KR200381609Y1 - 유압식 진동해머 - Google Patents

Abstract

본 고안은 진동해머에 관한 것으로서, 토목, 건축물 등의 구조물을 시공할 경우에 그 기초가 되는 파일을 진동을 이용하여 지반에 타설하는 유압식 진동해머에 관한 것이다.

본 고안은 유압모터를 구동원으로 사용하기 때문에 연료소비량을 대폭 줄일 수 있어서 시공비 절감은 물론, 정지상태부터 고속회전까지 회전수를 연속적으로 가변시켜 기진력을 조절할 수 있으므로 작업효율 및 현장 적응성을 향상시키며 가변작업이 간편한 효과가 있다.

또한, 본 고안은 웨이트가 기어박스의 외부에 결합되어 있어서 기어박스 내에 수용된 윤활유와의 마찰은 전혀 발생되지 않으므로 작업성능을 저하시키는 현상이 방지할 뿐만 아니라 유지보수가 훨씬 용이한 효과가 있다.

또한, 본 고안은 스프링을 완충부재로 사용하기 때문에 인발작업 시에도 강한 인발력을 작용할 수 있어서 작업효율을 향상시키는 효과가 있다.

Description

유압식 진동해머 {A vibratory hammer using hydraulic motor}

본 고안은 진동해머에 관한 것으로서, 토목, 건축물 등의 구조물을 시공할 경우에 그 기초가 되는 파일을 지반에 타설하는 유압식 고주파 진동해머에 관한 것이다.

일반적으로 토목, 건축, 대교 등의 토건 구조물을 축조하기 위해서는 구조물을 지지하는 파일을 땅속에 설치하는 기초공사가 선행되어야 하며, 파일 기초의 시공방법에는 항타 공법과 매립 공법이 시행되고 있다.

파일의 항타 공법은 파일에 충격력을 가하여 땅속에 박아 넣는 공법으로 낙하해머, 기동해머, 디젤해머, 진동해머, 유압 압밀기 방식 등이 있는데, 그 중에서 진동해머 방식은 파일 상단에 결합되고 기중기 선단의 고리에 매달리는 진동해머의 진동을 이용하여 파일에 지속적인 상하운동을 발생시키고 파일과 지반 사이의 마찰력을 작게 하면서 파일과 진동해머의 무게로 파일을 박는 넣는 방식으로서, 비교적 소음이 적고 연한 지반에 적용하기가 용이하며, 강관이나 강널 파일, H 또는 I형강 등에 사용될 수 있고 파일을 뽑는 작업도 가능한 방식이다.

항타 시 사용되는 진동해머는 편심되어 결합된 웨이트를 구비하는 회전축 및 회전축을 구동시키는 전기모터를 포함하는 몸체와, 몸체를 기중기 선단의 고리에 매달아서 결합시키는 행거와, 몸체와 행거에 개재하여 몸체의 진동을 안내하는 탄성부재 및 몸체 하부에서 파일과 결합하는 척으로 구성되며, 전기모터로 회전축을 구동시키면 편심된 웨이트에 의해 발생되는 진동이 몸체 전체를 상하로 진동시키고, 몸체 하부에 결합된 척에 의해 진동이 파일에 전달된다.

그러나, 상술한 종래의 진동해머는 회전축을 구동시키기 위해 고속회전의 전기모터를 사용하기 때문에 전력사용량이 크며 그에 따라 전기공급용 발전기의 운전에 소요되는 연료의 비용이 막대하여 시공비 상승의 주요인이 된다.

또한, 종래의 진동해머는 회전수가 정해진 전기모터를 구동원으로 사용하는 관계로 변속이 불가능하여 지질의 상황에 대응할 수 없으므로 작업효율이 낮다.

또한, 종래의 진동해머는 회전축과 함께 고속회전하는 웨이트가 몸체의 기어박스 내부에 수용되어 있어서 회전 시에 윤활유와의 마찰력이 크고 발열량이 과대하며 작업성능을 저하시킬 뿐만 아니라 유지보수 시 기어박스를 전부 분해하여야 하므로 웨이트의 교체작업이 매우 번거롭다.

또한, 종래의 진동해머는 고무를 탄성부재로 이용하기 때문에 파일의 인발 시에 인발력이 떨어져서 작업효율이 상당히 저하된다.

본 고안은 상술한 종래의 진동해머가 안고 있는 문제점을 개선하고자 출안한 것으로서, 본 고안의 목적은 종래의 전기모터 대신 유압모터를 이용하여 회전축을 구동시키고, 웨이트를 기어박스 외부로 배치하며, 스프링을 탄성부재로 사용함으로써 시공비를 줄이고, 작업성능의 향상 및 유지보수의 용이성을 향상시키며, 전반적인 작업효율이 높은 유압식 진동해머를 제공하는 것이다.

본 고안 유압식 진동해머는 웨이트 및 회전축을 수용하는 기어박스를 포함하여 구성된 몸체와, 탄성부재를 매개로 상기 몸체 상부에 결합되는 행거를 포함하여 구성되는 통상의 진동해머에 있어서, 상기 회전축을 구동하는 유압모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 상기 웨이트가 상기 기어박스의 외부에서 상기 회전축에 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 상기 탄성부재가 스프링인 것을 특징으로 한다.

상술한 구성적 특징을 갖는 본 고안에 따른 실시 예의 구체적인 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 실시 예의 정면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 실시 예의 측면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 실시 예의 몸체부 평단면도이고, 도 4는 본 고안에 따른 사용상태도이고, 도 5는 종래의 진동해머의 정면도이고, 도 6은 종래의 진동해머의 몸체부 평단면도이고, 도 7a는 웨이트의 사시도이고, 도 7b는 웨이트의 사용상태도이며, 도 7c는 웨이트의 진동패턴도이다.

본 고안에 따른 실시 예는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 진동을 발생시키는 몸체(100)와, 상기 몸체(100)를 기중기(500)에 매달고 지지하는 행거(200)와, 상기 몸체(100) 및 행거(200)에 개재하여 진동을 안내하는 탄성부재(300) 및 상기 몸체(100) 하부에서 파일(600)과 결합하는 척(400)을 포함하여 구성된다.

상기 몸체(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 직사각형상으로 형성되며 내부에 형성된 기어박스(110)와, 상기 기어박스(110)에 연결되어 회전에 의해 진동을 일으키는 웨이트(120)와, 전후방을 덮는 전방 및 후방커버(130, 140)와, 좌우 양측에서 상기 행거(200)와 결합되는 연결브라켓(150) 및 상부에 결합되는 유압모터(160)로 구성된다.

상기 기어박스(110)는 나란하게 서로 맞물리는 한 쌍의 기어(111)에 각각 결합되는 주동축(112) 및 종동축(113)과, 상기 주동축(112) 및 종동축(113)을 양단에서 각각 지지하는 베어링(115) 및 상기 베어링(115)을 고정하는 베어링커버(116)를 포함하여 구성된다. 상기 주동축(112)은 일측이 상기 전방커버(130)를 관통하여 돌출되며 상기 유압모터(160)로부터 벨트(162) 및 풀리(164)를 통해 구동력을 전달 받는다. 한편, 상기 기어박스(110) 내부에는 윤활유(미도시)가 충진되는데, 상기 베어링커버(116)와 상기 주동축(112) 및 종동축(113)에 오일씰(118)을 각각 개재시켜 기어박스(110) 내부를 밀폐하고 윤활유(미도시)의 누출을 방지하도록 한다.

상기 웨이트(120)는 도 7a에 도시된 바와 같이, 반달형상으로 형성되며 키(122)와 결합편(124)을 매개로 상기 주동축(112) 및 종동축(113)에 편심되게 각각 일체로 결합되는데, 편심방향이 좌우대칭되게 수 개소에 설치되어 도 7c의 진동패턴도와 같이, 상기 주동축(112) 및 종동축(113)의 회전 시 편심모멘트에 의해 상기 몸체(100)를 상하로 진동시킨다. 참고로 상기 웨이트(120)는 도 7b에 도시된 바와 같이, 다수 개가 한 조를 이루어 결합되는데, 이는 한 조로 결합되는 개별 웨이트(120)간의 결합각도를 다르게 조합하여 기구적인 방법으로 웨이트(120) 한 조의 편심모멘트를 가변시켜 파일(600)에 작용하는 기진력을 변경하기 위한 것이다.

상기 전방커버(130)는 상기 몸체(100)의 전방에 결합되는 사각판재형상으로서 상기 주동축(112)을 외부로 노출시키는 관통공(132)을 구비하여 형성되며, 상기 관통공(132)에는 상기 주동축(112)의 회전을 지지하는 부시류의 베어링(미도시)이나 기밀을 유지하는 오일씰류의 패킹(미도시)을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 연결브라켓(150)은 상기 몸체(100) 좌우로 각각 돌출되어 형성되며, 상기 행거(200)의 가이드포스트(220)를 수용하여 상기 몸체(100)의 상하 직선운동을 안내하는 가이드부시(152)를 구비한다.

한편, 상기 몸체(100)는 상기 유압모터(160) 및 주동축(112)에 동력전달용으로 사용되는 상기 벨트(162) 및 풀리(164)를 덮어서 외부로부터 은폐시키는 보호커버(미부호)를 구비하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 행거(200)는 상기 몸체(100)의 상부 및 좌우측을 감싸는 "ㄷ"자 형상으로 형성되며, 상부 중앙에 기중기(500)의 고리(510)와 결합되는 링크(210)를 구비하고, 상기 몸체(100)의 가이드부시(152)에 직선대우로 결합되어 상기 몸체(100)의 상하 운동을 안내하는 가이드포스트(220)를 좌우 양측단에 각각 구비한다.

상기 가이드포스트(220)는 봉형상으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 행거(200)의 하단에서 수직하방으로 결합되고 상기 가이드부시(152) 및 탄성부재(300)를 관통하며, 하단에 상기 탄성부재(300)의 빠짐을 방지하는 스토퍼(222)를 구비한다.

상기 탄성부재(300)는 압축스프링을 사용하는데, 상기 가이드부시(152)를 경계로 상하부에 각각 상부스프링(310) 및 하부스프링(320)이 상기 가이드포스트(220)에 끼워지고 상기 하부스프링(320) 하단을 상기 스토퍼(222)로 위치결정하여 장착된다.

상기 상부스프링(310) 및 하부스프링(320)은 상기 몸체(100)의 상하진동 시 진폭의 최대 및 최소 두 지점에서 완충역할을 담당하며, 상기 하부스프링(320)은 상기 스토퍼(222)를 통해 상기 몸체(100)의 자중을 지탱하기 때문에 상기 상부스프링(310)보다 큰 강성을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 진동에 의한 출력인 기진력이 비교적 적은 용량의 진동해머의 경우에는 상기 탄성부재(300)를 상기 상부스프링(310) 및 하부스프링(320) 대신 탄성고무(미도시)를 이용하여 구현하는 것도 가능하다.

상기 척(400)은 상기 몸체(100) 하단에 결합되며, 하부에서 두 부분으로 분할되어 집게형태로 형성되는 그립퍼(410)를 구비한다.

상기 그립퍼(410)는 일측이 고정되고 타측은 유압실린더(420)에 의해 요동운동을 하도록 형성되며, 서로 대응되게 맞물려 파일(600)의 상단부를 물어쥐게 되는데, 이는 공지된 사항이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이어서 본 실시 예의 사용 및 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 기중에 선단에 구비된 고리(510)로 상기 행거(200)의 링크(210)를 걸어 맨 다음 파일(600)의 상단부를 상기 척(400)의 그립퍼(410)로 고정하여 타설작업을 준비하도록 한다.

이어서 상기 유압모터(160)를 구동시켜 상기 벨트(162) 및 풀리(164)를 통해 상기 주동축(112)을 회전시키면, 상기 기어박스(110) 내부에서 상기 주동축(112)과 기어(111)로 맞물려 있는 상기 종동축(113)도 회전하기 시작하며, 상기 주동축(112) 및 종동축(113)은 서로 반대방향으로 회전한다. 이때 상기 주동축(112) 및 종동축(113)에 각각 좌우대칭으로 결합되어 있는 상기 웨이트(120)도 회전하게 되는데, 상기 웨이트(120)는 상기 주동축(112) 및 종동축(113)의 중심에서 편심되게 결합되어 있어서 회전 시 편심모멘트를 유발하며, 도 7c에 도시된 진동패턴처럼, 측방향의 원심력은 상쇄되고 상하방향의 원심력은 보강되어 회전에 따라 연속적인 상하운동력, 즉 기진력을 발생하며, 이 기진력은 상기 몸체(100) 전체를 반복적으로 상하운동시키게 된다. 상기 몸체(100)의 진동은 상기 척(400)을 통해 파일(600)에 전달되어 파일(600)을 타설하게 된다.

상술한 항타작업 시 종래에는 전기모터(180)를 구동원으로 사용하므로 소요되는 전력량이 과다하고 그에 따라 전력공급원인 발전기의 연료소비량도 증가하는 반면, 본 실시 예는 종래의 전기모터(180) 대신 유압모터(160)를 구동원으로 사용하기 때문에 종래 비해 연료소비량을 1/3로 대폭 줄일 수 있어서 시공비 절감은 물론, 작업효율이 월등히 향상된다.

또한, 항타작업 시에 지질상태 따라 기진력을 증감시킬 필요가 있는데, 종래에는 일정한 회전수로 생산되는 전기모터(180)를 사용하기 때문에 모터 자체의 회전수를 가변시키는 것이 불가능하며, 소비전류량의 변동폭이 과다하여 인버터를 이용한 변속 또한 곤란한데, 이에 대안으로 상술한 바 있듯이, 웨이트(120)의 편심모멘트를 기구적으로 변경하는 방법이 행해지고 있으나, 그 가변 범위가 극히 제한적이여서 다양한 현장 여건에 대응하기 어렵고 작업성이 낮다. 반면 본 실시 예는 유압모터(160)를 구동원으로 사용하기 때문에 정지상태부터 고속회전까지 회전수를 연속적으로 가변시킬 수 있으므로 작업효율 및 현장 적응성을 향상시키며 가변작업이 간편하다.

또한, 상기 기어박스(110) 내부에는 기어(111)를 비롯한 운동부분의 원활한 운동을 위해 윤활유(미도시)가 수용되어 있는데, 종래에는 도 6에 도시된 바와 같이, 웨이트(120)가 기어박스(110) 내부에 설치되어 있어서 윤활유(미도시)와의 마찰이 불가피하고 마찰열의 발생은 물론, 작업성능의 저하를 초래하는 반면, 본 실시 예는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 웨이트(120)가 상기 기어박스(110)의 외부에 결합되어 있어서 상기 윤활유(미도시)와의 마찰은 전혀 발생되지 않으므로 작업성능을 저하시키는 현상이 방지된다.

또한, 종래에는 상기 웨이트(120)의 교체작업 시 상기 베어링(115) 및 베어링커버(116)를 비롯한 기어박스(110) 전체를 분해하여야 가능한 반면, 상기 전방 및 후방커버(130, 140)만 개방하면 되기 때문에 유지보수가 훨씬 용이하다.

한편, 파일(600)을 제거하는 작업을 할 경우에는 상술한 바 있듯이, 진동해머를 기중기(500)에 매달고 파일(600) 상단부와 연결한 다음 진동해머를 진동시키면서 파일(600)을 점차적으로 뽑아내게 된다.

이때, 종래에는 도 5에 도시된 바와 같이, 완충부재(300)가 탄성고무(340)로 형성되어 있어서 파일(600)을 잡아 뽑는 인발작업 시에는 인발력이 적고 특히, 높은 출력의 기진력이 요구되는 경우에는 작업효율이 상당히 낮아진다. 반면 본 실시 예는 상기 상부 및 하부스프링(310, 320)을 완충부재로 사용하기 때문에 인발작업 시에도 강한 인발력을 작용할 수 있어서 작업효율이 향상된다.

비록 본 고안이 실시 예와 첨부된 도면을 중심으로 설명되었을지라도, 본 고안은 상술한 실시 예에만 한정되지 않고, 청구범위 내에서 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경실시 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

본 고안은 유압모터를 구동원으로 사용하기 때문에 연료소비량을 대폭 줄일 수 있어서 시공비 절감은 물론, 작업효율이 월등히 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 정지상태부터 고속회전까지 회전수를 연속적으로 가변시켜 기진력을 조절할 수 있으므로 작업효율 및 현장 적응성을 향상시키며 가변작업이 간편한 효과가 있다.

또한, 본 고안은 웨이트가 기어박스의 외부에 결합되어 있어서 기어박스 내에 수용된 윤활유와의 마찰은 전혀 발생되지 않으므로 작업성능을 저하시키는 현상이 방지할 뿐만 아니라 유지보수가 훨씬 용이한 효과가 있다.

또한, 본 고안은 스프링을 완충부재로 사용하기 때문에 인발작업 시에도 강한 인발력을 작용할 수 있어서 작업효율을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 따른 실시 예의 정면도.

도 2는 본 고안에 따른 실시 예의 측면도.

도 3은 본 고안에 따른 실시 예의 몸체부 평단면도.

도 4는 본 고안에 따른 사용상태도.

도 5는 종래의 진동해머의 정면도.

도 6은 종래의 진동해머의 몸체부 평단면도.

도 7a는 웨이트의 사시도.

도 7b는 웨이트의 사용상태도.

도 7c는 웨이트의 진동패턴도.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

100 : 몸체 110 : 기어박스

120 : 웨이트 160 : 유압모터

180 : 전기모터 200 : 행거

220 : 가이드포스트 300 : 탄성부재

310 : 상부스프링 320 : 하부스프링

340 : 탄성고무 400 : 척

410 : 그립퍼 500 : 기중기

Claims (3)

1. 웨이트 및 회전축을 수용하는 기어박스를 포함하여 구성된 몸체와, 탄성부재를 매개로 상기 몸체 상부에 결합되는 행거를 포함하여 구성되는 통상의 진동해머에 있어서,

   상기 회전축을 구동하는 유압모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유압식 진동해머.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 웨이트는 상기 기어박스의 외부에서 상기 회전축에 결합되는 것을 특징으로 하는 유압식 진동해머.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 탄성부재는 스프링인 것을 특징으로 하는 유압식 진동해머.