KR101211291B1

KR101211291B1 - 해머드릴을 구비한 굴착기

Info

Publication number: KR101211291B1
Application number: KR1020100010552A
Authority: KR
Inventors: 박영환
Original assignee: 박영환
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2012-12-11
Also published as: KR20110090643A

Abstract

본 발명은 해머드릴이 구비된 굴착기에 관한 것으로, 굴착기본체와; 상기 굴착기본체에 구비되어 암반을 굴착하는 헤드부와; 상기 헤드부의 단부영역에 승강가능하게 구비되어 상기 암반을 타격하는 해머드릴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여 내구성과 내충격성을 갖는 해머드릴이 암반을 굴착하게 되므로 장비수명을 연장할 수 있고 시공비용을 줄일 수 있다.

Description

해머드릴을 구비한 굴착기{EXCAVATOR HAVING HAMMER DRILL}

본 발명은 굴착기에 관한 것으로, 구체적으로는 해머드릴을 이용하여 암반을 굴착하는 굴착기에 관한 것이다.

구조물 공사에는 지반굴착이 선행되는 경우가 많은데, 지반굴착은 굴착장치를 이용하여 행해지며 특히 암반과 같이 단단한 지반의 경우에는 굴착이 용이하지 않은 관계로 특수한 굴착장치가 요구된다.

종래 일반적인 암반굴착공법으로는 에어해머를 이용한 굴착공법(PRD 공법, Percussion Rotary Drill)이 있다.

도1은 PRD 공법을 이용한 종래 굴착기(1)의 일반적인 구성을 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같이 종래 굴착기(1)는 굴착장비의 선단에 암반의 파쇄를 위한 해머비트(4)가 장착되어 있으며, 동 도면의 우측 상세 단면도에 도시된 바와 같이 해머비트(4)는 압축공기가 인가됨으로써 하단의 비트(5)를 타격하는 방식으로 동작한다.

도2는 종래 비트(5)의 하단면의 구성을 도시한 저면사시도이다. 도시된 바와 같이 종래 비트(5)의 하단면에는 회전하는 비트날(b)이 구비되고, 비트날(b)이 회전하며 굴착공의 직경을 넓히게 된다.

그런데, 이러한 구성을 갖는 종래 굴착기(1)를 통해 암반을 굴착할 때, 암반의 위치에 따라 강도가 상이하기 때문에 비트(5)의 타격시에 암반의 강도에 대응하는 충격이 비트(5)에 가해지게 된다. 이에 의해 암반의 강도가 강한 부분과 접촉한 비트(5) 및 비트날(b)에는 손상이 가해지는 경우가 있었다. 이렇게 일정 영역의 비트(5)와 비트날(b)만 손상되더라도 전체 해머비트(4)를 교체해야 하므로 공사비용 및 공사시간이 증가되는 문제가 있었다. 또한, 해머비트(5)와 비트(4)를 연결하는 비트목(a)도 충격에 의해 손상이 발생하는 경우가 있어 비트(5) 전체를 교체해야만 하는 문제가 있었다.

또한, 종래 굴착기(1)는 비트(5) 전체가 압축공기에 의해 상하로 이동하며 암반에 충격을 가하여 타격하는 방식이므로 소음과 진동이 상대적으로 큰 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로 암반의 강도에 상관없이 충분한 내구성을 갖고 굴착공정을 진행하여 장비의 수명을 연장할 수 있는 굴착기를 제공하는 것이다.

또한, 굴착 공정시 발생하는 진동과 소음을 줄일 수 있는 굴착기를 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 굴착기에 관한 것이다. 본 발명의 굴착기는 굴착기본체와; 상기 굴착기본체에 구비되어 암반을 굴착하는 헤드부와; 상기 헤드부의 단부영역에 승강가능하게 구비되어 상기 암반을 타격하는 해머드릴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 해머드릴은 상기 헤드부에 복수개가 구비되며, 상기 복수개의 해머드릴은 개별적으로 승강가능하게 상기 헤드부에 결합될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 헤드부에 구비되어 상기 해머드릴을 승강가능하게 지지하는 회전판을 더 포함하며, 상기 회전판은 상기 헤드부에 대해 회전가능하게 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 굴착기는 종래 비트헤드와 얇은 비트날이 암반에 충격을 가하여 굴착하던 것에 비해 내구성과 내충격성이 좋은 해머드릴이 암반을 굴착하게 되므로 암반의 위치에 따른 강도가 서로 상이하더라도 손상 없이 굴착작업을 진행할 수 있다. 이에 따라 공사시간과 공사비용을 줄일 수 있다.

또한, 복수의 해머드릴 중 어느 하나가 손상이 되더라도 손상이 발생된 해머드릴만 교체하여 사용하면 되므로 종래 전체 비트헤드를 교체하던 것에 비해 비용과 시간을 절감할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 굴착기는 비트헤드 전체가 상하로 이동하는 것이 아니라 각각의 해머드릴이 상하로 승강하며 지반을 굴착하게 되므로 소음과 진동이 상대적으로 줄어들게 된다.

도 1은 종래 굴착기의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 종래 굴착기의 비트 구성을 확대하여 도시한 확대도,
도 3은 본 발명에 따른 굴착기의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 굴착기의 헤드부의 구성을 확대하여 도시한 사시도,
도 5a와 도5b는 본 발명에 따른 굴착기의 해머드릴의 승강과정을 도시한 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 굴착기의 다른 실시예에 따른 해머드릴의 구성을 도시한 개략도이고,
도 7은 본 발명에 따른 굴착기의 다른 실시예에 따른 헤드부의 구성을 도시한 측면도와 저면도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도3은 본 발명에 따른 굴착기(10)의 구성을 도시한 개략도이고, 도4는 본 발명에 따른 굴착기(10)의 헤드부(200)의 구성을 확대하여 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 굴착기(10)는 지면을 이동하는 굴착기본체(100)와, 굴착기본체(100)로부터 연장형성된 로드(110)와, 로드(110)의 단부영역에 결합되는 헤드부(200)와, 헤드부(200)의 하단면에 구비되어 암반을 굴착하는 해머드릴부(300)와, 해머드릴부(300)를 승강시키는 드릴승강부(400)를 포함한다.

헤드부(200)는 조인트(210)에 의해 로드(110)에 결합된다. 이에 의해 헤드부(200)는 굴착기본체(100)에 구비된 드릴승강부(400)로부터 승강력과 회전력을 전달받아 해머드릴(310,320)로 전달한다.

헤드부(200)의 판면에는 스플라인이 형성되어 헤드부(200) 및 해머드릴(310,320)이 지반에 충격을 인가할 때 지반 방향으로 굴착력이 가해지도록 한다. 이는 일실시예일 뿐이며 경우에 따라 헤드부(200)는 스플라인이 형성되지 않는 평평한 형태로 구비될 수도 있다.

해머드릴부(300)는 헤드부(200)의 하단면에 구비되어 지반에 충격을 가하여 지반을 굴착한다. 해머드릴(310,320)은 헤드부(200)에 대해 상하로 승강가능하게 구비되어 지반에 충격을 가하여 지반이 굴착되도록 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해머드릴부(300)는 복수개의 해머드릴(310,320)을 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 복수개의 해머드릴(310,320)을 제1해머드릴(310)과 제2해머드릴(320)로 명명하여 설명한다.

복수개의 해머드릴(310,320)은 헤드부(200)의 하단면의 전영역에 걸쳐 고르게 분포되도록 구비된다. 이에 의해 헤드부(200)의 면적에 대응하는 지반이 해머드릴(310,320)에 의해 함께 타격되어 굴착될 수 있다.

제1해머드릴(310)과 제2해머드릴(320)은 각각 헤드부(200)에 결합되는 제1드릴본체(311) 및 제2드릴본체(321)와, 제1드릴본체(311)와 제2드릴본체(321)의 하단부에 구비되어 지반에 충격을 가하는 제1드릴(315) 및 제2드릴(325)을 포함한다.

제1드릴본체(311)와 제2드릴본체(321)는 드릴승강부(400)에 의해 헤드부(200)로부터 승강가능하게 구비되어 승강력에 의해 제1드릴(315)과 제2드릴(325)이 지반에 충격을 가하도록 한다. 여기서, 제1드릴본체(311)와 제2드릴본체(321)의 판면에는 상호 맞물리는 요철부(313,323)가 형성된다. 제1드릴본체(311)에 형성된 요입부(313)에 제2드릴본체(321)의 요철부(323)가 서로 맞물리게 결합되도록 구비된다. 이에 의해 각각의 드릴본체가 승강할 때 요입부는 가이드레일의 역할을 수행하고, 요철부는 가이드레일을 따라 이동하게 되므로 각각의 드릴본체(311,321)가 보다 안정적으로 상하로 승강될 수 있도록 한다.

여기서, 본 발명에 따른 해머드릴부(300)는 복수개의 해머드릴(310,320)이 서로 개별적으로 승강가능하게 제어된다. 즉, 도5a와 도5b에 도시된 바와 같이 복수개의 해머드릴(310,320)은 드릴승강부(400)에 의해 동시에 수직승강하며 지반을 굴착하거나, 경우에 따라 어느 하나의 해머드릴(320)만 승강될 수도 있다.

이를 위해 드릴승강부(400)는 각각의 해머드릴(310,320)이 개별적으로 승강될 수 있도록 구비된다.

각각의 드릴본체(311,321)와 드릴(315,325)은 내구성과 내열성, 내마모성, 내부식성 및 내충격성이 강한 금속재질로 구비되는 것이 바람직하다. 이를 위해 드릴본체(311,321)와 드릴(315,325)은 초경합금으로 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 각각의 해머드릴(310,320)은 헤드부(200)에 대해 개별적으로 착탈가능하게 구비된다. 이에 의해 복수의 해머드릴(310,320) 중 어느 하나가 손상된 경우 손상이 발생된 해머드릴(310,320)만 교체하여 사용할 수 있도록 한다. 해머드릴(310,320)의 착탈가능구조는 종래 공지된 다양한 방법이 사용될 수 있다.

드릴승강부(400)는 해머드릴부(300)가 헤드부(200)에 대해 승강하며 지반을 굴착할 수 있도록 한다. 드릴승강부(400)는 해머드릴(310,320)에 압축공기 또는 유체를 인가하여 해머드릴(310,320)을 승강시키거나, 기구적인 메커니즘에 의해 해머드릴(310,320)이 승강하도록 할 수도 있다. 드릴승강부(400)는 종래 공지된 다양한 방식에 의해 해머드릴(310,320)이 승강되도록 할 수 있다. 여기서, 드릴승강부(400)는 복수개의 해머드릴(310,320)이 개별적으로 승강되도록 각각의 승강을 제어할 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 굴착기(10)의 지반 굴착과정을 도3 내지 도5b를 참조로 설명한다.

먼저, 굴착이 진행되어야 할 곳으로 굴착기본체(100)가 이동하면 로드(110)를 통해 헤드부(200)가 굴착공으로 이동된다. 헤드부(200)의 이동에 의해 해머드릴부(300)는 도3에 도시된 바와 같이 굴착공의 위치에 안착하고 드릴승강부(400)가 승강력을 인가하면 복수개의 해머드릴(310,320)이 상하로 승강하며 암반을 타격하게 된다.

이 때, 헤드부(200)는 위치가 고정되고 복수개의 해머드릴(310,320)만이 상하로 승강하며 지반을 타격한다. 이 때, 복수개의 해머드릴(310,320)은 동시에 지반을 타격하거나 서로 시간차를 두고 순차적으로 지반을 타격할 수도 있다. 일정시간동안의 해머드릴(310,320)의 타격에 의해 암반이 굴착되면 로드(110)가 점차 아래로 이동하여 아랫부분의 암반을 굴착할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 굴착기는 종래 비트헤드와 얇은 비트날이 암반에 충격을 가하여 굴착하던 것에 비해 내구성과 내충격성이 좋은 해머드릴이 암반을 굴착하게 되므로 암반의 위치에 따른 강도가 서로 상이하더라도 손상없이 굴착작업을 진행할 수 있다. 이에 따라 공사시간과 공사비용을 줄일 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 굴착기는 비트헤드 전체가 상하로 이동하는 것이 아니라 각각의 해머드릴이 상하로 승강하며 지반을 굴착하게 되므로 소음과 진동이 상대적으로 줄어들 수 있다.

한편, 도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 해머드릴부(300a)의 구성을 도시한 사시도이다. 앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해머드릴부(300)는 각각의 해머드릴(310,320)이 헤드부(200)에 대해 승강만 가능하도록 구비되었으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 해머드릴부(300a)는 복수개의 해머드릴(310,320)이 상하로 승강될 뿐만 아니라 회전가능하게 구비된다.

이를 위해 해머드릴부(300a)는 헤드부(200)의 하단에 회전가능하게 결합된 회전판(도면부호 미도시)에 결합된다. 회전판은 드릴승강 회전부(500)로부터 회전력을 인가받아 회전한다. 회전판의 회전에 의해 복수의 해머드릴(310,320)은 동시에 회전하게 된다. 이 때, 복수의 해머드릴(310,320)은 상하로 승강할 수 있다.

여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 해머드릴(310,320)은 드릴본체(311,321)에 요홈만이 형성되어 있으나 회전시 굴착력을 좋게 하기 위해 판면에 길이방향을 따라 방사상으로 형성된 굴착날(미도시)이 형성될 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 해머드릴부는 해머드릴이 상하로 승강될 뿐만 아니라 회전도 할 수 있으므로 굴착효율을 보다 더 높일 수 있다.

한편, 도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 해머드릴부(300b)의 구성을 도시한 측면도와 저면도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 해머드릴부(300b)는 복수의 해머드릴(320) 사이에 비트해머(340)가 함께 구비된다. 이에 의해 해머드릴(320)과 비트해머(340)가 암반을 함께 굴착하거나 둘 중 어느 하나만 구동하여 사용될 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 굴착기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 굴착기 100 : 굴착기본체
110 : 로드 200 : 헤드부
210 : 조인트 300 : 해머드릴부
310 : 제1해머드릴 311 : 제1드릴본체
313 : 제1요철 315 : 제1드릴
320 : 제2해머드릴 321 : 제2드릴본체
323 : 제2요철 325 : 제2드릴
400 : 드릴승강부

Claims

굴착기에 있어서,
굴착기본체와;
상기 굴착기본체에 구비되어 암반을 굴착하는 헤드부와;
상기 헤드부의 단부영역에 승강가능하게 구비되어 상기 암반을 타격하는 해머드릴을 포함하되,
상기 헤드부에 구비되어 상기 해머드릴을 승강가능하게 지지하는 회전판을 더 포함하며, 상기 회전판은 상기 헤드부에 대해 회전가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 굴착기.
제1항에 있어서,
상기 해머드릴은 상기 헤드부에 복수개가 구비되며,
상기 복수개의 해머드릴은 개별적으로 승강가능하게 상기 헤드부에 결합되는 것을 특징으로 하는 굴착기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 해머드릴 사이에 승강가능하게 배치되어 암반을 타격하는 비트해머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착기.