KR20190038012A

KR20190038012A - 증속증압 유압절단기

Info

Publication number: KR20190038012A
Application number: KR1020170127944A
Authority: KR
Inventors: 이정덕; 김연휘
Original assignee: 강토중공업(주)
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2019-04-08
Also published as: KR101986304B1

Abstract

본 발명은 증속증압 유압절단기에 관한 것으로, 굴삭기의 붐에 장착되어 몸체를 이루는 기부프레임(3); 대상물을 절단하는 적어도 하나 이상의 회동암(5); 일단이 상기 기부프레임(3)에, 타단이 상기 회동암(5)에 각각 피벗 회전 가능하게 장착되어 상기 회동암(5)을 피벗 회전시키는 작동실린더(7); 및 상기 작동실린더(7)의 전진포트(26)에 인입측이, 후진포트(28)에 인출측이 각각 연결되어, 유압원(10)으로부터 유압펌프(57)에 의해 상기 작동실린더(7)로 공급되는 작동유체의 양을 늘리고 압력을 높여, 상기 작동실린더(7)의 동작이 빠르고 세게 이루어지도록 하는 증속증압뭉치(9);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 따라서 인출라인의 작동유체를 인입라인으로 합류시켜 작동실린더로 공급되는 작동유체의 공급 속도를 높이고, 계속해서 인입라인의 작동유체 라인압을 부스터에 의해 배가시켜 작동실린더에 걸리는 작동압을 증대시킴으로써, 증속과 증압에 따른 작동실린더의 응답속도를 높이면서, 출력손실을 최소화시킬 수 있게 된다.

Description

증속증압 유압절단기{Hydraulic Shear With Increase In Speed And Pressure}

본 발명은 증속증압 유압절단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절단날의 절단 동작을 일으키는 작동실린더를 증속 또는 증압시킴에 있어 증속 기능과 증압 기능을 일원화하여 작동실린더의 응답성을 높이고, 증속 및 증압장치로 인한 출력 손실을 최소화시킨 증속증압 유압절단기에 관한 것이다.

일반적으로, 유압절단기는 H형강 등의 대형 부재를 절단할 때 사용하는 기계장비로서, 화염을 이용해 부재를 녹여 자르는 방식에 비해 작업 시간이 현저히 짧고, 절단위치를 정확히 맞출 수 있는 등의 장점으로 인해 작업 현장에서 널리 사용되고 있다.

특히, 절단에 사용되는 가동암을 동작시키는 작동실린더의 성능을 개선함으로써 절단 작업의 효율성을 향상시키기 위하여 다양한 시도가 이루어져 왔으며, 그 한 예로 등록특허 제10-0283001호에 개시된 파쇄기용 증속밸브를 들 수 있다.

이 증속밸브는 메인 콘트롤 밸브에서의 누유 등으로 인한 비정상적인 동작을 방지하면서, 메인 콘트롤 밸브 내의 압력손실을 감소시키고자 한 것으로, 메인 콘트롤밸브가 중립상태일 경우 증속밸브의 유로를 폐쇄함으로써, 메인 콘트롤 밸브에서 압력이 형성되거나 누유가 발생하여도 증속밸브에 의해 실린더로의 압유 공급이 차단되도록 하여, 작동실린더와 구동로드의 작동성능을 향상시키게 된다.

그러나, 이러한 증속밸브는 메인 콘트롤 밸브에 이상이 생겼을 때 그에 따른 후속조치로서 활용될 뿐, 메인 콘트롤 밸브 등이 정상 작동 중일 때는 어떤 역할도 하지 못하는 문제점이 있었다.

즉, 증속밸브는 메인 콘트롤 밸브 등이 정상 작동 중일 때는 하등의 출력 향상이나 작업 효율성 제고 등 작동 실린더를 비롯한 전체 장치의 성능 향상에 기여하지 못하는 문제점도 있었다.더욱이, 증속밸브가 정상 작동 중인 작동 실린더 등의 출력 향상이나 작업 효율성 제고에 일조한다고 하더라도, 부스터와 같은 증압밸브를 추가로 설치하는 경우, 증속밸브와 증압밸브가 별체로 설치되므로, 증속과 증압을 연속해서 수행하게 되면, 작동 실린더의 작동 응답성이 떨어지고, 불필요한 저항 증대로 인해 출력손실이 증가하는 문제점이 있었다.

KR 10-0283001

본 발명은 위와 같은 종래의 증속 또는 증압 장치를 구비한 유압절단기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 절단날의 절단동작을 일으키는 작동실린더의 증속 또는 증압 장치를 일원화함으로써, 작동실린더의 응답성을 높이고, 출력 손실을 최소화시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 굴삭기의 붐에 장착되어 몸체를 이루는 기부프레임; 상기 기부프레임 일측에 피벗 회전 가능하게 장착되어, 대상물을 절단하는 적어도 하나 이상의 회동암; 일단이 상기 기부프레임에, 타단이 상기 회동암에 각각 피벗 회전 가능하게 장착되어 상기 회동암을 피벗 회전시키는 작동실린더; 및 상기 작동실린더의 전진포트에 인입측이, 후진포트에 인출측이 각각 연결되어, 유압원으로부터 유압펌프에 의해 상기 작동실린더로 공급되는 작동유체의 양을 늘리고 압력을 높여, 상기 작동실린더의 동작이 빠르고 세게 이루어지도록 하는 증속증압뭉치;를 포함하여 이루어지는 증속증압 유압절단기를 제공한다.

또한, 상기 증속증압뭉치는, 외부 몸체를 이루는 본체케이스; 상기 유압펌프로부터 상기 전진포트로 작동유체가 공급되는 인입라인과 상기 후진포트로부터 상기 유압원으로 작동유체가 배출되는 인출라인을 연결하도록 상기 본체케이스 내의 우회라인 상에 설치됨으로써, 상기 인출라인을 통해 배출되는 작동유체를 상기 인입라인으로 합류시키도록 개방되어, 상기 작동실린더의 동작을 증속시키는 제1 방향제어밸브; 상기 인출라인 상에 설치됨으로써, 상기 후진포트로부터 배출되는 작동유체를 상기 인출라인을 통해 상기 유압원으로 배출하도록 개방되어, 상기 작동실린더의 증속을 해제하는 제2 방향제어밸브; 상기 인입라인과 연결되어, 상기 인입라인의 유압이 설정압에 도달한 때 동작하여 상기 제1 방향제어밸브를 닫는 동시에 상기 제2 방향제어밸브를 여는 방향전환밸브; 및 상기 제1 방향제어밸브와 상기 전진포트 사이에서 상기 인입라인에 연결되어, 상기 인입라인의 유압을 상승시켜 상기 전진포트를 통해 상기 작동실린더로 공급되는 작동유체의 유압을 증압하는 부스터;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증속증압뭉치는 본체케이스가 상기 작동실린더의 푸시로드 헤드에 장착되고, 상기 인입라인과 상기 인출라인은 상기 푸시로드 내부에 형성되되, 상기 전진포트는 상기 작동실린더의 플런저를 지나친 후에 전진공동으로 열려 있고, 상기 후진포트는 상기 플런저를 지나치기 전에 후진공동으로 열려 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 증속증압 유압절단기에 따르면, 인출라인을 통해 유압원으로 배출되는 작동유체를 인입라인으로 합류시켜 작동실린더로 공급되는 작동유체의 공급 속도를 높일 수 있으며, 연이어 인입라인의 작동유체 라인압을 부스터에 의해 배가시켜 작동실린더에 걸리는 작동압을 증대시킬 수 있으므로, 증속과 증압에 따른 작동실린더의 응답속도를 높일 수 있게 된다.

또한, 작동유체의 양을 늘리고, 압력을 높이는 기능이 하나의 장치 내에 일체로 구현되어 있으므로, 작동실린더의 증속과 증압을 연속해서 수행하더라도 그에 따른 압력손실 즉, 작동실린더의 출력손실을 최소화시킬 수 있게 된다.

아울러, 위와 같이 증속기능과 증압기능이 하나로 일원화되므로, 증속증압기의 유지보수 성능을 향상시키고, 증속 및 증압 장치의 소형, 경량화를 도모할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증속증압 유압절단기를 무부하 상태로 도시한 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 작동실린더를 발췌하여 도시한 정면도.
도 3은 도 2에 도시된 증속증압뭉치의 평면도.
도 4는 도 1의 증속증압 유압절단기를 부하 상태로 도시한 정면도.
도 5는 도 2의 증속증압뭉치를 증속증압 상태로 도시한 유압회로도.
도 6은 도 2의 증속증압뭉치를 증속해제 증압 상태로 도시한 유압회로도.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 증속증압 유압절단기를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 유압절단기는 도 1에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 기부프레임(3), 회동암(5), 작동실린더(7), 및 증속증압뭉치(9)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 기부프레임(3)은 유압절단기의 몸체를 이루는 부분으로, 도 1에 도시된 것처럼, 굴삭기의 붐에 장착되는 상부 몸체와 하부 몸체로 구분된다. 특히, 회동암(5)이 단수로 구비되는 경우, 기부프레임(3)은 하단의 회동암(5)과 호응하는 위치에 고정암(6)이 배치되며, 이 고정암(6)은 회동암(5)에 의한 절단이 가능하도록 회동암(5)의 절단날(11)과 호응하는 위치에 절단날(12)이 배치된다. 다만, 회동암(5)이 복수로 구비되는 경우 고정암(6)은 생략될 수 있다.

상기 회동암(5)은 위에서 언급한 바와 같이 절단 대상물을 절단하는 수단으로서, 도 1에 도시된 것처럼, 단수로 구비되는 경우 기부프레임(3) 하단에 고정암(6)과 호응하도록 장착되거나, 도시하지 않았지만, 복수로 구비되는 경우 기부프레임(3)에 대하여 축대칭을 이루면서 장착될 수 있다. 어느 경우든 회동암(5)은 기부프레임(3) 상에 피벗 회전 가능하게 장착되며, 대상물을 절단하는 내측 모서리를 따라 절단날(11,12)이 부착된다.

상기 작동실린더(7)는 위와 같은 회동암(5)을 피벗 회전시키는 구동수단으로서, 도 1에 도시된 것처럼, 상단이 기부프레임(3)에, 하단이 회동암(5) 상단의 작동단에 각각 피벗 회전 가능하게 핀결합된다.

이때, 작동실린더(7)는 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더 케이스(21), 이 케이스(21) 내에서 압력차에 따라 왕복동하도록 설치된 플런저(23), 그리고 플런저(23)에 연결되어 실린더 케이스(21)를 따라 신축되는 푸시로드(25)로 구성되는 바, 특히 푸시로드(25)는 그 헤드(27)에서부터 내부에 축선을 따라 증속증압뭉치(9)의 인입라인(31)과 인출라인(33)이 길게 연장되어 형성된다.

상기 증속증압뭉치(9)는 작동실린더(7)로 공급되는 작동유체의 양을 늘리고 압력을 높여 작동실린더(7)의 동작을 증속, 증압시키는 수단으로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 푸시로드(25)의 헤드(27) 일측에 장착되는 바, 유압펌프(57)로부터 작동실린더(7)의 전진포트(26)로 작동유체를 공급하는 작동유체 인입측인 인입라인(31)이 푸시로드(25)를 관통하여 작동실린더(7)의 전진포트(26)에 연결되고, 후진포트(28)로부터 유압원(10)으로 작동유체가 배출되는 작동유체 인출측인 인출라인(33)도 인입라인(31)과 나란하게 푸시로드(25)를 관통하여 작동실린더(7)의 후진포트(28)에 연결된다. 따라서, 증속증압뭉치(9)는 유압원(10)의 작동유체를 유압펌프(57)에 의해 펌핑하여 작동실린더(7)로 공급하는 과정 중에 작동유체의 양을 늘리거나 압력을 높일 수 있게 된다.

이를 위해, 증속증압뭉치(9)는 도 2 및 도 3과 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본체케이스(41), 제1 및 제2 방향제어밸브(43,44), 방향전환밸브(45), 및 부스터(47)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 본체케이스(41)는 증속증압뭉치(9)의 외부 몸체를 이루는 부분으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 직사각통의 형태로 푸시로드(25)의 헤드(27) 일측에 부착되는 것이 바람직하다. 이때, 푸시로드(25)의 내부에 인입라인(31)과 인출라인(33)이 축선을 따라 연장되어 형성되며, 본체케이스(41)의 저면에는 인입라인(31)과 인출라인(33)이 통과하는 인입포트(51)와 인출포트(53)가 관통, 형성된다. 또한, 인입라인(31)은 작동실린더(7)의 플런저(23)를 지나쳐 전진포트(26)를 통해 작동실린더(7)의 전진공동(20)으로 열려 있고, 인출라인(33)은 플런저(23)를 지나치기 전에 후진포트(28)를 통해 작동실린더(7)의 후진공동(30)으로 열려 있다.

상기 제1 방향제어밸브(43)는 작동실린더(7)의 증속 여부를 실행하는 개폐수단으로서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 인입라인(31)과 인출라인(33)을 연결하도록 본체케이스(41) 내의 우회라인(55) 상에 설치되는 바, 도 5에 도시된 바와 같이, 개방된 때 후진포트(28)로부터 인출라인(33)을 통해 배출되는 작동유체를 인입라인(31)으로 합류시킨다. 이에 따라, 플런저(23) 전진 시 후진포트(28)에서 배출된 작동유체가 인입라인(31)으로 추가되어 전진포트(26)로 공급되는 작동유체의 양을 늘리게 되고, 따라서 작동실린더(7)의 동작속도 즉, 플런저(23) 이동속도는 증속된다.

상기 제2 방향제어밸브(44)는 위와 같은 작동실린더(7)의 증속이 정지된 때 증속에 참여하던 작동유체를 유압원(10)으로 배출되도록 하는 개폐수단으로서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 인출라인(33)으로부터 우회라인(55)이 분기되는 분기지점에서 우회라인(55) 상으로 제1 방향제어밸브(43)보다 상류측에 설치되는 바, 도 6에 도시된 바와 같이, 개방된 때 후진포트(28)에서 배출된 작동유체가 인출라인(33)을 통해 유압원(10)으로 배출되도록 한다. 이에 따라, 우회라인(55)을 통한 작동유체의 합체가 정지되고, 따라서 작동실린더(7)의 증속이 해제된다.

상기 방향전환밸브(45)는 작동실린더(7)의 증속을 결정하는 제어수단으로서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 인입라인(31)과 연결되는 바, 도 6에 도시된 것처럼, 인입라인(31)의 유압이 설정압에 도달한 때 동작하여 제1 방향제어밸브(43)를 닫는 동시에 제2 방향제어밸브(44)를 열어 작동실린더(7)의 증속을 종료한다. 즉, 인출라인(33)에서 배출되는 작동유체가 우회라인(55)을 통해 인입라인(31)으로 합류하지 못하고 그대로 유압원(10)으로 배출되도록 한다.

상기 부스터(47)는 작동실린더(7)로 공급되는 작동유체의 유압을 증압하는 가압수단으로서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 방향제어밸브(43)와 전진포트(26) 사이에서 인입라인(31)에 연결되는 바, 인입라인(31)의 유압을 상승시켜 전진포트(26)를 통해 작동실린더(7) 내부로 공급되는 작동유체의 압력을 증압시킨다. 이때, 부스터(47)는 입력측의 상대적으로 넓은 수압면적과 출력측의 상대적으로 좁은 수압면적의 차이만큼 입력측 압력보다 출력측 압력을 증대시키도록 되어 있다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 증속증압 유압절단기(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 증속증압 유압절단기(1)는 도 1에 도시된 무부하 상태에서 유압펌프(57)가 온되고, 작동밸브(59)가 도 5에 도시된 것처럼 개방되면, 유압원(10)의 작동유체가 증속증압뭉치(9)의 인입라인(31)으로 유입된다. 이에 따라, 인입라인(31)을 따라 유동한 작동유체가 전진포트(26)를 통해 작동실린더(7)로 공급되면, 작동실린더(7)가 작동하여 신장되면서 회동암(5)을 도 2의 상태로 회동시켜 절단날(11,12)에 의해 대상물을 절단할 수 있게 된다. 이때, 전진포트(26)를 통해 전진공동(20)으로 공급된 작동유체의 양만큼 후진포트(28)를 통해 후진공동(30)의 작동유체가 인출라인(33)으로 배출된다.

이러한 상태에서, 인출라인(33)을 통해 유동하는 작동유체는 제2 방향제어밸브(44)의 폐쇄로 인해 유압원(10)으로 배출되지 못하고, 우회라인(55)으로 유동한다. 이때, 제1 방향제어밸브(43)가 개방되어 있으므로, 우회라인(55)을 통과한 작동유체는 인입라인(31)을 흐르는 작동유체에 합류되어, 인입라인(31)의 라인압을 높이게 되며, 결과적으로 작동실린더(7)의 동작속도를 높이게 된다.

이후, 인입라인(31)의 압력이 점차 높아져 설정압에 이르면, 방향전환밸브(45)가 개방되면서 제1 방향제어밸브(43)는 폐쇄시키고, 제2 방향제어밸브(44)는 개방하게 된다. 이에 따라 작동유체는 우회라인(55)을 따른 유동이 차단되고, 대신 제2 방향제어밸브(44)를 통과하여 유압원(10)을 배출될 수 있게 된다. 따라서, 우회라인(55)을 통한 작동유체의 증량 즉, 작동실린더(7)의 증속은 해제된다.

한편, 작동실린더(7)의 증속 여부와 무관하게 인입라인(31)을 흐르는 작동유체는 부스터(47) 입력측으로 유입되어 수압면적비에 따라 압력이 배가되어 출력측으로 유출되며, 이와 같이 증압된 상태에서 전진포트(26)를 통해 작동실린더(7)로 공급되어 작동실린더(7)를 배가된 압력으로 동작시키게 된다.

이렇게 해서, 증속증압 유압절단기(1)는 증속 및 증압된 작동실린더(7)에 의해 보다 신속하고, 강력하게 대상물을 절단하게 된다.

1 : 유압절단기 3 : 기부프레임
5 : 회동암 7 : 작동실린더
9 : 증속증압뭉치 10 : 플런저
11, 12 : 절단날 20 : 전진공동
21 : 실린더 케이스 23 : 플런저
25 : 푸시로드 26 : 전진포트
28 : 후진포트 30 : 후진공동
31 : 인입라인 33 : 인출라인
43, 44 : 제1 및 제2 방향제어밸브 45 : 방향전환밸브
47 : 부스터 51 : 인입포트
53 : 인출포트 55 : 우회라인
57 : 유압펌프 59 : 작동밸브

Claims

굴삭기의 붐에 장착되어 몸체를 이루는 기부프레임(3);
상기 기부프레임(3) 일측에 피벗 회전 가능하게 장착되어, 대상물을 절단하는 적어도 하나 이상의 회동암(5);
일단이 상기 기부프레임(3)에, 타단이 상기 회동암(5)에 각각 피벗 회전 가능하게 장착되어 상기 회동암(5)을 피벗 회전시키는 작동실린더(7); 및
상기 작동실린더(7)의 전진포트(26)에 인입측이, 후진포트(28)에 인출측이 각각 연결되어, 유압원(10)으로부터 유압펌프(57)에 의해 상기 작동실린더(7)로 공급되는 작동유체의 양을 늘리고 압력을 높여, 상기 작동실린더(7)의 동작이 빠르고 세게 이루어지도록 하는 증속증압뭉치(9);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증속증압 유압절단기.
청구항 1에 있어서,
상기 증속증압뭉치(9)는,
외부 몸체를 이루는 본체케이스(41);
상기 유압펌프(57)로부터 상기 전진포트(26)로 작동유체가 공급되는 인입라인(31)과 상기 후진포트(28)로부터 상기 유압원(10)으로 작동유체가 배출되는 인출라인(33)을 연결하도록 상기 본체케이스(41) 내의 우회라인(55) 상에 설치됨으로써, 상기 인출라인(33)을 통해 배출되는 작동유체를 상기 인입라인(31)으로 합류시키도록 개방되어, 상기 작동실린더(7)의 동작을 증속시키는 제1 방향제어밸브(43);
상기 인출라인(33) 상에 설치됨으로써, 상기 후진포트(28)로부터 배출되는 작동유체를 상기 인출라인(33)을 통해 상기 유압원(10)으로 배출하도록 개방되어, 상기 작동실린더(7)의 증속을 해제하는 제2 방향제어밸브(44);
상기 인입라인(31)과 연결되어, 상기 인입라인(31)의 유압이 설정압에 도달한 때 동작하여 상기 제1 방향제어밸브(43)를 닫는 동시에 상기 제2 방향제어밸브(44)를 여는 방향전환밸브(45); 및
상기 제1 방향제어밸브(43)와 상기 전진포트(26) 사이에서 상기 인입라인(31)에 연결되어, 상기 인입라인(31)의 유압을 상승시켜 상기 전진포트(26)를 통해 상기 작동실린더(7)로 공급되는 작동유체의 유압을 증압하는 부스터(47);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증속증압 유압절단기.
청구항 2에 있어서,
상기 증속증압뭉치(9)는 본체케이스(41)가 상기 작동실린더(7)의 푸시로드(25) 헤드(27)에 장착되고, 상기 인입라인(31)과 상기 인출라인(33)은 상기 푸시로드(25) 내부에 형성되되, 상기 전진포트(26)는 상기 작동실린더(7)의 플런저(23)를 지나친 후에 전진공동(20)으로 열려 있고, 상기 후진포트(28)는 상기 플런저(23)를 지나치기 전에 후진공동(30)으로 열려 있는 것을 특징으로 하는 증속증압 유압절단기.