KR101780591B1 - 콘크리트 파일 두부 절단 장치 - Google Patents

콘크리트 파일 두부 절단 장치 Download PDF

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염동준
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염한승
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김유준
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 본체; 상기 본체의 후방에 연결되어 상기 본체를 회전 및 이동시키는 본체 이동부; 일단이 상기 본체의 전방 양측에 회전 가능하게 연결되고 콘크리트 파일의 외주를 양측에서 감싸는 원호 형태인 제1 및 제2 클램프암; 일단은 상기 본체의 일측에 연결되고, 타단은 상기 제1 및 제2 클램프 암의 후방으로 각각 연결되는 제1 및 제2 유압부; 및 상기 본체의 하부에 배치되어 상기 콘크리트 파일에 대한 절단 작업을 수행하는 절단부; 를 포함하는 콘크리트 파일 두부 절단 장치를 제공한다.
발명은, 지면의 상부로 노출되어 있는 콘크리트파일의 두부의 절단 위치를 인식한 후 이를 절단할 수 있고, 콘크리트파일의 두부의 절단 작업 시 건설장비(굴삭기 등)를 활용하여 콘크리트파일의 절단된 부위를 분리와 동시에 운반 및 적재할 수 있어 작업 생산성을 향상시킬 수 있도록 하고 안전사고를 방지할 수 있다.

Description

콘크리트 파일 두부 절단 장치{CONCRETE PILE HEAD CUTTING APPARATUS}
본 발명은 콘크리트 파일 두부 절단 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트 파일의 두부의 외주에 배치된 후 콘크리트 파일의 노출된 두부를 절단할 수 있는 콘크리트 파일 두부 절단 장치에 관한 것이다.
콘크리트 파일 공사는 원심력을 활용하여 제작된 콘크리트파일을 매입식 또는 타입식 시공법을 통해 지반에 관입시킨 후 파일의 상부를 일정한 높이로 파쇄 및 두부정리함으로써 지반과 구조물의 지지력을 확보하는 공법이다.
상기와 같은 콘크리트파일의 작업공정은 매입식/타입식 공법을 활용한 파일의 지반관입, 콘크리트파일 상부의 두부정리, 지반과 상부 구조물의 연결을 통한 지지력 확보의 3가지로 구분할 수 있다. 여기서, 콘크리트파일 상부의 두부정리는 콘크리트파일의 지반 관입 이후 말뚝기초 시공에서 기초의 레벨을 맞추기 위해 콘크리트파일 상부를 절단하는 작업을 수행하게 된다.
상기와 같은 콘크리트파일의 상부를 절단할 때에는 건설장비(굴삭기 등)에 장착된 파쇄기를 이용하여 파쇄하거나, 작업자가 절단기로 직접 절단하게 된다.
그러나 상기와 같은 종래의 절단방법은 건설장비(굴삭기 등)에 장착된 파쇄기를 이용하여 절단할 경우에는 그 절단면이 매끄럽지 못한 문제점이 있으며, 작업자가 절단기로 직접 절단할 경우에는 안전사고(베임 등)발생, 콘크리트파일 기초면 지하수의 상승으로 인한 노무자 실족 및 감전사고 등의 안전사고 발생, 노무자 작업 숙련도에 따른 절단면의 수평상태 불량 등의 문제점이 있다.
또한, 절단 위치의 판단이 사용자에 의해 이루어지므로 절단 위치 판단의 정밀도가 낮은 문제점이 있다.
본 발명에 대한 선행기술로는 공개특허 2015-0112636호를 예시할 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지면의 상부로 노출되어 있는 콘크리트파일의 두부에 레이저를 조사하여 절단 위치를 표시하고 레이저로 표시된 절단 위치를 인식한 후 인식된 절단 위치를 절단할 수 있는 콘크리트 파일 두부 절단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 콘크리트파일의 두부의 절단 작업 시 건설장비(굴삭기 등)를 활용하여 콘크리트파일의 절단된 부위를 분리와 동시에 운반 및 적재할 수 있어 작업 생산성을 향상시킬 수 있도록 하고 안전사고를 방지할 수 있는 콘크리트 파일 두부 절단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 본체; 상기 본체의 후방에 연결되어 상기 본체를 회전 및 이동시키는 본체 이동부; 일단이 상기 본체의 전방 양측에 회전 가능하게 연결되고 콘크리트 파일의 외주를 양측에서 감싸는 원호 형태인 제1 및 제2 클램프암; 일단은 상기 본체의 일측에 연결되고, 타단은 상기 제1 및 제2 클램프 암의 후방으로 각각 연결되는 제1 및 제2 유압부; 및 상기 본체의 하부에 배치되어 상기 콘크리트 파일에 대한 절단 작업을 수행하는 절단부; 를 포함하는 콘크리트 파일 두부 절단 장치를 제공한다.
상기 본체와 소정 거리 이격된 위치에 배치되어 상기 콘크리트 파일에 레이저를 조사하여 절단 위치를 표시하는 표시 수단; 상기 절단부의 전방으로 배치되어 상기 레이저 레벨기에서 상기 콘크리트 파일로 조사된 레이저의 조사 위치를 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 위치 인식부; 및 상기 제1 및 제2 클램프암에 의해 상기 본체의 위치가 고정된 후, 상기 본체와 상기 절단부를 연결하고 상기 위치 인식부가 감지한 절단 위치로 상기 절단부의 높이를 조정하는 높이 조절부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 유압부는 연동할 수 있다.
상기 절단부는, 플레이트 형태로서, 상기 본체의 하부에 배치되고 상기 높이 조절부와 연결되는 절단부 본체와, 상기 절단부 본체의 양측으로 배치되는 유압 실린더와, 상기 유압 실린더의 선단부에 배치되고 상부로는 양단부에 롤러가 배치되는 직육면체 형태의 동작 프레임과, 상기 롤러에 감기어 배치되어 상기 콘크리트 파일에 대한 절단 작업을 수행하는 와이어 쏘를 포함할 수 있다.
상기 절단부 본체의 폭은, 상기 콘크리트 파일의 직경보다 클 수 있다.
상기 높이 조절부는, 표면에 나사산이 형성되는 로드 형태로서, 일단은 상기 본체에 회전 가능하게 배치되고, 타단은 상기 절단부 본체에 나사 연결되는 조절 로드와, 상기 조절 로드에 회전력을 인가하는 구동부와, 상기 위치 인식부의 출력 신호에 따라 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 지면의 상부로 노출되어 있는 콘크리트파일의 두부에 레이저를 조사하여 절단 위치를 표시하고 레이저로 표시된 절단 위치를 인식한 후 인식된 절단 위치를 절단할 수 있다.
또한, 본 발명은 콘크리트파일의 두부의 절단 작업 시 건설장비(굴삭기 등)를 활용하여 콘크리트파일의 절단된 부위를 분리와 동시에 운반 및 적재할 수 있어 작업 생산성을 향상시킬 수 있도록 하고 안전사고를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 파일 두부 절단 장치의 전체적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본체, 제1 및 제2 클램프암, 절단부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3는 도 1에 도시된 본체, 제1 및 제2 클램프암, 절단부 및 높이 조절부의 구성을 나타내는 저면 사시도이다.
도 4는 본 발명에서 사용하는 절단부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 콘크리트 파일 두부 절단 장치의 결합 상태의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 높이 조절부에 의한 절단부의 높이 조정을 나타내는 도면이다.
도 7은 콘크리트 파일 절단 작업을 나타내는 도면이다.
도 8은 절단된 파일의 이동을 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 파일 두부 절단 장치의 전체적인 구성을 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 본체, 제1 및 제2 클램프암, 절단부의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 3는 도 1에 도시된 본체, 제1 및 제2 클램프암, 절단부 및 높이 조절부의 구성을 나타내는 저면 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 파일 두부 절단 장치(100)는 본체(110), 본체 이동부(112), 제1 및 제2 클램프암(120A, 120B), 제1 및 제2 유압부(130A, 130B), 표시 수단(140), 절단부(150), 위치 인식부(160) 및 높이 조절부(170)를 포함한다.
본체(110)는 소정의 크기를 갖는 직유면체 형태로서, 후술하는 구성요소들이 연결된다.
본체 이동부(112)는 본체(110)를 선단에 연결한 후, 파일 절단 작업 현장으로 본체(110)를 이동시킨다. 본 발명에서, 본체 이동부(112)는 굴삭기를 포함할 수 있다. 또한, 본체 이동부(112)는 후술하는 제1 및 제2 클램프암(120A, 120B)을 이용하여 절단된 파일을 소정의 위치로 이동시킬 수도 있다.
제1 및 제2 클램프암(120A, 120B)은 오목한 절단 작업 대상인 콘크리트 파일(concrete pile)(1)의 외주에 접하여 절단 작업 중 절단장치(100)가 흔들리지 않도록 하고, 절단 작업 후에는 절단된 파일을 고정하여 이송 작업이 용이하도록 한다.
제1 및 제2 클램프암(120A, 120B)은 소정의 크기를 갖는 원호 형태로서, 일단이 본체(110)의 전방 양측에 회전 가능하게 연결된다. 여기서, 제1 및 제2 클램프암(120A, 120B)은 오목하게 형성된 부분이 서로 대향하도록 배치된다. 제1 및 제2 클램프암(120A, 120B)은 프레임을 원호 형상으로 절곡하여 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 클램프암(120A, 120B)은 원호 형상의 프레임을 복수개로 포함할 수 있다.
제1 및 제2 유압부(130A, 130B) 각각의 일단은 본체(110)의 측면에 연결되고, 타단은 제1 및 제2 클램프암(120A, 120B)의 외주 일측에 연결된다. 제1 및 제2 유압부(130A, 130B)는 외부에서 공급되는 유압에 의해 동작하여 제1 및 제2 클램프암(120A, 120B)이 콘크리트 파일(1)의 외주에 접하거나, 콘크리트 파일(1)의 외주와 이격되도록 한다.
표시 수단(140)은 소정 출력의 레이저를 작업 대상인 콘크리트 파일작업 대상인 콘크리트 파일(1)의 절단 위치로 조사하여 절단 위치를 표시한다. 여기서, 표시 수단(140)은 계측 기기로 사용하는 레이저 레벨기를 포함할 수 있다.
표시 수단(140)의 레이저 조사 위치는 사용자에 의해 설정된다. 표시 수단(140)은 외력에 의해 흔들리지 않도록 소정의 삼각대에 의해 고정된다. 그리고, 표시 수단(140)은 콘크리트 파일(1) 절단 작업 중 발생되는 먼지 등에 의해 영향을 최소화하기 위해 콘크리트 파일(1)과 소정 거리 이격된 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
절단부(150)는 본체(110)의 하부에 배치되고, 표시 수단(140)이 레이저를 조사하는 콘크리트 파일(1)의 절단 위치에 대하여 절단 작업을 수행한다.
도 4는 본 발명에서 사용하는 절단부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 절단부(150)는 절단부 본체(152), 유압 실린더(154), 동작 프레임(156), 와이어 쏘(wire saw)(158)를 포함한다.
절단부 본체(152)는 사각형 플레이트 형태로서, 프레임을 이용하여 소정의 크기로 제작될 수 있다. 절단부 본체(152)는 후술하는 높이 조절부(170)에 의해 본체(110)의 하부로 배치된다.
이때, 절단부 본체(152)의 폭은 절단 작업 대상인 콘크리트 파일(1)의 직경보다 큰 것이 바람직하다.
유압 실린더(154)는 절단부 본체(152)의 양측에 각각 배치되어 후술하는 동작 프레임(156)이 이동할 수 있도록 한다. 유압 실린더(154)는 외부에서 공급되는 유압에 의해 길이의 신축 동작이 이루어진다. 절단부 본체(152) 양측으로 배치되는 유압 실린더(154)는 서로 연동하는 것이 바람직하다.
유압 실린더(154)의 길이 신장은 사용자의 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
동작 프레임(156)은 소정의 크기를 갖는 직육면체 형태로서, 유압 실린더(154)에 의해 피스톤 선단부에 연결되어, 유압 실린더(154)의 동작에 의해 전후로 이동한다.
동작 프레임(156)의 양단 상부로는 소정의 크기를 갖는 롤러(157)가 회전 가능하게 배치된다.
양측으로 배치되는 동작 프레임(156)의 상부의 롤러(157)에는 와이어 쏘(wire saw)(158)가 감기어 배치된다.
와이어 쏘(158)는 유압 실린더(154)의 길이가 신장되며 동작 프레임(156)이 전방으로 이동하면, 콘크리트 파일(1)의 외주에 대한 절단 작업을 수행한다. 여기서, 와이어 쏘(158)의 동작을 위해 롤러(157)에는 와이어 쏘의 구동을 위한 모터(미도시)가 연결될 수 있다.
와이어 쏘(158)는 이 분야에서 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
위치 인식부(160)는 절단부 본체(152)의 전방으로 배치되어, 콘크리트 파일(1) 표면에서의 표시 수단(140)의 레이저 조사 위치를 감지한다. 그리고, 위치 인식부(160)는 감지한 절단 위치와 절단부(150)의 높이차를 환산한 후, 환산값에 대한 신호를 출력한다.
높이 조절부(170)는 위치 인식부(160)에서 출력된 신호에 따라 콘크리트 파일(1)에서의 절단 위치를 감지하고, 절단부(150)의 와이어 쏘(158)가 절단 위치의 높이로 도달할 수 있도록 절단부(150)의 높이를 조절한다.
높이 조절부(170)는 소정의 직경과 길이를 갖고 표면으로는 나사산이 형성되는 높이 조절 로드를 포함한다. 이후의 설명에서 높이 조절부와 높이 조절 로드는 동일한 부호를 사용하기로 한다.
높이 조절 로드(170)는 일단은 본체(110)의 하부에 중심축을 기준으로 회전가능하게 배치된다. 도면에 의하면, 높이 조절 로드(170)는 4개로 배치되지만, 배치 개수는 사용자의 필요에 따라 증감될 수 있다.
높이 조절 로드(170)의 타단은 절단부 본체(152)를 관통하여 나사 연결된다. 따라서, 높이 조절 로드(170)가 회전하면, 절단부 본체(152)는 상하로 이동할 수 있다. 여기서, 높이 조절 로드(170)는 중심축 상으로 배치되는 구동 수단(미도시)에 의해 회전할 수 있다. 높이 조절 로드(170)의 회전에 따라 절단부 본체(152)의 높이가 변화된다. 그리고, 구동 수단의 동작 정도를 설정하기 위해, 위치 인식부(160)에서 출력되는 신호를 이용하여 높이 조절 로드(170)의 회전 정도를 제어하기 위해 구동 수단을 제어하는 제어부(미도시)가 포함될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 사용자는 파일 절단 작업을 위해 절단 작업 대상인 콘크리트 파일(1)의 주위에 표시 수단(140)을 배치한다. 그리고, 절단 작업을 수행하는 절단 장치(100)의 본체(110)를 본체 이동부(112)로 사용되는 굴삭기의 암(Arm) 단부에 연결한다.
사용자는 표시 수단(140)을 조작하여, 절단 작업을 필요로 하는 콘크리트 파일(1)의 소정 위치에 레이저를 조사한다.
이후, 사용자는 굴삭기를 운전하여 절단 작업 대상인 콘크리트 파일(1)의 근처로 절단 장치(100)를 이동시킨 후, 콘크리트 파일(1)의 외주에 결합되도록 한다.
도 5는 본 발명에 의한 콘크리트 파일 두부 절단 장치의 결합 상태의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 사용자는 제1 및 제2 유압부(130A, 130B)의 길이가 신장되도록 동작시키면, 제1 및 제2 유압부(130A, 130B)가 신장되며 제1 및 제2 클램프 암(120A, 120B)이 서로 근접하게 되고, 이에 따라 콘크리트 파일(1)의 외주면의 소정 위치에 결합됨을 알 수 있다.
여기서, 제1 및 제2 클램프 암(120A, 120B)의 결합 위치는 절단 작업 예정 위치보다 다소 높은 위치인 것이 바람직하다.
이후, 위치 인식부(160)는 콘크리트 파일(1) 표면에서 레이저가 조사된 위치를 인식하고 이에 대한 신호를 출력한다. 여기서, 위치 인식부(160)가 인식한 절단 위치가 제1 및 제2 클램프 암(120A, 120B)의 결합위치보다 높은 경우에는 제1 및 제2 클램프 암(120A, 120B)의 결합을 해제한 후, 보다 높은 위치로 이동시켜 결합되도록 한다.
위치 인식부(160)는 레이저 조사에 의해 절단 위치를 감지하고, 신호를 출력한다.
위치 인식부(160)가 출력한 신호에 따라, 미도시된 제어부에 의해 높이 조절 로드(170)의 회전 정도가 제어된다.
도 6은 높이 조절부에 의한 절단부의 높이 조정을 나타내는 도면으로서, 높이 조절 로드(170)가 회전하고 이에 따라 절단부(150)의 높이가 상하로 조절됨을 알 수 있다.
절단부(150)의 높이 조정이 완료되면, 콘크리트 파일(1)에 대한 절단 작업을 수행한다.
도 7은 콘크리트 파일 절단 작업을 나타내는 도면이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 사용자는 동작 프레임(156) 상의 롤러(157)를 동작시켜 와이어 쏘(158)의 이동이 개시되도록 한다. 절단부 본체(152)에 배치되어 있는 유압 실린더(154)의 길이를 신장시켜 동작 프레임(156)이 전방으로 이동하도록 하여 와이어 쏘(158)가 콘크리트 파일(1) 외주면에 접촉하여 절단 작업이 개시된다.
도 7의 (b)는 콘크리트 파일 절단 작업의 진행을 나타낸다. 와이어 쏘(158)가 롤러(157)에 의해 이동하며 절단 작업이 진행된다. 절단 작업의 진행에 따라 유압 실린더(154)의 길이가 점차 신장되도록 하면, 동작 프레임(156)이 전방으로 이동하며 와이어 쏘(158)에 의한 절단 작업이 진행되어 콘크리트 파일(1)이 절단된다.
콘크리트 파일(1)에는 제1 및 제2 클램프 암(120A, 120B)가 결합되어 있으나, 절단부의 동작을 나타내기 위하여 클램프 암의 도시는 생략하였다.
콘크리트 파일(1)의 절단 작업이 완료되면, 절단부(150)는 원위치로 복귀시키지만, 제1 및 제2 클램프암(120A, 120B)의 결합 상태는 유지한다.
도 8은 절단된 파일의 이동을 나타내는 도면이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 사용자는 제1 및 제2 클램프암(120A, 120B)를 이용하여 절단된 콘크리프 파일(1)의 두부를 들어올린다.
도 8의 (b)를 참조하면, 들어올려진 콘크리트 파일(1)을 소정의 위치로 이동시켜 적재하여 정리할 수 있다.
본 발명은, 지면의 상부로 노출되어 있는 콘크리트파일의 두부의 절단 위치를 인식한 후 이를 절단할 수 있고, 콘크리트파일의 두부의 절단 작업 시 건설장비(굴삭기 등)를 활용하여 콘크리트파일의 절단된 부위를 분리와 동시에 운반 및 적재할 수 있어 작업 생산성을 향상시킬 수 있도록 하고 안전사고를 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 콘크리트 파일 두부 절단 장치
110: 본체 112: 본체 이동부
120A, 120B: 제1 및 제2 클램프암
130A, 130B: 제1 및 제2 유압부 140: 표시 수단
150: 절단부 160: 위치 인식부
170: 높이 조절부

Claims (7)

  1. 본체;
    상기 본체의 후방에 연결되어 상기 본체를 회전 및 이동시키는 본체 이동부;
    일단이 상기 본체의 전방 양측에 회전 가능하게 연결되고 콘크리트 파일의 외주를 양측에서 감싸는 원호 형태인 제1 및 제2 클램프암;
    일단은 상기 본체의 일측에 연결되고, 타단은 상기 제1 및 제2 클램프 암의 후방으로 각각 연결되는 제1 및 제2 유압부;
    상기 본체의 하부에 배치되어 상기 콘크리트 파일에 대한 절단 작업을 수행하는 절단부;
    상기 본체와 소정 거리 이격된 위치에 배치되어 상기 콘크리트 파일에 레이저를 조사하여 절단 위치를 표시하는 표시 수단;
    상기 절단부의 전방으로 배치되어 상기 표시 수단에서 상기 콘크리트 파일로 조사된 레이저의 조사 위치를 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 위치 인식부; 및
    상기 제1 및 제2 클램프암에 의해 상기 본체의 위치가 고정된 후, 상기 본체와 상기 절단부를 연결하고 상기 위치 인식부가 감지한 절단 위치로 상기 절단부의 높이를 조정하는 높이 조절부; 를 포함하는 콘크리트 파일 두부 절단 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체 이동부는 굴삭기를 포함하는 콘크리트 파일 두부 절단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유압부는 연동하는 콘크리트 파일 두부 절단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절단부는,
    플레이트 형태로서, 상기 본체의 하부에 배치되고 상기 높이 조절부와 연결되는 절단부 본체와,
    상기 절단부 본체의 양측으로 배치되는 유압 실린더와,
    상기 유압 실린더의 선단부에 배치되고 상부로는 양단부에 롤러가 배치되는 직육면체 형태의 동작 프레임과,
    상기 롤러에 감기어 배치되어 상기 콘크리트 파일에 대한 절단 작업을 수행하는 와이어 쏘를 포함하는 콘크리트 파일 두부 절단 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절단부 본체의 폭은,
    상기 콘크리트 파일의 직경보다 큰 콘크리트 파일 두부 절단 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 높이 조절부는,
    표면에 나사산이 형성되는 로드 형태로서, 일단은 상기 본체에 회전 가능하게 배치되고, 타단은 상기 절단부 본체에 나사 연결되는 조절 로드와,
    상기 조절 로드에 회전력을 인가하는 구동부와,
    상기 위치 인식부의 출력 신호에 따라 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 콘크리트 파일 두부 절단 장치.
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