KR100902407B1

KR100902407B1 - 파일절단장치

Info

Publication number: KR100902407B1
Application number: KR1020070066967A
Authority: KR
Inventors: 윤상준
Original assignee: 윤상준
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2009-06-11
Also published as: KR20090002754A

Abstract

본 발명의 절단장치(500)는 파일 내벽에 단단하게 밀착되는 다수의 지지판(514)을 갖는 설치부(510)와, 설치부(510)에 회전 가능하게 설치되어 파일을 절단하기 위한 절단부(550)와, 절단부(550)를 회전시키기 위한 구동부(530)를 포함한다. 또한, 설치부(510)는 구동부(530)가 장착되는 메인프레임(511), 메인프레임(511)의 외주면에 고정되게 마련되며 다수의 지지판(514)을 전후로 움직이도록 구동하기 위한 다수의 구동실린더(513) 및 구동실린더(513)를 상향으로 지지하도록 메인프레임(511)에 고정되게 마련되는 설치판(512)을 구비한다.

파일, 절단, 장치, 절단날, 구동, 지지, 내벽, 실린더, 모터, 기어

Description

파일절단장치{APPARATUS FOR CUTTING A PILE}

본 발명은 파일절단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 종류의 파일을 흔들림이 없고 정확하게 절단할 수 있는 파일절단장치에 관한 것이다.

파일은 건축물의 기초공사시 지반의 지지력을 증강시키기 위해 지반 깊숙히 박혀지는 것으로, 강관파일을 비롯하여 H빔, 콘크리트파일 등이 주로 사용되고 있다. 이러한 파일은 지반에 타입작업이 완료되면 기초공사가 이루어지는 깊이로 굴토하게 되는 데, 이때 매립된 파일을 굴토 깊이 만큼 절단하는 작업이 앞서 이루어진다. 이때, 파일을 절단하기 위해 주로 파일절단장치가 많이 사용되고 있으며, 그 일례로 한국등록특허 제10-0357897호의「로봇을 이용한 강관파일 절단장치」를 들 수 있다.

종래의 절단장치는, 도 6에 도시된 바와 같이, 아크에 의해 전리된 플라즈마를 고속도로 분출시키기 위한 콤프레셔(20)와 플라즈마절단기(30), 콤프레셔(20), 플라즈마절단기(30) 및 파일절단로봇(100)에 전원을 공급하는 전원공급장치(40), 파일 내부를 표시하는 디스플레이장치(50) 및 파일을 절단하는 파일절단로봇(100)로 구성되어 있다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 파일절단로봇(100)은 파일을 절단하는 토치부(110), 토치를 파일의 내주연을 따라 진행시키는 구동수단(120), 파일 내부를 촬영하는 카메라(130), 파일 내부를 조명하는 조명수단(140), 로봇 몸체를 상승시키는 보조바퀴(150), 이를 상부로 리드하는 리드용 바퀴(160), 파일 내주연의 거리를 일정하게 유지시키는 완충수단(170), 그리고 로봇을 일정 길이만큼 회전시키는 턴버클(180)로 구성되어 있다. 또한, 로봇(100)의 하부패널에는 로봇(100)을 강관파일(200)에 밀착시키기 위한 영구자석(미도시)가 설치되어 있다.

자기력에 의해 파일 내주면에 밀착된 로봇(100)은 구동수단(120)에 의해 내주면을 따라 이동하면서 토치부(110)가 파일을 절단하게 된다. 또한, 절단작업을 마친 로봇(100)은 보조바퀴(150)에 의해 위쪽으로 올라가게 되고 이때 리드용 바퀴(160)가 이를 리드하게 된다.

그러나, 상술한 구성을 갖는 종래의 절단장치는 자기력을 이용하여 로봇(100)을 파일에 부착시키기 때문에 예를 들어 콘크리트와 같이 자성이 없는 파일에는 적용할 수 없었다.

또한, 로봇(100)이 파일의 내주벽을 따라 이동할 때 원하는 진로를 따라 그대로 움직이도록 제어하는 것이 곤란하여 원하는 절단상태를 얻기 쉽지 않았다.

또한, 파일의 절단 상태를 작업자가 보면서 로봇을 제어하기 위해 카메라(130)와 조명수단(140)을 구비하여야 하기 때문에 부수적인 장치들이 많이 요구되었고, 숙련된 작업자가 작업 상태를 항시 관찰하여야 했다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 파일의 재질에 상관없이 사용될 수 있고, 작업자의 수동적인 지시없이 자동으로 파일을 안정되고 정확하게 절단할 수 있는 파일절단장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 파일 내벽에 단단하게 밀착되는 다수의 지지판을 갖는 설치부와, 설치부에 회전 가능하게 설치되어 파일을 절단하기 위한 절단부와, 절단부를 회전시키기 위한 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일절단장치를 제공한다.

본 발명의 절단장치에서, 설치부는 구동부가 장착되는 메인프레임, 메인프레임의 외주면에 고정되게 마련되며 다수의 지지판을 전후로 움직이도록 구동하기 위한 다수의 구동실린더 및 구동실린더를 상향으로 지지하도록 메인프레임에 고정되게 마련되는 설치판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 다수의 지지판은 그 접촉면이 상기 파일 내벽과 대응하는 곡률을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 절단부는 구동부와 연결되어 구동부의 구동력에 의해 회전되는 하우징, 하우징의 외부에 마련되며, 파일을 절단하기 위한 절단날 및 하우징 안에 설치되며 절단날을 구동시키기 위한 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 절단날은 원판형인 것을 또한 특징으로 한다.

또한, 구동모터의 구동력을 절단날로 전달하기 위한 구동브라켓을 더 포함하며, 구동브라켓은 그 안에 상기 구동모터의 모터축과 고정되게 축결합되며 절단날이 고정되게 결합되는 구동축이 마련되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 구동브라켓은 하우징 안에 마련된 구동실린더에 의해 전후로 이동 가능한 것을 또한 특징으로 한다. 또한, 하우징은 그 바닥면에 구동브라켓의 전후 이동을 안내하기 위한 직선형 안내레일이 마련되는 것을 또한 특징으로 한다. 여기서 또한 구동브라켓은 직선형 안내레일과 대응하는 안내홈이 하면에 형성되는 확장판을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 절단장치는 절단날에 인가되는 외력에 따라 구동모터의 구동력을 제어하기 위한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 절단장치는 구동부가 절단부의 하우징에 고정되게 설치되는 메인포스트 및 메인포스트를 구동시키기 위한 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 메인포스트는 외주면에 웜휠이 고정되게 장착되고, 웜휠은 구동모터의 구동력에 의해 구동되는 웜축과 기어결합되어, 웜축의 회전에 의해 상기 웜휠이 회전하는 것을 특징으로 한다. 또한, 구동부는 메인포스트에 고정되게 설치되며 구동모터 및 웜축을 고정되게 지지하기 위한 지지박스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 지지박스는 웜축의 회전을 돕기 위해 웜축의 전후단에 설치되는 한 쌍의 베어링을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 절단장치는 절단부의 1회 절단 완료시 구동모터를 역방향으로 구 동시키기 위한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 파일절단장치에 따르면, 파일의 재질에 상관없이 절단장치를 사용할 수 있고, 파일의 절단상태를 자동으로 인식하면서 절단이 이루어지기 때문에 작업수준이 작업자의 숙련도에 영향을 받지 않고 파일을 안정되고 정확도 있게 절단할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파일절단장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 파일절단장치(500)는 크게 설치부(510), 구동부(530) 및 절단부(550)를 포함한다.

설치부(510)는 절단장치(500)를 파일 내벽에 고정되게 설치하기 위한 것으로, 메인프레임(511), 설치판(512), 다수의 구동실린더(513) 및 다수의 지지판(514)들 등으로 구성된다.

도 2에 구체적으로 도시한 바와 같이, 메인프레임(511)은 중공의 원통형으로 그 안에 중심축에 대해 회전 가능하게 메인포스트(531)가 끼워지고, 메인포스트(531)의 외주면과 메인프레임(511)이 내주면 사이에는 위쪽에 환형의 테이퍼베어링(515)이 마련되고 아래쪽에 환형의 볼베어링(516)이 마련된다. 테이퍼베어링(515)은 메인프레임(511)에 대해 메인포스트(531)를 축방향과 반경방향으로 지지하고, 볼베어링(516)은 메인프레임(511)에 대해 메인포스트(531)를 반경방향으로 지지한다.

설치판(512)은 대략 정삼각 모양으로 형성되고 각 모서리가 라운딩처리된다. 또한, 설치판(512)의 중앙에는 설치공(517)이 형성되고 이 설치공(517)에는 메인프레임(511)의 하부가 압입된다. 압입 부위는 용접 등의 접합 방법에 의해 추가로 고정되게 접합될 수 있다.

구동실린더(513)는 메인프레임(511)의 외주면에 일정 간격, 구체적으로 약 120도 간격을 두고 3개가 고정되게 마련된다. 이때, 실린더(513)는 라운딩처리된 각 모서리에 위치하게 실린더(513)에 또한 고정되게 마련된다. 여기서, 실린더(513)는 용접 등이 접합 방법에 의해 메인프레임(511) 또는 설치판(512)에 고정되게 접합될 수 있다.

지지판(514)은 구동실린더(513)의 로드(518) 끝단에 고정되게 마련된다. 각 지지판(514)의 표면은 파일의 내주벽과의 지지력을 높이기 위하여 파일의 내주벽과 거의 같은 곡률을 갖게 형성된다.

도 3a 및 도 3b에 구체적으로 도시한 바와 같이, 지지판(514)들은 구동실린더(513)의 구동력에 의해 로드(518)가 화살표방향으로 앞뒤로 전후진됨으로써 파일 내주벽(Ps)에 밀착되었다가 떨어졌다 하게 된다.

구동부(530)는 절단부(550)를 중심축에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키기 위한 것으로, 메인포스트(531), 지지박스(532), 구동모터(533), 웜축(534), 웜휠(535) 등으로 구성된다.

메인포스트(531)는 절단부(550)를 회전시키며, 전술한 바와 같이 메인프레 임(511)에 베어링(515,516)들에 의해 자유롭게 회전 가능하게 마련된다. 또한, 메인포스트(531) 안에는 구동모터(533,554)들에 전원을 공급하기 위해 전선(534)들이 설치된다.

도 2에 구체적으로 도시한 바와 같이, 메인포스트(531)는 메인프레임(511)으로부터 노출된 상부에 환형의 웜휠(535)이 압입되어 고정되고 그 위에 웜휠(535)의 빠짐을 막기 위해 고정너트(536)가 조여진다. 또한, 하부에는 절단부(550)의 하우징(551)이 고정되게 설치된다. 이때, 하우징(551)의 상면에 형성된 설치공(551a)에 메인포스트(531)이 하부가 압입되고 압입 부위가 용접 등의 접합방법에 의해 고정되게 접합된다.

지지박스(532)는 메인포스트(531)의 상부 외주면에 용접 등의 접합방법에 의해 고정되게 마련된다. 박스(532)의 앞판(532a)에는 일정 거리를 두고 2개의 관통공(537,538)들이 형성되고 뒷판(532b)에는 관통공(538)과 동일선상에 위치하게 1개의 관통공(미도시)이 형성된다. 또한, 지지박스(532)에는 절단장치(500)를 파일 속에 넣었다 뺐다 하기 위해 철선(539)이 설치되어 있다.

구동모터(533)는 모터축(540)이 관통공(537)을 관통하게 지지박스(532) 안에 고정되게 마련된다.

웜축(534)은 한 축부가 관통공(538)에 설치된 베어링(541)에 끼워지고 다른 축부가 관통공(미도시)에 설치된 베어링(미도시)에 끼워지게 마련된다. 이때, 웜축(534)은 전술한 것처럼 메인포스트(531)의 상부에 고정되게 마련된 웜휠(535)에 기어 결합된다.

지지박스(532)의 외부로 노출된 구동모터(533)의 모터축(540)과 웜축(534)의 축부(542)에는 각각 크기가 다른 스프라켓(543,544)들이 고정되게 설치되며, 이 2개의 스프라켓(543,544)들은 체인(545)에 의해 연결된다. 여기서, 사용 환경에 따라, 스프라켓(543,544)은 풀리로 대체될 수 있고, 체인(545)도 벨트로 대체될 수 있다.

절단부(550)는 파일을 절단하기 위한 것으로, 하우징(551), 구동브라켓(552), 구동축(553), 구동모터(554), 절단날플랜지(555), 절단날(556), 구동실린더(557) 등으로 구성된다.

하우징(551)은, 도 2와 같이, 상면에 메인포스트(531)가 압입되는 설치공(551a)이 형성되고, 하면에 장방형의 안내공(551b)이 설치되며, 그 안에 절단부(550)의 다른 부품들이 설치된다.

구동브라켓(552)은 중공 원통형으로 중앙에 확장판(558)이 마련되고, 도 4에 구체적으로 도시한 바와 같이, 이 확장판(558)의 바닥면에는 안내홈(558a)이 형성된다. 이 안내홈(558a)은 하우징(551)의 바닥면에 설치된 한 쌍의 직선형 안내레일(559)에 끼워져 구동브라켓(552)이 안내레일(559)을 따라 전후진하게 된다. 또한, 브라켓(552) 안에는 한 쌍의 환형의 볼베어링(560)이 꽉 끼워지게 마련된다.

구동축(553)은, 역시 도 4에 구체적으로 도시한 바와 같이, 볼베어링(560)에 끼워지고 상부에는 압입홈(553a)이 형성되고, 하부는 외부로 노출된다.

구동모터(554)는 구동브라켓(552)의 위쪽에 마련되고, 모터축(561)이 구동축(553)의 상부에 형성된 압입홈(553a)에 압입된다. 따라서, 구동축(553)이 구동모 터(554)에 의해 구동력을 얻어 회전하게 된다.

절단날플랜지(555)는 외부로 노출된 구동축(553)의 하부에 고정되게 설치되고, 플랜지(555)의 빠짐을 막기 위해 구동축(553)의 하단에는 와셔(562)가 게재된 상태로 고정너트(563)가 조여진다.

절단날(556)은 원형으로 모서리에 톱날이 형성되어 있고, 절단날플랜지(555)에 고정되게 설치된다.

구동실린더(557)는 하우징(551)의 바닥면 한 쪽에 위치하게 마련되고, 로드(564)가 구동브라켓(552)에 고정되게 설치된다. 따라서, 도 5a 및 도 5b에 구체적으로 도시한 바와 같이, 구동실린더(557)의 구동력에 의해 구동브라켓(552)이 전후로 이동하게 된다.

본 실시예의 파일절단장치(500)는 다음과 작용한다.

도시하지 않은 거중기와 같은 장비에 철선(539)을 연결하여 절단장치(500)를 파일 안으로 원하는 깊이까지 넣는다.

절단장치(500)가 원하는 위치에 도달하면, 설치부(510)에 마련된 실린더(513)들이 자동으로 제어되어 구동되면서, 도 3b와 같이, 지지판(514)들이 파일의 내주벽쪽으로 이동한 후 내주벽면에 밀착된다. 이 작업은 외부에 마련될 제어장치를 통해 자동으로 제어되거나 작업자에 의해 수동을 제어될 수 있다.

지지판(514)들이 파일의 내주벽면에 밀착되면, 도 5b와 같이, 절단부(550)에 마련된 구동실린더(557)가 구동되면서 구동브라켓(552)이 파일 내주벽쪽으로 이동하게 된다. 이때, 절단날(556)이 하우징(551)의 측벽 바깥쪽으로 충분히 돌출되게 된다.

절단날(556)이 충분히 돌출되도록 구동브라켓(552)이 충분히 이동되면, 절단부(550)에 마련된 구동모터(554)가 구동되면서 구동브라켓(552) 안에 있는 구동축(553)을 회전시키고 또한 절단날(556)을 회전시킨다. 회전하는 절단날(556)에 의해 파일이 절단되기 시작한다. 이때, 구동모터(554)는 파일의 강도에 따라 구동력을 달리 발생시켜 최적의 절단환경을 구축하도록 설계되는 것이 바람직하다.

원하는 부위의 절단이 완료되면, 구동부(530)에 마련된 구동모터(533)가 구동되면서 웜축(534)을 구동시키고, 웜축(534)의 구동에 의해 웜휠(535)이 회전되면서 메인포스트(531) 및 이와 고정되게 마련된 하우징(551)이 충분히 느린 속도로 시계 또는 반시계방향으로 회전하게 된다. 실제, 절단작업은 하우징(551)이 느린 속도로 회전하는 동안 절단날(556)이 빠른 속도로 파일을 절단하면서 작업이 중단없이 이루어지게 된다.

예를 들어, 하우징(551)이 시계방향으로 회전하면서 절단작업이 이루어져 1회전의 절단작업이 완료되면, 구동모터(533)는 자동으로 역으로 구동되면서 하우징(551)을 반시계방향으로 회전시킨다. 절단날(556)은 반시계방향으로 1회전하는 하우징(551)을 따라 이동하면서 이미 절단된 부위를 다시 한 번 확실하게 절단하게 된다. 이때, 절단날(556)은 구동모터(554)의 역방향 회전에 의해 역방향으로 회전될 수 있다.

하우징(551)이 시계방향과 반시계방향으로 각각 1회전되어 절단작업이 완료되면, 구동모터(554)가 정지되어 절단날(556)의 회전이 멈추게 된다. 또한, 도 5a 와 같이, 구동실린더(557)가 역으로 구동되면서 구동브라켓(552)이 원래 위치로 되돌아 오고, 도 3a와 같이, 설치부(510)에 마련된 구동실린더(513)가 역으로 구동되면서 지지판(514)들이 파일 내주벽면에서 떨어지게 된다.

이상, 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 파일절단장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경, 수정 또는 변형이 가능함은 당업자에게 명백하다.

본 발명의 파일절단장치는 강철 등으로 만들어진 강관 뿐만 아니라 철근과 콘크리트로 구성된 파일 등 다양한 재질의 파일을 절단하는 데 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 원 모양의 관 뿐만 아니라 다양한 다각 모양의 관들에도 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파일절단장치의 개략적인 전체 사시도;

도 2는 도 1의 절단장치의 설치부의 개략적인 단면도;

도 3a 및 도 3b는 도 1의 설치부의 작동상태를 나타내는 개략도;

도 4는 도 1의 절단장치의 절단부의 개략적인 단면도;

도 5a 및 도 5b는 도 1의 절단부의 작동상태를 나타내는 개략도; 및

도 6 및 도 7은 종래기술의 절단장치를 나타내는 개략도들이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

500 : 파일절단장치 510 : 설치부

511 : 메인프레임 512 : 설치판

513 : 구동실린더 514 : 지지판

530 : 구동부 531 : 메인포스트

532 : 지지박스 533 : 구동모터

534 : 웜축 535 : 웜휠

550 : 절단부 551 : 하우징

552 : 구동브라켓 556 : 절단날

557 : 구동실린더

Claims

파일 내벽에 단단하게 밀착되는 다수의 지지판을 갖는 설치부와, 상기 설치부에 회전 가능하게 설치되어 상기 파일을 절단하기 위한 절단부와, 상기 절단부를 회전시키기 위한 구동부를 포함하며,

상기 지지판은 그 접촉면이 상기 파일 내주벽과 대응하는 곡률을 가지며, 상기 절단부는 구동모터, 상기 구동모터의 축에 고정되게 결합되는 구동축, 상기 구동축에 분리 가능하게 설치되는 절단날플랜지, 상기 절단날플랜지에 고정되게 설치되는 상기 파일을 절단하기 위한 절단날, 상기 절단날플랜지를 상기 구동축에 고정되게 상기 구동축에 체결되는 고정너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제1항에 있어서, 상기 설치부는 상기 구동부가 장착되는 메인프레임, 상기 메인프레임의 외주면에 고정되게 마련되며 상기 다수의 지지판을 전후로 움직이도록 구동하기 위한 다수의 구동실린더 및 상기 구동실린더를 상향으로 지지하도록 상기 메인프레임에 고정되게 마련되는 설치판을 포함하는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 절단부는 상기 구동부와 연결되어 상기 구동부의 구동력에 의해 회전되고, 상기 구동모터 및 상기 구동축을 수용하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제1항에 있어서, 상기 절단날은 원판형인 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제1항에 있어서, 상기 구동모터의 구동력을 상기 절단날로 전달하기 위한 구동브라켓을 더 포함하며, 상기 구동브라켓은 그 안에 상기 구동모터의 모터축과 고정되게 축결합되며 상기 절단날이 고정되게 결합되는 구동축이 마련되는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제6항에 있어서, 상기 구동브라켓은 상기 하우징 안에 마련된 구동실린더에 의해 전후로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제7항에 있어서, 상기 하우징은 그 바닥면에 상기 구동브라켓의 전후 이동을 안내하기 위한 직선형 안내레일이 마련되는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제8항에 있어서, 상기 구동브라켓은 상기 직선형 안내레일과 대응하는 안내홈이 하면에 형성되는 확장판을 갖는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제1항에 있어서, 상기 절단날에 인가되는 외력에 따라 상기 구동모터의 구동력을 제어하기 위한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제1항에 있어서, 상기 구동부는 상기 절단부의 하우징에 고정되게 설치되는 메인포스트 및 상기 메인포스트를 구동시키기 위한 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제11항에 있어서, 상기 메인포스트는 외주면에 웜휠이 고정되게 장착되고, 상기 웜휠은 상기 구동모터의 구동력에 의해 구동되는 웜축과 기어결합되어, 상기 웜축의 회전에 의해 상기 웜휠이 회전하는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제12항에 있어서, 상기 구동부는 상기 메인포스트에 고정되게 설치되며 상기 구동모터 및 상기 웜축를 고정되게 지지하기 위한 지지박스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제13항에 있어서, 상기 지지박스는 상기 웜축의 회전을 돕기 위해 상기 웜축의 전후단에 설치되는 한 쌍의 베어링을 갖는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.
제1항에 있어서, 상기 절단부의 1회 절단 완료시 상기 구동모터를 역방향으로 구동시키기 위한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파일절단장치.