KR101074246B1 - 마이크로 터널용 굴진기의 롤링방지 장치 - Google Patents

마이크로 터널용 굴진기의 롤링방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명 마이크로 터널용 굴진기의 롤링방지 장치는 상기 굴진기의 길이방향과 평행하게 설치되고, 일 단이 상기 굴진기의 내측 및 외측으로 회전할 수 있도록 타 단이 상기 굴진기에 힌지 결합되는 롤링방지용 날개; 일 단이 상기 롤링방지용 날개의 회전 측에 결합되고, 타 단이 상기 굴진기에 힌지 결합되어 상기 롤링방지용 날개의 회전방향을 제어하는 실린더; 상기 실린더에 작동유체를 순환시키는 유압펌프; 및 외부 입력신호에 따라 상기 유압펌프를 통해 송출되는 작동유체의 흐름을 바꾸어 상기 롤링방지용 날개의 회전방향을 제어하는 변환밸브를 포함하되, 상기 실린더는, 상기 실린더 내부압력을 측정하는 압력감지센서와, 상기 압력감지센서에서 측정된 압력이 기준압력을 넘었을 때 상기 롤링방지용 날개가 굴진기 내측으로 회전되도록 상기 변환밸브의 개폐방향을 제어하는 제어장치를 포함한다. 이 마이크로 터널용 굴진기의 롤링방지 굴진기 전면에 장착된 커터면판의 회전동작에 의해 굴진기가 롤링되는 것을 방지할 수 있다.

Description

마이크로 터널용 굴진기의 롤링방지 장치{ANTI-ROLLING APPARATUS FOR MICRO TUNNELING MACHINE}
도 1은 종래 마이크로 터널용 굴진기의 단면을 나타낸 것이고,
도 2는 도 1에 도시된 굴진기의 동작상태를 나타낸 것이며,
도 3은 본 발명 롤링방지 장치의 기구적 구성을 나타낸 것이고,
도 4는 및 도 5는 도 3에 도시된 롤링방지 장치의 유압회로를 나타낸 것이며,
도 6은 도 3에 도시된 롤링방지 장치의 장착상태를 나타낸 것이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 굴진기 110 : 커터면판
120 : 분쇄기 130 : 구동모터
210 : 롤링방지용 날개 220 : 실린더
225 : 피스톤 230 : 유압펌프
240 : 변환밸브 250 : 저장탱크
260 : 압력감지센서 270 : 제어장치
280 : 안전밸브
본 발명은 굴진기에 장착되는 롤링방지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소형 굴진기에 용이하게 장착될 수 있도록 비교적 적은 설치공간을 필요로 하는 마이크로 터널용 굴진기의 롤링방지 장치에 관한 것이다.
마이크로 터널링 굴진기(100)의 전면에는 도 1에 도시된 바와 같이 토사 및 암반을 굴착하는 커터면판(110)이 장착되어 있으며, 내부에는 커터면판(110)에 의해 파쇄된 암석을 잘게 부수는 분쇄기(120)가 있다. 커터면판(110)은 분쇄기(120)에 결합되어 있으며 분쇄기(120)는 구동모터(130)에 치합되어 있다. 따라서, 분쇄기(120)가 구동모터(130)에 의해 작동되면 커터면판(110)이 분쇄기(120)를 매개로 회전되면서 굴진기(100)의 전면에 있는 토사와 암반 등을 파쇄한다.
한편, 커터면판(110)과 같이 원판형태의 굴착부를 갖는 굴진기(100)는 대체로 굴진효율이 좋고 구조적으로 안정적이다. 그러나, 이러한 굴진기(100)가 매우 단단한 암반과 점성이 없는 지반을 만나게 되면 굴진기(100)에서 배출되는 이수에 의해 커터면판(110)과 암반 또는 지반과의 마찰력이 감소하게 되어, 도 2에 도시된 바와 같이 커터면판(110)이 회전할 때 굴진기(100)의 몸체 또한 함께 회전하게 된다.
굴진기(100)의 내부에는 통상 여러 가지 센서, 방향 수정잭 등 같이 여러 가 지 부품들이 장착되어 있는데, 위와 같이 굴진기(100) 몸체가 회전하게 되면, 굴진기(100)의 작동과 경로추적이 어려워진다. 따라서, 롤링으로 인한 문제점을 방지하기 위해 대형 굴진기에는 몸통외부로 수직하게 돌출되는 유압실린더가 설치되어 있다. 그러나, 대형 굴진기는 내부에 충분한 여유공간을 확보하고 있어서 터널의 벽면을 향해 수직하게 돌출되는 유압실린더의 설치가 가능하나, 내부 공간이 좁은 소형 굴진기의 경우에는 이와 같은 장치의 설치가 용이하지 않다.
굴진기의 롤링을 방지하는 또 다른 방법으로는 굴진기의 외측에 각재나 환봉을 부착하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 굴진기의 방향수정을 어렵게 하므로 잘 이용되지 않는다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 설치공간을 적게 차지하면서 커터면판에 의해 발생되는 굴진기의 롤링현상을 확실히 억제시킬 수 있는 마이크로 터널용 굴진기의 롤링방지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 마이크로 터널용 굴진기 전면에 장착된 커터면판의 회전동작에 의해 상기 굴진기가 롤링되는 것을 방지하기 위한 장치로서, 상기 굴진기의 길이방향과 평행하게 설치되고, 일 단이 상기 굴진기의 내측 및 외측으로 회전할 수 있도록 타 단이 상기 굴진기에 힌지 결합되는 롤링방지용 날개; 일 단이 상기 롤링방지용 날개의 회전 측에 결합되고, 타 단이 상기 굴진기에 힌지 결합되어 상기 롤링방지용 날개의 회전방향을 제어하는 실린더; 상기 실린더에 작동유체를 순환시키는 유압펌프; 및 외부 입력신호에 따라 상기 유압펌프를 통해 송출되는 작동유체의 흐름을 바꾸어 상기 롤링방지용 날개의 회전방향을 제어하는 변환밸브를 포함하되, 상기 실린더는, 상기 실린더 내부압력을 측정하는 압력감지센서와, 상기 압력감지센서에서 측정된 압력이 기준압력을 넘었을 때 상기 롤링방지용 날개가 굴진기 내측으로 회전되도록 상기 변환밸브의 개폐방향을 제어하는 제어장치를 포함하는 마이크로 터널용 굴진기의 롤링방지 장치가 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명 롤링방지 장치의 기구적 구성을 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명 롤링방지 장치(200)의 작동부는 롤링방지용 날개(210)와 실린더(220)로 구성되어 있다. 이 롤링방지용 날개(210)와 실린더(220)는 굴진기(100)의 측면에 마련된 공간에 설치된다.
롤링방지용 날개(210)와 실린더(220)는 각각 연결지점을 축으로 회전 운동할 수 있도록 굴진기(100)에 힌지 결합되어 있으며, 롤링방지용 날개(210)의 끝은 실린더(220)에 결합된 피스톤(225)과 연결되어 있다. 따라서, 롤링방지용 날개(210)의 회전운동은 실린더(220) 내부를 왕복 운동하는 피스톤(225)에 종속된다. 즉, 피스톤(225)이 실린더(220) 내부로 신축되면 롤링방지용 날개(210)가 굴진기(100) 내측으로 회전되고, 반대로 피스톤(225)이 실린더(220) 외측으로 신장되면 롤링방지용 날개(210)가 굴진기(100) 외측으로 회전된다. 이와 같은 구조는 롤링방지용 날개(210)와 실린더(220)를 비교적 나란하게 설치하면 되므로 좁은 공간에 설치할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 이 구조는 본 발명이 실현하고자 하는 마이크로 터널용 굴진기와 같이 내부공간이 협소한 장치에 적용하는 것이 가능하다.
한편, 본 실시예에서 롤링방지용 날개(210)는 직각삼각형 모양을 하고 있고 피스톤(225)이 이러한 형태의 롤링방지용 날개(210)의 빗변부분에 연결되어 있는데, 이는 롤링방지용 날개(210)와 피스톤(225)의 연결부분이 터널벽면과 접촉하지 않게 하기 위한 것이다. 즉, 롤링방지용 날개(210)가 단순히 링크형태로 되어 있으면 피스톤(225)의 왕복운동에 따라 피스톤(225)과 롤링방지용 날개(210)의 연결지점이 굴진기(100) 외측으로 노출되어 연결지점에 토사 등이 묻게 된다. 이처럼 롤링방지용 날개(210)와 피스톤(225)의 연결지점에 이물질이 묻거나 쌓이게 되면 관절움직임이 부자연스러워져 원활한 움직임이 이루어지지 않게 되고, 경우에 따라서는 롤링방지용 날개(210)와 피스톤(225)의 사이에 암석 등이 끼어 롤링방지용 날개(210)의 움직임 자체를 불가능하게 만들 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 롤링방지용 날개(210)를 삼각형 모양으로 만들어 피스톤(225)의 왕복운동에 따라 롤링방지용 날개(210)의 일부분만이 굴진기(100)의 외측으로 돌출되게 하여 본 발명의 목적을 달성하고자 한 것이다.
이하에서는 본 발명 롤링방지 장치가 원활하게 작동하기 위한 구조를 유압회로를 통해 설명하겠다. 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 롤링방지 장치의 유압회로를 나타낸 것이다.
먼저, 도 4에 도시된 유압회로를 설명하겠다.
실린더(220)의 양 끝에는 작동유체가 순환하는 유로가 결합되어 있다. 이 유로에는 유압펌프(230)와 변환밸브(240)가 설치되어 있다. 유압펌프(230)는 저장탱크(250)에 있는 작동유체가 실린더(220)로 잘 순환될 수 있도록 펌핑작용을 하고, 변환밸브(240)는 실린더(220)로 유입되는 작동유체의 흐름방향을 바꾸어 피스톤(225)의 실린더(220) 내측 및 외측으로의 이동을 유도한다. 변환밸브(240)는 별도로 마련된 제어장치(270)에 연결되어 있으며, 이 제어장치(270)에 의해 작동유체의 흐름방향을 변환한다.
한편, 실린더(220)의 일 측에는 압력감지센서(260)가 설치되어 있다. 이 압력감지센서(260)는 실린더(220) 내부압력을 측정하여 그 값을 제어장치(270)에 송출한다. 제어장치(270)는 압력감지센서(280)에서 측정된 압력을 설정된 값과 비교한 후 측정된 값이 설정된 값보다 크면 실린더(220) 내부 압력을 줄이는 방향으로 작동유체가 흐르도록 변환밸브(240)를 개폐시킨다.
이와 같이 실린더(220) 내부의 압력을 일정하게 유지시키는 이유는 굴진기(100)가 단단한 지반을 통과할 때 굴진기(100) 외측으로 돌출된 롤링방지용 날개(210)가 굴진기의 추력에 대해 발생시키는 부하를 최소화시키기 위한 것이다.
도 5는 실린더(220) 내부의 압력을 일정하게 유지시키는 다른 방법을 나타낸 것으로서, 실린더(220)의 일 측에 안전밸브(280)를 설치하여 실린더(220) 내부의 압력이 일정 수위를 넘으면 작동유체가 안전밸브(280)를 통해 배출되도록 하였다.
도 6은 도 3에 도시된 롤링방지 장치의 장착상태를 나타낸 것으로서, 굴진기(100)에 장착되는 롤링방지 장치의 설치위치를 보여주고 있다. 도 6의 (a)는 굴진기(100)의 측면을 도시한 것이고, 도 6의 (b)는 굴진기(100)의 정면을 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 롤링방지 장치는 롤링방지용 날개(210) 가 굴진기(100)의 측면 아래쪽을 향하게 설치되는 것이 좋은데, 이는 롤링방지 장치가 굴진기(100)의 아래쪽에 설치되어야 롤링방지용 날개(210)와 터널 벽면과의 거리를 줄이면서 접촉저항을 크게 하는데 유리하기 때문이다.
본 발명은 굴진기를 터널 내에 단단히 고정시켜 커터면판의 회전에 의해 굴진기가 롤링되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 굴진기의 굴진성능과 방향제어의 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 비교적 작은 면적의 설치공간을 필요로 하므로 중/소형 굴진기에도 적용이 가능하다.
이상에서 마이크로 터널용 굴진기의 롤링방지 장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 마이크로 터널용 굴진기 전면에 장착된 커터면판의 회전동작에 의해 상기 굴진기가 롤링되는 것을 방지하기 위한 장치로서,
    상기 굴진기의 길이방향과 평행하게 설치되고, 일 단이 상기 굴진기의 내측 및 외측으로 회전할 수 있도록 타 단이 상기 굴진기에 힌지 결합되는 롤링방지용 날개;
    일 단이 상기 롤링방지용 날개의 회전 측에 결합되고, 타 단이 상기 굴진기에 힌지 결합되어 상기 롤링방지용 날개의 회전방향을 제어하는 실린더;
    상기 실린더에 작동유체를 순환시키는 유압펌프; 및
    외부 입력신호에 따라 상기 유압펌프를 통해 송출되는 작동유체의 흐름을 바꾸어 상기 롤링방지용 날개의 회전방향을 제어하는 변환밸브를 포함하되,
    상기 실린더는,
    상기 실린더 내부압력을 측정하는 압력감지센서와,
    상기 압력감지센서에서 측정된 압력이 기준압력을 넘었을 때 상기 롤링방지용 날개가 굴진기 내측으로 회전되도록 상기 변환밸브의 개폐방향을 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 터널용 굴진기의 롤링방지 장치.
  3. 마이크로 터널용 굴진기 전면에 장착된 커터면판의 회전동작에 의해 상기 굴진기가 롤링되는 것을 방지하기 위한 장치로서,
    상기 굴진기의 길이방향과 평행하게 설치되고, 일 단이 상기 굴진기의 내측 및 외측으로 회전할 수 있도록 타 단이 상기 굴진기에 힌지 결합되는 롤링방지용 날개;
    일 단이 상기 롤링방지용 날개의 회전 측에 결합되고, 타 단이 상기 굴진기에 힌지 결합되어 상기 롤링방지용 날개의 회전방향을 제어하는 실린더;
    상기 실린더에 작동유체를 순환시키는 유압펌프; 및
    외부 입력신호에 따라 상기 유압펌프를 통해 송출되는 작동유체의 흐름을 바꾸어 상기 롤링방지용 날개의 회전방향을 제어하는 변환밸브를 포함하되,
    상기 실린더는,
    상기 실린더의 내부압력이 기준압력보다 높아졌을 때 상기 실린더의 내부압력이 기준압력 이하로 유지될 수 있도록 상기 실린더 내부의 작동유체를 외부로 배출시키는 안전밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 터널용 굴진기의 롤링방지 장치.
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