KR20200056171A - 지반 작업용 부재 가이드 수단 및 이를 구비하는 건설 기기 - Google Patents

지반 작업용 부재 가이드 수단 및 이를 구비하는 건설 기기 Download PDF

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Abstract

본 출원의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단은, 건축 기초 공사를 위해 지면 내부로 삽입되는 파일 또는 오거를 포함하는 지반 작업용 부재가 삽입될 때, 상기 지반 작업용 부재를 가이드하는 지반 작업용 부재 가이드 수단으로서, 그 내부에 지반 작업용 부재가 삽입되어 지지될 수 있도록 지반 작업용 부재를 둘러싸면서 지반 작업용 부재 삽입 영역을 형성하는 가이드 부재(member); 상기 가이드 부재의 내측면에 상기 지반 작업용 부재를 향해 배치되어 상기 지반 작업용 부재와의 이격 거리를 측정하는 센서부; 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 가이드 부재 구동부;를 포함하되, 상기 가이드 부재 구동부는, 상기 센서부를 통해 측정하는 상기 지반 작업용 부재와의 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절할 수 있다.

Description

지반 작업용 부재 가이드 수단 및 이를 구비하는 건설 기기{CONSTRUCTION MEMBER GUIDING MEANS AND CONSTRUCTION EQUIPMENT HAVING THEREOF}
본 발명은, 지반 작업용 부재 가이드 수단 및 이를 구비하는 건설 기기에 관한 것으로서, 보다 자세히는 사용되는 지반 작업용 부재의 크기에 맞게 지반 작업용 부재가 삽입되는 영역의 크기를 조절하는 지반 작업용 부재 가이드 수단 및 이를 구비하는 건설 기기에 관한 것이다.
토목 공사에 있어서, 구조물의 안정성 확보를 위하여 선행적으로 수행되는 기초 공사는 1층 바닥선 아래의 건축물 구조체를 완성하기 위한 토공사를 말한다. 특히, 지반이 연약지반인 경우, 건물 상부에서 전달되는 하중을 분산시켜 지반의 지내력을 확보함으로써, 침하량의 최소화 및 부동침하의 발생을 방지할 수 있다.
이를 위해, 지반과 그 상부의 기둥 또는 벽체 사이에 말뚝(pile)과 같은 구조물이 설치될 수 있다. 말뚝은 지반의 암반층까지 도달하여 단단한 암반으로부터 지내력을 확보할 수 있다.
말뚝을 심기 위해서는 지반 깊숙히 천공(drilling, boring) 작업이 수행되어야 하고, 말뚝은 해머와 같은 항타기에 의해 지반에 심어질 수 있다. 또는 천공 작업을 위해 오거(auger)가 사용될 수 있다. 오거는 비트를 로드의 선단에 부착하고, 회전하면서 흙 속에 압입되어 구멍을 뚫는다. 오거는 회전하는 선단과 접촉하는 흙을 긁어 잘게 부수고, 자중에 의한 압력으로 땅 속으로 진행하는 것이 일반적이다.
한편, 파일 또는 오거와 같은 지반 작업용 부재들은 그 종류에 따라 그 길이가 3m부터 12m까지, 또는 그 이상 및 이하의 범위까지 매우 다양하다. 특히 그 길이가 긴 지반 작업용 부재의 경우, 천공 및 항타 과정에서 지반 작업용 부재의 횡방향으로 흔들림이 심하게 발생할 수 있다. 이로 인해 드라이버와 지반 작업용 부재의 정렬(alignment)가 깨지고, 건설부재의 직진성이 소실되는 문제가 발생할 수 있다.
기존에는 이러한 문제를 해결하기 위해, 리더의 하단에서 지반 작업용 부재가 흔들리지 않도록 지반 작업용 부재를 지지하고, 지반 작업용 부재의 이동을 가이드하는 가이드 장비가 사용되고 있다.
그러나 기존의 가이드 장비는, 지반 작업용 부재가 그 종류에 따라 직경이 150mm에서 2000mm까지 또는 그 이상 및 이하의 범위까지 매우 다양함에도 불구하고, 이를 반영하지 못하고 고정적인 직경에 한해서만 적용될 수 있는 한계를 가지고 있다. 이로 인해 가이드 장비의 직경이 지반 작업용 부재보다 크면 가이드 장비는 그 기능을 제대로 수행하지 못하고, 가이드 장비의 직경이 지반 작업용 부재보다 작으면 가이드 장비는 지반 작업용 부재를 수용할 수 없는 문제가 발생한다.
따라서, 여러 종류의 지반 작업용 부재에 범용적으로 사용될 수 있는 가이드 장비에 대한 수요가 큰 실정이다.
본 발명의 과제는, 다양한 직경의 지반 작업용 부재에 대해서 사용될 수 있는 지반 작업용 부재 가이드 수단을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 건축 기초 공사를 위해 지면 내부로 삽입되는 파일 또는 오거를 포함하는 지반 작업용 부재가 삽입될 때, 상기 지반 작업용 부재를 가이드하는 지반 작업용 부재 가이드 수단(means)으로서, 그 내부에 지반 작업용 부재가 삽입되어 지지될 수 있도록 지반 작업용 부재를 둘러싸면서 지반 작업용 부재 삽입 영역을 형성하는 가이드 부재(member); 상기 가이드 부재의 내측면에 상기 지반 작업용 부재를 향해 배치되어 상기 지반 작업용 부재와의 이격 거리를 측정하는 센서부; 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 가이드 부재 구동부;를 포함하되, 상기 가이드 부재 구동부는, 상기 센서부를 통해 측정하는 상기 지반 작업용 부재와의 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 지반 작업용 부재 가이드 수단이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상에 따르면, 건축의 기초 공사를 위해 지면 내부로 삽입되는 파일 또는 오거를 포함하는 지반 작업용 부재를 삽입하는 건설 기기로서, 상기 지반 작업용 부재의 지면에 대한 삽입 작업을 수행하는 드라이버; 상기 드라이버가 승강할 수 있도록 결합되는 리더; 상기 리더의 하단에 결합되고, 그 중심에 지반 작업용 부재 삽입 영역을 형성하여 상기 지반 작업용 부재를 가이드하는 지반 작업용 부재 가이드 수단; 상기 지반 작업용 부재 가이드 수단의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 지반 작업용 부재 가이드 수단은, 그 내측면에 상기 지반 작업용 부재를 향하여 배치되는 센서부, 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 조절부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센서부를 통해 측정하는 상기 지반 작업용 부재와의 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 건설 기기가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상에 따르면, 건축의 기초 공사를 위해 지면 내부로 삽입되는 파일 또는 오거를 포함하는 지반 작업용 부재를 가이드하면서 삽입하는 지반 작업용 부재 삽입 방법으로서, 리더의 하단에 결합된 지반 작업용 부재 가이드 수단에 형성되는 지반 작업용 부재 삽입 영역 내에, 상기 리더를 따라 일 방향으로 기립된 상기 지반 작업용 부재를 위치시키는 단계; 상기 지반 작업용 부재 가이드 수단의 내측면에 상기 지반 작업용 부재를 향하여 배치되는 센서부를 통해 상기 지반 작업용 부재 가이드 수단의 내측면으로부터 상기 지반 작업용 부재의 이격 거리를 측정하는 단계; 및 상기 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 단계;를 포함하는 지반 작업용 부재 삽입 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 지반 작업용 부재의 크기에 맞게 지반 작업용 부재가 삽입되어 위치하는 영역의 크기를 조절함으로써, 다양한 직경의 지반 작업용 부재를 안정적으로 가이드할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단을 구비하는 건설 기기에 관한 도면이다.
도 2는 종래의 지반 작업용 부재 가이드 수단에 관한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단을 구비하는 건설 기기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단을 구비하는 건설 기기가 작업 전에 지반 작업용 부재에 맞게 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 동작에 관한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단을 구비하는 건설 기기가 작업 중에 지반 작업용 부재의 크기 변화에 따라 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 동작에 관한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단을 구비하는 건설 기기가 오거에 대하여 수행하는 동작에 관한 순서도이다.
도 8은 도 7에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단을 구비하는 건설 기기의 동작을 설명하는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 양상에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단은, 건축 기초 공사를 위해 지면 내부로 삽입되는 파일 또는 오거를 포함하는 지반 작업용 부재가 삽입될 때, 상기 지반 작업용 부재를 가이드하는 지반 작업용 부재 가이드 수단(means)으로서, 그 내부에 지반 작업용 부재가 삽입되어 지지될 수 있도록 지반 작업용 부재를 둘러싸면서 지반 작업용 부재 삽입 영역을 형성하는 가이드 부재(member); 상기 가이드 부재의 내측면에 상기 지반 작업용 부재를 향해 배치되어 상기 지반 작업용 부재와의 이격 거리를 측정하는 센서부; 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 가이드 부재 구동부;를 포함하되, 상기 가이드 부재 구동부는, 상기 센서부를 통해 측정하는 상기 지반 작업용 부재와의 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절할 수 있다.
상기 가이드 부재는 제1 가이드 부재 및 제2 가이드 부재를 포함하고, 상기 가이드 부재 구동부는, 상기 제1 가이드 부재 및 상기 제2 가이드 부재를 각각 이동시켜서 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절할 수 있다.
상기 가이드 부재 구동부는, 상기 삽입 영역의 크기를 미리 정해진 크기만큼 확장한 후에, 상기 가이드 부재의 내측면으로부터 상기 지반 작업용 부재까지의 상기 이격 거리를 측정할 수 있다.
상기 센서부는 상기 가이드 부재의 제1 위치에 배치되는 제1 센서 및 상기 제1 위치와 상기 지반 작업용 부재의 둘레 방향을 따라 이격된 제2 위치에 배치되는 제2 센서를 포함할 수 있다.
상기 가이드 부재 구동부는 상기 제1 센서에서 측정한 제1 이격 거리 및 상기 제2 센서에서 측정한 제2 이격 거리의 평균값이 상기 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절할 수 있다.
상기 가이드 부재 구동부는 상기 제1 센서에서 측정한 제1 이격 거리 및 상기 제2 센서에서 측정한 제2 이격 거리 중 최소의 값이 상기 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절할 수 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 지반 작업용 부재 가이드 수단은 리더를 따라 미리 정해진 거리(L)만큼 상측 또는 하측으로 이동하면서, 상기 센서부를 이용해 상기 지반 작업용 부재와 상기 지반 작업용 부재 가이드 수단의 상기 이격 거리를 측정하고, 상기 가이드 부재 구동부를 이용해 상기 이격 거리로부터 획득된 최소 이격 거리에 대응되는 위치에서 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절할 수 있다.
상기 가이드 부재 구동부는 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 최대로 확장한 후에, 상기 리더를 따라 상기 미리 정해진 거리(L)만큼 상측 또는 하측으로 이동할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 건설 기기는, 건축의 기초 공사를 위해 지면 내부로 삽입되는 파일 또는 오거를 포함하는 지반 작업용 부재를 삽입하는 건설 기기로서, 상기 지반 작업용 부재의 지면에 대한 삽입 작업을 수행하는 드라이버; 상기 드라이버가 승강할 수 있도록 결합되는 리더; 상기 리더의 하단에 결합되고, 그 중심에 지반 작업용 부재 삽입 영역을 형성하여 상기 지반 작업용 부재를 가이드하는 지반 작업용 부재 가이드 수단; 상기 지반 작업용 부재 가이드 수단의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 지반 작업용 부재 가이드 수단은, 그 내측면에 상기 지반 작업용 부재를 향하여 배치되는 센서부, 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 조절부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센서부를 통해 측정하는 상기 지반 작업용 부재와의 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절할 수 있다.
상기 건설 기기는 디스플레이부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 디스플레이부를 통해 상기 이격 거리에 관한 정보가 디스플레이 되도록 상기 이격 거리에 관한 정보를 제공할 수 있다.
상기 제어부는, 토목 작업 중에 상기 센서부를 통해 측정한 이격 거리가 상기 미리 정해진 값(D0)과 미리 정해진 차이값(A) 이상 차이가 나는 경우, 사용자에게 알림 메시지를 제공할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 센서부를 통해 측정한 이격 거리가 상기 미리 정해진 값(D0)보다 상기 미리 정해진 차이값(A) 이상 작은 경우, 사용자에게 위험 존재를 알리는 알림 메시지를 제공할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 센서부를 통해 측정한 이격 거리가 상기 미리 정해진 값(D0)보다 상기 미리 정해진 차이값(A) 이상 큰 경우, 사용자에게 상기 지반 작업용 부재의 마모를 알리는 알림 메시지를 제공할 수 있다.
상기 지반 작업용 부재 가이드 수단은, 미리 정해진 거리(L)만큼 상기 리더를 따라 상측 또는 하측으로 이동하면서상기 센서부를 이용해 상기 지반 작업용 부재 가이드 수단으로부터 상기 지반 작업용 부재의 이격 거리를 측정하고, 상기 제어부는, 상기 이격 거리로부터 최소 이격 거리를 획득하고, 상기 최소 이격 거리에 대응되는 위치에서 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 지반 작업용 부재 삽입 방법은, 건축의 기초 공사를 위해 지면 내부로 삽입되는 파일 또는 오거를 포함하는 지반 작업용 부재를 가이드하면서 삽입하는 지반 작업용 부재 삽입 방법으로서, 리더의 하단에 결합된 지반 작업용 부재 가이드 수단에 형성되는 지반 작업용 부재 삽입 영역 내에, 상기 리더를 따라 일 방향으로 기립된 상기 지반 작업용 부재를 위치시키는 단계; 상기 지반 작업용 부재 가이드 수단의 내측면에 상기 지반 작업용 부재를 향하여 배치되는 센서부를 통해 상기 지반 작업용 부재 가이드 수단의 내측면으로부터 상기 지반 작업용 부재의 이격 거리를 측정하는 단계; 및 상기 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 이격 거리를 측정하는 단계는, 미리 정해진 거리(L)만큼 상기 리더를 따라 상측 또는 하측으로 이동하면서상기 센서부를 이용해 상기 지반 작업용 부재 가이드 수단의 내측면으로부터 상기 지반 작업용 부재의 상기 이격 거리를 측정하는 단계;를 포함하고, 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 단계는, 상기 이격 거리로부터 최소 이격 거리를 획득하고, 상기 최소 이격 거리에 대응되는 위치에서 상기 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 지반 작업용 부재 삽입 영역의 크기를 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)에 관한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 예를 들면 건설 현장에서 구조물의 기초 공사를 위한 파일의 설치 또는 오거를 이용한 천공 작업 등의 다양한 작업을 수행할 수 있다.
리더(200)는 붐(boom)을 통해 본체부와 연결되고, 지면에 수직 방향으로 선 기립 상태에 있다. 일 실시예에 따르면 리더(200)는 지면에 수평 방향으로 도복한 상태가 될 수도 있다.
드라이버(100)는 건설 장비에 결합되는 어태치먼트로서, 리더(200)의 상단에 결합되어 있다. 드라이버(100)는 이에 결합되는 파일 또는 오거와 같은 지반 작업용 부재(20)들을 지면 깊이 심는 작업을 할 수 있다.
지반 작업용 부재(20)는 드라이버(100)에 체결되어 지반 작업용 부재(20)는 드라이버(100)에 체결되어 지면에 대한 수직 방향으로 연장되고, 하단부가 지면을 향할 수 있다. 지반 작업용 부재(20)는 예를 들면, 지반에 삽입 또는 매설되는 파일 또는 지반에 천공을 형성하는 오거일 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은, 작업 중 발생할 수 있는 진동에 의해 지반 작업용 부재(20)가 흔들리고, 정렬이 흐트러지는 것을 방지하기 위해서 지반 작업용 부재(20)를 그 중간 일 영역에서 지지하는 역할을 하는 구성이다.
본체부에는 작업자가 탑승할 수 있고, 건설 기기(10) 동작을 전반적으로 제어하는 제어부(600), 동력을 제공하는 펌프(400), 작업자에게 건설 기기(10)의 상태를 출력하는 출력부 및 작업자의 입력을 수신하는 조작부 등이 위치할 수 있다.
도 2는 종래의 지반 작업용 부재 가이드 수단(50)에 관한 도면이다.
종래의 지반 작업용 부재 가이드 수단(50)은, 그 중심에 지반 작업용 부재(20)가 삽입될 수 있는 영역을 구비할 수 있다. 그러나, 종래의 지반 작업용 부재 가이드 수단(50)에 따르면 지반 작업용 부재(20)가 삽입되는 영역의 직경이 제작 시 설계된 단일의 값으로 고정되어 있다. 예를 들면, 종래의 지반 작업용 부재 가이드 수단(50)은 두 개의 암이 닫힌 상태에서 움직이지 않도록 고정핀에 의해 고정되는 것이 일반적이다.
건축물의 종류, 지반의 특성 등에 따라 지반 작업용 부재(20)의 종류는 다양하며, 그 형상 및 직경이 각각 상이할 수 있다.
종래의 지반 작업용 부재 가이드 수단(50)은, 이러한 지반 작업용 부재(20)의 다양성을 반영하지 못하기 때문에, 지반 작업용 부재(20)마다 별도의 가이드 수단(300)이 필요하고, 그렇지 못한 경우 제 기능을 발휘하지 못하므로 경제성, 효율성, 안정성 측면에서 불리하다.
또한, 지반 작업용 부재(20)는 그 직경이 종방향에 따라 상이할 수 있다. 특히 파일과 같은 지반 작업용 부재(20)가 여러 횟수로 오랜 기간 동안 사용된 경우, 지반 작업용 부재(20)는 그 상단에 비해 그 하단이 지면 내부로 삽입된 횟수가 많기 때문에, 상단에 비해 하단이 마모되는 정도가 심할 수 있다. 따라서 상단의 직경이 하단보다 더 클 수 있다. 이러한 지반 작업용 부재(20)를 사용하는 중에, 작업 시작 시점에서 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)이 위치한 곳의 지반 작업용 부재(20)와, 작업이 일정 시간 진행된 시점에서 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)이 위치한 곳의 지반 작업용 부재(20)는 그 직경이 상이할 수 있다.
종래의 지반 작업용 부재 가이드 수단(50)은, 이러한 경우에 대응하지 못하고, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300) 자체를 교체해야 하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점은 큰 경제적, 시간적 손실을 야기하고 있다.
또한, 종래의 지반 작업용 부재 가이드 수단(50)에 따르면, 지반 작업용 부재 가이드 수단(50)에 지반 작업용 부재(20)를 장착하는 과정에서 사용자가 이격 거리(D)를 확인하기 위해서 접근하는 것이 필수적이다. 따라서 드라이버(100)의 갑작스런 동작, 흙덩이의 낙하 등의 위험 요소에 사용자가 그대로 노출되는 문제점이 있다. 또한, 지반 작업용 부재 가이드 수단(50)의 이격 거리(D)를 확인하는 한 명의 사용자 및 건설 기기(10)에 탑승하여 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 조자가는 다른 한 명의 사용자 등 최소 둘 이상의 사용자가 필요하며, 소음이 가득한 건설 현장에서 두 사용자 간의 커뮤니케이션이 원활하지 않은 경우가 많다는 점의 문제점도 발생한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는
파일 또는 오거를 포함하는 지반 작업용 부재(20), 지반 작업용 부재(20)를 지면에 심는 드라이버(100), 지반 작업용 부재(20) 및 드라이버(100)와 결합되는 리더(200), 각 구성 요소들을 구동하기 위한 동력을 제공하는 펌프(400), 건설 기기(10)를 수송하는 주행부(500) 및 건설 기기(10) 동작을 전반적으로 제어하는 제어부(600)를 포함할 수 있다.
드라이버(100)는, 지반 작업용 부재(20)를 지면 내부로 압입할 수 있다. 드라이버(100)는 그 하부에서 오거 또는 파일과 같은 지반 작업용 부재(20)와 체결될 수 있다.
드라이버(100)는 다양한 어태치먼트일 수 있다. 예를 들면 드라이버(100)는 오거를 구동하여 천공 작업을 수행하는 오거 드라이버(100)일 수 있다. 이 때 드라이버(100)는 오거를 회전시키는 드라이버(100)일 수 있고, 또는 오거를 진동시키는 가진기일 수도 있다. 또는, 드라이버(100)는 파일을 타격하여 지반으로 삽입 또는 매설시키는 항타기일 수 있다.
드라이버(100)는 리더(200)의 연장 방향을 따라서 이동할 수 있고, 또는 리더(200)의 일 위치에 고정될 수 있다.
드라이버(100)는 예를 들면 유압 모터 또는 전기 모터 일 수 있다. 드라이버(100)는 유압 모터로서, 피스톤 모터 (piston motor), 베인 모터 (vane motor) 또는 기어 모터 (gear motor)를 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
드라이버(100)는 제어부(600)의 제어 하에 펌프(400)로부터 동력을 제공받아 지반 작업용 부재(20)를 심는 작업을 수행할 수 있다.
드라이버(100)는 작업 환경에 따라 다양한 속도 및 다양한 토크로 오거를 회전시킬 수 있다. 분당 작업 속도는 예를 들면, 연암을 타격 대상으로 하는 경우에, 경암을 타격 대상으로 하는 경우보다 클 수 있다. 또는, 분당 작업 속도는 예를 들면, 소공을 천공하는 경우에, 대공을 천공하는 경우보다 클 수 있다.
리더(200)는 상하 방향으로 길게 연장되어, 드라이버(100)가 상하 방향으로 이동할 수 있는 경로를 제공할 수 있다. 리더(200)는 드라이버(100)가 결합될 수 있는 가이드 레일을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 리더(200)는 기울어지면서 지면과 대체로 평행하게 접히는 도복 상태와, 지면과 대체로 수직하게 서는 기립 상태로 운용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 리더(200)는 그 길이가 변할 수 있다. 리더(200)는 작업 요건에 따라 그 길이가 신장되거나, 수축될 수 있다. 예를 들면, 천공 깊이가 깊은 경우 이에 따라 지반 작업용 부재(20)의 길이도 길어질 수 있고, 상기 지반 작업용 부재(20)를 장착할 수 있도록 리더(200)는 그 길이가 연장될 수 있다. 또, 수송을 위해서 리더(200)는 그 길이가 수축되어 수송되기 용이한 상태로 변할 수 있다.
지반 작업용 부재(20)는 건설 현장에서 지면에 삽입되는 자재로서, 예를 들면, 지반에 삽입 또는 매설되는 파일 또는 지반에 천공을 형성하는 오거일 수 있다. 이외에도 직진성을 유지하면서 지면에 삽입되어야 하는 부재라면 본 발명의 지반 작업용 부재(20)일 수 있다.
지반 작업용 부재(20)는 용도에 따라 그 길이, 직경, 형상 등이 다양할 수 있다.
예를 들면, 지반 작업용 부재(20)는 원형의 단면, 사각형 단면, 다각형 단면, H빔, 파일 시트의 형태를 가질 수 있다. 지반 작업용 부재(20)의 직경은 예를 들면 150mm에서 2000mm까지 다양할 수 있다. 지반 작업용 부재(20)는 종방향을 따라 그 직경이 변화할 수 있다. 예를 들면 하단부에서는 직경이 작아 뾰족한 형상이되, 상부로 가면서 직경이 커질 수 있다.
지반 작업용 부재(20)는 지반을 뚫고 들어가기 용이하도록 둘레 방향을 따라 블레이드를 구비할 수 있다. 블레이드는 지반 작업용 부재(20)의 전 영역에 걸쳐 형성될 수도 있고, 또는 지반 작업용 부재(20)의 종방향을 따라 미리 정해진 간격마다 구비될 수도 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 지반 작업용 부재(20)가 흔들리지 않고, 드라이버(100)와 정렬된 상태로, 직진성을 유지하면서 지반 내로 삽입될 수 있도록 지반 작업용 부재(20)를 지지할 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 가이드 부재(360), 센서부(320) 및 조절부(340)를 구비할 수 있다.
가이드 부재(360)는 지반 작업용 부재(20)가 삽입되는 영역을 형성하는 구성이다. 가이드 부재(360)는 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)에 지반 작업용 부재(20)를 위치시켜서, 지반 작업용 부재(20)가 흔들리지 않도록 방지할 수 있다. 가이드 부재(360)는 한 쌍으로 구비될 수 있고, 또는 둘 이상의 개수로 구비될 수도 있다.
센서부(320)는 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1) 내에 위치한 지반 작업용 부재(20)와, 가이드 부재(360) 간의 이격 거리(D)를 측정할 수 있다. 예를 들면, 센서부(320)는 비접촉식으로서, 초음파, 레이저, RF(radio frequency), 또는 적외선 등을 송출하고, 물체로부터 반사되는 반사파를 수신하여, 이격 거리(D)를 측정하는 거리 센서일 수 있다.
또는 센서부(320)는 접촉식으로서, 일 방향으로 연장된 스틱형일 수 있고, 물체가 누르는 힘에 의해 스틱이 수축하는 정도로부터 거리를 측정하는 거리 센서일 수 있다.
또는 센서부(320)는 탄성 부재를 이용한 스위치를 포함할 수 있고, 탄성 부재의 압축된 정도에 기초하여 지반 작업용 부재(20)와 가이드 부재(360) 간의 이격 거리(D)를 측정할 수 있다. 탄성 부재는 예를 들면, 스프링일 수 있다.
센서부(320)는 제어부(600)에 측정한 값을 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 로컬 제어부(미도시)를 포함할 수 있고, 센서부(320)는 측정한 값을 로컬 제어부에 전송할 수 있다.
조절부(340)는 가이드 부재(360)간의 거리를 조절함으로써, 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다.
조절부(340)는 지반 작업용 부재(20)로부터 미리 정해진 값(D0)만큼 이격되도록 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다. 조절부(340)는 센서부(320)로부터 이격 거리(D)를 전달받는 제어부(600)의 제어 하에 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다.
조절부(340)는 가이드 부재(360)를 상호 이동시킬 수 있도록 예를 들면, 전기 모터 또는 유압 모터를 포함할 수 있다. 조절부(340)는 예를 들면, 복수의 기어를 포함하는 기어 세트일 수 있다.
그 중심에 지반 작업용 부재(20)가 관통하면서 삽입될 수 있는 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)을 구비할 수 있으며, 관련된 내용은 더 자세히 후술하기로 한다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 리더(200)에 결합되어 일 영역에 위치할 수 있다. 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 리더(200)를 따라 승강할 수 있다. 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 대체적으로 리더(200)의 하단에 위치하여 지면과 근접한 곳에서 지반 작업용 부재(20)를 지지할 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 복수일 수 있으며, 서로 다른 위치에서 지반 작업용 부재(20)를 지지할 수 있다.
펌프(400)는 리더(200) 및 드라이버(100)를 비롯한 구성에 동력을 제공할 수 있다. 펌프(400)는 제어부(600)의 제어 하에 작동유 또는 압축 공기를 동력이 필요한 구성에 공급할 수 있다.
전달된 동력에 의해 리더(200)는 도복 상태 및 기립 상태로 변할 수 있다. 전달된동력에 의해 드라이버(100)는 지반 작업용 부재(20)를 압입하는 동작을 수행할 수 있다.
주행부(500)는 그 상부에 본체부를 싣고 운반할 수 있다. 주행부(500)를 통해 건설 기기(10)는 작업 위치에 도달할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 주행부(500)는 본체부를 회전시킬 수 있다. 다른 일 실시에에 따르면 주행부(500)는 본체부를 일정 높이 이상 지면으로부터 상승시킬 수 있다.
제어부(600)는 건설 기기(10)의 전반적 동작을 제어할 수 있다.
제어부(600)는 드라이버(100)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(600)는 드라이버(100)가 리더(200)를 따라 승강하도록 또는 일 위치에 머무르도록 제어할 수 있다.
또, 제어부(600)는 펌프(400) 및 드라이버(100)가 동작하도록 제어할 수 있다. 제어부(600)는 드라이버(100)의 작업 속도 및 토크를 제어할 수 있다.
제어부(600)는 리더(200)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(600)는 펌프(400)를 통해 리더(200)의 도복 상태 및 기립 상태 간 상태 변화를 제어할 수 있다. 제어부(600)는 펌프(400)를 통해 리더(200)의 신장 및 수축을 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는 복수의 가이드 부재(360)에 의해 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 형상은 다양할 수 있다.
지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)은 지반 작업용 부재(20)의 형상에 부합하도록 도 4(a)와 같이 원형일 수 있고, 또는 도 4(b)와 같이 다각형의 형상일 수 있다.
센서부(320)는 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)에 위치하는 지반 작업용 부재(20)와, 가이드 부재(360) 간의 이격 거리(D)를 측정할 수 있다. 센서부(320)는 하나의 센서를 사용할 수도 있으나, 일 실시예에 따르면 다수가 구비될 수 있다.
센서부(320)가 장착되는 위치는 다양할 수 있다. 센서부(320)는 가이드 부재(360)의 내측면에서 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 중심을 향하는 방향으로 배치될 수 있다.
도 4의 (a)와 같이 다수의 센서부(320)는 등간격으로 배치될 수 있다.
또는 다수의 센서부(320)는 도 4의 (b)와 같이 다각형의 면을 바라보면서 배치될 수 있다. 또는 일 실시예에 따르면 다수의 센서부(320)는 다각형의 모서리를 향하여 배치됨으로써 가이드 부재(360)와 가장 근접한 지반 작업용 부재(20)의 일부분인 모서리의 이격 거리(D)를 측정할 수도 있다. 또는 일 실시예에 따르면 지반 작업용 부재(20)가 파일 시트와 같은 형태일 경우, 센서부(320)는 파일 시트의 주면을 향하도록 배치될 수 있다.
센서부(320)는 측정한 이격 거리(D)를 제어부(600)에게 송신할 수 있다.
센서부(320)는 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기가 변하는 동안 실시간으로 이격 거리(D)를 측정하여 제어부(600)에게 송신할 수 있다.
제어부(600)는 센서부(320)를 통해서 측정한 이격 거리(D)에 기초하여, 미리 정해진 조건에 따라 지반 작업용 부재(20)에 대하여 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기가 너무 작거나 또는 너무 큰 경우 조절부(340)를 이용해서 가이드 부재(360)를 이동시킴으로써 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다.
여기에서 제어부(600)는 센서가 다수인 경우, 각 센서부(320)로부터 측정한 값의 평균값을 취하여 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 결정할 수 있다. 또는 제어부(600)는 각 센서부(320)로부터 측정한 값의 최소값을 취하여 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 결정할 수 있다.
제어부(600)가 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 결정하는 자세한 동작은 후술한다.
조절부(340)는 센서부(320)에서 측정한 이격 거리(D)에 따라서, 알맞은 이격 거리(D)를 갖도록 제어부(600)에 따라 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다.
지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)은 조절부(340)에 의해 가이드 부재(360)가 이동하면서 그 크기가 변경될 수 있다. 조절부는 가이드 부재(360)를 이동시키는 가이드 부재(360) 구동부일 수 있다.
조절부(340)의 동작 메커니즘은 다양할 수 있다. 조절부(340)는 예를 들면, 도 4의 (a)와 같이 복수의 가이드 부재(360)를 일단에서 고정하고, 타단의 위치를 변경함으로써 타단을 오픈하거나 클로즈하는 동작을 수행할 수 있다. 또는 조절부(340)는 예를 들면, 도 4의 (b)와 같이 복수의 가이드 부재(360)가 리더(200) 쪽의 가이드 레일을 따라서 평행하게 이격되면서 오픈되거나 클로즈되는 동작을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)가 작업 전에 지반 작업용 부재(20)에 맞게 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 조절하는 동작에 관한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 센서부(320)를 이용해, 가이드 수단(300)으로부터 지반 작업용 부재(20)까지의 이격 거리(D)를 측정할 수 있다(S1100).
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다(S1300).
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D) 가 미리 정해진 값(D0)이 되면, 사용자에게 알림 메시지 제공 및 작업 개시할 수 있다(S1300).
이하에서는 각 단계에 대해 구체적으로 알아본다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 센서부(320)를 이용해, 가이드 수단(300)으로부터 지반 작업용 부재(20)까지의 이격 거리(D)를 측정할 수 있다(S1100).
센서부(320)는 가이드 부재(360)의 내측면에서 지반 작업용 부재(20)를 향해 배치됨으로써, 지반 작업용 부재(20)와 가이드 부재(360)의 이격 거리(D)를 측정할 수 있다.
센서부(320)는 다수일 수 있으며, 각 센서부(320)는 지반 작업용 부재(20)의 둘레 방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다.
센서부(320)에서 측정된 이격 거리(D)는 본체부에서 디스플레이를 통해 사용자에게 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 먼저 조절부(340)는 제어부(600)에 따라 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)을 최대로 확장할 수 있다. 가이드 수단(300)은 최대 또는 미리 정해진 크기로 확장된 상태에서 이격 거리(D)를 측정할 수 있다. 이로써 가이드 수단(300)은 최대 또는 미리 정해진 크기로 확장된 작업용 부재 삽입 영역(S1)를 기준으로 이용하여 지반 작업용 부재(20)의 크기를 측정할 수 있다. 예를 들면, 지반 작업용 부재의 직경은, 최대 또는 미리 정해진 크기로 확장된 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 직경에서, 지반 작업용 부재(20)와 센서부(340) 간의 이격 거리(D)를 제외한 값일 수 있다.
여기에서 삽입 영역의 크기가 미리 정해진 크기로 확장되는지 여부는, 가이드 수단의 일측에 배치된 센서부(340)가 가이드 수단의 타측까지의 거리를 측정함으로써 확인될 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다(S1300).
조절부(340)는 제어부(600)에 따라 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다. 센서부(320)는 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기 변경 중 실시간으로 이격 거리(D)를 측정할 수 있다.
이격 거리(D)는, 센서부(320)가 다수인 경우, 각 센서부(320)에 의해 측정된 값을 가공한 값일 수 있다. 예를 들면, 이격 거리(D)는, 각 센서부(320)에 의해 측정된 값의 평균값 또는 최소값일 수 있다.
미리 정해진 값(D0)은, 지반 작업용 부재(20)와 가이드 부재(360)가 확보해야 하는 이격 거리(D)일 수 있다.
미리 정해진 값(D0)은, 가이드 부재(360)에 의해 지반 작업용 부재(20)가 충분히 지지되면서, 지반 작업용 부재(20)가 압입 또는 회전되는 동작이 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1) 내에서 수행될 수 있도록 기능상 또는 안전상 필요한 이격 거리(D)일 수 있다.
미리 정해진 값(D0)은, 사용자에 의해 입력될 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D) 가 미리 정해진 값(D0)이 되면, 사용자에게 알림 메시지 제공 및 작업 개시할 수 있다(S1300).
조절부(340)는, 제어부(600)에 따라 센서부(320)를 통해 측정한 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 되면 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 고정할 수 있다.
건설 기기(10)는 사용자에게 작업 준비가 완료됨을 알리는 알림 메시지를 제공할 수 있다. 알림 메시지는 화면에 디스플레이될 수도 있고, 또는 사운드를 생성함으로써 사용자에게 알릴 수도 있다.
이후 건설 기기(10)는 사용자에 따라 지반 작업용 부재(20)를 압입하는 작업을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)가 작업 중에 지반 작업용 부재(20)의 크기 변화에 따라 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 조절하는 동작에 관한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 되면, 사용자에게 알림 메시지 제공 및 작업을 개시할 수 있다(S2300). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 센서부(320)를 이용해, 가이드 수단(300)으로부터 지반 작업용 부재(20)까지의 이격 거리(D)를 측정할 수 있다(S2400). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)보다 미리 정해진 차이값(A1) 이상 작은 경우, 작업 중단할 수 있다(S2520). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 될때까지 삽입 영역(S1)을 확대할 수 있다(S2540). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 사용자에게 지반 작업용 부재(20)에 위험 요소의 존재를 알릴 수 있다(S2560).
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)보다 미리 정해진 차이값(A1) 이상 큰 경우, 작업을 중단할 수 있다(S2620). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 될때까지 삽입 영역(S1)을 축소할 수 있다(S2640). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 사용자에게 지반 작업용 부재(20)의 마모를 알릴 수 있다(S2660).
이하에서는 각 단계에 대하여 구체적으로 설명한다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 되면, 사용자에게 알림 메시지 제공 및 작업을 개시할 수 있다(S2300). 상기의 S2300 단계는 S1300 단계의 기술적 사항을 포함할 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 센서부(320)를 이용해, 가이드 수단(300)으로부터 지반 작업용 부재(20)까지의 이격 거리(D)를 측정할 수 있다(S2400). 상기의 S2400 단계는 S2400 단계의 기술적 사항을 포함할 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)보다 미리 정해진 차이값(A1) 이상 작은 경우, 작업을 중단할 수 있다(S2520).
이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)보다 미리 정해진 차이값(A1) 이상 작은 경우, 제어부(600)는 지반 작업용 부재(20)가 가이드 부재(360)에 너무 근접하여 지반 작업용 부재(20)의 움직임을 방해하거나, 이로 인한 2차적 위험이 발생될 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있다.
예를 들면, 지반 작업용 부재(20)에 이물질이 부착된 경우에, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)보다 미리 정해진 차이값(A1) 이상 작을 수 있다.
또는 지반 작업용 부재(20)의 직경이 종방향에 따라 상이한 경우, 지반 작업용 부재(20)의 직경이 큰 영역에 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)이 위치하게 된 경우에, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)보다 미리 정해진 차이값(A1) 이상 작을 수 있다.
이 때 제어부(600)는 드라이버(100)의 동작을 일시적으로 중단시킬 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 될때까지 삽입 영역(S1)을 확대할 수 있다(S2540).
제어부(600)에 따라 조절부(340)는 가이드 부재(360)를 이동시킴으로써 미리 정해진 값(D0)만큼 이격 거리(D)가 확보되도록 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)을 확대할 수 있다.
이후, 일 실시예에 따르면 제어부(600)에 따라 드라이버(100)는 재가동될 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 사용자에게 지반 작업용 부재(20)에 위험 요소의 존재를 알릴 수 있다(S2560).
제어부(600)는 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)보다 미리 정해진 차이값(A1) 이상 작은 경우, 이를 사용자에게 알릴 수 있다. 제어부(600)는 예를 들면, 지반 작업용 부재(20)에 이물질이 부착되어 있거나, 지반 작업용 부재(20)의 직경이 증가함으로써 위험 요소가 존재함을 사용자에게 알릴 수 있다.
한편, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)보다 미리 정해진 차이값(A2) 이상 큰 경우, 작업을 중단할 수 있다(S2620).
예를 들면, 지반 작업용 부재(20)의 일 영역이 마모되거나, 설계상의 이유로 지반 작업용 부재(20)의 직경이 종방향에 따라 상이한 경우에, 지반 작업용 부재(20)의 직경이 작은 곳에 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)이 위치함으로써, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)보다 미리 정해진 차이값(A2) 이상 클 수 있다.
여기에서 미리 정해진 차이값(A1)과 미리 정해진 차이값(A2)는 서로 상이한 값일 수 있다.
이 경우, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)이 지반 작업용 부재(20)를 지지하는 기능을 정상적으로 수행할 수 없기 때문에, 제어부(600)는 드라이버(100)의 구동을 일시적으로 중단할 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 될때까지 삽입 영역(S1)을 축소할 수 있다(S2640).
제어부(600)에 따라 조절부(340)는 가이드 부재(360)를 이동시킴으로써 미리 정해진 값(D0)만큼 이격 거리(D)가 유지되도록 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)을 축소할 수 있다.
이후, 일 실시예에 따르면 제어부(600)에 따라 드라이버(100)는 재가동될 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 사용자에게 지반 작업용 부재(20)의 마모를 알릴 수 있다(S2660).
제어부(600)는 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)보다 미리 정해진 차이값(A2) 이상 큰 경우, 이를 사용자에게 알릴 수 있다. 제어부(600)는 예를 들면, 지반 작업용 부재(20)가 마모되어 지반 작업용 부재(20)의 직경이 감소하였음을 사용자에게 알릴 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)가 오거에 대하여 수행하는 동작에 관한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)을 최대로 확장할 수 있다(S3120). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 미리 정해진 거리(L)만큼 상측 또는 하측으로 이동하면서, 센서부(320)를 이용해 가이드 수단(300)으로부터 지반 작업용 부재(20)까지의 이격 거리(D) 측정할 수 있다(S3140). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 측정한 이격 거리(D) 값으로부터 최소 이격 거리 (Dmin)를 획득할 수 있다(S3160). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 최소 이격 거리(Dmin)에 해당되는 곳에 위치할 수 있다(S3180). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다(S3200). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 되면, 사용자에게 알림 메시지 제공 및 작업 개시할 수 있다(S3300).
이하에서는 각 단계에 대하여 구체적으로 살펴본다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)을 최대로 확장할 수 있다(S3120).
지반 작업용 부재(20)의 직경이 종방향에 따라 상이한 경우, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 결정하는 데 기준이 되는 일 영역을 결정할 수 있다. 예를 들면, 상기 기준이 되는 일 영역은 지반 작업용 부재(20)의 직경이 최대값인 위치일 수 있다.
이를 위해 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 먼저, 지반 작업용 부재(20)의 상하 방향으로 움직이면서 그 직경을 측정할 수 있도록, 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 최대한으로 확장할 수 있다. 이로써, 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)이 지반 작업용 부재(20)보다 커질 수 있고, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)의 승강 운동이 용이하게 수행될 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 미리 정해진 거리(L)만큼 상측 또는 하측으로 이동하면서, 센서부(320)를 이용해 가이드 수단(300)으로부터 지반 작업용 부재(20)까지의 이격 거리(D)를 측정할 수 있다(S3140). 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 측정한 이격 거리(D) 값으로부터 최소 이격 거리 (Dmin)를 획득할 수 있다(S3160).
미리 정해진 거리(L)는, 지반 작업용 부재(20)의 직경을 측정하는 데 필요한 거리로서, 사용자에 의해 설정될 수 있다.
예를 들면, 그 둘레를 따라 블레이드가 형성된 오거의 경우에, 오거의 종방향을 따라 오거의 직경의 증감이 일정한 간격을 두고 반복적으로 나타날 수 있다. 여기에서 미리 정해진 거리(L)는 블레이드가 그 중심축을 한 바퀴 휘감음에 따라 한 번의 증감이 나타나는 일정한 간격일 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 상기 미리 정해진 거리(L)만큼 승강하면서 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)의 내측면으로부터 지반 작업용 부재(20)까지의 이격 거리(D)의 변화, 이격 거리(D)의 최소값 및 최대값, 이를 기초로 계산된 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기 등을 획득할 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 최소 이격 거리 (Dmin)에 해당되는 곳에 위치할 수 있다(S3180).
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 이격 거리(D)가 최소 이격 거리(Dmin)를 가지며, 지반 작업용 부재(20)의 직경이 최대값인 곳에 위치할 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)이 지반 작업용 부재(20) 직경이 최대값인 위치를 특정하는 방법은 다양할 수 있다.
예를 들면, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은, 미리 정해진 이격 거리(D)를 넘어서 더 이동할 수 있고, 이후에 다시 최소 이격 거리(Dmin)를 센싱하게 되는 시점에 이동을 멈출 수 있다. 이로써 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은, 지반 작업용 부재(20) 직경이 최대값인 곳에 위치할 수 있다.
다른 예를 들면, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)이 상술한 단계(S3140)에서 미리 정해진 거리(L)만큼 이동하면서 이격 거리(D)를 측정할 때, 제어부(600)는 이격 거리(D)가 측정되는 위치에 대한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들면 제어부(600)는 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 이동시키는 와이어 또는 체인이 얼마만큼 풀리는지에 관한 정보를 기록하고, 이를 기초로 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)의 위치를 특정할 수 있다. 이후 제어부(600)는 측정한 이격 거리(D)가 최소 이격 거리(Dmin)인 곳에 대응되는 리더(200)의 위치로 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 이동시킬 수 있다.
한편 센서부(320)가 복수의 센서를 포함하는 경우, 제어부(600)는 각 센서에서 측정한 이격 거리(D)의 최소값 또는 평균값이 최소가 되는 지점에 위치할 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다(S3200).
이로써, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 최대 직경을 갖는 지반 작업용 부재(20)의 영역을 기준으로 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다.
센서부(320)가 복수의 센서를 포함하는 경우, 각 센서부(320)가 위치한 지점에서 지반 작업용 부재(20)까지의 이격 거리(D)는 각각 상이할 수 있다. 즉, 지반 작업용 부재(20)가 그 중심을 기준으로 비대칭 형상일 수 있다. 예를 들면 오거는 동일한 높이를 갖되 둘레 방향으로 이격된 다수의 지점에서, 블레이드가 있는 일측으로는 이격 거리(D)가 작지만, 블레이드가 없는 타측으로는 이격 거리(D)가 클 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 가이드 부재(360)는 '최소 이격 거리(Dmin)를 측정한 센서에서 측정한 이격 거리(D)'를 기준으로 모든 방향에서 동일한 거리만큼 대칭적으로 줄어들어서 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 줄일 수 있다.
또는 가이드 부재(360)는 각 센서에서 미리 정해진 거리(L)만큼 이동하면서 각각 측정한 최소 이격 거리(Dmin)만큼 줄어들어서 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 줄일 수 있다.
지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)는, 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 되면, 사용자에게 알림 메시지 제공 및 작업 개시할 수 있다(S3300).
S3300단계는 모순되지 않는 한, 상술한 S1300 단계의 기술적 사항을 포함할 수 있다.
도 8은 도 7에 따른 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)을 구비하는 건설 기기(10)의 동작을 설명하는 도면이다.
도 8(a)를 참조하면, 지반 작업용 부재(20)는 중심축을 블레이드가 둘러싸는 오거일 수있다. 미리 정해진 거리(L)는 지반 작업용 부재(20)의 직경의 최대값 및 최소값을 모두 측정할 수 있도록 블레이드가 지반 작업용 부재(20)를 한 바퀴 휘감는 거리인 'L'일 수 있다.
센서부(320)는 서로 다른 위치에서 배치된 제1 센서(320-1) 및 제2 센서(320-2)를 포함할 수 있다. 제1 센서(320-1)와 제2 센서(320-2)는 각각 상이한 위치에서 지반 작업용 부재(20)의 크기를 측정할 수 있다.
도 8(b)을 참조하면, 제1 센서(320-1) 및 제2 센서(320-2)에서 측정하는 이격 거리(D)의 값은 다를 수 있다.
예를 들면, 제1 센서(320-1)에서 측정한 이격 거리(D)의 그래프 및 제2 센서(320-2)에서 측정한 이격 거리(D)의 그래프는 서로 대체적으로 동일한 주기, 크기를 갖되, 위상차를 가지는 주기 함수일 수 있다.
예를 들면, 제1 센서(320-1)에서 이격 거리(D)가 최소 이격 거리(Dmin)일 때, 제2 센서(320-2)에서 이격 거리(D)는 최대 이격 거리(Dmax)일 수 있고, 제1 센서(320-1)에서 이격 거리(D)가 최대 이격 거리(Dmax)값일 때, 제2 센서(320-2)에서 이격 거리(D)는 최소 이격 거리(Dmin)로 측정될 수 있다.
예를 들면, 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 먼저 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)을 최대로 확장할 수 있다. 미리 정해진 거리(L)만큼 이동하면서 각 센서를 통해 이격 거리(D)를 측정할 수 있다. 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 제1 센서(320-1)에서 측정한 이격 거리(D) 중 최소 이격 거리(Dmin)를 획득할 수 있다. 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 상기 최소 이격 거리(Dmin)에 해당하는 지점에 위치할 수 있다. 지반 작업용 부재 가이드 수단(300)은 상기 지점에서 제1 센서(320-1)를 통해 측정하는 이격 거리(D)가 미리 정해진 값(D0)이 될때까지 지반 작업용 부재 삽입 영역(S1)의 크기를 조절할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
10 건설 기기 20 지반 작업용 부재
100 드라이버 200 리더
300 가이드 수단 320 센서부
340 조절부 360 가이드 부재
400 펌프 500 주행부
600 제어부

Claims (16)

  1. 건축 기초 공사를 위해 지면 내부로 삽입되는 파일 또는 오거를 포함하는 지반 작업용 부재가 삽입될 때, 상기 지반 작업용 부재를 가이드하는 가이드 수단으로서,
    그 내부에 지반 작업용 부재가 삽입되어 지지될 수 있도록 지반 작업용 부재를 둘러싸면서 삽입 영역을 형성하는 가이드 부재(member);
    상기 가이드 부재의 내측면에 상기 지반 작업용 부재를 향해 배치되어 상기 지반 작업용 부재와의 이격 거리를 측정하는 센서부;
    상기 삽입 영역의 크기를 조절하는 가이드 부재 구동부;를 포함하되,
    상기 가이드 부재 구동부는,
    상기 센서부를 통해 측정하는 상기 지반 작업용 부재와의 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 삽입 영역의 크기를 조절하는
    가이드 수단.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가이드 부재는 제1 가이드 부재 및 제2 가이드 부재를 포함하고,
    상기 가이드 부재 구동부는, 상기 제1 가이드 부재 및 상기 제2 가이드 부재를 각각 이동시켜서 삽입 영역의 크기를 조절하는
    가이드 수단.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 가이드 부재 구동부는,
    상기 삽입 영역의 크기를 미리 정해진 크기만큼 확장한 후에, 상기 가이드 부재의 내측면으로부터 상기 지반 작업용 부재까지의 상기 이격 거리를 측정하는
    가이드 수단.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부는
    상기 가이드 부재의 제1 위치에 배치되는 제1 센서 및
    상기 제1 위치와 상기 지반 작업용 부재의 둘레 방향을 따라 이격된 제2 위치에 배치되는 제2 센서를 포함하는,
    가이드 수단.

  5. 제4 항에 있어서,
    상기 가이드 부재 구동부는
    상기 제1 센서에서 측정한 제1 이격 거리 및 상기 제2 센서에서 측정한 제2 이격 거리의 평균값이 상기 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 삽입 영역의 크기를 조절하는
    가이드 수단.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 가이드 부재 구동부는
    상기 제1 센서에서 측정한 제1 이격 거리 및 상기 제2 센서에서 측정한 제2 이격 거리 중 최소값이 상기 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 삽입 영역의 크기를 조절하는
    가이드 수단.
  7. 제1항에 있어서,
    리더를 따라 미리 정해진 거리(L)만큼 상측 또는 하측으로 이동하면서, 상기 센서부를 이용해 상기 지반 작업용 부재와 상기 가이드 수단의 상기 이격 거리를 측정하고,
    상기 가이드 부재 구동부를 이용해 상기 이격 거리로부터 획득된 최소 이격 거리에 대응되는 위치에서 상기 삽입 영역의 크기를 조절하는
    가이드 수단.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 가이드 부재 구동부는
    상기 삽입 영역의 크기를 최대로 확장한 후에, 상기 리더를 따라 상기 미리 정해진 거리(L)만큼 상측 또는 하측으로 이동하는
    가이드 수단.
  9. 건축의 기초 공사를 위해 지면 내부로 삽입되는 파일 또는 오거를 포함하는 지반 작업용 부재를 삽입하는 건설 기기로서,
    상기 지반 작업용 부재의 지면에 대한 삽입 작업을 수행하는 드라이버;
    상기 드라이버가 승강할 수 있도록 결합되는 리더;
    상기 리더의 하단에 결합되고, 그 중심에 삽입 영역을 형성하여 상기 지반 작업용 부재를 가이드하는 가이드 수단;
    상기 가이드 수단의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 가이드 수단은,
    그 내측면에 상기 지반 작업용 부재를 향하여 배치되는 센서부, 상기 삽입 영역의 크기를 조절하는 조절부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 센서부를 통해 측정하는 상기 지반 작업용 부재와의 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 삽입 영역의 크기를 조절하는
    건설 기기.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 건설 기기는 디스플레이부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 디스플레이부를 통해 상기 이격 거리에 관한 정보가 디스플레이 되도록 상기 이격 거리에 관한 정보를 제공하는
    건설 기기.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    토목 작업 중에 상기 센서부를 통해 측정한 이격 거리가 상기 미리 정해진 값(D0)과 미리 정해진 차이값 이상 차이가 나는 경우,
    사용자에게 알림 메시지를 제공하는
    건설 기기.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서부를 통해 측정한 이격 거리가 상기 미리 정해진 값(D0)보다 상기 미리 정해진 차이값 이상 작은 경우,
    사용자에게 위험 존재를 알리는 알림 메시지를 제공하는
    건설 기기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서부를 통해 측정한 이격 거리가 상기 미리 정해진 값(D0)보다 상기 미리 정해진 차이값 이상 큰 경우,
    사용자에게 상기 지반 작업용 부재의 마모를 알리는 알림 메시지를 제공하는
    건설 기기.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 가이드 수단은,
    미리 정해진 거리(L)만큼 상기 리더를 따라 상측 또는 하측으로 이동하면서 상기 센서부를 이용해 상기 가이드 수단으로부터 상기 지반 작업용 부재의 이격 거리를 측정하고,
    상기 제어부는,
    상기 이격 거리로부터 최소 이격 거리를 획득하고, 상기 최소 이격 거리에 대응되는 위치에서 상기 삽입 영역의 크기를 조절하는
    건설 기기
  15. 건축의 기초 공사를 위해 지면 내부로 삽입되는 파일 또는 오거를 포함하는 지반 작업용 부재를 가이드하면서 삽입하는 지반 작업용 부재 삽입 방법으로서,
    리더의 하단에 결합된 가이드 수단에 형성되는 삽입 영역 내에, 상기 리더를 따라 일 방향으로 기립된 상기 지반 작업용 부재를 위치시키는 단계;
    상기 가이드 수단의 내측면에 상기 지반 작업용 부재를 향하여 배치되는 센서부를 통해 상기 가이드 수단의 내측면으로부터 상기 지반 작업용 부재의 이격 거리를 측정하는 단계; 및
    상기 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 삽입 영역의 크기를 조절하는 단계;를 포함하는
    지반 작업용 부재 삽입 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 이격 거리를 측정하는 단계는,
    미리 정해진 거리(L)만큼 상기 리더를 따라 상측 또는 하측으로 이동하면서 상기 센서부를 이용해 상기 가이드 수단의 내측면으로부터 상기 지반 작업용 부재의 상기 이격 거리를 측정하는 단계;를 포함하고,
    상기 삽입 영역의 크기를 조절하는 단계는,
    상기 이격 거리로부터 최소 이격 거리를 획득하고, 상기 최소 이격 거리에 대응되는 위치에서 상기 이격 거리가 미리 정해진 값(D0)이 될 때까지 상기 삽입 영역의 크기를 조절하는 단계;를 포함하는
    지반 작업용 부재 삽입 방법.
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