KR100539630B1 - 어스 드릴용 굴삭기구 - Google Patents

Abstract

켈리 바(Kelly-bar)(1)에 접속되는 내부 부재(3)에 잠금체(3d, 3j)를 설치하고, 외부 부재(6)에 잠금체 수용부(6f)를 설치한다. 외부 부재(6)는 원통형 버킷(7)과 그 중의 개폐식 버킷(8)을 가진다. 굴삭기구(2)가 최대수축 상태에 있을 때에 내부 부재(3)를 회전 방향으로 돌리는 것에 의해, 상기 잠금체(3d, 3j)가 상기 잠금체 수용부(6f)에 결합되어 내부 부재(3)와 외부 부재(6)와의 상대적 상하 이동을 금지한다. 이 상태에서 켈리 바(1)에 인상 방향의 힘을 부여하여 굴삭기구를 회전시키면, 굴삭기구(2)의 하중보다 작은 하중을 건 상태로 굴삭을 행할 수 있다. 이로 인하여, 작은 구동력의 어스 드릴로 큰 굴삭기구(2)에 의한 굴삭을 할 수 있다. 내부 부재(3)의 외주에 설치된 돌기(3k)를 세컨드 부재(5)의 내주에 종방향으로 설치된 가이드 레일에 상하 이동 가능하게 결합한다. 이로 인하여, 지중 장애물을 개폐식 버킷(8)으로 잡은 상태로 회전시켜 제거하는 것이 가능하게 된다.

Description

어스 드릴용 굴삭기구 {Drilling device for earth drill}

본 발명은, 어스 드릴의 켈리 바(Kelly-bar)에 장착되어 옥석(玉石), 전석 또는 콘크리트 저반 등의 굴삭을 행하는 굴삭기구에 관한 것이다.

어스 드릴에 의한 굴삭은, 원추형의 밑바닥 덮개에 설치된 커터에 의해 세로구멍 바닥면을 굴삭하면서 버킷(bucket)에 굴삭토사를 받아들여 굴삭을 행하는 것이다. 이 때문에, 통상, N값으로 표시되는 지층의 굴삭에는 적합하다. 그러나, 옥석, 전석 등 드릴링 버킷에 수납될 수 없는 크기의 돌의 굴삭이나 콘크리트 저반 굴삭 등의 이른바 장애 굴삭에는 부적합하다. 굴삭 중에 그와 같은 지층에 닿은 경우는, 해머 글러브 버킷을 별도의 크레인에 준비하여, 옥석을 제거하거나, 또는 올케이싱기를 투입하여 대응하는 등의 방법의 교체가 필요하였다.

본 발명자들은, 이러한 문제점을 해결하는 수단으로서, 일본 특개평 11-141261호에 있어서, 상기 밑바닥 덮개를 가지는 어스 드릴용 드릴링 버킷 대신에 켈리 바(Kelly-bar)에 대체 장착 가능한 원통형의 버킷과, 그 원형 굴삭 홈의 근방에 작은 구멍을 설치하여 굴삭 부스러기의 낙하를 행하게 하는 스크루 로드형의 굴삭기구를 구비한 것을 제안하였다.

그러나, 상기 일본 특개평 11-141261호에 기재된 것과 같이 원통형 버킷을 이용한 것은, 굴삭된 원형 저반이나 암석 등을 인상(引上)시킬 필요가 있는 경우, 어떠한 별도의 인상 수단이 필요하게 된다고 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명자들은, 특개 2001-90465호에 있어서, 어스 드릴에 의해 저반, 옥석, 전석 등의 장애 굴삭에 있어서, 굴삭한 것을 지상으로 인상하는 것이 가능하게 되는 어스 드릴용 굴삭기구를 제안하였다.

상기 공보 기재의 굴삭기구는, 켈리 바에 상단이 접속되는 내부 부재와, 외부 부재와, 내부 부재와 외부 부재의 사이에 설치된 세컨드 부재로 이루어진다. 그리고 이들 부재는 상대적으로 상하 이동 가능하게 조합된다. 또, 상기 외부 부재에는, 하단에 굴삭 갈퀴를 가지는 하면 개구의 원통형 버킷이 장착된다. 또, 상기 외부 부재에는, 상기 원통형 버킷 내에 수용되어 상기 원통형 버킷에 의해 굴삭된 굴삭물을 잡는 한 쌍의 쉘로 이루어지는 개폐식 버킷이 설치된다.

상기 개폐식 버킷의 개폐 때문에, 세컨드 부재의 하단부는 개폐식 버킷의 쉘에 연결된다. 그리고, 세컨드 부재가 외부 부재에 대하여 상대적으로 오르는 것에 의해 개폐식 버킷이 닫히고, 상대적으로 내려가는 것에 의해 열리는 구조를 가진다. 즉, 내부 부재와 세컨드 부재 사이를 제1 유압실린더에 의해 접속하고, 세컨드 부재와 상기 개폐식 버킷 사이에 제2 유압실린더를 설치한다. 그리고, 켈리 바의 인상에 의해서 제1 유압실린더가 신장하면, 그에 따라서 생긴 압유가 제2 유압실린더에 공급되어 제2 유압실린더를 늘린다. 이것에 의해 세컨드 부재를 외부 부재에 대하여 인상, 그 결과 외부 부재에 장착된 개폐식 버킷이 닫히고 토사를 받아들이도록 구성된다.

이 굴삭기구는, 지상에 있어서, 코터(cotter)에 의해 내부 부재와 세컨드 부재와 외부 부재를 가장 단축한 상태로 유지하여 세로구멍의 밑바닥에 내리면, 자동적으로 코터에 의한 각 부재 사이의 구속이 풀려, 신장 가능해지도록 구성된다. 그리고, 켈리 바를 회전시키면, 내부 부재, 세컨드 부재, 외부 부재와 함께, 원통형 버킷과 개폐식 버킷도 회전하여 굴삭이 행하여진다. 소정의 깊이에 굴삭을 행한 후, 켈리 바를 인상하면, 외부 부재는 원통형 버킷이나 개폐식 버킷 등의 자중에 의해서 세로구멍의 저부에 멈춰, 내부 부재가 켈리 바와 함께 끌어 올려진다. 이로 인하여, 전술한 동작에 의해 세컨드 부재에 쉘이 연결되어 있는 개폐식 버킷이 닫히고, 굴삭된 토사의 취입이 행하여진다. 개폐식 버킷이 닫힌 후는, 외부 부재도 원통형 버킷이나 개폐식 버킷과 함께 지상으로 인상된다. 그리고, 지상에 있어서, 지면에 원통형 버킷을 착지하여 켈리 바를 내리면, 제1 유압실린더가 수축, 이것에 의해 생긴 압유에 의해 제2 유압실린더도 수축, 세컨드 부재도 내려가기 때문에, 개폐식 버킷이 열려, 지상으로 토사가 배출된다.

상기한 특개 2001-90465호 기재의 어스 드릴용 굴삭기에는 다음과 같은 문제점이 있다.

(1) 이 굴삭기구에 있어, 개폐식 버킷이 열린 상태로 원통형 버킷을 굴삭면에 착지하여, 켈리 바를 밀어 내리는 것에 의해, 굴삭기구의 자중에 켈리 바의 가압력이 가해진 하중을 건 상태로 굴삭할 수 있다. 그러나, 개폐식 버킷을 연 상태로 굴삭면에 걸 수 있는 하중은, 굴삭기구의 하중 이상이 되고, 굴삭기구 미만의 하중으로 이루어지는 가압력은 걸리지 않는다. 왜냐하면, 굴삭기구를 세로 구멍의 저부에 내리면, 외부 부재에 장착된 코터가 세컨드 부재의 구멍이나 내부 부재의 구멍으로부터 자동적으로 분리되어, 이 상태로부터 켈리 바를 인상하면, 내부 부재가 세컨드 부재에 대하여 인상되고, 세컨드 부재도 외부 부재에 대하여 인상되어, 개폐식 버킷이 닫히기 때문이다.

이로 인하여, 구동력이 작은 어스 드릴로 직경이 큰 원통형 버킷을 회전시켜 굴삭을 하자고 하면, 굴삭면과의 저항의 증가나 큰 굴삭기의 자중 등에 의하여, 큰 굴삭 토크가 필요하게 되어, 굴삭이 곤란해지는 경우가 있다고 하는 문제점이 있다.

(2) 또, 상기 가압력을 굴삭기구의 자중 미만으로 제어할 수 없기 때문에, 외부 부재의 하단에 장착된 커터의 파손을 초래하는 원인이 되었다.

(3) 상기 특개 2001-90465호에는, 하나의 실시예로서, 하기의 구성의 것이 개시되어 있다. 즉, 굴삭기구가 가장 줄어든 상태에 있어서, 내부 부재의 외주에 설치된 돌기가 세컨드 부재의 통부에 설치된 노치에 결합됨으로써, 각 부재 사이의 상대적인 상하 이동을 불가능하도록 하여, 개폐식 버킷이 열린 상태로 인상 가능하게 한 것이다. 그러나, 이 구성에 의하면, 비교적 큰 암석 등의 지중(地中) 장애물이 있는 경우, 쉘을 어느 정도 닫는 것에 의해, 쉘로 지중 장애물을 잡아 회전시키는 등의 방법에 의해서 지중 장애물을 제거할 수 없다고 하는 문제점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 굴삭기구를 구비한 어스 드릴의 일 실시예를 나타내는 측면도이다.

도 2는 도 1의 굴삭기구를 최대수축 상태로 나타내는 측면도이다.

도 3은 도 2의 굴삭기구를 최대수축 상태로 나타내는 측면 단면도이다.

도 4는 도 2의 상면을 나타내는 평면도이다.

도 5는 도 3의 상면을 나타내는 평면도이다.

도 6은 도 2의 E-E 부분 단면도이다.

도 7은 본 실시예의 개폐식 버킷의 개폐 구동 장치를 구성하는 유압실린더의 구성도이다.

도 8은 본 실시예의 외부 부재의 측면도이다.

도 9는 도 8의 정면도이다.

도 10은 본 실시예의 외부 부재의 상면을 나타내는 평면도이다.

도 11, 도 12는 각각 도 8의 F-F 단면도, G-G 단면도이다.

도 13은 본 실시예의 세컨드 부재를 나타내는 정면도이다.

도 14는 도 13의 저면도이다.

도 15는 본 실시예의 세컨드 부재를 나타내는 측면도이다.

도 16은 도 15의 D-D 단면도이다.

도 17은 본 실시예의 내부 부재의 제1 부재를 나타내는 평면도이다.

도 18은 도 17의 제1 부재의 절반 단면 측면도이다.

도 19는 도 18의 H-H 단면도이다.

도 20은 본 실시예의 내부 부재의 제2 부재를 나타내는 평면도이다. 도 21은 도 20의 제1 부재의 측면도이다.

도 22는 도 20의 저면도이다.

도 23은 본 실시예의 굴삭기구의 최대수축 상태로 놓을 수 있는 회전시의 내부 부재와 세컨드 부재의 조합 구조를 나타내는 측면도이다.

도 24는 도 23의 I-I 단면도이다.

도 25는 본 실시예의 굴삭기구의 최대수축 상태로 놓을 수 있는 역회전시의 내부 부재와 세컨드 부재의 조합 구조를 나타내는 측면도이다.

도 26은 도 25의 I-I 단면도이다.

도 27은 본 실시예의 굴삭기구에 있어, 개폐식 버킷이 반 닫힌 상태로 있을 때의 내부 부재와 세컨드 부재의 조합 구조를 나타내는 측면도이다.

도 28은 도 27의 K-K 단면도이다.

본 발명의 목적은, 원통형 버킷 내에 개폐식 버킷을 가지고, 또한 켈리 바의 인상력을 이용하여 개폐식 버킷을 닫는 어스 드릴용 굴삭기구에 있어, 굴삭기구의 하중보다 작은 하중을 건 상태로 굴삭을 행할 수 있어, 그것으로써 구동력이 작은 어스 드릴에 의해서 비교적 큰 굴삭기구에 의한 굴삭이 가능하게 되는 동시에, 개폐식 버킷을 어느 정도 닫아 회전시킴으로써, 지중 장애물의 제거가 가능해 지는 어스 드릴용 굴삭기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 어스 드릴용 굴삭기구는, 켈리 바(Kelly-bar)에 연결되는 통 형상의 내부 부재와, 상기 내부 부재의 외측에 승강 가능하게 결합되는 통 형상의 세컨드 부재와, 상기 세컨드 부재의 외측에 승강 가능하게 결합되는 외부 부재를 가지며, 상기 외부 부재에는 원통형 버킷과 상기 원통형 버킷 내의 개폐식 버킷이 장착되며, 상기 내부 부재와 상기 세컨드 부재의 사이에 제1 유압실린더가 장착되고, 상기 세컨드 부재와 상기 개폐식 버킷의 쉘 사이에 상기 제1 유압실린더로부터의 압유에 의해 신축되는 제2 유압실린더가 장착되며, 상기 내부 부재와 상기 외부 부재 사이에 잠금기구를 가지며, 상기 잠금기구는 상기 내부 부재의 외주에 설치된 잠금체와, 상기 외부 부재의 상부에 설치된 잠금체 수용부로 이루어지며, 상기 내부 부재와 상기 외부 부재가 일정한 상대 회전각도에 있을 때, 상기 잠금체 수용부에 상기 잠금체를 통과시키는 것이 가능하고, 굴삭기구가 최대수축 상태에 있을 때에 상기 내부 부재를 정회전 방향으로 돌리는 것에 의해, 상기 잠금체가 상기 잠금체 수용부에 결합되어 상기 내부 부재와 상기 외부 부재의 상대적 상하 이동을 금지하는 구성으로 하며, 상기 내부 부재의 외주에 설치된 돌기를 상기 세컨드 부재의 내주에 종방향으로 설치된 가이드 레일에 상하 이동 가능하게 결합하고, 또한 상기 굴삭기구의 최대수축 상태에 있어서 상기 내부 부재의 세컨드 부재에 대한 정회전 방향의 소정 범위에 대해 회전을 허용하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 굴삭기구의 최대수축 상태에 있어서 내부 부재와 외부 부재의 상대적 상하 이동을 금지하는 잠금기구를 설치했기 때문에, 굴삭 시에 켈리 바에 어느 정도 인상 방향의 힘을 작용시켜 정회전 방향, 즉 굴삭 방향으로 회전시킴으로써, 굴삭기구의 하중보다 작은 하중을 원통형 버킷으로부터 굴삭면에 작용시킨 상태로 굴삭을 행할 수 있다. 따라서, 비교적 큰 굴삭기구를 작은 어스 드릴로 회전 구동하여 굴삭을 행하는 경우에도, 구동력 부족이 발생하지 않고, 굴삭을 행할 수 있다. 또, 상황에 따라서, 작은 가압력으로 바람직한 굴삭을 행할 수 있다.

또, 세로구멍 저부에 있어서, 개폐식 버킷을 닫는 방향으로 작용시켰지만 인상 반발력이 지나치게 큰 경우에, 내부 부재를 다시 내려 켈리 바를 정회전 방향으로 소정 각도 회전시켜 잠금체를 잠금체 수용부에 잠금으로써, 개폐식 버킷을 연 채로 끌어올릴 수 있다. 이로 인하여, 굴삭기구를 지하에서 꺼낼 수 없게 되는 사태의 발생이 방지된다.

또한, 내부 부재를 세컨드 부재나 외부 부재에 대하여 어느 정도 끌어올린 상태, 즉 개폐식 버킷이 닫히는 과정에 있는 상태에 있어서, 켈리 바와 함께 내부 부재를 회전시키면, 세컨드 부재 및 외부 부재도 연동하여 정방향 및 역방향으로 회전시킬 수 있기 때문에, 지중 장애물을 개폐식 버킷으로 파지한 상태로 회전시킴으로써, 지중 장애물을 종래보다 용이하게 제거하는 것이 가능하게 된다.

(2) 또한, 본 발명의 어스 드릴용 굴삭기구에 있어, 바람직하게는, 내부 부재는 원통부를 이뤄 그 상부에 상기 잠금체를 가지며, 상기 잠금체는 상기 원통부보다 직경이 큰 원판부에서 외측으로 일체로 돌출되어 설치된 돌출부를 가지며, 상기 잠금체 수용부는 상기 잠금체와 대략 동일한 형상으로 잠금체보다 약간 큰 잠금체 통과부를 가지는 판에 의해 구성된다.

이와 같이, 잠금체 및 잠금체 수용부를 원통부보다 사이즈가 큰 판에 의해서 구성함으로써, 잠금체와 잠금체 수용부의 잠금 상태에 있어서, 넓은 면적으로 양자가 접촉하여, 큰 하중이 지지된다.

(3) 또한, 본 발명의 어스 드릴용 굴삭기구에 있어, 바람직하게는, 상기 내부 부재는 원통부를 가지며, 상기 원통부는 그 외주면을 상기 세컨드 부재 내의 각통부의 코너부에 설치된 상기 가이드 레일과, 상기 각통부의 내면에 설치된 진동 방지 레일에 접촉하는 구조로 한다.

이와 같이, 원통형의 내부 부재의 외주면을 가이드 레일 및 진동 방지 레일에 접촉시킴으로써, 세컨드 부재나 외부 부재에 대하여 내부 부재가 심(芯) 이탈을 일으키는 일없이, 잠금체를 잠금체 수용부의 잠금체 통과부에 원활히 통과시킬 수 있다.

(4) 또한, 본 발명의 어스 드릴용 굴삭기구에 있어, 바람직하게는, 상기 제l 유압실린더와 상기 제2 유압실린더 사이의 유압 폐회로에, 양 유압실린더 사이의 공급 및 배출 유량의 정합을 취하는 제3 유압실린더를 구비한다.

이러한 더미(dummy) 제3 유압실린더를 설치하면, 어큐뮬레이터 등의 굴삭기구에의 탑재가 필요 없게 되는 동시에, 유압실린더의 저부실 측을 위로 한 구성을 채용할 수 있고, 유압 호스가 아니라, 강철관에 의한 유압배관에 의한 유압 폐회로의 구성이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 굴삭기구를 구비한 어스 드릴의 일 실시예를 나타내는 측면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 어스 드릴 본체(50)에 붐(51)이 기복(起伏) 장치(52)에 의해 기복 가능하게 장착되고, 어스 드릴 본체(50)의 앞부분에 프론트 프레임(53)이 기복 장치(54)에 의해 기복 가능하게 장착된다. 프론트 프레임(53)의 정상부에는 켈리 바(1)를 상하 이동 가능하게 관통 삽입하고 또한 회전시키는 켈리 드라이브 장치(56)가 설치된다. 켈리 바(1)는 어스 드릴 본체(50)에 탑재된 권상 윈치(winch)(57)에 의해 감기고 풀리는 권상 로프(58)에 스위블(swivel) 조인트(59)를 통하여 지지된다. 켈리 바(1)는 통상은 3개 이상의 대소의 파이프를 상하 이동 가능하게 또한 상호 회전 불가능하게 맞물림 결합하여 이루어지는 것으로, 가장 내측의 파이프에 드릴링 버킷이 연결된다. 2는 본 발명에 의해 설치된 굴삭기구이며, 켈리 바(1)에 통상 장착되는 상기 드릴링 버킷 대신 장애 굴삭을 위해 착탈 가능하게 장착된 것이다.

도 2는 상기 굴삭기구(2)를 최대 수축 상태, 즉 개폐식 버킷의 열린 상태로 나타내는 측면도, 도 3은 상기 굴삭기구(2)를 최대 수축 상태, 즉 개폐식 버킷이 닫힌 상태로 나타내는 측면 단면도, 도 4, 도 5는 각각 도 2, 도 3의 상면을 나타내는 평면도, 도 6은 도 2의 E-E 부분 단면도, 도 7은 개폐식 버킷의 개폐 구동 장치를 구성하는 유압 실린더의 구성도이다.

도 2 내지 도 7에 있어서, 3은 상기 켈리 바(l)에 핀(4)(도 1 참조)에 의해 착탈 가능하게 연결되는 내부 부재, 5는 상기 내부 부재(3)의 외측에 승강 가능하게 결합되는 세컨드 부재, 6은 세컨드 부재의 외측에 승강 가능하게 결합되는 외부 부재이다. 상기 외부 부재(6)에는 원통형 버킷(7)이 장착되고, 상기 원통형 버킷(7) 내에 개폐식 버킷(8)이 장착된다.

도 8은 상기 외부 부재(6)의 측면도, 도 9는 그 정면도, 도 10은 외부 부재(6)의 상면을 나타내는 평면도, 도 11, 도 12는 각각 도 8의 F-F 단면도, G-G 단면도이다.

도 8, 도 9, 도 11에 도시된 바와 같이, 외부 부재(6)는 중심에 일부 측면이 절제된 각통부(角筒部)(6i)를 가진다. 각통부(6i)의 전후면에는 평행판 형상의 장착판(6a)를 고착하고 그 하부에 상기 원통형 버킷(7)을 고착하여 이루어진다. 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형 버킷(7)의 하단에는 복수 개의 굴삭갈퀴(7a)가 둘레방향으로 배설된다.

도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 부재(3) 내에는 제1 유압실린더(9)가 수용되고, 그 피스톤 로드가 핀(10)에 의해 내부 부재(3)에 연결되며, 저부측이 세컨드 부재(5)에 핀(11)에 의해 연결된다.

도 13은 상기 세컨드 부재(5)의 정면도, 도 14는 그 저면도, 도 15는 그 측면도, 도 16은 그 평면도이다. 도 13 내지 도 15에 있어서, 5n은 세컨드 부재(5)의 중심에 설치된 각통부이며, 상기 각통부가 외부 부재(6)의 각통부(6i) 내에 상대적으로 회전 불가능하게, 또한 상하 이동 가능하게 결합된다. 5a는 상기 핀(11)을 삽입하여 장착시키기 위하여 세컨드 부재(5)에 설치한 핀 구멍을 나타낸다. 상기 제1 유압실린더(9)는, 켈리 바(1)와 함께 내부 부재(3)가 끌어올려지는 것에 의해 세컨드 부재(5)에 대하여 신장되게 함으로써 신장하여, 개폐식 버킷(8)의 개폐용 제2 유압실린더(12)에 압유를 공급하는 것이다.

제2 유압실린더(12)는, 세컨드 부재(5)의 각통부(5n)의 전후에 설치된 브라켓(5b)(도 13 내지 도 15 참조)과 외부 부재(6)의 전후에 설치된 원통형 버킷 장착용 평행판부(6a)에 설치된 브라켓(6j)(도 12 참조)에, 각각 핀(13, 14)에 의해 연결하여 장착된다. 도 13 내지 도 15의 5c, 도 8, 도 12의 6c는 각각 핀(13, 14)을 삽입하여 장착하는 핀 구멍이다.

도 13 내지 도 15에 도시한 바와 같이, 세컨드 부재(5)의 각통부(5n)의 좌우에는, 장착판(5d)이 고착된다. 이들 장착판(5a)의 선단에는 브라켓(5f)이 장착된다. 각 브라켓(5f)에는, 개폐식 버킷(8)의 쉘(8a)의 상부 내측의 장착부를 핀(15)(도 2, 도 3 참조)에 의해 회전 가능하게 연결하는 핀 구멍(5e)을 가진다.

도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 외부 부재(6)의 브라켓(6b)과 쉘(8a)의 중앙부 사이는, 각각 링크(16) 및 핀(17, 19)에 의해 회전 가능하게 연결된다. 도 8, 도 9, 도 12의 6d는 핀(17)을 삽입하여 장착하는 핀 구멍이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 상기 제1 유압실린더(9)와 상기 제2 유압실린더(12) 사이의 한 쪽 유압회로에는, 제3 유압실린더(20)가 설치된다. 상기 제3 유압실린더(20)는, 양 유압실린더(9, 12) 사이의 공급 및 배출 유량의 정합(整合)을 취하는 더미(dummy) 유압실린더이다. 이러한 제3 유압실린더(20)를 구비함으로써, 어큐뮬레이터 등을 굴삭기구에 탑재할 필요가 없게 된다. 또, 제1 유압실린더(9)의 피스톤 로드 측을 위로 하고, 제2 유압실린더(12)의 저부실(室) 측을 위로 한 구성이 채용될 수 있고, 유압 호스가 아니라, 강관에 의한 유압배관에 의한 유압 폐회로의 구성이 가능하게 된다. 상기 제3 유압실린더(20)는, 도 2, 도 4, 도 5, 도 8, 도 9, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 외부 부재(6)의 평행판 형상의 리브(6e)에 설치된 브라켓(6h)에 상단을 핀 부착하여 장착된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 상기 내부 부재(3)는 제1 부재(3A)와 제2 부재(3B)로 이루어진다. 도 17 내지 도 19는 제1 부재(3A)를 나타내고 있고, 상기 제1 부재(3A)는 원통부(3c)의 상부에 원통부(3c)보다 큰 원판형의 잠금체(3d)를 가진다. 상기 잠금체(3d)는 외주방향으로 돌출된 복수의 돌출부(3e)를 가진다. 상기 잠금체(3d) 상에는 각통형의 켈리 바(1)와의 연결부(3f)를 가지고, 상기 연결부(3f)에는 켈리 바(1)에 장착하기 위해 상기 핀(4)을 통과시키는 핀 구멍(3g)을 가진다.

도 20 내지 도 22는 제2 부재(3B)를 나타내고 있고, 상기 제2 부재(3B)는 원통부(3h)의 정상부에 상기 잠금체(3d)와 동일한 형상의 돌출부(3i)를 가지며, 또한 원통부(3h)보다 큰 원판형을 이루는 잠금체(3j)를 가진다. 또, 원통부(3h) 내에는 상기 제1 유압실린더(9)의 핀(10)의 접속기구(22)를 지지하는 원통체(23)를 고정한다. 도 3, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1 부재(3A)와 상기 제2 부재(3B)는 원통부(3c, 3h) 끼리 결합하여 고정기구(24)에 의해 고정된다. 또, 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 잠금체(3d, 3j)를 돌출부(3e, 3i)가 동일 위치에서 포개어지도록 포개어 고정기구(25)에 의해 서로 고정한다.

도 21, 도 22에 도시한 바와 같이, 제2 부재(3B)의 하부에는, 대향하는 2 군데에 돌기(3k)를 설치한다. 한편, 세컨드 부재(5)의 원통부(5n)에는, 도 23, 도 24에 도시한 바와 같이, 그 대향하는 2개의 코너부에, 각각 2개씩의 로드(5h, 5i)로 이루어지는 종방향의 가이드 레일(5j)을 설치한다. 또, 세컨드 부재(5)의 원통부(5n)의 내면에는, 내부 부재(3)의 원통부(3h)의 외주면을 가이드 레일(5j)과 함께 접촉시키는 진동 방지 레일(5p)을 설치한다. 또, 세컨드 부재 또한, 세컨드 부재(5)의 대향하는 2측면에는, 상기 돌기(3k)를 끼우는 개구부(5k)를 설치하고, 상기 개구부(5k)에는 그 둘레를 따라 스토퍼(5m)를 설치한다. 도 23에 도시한 바와 같이, 2개의 로드(5h, 5i) 중, 개구부(5k)에 가까운 쪽의 로드(5h)의 하단은, 개구부(5k)의 상변에 대략 동등한 높이(H1)에 위치하여, 먼 쪽의 로드(5i)의 하단은, 개구부(5k)의 하변에 대략 동등한 높이(H2)에 위치한다.

도 4, 도 5, 도 10에 도시한 바와 같이, 외부 부재(6)의 정상부에는, 상기 내부 부재의 잠금체(3d, 3j)의 형상과 거의 동일한 형상으로 사이즈가 약간 큰 잠금체 통과부(6g)를 설치한 판형의 잠금체 수용부(6f)를 가진다. 잠금체 통과부(6g)에는 상기 돌출부(3e, 3i)에 대응하는 오목부(6j)(홈이라도 좋다)를 가진다. 내부 부재(3)의 돌기(3k)가 상기 가이드 레일(5j)에 결합되어 있는 상태에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 잠금체(3d, 3j)의 돌출부(3e, 3i)는 잠금체 통과부(6g)의 오목부(6j)에 대응하는 위치에 있기 때문에, 잠금체(3d, 3j)는 잠금체 통과부(6g)를 통과할 수 있다. 여기에서, 내부 부재(3)의 원통부(3h)의 외주면을 가이드 레일(5j) 및 진동 방지 레일(5p)에 접촉시키고 있기 때문에, 세컨드 부재(5)나 외부 부재(6)에 대하여 내부 부재(3)가 심(芯) 이탈을 일으키는 일이 없고, 그 결과, 덜그럭거림이 없고, 잠금체(3d, 3j)를 잠금체 통과부(6g)에 원활히 통과시킬 수 있다.

내부 부재(3)가 외부 부재(6)에 대하여 가장 낮은 위치, 즉 굴삭기구가 최대수축 상태로 있을 때는, 도 23에 도시한 바와 같이, 내부 부재(3)의 돌기(3k)는 로드(5h)의 하단보다도 아래에 위치하기 때문에, 내부 부재(3)를 켈리 바(1)와 함께 정회전(굴삭 방향으로 회전)시키면, 세컨드 부재(5), 외부 부재(6)에 대하여 내부 부재(3)가 정회전하고, 돌기(3k)가 개구부(5k)보다 나와 있어 스토퍼(5m)에 접촉한다. 이와 같이 내부 부재(3)를 회전시키면, 도 4에 도시한 바와 같이, 잠금체(3d, 3j)의 돌출부(3e, 3i)가 잠금체 수용부(6f)에 결합되고, 켈리 바(1)를 끌어올리면, 내부 부재(3)와 함께 외부 부재(6)를 끌어올릴 수 있다. 여기에서, 잠금체(3d, 3j) 및 잠금체 수용부(6f)를 원통부(3c, 3h)보다 사이즈가 큰 판에 의해 구성함으로써, 잠금체(3d, 3j)와 잠금체 수용부(6f)와의 잠금 상태에 있어서, 넓은 면적으로 양자가 접촉하여, 큰 하중이 지지된다.

다음에 이 굴삭기구의 사용에 대하여 설명한다. 지상에 있어서 굴삭한 상태에서는 개폐식 버킷(8)은 열린 상태이며, 그 상태로부터 원통형 버킷(7)이 착지한 상태로 켈리 바(1)를 회전시키면, 도 4에 도시한 바와 같이, 잠금체(3d, 3j)가 잠금체 수용부(6f)에 결합된 상태가 된다. 이 상태에서 세로구멍(30)(도 1 참조) 내에 이 굴삭기구(2)를 매달아 넣는다.

굴삭기구(2)의 원통형 버킷(7)이 세로구멍(30)의 바닥면에 착지하면, 켈리 드라이브 장치(56)를 작동시켜 켈리 바(1)를 통하여 굴삭기구(2)를 회전시킨다. 이에 따라, 내부 부재(3)의 돌기(3k)는 세컨드 부재(5)의 스토퍼(5m)에 접촉한 상태로 된다. 또, 잠금체(3d, 3j)의 돌출부(3e, 3i)는 외부 부재(6)의 잠금체 수용부(6f)에 결합된다. 이 상태에서 켈리 바(1)의 회전력은 원통형 버킷(7)에 전달되고 이것이 회전하여, 저반, 옥석 또는 전석 등이 원통형 버킷(7)에 의해 굴삭된다.

이러한 굴삭 상태에 있어서, 권상 윈치(57)를 약간 인상 방향으로 작동시킴으로써, 켈리 바(1)에 어느 정도의 인상 방향의 힘을 작용시켜 정회전 방향, 즉 굴삭 방향으로 회전시키면, 굴삭기구(2)의 하중보다 작은 하중을 굴삭면에 작용시킨 상태로 굴삭을 행할 수 있다. 따라서, 비교적 큰 굴삭기구(2)를 작은 어스 드릴로 회전 구동하여 굴삭을 행하는 경우에도, 작은 가압력으로 굴삭을 행할 수 있어, 그 결과, 구동력 부족을 발생시키는 일이 없이, 굴삭을 행할 수 있다. 또, 굴삭 반발력이 지나치게 큰 경우, 바람직한 가압력으로 굴삭을 행할 수 있다. 물론, 상황에 따라서, 켈리 드라이브 장치(56)에 구비된 가압장치(미도시)에 의해 켈리 바(1)를 아래 방향으로 가압하여 굴삭기구(2) 등의 하중 이상의 가압력으로 굴삭하는 것도 가능하다.

원통형 버킷(7)에 의한 굴삭이 진행되어, 개폐식 버킷(8)에 의해 받아들이기에 적절한 양의 굴삭쓰레기가 원통형 버킷(7) 내에 축적되었으면, 켈리 바(1)와 함께 내부 부재(3)를 역회전시킨다. 이 역회전에 의해, 내부 부재(3)의 돌기(3k)는, 도 25, 도 26에 도시한 바와 같이, 가이드 레일(5j)을 구성하는 한 쪽 로드(5i)에 접촉한다.

다음에 도 25, 도 26의 상태로부터 켈리 바(1)와 함께 내부 부재(3)를 인상한다. 이 경우, 세컨드 부재(5)에 외부 부재(6), 원통형 버킷(7), 개폐식 버킷(8)의 하중이 결려 있기 때문에, 먼저, 제1 유압실린더(9)가 신장한다. 이와 같이 제1 유압실린더(9)가 신장하면, 도 7에 있어서, 제1 유압실린더(9)의 로드실(a)의 오일이 압축되어 압유가 되고, 화살표로 도시한 바와 같이 제2 유압실린더(12)의 상부의 저부(b) 실로 들어간다. 또, 제2 유압실린더(12)의 로드실(c)의 오일은 제3 유압실린더(20)의 로드실(d)로 들어가고, 제3 유압실린더(20)의 저부실(e)의 오일은 제1 유압실린더(9)의 저부실(f)로 들어간다.

이러한 오일의 흐름에 의해, 제2 유압실린더(12)가 신장하고, 이에 따라, 세컨드 부재(5)도 상승한다. 이로 인하여, 세컨드 부재(5)에 고착된 브라켓(5f)에 핀(15)에 의해 연결된 쉘(8a)의 대향 단부가 들어 올려지고, 도 3에 나타낸 바와 같이 개폐식 버킷(8)이 닫혀, 굴삭쓰레기를 잡는다. 또, 저반의 경우에는, 원반형으로 굴삭된 저반의 주위를 잡는 상태로 되고, 닫는 정도는 작아진다.

이와 같이, 켈리 바(1)의 인상력을 개폐식 버킷(8)의 닫는 힘으로서 이용할 수 있어, 권상 윈치(57)의 감아 올리는 힘을 이용한 강력한 닫는 힘이 얻어진다.

여기에서, 제2 유압실린더(12)와 제3 유압실린더(20)는, 제1 유압실린더(9)의 로드실(a)과 저부실(f) 사이의 단면적의 차이에 기초하는 오일의 공급 및 배출량의 차이를 보충하는 부스터(booster)의 역할을 다하기 때문에, 어큐뮬레이터를 요하지 않고, 닫힌 회로가 구성될 수 있다.

이렇게 하여 굴삭쓰레기를 개폐식 버킷(8)에 의해 잡은 후, 권상 윈치(57)에 의해 켈리 바(1)를 굴삭기구(2)와 함께 끌어올린다. 그리고, 굴삭기구(2)를 지상으로 인상, 지면에 착지시킨 후, 켈리 바(1)를 내리면, 도 7에 있어서, 오일은 화살표와 역방향으로 흐르고, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 유압실린더(9)가 수축하여, 이것에 의해 제2 유압실린더(12)가 수축하여 개폐식 버킷(8)이 열리고, 개폐식 버킷(8)에 의해 잡힐 수 있었던 굴삭쓰레기를 배출할 수 있다.

상기 동작 중, 세로구멍 저부에 있어서, 개폐식 버킷(8)을 닫는 방향으로 작용시켰지만 인상 반발력이 지나치게 큰 경우에, 내부 부재(3)를 다시 내려 켈리 바를 정회전 방향으로 소정 각도 회전하여 잠금체(3d, 3j)를 잠금체 수용부(6f)에 고정시킴으로써, 개폐식 버킷(8)을 연 채로 끌어올릴 수 있다. 이로 인하여, 굴삭기구를 지하로부터 꺼낼 수 없게 되는 사태의 발생이 방지된다.

또, 도 27, 도 28에 도시한 바와 같이, 내부 부재(3)를 세컨드 부재(5)나 외부 부재(6)에 대하여 어느 정도 끌어올린 상태, 즉 개폐식 버킷(8)이 닫히는 과정에 있는 상태에서는, 내부 부재(3)의 돌기(3k)가 가이드 레일(5j)의 로드(5h, 5i) 사이에 낀 상태가 된다. 이 상태에서는, 켈리 바(1)와 함께 내부 부재(3)를 회전시키면, 세컨드 부재(5) 및 외부 부재(6)도 연동하여 정방향, 역방향으로 회전시킬 수 있다. 이로 인하여, 지중 장애물을 개폐식 버킷(8)으로 파지한 상태로 회전시킴으로써, 지중 장애물을 종래보다 용이하게 제거하는 것이 가능하게 된다.

본 발명은, 특개 2001-90465호 공보에 기재된 바와 같이, 원통형 버킷(7)의 하단부에 굴삭갈퀴를 가지는 원통형의 보충식 굴삭기구가 볼트 등의 고정기구로부터 착탈 가능하게 장착되는 구조도 채용할 수 있다. 이러한 구조로 하면, 여러 가지 높이, 굴삭갈퀴를 가진 보충식 굴삭기구를 준비해 두어 굴삭현장에 알맞은 깊이, 기능을 가진 굴삭기구를 선택함으로써, 최적의 굴삭을 행할 수 있다.

또, 본 발명을 실시하는 경우, 예를 들면 제2 유압실린더(12)의 상하를 역회전시켜 제3 유압실린더(20)를 생략할 수 있다. 또, 어스 드릴은, 리더를 따라 켈리 드라이브 장치를 승강시키는 구성으로 할 수도 있다. 또, 내부 부재(3)는 2중 원통형이 아니고, 1중 원통형의 것이라도 된다.

본 발명에 의하면, 원통형 버킷 내에 개폐식 버킷을 가지고, 또한 켈리 바의 인상력을 이용하여 개폐식 버킷을 닫는 어스 드릴용 굴삭기구에 있어, 굴삭기구의 최대 수축 상태에서 내부 부재의 잠금체를 외부 부재의 잠금체 수용부에 잠글 수 있기 때문에, 하중보다 작은 하중을 건 상태로 굴삭을 행할 수 있다. 이로 인하여, 구동력이 작은 어스 드릴에 의해서 비교적 큰 버킷에 의한 굴삭이 가능하게 된다. 또, 상황에 따라서, 작은 가압력으로 바람직한 굴삭을 행할 수 있다. 또, 세컨드 부재에 가이드 레일을 설치하고, 이 가이드 레일에 내부 부재 외주의 돌기를 상하 이동 가능하게 맞물리게 하는 구성으로 하고 있으므로, 개폐식 버킷을 어느 정도 닫아 회전시킬 수 있고, 이에 따라, 상황에 따른 지중 장애물의 제거를 용이하게 행할 수 있다.

Claims (5)

1. 켈리 바(Kelly-bar)(1)에 연결되는 통 형상의 내부 부재(3)와, 상기 내부 부재(3)의 외측에 승강 가능하게 결합되는 통 형상의 세컨드 부재(5)와, 상기 세컨드 부재(5)의 외측에 승강 가능하게 결합되는 외부 부재(6)를 가지며,

   상기 외부 부재(6)에는 원통형 버킷(7)과 상기 원통형 버킷(7) 내의 개폐식 버킷(8)이 장착되며,

   상기 내부 부재(6)와 상기 세컨드 부재(5)의 사이에 제1 유압실린더(9)가 장착되고, 상기 세컨드 부재(5)와 상기 개폐식 버킷(8)의 쉘(8a) 사이에 상기 제1 유압실린더(9)로부터의 압유(壓油)에 의해 신축되는 제2 유압실린더(12)가 장착되며,

   상기 내부 부재(3)와 상기 외부 부재(5) 사이에 잠금기구를 가지며, 상기 잠금기구는 상기 내부 부재(3)의 외주에 설치된 잠금체(3d, 3j)와, 상기 외부 부재(6)의 상부에 설치된 잠금체 수용부(6f)로 이루어지며, 상기 내부 부재(3)와 상기 외부 부재(6)가 일정한 상대 회전각도에 있을 때, 상기 잠금체 수용부(6f)에 상기 잠금체(3d, 3j)를 통과시키는 것이 가능하고, 굴삭기구(2)가 최대수축 상태에 있을 때에 상기 내부 부재(3)를 정회전 방향으로 돌리는 것에 의해, 상기 잠금체(3d, 3j)가 상기 잠금체 수용부(6f)에 결합되어 상기 내부 부재(3)와 상기 외부 부재(6)의 상대적 상하 이동을 금지하도록 구성되며,

   상기 내부 부재(3)의 외주에 설치된 돌기(3k)를 상기 세컨드 부재(5)의 내주에 종방향으로 설치된 가이드 레일(5j)에 상하 이동 가능하게 결합하고, 또한 상기 굴삭기구(2)의 최대수축 상태에 있어서 상기 내부 부재(3)의 세컨드 부재(5)에 대한 정회전 방향의 소정 범위에 대해 회전을 허용하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 어스 드릴용 굴삭기구.
2. 제1항에 있어서,

   상기 내부 부재(3)는 원통부(3c, 3h)의 상부에 상기 잠금체(3d, 3j)를 가지며,

   상기 잠금체(3d, 3j)는 상기 원통부(3c, 3h)보다 직경이 큰 원판부로부터 외측으로 일체로 돌출되어 설치된 돌출부(3e, 3i)를 가지며,

   상기 잠금체 수용부(6f)는 상기 잠금체(3d, 3j)와 거의 동일한 형상으로 상기 잠금체(3d, 3j)보다 약간 큰 잠금체 통과부(6g)를 가지는 판에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 어스 드릴용 굴삭기구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 내부 부재(3)는 원통부(3h)를 가지며,

   상기 원통부(3h)는 그 외주면을 상기 세컨드 부재(5) 내의 각통부(5n)의 코너부에 설치된 상기 가이드 레일(5j)과, 상기 각통부(5n)의 내면에 설치된 진동 방지 레일(5p)에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 어스 드릴용 굴삭기구.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1 유압실린더(9)와 상기 제2 유압실린더(12) 사이의 유압 폐회로에, 상기 양 유압실린더(9, 12) 사이의 공급 및 배출 유량의 정합(整合)을 취하는 제3 유압실린더(20)를 구비하는 것을 특징으로 하는 어스 드릴용 굴삭기구.
5. 제3항에 있어서,

   상기 제1 유압실린더(9)와 상기 제2 유압실린더(12) 사이의 유압 폐회로에, 상기 양 유압실린더(9, 12) 사이의 공급 및 배출 유량의 정합(整合)을 취하는 제3 유압실린더(20)를 구비하는 것을 특징으로 하는 어스 드릴용 굴삭기구.