JP6429098B2 - 掘削機を用いた掘削装置 - Google Patents

Description

本発明は、掘削機を用いた掘削装置に関するもので、更に詳しくは、掘削機を用いた掘削作業を遂行する際に、様々な作業場所への移動容易性及びそれに伴う作業効率性を増大させることができ、トンネルなどのような狭小な作業空間でも円滑な掘削作業を遂行することができる掘削機を用いた掘削装置に関する。

地中に構造物を設置するためには、地盤を掘削または穿孔した後に、掘削または穿孔された地中に構造物を埋設して設置することになる。一般的に、掘削作業とは、探層、探井、探鉱などのために地下の地層の厚さ、鉱物質などを調査する破砕（または破砕、ボーリング）作業や、建築工事、地盤に対する基礎ファイリング施工工事、トンネル工事、地下鉄工事などを遂行する建設工事現場で、地盤、岩盤、トンネル前断面などを機械的に切削したり、破砕して掘削する作業を意味する。

また、これらの掘削作業は、既存の従来の工法である爆薬による発破工法が、騒音及び振動の発生、作業者の安全性の問題などを引き起こすために、トンネル掘削機を用いる施工方法に代替されていく傾向である。

しかし、従来のトンネル掘削機は、装置の構造が複雑でコストが高く、大型サイズなので、トンネルなどのような狭小な作業空間などの作業場所によって、装置の設置及び作業に対する制限が大きくて作業効率が落ちるという問題点があった。また、トンネル掘削機を使用して掘削作業を遂行する場合、振動と騒音の発生が激しくて作業場所はもちろん、周辺地域まで被害が発生するという問題点があった。

例えば、油圧ドリル装置は、油圧などで回転されるドリル刃を岩盤や土砂に位置した状態で、ドリル刃の回転によって掘削作業を遂行する装置であるが、従来の油圧ドリル装置は、ドリル刃の回転力だけで掘削作業が行われることで、岩盤や土砂の強度が強い場合には、掘削作業が難しい問題点があった。

また、岩盤破砕装置は、油圧シリンダの打撃力を利用して、チズルと呼ばれる破砕体が岩盤の位置で打撃を行いながら油の圧力によって、チズルが岩盤を打撃しながら破砕する作業を行うが、岩盤破砕装置の場合には、油圧シリンダで破砕する破砕力が強力であることで、掘削する範囲を外れた部分も破砕されて地盤が軟弱化されることにより、トンネルの内面や軟弱地盤に用いることが難しい問題点があった。

したがって、掘削機を用いた掘削作業を遂行する際に、様々な作業場所への移動容易性及びそれに伴う作業効率性を増大させることができ、トンネルなどのような狭小な作業空間でも円滑な掘削作業を遂行することができる掘削機を用いた掘削装置が要求される。

本発明は、前述した問題点を改善するために発明されたもので、本発明が解決しようとする課題は、掘削機を用いた掘削作業を遂行する際に、より簡単で、小型化された構造の掘削用ツールを、移動容易性に優れた掘削機に脱着可能に設置することによって、様々な作業場所への移動容易性及びそれに伴う作業効率を増大させることができ、トンネルなどのような狭小な作業空間でも円滑な掘削作業行うことができる掘削機を用いた掘削装置を提供することである。

また、本発明が解決しようとする課題は、掘削機の第１のアームシリンダーをブームの下部に配置することによって、トンネルなどのような狭小な作業空間でも円滑な掘削作業が可能な掘削機を提供することである。

本発明の技術的課題は、以上で言及したものに限定されず、言及されていない他の技術的課題は、以下の記載から当業者に明確に理解されることができることである。

前記課題を達成するために、本発明の実施例に係る掘削機を用いた掘削装置は、バケットが脱着可能に一対の係止連結体が具備された掘削機に設置され、地盤または岩盤に対する掘削作業を遂行する掘削機を用いた掘削装置において、一端を介して前記一対の係止連結体に脱着可能に連結されるボディ部と、前記ボディ部の内部または一側に設置され、直線駆動力、回転駆動力及び打撃力のうち少なくとも一つの駆動力を発生させる駆動部と、及び前記駆動部に連結され、前記駆動部から伝達された直線駆動力、回転駆動力及び打撃力のうち少なくとも一つの駆動力によって駆動され、前記掘削作業を遂行する掘削用ツールとを、備え、前記掘削用ツールは、前記ボディ部が前記一対の係止連結体に連結される位置に応じて、前記掘削作業が遂行される方向が変更されることを特徴とする。

この場合、前記ボディ部は、内部に収容空間が形成されるハウジングと、前記ハウジングの両側面に互いに対向するように具備される一対の側面ブラケットと、及び前記ハウジングの上部から前記一対の側面ブラケットを連結するように結合され、前記一対の係止連結体の間隔に対応する間隔で配置される少なくとも３個以上の結合部とを、備え、前記ボディ部は、前記少なくとも３個以上の結合部のうち互いに隣接する２個の結合部を選択して、前記一対の係止連結体に連結することによって、前記掘削用ツールが前記掘削作業を遂行する方向を決定することを特徴とする。

一例として、前記駆動部は、前記収容空間の内部で前記ハウジングに装着され、前記打撃力を発生させる駆動シリンダーと、一端が前記駆動シリンダーの駆動軸に連結され、前記駆動シリンダーから前記打撃力が伝達されて、往復移動する駆動シャフトと、及び一端が前記駆動シャフトの他端に結合され、他端に前記掘削用ツールが脱着可能に結合され、前記駆動シャフトから伝達された前記打撃力によって前記掘削用ツールを往復駆動させる結合部材とを、備えることを特徴とする。

この場合、前記ハウジングは、前記駆動シャフトの往復移動方向に沿って上下部が開放され、両側面に前記一対の側面ブラケットが形成されたベースボディと、上下部が開放されて、前記ベースボディの下端に結合される時に、前記ベースボディとともに前記収容空間を形成する結合ボディと、及び前記駆動シリンダーが前記ベースボディに結合された状態で、前記ベースボディの開放された上部を密閉するボディカバーとを、備えることを特徴とする。

好ましくは、前記駆動シリンダーは、前記掘削機から供給されたオイルを用いて駆動する油圧シリンダであることを特徴とする。

また、前記掘削用ツールは、一端は前記ハウジングの他端を介して前記駆動シリンダーの一端に脱着可能に結合され、前記打撃力によって往復移動する打撃ボディと、及び前記地盤または岩盤に接触する前記打撃ボディの表面に放射状に形成された複数のボーリングビットとを、備えることを特徴とする。

他の例として、前記駆動部は、前記収容空間の内部で前記ハウジングに装着され、前記回転駆動力を発生させる駆動モーターと、一端が前記駆動モーターの回転軸に連結され、前記駆動モーターから前記回転駆動力が伝達されて、回転する駆動シャフトと、及び一端が前記駆動シャフトの他端に結合され、他端に前記掘削用ツールが脱着可能に結合され、前記駆動シャフトから伝達された前記回転駆動力によって、前記掘削用ツールを回転させる結合部材とを、備えることを特徴とする。

この場合、前記ハウジングは、前記駆動モーターの回転軸方向に沿って上下部が開放され、両側面に前記一対の側面ブラケットが形成されたベースボディと、上下部が開放されて、前記ベースボディの下部に結合される時に、前記ベースボディとともに前記収容空間を形成する結合ボディと、及び前記駆動前記モーターが前記ベースボディに結合された状態で、前記ベースボディの開放された上部を密閉するボディカバーとを、備えることを特徴とする。

好ましくは、前記駆動モーターは、前記掘削機から供給されたオイルを用いて駆動する油圧モーターであることを特徴とする。

また、前記掘削用ツールは、一端は前記ハウジングの他端を介して前記駆動モーターの一端に脱着可能に結合され、前記駆動モーターから伝達された前記回転駆動力によって回転する回転ボディと、及び一端は、前記回転ボディの下部に回転可能に結合され、前記地盤または岩盤に接触する表面には、複数の歯が放射状に形成された複数のボーリングビットとを、備えることを特徴とする。

一方、前記掘削機は、一端が上部旋回体に回動可能に結合されるブーム（Ｂｏｏｍ）と、一端が前記ブームの他端に回動可能に結合される第１のアーム（Ａｒｍ）と、一端が前記第１のアームの他端に回動可能に結合され、他端に前記一対の係止連結体が具備された第２のアーム（Ａｒｍ）と、前記上部旋回体と前記ブームとを連結し、前記ブームを関節運動させる少なくとも一つのブームシリンダーと、前記ブームと前記第１のアームとを連結し、前記第１のアームを関節運動させる少なくとも一つの第１のアームシリンダーと、および前記第１のアームと前記第２のアームとを連結し、前記第２のアームを関節運動させる少なくとも一つの第２のアームシリンダーとを、備え、前記少なくとも一つの第１のアームシリンダーは、前記ブームの下部に配置されることを特徴とする。

その他の実施例においての具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。

本発明の実施例に係る油圧掘削機を用いた掘削装置によれば、より簡単で、小型化された構造の掘削用ツールを、移動容易性に優れた掘削機に脱着可能に設置することによって、様々な作業場所への移動容易性とそれに伴う作業効率を増大させることができ、トンネルなどのような狭小な作業空間でも円滑な掘削作業を行うことができる。

また、本発明の実施例に係る油圧掘削機を用いた掘削装置によれば、ボディ部に具備された複数の結合部を用いて、一対の係止連結体に結合されるボディ部の作業方向を変更することによって、掘削機の位置、掘削機に具備されたアームの作業半径の範囲などによる制限なしで掘削用ツールを希望の作業方向に容易に調節することができる。

また、本発明の実施例に係る油圧掘削機を用いた掘削装置によれば、掘削機の第１のアームシリンダーをブームの下部に配置することによって、トンネルなどのような狭小な作業空間でも円滑な掘削作業を行うことができる。

また、本発明の実施例に係る油圧掘削機を用いた掘削装置によれば、第２のアームに掘削装置を脱着可能に結合することによって、作業用途、作業環境等に応じて、さまざまな掘削装置を簡単に交替して使用することができるので、作業効率を増大させることができる。

また、本発明の実施例に係る油圧掘削機を用いた掘削装置によれば、トンネル工事の時に、トンネル掘削機に比べて、構造が簡単で小型の大きさであり、コストが安い掘削機を用いることによって、トンネル工事用掘削機を別途用意するコストを削減することができ、トンネル掘削機を用いて掘削作業を遂行する時に発生する振動や騒音を最小化することができる。

本発明の効果は、以上で言及した効果に限定されず、言及されていない他の効果は、請求の範囲の記載から当業者に明確に理解することができることである。

一般的な掘削機の構造を概略的に示す図である。 本発明の実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を一般的な掘削機に設置した状態を概略的に示す図である。 本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置の構造を示す斜視図である。 本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置の構造を概略的に示す側面図である。 本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置においてのボディ部と回転駆動部の構造を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置においてのボディ部と打撃駆動部の構造を示す縦断面図である。 本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置においてのハンマーボーリングツールの構造を示す斜視図である。 本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を一般的な掘削機に設置して掘削作業を遂行する一例を示す図である。 本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を一般的な掘削機に設置して掘削作業を遂行する他の例を示す図である。 本発明の第２実施例に係る掘削機を用いた掘削装置の構造を示す斜視図である。 本発明の第２実施例に係る掘削機を用いた掘削装置においてのボディ部と回転駆動部の構造を示す縦断面図である。 本発明の第３実施例に係る掘削機を用いた掘削装置の構造を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を装着する掘削機の構造を概略的に示す斜視図である。 図１３における掘削機の構造を概略的に示す側面図である。 図１３における掘削機の構造を概略的に示す底面図である。 図１３の掘削機においての複数の第１のアームシリンダーが具備された時の構造を概略的に示す底面図である。

以下、本発明の当業者が本発明を容易に実施することができる程度に、本発明の好適な実施例を添付された図面を参照して詳細に説明すると、次の通りである。

実施例の説明において、本発明が属する技術分野に周知されており、本発明と直接関連のない技術内容に対しては説明を省略する。これは、不必要な説明を省略することにより、本発明の要旨を曇らず、さらに明確に伝達するためである。

同様の理由で、添付図面において、一部の構成要素は、誇張されたり省略されたり概略的に図示されている。また、各構成要素の大きさは、実際のサイズを完全に反映するものではない。各図面で、同じまたは対応する構成要素には同一の図面文字を付与した。

以下、本発明の実施例によって、油圧掘削機を用いた掘削装置１を説明するための図を参照して、本発明について説明する。

図１は、一般的な掘削機の構造を概略的に示す図であり、図２は、本発明の実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を一般的な掘削機に設置した状態を概略的に示す図である。

一般的な掘削機（ｅｘｃａｖａｔｏｒ）１０は、土木、建築、建設現場で土地を掘る掘削作業、土砂を運搬する積載作業、建物を解体する掘削作業、地盤または岩盤を整理する停止作業などの作業を遂行する建設機械として、設備の移動の役割をする走行体と、走行体に搭載されて３６０度回転する上部旋回体と、上部旋回体に装着され、リンク駆動によって積載作業などを遂行するアーム（Ａｒｍ）１１とから構成されることができる。

これらのアーム１１には、一般的な掘削や土砂運搬のためのバケット（Ｂｕｃｋｅｔ）、堅い地盤または岩盤、岩石などの破砕のためのブレーカー、建物の解体及び破砕に用いるクラシャーなどが設置されることができる。図１では、掘削機１０のアーム１１に一般的な掘削及び土砂運搬のために用いるバケット２０が設置された例を示している。図１に示されたように、バケット２０は、掘削機１０の上部旋回体に装着されたアーム１１の一端に具備される一対の係止連結体１２に設置されるが、バケット２０は、作業変更に伴う交換などの必要に応じて、一対の係止連結体１２に脱着することができる。

図２に示すように、本発明の実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１は、バケット２０が脱着可能に一対の係止連結体１２が具備されたアーム１１を備える掘削機１０に設置され、地盤または岩盤に対する掘削作業を遂行することができる。このように、本発明の実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１は、より簡単で、小型化された構造の掘削用ツールを移動容易性に優れた掘削機１０に脱着可能に設置することによって、掘削作業においてさまざまな作業場所への移動容易性及びそれに伴う作業効率を増大させることができる。

以下、図３乃至図９を参照しながら、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を説明することにする。

図３は、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置の構造を示す斜視図であり、図４は、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置の構造を概略的に示す側面図である。

図３及び図４に示すように、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１は、ボディ部１００と、駆動部２００と、掘削のためのツール３００とを、備えて構成されることができる。

本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１を構成する駆動部２００は、直線方向の打撃力を発生させる打撃駆動部２００であり、掘削用ツール３００は、打撃駆動部２００から伝達された打撃力によって、往復移動しながら地盤または岩盤に対するボーリング作業を遂行するハンマーボーリングツール３００を使用することができる。

ボディ部１００は、一端を介して一対の係止連結体１２に脱着可能に連結することができる。図３に示すように、ボディ部１００は、ハウジング１１０と、カップルの側面ブラケット１２０と、結合部１３０とを備えて構成されることができる。ボディ部１００は、結合部１３０を介して掘削機１０のアーム１１に具備された一対の係止連結体１２に脱着可能に結合されることができるが、このような結合部１３０は、複数個（例えば、第１の結合部１３０Ａ、第２の結合部１３０Ｂ、第１の結合部１３０Ｃ）が具備されて一対の係止連結体１２が結合される結合部１３０の位置に応じて、後述するハンマーボーリングツール３００の作業方向を変更することができるという利点がある。このようなボディ部１００の具体的な構造については、図５及び図６を参照しながら詳細に後述することにする。

打撃駆動部２００は、ボディ部１００の内部に設置され、ボディ部１００の長手方向に沿って打撃力を発生させることができる。図４に示すように、打撃駆動部２００は、駆動シリンダー２１０と、駆動シャフト２２０と、結合部材２３０と、動力伝達部材２４０と、支持部材２５０とを、備えて構成されることができる。このような打撃駆動部２００は、ボディ部１００の内部に設置された状態で打撃力を発生して、後述するハンマーボーリングツール３００を往復駆動させて、ボーリング作業を遂行することができるようにすることができる。このような打撃駆動部２００の具体的な構造については、図５及び図６を参照しながら詳細に後述することにする。

ハンマーボーリングツール３００は、ボディ部１００の他端を介して露出された打撃駆動部２００に連結され、打撃駆動部２００から伝達された打撃力によって、往復移動しながら地盤または岩盤に対するボーリング作業を遂行するすることができる。図５に示すように、ハンマーボーリングツール３００は、大きい打撃ボディ２１１と、複数のボーリングビット３２０（例えば、３個のボーリングビットである３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ）とを、備えて構成されることがている。このようなハンマーボーリングツール３００は、打撃駆動２００の結合部材２３０に結合された状態で駆動シリンダー２１０の打撃力が伝達されて、往復移動することができる。このようなハンマーボーリングツール３００の具体的な構造については、図１４を参照しながら詳細に後述することにする。

一方、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１のハンマーボーリングツール３００は、ボディ部１００が一対の係止連結体１２に連結される位置に応じて、ボーリング作業が遂行される方向が変更されることができる。上述したように、ボディ部１００は、複数の結合部１３０を介して掘削機１０のアーム１１に具備された一対の係止連結体１２に結合されるが、一組の係止連結体１２が結合される結合部１３０の位置に応じて、ボディ部１００の設置方向が変わるので、ハンマーボーリングツール３００の作業方向を変更することができる。一対の係止連結体１２に結合されるボディ部１００の設置方向に応じて、ハンマーボーリングツール３００の作業方向が変更される例は、図８及び図９を参照しながら詳細に説明することにする。

以下、図５及び図６を参照しながら、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１のボディ部１００と打撃駆動２００の構造について詳細に説明することにする。

図５は、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置においてのボディ部と打撃駆動部の構造を示す分解斜視図であり、図６は、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置においてのボディ部と打撃駆動部の構造を示す縦断面図である。

図５及び図６に示すように、ボディ部１００は、ハウジング１１０と、一対の側面ブラケット１２０と、結合部１３０とを、備えて構成されることができる。

ハウジング１１０は、ボディ部１００の基本的なフレームを形成し、内部に打撃駆動部２００が収容されるように収容空間１１１ａが形成されることができる。ハウジング１１０の両側面には、互いに対向するように一対の側面ブラケット１２０が具備されることができる。図５に示すように、ハウジング１１０は、大きいベースボディ１１１と、結合ボディ１１２と、ボディカバー１１３とを、備えて構成されることができる。

ベースボディ１１１は、駆動シャフト２２０の往復移動方向に沿って上下部が開放され、両側面に一対の側面ブラケット１２０が形成されることができる。図６に示すように、ベースボディ１１１は、上下に貫通された中空部を有するように略円筒形状をしており、内部に後述する駆動シリンダー２１０が装着されるように結合端が形成されることができる。

また、図５に示すように、一対の側面ブラケット１２０は、略薄い板状形態を有し、円筒形状を有するベースボディ１１１の周縁面に接する位置に結合することができる。この場合、一対の側面ブラケット１２０は、多角形の断面を有することができ、一対の側面ブラケット１２０の断面形状は、作業方向に応じる結合部１３０の数及び配置形態によって決定されることができる。

図５は、３個の結合部１３０が中央に位置する第２の結合部１３０Ｂを中心に、第１の結合部１３０Ａと、第２の結合部１３０Ｂと、第１の結合部１３０Ｃとが、約１２０度の間隔で形成された場合に、一対の側面ブラケット１２０が５角形の断面を有する例を示しているが、これに限定されず、当業者によっていくらでも変更可能である。

図５は、ベースボディ１１１と一対の側面ブラケット１２０とが一体的に形成された例を示しているが、これに限定されず、ベースボディ１１１と一対の側面ブラケット１２０とは、別途に製造されて溶接、ねじ結合などによって組み立てられることもできる。

また、結合ボディ１１２は、上下部が開放されてベースボディ１１１の下端に結合される時に、ベースボディ１１１とともに収容空間１１１ａを形成することができ、ボディカバー１１３は、駆動シリンダー２１０がベースボディ１１１に結合された状態で、ベースボディ１１１の開放された上部を密閉することができる。

一方、図５及び図６に示すように、ボディ部１００は、ハウジング１１０の上部から一対の側面ブラケット１２０を連結するように結合される結合部１３０を備えることができる。このような結合部１３０は、複数個（例えば、第１の結合部１３０Ａ、第２の結合部１３０Ｂ、第１の結合部１３０Ｃ）が具備されて、一対の係止連結体１２が結合される結合部１３０の位置に応じて、ハンマーボーリングツール３００の作業方向を変更することができる。この場合、それぞれの結合部１３０は、一対の係止連結体１２の間隔に対応する間隔、好ましくは、一対の係止連結体１２の間隔と同じ間隔で配置されることができる。

図５に示すように、ボディ部１００に具備される複数の結合部１３０は、一対の係止連結体１２に結合できるように長く形成された円筒形状のシャフト１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃのような形状を有している。また、複数の結合部１３０は、それぞれ一対の側面ブラケット１２０に組み立て及び分解できるように円筒形のシャフト（１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃ）の一端または両端にナットのような固定部材（１３２Ａ、１３２Ｂ、 １３２Ｃ）を具備することもできる。この場合、複数の結合部１３０のそれぞれの円筒形のシャフト（１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃ）は、一対の側面ブラケット１２０に形成された貫通ホールを介して挿入された後、一端または両端を固定部材（１３２Ａ、１３２Ｂ 、１３２Ｃ）によって固定結合されることができる。

好ましくは、結合部１３０は、少なくとも３個以上が具備されることができ、ボディ部１００は、少なくとも３個以上の結合部１３０のうち、互いに隣接する２個の結合部１３０を選択して、一対の係止連結体１２に連結することによって、ハンマーボーリングツール３００がボーリング作業を遂行する方向を決定することができる。

例えば、異なるｎ個の作業方向を体現しようとする場合、ｎ＋１個の結合部１３０を一対の係止連結体１２の間隔に対応する間隔で順次に配置することができる。この場合、ｎ＋１個の結合部１３０は、隣接する３個の結合部１３０を互いに一直線に形成しないことが好ましい。すなわち、ｎ＋１個の結合部１３０は、隣接する３個の結合部１３０が中央に位置する結合部１３０を中心に、１８０度以下の角度を有するように配置されることが好ましい。

図６では、３個の結合部１３０が中央に位置する第２の結合部１３０Ｂを中心に、第１の結合部１３０Ａと、第２の結合部１３０Ｂと、第１の結合部１３０Ｃとが略１２０度の間隔で形成された場合を例に挙げているが、これは例示的なものであって、これに限定されず、当業者によっていくらでも変更可能である。

図３乃至図６では、３個の結合部１３０が具備された例を図示しているが、図３乃至図６に示された例の場合、希望の作業方向に応じて、隣接する第１の結合部１３０Ａと第２の結合部１３０Ｂを選択して、一対の係止連結体１２に結合するとか、隣接する第２の結合部１３０Ｂと第１の結合部１３０Ｃを選択して、一対の係止連結体１２ に結合することによって、ハンマーボーリングツール３００の作業方向を決定することができる。

図３乃至図６では、３個の結合部１３０である第１の結合部１３０Ａと、第２の結合部１３０Ｂと、第１の結合部１３０Ｃとが具備された例を示しているが、これは例示的なものであって、これに限定されず、結合部１３０の数及び配置形態は、希望の作業方向に応じて、当業者によっていくらでも変更可能である。

このように、本発明の第１実施例にに係る掘削機を用いた掘削装置１は、ボディ部１００に具備された複数の結合部１３０を用いて、一対の係止連結体１２に結合されるボディ部１００の作業方向を変更することによって、掘削機１０の位置、掘削機１０に具備されたアーム１１の作業半径の範囲などによる制限なしで、ハンマーボーリングツール３００を、希望の操作の方向に簡単に調節することができる。

一方、図５及び図６に示すように、打撃駆動部２００は、駆動シリンダー２１０と、駆動シャフト２２０と、結合部材２３０と、動力伝達部材２４０と、支持部材２５０とを、備えて構成されることができる。

駆動シリンダー２１０は、ボディ部１００に具備された収容空間１１１ａの内部でハウジング１１０に装着され、打撃力を発生させることができる。図６に示すように、駆動シリンダー２１０は、ハウジング１１０のベースボディ１１１に形成された結合端にボルト等の締結部材を用いて固定されることができる。

好ましくは、駆動シリンダー２１０は、掘削機から供給されたオイルを用いて駆動する油圧シリンダを使用することができる。このように、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１は、打撃駆動２００に具備された駆動シリンダー２１０において油圧シリンダを使用することによって、打撃駆動部２００の構造を小型化するとともに、ボーリング作業に必要な動力を十分に得ることができる。本発明では、駆動シリンダー２１０として油圧シリンダを使用する例を挙げているが、これとは異なり、空気圧シリンダーなどの多様な形態のアクチュエーターを使用することもできることは、当業者にとって自明である。

駆動シャフト２２０は、一端が駆動シリンダー２１０の駆動軸に連結され、駆動シリンダー２１０から打撃力が伝達されて往復移動することができる。また、結合部材２３０は、一端２３１が駆動シャフト２２０の他端に結合され、他端２３２にハンマーボーリングツール３００が脱着可能に結合され、駆動シャフト２２０から伝達された打撃力によって、ハンマーボーリングツール３００を往復駆動させることができる。詳細に図示されていないが、結合部材２３０の一端２３１と他端２３２には、それぞれ駆動シャフト２２０とハンマーボーリングツール３００とが結合できるようにねじ山が形成されることができる。また、結合部材２３０の周縁面には、駆動シャフト２２０とハンマーボーリングツール３００との結合時に、ねじ山の締めまたは緩み作業が容易なように結合溝２３３が形成されることもできる。

図６に示すように、駆動シャフト２２０において、駆動シリンダー２１０の駆動軸と駆動シャフト２２０の駆動軸は、一直線になるように配置されることができるが、必要に応じて、駆動シリンダー２１０の駆動軸と駆動軸２２０の駆動軸が一定の角度をなすように配置されることもできる。

一方、打撃駆動部２００は、駆動シリンダー２１０から駆動シャフト２２０に打撃力を伝達するために、駆動シリンダー２１０の駆動軸と駆動軸２２０とを連結する動力伝達部材２４０をさらに備えることができる。図６では、駆動シリンダー２１０の駆動軸と駆動軸２２０とを連結するための動力伝達部材２４０として、フランジカップリング（Ｆｌａｎｇｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を用いた例を示しているが、これに限定されず、当業者によっていくらでも変更可能である。

また、打撃駆動部２００は、駆動シャフト２２０の往復移動を支持するための支持部材２５０をさらに備えることができる。図６では、駆動シャフト２２０の往復移動を支持するための支持部材２５０として、一対のスラストベアリング（Ｔｈｒｕｓｔ ｂｅａｒｉｎｇ）を用いた例を示しているが、これに限定されず、当業者によっていくらでも変更可能である。

以下、図７を参照しながら、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１のハンマーボーリングツール３００の構造について詳細に説明することにする。

図７は、本発明の第１実施例にに係る掘削機を用いた掘削装置においてのハンマーボーリングツールの構造を示す斜視図である。

図７に示すように、ハンマーボーリングツール３００は、大きい打撃ボディ２１１と、複数のボーリングビット３２０とを、備えて構成されることができる。

打撃ボディ２１１において、一端は打撃駆動部２００の一端に脱着可能に結合されることができる。また、複数のボーリングビット３２０において、地盤または岩盤に接触する打撃ボディ２１１の表面には、放射状に形成されることができる。このような複数のボーリングビット３２０は、タングステンまたは合金鋼からなることが好ましい。また、複数のボーリングビット３２０は、それぞれ作業方向に向かう一側の同一平面上で等角度間隔の円形配列となることが好ましい。図７では、複数のボーリングビット３２０が略球の形状で形成された例を示しているが、これは例示的なものであって、円錐形状、直六面体、四角錐などの様々な形態で形成されることができる。

上述したように、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１のハンマーボーリングツール３００は、ボディ部１００が一対の係止連結体１２に連結される位置に応じてボーリング作業が遂行される方向が変更されることができる。

以下、図８及び図９を参照しながら、前記のように構成される本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１の動作について詳細に説明することにする。

図８は、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を、一般的な掘削機に設置して、ボーリング作業を遂行する一例を示す図であり、図９は、本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を、一般的な掘削機に設置して、ボーリング作業を遂行する他の例を示す図である。

図８は、図３に示された掘削機を用いた掘削装置１の例において、ボディ部１００に具備された３個の結合部１３０のうち隣接する第１の結合部１３０Ａと第２の結合部 １３０Ｂを選択して、一対の係止連結体１２に結合した例を示しており、図９は、図３の例で３個の結合部１３０のうち隣接する第２の結合部１３０Ｂと第３の結合部１３０Ｃを選択して、一対の係止連結体１２に結合した例を示している。

図８に示すように、ボディ部１００に具備された３個の結合部１３０のうち、第１の結合部１３０Ａと第２の結合部１３０Ｂを選択して、一対の係止連結体１２ に結合する場合には、掘削機１０に具備されたアーム１１の初期位置からハンマーボーリングツール３００が下部方向（地盤または岩盤）に向けるので、地盤または岩盤などのような水平面に対するボーリング作業を容易に遂行することができる。

一方、図９に示すように、ボディ部１００に具備された３個の結合部１３０のうち第２の結合部１３０Ｂと第３の結合部１３０Ｃを選択して、一対の係止連結体１２に結合する場合には、掘削機１０に具備されたアーム１１の初期位置からハンマーボーリングツール３００が前方（側面）に向かうので、トンネルの側壁のような垂直面に対するボーリング作業を容易に遂行することができる。

以下、図１０及び図１１を参照しながら、本発明の第２実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を説明することにする。

図１０は、本発明の第２実施例に係る掘削機を用いた掘削装置の構造を示す斜視図であり、図１１は、本発明の第２実施例に係る掘削機を用いた掘削装置においてのボディ部と回転駆動部の構造を示す縦断面図である。

図１０及び図１１に示すように、本発明の第２実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１は、ボディ部１００と、駆動部２００と、及び掘削用ツール３００とを、備えて構成されることができる。

図３に示された本発明の第１実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１とは異なり、本発明の第２実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１を構成する駆動部２００は、回転駆動力を発生させる回転駆動部２００であり、掘削用ツール３００は、回転駆動部２００から伝達された回転駆動力によって回転し、地盤または岩盤のボーリング作業を遂行するボーリングツール３００を用いることができる。

ボディ部１００は、一端を介して一対の係止連結体１２に脱着可能に連結されることができる。本発明の第２実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１を構成するボディ部１００は、図５に示された本発明の第２実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１を構成するするボディ部１００と実質的に同じ構造なので、これ以上詳細な説明は省略することにする。

回転駆動部２００は、ボディ部１００の内部に設置され、回転駆動力を発生させることができる。図１１に示されたように、回転駆動部２００は、駆動モーター２１０と、駆動シャフト２２０と、結合部材２３０と、動力伝達部材２４０と、支持部材２５０とを、備えて構成されることができる。このような回転駆動部２００は、ボディ部１００の内部に設置された状態で回転駆動力を発生して、ボーリングツール３００を回転させて、ボーリング作業を遂行することができるようにすることができる。

ボーリングツール３００は、ボディ部１００の他端を介して露出された回転駆動部２００に連結され、回転駆動部２００から伝達された回転駆動力によって回転し、地盤または岩盤に対するボーリング作業を遂行することができる。図１０に示すように、ボーリングツール３００は、大きい回転ボディ３１０と、複数のボーリングビット３２０（例えば、３個のボーリングビットである３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ）とを、備えて構成されることができる。これらのボーリングツール３００は、回転駆動部２００の結合部材２３０に結合された状態で、駆動モーター２１０の回転駆動力が伝達されて回転することができる。

上述したように、本発明の第２実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１のボーリングツール３００は、ボディ部１００が一対の係止連結体１２に連結される位置に応じて、ボーリング作業が遂行される方向が変更されることができる。

以下、図１２を参照しながら、本発明の第３実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を説明することにする。

図１２は、本発明の第３実施例に係る掘削機を用いた掘削装置の構造を示す斜視図である。

図１２に示すように、本発明の第３実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１は、ボディ部１００と、駆動部２００と、掘削用ツール３００とを、備えて構成されることができる。

図１２に示されたように、本発明の第３実施例に係る掘削機を用いた掘削装置１を構成する掘削用ツール３００は、ボディ部１００の内部に回転可能に設置され、ボディ部１００の長手方向に沿って配置され、ボディ部１００の他端を介して外部に露出されて、地盤または岩盤に対する掘削作業を遂行する複数のドリル刃（またはチズル（Ｃｈｉｓｅｌ））３１０ が具備された回転ドリル部３００に体現されることができる。また、駆動部２００は、ボディ部１００の内部に設置され、回転ドリル部３００の一側を打撃して、複数のドリル刃３１０に打撃力を提供する打撃駆動部２１０と、ボディ部１００の内部または一側に設置され、回転ドリル部３００に回転駆動力を提供する回転駆動部２２０とを、備えることができる。

以下、図１３乃至図１６を参照しながら、本発明の実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を装着する掘削機２の構造について詳しく説明することにする。

図１３は、本発明の実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を装着する掘削機の構造を概略的に示す斜視図であり、図１４は、図１３における掘削機の構造を概略的に示す側面図であり、図１５は、図１３における掘削機の構造を概略的に示す底面図であり、図１６は、図１３の掘削機においての複数の第１のアームシリンダーが具備された時の構造を概略的に示す底面図である。

図１３乃至図１５に示すように、本発明の実施例に係る掘削機を用いた掘削装置を装着する掘削機２は、軌道や車輪などで具備されて装備の移動の役割を遂行する走行体１００ と、走行体１００に搭載されて３６０度回転し、運転室と機械室を具備した上部旋回体２００と、上部旋回体２００に連結されたブーム１０と、第１のアーム２０と、第２のアーム３０と、ブームシリンダー４０と、第１のアームシリンダー５０と、第２のアームシリンダー６０とを、備えて構成されることができる。

ブーム１０は、一端が上部旋回体２００に回動可能に結合されることができる。ブーム１０は、後述するブームシリンダー４０によって上下方向に回動することができる。

第１のアーム（Ａｒｍ）２０は、一端がブーム１０の他端に回動可能に結合されることができる。第１のアーム２０の一端は、ブーム１０の他端に形成された切取部１１の内に一定の深さで挿入された後、回動軸１２によってブーム１０に回動自在に結合されることができる。第１のアーム２０は、後述する第１のアームシリンダー５０によって、上部旋回体２００に対して前後方向に回動されることができる。

第２のアーム（Ａｒｍ）３０は、一端が第１のアーム２０の他端に回動可能に結合されることができる。本発明では、第２のアーム３０が一対のリンクで具備されて、後述する第２のアームシリンダー６０に連結された例を示しているが、これに限定されず、第２のアーム３０の形状、個数、配置形態などは、当業者によっていくらでも変更可能である。

一方、第１のアーム２０の他端と第２のアーム３０の他端には、掘削装置（図３、図１０、図１２）が脱着可能に結合される一対の係止連結体７０が具備されることができる。掘削装置（図３、図１０、図１２）は、一対の係止連結体７０に結合された第２のアーム３０を介して第２のアームシリンダー６０に連結されるので、第２のアームシリンダー６０の動作によって回動されることができる。

上述したように、一対の係止連結体７０に脱着可能に結合される掘削装置（図３、図１０、図１２）はボディ部１００と、駆動部２００と、掘削用ツール３００ とを、備えて構成され、このような掘削装置（図３、図１０、図１２）は、ボディ部１００に具備された結合部１３０を介して一対の係止連結体７０に脱着可能に連結されることができる。

図３、図１０及び図１２に示すように、掘削用ツール３００は、ボーリングツール（Ｂｏｒｉｎｇ ｔｏｏｌ）、ハンマーツール（Ｈａｍｍｅｒ ｔｏｏｌ）、チズル（Ｃｈｉｓｅｌ）のいずれか一つを用いることができ、駆動部２００ は、掘削用ツール３００を駆動させるための直線駆動力、回転駆動力及び打撃力のうち少なくとも一つの駆動力を発生させることができる。

ブームシリンダー４０は、上部旋回体２００とブーム１０とを連結し、ブーム１０を関節運動させることができる。第１のアームシリンダー５０は、ブーム１０と第１のアーム２０とを連結し、第１のアーム２０を関節運動させることができる。第２のアームシリンダー６０は、第１のアーム２０と第２のアーム３０とを連結し、第２のアーム３０を関節運動させることができる。一方、第１のアームシリンダー５０は、ブーム１０の下部に配置されることができる。本発明では、掘削機２の第１のアームシリンダー５０が、従来の掘削機のようにブーム１０の上部に配置されなく下部に配置されるので、トンネルのような狭小な空間の作業場でも円滑に掘削作業を遂行することができる。

好ましくは、ブームシリンダー４０、第１のアームシリンダー５０及び第２のアームシリンダー６０は、作動流体を利用して駆動する油圧シリンダが用いられることができる。本発明では、油圧シリンダを使用する例を挙げているが、これとは異なり、空気圧シリンダーなど多様な形態のアクチュエーターを使用することもできることは、当業者にとって自明である。

一方、第１のアームシリンダー５０は、ブーム１０の下部に少なくとも１つが具備されることができる。図１６に示すように、複数の第１のアームシリンダー５０が用いられる場合、第１のアーム２０の駆動に要する駆動力が付加されるため、作業時間を短縮させることができるので、作業効率を高めることができる。

以下、本発明の実施例に係る油圧掘削機を用いた掘削装置１を装着する掘削機２の動作を簡単に説明することにする。

まず、掘削作業時、ブームシリンダー４０は、一端が上部旋回体２００に結合され、他端がブーム１０に結合されるので、ブームシリンダー４０が膨張すると、ブーム１０は時計回りに回動されることができる。また、ブームシリンダー４０が収縮すると、ブーム１０は反時計回りに回動されることができる。

また、第１のアームシリンダー５０は、一端がブーム１０に結合され、他端が第１のアーム２０に結合されるので、第１のアームシリンダー５０が膨張すると、第１のアーム２０は時計回りに回動されることができる。また、第１のアームシリンダー５０が収縮すると、第１のアーム２０は反時計回りに回動されることができる。

また、第２のアームシリンダー６０は、一端が第１のアーム２０に結合され、他端が第２のアーム３０に結合されるので、第２のアームシリンダー６０が膨張すると、第２のアーム３０に結合された掘削装置（図３、図１０、図１２）は、反時計回りに回動されることができる。また、第２のアームシリンダー６０が収縮すると、第２のアーム３０に結合された掘削装置（図３、図１０、図１２）は、時計回りに回動されることができる。このように、第１のアームシリンダー５０は、ブーム１０の下部に配置されるので、トンネルのような狭小な空間の作業場でも円滑な作業を遂行することができる。

一方、本明細書と図面には、本発明の好適な実施例について開示しており、特定の用語が使用されているが、これは単に本発明の技術内容を簡単に説明して発明の理解を助けるための一般的な意味で使用されたもので、本発明の範囲を限定するものではない。ここに開示された実施例に加えて、本発明の技術的思想に基づいた他の変形例が実施可能であることは、本発明の当業者にとって自明である。

本発明は、掘削機を用いた掘削装置に関するもので、更に詳しくには、掘削機を用いた掘削作業を遂行する際に、様々な作業場所への移動容易性及びそれに伴う作業効率性を増大させることができ、トンネルなどのような狭小な作業空間でも円滑な掘削作業を行うことができる掘削機を用いた掘削装置に適用可能である。

Claims (10)

1. バケットが脱着可能に一対の係止連結体が具備された掘削機に設置され、地盤または岩盤に対する掘削作業を遂行する掘削機を用いた掘削装置において、
   一端を介して前記一対の係止連結体に脱着可能に連結されるボディ部と、
   前記ボディ部の内部または一側に設置され、直線駆動力、回転駆動力及び打撃力のうち少なくとも一つの駆動力を発生させる駆動部と、及び、
   前記駆動部に連結され、前記駆動部から伝達された直線駆動力、回転駆動力及び打撃力のうち少なくとも一つの駆動力によって駆動されて、前記掘削作業を遂行する掘削用ツールとを、備え、
   前記掘削用ツールは、前記ボディ部が前記一対の係止連結体に連結される位置に応じて、前記掘削作業が遂行される方向が変更され、
   前記ボディ部は、
   内部に収容空間が形成されるハウジングと、
   前記ハウジングの両側面に互いに対向するように具備される一対の側面ブラケットと、及び、
   前記ハウジングの上部において前記一対の側面ブラケットを連結するように結合され、前記一対の係止連結体の間隔に対応する間隔で、等間隔で配置される少なくとも３個以上の結合部とを、備え、
   前記ボディ部は、前記少なくとも３個以上の結合部のうち互いに隣接する２個の結合部を選択して、前記一対の係止連結体に連結することによって、前記掘削用ツールが前記掘削作業を遂行する方向を決定することを特徴とする掘削機を用いた掘削装置。
2. 前記駆動部は、
   前記収容空間の内部で前記ハウジングに装着され、前記打撃力を発生させる駆動シリンダーと、
   一端が前記駆動シリンダーの駆動軸に連結され、前記駆動シリンダーから前記打撃力が伝達されて、往復移動する駆動シャフトと、及び、
   一端が前記駆動シャフトの他端に結合され、他端に前記掘削用ツールが脱着可能に結合され、前記駆動シャフトから伝達された前記打撃力によって前記掘削用ツールを往復駆動させる結合部材とを、備えることを特徴とする請求項１に記載の掘削機を用いた掘削装置。
3. 前記ハウジングは、
   前記駆動シャフトの往復移動方向に沿って上下部が開放され、両側面に前記一対の側面ブラケットが形成されたベースボディと、
   上下部が開放されて、前記ベースボディの下部に結合される時に、前記ベースボディとともに前記収容空間を形成する結合ボディと、及び、
   前記駆動シリンダーが前記ベースボディに結合された状態で、前記ベースボディの開放された上部を密閉するボディカバーとを、備えることを特徴とする請求項２に記載の掘削機を用いた掘削装置。
4. 前記駆動シリンダーは、前記掘削機から供給されたオイルを用いて駆動する油圧シリンダであることを特徴とする請求項２に記載の掘削機を用いた掘削装置。
5. 前記掘削用ツールは、
   一端は、前記ハウジングの他端を介して前記駆動シリンダーの一端に脱着可能に結合され、前記打撃力によって往復移動する打撃ボディと、及び、
   前記地盤または岩盤に接触する前記打撃ボディの表面に放射状に形成された複数のボーリングビットとを、備えることを特徴とする請求項２に記載の掘削機を用いた掘削装置。
6. 前記駆動部は、
   前記収容空間の内部で前記ハウジングに装着され、前記回転駆動力を発生させる駆動モーターと、
   一端が前記駆動モーターの回転軸に連結され、前記駆動モーターから前記回転駆動力が伝達されて回転する駆動軸と、及び、
   一端が前記駆動シャフトの他端に結合され、他端に前記掘削用ツールが脱着可能に結合され、前記駆動シャフトから伝達された前記回転駆動力によって前記掘削用ツールを回転させる結合部材とを、備えることを特徴とする請求項１に記載の掘削機を用いた掘削装置。
7. 前記ハウジングは、
   前記駆動モーターの回転軸方向に沿って上下部が開放され、両側面に前記一対の側面ブラケットが形成されたベースボディと、
   上下部が開放されて、前記ベースボディの下部に結合される時に、前記ベースボディとともに前記収容空間を形成する結合ボディと、及び、
   前記駆動前記モーターが前記ベースボディに結合された状態で、前記ベースボディの開放された上部を密閉するボディカバーとを、備えることを特徴とする請求項６に記載の掘削機を用いた掘削装置。
8. 前記駆動モーターは、前記掘削機から供給されたオイルを用いて駆動する油圧モーターであることを特徴とする請求項６に記載の掘削機を用いた掘削装置。
9. 前記掘削用ツールは、
   一端は、前記ハウジングの他端を介して前記駆動モーターの一端に脱着可能に結合され、前記駆動モーターから伝達された前記回転駆動力によって回転する回転ボディと、及び
   一端は、前記回転ボディの下部に回転可能に結合され、前記地盤または岩盤に接触する表面には、複数の歯が放射状に形成された複数のボーリングビットとを、備えることを特徴とする請求項６に記載の掘削機を用いた掘削装置。
10. 前記掘削機は、
    一端が上部旋回体に回動可能に結合されるブーム（Ｂｏｏｍ）と、
    一端が前記ブームの他端に回動可能に結合される第１のアーム（Ａｒｍ）と、
    一端が前記第１のアームの他端に回動可能に結合され、他端に前記一対の係止連結体が具備された第２のアーム（Ａｒｍ）と、
    前記上部旋回体と前記ブームとを連結し、前記ブームを関節運動させる少なくとも一つのブームシリンダーと、
    前記ブームと前記第１のアームを連結し、前記第１のアームを関節運動させる少なくとも一つの第１のアームシリンダーと、及び、
    前記第１のアームと前記第２のアームとを連結し、前記第２のアームを関節運動させる少なくとも一つの第２のアームシリンダーとを、備え、
    前記少なくとも一つの第１のアームシリンダーは、前記ブームの下部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の掘削機を用いた掘削装置。

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