KR100369752B1 - 토공사의 내경 또는 내부 윤곽을 밀링하거나 확장하기위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예를 들어 밀링될 단면에 위치될 수 있는 캐리어 상의 연장 암(extension arm)에 장착되는 밀링 공구를 구비하고, 상기 캐리어가 밀링될 단면을 지지하고 횡단하기 위한 롤을 갖는, 도관(conduit)과 같은 토공사(earthwork)의 내경 또는 내부 윤곽을 밀링하거나 확장하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 연장 암은 수평 선회축 및 다른 선회축에 관하여 상기 캐리어 상에 짐벌(gimbal)형으로 장착되며, 상기 연장 암의 관절 포인트는 높이 조절식이므로 최적의 작업 조건이 얻어질 수 있다.

Description

토공사의 내경 또는 내부 윤곽을 밀링하거나 확장하기 위한 장치 {DEVICE FOR MILLING OR ENLARGING THE INSIDE DIAMETER OR THE INSIDE CONTOUR OF AN EARTHWORK}

본 발명은 밀링 단면에 위치될 수 있는 캐리어 상의 연장 암(extension arm)에 장착되는 밀링 공구를 구비하고, 밀링 단면의 지지 및 횡단을 위한 롤(roll)을 갖는 상기 캐리어를 구비하여, 예를 들어 도관(conduit)과 같은 토공사(earthwork)의 내경 또는 내부 윤곽을 밀링 및 확장하기 위한 장치에 관한 것이다.

도관의 내경을 확장하기 위한 밀링 장치는 예를 들어 오스트리아 특허 AT 396270에 개시되어 있다. 상기 공지된 장치에서 굴삭 공구는 연결 링크를 따라 움직이도록 장착되며, 연결 링크는 상기 밀링 기계를 적절하게 적용시키기 위해 밀링될 윤곽에 따라 형성된다. 상기 공지된 장치에는 내경 내에서 지지되는 캐리어가 제공되며, 상기 밀링 공구는 대개 윤곽을 따라 이동이 제어되고 자유롭게 안내되는로봇 팔에 의해 프레임 상에 장착되도록 제안되어 있다.

국제특허 WO 90/12979는 여러 개의 지지 바퀴(supporting wheel) 상에 장착되는 관 청소차(go-devil) 형태의 파이프 시스템 작업용 장치를 개시한다. 상기 관 청소차는 연장 암에 공구를 운반한다. 상기 연장 암은 피벗식 보기(bogie) 상에 배열되어 방사상 방향으로 선회될 수 있도록 하며, 상기 보기는 종축을 중심으로 선회된다. 이렇게 함으로써 상기 공구는 상기 파이프 벽의 임의의 원하는 위치로 이동될 수 있다. 이러한 장치는 특히 단면이 작은 파이프 시스템에서 점검 및 간단한 유지보수에 적합하다. 그러나 상기 설비의 장치로는 거친 작업을 용이하게 수행할 수 없음이 확인되었다. 특히 밀링에 의한 상기 단면의 확장은 문제가 있는 것으로 증명되었는데, 상기 방법으로는 상기 밀링 공구에 대하여 작업 개시를 위한 유리한 각도를 전혀 얻을 수 없기 때문이다. 또한, 상기 기어 메커니즘이 비교적 크게 발생하는 힘을 적절하게 흡수할 수 없다.

본 발명의 목적은 이러한 단점을 방지하고 상기 기술된 종류의 장치를 제공하기 위한 것이며, 상기 장치는 임의의 원하는 윤곽에 대하여 이동가능한 기본 도구가 특별히 용이한 방법으로 적용될 수 있고 예를 들어 라인 제어 장치를 따라서 상기 도구의 자동 제어가 가능하다.

상기 목적은 상기 연장 암이 수평축 및 다른 축에 대한 상기 캐리어 상에 짐벌형으로 장착되고(gimbal-mounted) 상기 연장 암에서의 관절 포인트가 높이 조절식인 본 발명에 따라 달성된다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 측면도.

도 2는 본 발명에 따른 도 1의 장치에 대한 배면도.

짐벌형으로 장착되는 연장 암이 제공되고, 대체로 상기 연장 암을 높이 방향으로 피벗시키기 위해 상기 연장 암의 대체로 수평인 선회축이 소정의 윤곽 형상에 관한 외측 포락선(包絡線) 원(outer envelope circle)의 수평 직경에 배열되거나 또는 근접하므로, 스스로 횡단하는(self-traversing) 방식으로 상기 장치를 방향 지시 빔(directional beam) 또는 가이드 빔에 맞추어 정렬시키기 위해 필요한 요구조건이 만족되고, 원하는 윤곽의 설정치(setpoint)를 얻는다. 상기 목적을 위해 대체로 수평으로 선회하는 축은 상기 높이 방향으로 조절 가능한 캐리지(carriage) 또는 록커(rocker) 상에 유리하게 배열된다. 굴삭 또는 확장될 내경에서 소정의 윤곽과 관련한 정확한 기하학적 조건에 맞출 수 있도록 하기 위해 대체로 수평인 상기 선회축을 상기 섹션 가이드 빔과 정렬시키는 것은 정밀한 제어를 위해 필요하다.

본 발명과 관련되는 특징은 또한 설계이며, 발생하는 힘을 상기 구조에 의해 유리하게 흡수할 수 있다. 상기 연장 암의 베어링에는 실제 필요한 것보다 더 큰 자유도를 상기 밀링 공구에 대하여 제공하는 것이 매우 중요하다. 상기 관절 포인트가 높이 조절이 되지 않더라도 상기 밀링 공구는 임의의 범위 내에서 상기 도관 벽 상의 모든 지점에 도달할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 장치는 정밀한 제어를 가능하게 하고 상기 공구에 대하여 작업개시를 위한 유리한 각도를 보장해준다.

본 발명에 따른 실시예는 상기 연장 암의 수평 선회를 위한 선회축이 대체로상기 수평 선회축에 수직으로 연장되는 방식으로 특히 유리하게 제공되어, 특히 원의 형상에서 벗어나는 내부 윤곽 또는 내경은 상기 연장 암 및 밀링 공구에 의해 확실하게 처리된다. 필요한 제어 신호는 밀링될 단면에서 각 설정치 윤곽의 X 및 Y 좌표로 설계되도록 표시되어 라인 제어 장치에 따르는 방법과 유사하게 가이드 빔을 따라 자동으로 횡단하는 것을 허용한다.

상기 연장 암의 수직 선회 및 수평 선회를 위한 작동 장치는 자신의 위치가 제어 회로에 의해 감시되는 유압 실린더에 의해 형성되며 소정의 설정치 윤곽에 따라 조절된다. 상기 수평 선회축의 높이 포지션을 조절하기 위한 상기 짐벌형 장착 및 장치는 주로 공지된 횡방향 장치로 개조될 수 있으며, 기하학적 설계이므로 간단한 방법으로 자동 처리가 가능해진다.

상기 내경에서 상기 장치의 확실한 조절 및 위치설정은 상기 캐리어가 적어도 세 개의 지지 롤을, Y자 형상의 단면상에 배열되고 상기 윤곽의 내측면 쪽 방향으로 조절가능한 암에 옮기는 간단한 방법으로 보장될 수 있다. 상기 지지 롤을 대체로 Y자 형상으로 배열하여 사용함으로써, 특히 원의 형상으로부터 벗어나는 단면의 경우 상당한 자가-센터링(self-centering)이 되게 하여, 후속적으로 상기 섹션 가이드 빔을 수정하기 위해 필요한 노력을 적게 유지할 수 있다. 상이한 윤곽을 정밀하게 가려내기 위해 유압 피스톤을 구비한 공정 제어 유닛이 사용될 수 있다. 상기 장치는 어떠한 주요 작업의 개조도 없이 폭 넓게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 보다 바람직한 실시예에서, 상기 밀링 공구는 상기 캐리어의 단부(端部)―여기서 단부는 진행방향 또는 횡방향의 후단부임―에서 상기 암에 배열된다. 상기 굴삭된 소재를 제거하는 것은 상기 장치에서는 생략될 수 있는데, 그 이유는 상기 장치가 간단히 세척될 수 있어서 추가로 전진하는 동안에 더 이상 방해되지 않기 때문이다.

상기 밀링 공구는 자신의 회전축이 상기 연장 암의 축과 정렬되는 밀링 롤러 또는 밀링 헤드에 의해 특별히 간단한 방법으로 형성된다. 상기 헤드의 각 형상 및 기학적 배열의 경우, 상기 굴삭 공구의 평면 접촉이 대체로 확장될 내경의 내측 윤곽 및 내벽에 지속되는 것이 가능하므로, 작업 속도가 증가될 수 있다. 다른 한편으로, 상기 밀링 공구의 회전축은 상기 암의 축과 횡방향으로 놓이는 것이 또한 가능하다.

이미 전술한 바와 같이, 상기 장치는 상기 연장 암의 선회축이 가이드 빔, 구체적으로는 레이저 빔(laser beam)과 정렬될 수 있도록 배열되는 것이 바람직하다. 상기 가이드 빔의 설정치에 따라 상기 내경의 내측에서 상기 장치가 완전 자동으로 횡단하도록 하기 위해서, 상기 장치는 적어도 하나의 롤이 횡단 메커니즘과 결합되도록 제공되어 있다.

본 발명은 또한 도관과 같은 토공사의 밀링 방법, 및 상기 내경 또는 내부 윤곽의 확장에 관한 것이며, 상기 기술된 종류의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따라 윤곽의 설정치 형상에 관한 외측 포락선 원의 수평 직경의 높이에 배열되는 지점상에 짐벌형으로 장착되는 연장 암에 고정되는 밀링 공구가 사용되는 것을 제공한다. 특히 정밀한 확장 작업은 상기 방법에 의해 얻어진다.

도 1은 주행 바퀴(2, 3)가 회전식으로 장착되는 프레임(1)을 도시한다. 주행 바퀴(3)는 구동 모터(도시되지 않음)와 연결되며, 상기 주행 바퀴는 도관 윤곽(4)의 베이스 상에서 움직일 수 있게 된다.

상기 기계의 기초 프레임(1)에서, 연장 암(7)은 대체로 수평축(6)에 대하여 록커(5) 상에서 높이의 방향으로 선회가능하도록 관절을 이룬다. 연장 암(7)은 짐벌형으로 장착되고, 참조부호(8)로 표시되는 대체로 수직인 선회축을 구비한다. 연장 암(7)은 자신의 정면 단부에 상기 연장 암의 축과 동축상으로 회전가능하게 장착되는 밀링 공구 또는 커팅 공구(9)를 휴대하며, 참조부호(10)로 표시되는 별도의 구동 모터를 구비한다. 대체로 수직인 선회축(8)은 연장 암(7)의 포크(fork; 11)에 의해 둘러싸여서, 반발력을 확실히 흡수하도록 보장한다.

연장 암(7)을 대체로 평행한 축(6)에 대하여 선회시키는 상기 선회 구동장치는 카던 조인트(cardan joint)의 암에서 동작하는 유압 실린더(12)에 의해 이루어진다. 상기 대체로 수평 방향으로의 선회는 유압 실린더(14)에 의해 이루어지며, 상기 두 개의 유압 실린더(14, 12)는 제어 라인(15, 16)에 의해 중앙 제어 장치(17)와 연결되고, 상기 제어 장치는 라인 제어 장치(도시되지 않음)의 신호를 또한 처리한다.

록커(5)는 대체로 수평인 선회축(6)의 높이를 정확하게 조절하기 위해 유압 실린더(18)에 의해 선회되어, 상기 수평 선회축(6)이 도관(4) 단면의 포락선 원 내에서 대체로 직경 방향으로 이동되도록 한다. 유압 실린더(20)에 의해 도관(4)의 내벽 쪽으로 눌려질 수 있고 조인트 캐리어(joint carrier; 21) 내에 장착되는 지지 롤(supporting roll; 19)에 의해 상기 센터링 또는 다른 지지가 보장된다. 도2에 도시되는 바와 같이, 일점쇄선으로 표시되는 캐리어(21)는 바람직하게 Y자 형상으로 배열될 수 있으며, 하부 구동 지지 롤(3)과 결합되는 대체로 계란 형상의 단면의 경우에는 자가 조절이 가능하다. 상기 일점쇄선으로 도시되는 위치에서 벗어나서, 지지 롤(19)은 상기 도면에 롤(19)이 실선으로 도시되는 바와 같이, 임의의 원하는 방식으로도 위치될 수 있다.

도 2에 따른 예시에서, 상기 포락선 원은 상기 윤곽 단면을 외측으로 둘러싸며 참조부호(22)로 표시된다. 상기 대체로 수평인 선회축은 상기 포락선 원의 수평 직경(23)과 정렬되어, 섹션 가이드 빔에 대한 전체 장치의 정밀한 조절이 수행될 수 있도록 한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 연장 암(7)의 어느 한 쪽에는 선회를 위한 별도의 유압 실린더(14)가 사용될 수 있으며, 대체로 수평인 선회축(6)은 밀링될 내경의 수직 종방향 중심 평면에 걸치는 높이 방향으로 조절될 수 있고, 상기 평면은 참조부호(24)로 표시된다.

본 발명에 따른 밀링 장치는 임의의 범위 내에서 상기 도관 벽 상의 모든 지점에 도달할 수 있으며, 정밀한 제어를 가능하게 하고 밀링 공구에 대하여 작업개시를 위한 유리한 각도를 보장해준다.

Claims (11)

1. 밀링될 단면에 위치될 수 있는 캐리어(1) 상의 연장 암(extension arm; 7)에 장착되는 밀링 공구(9)를 구비하며, 캐리어(1)가 밀링될 단면을 지지하고 횡단하기 위한 롤을 갖고, 도관(conduit)과 같은 토공사(earthwork)의 내경 또는 내부 윤곽을 밀링하거나 확장하기 위한 장치에 있어서,

   상기 연장 암(7)은 수평 선회축(6) 및 다른 선회축(8)을 중심으로 상기 캐리어(1) 상에 짐벌형으로 장착되며(gimbal-mounted), 상기 연장 암(7)의 관절 포인트는 높이 조절식인

   밀링 또는 확장 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연장 암(7)의 관절 포인트가 캐리어(1)와 관련하여 선회식으로 배열되는 록커(rocker; 5) 상에 배열되는 밀링 또는 확장 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 연장 암의 수평 선회축(6)이 윤곽의 설정치 형상에 관하여 외측 포락선 원(包絡線 圓; envelope circle)의 수평 직경 영역 내에 배열되는 밀링 또는 확장 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   다른 선회축(8)이 수평 선회축(6)과 대체로 수직으로 배열되는 밀링 또는 확장 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   자신의 위치가 제어 회로에 의해 감시되고 소정의 윤곽 설정치에 따라 조절가능한 연장 암(7)의 선회용 유압 실린더(12, 14)가 제공되는 밀링 또는 확장 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 캐리어(1)는 바람직하게는 단면 평면 상에 Y자형 방식으로 배열되며, 상기 윤곽의 내면 쪽 방향으로 조절가능한 적어도 세 개의 지지 롤(19)을 운반하는 밀링 또는 확장 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 밀링 공구(9)가 진행 방향 또는 횡방향에서 후단부인 캐리어(1)의 단부 상에 있는 연장 암(7)에 배열되고, 바람직하게는 연장 암(7)의 축과 정렬 상태인 회전축을 갖는 밀링 또는 확장 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 연장 암(7)의 선회축이 가이드 빔, 특히 레이저 빔과 정렬될 수 있는 밀링 또는 확장 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 따라 주행 바퀴(2, 3) 상에 지지되는 캐리어(1)에 있어서,

   적어도 하나의 주행 바퀴(2, 3)에 구동가능한 장치가 제공되는 밀링 또는 확장 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    적어도 하나의 지지 롤(19)에 구동가능한 장치가 제공되는 밀링 또는 확장 장치.
11. 제1항 또는 제2항에 따른 장치를 사용하는 것이 바람직한 도관과 같은 토공사의 내경 또는 내측 윤곽을 밀링 및 확장하기 위한 방법에 있어서,

    윤곽의 설정치 형상에 관하여 외측 포락선 원의 수평 직경 높이에 배열되는 지점에 짐벌형으로 장착되는 연장 암(7)에 고정되는 밀링 공구(9)가 사용되는 밀링 및 확장 방법.