KR100683259B1 - 윙비트를 구비한 지반 굴착용 멀티해머 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비트 구조가 개선된 지반 굴착용 멀티해머에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 지반 굴착기의 회전력 제공수단 및 에어 공급수단과 연결되는 조인트가 상단에 마련되고, 복수개의 타격공간과 그에 대응되는 비트 장착구가 일정 간격으로 형성된 해머몸체; 각각의 타격공간 내에 설치되고, 상기 에어에 의해 가압되어 선택적으로 하강하는 타격부재; 상기 비트 장착구의 중심을 축으로 하여 회동하도록 상기 비트 장착구 내에 장착되고, 어느 한쪽 방향으로의 회동시 그 헤드부의 단부가 선택적으로 해머몸체 외곽으로 돌출되도록 펼쳐지는 한편, 상기 타격부재로부터 가해지는 충격력에 의해 전진하여 지반을 타격하는 윙비트; 및 상기 윙비트가 일정 각도만큼 회동되어 펼쳐졌을 때 걸리도록 상기 윙비트 주변에 배치되는 스토퍼;를 포함하는 지반 굴착용 멀티해머가 개시된다.

지반 굴착기, 멀티해머, 모노해머, 윙비트, 스플라인

Description

윙비트를 구비한 지반 굴착용 멀티해머{Multi hammer having wing bit for excavation}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티해머의 구성을 도시하는 부분절개사시도.

도 2는 도 1에서 윙비트의 배치구조를 도시하는 저면도.

도 3은 도 2의 윙비트가 펼쳐진 상태를 도시하는 저면도.

도 4는 본 발명에 따라 제공되는 윙비트의 다른 배치구조를 도시하는 저면도.

도 5는 도 4의 윙비트가 펼쳐진 상태를 도시하는 저면도.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>

100..해머 몸체 101..조인트

102...타격부재 105..윙비트

106...요입부 109...돌출부재

110,110'...스토퍼 111...토사배출공

112...고정형 비트

본 발명은 윙비트를 구비한 지반 굴착용 멀티해머(Multi hammer)에 관한 것으로서, 특히 해머몸체의 외경보다 회전 직경이 커지도록 선택적으로 펼쳐지는 구조의 다중 윙비트를 구비하여 천공 및 확장 작업을 모두 수행할 수 있는 지반 굴착용 멀티해머에 관한 것이다.

멀티해머는, 지반 굴착기로부터 회전력과 고압의 에어를 공급받아 전체적으로 회전하는 동시에 다중의 비트들이 지반을 타격하도록 구성되어 토사층 및 암반층을 굴착하는 기능을 수행한다.

이러한 멀티해머는, 복수개의 타격공간과 그에 대응되는 비트 장착구가 일정간격으로 형성된 해머 몸체와, 상기 타격공간 내에 승강 가능하게 설치되어 에어에 의해 선택적으로 하강하는 피스톤 형태의 타격부재와, 상기 비트 장착구에 장착되고 상기 타격부재에 의해 전진하여 지반을 타격하는 비트를 구비한 구성을 갖는 것이 일반적이다.

멀티해머의 작동을 살펴보면, 해머 몸체는 상단의 조인트를 매개로 하여 지반 굴착기로부터 전달되는 회전력에 의해 회전하고, 이와 동시에 지반 굴착기로부터 전달되는 고압의 에어에 의해 각각의 비트가 구동되어 지반을 타격함으로써 굴 삭 및 굴진 동작을 수행한다.

그런데, 이와 같이 다중 비트를 사용하는 멀티해머는, 일단 굴착 작업을 마친 후 굴착공보다 큰 내경을 갖도록 확장하는 작업을 진행해야 할 경우 각각의 비트를 일일히 교체해 주어야 하므로 사용이 번거로운 문제점이 있다.

특히, 스틸관을 굴착공에 삽입하면서 굴착 작업을 진행하는 경우에는, 작업시에는 스틸관의 외경보다 큰 회전 직경을 갖는 반면, 철거시에는 스틸관 내부로 접혀질 수 있는 윙비트가 장착된 해머를 사용해야 하는데, 종래에는 이러한 윙비트 구조가 단일의 타격부재를 사용하는 모노해머(Mono hammer)에만 제공되는 관계로 멀티해머에 비해 극심하게 발생하는 소음과, 과도한 부하로 인한 비트의 파손 문제 등을 감수해가면서 모노해머를 그대로 사용할 수 밖에 없었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 다중의 윙비트 각각에 대하여 타격력을 제공하는 한편, 윙비트들을 선택적으로 펼치거나 접을 수 있도록 구성되어 굴착공의 내경 조절이 간편한 지반 굴착용 멀티해머를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 몸체에 스플라인(Spline)이 형성되어 있지 않은 비트를 사용할 수 있는 구조를 가진 지반 굴착용 멀티해머를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 비트에 의해 분쇄된 토사를 원활히 외부로 배출할 수 있는 구조를 가진 지반 굴착용 멀티해머를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 굴착용 멀티해머는, 지반 굴착기의 회전력 제공수단 및 에어 공급수단과 연결되는 조인트가 상단에 마련되고, 복수개의 타격공간과 그에 대응되는 비트 장착구가 일정 간격으로 형성된 해머몸체; 각각의 타격공간 내에 설치되고, 상기 에어에 의해 가압되어 선택적으로 하강하는 타격부재; 상기 비트 장착구의 중심을 축으로 하여 회동하도록 상기 비트 장착구 내에 장착되고, 어느 한쪽 방향으로의 회동시 그 헤드부의 단부가 선택적으로 해머몸체 외곽으로 돌출되도록 펼쳐지는 한편, 상기 타격부재로부터 가해지는 충격력에 의해 전진하여 지반을 타격하는 윙비트; 및 상기 윙비트가 일정 각도만큼 회동되어 펼쳐졌을 때 걸리도록 상기 윙비트 주변에 배치되는 스토퍼;를 포함한다.

바람직하게, 상기 윙비트는 스플라인 구조없이 실질적으로 밋밋한 외주를 갖는 몸체를 구비하여 상기 비트 장착구의 내벽에 대하여 슬립 가능하게 장착되고, 상기 윙비트의 몸체에는 일정 길이구간에 걸쳐 주변보다 상대적으로 작은 외경을 갖는 요입부가 형성되어 상기 윙비트의 승강 범위를 제한하는 상,하부 걸림턱을 제공하고, 상기 요입부에 대응되도록 상기 비트 장착구 내에 고정되어 상기 윙비트의 승강시 선택적으로 상기 상, 하부 걸림턱에 걸리는 돌출부재가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 멀티해머는 상기 윙비트가 최대로 펼쳐졌을 때, 비트작업면적에 대하여 10% 이상의 전체 단면적을 갖는 토사배출공이 노출되도록 구성되는 것이 바람직하다.

부가적으로, 본 발명에는 상기 윙비트들 사이에 위치하고, 회동되지 않게 해 당 비트 장착구에 장착되는 고정형 비트;가 더 포함될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 굴착용 멀티해머의 구성을 도시하는 부분절개사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티해머는, 복수개의 타격공간과 그에 대응되는 비트 장착구가 일정 간격으로 형성된 해머 몸체(100)와, 해머 몸체(100)의 상단에 고정된 조인트(101)와, 상기 타격공간 내에 설치되는 타격부재(102)와, 상기 타격부재(102)에 대응되도록 각각의 비트 장착구에 회동 가능하게 장착되는 윙비트(105)와, 상기 윙비트(105)의 회동각을 제한하는 스토퍼(Stopper)(도 2의 110)를 포함한다.

조인트(101)에는 통상의 지반 굴착기에 구비된 회전력 제공수단(미도시) 및 에어 공급수단(미도시)과의 커플링(Coupling)을 위한 다각의 체결구조(101a)와 에 어 유입구(101b)가 마련된다.

타격부재(102)는 실린더 형태의 타격공간 내에 상하 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 조인트(101)의 에어 유입구(101b)를 통해 유입되는 에어의 압력에 의해 가압되어 하강할 수 있는 피스톤 구조를 갖는다.

해머몸체(100)에 있어서, 각각의 타격공간으로부터 하방으로 연장된 비트 장착구에는 윙비트(105)가 장착된다.

윙비트(105)는 비트 장착구의 내벽 둘레방향으로 슬립(Slip) 가능하도록 스플라인 없이 실질적으로 밋밋한 외주를 가진 몸체(103)와, 그 선단면에 다수의 굴착용 버튼팁(104a)이 부착되어 있는 헤드부(104)로 이루어진다. 여기서, 윙비트(105)의 몸체(103)와 접하는 비트 장착구의 내벽은 마찰에 따른 계면의 손상을 최소화하도록 신주계 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 원활한 슬립 동작을 위해 윙비트(105)의 몸체(103)와 비트 장착구의 내벽 사이의 간극은 대략 1.5mm 정도를 유지하는 것이 바람직하다.

윙비트(105)는 비트 장착구의 중심을 축으로 하여 회동할 수 있도록 상기 비트 장착구 내에 장착되고, 어느 한쪽 방향으로의 회동시 그 헤드부(104)의 단부가 선택적으로 해머몸체(100)의 하우징 외곽으로 돌출되도록 펼쳐지는 한편, 반대 방향으로의 회동시 다시 헤드부(104)가 하우징 내부로 복귀하여 접혀진다.

도 2에는 해머몸체(100)의 저면으로 노출되는 윙비트(105)의 배치구조가 개략적으로 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이, 윙비트(105)는 그 회전축(105a)을 기준으로 적어도 한쪽이 다른 부분에 비해 길게 연장된 구조로 이루어지 며, 주변에는 회동각을 제한하기 위한 스토퍼(110)가 배치된다.

상기 윙비트(105)는, 도 2의 상태에서 해머몸체(100)가 반대 방향으로 회전하는 경우, 스토퍼(110)에 의해 걸리는 각도까지 회동됨으로써(도 3의 화살표 참조) 그 단부가 해머몸체(100)의 하우징 외곽으로 돌출된다. 윙비트(105)가 도 2로부터 도 3과 같이 펼쳐지면 굴착에 기여하는 윙비트(105)의 회전면의 면적, 즉 비트작업면적이 C1에 상응하는 면적으로부터 C2에 상응하는 면적으로 확장된다.

본 발명에 있어 윙비트(105)와 스토퍼(110)의 배치구조나 형태는 도면에 도시된 것에 한정되지 않고 다양한 변형예가 있을 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 이웃하는 윙비트(105)들 사이에는 고정형 비트(112)가 부가될 수 있다. 이 경우에도 마찬가지로 해머몸체(100)의 회전 방향과 반대로 윙비트(105)가 스토퍼(110')에 걸리는 각도까지 회동되어 도 5에 도시된 바와 같이 펼쳐진다.

여기서, 고정형 비트(112)는 비트 장착구의 중심을 축으로 회동되지 않도록 둘레방향으로의 움직임이 고정된 비트를 지칭한다. 따라서, 비트 장착구의 중심 축에 대하여 비스듬하게 경사지게 슬라이딩 되면서 선택적으로 해머몸체(100)의 하우징 외곽으로 돌출되는 통상의 NEX 타입 비트도 상기 고정형 비트(112)의 범주에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

윙비트(105)는 상기 타격부재(102)로부터 가해지는 충격력에 의해 전진하여 지반을 타격한다. 이때, 비트 장착구 외부로 윙비트(105)가 탈락되는 것을 방지하도록 윙비트(105)의 몸체(103)에는 요입부(106)가 형성되고, 상기 요입부(106)에 대응되는 비트 장착구 내벽에는 돌출부재(109)가 고정된다. 이러한 돌출부재(109)로는 통상의 멀티해머에 사용되는 비트 리테이너 링(Bit Retainer Ring)이 사용될 수 있다.

상기 요입부(106)는 윙비트 몸체(103)의 일정 길이구간에 걸쳐 주변보다 상대적으로 작은 외경을 갖도록 형성되어 상기 윙비트(105)의 승강 범위를 제한하는 상,하부 걸림턱(107,108)을 제공한다. 또한, 돌출부재(109)는 상기 윙비트의 승강시 선택적으로 상, 하부 걸림턱(107,108)이 걸리도록 상기 요입부(106)에 끼워진다.

본 발명에 있어 윙비트(105)와 스토퍼(110)의 배치구조나 형태는, 상기 윙비트(105)가 최대로 펼쳐졌을 때 비트작업면적에 대하여 10% 이상에 해당하는 전체 단면적을 갖는 토사배출공(111)들이 노출되도록 설계되는 것이 바람직하다. 토사배출공(111)들의 전체 단면적이 10% 미만으로 형성될 경우에는 토사의 배출이 원활하지 않아 굴착속도가 현저히 저하될 뿐만 아니라 토사배출공(111)이 막히는 현상이 발생하여 윙비트(105)를 원상태로 접는 것이 불가능한 문제가 발생할 수 있다. 여기서, 토사배출공(111)들의 전체 단면적은 윙비트(105)의 배치간격이나 스토퍼(110)의 커팅 정도에 따라 비트작업면적의 10% 이상으로 설계될 수 있다.

그러면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티해머의 작동을 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 멀티해머는, 그 상단의 조인트(100)를 매개로 지반 굴착기에 커플링되고, 상기 지반 굴착기로부터 제공되는 회전력 및 에어압력에 의해 구동되 어 지반에 대한 굴착 작업을 수행한다. 즉, 회전력이 공급되면 해머몸체(100)가 정방향으로 회전하고, 이와 더불어 해머몸체(100) 내부로 공급된 고압의 에어에 의해 각각의 타격부재(102)가 하강하여 윙비트(105)의 상단을 타격함으로써 지반에 대하여 굴삭 및 굴진력을 가하게 된다.

한편, 굴착공의 내경을 확장시키는 작업을 진행하는 경우, 해머몸체(100)를 역방향으로 회전시키게 되면 지반과의 마찰에 의해 각각의 윙비트(105)가 해머몸체(100)와 반대방향으로 회동되어 외곽으로 펼쳐지게 되므로 보다 큰 내경의 굴착공을 형성할 수 있다.

상기와 같은 윙비트(105)의 작동원리는 스틸관을 삽입하면서 굴착 작업을 진행하는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 이 경우에는 스틸관에 멀티해머를 삽입한 상태에서, 상기 스틸관의 외경보다 큰 회전 직경을 갖도록 윙비트(105)를 펼친 채로 굴착작업을 수행하고, 작업완료 후에는 해머몸체(100)를 반대방향으로 회전시켜 스틸관 내부로 윙비트(105)를 접어 넣음으로써 간편하게 멀티해머를 철거할 수 있다.

특히, 본 발명의 멀티해머에 있어서, 토사나 암반의 분쇄를 담당하는 다중의 윙비트(105)들은 통상의 비트와는 달리 그 몸체(103)가 스플라인이 없는 밋밋한 구조로 구성된다. 따라서, 윙비트(105)는 비트 장착구의 내벽 둘레방향으로 슬립 가능하게 장착될 수 있으며, 스토퍼(110)에 의해 걸리는 각도까지 상기 비트 장착구의 중심을 기준으로 회동됨으로써 해머몸체(100)의 하우징 외곽으로 선택적으로 펼쳐지거나 접히는 동작이 구현된다.

또한, 윙비트(105)의 몸체(103)에는 상기 윙비트(105)의 승강범위에 상응하는 요입부(106)가 형성되고, 비트 장착구의 내벽에는 상기 요입부(106)의 상, 하부 걸림턱(107,108)이 선택적으로 걸리도록 돌출부재(109)가 형성되어 상기 타격부재(102)의 타격동작시 윙비트(105)가 비트 장착구 바깥으로 탈락되는 것을 방지한다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명이 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따른 지반 굴착용 멀티해머는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 다중의 윙비트 각각에 대하여 타격력을 제공할 수 있으며, 아울러 윙비트들을 선택적으로 펼치거나 접을 수 있으므로 굴착공의 내경을 넓히거나 스틸관을 삽입하면서 굴착작업을 진행해야 하는 현장에 유용하게 사용될 수 있다.

둘째, 몸체에 스플라인이 형성되어 있지 않은 비트를 사용할 수 있으므로 가공이 간편하고 제작비용을 절감할 수 있으며, 비트의 소재에 대한 선택의 폭을 넓힐 수 있다.

셋째, 윙비트에 의해 분쇄된 토사를 원활히 외부로 배출할 수 있는 구조가 제공되므로 토사의 막힘으로 인한 굴착속도 지연이나 윙비트의 회동 장애를 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 지반 굴착기의 회전력 제공수단 및 에어 공급수단과 연결되는 조인트가 상단에 마련되고, 복수개의 타격공간과 그에 대응되는 비트 장착구가 일정 간격으로 형성된 해머몸체;

   각각의 타격공간 내에 설치되고, 상기 에어에 의해 가압되어 선택적으로 하강하는 타격부재;

   상기 비트 장착구의 중심을 축으로 하여 회동하도록 상기 비트 장착구 내에 장착되고, 어느 한쪽 방향으로의 회동시 그 헤드부의 단부가 선택적으로 해머몸체 외곽으로 돌출되도록 펼쳐지는 한편, 상기 타격부재로부터 가해지는 충격력에 의해 전진하여 지반을 타격하는 윙비트; 및

   상기 윙비트가 일정 각도만큼 회동되어 펼쳐졌을 때 걸리도록 상기 윙비트 주변에 배치되는 스토퍼;를 포함하는 윙비트를 구비한 지반 굴착용 멀티해머.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 윙비트는 스플라인 구조없이 실질적으로 밋밋한 외주를 갖는 몸체를 구비하여 상기 비트 장착구의 내벽에 대하여 슬립 가능하게 장착되고,

   상기 윙비트의 몸체에는 일정 길이구간에 걸쳐 주변보다 상대적으로 작은 외경을 갖는 요입부가 형성되어 상기 윙비트의 승강 범위를 제한하는 상,하부 걸림턱을 제공하고,

   상기 요입부에 대응되도록 상기 비트 장착구 내에 고정되어 상기 윙비트의 승강시 선택적으로 상기 상, 하부 걸림턱에 걸리는 돌출부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윙비트를 구비한 지반 굴착용 멀티해머.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 윙비트들 사이에 위치하고, 회동되지 않게 해당 비트 장착구에 장착되는 고정형 비트;를 더 포함하는 윙비트를 구비한 지반 굴착용 멀티해머.

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