KR20070029838A - 충격 장치의 제어 방법, 소프트웨어 제품 및 충격 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 착암 기계에 속하는 충격 장치를 제어하기 위한 방법 및 소프트웨어 제품, 그리고 충격 장치에 관한 것이다. 충격 장치 (7) 의 충격 진동수는, 이전의 압축 응력파로부터 반사파 (h) 가 공구의 제 1 단부 (8a) 에 도달할 때 항상 충격 장치 (7) 가 공구 (8) 에 새로운 압축 응력파 (p) 를 형성하도록 설정된다. 이로 인해, 충격 진동수가 응력파의 전파 시간에 비례하도록 설정될 것이 요구되고, 이로써 사용된 공구 (8) 의 길이 및 공구 재료 내에서의 응력파의 전파 속도에 주목해야 한다.
충격 장치, 제어.
Description
본 발명은, 착암 기계에 연결가능한 공구에 드릴링 동안 충격 장치로 충격 펄스를 제공하고; 공구 재료에 의존하는 전파 속도로 공구의 제 1 단부로부터 제 2 단부로 전파하는 압축 응력파를 공구에 생성시키고, 그 압축 응력파의 적어도 일부는 공구의 제 1 단부를 향해 전파하는 반사파로서 공구의 제 2 단부로부터 반사되어 돌아가며; 착암 기계의 충격 장치 및 그의 충격 진동수를 제어하는, 충격 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 충격식 착암의 제어를 위한 소프트웨어 제품으로서, 상기 소프트웨어 제품이 착암을 제어하는 제어 유닛에서 실행되면, 드릴링 동안 착암 기계의 충격 장치를 착암 기계에 연결가능한 공구에 충격 펄스를 제공하도록 제어함으로써, 압축 응력파가 공구 내에 형성되어 공구 재료에 의존하는 전파 속도로 공구의 제 1 단부로부터 제 2 단부로 전파되고, 압축 응력의 적어도 일부는 공구의 제 1 단부를 향해 전파하는 반사파로서 공구의 제 2 단부로부터 반사되어 들어가며, 또한, 충격 장치의 충격 진동수가 제어되는 충격식 착암기의 제어를 위한 소프트웨어 제품에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 충격 장치로서, 공구에 충격 펄스를 생성하기 위한 수단, 상기 충격 장치의 충격 진동수를 제어하기 위한 제어 유닛, 및 적어도 충격 장치의 충격 진동수를 규정하기 위한 수단을 포함하며, 상기 충격 펄스에 의해 야기된 압축 응력파가 공구의 제 1 단부로부터 제 2 단부로 전파되고, 압축 응력파의 적어도 일부는 반사파로서 공구의 제 2 단부로부터 역방향으로 반사되어 공구의 제 1 단부를 향해 전파하는 상기 충격 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 충격 장치로서, 공구에 충격 펄스를 생성하기 위한 수단, 상기 충격 장치의 충격 진동수를 제어하기 위한 수단, 및 충격 장치의 충격 진동수를 규정하기 위한 수단을 포함하며, 상기 충격 펄스에 의해 야기된 압축 응력파가 공구의 제 1 단부로부터 제 2 단부로 전파되고, 응력파의 적어도 일부는 반사파로서 공구의 제 2 단부로부터 반사되어 공구의 제 1 단부를 향해 전파하는 상기 충격 장치에 관한 것이다.
충격식 착암기에서는 적어도 충격 장치 및 공구를 구비한 착암 기계를 사용한다. 충격 장치는 섕크부를 통해 공구 및 공구의 맨 끝 단부에 있는 드릴 비트로 전파하는 압축 응력파를 생성한다. 압축 응력파는 공구의 재료에 의존하는 속도로 공구 내에서 전파한다. 그러므로, 압축 응력파는 강으로 이루어진 공구 내에서 예컨대 5,190 m/s 의 속도로 전파하는 파이다. 압축 응력파가 드릴 비트에 도달하면, 이로 인해 드릴 비트가 암석을 뚫게 된다. 그러나, 충격 장치에 의해 생성된 압축 응력파의 에너지의 20 내지 50 % 가 드릴 비트로부터 공구 내에서 역방향, 즉 충격 장치를 향해 전파하는 반사파로서 역방향으로 반사되는 것이 밝혀졌다. 드릴링 상황에 따라서, 반사파는 단지 압축 응력파 또는 인장 응력파만을 포함할 수 있다. 그러나, 반사파는 인장 및 압축 응력 성분 모두를 포함하는 것이 일반적이다. 오늘날, 반사파의 에너지는 드릴링에서 효과적으로 이용될 수 없어서, 이로 인해 자연적으로 드릴링 효율이 감소한다. 한편, 반사파가 예컨대 드릴링 장치의 내구성에 문제를 야기하는 것이 알려져 있다.
본 발명의 목적은, 착암기의 충격 장치를 제어하기 위한 신규하고 향상된 방법 및 소프트웨어 제품, 그리고 충격 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 방법은, 사용되는 공구의 길이와 공구 재료 내에서의 상기 전파 속도에 의존하는 응력파의 전파 시간에 비례하는 충격 장치의 충격 진동수를 설정하고, 이전의 압축 응력파들 중 하나의 반사파가 공구의 제 1 단부에 도달하는 때, 충격 장치로 공구에 새로운 압축 응력파를 생성하며, 새로운 압축 응력파 및 반사파를 합쳐서, 공구 내에서 전파 속도로 공구의 제 2 단부를 향해 전파하는 합계파를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 소프트웨어 제품은, 그 소프트웨어 제품이 실행되면, 응력파의 전파 시간에 비례하는 충격 장치의 충격 진동수가 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 충격 장치는, 제어 유닛이 사용된 공구의 길이와 공구 재료 내에서의 전파 속도에 의존하는 응력파의 전파 시간에 비례하는 충격 진동수를 설정하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 충격 장치는, 그 충격 장치는 충격 진동수 및 충격 에너지를 연속적으로 (steplessly) 그리고 개별적으로 제어하기 위한 수단을 포함하고, 충격 장치의 충격 진동수가 사용된 공구의 길이와 공구 재료 내에서의 전파 속도에 의존하는 응력파의 전파 시간에 비례하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 본질적인 아이디어는, 충격 장치의 충격 진동수가 공구 내에서 새로운 압축 응력파가 생성될 때마다, 이전의 압축 응력파로부터의 반사파가 공구의 충격 장치 단부에 있도록 되어 있는 것이다. 충격 진동수의 조정은 응력파의 전파 시간에 비례하도록 행해져야 한다. 사용된 공구의 길이 및 공구 재료 내에서의 응력파의 전파 속도가 응력파의 전파 시간에 영향을 미친다.
본 발명은 반사파의 에너지가 드릴링에서 보다 양호하게 이용될 수 있다는 장점을 제공한다. 반사파가 공구의 충격 장치 단부에 도달하면, 반사파의 인장 응력 성분이 압축 응력파로서 드릴 비트를 향해 역방향으로 반사된다. 충격 장치로 생성되는 새로운 주 압축 응력파가 이 반사된 압축 응력파에 합쳐지고, 이로써 반사된 압축 응력파와 주 압축 응력파에 의해 형성된 합계파는 충격 장치로 생성된 압축 응력파 단독보다 더 큰 에너지량을 갖게 된다. 그리고, 본 발명의 방안에 의하면, 드릴 비트와 암석 사이의 양호한 접촉이 항상 보장된다. 이는 공구의 드릴 비트를 향해 전파하는 압축 응력파만이 존재하기 때문이다. 충격 장치에 의해 생성된 새로운 압축 응력파가 공구의 제 1 단부에서 반사된 응력파에 합쳐지면, 합계파는 항상 압축 응력파가 된다. 그러므로, 드릴 비트와 암석 사이의 접촉을 약하게 할 수 있는 인장 응력파는 공구의 드릴 비트를 향해 전파되지 않는다. 또한, 본 발명의 방안을 적용하면, 높은 공급력으로 인장 응력파의 효과를 보상해야 할 필요 없이, 드릴 비트와 암석 사이에 양호한 접촉이 유지되기 때문에, 공급력이 이전보다 더 작아질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태의 본질적인 아이디어는, 충격 장치로부터 드릴 비트를 향해 공구 내에서 전파하는 합계파의 형상이 충격 진동수의 미세 조정에 의해 원하는 대로 이루어진다는 것이다. 미세 조정은 공구의 제 1 단부로부터 반사된 압축 응력파와 충격 장치로 생성된 주 압축 응력파의 합계에 영향을 미치고, 따라서 합계파의 형상에도 영향을 준다. 충격 진동수를 드릴링 장비의 길이에 기초하여 규정된 설정값보다 더 크게 설정하면, 점진적인 (progressive) 합계파가 얻어진다. 반대로, 충격 진동수를 더 낮게 하면, 합계파를 길게 할 수 있는데, 이 경우에는 실제로 압축 응력의 유효 시간이 늘어난다. 또한, 충격 진동수를 충분히 증가시켜, 반사파를 생성된 주 압축 응력파의 후방에 붙여서, 합계파를 길게 하는 것도 물론 가능하다.
본 발명의 일 실시형태의 본질적인 아이디어는, 연장 로드 드릴링에 있어서, 충격 장치의 충격 진동수가 하나의 연장 로드에서의 응력파의 전파 시간에 대응하도록 설정되는 것이다. 그러면, 공구의 일 단부로부터 충격 장치를 향해 전파하는 반사파는 반대 방향으로부터 전파하는 주 압축 응력파와 실질적으로 동시에 연장 로드들 사이의 연결부로 전파한다. 압축 응력파와 반사파는 연결부에 실질적으로 동시에 도달할 때 합쳐지고, 이로써, 반사파의 인장 응력 성분이 상쇄되어, 인장 응력이 연결부로 향하지 않게 된다. 이런 식으로, 연장 로드 사이의 연결부의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태의 본질적인 아이디어는, 새로운 주 압축 응력파가 이전의 압축 응력파에 의해 생성된 다중의 반사파, 즉 공구의 일단부로부터 타단부로 여러 차례 전파된 반사파와 합쳐지는 것이다. 이 실시형태는 특히 짧은 공구가 사용되는 경우에 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태의 본질적인 아이디어는, 충격 장치가, 반사파의 압축 응력 성분의 에너지를 저장하고 그 에너지를 새로운 충격 펄스를 형성하는데 이용하기 위한 수단을 포함하는 것이다. 왕복 충격 피스톤을 포함하는 충격 장치에 있어서, 반사된 압축 응력 성분의 에너지는 충격 피스톤이 복귀 방향으로 이동될 때 이용될 수 있다. 반사된 압축 응력 성분은 충격 피스톤 복귀 운동의 초기 속도를 제공할 수 있다. 복귀 운동이 끝나면, 충격 피스톤의 운동 에너지는 축압기 (pressure accumulator) 에 저장되고 새로운 충격 운동 동안 이용될 수 있다. 압축 응력파가 충격 피스톤 없이 유압 에너지로부터 직접 생성되는 충격 장치가 또한 알려져 있다. 이러한 유형의 충격 장치에서는, 충격 진동수가 본 발명의 설명에 따라 설정되는 경우, 낮은 입력 에너지에 의해 충격 펄스가 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태의 본질적인 아이디어는, 충격 장치가 충격 진동수 및 충격 에너지를 연속적으로 그리고 개별적으로 조정할 수 있는 것이다. 예를 들어, 압축 응력파를 충격 피스톤 없이 유압 에너지로부터 직접 생성하는 충격 장치에 있어서, 제어 밸브의 회전 속도 또는 작동 진동수를 조정함으로써 충격 진동수를 조정하는 것이 가능하다. 이러한 유형의 충격 장치에 있어서, 충격 에너지는 유압의 크기를 조정함으로써 조정될 수 있다. 전기식 충격 장치에 있어서, 예컨대 교류의 진동수를 조정함으로써 충격 진동수가 조정될 수 있고, 사용되는 전압을 조정함으로써 충격 에너지가 조정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태의 본질적인 아이디어는, 100 Hz 이상의 충격 진동수를 사용하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태의 본질적인 아이디어는, 200 Hz 이상의 충격 진동수를 사용하는 것이다. 실제 경험에서, 200 Hz 이상의 충격 진동수가 유리함이 밝혀졌다.
도 1 은 착암 굴착기 (rock drilling rig) 의 개략적인 측면도이다.
도 2a 는 드릴링 상황에 있는 착암기 및 그 착암기에 연결된 공구의 개략적인 측면도이다.
도 2b 는 공구의 제 1 단부, 즉 충격 장치 단부 및 반사된 응력파의 전파의 개략도이다.
도 2c 및 도 2d 는 특별한 드릴링 상황 및 공구의 맨 끝 단부, 즉 제 2 단부로부터 되돌아온 응력파의 반사의 개략도이다.
도 2e 는 수개의 합계파 형상의 개략도인데, 이 파형의 생성은 충격 진동수의 미세 조정에 의해 영향을 받았다..
도 3 내지 도 6 은 몇몇의 합계파 형상의 개략도인데, 이 합계파의 생성은 충격 진동수의 미세 조정에 의해 영향을 받았다.
도 7 은 본 발명의 충격 장치 및 그의 작동 제어의 개략적인 단면도이다.
도 8 은 본 발명의 제 2 충격 장치 및 그의 작동 제어의 개략적인 단면도이다.
도 9 는 본 발명의 제 3 충격 장치 및 그의 작동 제어의 개략적인 단면도이다.
도 10 은 상이한 길이를 갖는 공우에 대한 몇몇의 충격 진동수 설정과 충격 진동수 설정 배수의 표를 보여준다.
도 1 의 착암 굴착기 (1) 는 캐리어 (2) 및 1 이상의 공급 빔 (3) 을 포함하고 있으며, 공급 빔에는 가동 착암 기계 (4) 가 배치되어 있다. 공급 장치 (5) 에 의해, 착암 기계 (4) 가 굴착될 암석에 대해 전진 및 후퇴될 수 있다. 공급 장치 (5) 는 1 이상의 유압 실린더를 구비할 수 있고, 이 유압 실린더는 예컨대 적절한 동력 전달 요소에 의해 착암 기계 (4) 를 이동시키도록 배치될 수 있다. 공급 빔 (3) 은 캐리어 (2) 에 대해 움직일 수 있는 붐 (boom) (6) 에 배치되는 것이 일반적이다. 착암 기계 (4) 는 착암 기계 (4) 에 연결된 공구 (8) 에 충격 펄스를 제공하기 위한 충격 장치 (7) 를 포함한다. 상기 공구 (8) 는 1 이상의 드릴 로드 및 드릴 비트 (10) 를 포함할 수 있다. 착암 기계 (4) 는 상기 공구 (8) 를 그 길이방향 축선에 대해 회전시키기 위한 회전 장치 (11) 를 더 포함할 수 있다. 드릴링 동안, 충격 펄스는 충격 장치 (7) 에 의해 회전 장치 (11) 와 동시에 회전할 수 있는 상기 공구 (8) 에 제공된다. 그리고, 착암 기계 (4) 는 드릴 비트 (10) 가 암석을 부술 수 있도록 드릴링 동안 암석에 대항하여 밀릴 수 있다. 암석 드릴링은 1 이상의 제어 유닛 (12) 에 의해 제어될 수 있다. 제어 유닛 (12) 은 컴퓨터 등을 포함할 수 있다. 제어 유닛 (12) 은, 압력 매체를 제어하는 밸브처럼, 착암 기계 (4) 및 공급 장치 (5) 의 작동을 제어하는 액추에이터에 제어 명령을 내릴 수 있다. 착암 기계 (4) 의 충격 장치 (7), 회전 장치 (11) 및 공급 장치 (5) 는 압력 매체 작동식 또는 전기식 액추에이터일 수 있다.
도 2a 는 드릴 섕크부 (13) 에 연결된 공구 (8) 를 갖는 착암 기계 (4) 를 나타낸다. 착암 기계 (4) 의 충격 장치 (7) 는, 전후로 이동가능하게 배치된 충격 피스톤과 같이, 드릴 섕크부 (13) 상의 충격 표면 (15) 을 가격하여, 드릴 섕크부 (13) 및 공구 (8) 를 통해 압축 응력파로서 재료에 의존하는 속도로 드릴 비트 (10) 에 전파되는 충격 펄스를 생성하도록 되어 있는 충격 요소 (14) 를 포함할 수 있다. 암석 드릴링의 하나의 특별한 경우가 도 2c 에 나타나 있는데, 여기서는 압축 응력파 (p) 에 의해 드릴 비트 (10) 가 암석 (16) 을 뚫을 수 없다. 이는 예컨대 암석 재료 (16') 가 매우 경하기 때문일 수 있다. 그러한 경우, 본래의 응력파 (p) 는 압축 응력파 (h) 로서 드릴 비트 (10) 로부터 충격 장치 (7) 쪽으로 역방향으로 반사된다. 두 번째의 특별한 경우가 도 2d 에 나타나 있다. 여기서는, 드릴 비트 (10) 가 저항력을 받지 않고 자유롭게 전방으로 이동할 수 있다. 예컨대, 암석의 공동 내로 드릴링을 하는 경우, 관통 저항이 최소가 된다. 그러면, 본래의 압축 응력파 (p) 는 인장 반사파 (tensile reflection wave) 로서 드릴 비트 (10) 로부터 충격 장치 (7) 쪽으로 역방향으로 반사된다. 도 2a 에 도시된 실제 드릴링에서는, 드릴 비트 (10) 는 저항을 받게 되지만, 여전히 압축 응력파 (p) 로 인해 앞으로 나아갈 수 있다. 드릴 비트 (10) 의 전진 이동을 방해하는 저항력이 존재하면, 이 저항력의 크기는 드릴 비트 (10) 가 암석을 얼마나 깊이 뚫었는가에 의존하며, 드릴 비트 (10) 가 더 깊이 뚫을수록, 저항력이 더 커지며, 또한 그 역도 성립한다. 따라서, 실제에 있어서, 인장 및 압축 반사 성분 모두를 포함하는 반사파 (h) 가 드릴 비트 (10) 로부터 반사된다. 도면에서, 인장 응력이 (+) 로 표시되고, 압축 응력은 (-) 로 표시되었다. 반사파에서 인장 반사 성분 (+) 이 항상 우선하고, 압축 응력 성분 (-) 이 그 다음이다. 이는 주 압축 응력파 (p) 의 작용의 초기 단계에는, 드릴 비트 (10) 의 침투 및 침투 저항이 작아서, 인장 반사 성분 (+) 이 형성되기 때문이다. 따라서, 초기 상황은, 드릴 비트 (10) 가 큰 저항력 없이 전방으로 이동할 수 있는 상기한 특별한 상황과 유사하다. 그러나, 주 압축 응력파 (p) 의 작용의 최종 단계에서는, 드릴 비트 (10) 는 이미 암석 (16) 을 깊이 뚫었으므로, 이 경우에는 침투 저항이 더 커져서 본래의 압축 응력파 (p) 로는 더 이상 드릴 비트 (10) 를 전방으로 그리고 암석 (16) 내로 더 깊이 실질적으로 밀 수 없다. 이러한 상황은, 암석 (16) 내로의 드릴 비트 (10) 의 전진이 방해되는 상기한 두 번째의 특별한 경우와 유사하다. 그러므로, 이로써 드릴 비트 (10) 로부터 먼저 반사된 인장 응력파 (+) 의 바로 뒤를 따르는 반사된 압축 응력파 (-) 가 발생된다.
충격 장치 (7) 에서 발생하여 공구 (8) 로 전파되는 응력파는 공구의 제 1 단부 (8a), 즉, 충격 장치 단부로부터 공구의 제 2 단부 (8b), 즉 드릴 비트 단부로 전파되고 공구의 제 1 단부 (8a) 로 다시 돌아온다. 그래서, 응력파는 공구 (8) 의 길이의 두 배인 거리를 전파하게 된다. 본 발명의 아이디어에 따르면, 충격 장치 (7) 의 충격 진동수는, 실질적으로 앞선 응력파의 반사파 중 하나가 공구 (8) 의 제 1 단부 (8a) 에 도달하는 순간에 충격 장치 (7) 가 새로운 충격 펄스를 제공하도록 되어 있다.
응력파가 이동한 전후 거리를 정의할 때, 드릴 비트 (10) 의 축선방향 길이는 공구 (8) 의 전체 길이에 비해 매우 작기 때문에, 드릴 비트 (10) 의 길이는 무시할 수 있다. 드릴 섕크부 (13) 는 일반적으로 더 길기 때문에, 그 길이는 고려할 수 있다.
다음으로, 식 (1), 식 (2) 및 식 (3) 의 사용하여 본 발명을 설명한다.
공구의 제 1 단부로부터 제 2 단부까지 가서 다시 되돌아오는 응력파의 전파 시간을 다음 식 (1) 로 산출할 수 있다.
이 식에서, LShank 는 드릴 섕크부의 길이이고, LRod 는 하나의 드릴 로드의 길이이다. n 은 드릴 로드의 개수일 때, 공구의 총 길이는 Ltot 이다. c 는 공구 내에서의 응력파의 전파 속도이다. 따라서, 응력파의 전파 시간 tk 은 공 구의 총 길이 Ltot 와 공구 재료 내에서의 응력파의 전파 속도 c 에 의존한다.
또한, 다음 식 (2) 을 이용하여, 응력파의 전파 시간 tk 에 기초하여 진동수를 산출하는 것이 가능하다.
진동수 fk 는 드릴 로드의 축선방향 고유 진동수가 아니며, 진동수 fk 는 단지 공구의 총 길이 및 응력파의 전파 속도에만 의존함을 유의해야 한다.
본 발명의 아이디어에 따라, 충격 장치의 충격 진동수 fD 를 응력파의 전파 시간에 비례하도록 설정할 수 있다. 그러면, 충격 진동수는 다음 식 (3) 에 따르게 된다.
예컨대, m = ...,1/4,1/3,1/2,1,2,3,4,...
식 (3) 에서, m 은 두 정수의 지수 또는 배수인 진동 계수 (frequency coefficint) 이다.
진동 계수 (m) 이 두 정수의 지수인 경우, 분자는 1 이 아닐 수도 있음에 유의해야 한다. 분모의 값은, 응력파가 새로운 주 압축 응력파가 그 응력파에 더해질 때까지 공구 내에서 전후로 몇 번 전파되었는지를 나타낸다. 실제에 있어 서, 분모의 최대값은 4 이다.
따라서, 실제로, 식 (3) 은, 드릴링에 있어서, 공구 내에서의 응력파의 전파 시간에 비례하는 충격 진동수가 사용됨을 의미한다. 이런 식으로, 새로운 압축 응력파가 공구에 생성되어, 반사파의 인장 응력 성분과 합쳐질 수 있다. 도 2b 에 나타낸 것처럼, 반사된 응력파 (h) 가 공구의 제 1 단부 (8a) 에 도달할 때, 공구의 제 1 단부가 자유단이기 때문에, 인장 응력 성분 (+) 은 충격 장치로 전달될 수 없다. 그러므로, 인장 응력 성분 (+) 은 공구의 제 1 단부 (8a) 로부터 압축 응력 성분 (-) 으로서 드릴 비트 (10) 쪽으로 역방향으로 반사된다. 충격 장치에 의해, 새로운 압축 응력파 (p) 가 공구의 제 1 단부 (8a) 로부터 반사된 압축 응력 성분에 더해진다. 압축 응력의 생성된 합계파 (ptot) 는 순수한 압축 응력파 (p) 보다 더 많은 에너지를 갖는다. 또한, 반사된 압축 응력 성분의 에너지는 매우 낮기 때문에, 단독으로는 암석을 깰 수 없다. 대체로, 반사된 인장 응력 성분 (+) 에 대한 충격 장치 (7) 에서 생성되는 충격 펄스의 정확한 타이밍이 문제된다.
도 2e 는 합계파 (ptot) 의 형상의 몇몇 예를 보여준다. 새로운 압축 응력파의 발생을 인장 반사 성분의 도착에 대해 앞당기거나 늦춤으로 인해, 합계파 (ptot) 의 형상에 영향을 줄 수 있다. 실제로, 합계파 (ptot) 의 형상은 충격 진동수의 미세 조정에 의해 영향을 받는다. 충격 진동수를 드릴링 장비에 기초하여 규정된 설정값보다 높게 설정하는 경우, 도 2e 에서 좌측의 합계파 (ptot1) 가 얻 어지고, 이 합계파의 형상은 점진적 (progressive) 이다. 충격 진동수를 규정된 설정값보다 낮게 설정하는 경우, 도 2e 의 우측에 나타낸 것처럼 더 기다란 합계파 (ptot2) 가 얻어진다. 후자의 경우, 충격 장치에서 생성된 압축 응력파가 반사된 압축 응력 성분의 뒤에 붙게 된다. 또한, 도 2b 는 설정값에 대응하는 합계파 (ptot) 의 형상을 보여준다.
도 3 내지 6 은 연장 로드 드릴링 (extension rod drilling) 의 원리를 보여준다. 그러한 경우, 공구 (8) 는 커플링 (18a, 18b) 으로 서로 연결되는 2 이상의 연장 로드 (17a ∼ 17c) 를 포함한다. 상기 커플링 (18) 은 일반적으로 연장 로드 (17) 가 접속되는 연결 나사부를 갖는다. 커플링 (18) 은 연장 로드 (17) 의 일부분일 수 있다. 연결된 연장 로드 (17) 의 길이는 일반적으로 실질적으로 동일하다. 연장 로드 드릴링에 있어서의 하나의 문제점은, 공구 (8) 의 제 2 단부 (8b) 로부터 반사된 인장 응력 성분 (+) 이 커플링 (18), 특히 커플링의 연결 나사부에 손상을 줄 수 있다는 것이다. 본 발명에 의해, 충격 장치 (7) 의 충격 진동수는, 주 압축 응력파 (p) 가 항상 반사된 인장 응력 성분 (+) 과 실질적으로 동시에 커플링 (18) 에 있도록 설정될 수 있다. 그러면, 주 압축 응력파 (p) 와 인장 응력 성분 (+) 의 효과는 커플링 (18) 에서 합쳐지고, 이로써 인장 응력이 커플링 (18) 에 작용하지 않게 된다. 따라서, 커플링 (18) 및 연장 로드 (17) 의 내구성이 이전보다 양호해질 수 있다. 주 압축 응력파 (p) 가 약간 길 수 있기 때문에, 압축 응력파 (p) 및 반사파 (h) 는 정확히 동시에 커플링 (18) 에 있을 필요는 없고, 반사파 (h) 의 인장 응력 성분 (+) 이 연결부에 도착할 때, 압축 응력파 (p) 가 그 연결부에 여전히 영향을 미치는 것으로 충분하다.
연장 로드 드릴링에 있어서, 다음 식 (4) 를 이용함으로써 충격 장치 (7) 의 충격 진동수는 응력파의 전파 시간에 비례하도록 설정될 수 있다.
따라서, 충격 진동수는 하나의 연장 로드 (17) 의 길이 LRod 에 대응하도록 설정된다. 또한, 드릴 섕크부 (13) 의 길이는 연장 로드 (17) 의 길이에 비해 작기 때문에, 드릴 섕크부 (13) 의 길이를 무시할 수 있다.
다음으로, 연장 로드 드릴링에서의 응력파의 전파를 도 3 내지 도 6 을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3 에서, 드릴링이 막 시작되었고, 충격 장치에서 생성된 제 1 압축 응력파 (p1) 가 제 3 연장 로드 (17c) 에 이미 도달하였다. 제 2 응력파 (p2), 제 3 응력파 (p3) 및 그 이후의 응력파들이 식 (4) 에 따라 생성되고, 즉 충격 장치 (7) 의 충격 진동수는 응력파의 전파 시간에 비례한다. 그러면, 공구 (8) 의 제 2 단부 (8b) 로부터 반사된 제 1 반사파 (h1) 가 제 2 압축 응력파 (p2) 와 실질적으로 동시에 제 2 커플링 (18b) 에 전파된다. 이는 도 4 에 나타나 있다. 또한, 도 5 의 상황에서는, 제 3 압축 응력파 (p3) 가 반대편 방향으로부터 전파될 때, 제 1 반사파 (h1) 는 이미 제 1 커플링 (18a) 에 도달하였다. 도 6 에서는, 제 2 반사파 (h2) 가 제 3 압축 응력파 (p3) 와 실질적으 로 동시에 제 2 커플링 (18b) 에 전파되었다. 인장 응력 성분 (+) 을 포함하는 반사파 (h) 가 연결부에 전파될 때마다, 반대편 방향으로부터 전파되는 압축 응력파 (p) 가 상기 연결부에 또한 영향을 미치고, 그 결과, 압축 응력파 (p) 가 인장 응력 성분 (+) 을 상쇄시킨다.
도 7 내지 도 9 는, 제어 밸브 (19) 의 그 축선을 중심으로 회전 또는 전환을 조정함으로써 충격 진동수가 영향을 받을 수 있는 몇몇의 충격 장치 (7) 를 보여준다. 도 7 내지 도 9 의 충격 장치를 사용하는 경우, 매우 높은 충격 진동수를 얻을 수 있다. 충격 진동수는 450 Hz 이상, 심지어 1 kHz 이상이 될 수 있다.
도 7 의 충격 장치 (7) 는 내부에 응력 요소 (21) 를 갖는 프레임 (20) 을 구비하고 있다. 또한, 충격 장치는, 적절한 회전 기구로 자신의 축선을 중심으로 회전되거나 또는 그 축선에 대해 전후로 전환되는 제어 밸브 (19) 를 구비하고 있다. 제어 밸브 (19) 는 공급 채널 (24) 및 배출 채널 (25) 로의 연결을 개폐하는 서로 교대로 배치된 개구 (22 및 23) 를 구비할 수 있다. 또한, 충격 장치의 프레임 (20) 은 제 1 압력 유체 공간 (26) 을 구비할 수 있다. 또한, 충격 장치는 전달 피스톤 (27) 과 같은 전달 요소를 구비할 수 있다. 충격 장치 (7) 의 기본 원리는, 충격 펄스가 생성되도록 응력 요소 (21) 의 변형과 이완을 제어 밸브 (19) 를 이용하여 제어하는 것이다. 응력 요소 (21) 를 변형시키기 위해, 압력 유체 공급 채널 (24) 이 펌프 (28) 로부터 상기 밸브 (19) 의 개구 (22) 로 안내될 수 있다. 제어 밸브 (19) 가 회전하면, 개구 (22) 가 한 번에 하나 씩 압력 유체의 공급 채널 (24) 에 도달하여, 압력 유체가 압력 유체 공간 (26) 안으로 유입될 수 있다. 그 결과, 전달 피스톤 (27) 이 응력 요소 (21) 쪽으로 밀릴 수 있고, 이로써 응력 요소 (21) 가 압축된다. 압축 결과, 에너지가 전달 피스톤 (27) 에 저장되고, 전달 피스톤 (27) 은 이 에너지에 의해 공구 (8) 쪽으로 밀리게 된다. 제어 밸브 (19) 가 화살표 A 방향으로 회전하면, 압력 유체 공간 (26) 이 개구 (23) 를 통해 배출 채널 (25) 에 연결되고, 이로써 압력 유체 공간 (26) 내의 압력 유체는 압력 탱크 (29) 내로 재빨리 유동할 수 있다. 압력 유체가 압력 유체 공간 (26) 으로부터 빠져나오면, 응력 요소 (21) 는 이완되고, 응력에 의해 생성된 힘은 공구 (8) 를 압축한다. 응력 요소 (21) 에 저장된 에너지는 응력 펄스로서 공구 (8) 에 전달된다. 응력 요소 (21) 및 전달 피스톤 (27) 은 개별 부품일 수 있으며, 그 경우 응력 요소 (21) 는 중실 재료로 이루어지거나 또는 제 2 압력 유체 공간 (30) 내의 압력 유체에 의해 형성될 수 있다. 응력 요소 (21) 가 중실 재료로 이루어진다면, 전달 피스톤 (27) 에 일체로 될 수 있다.
도 8 은 도 7 의 충격 장치 (7) 의 일 실시형태를 보여주는데, 여기서는 압력 유체가, 제어 밸브 (19) 의 제어 없이, 펌프 (28) 로부터 공급 채널 (24) 을 따라 제 1 압력 유체 공간 (26) 안으로 직접 공급된다. 그러한 경우에, 제어 밸브 (19) 는 압력 유체 공간 (26) 으로부터 배출 채널 (25) 로 압력 유체가 유동할 수 있도록 하는 개구 (23) 를 구비하는 것으로 충분하다. 따라서, 이러한 방안은, 단지, 공구 (8) 에 응력파를 발생시키기 위해 제 1 압력 유체 공간 (26) 으로 부터 압력 유체의 압력을 적절한 진동수로 방출시키는 것만 제어할 수 있다.
도 9 는, 채널 (31) 을 통해 압력원 (32) 에 연결될 수 있는 제 2 압력 유체 공간 (30) 이 제공되어 압력 유체가 상기 압력 유체 공간 (30) 에 공급될 수 있는 충격 장치를 보여주며, 따라서 이러한 방안에서, 제 2 압력 유체 공간 (30) 내의 압력 유체는 응력 요소 (21) 로서 사용될 수 있다. 전달 피스톤 (27) 등은 제 1 압력 유체 공간 (26) 과 제 2 압력 유체 공간 (30) 을 서로 분리시킬 수 있다. 펌프 (28) 는 제어 밸브 (19) 를 통해 제 1 압력 유체 공간 (26) 에 압력 유체를 공급할 수 있다. 제어 밸브 (19) 는 제 1 압력 유체 공간 (26) 으로부터 공급 채널 (24) 및 배출 채널(25) 로의 연결을 개폐하도록 배치될 수 있다. 펌프 (28 및 32) 는 서로 연결될 수 있다. 제어 밸브 (19) 에 의해 제어되는 압력 유체가 제 1 압력 유체 공간 (26) 에 공급되면, 전달 피스톤 (27) 은 화살표 B 방향으로 최후방 위치로 이동하고, 이로써 압력 유체가 제 2 압력 유체 공간 (30) 으로부터 빠져나온다. 그 다음에, 제어 밸브 (19) 가 그 축선을 중심으로 회전하여, 압력 유체가 제 1 압력 유체 공간 (26) 으로부터 배출 채널 (25) 로 빠르게 유동할 수 있는 위치로 전환된다. 그러면, 제 2 압력 유체 공간 (30) 내에서 작용하는 압력 및 펌프 (32) 에 의해 생성된 압력은 전달 피스톤 (27) 에 작용하여 힘을 발생시키고, 그 결과 전달 피스톤 (27) 이 공구 (8) 쪽으로 밀린다. 전달 피스톤 (27) 은 공구 (8) 를 압축하고, 그 결과 공구 (8) 에 충격 펄스가 생성되어 압축 응력파 (p) 로서 공구 (8) 를 통해 전파된다. 드릴링되는 암석으로부터 나오는 반사파 (h) 는 공구 (8) 를 통해 충격 장치 (7) 쪽으로 역방향으로 전파한 다 이 반사파는 전달 피스톤 (27) 을 화살표 B 방향으로 밀어서, 반사파의 에너지가 제 2 압력 유체 공간 (30) 내의 압력 유체에 전달된다. 그래서, 제 2 압력 유체 공간 (30) 에 공급되는 압력 유체의 양은 적어질 수 있고, 그 경우 적은 양의 공급 에너지를 이용하여 충격파가 생성될 수 있다.
도 7 내지 도 9 의 방안에서, 제어 밸브 (19) 는 회전 모터 (33) 에 의해 제어 밸브의 축선을 중심으로 회전 또는 전환될 수 있고, 이 회전 모터는 예컨대 압력 매체 작동식 또는 전기식 장치일 수 있으며, 기어휠과 같은 적절한 전동 요소를 통해 제어 밸브 (19) 에 작용하도록 연결될 수 있다. 도 7 내지 도 9 의 방안과 달리, 회전 모터 (33) 는 제어 밸브 (19) 에 일체로 될 수 있다. 제어 밸브 (19) 의 운동은 회전 모터 (33) 에 의해 비교적 정확히 제어될 수 있고, 이로써 충격 장치 (7) 의 충격 진동수의 조정이 또한 정확하게 된다. 따라서, 본 발명에 따르면 사용되는 드릴링 장비의 길이에 의존하는 정확한 충격 진동수를 정확히 이용함으로써 충격 펄스가 생성될 수 있다. 또한, 충격 진동수를 정확한 조정함으로써, 충격 진동수를 미세조정하고 합계파의 형상에 영향을 미치는 것이 가능하다. 그리고, 충격 진동수 및 충격 에너지의 조정이 연속적으로 이루어질 수 있다. 충격 진동수 및 충격 에너지의 조정은 개별적으로 행해질 수 있다. 이는, 충격 진동수 및 충격 에너지의 크기가 모두 원하는 값으로 개별적으로 설정될 수 있음을 의미한다.
드릴링에서 사용되는 충격 진동수는 다양한 방법으로 측정될 수 있다. 도 7 은 가능한 일례를 보여주는데, 즉 공구 (8) 또는 드릴 섕크부 (13) 내에서 전 파하는 응력파가 적절한 코일 (34) 에 의해 검출될 수 있다. 그리고, 도 8 및 도 9 는, 충격 장치의 1 이상의 압력 유체 채널 또는 압력 유체 공간에서의 압력 또는 압력 유동을 적절한 센서 (35) 로 측정하고 그 측정된 정보를 충격 장치의 제어 유닛 (12) 에 전달하는 것을 보여주며, 이 제어 유닛은 측정 결과를 처리하는 수단을 구비하고 있다. 측정 결과의 펄스에 기초하여, 제어 유닛 (12) 은 충격 장치 (7) 의 충격 진동수를 분석할 수 있다. 도 7 내지 도 9 에 도시된 제어 밸브 (19) 의 전환 또는 회전 운동을 측정하고 그에 근거하여 사용된 충격 진동수를 결정하는 것이 가능하다. 상기한 방안 이외에도, 충격 장치 또는 그에 속하는 수단으로부터 충격 펄스의 형성을 나타내는 다른 물리적 현상을 측정함으로써 충격 진동수를 결정하는 것도 또한 가능하다. 그러므로, 충격 진동수를 측정함에 있어 예컨대 압전 센서, 가속도 센서 및 소리 검출기 (sound detectro) 를 이용하는 것도 또한 가능하다
공구 (8) 의 길이 및 응력파의 전파 속도에 의한 상기 수학적 방식과 다른 방식으로 응력파의 전파 시간을 결정하는 것도 또한 가능하다. 충격 장치 (7) 는 공구의 제 2 단부 (8b) 로부터 되돌아오는 반사파 (h) 를 측정하기 위한 1 이상의 센서 또는 측정 장비를 포함할 수 있다. 측정 결과에 기초하여, 제어 유닛 (12) 은 공구에서의 상기 파들의 전파 시간을 결정하고 충격 진동수를 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 제어 전략은, 측정된 충격 진동수 및 사용된 드릴링 장비를 고려하고 본 발명의 아이디어에 따라 충격 진동수를 자동으로 조정하기 위해, 충격 장치의 제어 유닛 (12) 내에 설정될 수 있다. 또한, 충격 진동수의 조정이 수동으로 이루어질 수 있어, 충격 장치의 제어 유닛 (12) 이 사용된 충격 진동수를 작업자에게 알려주고, 본 발명의 방식으로 충격 진동수가 사용되는 드릴링 장비에 의존하도록 작업자가 손으로 충격 진동수를 조정할 수 있다. 작업자는 상이한 길이의 공구로 드릴링할 때 사용되는 충격 진동수를 나타내는 표 또는 다른 보조 수단을 가질 수 있다. 다른 방법으로는, 정확한 충격 진동수에 대한 정보는 제어 유닛 (12) 에 저장될 수 있고, 작업자는 제어 유닛으로부터 이를 불러낼 수 있다. 또한, 작업자는 제어 유닛 (12) 에 따라 정확한 충격 진동수를 조정할 수 있다. 연장 로드에서 식별자 (identifier) 를 검출하고 매번 사용된 공구의 총 길이와 각 연장 로드의 길이를 제어 유닛에 알려주기 위하여 연장 로드의 매니퓰레이터가 배치되는 것도 또한 가능하다.
명확화를 위해서, 도 9 에는 제어 밸브 (19) 를 회전 또는 전환시키기 위한 수단, 제어 유닛 또는 충격 진동수를 측정하기 위한 수단을 나타내지 않았음에 유의해야 한다.
본 발명은 압력 유체 작동식 및 전기 작동식 충격 장치 양자 모두에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 공구에서 전파하는 압축 응력파를 생성하는 충격 장치가 어떤 종류인지는 중요하지 않다. 충격 펄스는 충격 장치에 의해 제공되어 공구에 압축 응력파를 발생시키는 단기간의 힘 효과이다.
본 발명의 방법은 제어 유닛 (12) 에 속한 1 이상의 컴퓨터 프로세서로 컴퓨터 프로그램을 실행시킴으로써 수행될 수 있다. 본 발명의 방법을 실행시키는 소프트웨어 제품이 제어 회로 (12) 의 메모리에 저장되거나, 또는 CD-ROM 디스크와 같은 메모리 수단으로부터 컴퓨터에 로딩될 수 있다. 또한, 소프트웨어 제품은 정보 네트워크를 통해 다른 컴퓨터로부터 예컨대 채굴 차량의 제어 시스템에 속하는 장치에 로딩될 수 있다.
도 10 의 표는 몇몇의 공구 길이 및 그의 몇몇의 일반적인 배수에 대한 몇몇의 충격 진동수 설정을 보여준다. 일 예로서, 충격 장치의 충격 진동수 범위가 350 내지 650 Hz 라면, 표에서 표 10 의 굵은 선으로 나타낸 적절한 진동수를 선택할 수 있다. 진동 계수의 분모 값은, 응력파가 새로운 주 압축 응력파가 그 응력파에 합쳐질 때까지 공구에서 전후로 몇 번 전파하였는지를 나타낸다. 분모 값이 작을수록, 반사된 응력파는 공구에 부하를 덜 주게 된다. 그러므로, 진동 계수의 선택에 있어서, 지수의 분모가 가능한 작은 값을 갖도록 해야 한다.
본 발명을 이용할 때, 본 출원에서 설명한 구성의 다양한 조합 및 변형을 이용할 수 있다.
본 발명의 충격 장치는, 드릴링뿐만 아니라, 암석 재료 도는 다른 경질 재료용 파쇄용 해머 및 다른 파쇄 장치와 같이 충격 펄스를 이용하는 다른 장치 및 예컨대 항타 장치 (pile-driving device) 에도 이용될 수 있다.
상기한 도면 및 그에 관한 설명은 단지 본 발명의 아이디어를 설명하기 위한 것이다. 본 발명의 상세한 내용은 청구항에 기재된 범위 내에서 변형될 수 있다.
Claims (14)
- 착암 기계 (4) 에 연결가능한 공구 (8) 에 드릴링 동안 충격 장치 (7) 로 충격 펄스를 제공하고; 공구 (8) 재료에 의존하는 전파 속도로 공구의 제 1 단부 (8a) 로부터 제 2 단부 (8b) 로 전파하는 압축 응력파 (p) 를 공구 (8) 에 생성시키고, 그 압축 응력파 (p) 의 적어도 일부는 공구의 제 1 단부 (8a) 를 향해 전파하는 반사파 (h) 로서 공구의 제 2 단부 (8b) 로부터 반사되어 돌아가며;착암 기계 (4) 의 충격 장치 (7) 및 그의 충격 진동수를 제어하는, 충격 장치의 제어 방법에 있어서,사용되는 공구 (8) 의 길이와 공구 재료 내에서의 상기 전파 속도에 의존하는 응력파의 전파 시간에 비례하는 충격 장치 (7) 의 충격 진동수를 설정하고,이전의 압축 응력파들 중 하나의 반사파 (h) 가 공구의 제 1 단부 (8a) 에 도달하는 때, 충격 장치 (7) 로 공구 (8) 에 새로운 압축 응력파 (p) 를 생성하며,새로운 압축 응력파 (p) 및 반사파 (h) 를 합쳐서, 공구 (8) 내에서 전파 속도 (c) 로 공구의 제 2 단부 (8b) 를 향해 전파하는 합계파 (ptot) 를 생성하는 것을 특징으로 하는 충격 장치의 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,충격 진동수를 미세 조정함으로써 상기 합계파 (ptot) 의 형상을 조정하고,상기 미세 조정에 있어서, 응력파의 전파시간에 비례하도록 규정되어 있는 충격 진동수의 설정으로부터 새로운 충격 펄스의 생성을 앞당기거나 또는 늦춤으로써, 미세 조정이 새로운 압축 응력파 (p) 와 반사파 (h) 의 합에 영향을 미쳐서 합계파 (ptot) 의 형상에도 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 충격 장치의 제어 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,커플링 (18a, 18b) 으로 서로 연결되는 2 이상의 연장 로드 (17a ∼ 17c) 를 포함하는 공구 (8) 를 드릴링에서 사용하고,충격 장치 (7) 의 충격 진동수를, 연장 로드 (17a ∼ 17c) 의 일단부로부터 타단부까지 가서 다시 되돌아오는 응력파의 전파 시간에 대응하도록 설정하며,공구의 제 2 단부 (8b) 쪽으로 전파하는 압축 응력파 및 반대편 방향으로 전파하는 반사파가 실질적으로 동시에 연결 로드 (17a ∼ 17c) 의 연결부에 도달하도록 충격 진동수로 시간을 맞추고,연결부에서 압축 응력파와 반사파를 합쳐서, 반사파의 인장 응력 성분 (+) 을 압축 응력파로 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 충격 장치의 제어 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 100 Hz 이상의 충격 진동수를 사용하는 것을 특징으로 하는 충격 장치의 제어 방법.
- 충격식 착암의 제어를 위한 소프트웨어 제품으로서,상기 소프트웨어 제품이 착암을 제어하는 제어 유닛 (12) 에서 실행되면,드릴링 동안 착암 기계 (4) 의 충격 장치 (7) 를 착암 기계 (4) 에 연결가능한 공구 (8) 에 충격 펄스를 제공하도록 제어함으로써, 압축 응력파 (p) 가 공구 (8) 내에 형성되어 공구 (8) 재료에 의존하는 전파 속도로 공구의 제 1 단부 (8a) 로부터 제 2 단부 (8b) 로 전파되고, 압축 응력 (p) 의 적어도 일부는 공구의 제 1 단부 (8a) 를 향해 전파하는 반사파 (h) 로서 공구의 제 2 단부 (8b) 로부터 반사되어 돌아가며, 또한,충격 장치 (7) 의 충격 진동수가 제어되는 소프트웨어 제품에 있어서,상기 소프트웨어 제품이 실행되면, 응력파의 전파 시간에 비례하는 충격 장치 (7) 의 충격 진동수가 설정되는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 제품.
- 제 5 항에 있어서, 상기 소프트웨어 제품이 실행되면, 공구 (8) 에 대한 길이 및 재료 정보를 받아 공구 (8) 내에서의 응력파의 전파 시간이 수학적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 제품.
- 충격 장치로서,공구 (8) 에 충격 펄스를 생성하기 위한 수단,상기 충격 장치 (7) 의 충격 진동수를 제어하기 위한 제어 유닛 (12), 및적어도 충격 장치 (7) 의 충격 진동수를 규정하기 위한 수단을 포함하며,상기 충격 펄스에 의해 야기된 압축 응력파가 공구의 제 1 단부 (8a) 로부터 제 2 단부 (8b) 로 전파되고, 압축 응력파의 적어도 일부는 반사파로서 공구의 제 2 단부 (8b) 로부터 역방향으로 반사되어 공구의 제 1 단부 (8a) 를 향해 전파하는 상기 충격 장치에 있어서,상기 제어 유닛 (12) 은 사용된 공구 (8) 의 길이와 공구 재료 내에서의 전파 속도에 의존하는 응력파의 전파 시간에 비례하는 충격 진동수를 설정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제어 유닛 (12) 은, 제어 유닛 (12) 이 공구 (8) 에 대한 길이 및 재료 정보를 받은 후에, 공구 (8) 내에서의 응력파의 전파 시간을 수학적으로 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,커플링 (18a, 18b) 으로 서로 연결된 2 이상의 연장 로드 (17a ∼ 17c) 를 갖는 공구 (8) 가 충격 장치 (7) 에 연결되어 있고,상기 제어 유닛 (12) 은 충격 장치 (7) 의 충격 진동수를 연장 로드 (17a ∼ 17c) 의 일단부로부터 타단부로의 응력파의 전파 시간에 대응하도록 설정하고, 이로써 공구의 제 2 단부 (8b) 를 향해 전파하는 압축 응력파와 반대 방향으로 전파하는 반사파가 연장 로드 (17a ∼ 17c) 의 연결부에서 실질적으로 동시에 작용하도 록 되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
- 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충격 장치 (7) 는 새로운 충격 펄스의 생성에 반사파 (h) 의 압축 응력 성분 (-) 의 에너지를 이용하기 위한 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
- 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제어 유닛 (12) 은 충격 진동수를 미세조정하여 공구의 제 2 단부 (8b) 를 향해 전파하는 응력파의 형상에 영향을 미치도록 되어 있고,상기 미세 조정에 있어서, 상기 제어 유닛 (12) 은 응력파의 전파시간에 비례하도록 규정된 설정으로부터 충격 진동수를 앞당기거나 또는 늦추도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
- 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충격 펄스는 충격 피스톤 없이 유압 에너지로부터 직접 충격 장치 (7) 내에서 생성되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
- 충격 장치로서,공구 (8) 에 충격 펄스를 생성하기 위한 수단,상기 충격 장치 (7) 의 충격 진동수를 제어하기 위한 수단, 및충격 장치 (7) 의 충격 진동수를 규정하기 위한 수단을 포함하며,상기 충격 펄스에 의해 야기된 압축 응력파가 공구의 제 1 단부 (8a) 로부터 제 2 단부 (8b) 로 전파되고, 응력파의 적어도 일부는 반사파로서 공구의 제 2 단부 (8b) 로부터 역방향으로 반사되어 공구의 제 1 단부 (8a) 를 향해 전파하는 상기 충격 장치에 있어서,상기 충격 장치 (7) 는 충격 진동수 및 충격 에너지를 연속적으로 (steplessly) 그리고 개별적으로 제어하기 위한 수단을 포함하고,충격 장치 (7) 의 충격 진동수가 사용된 공구 (8) 의 길이와 공구 재료 내에서의 전파 속도에 의존하는 응력파의 전파 시간에 비례하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
- 제 13 항에 있어서, 상기 충격 펄스는 충격 피스톤 없이 유압 에너지로부터 직접 충격 장치 (7) 내에서 생성되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 장치.
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