KR101986648B1 - 강관작업구 굴착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반에 원통형 구멍을 갖는 좁고 깊은 작업구를 굴착하는데 적합한 강관작업구 굴착장치를 제공한다.
본 발명은 굴삭기의 암에 커플러를 통해 연결되어 지반에 관입된 원형 강관의 내부를 굴착하여 강관작업구를 만드는데 사용되는 강관작업구 굴착장치에 있어서, 상기 커플러에 착탈 가능하게 연결되는 한 쌍의 커플러 결합핀을 갖는 커플러 커넥터와; 상기 커플러 커넥터에 고정되어 버킷피봇지지대를 원형 강관내의 하부로 추진시키는 버킷피봇지지대 추진실린더와; 일단에 상부 피봇축과 타단에 하부 피봇축을 갖고, 상기 버킷피봇지지대 추진실린더의 가동단에 상부 피봇축을 통해 피봇 연결된 버킷피봇지지대와; 상기 하부 피봇축을 통해 상기 버킷피봇지지대에 피봇 연결된 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷과; 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷에 일단이 각기 피봇 연결되고 타단이 상기 버킷피봇지지대에 각기 피봇 연결되어, 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷이 하부 피봇축을 중심으로 하여 회전 개방 및 맞물림 동작되도록 하는 버킷 개폐용 실린더;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

강관작업구 굴착장치{Excavating device for steel pipe access hole}

본 발명은 지반을 굴착하는데 사용되는 굴착장치에 관한 것으로, 특히 지반에 원통형 구멍을 갖는 좁고 깊은 작업구를 굴착하는데 적합한 강관작업구 굴착장치에 관한 것이다.

하수관을 시공하는데 있어 특히 연약지반지역(실트지반)으로 소형도로 및 주변가옥이 밀집되어 있는 경우, 기설계시 시트파일공법에 의해 가시설 공법이 설계되었으나 시트파일 타설과 인발시 침하발생에 의한 주택의 균열과 작업구 시공면적의 확보의 어려움과 통행불편 등이 예상되어 보다 시공성이 확보된 작업구의 설치가 필요하다.

따라서, 협소한 도로지역에 소규모로 주변지반의 교란과 지하수 유출에 따른 인접지반의 침하를 방지하면서 작업구의 시공이 가능하고, 하수관의 내면에 조도 변화가 없이 시공될 수 있도록 한 연약지반의 소구경 하수관 매설 공법이 한국 등록특허 등록번호 제10-1620789호에 알려져 있다.

이 공법에 따르면, 지상에서 시작 지점에 강관 압입기를 설치한 후, 다수개의 원형 강관을 단계적으로 강관 압입기에 거치하여 지반에 소요 깊이만큼 압입 접합시켜 놓은 후, 여러명의 작업자가 원형 강관의 내부로 들어가 수작업으로 터파기(굴착)를 진행하여 작업구를 형성한다.

이같이 원형 강관을 이용한 작업구를 형성시키는 과정은 원형의 좁은 공간에서 깊게 이루어지기 때문에 작업시간이 많이 소요되고 노동력을 많이 필요로 한다. 따라서 지반에 깊은 원통형 작업구를 형성하는데 필요한 굴착장치가 요구된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 특허공보 공고번호 특1985-0000396호로서, '굴착기'가 제시되어 있다. 이는 암의 단부에 설치된 버킷을 이용하여 토사를 굴착한다. 이 버킷은 단일형으로 바깥측에서 안쪽으로 회전 동작시켜 토사를 굴착하는 방식을 갖는다. 이와 같이 동작되는 버킷은 원형 강관의 내부에서 동작시킬 수 없기 때문에 굴착을 수행할 수 없는 문제가 있다.

본 발명의 다른 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 특1994-0009456호로서, '깊게 파는 굴착기'가 제안되어 있다. 이는 한 쌍의 버킷을 신축암장치의 단부에 피봇 연결하여 실린더로 개폐 동작시켜 굴착을 수행하도록 되어 있다. 그러나 이 굴착기는 굴착 준비를 위해 한 쌍의 버킷을 벌리면 벌림폭이 증가되게 되어 원형 강관 내부의 굴착에 사용할 수 없는 문제가 있다.

한국 특허공보 공고번호 특1985-0000396호 한국 공개특허 공개번호 특1994-0009456호

본 발명은 지반에 원통형 구멍을 갖는 좁고 깊은 작업구를 굴착하는데 적합한 강관작업구 굴착장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 굴삭기의 암에 커플러를 통해 연결되어 지반에 관입된 원형 강관의 내부를 굴착하여 강관작업구를 만드는데 사용되는 강관작업구 굴착장치에 있어서, 상기 커플러에 착탈 가능하게 연결되는 한 쌍의 커플러 결합핀을 갖는 커플러 커넥터와; 상기 커플러 커넥터에 고정되어 버킷피봇지지대를 원형 강관내의 하부로 추진시키는 버킷피봇지지대 추진실린더와; 일단에 상부 피봇축과 타단에 하부 피봇축을 갖고, 상기 버킷피봇지지대 추진실린더의 가동단에 상부 피봇축을 통해 피봇 연결된 버킷피봇지지대와; 상기 하부 피봇축을 통해 상기 버킷피봇지지대에 피봇 연결된 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷과; 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷에 일단이 각기 피봇 연결되고 타단이 상기 버킷피봇지지대에 각기 피봇 연결되어, 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷이 하부 피봇축을 중심으로 하여 회전 개방 및 맞물림 동작되도록 하는 버킷 개폐용 실린더;를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷은 상기 원형 강관의 내경이 갖는 반경과 같거나 이보다 작은 곡률반경과 사선방향으로 삽날을 갖는 버킷 원통삽날부, 버킷 원통삽날부의 상단에 접합된 버킷 덮개부, 하부 피봇축에 피봇 연결되기 위한 지지대 피봇플레이트, 버킷 개폐용 실린더의 작동단에 피봇 연결되기 위한 피봇축이 설치되는 실린더 피봇플레이트가 포함되어, 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷의 개방 동작 시 버킷 원통삽날부는 원통 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 강관작업구 굴착장치를 운반 차량에 적재시키는데 사용하기 위해 버킷피봇지지대에 인양고리가 1개소 이상 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상부 피봇축과 하부 피봇축은 상호 직각 방향 또는 동일 방향으로 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 강관작업구 굴착장치는 작업구 굴착용 버킷이 버킷피봇지지대 추진실린더에 의해 추진 이동될 뿐만 아니라 버킷피봇지지대 추진실린더에 의해 더 깊이까지 작업구 굴착용 버킷이 진입하여 굴착이 가능함으로써 좁고 깊은 원형 굴착에 유리하다. 또한, 작업구 굴착용 버킷이 원통형 구조를 이루고 있어 굴착 준비를 위해 벌림상태를 가질 시 원통 자세를 유지하므로 원형 강관의 내부에서 굴착을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 작업구 굴착용 버킷이 원통형 구조를 이루고 있어 원형 강관의 내부에서 회전시키지 않아도 좁고 깊은 굴착을 계속적으로 수행할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 발명에 따른 강관작업구 굴착장치의 사시도로서 작업구 굴착용 버킷이 열려있는 상태도.
도 1b는 본 발명에 따른 강관작업구 굴착장치의 사시도로서 작업구 굴착용 버킷이 닫혀있는 상태도.
도 2는 도 1a의 상태에서 본 강관작업구 굴착장치의 정면도.
도 3은 도 1a의 상태에서 본 강관작업구 굴착장치의 일측면도.
도 4는 도 1a의 상태에서 본 강관작업구 굴착장치의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 강관작업구 굴착장치가 굴삭기의 암에 연결된 상태도.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 강관작업구 굴착장치를 사용한 굴착 작업순서도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 강관작업구 굴착장치(100)는 도 5와 같이 굴삭기(10)의 암(14)에 커플러(16)를 통해 장착되어, 도 6과 같이 지반에 관입된 원형 강관(5)의 내부를 굴착하여 강관작업구를 형성하는데 사용된다. 여기서 커플러(16)는 주지의 퀵 커플러가 될 수도 있다. 미설명부호 '12'는 '붐대'이다.

강관작업구 굴착장치(100)는 도 1 내지 도 4에서와 같이 암(14)의 커플러(16)에 착탈 가능하게 연결되는 한 쌍의 커플러 결합핀(112,112)을 갖는 커플러 커넥터(110)가 구비된다. 따라서 도 5와 같이 강관작업구 굴착장치(100)는 커플러 커넥터(110)의 커플러 결합핀(112,112)을 통해 굴삭기(10)의 암(14)에 연결 장착된다.

커플러 커넥터(110)에 버킷피봇지지대 추진실린더(120)가 연결되어 있다. 버킷피봇지지대 추진실린더(120)는 굴삭기(10)의 유압원에 연결되어 동작된다. 버킷피봇지지대 추진실린더(120)와 굴삭기(10)의 유압원 사이에는 도시안된 방향제어밸브가 설치되어 버킷피봇지지대 추진실린더(120)의 동작 방향을 제어한다. 버킷피봇지지대 추진실린더(120)는 그의 고정단이 커플러 커넥터(110)에 용접으로 접합되어 있고, 그의 가동단이 버킷피봇지지대(130)에 피봇 연결되어 있다. 따라서 버킷피봇지지대 추진실린더(120)는 작동방향에 따라 유압으로 버킷피봇지지대(130)를 원형 강관(5)내의 하부로 추진시킬 수 있다.

버킷피봇지지대 추진실린더(120)에는 피봇 결합을 통해 버킷피봇지지대(130)가 연결되어 있다. 버킷피봇지지대(130)는 일단에 상부 피봇축(131)과 타단에 하부 피봇축(132)을 갖고 있다. 따라서 버킷피봇지지대(130)는 버킷피봇지지대 추진실린더(120)의 가동단에 상부 피봇축(131)을 통해 피봇 연결되어 있다.

이와 같이 버킷피봇지지대(130)가 버킷피봇지지대 추진실린더(120)의 가동단에 피봇 연결되어 있다. 이 때문에 버킷피봇지지대 추진실린더(120)와 버킷피봇지지대(130)는 일직선 상태로 놓이거나 꺾인 각도를 가지고 연결될 수 있다. 따라서 버킷피봇지지대(130)에 연결된 작업구 굴착용 버킷(140,140a)의 수직 굴착 깊이를 깊게 가져갈 수 있다.

버킷피봇지지대(130)에는 강관작업구 굴착장치(100)를 운반 차량에 적재시키는데 사용하기 위해 인양고리(135)가 1개소 이상 설치될 수 있다.

버킷피봇지지대(130)의 하부 피봇축(132)을 통해 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 연결되어 있다. 따라서 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)은 하부 피봇축(132)을 통해 회전 중심축을 갖는다.

한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)은 동일 구조를 갖는 것으로, 도 4와 같이 원형 강관(5)의 내경이 갖는 반경(R)과 같거나 이보다 작은 곡률반경(r)과 사선방향으로 삽날(141a)을 갖는 버킷 원통삽날부(141), 버킷 원통삽날부(141)의 상단에 접합된 버킷 덮개부(142), 하부 피봇축(132)에 피봇 연결되기 위한 지지대 피봇플레이트(143), 버킷 개폐용 실린더(150,150a)의 작동단에 피봇 연결되기 위한 피봇축(152)이 설치되는 실린더 피봇플레이트(144)가 포함되어 구성된다.

여기서, 상부 피봇축(131)과 하부 피봇축(132)은 굴삭기(10)를 조작하는 작업자가 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 벌어지고 닫히는 상황을 보기 쉽도록 상호 직각 방향으로 설치되어 있으나 동일한 방향으로 설치될 수도 있다.

따라서 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 하부 피봇축(132)을 중심으로 닫힘 되어 폐합상태를 유지하면, 도 1b와 같이 양측의 버킷 원통삽날부(141과 141)가 서로 밀착하여 삽날(141a와 141a)이 상호 교합되어 물림된다. 이때 즉, 버킷 원통삽날부(141)가 상호 교합되어 있는 상태에서는 도 6c와 같이 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)은 내부로 굴착한 토사(또는 뻘)를 부여잡는다. 또한, 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 하부 피봇축(132)을 중심으로 벌어져 개방상태를 유지하면, 버킷 원통삽날부(141)간의 물림이 해제되고 양측의 버킷 원통삽날부(141과 141)가 대략 원통형 형상을 갖게 되어 부여잡은 토사를 자중으로 낙하시킬 수 있다. 물론 자중에 의해 예로 뻘이 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)에서 빠져나가지 못할 경우, 버킷피봇지지대(130)를 흔들어서 그 뻘을 낙하시킬 수 있다.

한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 하부 피봇축(132)을 중심으로 하여 회전 개방 및 맞물림 동작되도록 하는 버킷 개폐용 실린더(150,150a)가 설치된다. 버킷 개폐용 실린더(150,150a)는 굴삭기(10)의 유압원에 연결되어 동작된다. 버킷 개폐용 실린더(150,150a)와 굴삭기(10)의 유압원 사이에는 도시안된 방향제어밸브가 설치되어 버킷 개폐용 실린더(150,150a)의 동작 방향을 제어한다. 버킷 개폐용 실린더(150,150a)는 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)에 일단이 각기 피봇 연결되고 타단이 상기 버킷피봇지지대(130)에 각기 피봇 연결되어 있다.

따라서 버킷 개폐용 실린더(150,150a)의 작동 방향에 따라 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 버킷피봇지지대(130)의 하부 피봇축(132)을 중심으로 하여 회전 개방 및 맞물림 동작이 일어나게 된다.

이와 같이 구성된 강관작업구 굴착장치(100)의 사용 방법 및 굴착시의 동작 과정을 설명한다.

먼저, 도 5와 같이 굴삭기(10)의 작업자는 붐대(12)와 암(14)을 조정하여 커플러(16)를 커플러 커넥터(110)와 연결시켜 강관작업구 굴착장치(100)를 굴삭기(10)에 장착시켜 놓는다.

이때 버킷 개폐용 실린더(150,150a)를 수축 작동시켜, 도 6a와 같이 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)을 벌려 놓는다.

그 다음, 지반에 관입된 원형 강관(5)의 내부 굴착을 위해 굴삭기(10)를 운전하여 강관작업구 굴착장치(100)의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)을 원형 강관(5)의 내부로 투입시킨다. 이때 버킷피봇지지대 추진실린더(120)를 수직으로 세워서 버킷피봇지지대(130)를 하방으로 추진할 수 있도록 한다.

그 다음, 도 6b와 같이 버킷피봇지지대 추진실린더(120)를 확장 작동시켜 버킷피봇지지대(130)를 하방으로 추진시켜 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 지반내로 삽입되도록 한다. 이때 작업구 굴착용 버킷(140,140a)은 삽날(141a)을 통해 쉽게 토사(또는 뻘)내로 삽입된다.

그 다음, 버킷 개폐용 실린더(150,150a)를 확장 작동시켜, 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)을 닫는다. 따라서 도 6c와 같이 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)에 물림력이 발생되어 토사를 움켜잡게 된다.

그 다음, 버킷피봇지지대 추진실린더(120)를 수축 작동시키고 동시에 강관작업구 굴착장치(100)를 들어냄으로써 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 원형 강관(5)에서 빠져나오게 된다.

이후, 굴삭기(10)를 조정하여 작업구 굴착용 버킷(140,140a)을 도시안된 운반 차량측 상방으로 이동시킨 후, 버킷 개폐용 실린더(150,150a)를 수축 동작시키면 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 벌어지면서 내부에 움켜잡은 토사가 자중에 의해 낙하되어 도시안된 운반 차량에 적재된다.

이와 같은 작업을 반복하여 원형 강관(5) 내부의 토사를 제거함으로써 일정 깊이의 강관작업구가 완성된다. 이와 같이 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 버킷피봇지지대 추진실린더(120)에 의해 추진 이동될 뿐만 아니라 버킷피봇지지대 추진실린더(120)에 의해 더 깊이까지 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 진입하여 굴착이 가능함으로써 좁고 깊은 굴착에 유리하다. 또한, 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 원통형 구조를 이루고 있어 굴착 준비를 위해 벌림상태를 가질 시 원통 자세를 유지하므로 원형 강관(5)의 내부에서 굴착 준비를 가질 수 있다. 또한, 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 원통형 구조를 이루고 있어 원형 강관(5)의 내부에서 회전시키지 않아도 굴착을 계속적으로 수행할 수 있다.

이와 같이 강관작업구 굴착장치(100)는 일 실시 예에서 원형 강관(5)내의 토사 제거에만 사용되었지만, 다양한 장소에서의 토사 굴착이 가능함은 물론이고 그 이외에도 야적되어 있는 모래나 자갈 등의 골재를 운반 차량에 적재시키는데에도 사용이 가능하다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

110: 커플러 커넥터
120: 버킷피봇지지대 추진실린더
130: 버킷피봇지지대
135: 인양고리
140,140a: 작업구 굴착용 버킷
150,150a: 버킷 개폐용 실린더

Claims (4)

1. 굴삭기(10)의 암(14)에 커플러(16)를 통해 연결되어 지반에 관입된 원형 강관(5)의 내부를 굴착하여 강관작업구를 만드는데 사용되는 강관작업구 굴착장치(100)에 있어서,
   상기 커플러(16)에 착탈 가능하게 연결되는 한 쌍의 커플러 결합핀(112,112)을 갖는 커플러 커넥터(110)와;
   상기 커플러 커넥터(110)에 고정되어 버킷피봇지지대(130)를 원형 강관(5)내의 하부로 추진시키는 버킷피봇지지대 추진실린더(120)와;
   일단에 상부 피봇축(131)과 타단에 하부 피봇축(132)을 갖고, 상기 버킷피봇지지대 추진실린더(120)의 가동단에 상부 피봇축(131)을 통해 피봇 연결된 버킷피봇지지대(130)와;
   상기 하부 피봇축(132)을 통해 상기 버킷피봇지지대(130)에 피봇 연결된 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)과;
   한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)에 일단이 각기 피봇 연결되고 타단이 상기 버킷피봇지지대(130)에 각기 피봇 연결되어, 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)이 하부 피봇축(132)을 중심으로 하여 회전 개방 및 맞물림 동작되도록 하는 버킷 개폐용 실린더(150,150a);를 포함하되,
   한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)은 상기 원형 강관(5)의 내경이 갖는 반경과 같거나 이보다 작은 곡률반경(r)과 사선방향으로 삽날(141a)을 갖는 버킷 원통삽날부(141), 버킷 원통삽날부(141)의 상단에 접합된 버킷 덮개부(142), 하부 피봇축(132)에 피봇 연결되기 위한 지지대 피봇플레이트(143), 버킷 개폐용 실린더(150,150a)의 작동단에 피봇 연결되기 위한 피봇축(152)이 설치되는 실린더 피봇플레이트(144)가 포함되어, 한 쌍의 작업구 굴착용 버킷(140,140a)의 개방 동작 시 버킷 원통삽날부(141)는 원통 형태를 갖고,
   강관작업구 굴착장치를 운반 차량에 적재시키는데 사용하기 위해 버킷피봇지지대(130)에 인양고리(135)가 1개소 이상 설치되고,
   상부 피봇축(131)과 하부 피봇축(132)은 상호 직각 방향 또는 동일 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 강관작업구 굴착장치.
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