KR101216571B1 - 천공기용 슈벨장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 워터파이프를 감싸는 생크와 워터파이프 사이에 윤활제의 지속적인 공급이 가능하도록 형성된 천공기용 슈벨장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 천공기용 슈벨장치는 내부에 작업수가 이동하는 워터파이프가 상하방향으로 연장되도록 장착된 메인바디와, 상기 워터파이프를 감싸며 내부에 상기 작업수가 이동할 수 있는 중공이 형성되어 있는 생크부재와, 상기 메인바디의 하부에 설치되며, 상기 생크부재를 회전구동시키는 회전체유닛과, 상기 생크부재가 상기 워터파이프에 대하여 회전 가능하도록 상기 생크부재와 상기 워터파이프의 사이에 설치되는 슈벨유닛과, 상기 슈벨유닛으로 지속적으로 윤활제를 공급하기 위한 윤활제공급부를 구비한다.
본 발명에 따른 천공기용 슈벨장치는 윤활제의 원활한 공급이 지속적으로 이루어질 수 있기 때문에 생크와 워터파이프 사이에서의 마찰에 의한 파손 또는 고착화 발생 염려가 없는 이점이 있다.

Description

천공기용 슈벨장치 {Swivel unit for excavator}

본 발명은 천공기용 슈벨장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 워터파이프를 감싸는 생크와 워터파이프 사이에 윤활제의 지속적인 공급이 가능하도록 형성된 천공기용 슈벨장치에 관한 것이다.

일반적으로 지중을 천고하는 천공기는 비트가 설치된 로드를 단지 회전시키는 방법(오실레이터 공법이라고도 함)과, 비트 또는 볼커터를 회전시킴과 아울러 가압력을 주는 방법(R.C.D 공법) 등이 있다.

상기 오실레이터(Oscillator) 공법은 작업장의 토지 조건이 흙으로만 이루어진 영역을 천공하는데는 이상이 없으나 지중의 암반을 천공하는 항타기와 같은 별도의 장비에 의해 큰 해머를 낙하시켜 파괴하는 공정이 필요하다.

한편, 상기 R.C.D 공법은 오실레이터 공법에 비하여 진보된 천공효과를 가지는 것으로, 토사층을 오실레이터 또는 로테이터로 굴착한 후 연암과 경암층을 굴착하고자 할 때 로드의 단부에 부착된 특수한 비트를 회전시켜 암반을 굴착하는 방식이다. 상기 R.O.C 공법은 로드의 단부에 설치된 비트를 단순히 회전시켜 굴착하게 되므로 상대적으로 천공효율이 좋지 않다.

이러한 점을 감안하여 종래의 천공기는 심공의 천공시 로드의 단부에 설치된 비트에 충격력과 회전력을 동시에 제공하는 구조를 가진다. 이러한 천공기들은 로드의 상단부 측에서 회전력을 제공하고, 비트가 설치되는 로드의 하단부 측에 로드를 통하여 공급되는 공압 또는 유압에 의해 작동되어 타격력을 제공하는 해머가 장착된 구조를 가진다.

상기와 같은 천공기는 비드가 설치된 로드의 단부측에 설치된 해머에 공압 또는 유압을 공급하여야 하므로 천공 깊이가 깊어짐에 따라 상대적으로 구조가 복잡하다.

그리고 천공기의 다른 예로서, 천공기는 바이브레이터와 이 바이브레이터에 설치딘 로드의 단부에 비트가 설치된 구조를 가지는 것으로, 상기 바이브레이터에 의해 회전 및 충격력을 로드에 전달하여 천공작업을 수행하게 된다. 상기 로드에 충격을 가하기 위한 장치 즉, 바이브레이터는 유압공급회로부터 공급된 하나 이상의 유압 유체 흐름에 의해 구동되는 장치를 포함하고, 상기 바이브레이터로부터 발생되는 충격은 생크를 통해 천공로드에 전달된다. 그리고 생크는 유압 모터에 의한 회전력을 로드에 전달한다.

유럽특허 EP 058,650호 및 EP 856,637호는, 충격 장치의 주 공급회로로부터 유압이 공급되는 접합 피스톤 장치가 개시되어 있다. 그러나, 피스톤장치는 작동자가 공급 회로를 차단하고, 예를 들어 회전모터 만을 작동하였을 때, 접합 피스톤의 표면은 더 이상 유압이 공급되지 않게 되는 문제점이 있다. 하우징에 대해 왕복운동하는 피스톤의 단부 즉, 피스톤의 단부측에 설치되는 생크부에 천공을 위한 로드가 연결된 구성을 가지고 있으므로 천공작업 시 로드가 측압을 받는 경우 피스톤과 로드의 연결부위가 손상되는 문제점이 있다. 또한 천공 작업이 이루어지는 과정에서 상기 피스톤 또는 이와 연결된 생크는 왕복 운동을 하면서 회전이 이루어지게 되므로 축수부와의 마찰열로 인하여 고착되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 생크와 워터파이프 사이에서의 마찰열 증가로 인한 고착화 및 파손을 방지할 수 있는 천공기용 슈벨장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 천공기용 슈벨장치는 내부에 작업수가 이동하는 워터파이프가 상하방향으로 연장되도록 장착된 메인바디와, 상기 워터파이프를 감싸며 내부에 상기 작업수가 이동할 수 있는 중공이 형성되어 있는 생크부재와, 상기 메인바디의 하부에 설치되며, 상기 생크부재를 회전구동시키는 회전체유닛과, 상기 생크부재가 상기 워터파이프에 대하여 회전 가능하도록 상기 생크부재와 상기 워터파이프의 사이에 설치되는 슈벨유닛과, 상기 슈벨유닛으로 지속적으로 윤활제를 공급하기 위한 윤활제공급부를 구비한다.

상기 슈벨유닛은 상기 생크부재의 상부 내측에 결합되며 하부에 상기 워터파이프의 외주면과 접촉하도록 돌출된 지지턱을 포함하는 실링케이스와, 윤활제가 하방으로 이동할 수 있도록 내주면이 상기 워터파이프와 소정간격 이격되도록 상기 실링케이스의 내부 상측에 고정되는 푸싱소켓과, 상단이 상기 푸싱소켓의 하단에 지지되도록 상기 실링케이스와 상기 워터파이프의 사이에 장착되며, 상기 워터파이프를 통해 공급되는 작업수의 압력이 외부로 새는 것을 방지하기 위한 패킹부재와, 상단과 하단이 각각 상기 패킹부재의 하단과 상기 지지턱의 상면에 지지되어 상기 패킹부재를 상방으로 가압하는 탄성부재를 포함하고, 상기 푸싱소켓은 상기 실링케이스의 내주면에 나사결합되도록 외주면에 나사산이 형성되어 있으며, 상기 실링케이스의 내부로 삽입되는 삽입부와, 상기 삽입부의 상단에 형성되어 상기 실링케이스의 상부에 안착되는 확장부를 포함하며, 상기 확장부에는 상면으로부터 상기 삽입부의 외주면으로 연통되어 윤활제가 이동하는 이동통로를 제공하는 주입홀이 형성되어 있고, 상기 삽입부의 외주면에는 상기 주입홀을 통해 배출되는 윤활제가 상기 삽입부를 통과해 상기 패킹부재 측으로 이동할 수 있도록 상하방향으로 연장된 유동홈이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 천공기용 슈벨장치는 윤활제의 원활한 공급이 지속적으로 이루어질 수 있기 때문에 생크와 워터파이프 사이에서의 마찰에 의한 파손 또는 고착화 발생 염려가 없는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 천공기용 슈벨장치의 바람직한 일 실시예를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 생크부재와 슈벨유닛을 도시한 분리사시도,
도 3은 도 1의 생크부재와 슈벨유닛을 도시한 부분발췌 사시도,
도 4는 도 1의 회전체유닛을 도시한 분리사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 천공기용 슈벨장치를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 천공기용 슈벨장치(100)의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 천공기용 슈벨장치(100)는 메인바디(110)와, 워터파이프(120)를 통해 배출되는 작업수가 이동할 수 있는 이동로를 제공하며 회전체유닛(130)과 연결되는 생크부재(140)와, 상기 생크부재(140)와 워터파이프(120)를 연결하는 슈벨유닛(160)을 포함한다.

도시된 것처럼 생크부재(140)의 하단에는 헤드플렌지(145)가 나사결합되어 있으며, 헤드플렌지(145)의 하부에는 천공작업을 위한 로드가 연결될 수 있는 로드결합부재(146)가 체결된다.

메인바디(110)는 커버부재(111)와, 커버부재(111)의 하부에 결합되는 몸체(112)를 구비하는데, 상기 워터파이프(120)의 상단에 형성되어 있는 돌출부분(121)이 커버부재(111)의 하면과 몸체(112)의 상면 사이에 끼워짐으로써 워터파이프(120)가 메인바디(110)에 고정된다.

도시되지는 않았으나, 커버부재(111)의 상측에는 작업수를 공급하기 위한 작업수공급부가 결합되며, 작업수는 커버부재(111)의 중공과 워터파이프(120)의 유로를 통해 하방으로 공급된다.

메인바디(110)의 하부에는 생크부재(140)를 통해 상기 로드결합부재(146)에 결합되는 로드를 회전시키기 위한 회전체유닛(130)이 결합된다.

회전체유닛(130)은 메인바디(110)의 하부에 설치되는 케이스(131)와, 케이스(131)의 내부에 설치되며 상기 생크부재(140)에 스플라인 결합되는 메인기어(134)와, 메인기어(134)와 치합되는 구동기어(136)와, 구동기어(136)를 회전시키는 유압모터(138)를 포함한다.

생크부재(140)에는 일측 외주면에 원주방향을 따라 이격되어 있는 다수개의 제1 스플라인돌기(141a)와, 제1 스플라인돌기(141a)의 사이에 형성되는 제1 스플라인홈(141b)이 형성되어 있으며, 메인기어(134)의 내주면에는 제1 스플라인돌기(141a)와 제1 스플라인홈(141b)에 끼워질 수 있도록 원주방향을 따라 교호적으로 제2 스플라인홈(135b)과 제2 스플라인돌기(135a)가 형성되어 있다.

그리고 메인기어(134)의 상단과 하단은 각각 케이스(131)의 내부 상측과 하측에 마련되어 있는 테이퍼베어링(139)에 의해 회전 가능하도록 지지되어 있다.

구동기어(136)는 상술한 것처럼 메인기어(134)와 치합되도록 케이스(131)의 일측에 설치되는데, 케이스(131)에 마련되어 있는 볼베어링(137)들에 의해 회전 가능하게 지지되어 있으며, 유압모터(138)와 연결되어 있다.

따라서 유압모터(138)가 구동하면 구동기어(136)가 회전하고, 그 회전력이 메인기어(134)를 통해 생크부재(140)에 전달된다. 그리고 생크부재(140)와 체결되어 있는 헤드플렌지(145)와 로드결합부재(146)가 함께 회전함으로써 로드가 회전할 수 있다.

미설명부호 132와 133은 케이스(131)의 상부와 하부에 체결되어 윤활제의 누출을 방지하는 상·하부 생크커버이다.

슈벨유닛(160)은 상기 생크부재(140)와 워터파이프(120)를 연결하기 위한 것이다.

상술한 바와 같이 생크부재(140)는 회전체유닛(130)에 의해 회전 구동하게 되는 반면 워터파이프(120)는 메인바디(110)에 고정되어 회전구동하지 않는다.

따라서 고정되어 있는 워터파이프(120)에 대하여 생크부재(140)를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 슈벨유닛(160)이 연결되는데, 슈벨유닛(160)은 생크부재(140)의 상부 내주면에 나사결합되는 실링케이스(161)와, 실링케이스(161)의 상부 내측에 나사결합되는 푸싱소켓(164)과, 실링케이스(161)의 내부에 장착되는 패킹부재(169) 및 패킹부재(169)의 하단을 지지하는 탄성부재(173)를 포함한다.

상기 생크부재(140)의 상부 내주면에는 나사산이 형성되어 있으며, 실링케이스(161)가 생크부재(140)의 내측으로 삽입 및 나사결합될 수 있도록 실링케이스(161)의 상측 외주면에는 생크부재(140)의 나사산과 대응하는 나사산이 형성되어 있다.

그리고 실링케이스(161)의 상측 내주면에는 후술하는 푸싱소켓(164)과의 결합을 위한 나사산이 형성되어 있으며, 실링케이스(161)의 하부에는 워터파이프(120)측으로 돌출되어 탄성부재(173)를 지지할 수 있도록 형성된 지지턱(162)이 형성되어 있는데, 이 지지턱(162)의 내주면에는 워터파이프(120)와 접촉하여 윤활제의 유출을 방지하기 위한 다수개의 유(U)-패킹(163)이 장착되어 있다.

상기 푸싱소켓(164)은 실링케이스(161)의 상측으로부터 실링케이스(161)의 내부로 삽입되며, 외주면에 실링케이스(161)의 내주면에 형성되어 있는 나사산과 대응하는 나사산이 형성되어 있는 삽입부(165)와, 삽입부(165)의 상단에 형성되어 있는 확장부(167)를 갖는다.

삽입부(165)는 하단이 워터파이프(120) 측으로 돌출되어 있어서, 상기 실링케이스(161)의 지지턱(162)과 함께 탄성부재(173)와 패킹부재(169)를 구속 및 가압한다.

그리고 삽입부(165)와 확장부(167)는 모두 내경이 워터파이프(120)의 외경보다 상대적으로 조금 크게 형성되기 때문에 푸싱소켓(164)이 실링케이스(161)와 결합되면 푸싱소켓(164)의 내주면과 워터파이프(120)의 외주면 사이에는 윤활제가 유입될 수 있는 소정의 이격공간이 형성된다.

확장부(167)는 실링케이스(161)의 상단에 걸쳐질 수 있도록 삽입부(165)보다 상대적으로 외경이 크게 형성되어 있고, 상면에는 하방으로 소정깊이 인입되어 있는 두 개의 태핑홈(168)이 형성되어 있는데, 푸싱소켓(164)을 실링케이스(161)에 체결시키도록 회전시킬때, 회전공구를 태핑홈(168)에 삽입한 후 회전시킴으로써 푸싱소켓(164)의 나사결합이 용이하게 이루어질 수 있다.

패킹부재(169)는 실링케이스(161)와 워터파이프(120)의 사이에 위치하며, 워터파이프(120)와 실링케이스(161) 사이의 기밀을 유지시키기 위한 것이다.

작업수는 고압으로 워터파이프(120)를 통해 공급되는데, 실링케이스(161)와 워터파이프(120) 사이에서 압력이 빠져나가는 것을 방지하기 위해 패킹부재(169)를 설치한다. 패킹부재(169)는 상하방향으로 적층되어 있는 다수개의 브이(V)-패킹(172)과, 이 브이-패킹(172)의 상부와 하부에 체결되는 제1, 제2 패킹아답터(170,171)를 포함한다.

제1 패킹아답터(170)는 상기 삽입부(165)의 하단에 지지되어 있고, 제2 패킹아답터(171)는 후술하는 탄성부재(173)에 지지되어 브이-패킹(172)을 상하부에서 각각 밀착시킨다.

상기 패킹부재(169)와 워터파이프(120)의 사이로 상술한 것처럼 푸싱소켓(164)의 내주면과 워터파이프(120)의 외주면 사이의 이격공간을 통해 윤활제가 지속적으로 유입되기 때문에 고정된 워터파이프(120)에 대한 슈벨유닛(160)과 생크부재(140)의 회전이 원활하게 이루어진다.

탄성부재(173)는 상단이 제2 패킹아답터(171)의 하면을 지지하며, 하단은 실링케이스(161)의 지지턱(162)에 지지되어 있다. 따라서 탄성부재(173)의 탄성력에 의해 제2 패킹아답터(171)가 상방으로 가압되어 브이-패킹(172)들이 밀착된 상태를 유지할 수 있으며, 워터파이프(120)를 통해 공급되는 작업수의 압력이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

메인바디(110)에는 외부로부터 지속적으로 윤활제가 유입될 수 있는 공급홀(113)이 형성되어 있으며, 윤활제공급부(180)에서는 상기 공급홀(113)을 통해 메인바디(110)의 내부로 지속적으로 윤활제를 주입한다.

윤활제공급부(180)는 메인바디(110)를 감싸는 탱크형태로 형성될 수도 있고, 이와는 달리 별도의 저장탱크와, 저장탱크와 공급홀(113)을 연결하는 공급관과, 윤활제를 펌핑하는 펌프를 포함하도록 형성될 수도 있다.

그리고 메인바디(110)의 상측에는 내부와 외부를 연통하는 오버플로우홀(114)이 형성되어 있기 때문에 천공과정에서 생크부재(140)와 슈벨유닛(160)이 상하로 진동할 때, 슈벨유닛(160)의 상부에 충진되어 있는 윤활제가 생크부재(140)의 상승을 방해하지 않도록 메인바디(110)의 외부로 배출된다.

회전체유닛(130)에 의해 생크부재(140)와 슈벨유닛(160)이 진동 및 회전하는 과정에서 워터파이프(120)와 슈벨유닛(160) 사이에 잔류하던 윤활제가 하방으로 누출되거나 상기 오버플로우홀(114)을 통해 배출되는 등의 이유로 윤활제의 양이 줄어들더라도 상기 공급홀(113)을 통해서 윤활제공급부(180)로부터 윤활제가 메인바디(110)의 내부로 지속적으로 공급되기 때문에 윤활제가 부족해져 패킹부재(169)와 워터파이프(120) 사이의 마찰력이 일정 수준 이상으로 높아지는 것을 방지한다.

이렇게 본 실시예의 슈벨유닛(160)은 워터파이프(120)와 생크부재(140) 사이에 외부로부터 공급되는 윤활제의 지속적인 유입이 가능하기 때문에 윤활제의 유출 또는 소멸로 인한 파손 및 고착화 발생을 방지할 수 있다.

100; 천공기용 슈벨장치
110; 메인바디
120; 워터파이프
130; 회전체유닛
140; 생크부재
160; 슈벨유닛
180; 윤활제공급부

Claims (3)

1. 내부에 작업수가 이동하는 워터파이프가 상하방향으로 연장되도록 장착된 메인바디와;
   상기 워터파이프를 감싸며 내부에 상기 작업수가 이동할 수 있는 중공이 형성되어 있는 생크부재와;
   상기 메인바디의 하부에 설치되며, 상기 생크부재를 회전구동시키는 회전체유닛과;
   상기 생크부재가 상기 워터파이프에 대하여 회전 가능하도록 상기 생크부재와 상기 워터파이프의 사이에 설치되는 슈벨유닛과;
   상기 슈벨유닛으로 지속적으로 윤활제를 공급하기 위한 윤활제공급부;를 구비하며,
   상기 슈벨유닛은 상기 생크부재와 워터파이프의 사이에 위치하도록 상기 생크부재의 상부에 결합되는 실링케이스와, 상기 실링케이스의 내부 상측에 고정되고 워터파이프와 소정간격 이격되는 푸싱소켓과, 푸싱소켓의 하단에 지지되어 워터파이프를 통해 공급되는 작업수의 압력이 외부로 새는 것을 차단하는 패킹부재와, 상기 패킹부재를 상방으로 가압하도록 상기 패킹부재의 하단과 상기 실링케이스에 형성된 지지턱의 사이에 설치되는 탄성부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 천공기용 슈벨장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 패킹부재는 단면이 역 브이(V)자 형상인 링형상으로 형성되고, 복수개의 패킹부재가 상하로 적층되어 상기 푸싱소켓과 탄성부재의 사이에 설치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 천공기용 슈벨장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 메인바디에는 상기 윤활제 공급부에 의해 윤활제를 내부로 공급하도록 공급홀이 형성되어 있으며, 상기 공급홀보다 상대적으로 상측에 위치하며, 상기 생크부재와 슈벨유닛이 천공과정에서 상하로 진동할 때, 윤활제가 외부로 배출되어 상기 윤활제공급부로 재 공급될 수 있는 오버플로우홀이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 천공기용 슈벨장치.

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