KR100753891B1 - 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드(10)는, 복수 개의 체결공(21)을 구비한 둘레부(22)를 외주 면에 포함하는 원통 형상의 본체(20); 상기 본체(20)의 측부에서 일정 각도 간격으로 상하 다른 높이를 가지도록 복수 쌍으로 구성되되, 이 중 각각의 1쌍은 서로 180도의 각으로 수평 방향의 대향 측면에 형성되어 있는 홀(31,32); 양 측단에 패스너 체결공(44)을 각각 구비하고, 상기 1쌍의 홀(31,32)을 따라 수평 방향으로 슬라이딩 결합되는 복수 개의 커터 스포크(41,42); 상기 커터 스포크(41,42)의 상면에 형성된 다수의 커터(50);로 구성이 되어, 상기 본체(20)의 홀(31,32)과 상기 커터 스포크(41,42)의 패스너 체결공(44)을 통해 패스너(60)를 체결 및 해제함으로, 상기 커터 스포크(41,42)가 상기 본체(20)에서 탈부착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드에 따르면, 일일이 각 커터를 커터 스포크에서 교체하는 불편함 없이 굴착용도에 따라 적합하게 사용되는 커터가 복수 개 형성된 커터 스포크 자체를 교체할 수가 있어, 굴착 공정이 보다 신속하고 편리해지는 장점이 있다.

Description

선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드{CUTTER HEAD STICKING AND RELEASING CUTTER SPOKE FOR PROPULSION APPARATUS}

도 1은 종래의 선단 추진 장치용 커터 헤드를 도시한 평면도.

도 2는 종래의 선단 추진 장치의 선단 주요 구성을 도시한 측면도.

도 3은 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드의 개략적인 외부 구성을 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드의 커터 스포크의 결합 관계를 도시한 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드의 다른 형태의 커터 스포크 결합 관계를 도시한 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드에서 선단 부위에 장착된 커터 스포크와 본체의 결합 관계를 도시한 일부 투시 측면도.

도 7은 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드에서 후단 부위에 장착된 커터 스포크와 본체의 결합 관계를 도시한 투시 측면도.

도 8은 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드에서 4개의 커터 스포크가 본체에 장착되어 있는 상태를 도시한 평면도.

도 9는 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드에서 변형 본체에 4개의 커터 스포크가 장착되어 있는 상태를 도시한 평면도.

도 10은 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드에서 8개의 커터 스포크가 본체에 장착되어 있는 상태를 도시한 평면도.

도 11은 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드에 사용되는 브라켓의 형상을 도시한 사시도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 본 발명에 따른 커터 헤드 42: 종속 커터 스포크

20: 본체 43: 고정 커터 스포크

21: 체결공 44: 패스너 체결공

31: 독립 홀 45: 샤프트 체결공

32: 종속 홀 50: 커터

41: 독립 커터 스포크 60: 패스너

41a: 체결 홀 70: 브라켓

80: 샤프트

본 발명은 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드에 관한 것으로, 보다 상세히는 선단 추진 장치의 선단에 회전 가능하게 부착된 커터 헤드에서 다양한 형태의 커터가 형성되어 있는 커터 스포크를 커터 헤드 본체에서 슬라이딩 결합 가능하도록 구비하는 방식으로 커터 스포크를 커터 헤드 본체에서 탈부착 가능하게 구성을 함으로써, 굴착 용도에 알맞은 커터를 커터 헤드 본체에서 보다 편리한 방식으로 교체할 수 있도록 하는 커터 헤드에 관련된 것이다.

선단 추진 장치는 굴착기 내지 실드 굴진기라고도 명명되는 것으로, 지하의 암반 내지 토사를 수평 내지 기타 형상의 관로로 굴착하기 위하여 사용되는 토목 장치에 관한 것이다.

이러한 선단 추진 장치는 선단에 구비된 커터 헤드의 회전으로 인하여 굴착 부위를 굴착하게 되는데, 이러한 선단 추진 장치의 기본적인 구성을 도 1 내지 도 2와 더불어 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 선단 추진 장치에 부착된 커터 헤드를 도시한 평면도이고, 도 2는 종래의 선단 추진 장치의 선단 주요 구성을 나타낸 투시 측면도이다.

먼저, 도 2를 참조하여 선단 추진 장치의 선단 주요 구성을 설명하면 선단 추진 장치 본체(7)의 선단에 구동 모터의 구동력으로 회전되는 샤프트(5)를 통해서 회전 이동 가능하게 설치되는 커터 헤드(1)와 이러한 커터 헤드(1)의 회전을 원활하게 하기 위하여 샤프트(5)의 양 측에 연계 구성된 베어링 어셈블리(6)를 구비하고, 선단 추진 장치 본체(7)와 커터 헤드(1) 사이에는 챔버(8)가 형성되어 있고, 도면에 도시되어 있지는 않으나 선단 추진 장치 본체(7)에는 구동 모터, 원활한 추 력을 발생하기 위한 실드잭, 굴착 부위 내면에 세그먼트를 맞붙이기 위한 세그먼트 선택수단, 굴착된 토류를 후방으로 배출하기 위한 토사 배출 수단 등이 구성되어 있다.

또한, 도 1을 참조하면 커터 헤드(1)는, 대략 원형 플레이트 형상으로 이루어져 있는 본체(2)의 중심으로부터 방사 형상으로 연장되는 복수 개의 커터 스포크(3), 이 커터 스포크(3)의 상단(상면)에 구비된 일정 공간에서 상부 돌출되어 형성된 디스크 커터(4)로 이루어져 있고, 커터 스포크(3)에는 디스크 커터(4) 이외의 툴 비트가 형성되어 있다.

디스크 커터(4)는 커터 스포크(3)의 공간에서 탈부착 가능하게 구비되어 있어, 암반 굴착 공정 중 발생되는 마찰에 의하여 그 형상이 마모된 디스크 커터(4)를 교환할 수 있도록 구성되어 있다.

디스크 커터(4) 내지 툴 비트는 암반 굴착 내지 토사 굴착을 위하여 다양한 형상으로 형성이 되어 있으며 특히 굴착 부위의 정도에 따라 디스크 커터(4)는 암반부 내지 거대한 돌덩어리를 굴삭하는 용도로 활용되고 툴 비트는 토사부의 굴삭을 수행하며 일반적으로 암반 파쇄가 토사 굴삭보다 우선하여 수행될 필요가 있기 때문에 커터 헤드에서 디스크 커터(4)가 툴 비트보다 굴착 연장 측으로 선행하여 위치하고 있다.

그런데 암반층을 굴착하는 과정에서 굴착 길이가 길고 암반의 견고한 정도가 심할 경우에는 디스크 커터가 마모되거나 초기 형상이 파손되어 디스크 커터를 교환할 필요가 있으며, 이러한 목적을 이루기 위하여 디스크 커터의 편리하게 교환할 수 있는 굴착기용 커터 헤드가 몇몇 방식에 의하여 공개되어 있다.

과거에는 디스크 커터를 교환하기 위하여 지반 개량을 한 다음 디스크 커터를 교체하는 방법이 사용되어졌는데 이 경우 지반 개량 후에 디스크 커터를 교환해야 하기 때문에 장시간이 소요되거나 교체 비용이 상승되는 문제점이 존재하였고 작업자가 챔버 내에 위치하여 디스크 커터를 교환해야 하기 때문에 안정성에 문제가 있었다.

이러한 문제를 방지하기 위하여, 일본 공개 특허 제 2000-96987호, 제 2000-96986호 및 국내 특허 공개 제 2002-73391호의 경우 지반 개량을 하지 않고서도 용이한 방식으로 디스크 커터를 교환할 수 있는 방법이 제시되고 있다.

그런데, 이러한 상기 기술의 공통점은 커터헤드에서 직접 디스크 커터를 교환하는 방식을 취하고 있는 바, 디스크 커터의 배치 위치에 제한이 따르거나 디스크 커터가 커터 스포크에 복잡하게 결합되어 있는 관계로 디스크 커터의 교체 작업이 수월하지 않다는 문제가 있고, 또한 힘든 암반 굴착 작업으로 적지 않은 디스크 커터가 마모되었을 경우 이를 일일이 교환해야 한다는 불편함이 따른다.

더불어, 디스크 커터의 형태도 굴착 부위에 따라 각각의 용도가 다르도록 구성이 되어 실제 굴착 공정 시에 굴착 부위에 알맞은 디스크 커터를 신속하게 교환할 필요성이 따르는데 상기 기술에 따르면 각각의 디스크 커터를 일일이 커터헤드 스포크에서 교체해야 하기 때문에 다양한 지반 구성으로 이루어진 굴착부위를 굴착하는 경우 작업 공정의 신속함과 효율성을 적절하게 이루기 어렵다는 문제가 따르게 된다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 커터 헤드 스포크에 복수 개 구비되어 있는 커터를 일일이 교체하는 것이 아니라, 다양한 형상의 커터가 용도에 따라 각각 부착되어 있는 커터 스포크 자체를 커터헤드에서 교체가 가능하도록 하여 보다 신속하고 편리하게 마모되거나 교체 필요성이 있는 커터를 교환할 수 있는 커터 헤드를 제공하는 것이 본 발명의 주요 목적이다.

본 발명의 다른 목적은 커터 헤드에 결합되는 커터 스포크의 개수를 다양화하여 여러 용도에서 범용적으로 활용되도록 하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 최선단의 커터 스포크의 형상을 볼록하게 구성하여 굴착 부위와 용이한 접촉을 하도록 하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 커터 스포크의 결합 및 교체 방식을 단순하게 하여 작업자의 시공의 편의성을 도모하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 기존 고정식 커터 스포트와 탈부착식 커터 스포크를 병행하여 사용함으로써 보다 탄력적인 굴착 공정을 이룰 수 있도록 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드(10)는, 복수 개의 체결공(21)을 구비한 둘레부(22)를 외주 면에 포함하는 원통 형상의 본체(20); 상기 본체(20)의 측부에서 일정 각도 간격으로 상하 다른 높이를 가지도록 복수 쌍으로 구성되되, 이 중 각각의 1쌍은 서로 180도의 각으로 수평 방향의 대향 측면에 형성되어 있는 홀(31,32); 양 측단에 패스너 체결공(44)을 각각 구비하고, 상기 1쌍의 홀(31,32)을 따라 수평 방향으로 슬라이딩 결합되는 복수 개의 커터 스포크(41,42); 상기 커터 스포크(41,42)의 상면에 형성된 다수의 커터(50);로 구성이 되어, 상기 본체(20)의 홀(31,32)과 상기 커터 스포크(41,42)의 패스너 체결공(44)을 통해 패스너(60)를 체결 및 해제함으로, 상기 커터 스포크(41,42)가 상기 본체(20)에서 탈부착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수 쌍의 홀(31,32)에서 2쌍은 상기 본체(20)에서 동일 높이에 형성되어 이 2쌍 중 독립 홀(31)을 이루는 1쌍이 종속 홀(32)을 이루는 다른 1쌍과 수직하게 형성되어 있고, 상기 커터 스포크(41,42)는 독립 커터 스포크(41)와 종속 커터 스포크(42)로 이루어져 상기 독립/종속 스포크(41,42)가 상기 독립/종속 홀(31,32)에 각각 결합이 되되, 상기 독립 커터 스포크(41)의 측면 중앙 부위에는 체결 홀(41a)이 형성되어 상기 체결홀(41a)에 수평 방향으로 종속 커터 스포크(42)가 슬라이딩 결합됨으로써, 상기 독립/종속 커터 스포크(41,42)는 상기 본체(20)의 동일 면에서 십자 결합을 이루는 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 본체(20)의 선단에는 십자 형상으로 이루어진 고정 커터 스포크(43)가 형성되어 있어, 상기 커터 스포크(41,42)는 상기 고정 커터 스포크(43)의 후방에 결합이 되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 3은 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드(10)의 개략적인 외관 구성을 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 커터 헤드(10)의 커터 스포크(41,42)의 결합관계를 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드(10)의 핵심적인 요지는 각 굴착 용도에 알맞도록 형성된 커터(50)가 하나의 커터 스포크(41,42)에 복수 개로서 구성이 되고 각각의 커터 스포크(41,42) 별로 서로 다른 형상의 커터(50)를 가지도록 구성되어 있되, 이러한 커터 스포크(41,42)가 본체(20)의 측부에 각기 다른 층(높이 차이)을 가지도록 형성된 홀(31,32)에 각각 슬라이딩 결합되어 커터 스포크(41,42)가 본체(20)에서 용이하게 탈부착 결합되도록 하는 것이다.

구체적으로 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 커터 헤드(10)는 원통형 구조로 이루어져 있는 본체(20) 및 커터(50)를 포함하여 상기 본체(20)에 탈부착 가능하게 결합되어 있는 복수 개의 커터 스포크(41,42)로 이루어져 있는 것을 알 수 있다.

본체(20)는 공지의 커터헤드 형상과 마찬가지로 기본적인 외관으로서 원형 형상을 가지나, 내부가 중공 구조로 이루어져 있는 원통 형상을 가지고 있다.

이러한 본체(20)의 원통형상 구조에서, 일정 폭을 가지고 외주 면을 따라 형 성된 둘레부(22)에는 후술할 커터 스포크(41,42)와 고정 결합을 위한 체결공(21)이 일정 간격을 따라 복수 개로 형성되어 있다.

체결공(21)의 형성 위치는 커터 스포크(41,42)가 본체(20)에 결합되었을 때의 적정 예상 위치에 형성되어 있는데, 예를 들어 커터 스포크(41,42)가 십자형으로 2개 결합이 된다면 체결공(21)은 둘레부(22)를 따라 90도의 각을 두고 4개가 형성되어 있고, 커터 스포크(41,42)가 방사형으로 4개 결합된다면 둘레부(22)를 따라 45도의 각을 두고 8개가 형성되어 있다.

이러한 체결공(21)은 본체(20)의 길이 방향을 따라 연장 진행되어 본체(20)의 하단부에까지 이르게 됨으로, 본체(20)를 길이 방향으로 관통시킨다.

둘레부(22)는 바람직하게 본체(20)의 내측 방향을 향해 일정 각 기울어져 있는 구조를 취하고 있다.

또한, 본체(20)의 측면에는 본체(20)를 수평 방향으로 관통하도록 형성된 1쌍의 홀(31,32)이 각 쌍마다 일정 간격으로 다른 높이를 가지고 구비되어 있는데, 이 홀(31,32)에는 커터 스포크(41,42)가 슬라이딩 결합이 된다.

본체(20)의 홀(31,32)은 커터 스포크(41,42)의 결합 위치에 따라 각 쌍마다 상부에서 하부로 순차적으로 일정 각을 두고 차례로 형성이 되나, 보다 바람직하게는 본체(20) 측부의 동일 높이에서 4개(2쌍)의 홀(31,32)이 형성되어 있고 이 2쌍에서 각 쌍의 홀(31,32)은 각각 서로 180도의 각으로 서로 마주보도록 대향 측면에 형성이 되어 있으며, 이러한 동일 높이에 형성된 2쌍의 홀(31,32) 중 1쌍의 홀(31)을 독립 홀(31)이라 하고 이러한 1쌍의 독립 홀(31)에 각각 90도의 각도를 두고 형성된 1쌍의 홀(32)을 종속 홀(32)이라 한다. 독립 홀(31)은 종속 홀(32)보다 그 사이즈가 크도록 형성이 되어 있다.

이러한 1쌍의 독립 홀(31)과 1쌍의 종속 홀(32)은 본체(20)에서 동일 높이의 측부에서 1세트를 이루어 본체(20) 측부에서 일정 간격을 두고 하방에는 또 다른 적어도 1세트의 1쌍의 독립 홀(31)과 1쌍의 종속 홀(32)이 형성되어 있다.

이 때, 어느 하나의 세트를 이루는 메인/종속 홀(31,32)은 다른 세트의 메인/종속 홀(31,32)과 종 방향으로 일직선상에 형성되어 있는 것이 아니라 일정 각을 두고 서로 비껴져 형성되어 있다.

구체적으로 예를 들어 설명하면 본체(20)에 커터 스포크(41,42)가 4개 결합될 경우 메인/종속 홀(31,32)이 세트마다 다른 높이를 가지고 2세트로서 구비가 되는데, 어느 하나의 세트(비교 세트)를 이루는 메인/종속 홀(31,32)은 다른 세트(기준 세트)의 메인/종속 홀(31,32) 형성 지점의 종 방향의 연장 라인에서 90도의 각으로서 측 방향으로 벗어난 지점에 형성이 되고, 본체(20)에 커터 스포크(41,42)가 6개 결합될 경우 3세트의 메인/종속 홀(31,32)이 구비되되 기준 세트의 종 방향 연장 라인에서 세트 별로 60도의 각을 두고 형성이 된다.

이 처럼, '360'을 본체(20)에 결합되는 커터 스포크(41,42)의 개수로 나눈 값에 의한 각을 두고 각각의 홀(41,42)이 본체(20) 측부에 높이 차이를 가지고 형성이 되는 바, 이는 가급적 이 홀(31,32)에 결합되는 커터 스포크(41,42)를 방사형으로 균등하게 배치하기 위해서이다.

커터 스포크(cutter spoke)(41,42)는 바퀴의 살 내지 막대와 유사한 일직선 사각 형태의 외관을 가진 것으로 상면, 즉 굴착부위 방향 면에는 외측 방향으로 일정 높이 돌출된 복수 개의 커터(50)가 구성되어 있고 양 측단에는 패스너(60)가 결합되기 위한 패스너 체결공(44)이 형성되어 있다.

본 발명에서의 커터(50)는 스포크에서 자체 회전이 가능한 다양한 형상의 디스크 커터는 물론이고, 여러 형태로 이루어진 바이트를 포함하는 개념으로 설명되는 것으로, 본체(20)에 결합된 각각의 커터 스포크(41,42)의 위치에 따라 서로 다른 형상을 가진 디스크 커터 내지 바이트가 각 커터 스포크(41,42)의 상면에 결합되어 있다.

이러한 커터 스포크(41,42)는 본체(20)의 홀(31,32)에 수평 방향으로 슬라이딩 결합이 되는 것으로, 본체(20)에 높이 차이를 가지고 형성된 홀(31,32)의 위치에 상응하여 본체(20)에서 방사형으로 적층 구조를 가지도록 결합이 가능하다.

보다 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 커터 스포크(41,42)가 1세트를 이루어 이 1세트는 서로 상하 적층관계로 결합이 되는 것이 아니라 1세트 중 어느 하나의 커터 스포크(41)의 중앙 부위에 체결 홀(41a)을 형성하여 이러한 체결 홀(41a)을 관통하여 다른 하나의 커터 스포크(42)가 십자 형상을 이루듯이 결합되어 있다.

이러한 1세트에 대한 커터 스포크(41,42)의 결합 관계에서 체결 홀(41a)을 구비하여 다른 하나의 커터 스포크(42)를 수용하는 커터 스포크를 독립 커터 스포크(41)라 하고, 상기 독립 커터 스포크(41)에 결합되는 커터 스포크를 종속 커터 스포크(42)라고 명명하며, 독립 커터 스포크(41)는 본체(20)의 독립 홀(31)에 결합이 되고, 종속 커터 스포크(42)는 이러한 독립 홀(31)의 동일 높이에 형성된 종속 홀(32)에 결합이 된다.

종속 커터 스포크(42)는 독립 커터 스포크(41) 내에 결합되기 위하여, 독립 커터 스포크(41)보다 작은 두께로 이루어져 있되, 상면에 형성된 커터(50)는 독립 커터 스포크(41)보다 외측 방향으로 더욱 돌출되어 있다.

또한, 종속 커터 스포크(42)의 부위에서 독립 커터 스포크(41)와 겹쳐지는 중앙 부위에는 커터(50)가 형성되어 있지 아니 하다.

이와 같이, 독립/종속 커터 스포크(41,42)를 동일 높이에서 십자 형상으로 결합하여 1세트의 커터 스포크(41,42)를 형성하는 것은 각각의 커터 스포크(41,42)를 본체(20)에서 높이 차이를 가지도록 적층 결합을 할 경우 최 선단의 커터 스포크를 제외하고는 굴착 부위과 일정 거리를 가지게 되어 굴착 부위와 적절한 접촉을 이룰 수 없게 되기 때문이다.

또한, 본체(20)의 둘레부(22)가 내측 방향으로 경사지게 형성이 되어 있는 것도 최대한 최 선단에 결합된 커터 스포크가 굴착 부위와 최대한 접촉을 원활하게 이룰 수 있도록 하기 위해서이다.

도 5는 본 발명에 따른 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드(10)에서 도 4와 다른 형태를 가진 커터 스포크(41,42)의 결합 관계를 도시한 사시도이다.

본체(20)에서 굴착 부위를 향하는 가장 상부 위치, 즉 최 선단에 위치하게 되는 1세트의 독립/종속 커터 스포크(41,42)는 도 5에 도시된 바와 같이 굴착 부위 방향으로 휘어져 있는 것을 알 수가 있는데, 이는 커터 스포크(41,42)가 최대한 굴착 부위 방향을 향하도록 돌출되는 형상을 가져 커터 스포크(41,42)에 형성된 커터(50)가 굴착 부위와 원활한 접촉을 이루도록 하기 위함이다.

그런데, 종속 커터 스포크(42)가 독립 커터 스포크(41)의 체결 홀(41a)에 결합이 될 때, 각 커터 스포크(41,42)의 상면(굴착 부위 측)에는 돌출 형상을 가진 커터(50)를 구비하고 있기 때문에 각각의 홀(31,32)은 커터(50)의 돌출높이 상부에서부터 커터 스포크(41,42)의 하부까지 이르는 폭에 상응하는 폭을 가져야 한다.

이로 인해, 일단 본체(20)의 홀(31,32)을 각 커터 스포크(41,42)가 통과하게 되면 커터(50)는 중앙 개방된 본체(20)에서 상측 방향을 지향하게 되어 결국 커터(50)가 형성되지 않은 각 커터 스포크(41,42)의 양 측부(본체와의 결합을 위해 양 측부에는 당연히 커터가 형성되지 않음)는 커터(50)가 형성된 다른 부위보다 폭이 낮아 결국 독립/종속 커터 스포크(41,42)의 양 측부 부위와 홀(31,32) 사이에서 간극이 발생하게 되며, 이러한 문제는 중앙 부위에 커터(50)가 형성되지 않은 종속 커터 스포크(42)를 수용하는 독립 커터 스포크(41)의 측 부위와 체결 홀(41a) 사이에서도 마찬가지로 발생한다.

이를 극복하기 위하여, 각각의 홀/체결 홀(31,32,41a)에는 커터 스포크(41,42)가 관통된 후에 각 홀/체결 홀(31,32,41a)에 발생하는 간극을 메우기 위한 브라켓(70)이 결합될 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드(10)에 사용되는 브라켓(70)의 형상을 도시한 사시도이다.

도 11(a)의 브라켓(70)은 직사각형 형상으로 이루어진 것으로, 브라켓(70)의 두께가 각 홀(31,32)/체결 홀(41a)에서 커터 스포크(41,42)가 관통된 후에 발생하는 간극의 폭과 같으며 도 4에 따른 일직선 형상을 가진 커터 스포크(41,42)에서 사용이 된다.

도 11(b)의 브라켓(70)은 볼록하게 굴곡된 형상을 가지는 것으로, 도 5에 도시된 커터 스포크(41,42)에 사용되는 것이다.

이러한 브라켓(70)은 중앙 부위에 통공(71)을 구비하고 이러한 통공(71)은 본체(20)의 체결공(21)과 일직선으로 위치되어 패스너(60)에 의하여 결합이 된다. 결국 이러한 브라켓(70)은 돌출 높이를 가지는 커터(50)가 특정 위치에서 형성이 되지 않은 이유로 커터 스포크(41,42)와 홀(31,32)/체결 홀(41a) 사이에 발생될 수 있는 간극을 메워주는 역할을 하여, 각각의 커터 스포크(41,42)가 본체(20)에 타이트하게 결합되는 것을 보조하는 역할을 수행한다.

도 6은 본 발명에 따른 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드(10)에서 본체(20) 선단 부위에 장착된 커터 스포크(41,42)의 결합 관계를 도시한 일부 투시 측면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드(10)에서 본체(20) 후단 부위에 장착된 커터 스포크(41,42)의 결합 관계를 도시한 투시 측면도이다.

먼저, 도 6을 참조하여 본체(20)의 최 선단에 위치한 1세트의 메인/종속 커 터 스포크(41,42)가 본체에 결합된 상태를 파악하자면, 내측 방향으로 경사지게 구성된 둘레부(22)에 의하여 독립 커터 스포크(41)는 본체(20)의 상단 면과 거의 같은 위치/높이로 굴착 부위를 향해 드러나 있고 독립 커터 스포크(41)에 십자형으로 수직하게 결합이 된 종속 커터 스포크(42)는 이에 구비된 커터(50)가 독립 커터 스포크(41)의 커터(50)보다 굴착부위 방향으로 더 길게 돌출이 되어 있어 독립 커터 스포크(41)의 커터(50) 돌출 높이와 거의 차이를 가지고 있지 않아 독립 커터 스포크(41)의 커터(50)보다 구조 상 하방에 위치할 수밖에 없는 종속 커터 스포크(42)의 커터(50)가 굴착 부위와 최대한 원활하게 접촉을 이루는데 지장이 없도록 하였다.

더불어, 둘레부(22)를 따라 형성된 체결공(21)에 커터 스포크(41,42)의 패스너 체결공(44) 및 브라켓(70)의 통공(71)이 일직선상에 놓이도록 한 다음, 패스너(60)가 이들을 체결하도록 하여 본체(20)에 커터 스포크(41,42)가 패스너(60)의 체결 및 해제에 의하여 간편한 방식으로 탈부착 가능하게 결합이 된다.

패스너(60)는 본 발명에 따른 커터 헤드(10)의 크기가 상당히 대형화될 수 있다는 점을 감안하여 이러한 대형 형상에 최적의 결합력을 부여할 수 있는 기능을 가진 것으로서 선택되어지는 것이 바람직하다. 본체(20)에 결합이 된 패스너(60)의 하단에는 너트와 같은 고정 수단이 결합이 된다.

도 7을 참조하면, 최 후단, 즉 가장 안쪽의 선단 추진 장치 본체방향에 위치한 1세트의 메인/종속 커터 스포크(41,42)가 본체(20)에 결합된 상태를 알 수 있는데, 이렇게 본체(20)의 최 후단에 결합되는 커터 스포크(41,42)의 중앙부위에는 샤 프트 체결공(45)이 구비되어 있어 이를 통해 선단 추진 장치의 샤프트(80)와 결합이 된다.

따라서 본체(20) 최 후단에 장착된 커터 스포크(41,42)는 이러한 샤프트(80)와의 결합을 통하여 샤프트(80)의 회전력을 본체에 전달할 수가 있으며, 복수 개의 커터 스포크(41,42)가 본체(20)의 특정 위치마다 견고하게 결합이 되어 있는 상태에서 최 후단의 커터 헤드 스포크(41,42)가 회전하게 되면 본 발명에 따른 커터 헤드(10) 자체가 회전이 된다.

도 8은 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드(10)에서 4개의 커터 스포크(41,42)가 본체(20)에 장착되어 있는 상태를 도시한 평면도이다.

도 8을 보아 알 수 있듯이, 본체(20)에는 2세트의 독립/종속 커터 스포크(41,42)가 각 세트마다 다른 높이로서 형성되고 각 세크를 이루는 독립/종속 커터 스포크(41,42)는 십자형태의 결합을 가지는 것을 알 수가 있다.

본체(20)의 중앙부위에는 각각의 커터 스포크(41,42)가 집중적으로 모여지는 부분이기 때문에 이에 별도의 체결공을 형성하여 패스너(60)로 체결을 함으로 서로의 결합관계를 강인하게 할 수도 있다.

상기 안급하였듯이, 본 발명에 따른 커터 헤드(10)에서 커터 스포크(41,42)는 각 세트마다 서로 일정 높이 차를 가지게 되어 본체(20) 후단에 위치한 커터 스포크(41,42) 세트에 형성된 커터(50)는 상대적으로 본체(20) 선단에 위치한 커터 스포크(41,42) 세트에 형성된 커터보다는 굴착 부위에 접촉할 개연성이 낮아지게 된다.

하지만, 일반적으로 암반 굴착용으로 사용되는 디스크 커터와 토사 굴착용으로 사용되는 특정 비트가 공지의 커터 헤드에서도 서로 그 선후 위치를 달리하여 구성되어 있다는 점을 감안한다면, 본체(20) 선단에 위치한 1세트의 커터 스포크(41,42)의 커터(50)는 암반 굴착용 디스크 커터를 사용하고, 본체(20) 후단에 위치한 다른 1세트의 커터 스포크(41,42)의 커터(50)는 토사 굴착용 비트를 사용하여 이러한 선후 위치에 따른 커터 스포크(41,42)의 커터 위치 문제를 해소할 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드(10)에서 8개(즉, 서로 다른 높이의 4세트)의 커터 스포크(41,42)가 본체(20)에 장착되어 있는 상태를 도시한 평면도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본체(20)의 길이를 보다 길게 하여 특정 굴착 용도에 따라 각각의 특성/형상을 가진 커터(50)를 커터 스포크(41,42)마다 달리 구성하면 본 발명에 따른 커터 헤드(10)의 활용성은 보다 증대될 것이고, 본체(20)에 결합되는 커터 스포크(41,42)의 개수는 도 8, 10에 도시된 것에 한정되는 것은 아니고 본체(20)의 길이와 굴착 용도에 따라 6개, 또는 10개가 결합될 수도 있다.

도 9는 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드(10)에서 고정 커터 스포크(43)가 부착된 변형 본체(20)에 4개의 커터 스포 크(41,42)가 장착되어 있는 상태를 도시한 평면도이다.

도 9를 보아 알 수 있듯이, 본체(10) 자체에 고정되어 있는 고정 커터 스포크(43)를 십자 형상으로 형성을 하고 이 고정 커터 스포크(43)의 중앙 부위를 대략 원형으로 하여 이에 집중적으로 커터(50)를 설치한 다음, 이 고정 커터 스포크(43)의 후방 부위에 커터 스포크(41,42)를 설치할 수도 있다.

이러한 구성은 특히 암반 굴착 공정 시에 커터 헤드(10)의 중앙 부위에 암반의 마찰력 내지 저항력이 증가된다는 점을 감안하여 중앙 부위의 굴착력을 증가하기 위해 중앙부위의 면적이 상대적으로 넓은 1쌍의 고정 커터 스포크(43)를 본체(20)에 설치하고 보조적으로 암반 잔여물 내지 토사 굴착을 위한 용도로 활용되는 탈부착 가능한 커터 스포크(41,42)를 본체(20) 후단에 추가로 설치한 것이다.

이 경우, 본체(20) 선단의 고정 커터 스포크(43)에는 암반 굴착용 디스크 커터가 형성되어 있고, 본체(20) 후단의 커터 스포크(41,42)에는 토사 굴착 내지 암반 잔여물 처리를 위한 용도의 커터(50)가 설치되는 것이 바람직하다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드에 따르면,

1) 일일이 각 커터를 커터 스포크에서 교체하는 불편함 없이 굴착용도에 따라 적합하게 사용되는 커터가 복수 개 형성된 커터 스포크 자체를 교체할 수가 있어, 굴착 공정이 보다 신속하고 편리해지고,

2) 각 커터 스포크의 결합 및 교체 방식이 간편하여 작업자의 안전을 고려할 뿐 아니라 작업자를 시공 노력을 덜어줄 수 있으며,

3) 굴착 상황에 따라 커터 스포크의 결합 개수 내지 굴착 부위로의 돌출 형상을 선택할 수 있는 편의성이 있고,

4) 기존 고정식 커터 스포크와 병행하여 사용함으로 커터 헤드의 견고함 내지 굴착력을 그대로 보존할 수 있다는 효과를 가진다.

Claims (6)

1. 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드로서,

   복수 개의 체결공을 구비한 둘레부를 포함하는 원통 형상의 본체;

   상기 본체의 측부에서 일정 각도 간격으로 상하 다른 높이를 가지도록 복수 쌍으로 구성되되, 이 중 각각의 1쌍은 서로 180도의 각으로 수평 방향의 대향 측면에 형성되어 있는 홀;

   양 측단에 패스너 체결공을 각각 구비하고, 상기 1쌍의 홀을 따라 수평 방향으로 슬라이딩 결합되는 복수 개의 커터 스포크;

   상기 커터 스포크의 상면에 형성된 다수의 커터;로 구성이 되어,

   상기 본체의 홀과 상기 커터 스포크의 패스너 체결공을 통해 패스너를 체결 및 해제함으로, 상기 커터 스포크가 상기 본체에서 탈부착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는, 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 복수 쌍의 홀에서 2쌍은 상기 본체에서 동일 높이에 형성되어 이 2쌍 중 독립 홀을 이루는 1쌍이 종속 홀을 이루는 다른 1쌍과 수직하게 형성되어 있고,

   상기 커터 스포크는 독립 커터 스포크와 종속 커터 스포크로 이루어져 상기 독립/종속 스포크가 상기 독립/종속 홀에 각각 결합이 되되,

   상기 독립 커터 스포크의 측면 중앙 부위에는 체결홀이 형성되어 상기 체결 홀에 수평 방향으로 종속 커터 스포크가 슬라이딩 결합됨으로써, 상기 독립/종속 커터 스포크는 상기 본체의 동일 면에서 십자 결합을 이루는 것을 특징으로 하는, 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 본체의 최 선단에 위치한 상기 독립/종속 커터 스포크는 굴착 부위 방향으로 볼록하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 본체의 최 후단에 위치한 상기 독립/종속 커터 스포크의 중앙 부위에는 샤트프 체결공이 형성되어, 상기 샤프트 체결공에 회전력을 제공하는 샤프트가 결합되는 것을 특징으로 하는, 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 본체의 선단에는 십자 형상으로 이루어진 고정 커터 스포크가 형성되어 있어, 상기 커터 스포크는 상기 고정 커터 스포크의 후방에 결합이 되는 것을 특징으로 하는, 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 홀과 상기 커터 스포크의 결합부위에는 결합부위의 간극을 메우는 브라켓;이 추가로 결합되는 것을 특징으로 하는, 선단 추진 장치용 커터 스포크 탈부착식 커터 헤드.

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