的撞擊機構；一個將推力朝著破碎目標方向傳遞給所說工具的傳動零件；一個緩沖活塞，該活塞在所說傳動零件的后側并且通過由液壓源的緩沖壓力而產生的所說向前推力來緩沖來自所說工具和所說傳動零件的反作用能量；和一個緩沖壓力控制設備，該裝置包括緩沖壓力控制裝置，以便根據作用在液力鑿巖機上的向前推力對從所說液壓源加在所說緩沖活塞上的所說緩沖壓力進行控制。
全文摘要
一種用于液力鑿巖機的緩沖壓力控制設備,可以在液力鑿巖機上的推力變化時,根據鑿巖機主體上的推力自動地調整施加在緩沖活塞上的緩沖壓力,從而保證緩沖功能和浮動功能有效。該緩沖控制裝置具有緩沖壓力控制設備,用來根據作用在液力鑿巖機主體1上的向前的推力(F1),對從液壓源(21)加到緩沖活塞(16,17)上的緩沖壓力(DPpr)進行控制。
文檔編號B25D17/24GK1327119SQ0111149
公開日2001年12月19日 申請日期2001年3月15日 優(yōu)先權日2000年6月1日
發(fā)明者金子勉 申請人:古河機械金屬株式會社