KR101012115B1 - 암반 천공 장치 - Google Patents

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(주)한일씨알에스
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 암반 천공 장치는 서로 이격된 상부 및 하부 플레이트들과, 이 상부 및 하부 플레이트를 연결하는 복수개의 포스트 프레임을 포함하는 본체; 상기 포스트 프레임과 동일한 방향으로 상기 본체에 설치되어 있으며 그 외주면에 나사산이 형성된 이송 샤프트와, 상기 이송 샤프트에 연결되어 상기 이송 샤프트를 회전시키는 이송 모터와, 상기 이송 샤프트에 나사 결합하며 이송 샤프트가 회전하면 상기 이송 샤프트를 따라 이동되는 이송 블록을 포함하는 이송부; 암반을 천공하는 동력을 제공하는 천공 모터와, 일단에 복수개의 바이트가 형성되어 암반을 천공하는 원통형상의 코어 드릴과, 상기 이송 블록에 결합되어 이송 샤프트의 회전시 이송 블록과 함께 이동하며 천공 모터의 동력을 상기 코어 드릴에 전달하는 동력전달박스를 포함하는 천공부; 그리고 일단은 상기 상부 플레이트에 의하여 지지되고 타단은 상기 코어 드릴과 동력전달박스를 관통하며, 상기 타단에 흡착 패드가 부착되어 암반 천공시 암반의 코어를 붙잡아 지지하는 지지축;을 포함할 수 있다.

Description

암반 천공 장치{APPARATUS FOR BORING HOLES AT BEDROCK}
본 발명은 암반 천공 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암반 천공시 암반의 코어를 붙잡아 두어 코어 드릴에 코어가 끼지 않도록 함으로써 암반 천공 작업의 효율성을 향상시키는 암반 천공 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 각종 건설현장에서 암반에 대한 굴착 작업을 할 때에는 진동 헤머 드릴 등을 사용하였다. 그러나, 이러한 진동 헤머 드릴로 암반을 굴착하면 심한 진동과 소음이 유발되어 작업장 주변 사람들에게 많은 피해를 주게 되고, 작업 속도도 느려 작업 효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해소하고자 근래에는 암반에 일정 크기의 구멍을 뚫은 다음 그 구멍에 파쇄기를 넣어 암반을 균열시키는 공법이 주로 사용되고 있다. 이와 같이 암반에 일정 크기의 구멍을 뚫기 위해 사용되는 장치가 암반 천공 장치이다.
종래의 암반 천공 장치는 원통 형상의 코어 드릴을 회전시켜 암반에 코어 드릴과 동일한 형상의 구멍을 뚫는다. 이 때, 구멍에 남겨진 원기둥 형상의 암반을 코어라고 한다. 상기와 같이 암반에 구멍을 뚫은 후, 코어를 깨서 빼내면 코어 드릴과 동일한 직경을 가진 구멍이 암반에 형성된다.
그런데, 종래의 암반 천공 장치를 사용하여 암반에 구멍을 뚫는 과정에서 종종 암반의 코어가 코어 드릴에 끼게 되는 문제가 발생하였다. 특히, 암반의 경도 등이 달라 코어 드릴이 회전축에서 약간 어긋나게 되는 경우 또는 암반에 구멍을 뚫는 과정에서 발생되는 충격이 코어에 전달되는 경우 코어가 부러지며 상기 코어 드릴에 끼게 되었다. 이와 같이, 코어가 코어 드릴에 끼게 되면 천공 작업을 중단하고 코어 드릴을 구멍에서 다시 빼낸 후, 코어 드릴에 끼인 코어를 제거하고 나서야 천공 작업을 다시 진행할 수 있었다. 특히, 코어 드릴과 내경면의 직경과 코어의 외경면의 직경이 거의 동일하므로 코어가 코어 드릴에 끼는 경우 코어를 제거하기가 힘들었다. 이 경우, 망치 또는 헤머 등을 이용하여 코어 드릴 또는 코어를 강하게 쳐서 코어 드릴에 낀 코어를 제거하였으나, 코어가 잘 제거되지도 않을뿐더러 코어 드릴을 망가뜨릴 가능성도 있었다. 또한, 코어가 코어 드릴에 껴서 코어를 제거하여야 하는 경우가 발생하는 것 자체가 천공 작업을 지연시켜 작업 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 암반에 구멍 천공 시 코어 드릴을 관통하는 지지축을 통하여 암반의 코어를 잡아줌으로써 코어가 코어 드릴에 잘 끼지 않아 작업 효율을 향상시키는 암반 천공 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 암반 천공 과정에서 코어에 가해지는 충격을 댐퍼를 통하여 흡수하여 코어가 잘 부러지지 않도록 함으로써 작업 효율을 더욱 향상시키는 암반 천공 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 코어가 코어 드릴에 잘 끼지 않도록 하고 코어가 잘 부러지지 않도록 하여 작업 지연 사유를 없앰으로써 복수개의 암반 천공 장치를 동시에 사용하여 복수개의 구멍을 천공할 수 있는 암반 천공 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 암반 천공 장치는 서로 이격된 상부 및 하부 플레이트들과, 이 상부 및 하부 플레이트를 연결하는 복수개의 포스트 프레임을 포함하는 본체; 상기 포스트 프레임과 동일한 방향으로 상기 본체에 설치되어 있으며 그 외주면에 나사산이 형성된 이송 샤프트와, 상기 이송 샤프트에 연결되어 상기 이송 샤프트를 회전시키는 이송 모터와, 상기 이송 샤프트에 나사 결합하며 이송 샤프트가 회전하면 상기 이송 샤프트를 따라 이동되는 이송 블록을 포함하는 이송부; 암반을 천공하는 동력을 제공하는 천공 모터와, 일단에 복수개의 바이트가 형성되어 암반을 천공하는 원통형상의 코어 드릴과, 상기 이송 블록에 결합되어 이송 샤프트의 회전시 이송 블록과 함께 이동하며 천공 모터의 동력을 상기 코어 드릴에 전달하는 동력전달박스를 포함하는 천공부; 그리고 일단은 상기 상부 플레이트에 의하여 지지되고 타단은 상기 코어 드릴과 동력전달박스를 관통하며, 상기 타단에 흡착 패드가 부착되어 암반 천공시 암반의 코어를 붙잡아 지지하는 지지축;을 포함할 수 있다.
상기 지지축과 상기 상부 플레이트 사이에는 댐퍼가 개재되어 암반 천공시 암반의 코어에 발생하는 충격을 흡수할 수 있다.
상기 동력전달박스는 상기 천공 모터에 직접 연결되어 동력을 전달 받는 구동부; 그리고 상기 구동부와 나란히 배치되어 있으며, 상기 구동부에 기어 결합하고, 상기 코어 드릴에 직접 연결되어 상기 구동부의 동력을 받아 회전하며 그 동력을 상기 코어 드릴에 전달하는 피동부;를 포함할 수 있다.
상기 구동부의 기어잇수와 상기 피동부의 기어잇수를 변경함으로써 코어 드릴의 회전 속도를 변경할 수 있다.
상기 지지축은 상기 동력전달박스에서 상기 구동부와 나란히 배치된 피동부를 관통함으로써 상기 천공 모터와 간섭되지 않을 수 있다.
상기 흡착 패드의 외주면 직경의 최대값은 상기 코어 드릴의 내주면 직경보다 작아 상기 흡착 패드는 상기 코어 드릴의 내부에 삽입될 수 있다.
상기 암반 천공 장치는 적어도 두 개 이상의 암반 천공 장치를 서로 연결하여 사용하되, 하나의 암반 천공 장치의 포스트 프레임을 다른 하나의 암반 천공 장치의 포스트 프레임과 연결부를 통하여 연결할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 코어 드릴을 관통하는 지지축을 통하여 암반의 코어를 잡아주고 상기 지지축은 댐퍼에 의하여 본체에 지지됨으로써 코어가 코어 드릴에 잘 끼지 않아 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 댐퍼가 코어에 가해지는 충격을 흡수하여 코어가 잘 부러지지 않도록 함으로써 작업 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
더 나아가, 코어가 코어 드릴에 잘 끼지 않도록 하고 코어가 잘 부러지지 않도록 하여 작업 지연 사유를 없앰으로써 복수개의 암반 천공 장치를 동시에 사용하여 복수개의 구멍을 천공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 암반 천공 장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 암반 천공 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 암반 천공 장치에서 천공 모터와 동력 전달 박스의 구조를 간략적으로 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 암반 천공 장치에 사용되는 흡착 패드의 예들이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 암반 천공 장치의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 암반 천공 장치의 정면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 암반 천공 장치(1)는 본체, 이송부(30), 천공부(40), 그리고 지지축(60)을 포함한다.
본체는 본 발명의 실시예에 따른 암반 천공 장치(1)의 프레임을 구성하는 것으로, 상부 플레이트(20), 하부 플레이트(22), 그리고 복수개의 포스트 프레임(24)를 포함한다.
상부 플레이트(20)는 하나의 플레이트로 형성되거나 또는 복수개의 플레이트를 결합하여 형성된다. 이러한 상부 플레이트(20)의 상면에는 굴삭기 등과 연결하거나 다른 암반 천공 장치(1)와 연결하기 위한 연결 브라켓(10)이 장착될 수 있다. 이러한 연결 브라켓(10)은 정면에서 볼 때 "U"형상으로 되어 있으며, 양 측면의 대응되는 위치에는 복수개의 연결 구멍(12)이 형성되어 있다. 이러한 복수개의 연결 구멍(12)에는 연결 로드(14)가 삽입되어 굴삭기와 암반 천공 장치(1)를 연결시키거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 암반 천공 장치(1)를 연결한 후 굴삭기와 연결할 수 있다.
상기 상부 플레이트(20)의 아래쪽에는 상부 플레이트(20)와 이격되어 하부 플레이트(22)가 배치되어 있다. 하부 플레이트(22)도 상부 플레이트(20)와 마찬가지로 하나의 플레이트로 형성되거나 또는 복수개의 플레이트를 결합하여 형성된다. 상기 하부 플레이트(22)의 하단에는 굴착시 암반에 미끌리지 않도록 돌출된 복수개의 지지부(26)가 형성되어 있다.
상기 상부 플레이트(20)와 상기 하부 플레이트(22)를 견고하게 유지시키기 위하여 복수개의 포스트 프레임(24)이 사용된다. 상기 복수개의 포스트 프레임(24)은 수직 방향으로 형성되어 있으며, 그 상단은 상기 상부 플레이트(20)에 볼트 등의 수단으로 결합되고 그 하단은 상기 하부 플레이트(22)에 볼트 등의 수단으로 결합되어 상기 상부 플레이트(20)와 상기 하부 플레이트(22)를 연결시킨다.
이송부(30)는 상기 천공부(40)가 암반에 구멍을 뚫을 수 있도록 상기 천공부(40)를 상하 방향으로 움직인다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 상기 이송부(30)는 이송 모터(32), 이송 샤프트(34), 그리고 이송 블록(36)을 포함한다.
상기 이송 모터(32)는 상기 상부 플레이트(20)에 설치되어 있으며, 이송 모터(32)의 축은 아래 방향으로 형성되어 상기 이송 샤프트(34)에 연결된다. 따라서, 이송 모터(32)가 작동하는 경우 상기 이송 샤프트(34)가 회전하게 된다. 상기 이송 모터(32)는 양방향으로 회전 가능하도록 되어 있다. 이러한 이송 모터(32)로는 전기 모터, 유압 모터, 공압 모터 등 양방향으로 회전 가능한 모든 종류의 모터를 사용할 수 있다.
이송 샤프트(34)는 수직 방향으로 길게 형성되어 있으며, 그 외주면에 나사산이 형성되어 있다. 상기 이송 샤프트(34)의 상단은 상기 이송 모터(32)의 축에 연결되어 있으며, 이송 샤프트(34)의 하단은 상기 하부 플레이트(22)에 회전 가능하도록 연결되어 있다. 즉, 상기 하부 플레이트(22)는 상기 이송 샤프트(34)를 축방향으로 지지할 뿐이며, 이송 샤프트(34)의 회전을 방해하지 않는다. 이러한 이송 샤프트(34)는 이송 모터(32)에 의하여 양방향으로 회전 가능하다.
이송 블록(36)은 그 내주면에 나사산이 형성되어 있으며, 상기 이송 샤프트(34)에 나사 결합한다. 따라서, 상기 이송 모터(32)가 이송 샤프트(34)를 회전시키면 그 회전 방향에 따라 상기 이송 블록(36)은 상부로 이동하거나 하부로 이동한다.
천공부(40)는 상기 이송부(30)에 의하여 상하로 움직이며 암석에 구멍을 천공한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 상기 천공부(40)는 천공 모터(42), 동력 전달 박스(45), 그리고 코어 드릴(48)을 포함한다.
천공 모터(42)는 상기 동력 전달 박스(45)에 장착되어 있으며, 상기 천공 모터(42)의 축은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 동력 전달 박스(45) 내부로 연장되어 있다. 이러한 천공 모터(42)는 암반을 천공할 동력을 제공하는 것으로 전기 모터, 유압 모터, 공압 모터 등 회전 가능한 모든 종류의 모터를 사용할 수 있다.
동력 전달 박스(45)는 상기 천공 모터(42)로부터 전달 받은 동력을 변환하여 상기 코어 드릴(48)에 전달하는 것으로, 구동부(44)와 피동부(46)를 포함한다. 또한, 상기 동력 전달 박스(45)는 상기 이송 블록(36)에 고정되어 이송 블록(36)과 함께 상부 또는 하부로 이동하게 된다.
구동부(44)는 상기 천공 모터(42)의 축에 직접 연결되어 상기 천공 모터(42)로부터 동력을 전달받는 것으로, 그 외주면에는 복수개의 기어치 또는 회전 동력을 전달하는 수단이 형성되어 있다.
피동부(46)는 상기 구동부(44)와 평행하게 나란히 배치되어 있으며, 상기 구동부(44)로부터 동력을 전달받아 이를 코어 드릴(48)에 전달한다. 이를 위하여, 상기 피동부(44)의 외주면에는 상기 구동부(44)의 기어치와 기어 결합하거나 구동부(44)의 회전 동력을 전달받는 수단이 형성되어 있다. 상기 구동부(44)와 피동부(46)로는 외주면에 기어치가 형성된 기어가 주로 사용된다. 이 경우, 상기 구동부(44)의 기어잇수와 상기 피동부(46)의 기어잇수를 변경함으로써 천공 모터(42)의 회전 속도와는 다른 코어 드릴(48)의 회전 속도를 만들어낼 수 있다. 즉, 코어 드릴(48)의 회전 속도는 상기 천공 모터(42)의 회전 속도보다 빠르거나 느릴 수 있다.
또한, 상기 구동부(44)와 피동부(46) 사이에 복수개의 매개 기어를 개재하여 상기 구동부(44)와 피동부(46)를 간접적으로 연결할 수 있다. 이러한 복수개의 매개 기어는 동력 전달 박스(45)의 기어비를 변경하는데 사용된다. 즉, 천공 모터(42)의 회전 속도를 상당한 비율로 변경하여 코어 드릴(48)에 전달해야 하는 경우, 구동부(44)와 피동부(46) 사이에 복수개의 매개 기어를 개재한다.
코어 드릴(48)은 상기 피동부(46)에 직접적으로 연결되어 동력을 전달 받는다. 즉, 천공 모터(42)가 상기 구동부(44)를 회전시키면, 구동부에 기어 결합하는 피동부(46) 역시 회전하며 천공 모터(42)의 동력을 상기 코어 드릴(48)에 전달한다. 코어 드릴(48)은 이러한 동력을 이용하여 암반에 구멍을 천공하게 된다. 이러한 코어 드릴(48)은 중공의 원통 형상으로 되어 있으며, 그 상단은 상기 피동부(46)에 연결되고 그 하단에는 복수개의 바이트(50)가 형성되어 있다.
지지축(60)은 암반 천공시 코어를 잡아주어 코어에 가해지는 충격을 흡수하는 것이다. 이러한 지지축(60)은 그 상단이 댐퍼(64)를 통해 상부 플레이트(20)에 연결되며 그 하단은 동력 전달 박스(45)의 피동부(46)와 코어 드릴(48)을 관통한다. 앞에서 언급한 바와 같이, 상기 피동부(46)는 구동부(44)와 나란히 배치되어 있으므로, 상기 지지축(60)은 천공 모터(42)와 간섭을 일으키지 않는다. 또한, 상기 지지축(60)은 이송부(30)에 연결되어 있지 않고 상부 플레이트(20)에 연결되어 있으므로 이송부(30)의 작동에 의하여 천공부(40)가 상하로 움직이더라도 지지축(60)은 제자리를 유지한다. 이러한 지지축(60)의 하단에는 흡착 패드(62)가 부착되어 있다.
댐퍼(64)는 암반 천공시 코어에 가해지는 충격이 지지축(60)을 통해 전달되면 이를 흡수하게 되어 코어가 부러지는 것을 방지한다. 이러한 댐퍼(64)에 대하여는 그 구조가 당업자에게 널리 알려져 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
흡착 패드(62)는 탄력성 있는 수지 성분으로 제작되며, 암반 천공시 코어를 붙잡아주는 역할을 한다. 흡착 패드(62)는 다양한 종류가 있으나, 도 4에 도시된 바와 같은 형태가 주로 사용된다. 그 원리는 수지 성분으로 형성된 흡착 패드(62)의 내부에 형성된 공간을 진공 상태로 만들어 흡착 패드(62)의 하단에 부착된 물체를 잡아두는 것이다. 이러한 목적을 위해, 상기 흡착 패드(62)의 내부 공간은 진공 펌프(도시하지 않음)에 연결될 수 있다.
이러한 흡착 패드(62)와 댐퍼(64)의 사용으로 암반 천공시 코어가 잘 부러지지 않으며 부러지더라도 코어 드릴(48)에 끼지 않게 된다. 따라서 작업 효율이 향상되게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 암반 천공 장치(1)를 사용하여 암반 천공 작업을 하게 되면, 코어가 잘 부러지지 않으므로 작업을 지연할 만한 사유가 발생되지 않는다. 따라서, 복수개의 암반 천공 장치(1)를 연결하여 암반 천공 작업을 동시에 수행할 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 암반 천공 장치(1)를 연결부(70)로 연결하여 암반에 여러 개의 구멍을 동시에 천공할 수도 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 암반 천공 장치(1)의 연결 브라켓(10)을 연결 로드(14)로 연결하고, 각 포스트 프레임(24)을 연결부(70)로 연결할 수 있다. 이 때, 연결부(70)는 유압 실린더(74)와 유압 피스톤(72)으로 형성되어 두 개의 암반 천공 장치(1)의 간격을 조절할 수 있도록 되어 있다. 즉, 천공 되는 구멍 사이의 간격을 조절할 수 있도록 되어 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (7)

  1. 서로 이격된 상부 플레이트 및 하부 플레이트와, 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트를 연결하는 복수개의 포스트 프레임을 포함하는 본체;
    상기 포스트 프레임과 동일한 방향으로 상기 본체에 설치되어 있으며 그 외주면에 나사산이 형성된 이송 샤프트와, 상기 이송 샤프트에 연결되어 상기 이송 샤프트를 회전시키는 이송 모터와, 상기 이송 샤프트에 나사 결합하며 이송 샤프트가 회전하면 상기 이송 샤프트를 따라 이동되는 이송 블록을 포함하는 이송부;
    암반을 천공하는 동력을 제공하는 천공 모터와, 일단에 복수개의 바이트가 형성되어 암반을 천공하는 원통형상의 코어 드릴과, 상기 이송 블록에 결합되어 이송 샤프트의 회전시 이송 블록과 함께 이동하며 천공 모터의 동력을 상기 코어 드릴에 전달하는 동력전달박스를 포함하는 천공부; 그리고
    일단은 상기 상부 플레이트에 의하여 지지되고 타단은 상기 코어 드릴과 동력전달박스를 관통하며, 상기 타단에 흡착 패드가 부착되어 암반 천공시 암반의 코어를 붙잡아 지지하는 지지축;
    을 포함하는 암반 천공 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지지축과 상기 상부 플레이트 사이에는 댐퍼가 개재되어 암반 천공시 암반의 코어에 발생하는 충격을 흡수하는 것을 특징으로 하는 암반 천공 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 동력전달박스는
    상기 천공 모터에 직접 연결되어 동력을 전달 받는 구동부; 그리고
    상기 구동부와 나란히 배치되어 있으며, 상기 구동부에 기어 결합하고, 상기 코어 드릴에 직접 연결되어 상기 구동부의 동력을 받아 회전하며 그 동력을 상기 코어 드릴에 전달하는 피동부;
    를 포함하는 암반 천공 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 구동부의 기어잇수와 상기 피동부의 기어잇수를 변경함으로써 코어 드릴의 회전 속도를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 암반 천공 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 지지축은 상기 동력전달박스에서 상기 구동부와 나란히 배치된 피동부를 관통함으로써 상기 천공 모터와 간섭되지 않는 것을 특징으로 하는 암반 천공 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 흡착 패드의 외주면 직경의 최대값은 상기 코어 드릴의 내주면 직경보다 작아 상기 흡착 패드는 상기 코어 드릴의 내부에 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 암반 천공 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    적어도 두 개 이상의 암반 천공 장치를 서로 연결하여 사용하되, 하나의 암반 천공 장치의 포스트 프레임을 다른 하나의 암반 천공 장치의 포스트 프레임과 연결부를 통하여 연결하는 것을 특징으로 하는 암반 천공 장치.
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