KR20130057161A - 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴 - Google Patents

단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴 Download PDF

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KR20130057161A
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(주)삼일이엔씨
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Abstract

본 발명은, 드릴케이스(12)내에 상호 어긋나게 대칭되는 외측 개구부(34)를 갖는 확장로드 가이드홈(14)들을 형성하고, 상면에 적어도 2개 이상의 걸림돌기(24)를 갖는 확장로드(18)를 드릴케이스(12)의 확장로드 가이드홈(14)에 수용하고, 드릴케이스(12)의 중심부에 설치된 회전축(8)에 가압돌기(26a)(26b)들을 갖는 회전체(22)를 장치하고, 회전체(22)가 회전축(8)에 의해 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 회전체(22)의 가압돌기(26a)(26b)가 확장로드(18)의 걸림돌기(24)들을 외측방 또는 내측방으로 단계적으로 밀어내면서 확장로드(18)가 외측 개구부(34)를 통하여 단계적으로 확장 및 수축되도록 구성함으로서, 1대의 드릴로 수직천공과 케이싱 근입 등을 위한 소규모 확경 및 지지력 확대를 위한 대규모 확경이 모두 가능하며, 드릴 비트의 회수가 용이하다.

Description

단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴{DRILLED HOLE ENLARGEABLE DRILL THAT SCALABLE ENLARGEMENT IS POSSIBLE IN EACH DRILLING STEP}
본 발명은 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴에 관한 것으로, 특히, 1대의 드릴로 드릴 몸통과 동일한 직경의 수직천공과 단계별 확장천공이 모두 가능한 지반 굴착용 드릴에 관한 것이다.
일반적으로 건설분야에서는 구조물의 기초에 사용되는 압축을 받는 말뚝이나 부력방지앵커, 사면안정 및 기타 지반 관련 구조물에 사용되는 앵커 또는 인발에 저항하는 말뚝과 같은 인장부재의 시공을 위해 주로 천공길이 전체를 같은 직경으로 천공하고 있다. 이 때, 천공 작업중 또는 천공홀 내로 말뚝을 근입하는 동안에 공벽이 무너지지 않도록 공벽유지용 케이싱을 설치하는 경우에는 소규경 확경이 가능한 드릴을 사용하여 지상에서부터 공벽유지용 케이싱 외경과 같거나 약간 큰 직경으로 천공하면서 공벽유지용 케이싱을 함께 근입하기도 하는데 이 경우도 동일한 직경으로 천공하게 된다.
그러나, 상기와 같이 동일한 직경으로 천공하면 천공작업은 단순하고 쉬우나 대부분 구조부재의 확실한 지지가 가능한 풍화암이나 연암과 같은 견고한 지반까지 깊이 천공해야 한다는 문제점이 있다.
특히, 말뚝(기성말뚝, 현장타설말뚝, 기둥과 일체인 단일말뚝)과 같은 압축부재의 경우 견고한 지반까지 깊이 천공하더라도 천공 선단부의 면적이 작아 구조부재는 충분히 외력을 견디더라도 이를 지지하는 지반이 먼저 항복(허용지지력 초과)하게 된다.
또 앵커 또는 인장말뚝과 같은 인장부재의 경우에는 이미 뚫린 구멍에 인장부재가 삽입되어 있는 형태이므로 인장부재에 공용 중의 하중이 작용되면 인발에 저항할 수 있는 인발저항력이 너무 작아 대부분 인장부재를 견고한 암반층까지 천공 및 삽입한 다음 공내에 2중, 3중으로 시멘트 그라우트 등의 주입재를 주입하고 양생함으로써 마찰저항이나 부착저항력을 증가시켜 인발저항력을 확보하게 된다.
주로 천공홀의 작은 직경 내에서 필요한 만큼의 인발저항력을 확보하여야 하므로 천공길이가 길어지고 인장부재의 구조와 시공순서가 복잡하며 주입재의 양이 과다해 공사비가 커지고 지중의 자연환경 훼손도 많아지며 특히 주입재에 포함된 환경오염성분이 지하수를 타고 주변 일대를 오염시키게 되는 문제가 있었다.
이 경우 말뚝이나 인장부재의 선단부를 확대하면 말뚝이나 인장부재의 지지력이 크게 개선되어 경제성를 확보하면서 이러한 문제들을 해결할 수 있는데 이를 위해서는 수직천공부의 공벽유지에 필요한 케이싱 근입을 위한 소구경 확공과 선단부의 대구경 확공이 동시에 가능한 드릴 비트가 요구된다.
최근까지 개발된 지반에 천공된 직경을 확장하는 장치의 일 예로, 국내 등록특허 제990201호에는 '말뚝 선단부 확장용 가변식 굴착 함마"가 개시되어 있고, 국내 등록특허 제685386호에는 "인-라인 확장 윙을 갖는 시추공 굴착장치 및 그 구동방법"이 개시되어 있다.
국내 등록특허 제990201호에 개시된 '말뚝 선단부 확장용 가변식 굴착 함마"는 말뚝 선단부를 지지하는 대구경 확공에만 사용되는 드릴로서, 수직천공을 하기 위해서는 별도의 드릴로 수직천공을 하여야 하므로 2대의 장비가 필요하고, 유압과 공압을 동시에 사용하므로 장비가 복잡하며, 드릴 전 구간에 유압선로가 설치되어 유압선로 파손시는 지중으로부터 장비 회수가 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 국내 등록특허 제685386호에 개시된 "인-라인 확장 윙을 갖는 시추공 굴착장치 및 그 구동방법"은 소구경 확장천공의 용도로만 사용 가능하고, 다단계 확장천공이 필요할 경우에는 별도의 드릴을 추가로 사용하여야한다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 1대의 드릴로 드릴몸통과 동일한 직경의 수직천공과 케이싱 근입 등을 위한 소구경 확공 및 지지력 확대를 위한 대구경 확공이 모두 가능하고, 지중에서 드릴을 용이하게 회수할 수 있는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 기존의 드릴로드 나 해머 등의 특별한 구조변경 없이 용이하게 설치가능하고, 구조가 단순하면서도 견고하고, 풍화암 이상의 암반부 확장천공도 가능하며, 시공이 매우 간편한 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 드릴의 직경 대비 확장폭의 구경을 최대한으로 넓힐 수 있으며, 드릴의 확장을 용이하게 할 수 있는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지반 굴착용 드릴의 본체 하단에 결합되는 드릴에 있어서, 드릴케이스내에 상호 어긋나게 대칭되는 외측 개구부를 갖는 확장로드 가이드홈들을 형성하고, 상면에 적어도 2개 이상의 걸림돌기를 갖는 확장로드를 드릴케이스의 확장로드 가이드홈에 수용하고, 드릴케이스의 중심부에 설치된 회전축에 가압돌기들을 갖는 회전체를 장치하고, 회전체가 회전축에 의해 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 회전체의 가압돌기가 확장로드의 걸림돌기들을 외측방 또는 내측방으로 단계적으로 밀어내면서 확장로드가 외측 개구부를 통하여 단계적으로 확장 및 수축되도록 구성함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 지반 굴착용 드릴의 본체 하단에 결합되는 드릴에 있어서, 드릴케이스내에 상호 어긋나게 대칭되는 외측 개구부를 갖는 확장로드 가이드홈들을 형성하고, 일측면에 치형의 걸림돌기를 갖는 확장로드를 드릴케이스의 확장로드 가이드홈에 수용하고, 드릴케이스의 중심부에 설치된 회전축에는 외주면에 치형의 가압돌기를 갖는 회전체를 장치하고, 회전체가 회전축에 의해 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면 확장로드가 회전체에 맞물려서 내측방 또는 외측방으로 이동하면서 외측 개구부를 통하여 단계적으로 확장 및 수축되도록 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은 1대의 드릴로 수직천공과 단계별 천공경 확장이 가능하게 되어 드릴의 활용도가 높고, 건설현장 내 드릴의 추가 반입이 불필요하며, 드릴의 교체 시간이 소요되지 않아 소요경비와 공기가 절감된다.
또한, 확장로드에 대부분의 하중이 가해지는 전체 확장 과정 중 가압방향과 확장방향이 일치하여 회전력이 수평력으로 전환되는 효율이 좋고, 핀이나 천공부로 체결되는 구조가 거의 없어 부재의 파손이 없고 구조적으로 견고하다.
또한, 다단계 확장이 가능하면서도 어떤 경우에도 지중에 드릴이 남아 있는 일이 없이 드릴의 회수가 용이하며, 기존의 드릴로드나 해머 등의 특별한 구조변경 없이 용이하게 설치가능하고, 시공이 매우 간편하며, 토사층, 자갈층 뿐만 아니라 풍화암층 이상의 견고한 지층에도 다양한 규격으로 신속하게 천공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지반 굴착용 드릴의 사시도,
도 2는 도 1의 지반 굴착용 드릴의 분해사시도,
도 3은 도 1의 지반 굴착용 드릴의 측단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지반 굴착용 드릴의 작동도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 확장로드와 회전체의 작동도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 확장로드와 회전체의 작동도,
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 지반 굴착용 드릴의 시공 순서도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 지반 굴착용 드릴로드의 하단에 결합되어서 천공홀을 형성하는데 사용하며, 확장로드를 드릴의 외측으로 단계적으로 돌출하여 1대의 드릴로 드릴몸통과 동일한 직경의 수직천공뿐만 아니라 수직천공의 공벽유지에 필요한 케이싱 근입을 위한 소구경 확공과 지지력 확대를 위한 대구경 확공이 모두 가능하고, 확장로드를 드릴내로 다시 삽입하여 천공 후 지중의 드릴을 지상으로 용이하게 회수가능하도록 한 것이다.
본 발명이 확장천공과 드릴 회수과정에서 사용하는 주동력은 회전축의 회전력과 공압에 의한 충격력으로서, 본 발명은 장비 개조나 새로운 제작 없이 기존의 지반 굴착용 장치에 그대로 결합하여 사용가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지반 굴착용 드릴의 사시도이고, 도 2는 도 1의 지반 굴착용 드릴의 분해사시도이며, 도 3은 도 1의 지반 굴착용 드릴의 측단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지반 굴착용 드릴의 작동도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 확장로드와 회전체의 작동도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 드릴(10)은 중심부에 회전축(8)이 장치된 드릴케이스(12)와, 드릴케이스(12)내에 형성된 확장로드 가이드홈(14)과, 확장로드 가이드홈(14)을 따라 수평 이동하며 드릴케이스(12)의 외측으로 확장 및 내측으로 수축하는 확장로드(18)와, 회전축(8)에 의하여 회전하며 확장로드(18)를 수평 이동시키는 회전체(22)로 구성된다.
또한, 확장로드 가이드홈(14)의 일측에 형성된 확장제한키홈(16)과, 확장제한키홈(16)에 유동적으로 수용되어서 확장로드(18)의 확장길이를 제한하는 확장제한키(20)를 더 포함한다.
드릴(10)의 드릴케이스(12)는 내부 공간(15)을 갖는 원통형 케이스로 구비된다. 드릴케이스(12)의 중심부에는 회전축 체결홈(50)이 형성되어 지반 굴착용 드릴(2)의 본체 내부를 관통하는 회전축(8)이 설치될 수 있다. 회전축(8)은 지반 굴착용 장치에 설치된 구동부(미도시)와 연결되어 회전체(22)를 회전시키는 역할을 한다.
드릴케이스(12)의 외주연에는 굴착과정에서 발생하는 흙이나 자갈 등 슬라임을 천공홀(6) 밖으로 배출하는 슬라임배출구(46)가 일정간격마다 형성된다.
드릴케이스(12)의 바닥면에는 지반의 천공을 원활하게 하는 버튼비트(48)가 형성된다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 드릴케이스(12)의 내부공간(15)은 중간에 판 부재(40)가 일체로 형성되어 상하층 공간(15a)(15b)으로 구획될 수 있다.
드릴케이스(12)의 하층공간(15b)에는 확장로드(18)를 수용하는 확장로드 가이드홈(14)들과 확장제한키(20)를 수용하는 확장제한키홈(16)이 형성되고, 드릴케이스(12)의 상층공간(15a)에는 회전체(22)가 장치된다. 그리고, 판 부재(40)에는 확장로드 가이드홈(14)에 수용된 확장로드(18)의 걸림돌기(24)가 이동할 수 있는 걸림돌기 가이드홈(42)이 길게 형성된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 확장로드 가이드홈(14)의 형상은 확장로드(18)를 수용할 수 있도록 확장로드(18)의 형상에 맞게 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 확장로드(18)가 직사각형 형태로 형성되고 내측 단부에 확장제한 돌기(28)가 외측으로 돌출 형성되어 있으므로, 확장로드 가이드홈(14)도 그에 맞게 형성될 수 있다.
이러한 확장로드 가이드홈(14)들은 회전축 체결홈(50)을 중심으로 양측에 나란히 형성된다. 이때, 확장로드 가이드홈(14)들은 드릴케이스(12) 직경 대비 천공홀(6) 확경폭을 최대화할 수 있도록 드릴케이스(12)의 좌우를 가로질러 길게 형성할 수 있다. 또한, 드릴케이스(12)의 일측에는 확장로드(18)가 출입할 수 있도록 외측 개구부(34)가 형성되는데, 본 발명의 실시예에서는 양측 확장 로드 가이드홈(18)의 외측 개구부(34)를 드릴케이스(12)의 반대방향에 엇갈리게 형성하여 천공홀(6) 확경폭을 최대화할 수 있다.
확장로드 가이드홈(14)의 외측면에는 확장제한키(20)를 수용하는 확장제한키홈(16)이 설치된다. 확장제한키홈(16)은 소구경 확공시 확장로드(18)의 확장제한 돌기(28)가 위치되는 지점에서부터 확장로드(18)가 확장되는 방향으로 형성되며, 확장제한키홈(16)의 길이는 대구경 확공시 확장로드(18)가 확장되는 길이를 고려하여 형성된다.
확장제한키홈(16)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 확장제한키(20)를 수용할 수 있도록 확장제한키(20)의 형상에 맞게 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 확장제한키(20)가 직사각형 형태로 형성되므로, 확장제한키홈(16)도 그에 맞게 형성될 수 있다.
그리고, 확장제한키홈(16)의 일측면에는 확장제한 걸림턱(32)이 더 형성될 수 있다.
확장제한 걸림턱(32)은 확장제한키홈(16)의 양측면 중 확장로드 가이드홈(14)의 외측 개구부(34)에 가까운 측면에 형성될 수 있다.
확장로드 가이드홈(14)은 확장제한 걸림턱(32)을 중심으로 확장로드 가이드홈(14)의 직경을 달리하여 형성할 수 있다. 확장로드 가이드홈(14)은 내측면에서부터 확장제한 걸림턱(32)까지는 후술할 확장로드(18)의 확장제한 돌기(28)가 이동할 수 있도록 확장제한 걸림턱(32)에서부터 외측 개구부(34)까지보다 넓은 직경으로 형성된다.
확장로드 가이드홈(14)에 수용되는 확장로드(18)는 내측단에 확장제한 돌기(28)가 외측으로 돌출 형성된다. 그리고, 확장로드(18)의 외측단은 드릴케이스(12)의 외주면에 맞게 일방향으로 경사지게 형성된다. 확장로드(18) 외측단의 끝단부에는 양측으로 버튼비트(30)가 형성되어서 천공홀(6)의 확경을 원활하게 한다.
본 발명의 일 예에서는 천공홀(6)의 확경을 원활하게 하기 위하여 버튼 형태의 돌기로 구성된 버튼비트(30)를 확장로드(18) 외측단의 끝단부에 형성하는 것으로 설명하였지만, 변형예로서 확장로드(18) 외측단의 끝단부에 파쇄날을 형성할 수도 있음이 이 기술분야에 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다.
그리고, 확장로드(18)의 상면에는 적어도 2개 이상의 걸림돌기(24)가 형성된다.
확장로드(18)의 걸림돌기(24)는 드릴케이스(12)의 판 부재(40)의 걸림돌기 가이드홈(42)을 통해 상층공간(15a)으로 돌출되어 회전체(22)의 가압돌기(26a)(26b)와 맞물려서 확장로드(18)를 좌우로 이동시키는 역할을 한다.
걸림돌기(24)는 확장로드(18)의 내측 상면에서부터 일정간격으로 형성되며, 걸림돌기(24)의 갯수와 설치 간격은 확장로드(18)가 드릴케이스(12)의 외측 개구부(34)를 통하여 확장 및 수축되는 단계와 길이에 따라 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 걸림돌기(24)를 2개로 형성하여서 확장로드(18)가 2단으로 뻗어나가 공벽 유지에 필요한 공벽유지용 케이싱(4) 근입을 위하여 필요한 소구경 확공부(6a)와 선단부의 대구경 확공부(6b)의 형성이 동시에 가능하도록 할 수 있다.
한편, 상기와 같은 확장로드(18)는 회전축(8)에 의해 회전되는 회전체(22)에 맞물려서 수평이동하도록 구성된다.
회전체(22)는 원형의 몸체 외주면에 복수 쌍의 가압돌기(26a)(26b)들이 형성되어서 구성된다. 복수 쌍의 가압돌기(26a)(26b)들은 원형의 몸체 외주면에 걸림돌기(24)의 길이보다 큰 간격을 두고 형성된다.
각 쌍의 가압돌기(26a)(26b)들은 걸림돌기(24)를 사이에 둘 수 있는 간격으로 형성된다. 그리고, 각 쌍의 가압돌기(26a)(26b)들은 걸림돌기(24)를 사이에 두고 상호 대향하도록 기울어지게 형성된다.
상기와 같은 형상의 가압돌기(26a)(26b)들은 회전체(22)가 회전되는 과정에서 각 쌍의 가압돌기(26a)(26b)들 중 하나는 확장로드(18)의 진행방향과 동일한 방향으로 전달되므로 회전체(22)의 회전력이 확장로드(18)의 수평력으로 전환되는 효율이 좋다는 장점이 있다.
이와 더불어, 확장로드(18)의 걸림돌기(24)의 양단면을 원형으로 절삭하고, 걸림돌기(24)를 사이에 두는 각 쌍의 가압돌기(26a)(26b)들도 걸림돌기(24)의 양단면에 맞게 만곡지게 형성하여서 접촉을 부드럽게 할 수 있다.
그리고, 확장로드 가이드홈(14)의 외측면에 형성된 확장제한키홈(16)에는 확장제한키(20)가 유동적으로 수용된다. 확장제한키(20)는 확장제한키홈(16)의 일측면에 형성된 확장제한 걸림턱(32)과 함께 확장로드(18)가 확장 및 수축하는 길이를 단계적으로 제한하는 역할을 한다.
확장제한키(20)의 길이는 확장로드(18)의 소구경 확공시 확장제한 돌기(28)의 위치로부터 확장제한 걸림턱(32)까지의 거리인 "d"를 유지하여 중심축의 역회전에 의해 확장로드(18)가 수축하는 동안 구조적으로 확장제한키(20)가 확장제한돌기(28)의 이동 경로에 끼어들지 못하게 하므로써 어떤 경우에도 필요하면 드릴비트를 지상으로 회수할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는 수직천공의 공벽유지에 필요한 공벽유지용 케이싱(4) 근입을 위한 소구경 확공(6a)을 확장로드(18)의 1단계 확장길이(A), 지지력 확대를 위한 인장부재 선단부의 대구경 확공(6b)을 확장로드(18)의 2단계 확장길이(B)로 설정할 수 있다.
확장로드(18)의 1단계 확장길이(A)는 공벽유지용 케이싱(4)의 외경보다 약간 크게 형성할 수 있으며, 확장로드(18)의 2단계 확장길이(B)는 드릴몸체 직경의 1.2∼2.5배로 형성할 수 있다.
확장제한키(20)가 확장제한키홈(16)에 완전히 수용되었을때 확장제한키(20)와 확장로드 가이드홈(14)에 수용된 확장로드(18) 사이에는 여유공간이 있어 확장제한키(16)는 전후로 유동될 수 있다.
즉, 확장제한키(16)는 확장제한키홈(16)에 완전히 수용되거나 일부가 확장로드 가이드홈(14)으로 돌출될 수 있도록 구성된다. 확장제한키(20)는 전후로 소폭 이동하며 확장로드(18)의 확장을 제한하거나 확장제한을 해제한다.
상기와 같은 확장제한키(20)는 수동 및 원격으로 모두 조작가능하도록 구성된다.
사용자는 확장로드(18)를 1단계로 확장하여 소구경 확공부(6a)를 형성한 후 드릴(2)을 지상으로 회수하여 확장제한키(20)를 수동으로 조작하여 확장제한키(20)의 확장제한을 해제한 다음 확장로드(18)를 2단계로 확장하여 대구경 확공부(6b)를 형성할 수 있다. 이때, 확장제한키(20)는 확장제한키홈(16)에 완전히 수용되어 확장제한상태로 있으므로, 사용자는 언제든지 역회전에 의하여 드릴(10)의 회수가 가능하다.
또한, 확장제한키(20)는 지상에서 확장제한키가 원격으로 조작되도록 구성하고, 소구경 확공부(6a)를 형성한 후 드릴(10)을 지상으로 회수하지 않고 지중에서 확장제한키(20)의 확장제한을 해제한 다음, 확장로드(18)를 2단계로 확장(B)하여 대구경 확공부(6b)를 형성할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 확장제한키홈(16)의 인근에 공기홀(50)을 형성하고 외부에서 공기홀(50)로 공기압력을 주입하여 확장제한키(20)가 확장로드 가이드홈(14)으로 일부가 출몰될 수 있도록 구성할 수도 있다.
이제, 도 4, 도 5 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 드릴(10)의 작동방법을 설명하면 다음과 같다.
사용자는 드릴로드(2)의 하단에 본 발명의 실시예에 따른 드릴(10)을 체결한다. 그리고, 공벽을 지지하는 공벽유지용 케이싱(4)을 삽입하기 위한 용도로 확장로드(18)를 드릴(10)의 외측으로 1단계 확장하여 소구경 확공부(6a)를 형성한다.
확장로드(18)의 확장은 회전체(22)가 회전축(8)에 의해 시계방향으로 회전하면서 회전체(18)의 가압돌기(26a)(26b)가 확장로드(18)의 걸림돌기(24)들을 외측방으로 밀어내면서 이루어진다.
이때, 확장로드(18)가 1단계 확장길이(A)만큼 드릴(10)의 외측으로 확장되면, 확장제한키홈(16)에 수용된 확장제한키(20)가 확장로드 가이드홈(14)으로 돌출되면서 더 이상 확장로드(18)가 확장되는 것을 제한한다.
사용자는 상기와 같은 상태로 드릴(2)을 구동시켜 적정 깊이로 수직천공을 하고, 이와 동시에 수직천공의 공벽을 유지하는 공벽유지용 케이싱(4)을 삽입한다.
그 후, 확장제한키(20)를 다시 확장제한키홈(16)으로 완전히 밀어넣어 확장로드(18)의 확장제한을 해제하고, 드릴(10)의 회전체(22)를 다시 시계방향으로 회전시켜 확장로드(18)를 2단계 확장한다.
회전체(22)의 회전에 의해 확장로드(18)는 외측방으로 더욱 밀려나면서 2단계 확장길이(B)만큼 드릴(10)의 외측으로 확장된다. 이때, 확장로드(18)는 확장제한 돌기(28)가 확장제한 걸림턱(32)에 걸림 유지되어 2단계 확장상태를 유지할 수 있다.
사용자는 확장로드(18)를 2단계 확장한 상태로 드릴(2)을 구동시켜 원하는 깊이로 대구경 확공부(6a)를 형성한다.
천공홀(6)의 대구경 확공이 끝난 후에는, 사용자는 확장로드(18)를 반시계방향으로 회전시켜 확장로드(18)를 드릴케이스(12)내에 완전히 삽입하여 드릴(10)을 지상으로 회수한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 확장로드와 회전체의 작동도이다.
이제, 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 지반 굴착용 드릴(10)을 설명한다. 이하, 본 발명의 실시예와 동일한 구성에 대하여는 동일한 부호를 사용하며 설명을 생략한다.
도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 지반 굴착용 드릴(10)은 확장로드(18a)와 회전체(22a)가 기어 형태로 맞물려서 구동되도록 구성된다.
확장로드(18a)의 일측면에는 치형의 걸림돌기(24a)들이 형성된다. 이때, 치형의 걸림돌기(24a)는 확장로드(18a)가 드릴케이스(12)의 외측 개구부(34)로 확장 및 수축되는 수평길이를 고려하여 형성될 수 있다.
그리고, 회전체(22a)의 외주면에는 치형의 가압돌기(27)들이 형성된다. 회전체(22a)의 가압돌기(27)들은 확장로드(18a)의 걸림돌기(24a)들과 맞물릴 수 있도록 대응되는 형상으로 형성된다.
회전체(22a)가 회전축(8)에 의해 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면 확장로드(18a)가 회전체(22a)에 맞물려서 내측방 또는 외측방으로 이동하며 드릴케이스(12)의 외측 개구부(34)를 통하여 단계적으로 확장 및 수축된다.
확장로드(18a)의 확장길이는 본 발명의 실시예와 같이 확장제한키홈(16)의 확장제한키(20)가 확장로드 가이드홈(14)으로 출몰됨에 따라 단계적으로 제한될 수 있다.
본 발명의 실시예서는 드릴몸통과 같은 직경으로 천공, 소구경확공(1단계 확장), 대구경확공(2단계 확장)의 3단계 천공을 예시하였으나, 공벽유지용 케이싱(4) 없이 천공하거나 공벽유지용 케이싱(4) 선단부가 드릴 역할을 하는 케이싱 비트를 사용하는 경우에는 단순히 확장제한키(20)의 길이를 확장제한돌기(28)에서부터 확장제한걸림턱(32)까지의 길이로 연장하므로써 드릴몸통과 동일한 직경으로 천공, 대구경 확공의 2단계 천공으로 구성할 수도 있다.
상기와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 실시예들에 따른 드릴(10)은 1대의 드릴(10)로 다양한 규격으로 천공경 확장이 가능하며, 공사기간이 단축되고 매우 경제적이라는 효과가 있다.
또한, 어떠한 경우에도 지중에 드릴(10)이 남아있는 일이 없이 드릴(10)의 회수가 가능하며, 시공이 간편하다는 효과가 있다.
또한, 핀 등의 취약부재가 없이 구조가 단순하고 견고할 뿐 아니라 고장이나 파손의 우려가 적으며, 풍화암 이상의 암반부 확장천공도 가능하다는 효과가 있다.
또한, 드릴(10)의 직경 대비 확장폭의 구경을 최대한으로 넓힐 수 있으며, 확장로드(18)의 전체 확장 과정 중 가압방향과 확장방향이 일치하여 회전력이 수평력으로 전환되는 효율이 좋아 드릴(10)의 확장을 용이하게 할 수 있다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.
2 : 드릴로드 4 : 공벽유지용 케이싱
6a : 소구경 확공부 6b : 대구경 확공부
8 : 회전축 10 : 드릴
12 : 드릴케이스 14 : 확장로드 가이드홈
16 : 확장제한키홈 18,18a : 확장로드
20 : 확장제한키 22,22a : 회전체
24,24a : 걸림돌기 26a,26b,27 : 가압돌기
28 : 확장제한돌기 30,48 : 버튼비트
32 : 확장제한 걸림턱 34 : 외측 개구부

Claims (10)

  1. 지반 굴착용 드릴의 본체 하단에 결합되는 드릴에 있어서,
    드릴케이스(12)내에 상호 어긋나게 대칭되는 외측 개구부(34)를 갖는 확장로드 가이드홈(14)들을 형성하고, 상면에 적어도 2개 이상의 걸림돌기(24)를 갖는 확장로드(18)를 드릴케이스(12)의 확장로드 가이드홈(14)에 수용하고, 드릴케이스(12)의 중심부에 설치된 회전축(8)에 가압돌기(26a)(26b)들을 갖는 회전체(22)를 장치하고, 회전체(22)가 회전축(8)에 의해 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 회전체(22)의 가압돌기(26a)(26b)가 확장로드(18)의 걸림돌기(24)들을 외측방 또는 내측방으로 단계적으로 밀어내면서 확장로드(18)가 외측 개구부(34)를 통하여 단계적으로 확장 및 수축되도록 구성함을 특징으로 하는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴.
  2. 제1항에 있어서,
    회전체(22)의 외주면에는 복수 쌍의 가압돌기(26a(26b)들이 걸림돌기(24)의 길이보다 큰 간격을 두고 형성되며, 각 쌍의 가압돌기(26a(26b)들은 걸림돌기(24)를 사이에 두고 상호 대향하도록 기울어지게 형성됨을 특징으로 하는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴.
  3. 지반 굴착용 드릴의 본체 하단에 결합되는 드릴에 있어서,
    드릴케이스(12)내에 상호 어긋나게 대칭되는 외측 개구부(34)를 갖는 확장로드 가이드홈(14)들을 형성하고, 일측면에 치형의 걸림돌기(24a)를 갖는 확장로드(18a)를 드릴케이스(12)의 확장로드 가이드홈(18a)에 수용하고, 드릴케이스(12)의 중심부에 설치된 회전축(8)에는 외주면에 치형의 가압돌기(27)를 갖는 회전체(22a)를 장치하고, 회전체(22a)가 회전축(8)에 의해 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면 확장로드(18a)가 회전체(22a)에 맞물려서 내측방 또는 외측방으로 이동하며 외측 개구부(34)를 통하여 단계적으로 확장 및 수축되도록 구성함을 특징으로 하는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴.
  4. 제3항에 있어서,
    확장로드(18a)의 하면에 형성된 치형의 걸림돌기(24a)는 확장로드(18a)가 드릴케이스(12)의 외측 개구부(34)로 확장 및 수축되는 수평길이를 고려하여 형성됨을 특징으로 하는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    확장로드(18)(18a)의 내측 단부에는 확장제한 돌기(28)가 외측으로 돌출 형성되고, 확장로드 가이드홈(14)의 일측면에는 확장제한키(20)를 수용하는 확장제한키홈(16)이 더 형성되며, 확장제한키홈(16)의 일측에는 확장제한 걸림턱(32)이 형성되고 확장제한 걸림턱(32)을 경계로 하여 확장로드 가이드홈(14)의 내경이 달라짐을 특징으로 하는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴.
  6. 제5항에 있어서,
    확장제한키(20)는 확장제한키홈(16)내에서 유동적으로 수용되어 확장로드 가이드홈(14)으로 출몰가능하며, 확장로드(18)(18a)는 확장제한키(20) 및 확장제한 걸림턱(32)에 의해 드릴케이스(12)의 외측 개구부(34)로 확장 및 수축되는 길이가 단계적으로 제한됨을 특징으로 하는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴.
  7. 제5항에 있어서,
    확장제한키(20)의 길이는 소구경 확공시 확장제한돌기(28)의 위치로부터 확장제한 걸림턱(32)까지의 거리인 "d"를 유지하도록 하여 회전축(8)의 역회전에 의해 확장로드(18)(18a)가 수축하는 동안 확장제한키(20)가 확장제한돌기(28)의 이동경로에 끼어들지 못하게 구성함을 특징으로 하는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴.
  8. 제5항에 있어서,
    확장로드(18)(18a)의 외측 단부는 드릴케이스(12)의 외주면에 맞게 일방향으로 경사지게 형성되며, 그 끝단부에는 버튼비트(30)들이 일정간격으로 형성됨을 특징으로 하는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴.
  9. 제8항에 있어서,
    확장로드 가이드홈(14)은 회전축(8)을 중심으로 드릴케이스(12)의 양측에 좌우로 가로질러 길게 형성되며, 양측 확장로드 가이드홈(14)은 외측 개구부(34)가 드릴케이스(12)의 반대방향에 엇갈리게 형성됨을 특징으로 하는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴.
  10. 제5항에 있어서,
    확장제한키(20)는 외부에서 드릴케이스(12)내로 불어넣는 공압에 의해 확장로드 가이드홈(14)으로 일부가 출몰되도록 구성함을 특징으로 하는 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴.
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