KR100433196B1 - 하수관로 돌출물 캇팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수관로 돌출물 캇팅장치에 관련된 것으로, 유압모터를 캇팅공구의 구동원으로 사용하는 캇타에 있어서 유압 모터를 장착하는 구조 및 그 구동 방식을 개선하여 상하, 좌우 전 범위에 걸쳐 커팅동작이 이루어지도록 한 하수관로 돌출물 캇팅장치에 관한 것이다.

Description

하수관로 돌출물 캇팅장치{Cutting device of projection mass in pipe}

본 발명은 하수관로 돌출물 캇팅장치에 관한 것으로, 특히 유압모터를 캇팅공구의 구동원으로 사용하는 캇타에 있어서 유압 모터를 장착하는 구조 및 그 구동 방식을 개선하여 상하, 좌우 전 범위에 걸쳐 커팅동작이 이루어지도록 한 하수관로 돌출물 캇팅장치에 관한 것이다.

도시의 노후 하수관로의 수리, 교체를 위하여 종래에는 굴삭공법을 사용해 왔으나, 교통체증, 민원, 여론 등의 문제들을 야기하게 되어 선진국에서는 비굴착(NO-DIG)공법에 의한 하수관로의 재생이 일반화되어 있으며, 국내에서도 1990년대 중반부터 이 기술을 도입하여 이제 시작단계로 접어들고 있다. 비굴착(NO-DIG)공법이란 CCTV로 하수관로 상태를 관찰하고, 수리 및 재생해야 할 하수관로내의 돌출물들을 제거한 후 섬유강화플라스틱(FRP)을 관로 내면에 도포하여 하수관로를 재생하여 관로의 누수를 막고 수명을 연장하는 공법이다.이 공법은 본 발명에서는 설명되지 아니하는 하수관로 탐사장비(CCTV), 본 발명의 기술분야에 해당하는 관로내 돌출물 캇타, 역시 공법은 본 발명에서는 설명되지 아니하는 크리닝 장비 및 라이닝장비(FRP 코팅)들이 필요하며, 본 발명은 하수관로내 돌출물 캇타의 성능을 개선하여 하수관로 재생공법이 활성화되게 함으로써 하수의 누설로 인한 지하수 오염을 방지하고, 하수관로내로 침투하는 빗물, 지하수 등으로 인한 하수 처리량이 증가되는 것을 방지하기 위한 것이다.

유압모터를 캇팅공구의 구동원으로 사용하는 캇타에 있어서 유압 모터를 장착하는 방법으로, 유압모터의 제조시에 장착을 위한 플랜지나 탭이 가공되어 있기 때문에 보통 이 부분들을 이용하여 장착되며, 본 기술의 분야에 속하는 종래 제품들의 예에서도 이 방법으로 유압모터를 조립하고 있다. 또한, 유압모터를 감싸서 잡는 경우도 있다. 이러한 종래의 방법들의 일례로 도 1에 예시한 바와 같이 유압모터(70)를 움직일 수 있도록 하기 위해서는 고정장치(71)를 움직이도록 하는 기술이 반드시 필요하였다.그러나 종래 고정장치(71)는 설치공간이 커지고, 유압모터(70)가 좌우로 자세를 변경할 수 없는 구조로서 캇팅의 작업범위가 제한적이다.

본 발명에서는 유압모터의 유압 출입구를 이용하여 유압 공급 및 회수와 동시에 이 출입구를 유압모터의 고정장치 및 회전축으로 이용함으로써, 설치공간을 줄이고, 유압모터의 전후 요동을 가능하게 하여 종래의 상방 위주의 작업영역을 상하 전방향으로 확장토록 고안되었다.

또한, 헤더부의 좌우 요동의 범위를 일정 각도로 유지하기 위하여 통상적으로 전기신호에 의한 회전수 검출방식으로 엔코더를 장착하였으나 신호검출을 위한 케이블이 최소 6가닥 이상 소요되어 전선릴의 코아 케이블 수가 크게 증가하여 한데 묶은 전선의 직경이 크게 되며, 또, 50미터 이상의 거리에서 케이블을 통하여 신호가 전달되는 과정에서 전파 장애가 우려되어 헤더부의 좌우 요동이 일정 각도에 도달하면 작동이 기계적으로 정지할 수 있도록 하는 구속기술의 고안이 절실한 과제로 대두되었으며, 본 발명에서는 스프링과 치차를 이용한 좌우 요동범위의 구속을 실현하는 장치를 고안하였다.

또한, 돌출물 캇타는 크게 견인식과 자주식으로 구분되어, 그 목적상 한 기종이 선정, 사용되어 오고 있으나, 본 발명에서는 자주식의 기본장치에 스키드를 부착할 수 있는 장치를 고안하여 견인식으로도 사용할 수 있도록 하였다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하수관로내 돌출물 절단 캇타를 사용하여 하수관로내의 돌출물 제거작업을 행할 경우 콘크리트 지관이나 PVC지관의 절단, 철근 절단, 바닥에 굳은 몰탈이나 굳어서 단단하게 된 유지제거, 나무뿌리 제거 등 다양한 용도로 사용할 수 있기 때문에 특수 목적으로 인한 캇타를 여러종류로 확보할 필요가 없게 되었다.

도 1은 종래 일례로 하수관로 돌출물 캇팅장치의 설치 구성도.

도 2a,2b는 본 발명의 하수관로내 돌출물 캇팅장치의 구동개념을 설명하기 위한 정면도 및 평면도.

도 3a는 도 2a의 A-A선 단면 조립도.도 3b는 도 3a의 B-B선 단면 조립도.

도 4a,4b는 자주식과 견인식일 경우 각기 캇팅장치의 주행지면으로부터 캇팅작업 반경을 나타낸 예시도.

도 5는 본 발명의 하수관로내 돌출물 캇팅 가공범위의 예시도.

도 6a는 본 발명의 하수관로내 돌출물 캇팅 회전장치의 주요부 조립 확댄 단면도.

도 6b 내지 도 6d는 도 6a의 C-C선 단면도로서, 돌출물 캇팅 회전장치의 작동상태도.도 7a는 본 발명의 하수관로내 돌출물 캇팅장치 유압모터부 정면도.도 7b는 도 7a의 D-D선 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

12 : 구동부

14 : 회전부

16 : 헤더부

18 : 유압모터

20 : 주행용 모터

22 : 회전부 회전용 모터

24 : 헤드부 회전용 모터

26 : 유압모터 회전용 모터

28 : 연결암

30 : 궤도용 고무링

32 : 볼트

34 : 브라켓

36 : 스키드

40 : 캇팅공구

42 : 캇팅공구 궤적

50 : 치차가이드50a : 내치자

52 : 피니언

54 : 스프링

56 : 핀

58 : 볼트

60 : 연결축

62 : 금구

64 : 오링

65 : 퀵카플링

70 : 유압모터

71 : 유압모터 고정장치

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.도 2a,2b는 본 발명의 하수관로내 돌출물 캇팅장치의 구동개념을 설명하기 위한 정면도 및 평면도이다.

도 2a,2b에 예시한 바와 같이 본 발명의 하수관로내 돌출물 캇타장치는 본체 (10), 주행부(12), 회전부(14), 헤더부(16) 및 캇타구동용 유압모터(18)로 구성된다.상기 주행부(12)는 본체(10)의 양측에 궤도용 고무링(30)이 구동휠(8)과 종동휠(9)을 통해 장착되고, 이 궤도용 고무링(30)은 도 3a의 후술할 주행용 모터(20)의 회전력을 베벨기어(21a,21b)를 통해 전달받아 회전구동하는 구동휠(8)의 회전력으로 궤도운동하게 되어 있다.도 3a는 도 2a의 A-A선 단면 조립도이고, 도 3b는 도 3a의 B-B선 단면 조립도이다.

상기 본체(10)에는 도 3a,3b와 같이 주행용 모터(20) 및 회전부 회전용 모터(22)가 장착되어 있고, 상기 회전부(14)에는 헤드부 회전용 모터(24) 및 유압모터 회전용 모터(26)가 서로 이웃하게 장착되어 있다.상기 회전부(14)는 본체(10)의 주행방향을 제1회전축(X)이라 할 경우 이 제1회전축(X)을 중심으로 회전운동하는 부분이다. 상기 회전부(14)는 본체(10)와의 사이에 회전이 자유롭도록 베어링(15)에 지지되어 있다.또, 상기 회전부(14)에는 상기 헤더부(16)가 연결되는 제2회전축(Y)을 가지고, 이 제2회전축(Y)은 제1회전축(X)에 대하여 수직방향을 이루고 있다.상기 회전부(14)의 제2회전축(Y)에는 양측에 연결암(28)이 구비된 헤더부(16)의 일단이 장착되어 있고, 헤더부(16)의 타단에는 제2회전축(Y)과 평행한 제3회전축(Z)을 중심으로 회전가능하게 설치되어 캇팅공구(40)를 구동시키는 유압모터(18)가 구비되어 있다.상기 제2회전축(Y)상에는 서로 마주하는 베벨기어(23a,23b)가 배치되어 있고, 각 베벨기어(23a,23b)에는 상기 헤드부 회전용 모터(24)와 유압모터 회전용 모터(26)의 각 출력단에 연결된 베벨기어(25a,25b)와 각기 이맞물림되어 있다.이때 일측 베벨기어(23a)는 연결암(28)에 고정 결합되어 있고, 타측 베벨기어(23b)는 제2회전축(Y)상에서 자유롭게 회전되도록 설치되고, 이 베벨기어(23b)의 회전력은 스파라켓휠(27a,27b)에 연결된 체인(27c)을 매개로 도 3a 및 도 7b의 연결축(60)을 회전시키게 되어 있다.따라서 헤드부 회전용 모터(24)가 회전 구동하면 서로 이맞물림된 베벨기어(23a,25b)를 통하여 연결암(28)이 제2회전축(Y)을 중심으로 상하로 선회운동을 하고, 이때 맞은편 베벨기어(23b)는 회전하지 않는다. 따라서 연결암(28)의 제3회전축(7)상에 배치된 유압모터(18)가 연결암(28)을 회전반경으로 하여 도 5와 같이 상하 회전위치가 제어된다.도 5는 본 발명의 하수관로내 돌출물 캇팅 가공범위의 예시도이다.

한편, 유압모터 회전용 모터(26)를 회전구동하게 되면 서로 이맞물림된 베벨기어(23b,25b)를 통하여 체인(27c)이 회전하여 연결축(60)이 회전운동하고, 따라서 제3회전축(Z)을 중심으로 유압모터(18)가 회전되어 전후의 위치가 제어된다.이와 같이 본 발명은 회전부 회전용 모터(22), 헤드부 회전용 모터(24) 및 유압모터 회전용 모터(26)의 회전방향 및 회전량을 제어하게 되면 제3회전축(Z)상에 배치된 유압모터(18)측 캇팅공구(40)의 위치가 도 5와 같이 구면형상의 캇팅공구 궤적(42)을 얻을 수 있어 원하는 임의의 위치 및 자세로 절단작업을 효율적으로 행할 수 있다.

즉, 지금까지 개발된 통상적인 캇팅장치는 상방이나 하방, 또는 전방의 한쪽만 작업할 수 있는 구조이나, 본 발명에 따른 컷팅장치는 주행방향의 반구면을 가공궤적으로 하여 작업을 수행할 수 있는 것이다.또한, 본 발명은 도 4a,4b에서 예시한 바와 같이 자주식의 주행을 위하여 장착한 궤도용 고무링(30)을 풀고, 도 4b와 같이 볼트(32)에 의해서 조립되는 브라켓(34)에 스키드(36)를 장착하면 타장비(도시안됨)에 의해 이끌려가는 기능을 가지는 하수관로(100)내 돌출물 절단 캇타로 사용할 수 있다. 도 4b는 브라켓(34)의 길이에 따른 스키드(36)의 설치변경으로 작업 영역의 범위를 나타내고 있다.

한편, 본 발명은 도 6a 내지 도 6d와 같이 회전부(14)를 좌우 일정 회전각도 이상 구동시키지 못하도록 회전부 동력전달수단이 구비되어 있다. 이는 회전부 회전용 모터(22)로 전달되는 제어신호에 이상이 발생할 경우 기계적인 안전과 작동의 신뢰성을 고려하기 위함이다.도 6a는 본 발명의 돌출물 캇팅 회전장치의 회전부 동력전달수단을 나타낸 조립 확댄 단면도이고, 도 6b 내지 도 6d는 도 6a의 C-C선 단면도로서, 돌출물 캇팅 회전장치의 작동상태도이다.즉, 도 6a 내지 도 6d는 회전부(14)가 선회중 회전부 회전용 모터(22)측 출력단에 연결된 피니언(52)이 일방으로 회전하여 회전부(14)측 치차가이드(50)의 내주면에 형성된 내치차(50a)의 범위를 벗어나게 되면 내치차(50a)의 맞물림이 해제되어 회전부(14)는 더이상 회전할 수 없어 회전 각도가 제한되고, 다시 피니언(52)이 타방으로 회전하게 되면 스프링(54)의 탄성복원력에 의해 피니언(52)과 내치차(50a)가 맞물림하도록 구성되어 있다.

도 6a 및 도 6b와 같이 회전부 회전용 모터(22)측 피니언(52)은 회전부(14)측 볼트(58)로 장착된 치차가이드(50)의 내주면 일정 범위에 형성된 내치차(50a)에 이맞물림되어 있고, 또 피니언(52)의 일단은 치차가이드(50)에 형성된 호형의 안내장공(50b)에 삽입되어 슬라이딩 안내받게 되어 있다.상기 스프링(54)은 토션반발력을 발휘하는 것으로 중앙의 원형부가 회전부(14)의 축부(14a)에 자유롭게 삽입되어 있고 양단이 치차가이드(50)의 내면에 고정된 고정핀(56)에 걸쳐져 지지되어 있다. 즉, 스프링(54)의 양단은 상기 안내장공(50b)의 양단부측을 지나가도록 설치되어 피니언(52)이 도 6c 및 도 6d와 같이 안내장공(50b)의 양단부에 이르게 될 경우 스프링(54)에 탄성반발력을 가해 회전부(14)가 회전되어온 그 반대방향으로 회전부(14)를 밀어내게 되어 있다.즉, 도 6b와 같이 안내장공(50b)의 중앙에 위치된 피니언(52)이 시계방향으로 회전하면 회전부(14) 전체가 같은 시계방향으로 회전하게 되고, 피니언(52)의 회전부(14)의 내치차(50b)의 범위를 벗어나면 치차의 이물림은 해제되어 회전부(14)는 더이상 요동하지 않으며 피니언(52)만 그 자리에서 공회전하게 된다. 이때 스프링(54)은 피니언(52)에 의해 비틀림력이 증가되고, 이 증가된 비틀림력은 회전부(14)를 반시계방향으로 미는 힘으로 작용하게 된다.이후, 회전부 회전용 모터(22)를 반대방향으로 구동시키면 피니언(54)이 회전부(14)를 반시계 방향으로 밀게 되어 내치차(50b)가 피니언(52)에 이물려 회전하게 된다.도 6d는 피니언(52)이 반시계방향으로 회전할 경우로서 위와 같은 스프링(54)의 작용에 의해 이물림 해제된 피니언(52)과 내치차(50b)의 이물림은 이루어진다.이렇게 함으로써 회전부(14)가 끝까지 돌아가더라도 회전부 회전용 모터(22)에는 부하를 전혀 주지 않고 기계적으로 회전부(14)의 회전각도를 제한시킬 수 있다.도 7a는 본 발명의 하수관로내 돌출물 캇팅장치 유압모터부 정면도이고, 도 7b는 도 7a의 D-D선 단면도이다.도 7a 및 도 7b에 예시된 유압모터(18)는 좌우 연결암(28)에 지지되어 있는 연결축(60)에 의해 지지되어 있고, 이 연결축(60)에는 작동유 공급 및 회수 포트(60a,60b)가 구비되어 있다.상기 연결축(60)의 외부에는 회전이 자유로운 금구(62)가 장착되고, 이 금구(62)의 내부를 통하여 유압작동유가 연결축(60)의 유로로 유입 또는 유출되고, 연결축(60)과 외부 금구(62)와의 실링은 운동용 오링(64)을 장착하여 100bar의 압력 하에서도 작동유의 누설이 발생하지 않으면서 금구(62)의 자유로운 회전이 가능하게 되어 있다.상기 금구(62)에는 유압작동유의 공급라인(64)을 연결하기 위한 퀵카플링(65)이 연결되어 있다.본 발명에 따르면 유압모터(18)측 유압라인의 연결부와 그 고정부를 동일 공간에 배치할 수 있으므로 유압모터(18)의 고정시 반드시 필요하다고 여기던 설치공간을 줄여 캇팅장치의 헤드부(16)가 소형화 및 단순화된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 유압캇타를 사용하여 큰 토르크를 얻을 수 있기 때문에 종래의 취약점으로 지적되던 에어구동시의 토르크 부족으로 인한 작업시간 과다소요 등의 비능률을 제거할 수 있게 되었다. 또한, 주행, 헤드부 좌우 회전, 연결암 상하요동, 유압모터 전후요동의 4 자유도 운전에 의한 구면커팅 등의 다양한 동작 구현이 가능하여 작업이 용이하고, 또한 캇팅면을 깨끗이 처리할 수 있다.

하수관로내 돌출물 캇타의 기술자립으로 NO-DIG공법(비굴착공법)의 활성화를 촉진하여 하수관로를 재생시킴으로써 하수의 유출로 인한 지하수의 오염을 방지하고, 빗물이나 지하수가 하수관로로 유입되는 것을 방지하여 하수량을 줄임으로서 하수종말처리장의 건설비용을 절감토록 하는 효과가 있다.

또한, 이 발명을 통하여 하수관로뿐만 아니라 산업기계, 선박, 플랜트, 보일러 등 파이프 내의 검사 및 가공처리를 필요로 하는 다양한 분야에서 금속제 관내 돌출물 및 불순물 제거를 위한 원격조작 장비의 제작에 필요한 기술도 확보하였다.

Claims (3)

1. 유압모터(18)에 연결된 캇팅공구(40)가 본체(10)측에서 위치 제어되어 반구면의 가공궤적을 갖도록 한 하수관로내의 돌출물 캇팅장치에 있어서,

   상기 본체(10)내에 장착된 회전부 선회용 모터(22)의 출력을 전달받고, 본체(10)의 주행방향을 제1회전축(X)으로 하여 본체(10)의 전방에서 회전운동하는 회전부(14)와;

   상기 회전부(14)에는 일단이 회전부(14)의 제1회전축(X) 방향과 직교되는 제2회전축(Y)으로 하여 선회운동 가능하고 타단에 상기 유압모터(18)를 제2회전축(Y)과 나란한 제3회전축(Z)에 지지시킨 헤더부(16)와;

   상기 회전부(14)에는 상기 헤더부(16)를 상기 제2회전축(Y)으로 하여 선회운동시키는 헤드부 회전용 모터(24)와, 상기 유압모터(18)를 제3회전축(Z)으로 하여 선회운동시키는 유압모터 회전용 모터(26)가 탑재되고,

   상기 회전부 회전용 모터(22)의 구동에 의한 상기 회전부(14)의 회전 각도를 제한함과 동시에 역회전 구동시 회전부 회전부 모터(22)의 회전력이 회전부(14)로 전달되도록 하는 회전부 동력전달수단과;

   상기 유압모터(18)에 유압원의 압유를 공급시키기 위한 압유공급 연결수단이 포함된 것을 특징으로 하는 하수관로 돌출물 캇팅장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회전부 동력전달수단은,

   상기 회전부 회전용 모터(24)의 출력단에 연결된 피니언 기어(52)와;

   상기 피니언 기어(52)와 일정 원호길이에 걸쳐 이맞물림되는 내치차(50a)를 갖고 상기 회전부(14)에 장착된 치차가이드(50)와;

   상기 회전부(14)의 중심축에 삽입됨과 동시에 상기 치차가이드(50)에 구속되고, 피니언(52)이 회전부의 내치차(50a)의 범위를 벗어나면 피니언(52)의 이동 방향에 대한 역방향으로 반발력을 제공하는 스프링(54)이 포함된 것을 특징으로 하는 하수관로 돌출물 캇팅장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 압유공급 연결수단은,

   상기 제3회전축(Z)상에 대향되게 배치되어 상기 유압모터(18)를 지지하고, 각기 작동유 공급포트(60a)와 작동유 회수포트(60b)를 갖는 연결축(60)과;

   상기 연결축(60)의 외주면에 회전 자유롭게 삽입됨과 동시에 운동용 오링(64)이 개재되어 있는 금구(62)와;

   상기 금구(62)에 유압라인(64)을 연결하기 위해 구비된 퀵카플링(65)이 포함된 것을 특징으로 하는 하수관로 돌출물 캇팅장치.