KR101579119B1 - 수직 굴착용 분리형 천공 비트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직 굴착용 분리형 천공 비트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굴착을 위한 동력을 전달하는 비트 바디와 실제 굴착을 하는 비트 헤드를 서로 분리 가능한 구조로 조립함으로써, 비트 헤드의 마모시 교체가 용이하고, 다양한 용도의 비트 헤드를 교체 사용할 수 있도록 한 수직 굴착용 분리형 천공 비트에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 기존에 비트 바디와 비트 헤드가 일체로 성형된 것과 달리, 비트 바디와 비트 헤드를 체결기구를 이용하여 분리 가능하게 조립하되, 비트 바디의 타격력이 비트 헤드에 제대로 전달될 수 있는 구조로 조립할 수 있도록 함으로써, 비트 헤드에 손상이 발생하면 비트 바디에 새로운 비트 헤드를 교체 조립할 수 있고, 특정 사양(직경)에 국한되지 않고 다양한 사양의 비트 헤드를 비트 바디에 공용으로 조립할 수 있도록 한 수직 굴착용 분리형 천공 비트를 제공하고자 한 것이다.

Description

수직 굴착용 분리형 천공 비트{Down the hole bit}
본 발명은 수직 굴착용 분리형 천공 비트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굴착을 위한 동력을 전달하는 비트 바디와 실제 굴착을 하는 비트 헤드를 서로 분리 가능한 구조로 조립함으로써, 비트 헤드의 마모시 교체가 용이하고, 다양한 용도의 비트 헤드를 교체 사용할 수 있도록 한 수직 굴착용 분리형 천공 비트에 관한 것이다.
일반적으로 건설 공사나 건축물 기초 공사 등을 위한 굴착 시공시 먼저 지반에 굴착공을 뚫은 다음에 굴착공 내에 강관이나 철골과 함께 콘크리트를 채워서 지반에 매몰되는 기둥을 시공한다.
이러한 시공의 경우에 건축물의 자중을 충분히 견디면서 지반의 침하를 방지하기 위해서는 굴착공의 깊이를 최대한 깊게 파거나, 굴착공의 직경을 확장하는 작업을 필요로 한다.
보통 지반의 굴착을 위한 천공 비트(천공 함마)는 지반 굴착기로부터 구동력과 공압을 제공받아 회전하는 동시에 공압 피스톤에 의해 타격되어 토사층 및 암반층을 굴착하는 기능을 수행한다.
첨부한 도 8에 도시된 바와 같이, 종래의 지반 굴착용 천공 비트는 지반 굴착기의 하우징내에 회전 및 타격 가능하게 배치되는 비트 바디(10)와, 실제 굴착을 위한 다수의 굴착용 핀(30)이 저면에 결합된 비트 헤드(20)가 일체로 성형된 구조로 제작된다.
상기 비트 바디(10)는 상부에 공압 피스톤(공압 헤머)에 의한 타격면(11)이 형성되고, 그 중심부에 공압 공급홀(12)이 관통 형성되며, 외표면에는 회전력을 전달받기 위한 스플라인(13)이 형성된 구조를 이룬다.
상기 비트 헤드(20)의 저면에는 비트 바디(10)의 공압 공급홀(12)과 연통되는 공압 분출안내홈(22)이 형성되고, 또한 비트 헤드(20)의 저면에서 공압 분출안내홈이 없는 면적에 걸쳐 다수의 굴착용 핀(30)이 소정의 배열을 이루며 결합된다.
따라서, 상기 지반 굴착기로부터 전달되는 회전동력에 의하여 비트 바디 및 비트 헤드가 함께 회전함으로써, 비트 헤드의 굴착용 핀이 지반을 회전 굴착하게 되고, 이와 동시에 공압 피스톤이 비트 바디의 상부면(타격면)을 타격하는 힘에 의하여 비트 헤드의 굴착용 핀이 수직방향으로 지반을 파고들면서 수직 굴착을 하게 된다.
이러한 지반 굴착용 천공 비트는 비트 바디와 비트 헤드가 일체로 성형된 구조로 제작되는 바, 성형 작업후 침탄 열처리 정도에 따라 비트 바디와 비트 헤드 간의 내구성이 달라지게 된다.
상기 침탄 열처리 시간을 오래하게 되면, 공압 피스톤이 타격하는 비트 바디의 타격면 부위의 경도가 강해지고 인성이 약해져서 쉽게 깨지는 단점이 있고, 반면 비트 헤드는 마모저항이 향상되어 마모 한계 시간을 연장시킬 수 있는 유리한 점이 있다.
반대로, 상기 침탄 열처리 시간을 작게 조절하면, 공압 피스톤이 타격하는 비트 바디의 타격면 부위의 인성이 좋아져서 잘 깨지지 않는 장점이 있고, 반면 비트 헤드가 쉽게 마모되는 단점이 있다.
이렇게 지반 굴착용 천공 비트에 대한 열처리 정도에 따라, 비트 바디와 비트 헤드가 일체로 성형된 구조라 하더라도, 비트 바디와 비트 헤드 간의 품질 및 내구성이 달라지게 되는 현상이 공존한다.
결국, 종래의 지반 굴착용 천공 비트는 비트 바디와 비트 헤드가 일체로 성형된 구조로 제작됨에 따라, 비트 바디 또는 비트 헤드에 손상이 발생하거나 비트 헤드의 수명이 다한 경우, 천공 비트 자체를 교체해야 하는 경제적 손실이 발생한다.
즉, 상기 비트 바디에 손상(균열, 깨짐 등)이 발생하는 반면, 비트 헤드는 정상 품질을 유지하더라도, 천공 비트는 비트 바디 및 비트 헤드가 일체로 성형된 것이므로, 천공 비트 자체를 교체해야 하는 경제적 손실이 발생하는 문제점이 있다.
마찬가지로, 상기 비트 헤드에 손상(마모, 수명 단축 등)이 발생하는 반면, 비트 바디는 정상 품질을 유지하더라도, 비트 바디 및 비트 헤드가 일체로 성형된 것이므로, 천공 비트 자체를 교체해야 하는 경제적 손실이 발생하는 문제점이 있다.
이에, 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 20-0228092(2001.04.10)에는 단순히 비트 헤드와 비트 바디를 나사 결합시킨 구조가 개시되어 있지만, 비트 바디와 비트 헤드 간의 타격력 전달 면적이 협소하여 비트 바디에 대한 타격력이 비트 헤드로 제대로 전달되지 못할 뿐만 아니라, 타격력에 의하여 나사 결합부가 쉽게 파손되는 문제점이 있다.
한편, 상기한 종래의 천공 비트는 비트 헤드로부터 굴착용 핀이 쉽게 빠지는 문제점이 있다.
보다 상세하게는, 상기 비트 헤드의 저면에는 실제 지반에 닿아 굴착을 하는 다수의 굴착용 핀이 소정의 간격을 이루며 결합되는 바, 첨부한 도 9에서 보듯이 종래의 굴착용 핀(30)은 비트 헤드(20)에 형성된 굴착용 핀 체결홈(26)에 단순히 억지끼움 방식으로 결합됨으로써, 굴착용 핀(30)이 지반의 울퉁불퉁한 표면에 닿으면서 전단력을 받게 되면, 비트 헤드(20)의 굴착용 핀 체결홈(26)으로부터 쉽게 빠지게 되는 문제점이 있고, 이는 곧 굴착 및 천공 성능 저하를 초래한다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존에 비트 바디와 비트 헤드가 일체로 성형된 것과 달리, 비트 바디와 비트 헤드를 체결기구를 이용하여 분리 가능하게 조립하되, 비트 바디의 타격력이 비트 헤드에 제대로 전달될 수 있는 구조로 조립할 수 있도록 함으로써, 비트 헤드에 손상이 발생하면 비트 바디에 새로운 비트 헤드를 교체 조립할 수 있고, 특정 사양(직경)에 국한되지 않고 다양한 사양의 비트 헤드를 비트 바디에 공용으로 조립할 수 있도록 한 수직 굴착용 분리형 천공 비트를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 상단부에 타격면이 형성되는 동시에 하단부에는 비트 헤드와의 조립을 위한 조립블럭이 일체로 형성되고, 그 중심부에 공압 공급홀이 관통 형성되며, 외표면에는 회전력을 전달받기 위한 스플라인이 형성된 비트 바디와; 상면에 비트 바디의 조립블럭이 타격력 전달 가능하게 밀착 삽입되는 조립홈부가 형성되고, 저면에는 비트 바디의 공압 공급홀과 연통되는 공압 분출안내홈이 형성되는 동시에 지반 굴착을 위한 다수의 굴착용 핀이 소정의 배열로 체결되는 비트 헤드; 를 별도로 성형 및 가공하여 구비하고, 상기 비트 바디의 조립블럭이 비트 헤드의 조립홈부에 삽입된 상태에서 체결기구를 이용하여 상호 분리 가능하게 조립하여서 된 것을 특징으로 하는 수직 굴착용 분리형 천공 비트를 제공한다.
바람직하게는, 상기 비트 바디의 조립블럭은 사각형, 육각형, 원형 및 타원형 중 선택된 하나의 형상으로 형성되고, 상기 비트 헤드의 조립홈부는 조립블럭의 형상과 동일하게 오목하게 형성된 것임을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 조립블럭의 하단부에는 조립홈부에 대한 조립블럭의 삽입 안내를 위하여 테이퍼면이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조립블럭의 둘레면에는 실링홈이 형성되고, 이 실링홈내에는 조립홈부의 내표면과 실링 가능하게 밀착되는 수밀용 실링재가 삽입된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조립블럭의 저면과 조립홈부의 상면 간에는 조립블럭에서 조립홈부로의 타격력 전달을 위한 면접촉을 보장하고자 소성변형 금속판이 삽입되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 체결기구는: 비트 헤드의 저면으로부터 조립홈부까지 관통 형성된 복수의 볼트 삽입홀과; 볼트 삽입홀과 상하로 일치하면서 비트 바디의 조립블럭에 관통 형성되는 볼트 체결홀과; 볼트 삽입홀로부터 볼트 체결홀로 진입하여 1차로 나사 체결되는 리어머 볼트와; 볼트 체결홀을 통하여 조립블럭의 상면으로 돌출된 리어머 볼트의 끝단 나사부에 체결되는 너트; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리이머 볼트의 머리부와 볼트 삽입홀의 입구 사이에 제1실링용 와셔가 더 삽입 체결되고, 상기 너트와 조립블럭의 상면 사이에도 제2실링용 와셔가 더 삽입 체결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비트 헤드의 볼트 삽입홀 입구에는 먼지 침투 방지 및 수밀을 위한 캡이 리이머 볼트의 머리를 커버하며 체결된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 굴착용 핀의 둘레면에 제1스냅링홈을 형성하고, 상기 비트 헤드의 저면에 형성되는 굴착용 핀 체결홈내에 그 원주방향을 따라 제2스냅링홈을 형성하여, 제1스냅링홈에 스냅링을 끼운 상태에서 굴착용 핀을 굴착용 핀 체결홈에 삽입하는 동시에 스냅링이 제1 및 제2스냅링홈에 동시에 잠금 삽입되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 수직 굴착용 천공비트를 구성하는 비트 바디와 비트 헤드를 리이머 볼트를 이용한 체결기구를 사용하여 분리 가능하게 조립할 수 있도록 함으로써, 비트 헤드에 손상이 발생하면 비트 바디에 새로운 비트 헤드만을 교체 조립할 수 있고, 그에 따라 비트 헤드와 비트 바디가 일체로 된 천공 비트 전체를 교체하던 종래와 달리 비용절감을 실현할 수 있다.
둘째, 체결기구를 해체하여, 비트 바디로부터 비트 헤드를 분리할 수 있으므로, 비트 헤드를 특정 사양(직경)에 국한하지 않고, 다양한 사양의 비트 헤드를 사용처에 맞게 공용으로 조립할 수 있고, 그에 따라 비트 헤드 교체 작업성 및 지반 천공 작업성을 향상시킬 수 있다.
셋째, 비트 바디의 조립블럭을 비트 헤드의 조립홈부에 삽입 체결할 때, 그 사이에 소성변형 가능한 금속판을 더 삽입함으로써, 비트 바디로부터의 타격력이 비트 헤드로 용이하게 전달될 수 있다.
즉, 비트 바디의 타격력이 조립블럭을 통하여 비트 헤드의 조립홈부로 전달될 때의 충격에 의하여 금속판이 압착 변형되면서 조립블럭과 조립홈부 간의 틈새를 금속판이 메꾸게 되므로, 조립블럭과 조립홈부 간의 면접촉을 보장할 수 있고, 그에 따라 비트 바디의 타격력이 비트 헤드로 용이하게 전달될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수직 굴착용 분리형 천공 비트를 나타낸 분리 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 수직 굴착용 분리형 천공 비트를 나타낸 조립 사시도,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 수직 굴착용 분리형 천공 비트를 나타낸 단면 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 수직 굴착용 분리형 천공 비트의 굴착용 핀을 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 수직 굴착용 분리형 천공 비트의 저면도 및 굴착용 핀의 장착상태를 도시한 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 수직 굴착용 분리형 천공 비트의 볼트와 너트 체결부 구조를 도시한 단면도,
도 8은 종래의 수직 굴착용 일체형 천공 비트를 나타낸 사시도,
도 9는 종래의 일체형 천공 비트의 저면도 및 굴착용 핀의 장착상태를 도시한 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 수직 굴착용 분리형 천공 비트를 나타낸 분리 사시도이고, 도 2는 그 조립 사시도이며, 도 3 및 도 4는 조립 상태의 단면 사시도를 나타낸다.
도 1 내지 도 4에서 보듯이, 본 발명에 따른 지반 굴착용 천공 비트는 지반 굴착기의 하우징내에 회전 및 타격 가능하게 배치되는 비트 바디(10)와, 실제 굴착을 위한 다수의 굴착용 핀(30)이 저면에 결합된 비트 헤드(20)가 별도의 체결기구에 의하여 분리 가능하게 조립된 점에 주안점이 있다.
상기 비트 바디(10)는 지반 굴착기의 공압 피스톤(공압 헤머)에 의한 타격력을 전달하기 위하여 그 상면에 공압 피스톤에 의하여 타격되는 타격면(11)이 형성되고, 하단부에는 비트 헤드(20)와의 조립을 위한 조립블럭(14)이 일체로 성형된 구조로 구비된다.
또한, 상기 비트 바디(10)의 중심부에는 비트 헤드의 저부까지 공압을 공급하기 위한 공압 공급홀(12)이 관통 형성되고, 그 외표면에는 지반 굴착기의 회전 가능한 하우징과 결합되어 회전력을 전달받기 위한 스플라인(13)이 형성된다.
이때, 상기 비트 바디(10)의 조립블럭(14)은 사각형, 육각형, 원형 및 타원형 중 선택된 하나의 형상으로 형성될 수 있고, 타격력 전달면적이 크고, 타격력 전달이 용이하게 이루어질 수 있는 사각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 비트 헤드(20)는 비트 바디와 결합되어 실질적으로 지반을 천공하는 역할을 하는 것으로서, 그 상면에 비트 바디(10)의 조립블럭(14)이 삽입 체결되는 조립홈부(24)가 형성되고, 저면에는 비트 바디(10)의 공압 공급홀(12)과 연통되는 공압 분출안내홈(22)이 형성되며, 또한 저면의 면적 중 공압 분출안내홈(22)이 형성되지 않은 면적에 걸쳐 지반 굴착을 위한 다수의 굴착용 핀(30)이 소정의 배열로 체결된 구조로 구비된다.
바람직하게는, 상기 비트 헤드(10)의 조립홈부(24)는 비트 바디(10)의 조립블럭(14)이 삽입 가능한 오목한 단면 형상, 즉 사각형, 육각형, 원형 및 타원형 중 선택된 하나의 형상으로 된 조립블럭(14)이 삽입 가능하도록 조립블럭(14)의 형상과 동일하게 오목한 단면 형상으로 형성된다.
따라서, 상기와 같이 별도로 성형 구비된 비트 바디(10)와 비트 헤드(20)가 체결기구(40)를 이용하여 서로 분리 가능하게 조립된다.
보다 상세하게는, 상기 비트 바디(10)의 조립블럭(14)을 비트 헤드(20)의 조립홈부(24)에 삽입시킨 상태에서 비트 헤드(20)의 저부로부터 비트 바디(10)의 조립블럭(14)까지 체결기구(40)를 삽입 체결함으로써, 비트 바디(10)와 비트 헤드(20)가 상호 분리 가능하게 조립 결합되는 상태가 된다.
이때, 상기 비트 바디(10)의 조립블럭(14)의 하단부에는 테이퍼면(15)이 형성된다.
이에, 상기 비트 바디(10)의 조립블럭(14)을 비트 헤드(20)의 조립홈부(24)에 삽입 체결할 때, 조립블럭(14)의 테이퍼면(15)이 조립홈부(24)의 입구에 먼저 거치되면서 삽입될 수 있도록 함으로써, 조립홈부(24)에 대한 조립블럭(14)의 삽입 체결을 보다 손쉽게 실시할 수 있다.
테이퍼면(15) 상단의 평면 구간은 비트 바디(10)의 스플라인(13)을 통해서 전해진 굴착기의 회전력을 넓은 면적을 통해서 비트 헤드(20)에 전달한다.
한편, 상기 비트 헤드(20)는 실제 굴착을 위한 구성으로서, 그 표면에 마모방지 코팅층이 형성된다.
상기 마모방지코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 비트 헤드에 용사되어서 이루어지고, 50∼600㎛의 두께로 이루어지며, 경도는 900∼1000HV를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.
상기 비트 헤드의 표면에 세라믹 코팅을 하는 이유는 마모 방지 및 부식 방지가 주목적이고, 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다.
상기 산화크롬(Cr2O3)은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다.
상기 이산화티타늄(TiO2)은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO2)은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행한다. 이러한 이산화티타늄(TiO2)은, 마모방지코팅층이 비트 헤드의 외주면에 확실하게 피복되도록 하며, 마모방지코팅층에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 마모방지코팅층의 손상을 방지시킨다.
이때, 상기 산화크롬(Cr2O3)과 이산화티타늄(TiO2)을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량%에 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 산화크롬(Cr2O3)의 혼합비율이 96∼98%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr2O3)의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 비트 헤드의 외주면의 녹방지 효과가 급격이 저하되었다.
상기 이산화티타늄(TiO2)의 혼합비율이 2∼4중량%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr2O3)에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO2)의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO2)은 비트 헤드의 표면에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 비트 헤드의 외주면이 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4중량%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 재료들로 이루어진 코팅층은, 비트 헤드의 표면에 50∼600㎛의 두께로 이루어지고, 경도는 900∼1000HV, 표면조도는 0.1∼0.3㎛를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.
이러한 마모방지코팅층은, 상기의 분말가루와 1400℃의 가스를 마하 2정도의 속도로 비트 헤드의 표면에 제트분사하여서 50∼600㎛으로 용사한다.
상기 마모방지코팅층의 두께가 50㎛ 미만일 경우, 상술한 세라믹 코팅층에 의한 효과가 보장되지 못하게 되며, 마모방지코팅층의 두께가 600㎛을 초과할 경우, 상술한 효과의 증대는 미미한 반면 과다한 세라믹코팅에 의해 작업시간 및 재료비가 낭비되는 문제점이 있다.
상기 마모방지코팅층의 표면에는 금속계 유리 석영 계통으로 이루어진 무수크롬산(CrO3)으로 이루어진 실링재가 더 도포될 수 있다. 무수크롬산은 무기실링재로써 크롬니켈 분말로 이루어진 코팅층 둘레에 도포된다.
상기 무수크롬산(CrO3)은, 높은 내마모, 윤활성, 내열성, 내식성, 이형성을 필요로 하는 곳에 사용되며, 대기중에서 변색이 안되고, 내구성이 크며, 내마모성과 내식성이 좋다. 실링재의 코팅 두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다. 실링재의 코팅두께가 0.3㎛ 미만이면 약간의 스크래치홈에도 실링재가 쉽게 파이면서 벗겨지게 되므로 상술한 효과를 얻을 수 없게 된다. 실링재의 코팅두께가 0.5㎛를 초과할 정도로 두껍게 하면 도금면에 핀홀(pin hole), 균열 등이 많게 된다. 따라서 실링재의 코팅두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다.
따라서, 상기 비트 헤드의 표면에 내마모성 및 내산화성이 뛰어난 코팅층이 형성되므로 비트 헤드의 외주면이 마모되거나 산화되는 것이 방지되고, 이에 따라 제품의 수명이 연장된다.
여기서, 상기와 같이 별도 구비된 비트 바디(10)와 비트 헤드(20)를 분리 가능하게 조립하기 위한 체결기구(40)로서, 어떠한 체결기구 사용도 가능하지만 조립블럭(14)과 조립홈부(24) 간을 체결할 수 있는 리이머 볼트를 이용하는 것이 바람직하다.
보다 상세하게는, 상기 체결기구(40)는 비트 헤드(20)의 저면으로부터 조립홈부(24)까지 관통 형성되는 복수의 볼트 삽입홀(41)과, 이 볼트 삽입홀(41)과 상하로 일치하면서 비트 바디(10)의 조립블럭(14)에 관통 형성되는 볼트 체결홀(42)과, 볼트 삽입홀(41)로부터 볼트 체결홀(42)로 진입하여 1차로 나사 체결되는 리어머 볼트(43)와, 볼트 체결홀(42)을 통하여 조립블럭(14)의 상면으로 돌출된 리어머 볼트(43)의 끝단 나사부(44)에 체결되는 너트(45)를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 비트 바디(10)의 조립블럭(14)을 비트 헤드(20)의 조립홈부(24)에 삽입시킨 상태에서, 리이머 볼트(43)를 비트 헤드(20)의 저면으로부터 볼트 삽입홀(41)로 삽입하는 과정과, 리이머 볼트(43)의 나사부가 볼트 삽입홀(41)과 상하로 일치하는 조립블럭(14)의 볼트 체결홀(42)에 진입하여 1차로 나사 체결되도록 한 과정과, 조립블럭(14)의 볼트 체결홀(42)과 1차로 나사 체결된 후 조립블럭(14)의 상면으로 일부 돌출된 리어머 볼트(43)의 끝단 나사부(44)에 너트(45)를 2차로 나사 체결하는 과정을 통하여, 비트 바디(10)와 비트 헤드(20)가 서로 분리 가능하게 조립 완료된다.
한편, 상기 비트 바디(10)의 조립블럭(14)의 상면으로 일부 돌출된 리어머 볼트(43)의 끝단 나사부(44)에 너트(45)를 2차로 나사 체결하는 과정에서 볼트(43) 및 너트(45)의 역회전 방지 및 풀림 방지를 위한 풀림방지와셔(50)가 채택된다.
보다 상세하게는, 도 7에서 보듯이 상기 풀림방지와셔(50)는 볼트(25)의 풀림을 방지시키기 위하여 상부역회전제동와셔(51)와 하부역회전제동와셔(54)로 구성된다.
이러한 풀림방지와셔(50)의 상부역회전제동와셔(51)는 상부면에 너트(45)의 저면에 접촉되는 상부톱니(52)가 형성되고, 하부면에 볼트(43)의 나사산 경사각보다 큰 각도의 하부캠면(53)이 형성된 구조로 구비되고, 하부역회전제동와셔(54)는 하부면에 하부톱니(55)가 형성되고, 상부면에는 상부역회전제동와셔(51)의 하부캠면(53)과 맞물리도록 볼트(43)의 나사산 경사각보다 큰 각도의 상부캠면(56)이 형성된 구조로 구비된다.
따라서, 상기 하부역회전제동와셔(54)의 하부톱니(55)가 조립블럭(14)의 상면에 밀착되도록 하고, 연이어 하부역회전제동와셔(54) 위에 상부역회전제동와셔(51)를 적층시키되, 하부역회전제동와셔(54)의 상부캠면(56)과 상부역회전제동와셔(51)의 하부캠면(53)이 서로 치합되게 적층시킨 후, 이어서 너트(45)를 상부역회전제동와셔(51)와 하부역회전제동와셔(54)를 가압시키면서 볼트(43)에 체결시킨다.
이에 따라, 상기 너트(45)의 저면에 상부역회전제동와셔(51)의 상부톱니(52)가 밀착됨으로써, 너트(45)가 느슨해지는 것이 방지될 수 있고, 결국 너트(45) 및 볼트(43)의 풀림을 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 비트 바디(10)의 조립블럭(14)을 비트 헤드(20)의 조립홈부(24)에 삽입시키기 전에 조립블럭(14)에서 조립홈부(24)로의 타격력 전달을 위한 면접촉을 보장하고자 황동판 또는 알루미늄 등과 같은 재질의 소성변형 금속판(18)이 삽입된다.
이에, 상기 조립블럭(14)의 저면과 조립홈부(24)의 상면 사이에 미세한 틈새가 존재하여 상호 간의 면접촉이 면밀하게 이루어지지 않더라도, 비트 바디(10)를 타격하는 타격력이 조립블럭(14)을 통하여 소성변형 금속판(18)에 전달되는 동시에 소성변형 금속판(18)이 변형되어, 조립블럭(14)의 저면과 조립홈부(24)의 상면 사이의 틈새를 메꾸게 된다.
따라서, 상기 소성변형 금속판(18)의 변형에 의하여 조립블럭(14)과 조립홈부(24) 간의 면접촉이 면밀하게 이루어질 수 있고, 그에 따라 비트 바디(10)에 대한 타격력이 면접촉 부분을 통하여 비트 헤드(20)로 용이하게 전달될 수 있다.
한편, 상기 비트 바디(10)와 비트 헤드(20)가 체결기구(40)에 의하여 상호 분리 가능하게 조립된 상태에서 체결기구(40)쪽으로 또는 조립블럭(14)과 조립홈부(24) 간의 경계 틈새 등으로 지반 굴착시 존재하는 물이나 이물질 등이 침투될 수 있고, 침투된 물이나 이물질로 인하여 내부 부식 또는 조립력 약화 등의 현상이 발생될 수 있다.
이에, 본 발명은 상기 체결기구(40) 또는 조립블럭(14)과 조립홈부(24) 간의 경계 틈새 등으로 물이나 이물질이 침투하는 것을 방지하는 복수의 실링수단을 포함한다.
상기 실링수단의 일 실시예로서, 상기 조립블럭(14)의 상단 둘레면에는 실링홈(16)이 형성되고, 이 실링홈(16)내에는 조립홈부(24)의 내표면과 실링 가능하게 밀착되는 수밀용 실링재(17)가 삽입 체결된다.
따라서, 상기 비트 바디(10)의 조립블럭(14)을 비트 헤드(20)의 조립홈부(24)에 삽입시키면, 조립블럭(14)의 실링홈(16)내에 삽입된 수밀용 실링재(17)가 조립홈부(24)의 내표면과 실링 가능하게 밀착되는 상태가 됨으로써, 조립블럭(14)과 조립홈부(24) 간의 경계 틈새 등으로 물이나 이물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
상기 실링수단의 다른 실시예로서, 상기 리이머 볼트(43)의 머리부와 비트 헤드(20)의 볼트 삽입홀(41)의 입구 사이에 제1실링용 와셔(46)가 삽입 체결되고, 또한 상기 너트(45)와 조립블럭(14)의 상면 사이에도 제2실링용 와셔(47)가 삽입 체결됨으로써, 리이머 볼트(43)를 포함하는 체결기구(40)쪽으로 물이나 이물질이 침투하여 부식을 일으키는 현상을 방지할 수 있다.
이때, 상기 제1 및 제2실링용 와셔(46,47)는 일면에 고무실링이 삽입된 금속링 타입의 구조로 구비되어, 고무실링 부분이 볼트 삽입홀(41)의 입구와 조립블럭(14)의 상면에 실링 가능하게 밀착되도록 한다.
더욱이, 상기 비트 헤드(20)의 볼트 삽입홀(41) 입구에는 리이머 볼트(43)의 머리부가 노출되는 상태가 되는 바, 지반 굴착시 각종 이물질로 인하여 리이머 볼트(43)의 머리부가 파손되거나 물 등이 침투할 수 있으므로, 이를 해소하고자 이물질 침투 방지 및 수밀을 위한 캡(48)이 리이머 볼트(45)의 머리부를 커버하며 볼트 삽입홀(41)의 입구에 압입 체결되도록 한다.
한편, 상기 수밀용 실링재(17)와, 제1 및 제2실링용 와셔(46,47)의 고무실링은 내산화성을 증가시키기 위해 RD(Polymerized trimethyl dihydroquinoline)를 첨가하여 제조된 것을 사용하며, 이 RD는 내오존성 및 내산화성을 증가시킨다.
상기 수밀용 실링재(17)와, 제1 및 제2실링용 와셔(46,47)의 고무실링에 첨가되는 RD 0.4 내지 1.2 중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 이러한 이유는 RD의 첨가량이 상술된 범위보다 적은 경우에는 내산화성을 획득하기 어려우며, 상술된 범위를 초과하는 경우에는 조직의 밀도 및 견고성에 영향을 주는 문제가 있기 때문이다.
이에, 상기 수밀용 실링재(17)와, 제1 및 제2실링용 와셔(46,47)의 고무실링에 RD가 더 첨가되므로 내산화성이 크게 향상되며, 이에 따라 수밀을 위한 제품 수명을 극대화시킬 수 있다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 분리형 천공 비트에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 지반 굴착기가 천공 비트를 탑재한 상태에서 비트 바디에 타격력과 회전동력을 전달한다.
이에, 지반 굴착기로부터 전달되는 회전동력이 스플라인(13)을 통하여 비트 바디(10)에 전달되면 비트 바디(10)가 회전을 하게 되고, 이와 동시에 지반굴착기의 공압 피스톤이 비트 바디(10)의 타격면(11)을 수직 타격하면 이때의 타격력이 비트 바디(10)와 분리 가능하게 조립된 비트 헤드(20)로 전달된다.
이때, 상기와 같이 비트 바디(10)의 조립블럭(14)의 저면과 비트 헤드(20)의 조립홈부(24)의 상면 사이에 미세한 틈새가 존재하여 상호 간의 면접촉이 면밀하게 이루어지지 않더라도, 비트 바디(10)를 타격하는 타격력이 조립블럭(14)을 통하여 소성변형 금속판(18)에 전달되는 동시에 소성변형 금속판(18)이 변형되어, 조립블럭(14)의 저면과 조립홈부(24)의 상면 사이의 틈새를 메꾸게 된다.
따라서, 상기 소성변형 금속판(18)의 변형에 의하여 조립블럭(14)과 조립홈부(24) 간의 면접촉이 면밀하게 이루어질 수 있고, 그에 따라 비트 바디(10)에 대한 타격력이 면접촉 부분을 통하여 비트 헤드(20)로 용이하게 전달될 수 있다.
이에 따라, 상기 비트 헤드(20)의 굴착용 핀(30)이 지반을 회전 굴착하는 동시에 타격력에 의하여 수직방향으로 지반을 파고들면서 수직 굴착을 하게 된다.
이와 함께, 공압공급수단(미도시됨)으로부터 상기 비트 바디(10)의 공압 공급홀(12)로 공압이 공급되는 동시에 공압이 비트 헤드(20)의 공압 분출안내홈(22)을 통하여 분출되는 바, 분출되는 공압에 의하여 굴착된 지반 조각들이 측방향으로 밀려나게 된 후, 석션수단(미도시됨)에 의하여 흡입 제거된다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 수직 굴착용 천공비트는 비트 바디(10)와 비트 헤드(20)를 분리 가능하게 조립한 구조를 적용함에도 불구하고, 비트 바디(10)로부터의 타격력이 비트 헤드(20)로 용이하게 전달될 수 있을 뿐만 아니라, 비트 헤드(20)에 손상이 발생하면 비트 바디(10)에 새로운 비트 헤드(20)만을 교체 조립할 수 있고, 그에 따라 비트 헤드와 비트 바디가 일체로 된 천공 비트 전체를 교체하던 종래와 달리 비용절감을 실현할 수 있다.
또한, 상기 비트 헤드(20)를 특정 사양(직경)에 국한하지 않고, 다양한 사양의 비트 헤드를 사용처에 맞게 공용으로 조립할 수 있고, 그에 따라 비트 헤드 교체 작업성 및 지반 천공 작업성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 비트 헤드(20)의 저면에는 실질적인 지반 굴착을 하는 다수의 굴착용 핀(30)이 장착되는 바, 종래에는 굴착용 핀(30)이 비트 헤드(20)에 형성된 굴착용 핀 체결홈(26)에 단순히 억지끼움 방식으로 결합됨으로써, 굴착용 핀(30)이 지반의 울퉁불퉁한 표면에 닿으면서 전단력을 받게 되면, 비트 헤드(20)의 굴착용 핀 체결홈(26)으로부터 쉽게 빠지게 되는 문제점이 있었다.
이를 해소하고자, 첨부한 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 굴착용 핀(30)의 둘레면에 제1스냅링홈(31)을 형성하고, 상기 비트 헤드(20)의 저면에 형성되는 굴착용 핀 체결홈(26)내에 그 원주방향을 따라 제2스냅링홈(32)을 형성하여, 제1스냅링홈(31)에 스냅링(33)을 끼운 상태에서 굴착용 핀(30)을 굴착용 핀 체결홈(26)에 삽입하는 동시에 스냅링(33)이 제1 및 제2스냅링홈(31,32)에 동시에 잠금 삽입되도록 한다.
따라서, 상기 굴착용 핀(30)이 지반의 울퉁불퉁한 표면에 닿으면서 전단력을 받게 되더라도, 굴착용 핀(30)이 스냅링(33)에 의하여 잠금된 상태이므로, 굴착용 핀(30)이 빠지는 현상을 용이하게 방지할 수 있다.
이에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
굴착용 핀(30)의 둘레면에 제1스냅링홈(31)이 형성되고, 비트 헤드(20)의 저면에 형성되는 굴착용 핀 체결홈(26) 내에 그 원주방향을 따라 제2스냅링홈(32)이 형성되며, 제1스냅링홈(31) 및 제2스냅링홈(32)에 스냅링(33)의 내주면 둘레 및 외주면 둘레가 끼워진다.
스냅링(33)의 내경(D)은 굴착용 핀(30)의 제1스냅링홈(31) 내경(d)보다 더 크게 형성되어서, 스냅링(33)이 굴착용 핀 체결홈(26)에 삽입될시 스냅링(33)의 내경 및 외경이 탄성적으로 줄어들도록 여유 공간이 확보된다.
스냅링(33)의 둘레에는 상측으로 갈수록 점차 좁아지도록 테이퍼면(35)이 형성되어서, 스냅링(33)이 굴착용 핀 체결홈(26)에 삽입되도록 안내하고, 스냅링(33)이 굴착용 핀 체결홈(26)에 삽입될 시, 스냅링(33)의 외경이 굴착용 핀 체결홈(26)의 내경에 맞게 탄성적으로 줄어들도록 안내한다.
굴착용 핀(30)의 제1스냅링홈(31)에 스냅링(33)을 끼운 상태에서 굴착용 핀(30)을 굴착용 핀 체결홈(26)에 밀어 끼우면 스냅링(33)의 테이퍼면(35)에 의해 스냅링(33)이 탄성변형되면서 굴착용 핀 체결홈(26) 내부로 진입되고, 스냅링(33)이 제2스냅링홈(32)까지 진입되면 탄성변형된 스냅링(33)이 복원되면서 스냅링(33)의 외주면 둘레가 제2스냅링홈(32)에 삽입되며, 굴착용 핀(30)의 제1스냅링홈(31), 스냅링(33), 비트 헤드(20)의 제2스냅링홈(32)이 서로 맞물리면서 체결되도록 구비된다.
10 : 비트 바디
11 : 타격면
12 : 공압 공급홀
13 : 스플라인
14 : 조립블럭
15 : 테이퍼면
16 : 실링홈
17 : 수밀용 실링재
18 : 소성변형 금속판
20 : 비트 헤드
22 : 공압 분출안내홈
24 : 조립홈부
26 : 굴착용 핀 체결홈
30 : 굴착용 핀
31 : 제1스냅링홈
32 : 제2스냅링홈
33 : 스냅링
40 : 체결기구
41 : 볼트 삽입홀
42 : 볼트 체결홀
43 : 리어머 볼트
44 : 나사부
45 : 너트
46 : 제1실링용 와셔
47 : 제2실링용 와셔
48 : 캡

Claims (9)

  1. 상단부에 타격면(11)이 형성되는 동시에 하단부에는 비트 헤드(20)와의 조립을 위한 조립블럭(14)이 일체로 형성되고, 그 중심부에 공압 공급홀(12)이 관통 형성되며, 외표면에는 회전력을 전달받기 위한 스플라인(13)이 형성된 비트 바디(10)와;
    비트 바디(10)의 조립블럭(14)이 타격력 전달 가능하게 삽입 밀착되는 조립홈부(24)가 형성되고, 저면에는 비트 바디(10)의 공압 공급홀(12)과 연통되는 공압 분출안내홈(22)이 형성되는 동시에 지반 굴착을 위한 다수의 굴착용 핀(30)이 소정의 배열로 체결되는 비트 헤드(20)를 별도로 성형 및 가공하여 구비하고;
    상기 비트 바디(10)의 조립블럭(14)이 비트 헤드(20)의 조립홈부(24)에 삽입된 상태에서 체결기구(40)를 이용하여 상호 분리 가능하게 조립하여서 구비되며;
    체결기구(40)는, 비트 헤드(20)의 저면으로부터 조립홈부(24)까지 관통 형성된 복수의 볼트 삽입홀(41)과; 볼트 삽입홀(41)과 상하로 일치하면서 비트 바디(10)의 조립블럭(14)에 관통 형성되는 볼트 체결홀(42)과; 볼트 삽입홀(41)로부터 볼트 체결홀(42)로 진입하여 1차로 나사 체결되는 리이머 볼트(43)와; 볼트 체결홀(42)을 통하여 조립블럭(14)의 상면으로 돌출된 리이머 볼트(43)의 끝단 나사부(44)에 체결되는 너트(45)를 포함하여 구성되고;
    리이머 볼트(43)의 머리부와 볼트 삽입홀(41)의 입구 사이에 제1실링용 와셔(46)가 더 삽입 체결되고, 상기 너트(45)와 조립블럭(14)의 상면 사이에도 제2실링용 와셔(47)가 더 삽입 체결되며;
    비트 헤드(20)의 볼트 삽입홀(41) 입구에는 먼지 침투 방지 및 수밀을 위한 캡(48)이 리이머 볼트(45)의 머리를 커버하며 체결되고;
    상기 굴착용 핀(30)의 둘레면에 제1스냅링홈(31)이 형성되고, 상기 비트 헤드(20)의 저면에 형성되는 굴착용 핀 체결홈(26) 내에 그 원주방향을 따라 제2스냅링홈(32)이 형성되며, 제1스냅링홈(31) 및 제2스냅링홈(32)에 스냅링(33)의 내주면 둘레 및 외주면 둘레가 끼워지고;
    스냅링(33)의 내경(D)은 굴착용 핀(30)의 제1스냅링홈(31) 내경(d)보다 더 크게 형성되어서, 스냅링(33)이 굴착용 핀 체결홈(26)에 삽입될시 스냅링(33)의 내경 및 외경이 탄성적으로 줄어들도록 여유 공간이 확보되며;
    스냅링(33)의 둘레에는 상측으로 갈수록 점차 좁아지도록 테이퍼면(35)이 형성되어서, 스냅링(33)이 굴착용 핀 체결홈(26)에 삽입되도록 안내하고, 스냅링(33)이 굴착용 핀 체결홈(26)에 삽입될 시, 스냅링(33)의 외경이 굴착용 핀 체결홈(26)의 내경에 맞게 탄성적으로 줄어들도록 안내하며;
    굴착용 핀(30)의 제1스냅링홈(31)에 스냅링(33)을 끼운 상태에서 굴착용 핀(30)을 굴착용 핀 체결홈(26)에 밀어 끼우면 스냅링(33)의 테이퍼면(35)에 의해 스냅링(33)이 탄성변형되면서 굴착용 핀 체결홈(26) 내부로 진입되고, 스냅링(33)이 제2스냅링홈(32)까지 진입되면 탄성변형된 스냅링(33)이 복원되면서 스냅링(33)의 외주면 둘레가 제2스냅링홈(32)에 삽입되며, 굴착용 핀(30)의 제1스냅링홈(31), 스냅링(33), 비트 헤드(20)의 제2스냅링홈(32)이 서로 맞물리면서 체결되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 수직 굴착용 분리형 천공 비트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비트 바디(10)의 조립블럭(14)은 사각형, 육각형, 원형 및 타원형 중 선택된 하나의 형상으로 형성되고, 상기 비트 헤드(20)의 조립홈부(24)는 조립블럭(14)의 형상과 동일하게 오목하게 형성된 것임을 특징으로 하는 수직 굴착용 분리형 천공 비트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 조립블럭(14)의 하단부에는 조립홈부(24)에 대한 조립블럭(14)의 삽입 안내를 위하여 테이퍼면(15)이 형성된 것을 특징으로 하는 수직 굴착용 분리형 천공 비트.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조립블럭(14)의 둘레면에는 실링홈(16)이 형성되고, 이 실링홈(16)내에는 조립홈부(24)의 내표면과 실링 가능하게 밀착되는 수밀용 실링재(17)가 삽입 체결된 것을 특징으로 하는 수직 굴착용 분리형 천공 비트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조립블럭(14)의 저면과 조립홈부(24)의 상면 간에는 조립블럭(14)에서 조립홈부(24)로의 타격력 전달을 위한 면접촉을 보장하고자 소성변형 금속판(18)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 수직 굴착용 분리형 천공 비트.
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