KR102394604B1 - 기둥 자동시공 장치 - Google Patents

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KR102394604B1
KR102394604B1 KR1020210122445A KR20210122445A KR102394604B1 KR 102394604 B1 KR102394604 B1 KR 102394604B1 KR 1020210122445 A KR1020210122445 A KR 1020210122445A KR 20210122445 A KR20210122445 A KR 20210122445A KR 102394604 B1 KR102394604 B1 KR 102394604B1
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이동은
이창용
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치는, 시공될 축조물 내에 매립되도록 설치되는 내골격부; 상기 내골격부를 중심으로 축조물 재료를 포설하기 위해 형틀을 설치 또는 해체시키는 외골격형성부; 및 상기 외골격형성부의 상부에 결합되는 인상부;를 포함하고, 상기 인상부는 상기 내골격부를 따라 수직 이동하면서 상기 외골격형성부를 인상시킬 수 있다.

Description

기둥 자동시공 장치{Automatic column construction equipment}
기둥 자동시공 장치가 개시된다.
종래의 원주기둥 시공법은 사전에 마련된 특정 곡률을 지닌 형틀판들을 설치하고, 이러한 형틀판들의 외부에 동바리(멍애 및 장선 및 버팀목 등)로 보강한 후 시공재료를 형틀 내부에 부어 넣어 시공재료를 양생하는 과정을 포함한다. 또는 슬립폼을 적용하여 시공재료가 양생된 후 앵커를 설치하고 요크방식으로 형틀을 인상시키는 방법이 주류를 이룬다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지 기술이라고 할 수는 없다.
공개특허공보 제10-2018-0040285호
일 실시예에 따른 목적은 직경이 다른 원형기둥 거푸집의 교체가 용이한 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 원형내골격기둥의 조립 및 연장이 용이한 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 1인 작업자가 거푸집 공정을 수행하면서 원형다짐흙기둥을 시공할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 원형내골격기둥을 따라 형틀외골격 및 다짐기를 자율 인상시켜 거푸집의 시스템화를 달성할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 전자석을 이용하여 다짐기 탈부착 및 인상을 용이하게 함으로써 다짐충격력의 격리 및 소거를 달성할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
실시 예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치는, 시공될 축조물 내에 매립되도록 설치되는 내골격부; 상기 내골격부를 중심으로 축조물 재료를 포설하기 위해 형틀을 설치 또는 해체시키는 외골격형성부; 및 상기 외골격형성부의 상부에 결합되는 인상부;를 포함하고, 상기 인상부는 상기 내골격부를 따라 수직 이동하면서 상기 외골격형성부를 인상시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 내골격부는, 상기 축조물의 기초로써 지면에 고정되는 제1내골격부재; 및 상기 제1내골격부재에 의해 고정되고 상기 축조물의 중심에 매립되는 제2내골격부재;를 포함하고, 상기 축조물의 높이에 따라 상기 내골격부를 연장하기 위해 상기 제2내골격부재는 복수 개로 마련되어 각각이 수직 방향으로 연결될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 내골격부는 연장된 상기 제2내골격부재의 상단부에 결합되는 제3내골격부재를 더 포함하고, 상기 제3내골격부재는 수평재가 결합될 수 있다.
일 측에 의하면, 연결된 복수 개의 상기 제2내골격부재는 서로 접합된 부분에 핀이 삽입되어 고정될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 외골격형성부는, 내부에 상기 축조물 재료가 포설되는 제1외골격부재; 및 상기 제1외골격부재를 설치 또는 해체시키는 제2외골격부재;를 포함하고, 상기 제1외골격부재는 상기 제2외골격부재에 형성된 레일을 따라 주행할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제1외골격부재는 설치 또는 해체 시 축조물과의 마찰을 최소화하여 박리가 용이하도록 적어도 두 부분으로 분리되는 형틀로 구성될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 인상부는, 상기 외골격형성부 상부에 결합되는 제1인상부재; 및 상기 제1인상부재에 의해 지지되는 제2인상부재;를 포함하고, 상기 제2인상부재는 상기 내골격부를 따라 수직 이동하면서 상기 외골격형성부를 인상시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제2인상부재는, 상기 제1인상부재의 상단 및 하단을 연결하도록 배치된 제1볼스크류세트; 상기 제1볼스크류세트와 교번적으로 배치된 제2볼스크류세트; 상기 제1볼스크류세트 및 제2볼스크류세트 중 하나에 스크류 결합되는 제1스크류척; 및 상기 제1볼스크류세트 및 제2볼스크류세트 중 다른 하나에 스크류 결합되는 제2스크류척;을 포함하고, 상기 제1스크류척 및 제2스크류척은 교번적으로 수직 이동하면서 상기 외골격형성부를 인상시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 축조물 재료를 다지도록 동작하는 다짐부를 더 포함하고, 상기 다짐부는 상기 외골격형성부의 인상 시 상기 외골격형성부와 전자기적으로 결합되어 함께 인상되며, 상기 다짐부는 다짐 작업 시 상기 외골격형성부로부터 해체되고, 상기 내골격부를 조일 수 있다.
일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치에 의하면, 직경이 다른 원형기둥 거푸집의 교체가 용이한 효과가 있다.
일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치에 의하면, 원형내골격기둥의 조립 및 연장이 용이한 효과가 있다.
일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치에 의하면, 1인 작업자가 거푸집 공정을 수행하면서 원형다짐흙기둥을 시공할 수 있는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치에 의하면, 원형내골격기둥을 따라 형틀외골격 및 다짐기를 자율 인상시켜 거푸집의 시스템화를 달성할 수 있는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치에 의하면, 전자석을 이용하여 다짐기 탈부착 및 인상을 용이하게 함으로써 다짐충격력의 격리 및 소거를 달성할 수 있는 효과가 있다.
일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치의 내골격부를 도시한다.
도 3은 내골격부의 제2내골격부재를 도시한다.
도 4는 내골격부의 제3내골격부재를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치의 외골격형성부를 도시한다.
도 6은 외골격형성부의 제1외골격부재를 도시한다.
도 7은 외골격형성부의 제2외골격부재를 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치의 인상부를 도시한다.
도 9는 인상부의 제2인상부재를 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치의 다짐부를 도시한다.
도 11은 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치의 내골격부 및 다짐부가 설치되는 과정을 도시한다.
도 12는 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치의 외골격형성부 및 인상부가 설치되는 과정을 도시한다.
도 13은 다양한 형상을 갖는 제1외골격부재를 도시한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)를 도시한다.
도 1을 참조하여, 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)는 내골격부(100), 외골격형성부(200) 및 인상부(300)를 포함할 수 있다.
내골격부(100)는 시공될 축조물 내에 매립되도록 설치될 수 있다.
외골격형성부(200)는 내골격부(100)를 중심으로 축조물 재료를 포설하기 위해 형틀을 설치 또는 해체시킬 수 있다.
인상부(300)는 외골격형성부(200)의 상부에 결합될 수 있다. 이러한 인상부(300)는 내골격부(100)를 따라 수직 이동하면서 외골격형성부(200)를 인상시킬 수 있다.
전술한 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)는 내골격부(100)를 제외한 다른 구성 요소들의 작동 및 제어를 제어 모듈을 통해 자동적으로 조작할 수 있다.
이하에서 도 2 내지 도 4를 참조하여, 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)의 내골격부(100)에 관해 더 상세하게 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)의 내골격부(100)를 도시하고, 도 3은 내골격부(100)의 제2내골격부재(120)를 도시하고, 도 4는 내골격부(100)의 제3내골격부재(130)를 도시한다.
도 2를 참조하여, 내골격부(100)는 제1내골격부재(110), 제2내골격부재(120) 및 제3내골격부재(130)를 포함할 수 있다.
제1내골격부재(110)는 축조물의 기초로써 지면에 고정될 수 있다. 제1내골격부재(110)는 주각(1101) 및 주각돌(1102)을 포함할 수 있다. 주각(1101)은 지면 또는 콘크리트 기초에 앵커볼트로 고정되는 부분이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 주각(1101)에는 제2내골격부재(120)와 결합되는 결합부분이 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 결합부분은 오목하고 볼록한 결합장부가 원주를 따라 교번적으로 형성될 수 있다. 이러한 결합부분에는 제2내골격부재(120)가 결합될 수 있으며, 결합부분과 제2내골격부재(120)가 서로 접합된 부분에는 핀(1201)이 삽입될 수 있다. 이때, 핀(1201)은 원형강핀으로 마련될 수 있다. 핀(1201)에 의해 결합부분과 제2내골격부재(120)는 무봉으로 결합 상태를 유지할 수 있다. 이러한 원형장부결합은 이하에서 설명할 복수 개의 제2내골격부재(120)들의 결합 및 제2내골격부재(120)와 제3내골격부재(130)의 결합에도 적용될 수 있다.
다시 도 2를 참조하여, 제2내골격부재(120)는 제1내골격부재(110)에 의해 고정되고 축조물의 중심에 매립될 수 있다. 이러한 제2내골격부재(120)는 복수 개로 마련될 수 있으며, 각각의 제2내골격부재(120)의 길이는 한 번 형틀이 설치되어 그 높이만큼 기둥 축조물을 시공하는 단위 높이에 따라 달라질 수 있다. 각각의 제2내골격부재(120)는 길이방향을 따라 복수 개의 장부홈이 이격되어 형성되며, 장부홈은 인상부(300)가 내골격부(100)를 따라 등반할 때 결합되는 부분이다. 또한, 제2내골격부재(120)의 양단부에는 결합부분이 형성되며, 제2내골격부재(120)의 결합부분 또한 오목하고 볼록한 결합 장부가 원주 방향을 따라 교번적으로 형성될 수 있다. 이러한 결합부분을 통해 각각의 제2내골격부재(120)가 도 2에 도시된 바와 같이 서로 수직 방향으로 연결되어 내골격부(100)의 전체 높이가 연장될 수 있다. 또한, 하나의 기둥에 필요한 제2내골격부재(120)의 개수는 시공하고자 하는 기둥 축조물의 높이에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제2내골격부재(120)는 무한하게 연속적으로 연결될 수 있으며, 결국 내골격부(100)는 축조물의 높이에 따라 무한히 연장될 수 있다.
추가적으로, 연결된 복수 개의 제2내골격부재(120)는 전술한 바와 같이 서로 접합된 부분에 핀(1201)이 삽입될 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 제2내골격부재(120)는 결합된 상태로 단단하게 고정될 수 있다.
도 4를 참조하여, 제3내골격부재(130)는 연장된 제2내골격부재(120)의 상단부에 결합될 수 있다. 이때, 제3내골격부재(130)의 상부 또는 하부에는 제1내골격부재(110)의 결합부분과 유사한 결합부분이 형성될 수 있다. 제3내골격부재(130)의 결합부분 또한 오목하고 볼록한 결합 장부가 원주 방향을 따라 교번적으로 형성될 수 있다. 이 결합부분에는 전술한 바와 같은 원형장부결합 방식을 사용하여 제2내골격부재(120)가 결합될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제3내골격부재(130)는 결합부분을 중심으로 4방향으로 연장된 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 제3내골격부재(130)의 연장부 상에는 수평재가 결합될 수 있다. 또한, 제3내골격부재(130)는 제3내골격부재(130) 상에 체결되는 수평재의 개수, 치수 및 형상에 따라 결합 및 재하능력을 고려하여 헌치가 형성될 수 있다.
또한, 제2내골격부재(120)의 상단부에는 도 4에 도시된 형상의 제3내골격부재(130)뿐만 아니라, 사전에 마련된 다양한 형상의 제3내골격부재(130)가 결합될 수 있다. 이와 같은 제3내골격부재(130)는 시공되는 기둥 축조물에 매립될 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여, 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)의 외골격형성부(200)에 관해 더 상세하게 설명한다.
도 5는 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)의 외골격형성부(200)를 도시하고, 도 6은 외골격형성부(200)의 제1외골격부재(210)를 도시하고, 도 7은 외골격형성부(200)의 제2외골격부재(220)를 도시한다.
도 5를 참조하여, 외골격형성부(200)는 제1외골격부재(210) 및 제2외골격부재(220)를 포함할 수 있다.
제1외골격부재(210)는 내부에 축조물 재료가 포설될 수 있다. 제1외골격부재(210)는 기둥 축조물의 외형을 결정하는 형틀, 즉, 거푸집이다.
제2외골격부재(220)는 제1외골격부재(210)를 설치 또는 해체시킬 수 있다.
도 6을 참조하여, 제1외골격부재(210)는 적어도 두 부분으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 각각이 반원형으로 형성되는 제1부분(2101) 및 제2부분(2102)으로 구성될 수 있다. 제1부분(2101) 및 제2부분(2102)은 특정 곡률반경을 지니도록 제작될 수 있다.
제1부분(2101) 및 제2부분(2102)은 각각 상하부에 바퀴(2103)가 결합될 수 있으며, 각각의 바퀴(2103)는 제2외골격부재(220)에 형성되어 있는 레일을 따라 이동 가능하게 결합될 수 있다. 제1부분(2101) 및 제2부분(2102)은 제2외골격부재(220)에 의해 서로 반대 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 제1부분(2101) 및 제2부분(2102)은 레일을 따라 결집 및 이격됨으로써 거푸집의 설치 및 박리가 반복될 수 있다.
또한, 제1부분(2101) 및 제2부분(2102)의 바퀴(2103)에는 결속장치들이 부착되어 있어, 신속한 형틀 교체가 가능하다.
이에 따라, 기둥 축조물의 단위 구간을 시공한 후 다음 단위 구간을 시공하기 위해 제1외골격부재(210)가 해체 후 상승될 때, 기 시공된 부분으로부터 제1외골격부재(210)를 박리시켜 마찰을 제거할 수 있다.
도 7을 참조하여, 제2외골격부재(220)는 복수의 프레임(2201)들로 구성되어 있다. 이러한 제2외골격부재(220)는 내부에 제1외골격부재(210)를 강접합으로 구속할 수 있다.
프레임(2201)의 중간에는 중간프레임(22011)이 배치될 수 있다. 이러한 중간프레임(22011)에는 다짐부(400)가 탈부착될 수 있다.
또한, 프레임(2201)의 양측에는 구동부재(2202)가 각각 설치되어 있으며, 하나의 구동부재(2202)는 모터, 볼스크류 등을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 모터에는 직각으로 2개의 양방향 볼스크류가 결합될 수 있다. 이와 같이 구성된 구동부재(2202)는 프레임(2201)의 양측에 대칭적으로 배치될 수 있다.
각각의 볼스크류는 상기 제1부분(2101) 및 제2부분(2102)이 결합 때 맞닿는 양단부에 결합될 수 있다. 하나의 모터를 구동시키면 직각으로 연결된 양방향 볼스크류가 동시에 작동하여 제1부분(2101) 및 제2부분(2102)이 결합 또는 해체될 수 있다. 또한, 제1부분(2101) 및 제2부분(2102) 간의 간격을 유지하기 위해, 제1부분(2101) 및 제2부분(2102)의 양단부에 결합된 볼스크류와 반대로 구동되는 스크류를 사용하여 다짐작업 시 제1외골격부재(210)의 위치를 구속함으로써 동바리 역할을 수행할 수 있다. 즉, 하나의 모터로 제1외골격부재(210)의 결합 및 해체와 동바리의 구속 및 이완을 동시에 달성할 수 있다.
프레임(2201)들 중 상부 및 하부 프레임들에는 내측에 레일(2203)이 설치될 수 있다. 이러한 레일(2203)을 따라 제1부분(2101) 및 제2부분(2102)이 주행할 수 있다. 또한, 제1외골격부재(210)는 레일(2203)로부터 탈부착이 용이하다.
프레임(2201)의 상부에는 인양플레이트(2204)가 배치될 수 있다. 강접합으로 치수변화가 구속된 외골격형성부(200)는 인양플레이트(2204)를 통해 인상부(300)와 결합될 수 있다.
이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여, 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)의 인상부(300)에 관해 더 상세하게 설명한다.
도 8은 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)의 인상부(300)를 도시하고, 도 9는 인상부(300)의 제2인상부재(320)를 도시한다.
도 8을 참조하여, 인상부(300)는 제1인상부재(310) 및 제2인상부재(320)를 포함할 수 있다.
제1인상부재(310)는 외골격형성부(200) 상부에 결합될 수 있다.
제2인상부재(320)는 제1인상부재(310)에 의해 지지될 수 있다. 이러한 제2인상부재(320)는 내골격부(100)를 따라 수직 이동하면서 하부에 결합된 외골격형성부(200)를 함께 인상시킬 수 있다.
도 9를 참조하여, 제2인상부재(320)는 제1볼스크류세트(3201), 제2볼스크류세트(3202), 제1스크류척(3203) 및 제2스크류척(3204)을 포함할 수 있다.
제1볼스크류세트(3201) 및 제2볼스크류세트(3202)는 각각 적어도 두 개의 볼스크류를 포함할 수 있으며, 각각의 볼스크류는 제1인상부재(310)의 상단 및 하단을 연결하도록 수직 방향으로 배치될 수 있다.
이때, 제1볼스크류세트(3201) 및 제2볼스크류세트(3202)는 도 9에 도시된 바와 같이 서로 교번적으로 배치될 수 있다.
제1스크류척(3203)은 제1볼스크류세트(3201) 및 제2볼스크류세트(3202) 중 하나에 스크류 결합될 수 있다. 제2스크류척(3204)은 제1스크류척(3203)보다 아래에 배치되며, 제1볼스크류세트(3201) 및 제2볼스크류세트(3202) 중 다른 하나에 스크류 결합될 수 있다. 예를 들어, 제1스크류척(3203)은 제1볼스크류세트(3201)와 스크류결합되고, 제2스크류척(3204)은 제2볼스크류세트(3202)와 스크류결합될 수 있다. 이때, 제2볼스크류세트(3202)의 볼스크류들은 제1스크류척(3203)을 관통하고, 제1볼스크류세트(3201)의 볼스크류들은 제2스크류척(3204)을 관통할 수 있다. 즉, 제1스크류척(3203)은 제1볼스크류세트(3201)의 작동에 의해 수직이동 가능하지만, 제2볼스크류세트(3202)의 작동에 의해서는 수직이동하지 않으며, 제2스크류척(3204)은 제2볼스크류세트(3202)의 작동에 의해 수직이동 가능하지만, 제1볼스크류세트(3201)의 작동에 의해 수직 이동되지 않는다.
이와 같이 볼스크류들에 의해 수직 이동 가능한 제1스크류척(3203) 및 제2스크류척(3204)은 교번적으로 수직 이동하면서 외골격형성부(200)를 인상시킬 수 있다.
구체적으로, 제1스크류척(3203) 및 제2스크류척(3204)은 각각 측면에 모터가 배치되어 있으며, 상부에는 조(32031, 32032)가 배치될 수 있다. 모터의 구동은 베벨기어를 돌려 조(32031, 32032)를 결합 및 이완하게 할 수 있다. 조(32031, 32032)는 제2내골격부재(120)에 형성되어 있는 장부홈에 밀어 넣어져서 제1스크류척(3203) 또는 제2스크류척(3204)이 내골격부(100)와 결합될 수 있다.
기둥 축조물을 시공하는 도중에는 제1스크류척(3203) 및 제2스크류척(3204) 모두 제2내골격부재(120)의 장부홈에 조(32031, 32032)를 밀어 넣어 결합 상태를 유지할 수 있다.
반면, 외골격형성부(200)를 인상할 때에는, 아래에 위치한 제2스크류척(3204)의 조(32032)를 장부홈에 밀어 넣어 결합한 상태로 유지한 채, 위에 위치한 제1스크류척(3203)의 조(32031)를 장부홈으로부터 해체한 다음, 제1볼스크류세트(3201)를 작동하여 제1스크류척(3203)이 사전에 설정된 간격만큼 인상시킬 수 있다. 즉, 제1스크류척(3203) 및 제2스크류척(3204) 간의 간격이 연장된다. 인상이 완료되면, 센서를 통해 제1스크류척(3203)의 조(32031)의 위치를 확인하고, 조(32031)를 장부홈에 밀어 넣어 결합시킴으로써 인상된 위치에 제1스크류척(3203)을 고정시킬 수 있다. 제1스크류척(3203)의 인상 및 고정이 완료되면, 제2스크류척(3204)의 조(32032)를 장부홈으로부터 해체하고, 제2볼스크류세트(3202)를 작동하여 제2스크류척(3204)의 인상과 함께 외골격형성부(200)를 인상시킬 수 있다. 인상이 완료되면, 다시 제2스크류척(3204)의 조(32032)를 장부홈에 밀어 넣어 결합시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 인상부(300)는 각각 한 쌍의 볼스크류로 구성된 제1볼스크류세트(3201) 및 제2볼스크류세트(3202)와 각각 상부에 조(32031, 32032)를 구비한 제1스크류척(3203) 및 제2스크류척(3204)을 조작하여 외골격형성부(200)를 내골격부(100)를 따라 인상시킬 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)의 다짐부(400)를 도시한다.
도 10을 참조하여, 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)는 다짐부(400)를 더 포함할 수 있다.
다짐부(400)는 제1외골격부재(210) 내에 포설된 축조물 재료를 다지도록 동작할 수 있다. 이러한 다짐부(400)는 제1다짐부재(410), 제2다짐부재(420) 및 제3다짐부재(430)를 포함할 수 있다.
제1다짐부재(410)는 전자석을 포함하며, 전술한 외골격형성부(200)의 중간프레임(22011)에 부착될 수 있다.
제2다짐부재(420)는 회전디스크로 마련될 수 있다. 제2다짐부재(420)는 제1다짐부재(410)와 전자기적으로 탈부착될 수 있다. 즉, 제1다짐부재(410)는 전자기력에 의해 제2다짐부재(420)를 외골격형성부(200)와 결합 또는 해체시킬 수 있다.
구체적으로, 제1다짐부재(410)는 외골격형성부(200)가 인상부(300)에 의해 인상될 때에는, 인상 직전에 전자기력을 활용하여 제2다짐부재(420)와 결합할 수 있다. 이에 따라, 외골격형성부(200)가 인상될 때 다짐부(400)가 함께 인상될 수 있다.
한편, 제2다짐부재(420)가 제1다짐부재(410)를 통해 외골격형성부(200)와 연결된 상태에서 다짐 작업이 수행되면, 다짐 작업 시 발생하는 진동이 외골격형성부(200)로 전달될 수 있다. 이 경우, 형틀의 위치가 흐트러져 기둥 축조물의 치수 정밀도가 떨어질 수 있다. 따라서, 제3다짐부재(430)가 작동할 때에는 제1다짐부재(410)로부터 제2다짐부재(420)가 탈착되고, 제2다짐부재(420)에 마련된 조오는 내골격부(100)의 장부홈에 결합될 수 있다. 이와 같이 제1다짐부재(410)가 외골격형성부(200)로부터 분리됨으로써, 다짐 작업 시 발생하는 진동이 외골격형성부(200)로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2다짐부재(420)의 중앙에 마련된 원형홀 내부에는 충격완화를 위한 볼이 구비되어 있으며, 이 볼은 내골격부(100) 또는 외골격형성부(200)에 전달되는 진동을 최소화할 수 있다.
제3다짐부재(430)는 다짐작업 및 평탄화작업을 수행할 수 있다. 제3다짐부재(430)는 제2내골격부재(120)를 중심으로 회전하면서 포설된 축조물 재료를 평탄화하거나 다질 수 있다. 또한, 원형기둥의 지름에 따라 반경 방향으로 길이 조절이 가능하다.
이하에서 도 11 및 도 12를 참조하여, 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)를 설치하고 기둥 축조물을 시공하는 과정에 관해 더 상세하게 설명한다.
도 11은 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)의 내골격부(100) 및 다짐부(400)가 설치되는 과정을 도시한다.
도 12는 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)의 외골격형성부(200) 및 인상부(300)가 설치되는 과정을 도시한다.
일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)의 내골격부(100)는 아래의 과정을 통해 설치 및 연장될 수 있다.
1. 콘크리트 슬라브에 앵커를 설치하고, 수평조절볼트를 결합한다.
2. 수평조절볼트 위에 주각(1101)을 설치하고, 수직측정장치를 결합부분의 오목 및 볼록 결합장부에 결합하여 수직도를 확보한다. 수직도가 확보된 상태에서 수평조절볼트를 조정하여 주각(1101)의 수평도를 확보하고, 수직측정장치를 제거하며, 주각고정볼트로 주각(1101)을 고정한다.
3. 주각(1101)의 결합부분과 제2내골격부재(120)의 오목 및 볼록 결합장부를 맞대어 결합하고 핀(1201)을 8방 대칭으로 원형장부맞춤하여 1단 제2내골격부재(120)를 고정한다.
4. 주각(1101)에 마련된 벤딩볼트 관통홈에 밴딩볼트를 관통시키고, 각각 우 및 좌 주각돌(1102)에 마련된 양측 주각돌 벤딩볼트 관통홈에 밴딩볼트를 체결한다.
5. 합체된 우 및 좌 주각돌(1102)의 중심부에 마련된 관통홀과 제2내골격부재(120) 사이의 틈에 방수 및 방습 epoxy를 주입 후 경화시킨다.
6. 인상부(300)가 내골격부(100)를 상승함에 따라 2단 제2내골격부재(120)와 그 이후의 제2내골격부재(120)에 핀(1201)을 8방 대칭으로 원형장부맞춤하여 내골격부(100)를 연장한다.
7. 소정의 기둥 높이에 도달하면, 제2내골격부재(120)의 상단에 제3내골격부재(130)를 설치한다. 제2내골격부재(120)와 제3내골격부재(130)의 결합은 핀(1201)을 8방 대칭으로 원형장부맞춤으로 이루어진다.
8. 제3내골격부재(130)에 마련된 페이스트 주입홀에 시공재료를 사춤한 후 제3내골격부재(130)의 각 방사방향 단부에 마련된 수평재 결합부를 사용하여 수평재들을 결합하여 가구구조를 완성한다.
전술한 과정에 있어서, 도 11(a)는 상기의 단계 1-3을 통해 형성되고, 도 11(b)는 단계 4-5를 통해 형성될 수 있다. 도 11(c)는 다짐부(400)가 설치된 모습을 도시하지만, 다짐부(400)는 도 12(a)에 도시된 외골격형성부(200)가 설치될 때 함께 설치될 수 있다.
이어서, 아래의 과정을 통해 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)의 외골격형성부(200) 및 인상부(300)가 설치 및 작동되어, 기둥 축조물이 시공될 수 있다.
1. 전술한 내골격부(100)의 설치 및 연장 과정의 단계 6이 실행된 후 주각돌(1102) 주변에 복공판을 설치한다.
2. 설치된 제2내골격부재(120)의 중심과 제1외골격부재(210) 및 제2다짐부재(420)의 중심이 일치하고, 제2외골격부재(220)와 주각돌(1102)이 수평이 일치하도록 외골격형성부(200)를 주각돌(1102) 및 복공판 상부에 안착시킨다.
3. 구동부재(2202)의 볼스크류 간격을 조정하여 제1부분(2101) 및 제2부분(2102) 간의 간격을 이격시킴으로써 제1외골격부재(210)를 박리한다.
4. 내골격부(100)에 인상부(300)를 관입시키고, 제1스크류척(3203) 및 제2스크류척(3204)의 조(32032)(제2내골격부재(120)의 곡률반경과 동일함)를 조여 제2내골격부재(120)에 고정시킨다.
5. 외골격형성부(200)의 상부에 일체화된 인양플레이트(2204)를 사용하여 인상부(300)와 외골격형성부(200)를 결합한다.
6. 제1스크류척(3203) 및 제2스크류척(3204)을 각각 반복 개폐하여 인상부(300)가 내골격부(100)의 궤도에 정확히 설치되었음을 검증한다.
7. 구동부재(2202)를 조작하여 제1외골격부재(210)를 모두 폐쇄한 후 축조물 재료를 제1외골격부재(210) 내부에 포설하고, 제3다짐부재(430)의 다짐기와 일체화된 포설기를 회전시켜 재료를 평탄화시킨 후 다짐 작업을 실행한다. 센서를 사용해서 사전에 설정된 높이까지 재료가 다져졌는지 확인되면, 최초의 원형기둥 블록이 완성된다.
8. 최초의 원형기둥 블록이 완성된 후, 구동부재(2202)를 조작하여 제1부분(2101) 및 제2부분(2102)을 서로 이격시켜 제1외골격부재(210)를 블록으로부터 박리하고, 제2스크류척(3204)을 조이고 제1스크류척(3203)을 푼 상태에서 제1볼스크류세트(3201)를 작동시켜 제1스크류척(3203)을 인상시킨 후 조(32031)를 조인다.
9. 제1스크류척(3203)을 조인 후 제2스크류척(3204)의 조(32032)를 풀고, 반대로 제2볼스크류세트(3202)를 사전에 설정된 길이만큼 단축시켜 외골격형성부(200)를 인상시키고, 제2스크류척(3204)의 조(32032)를 조인다.
10. 단계 7 내지 9를 반복하여 2번째 원형기둥 블록이 완성된다.
11. 소정의 높이까지 원형기둥이 시공되면, 제2내골격부재(120)를 원형장부맞춤방식을 사용하여 연장한다.
12. 기둥 축조물이 완성될 때까지 단계 6 내지 단계 11을 반복한다.
전술한 과정에 있어서, 도 12(a)는 상기의 단계 1-3을 통해 형성되고, 도 12(b)는 단계 4-5를 통해 형성될 수 있다.
추가적으로, 제1외골격부재(210)는 원형뿐만 아니라, ㅁ자형, ㄴ자형, ㅗ자형, +자형 등 다양한 형상의 형틀로 마련될 수 있다.
도 13은 다양한 형상을 갖는 제1외골격부재(210)를 도시한다.
도 13(a)는 제1외골격부재(210)가 ㅁ자형의 거푸집으로 마련될 수 있으며, 이때, 제1외골격부재(210)는 동일형상의 제1부분 및 제2부분을 포함할 수 있다. 또한, 제1부분 및 제2부분은 점선으로 표시된 1축을 기준으로 양방향으로 개폐될 수 있다.
도 13(b)는 제1외골격부재(210)가 ㄴ자형의 거푸집으로 마련될 수 있으며, 이때, 제1외골격부재(210)는 이형의 제1부분 및 제2부분을 포함할 수 있다. 또한, 제1부분 및 제2부분은 점선으로 표시된 1축을 기준으로 양방향으로 개폐될 수 있다.
도 13(c)는 제1외골격부재(210)가 ㅗ자형의 거푸집으로 마련될 수 있으며, 이때, 제1외골격부재(210)는 이형의 3부분으로 분리될 수 있다. 즉, 제1부분, 제2부분 및 제3부분을 포함할 수 있다. 또한, 제1부분, 제2부분 및 제3부분은 각각 점선으로 표시된 3축을 기준으로 각각 개폐될 수 있다.
도 13(d)는 제1외골격부재(210)가 +자형의 거푸집으로 마련될 수 있으며, 이때, 제1외골격부재(210)는 이형의 4부분 또는 동일형상의 4부분으로 분리될 수 있다. 또한, 4부분으로 나누어진 거푸집은 점선으로 표시된 4축을 기준으로 각각 개폐될 수 있다. 제1외골격부재(210)의 각 부분들을 복수개의 축방향으로 개폐하여 탈형 시 마찰력을 최소화한다.
전술한 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)는 원형장부를 적용하여 주각, 내골격기둥 및 주두를 신속하게 무봉이 되도록 설치할 수 있다.
또한, 내골격부(100)는 이론상 무한연장이 가능하며, 시공 시에는 형틀 및 다짐기의 인상에 사용되는 가설재로 사용되고 기둥 시공의 완료 후에는 내력을 증진하는 구조부재 역할을 할 수 있다.
또한, 강접합되어 치수안정성이 확보된 제2외골격부재(220)에 특정 지름을 지닌 두 개의 제1외골격부재(210)를 맞대어 원형형틀을 구현하며, 이 원형형틀은 결합구를 사용하여 다양한 직경의 원형형틀로 용이하게 교체될 수 있어, 다양한 지름의 원형기둥을 하나의 슬립폼으로 시공할 수 있다.
또한, 제1외골격부재(210)의 양측에 역방향으로 맞대어 설치된 스크류 볼트는 형틀의 고정 및 탈형을 용이하게 할 수 있다. 1개의 모터 및 2개의 양방향 볼스크류로 2개의 반원형형틀 양측의 이격거리를 조작하여 제1외골격부재(210)의 치수, 위치 및 형상을 정교하게 구속하고, 형틀의 결합 및 해체, 그리고 형틀의 동바리 보강을 신속하게 할 수 있다.
또한, 2개의 볼스크류 및 2개의 스크류척 및 모터들을 사용하여 구현된 인상부(300)는 내골격부(100)를 따라 외골격형성부(200)의 자율 수직이송을 가능하게 한다.
또한, 제2내골격부재(120)에 자유단으로 결합되고, 외골격형성부(200)에 전자석을 이용하여 결합 및 해체되는 다짐부(400)는 다짐기에 의해 발생하는 충격이 외골격형성부(200)에 전달되는 것을 원천배제하고, 내골격부(100)에 전달되는 충격량을 대폭 저감시킬 수 있다.
이뿐만 아니라, 외골격형성부(200)가 상승할 때 전자석을 사용하여 함께 동시에 인상시켜 거푸집과 다짐기의 설치 및 이동을 동기화할 수 있다.
결국, 일 실시예에 따른 기둥 자동시공 장치(10)에 의해, 원형기둥을 무봉으로 연속 시공하고, 형틀공정의 노무의존성을 줄여 생산성을 향상시키며, 시간소모적이고 노무의존적인 시리즈 작업들(조립, 측량, 해체 및 이동 등)을 1인 작업자가 용이하게 수행할 수 있어 노무인력수 및 유휴시간을 절감하는 장점을 갖는다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 기둥 자동시공 장치
100: 내골격부
110: 제1내골격부재
1101: 주각
1102: 주각돌
120: 제2내골격부재
1201: 핀
130: 제3내골격부재
200: 외골격형성부
210: 제1외골격부재
2101: 제1부분
2102: 제2부분
2103: 바퀴
220: 제2외골격부재
2201: 프레임
22011: 중간프레임
2202: 구동부재
2203: 레일
2204: 인양플레이트
300: 인상부
310: 제1인상부재
320: 제2인상부재
3201: 제1볼스크류세트
3202: 제2볼스크류세트
3203: 제1스크류척
32031: 조
3204: 제2스크류척
32041: 조
400: 다짐부
410: 제1다짐부재
420: 제2다짐부재
430: 제3다짐부재

Claims (9)

  1. 시공될 축조물 내에 매립되도록 설치되는 내골격부;
    상기 내골격부를 중심으로 축조물 재료를 포설하기 위해 형틀을 설치 또는 해체시키는 외골격형성부; 및
    상기 외골격형성부의 상부에 결합되는 인상부;
    를 포함하고,
    상기 인상부는 상기 내골격부를 따라 수직 이동하면서 상기 외골격형성부를 인상시키며,
    상기 내골격부는,
    상기 축조물의 기초로써 지면에 고정되는 제1내골격부재; 및
    상기 제1내골격부재에 의해 고정되고 상기 축조물의 중심에 매립되는 제2내골격부재;
    를 포함하고,
    상기 축조물의 높이에 따라 상기 내골격부를 연장하기 위해 상기 제2내골격부재는 복수 개로 마련되어 각각이 수직 방향으로 연결되며,
    상기 내골격부는 연장된 상기 제2내골격부재의 상단부에 결합되는 제3내골격부재를 더 포함하고,
    상기 제3내골격부재는 수평재가 결합 가능한, 기둥 자동시공 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    연결된 복수 개의 상기 제2내골격부재는 서로 접합된 부분에 원형장부가 삽입되어 고정되는, 기둥 자동시공 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외골격형성부는,
    내부에 상기 축조물 재료가 포설되는 제1외골격부재; 및
    상기 제1외골격부재를 설치 또는 해체시키는 제2외골격부재;
    를 포함하고,
    상기 제1외골격부재는 상기 제2외골격부재에 형성된 레일을 따라 주행 가능한, 기둥 자동시공 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1외골격부재는 설치 또는 해체 시 축조물과의 마찰을 최소화하기 위해 적어도 두 부분으로 분리되는 형틀로 구성되는, 기둥 자동시공 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인상부는,
    상기 외골격형성부 상부에 결합되는 제1인상부재; 및
    상기 제1인상부재에 의해 지지되는 제2인상부재;
    를 포함하고,
    상기 제2인상부재는 상기 내골격부를 따라 수직 이동하면서 상기 외골격형성부를 인상시키는, 기둥 자동시공 장치.
  8. 시공될 축조물 내에 매립되도록 설치되는 내골격부;
    상기 내골격부를 중심으로 축조물 재료를 포설하기 위해 형틀을 설치 또는 해체시키는 외골격형성부; 및
    상기 외골격형성부의 상부에 결합되는 인상부;
    를 포함하고,
    상기 인상부는 상기 내골격부를 따라 수직 이동하면서 상기 외골격형성부를 인상시키며,
    상기 인상부는,
    상기 외골격형성부 상부에 결합되는 제1인상부재; 및
    상기 제1인상부재에 의해 지지되는 제2인상부재;
    를 포함하고,
    상기 제2인상부재는 상기 내골격부를 따라 수직 이동하면서 상기 외골격형성부를 인상시키며,
    상기 제2인상부재는,
    상기 제1인상부재의 상단 및 하단을 연결하도록 배치된 제1볼스크류세트;
    상기 제1볼스크류세트와 교번적으로 배치된 제2볼스크류세트;
    상기 제1볼스크류세트 및 제2볼스크류세트 중 하나에 스크류 결합되는 제1스크류척; 및
    상기 제1볼스크류세트 및 제2볼스크류세트 중 다른 하나에 스크류 결합되는 제2스크류척;
    을 포함하고,
    상기 제1스크류척 및 제2스크류척은 교번적으로 수직 이동하면서 상기 외골격형성부를 인상시키는, 기둥 자동시공 장치.
  9. 시공될 축조물 내에 매립되도록 설치되는 내골격부;
    상기 내골격부를 중심으로 축조물 재료를 포설하기 위해 형틀을 설치 또는 해체시키는 외골격형성부; 및
    상기 외골격형성부의 상부에 결합되는 인상부;
    를 포함하고,
    상기 인상부는 상기 내골격부를 따라 수직 이동하면서 상기 외골격형성부를 인상시키며,
    상기 축조물 재료를 다지도록 동작하는 다짐부를 더 포함하고,
    상기 다짐부는 상기 외골격형성부의 인상 시 상기 외골격형성부와 전자기적으로 결합되어 함께 인상되며,
    상기 다짐부는 다짐 작업 시 상기 외골격형성부로부터 해체되고, 상기 내골격부를 조이는, 기둥 자동시공 장치.
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