KR102539482B1

KR102539482B1 - 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법

Info

Publication number: KR102539482B1
Application number: KR1020220002705A
Authority: KR
Inventors: 정순용
Original assignee: 주식회사 이지지오텍
Priority date: 2022-01-07
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2023-06-02
Also published as: KR20230107098A; KR102707835B1; WO2023132434A1; KR20230107099A

Abstract

본 발명은 공압 또는 수압의 유체압력을 이용하여 천공된 지반의 천공홀 하단부 측면을 타격하여 직경을 넓힐 수 있으며, 특히 확공비트의 회전을 방지하여 보다 효율적인 확공을 행할 수 있도록 하는, 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 장치 하우징; 상기 장치 하우징에 구비되며, 유체압력을 구동원으로 전후 선형 동작하는 타격 해머의 타격으로 천공홀 내벽을 확공하도록 구성되는 하나 이상의 확공 타격 수단; 및 상기 확공 타격 수단에 유체압력을 제공하며, 확공 타격 수단의 타격 위치를 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단;을 포함하고, 상기 확공 타격 수단은, 하나 이상의 유체압력 주입구가 형성되는 압력 실린더와, 상기 압력 실린더에서 선형 이동 가능하게 구비되고, 단면에 복수의 초경버튼을 갖는 단부가 상기 압력 실린더의 일단부에서 외측으로 노출되며, 하기 타격 해머의 일단부에 구비되는 확공비트, 및 상기 압력 실린더의 내부에 선형 이동 가능하게 구비되고, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구를 통하여 작용하는 유체압력으로 전후 선형 이동하여 상기 확공비트를 타격하는 타격 해머와, 상기 타격 해머의 타단부에 구비되는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 확공 장치가 제공된다.

Description

확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법 {UNDER REAMING APPARATUS AND UNDER REAMED PILE CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}

본 발명은 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공압 또는 수압의 유체압력을 이용하여 천공된 지반의 천공홀 하단부 측면을 타격하여 직경을 넓힐 수 있으며, 특히 확공비트의 회전을 방지하여 보다 효율적인 확공을 행할 수 있도록 하는, 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 관한 것이다.

통상적으로 건축물의 기초 공사 시에는 먼저 굴착기로 지반을 뚫고 그 구멍으로 강관이나 철골과 함께 콘크리트를 채워 지반에 매입되는 기둥을 형성하는데, 건축물의 자중을 충분히 견디면서 지반의 침하를 방지하기 위해서는 가능한 구멍을 깊게 파거나 구멍의 직경을 확장하여야 한다.

도 1은 종래 일반적인 말뚝 시공 장치를 나타내는 도면으로서, 관련 기술인 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0103787호와 같이, 확대구근을 형성할 때 원형관 안에 비트가 장착된 오거를 넣어 회전하면서 서로 상호 역회전하면서 관입하고, 이때 오거 끝에 부착된 비트는 땅을 굴착하고 굴착된 토사는 원형관 내부에 내삽된 굴착로드를 타고 올라와 외부로 배출된다. 이와 같이 말뚝 내경보다 조금 더 넓게 지반을 긁어내거나, 천공 종료 후 말뚝 선단 주변을 좀 더 넓게 굴착하기 위하여 확공비트 또는 확공오거가 적용되고 있다. 도 1에서 "A"부분이 해머나 비트가 스크류 구비의 로드의 하단부에서 교체되는 부분이다.

종래의 확공비트 또는 확공오거는 굴착로드의 측면에 확장구조체가 구비되고, 정역회전 혹은 확장을 위하여 별도로 구비된 기계적인 장치의 작동으로 펼쳐지는 구조로 구성된다.

그러나 종래의 확공오거는 확공오거를 펼치거나 접기 위해 별도의 복잡한 기계장치 혹은 유압장치를 구비해야만 하고, 이로 인해 통상 공기가 지나가는 중공부가 기계장치나 유압장치의 작동을 위한 공간으로 활용되거나 복잡한 추가적인 구성을 필요로 하는 문제점이 있으며, 정회전 시 접혀있고 역회전 시에 펼쳐지게 구성되어 있어 확공 천공 후 다시 정회전 하여 확장된 부분이 접혀야 하는데, 이때 완전하게 접히지 않는 오작동이 발생하여 회수 단계에서 문제가 발생하게 된다.

한편, 종래 해머를 이용한 굴착의 경우 구멍의 상단부와 하단부가 일률적인 직경을 가질 수 밖에 없어 깊고 큰 구멍을 굴착하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소요되고 장비 또한 대형화되어야 하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점은 굴착되는 구멍의 하단부만 국부적으로 확장할 수 있는 장비를 도입하여 해결할 수 있는데, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 "확장형 해머(등록특허 제10-0928029호)"가 제안된 바 있다.

도 2는 종래의 확장형 해머 구조로서 승하강블록이 상승한 상태로 확공이 이루어지는 것을 설명하기 위한 도면으로, "확장형 해머"의 경우, 유압실린더(300)에 의하여 승하강블록(400)이 상승하면서 에어해머(200) 각각을 외측으로 밀어내어 상기 해머비트(220)의 굴착 반경이 증가되는 구조인데 시공시 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 승하강블록(400)의 승하강에 따라 에어해머(200)가 회동하여 해머본체(100)와 이루는 경사각이 변하게 되나 승하강블록(400)이 에어해머(200)의 각도 변화를 능동적으로 수용할 수 없어 승하강블록(400)의 외측면이 에어해머(200)의 외측면을 안정적으로 지지할 수 없고(승하강블록(400)의 외측면과 에어해머(200)의 외측면 사이에 면접촉이 발생하지 않고 선접촉 내지 점접촉이 발생하여 하중 전달에 문제가 있음), 작업시 떨림 현상이 심하게 발생하게 되는 문제점이 있다.

둘째, 해머가 확장할 때 해머본체(100)의 외벽에서 에어해머(200)이 벌어짐에 따라 에어해머(200)를 안정적으로 지지하는 장치가 없는 문제점이 있으며, 이러한 구조적인 불안정으로 인해 확공을 위한 타격 시 해머와 비트 등의 주요 구성요소에 편심이 가해져서 암반의 확공에는 활용할 수 없는 문제가 발생하였다.

셋째, 슬라임을 배출하는 별도의 수단이 구비되지 않아 작업 후 잔재를 청소하기가 어려운 문제점이 있다,

따라서 보다 효과적으로 확공을 할 수 있는 새로운 구조의 확공 장치에 대한 연구와 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 10-2011-0103787(2011.09.21. 공개) 대한민국 등록특허공보 10-0928029(2099.11.24. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-0990201(2010.10.29. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1367359(2014.02.26. 공고) 대한민국 공개특허공보 10-2020-0037981(2020.04.10. 공개) 미국 등록특허공보 4,271,915(1981.06.09. 공고)

따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 공압 또는 수압의 유체압력을 이용하여 천공된 지반의 천공홀 하단부 측면을 타격하여 직경을 넓힐 수 있는 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 확공 타격부의 단부에 구비되어 천공홀 측면을 타격하는 확공비트의 회전을 방지하여 보다 효율적인 확공을 행할 수 있는, 즉 확공비트의 회전을 방지하면서 상단과 하단이 평행한 블록 형태의 확공비트를 적용하여 돌기 형성 시 돌기의 모양을 일정하게 유지하여 보다 효율적인 확공을 행할 수 있는 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 굴착 천공홀 하단부의 직경을 확장시키기 위하여 이용되는 확공 장치로서, 장치 하우징; 상기 장치 하우징에 구비되며, 유체압력을 구동원으로 전후 선형 동작하는 타격 해머의 타격으로 천공홀 내벽을 확공하도록 구성되는 하나 이상의 확공 타격 수단; 및 상기 확공 타격 수단에 유체압력을 제공하며, 확공 타격 수단의 타격 위치를 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단;을 포함하고, 상기 확공 타격 수단은, 하나 이상의 유체압력 주입구가 형성되는 압력 실린더와, 상기 압력 실린더에서 선형 이동 가능하게 구비되고, 단면에 복수의 초경버튼을 갖는 단부가 상기 압력 실린더의 일단부에서 외측으로 노출되며, 하기 타격 해머의 일단부에 구비되는 확공비트, 및 상기 압력 실린더의 내부에 선형 이동 가능하게 구비되고, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구를 통하여 작용하는 유체압력으로 전후 선형 이동하여 상기 확공비트를 타격하는 타격 해머와, 상기 타격 해머의 타단부에 구비되는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 확공 장치가 제공된다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 확공 타격 수단은 상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼를 더 포함하며, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구는 상기 압력 실린더의 타단부에 형성되는 제1 유체압력 주입구, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 형성되는 제2 유체압력 주입구를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 확공 타격 수단은, 상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 개재되어 구비되는 탄성 수단을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구는 상기 압력 실린더의 타단부에 형성되는 단일의 유체압력 주입구로 이루어지며, 상기 제1 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력이 높아지면 타격 해머를 압력실린더의 일단으로 전진시키고, 상기 제1 유체압력 주입구로 주입되는 유체압력의 압력이 낮아지면 탄성수단의 복원력에 의해 타격해머를 압력실린더의 타단으로 후퇴시키도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼를 더 포함하고, 상기 압력 실린더는 상기 장치 하우징에 고정되는 슬라이딩 가이드 실린더에 의해 선형 이동 가능하게 지지되며, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구는, 상기 압력 실린더의 타단부의 측부에 연통되게 형성되는 제1 유체압력 주입구, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 연통되게 형성되는 제2 유체압력 주입구를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 확공 타격 수단은 상기 확공비트의 방향이 상기 장치 하우징의 일측벽에서 모두 동일한 방향을 향하도록 배치되고, 상기 압력 실린더의 타단부에 제1 유체압력 주입구가 구비되고, 상기 제1 유체압력 주입구는 상기 장치 하우징의 내측에 구비되어, 상기 타격 해머가 확공비트를 타격할 때 발생하는 반력으로 상기 장치 하우징의 타단 외측이 천공홀 내벽에 접촉하여 지지하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 장치 하우징의 내측면과 상기 압력 실린더의 타단 사이에 상기 제1 유체압력 주입구와 연통로를 갖는 결합패드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 확공 타격 수단은 상기 압력 실린더에 구비되어 상기 피스톤의 전진 한계를 설정함으로써 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 압력 실린더의 제1 유체압력 주입구와 압력 실린더의 일단 사이에 구비되는 피드백 유출구와, 상기 제1 유체압력 주입구에 연결되는 제1 유체압력 유출구와 상기 제1 유체압력 주입구 사이의 배관에 구비되어 상시 개방되어 있다가 일정 이상의 제어압력이 공급되면 닫히는 제1 차단밸브를 구비하되, 상기 피드백 유출구와 제1 차단밸브를 연결하여 상기 피드백 유출구에서 유출되는 유체 압력이 공급되게 구성하여, 확공에 따라 상기 피스톤이 전진하여 상기 피드백 유출구를 지나는 시점에서 상기 제1 유체압력 주입구로 공급되는 유체 압력이 상기 피드백 유출구를 통해 상기 제1 차단밸브의 제어압력으로 공급되어 상기 제1 유체압력 유출구에서 공급되는 유체 압력이 상기 제1 유체압력 주입구로 유입되는 것을 차단함으로써 확공 작동을 멈추도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 압력 실린더와 확공비트에 구비되어 상기 확공비트의 회전을 방지하며, 상기 타격 해머의 전후 이동은 허용하도록 구성되는 확공비트 회전방지수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 확공비트 회전방지수단은 상기 압력 실린더의 일단부에 구비되고, 내측에서 상기 타격해머가 전후 선형이동가능하게 지지되는 센트럴라이저; 상기 센트럴라이저의 일단부 외면에 형성되는 하나 이상의 키홈; 상기 확공비트의 외면에 형성되는 고정부; 및 일단부는 상기 키홈에 구비되고, 타단부는 상기 고정부에 고정되는 회전방지키;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 압력 실린더의 측면에 통공을 구비하고, 상기 타격해머 외측면 또는 상기 회전방지키의 외측에 색깔이나 문양의 표식을 구비하고, 상기 통공을 통해 상기 표식을 관찰할 수 있는 위치에 카메라를 설치하고, 상기 카메라의 신호를 유무선 통신을 이용하여 지상으로 송신함으로써 상기 타격해머 또는 확공 비트의 전진 길이를 확인하여 확공 깊이를 확인하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 압력 실린더의 측면에 통공이 형성되고, 상기 타격 해머의 외측면 또는 상기 회전방지키의 외측에 색깔띠가 구비되고, 상기 통공을 통해 상기 색깔띠를 관찰할 수 있는 위치에 광원과 컬러센서가 구비되어, 상기 컬러센서의 신호를 유무선 통신을 이용하여 지상으로 송신함으로써 상기 타격 해머 또는 확공 비트의 전진 길이를 확인하여 확공 깊이를 확인하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 확공비트는 초경버튼이 구비되는 측의 면을 정면에서 바라볼 때 세로방향의 중앙부가 양측보다 상대적으로 돌출되게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 타격 해머의 타격과 타격이 멈춘 상태에서 상기 장치 하우징의 단속적인 일정각 회전을 반복하되, 상기 확공비트는 상하부가 수평적으로 잘린 원형 형상 혹은 사각 블록 형태로 구비되어, 말뚝 중심축을 중심으로 회전각도에 따른 확공된 돌기의 단면 형상이 일정하도록 할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 확공비트는 천공할 벽면을 향하는 측의 상단과 하단이 평행하게 형성되어 확공된 벽면의 상단과 하단이 평행하게 천공되도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 동작 구동 수단은 상기 장치 하우징의 상단부에 구비되고, 하기 로드에 착탈 가능하게 결합되며, 압력유체를 제공받는 연통로가 형성된 연결 블록체; 지상에 구비되는 지지구조체에 구비되어 연속 또는 단속 회전력을 제공하는 구동 모터; 상기 지지구조체에 구비되며 하기 로드에 유체압력을 공급하도록 구성되는 스위벨; 및 상단부가 상기 스위벨의 하부에 연결되고 하단부는 상기 장치 하우징의 연결 블록체에 결합되는 로드;를 포함하여, 상기 로드를 회전시키면서 공압 컴프레셔 혹은 수압 컴프레셔를 통해 제공되는 유체압력이 상기 로드와 연결 블록체의 연통로를 통해 상기 장치 하우징 측으로 공급되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 공압 컴프레셔 혹은 수압 컴프레셔와 상기 스위벨 사이에 온/오프밸브, 및 상기 온/오프밸브를 우회하여 병렬 연결되게 구비되는 우회배관을 더 포함하며, 상기 병렬 연결되는 우회배관에는 공급되는 유체 압력을 일정 압력으로 강하시키는 레귤레이터와 역류방지밸브가 구비되어, 상기 온/오프밸브의 개방과 차단을 통해 상기 타격 해머의 작동 및 전진과 후퇴를 제어하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 외부로부터의 유체압력을 제공받으며, 제1 유체압력 유출구와 제2 유체압력 유출구를 통해 상기 확공 타격 수단으로 유체압력을 제어하여 주입하도록 구성되는 유체압력 분배 수단을 더 포함하며, 상기 유체압력 분배 수단은, 일정 압력 이하에서 상기 제2 유체압력 유출구를 개방하고 상기 제1 유체압력 유출구를 폐쇄하며, 특정 압력 이상에서는 상기 제2 유체압력 유출구를 폐쇄하고, 상기 제1 유체압력 유출구를 개방하도록 구성되고, 상기 제1 유체압력 유출구는 상기 압력실린더의 타단에 구비되는 제1 유체압력 주입구와 연결되고, 상기 제2 유체압력 유출구는 상기 압력 실린더 일단과 상기 확공 타격 수단의 피스톤 사이에 구비되는 제2 유체압력 주입구에 연결되어, 일정 압력 이하의 유체를 주입할 경우에는 상기 제2 유체압력 주입구로 주입되는 유체압력으로 상기 압력실린더의 피스톤을 압력실린더의 타단으로 후퇴시키며, 특정 압력 이상의 유체를 주입할 경우에는 상기 제1 유체압력 주입구로 주입되는 유체압력으로 상기 피스톤을 압력실린더의 일단으로 전진시키면서 상기 타격 해머를 작동시켜서 확공하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 외부로부터의 유체압력을 제공받아 상기 확공 타격 수단으로 유체압력을 제어하여 주입하도록 구성되는 유체압력 분배 수단을 더 포함하며, 상기 유체압력 분배 수단은 유체압력을 제공받는 유체압력 유입부가 하기 유체압력 분배 피스톤의 이동방향으로 형성되는 압력분배 블록; 상기 압력분배 블록에 슬라이딩 이동 가능하게 구비되며, 상기 유체압력 유입부로부터의 유체압력을 슬라이딩 이동방향으로 제공받는 유체압력 분배 피스톤; 상기 압력분배 블록에 구비되어 상기 유체압력 분배 피스톤을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재; 상기 압력분배 블록에 형성되어 상기 유체압력 분배 피스톤의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼와 제2 스토퍼; 상기 유체압력 분배 피스톤에 형성되는 유체압력 연통 구멍; 상기 압력분배 블록에 형성되고, 상기 제1 스토퍼에 의한 일방향 이동 제한시 상기 유체압력 분배 피스톤의 유체압력 연통 구멍과 연통되며, 상기 압력 실린더의 제1 유체압력 주입구에 연결되는 제1 유체압력 유출구; 및 상기 압력분배 블록에 형성되고, 상기 제2 스토퍼에 의한 타방향 이동 제한시 상기 유체압력 분배 피스톤의 유체압력 연통 구멍과 연통되는 상기 제2 유체압력 유출구;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 제1 유체압력 주입구와 제2 유체압력 주입구 사이에 구비되는 피드백 유출구와 상기 유체압력 분배 피스톤의 하부에 형성되는 압력셀에 구비되는 피드백 주입구를 연결하여, 상기 타격 해머의 피스톤이 상기 제1 유체압력 주입구와 상기 피드백 유출구 사이에 있는 경우에는 상기 제1 유체압력 주입구로 주입된 유체가 상기 피드백 유출구로 유출되지 않도록 하고, 상기 타격 해머의 피스톤이 전진하여 상기 피드백 유출구와 상기 제2 유체압력 주입구 사이에 있는 경우에는 상기 제1 유체압력 주입구로 주입된 유체가 상기 피드백 유출구를 통해 상기 피드백 주입구로 유입되어 상기 유체압력 분배 피스톤을 이동시켜 상기 제1 유체압력 유출구를 차단하고 상기 제2 유체압력 유출구를 개방함으로써 상기 타격 해머의 전진 동력을 차단하여 확공 깊이를 조절하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 제1 유체압력 주입구와 제2 유체압력 주입구 사이에 구비되는 피드백 유출구 및 상기 유체압력 분배 피스톤의 하부에 형성되는 압력셀에 구비되는 피드백 주입구를 포함하되, 상기 피드백 유출구와 피드백 주입구를 연결하여 상기 피드백 유출구에서 유출되는 유체압력이 공급될 수 있도록 하여, 확공에 따라 상기 압력실린더의 피스톤이 전진하여 상기 피드백 유출구를 지나는 시점에서 상기 제1 유체압력 주입구로 공급되는 유체압력이 상기 피드백 유출구를 통해 상기 피드백 주입구로 공급되어 상기 유체압력 분배 수단에 구성되는 유체압력 분배 피스톤을 이동시켜 상기 제1 유체압력 유출구를 차단함으로써 확공 작동이 멈추도록 할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 압력셀에 형성되는 배출구, 및 상기 배출구에 상시 개방되어 있다가 일정 이상의 제어압력이 공급되면 닫히는 제2 차단밸브를 더 포함하여, 상기 피드백 유출구와 피드백 주입구를 연결하는 배관을 상기 제2 차단밸브에 분기함으로써, 확공 시에는 상기 배출구가 개방되어 상기 압력셀에 불필요한 압력이 가해지는 것을 방지하고, 확공이 종료되어 상기 피스톤이 상기 피드백 유출구를 지나는 시점에는 상기 피드백 유출구에서 공급되는 유체압력이 상기 제2 차단밸브를 제어하는 제어압력으로 작동하여 상기 제2 차단밸브를 닫음으로써, 상기 제1 유체압력 유출구를 차단하여 확공 동작이 멈추도록 할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 장치하우징의 하단부에 구비되어 상기 확공 타격 수단이 타격 동작을 행하지 않고 상기 장치하우징이 상하이동 또는 회전이동할 때 천공홀 내벽에 접촉하여 마찰을 저감시키도록 구성되는 마찰저감수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 마찰저감수단은 베어링에 의해 마찰을 저감하는 볼트랜스퍼; 및 상기 볼트랜스퍼를 천공홀 내벽 방향으로 밀어주는 탄성수단을 포함하여, 상기 장치하우징이 직접 천공홀 내벽에 접촉하지 않고 볼트랜스퍼의 베어링이 천공홀 내벽에 접촉하여 마찰을 줄이도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 마찰저감수단은 상기 장치 하우징의 내측에 구비되고 중앙부에 관통공이 형성되는 제1 지지판; 상기 장치하우징의 하단부 일측 또는 양측에 구비되되, 일단부에서 볼 베어링이 외부로 노출되게 구비되는 볼트랜스퍼; 일단부는 상기 볼트랜스퍼의 타단부에 결합되고 타단부는 상기 제1 지지판의 관통공에서 전후 이동가능하게 삽입되는 가이드 로드; 상기 가이드 로드의 외면에서 방사상으로 연장되는 제2 지지판; 및 상기 제1 지지판과 제2 지지판 사이에 개재되어 상기 제2 지지판을 외측으로 미는 탄성력을 인가하도록 구비되는 탄성 부재;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 마찰저감수단은 상기 제2 지지판을 상기 제1 지지판 측으로 밀어주는 이격 실린더를 더 포함하되, 상기 이격 실린더는 상기 유체 압력 주입구로 주입되는 유체가 분기되어 주입되게 구성되며, 타격해머 작동 시에는 상기 이격 실린더가 함께 작동하여 상기 볼트랜스퍼가 천공홀 내벽에서 이격되도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 굴착 지반의 천공 하단부의 직경을 확장시키기 위한 확공말뚝 시공 방법으로서, 상기한 일 관점에 따른 확공 장치를 확공할 천공홀 하부에 위치시키는 제1 단계; 천공홀의 중심축을 중심으로 확공 장치를 연속적 혹은 단속적으로 회전시키고, 확공 장치의 압력 실린더에 유체압력을 공급하여 타격 해머를 천공홀 내벽 방향으로 전진시키면서 유체압력에 의해 작동하는 타격 해머의 타격으로 확공비트가 천공홀의 내벽을 분쇄하여 직경을 넓히는 제2 단계; 타격 해머를 천공홀 내벽에서 멀어지는 방향으로 후퇴시키는 제3 단계; 및 확공 장치를 천공홀 외부로 이동하는 제4 단계; 및 천공홀에 주입재를 주입하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 확공말뚝 시공 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 제1 단계 이전에, 상부의 연약한 지반에서 공벽 붕괴를 방지하기 위한 케이싱이 설치된 후 실행되고, 상기 제1 단계 및 제3 단계는 천공홀 내부에서 확공 장치의 상하 이동을 위하여 타격해머를 후퇴시켜 확공 비트가 천공홀 내벽에 닿지 않은 상태에서 이루어지며, 상기 제4 단계와 제5 단계 사이에, 천공홀의 하부에 남아 있는 슬라임을 제거하는 것을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 제2 단계는 상기 확공 장치의 높이를 다르게 설정하면서 실행되며, 상기 제2 단계에서 상기 확공 장치의 단속적 회전은 타격 해머를 후퇴시킨 상태에서 일정각도 회전시킨 후 타격해머를 작동하여 확공비트가 천공홀 내벽을 확공하는 과정을 반복할 수 있다.

본 발명에 따른 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명은 구동원인 유체압력을 효율적으로 제어함으로써 확공 장치의 동작을 신뢰성 있게 확보할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 확공 타격 수단을 천공홀의 중심축을 회전축으로 다방향으로 타격하면서 확공할 수 있고, 특히 각각의 타격에서는 천공홀 내벽에 대하여 수직하게 타격함으로써 편심이 가해지지 않으며, 회전이 방지되므로 시공 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명은 확공 타격 수단의 타격 동작 시 이루어지는 유체압력원의 분배가 확공 타격 수단 자체에서 자동 제어됨으로써 동작 신뢰성을 확보하며, 균일한 확공을 실행할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 종래 일반적인 말뚝 시공 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 확장형 해머 구조로서 승하강블록이 상승한 상태로 확공이 이루어지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 확공 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 3의 "A"부의 확대도로서, 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공비트 회전방지수단을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공비트 회전방지수단을 구성하는 센트럴라이저를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공 타격 수단을 구성하는 확공 비트의 실시 형태들을 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공 타격 수단을 구성하는 확공 비트의 실시 형태들을 정면에서 바라본 도면이다.
도 10은 확공 타격 수단에 있어서 확공비트를 정면에서 바라볼 때 원형의 형태로 형성되는 경우에서 천공홀에 형성되는 확공 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 마찰저감수단의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제2 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제3 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제4 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 유체압력 분배 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제2 실시 예의 유체압력 분배 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제3 실시 예의 유체압력 분배 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제4 실시 예의 유체압력 분배 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.
도 19는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 장치 하우징에 확공 타격 수단이 구성되는 실시 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 20은 도 19에서 장치 하우징에 확공 타격 수단이 결합되는 부분을 나타내는 단면도이다.
도 21은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공 타격 수단에 동력을 제공하기 위한 동작 구동 수단의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 유체압력 분배 수단에 포함되는 확공깊이 조절 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.
도 23은 본 발명에 따른 확공 장치의 확공깊이 조절 수단에서 피드백 유출구와 피스톤의 위치를 나타내는 단면도이다.
도 24는 본 발명에 따른 확공 장치에서 피스톤의 전진에 따른 피드백 유출구와 유체압력 주입구(제1 유체압력 주입구)의 차단을 설명하는 개념도이다.
도 25는 본 발명에 따른 확공 장치에서 확공깊이 조절 수단의 조절에 의해 설정된 확공 깊이에 도달한 후 확공 기능이 자동으로 멈추는 것을 설명하는 회로도도이다.
도 26은 본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법에서 확공 전후의 천공홀을 나타내는 단면도이다.
도 27은 본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 의해 시공된 확공 말뚝을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "..부", "..유닛", "..모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 확공 장치에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 확공 장치를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도이다. 도 6은 도 3의 "A"부의 확대도로서, 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공비트 회전방지수단을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공비트 회전방지수단을 구성하는 센트럴라이저를 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공 타격 수단을 구성하는 확공 비트의 실시 형태들을 나타내는 사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공 타격 수단을 구성하는 확공 비트의 실시 형태들을 정면에서 바라본 도면이다.

본 발명에 따른 확공 장치는, 굴착 지반의 하단부의 직경을 확장시키기 위하여 이용되는 확공 장치로서, 도 3 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 크게 장치 하우징(100); 확공 타격 수단(200); 및 동작 구동 수단(300);을 포함한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 확공 장치는, 굴착 지반의 천공 하단부의 직경을 확장시키기 위하여 이용되는 확공 장치로서, 도 3 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 장치 하우징(100); 상기 장치 하우징(100)에 구비되며, 유체압력을 구동원으로 전후 선형 동작하는 타격 해머(230)의 타격으로 천공홀 내벽을 확공하도록 구성되는 하나 이상의 확공 타격 수단(200); 및 상기 확공 타격 수단(100)에 유체압력을 제공하며, 확공 타격 수단의 자세 또는 타격 위치를 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단(300);을 포함한다.

상기 장치 하우징(100)은 그 하부에 천공 바닥면으로부터 확공 장치를 일정 높이로 유지시키기 위한 높이 유지 수단(110)을 포함한다.

상기 높이 유지 수단(110)은 도면에 예시한 바와 같이 막대 형태로 구성될 수 있으며, 또한 길이 조절 가능하게 구성될 수 있다.

이러한 높이 유지 수단(110)은 천공홀 바닥으로부터 일정 높이 이격되어 확공할 수 있도록 일정한 길이의 막대 형태로 형성되어 장치 하우징(100)의 바닥면에 구비되며, 확공 후 높이 유지 수단(110)의 길이를 변경하여 확공할 수 있는데, 이는 그 높이 유지 수단(110)의 길이를 조정하여 확공부 전체를 일정한 직경으로 확공하거나, 일정한 간격으로 요철을 형성하도록 확공할 수 있다.

또한, 상기 장치 하우징(100)은 그 내부에 구비되며, 아래에서 상세히 설명될 확공 타격 수단(200)을 구성하는 타격 해머 모듈의 일단부가 외부로 노출되도록 구성된다.

또한, 상기 장치 하우징(100)의 상단부에는 상기한 동작 구동 수단(300)을 구성하며, 유체압력을 천공 장비를 통해 공급되는 경우, 즉 압력 유체가 천공장비의 로드에 형성된 중공부를 통해 제공받는 경우, 로드에 착탈 가능하게 결합되며 압력 유체를 제공받는 연통로가 형성된 연결 블록체(120)을 포함한다.

상기 장치 하우징(100)의 하단 일측에는 확공 작업에 방해가 되는 지하수를 외부로 배출하는 펌프가 더 구비될 수 있다.

다음으로, 상기 확공 타격 수단(200)은, 제1 실시 형태로서, 하나 이상의 유체압력 주입구(도면에서는 제1 유체압력 주입구(211)와 제2 유체압력 주입구(212))가 형성되는 압력 실린더(210)와, 상기 압력 실린더(210)에서 선형 이동 가능하게 구비되고, 단면에 복수의 초경버튼(221)를 갖는 단부가 상기 압력 실린더(210)의 일단부에서 외측으로 노출되게 구비되며, 하기 타격 해머(230)의 일단부에 구비되는 확공비트(220)와, 상기 압력 실린더(210) 내부에 선형 이동 가능하게 구비되고, 상기 유체압력 주입구(211, 212)를 통하여 작용하는 유체압력으로 전후 선형 이동하여 상기 확공비트(220)를 타격하는 타격 해머(230)와, 상기 타격 해머(230)의 타단부에 구비되는 피스톤(240), 및 상기 압력 실린더(210)와 확공 비트(220)에 구비되어 상기 타격 해머(230)의 전후 선형 이동하는 방향으로의 축을 회전축으로 하는 회전을 방지하고 타격 해머(230)의 전후 이동은 허용하도록 구성되는, 즉 확공비트(220)의 중심을 통과하는 축을 회전축으로 하는 회전을 방지하고, 타격 해머(230)의 전후 이동은 허용하도록 구성되는 확공비트 회전방지수단(280)을 포함한다. 또한, 상기 확공 타격 수단(200)은 상기 압력 실린더(210) 내에 구비되어 상기 타격 해머(230)의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼(250)를 더 포함할 수 있다.

상기 압력 실린더(210)에서 제1 유체압력 주입구(211)는 타격 해머(230)의 후단부에서 유체압력이 인가되도록 형성되고, 제2 유체압력 주입구(212)는 피스톤(240)과 스토퍼(250) 사이의 공간으로 유체압력이 인가되도록 형성될 수 있다.

상기 확공비트(220)는 지반 혹은 암반을 직접 타격하여 분쇄하는 구성부로서, 정면(타격면)에는 복수의 초경버튼(211) 등이 구비되어 지반 혹은 암반을 타격하여 분쇄하도록 이루어진다.

여기에서, 상기 확공비트(220)는 도 8의 (a) 내지 (b)의 실시 형태들로 나타낸 바와 같이, 확공비트(220)의 바디는 원형이 아니고, 정면에서 볼 때 상하가 직선으로 잘린 형상이고, 측면에서 본 단면은 선단부로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 형성될 수 있다.

다시 말해서, 상기 확공비트(220)는 사각 블록 형태로 형성되되, 초경버튼(211)이 구비되는 측의 면은 정면에서 바라볼 때 중앙부(종방향으로의 중앙부)가 양측보다 상대적으로 돌출되게 형성된다.

상기 초경버튼(211)이 구비되는 측의 면은 양측에서 중앙부 측으로 갈수록 단차지게 증가하거나 라운드지게 증가하거나 또는 단차와 라운드진 형태가 복합된 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 천공비트(230)는 천공할 벽면을 향하는 측의 상단과 하단이 평행하게 형성되어 천공 벽면의 상단과 하단이 평행하게 천공되도록 이루어질 수 있다.

다시 말해서, 상기 천공비트(230)는 정면에서 볼 때 적어도 상부와 하부는 수평방향과 평행하게 절단된 형태로 형성된다. 예를 들면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 천공비트(230)는 정면에서 바라볼 때 사다리꼴(한 쌍의 대변이 평행한 사각형, 직사각형 포함), 평행사변형, 육각형이되 위아래가 평행하게 누운 형태이며 옆으로 긴 육각형 등 수평면에 평행하게 누운 형태의 것으로 형성될 수 있다.

상기 확공비트(220)가 상기와 같이 형성되는 이유에 대하여 도 10을 참고하여 설명한다. 도 10은 확공 타격 수단에 있어서 확공비트를 정면에서 바라볼 때 원형의 형태로 형성되는 경우에서 천공홀에 형성되는 확공 형태를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 원형의 확공비트를 사용하는 경우, 도 10에 나타낸 바와 같이 여러 개의 원이 조금씩 중첩되어 돌기(P)를 형성하므로, 돌기(P)의 단면 모양과 깊이와 폭 등이 (말뚝 중심을 축으로) 각도에 따라 변하게 되고, 돌기(P)의 형상이 균일하지 않아서 말뚝 설계 시에 기준을 정하기 어려운 문제가 발생하며, 현장 시공 후에도 돌기 깊이 등의 측정이 매우 어려운 문제가 있다.

따라서, 아래에서 상세히 설명될 확공비트 회전방지수단(280)으로 확공비트(220)의 회전을 구속하게 되면, 일률적인 원형이 아닌 상기한 형상과 같이 '사다리꼴 단면과 사각형 정면 모양' 등 원하는 다양한 모양의 비트 머리를 활용할 수 있으므로 원하는 모양으로 일정한 단면의 돌기를 형성할 수 있다.

다시 말해서, 일반적인 원형이 아닌 상하가 직선으로 잘린 형상의 확공비트를 활용하면서 회전을 구속하여 천공하게 되면, 말뚝 중심을 축으로 모든 각도에서 동일한 단면의 돌기를 형성할 수 있으므로 말뚝의 설계 시 돌기의 모양과 치수에 대한 불확실성이 없어지는 이점이 있다.

계속해서, 상기 피스톤(240)은 타격 해머(230)의 후단부에 구비되고, 타격 해머(230)의 몸체 외경 보다 큰 내경의 압력 실린더(210)에 맞게 구비되어 제1 유체압력 주입구(211)로 들어오는 압력 유체를 동력으로 타격 해머(230)를 전방으로 밀어 이동시키며, 제2 유체압력 주입구(212)에서 압력이 들어올 경우에는 타격 해머(230)를 후방으로 이동되도록 한다.

상기 스토퍼(250)는 압력 실린더(210)의 일측으로 편심된 측에 구비되어 타격 해머(230)의 이동 거리를 제한하는 역할을 하는 것으로, 확공 범위를 제한할 수 있다.

또한, 상기 확공비트 회전방지수단(280)은 상기 압력 실린더(210)와 확공비트(220) 간에 구비되어 상기 타격 해머(230)의 전후 선형 이동축을 회전축으로 하는 회전을 방지하고 타격 해머(230)의 전후 이동은 허용하도록 구성되는, 즉 확공비트(220)의 중심을 통과하는 축을 회전축으로 하는 회전을 방지하고, 타격 해머(230)의 전후 이동은 허용하도록 구성되는 구성부이다.

구체적으로, 상기 확공비트 회전방지수단(280)은 상기 압력 실린더(210)의 일단부에 구비되고, 내측에서 상기 타격해머(230)가 전후 선형이동가능하게 지지되는 센트럴라이저(281)와, 상기 센트럴라이저(281)의 일단 외면에 형성되는 하나 이상의 키홈(282)과, 상기 확공비트(220)에 형성되어 하기 회전방지키(284)의 일단부(전단부)가 고정(예를 들면, 용접 등)되는 고정부(283), 및 일단부는 상기 센트럴라이저(281)의 키홈(282)에 구비되고, 타단부는 상기 확공비트(220)의 고정부(283)에 구비되는 회전방지키(284)를 포함한다.

상기 센트럴라이저(281)는 피스톤(240)보다 작은 직경인 타격해머(230)의 일단부를 압력 실린더(210) 중앙에 위치시킨다.

상기 키홈(282)은 안정적이고 견고한 지지를 위하여 센트럴라이저(281)의 측면(외면)에 복수 형성될 수 있다.

상기 고정부(283)은 확공비트(220)가 압력 실린더(210)에 장착된 상태에서 상기 키홈(282)이 형성된 위치에서 연장선 상의 확공비트(220)에 형성된다.

상기 회전방지키(284)의 일단부는 상기 키홈(282)에 전후 슬라이딩이 가능하고 회전이 불가능하게 수용되고, 회전방지키(284)의 타단부는 확공비트(220)의 고정부(283)에 고정(예를 들면, 용접 등)되어 센트럴라이저(281)과 확공비트(220)의 회전은 구속하고, 타격해머(230)의 전후 슬라이딩 이동은 허용한다.

상기한 확공비트 회전방지수단(280)은 아래에서 설명될 다른 실시 형태의 확공 타격 수단에도 적용될 수 있다.

상기에서 설명한 확공 타격 수단(200)은 압력 실린더(210)의 후단에서 주입되는 압력이 높은 유체에 의해 타격 해머(230)가 왕복 이동하면서 비트(확공비트)(220)를 반복적으로 타격하는 장치로서, 통상 고압의 압축공기를 이용하는 공지의 에어해머(air hammer)의 구조를 채용하는 것으로, 유체압력원으로 고압의 압축공기를 이용하는 에어해머를 사용하며, 지하수가 있는 깊은 천공에서는 고압의 물을 유체압력원으로 이용하는 워터해머를 이용하는 것이 가능하다. 본 발명에서는 이러한 에어 해머와 워터 해머를 타격 해머(230)로 통칭한다.

한편, 도 11은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 마찰저감수단의 구성을 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 확공 장치는 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 장치하우징(100)의 하단부에 구비되어 확공 타격 수단(200)이 타격하지 않고 장치하우징(100)이 상하이동 혹은 회전이동하는 과정에서 천공홀 내벽에 접촉하여 마찰을 저감시키도록 구성되는 마찰저감수단(600)을 더 포함할 수 있으며, 이러한 마찰저감수단(600)은 도 3에 나타낸 "B" 부분에 구성될 수 있다.

상기 마찰저감수단(600)은 볼 베어링 수단 또는 구름 베어링 수단으로 구성될 수 있으며, 또한 천공홀 내벽과의 접촉에 대하여 탄성 지지되게 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 마찰저감수단(600)은 장치 하우징(100)의 내측에 고정되게 구비되고 중앙부에 관통공(611)이 형성되는 제1 지지판(610)과, 상기 장치하우징(100)의 하단부 일측 또는 양측에 구비되되 일단부에서 볼 베어링(621)이 외부로 노출되게 구비되는 볼트랜스퍼(620)와, 일단부는 상기 볼트랜스퍼(620)의 타단부에 결합되고 타단부는 상기 제1 지지판(610)의 관통공(611)에서 전후 이동가능하게 삽입되는 가이드 로드(630)와, 상기 가이드 로드(630)의 외면에서 방사상으로 연장되는 제2 지지판(640), 및 상기 제1 지지판(610)과 제2 지지판(620) 사이에 개재되고, 상기 제2 지지판(640)을 외측으로 미는(천공홀 내벽 방향으로 밀어주는) 탄성력을 인가하도록 구비되는 탄성 부재(650)를 포함한다. 도 11의 탄성수단(650)은 접시스프링을 서로 반대 방향으로 겹쳐서 배치한 실시예이며, 나선형 스프링 등 다양한 탄성 부재를 적용 할 수 있다.

여기에서, 상기 마찰저감수단(600)은 확공 타격 수단(200)이 유압원이 인가되어 확공 작업 시 후방(장치하우징(100) 측)으로 이동하여 천공홀 내벽과 접촉하지 않도록 구성될 수 있다.

여기에서, 상기 마찰저감수단(600)은 상기 확공 타격 수단(200)의 확공 동작 시 상기 볼트랜스퍼(620)를 후퇴시켜 상기 볼트랜스퍼(620)가 천공벽 내벽에 접촉하지 않도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 마찰저감수단(600)은 볼트랜스퍼(620)를 천공홀 내벽에서 멀어지는 방향으로 밀어주는 이격 실린더(공압 실린더)(660)를 더 포함하되, 상기 이격 실린더(660)에는 상기 유체 압력 주입구(211 또는 212)로 주입되는 유체가 분기되어 주입되게 구성되며, 타격해머 작동 시에는 이격 실린더(660)가 함께 작동하여 볼트랜스퍼(620)가 천공홀 내벽에서 이격되도록 한다.

이러한 마찰저감수단(600)은 장치하우징(100)이 직접 천공홀 내벽에 접촉하지 않고 볼트랜스퍼(620)의 베어링(621)이 천공홀 내벽에 접촉하여 마찰을 줄이게 된다. 즉, 볼트랜스퍼(620)의 단부가 장치하우징(100)의 외측으로 내밀도록 구비되어 장치하우징(100)의 상하이동 혹은 회전 이동 시 장치하우징(100)이 천공홀 내벽에 접촉하지 않도록 하여 마찰을 줄이고, 확공을 위한 타격 시에는 확공비트(220)가 천공홀 내벽 쪽으로 전진하여 타격하므로 볼트랜스퍼(620)는 천공홀 내벽에 닿지 않게 된다. 즉, 타격 시에는 마찰저감수단(600)은 천공홀 내벽에 닿지 않고, 회전이동 혹은 상하이동 시에만 천공홀 내벽에 닿아서 마찰을 줄여주게 된다.

한편, 본 발명에 따른 확공 장치는, 확공 깊이를 확인할 수 있는 수단의 일 실시 예로서, 상기 압력 실린더(210)의 측면에 통공을 형성하고, 타격해머(230) 외측면 혹은 회전방지키(284)의 외측에 색깔 혹은 문양 등의 표식을 구비하고, 통공을 통해 상기 표식을 관찰할 수 있는 위치에 카메라(디지털 카메라)를 설치하며, 카메라의 신호를 유무선 통신을 이용하여 지상으로 송신할 수 있도록 구성하여, 타격 해머(230) 혹은 확공비트(220) 머리의 전진 길이를 확인하여 확공 깊이를 확인할 수 있도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 확공 장치는, 확공 깊이를 확인할 수 있는 수단의 다른 실시 예로서, 상기 압력 실린더(210)의 측면에 통공을 구비하고, 상기 타격해머(230)의 외측면 또는 상기 회전방지키(284)의 외측에 색깔띠를 구비하고, 상기 통공을 통해 상기 색깔띠를 관찰할 수 있는 위치에 광원과 컬러센서를 설치하여, 상기 컬러센서의 신호를 유무선 통신을 이용하여 지상으로 송신함으로써 상기 타격해머 또는 확공 비트의 전진 길이를 확인하여 확공 깊이를 확인하도록 이루어질 수 있다.

여기에서, 상기 색깔띠는 비트 전진방향에 세로로 띠 형태의 색을 칠하여 이루어진 것을 의미한다.

그리고 상기 컬러센서는 예를 들면 RGB센서로서 색깔을 구분하여 전기 신호를 발생시키는 센서이다.

다음으로, 도 12는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제2 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도로서, 상기한 제1 실시 예와 달리, 제2 유체압력 주입구(212)는 생략되고, 피스톤(240)과 스토퍼(250) 사이에 탄성 수단(260)이 개재되어 구성될 수 있다.

이러한 탄성 수단(260)은 나선형 압축 스프링으로 구성될 수 있으며, 유체압력이 감소하는 경우, 탄성 수단(260)인 스프링의 복원력으로 피스톤(240)을 밀어서 타격 해머(230)가 후방향으로 이동하도록 한다.

또한, 도 13은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제3 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도로서, 압력 실린더(210)의 중심을 기준으로 양측에 확공비트(220)와 타격 해머(230)와 피스톤(240) 및 스토퍼(250)가 좌우 대칭되게 구비되어 구성될 수 있다. 여기에서, 좌우 대칭되게 구비된다는 의미는 확공비트(220)와 타격 해머(230)와 피스톤(240) 및 스토퍼(250)가 압력 실린더(210)의 센터라인(좌우로 나누는 중심라인)을 기준으로 일측과 타측에 각각 구성된다는 의미이다.

이때, 제1 유체압력 주입구(211)는 압력 실린더(210)의 중앙부에 형성되고, 제2 유체압력 주입구(212)는 각각 피스톤(240)과 스토퍼(250) 사이에 형성된다. 본 발명에서 상기 제1 유체압력 주입구(211)와 제2 유체압력 주입구(212)를 통한 유체압력의 압력 크기를 달리하여 타격 해머의 전진과 후퇴를 제어함으로서, 확공 종료 후 상기 확공비트가 천공홀의 내벽에 닿지 않도록 그 확공비트가 장착된 타격해머를 그 후단 방향으로 후퇴시키며, 이러한 제1 유체압력 주입구(211)와 제2 유체압력 주입구(212)를 통한 유체압력의 제어는 후퇴수단으로서 기능을 한다.

이와 같이 구성되는 제3 실시 예의 확공 타격 수단은, 양방향으로 타격하여 지반 또는 암반을 분쇄할 수 있다.

또한, 도 14는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제4 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도로서, 제1 실시 예와 동일한 구조에서 압력 실린더(210)의 타단부에 확공비트(220)를 형성하고, 압력 실린더(210)는 장치 하우징(100)에 지지 프레임(101)을 통해 고정되는 슬라이딩 가이드 실린더(270)에 의해 선형 이동 가능하게 지지 구비된다. 여기에서, 상기 압력 실린더(210)의 타단부에는 확공비트(220) 대신에 회전 가능한 롤러가 구비될 수 있다.

이때, 상기 제1 유체압력 주입구(211)는 압력 실린더(210)의 타단부의 측부에 형성된다.

또한, 상기 확공 타격 수단(200)에 있어서, 무게추(weight)에 케이블을 연결하고 방향을 수평으로 전환하여 타격 해머의 타단부에 고정하여, 피스톤(240)을 전진 방향으로 밀어주는 힘이 가해지지 않는 경우, 즉 제2 유체압력 주입구(212)로 압력 유체가 공급되지 않는 경우, 무게추의 중력으로 후퇴되도록 구성할 수도 있다.

상기 확공 타격 수단(200)은 장치 하우징(100)에 구비됨에 있어, 도면에 나타낸 바와 같이 기본적으로 수평으로 배치되는데, 약간의 경사를 갖고 상향 또는 하향으로 지향하여 배치될 수도 있다.

확공 타격 수단(200)의 타격 시 반력은 장치 하우징(100)의 지지 프레임(101)을 통해 서로 상쇄되도록 확공 타격 수단(200)을 서로 반대 방향으로 배치할 수 있다. 도 13의 실시 예는 확공 타격 수단(200) 내에서 반력이 서로 상쇄되는 구조이다. 도 21의 아래쪽에 나타낸 바와 같이, 확공 타격 수단(200)을 모두 한쪽 방향으로 향하도록 구성하고 지지 프레임(101)의 반대쪽 면이 천공홀 내벽에 접촉하여 반력을 지지하게 할 수도 있는데, 이때는 타격과 회전이 단속적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 확공 장치는 상기 확공 타격 수단으로 인가되는 유체압력을 제어하여 주입되도록 구성되는 유체압력 분배 수단(400)을 더 포함할 수 있다.

도 15는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 유체압력 분배 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.

상기 유체압력 분배 수단(400)은, 제1 실시 예로서, 도 15에 나타낸 바와 같이, 외부의 유체압력 공급원으로부터 유체압력을 제공받는 유체압력 유입부(401)가 하기 피스톤(420)의 이동방향으로 형성되며, 그 피스톤(420)의 하부에 압력셀(490)이 형성되는 (단면 "U"자형의) 압력분배 블록(410)과, 상기 압력분배 블록(410)에서 슬라이딩 이동 가능하게 구비되는 상부 개방된 원통형(또는 단면 "U"자형)의 유체압력분배 피스톤(420)과, 상기 압력분배 블록(410)에 구비되어 상기 유체압력분배 피스톤(420)을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재(430)와, 상기 압력분배 블록(410)에 형성되어 상기 피스톤(420)의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼(441)와 제2 스토퍼(442)와, 상기 유체압력분배 피스톤(420)에 형성되는 유체압력 연통 구멍(450)과, 상기 압력분배 블록(410)에 형성되고, 상기 제1 스토퍼(441)에 의한 일방향 이동 제한 시 상기 피스톤(420)의 유체압력 연통 구멍(450)과 연통되며, 상기 압력 실린더(210)의 제1 유체압력 주입구(211)에 연결되는 제1 유체압력 유출구(461), 및 상기 압력분배 블록(410)에 형성되고, 상기 제2 스토퍼(442)에 의한 타방향 이동 제한 시 상기 피스톤(420)의 유체압력 연통 구멍(450)과 연통되며, 압력실린더의 제2 유체압력 주입구에 연결되는 제2 유체압력 유출구(462)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 유체압력 분배 수단(400)은 일정 압력 이하에서는 제2 유체압력 유출구(462)를 개방하고, 제1 유체압력 유출구(461)를 폐쇄하며, 특정 압력(통상 일정 압력보다 상대적으로 큰 압력) 이상에서는 제2 유체압력 유출구(462)를 폐쇄하고, 제1 유체압력 유출구(461)를 개방(압력 실린더(210)로 유체압력을 보냄)하도록 이루어짐으로써 확공 타격 수단(200)으로 인가되는 유체압력을 분배하여 제공하게 된다.

계속해서, 도 16은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제2 실시 예의 유체압력 분배 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도로서, 제1 실시 예와 동일 또는 유사한 구성요소 및 기능을 하는 구성부에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 아래의 다른 실시 형태들에서도 동일하게 적용한다.

상기 유체압력 분배 수단(400)은, 제2 실시 예로서, 도 16에 나타낸 바와 같이, 외부의 유체압력 공급원으로부터 유체압력을 제공받는 유체압력 유입부(401)가 하기 피스톤(420)의 이동방향으로 형성되며, 피스톤(420)의 하부 측에 압력셀(490)이 형성되는 압력분배 블록(410)과, 상기 압력분배 블록(410)에서 슬라이딩 이동 가능하게 구비되는 상부 개방된 원통형의 유체압력분배 피스톤(420)과, 상기 압력분배 블록(410)에 구비되어 상기 유체압력분배 피스톤(420)을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재(430)와, 상기 압력분배 블록(410)에 형성되어 상기 피스톤(420)의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼(441)와 제2 스토퍼(442)와, 상기 유체압력분배 피스톤(420)에 형성되는 유체압력 연통 구멍(451)과, 상기 압력분배 블록(410)에 형성되고, 상기 제1 스토퍼(441)에 의한 일방향 이동 제한 시 상기 피스톤(420)의 유체압력 연통 구멍(450)과 연통되며, 상기 압력 실린더(210)의 제1 유체압력 주입구(211)에 연결되는 하나 이상의 제1 유체압력 유출구(461)(도면에서는 일측에 두 개, 타측에 하나 형성되는 경우를 나타내고 있음), 및 상기 압력분배 블록(410)에 형성되고, 상기 제2 스토퍼(442)에 의한 타방향 이동 제한 시 상기 피스톤(420)의 유체압력 연통 구멍(451)과 연통되며, 제2 유체압력 주입구에 연결되는 하나 이상의 제2 유체압력 유출구(462)를 포함한다.

제2 실시 예의 유체압력 분배 수단(400)에서, 상기 유체압력 연통 구멍(451)은 유체압력분배 피스톤(420)의 양측벽에 다수 개 형성되고, 제1 유체압력 유출구(461)와 제2 유체압력 유출구(462)가 형성되는 부분의 압력분배 블록(410)의 내벽면에는 내측으로 움푹 들어간 요홈부(463)를 갖고 형성된다.

상기와 같이 구성되는 제2 실시 예의 유체압력 분배 수단(400)은 앞서 설명한 제1 실시 예와 동일하게 동작한다.

또한, 도 17은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제3 실시 예의 유체압력 분배 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도로서, 피스톤의 형상과 유체압력 유출구의 구조에서 제1 및 제2 실시 예와 다른 점이다.

구체적으로, 상기 유체압력 분배 수단(400)은, 제3 실시 예로서, 도 17에 나타낸 바와 같이, 외부의 유체압력 공급원으로부터 유체압력을 제공받는 유체압력 유입부(401)가 하기 피스톤(420)의 이동방향으로 형성되는 압력분배 블록(410)과, 상기 압력분배 블록(410)에서 슬라이딩 이동 가능하게 구비되며, 이동방향으로 유체압력 유동로(420a)가 형성되는 단면 "T"자형의 유체압력분배 피스톤(420)과, 상기 압력분배 블록(410)에 구비되어 상기 유체압력분배 피스톤(420)을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재(430)와, 상기 압력분배 블록(410)에 형성되어 상기 피스톤(420)의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼(441)와 제2 스토퍼(442)와, 일단부는 압력분배 블록(410)의 내벽에 연통되고, 타단부는 압력분배 블록(410)의 하단부로 개방되게 형성되되, 상기 피스톤(420)의 타방향 이동 완료 시 그 피스톤(420)의 상단 위측에서 일단부가 유체압력 유입부와 연통되게 형성되며, 타단부는 상기 압력 실린더(210)의 제1 유체압력 주입구(211)에 연결되는 제1 유체압력 유출구(461), 및 일단부가 상기 압력분배 블록(410)의 하단에 개방되게 형성되고, 타단부는 상기 피스톤(420)의 타방향 이동 완료 시 상기 피스톤(420)의 유체압력 유동로(420a)와 연통되고 상기 피스톤(420)의 일방향 이동 완료 시 피스톤(420)에 의해 폐쇄되게 형성되며, 제2 유체압력 주입구에 연결되는 하나 이상의 제2 유체압력 유출구(462)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 제3 실시 예의 유체압력 분배 수단(400)은 일정 압력 이하인 경우 제2 유체압력 유출구(462)는 개방되고 제1 유체압력 유출구(461)는 폐쇄되며, 특정 압력 이상인 경우 제1 유체압력 유출구(461)는 개방되고 제2 유체압력 유출구(462)는 폐쇄되게 된다.

다음으로, 도 18은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제4 실시 예의 유체압력 분배 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.

상기 유체압력 분배 수단(400)은, 제4 실시 예로서, 도 18에 나타낸 바와 같이, 외부의 유체압력 공급원으로부터 유체압력을 제공받는 유체압력 유입부(401)가 하기 피스톤(420)의 이동방향으로 형성되는 압력분배 블록(410)과, 상기 압력분배 블록(410)에서 슬라이딩 이동 가능하게 구비되며, 상단에 유체압력 유동공(420b)이 형성되는 단면 역 "U"자형의 유체압력분배 피스톤(420)과, 상기 압력분배 블록(410)에 구비되어 상기 유체압력분배 피스톤(420)을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재(430)와, 상기 압력분배 블록(410)에 형성되어 상기 피스톤(420)의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼(441)와 제2 스토퍼(442)와, 일단부는 압력분배 블록(410)의 내벽에 연통되고, 타단부는 압력분배 블록(410)의 하단부로 개방되게 형성되되, 상기 피스톤(420)의 타방향 이동 완료 시 그 피스톤(420)의 상단 위측에서 일단부가 유체압력 유입부(401)와 연통되게 형성되며, 타단부는 상기 압력 실린더(210)의 제1 유체압력 주입구(211)에 연결되는 제1 유체압력 유출구(461)와, 상기 압력분배 블록(410)의 하단에 형성되며, 제2 유체압력 주입구에 연결되는 하나 이상의 제2 유체압력 유출구(462)와, 상기 압력셀(49)에 구비되어 상기 피스톤(420)를 탄성 지지하는 탄성체(481), 및 상기 피스톤(420)의 슬라이딩 이동으로 그 피스톤(420)의 유체압력 유동공(420b)을 선택적으로 폐쇄하는 폐쇄 부재(480)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 제4 실시 예의 유체압력 분배 수단(400)은 일정 압력과 특정 압력의 작용 시 피스톤(420)의 이동으로 제1 유체압력 유출구(461)가 개폐되고, 또한 폐쇄부재(480)에 의해 피스톤(420)의 유체압력 유동공(420b)이 개폐됨으로써 제2 유체압력 유출구(462)의 연통을 단속하게 된다.

한편, 상기한 각 실시 형태들의 유체압력 분배 수단(400)은 압력 유체(유체압력)의 크기를 달리하여 제공할 수 있도록 설계되어 확공 타격 수단(200)의 타격 해머(220)의 전진과 후퇴를 제어할 수 있다. 이러한 유체압력 분배 수단(400)은 연결 블록체(120)의 내부 공간에 구비될 수 있는데, 상부의 동작 구동 수단(300)에서 가해지는 압력의 크기에 따라 연결 블록체(120) 내부에 형성된 유체압력 분배 수단(400)으로 타격해머의 전진과 후퇴를 제어할 수 있으므로 로드(344) 내부에 형성되는 하나의 통로를 통해 제공되는 유체압력을 통해 모든 작동을 제어할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 확공 타격 수단(200)으로 유체압력을 제공하기 위한 유체압력 라인에 방향 제어 밸브를 구성하여 유체압력의 방향을 제어, 즉 제1 유체압력 주입구(461)와 제2 유체압력 주입구(462)에 대한 유체압력 주입 방향을 제어하여 확공 타격 수단(200)의 타격 해머(220)의 전진과 후퇴를 제어할 수도 있다.

이러한 방향 제어 밸브를 통한 제어는 확공 종료 후 상기 확공비트가 천공홀의 내벽에 닿지 않도록 그 확공비트가 장착된 타격해머를 그 후단 방향으로 후퇴시키는 후퇴수단으로 기능을 한다.

타격 해머(220)의 전진 시 확공비트(220)가 천공홀 내벽에 닿으면 타격해머는 확공비트를 타격하게되고, 확공비트의 초경버튼((221)이 천공홀의 내벽의 암반을 쪼아서 해당 위치에 공간을 만들어서 결과적으로 천공홀의 해당 부분이 확공된다.

다음으로, 도 19 및 도 20을 참조하여 확공 타격 수단(200)이 장치 하우징(100)에 고정되는 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 19는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 장치 하우징에 확공 타격 수단이 구성되는 실시 형태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 20은 도 19에서 장치 하우징에 확공 타격 수단이 결합되는 부분을 나타내는 단면도이다.

확공 타격 수단(200)의 압력 실린더(410)는 장치 하우징(100) 자체 또는 장치 하우징(100)을 구성하는 프레임에 결합 패드(501)을 개재한 상태로 고정될 수 있다.

상기 결합 패드(501)는 상기 장치 하우징(100)의 프레임에 용접 고정되고, 일측에 유체압력이 유입될 수 있는 유체압력 주입구가 형성된다. 그리고 상기 확공 타격 수단(200)의 압력 실린더(210)는 용접 등으로 결합 패드(501)에 고정될 수 있다. 결합 패드(501)는 지지 프레임(101)을 관통하여 제1 유체압력 주입구(211)를 구비하기 어려운 경우에 적용 가능하며, 특히 지지 프레임(101)이 천공홀 내벽에 접촉하여 타격 해머의 반력을 지지하는 실시 예에서 간편하게 적용 가능하다.

다음으로, 상기 확공 타격 수단(100)의 타격 방향을 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단(300)에 대하여 도 21을 참조하여 상세히 설명한다.

도 21은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공 타격 수단에 동력을 제공하기 위한 동작 구동 수단의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면으로, 상기 동작 구동 수단(300)은, 도 21에 나타낸 바와 같이, 지상에 구비되는 지지구조체(341) 위에 구동 모터(333)와 스위벨(343)을 구비하고, 구동 모터(333)의 기어(332)와 로드(344)의 상단부의 기어(331)를 연결하여 로드(344)를 회전시키면서 로드 내부의 연통로를 통해 유체압력을 공급하도록 구성된다. 도 21의 실시예에서는 동력 전달을 위해 구동 모터의 기어(333)와 로드 상단부의 기어(331)가 직접 접촉하는 베벨기어를 나타내고 있으며, 스프라켓과 체인을 이용할 수 있고 벨트를 이용할 수도 있으며 다양한 형태의 기어 역시 동력 전달에 활용 할 수 있다.

다시 말해서, 상기 동작 구동 수단(300)은 지상에 구비되는 지지구조체(341)에 구비되어 연속 또는 단속 회전력을 제공하는 구동 모터(333)와, 상기 지지구조체(341)에 구비되며 하기 로드(344)에 유체압력을 공급하도록 구성되는 스위벨(343), 및 상단부가 상기 스위벨(343)의 하부에 연결되고 하단부는 장치 하우징의 상단의 연결 블록체(120)에 결합되는 로드(344)를 포함하여, 상기 로드(344)를 회전시키면서 공압 컴프레셔 혹은 수압 컴프레셔를 통해 제공되는 유체압력이 상기 로드 내부의 연통로를 통해 공급되도록 구성된다. 도면에서 원문자 'S'는 스위벨(343), 'M'은 구동 모터(333), 'F'는 지지 프레임(101)을 나타낸다.

상기 로드(344)는 파이프 형태로 천공홀의 깊이에 맞게 연장하여 활용할 수 있도록 연결하고, 그 최하부는 장치 하우징(100) 상단의 연결 블록체(120)에 결합된다.

상기 스위벨(343)은 무한 회전 혹은 적어도 360도 양방향 왕복회전 가능하고 유체압력을 전달할 수 있게 구성된다.

각 도면의 단순한 표현을 위해 제1 유체압력 주입구(211)와 제1 유체압력 유출구(461)를 연결하는 호스 혹은 파이프는 별도로 표시하지 않았으며, 제2 유체압력 주입구(212)와 제2 유체압력 유출구(462)를 연결하는 호스 혹은 파이프 역시 동일한 이유로 표시하지 않았다.

한편, 상기 동작 구동 수단(300)은 타격해머로 공급되는 유체압력을 제어하여 타격해머의 작동 및 전진과 후퇴를 제어할 수 있는 유체압력 제어 수단을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 동작 구동 수단(300)에 구성되는 유체압력 제어 수단은, 공압 컴프레셔 혹은 수압 컴프레셔와 스위벨(343) 사이에 구비되는 온/오프밸브(345)와, 상기 온/오프밸브(345)를 우회하여 병렬 연결되는 우회배관(346)을 구비하되, 상기 배관(346)에는 공급되는 유체의 압력을 일정 압력으로 강하시키는 레귤레이터(347)와 역류방지밸브(348)를 구비하여, 상기 온/오프밸브(345)의 개방과 차단을 통해 타격해머의 작동 및 전진과 후퇴를 제어하게 된다.

상기 온/오프밸브(345)는 고압(특정 압력 이상) 및 저압(일정 압력 이하) 제어가 가능하게 구성되는 개폐만 가능한 밸브로서, 온 상태는 고압으로 공급(컴프레셔에서 설정된 압력)되는 특정압력이고, 오프 상태는 저압으로 공급(레귤레이터에서 설정된 압력)되는 일정압력이다. 주된 압력유체 배관에 구비되는 온/오프밸브(345)와 온/오밸브를 우회하는 우회배관(346)을 구비하고 우회배관에는 유체 압력을 일정 압력으로 줄여주는 레귤레이터(347)와 역류방지밸브(348)를 구비함으로써, 온/오프밸브(345)를 열어주면 특정 압력이 공급되어 타격해머(230)가 전진하면서 확공비트(220)를 타격하여 천공홀 내벽에 공간을 형성하고, 온/오프밸브(345)를 닫아주면 우회배관(346)으로 일정 압력이 공급되어 타격해머(230)는 후퇴하게 된다. 타격해머(230)가 후퇴한 상태에서 모터를 작동시켜서 일정각도 회전시킨 후에 다시 온/오프밸브(345)를 열어주는 단순한 반복을 통해 모든 작업이 가능하게 된다.

그리고, 상기 레귤레이터(347)는 지정된 압력으로 낮춰서 통과시키고, 역류방지밸브는 통상 체크밸브라고 하고 역류 방지 기능을 갖는다. 이러한 구성을 이용하여 온/오프밸브(345)의 개폐를 제어함으로써 확공 타격 수단의 작동과 후퇴를 간단하게 제어할 수 있는데, 하나의 파이프 형태의 로드(344)를 이용하는 시스템에서는 특히 유용한 제어 방법이 될 수 있다.

공압을 유체압력으로 이용하고 타격해머는 에어 해머를 이용하는 경우 통상 에어해머 내부의 마찰 저감을 위해 공압 컴프레셔에서 나오는 공기에 약간의 윤활유를 주입하여 에어해머에 공급하게 되는데, 통상적으로 이용하는 오일러를 이용하거나 공압 컴프레셔와 스위벨 사이의 배관에 펌프에서 공급되는 윤활유를 강제 주입하는 주입구를 구비하는 것이 가능하다. 이때 윤활유를 주입하는 펌프의 토출 압력은 공압 컴프레셔에서 공급되는 압축공기의 압력 보다 커야 하고, 이러한 펌프를 이용한 윤활유의 주입은 전체 시스템의 부피를 줄이고 제어를 용이하게 하는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 확공 장치는 상기한 유체압력 분배 수단과 공압(또는 수압)의 피드백을 통해 확공깊이를 조절할 수 있도록 구성되는 확공깊이 조절 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 확공깊이 조절 수단에 대하여 도 15와 도 16 및 도 22 내지 도 25를 더 참고하여 상세히 설명한다.

도 22는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공깊이 조절 수단의 작동이 가능하게 하는 유체압력 분배 수단(400)을 나타내는 단면도이고, 도 23은 본 발명에 따른 확공 장치의 확공깊이 조절 수단에서 피드백 유출구(491)와 피스톤(240)의 위치를 나타내는 단면도이고, 도 24는 본 발명에 따른 확공 장치에서 피스톤의 전진에 따른 피드백 유출구와 유체압력 주입구(제1 유체압력 주입구)의 차단을 설명하는 개념도이며, 도 25는 본 발명에 따른 확공 장치에서 확공깊이 조절 수단의 조절에 의해 설정된 확공 깊이에 도달한 후 확공 기능이 자동으로 멈추는 것을 설명하는 회로도이다.

상기 확공깊이 조절 수단은 압력실린더(210)의 설정된 지점에 피드백 유출구(491)가 형성되고, 압력분배 블록(410) 내의 압력셀(490)에 피드백 주입구(492)가 형성되며, 상기 압력셀(490)에 불필요한 압력을 배출하는 배출구(493)가 형성된다.

여기에서, 상기 배출구(493)에는 상시 개방되어 압력셀(490)의 불필요한 압력을 배출하고 일정 이상의 제어압력이 가해지면 차단되어 배출구(493)를 차단하는 제2 차단밸브(496)를 포함하여, 확공작업이 진행될 때는 피드백 유출구(491)는 닫혀있고 제2 차단밸브(496)는 열려있게 된다.

설정된 깊이의 확공이 완료되면 타격해머(230)의 피스톤(240)이 피드백 유출구(491)를 지나게 되고, 이때 제1 유체압력주입구(211)를 통해 주입되던 압력의 일부가 피드백 유출구(491)를 통해 피드백 주입구(492)로 공급된다.

상기 피드백 유출구(491)와 피드백 주입구(492) 사이의 배관에서 분기된 배관은 도 25의 (a)와 같이 제2 차단밸브(496)에 연결되어 제어압력으로 작동하여 제2 차단밸브(496)를 차단하고, 제1 유체압력 유출구(462)에서 공급되는 압력이 제1 유체압력 주입구(211)와 피드백 유출구(491) 및 피드백 주입구(492)를 통해 압력셀(490)에 공급된다.

상기 압력셀(490)의 압력이 높아지면 스프링(탄성 부재)(430)과 압력셀(490) 내부 압력의 합력에 의해 유체압력 분배 피스톤(420)을 밀어올려서 제1 유체압력 유출구(461)는 차단되고 제2 유체압력 유출구(462)는 개방되므로 타격 해머의 작동이 멈추게 되어 확공 작업이 종료되게 된다.

이러한 작동은 공기의 압축성으로 인하여 약 1초 이내의 짧은 순간에 순차적으로 일어나게 된다.

도 25의 (b)는 (a)의 실시예에서 제2 유체압력 유출구(462)에서 분기된 분기관을 피드백 유출구(491)과 피드백 주입구(492) 사이에 연결한 실시예를 나타내는 도면이다.

도 25의 (b)에 나타낸 바와 같이, 일정압력 이하일 때는 제2 유체압력 유출구(462)를 통해 제공되는 유체 압력이 압력 실린더(210)의 제2 유체압력 주입구(212)로 주입되어 타격 해머(230)의 피스톤(240)이 후퇴하고, 장치하우징(100)의 일정각 회전이 가능한 상태가 된다. 유체압력 분배 피스톤(420)에서 일부 누출되는 압력은 배출구(493)를 통해 외부로 배출된다. 제2 차단밸브(497)는 제어압력이 가해지지 않으면 항상 열린 상태를 유지하므로 배출구(493)에서 나온 누출 유체는 외부로 배출 된다.

그리고 특정 압력 이상일 때 제1 유체압력 유출구(461)를 통해 제공되는 유체 압력이 압력실린더(210)의 제1 유체압력 주입구(211)로 주입되어 타격 해머(230)의 피스톤(240)이 전진하고 타격 해머(230)가 정상적인 타격을 하므로 천공비트를 통해 천공홀 내벽을 쪼아서 확공 작업을 수행하게 된다.

설정된 확공 깊이까지 확공되어 피스톤(240)이 피드백 유출구(491)를 지나는 시점에서 유체 압력이 유출되어 피드백 주입구(492)로 주입 될 때 특정 압력이 제2 차단밸브(497)의 제어압력의 기능을 하므로 제2 차단밸브(497)가 닫히고 압력셀(490)에는 제1 유체압력 유출구(461)에서 나오는 특정 압력과 동일한 압력이 가해지게 된다. 즉, 유체압력 분배 피스톤(420)의 상하 압력이 동일하고, 탄성체(481)의 상향력이 가해지는 상태가 된다. 따라서, 유체압력 분배 피스톤(420) 하부의 탄성체(481)의 작동에 의해 유체압력 분배 피스(420)톤이 상승하여 제1 유체압력 유출구(461)를 차단하고 제2 유체압력 유출구(462)를 개방하게 된다. 제2 유체압력 유출구(462)가 개방되면 특정 압력이 제2 유체압력 주입구(212)로 주입되므로 피스톤(240)의 작동에 의해 타격 해머(230)와 확공비트(220)는 후퇴하게 되고 더 이상의 확공 작동이 이루어 질 수 없게 되므로, 피드백 유출구(491)의 위치를 조정함으로써 확공 깊이를 자동으로 제어할 수 있게 된다. 또한, 특정압력이 계속 주입되더라도 제1 유체압력 유출구(461)는 닫히고 제2 유체압력 유출구(462)가 열려있는 상태를 지속할 수 있으므로 안정적으로 확공 작업을 종료시킬 수 있으며, 지상의 작업자는 타격 해머의 타격음이 들리지 않거나 컴프레셔의 작동 소음 감소 등의 차이를 쉽게 인지하여 장치를 정지시키고 다음 공정을 진행할 수 있다. 제2 차단밸브(497)는 스프링에 의해 상시 개방되어 있고 제어압력이 가해지면 피스톤의 작동에 의해 차단되는 밸브를 이용할 수 있으며, 앵글시트밸브 등 다양한 형태의 제품을 사용할 수 있다.

또한, 피드백 유출구(491)에서 나온 압력이 제2 유체압력 유출구(462)에 연결된 배관으로 역류할 경우 제2 유체압력 주입구(211)에도 특정압력이 주입되어 피스톤(240)이 후퇴하여 피드백 주입구(492)로 충분한 압력이 전달되기 어려울 수도 있다. 따라서, 제2 유체압력 유출구(462)에서 분기된 분기관에는 피드백 유출구(491)에서 나온 압력이 역류하지 않도록 역류방지밸브를 설치하는 것이 더욱 바람직하다.

피드백 주입구(492)로 유체압력이 주입되는 것은 확공 작업이 종료되는 시점이고 그 이전에는 압력셀(490)에는 인위적인 압력이 가해지지 않으므로, 피드백 주입구(492)와 배출구를(493)를 하나로 구성하여(도 25에서 (492)와 (493)이 동일함) 적용하는 것이 가능하다. 확공 작업이 진행중일 때는 압력셀(490)로 새어 들어오는 불필요한 압력은 열려있는 제2 차단밸브(496)를 지나 외부로 흘러나가고, 피드백 유출구(491)에서 유체압력이 공급되면 제2 차단밸브(496)가 닫히면서 압력셀에 유체압력이 공급되어 유체압력분배 피스톤(420)을 밀어올려서 제1 유체압력 유출구(461)를 차단하고 제2 유체압력 유출구(462)를 개방하여 타격해머의 작동을 멈추고 피스톤을 후퇴시키게 된다. 도 25의 (b)의 실시예는 제2 유체압력 유출구에서 나오는 유체 역시 압력셀로 제공되어 피스톤의 후퇴 상태를 안정적으로 유지하게 된다.

또한, 제2 유체압력 유출구(462)에서 나온 배관은 각각의 압력 실린더(210)로 분기된 후 피드백 주입구(492)로 결합되는 방식 역시 피스톤(240)의 후퇴 후에 피드백 주입구(492)로 압력이 전달되므로 원래의 기능이 안정적으로 작동하게 된다.

이러한 방식으로 압력 실린더(210)의 일정 지점에 피드백 유출구(491)를 구비함으로써 정해진 깊이만큼 확공한 후 타격 해머(230)의 작동이 자동으로 멈추는 것이 가능한데, 복수의 압력 실린더(210)에 각기 다른 위치에 피드백 유출구(491)를 구비하는 경우, 현장에서 원하는 피드백 유출구(491)의 밸브만 개방하여 확공 깊이를 선택하는 것 역시 가능하게 된다.

또한, 도 25의 (b)와 같이 제2 유체압력 유출구(462)가 제2 차단밸브(496)를 지나 외부와 연결되어 있는 경우 타격해머(230) 작동 시에 피스톤(240)과 제2 유체압력 주입구(212) 사이에 불필요한 압력이 발생 할 경우 외부로 유출되어 타격해머(230)의 전진을 방해하지 않게 된다. 특히 제2 유체압력 유출구(462)에서 나온 배관이 복수의 제2 유체압력 주입구(212)를 거쳐 지난 후 제2 차단밸브(496)에 연결되면 피스톤(240)을 후퇴시키는 작동에는 영향이 거의 없으므로 더욱 바람직 할 것이다.

다음으로, 본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 대하여 설명한다. 도 26은 본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법에서 확공 전후의 천공홀을 나타내는 단면도이고, 도 27은 본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 의해 시공된 확공 말뚝을 나타내는 단면도이다. 도 26의 (a)는 일반적인 천공홀이 형성된 단면이며, (b)는 높이를 조정하면서 여러번 반복 확공하여 확공된 부분이 비슷한 직경으로 확공된 단면이며, (c)는 요철을 가지도록 확공한 단면을 나타내고 있다. 도 26의 (a)는 일정한 직경으로 확공된 확공말뚝의 단면이며, (b)는 요철을 가지도록 확공된 확공말뚝의 단면이다. 도 26의 (a)와 같이 일정한 직경으로 확공된 경우 선단지지력이 증가하고, (b)와 같이 요철을 가지도록 확공된 경우는 마찰지지력이 급격히 증가하여 말뚝의 성능이 향상된다.

본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법은, 굴착 지반의 천공 하단부의 직경을 확장시키기 위한 확공말뚝 시공 방법으로서, 상기한 확공 장치를 확공할 천공홀 하부에 위치시키는 제1 단계; 천공홀의 중심축을 중심으로 확공 장치를 연속적 혹은 단속적으로 회전시키고, 확공 장치의 압력 실린더에 유체압력을 공급하여 타격 해머를 천공홀 내벽 방향으로 전진시키면서 유체압력에 의해 작동하는 타격 해머의 타격으로 확공비트가 천공홀의 내벽을 분쇄하여 직경을 넓히는 제2 단계; 타격 해머를 천공홀 내벽에서 멀어지는 방향으로 후퇴시키는 제3 단계; 확공 장치를 천공홀 외부로 이동하는 제4 단계; 및 천공홀에 주입재(예를 들면, 시멘트 밀크, 몰탈, 콘크리트 등의 경화성 재료)를 주입하는 제5 단계;를 포함한다.

상기 제1 단계는, 천공 장비의 천공 비트를 이용하여 지반에 소정의 깊이까지 천공하고, 천공비트를 회수한 다음, 앞서 동작 구동 수단의 설명에서 설명한 바와 같이 천공 장비 자체, 또는 지지 구조체와 로드를 통해 확공할 위치에 위치되게 된다.

여기에서, 상기 제1 단계 이전에, 상부의 연약한 지반에서 공벽 붕괴를 방지하기 위한 케이싱이 설치된 후 실행될 수 있다.

또한, 제1 단계 및 제3 단계는 천공홀 내부에서 확공 장치의 상하 이동을 위하여 타격해머를 후퇴시킨 상태에서 이루어지는데, 타격 해머를 후퇴시켜서 확공 비트가 천공홀 내벽에 닿지 않은 상태에서 이루어진다.

상기 제2 단계는 확공 장치의 높이를 다르게 설정, 즉 높이 조절 수단의 조절을 반복하여 확공하도록 이루어진다. 또한, 일 실시 예에서는 천공 장비의 로드를 상하 이동하여 높이 조절이 가능하고, 다른 일 실시 예에서는 동작 구동 수단(300)의 인양수단을 이용하여 지지 프레임(310)의 높이를 조정할 수 있으며, 도 20에서와 같은 지지구조체(341)에 연결되는 로드(344)의 길이를 조정함으로써 직접 천공하는 확공비트(220)의 높이를 제어할 수 있다.

여기에서, 상기 제2 단계는 각각 다른 높이에서 복수의 확공을 실시하여 도 21의 (b)에 나타낸 바와 같이 천공홀 하부의 단면이 요철을 형성하도록 확공할 수 있고, 여러번 반복 확공하여 도 21의 (a)와 같이 단면이 일정하게 확공할 수 있다.

또한, 상기 제2 단계는 확공 타격 수단을 단속적으로 회전시켜서 실행될 수 있는, 이 경우 타격 해머를 후퇴시킨 상태에서 일정 각도 회전시킨 후 타격 해머를 작동하여 확공 비트가 천공홀 내벽을 확공하는 과정을 반복하도록 이루어진다.

또한, 상기 제2 단계는 확공 타격 수단을 연속적으로 회전시키면서 실행될 수 있는데, 확공 타격 수단의 연속적 회전은 확공 타격 수단을 일정 속도로 연속적으로 회전시키면서 동시에 타격 해머를 작동하여 확공 비트가 천공홀 내벽을 확공하도록 한다.

상기한 단계에서 확공 타격 수단은 상하 이동과 회전함에 있어 앞서 설명한 마찰저감수단(600)에 의해 천공홀 내벽에 대한 마찰을 줄이게 된다. 특히, 확공 이전의 선행 천공홀 작업에서 수직도의 허용오차로 인하여 장치하우징(100)의 하단이 천공홀 내벽에 접촉하여 상하 혹은 회전 이동 시 마찰에 의해 여러 부재가 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 확공 말뚝 시공 방법은, 상기 제4 단계와 제5 단계 사이에, 천공홀의 하부에 남아있는 슬라임을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 의하면, 구동원인 유체압력을 효율적으로 제어함으로써 확공 장치의 동작을 신뢰성 있게 확보할 수 있고, 확공 타격 수단을 다방향으로 타격하면서 천공홀 내벽에 직교하는 방향으로 타격하여 확공할 수 있어 시공 효율을 증대시킬 수 있으며, 확공 타격 수단의 타격 동작 시 이루어지는 유체압력원의 분배가 확공 타격 수단 자체에서 자동 제어됨으로써 동작 신뢰성을 확보하며, 균일한 확공을 실행할 수 있는 이점이 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 장치 하우징
101: 지지 프레임
110: 높이 유지 수단
120: 연결 블록체
121: 연통로
200: 확공 타격 수단
210: 압력 실린더
211: 제1 유체압력 주입구
212: 제2 유체압력 주입구
220: 확공비트
221: 초경버튼
230: 타격 해머
240: 피스톤
250: 스토퍼
260: 탄성 수단
270: 슬라이딩 가이드 실린더
280: 확공비트 회전방지수단
281: 센트럴라이저
282: 키홈
283: 고정부
284: 회전방지키
300: 동작 구동 수단
310: 지지 프레임
320: 밀착 고정 수단
330: 회전 구동 수단
331, 332: 기어
333: 구동 모터
341: 지지구조체
343: 스위벨
344: 로드
345: 온/오프밸브
346: 우회배관
347: 레귤레이터
348: 역류방지밸브
400: 유체압력 분배 수단
401: 유체압력 유입부
410: 압력분배 블록
420: 유체압력분배 피스톤
420a: 유체압력 유동로
420b: 유체압력 유동공
430: 탄성 부재
441: 제1 스토퍼
442: 제2 스토퍼
450, 451: 유체압력 연통 구멍
461: 제1 유체압력 유출구
462: 제2 유체압력 유출구
463: 요홈부
480: 폐쇄 부재
481: 탄성체
490: 압력셀
491: 피드백 유출구
492: 피드백 주입구
493: 배출구
495: 제1 차단밸브
496: 제2 차단밸브
501: 결합 패드
600: 마찰저감수단
610: 제1 지지판
620: 볼트랜스퍼
630: 가이드 로드
640: 제2 지지판
650: 탄성 부재
660: 이격 실린더

Claims

굴착 천공홀 하단부의 직경을 확장시키기 위하여 이용되는 확공 장치로서,
장치 하우징;
상기 장치 하우징에 구비되며, 유체압력을 구동원으로 전후 선형 동작하는 타격 해머의 타격으로 천공홀 내벽을 확공하도록 구성되는 하나 이상의 확공 타격 수단; 및
상기 확공 타격 수단에 유체압력을 제공하며, 확공 타격 수단의 타격 위치를 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단;을 포함하고,
상기 확공 타격 수단은, 하나 이상의 유체압력 주입구가 형성되는 압력 실린더와, 상기 압력 실린더에서 선형 이동 가능하게 구비되고, 단면에 복수의 초경버튼을 갖는 단부가 상기 압력 실린더의 일단부에서 외측으로 노출되며, 하기 타격 해머의 일단부에 구비되는 확공비트, 및 상기 압력 실린더의 내부에 선형 이동 가능하게 구비되고, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구를 통하여 작용하는 유체압력으로 전후 선형 이동하여 상기 확공비트를 타격하는 타격 해머와, 상기 타격 해머의 타단부에 구비되는 피스톤을 포함하고,
상기 압력 실린더와 확공비트에 구비되어 상기 확공비트의 회전을 방지하며, 상기 타격 해머의 전후 이동은 허용하도록 구성되는 확공비트 회전방지수단을 더 포함하며,
상기 확공비트 회전방지수단은, 상기 압력 실린더의 일단부에 구비되고, 내측에서 상기 타격해머가 전후 선형이동가능하게 지지되는 센트럴라이저와, 상기 센트럴라이저의 일단부 외면에 형성되는 하나 이상의 키홈과, 상기 확공비트의 외면에 형성되는 고정부, 및 일단부는 상기 키홈에 구비되고, 타단부는 상기 고정부에 고정되는 회전방지키를 포함하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
상기 확공 타격 수단은 상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼를 더 포함하며,
상기 하나 이상의 유체압력 주입구는 상기 압력 실린더의 타단부에 형성되는 제1 유체압력 주입구, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 형성되는 제2 유체압력 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
제1항에 있어서,
상기 확공 타격 수단은, 상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 개재되어 구비되는 탄성 수단을 더 포함하며,
상기 하나 이상의 유체압력 주입구는 상기 압력 실린더의 타단부에 형성되는 단일의 유체압력 주입구로 이루어지며, 상기 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력이 높아지면 타격 해머를 압력실린더의 일단으로 전진시키고, 상기 유체압력 주입구로 주입되는 유체압력의 압력이 낮아지면 탄성수단의 복원력에 의해 타격해머를 압력실린더의 타단으로 후퇴시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼를 더 포함하고,
상기 압력 실린더는 상기 장치 하우징에 고정되는 슬라이딩 가이드 실린더에 의해 선형 이동 가능하게 지지되며,
상기 하나 이상의 유체압력 주입구는, 상기 압력 실린더의 타단부의 측부에 연통되게 형성되는 제1 유체압력 주입구, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 연통되게 형성되는 제2 유체압력 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 확공 타격 수단은,
상기 압력 실린더에 구비되어 상기 피스톤의 전진 한계를 설정함으로써 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제2항, 제3항, 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압력 실린더의 제1 유체압력 주입구와 압력 실린더의 일단 사이에 구비되는 피드백 유출구와, 상기 제1 유체압력 주입구에 연결되는 제1 유체압력 유출구와 상기 제1 유체압력 주입구 사이의 배관에 구비되어 상시 개방되어 있다가 일정 이상의 제어압력이 공급되면 닫히는 제1 차단밸브를 구비하되, 상기 피드백 유출구와 제1 차단밸브를 연결하여 상기 피드백 유출구에서 유출되는 유체 압력이 공급되게 구성하여, 확공에 따라 상기 피스톤이 전진하여 상기 피드백 유출구를 지나는 시점에서 상기 제1 유체압력 주입구로 공급되는 유체 압력이 상기 피드백 유출구를 통해 상기 제1 차단밸브의 제어압력으로 공급되어 상기 제1 유체압력 유출구에서 공급되는 유체 압력이 상기 제1 유체압력 주입구로 유입되는 것을 차단함으로써 확공 작동을 멈추는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
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◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
상기 압력 실린더의 측면에 통공을 구비하고, 상기 타격해머 외측면 또는 상기 회전방지키의 외측에 색깔이나 문양의 표식을 구비하고, 상기 통공을 통해 상기 표식을 관찰할 수 있는 위치에 카메라를 설치하고, 상기 카메라의 신호를 유무선 통신을 이용하여 지상으로 송신함으로써 상기 타격해머 또는 확공 비트의 전진 길이를 확인하여 확공 깊이를 확인하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
상기 압력 실린더의 측면에 통공이 형성되고, 상기 타격 해머의 외측면 또는 상기 회전방지키의 외측에 색깔띠가 구비되고, 상기 통공을 통해 상기 색깔띠를 관찰할 수 있는 위치에 광원과 컬러센서가 구비되어, 상기 컬러센서의 신호를 유무선 통신을 이용하여 지상으로 송신함으로써 상기 타격 해머 또는 확공 비트의 전진 길이를 확인하여 확공 깊이를 확인하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
상기 확공비트는,
초경버튼이 구비되는 측의 면을 정면에서 바라볼 때 세로방향의 중앙부가 양측보다 상대적으로 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
상기 타격 해머의 타격과 타격이 멈춘 상태에서 상기 장치 하우징의 단속적인 일정각 회전을 반복하되, 상기 확공비트는 상하부가 수평적으로 잘린 원형 형상 혹은 사각 블록 형태로 구비되어, 말뚝 중심축을 중심으로 회전각도에 따른 확공된 돌기의 단면 형상이 일정하도록 하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
상기 확공비트는,
천공할 벽면을 향하는 측의 상단과 하단이 평행하게 형성되어 확공된 벽면의 상단과 하단이 평행하게 천공되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
상기 동작 구동 수단은,
상기 장치 하우징의 상단부에 구비되고, 하기 로드에 착탈 가능하게 결합되며, 압력유체를 제공받는 연통로가 형성된 연결 블록체;
지상에 구비되는 지지구조체에 구비되어 연속 또는 단속 회전력을 제공하는 구동 모터;
상기 지지구조체에 구비되며 하기 로드에 유체압력을 공급하도록 구성되는 스위벨; 및
상단부가 상기 스위벨의 하부에 연결되고 하단부는 상기 장치 하우징의 연결 블록체에 결합되는 로드;를 포함하여,
상기 로드를 회전시키면서 공압 컴프레셔 혹은 수압 컴프레셔를 통해 제공되는 유체압력이 상기 로드와 연결 블록체의 연통로를 통해 상기 장치 하우징 측으로 공급되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제16항에 있어서,
상기 공압 컴프레셔 혹은 수압 컴프레셔와 상기 스위벨 사이에 온/오프밸브, 및 상기 온/오프밸브를 우회하여 병렬 연결되게 구비되는 우회배관을 더 포함하며,
상기 병렬 연결되는 우회배관에는 공급되는 유체 압력을 일정 압력으로 강하시키는 레귤레이터와 역류방지밸브가 구비되어, 상기 온/오프밸브의 개방과 차단을 통해 상기 타격 해머의 작동 및 전진과 후퇴를 제어하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 또는 제2항에 있어서,
외부로부터의 유체압력을 제공받으며, 제1 유체압력 유출구와 제2 유체압력 유출구를 통해 상기 확공 타격 수단으로 유체압력을 제어하여 주입하도록 구성되는 유체압력 분배 수단을 더 포함하며,
상기 유체압력 분배 수단은, 일정 압력 이하에서 상기 제2 유체압력 유출구를 개방하고 상기 제1 유체압력 유출구를 폐쇄하며, 특정 압력 이상에서는 상기 제2 유체압력 유출구를 폐쇄하고, 상기 제1 유체압력 유출구를 개방하도록 구성되고,
상기 제1 유체압력 유출구는 상기 압력실린더의 타단에 구비되는 제1 유체압력 주입구와 연결되고,
상기 제2 유체압력 유출구는 상기 압력 실린더 일단과 상기 확공 타격 수단의 피스톤 사이에 구비되는 제2 유체압력 주입구에 연결되어, 일정 압력 이하의 유체를 주입할 경우에는 상기 제2 유체압력 주입구로 주입되는 유체압력으로 상기 압력실린더의 피스톤을 압력실린더의 타단으로 후퇴시키며, 특정 압력 이상의 유체를 주입할 경우에는 상기 제1 유체압력 주입구로 주입되는 유체압력으로 상기 피스톤을 압력실린더의 일단으로 전진시키면서 상기 타격 해머를 작동시켜서 확공하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
외부로부터의 유체압력을 제공받아 상기 확공 타격 수단으로 유체압력을 제어하여 주입하도록 구성되는 유체압력 분배 수단을 더 포함하며,
상기 유체압력 분배 수단은,
유체압력을 제공받는 유체압력 유입부가 하기 유체압력 분배 피스톤의 이동방향으로 형성되는 압력분배 블록;
상기 압력분배 블록에 슬라이딩 이동 가능하게 구비되며, 상기 유체압력 유입부로부터의 유체압력을 슬라이딩 이동방향으로 제공받는 유체압력 분배 피스톤;
상기 압력분배 블록에 구비되어 상기 유체압력 분배 피스톤을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재;
상기 압력분배 블록에 형성되어 상기 유체압력 분배 피스톤의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼와 제2 스토퍼;
상기 유체압력 분배 피스톤에 형성되는 유체압력 연통 구멍;
상기 압력분배 블록에 형성되고, 상기 제1 스토퍼에 의한 일방향 이동 제한시 상기 유체압력 분배 피스톤의 유체압력 연통 구멍과 연통되며, 상기 압력 실린더의 제1 유체압력 주입구에 연결되는 제1 유체압력 유출구; 및
상기 압력분배 블록에 형성되고, 상기 제2 스토퍼에 의한 타방향 이동 제한시 상기 유체압력 분배 피스톤의 유체압력 연통 구멍과 연통되는 제2 유체압력 유출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제19항에 있어서,
상기 제1 유체압력 주입구와 제2 유체압력 주입구 사이에 구비되는 피드백 유출구와 상기 유체압력 분배 피스톤의 하부에 형성되는 압력셀에 구비되는 피드백 주입구를 연결하여,
상기 타격 해머의 피스톤이 상기 제1 유체압력 주입구와 상기 피드백 유출구 사이에 있는 경우에는 상기 제1 유체압력 주입구로 주입된 유체가 상기 피드백 유출구로 유출되지 않도록 하고, 상기 타격 해머의 피스톤이 전진하여 상기 피드백 유출구와 상기 제2 유체압력 주입구 사이에 있는 경우에는 상기 제1 유체압력 주입구로 주입된 유체가 상기 피드백 유출구를 통해 상기 피드백 주입구로 유입되어 상기 유체압력 분배 피스톤을 이동시켜 상기 제1 유체압력 유출구를 차단하고 상기 제2 유체압력 유출구를 개방함으로써 상기 타격 해머의 전진 동력을 차단하여 확공 깊이를 조절하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제19항에 있어서,
상기 제1 유체압력 주입구와 제2 유체압력 주입구 사이에 구비되는 피드백 유출구 및 상기 유체압력 분배 피스톤의 하부에 형성되는 압력셀에 구비되는 피드백 주입구를 포함하되,
상기 피드백 유출구와 피드백 주입구를 연결하여 상기 피드백 유출구에서 유출되는 유체압력이 공급될 수 있도록 하여, 확공에 따라 상기 압력실린더의 피스톤이 전진하여 상기 피드백 유출구를 지나는 시점에서 상기 제1 유체압력 주입구로 공급되는 유체압력이 상기 피드백 유출구를 통해 상기 피드백 주입구로 공급되어 상기 유체압력 분배 수단에 구성되는 유체압력 분배 피스톤을 이동시켜 상기 제1 유체압력 유출구를 차단함으로써 확공 작동이 멈추도록 하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 압력셀에 형성되는 배출구, 및 상기 배출구에 상시 개방되어 있다가 일정 이상의 제어압력이 공급되면 닫히는 제2 차단밸브를 더 포함하여,
상기 피드백 유출구와 피드백 주입구를 연결하는 배관을 상기 제2 차단밸브에 분기함으로써, 확공 시에는 상기 배출구가 개방되어 상기 압력셀에 불필요한 압력이 가해지는 것을 방지하고, 확공이 종료되어 상기 피스톤이 상기 피드백 유출구를 지나는 시점에는 상기 피드백 유출구에서 공급되는 유체압력이 상기 제2 차단밸브를 제어하는 제어압력으로 작동하여 상기 제2 차단밸브를 닫음으로써, 상기 제1 유체압력 유출구를 차단하여 확공 동작이 멈추도록 하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
상기 장치하우징의 하단부에 구비되어 상기 확공 타격 수단이 타격 동작을 행하지 않고 상기 장치하우징이 상하이동 또는 회전이동할 때 천공홀 내벽에 접촉하여 마찰을 저감시키도록 구성되는 마찰저감수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
◈청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제23항에 있어서,
상기 마찰저감수단은,
베어링에 의해 마찰을 저감하는 볼트랜스퍼; 및 상기 볼트랜스퍼를 천공홀 내벽 방향으로 밀어주는 탄성수단을 포함하여, 상기 장치하우징이 직접 천공홀 내벽에 접촉하지 않고 볼트랜스퍼의 베어링이 천공홀 내벽에 접촉하여 마찰을 줄이는 것을 특징으로 하는
확공 장치.
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◈청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

굴착 지반의 천공 하단부의 직경을 확장시키기 위한 확공말뚝 시공 방법으로서,
청구항 1에 따른 확공 장치를 확공할 천공홀 하부에 위치시키는 제1 단계;
천공홀의 중심축을 중심으로 확공 장치를 연속적 혹은 단속적으로 회전시키고, 확공 장치의 압력 실린더에 유체압력을 공급하여 타격 해머를 천공홀 내벽 방향으로 전진시키면서 유체압력에 의해 작동하는 타격 해머의 타격으로 확공비트가 천공홀의 내벽을 분쇄하여 직경을 넓히는 제2 단계;
타격 해머를 천공홀 내벽에서 멀어지는 방향으로 후퇴시키는 제3 단계; 및
확공 장치를 천공홀 외부로 이동하는 제4 단계; 및 천공홀에 주입재를 주입하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
확공말뚝 시공 방법.
◈청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제27항에 있어서,
상기 제1 단계 이전에, 상부의 연약한 지반에서 공벽 붕괴를 방지하기 위한 케이싱이 설치된 후 실행되고,
상기 제1 단계 및 제3 단계는 천공홀 내부에서 확공 장치의 상하 이동을 위하여 타격해머를 후퇴시켜 확공 비트가 천공홀 내벽에 닿지 않은 상태에서 이루어지며,
상기 제4 단계와 제5 단계 사이에, 천공홀의 하부에 남아 있는 슬라임을 제거하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
확공말뚝 시공 방법.
◈청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제27항에 있어서,
상기 제2 단계는 상기 확공 장치의 높이를 다르게 설정하면서 실행되며,
상기 제2 단계에서 상기 확공 장치의 단속적 회전은 타격 해머를 후퇴시킨 상태에서 일정각도 회전시킨 후 타격해머를 작동하여 확공비트가 천공홀 내벽을 확공하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는
확공말뚝 시공 방법.