KR102091821B1

KR102091821B1 - 유압 타격 장치

Info

Publication number: KR102091821B1
Application number: KR1020180064151A
Authority: KR
Inventors: 강영기; 이승열; 권태성
Original assignee: 주식회사수산중공업
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2020-04-23
Also published as: KR20190138060A

Abstract

본 발명은 굴삭기 등 건설장비에 장착되어 피스톤이 하강하여 로드를 타격함으로써, 로드가 지반의 암반 등을 파쇄하는 유압 타격 장치에 관한 것으로, 특히 유압 타격 장치의 스크로크 조절밸브를 통해 수동으로 타격 모드를 전환할 수 있는 유압 타격 장치에 관한 것이다.

Description

유압 타격 장치{HYDRAULIC PERCUSSION APPARATUS}

본 발명은 유압 타격 장치에 관한것으로, 특히, 굴삭기 등의 건설장비에 장착되어 피스톤이 하강하여 로드를 타격함으로써, 상기 로드가 지반의 암반 등을 파쇄하는 유압 타격 장치에 관한 것이다.

유압 타격 장치는 굴삭기, 로더 등의 건설장비에 장착되어 암반이나 콘크리트 등을 파쇄하는 장비로, 실린더 작동시 피스톤이 하강하여 파쇄공구인 로드(rod)를 타격하고, 상기 로드가 지반의 콘크리트 및 암반 등, 파쇄목적물에 충격력을 가해 파쇄를 달성한다.

유압 타격 장치는 피스톤의 상사점의 위치에 따라 로드에 가해지는 타격력을 조절할 수 있으며, 위와 같은 타격력 조절은 크게 두 개의 타격으로 이루어질 수 있다. 다시 말해, 유압 타격 장치의 타격은 상대적으로 높은 상사점을 갖음으로써, 로드를 강하게 타격하는 장타(long-stroke)와, 상대적으로 낮은 상사점을 갖음으로써 로드를 약하게 타격하는 단타(short-stroke)로 나뉠 수 있다. 이와 같은 장타는 강암(强巖)이 주를 이루는 지반을 파쇄할 때 효과적이며, 단타는 연암(軟巖)이 주를 이루는 지반을 파쇄할 때 효과적이다.

따라서, 지반의 암반의 상태에 따라, 전술한 타격, 즉, 장타 또는 단타로 변환할 수 있는 유압 타격 장치가 개발되었으며, 이러한 유압 타격 장치로는 한국등록특허 제10-1072069호(이하, '특허문헌 1' 이라 한다)에 기재된 것이 공개되어 있다.

특허문헌 1의 브레이커는 방향 전환부를 통해 장타 또는 단타 동작을 선택적으로 수행할 수 있다.

그러나, 특허문헌 1의 브레이커는 지반 상태의 변화에 따른 타격 모드를 2가지의 타격 모드로 밖에 선택할 수 없어 지반 변화에 따른 타격 모드를 유연하게 대체하지 못해 작업 효율이 떨어지고, 사용이 불편하다는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-1072069호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스트로크 조절밸브의 조절 스풀을 통해 단타라인을 개폐함으로써, 타격모드를 전환할 수 있는 유압 타격 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 특징에 따른 유압 타격 장치는, 실린더 내에서 승, 하강 가능하게 설치되는 피스톤; 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에서 상부에 구비되는 상부챔버; 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에서 하부에 구비되며, 단타라인과, 상기 단타라인보다 상부에 위치하는 장타라인과 연통되는 하부챔버; 상기 피스톤의 승하강을 제어하는 피스톤 제어밸브; 상기 단타라인과 연통되는 스트로크 조절밸브; 및 상기 스트로크 조절밸브와 상기 피스톤 제어밸브를 연통시키며, 상기 장타라인과 연통되는 전환라인; 을 포함하되, 상기 스트로크 조절밸브에는, 상기 단타라인과 상기 전환라인의 연통을 조절시키는 조절 스풀이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스풀이 상기 단타라인과 상기 전환라인을 연통시키는 제1위치에 있을 때, 상기 하부챔버로 유입된 작동유는 상기 단타라인 및 상기 전환라인을 통해 상기 피스톤 제어밸브로 유입되며, 상기 스풀이 상기 단타라인과 상기 전화 라인을 차단시키는 제2위치에 있을 때, 상기 하부챔버로 유입된 작동유는 상기 장타리인 및 상기 전환라인을 통해 상기 피스톤 제어밸브로 유입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스풀이 상기 단타라인과 상기 전환라인을 연통시키는 제3위치에 있을 때, 상기 하부챔버로 유입된 작동유는 상기 단타라인 및 상기 전환라인을 통해 상기 피스톤 제어밸브로 유입되며, 상기 제3위치의 상기 단타라인 및 상기 전환라인의 연통 면적은 상기 제1위치의 상기 단타라인 및 상기 전환라인의 연통 면적보다 작고, 상기 제1 내지 제3위치에서의 피스톤의 최고점 승강 높이는, '상기 제1위치에서의 피스톤의 최고점 승강 높이 < 상기 제3위치에서의 피스톤의 최고점 승강 높이 < 상기 제2위치에서의 피스톤의 최고점 승강 높이' 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스풀의 회전을 통해 제1 내지 제3위치를 조절하는것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 유압 타격 장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

스트로크 조절밸브의 조절 스풀의 위치를 제1위치, 제2위치 및 제3위치로 택일함으로써, 단타 모드, 장타 모드 및 중타 모드로의 변환을 가능하게 하거나, 사용자가 원하는 타격 모드로만 유지시키게 할 수 있으며, 이를 통해, 파쇄 작업 지역의 암반 상태 및 사용자가 원하는 작업 속도에 따라 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 스트로크 조절밸브라는 비교적 단순한 구성요소를 통해서 타격 모드를 조절 할 수 있음으로써, 제작이 용이하다는 장점 또한 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치.
도 2(a)는 피스톤 제어밸브의 승하강부가 하강해 있는 상태를 도시한 도.
도 2(b)는 피스톤 제어밸브의 승하강부가 상승해 있는 상태를 도시한 도.
도 3(a)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제1위치에 위치한 도.
도 3(b)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제2위치에 위치한 도.
도 3(c)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제3위치에 위치한 도.
도 4(a)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제1위치에 있고, 피스톤이 제1상사점에 위치한 상태를 도시한 도.
도 4(b)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제2위치에 있고, 피스톤이 제2상사점에 위치한 상태를 도시한 도.
도 4(c)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제3위치에 있고, 피스톤이 제1상사점과 제2상사점 사이에 위치한 상태를 도시한 도.
도 5은 도 2(a)의 유탑 타격 장치의 상태에서 피스돈 제어밸브의 승하강부가 상승 위치에 있는 상태를 도시한 도.
도 6(a)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제1위치에 위치하고, 피스톤이 하사점에 위치하며, 피스톤 제어밸브의 승하강부가 하강해 있는 상태를 도시한 도.
도 6(b)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제2위치에 위치하고, 피스톤이 하사점에 위치하며, 피스톤 제어밸브의 승하강부가 하강해 있는 상태를 도시한 도.
도 6(c)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제3위치에 위치하고, 피스톤이 하사점에 위치하며, 피스톤 제어밸브의 승하강부가 하강해 있는 상태를 도시한 도.

이하의 설명에서 언급되는 스트로크 조절밸브(500)는 도 1등에 유압 타격 장치(10)의 실린더(100)의 외부에 위치하는 것으로 도시되었으나, 이는 설명의 용이함을 위해 도시된 것이며, 스트로크 조절밸브(500)는 피스톤 제어밸브(400)와 동일하게 실린더(100)의 내부에 위치되도록 설치된 것으로 이해될 수 있다.

이하의 설명에서 언급되는 제1상사점은 도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤(200)의 하부단턱(210)이 단타라인(610)의 상부에 위치할 때까지 피스톤(200)이 상승한 상태를 말하며, 제2상사점은 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤(200)의 하부단턱(210)이 장타라인(620)의 상부에 위치할 때까지 피스톤(200)이 상승한 상태를 말한다.

이 경우, 장타라인(620)은 피스톤 제어밸브(400)와의 연결부분이 단타라인(610)보다 상부에 위치하므로, 제2상사점은 제1상사점보다 높은 피스톤 위치를 갖게 된다.

이하의 설명에서 언급되는 최고점 승강 높이는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤(200)의 하부단턱(210)이 단타라인(610), 장타라인(620)의 상부에 위치할 때까지 피스톤(200)이 상승한 상태를 말한다.

또한, 하사점은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와같이, 피스톤(200)이 하강하여 피스톤(200)의 하부면이 로드(300)의 상부면에 닿음으로써, 로드(300)의 상부면을 타격하는 상태를 말한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치이고, 도 2(a)는 피스톤 제어밸브의 승하강부가 하강해 있는 상태를 도시한 도이고, 도 2(b)는 피스톤 제어밸브의 승하강부가 상승해 있는 상태를 도시한 도이고, 도 3(a)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제1위치에 위치한 도이고, 도 3(b)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제2위치에 위치한 도이고, 도 3(c)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제3위치에 위치한 도이고, 도 4(a)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제1위치에 있고, 피스톤이 제1상사점에 위치한 상태를 도시한 도이고, 도 4(b)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제2위치에 있고, 피스톤이 제2상사점에 위치한 상태를 도시한 도이고, 도 4(c)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제3위치에 있고, 피스톤이 제1상사점과 제2상사점 사이에 위치한 상태를 도시한 도이고, 도 5은 도 2(a)의 유탑 타격 장치의 상태에서 피스돈 제어밸브의 승하강부가 상승 위치에 있는 상태를 도시한 도이고, 도 6(a)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제1위치에 위치하고, 피스톤이 하사점에 위치하며, 피스톤 제어밸브의 승하강부가 하강해 있는 상태를 도시한 도이고, 도 6(b)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제2위치에 위치하고, 피스톤이 하사점에 위치하며, 피스톤 제어밸브의 승하강부가 하강해 있는 상태를 도시한 도이고, 도 6(c)는 스트로크 조절밸브의 조절 스풀이 제3위치에 위치하고, 피스톤이 하사점에 위치하며, 피스톤 제어밸브의 승하강부가 하강해 있는 상태를 도시한 도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)는, 실린더(100) 내에서 승, 하강 가능하게 설치되는 피스톤(200), 피스톤(200)과 실린더(100) 사이에서 상부에 구비되는 상부챔버(113), 피스톤(200)과 실린더(100) 사이에서 하부에 구비되며, 단타라인(610)과, 단타라인(610)보다 상부에 위치하는 장타라인(620)과 연통되는 하부챔버(111), 피스톤(200)의 승하강을 제어하는 피스톤 제어밸브(400), 단타라인(610)과 연통되는 스트로크 조절밸브(500) 및 스트로크 조절밸브(500)와 피스톤 제어밸브(400)를 연통시키며, 상기 장타라인(620)과 연통되는 전환라인(630) 을 포함하되, 스트로크 조절밸브(500)에는, 단타라인(610)과 전환라인(630)의 연통을 조절시키는 전환 스풀(520)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

유입구(810) 및 유출구 (820)

유입구(810)는 작동유가 유압 타격 장치(10)의 내부로 공급될 때, 작동유가 유입되는 통로를 말하며, 유출구(820)는 작동유가 유압 타격 장치(10)의 외부로 회수될 때, 작동유가 유출되는 통로를 말한다.

유입구(810)는 펌프(미도시)에 의해 작동유가 공급되는 고압라인과 연결되어 있으며, 유출구(820)는 섬프(미도시)에 의해 작동유가 흡입되는 저압라인과 연결되어 있다.

또한, 고압라인과 저압라인은 유압 타격 장치(10)의 외부에서 서로 연결되어 있으며, 이로 인해, 고압라인과 저압라인 및 유압 타격 장치(10)는 하나의 유압 순환회로를 이루게 된다.

따라서, 펌프가 가동되면 작동유가 고압라인 및 유입구(810)를 통해 유압 타격 장치(10)의 내부, 즉, 실린더(100)의 내부로 유입되어 공급되며, 이 경우, 작동유는 고압 상태로 공급되게 된다.

또한, 고압 상태의 작동유는 후술할 밸브들 및 라인들을 거쳐 저압라인과 유출구(820)를 통해 유압 타격 장치(10)의 외부, 즉, 실린더(100)의 외부로 유출되며, 이 경우, 작동유는 저압 상태로 흡입되어 유출되어 회수된다.

전술한 바와 같이, 도 1등에는 유입구(810) 및 유출구(820)가 실린더(100)의 외부에 위치하도록 도시되어 있으나, 이는 설명의 용이함을 위한 것이며, 유입구(810) 및 유출구(820)는 실린더(100)에 형성될 수 있다.

실린더(100)

이하, 실린더(100)에 대해 설명한다.

실린더(100)의 내부에는 중공(110)이 형성되며, 중공(110)에는 피스톤(200)이 승하강 가능하게 설치된다.

중공(110)의 상부에는 가스챔버(114)가 형성되어 있으며, 중공(110)의 하부에는 피스톤(200)에 의해 타격되는 로드(300)가 승하강 가능하게 설치된다.

실린더(100)에는 피스톤 제어밸브(400)와 스트로크 조절밸브(500)와 어큐뮬레이터(미도시)가 설치된다.

실린더(100) 내부에는 하부챔버(111)와 중간챔버(112) 및 상부챔버(113)가 형성되어 있다.

하부챔버(111)는 피스톤(200)의 하부단턱(210)의 하부와 실린더(100)의 내부, 즉, 중공(110)에 의해 형성되는 공간을 지칭하며, 단타라인(610)과 단타라인(610)보다 상부에 위치하는 장타라인(620)과 연통된다.

하부챔버(111)는 고압의 작동유가 유입되어 피스톤(200)을 상부로 상승시키는 기능을 하며, 공급라인(600) 및 피스톤 제어밸브 챔버(420)에 의해 유입구(810)와 연결된다.

중간챔버(112)는 하부챔버(111) 상부에 위치하며, 피스톤(200)의 상부단턱(220) 및 하부단턱(210) 사이와 실린더(100)의 내부, 즉, 중공(110)에 의해 형성되는 공간을 지칭한다.

중간챔버(112)는 제1유출라인(710)과 연결되어 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

상부챔버(113)는 중간챔버(112)의 상부에 위치하며, 피스톤(200)의 상부단턱(220)의 상부와 실린더(100)의 내부, 즉, 중공(110)에 의해 형성되는 공간을 지칭한다.

상부챔버(113)는 고압의 작동유가 유입되어 피스톤(200)을 하부로 하강시키는 기능을 한다.

가스챔버(114)는 중공(110)의 최상부를 이루는 공간을 지칭하며, 가스챔버(114)의 내부에는 질소 가스가 충전되어 있다.

가스챔버(114)의 내부에 충전된 질소 가스는 상승된 피스톤(200)이 가스챔버(114)의 상부에 닿지 않게 하는 완충 기능을 함과 동시에, 상기 질소 가스의 가스압으로 피스톤(200)을 하부로 밀어내어 피스톤(200)의 하강을 도와주는 기능을 한다.

어큐뮬레이터(미도시)는 내부에 충전된 질소 가스를 이용하여 피스톤(200)이 하사점까지 하강하여 로드(300)를 타격시 하부챔버(111)의 순간적인 압력상승을 완충시켜, 하부챔버(111)의 압력상승으로 인한 작동유의 억류를 방지하는 기능을 한다.

피스톤(200)

이하, 피스톤(200)에 대해 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤(200)은 실린더(100)의 내부에 형성된 중공(110) 내부에 승하강 가능하게 설치되며, 피스톤(200)의 하부에는 하부단턱(210)이 형성되고, 피스톤(200)의 상부에는 상부단턱(220)이 형성되어 있다.

하부챔버(111)에 고압의 작동유가 공급되면, 고압의 작동유가 하부단턱(210)을 상부로 밀어냄으로써 피스톤(200)이 상승하게 된다.

상부단턱(220)에 고압의 작동유가 공급되면, 고압의 작동유가 상부단턱(220)을 하부로 밀어냄으로써 피스톤(200) 하강하게된다.

이와 같이, 피스톤(200)에 의해 타격된 로드(300)는 하강하여 지반을 타격하며, 이로 인해, 지반의 파쇄 등을 달성할 수 있다.

피스톤(200)의 하부단턱(210) 및 상부단턱(220)의 직경은 중공(110)의 직경과 동일한 크기를 갖는다.

또한, 상부단턱(220)의 유압면적은 하부단턱(210)의 유압면적보다 크게 형성된다. 다시 말해, 상부단턱(220)의 폭은 하부단턱(210)의 폭보다 크게 형성되며, 이로 인해, 상기 작동유에 의한 유압면적은 상부단턱(220)이 하부단턱(210)보다 크다.

따라서, 상부챔버(113)와 하부챔버(111)에 고압의 작동유가 동시에 공급될 경우, 상부단턱(220)을 하부로 밀어내는 가압력이 더 크게 작용하게 되며, 이로 인해, 피스톤(200)이 용이하게 하강될 수 있다.

피스톤 제어밸브(400)

이하, 피스톤 제어밸브(400)에 대해 설명한다.

피스톤 제어밸브(400)는 상부챔버(113)로 공급되는 작동유의 흐름을 제어함으로써, 피스톤(200)의 승하강을 제어하는 기능을 한다.

도 2에 도시된 바와같이, 피스톤 제어밸브(400)는 공급라인(600)에 의해 유입구(810)와 연결되어 있고, 전환라인(630)에 의해 스트로크 조절밸브(500)와 연결되어 있고, 제2유출라인(720)에 의해 메인유출라인(700) 및 유출구(820)와 연결되어 있고, 제3유출라인(730)에 의해 제1유출라인(710), 메인유출라인(700) 및 유출구(820)와 연결되어 있다.

또한, 피스톤 제어밸브(400)는 유압 타격 장치(10)의 실린더(100)의 내부에 설치되며, 실린더(100)의 내부에 고정되게 설치되는 몸체(410)와, 몸체(410) 내부에 형성되는 피스톤 제어밸브 챔버(420)와, 몸체(410)와 피스톤 제어밸브 챔버(420) 사이에서 승하강 가능하게 설치되는 승하강부(430)와, 승하강부(430)에 설치되는 제1홈(431) 및 제2홈(432)을 포함하여 구성된다.

몸체(410)는 피스톤 제어밸브(400)에서 실린더(100)에 고정되게 설치되는 부분이며, 몸체(410)의 외면은 제2유출라인(720), 제3유출라인(730)과 연결되어 있다.

또한, 몸체(410)의 상부에는 승하강부(430)의 삽입부(433)가 삽입되는 삽입챔버(434)가 형성되어 있다.

삽입챔버(434)는 삽입부(433)가 삽입챔버(434)의 하부에 삽입됨과 동시에 제3유출라인(730)과 연결되어 있다. 따라서, 삽입챔버(434)에 유입된 작동유들은 제3유출라인(730)과 연결된 유출구(820)에 의해 실린더(100) 외부로 유출될 수 있다.

피스톤 제어밸브 챔버(420)는 몸체(410) 내부에 형성되는 공간을 지칭하며, 하부챔버(111) 및 상부챔버(113)를 공급라인(600)과 연결하는 기능을 한다.

승하강부(430)는 몸체(410)의 내면과 밀착되게 설치되며, 작동유의 공급에 따라 몸체(410)와 피스톤 제어밸브 챔버(420) 사이에서 상, 하로 슬라이드 가능하게 설치된다.

이와 같은 승하강부(430)의 작동은 공급라인(600)으로 공급되는 작동유의 공급 여부에 따라 이루어지게 된다.

승하강부(430)가 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 하강 위치에 위치할 경우, 즉, 승하강부(430)가 몸체(410)의 하부에 위치할 경우, 피스톤 제어밸브 챔버(420)와 상부챔버(113)의 연결을 차단하게 되며, 이로 인해, 상부챔버(113)로의 고압의 작동유의 공급을 차단시킬 수 있다.

승하강부(430)가 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상승 위치에 위치할 경우, 즉, 승하강부(430)가 몸체(410)의 상부에 위치할 경우, 피스톤 제어밸브 챔버(420)와 상부챔버(113)의 연결이 이루어지게 되며, 이로 인해, 상부챔버(113)로의 고압의 작동유의 공급이 달성될 수 있다.

승하강부(430)에는 몸체(410)의 삽입챔버(434)에 삽입되는 삽입부(433)와, 제1홈(431)이 형성되어 있다.

삽입부(433)는 몸체(410)의 삽입챔버(434)에 삽입되어 있으며, 승하강부(430)가 삐뚤어지지 않고 정위치에서 승하강되는 것을 도와주는 기능을 한다.

제1홈(431)은 전환라인(630)과 연결되며, 전환라인(630)으로 고압의 작동유가 공급될 때, 작동유가 제1홈(431)을 가압함으로써 승하강부(430)를 상부로 상승시키는 기능을 한다. 따라서, 전환라인(630)을 통해 작동유가 제1홈(431) 내부로 공급되면, 승하강부(430)가 상승됨으로써, 상부챔버(113)로의 작동유 공급이 이루어질 수 있으며, 이를 통해, 피스톤(200)의 하강이 이루어질 수 있는 것이다.

제2홈(432)은 승하강부(430)가 하강 위치에 있을 경우 제2유출라인(720) 및 상부챔버(113)와 연결된다.

따라서, 승하강부(430)가 하강 위치에 있을 때, 상부챔버(113)의 내부의 작동유가 제2유출라인(720)을 통해 실린더(100) 외부로 유출될 수 있으며, 이를 통해, 피스톤(200)의 상승이 용이하게 이루어 질 수 있다.

다시 말해, 상부챔버(113)에 잔존한 작동유는, 제2유출라인(720) 및 메인유출라인(700)을 통해 유출구로 회수될 수 있으며, 이를 통해, 피스톤(200)의 상승이 용이하게 이루어 질 수 있는 것이다.

스트로크 조절밸브(500)

이하, 도 3을 참고하여 스트로크 조절밸브(500)에 대해 설명한다.

스트로크 조절밸브(500)는 유압 타격 장치(10)의 타격모드(percussion mode)를 조절하는 기능을 한다.

스트로크 조절밸브(500)를 통해 유압 타격 장치(10)의 타격 모드를 단타, 장타 및 중타 모드로 설정할 수 있다. 여기서 중타 모드는 장타 모드와 단타 모드의 사이의 임의의 모드를 의미한다.

스트로크 조절밸브(500)는 단타라인(610) 및 피스톤 제어밸브(400)와 연통되고, 장타라인(620)과 연통되는 전환라인(630)과 연결되어 있다. 또한, 스트로크 조절밸브(500) 내에는 연통챔버(510)가 형성되어 있다.

단타라인(610)은 하부챔버(111)와 스트로크 조절밸브(500)를 연통시켜 준다. 즉, 단타라인(610)의 일단은 하부챔버(111)와 연통되고, 타단은 스트로크 조절밸브(500) 내의 연통챔버(510)와 연통되어 있다.

장타라인(620)은 하부챔버(111)와 피스톤 제어밸브(400)를 연통시켜준다. 즉, 장타라인(620)의 일단은 하부챔버(111)와 연통되고, 타단은 전환라인(630)과 연통되어 있다.

전환라인(630)의 일단은 스트로크 조절밸브(500),즉, 연통챔버(510)와 연통되어 있고, 타단은 피스톤 제어밸브(400)와 연통되어 있으며, 또한, 전환라인(630)에는 장타라인(620)이 연통되어 있다.

연통챔버(510)는 단타라인(610)과 전환라인(630)을 연통시켜주는 역할을 한다.

연통챔버(510)의 일단은 단타라인(610)과 연통되어 있고, 타단은 전환라인(630)과 연통되어 있다. 또한, 연통챔버(510) 사이에는 단타라인(610)과 전환라인(630)의 연통을 조절시키는 조절 스풀(520)이 구비되어 있다.

조절 스풀(520)은 스트로크 조절밸브(500) 내에 설치되어 있으며 회전 조절을 통해 연통챔버(510)를 개폐하는 역할을 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 조절 스풀(520)의 일부는 스트로크 조절밸브(500) 외부, 즉, 실린더(100) 외부로 노출되고, 회전을 통해 제1위치(521), 제2위치(522) 및 제3위치(523)로 조절 가능하다. 여기서 제3위치(523)는 제1위치(521)과 제2위치(522) 사이의 임의의 위치를 의미한다.

제1위치(521)는 유압 타격 장치(10)의 타격 모드를 단타 모드로 전환한 상태를 말한다.

제1위치(521)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 조절 스풀(520)이 열려있는 상태를 말하며, 단타라인(610)과 전환라인(630)이 연결된 상태를 말한다. 즉, 연통챔버(510)는 개방되어 있는 상태이다.

조절 스풀(520)이 단타라인(610)과 전환라인(630)을 연통시키는 제1위치(521)에 있을때, 하부챔버(111)로 유입된 작동유는 단타라인(610) 및 전환라인(630)을 통해 상기 피스톤 제어밸브(400)로 유입된다. 이때, 피스톤(200)은 제1상사점에 위치하게 된다.

제2위치(522)는 유압 타격 장치(10)의 타격 모드를 장타 모드로 전환한 상태를 말한다.

제2위치(522)는 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 조절 스풀(520)이 완전히 조여져 있는 상태를 말하며, 단타라인(610)과 전환라인(630)의 연통을 차단시키는 역할을 한다. 즉, 연통챔버(510)는 폐쇄되어 있는 상태이다.

다시 말해, 조절 스풀(520)이 단타라인(610)과 전환라인(630)을 차단시키는 제2위치(522)에 있을때, 하부챔버(111)로 유입된 작동유는 장타라인(620) 및 전환라인(630)을 통해 피스톤 제어밸브(400)로 유입된다. 이때, 피스톤(200)은 제2상사점에 위치하게 된다.

제3위치(523)는 유압 타격 장치(10)의 타격 모드를 중타 모드로 전환한 상태를 말한다.

제3위치(523)는 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 조절 스풀(520)이 완전히 조여지지 않고 일부만 조여져 있는 상태를 말한다. 즉, 연통챔버(510)의 일부만 개방된 상태를 말한다.

이와 같이, 조절 스풀(520)이 단타라인(610)과 전환라인(630)을 연통시키는 제3위치(523)에 있을 때, 하부챔버(111)로 유입된 작동유는 단타라인(610) 및 전환라인(630)을 통해 피스톤 제어밸브(400)로 유입되되, 완전 개방이 이루어진 제1위치(521)의 상태에서 유입되는 작동유보다 작은 양의 작동유가 유입된다.

연통챔버(510) 내에서 제3위치(523)의 단타라인(610) 및 전환라인(630)의 연통면적은 제1위치(521)의 단타라인(610) 및 전환라인(630)의 연통면적보다 작게 형성되는 것이다. 이때, 피스톤(200)은 제1상사점과 제2상사점 사이에 위치하게 된다. 즉, 제1 내지 제3위치(523)에서의 피스톤(200)의 최고점 승강 높이는 '제1위치(521)에서의 피스톤(200)의 최고점 승강 높이 < 제3위치(523)에서의 피스톤(200)의 최고점 승강 높이 < 제2위치(522)에서의 피스톤(200)의 최고점 승강 높이' 관계를 만족하게 된다.

이와 같이, 스트로크 조절밸브(500)의 설치된 조절 스풀(520)을 개폐함으로써, 작동유가 흐르는 라인을 선택적으로 제어할 수 있게 되고, 이로 인해, 유압 타격 장치(10)의 타격 모드를 선택적으로 조절할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)의 지반 파쇄 동작

이하, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)의 지반 파쇄 동작에 대해 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)는 파쇄하는 지반의 암반 강도에 따라 스트로크 조절밸브(500)에 설치되어 있는 조절 스풀(520)을 수동으로 조절함으로써 타격 모드를 단타 모드 또는 장타 모드로 전환할 수 있다.

단타 모드(Short-Stroke)에 의한 지반 파쇄

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)의 단타 모드에 의한 지반 파쇄에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)의 단타 모드는 도 1, 도 4(a), 도 5, 도 6(a) 순으로 이루어 진다.

먼저, 지반을 파쇄하기 위해 유압 타격 장치(10)의 로드(300)를 지반에 닿게 위치 시켜 지반을 파쇄할 준비한 후 스트로크 조절밸브(500)에 설치된 조절 스풀(520)을 제1위치(521), 즉, 단타 모드로 조절한다.

이후, 도 1에 도시된 유압 타격 장치(10) 상태에서, 고압 라인으로부터 고압의 작동유가 공급되어 유입구(810)를 통해 유압 타격 장치(10) 내부로 유입되면, 고압의 작동유는 공급라인(600)으로 유동하게 된다.

공급라인(600)을 통해 유동되는 작동유는 피스톤 제어밸브(400) 및 실린더(100) 내부를 통해 유동되어 하부챔버(111)로 공급된다.

하부챔버(111)로 공급되어 유입된 고압의 작동유는 피스톤(200)의 하부단턱(210)의 하면을 밀어올리게 되고, 이로 인해, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 피스톤(200)이 제1상사점까지 상승하게 된다.

이와 같은 피스톤(200)의 상승이 이루어질 경우, 상부챔버(113)에 잔존한 작동유는 피스톤 제어밸브(400)의 제2홈(432) 및 제2유출라인(720)을 통해 메인유출라인(700)으로 유동되며, 메인유출라인(700)을 통해 유압 타격 장치(10)의 외부로 유출되어 회수된다.

따라서, 상부챔버(113)의 내부 압력이 줄어들게 되며, 이로 인해, 피스톤의 상승이 용이하게 이루어 질 수 있다.

피스톤(200)이 제1상사점까지 상승됨에 따라, 하부챔버(111)와 단타라인(610)은 연결되며, 이로 인해, 하부챔버(111)의 고압의 작동유는 단타라인(610), 스트로크 조절밸브(500), 전환라인(630)을 통해 피스톤 제어밸브(400)로 유동된다.

전환라인(630)을 통해 피스톤 제어밸브(400)로 유동된 고압의 작동유는 피스톤 제어밸브(400)의 승하강부(430)에 형성된 제1홈(431)을 가압하게 되며, 이로 인해, 도 5에 도시된 바와 같이, 승하강부(430)가 상승되어 상승 위치에 도달하게 된다.

승하강부(430)가 상승됨에 따라, 피스톤 제어밸브 챔버(420)와 상부챔버(113)는 연결되며, 이로 인해, 피스톤 제어밸브 챔버(420)로 공급된 고압의 작동유는 상부챔버(113)로 유동하게 된다.

상부챔버(113)로 공급되어 유입된 고압의 작동유는, 피스톤(200)의 상부단턱(220)의 상면을 밀어내리게 되고, 이로 인해, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 피스톤(200)이 하사점까지 하강하게 된다.

피스톤(200)이 하사점까지 하강함에 따라, 피스톤(200)의 하면이 로드(300)의 상면을 타격하게 되며, 타격된 로드(300)는 그 충격에 의해 하강하여 지반의 파쇄를 달성한다.

또한, 피스톤(200)이 하사점에 위치하게 되면, 제1유출라인(710), 중간챔버(112) 및 단타라인(610)이 연결되므로, 공급라인(600)을 통해 공급되어 제1홈(431)을 밀어냄으로써, 승하강부(430)를 상승시킨 작동유는 메인유출라인(700) 및 유출구(820)를 통해 유출되며, 이로 인해, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 피스톤 제어밸브(400)의 승하강부(430)는 다시 하강되어 하강 위치로 복귀하게 된다.

이와 같이, 피스톤(200)이 하사점에 위치하여 로드(300)를 타격하게 되면 피스톤(200)은 다시 도 1의 위치로 돌아가게 되고, 전술한 순서를 반복함으로써, 피스톤(200)의 단타 모드에 의한 지반 파쇄가 반복될 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)는 도 1, 도 4(a), 도 5, 도 6(a)의 상태를 반복함으로써, 유압 타격 장치(10)의 단타 모드를 실행하게 되는 것이다.

장타 모드(Long-Stroke)에 의한 지반 파쇄

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)의 장타 모드에 의한 지반 파쇄에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)의 장타 모드에 의한 지반 파쇄는 도 1, 도 4(b), 도 5, 도 6(b)의 순으로 이루어 진다.

유압 타격 장치(10)의 장타 모드는 스트로크 조절밸브(500)의 조절 스풀(520)의 조절 위치에 따라, 하부챔버(11)로 공급된 작동유가 피스톤 제어밸브(400)로 유동되는 경로의 차이가 있을뿐, 나머지 동작 원리는 전술한 단타 모드와 동일하며, 이에 대한 설명은 생략한다.

먼저, 지반을 파쇄하기 위해 유압 타격 장치(10)의 로드(300)를 지반에 닿게 위치 시켜 지반을 파쇄할 준비한 후 스트로크 조절밸브(500)에 설치된 조절 스풀(520)을 제2위치(522), 즉, 장타 모드로 조절한다.

하부챔버(111)로 공급되어 유입된 고압의 작동유는 피스톤(200)의 하부단턱(210)의 하면을 밀어올리게 되는데, 이때, 스트로크 조절밸브(500)에 설치된 조절 스풀(520)이 제2위치(522), 즉, 완전히 조여진 상태를 유지함에 따라, 단타라인(610)은 폐쇄된 상태로 유지된다.

단타라인(610)이 폐쇄됨에 따라, 피스톤(200)은 하부챔버(111)가 장타라인(620)과 연통되도록 제2상사점까지 상승하게 된다.

이와 같은 피스톤(200)의 상승이 이루어질 경우, 단타 모드와 동일하게 상부챔버(113)에 잔존한 작동유는 피스톤 제어밸브(400)의 제2홈(432) 및 제2유출라인(720)을 통해 메인유출라인(700)으로 유동되며, 메인유출라인(700)을 통해 유압 타격 장치(10)의 외부로 유출되어 회수된다.

피스톤(200)이 제2상사점까지 상승됨에 따라, 하부챔버(111)와 장타라인(620)은 연결되며, 이로 인해, 하부챔버(111)의 고압의 작동유는 장타라인(620), 전환라인(630)을 통해 피스톤 제어밸브(400)로 유동된다. 즉, 장타라인(620)으로 유동된 작동유는 스트로크 조절밸브(500)를 거치지 않고 바이패스로 전환라인(630)으로 유동되는 것이다.

이후, 피스톤 제어밸브(400)의 승하강부(430)가 상승함으로써, 피스톤 제어밸브 챔버(420)와 상부챔버(113)가 연통되고, 고압의 작동유가 상부챔버(113)로 유입됨으로써, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 피스톤(200)을 하사점까지 하강 시키게 된다.

피스톤(200)이 하사점까지 하강하여 피스톤(200)의 하면이 로드(300)의 상면을 타격하게 되면, 피스톤(200)은 다시 반발력을 받게 되고, 전술한 순서를 반복함으로써, 장타 모드에 의한 유압 타격 장치(10)의 파쇄가 반복될 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)는 도 1, 도 4(b), 도 5, 도 6(b)의 상태를 순서대로 반복함으로써, 유압 타격 장치(10)의 장타 모드를 실행하게 되는 것이다.

이와 같이, 단타라인(610)이 차단되는 반면, 장타라인(620)이 하부챔버(111)와 연결됨에 따라, 유압 타격 장치(10)가 장타 모드로 작동 하게 되는 것이다.

중타 모드(Middle-Stroke)의한 지반 타격

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)의 중타 모드에 의한 지반 파쇄에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)의 중타 모드에 의한 지반 파쇄는 도 1, 도 4(c), 도 5, 도 6(c)의 순으로 이루어 진다.

유압 타격 장치(10)의 중타 모드는 스트로크 조절밸브(500)의 조절 스풀(520)의 조절위치만 다를 뿐 나머지 동작 원리는 전술한 단타 모드와 동일하며, 이에 대한 설명은 생략한다.

먼저, 지반을 파쇄하기 위해 유압 타격 장치(10)의 로드(300)를 지반에 닿게 위치 시켜 지반을 파쇄할 준비한 후 스트로크 조절밸브(500)에 설치된 조절 스풀(520)을 제3위치(523), 즉, 중타 모드로 조절한다.

하부챔버(111)로 공급되어 유입된 고압의 작동유는 피스톤(200)의 하부단턱(210)의 하면을 밀어올리게 되는데, 이때, 피스톤(200)은 제1상사점과 제2상사점 사이의 위치까지만 상승하게된다.

이는, 스트로크 조절밸브(500)의 조절 스풀(520)이 제3위치(523)에 위치함에 따라, 연통챔버(510)에서 작동유가 유동되는 단면적의 크기가 작게 형성되기 때문이다.

상세히 설명하면, 조절 스풀(520)이 일부만 개방된 제3위치(523)에 위치할 경우, 연통챔버(510)에서 작동유가 유동되는 단면적의 크기는, 조절 스풀(520)이 완전히 개방된 제1위치(521)에 위치할 경우보다 연통챔버(510)에서 작동유가 유동되는 단면적의 크기가 작게 형성된다.

따라서, 피스톤 제어밸브(400)의 승하강부(430)를 상승시킬 수 있는 압력이 단타 모드, 즉, 조절 스풀(520)이 완전히 개방된 제1위치(521)의 상태보다 큰 압력의 작동유가 필요하게 되는 것이다. 즉, 피스톤(200)이 제1상사점과 제2상사점 사이의 위치까지 상승되면, 피스톤 제어밸브(400)의 승하강부(430)를 상승시키게 되고, 이로 인해 피스톤 제어밸브 챔버(420)와 상부챔버(113)가 연결된다.

피스톤 제어밸브 챔버(420)와 상부챔버(113)가 연결되고, 고압의 작동유가 상부챔버(113)로 유입됨으로써 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 피스톤(200)을 하사점까지 하강 시키게 된다.

피스톤(200)이 하사점까지 하강하여 피스톤(200)의 하면이 로드(300)의 상면을 타격하게 되면, 피스톤(200)은 다시 반발력을 받게 되고, 전술한 순서를 반복함으로써, 중타 모드에 의한 유압 타격 장치(10)의 파쇄가 반복될 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압 타격 장치(10)는 도 1, 도 4(c), 도 5, 도 6(c)의 상태를 순서대로 반복함으로써, 유압 타격 장치(10)의 장타 모드를 실행하게 되는 것이다.

이와 같이, 스트로크 조절밸브(500)의 조절 스풀(520)의 위치를 제1위치(521), 제2위치(522) 및 제3위치(523)로 택일함으로써, 단타 모드, 장타 모드 및 중타 모드로의 변환을 가능하게 하거나, 사용자가 원하는 타격 모드로만 유지시키게 할 수 있으며, 이를 통해, 파쇄 작업 지역의 암반 상태 및 사용자가 원하는 작업 속도에 따라 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 스트로크 조절밸브(500)라는 비교적 단순한 구성요소를 통해서 타격 모드를 조절 할 수 있음으로써, 제작이 용이하다는 장점 또한 기대할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

10: 유압 타격 장치
100: 실린더 110: 중공
111: 하부챔버 112: 중간챔버
113: 상부챔버 114: 가스챔버
200: 피스톤
210: 하부단턱 220: 상부단턱
300: 로드 400: 피스톤 제어밸브
410: 몸체 420: 피스톤 제어밸브 챔버
430: 승하강부 431: 제1홈
432: 제2홈 433: 삽입부
434: 삽입챔버
500: 스트로크 조절밸브 510: 연통챔버
520: 조절 스풀 600: 공급라인
610: 단타라인 620: 장타라인
630: 전환라인
700: 메인유출라인 710: 제1유출라인
720: 제2유출라인 730: 제3유출라인
810: 유입구 820: 유출구

Claims

실린더 내에서 승, 하강 가능하게 설치되는 피스톤;
상기 피스톤과 상기 실린더 사이에서 상부에 구비되는 상부챔버;
상기 피스톤과 상기 실린더 사이에서 하부에 구비되며, 단타라인과, 상기 단타라인보다 상부에 위치하는 장타라인과 연통되는 하부챔버;
상기 피스톤의 승하강을 제어하는 피스톤 제어밸브;
상기 단타라인과 연통되는 스트로크 조절밸브; 및
상기 스트로크 조절밸브와 상기 피스톤 제어밸브를 연통시키며, 상기 장타라인과 연통되는 전환라인; 을 포함하되,
상기 스트로크 조절밸브에는, 상기 단타라인과 상기 전환라인의 연통을 조절시키는 조절 스풀이 구비되고,
상기 조절 스풀이 상기 단타라인과 상기 전환라인을 연통시키는 제1위치에 있을 때, 상기 하부챔버로 유입된 작동유는 상기 단타라인 및 상기 전환라인을 통해 상기 피스톤 제어밸브로 유입되며,
상기 조절 스풀이 상기 단타라인과 상기 전환라인을 차단시키는 제2위치에 있을 때, 상기 하부챔버로 유입된 작동유는 상기 장타라인 및 상기 전환라인을 통해 상기 피스톤 제어밸브로 유입되고,
상기 조절 스풀이 상기 단타라인과 상기 전환라인을 연통시키는 제3위치에 있을 때, 상기 하부챔버로 유입된 작동유는 상기 단타라인 및 상기 전환라인을 통해 상기 피스톤 제어밸브로 유입되며,
상기 제3위치의 상기 단타라인 및 상기 전환라인의 연통 면적은 상기 제1위치의 상기 단타라인 및 상기 전환라인의 연통 면적보다 작고,
상기 제1 내지 제3위치에서의 피스톤의 최고점 승강 높이는, '상기 제1위치에서의 피스톤의 최고점 승강 높이 < 상기 제3위치에서의 피스톤의 최고점 승강 높이 < 상기 제2위치에서의 피스톤의 최고점 승강 높이' 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 유압 타격 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서
상기 조절 스풀의 회전을 통해 제1 내지 제3위치를 조절하는것을 특징으로 하는 유압 타격 장치.