KR20100066944A - 천공용 드릴 및 이를 이용한 천공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 천공드릴을 구비한 천공장치는 회전축과, 회전축의 외주면에 설치되는 나선형의 스크류 깃과, 상기 회전축의 단부에 설치되어 지반의 천공 시 천공된 홀의 내주면이 무너지지 않도록 다지는 다짐수단과, 상기 회전축에 회전 가능하게 지지되거나 천공드릴이 장착되는 프레임에 설치되어 스크류 깃에 의해 천공 시 발생된 굴삭흙의 배출을 가이드 하는 하우징을 구비한 천공드릴과, 천공드릴의 회전축이 결합되는 척과 이를 구동시키기 위한 구동부을 가지는 헤드부와, 상기 헤드부가 회동가능하게 설치되며 이송을 위한 구름부를 가지는 차체를 포함한다.

이러한 천공장치는 천공홀을 다지면서 천공할 수 있으므로 천공 시 천공홀이 무너지는 것을 방지할 수 있다.

천공, 굴삭, 비트, 스크류, 확장, 다짐날개.

Description

천공용 드릴 및 이를 이용한 천공장치{drill and drilling apparatus using the same}

본 발명은 천공기용 드릴에 관한 것으로, 더 상세하게는 천공 시 천공된 홀의 내주면이 무너지는 것을 방지할 수 있으며, 굴삭 된 흙과 자갈의 배출이 원활하게 이루어질 수 있는 천공기용 드릴 및 이를 이용한 천공장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전주(電柱)는 전신, 전화, 전등 등의 선로를 지지하는 것으로, 목주, 철근 콘크리트주, 철주(鐵柱) 등이 이용되고 있는데, 이러한 전주는 별도의 토목공사를 수행하지 않고, 오거 크레인에 설치되는 굴삭용 스크류를 이용하여 전신주가 설치될 위치를 천공하고, 이 천공된 위치에 전주, 철주를 시공하게 된다. 그러나 이러한 굴삭용 크레인을 이용한 시공은 시공되는 부위 흙의 종류에 즉, 사암층, 암반층, 마사토층에 따라 천공작업성이 달라지게 된다. 특히 사암층의 경우 측면에 천공된 홀의 내주면이 무너지게 되는 경향이 있으며, 지반이 상대적으로 단단하고 점성을 가지는 경우 굴삭된 흙이 원활하게 배출되지 않은 문제점이 있다.

특히, 굴삭 깊이가 깊어지는 스크류에 의해 굴삭된 흙과 천공된 내주면 사이에서 직접적인 마찰이 발생되므로 굴삭 된 흙의 배출이 원활하게 이루어지지 않은 문제점이 있다.

한편, 대한민국 실용신안등록 제 190140호에는 토목 오거 굴삭기의 천공장치가 개시되어 있으며, 실용신안 등록 제 0283001호에는 천공을 위한 오거햄머가 개시되어 있다. 개시된 햄머장치는 오거 축의 외주에는 점토 안내면이 일정간격마다 설치되며, 상기 점토 안내면은 회전방향에 임한 부위는 비교적 완만한 경사각으로 형성되고, 그 반대부는 급경사로 형성되게 구성되며, 또한 상기 오거의 스크류상 날개의 상면부에는 스크류 평면날개를 일정간격마다 설치하며, 오거의 스크류상 날개의 하면부에는 삼각형의 수직압밀날개를 상기 스크류상 날개의 하면부와 수직되게 수직하방으로 형성하여 굴진속도가 향상되고 슬러지의 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 것이다.

상술한 바와 같은 햄머장치는 스크류 날개의 각도를 조절하여 굴진속도와 슬러지의 배출을 원활하게 할 수 있으나 천공된 홀의 내주면을 다지는 효과는 기대하기 어렵고 터널등과 같은 대직경의 천공작업이 어렵다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 천공된 홀의 내주면을 다질 수 있으며, 천공된 흙의 배출이 원활하게 이루어져 천공에 천공효율을 극대화 할 수 있는 천공용 드릴 및 이를 이용한 천공장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 터널등과 같이 대구경의 연속적인 천공작업이 가능하 며, 지속적인 굴삭이 가능한 천공드릴과 이를 이용한 천공장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 천공드릴은

회전축과, 이 회전축의 외주면에 설치되는 나선형의 스크류 깃과, 상기 회전축의 단부에 설치되어 지반의 천공 시 천공된 홀의 내주면이 무너지지 않도록 다지는 다짐수단을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 회전축에 회전가능하게 지지되거나 천공드릴이 장착되는 프레임에 설치되어 스크류 깃에 의해 천공 시 발생된 굴삭흙의 배출을 가이드 하는 하우징을 구비한다. 그리고 상기 다짐수단은 상기 스크류 깃의 단부에 상기 스크류 깃의 반경보다 큰 반경으로 연장되는 비트부재와, 상기 비트부재의 단부에 설치되는 것으로, 상기 비트부재의 단부에 결합부에 의해 결합되며 굴삭을 위한 회전시 펼쳐지며 배출을 위한 회전시 접히는 다짐날개부를 구비한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 천공드릴은 회전축과, 이 회전축의 외주면에 설치되는 나선형의 상부 스크류 깃과, 상기 상부 스크류 깃 하부의 회전축의 설치되어 지반의 천공 시 천공된 홀의 내주면이 무너지지 않도록 다지는 다짐수단과,

상기 상부 스크류 깃 하부의 회전축에 설치되어 상기 상부 스크류 깃의 단부보다 상대적으로 직격이 작은 하부스크류 깃을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

대안으로 상기 목적을 달성하기 위한 천공장치는

회전축과, 회전축의 외주면에 설치되는 나선형의 스크류 깃과, 상기 회전축의 단부에 설치되어 지반의 천공 시 천공된 홀의 내주면이 무너지지 않도록 다지는 다짐수단과, 상기 회전축에 회전가능하게 지지되거나 천공드릴이 장착되는 프레임에 설치되어 스크류 깃에 의해 천공 시 발생된 굴삭흙의 배출을 가이드 하는 하우징을 구비한 천공드릴과,

천공드릴의 회전축이 결합되는 척과 이를 구동시키기 위한 구동부을 가지는 헤드부와, 상기 헤드부가 회동가능하게 설치되며 이송을 위한 구름부를 가지는 차체를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 천공드릴과 이를 이용한 천공장치는 천공작업 시 천공되는 홀의 내주면에 무너지는 것을 방지 할 수 있으며, 연약지반 내에서 전신주, 철탑, 구조물의 시공을 위한 천공작업이 가능하다. 특히, 대형터널, 도로 건설시 차량 또는 동물의 생태통로 및 통신설로의 시공을 위한 천공작업을 원활하게 시공할 수 있으며, 시공에 따른 작업효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 천공드릴과 천공장치는 전신주 시공, 파일, 통신선로, 터널등의 시공을 위하여 천공하는 것으로, 그 일 실시예를 도 1 및 도 2에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 천공장치(10)는 무한궤도상의 구름부(11)를 가지는 차 체(12)와, 차체(12)에 설치되며 척과 구동부(미도시)를 가지는 헤드부(13)와, 상기 헤드부(13)에 회전가능하게 설치되는 천공드릴(30)을 구비한다. 천공드릴(30)이 설치되는 천공장치는 전신주 통신케이블 통로 등의 시공을 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 붐대(100)에 설치되는 헤드부(13) 즉, 유압모터로 이루어진 헤드부에 상기 천공드릴(30)이 설치되는 구조로 이루어 질 수 있다.

본 발명에 따른 천공드릴(30)은 헤드부(13)에 장착되는 것으로, 생크부(31)을 가지는 회전축(32)과, 상기 회전축(32)의 외주면에 설치되는 나선형의 스크류 깃(33)과, 상기 회전축(32)의 단부에 설치되어 지반의 천공 시 천공된 홀의 내주면이 무너지지 않도록 다지는 다짐수단(40)을 구비한다. 그리고 상기 회전축(32)에 회전가능하게 지지되거나 천공드릴이 장착되는 프레임에 설치되어 스크류 깃(33)에 의해 천공 시 발생된 굴삭흙의 배출을 가이드 하는 하우징(35)을 더 구비한다.

상기 다짐수단(40)은 스크류 깃의 하단부측의 회전축에 설치되어 천공되는 홀의 내주면을 다지기 위한 것으로, 상기 스크류 깃(33)의 하단부와 인접되는 회전축의 단부에 반경방향으로 연장되며 상기 스크류 깃(33)의 반경보다 상대적으로 큰 반경을 가지는 적어도 한 쌍의 비트부재(41)와, 상기 비트부재(41)의 단부에 설치되는 것으로, 굴삭된 홀의 내주면을 다지는 다짐날개(43)를 구비한다. 상기 비트부재(41)에 대한 다짐 날개(43)의 설치는 비트부재(41)에 대해 정회전 시 펼쳐지고 천공드릴의 취출 또는 역회전 시 접히는 결합부(44)에 의해 결합된다.

상기 비트 부재(41)는 굴착 시 땅을 굴삭하면서 진행할 수 있도록 경사지게 설치되며, 이의 하면에는 굴삭작업이 원활하게 이루어질 수 있도록 다수개의 팁(45)들이 설치될 수 있다. 여기에서 상기 스크류 깃(33)의 하단부는 상기 비트부재(41)로부터 굴삭된 흙이 스크류 깃(33)을 통하여 원활하게 배출될 수 있도록 비트의 단부로부터 연속되는 선상에 위치되도록 함이 바람직하다. 특히 상기 회전축(32)에 설치되는 스크류 깃(33)은 이중 나선을 이루도록 두개의 스크류 깃(33)이 회전축(32)의 외주면에 나선형으로 설치함이 바람직하다. 상기 비트부재(41)에 결합부(44)에 의해 결합되는 다짐날개(43)는 단부에 회전방향의 역방향으로 밴딩되어 굴삭 시 천공된 홀의 내주면을 다질 수 절곡날개부(43a)를 구비한다. 상기 절곡날개부(43a)는 천공되는 토양에 따라 절곡부의 길이가 가변될 수 있으며 천공된 홀의 내면을 다지기 위한 단부의 넓이가 조정될 수 있다.

상기 비트부재(41)와 다짐날개(43)를 연결하는 결합부(44)는 회전방향으로 회전 시 펼처진 상태를 유지하고, 천공드릴(30)의 배출을 위한 역회전 시 비트부재(41)에 대해 다짐날개(43)가 접어질 수 있도록 된 것으로, 상기 비트부재(41)와 다짐날개(43)의 상호 접혀지는 측에 각각 형성되는 축수부(44a)(44b)와, 상기 축수부(44a)(44b)를 상호 힌지 결합하는 핀(44c)을 한다. 상기 비트부재(41)에 대해 다짐날개(43)가 펼쳐지는 경우 비트부재(41)의 단부와 다짐날개(43)의 내측 단부가 접촉되어 회전이 고정된다. 상기 결합부는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 굴삭방향으로 회전시 펼쳐지고 굴삭방향과 역방향으로 회전 시 접어지는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 결합부(60)는 비트부재(41)의 단부 하부측에 인입된 인입홈(62)가 형성되고, 상기 인입홈(62)와 대응되는 다짐날개(43)의 단부에 힌지돌기(61)가 형성되어 이들이 핀(63)에 의해 결 합된 구조를 가진다. 여기에서 상기 다짐날개(43)가 펼쳐졌을 때 상기 비트부재(41)의 단부와 다짐날개의 단부는 접촉되어 상방향으로의 회전이 방지된다.

그리고 상기 하우징(35)는 회전축(32)에 회전가능하게 지지되는 것으로, 지트부재(41)의 반경보다 상대적으로 작은 반경을 형성되며 갖도록 형성되며 천공작업시 회전되지 않도록 헤드부에 브라켓에 의해 고정될 수 있다.(도 2참조)

도 6 및 도 7에는 본 발명에 따른 천공드릴의 다른 실시예를 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 천공드릴(50)은 회전축(51)과, 이 회전축(51)의 외주면에 설치되는 나선형의 상부 스크류 깃(52)과, 상기 상부 스크류 깃 하부의 회전축의 설치되어 지반의 천공 시 천공된 홀의 내주면이 무너지지 않도록 다지는 다짐수단(40)을 구비한다. 상기 상부 스크류 깃(52)은 상술한 실시예와 같이 이중 나선으로 형성함이 바람직하다. 그리고 상기 다짐수단은 상술한 실시예와 동일한 구조를 가지는 것으로, 비트부재(41)의 반경의 상부 스크류 깃(52)의 반경보다 상대적으로 길게 형성되고, 이의 단부에 결합부(44)에 의해 다짐날개(43)가 회전가능하게 결합된다. 여기에서 상기 다짐수단(44)은 상부 스크류 깃(52)의 하단부와 인접되게 설치됨이 바람직하다.

그리고 상기 상부 스크류 깃(52) 하부의 회전축(51)에 설치되는 것으로 상기 상부 스크류 깃(52)의 단부보다 상대적으로 직경이 작은 하부스크류 깃(55)을 구비한다. 상기 하부 스크류 깃(55)의 상단부는 상기 비트부재와 인접되거나 나선과 연속되도록 연결되어 하부 스크류 깃(55)으로부터 굴삭된 흙의 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 상부 스크류깃(52)은 회전축에 회전가능하게 설치된 하우징(35)에 감싸여져 굴삭된 흙을 원활하게 배출할 수 있도록 함이 바람직하다. 여기에서 상기 굴삭시 하우징은 상술한 바와 같이 회전이 방지될 수 있도록 헤드부(13)에 고정될 수 있다.

한편, 천공장치(10)를 이용하여 통신케이블의 설치통로 또는 터널의 굴착 시 천공방향으로의 직진굴삭이 원활하게 이루어질 수 있도록 선단굴삭공(pilot borehole)을 형성할 수 있는데, 이 선단굴삭공은 천공기에 설치된 드릴헤드의 노즐을 통하여 고압의 물 또는 벤토나이트 현탁액을 고압분사하면서 드릴헤드를 밀거나 당겨 굴삭함으로서 형성된다. 이 선단굴삭공을 형성하기 위한 장치는 천공기와, 천공기의 로드의 단부에 설치되는 드릴헤드와, 상기 드릴헤드에 고압의 공기 또는 벤토나이트 현탁액을 분사하기 위한 펌핑수단을 구비한다.

이하 본 발명에 따른 천공장치(10)를 천공작업 및 이에 따른 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

전신주, 통신타워의 기둥 등을 시공하기 위한 홀을 형성하기 위해서는 먼저 도 2에 도시된 바와 같이 오거크레인의 붐 단부의 설치된 헤드부(13) 즉, 구동을 위한 유압모터로 이루어진 헤드부(13)에 천공드릴(10)의 생크부(31)를 장착한다.

이 상태에서 도 7에 도시된 바와 같이 상기 천공을 위한 위치에 천공드릴을 수직으로 세운 상태에서 회전시킨다. 이와 같이 상기 하우징(35)은 회전되지 않은 상태에서 상기 회전축(32)이 회전되면 이의 단부에 설치된 비트부재(11)와 다짐날 개에 의해 홀을 형성하기 된다. 이때에 천공 시 굴삭된 흙은 회전축에 설치된 스크류 깃(33)에 의해 하우징(35)의 상부 측으로 이동하여 배출되게 된다. 이때에 상기 하우징(35)은 회전하지 않고, 회전축(32)과 이에 설치된 이중 스크류 깃(33)이 회전하게 됨으로써 흙이 스크류 깃에 머무르지 않고 이동되어 배출된다. 이때에 상기 하우징은 별도의 회전을 방지하는 브라켓 또는 프레임에 설치되어 있으므로 회전이 방지된다. 상기와 같이 천공작업이 이루어지는 과정에서 비트 부재(41)의 단부에 설치된 다짐날개(43)은 펼쳐진 상태에서 천공된 홀의 내주면을 다지게 된다. 즉, 다짐날개(43)의 절곡날개부(43a)가 천공홀의 내주면에 마찰 접촉되면서 다지게 되어 천공홀의 내주면이 무너지는 것을 방지 할 수 있다. 특히 지반이 약한 경우에는 상기 절공날개부(43a)의 단부이 면적이 넓은 것을 사용하여 다짐효과를 배가시킬 수 있다.

그리고 상기 천공작업이 완료되면 천공드릴(30)의 회전축(32)을 역으로 회전시켜 배출시키게 되는데, 이때에 상기 비트부재(41)에 대해 다짐날개(43)는 접어져 천공홀의 내주면을 무너뜨리지 않고 배출시킬 수 있다.

한편, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 회전축(51)에 상대적으로 직경이 넓은 상부스크류깃(52)와 직경이 작은 하부 스크류깃(55)이 설치된 경우 단차진 천공홀을 형성할 수 있다. 이는 전신주의 설치 시 전신주의 지지를 위한 지지부재(미도시)를 설치하기 위하여 별도의 굴삭작업을 수행할 필요가 없다.

그리고 수평방향으로의 터널 또는 통신설로를 위한 굴을 천공하는 경우 도 9에 도시된 바와 같이 천공장치를 이용하여 천공작업을 수행할 수 있다. 즉, 터널의 굴삭시 상술한 바와 같이 선단굴삭공의 형성이 완성된 상태에서 차체에 설치된 구동부(11)를 이용하여 전진하면서 천공드릴(30)을 회전시켜 굴삭작업을 수행하게 된다.

이러한 굴삭작업이 이루어지는 과정에서 상술한 바와 같이 비트부재(41)의 단부에 설치되는 절곡날개부(43a)는 천공된 터널의 내주면을 다지게 된다. 그리고 상기 비트부재(41)에 의해 굴삭된 흙은 하우징(35)의 내부에 설치되는 이중 스크류깃(33)을 통하여 후방으로 배출되고, 이 배출된 흙은 별도의 컨베이어 또는 대차에 의해 배출된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 천공장치는 천공된 홀의 내주면을 다지면서 천공작업을 수행할 수 있으므로 천공된 홀이 무너지는 것을 근본적으로 방지할 수 있으며, 특히 연약지반에서의 천공작업이 용이하다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 천공드릴을 이용한 천공장치는 전신주, 철탑의 지주, 터널, 통신케이블 통로 등의 시공작업에 널이 사용가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 천공장치를 나타내 보인 일부절제 측면도,

도 2는 본 발명에 따른 천공장치의 다른 실시예를 나타내 보인 측면도,

도 3은 천공드릴의 분리사시도,

도 4는 비트부재와 다짐날개의 결합부를 나타내 보인 사시도,

도 5는 결합부의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도,

도 6 및 도 7은 천공드릴의 다른 실시예들을 나타내 보인 측면도,

도 8은 천공드릴에 의해 굴삭상태를 나타내 보인 측면도,

도 9는 천공장치에 의한 터널공사를 나타내 보인 측면도.

Claims (8)

1. 회전축과, 이 회전축의 외주면에 설치되는 나선형의 스크류 깃과, 상기 회전축의 단부에 설치되어 지반의 천공 시 천공된 홀의 내주면이 무너지지 않도록 다지는 다짐수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 천공드릴.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 다짐수단은 상기 스크류 깃의 단부에 스크류 깃의 반경보다 큰 반경으로 연장되는 비트부재와, 상기 비트부재의 단부에 설치되는 것으로, 상기 비트부재의 단부와 결합부에 의해 연결되어 굴삭 시 펼쳐지고 역방향으로 회전시 접히는 다짐날개부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 천공드릴.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 비트부재의 하부에 굴삭이 원활하게 이루어질 수 있도록 복수개의 팁이 설치되고,

   상기 배트의 경사방향의 연장선상에 스크류 깃의 하단부가 위치된 것을 특징으로 하는 천공드릴.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 스크류 깃은 이중나선을 이루도록 회전축에 두개가 설치된 것을 특징으 로 하는 천공들릴.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 회전축에 회전가능하게 지지되거나 천공드릴이 장착되는 프레임에 설치되어 스크류 깃에 의해 천공 시 발생된 굴삭흙의 배출을 가이드 하는 하우징을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 천공드릴.
6. 회전축과, 이 회전축의 외주면에 설치되는 나선형의 상부 스크류 깃과, 상기 상부 스크류 깃 하부의 회전축의 설치되어 지반의 천공 시 천공된 홀의 내주면이 무너지지 않도록 다지는 다짐수단과,

   상기 상부 스크류 깃 하부의 회전축에 설치되어 상기 상부 스크류 깃의 단부보다 상대적으로 직격이 작은 하부스크류 깃을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 천공드릴.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 회전축에 회전가능하게 지지되거나 천공드릴이 장착되는 프레임에 설치되어 상부 스크류 깃에 의해 천공 시 발생된 굴삭흙의 배출을 가이드 하는 하우징을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 천공드릴.
8. 회전축과, 회전축의 외주면에 설치되는 나선형의 스크류 깃과, 상기 회전축 의 단부에 설치되어 지반의 천공 시 천공된 홀의 내주면이 무너지지 않도록 다지는 다짐수단과, 상기 회전축에 회전가능하게 지지되거나 천공드릴이 장착되는 프레임에 설치되어 스크류 깃에 의해 천공 시 발생된 굴삭흙의 배출을 가이드 하는 하우징을 구비한 천공드릴과,

   천공드릴의 회전축이 결합되는 척과 이를 구동시키기 위한 구동부을 가지는 헤드부와, 상기 헤드부가 회동가능하게 설치되며 이송을 위한 구름부를 가지는 차체를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 천공장치.

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