KR101780154B1

KR101780154B1 - 유압식 타격 기기 및 이를 포함하는 건설 장비

Info

Publication number: KR101780154B1
Application number: KR1020160095578A
Authority: KR
Inventors: 주진무; 박용식; 임훈; 윤복중
Original assignee: 대모 엔지니어링 주식회사; 재단법인 건설기계부품연구원
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2017-09-20
Also published as: EP3492660A1; US20190160642A1; EP3492660A4; CA3031508C; EP3492660B8; US10857658B2; JP2019526457A; CA3031508A1; CN109642413B; JP6760692B2; RU2721045C1; CN109642413A; EP3492660B1; WO2018021642A1; ES2965410T3

Abstract

본 발명은 유압식 타격 기기 및 이를 포함하는 건설 장비에 관한 것으로, 본 발명의 본 발명의 일 양상에 따른 타격 기기는, 대상물을 타격하는 타격 기기에 있어서, 피스톤을 수용하는 실린더; 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤; 상기 실린더 전측의 프론트 챔버를 유압 소스와 연결하는 후진 포트; 상기 실린더 후측의 리어 챔버에 형성되는 전진 포트; 상기 전진 포트를 상기 유압 소스와 연결해 상기 피스톤을 전진시키는 전진 위치와 상기 전진 포트를 유압 배출 라인으로 연결해 상기 피스톤을 후진시키는 후진 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되어 상기 피스톤의 전후진을 제어하는 전후진 밸브; 유압 소스와 연결 시 상기 전후진 밸브를 상기 전진 위치로 이동시키는 제어 라인; 상기 실린더의 상기 전진 포트와 상기 후진 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 제1 위치로 후퇴 시 상기 리어 챔버를 통해 상기 제어 라인에 상기 유압 소스를 연결시키는 롱 스트로크 포트; 상기 실린더의 상기 전진 포트와 상기 롱 스트로크 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 상기 제1 위치보다 상기 실린더의 전측에 가까운 제2 위치로 후퇴 시 상기 리어 챔버를 통해 상기 유압 소스와 연결되는 숏 스트로크 포트; 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인의 사이에 배치되고, 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 차단하는 롱 스트로크 위치 및 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 연결하는 숏 스트로크 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되는 변속 밸브; 상기 대상물 타격 시 상기 피스톤의 하사점을 감지하는 근접 센서; 및 상기 감지된 하사점에 기초하여 타격 조건을 판단하고, 상기 판단된 타격 조건에 기초하여 상기 변속 밸브에 제어 신호를 송출하는 콘트롤러;를 포함하되, 상기 변속 밸브가 상기 롱 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 롱 스트로크로 동작하고, 상기 변속 밸브가 상기 숏 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴하기 전인 제2 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 상기 롱 스트로크보다 짧은 숏 스트로크로 동작한다.

Description

유압식 타격 기기 및 이를 포함하는 건설 장비{HYDRAULIC PERCUSSION DEVICE AND CONSTRUCTION EQUIPMENT HAVING THE SAME}

본 발명은 유압식 타격 기기 및 이를 포함하는 건설 장비에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 타격 조건에 따라 스트로크 거리가 조정되는 유압식 타격 기기 및 이를 포함하는 건설 장비에 관한 것이다.

브레이커(breaker)는 피스톤의 왕복 운동을 통해 대상물에 접촉되는 치즐을 타격하여 암반 등을 파쇄하기 위해 사용되는 장치로, 대형 건설 현장 등에서는 굴삭기 등 중장비 차량에 장착되는 유압식 어태치먼트 형태가 주로 이용되고 있다.

암반 파쇄 작업은 건설 기한 등으로 인하여 그 작업 속도가 중요한 요인의 하나로 작용한다. 따라서, 종래의 브레이커는 작업자의 조작에 따라 경암 파쇄를 위해 타격력이 강화되도록 피스톤의 스트로크 거리를 길게 하는 롱 스트로크(long stroke) 모드와 연암 파쇄를 위해 다소 간의 타격력을 희생하더라도 타격 속도가 향상되는 숏 스트로크 모드(short stroke) 모드를 변경하도록 구성되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 브레이커는 모드 선택이 작업자의 임의적 판단에 전적으로 의존하기 때문에 비숙련자의 경우에는 이용하기 어려울 뿐 아니라 타격 시 잦은 모드 변경이 필요한 경우 조작이 번거로운 문제점이 있다.

본 발명의 일 과제는, 타격 조건에 따라 스트로크 거리가 조정되는 유압식 타격 기기 및 이를 포함하는 건설 장비를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 대상물을 타격하는 타격 기기에 있어서, 피스톤을 수용하는 실린더; 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤; 상기 실린더 전측의 프론트 챔버를 유압 소스와 연결하는 후진 포트; 상기 실린더 후측의 리어 챔버에 형성되는 전진 포트; 상기 전진 포트를 상기 유압 소스와 연결해 상기 피스톤을 전진시키는 전진 위치와 상기 전진 포트를 유압 배출 라인으로 연결해 상기 피스톤을 후진시키는 후진 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되어 상기 피스톤의 전후진을 제어하는 전후진 밸브; 유압 소스와 연결 시 상기 전후진 밸브를 상기 전진 위치로 이동시키는 제어 라인; 상기 실린더의 상기 전진 포트와 상기 후진 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 제1 위치로 후퇴 시 상기 리어 챔버를 통해 상기 제어 라인에 상기 유압 소스를 연결시키는 롱 스트로크 포트; 상기 실린더의 상기 전진 포트와 상기 롱 스트로크 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 상기 제1 위치보다 상기 실린더의 전측에 가까운 제2 위치로 후퇴 시 상기 리어 챔버를 통해 상기 유압 소스와 연결되는 숏 스트로크 포트; 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인의 사이에 배치되고, 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 차단하는 롱 스트로크 위치 및 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 연결하는 숏 스트로크 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되는 변속 밸브; 상기 대상물 타격 시 상기 피스톤의 하사점을 감지하는 근접 센서; 및 상기 감지된 하사점에 기초하여 타격 조건을 판단하고, 상기 판단된 타격 조건에 기초하여 상기 변속 밸브에 제어 신호를 송출하는 콘트롤러;를 포함하되, 상기 변속 밸브가 상기 롱 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 롱 스트로크로 동작하고, 상기 변속 밸브가 상기 숏 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴하기 전인 제2 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 상기 롱 스트로크보다 짧은 숏 스트로크로 동작하는 타격 기기가 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 굴삭기의 붐 또는 암의 단부에 장착되어 암반 파쇄에 이용되는 유압식 브레이커로서, 실린더; 상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤; 상기 피스톤의 왕복 운동에 의해 암반을 타격하는 치즐; 상기 피스톤에 전진력을 유도하는 유압이 인가되는 위치인 전진 위치를 상기 실린더 상의 제1 위치 및 상기 제1 위치보다 후방인 제2 위치 중 어느 하나로 조절하는 솔레노이드 밸브; 및 상기 암반 타격 시 상기 피스톤의 하사점을 감지하는 근접 센서; 상기 감지된 하사점에 기초하여 암반 특성을 판단하고, 상기 암반 특성에 따라 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 전자 신호를 송출하는 콘트롤러;를 포함하는 타격 기기가 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 왕복 운동하여 대상물을 파쇄하는 치즐을 타격하는 피스톤; 상기 타격 시 상기 피스톤의 하사점을 감지하는 근접 센서; 상기 피스톤의 왕복 운동을 롱 스트로크 모드 또는 숏 스트로크 모드로 조절하는 솔레노이드 변속 밸브; 및 상기 감지된 하사점에 기초하여 듀티 사이클 신호를 생성하여, 상기 듀티 사이클을 이용하여 상기 솔레노이드 밸브가 시분할적으로 상기 롱 스트로크 모드와 상기 숏 스트로크 모드를 수행하도록 함으로써 상기 왕복 운동을 상기 롱 스트로크 모드와 상기 숏 스트로크 모드 사이에서 무단 변속시키는 콘트롤러;를 포함하는 타격 기기가 제공될 수 있다.

본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 상술한 타격 기기; 및 상기 타격 기기가 장착되는 굴삭기를 포함하는 건설 장비가 제공될 수 있다.

본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 타격 조건에 따라 스트로크 거리가 조정되어 작업자가 경암/연암 파쇄 시 별도로 스트로크 거리를 조절하지 않아도 자동적으로 조절되는 편리함이 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설 장비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타격 기기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타격 기기의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 타격 기기의 회로도의 제1 예이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 타격 기기의 회로도의 제2 예이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 근접 센서 배치의 일 예에 관한 도면이다.
도 7은 도 6에 따른 근접 센서 배치 상태에서 경암 타격 시 피스톤의 하사점을 도시한 도면이다.
도 8은 도 6에 따른 근접 센서 배치 상태에서 중암 타격 시 피스톤의 하사점을 도시한 도면이다.
도 9는 도 6에 따른 근접 센서 배치 상태에서 연암 타격 시 피스톤의 하사점을 도시한 도면이다.
도 10은 도 6에 따라 배치된 근접 센서의 타격 대상물의 단단함에 따른 센싱 구간을 도시한 도면이다.
도 11은 도 6에 따라 배치된 근접 센서의 감지 결과에 따른 타격 대상물의 단단함 판단 테이블이다.
도 12는 도 6에 따른 근접 센서 배치 상태에서 연암 타격 시의 근접 센서의 신호를 도시한 그래프이다.
도 13은 도 6에 따른 근접 센서 배치 상태에서 경암 내지 중암 타격 시의 근접 센서의 신호를 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 콘트롤러의 온/오프 제어 신호에 관한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 3단 이상 또는 무단 변속을 위한 타이밍 신호에 관한 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.

본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.

또 상기 근접 센서는, 상기 실린더에 상기 피스톤을 향해 설치되어 그 설치 지점 상에 상기 피스톤의 대경부가 위치하는지를 감지할 수 있다.

또 상기 근접 센서는, 상기 대상물 타격 시 상기 피스톤의 최대 전진 위치를 감지할 수 있다.

또 상기 근접 센서는, 상기 피스톤의 왕복 운동 방향을 따라 설치되는 상기 실린더에 복수 개의 개별 센서를 포함할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 복수 개의 개별 센서의 온/오프 신호의 조합에 기초하여 상기 타격 조건을 판단할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 개별 센서 중 온 상태인 센서 가운데 상기 실린더의 전단에 가장 인접한 센서에 기초하여 상기 타격 조건을 판단할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 복수 개의 개별 센서의 온/오프 신호의 타이밍을 더 고려하여 상기 타격 조건을 판단할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 복수 개의 개별 센서가 온 되는 타이밍이 상기 실린더의 후단에 가까운 센서로부터 전단에 가까운 센서 순서인 경우 상기 온/오프 신호의 조합에 기초하여 상기 타격 조건을 판단하고, 상기 온 되는 타이밍이 상기 전단에 가까운 센서로부터 상기 후단에 가까운 센서 순서인 경우 상기 타격 조건 판단을 보류할 수 있다.

또 상기 타격 조건은, 적어도 경암 및 연암을 포함하는 암반 특성인 것을 특징으로 할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 근접 센서에 의해 상기 피스톤의 하사점이 미리 정해진 위치 이하인 경우 상기 변속 밸브를 상기 롱 스트로크 위치로 제어하고 상기 미리 정해진 위치 이상인 경우 상기 변속 밸브를 숏 스트로크 위치로 제어할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 변속 밸브에 전원 인가 여부를 제어하여 상기 변속 밸브의 위치를 조절할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 변속 밸브에 전원을 차단하여 상기 롱 스트로크 위치로 제어하고, 상기 변속 밸브에 전원을 인가하여 상기 숏 스트로크 위치로 제어할 수 있다.

또 상기 콘트롤러와 상기 근접 센서는, 직비 또는 블루투스 통신 방식을 통신을 수행할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 피스톤의 왕복 주기보다 짧은 주기의 펄스 신호를 송출하고, 상기 변속 밸브는, 상기 피스톤의 1회 왕복 주기 동안 상기 롱 스트로크 위치와 상기 숏 스트로크 위치 간을 복수 회 이동하여, 상기 피스톤이 상기 롱 스크로크와 상기 숏 스트로크의 중간 거리를 갖는 미들 스트로크로 동작하도록 할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 펄스 신호의 주기에 대한 상기 펄스 신호의 폭을 제어함으로써 상기 미들 스트로크의 길이를 조절할 수 있다.

또 상기 타격 기기는, 암반 파쇄에 이용되는 유압 브레이커 또는 항타 작업용 유압 해머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또 상기 타격 기기는, 굴삭기의 붐 또는 암에 장착되는 어태치먼트 타입인 것을 특징으로 할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 하사점이 미리 정해진 하사점보다 상기 실린더의 전단에 가까울수록 상기 암반의 경한 것으로 판단할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 암반 특성이 연암인 경우 상기 전진 위치를 상기 제1 위치로 조절하고 상기 암반 특성이 경암인 경우 상기 전진 위치를 상기 제2 위치로 조절하도록 상기 솔레노이드 밸브를 제어할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 암반 특성이 경암과 연암 사이인 경우 상기 전진 위치를 상기 피스톤의 왕복 주기 중의 일부 기간 동안은 상기 제1 위치로 조절하고 나머지 기간 동안은 상기 제2 위치로 조절할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 전자 신호를 펄스 신호로 송출하되, 상기 펄스 신호의 주기 대비 펄스 폭을 제어할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 굴삭기에 설치될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 건설 장비(100)에 관하여 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설 장비(100)의 개략도이다.

본 발명의 실시예에 따른 건설 장비(100)는 대상물에 대한 타격 작업을 수행하는 장비이다. 타격 작업을 위한 건설 장비(100)는 주로 굴삭기 등의 중장비 차량에 유압식 타격 기기(1000)가 어태치먼트로 장착되는 형태로 구현된다.

타격 기기(1000)는 대상물을 타격하는 동작을 수행하는 기기이다. 타격 기기(1000)의 대표적인 예로는 암반을 파쇄하는 유압 브레이커(hydraulic breaker)나 파일(pile)을 압입하는 유압 해머(hydraulic hammer)를 들 수 있다. 물론, 본 발명에서 타격 기기(1000)가 상술한 예로 한정되는 것은 아니며 유압 브레이커나 유압 해머 이외에도 대상물을 타격하는 기능을 수행하는 다른 종류의 타격 기기도 모두 포괄하는 개념으로 이해되어야 할 것이다. 타격 기기(1000)는 중장비 차량, 즉 캐리어(120)에 장착되는 어태치먼트 타입이 일반적이지만 반드시 그러한 것은 아니며, 작업자가 직접 다루는 형태와 같이 캐리어(120)로부터 독립적인 형태도 존재한다.

타격 기기(1000)에 관한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.

캐리어(120)는 크게 주행체(121)와 회전체(122)로 구분될 수 있다. 주행체(121)는 주로 크롤러 타입이나 휠 타입으로 제공되며 경우에 따라서는 크레인 타입이나 트럭 타입인 것도 가능하다. 회전체(122)는 수직 방향을 축으로 회전 가능하게 주행체(121) 상에 얹혀진다.

회전체(122)에는 붐이나 암 등의 연결 부재(123)가 설치된다. 연결 부재(123)의 단부에는 타격 기기(1000)가 어태치먼트 형태로 직접 체결되거나 커플러(140)를 통해 체결되는 식으로 탈부착될 수 있다.

연결 부재(123)는 주로 2개 이상의 부재가 링크 방식으로 체결되며, 유압 실린더(1430)와 연결되어 유압 실린더(1430)의 신축에 의해 굽혀지거나 또는 펴지는 동작, 신축 동작 등을 수행할 수 있다. 연결 부재(123)는 이러한 동작에 의해 그 단부에 부착된 타격 기기(1000)를 피타격물 상에 위치시킬 수 있다.

또 캐리어(120)에는 장착된 타격 기기(1000)가 동작할 수 있도록 타격 기기(1000)에 유압을 인가하거나 그 밖에도 붐이나 암을 비롯한 캐리어(120)의 각 부위나 커플러(140) 등에 유압을 공급하는 유압 소스(160)와 작동유를 저장하는 유압 탱크(160a)가 설치된다.

또 회전체(122) 상에는 작업자가 탑승하는 캐빈(124)이 마련되어 있어 작업자가 캐빈(124) 내의 핸들이나 레버, 버튼 따위의 조작 설비를 이용해 캐리어(120)나 타격 기기(1000)를 조종할 수 있다.

이외에도 캐리어(120)에는 건설 장비(100)를 지면에 안정적으로 고정시키기 위한 아우트리거(미도시)나 건설 장비(100)의 균형을 안정화시키기 위한 카운터 웨이트(미도시) 등이 있을 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 타격 기기(1000)에 관하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타격 기기(1000)의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타격 기기(1000)의 분해 사시도이다.

타격 기기(1000)는 마운팅 브라켓(1200), 메인 바디(1400) 및 치즐(1600)을 포함할 수 있다. 메인 바디(1400)는 타격 기기(1000)에서 타격력을 발생시키는 부위로, 그 내부에 실린더(1430)와 실린더(1430)에 수용되는 피스톤(1440)을 가져 유압 소스(160)로부터 인가되는 유압에 의해 피스톤(1440)이 왕복 운동함에 따라 타격력을 발생시킨다. 치즐(1600)은 피타격물을 직접 타격하는 부위로, 그 후단이 피스톤(1440) 신장 시 피스톤(1440)의 전단에 의해 타격되도록 메인 바디(1400)의 전측(이하의 설명에서 피스톤(1440)이 전진(신장)하는 방향을 전방으로 정의하고, 피스톤(1440)이 후진(축소)하는 방향을 후방으로 정의함)에 배치된다. 마운팅 브라켓(1200)은 메인 바디(1400)의 후단으로 결합되며, 캐리어(120)와 타격 기기(1000)의 연결 역할을 하는 부위이다.

메인 바디(1400)의 주요 구성은 실린더(1430)와 피스톤(1440)이 된다.

피스톤(1440)은 원통 형상으로 제공되며, 실린더(1430)는 피스톤(1440)이 삽입되어 왕복 운동할 수 있도록 중공 원통 형상으로 제공된다. 실린더(1430)의 내벽에는 실린더(1430)의 내부로 유압을 공급하거나 실린더(1430) 내부로부터 유압을 배출하기 위한 각종 유압 포트들이 마련되어 있다. 피스톤(1440)에는 적어도 두 개의 대경부(1442,1444)와 그 사이의 소경부(1446)가 피스톤(1440)의 길이 방향에 따라 마련된다. 유압 포트를 통해 실린더(1430) 내부로 인가되는 유압이 대경부(1442,1444)에 의해 형성되는 단차면(1442a,1444a)에 작용함에 따라 피스톤(1440)이 실린더(1430) 안에서 전후진 왕복 운동을 하는 것이다.

따라서, 실린더(1430)에 형성되는 유압 포트나 피스톤(1440)의 단차면(1442a,1444a)을 적절히 설계함에 따라 단순 피스톤(1440) 왕복 뿐만 아니라 피스톤(1440)의 스트로크 거리의 제어도 가능해질 수 있는데, 이에 관한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

실린더(1430)의 전단과 후단에는 각각 프론트 헤드(1450)와 헤드 캡(1420)이 연결된다.

프론트 헤드(1450)에는 치즐(1600)이 걸치는 치즐 핀(미도시)이 마련되며, 치즐(1600)은 치즐 핀(미도시)에 의해 피스톤(1440) 전진 시 피스톤(1440)의 전단에 의해 타격되기 적절한 위치에 배치된다. 또 프론트 헤드(1450)에는 피스톤(1440)의 왕복 시 외부 이물질이 실린더(1430) 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 더스트 프로텍터(미도시)나 타격음을 저감하기 위한 흡음 부재(미도시) 등이 추가로 설치될 수 있다.

헤드 캡(1420)은 그 내부에 가스실(미도시)을 가지며, 가스실은 피스톤(1440)의 후퇴 시 그 체적이 압축됨에 따라 피스톤(1440)에 적절한 댐핑 효과를 부여하여 피스톤(1440)의 후단이 충돌을 일으키는 것을 방지한다.

헤드 캡(1420), 실린더(1430), 프론트 헤드(1450)는 장 볼트(1402)에 의해 순차적으로 연결되며, 하우징(1410)이 이 연결체를 커버함으로써 메인 바디(1400)가 구성된다. 또 메인 바디(1400)의 전측으로 프론트 헤드(1450) 측을 통해 치즐(1600)을 삽입하여 치즐 핀(미도시)에 걸고, 메인 바디(1400)의 후단에 마운팅 브라켓(1200)을 조립함으로써 타격 기기(1000)가 구성될 수 있다.

이상에서 설명한 타격 기기(1000)의 구성이나 구조는 본 발명에 따른 타격 기기(1000)의 일 실시예에 불과하며, 본 발명에 따른 타격 기기(1000)에는 상술한 구성이나 구조와 다소 상이하더라도 유사한 기능을 갖는 다른 타격 기기(1000) 역시 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 타격 기기(1000)에 의해 수행되는 자동 스트로크 거리 조절 기능에 관하여 설명하기로 한다.

유압 브레이커를 이용한 암반 파쇄 작업 시 암반이 경암인 경우에는 롱 스트로크가 필요하며 연암인 경우에는 숏 스트로크가 필요할 수 있다. 이는 경암의 경우 높은 타격력을 필요로 하며 숏 스트로크인 경우에는 그렇지 않기 때문에 작업 속도를 향상시키는 것이 더 이득이기 때문이다. 뿐만 아니라 유압 브레이커에서 파쇄에 필요한 에너지보다 큰 공정을 사용하게 되면, 파쇄 후 잔류 에너지의 반발로 인해 브레이커에 응력이 걸리고 실린더(1430) 내에 캐비티가 발생하게 된다. 이는 결국 기기 손상으로 이어지기 때문에 스트로크 거리를 조정하는 것이 단순히 작업 효율 향상만을 위한 것은 아니기도 하다.

본 발명의 실시예에 따른 자동 스트로크 거리 조절 기능은 타격 조건에 따라 피스톤(1440)의 스트로크 거리를 자동으로 적절하게 조절한다.

일 예로, 타격 기기(1000)가 암반 파쇄 작업에 이용되는 유압 브레이커인 경우에는 피타격물의 단단한 정도를 타격 조건으로 하여 스트로크 거리를 조절할 수 있다.

다른 예로, 타격 기기(1000)가 항타 작업에 이용되는 유압 해머인 경우에는 파일의 압입에 필요한 타격력을 타격 조건으로 하여 스트로크 거리를 조절할 수 있을 것이다.

구체적으로 자동 스트로크 거리 조절 기능은 먼저 타격 기기(1000)가 타격 조건을 반영하는 신호를 감지하여 감지된 결과에 따라 타격 조건을 판단하고 판단된 타격 조건에 적절한 스트로크 모드를 선택함에 따라 이루어질 수 있다. 여기서, 타격 조건을 반영하는 신호의 대표적인 예로는 타격 시 발생하는 진동이나 타격 후 피스톤(1440)이 반발력에 의해 후퇴하는 거리 등을 들 수 있으며, 그 밖에도 타격에 의해 발생하는 소리의 크기, 피스톤(1440) 전진 시 전진 거리(최대 전진 위치, 하사점) 등도 타격 조건을 반영하는 신호로서 이용할 수 있다.

이하에서는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 자동 스트로크 거리 조절 기능을 구현하기 위한 타격 기기(1000)의 회로의 다양한 예에 관하여 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 회로도들은 자동 스트로크 거리 조절 기능을 구현하기 위한 예시적인 것에 불과하므로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상에 벗어나지 아니하는 한 후술되는 회로도의 변형예들 역시 본 발명에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 타격 기기(1000)의 회로도에 관해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 타격 기기(1000)의 회로도의 제1 예이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 타격 기기(1000)의 회로도의 제2 예이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 실린더(1430)에는 피스톤(1440)이 삽입되며 피스톤(1440)의 전단에는 치즐(1600)이 배치된다.

피스톤(1440)에는 전방 대경부(1442)와 후방 대경부(1444)가 형성되며 전방 대경부(1442)와 후방 대경부(1444) 사이에는 소경부(1446)가 형성된다. 대경부는 그 외경이 실린더(1430)의 내경과 실질적으로 동일하며, 이에 따라 실린더(1430) 내부에는 실린더(1430)의 전부와 전방 대경부(1442) 사이에 프론트 챔버(1431)가 형성되며 실린더(1430)의 후부와 후방 대경부(1444) 사이에 리어 챔버(1432)가 형성된다.

프론트 챔버(1431)에는 후진 포트(1433)가 형성되며, 후진 포트(1433)는 후진 라인(1433a)을 통해 유압 소스(160)와 연결된다.

따라서, 프론트 챔버(1431)에는 유압 소스(160)로부터 후진 라인(1433a)을 거쳐 후진 포트(1433)로 유입되는 작동유에 의해 유압이 인가될 수 있다. 프론트 챔버(1431)에 인가된 유압은 전방 대경부(1442)의 단차면(1442a)에 작용하게 되고, 피스톤(1440)에 후진력이 인가된다.

리어 챔버(1432)에는 전진 포트(1434)가 형성되며, 전진 포트(1434)는 전진 라인(1434a)을 통해 전후진 밸브(1460)와 연결된다. 전후진 밸브(1460)는 전진 위치(1460-2) 또는 후진 위치(1460-1) 중 어느 하나의 위치로 배치될 수 있으며, 전진 위치(1460-2)에서는 전진 라인(1434a)을 유압 소스(160)로 연결하고 후진 위치(1460-1)에서는 전진 라인(1434a)을 유압 탱크(160a)로 연결한다.

따라서, 전후진 밸브(1460)가 전진 위치(1460-2)에 배치되면 리어 챔버(1432)에는 유압 소스(160)로부터 전후진 밸브(1460)와 전진 라인(1434a)을 거쳐 전진 포트(1434)로 유입되는 작동유에 의해 유압이 인가될 수 있다. 리어 챔버(1432)에 인가되는 유압은 후방 대경부(1444)의 단차면(1444a)에 작용하게 되고, 피스톤(1440)에 전진력이 인가된다.

또한, 전후진 밸브(1460)가 후진 위치(1460-1)에 배치되면 리어 챔버(1432)는 전진 라인(1434a)과 전후진 밸브(1460)를 거쳐 유압 탱크(160a)로 연결되어 전진 위치(1460-2)에서 유입된 작동유를 유압 탱크(160a)로 배출하게 된다.

이러한 구조에서 후방 대경부(1444)의 단차면(1444a)이 전방 대경부(1442)의 단차면(1442a)보다 큰 면적을 가지고 있어 전후진 밸브(1460)가 전진 위치(1460-2)에 배치되면 전진력이 후진력보다 커져 피스톤(1440)이 전진할 수 있다. 반대로 전후진 밸브(1460)가 후진 위치(1460-1)에 배치되면 유압 소스(160)로부터 인가되는 유압이 전방 대경부(1442)의 단차면(1442a)에만 작용하게 되어 피스톤(1440)이 후진할 수 있다. 결과적으로 전후진 밸브(1460)가 전진 위치(1460-2) 또는 후진 위치(1460-1)에 배치됨에 따라 피스톤(1440)의 왕복 운동이 유도될 수 있다.

전후진 밸브(1460)의 위치 제어는 유압식으로 이루어질 수 있다. 즉, 전후진 밸브(1460)는 입력되는 유압 신호에 따라 전진 위치(1460-2)와 후진 위치(1460-1)가 선택될 수 있는 유압 밸브일 수 있다.

유압식인 전후진 밸브(1460)의 양단에는 각각 유압 라인에 연결되는 전진 작용면(1464)과 후진 작용면(1462)이 마련될 수 있다. 여기서, 전진 작용면(1464)은 롱 스트로크 라인(1435a)과 숏 스트로크 라인(1436a)으로 분기되는 전진 제어 라인(1464a)과 연결된다. 또 후진 작용면(1462)은 후진 제어 라인(1462a)을 통해 유압 소스(160)에 연결된다.

이러한 구조에서 전진 작용면(1464)이 후진 작용면(1462)보다 큰 면적을 가지고 있어, 양 작용면(1462,1464)에 유압이 함께 인가되면 전후진 밸브(1460)는 전진 위치(1460-2)로 배치될 수 있으며 이에 따라 피스톤(1440)이 전진할 수 있다. 반대로 유압 소스(160)로부터 인가되는 유압이 후진 작용면(1462)에만 인가되면 전후진 밸브(1460)는 후진 위치(1460-1)로 배치될 수 있으며 이에 따라 피스톤(1440)이 후진할 수 있다.

다시 말해, 전진 제어 라인(1464a)과 연결되는 롱 스트로크 라인(1435a)과 숏 스트로크 라인(1436a) 중 적어도 하나가 유압 소스(160)와 연결되면 피스톤(1440)이 전진 동작을 수행할 수 있다. 또 롱 스트로크 라인(1435a)과 숏 스트로크 라인(1436a)이 모두 유압 소스(160)와 차단되면 피스톤(1440)이 후진 동작을 수행할 수 있다.

롱 스트로크 라인(1435a)은 실린더(1430)에 형성되는 롱 스트로크 포트(1435)로 연결된다. 롱 스트로크 포트(1435)는 피스톤(1440)의 위치에 따라 프론트 챔버(1431)와 연결 또는 차단될 수 있도록 실린더(1430)의 전진 포트(1434)와 후진 포트(1433) 사이에 형성될 수 있다.

구체적으로 롱 스트로크 포트(1435)는 피스톤(1440)이 전진해 전방 대경부(1442)가 롱 스트로크 포트(1435) 상에 있거나 롱 스트로크보다 전방에 위치하면 프론트 챔버(1431)와 연결이 차단된다. 반대로 롱 스트로크 포트(1435)는 피스톤(1440)이 후진해 전방 대경부(1442)가 롱 스트로크 포트(1435)보다 후방에 위치하면 프론트 챔버(1431)와 연결된다.

따라서, 롱 스트로크 포트(1435)가 프론트 챔버(1431)와 연결되면, 유압 소스(160)로부터 유압이 후진 라인(1433a), 후진 포트(1433), 프론트 챔버(1431), 롱 스트로크 포트(1435), 롱 스트로크 라인(1435a), 전진 제어 라인(1464a)을 거쳐 전진 작용면(1464)에 인가되어 전후진 밸브(1460)가 전진 위치(1460-2)로 배치될 수 있다.

숏 스트로크 라인(1436a)은 실린더(1430)에 형성되는 숏 스트로크 포트(1436)로 연결될 수 있다. 숏 스트로크 포트(1436)는 피스톤(1440)의 위치에 따라 프론트 챔버(1431)와 연결 또는 차단될 수 있도록 실린더(1430)의 전진 포트(1434)와 후진 포트(1433) 사이에 형성되되, 롱 스트로크보다는 후진 포트(1433)에 가까운 위치에 형성될 수 있다.

구체적으로 숏 스트로크 포트(1436)는 피스톤(1440)이 전진해 전방 대경부(1442)가 숏 스트로크 포트(1436) 상에 있거나 숏 스트로크보다 전방에 위치하면 프론트 챔버(1431)와 연결이 차단된다. 반대로 숏 스트로크 포트(1436)는 피스톤(1440)이 후진해 전방 대경부(1442)가 숏 스트로크 포트(1436)보다 후방에 위치하면 프론트 챔버(1431)와 연결된다.

여기서, 숏 스트로크 라인(1436a) 상에는 숏 스트로크 라인(1436a)의 단락을 제어하는 변속 밸브(1470)가 설치된다. 변속 밸브(1470)는 롱 스트로크 위치(1470-1)와 숏 스트로크 위치(1470-2) 중 어느 하나의 위치로 배치될 수 있으며, 롱 스트로크 위치(1470-1)에서는 숏 스트로크 라인(1436a)을 차단하고 숏 스트로크 위치(1470-2)에서는 숏 스트로크 라인(1436a)을 연결한다.

따라서, 숏 스트로크 포트(1436)가 프론트 챔버(1431)와 연결되면, 유압 소스(160)로부터 후진 라인(1433a), 후진 포트(1433), 프론트 챔버(1431), 롱 스트로크 포트(1435), 롱 스트로크 라인(1435a), 전진 제어 라인(1464a)을 거쳐 전진 작용면(1464)으로 유압이 인가될지 여부가 변속 밸브(1470)에 의해 결정될 수 있다. 이때, 변속 밸브(1470)가 숏 스트로크 위치(1470-2)인 경우에는 숏 스트로크 라인(1436a)이 차단되어 전후진 밸브(1460)는 후진 제어 라인(1462a)을 통해 인가되는 유압에 의해 후진 위치(1460-1)로 배치되며, 변속 밸브(1470)가 온 위치인 경우 전후진 밸브(1460)는 전진 제어 라인(1464a)을 통해 인가되는 유압에 의해 전진 위치(1460-2)로 배치될 수 있다.

이러한 구조에 의해 피스톤(1440)은 변속 밸브(1470)의 위치에 따라 롱 스트로크 모드와 숏 스트로크 모드로 왕복 운동을 수행할 수 있다.

롱 스트로크 모드에서는 변속 밸브(1470)가 롱 스트로크 위치(1470-1)에 위치한다.

이 상태에서 피스톤(1440)이 전진하면 전방 대경부(1442)에 의해 롱 스트로크 포트(1435)가 프론트 챔버(1431)로부터 차단되어 전후진 밸브(1460)가 후진 위치(1460-1)로 배치되고, 유압 소스(160)로부터의 유압이 피스톤(1440)의 후방 대경부(1444)의 단차면(1444a)에 전달되지 않아 피스톤(1440)이 후진 동작을 수행한다.

이 상태에서 피스톤(1440)이 후진하여 전방 대경부(1442)가 롱 스트로크 포트(1435)를 통과하면, 롱 스트로크 포트(1435)가 프론트 챔버(1431)에 연결되어 전후진 밸브(1460)가 전진 위치(1460-2)로 배치되고, 유압 소스(160)로부터의 유압이 피스톤(1440)의 후방 대경부(1444)의 단차면(1444a)에 전달되어 피스톤(1440)이 전진 동작을 수행한다.

이때, 전방 대경부(1442)는 롱 스트로크 포트(1435)를 통과하기 전에 숏 스트로크 포트(1436)를 통과하지만, 숏 스트로크 라인(1436a)이 변속 밸브(1470)에 의해 차단되어 있으므로 유압 전달이 이루어지지는 않는다.

즉, 롱 스트로크 모드에서는 피스톤(1440)의 전방 대경부(1442)의 위치가 롱 스트로크 포트(1435)를 통과하는 것을 기점으로 전진 동작이 시작된다.

숏 스트로크 모드에서는 변속 밸브(1470)가 숏 스트로크 위치(1470-2)에 위치한다.

이 상태에서 피스톤(1440)이 전진하면 전방 대경부(1442)에 의해 숏 스트로크 포트(1436)가 프론트 챔버(1431)로부터 차단되어 전후진 밸브(1460)가 후진 위치(1460-1)로 배치되고, 유압 소스(160)로부터의 유압이 피스톤(1440)의 후방 대경부(1444)의 단차면(1444a)에 전달되지 않아 피스톤(1440)이 후진 동작을 수행한다.

이 상태에서 피스톤(1440)이 후진하여 전방 대경부(1442)가 숏 스트로크 포트(1436)를 통과하면, 숏 스트로크 포트(1436)가 프론트 챔버(1431)에 연결되고 변속 밸브(1470)에 의해 숏 스트로크 라인(1436a)이 연결되어 있으므로 유압원으로부터 전후진 밸브(1460)의 전진 작용면(1464)에 유압이 인가되어 전후진 밸브(1460)가 전진 위치(1460-2)로 배치되고, 유압 소스(160)로부터의 유압이 피스톤(1440)의 후방 대경부(1444)의 단차면(1444a)에 전달되어 피스톤(1440)이 전진 동작을 수행한다.

즉, 숏 스트로크 모드에서는 피스톤(1440)의 전방 대경부(1442)의 위치가 숏 스트로크 포트(1436)를 통과하는 것을 기점으로 전진 동작이 시작된다.

여기서, 롱 스트로크 포트(1435)가 숏 스트로크 포트(1436)보다 후방에 위치하므로, 롱 스트로크 모드에서 보다 숏 스트로크 모드에서 전진 동작의 시작이 빨리 시작되며, 결과적으로 피스톤(1440)의 후진 거리가 감소하여 스트로크 거리가 작아지는 것이다.

이와 같이 스트로크 거리의 조절은 롱 스트로크 모드와 숏 스트로크 모드 간의 모드 선택에 의해 이루어질 수 있으며, 모드 전환은 변속 밸브(1470)에 의존한다.

변속 밸브(1470)는 타격 조건에 따라 자동적으로 롱 스트로크 위치(1470-1)와 숏 스트로크 위치(1470-2) 간의 전환을 수행할 수 있다.

구체적으로 타격 기기(1000)에는 타격 조건을 감지하기 위한 타격 조건 감지 센서(2000)가 설치될 수 있다. 타격 조건 감지 센서(2000)는 타격 조건을 감지하여 타격 조건에 관한 신호를 콘트롤러(180)에 전달하고, 콘트롤러(180)는 타격 조건에 기초하여 변속 밸브(1470)에 콘트롤 신호를 송신하여 변속 밸브(1470)의 위치를 제어할 수 있다. 이를 위해 변속 밸브(1470)로는 전자식 제어가 가능한 솔레노이드 밸브가 이용될 수 있다.

타격 조건 감지 센서(2000)로는 근접 센서(2200)를 이용할 수 있다. 근접 센서(2200)는 타격 기기(1000)에 장착되어 타격 시 피스톤(1440)의 위치를 감지할 수 있다.

일 예로, 근접 센서(2200)는 피스톤(1440)이 치즐(1600)을 통해 암반을 타격 할 때 최대 전진 위치(이하 ‘하사점’이라 함)의 위치를 감지할 수 있다. 구체적으로 근접 센서(2200)는 실린더(1430)에 형성된 홈이나 홀에 삽입되어 피스톤(1440)의 왕복 운동 방향과 수직한 방향을 향해 설치될 수 있다. 이에 따라 근접 센서(2200)는 피스톤의 왕복 운동 중 근접 센서(2200)의 설치 지점 상에 소경부가 통과하고 있는지 또는 대경부(1442,1444)가 통과하고 있는지를 감지할 수 있다.

또한 근접 센서(2200)는 실린더(1430) 상에 피스톤(1440)의 왕복 운동 방향을 따라 복수 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 근접 센서(2200)는 실린더(1430)의 후단에 가까운 측으로부터 전단에 가까운 측으로 순서대로 배치되는 후단 센서(2202), 중단 센서(2204), 전단 센서(2206)를 포함할 수 있다.

다시 도 4를 살펴보면, 본 예에서 근접 센서(2200)는 실린더(1430)의 후측에 후방으로부터 전방을 향해 차례로 배치되는 세 개의 센서(2202,2204,2206)로 제공될 수 있다. 이처럼 배치된 근접 센서(2200)는 각 센서(2202,2204,2206)가 후방 대경부(1444)를 감지한다. 여기서, 센서(2202,2204,2206)의 배치는 피스톤(1440)이 최대 전진 위치에 있을 때 후방 대경부(1444)의 후단 단차면(1444a)이 센서(2202,2204,2206)가 배치된 영역 부근에 위치하도록 배치된다. 타격 기기(1000)가 경암을 타격할 때의 피스톤(1440)의 최대 전진 위치는 연암을 타격할 때의 피스톤(1440)의 최대 전진 위치보다 후측에 형성된다. 이는 치즐이 경암을 뚫고 들어가는 정도가 연암을 뚫고 들어가는 정도보다 약하기 때문이다. 따라서, 도 4와 같이 근접 센서(2200)를 배치하면, 피스톤(1440)의 전진 위치가 전단에 가까워질수록 후단 센서(2202)로부터 차례로 오프된다. 예를 들어, 각 근접 센서들(2202,2204,2206)에서 감지되는 신호가 많을수록 피타격물이 경암에 가깝고 적을수록 피타격물이 연암에 가까운 것을 알 수 있게 된다. 여기서, 만약 근접 센스들(2202,2204,2206)이 피스톤(1440)의 하사점에서 후방 대경부(1444)의 전단 단차면을 감지하려는 경우라면 센서들(2202,2204,2206)에서 감지되는 신호가 적을수록 피타격물이 경암에 가깝고, 적을수록 피타격물이 연암에 가까운 것을 알 수 있을 것이다.

물론, 근접 센서들(2202,2204,2206)들이 반드시 도 6과 같이 배치되어야 하는 것은 아니다. 근접 센서(2200)는 피스톤(1440)이 하사점에 위치할 때, 전방 대경부(1442)의 전측 단차면이나 후측 단차면 또는 후방 대경부(1444)의 전측 단차면이나 후측 단차면을 센싱할 수 있으면 된다.

따라서, 근접 센서(2200)는 전측 단차면을 센싱할 때에는 근접 센서(2200) 중 가장 피스톤(1440)의 전단에 가까운 센서가 최대 하사점(연암)에서의 단차면을 센싱하고, 가장 피스톤(1440)의 후단에 가까운 센서가 최소 하사점(경암)에서의 단차면을 센싱할 정도의 위치면 된다.

즉, 복수의 센서 간의 거리는 경암 시와 연암 시의 하사점의 차이의 거리와 유사하거나 약간 클 수가 있다.

이러한 배치에서는 대경부의 전측 단차면을 센싱하는 경우라면, 오프된 센서의 수가 많을수록 경암에 가깝고, 온된 센서의 수가 많을수록 연암에 가까울 것이다. 반대로 대경부의 후측 단차면을 센싱하는 경우라면, 온된 센서의 수가 많을수록 경암에 가까보, 오프된 센서의 수가 많을수록 연암에 가까울 것이다.

한편, 근접 센서(2200)가 반드시 도 4에 도시된 것과 같이 피스톤(1440)의 후방 대경부(1444)를 감지하도록 배치되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 근접 센서(2200)는 도 5에 도시된 바와 같이 피스톤(1440)의 전방 대경부(1442)를 감지하도록 배치되는 것도 가능하다.

도 4나 도 5에 도시된 이외에도 근접 센서(2200)는 필요에 따라 적절히 실린더(1430)의 다양한 지점에 배치될 수 있다. 도 6이 그 예이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 근접 센서(2200) 배치의 일 예에 관한 도면이다.

도 6을 참조하면, 근접 센서(2200)는 피스톤(1440) 전진 시에는 후방 대경부(1444)를 감지하고 피스톤(1440) 후진 시에는 전방 대경부(1442)를 감지하는 위치에 배치될 수 있다. 이때에도, 근접 센서(2200)는 실린더(1430)에 그 길이 방향을 따라 복수 개 배치될 수 있다.

도 6과 같은 근접 센서(2200)의 배치 상태에 의하면, 피스톤(1440) 전진 시에 각 센서들(2202,2204,2206)에서 후방 대경부(1444)가 감지되는지 여부에 따라 타격 조건을 파악할 수 있다. 이에 대해서는 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.

도 7은 도 6에 따른 근접 센서(2200) 배치 상태에서 경암 타격 시 피스톤(1440)의 하사점을 도시한 도면이다. 도 7을 살펴보면, 피스톤(1440)이 경암을 타격한 경우에는 경암의 반발력에 의해 피스톤(1440)의 전진이 억제되므로, 후단 센서(2202)만 후방 대경부(1444)를 감지하고 다른 센서(2204,2206)는 감지하지 못할 수 있다. 여기서, 후단 센서(2202)도 후방 대경부(1444)를 감지하지 못하는 경우에는 암반이 극경암인 것으로 판단할 수 있다.

도 8은 도 6에 따른 근접 센서(2200) 배치 상태에서 중암 타격 시 피스톤(1440)의 하사점을 도시한 도면이다. 도 8을 살펴보면, 피스톤(1440)이 중암을 타격한 경우에는 중암의 반발력에 의해 피스톤(1440)의 전진이 억제되되 경암보다는 그 억제력이 약하므로, 후단 센서(2202)와 중단 센서(2204)가 후방 대경부(1444)를 감지하고 전단 센서(2206)는 감지하지 못할 수 있다.

도 9는 도 6에 따른 근접 센서(2200) 배치 상태에서 연암 타격 시 피스톤(1440)의 하사점을 도시한 도면이다. 도 9를 살펴보면, 피스톤(1440)이 연암을 타격한 경우에는 중암에 비해서도 약한 반발력이 작용하므로, 모든 센서(2202,2204,2206)가 후방 대경부(1444)를 감지할 수 있다.

이를 고려하면, 도 6과 같은 배치 상태에서는 각 근접센서들(2202,2204,2206)의 온/오프 상태에 따라 타격 대상물의 연경 정도를 알 수 있다.

도 10은 도 6에 따라 배치된 근접 센서(2200)의 타격 대상물의 단단함에 따른 센싱 구간을 도시한 도면이고, 도 11은 도 6에 따라 배치된 근접 센서(2200)의 감지 결과에 따른 타격 대상물의 단단함 판단 테이블이다.

도 10을 살펴보면, 타격물이 극경암인 경우에는 후방 대경부(1444)의 하사점이 후단 센서(2202)보다도 후측에 위치하며, 타격물이 경암인 경우에는 후방 대경부(1444)의 하사점이 후단 센서(2202)와 중단 센서(2204)의 사이에 위치하며, 타격물이 중암인 경우에는 후방 대경부(1444)의 하사점이 중단 센서(2204)와 전단 센서(2206)의 사이에 위치하며, 타격물이 연암인 경우에는 전단 센서(2206)보다 후방 대경부(1444)의 하사점이 더 전측으로 위치된다.

따라서, 후술할 콘트롤러(180)는 근접 센서(2200)로부터 신호를 입력받아 이에 근거하여 암반 특성을 파악할 수 있다. 도 11은 각 경우에 따른 판단 결과를 도시한 테이블이다.

이러한 판단은 단순히 온/오프 상태만 가지고도 결정될 수 있으나, 타임 라인 상에서 각 센서(2202,2204,2206)의 신호를 고려하면 보다 명확해 질 수 있다. 특히, 근접 센서(2200)는 현재 근접 신호를 감지하고 있더라도 감지되는 대상이 전방 대경부(1442)인지 후방 대경부(1444)인지 구분할 수 없으므로, 보다 정확한 판단을 위해서는 피스톤(1440)이 전진 상태인지 후진 상태인지를 함께 고려해야 하거나 타임 라인 상에서 신호의 형태를 관찰하여야 한다.

도 12는 도 6에 따른 근접 센서(2200) 배치 상태에서 연암 타격 시의 근접 센서(2200)의 신호를 도시한 그래프이고, 도 13은 도 6에 따른 근접 센서(2200) 배치 상태에서 경암 내지 중암 타격 시의 근접 센서(2200)의 신호를 도시한 그래프이다. 도 12 및 도 13에서 도면 상의 “대2”는 전방 대경부(1442)이며 “대1”은 후방 대경부(1444)를 의미한다.

도 12를 참조하면, 타격 기기(1000)가 연암을 타격하는 동작에서 최초에 타격을 위해 후퇴하면 전단 센서(2206)가 먼저 전방 대경부(1442)를 감지하고 피스톤(1440)이 점차 후퇴함에 따라 중단 센서(2204), 후단 센서(2202) 순으로 전방 대경부(1442)에 의해 온 된다.

이 상태에서 피스톤(1440)이 전진을 시작하면, 후단 센서(2202)로부터 중단 센서(2204), 전단 센서(2206) 순으로 차례로 오프될 수 있다.

피스톤(1440)의 전단이 타격 지점 근처에 도달하면, 후단 센서(2202)가 후방 대경부(1444)를 감지하여 온 된다. 이 상태에서 연암이 파여지는 정도에 의해 피스톤(1440)이 더 하강하면, 후단 센서(2202)에 이어 중단 센서(2204)와 전단 센서(2206)이 차례로 온 된다.

이에 따라 시계열적으로 전단 센서(2206)가 먼저 온 되는 경우는 피스톤(1440)이 후진 동작을 수행하는 과정이므로 타격 대상물의 단단함을 반영하지 않는 것을 알 수 있다.

또 시계열적으로 후단 센서(2202)가 먼저 온 되는 경우는 피스톤(1440)이 전진 동작을 수행하는 과정이므로 이 경우에는 타격 대상물의 단단함을 근접 센서(2200)의 온/오프에 따라 판단할 수 있다. 도 12에서는 근접 센서(2200)가 모두 온 되는 시점이 존재하는 것을 통해 연암 타격임을 확인할 수 있다. 후술하겠지만, 이러한 판단은 콘트롤러(180)가 근접 센서(2200)로부터 신호를 입력받아 수행할 수 있다.

도 13을 참조하면, 타격 기기(1000)가 경암을 타격하는 동작에서 최초에 타격을 위해 후퇴하면 전단 센서(2206)가 먼저 전방 대경부(1442)를 감지하고 피스톤(1440)이 점차 후퇴함에 따라 중단 센서(2204), 후단 센서(2202) 순으로 전방 대경부(1442)에 의해 온 된다

피스톤(1440)의 전단이 타격 지점 근처에 도달하면, 후단 센서(2202)가 후방 대경부(1444)를 감지하여 온 된다. 이 상태에서 경암이 파여지는 정도가 작거나 거의 없으므로 피스톤(1440)이 더 하강하지 못하면, 후단 센서(2202)에 이어 중단 센서(2204)와 전단 센서(2206)는 온되지 않는다.

또 시계열적으로 후단 센서(2202)만 온 되는 경우는 피스톤(1440)이 전진 동작을 수행하는 과정이므로 이 경우에는 타격 대상물의 단단함을 근접 센서(2200)의 온/오프에 따라 판단할 수 있다. 도 13에서는 근접 센서(2200) 중 후단 센서(2202)만 온 되는 경우에는 타격물이 경암임을 확인할 수 있다. 또 도13에서 근접 센서(2200) 중 후단 센서(2202)와 중단 센서(2204)까지만 온 되는 경우에는 타격물이 중암임을 확인할 수 있다. 마찬가지로 후술하겠지만, 이러한 판단은 콘트롤러(180)가 근접 센서(2200)로부터 신호를 입력받아 수행할 수 있다.

한편, 반드시 시계열적으로 처리하지 않더라도 각 신호의 조합에 의해서도 피스톤(1440)의 전후진 여부가 판단가능할 수 있다. 이는 피스톤(1440)의 전진 여부와 전진 위치에 대해서는 후단 센서(2202)가 온 된 상태인 경우를 기준으로 도 11의 테이블과 같이 판단할 수 있다.

근접 센서(2200)는 감지된 온/오프 값을 반영하는 전자 신호를 콘트롤러(180)로 전송할 수 있다. 이를 위해 근접 센서(2200)와 콘트롤러(180)에는 각각 정보 송수신을 위한 통신 모듈(2210)이 연결될 수 있다. 통신 모듈(2210)을 이용하여 콘트롤러(180)와 근접 센서(2200) 간의 데이터 송수신은 유선 또는 무선으로 수행될 수 있다. 다만, 타격 기기(1000)의 특성 상 근접 센서(2200)와 콘트롤러(180)가 유선 연결되는 경우 왕복 동작의 반복에 의해 배선이 파손될 우려가 있어 무선 통신으로 연결되는 것이 바람직하다. 무선 통신의 대표적인 예로는 블루투스 로에너지(BTLE, BlueTooth Low Energy)나 직비(Zigbee)를 들 수 있다. 근접 센서(2200)와 콘트롤러(180) 간의 통신이 높은 대역폭을 요구하는 것은 아니므로 BTLE나 직비와 같은 저전력 통신이 바람직할 수 있다. 그렇다고 하여 본 발명에서 콘트롤러(180)와 근접 센서(2200) 간의 통신 방식이 꼭 이로 한정되는 것은 아니다.

콘트롤러(180)는 각종 전자 신호를 처리하고 연산하는 역할을 수행하는 전자 회로로, 센서로부터 신호를 수신하고, 정보/데이터를 연산 처리하며, 전자 신호로서 건설 장비(100)의 다른 구성을 제어할 수 있다.

콘트롤러(180)는 통상적으로 캐리어(120)에 위치하지만, 타격 기기(1000)에 위치하는 것도 가능하다. 또 콘트롤러(180)가 반드시 단일 객체로 구현되어야만 하는 것도 아니다. 경우에 따라서 콘트롤러(180)는 서로 통신 가능한 복수의 콘트롤러(180)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 콘트롤러(180)는 그 일부가 타격 기기(1000) 측에 설치되어 있고 다른 일부가 캐리어(120)에 설치되는 등과 같이 분산 배치되어 있을 수 있으며, 분산 배치된 콘트롤러(180) 간에는 무선/유선 통신을 수행하여 협업함으로써 그 기능을 수행할 수 있다. 다수의 콘트롤러(180)가 분산 배치되는 경우에는 그 일부는 슬레이브 타입으로 단순히 신호나 정보만을 전달하는 역할을 하고 다른 일부가 마스터 타입으로 각종 신호나 정보를 수신하여 처리/연산 및 명령/제어를 수행하는 방식을 취할 수도 있다.

콘트롤러(180)는 입력되는 전자 신호에 따라 타격 조건(예를 들어, 암반 파쇄 시에는 암반 강도와 같은 피타격물의 특성)을 판단할 수 있다. 구체적으로 콘트롤러(180)는 입력되는 전자 신호에 따른 각 센서들(2202,2204,2206)의 온/오프 상태와 온/오프 타이밍을 고려하여 타격 조건을 판단할 수 있다. 예를 들어, 암반 파쇄 시에 콘트롤러(180)는 입력되는 전자 신호가 시계열적으로 전단 센서(2205)로부터 후단 센서(2202) 순으로 온 되는 경우에는 피스톤(1440)의 후진 동작 시 발생한 신호이므로 암반 특성의 판단 자료로 이용하지 않는다. 반대로, 암반 파쇄 시에 콘트롤러(180)는 입력되는 전자 신호가 시계열적으로 후단 센서(2202)로부터 전단 센서(2206) 순으로 온 되는 경우에는 피스톤(1440)이 전진 동작 시 발생한 신호이므로 각 센서(2202,2204,2206)의 온/오프 상태를 고려하여 도 11의 테이블과 같이 암반 특성을 판단할 수 있다. 물론, 도 11의 테이블 상에서 도시된 바와 같이 단순히 근접 센서(2200)의 온/오프 조합만으로도 어느 정도 암반 특성 파악이 가능하지만, 전부 오프인 상태나 전부 온 인 상태를 대비하기 위해서는 각 센서(2202,2204,2206)의 온 순서를 추가적으로 고려할 필요가 있는 것이다.

타격 조건을 판단하면, 콘트롤러(180)는 변속 밸브(1470)를 통해 스트로크 거리를 조절할 수 있다. 예를 들어, 경암으로 판단된 경우에는 콘트롤러(180)는 변속 밸브(1470)에 오프 신호를 출력하여 솔레노이드 밸브가 롱 스트로크 위치(1470-1)로 배치되도록 하여 타격 기기(1000)가 롱 스트로크 모드로 동작하도록 할 수 있다. 반면, 연암으로 판단된 경우에는 콘트롤러(180)는 변속 밸브(1470)에 온 신호를 출력하여 솔레노이드 밸브가 숏 스트로크 위치(1470-2)로 배치되도록 하여 타격 기기(1000)가 숏 스트로크 모드로 동작하도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 내용에 따르면, 근접 센서(2200)가 타격 기기(1000)가 작업 시 타격 조건에 따라 그 특성을 반영하는 후방 대경부(1444)의 하사점 위치를 감지하고, 콘트롤러(180)가 감지된 근접 센서(2202,2204,2206)의 온/오프 조합과 온/오프 순서에 기초하여 스트로크 모드를 설정하여 설정된 스트로크 모드에 따라 변속 밸브(1470)를 제어하고, 변속 밸브(1470)가 롱 스트로크 모드인지 숏 스트로크 모드인지에 따라 타격 기기(1000)가 스트로크 거리를 조절할 수 있다. 다시 말해, 타격 기기(1000)는 타격 조건에 따라 자동적으로 스트로크 거리를 조절하는 자동 스트로크 거리 조절 기능을 수행할 수 있다.

또한 이상의 설명에서는 근접 센서(2200)가 전중후단의 세 개의 센서(2202,2204,2206)로 구성되는 것을 기준으로 설명하였으나, 비용 절감을 고려하여 근접 센서(2200)를 하나 또는 두 개만 사용하거나 정밀도 향상을 고려하여 근접 센서(2200)를 네 개 이상 사용하는 것도 가능하다. 또 근접 센서(2200)가 반드시 후방 대경부(1444)을 감지하도록 배치되어야만 하는 것도 아니며, 피스톤(1440)의 왕복 운동과 하사점의 위치를 온/오프 조합으로 반영할 수 있는 다른 대상을 감지하거나 다른 위치에 배치되는 것도 가능하다.

한편, 이상에서 설명한 바에 따르면 타격 기기(1000)는 경암인 경우 롱 스트로크 모드로 동작하고 연암인 경우에는 숏 스트로크 모드로 동자하는 2단 변속을 수행할 수 있다.

그런데, 본 발명에서는 이에 한발 더 나아가 타격 기기(1000)가 3단 이상의 변속이나 무단 변속을 수행하는 것도 가능하다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 3단 이상 또는 무단 변속 동작에 관하여 설명한다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 콘트롤러(180)의 온/오프 제어 신호에 관한 도면이다.

도 14를 참조하면, 타격 기기(1000)가 피타격물을 타격하면 근접 센서(2200)가 하사점의 위치를 감지한다. 콘트롤러(180)는 감지된 온/오프 조합에 따라 타격 조건을 판단하고, 강한 타격이 필요한 경우에는 온 신호를 송출하고, 빠른 타격이 필요한 경우에는 오프 신호를 송출한다(실제로 오프 신호는 송출되는 신호는 아닐 수 있음). 오프의 경우에는 변속 밸브(1470)는 롱 스트로크 위치(1470-1)로 배치되며 타격 기기(1000)는 롱 스트로크 모드로 동작하여 스트로크 거리를 늘려 강한 타격을 수행하고, 온 신호가 출력되면 변속 밸브(1470)는 숏 스트로크 위치(1470-2)로 배치되며 타격 기기(1000)는 숏 스트로크 모드로 동작하여 스트로크 거리를 줄여 빠른 타격을 수행한다.

상술한 바와 같이 콘트롤러(180)의 온/오프 신호에 따라 변속 밸브(1470) 제어 시 변속 밸브(1470)가 지속적으로 롱 스트로크 모드에 있거나 숏 스트로크 모드에 있게 되면 타격 기기(1000)는 롱/숏 스트로크 모드로 동작한다.

그런데, 이때 콘트롤러(180)의 신호를 시분할적으로 가변시키면 변속 밸브(1470)가 롱 스트로크 위치(1470-1)와 숏 스트로크 위치(1470-2)를 오가며 피스톤(1440)은 롱 스트로크와 숏 스트로크의 거리의 중간 거리를 갖는 미들 스트로크 거리를 왕복할 수 있다. 즉, 타격 기기(1000)가 미들 스트로크 모드로 동작할 수 있는 것이다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 3단 이상 또는 무단 변속을 위한 타이밍 신호에 관한 도면이다.

도 15의 (a)와 (b)는 각각 롱 스트로크 모드를 위한 제어 신호와 숏 스트로크 모드를 위한 제어 신호를 도시한 것이다. 여기서, 제어 신호는 콘트롤러(180)에서 변속 밸브(1470)로 입력되는 신호이다. 콘트롤러(180)는 근접 센서(2200)에서 감지되는 온/오프 특성에 근거하여 경암인 경우에는 롱 스트로크, 연암인 경우에는 숏 스트로크를 위한 제어 신호를 송출한다.

여기서, 콘트롤러(180)가 근접 센서(2200)의 온/오프 조합에 기반하여 연암과 경암 사이의 암반 특성인 것을 판단하면, 콘트롤러(180)는 도 15의 (c), (d)나 (e)와 같이 온/오프 제어 신호를 펄스 형태로 출력하여 변속 밸브(1470)가 가변적으로 롱 스트로크 위치(1470-1)와 숏 스트로크 위치(1470-2) 간에서 이동하도록 제어할 수 있다. 이와 같이 변속 밸브(1470)가 두 위치(1470-1,1470-2) 간에 이동하면 피스톤(1440)은 롱 스트로크 거리와 숏 스트로크 거리의 사이인 미들 스트로크 거리로 왕복 운동을 하게 된다.

구체적으로 피스톤(1440)은 롱 스트로크 모드에서는 롱 스트로크 포트(1435)를 통과하면서부터 전진력을 받으며, 숏 스트로크 모드에서는 숏 스트로크 포트(1436)를 통과하면서부터 전진력을 인가받는다. 그런데, 변속 밸브(1470)가 롱 스트로크 모드와 숏 스트로크 모드 간에 시분할적으로 전환되면, 피스톤(1440)은 그 전방 대경부(1442)가 숏 스트로크 포트(1436)를 통과하는 시점부터 제어 신호의 주기(period) 중 펄스 폭(duty cycle) 동안만큼만 전진력을 받게 되므로 롱 스트로크 시의 최대 후퇴 거리와 숏 스트로크 시의 최대 후퇴 거리의 중간 거리까지 후퇴하게 된다.

다시 말해, 콘트롤러(180)는 온/오프 제어 신호를 펄스 신호로 출력하면서 펄스 신호의 주기에 대한 펄스 폭을 제어함으로써 타격 기기(1000)가 롱 스트로크와 숏 스트로크 사이의 미들 스트로크 모드로 동작하도록 할 수 있다.

따라서, 콘트롤러(180)는 펄스 폭을 제어하여 숏/미들/롱 스트로크의 3단 변속으로 타격 기기(1000)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 콘트롤러(180)는 도 8의 (c)에 도시된 펄스 신호를 이용하면 미들 스트로크 모드 동작을 구현할 수 있다.

또는, 콘트롤러(180)는 콘트롤러(180)가 펄스 폭을 늘려 스트로크의 길이가 증가시키거나, 펄스 폭을 줄여 스트로크의 길이를 단축시켜 무단 변속을 수행할 수 있다. 예를 들어, 콘트롤러(180)는 도 15의 (c), (d), (e)에 도시된 바와 같이 펄스 신호의 주기 대비 펄스 폭을 제어하여 롱 스트로크와 숏 스트로크 사이에서 가변적으로 변화하는 스트로크 거리를 제어할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 자동 스트로크 거리 조절 기능에 있어서 콘트롤러(180)는 소정의 지연 시간을 고려하면서 변속을 수행할 수 있다. 여기서, 지연 시간이란 타격 조건의 변화가 감지되더라도 스트로크 모드를 바로 전환하는 대신 소정의 시간이 지난 후 전환하겠다는 것이다. 본 발명에서 근접 센서(2200)가 감지하는 하사점의 위치는 그 특성 상 오류가 발생할 가능성이 다소 있으며, 만약 오류가 없다 하더라도 경암과 연암이 섞여 있는 상태에서 치즐(1600)이 경암과 연암을 교번적으로 타격하는 경우에 잦은 스트로크 모드 전환이 발생하면 오히려 작업 효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 경우에는 롱 스트로크 모드와 숏 스트로크 모드를 번갈하가면서 수행하는 것보다 롱 스트로크 모드로만 작업하는 것이 효율적일 수 있다.

따라서, 콘트롤러(180)는 특정 스트로크 모드에 대응되는 온/오프 조합이 감지되더라도 소정의 시간(예를 들어, 피스톤(1440)의 왕복 주기의 배수) 동안 동일한 온/오프 조합이 감지되는 경우에 스트로크 모드 전환을 실행할 수 있다.

예를 들어, 콘트롤러(180)는 경암에서 롱 스트로크 모드로 동작하고 있는 중에 연암에 대한 온/오프 조합이 피스톤(1440)의 왕복 1주기 동안 감지된다하더라도 숏 스트로크로 변환하지 않는다. 대신 콘트롤러(180)는 숏 스트로크가 필요한 상황이 감지된 것을 카운팅한다. 이후 콘트롤러(180)는 숏 스트로크가 필요한 상황이 미리 정해진 회수만큼 연속적으로 감지되면 그때 숏 스트로크 모드로 전환할 수 있다. 또는 연속적으로 감지되지 않더라도 미리 정해진 타격 회수 동안 소정 수만큼 해당 온/오프 조합이 감지되면 모드 전환을 실행할 수도 있다. 즉, 5회 타격 주기 동안 4회 타격에 대해 연암 특성이 감지되면 숏 스트로크 모드 전환을 수행할 수 있는 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 자동 스트로크 거리 조절 방법에 관하여 설명하기로 한다.

자동 스트로크 거리 조절 방법은, 타격 조건 감지 센서(2000)가 타격 조건을 반영하는 신호를 감지하여 콘트롤러(180)로 전송하는 단계(S110), 콘트롤러(180)가 수신한 신호에 기초하여 타격 조건을 판단하는 단계(S120), 및 콘트롤러(180)가 판단된 타격 조건에 대응하는 스트로크 모드가 수행되도록 변속 밸브(1470)를 통해 타격 기기(1000)를 제어하는 단계(S130)을 포함할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 건설 장비
120: 캐리어
180: 콘트롤러
1000: 타격 기기
2000: 타격 조건 감지 센서
2200: 근접 센서
1470: 변속 밸브

Claims

대상물을 타격하는 타격 기기에 있어서,
피스톤을 수용하는 실린더;
상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤;
상기 실린더 전측의 프론트 챔버를 유압 소스와 연결하는 후진 포트;
상기 실린더 후측의 리어 챔버에 형성되는 전진 포트;
상기 전진 포트를 상기 유압 소스와 연결해 상기 피스톤을 전진시키는 전진 위치와 상기 전진 포트를 유압 배출 라인으로 연결해 상기 피스톤을 후진시키는 후진 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되어 상기 피스톤의 전후진을 제어하는 전후진 밸브;
유압 소스와 연결 시 상기 전후진 밸브를 상기 전진 위치로 이동시키는 제어 라인;
상기 실린더의 상기 전진 포트와 상기 후진 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 제1 위치로 후퇴 시 상기 프론트 챔버를 통해 상기 제어 라인에 상기 유압 소스를 연결시키는 롱 스트로크 포트;
상기 실린더의 상기 후진 포트와 상기 롱 스트로크 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 상기 제1 위치보다 상기 실린더의 전측에 가까운 제2 위치로 후퇴 시 상기 프론트 챔버를 통해 상기 유압 소스와 연결되는 숏 스트로크 포트;
상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인의 사이에 배치되고, 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 차단하는 롱 스트로크 위치 및 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 연결하는 숏 스트로크 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되는 변속 밸브;
상기 대상물 타격 시 상기 피스톤의 하사점을 감지하는 근접 센서; 및
상기 감지된 하사점에 기초하여 타격 조건을 판단하고, 상기 판단된 타격 조건에 기초하여 상기 변속 밸브에 제어 신호를 송출하는 콘트롤러;를 포함하되,
상기 변속 밸브가 상기 롱 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 롱 스트로크로 동작하고, 상기 변속 밸브가 상기 숏 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴하기 전인 제2 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 상기 롱 스트로크보다 짧은 숏 스트로크로 동작하며,
상기 콘트롤러는,
상기 감지된 하사점에 기초하여 타격되는 상기 대상물의 특성인 타격 조건을 판단하는,
타격 기기.
제1 항에 있어서,
상기 근접 센서는, 상기 실린더에 상기 피스톤을 향해 설치되어 그 설치 지점 상에 상기 피스톤의 대경부가 위치하는지를 감지하는
타격 기기.
제2 항에 있어서,
상기 근접 센서는, 상기 대상물 타격 시 상기 피스톤의 최대 전진 위치를 감지하는
타격 기기.
제2 항에 있어서,
상기 근접 센서는, 상기 피스톤의 왕복 운동 방향을 따라 설치되는 상기 실린더에 복수 개의 개별 센서를 포함하는
타격 기기.
대상물을 타격하는 타격 기기에 있어서,
피스톤을 수용하는 실린더;
상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤;
상기 실린더 전측의 프론트 챔버를 유압 소스와 연결하는 후진 포트;
상기 실린더 후측의 리어 챔버에 형성되는 전진 포트;
상기 전진 포트를 상기 유압 소스와 연결해 상기 피스톤을 전진시키는 전진 위치와 상기 전진 포트를 유압 배출 라인으로 연결해 상기 피스톤을 후진시키는 후진 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되어 상기 피스톤의 전후진을 제어하는 전후진 밸브;
유압 소스와 연결 시 상기 전후진 밸브를 상기 전진 위치로 이동시키는 제어 라인;
상기 실린더의 상기 전진 포트와 상기 후진 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 제1 위치로 후퇴 시 상기 프론트 챔버를 통해 상기 제어 라인에 상기 유압 소스를 연결시키는 롱 스트로크 포트;
상기 실린더의 상기 후진 포트와 상기 롱 스트로크 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 상기 제1 위치보다 상기 실린더의 전측에 가까운 제2 위치로 후퇴 시 상기 프론트 챔버를 통해 상기 유압 소스와 연결되는 숏 스트로크 포트;
상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인의 사이에 배치되고, 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 차단하는 롱 스트로크 위치 및 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 연결하는 숏 스트로크 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되는 변속 밸브;
상기 대상물 타격 시 상기 피스톤의 하사점을 감지하는 근접 센서; 및
상기 감지된 하사점에 기초하여 타격 조건을 판단하고, 상기 판단된 타격 조건에 기초하여 상기 변속 밸브에 제어 신호를 송출하는 콘트롤러;를 포함하되,
상기 변속 밸브가 상기 롱 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 롱 스트로크로 동작하고, 상기 변속 밸브가 상기 숏 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴하기 전인 제2 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 상기 롱 스트로크보다 짧은 숏 스트로크로 동작하며,
상기 근접 센서는, 상기 실린더에 상기 피스톤을 향해 설치되어 그 설치 지점 상에 상기 피스톤의 대경부가 위치하는지를 감지하고,
상기 근접 센서는, 상기 피스톤의 왕복 운동 방향을 따라 설치되는 상기 실린더에 복수 개의 개별 센서를 포함하며,
상기 콘트롤러는, 상기 복수 개의 개별 센서의 온/오프 신호의 조합에 기초하여 상기 타격 조건을 판단하는
타격 기기.
대상물을 타격하는 타격 기기에 있어서,
피스톤을 수용하는 실린더;
상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤;
상기 실린더 전측의 프론트 챔버를 유압 소스와 연결하는 후진 포트;
상기 실린더 후측의 리어 챔버에 형성되는 전진 포트;
상기 전진 포트를 상기 유압 소스와 연결해 상기 피스톤을 전진시키는 전진 위치와 상기 전진 포트를 유압 배출 라인으로 연결해 상기 피스톤을 후진시키는 후진 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되어 상기 피스톤의 전후진을 제어하는 전후진 밸브;
유압 소스와 연결 시 상기 전후진 밸브를 상기 전진 위치로 이동시키는 제어 라인;
상기 실린더의 상기 전진 포트와 상기 후진 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 제1 위치로 후퇴 시 상기 프론트 챔버를 통해 상기 제어 라인에 상기 유압 소스를 연결시키는 롱 스트로크 포트;
상기 실린더의 상기 후진 포트와 상기 롱 스트로크 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 상기 제1 위치보다 상기 실린더의 전측에 가까운 제2 위치로 후퇴 시 상기 프론트 챔버를 통해 상기 유압 소스와 연결되는 숏 스트로크 포트;
상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인의 사이에 배치되고, 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 차단하는 롱 스트로크 위치 및 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 연결하는 숏 스트로크 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되는 변속 밸브;
상기 대상물 타격 시 상기 피스톤의 하사점을 감지하는 근접 센서; 및
상기 감지된 하사점에 기초하여 타격 조건을 판단하고, 상기 판단된 타격 조건에 기초하여 상기 변속 밸브에 제어 신호를 송출하는 콘트롤러;를 포함하되,
상기 변속 밸브가 상기 롱 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 롱 스트로크로 동작하고, 상기 변속 밸브가 상기 숏 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴하기 전인 제2 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 상기 롱 스트로크보다 짧은 숏 스트로크로 동작하며,
상기 근접 센서는, 상기 실린더에 상기 피스톤을 향해 설치되어 그 설치 지점 상에 상기 피스톤의 대경부가 위치하는지를 감지하고,
상기 근접 센서는, 상기 피스톤의 왕복 운동 방향을 따라 설치되는 상기 실린더에 복수 개의 개별 센서를 포함하며,
상기 콘트롤러는, 상기 개별 센서 중 온 상태인 센서 가운데 상기 실린더의 전단에 가장 인접한 센서에 기초하여 상기 타격 조건을 판단하는
타격 기기.
제5 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 복수 개의 개별 센서의 온/오프 신호의 타이밍을 더 고려하여 상기 타격 조건을 판단하는
타격 기기.
제7 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 복수 개의 개별 센서가 온 되는 타이밍이 상기 실린더의 후단에 가까운 센서로부터 전단에 가까운 센서 순서인 경우 상기 온/오프 신호의 조합에 기초하여 상기 타격 조건을 판단하고, 상기 온 되는 타이밍이 상기 전단에 가까운 센서로부터 상기 후단에 가까운 센서 순서인 경우 상기 타격 조건 판단을 보류하는
타격 기기.
제1 항에 있어서,
상기 타격 조건은, 적어도 경암 및 연암을 포함하는 암반 특성인 것을 특징으로 하는
타격 기기.
제1 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 근접 센서에 의해 상기 피스톤의 하사점이 미리 정해진 위치 이하인 경우 상기 변속 밸브를 상기 롱 스트로크 위치로 제어하고 상기 미리 정해진 위치 이상인 경우 상기 변속 밸브를 숏 스트로크 위치로 제어하는
타격 기기.
대상물을 타격하는 타격 기기에 있어서,
피스톤을 수용하는 실린더;
상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤;
상기 실린더 전측의 프론트 챔버를 유압 소스와 연결하는 후진 포트;
상기 실린더 후측의 리어 챔버에 형성되는 전진 포트;
상기 전진 포트를 상기 유압 소스와 연결해 상기 피스톤을 전진시키는 전진 위치와 상기 전진 포트를 유압 배출 라인으로 연결해 상기 피스톤을 후진시키는 후진 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되어 상기 피스톤의 전후진을 제어하는 전후진 밸브;
유압 소스와 연결 시 상기 전후진 밸브를 상기 전진 위치로 이동시키는 제어 라인;
상기 실린더의 상기 전진 포트와 상기 후진 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 제1 위치로 후퇴 시 상기 프론트 챔버를 통해 상기 제어 라인에 상기 유압 소스를 연결시키는 롱 스트로크 포트;
상기 실린더의 상기 후진 포트와 상기 롱 스트로크 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 상기 제1 위치보다 상기 실린더의 전측에 가까운 제2 위치로 후퇴 시 상기 프론트 챔버를 통해 상기 유압 소스와 연결되는 숏 스트로크 포트;
상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인의 사이에 배치되고, 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 차단하는 롱 스트로크 위치 및 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 연결하는 숏 스트로크 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되는 변속 밸브;
상기 대상물 타격 시 상기 피스톤의 하사점을 감지하는 근접 센서; 및
상기 감지된 하사점에 기초하여 타격 조건을 판단하고, 상기 판단된 타격 조건에 기초하여 상기 변속 밸브에 제어 신호를 송출하는 콘트롤러;를 포함하되,
상기 변속 밸브가 상기 롱 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 롱 스트로크로 동작하고, 상기 변속 밸브가 상기 숏 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴하기 전인 제2 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 상기 롱 스트로크보다 짧은 숏 스트로크로 동작하며,
상기 콘트롤러는, 상기 변속 밸브에 전원 인가 여부를 제어하여 상기 변속 밸브의 위치를 조절하는
타격 기기.
제11 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 변속 밸브에 전원을 차단하여 상기 롱 스트로크 위치로 제어하고, 상기 변속 밸브에 전원을 인가하여 상기 숏 스트로크 위치로 제어하는
타격 기기.
제1 항에 있어서,
상기 콘트롤러와 상기 근접 센서는, 직비 또는 블루투스 통신 방식을 통신을 수행하는
타격 기기.
대상물을 타격하는 타격 기기에 있어서,
피스톤을 수용하는 실린더;
상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤;
상기 실린더 전측의 프론트 챔버를 유압 소스와 연결하는 후진 포트;
상기 실린더 후측의 리어 챔버에 형성되는 전진 포트;
상기 전진 포트를 상기 유압 소스와 연결해 상기 피스톤을 전진시키는 전진 위치와 상기 전진 포트를 유압 배출 라인으로 연결해 상기 피스톤을 후진시키는 후진 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되어 상기 피스톤의 전후진을 제어하는 전후진 밸브;
유압 소스와 연결 시 상기 전후진 밸브를 상기 전진 위치로 이동시키는 제어 라인;
상기 실린더의 상기 전진 포트와 상기 후진 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 제1 위치로 후퇴 시 상기 프론트 챔버를 통해 상기 제어 라인에 상기 유압 소스를 연결시키는 롱 스트로크 포트;
상기 실린더의 상기 후진 포트와 상기 롱 스트로크 포트 사이에 형성되고, 상기 제어 라인으로 연결되며, 상기 피스톤이 상기 제1 위치보다 상기 실린더의 전측에 가까운 제2 위치로 후퇴 시 상기 프론트 챔버를 통해 상기 유압 소스와 연결되는 숏 스트로크 포트;
상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인의 사이에 배치되고, 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 차단하는 롱 스트로크 위치 및 상기 숏 스트로크 포트와 상기 제어 라인을 연결하는 숏 스트로크 위치 중 어느 하나의 위치로 배치되는 변속 밸브;
상기 대상물 타격 시 상기 피스톤의 하사점을 감지하는 근접 센서; 및
상기 감지된 하사점에 기초하여 타격 조건을 판단하고, 상기 판단된 타격 조건에 기초하여 상기 변속 밸브에 제어 신호를 송출하는 콘트롤러;를 포함하되,
상기 변속 밸브가 상기 롱 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 롱 스트로크로 동작하고, 상기 변속 밸브가 상기 숏 스트로크 위치로 배치된 경우 상기 피스톤은 상기 제1 위치까지 후퇴하기 전인 제2 위치까지 후퇴한 시점부터 전진력을 받아 상기 롱 스트로크보다 짧은 숏 스트로크로 동작하며,
상기 콘트롤러는, 상기 피스톤의 왕복 주기보다 짧은 주기의 펄스 신호를 송출하고,
상기 변속 밸브는, 상기 피스톤의 1회 왕복 주기 동안 상기 롱 스트로크 위치와 상기 숏 스트로크 위치 간을 복수 회 이동하여, 상기 피스톤이 상기 롱 스크로크와 상기 숏 스트로크의 중간 거리를 갖는 미들 스트로크로 동작하도록 하는
타격 기기.
제14 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 펄스 신호의 주기에 대한 상기 펄스 신호의 폭을 제어함으로써 상기 미들 스트로크의 길이를 조절하는
타격 기기.
제1 항에 있어서,
상기 타격 기기는, 암반 파쇄에 이용되는 유압 브레이커 또는 항타 작업용 유압 해머 중 적어도 하나를 포함하는
타격 기기.
제1 항에 있어서,
상기 타격 기기는, 굴삭기의 붐 또는 암에 장착되는 어태치먼트 타입인 것을 특징으로 하는
타격 기기.
굴삭기의 붐 또는 암의 단부에 장착되어 암반 파쇄에 이용되는 유압식 브레이커로서,
실린더;
상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤;
상기 피스톤의 왕복 운동에 의해 암반을 타격하는 치즐;
상기 피스톤에 전진력을 유도하는 유압이 인가되는 위치인 전진 위치를 상기 실린더 상의 제1 위치 및 상기 제1 위치보다 후방인 제2 위치 중 어느 하나로 조절하는 솔레노이드 밸브; 및
상기 암반 타격 시 상기 피스톤의 하사점을 감지하는 근접 센서;
상기 감지된 하사점에 기초하여 암반 특성을 판단하고, 상기 암반 특성에 따라 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 전자 신호를 송출하는 콘트롤러;를 포함하며,
상기 콘트롤러는, 상기 하사점이 미리 정해진 하사점보다 상기 실린더의 전단에 가까울수록 상기 암반의 경한 것으로 판단하며,
상기 암반 특성이 연암인 경우 상기 전진 위치를 상기 제1 위치로 조절하고 상기 암반 특성이 경암인 경우 상기 전진 위치를 상기 제2 위치로 조절하도록 상기 솔레노이드 밸브를 제어하며,
상기 암반 특성이 경암과 연암 사이인 경우 상기 전진 위치를 상기 피스톤의 왕복 주기 중의 일부 기간 동안은 상기 제1 위치로 조절하고 나머지 기간 동안은 상기 제2 위치로 조절하는
타격 기기.
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제18 항에 있어서, 상기 콘트롤러는, 전자 신호를 펄스 신호로 송출하되, 상기 펄스 신호의 주기 대비 펄스 폭을 제어하는
타격 기기.
왕복 운동하여 대상물을 파쇄하는 치즐을 타격하는 피스톤;
상기 타격 시 상기 피스톤의 하사점을 감지하는 근접 센서;
상기 피스톤의 왕복 운동을 롱 스트로크 모드 또는 숏 스트로크 모드로 조절하는 솔레노이드 변속 밸브; 및
상기 감지된 하사점에 기초하여 듀티 사이클 신호를 생성하여, 상기 듀티 사이클을 이용하여 상기 솔레노이드 변속 밸브가 시분할적으로 상기 롱 스트로크 모드와 상기 숏 스트로크 모드를 수행하도록 함으로써 상기 왕복 운동을 상기 롱 스트로크 모드와 상기 숏 스트로크 모드 사이에서 무단 변속시키는 콘트롤러;를 포함하는
타격 기기.
제1 항 내지 제18 항, 제22 항 및 제23항 중 어느 하나에 따른 타격 기기; 및
상기 타격 기기가 장착되는 굴삭기를 포함하는
건설 장비.
제24 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 굴삭기에 설치되는
건설 장비.