KR102404517B1 - Rock drilling apparatus and method of crushing rock using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 암반 천공 장치에 관한 것으로, 관통홀, 상기 관통홀의 상부에 구비되는 제1 수용부 및 상기 관통홀의 하부에 구비되는 제2 수용부가 구비된 메인하우징; 회전핀이 구비되고 상기 메인 하우징의 상부에 구비되는 모터; 상기 모터에 의하여 회전되는 로드연결부; 상기 로드연결부의 하방에 결합되는 비트로드; 상기 비트로드의 하방에 결합되는 드릴비트; 상기 로드연결부 및 상기 메인 하우징 사이에 구비되는 제1 구면 롤러 베어링 및 제2 구면 롤러 베어링;을 포함하되, 상기 제1 구면 롤러 베어링은 내륜의 내측면이 상기 로드연결부의 상부에 결합되고, 외륜의 외측면이 상기 제1 수용부에 결합되되, 상기 제1 구면 롤러 베어링의 수직단면상에서 외륜의 내측면과 내륜의 외측면 사이에 한 쌍의 롤러가 상하방향으로 배치되며, 상기 외륜의 내측면과 상기 롤러 사이에 레이디얼 간극이 구비되어 상기 로드연결부의 회전축이 기울어질 수 있게 구성되고, 상기 제2 구면 롤러 베어링은 내륜의 내측면이 상기 로드연결부의 하부에 결합되고, 외륜의 외측면이 상기 제2 수용부에 결합되되, 상기 제2 구면 롤러 베어링의 수직 단면상에서 외륜의 내측면과 내륜의 외측면 사이에 한 쌍의 롤러가 상하방향으로 배치되며, 상기 외륜의 내측면과 상기 롤러 사이에 레이디얼 간극이 구비되어 상기 로드연결부의 회전축이 기울어질 수 있게 구성되어 암반 파쇄 과정의 효율성 향상, 공사기간 단축, 인건비 절감이 가능하다.The present invention relates to a rock drilling device, comprising: a main housing having a through hole, a first receiving part provided on an upper portion of the through hole, and a second receiving part provided on a lower portion of the through hole; a motor provided with a rotating pin and provided on an upper portion of the main housing; a rod connection part rotated by the motor; a bit rod coupled to a lower portion of the rod connection part; a drill bit coupled to a lower portion of the bit rod; A first spherical roller bearing and a second spherical roller bearing are provided between the rod connection part and the main housing, wherein, in the first spherical roller bearing, an inner surface of an inner ring is coupled to an upper portion of the rod connection portion, and the outer ring An outer surface is coupled to the first receiving part, and a pair of rollers are vertically disposed between the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring on a vertical cross-section of the first spherical roller bearing, and the inner surface of the outer ring and A radial gap is provided between the rollers so that the axis of rotation of the rod connection part can be inclined, and in the second spherical roller bearing, the inner surface of the inner ring is coupled to the lower part of the rod connection portion, and the outer surface of the outer ring is the A pair of rollers coupled to the second accommodating portion are vertically disposed between the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring on the vertical cross-section of the second spherical roller bearing, and between the inner surface of the outer ring and the roller It is possible to improve the efficiency of the rock crushing process, shorten the construction period, and reduce labor costs because a radial gap is provided so that the rotation shaft of the rod connection part can be inclined.
Description
본 발명은 암반 천공 장치 및 암반 파쇄 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rock drilling device and a rock crushing method.
일반적으로, 각종 건설현장에서 암반 파쇄 작업을 수행할 때에는 진동해머 드릴을 사용하는 경우가 많은데, 진동해머 드릴로 암반을 파쇄하게 되면 심한 진동과 소음이 유발되어 작업장 주변 사람들에게 많은 피해를 주게 될 뿐만 아니라 작업속도가 더디게 되어 작업효율이 떨어지게 된다.In general, when performing rock crushing work at various construction sites, a vibrating hammer drill is often used. When rock crushing with a vibrating hammer drill is used, severe vibration and noise are induced, causing a lot of damage to people around the workplace. However, the working speed is slowed down, and the working efficiency is reduced.
이에 암반에 일정 크기의 구멍을 뚫은 다음 그 구멍에 암반파쇄기를 넣어 암반을 균열시키거나 다이너마이트 등의 폭약을 구멍에 투입해서 폭발시키는 공법이 제안되었으며, 암반 천공 장치는 이러한 암반 파쇄 공법에 사용되는 장치이다.Accordingly, a method has been proposed in which a hole of a certain size is drilled in the rock, and then a rock crusher is put into the hole to crack the rock, or explosives such as dynamite are put into the hole to explode. to be.
한편, 종래에는 원기둥 형태로 암반을 자른 뒤, 원기둥 내측에 있는 암반을 뽑아내는 이른바 코어공법으로 암반에 구멍을 형성하고 그 구멍에 파쇄기를 삽입하는 방식으로 암반 파쇄 공법이 수행되고 있었다. 이러한 코어공법은 암반 절삭, 절삭된 원기둥 코어 암석 인발, 파쇄기 삽입, 암반 파쇄 등의 순서로 진행될 수밖에 없었으며, 이에 따라 공사에 소요되는 시간 감소, 인건비 감소, 공사 효율성 향상에 한계가 있었다.On the other hand, in the prior art, the rock crushing method was performed by forming a hole in the rock by the so-called core method of cutting the rock in a cylindrical shape and then extracting the rock inside the cylinder and inserting a crusher into the hole. This core method had to proceed in the following order: rock cutting, extraction of the cylindrical core rock, inserting a crusher, and crushing the rock. As a result, there were limitations in reducing construction time, reducing labor costs, and improving construction efficiency.
본 발명의 일 측면에 따르면, 암반 파쇄 공정의 효율성 향상, 공사기간 단축, 인건비 절감 및 장비 수명 연장 중 적어도 하나 이상이 가능한 암반 천공 장치를 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a rock drilling device capable of at least one of improving the efficiency of the rock crushing process, shortening the construction period, reducing labor costs, and extending the life of the equipment.
본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치는, 관통홀, 상기 관통홀의 상부에 구비되는 제1 수용부 및 상기 관통홀의 하부에 구비되는 제2 수용부가 구비된 메인하우징; 회전핀이 구비되고 상기 메인 하우징의 상부에 구비되는 모터; 상기 모터에 의하여 회전되는 로드연결부; 상기 로드연결부의 하방에 결합되는 비트로드; 상기 비트로드의 하방에 결합되는 드릴비트; 상기 로드연결부 및 상기 메인 하우징 사이에 구비되는 제1 구면 롤러 베어링 및 제2 구면 롤러 베어링;을 포함하되, 상기 제1 구면 롤러 베어링은 내륜의 내측면이 상기 로드연결부의 상부에 결합되고, 외륜의 외측면이 상기 제1 수용부에 결합되되, 상기 제1 구면 롤러 베어링의 수직단면상에서 외륜의 내측면과 내륜의 외측면 사이에 한 쌍의 롤러가 상하방향으로 배치되며, 상기 외륜의 내측면과 상기 롤러 사이에 레이디얼 간극이 구비되어 상기 로드연결부의 회전축이 기울어질 수 있게 구성되고, 상기 제2 구면 롤러 베어링은 내륜의 내측면이 상기 로드연결부의 하부에 결합되고, 외륜의 외측면이 상기 제2 수용부에 결합되되, 상기 제2 구면 롤러 베어링의 수직 단면상에서 외륜의 내측면과 내륜의 외측면 사이에 한 쌍의 롤러가 상하방향으로 배치되며, 상기 외륜의 내측면과 상기 롤러 사이에 레이디얼 간극이 구비되어 상기 로드연결부의 회전축이 기울어질 수 있게 구성될 수 있다.A rock drilling apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a main housing provided with a through hole, a first accommodating portion provided on an upper portion of the through hole, and a second accommodating portion provided on a lower portion of the through hole; a motor provided with a rotating pin and provided on an upper portion of the main housing; a rod connection part rotated by the motor; a bit rod coupled to a lower portion of the rod connection part; a drill bit coupled to a lower portion of the bit rod; A first spherical roller bearing and a second spherical roller bearing are provided between the rod connection part and the main housing, wherein, in the first spherical roller bearing, an inner surface of an inner ring is coupled to an upper portion of the rod connection portion, and the outer ring An outer surface is coupled to the first receiving part, and a pair of rollers are vertically disposed between the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring on a vertical cross-section of the first spherical roller bearing, and the inner surface of the outer ring and A radial gap is provided between the rollers so that the axis of rotation of the rod connection part can be inclined, and in the second spherical roller bearing, the inner surface of the inner ring is coupled to the lower part of the rod connection portion, and the outer surface of the outer ring is the A pair of rollers coupled to the second accommodating portion are vertically disposed between the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring on the vertical cross-section of the second spherical roller bearing, and between the inner surface of the outer ring and the roller A radial gap may be provided so that the axis of rotation of the rod connection unit may be inclined.
이때, 상기 제1 구면 롤러 베어링 및 상기 제2 구면 롤러 베어링의 수직방향 중심선 사이의 높이차이는 H1이고, 상기 제1 구면 롤러 베어링의 내경 및 외경은 각각 D1 및 D2이며, D2는 D1의 1.75~1.85배이고, H1은 D1의 1.85~1.95배이고, 상기 제1 구면 롤러 베어링의 레이디얼 간극은 D1의 0.0004 ~ 0.00075배가 되도록 하는 것이 바람직하다.At this time, the height difference between the vertical center line of the first spherical roller bearing and the second spherical roller bearing is H1, the inner diameter and the outer diameter of the first spherical roller bearing are D1 and D2, respectively, and D2 is 1.75~ of D1 It is preferable that 1.85 times, H1 is 1.85 to 1.95 times D1, and the radial clearance of the first spherical roller bearing is 0.0004 to 0.00075 times D1.
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본 발명의 일 실시예에 따른 암반 파쇄 방법은, 상기 드릴비트에 다결정 다이아몬드 컴팩트(Polycrystalline Diamond Compact; PDC)를 포함하는 비트를 적용하고, 상기 드릴비트를 1000~2000RPM으로 회전시켜서 암반을 천공한 뒤, 발파공정 또는 할암공정을 수행하는 방식으로 진행된다.In the rock crushing method according to an embodiment of the present invention, a bit including a polycrystalline diamond compact (PDC) is applied to the drill bit, and the drill bit is rotated at 1000 to 2000 RPM to perforate the rock. , it proceeds in such a way that a blasting process or a granite process is performed.
이때, 일축압축강도 125 ㎏f/㎠이하인 암반에서는 1.0 ~ 2.0 m/min의 하강속도 및 2ton/㎡의 하방압력으로 천공하고, 일축압축강도 126~600 ㎏f/㎠인 암반에서는 0.5 ~ 1.0 m/min의 하강속도 및 1ton/㎡의 하방압력으로 천공하고, 일축압축강도 601~1200 ㎏f/㎠인 암반에서는 0.3 ~ 0.7 m/min의 하강속도 및 0.6ton/㎡의 하방압력으로 천공한 뒤 발파공정 또는 할암공정을 진행하는 것이 바람직하다.At this time, in a rock with a uniaxial compressive strength of 125 kgf/cm2 or less, drilling is performed at a descending speed of 1.0 to 2.0 m/min and a downward pressure of 2ton/m2, and 0.5 to 1.0 m in a rock with a uniaxial compressive strength of 126 to 600 kgf/cm2. After drilling at a descending rate of /min and a downward pressure of 1 ton/m2, in a rock with a uniaxial compressive strength of 601 to 1200 kgf/㎠, drilling at a descending rate of 0.3 to 0.7 m/min and a downward pressure of 0.6 ton/m2 It is preferable to proceed with the blasting process or the granite process.
또한, 상기 할암공정은 진동리퍼의 리퍼블레이드 하부를 천공홀에 삽입해서 수행되되, 상기 리퍼블레이드의 하부는 최소 직경이 R2, 최대 직경이 R1인 상광하협의 원추형 형상으로 이루어지고, 상기 R1은 상기 천공홀의 직경보다 크고, 상기 R2는 상기 천공홀의 직경보다 작은 것이 바람직하다.In addition, the halam process is performed by inserting the lower part of the ripper blade of the vibrating ripper into the drilling hole, and the lower part of the ripper blade has a conical shape with a minimum diameter of R2 and a maximum diameter of R1, and R1 is the It is preferable that the diameter of the drilling hole is greater than that of R2, and that R2 is smaller than the diameter of the drilling hole.
또한, 상기 R1은 상기 R2의 1.5 내지 1.8배이고, 상기 리퍼블레이드 하부의 측면이 지면과 이루는 예각은 84~86°인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that R1 is 1.5 to 1.8 times of R2, and an acute angle formed by the side surface of the lower portion of the reper blade with the ground is 84 to 86°.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 암반 천공 작업 수행시 천공비트를 회전시키는 비트로드를 안정적으로 지지하여 비트로드의 회전 진동 및 소음을 감소시킬 수 있고, 특히, 비트로드에 가해지는 불규칙한 외력에 의하여 모터가 손상되는 문제를 해결할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce the rotational vibration and noise of the bit rod by stably supporting the bit rod that rotates the punching bit when performing the rock drilling operation, and in particular, by the irregular external force applied to the bit rod It can solve the problem of motor damage.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치는, 원기둥 코어를 제거하는 별도의 공정이 불필요하므로 암반 파쇄 공정의 효율성 향상될 수 있으며, 공사기간 단축, 인건비 절감 등의 효과를 구현할 수 있다.In addition, since the rock drilling apparatus according to an embodiment of the present invention does not require a separate process for removing the cylindrical core, the efficiency of the rock crushing process can be improved, and effects such as shortening of construction period and reduction of labor costs can be realized.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치가 장착된 굴착기를 개략적으로 예시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치를 개략적으로 예시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치의 주요부 단면을 개략적으로 예시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치의 제1 구면 롤러 베어링을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 파쇄 공법에 사용되는 진동리퍼를 개략적으로 예시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 파쇄 공법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view schematically illustrating an excavator equipped with a rock drilling device according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a diagram schematically illustrating a rock drilling apparatus according to an embodiment of the present invention,
3 is a diagram schematically illustrating a cross-section of a major part of a rock drilling apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a view for explaining a rock drilling device according to an embodiment of the present invention,
5 is a view for explaining the first spherical roller bearing of the rock drilling device according to an embodiment of the present invention,
6 is a diagram schematically illustrating a vibration ripper used in a rock crushing method according to an embodiment of the present invention;
7 is a view for explaining a rock crushing method according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치가 장착된 굴착기를 개략적으로 예시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치를 개략적으로 예시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치의 주요부 단면을 개략적으로 예시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치의 제1 구면 롤러 베어링을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 파쇄 공법에 사용되는 진동리퍼를 개략적으로 예시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 파쇄 공법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating an excavator equipped with a rock drilling device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a rock drilling device according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a cross-section of a major part of a rock drilling apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view for explaining a rock drilling apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view of the present invention It is a view for explaining a first spherical roller bearing of a rock drilling device according to an embodiment, and FIG. 6 is a view schematically illustrating a vibration ripper used in a rock crushing method according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a view for explaining a rock crushing method according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치(1000)는 암반(1)에 천공홀(2)을 생성하는 기능을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 암반 천공 장치(1000)는 하우징(110), 천공모듈(200), 비트로드(300), 진동저감부(400) 및 드릴비트(500)를 포함할 수 있다. 이때, 천공모듈(200)에는 메인하우징(230), 모터(210), 로드연결부(220) 및 제1, 2 구면 롤러 베어링(260, 270)이 포함된다. Referring to the drawings, the
일 실시예에서, 하우징(110)은 암반 천공 장치(1000)의 전체적인 외관을 이루는 것으로, 타 구성들이 하우징(110)의 내부에 수용될 수 있도록 내부에 소정의 수용공간을 가질 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 하우징(110)에는 천공모듈(200)을 승강시키기 위한 승강로드(120), 차량(31)의 작동로드(30) 등에 하우징(110)을 연결하기 위한 차량연결부(140, 150)가 구비될 수 있다. 또한, 하우징(110)의 하방에 고정핀(130)이 더 구비될 수 있으며, 이 고정핀(130)은 하우징을 암반상에 위치시킬때 암반에 접촉되어 하우징이 고정되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 암반 천공 장치(1000)의 일측에는 암반 천공 장치(1000)의 작동을 제어하기 위한 제어부(도면 미도시)가 제공될 수 있다. 또한, 제어부에 의해 후술하는 모터(210)의 회전속도와 토크가 제어될 수 있다. In one embodiment, a control unit (not shown) for controlling the operation of the
일 실시예에서, 차량(31)의 운전석에는 암반 천공 장치(1000)의 작동을 제어할 수 있는 조작장치가 제공되고, 이 조작장치가 제어부에 연결됨으로써, 운전자는 차량(31)의 조작과 암반 천공 장치(1000)의 조작을 동시에 수행할 수 있다.In one embodiment, the driver's seat of the
한편, 비트로드(300)의 진동을 저감시키기 위해서 진동저감부(400)가 구비될 수 있다. 일 실시예에서, 진동저감부(400)는 비트로드(300)의 외면에 접촉되어 비트로드(300)를 지지하는 지지베어링 및 지지베어링을 고정시키는 홀더를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 지지베어링 및 홀더는 하우징(110)의 하판에 결합될 수 있다. 이때, 하우징(110)의 하판에는 입출구가 구비되어 비트로드(300)가 입출구를 관통할 수 있다. 그리고, 홀더가 체결되는 수용부가 하판에 구비될 수 있다. 이 진동저감부(400)에 의하여 드릴비트(500)의 드릴링 과정에서 발생되는 진동 및 소음이 감소될 수 있다.On the other hand, in order to reduce the vibration of the
일 실시예에서, 다결정 다이아몬드 컴팩트(Polycrystalline Diamond Compact; PDC)가 포함된 PDC락비트가 드릴비트(500)로 활용될 수 있다. 이에 따라 드릴비트(500)를 고속으로 회전시켜서 암반(1)에 천공홀(2)을 형성할 수 있으며, 특히 원기둥 형태로 암반을 자른 뒤 원기둥 내측에 있는 암반을 뽑아내는 과정을 진행하지 않고 드릴링 작업 만으로 천공홀을 형성할 수 있다.In one embodiment, a PDC lock bit including a polycrystalline diamond compact (PDC) may be utilized as the
한편, PDC락비트의 회전속도가 1000RPM 미만이 되면 암반을 천공하는데 소요되는 시간이 급증하고, PDC락비트의 회전속도가 2000RPM을 초과하면 모터(210)에 과부하가 걸리거나, 드릴비트(500)에서 발생되는 진동에 의하여 암반 천공 장치(1000)의 수명이 급격하게 단축되거나, 드릴비트(500)를 안정적으로 지지하지 못하여 천공 정밀도나 안전성이 급감하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, PDC락비트를 사용해서 암반을 천공하는 작업의 효율성을 확보하기 위해서는 PDC락비트의 회전속도가 1000 내지 2000 RPM이 되도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the rotation speed of the PDC lock bit is less than 1000 RPM, the time required to drill the rock increases rapidly, and when the rotation speed of the PDC lock bit exceeds 2000 RPM, the
또 다른 한편으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치(1000)는, PDC락비트가 2000RPM 이하의 범위에서 고속으로 회전되더라도 PDC락비트에서 발생되는 진동으로 인한 문제를 최소화하기 위하여 메인하우징(230), 로드연결부(220), 제1 구면 롤러 베어링(260) 및 제2 구면 롤러 베어링(270)을 포함하도록 한다.On the other hand, the
일 실시예에서, 메인하우징(230)은 모터(210)와 로드연결부(220)를 견고하고 안정적으로 지지하는 기능을 수행한다. 또한, 메인하우징(230)의 일측에 체결구가 구비되어 하우징(110)의 승강로드(120)를 따라 천공모듈(200)이 승강되도록 할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 로드연결부(220)는 전체적으로 원기둥 형상으로 이루어지고, 모터(210)에 연결되어 모터(210)의 구동에 따라 회전되며, 로드연결부(220)의 하방에 비트로드(300)가 결합됨에 따라 모터(210)에서 발생된 회전력이 로드연결부(220) 및 비트로드(300)를 순차적으로 거쳐서 드릴비트(500)에 전달되며, 드릴비트(500)의 회전에 의하여 천공과정이 진행될 수 있다. 이때, 로드연결부(220)는 제1 구면 롤러 베어링(260) 및 제2 구면 롤러 베어링(270)을 매개로 메인하우징(230)과 결합될 수 있다. In one embodiment, the
일 실시예에서, 제1 구면 롤러 베어링(260)은 내륜(261), 외륜(262) 및 롤러(263)를 포함하며, 제2 구면 롤러 베어링(270)은 제1 구면 롤러 베어링(260)의 수직 하방으로 이격된 위치에 구비된다.In one embodiment, the first spherical roller bearing 260 includes an
일 실시예에서, 메인하우징(230)의 내측에는 제1 구면 롤러 베어링(260)을 수용하는 제1 수용부(231)와 제2 구면 롤러 베어링(270)을 수용하는 제2 수용부(232)가 구비된다. 이 제1 수용부(231)와 제2 수용부(232)는 상하방향으로 이격되게 형성되며, 그 사이의 영역에 관통홀(233)이 구비된다. 또한, 제1 구면 롤러 베어링(260)의 외륜(262)이 제1 수용부(231)의 표면과 접촉되어 지지되며, 제2 구면 롤러 베어링(270)의 외륜(262)이 제2 수용부(232)의 표면과 접촉되어 지지된다.In one embodiment, inside the
일 실시예에서, 로드연결부(220)의 외측에는 제1 구면 롤러 베어링(260)의 내륜(261)으로 삽입되는 제1 영역(221)과, 제2 구면 롤러 베어링(270)의 내륜(261)으로 삽입되는 제2 영역(222)이 구비된다. 이 제1 영역(221)과 제2 영역(222)은 상하방향으로 이격되게 형성되며, 그 사이에 제3 영역(223)이 구비된다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 제1 수용부(231) 및 제2 수용부(232)의 내경은 관통홀(233)의 내경보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라 제1 구면 롤러 베어링(260)은 제1 수용부(231)의 내면 및 관통홀(233) 부분의 상부면에 의하여 지지되고, 제2구면 롤러 베어링은 제2 수용부(232)의 내면 및 관통홀(233) 부분의 하부면에 의하여 지지될 수 있다. 그리고, 제1 구면 롤러 베어링(260)의 내륜(261) 내측으로는 로드연결부(220)의 제1 영역(221) 외면이 끼워맞춰지고, 제2구면 롤러 베어링의 내륜(261) 내측으로는 로드연결부(220)의 제2 영역(222) 외면이 끼워맞춰진다. 이에 따라, 로드연결부(220)의 상부와 모터(210)의 결합부위에서 로드연결부(220)의 회전축이 수평방향으로 이동되려는 외력들은 메인하우징(230) 및 제1 구면 롤러 베어링(260)에 의하여 감소될 수 있다. 또한, 로드연결부(220)의 하부(예컨대 제2 영역(222))에서 로드연결부(220)의 회전축이 수평방향으로 이동되려는 외력들은 메인하우징(230) 및 제2 구면 롤러 베어링(270)에 의하여 감소될 수 있다. 그리고, 로드연결부(220)의 회전축이 기울어지게 하려는 외력들은 메인하우징(230), 제1 구면 롤러 베어링(260) 및 제2 구면 롤러 베어링(270)에 의하여 감소될 수 있다.In one embodiment, inner diameters of the first and
일 실시예에서, 제1 구면 롤러 베어링(260) 및 상기 제2 구면 롤러 베어링(270)의 수직방향 중심선 사이의 높이차이를 H1로 정의하고, 제1 구면 롤러 베어링(260)의 내경 및 외경은 각각 D1 및 D2로 정의하고, 제1 구면 롤러 베어링(260)의 레이디얼 간극(radial internal clearance)은 C1으로 정의할 수 있다. 도 3 및 도 5를 참조하면, 제1 구면 롤러 베어링(260)의 수직단면상에서 외륜(262)의 내측면과 내륜(261)의 외측면 사이에 한 쌍의 롤러(263)가 상하방향으로 배치되며, 상기 외륜(262)의 내측면과 상기 롤러(263) 사이에 레이디얼 간극(C1)이 구비된다. 그리고, 구면 롤러 베어링의 기본 원리에 따라 한 쌍의 롤러(263) 및 내륜(261)이 외륜(262)의 내측면 상에서 회전됨과 동시에 기울어짐 각도가 변화될 수 있다. 이에 따라, 메인하우징(230)이 고정된 상태에서도 로드연결부(220)의 회전축이 기울어질 수 있게 된다. 여기서, H1이 작아질수록 또는 C1이 커질수록 로드연결부(220)의 기울어짐 범위가 증가되고, H1이 커질수록 또는 C1이 작아질수록 로드연결부(220)의 기울어짐 범위가 감소된다. 또한, C1이 과도하게 커지면 횡방향 응력이나 진동력이 구면 롤러 베어링에서 흡수되는 비율이 감소된다. 따라서, D1에 비하여 H1이 기준 미만이 되면 휨방향 진동이나 응력이 모터(210)로 전달되어 모터(210)의 피로도가 급증하고, D1에 비하여 H1이 기준범위를 초과하면 비트로드(300)에 제공되는 휨방향 진동이나 응력이 제1, 2 구면 롤러 베어링(260, 270)에 의하여 흡수되는 비율이 감소되어 메인하우징(230)을 거쳐 하우징(110)으로 전달되는 양이 많아짐에 따라 암반 천공 장치(1000) 전체의 휨방향 진동이 급증하는 문제가 발생된다. 따라서, H1은 D1의 1.85~1.95배가 되고, 제1 구면 롤러 베어링(260)의 레이디얼 간극(C1)은 D1의 0.0004 ~ 0.00075배가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, D1의 크기에 따라 D2의 범위가 결정될 수 있으며, D2는 D1의 1.75~1.85배가 되도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대, D1이 100mm인 경우, H1은 185~195mm가 되도록 하면서, C2는 0.04~0.075um가 되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 이 경우 D2는 175~185mm가 되도록 하는 것이 바람직하다.In one embodiment, the height difference between the vertical center line of the first
이에 따라 비트로드(300)의 진동이 제1, 구면 롤러 베어링 및 제2 구면 롤러 베어링(270)에 의하여 감소되어 모터(210)로 전달되는 휨진동 및 휨응력이 최소화될 수 있으며, 그 결과 모터(210)를 비롯한 암반 천공 장치(1000) 부품 전반의 수명이 연장되고 소음이 감소되며 공사기간이 단축되고 천공과정의 효율성이 향상될 수 있다.Accordingly, the vibration of the
본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치(1000)는, 제1 구면 롤러 베어링(260)의 상부 및 메인하우징(230)의 상부를 덮는 상부덮개(240)를 더 포함할 수 있다. 이때, 모터(210)는 메인하우징(230) 및 상부덮개(240) 중 적어도 하나 이상에 결합되어 고정될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 암반 천공 장치(1000)는, 제2구면 롤러 베어링의 하부 및 메인하우징(230)의 하부를 덮는 하부덮개(250)를 더 포함할 수 있다. 이때, 로드연결부(220)의 하부가 하부덮개(250)의 하방으로 돌출될 수 있고, 로드연결부(220)의 하부에 비트로드(300)가 결합되는 장착부가 구비되도록 할 수 있다.The
<암반 파쇄 방법><rock crushing method>
본 발명의 일 실시예에 따른 암반 파쇄 방법은, PDC락비트를 1000~2000RPM으로 회전시켜서 암반을 천공한 뒤, 발파공정 또는 할암공정을 수행하는 방식으로 진행될 수 있다. 일 실시예에서, 암반 천공 과정에서는 전술한 실시예에 따른 암반 천공 장치(1000)가 사용되는 것이 바람직하다.The rock crushing method according to an embodiment of the present invention may be performed by rotating the PDC lock bit at 1000 to 2000 RPM to perforate the rock, and then performing the blasting process or the rock breaking process. In one embodiment, it is preferable that the
본 발명의 일 실시예에 따른 암반 파쇄 방법은, PDC락비트의 하강속도 및 하강압력을 파쇄 대상인 암반의 경도에 따라 다르게 조절한다.In the rock crushing method according to an embodiment of the present invention, the falling speed and the falling pressure of the PDC lock bit are adjusted differently according to the hardness of the crushing target rock.
시공대상 암반의 경도에 비하여 하강속도를 과도하게 빠르게 하거나, 하방압력을 과도하게 강하게 할 경우 암반 천공 장치(1000)의 수명 급감 및 작업 안전성의 급감 현상이 발생할 수 있다.If the descent speed is excessively fast compared to the hardness of the rock to be constructed, or if the downward pressure is excessively strong, the lifespan of the
또한, 시공대상 암반의 경도에 비하여 하강속도를 과도하게 느리게 하거나, 하방압력을 과도하게 약하게 할 경우 암반 천공 시공에 소요되는 시간이 불필요하게 증가함에 따라 시공 효율성이 급감하는 문제가 발생할 수 있다.In addition, if the descent speed is excessively slow compared to the hardness of the rock to be constructed, or if the downward pressure is excessively weakened, the time required for the drilling of the rock increases unnecessarily, resulting in a sharp decrease in construction efficiency.
아래의 표 1은 PDC락비트를 1000~2000RPM으로 회전시킬때 암석의 경도에 따른 하강속도 및 하방압력의 최적범위를 나타낸 표이다.Table 1 below is a table showing the optimal range of the descending speed and downward pressure according to the hardness of the rock when the PDC lock bit is rotated at 1000~2000RPM.
본 발명의 일 실시예에 따른 암반 파쇄 방법에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 일축압축강도 125 ㎏f/㎠이하인 암반에서는 1.0 ~ 2.0 m/min의 하강속도 및 2ton/㎡의 하방압력으로 천공하는 것이 바람직하다.In the rock crushing method according to an embodiment of the present invention, as shown in Table 1, in the rock with a uniaxial compressive strength of 125 kgf/
또한, 일축압축강도 126~600 ㎏f/㎠인 암반에서는 0.5 ~ 1.0 m/min의 하강속도 및 1ton/㎡의 하방압력으로 천공하는 것이 바람직하다.In addition, in a bedrock having a uniaxial compressive strength of 126 to 600 kgf/cm2, it is preferable to drill at a downward pressure of 0.5 to 1.0 m/min and a downward pressure of 1 ton/m2.
또한, 일축압축강도 601~1200 ㎏f/㎠인 암반에서는 0.3 ~ 0.7 m/min의 하강속도 및 0.6ton/㎡의 하방압력으로 천공한 뒤 발파공정 또는 할암공정을 진행하는 것이 바람직하다.In addition, in a bedrock having a uniaxial compressive strength of 601 to 1200 kgf/
일 실시예에서, 전술한 바에 따라 천공과정이 진행되어 암반(1)에 천공홀(2)이 형성된 이후에 할암공정이 수행될 수 있으며, 진동리퍼(2000)의 리퍼블레이드(2100) 하부인 암파쇄부(2110)를 천공홀에 삽입한 뒤 진동을 발생시켜서 할암공정을 수행할 수 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 리퍼블레이드(2100)의 하부인 암파쇄부(2110)는 최소 직경이 R1, 최대 직경이 R2인 상광하협의 원추형 형상으로 이루어지고, R2는 천공홀의 직경보다 크고, R1은 상기 천공홀의 직경보다 작게 되도록 할 수 있다. 이에 따라 진동리퍼(2000)를 수직방향으로 하강시키는 압력을 가해주면 암파쇄부(2110)의 테이퍼 형상에 의하여 천공홀이 벌어지는 방향으로 압력이 발생되고, 이러한 압력에 의하여 할암과정이 효율적으로 진행될 수 있다. 그 결과 진동리퍼(2000)의 첨예한 하단부가 암반에 충돌되면서 발생되는 소음과 진동이 감소되면서도 할암과정이 효과적으로 진행될 수 있다.In one embodiment, after the drilling process is performed as described above and the
일 실시예에서, R2는 R1의 1.5 내지 1.8배가 되도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대, R1이 80mm인 경우 R2는 120~144mm인 것이 바람직하다.In one embodiment, R2 is preferably 1.5 to 1.8 times that of R1. For example, when R1 is 80 mm, R2 is preferably 120 to 144 mm.
한편, 암파쇄부(2110)의 측면이 지면과 이루는 예각이 86°를 초과하면 암파쇄부(2110)의 하강에 의하여 천공홀이 벌어지게 하는 힘이 급감하고, 암파쇄부(2110)의 측면이 지면과 이루는 예각이 84도 미만이 되면 암파쇄부(2110)를 하강시키는 힘이 천공홀을 벌어지게 하는 힘으로 전환되는 비율이 급감함에 따라 경도가 큰 암반의 경우, 할암효과가 구현될 정도로 천공홀을 벌어지게 하는 힘을 만들어내기 위해서 필요한 암파쇄부(2110)의 하강압력이 급증하게 되어 작업 진행의 효율이 급감하는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 파쇄 방법에서는 암파쇄부(2110)의 측면이 지면과 이루는 예각은 84~86°가 되도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the acute angle formed by the side surface of the female crushing
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
1 : 암반
2 : 천공홀
30 : 작동로드
31 : 차량
1000 : 암반 천공 장치
110 : 하우징
120 : 승강로드
130 : 고정핀
140, 150 : 차량연결부
200 : 천공모듈
210 : 모터
220 : 로드연결부
221 : 제1 영역
222 : 제2 영역
223 : 제3 영역
230 : 메인하우징
231 : 제1 수용부
232 : 제2 수용부
233 : 관통홀
240 : 상부덮개
250 : 하부덮개
260 : 제1 구면 롤러 베어링
261 : 내륜
262 : 외륜
263 : 롤러
270 : 제2 구면 롤러 베어링
300 : 비트로드
400 : 진동저감부
500 : 드릴비트
2000 : 진동리퍼
2100 : 리퍼블레이드
2110 : 암파쇄부1: bedrock
2: perforated hole
30: working rod
31: vehicle
1000: rock drilling device
110: housing
120: lifting rod
130: fixing pin
140, 150: vehicle connection part
200: perforation module
210: motor
220: rod connection part
221: first area
222: second area
223: third area
230: main housing
231: first receiving unit
232: second accommodation unit
233: through hole
240: upper cover
250: lower cover
260: first spherical roller bearing
261: inner ring
262: outer ring
263: roller
270: second spherical roller bearing
300 : bit load
400: vibration reduction unit
500: drill bit
2000 : Vibration Ripper
2100: Reaper Blade
2110: dark crushing part
Claims (7)
회전핀이 구비되고 상기 메인 하우징의 상부에 구비되는 모터;
상기 모터에 의하여 회전되는 로드연결부;
상기 로드연결부의 하방에 결합되는 비트로드;
상기 비트로드의 하방에 결합되는 드릴비트;
상기 로드연결부 및 상기 메인 하우징 사이에 구비되는 제1 구면 롤러 베어링 및 제2 구면 롤러 베어링;을 포함하되,
상기 제1 구면 롤러 베어링은 내륜의 내측면이 상기 로드연결부의 상부에 결합되고, 외륜의 외측면이 상기 제1 수용부에 결합되되, 상기 제1 구면 롤러 베어링의 수직단면상에서 외륜의 내측면과 내륜의 외측면 사이에 한 쌍의 롤러가 상하방향으로 배치되며, 상기 외륜의 내측면과 상기 롤러 사이에 레이디얼 간극이 구비되어 상기 로드연결부의 회전축이 기울어질 수 있게 구성되고,
상기 제2 구면 롤러 베어링은 내륜의 내측면이 상기 로드연결부의 하부에 결합되고, 외륜의 외측면이 상기 제2 수용부에 결합되되, 상기 제2 구면 롤러 베어링의 수직 단면상에서 외륜의 내측면과 내륜의 외측면 사이에 한 쌍의 롤러가 상하방향으로 배치되며, 상기 외륜의 내측면과 상기 롤러 사이에 레이디얼 간극이 구비되어 상기 로드연결부의 회전축이 기울어질 수 있게 구성되는 것을 특징으로 하는 암반 천공 장치.
a main housing having a through hole, a first accommodating portion provided on the upper portion of the through hole, and a second accommodating portion provided on a lower portion of the through hole;
a motor provided with a rotating pin and provided on an upper portion of the main housing;
a rod connection part rotated by the motor;
a bit rod coupled to a lower side of the rod connection part;
a drill bit coupled to a lower portion of the bit rod;
Including; a first spherical roller bearing and a second spherical roller bearing provided between the rod connection part and the main housing;
In the first spherical roller bearing, the inner surface of the inner ring is coupled to the upper portion of the rod connection part, and the outer surface of the outer ring is coupled to the first receiving portion, and the inner surface of the outer ring and the inner surface of the outer ring on the vertical cross-section of the first spherical roller bearing A pair of rollers are arranged in the vertical direction between the outer surface of the inner ring, and a radial gap is provided between the inner surface of the outer ring and the roller so that the axis of rotation of the rod connection part can be inclined;
In the second spherical roller bearing, the inner surface of the inner ring is coupled to the lower part of the rod connection part, and the outer surface of the outer ring is coupled to the second receiving part, and the inner surface of the outer ring and the inner surface of the outer ring on the vertical cross section of the second spherical roller bearing A pair of rollers are vertically disposed between the outer surface of the inner ring, and a radial gap is provided between the inner surface of the outer ring and the roller so that the rotation axis of the rod connection part can be inclined. perforation device.
상기 제1 구면 롤러 베어링 및 상기 제2 구면 롤러 베어링의 수직방향 중심선 사이의 높이차이는 H1이고, 상기 제1 구면 롤러 베어링의 내경 및 외경은 각각 D1 및 D2이며,
D2는 D1의 1.75~1.85배이고,
H1은 D1의 1.85~1.95배이고,
상기 제1 구면 롤러 베어링의 레이디얼 간극은 D1의 0.0004 ~ 0.00075배인 것을 특징으로 하는 암반 천공 장치.
According to claim 1,
The height difference between the vertical centerline of the first spherical roller bearing and the second spherical roller bearing is H1, the inner diameter and the outer diameter of the first spherical roller bearing are D1 and D2, respectively,
D2 is 1.75~1.85 times of D1,
H1 is 1.85 to 1.95 times that of D1,
The radial clearance of the first spherical roller bearing is 0.0004 to 0.00075 times of D1.
상기 드릴비트에 다결정 다이아몬드 컴팩트(Polycrystalline Diamond Compact; PDC)를 포함하는 비트를 적용하고, 상기 드릴비트를 1000~2000RPM으로 회전시켜서 암반을 천공한 뒤, 발파공정 또는 할암공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 암반 파쇄 방법.
In the rock crushing method of crushing the rock using the rock drilling device according to claim 1 or 2,
A bit containing a polycrystalline diamond compact (PDC) is applied to the drill bit, and the drill bit is rotated at 1000 to 2000 RPM to drill the rock, and then a blasting process or a granite process is performed, characterized in that Rock crushing method.
일축압축강도 125 ㎏f/㎠이하인 암반에서는 1.0 ~ 2.0 m/min의 하강속도 및 2ton/㎡의 하방압력으로 천공하고,
일축압축강도 126~600 ㎏f/㎠인 암반에서는 0.5 ~ 1.0 m/min의 하강속도 및 1ton/㎡의 하방압력으로 천공하고,
일축압축강도 601~1200 ㎏f/㎠인 암반에서는 0.3 ~ 0.7 m/min의 하강속도 및 0.6ton/㎡의 하방압력으로 천공한 뒤 발파공정 또는 할암공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 암반 파쇄 방법.
4. The method of claim 3,
In rock with a uniaxial compressive strength of 125 kgf/cm2 or less, drilling is performed at a downward pressure of 1.0 ~ 2.0 m/min and a downward pressure of 2 ton/m2,
In rock with uniaxial compressive strength of 126~600 kgf/cm2, drilling is performed at a descending speed of 0.5 to 1.0 m/min and a downward pressure of 1 ton/m2,
A method of crushing rock, characterized in that in a rock with a uniaxial compressive strength of 601 to 1200 kgf/cm2, a blasting process or a granite process is performed after drilling at a descending speed of 0.3 to 0.7 m/min and a downward pressure of 0.6 ton/m2.
Priority Applications (2)
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