KR20140074728A - 유압식 회전 타격장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압식 회전 타격장치의 충격완충장치에 관한 것으로, 타격장치 내에 설치된 충격완충장치는 하경부와 상경부 및 하경부와 상경부보다 큰 외경으로 구성된 카라부, 중공(中空)의 형태로 이루어진 중심부, 하경부에 마련된 제 1 바이패스 유로, 상경부에 마련된 제 2 바이패스유로를 포함하는 구성으로 이루어져, 이러한 충격완충장치에 의하여 천공시 드릴비트와 피파쇄물의 접촉이 유지됨으로써 천공성능이 향상되어 생산성이 증대되며, 천공시 발생되는 부품간 또는 부품과 타격장치 사이의 기계적인 마찰 및 충격 전달을 감소시켜 부품의 내구성을 증대시키고 타격장치의 손상을 방지하여 유지보수 비용이 감소된다.

Description

유압식 회전 타격장치 {Hydraulic rotary percussive drilling tool}

본 발명은 유압식 회전 타격장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천공성능 향상 및 타격장치의 내구성을 증대시키기 위한 충격완충장치(16)를 구비한 유압식 회전 타격장치에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 채석장, 터널 공사 및 지반마련 공사 현장에서는 골재 채취, 암석 제거 등을 목적으로 암석, 지반 등과 같은 피파쇄물을 파쇄시키기 위한 발파 작업이 이루어지는데, 이때, 발파 작업을 위한 발파용 화약의 장입을 위해 암석, 지반 등과 같은 피파쇄물에 화약 장입용 구멍을 천공하는 유압 천공기(락-드릴, Rock Drilling Machine)가 사용된다.

일반적으로, 유압 천공기는 마스트 상에 피파쇄물에 화약 장입용 구멍을 천공하기 위한 타격력을 제공하기 위해 도 1에 도시한 바와 같은 유압식 회전 타격장치(드리프터, Drifter)(30)가 가이드를 이용 왕복 이송이 가능하게 장착된다.

상기 유압 천공기는 피파쇄물의 천공 작업시 실린더 또는 유압 피드모터 등과 같은 이송수단을 통해 마스트 상에서 로드(Rod)를 이송시켜 로드 끝단부에 체결되는 드릴비트(Bit)를 피파쇄물에 접촉시킨 후에 상기 유압식 회전 타격장치(30)의 내부에서 유압에 의해 승하강 되는 타격 피스톤이 생크(34)를 타격할 때 발생되는 충격력과 유압모터로부터 전달되는 회전 구동력을 생크(34)와 로드(rod)를 통하여 피파쇄물과 접촉되어 있는 드릴비트에 전달함으로써, 유압모터의 회전 구동력과 타격 피스톤의 충격력을 피파쇄물에 가하여 피파쇄물을 파쇄하는 기능을 수행한다.

도 2는 종래의 유압식 회전 타격장치의 개략적인 내부 구조를 도시하는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시되어 있는 유압식 회전 타격장치의 회전부 구조를 상세하게 도시하는 확대 단면도이다.

상기 도 1과 도 2를 참조하여 유압식 회전 타격장치(30)의 작동 구조를 상세하게 설명하면, 제 1 유압펌프(10)부터 토출된 작동유가 유압식 회전 타격장치(30)에 공급되면, 상기 유압식 회전 타격장치(30)의 내측 바디부(40)에 형성된 다수의 유로(油路)(42, 44, 46, 48, 50, 52, 54) 및 다수의 제 1, 2 제어밸브(12)(14)에 의해 타격 피스톤(32)이 상하 방향으로 상승 또는 하강을 반복하는 왕복운동이 이루어지는데, 이때, 타격 피스톤(32)의 하강시 발생된 운동에너지는 타격 피스톤(32)이 생크(34)를 타격하는 순간 충격에너지로 변환된다.

상기 타격 피스톤(32)의 생크(34) 타격시 발생된 충격에너지는 상기 생크(34)와 체결된 로드(60)를 통해 끝단부에 설치된 드릴비트(70)에 전달되고, 상기 드릴비트(70)로 전달된 충격에너지는 접촉되어 있는 피파쇄물(90)에 전달되어 피파쇄물(90)이 파쇄된다.

또한, 제 2 유압펌프(20)로부터 작동유가 토출되면, 유로를 통해 제 3 제어밸브(22)를 거쳐 유압모터(80)에 공급되고, 상기 유압모터(80)에서는 제 2 유압펌프(20)로부터 토출된 작동유로 인해 회전 구동력이 발생되며, 상기 유압모터(80)에서 발생된 회전 구동력은 피니언 기어(82)를 회전 구동시키게 된다.

이때, 상기 피니언 기어(82)는 타격장치(30)의 바디부(40)에 설치된 드라이브 기어(36)에 치합되어 있어, 상기 유압모터(80)로부터 발생된 회전 구동력은 드라이브 기어(36)로 전달된다.

상기 드라이브 기어(36)로 전달된 회전 구동력은 드라이브 기어(36)에 스플라인(Spline)(56) 등과 같은 체결수단을 통해 결합된 생크(34)를 회전시키게 되고, 상기 생크(34)로 전달된 회전 구동력은 생크(34)와 연결된 로드(60)로 전달되며, 상기 로드(60)로 전달된 회전 구동력은 로드(60)의 끝단부에 결합된 드릴비트(70)를 회전시키며, 상기 드릴비트(70)로 전달된 회전 구동력은 접촉되어 있는 피파쇄물(90)에 전달되어 피파쇄물(90)이 파쇄된다.

결과적으로, 피파쇄물(90)을 파쇄하는 상기 드릴비트(70)에는 타격 피스톤(32)이 생크(34)를 타격할 때 발생되는 충격력과 유압모터(80)로부터 발생된 회전 구동력이 전달되어 피파쇄물에 충격력과 회전 구동력을 가함으로써 파쇄 작업을 수행하게 되는 것이다.

상기와 같은 동작으로 구동되는 기존의 유압식 회전 타격장치의 구조는 도 1에 도시한 바와 같이, 유압모터(80)의 회전 구동력이 생크(34)에 전달될 수 있도록 피니언 기어(82)와 치합되어 연결되는 드라이브 기어(36)의 상부측에는 쓰러스트 플레이트(38)(Thrust Plate)의 하측면부가 접촉되는 형태로 형성되고, 상기 쓰러스트 플레이트(38)의 상측면부는 타격장치(30)의 바디부(40) 하측 내면부에 접촉되도록 형성된다.

따라서, 상기 유압모터(80)의 회전 구동력을 생크(34)에 전달하기 위해서 드라이브 기어(36)가 회전되는 경우, 상기 드라이브 기어(36)와 접촉된 쓰러스트 플레이트(38)의 하측면부와, 상기 타격장치(30)의 바디부(40) 하측 내면부 및 이와 접촉하는 상기 쓰러스트 플레이트(38)의 상측면부에서 기계적인 마찰에 의한 마모가 발생되며, 로드(60) 끝단부에 조립된 드릴비트(70)를 피파쇄물(90)에 가압시키는 가압력이 클수록 쓰러스트 플레이트(38)의 기계적인 마찰에 의한 마찰열 상승으로 인해 마모의 진행속도가 상승하게 된다.

또한, 상기 타격 피스톤(32)이 생크(34)를 타격할 때 발생되어 로드(60)를 통해 드릴비트(70)에 전달되는 충격력은 온전히 피파쇄물(90)의 파쇄에 사용되지 않고, 충격력의 일부가 피파쇄물(90)로 부터 반사된 타격반력이 되어 드릴비트(70)와 로드(60), 그리고 생크(34)를 따라 타격장치(30)로 역 전달된다.

이때, 상기 피파쇄물(90)로부터 전달되는 타격반력에 의해 드라이브 기어(36)와 쓰러스트 플레이트(38)의 접촉면에서는 충격이 발생됨과 동시에, 상기 쓰러스트 플레이트(38)와 접촉되어 있는 타격장치(30)의 바디부(40) 하측 내면부에도 타격반력이 전달되어 충격이 발생된다.

이러한 현상은 파쇄시키고자 하는 피파쇄물(90)의 경도가 큰 단단한 파쇄물일수록 타격장치(30)로 역 전달되는 타격반력은 커지게 되어 상기 드라이브 기어(36)와 쓰러스트 플레이트(38)의 접촉면과 상기 쓰러스트 플레이트(38)와 타격장치(30)의 바디부(40) 하측 내면부와의 접촉면에서 발생되는 충격도 커지게 된다.

상술한 바와 같은 타격반력은 타격장치(30)의 천공방향(D)과 반대방향, 즉 피파쇄물(90)과 드릴비트(70)의 접촉을 약화시키는 방향으로 작용하므로 피파쇄물(90)에 드릴비트(70)을 접촉시키기 위해 가해지는 접촉 지지력을 저하시키며, 경우에 따라서는 상기 드릴비트(70)와 피파쇄물(90)의 접촉이 해제되는 상황까지 발생시키게 된다.

타격반력으로 인해 상기 드릴비트(70)와 피파쇄물(90)의 접촉이 해제되면 드라이브 기어(36)와 쓰러스트 플레이트(38) 접촉면뿐 아니라, 상기 쓰러스트 플레이트(38)와 타격장치(30) 바디부(40) 하측 내면부와의 접촉도 해제되는데, 이때, 상기 타격 피스톤(32)이 하강하여 생크(34)를 타격시키는 경우, 타격시 발생된 타격력이 피파쇄물(90)에 제대로 전달되지 못하여 천공 성능이 저하될 뿐만 아니라, 드릴비트(70)가 피파쇄물(90)을 타격한 후 타격반력으로 인해 천공방향(D)의 반대방향(U)으로 반발되어 튀어오르고 이로 인해 생크(34)와 조립된 드라이브 기어(36)의 상단면이 쓰러스트 플레이트(38)의 하단면을 타격함과 동시에 쓰러스트 플레이트(38)의 상단면이 타격장치(30)의 바디부(40) 하측 내면부를 타격하게 되어 드라이브 기어(36), 쓰러스트 플레이트(38), 그리고 타격장치(30) 자체에 심각한 파손이 발생될 수 있다.

또한, 천공 작업시 천공 깊이에 따라 피파쇄물(90)의 종류와 강도가 변화되는데 피파쇄물(90)의 경도가 갑자기 감소되는 연약지반이 나타날 경우 타격장치(30)의 천공방향(D)으로의 이송속도보다 드릴비트(70)가 피파쇄물(90)을 천공하는 천공 속도가 순간적으로 증가되게 된다.

이러한 경우, 드릴비트(70)와 피파쇄물(90) 사이의 접촉 지지력이 형성되지 못하고, 드릴비트(70)와 피파쇄물(90) 사이의 접촉이 분리되는 상황이 발생되어 드라이브 기어(36)와 쓰러스트 플레이트(38)의 접촉면, 그리고, 쓰러스트 플레이트(11)와 타격장치(30)의 바디부(40) 내부면과의 접촉이 해제된다.

이러한 경우에도, 드릴비트(70)가 피파쇄물(90)을 타격한 후에 천공방향(D)과 반대방향(U)으로 형성되는 타격반력으로 인해 튀어오르고, 이로 인해 생크(34)와 조립된 드라이브 기어(36)의 상단면이 쓰러스트 플레이트(38)의 하단면을 타격함과 동시에, 쓰러스트 플레이트(38)의 상단면이 타격장치(30)의 바디부(40) 내부면을 타격하게 되어 드라이브 기어(36), 쓰러스트 플레이트(38) 그리고 타격장치(30)에 심각한 손상이 초래된다.

상술한 바와 같이, 종래의 유압식 회전 타격장치에서는 생크의 회전시 쓰러스트 플레이트와 드라이브 기어의 접촉면, 그리고, 쓰러스트 플레이트와 타격장치 바디부와의 접촉면에 기계적인 마찰 및 마찰열 발생에 의한 마모가 발생되고, 피파쇄물의 타격시에는 피파쇄물로부터 반사되어 타격장치로 전달되는 타격반력에 의한 각 부품들간의 충돌, 그리고, 타격반력에 의해 드릴비트와 피파쇄물의 접촉이 해제되는 경우 발생되는 천공성능 저하 및, 타격장치 내부에서 부품간 타격 등에 기인한 내구성 저하의 심각한 문제점을 가지고 있다.

더불어, 회전시의 마모와 타격시 타격반력에 의한 충격 및 내부 부품간의 타격에 의한 충격이 누적되어 쓰러스트 플레이트 및 드라이브 기어가 파손되는 경우 파손에 의해 이탈된 파편으로 인해 타격장치 자체에 심각한 손상을 야기시킬 수 도 있다.

상술한 바와 같은 종래 유압회전 타격장치의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는, 천공 작업시 타격장치의 내부 부품과 바디부 내측면과의 접촉을 방지함으로써 회전 구동시 마찰에 의한 손상을 방지하고, 동시에 피파쇄물로부터 타격장치로 되돌아오는 타격반력를 유압적으로 완충시킴으로써 타격장치의 바디부에 기계적인 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있도록 하는 충격완충장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 드릴비트가 피파쇄물을 천공하여 진행하는 천공속도가 실린더 또는 유압피드모터 등과 같은 이송수단에 의한 타격장치의 이송속도보다 빨라져 드릴비트와 피파쇄물의 접촉이 순간적으로 해제되는 것을 방지하여 드릴비트와 피파쇄물의 접촉을 항시 유지시킬 수 있는 기능을 갖춘 충격완충장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

동시에, 드릴비트와 피파쇄물의 접촉을 지속적으로 유지시키기 위하여 충격완충장치가 천공방향(D)으로 소정 거리 이상 이동할 경우, 충격완충장치와 타격장치의 내측 바디부와의 충돌을 방지하여 유압회전 타격장치 바디부의 손상을 방지할 수 있는 기능을 갖춘 충격완충장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 유압식 회전 타격장치의 상기 문제점을 해결하기 위한 충격완충장치는, 다수의 유로 및 제어밸브로 이루어지는 유압회로를 이용하여 제 1 유압펌프에서 토출된 고압의 작동유를 공급하여 타격 피스톤의 왕복이송이 가능하도록 구성된 유압식 회전 타격장치에 있어서, 타격장치의 내측 바디부에서 왕복 이송되는 타격 피스톤에 대하여 천공방향으로 일정거리만큼 위치한 공간에 타격 피스톤이 왕복운동하는 축과 평행한 방향으로 습동 가능하도록 설치되는 충격완충장치를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 충격완충장치는 중앙에는 타격 피스톤을 수용하는 관통홀이 형성된 중공(中空)의 원통 모양으로 형성되며, 외경의 중간부에는 돌출된 형태로 환형의 카라부가 형성되어 있고, 상기 카라부를 중심으로 상부측에는 타격장치의 바디부 내측면과 마주하는 상단면을 갖는 상경부가 형성되어 있으며, 상기 카라부를 중심으로 하부측에는 생크 타격면과 마주하는 하단면을 갖는 하경부로 이루어지며, 상기 상경부와 하경부 일측에는 작동유가 유입 및 배출될 수 있도록 유입구와 배출구가 구비된 바이패스 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 바이패스 유로는 상경부의 일측에 형성되는 제 2 바이패스유로와, 상기 하경부의 일측에 형성되는 제 1 바이패스유로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 바이패스 유로는 작동유가 유입되는 유입구에 1개 이상의 오리피스가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1, 2 바이패스 유로는 작동유가 유입되는 유입구에 서로 다른 직경을 가지는 오리피스가 다수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 바이패스 유로는 작동유가 배출되는 배출구가 1개 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 타격장치의 바디부 내측에는 제 1 유압펌프로부터 토출된 고압의 작동유가 공급되는 제 2 고압유로와 연통되는 고압챔버가 마련되고, 상기 고압챔버를 기준으로 상측에는 제 2 저압유로과 연통되어 저압이 형성되는 제 2 저압챔버가 마련되며, 상기 고압챔버를 기준으로 하측에는 제 1 저압유로와 연통되어 저압이 형성되는 제 1 저압챔버가 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 타격장치의 바디부 내측에는 바디부 내측으로부터 분해 및 조립가 가능한 부쉬가 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 부쉬는 상부부쉬와 하부부쉬 등의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 바이패스유로는, 유입구가 제 1 유압펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 고압챔버에 연통 및 단속이 가능하도록 마련되고, 배출구는 제 2 저압유로와 연결되어 저압이 형성되는 제 2 저압챔버에 연통 및 단속이 가능하도록 마련된다.

상기 제 1 바이패스 유로는, 유입구가 제 1 압력챔버와 연통 및 단속이 가능하도록 마련되고, 배출구는 제 1 저압유로와 연결되어 저압이 형성되는 제 1 저압챔버에 연통 및 단속이 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 충격완충장치를 구비한 유압식 회전 타격장치는, 천공작업시 유압모터로부터 발생되는 회전력을 드릴비트로 전달함에 있어 타격장치 내부 부품과 바디부의 기계적인 접촉을 방지함으로써, 타격장치 바디부의 손상을 방지하여 내구성을 증대시킬 수 있다.

그리고, 천공 작업시 발생되는 타격반력을 유압적인 완충작용에 의해 순간적인 압력 상승 및 압력 강하의 형태로 흡수함으로써 타격장치 바디부로의 기계적인 충격력 전달을 방지함으로써 타격장치 바디부의 손상을 방지하여 내구성을 증대시킬 수 있다.

아울러, 상기 타격장치의 바디부 및 내부 부품의 파손 방지 및 내구성 증대로 인해 타격장치에 대한 유지보수 비용이 절감시킬 수 있다.

또한, 천공작업시 천공깊이에 따라 달라지는 피파쇄물의 종류 및 강도 변화 때문에 발생하는 다양한 상황에 대하여 드릴비트와 피파쇄물이 항시 접촉되도록 유지시킴으로써 천공 성능을 향상시켜 생산성이 증대될 수 있다.

도 1은 유압식 회전 타격장치의 외관 모습을 도시하는 도면.
도 2는 종래의 유압식 회전 타격장치의 개략적인 내부 구조를 도시하는 도면.
도 3은 도 2에 도시되어 있는 유압식 회전 타격장치의 회전부 구조를 상세하게 도시하는 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치가 구비된 유압식 회전 타격장치의 개략적인 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치의 상세한 구조을 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치가 타격장치에 장착된 모습를 도시하는 확대 단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치의 동작중 연질구간 천공작업시 충격완충장치를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치의 동작중 공동구간 천공작업시 충격완충장치를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치의 동작중 드릴비트와 피파쇄물 사이의 접촉 지지력은 형성되었지만 제 1 유압펌프에서 작동유가 토출되지 않는 상태를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 충격완충장치의 상세한 구조을 도시하는 단면도.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 충격완충장치가 타격장치에 장착된 모습를 도시하는 확대 단면도.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 충격완충장치의 동작중 연질구간 천공작업시 충격완충장치를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 충격완충장치의 동작중 공동구간 천공작업시 충격완충장치를 도시하는 도면
도 14는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 충격완충장치가 타격장치에 장착된 모습를 도시하는 확대 단면도
도 15는 본 발명의 제 4 실시예에 의한 충격완충장치가 타격장치에 장착된 모습를 도시하는 확대 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치가 구비된 유압식 회전 타격장치의 개략적인 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치의 상세한 구조을 도시하는 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치가 타격장치에 장착된 모습를 도시하는 확대 단면도이다.

상기 도면에 도시한 바와같이, 충격완충장치(500)는 중앙에 관통홀(510)이 마련된 중공(中空)의 원통 모양으로 형성되어 외경부의 중간부에는 돌출된 형태로 환형(環形)의 카라부(520)가 형성되어 있고, 상기 카라부(520)를 중심으로 타격장치(300)의 바디부(400) 내측면(410)과 마주하는 상단면(512)을 갖는 상경부(530)와, 생크(320) 타격면과 마주하는 하단면(542)을 갖는 하경부(540)로 이루어져 있다.

상기 카라부(520)는 상경부(530) 및 하경부(540)보다 더 큰 외경을 가지도록 돌출형성 되는데, 상기 카라부(520)의 하면(524)에는 하경부(540) 일측에 마련된 제 1 바이패스유로(544)를 통해 제 1 압력챔버(420)와 연통되어 저압이 작용하며, 상면(522)에는 제 1 유압펌프(100)에서 토출되는 작동유가 공급되는 제 2 고압유로(144)와 연통되어 고압이 작용하는 고압챔버(430)가 연통되어 생크(320)에 대하여 천공방향(D)으로 가압력을 형성되도록 구성되어 있다.

그리고, 상기 충격완충장치(500)의 중앙부에 마련된 중공(中空)의 형태의 관통홀(510)에는 충격력을 제공하는 타격 피스톤(310)이 수용되도록 한다.

상기 충격완충장치(500)의 상경부(530) 일측에 형성되는 제 2 바이패스 유로(532)는 충격완충장치(500)의 이동 위치에 따라 제 1 유압펌프(100)로부터 토출된 작동유가 제 2 고압유로(144)와 연통되는 고압챔버(430)와, 제 2 저압유로(148)에 연결되어 있는 제 2 저압챔버(440)를 연통 및 단속시킬 수 있도록 마련된다.

그리고, 상기 충격완충장치(500)의 하경부(540) 일측에 형성되는 제 1 바이패스 유로(544)는 충격완충장치(500)의 카라부(520) 하측에 형성되는 제 1 압력챔버(420)와 제 1 저압유로(146)에 연결되어 있는 제 1 저압챔버(460)를 연통 및 단속시킬 수 있도록 마련된다.

상기 충격완충장치(500)는 제 1 유압펌프(100)에서 토출되는 작동유가 제 2 고압유로(144)를 통해 고압챔버(430)로 공급되어 충격완충장치(500)의 카라부(520) 상면(522)에 고압의 가압력을 형성시키는데, 드릴비트(700)와 피파쇄물(900) 사이의 접촉반력이 상기 카라부(520) 상면(522)에 가해지는 가압력보다 큰 경우 상기 고압챔버(430)는 제 2 저압유로(148)와 연통되어 저압이 형성되어 있는 제 2 저압챔버(440)와 제 2 바이패스유로(532)를 통한 연결이 차단되어 카라부(520) 상면(522)에 고압이 유지될 수 있도록 형성되어 있다.

반대로, 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 사이의 접촉반력이 카라부(520) 상면(522)에 가해지는 가압력보다 작거나 또는 타격장치(300)의 이송속도보다 드릴비트(700)의 천공속도가 순간적으로 빨라지는 경우, 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 사이의 접촉을 지속적으로 유지하기 위하여 충격완충장치(500)가 천공방향(D)으로 빠른 속도로 이동되는데, 이때 충격완충장치(500)가 소정 거리 이상 천공방향(D)으로 이동되면 고압이 형성된 고압챔버(430)는 제 2 바이패스유로(532)를 통해 저압이 형성된 제 2 저압챔버(440)와 연통됨으로써 고압챔버(430)의 압력을 낮추도록 형성되어 있다.

상기 충격완충장치(500)의 하경부(540) 일측에는 카라부(520) 하측에 형성된 제 1 압력챔버(420)를 제 1 저압유로(146)에 연통되어 저압이 형성된 제 1 저압챔버(460)와 연통시킴으로써 카라부(520) 하면(524)에 저압이 형성되도록 하는 제 1 바이패스유로(544)가 형성되어 있다.

상기 제 1 바이패스유로(544)는 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 사이에서 발생되어 타격장치로 전달되는 접촉반력이 카라부(520) 상면(522)에 가해지는 가압력보다 작아지거나, 또는 드릴비트(700)의 이송속도보다 천공속도가 순간적으로 증가되어 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 사이의 접촉상태를 지속시키기 위해 충격완충장치(500)가 천공방향(D)으로 빠른 속도로 이동될 때, 카라부(520) 하면(524)이 타격장치(300)의 내측면(410)과 충돌되는 것을 방지하기 위해 제 1 압력챔버(420)와 제 1 저압챔버(460)의 연결을 차단하여 제 1 압력챔버(420)의 압력을 상승시킬 수 있도록 형성되어 있다.

본 발명에 의한 충격완충장치(500)에서는 제 1, 2 바이패스유로(544)(532)가 충격완충장치(500)의 하경부(540)와 상경부(530) 일측에 각각 한 개 이상 마련된다.

상기 타격장치(300)의 바디부(400) 내측면(410)과 마주하는 충격완충장치(500)의 상경부(530) 상단면(512) 사이에 형성되는 밀폐된 공간의 제 2 압력챔버(470)는 제 3 저압유로(150)와 연통되어 있어 저압이 작용한다.

본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치(500)에서는 카라부(520) 상면(522)에 형성된 고압챔버(430)에 제 1 유압펌프(100)에서 토출되는 작동유가 공급될 수 있도록 하는 한 개 이상의 고압유로가 연결된다.

상술한 구성으로 이루어지는 충격완화장치가 구비된 유압식 회전 타격장치의 작동을 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 도면에 도시하였듯이, 상기 충격완충장치(500)가 구비된 타격장치(300)를 이용한 천공작업시 충격완충장치(500)의 카라부(520) 상면(522)에 형성된 고압챔버(430)에는 제 1 유압펌프(100)에서 토출되는 작동유가 제 2 고압유로(144)에 연통되어 고압이 작용함으로써, 충격완충장치(500)를 천공방향(D)으로 이송시키는 가압력을 형성시키게 되고, 상기 카라부(520) 상면(522)에 가해지는 가압력에 의해 천공방향(D)으로 이송된 충격완충장치(500)는 하경부(540) 하단면(542)과 접촉되는 생크(320)에 천공방향(D)으로의 가압력을 발생시킨다.

천공방향(D)으로 이송된 상기 충격완충장치(500)는 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 가압력과 천공기의 마스트 상에 설치된 이송수단에 의해 타격장치(300)가 이송되어 드릴비트(700)와 피파쇄물(800)이 접촉함으로써 형성되는 접촉반력이 평형이 되는 지점 부근에서 정지하여 도 6에 도시된 바와 같은 위치에 타격 피스톤(310)이 생크(320)를 타격하는 타격점을 형성한다.

그리고, 상기 타격장치(300)의 생크(320)를 회전시킬 때에는 제 2 유압모터(200)에 의한 생크(320)의 회전시 타격장치(300)의 내부 부품중 생크(320) 타격면과 충격완충장치(300)의 하경부(540) 하단면(542)만 접촉되며, 이를 제외한 다른 부품의 접촉은 일체 발생되지 않는다.

또한, 타격 피스톤(310)의 생크(320) 타격시 발생된 충격력 중에서 피파쇄물(800)의 파쇄에 사용되지 못하고 드릴비트(700)와 로드(600), 생크(320)를 통해 타격장치(300)로 전달되는 타격반력은 충격완충장치(500) 카라부(520)의 상면(522)에 형성된 고압챔버(430)에서의 유압적인 완충작용으로 인해 순간적인 압력 상승 및 하강의 형태로 흡수되기 때문에 타격장치(300) 바디부(400)로의 기계적인 충격 전달이 방지된다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치의 동작중 타격장치의 이송속도보다 드릴비트가 피파쇄물을 천공하는 천공속도가 순간적으로 빨라지게 되어 빠른 속도로 천공방향으로 이동하는 연질구간 천공작업시 충격완충장치를 도시하는 도면으로서, 상기 도면에 도시하였듯이, 천공작업시 천공깊이에 따라 피파쇄물(800)의 종류와 강도가 변화하는데 피파쇄물(800)의 강도가 갑자기 낮아지는 연질의 천공구간이 나타날 경우 타격장치(300)의 이송속도보다 드릴비트(700)가 피파쇄물(800)을 천공하는 천공속도가 순간적으로 빨라지게 된다.

이런 경우, 충격완충장치(500)의 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 고압챔버(430)의 압력에 의하여 충격완충장치(500)가 천공방향(D)으로 빠르게 전진 이동되어 생크(320)는 충격완충장치(500)의 하경부(540) 하단면(542)과의 접촉이 유지되고, 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 사이의 접촉도 유지된다.

따라서, 충격완충장치(500), 생크(320), 로드(600) 및 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 사이의 접촉을 유지할 수 있으므로, 타격장치(300)의 타격력이 원활하게 피파쇄물(800)로 전달될 수 있어, 접촉 해제로 인한 타격장치(300) 내부 부품 및 타격장치(300) 바디부의 손상이 방지될 뿐만 아니라, 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 사이의 접촉을 유지시킴에 따라 타격 피스톤(310)의 생크(320) 타격시 발생된 충격력이 피파쇄물(800)에 원할히 전달되어 천공 성능을 안정적으로 확보할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 타격장치(300)의 이송속도보다 드릴비트(700)의 천공속도가 순간적으로 빨라지는 상황에 있어서, 충격완충장치(500)의 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 고압챔버(430)의 고압에 의하여 충격완충장치(500)가 천공방향(D)으로 빠르게 이동되는데, 이때 충격완충장치(500)가 소정거리 이상 천공방향(D)으로 이동할 경우 고압챔버(430)는 제 2 바이패스유로(532)를 통해 저압이 형성된 제 2 저압챔버(440)와 연통되어 고압챔버(430)에 작용하는 압력을 하강시켜 충격완충장치(500)의 천공방향(D) 가압력을 감소시킨다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치의 동작중 타격장치에 대한 이송수단의 이송속도보다 드릴비트가 피파쇄물을 뚫고 들어가는 천공속도가 도 7에 도시된 상황보다도 더 빨라지는 공동구간 천공작업시 충격완충장치를 도시하는 도면으로서, 주로 천공작업중 간혹 발생되는 피파쇄물이 존재하지 않는 공동(空洞)지점에 천공 작업중 발생된다.

상기와 같이 피파쇄물(800)이 존재하지 않는 공동(空洞) 지점에서는 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 사이에 지지력이 형성되지 않기 때문에 충격완충장치(500)의 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 가압력에 의하여 카라부(520) 하면(524)이 타격장치(300) 바디부(400)와 접촉하는 위치까지 충격완충장치(500)가 이동될 수 있다.

이러한 경우, 충격완충장치(500)의 카라부(520) 하면(524)이 타격장치(300) 바디부(400)와 강하게 충돌한다면 타격장치(300) 바디부(400)에 파손을 발생시킬 수 있기 때문에 카라부(520) 하면(524)이 타격장치(300)의 바디부(400)와 접촉되지 않도록 하거나, 최소한 접촉시의 접촉면에 가해지는 충격을 최소화해야 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 충격완충장치(500)가 일정 거리 이상 천공방향(D)으로 이동한다면 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 고압챔버(430)의 작동유는 제 2 바이패스유로(532)를 통해 제 2 저압유로(148)에 연통되어 저압이 형성된 제 2 저압챔버(440)로 배출되어 고압챔버(430)의 압력이 강하되므로 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 천공방향(D)으로의 가압력이 감소되므로 카라부(520) 하면(524)과 타격장치(300) 바디부(400)와 충돌시 접촉면에 가해지는 충격이 감소되게 된다.

또한, 도 8에 도시한 바와같이, 충격완충장치(500)가 소정거리 이상 천공방향(D)으로 더 전진하게 되면 카라부(520)의 하면(524)에 작용하는 제 1 압력챔버(420)와 제 1 바이패스유로(544)의 연결이 차단되므로 카라부(520) 하면(524)에 작용하는 제 1 압력챔버(420)와 저압이 작용하는 제 1 저압챔버(460)와 연결이 차단되고, 이때, 제 1 압력챔버(420)는 카라부(520)의 하면(524), 하경부(540), 그리고, 타격장치(300) 바디부(400)의 내측면(410)에 의해 밀폐된다.

다시말해, 충격완충장치(500)의 카라부(520) 하면(524)과 제 1 바이패스유로(544) 사이에는 소정의 간격이 구비되어 있어, 충격완충장치(500)가 소정거리 이상 천공방향(D)으로 이동할 경우 제 1 바이패스유로(544)를 통한 제 1 압력챔버(420)와 제 1 저압챔버(460)와의 연결이 단속되어 카라부(520) 하면(524)에 형성된 제 1 압력챔버(420)가 밀폐됨으로써 제 1 압력챔버(420)의 압력이 순간적으로 상승되어 카라부(520) 하면(524)과 타격장치(300) 내측 바디부(400)의 접촉을 방지할 수 있다.

만일, 상기 제 1 압력챔버(420)가 밀폐된 후 충격완충장치(500)가 천공방향(D)으로 이동하게 된다면 제 1 압력챔버(420)의 압력이 급격하게 상승되고, 이러한 제 1 압력챔버(420)의 급격한 압력상승으로 인하여 충격완충장치(500)의 천공방향(D)으로의 이동속도는 급격히 감소된다.

충격완충장치(500)의 이동속도 감소로 인하여 충격완충장치(500)와 타격장치(300) 바디부(400)와의 충돌이 회피될 수 있으며, 최소한 충돌시 접촉면에 가해지는 충격은 최소화되어 충격완충장치(500)와 타격장치(300) 바디부(400)에 파손을 야기시키지 않게 된다.

즉, 공동(空洞) 지점에 대한 파쇄시 충격완충장치(500)가 매우 빠른 속도로 천공방향(D)으로 이동하는 경우에서는 제 2 바이패스유로(532)를 통해 고압챔버(430)의 작동유가 제 2 저압챔버(440)로 배출되어 고압챔버(430)의 압력이 강하되므로 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 천공방향(D)으로의 가압력을 감소시키고, 또한 제 1 바이패스유로(544)의 단속을 통해 카라부(520) 하면(524)에 작용하는 제 1 압력챔버(420)를 밀폐시켜 제 1 압력챔버(420)의 압력을 상승시켜 충격완충장치(500)의 천공방향(D)으로의 이동속도를 감소시켜 충격완충장치(500)와 타격장치(300) 바디부(400)와의 충돌을 방지하거나, 충돌이 발생되더라도 그 충격을 최소화 시킴으로써 충격완충장치(500)와 타격장치(300) 바디부(400)의 손상을 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치의 동작중 드릴비트와 피파쇄물 사이의 접촉 지지력은 형성되었지만 제 1 유압펌프에서 작동유가 토출되지 않는 상태를 도시하는 도면으로서, 상기 도면에 도시한 바와 같이, 제 1 유압펌프(100)에서 작동유가 토출되지 않아 타격 피스톤(310)의 타격이 이루어지지 않는 상태에서 이송수단에 의한 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 사이의 접촉지지력이 형성되는 경우, 충격완충장치(500)의 카라부(520) 상면(522)은 타격장치(300) 바디부(400)와 접촉되어 충격완충장치(500)의 과도한 후방으로의 이동을 방지하여 충격완충장치(500)의 상경부(530) 상단면(512)과 타격장치(300) 바디부(400)의 내부면(410)과 접촉이 방지되도록 한다.

상세하게 설명하면, 제 1 유압펌프(100)에서 토출된 작동유가 제 1 고압유로(132)를 통해 타격장치(300)에 공급되면 타격 피스톤(310)은 타격을 위한 상승행정을 개시한다.

그리고, 제 1 유압펌프(100)에서 토출된 작동유는 제 1 고압유로(132)뿐만 아니라 제 2 고압유로(144)를 통해 고압챔버(430)에 공급되어 충격완충장치(500)의 카라부(520)의 상면(522)에는 고압이 작용하게 된다.

충격완충장치(500)의 하경부(540)와, 카라부(520)의 하면(524), 그리고, 타격장치(300)의 바디부(400) 내측면(410)에 의해 형성되는 제 1 압력챔버(420)는 제 1 바이패스유로(544)를 통해 저압이 형성된 제 1 저압챔버(460)와 연통된다.

따라서, 타격 피스톤(310)이 상승행정을 하는 동안 충격완충장치(500)는 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 고압챔버(430)의 압력에 의해 천공방향(D)으로 작용하는 가압력이 형성되어 천공방향(D)으로 이동하게 된다.

이때, 충격완충장치(500)가 일정거리 이상 천공방향(D)으로 이동할 경우 충격완충장치(500) 상경부(530) 일측에 형성되는 제 2 바이패스유로(532)를 통해 고압챔버(430)의 작동유가 저압이 작용하는 제 2 저압챔버(440)로 배출이 되어 고압챔버(430)의 압력이 강하되어 충격완충장치(500)를 천공방향(D)으로 이동시키는 가압력이 저하된다.

이때, 제 2 바이패스유로(532)에 의한 고압챔버(430)와 제 2 저압챔버(440)가 차단 또는 적절히 연통됨으로써 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 압력에 의해 카라부(520)의 상면(522)에 작용하는 천공방향(D)의 가압력이 조절되는데, 타격장치(300)가 이송수단에 의해 이송되어 드릴비트(700)가 피파쇄물(800)과 접촉하여 형성되는 접촉지지력과 충격완충장치(500) 카라부(520)의 상면(522)에서 작용하는 가압력이 평형을 이루는 위치에서 충격완충장치(500)는 이동을 멈춘다.

즉, 충격완충장치(500) 카라부(520)의 상면(522)에 고압이 작용하면 충격완충장치(500)는 천공방향(D)으로 이동하게 되는데, 천공기의 마스트에 설치된 실린더 또는 유압피드모터 등의 이송수단에 의해 형성되는 천공반대 방향(U)의 접촉 지지력과 충격완충장치(500) 카라부(520)의 상면(522)에서 형성되는 천공방향(D)의 가압력이 평형을 이루는 위치까지 충격완충장치(500)가 이동한다.

그리고, 제 1 유압펌프(100)에서 고압의 작동유가 토출되지 않아 충격완충장치(500)이 천공방향(D)으로 이동하지 않은 상태에서 천공기의 마스트에 설치된 실린더 또는 유압피드모터 등과 같은 이송수단에 의해 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 사이에 접촉 지지력이 형성되는데, 제 1 유압펌프(pump 1)에서 고압의 작동유가 토출되어 충격완충장치(500)가 천공방향(D)으로 이동됨으로써 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 간의 접촉 지지력은 증가되어 더욱 견고하게 접촉하게 된다.

도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 충격완충장치의 동작을 순차적으로 설명하면, 제 1 유압펌프(100)에서 토출된 고압의 작동유가 제 1 고압유로(132)를 거쳐 타격장치(300)에 공급되면 타격장치(300) 내부에 형성된 다수의 유로(130, 134, 136, 138, 140, 142) 및 제 1, 2 제어밸브(110)(120)에 의해 타격 피스톤(310)은 왕복운동하게 되고, 타격 피스톤(310)의 하강행정시 발생되는 운동에너지는 타격 피스톤(310)의 생크(320) 타격시 충격에너지로 변환되어 생크(320), 한 개 이상의 로드(600) 및 드릴비트(700)를 거쳐 피파쇄물(800)에 전달되어 피파쇄물(800)을 파쇄한다.

또한, 제 2 유압펌프(200)에서 토출된 고압의 작동유는 제 3 제어밸브(210)와 유로(220)를 통해 유압모터(230)에 공급되어 유압모터(230)의 구동축를 회전시켜 회전력을 발생시킨다.

이때, 발생된 회전력은 피니언 기어(232), 드라이브 기어(330)를 거쳐 생크(320)에 전달되고, 다시 로드(600)와 드릴비트(700)를 거쳐 피파쇄물(800)에 전달되어 피파쇄물(800)을 파쇄한다.

즉, 천공기의 마스트에 설치된 실린더 또는 유압피드모터 등의 이송수단에 의해 유압식 회전 타격장치(300)를 천공방향(D)으로 이송시킴으로써 드릴비트(700)와 피파쇄물(800)이 접촉을 유지하는 지지력이 형성되고, 타격 피스톤(310)의 타격에 의한 충격력과 유압모터(230)의 회전에 의해 형성된 회전력을 생크(320)와 로드(600), 그리고 드릴비트(700)에 전달시킴으로써 천공작업이 이루어진다.

이러한 천공작업시, 타격 피스톤(310)의 생크(320) 타격후 발생된 충격에너지는 생크(320), 로드(600) 및 드릴비트(700)를 거쳐 피파쇄물(800)에 전달되는데, 모든 충격에너지가 피파쇄물(800)을 파쇄하는데 사용되지는 못하며 충격에너지 중에서 일부는 피파쇄물(800)로부터 반사되어 드릴비트(700), 로드(600) 및 생크(320)를 거쳐 충격완충장치(500)로 반사되어 역 전달된다.

이때, 충격완충장치(500)의 고압챔버(430)는 제 2 고압유로(144)에 연통되어 고압이 작용하고 있기 때문에, 피파쇄물(800)로부터 역 전달된 타격반력이 생크(320)를 거쳐 충격완충장치(500)에 전달되면 충격완충장치(500)는 미세한 거리만큼 천공 반대방향(U)으로 이동되는데, 이로 인해 고압챔버(430)가 압축되어 압력이 상승하게 되고, 상기 고압챔버(430)의 압력 상승으로 인해 충격완충장치(500)의 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 천공방향(D)으로의 힘이 증대되어 충격완충장치(500)는 다시 미세한 거리만큼 천공방향(D)으로 이동되어 타격반력이 전달되기 전의 위치로 복귀하고 고압챔버(430)의 압력도 타격반력이 전달되기 전의 수준으로 하강한다.

즉, 피파쇄물(800)로부터 역 전달되는 타격반력은 상술한 바와 같이 충격완충장치(500)의 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 고압챔버(430)의 압력상승 및 압력하강의 유압적인 완충작용을 통해 흡수된다.

또한, 충격완충장치(500)가 미세하게 천공반대방향으로 이동하였다가 다시 복귀하는데 소요되는 시간은 매우 짧기 때문에 타격 피스톤(310)이 생크(320)를 재차 타격하기 전에 충격완충장치(500)의 복귀가 이루어진다.

또한, 이러한 충격완충장치(500)가 미세하게 천공반대방향(U)으로 이동하였다가 다시 복귀하는데 소요되는 시간은 매우 짧기 때문에 고압챔버(430)의 압력 상승 및 압력하강은 순간적인 피크압력으로 관찰된다.

이러한 유압적인 완충작용으로 인하여 타격장치(300) 내부 부품과 타격장치(300)의 바디부(400) 내측면(410)의 기계적인 접촉 및 충격 전달은 발생되지 않게 되어 타격장치(300)의 내구성이 향상되며, 상대적으로 충격완충장치(500) 하경부(540)의 하단면(542)과 생크(320)도 항상 접촉이 유지되므로 접촉 해제에 따른 충격 전달에 의한 손상이 방지된다.

또한, 상기 충격완충장치(500)의 유압적인 완충작용으로 인하여 충격완충장치(500), 생크(320), 로드(600) 및 드릴비트(700)와 피파쇄물(800)간의 접촉이 유지되어 타격 피스톤(310)의 생크(320) 타격시 변환된 충격에너지가 피파쇄물(800)에 원할히 전달되어 천공성능이 향상되고 이로 인해 생산성이 증대된다.

또한, 천공작업시 유압모터(230)의 회전에 의해 발생된 회전력이 피니언 기어(16), 드라이브 기어(17), 생크(320), 로드(600) 및 드릴비트(700)를 거쳐 피파쇄물(800)에 전달되는 과정에서 타격장치(300)의 내부 부품과 타격장치(300) 바디부(400) 사이의 직접적인 접촉이 발생되지 않게 되어 타격장치(300) 바디부(400)의 내구성이 향상된다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 충격완충장치의 상세한 구조을 도시하는 단면도로서, 충격완충장치(500)의 하경부(540) 일측에는 제 1 바이패스유로(544)가 형성되어 있고, 상경부(29) 일측에는 제 2 바이패스유로(532)가 형성되어 있다.

상기 제 1 바이패스유로(544)는 작동유가 유입되는 유입구(546)와 작동유가 배출되는 배출구(548)로 형성되는데, 이때, 작동유가 유입되는 유입구(546) 상에는 서로 다른 직경을 가지도록 제 1, 2 오리피스(550, 560)가 형성되어 있다.

또한, 상기 제 2 바이패스유로(532)도 작동유가 유입되는 유입구(534)와 작동유가 배출되는 배출구(536)로 형성되는데, 작동유가 유입되는 유입구(534) 상에 서로 다른 직경을 가지도록 제 3, 4 오리피스(570, 580)가 형성되어 있다.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 충격완충장치가 타격장치에 장착된 모습를 도시하는 확대 단면도로서, 제 1 유압펌프(100)에서 고압의 작동유가 토출되어 제 1 고압유로(132)를 거쳐 타격장치(300)에 공급되면 타격 피스톤(310)은 타격을 위한 상승행정을 개시한다.

또한, 제 1 유압펌프(100)에서 토출된 고압의 작동유는 타격 피스톤(310) 상승을 유도하는 제 1 고압유로(132)뿐만 아니라 제 2 고압유로(144)를 통해 고압챔버(430)에 공급되어 고압챔버(430)에는 고압이 형성되는데, 이때, 상기 고압챔버(430)는 충격완충장치(500)의 상경부(530)의 외경과, 카라부(520)의 상면(522), 그리고 타격장치(300) 바디부(400)의 내측면(410)에 의해 밀폐되어 형성된다.

상기 타격 피스톤(310)이 상승행정을 하는 동안 충격완충장치(500)는 카라부(520)의 상면(522)에 작용하는 고압챔버(430)의 고압에 의해 천공방향(D)으로 작용하는 가압력이 형성되어 천공방향(D)으로 이동된다.

이때, 충격완충장치(500)가 일정거리 이상 천공방향(D)으로 이동할 경우 제 2 바이패스유로(532)의 유입구(534)에 형성된 제 3 오리피스(570)를 통해 고압챔버(430)의 작동유가 저압이 형성되어 있는 제 2 저압챔버(440)로 배출되는데, 이때, 고압챔버(430)의 압력이 감소되어 충격완충장치(500)를 천공방향(D)으로 이동시키는 가압력이 저하되고, 제 2 바이패스유로(532) 및 제 3 오리피스(570)에 의해 고압챔버(430)와 제 2 저압챔버(440)의 연결이 차단 또는 연통되어 충격완충장치(500) 카라부(520)의 상면(522)에 작용하는 고압의 작동유가 적절히 제 2 저압챔버(440)로 배출됨으로써, 피파쇄물(800)과의 접촉으로 형성된 천공반대 방향(U)의 접촉 지지력과 카라부(520) 상면(522)에 형성되는 천공방향(D)의 가압력이 평형을 이루는 위치에서 충격완충장치(500)는 천공 반대방향으로의 이동을 멈춘다.

즉, 카라부(520)의 상면(522)에 고압이 작용하면(524) 충격완충장치(500)는 천공방향(D)으로 이동되는데, 드릴비트(700)와 피파쇄물(800)의 접촉으로 인해 발생되는 천공 반대방향(U)의 접촉 지지력과 카라부(520) 상면(522)에 가해지는 천공방향(D)의 가압력이 평형을 이루는 위치까지 이동한다.

따라서, 이 위치가 정상적인 천공작업시 충격완충장치(500)의 위치가 된다.

또한, 충격완충장치(500)의 하경부(540)와, 카라부(520)의 하면(524), 그리고, 바디부(400)의 내측면(410)에 의해 형성된 제 1 압력챔버(420)는 제 1 바이패스유로(544)를 통해 제 1 저압유로(146)에 연통되어 저압이 형성된 제 1 저압챔버(460)와 연통되어 저압이 작용하게 된다.

도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 충격완충장치의 동작중 연질구간 천공작업시 충격완충장치를 도시하는 도면으로서, 천공작업시 천공깊이에 따라 피파쇄물(800)의 종류와 강도가 변화하는데 피파쇄물(800)의 강도가 갑자기 낮아지는 연질 부분이 나타날 경우 타격장치(300)의 이송속도보다 드릴비트(700)가 피파쇄물(800)을 뚫고 들어가는 천공속도가 순간적으로 증가되게 된다.

이러한 경우, 드릴비트(700)와 피파쇄물(800) 사이에 형성되어 있던 접촉 지지력이 순간적으로 감소되기 때문에 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 고압챔버(430)에서 작용하는 압력에 의하여 충격완충장치(500)가 천공방향(D)으로 빠르게 이송된다.

이때, 충격완충장치(500)의 카라부(520) 상면(522)에 가압력을 작용시키는 고압챔버(430)는 제 2 바이패스유로(532)를 통해 저압이 형성되어 있는 제 2 저압챔버(440)와 연통되는데, 상기 제 2 바이패스유로(532)의 유입구(534)에 형성되어 있는 제 3 오리피스(570)의 직경이 제 2 바이패스유로(532)의 직경보다 작기 때문에 고압챔버(430)로부터 제 2 저압챔버(440)로 배출되는 작동유가 적어 고압챔버(430)의 압력강하가 적게 되고, 이로 인해 충격완충장치(500)의 하경부(540) 하단면(542)과 생크(320)의 접촉에 대한 지지력이 크게 감소하지 않게 된다.

또한, 고압챔버(430)로부터 제 2 저압챔버(440)로 배출되는 작동유가 적다는 것은 타격에 사용되는 작동유에 대한 낭비가 적다는 것을 의미하며, 따라서 작동유의 낭비가 적으므로 타격장치(300)의 운용비용을 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 충격완충장치의 동작중 공동구간 천공작업시 충격완충장치를 도시하는 도면으로서, 이송수단에 의한 타격장치(300)의 이송속도보다 드릴비트(700)가 피파쇄물(800)을 천공하는 천공속도가 더 빨라지는 경우에 대한 것으로, 주로 천공작업에서 간혹 나타나는 공동(空洞) 지점에 대한 파쇄시 발생된다.

이러한 피파쇄물(800)이 없는 공동(空洞) 지점에서는 천공기의 마스트 상에 설치된 실린더 또는 유압피드모터 등의 이송수단에 의해 타격장치(300)가 천공방향(D)으로 진행하여 드릴비트(700)가 피파쇄물(800)과 접촉됨으로써 생성되는 접촉 지지력이 형성되지 않기 때문에, 고압챔버(430)에서 작용하는 고압에 의하여 카라부(520) 하면(524)이 타격장치(300)의 바디부(400) 내측면(410)과 접촉하는 위치까지 충격완충장치(500)가 이동될 수 있다.

이러한 경우, 카라부(520) 하면(524)이 타격장치(300)의 바디부(400) 내측면(410)과 강하게 충돌된다면, 바디부(400)에 손상이 발생될 수 있기 때문에 카라부(520) 하면(524)이 타격장치(300) 바디부(400)와 접촉되지 않도록 하거나, 또는 충돌시 카라부(520) 하면(524)에 가해지는 충격을 최소화시켜야 한다.

다시말해, 충격완충장치(500)가 소정 거리 이상 천공방향(D)으로 이동한다면 충격완충장치(500)의 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 고압챔버(430)의 작동유는 제 3 오리피스(570)를 통해 유입되어 제 2 바이패스유로(532)를 거쳐 제 2 저압챔버(440)로 배출되며, 충격완충장치(500)가 천공방향(D)으로 추가로 더 이동된다면 제 2 바이패스유로(532)의 유입구(534)에 설치되어 제 3 오리피스(570)보다 큰 직경을 갖는 제 4 오리피스(580)를 통해서도 고압챔버(430)의 작동유가 제 2 저압챔버(440)로 배출된다.

즉, 고압챔버(430)의 작동유는 일차적으로 제 3 오리피스(570)를 통해 제 2 저압챔버(440)로 배출됨으로써 고압챔버(430)의 압력을 강하시키고, 충격완충장치(500)가 천공방향(D)으로 추가로 더 이동된다면 제 4 오리피스(580)를 통해 고압챔버(430)의 작동유가 추가적으로 제 2 저압챔버(440)로 배출됨으로써, 압력이 더 강하되도록 형성되어 있다.

이로인해 충격완충장치(500)의 카라부(520) 상면(522)에 작용하는 천공방향(D)으로의 가압력이 감소되므로, 카라부(520) 하면(524)과 타격장치(300)의 바디부(400) 내측면(410)과의 충돌이 발생된다면 접촉면에 가해지는 충격를 추가로 감소시키게 된다.

또한, 충격완충장치(500)가 일정거리 이상 천공방향(D)으로 더 전진하게 되면 충격완충장치(500) 카라부(520)의 하면(524)에 저압을 형성하는 제 1 압력챔버(420)와 제 1 바이패스유로(544)를 통해 연통되는 제 1 저압챔버(460)의 연결도 점차적으로 차단되는데, 큰 직경을 가지는 제 2 오리피스(560)가 먼저 차단되어 제 1 압력챔버(420)는 협소한 직경을 가지는 제 1 오리피스(550)를 통해서만 제 1 저압챔버(460)와 연통된다.

상기 제 1 오리피스(550)의 직경은 제 1 바이패스유로(544)의 직경보다 작기 때문에 제 1 압력챔버(420)로부터 제 1 저압챔버(460)로 배출되는 작동유의 양이 적어져 제 1 압력챔버(420)의 압력 강하량은 낮아지게 된다.

또한, 충격완충장치(500)가 이보다 더 천공방향(D)으로 이동할 경우, 제 1 오리피스(550)를 통한 제 1 압력챔버(420)와 제 1 저압챔버(460)의 연결이 차단되어 제 1 압력챔버(420)는 밀폐된다.

만일, 제 1 압력챔버(420)가 밀폐된 후 충격완충장치(500)가 천공방향(D)으로 추가로 더 이동하게 된다면 제 1 압력챔버(420)의 압력이 급격하게 상승되는데, 이러한 제 1 압력챔버(420)의 급격한 압력상승으로 인하여 충격완충장치(500)의 천공방향(D)으로 이동속도가 급격히 감소된다.

충격완충장치(500)의 천공방향(D)으로의 이동속도 감소로 인하여 충격완충장치(500)의 카라부(520) 하면(524)과 타격장치(300) 바디부(400)와의 충돌을 방지할 수 있으며, 만약, 충돌이 발생되더라도 충돌시 발생된 충격력은 작은 힘으로 축소되어 충격완충장치(500)와 바디부(400)에 손상이 발생되지 않게 된다.

즉, 카라부(520) 상면(522)에 가압력을 작용시키는 고압챔버(430)가 제 3 오리피스(570)와 제 4 오리피스(580) 및 제 2 바이패스유로(532)를 통하여 제 2 저압챔버(440)와 연통되는 경우 카라부(520)의 상면(522)에 가해지는 천공방향(D)으로의 가압력은 감소되고, 카라부(520)의 하면(524)에 작용하는 제 1 압력챔버(420)의 압력은 밀폐로 인해 높은 압력이 형성되어 충격완충장치(500)의 천공방향(D)으로의 이동속도가 감소되므로, 효과적으로 충격완충장치(500)와 타격장치(300) 바디부(400)와의 충돌을 방지할 수 있거나, 또는 충돌시 충격력을 감소시킬 수 있어 바디부(400)와 충격완충장치(500)의 손상을 방지할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 충격완충장치가 타격장치에 장착된 모습를 도시하는 확대 단면도로서, 타격장치(300)의 바디부(400) 내측면(410)과 충격완충장치(500) 사이의 이격된 공간에 충격완충장치(500)의 상하 이동시 충격완충장치(500)와 타격장치(300)의 바디부(400) 내측면(410)과의 직접적인 충돌을 방지할 수 있도록 부쉬가 설치될 수 있는데, 상기 부쉬는 충격완충장치(500)가 설치되는 타격장치(300)의 바디부(400) 내측면(410)에 탈부착이 가능하도록 상부부쉬(480)와 하부부쉬(490)로 나누어져 장착되어 있다.

상기 타격장치(300)의 바디부(400) 내측면(410)에 상부부쉬(480)와 하부부쉬(490)를 순차적으로 체결시키고, 상기 상부부쉬(480)와 하부부쉬(490)의 내측 중앙부에 형성된 공간에서 충격완충장치(500)가 작동 되도록 형성시킴으로써 외부 이물질 유입으로 인해 충격완충장치(500)와 상,하부부쉬(480)(490)의 습동면 상에 손상이 발생될 경우, 상기 상부부쉬(43)와 하부부쉬(44) 중에서 손상된 부품만을 교체함으로써 타격장치(300)의 수명을 증대시키고, 타격장치(300)의 유지비를 절감시킬 수 있도록 형성되어 있다.

상기 도 14를 참조하여 충격완충장치의 부쉬 설치구조에 대해 상세하게 설명하면, 상기 상부부쉬(480)와 하부부쉬(490)가 접하는 접합부에는 제 1 유압펌프(100)로부터 토출된 고압의 작동유가 공급되는 제 1 고압유로(144)와 연통되는 고압챔버(430)가 형성되어 있고, 상기 상부부쉬(480) 측으로는 제 2 저압유로(148)과 연통되어 저압이 작용되는 제 2 저압챔버(25)가 형성되어 있으며, 상기 하부부쉬(490) 측으로는 제 1 저압유로(146)와 연통되어 저압이 작용하는 제 1 저압챔버(460)가 형성되어 있다.

도 15는 본 발명의 제 4 실시예에 의한 충격완충장치가 타격장치에 장착된 모습를 도시하는 확대 단면도로서, 충격완충장치(500)의 카라부(520) 일측에는 제 3 바이패스유로(590)가 형성되는데, 상기 제 3 바이패스유로(590)는 충격완충장치(500)의 상경부(530)와 하경부(540) 일측에 각각 제 1, 2 바이패스유로(544)(532)로 나누어 형성되어 있던 바이패스 유로를 하나의 바이패스 유로로 통합하여 형성한 것이다.

상기 제 3 바이패스유로(590)는 작동유가 유입되는 유입구(592)와 작동유가 배출되는 두 개의 제 1, 2 배출구(594)(596)로 형성되는데, 상기 유입구(592)는 충격완충장치(500)의 위치에 따라 제 1 유압펌프(100)에서 토출되는 고압의 작동유가 제 2 고압유로(144)를 통해 유입되는 고압챔버(430)에 연결 또는 차단되도록 형성되고, 상기 제 1 배출구(594)는 제 1 저압유로(146)에 연결되어 저압이 작용하는 제 1 저압챔버(460)에 연결 또는 차단되도록 형성되며, 상기 제 2 배출구(596)는 상기 유입구(592)와 제 1 배출구(594) 사이에 형성되어 충격완충장치(500)의 카라부(520) 하면(524)과 바디부(400) 내측면(410)에 의해 형성된 제 1 압력챔버(420)에 연결 또는 차단되도록 형성된다.

상술한 바와 같이 충격완충장치를 구비한 유압식 회전 타격장치의 구조와 작동에 대해서 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 충격완충장치의 유압적인 회로가 동일하다면 이것은 본 발명과 동일한 것으로 간주되며, 또한 당업자라면 누구든지 본 발명으로부터 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 제 1 유압펌프 110 : 제 1 제어밸브
120 : 제 2 제어밸브 132 : 제 1 고압유로
130, 134, 136, 138, 140, 142, 152, 220, 240 : 유로
144 : 제 1 고압유로 146 : 제 1 저압유로
148 : 제 2 저압유로 150 : 제 3 저압유로
200 : 제 2 유압펌프 210 : 제 3 제어밸브
230 : 유압모터 232 : 피니언 기어
300 : 타격장치 310 : 타격 피스톤
320 : 생크 330 : 드라이브 기어
400 : 바디부 410 : 내측면
420 : 제 1 압력챔버 430 : 고압챔버
440 : 제 2 저압챔버 460 : 제 1 저압챔버
470 : 제 2 압력챔버 480 : 상부부쉬
490 : 하부부쉬 500 : 충격완충장치
510 : 관통홀 512 : 상단면
520 : 카라부 522 : 상면
524 : 하면 530 : 상경부
532 : 제 2 바이패스유로 534 : 유입구
536 : 배출구 540 : 하경부
542 : 하단면 544 : 제 1 바이패스유로
546 : 유입구 548 : 배출구
550 : 제 1 오리피스 560 : 제 2 오리피스
570 : 제 3 오리피스 580 : 제 4 오리피스
590 : 제 3 바이패스유로 592 : 유입구
594 : 제 1 배출구 596 : 제 2 배출구
600 : 로드 700 : 드릴비트
800 : 피파쇄물

Claims (8)

1. 다수의 유로 및 제어밸브로 이루어지는 유압회로를 이용하여 제 1 유압펌프에서 토출된 고압의 작동유를 공급시킴에 따라 타격 피스톤의 왕복이송이 가능하도록 형성된 유압식 회전 타격장치에 있어서,
   타격장치의 내측 바디부에 왕복 이송되는 타격 피스톤에 대하여 천공방향으로 일정거리만큼 위치한 공간에 타격 피스톤이 왕복운동하는 축과 동일축선 방향으로 습동 가능하도록 충격완충장치가 설치되며,
   상기 타격장치의 내측 바디부 상에는, 제 1 유압펌프로부터 토출된 고압의 작동유가 공급되는 고압유로와 연통되는 고압챔버와, 상기 고압챔버를 기준으로 상측에는 제 2 저압유로와 연통되어 저압이 형성되는 제 2 저압챔버 및, 상기 고압챔버를 기준으로 하측에는 제 1 저압유로와 연통되어 저압이 형성되는 제 1 저압챔버가 형성되고,
   상기 충격완충장치는, 중앙에 타격 피스톤이 관통되는 관통홀이 형성된 중공(中空)의 원통 모양으로 형성되어 외경부의 중간부에는 돌출된 형태로 환형의 카라부가 형성되고, 상기 카라부를 중심으로 상부측에는 타격장치의 바디부 내측면과 마주하는 상단면을 갖는 상경부가 형성되며, 상기 카라부를 중심으로 하부측에는 생크 타격면과 마주하는 하단면을 갖는 하경부로 이루어지며, 상기 상경부와 하경부 일측에는 작동유가 유입 및 배출될 수 있도록 유입구와 배출구가 구비된 바이패스 유로가 형성되며,
   상기 바이패스 유로는, 작동유가 유입되는 유입구가 타격장치의 내측 바디부에 형성되는 상기 고압챔버와 연결 밑 단속이 되도록 연통되고, 작동유가 배출되는 배출구는 타격장치의 내측 바디부에 형성되는 상기 제 1, 2 저압챔버와 연결 밑 단속이 되도록 연통되는 것을 특징으로 하는 유압 회전 식 타격장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 바이패스 유로는,
   상기 상경부의 일측에 형성되는 제 2 바이패스유로와,
   상기 하경부의 일측에 형성되는 제 1 바이패스유로로 이루어져,
   상기 제 2 바이패스유로는 유입구가 제 1 유압펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 고압챔버에 연결 및 차단이 가능하도록 연통되고, 배출구는 제 2 저압유로와 연통되어 저압이 작용되는 제 2 저압챔버에 연결 및 차단이 가능하도록 연통되며,
   상기 제 1 바이패스유로는 유입구가 카라부의 하면에 형성되어 카라부의 위치에 따라 압축과 팽창이 이루어지는 제 1 압력챔버에 연결 및 차단이 가능하도록 연통되고, 배출구는 제 1 저압유로와 연결되어 저압이 형성되는 제 1 저압챔버에 연결 및 차단이 가능하도록 연통되는 것을 특징으로 하는 유압 회전식 타격장치.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1, 2 바이패스 유로는,
   작동유가 유입되는 유입구에 서로 다른 직경을 갖는 오리피스가 다수개 마련되는 것을 특징으로 하는 유압식 회전 타격장치.
   
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1, 2 바이패스 유로는,
   작동유가 배출되는 배출구에 서로 다른 직경을 갖는 오리피스가 다수개 마련되는 것을 특징으로 하는 유압식 회전 타격장치.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 바이패스 유로는,
   작동유가 유입되는 유입구가 제 1 유압펌프로부터 토출된 작동유가 공급되어 고압이 형성되는 고압챔버에 연결 및 차단이 가능하도록 연통되고,
   작동유가 배출되는 배출구는 한 개 이상 형성되어,
   제 1 배출구는 카라부의 하면에 형성되어 카라부의 위치에 따라 압축과 팽창이 이루어지는 제 1 압력챔버에 연결 및 차단이 가능하도록 연통되고,
   제 2 배출구는 제 1 저압유로와 연결되어 저압이 작용되는 제 1 저압챔버에 연결 및 차단이 가능하도록 연통되는 것을 특징으로 하는 유압 회전식 타격장치.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 바이패스 유로는,
   작동유가 유입되는 유입구에 서로 다른 직경를 가지는 복수개의 오리피스가 형성되는 것을 특징으로 하는 유압 회전식 타격장치.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 타격장치의 내측 바디부 상에는,
   타격장치 바디부 내측에 조립 및 분해가 가능한 부쉬가 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 유압식 회전 타격장치.
   
8. 제 7 항에 있어서, 상기 부쉬는,
   상부부쉬와 하부부쉬로 분리된 형태로 이루어져,
   상기 상부부쉬와 하부부쉬가 접하는 접합부에는 제 1 유압펌프로부터 토출된 고압의 작동유가 공급되는 고압유로와 연통되는 고압챔버가 형성되고,
   상기 상부부쉬 측으로는 제 2 저압유로와 연통되어 저압이 작용되는 제 2 저압챔버가 형성되며,
   상기 하부부쉬 측으로는 제 1 저압유로와 연통되어 저압이 작용되는 제 1 저압챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 유압 회전식 타격장치.
   

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