KR20160018242A - 커터를 이용한 굴착기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 터널의 굴착 도중에 굴착기가 고장나는 경우가 발생하여도 굴착기를 후퇴시켜 용이하게 빼낼 수 있게 함으로서 작업의 편의성 및 작업 효율을 증대시킬 수 있게 한 커터를 이용한 굴착기를 제공한다.
이러한 본 발명은 원통 형상으로 이루어진 몸체와 상기 몸체의 선단에 회전 가능하게 설치되며, 중심부에는 관통구멍이 형성된 회전체와 상기 회전체의 후단에 일체형으로 설치되어 상기 관통구멍과 연락되는 중공 구조의 회전관체로 이루어진 굴착기 본체; 및 상기 굴착기 본체에 의해 터널을 굴착하기 위해 상기 회전체를 회전시킬 수 있도록 상기 회전관체에 설치된 제1모터와 상기 제1모터에 의해 회전되는 회전체의 전면에 원주 방향으로 동심원을 이루는 각각 다른 위치에 설치되어 각각의 제2모터에 의해 상기 회전체와는 별개로 고속 회전되면서 굴착 부위에 홈을 형성함과 아울러 상기 회전체에 의한 저속 회전으로 터널을 굴착할 수 있는 굴착용 커터들 이루어진 굴착수단을 포함한다.

Description

커터를 이용한 굴착기{Drilling Machine}

본 발명은 커터를 이용한 굴착기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 추가 공정(예, 천공 작업 등) 없이 굴착하는 크기의 외경으로 한 번에 터널을 굴착할 수 있게 함과 아울러 터널의 굴착 도중에 굴착기가 고장나는 경우가 발생하여도 굴착기를 후퇴시켜 쉽게 빼낼 수 있게 한 커터를 이용한 굴착기에 관한 것이다.

일반적으로 지중을 굴착할 때에 지장물의 이전이 곤란하거나, 지장물 저촉, 차량 소통 장애 등으로 개착이 불가능할 때에는 비개착공법으로 굴착하고 있으며, 대표적인 비개착식 지중구조물 축조공법으로는 함체견인공법과 강관루프공법 등을 들 수 있다.

한편, 지중을 굴착할 때에는 굴착되는 크기의 외경을 이루는 위치에 구멍을 뚫는 천공작업을 한 후, 굴착 작업을 하고 있다.

그러나 이와 같이 굴착을 위해 미리 천공작업을 해야 함에 따라 작업 시간이 길어지고, 이동 등 추가적인 작업이 필요하게 되는 등의 이유로 작업의 효율 및 정확도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.

특히, 작은 구경을 굴착하는 경우에는 협소하여 작업공간이 용이하지 못한 문제점이 있다.

한편, 종래에는 굴착기의 외경으로 터널이 굴착되기 때문에 터널을 굴착하는 도중에는 굴착기를 후퇴시킬 수 없었다. 이러한 이유로 굴착 도중에 굴착기가 고장나면, 고장난 굴착기를 꺼낼 수 없었다.

이 때문에, 터널의 굴착 도중에 굴착기가 고장나면 반대쪽에서 고장난 굴착기까지 도달하도록 새로이 터널을 굴착하거나 혹은 고장난 굴착기의 상부에서 땅을 파내어 고장난 굴착기를 꺼냈기 때문에 굴착하는데 들어가는 경비 및 시간 보다 고장난 굴착기를 꺼내는데 더 많은 경비와 시간이 들어가 경제적이지 못한 문제점이 있다.

국내 특허 공개번호 제10-1999-0042715호, 터널용 이동식 천공장치. 국내 특허 공개번호 제10-2003-0004211호, 대구경 강관 압입추진공법 및 그 장치.

본 발명의 목적은 지중을 굴착할 때에 별도의 추가 공정 없이 굴착하는 크기의 외경으로 한 번에 터널을 굴착할 수 있게 함과 아울러 터널의 굴착 도중에 굴착기가 고장나는 경우가 발생하여도 굴착기를 후퇴시켜 용이하게 빼낼 수 있게 하여 작업의 편의성 및 작업 효율을 증대시킬 수 있게 한 커터를 이용한 굴착기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 원통 형상으로 이루어진 몸체와 상기 몸체의 선단에 회전 가능하게 설치되며, 중심부에는 관통구멍이 형성된 회전체와 상기 회전체의 후단에 일체형으로 설치되어 상기 관통구멍과 연락되는 중공 구조의 회전관체로 이루어진 굴착기 본체; 및 상기 굴착기 본체에 의해 터널을 굴착하기 위해 상기 회전체를 회전시킬 수 있도록 상기 회전관체에 설치된 제1모터와 상기 제1모터에 의해 회전되는 회전체의 전면에 원주 방향으로 동심원을 이루는 각각 다른 위치에 설치되어 각각의 제2모터에 의해 상기 회전체와는 별개로 고속 회전되면서 굴착 부위에 홈을 형성함과 아울러 상기 회전체에 의한 저속 회전으로 터널을 굴착할 수 있는 굴착용 커터들로 이루어진 굴착수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 굴착수단에는 회전체의 각도를 조절할 수 있도록 각도 조절수단이 더 설치되고, 상기 각도 조절수단은, 상기 회전체의 각도를 변환할 수 있도록 상기 회전체의 외주면에 베어링을 매개체로 설치되는 지지관체; 상기 지지관체의 선단을 중심으로 각도를 조절하여 상기 회전체의 각도를 변환시킬 수 있게 상기 지지관체의 후단부에 원주 방향을 따라 등분되게 설치되고, 상기 지지관체의 외면과 몸체의 내면에 각각 자유로이 회전 가능하게 결합됨과 아울러 상호 마주하는 부위는 상호 나사 결합되어 길이를 조절할 수 있는 조절로드들; 및 상기 조절로드들의 길이를 조절하여 상기 지지관체가 선단 중심부를 기준으로 각도가 조절되도록 상기 지지관체의 선단 외주면과 몸체의 내주면에 상호 접촉되게 형성된 호 형상의 곡면부를 포함하되, 상기 호 형상의 곡면부는, 상기 지지관체의 선단 중심부를 기준으로 형성되는 원 호형의 일부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 굴착용 커터들은 회전체에 원주방향을 따라 등분된 위치에 각각 설치하되, 상호 마주하는 커터는 일부가 회전체의 외측으로 돌출되고, 상호 마주하는 나머지 커터는 일부가 관통구멍의 안쪽으로 돌출되게 설치되어, 외경은 회전체 보다 큰 직경을 갖고, 내경은 회전체의 관통구멍 보다 작은 직경을 갖는 링 형태로 굴착함과 아울러 링 형태로 굴착되는 중앙부가 상기 회전관체의 중공부를 통해 외측으로 빠져나오도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 굴착용 커터는 상기 회전체의 회전 방향과는 직교하는 방향으로 고속 회전되게 설치되어, 상기 회전체의 선단부에서 홈을 형성할 수 있는 원판 형상의 커터날로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 굴착용 커터는 상기 회전체의 회전 방향으로 고속 회전되게 설치되어, 상기 회전체의 선단부를 굴착할 수 있게 전방 선단의 테두리에 형성된 굴착날로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 굴착수단에 의해 터널을 굴착할 때 발생하는 토사를 상기 몸체의 외부로 배출시킬 수 있게 상기 몸체의 내부를 관통하도록 설치된 배출스크류로 이루어진 토사 배출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 몸체의 외부에는 추진강관이 설치되어 굴착기의 전진에 의해 추진강관을 함께 전진시킴과 아울러 상기 추진강관과 몸체의 사이에 소정 간극이 형성되도록 조정롤러가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 커터를 이용하여 홈을 형성하면서 굴착할 수 있게 함과 아울러 전진되는 방향이 틀어진 경우 이를 쉽게 보정(방향조정)할 수 있어 작업의 편의성 및 작업 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 굴착용 커터가 고속 회전되어 터널 굴착 속도가 일반 압입보다는 한층 빨라지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 터널을 굴착하는 도중에 굴착기를 후퇴시킬 수 있게 함으로서 굴착도중에 굴착기에 고장이 발생하는 경우가 생겨도 용이하게 굴착기를 빼낼 수 있어 고장난 굴착기를 빼내기 위한 추가적인 비용이 소요되지 않게 됨으로 경제성을 갖는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 커터를 이용한 굴착기의 구조를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 커터를 이용한 굴착기를 후단에서 보아 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 커터를 이용한 굴착기를 선단에서 보아 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 커터를 이용한 굴착기에 구비되는 굴착용 커터의 설치 상태를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4표시의 굴착용 커터의 다른 예를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커터를 이용한 굴착기는 굴착기 본체(110)를 구비하고 있다. 상기 굴착기 본체(110)는 몸체(112)와 회전체(114)와 회전관체(116)를 포함하여 구성된다.

상기 몸체(112)는 원통 형상으로 이루어지며, 이러한 몸체(112)의 외주연으로 굴착되는 터널에 추진강관(12)을 설치하여, 상기 추진강관(12)을 굴착과 동시에 삽입 설치한다.

또한, 상기 회전체(114)는 몸체(112)의 선단으로 위치되게 설치되는데, 상기 회전체(114)의 중앙부에는 관통구멍(114a)이 형성되고, 상기 회전체(114)의 후단에 일체형으로 상기 회전관체(116)가 설치된다. 이때, 상기 회전관체(116)는 중공 구조로 이루어져 상기 관통구멍(114a)과 연락되게 설치된다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커터를 이용한 굴착기는 굴착수단(120)을 구비하고 있다. 상기 굴착수단(120)은 터널을 굴착하기 위해 상기 회전체(114)를 회전시킬 수 있도록 제1모터(122)가 상기 회전관체(116)에 설치된다. 이때, 상기 제1모터(122)는 회전관체(116)의 양측에 2개를 설치하여 큰 힘으로 상기 회전관체(116)를 저속으로 회전시킬 수 있게 하는 것이 좋다. 즉, 상기 회전관체(116)의 외주면에 기어(G)를 설치하고 상기 기어(G)를 회전시킬 수 있도록 상기 제1모터(122)가 설치된다.

또한, 상기 제1모터(122)에 의해 회전되는 회전체(114)의 전면에는 각각의 제2모터(124)에 의해 상기 회전체(114)와는 별개로 고속 회전될 수 있도록 굴착용 커터(126)가 설치된다. 상기 굴착용 커터(126)는 원주 방향으로 동심원을 이루는 각각 다른 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 굴착용 커터(126)의 고속 회전에 의해 굴착 부위에 홈을 형성함과 동시에 상기 회전체(114)의 저속 회전으로 터널을 굴착하게 된다.

이때, 상기 굴착용 커터(126)는 회전체(114)의 회전 방향과는 직교하는 방향으로 회전되게 설치되어, 전진하는 회전체(114)의 선단부에서 홈을 형성할 수 있는 원판 형상의 커터날(126a)로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 굴착용 커터(126)는 회전체(114)의 회전 방향으로 회전되게 설치되어, 전진하는 회전체(114)의 선단부를 굴착할 수 있는 전방 선단의 테두리에 굴착날(126b)로 이루어지게 형성될 수 있다.

한편, 상기 굴착용 커터(126)들은 회전체(114)에 원주방향을 따라 등분 된 위치에 다수개를 각각 설치하되, 임의의 커터는 회전체(114)의 외측으로 일부가 돌출되게 설치하고, 다른 임의의 커터는 관통구멍(114a)의 안쪽으로 일부가 돌출되게 설치하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기 회전체(114)에 원주방향을 따라 4등분 된 위치에 상기 굴착용 커터(126)들을 각각 설치하되, 상호 마주하는 2개의 커터는 회전체(114)의 외측으로 일부가 돌출되게 설치되고, 상호 마주하는 나머지 2개의 커터는 관통구멍(114a)의 안쪽으로 일부가 돌출되게 설치될 수 있다.

이때, 상기 굴착용 커터(126)들은 회전체(114)의 크기에 따라 그 개수를 많게 혹은 적개 설치할 있다. 즉, 상기 회전체(114)에 원주방향을 따라 2등분 내지 18등분 혹은 그 이상으로 등분되도록 구획되는 위치에 상기 굴착용 커터(126)를 각각 설치할 수 있으며, 그 설치 개수를 한정하는 것은 아니다. 따라서 상기 굴착용 커터(126)는 상기 회전체(114)의 크기에 따라 적절한 개수로 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 굴착용 커터(126)가 설치되면, 굴착되는 터널의 외경은 회전체(114) 보다 큰 직경을 갖고, 내경은 회전체(114)의 관통구멍(114a) 보다 작은 직경을 갖도록 링 형태로 굴착되며, 링 형태로 굴착되면서 중앙부가 상기 회전관체(116)의 중공부를 통해 외측으로 빠져나오게 된다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커터를 이용한 굴착기는 굴착되는 각도를 미세하게 조절할 수 있도록 상기 회전체(114)의 각도를 조절할 수 있는 각도 조절수단(140)이 설치된다.

상기 각도 조절수단(140)은, 회전체(114)의 각도를 변환할 수 있도록 상기 회전관체(116)의 외주면에 베어링(141)을 매개체로 지지관체(142)가 설치되고, 상기 지지관체(142)의 각도를 조절함에 의해 회전관체(116)의 각도가 조절되어 상기 회전관체(116)에 일체형으로 설치된 회전판(114)의 각도가 조절됨으로서 굴착되는 각도를 미세하게 조절하여, 터널 굴착 방향을 상하좌우로 조절할 수 있다.

이와 같이 상기 지지관체(142)의 선단을 중심으로 각도를 조절하여 상기 회전체(114)의 각도를 변환시키기 위해서는 상기 지지관체(142)의 후단부에 원주 방향을 따라 등분되게 조절로드(144)들이 설치되고, 상기 조절로드(144)들은 지지관체(142)의 외면과 몸체(112)의 내면에 단부가 각각 자유로이 회전 가능하게 결합됨과 아울러 상호 마주하는 부위는 상호 나사 결합되어 길이를 조절할 수 있다.

또한, 상기 조절로드(144)들의 길이를 조절하여 상기 지지관체(142)가 선단 중심부(center)를 기준으로 각도가 조절되도록 상기 지지관체(142)의 선단 외주면과 몸체(112)의 내주면에 상호 접촉되게 형성된 호 형상의 곡면부(145)가 구비된다.

이러한 상기 호 형상의 곡면부(145)는, 상기 지지관체(142)의 선단 중심부(center)를 기준으로 형성되는 원호(arc)의 일부로 이루어지는 것이 바람직하다.(도 1참조)

이와 같은 각도 조절수단(140)은 상기 조절로드(144)의 길이가 조절되면서 지지관체(142)의 후단부 위치를 변경시키면, 그 지지관체(142)의 선단부가 중심부(center)를 지지점으로 하여 각도가 조절되고, 이로 인해 회전관체(116)가 함께 각도 조절됨으로서 회전체(114)의 각도를 조절할 수 있다.

따라서 본 발명은 상기 각도 조절수단(140)에 의해 상기 회전체(114)의 각도를 미세하게 조절할 수 있다. 즉, 굴착되는 터널이 미세하게 틀어질 경우 이를 보정(방향 조정)하여 터널을 굴착할 수 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커터를 이용한 굴착기는 토사 배출수단(130)을 구비하고 있다. 상기 토사 배출수단(130)은 굴착수단(120)에 의해 터널이 굴착할 때 발생하는 토사를 상기 몸체(110)의 외부로 배출시킬 수 있다.

이와 같은 상기 토사 배출수단(130)은 회전체(114)의 후측에 인접하도록 상기 몸체(112)의 내부에 배출스크류(132)를 설치하여 구성할 수 있다. 즉, 상기 배출스크류(132)를 몸체(112)의 내부를 관통하도록 설치하여 터널의 굴착시 발생된 토사를 배출스크류(132)의 회전에 의해 몸체(112) 외부로 배출시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 커터를 이용한 굴착기는 상기 몸체(112)의 외부에 추진강관(12)을 설치하여 굴착기의 전진에 의해 추진강관(12)을 함께 전진시키면서 작업을 하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 추진강관(12)과 몸체(112)의 사이에는 소정 간극이 형성되도록 조정롤러(101)가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 지중에 굴착하고자 하는 부위에 상기 굴착용 커터(126)에 의해 홈을 형성하면서 굴착할 수 있음으로서, 적은 힘으로 굴착할 수 있는 장점이 있고, 또 굴착되면서 전진되는 방향이 틀어진 경우 이를 쉽게 보정(방향 조정)할 수 있어 작업의 편의성 및 작업 효율을 증대시킬 수 있다.

특히, 본 발명은 터널의 굴착 도중에 굴착기가 고장나는 경우가 발생하여도 굴착기를 후퇴시킬 수 있음으로서, 쉽게 굴착기를 빼낼 수 있는 장점이 있다. 즉, 상기 추진강관(12)의 내측에 상기 몸체(112)가 장착되고, 그 몸체(112)의 선단에 구비되는 회전체(114)에 굴착용 커터(126)들이 설치됨에 의해 용이하게 굴착기를 후퇴시킬 수 있다.

110 - 굴착기 본체 112 - 몸체
114 - 회전체 116 - 회전관체
120 - 굴착수단 122 - 제1모터
124 - 제2모터 126 - 굴착용 커터
130 - 토사 배출수단 132 - 배출스크류
140 - 각도조절수단 142 - 지지관체
144 - 조절로드 145 - 곡면부

Claims (7)

1. 원통 형상으로 이루어진 몸체와 상기 몸체의 선단에 회전 가능하게 설치되며, 중심부에는 관통구멍이 형성된 회전체와 상기 회전체의 후단에 일체형으로 설치되어 상기 관통구멍과 연락되는 중공 구조의 회전관체로 이루어진 굴착기 본체; 및
   상기 굴착기 본체에 의해 터널을 굴착하기 위해 상기 회전체를 회전시킬 수 있도록 상기 회전관체에 설치된 제1모터와 상기 제1모터에 의해 회전되는 회전체의 전면에 원주 방향으로 동심원을 이루는 각각 다른 위치에 설치되어 각각의 제2모터에 의해 상기 회전체와는 별개로 고속 회전되면서 굴착 부위에 홈을 형성함과 아울러 상기 회전체에 의한 저속 회전으로 터널을 굴착할 수 있는 굴착용 커터들로 이루어진 굴착수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 커터를 이용한 굴착기.
2. 제1항에 있어서, 상기 굴착수단에는 회전체의 각도를 조절할 수 있도록 각도 조절수단이 더 설치되고,
   상기 각도 조절수단은, 상기 회전체의 각도를 변환할 수 있도록 상기 회전체의 외주면에 베어링을 매개체로 설치되는 지지관체;
   상기 지지관체의 선단을 중심으로 각도를 조절하여 상기 회전체의 각도를 변환시킬 수 있게 상기 지지관체의 후단부에 원주 방향을 따라 등분되게 설치되고, 상기 지지관체의 외면과 몸체의 내면에 각각 자유로이 회전 가능하게 결합됨과 아울러 상호 마주하는 부위는 상호 나사 결합되어 길이를 조절할 수 있는 조절로드들; 및
   상기 조절로드들의 길이를 조절하여 상기 지지관체가 선단 중심부를 기준으로 각도가 조절되도록 상기 지지관체의 선단 외주면과 몸체의 내주면에 상호 접촉되게 형성된 호 형상의 곡면부를 포함하되,
   상기 호 형상의 곡면부는, 상기 지지관체의 선단 중심부를 기준으로 형성되는 원 호형의 일부로 이루어진 것을 특징으로 하는 커터를 이용한 굴착기.
3. 제1항에 있어서, 상기 굴착용 커터들은 회전체에 원주방향을 따라 등분된 위치에 각각 설치하되, 상호 마주하는 커터는 일부가 회전체의 외측으로 돌출되고, 상호 마주하는 나머지 커터는 일부가 관통구멍의 안쪽으로 돌출되게 설치되어, 외경은 회전체 보다 큰 직경을 갖고, 내경은 회전체의 관통구멍 보다 작은 직경을 갖는 링 형태로 굴착함과 아울러 링 형태로 굴착되는 중앙부가 상기 회전관체의 중공부를 통해 외측으로 빠져나오도록 한 것을 특징으로 하는 커터를 이용한 굴착기.
4. 제1항에 있어서, 상기 굴착용 커터는 상기 회전체의 회전 방향과는 직교하는 방향으로 고속 회전되게 설치되어, 상기 회전체의 선단부에서 홈을 형성할 수 있는 원판 형상의 커터날로 이루어진 것을 특징으로 하는 커터를 이용한 굴착기.
5. 제1항에 있어서, 상기 굴착용 커터는 상기 회전체의 회전 방향으로 고속 회전되게 설치되어, 상기 회전체의 선단부를 굴착할 수 있게 전방 선단의 테두리에 형성된 굴착날로 이루어진 것을 특징으로 하는 커터를 이용한 굴착기.
6. 제1항에 있어서, 상기 굴착수단에 의해 터널을 굴착할 때 발생하는 토사를 상기 몸체의 외부로 배출시킬 수 있게 상기 몸체의 내부를 관통하도록 설치된 배출스크류로 이루어진 토사 배출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커터를 이용한 굴착기.
7. 제1항에 있어서, 상기 몸체의 외부에는 추진강관이 설치되어 굴착기의 전진에 의해 추진강관을 함께 전진시킴과 아울러 상기 추진강관과 몸체의 사이에 소정 간극이 형성되도록 조정롤러가 설치된 것을 특징으로 하는 커터를 이용한 굴착기.

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