KR101640658B1 - 심발부 코어 라인형 천공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 심발부 코어 라인형 천공장치에 관한 것으로, 차량, 차량의 상판에 결합되고, 천공위치에 따라 천공부의 상하 위치를 조절하는 붐, 양단이 각각 차량 및 붐과 힌지 결합되고, 붐의 하부에서 상부로 직선추진력(F1)을 제공하는 상하위치 제어부, 양단이 붐에 힌지 결합되고, 붐의 하부에서 상부로 직선추진력(F2)을 제공하는 각도제어부 및 붐의 상면에 형성되고, 직선 이동을 하면서 개방구의 선단 표면에 둘레를 따라 터널 천공을 하는 천공부를 포함하는 심발부 코어 라인형 천공장치를 제공한다.

Description

심발부 코어 라인형 천공장치{DRILLING DEVICE FOR BLASTING CORE CENTER-CUT}

본 발명은 심발부 코어 라인형 천공장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양단이 차량 및 붐과 각각 힌지 결합되고, 붐의 하부에서 상부로 직선추진력(F1)을 제공하는 상하위치 제어부와 양단이 붐 및 천공부와 각각 힌지 결합되고, 천공부의 하부에서 상부로 직선추진력(F2)를 제공하는 각도제어부를 포함하는 심발부 코어 라인형 천공장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량이나 철도가 통행하는 도로나 철도는 목적지를 향해 직선 형태로 시공되는 것이 바람직함에 따라 산악 지역이 도로나 철도를 가로막고 있는 경우, 차량 소통을 위해 터널을 굴착하여 도로나 철도가 직선 형태로 시공되고 있다.

터널 굴착 방법은 다양하지만 폭약을 발파시키는 것에 의해 굴착하는 공법과 천공기를 이용한 공법이 널리 사용되고 있다.

폭약을 발파시켜 굴착하는 공법은 다수의 장약공과 다수의 무장약공이 적절히 배치되어 장약공에 폭약을 삽입하여 발파시키고, 장약공이 자유면을 향하여 경사진 형태로 형성된 후, 그 내 부의 폭약을 발파시켜 심발부에 구멍을 형성하는 경사심발법과 장약공이 자유면을 향하여 평행한 형태로 형성된 후, 그 내부의 폭약을 발파시켜 심발부에 구멍을 형성하는 평행심발법이 있다.

상기 경사심발법은 구멍마다 직경이 다르고 작은 단면에는 적용하기 곤란하며 기계를 이용하여 천공하는 것이 까다롭기 때문에 풍화암이나 연암을 발파하는데 주로 사용되며, 기계화 천공이 용이하고 장공 발파에 적합한 상기 평행심발법이 경암 및 극경암의 발파에 널리 사용되고 있다.

그러나, 최근에 국토의 효율적 개발을 위해 도로 및 철도 시설이 급증하고 있고, 이들이 산악 지역이 아닌 도심지 또는 주택가에 근접하여 시공되고 있다. 이에 따라 발파 작업에 따른 소음 및 진공 그리고 비산물이 외부로 전달되어 주변 환경에 오염을 발생시키고 이로인해 각종 민원이 야기되는 문제점이 있었다.

상기한 문제점에 대한 해결책은 한국등록특허 제 10-0423567호 "심발발파방법"에 개시되어 있다.

상기 심발발파방법은 지하공동이나 암반사면의 굴착을 위하여, 암반의 제 1 자유면에 다수의 장약공을 천공하고, 장약공 각각에 폭약이 장전된 통형의 장약홀더를 삽입하여 발파시키는 심발발파방법으로서, 장약홀더의 외주면에는 제 1 자유면을 향하도록 반경방향에 대하여 경사진 경사구멍이 관통하여 형성되어 있으며, 장약공에 장약홀더를 삽입할 때, 경사구멍이 암반의 굴착대상 부분을 향하도록 배치함으로써, 발파 시 폭약에너지가 경사구멍을 통하여 제 1 자유면 방향을 따라 굴착대상 부분에 집중되도록 하는 것에 특징이 있다.

따라서, 장약홀더의 외주면에 제 1 자유면을 향하도록 반경방향에 대하여 경사진 경사구멍이 형성되어 있으므로, 장약홀더에 장전되는 폭약의 발파시 발생하는 폭약에너지가 상기 경사구멍으로 집중된다. 따라서, 심발발파시의 굴진능력이 향상되며, 또한 장약공의 수량 및 폭약의 사용량을 감소시킬 수 있고, 발파진동이 저감되는 효과가 있다.

그러나, 발파 작업시 소음 및 진동이 크게 발생되는 문제점이 있고, 이에 따라, 주거지 근처에서 같은 방법으로 터널을 시공할 경우, 많은 민원이 발생하여 공사를 예정대로 진행시키는 것이 곤란해지는 단점이 있었다.

한편, 천공기를 이용한 공법은 한국등록특허 제 10-0262300호 "이동식 천공장치"에 개시되어 있다.

상기 이동식 천공장치는 다수의 바퀴가 장착된 본체 프레임, 본체 프레임의 전후 양단부에 각각 장착되며 지면을 가압하여 본체 프레임이 경사면을 따라 하방으로 이동되는 것을 방지하는 고정편이 장착된 복수의 고정실린더, 본체 프레임상에 장착되며 소정각도로 변위되고, 길이방향으로 신장 및 수축이 가능한 붐리프트 실린더, 붐리프트 실린더의 일단부에 장착되며 급경사면상의 소정위치에 천공작업을 수행하기 위한 드릴이 구비된 드리프터, 드리프터의 하부에 장착되며 전후이송모터의 구동력에 의해 드리프터를 전후방향으로 이송시키는 제1 체인피드셀, 드리프터의 일측에 작착되며 좌우이송모터의 구동력에 의해 드리프터를 좌우방향으로 이송시키는 제2 체인프드셀, 일단부는 본체 프레임의 전단부에 고정되고, 타단부는 급경사면 상에 고정된 지지바를 통해 윈치에 연결되어 풀림 및 감김에 따라 본체 프레임이 급경사면을 따라 승강되도록 하는 와이어 로우프로 구성된다.

상기 이동식 천공장치는 지면의 경사각도와 상관없이 자유자재로 이동하면서 천공할 수 있다는 장점이 있었다.

그러나, 상기 이동식 천공장치는 정지상태에서 수행할 수 있는 천공작업의 범위가 좌우 방향으로만 제한적으로 허용되고, 상하 방향이 다른 천공작업을 수행하기 위해서는 본체가 이동되어야 하며, 본체의 이동 구조가 복잡하여 이동에 소요되는 시간이 길어져 작업 능률이 저하되는 단점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 양단이 차량 및 붐과 각각 힌지 결합되고, 붐의 하부에서 상부로 직선추진력(F1)을 제공하는 상하위치 제어부와 양단이 붐 및 천공부와 각각 힌지 결합되고, 천공부의 하부에서 상부로 직선추진력(F2)를 제공하는 각도제어부를 포함하는 심발부 코어 라인형 천공장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량, 차량의 상판에 결합되고, 천공위치에 따라 천공부의 상하 위치 또는 각도를 조절하는 붐, 양단이 차량 및 붐과 각각 힌지 결합되고, 붐의 하부에서 상부로 직선추진력(F1)을 제공하는 상하위치 제어부, 양단이 붐 및 천공부와 각각 힌지 결합되고, 천공부의 하부에서 상부로 직선추진력(F2)을 제공하는 각도제어부 및 양단이 각도제어부 및 붐에 각각 힌지 결합되고, 직선 이동을 하면서 개방구의 선단 표면에 둘레를 따라 터널 천공을 하는 천공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게, 상하위치 제어부는 일단이 차량의 전단에 힌지결합되고, 타단은 붐의 하단 또는 측면부에 힌지결합되며, 직선추진력(F1)을 타단 방향으로 출력하면서 붐의 전방부를 상부 또는 하부로 이동시켜, 천공부의 상하 위치를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게, 각도 제어부는 일단이 붐의 하단 또는 측면부에 힌지 결합되고, 타단은 천공부의 하단 또는 측면부에 힌지 결합되며, 직선추진력(F2)을 타단방향으로 출력하면서 천공부를 상부 또는 하부로 회동시켜 천공부의 상하 각도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

그리고 바람직하게, 천공부는 하부의 일단이 각도 제어부의 타단과 힌지 결합하고, 하부의 타단이 붐과 힌지 결합되며, 직선 이동을 하면서 개방구의 선단 표면에 둘레를 따라 터널 천공을 하는 것을 특징으로 하는 심발부 코어 라인형 천공장치.

상기 구성의 본 발명은 상하위치 제어부가 양단이 차량 및 붐과 각각 힌지 결합되고, 붐의 하부에서 상부로 직선추진력(F1)을 제공하여 천공부의 상하위치를 조절하고, 각도 제어부가 양단이 붐 및 천공부와 각각 힌지 결합되고, 천공부의 하부에서 상부로 직선추진력(F2)를 제공하여 천공부의 상하각도를 조절함으로써, 차량의 이동없이 천공부의 상하위치 또는 각도를 조절할수 있는 효과가 있다.

또한, 상하위치 제어부가 직선추진력(F1)을 출력하면서 붐의 전방부를 상부 또는 하부로 이동시켜 천공부의 상하위치를 조절하고, 각도제어부가 직선추진력(F2)을 출력하면서 천공부를 회동시켜, 천공부의 상하각도를 조절함으로써, 터널 천공 발파 후에 천공부의 코어 튜브 내부에 잔존하는 암석 등의 잔해물을 용이하게 제거할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시에에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 천공부의 상하 위치 또는 각도를 제어하는 모습을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 천공부를 상세 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 센서를 통한 정보가 콘트롤부에 인가되는 모습을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 RPM 센서를 도시한 것이다.

이하, 본 발명인 심발부 코어 라인형 천공장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시에에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시에에 따른 천공부의 상하 위치 또는 각도를 제어하는 모습을 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일실시에에 따른 천공부를 상세 도시한 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 센서를 통한 정보가 콘트롤부에 인가되는 모습을 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 RPM 센서를 도시한 것이다.

도 1 내지 도 4 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치(100)는 차량(200), 붐(300), 상하이동 제어부(400), 각도 제어부(500) 및 천공부(600)를 포함한다.

차량(200)은 저면에 무한궤도(CATERPILLER)가 형성되어 이동이 가능하다. 무한궤도는 강판제의 판을 체인 모양으로 연결하고, 이것을 앞뒤바퀴에 벨트처럼 걸어 동력으로 회전시켜서 주행하게 하는 장치이다.

무한궤도(CATERPILLER)는 보통의 바퀴에 비해 접지면적이 크고 지면과의 마찰도 크므로, 요철이 심한 도로나 진흙에서도 자유로이 주행할 수 있어 건설이나 토목 공사 현장에서 유용하다. 또한, 좌우의 회전속도를 바꿈으로써 방향전환을 자유로이 할 수 있으며, 회전반경을 최소한으로 작게 할 수 있다.

붐(300)은 차량(200)의 상판(210) 전방부에 결합되고, 천공위치에 따라 천공부(600)의 상하 위치 또는 각도를 조절하는 역할을 한다. 이때, 붐(300)은 상측과 하측이 만곡된 형상으로 형성되며, 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상하위치 제어부(400)는 양단이 차량(200) 및 붐(300)과 각각 힌지 결합되고, 붐(300)의 하부에서 상부로 직선추진력(F1)을 제공하여 천공부(600)의 상하위치를 제어한다.

구체적으로 상하위치 제어부(400)는 일단이 차량(200)의 전단에 힌지결합되고, 타단은 붐(300)의 하단 또는 측면부에 힌지결합되며, 직선추진력(F1)을 타단 방향으로 출력하면서 붐(300)의 전방부를 상부 또는 하부로 이동시켜, 천공부(600)의 상하 위치를 조절한다. 이때, 상하위치 제어부(400)는 유압실린더가 사용되고, 금속재질로 제작되는 것이 바람직하다.

각도 제어부(500)는 양단이 붐(300) 및 천공부(600)와 각각 힌지 결합되고, 천공부(600)의 하부에서 상부로 직선추진력(F2)을 제공한다.

구체적으로 각도 제어부(500)는 일단이 붐(300)의 하단 또는 측면부에 힌지 결합되고, 타단이 천공부(600)의 하단 또는 측면부에 힌지 결합되며, 직선추진력(F2)을 타단 방향으로 출력하면서 천공부(600)를 상부 또는 하부로 회동시켜 천공부(600)의 상하 각도를 조절한다. 이때, 각도 제어부(500)는 유압실린더가 사용되고, 금속재질로 제작되는 것이 바람직하다.

천공부(600)는 하부의 일단이 각도 제어부(500)의 타단과 힌지 결합하고, 하부의 타단이 붐(300)과 힌지 결합되며, 직선 이동을 하면서 개방구의 선단 표면에 둘레를 따라 터널 천공을 한다. 또한, 천공부(600)는 회동부(610), 지지레일(620), 받침부(630), 직선이동체(640), 슬라이드 안내수단(650), 코어튜브(660) 및 회전구동체(670)를 포함하여 구성된다.

회동부(610)는 천공부(600)의 하부에 구비되고, 일단이 붐(300)의 상단과 힌지 결합하고, 타단이 각도 제어부(500)의 일단과 각각 힌지 결합되며, 각도 제어부(500)의 직선추진력(F2)에 의해 회동하면서 천공부(600)를 회동시킨다. 또한, 회동부(610)는 지지레일(620)의 하단과 결합하고, 금속재질로 제작되는 것이 바람직하다.

지지레일(620)은 하부가 회동부(610)의 상단과 결합하고, 양측면이 받침부(630)와 슬라이드 결합한다.

받침부(630)는 지지레일(620)와 슬라이드 결합하고, 지지부(631)를 구비한다. 여기서, 지지부(631)는 일단이 받침부(630)의 전방부에 구비되고, 타단에 돌기가 돌출 형성되어 심발부 위치에 고정 삽입된다. 이때, 지지부(631)는 적어도 하나 이상 설치되고, 심발부에 고정 삽입되어 코어 튜브(660)가 흔들림 없이 수평상태로 안정되게 전후진 할 수있도록 진동방지 역할을 수행한다.

직선이동체(640)는 받침부(630)의 후단에 구비되어 코어 튜브(660)를 전후 방향으로 이동시키는 직선 구동부(641)를 구비한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 직선 구동부(641)는 받침부(630)에 구비되는 구동체(642), 받침부(630)의 전후방에 구비되는 체인기어(643), 일단이 코어 튜브(660)의 후방 또는 회전 구동체(670)의 외측에 고정되고, 타단이 체인기어(643)에 각각 치합되는 상태에서 구동체(642)에 의해 이동되는 체인(644)을 포함하여 구성된다.

여기서, 구동체(642)가 구동되면 체인(644)이 이동하고, 체인(644)은 코어 튜브(660)를 회전시키는 회전 구동체(670)를 이동시킨다. 이때, 구동체(642)는 모터 또는 유압 실린더 중 1 이상 선택될 수 있다.

슬라이드 안내수단(650)은 전후방향으로 이동하는 코어 튜브(660)가 받침부(630)에 대해 수평 상태가 유지될 수 있도록 안내하는 역할을 한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 슬라이드 안내수단(650)은 받침부(630)의 상단에 구비되어 코어 튜브(660)를 베어링을 통해 감싸며 슬라이드 안내하는 안내링부재(651), 받침부(630)의 양쪽에 구비되어 후술하는 회전 구동체(670, 도 5 참조)의 양쪽에 위치하는 가이더(652)를 슬라이드 안내하는 가이드바(653)를 포함하여 구성된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 코어 튜브(660)는 한 쪽 출구가 개방된 원형의 중공체로 형성되고, 개방구의 선단 표면에 둘레를 따라 터널 천공을 위한 복수개의 코어비트(661)가 구비된다.

코어 튜브(660)는 코어 비트(661)가 고정된 코어 비트 고정부(662)와 코어 몸체(663)로 구성한 후, 코어 비트 고정부(662)가 코어 몸체(663)에 결합수단을 통해 분리 가능하게 결합 고정된다. 또한, 코어 비트(661)도 코어 비트 고정부(662)에 안정되게 결합된다.

회전 구동체(670)는 코어 튜브(660)의 후방에 위치되어 코어 튜브(660)를 정역 회전시키는 것으로서, 코어 튜브(660)의 후방에 결합되어 회전시키는 스핀들(671), 스핀들(671)에 체인 또는 벨트 등의 연결수단(672)을 통해 연결되어 구동축(673)을 통해 스핀들(671)을 회전시키는 모터구동부(미도시)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 모터 구동부(미도시)가 작동하는 경우, 구동축(673)이 회전되고, 구동축(673)에 연결된 연결수단(672)이 스핀들(671)을 회전시켜 코어 튜브(660)를 회전시킨다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 천공부(600)는 코어 튜브(660)의 안정된 회전을 위하여 슬라이드링(680)을 더 포함한다. 여기서, 슬라이딩링(680)은 코어튜브(660)의 외측에 둘레를 따라 슬라이드 지지하는 안내롤러(681)와 지지롤러(682)를 포함한다.

본 발명에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치(100)의 작업 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 코어 튜브(660)를 설치한 차량(200)을 터널 입구에 위치시킨 후, 코어 튜브(660)가 심발부 위치에 근접하도록 위치를 정한다.

이어서, 상하위치 제어부(400)를 작동하고, 직선추진력(F1)을 출력하면서 붐(300)의 전방부를 상부 또는 하부로 이동시켜 천공부(600)의 상하위치를 조절한다.

이어서, 각도 제어부(500)를 작동하고, 직선추진력(F2)을 출력하면서 회동부(610)를 상부 또는 하부로 회동시켜 천공부(600)의 각도를 조절한다.

이어서, 직선이동체(640) 및 회전 구동체(670)를 작동시켜 코어 비트(661)가 원형링 형태로 천공하며 전진하게 된다.

이어서, 천공이 완료된 후, 심발부의 중심에 장약을 장전하여 폭파시킨다. 이에 따라, 폭파에 의한 파쇄물이 심발부의 중심을 향하게 되고, 진동은 천공의 내벽이 아닌 중심 방향으로 전달되어져 터널 외부로의 진동 전달이 감소하게 된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치(100)는 회동부(610)와 지지레일(620)이 결합하는 위치에 형성되어, 천공부(600)의 회전 각도를 센싱(sensing)하는 각도 센서(710)를 더 포함할 수 있다. 이러한 각도 센서(710)는 천공부(600)의 천공 발파 위치, 특히 상하 각도 정보를 감지하여 천공장치(100)를 통한 재발파시 동일한 위치(각도)의 천공을 가능하게 한다.

또한, 도 6을 참조하면, 각도 센서(710)를 통해 센싱된 정보는 조종석에 구비되는 콘트롤부(700)에 인가된다. 따라서, 각도 센서(710)에서 센싱된 정보를 통한 천공부(600)의 경사각 조절은 조종석에 구비된 콘트롤부(700)를 통해 가능하며, 콘트롤부(700)는 상하위치 제어부(400)와 각도 제어부(500)를 제어하면서 천공부(600)의 위치(또는 각도)를 센싱 전의 상태로 재설정이 가능하다.

또한, 각도 센서(710)는 천공부(600)의 위치를 좌우로 변경하는 경우, 콘트롤부(700)에 신호를 전달하여 차랑(200)의 상판(210)을 회전시켜 천공부(600)의 위치를 좌우로 변경할 수 있다.

또한, 각도 센서(710)는 중력방향을 가리키는 진자의 기준측으로부터 각도를 직접 출력하는 변위방식과 전자코일에 전자파를 흘려 발생하는 토크와 진자의 경사로 인한 토크를 균형시켜 진자를 항상 영의 자리에 있게 하는 토크 밸런스식이 이용될 수 있다. 토크 밸런스식은 코일 전류치가 경사각에 대응하는데 일반적으로 토크 밸런스식이 정확성이 높다. 또한, 경사방향의 가속도는 중력가속도의 cos 성분이기 때문에 가속도 센서도 경사각 센서로써 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 천공부(600)는 받침부(630)의 측면에 형성되어, 천공부(600)의 직선 이동거리를 센싱(sensing)하는 이동거리 감지센서(720)를 더 포함할 수 있다.

이동거리 감지센서(720)는 가이더(642)에 형성될 수 있다. 이러한 이동거리 감지센서(720)는 천공부(600)의 천공 길이, 즉 천공 깊이를 감지하여 천공장치를 통한 재발파시 동일한 위치의 천공 길이(깊이)를 가능하게 한다.

또한, 도 6을 참조하면, 이동거리 감지센서(720)를 통해 센싱된 정보는 조종석에 구비되는 콘트롤부(700)에 인가된다. 따라서, 이동거리 감지센서(720)를 통해 센싱된 정보를 통한 천공부(600)의 천공 깊이 조절은 조종석에 구비된 콘트롤부(700)를 통해 가능하며, 콘트롤부(700)는 직선이동체(630)의 제어를 통해 천공대상 암반에서 코어 튜브(650)가 이탈되기 전의 천공 길이(또는 깊이)로의 재설정이 가능하다.

또한, 이동거리 감지센서(720)는 가이더(652)에 내장되면서 가이더(652)의 이동거리를 센싱할 수 있다. 이 경우 다양한 방식의 내장형 센서가 동원될 수 있다.

예를 들어, 이동거리 감지센서(720)는 자이로 센서(gyro sensor)가 이용될 수 있다. 자세를 유지하기 위한 자세기준에는 움직이는 물체의 무게중심을 지나 서로 직교하는 피치축, 요(jaw)축, 롤(roll)축의 3축을 취할 수 있는데, 이들 축에 대한 자세를 제어할 수 있다. 자이로 센서는 이 3축에 대한 변동을 검출하는 센서로써, 여러 가지 자이로가 사용될 수 있다.

또한, 이동거리 감지센서(720)는 가이더(642)에 내장될 수 있는 회전체의 회전 정도를 통해 가이더(652)의 이동거리를 파악하는 포텐셔미터(potentiometer) 또는 엔코더(encoder) 등이 동원될 수 있다.

또한, 이동거리 감지센서(720)는 관측점에서 물체까지의 전파시간으로부터 거리를 측정하는 시간 전파법 또는 광학적 3각 측량에 의하여 거리를 측정하는 방법의 센서가 이용될 수 있다. 측정 정밀도에 있어서는 광학적 3각 측량이 유효하지만, 측정시간이 좀 길어지는 단점이 있다.

또한, 이동거리 감지센서(720)는 슬릿광을 천공대상 암반 등의 물체에 투사하여 그 반사광을 고체촬상 소자로 촬상하고, 그 거리를 실시간으로 측정하는 방법도 이용될 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치(100)는 회전 구동체(670)에 구비되어, 코어튜브(660)의 회전속도를 센싱하는 RPM센서부(730)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, RPM센서부(730)는 코어뷰트(660)를 회전시키는 스핀들(671), 스핀들(671)을 회전시키는 구동축(673)의 회전속도를 각각 센싱하고, 콘트롤부(700)에 인가하여 코어튜브(660)의 회전속도를 정밀하게 제어하는 것을 가능하게 한다.

도 7을 참조하면, RPM센서(730)는 스핀들(671)과 구동축(673)에 각각 구비되어 회전수를 각각 측정하는 측정센서(731)와 측정센서(731)에서 측정된 스핀들(671)과 구동축(673)의 회전속도를 기존 스핀들(671)과 구동축(673)의 회전속도와 비교하는 비교부(732)를 포함한다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치(100)는, 상기 차량(200)에 내장되어, 차량(200)의 좌우 기울임을 센싱(sensing)하는 중력센서(740)를 더 포함할 수 있다.

중력센서(740)는 차량(200)의 후단 상부 또는 내부 등과 같이 차량(200)의 다양한 위치에 내장될 수 있다. 이러한 중력센서(740)는 천공부(600)의 천공 발파 작업 후 차량(200)이 뒤로 물러서는 경우 등에 있어서 노면의 굴곡 등으로 인한 차량(200)의 좌우 기울어짐을 감지할 수 있다. 이때, 중력센서(740)는 차량(200)의 균형을 맞춰 천공부(600)의 위치가 변화되는 것을 방지하여 천공장치(100)를 통한 재발파시 동일한 위치의 천공을 가능하게 한다.

도 6을 참조하면, 중력센서(740)를 통해 센싱된 정보는 콘트롤부(700)로 인가된다. 이때, 중력센서(740)를 통해 센싱된 정보를 통한 차량의 좌우 기울어짐의 조절은 조종석에 구비된 콘트롤부(700)를 통해 가능하다.

따라서, 본 발명은 각도 센서(710), 이동거리 감지센서(720), RPM센서(730) 또는 중력센서(740)등의 각종 센서를 구비하여 천공위치의 제어를 자동적으로 수행함으로써 정확한 천공위치의 재설정을 가능하게 하여 천공발파 작업의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 천공장치(100)는 차량(200)의 전단과 후단에 차량(200)의 수평을 유지하도록 하는 아우트리거(220)가 더 포함될 수 있으며, 지지바(221)는 상하 연장 가능한 실린더로 구성되어 차량(200)의 수평유지 역할을 할 수 있다.

즉, 콘트롤부(700)는 중력센서(740)에서 감지된 정보를 바탕으로 지지바(221)의 실린더의 제어를 통해 자동적으로 차량(200)이 동일한 천공 높이에서 수평을 유지할 수 있게 한다.

또한, 지지바(221)는 중력센서(740)의 정보를 통한 차량(200)의 기울어짐의 자동 제어뿐만 아니라, 콘트롤부(700)에서 차량(200)의 수평유지를 위해 별도의 수동제어도 가능함은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치(100)에 의하면, 상하위치 제어부(400)를 차량(200)의 전단 및 붐(300)에 각각 힌지 결합하고, 각도제어부(500)를 붐(300)의 하단 또는 측면부와 붐(300)의 상단 또는 측면부에 각각 힌지 결합하며, 상하위치 제어부(400)가 직선추진력(F1)를 출력하면서 붐(300)의 전방부를 상부 또는 하부로 이동시켜 천공부(600)의 상하위치를 조절하고, 각도제어부(500)가 직선추진력(F2)를 출력하면서 천공부(600)의 회동부(610)를 상부 또는 하부로 회동시켜 천공부(600)의 상하각도를 조절함으로써, 차량(200)을 이동하지 않고 천공부(600)의 상하위치 또는 각도를 조절할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 심발부 코어 라인형 천공장치(100)에 의하면, 상하위치 제어부(400)가 직선추진력(F1)을 출력하면서 붐(300)의 전방부를 상부 또는 하부로 이동시켜 천공부(600)의 상하위치를 조절하고, 각도제어부(500)가 직선추진력(F2)을 출력하면서 천공부(600)를 회동시켜, 천공부(600)의 상하각도를 조절함으로써, 터널 천공 발파 후에 천공부(600)의 코어 튜브(660) 내부에 잔존하는 암석 등의 잔해물을 용이하게 제거할 수 있는 장점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 심발부 코어 라인형 천공장치 200 : 차량
210 : 상판 220 : 아우트리거
300 : 붐
400 : 상하이동 제어부
500 : 각도제어부
600 : 천공부 610 : 회동부
620 : 지지레일
630 : 받침부 631 : 지지부
640 : 직선이동체 641 : 직선구동부
642 : 구동체 643 : 체인기어
644 : 체인 650 : 슬라이드 안내수단
651 : 안내링부재 652 : 가이더
653 : 가이드 바 660 : 코어튜브
661 : 코어비트 662 : 코어비트 고정부
663 : 코어몸체 670 : 회전구동체
671 : 스핀들 672 : 연결수단
673 : 구동축 680 : 슬라이드 링
681 : 안내롤러 682 : 지지롤러
700 : 콘트롤부 710 : 각도센서
720 : 이동거리 감지센서 730 : RPM센서
740 : 중력센서

Claims (4)

1. 심발부 천공장치에 있어서,
   차량;
   상기 차량의 상판에 결합되고, 천공위치에 따라 천공부의 상하 위치 또는 각도를 조절하는 붐;
   양단이 상기 차량 및 상기 붐과 각각 힌지 결합되고, 상기 붐의 하부에서 상부로 직선추진력(F1)을 제공하는 상하위치 제어부;
   양단이 상기 붐 및 상기 천공부와 각각 힌지 결합되고, 상기 천공부의 하부에서 상부로 직선추진력(F2)을 제공하는 각도제어부;
   양단이 상기 붐 및 상기 각도제어부에 각각 힌지 결합되고, 상기 각도 제어부의 직선추진력(F2)에 의해 회동하는 회동부와, 하단이 상기 회동부의 상단과 결합되는 지지레일과, 상기 지지레일과 슬라이드 결합되고, 돌기가 돌출 형성되어 심발부 위치에 고정 삽입되는 지지부가 구비되는 받침부와, 터널 천공을 위한 코어 비트가 구비되고, 회전 구동체에 의해 회전하는 코어 튜브와, 상기 받침부의 상단에 구비되어 상기 코어 튜브를 베어링을 통해 감싸며 슬라이드 안내하는 안내링부재와, 상기 받침부의 양쪽에 구비되어 상기 회전 구동체의 양쪽에 위치하는 가이더를 슬라이드 안내하는 가이드바와, 상기 코어 튜브의 외측 둘레를 지지하여 안정되게 회전토록 하는 안내롤러 및 지지롤러를 포함하며, 직선 이동을 하면서 터널 천공을 하는 상기 천공부; 및
   상기 회전 구동체에 구비되며, 상기 코어튜브의 회전속도를 제어하도록 상기 코어튜브의 회전속도를 센싱하는 RPM센서부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 심발부 코어 라인형 천공장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상하위치 제어부는,
   일단은 상기 차량의 전방부에 힌지결합되고, 타단은 상기 붐의 하단 또는 측면부에 힌지결합되며,
   상기 직선추진력(F1)을 상기 타단 방향으로 출력하면서 상기 붐의 전방부를 상부 또는 하부로 이동시켜 상기 천공부의 상하 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 심발부 코어 라인형 천공장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 각도 제어부는,
   일단은 상기 붐의 하단 또는 측면부에 힌지 결합되고, 타단은 상기 천공부의 하단 또는 측면부에 힌지 결합되며,
   상기 직선추진력(F2)을 상기 타단방향으로 출력하면서 상기 천공부를 상부 또는 하부로 회동시켜 상기 천공부의 상하 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 심발부 코어 라인형 천공장치.
4. 삭제

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