KR20100138830A - 유압식 타격 장치 - Google Patents

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KR20100138830A
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몽따베르
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Abstract

유압식 타격 장치는 비압축성 유체에 의해 왕복동 방식으로 유압식으로 구동되는 타격 피스톤(1)이 미끄럼 운동 가능하게 내부에 장착된 실린더(2)를 구비하는 본체(3)를 포함하며, 타격 피스톤(1)의 운동은 본체 내에 장착된 분배 박스(7) 내부에 수용된 분배기(6)에 의해 제어된다. 분배 박스(7)와 분배기(6)는 적어도 하나의 교정 오리피스(18)를 통해 고압 공급 회로(12)에 상시 연결된 폐쇄 챔버(17)를 적어도 부분적으로 획정한다.

Description

유압식 타격 장치{HYDRAULIC PERCUSSIVE DEVICE}
본 발명의 주제는 유압식 타격 장치이다.
타격 장치는, 비압축성 유체에 의해 왕복동 방식으로 유압식으로 구동되는 타격 피스톤이 미끄럼 운동 가능하게 내부에 장착된 실린더를 구비하는 본체를 포함한다. 피스톤의 운동은, 그러한 순차적인 왕복동 운동을 생성시키도록 피스톤의 어느 한쪽에 위치한 특정 챔버들을 순차적으로 고압 회로 및 저압 회로와 연통 상태로 놓이게 하는 유압 회로들을 개폐하는 분배기에 의해 제어된다.
공지의 방식에서, 분배기의 운동 자체는, 한편으로는 피스톤의 실린더로 통하는 하나 이상의 채널에 의해 다른 한편으로는 저압 회로에 연결된 하나 이상의 채널에 의해 제어된다. 따라서, 분배기의 운동의 제어는 실린더 내에서 피스톤의 위치에 의존한다.
분배기는 타격 피스톤보다 훨씬 가벼운 기계 부품이며, 그 작동 행정 시의 운동은 타격 피스톤보다 짧은 시간에 수행된다. 이는 타격 피스톤에 작용하는 회로의 연통 상태를 매우 신속하게 반전시킬 수 있어, 예를 들면 타격 행정을 위해 피스톤에 작용하고 상부 챔버로 불리는 챔버를 피스톤이 피스톤 행정의 상사점에 접근할 때에 저압에서 고압으로 신속하게 전환하거나, 그 반대로 피스톤이 공구를 타격한 후 상향 행정을 시작해야 할 때에 동일 챔버를 고압에서 저압으로 신속하게 전환할 수 있다. 분배기의 행정 중에 분배기에 의해 달성되는 속도는 분배기의 중량, 분배기의 운동에 작용하는 챔버의 단면적, 분배기의 운동을 제어하는 채널 내에 존재하는 압력, 및 비압축성 유체로서 통상 사용되는 오일의 점도에 좌우된다.
그 결과로 다수의 단점이 존재한다.
따라서, 특히 피스톤이 타격 행정에서 발진되고 있을 때에 상부 챔버를 저압으로 조기에 전환하게 되면 상당한 캐비테이션 현상을 발생시켜 내부 부품을 마모시키고 그 지원 기계의 전체 유압 설비에 해머링(hammering) 현상을 생성한다. 게다가, 분배기의 속도가 너무 느리면 피스톤이 그 상사점에 접근할 때에 피스톤의 운동의 반전이 늦게 이루어지게 하여, 피스톤이 정상 행정 거리를 지나 이동하여 피스톤을 지지하는 본체 내의 멈춤쇠를 타격할 수 있다.
따라서, 그러한 장비의 신뢰성 및 사용 수명을 위해, 타격 행정을 위해 피스톤에 작용하는 챔버가 고압 회로 및 저압 회로와 각각 연통 상태로 놓이는 순간을 정확하게 조절할 수 있도록 분배기의 운동 속도를 제어할 수 있는 것이 중요하다.
본 발명의 목적은 분배기의 운동 속도를 간단한 방식으로 제어할 수 있는 유압식 타격 장치를 제공하는 데에 있다.
따라서, 본 발명은, 비압축성 유체에 의해 왕복동 방식으로 유압식으로 구동되는 타격 피스톤이 미끄럼 운동 가능하게 내부에 장착된 실린더를 구비하는 본체를 포함하며, 타격 피스톤의 운동을 본체 내에 장착된 분배 박스 내부에 수용된 분배기에 의해 제어하는 유압식 타격 장치에 있어서, 분배 박스와 분배기는 적어도 하나의 교정 오리피스(calibrated orifice)를 통해 고압 공급 회로에 상시 연결된 폐쇄 챔버를 적어도 부분적으로 획정하는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치에 관한 것이다.
교정 오리피스의 치수를 조절함으로서, 폐쇄 챔버에 공급되는 오일의 유량 및 이에 따른 분배기의 운동 속도가 간단한 방식으로 제어될 수 있어, 분배기는 타격 행정을 위해 피스톤에 작용하는 챔버를 타격 피스톤이 공구 상의 충돌 구역에 도달한 직후에 저압 복귀 회로와 연통 상태로 놓이게 하는 한편, 타격 행정을 위해 피스톤에 작용하는 챔버를 피스톤이 상사점에 도달한 순간에 고압 공급 회로와 연통 상태로 놓이게 할 수 있다.
따라서, 타격 행정을 위해 타격 피스톤에 작용하는 챔버가 저압 복귀 회로 및 고압 공급 회로와 각각 연통 상태로 놓이게 되는 순간을 정확하게 조절할 수 있다.
따라서, 타격 행정을 위해 타격 피스톤에 작용하는 챔버에는 피스톤의 타격 행정 동안의 피스톤의 운동 내내 오일이 공급되기 때문에 캐비테이션 현상이 방지된다.
타격 피스톤이 정상의 상향 행정 거리를 지나 이동할 위험성도 방지되어, 타격 피스톤 및 유압식 타격 장치의 본체에 대한 손상이 방지된다.
교정 오리피스 및 폐쇄 챔버는 분배기의 하향 및 상향 행정 중에 분배기의 운동 속도를 느리게 하도록 배치되어야 함을 유념해야 한다.
바람직하게는, 폐쇄 챔버는 폐쇄 챔버를 획정하는 벽에 배치된 적어도 하나의 교정 오리피스를 통해 고압 공급 회로에 상시 연결된다.
바람직하게는, 유압식 타격 장치는 분배 박스의 일단부 상에 놓인 분배 커버를 포함하며, 폐쇄 챔버는 분배 박스, 분배기 및 분배 커버에 의해 획정된다.
유리하게는, 분배기는 관형 부분을 구비하며, 이 관형 부분에서의 분배 커버를 향한 쪽의 단부는 분배 박스 및 분배 커버와 함께 폐쇄 챔버를 획정하는 바닥벽에 의해 폐쇄되어 있다.
바람직하게는, 분배기의 관형 부분 및 바닥벽은 고압 공급 회로에 상시 연결되는 중앙 챔버를 획정한다.
유리하게는, 분배기의 바닥벽은 한편으로는 폐쇄 챔버로 통하고 다른 한편으로는 중앙 챔버로 통하는 바람직하게는 축방향의 적어도 하나의 교정 오리피스를 구비한다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 분배 커버는 통로 개구를 갖고 있고, 분배기는 그 통로 개구를 관통하여 이 통로 개구로부터 돌출하도록 배치된 바람직하게는 축방향의 연장부를 구비하며, 분배 커버와 통로 개구로부터 돌출하는 연장부의 일부분은 저압 복귀 회로에 상시 연결된 챔버를 적어도 부분적으로 획정한다.
본 발명의 다른 하나의 특징에 따르면, 유압식 타격 장치는 폐쇄 챔버를 고압 공급회로에 상시 연결하는 적어도 하나의 채널을 포함하며, 이 채널에 적어도 하나의 교정 오리피스가 배치된다.
바람직하게는, 분배 박스는 한편으로는 폐쇄 챔버로 통하고 다른 한편으로는 고압 공급 회로에 연결된 상기한 채널로 통하는 적어도 하나의 교정 오리피스를 구비한다.
유리하게는, 분배 박스 및 분배기는 분배기의 운동을 제어하는 챔버를 획정하며, 이러한 제어 챔버는 번갈아 가면서 고압 공급 회로 및 저압 복귀 회로에 연결된다.
바람직하게는, 타격 피스톤은 실린더와 함께, 분배기의 작용에 따라 번갈아 가면서 고압 공급 회로 및 저압 복귀 회로에 연결되는 적어도 하나의 상부 챔버와, 고압 공급 회로에 상시 연결된 저부 챔버를 획정한다.
본 발명의 또 다른 하나의 특징에 따르면, 본체는 타격 피스톤과 함께 저부 챔버의 반대측에서 압축 가스로 채워진 후방 챔버를 획정한다.
본 발명의 유압식 타격 장치에 있어서, 타격 행정을 위해 피스톤에 작용하는 챔버가 고압 회로 및 저압 회로와 각각 연통 상태로 놓이는 순간을 정확하게 조절할 수 있도록 분배기의 운동 속도를 제어함으로써, 유압식 타격 장치의 신뢰성 및 사용 수명을 개선한다.
여하튼, 본 발명은 비한정적인 예로서 유압식 타격 장치의 하나의 실시예를 도시하는 첨부된 개략적 도면을 참조한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 유압식 타격 장치의 사용 중의 다양한 위치에서의 종단면도이다.
도 5는 도 1의 유압식 타격 장치의 변형예에 따른 분배기의 단면도이다.
도 1에 도시한 유압식 타격 장치는 이 장치의 본체(3) 내에 배치된 실린더(2) 내에서 왕복동 방식으로 미끄럼 운동 가능하게 장착된 타격 피스톤(1)을 포함한다. 왕복 운동 중에, 피스톤(1)은 실린더(2)와 동축으로 본체(3)에 배치된 보어(4) 내에서 미끄럼 운동 가능하게 장착된 공구(O)의 상단부를 타격하도록 구성된다. 유압식 타격 장치의 본체(3)는 실린더(2) 상에 장착된 후방 헤드(5)에 의해 폐쇄되어 있다.
유압식 타격 장치는 또한 이 장치의 본체(3) 내에 장착된 분배 박스(7) 내에서 미끄럼 운동 가능하게 장착된 분배기(6)를 포함한다. 분배기(6)는 유압식 타격 장치에서의 비압축성 유체의 공급에 작용하여 타격 피스톤(1)이 왕복 운동하게 한다. 분배기(6)는 관형 부분(6a)을 구비하며, 이 관형 부분(6a)에서의 후방 헤드(5)를 향한 쪽의 단부는 바닥벽(6b)에 의해 폐쇄되어 있다. 분배기(6)는 또한 바닥벽(6b)으로부터 연장하는 축방향 연장부(6c)를 구비하고 있다.
유압식 타격 장치는 또한 분배 박스(7)의 상단부에 축방향으로 놓인 분배 커버(8)를 포함한다. 분배 커버(8)는 통로 개구(9)를 구비하며, 분배기(6)의 축방향 연장부(6c)는 그 통로 개구(9)를 관통하여 돌출하도록 구성된다.
피스톤(1)은 실린더(2) 및 후방 헤드(5)와 함께 아래와 같은 적어도 3개의 챔버를 획정한다.
- 구동 챔버(10) : 이 구동 챔버(10)는 피스톤(1) 위에 위치하여 후방 헤드(5) 내로 연장하며 압축 가스로 채워짐.
- 반대측의 환형 챔버(11) : 이 환형 챔버(11)는 단면적이 작고 고압 공급 회로(12)와 상시 연통함.
- 환형 구동 챔버(13) : 이 구동 챔버(13)는 채널(14)을 통해 분배 박스(7)에 연결되어, 분배기(6)의 위치가 변경되는 경우에, 채널(14), 나아가서는 구동 챔버(13)가 번갈아 가면서 고압 공급 회로(12) 또는 저압 복귀 회로(15)와 연통 상태로 놓이도록 됨.
피스톤(1)의 왕복 운동은 구동 챔버(13)를 번갈아 가면서 고압 공급 회로(12) 및 저압 복귀 회로(15)와 연통시켜, 피스톤(1)에 가해지는 합력이 한쪽 방향으로 그리고 다른 한쪽 방향으로 순차적으로 가해지도록 함으로써 얻어진다.
도면에서 도시한 실시예에서, 분배기(6)는 분배 박스(7) 및 분배 커버(8)와 함께 아래와 같은 4개의 구동 챔버를 획정한다.
- 후방 챔버(16) : 이 후방 챔버(16)는 채널(C1)을 통해 저압 복귀 회로(15)와 상시 연통함.
- 환형 폐쇄 챔버(17) : 이 환형 폐쇄 챔버(17)는, 분배 박스(7)에 배치되어 한편으로는 폐쇄 챔버(17)로 통하고 다른 한편으로는 고압 공급 회로(12)에 연결된 채널(C2)로 통하는 하나 이상의 교정 오리피스(18)를 통해 고압 공급 회로(12)와 상시 연통함.
- 중앙 챔버(19) : 이 중앙 챔버(19)는 채널(20)을 통해 고압 공급 회로(12)와 상시 연통함.
- 분배기(6)의 운동을 제어하는 챔버(21) : 이 제어 챔버(21)는 환형이며 환형 폐쇄 챔버(17)에 대향함.
분배기(6) 및 분배 박스(7)는 또한 저압 복귀 회로(15)와 상시 연통하는 환형 챔버(22)를 획정한다.
유압식 타격 장치는 또한 분배기(6)의 운동의 유발을 제어하도록 배치된 유압 제어 수단을 포함한다. 이러한 제어 수단은 피스톤(1)을 안내하는 실린더(2) 내에 배치된 적어도 하나의 환형 홈(23), 및 이 환형 홈(23)과 제어 챔버(21)로 각각 통하는 채널(24)을 포함한다.
피스톤(1)은 그 중앙 부분에 환형 홈(25)과, 공구(O)를 향한 쪽의 단부에 단면 감소 구역(26)을 포함한다.
피스톤(1)의 위치에 따라, 한편으로는 채널(24), 환형 홈(23), 환형 홈(25) 및 채널(27)을 통해 제어 챔버(21)와 저압 복귀 회로(15) 간의 연통이 이루어질 수 있고, 다른 한편으로는 채널(24), 환형 홈(23), 단면 감소 구역(26)과 본체(3)에 의해 획정된 환형 챔버, 및 환형 챔버(11)를 통해 제어 챔버(21)와 고압 공급 회로(12) 간의 연통이 이루어질 수 있다.
분배기(6)의 왕복 운동은, 제어 챔버(21)를 번갈아 가면서 고압 공급 회로(12) 및 저압 복귀 회로(15)와 연통시켜, 4개의 구동 챔버(16, 17, 19, 21)의 단면들에 대해 선택된 면적에 따라, 분배기에 가해지는 합력이 한쪽 방향으로 그리고 다른 한쪽 방향으로 순차적으로 가해지게 함으로써 얻어진다.
나머지 설명에서는 예를 들어 분배기(6)는 제어 챔버(21)가 저압 복귀 회로(15)에 연결될 때에 아래쪽으로 이동하고 제어 챔버(12)가 고압 공급 회로(12)와 연통할 때에는 위쪽으로 이동하는 것으로 한다.
도 1에는 분배기(6) 및 피스톤(1)이 저부 위치에 있는 초기 상태를 도시하고 있다. 가압 유체가 고압 공급 회로(12)에서 이동할 때에, 분배기(6)에 가해지는 합력은 분배기(6)를 저부 위치에 유지하고, 제어 챔버(21)가 채널(24), 환형 홈(23), 피스톤(1)의 홈(25), 및 유압식 타격 장치의 저압 복귀 회로(15)에 상시 연결된 채널(27)을 통해 저압 복귀 회로에 연결된다. 타격 피스톤(1)에 가해지는 합력은, 구동 챔버(13)가 채널(14) 및 분배기(6)의 환형 홈(28)을 통해 저압 복귀 회로(15)에 연결되어 있기 때문에 피스톤(1)이 상승하게 한다.
타격 피스톤의 상향 운동 중에, 다음과 같은 작동이 발생한다.
- 도 2에 도시한 바와 같은 타격 피스톤(1)의 상향 운동의 종료시에, 피스톤(1)의 리지(29)는 제어 수단의 환형 홈(23)을 덮지 않아, 고압 공급 회로(12)에서 제어 채널(24) 및 제어 챔버(21)로의 연통이 이루어진다.
- 그 때, 분배기(6)의 제어 챔버(21)가 고압으로 되어, 분배기에 가해지는 합력은 분배기를 상승시킨다.
- 환형 폐쇄 챔버(17) 내에 수용된 오일은 분배기(6)의 상향 이동 중에 교정 오리피스(들)(18)를 통해 배출된다.
- 분배기(6)의 리지(30)는 분배 박스(7)의 리지(31)를 덮지 않게 되어, 고압 공급 회로(12), 채널(14) 및 구동 챔버(13) 간의 연통이 채널(20) 및 중앙 챔버(19)를 통해 이루어진다.
- 분배기(6)가 상향 행정을 종료하기 때문에, 피스톤(1)에 가해지는 합력은 도 3에 도시한 바와 같이 타격 행정을 위해 피스톤을 아래쪽으로 가속한다.
피스톤(1)의 타격 행정 중에, 제어 챔버(21), 제어 채널(24) 및 환형 홈(23)은 고압으로부터 격리되고, 이어서 타격 피스톤(1)의 홈(25)을 통해 저압 복귀 회로(15)와 연통 상태로 놓인다. 그러면, 분배기에 가해지는 합력은 아래쪽으로 향하게 되어, 분배기가 도 4에 도시한 바와 같이 하향 이동을 시작한다. 이러한 분배기의 하향 이동 중에, 환형 폐쇄 챔버(17)가 교정 오리피스(들)(18)를 통해 오일로 채워진다. 그러한 교정 오리피스의 치수의 선택은 분배기(6)의 속도를 조절하여, 타격 피스톤(1)이 충돌 구역에 도달한 후에 분배기(6)의 리지(30)가 분배 박스(7)의 리지(31)와 겹쳐지도록 할 수 있다. 타격 피스톤의 구동 챔버(13)에는 피스톤의 가속 행정 중의 피스톤(1)의 운동 내내 오일이 공급되기 때문에 캐비테이션 형상이 방지된다.
분배기(6)는 저압 복귀 회로(15)와 구동 챔버(13) 간의 연통을 형성한다. 이어서, 타격 피스톤(1)과 분배기(6)는 도 1에 도시한 저부 위치로 되고, 그 작동 사이클이 다시 시작될 수 있다.
도 5는, 교정 오리피스(18)가 분배 박스(7)에 배치되는 것이 아니라 분배기(6)에 바로 배치되어, 교정 오리피스(18)가 중앙 챔버(19)와 축방향으로 통하도록 되어 있는 본 발명의 유압식 타격 장치의 변형예를 도시하고 있다.
본 발명이 예시로서 위에서 설명한 유압식 타격 장치의 실시예에만 한정되는 것이 아니라, 그 반대로 모든 변형예를 커버한다는 점은 말할 나위도 없다.
1 : 피스톤 2 : 실린더
3 : 본체 4 : 보어
5 : 후방 헤드 6 : 분배기
6a : 관형 부분 6b : 바닥벽
6c : 연장부 7 : 분배 박스
8 : 분배 커버 9 : 통로 개구
10 : 구동 챔버 11 : 환형 챔버
12 : 고압 공급 회로 13 : 구동 챔버
14 : 채널 15 : 저압 복귀 회로
16 : 후방 챔버 17 : 폐쇄 환형 챔버
18 : 교정 오리피스 19 : 중앙 챔버
20 : 채널 21 : 제어 챔버
22 : 환형 챔버 23 : 환형 홈
24 : 채널 25 : 환형 홈
26 : 단면 감소 구역 27 : 채널
28 : 환형 홈 29, 30, 31 : 리지
C1, C2 : 채널 O : 공구

Claims (12)

  1. 비압축성 유체에 의해 왕복동 방식으로 유압식으로 구동되는 타격 피스톤(1)이 미끄럼 운동 가능하게 내부에 장착된 실린더(2)를 구비하는 본체(3)를 포함하며, 상기 타격 피스톤(1)의 운동을 본체(3) 내에 장착된 분배 박스(7) 내부에 수용된 분배기(6)에 의해 제어하는 유압식 타격 장치에 있어서,
    상기 분배 박스(7)와 분배기(6)는 적어도 하나의 교정 오리피스(calibrated orifice)(18)를 통해 고압 공급 회로(12)에 상시 연결된 폐쇄 챔버(17)를 적어도 부분적으로 획정하는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폐쇄 챔버(17)는 폐쇄 챔버(17)를 획정하는 벽에 배치된 적어도 하나의 교정 오리피스(18)를 통해 고압 공급 회로(12)에 상시 연결되는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분배 박스(7)의 일단부 상에 놓인 분배 커버(8)를 포함하며, 상기 폐쇄 챔버(17)는 분배 박스(7), 분배기(6) 및 분배 커버(8)에 의해 획정되는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 분배기(6)는 관형 부분(6a)을 구비하며, 이 관형 부분(6a)에서의 분배 커버(8)를 향한 쪽의 단부는 상기 분배 박스(7) 및 분배 커버(8)와 함께 상기 폐쇄 챔버(17)를 획정하는 바닥벽(6b)에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 분배기(6)의 관형 부분(6a) 및 바닥벽(6b)은 고압 공급 회로(12)에 상시 연결되는 중앙 챔버(19)를 획정하는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분배기(6)의 바닥벽(6b)은 한편으로는 상기 폐쇄 챔버(17)로 통하고 다른 한편으로는 상기 중앙 챔버(19)로 통하는 적어도 하나의 교정 오리피스(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 분배 커버(8)는 통로 개구(9)를 갖고 있고, 상기 분배기(6)는 상기 통로 개구를 관통하여 이 통로 개구로부터 돌출하도록 배치된 연장부(6c)를 구비하며, 상기 분배 커버(8)와 상기 통로 개구로부터 돌출하는 연장부(6c)의 일부분은 저압 복귀 회로(15)에 상시 연결된 챔버(16)를 적어도 부분적으로 획정하는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폐쇄 챔버(17)를 고압 공급회로(12)에 상시 연결하는 적어도 하나의 채널(C2)을 포함하며, 이 채널(C2)에 적어도 하나의 교정 오리피스(18)가 배치되는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 분배 박스(7)는 한편으로는 상기 폐쇄 챔버(17)로 통하고 다른 한편으로는 상기 고압 공급 회로(12)에 연결된 상기 채널(C2)로 통하는 적어도 하나의 교정 오리피스(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분배 박스(7) 및 분배기(6)는 분배기(6)의 운동을 제어하는 챔버(21)를 획정하며, 이 제어 챔버(21)는 번갈아 가면서 고압 공급 회로 및 저압 복귀 회로에 연결되는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 타격 피스톤(1)은 실린더(2)와 함께, 상기 분배기(6)의 작용에 따라 번갈아 가면서 고압 공급 회로(12) 및 저압 복귀 회로(15)에 연결되는 적어도 하나의 상부 챔버(13)와, 고압 공급 회로(12)에 상시 연결된 저부 챔버(11)를 획정하는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 본체(3)는 타격 피스톤(1)과 함께 상기 저부 챔버(11)의 반대측에서 압축 가스로 채워진 후방 챔버(10)를 획정하는 것을 특징으로 하는 유압식 타격 장치.
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