KR20040063804A - 단단한 토양에서 수직도랑을 굴착하기 위한 굴착기용 드럼 - Google Patents

Abstract

수직도랑을 굴착하기 위한 굴착기용 드럼은 셸(22)의 회전 축에 대하여 회전하도록 장착되는 원통형 셸(22)과, 상기 셸의 외부단면 상에 장착되는 다수의 굴착 도구(28,30)를 포함하여 구성된다.

상기 도구는 축에 대하여 회전하도록 장착되는 커팅부재(38)가 장착되는 다수의 제1 롤러(36)와, 상기 셸의 중앙면(P-P′)과 실질적으로 맞물리는 롤러의 중앙면을 포함하되, 상기 셸의 길이보다 적은 길이를 구비하도록 하며, 상기 제2 롤러(50,52)의 다수의 쌍들은 커팅부재를 구비하되, 같은 쌍의 롤러는 외팔보 굴대(54,56)에 대하여 회전하도록 장착되고, 각각의 롤러는 상기 셸의 대응단으로 부터 제1 롤러의 한단부가 분리되는 거리와 거의 같은 길이를 구비하도록 하며, 상기 제2 롤러의 외부단부의 케이싱은 상기 셸의 한 단부(32,34) 내에 있는 것을 특징으로 한다.

Description

단단한 토양에서 수직도랑을 굴착하기 위한 굴착기용 드럼{DRUM FOR AN EXCAVATOR THAT CAN BE USED IN PARTICULAR FOR THE PRODUCTION OF VERTICAL TRENCHES IN HARD OR VERY HARD SOILS}

본 발명은 단단한 토양에서 수직도랑을 형성하기 위해 사용되는 굴착기용 드럼에 관한 것이다.

약 15m 정도 깊게 수직 도랑을 형성하기 위해, 일반적으로 굴착기라 불리우는 드릴링머신(drilling machine)이 사용된다. 이러한 드릴링 기계는 유럽 특허출원 제1 231 327호에 구체적으로 게시된다. 이러한 기계는 필수적으로 풀리 블록(pulley block)의 하단부에서 프레임에 의해 지지되어 형성된다. 상기 굴착기프레임은 그 하단부에서 각각 모터에 의해 구동되는 두쌍의 굴착기 드럼이 장착되고, 상기 모터는 유압모터를 사용하는 것이 바람직하다. 굴착되어질 토양의 특성에 따라, 여러 형태의 굴착기 도구가 굴착기 드럼의 셸(shell)에 고정된다.

단단한 토양에서 도랑을 형성하기 위한 굴착기 도구는 롤러 또는 커팅 휠로 구성되어 종종 드럼의 셸의 외면 상에서 자유롭게 회전 가능하도록 장착 되어진다. 이러한 롤러는 드릴링이 단단한 토양을 관통하여 이동할 수 있도록 스터드(stud)가 장착 되어진다. 그러나, 이러한 경우 드럼의 셸상에 굴착 도구를 장착하는 것은 어렵다.

이러한 어려움은 도1에서 명백히 도시된다. 상기 도면은 굴착기 프레임의 하단면을 구성하는 굴착기의 중앙 코아(12)를 도시하고 있다. 이 코아 상에서 장착되는 두개의 굴착기 드럼(14,16)은 도1에서 트랜치(trench)로 나타난다. 각각의 드럼 또는 더 구체적으로 각각의 드럼 셸(14a,16a)은 드럼의 X-X′회전축을 따라 소정의 폭(1)을 구비한다.

수직도랑을 형성하기 위해 셸 상에 장착된 굴착 도구는 적어도 셸의 폭(1)과 같은 정도의 폭(L)을 가진 구멍을 형성하는 것이 가능하도록 한다. 그러나, 매우 단단한 토양에 구멍을 형성하기 위해, 장착되는 굴착 도구를 구성하는 롤러 또는 커팅 휠은 매우 큰 힘을 지탱하여야 하므로 장착하기는 매우 힘들다. 특히, 그러한 힘은 롤러에 의해 흡수되는 힘을 의미하며, 구체적으로는 이러한 롤러가 회전되도록 장착되어지는 베어링 및 굴대(axle)에 적용되는 힘을 의미한다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 미국 특허 제5 924 222호는 셸에 대하여 소정각도 오프셋(dffset)되어진 원추형 롤러가 장착된 원통형 셸과, 상기 롤러의 굴대가 두개의 단부 베어링 상에 장착되어 셸의 외면을 향해 소정 각도로 기울어진 회전축으로 구성된 굴착기용 드럼을 도시하고 있다. 이러한 방식은 굴대 및 베어링에서 큰 기계적 힘이 흡수될 수 있도록 한다. 이러한 굴대의 큰 기울기는 롤러가 경사가 가파른 원뿔로 형성되도록 하는 데에 필요하다.

그러나, 셸의 중간면에 비해 가파른 경사를 구비한 원추형 롤러에 의해 형성된 굴착기 도구는 높은 효율을 가지기가 어렵다.

본 발명의 목적은 같은 시간동안 상술한 종래 기술에 의해 형성된 도랑보다 더 높은 효율을 가지고 굴착기 드럼의 셸의 전체 폭만큼의 도랑을 굴착하는 것을 가능하게 한다.

수직도랑을 굴착하기 위한 본 발명에 따른 굴착기용 드럼은 셸의 회전축을 중심으로 회전하도록 장착되는 단면을 구비한 원통형 셸과 상기 셸의 외부단면 상에 장착되는 다수의 굴착 도구를 포함하여 형성되되, 상기 굴착 도구는 드럼의 회전축에 대해 45°보다 작은 각을 구비한 축을 중심으로 회전하는 다수의 제1롤러를 포함하되, 상기 드럼의 외벽은 상기 회전축에 직교하는 롤러의 중앙면에 대칭하는 회전면이고, 상기 중앙면은 실질적으로 상기 셸의 중앙면에 병합되고, 상기 외벽은 커팅부재를 구비하여 장착되어지되 그 길이는 상기 셸의 길이보다 작게 형성되며, 셸의 중앙영역에 장착된 지지부에 의해 외팔보의 굴대에 대하여 회전하도록 장착된 다수의 쌍을 구비하는 제2 롤러를 더 포함하여 구성되되, 상기 굴대는 상기 셸 축에 대해서 30°보다 작은 각도로 형성되고, 상기 각각의 롤러는 상기 셸의 대응단으로부터 상기 제1 롤러의 한 단부를 분리하는 거리와 거의 같은 폭을 구비하며, 상기 제2 롤러의 외단부의 케이싱(casing)은 셸의 한단부를 포함하는 평면내에서 존재하고, 상기 제2 롤러의 쌍들은 상기 제1 롤러에 대하여 소정각만큼 오프셋되어 있으며, 각각의 상기 제2 롤러의 외벽에는 커팅부재가 고정 마련되며, 상기 제2 롤러의 쌍들의 드릴링 영역은 상기 제1 롤러의 드릴링 영역과 겹치는 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼을 제공한다.

도1은 드럼을 구비한 굴착기의 동작을 설명하는 기본적인 도면이고,

도2는 본 발명에 따른 굴착기의 정면도이며,

도3은 도2의 굴착기용 드럼의 측면도이다.

굴착기 드럼의 셸의 전체 폭만큼 굴착하기 위한 드릴링은 제1 원통롤러 및 상기 드럼의 셸의 단면 주위에 장착마련되는 롤러의 쌍들의 조합에 의해 형성된다.

상기 제1 롤러가 실제적으로 원통 또는 거의 베럴(barrel) 형태로 형성되어짐에 따라 도구의 최적효율이 얻어진다. 제1 드럼에 의해 형성된 구멍은 셸의 폭보다 작게 형성되므로, 셸의 전체 폭만큼의 구멍을 형성하는 경우, 드릴링 힘의 대부분은 제1 롤러에 의해 얻어진다는 사실에 기초하여 셸의 단면부의 주위에서 더 작은 폭의 롤러가 단일 베어링 내에서 외팔보의 형상으로 장착될 수 있도록 형성한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 롤러는 그 각각의 단부에서 셸의 외벽에 마련되는 베어링에 굴대가 장착되도록 한다. 이것은 최적의 드릴링 효율 뿐만 아니라 힘에 대하여 최적의 기계적 저항을 구비하도록 하며, 이는 제1 롤러의 회전 굴대의 두개의 단부에 마련된 베어링의 존재에 기인한다.

도2 내지 도3의 도면에서, 굴착기 드럼은 대개 부호(20)로 표시된다.

무엇보다도, 드럼(20)은 굴착기 코아(24)를 모터(미도시)에 의해 회전축 X-X′을 중심으로 회전구동 하도록 한다. 기계적 부품(26)은 구동모터의 출력과 셸(22) 사이에서 회전전달력을 형성한다. 이러한 굴착기의 부품은 잘 알려져 있는 것으로서, 이러한 것들을 구체적으로 묘사하는 것은 불필요하다. 셸(22)의 외면(22a) 상에 장착되는 것은 두개의 다른 형상을 구비한 굴착 도구이다.

반면에, 후에 더 구체적으로 묘사되는 단일 롤러로 구성되는 도구(28)가 있으며, 굴착 도구(30)는 한쌍의 제2 굴착기 롤러로 구성된다. 도2에서 도시된 바와 같이, 굴착 도구(28, 30)는 그것의 회전 축 X-X′에 대해 소정 각으로 균등하게 분배되어지며, 중심에서는 그들 사이에 각(b)이 형성되어 있다. 도2에서 도시된 구체적인 실시예에 있어서, 두개의 도구(30) 보다는 한개의 도구(28)로 대체하여 형성하도록 한다. 물론, 도구는 두개의 다른 타입의 분배가 실행되어질 수 있다.

도3을 참고하여, 더 구체적으로 언급하면, 더 상세한 묘사가 주어진 굴착기 도구(28, 30)에 의해서 행해진다. 이 도면은 셸(32)의 폭(1)을 구비하는 면 사이의 거리에서 각각 부호(32,34)로 도시되는 두개의 단면을 포함한다. 도구(28)는 측벽(lateral wall, 36a)에서 스터드(38)와 같은 커팅 부재에 의해 고정되는 롤러 또는 커팅 휠(36)로 구성된다. 롤러의 측벽(36a)은 원통형이다. 롤러의 중앙면에 대해 대칭이되는 커브(타원의 일부)의 형태로 형성된 모선(generatrix)에 의해 회전면이 형성될 수 있다. 롤러(36)는 셸(22)의 회전축 X-X′과 실질적으로 평행한 굴대(40)를 중심으로 회전하도록 장착된다.

굴대(40)는 지지부(46,48)에 의해 셀의 외면(22a)에 고정되는 두개의 단부 베어링(42,44)에 의해 지지된다. 지지부의 베어링의 존재를 참고하면, 부호(1′)로서 도시되는 롤러(36)의 폭은 셸(22)의 폭(1) 보다 작다는 것이 일반적으로 알려져 있다. 그러나, 이 폭(1′)은 셸의 폭(1)의 반 보다는 크게 형성되고, 바람직하게는 2/3 보다는 크다. 회전 굴대(40)는 두개의 베어링(42,44)에 의해 지지되므로, 매우 큰 힘을 지탱할 수 있다고 생각된다.

바람직하게는, 롤러의 굴대(40)는 셸(22)의 축 X-X′과 평행하지 않고, 롤러(36)가 회전하는 동안 스터드(38)의 변위가 매우 작게 형성되도록 1도 내지는 10도 사이의 작은 각을 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 부드러운 땅위에서, 이 각은 약 45도에 달할 수 있다.

제2 굴착기 도구(30)는 부호(50 내지는 52)로 표시되는 한쌍의 롤러 또는 커팅 휠을 포함하여 형성된다. 이 롤러(50,52)는 실질적으로 원통 형상의 측벽(50a, 52a)을 구비한다. 각각의 롤러(50,52)는 지지수단(62,64)에 의해 셸(22)의 외벽에 마련된 베어링(58,60) 상에 외팔보 형상으로 마련된 각각의 축(54, 56)을 기준으로 회전하도록 장착된다. 대표적인 실시예에서, 회전 굴대(54,56)의 축은 셸의 회전축 X-X′에 수평하도록 형성된다.

도3에서, 제2 롤러(50, 52)는 셸의 축 X-X′에 평행한 굴대를 구비한다. 매우 단단한 토양의 경우에, 롤러에 대한 변위효과를 얻기 위해 굴대(54,56)를 소정의 미세한 각도(1 내지 10도)를 가지도록 셋팅하는 것이 매우 중요하다. 대표적인 실시예에서, 회전 굴대(54,56)는 셸(22)의 회전축 X-X′에 대해 평행하도록 설계된다. 도3에서, 제2롤러(50,52)는 셸의 축 X-X′에 대해 평행한 굴대를 구비한다. 매우 단단한 토양의 경우에, 롤러의 바람직한 변위 효과를 얻기 위해 굴대(54,56)를 1°내지는 10°의 각도로 설치하는 것이 바람직하다.

같은 쌍의 롤러(50,52)는 셸의 축 X-X′에 대해 같은 위치를 각각 점유하고, 축 X-X′에 수직한 셸의 중앙면 P-P′에 대해 실질적으로 대칭되도록 배치한다. 더 정확하게는, 셸(22)의 회전동안, 롤러(50,52)는 이러한 롤러의 케이싱(E 및 E′)이 그것의 단부에서 돌출된 부분 또는 셸의 단면(32,34)이 있는 부분까지 연장되어 지는 방식으로 배치된다. 더 나아가, 이러한 롤러의 폭(e)은 그들의 구동부분이 구체적으로 제1롤러(36) 부분과 겹치도록, 땅에 구멍이 형성되는 동안 롤러(36)에 의해 구멍이 형성되는 영역과 롤러(50,52)에 의해 구멍이 형성되는 영역 사이는 서로 겹치도록 한다. 그러나, 롤러(36)의 큰 폭에 의해서 롤러(50,52)의 폭(1)은 감소될 수 있다. 상기 롤러의 폭은 셸의 폭의 1/4 과 1/6 사이에 있도록 한다.

굴착기 드럼에 의해 형성된 구멍의 실제 폭(L)을 드럼의 셸의 폭(1)과 거의 같도록 형성하는 것이 효과적이다. 셸의 폭은 약 25cm 내지는 75cm 사이에 있다. 더 나아가, 드릴링의 많은 부분은 롤러(36)에 의해 실행되고, 상기 롤러(36)의 회전 굴대는 두개의 단부 베어링(42,44) 내에 장착된다. 대조적으로, 제2롤러(50,52)는 롤러(36)의 존재에 의하여 더욱 더 제한 되어진다. 이것이 롤러(50,52)가 베어링(58,60) 상에서 외팔보 형태로 장착되어야 하는 이유이다. 이러한 외팔보 형상의 장착 및 롤러에 적용되는 한정된 힘에 의해, 상기 롤러에 적용되는 응력을 지탱할 수 있도록 한다.

롤러(50, 52)는 그 측벽(50a, 52a) 상에 스터드(66)를 장착 구비하도록 한다. 상기 스터드(66′)는 그들의 외주면 내에서 롤러(50,52)의 외부 사이드(50b, 52b) 상에 제공된다. 또한, 상기 스터드(66′)를 구비한 롤러(50,52)의 외단면(50b, 52b) 전체를 구비하는 것도 고려해 볼 수 있다.

더 나아가, 제1롤러(36)는 셸(22)의 중앙에 마련될 수 있다. 그 경우, 롤러의 회전축의 중심은 셸의 회전축(X-X′)에 직교하는 셸(22)의 중앙면에 실질적으로 배치되어진다. 제1롤러(36)는 또한 파상적으로 배치될 수 있다. 그 경우, 롤러(36)의 축의 중심은 그 회전축에 직교하는 셸(22)의 중앙면의 한 면에 대체되어 배치될 수 있다.

이상에서의 서술은 특정의 실시예와 관련한 것으로, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (12)

1. 셸의 회전축을 중심으로 회전하도록 장착되는 단면을 구비한 원통형 셸과 상기 셸의 외부단면 상에 장착되는 다수의 굴착 도구를 포함하여 형성되되,

   상기 굴착 도구는 드럼의 회전축에 대해 45°보다 작은 각을 구비한 축을 중심으로 회전하는 다수의 제1롤러를 포함하되, 상기 드럼의 외벽은 상기 회전축에 직교하는 롤러의 중앙면에 대칭하는 회전면이고, 상기 중앙면은 실질적으로 상기 셸의 중앙면에 병합되고, 상기 외벽은 커팅부재를 구비하여 장착되어지되 그 길이는 상기 셸의 길이보다 작게 형성되며,

   셸의 중앙영역에 장착된 지지부에 의해 외팔보의 굴대에 대하여 회전하도록 장착된 다수의 쌍을 구비하는 제2 롤러를 더 포함하여 구성되되, 상기 굴대는 상기 셸 축에 대해서 30°보다 작은 각도로 형성되고, 상기 각각의 롤러는 상기 셸의 대응단으로부터 상기 제1 롤러의 한 단부를 분리하는 거리와 거의 같은 폭을 구비하며, 상기 제2 롤러의 외단부의 케이싱(casing)은 셸의 한단부를 포함하는 평면내에서 존재하고, 상기 제2 롤러의 쌍들은 상기 제1 롤러에 대하여 소정각만큼 오프셋되어 있으며, 각각의 상기 제2 롤러의 외벽에는 커팅부재가 고정 마련되고, 상기 제2 롤러의 쌍들의 드릴링 영역은 상기 제1 롤러의 드릴링 영역과 겹치는 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 롤러의 축은 상기 셸의 축에 대해 약 1°내지는 10°사이의 각을 구비하여 형성된 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2 롤러는 상기 셸의 축에 대하여 약 1°내지는 10°사이의 각을 구비하여 형성된 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2 롤러는 원통형이고, 그 회전축은 상기 셸의 회전축과 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 롤러의 축의 중심은 상기 셸의 회전축과 직교하는 상기 셸의 중앙면에 마련되는 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 롤러의 축의 중심은 그 회전축에 직교하는 상기 셸의 중앙면의 어느 한 사이드에서 대체되어 배치되는 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2 롤러의 외부 사이드는 커팅부재를 구비하고 적어도 그들의 외주면에 고정 마련되는 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 롤러의 각 회전축은 그 각각의 단부에서 상기 셸의 외벽에 장착 마련되는 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 롤러는 원통형인 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 롤러는 베럴(barrel) 형상인 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 커팅 부재는 스터드인 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1롤러의 폭은 상기 셸의 폭의 절반인 것을 특징으로 하는 굴착기용 드럼.