KR102420116B1

KR102420116B1 - 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치 및 그 작동방법

Info

Publication number: KR102420116B1
Application number: KR1020210002809A
Authority: KR
Inventors: 윤춘호; 이형준; 상 운 이
Original assignee: 윤춘호; 이형준; 상 운 이
Priority date: 2021-01-08
Filing date: 2021-01-08
Publication date: 2022-07-14

Abstract

본 발명은 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치 및 그 작동방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 메인 리더가 구비된 크레인에 설치되어 천공 홀 내부에 구비된 파일을 항타하는 드롭해머장치에 있어서, 보조 리더에 형성된 가이드 레일을 따라 승하강하여 파일을 타격하는 드롭 해머; 상기 보조 리더에 결합되어 실린더 로드의 하단에 구비된 캡의 수직방향 위치를 조정하는 수직 실린더; 파일의 두부를 덮도록 구비되어 상기 드롭 해머의 타격을 파일로 전달하는 캡; 및 상기 캡에 결합되어 수직 실린더를 상호 결속함과 동시에 타격에 의하여 캡과 실린더 로드 사이에 발생되는 상대적인 수직 변위를 수용하는 변위 수용부;를 포함한다.
이로써, 상기 수직 실린더가 캡과 결속되어 캡을 손쉽게 승강시킬 수 있으며, 그 과정에서 드롭 해머도 캡에 지지된 상태로 함께 승강시킬 수 있으므로 작업 효율성과 안전성이 확보되는 이점이 있다.

Description

안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치 및 그 작동방법{Cap-integrated Drop Hammer Device with Safety and its Operation Methods}

본 발명은 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치 및 그 작동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천공 홀 내부에 구비된 파일을 자유 낙하하는 드롭 해머가 항타하는 장치에 있어서 수직 실린더가 보조 리더에 결합되어 하단에 구비된 캡의 수직방향 위치를 조정하고, 상기 캡은 파일의 두부를 덮도록 구비되어 상기 드롭 해머의 타격을 파일로 전달하며, 상기 캡에 결합된 변위 수용부가 타격에 의한 수직 변위를 수용하도록 수직 실린더와 상호 결속되는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치 및 그 작동방법에 관한 것이다.

일반적으로 교량, 제방, 건축물 등 각종 상부 구조물의 기초를 형성함에 있어서 하중을 충분히 지지할 수 없는 연약지반의 경우에는 상부 구조물의 하중을 지지할 수 있도록 지반보강을 고려하게 된다.

이러한 연약 지반의 보강공법 중의 하나가 연약지반의 하부에 경암으로 구성된 지지층까지 말뚝을 설치하여 상부 구조물의 하중이 안정적으로 지지되도록 하는 말뚝공법이며, 천공 홀을 소정의 심도까지 충분히 굴착 형성하여 파일을 매입하는 매입 말뚝방식과 일정 심도까지 굴착하여 파일을 구비한 후 해머를 이용하여 파일의 주두를 타격하는 항타 말뚝방식, 기타 시멘트 주입재를 이용하는 현장치기 말뚝방식 등이 있다.

한편, 상기 항타 말뚝방식은 항타기(Pile Driver)에 구비된 해머를 소정의 높이로 승강시킨 후 재차 하강시킴으로써 파일의 주두를 타격하여 지지층까지 관입시키는 공법으로 해머를 승강시키는 방식에 따라, 윈치를 사용하여 상승시킨 후 해머를 자유 낙하시키는 낙하해머식, 증기력을 이용하는 증기해머식, 압축 공기력을 이용하는 공기해머식, 경유의 폭발력을 이용하는 디젤해머식 등으로 분류할 수 있다.

그러나, 상술한 항타 말뚝방식은 모두 이동이 가능하도록 구비된 크레인에 메인리더를 직립되게 설치하고, 항타기를 상기 메인리더에 의하여 지지된 상태로 보조 가이드에 의하여 상하방향으로 승하강이 가능하도록 구비함으로써 파일이 항타되는 점에서 공통된다.

이러한 항타 말뚝방식을 구현하기 위한 항타기에 관한 선행기술문헌으로는 일본 실용신안 실공평6-19627호의 '말뚝해머'(1994. 5. 25. 공고, 이하 '선행기술문헌'이라 한다)가 있다. 상기 선행기술문헌은 도 1에 도시된 바와 같이 크레인 본체에 가이드 로드(3)를 지니는 주리더가 직립되고, 상기 가이드 로드(3)에 부리더(4)가 암(5)이 지지된 상태로 로프(r2)에 의하여 승하강 가능하게 장착되며, 말뚝(7)의 주두에 구비되는 캡(8)에는 암(9)이 형성되어 상기 부리더(4)에 지지된 상태로 구비되고, 드롭 해머(H)가 로프(r1)에 의하여 승하강되어 낙하함으로써 캡(8)을 타격하도록 구성되었다.

상기 선행기술문헌은 부리더(4)를 이용하여 충격 하중이 주리더(2)나 가이드 로드(3)에 직접적으로 전달되는 것을 방지하여 피로 하중에 의한 내구성 저하를 방지하고자 하였다.

그러나, 상기 선행기술문헌은 상기 부리더(4)가 로프(r2)의 이동에 의존함에 따라 타격시 로프(r2)에 과도한 장력이 가해지거나 잦은 승하강에 따라 로프(r2)가 하중을 견디지못하고 파단되어 낙하 사고가 빈번하게 발생하는 문제점이 있었으며, 복수의 로프(r1)(r2)를 구비함에 따라 부속이 복잡해지고, 주리더(2)의 높이에 상응하도록 길게 형성되는 로프간에 얽힘 현상에 발생하는 등 유지관리에도 어려움이 있었다.

또한, 상기 캡(8)은 암(9)을 매개로 부리더(4)에만 전적으로 지지되고, 부리더(4)는 재차 암(5)을 매개로 가이드 로드(3)에만 지지됨으로써, 타격간 수직도에 오차가 발생하기 쉬운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 드롭 해머의 타격에 따른 충격력이 보조 리더나 가이드 레일에 전달되는 것을 최소화함은 물론 수직도의 오차에 따른 간섭에도 피로 하중의 발생을 방지할 수 있으며, 캡을 승강시킴과 동시에 드롭 해머도 승강시켜 작업 효율성이 확보되고, 드롭 해머의 낙하를 방지하여 안전사고를 미연에 방지하며, 수직도의 정확성을 기대할 수 있고, 타격에 의한 파일의 관입량을 정밀하고 정확하게 측정할 수 있는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치 및 그 작동방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치(DH)는 메인 리더(L)가 구비된 크레인(A)에 설치되어 천공 홀 내부에 구비된 파일(P)을 항타하는 것으로, 보조 리더(L2)에 형성된 가이드 레일(R)을 따라 승하강하여 파일(P)을 타격하는 드롭 해머(10); 상기 보조 리더(L2)에 결합되어 실린더 로드(21)의 하단에 구비된 캡(30)의 수직방향 위치를 조정하는 수직 실린더(20); 파일(P)의 두부를 덮도록 구비되어 상기 드롭 해머(10)의 타격을 파일(P)로 전달하는 캡(30); 및 상기 캡(30)에 결합되어 수직 실린더(20)를 상호 결속함과 동시에 타격에 의하여 캡(30)과 실린더 로드(21) 사이에 발생되는 상대적인 수직 변위를 수용하는 변위 수용부(40);를 포함한다.

또한, 상기 변위 수용부(40)는 일측에 링크챔버(41)가 실린더 로드(21)의 단부에 결합되고, 타측에는 가이드 로드(42a)를 수직되게 구비한 어댑트 챔버(42)가 캡(30)에 결합되며, 상기 링크챔버(41)에 가이드 로드(42a)가 관통하여 결속될 수 있다.

또한, 상기 캡(30)과 실린더 로드(21)의 상대적인 위치 변화를 바탕으로 파일(P)의 수직 변위량을 측정하는 변위량 측정부(50);를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 변위량 측정부(50)는 어탭트 박스(42)에 상하단이 고정된 텐션 로프(51)가 구비되고, 링크챔버(41)에는 텐션 로프(51)의 이동에 따라 회전되도록 복수의 롤러를 구비한 롤러 박스(52)가 결합되어 상대적인 수직 변위량을 측정할 수 있다.

또한, 상기 어댑트 챔버(42)의 일측에는 보조 리더(L2)에 형성된 한 쌍의 가이드 레일(R)에 이동이 가이드되도록 반원형 가이드 홈(43a)이 마련된 가이드 암(43)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 수직 실린더(20)의 단부에는 제1 링크편(22)이 형성되어 링크 로드(44)가 수평되게 관통 결합되고, 상기 링크 로드(44)는 링크챔버(41)의 제2 링크편(41a)을 수평되게 관통 결합할 수 있다.

그리고 상기 수직 실린더(20)에는 유압 체크밸브(23)가 구비되어 선택적으로 일방향 이동을 완전히 차단할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치의 작동방법(M)은 상기한 드롭해머장치(DH)를 이용하는 것으로, 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)가 하강하여 캡(30)이 파일(P)의 두부를 덮도록 구비하는 수직 실린더 하강단계(S10); 메인 리더(L)에 지지한 상태로 드롭 해머(10)를 보조 리더(L2)의 가이드 레일(R)을 따라 승강시키는 드롭 해머 상승단계(S20); 상기 드롭 해머(10)를 하강시켜 캡(30)을 타격함으로써 파일(P)을 항타하는 파일 항타단계(S30); 및 상기 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)가 승강하여 캡(30)을 파일(P)의 두부로부터 상부로 이격시키는 수직 실린더 승강단계(S40);를 포함한다.

또한, 상기 수직 실린더 하강단계(S10) 이후에는, 상기 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)가 하강하여 변위 수용부(40)의 링크챔버(41)를 어댑트 챔버(42)의 상단으로부터 일정 간격 이격되는 위치에 가이드 로드(42a)와 결속시키는 변위 수용부 재위치단계(S15);를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 파일 항타단계(S30)는, 변위량 측정부(50)가 상기 캡(30)과 실린더 로드(21)의 상대적인 위치 변화를 바탕으로 파일(P)의 수직 변위량을 측정하는 변위량 측정단계(S35);를 포함할 수 있다.

그리고 상기 수직 실린더 승강단계(S40) 이후에는, 상기 캡(30)이 드롭 해머(10)를 지지함과 동시에 수직 실린더(20)의 유압 체크밸브(23)가 하방 이동을 완전히 차단하는 후작업 대기단계(S50);를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치 및 그 작동방법은, 타격에 의하여 캡과 수직 실린더 사이에 발생되는 상대적인 수직 변위를 수용하는 변위 수용부에 의하여 타격에 따른 충격력이 보조 리더나 가이드 레일에 전달되는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 수직 실린더는 캡과 결속되어 캡을 손쉽게 승강시킬 수 있으며, 그 과정에서 드롭 해머도 캡에 지지된 상태로 함께 승강시킬 수 있으므로 작업 효율성이 확보되는 이점이 있다.

나아가, 상기 수직 실린더의 하단에는 제1 링크편이 형성되고, 링크챔버에는 제2 링크편이 형성된 상태로 링크 로드가 상기 제1,2 링크편을 수평되게 관통하도록 결합되어 미세한 수직도의 오차가 존재하더라도 링크 로드를 중심으로 회동 변위가 가능하므로 수직 실린더에 가해지는 피로 하중의 발생을 최소화할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 수직 실린더에는 유압 체크밸브가 구비되어 실린더 로드의 일방향 이동을 선택적으로 완전히 차단함으로써 드롭 해머의 낙하에 따른 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 상기 캡은 어댑트 챔버에 결합되어 타격간에 가이드 로드를 따라 가이드됨은 물론 어댑트 챔버의 일측에는 가이드 홈이 마련된 가이드 암이 형성되어 가이드 레일을 따라 이동이 가이드될 수 있으므로 안정적인 수직도의 확보가 가능한 이점이 있다.

그리고 상기 변위 수용부에는 캡과 실린더 로드의 상대적인 위치 변화를 바탕으로 파일의 수직 변위량을 측정하도록 변위량 측정부가 구비되어 타격에 의한 파일의 관입량을 정밀하고 정확하게 측정할 수 있다.

도 1은 선행기술문헌에 따른 항타 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치의 전체적인 형상을 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 일체형 드롭해머장치를 도시한 종방향 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 일체형 드롭해머장치를 도시한 횡방향 단면도.
도 5a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭해머장치의 작동원리를 순차적으로 도시한 종방향 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭해머장치의 상세 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위량 측정부를 도시한 (a) 제1방향 종단면도 및 (b) 제2방향 종단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 일체형 드롭해머장치의 작동방법을 도시한 블록도.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치(DH)의 전체적인 형상을 도시한 것으로, 크레인(A)에 구비되어 이동 가능하게 설치된다. 상기 크레인(A)에는 메인 리더(L)가 수직방향으로 길게 구비되어 드롭해머장치(DH)를 구조적으로 지지한다. 상기 메인 리더(L)는 상부오거와 하부오거와 같은 천공장치를 구조적으로 지지함과 동시에 가이드가 형성되어 상,하부오거의 이동을 안정적으로 가이드한다.

한편, 본 발명의 캡 일체형 드롭해머장치(DH)는 상기 메인 리더(L)와 나란하게 보조 리더(L2)가 형성되고, 상기 보조 리더(L2)에 형성된 가이드 레일(R)을 따라 드롭 해머(10)가 승하강하며, 일정 높이로 승강된 드롭 해머(10)는 다양한 외부 구동수단을 바탕으로 하부에 구비된 파일(P)을 타격함으로써 천공 홀에 구비된 파일(P)을 일정 깊이로 항타시켜 관입한다.

이하 본 발명의 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치(DH)의 기술적 구성에 대하여 보다 구체적으로 상술한다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 일체형 드롭해머장치(DH)는 드롭 해머(10), 수직 실린더(20), 캡(30) 및 변위 수용부(40)를 포함한다.

상기 드롭 해머(10)는 파일(P)을 타격하기 위한 구성으로, 상기 드롭 해머(10)는 외부 구동수단에 의하여 보조 리더(L2)에 형성된 한 쌍의 가이드 레일(R)을 따라 승하강된다. 일 실시예에 따른 외부 구동수단으로서 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 와이어 로프(W)가 정,역회전하는 윈치(WC)의 구동에 의하여 상하로 이동됨에 따라 상기 로프(W)에 직간접적으로 결속된 드롭 해머(10)가 승하강될 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 드롭 해머(10)는 일측에 보조 리더(L2)에 형성된 한 쌍의 가이드 레일(R)에 이동이 가이드되도록 반원형 가이드 홈(11a)이 마련된 가이드 암(11)이 형성될 수 있다.

상기 수직 실린더(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 메인 리더(L)와 나란하도록 수직되게 설치되는 보조 리더(L2)에 결합되어 실린더 로드(21)의 하단에 구비된 캡(30)의 수직방향 위치를 조정한다. 상기 수직 실린더(20)는 길이가 가변될 수 있는 유압식 또는 공압식 실린더형으로 제작되는 것이 바람직하다. 일 실시예로, 상기 수직 실린더(20)는 유압 또는 공압이 유출입되는 실린더 본체(20a)가 보조 리더(L2)에 안정적으로 결합 고정되고, 상기 실린더 본체(20a)에는 유출입되는 유압 또는 공압에 의하여 상하로 길이가 가변될 수 있도록 실린더 로드(21)가 구비될 수 있다.

상기 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21) 하단은 캡(30)과 직,간접적으로 연결된 변위 수용부(40)에 결합됨으로써 변위 수용부(40)의 수직방향 위치가 조정되고, 최종적으로는 변위 수용부(40)에 연결된 캡(30)의 수직방향 위치가 조정된다.

도 5a에 도시된 바와 같이 상기 수직 실린더(20)는 실린더 로드(21)의 위치를 조정함으로써 상기 캡(30)이 파일(P)의 두부를 덮도록 조정할 수 있다. 이후 도 5b에 도시된 바와 같이 드롭 해머(10)를 상승시켜 지속적으로 타격을 가함으로써 파일(P)이 천공 홀 내에서 일정 깊이만큼 관입되면, 도 5c에 도시된 바와 같이 재차 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)의 위치를 승강시킴으로써 후작업을 대기한다.

이때, 상기 수직 실린더(20)는 도 5c에 도시된 바와 같이 변위 수용부(40)를 매개로 캡(30)과 직,간접적으로 결속되어 캡(30)을 손쉽게 승강시킬 수 있으며, 그 과정에서 드롭 해머(10)도 캡(30)에 지지된 상태로 함께 승강시킬 수 있으므로 작업 효율성이 확보되는 이점이 있으며, 드롭 해머(10)의 낙하를 방지할 수 있으므로 안전사고의 발생 위험을 감소시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 수직 실린더(20)에는 유압 체크밸브(23)가 구비되어 선택적으로 일방향 이동을 완전히 차단할 수 있다. 즉, 상기 유압 체크밸브(23)를 바탕으로 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)가 하방으로 이동하지 못하도록 락킹이 구현되도록 하여 유압의 손실이나, 와이어 로프(W)의 파단이 발생되더라도 드롭 해머의 낙하에 따른 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 상기 캡(30)은 파일(P)의 두부를 덮도록 구비되어 상기 드롭 해머(10)의 타격을 파일(P)로 전달하는 구성으로 파일(P)의 상단은 물론 일정 높이만큼 측면도 에워싸도록 형성된다.

한편, 도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 변위 수용부(40)는 상기 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)와 캡(30)을 상호 결속함과 동시에 타격에 의하여 캡(30)과 실린더 로드(21) 사이에 발생되는 상대적인 위치 변화를 수용하는 기능을 수행한다.

일 실시예로, 상기 변위 수용부(40)는 일측에 링크챔버(41)가 실린더 로드(21)의 단부에 결합되고, 타측에는 가이드 로드(42a)를 수직되게 구비한 어댑트 챔버(42)가 캡(30)에 결합될 수 있다. 이때, 상기 어댑트 챔버(42)의 가이드 로드(42a)가 링크챔버(41)를 관통하도록 구비되어 상기 가이드 로드(42a)와 링크챔버(41)는 상호 결속될 수 있다. 이를 위하여 상기 링크챔버(41)에 형성된 관통홀(41a)은 가이드 로드(42a)와 충분한 표면적을 지니도록 형성하여 항타 방향이 유도되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 변위 수용부(40)는 드롭 해머(10)의 타격에 의하여 캡(30)과 수직 실린더(20) 사이에 발생되는 상대적인 수직 변위를 수용함으로써 타격에 따른 충격력이 보조 리더(L2)나 가이드 레일(R)에 전달되는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 어댑트 챔버(42)의 일측에는 보조 리더(L2)에 형성된 한 쌍의 가이드 레일(R)에 이동이 가이드되도록 반원형 가이드 홈(43a)이 마련된 가이드 암(43)이 형성되어 항타 과정에서 변위 수용부(40)와 캡(30)의 이동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 가이드할 수 있다.

이로써, 본 발명의 캡(30)은 어댑트 챔버(42)에 결합되어 타격간에 가이드 로드(42a)에 의하여 이동방향이 가이드됨은 물론 어댑트 챔버(42)의 일측에는 가이드 홈(43a)이 마련된 가이드 암(43)이 형성되어 가이드 레일(R)을 따라 이동이 가이드될 수 있으므로 충격에 의한 변형이나 기울어짐을 방지하고, 이중의 가이드 구조를 바탕으로 안정적인 수직도의 확보가 가능한 이점이 있다.

특히, 상기 수직 실린더(20)의 단부에는 제1 링크편(22)이 형성되어 링크 로드(44)가 수평되게 관통 결합되고, 상기 링크 로드(44)는 링크챔버(41)의 제2 링크편(41b)을 수평되게 관통 결합함으로써, 미세한 수직도의 오차가 존재하더라도 상기 링크 로드(44)를 중심으로 회동 변위가 가능하므로 지속적인 타격에 의하여 수직 실린더(20)에 가해지는 피로 하중의 발생을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 변위 수용부(40)는 드롭 해머(10)의 타격에 따른 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)와 캡(30)의 상대적인 위치 변화가 수용됨은 물론 연속적인 타격이 가능하도록 도 6에 도시된 바와 같이 상기 가이드 로드(42a)의 높이(h2)는 상기 링크챔버(41)의 높이(h1) 보다 크게 형성된다. 즉, 드롭 해머(10)의 타격 전에는 링크챔버(41)가 가이드 로드(42a)의 상부에 위치하나, 타격 이후에는 링크챔버(41)가 상대적으로 가이드 로드(42a)의 하부에 위치하게 된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 변위 수용부(40)는 드롭 해머(10)의 타격에 의하여 발생되는 캡(30)과 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)의 상대적인 수직 변위를 수용하므로, 상기 변위 수용부(40)에는 추가적으로 변위량 측정부(50)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 변위량 측정부(50)는 상기 변위 수용부(40)에 발생하는 링크챔버(41)와 어댑트 챔버(42)간의 상대적인 변위에 기반하여 타격에 의한 파일(P)의 관입량을 측정할 수 있다.

일 실시예로, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 변위량 측정부(50)는 어댑트 챔버(42)에 상하단이 고정된 텐션 로프(51)가 구비되고, 링크챔버(41)에는 텐션 로프(51)의 이동에 따라 회전되도록 복수의 롤러를 구비한 롤러 박스(52)가 결합되어 롤러(52a)의 회전량을 바탕으로 상대적인 수직 변위량을 측정할 수 있다.

이때, 상기 텐션 로프(51)은 일정한 장력이 확보되도록 롤러 박스(52)를 구성하는 복수의 롤러(52a)에 순차적으로 거치되도록 구비될 수 있으며, 바람직하게는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 롤러 박스(52)에 구비된 복수의 롤러(52a)는 수직방향으로 그 위치를 달리하여 형성되며, 수평 방향 일방향으로만 상호 어긋하게 배치됨으로써, 상기 텐션 로프(51)에 소정의 장력이 지속적으로 확보될 수 있다.

도 7의 (b)에서 확인되는 바와 같이 롤러 박스(52)에 구비된 복수의 롤러가 구비된 실시 형태에 있어서, 후술할 롤러 센서(54)를 구비하여 회전량을 측정하는 롤러를 센서 롤러(52a)로 지칭하고, 상기 센서 롤러(52a)와 어긋나게 배치되어 단순히 장력을 부가하는 롤러는 텐션 롤러(52b)로 지칭할 수 있다. 또한, 상기 텐션 로프(51)의 일단에는 일정한 장력이 확보되도록 텐션 유지부(53)가 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 텐션 유지부(53)는 어댑트 챔버(42)의 내측 또는 외측에 고정 형성될 수 있으며, 스파이럴 스프링 내지는 판 스프링을 이용하여 텐션 로프(51)에 지속적인 장력이 가해지도록 형성하는 것이 바람직하다.

이로써, 본 발명의 정밀도가 향상된 케이싱 일체형 드롭해머장치(DH)는, 상기 변위 수용부(40)에 발생하는 링크챔버(41)와 어댑트 챔버(42)간의 상대적인 변위에 기반하여 상기 롤러뭉치(52)를 구성하는 개별 롤러(52a)의 회전을 유도함으로써 파일(P)의 관입량을 정밀하고 정확하게 측정할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 롤러뭉치(52)에는 개별 롤러(52a)의 회전량을 측정하는 롤러 센서(54)가 구비되고, 통신모듈(55)을 이용하여 상기 롤러 센서(54)가 측정한 파일(P)의 관입량 정보를 크레인의 운전자 내지는 감독자의 단말기(T)로 전달할 수 있으므로, 작업자가 육안으로 직접 확인할 필요가 없으므로 안전성을 확보함은 물론 정밀한 시공이 가능해지는 이점이 있다.

이하에서는 본 발명의 캡 일체형 드롭해머장치(DH)의 작동방법(M)에 대하여 설명한다. 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치의 작동방법(M)은 수직 실린더 하강단계(S10), 드롭 해머 상승단계(S20), 파일 항타단계(S30) 및 수직 실린더 승강단계(S40)를 포함할 수 있다.

상기 수직 실린더 하강단계(S10)는, 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)가 하강하여 캡(30)이 파일(P)의 두부를 덮도록 위치시키는 단계이다. 이때, 상기 수직 실린더(20)는 변위 수용부(40)를 매개로 캡(30)과 직,간접적으로 결속되므로 캡(30)을 손쉽게 승강 및 하강시킬 수 있으므로 적정 위치에 캡(30)을 정렬할 수 있다.

한편, 상기 수직 실린더 하강단계(S10)는 미리 수직 실린더(20)에 변위 수용부(40)를 매개로 캡(30)을 결속시킬 수도 있으나, 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)의 하단이 적정 위치에 구비되도록 한 후, 상기 변위 수용부(40)의 링크챔버(41)를 어댑트 챔버(42)의 상단으로부터 일정 간격 이격되는 위치에 가이드 로드(42a)와 결속시키는 변위 수용부 재위치단계(S15)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 변위 수용부(40)는 드롭 해머(10)의 타격에 따른 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)와 캡(30)의 상대적인 위치 변화가 수용됨은 물론 연속적인 타격이 가능하해야 하므로 링크챔버(41)를 어댑트 챔버(42)의 상단으로부터 일정 간격 이격되는 위치에 가이드 로드(42a)와 결속되는 것이 바람직하다.

이후 진행되는 드롭 해머 상승단계(S20)는 메인 리더(L)에 지지한 상태로 드롭 해머(10)를 보조 리더(L2)의 가이드 레일(R)을 따라 승강시키는 단계이다. 즉, 드롭 해머(10)를 충분히 상승시켜 외부 가동수단에 의하여 하부에 구비된 캡(30)을 타격할 수 있도록 위치시키는 단계이다.

이후 진행되는 파일 항타단계(S30)는 외부 가동수단에 의하여 상기 드롭 해머(10)를 하강시켜 캡(30)을 타격함으로써 파일(P)을 항타하는 단계이다. 이때, 상기 파일 항타단계(S30)는 상기 변위 수용부(40)에 변위량 측정부(50)가 구비되어 상기 캡(30)과 실린더 로드(21)의 상대적인 위치 변화를 바탕으로 파일(P)의 수직 변위량을 측정하는 변위량 측정단계(S35)를 포함할 수 있다.

상기 파일 항타단계(S30)가 완료되어 파일(P)이 지지층까지 안정적으로 도달하게 되면, 수직 실린더 승강단계(S40)가 진행된다. 상기 수직 실린더 승강단계(S40)는 상기 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)가 승강하여 캡(30)을 파일(P)의 두부로부터 상부로 이격시키는 단계이다.

이때, 상기 상기 수직 실린더(20)는 변위 수용부(40)를 매개로 캡(30)과 직,간접적으로 결속되어 캡(30)을 손쉽게 승강시킬 수 있으며, 그 과정에서 드롭 해머(10)도 캡(30)에 지지된 상태로 함께 승강시킬 수 있으므로 작업 효율성이 확보되는 이점이 있으며, 드롭 해머(10)의 낙하를 방지할 수 있으므로 안전사고의 발생 위험을 감소시킬 수 있다.

상기 수직 실린더 승강단계(S40) 이후에는 인접한 다음 파일(P)을 항타하기 위하여 크레인(A)의 위치를 변경하게 되며, 그와 동시에 후작업 대기단계(S50)가 진행될 수 있다. 상기 후작업 대기단계(S50)는 상기 캡(30)이 드롭 해머(10)를 지지함과 동시에 수직 실린더(20)의 유압 체크밸브(23)가 선택적으로 일방향 이동을 완전히 차단함으로써 드롭 해머(10)의 낙하에 따른 사고를 미연에 방지하기 위한 단계이다.

즉, 상기 유압 체크밸브(23)를 바탕으로 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)가 하방으로 이동하지 못하도록 락킹이 구현되도록 하여 유압의 손실이나, 와이어 로프(W)의 파단이 발생되더라도 드롭 해머의 낙하에 따른 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

이상 본 발명의 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치(DH) 및 그 작동방법(M)의 실시예들에 대하여 설명, 기술하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다고 할 것이다.

나아가, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지된 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고 있다. 그리고 상기에서 사용된 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

DH:드롭해머장치 A:크레인
L:메인 리더 L2:보조 리더
R:가이드 레일 P:파일
10:드롭 해머 20:수직 실린더
21:실린더 로드 30:캡
40:변위 수용부 41:링크챔버
42:어댑트 챔버 42a:가이드 로드
43:가이드 암 43a:가이드 홈
44:링크 로드 50:변위량 측정부
M:드롭해머장치 작동방법
S10:수직 실린더 하강단계 S20:드롭 해머 상승단계
S30:파일 항타단계 S40:수직 실린더 승강단계
S50:후작업 대기단계

Claims

메인 리더(L)가 구비된 크레인(A)에 설치되어 천공 홀 내부에 구비된 파일(P)을 항타하는 드롭해머장치(DH)에 있어서,
보조 리더(L2)에 형성된 가이드 레일(R)을 따라 승하강하여 파일(P)을 타격하는 드롭 해머(10);
상기 보조 리더(L2)에 결합되어 실린더 로드(21)의 하단에 구비된 캡(30)의 수직방향 위치를 조정하는 수직 실린더(20);
파일(P)의 두부를 덮도록 구비되어 상기 드롭 해머(10)의 타격을 파일(P)로 전달하는 캡(30); 및
상기 캡(30)에 결합되어 수직 실린더(20)를 상호 결속함과 동시에 타격에 의하여 캡(30)과 실린더 로드(21) 사이에 발생되는 상대적인 수직 변위를 수용하는 변위 수용부(40);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치.
제1항에 있어서,
상기 변위 수용부(40)는 일측에 링크챔버(41)가 실린더 로드(21)의 단부에 결합되고, 타측에는 가이드 로드(42a)를 수직되게 구비한 어댑트 챔버(42)가 캡(30)에 결합되며, 상기 링크챔버(41)에 가이드 로드(42a)가 관통하여 결속되는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 캡(30)과 실린더 로드(21)의 상대적인 위치 변화를 바탕으로 파일(P)의 수직 변위량을 측정하는 변위량 측정부(50);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치.
제3항에 있어서,
상기 변위량 측정부(50)는 어탭트 챔버(42)에 상하단이 고정된 텐션 로프(51)가 구비되고, 링크챔버(41)에는 텐션 로프(51)의 이동에 따라 회전되도록 복수의 롤러를 구비한 롤러 박스(52)가 결합되어 상대적인 수직 변위량을 측정하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치.
제2항에 있어서,
상기 어댑트 챔버(42)의 일측에는 보조 리더(L2)에 형성된 한 쌍의 가이드 레일(R)에 이동이 가이드되도록 반원형 가이드 홈(43a)이 마련된 가이드 암(43)이 형성되는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치.
제2항에 있어서,
상기 수직 실린더(20)의 단부에는 제1 링크편(22)이 형성되어 링크 로드(44)가 수평되게 관통 결합되고, 상기 링크 로드(44)는 링크챔버(41)의 제2 링크편(41b)을 수평되게 관통 결합하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치.
제1항에 있어서,
상기 수직 실린더(20)에는 유압 체크밸브(23)가 구비되어 선택적으로 일방향 이동을 완전히 차단하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치.
청구항 1의 드롭해머장치(DH)를 이용한 작동방법(M)에 있어서,
수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)가 하강하여 캡(30)이 파일(P)의 두부를 덮도록 구비하는 수직 실린더 하강단계(S10);
메인 리더(L)에 지지한 상태로 드롭 해머(10)를 보조 리더(L2)의 가이드 레일(R)을 따라 승강시키는 드롭 해머 상승단계(S20);
상기 드롭 해머(10)를 하강시켜 캡(30)을 타격함으로써 파일(P)을 항타하는 파일 항타단계(S30); 및
상기 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)가 승강하여 캡(30)을 파일(P)의 두부로부터 상부로 이격시키는 수직 실린더 승강단계(S40);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치 작동방법.
제8항에 있어서,
상기 수직 실린더 하강단계(S10) 이후에는,
상기 수직 실린더(20)의 실린더 로드(21)가 하강하여 변위 수용부(40)의 링크챔버(41)를 어댑트 챔버(42)의 상단으로부터 일정 간격 이격되는 위치에 가이드 로드(42a)와 결속시키는 변위 수용부 재위치단계(S15);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치 작동방법.
제8항에 있어서,
상기 파일 항타단계(S30)는,
변위량 측정부(50)가 상기 캡(30)과 실린더 로드(21)의 상대적인 위치 변화를 바탕으로 파일(P)의 수직 변위량을 측정하는 변위량 측정단계(S35);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치 작동방법.
제8항에 있어서,
상기 수직 실린더 승강단계(S40) 이후에는,
상기 캡(30)이 드롭 해머(10)를 지지함과 동시에 수직 실린더(20)의 유압 체크밸브(23)가 하방 이동을 완전히 차단하는 후작업 대기단계(S50);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캡 일체형 드롭해머장치 작동방법.