KR20110085250A - 천공 장치용 로드 장착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 천공장치는 천공기의 본체에 설치되는 리드와, 상기 리드에 슬라이딩 가능하게 설치되며드릴 로드와 결합되는 구동축을 가진 헤드부와,
상기 구동축과 결합되는 적어도 하나의 드릴로드와, 상기 연결되는 로드의 단부측에 설치되는 비트 유니트와,
리드에 설치되어 결합된 드릴로드 또는 드릴로드와 비트를 결합 및 분리하기 위한 툴 클램핑 수단과,
상기 리드와 인접되게 설치되어 드릴로드들을 지지하며, 드릴로드들을 공급 및 회수하기 위한 카트리지 수단을 구비한다.
본 발명은 천공 작업시 로드를 자동교체할 수 있으므로 교체에 따른 작업공수를 줄일 수 있다.

Description

천공 장치용 로드 장착장치{drilling machine}

본 발명은 천공장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 천공작업 시 헤드의 회전축에 의해 회전되는 로드들을 결합 및 분리하는 천공기용 로드 장착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하공을 천공하는 천공기는 비트를 단지 회전시키는 방법(오실레이터 공법라고도 함)과, 비트 또는 볼 커터를 회전시킴과 아울러 가압력을 주는 방법(R.C.D 공법)등이 있다.

오실레이터 공법은 통상 직경이 800 내지 3000mm 사이의 케이싱을 유압척으로 클램핑한 상태에서 좌우 회전방향으로 설치된 실린더의 전후진 작동을 흔들리면서 천공하는 공법이며, 상기 R.O.C 공법은 단부에 비트 또는 볼 커터가 설치된 드라이브 로드를 이용하여 비트 또는 볼커터를 회전시켜 천공하는 방법이다.

상기 오실레니터(OSCILLATOR) 공법은 작업장의 토지 조건이 흙으로만 이루어진 영역을 천공하는 데는 이상이 없으나 지중의 암반을 전공하는 항타기와 같은 별도의 장비에 의해 큰 햄머를 낙하시켜 파괴하는 공정이 필요하다.

한편, 상기 R.C.D 공법은 오실레이터 공법에 비하여 진보된 천공효과를 가지는 것으로, 토사층을 오실레이터 또는 로우테이터(rotator)로 굴착한 후 연암과 경암층을 굴착코져 할 때 드릴로드 끝부분에 부착된 특수한 비트를 회전시켜 암반을 굴착하고 드릴 로드(drill rod pipe)로 순환수 또는 에어에 의해 파석을 지상으로 배출하며 굴착하는 것으로 기초공사 등에 사용되는 대구경 현장타설 및 탑 다운(top down) 공법의 핵심적인 공법이다.

한편, 천공장치는 상기와 같이 일정 깊이로 시추 작업을 수행하는 과정에서 천공 깊이가 깊어짐에 따라 드릴 로드들을 서로 연결하게 되는데, 이 드릴 로드 파이프의 연결작업이 수작업에 의해 이루어지게 되므로 드릴 로드의 연결작업에 따른 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

이러한 점을 감안하여 종래에는 천공기의 리드의 측면에 카트리지를 설치하고, 이 카트리지를 헤드부의 구동축하부로 회동시켜 로드를 교환하거나 분리된 로드를 저장하여 왔다.

그리고 이러한 방법은 로드들을 카트리지에 장착하기 위하여 별도의 장비를 이용하여 로딩하여야 하는 불편함이 있다. 또한 천공깊이가 깊어지는 경우 로드수가 많아지게 되는데, 카트리지에 로딩되는 로드의 수는 한정적이어서 심공을 천공하기 위한 천공기에 적용이 어렵다.

이러한 점을 감안하여 상대적으로 깊은 구멍을 뚫기 위해서는 운반차를 이용하여 다량의 로드을 운반하고, 이 운반차로부터 보조크레인 등을 이용하여 로드를 들어 올려 장착하고 있는데, 이러한 방법은 로드의 장착에 따른 작업의 효율성을 향상시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 로드들의 연결 및 분리에 따른 작업시간을 줄여 지하공의 천공작업에 따른 효율성을 향상시킬 수 있는 천공장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 천공기는,

천공기의 본체에 설치되는 리드와, 상기 리드에 슬라이딩 가능하게 설치되며 천공을 위한 구동축을 가진 헤드부를 구비하며,

상기 리드의 하부 또는 본체의 프레임에 설치된 브라켓에 회동가능하게 설치되는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 일측에 힌지 연결되어 구동축과 연결 또는 분리되는 로드의 단부를 파지하여 회동시키는 회동부재와, 상기 회동부재에 설치되어 로드의 단부를 클램핑하는 클램프 유니트와, 상기 베이스 부재에 설치되어 상기 회동부재를 로드가 세우지거나 누이는 방향으로 회동시키는 로드 장착 유니트를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 천공장치는 구동축과 로드의 장착 및 분리를 위하여 로드의 단부를 파지한 상태에서 회동시킬 수 있으므로 로드의 장착 및 분리에 따른 많은 작업공수를 줄일 수 있으며, 나아가서는 천공작업의 효율을 극대화 할 수 있다.

또한 운반차에 장착된 로드들을 직접 회전 시킬 수 있어 별도의 크레인이 필요하지 않다.

도 1은 본 발명에 따른 천공장치의 측면도,
도 2는 툴 클램프의 평면도,
도 3은 로드 장착유니트를 발췌하여 도시한 사시도.
도 4는 로드 장착 유니트의 작동상태를 나타내 보인 측면도.

본 발명에 따른 천공장치는 천공작업을 수행하면서 드릴로드를 자동 공급 및 회수 할 수 있으므로 지하공 천공에 따른 작업성을 향상시킬 수 있는 것으로, 그 일 실시예를 도 1 내지 도 4에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 천공장치(10)는 자체 또는 천공기의 본체(11)에 설치되는 리드(12)와, 상기 리드(12)에 슬라이딩 가능하게 설치되며 승강수단(20)에 의해 승강되며 하나 또는 상호 연결된 로드(100)들과 결합되는 구동축(31)을 가진 헤드부(30)와, 상기 구동축(31)과 결합되는 로드(100)의 단부 측에 설치되는 비트 유니트(101)와, 리드(12)에 설치되어 로드(100)들을 결합 및 분리하기 위하여 로드(100)를 파지하는 툴 클램핑 수단(40)을 구비한다. 그리고 상기 리드 또는 인접되는 본체(11)의 프레임에 설치되어 연결 또는 분리되는 단부를 파지하여 회동시키는 로드 장착유니트(50)를 구비한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 다른 로드 장착장치를 구비한 천공기를 구성요소 별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 차체 또는 본체(11)는 유압모터를 구동시키기 위한 엔진, 유압펌프, 컨트롤 밸브 등이 설치될 수 있으며, 이동을 위한 별도의 구동수단이 설치될 수 있다. 그리고 상기 리드(12)는 본체(11)에 소정의 각도로 회동 가능하게 설치되며, 이 리드(12)는 본체(11)에 설치된 실린더에 의해 회동된다.

상기 헤드부(30)는 리드(12)를 따를 승강수단(20)에 의해 승강되면서 구동축(31)에 연결된 로드(100)를 회전 및 승강시키는 것으로, 상기 리드(12)를 따라 승강되는 승강프레임(32)을 구비하고, 상기 승강프레임(32)은 하우징에 의해 중공을 가진 구동축(31)이 수직한 방향으로 회전 가능하게 설치된다. 그리고 상기 승강프레임(32)에는 구동축을 구동시키기 위한 구동모터(33)가 설치되는데, 이 구동모터는 유압모터가 이용 될 수 있다.

상기 승강수단(20)은 리드(12)의 상하부에 설치된 제 1,2스프라켓(21)(22)들과 상기 제1,2스프라켓(21)(22)에 걸리며 상기 헤드부(30)의 승강프레임(32)가 이 결합된 체인(23)과, 상기 리드(12)에 설치되어 상기 제 1,2스프로킷(21)(22)중 하나를 구동시키기 위한 유압모터(24)를 구비한다. 승강수단은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 리드(12)에 설치되는 실린더 또는 윈치와 로프에 의해 이루어질 수도 있다.

그리고 툴 클램핑 수단(40)은 리드(12)의 하단부 측에 설치되어 결합 또는 분리되는 로드 또는 로드의 단부에 설치되는 비트를 결합 및 분리하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 로드(100)가 관통하는 개구된 제1홀(41)이 형성된 지지프레임(42)과, 상기 지지프레임(42)의 제1홀(41)에 대해 회동가능하게 설치되며 대응되는 제 2홀(43)이 형성된 가동프레임(44)과, 상기 제2홀(43)의 양측에 설치되며 액튜에이터 즉, 유압실린더(45)(46)들에 의해 전, 후진되는 죠(도시되지 않음)를 구비한다. 그리고 상기 가동프레임(44)은 지지프레임(42)과 가동프레임(44)에 양 단부가 연결된 제 유압실린더(48)(49)에 의해 지지프레임(42)에 대해 회전된다.

상기 로드 장착 유니트(50)는 로드의 단부를 파지한 상태에서 회동시켜 상기 헤드부에 로드를 연결할 수 있도록 하는 것으로, 일 실시예를 도 3 및 도 4에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 로드 장착 유니트(50)는 상기 리드(12)의 하부 또는 본체(11)의 프레임에 설치된 브라켓(51)에 회동가능하게 베이스 부재(52)가 설치된 구성을 가진다.

그리고 베이스 설치되는 베이스 부재(52)의 일측에 힌지축(53)에 의해 연결되어 회동가능하게 설치되어 수직 및 수평상태로 회동되는 회동부재(54)와, 상기 회동부재(54)에 설치되어 로드의 단부를 클램핑하는 클램프 유니트(60)와, 상기 베이스 부재(52)에 설치되어 상기 회동부재(54)를 로드(100)가 세우지거나 누이는 방향으로 회동시키는 액튜에이터(55)를 구비한다. 상기 액튜에이터는 유압실린더(55)로 이루어질 수 있는데, 이 유압실린더(55)의 일측이 상기 베이스부재(52)에 회동가능하게 지지되고, 이 유압실린더(55)의 로드(55a)가 상기 회동부재(54)의 일측에 회전가능하게 핀(55b)에 의해 결합된다.

상기 브라켓(51)에 회전가능하게 설치되는 베이스 부재(52)는 별도의 구동부(70)에 의해 회전될 수 있다. 상기 구동부(70)는 유압실린더(71) 또는 상기 브라켓(51)에 상기 베이스부재(52)를 회전시키기 위한 스윙 모터로 이루어질 수 있다.

상기 클램프 유니트(60)는 로드(100)의 단부를 파지하기 위한 것으로, 회동부재(54)의 상면에 고정죠(61)가 설치되고, 상기 고정죠(61)와 결합되어 로드(100)의 단부를 파지하는 가동죠(62)가 회동 가능하게 설치된다. 상기 고정죠(61)와 가동죠(62)는 상호 결합되어 로드(100)의 단부를 감쌀 수 있도록 상호 결합시 원형의 파지부(63)를 형성한다.

그리고 상기 가동죠(62)는 회동부재(54)에 설치된 액튜에이터인 구동 실린더(64)에 의해 고정죠(61)와 결합 및 분리되면서 상기 로드(100)의 단부를 파지한다. 상기 구동 실린더(64)는 상기 회동부재(54)에 회동가능하게 설치되고 이의 로드(64a)는 상기 회동부재(54)에 회동가능하게 설치되는 가동죠(62)의 단부와 핀결합된다. 상기 클램프 유니트는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 로드를 회동시킬 수 있도록 단부를 파지할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 차체에는 각 유입실린더 및 유압모터에 유압유를 펌핑하여 공급하기 위한 유압유 공급수단이 구비된다. 이 유압유 공급수단은 유압유탱크, 유압유펌프 및 이를 구동시키기 위한 모터를 구비하는데, 이러한 유압유 공급수단은 천공기의 본체에 장착된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 천공장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 천공 장치를 이용하여 천공작업을 수행하기 위해서는 리드(12)를 수직으로 유지한 상태에서 승강수단을 이용하여 헤드부(30)를 상승시킨다.

이 상태에서 상기 유압실린더(55)를 회동시켜 상기 베이스 부재(52)의 단부에 설치된 회동부재(54)가 회동되어 수직한 상태를 유지하도록 함으로써 이에 설치된 로드(100)의 파지부를 이루는 고정죠(61)와 가동죠(62)가 전면을 향하도록 한다.

이 상태에서 상기 구동 실리더(64)를 작동시켜 상기 고정죠(61)에 대해 가동죠(62)를 분리한다. 이 상태에서 상기 고정죠(61)와 가동죠(62) 사이의 파지부(63)에 로드(100)의 단부를 삽입한 후 상기 구동 실린더(64)를 작동시켜 로드(100)의 단부를 파지한다.

그리고 상기 유압실린더(55)를 회동시켜 상기 클램프 유니트에 파지된 로드(100)가 수직상태를 유지할 수 있도록 한다. 상기와 같이 로드의 수직 상태가 이루어지면, 상기 베이스부재(52)를 구동부(70)에 의해 회동시켜 상기 수직으로 세워진 로드(100)가 헤드부(30)의 구동축(31)의 수직 하부에 위치되도록 한다. 그리고 상기 헤드부(30)를 하강시켜 로드(100)와 구동축(31)이 결합되도록 한다. 상기 구동축(31)과 로드(100)의 결합이 완료되면, 상기 구동 실린더(64)가 작동되어 가동죠(62)를 회동시킴으로써 로드(100) 하단부를 파지를 해지하고, 헤드부(30)을 상승시켜 클램프 유니트(60)로부터 로드(100)을 분리한 후 구동부에 의해 베이스부재(52)를 회전시킨다.

그리고 상기 구동축과 연결된 로드를 분리하고자 하는 경우에는 헤드부의 구동이 정지된 상태에서 상기 로드(100)가 툴 클램핑 수단의 제 1,2홀(41)(43)에 위치된 로드(100)를 상기 유압실린더(45)(46)를 작동시켜 파지한다. 그리고 상기 고정프레임(42)과 가동프레임(44)을 연결하는 유압실린더를 작동시켜 고정프레임(42)에 대해 가동프레임(44)을 회전시켜 구동축(31)에 대해 로드(100)를 회전시킨다. 이 상태에서 상기 구동축을 역회전시켜 구동축(31)과 로드(100)를 1차 분리한 후, 분리된 로드를 상승시킨다.

그리고 상기 베이스부재(52)를 회전시켜 클램프 유니트(60)가 로드(100)의 하부에 위치되도록 한 후 클램프 유니트(60)를 이용하여 상술한 바와 같이 구동축에 지지된 로드(100)의 단부를 파지하고, 구동축(31)과 로드(100)를 분리한다. 그리고 상기 유압실린더(55)를 작동시켜 회동부재(54)를 베이스 부재(52)에 대해 회전시켜 로드(100)가 뉘여지도록 하고, 클램프 유니트(60)의 고정죠(61)와 가동죠(62)에 의해 지지된 파지력을 제거한다.

이와 같이 본 발명의 천공장치는 로드를 공급 및 회수할 수 있으므로 천공작업 시 드릴로드의 결합 및 분리에 따른 작업공수를 줄일 수 있으며, 나아가서 천공작업의 효율성을 극대화시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 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 발명은 천공장치는 각종 천공장치에 널리 적용 할 수 있다.

Claims (2)

1. 천공기의 본체에 설치되는 리드와, 상기 리드에 슬라이딩 가능하게 설치되며 천공을 위한 구동축을 가진 헤드부를 구비하며,
   상기 리드의 하부 또는 본체의 프레임에 설치된 브라켓에 회동가능하게 설치되는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 일측에 힌지연결되어 구동축과 연결 또는 분리되는 로드의 단부를 파지하여 회동시키는 회동부재와, 상기 회동부재에 설치되어 로드의 단부를 클램핑하는 클램프 유니트와, 상기 베이스 부재에 설치되어 로드가 세우지거나 누이는 방향으로 상기 회동부재를 회동시키는 로드 장착 유니트를 구비하여 된 것을 특징으로 로드 장착 유니트를 가진 천공기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 클램프 유니트 상기 회동부재의 상면에 고정죠와, 상기 고정죠에 회동가능하게 설치되는 가동죠와, 상기 회동부재에 설치되어 상기 고정죠에 대해 가동죠를 회동시키는 구동실린더를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 로드 장착 유니트를 가진 천공기.

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