KR100692365B1

KR100692365B1 - 굴착기용 천공수단

Info

Publication number: KR100692365B1
Application number: KR1020050042256A
Authority: KR
Inventors: 나춘식
Original assignee: 나춘식
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2007-03-09
Also published as: KR20060119338A

Abstract

본 발명은 지반에 콘크리트를 타설하거나 파일 등을 박기 위해 지반에 구멍을 천공하는 굴착기용 천공수단에 관한 것으로, 토양을 오염시키지 않고, 소음, 진동 및 분진의 발생을 줄일 수 있으면서 굴착 코스트를 낮출 수 있도록 된 새로운 구조의 굴착기용 천공수단에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 크레인(6)의 리더(7)에 승강가능하게 연결되어 지반(2)에 구멍을 천공하도록 된 천공수단에 있어서, 상기 천공수단(10)은 상기 리더(7)에 승강가능하게 연결되는 하측이 개구된 중공의 몸체(100)와, 상기 몸체(100)의 하단부에 회전가능하게 일체로 구비되며 그 하단에는 다수의 절삭날(210)이 형성되어 지반(2)에 원기둥(3)이 형성되도록 천공하는 원형 링형상의 메인커터(200)와, 상기 몸체(100)의 내부에 설치되어 상기 메인커터(200)를 회전시키는 구동수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 굴착기용 천공수단이 제공된다.

지반, 원기둥, 크레인, 리더, 모터, 천공수단, 몸체, 메인커터, 절단커터, 실린더

Description

굴착기용 천공수단{perforator means for excavator}

도 1은 본 발명에 따른 천공수단의 사용상태도

도 2는 본 발명에 따른 천공수단의 사시도

도 3은 본 발명에 따른 천공수단의 일부 분해사시도

도 4는 본 발명에 따른 천공수단의 정단면도

도 5는 도 4의 요부 확대도

도 6은 본 발명에 따른 천공수단의 측단면도

도 7은 도 6의 요부 확대도

도 8은 도 4의 A - A 단면도

도 9는 본 발명의 천공수단을 사용하여 지반에 구멍을 천공하는 과정을 도시한 공정도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2. 지반 3. 원기둥

6. 크레인 7. 리더

100. 몸체 200. 메인커터

210. 절삭날 230. 에어분사공

250. 워터분사공 400. 절단수단

410. 절단커터 430. 회동실린더

500. 승강실린더

본 발명은 굴착기용 천공수단에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반에 파일 등을 박기 위해 지반에 구멍을 천공하는 천공수단에 관한 것으로, 소음, 진동 및 분진의 발생을 줄일 수 있고, 굴착 코스트를 낮출 수 있도록 된 새로운 구조의 굴착기용 천공수단에 관한 것이다.

일반적으로 토목공사 등에서 지반에 콘크리트를 타설하거나 파일 등을 박기 위해서는, 지반에 소정 깊이로 구멍을 천공하여 파일을 박게 된다. 이와 같이, 종래에 지반에 구멍을 천공하기 위해서는 천공수단을 크레인의 리더에 승강가능하게 구비되는 로타리드라이버(이하, 모터라 함)에 연결하여, 상기 모터의 구동력에 의해 천공수단을 회전시켜 지반에 구멍을 천공하게 된다. 이때, 상기 천공수단은 크게 오거(일명, 스크류 로드라 함)나 에어해머를 사용하게 되는데, 상기 오거는 암반층을 천공하기 곤란하므로, 주로 에어해머를 사용하여 지반에 구멍을 천공하게 된다.

상기 에어해머는 그 하단부에 공압 실린더에 의해 작동되는 해머비트가 구비된 것으로, 상기 모터에 의해 에어해머를 회전시키면서 상기 해머비트에 의해 지반에 충격력을 가해 구멍을 천공하게 된다. 이때, 상기 해머비트에는 천공시 발생되는 분진이 외부로 용이하게 배출될 수 있도록 함과 더불어 분진 발생을 억제할 수 있도록 에어분사공과 워터분사공이 각각 형성된다.

그런데, 상기와 같이 에어해머를 사용하여 지반에 구멍을 천공하게 방법은, 해머비트가 지반에 충격력을 가하면서 천공하게 되므로, 진동 및 소음이 심하게 발생되는 문제점이 있다. 또한, 상기 해머비트를 원활하게 승강작동 시키기 위해 실린더의 피스톤에 윤활유를 계속적으로 공급하게 되는데, 이러한 경우 지반 천공시 토양이 상기 윤활유에 접촉되어 오염되는 문제점이 있다. 또한, 지반 천공시 암반층을 만날 경우 그 충격력에 의해 에어해머가 일측으로 치우치는 경우가 빈번하게 발생되어 구멍의 정확히 수직방향으로 천공되지 못하는 문제점이 있다.

또한, 상기 에어해머로 지반을 천공하게 방법은, 천공하고자 하는 직경만큼 넓은 면적을 천공하여야 하므로, 워터분사공을 통해 물을 분사하더라도 분진 발생을 억제하기가 쉽지 않았다. 또한, 상기 에어해머의 무게가 무거운 해머비트를 작동시키기 위해서는 다수의 에어컴프레샤를 구동시켜야 하므로, 에너지 소모량이 증가되어 코스트가 상승하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 근본적인 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 지반에 구멍을 충격력에 의해 천공하지 않고 천공하고자 하는 구멍 직경의 둘레부만 절삭한 후 그 하단부를 절단하도록 하여 진동 및 소음을 줄일 수 있고, 토양이 오염되지 않도록 하고, 분진 발생을 줄일 수 있으며, 코스트를 현저히 절감할 수 있도록 된 새로운 구조의 굴착기용 천공수단을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 크레인의 리더에 승강가능하게 연결되어 지반에 구멍을 천공하도록 된 굴착기용 천공수단에 있어서, 상기 천공수단은 상기 리더에 승강가능하게 연결되는 하측이 개구된 중공의 몸체와, 상기 몸체의 하단부에 회전가능하게 일체로 구비되며 그 하단에는 다수의 절삭날이 형성되어 지반에 원기둥이 형성되도록 천공하는 원형 링형상의 메인커터와, 상기 몸체의 내부에 설치되어 상기 메인커터를 회전시키는 구동수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 굴착기용 천공수단을 제공한다.

<실시예>

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 굴착기용 천공수단의 사용상태도이며, 도 2는 본 발명에 따른 굴착기용 천공수단의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 굴착기용 천공수단의 일부 분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 굴착기용 천공수단의 정단면도이다. 그리고, 도 5는 도 4의 요부 확대도이며, 도 6은 본 발명에 따른 굴착기용 천공수단의 측단면도이고, 도 7은 도 6의 요부 확대도이며, 도 8은 도 4의 A - A 단면도이며, 도 9는 본 발명의 굴착기용 천공수단을 사용하여 지반에 구멍을 천공하는 과정을 도시한 공정도이다.

도시된 바와 같이, 상기 굴착기용 천공수단(10)은 크레인(6)에 의해 지면으로 부터 수직으로 세워지는 리더(7)에 수직 방향으로 승강가능하게 구비되되, 와이어(9)에 의해 매달리는 모터(8)의 구동축에 연결되어 일방향으로 회전되는 것으로, 상기 모터(8)의 구동축에 연결되어 일방향으로 회전되는 몸체(100)와, 상기 몸체(100)의 하단부에 회전가능하게 일체로 결합되되, 상기 몸체(100)의 회전방향 반대 방향으로 회전되는 메인커터(200)와, 상기 몸체(100)의 내부에 설치되어 상기 메인커터(200)를 회전시키는 구동수단으로 구성된다.

이때, 상기 모터(8)는 구동축이 하측에 위치되도록 수직으로 설치되는 것으로, 상기 구동축은 모터(8)의 상측으로 노출되게 설치되되, 중공축으로 이루어져, 상기 구동축을 내부를 통해 상기 몸체(100)의 내부로 오일호스, 워터호스, 에어호스를 삽입시킬 수 있도록 되며, 상기 모터(8)의 구동축의 하단부에는 몸체(100)를 연결하기 위한 중공의 스크류로드(8a)가 고정 결합된다.

상기 몸체(100)는 상기 스크류로드(8a)의 하단부에 수직으로 고정설치되어 후술할 메인커터(200)를 지지하는 것으로, 하측이 개구된 원형 중공관 형상으로 이루어지고, 지반(2)에 원하는 깊이의 구멍이 천공될 수 있도록 길게 형성되어 상기 모터(8)에 의해 일방향으로 회전된다. 이때, 상기 몸체(100)는 이중관 형태로 이루어진다. 즉, 내통체(110)와 상기 내통체(110)의 둘레부를 감싸되 그 사이에 공간부(115)가 형성되도록 감싸는 외통체(120)로 이루어진 것으로, 그 상단에는 구동실(130)이 형성되어, 상기 구동실(130)의 상단이 상기 스크류로드(8a)의 하단에 고정된다. 이때, 상기 구동실(130)의 상면 중앙에는 이 구동실(130) 내부로 후술할 구동수단에 전원을 공급하기 위한 전원라인과 회동실린더(430), 승강실린더(500) 등에 유압 등을 공급하기 위한 유압라인 등을 삽입시키기 위한 삽입공(132)이 관통 형성된다.

이때, 상기 몸체(100)의 상면과 저면 둘레부에는, 즉, 상기 공간부(115) 위치의 둘레부에는 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 상기 공간부(115)와 연통되도록 각각 한쌍의 축결합공(111,112)이 관통 형성되되, 상면의 축결합공(111)과 저면의 축결합공(112)은 서로 마주보도록 관통 형성되어, 상기 축결합공(111,112)에 후술할 구동수단의 회전축(320)이 관통 결합될 수 있도록 된다.

또한, 상기 몸체(100)의 상면과 저면 둘레부에는, 즉, 상기 축결합공(111,112) 사이의 동일 원주상에는 상기 공간부(115)와 연통되도록 각각 한 쌍의 관통공(113,114)이 형성되되, 상기 축결합공(111,112)과 마찬가지로 상면의 관통공(113)과 저면의 관통공(114)은 서로 마주보도록 관통 형성된다. 따라서, 상기 구동실(130)의 삽입공(132)을 통해 유입된 유압라인, 워터라인, 에어라인이 상기 관통공(113,114)을 통해 후술할 연결링체(150)에 연결될 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 몸체(100)의 하단부에는 상기 몸체(100)의 외경과 동일한 직경을 갖는 연결링체(150)가 고정 결합된다. 상기 연결링체(150)는 상기 메인커터(200)를 지지하는 것으로, 상면 중앙부에는 상기 축결합공(112)과 관통공(114)이 각각 연통되도록 원주방향을 따라 내측으로 오목한 링형상의 오목홈(152)이 형성되어, 상기 오목홈(152)의 바닥면에 후술할 회전축(320)의 하단부가 회전가능하게 설치될 수 있도록 된다. 이때, 상기 연결링체(150)의 내주면은 하측으로 갈수록 직경이 확관도록 다단으로 확경되게 형성되어 있으며, 상단 내주면에는 후술할 회전축(320)의 하단부에 연결 고정된 제2종동기어(340)의 일측 둘레부가 내측으로 돌출될 수 있도록 원주방향으로 길게 슬롯공(154)이 관통형성되어, 상기 슬롯공(154)을 통해 제2종동기어(340)의 일측 둘레부가 연결링체(150)의 내측으로 돌출되어 후술할 메인커터(200)에 고정된 링기어(205)에 맞물릴 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 연결링체(150)의 오목홈(152) 중앙부에는, 즉, 상기 각각의 관통공(114)과 마주보는 위치의 오목홈(152) 바닥면에는 후술할 메인커터(200)에 고압의 유압과, 워터와, 에어를 각각 공급할 수 있도록 연결링체(150)의 내부 하측으로 연통되게 에어유로(155a)와, 워터유로(155b), 한 쌍의 오일유로(155c)가 각각 형성된다.

상기 메인커터(200)는 그 하측이 상기 연결링체(150)의 하측으로 돌출되도록 상단부가 연결링체(150)의 내주면에 회전 가능하게 결합되되, 상기 몸체(100)의 회전방향 반대 방향으로 회전되어 지반(2)에 원기둥(3)이 형성되도록 절삭하여 천공하는 것으로, 원형 링형상으로 이루어지되, 내외경이 상기 몸체(100)의 내외경과 동일 직경으로 형성되며, 저면에는 지반(2)을 절삭하면서 천공할 수 있도록 원주방향을 따라 일정간격으로 다수의 절삭날(210)이 형성된다.

이때, 상기 메인커터(200)의 상단에는 후술할 구동수단에 구동력을 전달받을 수 있도록 그 외주면에 기어 이가 형성된 링기어(205)가 볼트로 고정 결합된다. 한편, 도시된 실시예에서는 상기 링기어(205)를 별도로 형성하여 볼트로 메인커터(200)의 상단에 결합하였으나, 경우에 따라서는 메인커터(200)의 상면 둘레부에 기어 이를 형성할 수도 있다. 이때, 상기 메인커터(200)의 하단부 내주면에는 원주방향을 따라 일정간격을 두고, 즉, 서로 마주보는 위치에 후술할 절단수단(400)을 수용할 수 있도록 내측으로 오목한 한 쌍의 수용홈(290)이 형성된다.

그리고, 상기 메인커터(200)의 외주면 중앙부에는, 즉, 상기 에어유로(155a)와 워터유로(155b)와, 한 쌍의 오일유로(155c)와 대응되는 면에는 상기 에어유로(155a)와 워터유로(155b)와, 한 쌍의 오일유로(155c)와 각각 연통되도록 내측으로 오목한 링형상의 에어유입홈(220a)와, 워터유입홈(220b)과, 한 쌍의 오일유입홈(220c)이 형성되고, 상기 에어유입홈(220a)에는 원주방향을 따라 일정간격을 두고 메인커터(200)의 내측으로 하향 경사지게 관통되는 다수의 에어분사공(230)이 형성되어, 상기 에어분사공(230)을 통해 에어를 메인커터(200) 내부로 공급하여 지반(2) 구멍 천공시 발생되는 분진 등을 외부로 불어낼 수 있도록 한다.

그리고, 상기 워터유입홈(220b)에는 원주방향을 따라 일정간격을 두고 절삭날(210)로 관통되는 다수의 워터분사공(250)이 형성되어, 상기 워터분사공(250)을 통해 물을 분사하여 지반(2) 천공시 분진 발생을 줄일 수 있으면서 절삭날(210)이 열에 의해 마모되는 것을 방지하게 된다. 그리고, 상기 오일유입홈(220c)에는 상기 각각의 수용홈(290)으로 관통하는 오일공급공(292)이 형성되어, 상기 수용홈(290)으로 관통되는 오일공급공(292)에서 호스를 통해 후술할 회동실린더(430)와 승강실린더(500)에 유압을 공급할 수 있도록 된다.

상기 구동수단은 상기 메인커터(200)를 몸체(100)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 고속 회전시키는 것으로, 상기 몸체(100)의 구동실(130)에 수직으로 고정설치되는 구동모터(310)와, 상기 축결합공(111,112)에 각각 수직으로 설치되되 회전가능하게 설치되는 한 쌍의 회전축(320)과, 상기 구동모터(310)의 구동축에 고정설치되는 구동기어(350)와, 상기 각각의 회전축(320) 상단에 고정설치되어 상기 구동기어(350)와 맞물리는 제1종동기어(330)와, 상기 각각의 회전축(320)의 하단부에 고정설치되되 상기 메이커터(200)의 링기어(205)에 맞물리는 제2종동기어(340)로 구성된다. 이때, 상기 구동모터(310)는 전기적으로 작동되거나 유압으로 작동되는 모터를 사용하게 된다.

따라서, 상기 몸체(100)는 크레인(6)에 설치된 모터(8)에 일방향으로 저속 회전되고, 상기 메인커터(200)는 상기 구동수단에 의해 상기 몸체(100)의 회전방향과 반대 방향으로 고속으로 회전되어 지반(2)에 원기둥(3)이 형성되도록 절삭하여 천공하게 된다.

이때, 상기 메인커터(200)의 각각의 수용홈(290) 내부에는 상기 메인커터(200)에 의해 지반(2)에 구멍 천공시 형성되는 원기둥(3)의 하단부를 절단하는 절단수단(400)이 마련된다. 상기 절단수단(400)은 상기 각각의 수용홈(290) 내부에 일단부가 메인커터(200)의 중앙으로 수평방향으로 회동 출몰되도록 타단부가 힌지결합되어 상기 메인커터(200)에 의해 형성된 원기둥(3)의 하단부를 절삭하여 절단하되 소정 두께의 취약부(4)가 형성되도록 절단하는 절단커터(410)와, 상기 절단커 터(410)와 메인커터(200) 사이에 연결되어 상기 절단커터(410)를 회동시키켜 이 절단커터(410)를 수용홈(290)에 수용되도록 하거나 회동 출몰되도록 하는 회동실린더(430)로 구성된다. 따라서, 상기 메인커터(200)에 의해 지반(2)에 원기둥(3)이 형성되도록 천공하면 상기 절단커터(410)에 의해 원기둥(3)의 하단부를 절단하되, 취약부(4)가 형성되도록 절단하게 된다.

이때, 상기 절단커터(410)의 선단부 내부에는 하단부가 하측으로 출몰가능하게 고정설치되는 승강실린더(500)가 구비된다. 따라서, 상기 절단커터(410)에 의해 원기둥(3)의 취약부(4)가 형성되도록 절단한 후, 상기 승강실린더(500)를 작동시켜 천공수단(10)을 승강시킴으로서, 상기 취약부(4)가 끊어지도록 된다.

미설명 번호 70은 상기 메인커터(200)에 개별적으로 유입되는 오일, 에어, 워터가 새는 것을 방지하는 오일실이며, 번호 158은 상기 메인커터(200)를 지지하도록 상기 연결링체(150)의 내주면에 볼트 결합되는 지지링이고, 번호 280은 상기 메인커터(200)를 상기 지지링(158)의 상면에 걸려져 지지하도록 상기 메인커터(200)의 외주면에 볼트 결합되는 걸림링이며, 번호 285는 상기 지지링(158)과 걸림링(280) 사이에 구비되어 메인커터(200)가 용이하게 회전될 수 있도록 하는 베어링이다.

이러한 구성에 따르면, 상기 천공수단(10)은 몸체(100)의 상단부를 크레인(6)에 승강가능하게 설치되는 모터(8)에 연결 고정한 상태에서 상기 모터(8)를 구동시켜 몸체(100)를 회전시킴과 동시에 링형상의 메인커터(200)를 회전시켜서 지반(2)에 소정 깊이로 절삭하여 천공하면 도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 메인커터 (200)의 절삭날(210)에 의해 지반(2)에 원기둥(3)이 형성되도록 천공되며, 이어서, 상기 절단커터(410)를 메인커터(200)의 중앙부로 천천히 회동시키면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 원기둥(3)의 하단부가 절삭하여 절단하되, 소정 두께의 취약부(4)가 형성되도록 절삭하여 절단하게 되며, 이어서, 상기 승강실린더(500)를 신장시켜 천공수단(10)을 승강시키면 상기 취약부(4)가 절단된다. 이어서, 상기 천공수단(10)을 지반(2)의 상측으로 승강시킨 상태에서 상기 절단커터(410)를 메인커터(200)의 수용홈(290)으로 수용시키면 원기둥(3)이 천공수단(10)으로 부터 분리된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 상기 굴착기용 천공수단은 링형상의 메인커터에 의해 지반에 원기둥이 형성되도록 절삭하여 천공한 다음, 상기 원기둥을 절단커터에 의해 절삭하여 절단한 후, 상기 승강실린더를 신장시켜 원기둥의 하단부를 끊어뜨린 후, 상기 천공수단을 지반의 상측으로 승강 시켜 절단된 원기둥을 분리하면 되므로, 종래와 같이, 에어해머를 사용하는 것에 비해, 진동 및 소음이 현저히 줄일 수 있다. 또한, 천공하고자 하는 직경의 둘레부만 천공하면 되므로, 종래와 같이 천공하고자 하는 직경 전체를 천공하는 것에 비해, 분진의 발생을 현저히 줄일 수 있는 장점이 있고, 상기 메인커터만 회전시키면 되므로, 종래와 같이 다수의 에어컴프레샤를 구동시키는 것에 비해 에너지 소비량이 줄어드므로, 코스트를 현저히 낮출 수 있고, 토양이 오염되지 않는다.

이상에서는 본 발명의 특징을 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으 나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 목적, 구성, 효과를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims

크레인의 리더에 승강가능하게 연결되어 지반에 구멍을 천공하도록 된 굴착기용 천공수단에 있어서,

상기 리더에 승강가능하게 연결되는 하측이 개구된 중공의 몸체와,

상기 몸체의 하단부에 회전가능하게 일체로 구비되며 그 하단에는 다수의 절삭날이 형성되어 지반에 원기둥이 형성되도록 천공하는 원형 링형상의 메인커터와,

상기 몸체의 내부에 설치되어 상기 메인커터를 회전시키는 구동수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 굴착기용 천공수단.
제 1항에 있어서,

상기 몸체는 상기 리더에 승강가능하게 구비되는 모터의 구동축에 연결된 것을 특징으로 하는 굴착기용 천공수단.
제 1항에 있어서,

상기 메인커터의 내벽면과 절삭날 부위에는 각각 원주방향을 따라 일정 간격으로 에어분사공과 워터분사공이 다수 형성된 것을 특징으로 하는 굴착기용 천공수단.
제 1항에 있어서,

상기 메인커터의 내부에는 메인커터의 중앙으로 출몰가능하게 설치되어 상기 원기둥의 하단부를 절단하는 절단수단이 구비된 것을 특징으로 하는 굴착기용 천공수단.
제 4항에 있어서, 상기 절단수단은

상기 메인커터의 내부에 일단부가 메인커터의 중앙으로 회동 출몰되도록 타단부가 힌지결합되어 상기 원기둥의 하단부를 절단하는 절단커터와, 상기 절단커터와 메인커터 사이에 연결되어 상기 절단커터를 회동시키는 회동실린더로 구성된 것을 특징으로 하는 굴착기용 천공수단.
제 5항에 있어서,

상기 절단커터는 원기둥의 하단부에 소정 두께의 취약부가 형성되도록 절단하고,

상기 절단커터의 일단부 내부에는 상기 천공수단을 승강시켜 상기 원기둥의 취약부가 끊어지도록 일단부가 하향 출몰되도록 고정설치되는 승강실린더가 구비된 것을 특징으로 하는 굴착기용 천공수단.