KR100779439B1 - 천공장치 및 천공공법 - Google Patents

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미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
니폰 다이아몬드 가부시키가이샤
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Abstract

바인더재를 소결시켜 이루어지는 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성된 비트를 원통형상의 튜브 선단에 형성하여 코어비트로 하고, 다이렉트 모터에 의해 코어비트를 축선둘레로 회전구동시키고, 회전하는 코어비트 선단에서 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물을 천공하도록 천공장치를 구성하였다. 이 때, 코어비트가 천공시에 0.6N/㎟ 이상의 압력으로 피굴삭물에 가압접촉된 상태에서 비트의 외주측 주속이 300m/min 이상이 되도록 코어비트를 회전시키도록 구성하였다.

Description

천공장치 및 천공공법{BORING DEVICE AND BORING METHOD}
본 발명은 일반적으로 콘크리트, 아스팔트, 화강암이나 대리석 등의 석재, 및 암반 등의 취성재료로 이루어지는 피굴삭물을 천공하기 위한 천공장치 및 천공공법에 관련된 것으로, 특히 타일이 부착된 벽의 타일이나 줄눈(이음매) 등을 천공할 때 사용되거나, 터널이나 하수관 등의 내면에 부설된 콘크리트벽을 천공할 때 사용하기 적합한 천공장치 및 천공공법에 관한 것이다.
이미 형성된 콘크리트제 벽을 보강하는 방법으로서, 우선 이 벽을 크게 도려내고, 이 도려낸 개구부에 철제 브레이스 (지주) 를 형성하고, 이어서 이 브레이스와 개구부 내주면에 설치시킨 앵커를 콘크리트로 굳힘으로써 벽 전체를 보강하고자 하는 방법이 있다. 이 때 앵커는 개구부 내주면에 형성된 홀에 수용시킴으로써 설치된다.
이 앵커를 설치하기 위한 홀은, 예컨대 도 11 에 나타내는 바와 같이 바인더재를 소결시켜 이루어지는 결합상 중에 초경합금 또는 초지립이 분산 배치되어 형성된 칩형상의 비트 (80a) 가 원통형상의 공구 본체 선단에 형성되어 이루어지는 코어비트 (80) (천공공구) 와, 이 코어비트 (80) 를 축선둘레로 회전시키기 위한 모터 (81) (회전구동장치) 를 구비한 천공장치로 형성된다.
즉, 천공시에는 피굴삭물인 콘크리트 (82) 에 코어비트 (80) 선단에 형성된 비트 (80a) 를 회전시키면서 가압함으로써 콘크리트 (82) 를 천공하여 원주형상의 코어심 (83) 을 형성한다. 그리고, 콘크리트 (82) 내부에 잔존하는 코어심 (83) 의 밑동 (83a) 을 부러뜨린 다음 코어심 (83) 을 빼냄으로써 코어비트 (80) 의 직경에 따라, 예컨대 직경 15∼50㎜ 정도, 깊이 50∼500㎜ 정도의 홀이 형성된다.
또, 터널 내면에 부설된 콘크리트벽의 붕락(崩落)을 방지하기 위해 이 콘크리트벽을 관통하여 콘크리트벽 뒤쪽 암반에까지 이르는 홀을 형성하고, 이 홀로부터 콘크리트벽과 암반 사이에 그라우트재 등을 주입하여 콘크리트벽을 보강하는 것이 실시되고 있다.
콘크리트벽을 천공할 때는 암반을 삭공(削孔)하는 종래의 삭암기(削岩機)는 삭암기에 의한 진동이 오히려 붕락을 촉진시킨다는 이유로 채택되지 않고, 그 대신 콘크리트제 구조물을 천공하기 위해 도 11 에 나타내는 바와 같은 천공장치가 동일하게 사용되고 있다. 이 경우, 코어비트 (80) 의 직경에 따라 예컨대 직경 70∼100㎜ 정도의 홀이 형성된다.
또, 외벽에 타일이 부착된 건축물의 노후화에 따른 타일의 박락(剝落)을 방지하기 위해 타일이나 타일 사이의 줄눈을 천공하여 하지(下地) 콘크리트벽까지 도달하는 홀을 형성하고, 이 홀로부터 벗겨지기 시작한 타일 뒤쪽에 수지를 주입하여 타일을 고착시키는 것이 실시되고 있다. 이와 같은 타일이나 타일의 줄눈 천공에는 예컨대 콘크리트를 천공하는 소형 진동 드릴이 사용되고 있다.
그런데, 통상적인 진동 드릴은 천공시 드릴을 진동시켜 해머와 같이 피굴삭물을 깨부수면서 천공하기 때문에, 오히려 타일의 박락을 촉진시켜 외벽을 손상시키게 된다는 결점을 갖고 있다. 그래서, 봉형상 또는 원통형상의 공구 본체 선단에 비트가 형성된 천공공구와, 이 천공공구를 축선둘레로 회전구동시키는 회전구동장치를 구비한 천공장치가 사용된다.
도면에 나타내는 바와 같은 종래의 천공장치는 모터의 소정 출력파워로 얻어지는 발생토크를 올리기 위해 기어 등에 의해 회전수를 낮춰 코어비트가 장착되는 회전축을 회전구동시키고 있다. 여기에서 말하는 출력파워란, 모터 내부에서의 손실을 포함하지 않는 모터 외측으로 빼낼 수 있는 출력파워이다. 이 출력파워는 기어 등의 회전전달기구에 의해 회전이 전달되는 과정에서 마찰 등에 의해 저감되지만, 최종적으로는 코어비트를 회전구동시키는 천공장치의 출력파워로 변환된다. 이 천공장치의 출력파워가 천공에 이용되게 된다.
즉, 굴삭시에 피굴삭물로부터 받는 저항에 의해 코어비트 선단에 가해지는 접선방향의 힘의 총합을 Ft 로 하고, 코어비트의 반경을 r 로 나타내면, 천공시에 코어비트를 일주시키기 위해 필요한 작업은 2πrFt 로 나타낼 수 있기 때문에, 코어비트가 단위시간당 fN 회전할 때, 천공장치의 작업률은 2πrFtfN 으로 나타낼 수 있다. 이 관계는 2πfN 을 각속도 (ω) 로 나타내고, rω가 코어비트의 외주측 주속(周速: v) 인 점에서 2πrFtfN = vFt 로 나타내면 보다 명확해진다. 그런데, rFt 는 코어비트를 회전시키기 위해 필요한 발생토크이기 때문에, 이 발생토크를 T 로 하면 천공장치의 출력파워는 회전수와 발생토크의 곱에 비례하여 P출력∝TfN 으로 나타낼 수 있다.
이와 같이 천공장치의 출력파워 (P출력) 가 소정의 일정한 값이 되는 조건하에서 발생토크 (T) 를 올리기 위해 기어 등에 의한 출력파워의 전달 손실은 존재하지만, 모터의 회전수를 기어 등에 의해 낮춰 천공공구의 회전수 (fN) 가 저감된다.
그런데, 상기 서술한 바와 같이 종래의 천공장치는 천공속도가 느리다는 결점을 갖고 있었다. 이로 인해, 공사기간이 장기화되고 천공시에 발생하는 소음이나 진동에 의해 주위 환경을 악화시킨다는 문제를 초래하였다.
예컨대, 터널 보수를 실시하는 경우에는 깊이 500∼1000㎜ 의 홀을 다수 형성해야 한다. 그러나, 종래의 천공장치를 사용하는 경우, 1 개소의 홀을 형성하는 데에 30 분 정도는 필요하며, 홀 전부를 다 형성하기까지 인건비만해도 방대한 공사비가 필요해진다는 문제가 있었다.
또, 터널의 콘크리트벽에 한정되지 않고, 최근에는 하수관 내면의 콘크리트벽을 천공하여 하수관 뒤쪽에 내식재를 주입하는 공사도 실시되고 있다. 이와 같이 장거리에 걸친 콘크리트벽에 짧은 공기로 다수의 홀을 형성하기 위한 적절한 기술 개발이 요구되었다.
또, 상기 서술한 바와 같은 종래의 천공장치는 진동 드릴에서 사용되는 타격진동을 사용하지 않고, 또한 천공공구의 회전수를 낮추면서 천공하기 때문에 천공 속도가 통상적인 진동 드릴에 비해 늦다는 결점을 갖고 있었다. 일반적으로 불량하게 시공된 건축물 등에서는 외벽의 대부분의 타일이 박리될려고 하는 경우가 있다. 타일을 전부 완전히 떼내 타일을 새로 부착하는 작업은 실제로는 상당히 번거로워, 결국 떨어지려고 하는 타일 뒤쪽에 모두 수지를 주입하는 것이 실시된다. 이 경우 형성해야 하는 홀 수는 방대하다. 이로 인해, 천공시간의 증대로 인해 공기의 장기화와 비용 증가를 초래한다는 문제가 있었다. 이러한 이유에서, 진동 드릴에 비해 손색없이 빨리 천공할 수 있고, 특히 천공시 진동이 타일의 박락을 조장하지 않는 진동이 적은 천공장치의 개발이 요망되었다.
본 발명은 소정 깊이로 천공하기 위해 필요한 작업의 낭비를 없애 그 비용을 저감시켜 단시간에 피굴삭물을 천공할 수 있는 천공장치 및 천공공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
본 발명자는 초경합금 또는 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성된 비트가 소정의 직경을 갖는 원통형상의 공구 본체 선단에 형성되어 이루어지는 천공공구를 회전구동시켜, 그 선단을 취성을 갖는 피굴삭물, 예컨대 콘크리트, 아스팔트, 화강암이나 대리석 등의 석재, 암반 등에 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 가압하여 천공을 실시할 때, 천공공구 선단의 비트의 주속이 220m/min 보다 낮은 영역에서는 소정 깊이로 천공하기 위해 필요해지는 작업이 비트의 주속과 함께 증가하여, 비트의 주속을 증가시킴에도 불구하고 천공속도를 효과적으로 증가시킬 수 없 다는 사실을 발견함과 동시에, 비트의 주속이 적어도 300m/min 이상이 되면 천공하기 위해 필요한 작업이 감소하여, 비트의 주속을 올림으로써 고속으로 천공할 수 있게 된다는 지견을 얻어 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명은 초경합금 또는 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성된 비트가 봉형상 또는 원통형상의 공구 본체 선단에 형성된 천공공구와, 상기 천공공구를 축선둘레로 회전구동시키는 회전구동장치를 갖고, 회전구동된 상기 천공공구 선단을 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물에 가압하여 이 피굴삭물을 천공하도록 구성된 천공장치로서, 상기 회전구동장치는 천공시에 상기 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 상기 피굴삭물에 가압하면서 상기 비트의 외주측 주속을 300m/min 이상으로 유지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 봉형상 또는 원통형상의 공구 본체 선단에 비트가 형성되어 이루어지는 천공공구를 사용하여, 콘크리트, 아스팔트, 화강암이나 대리석 등의 석재, 암반, 타일이나 그 사이의 줄눈 등의 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물의 천공이 실시된다. 이 경우, 회전하는 천공공구 선단을 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물에 가압하면서 비트의 외주측 주속을 300m/min 이상으로 유지하면, 굴삭시에 비트가 피굴삭물로부터 받는 저항이 저감하여, 소정 깊이의 홀을 형성하는 데에 필요한 작업 (이후, 천공작업량이라고도 함) 을 저감시킬 수 있다. 이렇게 하여 비트의 주속을 증가시킴으로써 천공속도를 증가시킬 수 있다.
비트의 주속이 220m/min 내지 300m/min 사이의 영역은 천공작업량이 주속과 함께 급속하게 감소하는 영역이며, 천공속도는 기본적으로는 비트의 주속이 250m/min 을 초과한 부근에서 비트의 주속과 함께 증가하기 시작한다. 이로써, 천공시에 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물에 가압하면서 비트의 외주측 주속을 250m/min 이상으로 유지하도록 천공장치가 구성되어 있으면 주속의 증가와 함께 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 천공시에 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물에 가압하면서 비트의 주속을 400m/min 이상으로 유지하도록 천공장치가 구성되어 있으면 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물의 종류에 의하지 않고 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 비트를 피굴삭물에 너무 강하게 가압하면 비트가 파손되기 때문에 6N/㎟ 이하로 천공을 실시하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 비트를 3N/㎟ 정도의 압력으로 가압하면서 천공을 실시함으로써 효율적인 천공이 가능해진다.
또, 2000m/min 이하의 주속으로 천공을 실시하는 것이 바람직하다. 그 이유는 비트의 주속을 지나치게 고속으로 하면 회전구동장치내의 베어링 등이 파손되거나, 특히 통형상의 물체를 고속회전시키면 동 (動) 밸런스가 커져 물체의 파손으로 이어져 위험하기 때문이며, 또 종래의 드릴과 달리 천공공구의 외주에는 나선(螺旋)형상의 홈 등은 통상 형성되어 있지 않고, 홀 벽면과 천공공구 사이가 폐쇄상태로 되어 천공되는 점에서, 주속이 높으면 연삭에 의한 열을 절삭분(切削粉) 또는 물, 공기 등의 쿨런트(냉각제)에 의해 방출시키는 것이 곤란해지기 때문이다.
또, 본 발명의 천공장치에서, 상기 천공공구는 그 직경이 3㎜ 이상 200㎜ 이 하로 되어 있어도 된다. 이 직경의 천공공구에서 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 본 발명의 천공장치에서, 상기 천공공구는 그 직경이 3㎜ 이상 15㎜ 이하로 되어 있어도 된다. 이 직경의 천공공구에서 특히 봉형상의 공구 본체를 사용하여 세경의 홀을 형성할 때 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 본 발명의 천공장치에서, 상기 천공공구는 그 직경이 15㎜ 이상 50㎜ 이하로 되어 있어도 된다. 이 직경의 천공공구에서 특히 원통형상의 공구 본체를 사용하여 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 본 발명의 천공장치에서, 상기 천공공구는 그 직경이 50㎜ 이상 200㎜ 이하로 되어 있어도 된다. 이 직경의 천공공구에서 특히 원통형상의 공구 본체를 사용하여 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또 본 발명의 천공장치에서, 상기 회전구동장치는 선단부에 상기 천공공구가 장착되는 회전축이 관통되어 일체적으로 형성된 통형상의 로터와, 이 로터의 외주면에 형성된 원통형상의 스테이터를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 본 발명에서는 로터의 회전축에 천공공구가 기어 등을 개재시키지 않고 직접 장착되므로, 회전전달계에서의 작업 손실이 없고 모터의 출력파워를 그대로 천공장치의 출력파워로 할 수 있다. 그리고, 천공장치의 소형 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 천공시 비트에는 접선방향으로 단위면적당 적어도 0.2N/㎟ 정도의 힘이 필요해진다. 이로 인해, 직경 15㎜ 이상 200㎜ 이하의 천공공구 선단에 날 두께 2㎜ 정도의 비트가 주(周)방향에 거쳐 연속해서 형성되어 있는 경우, 천공공구의 직경에 따라 적어도 0.14Nm∼25Nm 정도의 토크가 필요해진다. 직경 3㎜ 이상 15㎜ 미만의 봉형상 또는 원통형상의 천공공구의 경우도 선단의 비트 면적에 대응한 토크가 필요해진다. 이 토크가 부하로서 가해진 상태에서 비트의 주속을 300m/min 이상으로 유지하기 위해 모터를 구성하는 로터 또는 스테이터 중 어느 한쪽은 네오듐ㆍ철ㆍ보론계 또는 사마륨ㆍ코발트계의 희토류 마그넷으로 구성되고, 이 마그넷의 최대 자기에너지 곱이 100kJm-3 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 이로 인해, 모터의 토크정수를 용이하게 0.1Nm/A 이상으로 높일 수 있다. 그리고, 직류 모터의 소형 경량화를 도모하고 고출력을 유지하면서 고속회전을 가능하게 할 수 있다.
또, 상기 회전축에는 회전축 후단측으로부터 선단측 공구 본체로 관통하는 연통홀이 축선을 따라 형성되어 있어도 된다. 이로 인해, 회전축측으로부터 코어심을 꺼내기 위한 압출봉 등을 형성하거나, 천공공구 선단을 향해 물이나 에어 등의 유체를 송출할 수 있게 된다.
또한, 모터에 직류 전압을 공급하는 전원이 제어부를 갖고, 이 제어부가 발생토크 (T) 나 회전수 (fN) 를 검출하여 필요한 발생토크 (T) 나 주속이 얻어지도록 직류 모터에 인가되는 전압을 조정하도록 구성되어 있어도 된다. 보다 구체적으로는 직류 모터에 인가되는 전압을 VM 으로 하면, 발생토크 (T) 와 회전수 (fN) 사이에 VM≡KTT＋KffN 의 관계가 성립되는 (KT, Kf 는 정수) 것, 또 직류 모터에 흐르 는 전류를 IM 으로 하면, T≡KIIM 이 성립되는 (KI 는 토크정수) 것을 사용하여, 제어부가 모터의 이미 알려진 특성 곡선에 기초하여 검출되는 전류 (IM) 의 값으로부터 발생토크 (T) 를 산출하고, 나아가서는 인가된 전압 (VM) 의 값으로부터 회전수 (fN) 를 산출, 또는 인코더 등에 의해 회전수 (fN) 를 직접 검출하는 구성으로 되어 있어도 된다. 그리고, 예컨대 이 제어부는 우선 무부하 상태에서 천공공구의 주속이 300m/min 이상의 소정 값이 되도록 전압 (VM) 의 값을 조정하고, 피굴삭물을 향해 천공장치를 보내도록 구성된 천공장치 이송기구를 제어하여, 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 천공공구를 피굴삭물을 향해 보내고, 천공공구 선단이 피굴삭물에 접촉하여 천공을 개시함으로써 천공공구에 토크가 가해지는 동시에, 인가되는 전압 (VM) 의 값을 조정하여 천공공구의 주속을 300m/min 이상의 소정 값으로 유지하도록 구성되어 있어도 된다.
또, 본 발명은 원통형상의 공구 본체 선단에 초경합금 또는 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성된 비트가 형성되어 이루어지는 천공공구를 축선둘레로 회전구동시키고, 회전구동된 상기 천공공구 선단을 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물에 가압하여 이 피굴삭물을 천공하는 천공공법으로서, 상기 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 상기 피굴삭물에 가압하고, 상기 비트의 외주측 주속을 300m/min 이상으로 유지하면서 상기 피굴삭물을 천공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 회전하는 천공공구 선단을 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피 굴삭물에 가압하여 피굴삭물을 굴삭하는 상태에서, 비트의 외주측 주속을 300m/min 이상으로 유지함으로써 굴삭시에 비트가 피굴삭물로부터 받는 저항이 저감하여, 소정 깊이의 홀을 형성하는 데에 필요한 작업을 낮은 값으로 일정하게 유지할 수 있다. 이렇게 하여, 비트의 주속을 증가시킴으로써 천공속도를 효과적으로 증가시킬 수 있다.
또한, 비트를 피굴삭물에 너무 강하게 가압하면 비트가 파손되기 때문에 6N/㎟ 이하로 천공을 실시하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 비트를 3N/㎟ 정도의 압력으로 가압하면서 천공을 실시함으로써 효율적으로 천공이 가능해진다.
또, 2000m/min 이하의 주속으로 천공을 실시하는 것이 바람직하다. 그 이유는 비트의 주속을 지나치게 고속으로 하면 회전구동장치내의 베어링 등이 파손되거나, 특히 통형상의 물체를 고속회전시키면 동밸런스가 커져 물체의 파손으로 이어져 위험하기 때문이며, 또 종래의 드릴과 달리 천공공구의 외주에는 나선형상의 홈 등은 통상 형성되어 있지 않고, 홀 벽면과 천공공구 사이가 폐쇄상태로 되어 천공되는 점에서, 주속이 높으면 연삭에 의한 열을 절삭분 또는 물, 공기 등의 쿨런트에 의해 방출시키는 것이 곤란해지기 때문이다.
예컨대, 우선 무부하 상태에서 천공공구의 주속이 300m/min 이상의 소정 값이 되도록 조정한다. 그리고, 소정의 이송속도로 천공공구를 회전시키면서 천공장치를 피굴삭물을 향해 보내고, 천공공구 선단이 피굴삭물에 접촉하여 천공을 개시함으로써 천공공구에 토크가 가해지는 동시에, 천공하기 위한 출력과 이송속도를 조정하여 천공공구의 주속을 300m/min 이상의 소정 값으로 유지하면서 천공을 실시한다.
그런데, 비트의 주속이 220m/min 내지 300m/min 사이의 영역은 천공작업량이 주속과 함께 급속하게 감소하는 영역이며, 천공속도는 기본적으로는 비트의 주속이 250m/min 을 초과한 부근에서 비트의 주속과 함께 증가하기 시작한다. 이로써, 천공시에 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물에 가압하면서 비트의 외주측 주속을 250m/min 이상으로 하여 천공하면 주속의 증가와 함께 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 천공시에 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물에 가압하면서 비트의 주속을 400m/min 이상으로 유지하도록 하여 천공하면 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물의 종류에 의하지 않고 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 본 발명의 천공공법에서, 상기 천공공구는 그 직경이 3㎜ 이상 200㎜ 이하로 되어 있어도 된다. 이 경우, 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 본 발명의 천공공법에서, 상기 천공공구는 그 직경이 3㎜ 이상 15㎜ 미만으로 되어 있어도 된다. 이 경우, 특히 봉형상의 공구 본체를 사용하여 세경의 홀을 형성할 때 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 본 발명의 천공공법에서, 상기 천공공구는 그 직경이 15㎜ 이상 50㎜ 미만으로 되어 있어도 된다. 이 경우, 특히 원통형상의 공구 본체를 사용하여 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 본 발명의 천공공법에서, 상기 천공공구는 그 직경이 50㎜ 이상 200㎜ 이하로 되어 있어도 된다. 이 경우, 특히 원통형상의 공구 본체를 사용하여 확 실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명에 관련되는 제 1 실시예를 나타내는 도면으로서, 천공장치의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 2 는 본 발명에 관련되는 제 1 실시예를 나타내는 도면으로서, 천공장치의 천공장치 본체를 일부 파단하여 나타내는 측면도이다.
도 3 은 본 실시예의 천공장치의 지주부 구조를 설명하는 지주부의 단면도이다.
도 4 은 본 실시예의 천공장치의 이동기구의 구성 및 구조를 설명하는 이동기구의 단면도이다.
도 5 는 본 실시예의 천공장치의 전기회로의 접속을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 6 은 비트의 주속와 토크의 값으로 규격화된 천공속도와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7 은 비트의 주속과 천공장치에 의한 천공작업량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8 은 본 발명에 관련되는 제 2 실시예를 나타내는 도면으로서, 천공장치의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 9 는 본 발명에 관련되는 제 2 실시예를 나타내는 도면으로서, 천공장치의 천공장치 본체를 일부 파단하여 나타내는 측면도이다.
도 10 은 본 발명에 관련되는 제 3 실시예를 나타내는 도면으로서, 천공장치의 천공장치 본체를 일부 파단하여 나타내는 측면도이다.
도 11 은 종래의 천공장치의 구조를 설명하는 천공장치의 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명에 의한 천공장치를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1 내지 도 5 에, 본 발명에 관련되는 천공장치의 제 1 실시예를 나타낸다. 도면에서 부호 1 은 천공장치, 부호 1a 는 천공장치 본체, 부호 1b 는 전원이며, 부호 2 는 이 전원 (1b) 에 의해 구동되는 천공장치 본체 (1a) 를 구성하는 본 실시예의 직류 모터 (이후, 다이렉트 모터라고 칭함) 이다.
천공장치 (1) 는 아스팔트, 콘크리트, 화강암이나 대리석 등의 석재, 및 암반 등의 피굴삭물 (C) 에 설치되는 설치부 (130) 와, 이 설치부 (130) 에 회전운동이 자유롭게 연결되고, 설치부 (130) 에 대해 경사가 가능하게 된 지주부 (140) 를 갖고 있다. 그리고, 천공장치 본체 (1a) 는 전원 (1b) 과 별체로 형성되고, 지주부 (140) 에 진퇴가 자유롭게 장착되는 슬라이드기구 (141) 를 개재시켜 지주부 (140) 에 지지되어 있다.
또, 천공장치 (1) 는 천공장치 (1) 를 제어하는 원격제어부 (200) 가 천공장치 본체 (1a) 및 전원 (1b) 과 별체로 형성되어 구성되어 있다. 이 제어부 (200) 에는 다이렉트 모터 (2) (회전구동장치) 의 회전수를 조정하여 다이렉트 모터 (2) 를 시동 또는 정지시키기 위한 회전수 조정손잡이 (161) 와, 전원의 인터로킹에 의해 전원 (1b) 의 출력전압이 제로로 떨어진 경우에 다시 전압을 출력시키는 리셋버튼 (162) 이 형성되어 있다.
다이렉트 모터 (2) 는 직류 전압이 인가되어 회전하는 직류 모터로 되고, 도 2 에 나타내는 바와 같이 그 중심에 원통형상의 회전축 (11) 을 갖고 있고, 이 회전축 (11) 선단에는 어댑터 (12) 가 회전축 (11) 선단에 형성된 나사부 (11a) 에 착탈이 자유롭게 나사식으로 설치되고, 이 어댑터 (12) 에 원통형상의 코어비트 (13) (천공공구) 가 회전축 (11) 과 서로 연통하도록 착탈이 가능하게 장착되어 있다.
여기에서, 어댑터 (12) 는 중공의 대략 원통형상을 나타내고, 기단(基端)측에 회전축 (11) 선단의 나사부 (11a) 에 나사식으로 결합되는 암나사부 (12a) 가, 또 선단측에는 코어비트 (13) 의 기단이 장착되는 암나사부 (12b) 가 회전축 (11) 의 축선 ○방향을 따라 형성되어 있다. 여기에서, 암나사부 (12a) 는 천공시의 회전에 의해 회전축 (11) 으로 조여지는 방향에 형성되어 있다.
또, 코어비트 (13) 는 직경이 15∼50㎜ 의 원통형상으로 형성된 중공의 튜브 (14) (공구 본체) 선단에 비트 (15) 가 원주방향으로 대략 원환형상으로 장착된 구조로 되어 있다. 여기에서, 비트 (15) 는 메탈본드 또는 레진본드와 같은 바인더재를 소결시켜 굳혀 이루어지는 결합상 중에 초경합금, 또는 초지립 (다이아몬드 지립이나 CBN 지립) 을 분산 배치시켜 형성되어 있다. 또는 피굴삭물이 대리석인 경우에는 전착(電着)에 의해 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성되어 있다. 그리고, 이와 같은 비트 (15) 가 선단에 장착된 코어비트 (13) 가 축선둘레로 회전구동되어 축선방향 선단측으로 보내짐으로써 피굴삭물 (C) 을 굴삭하여 원주형상의 코어를 형성하도록 구성되어 있다.
이 코어비트 (13) 의 기단측에는 어댑터 (12) 에 장착되는 착탈부 (13a) 가 형성되어 있다. 이 착탈부 (13a) 에는 어댑터 (12) 의 암나사부 (12b) 에 나사식으로 결합되는 수나사부 (13b) 가 코어비트 (13) 의 축선방향을 따라 형성되어 있다. 여기에서, 수나사부 (13b) 는 천공시 코어비트 (13) 의 회전에 의해 코어비트 (13) 가 어댑터 (12) 로 조여지는 방향에 형성되어 있다.
다이렉트 모터 (2) 는 회전축 (11) 에 직결된 공구인 코어비트 (13) 를 기어 등의 회전전달기구를 사용하지 않고 직접 회전시키는 다이렉트 타입의 모터로, 직경 15㎜ 이상 50㎜ 미만의 코어비트 (13) 가 천공시에 0.6N/㎟∼6N/㎟ 의 범위의 압력으로 피굴삭물 (C) 을 가압하면서 300m/min∼2000m/min 의 주속으로 회전이 가능해지도록 구성되어 있다.
또, 다이렉트 모터 (2) 는 하우징 (16) 내에, 예컨대 폴리이미드 등의 내열수지가 피복된 코일이 권취되어 이루어지는 로터 (17) 와, 이 로터 (17) 의 외주면에 형성되고, 영구자석을 갖는 원통형상의 스테이터 (18) 를 구비한 구성으로 되어 있다. 그리고, 회전축 (11) 은 상기 로터 (17) 의 중심에 형성된 삽입통과홀 (17a) 내로 압입되도록 하여 삽입통과되고, 로터 (17) 에 일체적으로 고정되어 있다.
여기에서, 스테이터 (18) 의 마그넷으로는 소형 경량이며 높은 토크가 얻어지도록 일반적으로 사용되는 페라이트 마그넷 또는 알니코 마그넷과 비교하여 훨씬 높은 최대 자기에너지곱이 100kJm-3 이상으로 된 네오듐ㆍ철ㆍ보론계 또는 사마륨ㆍ코발트계의 희토류 고밀도 마그넷이 사용되고 있다. 또, 로터 (17) 는 그 직경이 그 길이치수보다 작은 값으로 되어 있다. 이로써, 본 실시예에서의 다이렉트 모터 (2) 의 토크정수는 0.12Nm/A 로 되어 있고, 본 실시예에서는 발생토크 (T) (단위는 Nm) 와 다이렉트 모터 (2) 에 흐르는 전류 (IM) (단위는 A) 사이에는 T=0.12×IM-0.6 의 관계가 성립되어 있다.
다이렉트 모터 (2) 를 수용하는 하우징 (16) 의 상벽부 (16a) 및 하벽부 (16b) 의 내측에는 로터 (12) 를 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링 (19a,19b) 이 각각 설치되어 있다. 즉, 베어링 (19a,19b) 은 로터 (17) 의 중심에 삽입통과된 회전축 (11) 의 상하 단부 근방을 지지하도록 되어 있고, 회전축 (11) 및 이 회전축 (11) 이 삽입통과된 로터 (17) 에 작용하는 스러스트방향의 힘과 레이디얼방향의 힘을 받을 수 있는 구성으로 되어 있다.
이 다이렉트 모터 (2) 의 후단부에는 회전축 (11) 의 후단부와 회전이 가능하고 또한 액밀상태로 연결된 메커니컬 시일부 (38) 를 회전이 자유롭게 지지하는 회전축 지지대 (20) 와, 회전축 지지대 (20) 상에 고정되고 회전축 (11) 의 후단부를 수용하는 상부 하우징 (21) 이 형성되어 있다.
이 상부 하우징 (21) 에는 회전축 (11) 중심의 관통홀 (11a) 과 연통하는 유로 (22) 가 형성되어 있고, 이 유로 (22) 는 상부 하우징 (21) 의 측방으로 개구되어 있다. 이 측방으로 개구된 개구부 (23) 에는 튜브 (24) 가 접속되도록 되어 있고, 이 튜브 (24) 로부터 습식 굴삭을 위한 냉각수가 보내지도록 되어 있다.
그리고, 이 튜브 (24) 로부터 상부 하우징 (21) 의 유로 (22) 를 통하여 회전축 (11) 의 관통홀 (11a) 로 안내되고, 그 후 회전축 (11) 선단부에 어댑터 (12) 를 개재시켜 연결된 코어비트 (13) 내로 보내져 비트 (15) 에 의한 굴삭 지점이 냉각되도록 되어 있다.
또, 상부 하우징 (21) 에는 그 후단부에 장착나사부 (31) 가 형성되어 있고, 이 장착나사부 (31) 에는 캡 (32) 이 박혀 고정되도록 되어 있다. 이 캡 (32) 에는 그 중심에 삽입통과홀 (34) 이 형성되어 있다. 또, 상부 하우징 (21) 에는 캡 (32) 의 삽입통과홀 (34) 및 회전축 (11) 의 관통홀 (11a) 과 연통하는 연통홀 (35) 이 형성되어 있다. 그리고, 이들 서로 연통된 삽입통과홀 (34), 연통홀 (35) 및 관통홀 (11a) 에는 압출봉 (36) 이 형성되어 있다. 또한, 압출봉 (36) 과 캡 (32) 의 삽입통과홀 (34) 사이에는 ○링 (37) 이 형성되어 시일되어 있다.
또한, 부호 25 는 다이렉트 모터 (2) 의 하우징 (16) 내에서의 상방측에서, 회전축 (11) 에 접촉하도록 그 주방향으로 설치된 브러시부로, 이 브러시부 (25) 에 직류 전압이 인가되어 구동전류가 공급되도록 되어 있다.
다이렉트 모터 (2) 에 직류 전류를 공급하는 전원 (1b) 은 전원 본체 (5) 를 갖고, 또한 작업현장에 공급되는 교류원에 전원 본체 (5) 를 접속하기 위한 플러그 (51) 를 가진 입력케이블 (52) 을 구비하고 있다. 전원 본체 (5) 에는 메인스위치 (53) 에 추가하여 입력측 전원의 허용전류량에 따라 적절하게 전류량을 선택 할 수 있는 전류량 선택스위치 (54) 가 형성되어 있다. 또한, 여기에서는 도시되어 있지 않지만, 전원 본체 (5) 에는 이 외에도 천공작업 긴급정지용 스위치, 전원냉각용 냉각수를 도입하기 위한 냉각수 도입구 등이 형성되어 있다.
상기 천공장치 본체 (1a) 와 전원 (1b) 사이에는 케이블 (7) 이 형성되어 있다. 이 케이블 (7) 은 전원 (1b) 으로부터 다이렉트 모터 (2) 에 직류 전류를 공급하는 도시되어 있지 않는 2 개의 전류공급선, 어스선 등이 방수성을 갖는 방수커버 (74) 에 의해 묶여져 한개의 케이블로 되어 있고, 천공장치 본체 (1a) 의 반송시에는 전류공급선, 어스선 등이 일체로 회전되도록 구성되어 있다.
또한, 케이블 (7) 의 천공장치 본체 (1a) 측의 일단에는 전류공급선, 어스선 등이 수밀, 또한 일체로 천공장치 본체 (1a) 에 접속되도록 여러 심 (芯) 의 천공장치 본체 접속부 (7a) 가 형성되고, 전원 (1b) 측의 타단에는 전류공급선, 어스선 등이 수밀, 또한 일체로 전원 (1b) 에 접속되도록 여러 심의 모터전원 접속부 (7b) 가 형성되어 있다. 그리고, 방수커버 (74) 는 이들 천공장치 본체 접속부 (7a) 와, 모터전원 접속부 (7b) 에 수밀성을 유지하여 장착되어 있고, 케이블 (7) 이 물에 침지되어도 내측의 전류공급선, 전원을 제어하는 도선, 및 어스선 등은 방수되도록 구성되어 있다.
지주부 (140) 는 도 3 에도 나타내는 바와 같이 한쌍의 긴 지주판 (140a,140a) 으로 이루어지는 것으로, 이들 지주판 (140a) 끼리의 사이에는 지주부 (140) 의 길이방향에 걸쳐 볼스크루 (91) 가 형성되어 있다. 이 볼스크루 (91) 는 지주부 (140) 의 상하 단부 근방에 형성된 베어링 (101) 에 회전이 가능하게 지 지되어 있다.
이 지주부 (140) 에 진퇴가 자유롭게 장착되는 슬라이드기구 (141) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이 지주부 (140a,140a) 의 주위를 둘러싸도록 형성된 슬라이드 박스 (94) 와, 이 슬라이드 박스 (94) 에 고정되어 슬라이드 박스 (94) 내에서 볼스크루 (91) 가 박힌 슬라이드부재 (95) 를 갖고 있고, 또 슬라이드 박스 (94) 와 지주판 (5a) 사이에는 지주판 (5a) 에 대해 원활한 슬라이딩상태를 확보하는 슬라이드 플레이트 (96) 가 형성되어 있다. 그리고, 볼스크루 (91) 가 회전운동되면, 이 볼스크루 (91) 가 박힌 슬라이드부재 (95) 와 함께 슬라이드 박스 (94) 가 지주부 (140) 에 대해 슬라이드하고, 슬라이드기구 (141) 전체가 지주부 (140) 를 따라 그 길이방향으로 이동하도록 구성되어 있다.
이 이동방향은 볼스크루 (91) 의 회전방향에 따라 결정되고, 볼스크루 (91) 의 시계방향 또는 반시계방향의 회전에 의해 슬라이드기구 (141) 에 고정된 천공장치 본체 (1a) 가 지주부 (140) 에 지지되어 피굴삭물 (C) 에 대해 진퇴 이동되도록 되어 있다.
이 볼스크루 (91) 는 지주부 (140) 의 상단부에 형성된 이동기구 (160) (천공장치 이송기구) 에 의해 회전되도록 되어 있다. 즉, 이동기구 (160) 는 도 4 에 나타내는 바와 같이 수납 박스 (103) 내에 형성된 이동용 모터 (104) 를 갖고 있고, 이 이동용 모터 (104) 의 회전축 (104a) 에는 클러치 (105) 를 개재시켜 구동 풀리 (106) 가 접속되어 있다. 이 구동 풀리 (106) 와 볼스크루 (91) 의 상단부에 고정된 종동 (從動) 풀리 (102) 에는 전달벨트 (107) 가 권취되어 있고, 이 전달벨트 (107) 에 의해 이동용 모터 (104) 의 회전구동력이 볼스크루 (91) 에 전달되어 볼스크루 (91) 가 회전운동되도록 되어 있다. 여기에서, 이동기구 (160) 의 이동용 모터 (104) 와 전달벨트 (107) 가 권취된 구동 풀리 (106) 사이에 형성된 클러치 (105) 는 자력에 의한 자분(磁粉)의 결합력에 의해 축끼리를 소정의 힘으로 연결하는 전자클러치로 되어 있다.
이렇게 하여 이동기구 (160) 가 볼스크루 (91) 를 회전구동시킴으로써 천공장치 본체 (1a) 가 지주부 (140) 를 따라 이동되도록 되어 있다.
또한, 천공장치 본체 (1a) 는 볼스크루 이외에도 피니언과 래크의 조합에 의해 이동되도록 구성되어 있어도 된다.
원격제어부 (200) 에는 이 이동기구 (160) 를 제어하기 위해 이동기구 (160) 의 이동용 모터 (104) 의 구동 ONㆍOFF 를 실시하는 전원스위치 (108) 및 이동용 모터 (104) 의 회전속도를 조정하는 속도 조정손잡이 (109) 가 형성되어 있다.
도 5 는 천공장치 (1) 의 전기회로적 구성을 모식적으로 블록도로 나타낸 것이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 전원 (1b) 은 트라이액 (T) 의 게이트 (G) 에 부여하는 트리거전류의 점호각 (點弧角) 을 조정함으로써 입력측 (T1) 교류전압의 위상의 일부를 주기적으로 출력측 (T2) 에 출력하는 위상제어부 (56) 와, 다이렉트 모터 (2) 에 직류 전압을 인가하도록 위상제어부 (56) 의 출력측 (T2) 전압을 정류하여 전압맥동을 평활화시키는 정류부 (57) 를 구비하고 있다.
위상제어부 (56) 는 트라이액 (T) 의 게이트 (G) 에 예컨대 다이액 등으로부터의 트리거전류를 부여하는 전원제어부 (58) (제어부) 를 갖고 있고, 원격제어부 (200) 에 형성된 회전수 조정손잡이 (161) 로부터의 입력 (도면에서 VAL 로 나타냄), 및 리셋버튼 (162) 으로부터의 입력 (도면에서 RES 로 나타냄) 에 기초하여 적절하게 트리거전류의 점호각을 조정하여 출력측 (T2) 으로의 출력을 제어하도록 구성되어 있다.
또한, 전원 (1b) 은 다이렉트 모터 (2) 를 흐르는 전류 (IM) 를 검출하는 전류검출기 (59) 를 구비하고 있고, 전류검출기 (59) 에 의해 검출된 전류값이 임계값을 초과하면 즉시 전압을 출력정지하도록 모터구동전압 정지수단으로서의 브레이커를 갖고 있다.
정류부 (57) 는 사인커브의 산 일부가 잘라내어진 듯한 위상제어부 (56) 의 출력전압을 전파정류하기 위한 다이오드부 (57a) 와, 다이렉트 모터 (2) 에 전기적으로 병렬로 접속되고, 전압을 정류하여 전압맥동을 평활화시키는 콘덴서 (57b) 를 구비하고 있다. 또한, 정류부 (57) 에는 다이렉트 모터 (2) 가 정지할 때 콘덴서 (57b) 로부터 신속하게 축적된 전하를 방출시키는 도시되어 있지 않는 회로가 형성되어 있고, 축적된 전하에 의해 다이렉트 모터 (2) 가 다시 회전시동되지 않도록 되어 있다.
또, 전원 (1b) 은 상기 서술한 바와 같이 수동에 의한 천공장치의 제어로부터 자동제어로 전환하기 위한 도시되어 있지 않는 전환스위치를 갖고 있다. 전원제어부 (58) 는 자동제어로 전환되면, 검출되는 다이렉트 모터 (2) 를 흐르는 전류 (IM) 에 기초하여 내부에 설치된 메모리내에 입력되어 있는 이미 알려져 있는 특 성 곡선의 데이터로부터 발생토크 (T) 를 산출하고, 또한 트리거전류의 점호각(点弧角)으로부터 다이렉트 모터 (2) 에 인가되는 전압 (VM) 을 산출하여 다이렉트 모터 (2) 의 회전수, 바꿔 말하면 코어비트 (13) 의 회전수 (fN) 를 산출하도록 구성되어 있다.
아울러, 전원제어부 (58) 는 이동기구 (160) 를 제어하는 이동기구 제어부 (160a) 에 신호를 송신함으로써 이동기구 (160) 를 제어하고, 천공장치 본체 (1a) 의 이송속도, 즉 천공속도를 조정하도록 구성되어 있다. 그리고, 트리거전류의 점호각을 조정함으로써 다이렉트 모터 (2) 에 인가되는 전압 (VM) 을 조정하는 동시에, 코어비트 (13) 의 주속을 300m/min 이상의 소정 값으로 설정하도록 구성되어 있다.
이어서, 상기 구성의 천공장치 (1) 의 작용, 및 천공장치 (1) 를 사용한 피굴삭물 (C) 로의 천공작업에 대해 설명한다.
우선, 지주부 (140) 의 상방측에 위치시킨 천공장치 본체 (1a) 를 피굴삭물 (C) 의 소정 천공위치에, 회전축 (11) 의 축선이 일치하도록 위치결정하여 설치부 (130) 를 피굴삭물 (C) 에 고정시킨다.
이와 같이 천공장치 본체 (1a) 를 피굴삭물 (C) 에 설치하였다면, 천공장치 본체 접속부 (7a) 를 천공장치 본체 (1a) 에 모터전원 접속부 (7b) 를 전원 (1b) 에 접속하여 천공장치 본체 (1a) 와 전원 (1b) 사이를 케이블 (7) 에 의해 전기적으로 접속한다. 전원 (1b) 의 메인스위치 (53) 를 ON 측으로 하고, 교류전압 공급측의 허용전류에 맞춰 전류량 선택스위치 (54) 를 설정한다. 리셋버튼 (162) 을 가압하고, 다이렉트 모터 (2) 의 브러시 (25) 에 직류 전압을 인가하여 로터 (17) (또는 스테이터 (18)) 의 코일에 통전시켜 로터 (17) 를 고속회전시키는 동시에, 습식으로 천공하기 위해 도시되어 있지 않는 냉각수 공급장치로부터 튜브 (24) 를 개재시켜 냉각수를 보낸다. 토크가 0 상태일 때의 회전수는, 수동인 경우에는 코어비트 (13) 의 주속이 300m/min 이상의 소정 값이 되도록 원격제어부 (200) 에 형성된 회전수 조정손잡이 (161) 를 돌림으로써 설정된다. 자동제어인 경우에는 전원제어부 (58) 에 의해 코어비트 (13) 의 주속이 300m/min 이상의 소정 값이 되도록 다이렉트 모터 (2) 에 인가되는 전압 (VM) 의 값이 자동조정된다.
그리고, 코어비트 (13) 를 고속으로 회전시킨 상태에서 이동기구 (160) 에 의해 천공장치 본체 (1a) 를 하강시킴으로써 회전축 (11) 선단부에 연결된 코어비트 (13) 의 비트 (15) 를 0.6N/㎟ 이상의 압력으로 피굴삭물 (C) 표면에 가압한다. 이로써, 고속으로 회전되고 있는 비트 (15) 에 의해 피굴삭물 (C) 에 고리형상의 홀 (H) 이 형성된다. 이 때, 자동제어인 경우에는 코어비트 (13) 선단이 피굴삭물 (C) 에 접촉하여 천공을 개시함으로써 코어비트 (13) 에 토크가 가해지는 동시에, 다이렉트 모터 (2) 에 인가되는 전압 (VM) 의 값이 제어되고, 코어비트 (13) 의 주속이 300m/min 이상의 소정 값으로 설정된다. 그리고, 인가되는 전압 (VM) 의 값, 및 이동기구 (160) 를 제어하여 천공공구의 주속을 300m/min 이상의 소정 값으로 유지하면서 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 천공공구를 보낸다.
이와 같은 천공작업중에 비트 (15) 가 피굴삭물 (C) 을 보강하기 위한 철근 등의 단단한 보강체에 맞닿아 돌연 다이렉트 모터 (2) 의 회전이 억제된 경우에는, 유도전압이 갑자기 감소하여 권선저항만으로 되어 과대한 전류가 흐른다. 이로 인해, 임계값을 적절하게 설정하여 전류검출기 (59) 에 의해 검출된 전류값이 임계값을 초과하였다면 즉시 브레이커에 의해 위상제어부 (56) 로부터의 출력이 정지된다. 이렇게 하여 비트 (15) 가 철근 등의 보강체에 맞닿은 경우에는 다이렉트 모터 (2) 의 회전이 즉시 정지하여 천공작업이 중단된다.
이와 같이, 인터로킹이 작동하여 천공작업이 중단된 경우에는 천공할 위치를 바꿔 철근에 닿지 않도록 하여 작업을 재개한다. 이 때, 다이렉트 모터 (2) 를 다시 회전시키기 위해 리셋버튼 (162) 을 누른다.
또한, 천공작업중, 가령 냉각수가 케이블 (7) 에 가해지는 경우가 있어도 케이블 (7) 의 방수성이 유지되고 있기 때문에 누전이나 단락 등은 발생하지 않는다.
이렇게 하여 소정 깊이까지 고리형상의 홀 (H) 을 형성하였다면 천공장치 본체 (1a) 를 상승시켜 홀 (H) 로부터 비트 (15) 를 빼내고 중심의 코어를 제거함으로써 앵커홀이 형성된다. 여기에서, 홀 (H) 로부터 비트 (15) 를 빼냈을 때, 코어비트 (13) 내에 코어가 잔류한 경우는 압출봉 (36) 을 선단측으로 밀어낸다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면 코어비트 (13) 는 회전축 (11) 으로부터 코어비트 (13) 에 직접 회전력을 부여시키는 다이렉트 모터 (2) 에 의해 매우 고속으로 회전되어 비트 (15) 의 주속이 300m/min 이 되도록 할 수 있다.
회전하는 코어비트 (13) 선단을 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물 (C) 에 가압하여 피굴삭물 (C) 을 굴삭하는 상태에서, 비트 (15) 의 외주측 주속을 300m/min 이상으로 유지함으로써 굴삭시에 비트 (15) 가 피굴삭물로부터 받는 저항이 저감하여, 소정 깊이의 홀 (H) 을 형성하는 데에 필요한 작업을 감소시킬 수 있다. 이렇게 하여 비트 (15) 의 주속을 증가시킴으로써 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 코어비트 (13) 는 그 직경이 15㎜ 이상 50㎜ 미만으로 되어 있으므로 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 로터 (17) 의 중심에 형성된 삽입통과홀 (17a) 로 회전축 (11) 을 압입하여 직접 고정시켜 일체화시킨 것이므로, 천공장치 본체 (1a) 의 전체 강성을 크게 향상시킬 수 있고, 이로써 코어비트 (13) 를 고속회전시켜 홀을 형성할 수 있게 되어, 종래의 경우와 비교하여 그 천공속도를 크게 높일 수 있다. 이렇게 하여 천공작업을 신속하게 실시할 수 있어 천공작업을 갖는 각종 시공작업의 공기를 단축화시킬 수 있다.
상기 서술한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 소정 깊이로 천공하기 위해 필요한 작업의 낭비를 없애 그 값을 저감시켜 단시간에 피굴삭물을 천공할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 천공공구로서의 코어비트를 기어 등의 회전전달기구를 개재시키지 않고 회전구동장치로서의 직류 모터에 직접 장착하는 구성으로 하였지만, 초경합금 또는 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성된 비트가 선단에 장착된 코어비트를 사용하여 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물을 천공하는 경우, 0.6N/㎟ 이상의 압력으로 코어비트를 피굴삭물에 가압하면서, 비트의 외주측 주속 을 300m/min 이상으로 회전시키면서 천공하는 천공장치라면 회전구동장치는 유압 모터를 사용한 것이나 기어를 구비한 것이나 상관없음은 물론이다. 여기에서 말하는 회전구동장치란, 당업자라면 충분히 상도(想到)할 수 있는 모든 회전구동수단을 포함하는 것이다.
이어서, 본 발명에 의한 제 2 실시예를 도 8 및 도 9 를 사용하여 설명한다. 도면에서 도 1 내지 도 5 에 각각 대응하는 부분은 그 구성이 완전히 동일하기 때문에 동일한 부호를 부여하여 여기에서는 그 설명을 생략하는데, 동일한 부호에 관해서는 상기 제 1 실시예와 완전히 동일하게 동작하여 기능하는 것이다. 특히, 도 8 및 도 9 에는 도 3 및 도 5 에 나타내는 구성은 나타내고 있지 않지만, 이하에 서술하는 제 2 실시예도 도 3 및 도 5 에 나타내는 구성과 동일한 구성을 갖고 있다.
본 실시예에서 코어비트 (213) 는 직경이 50∼200㎜ 의 원통형상으로 형성된 중공의 튜브 (214) (공구 본체) 선단에 비트 (215) 가 원주방향으로 대략 원환형상으로 장착된 구조로 되어 있다. 여기에서, 비트 (215) 는 메탈본드 또는 레진본드와 같은 바인더재를 소결시켜 굳혀 이루어지는 결합상 중에 초경합금, 또는 초지립 (다이아몬드 지립이나 CBN 지립) 을 분산 배치시켜 형성되어 있다. 또는 피굴삭물이 대리석인 경우에는 전착에 의해 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성되어 있다. 그리고, 이와 같은 비트 (215) 가 선단에 장착된 코어비트 (213) 가 축선둘레로 회전구동되어 축선방향 선단측으로 보내짐으로써 피굴삭물 (C) 을 굴삭하여 원주형상의 코어를 형성하도록 구성되어 있다.
코어비트 (213) 의 기단측에는 어댑터 (212) 에 장착되는 착탈부 (213a) 가 형성되어 있다. 이 착탈부 (213a) 에는 어댑터 (212) 의 암나사부 (212b) 에 나사식으로 결합되는 수나사부 (213b) 가 코어비트 (213) 의 축선방향을 따라 형성되어 있다. 또한, 수나사부 (213b) 는 천공시 코어비트 (213) 의 회전에 의해 코어비트 (213) 가 어댑터 (212) 로 조여지는 방향에 형성되어 있다.
어댑터 (212) 는 중공의 대략 원통형상을 나타내고, 기단측에 회전축 (11) 선단의 나사부 (11a) 에 나사식으로 결합되는 암나사부 (212a) 가, 또 선단측에는 코어비트 (213) 의 기단이 장착되는 암나사부 (212b) 가 회전축 (11) 의 축선 ○방향을 따라 형성되어 있다. 또한, 암나사부 (212a) 는 천공시의 회전에 의해 회전축 (11) 으로 조여지는 방향에 형성되어 있다.
다이렉트 모터 (2) 는 그 중심에 원통형상의 회전축 (11) 을 갖고 있고, 이 회전축 (11) 선단에 어댑터 (212) 가 회전축 (11) 선단에 형성된 나사부 (11a) 에 착탈이 자유롭게 나사식으로 설치되고, 이 어댑터 (212) 에 원통형상의 코어비트 (213; 천공공구) 가 회전축 (11) 과 서로 연통하도록 착탈이 가능하게 장착되어 있다. 이 다이렉트 모터 (2) 는 회전축 (11) 에 직결된 공구인 코어비트 (13) 를 기어 등의 회전전달기구를 사용하지 않고 직접 회전시키는 다이렉트 타입의 모터로, 직경 50㎜ 이상 200㎜ 미만의 코어비트 (13) 가 천공시에 0.6N/㎟∼6N/㎟ 의 범위의 압력으로 피굴삭물 (C) 을 가압하면서 300m/min∼2000m/min 의 주속으로 회전이 가능해지도록 구성되어 있다.
상기 서술한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 코어비트 (213) 는 회전축 (11) 으로부터 코어비트 (213) 에 직접 회전력을 부여시키는 다이렉트 모터 (2) 에 의해 매우 고속으로 회전되어 비트 (215) 의 주속이 300m/min 이 되도록 할 수 있다.
회전하는 코어비트 (213) 선단을 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물 (C) 에 가압하여 피굴삭물 (C) 을 굴삭하는 상태에서, 비트 (215) 의 외주측 주속을 300m/min 이상으로 유지함으로써 굴삭시에 비트 (15) 가 피굴삭물로부터 받는 저항이 저감하여, 소정 깊이의 홀 (H) 을 형성하는 데에 필요한 작업을 감소시킬 수 있다. 이렇게 하여 비트 (215) 의 주속을 증가시킴으로써 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 코어비트 (213) 는 그 직경이 50㎜ 이상 200㎜ 미만으로 되어 있으므로 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 로터 (17) 의 중심에 형성된 삽입통과홀 (17a) 로 회전축 (11) 을 압입하여 직접 고정시켜 일체화시킨 것이므로, 천공장치 본체 (1a) 의 전체 강성을 크게 향상시킬 수 있고, 이로써 코어비트 (213) 를 고속회전시켜 홀을 형성할 수 있게 되어, 종래의 경우와 비교하여 그 천공속도를 크게 높일 수 있다. 이렇게 하여 천공작업을 신속하게 실시할 수 있어 천공작업을 갖는 각종 시공작업의 공기를 단축화시킬 수 있다.
또한, 상기 제 2 실시예에서는 천공공구로서의 코어비트를 기어 등의 회전전달기구를 개재시키지 않고 회전구동장치로서의 직류 모터에 직접 장착하는 구성으로 하였지만, 초경합금 또는 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성된 비트가 선단에 장착된 코어비트를 사용하여 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물을 천공하는 경우, 0.6N/㎟ 이상의 압력으로 코어비트를 피굴삭물에 가압하면서, 비트의 외주측 주속을 300m/min 이상으로 회전시키면서 천공하는 천공장치라면 회전구동장치는 유압 모터를 사용한 것이나 기어를 구비한 것이나 상관없음은 물론이다. 여기에서 말하는 회전구동장치란, 당업자라면 상도할 수 있는 모든 회전구동수단을 포함하는 것이다.
이어서, 본 발명에 의한 제 3 실시예를 도 10 을 사용하여 설명한다.
도 10 에서 부호 301 은 천공장치이며, 부호 302 는 이 천공장치 (301) 를 구성하는 직류 모터로서의 다이렉트 모터 (회전구동장치) 이다.
다이렉트 모터 (302) 는 직류 전압이 인가되어 회전하는 직류 모터로, 도시하는 바와 같이 그 중심에 원통형상의 회전축 (311) 을 갖고 있고, 이 회전축 (311) 선단에는 어댑터 (312) 가 회전축 (311) 선단에 형성된 나사부 (311a) 에 착탈이 자유롭게 나사식으로 설치되고, 이 어댑터 (312) 에 봉형상의 천공공구 (313) 가 착탈이 가능하게 나사식으로 설치되어 있다.
여기에서 어댑터 (312) 는 중공의 대략 원통형상을 나타내고, 기단측에 회전축 (311) 선단의 나사부 (311a) 에 나사식으로 결합되는 암나사부 (312a) 가, 또 선단측에는 천공공구 (313) 의 기단이 장착되는 암나사부 (312b) 가 회전축 (311) 의 축선 ○방향을 따라 형성되어 있다. 여기에서, 암나사부 (312a) 는 천공시의 회전에 의해 회전축 (311) 으로 조여지는 방향에 형성되어 있다.
또, 천공공구 (313) 는 직경이 3∼15㎜ 의 봉형상의 공구 본체 (314) 선단에 비트 (315) 가 장착된 구조로 되어 있다. 여기에서, 비트 (315) 는 메탈본드 또는 레진본드와 같은 바인더재를 소결시켜 굳혀 이루어지는 결합상 중에 초경합금, 또는 초지립 (다이아몬드 지립이나 CBN 지립) 을 분산 배치시켜 형성되어 있다. 또는, 전착에 의해 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성되어 있다. 그리고, 이와 같은 비트 (315) 가 선단에 장착된 천공공구 (313) 가 축선둘레로 회전구동되어 축선방향 선단측으로 보내짐으로써 타일이나 타일의 줄눈과 같은 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물을 천공하도록 구성되어 있다.
이 천공공구 (313) 의 기단측에는 어댑터 (312) 의 암나사부 (312b) 에 나사식으로 결합되는 수나사부 (13b) 가 천공공구 (313) 의 축선방향을 따라 형성되어 있다. 여기에서, 수나사부 (313a) 는 천공시 천공공구 (313) 의 회전에 의해 천공공구 (313) 가 어댑터 (312) 로 조여지는 방향에 형성되어 있다.
다이렉트 모터 (302) 는 회전축 (311) 에 직결된 공구인 천공공구 (313) 를 기어 등의 회전전달기구를 사용하지 않고 직접 회전시키는 다이렉트 타입의 모터로, 직경 3㎜ 이상 15㎜ 미만의 천공공구 (313) 가 천공시에 0.6N/㎟∼6N/㎟ 의 범위의 압력으로 피굴삭물을 가압하면서 300m/min∼2000m/min 의 주속으로 회전이 가능해지도록 구성되어 있다.
또, 다이렉트 모터 (302) 는 하우징 (316) 내에, 예컨대 폴리이미드 등의 내열수지가 피복된 코일이 권취되어 이루어지는 로터 (317) 와, 이 로터 (317) 의 외주면에 형성되고, 영구자석을 갖는 원통형상의 스테이터 (318) 를 구비한 구성으로 되어 있다. 그리고, 회전축 (311) 은 상기 로터 (317) 의 중심에 형성된 삽입통과홀 (317a) 내로 압입되도록 하여 삽입통과되고, 로터 (317) 에 일체적으로 고 정되어 있다.
여기에서, 스테이터 (318) 의 마그넷으로는 소형 경량이며 높은 토크가 얻어지도록 일반적으로 사용되는 페라이트 마그넷 또는 알니코 마그넷과 비교하여 훨씬 높은 최대 자기에너지곱이 100kJm-3 이상으로 된 네오듐ㆍ철ㆍ보론계 또는 사마륨ㆍ코발트계의 희토류 고밀도 마그넷이 사용되고 있다. 또, 로터 (317) 는 그 직경이 그 길이치수보다 작은 값으로 되어 있다. 이로써, 본 실시예에서의 다이렉트 모터 (302) 의 토크정수는 0.12Nm/A 로 되어 있고, 본 실시예에서는 발생토크 (T) (단위는 Nm) 와 다이렉트 모터 (302) 에 흐르는 전류 (IM) (단위는 A) 사이에는 T=0.12×IM-0.6 의 관계가 성립되어 있다.
다이렉트 모터 (302) 를 수용하는 하우징 (316) 의 상벽부 (316a) 및 하벽부 (316b) 의 내측에는 로터 (312) 를 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링 (319a,319b) 이 각각 설치되어 있다. 즉, 베어링 (319a,319b) 은 로터 (317) 의 중심에 삽입통과된 회전축 (311) 의 상하 단부 근방을 지지하도록 되어 있고, 회전축 (311) 및 이 회전축 (311) 이 삽입통과된 로터 (317) 에 작용하는 스러스트방향의 힘과 레이디얼방향의 힘을 받을 수 있는 구성으로 되어 있다.
또, 이 다이렉트 모터 (302) 의 후단부에는 회전축 (311) 의 후단부를 수용하는 상부 하우징 (321) 이 형성되어 있다.
또한, 부호 325 는 다이렉트 모터 (302) 의 하우징 (316) 내의 상방측에서 회전축 (311) 에 접촉하도록 그 주방향으로 설치된 브러시부이며, 이 브러스부 (325) 에 직류 전압이 인가되어 구동전류가 공급되도록 되어 있다.
다이렉트 모터 (302) 에 직류 전류를 공급하는 전원은 천공장치 (301) 를 손에 잡기 위한 손잡이부 (303) 안에 장치되어 있고, 배터리 (도시 생략) 와, 이 배터리와 브러시부 (325) 를 전기적으로 접속하는 배선부 (도시 생략) 와, 손잡이부 선단측에 손가락에 걸리도록 형성된 트리거 (331) 에 연동하여 회로의 온ㆍ오프를 실시하는 스위치부 (도시 생략) 로 개략 구성되어 있다.
이어서, 상기 구성의 천공장치 (301) 의 작용, 및 천공장치 (301) 를 사용한 타일이나 타일의 줄눈과 같은 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물에 대한 천공작업에 대해 설명한다.
우선, 천공장치 (301) 를 손잡이부 (303) 로 잡고, 피굴삭물의 소정 천공위치에 회전축 (311) 의 축선이 일치하도록 위치결정한다. 이와 같이 천공장치 (301) 를 피굴삭물에 대해 위치결정하였다면 트리거 (331) 를 손가락으로 당겨 다이렉트 모터 (302) 의 브러시 (325) 에 직류 전압을 인가하여 로터 (317) (또는 스테이터 (318)) 의 코일에 통전시켜 로터 (317) 를 고속회전시킨다. 무부하 상태일 때의 회전수는, 수동인 경우에는 천공공구 (313) 의 주속이 300m/min 이상의 소정 값이 되도록, 여기에서는 도시되어 있지 않는 회전수 조정손잡이를 돌림으로써 설정된다. 자동제어인 경우에는 천공공구 (313) 의 주속이 300m/min 이상의 소정 값이 되도록 다이렉트 모터 (302) 에 인가되는 전압 (VM) 의 값이 자동조정된다.
그리고, 천공공구 (313) 를 고속으로 회전시킨 상태에서 회전축 (311) 선단부에 연결한 천공공구 (313) 의 비트 (315) 를 피굴삭물 표면에 가압한다. 이로써, 고속으로 회전되고 있는 비트 (315) 에 의해 피굴삭물에 홀이 형성된다. 이 때, 자동제어인 경우에는 천공공구 (313) 선단이 피굴삭물에 접촉하여 천공을 개시함으로써 천공공구 (313) 에 토크가 가해지는 동시에, 다이렉트 모터 (302) 에 인가되는 전압 (VM) 의 값이 제어되어 천공공구 (313) 의 주속이 300m/min 이상의 소정 값으로 설정된다. 그리고, 인가되는 전압 (VM) 의 값을 제어하여 천공공구의 주속을 300m/min 이상의 소정 값으로 유지하면서 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 천공공구를 보낸다. 여기에서, 천공시 트리거각이 커져 부하가 증대되지 않도록 천공공구 (313) 의 주속은 천공공구 (313) 의 이송속도가 빨라질수록 증가된다.
상기 서술한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 천공공구 (313) 는 회전축 (311) 으로부터 천공공구 (313) 에 직접 회전력을 부여시키는 다이렉트 모터 (302) 에 의해 매우 고속으로 회전되어 비트 (315) 의 주속이 300m/min 이 되도록 할 수 있다.
회전하는 코어비트 (313) 선단을 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물에 가압하여 피굴삭물을 굴삭하는 상태에서, 비트 (315) 의 외주측 주속을 300m/min 이상으로 유지함으로써 굴삭시에 비트 (315) 가 피굴삭물로부터 받는 저항이 저감하여, 소정 깊이의 홀을 형성하는 데에 필요한 작업을 감소시킬 수 있다. 이렇게 하여 비트 (315) 의 주속을 증가시킴으로써 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 코어비트 (213) 는 그 직경이 3㎜ 이상 15㎜ 미만으로 되어 있으므로 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 로터 (317) 의 중심에 형성된 삽입통과홀 (317a) 로 회전축 (311) 을 압입하여 직접 고정시켜 일체화시킨 것이므로, 천공장치 (301) 의 전체 강성을 크게 향상시킬 수 있고, 이로써 천공공구 (313) 를 고속회전시켜 홀을 형성할 수 있게 되어, 종래의 경우와 비교하여 그 천공속도를 크게 높일 수 있다. 이렇게 하여 천공작업을 신속하게 실시할 수 있어 천공작업을 갖는 각종 시공작업의 공기를 단축화시킬 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 천공공구를 기어 등의 회전전달기구를 개재시키지 않고 회전구동장치로서의 직류 모터에 직접 장착하는 구성으로 하였지만, 초경합금 또는 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성된 비트가 선단에 장착된 코어비트를 사용하여 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물을 천공하는 경우, 0.6N/㎟ 이상의 압력으로 코어비트를 피굴삭물에 가압하면서, 비트의 외주측 주속을 300m/min 이상으로 회전시키면서 천공하는 천공장치라면 회전구동장치는 유압 모터를 사용한 것이나 기어를 구비한 것이나 상관없음은 물론이다. 여기에서 말하는 회전구동장치란, 당업자라면 상도할 수 있는 모든 회전구동수단을 포함하는 것이다.
실험예
이어서, 상기 제 1 실시예에서의 천공장치 (1) 를 사용한 천공공법의 실험예를 설명한다.
<실험예 1>
상기 서술한 구성을 구비한 천공장치 (1) 에서 비트 (15) 의 주속을 300m/min 이상으로 하면, 실제로 소정 깊이의 홀을 형성하는 데에 필요한 천공작업량이 저감하여, 주속의 증가와 동시에 천공속도를 증가시킬 수 있는 것을 검증실험 데이터에 기초하여 이하에 상세하게 서술한다.
피굴삭물 (C) 에 대한 천공속도를 측정하기 위해, 발생토크를 대략 일정한 값으로 유지하면서 1 분간당 코어비트 (13) 의 회전수를 바꿔 비트 (15) 의 주속을 변경하고, 각각의 주속마다 압축강도가 JIS 규격 210kgf/㎠ 의 콘크리트로 이루어지는 피굴삭재 (C) 에 대해 100㎜ 내지 220㎜ 의 소정 깊이를 천공하는 데에 필요한 천공시간을 측정하였다. 여기에서, 코어비트 (13) 로서 튜브 (14) 선단에 대략 전주에 걸쳐 비트 (15) 가 장착된 것을 사용하고, 비트 (15) 로서 그 외경이 25㎜, 날두께가 2㎜, 축방향의 길이가 6㎜, 메시사이즈가 #40/50 인 고그레이드의 다이아몬드 지립을 1.76ct/cc 의 밀도로 메탈본드재로서 W-Cu-Sn 중에 분산 배치시켜 형성된 것을 사용하였다. 또, 천공시에는 거의 실온에 가까운 냉각수를 3l/min 흘리면서 하측으로 천공을 실시하였다.
표 1 내지 표 5 는 무부하시의 코어비트 (13) 의 회전수가 각각 1000rpm, 1500rpm, 2000rpm, 3000rpm, 5000rpm 의 경우에 피굴삭물 (C) 을 향해 소정의 압력을 가하면서 코어비트 (13) 를 보내고, 다이렉트 모터 (2) 에 흐르는 전류를 대략 일정한 값으로 유지하고, 천공시에 가능한 한 동일한 토크의 부하가 코어비트 (13) 에 가해지도록 하여 그 때의 회전수와 천공시간을 측정한 결과이다. 이들 측정 시에는 코어비트 (13) 의 상태가 측정중에 바뀌지 않았음을 확인하기 위해, 측정시에는 각각의 측정 전후에 7000rpm 정도의 회전수로 확인천공을 실시하였다.
Figure 112003043498409-pct00001
Figure 112003043498409-pct00002
Figure 112003043498409-pct00003
Figure 112003043498409-pct00004
Figure 112003043498409-pct00005
이들 표에서 천공시에 다이렉트 모터 (2) 에 흐른 전류값은 대략 28A 전후로 일정하였다. 본 실시예에서는 발생토크 (T) (단위 Nm) 와 전류 (IM) (단위 A) 사이에 T=0.12×IM-0.6 의 관계가 성립되어 있으므로, 이상의 표에서는 발생토크도 일정하게 유지되어 비트 (15) 가 피굴삭물 (C) 로부터 받는 부하가 대략 일정하였음을 알 수 있다. 즉, 비트 (15) 의 외경은 25㎜ 로 동일하기 때문에 토크가 동일하다는 것은 비트 (15) 의 접선방향에 가해지는 힘이 대략 일정하였음을 의미하고 있다. 그런데, 비트 (15) 에 의한 피굴삭물 (C) 에 대한 랜싱 깊이가 바뀌면 그에 따라 피굴삭물 (C) 로부터 받는 저항도 바뀌기 때문에, 비트 (15) 의 접선방향에 가해지는 힘이 대략 일정하였다는 것은 비트 (15) 의 피굴삭물 (C) 에 대한 랜싱 깊이도 대략 동일한 정도이었거나, 또는 그렇지 않았다고 해도, 가령 회전수가 높을수록 코어비트 (13) 내지 비트 (15) 와, 절삭분 내지 피굴삭물 (C) 사이의 마찰이 커져 부하가 커진다고 하면, 적어도 비트 (15) 의 피굴삭물 (C) 에 대한 랜싱 깊이는 회전수가 높은 경우에는 회전수가 낮은 경우에 비해 커지지는 않았다라는 것을 의미하고 있다.
또, 표 6 은 천공시에 코어비트 (13) 에 가해지는 토크의 부하 값을 두개의 다른 값으로 하고, 다른 부하 조건에서의 비교를 실시하기 위해 천공시에 다이렉트 모터 (2) 에 흐르는 전류값을 15A 와 30A 의 두개의 다른 값으로 각각 대략 일정하게 유지하고, 무부하시의 코어비트 (13) 의 회전수가 각각 1000rpm, 1500rpm, 2000rpm, 3000rpm, 5000rpm 의 경우에 대해, 피굴삭물 (C) 을 향해 소정의 압력을 가하면서 코어비트 (13) 를 보내 그 때의 회전수와 천공시간을 측정한 결과이다.
Figure 112003043498409-pct00006
또한, 천공장치의 천공을 실시하는 작업률로서의 출력파워 (P출력) 는 이미 서술한 바와 같이 회전수 (fN) 와 토크 (T) 의 곱에 비례하여 P출력∝TfN 으로 표시되기 때문에, 발생토크 (T) 가 대략 일정하게 하여 회전수 (fN) 를 올리고 비트 (15) 의 주속을 올리면, 그에 따라 출력파워 (P출력) 도 상승한다. 현재, 전류값을 대략 일정하게 유지하면서 비트 (15) 에 가해지는 접선방향의 힘을 대략 일정하게 유지하고, 축선방향으로 대략 일정한 힘 (FN) 을 가하면서 천공을 실시하고 있기 때문에, 소정 깊이 (L) 의 홀을 형성하기 위한 천공작업량 (E) 은 천공시간을 Δt 로 하여 E=2πTfN×Δt＋FNL 이 된다. 우선, 마찰 등에 의한 작업의 소모가 없는 이상적인 경우, 일정한 깊이를 천공하기 위해 필요한 천공작업량 (E) 은 회전수 (fN) 에 의하지 않고 일정하다고 생각된다. 그러면, 천공에 필요한 천공시간 (Δt) 은 출력파워 (P출력) 가 증가함에 따라 감소하고, 천공속도 (VH=L/Δt) 는 출력파워 (P출력) 에 비례하여 증가하는 것으로 생각된다.
그래서, 표 1 내지 표 6 의 값으로부터 비트 (15) 의 외주측 주속과 천공속도를 산출해 내어 주속 (단위 m/min) 을 횡축, 천공속도를 종축으로 하여 그래프화시킨 것이 도 6 이다.
여기에서 표 1 내지 표 6 중, 대략 일정하다고는 하지만, 약간 (2 할 정도) 변동하는 발생토크 값이 천공속도에 미치는 영향을 제거하고 천공속도를 비교하기 위해, 도 6 에서는 천공속도를 천공시의 발생토크 값으로 나눠 규격화시킨 양 (L/Δt)/T (단위는 10-3N-1ㆍsec-1) 을 천공속도로서 사용하고 있다. 따라서, 도 6 은 발생토크 값은 일정하며, 비트 (15) 의 주속만 변화된 경우의 천공속도의 변화 모양을 나타내는 것이다. 도면에서 마름모꼴형의 점 Al, 및 ＋형의 점 A2 는 다이렉트 모터 (2) 에 흐르는 전류가 30A 정도일 때의 것이며, 또 사각형의 점 A3 은 다이렉트 모터 (2) 에 흐르는 전류가 15A 정도일 때의 것이다.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 주속이 220m/min 이하에서는 예상에 반하여 코어비트 (13) 의 주속을 증가시켜도 천공속도가 그에 비례하여 증가하지 않는다. 오히려 그 값은 일정하게 유지되고 있음을 알 수 있다. 게다가, 다이렉트 모터 (2) 에 흐르는 전류, 즉 발생토크가 달라도 이 경향은 바뀌지 않는다. 이미 서술한 바와 같이, 비트에 의한 랜싱 깊이와 발생토크는 서로 관계되어 있어 본 실험예에서 발생토크는 일정하기 때문에, 이 결과는 주속 300m/min 이상에서 천공속도가 증가하는 것은 주속과 함께 랜싱 깊이가 바뀌기 때문은 아님을 시사하고 있다.
도 7 은 천공장치를 보내기 위해 필요한 작업은 일정하게 하여 무시하고, 표 1 내지 표 6 의 값으로부터 천공장치에 의해 이루어지는 천공작업량 (E0) 만 유의하여 E0=2πTfN×Δt 의 관계를 이용하여 천공장치에 의한 천공작업량 (E) 을 산출해 내어, 비트 (15) 의 외주측 주속 (단위 m/min) 을 횡축으로 하고, 단위깊이당 천공장치에 의한 천공작업량 (단위는 J/㎜) 을 종축으로 하여 그래프화시킨 것이다. 도면에서 마름모꼴형의 점 Al, 및 ＋형의 점 A2 는 다이렉트 모터 (2) 에 흐르는 전류가 30A 정도일 때의 것이며, 또 사각형의 점 A3 은 다이렉트 모터 (2) 에 흐르는 전류가 15A 정도일 때의 것이다. 도면으로부터 천공장치에 의한 천공작업량 (E0) 이 주속 220m/min 이하의 영역에서 대략 주속에 비례하도록 증가하고 있음을 알 수 있다. 게다가, 다이렉트 모터 (2) 에 흐르는 전류가 다른 경우도 각각의 주속에서 천공작업량 (E0) 의 값은 동일하다. 이것은 비트 (15) 에 의한 랜싱 깊이가 클 때에는 부하도 그 깊이에 비례하여 커지는 한편, 천공하기 위해 필요한 코어비트 (13) 의 전체 회전수가 적어지기 때문에 전체적으로 천공작업량 (E0) 이 바뀌지 않게 되기 때문으로 생각된다. 결국, 코어비트 (13) 를 피굴삭물 (C) 에 가압할 때의 압력이 달라 코어비트 (13) 에 가해지는 부하 값이 바뀌는 경우에도, 주속 220m/min 이하에서는 코어비트 (13) 의 주속 증가에 따라 천공작업량이 증가하기 때문에 천공속도가 증가하지 않음을 알 수 있다.
그런데, 도 7 에서 비트의 주속이 높은 영역을 보면, 주속이 250m/min 내지 300m/min 에 걸쳐 천공장치에 의한 천공작업량 (E0) 이 주속 증가와 함께 급격하게 감소하여, 적어도 주속 300m/min 이상의 영역에서는 주속 220m/min 에서의 천공작업량 값의 반정도 이하까지 저하됨을 알 수 있다. 이 결과, 도 6 에도 나타내고 있는 바와 같이, 주속 300m/min 이상에서 천공속도는 주속과 함께 단조롭게 증가한다.
상기에 나타낸 측정결과는 코어비트의 직경이 25㎜ 인 것을 사용하였지만, 직경이 15㎜ 이상 50㎜ 미만의 코어비트를 사용하고, 코어비트를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 보낸 경우에도 서로 비슷한 측정결과가 얻어져, 코어비트의 직경에 의하지 않고 비트의 외주측 주속이 적어도 300m/min 이상인 경우에 천공장치에 의한 천공작업량이 감소하여 주속과 함께 천공속도가 증가함을 알 수 있었다.
이상 서술한 바와 같이, 랜싱 깊이를 일정하게 유지할 목적으로 발생토크를 일정하게 유지하도록 하면서 천공을 실시한 결과, 종래라면 비트의 주속과 함께 천공속도가 단조롭게 증가하는 것이 예상됨에도 불구하고, 본 발명자들은 천공속도가 주속의 증가와 함께 단조롭게 증가하는 것이 아니고, 비트의 주속이 220m/min 보다 늦으면 천공에 필요한 작업량이 증가하기 때문에 효과적으로 천공속도를 증가시킬 수 없음을 발견하고, 또한 천공에 필요한 작업량이 비트의 주속 250m/min 내지 300m/min 에 걸쳐 감소하고 비트의 주속이 300m/min 이상이 되면 비트의 주속을 증가시킴으로써 효과적으로 천공속도를 증가시킬 수 있음을 발견하였다. 따라서, 본 발명의 천공장치와 천공공법에 의하면 소정 깊이로 천공하기 위해 필요한 작업의 낭비를 없애 그 값을 저감시켜 단시간에 피굴삭물을 천공할 수 있다.
<실험예 2>
종래의 천공장치는 무부하시에 주속을 300m/min 이상 갖고 있었다 해도 천공시에 부하를 가한 상태에서는 비트의 외주측 주속이 220m/min 이하가 되는 것이 사용되고 있다. 그래서, 본 발명에 관련되는 천공장치 (1) 와, 종래 사용되고 있는 천공장치와의 천공속도를 비교하였다. 즉, 종래 사용되고 있는 천공장치로서 시판되고 있는 2 종류의 천공장치 (A) 및 천공장치 (B) 를 준비하고, 압력강도가 JIS 규격 210kgf/㎠ 의 콘크리트로 이루어지는 피굴삭물 (C) 에 대해 깊이 200㎜ 의 천공을 실시하고, 각각 천공시간을 측정하여 비교하였다. 여기에서, 천공장치 (A), 천공장치 (B), 및 천공장치 (1) 에 사용하는 코어비트는 실험예 1 에서 사용된 것과 동일한 것을 사용하였다.
표 7 은, 이와 같은 조건하에서 천공장치 (A), 천공장치 (B), 및 천공장치 (1) 를 사용하여 천공을 실시한 경우의 천공시간을 비교한 것이다.
코어비트의 회전수 (fN(rpm)) 비트의 주속 (m/min) 토크 (T(Nm)) 출력파워 (회전수×토크) 천공시간 (Δt(sec)) 천공에너지 (kJ)
천공장치(A) 2500 200 3.2 8000 55 46.2
천공장치(B) 750 60 7.5 5625 60 35.3
천공장치(1) 5700 450 1.4 8000 16 13.4
천공장치 (A) 의 경우, 17A 의 전류를 공급하고 회전수 (fN) 가 2500rpm, 비트의 주속 200m/min, 발생토크 (T) 가 3.2Nm 일 때 콘크리트의 피굴삭물에 깊이 200㎜ 의 홀을 형성하는 데에 약 55 초를 필요로 하였다.
또, 천공장치 (B) 의 경우, 9A 의 전류를 공급하고 회전수 (fN) 가 750rpm, 비트의 주속 60m/min, 발생토크 (T) 가 7.5Nm 의 값일 때 콘크리트의 피굴삭물에 깊이 200㎜ 의 홀을 형성하는 데에 약 60 초를 필요로 하였다. 천공장치의 출력파워에 비례하는 회전수 (fN) 와 발생토크 (T) 의 곱이, 앞에 서술한 천공장치의 예의 경우의 7 할 정도밖에 안되기 때문에 단순한 비교는 할 수 없지만, 가령 회전수와 발생토크의 곱이 동등해지는 회전수에 의한 천공시간을 평가하면 40 초 정도가 된다.
한편, 본 발명에 관련되는 천공장치 (1) 의 경우, 회전수 (fN) 가 5700rpm, 비트의 주속 450m/min, 발생토크 (T) 가 1.4Nm 일 때 동일한 콘크리트의 피굴삭물에 깊이 200㎜ 의 홀을 형성하는 데에 필요한 시간은 약 16 초 정도였다.
이들 값으로부터 천공장치에 의한 천공작업량을 산출하면, 천공장치 (A) 를 사용한 경우가 46.2kJ, 천공장치 (B) 를 사용한 경우가 35.3kJ, 천공장치 (1) 를 사용한 경우가 13.4kJ 가 되어, 천공장치에 의한 천공작업량만을 비교해 보아도 천공장치 (1) 를 사용한 경우가 가장 적었다. 천공장치를 보내기 위해 필요한 이송 방향의 힘은 비트의 접선방향에 필요한 힘에 비례하고 있기 때문에 천공작업량 전체를 비교해도 이 순서는 바뀌지 않는다.
이와 같이, 비트의 주속을 300m/min 이상으로 하여 천공을 실시하는 편이 천공작업량이 작아지고, 주속을 증가시킴으로써 효과적으로 천공속도를 증가시킬 수 있음을 알 수 있었다.
이상의 실험예로부터 비트의 주속을 300m/min 이상으로 증가시켜 천공을 실시함으로써 천공작업량을 저감시켜 천공시간을 단축시킬 수 있음이 판명되었다.
또, 비트의 주속이 220m/min 내지 300m/min 사이의 영역은 천공작업량이 주속과 함께 급속하게 감소하는 영역이며, 천공속도는 기본적으로는 비트의 주속이 250m/min 을 초과한 부근에서 비트의 주속과 함께 증가하기 시작한다. 이로써, 천공시에 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물에 가압하면서 비트의 외주측 주속을 250m/min 이상으로 하여 천공하면, 유의한 차이는 없더라도 적어도 주속의 증가와 함께 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 천공시에 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물에 가압하면서 비트의 주속을 400m/min 이상으로 유지하도록 하여 천공하면, 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물의 종류에 의하지 않고 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 제 2 실시예의 구성을 구비한 천공장치 (1) 에서도 비트 (215) 의 주 속을 300m/min 이상으로 하면, 실제로 소정 깊이의 홀을 형성하는 데에 필요한 천공작업량이 저감하여, 주속의 증가와 함께 천공속도를 증가시킬 수 있음이 검증실험에 의해 나타났다.
피굴삭물 (C) 에 대한 천공속도를 측정하기 위해 발생토크를 대략 일정한 값으로 유지하면서 1 분간당 코어비트 (213) 의 회전수를 바꿔 비트 (215) 의 주속을 변경하고, 각각의 주속마다 압축강도가 JIS 규격 210kgf/㎠ 의 콘크리트로 이루어지는 피굴삭물 (C) 에 대해 100㎜ 내지 220㎜ 의 소정 깊이를 천공하는 데에 필요한 천공시간을 측정하였다. 여기에서, 코어비트 (213) 로서 튜브 (214) 선단에 대략 전주에 걸쳐 비트 (215) 가 장착된 것을 사용하고, 비트 (215) 로서 그 외경이 75㎜, 날두께가 2㎜, 축방향의 길이가 6㎜, 메시사이즈가 #40/50 인 고그레이드의 다이아몬드 지립을 1.76ct/cc 의 밀도로 메탈본드재로서 W-Cu-Sn 중에 분산 배치시켜 형성된 것을 사용하였다. 또, 천공시에는 상기 서술한 실험예 1 과 동일하게 하여 피굴삭물 (C) 을 향해 소정 압력을 가하면서 코어비트 (213) 를 보내고, 그 때의 회전수와 천공시간을 측정하였다.
결과로서 표 1 내지 표 6, 그리고 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같은 값이 얻어졌다. 주속 220m/min 이하에서는 예상에 반하여 코어비트 (213) 의 주속을 증가시켜도 천공속도가 그에 비례하여 증가하지 않았다. 오히려 그 값은 일정하게 유지되고 있음을 알 수 있었다. 게다가, 다이렉트 모터 (2) 에 흐르는 전류가 달라도, 즉 발생토크가 달라도 이 경향은 바뀌지 않았다. 상기 서술한 바와 같이 비트에 의한 랜싱 깊이와 발생토크는 서로 관계되어 있기 때문에, 이 결과 는 주속 300m/min 이상에서 천공속도가 증가하는 것은 주속과 함께 랜싱 깊이가 바뀌기 때문은 아님을 시사하고 있다. 한편, 천공장치에 의한 천공작업량 (E0) 이 주속 220m/min 이하의 영역에서 대략 주속에 비례하도록 증가하고 있음을 알 수 있었다. 게다가, 다이렉트 모터 (2) 에 흐르는 전류가 다른 경우도 각각의 주속에서 천공작업량 (E0) 의 값은 동일하였다. 이것은 비트 (215) 에 의한 랜싱 깊이가 클 때에는 부하도 그 깊이에 비례하여 커지는 한편, 천공하기 위해 필요한 코어비트 (213) 의 전체 회전수가 적어지기 때문에 전체적으로 천공작업량 (E0) 이 바뀌지 않게 되기 때문으로 생각된다. 결국, 코어비트 (213) 를 피굴삭물에 가압할 때의 압력이 달라 코어비트 (213) 에 가해지는 부하 값이 바뀌는 경우에도 주속 220m/min 이하에서는, 코어비트 (213) 의 주속 증가에 따라 천공작업량이 증가하기 때문에 천공속도가 증가하지 않음을 알 수 있었다. 그런데, 주속이 250m/min 내지 300m/min 에 걸쳐 천공장치에 의한 천공작업량 (E0) 이 주속 증가와 함께 급격하게 감소하여, 적어도 주속 300m/min 이상의 영역에서는 주속 220m/min 에서의 천공작업량 값의 반정도 이하까지 저하됨을 알 수 있었다. 이로써, 주속 300m/min 이상에서 천공속도는 주속과 함께 단조롭게 증가하였다.
이 측정결과는 코어비트의 직경이 75㎜ 인 것을 사용하였지만, 직경이 50㎜ 이상 200㎜ 미만의 코어비트를 사용하고, 코어비트를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 보낸 경우에도 서로 비슷한 측정결과가 얻어져, 비트의 직경에 의하지 않고 비트의 외주측 주속이 적어도 300m/min 이상인 경우에 천공장치에 의한 천공작업량이 감소하여 주속과 함께 천공속도가 증가함을 알 수 있었다.
이상의 실험예로부터, 제 2 실시예에서도 비트의 주속을 300m/min 이상으로 증가시켜 천공을 실시함으로써 천공작업량을 저감시킬 수 있어 천공시간을 단축시킬 수 있음이 판명되었다.
또, 비트의 주속이 220m/min 내지 300m/min 사이의 영역은 천공작업량이 주속과 함께 급속하게 감소하는 영역이며, 천공속도는 기본적으로는 비트의 주속이 250m/min 을 초과한 부근에서 비트의 주속과 함께 증가하기 시작한다. 이로써, 천공시에 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물에 가압하면서 비트의 외주측 주속을 250m/min 이상으로 하여 천공하면, 유의한 차이는 없더라도 적어도 주속의 증가와 함께 천공속도를 증가시킬 수 있다.
또, 천공시에 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 피굴삭물에 가압하면서 비트의 주속을 400m/min 이상으로 유지하도록 하여 천공하면, 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물의 종류에 의하지 않고 확실하게 천공속도를 증가시킬 수 있다.
아울러, 상기 서술한 제 3 실시예에서의 구성의 경우에도 비트 (315) 의 주속을 300m/min 이상으로 하면, 실제로 소정 깊이의 홀을 형성하는 데에 필요한 천공작업량이 저감하여, 주속의 증가와 함께 천공속도를 증가시킬 수 있음이 검증실험에 의해 나타났다.
피굴삭물에 대한 천공속도를 측정하기 위해 발생토크를 대략 일정한 값으로 유지하면서 1 분간당 천공공구 (313) 의 회전수를 바꿔 비트 (315) 의 주속을 변경하고, 각각의 주속마다 압축강도가 JIS 규격 210kgf/㎠ 의 콘크리트로 이루어지는 피굴삭재에 대해 100㎜ 내지 220㎜ 의 소정 깊이를 천공하는 데에 필요한 천공시간을 측정하였다. 여기에서, 천공공구 (313) 로서 공구 본체 (314) 선단에 비트 (315) 가 장착된 것을 사용하고, 비트 (315) 로서 그 외경이 6.5㎜, 축방향의 길이가 6㎜, 메시사이즈가 #40/50 인 고그레이드의 다이아몬드 지립을 1.76ct/cc 의 밀도로 메탈본드재로서 W-Cu-Sn 중에 분산 배치시켜 형성된 것을 사용하였다. 또, 천공시에는 상기 서술한 실험예 1 과 동일하게 하여 피굴삭물을 향해 소정 압력을 가하면서 천공공구 (313) 를 보내고, 다이렉트 모터 (302) 에 흐르는 전류를 대략 일정한 값으로 유지하고, 천공시에 가능한 한 동일한 토크의 부하가 천공공구 (313) 에 가해지도록 하여 그 때의 회전수와 천공시간을 측정하였다.
결과로서 표 1 내지 표 6, 그리고 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같은 값이 얻어졌다. 주속 220m/min 이하에서는 예상에 반하여 천공공구 (313) 의 주속을 증가시켜도 천공속도가 그에 비례하여 증가하지 않았다. 오히려 그 값은 일정하게 유지되고 있음을 알 수 있었다. 게다가, 다이렉트 모터 (302) 에 흐르는 전류가 달라도, 즉 발생토크가 달라도 이 경향은 바뀌지 않았다. 상기 서술한 바와 같이 비트에 의한 랜싱 깊이와 발생토크는 서로 관계되어 있기 때문에, 이 결과는 주속 300m/min 이상에서 천공속도가 증가하는 것은 주속과 함께 랜싱 깊이가 바뀌기 때문은 아님을 시사하고 있다. 한편, 천공장치에 의한 천공작업량 (E0) 이 주속 220m/min 이하의 영역에서 대략 주속에 비례하도록 증가하고 있음을 알 수 있었다. 게다가, 다이렉트 모터 (302) 에 흐르는 전류가 다른 경우도 각각의 주속에서 천공작업량 (E0) 의 값은 동일하였다. 이것은 비트 (315) 에 의한 랜싱 깊이가 클 때에는 부하도 그 깊이에 비례하여 커지는 한편, 천공하기 위해 필요한 코어비트 (313) 의 전체 회전수가 적어지기 때문에 전체적으로 천공작업량 (E0) 이 바뀌지 않게 되기 때문으로 생각된다. 결국, 천공공구 (313) 를 피굴삭물에 가압할 때의 압력이 달라 천공공구 (313) 에 가해지는 부하 값이 바뀌는 경우에도 주속 220m/min 이하에서는, 천공공구 (313) 의 주속 증가에 따라 천공작업량이 증가하기 때문에 천공속도가 증가하지 않음을 알 수 있었다. 그런데, 주속이 250m/min 내지 300m/min 에 걸쳐 천공장치에 의한 천공작업량 (E0) 이 주속 증가와 함께 급격하게 감소하여, 적어도 주속 300m/min 이상의 영역에서는 주속 220m/min 에서의 천공작업량 값의 반정도 이하까지 저하됨을 알 수 있었다. 이로써, 주속 300m/min 이상에서 천공속도는 주속과 함께 단조롭게 증가하였다.
이 측정결과는 천공공구의 직경이 6.5㎜ 인 것을 사용하였지만, 직경이 3㎜ 이상 15㎜ 미만의 천공공구를 사용하고, 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 보낸 경우에도 서로 비슷한 측정결과가 얻어져, 천공공구의 직경에 의하지 않고 비트의 외주측 주속이 적어도 300m/min 이상인 경우에 천공장치에 의한 천공작업량이 감소하여 주속과 함께 천공속도가 증가함을 알 수 있었다.
이상의 실험예로부터, 제 3 실시예의 경우에도 비트의 주속을 300m/min 이상으로 증가시켜 천공을 실시함으로써 천공작업량을 저감시킬 수 있어 천공시간을 단축시킬 수 있음이 판명되었다.
본 발명의 천공장치에 의하면, 소정 깊이로 천공하기 위해 필요한 작업 값이 저감되고, 그 결과 비트의 주속을 증가시킴으로써 단시간에 피굴삭물을 천공할 수 있다.
또, 본 발명의 천공장치에 의하면, 회전구동장치가 선단부에 천공공구가 장착되는 회전축이 관통되어 일체적으로 형성된 통형상의 로터와, 이 로터의 외주면에 형성된 원통형상의 스테이터를 구비하고 있으므로, 기어 등을 사용한 회전전달계에서의 작업 손실이 없고, 모터의 출력파워를 그대로 천공장치의 출력파워로 할 수 있어 천공장치의 소형 경량화를 도모하여 고속으로 천공공구를 회전시킬 수 있다.
또, 본 발명이 천공공법에 의하면, 소정 깊이로 천공하기 위해 필요한 작업 값이 저감되어 비트의 주속을 증가시킴으로써 단시간에 피굴삭물을 천공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 초경합금 또는 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성된 비트가 봉형상 또는 원통형상의 공구 본체 선단에 형성된 천공공구와, 상기 천공공구를 축선둘레로 회전구동시키는 회전구동장치를 갖고, 회전구동된 상기 천공공구 선단을 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물에 가압접촉하여 이 피굴삭물을 천공하도록 구성된 천공장치로서,
    상기 회전구동장치는 천공시에 상기 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 상기 피굴삭물에 가압접촉하면서 상기 비트의 외주측 주속을 300m/min 이상으로 유지하도록 구성되어 있는 천공장치.
  2. 제 1 에 있어서, 상기 천공공구는 그 직경이 3㎜ 이상 200㎜ 이하로 되어 있는 천공장치.
  3. 제 1 에 있어서, 상기 천공공구는 그 직경이 3㎜ 이상 15㎜ 미만으로 되어 있는 천공장치.
  4. 제 1 에 있어서, 상기 천공공구는 그 직경이 15㎜ 이상 50㎜ 미만으로 되어 있는 천공장치.
  5. 제 1 에 있어서, 상기 천공공구는 그 직경이 50㎜ 이상 200㎜ 이하로 되어 있는 천공장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전구동장치는 선단부에 상기 천공공구가 장착되는 회전축이 관통되어 일체적으로 형성된 통형상의 로터와, 이 로터의 외주면에 형성된 원통형상의 스테이터를 구비하고 있는 천공장치.
  7. 원통형상의 공구 본체 선단에 초경합금 또는 결합상 중에 초지립이 분산 배치되어 형성된 비트가 형성되어 이루어지는 천공공구를 축선둘레로 회전구동시키고, 회전구동된 상기 천공공구 선단을 취성 재료로 이루어지는 피굴삭물에 가압접촉하여 이 피굴삭물을 천공하는 천공공법으로서,
    상기 천공공구를 0.6N/㎟ 이상의 소정 압력으로 상기 피굴삭물에 가압접촉하고, 상기 비트의 외주측 주속을 300m/min 이상으로 유지하면서 상기 피굴삭물을 천공하는 천공공법.
  8. 제 7 에 있어서, 상기 공구 본체의 직경이 3㎜ 이상 200㎜ 이하로 된 상기 천공공구를 사용하는 천공공법.
  9. 제 7 에 있어서, 상기 공구 본체의 직경이 3㎜ 이상 15㎜ 미만으로 된 상기 천공공구를 사용하는 천공공법.
  10. 제 7 에 있어서, 상기 공구 본체의 직경이 15㎜ 이상 50㎜ 미만으로 된 상기 천공공구를 사용하는 천공공법.
  11. 제 7 에 있어서, 상기 공구 본체의 직경이 50㎜ 이상 200㎜ 이하로 된 상기 천공공구를 사용하는 천공공법.
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