KR101178276B1

KR101178276B1 - 진폭 가변형 바이브로 햄머와 이를 이용한 파일시공 시스템 및 미진동 정밀제어 파일 시공방법

Info

Publication number: KR101178276B1
Application number: KR1020110106075A
Authority: KR
Inventors: 박정열
Original assignee: 박정열; (주) 대동이엔지
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2012-08-29

Abstract

본 발명은 진동 주파수를 임의로 조절할 수 있도록 형성된 진폭 가변형 바이브로 햄머와 이를 이용한 파일 시공시스템 및 이 바이브로 햄머를 통한 미진동 정밀제어 파일 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 진폭 가변형 바이브로 햄머는 작업차량의 붐과 결합되는 프레임부와, 상기 프레임부에 설치되는 진동발생유닛과, 상기 프레임부의 하부에 설치되어 파일을 파지하는 파일파지부를 구비하며, 상기 진동발생유닛은 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 회전하도록 상기 프레임에 지지되는 진동프레임에 회전 가능하게 설치되며 제1 회전축에 편심 발생을 위한 편심웨이트부재가 마련된 제1 회전부와, 상기 제1 회전부의 상측 또는 하측에 위치하도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 결합되며 제2 회전축에 편심발생을 위한 편심웨이트부재가 마련된 제2 회전부와, 상기 제1 회전부의 회전력을 제2 회전부에 전달하는 동력전달부를 포함하되, 상기 동력전달부는 상기 제2 회전부의 편심웨이트부재의 위치를 상기 제1 회전부의 편심웨이트부재의 위치에 대하여 소정각도 변화시킴으로써 상기 진동발생유닛에서 발생되는 진동의 진폭을 조절할 수 있도록 형성된다.

Description

진폭 가변형 바이브로 햄머와 이를 이용한 파일시공 시스템 및 미진동 정밀제어 파일 시공방법{Variable amplitude type vibrating hammer, pile construction system using that and pile construction method}

본 발명은 진폭 가변형 바이브로 햄머와 이를 이용한 파일시공 시스템 및 미진동 정밀제어 파일 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동 주파수를 임의로 조절할 수 있도록 형성된 진폭 가변형 바이브로 햄머와 이를 이용한 파일 시공시스템 및 이 바이브로 햄머를 통한 미진동 정밀제어 파일 시공방법에 관한 것이다.

지하구조물을 시공하기 위해 지반을 굴착하는 경우 굴착면의 토사가 붕괴하여 시공 작업을 진행할 수 없게 되거나 안전사고의 문제점이 발생하므로 이러한 굴착면의 토사 붕괴를 방지하기 위하여 차단벽을 미리 설치하고 굴착 시공을 진행하는데, 이러한 차단벽을 설치하는 흙막이 공법으로는 H-파일(H-pile)공법, 벽식 지하연속벽, 주열식 지하연속벽 등의 다양한 방법이 있으나 주로 시트 파일(sheet pile)을 이용한 시트 파일 공법이 적용되고 있다.

상기 시트 파일은 지면에 수직으로 항타하여 지반에 관입시킬 수 있는 금속판으로 구성되어 있는데, 금속판의 양측이 동일한 방향으로 절곡되어 편자 형상으로 형성되고, 상기 금속판의 양 말단은 타 시트파일과 연결될 수 있는 걸이 형식의 체결구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 시트 파일 시공은 통상적으로 다음과 같은 과정으로 진행된다.

먼저 흙막이용 시트 파일을 공사 대상 구역의 지반에 타설(항타)시켜 지반 내에 삽입하고, 타 시트 파일의 체결구가 기(旣)관입된 시트 파일의 체결구에 결합될 수 있도록 상기 타 시트 파일을 이어서 타설시킨다. 상기와 같은 방법으로 다수의 시트 파일을 연속적으로 결합되도록 지반 내에 타설하여 최종적으로는 지반 내에 시트 파일로 구성된 흙막이 벽이 생성될 수 있도록 함으로써 시트 파일의 설치 단계는 완료된다. 이후 시트 파일이 설치된 상태에서 지하구조물 등을 시공하고, 상기 지하구조물의 시공이 완료되면 관입된 시트 파일을 개별적으로 인발함으로써 상기 시트 파일을 철거한다. 최종적으로 철거가 완료되면 본 시트 파일 공법은 완료된다.

그런데 종래의 이러한 시트 파일 공법을 통해 파일 시공을 할 때 사용하는 진동햄머는 햄머의 구동에 의해 발생하는 과도한 진동과 소음이 주변 거주민들에게 피해를 주는 경우가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 바이브로 햄머의 진폭을 조절하여 상기 바이브로 햄머에 의한 진동 및 소음발생에 따른 민원발생을 최소화할 수 있도록 된 진폭 가변형 바이브로 햄머와 이를 이용한 파일시공 시스템 및 미진동 정밀제어 파일 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진폭 가변형 바이브로 햄머는작업차량의 붐과 결합되는 프레임부와, 상기 프레임부에 설치되는 진동발생유닛과, 상기 프레임부의 하부에 설치되어 파일을 파지하는 파일파지부를 구비하며, 상기 진동발생유닛은 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 회전하도록 상기 프레임에 지지되는 진동프레임에 회전 가능하게 설치되며 제1 회전축에 편심 발생을 위한 편심웨이트부재가 마련된 제1 회전부와, 상기 제1 회전부의 상측 또는 하측에 위치하도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 결합되며 제2 회전축에 편심발생을 위한 편심웨이트부재가 마련된 제2 회전부와, 상기 제1 회전부의 회전력을 제2 회전부에 전달하는 동력전달부를 포함하되, 상기 동력전달부는 상기 진동발생유닛에서 발생되는 진동의 진폭을 조절할 수 있도록 상기 제2 회전부의 편심웨이트부재의 위치를 상기 제1 회전부의 편심웨이트부재의 위치에 대하여 소정각도 변화시키는 편심위치조절기를 포함한다.

상기 구동모터는 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되는 구동회전축에 연결되며 상기 구동회전축에는 구동기어가 마련되어 있고, 상기 제1 회전부는 상기 제1 회전축의 일측에 상기 구동기어와 치합되는 제1 종동기어가 마련되며, 상기 제2 회전부는 상기 제1 종동기어 및 상기 구동기어와 간섭이 발생하지 않도록 상기 제2 회전축의 길이방향을 따라 상기 제1 종동기어와 이격된 위치에서 제2 종동기어가 형성되어 있고,

상기 동력전달부는 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되는 연결회전축과, 상기 연결회전축 상에 설치되며 상기 제1 종동기어 및 제2 종동기어와 각각 치합되는 제3 종동기어 및 제4 종동기어를 포함하며, 상기 편심위치조절기는 상기 제3 종동기어 또는 제4 종동기어 중 어느 하나를 다른 하나에 대하여 소정각도 회전시킬 수 있도록 상기 연결회전축 상에 설치되는 로터리실린더로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 프레임부는 상기 붐에 장착되는 메인프레임과, 상기 메인프레임에 회전 가능하게 설치되며 상기 진동발생유닛을 지지하는 서브프레임을 포함하고, 상기 진동발생유닛과 서브프레임 사이에는 진동발생유닛의 진동프레임이 원활하게 진동할 수 있도록 방진부재가 구비되며, 상기 메인프레임에 대하여 상기 서브프레임을 회전시키기 위한 프레임조절 액추에이터를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 진폭 가변형 바이브로 햄머를 이용한 파일시공 시스템은 파일 시공을 위한 진폭 가변형 바이브로 햄머를 구비하는 작업장치와, 상기 작업장치로부터 소정거리 이격되어 상기 작업장치에 의해 발생하는 진동을 계측하는 진동센서와, 상기 진동센서에서 계측된 계측정보를 전달받고 상기 진동센서에서 계측된 진동량이 설정치를 넘지 않도록 상기 진폭 가변형 바이브로 햄머의 진폭을 조절하는 제어유닛을 구비하되, 상기 진폭 가변형 바이브로 햄머는 진동발생을 위한 진동발생유닛이 구동력을 제공하는 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 회전하며 회전축에 편심발생을 위한 편심웨이트부재가 마련된 제1 회전부와, 상기 제1 회전부와 상하방햐으로 이격되도록 회전 가능하게 설치되고 회전축에 편심발생을 위한 편심웨이트부재가 마련된 제2 회전부와, 상기 제1 회전부와 제2 회전부를 동력 전달이 가능하게 연결하며 상기 제1 회전부 또는 제2 회전부의 편심웨이트부재를 소정각도 회전시켜 상기진동발생유닛에서 발생하는 진동의 진폭을 조절하는 동력전달부를 구비한다.

상기 제어유닛은 상기 진동센서에서 계측된 진동량을 표시하는 진동량 표시부와, 상기 진동량 표시부에서 표시된 계측정보를 토대로 관리자가 상기 진동발생유닛의 진동량을 조절할 수 있도록 된 보조제어부를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 미진동 정밀제어 파일 시공방법은 시공할 파일을 파일파지부를 통해 진폭 가변형 바이브로 햄머에 고정하는 파일 고정단계와, 상기 진폭 가변형 바이브로 햄머의 제1, 제2 회전부에 각각 마련된 편심웨이트부재가 진동이 상쇄될 수 있도록 상호 대향되는 위치에 있도록 세팅한 상태에서 상기 제1, 제2 회전부를 회전시키는 초기 구동단계와, 상기 제1, 제2 회전부 중 어느 한 측의 편심웨이트부재를 다른 편심웨이트부재와 동일방향이 되도록 회전시켜 상기 진폭 가변형 바이브로 햄머의 진동량을 증가시키는 진동량 증가단계와, 상기 진동량 증가단계에서 진동량 증가를 위해 회전시킨 편심웨이트부재를 회전시켜 상기 진폭 가변형 바이브로 햄머의 진동량을 감소시키는 진동량 감소단계를 포함하며, 상기 진폭 가변형 바이브로 햄머는 진동량을 조절할 수 있도록 구동모터에 의해 회전하며 편심 발생을 위한 편심웨이트부재가 마련된 제1 회전부와, 상기 제1 회전부와 상하방향으로 이격된 위치에 회전 가능하게 설치되고 편심 발생을 위한 편심웨이트부재가 마련된 제2 회전부와, 상기 제1 회전부와 제2 회전부를 동력 전달이 가능하도록 연결하며 상기 제1 회전부 또는 제2 회전부 중 어느 일측의 편심웨이트부재를 소정각도 회전시켜 진동량을 조절하는 동력전달부를 구비한다.

상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 진폭 가변형 바이브로 햄머와 이를 이용한 파일시공 시스템 및 미진동 정밀제어 파일 시공방법은 파일 시공 과정에서 바이브로 햄머의 진동 진폭을 조절하여 파일의 시공 과정 중 주변 거주민에 대한 소음과 진동 피해를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 진폭 가변형 바이브로 햄머가 장착된 작업장치를 도시한 측면도,
도 2는 도 1의 진폭 가변형 바이브로 햄머를 도시한 사시도,
도 3은 도 1의 진폭 가변형 바이브로 햄머의 편심웨이트부재의 편심방향이 상호 일치하는 상태를 도시한 정면도,
도 4는 도 3의 진동발생부의 제1, 제2 회전부 및 동력전달부를 도시한 분리사시도,
도 5는 도 1의 진폭 가변형 바이브로 햄머의 편심웨이트부재의 편심방향이 상호 대향되는 상태를 도시한 정면도,
도 6은 도 5의 진동발생부의 제1, 제2 회전부 및 동력전달부를 도시한 분리사시도,
도 7은 동력전달부를 도시한 측단면도,
도 8은 본 발명의 진폭 가변형 바이브로 햄머를 이용한 파일시공 시스템을 도시한 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 진폭 가변형 바이브로 햄머와 이를 이용한 파일시공 시스템 및 미진동 정밀제어 파일 시공방법을 더욱 상세하게 설명한다.

먼저 도 1을 참조하면, 도 1에는 본 발명의 진폭 가변형 바이브로 햄머(110)를 구비하는 작업장치(10)가 도시되어 있다.

작업장치(10)는 붐을 구비하는 차량(11)과, 상기 차량(11)의 붐에 장착된 진폭 가변형 바이브로 햄머(110)를 포함한다.

차량(11)은 통상적인 굴삭기와 같은 형태로 형성되는데, 일측에 운전석(13)이 마련되어 있는 차체(12)의 하단에 무한궤도(14)가 장착되어 있고, 상기 차체(12)의 후방에는 유압공급부(20)가 형성되어 있다.

차체(12)에는 제1 붐(31)이 회전 가능하게 지지되어 있으며, 제1 붐(31)의 단부에는 제2 붐(32)이, 제2 붐(32)의 단부에는 제3 붐(33)이 각각 회전가능하게 설치되어 있으며, 제3 붐(33)에 진폭 가변형 바이브로 햄머(110)가 설치되어 있다.

상기 제1 내지 제3 붐(33)은 각각 제1 내지 제3 붐실린더(41~43)에 의해 회전이 이루어지며, 제1 내지 제3 붐실린더(41~43)는 상기 유압공급부(20)에서 공급되는 유압을 통해 구동한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 진폭 가변형 바이브로 햄머(110)는 제3 붐(33)에 결합되는 프레임부(110)와, 상기 프레임부(110)에 설치된 진동발생유닛(130)과, 프레임부(110)의 하부에 설치되어 있는 파일파지부(120)를 포함한다.

프레임부(110)는 제3 붐(33)에 결합된 메인프레임(111)과, 메인프레임(111)에 회전 가능하게 결합된 서브프레임(112)과, 서브프레임(112)을 메인프레임(111)에 대하여 회전시키는 프레임조절 액추에이터(113)를 포함하는데, 메인프레임(111)은 상기 붐에 고정된 상단부에 대하여 상기 서브프레임(112)이 고정된 하단부가 상하방향을 따라 연장되는 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 설치되어 있으며, 도시되지 않았으나, 상단부와 하단부 사이에는 회전을 위한 기어가 설치되어 있다.

상기 서브프레임(112)은 진동발생유닛(130)을 지지하는 것이며, 수평방향을 따라 연장되는 회전축을 중심으로 메인프레임(111)에 대하여 회전 가능하게 설치되어 있다. 서브프레임(112)의 회전축은 상기 프레임조절 액추에이터(113)와 연결되어 있어서 상기 프레임조절 액추에이터(113)의 구동에 의해 서브프레임(112)이 소정각도 회전하게 된다.

진동발생유닛(130)은 방진부재(114)를 통해 서브프레임(112)에 지지되어 있는 진동프레임(131)과, 상기 진동프레임(131)에 설치된 구동모터(132), 제1, 제2 회전부(151), 동력전달부(171)를 포함한다.

진동프레임(131)은 육면체의 박스형태로 형성되어 있으며 내부에 상기 제1, 제2 회전부(151)와 동력전달부(171)가 내장된다.

구동모터(132)는 유압공급부(20)에서 공급되는 유압을 통해 구동하는 유압모터가 적용되었으며, 진동프레임(131)의 내부에는 상기 구동모터(132)의 구동축과 연결되도록 구동회전축(133)이 회전 가능하게 설치되어 있으며, 이 구동회전축(133)에는 구동기어(134)가 마련되어 있다. 구동회전축(133)의 양 단부는 베어링(135)을 통해 진동프레임(131)에 회전 가능하게 지지된다.

상기 제1 회전부(141)는 진동프레임(131)에 수평상으로 두 개가 설치되어 있는데, 각각 진동프레임(131)에 베어링(135)을 통해 회전 가능하게 지지되어 있는 제1 회전축(142)과, 제1 회전축(142)에 설치되어 있는 편심웨이트부재(161)와, 제1 회전축(142)에 설치된 제1 종동기어(143)를 포함한다.

상기 두 개의 제1 회전부(141)의 제1 종동기어(143)들을 상호 치합되어 있으며, 이 중 일측의 제1 종동기어(143)는 상기 구동기어(134)와 치합되어 있어 구동모터(132)의 구동에 의해 제1 회전부(141)가 회전 구동할 수 있도록 연결되어 있다. 제1 회전부(141)의 제1 종동기어(143)는 제1 회전축(142)의 일측에 형성되어 있는데 이하에서는 제1 종동기어(143)가 설치된 일측을 전방, 타측을 후방이라 칭한다.

편심웨이트부재(161)는 제1 회전부(141)가 회전하는 과정에서 편심에 의해 진동이 발생하도록 하기 위한 것인데, 편심웨이트부재(161)에 의해 제1 회전부(141)의 무게중심이 제1 회전부(141)의 회전중심으로부터 이격된 위치에 형성됨으로써 제1 회전부(141)가 회전할 때 진동이 발생하게 된다.

제2 회전부(151)는 제1 회전부(141)의 상부에 마련되어 있는데, 제1 회전부(141)와 같이 두 개가 수평방향으로 상호 이격되게 형성되어 있으며, 각각 전동프레임에 베어링(135)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있는 제2 회전축(152)과, 상기 제2 회전축(152)의 후방측에 형성된 제2 종동기어(153)와, 제2 회전축(152)에 형성되어 있는 편심웨이트부재(161)를 구비한다.

상기 제2 종동기어(153)들은 상호 치합되어 있어 제2 회전부(151)끼리 동력 전달이 가능하도록 연결되어 있으며, 편심웨이트부재(161)는 제2 회전부(151)에 편심을 발생시키기 위한 것으로 제1 회전부(141)의 편심웨이트부재(161)와 동일하므로 동일번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

상기 동력전달부(171)는 제1 회전부(141)와 제2 회전부(151)를 동력 전달이 가능하도록 연결하고, 제1 회전부(141)의 편심웨이트부재(161)를 소정각도 회전시켜 진동발생유닛(130)의 진동량 즉, 진폭을 조절하기 위한 것이다.

동력전달부(171)는 진동프레임(131)에 회전 가능하게 설치되는 연결회전축(172)과, 이 연결회전축(172)에 형성된 제3 종동기어(173) 및 제4 종동기어(174)와, 제3 종동기어(173)를 지지하며 상기 연결회전축(172) 상에 설치되는 로터리실린더(175)를 포함한다.

상기 제3 종동기어(173)는 제1 회전부(141)의 타측 제1 종동기어(143)와 치합되고, 제4 종동기어(174)는 제2 회전부(151)의 타측 제2 종동기어(153)에 치합된다. 따라서 구동모터(132)가 구동하면 제1 회전부(141)가 구동모터(132)의 구동력에 의해 회전하고, 동력전달부(171)에 의해 회전력이 제2 회전부(151)로 전달되어 제1, 제2 회전부(141,151)가 모두 회전하게 된다.

상기 로터리실린더(175)는 제3 종동기어(173)를 소정각도 회전시켜 진동발생유닛(130)에서 발생하는 진동의 크기를 조절하기 위한 것이다.

본 실시예에서는 상기 제2 회전부(151)의 편심웨이트부재(161)의 편심방향을 조절하기 위한 편심위치조절기로서 상기 로터리실린더(175)가 적용되었으나, 편심위치조절기는 이 외에도 제1 회전부(141)의 편심방향에 대하여 제2 회전부(151)의 편심방향을 가변시킬 수 있는 다양한 수단들이 적용될 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시되어 있는 것처럼 제1 회전부(141)의 편심웨이트부재(161)와 제2 회전부(151)의 편심웨이트부재(161)가 같은 방향에 위치하도록 배열되어 있을 때에는 제1 회전부(141)와 제2 회전부(151)의 회전에 따른 편심 발생이 동일 방향으로 작용하기 때문에 진동이 크다.

반면 상기 제1 회전부(141)의 편심웨이트부재(161)의 위치를 가변시키면 진동의 크기를 조절할 수 있는데, 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 것처럼 제1 회전부(141)를 제2 회전부(151)에 대하여 180°회전시키면 제1 회전부(141)와 제2 회전부(151)에서의 편심웨이트부재(161)의 편심방향이 상호 대향되기 때문에 제1 회전부(141)에 의해 발생하는 편심에 의한 진동을 제2 회전부(151)에서 상쇄시켜 결국 진동발생유닛(130)에서 발생하는 진동의 크기를 대폭 줄일 수 있게 된다. 이렇게 상기 제2 회전부(151)의 편심웨이트부재(161)에 대하여 제1 회전부(141)의 편심웨이트부재(161)의 위치를 변화시켜 진동발생유닛(130)에서 발생하는 진동의 크기를 제어할 수 있으며, 편심웨이트부재(161)의 각도조절을 상기 로터리실린더(175)에서 수행하게 된다.

로터리실린더(175)는 연결회전축(172)에 설치되어 연결회전축(172)과 함께 회전하는 한편 제3 종동기어(173)를 추가적으로 소정각도 더 회전시킴으로써 제1 회전부(141)의 편심웨이트부재(161)의 편심방향을 조절한다.

도 8에는 앞서 설명한 진폭 가변형 바이브로 햄머(110)를 이용한 파일시공 시스템(200)이 도시되어 있다.

진폭 가변형 바이브로 햄머(110)를 이용한 파일시공 시스템(200)은 파일 시공을 위한 작업장치(10)로부터 소정거리 이격된 위치에 설치되어 상기 파일시공 중 발생하는 진동을 감지하는 진동센서(210)와, 상기 진동센서(210)에서 감지되는 진동정보를 통해 상기 진폭 가변형 바이브로 햄머(110)의 진동량을 조절하는 제어유닛(220)을 포함한다.

진동센서(210)는 가능하면 파일 시공 지역 인근의 주택지역이나 상가지역과 같이 민원 발생이 일어날 수 있는 지역과 인접하게 설치되어 해당 지역의 거주자들이 파일 시공 과정 중 느끼는 진동의 크기를 감지한다.

상기 제어유닛(220)은 진동센서(210)에서 감지된 정보를 바탕으로 상기 로터리실린더(175)를 구동하여 진동발생유닛(130)에서 발생하는 진동의 크기를 제어하는 메인제어부(221)와, 진동센서(210)에서 감지된 진동량을 관리자가 인지할 수 있도록 출력하는 진동량표시부(222)와, 상기 메인제어부(221)를 대신하여 로터리실린더(175)를 제어하여 진동량을 조절하는 보조제어부(223)를 구비한다.

상기 메인제어부(221)는 설정된 속도와 크기로 진동이 발생할 수 있게 진동발생유닛(130)을 자동으로 구동 및 제어하는 컨트롤러이며, 보조제어부(223)는 관리자가 상기 진동량표시부(222)에서 감지되는 진동량의 크기를 확인하고, 이를 토대로 수동으로 진동발생유닛(130)의 진동의 크기를 제어할 수 있도록 하는 수동 컨트롤러이다.

관리자는 상기 보조제어부(223)를 통해 파일 시공에 따른 진동으로 인한 민원이 발생할 소지가 있는 진동 크기를 넘어서지 않도록 진동량표시부(222)를 통해 진동의 크기를 관찰하고 진동의 크기가 민원 발생 가능성이 높은 기준치 이상으로 상승하면 수동으로 진동발생유닛(130)의 진동량을 줄이도록 보조제어부(223)를 통해 수동 제어한다.

이상에서 설명한 본 발명의 진폭 가변형 바이브로 햄버와 이를 이용한 파일시공 시스템(200)을 통한 파일 시공방법은 다음과 같다.

먼저 작업차량(11)을 파일 시공 위치로 이동시키고, 파일시공 위치에서 소정거리 이격된 지점에 지중으로 전달되는 진동을 감지하는 진동센서(210)와, 이 진동센서(210)의 감지결과를 표시하는 진동량표시부(222)를 설치한다.

파일 시공을 위한 제반 준비가 마쳐지면 진폭 가변형 바이브로 함마에 시공할 파일을 장착한다. 파일을 삽입시공하는 경우라면 차량(11)의 붐대를 올려 진폭 가변형 바이브로 함마를 상부로 들어올려 삽입 준비를 하고, 파일을 인출하려는 경우에는 삽입된 파일의 상부를 파지하여 파일을 진폭 가변형 바이브로 함마에 고정한다(파일 고정단계).

파일이 고정된 후에는 상기 진폭 가변형 바이브로 함마의 구동모터(132)에 유압을 공급하여 제1 회전부(141)와 제2 회전부(151)를 회전 구동시킴으로써 진동을 발생시키는데(초기 구동단계), 초기구동단계에는 상기 제2 회전부(151)와 편심웨이트부재(161)와 제1 회전부(141)의 편심웨이트부재(161)가 상호 대향되는 위치에 있어 각각의 편심방향이 상호 대향되어 제1 회전부(141)와 제2 회전부(151)의 회전 구동시 진동이 상쇄되도록 한다.

이후, 파일의 시공이 진행됨에 따라 진동발생유닛(130)에서 발생하는 진동의 크기가 증가하도록 진동량을 증가시킨다(진동량 증가단계). 본 단계에서는 상기 로터리실린더(175)를 통해 제1 회전부(141)의 제1 회전축(142)을 소정각도 회전시켜 제1 회전부(141)의 편심 웨이트부재의 편심방향을 소정각도 변화시키며 이렇게 제1 회전부(141)의 편심웨이트부재(161)의 편심 방향을 변화시켜 제1 회전부(141)와 제2 회전부(151)의 편심방향이 동일한 방향이 되도록 회전할수록 진동량의 크기도 증가하게 된다.

상기 진동량 증가단계는 메인제어부(221)에 의해 설정된 프로그램에 따라 진동량의 증가가 이루어지는데, 상술한 것처럼 진동센서(210)에 의해 감지되는 진동의 크기에 따라 관리자가 보조제어부(223)를 통해 수동으로 진동량을 증감시키면서 전체적으로 진동량을 증가하게 할 수도 있다.

민원제기가 발생하지 않는 기준치보다 낮은 한도 내에서 진동량을 최대가 되게 하고 파일을 삽입 또는 인출하는 파일 시공을 진행한 다음 파일 시공이 마무리 단계에 접어들면 진동발생량을 감소시킨다(진동량 감소단계).

이렇게 파일의 시공 초기 또는 마무리단계 또는 파일 시공이 진행중인 단계에서 각각 진동발생유닛(130)에서 발생하는 진동량 즉, 진폭을 편심웨이트부재(161)의 편심방향의 조절을 통해 변화시킴으로써 효율적이고, 민원 발생을 최소화한 파일 시공이 이루어질 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100; 진폭 가변형 바이브로 햄머
110; 프레임부
120; 파일파지부
130; 진동발생유닛
131; 진동프레임
132; 구동모터
133; 구동회전축 134; 구동기어
141; 제1 회전부
142; 제1 회전축 143; 제1 종동기어
151; 제2 회전부
152; 제2 회전축 153; 제2 종동기어
161; 편심웨이트부재
171; 동력전달부
172; 연결회전축 173,174; 제3, 제4 종동기어
175; 로터리 실린더
200; 진폭 가변형 바이브로 햄머를 이용한 파일시공 시스템
210; 진동센서
220; 제어유닛
221; 메인제어부 222; 진동량표시부 223; 보조제어부

Claims

작업장치의 붐과 결합되는 프레임부와:
상기 프레임부에 설치되는 진동발생유닛과:
상기 프레임부의 하부에 설치되어 파일을 파지하는 파일파지부:를 구비하며,
상기 진동발생유닛은 상기 프레임부에 진동 가능하게 결합되어 있는 진동프레임과; 상기 진동프레임에 설치되는 구동모터와; 상기 구동모터의 회전력을 전달받을 수 있도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되며 일측에 편심웨이트부재가 형성된 제1 회전축과, 상기 제1 회전축의 외주면에 제1 종동기어가 마련된 제1 회전부와; 상기 제1 회전부의 상측 또는 하측에 위치하도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되며 일측에 편심웨이트부재가 형성된 제2 회전축과, 상기 제2 회전축에 상기 제1 종동기어와 상호 간섭되지 않도록 제2 회전축의 길이방향을 따라 소정거리 이격된 위치에 형성된 제2 종동기어를 포함하는 제2 회전부와; 상기 제1 회전부의 회전력을 제2 회전부에 전달하도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되는 연결회전축과, 상기 연결회전축에 설치되며 각각 상기 제1 종동기어 및 제2 종동기어에 치합되는 제3, 제4 종동기어를 포함하는 동력전달부;를 구비하며,
상기 동력전달부는 상기 연결회전축에 상기 제3 종동기어 또는 제4 종동기어 중 어느 하나를 지지하도록 설치되어 지지되는 제3 종동기어 또는 제4 종동기어를 다른 하나에 대하여 소정각도 회전시키는 로터리 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 진폭 가변형 바이브로 햄머.
제 1항에 있어서,
상기 구동모터의 구동축과 연결되도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되는 구동회전축과, 상기 구동회전축과 일체로 회전하도록 상기 구동회전축에 형성되고 상기 구동모터의 회전력을 상기 제1 회전부로 전달하도록 상기 제1 종동기어와 치합되는 구동기어를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진폭 가변형 바이브로 햄머.
제 2항에 있어서,
상기 프레임부는 상기 붐에 장착되는 메인프레임과, 상기 메인프레임에 회전 가능하게 설치되며 상기 진동발생유닛을 지지하는 서브프레임과, 일단과 타단이 각각 메인프레임과 서브프레임에 연결되어 상기 메인프레임에 대하여 서브프레임을 회전시키는 프레임조절 액추에이터를 포함하고,
상기 진동프레임이 서브프레임에 대하여 원활하게 진동할 수 있도록 상기 진동프레임과 서브프레임의 사이에 방진부재가 설치된 것을 특징으로 하는 진폭 가변형 바이브로 햄머.
파일 시공을 위한 진폭 가변형 바이브로 햄머를 구비하는 작업장치와;
상기 작업장치로부터 소정거리 이격되어 상기 작업장치에 의해 발생하는 진동을 계측하는 진동센서와;
상기 진동센서에서 계측된 계측정보를 전달받고 상기 진동센서에서 계측된 진동량이 설정치를 넘지 않도록 상기 진폭 가변형 바이브로 햄머의 진폭을 조절하는 제어유닛;을 구비하되,
상기 진폭 가변형 바이브로 햄머는 진동발생을 위한 진동발생유닛이 작업장치의 붐과 결합되는 프레임부에 진동 가능하게 결합되어 있는 진동프레임과, 상기 진동프레임에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 전달받을 수 있도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되며 외주면에 제1 종동기어가 마련된 제1 회전부와, 상기 제1 회전부의 상측 또는 하측에 위치하도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되는 제2 회전축과 상기 제2 회전축에 상기 제1 종동기어와 상호 간섭되지 않도록 제2 회전축의 길이방향을 따라 소정거리 이격된 위치에 형성된 제2 종동기어를 포함하는 제2 회전부와, 상기 제1 회전부의 회전력을 제2 회전부에 전달하도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되는 연결회전축과, 상기 연결회전축에 설치되며 각각 상기 제1 종동기어 및 제2 종동기어에 치합되는 제3, 제4 종동기어를 포함하는 동력전달부를 구비하며, 상기 제1, 제2 회전부는 각각 제1, 제2 회전축에 회전구동 시 진동이 발생할 수 있도록 편심웨이트부재가 형성되어 있고, 상기 동력전달부는 상기 연결회전축에 상기 제3 종동기어 또는 제4 종동기어 중 어느 하나를 지지하도록 설치되어 지지되는 제3 종동기어 또는 제4 종동기어를 다른 하나에 대하여 소정각도 회전시키는 로터리 실린더를 포함하고,
상기 제어유닛은 상기 로터리실린더를 통해 로터리실린더에 지지된 제3 종동기어 또는 제4 종동기어를 회전시켜 이에 치합되는 제1 또는 제2 종동기어를 포함하는 상기 제1 회전부 또는 제2 회전부의 편심위치를 다른 하나에 대하여 회전시킴으로써 상기 진동발생유닛의 진폭을 조절하도록 형성된 것을 특징으로 하는 진폭 가변형 바이브로 햄머를 이용한 파일시공 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 진동센서에서 계측된 진동량을 작업자가 인지할 수 있도록 출력하는 진동량 표시부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진폭 가변형 바이브로 햄머를 이용한 파일시공 시스템.
작업장치의 붐과 결합되는 프레임부와: 상기 프레임부에 설치되는 진동발생유닛과: 상기 프레임부의 하부에 설치되어 파일을 파지하는 파일파지부:를 구비하며,
상기 진동발생유닛은 상기 프레임부에 진동 가능하게 결합되어 있는 진동프레임과; 상기 진동프레임에 설치되는 구동모터와; 상기 구동모터의 회전력을 전달받을 수 있도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되며 일측에 편심웨이트부재가 형성된 제1 회전축과, 상기 제1 회전축의 외주면에 제1 종동기어가 마련된 제1 회전부와; 상기 제1 회전부의 상측 또는 하측에 위치하도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되며 일측에 편심웨이트부재가 형성된 제2 회전축과, 상기 제2 회전축에 상기 제1 종동기어와 상호 간섭되지 않도록 제2 회전축의 길이방향을 따라 소정거리 이격된 위치에 형성된 제2 종동기어를 포함하는 제2 회전부와; 상기 제1 회전부의 회전력을 제2 회전부에 전달하도록 상기 진동프레임에 회전 가능하게 설치되는 연결회전축과, 상기 연결회전축에 설치되며 각각 상기 제1 종동기어 및 제2 종동기어에 치합되는 제3, 제4 종동기어를 포함하는 동력전달부;를 구비하고,
상기 동력전달부는 상기 연결회전축에 상기 제3 종동기어 또는 제4 종동기어 중 어느 하나를 지지하도록 설치되어 지지되는 제3 종동기어 또는 제4 종동기어를 다른 하나에 대하여 소정각도 회전시키는 로터리 실린더를 포함하도록 형성된 진폭 가변형 바이브로 햄머를 이용하는 미진동 정밀제어 파일시공방법에 있어서,
시공할 파일을 상기 파일파지부에 고정하는 파일 고정단계와,
상기 진폭 가변형 바이브로 햄머의 제1, 제2 회전부에 각각 마련된 편심웨이트부재가 진동이 상쇄될 수 있도록 상호 대향되는 위치에 있도록 세팅한 상태에서 상기 제1, 제2 회전부를 회전시키는 초기 구동단계와,
상기 제1, 제2 회전부 중 어느 한 측의 편심웨이트부재를 다른 편심웨이트부재와 편심방향이 동일하도록 회전시켜 상기 진폭 가변형 바이브로 햄머의 진동량을 증가시키는 진동량 증가단계와,
상기 진동량 증가단계에서 진동량 증가를 위해 회전시킨 편심웨이트부재를 회전시켜 상기 진폭 가변형 바이브로 햄머의 진동량을 감소시키는 진동량 감소단계를 포함하는 미진동 정밀제어 파일시공방법.