KR101342882B1 - 등표 설치용 굴착 장치 - Google Patents

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류황범
김명규
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일진인터내셔날 (주)
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Abstract

본 발명은 등표 설치용 굴착 장치에 관한 것이며, 그 목적은 등표를 설치하기 위해 환형 구조의 굴착공 시공 효율을 향상시킬 수 있고, 등표가 설치되는 다양한 설치환경에 대한 호환성이 우수하며, 다양한 형상의 굴착이 가능하도록 한 것이다. 이를 위한 본 발명은 암반에 설치되는 베이스프레임(10)과, 상기 베이스프레임(10)의 상부에 수평이동용 리더프레임(13), 수평이동리더(17), 수직이동리더(23), 승강프레임(27)이 순차적으로 결합되며, 상기 승강프레임(27)에 설치되어 비트(22)를 회전시키면서 암반에 굴착공을 형성하며 상기 수평이동용 리더프레임(13)의 회전축(C)에 대해 서로 다른 회전반경을 가지는 동시에 상기 회전축(C)을 지나는 서로 다른 직선상에 배치되는 다수개의 굴착유닛(30)을 포함하여 구성한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

등표 설치용 굴착 장치{Apparatus for excavation}
본 발명은 굴착장치에 관한 것으로, 특히 등표를 설치하기 위해 환형 구조의 굴착공 시공 효율을 향상시키는 것은 물론 등표가 설치되는 다양한 설치환경에 대한 호환성이 우수하며 특히 다양한 형상의 굴착이 가능한 등표 설치용 굴착 장치에 관한 것이다.
일반적으로 등표는 운항 중인 선박이 암초와 같은 자연적 위험물의 위치를 시각적으로 쉽게 확인할 수 있도록 유도하기 위한 탑 모양의 구조물이며, 뿐만 아니라 해상 교통질서와 관련하여 항해하는 선박이 현재위치를 정확히 파악하여 안전하고 경제적인 항로를 이용할 수 있도록 유도하는 항해지표의 역할도 수행하게 된다.
이러한 등표는 해양의 암초, 암반 등에 설치됨을 감안할 경우 기초 구조물(우물통)을 설치하기 위해 환형의 굴착공을 먼저 시공한 다음 우물통을 삽입하여 등표를 설치하는 공법이 보편적으로 사용된다.
이처럼 암초나 암반에 굴착공을 시공하기 위해 바지선에 굴착 장비를 탑재한 상태에서 굴착공을 시공하는 경우에는 수중암반에 굴착공을 시공하는데 한해 유리하게 적용될 수 있지만, 수중암반의 형상이나 수중암반 상에 등표가 설치될 위치에 따라 바지선의 접근이나 정박이 용이하지 못할 경우에는 암반 상에 굴착공을 정확하게 굴착하기 어려워 작업효율이 떨어지는 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해 굴착장비 자체를 암반 상에 고정 설치하고, 이를 회전시키면서 환형의 굴착공을 시공하도록 하는 암반 고정식 굴착장비가 개발된 바 있으며, 이와 관련한 선행특허로는 국내등록특허 제10-0888456호, 제10-0787337호, 제10-0954446호 등이 있다.
상기 선행등록특허 제10-0888456호에는, 암반에 고정되는 베이스프레임, 상기 베이스프레임에 회전가능하게 결합되는 수평리더프레임, 상기 수평리더프레임에 슬라이드가능하게 결합되는 수평리더, 상기 수평리더에 대해 수직방향으로 슬라이드가능하게 결합되는 수직리더, 상기 수직리더에 대해 승하강하도록 결합되는 굴착부재로 구성되어, 암반에 고정된 베이스프레임을 중심으로 굴착부재를 회전시키면서 환형의 굴착공을 시공할 수 있도록 하고, 수평리더프레임과 수평리더의 슬라이드 구조를 통하여 환형의 굴착공의 반경을 자유롭게 조절할 수 있도록 하고 있다.
하지만 선행등록특허 제10-0888456호에는 단일 스핀들 구조의 굴착부재를 구성하기 때문에, 시공되는 굴착공의 크기(너비)가 항상 일정한 크기로 시공되는 단점이 있고, 굴착 시 단일 스핀들에 집중되는 부하로 인해 굴착 효율이 떨어지고 굴착부재의 내구성도 현저히 저하되는 문제가 있다.
한편 선행등록특허 제10-0787337호는, 상기와 같이 단일 스핀들 구조가 갖는 문제를 해소하기 위해 더블 스핀들 구조의 굴착부재를 이용하여 상대적으로 내측에 배치된 스핀들은 굴착공의 내면을 형성하고 외측에 배치된 스핀들은 굴착공의 외면을 형성하게 함으로서 굴착 시공 시 스핀들을 포함한 굴착부재에 전달되는 부하를 줄일 수 있도록 하고 있다.
하지만 선행등록특허 제10-0787337호 역시 고정식 더블 스핀들 구조를 취하고 있기 때문에, 시공되는 굴착공의 크기 조절이 불가하다는 문제를 여전히 갖게 된다.
한편 선행등록특허 제10-0954446호에는 사이 간격 조절이 가능한 더블 스핀들 구조의 굴착부재를 이용하여, 굴착부재로 전달되는 부하를 줄이는 것과 동시에 2개의 스핀들의 사이간격을 조절함으로서 시공되는 굴착공의 크기(너비)를 자유롭게 조절하여 시공할 수 있도록 하고 있다.
하지만 선행등록특허 제10-0954446호는, 굴착 과정에서 강한 반력이 전달되는 스핀들의 회전 축계에 대한 이동구조를 확보하기 위해 불필요한 부재를 필요로 하게 되고, 더구나 강한 부하가 작용하는 이동식 스핀들을 구성하는 경우에는 축계를 받치는 연결부품의 내구성 및 정밀도가 상당히 결여되는 문제가 새롭게 발생된다.
한편 상기 더블 스핀들 구조의 굴착부재는 굴착공의 반경방향으로 스핀들이 나란히 배치되어 있으며, 이로 인해 각 스핀들 하단에 구비된 비트의 사이 공간에서는 서로 반대방향의 회전력이 구현되며, 이러한 반대방향 작용력은 양쪽 비트에해 오히려 강한 부하를 전달시키는 문제가 있다.
또한 상기한 굴착장비들은 모두 굴착공의 시공이 완료된 다음, 크레인을 이용하여 암반으로부터 굴착장비를 철거하거나 육상에서 차량으로 이동시키는 과정에서 부피가 큰 이유로 그 이동에 많은 제약이 있다.
또한 상기한 굴착장비들은 굴착 시공과정에서 일정시간이 경과되어 사용수명이 끝나거나 손상된 비트를 교체해 주어야 하는데, 흔히 강한 토크로부터 굴착 작업이 진행됨에 따라 코어와 비트는 강한 결합 상태를 유지하고 있기 때문에 용이한 분리가 불가하며, 이러한 상태의 비트를 분리하기 위해서는 햄머를 이용하여 나사 결합된 비트를 반대방향으로 수차례 타격한 이후에야 비로소 비트를 분리시킬 수 있었다.
또한 이처럼 수작업으로 비트를 분리하는 과정에서 열악한 암반 상에서 작업자의 안전이 확보되지 못하는 문제가 있으며 뿐만 아니라 햄머로 비트를 강타하는 과정에서 코어 혹은 비트에 형성된 나사 가공부가 손상되는 경우에는 차후 새로운 비트를 코어에 다시 원활하게 결합시킬 수 없는 상황을 초래하게 되었다.
문헌1. 대한민국등록특허 제10-0888456호(2009.03.11) 문헌2. 대한민국등록특허 제10-0787337호(2007.12.18) 문헌3. 대한민국등록특허 제10-0954446호(2010.04.22)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 굴착 시 부하를 줄이는 것과 동시에 다양한 종류의 굴착 시공을 조절하여 사용할 수 있는 멀티 스핀들 구조의 등표 설치용 굴착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 비트 교체 작업을 신속하고 원활히 수행할 수 있는 등표 설치용 굴착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 굴착 장치의 설치, 철거 및 이동을 원활하게 수행할 수 있는 등표 설치용 굴착 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명은 암반에 설치되는 베이스프레임(10)
상기 베이스프레임(10)의 상부에 회전가능하게 결합되는 수평이동용 리더프레임(13);
상기 베이스프레임(10)에 대해 수평이동용 리더프레임(13)을 회전시키는 회전구동부(15);
상기 수평이동용 리더프레임(13)에 대해 수평방향으로 슬라이드이동가능하게 결합되는 수평이동리더(17);
상기 수평이동용 리더프레임(13)에 대해 수평이동리더(17)를 이동시키는 수평이동구동부(19);
상기 수평이동리더(17)의 선단에 결합되어 수평이동리더(17)와 연동하는 수직가이드프레임(21);
상기 수직가이드프레임(21)에 대해 수직방향으로 슬라이드이동가능하게 결합되는 수직이동리더(23);
상기 수직가이드프레임(21)에 대해 수직이동리더(23)를 이동시키는 수직이동구동부(25);
상기 수직이동리더(23)에 대해 수직방향으로 슬라이드이동가능하게 결합되는 승강프레임(27);
상기 수직이동리더(23)에 대해 승강프레임(27)을 이동시키는 승강구동부(29); 및
상기 승강프레임(27)에 설치되어 비트(22)를 회전시키면서 암반에 굴착공을 형성하며, 상기 수평이동용 리더프레임(13)의 회전축(C)에 대해 서로 다른 회전반경을 가지는 동시에 상기 회전축(C)을 지나는 서로 다른 직선상에 배치되는 다수개의 굴착유닛(30)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
이때 상기 각 굴착유닛(30)은, 승강프레임(27)에 설치되는 비트회전구동부(31); 승강프레임(27)의 이동방향과 나란하게 수직 연장되며 상기 비트회전구동부(31)와 결합되어 회전하는 코어(32); 상기 코어(32)의 하단부와 결합되어 코어와 연동하여 회전하면서 암반에 굴착공(A)을 형성하는 비트(33)로 구성된 것일 수 있다.
또한 상기 수직이동리더(23)의 하단부에 결합되어 코어(32)와 나사 결합된 비트(33)를 코어(32)로부터 분리시키는 비트분리유닛(35)을 포함하여 구성한다.
이 경우 상기 비트분리유닛(35)은, 상기 수직이동리더(21)에 고정 결합되는 고정프레임(351); 상기 고정프레임(351)에 회전가능하게 결합되며, 코어(32)를 관통시킬 수 있게 원통 구조를 이루며, 외면에는 외접기어(3531)가 구비되는 회전블록(353); 상기 회전블록(353)의 일측면에 결합되어 연동하며, 비트(33)의 측면에 형성된 핀공(331)에 삽입되도록 회전블록(353)의 회전중심을 향해 고정핀(3551)을 인출시키는 고정클램프(355); 및 상기 고정프레임(351)에 고정 결합되며, 회전블록(353)의 외접기어(3531)와 기어 결합되는 랙 기어(3581)가 형성된 랙크바(358)를 이동시키는 구동실린더(357);로 구성된 것일 수 있다.
또한 상기 수평이동용 리더프레임(13)에는, 상기 수평이동리더(17)와 반대되는 수평방향을 향해 슬라이드이동가능하게 결합되는 웨이트(141)를 포함하여, 상기 수평이동리더(17)의 수평방향 이동 시 상기 웨이트(141)가 수평이동리더(17)와 멀어지거나 근접하여 이동하도록 구성된 것일 수도 있다.
또한 상기 수직가이드프레임(21)은 수평이동리더(17)의 선단 상단부와 힌지(215)로 결합되며, 상기 수직가이드프레임(21)과 수평이동리더(17)를 연결하여 상기 힌지(215)를 중심으로 수직가이드프레임(21)을 회전시켜 수평이동리더(17)의 상부로 절첩시키는 구동실린더(20)를 포함하여 구성할 수도 있다.
본 발명은 멀티 스핀들 구조의 굴착유닛을 포함하는 굴착 장치를 이용하여 반경, 깊이뿐만 아니라 다양한 크기의 굴착공의 효율적으로 천공할 수 있는 이점이 있다.
또한 비트를 교체하고자 할 경우에도 작업자의 무리한 작업을 필요로 하지 않고 비트분리유닛을 이용하여 신속하고 안전하게 비트를 분리 및 교체할 수 있는 이점이 있다.
또한 미사용 중에는 굴착 장치를 콤팩트하게 접어서 보관 혹은 이동시킬 수 있어 사용에 편리함을 제공할 수 있는 이점도 있다.
도 1은 굴착 장치의 구성을 보이는 측면 예시도.
도 2는 굴착 장치의 구성을 보이는 정면 예시도.
도 3은 수평이동리더와 수직가이드프레임의 연결 구성을 보이는 부분 측면도.
도 4는 굴착 장치의 미사용 상태를 보이는 예시도.
도 5는 수직가이드프레임과 수직이동리더 및 승강프레임의 결합 구조를 보이는 부분 평면도.
도 6은 승강프레임의 구성을 보이는 부분 평면도.
도 7은 비트의 구성을 보이는 사시도.
도 8은 비트분리유닛의 구성을 보이는 사시도.
도 9는 비트분리유닛의 작동 상태를 보이는 작동 상태도.
도 10 내지 도 12는 멀티 굴착유닛을 이용한 다양한 사용 예를 보이는 작업 예시도.
위에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은 이하 첨부도면을 참조한 본 발명의 실시 예들을 통하여 더욱 명백히 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명에 의한 등표 설치용 굴착 장치는, 베이스프레임(10), 수평이동용 리더프레임(13), 회전구동부(15), 수평이동리더(17), 수평이동구동부(19), 수직가이드프레임(21), 수직이동리더(23), 수직이동구동부(25), 승강프레임(27), 승강구동부(29), 굴착유닛(30)을 포함하여서 구성된다.
상기 베이스프레임(10)은, 차후 암반에 시공될 환형 굴착공(A)의 중심부에 위치되어 굴착 장치를 고정 지지하게 되는 부재로서, 하면 중앙부에는 암반에 고정 결합되는 장착용 앵커(미 표시)가 구비되며, 사방 가장자리를 따라 수평유지장치(11)가 구비되어서 구성된다.
상기 수평유지장치(11)는 앵커를 매개로 암반상에 장착된 베이스프레임(10)을 지지하는 한편 암반에 대해 베이스프레임(10)의 수평을 유지할 수 있도록 하는 장치로서, 잭 실린더(Jacking Cylinder) 방식 즉, 베이스프레임(10)에 설치 구성되어 암반을 향해 로드를 하향 인출시키는 구조를 취할 수 있다. 이러한 잭 실린더 구조의 수평유지장치는 지상의 암반 굴착 장치에 널리 사용되고 있는 것이며 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 수평이동용 리더프레임(13)은, 상기 베이스프레임(10)의 상부에 회전가능하게 결합되는 부재로서, 도시된 바와 같이 일정 길이를 갖는 트러스 구조를 취하고 있다. 이러한 수평이동용 리더프레임(13)은 후술되는 수평이동리더(17)의 수평이동을 안정적으로 안내할 수 있도록 수평가이드레일부(미 표시)가 구비되어서 구성된다.
아울러 수평이동용 리더프레임(13)에는 웨이트 밸런싱 장치(14)를 포함하여 구성할 수 있다. 이러한 웨이트 밸런싱 장치(14)는 수평이동용 리더프레임(13)의 일단(코어 반대방향)에서 수평이동용 리더프레임(13)으로부터 멀어지거나 근접하여 슬라이드가능하게 설치되는 웨이트(141)와, 상기 웨이트(141)를 수평이동용 리더프레임(13)으로 이동시키는 웨이트구동부(140)로 이루어질 수 있다. 상기 웨이트구동부(140)와 웨이트(141)는 랙 피니언 기어로 결합되거나 혹은 실린더의 출력 로드에 직접 연결 구성될 수 있다.
상기 회전구동부(15)는, 상기 베이스프레임(10)에 대해 수평이동용 리더프레임(13)을 회전시키는 수단으로, 도시된 바와 같이 유압모터로 구성될 수 있다.
상기 수평이동리더(17)는, 상기 수평이동용 리더프레임(13)에 대해 수평(길이)방향으로 슬라이드가능하게 결합되는 부재로서, 도시된 바와 같이 수평이동용 리더프레임(13)과 마찬가지 일정 길이를 갖는 트러스 구조를 취하면서 상기 수평이동용 리더프레임(13)의 내부로 삽입되거나 수평이동용 리더프레임(13)의 전방으로 돌출되면서 확장되는 구조를 이루게 된다.
상기 수평이동구동부(19)는, 상기 수평이동용 리더프레임(13)에 대해 수평이동리더(17)를 수평 이동시키는 수단으로, 도시된 바와 같이 수평이동용 리더프레임(13)과 수평이동리더(17)를 수평방향으로 연결하는 유압실린더로 구성될 수 있다. 결국 유압실린더의 인출 작동에 따라 수평이동용 리더프레임(13)에 대해 상기 수평이동리더(17)를 수평 이동시키게 된다.
한편 상기 수평이동용 리더프레임(13)에 웨이트 밸런싱 장치(14)를 포함하여 구성하는 경우, 수평이동구동부(17)의 작동에 따라 수평이동용 리더프레임(14)의 전후방으로 수평이동리더(17)가 인출되는 길이에 비례하여 웨이트 밸런싱 장치(14)의 웨이트(141)는 수평이동용 리더프레임(14)의 반대방향으로 슬라이드 동작하여 굴착 장치의 웨이트를 안정적으로 유지할 수 있게 단속된다.
상기 수직가이드프레임(21)은, 상기 수평이동리더(17)의 선단에 결합되는 부재로서, 전면부에는 후술되는 수직이동리더(23)의 수직이동을 안정적으로 안내할 수 있도록 가이드레일부(211)가 구비된다. (도 5참조)
또한 도 3을 참조하면 수직가이드프레임(21)은 수평이동리더(17)에 대해 회전가능하게 힌지(215) 결합되어 있다. 다시 말해 수직가이드프레임(21)은 평상 시(굴착 작업 시)에는 수평이동리더(17)의 선단에 결합되어 수직이동리더(23)의 수직이동을 안내하는 구조를 만족하면서, 굴착 장치를 암반에서 철거하여 이동시킬 시에는 힌지(215)를 중심으로 직각으로 회전함으로서 수직이동리더(23)와 함께 수평이동리더(17)의 상부로 포개어 지면서 굴착 장치의 이동 시 부피를 줄일 수 있다.
이처럼 수평이동리더(17)와 수직가이드프레임(21)을 이동 편의를 위해 힌지(215) 결합 구조를 구성하는 경우, 수평이동리더(17)에 대해 힌지(215)를 중심으로 수직가이드프레임(23)을 회전 이동시키는 앵글구동부(20)를 포함하여 구성할 수 있으며, 이러한 앵글구동부(20)는 수평이동리더(17)와 수직가이드프레임(21)을 연결하는 유압실린더로 구성될 수 있다.
상기 수직이동리더(23)는, 상기 수직가이드프레임(21)에 대해 수직(길이)방향으로 슬라이드가능하게 결합되는 부재로서, 도 5를 참조하면 후면부 양측에는 수직가이드프레임(21)에 형성된 가이드레일부(211)와 결합되는 후면가이드부(231)가 구성되며, 전면부 양측에는 후술되는 승강프레임(27)에 형성된 가이드레일부(273)와 결합되는 전면가이드부(233)가 구성된다. 또한 하단부에는 암반에 장착되는 스파이크부(235)가 구성된다.
도 1의 미 설명부호 '237'은 수직이동리더(23)의 전면부에 고정 결합되는 가이드브래킷으로서 후술되는 굴착유닛(30)을 구성하는 코어(32)의 하단부에 대한 승강이동을 안내한다.
상기 수직이동구동부(25)는, 상기 수직가이드프레임(21)에 대해 수직이동리더(23)를 수직 이동시키는 수단으로, 도시된 바와 같이 수직가이드프레임(21)과 수직이동리더(23)를 수직방향으로 연결하는 유압실린더로 구성되어 있다. 결국 유압실린더의 인출 작동에 따라 수직가이드프레임(21)에 대해 수직이동리더(23)를 수직방향으로 승강시키게 된다.
상기 승강프레임(27)은, 상기 수직이동리더(23)에 대해 수직방향으로 슬라이드가능하게 결합되는 부재로서, 후면부 양측에는 상기 수직이동리더(23)에 형성된 전면가이드부(233)와 결합되는 가이드레일부(273)가 구성되며, 전면부에는 후술되는 굴착유닛(30)이 결합되는 장착부(270)가 구비된다. (도 5,6참조)
상기 승강구동부(29)는, 상기 수직이동리더(23)에 대해 승강프레임(27)을 수직 이동시키는 수단으로, 도 2 및 도 5를 참조하면 상기 승강프레임(27)에 설치되는 구동모터(290)와, 상기 구동모터(290)의 출력부에 설치되는 피니언 기어(291)와, 상기 수직이동리더(23)의 전면부에 수직으로 설치되어 상기 피니언 기어(291)와 기어 결합되는 랙 기어(293)로 구성될 수 있다. 결국 승강프레임(27)은 구동모터(290)의 정, 역방향 회전 작동에 따라 수직이동리더(23)의 랙 기어(293)를 따라 승강 이동하게 되며, 상기 수직이동리더(23)와 승강프레임(27)에 설치된 전면가이드부(233)과 가이드레일부(273)를 통하여 견고한 승강 이동이 안내된다.
상기 굴착유닛(30)은, 상기 승강프레임(27)과 연동하여 수직방향으로 승강 이동하면서 비트(33)에 회전력을 부여하면서 암반에 대해 실질적인 굴착공(A)을 시공하는 유닛으로, 굴착 장치의 회전축(C) 즉, 수평이동용 리더프레임(13)의 회전축(C)에 대해 서로 다른 회전반경(d1,d2,d3)을 가지는 동시에 수평이동용 리더프레임(13)의 회전축(C)을 지나는 서로 다른 직선(L1,L2,L3)상에 배치되도록 다수개의 굴착유닛(30)으로 구성된다. (도 6참조)
이러한 각 굴착유닛(30)은 비트회전구동부(31), 코어(32), 및 비트(33)로 이루어진다.
상기 비트회전구동부(31)는 상기 승강프레임(27)에 설치되어 출력부인 스핀들에 결합된 코어(32) 및 비트(33)를 회전시키는 것으로, 이러한 비트회전구동부(31)는 강한 토크에 적합한 유압모터가 적용된다.
상기 코어(32)는 상기 비트회전구동부(31)의 스핀들에 결합되어 상기 수직이동리더(23)와 나란하게 하방으로 연장되며 그 끝단에 비트(33)가 결합된다. 이러한 코어(32)는 일정 길이의 단위 코어를 서로 연결하여 사용하게 되는 것으로 시공되는 굴착공(A)의 깊이에 따라 다수개의 코어(32)를 적절히 연결하여 사용하게 된다.
상기 비트(33)는 실질적으로 암반에 대해 굴착공(A)을 굴착시키는 부분으로, 상기 코어(32)의 끝단에 나사 결합되어 구성된다.
한편 도 10 내지 도 12는 상기와 같이 멀티 굴착유닛을 이용한 다양한 사용 예를 보이는 도면이다.
도시된 실시 예에서는, 제1,2,3 굴착유닛(30-1,30-2,30-3)으로 구성되어 있으며, 제1,2,3 굴착유닛(30-1,30-2,30-3)은 굴착 장치의 회전축(C)을 중심으로 서로 다른 반경(d1,d2,d3)과, 회전축(C)을 지나는 서로 다른 직선(L1,L2,L3)상에 배치되어 있다. (도 6참조)
결국 제1,2,3 굴착유닛(30-1,30-2,30-3)은 상대적으로 빗각을 유지하고 있기 때문에, 굴착 시 비트(33)들의 회전 작용으로부터 간섭이 회피되며, 그에 따른 부하를 줄일 수 있는 구조를 만족한다.
또한 도 10에 도시된 바와 같이 제1,2,3 굴착유닛(30-1,30-2,30-3)들 중 제1,2 굴착유닛(30-1,30-2)을 이용하는 경우, 혹은 도 11에 도시된 바와 같이 제2,3 굴착유닛(30-2,30-3)을 이용하는 경우, 혹은 도 12에 도시된 바와 같이 제1,2,3 굴착유닛(30-1,30-2,30-3)을 모두 이용하는 경우에 따라서 다양한 크기의(A1,A2,A3)의 갖는 환형 굴착공(A)을 형성할 수 있게 된다. 한편 도시되진 않았지만 제1,2,3 굴착유닛(30-1,30-2,30-3)들 중 어느 하나의 굴착유닛을 이용하는 것 또한 가능하다.
이처럼 제1,2,3 굴착유닛(30-1,30-2,30-3) 중 어느 하나의 굴착유닛을 사용하거나 혹은 2개 이상의 굴착유닛을 선택적으로 조합하여 사용함으로서 다양한 형상의 굴착공(A)을 형성할 수 있게 된다.
한편 도 8은 본 발명에 의한 비트분리유닛의 구성을 보이는 사시도이고, 도 9는 비트분리유닛의 작동상태를 보는 도면이다.
먼저 도 7은 비트의 구성을 보이는 사시도로서, 비트(33)는 코어(32)의 끝단과 나사 결합되는 나사 가공부(330)가 형성되며, 측면에는 후술되는 비트분리유닛(35)의 고정핀(3551)이 삽입되는 하나 이상의 핀공(331)이 설치 구성된다.
계속해서 도 8을 참조하면 본 발명에 의한 굴착 장치에는 코어(32)와 나사 결합된 비트(33)를 분리시켜 주는 비트분리유닛(35)을 포함하여서 구성한다. 이러한 비트분리유닛(35)은 굴착유닛(30)의 개수에 상응하는 개수로 구비되며, 각 비트분리유닛(35)은 고정프레임(351), 회전블록(353), 고정클램프(355), 및 구동실린더(357)를 포함하여서 구성된다.
상기 고정프레임(351)은 수직이동리더(23)에 고정 결합되며 코어(32)를 관통시킬 수 있도록 관통홀이 구비된다.
상기 회전블록(353)은 상기 고정프레임(351)에 회전가능하게 결합되며, 상기 고정프레임(351)에 형성된 관통홀과 연장하여 코어(32)를 관통시킬 수 있게 원통 구조를 이루며, 외면에는 외접기어(3531)가 구비되어 있다.
상기 고정클램프(355)는 상기 회전블록(353)의 일측면에 결합되어 회전블록(353)과 연동하여 회전하며, 비트(33)의 측면에 형성된 핀공(331)에 삽입되도록 회전블록(353)의 회전중심을 향해 고정핀(3551)을 인출시키도록 구성된다. 이러한 고정클램프(355)는 공압 혹은 유압 실린더로 구성될 수 있다. 또한 고정클램프(355)는 회전블록(353)의 회전중심에 대해 방사상으로 다수개로 구비될 수 있으며, 도시된 바로는 2개의 고정클램프(355)가 서로 마주하도록 설치 구성되어 있다.
상기 구동실린더(357)는 코어(32)에 나사 결합된 비트(33)에 대해 반대방향 회전력을 제공하는 부재로서, 상기 고정프레임(351)에 고정 결합되며, 상기 회전블록(353)의 외접기어(3531)와 기어 결합되는 랙 기어(3581)가 형성된 랙크바(358)를 왕복 이동시키도록 구성된다. 이러한 구동실린더(357)는 유압 실린더로 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성의 굴착 장치의 사용 및 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저 등표 설치를 위한 암반에 굴착 장치를 인양 이동시킨 다음 베이스프레임(10)의 중앙 하면에 구비된 앵커를 이용하여 굴착 장치를 암반에 장착시킨다.
앵커를 매개로 굴착 장치를 암반에 장착한 다음에는 베이스프레임(10)에 구비된 수평유지장치(11)를 작동시키면서 베이스프레임(10)의 수평을 맞춤으로서 굴착 장치의 기본 장착이 완료된다.
다음으로 회전구동부(15) 및 수평이동구동부(19)를 작동시켜 환형 굴착공(A)의 반경을 신속하게 조절하여 설정하며, 만약 수평이동구동부(19)의 작동에 따라 수평이동용 리더프레임(13)의 전방으로 수평이동리더(17)가 확장하여 이동할 시 수평이동리더(17)의 확장되는 길이에 비례하여 웨이트구동부(140)는 웨이트(141)를 수평이동용 리더프레임(13)의 후방으로 이동시키게 되고, 이로서 하중이 집중되는 굴착 장치의 회전축(C) 즉, 베이스프레임(10)과 수평이동용 리더프레임(13)을 연결하는 회전구동부(15)의 내구성을 강하시키는 등 장치의 안정도를 향상시키게 된다.
또한 도 6 및 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이 제1,2,3 굴착유닛(30-1,30-2,30-3)들 중 어느 하나를 선택하거나 혹은 2개 이상의 굴착유닛을 선택적으로 조합하여 굴착공(A)의 크기(너비)를 설정한다.
이처럼 굴착공(A)의 반경, 크기, 및 깊이가 설정된 다음에는 수직이동구동부(25)를 작동시켜 수직이동리더(23)를 하강시키고, 수직이동리더(23)의 하부에 구성된 스파이크부(235)를 암반표면에 박음으로서 수직이동리더(23)가 견고히 고정된다.
다음으로 승강구동부(29)를 작동시켜 승강프레임(27)을 하강시키는 것과 동시에 비트회전구동부(31)를 작동시켜 코어(32)와 함께 비트(33)를 회전시키면서 암반에 대해 일정깊이의 굴착을 수행한다.
이처럼 암반에 일정깊이의 굴착이 완료된 다음에는 베이스프레임(10)과 수평이동 리더프레임(13) 사이에 설치된 회전구동부(15)를 작동시켜 수펴이동리더(17)를 일정한 각도로 선회시키고, 이후 상기 굴착 과정을 반복적으로 수행하면서 최종적으로 환형 굴착공(A)의 시공을 완료한다.
한편 환형 굴착공(A)의 시공이 완료된 다음에는 초기 굴착 장치의 설치 과정의 반대 작동으로 암반에 대한 굴착 장치의 고정을 해제시키고, 크레인을 이용하여 바지선 혹은 차량을 이용하여 굴착 장치를 철거 이동시킨다. 이때 앵글구동부(20)를 작동시켜 굴착유닛(30)을 포함한 수직가이드프레임(21)을 수평이동리더(17)의 상부에 포개어 놓음으로서 굴착 장치의 부피를 줄여 이동성을 향상시킬 수 있다.
한편 만약 굴착 작업 중 비트(33)가 손상되는 등 교체해야할 필요가 있는 경우에는 비트회전구동부(31) 및 승강구동부(29)의 작동을 중지시키고, 승강구동부(29)를 반대방향으로 작동시켜 비트(33)가 비트분리유닛(35)에 도달할 때까지 굴착유닛(30)을 상승시킨다.
다음으로 고정클램프(355)를 작동시켜 비트(33)에 형성된 핀공(331)에 고정핀(3551)을 삽입시킨다.
이때 고정클램프(355)의 고정핀(331)과 비트(33)에 형성된 핀공(331)이 정확히 일치되지 않는 경우에는 상기 고정클램프(355)를 작동시켜 고정핀(3551)을 돌출시키는 것과 동시에 구동실린더(357)를 작동시켜 핀공(331)에 고정핀(3551)이 자연스레 삽입될 때까지 회전블록(353)을 서서히 회전시키면 된다.
이렇게 핀공(331)에 고정핀(3551)이 삽입된 다음에는 구동실린더(357)를 작동시켜 랙크바(358)의 랙 기어(3581)와 외접기어(3531)가 기어 결합된 회전블록(353)을 비트(33)의 나사 결합방향과 반대방향으로 회전시킴으로서, 코어(32)와 나사 결합된 비트(33)를 느슨하게 풀어 분리시킨다. 이렇게 코어(32)로부터 느슨한 결합 상태를 유지하는 비트(33)는 작업자가 아주 손쉽게 분리시킬 수 있게 된다.
그리고 새로운 비트(33)를 코어(32)에 결합할 경우에는 코어(32)와 비트(33)의 과도한 나사 결합을 필요하지 않더라도 실제 굴착 과정에서 코어(32)와 비트(33)는 견고한 결합상태를 자연스레 만족하게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10: 베이스프레임 11: 수평유지장치
13: 수평이동용 리더프레임 14: 웨이트 밸런싱 장치
15: 회전구동부 17: 수평이동리더
19: 수평이동구동부 20: 앵글구동부
21: 수직가이드프레임 23: 수직이동리더
25: 수직이동구동부 27: 승강프레임
29: 승강구동부 30: 굴착유닛
31: 비트회전구동부 32: 코어
33: 비트 35: 비트분리유닛

Claims (6)

  1. 암반에 설치되는 베이스프레임(10);
    상기 베이스프레임(10)의 상부에 회전가능하게 결합되는 수평이동용 리더프레임(13);
    상기 베이스프레임(10)에 대해 수평이동용 리더프레임(13)을 회전시키는 회전구동부(15);
    상기 수평이동용 리더프레임(13)에 대해 수평방향으로 슬라이드이동가능하게 결합되는 수평이동리더(17);
    상기 수평이동용 리더프레임(13)에 대해 수평이동리더(17)를 이동시키는 수평이동구동부(19);
    상기 수평이동리더(17)의 선단에 결합되어 수평이동리더(17)와 연동하는 수직가이드프레임(21);
    상기 수직가이드프레임(21)에 대해 수직방향으로 슬라이드이동가능하게 결합되는 수직이동리더(23);
    상기 수직가이드프레임(21)에 대해 수직이동리더(23)를 이동시키는 수직이동구동부(25);
    상기 수직이동리더(23)에 대해 수직방향으로 슬라이드이동가능하게 결합되는 승강프레임(27);
    상기 수직이동리더(23)에 대해 승강프레임(27)을 이동시키는 승강구동부(29); 및
    상기 승강프레임(27)에 설치되어 비트(22)를 회전시키면서 암반에 굴착공을 형성하며, 상기 수평이동용 리더프레임(13)의 회전축(C)에 대해 서로 다른 회전반경을 가지는 동시에 상기 회전축(C)을 지나는 서로 다른 직선상에 배치되는 다수개의 굴착유닛(30)을 포함하며,
    상기 수평이동용 리더프레임(13)에는,
    상기 수평이동리더(17)와 반대되는 수평방향을 향해 슬라이드이동가능하게 결합되는 웨이트(141)를 포함하여, 상기 수평이동리더(17)의 수평방향 이동 시 상기 웨이트(141)가 수평이동리더(17)와 멀어지거나 근접하여 이동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 등표 설치용 굴착 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 각 굴착유닛(30)은,
    승강프레임(27)에 설치되는 비트회전구동부(31);
    승강프레임(27)의 이동방향과 나란하게 수직 연장되며 상기 비트회전구동부(31)와 결합되어 회전하는 코어(32);
    상기 코어(32)의 하단부와 결합되어 코어와 연동하여 회전하면서 암반에 굴착공(A)을 형성하는 비트(33)로 구성된 것을 특징으로 하는 등표 설치용 굴착 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 수직이동리더(23)의 하단부에 결합되어 코어(32)와 나사 결합된 비트(33)를 코어(32)로부터 분리시키는 비트분리유닛(35)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 등표 설치용 굴착 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 비트분리유닛(35)은,
    상기 수직이동리더(23)에 고정 결합되는 고정프레임(351);
    상기 고정프레임(351)에 회전가능하게 결합되며, 코어(32)를 관통시킬 수 있게 원통 구조를 이루며, 외면에는 외접기어(3531)가 구비되는 회전블록(353);
    상기 회전블록(353)의 일측면에 결합되어 연동하며, 비트(33)의 측면에 형성된 핀공(331)에 삽입되도록 회전블록(353)의 회전중심을 향해 고정핀(3551)을 인출시키는 고정클램프(355); 및
    상기 고정프레임(351)에 고정 결합되며, 회전블록(353)의 외접기어(3531)와 기어 결합되는 랙 기어(3581)가 형성된 랙크바(358)를 이동시키는 구동실린더(357);로 구성된 것을 특징으로 하는 등표 설치용 굴착 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 수직가이드프레임(21)은 수평이동리더(17)의 선단 상단부와 힌지(215)로 결합되며, 상기 수직가이드프레임(21)과 수평이동리더(17)를 연결하여 상기 힌지(215)를 중심으로 수직가이드프레임(21)을 회전시켜 수평이동리더(17)의 상부로 절첩시키는 구동실린더(20)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 등표 설치용 굴착 장치.
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