KR20170126649A

KR20170126649A - 자동 동적 콘 관입 시험장치

Info

Publication number: KR20170126649A
Application number: KR1020160056942A
Authority: KR
Inventors: 이성진; 이진욱; 박영곤; 김보경; 김선일
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2017-11-20
Also published as: KR101807627B1

Abstract

자동 동적 콘 관입 시험장치가 개시된다. 자동 동적 콘 관입 시험장치는, 하부 일측에 형성된 공기압주입구; 및 상단으로부터 미리 설정된 위치에 이격되어 방사상으로 형성된 감압밴트;를 포함하며 중공 실린더형으로 형성된 실린더부; 실린더부 내부에서 공기압의 작용에 의해 승강 가능하도록 구비된 승강타격부; 실린더부의 하단을 커버하며, 상기 승강타격부의 하강 동작에 의해 타격되는 피타격부를 포함하는 하부캡부; 및 실린더부의 하부에서 승강타격부가 낙하하도록 공기압을 제어하는 배기부;를 포함하며, 실린더부의 상단은 상부캡부에 의해 커버되며, 하부캡부는 조인트부에 의해 선단에 콘을 갖는 로드부에 연결된다.

Description

자동 동적 콘 관입 시험장치{AUTOMATIC DYNAMIC CONE PENETRATION MEASUREMENT SYSTEM}

본 발명은 자동 동적 콘 관입 시험장치에 관한 발명이다. 보다 상세하게는, 실린더부 내부에 승강타격부가 형성되며 승강타격부가 공기압과 배기밸브에 의해 자동으로 승강하여 콘이 지반에 관입되게 하고, 수직가이드부에 의해 콘 관입 시험장치를 가이드함으로써 수직도를 확보할 수 있는, 자동 동적 콘 관입 시험장치에 관한 발명이다.

각종 구조물을 설계할 때에는 구조물 하중에 의한 지반의 침하를 허용치 이내로 하고, 기초에 가해지는 하중이 허용지지력을 초과하지 않도록 하는 것이 중요하다. 따라서 지반조사를 통하여 지반침하의 계산에 필요한 자료, 즉 각각의 지층의 형상 및 두께 및 경사의 특성을 파악해야 하며, 그 밖에 구조물의 안전에 영향을 미칠 수 있는 지반에 대한 모든 형태의 정보를 취득해야 한다.

이러한 지반조사는 지반에 관한 자료조사, 현장답사 등과 관련된 예비조사와, 지반을 구성하는 토층의 종류, 층의 두께, 깊이 방향의 강도 변화 및 지지층의 깊이와 강도 등을 조사하기 위한 본 조사로 나뉘어진다.

본 조사 중 현장시험으로 지반 깊이 방향의 저항의 값에서 원지반에서의 흙의 강도, 변형특성 및 밀도, 다짐도 등의 깊이에 따른 분포를 직접 추정하기 위해 콘 관입시험이 많이 이용되고 있다.

콘관입시험은 로드에 콘을 부착하여 지반에 관입시키면서 관입 저항을 측정하여 지층의 다짐도나 지지력 등을 조사하는 시험으로, 현장의 본래 위치에 있는 지반에서 직접 측정하기 때문에 원위치 시험으로의 신뢰성이 높다.

도 1a는 종래 콘 관입시험기를 나타내는 도면이다. 도 1a를 참조하면, 콘 관입시험기는 하단에 콘(C,15)을 가지는 토양 관입용 로드(R,14)의 중간 위치에 앤빌(Anvil,13)을 설치하고, 앤빌(13)의 상측에는 로드(R)를 타고 자유낙하가능한 무게추(W,12)를 끼운 구조로 되어 있다. 무게 추(W,12)를 소정 높이에서 낙하시켜 앤빌(13)이 타격되어 콘(C)이 지반에 관입되게 하고, 이 콘의 관입저항 및 관입깊이를 측정하여 지반을 조사하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 방법은 시험이 인력에 의해 진행된다. 이에 높은 낙하에너지를 얻을 수 없고, 낙하에너지가 낮기 때문에 항타수가 많아 시험시간이 오래 걸리게 되며, 시험에 있어 숙련도가 높은 인력을 요구하게 된다는 문제점이 있었다. 또한, 일정한 높이에서 일정한 낙하에너지를 발생시킬 수 없고 지반에 대하여 연직방향으로 시험을 실시하기 어려워, 부정확한 시험이 될 수 있다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치라는 이름으로 한 발명(등록번호 10-1400433)이 개시되었다.

도 1b를 참조하면, 자동 관입장치는 관통된 내부주입공을 갖는 봉체(25)의 하단부에 공기주입구(28)를 갖는 피타격부(27)가 구비되고, 봉체의 상단부에 실린더관체(22)의 승강을 가이드하도록 실린더가이드가 구비되는 로드결합체, 로드결합체의 피타격부 위에 위치하되 실린더가이드 및 봉체가 내재되게 봉체 상에 삽입 및 승강 가능하도록 구비되며, 하단부 외면에 공기배출공(23)이 형성된 실린더관체, 실린더관체의 상측에 위치되게 구비되고, 상단부에 공기배출홀(21)이 형성된 공기배출부재, 실린더관체의 내부 상측에 위치되고 공기압의 작용에 의해 승강 동작하여 공기배출홀의 개폐를 담당하도록 구비되는 에어마개, 에어마개의 외측에 삽입 배치되는 스프링, 실린더관체의 하측에 위치되게 구비되고 실린더관체의 하강 동작 시 피타격부를 타격하는 타격체(24)를 포함한다.

이러한 종래 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치는, 공기압에 의해 자동으로 작동하여 종래에 비해 용이하면서도 편리하게 동적 콘 관입 시험을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 종래 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치는, 케이스 자체가 낙하추로 동작하게 되어 케이스를 승강시키기 위해 많은 에너지가 소요될 뿐만 아니라 케이스가 승강하면서 연직방향에 대하여 전,후,좌,우로 유동하여 시험의 정확도에 한계가 있었으며, 케이스의 유동을 저감시키기 위해 인력에 의해 하부 손잡이를 잡게 하여 시험을 위한 인력이 증가하게 되고, 작업자의 안전성 및 시험 정밀도에 한계가 있다는 문제점이 있었다.

또한, 종래 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치는, 피타격부에 인접하여 내부공기주입공이 형성되고, 피타격부는 테이퍼진 형태로 형성되며 봉체의 내부는 중공으로 형성되게 된다. 이에 종래 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치는 피타격부의 강성이 작아 타격에 따른 파손의 위험이 있었고, 피타격부는 테이퍼진 형태로 형성되어 실린더관체의 타격에너지가 피타격부로 제대로 전달될 수 없다는 문제점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 실린더부의 내부에 승강타격부가 자동으로 승강하도록 하여 내구성을 확보하며, 수직도를 확보하기 위한 추가인력이 없이도 동적 콘 관입 시험을 신속하게 수행하도록 하면서도 소음이 최소화되는 자동 동적 콘 관입 시험장치를 제공하고자 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 실린더부가 수직가이드에 의해 가이드되게 함으로써 수직도를 확보하여 동적 콘 관입 시험을 정확하게 수행하도록 하는 자동 동적 콘 관입 시험장치를 제공하고자 한다.

전술한 과제를 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치는, 하부 일측에 형성된 공기압주입구; 및 상단으로부터 미리 설정된 위치에 이격되어 방사상으로 형성된 감압밴트;를 포함하며 중공 실린더형으로 형성된 실린더부; 실린더부 내부에서 공기압의 작용에 의해 승강 가능하도록 구비된 승강타격부; 실린더부의 하단을 커버하며, 상기 승강타격부의 하강 동작에 의해 타격되는 피타격부를 포함하는 하부캡부; 및 실린더부의 하부에서 승강타격부가 낙하하도록 공기압을 제어하는 배기부;를 포함하며, 실린더부의 상단은 상부캡부에 의해 커버되며, 하부캡부는 조인트부에 의해 선단에 콘을 갖는 로드부에 연결된다.

이 경우, 실린더부의 미리 설정된 위치에서 실린더부의 외주면을 감싸도록 형성되는 'U'자 형상의 연결부; 연결부의 양 단부가 가이드되어 승강되도록 형성된 제1 수직가이드;를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 실린더부의 수직도를 유지하기 위하여 실린더부의 상하부가 관통하도록 하되 실린더부의 외주면과 미리 설정된 간격으로 이격되도록 형성된 제2 수직가이드; 및 제2 수직가이드를 고정하도록 형성되는 지지부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 실린더부의 내부에서 승강타격부가 하강하면서 피타격부를 직접 타격하도록 하여, 승강타격부와 실린더부와의 마찰을 최소화할 수 있으면서도 타격소음이 저감되게 할 수 있다. 또한, 본 발명은 실린더부의 내부에서 승강타격부가 승강함에 따라, 자동 동적 콘 관입 시험장치를 파지함으로써 발생하는 안정문제를 해소할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 승강타격부의 위치에너지가 피타격부를 통해 직접적으로 전달되게 하여, 실린더관체가 피타격부를 타격함으로써 실린더관체와 피타격부에 손상이 발생하여 자주 교체해야 하는 문제를 해결할 수 있고, 실린더관체가 테이퍼진 피타격부를 타격함으로써 위치에너지가 피타격부로 제대로 전달되지 못한다는 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명은 실린더부가 수직가이드에 의해 가이드되게 함으로써 수직도를 확보하여 동적 콘 관입 시험을 정확하게 수행하도록 하게 된다.

도 1a는 종래의 기술에 따른 동적 콘 관입기를 나타내는 도면이다.
도 1b는 종래의 기술에 따른 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 동적 콘 관입 시험장치와 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 원리를 나타내는 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 분해 사시도이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 하부 상세 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 메커니즘을 나타내는 순서도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치가 제1 수직가이드와 결합한 것을 나타내는 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치가 제2 수직가이드와 결합한 것을 나타내는 사시도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 원리]

도 2는 종래의 기술에 따른 동적 콘 관입 시험장치와 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 원리를 나타내는 개략도이다.

도 2(a)를 참조하면, 종래의 기술에 따른 동적 콘 관입 시험장치는 수동식이며, 무게추를 인력에 의해 소정의 높이까지 들어올렸다가 자유낙하시켜 선단에 콘을 갖는 로드부를 타격하게 된다.

이러한 종래의 동적 콘 관입 시험장치는 인력으로 작동하게 되므로, 상대적으로 높은 낙하에너지를 이용할 수 없게 되며, 이에 낙하에너지가 낮기 때문에 항타수가 매우 많고 시험시간이 오래 걸리며, 시험을 위한 인력이 추가로 필요할 뿐만 아니라 동적 콘 관입 시험장치를 수직으로 유지하기 어려워 정확한 시험을 수행할 수 없다는 단점이 있다.

도 2(b)를 참조하면, 종래의 기술에 따른 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치는 공기압에 의해 자동으로 작동된다는 장점이 있다. 그러나, 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치는 실린더관체 자체가 승강하도록 하여 낙하추의 역할을 하게 되며, 다양한 무게의 실린더관체를 적용하기 곤란하였고, 실린더관체가 쉽게 유동할 수 있다는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 종래의 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치는 실린더관체 자체가 승강하게 되어 실린더관체를 가이드하기 곤란하며, 이에 하부에 손잡이가 형성되어 인력에 의해 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치를 가이드하게 된다. 이에 따라, 여전히 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치를 정밀하게 수직으로 가이드할 수 없으며 충격부가 노출되어 작업시 부상의 우려가 크다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치는 실린더관체의 타격에 의해 소음이 발생되어 민원발생을 초래할 수 있고, 기상 등 외부환경에 의해 정확한 시험 데이터를 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.

도 2(b)를 참조하면, 본 발명에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치는 종래의 기술에 따른 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치와 마찬가지로 공기압에 의해 자동으로 작동됨을 알 수 있다.

그러나, 본 발명에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치는 실린더부가 승강하는 것이 아닌 실린더부 내부의 승강타격부가 공기압에 의해 승강하는 구조이다.

이에 본 발명에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치는 종래의 동적 콘 관입 시험용 자동 관입장치의 단점을 보완하게 되었다.

구체적으로, 실린더부의 내부에서 승강타격부가 승강함에 따라 실린더관체를 추가로 제작할 필요가 없이 다양한 무게의 승강타격부를 적용하게 되었고, 실린더관체 자체가 타격하는 것이 아니므로 실린더관체를 수직으로 정밀하게 가이드하기 매우 용이하며, 승강타격부는 실린더관체의 내부에서 타격되므로 소음의 발생이 매우 적고 주변 환경에 영향을 거의 받지 않게 된다.

또한, 후술하는 바와 같이 본 발명에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치는 다양한 수직가이드에 의해 가이드되어 정밀하게 시험을 수행함은 물론 추가 인력 없이도 자동으로 시험을 수행할 수 있게 된다.

[본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치(100)]

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 사시도이며, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 분해 사시도이며, 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 하부 상세 단면도이다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치(100)는, 실린더부(110), 감압밴트(120), 상부캡부(130), 공기압주입구(140), 승강타격부(150), 하부캡부(160), 배기부(170) 및 조인트부(180)를 포함한다.

실린더부(110)는 중공의 실린더형으로 형성되며, 미리 설정된 길이로 형성되어 승강타격부(150)의 승강을 가이드하게 된다.

실린더부(110)의 내경은 승강타격부(150)의 외경보다 미리 설정된 크기만큼 크도록 형성되어, 승강타격부(150)의 승강시 실린더부(110)의 내주면과 마찰을 줄이도록 형성된다. 실린더부(110)는 승강타격부(150)를 안전하게 가이드하도록 금속재질로 형성될 수 있으며, 실린더부(110)를 안전하게 가이드할 수 있다면 플라스틱 재질로 형성되어도 무방하다.

실린더부(110)의 하단에는 하부캡부(160)가 형성되어 실린더부(110) 내부의 공기를 배출함은 물론 승강타격부(150)의 타격에너지를 로드부(200)에 전달하도록 하게 된다.

또한, 실린더부(110)의 하부 일측에는 공기압주입구(140)가 형성되어 승강타격부(150)를 상승하도록 하게 되며, 실린더부(110)의 상부의 미리 설정된 위치에 감압밴트(120)가 형성되어 실린더부(110)의 압력을 하강시킨다.

또한, 실린더부(110)의 상단에는 상부캡부(130)가 형성되어 실린더부(110)의 상부를 커버하게 된다.

감압밴트(120)는 실린더부(110)의 상단으로부터 미리 설정된 위치에 이격되도록 형성되되, 실린더부(110)의 원주를 따라 방사상으로 다수 개 형성된 홀이다.

감압밴트(120)는 실린더부(110) 내부의 공기가 외부로 배출되도록 형성되며, 승강타격부(150)가 상승하여 감압밴트(120)를 지나면서 공기가 외부로 배출되어 실린더부(110) 내부의 압력이 하강하게 된다.

이에 배기밸브(171)에 작용하는 압력이 낮아 배기밸브(171)는 밸브스프링(173)에 의해 상승하게 되어, 배기구(167)를 개방시키게 된다.

공기압주입구(140)는 압축공기를 생성하는 에어컴프레셔의 공기공급라인에 연결되며, 실린더부(110)의 하부 일측에 형성된다.

이에 에어컴프레셔의 구동에 따라 압축공기가 실린더부(110)의 하부 일측으로 공급되게 하여, 승강타격부(150)를 상승시킨다.

보다 구체적으로, 공기압주입구(140)는 실린더부(110)의 하부로 하강한 다단의 상광하협으로 형성된 승강타격부(150)의 측부에 압축공기를 가하게 되고, 배기구(167)가 폐쇄되어 있어 실린더부(110)의 압력이 상승함에 따라 승강타격부(150)가 상승하게 된다.

승강타격부(150)는 실린더부(110)의 내부에서 공기압의 작용에 의해 승강가능하도록 형성되며, 선단에 콘을 갖는 로드부(200)에 타격에너지를 가하는 것이다.

승강타격부(150)는 미리 설정된 무게, 예를 들어 15kg으로 형성될 수 있으며, 승강타격부(150)의 상하 두께를 조절하여 다양한 무게로 승강타격부(150)를 형성할 수 있다.

도 3c를 참조하면, 승강타격부(150)는 밀실한 실린더형으로 형성되며, 상부(151)는 나사식으로 형성되어 실린더부(110)와의 마찰을 최소화하도록 하며, 다양한 무게를 가지도록 상부(151)가 서로 연결되도록 형성될 수 있다.

승강타격부(150)의 하부는 상광하협으로 형성되되, 승강타격부(150)의 상부(151)와 연결되며 승강타격부(150)의 상부보다 직경이 작은 제1 원추부(153), 제1 원추부(153)보다 직경이 작은 제2 원추부(155)를 포함한다.

제1 원추부(153)는 승강타격부(150)의 상부(151)보다 직경이 작은 드럼형으로 형성되며, 이에 실린더부(110)의 최하단에 승강타격부(150)가 위치할 때, 승강타격부(150)의 상부(151)와 제1 원추부(153) 사이의 측부로 공기압주입구(140)와 스탑퍼(175)가 위치하도록 하게 된다.

또한, 실린더부(110)의 최하단에 승강타격부(150)가 위치할 때, 제1 원추부(153)의 직경은 배기밸브(171)의 직경보다 크도록 형성됨에 따라, 제1 원추부(153)가 배기밸브(171)를 눌러 배기밸브(171)가 배기구(167)를 폐쇄하도록 하게 된다.

제2 원추부(155)는 제1 원추부(153)의 직경보다 작게 형성되어, 실린더부(110)의 최하단에 승강타격부(150)가 위치할 때, 제2 원추부(155)가 배기밸브(171)에 삽입되면서 피타격부(163)를 타격하도록 하게 된다.

이에, 승강타격부(150)가 실린더부(110)를 따라 낙하할 경우, 승강타격부(150)의 하부에 있는 실린더부(110)의 공기는 승강타격부(150)의 낙하전에 배출될 뿐만 아니라 승강타격부(150)의 하부에 있는 실린더부(110)의 공기는 승강타격부(150)의 하강에 따라 배기구(167)를 따라 배출되게 되어, 실린더부(110)의 내부 압력은 대기압과 같게 되어 사실상 자유낙하 하게 된다.

자유낙하 하는 승강타격부(150)의 제1 원추부(153)는 배기밸브(171)와 접촉하면서 배기밸브(171)가 배기구(167)를 폐쇄하도록 하며, 제2 원추부(155)는 피타격부(163)를 타격하도록 한다.

하부캡부(160)는 실린더부(110)의 하단에 형성되어 실린더부(110)를 커버하면서 승강타격부(150)의 위치에너지를 로드부(200)로 전달하도록 한다.

하부캡부(160)는 가이드관(161), 피타격부(163), 조인트연결부(165), 조인트체결부(166) 및 배기구(167)를 포함한다.

가이드관(161)은 중공의 원통형으로 형성되어 실린더부(110)의 하부에 삽입된다. 가이드관(161)의 내주면에는 배기밸브(171)가 형성되어, 배기밸브(171)는 가이드관(161)에 의해 승강이 안내된다.

피타격부(163)는 가이드관(161)의 내부에 형성되며, 제2 원추부(155)와 직경이 대응되도록 형성된다. 피타격부(163)는 제2 원추부(155)와 직접적으로 접촉되면서 타격되는 부분이다.

조인트연결부(165)의 상단은 피타격부(163)와 연결되며, 하부에는 조인트부(180)가 삽입되어 연결되도록 한다. 이에, 피타격부(163)에 가해진 승강타격부(150)의 위치에너지는 조인트연결부(165) 및 조인트(180)를 통해 로드부(200)로 전달되어 로드부(200)가 지반(G)에 관입되도록 한다.

조인트체결부(166)는 조인트연결부(165)의 하부에 삽입된 조인트(180)와 조인트연결부(165)가 연결되도록 형성된 체결장치이다.

배기구(167)는 실린더부(110) 내부의 공기를 실린더부(110) 외부로 배출하는 것이다.

보다 구체적으로, 승강타격부(150)가 감압밴트(120)를 지나면서 실린더부(110) 내부의 공기압력이 하강하게 되어 배기밸브(171)가 상승하게 되며, 이에 배기구(167)는 개방되며 승강타격부(150)가 하강하면서 배기구(167)에 의해 실린더부(110) 내부의 공기가 외부로 배출된다.

이에 배기구(167)는 조인트연결부(165)의 외주를 따라 다수 개가 서로 이격되도록 형성되며, 배기구(167)의 직경은 공기압주입구(140)의 직경보다 크도록 형성되어 실린더부(110)의 공기가 원활하게 배출되도록 한다. 즉, 배기구(167)의 직경은 승강타격부(150)의 하강시 공기의 저항에 의해 승강타격부(150)의 하강동작에 영향을 받지 않을 정도로 형성되면 된다.

배기부(170)는 실린더부(110)의 하부와 하부캡부(160) 내부에 형성되어, 실린더부(110)의 공기배출을 제어하는 것이다.

배기부(170)는 배기밸브(171), 밸브스프링(173), 및 스탑퍼(175)를 포함한다.

배기밸브(171)는 가이드관(161)에 의해 안내되어 하부캐부(160)의 내부에서 승강하면서 실린더부(110) 내부의 공기압을 제어하는 것이다.

배기밸브(171)의 상부는 제1 원추부(153)의 하면이 배기밸브(171)의 상단부에 접할 수 있으면서도, 스탑퍼(175)에 의해 정지될 수 있는 직경으로 형성되며, 내부에는 중공으로 형성되어 제2 원추부(155)가 삽입되어 피타격부(163)와 타격될 수 있도록 형성된다.

배기밸브(171)의 하부는 제1 원추부(153)에 접촉되어 하부로 이동됨에 따라, 다수의 배기구(167)를 개폐하도록 다수의 돌출부(미도시)로 형성된다. 다수의 돌출부는 배기구(167)의 수에 대응되며 배기구(167)의 상부를 개폐하는 직경으로 형성될 수 있다.

밸브스프링(173)은 배기밸브(171)의 외주면에 형성되어, 배기밸브(171)에 탄성을 제공하도록 한다.

밸브스프링(173)은 승강타격부(150)가 실린더부(110)의 하부에 위치할 경우, 승강타격부(150)의 무게에 의해 배기밸브(171)가 배기구(167)을 폐쇄하도록 하게 되며, 승강타격부(150)가 감압밴트(120)를 통과하기 전까지 실린더부(110) 내부의 공기압에 의해 배기밸브(171)가 배기구(167)을 폐쇄하도록 할 정도의 탄성을 가지게 된다.

또한, 밸브스프링(173)은 승강타격부(150)가 감압밴트(120)를 통과하여 실린더부(110)의 상부에 위치하는 경우 뿐만 아니라, 승강타격부(150)가 배기밸브(171)와 접촉하기 전까지 탄성력에 의해 배기밸브(171)가 상승하도록 형성된다.

스탑퍼(175)는 배기밸브(171)의 상승한계를 설정하도록 상기 공기압주입구(140)와 대응되는 높이에서 상기 실린더부(110)의 방사상으로 배치된다.

조인트부(180)는 조인트연결부(165)와 조인트체결부(166)에 의해 연결되어, 승강타격부(150)의 타격에너지가 로드부(200)로 전달하게 하는 것이다.

로드부(200)는 로드(210)와 로드(210)의 하부에 연결된 콘(220)을 포함한다.

로드(210)에 전달된 타격에너지는 콘(220)까지 전달되어, 콘(220)은 지반(G)에 관입되게 된다.

이에 본 발명은 실린더부의 내부에서 승강타격부가 하강하면서 피타격부를 직접 타격하도록 하여, 승강타격부와 실린더부와의 마찰을 최소화할 수 있으면서도 타격소음이 저감되게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 실린더부의 내부에서 승강타격부가 승강함에 따라, 자동 동적 콘 관입 시험장치를 파지함으로써 발생하는 안정문제를 해소할 수 있게 된다.

[본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 동작]

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치의 메커니즘을 나타내는 순서도이다.

도 3c 및 도 4(a)를 참조하면, 먼저 승강타격부(150)가 실린더부(110)의 하부에 위치하며, 타격이 완료된 상태를 나타낸다. 이에 승강타격부(150)의 제1 원추부(153)에 의해 배기밸브(171)는 배기구(167)을 폐쇄하게 된다.

이 상태에서, 공기압주입구(140)로 에어컴프레셔의 구동에 따라 압축공기가 실린더부(110)의 하부 일측으로 공급되게 하며, 실린더부(110) 내부에 압력이 상승하여 승강타격부(150)가 상승하게 된다.

도 4(b)를 참조하면, 승강타격부(150)는 실린더부(110)의 내부에서 지속적으로 상승하게 된다.

도 3c 및 도 4(c)를 참조하면, 승강타격부(150)는 더 상승하여 감압밴트(120)를 통과하게 되며, 감압밴트(120)를 지나면서 승강타격부(150)의 하부의 공기가 감압밴트(120)를 통해 외부로 배출되면서 실린더부(110) 내부의 공기압이 하강하게 된다.

이에, 배기밸브(171)는 밸브스프링(173)의 탄성력에 의해 상승하여, 스탑퍼(175)에 의해 정지된다.

승강타격부(150)는 감압밴트(120)를 지나면서 감압밴트(120)로 공기가 배출되게 되므로, 상승력이 없어 실린더부(110)의 상부의 미리 설정된 위치에서 정지하게 된다.

도 4(d)를 참조하면, 승강타격부(150)는 하강하게 되며, 이 경우 제어부(미도시)에 의해 공기압주입구(140)로 압축공기가 공급되지 않게 된다. 이에 승강타격부(150)의 하강에 따라 실린더부(110) 내부의 공기는 배기구(167)를 통해 외부로 배출되게 되며, 이에 승강타격부(150)에는 공기저항이 최소화된 상태에서 낙하하게 된다.

도 3c 및 도 4(e)를 참조하면, 승강타격부(150)의 제1 원추부(153)는 배기밸브(171)의 상부와 접촉하게 되며, 이에 제1 원추부(153)에 의해 배기밸브(171)는 하강하게 된다.

도 3c 및 도 4(f)를 참조하면, 승강타격부(150)의 제2 원추부(155)는 피타격부(163)과 직접 접촉하여 피타격부(163)를 타격하게 되며, 이에 피타격부(163)의 타격에너지는 조인트부(180)를 통해 로드부(200)에 전달되어 로드부(200)를 지반(G)에 자동으로 관입할 수 있게 된다.

또한, 승강타격부(150)의 제1 원추부(153)에 의해 하강한 배기밸브(171)는 배기구(167)를 완전히 폐쇄하게 된다.

이후 다시 도 4(a) 내지 도 4(e)의 과정을 반복하여 로드부(200)가 지반(G)에 자동으로 관입되게 할 수 있다.

[본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치와 수직가이드의 결합]

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치가 제1 수직가이드와 결합한 것을 나타내는 사시도이며, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치가 제2 수직가이드와 결합한 것을 나타내는 사시도이다.

도 5a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치(100)는 자동차와 같은 이동수단(500)의 수평부(510)에 형성된 프레임(520)으로부터 브라켓(530)에 의해 연결될 수 있다.

브라켓(530)의 단부에 형성된 제1 수직가이드(320,330)에 자동 동적 콘 관입 시험장치(100)가 연결되어 가이드되되, 자동 동적 콘 관입 시험장치(100)는 연결부(310)에 의해 제1 수직가이드(320,330)에 연결된다.

연결부(310)는 실린더부(110)의 미리 설정된 위치에서 실린더부(110)를 감싸도록 하여 실린더부(110)에 고정결합될 수 있다. 연결부(310)는 'U'자형상의 형성될 수 있다. 이 경우, 연결부(310)는 실린더부(110)의 무게 중심부에 고정결합되어, 실린더부(110)의 유동을 최소화할 수 있다.

연결부(310)의 양 단부는 제1 수직가이드(320,330)의 레일(320)을 따라 승강하도록 형성되며, 제1 수직가이드(320,330)의 레일하부(330)는 브라켓(530)과 고정된다.

바람직하게는, 레일(320) 및 레일하부(330)는 두 개로 형성되되, 고정부(미도시)에 의해 움직임 없이 연결부(310)에 의해 연결된 자동 동적 콘 관입 시험장치(100)를 수직으로 가이드할 수 있다.

이에 본 발명은 연결부에 의해 자동 동적 콘 관입 시험장치가 가이드되어, 자동 동적 콘 관입 시험장치의 수직도를 확보하게 되며, 추가 인력이 없이도 자동으로 동적 콘 관입 시험을 수행하게 된다.

또한 본 발명은 차량에 미리 형성된 세팅장치에 의해 자동 동적 콘 관입 시험장치를 세팅할 수 있어 차량이 갈 수 있는 곳이면 어디에서든 매우 편리하면서도 신속하게 동적 콘 관입 시험을 수행할 수 있다.

도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동 동적 콘 관입 시험장치(100)는 제2 수직가이드부(400)에 의해 수직도를 유지할 수 있다.

실린더부(110)의 상하의 미리 설정된 위치에서 제2 수직가이드(410)가 위치하도록 세팅되며,

제2 수직가이드(410)를 고정지지하기 위하여 제2 수직가이드(410)의 외측으로 다수 개의 지지부(420)가 형성되며, 지지부(420)를 고정하기 위하여 수직으로 다수개의 지지부(430)가 형성된다.

지지부(430)의 하부에는 로드부(200)가 관통되어 가이드되도록 로드부가이드(440)가 형성될 수 있다.

이에, 차량이 접근하기 어려운 장소의 지반(G)에 제2 수직가이드부(400)를 자동 동적 콘 관입 시험장치(100) 및 로드부(200)와 함께 이동시켜, 제어장치(600)를 통해 신속하게 동적 콘 관입 시험을 수행할 수 있게 된다.

이 경우에도 자동 동적 콘 관입 시험장치는 제2 수직가이드부에 의해 수직도를 확보하면서도 신속하게 동적 콘 관입 시험을 수행하게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 자동 동적 콘 관입 시험장치
110: 실린더부 120: 감압밴트
130: 상부캡부 140: 공기압주입구
150: 승강타격부 160: 하부캡부
170: 배기부 180: 조인트부
200: 로드부 210: 로드
220: 콘 310: 연결부
320, 330: 제1 수직가이드 410: 제2 수직가이드
420,430: 지지부 500: 이동수단
600: 제어장치

Claims

하부 일측에 형성된 공기압주입구(140); 및 상단으로부터 미리 설정된 위치에 이격되어 방사상으로 형성된 감압밴트(120);를 포함하며 중공 실린더형으로 형성된 실린더부(110);
상기 실린더부(110) 내부에서 공기압의 작용에 의해 승강 가능하도록 구비된 승강타격부(150);
상기 실린더부(110)의 하단을 커버하며, 상기 승강타격부(150)의 하강 동작에 의해 타격되는 피타격부(163)를 포함하는 하부캡부(160); 및
상기 실린더부(110)의 하부에서 상기 승강타격부(150)가 낙하하도록 공기압을 제어하는 배기부(170);를 포함하며,
상기 실린더부(110)의 상단은 상부캡부(130)에 의해 커버되며, 상기 하부캡부(160)는 조인트부(180)에 의해 선단에 콘(220)을 갖는 로드부(200)에 연결되는 자동 동적 콘 관입 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 승강타격부(150)는,
상기 공기압주입구(140)로 주입되는 압축공기에 의해 상기 실린더부(110)의 내부에서 상승 동작하며,
상기 감압밴트(120) 및 상기 배기부(170)로부터 압축공기가 배출됨에 따라 하강 동작하여 상 피타격부(163)를 타격하는 것을 특징으로 하는 자동 동적 콘 관입 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 배기부(170)는,
상기 하부캡부(160)의 내부에서 승강하면서 상기 실린더부(110) 내부의 공기압을 제어하는 배기밸브(171);
상기 배기밸브(171)의 외주면에 형성되는 밸브스프링(173); 및
상기 배기밸브(171)의 상승한계를 설정하도록 상기 공기압주입구(140)와 대응되는 높이에서 상기 실린더부(110)의 방사상으로 배치되는 스탑퍼(175);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 동적 콘 관입 시험장치.
제3항에 있어서,
상기 하부캡부(160)는,
상기 배기밸브(171)의 승강을 안내하는 가이드관(161);
상기 승강타격부(150)의 하단과 직접 접촉하여 타격되는 피타격부(163); 및
상기 배기밸브(171)의 상승동작에 의해 개방되어 상기 실린더부(110) 내부의 공기를 배출하며, 상기 배기밸브(171)의 하강동작에 의해 폐쇄되는 다수의 배기구(167);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 동적 콘 관입 시험장치.
제4항에 있어서,
상기 하부캡부(160)는,
하단에서 상기 조인트부(180)와 연결되도록 조인트연결부(165); 및 조인트체결부(166)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 동적 콘 관입 시험장치.
제3항에 있어서,
상기 승강타격부(150)가 상승하여 상기 감압밴트(120)를 지나면서 상기 실린더부(110)의 압력이 하강함으로써, 상기 배기밸브(171)는 상기 밸브스프링(173)에 의해 상승하여 상기 스탑퍼(175)에 의해 정지하는 것을 특징으로 하는 자동 동적 콘 관입 시험장치.
제4항에 있어서,
상기 승강타격부(150)가 하강하면서 상기 실린더부(110)의 공기는 상기 배기구(167)를 통하여 배출되고, 상기 승강타격부(150)가 상기 배기밸브(171)와 닿으면서 상기 배기밸브(171)는 상기 배기구(167)를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 자동 동적 콘 관입 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 실린더부(110)의 미리 설정된 위치에서 상기 실린더부(110)의 외주면을 감싸도록 형성되는 'U'자 형상의 연결부(310);
상기 연결부(310)의 양 단부가 가이드되어 승강되도록 형성된 제1 수직가이드(320,330);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 동적 콘 관입 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 실린부(110)의 수직도를 유지하기 위하여 상기 실린더부(110)의 상하부가 관통하도록 하되 상기 실린더부(110)의 외주면과 미리 설정된 간격으로 이격되도록 형성된 제2 수직가이드(410); 및
상기 제2 수직가이드(410)를 고정하도록 형성되는 지지부(420,430);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 동적 콘 관입 시험장치.