KR100587798B1 - 암반 천공 장치 및 편심 비트를 이용한 파이프 연속 체결매입 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암반 천공 장치 및 편심 비트를 이용한 파이프 연속 체결 매입방법에 관한 것이다. 본 발명의 암반 천공 장치는 회전축과, 회전축의 끝에 편심되어 결합된 편심 비트와, 회전력을 발생시키며 회전 방향을 전환할 수 있는 구동부와, 편심 비트의 회전 방향 걸림 여부를 감지하는 센서부로 구성된다. 또한, 구동부는 센스부의 걸림 신호에 의해 회전 방향을 변환하도록 구성된다. 또한, 파이프 매입방법은 비트의 회전에 의해 천공되는 구멍의 직경보다 작은 직경을 가진 파이프에 비트 및 회전축을 삽입하는 단계와, 선 시공된 파이프에 축 방향으로 결합하는 단계와, 비트가 선 시공된 파이프에 닿으면 회전축의 방향을 전환하여 시공되는 파이프가 삽입되는 구멍을 천공하는 단계를 포함한다. 따라서, 선 시공된 파이프에 손상을 가하지 않으며, 전석층 및 암반층에 파이프를 쉽게 시공할 수 있도록 한다.

암반 천공 장치, 널 강관

Description

암반 천공 장치 및 편심 비트를 이용한 파이프 연속 체결 매입 방법{APPARATUS FOR DRILLING ROCK BASE AND METHOD FOR BURYING PIPE IN CHAIN USING ECCENTRIC BIT}

도 1 및 도 2는 종래의 강관 널 말뚝의 구조를 도시한 것으로서,

도 1은 강관 널 말뚝의 사시도

도 2는 도 1의 강관 널 말뚝이 연속적으로 결합된 상태를 도시한 종단면도

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예의 구조를 도시한 것으로서,

도 3은 암반 천공장치의 측면도

도 4는 도 3의 암반 천공장치의 구동부 및 센서부의 구조를 도시한 개념도

도 5 내지 도 10은 본 발명의 실시예의 암반 천공 장치를 이용하여 파이프를 매입하는 방법을 도시한 것으로서,

도 5는 도 3의 암반 천공 장치의 회전축을 파이프에 삽입하는 상태를 도시한 단면도

도 6은 도 3의 암반 천공 장치의회전축이 파이프를 통과하여 설치된 상태를 도시한 사시도

도 7은 천공 상태를 도시한 단면도

도 8 내지 도 10은 도 7의 절단선 Ⅷ-Ⅷ에 따른 단면도

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 구동부 20: 동력 변환 장치

30: 회전축 40: 해머

50: 편심 비트 60: 천공 비트

70: 섕크

본 발명은 암반 천공장치 및 이를 이용하여 파이프를 매입하는 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 선 시공된 파이프를 손상시키지 않고 파이프를 매입하는 암반 천공장치 및 이를 이용한 파이프 매입방법에 관한 것이다.

도 1 및 도 2는 종래의 강관 널 말뚝의 구조를 도시한 것으로서, 도 1은 강관 널 말뚝의 사시도, 도 2는 도 1의 강관 널 말뚝이 연속적으로 결합된 상태를 도시한 종단면도이다.

종래의 강관 널 말뚝은 상하로 길이를 가지며 단면상 원통형으로 형성되는 원통부(3)와, 원통부의 일측 외면에 하나의 금속을 용접시켜 돌출 형성되는 돌출부(4)와, 원통부의 타측 외면에 2개의 금속을 일정 간격으로 용접시켜 형성되는 결합부(5)로 구성된다.

이렇게 구성되는 종래의 널 말뚝은 항타기로 직접 항타하여 연약지반에 설치하게 된다. 도 2에서와 같이, 먼저 시공되는 널 말뚝(2)의 돌출부(4)와 결합부(5) 들이 작업진행 방향으로 향하게 설치하고, 나중 시공되는 널 말뚝(2a)의 돌출부(4)를 선 시공한 널 말뚝(2)의 결합부(5)에 끼워 맞춘 후 항타하여 박는다. 이러한 방법으로 각 널 말뚝들을 연결하여 연속적으로 시공해 나가는 것이다.

상기한 종래의 것으로 설치할 경우 이웃하는 널 말뚝끼리 서로 연결되어 있으므로 지하수를 차수할 수 있다. 그러나, 종래의 것은 항타기로 항타하여 박는 것이므로 지층이 전석층이거나 암반층일 경우에는 시공이 불가능하다. 한편, 상기한 종래의 널 말뚝을 박기 위해 천공 비트를 장착한 천공기로 구멍을 천공하여 박는 것을 생각할 수도 있으나, 원통부(3) 외면에 돌출부(4) 및 결합부(5)가 돌출되어 있어 천공비트의 회전에 의해 선 시공된 널 말뚝의 돌출부(4) 및 결합부가 손상된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 전석층 및 암반층에 선 시공된 파이프에 손상을 가하지 않으면서 파이프를 매입할 수 파이프 매입 방법과, 이에 이용되는 암반 천공장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 회전축, 회전축의 끝에 편심되어 결합된 편심 비트, 회전력을 발생시키는 구동부 및 편심 비트의 회전 방향 걸림여부를 감지하는 센서부로 구성되며, 구동부는 센스부의 걸림 신호에 의해 회전 방향을 변환하는 것을 특징으로 하는 암반 천공장치를 제공한다. 따라서, 암반 천공시 선 시공된 파이프에 손상을 가하지 않을 수 있다.

또한, 상기 구동부는 유압 모터이며, 상기 센서부는 상기 유압 모터에 가해지는 압력을 감지하는 압력센서인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 구동부는 공압 모터이며, 상기 센서부는 상기 공압 모터에 가해지는 압력을 감지하는 압력센서인 것이 효과적이다.

또한, 상기 구동부는 전기 모터이며, 상기 센서부는 상기 전기 모터에 흐르는 전류양을 센싱하는 전류센서로 구성될 수도 있다.

한편 본 발명의 다른 분야에 따르면, 비트가 회전축의 끝단에 편심되어 결합된 암반 천공장치를 이용하여 파이프 연속 체결 매입하는 방법으로서, 비트의 회전에 의해 천공되는 구멍의 직경보다 작은 직경을 가진 파이프에 상기 비트 및 상기 회전축을 삽입하는 단계, 선 시공된 상기 파이프에 축 방향으로 결합하는 단계 및 상기 비트가 선 시공된 상기 파이프에 닿으면 상기 회전축의 방향을 전환하여 시공되는 상기 파이프가 삽입되는 구멍을 천공하는 단계를 포함하는 파이프 매입방법을 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예의 구조를 도시한 것으로서, 도 3은 암반 천공장치의 측면도, 도 4는 도 3의 동력변환 장치의 개념도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 암반 천공장치는 천공장치 본체(90)와, 회전력을 발생시키는 구동부(10)와, 구동부(10)에 연결되어 회전하는 회전축(30)과, 회전축(30)의 끝부분에 결합된 편심 비트(50)와, 편심 비트(50)에 결합된 천공 비트(60)와, 편심 비트(50) 및 천공 비트(60)를 축방향으로 진동시키는 진동장치와, 편심 비트(50)의 회전방향 걸림 여부를 감지하는 센서부(20)로 구성된다.

구동부(10)는 천공 장치 본체(90)를 통해서 공급되는 유압을 이용하여 회전력을 발생시키는 유압 모터(13)와, 유압 모터(13)의 회전 방향을 전환하기 위해 입력되는 유체의 방향을 전환하는 서보 밸브(15)와, 서보 밸브(15)를 전기적으로 구동하는 밸브 구동부(18)와, 밸브 구동부(18)를 제어하는 제어부(19)로 구성된다.

유압 모터(13)의 출력단에는 회전축(30)과 결합하는 구동축(12) 및 기어 세트(11)와, 서보 밸브(15)와 연결되는 2개의 유로(16a, 16b)로 구성된다. 서보 밸브(15)는 일반적인 2 포지션 밸브를 사용한다. 또한, 서보 밸브(15)에 천공 장치 본체(90)에 설치된 유압 펌프(미도시)로 부터 공급되는 유체를 공급 받는 유입관(14a)과, 유압 펌프(미도시)로 유체를 배출하는 회기관(14b)이 연결된다. 밸브 구동부(18)는 서보 밸브(15)의 스풀(15a)의 위치를 이동시킬 수 있도록 솔레노이드 코일(18a) 및 영구자석(18b)로 구성된다. 제어부(19)는 솔레노이드 코일(18a)에 공급되는 전류의 양과 방향으로 밸브 구동부(18)를 제어한다.

센서부는 서보 밸브(15)에서 유압 모터(13)에 연결된 유로(16a, 16b)의 압력을 센싱하여 그 결과를 제어부(19)에 전송하는 압력센서(17a, 17b)로 구성된다.

본 발명의 실시예에서는 구동부가 유압모터로 구성되어 있어나, 반드시 유압 모터만으로 구성되는 것은 아니며, 공압 모터, 전기 모터, 서보 모터 등으로 구성될 수 있다. 따라서, 센서부도 공압 모터인 경우에는 공압 모터에 입출력되는 공압을 측정하는 공압 센서로 구성되며, 전기 모터의 경우에는 전기 모터에 흐르는 전류의 양을 측정하는 전류센서로 구성될 수 있다.

진동장치는 회전축(30)의 끝단에 결합된 해머(40)와, 해머(40)에 결합되어 회전축(30)의 축방향으로 이동할 수 있는 섕크(70)로 구성된다. 해머(40)는 공압으로 구동되는 공압 해머 인 것이 바람직하며, 섕크(70)에 충격을 가할 수 있도록 설치된다.

편심 비트(50)는 회전축(30), 좀더 상세히는 섕크(70)의 끝단에 편심되어 결합된다. 편심 비트(50)의 직경은 시공되는 파이프의 직경보다 작으며, 회전축(30)의 회전 중심에서 편심 비트(50)의 가장 멀리 떨어진 측면까지의 거리는 파이프의 반경보다 크도록 형성된다. 또한, 편심 비트(50)에는 파이프(2)의 내측면에 돌출되어 형성된 중심 가이드(6)가 통과할 수 있도록 측면에 관통홈(51)이 형성된다.

편심 비트(50)에 고정된 천공 비트(60)는 섕크(70)의 회전축에 중심이 위치하도록 결합된다. 그리고, 편심 비트(50) 및 섕크(70)는 회전축에 핀 결합된다. 따라서, 편심 비트(50)가 어느 방향으로 회전을 하여도 편심 비트(50) 및 섕크(70)의 결합이 풀어지지 않는다.

이하, 본 발명의 실시예의 암반 천공 장치를 이용하여 파이프를 매입하는 방법에 관하여 기술한다.

도 5 내지 도 10은 본 발명의 실시예의 암반 천공 장치를 이용하여 파이프를 매입하는 방법을 도시한 것으로서, 도 5는 도 3의 암반 천공 장치의 회전축을 파이프에 삽입하는 상태를 도시한 단면도, 도 6은 도 3의 암반 천공 장치의 회전축이 파이프를 통과하여 설치된 상태를 도시한 사시도, 도 7은 천공 상태를 도시한 단면도, 도 8 내지 도 10은 도 7의 절단선 Ⅷ-Ⅷ에 따른 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 암반 천공 장치를 이용하여 파이프를 매입하는 방법은 파이프(2a)에 비트(50, 60) 및 회전축(30)을 삽입하는 단계(도 5, 6)와, 선 시공된 파이프(2)에 축방향으로 후 시공되는 파이프(2a)를 결합하는 단계(도7)와, 파이프(2a)가 삽입되는 구멍(100b)을 천공하는 단계(도 8-10)로 구성된다.

파이프(2a)에 비트(50, 60) 및 회전축(30)을 삽입하는 단계(도 5, 6)는 중심 가이드(6)가 편심 비트(50)의 관통홈(51)을 통과하도록 비트(50, 60) 및 회전축(30)을 파이프(2a)에 삽입하여, 도 6과 같이, 비트(50, 60)가 파이프(2a)의 끝단에 돌출 되도록 한다.

선 시공된 파이프(2)에 축방향으로 후 시공되는 파이프(2a)를 결합하는 단계(도7)는 선 시공된 파이프(2)의 결합부(5)에 후 시공되는 파이프(2a)의 돌출부(4a)를 축방향으로 삽입함으로써 이루어진다.

구멍(100b)을 천공하는 단계(도 8-10)는 도 8에 도시된 최초위치에서 도 9와 같이 반 시계 방향으로 소정각도 회전시킨다. 그 다음, 편심 비트(50)가 선 시공된 파이프(2)에 부딪히면, 편심 비트(50)가 선시공 된 파이프(2)에 걸리게 되어, 유압 모터(13)에 가해지는 부하가 증대된다. 따라서, 제 1 유로(16a)의 유압이 올라가게 되며, 이를 감지한 압력센서(17a)가 그 측정치를 제어부(19)에 전달하면, 제어부(19)는 밸브 구동부(18)에 전달되는 전류의 방향을 전환한다. 그 다음, 밸브 구동부(18)가 반대로 이동하게 되고, 이에 따라, 서보 밸브(15)의 스풀(15a)의 위치도 이동하게 된다. 따라서, 유압 모터(13)에 유입 및 유출되는 유체의 방향이 반대가 되어 유압 모터(13)의 회전 방향이 반대가 된다. 따라서, 비트가 도 10과 같이 시계 방향으로 (θ2) 만큼 회전된다. 이와 같이, 소정 각도(θ2) 내에서 반복 왕복 회전 운동하도록 함으로써, 시공되는 파이프(2a)의 하부가 완전히 천공되도록 한다.

따라서, 천공된 구멍(100b)의 깊이 많큼 쉽게 후 시공되는 파이프(2a)가 진행할 수 있으며, 최종적으로 원하는 깊이 만큼 파이프(2a)를 삽입시킬 수 있다. 또한, 선 시공된 파이프(2)의 손상을 방지할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 암반 천공 장치와 이를 이용한 파이프 매립 방법은 전석층 혹은 암반층에도 파이프를 쉽게 매립할 수 있을 뿐만 아니라, 선 시공된 파이프에 손상을 가하지 않을 수 있다. 따라서, 일련의 파이프가 나란히 시공되어야 하는 널 말뚝의 시공 등에 적용될 수 있다.

본 발명은 선 시공된 파이프에 손상을 가하지 않으며, 전석층 및 암반층에 파이프를 쉽게 시공할 수 있는 암반 천공 장치 및 이를 이용한 파이프 매립 방법을 제공한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 회전축;

   상기 회전축의 끝에 편심되어 결합된 편심 비트;

   회전력을 발생시키며 회전 방향을 전환할 수 있는 구동부;

   상기 구동부에 발생하는 부하를 검출하는 센서부; 및

   상기 센서부에서 검출되는 부하의 양이 정해진 값 이상일 때, 상기 구동부의 구동방향을 전환하는 제어부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 암반 천공장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 구동부는 공압 모터이며,

   상기 센서부는 상기 공압 모터에 가해지는 공기 압력을 감지하는 압력센서이며,

   상기 제어부는, 상기 모터에 공급되는 유체의 방향을 전환하는 서보 밸브와,상기 서보 밸브를 전기적으로 구동하는 밸브 구동부를 포함하고, 상기 압력센서의 값이 일정값 이상일 경우 상기 밸브 구동부를 구동하는 것을 특징으로 하는 암반 천공장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 구동부는 유압 모터이며,

   상기 센서부는 상기 유압 모터에 가해지는 압력을 감지하는 압력센서이며,

   상기 제어부는, 상기 유압 모터에 공급되는 유체의 방향을 전환하는 서보 밸브와, 상기 서보 밸브를 전기적으로 구동하는 밸브 구동부를 포함하고, 상기 압력센서의 값이 일정값 이상일 경우 상기 밸브 구동부를 구동하는 것을 특징으로 하는 암반 천공장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 구동부는 전기 모터이며,

   상기 센서부는 상기 전기 모터에 흐르는 전류양을 센싱하는 전류센서이며,

   상기 제어부는, 상기 전류센서에서 감지되는 값이 일정값 이상일 경우 상기 모터에 공급되는 전류의 방향을 전환하는 것을 특징으로 하는 암반 천공장치.

Images