KR101617174B1 - 연속벽 굴착장치 - Google Patents

Abstract

연속벽 굴착장치가 개시되며, 본원의 연속벽 굴착장치는, 주행부; 상기 주행부 상에 장착되는 베이스부; 상기 베이스부의 전측에 장착되는 붐 유닛; 상기 붐 유닛을 통해 상기 베이스부의 전방에 배치되는 연속벽 굴착유닛; 및 상기 연속벽 굴착유닛을 승하강시키는 윈치 기구를 포함하되, 상기 윈치 기구는, 제1 윈치모터, 상기 제1 윈치모터와 동일한 회전축 상에 설치되는 제2 윈치모터, 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 설치되며 상기 연속벽 굴착유닛과 연결되는 와이어가 권취 또는 권출되는 드럼부, 및 상기 제1 윈치모터의 제1 구동력 또는 상기 제2 윈치모터의 제2 구동력을 상기 드럼부에 전달하여, 상기 드럼부를 회전시키는 구동력 전달유닛을 포함할 수 있다.

Description

연속벽 굴착장치{DIAPHRAGM WALL EXCAVATOR}

본원은 연속벽 굴착장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 연속벽 굴착장치를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 연속벽 굴착장치는 독일의 바우어(BAUER)사가 개발한 것으로서, 엔진룸(940)의 상부에 머드호스 드럼(910)이 거치된다. 머드호스 드럼(910)은 굴착토를 운반하는 머드호스(911)를 감아두는 실타래 같은 구성이다. 또한, 붐(930)은 굴착 유닛(920)을 승하강하기 위한 와이어, 유압호스 및 머드호스(911)가 걸리는 활차를 지탱하기 위한 구성이다.

연속벽 굴착장치는 윈치 기구를 이용하여 와이어를 권취 또는 권출함으로써 굴착 유닛(920)을 승하강시키는데 일반적으로 일방향(감김 방향) 유압펌프를 활용하므로, 굴착 유닛(920)이 지반을 굴착할 때에는 굴착 유닛(920)의 자중에 의해 와이어가 권출되다가, 굴착 유닛(920)을 상승 이동시킬 때에는 유압펌프가 작동되어 와이어를 권취시키는 방식을 따른다.

다만, 종래의 연속벽 굴착장치는 상술한 바와 같이 굴착 유닛(920)의 자중에 의한 와이어 권출 방식을 따랐기에 굴착 유닛(920)의 하강 속도를 조절할 수 없었고, 이에 따라 정밀한 굴착이 이루어지기 어렵다는 한계가 있었다.

또한, 종래의 연속벽 굴착장치의 경우, 굴착 유닛(920)이 하강될 때 유압호스와 머드호스(911)가 함께 권출되면서 하강되는데, 이때 유압호스나 머드호스(911)의 권출이 굴착 유닛(920)의 하강과 쉽게 연동되지 못하여 유압호스나 머드호스(911)에 과한 텐션이 걸려 손상되거나, 과하게 풀려버리는 등이 문제점이 있었다.

또한, 종래의 연속벽 굴착장치의 경우, 장치의 주행 구동을 위한 유압펌프, 붐 유닛의 작동을 위한 유압펌프, 굴착 유닛(920)의 작동을 위한 유압펌프 등이 각각 별도로 구비되어 있어 비효율적이었고, 다수의 유압펌프가 장착되는 만큼 각각의 유압펌프를 고용량으로 채택할 수 없어 작동시 조금만 과부하가 걸리면 유압펌프의 용량을 초과해버리는 한계가 있었다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 굴착면의 지질 상태 등에 따라 굴착 유닛의 하강 속도를 미세하게 조절하여 보다 정밀한 굴착 작업이 이루어질 수 있는 연속벽 굴착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 굴착 유닛의 승강 내지 하강과 유압호스 또는 머드호스의 감김 내지 풀림이 유연하게 연동될 수 있는 연속벽 굴착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 고용량의 유압펌프를 활용하여 장치 과부하의 염려 없이 장치의 각 파트를 보다 여유있게 구동할 수 있는 연속벽 굴착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 연속벽 굴착장치는, 주행부; 상기 주행부 상에 장착되는 베이스부; 상기 베이스부의 전측에 장착되는 붐 유닛; 상기 붐 유닛을 통해 상기 베이스부의 전방에 배치되는 연속벽 굴착유닛; 및 상기 연속벽 굴착유닛을 승하강시키는 윈치 기구를 포함하되, 상기 윈치 기구는, 제1 윈치모터, 상기 제1 윈치모터와 동일한 회전축 상에 설치되는 제2 윈치모터, 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 설치되며 상기 연속벽 굴착유닛과 연결되는 와이어가 권취 또는 권출되는 드럼부, 및 상기 제1 윈치모터의 제1 구동력 또는 상기 제2 윈치모터의 제2 구동력을 상기 드럼부에 전달하여, 상기 드럼부를 회전시키는 구동력 전달유닛을 포함할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 윈치 기구에서, 상기 제1 윈치모터는 상기 제2 윈치모터보다 큰 모터 용량을 가질 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 윈치모터에서, 상기 와이어의 감김 방향으로의 작용력은 상기 연속벽 굴착유닛의 자중보다 작도록 설정되고, 상기 제1 윈치모터에서, 상기 와이어의 감김 방향으로의 작용력은 상기 연속벽 굴착유닛의 자중보다 크도록 설정될 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 구동력 전달유닛은, 상기 제1 구동력에 의해 상기 드럼부가 회전될 때, 상기 제1 구동력이 상기 제2 윈치모터에 전달되는 것을 방지하고, 상기 제2 구동력에 의해 상기 드럼부가 회전될 때, 상기 제2 구동력이 상기 제1 윈치모터에 전달되는 것을 방지하는 구조를 제공할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 구동력 전달유닛은, 상기 드럼부와 연결되는 하우징부; 상기 제1 윈치모터로부터 상기 제1 구동력을 제1 샤프트를 통해 제공받아 제1 링기어를 통해 상기 하우징부로 전달하는 제1 유성기어 장치부; 및 상기 제2 윈치모터로부터 상기 제2 구동력을 제2 샤프트를 통해 제공받아 제2 링기어를 통해 상기 하우징부로 전달하는 제2 유성기어 장치부를 포함할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 윈치모터로부터 상기 제2 구동력이 제공될 때, 상기 제1 유성기어 장치부에서, 상기 하우징부의 회전과 연동하여 회전되는 상기 제1 링기어 및 상기 제1 링기어와 맞물리며 회전되는 복수의 제1 유성기어는 상기 제1 샤프트에 대한 회전력 제공 없이 상기 제1 샤프트의 둘레를 공전하고, 상기 제1 윈치모터로부터 상기 제1 구동력이 제공될 때, 상기 제2 유성기어 장치부에서, 상기 하우징부의 회전과 연동하여 회전되는 상기 제2 링기어 및 상기 제2 링기어와 맞물리며 회전되는 복수의 제2 유성기어는 상기 제2 샤프트에 대한 회전력 제공 없이 상기 제2 샤프트의 둘레를 공전할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 윈치모터로부터 상기 제2 구동력이 제공될 때, 상기 제1 샤프트에는 회전을 방지하는 제동력이 제공되고, 상기 제1 윈치모터로부터 상기 제1 구동력이 제공될 때, 상기 제2 샤프트에는 회전을 방지하는 제동력이 제공될 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 유성기어 장치부는, 상기 제1 링기어와 맞물리며 회전되는 복수의 제1 유성기어가 설치되는 제1 유성기어 캐리어를 포함하고, 상기 제2 유성기어 장치부는, 상기 제2 링기어와 맞물리며 회전되는 복수의 제2 유성기어가 설치되는 제2 유성기어 캐리어를 포함하며, 상기 제1 유성기어 캐리어 및 상기 제2 유성기어 캐리어는 상기 하우징부와 물리적으로 분리된 회전축 위치 고정 프레임에 고정될 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 유성기어 장치부는, 상기 제1 샤프트와 직접적으로 맞물리는 복수의 제1 중간 유성기어가 설치되는 제1 중간 유성기어 캐리어; 상기 복수의 제1 중간 유성기어와 외측으로 맞물리는 제1 중간 링기어; 및 상기 복수의 제1 중간 유성기어와 내측으로 맞물리는 제1 중간 선휠을 더 포함하고, 상기 제1 중간 링기어는 상기 제1 샤프트의 회전시 상기 복수의 제1 중간 유성기어와 상기 제1 중간 유성기어 캐리어가 회전될 수 있도록 상기 하우징부에 고정되며, 상기 복수의 제1 유성기어는 상기 제1 중간 선휠로부터 간접적으로 또는 직접적으로 회전력을 전달받아 상기 제1 링기어로 전달할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 유성기어 장치부는, 상기 제2 샤프트와 직접적으로 맞물리는 복수의 제2 중간 유성기어가 설치되는 제2 중간 유성기어 캐리어; 상기 복수의 제2 중간 유성기어와 외측으로 맞물리는 제2 중간 링기어; 및 상기 복수의 제2 중간 유성기어와 내측으로 맞물리는 제2 중간 선휠을 더 포함하고, 상기 제2 중간 링기어는 상기 제2 샤프트의 회전시 상기 복수의 제2 중간 유성기어와 상기 제2 중간 유성기어 캐리어가 회전될 수 있도록 상기 하우징부에 고정되며, 상기 복수의 제2 유성기어는 상기 제2 중간 선휠로부터 간접적으로 또는 직접적으로 회전력을 전달받아 상기 제2 링기어로 전달할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 본원의 제1 측면에 따른 연속벽 굴착장치는, 전방으로 머드호스의 권출이 가능하도록 상기 베이스부 상에 거치되는 머드호스 드럼부; 및 전방으로 유압호스의 권출이 가능하도록 상기 베이스부 상에 거치되는 유압호스 드럼부를 더 포함하고, 상기 붐 유닛은, 상기 머드호스에 대해 도르래 역할을 하는 머드호스 활차; 및 상기 유압호스에 대해 도르래 역할을 하는 유압호스 활차를 포함할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 본원의 제1 측면에 따른 연속벽 굴착장치는, 양방향 타입의 유압펌프를 통해 상기 머드호스 드럼부 및 상기 유압호스 드럼부 각각의 유압모터에 대한 유압 공급을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 와이어의 권출에 의하여 상기 연속벽 굴착유닛이 하강하는 경우, 상기 머드호스에 대한 텐션이 유지되도록 상기 머드호스 드럼부에 상기 머드호스가 권취되는 방향으로 유압을 공급하면서, 상기 머드호스에 장착된 로드 셀로부터 상기 머드호스에 작용되는 텐션의 크기를 감지하여, 감지된 텐션이 미리 설정된 머드호스 텐션 상한값보다 크면, 상기 머드호스에 대한 텐션이 감소되도록 상기 머드호스 드럼부로부터 상기 머드호스가 권출되는 방향으로 유압 공급을 전환하며, 상기 유압호스에 대한 텐션이 증가되도록 상기 유압호스 드럼부에 상기 유압호스가 권취되는 방향으로 유압을 공급하면서, 상기 유압호스에 장착된 로드 셀로부터 상기 유압호스에 작용되는 텐션의 크기를 감지하여, 감지된 텐션이 미리 설정된 유압호스 텐션 상한값보다 크면, 상기 유압호스에 대한 텐션이 감소되도록 상기 유압호스 드럼부로부터 상기 유압호스가 권출되는 방향으로 유압 공급을 전환할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 본원의 제1 측면에 따른 연속벽 굴착장치는, 상기 베이스부 상에 탈착 가능하게 배치되는 파워팩 유닛을 더 포함하고, 상기 파워팩 유닛은, 1대의 메인 유압펌프를 이용하여, 상기 주행부의 구동을 위한 유압 공급, 상기 붐 유닛의 구동을 위한 유압 공급, 및 상기 연속벽 굴착유닛의 구동을 위한 유압 공급을 포함하는 복수의 유압 공급 중 어느 하나를 택일적으로 수행하도록 제공될 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 파워팩 유닛은, 상기 베이스부의 전방에 배치되는 상기 연속벽 굴착유닛과의 무게 균형에 의한 전도에 대한 안정성이 확보되도록 상기 베이스부의 후방에 배치될 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 본원의 제1 측면에 따른 연속벽 굴착장치는, 머드호스 활차, 유압호스 활차 및 와이어 활차를 포함하는 호스 가이드 휠부; 및

상기 호스 가이드 휠부와 연결되는 보조 와이어를 권취 또는 권출하여 상기 붐 유닛의 전방에서 상기 호스 가이드 휠부를 승하강시키는 보조 윈치 기구를 더 포함할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단 중 적어도 하나에 의하면, 2개의 윈치모터를 이용하여 하나의 드럼부에 대하여 두 종류의 구동력을 제공함으로써, 굴착 유닛의 하강 속도를 굴착 진척도 등에 대응하여 조절할 수 있어, 보다 정밀한 굴착 작업이 이루어질 수 있다.

또한, 유압호스 또는 머드호스에 로드 셀을 부착하여 호스에 작용되는 텐션을 체크하고, 그에 따라 호스의 감김 또는 풀림을 제어함으로써, 굴착 유닛의 승강 내지 하강과 유압호스 또는 머드호스의 감김 내지 풀림이 유연하게 연동될 수 있어, 호스의 예기치 못한 손상이나 과한 풀림으로 인한 문제점 발생을 방지할 수 있다.

또한, 주행시, 붐 유닛 구동시, 또는 연속벽 굴착유닛 구동시에는 구동되는 구성 외에 다른 구성이 동시에 구동될 필요가 없음에 착안해서, 상기 주행부의 구동을 위한 유압 공급, 상기 붐 유닛의 구동을 위한 유압 공급, 및 상기 연속벽 굴착유닛의 구동을 위한 유압 공급을 포함하는 복수의 유압 공급 중 어느 하나를 1대의 메인 유압펌프를 이용하여 택일적으로 수행하도록 함으로써, 1대의 메인 유압펌프만을 고용량의 유압펌프로 구비하면 되므로, 고용량의 유압펌프를 활용하여 장치 과부하의 염려 없이 장치의 각 파트를 보다 여유있게 구동할 수 있다.

또한, 보조 윈치 기구를 활용하여 머드호스 활차, 유압호스 활차 및 와이어 활차가 설치된 호스 가이드 휠부를 승하강시킬 수 있어, 호스 가이드 휠부 하강에 따라 연속벽 굴착유닛의 교체 없이도 추가 심도를 확보할 수 있고, 머드호스나 유압호스의 손상시 교체 또한 용이해질 수 있다.

도 1은 종래의 연속벽 굴착장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치의 주요 구성들을 평면도 상에 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치의 다른 구현예에 대한 개략적인 측면도이다.
도 5는 본원의 다른 실시예에 따른 연속벽 굴착장치의 다른 구현예의 주요 구성들을 평면도 상에 도시한 개략적인 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구의 드럼부의 내부를 도시한 개략적인 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구의 구동력 전달유닛의 주요 구성들을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구의 구동력 전달유닛의 주요 구성들간의 연결 관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구에서 제1 유성기어 장치부의 구동에 의해 하우징부 및 드럼부가 회전되는 원리를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구에서 제2 유성기어 장치부의 구동에 의해 하우징부 및 드럼부가 회전되는 원리를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에서 호스 가이드 휠부가 보조 윈치 기구에 의해 승하강되는 구동을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 13은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에서 연속벽 굴착유닛의 하강시 머드호스나 유압호스와 같은 호스의 텐션을 적정히 유지하는 제어 방식을 설명하기 위한 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 구성이나 기술적 사항에 대한 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치(이하 '본 연속벽 굴착장치'라 함)는 지하공간을 확보하기 위해 이루어지는 연속벽 공사에 이용 가능한 장치에 관한 것이다.

도 2는 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치의 개략적인 측면도이고, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치의 주요 구성들을 평면도 상에 도시한 개략적인 도면이다. 또한, 도 4는 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치의 다른 구현예에 대한 개략적인 측면도이고, 도 5는 본원의 다른 실시예에 따른 연속벽 굴착장치의 다른 구현예의 주요 구성들을 평면도 상에 도시한 개략적인 도면이다.

참고로, 도 2 및 도 3에 도시된 연속벽 굴착장치와 대비하여, 도 4 및 도 5에 도시된 연속벽 굴착장치는 특수 연속벽 굴착장치라 칭할 수 있다. 다시 말해, 도 4 및 도 5에 도시된 연속벽 굴착장치는 지하주차장 확장, 건물 리모델링, 고가도로 기초 보강 등을 위해 도심지와 같이 전고가 제한된 공간에서 지하공간을 확보하기 위해 이루어지는 특수 연속벽 공사에 이용 가능한 장치에 관한 것이다. 다만, 본 연속벽 굴착장치는 이러한 특수한 환경 조건 하에서의 이용에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 시공 조건에 확장하여 이용될 수 있음은 물론이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 연속벽 굴착장치는 주행부(1), 베이스부(2), 붐 유닛(4), 연속벽 굴착유닛(5) 및 윈치 기구(7)를 포함한다.

주행부(1)는 무한궤도를 포함하는 크롤러(crawler) 타입 주행장치일 수 있다. 다만, 주행부(1)는 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 주행장치가 적용될 수 있다.

또한, 베이스부(2)는 주행부(1) 상에 장착된다. 베이스부(2)는 수직 축을 중심으로 주행부(1)에 대하여 선회(스윙) 가능하게 구비될 수 있다. 이러한 선회 구조는 당 분야의 통상의 기술자에게 자명하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 붐 유닛(4)은 베이스부(2)의 전측에 장착된다. 붐 유닛(4)은 연속벽 굴착유닛(5)을 승하강시키기 위한 와이어(74)가 걸리는 와이어 활차(443), 유압호스가 걸리는 유압호스 활차(442) 및 머드호스(31)가 걸리는 머드호스 활차(441) 등을 지탱하기 위한 구성이다.

또한, 붐 유닛(4)은 하부 붐(41)과 헤드 붐(42)을 포함할 수 있다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 하부 붐(41)은 베이스부(2)의 전측에 연결된다. 또한 도 4를 참조하면, 헤드 붐(42)은 머드호스(31)에 대해 도르래 역할을 하는 머드호스 활차(441), 유압호스에 대해 도르래 역할을 하는 유압호스 활차(442) 및 연속벽 굴착유닛(5)을 승하강시키는 와이어(74)에 대해 도르래 역할을 하는 와이어 활차(443)를 구비할 수 있다. 다만 후술하겠지만, 도 2 및 도 3을 참조하면, 머드호스 활차(441), 유압호스 활차(442) 및 와이어 활차(443)는 헤드 붐(42)에 설치되는 대신, 보조 윈치 기구(9)에 의해 승하강 가능하게 구비되는 호스 가이드 휠부(44)에 설치될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본원은 붐 유닛(4)을 리더 타입(leader type)으로 구비함으로써, 하부 붐(41)과 헤드 붐(42) 사이에 확장 붐(43)을 추가 배치할 수 있어, 높이 방향으로 확장이 가능하다. 예시적으로, 붐 유닛(4)으로는 천공기 장비에 사용되는 리더 타입의 붐이 적용될 수 있다. 아울러, 리더 타입의 붐 유닛(4)은 상술한 바와 같이 하부 붐(41), 헤드 붐(42), 확장 붐(43) 등 분해가 가능하므로, 종래의 프레임 구조의 붐 운반시 증가되는 운반비용을 크게 절감할 수 있다.

또한 도 2 및 도 4를 참조하면, 하부 붐(41)은 수평 방향을 축으로 앞뒤로 회동 가능하도록 베이스부(2)의 전측에 힌지 체결될 수 있다. 그리고, 도 2를 참조하면, 베이스부(2) 상에는 이러한 힌지 체결에 의한 붐 유닛(4)의 회동을 제어하는 실린더 유닛(21)이 구비될 수 있다. 예시적으로 도 2를 참조하면, 실린더(21)의 일측은 베이스부(2) 상에 마련된 프레임 구조에 힌지 체결되고, 타측은 붐 유닛(4)에 힌지 체결될 수 있다. 즉, 본원의 붐 유닛(4)은 이러한 힌지 체결 및 실린더 유닛(21)을 통해 소정의 각도만큼 앞뒤로 회동도 가능하므로, 보다 다양한 조건으로 굴착 상태를 셋팅할 수 있게 된다.

또한, 연속벽 굴착유닛(5)은 붐 유닛(4)을 통해 베이스부(2)의 전방에 배치된다.

예시적으로, 연속벽 굴착유닛(5)은 비씨커터(BC-Cutter)일 수 있다. 비씨커터와 같은 연속벽 굴착유닛(5)의 일반적인 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도 6은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구를 설명하기 위한 개략적인 정면도이고, 도 7은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구의 드럼부의 내부를 도시한 개략적인 도면이다.

윈치 기구(7)는 와이어(74)의 권취 또는 권출을 통해 연속벽 굴착유닛(5)을 승하강시키는 구성이다. 참고로, 본원의 윈치 기구(7)는 반드시 연속벽 굴착유닛(5)의 승하강시에만 사용되는 것으로 한정되는 것은 아니며, 연속벽 굴착유닛(5) 외에 승하강 이동이 필요한 다양한 중장비에 적용될 수 있다.

구체적으로 도 6 및 도 7을 참조하면, 윈치 기구(7)는, 제1 윈치모터(71), 제1 윈치모터(71)와 동일한 회전축 상에 설치되는 제2 윈치모터(72)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 윈치모터(71) 및 제2 윈치모터(72)는 유압펌프로부터 유압을 공급받아 구동되는 유압모터일 수 있다. 또한, 제1 윈치모터(71) 및 제2 윈치모터(72)는 일방향(와이어의 감김 방향)으로의 회전력만을 제공하는 일방향 유압펌프와 연동될 수 있다. 연속벽 굴착에 있어서, 와이어의 풀림을 통해 구현되는 연속벽 굴착유닛(5)의 하강은 주로 연속벽 굴착유닛(5)이 굴착면을 굴착하면서 그 자중에 의해 하강하는 방식으로 이루어지기 때문에, 일방향 유압펌프를 통해 구현될 수 있다.

다만, 본 연속벽 굴착 장치는 이러한 자중에 의한 연속벽 굴착유닛(5)의 하강 방식에 의하였을 때 정밀한 굴착이 이루어지기 어렵다는 문제점을 인식하여, 일방향 유압펌프를 이용하면서도 연속벽 굴착유닛(5)의 하강 속도를 달리 조정할 수 있도록 개선한 장치라 할 수 있다.

이러한 윈치 기구(7)에서, 제1 윈치모터(71)는 제2 윈치모터(72)보다 큰 모터 용량을 가질 수 있다. 즉, 모터용량이 큰 제1 윈치모터(71)로부터 구동력 전달이 이루어지면, 연속벽 굴착유닛(5)의 일반적인 상승 이동이 구현될 수 있고, 모터용량이 제1 윈치모터(71)에 비해 상대적으로 작은 제2 윈치모터(72)로부터 구동력 전달이 이루어지면, 연속벽 굴착유닛(5)이 자중에 의한 하강보다 느린 속도로 하강되거나, 일반적인 상승 이동보다 느린 속도로 승강되는 정밀 구동이 구현될 수 있다.

예를 들어, 제2 윈치모터(72)에서, 와이어(74)의 감김 방향으로의 작용력은 연속벽 굴착유닛(5)의 자중보다 작도록 설정되고, 제1 윈치모터(71)에서, 와이어(74)의 감김 방향으로의 작용력은 연속벽 굴착유닛(5)의 자중보다 크도록 설정될 수 있다. 이러한 경우, 제1 윈치모터(71)가 감김 방향으로 구동되면 연속벽 굴착유닛(5)은 이러한 감 방향으로의 작용력에 의하여 상승 이동된다. 이에 반해, 제2 윈치모터(71)가 감김 방향으로 구동되더라도, 그 작용력은 연속벽 굴착유닛(5)의 자중보다 작게 설정되어 있으므로, 연속벽 굴착유닛(5)은 상승되지 못하고 하강하게 되나, 상기의 감김 방향으로의 작용력에 의해 하강하는 속도(가속도)가 늦추어지게 된다.

즉, 본원의 윈치 기구(7)에 의하면, 자중에 의한 연속벽 굴착유닛(5)의 하강 구동뿐만 아니라, 연속벽 굴착유닛(5)의 느린 속도의 하강 또는 느린 속도의 승강이 구현될 수 있어, 종래에 비해 굴착 상황에 맞춘 맞춤형의 굴착 작업이 보다 정밀하게 이루어질 수 있다.

또한 도 6을 참조하면, 윈치 기구(7)는 상기의 회전축에 대하여 회전 가능하게 설치되며 연속벽 굴착유닛(5)과 연결되는 와이어(74)가 권취 또는 권출되는 드럼부(73)를 포함할 수 있다. 드럼부(73)는 윈치(winch)에 있어서 통상적인 구성부에 해당한다 할 것이므로, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 윈치 기구(7)는 2개의 윈치모터(71)를 통해 2종류의 다른 구동력을 하나의 드럼부(73)에 선택적으로 전달할 수 있는 구동력 전달유닛(75)를 포함한다. 즉, 구동력 전달유닛(75)은 제1 윈치모터(71)의 제1 구동력 또는 제2 윈치모터(72)의 제2 구동력을 드럼부(73)에 전달하여, 드럼부(73)를 회전시키는 구성이다.

이러한 구동력 전달유닛(75)은, 제1 윈치모터(71)의 제1 구동력에 의해 드럼부(73)가 회전될 때, 제1 구동력이 제2 윈치모터(72)에 전달되는 것을 방지하고, 제2 윈치모터(72)의 제2 구동력에 의해 드럼부(73)가 회전될 때, 제2 구동력이 제1 윈치모터(71)에 전달되는 것을 방지하는 구조를 제공할 수 있다. 이하에서는 구동력 전달유닛(75)의 구체적인 구조 및 구동에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 8은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구의 구동력 전달유닛의 주요 구성들을 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 9는 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구의 구동력 전달유닛의 주요 구성들간의 연결 관계를 설명하기 위한 개념도이다.

또한, 도 10은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구에서 제1 유성기어 장치부의 구동에 의해 하우징부 및 드럼부가 회전되는 원리를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 11은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에 적용되는 윈치 기구에서 제2 유성기어 장치부의 구동에 의해 하우징부 및 드럼부가 회전되는 원리를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 구동력 전달유닛(75)은, 드럼부(73)와 연결되는 하우징부(753), 제1 윈치모터(71)로부터 제1 구동력을 제1 샤프트(7511)를 통해 제공받아 제1 링기어(7514)를 통해 하우징부(753)로 전달하는 제1 유성기어 장치부(751), 그리고 제2 윈치모터(72)로부터 제2 구동력을 제2 샤프트(7521)를 통해 제공받아 제2 링기어(7524)를 통해 하우징부(753)로 전달하는 제2 유성기어 장치부(752)를 포함한다.

우선 도 9를 참조하면, 제1 유성기어 장치부(751)나 제2 유성기어 장치부(752)는 기본적으로 도 9에 도시된 바와 같은 구성들(A, B, C, D)이 유기적으로 연동되는 형태로 구비된다. 예를 들어, 샤프트나 선휠에 대응하는 구성 A가 고정되어 있을 때 링기어에 대응하는 구성 D가 회전하면, 유성기어에 대응하는 구성 B가 고정되어 있는 구성 A의 기어와 치합되며(맞물리며) 구성 A의 둘레를 공전하게 되고, 이에 따라 유성기어 캐리어에 대응하는 구성 C도 회전하게 된다. 다른 예로, 유성기어 캐리어에 대응하는 구성 C가 고정되어 있을 때 샤프트나 선휠에 대응하는 구성 A가 회전하면, 구성 B(유성기어)와 구성 D(링기어)는 무조건 회전하게 된다. 또 다른 예로, 구성 A, B, C, D가 전부 동시에 회전될 수도 있다.

이러한 유성기어 장치에 대한 도 9를 통한 기본적인 이해를 바탕으로, 도 8 및 도 10을 참조하여, 제1 윈치모터(71)의 구동에 따른 드럼부(73)의 회전 구동을 설명하면 다음과 같다.

제1 윈치모터(71)가 구동되어 제1 샤프트(7511)에 제1 구동력을 제공하면, 제1 샤프트(7511)가 회전하기 시작한다. 이때, 제2 샤프트(7521)에는 제동력이 제공되어 제2 샤프트(7521)는 고정 상태로 유지할 수 있다. 즉, 제1 윈치모터(71)로부터 제1 구동력이 제공될 때, 제2 샤프트(7521)에는 회전을 방지하는 제동력이 제공될 수 있다. 예시적으로 도 7를 참조하면, 제2 샤프트(7521)는 제2 브레이크부(721)에 의해 고정될 수 있다. 제2 브레이크부(721)는 제2 샤프트(7521)에 물리적인 압력을 가하여 회전을 제한하는 구조로 구비될 수 있으나. 이에만 제한되는 것은 아니다.

이때 도 8을 참조하면, 제1 중간 링기어A(7514a)는 하우징부(753)에 연결되어 있으므로, 제1 샤프트(7511)의 회전에 따라, 제1 중간 유성기어A(7512a)와 제1 중간 유성기어 캐리어A(7513a)가 회전하게 되고, 이러한 제1 중간 유성기어A(7512a)의 회전에 따라, 제1 중간 선휠A(7511a)가 회전하게 된다.

이때 도 8을 참조하면, 제1 중간 링기어B(7514a)는 하우징부(753)에 연결되어 있으므로, 제1 중간 선휠A(7511a)의 회전에 따라, 제1 중간 유성기어B(7512b)와 제1 중간 유성기어 캐리어B(7513b)가 회전하게 되며, 이러한 제1 중간 유성기어B(7512b)의 회전에 따라, 제1 중간 선휠B(7511b)가 회전하게 된다.

이때 도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 유성기어 캐리어(7513)는 회전이 불가능하도록 회전축 위치 고정 프레임(73a) 등에 고정된 상태이다. 구체적으로, 제1 유성기어 장치부(751)는, 제1 링기어(7514)와 맞물리며 회전되는 복수의 제1 유성기어(7512)가 설치되는 제1 유성기어 캐리어(7513)를 포함하고, 이러한 제1 유성기어 캐리어(7513)는 하우징부(753)와 물리적으로 분리된 회전축 위치 고정 프레임(73a)에 고정될 수 있다. 여기서 도 7을 참조하면, 회전축 위치 고정 프레임(73a)은 제1 윈치모터(71)나 제2 윈치모터(72)가 고정적으로 장착되는 프레임 구조로서, 제1 윈치모터(71), 제2 윈치모터(72), 제1 샤프트(7511) 및 제2 샤프트(7521)의 회전축을 하우징부(753)가 회전 가능한 상태로 고정하는 구성이라 할 수 있다.

이처럼 제1 유성기어 캐리어(7513)가 고정된 상태이므로, 제1 중간 선휠B(7511b)의 회전에 따라, 제1 유성기어(7512)와 제1 링기어(7514)가 회전하게 되며, 이러한 제1 링기어(7514)의 회전에 따라, 이와 연결된 하우징부(753)가 결국 회전하게 된다. 이렇게 하우징부(753)가 회전하면, 하우징부(753)와 연동하는 드럼부(73)도 회전되면서, 제1 윈치모터(71)의 제1 구동력 제공에 의한 와이어(74)의 감김(권취) 구동이 이루어질 수 있다.

제1 중간 유성기어 캐리어A를 제1 중간 유성기어 캐리어라 칭하고, 제1 중간 유성기어A를 제1 중간 유성기어라 칭하며, 제1 중간 링기어A를 제1 중간 링기어라 칭하고, 제1 중간 선휠A를 제1 중간 선휠이라 칭하여 정리하면, 제1 유성기어 장치부(751)는, 제1 샤프트(7511)와 직접적으로 맞물리는 복수의 제1 중간 유성기어(7512a)가 설치되는 제1 중간 유성기어 캐리어(7513a), 복수의 제1 중간 유성기어(7512a)와 외측으로 맞물리는 제1 중간 링기어(7514a), 및 복수의 제1 중간 유성기어(7512a)와 내측으로 맞물리는 제1 중간 선휠(7511a)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 중간 링기어(7514a)는 제1 샤프트(7511)의 회전시 복수의 제1 중간 유성기어(7512a)와 제1 중간 유성기어 캐리어(7513a)가 회전될 수 있도록 하우징부(753)에 고정되며, 복수의 제1 유성기어(7512)는 제1 중간 선휠(7511a)로부터 간접적으로 또는 직접적으로 회전력을 전달받아 제1 링기어(7514)로 전달할 수 있다.

또한, 상술한 하우징부(753)의 회전에 따라, 이와 연결된 제2 링기어(7524) 및 제2 중간 링기어(7524a)가 회전하게 된다. 이때, 제2 유성기어 캐리어(7523)는 회전이 불가능하도록 회전축 위치 고정 프레임(73a) 등에 고정된 상태이므로, 제2 링기어(7524)의 회전에 따라, 제2 유성기어(7522)와 제2 중간 선휠(7521a)이 회전하게 되며, 이러한 제2 중간 선휠(7521a)의 회전에 따라, 제2 중간 유성기어(7522a)와 제2 중간 유성기어 캐리어(7523a)가 회전하게 된다.

이처럼 제2 중간 유성기어(7522a) 및 제2 중간 링기어(7524a)가 전부 회전 중이므로, 제2 샤프트(7521)에는 동력(제1 윈치모터의 제1 구동력)이 전달되지 않는다. 또한, 실제 제작시의 오차, 이물질 유입 등의 예상치 못한 변수로 인하여 제1 윈치모터(71)의 제1 구동력이 미세하게 제2 샤프트(7521)에 전달되더라도, 제2 샤프트(7521)에는 전술한 바와 같이 제동이 걸려 있으므로, 결국 제2 중간 유성기어(7522a) 및 제2 중간 링기어(7524a)만 회전하게 된다.

이에 따르면, 제1 윈치모터(71)로부터 제1 구동력이 제공될 때, 제2 유성기어 장치부(752)에서, 하우징부(753)의 회전과 연동하여 회전되는 제2 링기어(7524) 및 제2 링기어(7524)와 맞물리며 회전되는 복수의 제2 유성기어(7522)는 제2 샤프트(7521)에 대한 회전력 제공 없이 제2 샤프트(7521)의 둘레를 공전한다고 할 수 있다.

이와 같이, 본원의 구동력 전달유닛(75)은, 제1 윈치모터(71)의 제1 구동력을 제1 샤프트(7511)를 통해 드럼부(73)까지 전달하지만, 제2 윈치모터(72)와 연결되는 제2 샤프트(7521)에는 전달하지 않는 구조를 제공할 수 있다.

한편, 도 8 및 도 11을 참조하여, 제2 윈치모터(72)의 구동에 따른 드럼부(73)의 회전 구동을 설명하면 다음과 같다.

제1 윈치모터(72)가 구동되어 제2 샤프트(7521)에 제2 구동력을 제공하면, 제2 샤프트(7521)가 회전하기 시작한다. 이때, 제1 샤프트(7511)에는 제동력이 제공되어 제1 샤프트(7511)는 고정 상태로 유지할 수 있다. 즉, 제2 윈치모터(72)로부터 제2 구동력이 제공될 때, 제1 샤프트(7511)에는 회전을 방지하는 제동력이 제공될 수 있다. 예시적으로 도 7를 참조하면, 제1 샤프트(7511)는 제1 브레이크부(711)에 의해 고정될 수 있다. 제1 브레이크부(711)는 제1 샤프트(7511)에 물리적인 압력을 가하여 회전을 제한하는 구조로 구비될 수 있으나. 이에만 제한되는 것은 아니다.

이때 도 8을 참조하면, 제2 중간 링기어(7524a)는 하우징부(753)에 연결되어 있으므로, 제2 샤프트(7521)의 회전에 따라, 제2 중간 유성기어(7522a)와 제2 중간 유성기어 캐리어(7523a)가 회전하게 되고, 이러한 제2 중간 유성기어(7522a)의 회전에 따라, 제2 중간 선휠(7521a)이 회전하게 된다.

이때 도 7 및 도 8을 참조하면, 제2 유성기어 캐리어(7523)는 회전이 불가능하도록 회전축 위치 고정 프레임(73a) 등에 고정된 상태이다. 구체적으로, 제2 유성기어 장치부(752)는, 제2 링기어(7524)와 맞물리며 회전되는 복수의 제2 유성기어(7522)가 설치되는 제2 유성기어 캐리어(7523)를 포함하며, 이러한 제2 유성기어 캐리어(7523)는 하우징부(753)와 물리적으로 분리된 회전축 위치 고정 프레임(73a)에 고정될 수 있다. 여기서 도 7을 참조하면, 전술한 바와 같이, 회전축 위치 고정 프레임(73a)은 제1 윈치모터(71)나 제2 윈치모터(72)가 고정적으로 장착되는 프레임 구조로서, 제1 윈치모터(71), 제2 윈치모터(72), 제1 샤프트(7511) 및 제2 샤프트(7521)의 회전축을 하우징부(753)가 회전 가능한 상태로 고정하는 구성이라 할 수 있다.

이처럼 제2 유성기어 캐리어(7523)가 고정된 상태이므로, 제2 중간 선휠(7521a)의 회전에 따라, 제2 유성기어(7522)와 제2 링기어(7524)가 회전하게 되며, 이러한 제2 링기어(7524)의 회전에 따라, 이와 연결된 하우징부(753)가 결국 회전하게 된다. 이렇게 하우징부(753)가 회전하면, 하우징부(753)와 연동하는 드럼부(73)도 회전되면서, 제2 윈치모터(72)의 제2 구동력 제공에 의한 와이어(74)의 감김(권취) 구동이 이루어질 수 있다.

즉, 제2 유성기어 장치부(752)는, 제2 샤프트(7521)와 직접적으로 맞물리는 복수의 제2 중간 유성기어(7522a)가 설치되는 제2 중간 유성기어 캐리어(7523a), 복수의 제2 중간 유성기어(7522a)와 외측으로 맞물리는 제2 중간 링기어(7524a), 및 복수의 제2 중간 유성기어(7522a)와 내측으로 맞물리는 제2 중간 선휠(7521a)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 중간 링기어(7524a)는 제2 샤프트(7521)의 회전시 복수의 제2 중간 유성기어(7522a)와 제2 중간 유성기어 캐리어(7523a)가 회전될 수 있도록 하우징부(753)에 고정되며, 복수의 제2 유성기어(7522)는 제2 중간 선휠(7521a)로부터 간접적으로 또는 직접적으로 회전력을 전달받아 제2 링기어(7524)로 전달할 수 있다.

또한, 상술한 하우징부(753)의 회전에 따라, 이와 연결된 제1 링기어(7514) 및 제1 중간 링기어B(7514b)가 회전하게 된다. 이때, 제1 유성기어 캐리어(7513)는 회전이 불가능하도록 회전축 위치 고정 프레임(73a) 등에 고정된 상태이므로, 제1 링기어(7514)의 회전에 따라, 제1 유성기어(7512)와 제1 중간 선휠B(7511b)가 회전하게 되며, 이러한 제1 중간 선휠B(7511b)의 회전에 따라, 제1 중간 유성기어B(7512b)와 제1 중간 유성기어 캐리어B(7513b)가 회전하게 된다.

이처럼 제1 중간 유성기어B(7512b), 제1 중간 링기어B(7514b)가 전부 회전 중이므로, 제1 중간 선휠A(7511a)에는 동력(제2 윈치모터의 제2 구동력)이 전달되지 않으며, 이에 따라 제1 샤프트(7521)에도 동력이 전달되지 않게 된다. 또한, 실제 제작시의 오차, 이물질 유입 등의 예상치 못한 변수로 인하여 제2 윈치모터(72)의 제2 구동력이 미세하게 제1 샤프트(7511)에 전달되더라도, 제1 샤프트(7511)에는 전술한 바와 같이 제동이 걸려 있으므로, 결국 제1 중간 유성기어B(7512b), 제2 중간 유성기어 캐리어B(7513b), 및 제1 중간 링기어(7514b)만 회전하게 된다.

이에 따르면, 제2 윈치모터(72)로부터 제2 구동력이 제공될 때, 제1 유성기어 장치부(751)에서, 하우징부(753)의 회전과 연동하여 회전되는 제1 링기어(7514) 및 제1 링기어(7514)와 맞물리며 회전되는 복수의 제1 유성기어(7512)는 제1 샤프트(7511)에 대한 회전력 제공 없이 제1 샤프트(7511)의 둘레를 공전한다고 할 수 있다.

이와 같이, 본원의 구동력 전달유닛(75)은, 제2 윈치모터(72)의 제1 구동력을 제2 샤프트(7521)를 통해 드럼부(73)까지 전달하지만, 제1 윈치모터(71)와 연결되는 제1 샤프트(7511)에는 전달하지 않는 구조를 제공할 수 있다.

한편, 본 연속벽 굴착장치는 머드호스 드럼부(3) 및 유압호스 드럼부(8)를 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 머드호스 드럼부(3)는 전방으로 머드호스(31)의 권출이 가능하도록 베이스부(2) 상에 거치되는 구성이다. 머드호스 드럼부(3)는, 수평방향을 축으로 회전되며 전방으로 머드호스(31)의 권출이 가능하도록, 베이스부(2)의 일측에 세워져 거치될 수 있다. 즉, 본원의 머드호스 드럼부(3)는 상부 거치 방식이 아닌 측면 거치 방식으로 구비될 수 있다. 본 연속벽 굴착장치는 종래에 통상적으로 사용된 엔진룸을 후술할 파워팩 유닛(6)으로 대체하면서, 엔진룸이 공간을 차지하고 있던 베이스부(2)의 일측(캐빈(100)과 이웃하는 공간)에 머드호스 드럼부(3)를 측면 거치 방식으로 배치한 것이라 할 수 있다. 이러한 머드호스 드럼부(3)의 측면 거치 방식을 통해, 본 연속벽 굴착장치는 종래에 비해 장치의 전고를 크게 줄일 수 있다.

특히, 도 4 및 도 5에 도시된 특수 연속벽 굴착 목적의 연속벽 굴착장치의 경우에는, 보다 협소한 전고를 같은 제한된 공간에서도 활용 가능한 높은 적용성이 확보될 수 있다. 즉, 본 연속벽 굴착장치는 이러한 측면 거치 방식을 통해, 머드호스(31)의 연장을 증가시키더라도 머드호스 드럼부(3)의 크기가 횡 방향으로만 증가할 뿐, 종래와 같이 장치의 전고가 커지지 아니하므로, 머드호스(31)의 길이를 연장하여 굴착 심도를 보다 자유롭게 증가시킬 수 있다.

또한, 유압호스 드럼부(8)는 전방으로 유압호스의 권출이 가능하도록 베이스부(2) 상에 거치되는 구성이다.

또한, 도 3 및 도 5를 참조하면, 붐 유닛(4)은 머드호스(31)에 대해 도르래 역할을 하는 머드호스 활차(441) 및 유압호스에 대해 도르래 역할을 하는 유압호스 활차(442)를 포함할 수 있다.

도 12는 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에서 호스 가이드 휠부가 보조 윈치 기구에 의해 승하강되는 구동을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.

도 12를 참조하면, 본 연속벽 굴착장치는, 머드호스 활차(441), 유압호스 활차(442) 및 와이어 활차(443)를 포함하는 호스 가이드 휠부(44) 및 호스 가이드 휠부(44)와 연결되는 보조 와이어(91)를 권취 또는 권출하여 붐 유닛(4)의 전방에서 호스 가이드 휠부(44)를 승하강시키는 보조 윈치 기구(9)를 포함할 수 있다.

도 12를 참조하면, 호스 가이드 휠부(44)는 확장 붐(43)의 전면 상에 승하강 가능하게 배치될 수 있다. 예시적으로, 호스 가이드 휠부(44)는 확장 붐(43)에 대하여 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하도록 확장 붐(43)에 레일 결합 등을 통해 설치될 수 있다. 또한, 도 12를 참조하면, 보조 윈치 기구(9)는 하부 붐(41)에 설치될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

이처럼 본원의 일 실시예에 따르면, 보조 윈치 기구(9)를 활용하여 머드호스 활차, 유압호스 활차, 와이어 활차 등이 설치된 호스 가이드 휠부(44)를 승하강시킬 수 있어, 호스 가이드 휠부(44)를 하강시키면 연속벽 굴착유닛(5)의 교체 없이도 추가 심도를 확보할 수 있고, 머드호스나 유압호스의 손상시에도 보조 윈치 기구(9)를 통해 호스 가이드 휠부(44)를 하강시키면 호스의 교체 또한 보다 용이하게 이루어질 수 있다.

참고로, 본원의 주요한 구성들을 보다 쉽게 파악할 수 있도록, 본원의 도면 상에는 와이어 활차(443)에 일부 감기는 와이어(74), 머드호스 활차(441)에 일부 감기는 머드호스(31), 유압호스 활차(442)에 일부 감기는 유압호스에 대한 도시가 갼락히 되어 있거나 생략되어 있다.

한편, 본 연속벽 굴착장치는 양방향 타입의 유압펌프를 통해 머드호스 드럼부(3) 및 유압호스 드럼부(8) 각각의 유압모터에 대한 유압 공급을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 통상의 기술자에게 자명한 다양한 컴퓨팅 디바이스를 통해 구현될 수 있다.

도 13은 본원의 일 실시예에 따른 연속벽 굴착장치에서 연속벽 굴착유닛의 하강시 머드호스나 유압호스와 같은 호스의 텐션을 적정히 유지하는 제어 방식을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 13을 참조하면, 제어부는, 와이어(74)의 권출에 의하여 연속벽 굴착유닛(5)이 하강하는 경우, 머드호스(31)에 대한 텐션이 증가되도록 머드호스 드럼부(3)에 머드호스(31)가 권취되는 방향으로 유압을 공급하면서, 머드호스(31)에 장착된 로드 셀로부터 머드호스(31)에 작용되는 텐션의 크기를 감지하여, 감지된 텐션이 미리 설정된 머드호스 텐션 상한값(이를테면 3 TON)보다 크면, 머드호스(31)에 대한 텐션이 감소되도록 머드호스 드럼부(3)로부터 머드호스(31)가 권출되는 방향으로 유압 공급을 전환할 수 있다.

또한, 도 13을 참조하면, 제어부는, 유압호스에 대한 텐션이 증가되도록 유압호스 드럼부(8)에 유압호스가 권취되는 방향으로 유압을 공급하면서, 유압호스에 장착된 로드 셀로부터 유압호스에 작용되는 텐션의 크기를 감지하여, 감지된 텐션이 미리 설정된 유압호스 텐션 상한값보다 크면, 유압호스에 대한 텐션이 감소되도록 유압호스 드럼부(8)로부터 유압호스가 권출되는 방향으로 유압 공급을 전환할 수 있다.

이처럼, 유압호스 또는 머드호스에 로드 셀을 부착하여 호스에 작용되는 텐션을 체크하고, 그에 따라 호스의 감김 또는 풀림을 제어함으로써, 연속벽 굴착유닛(5)의 승강 내지 하강과 유압호스 또는 머드호스의 감김 내지 풀림이 과하지 않은 소정의 텐션을 유지하면서 유연하게 연동될 수 있어, 호스의 예기치 못한 손상이나 과한 풀림으로 인한 문제점 발생을 방지할 수 있다.

또한, 본 연속벽 굴착장치는 베이스부(2) 상에 탈착 가능하게 배치되는 파워팩 유닛(6)을 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 파워팩 유닛(6)은 베이스부(2)의 후방에 배치될 수 있다. 파워팩 유닛(6)은 엔진과 유압 시스템을 이용하여 각종 장치 구동에 필요한 동력을 얻는 유압 생성 원동기로서, 이를 구비함으로써 주로 크롤러 크레인과 같은 형태로 구비되는 종래의 연속벽 굴착장치의 엔진룸을 제거할 수 있다. 또한, 파워팩 유닛(6)은 탈착 가능하게 배치되므로, 고장이 발생하였을 때 종래의 엔진룸과 달리, 교체를 통해 쉽게 장치를 정상화할 수 있으며, 고장이 발생한 파워팩 유닛(6)은 탈거하여 별도로 점검을 시행할 수 있다.

예시적으로 도 4 및 도 5를 참조하면, 이러한 파워팩 유닛(6)은 베이스부(2)의 후단에 장착되는 파워팩 거치대(61) 상에 배치될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 파워팩 유닛(6)은 베이스부(2) 상에 마련된 프레임 구조의 후측에 배치될 수 있다.

이러한 파워팩 유닛(6)의 후방 배치를 통하여, 베이스부(2)는, 그 전방에 배치되는 연속벽 굴착 유닛(5)과, 그 후방에 배치되는 파워팩 유닛(6) 사이의 무게 균형에 의하여 전도에 대한 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 파워팩 유닛(6)은 주행펌프, 원치펌프, 스윙펌프 등을 하나의 유압 시스템으로 일원화함으로써 조작의 간편성을 높이고 정비시간이 단축될 수 있도록 하였다. 구체적으로, 파워팩 유닛(6)은 주행부(1)에 주행 구동력을 제공하고, 주행부(1)에 대해 베이스부(2)가 수직 축을 중심으로 선회하는 스윙 구동력을 제공하며, 윈치 유닛(7)에 작동 구동력을 제공하고, 연속벽 굴착 유닛(5)에 작동 구동력을 제공하는 일원화된 유압 시스템을 포함할 수 있다.

이러한 본원의 파워팩 유닛(6)의 일원화된 유압 시스템은, 일반적으로 연속벽 굴착장치에 있어서, 주행부(1)의 구동을 위한 유압 공급, 붐 유닛(4)의 구동을 위한 유압 공급, 연속벽 굴착유닛(5)의 구동을 위한 유압 공급, 베이스부(2)의 선회 동작을 위한 유압 공급, 연속벽 굴착유닛(5)의 승하강을 위한 유압 공급 등의 복수의 유압 공급 중 둘 이상의 유압 공급이 동시에 이루어질 필요는 없다는 점에 착안하여 고안된 것이라 할 수 있다. 예를 들어, 연속벽 굴착장치라는 건설중장비의 특성 및 연속벽 굴착 공정의 특성상, 연속벽 굴착장치가 주행 중일 때에는 붐 유닛(4)이 구동되거나 연속벽 굴착유닛(5)이 구동되지 않는 것이 안정적이다. 다른 예로, 연속벽 굴착유닛(5)이 굴착 구동 중일 때에는, 붐 유닛(4)이 구동되거나 주행부(1)가 구동되지 않는 것이 바람직하다.

이와 같이, 연속벽 굴착장치의 경우, 유압 공급에 의한 구동이 어느 한 구동부에 대하여 단독적으로 이루어지는 것이 바람직하기 때문에, 본원의 경우, 종래와 같이 각각의 구동부마다 유압펌프를 두는 대신에 1대의 유압펌프를 메인 유압펌프로 일원화한 것이다. 즉, 본원의 파워팩 유닛(6)은, 1대의 메인 유압펌프를 이용하여, 주행부(1)의 구동을 위한 유압 공급, 붐 유닛(4)의 구동을 위한 유압 공급, 및 연속벽 굴착유닛(5)의 구동을 위한 유압 공급을 포함하는 복수의 유압 공급 중 어느 하나를 택일적으로 수행하도록 제공될 수 있다.

이에 따르면, 1대의 메인 유압펌프만을 고용량의 유압펌프로 구비하면 되므로, 고용량의 유압펌프를 활용하여 장치 과부하의 염려 없이 장치의 각 파트를 보다 여유있게 구동할 수 있게 된다. 또한, 이러한 일원화를 통하여, 조작 편리성도 향상될 수 있고, 동력 제공에 대한 문제 발생시 파워팩 유닛(6)만을 분리하여 대체하거나 점검하면 되므로, 정비시간이 감소될 수 있는 장점 또한 가진다.

또한 도 2 내지 도 5를 참조하면, 파워팩 유닛(6)은, 베이스부(2)의 전방에 배치되는 연속벽 굴착유닛(5)과의 무게 균형에 의한 전도에 대한 안정성이 확보되도록 베이스부(2)의 후방에 배치될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 주행부 2: 베이스부
21: 실린더 유닛 3: 머드호스 드럼부
31: 머드호스(mud hose) 4: 붐 유닛(boom unit)
41: 하부 붐(lower boom) 42: 헤드 붐(head boom)
43: 확장 붐(extend boom) 44: 호스 가이드 휠부
441: 머드호스 활차 442: 유압호스 활차
443: 와이어 활차 5: 연속벽 굴착유닛
6: 파워팩 유닛(power-pack unit) 7: 윈치 기구(winch device)
8: 유압호스 드럼부 9: 보조 윈치 기구
91: 보조 와이어 100: 캐빈(cabin)
71: 제1 윈치모터 711: 제1 브레이크부
72: 제2 윈치모터 721: 제2 브레이크부
73: 드럼부 73a: 회전축 위치 고정 프레임
74: 와이어 75: 구동력 전달유닛
751: 제1 유성기어 장치부 7511: 제1 샤프트
7511a: 제1 중간 선휠A 7511b: 제1 중간 선휠B
7512: 제1 유성기어 7512a: 제1 중간 유성기어A
7512b: 제1 중간 유성기어B 7513: 제1 유성기어 캐리어
7513a: 제1 중간 유성기어 캐리어A 7513b: 제1 중간 유성기어 캐리어B
7514: 제1 링기어 7514a: 제1 중간 링기어A
7514b: 제1 중간 링기어B 752: 제2 유성기어 장치부
7521: 제2 샤프트 7521a: 제2 중간 선휠
7522: 제2 유성기어 7522a: 제2 중간 유성기어
7523: 제2 유성기어 캐리어 7523a: 제2 중간 유성기어 캐리어
7524: 제2 링기어 7524a: 제2 중간 링기어
753: 하우징부

Claims (15)

1. 연속벽 굴착장치에 있어서,
   주행부;
   상기 주행부 상에 장착되는 베이스부;
   전방으로 머드호스의 권출이 가능하도록 상기 베이스부 상에 거치되는 머드호스 드럼부;
   전방으로 유압호스의 권출이 가능하도록 상기 베이스부 상에 거치되는 유압호스 드럼부;
   상기 머드호스에 대해 도르래 역할을 하는 머드호스 활차 및 상기 유압호스에 대해 도르래 역할을 하는 유압호스 활차를 포함하고, 상기 베이스부의 전측에 장착되는 붐 유닛;
   상기 붐 유닛을 통해 상기 베이스부의 전방에 배치되는 연속벽 굴착유닛;
   상기 연속벽 굴착유닛을 승하강시키는 윈치 기구; 및
   양방향 타입의 유압펌프를 통해 상기 머드호스 드럼부 및 상기 유압호스 드럼부 각각의 유압모터에 대한 유압 공급을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는,
   윈치기구 와이어의 권출에 의하여 상기 연속벽 굴착유닛이 하강하는 경우,
   상기 머드호스에 대한 텐션이 유지되도록 상기 머드호스 드럼부에 상기 머드호스가 권취되는 방향으로 유압을 공급하면서, 상기 머드호스에 장착된 로드 셀로부터 상기 머드호스에 작용되는 텐션의 크기를 감지하여, 감지된 텐션이 미리 설정된 머드호스 텐션 상한값보다 크면, 상기 머드호스에 대한 텐션이 감소되도록 상기 머드호스 드럼부로부터 상기 머드호스가 권출되는 방향으로 유압 공급을 전환하며,
   상기 유압호스에 대한 텐션이 증가되도록 상기 유압호스 드럼부에 상기 유압호스가 권취되는 방향으로 유압을 공급하면서, 상기 유압호스에 장착된 로드 셀로부터 상기 유압호스에 작용되는 텐션의 크기를 감지하여, 감지된 텐션이 미리 설정된 유압호스 텐션 상한값보다 크면, 상기 유압호스에 대한 텐션이 감소되도록 상기 유압호스 드럼부로부터 상기 유압호스가 권출되는 방향으로 유압 공급을 전환하는 것인, 연속벽 굴착장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 윈치 기구는, 제1 윈치모터, 상기 제1 윈치모터와 동일한 회전축 상에 설치되는 제2 윈치모터, 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 설치되며 상기 연속벽 굴착유닛과 연결되는 와이어가 권취 또는 권출되는 드럼부, 및 상기 제1 윈치모터의 제1 구동력 또는 상기 제2 윈치모터의 제2 구동력을 상기 드럼부에 전달하여, 상기 드럼부를 회전시키는 구동력 전달유닛을 포함하고,
   상기 윈치 기구에서, 상기 제1 윈치모터는 상기 제2 윈치모터보다 큰 모터 용량을 가지는 것인, 연속벽 굴착장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 윈치모터에서, 상기 와이어의 감김 방향으로의 작용력은 상기 연속벽 굴착유닛의 자중보다 작도록 설정되고,
   상기 제1 윈치모터에서, 상기 와이어의 감김 방향으로의 작용력은 상기 연속벽 굴착유닛의 자중보다 크도록 설정되는 것인, 연속벽 굴착장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 구동력 전달유닛은,
   상기 제1 구동력에 의해 상기 드럼부가 회전될 때, 상기 제1 구동력이 상기 제2 윈치모터에 전달되는 것을 방지하고, 상기 제2 구동력에 의해 상기 드럼부가 회전될 때, 상기 제2 구동력이 상기 제1 윈치모터에 전달되는 것을 방지하는 구조를 제공하는 것인, 연속벽 굴착장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 구동력 전달유닛은,
   상기 드럼부와 연결되는 하우징부;
   상기 제1 윈치모터로부터 상기 제1 구동력을 제1 샤프트를 통해 제공받아 제1 링기어를 통해 상기 하우징부로 전달하는 제1 유성기어 장치부; 및
   상기 제2 윈치모터로부터 상기 제2 구동력을 제2 샤프트를 통해 제공받아 제2 링기어를 통해 상기 하우징부로 전달하는 제2 유성기어 장치부를 포함하는 것인, 연속벽 굴착장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 윈치모터로부터 상기 제2 구동력이 제공될 때, 상기 제1 유성기어 장치부에서, 상기 하우징부의 회전과 연동하여 회전되는 상기 제1 링기어 및 상기 제1 링기어와 맞물리며 회전되는 복수의 제1 유성기어는 상기 제1 샤프트에 대한 회전력 제공 없이 상기 제1 샤프트의 둘레를 공전하고,
   상기 제1 윈치모터로부터 상기 제1 구동력이 제공될 때, 상기 제2 유성기어 장치부에서, 상기 하우징부의 회전과 연동하여 회전되는 상기 제2 링기어 및 상기 제2 링기어와 맞물리며 회전되는 복수의 제2 유성기어는 상기 제2 샤프트에 대한 회전력 제공 없이 상기 제2 샤프트의 둘레를 공전하는 것인, 연속벽 굴착장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 윈치모터로부터 상기 제2 구동력이 제공될 때, 상기 제1 샤프트에는 회전을 방지하는 제동력이 제공되고,
   상기 제1 윈치모터로부터 상기 제1 구동력이 제공될 때, 상기 제2 샤프트에는 회전을 방지하는 제동력이 제공되는 것인, 연속벽 굴착장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 제1 유성기어 장치부는, 상기 제1 링기어와 맞물리며 회전되는 복수의 제1 유성기어가 설치되는 제1 유성기어 캐리어를 포함하고,
   상기 제2 유성기어 장치부는, 상기 제2 링기어와 맞물리며 회전되는 복수의 제2 유성기어가 설치되는 제2 유성기어 캐리어를 포함하며,
   상기 제1 유성기어 캐리어 및 상기 제2 유성기어 캐리어는 상기 하우징부와 물리적으로 분리된 회전축 위치 고정 프레임에 고정되는 것인, 연속벽 굴착장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 유성기어 장치부는,
   상기 제1 샤프트와 직접적으로 맞물리는 복수의 제1 중간 유성기어가 설치되는 제1 중간 유성기어 캐리어;
   상기 복수의 제1 중간 유성기어와 외측으로 맞물리는 제1 중간 링기어; 및
   상기 복수의 제1 중간 유성기어와 내측으로 맞물리는 제1 중간 선휠을 더 포함하고,
   상기 제1 중간 링기어는 상기 제1 샤프트의 회전시 상기 복수의 제1 중간 유성기어와 상기 제1 중간 유성기어 캐리어가 회전될 수 있도록 상기 하우징부에 고정되며,
   상기 복수의 제1 유성기어는 상기 제1 중간 선휠로부터 간접적으로 또는 직접적으로 회전력을 전달받아 상기 제1 링기어로 전달하는 것인, 연속벽 굴착장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 유성기어 장치부는,
    상기 제2 샤프트와 직접적으로 맞물리는 복수의 제2 중간 유성기어가 설치되는 제2 중간 유성기어 캐리어;
    상기 복수의 제2 중간 유성기어와 외측으로 맞물리는 제2 중간 링기어; 및
    상기 복수의 제2 중간 유성기어와 내측으로 맞물리는 제2 중간 선휠을 더 포함하고,
    상기 제2 중간 링기어는 상기 제2 샤프트의 회전시 상기 복수의 제2 중간 유성기어와 상기 제2 중간 유성기어 캐리어가 회전될 수 있도록 상기 하우징부에 고정되며,
    상기 복수의 제2 유성기어는 상기 제2 중간 선휠로부터 간접적으로 또는 직접적으로 회전력을 전달받아 상기 제2 링기어로 전달하는 것인, 연속벽 굴착장치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부 상에 탈착 가능하게 배치되는 파워팩 유닛을 더 포함하고,
    상기 파워팩 유닛은,
    1대의 메인 유압펌프를 이용하여, 상기 주행부의 구동을 위한 유압 공급, 상기 붐 유닛의 구동을 위한 유압 공급, 및 상기 연속벽 굴착유닛의 구동을 위한 유압 공급을 포함하는 복수의 유압 공급 중 어느 하나를 택일적으로 수행하도록 제공되는 것인, 연속벽 굴착장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 파워팩 유닛은, 상기 베이스부의 전방에 배치되는 상기 연속벽 굴착유닛과의 무게 균형에 의한 전도에 대한 안정성이 확보되도록 상기 베이스부의 후방에 배치되는 것인, 연속벽 굴착장치.
15. 제1항에 있어서,
    머드호스 활차, 유압호스 활차 및 와이어 활차를 포함하는 호스 가이드 휠부; 및
    상기 호스 가이드 휠부와 연결되는 보조 와이어를 권취 또는 권출하여 상기 붐 유닛의 전방에서 상기 호스 가이드 휠부를 승하강시키는 보조 윈치 기구를 더 포함하는, 연속벽 굴착장치.

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