KR101961597B1 - Reamer for horizontal directional drilling work - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a reamer for a directional horizontal drilling process. According to the present invention, the reamer for a directional horizontal drilling process comprises: a front shaft unit connected to an end part of a hollow rod connected to excavation equipment disposed on the ground to receive tensile force and shaft rotating force from the hollow rod; a central shaft unit integrated with the front shaft unit; a reaming unit including a plurality of holders symmetrically disposed around the central shaft unit and a rotary bit head rotatably mounted on the holder and having a plurality of drilling bits disposed on the circumferential surface thereof; a rear shaft unit integrated with the reaming unit and extended to a rear side; a generator-integrated motor connected to the rotary shaft of the rotary bit head to generate electricity by using rotating force generated while the rotary bit heat is rotated; a charging unit connected to the generator-integrated motor; and a control unit to control the generator-integrated motor. Accordingly, the reamer produces and charges electricity by using the rotating force generated when forming an enlarged hole, rotates the rotary bit head with the charged electricity, and also realizes an optimal rotating speed corresponding to properties of an object to be removed, thereby efficiently and quickly performing a reaming process.

Description

지향식 수평 굴착공사용 확공기{Reamer for horizontal directional drilling work}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a horizontal directional drilling work,

본 발명은 지향식 수평 굴착공사에 사용되는 확공기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작업 중 발생하는 회전력을 활용하여 전력을 생산하고 생산된 전력을 이용해 확공 작업을 신속히 수행할 수 있는 구조를 갖는 지향식 수평 굴착공사용 확공기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reamer used in a horizontal excavation work, and more particularly, to a reamer having a structure capable of rapidly generating a wiping operation using power generated by utilizing rotational force generated during a work, The present invention relates to a reamer for horizontal excavation.

지향식 수평 굴착 공법(Horizontal directional drilling work)은, 지표면을 개착하지 않은 상태로 지중에 파이프를 매설할 수 있는 공법으로서, 이를테면 상하수도관이나 가스관 또는 통신케이블이나 전력케이블을 비교적 간단하고 신속하게 매설할 수 있게 한다.Horizontal directional drilling work is a method of laying pipe in the ground without opening the ground surface. For example, water pipe, gas pipe, communication cable or power cable can be buried relatively simply and quickly. I will.

이러한 지향식 수평 굴착 공법은, 드릴비트를 이용해 지중에 파일롯트홀(pilot hole)을 먼저 천공하고, 확공기를 이용해 파일롯트홀의 직경을 확장시킨 후, 매립할 파이프를 확장홀 내부로 인입시켜 매설을 완료하는 기본 과정을 포함한다.In this type of horizontal excavation method, a pilot hole is first drilled in the ground using a drill bit, the diameter of the pilot hole is enlarged using reamer, the pipe to be buried is led into the expansion hole, And the like.

이를 보다 자세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 측량과 선형 결정 등의 사전 준비 단계를 마친 다음 시작구 및 도달구를 형성한다. 시작구는 파일롯트홀의 천공이 시작되는 부분에 형성한 작업용 피트이고, 도달구는 파일롯트홀의 끝 부분이 위치한 작업용 피트이다.This will be described in more detail as follows. First, after the preliminary preparation step such as the measurement and the linear crystallization is completed, the starting point and the reaching port are formed. The start pit is a work pit formed at a portion where the punching of the pilot hole starts, and the reaching pit is a work pit at which the end portion of the pilot hole is located.

상기 시작구 및 도달구의 형성이 완료되었다면, 시작구 측에 굴착장비를 배치한다. 상기 굴착장비는, 드릴파이프와 중공형로드를 지중에 연속적으로 밀어 넣는 장치이다. If the formation of the starting and ending apertures is completed, the drilling equipment is arranged on the side of the starting sphere. The excavation equipment is a device for continuously pushing a drill pipe and a hollow rod into the ground.

이어서, 상기 굴착장비를 이용해, 시작구가 될 지점에 드릴비트를 위치시킨 후 굴착을 시작한다. 드릴비트는 굴착장비로부터 회전력과 굴진력을 전달받아 지중으로 파고들며, 설계된 경로를 따라 도달구측으로 이동한다. 드릴비트의 진입에 따라서 드릴비트 후방에 중공형 로드를 계속적으로 연결하여야 한다. 드릴비트는 시작구에서 도달구로 이어지는 파일롯트홀을 형성한다.The excavation equipment is then used to place the drill bit at the point where it will be the starting sphere and then begin excavation. The drill bit receives the rotational force and excavation force from the excavation equipment, digs into the ground, and moves to the approaching point along the designed path. Depending on the entry of the drill bit, the hollow rod must be continuously connected behind the drill bit. The drill bit forms a pilot hole that leads from the start hole to the access hole.

마침내, 드릴비트가 도달구측에 도착하면, 드릴비트를 분리하고 그 자리에 확공기를 장착한 후 중공형로드를 후진시킨다. 이 때 확공기에 매립할 파이프를 연결하여야 한다. 매립할 파이프의 길이는 상기한 시작구와 도달구의 거리에 대응하도록 미리 준비되어 있다.Finally, when the drill bit arrives at the reaching side, the drill bit is separated, the reamer is mounted in place, and the hollow rod is moved back. At this time, pipe to be buried in reamer should be connected. The length of the pipe to be buried is prepared in advance so as to correspond to the distance between the above-mentioned starting sphere and the reaching sphere.

확공기는 중공형로드에 인장되며 파일롯트홀을 통과하면서 파일롯트홀의 내경을 확장하여 확장홀을 형성한다. 확공기를 뒤따르는 파이프도 확장홀의 내부를 통과한다. 마침내 확공기가 시작구에 도달하면 확공기를 제거하고 파이프의 선단부를 시작구의 외부로 빼낸 후, 후속 작업을 진행한다. The reamer is stretched by the hollow rod and extends through the pilot hole to expand the inner diameter of the pilot hole to form an expansion hole. The pipe following the reamer also passes through the inside of the expansion hole. Finally, when the reamer reaches the opening, remove the reamer and pull the leading end of the pipe out of the opening, then proceed to the next step.

상기 확공기에는 확장홀을 형성하기 위하여 회전형 비트헤드를 구비한다. 비트헤드는 회전하며 제거대상부위를 가압하여 토사나 암반을 파쇄하는 부분이다. 그런데 종래의 확공기는 비트헤드를 효율적으로 제어할 수 없다는 단점을 갖는다. 이를테면, 제거 대상부위의 물성에 따라 비트헤드의 회전속도를 달리하여 작업성을 향상시키는 등의 기능이 없는 것이다.The reamer has a rotatable bit head to form an extension hole. The bit head rotates and presses the removal target area to crush the soil or rock. However, the conventional reamer has a drawback that the bit head can not be efficiently controlled. For example, there is no function of improving the workability by changing the rotation speed of the bit head according to the physical properties of the removal target site.

국내 등록특허공보 제10-1072229호 (지향식 수평굴착공사용 확공기)Korean Patent Registration No. 10-1072229 (Reamer for Horizontal Excavation) 국내 등록특허공보 제10-1085361호 (지향식 수평굴착공사용 자체 회전 확공기 및 이를 이용한 확공방법)Korean Patent Registration No. 10-1085361 (self-rotating reamer for oriented horizontal excavation and a method for spreading the same) 국내 등록특허공보 제10-1436816호 (중공형 로드 비회전식 지향성압입공법)Korean Patent Registration No. 10-1436816 (hollow rod non-rotary directional indentation method)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 확장홀을 형성하는 과정 중에 발생하는 회전력을 활용하여 전력을 생산 및 충전하고, 충전된 전력을 이용해 로터리비트헤드를 최적의 회전속도로 회전시켜, 확공 작업을 효율적이며 신속하게 수행할 수 있는 지향식 수평 굴착공사용 확공기를 제공함에 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for generating and charging electric power by utilizing a rotational force generated during the process of forming an extension hole, rotating the rotary bit head at an optimal rotational speed, The present invention is directed to providing a reamer for horizontal excavation that can perform operations efficiently and quickly.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 지향식 수평 굴착공사용 확공기는, 지향식 수평 굴착공사를 위해 천공한 파일롯트홀의 내부를 주행하며 파일롯트홀의 내경을 확장하여 확장홀을 형성하는 것으로서, 지상의 굴착장비와 연결된 중공형로드의 단부에 이어져 중공형로드로부터 인장력과 축회전력을 전달받는 전방축부와; 상기 전방축부에 일체를 이루는 센터축부, 상기 센터축부의 둘레에 대칭으로 배치되는 다수의 홀더, 상기 홀더에 회전 가능하도록 장착되며 그 외주면에 다수의 굴착비트를 구비한 로터리비트헤드를 구비한 확공부와; 상기 확공부에 일체를 이루고 후방으로 연장되는 후방축부와; 상기 로터리비트헤드의 회전시 발생하는 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 것으로서, 상기 로터리비트헤드의 회전축과 연결되는 발전기겸용모터, 상기 발전기겸용모터와 접속되는 충전부, 상기 발전기겸용모터를 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a directional horizontal reamer for rehabilitation, comprising: a reamer for guiding the horizontal excavation work to the inside of a punched pilot hole for guided horizontal excavation work; A front shaft portion connected to the end of the hollow rod connected to the ground excavation equipment and receiving a tensile force and a shaft rotational force from the hollow rod; A plurality of holders arranged symmetrically around the center shaft portion, a rotary bit head rotatably mounted on the holder and having a plurality of excavating bits on an outer circumferential surface thereof, Wow; A rear shaft portion integrally formed with the reaming portion and extending rearward; And a control unit for controlling the motor serving as the generator and the motor. The control unit controls the motor serving as the generator and the motor, .

또한, 상기 홀더는 내부공간을 가지고, 상기 발전기겸용모터는, 상기 내부공간에 장착되며, 모터축에 입출력기어를 구비하고, 상기 로터리비트헤드는, 원추의 형태를 취하며 상기 굴착비트를 구비한 본체부와, 상기 본체부에 고정되며 상기 내부공간으로 연장되는 전동축부를 가지고, 상기 전동축부에는 축기어가 고정되며, 상기 내부공간에는, 상기 축기어와 입출력기어에 치합 가능한 중간기어와, 상기 중간기어의 위치를 조절하여 중간기어가 축기어 및 입출력기어에 치합하거나 분리되도록 작동하는 전동클러치가 구비된다.Also, the holder has an internal space, and the motor serving as the generator is provided in the internal space, and has an input / output gear on a motor shaft. The rotary bit head takes the form of a cone, An intermediate gear fixed to the body portion and having an electric shaft portion extending to the internal space, a shaft gear fixed to the electric shaft portion, and an intermediate gear meshed with the shaft gear and the input / output gear, There is provided an electric clutch that adjusts the position of the intermediate gear so that the intermediate gear is engaged with or separated from the shaft gear and the input / output gear.

아울러, 상기 전방축부에는, 굴착 예정부의 하드니스(hardness)를 미리 검출하고 검출 정보를 상기 제어부로 보내어, 제어부로 하여금 발전기겸용모터를 모터로 전환하여 로터리비트헤드의 회전속도를 조절하게 하는 것으로서, 전방축부에 채워져 고정되고 그 외주면에는 다수의 설치홈이 형성되어 있는 고정링과, 상기 설치홈에 장착되며 전방축부의 축회전에 따라 굴착예정부를 긁어내며 굳기를 검출하는 검출수단과, 상기 검출수단과 접속되며 검출된 데이터를 제어부로 전달하는 데이터전송부를 갖는 하드니스센서부가 구비된다.In addition, a hardness of an excavation planned portion is detected in advance in the front shaft portion, detection information is sent to the control portion, and the control portion controls the rotation speed of the rotary bit head by switching the motor serving as a generator to a motor, A detection ring fixed to the front shaft and fixed on the outer circumference thereof and having a plurality of mounting grooves formed thereon; a detecting means mounted on the mounting groove for detecting scoring and hardening of the scheduled excavation portion in accordance with the rotation of the shaft of the front shaft; And a data transmission unit for transmitting the detected data to the control unit.

또한, 상기 검출수단은; 그 일단부가 상기 설치홈 내부에 회동핀으로 연결되어 회동핀을 중심으로 회동가능하고 설치홈의 외부로 돌출된 스크레이핑아암과, 상기 스크레이핑아암의 단부 양측에 고정되고, 전방축부의 축회전시 굴착예정부를 긁어내는 절삭비트와, 상기 설치홈의 내측에 구비되며, 전방축부의 축회전시 발생하는 스크레이핑아암에 가해지는 반작용력을 감지하는 센서가 포함된다.In addition, the detecting means may comprise: A scraping arm which is rotatable around a pivot pin and is protruded to the outside of the mounting recess, and a pair of pivot pins fixed to both sides of the end of the scraping arm, A cutting bit for scraping a portion to be excavated during rotation and a sensor for detecting a reaction force applied to the scraping arm which is provided inside the installation groove and generated when the front shaft portion is rotated.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 지향식 수평 굴착공사용 확공기는, 확장홀을 형성하는 과정 중에 발생하는 회전력을 활용하여 전력을 생산 및 충전하고, 충전된 전력을 이용해 로터리비트헤드를 회전시키되, 제거할 대상물의 물성에 대응하는 최적의 회전속도를 구현하여 확공 작업을 효율적이며 신속하게 수행할 수 있다.The directional horizontal excavation reamer of the present invention as described above generates and charges electric power by utilizing the rotational force generated during the process of forming the extension hole, rotates the rotary bit head by using the charged electric power, It is possible to realize an optimum rotation speed corresponding to the physical properties of the object and to perform the wiping operation efficiently and quickly.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지향식 수평 굴착공사용 확공기의 전제적인 구성을 나타내 보인 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 확공부의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지향식 수평 굴착공사용 확공기의 전체적인 구조를 도시한 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시한 하드니스센서부를 나타내 보인 도면이다.
도 5는 도 1에 도시한 확공부의 증속원리를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 도 1에 도시한 확공부의 충전방식을 설명하기 위한 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing an overall configuration of a reamer for a directional horizontal excavation work according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the reaming shown in Fig. 1. Fig.
3 is a block diagram illustrating an overall structure of a reamer for a directional horizontal excavation work according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing the hardness sensor shown in FIG. 1. FIG.
Fig. 5 is a flowchart for explaining the principle of extension of the expansion and contraction shown in Fig. 1. Fig.
6 is a flow chart for explaining the charging method of the recharging shown in Fig.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

기본적으로, 후술할 본 실시예에 따른 확공기(20)는, 지향식 수평 굴착공사를 위해 천공한 파일롯트홀(A)의 내부를 주행하며 파일롯트홀(A)의 내경을 확장하여 확장홀(B)을 형성하는 것이다.Basically, the reamer 20 according to the present embodiment, which will be described later, travels inside the pilot hole A punctured for horizontal oriented drilling to expand the inner diameter of the pilot hole A, (B).

특히, 굴착시 발생하는 회전력을 활용하여 전력을 생산 및 충전하고, 충전된 전력을 필요시 이용해 굴착을 촉진하는 특징을 갖는다. 말하자면, 로터리비트헤드(46)의 종동시 전력을 생산하여 충전부(53)에 저장하고, 로터리비트헤드(46)을 고속회전 시키기 위해 충전된 전력을 사용하는 것이다.In particular, it has a feature of generating and charging electric power by utilizing rotational force generated when excavating, and promoting excavation by using charged electric power when necessary. That is to say, it produces the centrifugal power of the rotary bit head 46 and stores it in the charging section 53 and uses the charged power to rotate the rotary bit head 46 at a high speed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지향식 수평 굴착공사용 확공기(20)의 전제적인 구성을 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1에 도시한 확공부의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지향식 수평 굴착공사용 확공기의 전체적인 구조를 나타내 보인 블록도이다. FIG. 1 is a view showing an overall configuration of a reamer 20 for a directional horizontal excavation work according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a part of the reamer shown in FIG. 1 . FIG. 3 is a block diagram showing the overall structure of a reamer for a directional horizontal excavation work according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 확공기(20)는, 전방축부(30), 확공부(40), 후방축부(50), 발전기겸용모터(45), 충전부(53), 제어부(55), 무선통신부(57)를 포함한다.As shown, the reamer 20 according to the present embodiment includes a front shaft portion 30, a reaming portion 40, a rear shaft portion 50, a generator combined motor 45, a charging portion 53, a control portion 55 ), And a wireless communication unit 57.

먼저, 상기 전방축부(30)는, 중공형로드(10)의 단부에 이어지는 동력전달용 샤프트로서 전방축본체(30a)를 갖는다. 전방축본체(30a)는 중공형로드(10)와 동일한 중심축을 갖는 파이프이고 그 외주면에 하드니스센서부(31)를 갖는다. 하드니스센서부(31)에 대한 설명은 후술하기로 한다.First, the front shaft portion 30 has a front shaft main body 30a as a shaft for transmitting power that continues to the end portion of the hollow rod 10. The front shaft body 30a is a pipe having the same central axis as the hollow rod 10 and has a hardness sensor portion 31 on the outer circumferential surface thereof. The hardness sensor unit 31 will be described later.

상기 중공형로드(10)는 지상의 굴착장비(미도시)와 연결되며, 파일롯드홀(A)의 내부에서 화살표 Z방향으로 인장됨과 아울러 축회전 한다. 중공형로드(10)는 일정직경을 갖는 파이프로서, 외부로부터 공급된 물과 벤토나이트 혼합액을 유도하여 확공기(20)로 유도하는 역할을 겸한다.The hollow rod 10 is connected to an excavation equipment (not shown) on the ground, and is pulled in the direction of the arrow Z in the inside of the file rod hole A, and rotates axially. The hollow rod 10 serves as a pipe having a predetermined diameter and guides the mixed liquid of bentonite and water supplied from the outside to the reamer 20.

상기 파일롯드홀(A)은 별도의 굴착비트를 이용해 미리 천공된 통로로서, 상기한 바와 같이, 그 일단부가 시작구, 타단부가 도달구를 통해 지상으로 개방된다.The pilot hole (A) is a passage previously drilled using a separate excavation bit. As described above, one end of the pilot hole (A) opens to the ground through the opening and the other end to the ground.

확장홀(B)은 화살표 Z방향으로 이동하는 확공기(20)에 의해 형성된 통로로서, 매설할 파이프의 직경보다 큰 내경을 갖는다. 파일롯트홀(A)의 내경을 확장한 것이 확장홀(B)인 것이다.The extension hole B is a passage formed by the reamer 20 moving in the direction of the arrow Z and has an inner diameter larger than the diameter of the pipe to be embedded. And the expanded hole B is an extension of the inner diameter of the pilot hole A. [

상기 확공부(40)는, 센터축부(41), 다수의 홀더(43), 각 홀더에 설치되는 로터리비트헤드(46)를 구비한다.The reaming portion 40 includes a center shaft portion 41, a plurality of holders 43, and a rotary bit head 46 provided in each holder.

센터축부(41)는 전방축본체(30a)에 축이음된 중공파이프형 부재로서, 그 주변에 다수의 홀더(43)를 갖는다. 본 실시예에서 홀더(43)는 네 개가 구비되며 모두 동일한 구조를 갖는다.The center shaft portion 41 is a hollow pipe member that is axially joined to the front shaft body 30a and has a large number of holders 43 in the periphery thereof. In the present embodiment, four holders 43 are provided and all have the same structure.

상기 홀더(43)는 도 2에 도시한 바와 같이, 그 내부에 공간부(43a)를 갖는 구조체로서 상단부에 로터리비트헤드(46)를 갖는다. 로터리비트헤드(46)는 대략 원추의 형태를 취하며 다수의 굴착비트(46b)를 구비한 본체부(46a)와, 본체부(46a)에 고정되며 공간부(43a)에 끼워지는 전동축부(46c)를 갖는다. 전동축부(46c)의 연장선은 센터축부(41)의 중심축선과 교차한다.As shown in Fig. 2, the holder 43 has a rotary bit head 46 at its upper end as a structure having a space portion 43a therein. The rotary bit head 46 includes a main body portion 46a having a substantially conical shape and having a plurality of excavating bits 46b and a transmission shaft portion 46a fixed to the main body portion 46a and fitted to the space portion 43a 46c. The extended line of the electric motor shaft portion 46c intersects with the center axis of the center shaft portion 41. [

상기 전동축부(46c)는 공간부(43a) 내부에서 베어링(47) 지지되어 원활한 축회전이 가능하다. 로터리비트헤드(46)가 베어링(47)에 지지된 상태로 회전하며 굴착면(C)을 가압 및 파쇄하는 것이다. 특히 로터리비트헤드(46)는, 굴착면(C)에 강력하게 밀착한 상태로 확공기(20)의 축회전에 따라 단순 구름운동하며 굴착면(C)의 표면을 파쇄할 수도 있다. 즉 굴착비트(46b)로 굴착면(C)을 찍어, 굳어 있는 토사나 암석을 깨뜨리는 것이다.The electric motor shaft portion 46c is supported by the bearing 47 in the space portion 43a so that the electric motor shaft portion 46c can rotate smoothly. The rotary bit head 46 rotates while being supported by the bearing 47 and presses and crushes the excavation surface C. [ Particularly, the rotary bit head 46 may crush the surface of the excavation surface C by rolling in a simple manner in accordance with the rotation of the shaft of the reamer 20 in a state of tightly adhering to the excavation surface C. That is, the excavation surface C is dug with the excavation bit 46b to break the hardened soil or rock.

또한 로터리비트헤드(46)는 발전기겸용모터(45)를 모터로 사용함에 의해, 고속 회전하여 굴착면(C)을 갈아낼 수 있다. 마치 밀링커터가 절삭면을 절삭 제거하는 것처럼 굴착면(C)을 갈아내는 것이다.Further, the rotary bit head 46 can be rotated at a high speed to grind the excavation surface C by using the generator-motor 45 as a motor. As if the milling cutter cuts off the cutting surface.

상기 전동축부(46c)에는 축기어(48)가 고정되어 있다. 축기어(48)는 입출력기어(45b)에 대해 이격 배치되며, 입출력기어(45b)와의 사이에 중간기어(42)를 갖는다. 중간기어(42)는 전동클러치(44)에 의해 조작되는 연결용 기어로서, 축기어(48)와 입출력기어(45b)의 동력을 연결 또는 차단하는 역할을 한다. 중간기어(42)가 축기어(48) 및 입출력기어(45b)에 동시에 치합함에 따라, 축기어(48)의 회전력이 입출력기어(45b)로, 또는 입출력기어(45b)의 회전력이 축기어(48)로 전달될 수 있는 것이다.A shaft gear 48 is fixed to the electric motor shaft portion 46c. The shaft gear 48 is spaced apart from the input / output gear 45b and has an intermediate gear 42 between the input / output gear 45b and the input / output gear 45b. The intermediate gear 42 is a coupling gear operated by the electric clutch 44 and serves to connect or disconnect power between the shaft gear 48 and the input / output gear 45b. The rotational force of the shaft gear 48 is transmitted to the input / output gear 45b or the rotational force of the input / output gear 45b is transmitted to the shaft gear 48 and the input / output gear 45b, (48).

상기 발전기겸용모터(45)는 홀더(43)의 공간부(43a)에 설치되는 요소로서 샤프트(45a)에 입출력기어(45b)를 갖는다. 발전기겸용모터(45)는 발전기와 모터의 기능을 모두 가지며, 접속케이블(45c)을 통해 충전부(53)와 연결된다. 발전기겸용모터(45)를 발전기로 사용할지 모터로 사용할지는 제어부(55)에 의해 결정된다.The generator-motor 45 is an element provided in the space 43a of the holder 43 and has an input / output gear 45b on the shaft 45a. The generator-motor 45 has both the functions of the generator and the motor, and is connected to the charging unit 53 through the connection cable 45c. It is determined by the control unit 55 whether the generator-motor 45 is used as a generator or a motor.

발전기겸용모터(45)를 발전기로 전환한 상태로 입출력기어(45b)를 회전시키면 전력이 생산되고 생산된 전력은 접속케이블(45c)을 통해 충전부(53)로 전달된다. 또한 발전기겸용모터(45)를 모터로 전환한 경우에는 충전부(53)의 전력이 발전기겸용모터(45)로 전달되어 입출력기어(45b)를 회전시킨다. 입출력기어(45b)의 회전속도는 제어부(55)에 의해 조절된다.When the input / output gear 45b is rotated while the generator-motor 45 is switched to the generator, electric power is produced and the produced electric power is transmitted to the charging unit 53 through the connection cable 45c. When the generator-motor 45 is switched to the motor, the power of the charger 53 is transmitted to the generator-motor 45 to rotate the input / output gear 45b. The rotation speed of the input / output gear 45b is adjusted by the control unit 55. [

상기 후방축부(50)는 확공부(40)의 후방에 일체를 이루고 후방으로 연장된 중공파이프로서, 연장단부에 견인로드(12)를 갖는다. 견인로드(12)는 매설할 파이프를 후방축부(50)에 연결하는 파이프이다.The rear shaft portion 50 is a hollow pipe integrally formed at the rear of the reamer 40 and extending rearwardly, and has a pull rod 12 at its extended end. The tow rod 12 is a pipe connecting the pipe to be embedded to the rear shaft portion 50.

상기 후방축부(50)의 내부에는, 충전부(53)와 제어부(55)와 무선통신부(57)가 설치된다. 충전부(53)는 접속케이블(45c)을 통해 발전기겸용모터(45)와 전기적으로 연결된다. 제어부(55)는 발전기겸용모터(45)의 작동을 제어하는 제어신호를 출력한다. 발전기겸용모터(45)와 제어부(55)는 무선 또는 유선방식으로 접속 가능하다. 제어부(55)의 구동을 위한 전력은 충전부(53)로부터 공급된다.A charging unit 53, a control unit 55, and a wireless communication unit 57 are installed in the rear shaft portion 50. The charging unit 53 is electrically connected to the generator-motor 45 through the connection cable 45c. The control unit 55 outputs a control signal for controlling the operation of the generator-motor 45. The generator-motor 45 and the control unit 55 are connectable in a wireless or wired manner. The electric power for driving the control unit 55 is supplied from the charging unit 53. [

상기 무선통신부(57)는 확공기(20)의 정보를 지상의 관리자에게 알려주는 역할을 한다. 가령, 현재 로터리비트헤드(46)의 회전속도나 충전부(53)의 충전잔량에서부터 하드니스센서부(31)가 검출한 정보를 알려주는 것이다. 또한 지상의 관리자가 입력한 콘트롤신호는 무선통신부(57)를 통해 제어부로 전달된다. 관리자의 콘트롤신호 입력디바이스는 가령 스마트폰 일 수 있다.The wireless communication unit 57 informs the ground manager of the information of the reamer 20. For example, the information detected by the hardness sensor unit 31 from the rotational speed of the current rotary bit head 46 or the remaining charged amount of the charging unit 53. [ The control signal input by the ground manager is transmitted to the control unit through the wireless communication unit 57. The manager's control signal input device may be, for example, a smartphone.

도 4는 상기 하드니스센서부(31)의 구조 및 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 하드니스센서부(31)는 굴착 예정부의 하드니스(hardness)를 미리 검출하고 검출 정보를 상기 제어부로 보내는 역할을 한다. 하드니스센서부에서 감지된 정보는 무선통신부(57)를 통해 지상의 관리자에게 전송된다. 4 is a view for explaining the structure and operation principle of the hardness sensor unit 31. As shown in FIG. The hardness sensor unit 31 detects the hardness of the planned excavation unit in advance and sends detection information to the control unit. The information detected by the hardness sensor unit is transmitted to the ground manager through the wireless communication unit 57. [

관리자는 전송받은 정보를 기초로, 발전기겸용모터(45)를 모터로 전환하여 로터리비트헤드(46)의 회전속도를 올릴지 여부를 결정한다. 가령 굴착예정부위의 물성이 매우 딱딱한 것으로 판단되면, 발전기겸용모터(45)를 모터로 전환하여 로터리비트헤드(46)를 고속회전 시키는 것이다. Based on the received information, the manager switches the generator-motor 45 to the motor to determine whether to increase the rotational speed of the rotary bit head 46. [ For example, if it is determined that the physical property of the excavation target site is very hard, the alternator motor 45 is switched to the motor to rotate the rotary bit head 46 at a high speed.

참고로, 굴삭예정부위가 연약한 토사로 이루어진 경우에는, 굳이 로터리비트헤드(46)를 구동할 필요가 없으므로, 발전기겸용모터(45)를 발전기 모드로 유지한다.For reference, when the excavation site is made of soft soil, it is not necessary to drive the rotary bit head 46, so the motor 45 serving as the generator is kept in the generator mode.

상기 하드니스센서부(31)는, 다수의 설치홈(33a)이 형성되어 있는 고정링(33), 각 설치홈(33a)에 장착되는 검출수단, 검출수단과 접속하는 데이터전송부(37)를 구비한다.The hardness sensor unit 31 includes a fixing ring 33 in which a plurality of mounting grooves 33a are formed, a detecting unit mounted in each mounting groove 33a, a data transfer unit 37 connected to the detecting unit, Respectively.

먼저 고정링(33)은 일정직경을 갖는 링형 부재로서, 전방축본체(30a)의 외주면에 채워져 고정된다, 고정링(33)의 위치는 가급적 센터축부(41)에 가까울수록 좋다.First, the stationary ring 33 is a ring-shaped member having a constant diameter and is fixed to the outer circumferential surface of the front shaft body 30a. The position of the stationary ring 33 is preferably as close to the center shaft portion 41 as possible.

상기 설치홈(33a)은 고정링(33)의 외주면에 형성되며 반지름 방향으로 개방된 홈으로서, 도 4에는 네 개소에 형성되어 있다. 설치홈(33a)은 고정링(33)의 원주방향으로 등간격을 이룬다.The mounting groove 33a is formed in the outer circumferential surface of the stationary ring 33 and is opened in the radial direction, and is formed at four places in Fig. The mounting grooves 33a are equally spaced in the circumferential direction of the stationary ring 33. [

설치홈(33a)에 끼워지는 검출수단에는, 돌출바(35)와 센서(34)가 포함된다. 돌출바(35)는, 그 일단부가 설치홈(33a) 내부에서 지지핀(35c)으로 지지되며 타단부가 설치홈(33a) 외부로 돌출된 스크레이핑아암(35a)과, 스크레이핑아암(35a)의 타단부 양측에 고정된 절삭비트(35b)로 이루어진다. 상기 절삭비트(35b)는 굴착예정부를 긁어내는 역할을 한다. The detecting means fitted in the mounting groove 33a includes the protruding bar 35 and the sensor 34. [ The projecting bar 35 includes a scraping arm 35a whose one end is supported by the support pin 35c in the installation groove 33a and the other end is projected outside the installation groove 33a, And a cutting bit 35b fixed to both sides of the other end of the pin 35a. The cutting bit 35b serves to scrape the portion to be excavated.

또한 센서(34)는, 설치홈(33a)의 내측에 구비되며, 스크레이핑아암(35a)에 가해지는 반작용력을 감지하는 역할을 한다. 센서(34)는 스프레이핑아암(35a)의 회동방향 전방 및 후방에 위치한다. 스크레이핑아암(35a)은, 확공기(20)의 회전에 의해 돌출바(35)가 굴착예정부를 긁을 때, 굴착예정부의 저항을 받아, 회전방향의 반대방향으로 재껴지며 센서(34)를 가압하게 되는데, 센서는 스크레이핑아암(35a)의 가압력, 즉 반작용력을 감지하는 것이다.The sensor 34 is provided inside the installation groove 33a and serves to sense a reaction force applied to the scraping arm 35a. The sensor 34 is positioned forward and backward in the rotating direction of the spraying arm 35a. The scraping arm 35a receives the resistance of the portion to be excavated when the projecting bar 35 scrapes the portion to be excavated by the rotation of the reamer 20 and is accommodated in the direction opposite to the rotating direction, The sensor senses the pressing force, i.e., the reaction force, of the scraping arm 35a.

굴착예정부의 물성이 딱딱한 경우, 상기 반작용력이 크고, 물성이 연약할 경우에는 그만큼 반작용력이 작아질 것이다. 여하튼 상기 센서(34)는 감지한 내용을 데이터전송부(37)로 전달한다. 데이터전송부(37)는 검출된 정보를 제어부로 전달한다.When the physical properties of the excavation planned portion are rigid, the reaction force is large, and when the physical properties are weak, the reaction force will be reduced accordingly. In any case, the sensor 34 transmits the sensed contents to the data transfer unit 37. The data transfer unit 37 transfers the detected information to the control unit.

도 5는 도 1에 도시한 확공부의 증속원리를 설명하기 위한 순서도이다.Fig. 5 is a flowchart for explaining the principle of extension of the expansion and contraction shown in Fig. 1. Fig.

먼저, 상기 중공형로드(10)를 이용해 확공기(20)를 회전하면서 파일롯트홀(A)의 내부로 굴진시키면, 상기 하드니스센서부(31)의 돌출바(35)가 회전하며 굴착예정부를 긁어 굴착예정부의 물성을 파악한다. 굴착예정부라 함은 로터리비트헤드(46)로 굴착할 대상부위이다.First, when the reamer 20 is pushed into the pilot hole A while rotating using the hollow rod 10, the protruding bar 35 of the hardness sensor portion 31 is rotated, Scrape the part to determine the physical properties of the part to be excavated. The excavation scheduled portion is a target site to be excavated by the rotary bit head 46.

상기 하드니스센서부(31)의 검출 결과, 로터리비트헤드(46)를 고속 회전시킬 필요가 없을 경우, 말하자면, 로터리비트헤드(46)의 단순한 구름운동만으로 굴착이 가능하다면, 상기 전동클러치(44)를 오프(off)시킨다. 전동클러치(44)의 오프는, 축기어(48)와 입출력기어(45b)가 분리된 상태이다.If it is not necessary to rotate the rotary bit head 46 at high speed as a result of the detection of the hardness sensor part 31, that is, if excavation is possible only by the simple rolling motion of the rotary bit head 46, the electric clutch 44 Is turned off. Off of the electric clutch 44 is a state in which the shaft gear 48 and the input / output gear 45b are separated.

상기 상태로 굴진하다가, 암석 등을 만나면 하드니스센서부(31)가 그 사실을 제어부(55)로 전달하여 로터리비트헤드(46)의 증속이 필요한지 여부를 결정한다. 증속이 필요 없다면 모드 변경 없이 계속적으로 굴진하고, 증속이 필요하다면 전동클러치(44)를 온(on) 시키고, 발전기겸용모터(45)는 모터로 전환한 상태로 발전기겸용모터(45)에 충전부(53)의 전력을 인가한다.When a rock or the like is encountered, the hardness sensor unit 31 transmits the fact to the control unit 55 to determine whether or not the rotary bit head 46 needs to be accelerated. If the speed increase is necessary, the electric clutch 44 is turned on, and the electric motor 45 serving as the generator is switched to the motor and the charging motor (45) is switched to the charging section 53).

발전기겸용모터(45)는 충전부(53)의 전력을 공급받아 회전력을 출력하고, 출력된 회전력은 입출력기어(45b), 중간기어(42), 축기어(48)를 통과해 로터리비트헤드(46)로 전단된다. 로터리비트헤드(46)가 모터의 회전력을 받아 고속회전 하는 것이다. 로터리비트헤드(46)는 고속회전하며 전진하여 그 앞의 굴착대상부를 분쇄 및 커팅하여 제거한다. 이러한 로터리비트헤드(46)의 회전은 하드니스센서부(31)에 가해지는 반작용력이 작아질 때 까지 계속된다.The generator motor 45 receives the electric power from the charging unit 53 and outputs a rotational force and the output rotational force passes through the input / output gear 45b, the intermediate gear 42 and the shaft gear 48, ). The rotary bit head 46 receives the rotational force of the motor and rotates at a high speed. The rotary bit head 46 rotates at a high speed and advances to crush and cut the excavation target portion in front thereof. The rotation of the rotary bit head 46 continues until the reaction force applied to the hardness sensor portion 31 becomes small.

마침내 하드니스센서부(31)가 검출한 반작용력이 작아지면 더 이상 로터리비트헤드(46)의 고속 회전이 불필요 하므로, 전동클러치(44)를 오프시킨다.When the reaction force detected by the hardness sensor unit 31 finally becomes small, the high-speed rotation of the rotary bit head 46 is no longer required, so that the electric clutch 44 is turned off.

도 6은 도 1에 도시한 확공부의 충전방식을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flow chart for explaining the charging method of the recharging shown in Fig.

도시한 바와 같이, 전동클러치(44)가 오프된 상태로 확공기를 굴진시키는 상황에서 충전부(53)의 충전이 필요할 경우에, 상기 전동클러치(44)를 온(on) 시키고, 이와 동시에 발전기겸용모터(45)를 발전기로 전환시킨다. As shown in the figure, when charging of the charger 53 is required in a situation in which the reamer air is pushed while the electric clutch 44 is off, the electric clutch 44 is turned on, Thereby converting the motor 45 into a generator.

상기 전동클러치(44)가 축기어(48)와 입출력기어(45b)를 연결하면, 굴착면(C)을 가압 파쇄하며 구름운동 하는 로터리비트헤드(46)의 회전력이, 축기어(48)와 중간기어(42)와 입출력기어(45b)를 통해 발전기겸용모터(45)로 전달되고, 발전기겸용모터(45)는 전력을 생산하여 충전부(53)로 전달한다.When the electric clutch 44 connects the shaft gear 48 and the input / output gear 45b, the rotational force of the rotary bit head 46, which presses and crushes the excavation surface C, Is transmitted to the generator combined motor 45 via the intermediate gear 42 and the input / output gear 45b, and the motor 45 serving as a generator generates electric power and transfers it to the charger 53.

결국, 상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 확공기(20)는, 작동시 자체적으로 전력을 생산하고, 생산된 전력을 이용하여 로터리비트헤드(46)을 고속 회전시켜 확공 작업 효율을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.As a result, the reamer 20 according to the present embodiment having the above-described structure produces electricity by itself during operation and rotates the rotary bit head 46 at a high speed using the produced electric power, It can be greatly improved.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

10:중공형로드 12:견인로드 20:확공기
30:전방축부 30a:전방축본체 31:하드니스센서부
33:고정링 33a:설치홈 34:센서
35:돌출바 35a:스크레이핑아암 35b:절삭비트
35c:지지핀 37:데이터전송부 40:확공부
41:센터축부 42:중간기어 43:홀더
43a:공간부 44:전동클러치 45:발전기겸용모터
45a:샤프트 45b:입출력기어 45c:접속케이블
46:로터리비트헤드 46a:본체부 46b:굴착비트
46c:전동축부 47:베어링 48:축기어
50:후방축부 53:충전부 55:제어부
57:무선통신부
A:파일롯드홀 B:확장홀 C:굴착면10: hollow rod 12: pull rod 20: reamer
30: front shaft portion 30a: front shaft body 31: hardness sensor portion
33: fixing ring 33a: mounting groove 34: sensor
35: protruding bar 35a: scraping arm 35b: cutting bit
35c: support pin 37: data transfer unit 40:
41: center shaft portion 42: intermediate gear 43: holder
43a: Space section 44: Electric clutch 45: Generator combined motor
45a: shaft 45b: input / output gear 45c: connecting cable
46: rotary bit head 46a: main body portion 46b: excavation bit
46c: electric transmission shaft portion 47: bearing 48: shaft gear
50: rear shaft part 53: charging part 55:
57:
A: file rod hole B: extension hole C: excavation surface

Claims (4)

삭제delete 지향식 수평 굴착공사를 위해 천공한 파일롯트홀의 내부를 주행하며 파일롯트홀의 내경을 확장하여 확장홀을 형성하는 것으로서,
지상의 굴착장비와 연결된 중공형로드의 단부에 이어져 중공형로드로부터 인장력과 축회전력을 전달받는 전방축부와; 상기 전방축부에 일체를 이루는 센터축부, 상기 센터축부의 둘레에 대칭으로 배치되는 다수의 홀더, 상기 홀더에 회전 가능하도록 장착되며 그 외주면에 다수의 굴착비트를 구비한 로터리비트헤드를 구비한 확공부와; 상기 확공부에 일체를 이루고 후방으로 연장되는 후방축부와; 상기 로터리비트헤드의 회전시 발생하는 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 것으로서, 상기 로터리비트헤드의 회전축과 연결되는 발전기겸용모터, 상기 발전기겸용모터와 접속되는 충전부, 상기 발전기겸용모터를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 홀더는 내부공간을 가지고, 상기 발전기겸용모터는, 상기 내부공간에 장착되며, 모터축에 입출력기어를 구비하며, 상기 로터리비트헤드는, 원추의 형태를 취하며 상기 굴착비트를 구비한 본체부와, 상기 본체부에 고정되며 상기 내부공간으로 연장되는 전동축부를 가지고, 상기 전동축부에는 축기어가 고정되며, 상기 내부공간에는, 상기 축기어와 입출력기어에 치합 가능한 중간기어와, 상기 중간기어의 위치를 조절하여 중간기어가 축기어 및 입출력기어에 치합하거나 분리되도록 작동하는 전동클러치가 구비된 지향식 수평 굴착공사용 확공기.The inner diameter of the pilot hole is extended to form an enlarged hole,
A front shaft part connected to the end of the hollow rod connected with the ground excavation equipment and receiving tensile force and shaft rotational force from the hollow rod; A plurality of holders arranged symmetrically around the center shaft portion, a rotary bit head rotatably mounted on the holder and having a plurality of excavating bits on an outer circumferential surface thereof, Wow; A rear shaft portion integrally formed with the reaming portion and extending rearward; And a control unit for controlling the motor serving as the generator and the motor. The control unit controls the motor serving as the generator and the motor, Including,
Wherein the holder has an inner space, the motor serving as the generator is provided in the inner space, and has an input / output gear on a motor shaft, the rotary bit head having a conical shape, An intermediate gear fixed to the main body and having an electric shaft portion extending to the internal space, a shaft gear fixed to the electric shaft portion, and an intermediate gear meshed with the shaft gear and the input / output gear, Wherein the intermediate gear is engaged with or separated from the shaft gear and the input / output gear by adjusting the position of the shaft. 제2항에 있어서,
상기 전방축부에는, 굴착 예정부의 하드니스(hardness)를 미리 검출하고 검출 정보를 상기 제어부로 보내어, 제어부로 하여금 발전기겸용모터를 모터로 전환하여 로터리비트헤드의 회전속도를 조절하게 하는 것으로서,
전방축부에 채워져 고정되고 그 외주면에는 다수의 설치홈이 형성되어 있는 고정링과, 상기 설치홈에 장착되며 전방축부의 축회전에 따라 굴착예정부를 긁어내며 굳기를 검출하는 검출수단과, 상기 검출수단과 접속되며 검출된 데이터를 제어부로 전달하는 데이터전송부를 갖는 하드니스센서부가 구비된 지향식 수평 굴착공사용 확공기.3. The method of claim 2,
The control unit controls the rotation speed of the rotary bit head by switching the generator and motor to the motor so as to control the rotation speed of the rotary bit head.
A detection ring fixed to the front shaft and fixed on the outer circumference thereof and having a plurality of mounting grooves formed thereon; a detecting means mounted on the mounting groove for detecting scoring and hardening of the scheduled excavation portion in accordance with the rotation of the shaft of the front shaft; And a data transmission unit for transmitting the detected data to the control unit. 제3항에 있어서,
상기 검출수단은;
그 일단부가 상기 설치홈 내부에 회동핀으로 연결되어 회동핀을 중심으로 회동가능하고 설치홈의 외부로 돌출된 스크레이핑아암과,
상기 스크레이핑아암의 단부 양측에 고정되고, 전방축부의 축회전시 굴착예정부를 긁어내는 절삭비트와,
상기 설치홈의 내측에 구비되며, 전방축부의 축회전시 발생하는 스크레이핑아암에 가해지는 반작용력을 감지하는 센서가 포함된 지향식 수평 굴착공사용 확공기.The method of claim 3,
Wherein the detecting means comprises:
A scraping arm which is rotatable around a pivot pin and is protruded to the outside of the mounting recess,
A cutting bit fixed on both sides of the end portion of the scraping arm and scraping a portion to be excavated when the shaft portion of the front shaft portion is rotated,
And a sensor disposed inside the installation groove and sensing a reaction force applied to the scraping arm generated when the shaft of the front shaft is rotated.
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JP2002061490A (en) * 2000-08-23 2002-02-28 Osaka Gas Co Ltd Diameter-enlarging reamer for embedding pipe
KR101072229B1 (en) 2011-03-08 2011-10-11 한붕전 Reamer for horizontal directional drilling
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