KR101219377B1 - 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치에 관한 것으로, 모터를 동력원으로 하는 오거 드라이브 유닛과, 상기 오거 드라이브 유닛의 하단에 장착되는 기어박스와, 상기 기어박스 내부에 회전가능하게 장착되어 오거 드라이브 유닛으로부터 감속된 출력의 동력을 전달받아 회전작동을 하는 복수의 연동기어와, 상기 복수의 연동기어에 장착되어 기어박스의 저부로 돌출 형성되는 복수의 메인축과, 상기 복수의 메인축 각각에 다단상으로 하향 연결 조립되어 지반을 굴착하는 복수의 굴착로드가 형성되어 있는 다축 오거 지반개량굴착교반장치에 있어서,
상기 기어박스에 장착된 복수의 연동기어 각각의 중심에 형성되는 축수공과;
상기 복수의 연동기어의 하부에 연결되는 복수의 메인축 각각의 중심에 중공상으로 형성되어 상기 축수공과 연결되도록 형성되는 암조인트공과;
상기 복수의 연동기어의 상부에 연결되어 각 연동기어와 함께 회전하도록 형성되는 복수의 가이드축과;
상기 복수의 가이드축 각각의 중심에 중공상으로 형성되어 상기 축수공 및 암조인트공과 연통하도록 형성되는 가이드공과;
상기 복수의 메인축에 중공상으로 형성된 암조인트공 내면에서 서로 마주하는 양측 내면 일부에 축 중심방향과는 교차하는 방향을 향해 가로지르는 상태로 내측 반원형홈이 대칭 형성되도록 메인축을 관통 형성되는 복수의 핀결합공과;
상,하단에는 수조인트와 암조인트가 각각 형성되어 있으며, 상기 수조인트와 암조인트를 잇는 몸통의 도중에는 상기 복수의 메인축 각각에 형성된 암조인트공의 내면에 대칭상으로 형성되어 있는 내측 반원형홈과 일치하면서 상기 복수의 핀결합공으로 복수의 결합핀이 꽂아줄 수 있도록 외측 반원형홈이 대칭 형성되어 있는 복수의 신축용 연장로드와;
상기 복수의 신축용 연장로드 상단에 형성된 수조인트를 감싸는 상태로 결합되는 암조인트가 형성되어 있는 복수의 로터리 스위벨;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치{Earth auger machine having multi shaft}

본 발명은 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지상에 수직상으로 설치된 리더를 따라 상,하로 왕복이동하는 오거드라이브 유닛의 상방으로 연장되도록 신축용 연장롯드를 더 연결하여 기존의 다축 오거 지반굴착장치의 승강작동을 안내하는 리더의 수직 길이보다 더 깊게 지반을 굴착할 수 있도록 하는 장심도(長深度) 다축 오거 지반개량굴착교반장치에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반 개량공사 및 지중 물막이 연속벽 구축공사 또는 고층 건축물을 건설할 때 파일 매설공사 등을 시공하기 위한 지반굴착장치는 지반 굴착시 굴착되는 굴착공 속에 시멘트풀 한 종류만을 주입시키면서 굴착되는 토사에 시멘트풀을 교반 혼합하여 지반을 굴착하는 공법이나, 굴착되는 굴착공 속에 시멘트풀과 압축공기 두 종류를 동시 주입시키면서 지반을 굴착하는 공법에 주로 사용되고 있다.

종래 기술의 지반굴착장치는 지상에 수직상으로 고정 설치된 리더를 따라 상,하로 승강이동이 가능하게 설치되는 오거 드라이브 유닛과, 상기 오거 드라이브 유닛의 하측에 설치되어 오거 드라이브 유닛의 감속출력축이 회전가능하게 장착되는 기어박스와, 상기 기어박스에 회전가능하게 설치된 채 상기 감속출력축에 축착된 구동기어에 치합되는 연동기어 및 굴착로드를 연결시키기 위한 암조인트를 구비하고 있는 메인축과, 상기 메인축의 상단에 회전가능하게 장착되어 외부로부터 이송되는 시멘트풀을 메인축으로 공급하는 스위벨과, 상기 메인축 하단의 암조인트에 다단상으로 연결 조립되어 메인축을 통해 공급되는 시멘트풀을 굴착공 속으로의 배출을 안내하는 복수의 굴착로드를 구성하고 있으며, 상기 지반굴착장치는 기어박스에 형성되는 1축 내지 5축의 메인축 각각에 굴착로드를 1축에서부터 5축까지 선택적으로 연결 조립하여 지반을 굴착하도록 구성되어 있다.

또한 종래의 지반굴착장치는 기어박스에 회전가능하게 장착된 1축 내지 5축의 메인축과 이에 다단상으로 연결 조립되는 1축 내지 5축의 굴착로드 내부에는 상기한 메인축에 하나 이상으로 형성된 공급통로 각각에 연결되는 복수의 공급관이 내설되어 있어 지반굴착시 굴착되는 굴착공 속으로 시멘트풀과 공압 및 약품 등을 주입하도록 구성되어 있다.

상기와 같은 종래의 지반굴착장치는 굴착되는 지층에 시멘트풀 한 종류만을 공급하고자 할 때에는 상기 메인축과 이에 연결되는 굴착로드의 상,하단에 조립되는 수조인트 및 암조인트 각각의 중심을 관통하는 공급통로를 각기 하나씩 뚫어준 다음, 상기 굴착로드의 상,하단에 조립된 수조인트 및 암조인트에 형성된 공급통로들을 하나의 공급관(파이프)으로 연결시켜 주는 구조로서, 상기 메인축의 공급통로로 공급되는 시멘트풀이 상기 수조인트 및 암조인트 각각의 공급통로를 연결하는 하나의 공급관을 통해 굴착되는 굴착공 속에서 배출되도록 하므로써 굴착되는 토사에 시멘트풀을 고르게 혼합 교반할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 지반굴착장치를 상,하 승강이동이 가능하도록 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더의 수직길이는 중,대형 크레인의 총중량 톤수별 제원에 따라 정해져 있다. 예를 들면, 중형 크레인에 연결되어 지상에 수직상으로 설치되는 리더의 수직 길이는 대략 30m 정도이고, 대형 크레인에 연결되어 지상에 수직상으로 설치되는 리더의 수직 길이는 대략 40m 정도이다.

따라서 종래 기술에서는 상기한 중,대형 크레인을 이용하여 연약지반 개량공사 및 지중 연속벽 구축공사 등을 시공할 때에는 지면에서부터 지하 30～40m의 깊이까지는 지반을 굴착 및 교반할 수 있겠지만, 그 이상의 깊이는 굴착하지 못하고 있는 실정이다.

그런데, 요즈음에 와서는 해안가 및 하천주변 등등의 연약지반 매립지역을 효율적으로 활용하기 위해 각종 대규모의 공공시설물 건설계획이 제안되고 있지만, 현재 사용되고 있는 지반굴착장치를 이용하는 기술로서는 지하 40m 이상의 깊이로 지반을 굴착해서 연약지반을 개량하는 데에는 많은 어려움이 있어 실행에 옮기지 못하고 있는 실정이다. 그 일례로서, 현재 지반굴착공사에 사용되고 있는 중,대형 크레인은 앞에서도 설명한 바 있듯이 지하 30～40m 정도의 깊이까지만 굴착할 수 있기 때문에 지하 40m보다 더 깊게 굴착해야 하는 매립지의 연약지반에서는 지반개량공사를 실행할 수 없게 되는 것이다.

한편, 기존의 지반굴착장치는 지상에 수직상으로 고정 설치된 리더에 승강이동이 가능하도록 매달린 상태로 설치되는 오거 드라이브 유닛의 기어박스에 장착된 메인축의 하단에 형성된 암조인트에 복수의 굴착로드를 다단상으로 연결 조립하면서 지반을 굴착하게 되는 것이므로, 기존의 지반굴착장치는 오거 드라이브 유닛의 하단에 장착된 기어박스의 메인축에 1축의 굴착로드를 연결 조립하여 지반을 굴착하게 될 경우 상기 오거 드라이브 유닛의 하강작동이 완료되는 낮은 위치까지 지반굴착작업을 진행한 후 그보다 더 깊은 장심도의 굴착작업을 진행하고자 할 때에는 기어박스의 메인축에서 1축의 굴착로드를 분리시킨 다음 오거 드라이브 유닛을 일정 높이로 상승이동시키고. 이어서 새로운 굴착로드를 크레인으로 들어올려서 그 상단은 기어박스의 메인축 하단에 형성된 암조인트에 연결하고 하단은 지상에 돌출되어 있는 굴착로드의 상단에 연결 조립하는 방법으로 굴착공의 깊이를 리더의 수직길이보다 더 깊게 굴착할 수 있게 되지만, 이는 오거 드라이브 유닛의 기어박스에 1축의 굴착로드를 연결 조립할 때에만 가능한 것이고, 이와는 달리 오거 드라이브 유닛의 기어박스에 2축 이상의 굴착로드를 동시에 연결 조립하여 지반을 굴착하는 공법에서는 지상에 고정 설치되는 리더의 수직길이보다 더 깊은 깊이로 지반을 굴착할 수 없는 것이다.

왜냐하면, 오거 드라이브 유닛의 기어박스 저부에 돌출 형성되어 있는 2축 이상의 메인축에 2축 이상의 굴착로드를 추가로 연결 조립하기 위해서는 상기한 2축 이상의 굴착로드를 함께 크레인으로 들어올린 상태에서 2축 이상의 굴착로드를 동시에 연결 조립하는 작업이 매우 어렵기 때문에 2축 이상의 굴착로드로 지반을 굴착하는 공법에서는 오거 드라이브 유닛의 하측에서 새로운 2축 이상의 굴착로드를 추가로 연결 조립하는 작업이 사실상 불가능하다.

그래서 종래 기술에서는 중,대형 크레인을 이용하여 연약지반 개량공사 또는 지중 물막이 연속벽 구축공사 등을 시공할 때 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더의 수직길이보다 더 깊은 굴착공을 굴착할 수 없기 때문에 상기한 리더의 수직길이보다 더 깊은 장심도 굴착공을 굴착해야 하는 지반굴착공사는 실시하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더에 매달린 상태로 설치된 채 상기 리더를 따라 상,하로 승강이동하는 오거 드라이브 유닛의 하단에 장착된 기어박스에 형성되는 다축의 메인축 구조를 개선하여 상기 기어박스의 상방으로 돌출하도록 다축의 신축용 연장로드를 연결 조립할 수 있도록 하므로써 지상에 설치된 리더의 수직길이보다 더 깊은 장심도 굴착공을 굴착할 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

모터를 동력원으로 하는 오거 드라이브 유닛과, 상기 오거 드라이브 유닛의 하단에 장착되는 기어박스와, 상기 기어박스 내부에 회전가능하게 장착되어 오거 드라이브 유닛으로부터 감속된 출력의 동력을 전달받아 회전작동을 하는 복수의 연동기어와, 상기 복수의 연동기어에 장착되어 기어박스의 저부로 돌출 형성되는 복수의 메인축과, 상기 복수의 메인축 각각에 다단상으로 하향 연결 조립되어 지반을 굴착하는 복수의 굴착로드가 형성되어 있는 다축 오거 지반개량굴착교반장치에 있어서,

상기 다축 오거 지반개량굴착교반장치는,

상기 기어박스에 장착된 복수의 연동기어 각각의 중심에 형성되는 축수공과;

상기 복수의 연동기어의 하부에 연결되는 복수의 메인축 각각의 중심에 중공상으로 형성되어 상기 축수공과 연결되도록 형성되는 암조인트공과;

상기 복수의 연동기어의 상부에 연결되어 각 연동기어와 함께 회전하도록 형성되는 복수의 가이드축과;

상기 복수의 가이드축 각각의 중심에 중공상으로 형성되어 상기 축수공 및 암조인트공과 연통하도록 형성되는 가이드공과;

상기 복수의 메인축에 중공상으로 형성된 암조인트공 내면에서 서로 마주하는 양측 내면 일부에 축 중심방향과는 교차하는 방향을 향해 가로지르는 상태로 내측 반원형홈이 대칭 형성되도록 메인축을 관통 형성되는 복수의 핀결합공과;

상,하단에는 수조인트와 암조인트가 각각 형성되어 있으며, 상기 수조인트와 암조인트를 잇는 몸통의 도중에는 상기 복수의 메인축 각각에 형성된 암조인트공의 내면에 대칭상으로 형성되어 있는 내측 반원형홈과 일치하면서 상기 복수의 핀결합공으로 복수의 결합핀이 꽂아줄 수 있도록 외측 반원형홈이 대칭 형성되어 있는 복수의 신축용 연장로드와;

상기 복수의 신축용 연장로드 상단에 형성된 수조인트를 감싸는 상태로 결합되는 암조인트가 형성되어 있는 복수의 로터리 스위벨;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 메인축 각각의 암조인트공은 육각형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신축용 연장로드의 외면은 기어박스의 저부에 돌출된 메인축의 암조인트공과 같은 육각형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신축용 연장로드는 복수의 메인축에 형성된 암조인트공에 연결 조립되는 하부 연장로드와, 상기 하부 연장로드의 상단에 형성된 수조인트에 연결조립되는 중간 연장로드 및 상기 중간 연장로드의 상단에 형성된 수조인트에 연결 조립되는 상부 연장로드로 분할 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신축용 연장로드의 상,중,하부 각 연장로드에는 로터리 스위벨을 통해 공급되는 시멘트풀이나 공압을 굴착로드로 공급할 수 있도록 공급통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신축용 연장로드의 상,중,하부 각 연장로드의 몸통에는 중량을 줄이기 위해 파이프와 철판을 용접하여 형성시킨 중량감축부를 구성하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기어박스에 회전가능하게 설치된 복수의 연동기어의 상면에 형성된 복수의 가이드축 각각의 상부에는 신축용 연장로드의 하부 연장로드 외주를 감싸주는 복수의 보호관체가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 신축용 연장로드 각각의 상부 연장로드들 상단을 잇는 스위벨 고정대는 리더의 상단에 형성되어 오거 드라이브 유닛을 승강작동시키기 위한 톱시브에 걸리지 아니하는 상태로 승강 이동할 수 있도록 "ㄷ"자형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 중,대형의 크레인을 이용하여 연약지반 개량공사 및 지중 물막이 연속벽 구축공사를 시공함에 있어 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더의 수직길이보다 더 깊은 장심도로 지반을 굴착할 수 있으므로 연약지반 개량공사 및 지중 물막이 연속벽 구축공사를 보다 확실하고 견고하게 그리고 효율적으로 시공할 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 다축오거 지반개량굴착교반장치의 오거 드라이브 유닛 정면도이며,
도 2는 본 발명의 다축오거 지반개량굴착교반장치의 오거 드라이브 유닛 측면도이고,
도 3은 본 발명의 다축오거 지반개량굴착교반장치의 오거 드라이브 유닛 평면도이며,
도 4는 도 3의 A-A선 단면도이고,
도 5는 본 발명의 신축용 연장로드의 하부 연장로드 반단면 조립도이며,
도 6은 본 발명의 신축용 연장로드의 중간 연장로드 반단면 조립도이고,
도 7은 본 발명의 신축용 연장로드의 상부 연장로드 반단면 조립도이며,
도 8은 본 발명의 신축용 연장로드의 상단에 장착되는 로터리 스위벨 반단면 조립도이고,
도 9 및 도 10은 본 발명의 신축용 연장로드의 상단에 장착된 로터리 스위벨을 고정시키기 위한 스위벨 고정대의 설치상태 측면도 및 평면도이며,
도 11은 본 발명의 다축오거 지반개량굴착교반장치의 오거 드라이브 유닛에 신축용 연장로드의 하부 연장로드를 장착한 상태를 나타낸 단면도이고,
도 12는 본 발명의 다축오거 지반개량굴착교반장치의 오거 드라이브 유닛에 신축용 연장로드의 상,중,하부 연장로드를 장착한 조립상태도이며,
도 13 내지 도 16은 본 발명의 다축오거 지반개량굴착교반장치를 이용하여 리더의 수직길이보다 더 긴 장심도 깊이로 지반을 굴착하는 작동상태를 순서적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에 의한 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1은 다축 오거 지반개량굴착교반장치를 나타내는 것으로, 상기 다축 오거 지반개량굴착교반장치(1)는 지상에서 이동 가능한 상태로 설치되어 있는 크레인(100)에 의해 지상에 수직상으로 고정 설치된 리더(200)를 따라 상,하로 승강이동이 가능하게 설치되는 오거 드라이브 유닛(2)과, 상기 오거 드라이브 유닛(2)의 하단에 장착된 기어박스(3) 및 상기 기어박스의 저부에서 돌출하도록 형성되어 굴착로드(300)를 연결시키기 위한 복수의 메인축(4)으로 구성되어 있다.

상기 오거 드라이브 유닛(2)은 케이스(21) 내부에 유성기어 감속기가 일체로 조립되어 있는 2대의 모터(22)를 구비하고 있으며, 또한 상기한 케이스(21)의 일측에는 리더(200)에 형성된 안내봉을 상,하 슬라이드 이동이 가능하게 붙잡아주는 복수의 슬라이더(23)가 상,하로 부착되어 있다.

상기 기어박스(3)는 오거 드라이브 유닛(2)의 케이스(21) 하단에 장착되어 있으며, 그 내부에는 2대의 모터(22) 각각의 감속출력축(24)에 축착된 복수의 구동기어(25)가 회전가능하게 장착되어 있으며, 또한 상기 기어박스(3) 내부에는 복수의 구동기어(25) 각각에 연동기어(26)가 2개씩 대칭상으로 치합된 상태로 회전가능하게 내설되어 있다.

상기 복수의 메인축(4) 각각은 기어박스(3) 내부에 회전가능하게 설치되어 있는 복수의 연동기어(26) 각각에 볼트 등으로 체결된 상태에서 기어박스(3)의 저부로 돌출되어 있다.

본 발명의 특징은, 상기 기어박스(3)의 저부에 돌출 형성되는 복수의 메인축(4)을 이용하여 지반을 굴착하기 위한 굴착로드(300)를 하향으로 연결 조립할 수 있도록 함과 동시에 상기한 굴착로드(300)에 직접적으로 연결된 상태에서 기어박스(3)의 상방을 향해 소정 높이로 연장 설치되는 신축용 연장로드(5)를 형성하여 지상에 수직상으로 고정 설치된 리더(200)의 수직길이보다 더 긴 길이의 장심도 깊이로 지반을 굴착할 수 있도록 한 것에 있다.

이를 위해, 상기 기어박스(3) 내부에 회전가능하게 설치되어 있는 복수의 연동기어(26)들 중심에는 상,하로 관통하는 축수공(27)이 각각 형성되어 있다.

상기 복수의 연동기어(26) 각각의 하면에 볼트 등으로 체결되는 복수의 메인축(4) 각각의 중심에는 각 연동기어(26)의 중심에 형성된 축수공(27)과 연결되도록 중공상으로 된 암조인트공(41)이 형성되어 있는데, 상기 암조인트공(41)은 그 내면이 육각형으로 형성되어 있으며, 또한 상기 암조인트공(41)의 육각형 내면을 형성하는 내경의 장지름은 축수공(27)의 내경과 같고 단지름은 그보다 작은 내경으로 형성되어 있다.

또한 상기 복수의 메인축(4) 각각에는 암조인트공(41)에 연결시키고자 하는 신축용 연장로드(5)를 체결하기 위한 복수의 핀결합공(42)이 형성되어 있는데, 상기 복수의 핀결합공(42)은 복수의 메인축(4) 각각에 육각형 내면으로 형성된 암조인트공(41) 내부에서 서로 마주하는 양측 내면에 내측 반원형홈(421)이 대칭상으로 형성되도록 하면서 복수의 메인축(4)을 관통하는 상태로 형성되어 있다.

또한 상기 복수의 연동기어(26) 각각의 상면에는 볼트 등으로 복수의 가이드축(28)이 체결되어 있으며, 상기 복수의 가이드축(28) 각각의 중심에도 각 연동기어(26)의 중심에 형성된 축수공(27)과 연결되는 가이드공(29)이 형성되어 있다.

상기 복수의 연동기어(26)들 중심에 형성된 각 축수공(27)은 연동기어(26)의 저면 및 상면 각각에 볼트로 체결된 복수의 메인축(4)들 각 중심에 형성된 암조인트공(41) 및 복수의 가이드축(28)의 각 중심에 형성된 가이드공(29)과 연결된 상태이다.

한편, 상기에서 복수의 연동기어(26) 각각의 상면에 체결된 복수의 가이드축(28) 각각은 기어박스(3)의 상면에 회전가능한 상태로 지지되어 있으며, 상기 복수의 가이드축(28)을 회전가능하게 지지하는 기어박스(3)의 상면에는 복수의 가이드축(28) 각각에 형성된 가이드공(29)과 동일한 크기의 구멍(부호 생략)이 형성되어 있다.

또한 상기 기어박스(3)의 상면에는 복수의 가이드축(28) 각각의 가이드공(29)과 연통하도록 복수의 보호관체(6)들의 하단이 고정 부착되어 있으며, 상기 복수의 보호관체(6)들의 상단은 오거 드라이브 유닛(2)의 케이스(21) 상판에 고정부착되어 있다.

따라서 상기와 같이 기어박스(3)에 회전가능하게 장착된 오거 드라이브 유닛(2)의 구동기어(25)에 치합된 복수의 연동기어(26)와, 각 연동기어의 하면 및 상면에 부착되어 있는 복수의 메인축(4) 및 복수의 가이드축(28)들 각각은 회전가능한 상태인 반면에, 상기 복수의 가이드축(28) 상방에 위치하도록 기어박스(3)의 상면에 연결 설치되는 복수의 보호관체(6)들은 회전하지 아니하는 상태로 고정되어 있는 것이다.

본 발명에 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더(200)의 수직길이보다 더 긴 길이의 장심도 깊이로 지반을 굴착하기 위하여 신축용 연장로드(5)를 구비하고 있는데, 상기 신축용 연장로드(5)는 지반을 굴착하기 위하여 복수의 메인축(4) 하측으로 연결 조립되는 굴착로드(300)와는 별도로 제작된 것이 사용되며, 또한 상기 신축용 연장로드(5)는 복수의 메인축(4) 각각에 형성된 암조인트공(41)의 육각형 내면에 삽입된 상태에서 상,하로 승강이동이 가능한 육각형 외면을 갖도록 제작된 것이 사용된다.

상기 신축용 연장로드(5)는 기존의 굴착로드(300)와 같이 복수개를 상,하 다단상으로 연결 조립하여 사용할 수 있도록 복수개의 연장로드로 분할 형성되어 있는데, 본 발명에서는 설명상의 편의를 위해 상부 연장로드(5a)와 중간 연장로드(5b) 및 하부 연장로드(5c) 등 3개로 분할 형성된 것을 실시예로 하여 설명한다.

먼저, 상기 신축용 연장로드(5)의 하부 연장로드(5c)에 대하여 설명한다.

상기 하부 연장로드(5c)는 오거 드라이브 유닛(2)의 하단에 장착된 기어박스(3)의 상면에 고정 부착되어 있는 복수의 보호관체(6)의 상방에서 삽입되어 복수의 메인축(4)에 조립되는 것으로, 상기 하부 연장로드(5c)는 상단에 형성된 수조인트(51c)와 하단에 형성된 암조인트(52c) 및 상기 수조인트와 암조인트를 연결하는 몸통(53c)으로 구성되어 있으며, 상기한 몸통(53c)의 일측 부위로서 암조인트(52c) 바로 위에는 상기 복수의 메인축(4) 각각을 관통하는 상태로 형성된 핀결합공(42)의 내측 반원형홈(421)과 일치하면서 결합핀(7)을 꽂아줄 수 있도록 원형단면적의 구멍이 형성되게 하는 외측 반원형홈(54c)이 대칭상으로 형성되어 있다.

또한 상기 하부 연장로드(5c)의 상단에 형성된 수조인트(51c)의 외면 양측에는 서로 어긋난 위치에 외측 반원형홈(55c)이 형성되어 있으며, 암조인트(52c)에는 상기 수조인트(51c)에 서로 어긋나게 형성된 외측 반원형홈(55c)과 일치하면서 원형단면적의 구멍을 형성하는 내측 반원형홈(56c)이 형성되도록 관통하는 핀결합공이 형성되어 있다.

그리고 상기 하부 연장로드(5c)는 다축 오거 지반굴착장치(1)의 무게 중심이 리더(200)에 매달린 상태로 설치된 오거 드라이브 유닛(2)에 있도록 하기 위하여 상기 몸통(53c)의 중량을 감축시키는 중량감축부(57c)가 형성되어 있으며, 상기 중량감축부(57c)는 하부 연장로드(5c)의 중심에 형성되는 공급통로(58c)를 연결시키기 위한 파이프(P)와 상기 파이프 외주를 육각형으로 감싸도록 용접되는 철판(59c)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 신축용 연장로드(5)의 하부 연장로드(5c)는 크레인(100) 등으로 들어올려서 도 11의 도시와 같이 보호관체(6) 각각 상방에서 암조인트(52c)를 삽입하여 몸통(53c)의 일측 부위에 대칭 형성된 외측 반원형홈(54c)을 메인축(4)의 암조인트공(41) 내면에 형성된 내측 반원형홈(421)에 일치시킨 상태에서 상기 메인축(4)의 외측에서 핀결합공(42)으로 결합핀(8)을 꽂아주는 방법으로 조립하게 되면 상기 다축 오거 지반굴착장치(1)의 기어박스(3) 상면에 고정 설치되어 있는 복수의 보호관체(6) 각각에 삽입 설치되는 복수의 하부 연장로드(5c)를 복수의 메인축(4)에 결합시킬 수 있게 되는 것이며, 이와 같이 다축 오거 지반굴착장치(1)의 메인축(4)에 결합되는 복수의 하부 연장로드(5c)는 그 상단에 형성된 수조인트(51c)가 복수의 보호관체(6)의 상방으로 돌출된 상태이다.

다음, 상기 신축용 연장로드(5)의 중간 연장로드(5b)에 대하여 설명한다.

상기 중간 연장로드(5b) 역시 전술한 하부 연장로드(5c)와 마찬가지로 상단에는 수조인트(51b)가 형성되어 있고 하단에는 암조인트(52b)가 형성되어 있으며, 상기 수조인트와 암조인트는 몸통(53b)에 의해 연결되어 있다.

또한 상기 중간 연장로드(5b)의 하단에 형성된 암조인트(52b)에는 상기 하부 연장로드(5c) 상단의 수조인트(51c)를 감싸는 상태로 조립되어 상기 수조인트(51c) 양측에 서로 어긋나게 형성된 양측 외측 반원형홈(55c)과 일치하여 원형단면적의 구멍을 형성시키는 내측 반원형홈(56b)이 대칭상으로 형성되어 있으며, 상기 중간 연장로드(5b)의 상단에 형성된 수조인트(51b)의 외면 양측에도 서로 어긋난 상태로 외측 반원형홈(55b)이 형성되어 있다.

그리고 상기 중간 연장로드(5b)의 몸통(53b)에도 신축용 연장로드(5)의 총중량을 감축시키기 위한 중량감축부(57b)이 형성되어 있으며, 상기 중량감축부(57b)는 수조인트(51b) 및 암조임트(52b) 각각에 형성된 공급통로(58b)를 연결하는 파이프(P)와 상기 파이프(P)의 외주를 감싸도록 육각형 모양을 이루도록 용접으로 부착되는 철판(59b)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 중간 연장로드(5b)는 도 12의 도시와 같이 그 하단에 형성된 암조인트(52b)를 다축 오거 지반개량굴착교반장치(1)에 고정 설치된 복수의 보호관체(6)의 상단에 돌출되어 있는 하부 연장로드(5c)의 수조인트(51c)를 감싸는 상태로 조립하게 되면 상기한 암조인트(52b)의 양측 내면에 서로 어긋나게 형성된 내측 반원형홈(56b)와 상기한 수조인트(51c)의 양측 외면에 어긋나게 형성된 외측 반원형홈(55c)이 원형단면적의 구멍을 형성하도록 일치하게 되며, 이어서 상기한 암조인트(52b) 외측에서 내측 반원형홈(56b)을 향해 결합핀(8)을 꽂아주게 되면 상기 결합핀(8)이 암조인트(52b)와 수조인트(51c)를 결합시키게 되며, 이에 따라 상기 중간 연장로드(5b)는 하부 연장로드(5c)에 수직상으로 연결 조립되는 것이다.

다음, 상기 신축용 연장로드(5)의 상부 연장로드(5a)에 대하여 설명한다.

상기 상부 연장로드(5a) 역시 상단에는 수조인트(51a), 하단에는 암조인트(52a)가 각각 형성되어 있으며, 상기 수조인트와 암조인트 사이에는 몸통(53a)이 형성되어 있는데, 본 발명에서는 상기 상부 연장로드(5a)는 하부 연장로드(5c)와 동일한 구조를 가지고 있는 것을 실시예로 하고 있다.

즉, 상기 상부 연장로드(5a)의 상단에 형성된 수조인트(51a)의 양측 외면에는 서로 어긋나는 위치에 외측 반원형홈(55a)이 형성되어 있고, 또한 하단에 형성된 상기 암조인트(52a)의 양측 내면에도 서로 어긋나는 위치에 내측 반원형홈(56a)이 형성되어 있다.

그리고 상기 몸통(53a)의 일측 부위에는 하부 연장로드(5c)의 몸통(53c)과 같이 상기 메인축(4)의 암조인트공(41)에 형성된 핀결합공(42)의 내측 반원형홈(421)에 결합시키기 위한 외측 반원형홈(54a)이 형성되어 있으며, 또한 상기 몸통(53a)에도 중량을 감축시키기 위해 수조인트(51a)와 암조인트(52a) 각각의 중심에 형성된 공급통로(59a)를 연결하기 위한 파이프(P)와, 상기 파이프의 외주를 감싸도록 육각형 모양으로 용접되는 철판(59a)으로 형성되는 중량감축부(57a)가 형성되어 있다.

한편, 상기 상부 연장로드(5a)의 상단에 형성된 수조인트(51a)에는 외부로부터 공급되는 시멘트풀이나 공압 및 약품(급결제 등)을 주입시키기 위한 로터리 스위벨(7)이 장착되어 있다.

상기 로터리 스위벨(7)은 도 8의 도시와 같이 상부 연장로드(5a)의 상단에 형성된 수조인트(51a)를 감싸는 상태로 연결 조립되는 암조인트(71)의 상부(72)에 연결되어 있으며, 상기 로터리 스위벨(7)은 고정되어 있는 상태에서 암조인트(71)가 신축용 연장로드(5)와 같이 회전할 수 있도록 하기 위해 상기 로터리 스위벨(7)과 암조인트(71)의 상부(72) 사이에는 베어링(73)이 개재되어 있다.

따라서 상기 다축 오거 지반개량굴착교반장치(1)의 메인축(4)에 형성된 암조인트공(41)에 연결되는 신축용 연장로드(5)가 상기 메인축(4)과 함께 회전하게 될 때에는 암조인트(71)도 상기 신축용 연장로드(5)와 같이 회전하게 되는 한편, 상기 로터리 스위벨(7)은 회전하지 않고 고정된 상태를 유지하고 있게 되는 것이다.

그러므로, 상기 로터리 스위벨(7)의 상단에 형성된 공급구(74)에 연결되는 호스(75)가 꼬이지 않게 되므로 상기 호스(75)를 통해서 외부로부터 시멘트풀이나 공압 또는 약품 등을 공급할 수 있게 되는 것이다.

또한 상기 다축 오거 지반개량굴착교반장치(1)의 기어박스(3)에 회전가능하게 장착되어 있는 복수의 메인축(4) 각각에 형성되어 있는 암조인트공(41)에 조립된 채 상기 기어박스(3)의 상면에서 오거 드라이브 유닛(2)보다 더 높고 길게 돌출하도록 연결된 복수의 신축용 연장로드(5)의 각 상부 연장로드(5a)들 상단에 장착되어 있는 복수의 로터리 스위벨(7)은 스위벨 고정대(76)에 의하여 서로간에 연결되어 있으며, 상기 다축 오거 지반개량굴착교반장치(1)가 승강작동될 때 리더(200)의 상단에 돌출 형성된 톱시버(210)에 신축용 연장로드(5)가 걸리지 않도록 하기 위하여 상기 스위벨 고정대(76)는 복수의 로터리 스위벨(7)들을 "ㄷ"자형으로 연결하는 구조로 구성되어 있다.(도 10 참조)

이와 같이 구성된 본 발명으로 연약지반을 개량하기 위한 공사 또는 지중에 물막이 연속벽을 구축하는 공사를 시공함에 있어 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더(200)의 수직길이보다 더 긴 길이의 장심도 깊이로 지반을 굴착하는데 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 다축 오거 지반개량굴착교반장치(1)는 앞에서 설명한 바 있듯이 기어박스(3)에 장착된 메인축(4) 각각의 중심에 형성된 중공상의 암조인트공(41)에 신축용 연장로드(5)의 하부 연장로드(5c)를 삽입하여 연결 조립하되, 상기 하부 연장로드(5c)의 하단에 형성된 암조인트(52c)가 메인축(4)의 하부로 노출되도록 조립하고(도 11 참조), 이어서 상기 오거 드라이브 유닛(2)의 케이스(21) 상단으로 노출되는 하부 연장로드(5c) 상단의 수조인트(51c)에 중간 연장로드(5b) 하단의 암조인트(52b)를 연결 조립하며, 또 상기 중간 연장로드(5b) 상단의 수조인트(51b)에 상부 연장로드(5a) 하단의 암조인트(52a)를 연결 조립하게 되면 상기 다축 오거 지반굴착장치(1)에는 오거 드라이브 유닛(2)의 상방으로 돌출하는 복수의 신축용 연장로드(5)가 설치되는 것이며, 또한 상기 기어박스(3)의 상면에 수직상으로 연결 조립된 복수의 신축용 연장로드(5)들 각각의 상,중,하부 연장로드(5a,5b,5c) 각각에는 중량을 줄이기 위한 중량감축부(57a,57b,57c)가 형성되어 있으므로 상기한 복수의 신축용 연장로드(5)가 오거 드라이브 유닛(2)의 상방으로 돌출되어 있다 하더라도 상기 다축 오거 지반개량굴착교반장치(1)의 무게 중심은 오거 드라이브 유닛(2)에 있게 된다.

따라서 상기 다축 오거 지반개량굴착교반장치(1)는 지상에 수직상으로 고정 설치된 리더(200)를 따라 안전하게 상,하로 승강작동을 할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 복수의 신축용 연장로드(5)가 연결 조립된 다축 오거 지반개량굴착교반장치(1)는 기어박스(3)의 저부에 돌출되어 있는 복수의 메인축(4) 각각에 형성된 각 암조인트공(41)에 조립된 채 상기한 각 메인축(4)의 하단으로 노출되어 있는 하부 연장로드(5c) 하단의 암조인트(52c)에 지반을 굴착하기 위한 굴착로드(300)를 연결 조립하게 되는데, 이때 기어박스(3)의 저부측에 연결 조립되는 복수의 굴착로드(300)는 도 13의 도시와 같이 오거 드라이브 유닛(2)을 리더(200)의 최대 높이까지 즉, 톱시버(210) 바로 밑에까지 상승이동시킨 상태에서 복수의 굴착로드(300)를 다단상으로 연결 조립하여 지반 굴착작업을 진행하게 되는 것이다.

상기와 같이 리더(200)의 상측으로 상승이동되어 있는 오거 드라이브 유닛(2)을 구동시키게 되면 기어박스(3) 내부에서 회전구동하는 구동기어(25)의 감속된 회전동력에 의하여 복수의 메인축(4)들이 회전하게 되며, 이에 따라 상기 메인축(4)에 연결되어 있는 신축용 연장로드(5) 및 굴착로드(300)들은 함께 회전하게 되는데, 이때 리더(200) 상단의 톱시버(210)에 연설되어 있는 와이어 로우프에 매달려 있는 오거 드라이브 유닛(2)을 천천히 하강시키게 되면 굴착로드(300)는 지반을 굴착함과 동시 굴착되는 토사를 교반하면서 지층을 파고들어가게 되며, 이에 따라 상기 오거 드라이브 유닛(2)이 도 14의 도시와 같이 리더(200)의 하단 위치까지 하강작동이 완료되었을 때에는 상기 신축용 연장로드(5)는 톱시버(210)보다 낮은 높이까지 하강 이동된 상태가 되는 것이며, 이와 같이 오거 드라이브 유닛(2)의 하강 작동이 완료된 상태(도 14 참조)에서 상기 메인축(4)에 형성된 핀결합공(42)에 삽입되어 신축용 연장로드(5)의 하부 연장로드(5c)를 상기 메인축(4)에 결합시키고 있던 복수의 결합핀(8)을 상기 핀결합공(42)에서 뽑아내게 되면 메인축(4)에 형성된 암조인트공(41)의 육각형 내면에 삽입되어 있던 신축용 연장로드(5)의 하부 연장로드(5c)는 상기 암조인트공(41)의 육각형 내면에서 승강이동이 자유로운 상태가 된다.

따라서 리더(200)의 상단에 형성된 톱시버(210)에 연결되어 있는 와이어 로우프를 상향으로 잡아 당겨주는 작동으로 오거 드라이브 유닛(2)을 상승시키게 되면 상기 오거 드라이브 유닛(2)은 리더(200)의 하단 위치에서 상측으로 상승이동하게 되는데, 이때 상기 신축용 연장로드(5)는 하부 연장로드(5c) 하단의 암조인트(52c)가 굴착공에 박혀있는 상태에서 지상으로 노출되어 있는 굴착로드(300) 상단의 수조인트에 연결 결합된 상태인 반면에, 상기 기어박스(3)의 저부에 돌출되어 있는 메인축(4)은 신축용 연장로드(5)에서 분리된 상태이므로, 이에 따라 상기 오거 드라이브 유닛(2)와 기어박스(3)는 함께 상승이동하게 되는 것이며, 또한 상기 메인축(4)에 형성된 암조인트공(41)의 내면은 복수의 신축용 연장로드(5)의 외면과 같은 육각형으로 형성되어 있으므로 상기 오거 드라이브 유닛(2)은 복수의 신축용 연장로드(5)를 따라 똑바르게 상승이동하게 되는 것이다.

상기와 같이 신축용 연장로드(5)를 따라 상승이동하는 오거 드라이브 유닛(2)이 설정된 높이 즉, 메인축(4)의 암조인트공(41) 내면 양측에 형성되어 있는 내측 반원형홈(421)이 상기 신축용 연장로드(5)의 상부 연장로드(5a)의 몸통(53a) 양측에 형성된 외측 반원형홈(54a)과 일치하는 위치까지 상승시킨 다음, 상기 메인축(4)에 형성된 핀결합공(42)으로 삽입되는 결합핀(8)이 상기한 내측 반원형홈(421)과 외측 반원형홈(54a)을 결합시키게 되면 상기 오거 드라이브 유닛(2)은 도 15의 도시와 같이 복수의 신축용 연장로드(5)의 상부 연장로드(5a)에 결합된 상태가 되는 것이다.

상기와 같이 신축용 연장로드(5)의 상부 연장로드(5a)에 결합시킨 오거 드라이브 유닛(2)을 구동시키면서 하강시키게 되면 상기 신축용 연장로드(5)는 도 16의 도시와 같이 굴착로드(300)와 함께 굴착공 속으로 삽입되는 상태가 되므로, 상기 굴착로드(300)는 굴착공 속으로 삽입되는 신축용 연장로드(5)의 삽입 깊이만큼 더 깊게 굴착공을 굴착할 수 있게 되므로써 지상에 수직상으로 설치된 리더(200)의 수직길이보다 더 긴 길이의 장심도 깊이로 지반을 굴착할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 오거 드라이브 유닛(2)을 구동시켜서 지반을 굴착 및 교반할 때에는 신축용 연장로드(5)의 상단에 장착된 로터리 스위벨(7)의 공급구(74)에 연결된 호스(75)를 통해 시멘트풀이나 공압 등을 공급할 수 있으므로 연약지반 개량공사 및 지중 물막이 연속벽 구축공사를 효율적으로 시공할 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기한 본 발명의 실시예 도면에서는 다축 오거 지반개량굴착교반장치(1)에 4축의 굴착로드(300)와 4축의 신축용 연장로드(5)를 연결 조립한 것을 실시예로 하고 있지만, 본 발명은 4축의 굴착로드에 한정하는 것은 아니고 2축 이상의 굴착로드를 연결 조립하여 지반을 굴착 및 교반하여 연약지반을 개량하는 공사 및 지중 물막이 연속벽을 구축하는 공사를 시공하는 모든 다축 오거 지반개량굴착교반장치에 적용할 수 있는 것이다.

1 : 다축 오거 지반개량굴착교반장치 2 : 오거 드라이브 유닛
21 : 케이스 22 : 모터
23 : 슬라이더 24 : 감속출력축
25 : 구동기어 26 : 연동기어
27 : 축수공 28 : 가이드축
29 : 가이드공 3 : 기어박스
4 : 메인축 41 : 암조인트공
42 : 핀결합공 421 : 내측 반원형홈
5 : 신축용 연장로드 5a : 상부 연장로드
5b : 중간 연장로드 5c : 하부 연장로드
51a,51b,51c : 수조인트 52a,52b,52c : 암조인트
53a,53b,53c : 몸통 57a,57b,57c : 중량감축부
58a,58b,58c : 공급통로 59a,59b,59c : 철판
6 : 보호관체 7 : 로터리 스위벨
71 : 암조인트 72 : 상단
73 : 베어링 74 : 공급구
75 : 호스 76 : 스위벨 고정대

Claims (8)

1. 모터를 동력원으로 하는 오거 드라이브 유닛과, 상기 오거 드라이브 유닛의 하단에 장착되는 기어박스와, 상기 기어박스 내부에 회전가능하게 장착되어 오거 드라이브 유닛으로부터 감속된 출력의 동력을 전달받아 회전작동을 하는 복수의 연동기어와, 상기 복수의 연동기어에 장착되어 기어박스의 저부로 돌출 형성되는 복수의 메인축과, 상기 복수의 메인축 각각에 다단상으로 하향 연결 조립되어 지반을 굴착하는 복수의 굴착로드가 형성되어 있는 다축 오거 지반개량굴착교반장치에 있어서,
   상기 기어박스에 장착된 복수의 연동기어 각각의 중심에 형성되는 축수공과;
   상기 복수의 연동기어의 하부에 연결되는 복수의 메인축 각각의 중심에 중공상으로 형성되어 상기 축수공과 연결되도록 형성되는 암조인트공과;
   상기 복수의 연동기어의 상부에 연결되어 각 연동기어와 함께 회전하도록 형성되는 복수의 가이드축과;
   상기 복수의 가이드축 각각의 중심에 중공상으로 형성되어 상기 축수공 및 암조인트공과 연통하도록 형성되는 가이드공과;
   상기 복수의 메인축에 중공상으로 형성된 암조인트공 내면에서 서로 마주하는 양측 내면 일부에 축 중심방향과는 교차하는 방향을 향해 가로지르는 상태로 내측 반원형홈이 대칭 형성되도록 메인축을 관통 형성되는 복수의 핀결합공과;
   상,하단에는 수조인트와 암조인트가 각각 형성되어 있으며, 상기 수조인트와 암조인트를 잇는 몸통의 도중에는 상기 복수의 메인축 각각에 형성된 암조인트공의 내면에 대칭상으로 형성되어 있는 내측 반원형홈과 일치하면서 상기 복수의 핀결합공으로 복수의 결합핀이 꽂아줄 수 있도록 외측 반원형홈이 대칭 형성되어 있는 복수의 신축용 연장로드와;
   상기 복수의 신축용 연장로드 상단에 형성된 수조인트를 감싸는 상태로 결합되는 암조인트가 형성되어 있는 복수의 로터리 스위벨;
   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 메인축 각각의 암조인트공은 육각형 내면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 신축용 연장로드의 외면은 기어박스의 저부에 돌출된 메인축의 암조인트공과 같은 육각형 외면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치.
   
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 신축용 연장로드는 복수의 메인축에 형성된 암조인트공에 연결 조립되는 하부 연장로드와, 상기 하부 연장로드의 상단에 형성된 수조인트에 연결조립되는 중간 연장로드 및 상기 중간 연장로드의 상단에 형성된 수조인트에 연결 조립되는 상부 연장로드로 분할 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 신축용 연장로드의 상,중,하부 연장로드 각각에는 로터리 스위벨을 통해 공급되는 시멘트풀이나 공압을 굴착로드로 공급할 수 있도록 공급통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 신축용 연장로드의 상,중,하부 연장로드 각각의 몸통에는 중량을 줄이기 위해 파이프와 철판을 용접하여 형성시킨 중량감축부를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 기어박스에 회전가능하게 설치된 복수의 연동기어의 상면에 형성된 복수의 가이드축 각각의 상부에는 신축용 연장로드의 하부 연장로드 외주를 감싸주는 복수의 보호관체가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 신축용 연장로드 각각의 상부 연장로드들 상단을 잇는 스위벨 고정대는 리더의 상단에 형성되어 오거 드라이브 유닛을 승강작동시키기 위한 톱시브에 걸리지 아니하는 상태로 복수의 신축용 연장로드를 승강 이동시킬 수 있도록 "ㄷ"자형으로 연결된 구조로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장심도 다축 오거 지반개량굴착교반장치.
   

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