KR20200092092A - 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비 - Google Patents

Abstract

시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비가 개시된다. 본 발명의 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비는, 지반 위에서 이동하는 주행장치; 및 주행장치에 설치되고, 오거스크류의 선택적 장착 가능한 작업장치를 포함하고, 오거스크류는, 중공관 형태의 제1 오거스크류; 및 제1 오거스크류의 중공에 삽입 가능한 제2 오거스크류를 포함하고, 주행장치에는, 제1 오거스크류에 선택적으로 결합 가능한 구속장치가 설치되고, 구속장치는, 제2 오거스크류에 의한 지반 굴착시 지반 반력에 의한 주행장치의 유동이 구속되도록, 지반에 박힌 제1 오거스크류와 주행장치 간 상대유동을 구속하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 지면에서 자유로운 이동이 가능하면서도, 굴착 깊이가 깊어지더라도 굴착방향의 틀어짐이 차단되도록 이루어지는 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비를 제공할 수 있게 된다.

Description

시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비{EARTH DRILLING MACHINE FOR CONSTRUCTABILITY IMPROVEMENT}

본 발명은 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 오거스크류를 회전시켜 지반을 굴착하도록 이루어지는 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비에 관한 것이다.

지반절삭 및 지반굴착은 지반공학의 적용분야에 널리 사용되고 있다. 일 예로서, 선굴착 말뚝기초의 시공, 연약지반 개량을 위한 soil-cement 그라우팅 공법의 시공, 사면보강을 위한 소일네일의 시공 등에 있어 오거를 회전시켜 지반을 굴착하게 된다.

이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제1388422호에는 백호우 장착형 굴착용 유압식 굴착 스크류가 개시되어 있다. 등록특허공보 제1388422호는, 나선형의 스크류를 갖는 굴착관의 하단에 굴착투스를 갖는 굴착유니트가 장착되고, 굴착관의 상측으로는 다단으로 고정공을 갖는 샤프트 수용관과 다단으로 고정홈을 갖는 연장 샤프트가 스프링 탄력 작동하는 수용관 고정핀 및 샤프트 고정핀에 의해 길이 조절 가능하게 되며, 회전동력을 부여하는 모터와 모터의 회전동력에 의해 회전하고 하부에는 내부와 관통되는 수용관 고정핀이 형성된 회전축관을 갖는 감속기를 구비되고, 클램핑부에 의해 백호우의 버켓링크에 핀 장착 가능한 것을 특징으로 한다.

등록특허공보 제1388422호는, 굴착 스크류를 범용성과 현장 접근성이 뛰어난 백호우에 결합 사용할 수 있도록 하되, 굴착 스크류의 굴착 깊이에 따른 길이를 가변함에 있어 2단 조절 구조를 가지게 하면서도 그 가변폭의 확대가 가능하게 함은 물론, 구조적인 간소화에 따른 작동상의 간편함과, 굴착 작업에 있어 수직 굴착은 물론 경사 구간에서의 경사 굴착 또한 가능하게 하는 등 굴착 범위가 확대되는 이점이 있다.

그러나 등록특허공보 제1388422호는, 지반 굴착시 굴착 스크류에 작용하는 지반 반력에 의해 백호우의 앞바퀴가 들리는 문제가 있었다. 백호우가 들리게 되면, 굴착 스크류의 굴착방향이 틀어지므로, 말뚝기초나 소일네일의 시공성이 나빠지게 된다. 굴착 스크류에 작용하는 지반 반력은 굴착 깊이가 깊어질수록 증가하므로, 등록특허공보 제1388422호의 백호우 장착형 굴착용 유압식 굴착 스크류는 굴착 깊이에 한계가 있다.

대한민국 등록특허공보 제1388422호 (등록일: 2014.04.17)

본 발명의 목적은, 지면에서 자유로운 이동이 가능하면서도, 굴착 깊이가 깊어지더라도 굴착방향의 틀어짐이 차단되도록 이루어지는 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 지반 위에서 이동하는 주행장치; 및 상기 주행장치에 설치되고, 오거스크류의 선택적 장착 가능한 작업장치를 포함하고, 상기 오거스크류는, 중공관 형태의 제1 오거스크류; 및 상기 제1 오거스크류의 중공에 삽입 가능한 제2 오거스크류를 포함하고, 상기 주행장치에는, 상기 제1 오거스크류에 선택적으로 결합 가능한 구속장치가 설치되고, 상기 구속장치는, 상기 제2 오거스크류에 의한 지반 굴착시 지반 반력에 의한 상기 주행장치의 유동이 구속되도록, 지반에 박힌 상기 제1 오거스크류와 상기 주행장치 간 상대유동을 구속하는 것을 특징으로 하는 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비에 의하여 달성된다.

상기 구속장치는, 상기 제1 오거스크류의 외면에 나사결합되는 제1 구속너트 및 제2 구속너트; 상기 제1 구속너트와 상기 제2 구속너트 사이에서 상기 제1 오거스크류의 양쪽 측면과 접촉하는 한 쌍의 평행바; 상기 주행장치로부터 돌출되고, 상기 한 쌍의 평행바가 결합되는 인출바; 및 상기 인출바와 반대쪽에서 상기 한 쌍의 평행바를 연결하는 연결부재를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 작업장치는, 상기 오거스크류가 장착되는 감속기유닛; 및 상기 주행장치에 탑재되고, 상기 감속기유닛을 이동시키는 작동유닛을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 구속장치가 지반에 박힌 제1 오거스크류와 주행장치 간 상대유동을 구속함으로써, 지면에서 자유로운 이동이 가능하면서도, 굴착 깊이가 깊어지더라도 굴착방향의 틀어짐이 차단되도록 이루어지는 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비를 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비의 구속장치 및 제1 오거스크류의 사용상태를 나타내는 도면.
도 3은 도 2의 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비의 구속장치의 부분확대도.
도 4는 도 1의 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비의 제2 오거스크류의 사용상태를 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비는, 지면에서 자유로운 이동이 가능하면서도, 굴착 깊이가 깊어지더라도 굴착방향의 틀어짐이 차단되도록 이루어진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비의 구속장치 및 제1 오거스크류의 사용상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비의 구속장치의 부분확대도이고, 도 4는 도 1의 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비의 제2 오거스크류의 사용상태를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비(10)는, 오거스크류(S)를 회전시켜 지반(G)을 굴착하도록 이루어지며, 주행장치(100) 및 작업장치(200)를 포함하여 구성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 오거스크류(S)는 제1 오거스크류(S1) 및 제2 오거스크류(S2)를 포함하여 구성된다. 제1 오거스크류(S1)와 제2 오거스크류(S2)는 작업장치(200)에 선택적으로 장착된다.

제1 오거스크류(S1)는 구속장치(120)와 선택적으로 결합하는 구성으로서, 중공관 형태로 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 오거스크류(S1)의 상부 외면에는 제1 구속너트(N1)와 제2 구속너트(N2)가 나사결합되는 나사산이 형성된다.

제2 오거스크류(S2)는 제1 오거스크류(S1)의 중공에 삽입 가능한 구성으로서, 제2 오거스크류(S2)의 스크류날은 제1 오거스크류(S1) 내면의 반경보다 작은 최대 반경을 형성한다.

따라서 제1 오거스크류(S1)의 중공에 제2 오거스크류(S2)가 삽입된 상태에서, 제2 오거스크류(S2)의 스크류날은 제1 오거스크류(S1)의 내면과의 충돌이 억제된다. 제2 오거스크류(S2)는 제1 오거스크류(S1)보다 긴 길이로 형성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 주행장치(100)는 지반(G) 위에서 이동하는 구성으로서, 바퀴(W1,W2)나 무한궤도에 의해 지반(G) 위에서 이동하게 된다. 도 1은 바퀴(W1,W2)에 의해 이동하는 휠타입을 도시하고 있다. 도시되지는 않았으나, 무한궤도 타입은 일반 철제 궤도 타입, 고무를 씌운 고무트랙 타입, 스파이더 타입 등이 있다.

주행장치(100)에는 구속장치(120)가 설치된다. 구속장치(120)는 지반(G)에 박힌 제1 오거스크류(S1)와 주행장치(100) 간 상대유동을 구속하기 위한 구성으로서, 인출바(121), 평행바(122), 연결부재(123), 제1 구속너트(N1) 및 제2 구속너트(N2)를 포함하여 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 인출바(121)는 주행장치(100)로부터 돌출되는 구성으로서, 대략 긴 바(bar) 형태로 제작된다. 인출바(121)는 주행장치(100)에 구비된 지지가이드(110)에 인출 가능하게 설치될 수 있다. 도 1은 구속장치(120)가 지지가이드(110) 내부에 인입된 상태를 도시하고 있고, 도 2는 구속장치(120)가 지지가이드(110)로부터 인출되어 돌출된 상태를 도시하고 있다.

자세하게 도시되지는 않았으나, 인출바(121)는 지지가이드(110) 내부에 슬라이드 이동 가능하게 장착될 수 있다. 일 예로, 지지가이드(110)에는 인출바(121)가 슬라이드 이동하는 레일이 구비되고, 인출바(121)는 레일에 슬라이드 이동 가능하게 장착될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 지지가이드(110)에는 인출바(121)를 직선 이동시키기 위한 유압실린더 등 액추에이터가 설치될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 평행바(122)는 제1 오거스크류(S1)의 양쪽 측면과 접촉하는 구성으로서, 한 쌍으로 구비되어 인출바(121)의 끝단에 결합된다.

연결부재(123)는 인출바(121)와 반대쪽에서 한 쌍의 평행바(122)를 연결하는 구성으로서, 볼트와 너트로 이루어진다. 한 쌍의 평행바(122)에는 볼트가 삽입되는 홀이 각각 형성된다.

한 쌍의 평행바(122)는 볼트와 너트의 결합력에 의해 제1 오거스크류(S1)의 양쪽 측면에 밀착된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 평행바(122)와 연결부재(123)는 제1 오거스크류(S1)의 상단부 측면을 감싸는 형태를 형성한다.

제1 구속너트(N1) 및 제2 구속너트(N2)는 평행바(122)의 세로방향 유동을 방지하는 구성으로서, 제1 오거스크류(S1)의 외면에 순차적으로 나사결합된다. 한 쌍의 평행바(122)는 제1 구속너트(N1)와 제2 구속너트(N2) 사이에 개재되어 세로방향 유동이 차단된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 작업장치(200)는 오거스크류(S)를 이동 및 회전시키는 구성으로서, 주행장치(100)에 설치된다. 작업장치(200)는 감속기유닛(210) 및 작동유닛(220)을 포함하여 구성된다.

감속기유닛(210)은 오거스크류(S)에 회전력을 전달하는 구성으로서, 감속기(211) 및 모터(212)를 포함하여 구성된다. 모터(212)는 유압 모터(hydraulic motor)로 구비될 수 있다. 감속기(211)는 모터(212)의 회전력을 전달받아 회전축관(P1)을 회전시킨다.

오거스크류(S)는 샤프트수용관(P2)을 통해 회전축관(P1)에 장착되어 모터(212)의 회전력을 전달받는다. 등록특허공보 제1388422호에 개시된 바와 같이, 오거스크류(S)와 감속기유닛(210)의 장착구조는 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하고자 한다.

상술한 바와 같이, 제1 오거스크류(S1)와 제2 오거스크류(S2)는 작업장치(200)에 선택적으로 장착된다. 등록특허공보 제1388422호를 참조하면, 제2 오거스크류(S2)에는 샤프트수용관(P2)과 결합하는 연장샤프트가 일체로 형성될 수 있다.

제1 오거스크류(S1)에는 샤프트수용관(P2)과 결합하는 연장샤프트가 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 제1 오거스크류(S1)와 연장샤프트에는 핀이 삽입되는 홀이 형성되고, 연장샤프트가 제1 오거스크류(S1)에 삽입된 상태에서 홀에 핀을 삽입하여 결합될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 작동유닛(220)은 감속기유닛(210)을 이동시키는 구성으로서, 본체(221), 붐(222), 버킷링크(223) 및 브래킷(224)을 포함하여 구성된다.

본체(221)는 붐(222)을 작동시키는 구성으로서, 주행장치(100)에 탑재된다. 자세하게 도시되지는 않았으나, 본체(221)에는 작업자가 붐(222) 및 모터(212)를 운전하는 조종석이 마련될 수 있다. 또한, 본체(221)는 주행장치(100)에 선회 가능하게 탑재될 수 있다.

붐(222)은 암 실린더에 의해 암을 움직여 감속기유닛(210)을 위아래로 작동시키는 구성으로서, 감속기유닛(210)은 버킷링크(223)와 브래킷(224)에 의해 암의 단부에 연결된다. 등록특허공보 제1388422호에 개시된 바와 같이, 붐(222)과 감속기유닛(210)의 연결구조는 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하고자 한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비(10)의 사용상태를 설명하고자 한다. 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비(10)의 구성들은 사용상태의 설명을 통해 용이하게 이해될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 작업자는 주행장치(100)를 운전하여 굴착지점으로 이동한다. 제1 오거스크류(S1)는 샤프트수용관(P2)을 통해 회전축관(P1)에 장착된다.

작업자는 작업장치(200)를 조작하여 제1 오거스크류(S1)로 지반(G)을 굴착한다. 도시되지는 않았으나, 작업자는 본체(221)에 마련된 조종석에서 작동유닛(220) 및 감속기유닛(210)의 작동을 조작할 수 있다.

도 2는 제1 오거스크류(S1)가 지반(G)에 박힌 상태에서 샤프트수용관(P2)과 연장샤프트가 분리된 상태를 나타낸다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 작업자는 구속장치(120)를 지지가이드(110)로부터 인출한다.

도시되지는 않았으나, 인출바(121)는 지지가이드(110) 내부에 슬라이드 이동 가능하게 장착되고, 지지가이드(110)에는 인출바(121)를 직선 이동시키기 위한 유압실린더 등 액추에이터가 설치될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 인출바(121)의 인출은, 인출바(121)의 끝단에 결합된 한 쌍의 평행바(122)가 제1 오거스크류(S1)의 양쪽 측면과 접촉한 상태에서 완료된다.

이후 연결부재(123)는 인출바(121)와 반대쪽에서 한 쌍의 평행바(122)를 연결하게 된다. 따라서, 한 쌍의 평행바(122)와 연결부재(123)는 제1 오거스크류(S1)의 상단부 측면을 감싸는 형태를 형성한다.

제1 구속너트(N1) 및 제2 구속너트(N2)는, 한 쌍의 평행바(122)가 제1 오거스크류(S1)의 양쪽 측면과 접촉하기 직전 제1 오거스크류(S1)의 외면에 순차적으로 나사결합된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 구속너트(N1) 및 제2 구속너트(N2)는, 한 쌍의 평행바(122)가 연결부재(123)에 의해 연결된 후 각각 공구에 의해 회전되어 한 쌍의 평행바(122)를 향해 조여진다.

도 4에 도시된 바와 같이, 작업자는 제2 오거스크류(S2)를 회전축관(P1)에 장착한다. 그리고 나서 작업자는 작업장치(200)를 조작하여 제2 오거스크류(S2)를 제1 오거스크류(S1)의 중공에 삽입한 상태에서 지반(G)을 굴착한다.

등록특허공보 제1388422호는, 지반 굴착시 굴착 스크류에 작용하는 지반 반력에 의해 백호우의 바퀴가 들리는 문제가 있었다. 백호우가 들리게 되면, 굴착 스크류의 굴착방향이 틀어지므로, 말뚝기초나 소일네일의 시공성이 나빠지게 된다. 굴착 스크류에 작용하는 지반 반력은 굴착 깊이가 깊어질수록 증가하므로, 등록특허공보 제1388422호의 백호우 장착형 굴착용 유압식 굴착 스크류는 굴착 깊이에 한계가 있었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비(10)는, 구속장치(120)를 통해 지반(G)에 박힌 제1 오거스크류(S1)와 주행장치(100) 간 상대유동을 구속하여 제2 오거스크류(S2)에 의한 지반(G) 굴착시 지반 반력에 의한 주행장치(100)의 유동을 구속함으로써, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하게 된다.

즉, 등록특허공보 제1388422호는, 굴착 스크류에 작용하는 지반 반력에 의한 백호우의 들림 현상을 백호우의 하중에만 의존함에 따라, 백호우의 하중이 굴착 스크류의 굴착 깊이 한계를 설정하는 요인으로 작용하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비(10)는, 주행장치(100)가 구속장치(120)를 통해 지반(G)에 단단히 박힌 제1 오거스크류(S1)와 결합됨으로써, 제2 오거스크류(S2)에 작용하는 지반 반력에 의한 굴착 장비(10)의 들림 현상이 굴착 장비(10)의 하중뿐만 아니라 제1 오거스크류(S1)에 작용하는 지반(G)의 구속력에 의해 구속됨에 따라, 종래 기술 대비 굴착 깊이가 현저히 증가하게 된다.

아울러, 등록특허공보 제1388422호는, 굴착 스크류에 작용하는 지반 반력에 의한 백호우의 들림 현상을 백호우의 하중에만 의존함에 따라, 깊은 깊이로 굴착하는 경우 굴착 위치를 백호우와 가깝게 할 수밖에 없는 한계가 있었다. 굴착 위치가 백호우와 멀어지게 되면, 굴착 스크류에 작용하는 지반 반력이 붐을 통해 백호우에 더 큰 모멘트를 형성하여 백호우가 더 쉽게 들리기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비(10)는, 주행장치(100)가 구속장치(120)를 통해 지반(G)에 단단히 박힌 제1 오거스크류(S1)와 결합됨으로써, 제2 오거스크류(S2)에 작용하는 지반 반력에 의한 굴착 장비(10)의 들림 현상이 굴착 장비(10)의 하중뿐만 아니라 제1 오거스크류(S1)에 작용하는 지반(G)의 구속력에 의해 구속됨에 따라, 굴착 장비(10)로부터 충분히 먼 거리에 굴착 위치를 선정할 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 의하면, 구속장치가 지반에 박힌 제1 오거스크류와 주행장치 간 상대유동을 구속함으로써, 지면에서 자유로운 이동이 가능하면서도, 굴착 깊이가 깊어지더라도 굴착방향의 틀어짐이 차단되도록 이루어지는 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비를 제공할 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 굴착 장비
100 : 주행장치 200 : 작업장치
110 : 지지가이드 210 : 감속기유닛
120 : 구속장치 211 : 감속기
121 : 인출바 212 : 모터
122 : 평행바 P1 : 회전축관
123 : 연결부재 P2 : 샤프트수용관
N1 : 제1 구속너트 220 : 작동유닛
N2 : 제2 구속너트 221 : 본체
W1 : 제1 바퀴 222 : 붐
W2 : 제2 바퀴 223 : 버킷링크
S : 오거스크류 224 : 브래킷
S1 : 제1 오거스크류 G : 지반
S2 : 제2 오거스크류

Claims (3)

1. 지반 위에서 이동하는 주행장치; 및
   상기 주행장치에 설치되고, 오거스크류의 선택적 장착 가능한 작업장치를 포함하고,
   상기 오거스크류는,
   중공관 형태의 제1 오거스크류; 및
   상기 제1 오거스크류의 중공에 삽입 가능한 제2 오거스크류를 포함하고,
   상기 주행장치에는, 상기 제1 오거스크류에 선택적으로 결합 가능한 구속장치가 설치되고,
   상기 구속장치는, 상기 제2 오거스크류에 의한 지반 굴착시 지반 반력에 의한 상기 주행장치의 유동이 구속되도록, 지반에 박힌 상기 제1 오거스크류와 상기 주행장치 간 상대유동을 구속하는 것을 특징으로 하는 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구속장치는,
   상기 제1 오거스크류의 외면에 나사결합되는 제1 구속너트 및 제2 구속너트;
   상기 제1 구속너트와 상기 제2 구속너트 사이에서 상기 제1 오거스크류의 양쪽 측면과 접촉하는 한 쌍의 평행바;
   상기 주행장치로부터 돌출되고, 상기 한 쌍의 평행바가 결합되는 인출바; 및
   상기 인출바와 반대쪽에서 상기 한 쌍의 평행바를 연결하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비.
3. 제2항에 있어서,
   상기 작업장치는,
   상기 오거스크류가 장착되는 감속기유닛; 및
   상기 주행장치에 탑재되고, 상기 감속기유닛을 이동시키는 작동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 시공성 증진 구조를 갖는 굴착 장비.

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