KR102578068B1 - 오거 스크류용 확장형 굴착비트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오거 스크류용 굴착비트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오거 스크류를 이용하여 지반을 굴착할 때 필요에 따라 굴착비트의 외경을 확장시켜 천공홀(H)의 직경을 확장시킬 수 있는 오거 스크류용 확장형 굴착비트에 관한 것이다.
본 발명의 오거 스크류용 확장형 굴착비트는 오거 스크류의 샤프트(S) 하단에 결합된 하부 비트몸체(100)와, 상기 하부 비트몸체의 상부에서 상기 오거 스크류의 샤프트 결합된 상부 비트몸체(200)와, 상기 샤프트가 중앙을 통과하도록 상기 하부 비트몸체와 하부 비트몸체 사이에 설치된 링크관(300)과, 상기 링크관의 양단에 각각 핀 결합된 회동링크(400)와, 상기 링크관의 외측을 감싸도록 하부 비트몸체와 상부 비트몸체 사이에 고정된 하우징(500)과, 상기 하우징의 양측으로 끼워진 상태에서 상기 회동링크에 핀 결합되어 상기 링크관의 회전방향에 따라 하우징의 양측으로부터 돌출되거나 인입되는 확장비트(600)를 포함한다.

Description

오거 스크류용 확장형 굴착비트{Extended drill bit for auger screw}

본 발명은 오거 스크류용 굴착비트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오거 스크류를 이용하여 지반을 굴착할 때 필요에 따라 굴착비트의 외경을 확장시켜 천공홀의 직경을 확장시킬 수 있는 오거 스크류용 확장형 굴착비트에 관한 것이다.

일반적으로 지반 개량 공사시 지반을 천공하여 천공홀을 형성시켜 하는데, 통상 말뚝 기초에서는 지반 조건이나 요구되는 지지 말뚝의 직경 등에 따라 천공홀 시공법을 달리하는 것이 일반적이다.

예컨대, 역타 공법의 경우에는 1층 바닥으로부터 점차 지하층 구축을 위한 공사를 진행하면서 지상 공사를 병행해 나가는 공법으로서, 지하 구조물의 하중을 지지하는 지하 기둥 시공이 큰 비중을 차지하며, 기둥 시공을 위한 굴착 비용과 속도에 따라 전체 공사에 미치는 영향이 상당하다.

따라서, 역타 공법에서 지하 기둥은 지하 공사시 시공 하중을 지지할 뿐 아니라 지상 공사 병행시 지상 공사의 시공 하중까지도 지지하므로 충분한 지지력을 발휘하도록 시공되어야 한다.

상기 말뚝들이 충분한 지지력을 확보하도록 하기 위해서는 말뚝 하단부의 확장을 통해 충분한 하단 지지력을 확보하는 것이 유리하다.

그러나, 말뚝 하단부만을 확장하여 시공할 수 없기 때문에 말뚝 하단부 직경을 기준으로 천공홀의 직경을 증대시켜 굴착할 수 밖에 없고, 그 결과 지반의 저항으로 천공홀의 굴착속도가 느려지고 말뚝을 형성시키기 위하여 천공홀에 투입되는 콘크리트의 양이 증가하면서 시공비용이 크게 상승하게 된다.

최근에는 이러한 문제를 해결할 수 있도록, 해머 본체에 장착된 복수의 에어 해머를 외측으로 확장시켜 불필요한 구간의 굴착을 줄이도록 한 "오거 스크류용 확장형 굴착비트"가 등록특허 제10-0990201호를 통해 알려진 바 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 종래의 오거 스크류용 확장형 굴착비트(1)는 전진유압라인에 유압을 공급하여 내부의 유압실린더(10)를 신장시켜 에어 해머(20)들이 외측으로 하향 경사지게 확장된 상태로 천공홀을 확공하고, 확공 완료 후에는 후진유압라인에 유압을 공급하여 유압실린더(10)를 축소시켜 에어 해머(20)들이 내측으로 오므려진 상태로 지상으로의 인양이 가능하도록 구성되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 오거 스크류용 확장형 굴착비트(1)는 유압실린더(10)의 적용에 따른 내부 구조가 매우 복잡하여 제작하기 까다롭다는 문제와 더불어 유압실린더를 구동시키기 위한 고가의 유압 장비 및 운용 비용이 소요되는 문제가 있다.

또한, 종래의 오거 스크류용 확장형 굴착비트(1)는 에어 해머(20)로 유압을 제공하는 유압라인들이 외력에 의해 파손 또는 절단되는 경우, 에어 헤머(20)들의 확장및 축소 동작이 이루어지지 않게 된다.

특히, 유압라인에 문제가 발생될 경우에 에어 해머(20)의 자중에 의해 유압실린더(10)가 축소된 상태를 유지하지 못하면서 에어 해머(20)를 지상으로 인양할 수 없게 되는 심각한 문제가 발생바, 이에 대한 개선이 요구된다.

국내등록특허공보 제10-0990201호

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유압실린더 방식을 탈피하여 유압과 관련한 고장 발생이 전혀 없고 구조를 단순화하여 제작이 쉽고 운용상의 비용발생이 전혀 없는 한 오거 스크류용 확장형 굴착비트를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 오거 스크류용 확장형 굴착비트는 오거 스크류의 샤프트 하단에 결합된 하부 비트몸체와, 상기 하부 비트몸체의 상부에서 상기 오거 스크류의 샤프트에 결합된 상부 비트몸체와, 상기 오거 스크류의 샤프트가 중앙을 통과하도록 상기 하부 비트몸체와 하부 비트몸체 사이에 설치된 링크관과, 상기 링크관의 양단에 각각 핀 결합된 회동링크와, 상기 링크관의 외측을 감싸도록 하부 비트몸체와 상부 비트몸체 사이에 고정된 하우징과, 상기 하우징의 양측으로 끼워진 상태에서 상기 회동링크에 핀 결합되어 상기 링크관의 회전방향에 따라 하우징의 양측으로부터 돌출되거나 인입되는 확장비트를 포함한다.

또한, 상기 링크관은 오거 스크류의 샤프트 하단에 수직으로 끼워지는 본체와, 상기 본체의 양측에 돌출되게 형성되어 회동링크의 단부와 핀 결합되는 핀 결합부를 구비할 수 있다.

아울러, 상기 하우징은 링크관의 외측을 감싸는 관 형태의 몸체부와, 상기 몸체부 양측으로부터 돌출되게 연장 형성된 확장비트 출입구와, 상기 링크관 및 회동링크의 이동을 안내하도록 상기 몸체부의 내주면을 따라 형성된 안내홈을 구비할 수 있다.

이 경우, 상기 하우징의 몸체부의 가장자리에는 하부 비트몸체에 체결되는 볼트 통과공이 일정간격을 두고 형성될 수 있다.

아울러, 상기 상부 비트몸체의 저면과 하부 비트몸체의 상면에는 각각 링크관의 상단과 하단이 안착되는 안착홈이 형성되고, 상기 안착홈에는 베어링부재가 설치되며, 상기 상부 비트몸체의 안착홈에 설치된 베어링부재의 외측에는 베어링커버가 결합되고, 상기 베어링커버의 가장자리에는 하부 비트몸체에 체결되는 볼트가끼워지도록 상기 하우징의 몸체부에 형성된 볼트 통과공에 대응되는 볼트끼움공이 일정간격을 두고 형성될 수 있다.

또한, 상기 안내홈에는 오거스크류가 정회전할 때 상기 링크관의 핀 결합부와 접촉되는 일측단부와, 오거스크류가 역회전할 때 상기 링크관의 본체와 접촉되는 타측단부가 형성되며; 상기 링크관의 본체에는 상기 타측단부와 걸림이 이루어지는 스토퍼가 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 오거 스크류용 확장형 굴착비트는 확장비트가 오거 스크류의 샤프트의 회전력을 통해 동작되도록 구성되어 있기 때문에 유압방식으로 동작되는 종래에 비하여 구조가 단순하여 제작이 용이하고 유압과 관련한 문제로 인한 고장 발생이 전혀 없어 작업 신뢰도가 매우 높아질 뿐만 아니라, 작동에 필요한 별도의 에너지 공급이 요구되지 않아 운용에 따른 비용이 전혀 발생되지 않는 효과가 있다.

도 1은 종래의 오거 스크류용 확장형 굴착비트의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 오거 스크류용 확장형 굴착비트의 사용상태단면도.
도 3은 본 발명에 따른 오거 스크류용 확장형 굴착비트의 분해단면도.
도 4 및 도 5는 각각 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도로서, 확장비트의 동작상태를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 오거 스크류용 확장형 굴착비트를 이용한 천공홀을 확장 시공하는 과정을 나타내는 도면.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

아울러, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

예컨대, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 아울러, "포함한다" 또는 "구비한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

아울러, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 오거 스크류용 확장형 굴착비트의 사용상태단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 오거 스크류용 확장형 굴착비트의 분해단면도이며, 도 4 및 도 5는 각각 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도로서 확장비트의 동작상태를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 오거 스크류용 확장형 굴착비트를 이용한 천공홀을 확장 시공하는 과정을 나타내는 도면으로서, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오거 스크류용 확장형 굴착비트는 오거 스크류의 샤프트(S) 하단에 결합된 하부 비트몸체(100)와, 상기 하부 비트몸체(100)의 상부에서 상기 오거 스크류의 샤프트(S)에 결합된 상부 비트몸체(200)를 포함한다.

상기 상부 비트몸체(200)와 하부 비트몸체(100)의 측부에는 비트날개가 형성되어 천공홀(H)을 일정한 외경으로 굴착하도록 구성되어 있다. 아울러, 상기 하부 비트몸체(100)의 하단에는 비트팁이 구비되어 천공홀(H)의 심도를 증진시켜 나갈 수 있도록 구성되어 있다.

그리고, 상기 하부 비트몸체(100)와 상부 비트몸체(200) 사이에는 링크관(300)이 설치된다.

이 경우, 상기 링크관(300)은 샤프트(S)에 수직으로 끼워지는 본체(310)와, 상기 본체(310)의 양측에 돌출되게 형성된 핀 결합부(320)를 구비할 수 있다.

그리고, 각 핀 결합부(320)에는 회동링크(400)가 핀 결합된다.

한편, 상기 하부 비트몸체(100)와 상부 비트몸체(200) 사이에는 상기 링크관(300)의 외측을 감싸는 하우징(500)이 설치된다.

이 경우, 상기 하우징(500)은 링크관(300)의 외측을 감싸는 관 형태의 몸체부(510)와, 상기 몸체부(510) 양측으로부터 돌출되게 연장 형성된 확장비트 출입구(520)와, 상기 링크관(300)의 핀 결합부(320)와 회동링크(400)의 이동을 안내하도록 상기 몸체부(510)의 내주면을 따라 형성된 안내홈(530)을 구비할 수 있다.

상기 안내홈(530)에는 오거스크류가 정회전할 때 상기 링크관(300)의 핀 결합부(320)와 접촉되는 일측단부(531)와, 오거스크류가 역회전할 때 상기 링크관(300)의 본체(310)와 접촉되는 타측단부(532)가 형성된다. 상기 링크관(300)의 본체(310)에는 상기 타측단부(532)와 접촉되는 스토퍼(311)가 형성된다.

아울러, 상기 하우징(500)은 샤프트(S)에 고정되어 샤프트(S)와 동일한 방향으로 동시 회전한다. 이 경우, 상기 하우징(500)의 몸체부(510)의 가장자리에는 하부 비트몸체(100)에 체결되는 볼트가 통과하는 통과공(540)이 일정간격을 두고 형성될 수 있다. 상기 하부 비트몸체(100)에는 상기 볼트 통과공(540)에 대응되는 나사홈이 형성되어 있음은 물론이다.

상기 하우징(500)의 확장비트 출입구(520)에는 확장비트(600)가 장착된다.

상기 확장비트(600)는 확장비트 출입구(520)에 끼워진 상태에서 상기 회동링크(400)의 단부와 핀 결합된다.

따라서, 상기 하우징(500)이 회전하게 되면 하우징(500)의 회전 방향에 따라 상기 확장비트(600)가 확장비트 출입구(520)로부터 출몰하게 되며, 상기 확장비트(600)가 확장비트 출입구(520)로부터 돌출되게 되면 천공홀(H)의 외경을 확장 굴착할 수 있게 된다.

한편, 상기 상부 비트몸체(200)의 저면과 하부 비트몸체(100)의 상면에는 각각 링크관(300)의 상단과 하단이 안착되는 안착홈(110,210)이 형성되고, 상기 안착홈(110,210)에는 베어링부재(700)가 설치될 수 있다.

아울러, 상부 비트몸체(200)의 안착홈(110,210)에 설치된 베어링부재(700)의 외측에는 베어링커버(800)가 결합되고, 상기 베어링커버(800)의 가장자리에는 하부 비트몸체(100)에 체결되는 볼트가 끼워지도록 상기 하우징(500)의 몸체부(510)에 형성된 볼트 통과공(540)에 대응되는 볼트끼움공(810)이 일정간격을 두고 형성될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 오거 스크류용 확장형 굴착비트의 작용을 설명한다.

먼저, 굴착지반에 오거 스크류를 위치시킨 다음 오거 스크류를 정회전시키면 오거 스크류의 샤프트(S)를 따라 하부 비트몸체(100)와 상부 비트몸체(200)가 회전하면서 일정 외경을 가진 천공홀(H)이 형성된다.

그리고, 굴착 도중 오거 스크류를 역회전시키면, 오거스크류의 샤프트(S)를 따라 하부 비트몸체(100)와 상부 비트몸체(200)도 역회전하면서, 역회전하는 하부 비트몸체(100)에 고정된 하우징(500) 또한 하부 비트몸체(100)와 함께 역회전하게 된다. 이에 반해, 링크관(300)은 회전하지 않는다.

그 결과, 역회전하는 하우징(500)은 정지상태의 링크관(300)과 상대운동을 하게 되며, 이 과정에서 확장비트(600)가 확장비트 출입구(520)로부터 돌출되며, 확장비트 출입구(520)로부터 돌출된 확장비트(600)는 천공홀(H)의 외경을 확장 굴착하게 된다.

이때, 상기 링크관(300)의 본체(310)에 형성된 스토퍼(311)와 안내홈(530)의 타측단부(532)가 접촉하면서 링크관(300)이 하우징(500)을 따라 회전하게 되며, 상기 확장비트(600)는 확장비트 출입구(520)로부터 더 이상 돌출되지 않게 된다.

이후, 설정된 깊이까지 확장 굴착이 완료되면, 오거 스크류를 정회전시킨다. 오거스크류가 정회전하게 되면, 하우징(500)이 정회전하게 되며 이 과정에서 돌출된 확장비트(600)도 확장비트 출입구(520)로 인입되면서 원위치로 복귀하게 된다.

오거스크류가 정회전하는 상태에서의 상기 링크관(300)은 핀 결합부(320)가 하우징(500)의 안내홈(530)의 일측단부(531)에 밀리면서 하우징(500)과 함께 정회전하게 된다. 따라서, 상기 확장비트(600)는 확장비트 출입구(520)로 돌출됨이 방지된다.

이러한 확장굴착은 최종심도와 같이 말뚝의 지지력이 요구되는 부위를 비롯하여 천공홀(H)을 굴착하는 과정에서 필요한 부위마다 단계적으로 수행된다.

이와 같이 확장구간(H1)을 가진 천공홀(H)의 굴착이 완료되면, 천공홀(H)에 콘크리트(C1)를 타설하여 지반을 견고하게 보강한 후에, 버림콘크리트(C2)를 이용하여 굴착 지면을 평탄하게 마무리 시공하면 지반 보강 공사가 완료된다.

한편, 콘크리트(C1)의 타설이 확장구간(H1)에서 원활하게 이루어질 수 있도록, 확장 굴착시 오거스크류의 샤프트(S)를 상하로 반복 이동시켜 가면서 확장구간(H1)을 정리해 주는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명은 오거 스크류의 샤프트(S)의 회전력을 통해 확장비트(600)가 출몰하도록 구성되어 있기 때문에 유압방식에 비하여 구조가 단순할 뿐만 아니라 유압과 관련한 문제로 인한 고장 발생이 전혀 없어 작업 신뢰도가 매우 높고, 작동에 필요한 별도의 에너지 공급이 요구되지 않으므로 운용 경비도 크게 절감된다.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 개조 및 변화될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.

100...하부 비트몸체 110,210...안착홈
200...상부 비트몸체 300...링크관
310...본체 311...스토퍼
320...핀 결합부 400...회동링크
500...하우징 510...몸체부
520...확장비트 출입구 530...안내홈
531...일측단부 532...타측단부
540...볼트 통과공 600...확장비트
700...베어링부재 800...베어링커버
810...볼트끼움공 S...샤프트

Claims (4)

1. 오거 스크류의 샤프트 하단에 결합된 하부 비트몸체;
   상기 하부 비트몸체의 상부에서 상기 오거 스크류의 샤프트에 결합된 상부 비트몸체;
   상기 오거 스크류의 샤프트가 중앙을 통과하도록 상기 상부 비트몸체와 하부 비트몸체 사이에 설치된 링크관;
   상기 링크관의 양단에 각각 핀 결합된 회동링크;
   상기 링크관의 외측을 감싸도록 하부 비트몸체와 상부 비트몸체 사이에 고정된 하우징;
   상기 하우징의 양측으로 끼워진 상태에서 상기 회동링크에 핀 결합되어 상기 링크관의 회전방향에 따라 하우징의 양측으로부터 돌출되거나 인입되는 확장비트를 포함하며,
   상기 링크관은 오거 스크류의 샤프트 하단에 수직으로 끼워지는 본체와, 상기 본체의 양측에 돌출되게 형성되어 회동링크의 단부와 핀 결합되는 핀 결합부를 구비하며;
   상기 하우징은 링크관의 외측을 감싸는 관 형태의 몸체부와, 상기 몸체부 양측으로부터 돌출되게 연장 형성된 확장비트 출입구와, 상기 링크관 및 회동링크의 이동을 안내하도록 상기 몸체부의 내주면을 따라 형성된 안내홈을 구비하며,
   상기 하우징의 몸체부의 가장자리에는 하부 비트몸체에 체결되는 볼트가 통과하는 볼트 통과공이 일정간격을 두고 형성되며;
   상기 상부 비트몸체의 저면과 하부 비트몸체의 상면에는 각각 링크관의 상단과 하단이 안착되는 안착홈이 형성되고;
   상기 안착홈에는 베어링부재가 설치되며;
   상기 상부 비트몸체의 안착홈에 설치된 베어링부재의 외측에는 베어링커버가 결합되고;
   상기 베어링커버의 가장자리에는 하부 비트몸체에 체결되는 볼트가 끼워지도록 상기 하우징의 몸체부에 형성된 볼트 통과공에 대응되는 볼트끼움공이 일정간격을 두고 형성된 오거 스크류용 확장형 굴착비트.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 안내홈에는 오거스크류가 정회전할 때 상기 링크관의 핀 결합부와 접촉되는 일측단부와, 오거스크류가 역회전할 때 상기 링크관의 본체와 접촉되는 타측단부가 형성되며;
   상기 링크관의 본체에는 상기 타측단부와 접촉되는 스토퍼가 형성된 오거 스크류용 확장형 굴착비트.

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