KR101933918B1 - 굴착기 커팅헤드 및 커팅헤드가 포함된 굴착기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 굴착기 본체(10)에 부착되는 커팅헤드에 있어서, 커팅헤드 본체(100); 상기 커팅헤드 본체(100) 단부에 형성된 드럼 장착부(200); 상기 드럼 장착부(200)를 중심으로 양측에 장착되는 회전드럼(300); 및 상기 회전드럼 외면에 돌출 형성된 픽커터 장착부(400);를 포함하되, 상기 드럼 장착부(200)는, 상기 커팅헤드 본체(100) 단부에서 전방을 향해 돌출 형성된 연결부(210); 및 상기 연결부(210) 양측에 장착된 유압모터(220);를 포함하는 것을 특징으로 하는 커팅헤드가 제공된다.
본 발명에 따른 커팅헤드는 제1 완충부재(510) 및 제2 완충부재(520)로 인해 절삭 작업에 따라 발생되는 충격과 진동이 커팅헤드를 포함한 굴착기 전반으로 전달되는 것을 방지하여 연결나사 및 각 구성의 내구성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

굴착기 커팅헤드 및 커팅헤드가 포함된 굴착기{Cutting Head}

본 발명은 토목 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로드헤더(굴착기) 커팅헤드 미치 커팅헤드가 포함된 굴착기에 관한 것이다.

본 발명은 로드헤더와 같은 굴착기에 부착되는 커팅헤드에 관한 것이다.

로드헤더란 부분단면 굴착기 또는 자유단면 굴착기로 불리기도 하며, 굴착 대상이 되는 단면 형상의 큰 제약 없이 암반을 굴착할 수 있는 기계 굴착장비이다.

도심지에서 발파굴착과 개착공사의 제약으로 인하여 해외에서는 TBM(Tunnel Boring Machine)을 적용하기 어려운 터널을 중심으로 부분단면 굴착기(partial-face machine)인 로드헤더(roadheader)에 의한 기계굴착 시공사례가 증가하고 있으며 광산에서도 로드헤더의 수요가 증가하고 있다. 특히, 광산에서는 로드헤더뿐만 아니라 로드헤더의 커팅헤드(cutting head)와 구조적으로 유사한 컨티뉴어스 마이너(continuous miner) 등의 기계굴착 장비도 활용되고 있다.

로드헤더는 1930년대 초에 구 소련에서 개발된 이후로 선진국을 중심으로 전 세계적으로 터널과 광산에서 널리 활용되고 있으며, 특히 유럽의 경우에는 연장이 짧은 도심지 터널에서 많이 사용되고 있다. 미국의 경우에는 역사적으로 발파공법에 의한 암반 굴착이 주를 이루었지만, 로드헤더 기술의 발전과 사회적인 수요로 인하여 21세기 들어서 로드헤더의 사용이 급증하고 있다.

상술된 광산 기계굴착 장비인 컨티뉴어스 마이너는 커팅헤드가 장착되는 커팅 붐(boom)이 수직 방향으로만 이동이 가능하지만, 로드헤더의 커팅 붐은 수직뿐만 아니라 수평 방향으로도 이동이 가능하여 다양한 굴착 단면 형상에 대해 대응이 가능하다는 장점을 가진다.

또한, 장비의 제작기간이 짧고 장비의 이동 및 조립이 수월하며 일반적인 기계 굴착 장비에 비하여 투장비용이 적다는 장점을 가진다.

로드헤더는 굴착기 본체(10) 및 회전 절삭부(20)를 포함하며, 회전 절삭부(20)는 커팅붐베이스(21), 텔레스코픽붐(22), 커팅헤드 본체(23), 회전드럼(3) 및 커플링(24)을 포함한다.

로드헤더는 회전 드럼(3)를 수직 및 수평 방향으로 이동시키면서 암반을 굴착한다. 굴착으로 인해 바닥으로 떨어지는 버력은 로딩테이블과 장비 내부의 컨베이어벨트를 통해 이동된 후 다시 운반용 차량이나 체인 컨베이어를 통해 외부로 반출된다. 또한 TBM과 달리 로드헤더는 하부에 장착된 무한궤도(caterpillar)에 의해 자주식으로 이동이 가능하다.

회전드럼(3)에 동력과 토크를 전달하는 부분은 커팅붐베이스(21)으로서, 커팅헤드 모터와 회전드럼(3)에 동력을 전달하는 별도의 기어박스가 포함되어 있다. 초창기의 종방향 회전드럼(3)에서는 커팅헤드 모터가 커팅헤드에 근접하게 설치되었지만, 최근에는 토크에 발생되는 붐의 반력을 방지하기 위하여 붐의 후방부에 커팅헤드 모터를 설치하는 것이 일반적이다. 또한 회전드럼(3)와 중앙부를 연결하는 붐의 길이에 따라 굴착 단면의 규모가 달라지며, 붐의 수직 및 수평 이동은 유압실린더에 의해 조절된다.

본 발명은 횡방향 커팅헤드는 도 3에 나타난 바와 같이 커팅헤드 본체에 유압모터를 두고 기어샤프트를 회전 드럼의 회전축과 연결하여 드럼을 회전시키는 구조를 채택하고 있다.

커팅헤드는 회전 드럼 상의 픽커터들을 이용하여 암반이나 콘크리트 등을 굴착하므로 커팅헤드와 굴착기 본체에 큰 충격과 진동이 가하여진다. 이러한 충격이나 진동으로 인하여 커팅헤드가 파손되거나 장비의 손상이 발생되는 등의 보수 유지의 문제가 발생된다.

이에 따라 장비에 전달되는 충격과 진동을 최소화할 것이 요구된다.

본 발명은 상술된 커팅헤드의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 커팅헤드가 암반 및 콘크리트와 같은 강도가 높은 대상을 굴착할 때 발생되는 진동과 소음을 감소시킴과 아울러 장비 내부의 고정 볼트들의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 굴착기 커팅헤드 및 이를 포함하는 굴착기를 제시함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 횡방향 커팅헤드의 회전드럼을 구동시키는 유압모터를 별도로 분리하여 어느 하나의 유압모터에 대한 과부하가 발생되더라도 다른 하나의 유압모터를 이용하여 굴착 작업을 진행할 수 있도록 한 굴착기 커팅헤드 및 이를 포함하는 굴착기을 제시함에 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 굴착기 본체(10)에 부착되는 커팅헤드에 있어서, 커팅헤드 본체(100); 상기 커팅헤드 본체(100) 단부에 형성된 드럼 장착부(200); 상기 드럼 장착부(200)를 중심으로 양측에 장착되는 회전드럼(300); 및 상기 회전드럼 외면에 돌출 형성된 픽커터 장착부(400);를 포함하되, 상기 드럼 장착부(200)는, 상기 커팅헤드 본체(100) 단부에서 전방을 향해 돌출 형성된 연결부(210); 및 상기 연결부(210) 양측에 장착된 유압모터(220);를 포함하는 것을 특징으로 하는 커팅헤드가 제공된다.

이 경우 상기 회전드럼(300)의 내부공간(310)에는 상기 유압모터(220)와의 결합을 위한 제1 결합부(320)가 형성된 것을 특징으로 하는 커팅헤드일 수 있다.

또한, 상기 유압모터(220)의 단부면(221) 상에 형성된 제1 결합나사 인입홀(222);을 더 포함하되, 상기 제1 결합부(320)는 상기 내부공간(310) 상의 내면(311)을 따라 형성되며, 상기 유압모터(220)의 단부 형상에 대응되는 형상으로 형성된 결합날개(320); 및 상기 제1 결합나사 인입홀(222)에 대응되는 위치에 형성된 제2 결합나사 인입홀(321);을 포함하는 것을 특징으로 하는 커팅헤드일 수 있다.

또한, 상기 제1 결합나사 인입홀(222) 및 상기 제2 결합나사 인입홀(321)이 결합되는 결합나사(330);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커팅헤드일 수 있다.

또한, 상기 단부면(221)과 상기 결합날개(320) 사이에 게재되는 제1 완충부재(510);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커팅헤드일 수 있다.

또한, 상기 회전드럼(300) 측부를 개폐하는 측면덮판(600);을 더 포함하되, 상기 회전드럼(300) 측부에는 상기 측면덮판(600)과의 결합을 위한 제2 결합부(330)가 형성된 것을 특징으로 하는 커팅헤드일 수 있다.

또한, 상기 제2 결합부(330)와 상기 측면덮판(600) 사이에 게재되는 제2 완충부재(520);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커팅헤드일 수 있다.

또한, 상기 회전드럼(300)은 상기 드럼 장착부(110)의 일측에 결합되는 제1 회전드럼(300a); 및 상기 드럼 장착부(110)의 타측에 결합되는 제2 회전드럼(300b);을 포함하는 것을 특징으로 하는 커팅헤드일 수 있다.

또한, 상기 유압모터(220)는 상기 제1 회전드럼(300a)을 회전시키는 제1 유압모터(220a); 및 상기 제2 회전드럼(300b)를 회전시키는 제2 유압모터(220b);를 포함하되, 상기 제1 유압모터(220a)와 상기 제2 유압모터(220b)는 서로 분리된 것을 특징으로 하는 커팅헤드일 수 있다.

본 발명에 다른 일 측면에 따르면 상술된 커팅헤드가 포함된 굴착기가 제공된다.

본 발명에 따르면, 암반 및 콘크리트와 같은 강도가 높은 대상을 굴착할 때 발생되는 진동과 소음을 감소시킴과 아울러 장비 내부의 고정 볼트들의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면 횡방향 커팅헤드의 회전드럼을 구동시키는 유압모터를 별도로 분리하여 어느 하나의 유압모터에 대한 과부하가 발생되더라도 다른 하나의 유압모터를 이용하여 굴착 작업을 진행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 속하는 굴착기의 일반 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명이 속하는 커팅헤드의 일반 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커팅헤드의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커팅헤드가 부착된 굴착기를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커팅헤드 본체를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전드럼의 구조를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 완충부재를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 완충부재를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 커팅헤드의 단면도.

본 발명에 따른 굴착기 커팅헤드 및 이를 포함하는 굴착기의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부된 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

본 발명은 로드헤더 등의 굴착기 본체(10)에 부착되는 커팅헤드에 관한 것이다. 특히 절삭을 담당하는 회전드럼이 횡방향으로 장착되는 횡방향 커팅헤드에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 커팅헤드는 기본적으로 커팅헤드 본체(100), 커팅헤드 본체(100) 단부에 형성된 드럼 장착부(200), 드럼 장착부(110)를 중심으로 양측에 장착되는 회전드럼(300) 및 회전드럼 외면에 돌출 형성된 픽커터 장착부(400)를 포함한다(도 1).

드럼 장착부(200)는 커팅헤드 본체(100)에 회전드럼(300)이 결합되는 부분으로서, 커팅헤드 본체(100) 단부에서 전방을 향해 돌출 형성된 연결부(210) 및 연결부(210) 양측에 장착된 유압모터(220)를 포함한다(도 1, 도 5).

유압모터(220)는 회전드럼(300)에 회전력을 제공하는 구성으로서, 횡방향 커팅헤드의 특성에 따라 2개의 회전드럼(300)이 장착된다.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 회전드럼(300)은 드럼 장착부(110)의 일측에 결합되는 제1 회전드럼(300a) 및 드럼 장착부(110)의 타측에 결합되는 제2 회전드럼(300b)을 포함하며(도 3), 유압모터(220)는 제1 회전드럼(300a)을 회전시키는 제1 유압모터(220a) 및 제2 회전드럼(300b)를 회전시키는 제2 유압모터(220b)를 포함한다(도 5).

이 경우 제1 유압모터(220a)와 상기 제2 유압모터(220b)는 서로 분리된 별개의 구성으로 형성될 수 있다.

이에 따라 어느 하나의 유압모터(220)에 절삭에 따른 부하가 발생되더라도 나른 하나의 유압모터(220)에 의해 절삭 작업을 수행하는 것이 가능한 이점을 얻는더. 이에 더하여, 제1 유압모터(220a)와 제2 유압모터(220b)가 일체의 구성으로 연계되어 있지 아니하므로, 절삭 대상면의 강도 상이로 인해 어느 하나의 회전드럼(300)에 회전이 정지되더라도 다른 하나의 회전드럼(300)의 회전에 영향이 가지 않아 커팅헤드의 오작동 및 부하발생을 방지할 수 있다.

회전드럼(300)은 픽커터 장착부(400)에 픽커터를 장착하고 유압모터(220)가 제공하는 회전력을 이용하여 절삭 대상면을 절삭한다.

이 경우 회전드럼(300)과 유압모터(220)의 결합을 위해 회전드럼(300)의 내부공간(310)에는 유압모터(220)와의 결합을 위한 제1 결합부(320)가 형성될 수 있다(도 5).

이에 대응되어 본 발명의 일 실시예에 따르면 유압모터(220)에는 제1 결합부(320)와의 결합을 위한 유압모터(220)의 단부면(221) 상에 형성된 제1 결합나사 인입홀(222)이 형성될 수 있다(도 5).

이 경우 제1 결합부(320)는 내부공간(310) 상의 내면(311)을 따라 형성되며, 유압모터(220)의 단부 형상에 대응되는 형상으로 형성된 결합날개(320) 및 제1 결합나사 인입홀(222)에 대응되는 위치에 형성된 제2 결합나사 인입홀(321)을 포함할 수 있다(도 6).

제1 결합나사 인입홀(222) 및 제2 결합나사 인입홀(321)이 결합되는 결합나사(330)에 의해 회전드럼(300)과 유압모터(220)가 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 유압모터(220)의 단부면(221)과 회전드럼(300)의 결합날개(320) 사이에 게재되는 제1 완충부재(510)를 더 포함할 수 있다.

커팅헤드에 의한 절삭 작업이 수행되면 픽커터로부터 전달된 충격 및 진동이 회전드럼(300)과 커팅헤드 본체(100) 전체에 전달된다.

이에 따라 각 부재를 연결하는 연결나사에 부하가 걸리므로 작업 안전성을 위해 연결나사를 교체해야 하는 한편, 이러한 교체 작업에 의해 공사기간이 연장되고 특히 지중에서의 연결나사 교체 작업의 난이도가 높아 절삭 작업 수행의 곤란함을 야기하는 문제가 있다.

본 발명에 따르면 제1 완충부재(510) 및 후술되는 제2 완충부재(520)에 의해 진동 및 충격이 저감되므로 연결나사의 수명을 증대시킴과 아울러 현장 시공의 편의성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.

회전드럼(300)의 측부는 측면덮판(600)에 의해 개폐되는 것이 가능하다. 이는 제1 결합부(320)와 유압모터(220)의 결합 작업의 수행의 용이성 확보를 위한 것이다.

이 경우 회전드럼(300) 측부에는 상기 측면덮판(600)과의 결합을 위한 제2 결합부(330)가 형성될 수 있다.

또한, 제2 결합부(330)와 측면덮판(600) 사이에는 제2 완충부재(520)가 게재되어 충격 및 진동을 저감시킨다.

제1 완충부재(510) 및 제2 완충부재(520)는 탄성을 갖는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 효과를 정리하면 이하와 같다.

첫째, 본 발명에 따른 커팅헤드는 제1 완충부재(510) 및 제2 완충부재(520)로 인해 절삭 작업에 따라 발생되는 충격과 진동이 커팅헤드를 포함한 굴착기 전반으로 전달되는 것을 방지하여 연결나사 및 각 구성의 내구성을 증대시킬 수 있다.

둘째, 본 발명에 따른 커팅헤드는 2 개의 회전드럼(300)을 회전시키는 유압모터(220)를 개별 구성으로 분리하여, 어느 하나의 유압모터(220)에 부하가 발생되더라도 나머지 유압모터(220)에 부하가 전달되는 것을 방지하고 절삭 작업을 계속 수행할 수 있도록 하여 현장 작업의 편의성을 확보할 수 있도록 한다.

셋째, 본 발명에 따른 커팅헤드는 각 구성의 결합의 편의성을 확보하기 위해 제1 결합부(320) 및 제2 결합부(330)를 형성하고, 개폐 가능한 구조의 회전드럼(300)의 내부공간을 형성한 특징이 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

10 : 굴착기 본체
100 : 커팅헤드 본체
200 : 드럼 장착부
300 : 회전드럼
400 : 픽커터 장착부
500 : 완충부재
600 : 측면덮판

Claims (10)

1. 굴착기 본체(10)에 부착되는 커팅헤드에 있어서,
   커팅헤드 본체(100);
   상기 커팅헤드 본체(100) 단부에 형성된 드럼 장착부(200);
   상기 드럼 장착부(200)를 중심으로 양측에 장착되는 회전드럼(300); 및
   상기 회전드럼(300) 외면에 돌출 형성된 픽커터 장착부(400);를 포함하되,
   상기 드럼 장착부(200)는,
   상기 커팅헤드 본체(100) 단부에서 전방을 향해 돌출 형성된 연결부(210); 및
   상기 연결부(210) 양측에 장착된 유압모터(220);를 포함하되,
   상기 회전드럼(300)의 내부공간(310)에는 상기 유압모터(220)와의 결합을 위한 제1 결합부(320)가 형성되며,
   상기 유압모터(220)의 단부면(221) 상에 형성된 제1 결합나사 인입홀(222);을 더 포함하되,
   상기 제1 결합부(320)는
   상기 내부공간(310) 상의 내면(311)을 따라 형성되며, 상기 유압모터(220)의 단부 형상에 대응되는 형상으로 형성된 결합날개(320); 및
   상기 제1 결합나사 인입홀(222)에 대응되는 위치에 형성된 제2 결합나사 인입홀(321);을 포함하고,
   상기 제1 결합나사 인입홀(222) 및 상기 제2 결합나사 인입홀(321)이 결합되는 결합나사(322);을 더 포함하고,
   상기 단부면(221)과 상기 결합날개(320) 사이에 게재되는 제1 완충부재(510);를 더 포함하며,
   상기 회전드럼(300) 측부를 개폐하는 측면덮판(600);을 더 포함하되,
   상기 회전드럼(300) 측부에는 상기 측면덮판(600)과의 결합을 위한 제2 결합부(330)가 형성되며,
   상기 제2 결합부(330)는 상기 회전드럼(300)의 내면에서 돌출 형성되며,
   상기 제2 결합부(330)에는 상기 측면덮판(600)과 상기 제2 결합부(330)를 결착하는 제2 결합나사가 인입되는 제2 결합나사 인입홀이 형성되고,
   상기 제2 결합부(330)는 상기 회전드럼(300)의 내주면을 따라 복수로 형성되며,
   상기 제2 결합부(330)와 상기 측면덮판(600) 사이에 게재되는 제2 완충부재(520);을 더 포함하고,
   상기 제1 결합부(320)와 상기 제2 결합부(330)는 소정의 간격만큼 이격되어 형성되며,
   상기 제1 결합부(320)와 상기 제2 결합부(330) 사이에 내부공간이 형성되고,
   상기 회전드럼(300)은
   상기 드럼 장착부(200)의 일측에 결합되는 제1 회전드럼(300a); 및
   상기 드럼 장착부(200)의 타측에 결합되는 제2 회전드럼(300b);을 포함하며,
   상기 유압모터(220)는
   상기 제1 회전드럼(300a)을 회전시키는 제1 유압모터(220a); 및
   상기 제2 회전드럼(300b)를 회전시키는 제2 유압모터(220b);를 포함하되,
   상기 제1 유압모터(220a)와 상기 제2 유압모터(220b)는 서로 분리되어 형성된 것을 특징으로 하는 커팅헤드.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항의 커팅헤드가 포함된 굴착기.
    
    

Images