KR20020011659A - 크레인을 이용한 천공기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인을 이용한 천공기에 관한 것으로, 크레인(1)에 의해 지면으로 부터 수직하게 세워지는 리더(2)의 안내로 상하 승강되는 유압 드라이브유니트(10)와;

이 유압 드라이브유니트(10)로 발생되는 유압 및 에어를 각각의 통로를 따라 굴삭작업부의 위치로 전달시키는 드라이브 로드(20)와;

이 드라이브 로드(20)의 단부에 취부되며 내부에 각종 구조물을 수용하는 공구하우징(30)과;

상기 공구하우징(30)의 내측 상단에 구비되어 유압의 힘에 의해 피스톤(41)가 상하 승강되며 타격운동하는 브레커(40)와;

상기 공구하우징(30)의 하단에 상하 유동 가능한 상태로 부착되어 브레커(40)의 피스톤(41) 타격에 의해 천공작업을 하는 비트(50)와;

지면에서부터 상기 공구하우징(30)에 의해 굴삭되는 작업위치까지 통로를 형성하도록 삽입되는 케이스(60)와;

상기 공구하우징(30) 및 비트(50)가 연통되게 통로(71) 및 에어홀(72)이 연결되어 공구하우징(30)의 외부로부터 공급되는 에어압이 비트(50)의 하측을 통해 배출되어 배토시키는 에어압 배토수단(70)과;

상기 비트(50)가 브레커(40)의 타격 작용으로 상하 승강되면서 에어압의 누출을 방지하기 위한 비트실링수단(80)이 구비되어, 이와같이 유압드라이브유니트(10)에 의해 강한 파쇄효과를 갖는 브레커(40)의 타격으로 비트(50)가 작동되므로 파쇄효율이 상승되므로 전체 작업공사기간을 단축시킬 수 있다.

또, 비트(50)가 압벽이나 토벽에 접촉되며 파쇄하는 파쇄면이 균일하여 공구의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라, 배토효과가 우수하여 천공 효율이 향상된다.

그리고, 큰 충격이나 진동의 발생없이도 천공작업이 이루어 지므로, 작업이 용이하고 주위 건축물이나 구조물의 훼손염려가 미연에 방지된다.

또한, 단독 구동용 유압 다운 홀 햄머 방식으로 그 제품 활용성이 높아지고 대구경의 천공작업이 가능하게 되는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

크레인을 이용한 천공기 {Perforator by using a crane}

본 발명은 크레인을 이용한 천공기에 관한 것으로, 더 상세하게는 에어 구동용 햄버를 대신하여 유압 브레커(40)를 이용하여 그 천공 효율을 증대시킴과 아울러 천공시 발생된 흙이나 잔토를 보다 적은 에너지의 사용으로 용이하게 배출시킬 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 지중을 천공하는 천공기는 비트를 단지 회전시키는 방법(일명 오실레이터작업)과 볼커터를 회전함과 동시 가압력을 주도록 하는 방법(일명 R.C.D 작업)으로 구분된다.

오실레이터작업방법은 통상 직경이 800-3000mm 사이의 케이싱을 유압척으로 물린상태에서 좌우 회전방향으로 설치된 실린더의 전후진 작동으로 흔들리며 천공하는 공법이다.

또, R.C.D 작업방법은 단부에 볼컷터가 장착된 상태로 상하 수직방향으로 실린더가 가압한 상태에서 드라이브로 볼컷터를 회전시켜 천공하는 공법이다.

이와같이 종래 이용되고 있는 공법중, 상기 오실레이터작업방법은 작업장의 토지조건이 흙으로만 이루어져 있는 경우 천공하는데 별 이상이 없으나 암반이 지중에 나타날 경우에는 이 암을 케이스가 통과하지 못하므로 항타기와 같은 별도의 장비에 의해 큰 해머를 낙하시켜 파괴시키는 공정이 수반되어야 한다.

그리고, 암반이 파쇠된 다음 케이스로 작업공구를 교체, 삽입해야 하는 등,번거롭고 많은 공사기일이 소요되는 문제점이 있었다.

또, 항타기에 의해 해머를 타격할 때 발생되는 소음과 충격으로 인해 인근 건물 및 구조물의 피해문제가 발생되기도 한다.

한편, R.C.D 작업방법은 오실레이터작업방법에 비하여 현저히 진보된 천공 효과를 가지고 있으나, 대형홀더에 수개의 해머에 각각 비트가 부착된 상태로 비트는 회전되지 않고 고정되어 홀더가 그 중심축을 중심으로 비트가 회전하도록 설계되어 있다.

따라서, 비트가 암반이나 흙과 접하는 부위가 항상 가장 외측부위만 접촉되므로 그 접촉부위에서 집중적으로 마모되는 현상이 발생되므로 쉽게 단시간 사용에도 불구하고 새 공구로 교체해야 할 뿐만 아니라, 굴착도중 비트의 목부분이 자주 파손되는 등의 단점이 있다.

그리고, 그 구동동력으로 압축된 에어를 이용하게 되는데, 구동효율에 비하여 에어소모량이 막대하여 운전비의 부담이 매우 크다.

한편, 지중을 공구유니트의 회전으로 제거된 흙이나 잔토는 천공작업에 방해되므로 지상으로 계속 배출하는 배토작업이 수행되어야 한다.

일반적으로 배토를 위한 방법으로는 공구의 중앙으로 강한 에어를 분사시켜 공구유니트와 케이스사이의 틈새로 잔토가 지상까지 이동되어 제거되도록 구성되었다.

종래, 배토를 위해 공구유니트의 하부를 통해 에어를 분사시켜 흙이나 자갈등의 파쇄물을 공구 외경측으로 배출시킬 때, 공구 유니트는 강한 타격으로 충격을 지속적으로 받거나 또는 마쇄작용을 위해 회전을 하게 된다.

따라서, 계속 유동되는 비트의 하부를 통해 강한 에어를 누출없이 공급하는 것이 어려워 에어의 낭비가 심하다.

그리고, 공구 사이로 누출된 상태의 에어압으로 무거운 잔토를 지상까지 분출시키는 것이 실질적으로 어려워 잔토의 방해로 인해 천공작업이 지연되고 그 작업효율이 저하되므로 막대한 경제적인 피해를 주는 등의 폐단이 있었다.

본 발명의 목적은 특히 적은 에너지의 소모로 보다 확실하게 배토가 이루어져 작업 공사기간과 운전비를 줄여 경제적인 이익을 줄 수 있도록 한 천공기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 잔토에 의해 공구가 마모되는 것을 방지하여 그 공구 수명이 연장되고 암반의 파쇄효율이 높아 제품의 신뢰성과 상품성이 향상되도록 한 천공기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 에너지 효율이 높은 유압에 의해 비트가 타격되도록 하므로써 전체 작업 효율과 에너지 낭비를 줄일 수 있는 천공기를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명이 크레인에 장착된 상태로 작업되는 천공 장치를 도시한 정면도

도 2는 본 발명의 공구하우징을 일부 절결하여 도시한 단면도

도 3a 내지 도 3c는 비트의 에어압실링수단에 대한 각 실시예를 도시한 확대단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 크레인 2 - 리더

10 - 유압 드라이브유니트 20 - 드라이브 로드

30 - 공구하우징 40 - 브레커

41 - 피스톤 50 - 비트

60 - 케이스 70 - 에어압 배토수단

71 - 통로 72 - 에어홀

80 - 비트실링수단 81 - 마감캡

82 - 가이더 83 - 볼베어링

이러한 본 발명의 목적은 크레인(1)에 의해 지면으로 부터 수직하게 세워지는 리더(2)의 안내로 상하 승강되는 유압 드라이브유니트(10)와;

이 유압 드라이브유니트(10)로 발생되는 유압 및 에어를 각각의 통로를 따라 굴삭작업부의 위치로 전달시키는 드라이브 로드(20)와;

이 드라이브 로드(20)의 단부에 취부되며 내부에 각종 구조물을 수용하는 공구하우징(30)과;

상기 공구하우징(30)의 내측 상단에 구비되어 유압의 힘에 의해 피스톤(41)가 상하 승강되며 타격운동하는 브레커(40)와;

상기 공구하우징(30)의 하단에 상하 유동 가능한 상태로 부착되어 브레커(40)의 피스톤(41) 타격에 의해 천공작업을 하는 비트(50)와;

지면에서부터 상기 공구하우징(30)에 의해 굴삭되는 작업위치까지 통로를 형성하도록 삽입되는 케이스(60)와;

상기 공구하우징(30) 및 비트(50)가 연통되게 통로(71) 및 에어홀(72)이 연결되어 공구하우징(30)의 외부로부터 공급되는 에어압이 비트(50)의 하측을 통해 배출되어 배토시키는 에어압 배토수단(70)과;

상기 비트(50)가 브레커(40)의 타격 작용으로 상하 승강되면서 에어압의 누출을 방지하기 위한 비트실링수단(80)이 구비되어 달성된다.

따라서, 보다 파쇄 효율이 높은 유압용 브레커에 의해 신속한 천공작업이 이루어 지도록 함과 아울러, 배토용 에어가 틈새로 새는 것이 방지되어 적은 에너지소모로도 배토작업이 효율적으로 이루어 질 수 있다.

또, 배토가 원활하여 전체 작업효율이 향상되고 공구마모가 줄어 수명과 내구성이 향상되는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 천공작업이 크레인(1)에 장착된 상태로 지면에 수직하게 세워져 작업되는 과정을 전체 장치로 도시하고 있다.

도 2는 본 발명의 브레커(40)가 내장된 공구하우징(30)과 비트(50)에 통로(71) 및 에어홀(72)을 통해 각각 외부로부터 에어압이 비트(50) 저면으로 공급되는 에어공급통로를 도시하고 있다.

도 3a 내지 도 3c는 공구하우징(30)의 하단에 취부된 비트(50)가 상하 유동 가능한 상태로 에어압의 공급이 가능하게 실링되는 구조의 실시예를 확대 단면도로 각각 도시하고 있다.

본 발명은 도 1에서 도시한 바와 같이 크레인(1)에 의해 지면으로부터 수직하게 리더(2)를 세워지게 한 상태에서 지중에서 공구하우징(30)의 회전 내지 비트(50)의 타격으로 천공작업이 이루어 진다.

수직하게 세워진 리더(2)는 드라이브유니트(10)가 도시하지 않은 가이더의 안내로 공구하우징(30)의 작업진행에 따라 상하 승강되도록 가이드하게 되며, 공구하우징(30)와 유압 드라이브유니트(10) 사이에는 드라이브로드(20)가 연결되어 있다.

드라이브로드(20)는 유압 드라이브유니트(10)로 발생되는 유압이나 기타 파워팩에서부터 발생되는 에어압 및 전기배선 등을 공구하우징(30)까지 전달되도록 하는 전달부재로써, 내부에는 각각 도시하지 않은 유압통로와 에어통로 및 굴삭작업에 의해 발생된 흙을 배토시키기 위한 배토용 통로가 각각 축방향으로 길게 형성되어 있다.

그리고, 천공작업의 길이에 따라 그 길이를 연장할 수 있도록 단위길이로 다수개가 프랜지식으로 연결되도록 구성된다.

상기 공구하우징(30)은 드라이브 로드(20)의 단부에 연결된 상태로 내부에는 브레커(40) 및 하단으로 비트(50)를 구비하여 암반이나 흙과 직접 접촉한 상태로 회전 내지 용도에 따라 회전은 정지된 상태로 비트(50)의 상하 타격에 의해 천공이 이루어 지도록 한다.

그리고, 이 공구하우징(30)이 천공되는 위치까지는 지면으로부터 속이 빈 원통형의 케이스(60)가 삽입되어 천공된 중간위치에서 흙이 무너지는 것을 방지함과 아울러, 배토작업이 원활하게 이루어 지도록 한다.

브레커(40)는 콘크리트, 암반, 경토 등의 파쇄를 위해 중장비에 부착하여 사용하는 것으로 유압 내지 공압으로 작동되는 파쇄기이다.

브레커(40)의 구조는 피스톤 상부에 있는 백헤드의 가스실에 질소가스를 주입하여 이를 피스톤(41) 머리부에서 압력이 작용토록 하고, 피스톤(41)에 하단에 파쇄용 비트(50)를 동일 선상에 위치시켜 고압의 유체를 내장된 분배밸브를 통해 피스톤(41)의 상단부 부분에 공급하고, 압축된 가스힘과 함께 피스톤(41)을 하강시켜 비트(50)를 강타하여 비트(50)가 암반등을 파쇄시키게 된다.

그리고, 브레커(40)의 내부에서 복귀를 위해 고압유가 인입통로를 거쳐 피스톤(41)의 하단부측이 고압이 되어 피스톤(41)이 상승하여 머리부측의 가스를 압축시킴과 아울러 최고 위치에 도달될 때 고압으로 변환되어 고압의 유압힘과 가스실내의 압축가스가 복귀되는 팽창력으로 피스톤(41)을 순간 하강시켜 치즐 상단을 강타하게 된다.

따라서, 이 피스톤(41)의 하강으로 비트(50)에 충격을 가하여 그 충격력으로 암반등을 파쇄 및 천공하는 것이다.

그리고, 파쇄방법으로 천공되는 지하로부터 흙이나 자갈등을 지상으로 배토하기 위한 에어압 배토수단(70)이 구비된다.

즉, 이 에어압 배토수단(70)은 상기 공구하우징(30)에는 통로(71)가 비트(50)에는 에어홀(72)이 각각 연통되게 트여져 공구하우징(30)의 외부로부터 공급되는 에어압이 비트(50)의 하측을 통해 가압시켜 그 주위의 흙이나 자갈 입자등을 케이스(60) 사이 틈새를 통해 지상으로 배출토록 하는 것이다.

공구하우징(30)의 상부에는 에어호스등을 접속시킬 수 있는 니플(31)이 접속되어 이 니플(31)을 통해 외부로부터 에어압이 공구하우징(30)을 관통하여 수직하게 뚫어진 통로(71)를 따라 하측으로 공급되는 것이며 브레커(40)의 피스톤(41)이 승하강 하며 타격이 이루어 질 수 있도록 소정의 간격을 유지하고 설치된 비트(50)의 에어홀(72)을 통해 비트(50) 하부로 에어압이 공급된다.

에어홀(72)은 비트(50)를 상부에서 하부로 관통하도록 2-4개 사이로 뚫게 되며, 이 비트(50)의 주위는 비트실링수단(80)에 의해 실링상태를 유지하므로써 공구하우징(30)의 통로(71)를 통해서 도달한 에어압이 에어홀(72)을 따라서만 비트(50) 하부로 분출되는 것이다.

상기 비트실링수단(80)은 비트(50)가 브레커(40)의 피스톤(41) 타격 작용으로 상하 유격이 가능한 상태로 에어압의 누출을 방지하기 구성으로, 비트(50)의 중앙부 외측면에 잘록한 홈부(51)를 파여지게 하고, 이 홈부(51)에 볼베어링(83)을 공구하우징(30) 사이에 개재하게 된다.

그리고, 공구하우징(30)의 하단부에는 비트(50)의 사이에 발생된 틈새를 없애기 위해 마감캡(81)을 씌우고 이 마감캡(81)과 공구하우징(30)의 사이에도 볼베어링(83)을 개재하게 된다.

상기 비트(50)에 파여진 홈부(51)는 브레커(40)의 피스톤(41) 타격작용시 상하 유격되는 비트(50)의 유동 행정길이를 감안하여 상하 파여진 길이가 결정되며 하측에 끼워진 마감캡(81)에는 비트(50)와의 접촉부 내지 공구하우징(30)의 내부면 접촉부에 각각 실링부재(84)를 사이에 끼워 에어압의 누출을 방지하게 된다. (도 3a)

한편, 비트(50)의 상단부와 공구하우징(30)의 내측 접촉부에도 비트(50)의 원활한 수직 승강유격을 가이드함과 아울러 에어압 실링효과를 증대시키기 위해 가이더(82)를 끼워 설치하는데, 이 가이더(82)와 비트(50)와의 접촉면에도 실링부재(84)를 끼워지게 하여 에어압의 누출 방지효과를 증대하는 것이 좋다.(도 3b)

그리고, 지하에서의 비트(50) 타격작용으로 천공작업이 진행될 때 지하에 있는 물이 에어홀(72)로 유입되는 것을 차단하기 위해 에어홀(72)에는 체크밸브(90)가 설치될 수도 있다.

이 체크밸브(90)는 스프링(91)의 탄력으로 밸브체(92)가 에어홀(72)의 출구를 차단하게 되어, 강한 에어압이 스프링(91)의 탄력 이상으로 작용될 때는 밸브체(92)가 후퇴되며 그 출구를 개방하므로써 배토를 위한 에어압이 분출토록 하는 것이며, 이 에어압보다 강한 수압이 작용될 때는 스프링(91)의 탄력으로 에어홀(72)의 출구가 차단되어 수분이 역류되는 것을 미연에 방지하는 것이다.

이 비트(50)는 공구하우징(30)의 회전작동으로 회전식과 축고정식에 각각 적용될 수 있다.

또 마감캡(81) 하부면 비트(50)사이 틈새에는 신축 탄력이 우수한 수축실부재(85)를 끼워 비트(50)의 타격작용을 위한 유격작동에도 불구하고 그 틈새를 항상 밀폐시킬 수 있도록 하는 것이 좋다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 이와같이 유압 드라이브유니트(10)에 의해 강한 파쇄효과를 갖는 브레커(40)의 타격으로 비트(50)가 작동되므로 파쇄효율이 상승되므로 전체 작업공사기간을 단축시킬 수 있다.

또, 비트(50)가 압벽이나 토벽에 접촉되며 파쇄하는 파쇄면이 균일하여 공구의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라, 배토효과가 우수하여 천공 효율이 향상된다.

그리고, 큰 충격이나 진동의 발생없이도 천공작업이 이루어 지므로, 작업이 용이하고 주위 건축물이나 구조물의 훼손염려가 미연에 방지된다.

또한, 단독 구동용 유압 다운 홀 햄머 방식으로 그 제품 활용성이 높아지고 대구경의 천공작업이 가능하게 되는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 크레인(1)에 의해 지면으로 부터 수직하게 세워지는 리더(2)의 안내로 상하 승강되는 유압 드라이브유니트(10)와;

   이 유압 드라이브유니트(10)로 발생되는 유압 및 에어를 각각의 통로를 따라 굴삭작업부의 위치로 전달시키는 드라이브 로드(20)와;

   이 드라이브 로드(20)의 단부에 취부되며 내부에 각종 구조물을 수용하는 공구하우징(30)과;

   상기 공구하우징(30)의 내측 상단에 구비되어 유압의 힘에 의해 피스톤(41)가 상하 승강되며 타격운동하는 브레커(40)와;

   상기 공구하우징(30)의 하단에 상하 유동 가능한 상태로 부착되어 브레커(40)의 피스톤(41) 타격에 의해 천공작업을 하는 비트(50)와;

   지면에서부터 상기 공구하우징(30)에 의해 굴삭되는 작업위치까지 통로를 형성하도록 삽입되는 케이스(60)와;

   상기 공구하우징(30) 및 비트(50)가 연통되게 통로(71) 및 에어홀(72)이 연결되어 공구하우징(30)의 외부로부터 공급되는 에어압이 비트(50)의 하측을 통해 배출되어 배토시키는 에어압 배토수단(70)과;

   상기 비트(50)가 브레커(40)의 타격 작용으로 상하 승강되면서 에어압의 누출을 방지하기 위한 비트실링수단(80)이 구비되는 것을 특징으로 하는 크레인을 이용한 천공기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 비트실링수단(80)은 비트(50)의 중앙부 외측면에 잘록한 홈부(51)를 파여지게 하고, 이 홈부(51)에 볼베어링(83)을 공구하우징(30) 사이에 개재하고, 공구하우징(30)의 하단부에는 비트(50)의 사이 틈새로 마감캡(81)을 씌우고 이 마감캡(81)과 공구하우징(30)의 사이에 볼베어링(83)을 개재하며, 비트(50)의 상단부와 공구하우징(30)의 내측 접촉부에는 가이더(82)를 끼워 설치하는 것을 특징으로 하는 크레인을 이용한 천공기.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 비트(50)의 에어홀(72)에는 체크밸브(90)가 설치됨을 특징으로 하는 크레인을 이용한 천공기.
4. 청구항 2항에 있어서, 상기 가이더(82) 및 마감캡(81)의 접촉면 주위에는 수개의 실링부재(84)가 각각 설치됨을 특징으로 하는 크레인을 이용한 천공기.