KR200167406Y1 - 유압식진동항타기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 토목공사에 있어 지반에 기초공사를 하기 위하여 파일을 매설하는 유압식 진동항타기에 관한 것으로, 항타기 본체의 내부에 설치되는 하나의 구동축과, 상기 구동축의 상측 또는 하측에 설치되는 하나의 종동축과, 상기 구동축 및 종동축 각각에 서로 치합하도록 축설되는 구동기어 및 종동기어와, 상기 구동축을 회전시키는 하나의 유압모터와, 상기 구동축 및 종동축 양단 각각에 한쌍씩 축착되는 상,하부 편심추 및 상기 항타기 본체의 저부에 부착되어 파일을 붙잡아주는 크램프장치를 구비하여서 되는 진동항타기에 있어서, 상기 항타기 본체에 상,하부로 구획되어 형성되는 상,하부 진동항타부와, 상기 상,하부 진동항타부 각각에 개별적으로 동력을 공급하는 상,하부 유압모터와, 상기 상,하부 유압모터에 연결되어 회전동력을 전달받는 상,하부 구동축과, 상기 상부 구동축의 위쪽과 상기 하부 구동축의 아래쪽 각각에 설치되는 상,하부 종동축과, 상기 상,하부 구동축 및 종동축 각각의 양단에 각각 한쌍씩 고정 설치되어 네쌍을 이루는 편심추 및 상기 상,하부 구동축의 중간부분에 축착된 상,하부 구동기어의 사이에 개재되어 상기 상,하부 구동기어에 동시 치합되는 아이들기어로 구성되어진 것을 특징으로 하는 고안이다.

Description

유압식 진동항타기{Hydraulic Vibro-Hammer}

본 고안은 토목공사에 있어 지반에 기초공사를 하기 위하여 파일을 매설하는 유압식 진동항타기(Hydraulic Vibro-Hammer)에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 건축물이나 교량 또는 흙 물막이 및 각종 댐 등의 모든 구조물을 지반 위에 구축하기 위해서는 지반이 구조물의 중량을 견딜 수 있도록 콘크리트 파일이나 H형강 파일 등을 매설하는 기초공사를 실시하고 있으며, 특히 연약지반의 경우는 지표면 아래의 지하층에 있는 암반에 파일을 박아 고정시키는 기초공사를 반드시 수행하고 있다.

상기와 같이 기초공사에 있어 파일을 지반에 박아주는 작업을 항타작업이라 하고 있으며, 오래전에 사용된 바 있는 항타작업은 지반에 매설하고자 하는 파일을 쇠뭉치로 된 중량체의 중량으로 타격하는 항타기와 유압이나 공압실린더를 이용하여 타격하는 항타기 및 디젤기름의 폭발력을 이용하여 타격하는 항타기 등을 이용하고 있었으나, 위에 소개된 타격식 항타기 모두는 파일을 타격할 때 발생되는 타격소음이 크고 또 타격시 충격 진동이 발생되어 공사현장의 주변에 환경공해를 유발시키는 문제점이 있으며, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 타격소음 및 충격진동이 적게 발생되는 진동항타기가 개발되어 사용되고 있다.

종래 기술에서의 진동항타기는 도 6과 같이 유압모터로 부터 회전동력을 전달받는 구동축(100)의 양단에 한쌍의 편심추(101)를 축착하고 상기 구동축(100)의 하부(또는 상부)에 설치된 상태에서 기어식으로 결합되어 상기 구동축과는 반대방향으로 회전하는 종동축(200)의 양단에도 한쌍의 편심추(201)를 축착하여서 된 것이 있는 바, 이는 구동축(100)과 종동축(200)이 상,하로 하나씩만 설치되어 있고 또 그들 각각의 축 양단에 한쌍씩 축착되는 편심추(101)(201)의 중량 및 크기가 한정되어 제작되고 있기 때문에 진동기진력이 약하다는 것이 문제점으로 지적되고 있었으며, 또한 도 7과 같이 좌,우 양측에 제1 및 제2 진동항타부(300)(400)를 병렬로 구성한 다음 상기 제1 진동항타부(300)의 내부에는 전기에서 설명한 바와 같이 상,하에 설치되어 기어식으로 결합된 제1 구동축(301)과 제1 종동축(302) 각각의 양단에 쌍으로 두개씩 설치되는 제1 편심추(303)(304)가 설치되며, 또한 제2 진동항타부(400)의 내부에도 상,하에 설치된 제2 구동축(401)과 제2 종동축(402)과 상기 제2 구동축 및 제2 종동축 각각의 양단에 쌍으로 된 제2 편심추(403)(404)가 설치되는 구조의 진동항타기의 경우는 병렬로 설치된 제1 및 제2 구동축(301)(401)들은 각기 유압모터에 의하여 회전동력을 전달받도록 구성되는데, 상기 제1 구동축에 연결된 유압모터와 제2 구동축에 연결된 유압모터의 회전비에 차이가 발생될 경우에는 제1 진동항타부(300)측의 제1 편심추(303)(304)와 제2 진동항타부(400)측의 제2 편심추(403)(404)들이 불균형상태로 회전하게 되어 진동항타기 자체가 심하게 요동하게 되는 현상과 함께 진동기진력이 급격히 저하되는 현상이 나타나 항타작업이 제대로 이루어지지 않게 되는 문제점이 발생된다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 특히 하나의 항타기 본체에 제1 진동항타부와 제2 진동항타부를 함께 구성하되, 상기한 제1 및 제2 진동항타부를 수직상으로 직렬구성하여 진폭의 향상을 꾀함과 동시 제1 및 제2 진동항타부의 편심추들이 위상차없이 진동할 수 있도록 하므로서 진동기진력을 증대시킬 수 있도록 하는데 목적을 두고 고안한 것이다.

본 고안은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

항타기 본체의 내부에 수평상으로 설치되는 하나의 구동축과, 상기 구동축의 상측 또는 하측에 수평상으로 설치되는 하나의 종동축과, 상기 구동축 및 종동축 각각에 서로 치합하도록 축설되는 구동기어 및 종동기어와, 상기 구동축을 회전시키는 하나의 유압모터와, 상기 구동축 및 종동축 양단 각각에 한쌍씩 축착되는 상,하부 편심추 및 상기 항타기 본체의 저부에 부착되어 파일을 붙잡아주는 크램프장치를 구비하여서 되는 진동항타기에 있어서,

상기 항타기 본체에 상,하부로 구획되어 형성되는 상,하부 진동항타부와;

상기 상,하부 진동항타부 각각에 개별적으로 동력을 공급하는 상,하부 유압모터와;

상기 상,하부 유압모터에 연결되어 회전동력을 전달받는 상,하부 구동축과;

상기 상부 구동축의 위쪽과 상기 하부 구동축의 아래쪽 각각에 설치되는 상,하부 종동축과;

상기 상,하부 구동축 및 종동축 각각의 양단에 각각 한쌍씩 고정 설치되어 네쌍을 이루는 편심추와; 및

상기 상,하부 구동축의 중간부분에 축착된 상,하부 구동기어의 사이에 개재되어 상기 상,하부 구동기어에 치합되는 아이들기어;

로 구성되어진 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 고안을 설명하기 위한 진동항타기의 전체 구성도.

도 2는 본 고안을 설명하기 위하여 일부 단면한 진동항타기의 구조도.

도 3은 도 2의 A-A선 단면도.

도 4 내지 도 5는 도 2의 B-B선 단면도로서,

도 4는 진동항타기가 위로 진동 기진력을 발생한 상태이며,

도 5는 진동항타기가 아래로 진동 기진력을 발생한 상태이다.

도 6 및 도 7은 종래 기술의 진동항타기의 실시예를 보인 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 항타기 본체 2 : 동력연결부

2a,2b : 상,하부 유압모터 3a,3b : 상,하부 구동축

4a,4b : 상,하부 종동축 5 : 베어링 하우징

6 : 아이들기어 7 : 크램프장치

21a,21b : 스플라인 축 22a,22b : 어답터

23a,23b : 센터 플랙스 커플링 24 : 플랜지허브

31a,31b : 상,하부 구동축 32a,32b : 상,하부 구동기어

41a,41b : 상,하부 종동축 42a,42b : 상,하부 종동기어

51a,51b,52a,52b,62 : 베어링 53a,53b,54a,54b,63 : 베어링커버

71 : 삽입공간 72 : 고정 크램프

73 : 가동 크램프 74 : 유압실린더

본 고안의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안을 설명하기 위한 진동항타기의 전체 구성도이며, 도 2는 본 고안을 설명하기 위하여 일부 단면한 진동항타기의 구조도이고, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이며, 도 4는 진동항타기가 위로 진동 기진력을 발생한 상태를 나타낸 도면이며, 도 5는 진동항타기가 아래로 진동 기진력을 발생한 상태를 도시한 도면으로서,

도면부호 1은 항타기 본체를 나타내는 것으로, 상기 항타기 본체(1)의 일측에는 기중기에 의하여 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더(도시없음)에 하향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이딩 플레이트부(11)가 설치되어 있으며, 상기 슬라이딩 플레이트(11)에는 항타기 본체(1)의 진동을 흡수, 완화시키는 러버 쇽 업소버(12)가 부착되어 있다.

상기 항타기 본체(1)는 수평 중심선(X)을 기준하여 상부 진동항타부(1a)와 하부 진동항타부(1b)로 구분되어 있다.

상기 항타기 본체(1)의 타측 즉, 상기 슬라이딩부(11)의 반대측에는 동력연결부(2)가 구성되는데, 상기 동력연결부(2)에는 수평 중심선(X)을 경계로 하여 상,하부 유압모터(2a)(2b)가 설치되어 있으며, 상기 상부 유압모터(2a)는 상부 진동항타부(1a)에 동력을 전달하며, 상기 하부 유압모터(2b)는 하부 진동항타부(1b)에 동력을 전달하도록 구성되어 있다.

상기 동력연결부(2)의 내부에는 상기 상,하부 유압모터(2a)(2b) 각각에 연결되는 스플라인 축(21a)(21b)과, 상기 스플라인 축을 감싸면서 결합되는 어답터(22a)(22b) 그리고 상기 어답터와 결합되는 센터 플렉스 커플링(23a)(23b)이 장착되어 있으며, 상기 센터 플렉스 커플링(23a)(23b)은 플랜지허브(24a)(24b)에 결합되는 구조로 되어 있다.

상기 플랜지허브(24a)(24b)는 상기 항타기 본체(1)의 수평 중심선(X)을 기준하여 상,하부로 구분되어 형성되는 상,하부 진동항타부(1a)(1b)에 수평상으로 설치되는 상,하부 구동축(3a)(3b)에 직결상태로 결합되어 상,하부 유압모터(2a)(2b)의 회전동력이 상,하부 구동축에 전달될 수 있도록 구성되어 있다.

상기 상,하부 구동축(3a)(3b) 각각의 양단에는 편심추(31a)(31b)가 각각 한쌍씩 고정 설치되어 되는데, 상기한 편심추들 중 상,하부 유압모터(2a)(2b)쪽에 설치되는 일측의 편심추들은 스프링 핀(25)에 의하여 플랜지허브(24a)(24b)에 결착되어 있다.

상기 상,하부 진동항타부(1a)(1b) 각각에는 상,하부 종동축(4a)(4b)이 대칭상으로 설치되는데, 상부 종동축(4a)은 상부 구동축(3a)의 상방에 설치되며, 하부 종동축(4b)은 하부 구동축(3b)의 하방에 설치되어 있으며, 또한 상기 상,하부 종동축(4a)(4b) 각각의 양단에도 편심추(41a)(41b)가 각각 한쌍씩 고정 설치되어 있다.

상기 상부 진동항타부(1a)의 상부 구동축(3a)과 상부 종동축(4a) 중간부분에는 상부 구동기어(32a)와 상부 종동기어(42a)가 서로 치합하는 상태로 설치되어 있으며, 또한 상기한 상,하부 구동기어와 상,하부 종동기어 각각의 양측에는 베어링 하우징(5)이 설치되는데, 상기한 베어링 하우징(5)의 상측 즉, 수평 중심선(X)의 상방에 설치되는 베어링(51a)(52a)은 상부 구동축(3a)과 상부 종동축(4a)을 지지하도록 구성되어 있으며, 상기한 베어링(51a)(52a)들은 베어링 커버(53a)(54a)로 덮여져 있다.

또한 하부 진동항타부(1b)의 하부 구동축(3b)과 하부 종동축(4b) 중간부분에도 하부 구동기어(32b)와 하부 종동기어(42b)도 서로 치합하는 상태로 설치되어 있고, 상기한 하부 구동기어와 하부 종동기어 역시 그들의 양측에 설치되는 상기 베어링 하우징(5)의 하측 즉, 수평 중심선(X)의 하방에 설치되는 베어링(51b)(52b)이 상기 하부 구동축(3b)과 하부 종동축(4b)을 지지하도록 구성되어 있으며, 상기 베어링(51b)(52b) 역시 베어링 커버(53b)(54b)로 덮여져 있다.

상기 상,하부 구동축(3a)(3b)에 축착된 상,하부 구동기어(32a)(32b)들 사이에는 아이들기어(6)가 개재된 상태에서 상,하부 구동기어에 치합되는 구조로 설치되는데, 상기와 같이 상,하부 구동기어(32a)(42a)에 치합되는 아이들기어(6)는 상,하부 구동축(3a)(3b)이 동일한 회전비로 회전하도록 유도하여 위상차가 발생되는 것을 방지하는 작용을 하도록 구성되어 있다.

상기 아이들기어(6)의 축(61)은 상기 베어링 하우징(5)에 설치되는 베어링(62)에 회전이 자유롭게 지지되어 있으며, 또한 상기 베어링(62)은 아이들기어(6) 양측에 설치된 상태에서 베어링커버(63)로 덮여져 있다.

그리고 상기한 상,하부 진동항타부(1a)(1b) 각각에 설치된 상,하부 구동축(3a)(3b)와 상,하부 종동축(4a)(4b) 및 상,하부 구동기어(32a)(32b)와 상,하부 종동기어(42a)(42b) 그리고 아이들기어(6) 각각의 중심은 수직 중심선(Y)상에 일치하도록 구성되어 있다.

상기 항타기 본체(1)의 동력전달부(2)의 상방에는 유압호스를 설치하기 위한 댐퍼 플레이트(13)가 설치되는데, 상기 댐퍼 플레이트(13)는 러버 쇽 업소버(14)에 의하여 진동이 흡수, 완화되도록 구성하므로서 댐퍼 플레이트에 전달된 진동에 의하여 유압호스의 체결용 소켓 등이 나사풀림되는 현상이 발생되지 않게 하였다.

한편, 상기 항타기 본체(1)의 저부에는 크램프장치(7)가 보울트로 고정 부착되며, 상기 크램프장치(7)는 H형 빔으로 된 파일이 삽입되는 삽입공간(71)의 내부 양측에 고정크램프(72)와 가동크램프(73)가 장착되어 있으며, 상기 가동크램프(73)는 유압실린더(74)에 의하여 고정크램프(72)쪽으로 진퇴작동하면서 파일을 붙잡아주거나 또는 놓아주도록 구성되어 있다.

그리고 상기의 크램프장치(7)의 고정크램프(72)측 하단에는 안전체인(75)과 안전고리(76)가 부착되어 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 항타기 본체(1)의 일측에 설치된 상,하부 유압모터(2a)(2b)는 동일한 회전출력으로 상,하부 구동축(3a)(3b)을 회전시키도록 구성되어 있으며, 또한 상,하부 구동축(3a)(3b)에 축착된 상,하부 구동기어(32a)(32b)가 아이들기어(6)에 의하여 치합된 상태이므로 상기한 상,하부 유압모터(2a)(2b)의 회전출력이 일시적으로 일치하지 않게 되더라도 아이들기어(6)에 의하여 상,하부 구동축(3a)(3b)는 항시 동일한 회전속도로 회전하는 상태를 기대할 수 있게 되는 것이다.

그러므로 상,하부 유압모터(2a)(2b) 각각에 유압이 일시적으로 불균형적으로 공급되기 때문에 회전출력이 다르게 나타나게 되더라도 상,하부 구동축(3a)(3b)은 항시 동일한 회전속도로 회전하게 되어 위상차가 발생되지 않게 되는 것이다.

상기와 같이 아이들기어(6)에 의하여 동일한 회전속도로 회전하는 상,하부 구동축(3a)(3b)의 상,하부 구동기어(32a)(32b) 각각에 치합된 상,하부 종동기어(42a)(42b)는 상,하부 구동기어와는 반대방향으로 회전하는 상태가 되지만 그 회전속도는 상,하부 구동기어와 동일한 회전속도로 회전하게 되는 것이다. 따라서 상기 상,하부 종동축(4a)(4b)은 상,하부 구동축(3a)(3b)과는 반대방향으로 회전하게 되지만 상기한 상,하부 구동축 및 종동축은 동일한 회전속도로 회전하게 되는 것이다.

상기와 같이 상,하부 구동축 각각의 양단에 축착된 두쌍의 편심추(31a)(31b)와 상,하부 종동축 각각의 양단에 축착된 두쌍의 편심추(41a)(41b)들은 수직 중심선(Y)을 기준하여 서로 반대방향으로 회전하게 되므로 좌,우방향으로의 진동은 상쇄되는 한편 상,하방향으로는 최대의 진폭을 가지는 진동이 발생하게 되며, 이와 같이 상,하방향으로 발생되는 진동에 의하여 항타작업이 진행되는 것이다.

즉, 상,하부 구동축(3a)(3b) 양단에 고정 설치된 편심추(31a)(31b)들이 도면상 시계방향으로 회전하면서 수직 중심선(Y)의 좌측으로 회전이동할 경우에는 상,하부 종동축(4a)(4b) 양단에 있는 편심추(41a)(41b)들은 수직 중심선(Y)의 우측으로 회전이동하는 상태이므로 상기한 각 편심추들의 회전원심력은 서로 상쇄되는 상태가 되는 것이며(도 4 및 도 5의 가상선부분 참조), 도 4와 같이 상,하부 구동축(3a)(3b)에 설치된 편심추(31a)(31b)들이 상,하부 구동축(3a)(3b)의 직상방으로 회전이동하여 수직 중심선(Y)에 일치하고, 또한 상,하부 종동축(4a)(4b)에 설치된 편심추(41a)(41b)들도 상,하부 종동축의 직상방으로 회전이동하여 수직 중심선(Y)에 일치하는 순간에는 상기한 각 편심추들의 회전원심력이 수직 중심선(Y)상에서 위를 향해 작용하게 되므로서 이때의 편심추들에 의한 진동기전력은 위로 작용하게 되는 것이며, 이와 반대로 도 5와 같이 상,하부 구동축(3a)(3b)의 편심추(31a)(31b)가 상,하부 구동축의 직하방에으로 회전이동하여 수직 중심선(Y)에 일치하는 한편 다른 편심추(41a)(41b)들이 상,하부 종동축(4a)(4b)의 직하방으로 회전이동하여 수직 중심선(Y)에 일치하는 순간에는 상기한 각 편심추들의 회전원심력이 아래를 향하게 되므로서 이때의 편심추에 의한 진동기전력은 아래로 작용하게 되는 것이다.

상기에서와 같이 상,하부 구동축 및 종동축 각각의 양단에 각기 한쌍씩 고정 부착되어 있는 네쌍의 편심추들은 수직 중심선(Y)을 기준할 때 좌,우방향으로는 두패로 갈라져 서로 반대위치에서 회전이동하게 되므로 상기한 편심추들이 수직 중심선(Y)의 좌,우방향으로 회전이동할 때에는 상호간의 회전원심력이 서로 상쇄되고 수직 중심선(Y)에 일치할 경우에는 상기한 각 편심추들이 각 구동축 및 종동축의 위쪽에서 아래쪽 또는 아래쪽에서 위쪽으로 회전이동할 때에는 상,하 위치이동하는 진폭을 가지는 진동을 발생시키게 되는 것이며, 이와 같은 각 편심추들의 상,하 진동은 곧 항타기 본체(1)에 진동기진력으로 나타나게 되며, 상기한 진동기진력은 주기적으로 나타나게 되므로 크램프장치(7)로 붙잡고 있는 파일을 지반에 매설할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 고안의 항타기 본체(1)는 앞에서 언급한 바 있듯이 유압공급라인에 이상이 생기거나 또는 유압모터(2a)(2b) 자체에 이상이 생기게 될 경우에도 상,하부 구동기어(32a)(32b) 사이에 치합된 아이들기어(6)에 의하여 상,하부 구동축(3a)(3b)에는 위상차가 생지지 않게 되므로 항타기 본체(1)는 상,하방향으로만 진동기진력을 발생시킬 수 있게 되며, 또한 구동축과 종동축 각각의 양단에 편심추가 설치되는 진동항타부를 하나의 항타기 본체(1) 내부에 수평 중심선(X)을 경계로 하여 상,하부 두곳에 형성하고 있으므로 종래에 비하여 배가된 진동기진력을 기대할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 본 고안에 의하면 하나의 항타기 본체에 구동축과 종동축 및 그들의 양단에 각기 한쌍씩 고정설치되는 편심추로 구성되는 진동항타부를 수평 중심선을 경계로 하여 상,하부 두곳에 구분하여 형성하되 상기한 상,하부 두곳의 진동항타부를 구성하는 상,하부 구동축과 종동축 각각의 중심을 수직 중심선에 일치시키는 구성으로 상,하부 구동축 및 종동축에 설치된 편심추들이 회전할 때 수직 중심선의 좌,우방향으로 회전이동할 때에는 회전원심력이 상쇄되는 한편 수직 중심선과 일치할 때에는 회전원심력이 수직 중심선의 위쪽 또는 아래쪽으로 집중하여 나타나게 하므로서 상,하부측 편심추들의 상,하 진폭에 따른 진동이 종래 하나의 진동항타부에서 발생되는 진동에 비하여 2배로 증가된 진동기진력을 발생시킬 수 있는 효과가 있으며, 또한 상,하부 진동항타부를 구성하고 있는 상,하부 구동축 각각에 축착된 상,하부 구동기어를 아이들기어로 치합시키는 구성으로 연결하므로서 상기 상,하부 구동축이 상기한 아이들기어에 의하여 항시 똑같은 회전속도로 회전하게 되므로서 상,하부 구동축의 회전속도가 다르게 나타나는 이른바 위상차의 발생을 방지하는 효과와 함께 상,하부 진동항타부에서 발생되는 진동기전력은 항시 상,하방향으로만 나타나게 하는 효과를 나타내어 항타작업의 향상을 기대할 수 있는 이점을 지닌 유용한 고안이다.

Claims (1)

1. 항타기 본체의 내부에 수평상으로 설치되는 하나의 구동축과, 상기 구동축의 상측 또는 하측에 수평상으로 설치되는 하나의 종동축과, 상기 구동축 및 종동축 각각에 서로 치합하도록 축설되는 구동기어 및 종동기어와, 상기 구동축을 회전시키는 하나의 유압모터와, 상기 구동축 및 종동축 양단 각각에 한쌍씩 축착되는 상,하부 편심추 및 상기 항타기 본체의 저부에 부착되어 파일을 붙잡아주는 크램프장치를 구비하여서 되는 진동항타기에 있어서,

   상기 항타기 본체에 상,하부로 구획되어 형성되는 상,하부 진동항타부와;

   상기 상,하부 진동항타부 각각에 개별적으로 동력을 공급하는 상,하부 유압모터와;

   상기 상,하부 유압모터에 연결되어 회전동력을 전달받는 상,하부 구동축과;

   상기 상부 구동축의 위쪽과 상기 하부 구동축의 아래쪽 각각에 설치되는 상,하부 종동축과;

   상기 상,하부 구동축 및 종동축 각각의 양단에 각각 한쌍씩 고정 설치되어 네쌍을 이루는 편심추와; 및

   상기 상,하부 구동축의 중간부분에 축착된 상,하부 구동기어의 사이에 개재되어 상기 상,하부 구동기어들과 치합되는 아이들기어;

   로 구성되어진 것을 특징으로 하는 유압식 진동항타기.