KR100895705B1 - 유압실린더의 진동을 감쇄하기 위한 굴삭기용 동흡진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압실린더의 유압을 사용하는 굴삭기에 있어서, 굴삭작업에 따른 충격이 유압실린더에 전달되어 유압실린더가 상하방향으로 진동함에 따라 실린더 누수 및 고장이 발생하는 문제점을 해결하기 위해 유압실린더에 장착되는 굴삭기용 동흡진기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 이를 위하여, 버켓 또는 아암의 작동을 위하여, 실린더와 이 실린더 내의 유압에 의해 왕복운동하는 피스톤로드로 이루어진 유압실린더를 장착한 굴삭기에 있어서, 상기 유압실린더에 전달되는 충격진동을 감쇄하기 위하여 상기 실린더를 둘러싼 실린더튜브의 일측 외주면에 설치되고, 체결부에 체결되는 체결수단에 의하여 상기 실린더튜브에 밀착고정되는 한쌍의 환형 클램프와, 이 클램프에 연장형성된 긴 봉 형상의 지지봉에 삽입되고 고정부재에 의해 상기 지지봉으로부터 이탈되지 않는 질량체와, 상기 고정부재와 상기 질량체와의 사이 그리고 상기 클램프와 상기 질량부재와의 사이에 각각 게재되어 상기 유압실린더에 전달되는 충격진동을 흡수하는 지지대를 구비한 것을 특징으로 하는 굴삭기용 동흡진기를 제공한다.

유압실린더, 동흡진기

Description

유압실린더의 진동을 감쇄하기 위한 굴삭기용 동흡진기{dynamic vibration asorber to lessen the vibration of the oil pressure cylinder of excavator}

도 1은 일반적인 굴삭기의 아암과 부움에 유압실린더 장치가 장착되어 있는 것을 간략히 나타낸 도면이다.

도 2는 일반적인 동진흡진기의 구조를 간략히 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 동진흡진기가 굴삭기의 유압 실린더튜브에 장착된 것을 간략히 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 도면부호의 설명>

1: 지지판 2, 25(25a, 25b): 지지대

3, 50: 질량체 10: 실린더튜브

11: 피스톤로드 12: 연결부재

13: 링크부재 14: 아암

20, 30: 클램프 21: 체결부

22: 체결수단 23: 지지봉

24: 고정수단 26, 36: 마찰부

본 발명은 굴삭기용 동흡진기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압실린더의 유압을 사용하는 굴삭기에 있어서 굴삭작업에 따른 충격이 유압실린더에 전달되어 유압실린더가 상하방향으로 진동하게 하는 것을 감쇄하기 위해 유압실린더에 장착되는 굴삭기용 동흡진기에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기는 토사나 암석을 채굴하기 위해 사용되는 토목기계로서, 차체의 전방부에 토사나 암석을 채굴하기 위한 버킷과, 이 버킷을 상하로 움직이게 하기 위한 아암과 이 아암과 차체를 연결하는 부움으로 구성되어 있다.

또한, 굴삭기는 아암과 버킷의 작동을 위하여 유압실린더의 유압을 사용하는데, 도 1을 참조하여 굴삭작업에 따라 유압실린더에 전달되는 충격진동에 대해 살펴본다.

도 1은 일반적인 굴삭기의 아암과 부움에 유압실린더 장치가 장착되어 있는 것을 간략히 나타낸 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 굴삭기의 아암(14)에는 버킷(미도시)이 연결되고, 이 아암은 유압실린더(미도시)를 둘러싼 케이스인 실린더튜브(10)에 연결된 피스톤로드(11)의 왕복운동에 따라 링크부재(13)를 회전축으로 하여 회동된다. 미설명 부호인 12는 실린더튜브와 피스톤로드를 연결하는 연결부재이며, 도면에는 자세히 도시되지 않았으나 아암(14)에 대하여 버킷을 회동시키는 방식도 이와 유사하다.

이때, 부드러운 모래작업을 하거나 이미 파해쳐진 흙더미를 옮기는 정도의 작업이 아닌 이상, 땅을 파헤치는 굴삭작업은 버킷으로부터의 충격진동을 동반하게 된다. 또한, 굴삭기의 특성상 굴삭기 이동중에도 충격에 의한 진동이 유압실린더에 전달되며, 특히 큰 돌맹이와 섞여 있는 흙을 파내야 하거나 또는 작업환경상 필요에 따라서는 암석을 파내기 위하여 버킷을 이용해 암석에 충격을 가해야 하는 경우도 발생하는 것이어서 버킷으로부터 유압실린더에 전달되는 충격진동은 심각한 수준이 되기도 한다.

따라서, 이러한 굴삭작업이나 버킷의 흙 탈거 작업 등 적어도 작업이 진행되는 동안은 외부의 충격에 의해 실린더에 지속적인 충격이 전달되고 이로인해 실린더가 상하 방향으로 크게 진동하게 됨으로써 실린더의 누수 및 고장의 원인이 되기도 하는데, 이를 방지하기 위하여 유압실린더에 전달되는 외부의 충격을 저감시킬 수 있는 대책을 마련할 필요가 있다.

도 2는 일반적인 동진흡진기의 구조를 간략히 나타낸 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 동흡진기는 소정의 두께를 갖는 금속재의 지지판(1) 위에 진동을 흡수할 수 있는 고무재의 지지대(2)가 결착되고, 이 지지대(2) 위에는 소정의 무게를 갖는 질량체(3)가 결착되는 구조를 하고 있는 것으로, 이러한 동흡진기는 기계, 구조물 등의 일정 진동수로 진동하는 큰 진동체에 부착되어 진동체의 진동을 감쇄시킨다.

이때, 진동체의 진동을 줄이거나 없애기 위해서는 다음의 식과 같이 진동체에 부착된 질량-탄성계인 동흡진기의 고유진동수를 진동체의 가진진동수와 일치하도록 만들어 주어야 한다.

ω₁: 진동체의 가진진동수 ω₂: 동흡진기의 고유진동수

k₂: 탄성체의 탄성계수 m₂: 질량체의 질량

다만, 진동체에 부착된 질량-탄성계인 동흡진기의 고유진동수를 진동체의 가진진동수와 일치시킴으로써 진동체의 진동을 제거할 수 있으나, 동흡진기의 장착으로 진동체-동흡진기의 합성계는 두 개의 고유진동수를 갖게 되고 이 주파수에서 합성계의 진폭은 무한대가 된다. 따라서, 이를 방지하기 위해서는 진동체의 진동범위에 합성계의 고유진동수가 나타나지 않도록 적절하게 공진흡진기의 질량과 탄성계수를 조절하여야 한다.

이러한 공진흡진기의 원리를 이용하여 굴삭작업에 따라 유압실린더에 전달되는 충격진동을 감쇄하기 위하여 동진흡진기를 실린더튜브에 장착할 필요가 있으나, 이를 위하여는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 일반적인 동진흡진기의 지지판(1)을 실린더튜브에 결합시키기 위해서는 진동을 전달할 수 있는 별도의 지지수단을 구비하여야 하고, 굴삭작업의 특성상 유압실린더에 전달되는 진동은 일정시간 동안 지속적으로 전달되는 것이 아니라 간헐적이며, 충격량도 작업 내용에 따라 달라지기 때문에 도 1과 같은 일반적인 공진흡진기를 사용할 수 없다는 사실이다.

본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하고 굴삭작업에 따라 유압실린더에 전 달되는 충격진동을 감쇄할 수 있는 동흡진기의 구조와 이러한 동흡진기가 장착된 굴삭기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 버켓 또는 아암의 작동을 위하여, 버켓 또는 아암의 작동을 위하여, 실린더와 이 실린더 내의 유압에 의해 왕복운동하는 피스톤로드로 이루어진 유압실린더를 장착한 굴삭기에 있어서, 상기 유압실린더에 전달되는 충격진동을 감쇄하기 위하여 상기 실린더를 둘러싼 실린더튜브의 일측 외주면에 설치되고, 체결부에 체결되는 체결수단에 의하여 상기 실린더튜브에 밀착고정되는 한쌍의 환형 클램프와, 이 클램프에 연장형성된 긴 봉 형상의 지지봉에 삽입되고 고정부재에 의해 상기 지지봉으로부터 이탈되지 않는 질량체와, 상기 고정부재와 상기 질량체와의 사이 그리고 상기 클램프와 상기 질량부재와의 사이에 각각 게재되어 상기 유압실린더에 전달되는 충격진동을 흡수하는 지지대를 구비한 것을 특징으로 하는 굴삭기용 동흡진기를 제공함이 바람직하다.

또한, 본발명의 지지대는 스프링과 강성을 가지며 흡진가능한 고무부재를 함께 사용한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 굴삭기용 동흡진기는 클램프가 상기 실린더튜브에 보다 견고하게 밀착고정되어 상기 실린더튜브의 진동을 상기 질량체에 모두 전달할 수 있도록, 상기 클램프와 이 클램프가 밀착고정되는 상기 실린더튜브 사이에 마찰부재를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

이하에서는 이러한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴본다. 앞서의 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 부재를 지칭한다.

도 3은 본 발명에 따른 동진흡진기가 굴삭기의 실린더튜브에 장착된 것을 간략히 나타낸 도면으로, 실린더튜브(10)와 실린더 튜브의 연결부재(12), 그리고 피스톤로드(11)는 점선으로 도시되어 있으며, 본 발명에 따른 동흡진기는 실선으로 도시되었다.

본 실시예에서는 도시된 바와 같이, 원통형의 실린더튜브(10)에 밀착할 수 있도록 실린더튜브(10)의 외면 형상에 대응하는 환형의 클램프(20)가 체결수단(22)에 의해 밀착고정되고, 이 클램프에 연장형성된 긴 봉 형상의 지지봉(23)에 질량체(50)가 삽입된다. 질량체가 삽입된 지지봉의 끝단에는 나사홈과 같은 구조가 형성되어 있고 이러한 나사홈에 너트와 같은 고정부재(24)가 체결됨으로써 질량체가 지지봉으로부터 이탈되지 않게된다. 이때, 질량체(50)과 클램프(20)의 하단부 사이 그리고 질량체와 고정부재(24)의 상단부 사이에는 각각 스프링 혹은 고무부재와 같은 지지대(25)가 삽입되어 질량체(50)가 실린더튜브로부터 전달되는 충격진동에 응하여 진동하게 되는 구조로 되어 있다.

또한, 클램프(20)의 상단 체결부(21)에는 체결수단(22)이 체결될 수 있는 홈이 마련되어 있어 체결수단의 나사조임에 의해 클램프가 실린더튜브에 견고하게 밀착하게 된다. 본 실시예에서는 나사조임에 의한 체결을 제시하였으나 기타 다양한 변화가 가능함은 당업자에게 자명한 것이다.

또한, 클램프(20)와 클램프가 밀착되는 실린더튜브(10) 사이에는 클램프가 실린더튜브에 보다 견고하게 밀착고정되어, 실린더튜브(10)와 질량체(50)의 진동에 따라 클램프가 흔들리거나 움직이지 않도록 하기 위한 마찰부재가 삽입된다. 이 마찰부재는 고무와 같은 패킹부재를 사용할 수 있으며, 이러한 마찰부재에 의해 클램프가 실린더튜브(10)에 대하여 움직이지 않고 견고하게 고정됨으로써, 클램프는 실린더튜브의 충격진동 모두를 온전하게 질량체(50)에 전달하게 되며, 클램프가 실린더튜브의 진동에 응하여 진동하는 것 이외의 움직임으로 인하여 발생할 수 있는 불평형 상태를 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예에서 지지대(25)로 사용된 스프링(25a, 25b)은 강성과 흡진능력이 있는 고무부재로 대체될 수 있으며, 더 나아가서 스프링(25a, 25b)의 끝단과 클램프(20) 또는 질량체(50) 또는 고정부재(24) 사이에는 질량체의 진동수를 변화시키거나 스프링과 질량체간의 접촉을 보다 긴밀하게 하기 위하여 댐퍼로서 고무부재를 삽입하여 사용할 수 있다. 즉, 고무부재와 스프링을 함께 사용하여 질량체(50)가 실린더 튜브(10)의 진동에 대한 응답성을 좋게 할 수 있다.

본 실시예에서의 클램프(20)는 한 쌍으로 사용되었으며 이 둘의 클램프는 모두 같은 구성을 하고 있으므로 클램프 30에 대한 설명은 생략한다.

다만, 본 발명에 따른 동흡진기는 유압실린더에 전달되는 충격진동을 직접적으로 감쇄하기 위하여 실린더튜브(10)에 장착되는 것이 바람직한데, 한 클램프(10)는 실린더튜브에 다른 클램프(30)는 실린더튜브의 연결부재 상에 장착하였다. 따라서, 클램프 20과 이 클램프가 밀착고정되는 실린더튜브(10) 사이에 삽입되는 마찰부재(26)의 두께는 클램프(30)의 안쪽에 삽입되는 마찰부재(36)보다 두껍게 된다.

일반적으로 동흡진기는 좁은 진동폭의 특정한 진동수로 진동하는 큰 진동체(주 진동계)에 작은 질량-스프링계(부가계: 동흡진기)를 부착하여 진동체와 동흡진기가 서로 공진할 수 있도록 함으로써 진동체의 진동을 감쇄시키는 흡진장치이다. 이에 대해 본 발명에 따른 동흡진기가 적용되는 굴삭기의 유압실린더에 전달되는 충격진동은 일정한 진동폭의 진동수를 가지고 지속적으로 진동하는 것이 아니라, 굴삭작업 동안 그 진동폭 및 진동시간이 변화되는 특징을 가지고 있다.

따라서, 본 발명에 따른 동흡진기를 실린더튜브(10)에 장착하기 위해서는 굴삭작업에 따라 실린더튜브(10)에 전달되는 충격진동의 진동수를 평균화하여 이에 대응하는 질량체의 무게 및 지지대로 사용되는 스프링 혹은 고무부재 등의 탄성계수를 도출하도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 적합한 실시예에 따른 동흡진기는 환형의 클램프가 체결수단에 의하여 실린더튜브에 견고하게 밀착고정됨으로써, 외부 충격으로 인하여 유압실린더에 전달되는 충격진동을 흡수할 있게 되어, 그에 따라 유압실린더의 누수 또는 고장의 발생을 방지한다.

또한, 클램프의 하단에 연장형성된 지지봉에 삽입된 질량체가 지지대와 고정부재에 의해 고정됨으로써, 실린더튜브에 전달되는 충격진동은 클램프를 통하여 질량체로 온전히 전달된다.

또한, 클램프와 실린더튜브의 사이에는 마찰부재가 끼워져 클램프가 실린더튜브에 보다 견고하게 밀착고정되며, 이에 따라 실린더튜브의 충격진동이 질량체로 온전히 전달될 수 있게 됨으로써 실린더튜브와 질량체는 서로 공진할 수 있게 된다.

또한, 스프링과 질량체 또는 클램프 또는 고정부재 사이에 고무부재를 삽입함으로써, 실린더튜브의 충격진동에 대해 댐퍼로서 작용하게 되며 나아가서는, 스프링의 끝단에서의 접촉력을 강화시킴으로써 동흡진기가 진동체의 진동에 대한 반응이 즉응할 수 있도록 한다.

Claims (3)

1. 버켓 또는 아암의 작동을 위하여, 실린더와 이 실린더 내의 유압에 의해 왕복운동하는 피스톤로드로 이루어진 유압실린더를 장착한 굴삭기에 있어서,

   상기 유압실린더에 전달되는 충격진동을 감쇄하기 위하여 상기 실린더를 둘러싼 실린더튜브의 일측 외주면에 설치되고,

   체결부에 체결되는 체결수단에 의하여 상기 실린더튜브에 밀착고정되는 한쌍의 클램프와,

   상기 클램프에 연장형성된 긴 봉 형상의 지지봉에 삽입되고 고정부재에 의해 상기 지지봉으로부터 이탈되지 않는 질량체와,

   상기 고정부재와 상기 질량체와의 사이 그리고 상기 클램프와 상기 질량체와의 사이에 각각 게재되어 상기 유압실린더에 전달되는 충격진동을 흡수하는 지지대 및

   상기 클램프가 상기 실린더튜브에 견고하게 밀착고정되어 상기 실린더튜브의 진동을 상기 질량체에 전달하도록, 상기 클램프와 상기 클램프에 밀착고정되는 상기 실린더튜브 사이에 설치되는 마찰부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 굴삭기용 동흡진기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지대는 스프링과 강성을 가지며 흡진가능한 고무부재를 함께 사용한 것을 특징으로 하는 굴삭기용 동흡진기.
3. 삭제

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