KR20100108164A - 코아드릴을 이용한 암반천공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기 암(Arm) 단부와 결합한 연결 프레임부의 일면에 결합한 코아드릴 및 코아드릴 승강수단이 유압 및 전기 시스템을 이용하여 굴착작업을 수행하는 코아드릴을 이용한 암반천공장치에 관한 것으로서, 코아드릴의 회전력을 최대한 보장하여 작업효율을 높이고, 한 위치에서의 작업범위를 극대화하도록 구성된 코아드릴 암반천공장치에 관한 것이다.

암반천공, 코아드릴

Description

코아드릴을 이용한 암반천공장치{Rock drilling device using core drill}

본 발명은 굴삭기 암(Arm) 단부와 결합한 연결 프레임부의 일면에 결합한 코아드릴 및 코아드릴 승강수단이 유압 및 전기 시스템을 이용하여 굴착작업을 수행하는 코아드릴을 이용한 암반천공장치에 관한 것으로서, 코아드릴의 회전력을 최대한 보장하여 작업효율을 높이고, 한 위치에서의 작업범위를 극대화하도록 구성된 코아드릴 암반천공장치에 관한 것이다.

본 발명의 암반천공장치는 굴삭기 암(Arm)단부에 코아드릴을 부착하여 암반을 천공하는 장비로서, 코아드릴의 회전력을 이용하여 대상물을 천공하는바, 크롤러 드릴이나, 유압 브레이커 등과 같은 종래의 다른 암반천공장치가 대상물을 압박에 의해 천공하던 것에 비하면 코아드릴 암반천공장치는 천공비트 측에 계속 물을 공급하면서 빠른 회전력에 의해 암반을 서서히 천공하기 때문에 저소음, 저진동, 저분진의 친환경적인 작업이 가능한 장점이 있다.

따라서 코아드릴 암반천공장치는 회전력에 의한 천공으로 작업시간은 증가 되더라도, 실내공간이나 주거지역에서의 작업과 같이, 친환경적인 작업이 필요한 경우에 더욱 유용한 장비인바, 좁은 공간에서도 작업이 용이하고 같은 공간에서도 작업범위가 극대화되도록 설계하는 것이 장비의 활용도 제고를 위하여 무엇보다 중요하다.

또한 코아드릴 암반천공장치는 빠른 회전으로 천공을 수행하는 장비인데, 종래에는 이와 같은 코아드릴의 특성을 무시한 채 기존 장비와 같이 암반에 가해지는 압력을 증가하여야만 천공이 되는 것으로 인식되어 있었기 때문에, 압력 증가 및 상승한 압력에서도 회전력이 발휘되도록 하기 위하여 유압회전모터 및 이송모터의 규모를 증대시키고, 그로 인한 유압 용량을 증대하는 방향으로만 장비가 개선되면서 코아드릴 암반천공장치의 구동 및 지탱을 위하여 15톤 내지 30톤에 달하는 대규모의 굴삭기가 동원되었다.

그러나 코아드릴 암반천공장치는 소규모장비여야만 협소한 공간에서의 작업이 용이한바, 종래와 같이 대규모 장비로는 제 역할을 수행하기는 어려웠다.

뿐만 아니라, 종래의 작업으로는 코아드릴 비트에 가해지는 과도한 압력으로 인해 비트날이 쉽게 파손되고 마모되기 때문에 고가인 비트의 회전수명이 단축되어 작업비용이 지나치게 상승하는 문제가 있었다.

이와 같이 코아드릴 암반천공장치는 회전력으로 천공작업을 수행하는 것이지 눌러 내리는 압력으로 작업하는 장비가 아닌바, 암반과의 과도한 압력이 발생하여 비트 회전이 줄어들거나 멈추는 잼(Jam) 현상을 방지하여 회전력이 최대화될 수 있도록 제어하는 것이 장비 효율면에서 가장 요구되는 것이며, 회전력이 보장될 수 있다면 필요한 동력 또한 최소화되어 5톤 이하의 굴삭기 장비로도 종래와 동일한 작업을 수행할 수 있어 장비 활용도를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 코아드릴 암반천공장치의 회전력을 보장할 수 있는 제어수단을 제공하여 굴삭기를 경량화하고, 굴삭기가 한 위치에서 천공작업을 수행할 수 있는 작업범위를 극대화할 수 있도록 구조가 개선된 코아드릴 암반천공장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 굴삭기 암 단부와 결합한 연결 프레임부의 일면에 코아 드릴 및 코아드릴 승강수단이 결합하여 코아드릴이 승강하며 굴착작업을 수행하는 코아드릴 암반천공장치에 있어서, 상기 코아 드릴이 회전할 수 있도록 동력을 제공하는 코아드릴 회전모터의 구동회로에 압력센서 및 컨트롤러로서의 압력감지부를 연결하여, 상기 코아드릴 회전모터에 가해지는 압력이 기준압력 이상이면 코아드릴 승강모터에 코아드릴 상승신호를 송출하도록 하고 기준압력 이하이면 코아드릴 하강신호를 송출하여 코아드릴이 기준 압력 범위에서 자동 승강 제어되도록 구성된 것을 특징으로 하는 코아드릴 암반천공장치를 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 연결 프레임부는 상부에 구비된 제1회전판과, 측면에 구비된 제2회전판을 포함하여, 상기 연결 프레임부 자체가 굴삭기 암 단부를 기준으로 회전가능하고, 코아드릴 및 코아드릴 승강수단은 상기 연결 프레임부를 기준으로 회전가능하도록 구성되어, 한 위치에서의 작업범위를 극대화하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 코아드릴 승강수단은 하부에 상기 코아드릴의 코아부 직경과 일치하는 홀을 구비한 중공형의 가이드판을 수평장착하여, 상기 코아부의 하부를 지지하여 회전시 진동을 방지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 암반천공 작업중 자동으로 잼 현상을 감지 및 제어할 수 있게 되어 코아드릴의 회전력이 보장되는바, 종래에 비하여 대략 1/10에 해당하는 소규모의 장비로도 요구되는 수준의 천공작업이 가능하고, 코아드릴 비트의 수명 또한 획기적으로 연장되는 효과가 있다.

뿐만 아니라 한 위치에서 가능한 작업범위가 전방향으로 증가 되기 때문에, 좁은 공간에서도 작업이 용이한바, 코아드릴 암반천공장치의 활용성이 증대되어 해당 시장의 활성화에 크게 기여할 것으로 기대된다.

본 발명에 따른 코아드릴 암반천공장치는 도 1과 같이, 굴삭기 암에 결합한 코아드릴이 암반을 천공하도록 구성된 것이다.

도 2은 본 발명에 따른 코아드릴 암반천공장치만을 분리하여 상세히 도시한 것으로서, 연결 프레임부(1), 코아 드릴(2) 및 코아드릴 승강수단(3)을 구비함을 알 수 있다.

상기 연결 프레임부(1)는 굴삭기 암(Arm) 단부에 결합하여 코아 드릴(2)을 지지하는 수단으로서, 코아 드릴(2)의 직접적인 지지수단인 코아 드릴 승강수단(3)과 일체로 형성될 수도 있으나, 대개는 코아드릴 승강수단(3)이 일면에 결합될 수 있는 형상으로 분리 형성되어 굴삭기 암과 코아 드릴을 연결하는 역할을 수행한다.

상기 연결프레임부(1)는 굴삭기 암 단부로부터 회전하기 위하여 결합부위에 제1회전판(11)을 구비하는데, 상기 제1회전판(11)은 요구되는 회전각도 만큼 회전된 이후에는 이동된 위치에 고정될 수 있도록 고정수단을 포함하여야 한다.

상기 고정방법은 수동레버에 의한 볼트 결합, 로킹식 결합 등과 같은 종래의 수단을 도입하면 족한 부분으로서, 상기 로킹식은 고정될 위치에 따라 홈을 형성하고, 회전하면서 해당 홈에 맞추어 고정되는 것이다.

제2회전판(12)은 그 설치 위치만 다를 뿐 상기 제1회전판(11)과 동일한 구성이며, 설치대상이 다른 만큼 고정방식은 제1회전판(11)과는 달리 구현될 수 있다.

상기 연결 프레임부(1)의 일측에는 코아 드릴 승강수단(3)이 결합되고, 코아 드릴(2)은 상기 승강수단(3)에 결합되어 구동되는 것이다.

코아드릴(2)은 실제 암반과 마찰하며 천공을 수행하는 비트부(21)와 상기 비트부(21)를 결합할 수 있는 코아부(22)로 구성되며, 상기 비트부(21)와 코아부(22)는 일측에 결합된 코아드릴 회전모터(23)에 의하여 회전하게 된다.

상기 코아드릴의 코아부(22)는 길이가 길수록 천공깊이가 증가하는 것이기 때문에, 본 발명은 상기 코아부(22)의 길이를 최대화하기 위하여 상기 연결 프레임부(1)의 구조를 변형하여 코아드릴 승강수단(3)이 상기 연결 프레임부 상부(A)까지 상향 연장형성되도록 하고, 하부로도 종래보다 길이를 연장한다.

따라서 상기 연결 프레임부의 상부(A)는 승강축으로부터 이격되도록 무게중심을 이동시켜 형성되어야 한다.

그러나 이와 같이 코아부(22)를 연장하면, 천공 깊이를 최대화할 수 있어 바람직한 반면, 코아드릴의 회전시 진동이 증가하여 코아드릴이 정확한 천공위치로 하강하기 위해서는 회전 속도를 줄이며 많은 시간을 조준해야 하는 등의 어려움이 발생한다.

따라서 본 발명은 도 3과 같이, 코아드릴 승강수단(3) 하부에 코아드릴 코아부(22)의 하부를 지지하는 가이드판(32)을 수평장착하여, 코아부(22)를 길게 형성하여도 진동을 방지함으로써 천공위치에 빠르고 정확하게 도달할 수 있도록 한다.

상기 가이드판(32)은 상기 코아드릴의 코아부(22) 직경과 일치하는 홀을 구비한 중공형의 판체로서 코아드릴 승강수단(3)의 하부에 결합하고, 상기 홀에 코아부(22)가 입설 및 지지되어 회전하는 것이다.

상기 승강수단(3)은 코아드릴의 일측을 지지하는 구조이고, 코아드릴(2)의 상승과 하강을 제어할 수 있는 유압모터인 코아드릴 승강모터(31)가 결합되어 운전석에서 제어하거나 자동으로 잼 상황을 감지하여 동작할 수도 있다.

본 발명은 코아드릴의 회전력이 어떤 상황에서도 보장될 수 있도록 하여, 회전력에 의한 천공작업이 가능하도록 하는 것이 주요 목적이다.

따라서, 암반과의 과도한 마찰로 코아드릴의 회전력이 저하되는 잼 상황을 자동감지하여 그때마다 자동으로 코아드릴을 상승시켰다가 다시 하강하도록 함으로써 암반에 대하여 회전력을 유지하여 작업효율을 향상시킬 수 있고 비트날의 파손을 막도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 잼 방지를 위한 회로구성도로서, 코아드릴 회전모터(23), 압력감지부(24) 및 코아드릴 승강모터(31)가 회로 상에 연동되어 구현되는데, 상기 압력감지부(24)는 나머지 구성과 회로적으로 연결되는 것이기 때문에 그 물리적인 위치는 다양한 변형이 가능하다.

구체적인 작동관계는, 코아드릴 회전모터(23)의 작동시 이와 연결되어 있는 압력감지부(24)가 과부하를 감지하면, 코아드릴 승강모터(31)에 상승신호를 보내어 승강수단(3)을 제어하고, 코아드릴의 상승으로 상기 압력감지부(24)가 과부하 해제로 판단하면, 코아드릴 승강모터(31)에 하강신호를 보내어 코아드릴이 다시 암반과 마찰할 수 있도록 한다.

상기 압력감지부(24)에 의한 코아드릴 승강제어는 매우 빠르게 자동으로 진행되는 작업으로서, 본 발명에 따른 잼 방지 회로가 구동되면, 코아드릴이 탄력적으로 작업하고 있는 것으로 보이게 되며, 코아드릴은 암반과의 과도한 마찰 없이 회전력을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

상기 압력감지부(24)는 압력 센서 및 컨트롤러를 포함하는 것으로서 압력을 감지해서 전기신호로 변환시키는 것을 목적하는 수단인바, 도 4의 회로도에서 나타내는 바와 같이, 코아드릴 회전모터(23)의 회로에 병렬연결된 전압계를 이용하여 모터의 압력을 감지하고, 감지된 압력을 설정된 기준압력과 비교하여 과부하 여부를 판단하고 과부하 여부에 따라 전기신호를 송출하여 코아드릴 승강모터(31)의 제어신호에 연결하여, 코아드릴 승강수단이 자동으로 승강을 반복하며 코아드릴의 회전력을 유지하도록 제어되는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 암반천공장치는 도 5에서 보는 바와 같이, 연결 프레임부(1) 상부 및 측부에 구비된 회전판에 의해서 어떤 위치에서도 작업이 가능하며, 코아드릴의 길이를 연장하더라도 가이드에 의하여 진동없이 안정적인 작업이 가능하여, 작업범위 및 천공깊이에 대한 한계를 최소화할 수 있다.

무엇보다도, 압력감지부(24)에 의한 코아드릴의 자동승강제어를 통해 어떤 상황에서도 코아드릴의 회전력을 확보할 수 있게 되는바, 종래의 압박 위주의 작업에 비하여 작업효율이 향상되고 코아드릴 고유의 장점을 최대한 확보할 수 있게 되었다.

도 1은 본 발명에 따른 암반천공장치의 사용예시도.

도 2는 본 발명에 따른 암반천공장치의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 가이드판이 장착된 경우의 예시도.

도 4는 본 발명에 따른 잼 방지 회로 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 암반천공장치의 회전 예시도.

<주요 도면부호에 대한 설명>

1 : 연결 프레임부 2 : 코아드릴

3 : 코아드릴 승강수단 11 : 제1회전판

12 : 제2회전판 23 : 코아드릴 회전모터

24 : 압력감지부 31 : 코아드릴 승강모터

32 : 가이드판

Claims (4)

1. 굴삭기 암 단부와 결합한 연결 프레임부의 일면에 코아 드릴 및 코아드릴 승강수단이 결합하여 코아드릴이 승강하며 굴착작업을 수행하는 코아드릴 암반천공장치에 있어서,

   상기 코아 드릴이 회전할 수 있도록 동력을 제공하는 코아드릴 회전모터의 구동회로에 압력센서 및 컨트롤러로서의 압력감지부를 연결하여, 상기 코아드릴 회전모터에 가해지는 압력이 기준압력 이상이면 코아드릴 승강모터에 코아드릴 상승신호를 송출하도록 하고 기준압력 이하이면 코아드릴 하강신호를 송출하여 코아드릴이 기준 압력 범위에서 자동 승강 제어되도록 구성된 것을 특징으로 하는 코아드릴 암반천공장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연결 프레임부는 상부에 구비된 제1회전판과, 측면에 구비된 제2회전판을 포함하여, 상기 연결 프레임부 자체가 굴삭기 암 단부를 기준으로 회전가능하고, 코아드릴 및 코아드릴 승강수단은 상기 연결 프레임부를 기준으로 회전가능하도록 구성되어, 한 위치에서의 작업범위를 극대화하도록 구성된 것을 특징으로 하는 코아드릴 암반천공장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 코아드릴 승강수단은 하부에 상기 코아드릴의 코아부 직경과 일치하는 홀을 구비한 중공형의 가이드판을 수평장착하여, 상기 코아부의 하부를 지지하여 회전시 진동을 방지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 코아드릴 암반천공장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 연결 프레임부의 상부는 코아드릴 승강을 방해하지 않도록 승강축으로부터 이격 형성하고, 상기 코아드릴 승강수단은 상향으로 연장하여 승강수단의 길이를 증가한 것을 특징으로 하는 암반천공장치.

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