KR100622866B1 - 항타기의 유압시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유압시스템은 램을 상승시키는 유압실린더와, 오일탱크의 작동유를 펌핑하는 유압펌프와; 유압펌프의 작동유를 유압실린더의 하실에 공급하여 램을 상승시키는 메인라인과; 유압실린더의 하실의 작동유를 오일탱크로 배출시켜 램의 자유낙하를 허용하는 드레인라인과; 메인라인을 개폐하도록 설치되며, 메인라인에서 분지되는 파이롯트라인의 파이롯트 압력에 의해 메인라인을 상시 차단하는 제 1로직밸브와; 드레인라인을 개폐하도록 설치되며, 드레인라인을 개방하는 방향으로 상시 운동가능한 제 2로직밸브와; 인가되는 전원에 의해 작동위치로 절환되며, 작동위치에서 제 1로직밸브를 가압하는 파이롯트 압력을 드레인시켜 메인라인을 개방시킴과 동시에 제 2로직밸브에 메인라인의 파이롯트 압력을 공급하여 드레인라인을 차단시키는 솔레노이드 밸브와; 램이 하강하면 솔레노이드 밸브에 전원을 인가하고, 램이 상승하면 솔레노이드 밸브에 인가된 전원을 차단하는 콘트롤수단과; 메인라인을 따라 압송되는 작동유를 축압하며, 메인라인의 개방시 축압된 작동유를 방출하여 유압실린더의 하실에 유입시키는 고압어큐물레이터 및 유압실린더의 상실에서 배출되는 작동유를 축압하며, 램의 하강시 축압된 작동유를 방출하여 유압실린더의 상실에 발생하는 부압을 해소하면서 동시에 램의 하강을 가속시키는 저압어큐물레이터를 포함한다.

Description

항타기의 유압시스템{HYDRAULIC SYSTEM IN PILE DRIVING HAMMER}

도 1은 종래의 항타기의 유압시스템을 나타내는 유압회로도,

도 2는 본 발명에 따른 항타기의 유압시스템의 구성을 나타내는 유압회로도,

도 3a와 도 3b는 본 발명 따른 유압시스템의 작동을 나타내는 작동도들이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

100: 유압실린더 100a: 상실

100b: 하실 100c: 바이패스라인

102: 인너실린더 104: 아웃터실린더

110: 유압펌프 112: 메인라인

112a: 제 1파이롯트라인 114: 드레인라인

114a: 제 2파이롯트라인 116: 연결라인

116: 제 1저압어큐물레이터 118: 연통라인

120: 릴리프 밸브 120a: 제 1수압부

120b: 제 2수압부 122: 고압어큐물레이터

130: 제 1로직밸브 136: 포핏

136a: 제 1수압부 136b: 제 2수압부

140: 제 2로직밸브 146: 포핏

146a: 제 1수압부 146b: 제 2수압부

150: 솔레노이드 밸브 160: 제 2저압어큐물레이터

162: 제 3로직밸브 166: 포핏

166a: 제 1수압부 166b: 제 2수압부

170: 분지라인 172: 체크밸브

180: 오리피스 182: 솔레노이드 밸브

190: 드레인밸브 200: 감지센서

210: 콘트롤러

본 발명은 항타기의 유압시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파일을 지반에 때려 박는 항타기의 유압시스템에 관한 것이다.

항타기는 고중량의 램을 하부로 낙하시킴으로써 하부에 배치된 파일을 지반에 때려 박는 장치이다. 이러한 항타기는 도 1에 도시된 바와 같이 유압실린더(10)와, 유압실린더(10)의 피스톤 로드(12)에 설치되는 램(R)을 구비하는 것으로, 유압실린더(10)로써 고중량의 램을 상부로 상승시킨 다음, 상승된 고중량의 램(R)을 하부로 자유 낙하시킴으로써 하부에 배치된 파일(P)을 타격하도록 구성된다.

한편, 항타기는 유압실린더(10)를 제어하기 위한 유압시스템을 구비한다. 유압시스템은 유압펌프(20)를 갖는다. 유압펌프(20)는 오일탱크(T)의 작동유를 흡입 하여 고압으로 토출한다.

그리고 유압시스템은 유압펌프(20)와 유압실린더(10)의 하실(10a)을 연결하는 메인라인(22)과, 유압실린더(10)의 하실(10a)과 오일탱크(T)를 연결하는 드레인라인(24)과, 유압실린더(10)의 상실(10b)과 드레인라인(24)을 연결하는 연결라인 (26)을 갖는다.

메인라인(22)은 유압펌프(20)로부터 토출되는 고압의 작동유를 유압실린더 (10)의 하실(10a)로 압송한다. 드레인라인(24)은 유압실린더(10)의 하실(10a)로부터 배출되는 작동유를 오일탱크(T)로 드레인시킨다. 연결라인(26)은 유압실린더 (10)의 상실(10b)로부터 배출되는 작동유를 드레인라인(24)으로 드레인시킨다. 여기서, 메인라인(22)과 드레인라인(24)은 연통라인(28)에 의해 서로 연통되며, 연통라인(28)에는 릴리프 밸브(28a)가 설치된다. 릴리프 밸브(28a)는 메인라인(22)의 작동유가 설정된 압력 이상이 되면, 자동적으로 개방되어 메인라인(22)의 작동유를 오일탱크(T)로 드레인시킨다.

한편, 메인라인(22)상에는 고압어큐물레이터(30)가 설치되며, 드레인라인 (24)상에는 저압어큐물레이터(32)가 설치된다. 고압어물레이터(30)는 메인라인(22)을 따라 압송되는 고압의 작동유를 축압한다. 저압어뮤물레이터(32)는 연결라인 (26)을 따라 배출되는 저압의 작동유를 축압한다.

그리고 메인라인(22)과 드레인라인(24)에는 스풀밸브(40)가 설치된다. 스풀밸브(40)는 파이롯트 제어식 밸브로서, 제 1위치("A")에서 메인라인(22)은 차단하고 드레인라인(24)은 개방하며, 제 2위치("B")에서 메인라인(22)은 개방하고 드레 인라인(24)은 차단한다. 특히, 제 2위치("B")에서 메인라인(22)을 개방함으로써 메인라인(22)의 작동유가 유압실린더(10)의 하실(10a)에 공급될 수 있게 하며, 따라서 피스톤 로드(12)에 장착된 램(R)을 상부로 상승시킨다. 그리고 제 1위치("A")에서 드레인라인(24)을 개방함으로써 유압실린더(10)의 하실(10a)의 작동유를 배출시키며, 따라서 피스톤 로드(10)에 장착된 램(R)이 자중에 의해 하부로 자유낙하 할 수 있게 한다.

여기서, 스풀밸브(40)는 메인라인(22)에서 분지되는 제 1파이롯트라인(42)의 파이롯트 압력에 의해 제 1위치("A")로 가압된 상태이며, 따라서 제 1위치("A")에 절환된 상태가 된다. 한편, 제 1파이롯트라인(42)은 스풀밸브(40)의 제 1수압부 (40a)와 연결되며, 따라서 제 1파이롯트라인(42)의 파이롯트 압력은 스풀밸브(40)의 제 1수압부(40a)를 가압한다.

다시, 도 1을 참조하면, 유압시스템은 메인라인(22)으로부터 분지되어 스풀밸브(40)의 제 2수압부(40b)와 연결되는 제 2파이롯트라인(44)을 구비하며, 제 2파이롯트라인(44)에는 파이롯트 어큐물레이터(46)와, 솔레노이드 밸브(48)가 차례로 설치된다.

파이롯트 어큐물레이터(46)는 메인라인(22)을 따라 압송되는 작동유를 축압한다. 솔레노이드 밸브(48)는 인가되는 전원에 의해 작동되는 밸브로서, 전원이 인가되면, 제 2파이롯트라인(44)을 개방하며, 따라서 파이롯트 어큐물레이터(46)에 축압된 작동유가 스풀밸브(40)의 제 2수압부(40b)를 가압할 수 있게 한다. 특히, 제 2수압부(40b)를 가압하게 함으로써 상기 스풀밸브(40)가 제 2위치("B")로 절환 될 수 있게 하며, 따라서 메인라인(22)의 작동유가 유압실린더(10)의 하실(10a)에 유입되어 램(R)을 상승시킬 수 있게 한다.

그리고 유압시스템은, 램(R)이 자유낙하하여 하강되는 것을 감지하는 감지센서(50)와, 감지된 신호에 따라 솔레노이드 밸브(48)를 작동시키는 콘트롤러(52)를 구비한다. 특히, 콘트롤러(52)는 램(R)이 하강함에 따라 소정의 시간차를 두고 솔레노이드 밸브(48)에 전원을 인가함으로써 하강한 램(R)을 다시 상승시키며, 램(R)이 상승되면, 솔레노이드 밸브(48)에 인가된 전원을 차단하여 램(R)의 자유낙하를 허용하는 역할을 한다.

다음으로, 이러한 구성에 따른 종래의 유압시스템의 작동을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 초기상태에서 램(R)이 상승되는 경우를 살펴본다. 이에 따르면, 시스템을 작동시킨다. 그러면, 유압펌프(20)가 작동되고, 유압펌프(20)가 작동됨에 따라 고압의 작동유가 토출되기 시작한다.

한편, 토출되는 작동유는 대부분이 연통라인(28)과 드레인라인(24)을 거쳐 오일탱크(T)로 드레인되며, 그 일부분은 메인라인(22)으로 도입된다. 이때, 메인라인(22)으로 도입된 작동유의 일부는 고압어큐물레이터(30)에 축압되고, 일부는 제 1파이롯트라인(42)으로 유입되며, 일부는 제 2파이롯트라인(44)으로 유입된다. 특히, 제 1파이롯트라인(42)으로 유입된 작동유는 스풀밸브(40)의 제 1수압부(40a)를 가압하여 스풀밸브(40)를 제 1위치("A")에 배치시키고, 제 2파이롯트라인(44)으로 유입된 작동유는 파이롯트 어큐물레이터(46)에 축압된다.

그리고, 이와 같은 상태에서, 램(R)을 상승시키고자 도시하지 않은 작동스위 치를 온(ON)시킨다. 그러면, 솔레노이드 밸브(48)에 전원이 인가되고, 전원이 인가됨에 따라 솔레노이드 밸브(40)는 작동위치로 절환되면서 제 2파이롯트라인(44)을 개방하게 된다.

한편, 제 2파이롯트라인(44)을 개방함에 따라 파이롯트 어큐물레이터(46)에 축압된 작동유는 순간적으로 방출되면서 스풀밸브(40)의 제 2수압부(40b)를 가압하고, 제 2수압부(40b)를 가압함에 따라 스풀밸브(40)는 제 1위치("A")에서 제 2위치 ("B")로 절환되면서 메인라인(22)을 개방하며, 메인라인(22)을 개방함에 따라 메인라인(22)의 작동유는 유압실린더(10)의 하실(10a)로 유입되면서 유압실린더(10)를 수축시키게 된다.

결국, 유압실린더(10)가 수축됨에 따라 피스톤 로드(10)에 설치된 램(R)은 상부로 상승된다. 여기서, 메인라인(22)이 개방됨에 따라 고압어큐물레이터(30)에 축압되어 있던 고압의 작동유는 순간적으로 방출되며, 순간적으로 방출되는 고압의 작동유는 유압실린더(10)의 하실(10a)에 유입되면서 램(R)의 상승을 돕는다. 한편, 유압실린더(10)가 수축되면, 유압실린더(10)의 상실(10b)이 압축되는데, 이때, 압축되는 상실(10b)의 작동유는 연결라인(26)을 통해 드레인라인(24)으로 배출되며, 그 일부분은 저압어큐물레이터(32)에 저장된다.

그리고 램(R)의 상승이 완료되면, 솔레노이드 밸브(48)에 인가된 전원이 차단되고, 인가된 전원이 차단됨에 따라 솔레노이드 밸브(48)는 원위치로 복귀하면서 제 2파이롯트라인(44)을 차단하며, 제 2파이롯트라인(44)을 차단함에 따라 스풀밸브(40)의 제 2수압부(40b)를 가압하고 있던 파이롯트 압력은 해소된다.

결국, 제 2파이롯트라인(44)의 파이롯트 압력이 해소됨에 따라 스풀밸브(40)는 제 2위치("B")에서 제 1위치("A")로 복귀하며, 스풀밸브(40)가 제 1위치("A")로 복귀함에 따라 메인라인(22)은 차단되고 드레인라인(24)은 개방된다.

한편, 드레인라인(24)이 개방됨에 따라 유압실린더(10) 하실(10a)의 작동유는 배출가능한 상태가 되며, 따라서 피스톤 로드(12)에 장착된 램(R)의 자유낙하를 허용하게 된다. 결과적으로, 자유낙하가 허용된 램(R)은 하부로 하강하면서 하부에 배치된 파일(P)을 타격하며, 따라서 파일(P)을 지반에 때려 박게 된다. 여기서, 램(R)이 하강함에 따라 유압실린더(10)의 상실(10b)에는 부압이 발생되는데, 발생된 부압은 저압어큐물레이터(32)에서 공급되는 작동유에 의해 해소된다.

그리고 램(R)이 하강하여 파일(P)의 타격이 완료되면, 감지센서(50)가 이를 감지하고, 감지된 신호를 콘트롤러(52)에 입력시킨다. 그리고 감지신호가 입력되면, 콘트롤러(52)는 소정의 시간차를 두고서 다시 솔레노이드 밸브(48)에 전원을 인가하며, 따라서 램(R)의 상승작용이 다시 시작되는 것이다.

결과적으로, 상기와 같은 동작이 계속적으로 반복됨에 따라 램(R)의 상,하 운동은 연속적으로 진행되며, 이에 따라 하부에 배치된 파일(P)을 연속적으로 타격하면서 지반에 때려 박게되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 유압시스템은, 그 구성이 매우 복잡하여 많은 제작비용이 소요될 뿐만 아니라 고장이 잦은 문제점이 있다. 특히, 고장이 잦음에 따라 많은 유지, 보수 비용이 소요되는 문제점도 있다.

또한, 종래의 유압시스템은, 유압실린더(10)를 직접적으로 제어하기 위한 스풀밸브(40)가 파이롯트 제어방식이기 때문에 응답속도가 느리다는 단점이 있다. 이같은 단점은 유압실린더(10)의 제어속도를 지연시키므로, 램(R)의 상,하 운동속도를 지연시키는 원인이 되며, 이에 따라 작업효율을 떨어뜨리는 문제점을 발생시킨다.

또한, 종래의 유압시스템은, 솔레노이드 밸브(48)와 스풀밸브(40)가 절환되는 과정에서 발생되는 작동유의 서지압력 때문에 각 유압라인 및 밸브가 심하게 진동하는 문제점이 있다.

즉, 솔레노이드 밸브(48)와 스풀밸브(40)는, 고압이 작용하는 메인라인(22)과 파이롯트라인(44)을 순간적으로 차단하거나 개방하므로, 메인라인(22)과 파이롯트라인(44)을 따라 흐르는 작동유는 순간적으로 서지압력이 발생된다. 이렇게 발생된 작동유의 서지압력은 각 유압라인 및 밸브를 진동케 하는 것이다. 각 유압라인 및 밸브에 발생하는 진동은 시스템의 수명을 저하시키는 원인이 된다.

또한, 종래의 유압시스템은, 메인라인(22)이 개방되더라도, 유압펌프(20)로부터 토출된 작동유가 일부분 릴리프 밸브(28a)를 통해 오일탱크(T)로 드레인되는 단점이 있다.

즉, 스풀밸브(40)가 제 2위치("B")로 절환되어 메인라인(22)이 개방되더라도, 유압펌프(20)로부터 토출된 고압의 작동유는 릴리프 밸브(28a)를 통해 조금씩 오일탱크(T)로 누유되는 것이다. 이 같은 단점은 작동유의 손실을 가져오는 결과를 초래하고, 결과적으로 시스템의 작동효율을 저하시키는 문제를 발생시킨다.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 간단한 구성을 가지면서 동시에 고장이 적은 항타기의 유압시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유압실린더의 응답속도를 빠르게 함으로써 램의 상,하 운동속도를 증대시킬 수 있는 항타기의 유압시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 램의 상,하 운동속도를 증대시킴으로써 작업효율을 향상시킬 수 있는 항타기의 유압시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 각 유압라인을 따라 흐르는 작동유에 서지압력이 발생되지 않게 함으로써 서지압력으로 인한 진동 및 충격을 사전에 방지할 수 있는 항타기의 유압시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 메인라인이 개방될 경우에는, 유압펌프의 작동유가 오일탱크로 드레인되는 것을 방지하여 작동유의 손실을 방지하는 항타기의 유압시스템을 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 항타기의 유압시스템은, 램을 상승시키는 유압실린더를 포함하는 항타기의 유압시스템에 있어서, 오일탱크의 작동유를 펌핑하는 유압펌프와; 상기 유압펌프로부터 토출되는 작동유를 상기 유압실린더의 하실에 공급하여 상기 램을 상승시키는 메인라인과; 상기 유압실린더의 하실로부터 배출되는 작동유를 상기 오일탱크로 배출시켜 상기 램의 자유낙하를 허용하는 드레인라인과; 상기 메인라인을 개폐하도록 설치되며, 상기 메인라인에서 분지되는 파이롯트라인의 파이롯트 압력에 의해 상기 메인라인을 상시 차단하는 제 1로직밸브와; 상기 드레인라인을 개폐하도록 설치되며, 상기 드레인라인을 개방하는 방향으로 상시 운동가능한 제 2로직밸브와; 인가되는 전원에 의해 작동위치로 절환되며, 작동위치에서 상기 제 1로직밸브를 가압하는 파이롯트 압력을 드레인시켜 상기 메인라인을 개방시킴과 동시에 상기 제 2로직밸브에 상기 메인라인의 파이롯트 압력을 공급하여 상기 드레인라인을 차단시키는 솔레노이드 밸브와; 상기 램이 하강하면 상기 솔레노이드 밸브에 전원을 인가하고, 상기 램이 상승하면 상기 솔레노이드 밸브에 인가된 전원을 차단하도록 제어하는 콘트롤수단과; 상기 메인라인을 따라 압송되는 작동유를 축압하며, 상기 메인라인의 개방시 축압된 작동유를 방출하여 상기 유압실린더의 하실에 유입시키는 고압어큐물레이터와; 상기 램의 상승시 상기 유압실린더 상실의 작동유를 배출시키도록 상기 상실과 상기 드레인라인을 연결하는 연결라인과; 상기 연결라인을 따라 배출되는 작동유를 축압하며, 상기 램의 하강시 축압된 작동유를 방출하여 상기 유압실린더의 상실에 발생하는 부압을 해소하면서 동시에 램의 하강을 가속시키는 제 1저압어큐물레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 항타기의 유압시스템의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유압시스템은, 유압실린더(100)를 갖는다. 유압실린더(100)는 인너실린더(102)와, 인너실린더(102)의 둘레에 간격을 두고 설치되는 아웃터실린더(104) 그리고 인너실린더(102)를 따라 상,하 운동가 능하게 설치되는 피스톤(106)과, 피스톤(106)으로부터 하방으로 뻗어 있는 피스톤 로드(108)로 구성된다. 특히, 피스톤 로드(108)의 단부에는 램(R)이 고정적으로 설치된다. 여기서, 인너실린더(102)와 아웃터실린더(104)의 사이에는 통로(109)가 형성되며, 이 통로(109)는 인너실린더(102)에 형성된 상실(100a)과 연통되도록 구성된다.

그리고 본 발명의 유압시스템은, 유압펌프(110)를 갖는다. 유압펌프(110)는 내연기관 등과 같은 동력원(110a)에 의해 구동되며, 오일탱크(T)의 작동유를 흡입하여 고압으로 토출한다.

또한, 본 발명의 유압시스템은, 유압펌프(110)와 유압실린더(100)의 하실 (100b)을 연결하는 메인라인(112)과, 유압실린더(100)의 하실(100b)과 오일탱크(T)를 연결하는 드레인라인(114)과, 유압실린더(100)의 상실(100a)과 드레인라인(114)을 연결하는 연결라인(116)을 갖는다.

메인라인(11)은 유압펌프(110)로부터 토출되는 고압의 작동유를 유압실린더 (100)의 하실(100b)로 압송한다. 드레인라인(114)은 유압실린더(100)의 하실(100b)로부터 배출되는 작동유를 오일탱크(T)로 드레인시킨다. 연결라인(116)은 유압실린더(100)의 상실(100a)로부터 배출되는 작동유를 드레인라인(114)으로 드레인시킨다.

한편, 메인라인(112)과 드레인라인(114)은 연통라인(118)에 의해 서로 연통되며, 연통라인(118)에는 릴리프 밸브(120)가 설치된다. 릴리프 밸브(120)는 제 1수압부(120a)와 제 2수압부(120b)를 갖는 포핏식 밸브로서, 제 1수압부(120a)를 가 압하는 메인라인(112)의 작동유가 설정압력 이상이 되면, 자동적으로 개방되어 메인라인(112)의 작동유를 오일탱크(T)로 드레인시킨다.

다시, 도 2를 참조하면, 메인라인(112)상에는 고압어큐물레이터(122)와 제 1로직밸브(130)가 설치된다. 고압어큐물레이터(122)는 메인라인(112)을 따라 압송되는 고압의 작동유를 일시적으로 축압하는 것으로, 메인라인(112)이 개방되었을 때, 축압된 작동유를 방출하여 유압실린더(100)의 하실(100b)에 유입시킨다.

제 1로직밸브(130)는 메인라인(112)을 개폐하는 밸브로서, 메인라인(112)의 작동유를 도입하는 제 1포트(132)와, 도입된 작동유를 고압어큐물레이터(122)로 도입시키는 제 2포트(134), 그리고 메인라인(112)의 작동유와 고압어큐물레이터(122)의 작동유를 유압실린더(100)의 하실(100b)로 도입시키는 제 3포트(135) 및 제 3포트(135)를 개방하거나 차단하는 포핏(136)으로 구성된다. 특히, 포핏(136)은 제 1포트(132)로 도입된 작동유에 의해 가압되는 제 1수압부(136a)와, 메인라인(112)으로부터 분지되는 제 1파이롯트라인(112a)의 파이롯트 압력에 의해 가압되는 제 2수압부(136b)를 갖는 것으로, 제 1수압부(136a)를 가압하는 작동유에 의해 제 3포트(135)를 개방하거나 또는 제 2수압부(136b)를 가압하는 파이롯트 압력에 의해 제 3포트(135)를 차단한다.

이러한 제 1로직밸브(130)는, 제 1포트(132)로 유입되는 작동유가 제 1수압부(136a)를 가압함으로써 제 3포트(135)를 개방하고, 따라서 메인라인(112)의 작동유가 유압실린더(100)의 하실(100b)에 공급될 수 있게 하며, 이에 따라 피스톤 로드(108)에 장착된 램(R)을 상부로 상승시킨다.

한편, 제 1로직밸브(130)는 제 1파이롯트라인(112a)의 파이롯트 압력이 포핏 (136)의 제 2수압부(136b)를 가압하므로, 평소 제 3포트(135)를 차단한 상태이며, 따라서 메인라인(112)을 상시 차단한다.

다시, 도 2를 참조하면, 연결라인(116)상에는 제 1저압어큐물레이터(116a)가 설치되며, 연결라인(116)과 드레인라인(114)의 합유(合油) 지점에는 제 2로직밸브 (140)가 설치된다.

제 1저압어큐물레이터(116a)는 연결라인(116)을 따라 배출되는 작동유를 일시적으로 축압하는 것으로, 램(R)이 하강하여 유압실린더(100)의 상실(100a)에 부압이 형성되었을 경우, 축압된 작동유를 방출하여 상실(100a)에 형성된 부압을 해소시킨다. 또한, 축압된 작동유를 순간적으로 방출함으로써 피스톤(106)의 하강을 도와주며, 따라서 램(R)의 하강속도를 가속시킨다.

제 2로직밸브(140)는 드레인라인(114)을 개폐하는 밸브로서, 유압실린더 (100)의 하실(100b)로부터 배출되는 작동유를 도입하는 제 1포트(142)와, 연결라인 (116)으로부터 배출되는 작동유를 도입하는 제 2포트(144) 그리고 제 1포트(142)와 제 2포트(144)로 도입된 작동유를 드레인라인(114)으로 배출하는 제 3포트(145)와, 제 1포트(142)를 개방하거나 차단하는 포핏(146)으로 구성된다. 특히, 포핏(146)은 제 1수압부(146a)와 제 2수압부(146b)를 갖춘 것으로, 제 1포트(142)로 도입되어 제 1수압부(146a)를 가압하는 작동유에 의해 제 1포트(142)를 개방하도록 구성된다.

이러한 제 2로직밸브(140)는 유압실린더(100)의 하실(100b)로부터 배출되는 작동유에 의해 제 1포트(142)를 개방함으로써 유압실린더(100) 하실(100b)의 작동유를 드레인시키며, 따라서 피스톤 로드(108)에 장착된 램(R)이 자중에 의해 하부로 자유낙하 할 수 있게 한다.

한편, 포핏(146)의 제 2수압부(146b)는 제 2파이롯트라인(114a)에 의해 드레인라인(114)과 연결되어 있다. 따라서, 포핏(146)은 평소 제 1포트(142)를 개방할 수 있는 방향으로 운동이 가능하며, 이에 따라 드레인라인(114)을 상시 개방하는 상태가 된다.

다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 유압시스템은, 제 1파이롯트라인(112a)과 제 2파이롯트라인(114a)에 설치되는 솔레노이드 밸브(150)를 구비한다.

솔레노이드 밸브(150)는, 인가되는 전원에 의해 작동되는 2위치식 밸브로서, 전원인 인가되면, 작동위치("X")로 절환되면서 제 1로직밸브(130)의 제 2수압부 (136b)와 드레인라인(114)을 연통시키고, 동시에 제 2로직밸브(140)의 제 2수압부 (146b)와 메인라인(112)을 서로 연통시킨다.

특히, 제 1로직밸브(130)의 제 2수압부(136b)와 드레인라인(114)을 연통시킴으로써 제 2수압부(136b)를 가압하던 파이롯트 압력이 해소될 수 있게 하며, 따라서 포핏(136)으로 하여금 제 3포트(135)를 개방하여 메인라인(112)을 개방할 수 있게 한다. 그리고 제 2로직밸브(140)의 제 2수압부(146b)와 메인라인(112)을 연통시킴으로써 메인라인(112)의 작동유가 포핏(146)의 제 2수압부(146b)를 가압할 수 있게 하며, 따라서 포핏(146)으로 하여금 제 1포트(142)를 차단하여 드레인라인(114)을 차단할 수 있게 한다.

결과적으로, 이러한 구성의 솔레노이드 밸브(150)에 의하면, 인가되는 전원에 의해 메인라인(112)을 개방하고 동시에 드레인라인(114)을 차단함으로써 메인라인(112)의 작동유가 유압실린더(100)의 하실(100b)로 공급될 수 있게 하며, 이에 따라 유압실린더(100)를 수축시켜 피스톤 로드(108)에 장착된 램(R)을 상부로 상승시킬 수 있게 한다.

또한, 인가된 전원이 차단되면, 메인라인(112)을 차단하고 동시에 드레인라인(114)을 개방함으로써 유압실린더(100)로의 작동유 공급을 중단시킴과 동시에 유압실린더(100)로부터의 작동유 배출을 허용하며, 이에 따라 피스톤 로드(108)에 장착된 램(R)의 자유낙하를 허용하는 것이다.

다시, 도 2을 참조하면, 본 발명의 유압시스템은, 유압실린더(100)의 상실 (100a)과 연결되는 제 2저압어큐물레이터(160)를 구비한다. 제 2저압어큐물레이터 (160)는 상실(100a)로부터 배출되는 작동유를 일시적으로 축압하는 것으로, 상술한 제 1저압어큐물레이터(116a)와 마찬가지로, 램(R)이 하강하여 유압실린더(100)의 상실(100a)에 부압이 형성되었을 경우, 축압된 작동유를 방출하여 상실(100a)에 형성된 부압을 해소시킨다. 또한, 축압된 작동유를 순간적으로 방출함으로써 피스톤 (106)의 하강을 도우며, 따라서 램(R)의 하강속도를 가속시킨다.

이러한 제 2저압어큐물레이터(160)는 제 1저압어큐물레이터(116a)와 함께 상실(100a)에 형성된 부압을 해소하므로, 램(R)이 원활하게 자유낙하운동할 수 있도록 한다. 또한, 축압된 작동유를 순간적으로 방출하여 램(R)의 하강속도를 가속시킴으로써 파일(P)에 대한 램(R)의 타격력을 증대시킨다. 실험결과, 제 2저압어큐물 레이터(160)와 제 1저압어큐물레이터(116a)의 작동유 방출로 인해 파일(P)에 대한 램(R)의 타격력이 대략 15% 내지 20%정도 증가되는 것으로 나타났다.

그리고 본 발명의 유압시스템은, 유압실린더(100)의 하실(100b)과 상실 (100a)을 연결하는 바이패스라인(100c)과, 이 바이패스라인(100c)에 설치되는 제 3로직밸브(162)를 구비한다.

제 3로직밸브(162)는 유압실린더(100) 하실(100b)의 작동유를 유압실린더 (100)의 상실(100a)로 바이패스하는 것으로, 유압실린더(100)의 하실(100b)로부터 배출되는 작동유를 도입하는 제 1포트(164)와, 도입된 작동유를 유압실린더(100)의 상실(100a)로 도입시키는 제 2포트(165) 그리고 제 1포트(164)를 개방하거나 차단하는 포핏(166)으로 구성된다. 특히, 포핏(166)은 제 1수압부(166a)와 제 2수압부 (166b)를 갖춘 것으로, 제 1포트(164)로 도입되어 제 1수압부(166a)를 가압하는 작동유에 의해 제 1포트(164)를 개방하도록 구성된다.

이러한 구성의 제 3로직밸브(162)에 의하면, 램(R)이 하강함에 따라 압축된 유압실린더(100) 하실(100b)의 작동유를 유압실린더(100) 상실(100a)로 바이패스 함으로써 상실(100a)에 형성된 부압을 해소시킨다. 특히, 제 1 및 제 2저압어큐물레이터(160)와 함께 상실(100a)에 형성된 부압을 해소시킴으로써 램(R)이 원활하게 자유낙하운동할 수 있게 한다.

여기서, 포핏(166)의 제 2수납부(166b)는 제 2파이롯트라인(114a)과 연통되며, 따라서 드레인라인(114)과 연결되어 있다. 따라서, 포핏(166)은 평소 제 1포트 (164)를 개방할 수 있는 방향으로 운동이 가능하여 하실(100b)의 작동유가 상실 (100a)로 바이패스될 수 있게 한다. 또한, 제 2파이롯트라인(114a)과 연통되는 포핏(166)은, 솔레노이드 밸브(150)가 작동위치("X")로 절환되면, 메인라인(112)의 파이롯트 압력을 공급받아 상기 바이패스라인(100c)을 차단한다.

다시, 도 2를 살펴보면, 본 발명의 유압시스템은 드레인라인(114)으로부터 분지되는 분지라인(170)을 구비하며, 이 분지라인(170)에는 체크밸브(172)가 설치된다.

분지라인(170)은, 드레인라인(114)의 말단에 설치된 오일쿨러(174)가 막힐 경우, 드레인라인(114)을 따라 흐르는 작동유를 바이패스하여 오일탱크(T)로 드레인시킨다. 체크밸브(172)는 스프링 복귀식 밸브로서, 설정된 압력 이상이 되면, 분지라인(170)을 개방시켜 분지라인(170)으로 도입된 작동유가 오일탱크(T)로 드레인 될 수 있게 한다.

그리고 본 발명의 유압시스템은, 메인라인(112)이 개방될 경우, 유압펌프 (110)로부터 토출되는 작동유가 릴리프 밸브(120)를 통해 오일탱크(T)로 누유되는 것을 방지하는 뉴유 방지수단이 설치된다.

누유 방지수단은, 릴리프 밸브(120)의 포핏(120c)에 형성되며, 메인라인 (112)의 작동유가 포핏(120c)의 제 2수압부(120b)로 도입될 수 있도록 메인라인 (112)과 제 2수압부(120b)를 연통시키는 오리피스(180)와, 메인라인(112)이 제 1로직밸브(130)에 의해 차단될 경우에는 제 2수압부(120b)로 도입된 메인라인(112)의 작동유를 드레인라인(114)으로 드레인시켜 포핏(120c)의 운동을 원활하게 하고, 메인라인(112)이 개방될 경우에는 제 2수압부(120b)로 도입된 메인라인(112)의 작동 유를 차단하여 포핏(120c)의 운동을 제한하는 솔레노이드 밸브(182)로 구성된다.

이러한 누유 방지수단에 의하면, 메인라인(112)이 제 1로직밸브(130)에 의해 차단될 경우에는, 릴리프 밸브(120)의 작동을 허용함으로써 유압펌프(110)로부터 토출되는 작동유가 원활하게 오일탱크(T)로 드레인될 수 있게 한다. 그리고 메인라인(112)이 제 1로직밸브(130)에 의해 개방될 경우에는, 릴리프 밸브(120)의 작동을 제한함으로써 유압펌프(110)로부터 토출되는 작동유의 대부분이 메인라인(112)을 거쳐 유압실린더(100)로 도입될 수 있게 한다.

한편, 본 발명의 유압시스템은, 누유 방지수단이 작동된 상태에서, 즉, 릴리프 밸브(120)의 작동이 제한된 상태에서, 자칫 메인라인(112)이 막힐 경우, 유압펌프(110)로부터 토출되는 작동유를 오일탱크(T)로 드레인시키는 릴리프수단을 구비한다.

릴리프수단은 릴리프 밸브(120)의 제 2수압부(120b)로 도입된 메인라인(112)의 작동유가 설정된 압력 이상이면, 제 2수압부(120b)의 작동유를 드레인라인(114)으로 드레인시키는 드레인밸브(190)로 구성된다.

이러한 릴리프수단(190)은 릴리프 밸브(120)의 작동이 제한된 상태에서, 자칫 메인라인(112)이 막혀 시스템 내부의 압력이 상승될 경우, 릴리프 밸브(120)의 오리피스(180)로 도입된 메인라인(112)의 작동유를 오일탱크(T)로 드레인시킴으로써 본 발명의 시스템을 보호하는 역할을 한다. 특히, 오리피스(180)로 도입된 메인라인(112)의 작동유를 오일탱크(T)로 드레인시킴으로써 릴리프 밸브(120)의 포핏(120c)을 운동가능한 상태로 만들어주며, 따라서 상기 릴리프 밸브(120)로 하 여금 연통라인(118)을 개방할 수 있게 한다.

다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 유압시스템은, 램(R)이 자유낙하하여 하강되는 것을 감지하는 감지센서(200)와, 감지된 신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브(150)를 작동시키는 콘트롤러(210)를 구비한다. 특히, 콘트롤러(210)는 램(R)이 하강함에 따라 소정의 시간차를 두고 솔레노이드 밸브(150)에 전원을 인가함으로써 하강한 램(R)을 다시 상승시키며, 램(R)이 상승되면, 솔레노이드 밸브(150)에 인가된 전원을 차단하여 램(R)의 자유낙하를 허용하는 역할을 한다.

또한, 콘트롤러(210)는 감지센서(200)로부터 입력된 감지 신호에 따라 소정의 시간차를 두고 누유 방지수단의 솔레노이드 밸브(182)를 작동시킨다. 특히, 상기 솔레노이드 밸브(182)를 작동시킴에 따라 램(R)의 상승 운동시에는 유압펌프 (110)로부터 토출되는 작동유가 연통라인(118)을 거쳐 오일탱크(T)로 드레인되는 것을 방지한다.

다음으로, 이러한 구성에 따른 본 발명의 작동예를 도 2와 도 3a와 도 3b를 참조하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 초기상태에서 램(R)이 상승되는 경우를 살펴본다. 이에 따르면, 도 2에서와 같이 시스템을 작동시킨다. 그러면, 유압펌프 (110)가 작동되고, 유압펌프(110)가 작동됨에 따라 고압의 작동유가 토출되기 시작한다.

한편, 토출되는 작동유는 대부분이 연통라인(118)과 드레인라인(114)을 거쳐 오일탱크(T)로 드레인되며, 그 일부분은 메인라인(112)으로 도입된다. 이때, 메인라인(112)으로 도입된 작동유의 일부는 제 1로직밸브(130)의 제 1포트(132)와 제 2 포트(134)를 거쳐 고압어큐물레이터(122)에 축압되고, 일부는 제 1파이롯트라인 (112a)으로 유입된다. 특히, 제 1파이롯트라인(112a)으로 유입된 작동유는 제 1로직밸브(130)의 제 2수압부(136b)를 가압하여 포핏(136)으로 하여금 제 3포트(135)를 차단케 하며, 따라서 메인라인(112)을 차단시킨다.

그리고, 이와 같은 상태에서, 램(R)을 상승시키고자 도시하지 않은 작동스위치를 온(ON)시킨다. 그러면, 솔레노이드 밸브(150)에 전원이 인가되고, 전원이 인가됨에 따라 솔레노이드 밸브(150)는 도 3a에서와 같이 작동위치("X")로 절환되면서 제 1로직밸브(130)의 제 2수압부(136b)와 드레인라인(114)을 연통시키고, 동시에 제 2로직밸브(140)의 제 2수압부(146b)와 메인라인(112)을 서로 연통시킨다.

한편, 제 1로직밸브(130)의 제 2수압부(136b)와 드레인라인(114)이 연통됨에 따라 제 2수압부(136b)를 가압하던 파이롯트 압력은 해소되며, 따라서 포핏(136)은 제 3포트(135)를 개방하여 메인라인(112)을 개방한다. 또한, 제 2로직밸브(140)의 제 2수압부(146b)와 메인라인(112)이 연통됨에 따라 메인라인(112)의 작동유는 포핏(146)의 제 2수압부(146b)를 가압하며, 따라서 포핏(146)이 제 1포트(142)를 차단하여 드레인라인(114)을 차단한다.

결국, 메인라인(112)이 개방되고 드레인라인(114)이 차단됨으로써 메인라인 (112)의 작동유는 유압실린더(100)의 하실(100b)로 공급되면서 피스톤 로드(108)에 장착된 램(R)을 상부로 상승시킨다.

여기서, 메인라인(112)이 개방됨에 따라 고압어큐물레이터(122)에 축압되어 있던 고압의 작동유는 순간적으로 방출되며, 순간적으로 방출되는 고압의 작동유는 유압실린더(100)의 하실(100b)에 유입되면서 램(R)의 상승을 돕는다. 또한, 램(R)이 상승되면, 유압실린더(100)의 상실(100a)이 압축되는데, 이때, 압축되는 상실 (100a)의 작동유의 일부는 연결라인(116)을 통해 제 1저압어큐물레이터(116a)에 저장되고, 일부는 제 2저압어큐물레이터(160)에 저장된다.

한편, 램(R)을 상승시키고자 작동스위치를 온(ON)시키면, 누유 방지수단의 솔레노이드 밸브(182)도 작동된다. 그리고 솔레노이드 밸브(182)가 작동됨에 따라 릴리프 밸브(120)의 제 2수압부(120b)도 차단되며, 제 2수압부(120b)가 차단됨에 따라 포핏(120c)의 작동도 제한된다. 결국, 릴리프 밸브(120)의 작동이 제한되며, 따라서 유압펌프(110)의 작동유는 대부분이 메인라인(112)을 통해 유압실린더(100)로 도입된다.

다음으로, 상승이 완료된 램(R)의 하강 작용을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 램(R)의 상승이 완료되면, 콘트롤러(210)는 솔레노이드 밸브(150)에 인가된 전원을 차단한다. 그러면 솔레노이드 밸브(150)는 도 3b에서와 같이 원위치("Y")로 복귀하면서 제 1로직밸브(130)의 제 2수압부(136b)와 메인라인(112)을 연통시키고, 동시에 제 2로직밸브(140)의 제 2수압부(146b)와 드레인라인(114)을 서로 연통시킨다.

한편, 제 1로직밸브(130)의 제 2수압부(136b)와 메인라인(112)이 연통됨에 따라 메인라인(112)의 작동유는 제 1파이롯트라인(112a)을 거쳐 포핏(136)의 제 2수압부(136b)를 가압하며, 따라서 포핏(136)은 제 3포트(135)를 차단하여 메인라인 (112)을 차단한다. 또한, 제 2로직밸브(140)의 제 2수압부(146b)와 드레인라인 (114)이 연통됨에 따라 제 2수압부(146b)를 가압하던 메인라인(112)의 압력은 해소 되며, 따라서 포핏(146)은 제 1포트(142)를 개방하여 드레인라인(114)을 개방한다.

결국, 메인라인(112)이 차단되고 드레인라인(114)이 개방됨으로써 유압실린더(100)로의 작동유 공급은 중단되고, 유압실린더(100)로부터의 작동유 배출은 허용되며, 이에 따라 피스톤 로드(108)에 장착된 램(R)의 자유낙하는 허용된다. 결과적으로, 자유낙하가 허용된 램(R)은 하부를 향해 하강하면서 하부에 배치된 파일(P)을 타격하여 지반에 때려 박는다.

한편, 램(R)이 하강하면, 유압실린더(100)의 상실(100a)에 부압이 형성되는데, 이때 제 1 및 제 2저압어큐물레이터(160)는 축압된 작동유를 방출하여 상실(100a)에 형성된 부압을 해소시키면서 동시에 램(R)의 하강을 가속시킨다. 또한, 제 3로직밸브(162)도 유압실린더(100) 하실(100b)의 작동유를 유압실린더(100) 상실(100a)로 바이패스 함으로써 상실(100a)에 형성된 부압을 해소시킨다.

그리고, 램(R)이 하강하여 파일(P)의 타격이 완료되면, 감지센서(200)가 이를 감지하게 되며, 감지된 신호를 콘트롤러(210)에 입력시킨다. 그리고 감지신호가 입력된 콘트롤러(210)는 소정의 시간차를 두고서 다시 솔레노이드 밸브(150)에 전원을 인가하며, 따라서 램(R)의 상승작용이 다시 시작되는 것이다.

결론적으로, 이와 같은 동작이 계속적으로 반복됨에 따라 램(R)은 상,하 운동하며, 이에 따라 하부에 배치된 파일(P)을 연속적으로 타격하면서 지반에 때려 박게되는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재 된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유압시스템에 의하면, 유압실린더를 솔레노이드 밸브로 직접 제어함으로써 유압실린더의 응답속도를 빠르게 할 수 있으며, 따라서 램의 상,하 운동속도를 증대시킬 수 있다. 특히, 램의 운동속도를 증대시킴으로써 작업효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 제 1로직밸브와 제 2로직밸브를 이용하여 메인라인과 드레인라인의 개폐가 자연스럽게 이루어질 수 있게 함으로써 각 유압라인을 따라 흐르는 작동유에 서지압력이 발생되지 않게 하며, 따라서 서지압력으로 인한 진동 및 충격을 사전에 방지할 수 있다. 또한, 유압실린더에 작동유가 도입될 경우에는 유압펌프의 작동유가 오일탱크로 누유되는 것을 방지하여 작동유의 손실을 최대한 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 오일탱크의 작동유를 펌핑하는 유압펌프와 상기 유압펌프로부터 토출되는 작동유를 유압실린더의 하실에 공급하여 램을 상승시키는 메인라인과 상기 유압실린더의 하실로부터 배출되는 작동유를 배출시켜 램의 자유낙하를 허용하는 드레인라인을 포함하는 램을 상승시키는 유압실린더를 포함하는 항타기의 유압시스템에 있어서,

   상기 메인라인과 상기 드레인라인을 연통시키는 연통라인과;

   상기 메인라인의 작동유가 설정압력 이상이면 상기 메인라인의 작동유를 상기 드레인라인으로 드레인시키는 것으로, 상기 메인라인의 작동유에 의해 가압되어 상기 연통라인을 개방하는 제1수압부를 갖는 포핏식 릴리프 밸브와; 상기 유압실린더의 하실로 작동유가 공급될 경우, 상기 유압펌프의 작동유가 상기 릴리프 밸브를 통해 상기 드레인라인 으로 누유되는 것을 방지하는 누유방지수단을 포함하며,

   상기 누유 방지수단은, 상기 릴리프 밸브의 포핏에 형성되며 상기 메인라인의 작동유가 상기 포핏의 제2수압부로 도입될수 있도록 상기 메인라인과 상기 제2수압부를 연통시키는 오르피스와, 상기 메인라인의 작동유가 상기 유압실린더 하실로 공급될 경우, 상기 제2수압부로 도입된 상기 메인라인의 작동유를 차단하여 포핏의 운동을 제한하는 솔레노이드밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 항타기의 유압시스템
5. 제4항에 있어서,

   상기 릴리프 밸브의 포핏의 운동이 제한된 상태에서, 상기 메인라인의 내부압력이 상승될 경우, 상기 유압펌프로부터 토출되는 작동유를 오일탱크로 드레인시키는 릴리프수단을 더 구비하며,

   상기 릴리프수단은 상기 릴리프 밸브의 제2수압부로 도입된 상기 메인라인의 작동유가 설정된 압력 이상이면, 상기 제2수압부의 작동유를 상기 드레인라인으로 드레인시켜 상기 포핏을 운동가능한 상태로 만들어주는 드레인밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 항타기의 유압시스템.

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