KR20180028138A - 고하중 공압 항타기 - Google Patents

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KR20180028138A KR1020160115406A KR20160115406A KR20180028138A KR 20180028138 A KR20180028138 A KR 20180028138A KR 1020160115406 A KR1020160115406 A KR 1020160115406A KR 20160115406 A KR20160115406 A KR 20160115406A KR 20180028138 A KR20180028138 A KR 20180028138A
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Abstract

본 발명은 기계식 공압 항타기에 관련되며, 이때 기계식 공압 항타기는 피스톤의 짧은 스트로크와 크랭크축의 축소된 편심량으로 경량 소형구조에서 고출력의 공압 타격력이 발생되도록 하기 위해 주, 확장 체적실(20)(20'), 주, 확장 피스톤(30)(30'), 로드관(32), 중량피스톤(40)을 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

Description

고하중 공압 항타기 {High load Air Pile driver}
본 발명은 고하중 고압 항타기에 관련되며, 보다 상세하게는 피스톤 전,후방체적실에서 동시에 발생되는 압축력과 흡입력에 의해 중량추 이동력이 발생되므로 짧은 스트로크와 협소한 편심량을 가진 소형 경량구조에서 고하중의 타격력이 발생되는 고하중 공압 항타기에 관한 것이다.
통상 항타기는 반복적인 해머 타격력에 의해 말뚝, 파일 등을 지중에 박거나 피파쇄물을 파쇄하는 장치로서, 주로 크랭크 축의 편심회전력에 의해 해머가 왕복 직선운동되고, 해머를 이용하여 파일을 때려 박거나, 해머 전방에 쐐기봉을 설치하여 피파쇄물을 파쇄하도록 구비되지만, 해머가 직접 타격물에 충돌되어 타격력이 발생되므로 피로하중으로 인해 장비수명이 크게 단축되는 실정이다.
이에 종래에 개시된 등록특허 제10-1402818호에서 모터에 의해 크랭크 축이 회전하면 편심축이 편심운동을 하게 되고, 편심축의 편심운동이 커넥팅 로드에 전달되어 피스톤의 직선왕복운동으로 변환되어 실린더에 충격을 가하고, 그 충격력에 의해 실린더가 비트 장착 블록을 타격하여 비트에 전달되는 기술이 선등록된바 있다.
그러나, 상기 종래기술은 피스톤에 의해 압축된 공압에 타격력이 발생되는 구조적 특성상, 타격력을 증가시키기 위해서는 피스톤 스트로크를 확장하거나 체적실 직경을 크게 형성하여 압축공기량이 증가되어야 하므로 장치의 대형화가 불가피하고, 이로 인해 고추재배 말뚝, 관로청소 등의 경량 작업용으로 소형화할 경우 고하중의 타격력을 얻지 못하는 폐단이 따랐다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 피스톤 전,후방체적실에서 동시에 발생되는 압축력과 흡입력에 의해 중량추 이동력이 발생되므로 짧은 스트로크와 협소한 편심량을 가진 소형 경량구조에서 고하중의 타격력이 발생되는 고하중 공압 항타기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 실린더(100) 내에서 직선 왕복이송되는 공압피스톤(10)과, 공압피스톤(10) 작동에 의해 실린더(100) 내에서 직선 왕복이송되면서 타격로드(30)를 타격하도록 구비되는 중량피스톤(20)이 구비되고, 상기 실린더(100) 내부공간은 공압피스톤(10)을 경계로 전, 후방에 형성되는 제1, 2 체적실(110)(120)로 구분되며, 상기 제 2체적실(120)은 중량피스톤(20)을 경계로 구분되어 중량피스톤(20)과 타격로드(30) 사이 구간에 제3 체적실(130)이 형성되며, 상기 제1, 3 체적실(110)(130)은 공기유로(140)에 의해 서로 연통되어 내부압력이 공유되도록 구비되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 공압피스톤(10)이 하사점으로 이동시, 제1체적실(110)에서 작용하는 흡입력에 의해 제3체적실(130)에 진공압이 발생됨과 동시에 제2체적실(120)에 압축력이 작용하여 중량피스톤(20) 하사점 이동에 필요한 인력과 척력이 동시 발생되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공압피스톤(10)이 상사점으로 이동시, 제1체적실(110)에 작용하는 압축력에 의해 제3체적실(130)에 팽창압이 발생됨과 동시에 제2체적실(120)에 진공압이 작용하여 중량피스톤(20) 상사점 이동에 필요한 인력과 척력이 동시 발생되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 체적실(110)은 실린더(100) 단부를 마감하면서 피스톤로드(12)가 수용되도록 가이드홀(152)이 형성되는 상부 마감링(150)에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 체적실(130)은 실린더(100) 단부를 마감하면서 타격로드(30)가 수용되도록 가이드홀(162)이 형성되는 하부 마감링(160)에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 체적실(120)은 공압피스톤(10)과 중량피스톤(20) 사이 구간에 실린더(100) 외부로 연통되는 흡배기홀(122)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기유로(140)는 제1 체적실(110)과 제3 체적실(130)에 각각 대응하는 실린더(100)상에 복수개의 공기홀(142)(144)이 형성되고, 공기홀(142)(144)은 실린더(100) 외주면에 설치되는 슬리브(146) 내주면 사이공간(148)을 통하여 연통되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 중량피스톤이 이동하는 방향과 대응하는 측 체적실 내부에 진공압이 발생되므로 중량피스톤 상사점 또는 하사점 방향으로 이동에 따른 공압저항이 감속되면서 중량피스톤 전, 후방향에서 인력과 척력이 동시에 복합적으로 발생되어 소형 경량 구조에서 고하중의 타격력이 발생되면서 크랭크축의 편심량 축소로 진동감소 및 고속운전이 가능하여 시간당 타격횟수가 증가되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고하중 공압 항타기를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고하중 공압 항타기를 작동상태를 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 고하중 공압 항타기에 관련되며, 이때 고하중 공압 항타기는 피스톤 전,후방체적실에서 동시에 발생되는 압축력과 흡입력에 의해 중량추 이동력이 발생되므로 짧은 스트로크와 협소한 편심량을 가진 소형 경량구조에서 고하중의 타격력이 발생되도록 하기 위해 공압피스톤(10), 중량피스톤(20), 타격로드(30), 제1, 2, 3 체적실(110)(120)(130)을 포함하여 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 고하중 공압 항타기는 실린더(100) 내에서 직선 왕복이송되는 공압피스톤(10)과, 공압피스톤(10) 작동에 의해 실린더(100) 내에서 직선 왕복이송되면서 타격로드(30)를 타격하도록 구비되는 중량피스톤(20)이 구비된다. 공압피스톤(10)은 커넥팅로드(10a)에 의해 크랭크축(10b)과 연결되어 실린더(100) 내에서 직선 왕복운동되도록 구비되고, 이때 크랭크축(10b)은 모터 또는 예초기 엔진을 포함하는 동력원에 의해 구동력이 제공된다.
그리고, 상기 실린더(100) 내에는 공압피스톤(10) 직선 왕복운동에 따른 압축력과 흡입력에 의해 직선 왕복운동되는 중량피스톤(20)이 설치되고, 중량피스톤(20)은 피스톤링을 포함하는 기밀부재에 의해 실린더(100) 내주면 사이의 기밀이 유지되도록 설치된다. 이때 중량피스톤(20)은 공압피스톤(10)이 상사점으로 이동시 발생되는 흡입력에 의해 상사점으로 이동력이 발생되고, 이후 공압피스톤(10)이 방향전환되어 하사점으로 이동시 발생되는 압축 공압에 의해 하사점으로 이동하면서 실린더(100) 단부에 구비되는 타격로드(30)를 타격하게 된다. 즉 상기 중량피스톤(20)이 하사점으로 이동하여 타격로드(30)를 타격 후에는 반발력에 의해 방향전환되어 상사점으로 이동하고, 이때 공압피스톤(10)의 흡입력에 의해 가속되어 상사점으로 이동후 다시 하사점으로 이동하는 작동을 반복하면서 타격력이 발생된다.
한편, 상기 타격로드(30)는 단부에 해머 또는 쐐기가 교체가능하게 구비되어, 헤머작업 시에는 타격로드에 해머를 장착하여 사용하고, 암석 파쇄작업 시에는 쐐기를 장착하여 사용하게 된다.
또한, 상기 실린더(100) 내부공간은 공압피스톤(10)을 경계로 전, 후방에 형성되는 제1, 2 체적실(110)(120)로 구분된다. 실린더(100) 내에 공압피스톤(10)이 수용된 상태로 실린더(100) 단부가 마감됨에 따라 공압피스톤(10)을 경계로 후방(상사점 방향)에 제1 체적실(110)이 형성되고, 전방(하사점 방향)에 제2체적실(120)이 형성된다. 그리고 상기 제1 체적실(110)은 실린더(100) 단부를 마감하면서 피스톤로드(12)가 수용되도록 가이드홀(152)이 형성되는 상부 마감링(150)에 의해 밀폐구획이 형성된다.
그리고, 상기 제 2체적실(120)은 중량피스톤(20)을 경계로 구분되어 중량피스톤(20)과 타격로드(30) 사이 구간에 제3 체적실(130)이 형성된다. 중량피스톤(20)을 경계로 상사점 방향에 제2체적실(120)이 형성되고, 하사점 방향으로 제3 체적실(130)이 형성된다. 그리고 제3 체적실(130)은 실린더(100) 단부를 마감하면서 타격로드(30)가 수용되도록 가이드홀(162)이 형성되는 하부 마감링(160)에 의해 밀폐된다.
또, 상기 제1, 3 체적실(110)(130)은 공기유로(140)에 의해 서로 연통되어 내부압력이 공유되도록 구비된다. 이때 공기유로(140)는 별도의 관재를 통하여 제1, 3 체적실(110)(130)을 연결하거나, 제1, 3 체적실(110)(130)이 연통되도록 실린더에 길이방향으로 장홀을 형성하거나, 도 1과 같이 공기유로(140)는 제1 체적실(110)과 제3 체적실(130)에 각각 대응하는 실린더(100)상에 복수개의 공기홀(142)(144)이 형성되고, 공기홀(142)(144)은 실린더(100) 외주면에 설치되는 슬리브(146) 내주면 사이공간(148)을 통하여 연통되도록 구비된다.
이처럼, 상기 도 1과 같이 슬리브(146) 내주면 사이공간(148)을 이용하여 공기유로(140)를 형성시, 공기유로(140) 내부 체적으로 인해 제1, 3 체적실(110)(130)에 작용하는 압축력 또는 흡입력 손실(흡수)이 방지되는 현상을 방지하기 위해 사이공간(148) 폭을 공기홀(142)(144) 직경보다 작게 형성하거나, 공기홀(142)(144)과 대응하는 슬리브(146) 내주면 복수개소에 공기홀(142)(144) 직경과 같거나 작은 음각골을 국부적으로 형성하는 구성도 가능하다.
이에 도 2 (a)처럼 상기 공압피스톤(10)이 하사점으로 이동시, 제1체적실(110)에서 작용하는 흡입력에 의해 제3체적실(130)에 진공압이 발생됨과 동시에 제2체적실(120)에 압축력이 작용하여 중량피스톤(20) 하사점 이동에 필요한 인력과 척력이 동시 발생되고, 도 2 (b)와 같이, 상기 공압피스톤(10)이 상사점으로 이동시, 제1체적실(110)에 작용하는 압축력에 의해 제3체적실(130)에 팽창압이 발생됨과 동시에 제2체적실(120)에 진공압이 작용하여 중량피스톤(20) 상사점 이동에 필요한 인력과 척력이 동시 발생된다.
이처럼, 상기 중량피스톤(20)이 이동하는 방향과 대응하는 측 체적실(제2 체적실 또는 제3체적실) 내부에 진공압이 발생되므로 중량피스톤(20) 상사점 또는 하사점 방향으로 이동에 따른 공압저항이 감속되고, 이로 인해 중량피스톤(20) 전, 후방향에서 인력과 척력이 동시에 복합적으로 발생되어 소형 경량 구조에서 고하중의 타격력이 발생되면서 크랭크축의 편심량 축소로 진동감소 및 고속운전이 가능하여 시간당 타격횟수가 증가되는 이점이 있다.
또한, 상기 제2 체적실(120)은 공압피스톤(10)과 중량피스톤(20) 사이 구간에 실린더(100) 외부로 연통되는 흡배기홀(122)이 형성된다. 흡배기홀(122)은 제2체적실(120) 내부로 외부공기를 공급하는 충전홀기능 또는 중량피스톤(20)이 하사점으로 이동시 제2체적실(120) 내부 진공압에 의해 이동력이 상쇄되는 현상을 방지하는 흡기홀기능을 수행하게 된다.
이때, 상기 흡배기홀(122)이 충전홀기능으로 이용되는 상태를 살펴보면, 공압피스톤(10)이 하사점에서 상사점으로 방향전환되어 실린더(10) 내에 흡입 공압이 작용하는 시점에서 실린더(100) 내부로 외부공기를 공급하는바, 여기서 흡배기홀(122)은 공압피스톤(10)의 상사점과 하사점 사이 구간 내의 실린더(100)에 관통형성되어, 외부공기가 실린더(100) 내부로 공급되도록 구비된다. 이에 중량피스톤(20)을 상사점으로 이동시키기 위해 공압피스톤(10)이 상사점으로 이동하여 제2체적실(120) 내부에 압축 공압이 작용하는 시점에서 제2체적실(120) 내부로 외부공기를 유입시켜 이후 공압피스톤(10)이 하사점으로 이동시 제2체적실(120) 내부 공기 압축량이 증가되도록 하여 반복 사용에 따른 압축력 저하현상이 방지된다.
여기서 상기 충전홀로 사용되는 흡배기홀(122)은 공압피스톤(10)이 하사점에 위치시에는 폐쇄되고, 하사점에서 방향전환되어 상사점으로 이동하는 시점에 외부공기가 유입되도록 공압피스톤(10)의 하사점 기밀링 위치보다 상사점 방향으로 1~10mm 상측에 위치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡배기홀(122)을 흡기홀기능으로 사용시, 중량피스톤(20)이 상사점에서 방향전환되어 하사점으로 이동되는 구간 어느 일측에는 제2 체적실(120) 내부로 외부공기가 공급되도록 흡배기홀(122)이 구비된다. 즉, 상기 공압피스톤(10)은 상사점에서 방향전환되어 하사점으로 이동되고, 이때 제1체적실(120) 내 압축공기에 의해 중량피스톤(20)이 하사점으로 이동하며, 이어서 공압피스톤(10)이 하사점에서 방향전환되어 상사점으로 이동되는 시점에서의 중량피스톤(20) 위치를 고려하여, 공압피스톤(10)과 중량피스톤(20)사이의 제2체적실(120) 공간으로 외부공기가 주입되도록 복수의 흡배기홀(122)이 형성된다.
이에 상기 공압피스톤(10)이 하사점에 도달하여 더이상 압축력이 증가되지 않는 시점에서 중량피스톤(20)이 흡배기홀(122)를 통과하면서 외부공기가 유입되므로 중량피스톤(20)이 하사점에서 방향전환된 후에 공압피스톤(10)의 흡입력에 간섭받지 않고 고출력의 타격력이 발생되고, 특히 흡배기홀(122)를 통하여 외부공기가 유입되면 중량피스톤(20)이 하사점으로 이동하려는 관성력이 극대화되면서 타격력이 더욱 증가된다.
10: 공압피스톤 20: 중량피스톤
30: 타격로드 100: 실린더
110: 제1체적실 120: 제2체적실
130: 제3체적실 140: 공기유로

Claims (7)

  1. 실린더(100) 내에서 직선 왕복이송되는 공압피스톤(10)과, 공압피스톤(10) 작동에 의해 실린더(100) 내에서 직선 왕복이송되면서 타격로드(30)를 타격하도록 구비되는 중량피스톤(20)이 구비되고,
    상기 실린더(100) 내부공간은 공압피스톤(10)을 경계로 전, 후방에 형성되는 제1, 2 체적실(110)(120)로 구분되며,
    상기 제 2체적실(120)은 중량피스톤(20)을 경계로 구분되어 중량피스톤(20)과 타격로드(30) 사이 구간에 제3 체적실(130)이 형성되며,
    상기 제1, 3 체적실(110)(130)은 공기유로(140)에 의해 서로 연통되어 내부압력이 공유되도록 구비되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고하중 공압 항타기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공압피스톤(10)이 하사점으로 이동시, 제1체적실(110)에서 작용하는 흡입력에 의해 제3체적실(130)에 진공압이 발생됨과 동시에 제2체적실(120)에 압축력이 작용하여 중량피스톤(20) 하사점 이동에 필요한 인력과 척력이 동시 발생되는 것을 특징으로 하는 고하중 공압 항타기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공압피스톤(10)이 상사점으로 이동시, 제1체적실(110)에 작용하는 압축력에 의해 제3체적실(130)에 팽창압이 발생됨과 동시에 제2체적실(120)에 진공압이 작용하여 중량피스톤(20) 상사점 이동에 필요한 인력과 척력이 동시 발생되는 것을 특징으로 하는 고하중 공압 항타기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 체적실(110)은 실린더(100) 단부를 마감하면서 피스톤로드(12)가 수용되도록 가이드홀(152)이 형성되는 상부 마감링(150)에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 하는 고하중 공압 항타기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 체적실(130)은 실린더(100) 단부를 마감하면서 타격로드(30)가 수용되도록 가이드홀(162)이 형성되는 하부 마감링(160)에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 하는 고하중 공압 항타기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 체적실(120)은 공압피스톤(10)과 중량피스톤(20) 사이 구간에 실린더(100) 외부로 연통되는 흡배기홀(122)이 형성되는 것을 특징으로 하는 고하중 공압 항타기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 공기유로(140)는 제1 체적실(110)과 제3 체적실(130)에 각각 대응하는 실린더(100)상에 복수개의 공기홀(142)(144)이 형성되고, 공기홀(142)(144)은 실린더(100) 외주면에 설치되는 슬리브(146) 내주면 사이공간(148)을 통하여 연통되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고하중 공압 항타기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102027231B1 (ko) * 2018-06-27 2019-10-02 대모 엔지니어링 주식회사 유압브레이커의 가스실 체적가변장치

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KR102027231B1 (ko) * 2018-06-27 2019-10-02 대모 엔지니어링 주식회사 유압브레이커의 가스실 체적가변장치

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