KR20100060990A

KR20100060990A - 굴착기용 조합식 천공해머

Info

Publication number: KR20100060990A
Application number: KR1020080119836A
Authority: KR
Inventors: 박재완
Original assignee: 박재완
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-07

Abstract

본 발명은 굴착기용 조합식 천공해머로서, 2개 이상의 단위해머(21, 22)를 구비하는 굴착기용 조합식 천공해머(20)에 있어서, 상기 2개 이상의 단위해머(21, 22)는: 그 각각의 수직 중심축들이 하나의 공전궤도 상에서 공전하도록 구동하기 위한 공전구동수단(23, 24)에 고정 결합된 케이스(212, 222)와; 상기 케이스(212, 222)의 하단으로부터 상기 케이스(212, 222) 내에 각각 삽입 설치되는 버튼비트(214, 224)와; 상기 케이스(212, 222)와 상기 버튼비트(214, 224) 사이에 끼워지는 드라이브서브(216, 226)로서, 그 상단부 외측에 상기 케이스(212, 222)의 하단 내면과 고정되는 나사결합부(2262)를 구비하고, 그 하단은 상기 케이스(212, 222)에 삽입되지 않는 하단부(2266)를 이루며, 그 내면은 상기 버튼비트(214, 224)의 외면과 자유롭게 미끄러짐가능하게 접촉하며 또한 적어도 하나의 환형의 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진 마찰감소구(2264)를 구비하는, 드라이브서브(216, 226)를 포함한다. 이에 따라, 복수의 버튼비트들이 공전함과 동시에 균등하게 자유로이 자전할 수 있어 편마모 현상이 감소되고 수명이 연장되며 유지보수 비용이 절감되므로 결과적으로 작업 효율성이 향상되는 효과를 제공한다.

굴착기, 조합식, 천공해머, 공전, 자유회전, 자전

Description

굴착기용 조합식 천공해머{Assembled Drilling Hammer for Drill Machine}

본 발명은 일반적으로 굴착기용 조합식 천공해머에 관한 것으로서, 더 상세하게는 복수의 버튼비트들이 공전함과 동시에 균등하게 자유로이 자전할 수 있도록 구성하여 버튼비트의 편마모 현상이 감소되고 수명이 연장되며 유지보수 비용이 절감되므로 결과적으로 작업 효율성이 향상되는 새로운 굴착기용 조합식 천공해머에 관한 것이다.

일반적으로 천공해머는 구경이 크고 심도가 깊으며 암층이 존재하는 지중에 수직갱을 천공할 때 사용하는 천공기구로서, 예컨대 도 1에 도시된 바와 같은 해머(10) 구조를 가진다. 도시된 바와 같이, 해머(10)는 하단에 실제 굴착 기능을 담당하는 버튼비트(14)를 포함하는데, 이 버튼비트(14)는 드라이브서브(16)를 개재하여 케이스(12)에 고정된다. 드라이브서브(16)는 내측에 스플라인 결합부(164)가 형성되어 있어 대응하는 버튼비트(14)의 외면에 형성된 스플라인과 결합한다. 그리고 드라이브서브(16)의 외측 중 상단부는 케이스(12)의 대응하는 내면에 형성된 나사부와 결합하는 나사결합부(162)에 의하여, 케이스(12)에 결합된다. 따라서 케이스(12)를 회전시키면 그 회전력은 드라이브서브(16)를 통해 버튼비트(14)로 전달되 고 결과적으로 버튼비트(14)가 케이스(12)와 함께 회전하게 된다. 이와 동시에 케이스(12) 내의 피스톤(18)이 예컨대 압축공기에 의하여 상하운동을 하면서 버튼비트(14)를 때려주면, 버튼비트(14)의 하부면이 충격력과 회전력을 받아 지반을 깍아낼 수 있다.

이러한 해머(10) 구조는 대구경의 수직갱을 굴착하기 위하여 적용될 때 여러가지 제한을 가지므로, 종래 여러개의 해머(10)를 조합한 조합식 천공해머 구조가 제안되어 있다. 대한민국 등록실용신안 공고번호 실0118958 “오거드릴머신용 조합식 천공해머”의 등록공보에는, 수직중심축에 고정된 하나의 해머유닛을 설치하고, 이 중심 해머유닛 주위에 원주방향으로 여러 개의 변방 해머유닛을 고정 배치한 조합식 천공해머를 개시한다.

그런데, 종래 조합식 천공해머는 여러 개의 해머유닛이 함께 회전 즉 공전하면서 굴착작업이 이루어지므로, 수직갱 내의 암반의 상태에 따라 편심력을 받는 경우 편마모가 심하게 발생하고, 이러한 편마모에 의하여 부품의 손상이 자주 발생하므로 오히려 작업 속도를 더디게 하고 비용이 상승하게 한다는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위하여 상기 공보에는 중심 해머유닛을 고정한 상태에서 원주에 배치되는 변방 해머유닛이 피동적으로 자전가능하게 하는 구조가 제안되어 있으나, 이 또한 중심 해머유닛과 변방 해머유닛 사이에 편마모 발생이 심한 것을 피할 수 없다. 또한 변방 해머유닛의 자전을 위하여 드라이브서브와 버튼비트 사이에 홈을 파서 오일을 채우고 있는 구조인데, 강력한 편심력에 의하여 오일이 누출되는 경우가 많다는 단점이 있었다.

이와 같은 이유로 굴착기용 조합식 천공해머에 있어서, 복수의 단위 해머들에 나타나는 편마모가 최소화될 수 있도록 하여 기기 수명을 연장할 수 있는 새로운 굴착기용 조합식 천공해머의 요구가 절실한 실정이었다.

본 발명은 상술한 종래의 굴착기용 조합식 천공해머의 문제점을 해소하기 발명된 것으로서, 특히 복수의 버튼비트들이 공전함과 동시에 균등하게 자유로이 자전할 수 있도록 구성하여 편마모 현상이 감소되고 수명이 연장되며 유지보수 비용이 절감되므로 결과적으로 작업 효율성이 향상되는 새로운 굴착기용 조합식 천공해머를 제공하는 목적을 가진다.

상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 굴착기용 조합식 천공해머에 의해 성취된다.

본 발명에 따라 제공되는 굴착기용 조합식 천공해머는, 2개 이상의 단위해머를 구비하는 굴착기용 조합식 천공해머로서, 상기 2개 이상의 단위해머는: 그 각각의 수직 중심축들이 하나의 공전궤도 상에서 공전하도록 구동하기 위한 공전구동수단에 고정 결합된 케이스와; 상기 케이스의 하단으로부터 상기 케이스 내에 각각 삽입 설치되는 버튼비트와; 상기 케이스와 상기 버튼비트 사이에 끼워지는 드라이브서브로서, 그 상단부 외측에 상기 케이스의 하단 내면과 고정되는 나사결합부를 구비하고, 그 아래쪽은 상기 케이스에 삽입되지 않는 하단부를 이루며, 그 내면은 상기 버튼비트의 외면과 자유롭게 미끄러짐이 가능하게 접촉하며 또한 예컨데, 환형의 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진 적어도 하나의 마찰감소구(2264)를 적어도 하나의 환형홈에 구비하는, 드라이브서브를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 2개 이상의 단위해머의 버튼비트들 사이의 간격을 유지하기 위한 비트간격유지구를 더 포함하며, 상기 비트간격유지구는 상기 공전구동수단에 고정 결합된다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 드라이브서브의 하단은 외부 형상이 다각형을 이루며 상기 비트간격유지구에 끼워 맞추어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 특히 복수의 버튼비트들이 공전함과 동시에 균등하게 자유로이 자전할 수 있도록 구성하여 편마모 현상이 감소되고 수명이 연장되며 유지보수 비용이 절감되므로 결과적으로 작업 효율성이 향상되는 등의 효과를 제공한다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조합식 천공해머의 구조를 보여주는 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조합식 천공해머 중 버튼비트와 드라이브 서브 사이의 결합구조를 더 상세히 보여주는 부분 확대 개략 단면도이다. 또한 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조합식 천공해머가 2개의 단위해 머를 구비하는 경우의 회전 관계를 설명하기 위한 개략적인 저면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조합식 천공해머 중 버튼비트와 드라이브 서브 사이의 결합관계를 설명하기 위한 수평 단면도이다.

본 발명은 굴착기용 조합식 천공해머에 관한 것으로서, 그 전체적인 구조가 조합식 천공해머(20)로서 도 2에 도시되어 있다. 이 조합식 천공해머(20)는 예컨대 2개 또는 3개 또는 그 이상의 복수의 단위해머(21, 22)가 함께 공전하면서, 각각의 단위해머(21, 22) 내의 버튼비트(214, 224)들이 동시에 균등하게 자유로이 자전할 수 있도록 구성한 것이다.

이를 위하여, 조합식 천공해머(20)는 2개 이상의 단위해머(21, 22), 공전구동수단(23, 24), 및 비트간격유지구(25)를 구비할 수 있다.

단위해머(21, 22)는 도 1에 도시된 종래의 해머(10)와 대체로 유사하지만, 종래에는 버튼비트(14)가 케이스(12)에 대해 고정되어 케이스(12)와 버튼비트(14)가 함께 회전하는 것에 비하여, 본 발명에서는 버튼비트(214, 224)가 케이스(212, 222)에 대하여 자유로이 자전할 수 있다는 점이 상이하다.

공전구동수단(23, 24)은 공전구동기구(23)와 결합플랜지(24)를 포함할 수 있다. 공전구동기구(23)는 복수의 단위해머(21, 22)를 한꺼번에 회전, 즉 공전시키는 구동력을 제공하는 기구이다. 결합플랜지(24)는 공전구동기구(23)에 복수의 단위해머(21, 22)들을 고정 연결하는 수단으로서, 도시된 예에서는 각 단위해머(21, 22)의 케이스(212, 222)와 대체로 수직축 형태의 공전구동기구(23)를 서로 고정하는 형태를 하고 있다. 본 발명에 있어서 공전구동수단(23, 24)은 복수의 단위해머(21, 22)를 동시에 공전시킬 수 있다면 충분하므로, 그 형태가 도시된 예에만 한정될 필요는 없고, 예컨대 단위해머(21, 22)들의 케이스(2212, 222)를 전부 감싸는 하나의 커다란 원통형의 외부 케이스로서 구현될 수도 있으며, 특별히 제한되지는 않는다.

단위해머(21, 22)를 더 구체적으로 살펴보면, 각각 케이스(212, 222), 버튼비트(214, 224), 및 드라이브서브(216, 226)를 구비한다.

케이스(212, 222)는 그 각각의 수직 중심축들이 하나의 공전궤도 상에서 공전하도록 구동하기 위한 상기 공전구동수단(23, 24)에 고정 결합된다.

버튼비트(214, 224)는 케이스(212, 222)의 하단으로부터 케이스(212, 222) 내에 각각 삽입 설치되어 지반 또는 암반을 깍아내는 기능을 수행한다. 버튼비트(214, 224)는 예컨대 피스톤(미도시)의 충격력을 받아 상하로 왕복운동을 할 수 있고, 이와 동시에 공전구동수단(23, 24)에 연결된 케이스(212, 222)와 함께 특정한 공전 궤도를 따라 회전이동할 수 있다. 또한 버튼비트(214, 224)는 케이스(212, 222) 내에서 자유로이 자전을 할 수 있다. 케이스(212, 222)가 특정한 공전 궤도를 따라 회전하게 되면 버튼비트(214, 224)는 지반 또는 수직갱의 암반으로부터 저항력을 받을 수 밖에 없고 이로 인해 버튼비트는 케이스의 공전 방향과는 반대 방향으로 자전하게 되는 것이다. 다시 말해, 케이스를 공전시키려는 기계적인 일정한 구동력과 지반의 불균형적 마찰력 사이에서 발생할 수 있는 편심력에 의해 버튼비트(214, 224)가 자전하게 되고 이와 같은 버튼비트(214, 224)의 자전으로 해서 종래 자전 기능이 없었던 버튼비트의 외곽 일정부위에만 발생했던 편마모 현상을 없앨 수가 있는 것이다.

한편, 드라이브서브(216, 226)는 케이스(212, 222)와 버튼비트(214, 224) 사이에 끼워지는 부품으로서, 특히 케이스(212, 222)와는 나사결합으로 고정연결되는 반면에 버튼비트(214, 224)와는 버튼비트(214, 224)가 내부에서 자유로이 자전할 수 있도록 버튼비트와 접촉부위의 평면도 모양이 원이 되도록 하는 방식(버튼비트의 경우도 마찬가지임)으로 결합된다.

이를 위하여 드라이브서브(216, 226)는, 도 3에 더 상세히 도시된 바와 같이, 그 상단부 외측에 상기 케이스(212, 222)의 하단 내면과 고정되는 나사결합부(2262)를 구비하고, 그 아래는 상기 케이스(212, 222)에 삽입되지 않는 하단부(2266)를 이루며, 그 내면은 상기 버튼비트(214, 224)의 외면과 자유롭게 미끄러짐이 가능하게 접촉하며 또한 예컨데, 환형의 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진 적어도 하나의 마찰감소구(2264)를 적어도 하나의 환형홈에 구비할 수 있다.

마찰감소구(2264)를 형성하는 엔지니어링 플라스틱은 일정한 형태를 유지하면서 내부 구조에 윤활 오일을 함유하고 있어, 드라이브서브 내부면과 버튼비트의 외면이 서로 미끄러질 때 형태의 변화없이 마찰력을 감소시키는 역할을 수행할 수 있다.

이상과 같은 구조의 조합식 천공해머(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전체적으로 하나의 공전궤도를 따라 2개의 버튼비트(214. 224)이 공전함과 동시에 자유로운 자전이 가능하다. 이에 따라 버튼비트의 편마모를 크게 감소시킬 수 있다는 장점을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 2개 이상의 단위해머(21, 22)의 버튼비트(214, 224)들 사이의 간격을 유지하기 위한 비트간격유지구(25)를 더 포함한다. 이 비트간격유지구(25)는 단위해머(21, 22)들이 천공 작업중 수직갱의 외측면으로부터 힘을 받아 내측으로 기울어지는 것을 방지할 수 있다. 또한 비트간격유지구(25)는 공전구동수단(23, 24)에 고정 결합되어 공전 구동력이 보다 균등하게 버튼비트(212, 222; 52, 52, 53)에 전달될 수 있도록 하는 장점을 제공할 수 있다.

더 나아가 본 발명에 따라, 드라이브서브(216, 226)의 하단부(2266)는 외부 형상이 도 5에 도시된 바와 같이 예컨대 6각형 또는 8각형 등과 같이 다각형을 이루며 비트간격유지구(25)에 끼워맞추어질 수 있다. 드라이브서브(216, 226)에 인가되는 케이스(212, 222)로부터의 구동력이 나사결합부(2262)에만 집중되면 예컨대 피스톤의 충격력과 함께 작용하면서 나사결합이 느슨해져서 계속되는 피스톤의 충격에 케이스가 손상되는 문제가 생길 수 있다. 그러나 본 발명에 따라 하단부(2266)가 다각형의 외부형상으로 되어 비트간격유지구(25)에 끼워짐으로써 회전 구동력을 분산할 수 있어, 나사결합부(2262)의 결합력을 더욱 오랫동안 유지할 수 있게 하는 장점을 제공한다.

이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 범위가 설명된 예에만 국한되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진자 즉 당업자라면 개시된 내용을 기초로 해당 기술분야의 통상의 지식을 응용하여 다양한 변형과 수정이 가능하다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 예에 의해서가 아니라 첨부된 청구범위에 의해서 해석되어야 할 것임을 지적해둔다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 예컨대 지반 굴착 공사를 위한 굴착기의 천공해머 분야에서 널리 이용할 수 있다.

도 1은 종래 굴착기의 천공해머 구조의 일예를 보여주는 개략적인 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조합식 천공해머의 구조를 보여주는 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조합식 천공해머 중 버튼비트와 드라이브 서브 사이의 결합구조를 더 상세히 보여주는 부분 확대 개략 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조합식 천공해머가 2개의 단위해머를 구비하는 경우의 회전 관계를 설명하기 위한 개략적인 저면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조합식 천공해머 중 버튼비트와 드라이브 서브 사이의 결합관계를 설명하기 위한 수평 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 천공해머 12 : 케이스

14 : 버튼비트 16 : 드라이브서브

162 : 나사결합부 164 : 스플라인결합부

166 : 하단부 18 : 피스톤

20 : 조합식 천공해머 21 : 제1단위해머

22 : 제2단위해머 23 : 공전구동기구

24 : 결합플랜지 25 : 비트간격유지구

212, 222 : 케이스 214, 224 : 버튼비트

216, 226 : 드라이브서브 2262 : 나사결합부

2264 : 마찰감소구 2266 : 하단부

Claims

2개 이상의 단위해머(21, 22)를 구비하는 굴착기용 조합식 천공해머(20)로서, 상기 2개 이상의 단위해머(21, 22)는:

그 각각의 수직 중심축들이 하나의 공전궤도 상에서 공전하도록 구동하기 위한 공전구동수단(23, 24)에 고정 결합된 케이스(212, 222)와;

상기 케이스(212, 222)의 하단으로부터 상기 케이스(212, 222) 내에 각각 삽입 설치되는 버튼비트(214, 224)와;

상기 케이스(212, 222)와 상기 버튼비트(214, 224) 사이에 끼워지는 드라이브서브(216, 226)로서, 그 상단부 외측에 상기 케이스(212, 222)의 하단 내면과 고정되는 나사결합부(2262)를 구비하고, 그 아래는 상기 케이스(212, 222)에 삽입되지 않는 하단부(2266)를 이루며, 그 내면은 상기 버튼비트(214, 224)의 외면과 자유롭게 미끄러짐이 가능하게 접촉하며 또한 적어도 하나의 마찰감소구(2264)를 적어도 하나의 환형홈에 구비하는, 드라이브서브(216, 226)를

포함하는 것을 특징으로 하는, 굴착기용 조합식 천공해머.
제 1 항에 있어서, 상기 2개 이상의 단위해머(21, 22)의 버튼비트(214, 224)들 사이의 간격을 유지하기 위한 비트간격유지구(25)를 더 포함하며, 상기 비트간격유지구(25)는 상기 공전구동수단(23, 24)에 고정 결합된 것을 특징으로 하는, 굴착기용 조합식 천공해머.
제 1 항에 있어서, 상기 드라이브서브(216, 226)의 하단은 외부 형상이 다각형을 이루며 상기 비트간격유지구(25)에 끼움맞추어지는 것을 특징으로 하는, 굴착기용 조합식 천공해머.
제 1 항에 있어서, 상기 마찰감소구는 환형의 엔지니어링 플라스틱임을 특징으로 하는, 굴착기용 조합식 천공해머.