KR20030031954A - 충격식 유압 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공구의 충격 피스톤(1)이 활주성으로 설치되어 있는 실린더를 포함하는 몸체(1)를 포함하는 장치에 관한 것으로서, 상기 피스톤의 운동은 상기 충격 피스톤에 대해 공축상으로 배열되고 분배 박스(3) 내부에 설치되어 있는 분배기(15)에 의해 제어된다. 상기 분배 박스(3)는 피스톤(1)과 축상으로 중첩하고 피스톤에 대해 동심적으로 배열된 부분을 포함하며, 상기 분배 박스(3)는 피스톤과 함께 유체의 고압(9) 및 저압(12)에 연속적으로 형성되는 제어 챔버(13)를 한정하며, 분배 박스(3)내에 배열된 통로(16)를 통해 분배기(15)의 운동을 제어하는 챔버(14)와 연통하여 교대로 저압 및 고압을 형성한다.

Description

충격식 유압 장치{PERCUSSION HYDRAULIC APPARATUS}

충격식 유압 장치는 비압축성 유체(incompressible fluid)에 의해 유압식으로 전후 구동되어 공구(tool)를 타격하기 위한 충격 피스톤(impact piston)이 그 내부에 활주성으로(slideably) 설치되어 있는 실린더를 포함하는 몸체를 포함한다. 이러한 피스톤의 운동은 고압 순환로(high-pressure circuit) 및 저압 순환로와 연통하여 연속적으로 피스톤의 각 측상에 배치되어 있는 특정 챔버를 위치시키는 유압식 순환로를 개폐하는 분배기(distributor)에 의해 제어되어 순차적인 전후 운동을 형성한다.

미국특허 제 4 230 019호는 몇몇 몸체, 즉 충격 피스톤을 포함하는 주 몸체, 분배계를 포함하는 몸체 및 에너지 축압기(energy accumulator)를 포함하는 몸체를 포함하는 충격식 장치에 관한 것이다. 이들 각종 몸체의 배치는 타격 순간의 촉진을 위해 요구되는 유체 유속을 통과시키는 동력 순환로(power circuit) 및 분배기를 이동시키는 물리적으로 작은 명령 순환로(command circuit)가 실린더를 포함하는 몸체 및 분배기를 포함하는 몸체에 형성되도록 되어 있다.

상기 특허는 몇가지 단점을 갖고 있다.

특히, 명령 덕트(command duct)는 실린더를 포함하는 몸체 및 분배기를 포함하는 몸체에 형성되고, 이는 이들 2개 몸체 사이의 밀봉을 필요로 한다.

상기 분배 몸체는 측상에 배치되는데, 이는 충격파(shock wave)의 결과로서 경험하게 되는 가속(acceleration) 때문에 견고하게 고정되어야 함을 의미한다.

또한, 실린더를 포함하는 몸체 위에 위치되는 분배 블록에 대해 알려진 바가 있으며, 이는 각종 순환로를 연결하기 위해 실린더를 포함하는 몸체에 천공된 긴 홀(long hole)을 필요로 하며, 생산비의 증가 및 라인 내(in-line) 압력 강하의 증가를 초래한다.

본 발명의 과제는 충격식 유압 장치이다.

도 1 내지 4는 4개의 작동 상태 중에 있는 본 발명에 따른 장치의 종단면도이다.

도 5는 제 2 실시형태의 종단면도이다.

본 발명의 목적은 분배기를 명령하기 위한 시스템이 단순한 방법 및 소형으로 제조되는 충격식 유압 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 위해, 본 발명의 충격식 유압 장치는 비압축성 유체에 의해 유압식으로 전후 구동되어 공구를 타격하기 위한 충격 피스톤이 활주성으로 설치되어 있는 실린더를 포함하는 몸체를 포함하고, 상기 피스톤의 운동은 상기 충격 피스톤에 대해 공축상으로 배열되고 분배 박스 내에 설치되어 있는 분배기에 의해 제어되며, 상기 분배 박스는 다음을 특징으로 한다:

- 상기 분배 박스는 피스톤과 축상으로 간섭하고, 피스톤에 대해 동심적으로 배열된 부분을 포함한다.

- 상기 분배 박스는 피스톤과 함께 연속적인 유체의 고압 및 저압으로 형성되는 제어 챔버를 한정하고, 분배 박스내에 형성된 덕트를 통해 분배기의 움직임을명령하는 챔버와 연통하여 상기 분배 박스 내에서 저압 및 고압을 교대로 형성함으로써 분배기에 인가된 힘의 결과를 순차 반전(sequence reversal)한다.

유리하게도, 고압 및 저압 순환로에 상기 제어 챔버를 연결하는 덕트는 상기 분배 박스에 형성된다.

본 발명의 충격식 유압 장치는 분배 박스 및 피스톤을 포함하는 실린더의 중첩에 의해 밀집형 구조를 갖는다. 나아가, 상기 장치의 구조는 분배 조립체(assembly)를 명령 및 제어하기 위한 순환로가 실린더의 몸체와 무관하고, 분배 박스 내에 형성된다는 점에서 단순화된다. 따라서, 충격 피스톤을 이동시키기 위해 필요한 동력 순환로만이 실린더 몸체에 가공된다. 하나 및 동일한 분배계가 각종 유형의 충격식 장치를 구비할 수 있음이 주목될 수 있다.

상기 장치의 제 1 실시형태에 따르면, 피스톤의 상부 말단은 분배 박스에 속하는 중앙 및 축상 원통형 베어링 표면에 맞물리는 중앙 및 축상 천공을 가지며, 상기 피스톤의 천공은 상기 분배 박스의 원통형 베어링 표면과 함께 제어 챔버를 한정하는 환상형 오목부(annular recess)를 포함한다.

상기 장치의 제 2 실시형태에 따르면, 피스톤의 상부 말단은 분배 박스에 형성된 중앙 및 축상 천공에 맞물리는 중앙 및 축상 원통형 베어링 표면을 가지며, 상기 피스톤의 원통형 베어링 표면은 분배 박스의 중앙 천공과 함께 제어 챔버를 한정하는 환상형 홈(groove)을 갖는다.

상기 2개의 실시형태에 있어서, 상기 장치는 분배 박스의 하부 말단 및 피스톤 사이에 형성되고 덕트에 의해 저압 네트워크(low-pressure network)에 계속적으로 연결되는 하부 챔버, 및 피스톤이 분배 박스에 대해 활주하는 천공으로 방사 방향으로 개방시키고 그 위에 제어 챔버 및 분배기의 명령 챔버를 연통시키며 계속적으로 고압 네트워크에 연결되는 덕트를 포함하며, 상기 분배 박스에 대한 피스톤의 운동은 고압 네트워크에 연결되는 하부 챔버 및 저압 네트워크에 연결되는 덕트와 연통하여 제어 챔버를 연속적으로 위치시킨다. 상기 저압 네트워크에 연결된 덕트와 같이 하부 챔버에 연결되는 덕트는 상기 분배 박스에 형성되어 있다.

본 발명은 상기 장치에 따른 2개의 실시형태를 서술하는 첨부된 개략도를 참조로 하여 비제한적인 예시에 의해 후술하는 기재 내용으로부터 명백하게 이해될 것이다.

도 1 내지 4에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 장치는 몸체(2)에 형성된 실린터 내부에서 활주하도록 설치된 피스톤(1)을 포함한다. 그 전후 운동 중에, 상기 피스톤은 공구(0)의 상부 말단에 대해 타격하도록 되어 있다. 몸체(2)는 피스톤(1) 위에, 분배 박스(distribution box, 3)를 포함한다. 피스톤(1)은 그 내부에 분배 박스(3)에 속하는 원통형 베어링 표면(5)에 맞물리는 중앙 및 축상 천공(4)을 포함한다. 실린더 및 분배 박스(3)를 가진 피스톤은 다음과 같은 적어도 3개 이상의 챔버를 한정한다:

- 피스톤 상에 위치한 환상형 구동 챔버(6),

- 단면적이 작고, 고압 공급 순환로(9)와 연통하는 길항 작용(antagonist) 환상형 챔버(7), 및

- 계속적으로 저압 순환로(12)에 연결되는 중앙 또는 하부 챔버(10).

가압된 유체 유동의 일정한 속도를 위해, 본 발명에 따른 장치의 빈도수는 다양한 단면적의 선택에 따라 선정될 수 있다. 이러한 선택은 충격 피스톤 행정(stroke)에 대해 본 발명에 따른 장치의 용량을 결정하고, 따라서 소정의 공급 유속에 대해 타격 빈도를 결정한다.

피스톤의 전후 운동은 구동 챔버(6) 및 양자택일적으로 고압 네트워크(9) 및 저압 네트워크(12) 사이의 연통에 의해 달성되어, 피스톤(1)에 인가된 유압력의 결과가 한쪽 방향으로 발휘된 다음, 이어서 다른 방향으로 발휘된다.

상기 피스톤의 천공은 분배 박스의 원통형 베어링 표면과 함께 환상형 제어 챔버(13)를 한정하는 환상형 홈 또는 오목부를 포함한다. 분배 박스의 원통형 베어링 표면(5)에 대한 피스톤의 위치에 의하면, 덕트(16)를 통한 분배기(15)의 이동을 명령하기 위한 챔버(14) 및 제어 챔버(13), 및 고압 네트워크(9) 또는 저압 네트워크(12) 사이의 연통을 구축할 수 있다.

이러한 목적을 위해, 분배 박스(3)의 원통형 베어링 표면은 저압 네트워크(12)와 연통하여 하부 챔버(10)를 배치시키기 위한 덕트(17) 및 제어 챔버(13) 상에서 천공(4)으로 방사 방향으로 개방시키고 고압 네트워크(9)에 연결되는 덕트(18)를 포함한다.

상기 분배기(15)는 분배 박스(3) 및 커버(19)와 함께 다음과 같은 3개의 챔버를 한정한다:

- 고압 공급 네트워크(9)와 일정하게 연통하는 중앙 챔버(20),

- 저압 순환로(12)와 항상 연통하는 환상형 챔버(22), 및

- 상기 챔버(22)에 대해 길항적이고, 제어 챔버(13)에 덕트(16)를 통해 연결되는 환상형 챔버(14).

상세한 설명의 나머지 부분에 있어, 예를 들면 분배기(15)는 명령 챔버(14)가 저압 순환로(12)에 연결될 때 하방 운동으로 설정되고, 상기 챔버가 고압 순환로(9)과 연통할 때 상방 운동으로 설정된다.

분배기(15)의 전후 운동은 명령 챔버(14) 및 양자택일적으로 고압 순환로(9) 및 저압 순환로(12) 사이의 연통에 의해 달성되어, 3개의 챔버(14, 19, 22)의 단면에 대해 선택된 면적에 따라, 분배기에 인가되는 결과적인 힘이 한쪽 방향으로 발휘된 다음, 이어서 다른 방향으로 발휘된다.

분배기(15)가 하부 위치에 있고, 피스톤(1)이 하부 위치에 있는 초기 상태는 도 1에 도시된 바와 같다. 가압된 유체가 고압 덕트(9)로 유입되는 순간, 분배기에 인가된 힘의 결과는 분배기를 하부 위치로 유지시키고, 명령 챔버(14)는 덕트(16)를 통해 저압 순환로, 제어 챔버(13), 하부 챔버(10) 및 덕트(17)에 연결된다. 충격 피스톤에 인가된 힘의 결과는 구동 챔버(6)가 덕트(23)를 통해 저압 순환로 및 환상형 홈(22)에 연결되어 있기 때문에, 충격 피스톤을 상승시킨다.

충격 피스톤의 상방향 이동 중에, 다음과 같은 동작이 일어난다:

- 제어 챔버(13)를 형성하는 환상형 오목부의 모서리(24)는 분배 박스(3)의 원통형 베어링 표면의 모서리(25)를 통과하여, 명령 덕트(16)를 저압 순환로로부터 분리시킨다.

- 도 2에 도시한 바와 같이, 충격 피스톤(1)의 상방 이동의 종료시, 피스톤의 모서리(26)는 고압에 연결된 덕트(18)의 개구부를 개방함으로써 제어 챔버(13)를 통해 고압 순환로 및 명령 덕트(16) 및 명령 챔버(14) 사이의 연통을 구축한다.

- 이후, 분배기(15)의 명령 챔버(14)는 고압 상태에 있게 되며, 이는 도 3에 도시한 바와 같이 분배기에 인가된 힘의 결과가 분배기를 상승시킴을 의미한다.

- 분배기(13)의 모서리(27)는 분배 박스(3)의 모서리(28)를 개방하고, 순환로(9)로부터 및 중앙 챔버(20)로부터의 고압 유체, 및 덕트(23) 및 구동 챔버(6) 사이의 연통을 구축한다.

- 분배기(15)가 상방향 행정을 완료할 때, 도 4에 도시한 바와 같이 피스톤(1)에 인가된 힘의 결과는 충격 행정에 대해 피스톤을 하방으로 가속화시킨다.

- 분배기의 명령 순환로(14, 16)은 고압으로부터 분리되고, 제어 챔버(13) 및 하부 챔버(10)를 통해 저압 순환로와 연통하여 배치된다. 이후, 분배기에 인가된 힘의 결과는 하방으로 향하게 되고, 분배기는 하방 운동을 시작한다. 동시에, 충격 피스톤(1)은 충격 영역에 도달한다.

- 분배기(15)의 모서리(27)는 분배 박스(3)의 모서리(28)를 통과하여 충격피스톤으로부터 구동 챔버(6)를 분리시킨다.

- 분배기는 저압 순환로(12) 및 구동 챔버(6) 사이의 연통을 구축한다.

이후, 충격 피스톤 및 분배기는 도 1에 도시된 바와 같이 하부 위치에 위치하고 작동 사이클(working cycle)이 재개된다.

도 5는 본 발명에 따른 장치의 또 다른 일실시형태로서, 동일한 구성 요소는 이전의 동일한 참조 부호에 의해 정의된다. 이 경우, 분배 박스(3) 및 충격 피스톤(1)이 중첩되는 것은 충격 피스톤이 분배 박스(3)에 형성된 중앙 천공(35)에서 맞물리는 중앙 원통형 베어링 표면(34)를 갖는다는 사실의 결과이다. 상기 원통형 베어링 표면(34)은 제어 챔버(36)를 한정하는 환상형 홈을 가진다. 이후, 하부 챔버(10)는 더 이상 중앙 챔버가 아니라, 환상형 챔버이다.

본 발명은 예시를 위해 제공된 상술한 바와 같은 충격 장치의 실시형태에 단순히 제한되지 않으며; 이들의 모든 선택적인 형태를 포함함은 물론이다.

Claims (5)

1. 비압축성 유체에 의해 유압식으로 전후 구동되어 공구를 타격하기 위한 충격 피스톤(1)이 활주성으로 설치되어 있는 실린더를 포함하는 몸체(2)를 포함하는 충격식 유압 장치에 있어서, 상기 피스톤의 운동은 상기 충격 피스톤에 대해 공축상으로 배열되고 분배 박스(3) 내부에 설치되어 있는 분배기(15)에 의해 제어되고,

   - 상기 분배 박스(3)는 피스톤(1)과 축상으로 간섭하고, 피스톤에 대해 동심적으로 배열된 부분을 포함하고,

   - 상기 분배 박스(3)는 피스톤과 함께 연속적인 유체의 고압 및 저압으로 형성되는 제어 챔버(13)를 한정하며, 분배 박스(3)내에 형성된 덕트(16)를 통해 분배기(15)의 운동을 명령하는 챔버(14)와 연통하여 상기 분배 박스 내에서 교대로 저압 및 고압을 형성함으로써 분배기(15)에 인가된 힘의 결과를 순차 반전하는 것을 특징으로 하는 충격식 유압 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 챔버(13)를 고압 및 저압 순환로에 연결하는 덕트(17, 18)가 상기 분배 박스(3)에 형성되는 것을 특징으로 하는 충격식 유압 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 피스톤(1)의 상부 말단이 분배 박스(3)에 속하는 중앙 및 축상 원통형 베어링 표면(5)에 맞물리는 중앙 및 축상천공(4)을 가지고, 상기 피스톤의 천공(4)은 상기 분배 박스(3)의 원통형 베어링 표면(5)과 함께 제어 챔버를 한정하는 환상형 오목부(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격식 유압 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 피스톤(1)의 상부 말단은 분배 박스(3)에 형성된 중앙 및 축상 천공(35)에 맞물리는 중앙 및 축상 원통형 베어링 표면(34)을 가지고, 상기 피스톤(1)의 원통형 베어링 표면(35)은 분배 박스(3)의 중앙 천공(35)과 함께 제어 챔버를 한정하는 환상형 홈(36)을 갖는 것을 특징으로 하는 충격식 유압 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충격식 유압 장치는 분배 박스(3)의 하부 말단 및 피스톤(1) 사이에 형성되고 덕트(17)에 의해 저압 네트워크에 계속적으로 연결되는 하부 챔버(10), 및 피스톤(1)이 분배 박스(3)에 대해 활주하는 천공(4)으로 방사 방향으로 개방시키고 그 위에 제어 챔버(10) 및 분배기의 명령 챔버(14)를 연통시키며 계속적으로 고압 네트워크에 연결되는 덕트(18)를 포함하며, 상기 분배 박스(3)에 대한 피스톤(1)의 운동은 고압 네트워크에 연결되는 상기 하부 챔버(10) 및 저압 네트워크에 연결되는 상기 덕트(18)와 연통하여 제어 챔버(10)를 연속적으로 위치시키는 것을 특징으로 하는 충격식 유압 장치.