KR101227774B1 - 굴삭 공구 - Google Patents

Abstract

굴삭시의 충격이나 계지 핀이 삽발 방향으로 밀어 내어지는 것과 같은 경우라도, 계지 핀이 이동하지 않도록 계지 핀을 강고하게 고정하는 것이 가능한 굴삭 공구를 제공한다. 장착 구멍부(32)를 구비한 공구 본체(20)와 장착 부재(40)를 갖는 굴삭 공구(10)에 있어서, 장착 부재(40)에는 장착 구멍부(32)에 삽입되는 장착 축부(45)가 설치되고, 장착 축부(45)의 외주면에 장착 축부(45)의 연장 방향에 교차하는 오목 홈(46)이 형성되고, 공구 본체(40)에는 장착 구멍부(32)의 연장 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 일부가 장착 구멍부(32)를 관통하는 핀 구멍(33)이 형성되고, 핀 구멍(33)에는 장착 구멍부(32)에 삽입된 장착 축부(45)의 오목 홈(46)에 결합되는 계지 핀(56)이 삽입되어 있고, 핀 구멍(33)의 개구부에는 강성체로 이루어지고, 계지 핀(56)의 단부면에 접촉하여 고정되는 고정 부재(50)와, 이 고정 부재(50)를 핀 구멍(33)의 연장 방향으로 계지하여 고정하는 계지부(37)가 설치되어 있다.

Description

굴삭 공구{EXCAVATION DEVICE}

본 발명은, 앵커의 각종 공사, 각종 착정(鑿井) 공사, 혹은 각종 기초 파일 구멍 공사 등에 있어서, 지반이나 토사를 굴삭할 때에 이용되는 굴삭 공구에 관한 것이다.

일반적으로, 지반이나 토사를 굴삭하는 굴삭 공구로서, 중심축 주위로 회전되는 디바이스와, 상기 중심축으로부터 편심된 회전축 주위에 회전 가능하게 된 비트 헤드를 구비하고, 상기 디바이스가 일 방향으로 회전하였을 때에, 상기 비트 헤드가 직경 방향 외측으로 돌출되고, 또한 상기 디바이스가 다른 방향으로 회전하였을 때에, 상기 비트 헤드가 직경 방향 내측으로 후퇴하도록 구성된, 이른바 직경 확장식의 굴삭 공구가 제공되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

상세하게 설명하면, 디바이스의 선단부면에 개방되어 상기 중심축에 평행하게 연장되는 장착 구멍부가, 상기 중심축으로부터 편심된 위치에 천공되어 있고, 이 장착 구멍부에는 디바이스의 외주면에 개방되어 장착 구멍부의 내주면의 일부를 관통하는 핀 구멍이 형성되고, 이 핀 구멍에 계지 핀이 배치되어 있다.

비드 헤드는 초경합금 등의 경질 재료로 이루어지는 팁이 고정된 비트 굴삭부와, 이 비트 굴삭부에 연속 설치되어 상기 장착 구멍부에 삽입되는 장착 축부를 구비하고 있고, 장착 축부의 외주면에는 상기 계지 핀과 결합되는 오목 홈이 형성되어 있다.

비트 헤드의 장착 축부가 디바이스의 장착 구멍부에 삽입되는 동시에, 디바이스의 외주면으로부터 핀 구멍에 계지 핀이 삽입되고, 계지 핀과 장착 축부의 오목 홈이 결합된다. 이에 의해, 비트 헤드는 회전축의 선단부측으로 빠짐 방지된다. 또한, 비드 헤드는 오목 홈의 저면과 계지 핀의 외주면이 미끄럼 이동함으로써, 장착 구멍부(및 장착 축부)의 축선을 회전축으로서 회전하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다.

이러한 굴삭 공구에 있어서는, 굴삭을 행하는 경우에는 디바이스를 일 방향(순방향)으로 회전시켜, 회전에 의해 발생하는 디바이스 및 비트 헤드와 피굴삭물(산지나 지반 등) 또는 케이싱 톱(casing top)과의 마찰력에 의해 비트 헤드를 직경 방향 외측으로 돌출시켜 굴삭 구멍을 형성한다. 그리고 굴삭 구멍의 형성이 종료되면, 디바이스를 다른 방향(역방향)으로 회전시켜 피절삭물 또는 케이싱 톱과의 마찰력에 의해 비트 헤드를 직경 방향 내측으로 후퇴시켜, 굴삭 구멍을 통해 굴삭 공구를 회수한다.

여기서, 계지 핀이 누락된 경우에는, 비트 헤드가 디바이스로부터 누락되어 굴삭 구멍의 내부에 잔존해 버려, 굴삭 공사를 중단하거나, 중지하고 다시 굴삭하게 된다. 따라서, 계지 핀이 디바이스로부터 누락되는 일이 없도록 빠짐 방지 수단을 설치할 필요가 있다.

이러한 계지 핀의 빠짐 방지 수단으로서, 예를 들어 특허 문헌 2 내지 4에 개시되어 있는 바와 같이, 탄성 부재를 이용한 것이 제안되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평05-065787호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 평06-074222호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 평08-295268호 공보

특허 문헌 4 : 일본 특허 출원 공개 평08-295269호 공보

그런데, 전술한 굴삭 공구에 설치된 계지 핀에, 특허 문헌 2 내지 4에 개시된 빠짐 방지 수단을 채용한 경우, 굴삭시의 충격이나 반발에 의해 계지 핀이 탄성 부재를 압박하여 탄성 변형시켜 버리므로, 계지 핀을 강고하게 고정할 수 없게 될 우려가 있었다. 또한, 비트 헤드가 회전축 주위로 회전되었을 때에, 비트 헤드의 장착 축부와 계지 핀이 접촉되어 있으면, 계지 핀이 삽발(揷拔) 방향으로 밀어 내어져 버리는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 굴삭시의 충격이나 계지 핀이 삽발 방향으로 밀어 내어지는 것과 같은 경우라도, 계지 핀이 이동하지 않도록 계지 핀을 강고하게 고정하는 것이 가능한 굴삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하여, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 굴삭 공구는 굴삭 기계의 선단부측에 장착되고, 장착 구멍부를 구비한 공구 본체와, 이 공구 본체에 착탈 가능하게 장착되는 장착 부재를 갖는 굴삭 공구에 있어서, 상기 장착 부재에는 상기 장착 구멍부에 삽입되는 장착 축부가 설치되고, 상기 장착 축부의 외주면에는 상기 장착 축부의 연장 방향에 교차하는 오목 홈이 형성되고, 상기 공구 본체에는 상기 장착 구멍부의 연장 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 일부가 상기 장착 구멍부를 관통하는 핀 구멍이 형성되고, 상기 핀 구멍에는 상기 장착 구멍부에 삽입된 장착 축부의 상기 오목 홈에 결합되는 계지 핀이 삽입되어 있고, 상기 핀 구멍의 개구부에는, 강성체로 이루어지고 상기 계지 핀의 단부면에 접촉하여 고정하는 고정 부재와, 이 고정 부재를 상기 핀 구멍의 연장 방향으로 계지하여 고정하는 계지부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성의 굴삭 공구에 있어서는, 공구 본체에 형성된 핀 구멍의 개구부에, 강성체로 이루어지고, 계지 핀의 단부면에 접촉하여 계지 핀을 고정하는 고정 부재가 배치되어 있으므로, 굴삭시의 충격 등에 의해 고정 부재가 크게 탄성 변형되는 일이 없어, 계지 핀을 강고하게 고정하는 것이 가능해진다. 또한, 이 고정 부재를, 핀 구멍의 연장 방향(계지 핀의 삽발 방향)으로 계지하여 고정하는 계지부가 설치되어 있으므로, 계지 핀이 삽발 방향을 향해 이동하는 것이 방지되어, 계지 핀의 누락을 확실하게 방지할 수 있다.

여기서, 상기 공구 본체에, 상기 고정 부재와 상기 계지부의 결합 상태를 유지하는 보조 부재를 배치해도 좋다.

이 경우, 보조 부재에 의해 고정 부재와 계지부의 결합 상태가 유지되게 되어, 굴삭시의 충격 등에 의해 고정 부재가 계지부로부터 빠져 버리는 것을 방지할 수 있어, 계지 핀의 누락을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 상기 보조 부재를 탄성재로 구성해도 좋다.

이 경우, 탄성재의 탄성력을 이용하여 고정 부재와 계지부의 결합 상태를 유지시키는 것이 가능해져, 고정 부재의 이동을 방지할 수 있다. 또한, 탄성재로 구성된 보조 부재에는, 계지 핀이 직접 접촉하는 일이 없으므로, 계지 핀으로부터의 압박력에 의해 보조 부재가 탄성 변형되는 일은 없어, 계지 핀을 강고하게 고정할 수 있다.

또한, 상기 공구 본체에, 상기 고정 부재가 슬라이드 이동되는 슬라이드 홈을 형성하고, 상기 슬라이드 홈의 일단부에 상기 핀 구멍을 개방시키는 동시에 상기 계지부를 형성하고, 상기 슬라이드 홈의 타단부에 상기 고정 부재의 장입부를 설치해도 좋다.

이 경우, 슬라이드 홈의 타단부측에 설치된 장입부로부터 고정 부재를 슬라이드 홈 내에 장입하고, 고정 부재를 슬라이드 홈의 일단부측을 향해 이동시킴으로써, 고정 부재를 핀 구멍의 개구부에 배치하는 동시에 계지부에 의해 계지하여 고정할 수 있다. 따라서, 간단한 조작으로 고정 부재를 배치하여, 계지 핀을 강고하게 고정하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 공구 본체를 중심축 주위로 회전되는 디바이스로 하고, 이 디바이스의 선단부에 개방되도록 상기 장착 구멍부를 형성하고, 상기 장착 부재를 경질 재료로 이루어지는 팁이 고정된 비트 굴삭부를 갖는 비트 헤드로 하고, 상기 비트 굴삭부에 상기 장착 축부를 연속 설치하고, 상기 장착 축부의 외주면에, 상기 장착 축부의 연장 방향에 교차하는 동시에 주위 방향을 따라 연장되는 오목 홈을 형성하고, 상기 디바이스를 일 방향으로 회전하였을 때에 상기 비트 헤드가 상기 회전축 주위로 회전하여 외측으로 돌출되고, 또한 상기 디바이스를 다른 방향으로 회전하였을 때에 상기 비트 헤드가 상기 회전축 주위로 회전하여 상기 비트 헤드가 내측으로 후퇴하는 구성으로 해도 좋다.

이 경우, 이른바 직경 확장식의 굴삭 공구에 있어서, 비트 헤드를 계지하는 계지 핀을 강고하게 고정하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르면, 굴삭시의 충격이나 계지 핀이 삽발 방향으로 밀어 내어지는 것과 같은 경우라도, 계지 핀이 이동하지 않도록 계지 핀을 강고하게 고정하는 것이 가능한 굴삭 공구를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태인 굴삭 공구의 측면 부분 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 굴삭 공구의 직경 확장 상태를 도시하는 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 굴삭 공구의 직경 축소 상태를 도시하는 정면도이다.
도 4는 도 1에 있어서의 X-X 단면도이다.
도 5는 도 4에 있어서의 Y-Y 단면도이다.
도 6은 도 5에 있어서의 Z방향 화살표도이다.
도 7은 도 1에 도시하는 굴삭 공구에 구비된 고정 부재의 상면도이다.
도 8은 도 7에 도시하는 고정 부재의 측면 단면도이다.
도 9는 도 1에 도시하는 굴삭 공구에 구비된 보조 부재의 상면도이다.
도 10은 도 9에 도시하는 보조 부재의 측면 단면도이다.
도 11의 (a) 내지 도 11의 (d)는 도 1에 도시하는 굴삭 공구에 있어서의 계지 핀의 고정 방법을 도시하는 설명도이다.
도 12의 (a) 내지 도 12의 (d)는 도 1에 도시하는 굴삭 공구에 있어서의 계지 핀의 고정 방법을 도시하는 설명도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태인 굴삭 공구의 측면 부분 단면도이다.
도 14는 도 13에 도시하는 굴삭 공구의 직경 확장 상태를 도시하는 정면도이다.
도 15는 도 13에 도시하는 굴삭 공구의 직경 축소 상태를 도시하는 정면도이다.
도 16은 보조 부재의 다른 예를 도시하는 설명도이다.
도 17은 도 16에 있어서의 Z방향 화살표도이다.
도 18은 보조 부재의 다른 예를 도시하는 설명도이다.
도 19는 도 18에 있어서의 Z방향 화살표도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시 형태인 굴삭 공구의 측면 부분 단면도이다.
도 21은 도 20에 도시하는 굴삭 공구의 직경 확장 상태를 도시하는 정면도이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시 형태인 굴삭 공구의 측면 부분 단면도이다.
도 23은 도 22에 도시하는 굴삭 공구의 직경 확장 상태를 도시하는 정면도이다.
도 24는 본 발명의 다른 실시 형태인 굴삭 공구의 측면 부분 단면도이다.
도 25는 도 24에 있어서의 A-A 단면도이다.
도 26은 도 24에 있어서의 B-B 단면도이다.

이하에, 본 발명의 제1 실시 형태인 굴삭 공구에 대해 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

이 굴삭 공구(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 중심축(O)을 따라 연장되는 개략 다단 원기둥 형상을 이루는 디바이스(20)와, 이 디바이스(20)의 선단부측(도 1, 도 5에 있어서 좌측)에 착탈 가능하게 장착된 비트 헤드(40)와, 디바이스(20)의 외주측에 끼워 맞추어진 케이싱 톱(11)과, 케이싱 톱(11)의 후단부측에 접속된 케이싱 파이프(13)를 구비하고 있다.

케이싱 톱(11)은, 개략 원통 형상을 이루고 있고, 디바이스(20)의 외주측에 끼워 맞추어지는 구성으로 되어 있고, 디바이스(20)로부터 타격을 받아 추진력을 부여할 수 있는 것이다. 케이싱 톱(11)의 후단부측 부분은, 외경이 한 단계 작게 되어 있고, 케이싱 파이프(13)의 접속부(12)로 되어 있다.

케이싱 파이프(13)는 원통 형상을 이루고, 그 외경이 케이싱 톱(11)과 동일하게 되고, 내경이 케이싱 톱(11)의 접속부(12)의 외경과 대략 동일하게 되어 있다. 이 케이싱 파이프(13)는 케이싱 톱(11)의 접속부(12)에 끼워 맞추어진 상태에서, 선단부가 케이싱 톱(11)에 용접되어 있다.

디바이스(20)는 선단부측에 위치하는 디바이스 본체(21)와, 디바이스 본체(21)의 후단부측에 연속되어 직경 방향 외측으로 돌출된 대직경부(22)와, 대직경부(22)의 후단부측에 연속되어 크게 직경 방향 내측으로 후퇴한 소직경부(23)를 갖고 있다. 또한, 디바이스 본체(21), 대직경부(22) 및 소직경부(23)는 일체로 성형되어 있다. 소직경부(23)는, 도시하지 않은 타격력 부여 기구(에어 해머)에 접속되는 동시에, 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해 회전되는 구성으로 되어 있다. 이 디바이스(20)는, 중심축(O) 주위로 회전되는 동시에, 중심축(O) 방향으로 타격력을 받는 것이다.

대직경부(22)의 외경은, 케이싱 파이프(13)의 내경과 대략 동일하게 되어 있다. 또한, 디바이스 본체(21)의 외주측에 케이싱 톱(11)이 끼워 맞추어지고, 대직경부(22)의 선단부면이 케이싱 톱(11)의 후단부면에 접촉되어 있다. 이렇게 하여, 케이싱 톱(11)은 대직경부(22)를 통해 타격을 받아 추진력을 부여할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 디바이스(20)의 내부에는, 중심선(O)을 따라 연장되는 유체 공급로(24)가, 소직경부(23)의 후단부면에 개방되어 디바이스 본체(21)에까지 도달하도록 설치되어 있다. 이 유체 공급로(24)의 선단부 부분에는, 중심선(O)에 직교하는 방향(직경 방향 외측)을 향해 연장되는 연결로(25)가 연속 설치되고, 이 연결로(25)로부터 중심선(O)에 평행하게 연장되어 후술하는 장착 구멍부(32)의 저면에 개방되는 연통 구멍(26)이 형성되어 있다.

또한, 유체 공급로(24)의 선단부 부분에는, 선단부측을 향함에 따라서 점차 직경 방향 외측을 향하는 유체 토출 구멍(27)이 연속 설치되어 있다.

디바이스 본체(21)의 선단부면에는, 후단부측 및 직경 방향 내측을 향해 오목해지는 수용 오목부(30)가 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 선단부면에서 볼 때 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 2개의 수용 오목부(30)가 중심축(O)에 대해 점대칭이 되도록 설치되어 있다. 이에 의해, 디바이스 본체(21)의 선단부면 중, 수용 오목부(30) 이외의 부분은, 선단부면에서 볼 때 개략 H자 형상을 이루고, 선단부측을 향해 돌출되게 된다. 이 개략 H자 형상을 이루는 부분에는, 초경합금 등의 경질 재료로 구성된 팁(15)이 복수 심어져 있고, 피굴삭물을 굴삭하는 디바이스 굴삭부(29)로 되어 있다.

상세하게 서술하면, 디바이스 굴삭부(29)는 디바이스 본체(21)의 외주면을 따라 연장되는 한 쌍의 외주 굴삭부(29A)와, 중심축(O)을 통과하는 동시에 한 쌍의 외주 굴삭부(29A)를 연락하는 중앙 굴삭부(29B)를 구비하고 있다. 중앙 굴삭부(29B)는, 중심축(O)에 직교하도록 연장되고, 5개의 팁(15)이, 각각의 팁(15)의 중심축(O)으로부터의 직경 방향 거리가 서로 다르도록 배열되어 있다. 또한, 외주 굴삭부(29A)는 직경 방향 외측을 향함에 따라서 점차 후단부측으로 후퇴하도록 약간 중앙 굴삭부(29B)에 대해 경사져 있고, 주위 방향을 따라 6개의 팁(15)이 배열되어 있다.

또한, 수용 오목부(30)의 선단부측을 향하는 저면 중, 회전 방향(R1) 전방측 부분에는, 직경 방향 외측을 향함에 따라서 점차 후단부측을 향해 후퇴하는 경사면부(31)가 각각 형성되어 있다. 이 경사면부(31)에는 전술한 유체 토출 구멍(27)이 개방되어 있다. 또한, 이 경사면부(31)의 직경 방향 외측단부에 연속되는 디바이스(20)의 측면에는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 직경 방향 내측을 향해 한 단계 오목해지는 동시에 중심축(O)에 평행하게 연장되는 절결 홈(28)이 형성되어 있다.

수용 오목부(30)의 선단부측을 향하는 저면 중, 회전 방향(R1) 후방측에는 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 중심축(O)으로부터 편심되는 동시에 중심축(O)에 대해 점대칭이 되고, 또한 도 1에 도시하는 바와 같이 중심축(O)과 평행하게 연장되는 2개의 회전축(P1, P2)을 따라 각각 연장되는 2개의 장착 구멍부(32)가 형성되어 있다.

그리고 디바이스 본체(21)에는, 중심축(O) 및 회전축(P1, P2)에 직교하는 방향으로 연장되고, 2개의 장착 구멍부(32)에 관통하는 핀 구멍(33)이 형성되어 있다. 이 핀 구멍(33)은, 중심축(O)에 직교하는 단면에 있어서 도 4에 도시하는 바와 같이, 중심축(O)을 통과하는 동시에, 2개의 장착 구멍부(32)의 내주면의 일부를 관통하도록 형성되어 있다. 즉, 이 핀 구멍(33)은 디바이스(20)의 직경 방향으로 연장되도록 구성되어 있는 것이다.

핀 구멍(33)의 일단부측(도 1 및 도 5에 있어서 하측) 부분은, 한 단계 소직경으로 되어 있다. 또한, 핀 구멍(33)의 타단부측(도 1 및 도 5에 있어서 상측)의 개구부에는, 도 1 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 핀 구멍(33)의 연장 방향에 직교하는 방향으로 연장되는[중심축(O)에 평행하게 연장되는] 슬라이드 홈(34)이 형성되어 있다.

슬라이드 홈(34)의 중심축(O) 방향 후단부측에는, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 디바이스 본체(21)의 외주면에 개방되어 단면 원형을 이루는 장입 오목부(35)가 형성되어 있다. 장입 오목부(35)는 저부와 내주면의 사이에 링 형상 홈(36)이 형성되어 있다.

또한, 장입 오목부(35)의 중심축(O) 방향 선단부측에는, 장입 오목부(35)의 직경보다도 작은 폭으로 연장되는 계지 홈부(37)가 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 계지 홈부(37)는 장입 오목부(35)를 향해 개방된 U자 형상을 이루고 있다.

그리고 슬라이드 홈(34)의 중심축(O) 선단부측에, 핀 구멍(33)의 개구부가 배치되어 있다.

다음에, 비트 헤드(40)에 대해 설명한다.

비트 헤드(40)는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 초경합금 등의 경질 재료로 구성된 팁(15)이 복수 심어진 비트 굴삭부(41)와, 이 비트 굴삭부(41)의 후단부측을 향해 연장되는 개략 원기둥 형상을 이루는 장착 축부(45)를 구비하고 있다.

비트 굴삭부(41)는 장착 축부(45)의 선단부측에 연속 설치되고, 장착 축부(45)의 축선에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 평면부(42)와, 이 평면부(42)에 연속되는 테이퍼부(43)와, 테이퍼부(43)보다도 한 단계 후단부측으로 후퇴한 단차부(44)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 평면부(42)에 3개의 팁(15)이 심어지고, 테이퍼부(43)에 2개의 팁(15)이 심어지고, 단차부(44)에 3개의 팁(15)이 1열로 심어져 있다.

장착 축부(45)는 디바이스(20)의 선단부면에 개방된 장착 구멍부(32)에 끼움 삽입되는 구성으로 되어 있고, 장착 축부(45)의 축선이 회전축(P1, P2)과 각각 일치하게 된다. 이 장착 축부(45)에는, 축선[회전축(P1, P2)]에 대해 직교하는 동시에 장착 축부(45)의 주위면을 따른 오목 홈(46)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 오목 홈(46)은 장착 축부(45)의 외주면의 일부에 형성되고, 장착 축부(45)의 축선[회전축(P1, P2)] 방향으로부터 보아 개략 L자 형상을 이루고 있다. 또한, 이 오목 홈(46)은 장착 축부(45)의 축선[회전축(P1, P2)] 방향으로부터 보아 비트 굴삭부(41)의 테이퍼부(43) 및 단차부(44)가 형성된 측과는 반대측에 형성되어 있다.

다음에, 슬라이드 홈(34)에 배치되는 고정 부재(50)와, 보조 부재(53)에 대해 설명한다.

고정 부재(50)는, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 플랜지부(51)를 구비한 원판 형상을 이루고 있다. 이 고정 부재(50)는, 용이하게 탄성 변형되는 일이 없도록 강재 등의 강성체로 구성되어 있다. 플랜지부(51)의 외경은, 슬라이드 홈(34)의 장입 오목부(35)의 직경보다도 작게, 또한 계지 홈부(37)의 홈 폭보다도 크게 설정되어 있다.

보조 부재(53)는, 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 개략 원판 형상을 이루고, 합성 고무 등의 탄성 부재로 구성되어 있다. 보조 부재(53)의 일단부는, 테이퍼 형상으로 형성되는 동시에 직경 방향 외측으로 돌출된 갈고리부(54)가 형성되어 있다.

다음에, 비트 헤드(40)와 디바이스(20)의 연결 방법에 대해, 도 11, 도 12를 참조로 하여 설명한다.

우선, 디바이스(20)의 선단부면에 개방된 장착 구멍부(32)에, 비트 헤드(40)의 장착 축부(45)를 삽입한다. 이때, 장착 구멍부(32)의 일부를 관통한 핀 구멍(33) 부분과 장착 축부(45)의 외주면에 형성된 오목 홈(46)이 대향하도록 비트 헤드(40)를 배치한다.

이 상태에서, 슬라이드 홈(34)에 개방된 핀 구멍(33)에, 원기둥 형상을 이루는 계지 핀(56)을 삽입한다[도 11의 (a), 도 12의 (b)]. 그러면, 계지 핀(56)은 중심축(O)과 직교하여 2개의 장착 구멍부(32)에 관통하도록 배치된다.

슬라이드 홈(34)의 장입 오목부(35)로부터, 고정 부재(50)를 플랜지부(51)가 직경 방향 내측을 향하도록 하여 슬라이드 홈(34) 내로 장입하고, 계지 홈부(37)로 슬라이드 이동시킨다[도 11의 (b), 도 12의 (c)]. 이렇게 하여, 계지 핀(56)의 단부면에 고정 부재(50)가 접촉되는 동시에, 플랜지부(51)가 계지 홈부(37)에 의해 핀 구멍(33)의 연장 방향으로 결합되어, 고정 부재(50)가 고정된다.

그리고 장입 오목부(35)에, 탄성 변형 가능한 보조 부재(53)가 압입된다[도 11의 (c), 도 11의 (d), 도 12의 (d)]. 이때, 보조 부재(53)에 설치된 갈고리부(54)가 장입 오목부(35)의 내주면에 형성된 링 형상 홈(36)에 결합되어 보조 부재(53)가 고정된다. 또한, 보조 부재(53)의 외주면이 고정 부재(50)의 외주면을 압박하게 되어, 고정 부재(50)가 슬라이드 홈(34) 내를 이동하는 것이 방지된다.

이와 같이 하여, 디바이스(20)와 비트 헤드(40)가 연결된다. 비트 헤드(40)는, 장착 축부(45)의 외주면에 형성된 오목 홈(46)이, 계지 핀(56)에 의해 계지됨으로써 회전축(P1, P2) 방향 선단부측에는 빠짐 방지된다.

이와 같이 구성된 굴삭 공구(10)에 있어서는, 디바이스(20)를 회전 구동 수단에 의해, 도 2 및 도 3에 도시하는 회전 방향(R1)으로 회전시킴으로써, 피굴삭물 또는 케이싱 톱과의 마찰력에 의해 비트 헤드(40)가 회전축(P1, P2) 주위로 회전하여, 비트 헤드(40)의 테이퍼부(43) 및 단차부(44)가 직경 방향 외측으로 돌출된다.

한편, 디바이스(20)를 회전 구동 수단에 의해, 도 2 및 도 3에 도시하는 회전 방향(R2)으로 회전시킴으로써, 피굴삭물 또는 케이싱 톱과의 마찰력에 의해 비트 헤드(40)가 회전축(P1, P2) 주위로 회전하여, 비트 헤드(40)가 디바이스(20)의 선단부면에 형성된 수용 오목부(30)에 수용된다.

이 굴삭 공구(10)는, 굴삭 기계(도시하지 않음)에 구비된 타격 장치에 의해 구동되고, 굴삭 공구(10)에 회전력, 타격력 및 추력이 전달되어, 굴삭 공구(10)의 선단부에 형성된 디바이스 굴삭부(29) 및 비트 헤드(40)에 의해 암반 등의 피굴삭물을 파괴하여 굴삭하는 것이다. 이 굴삭 작업에 있어서는, 유체 공급로(24)로부터 에어 등의 유체가 토출되고, 피굴삭물을 파괴하여 생성된 굴삭 부스러기를 절결 홈(28)을 통해 굴삭 공구(10)의 후단부측으로 배출한다.

굴삭시에는, 디바이스(20)를 회전 방향(R1)으로 회전시킴으로써, 비트 헤드(40)를 직경 방향 외측으로 돌출시켜 직경이 큰 굴삭 구멍을 형성하는 동시에, 케이싱 톱(11)에 추력을 부여하여 케이싱 파이프(13)를 매설해 간다.

굴삭 구멍의 형성이 종료되면, 디바이스(20)를 회전 방향(R2)으로 회전시킴으로써, 비트 헤드(40)를 수용 오목부(30) 내로 수용하고, 굴삭 공구(10)를 케이싱 파이프(13)의 내경보다도 작게 한다. 이 상태에서 굴삭 공구(10)를 인발함으로써, 매설된 케이싱 파이프(13)의 내부를 통해 굴삭 공구(10)를 회수한다.

본 실시 형태인 굴삭 공구(10)에 있어서는, 디바이스(20)와 비트 헤드(40)를 계지하는 계지 핀(56)이 삽입되는 핀 구멍(33)의 개구부에, 강재 등의 강성체로 이루어지는 고정 부재(50)가 배치되고, 이 고정 부재(50)가 계지 핀(56)의 단부면에 접촉되어 있으므로, 굴삭시의 충격 등에 의해 고정 부재(50)가 크게 탄성 변형하는 일이 없어, 계지 핀(56)을 강고하게 고정하는 것이 가능해진다. 또한, 이 고정 부재(50)를, 핀 구멍(33)의 연장 방향[계지 핀(56)의 삽입 방향]으로 계지하여 고정하는 계지 홈부(37)가 형성되어 있으므로, 계지 핀(56)이 핀 구멍(33)의 연장 방향[계지 핀(56)의 삽입 방향]을 향해 이동하는 것이 방지되어, 계지 핀(56)의 누락을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 고정 부재(50)와 계지 홈부(37)의 결합 상태를 유지하는 보조 부재(53)가 배치되어 있으므로, 굴삭시의 충격 등에 의해 고정 부재(50)가 계지 홈부(37)로부터 빠져 버리는 것을 방지할 수 있어, 계지 핀(56)의 누락을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 보조 부재(53)가 탄성재로 구성되어 있으므로, 탄성재의 탄성력을 이용하여 고정 부재(50)와 계지 홈부(37)의 결합 상태를 유지시키는 것이 가능해져, 고정 부재(50)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 또한, 탄성재로 구성된 보조 부재(53)에는, 계지 핀(56)이 직접 접촉하는 일이 없으므로, 계지 핀(56)으로부터의 압박력에 의해 보조 부재(53)가 탄성 변형하는 일은 없어, 계지 핀(56)을 강고하게 고정할 수 있다.

또한, 디바이스(20)의 외주면에, 고정 부재(50)가 슬라이드 이동되는 슬라이드 홈(34)이 형성되고, 슬라이드 홈(34)의 후단부측에 고정 부재(50)를 슬라이드 홈(34) 내부에 장입하기 위한 장입 오목부(35)가 형성되고, 이 장입 오목부(35)의 선단부측에 계지 홈부(37)가 형성되어 있으므로, 장입 오목부(35)로부터 고정 부재(50)를 슬라이드 홈(34) 내에 장입하고, 고정 부재(50)를 슬라이드 이동시킴으로써, 고정 부재(50)를 핀 구멍(33)의 개구부에 배치하는 동시에 계지 홈부(37)에 의해 계지하여 고정할 수 있다. 따라서, 간단한 조작으로 고정 부재(50)를 배치하여, 계지 핀(56)을 강고하게 고정할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태인 굴삭 공구에 대해 설명한다. 도 13 내지 도 15에, 본 발명의 제2 실시 형태인 굴삭 공구를 도시한다.

본 제2 실시 형태인 굴삭 공구(110)에 있어서는, 디바이스(120)의 선단부에 3개의 비트 헤드(140)가 착탈 가능하게 장착되어 있다.

디바이스 본체(121)의 선단부면에는, 선단부면에서 볼 때 도 14 및 도 15에 도시하는 바와 같이, 3개의 수용 오목부(130)가 중심축(O)에 대해 점대칭으로 형성되어 있다.

또한, 수용 오목부(130)의 선단부측을 향하는 저면 중, 회전 방향(R1) 전방측 부분에는, 직경 방향 외측을 향함에 따라서 점차 후단부측을 향해 후퇴하는 경사면부(131)가 각각 형성되어 있다. 이 경사면부(131)에는 전술한 유체 토출 구멍(127)이 개방되어 있다. 이 경사면부(131)의 직경 방향 외측 단부에 연속되는 디바이스(120)의 측면에는, 직경 방향 내측을 향해 한 단계 오목해지는 동시에 중심축(O)에 평행하게 연장되는 절결 홈(128)이 형성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 유체 공급 구멍(124)이 후술하는 장착 구멍부(132)의 저면보다도 선단부측까지 연장되도록 형성되어 있고, 이 유체 공급 구멍(124)에 연속 설치되고, 경사면부(131)에 개방되는 유체 토출 구멍(127)이 형성되어 있다.

수용 오목부(130)의 선단부측을 향하는 저면 중, 회전 방향(R1) 후방측에는 도 14 및 도 15에 도시하는 바와 같이 중심축(O)으로부터 편심되는 동시에 중심축(O)에 대해 점대칭이 되고, 또한 도 13에 도시하는 바와 같이 중심축(O)과 평행하게 연장되는 3개의 회전축(P1, P2, P3)을 따라 각각 연장되는 3개의 장착 구멍부(132)가 형성되어 있다.

그리고 이들 장착 구멍부(132)에는, 각각 회전축(P1, P2, P3)에 직교하는 방향으로 연장되어 장착 구멍부(132)에 관통하는 핀 구멍(133)이 각각에 형성되어 있다. 또한, 이 핀 구멍(133)은 디바이스(120)의 직경 방향으로 연장되도록 구성되어 있다.

이들 핀 구멍(133)의 개구부에는, 핀 구멍(133)의 연장 방향에 직교하는 방향으로 연장되는[중심축(O)에 평행하게 연장되는] 슬라이드 홈(134)이 각각 형성되어 있다. 즉, 3개의 슬라이드 홈(134)이 형성되어 있는 것이다.

장착 구멍부(132)에 장착되는 비트 헤드(140)는, 도 13 내지 도 15에 도시하는 바와 같이, 초경합금 등의 경질 재료로 구성된 팁(115)이 복수 심어진 비트 굴삭부(141)와, 이 비트 굴삭부(141)의 후단부측을 향해 연장되는 개략 원기둥 형상을 이루는 장착 축부(145)를 구비하고 있다.

장착 축부(145)는 디바이스(120)의 선단부면에 개방된 장착 구멍부(132)에 끼움 삽입되는 구성으로 되어 있고, 장착 축부(145)의 축선이 회전축(P1, P2, P3)과 각각 일치하게 된다. 이 장착 축부(145)에는 축선[회전축(P1, P2, P3)]에 대해 직교하는 동시에 장착 축부(145)의 주위면을 따른 오목 홈(146)이 형성되어 있다.

디바이스(120)의 선단부면에 개방된 3개의 장착 구멍부(132)에, 각각 비트 헤드(140)의 장착 축부(145)가 삽입되고, 슬라이드 홈(134)에 각각 개방된 3개의 핀 구멍(133)에, 원기둥 형상을 이루는 3개의 계지 핀(156)이 각각 삽입된다.

슬라이드 홈(134)의 장입 오목부(135)로부터, 고정 부재(150)를 플랜지부(151)가 직경 방향 내측을 향하도록 하여 슬라이드 홈(134) 내에 장입하여, 계지 홈부(137)로 슬라이드 이동시켜, 계지 핀(156)의 단부면에 고정 부재(150)를 접촉시키는 동시에, 플랜지부(151)를 계지 홈부(137)에 결합시킨다.

그리고 장입 오목부(135)에, 탄성 변형 가능한 보조 부재(153)를 압입하여, 고정 부재(150)가 슬라이드 홈(134) 내를 이동하지 않도록 고정한다.

이와 같이 구성된 굴삭 공구(110)에 있어서는, 디바이스(120)를 회전 구동 수단에 의해, 도 14 및 도 15에 도시하는 회전 방향(R1)으로 회전시킴으로써, 피굴삭물 또는 케이싱 톱과의 마찰력에 의해 비트 헤드(140)가 회전축(P1, P2, P3) 주위로 회전하여, 비트 굴삭부(141)가 직경 방향 외측으로 돌출된다.

한편, 디바이스(120)를 회전 구동 수단에 의해, 도 14 및 도 15에 도시하는 회전 방향(R2)으로 회전시킴으로써, 피굴삭물 또는 케이싱 톱과의 마찰력에 의해 비트 헤드(140)가 회전축(P1, P2, P3) 주위로 회전하여, 비트 굴삭부(141)가 디바이스(120)의 선단부면에 형성된 수용 오목부(130)로 수용된다.

이와 같은 구성으로 된 본 실시 형태인 굴삭 공구(110)에 있어서는, 3개의 비트 헤드(140)를 구비하고 있고, 예를 들어 대직경의 굴삭 구멍을 굴삭하는 경우라도, 직경 방향 외측 부분에서의 팁(115)의 수를 확보하여 효율적으로 굴삭을 행할 수 있다.

또한, 유체 공급 구멍(127)이 디바이스 본체(121)의 선단부측까지 연장되도록 형성되어 있으므로, 에어 등의 유체를 확실하게 굴삭 구멍의 내부로 토출시킴으로써 굴삭 부스러기의 배출을 촉진하여 원활하게 굴삭 작업을 진행시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태인 굴삭 공구에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 일은 없으며, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하다.

디바이스 굴삭부 및 비트 굴삭부에 심어지는 팁의 개수나 배치에는, 특별히 제한은 없고, 굴삭 조건 등을 고려하여 적절하게 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 탄성재로 구성된 보조 부재를 장입 오목부에 압입하는 것으로서 설명하였지만, 이것에 한정되는 일은 없으며, 다른 구성의 보조 부재를 이용해도 좋다. 예를 들어, 도 16 및 도 17에 도시하는 바와 같이, 슬라이드 홈(234)에 형성된 장입 오목부(235)에, 고정 부재(250)의 플랜지부(251)에 접촉하도록 접촉 부재(257)를 장입하는 동시에, 이 접촉 부재(257)를 이른바 스냅링(258)으로 고정한 것이라도 좋다. 즉, 접촉 부재(257)와 스냅링(258)으로 보조 부재(253)를 구성해도 좋다.

또한, 예를 들어 도 18 및 도 19에 도시하는 바와 같이, 슬라이드 홈(334)에, 슬라이드 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 관통 구멍(339)을 형성하고, 이 관통 구멍(339)에 고정 부재(350)의 플랜지부(351)에 접촉하는 스프링 핀(보조 부재)(353)을 삽입해도 좋다.

또한, 디바이스의 선단부면에 팁을 심어 디바이스 굴삭부를 설치한 것으로서 설명하였지만, 이것에 한정되는 일은 없으며, 예를 들어 도 20 및 도 21, 도 22 및 도 23에 도시하는 바와 같이, 팁(415, 515)을 모두 비트 헤드(440, 540)에 심은 것이라도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 공구 본체를 디바이스로 하고, 장착 부재를 비트 헤드로 한 것으로 설명하였지만, 이것에 한정되는 일은 없으며, 예를 들어 도 24 내지 도 26에 도시하는 바와 같이, 공구 본체(660)의 중심축(O)을 따라 연장되는 장착 구멍부(661)에, 장착 부재로서 파일럿 비트(670)를 착탈 가능하게 장착하고, 공구 본체(660)와 파일럿 비트(670)의 고정에 계지 핀(656) 및 고정 부재(650)를 이용해도 좋다. 또한, 공구 본체(660)의 후단부측을 향해 개방되는 장착 구멍부(662)를 형성하고, 이 장착 구멍부(662)에 장착하는 장착 부재로서 어댑터(680)를 착탈 가능하게 장착하고, 공구 본체(660)와 어댑터(680)의 고정에 계지 핀(662) 및 고정 부재(650)를 이용해도 좋다.

또한, 장착 축부 및 장착 구멍부는, 단면 원형에 한정되지 않고, 도 25에 도시하는 바와 같은 정육각형 등의 단면 다각형이라도 좋고, 계지 핀이 이 다각형의 변을 따라 장착되어 있어도 좋다.

굴삭시의 충격이나 계지 핀이 삽발 방향으로 밀어 내어지는 것과 같은 경우라도, 계지 핀이 이동하지 않도록 계지 핀을 강고하게 고정하는 것이 가능한 굴삭 공구를 제공할 수 있다.

10, 110, 410, 510, 610 : 굴삭 공구
20, 120 : 디바이스(공구 본체)
32, 132, 432, 532, 661, 662 : 장착 구멍부
33, 133 : 핀 구멍
34, 134, 234, 334 : 슬라이드 홈
35, 135, 235 : 장입 오목부(장입부)
37, 137 : 계지 홈부(계지부)
40, 140, 440, 540, 640 : 비트 헤드(장착 부재)
41, 141 : 비트 굴삭부
45, 145 : 장착 축부
46, 146 : 오목 홈
50, 150, 250, 350, 450, 550, 650 : 고정 부재
53, 153, 253, 353 : 보조 부재
56, 156, 456, 556, 656 : 계지 핀
660 : 공구 본체

Claims (5)

1. 굴삭 기계의 선단부측에 장착되고, 장착 구멍부를 구비한 공구 본체와, 이 공구 본체에 착탈 가능하게 장착되는 장착 부재를 갖는 굴삭 공구에 있어서,
   상기 장착 부재에는, 상기 장착 구멍부에 삽입되는 장착 축부가 설치되고, 상기 장착 축부의 외주면에는 상기 장착 축부의 연장 방향에 교차하는 오목 홈이 형성되고,
   상기 공구 본체에는, 상기 장착 구멍부의 연장 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 일부가 상기 장착 구멍부를 관통하는 핀 구멍이 형성되고, 상기 핀 구멍에는 상기 장착 구멍부에 삽입된 장착 축부의 상기 오목 홈에 결합되는 계지 핀이 삽입되어 있고,
   상기 핀 구멍의 개구부에는, 강성체로 이루어지고, 상기 계지 핀의 단부면에 접촉하여 고정되는 고정 부재와, 이 고정 부재를 상기 핀 구멍의 연장 방향으로 계지하여 고정하는 계지부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 굴삭 공구.
2. 제1항에 있어서, 상기 공구 본체에는, 상기 고정 부재와 상기 계지부의 결합 상태를 유지하는 보조 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 굴삭 공구.
3. 제2항에 있어서, 상기 보조 부재가 탄성재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 굴삭 공구.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구 본체에는, 상기 고정 부재가 슬라이드 이동되는 슬라이드 홈이 형성되고, 상기 슬라이드 홈의 일단부에 상기 핀 구멍이 개방되는 동시에 상기 계지부가 형성되고, 상기 슬라이드 홈의 타단부에 상기 고정 부재의 장입부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 굴삭 공구.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구 본체가 중심축 주위로 회전되는 디바이스가 되고, 이 디바이스의 선단부에 개방되도록 상기 장착 구멍부가 형성되고,
   상기 장착 부재가, 경질 재료로 이루어지는 팁이 고정된 비트 굴삭부를 갖는 비트 헤드가 되고, 상기 비트 굴삭부에 상기 장착 축부가 연속 설치되고, 상기 장착 축부의 외주면에는 상기 장착 축부의 연장 방향에 교차하는 동시에 주위 방향을 따라 연장되는 오목 홈이 형성되고,
   상기 디바이스가 일 방향으로 회전하였을 때에 상기 비트 헤드가 장착 축부의 축선을 회전축으로서 상기 회전축 주위로 회전하여 외측으로 돌출되고, 또한 상기 디바이스가 다른 방향으로 회전하였을 때에 상기 비트 헤드가 상기 회전축 주위로 회전하여 상기 비트 헤드가 내측으로 후퇴하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 굴삭 공구.
   

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