KR101977444B1 - 토목공사용 확공 비트 - Google Patents

Abstract

본 발명의 확공 작업용 비트는, 일정한 깊이로 성형된 굴착공의 하단부에서 상승하면서 굴착공을 확공하기 위한 것이다. 그리고 다수의 수납홈(24)과 상기 수납홈(24)에서 상부로 연장된 지지홈(19)을 저면에 구비하는 비트본체(12)와; 상기 지지홈에 삽입되어 핀(22)에 의하여 회전 가능하게 지지되는 회전지지축(14B)과, 상기 회전지지축(14B)의 하부에 일체로 성형되는 윙바디(14A)를 구비하는 다수의 윙비트(14)로 구성된다. 윙바디는 회전지지축을 중심으로 수납홈의 내부로 수납되거나 비트본체의 외측으로 돌출되도록 회동 가능하고, 상기 윙바디의 상부에는 굴착공(2)의 확공 부분의 천정면(2A)과 접촉하여 굴착작업을 수행하기 위한 다수의 버튼팁(BT)이 설치된다. 또한 윙바디의 상면은, 상기 윙바디 상부의 버튼팁(BT)에서 발생하는 슬라임이 흘러내릴 수 있도록 경사진 경사면(14S)으로 형성된다. 이와 같은 확공용 비트를 이용하는 확공 작업은, 굴착공의 하단부에서 상승하면서 이루어지는 특징이 있다.

Description

토목공사용 확공 비트{Method for enlarging holes and bit therefore}

본 발명은 토목 공사의 굴착공의 확공 방법 및 그를 위한 비트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴착공의 하단부의 지름을 가장 효율적으로 더욱 크게 확대할 수 있는 확공용 비트에 관한 것이다.

일반적인 토목 공사에서는 에어햄머 및 비트를 이용하여, 도 1에 도시한 바와 같은 굴착공(2)을 형성하게 된다. 이러한 굴착공(2)을 형성하는 기본적인 방법은. 비트가 상하 방향으로의 충격(다수의 컴프레서에서 공급되는 압축공기가 에어햄머를 통하여 발생) 및 회전(도시하지 않은 구동 모터에 의한 회전력)을 병행하면서, 지면에 대하여 굴착 작업을 진행하게 된다. 이와 같이 비트가 지면에 대하여 상하 방향으로의 충격(타격)을 가하면서, 회전하는 것은 현재 널리 사용되는 방법이어서 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

여기서 비트가 지면에 대하여 상하 방향으로 왕복 운동하면서 하방으로 지면에 대하여 충격(타격)을 가하는 것은, 다수의 콤프레셔에서 발생한 압축공기가 에어햄머를 통과하면서 발생한다. 따라서 에어햄머의 하부에 설치된 비트는 상하 방향으로 반복 운동하면서, 굴착되는 지면에 대하여 파쇄를 위한 충격력을 제공하게 된다. 그리고 이와 동시에 비트는 회전을 하게 되는데, 이는 별도의 구동 모터의 회전력이 케이싱을 통하여 비트에게 전달되는 것에 기초하고 있다. 이와 같이 비트를 상하 운동시킴과 동시에 회전 운동시킴으로써, 굴착을 수행하는 것은 실질적으로 현재 널리 사용되고 있는 것이어서 이에 대한 자세한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

이렇게 성형되는 굴착공(2)의 내부에 설치되는 구조물의 안정성을 고려하면 굴착공(2)의 하단부에 일정한 높이의 확장부분(4)을 성형하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 콘크리트가 타설되면서 굴착공(2)의 내부에서 지지되는 구조물은, 이와 같은 확장부분(4)이 있으면 더욱 견고하면서도 안정적인 상태로 지지될 수 있음은 당연한 것이라고 할 수 있다.

이와 같이 하단부에 지름이 더욱 커진 확장부분(4)을 가지는 굴착공의 형성에 대한 일반적인 방법은, 도 2에 도시한 바와 같이, 일정한 깊이까지 굴착공을 형성한 다음, 비트를 교환하여 확공용 비트(6)를 사용하여 다시 일정한 깊이까지 굴착공을 형성하는 것에 의존하고 있다. 그러나 이와 같은 종래의 방법에서는 다음과 같은 단점이 제기될 수 있다.

확공을 위하여 전용의 확공용 비트(6)를 사용하게 되면, 일반적인 공법과 같이 에어햄머의 구동에 의한 상하운동 및 회전운동을 병행하면서 굴착작업을 수행할 수밖에 없다. 따라서 일반적인 굴착 작업에서 필요로 하는 동일한 양의 압축 공기가 필요하기 때문에, 많은 수의 압축기를 필요로 한다. 그리고 이와 같은 종래의 굴착 방법은 실질적으로 상부에서 하부로 지면을 타격하면서 굴착 작업을 수행하는 전통적인 방식에 의존하고 있다고 할 수 있다.

본 발명은 가장 효율적으로 굴착공의 하단부를 확공할 수 있는 확공방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 가장 효율적인 굴착공 하단부의 확공이 가능한 비트를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 굴착공의 확공을 위한 부수적인 장비의 수를 최소화할 수 있는 확공방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 비트는, 일정한 깊이로 성형된 굴착공의 하단부에서 상승하면서 굴착공을 확공하기 위한 확공용 비트이고, 다수의 수납홈과 상기 수납홈에서 상부로 연장된 지지홈을 저면에 구비하는 비트본체와, 상기 지지홈에 삽입되어 핀에 의하여 회전 가능하게 지지되는 회전지지축과, 상기 회전지지축의 하부에 일체로 성형되는 윙바디를 구비하는 다수의 윙비트로 구성된다. 여기서 윙바디는 회전지지축을 중심으로 수납홈의 내부로 수납되거나 비트본체의 외측으로 돌출되도록 회동 가능하다. 그리고 윙바디의 상부에는 굴착공의 확공 부분의 천정면과 접촉하여 굴착작업을 수행하기 위한 다수의 버튼팁이 설치되어 있다. 또한 윙바디의 상면은, 상기 윙바디 상부의 버튼팁에서 발생하는 슬라임이 흘러내릴 수 있도록 경사진 경사면으로 형성된다.

삭제

본 발명의 비트본체의 내부에는 상기 윙비트와의 사이로 압축 공기를 공급하기 위한 에어통로가 다수개 구비되어 있는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 의하면, 윙비트의 회전지지축의 상부에는 전체 둘레를 따라서 원호형 단면의 핀삽입홈이 성형되고, 상기 핀삽입홈에 대응하는 비트본체의 수납홈는 삽입홈가 성형되어 있다. 그리고 핀삽입홈과 삽입홈 사이에 삽입되는 원통형상의 연결핀에 의하여, 윙비트가 비트본체에 지지되고 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 기본적으로 확공 공정이 하부에서 상부로 상승하면서 이루어지고 있음을 알 수 있다. 이러한 확공 작업에 의하면, 확공용 비트는 별도의 구동모터에서의 회전력에 의해서만 구동되는 것으로 충분한 확공을 위한 굴착 작업이 진행될 수 있다. 따라서 압축 공기의 공급을 위한 압축기 및 부대 시설의 최소화를 도모할 수 있음과 동시에 확공 작업이 보다 간현하면서도 수월하게 진행될 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 하단부가 확장된 굴착공의 형상을 보인 예시 단면도.
도 2는 굴착공의 하단부를 확대하는 과정을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 굴착공 확공방법을 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 확공용 비트를 보인 것으로, (a)는 단면 예시도, (b)는 윙비트가 펼쳐진 상태의 저면 예시도, (c)는 윙비트가 접힌 상태의 저면 예시도.
도 5는 본 발명 확공용 비트의 윙비트의 정면 예시도.

다음에는 도면에 도시한 실시례에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 먼저 도 3을 참조하면서 본 발명에 의한 확공 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 본 발명에 의한 확공 방법은, 먼저 요구되는 깊이(L)의 굴착공을 천공하는 것으로부터 시작된다. 즉, 일정한 깊이(L)의 굴착공(2)을 먼저 천공하는데, 이와 같은 굴착공(2) 자체의 시공 방법은 종래와 동일하다.

즉, 지면과 접촉하여 실제 굴착 작업을 수행하는 비트가, 상하 방향으로의 충격(다수의 컴프레서에서 공급되는 압축공기가 에어햄머를 통하여 발생) 및 회전(도시하지 않은 구동 모터에 의한 회전력)을 병행하면서, 일정한 지름을 가지는 굴착공(2)을 원하는 깊이로 성형하게 된다. 이 때 형성되는 굴착공의 깊이(L)는, 하단부에 형성되어야 하는 확공부분(M)의 깊이를 포함하고 있다.

이렇게 원하는 깊이(L)로 굴착공(2)을 형성하는 과정은 실질적으로 종래의 굴착 방법과 동일하다. 그리고 이렇게 성형된 굴착공(2)은, 확공부분(M)의 높이를 포함하고 있음은 상술한 바와 같다. 이와 같이 하여 소정 깊이(L)의 굴착공이 형성되면, 다음에는 하방에서 상방으로 굴착공(2)을 확공하는 작업이 수행된다.

이와 같은 굴착공(2)의 확공 과정은, 후술하는 확공용 비트(10)에 의하여 진행된다. 그리고 이러한 확공 과정을 위해서는 먼저 굴착에 사용된 비트를 확공용 비트(10)로 교환하는 것으로 시작된다. 즉, 확공용 비트(10)를 케이싱(20)의 하단부에 설치한 후, 미리 성형된 굴착공(2)의 최하단부까지 확공용 비트(10)를 내린 후, 화살표(A)와 같이 확공용 비트(10)를 상방으로 끌어올리면서 확공 작업이 진행된다.

본 발명에서는 미리 성형된 굴착공(2)에서, 하방에서 상방으로 확공용 비트(10)를 이동시키면서 확공 작업이 진행된다. 이와 같이 확공용 비트(10)를 하방에서 상방으로 이동시키면서 확공 작업이 진행되면, 다음과 같은 장점을 기대할 수 있다. 확공용 비트(10)가 상방으로 이동하면서 확공 작업이 진행되면 실질적으로 확공용 비트(10)를 상하 방향으로 움직일 필요가 없다. 즉, 후술하는 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 확공용 비트(10)에는 상면에도 버튼팁이 설치되어 있어서 회전에 의하여 상부에서 지면과 접촉하면 굴착 작업이 아주 쉽게 일어날 수 있게 되기 때문에, 확공용 비트(10)가 상방으로 이동하여 그 상부에 있는 지면을 타격할 필요가 없는 것이다.

그리고 이와 같이 상하 방향의 움직임이 필요하지 않기 때문에, 실질적으로 압축공기를 생성하기 위한 압축기 및 압축공기의 이동(공급)을 위한 부수적인 장치의 수가 현저하게 줄어들게 된다. 본 발명의 설명에서 굴착 시 슬라임의 배출을 위한 구성은 본 발명과 직접적인 관련이 없어서, 이러한 부분에 대한 구성 및 설명은 생략하고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 일반적인 비트를 이용하여 하방으로 원하는 깊이(L)로 굴착공(2)의 천공 작업을 수행한 후, 다음에는 확공용 비트(10)를 이용하여 굴착공(2)의 하단부에서 상방으로 상승하면서 확공 작업을 수행하는 특징이 있음을 알 수 있다. 이와 같이 확공 작업을 수행할 수 있는 확공용 비트(10)는, 상방으로 상승하면서 굴착 작업이 수행되어야 하기 때문에, 다음과 같은 구성을 가지고 있다.

도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 확공용 비트(10)는, 비트본체(12)와, 상기 비트본체(12)에 회동 가능하게 지지되는 윙비트(14)로 구성된다. 상기 비트본체(12)는, 케이싱(10)의 하부에 연결되는 연결부(12a)를 구비하고 있다. 상기 연결부(12a)에는, 오목한 오목부(12b)가 성형되어 있고, 이러한 오목부(12b)에 삽입되는 연결핀(22)을 통하여 케이싱(20)에 지지되고 있다.

그리고 상기 비트본체(12)의 내부에서, 케이싱(20)의 내부를 통하여 공급되는 에어를 윙비트(14) 측으로 불기 위한 에어통로(15,16,18)가 성형되어 있다. 이러한 에어통로를 통하여 공급되는 에어는, 슬라임의 배출에도 이용되고, 상기 윙비트(14)와 비트본체(12) 사이에 이물질이 침투하지 않도록 하는 기능도 가지고 있다.

다음에는 도 5를 같이 참고하면서, 윙비트(14)에 대하여 더욱 상세하게 살펴본다. 윙비트(14)는, 윙바디(14A)와, 상기 윙바디(14A)에서 상부로 연장된 원통형상의 회전지지축(14B)로 구성된다. 기둥 형상의 회전지지축(14B)가 비트본체(12)의 지지홈(19)에 삽입되어 있기 때문에, 회전지지축(14B)를 기준으로 비트본체(12)에 대하여 회전할 수 있다. 또한 비트본체(12)의 저면에는, 상기 회전지지축(14B)가 회전 가능하게 삽입된 상태에서, 윙바디(14A)의 회전시 윙바디(14A)가 내측으로 완전히 수납될 수 있는 수납홈(24)이 형성되어 있다. 상기 지지홈(19)은 수납홈(24)에서 상부로 연장 성형되는 것이다.

그리고 윙비트(14)의 이러한 회전에 의하여, 윙비트(14)가 비트본체(12)의 수납홈(24) 속으로 들어가거나, 비트본체(12)에 대하여 외측으로 펼쳐질 수 있게 된다. 여기서 상기 윙비트(14)의 회전축은 원통 형상을 가지는 회전지지축(14B)이다. 상기 회전지지축(14B)는 실질적으로 비트본체(12)의 저면 수납홈(24)의 상면에서 상방으로 수직 성형된 지지홈(19)의 내부에 삽입되어 회전 가능한 상태를 유지하고 있다. 그리고 이러한 회전지지축(14B)를 중심으로, 비트본체(12)에 대하여 윙비트(14)가 외측으로 펼쳐지기 위해서는, 상기 회전지지축(14B)는 윙바디(14A)에 대하여 편심된 위치에 성형되어 있어야 한다.

상기 윙비트(14)가 회동 가능하게 지지되기 의하여, 회전지지축(14B)의 상부에는 전체 둘레를 따라서 원호형 단면의 핀삽입홈(14g)이 성형되어 있다. 상기 핀삽입홈(14g)에 대응하는 비트본체(12)의 수납홈(19)에도 삽입홈(19a)가 성형되어 있다. 상기 핀삽입홈(14g)과 삽입홈(19a)은 전체적으로 원형을 이루게 된다. 따라서 상기 핀삽입홈(14g)과 삽입홈(19a) 사이에 원통형상의 연결핀(22)이 삽입되면, 상기 윙비트(14)는 하방으로 떨어지지 않고, 비트본체(12)에 지지될 수 있다.

여기서 상기 연결핀(22)은 원통 형상의 직선으로 이루어지고 상기 오목부(12b)는 원호형 단면을 가지고 회전지지축(14B) 전체 외주면에 형성되어 있기 때문에, 상기 윙비트(14)는 회전지지축(14B)를 중심으로 회동 가능하게 된다. 따라서 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 비트본체(12)가 정방향(A)(도면 상 반시계 방향)으로 회전하면, 상기 윙비트(14)는 회전지지축(14B)를 중심으로 시계 방향으로 일정 각도 회전하게 되고, 상기 수납홈(24)의 일측에 걸림으로써 (b)에 도시한 바와 같은 펼쳐진 상태를 유지하게 된다.

그리고 비트본체(12)가 그 반대방향, 즉 시계방향(B)으로 회전하게 되면, (c)에 도시한 바와 같이, 상기 윙비트(14)는 회전지지축(14B)를 중심으로 반시계 방향으로 회동하여, 비트본체(12) 저면의 수납홈(24) 속으로 완전히 수납된 상태가 된다. 이러한 상태는 실질적으로 윙비트(14)가 비트본체(12)의 외측으로는 전혀 돌출되지 않은 상태이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 윙비트(14)의 윙바디(14A) 상면에는 경사면(14S)이 형성되어 있다. 이러한 경사면(14S)은, 굴착공(2)의 확공부분(M)의 천정면(2A)과의 접촉에 의하여 생성되는 슬라임이 외측으로 흘러내릴 수 있도록 성형되는 것이다. 따라서 이러한 경사면(14S)은, 윙바디(14)의 상면에서 외측으로 하향경사진 상태로 성형되고, 윙비트(14)가 펼쳐진 상태에서 굴착공(2)의 확공부분(M) 천정면(2A)과 접촉하는 부분에 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 윙비트(14)에 의하면, 윙바디(14A)의 상면에는 다수의 버튼팁(BT)이 설치되어 있다. 또한 윙바디(14A)의 하면에도 다수의 버튼팁(BT)이 부착되어 있음을 알 수 있다. 윙바디(14A) 상면의 버튼팁(BT)은 실질적으로 굴착공의 확공부분(M)의 천정면(2A)과 직접 접촉하는 것에 의하여 실제로 확공 작업을 수행하는 부분이라고 할 수 있다. 그리고 윙바디(14A) 하면의 버튼팁(BT)은, 윙비트(14)가 접힌 상태에서 하강하여 굴착공(2)의 저면에 접촉한 후, 도 4의 (b) 및 (c)를 기준으로 할 때 비트본체(12)가 반시계 방향으로 회전할 때, 굴착공(2)의 저면과 접촉함으로써 윙비트(14)가 외측으로 펼쳐질 수 있도록 하기 위하여 설치되는 것이다.

다음에는 전체적인 굴착 공정에 대하여 살펴보기로 한다. 먼저 도시 하지 않은 정상적인 비트를 이용하여, 굴착공(2)을 기존의 공법으로 일정한 깊이(L)까지 형성한다. 이러한 작업이 완료되면, 본 발명의 확공용 비트(10)가 케이싱(10)의 하단부에 장착되어 굴착공(2)의 내부에서 가장 하단부로 내려간다. 이 때의 확공용 비트(10)는, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이 윙비트(14)가 비트본체(12)의 수납홈(24) 내부로 접혀 들어간 상태이다.

이러한 상태에서, 확공용 비트(10)가 굴착공(2)의 저면에 접촉한 후, 정방향(A)으로 회전하게 되면, 저면과 접촉하고 있는 윙비트(14)는 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 외측으로 펼쳐지게 된다. 이 때 윙비트(14)는, 윙바디(14A) 저면의 버튼팁(BT)에 의한 반력이 작용하여 펼쳐지게 된다.

이와 같이 펼쳐진 상태에서 케이싱(20)이 도시하지 않은 모터의 구동력에 의하여 회전하게 되면, 케이싱(20)에 결합된 확공용비트(10) 자체도 회전하게 된다. 그리고 확공용비트(10)의 회전은 실질적으로 윙바디(14A) 상면의 버튼팁(BT)이 천정면(2A)와 접촉하면서, 실질적으로 굴착공(2)의 지름이 확대되는 확공 작업이 이루어지는 것을 의미한다. 그리고 이러한 확공 작업은 실질적으로 굴착공(2)의 내부에서 하단부에서 상방으로 상승하면서 이루어지고 있음도 알 수 있다.

이와 같이 윙비트(14)의 상면에서, 굴착공(2)의 천정면(2A)과 접촉에 의하여 확공 작업이 이루어지는 것은, 실질적으로 확공용 비트(10)가 굴착공(2)의 하단부에서 상승하면서 확공 작업이 이루어지는 것이라고 할 수 있다. 그리고 이러한 확공 과정에서, 윙비트(14)의 상면의 버튼팁(BT)이 천정면(2A)과 접촉하면서 발생하는 슬라임은, 윙비트(14) 상면의 경사면(14S)을 따라 외측으로 흘러내리게 된다. 이와 같이, 하방에서 상승하면서 확공 작업이 진행된다는 것은, 실질적으로 윙비트(14)의 상면이 천정면(2A)과 접촉하여 발생하는 슬라임이 경사면을 따라 외측으로 아주 용이하게 흘러내릴 수 있어서, 실질적인 굴착 작업의 효율이 최대한 상승하게 되는 것이라고 할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 확공방법은, 상방에 버튼팁이 형성된 윙비트를 이용하여 굴착공(2)의 하단부에서 상방으로 상승하면서 진행될 수 있음을 알 수 있다. 그리고 본 발명에서 제안하는 확공용비트는, 굴착공의 천정면과 접촉하여 굴착 작업을 수행할 수 있는 최적의 형태로 설계되고 있음도 알 수 있을 것이다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 여러 가지 변형이 가능함을 알 수 있고, 본 발명의 보호범위는 특허청구의 범위에 기재된 바에 기초하여 해석되어야 할 것임도 특허법의 규정에 비추어 볼 때 당연한 것이라고 할 수 있을 것이다.

2 ..... 굴착공
2A ..... 천정면
10 ..... 확공용 비트
12 ..... 비트본체
14 ..... 윙비트
14A ..... 윙바디
14B ..... 회전지지축
14g ..... 삽입홈
15, 16, 18 ..... 에어통로
19 ..... 지지홈
19a ..... 삽입홈
20 ..... 케이싱
22 ..... 연결핀
24 ..... 수납홈
BT ..... 버튼팁
L ..... 굴착공의 깊이
M ..... 확공부분

Claims (3)

1. 일정한 깊이로 성형된 굴착공의 하단부에서 상승하면서 굴착공을 확공하기 위한 확공용 비트이고;
   다수의 수납홈(24)과 상기 수납홈(24)에서 상부로 연장된 지지홈(19)을 구비하는 비트본체(12); 그리고
   상기 비트본체(12)의 지지홈(19)에 삽입되어 핀(22)에 의하여 회전 가능하게 지지되는 회전지지축(14B)과, 상기 회전지지축(14B)의 하부에 일체로 성형되는 윙바디(14A)를 구비하는 다수의 윙비트(14)로 구성되고;
   상기 회전지지축(14B)은 윙바디(14A)에 대하여 편심된 위치에 성형되어, 확공용 비트의 제1방향 회전에 의하여 굴착공의 저면과 접촉하는 윙바디는 회전지지축을 중심으로 수납홈에서 비트본체의 외측으로 돌출되도록 회동하고, 확공용 비트의 제2방향 회전에 의하여 굴착공의 저면과 접촉하는 윙바디는 회전지지축을 중심으로 수납홈의 내부로 수납되고;
   상기 윙바디의 상부에는 굴착공(2)의 확공 부분의 천정면(2A)과 접촉하여 굴착작업을 수행하기 위한 다수의 버튼팁(BT)이 설치되며;
   상기 윙바디의 상면은, 상기 윙바디 상부의 버튼팁(BT)에서 발생하는 슬라임이 흘러내릴 수 있도록 경사진 경사면(14S)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 확공용 비트.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 비트본체에는, 상기 윙비트와의 사이로 압축 공기를 공급하기 위한 에어통로가 다수 성형되어 있는 확공용 비트.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 윙비트의 회전지지축(14B)의 상부에는 전체 둘레를 따라서 원호형 단면의 핀삽입홈(14g)이 성형되고, 상기 핀삽입홈(14g)에 대응하는 비트본체(12)의 수납홈(19)는 삽입홈(19a)가 성형되어, 상기 핀삽입홈(14g)과 삽입홈(19a) 사이에 삽입되는 원통형상의 연결핀(22)에 의하여, 윙비트(14)가 비트본체에 지지되는 확공용 비트.

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