KR20210081706A - 시추기의 관리 및 운영 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 시추기 관리 및 운영시스템은 본체에 지지되는 리더와, 상기 리더의 길이방향을 따라 승강되는 헤드부와, 상기 헤드부에 설치되며 유압에 의해 구동되는 구동모터에 의해 회전되는 구동축을 가지는 유압구동부와, 상기 구동축과 결합되어 회전되며 상호 연결되고 단부에 비트유닛이 설치되는 로드와, 상기 본체부에 설치되는 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되며 각 구동모터와, 본체부에 설치되는 액튜에이터에 유압유를 공급하기 위하여 유압펌프를 포함하는 유압공급유닛을 구비한 시추기를 포함하며,
상기 헤드부에 설치되며 로드와 연결되는 구동축의 회전수와 회전토크 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 검출하는 구동축회전수검출부; 상기 엔진의 냉각수온도를 검출하는 냉각수온도검출부와, 엔진오일의 온도를 검출하는 엔진오일온도검출부를 포함하는 엔진상태검출부와, 상기 리드에 설치되어 리드를 따라 하강하는 헤드부의 이동속도 및 승강반복회전수를 검출하여 시추깊이를 산출하기 위한 헤드부이송검출부와, 상기 유압공급유닛에 의해 각 구동부로 공급되는 유압유의 공급압력을 검출하기 위한 유압검출부와, 상기 리드에 설치되어 상기 본체부에 대해 리드의 회전각도를 검출하기 위한 리드각도검출부를 구비하며,
상기 구동축회전수검출부, 엔진상태검출부, 헤드부이송검출부, 유압검출부, 리드각도검출부로부터 검출된 신호를 수신하여 시추기를 제어하기 위한 제어부와, 상기 제어부에 수신된 정보와 제어상태를 표시하기 위한 표시부와, 상기 제어부에 수신된 구동 상태정보를 통신망을 통해 전송하는 통신부와, 상기 통신부로부터 통신망을 통해 전송된 상기 작동상태정보를 데이터 베이스에 저장하는 관리서버;를 구비한다.
천공기 원격 관리 시스템에 관한 것으로서, 본체에 지지되는 리더와, 리더의 길이방향을 따라 이동하는 헤드부와, 헤드부에 결합되어 헤드부에 의해 이동하며 천공대상 지역을 천공하는 로드와, 헤드부에 설치되어 로드를 회전시키는 제1유압모터와, 유압모터를 포함한 구동요소를 구동하는 엔진구동부를 구비하는 천공기와, 제1유압모터에 의해 회전되는 로드의 회전수와 회전토크 중 적어도 하나의 정보를 포함한 센싱 정보를 검출하는 센서부와, 센서부에서 검출된 센싱 정보를 수집하고, 수집된 센싱정보와 엔진구동부의 구동 조건을 포함한 구동 상태정보를 통신망을 통해 전송하는 단말유니트와, 단말유니트로부터 통신망을 통해 전송된 작동상태정보를 데이터 베이스에 저장하는 관리서버를 구비한다. 이러한 천공기 원격 관리 시스템에 의하면, 현장에서 천공작업을 수행하는 천공기의 가동 상태정보를 수집하여 원격지의 관리서버로 제공함으로써, 가동상황을 원격지에서 실시간으로 모니터링이 가능하며, 구축된 데이버 베이스에 저장된 지반 종류에 대응되어 가동조건에 대한 변경을 가이드하여 줄 수 있는 장점을 제공한다.

Description

시추기의 관리 및 운영 시스템{remote management system of excavator}

본 발명은 시추기의 관리 및 운영시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 현장에 설치된 시추기의 가동제어 및 가동정보를 수집하고, 이를 원격분석하여 시추작업에 반영할 수 있도록 하는 시추기의 관리 및 운영 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 시추기 또는 천공기는 시추작업, 토질검사, 지하수 개발 등을 위하여 지상으로부터 지하로 심공을 굴착하는 장치이다. 천공기의 구조에 대해서는 대한민국 등록특허공보 제0624233호에 개시되어 있다.

이러한 천공기는 엔진 등의 구동장치가 구비된 본체와, 본체에 의해 지지되는 리더와, 리더 상에서 슬라이딩되며 본체의 구동장치에 의해 승강 또는 회전력을 발생하는 헤드부와, 헤드부에 연결되어 헤드부에 의해 승강 또는 회전되는 로드와, 로드의 선단에 마련되어 로드와 함께 승강 또는 회전되며, 지반을 굴착하는 비트유닛을 포함한다. 비트유닛은 지반을 타격하여 굴착하는 비트를 포함하는데, 지열발전, 온천개발 등과 같이 심공을 뚫는 경우에는 비트에 타격력을 제공하는 햄머를 구비한다.

이러한, 시추기는 헤드부에 장착되어 회전하는 로드의 단부측에 설치된 비트유닛이 지반을 타격하면서 굴착작업이 이루어지게 된다. 굴착작업을 수행하는 비트가 지반에 천공작업이 이루어지는 동안 로드가 지반내로 인입됨에 따라 로드를 연결하여 로드의 길이를 연장하게 된다.

특히, 상술한 바와 같은 시추기를 운영하는 운영자는 헤드부에 설치되는 로드의 회전 및 로드의 깊이에 따른 천공깊이, 엔진의 구동상태, 시추기에 설치된 유압모터들을 구동시키기 위한 유압유의 압력정보 등의 정보를 인지하여야 한다.

그러나 종래의 시추기는 운영자가 정보들 수집하여 분석하는 시스템을 가지고 있지 않으므로 시추기의 운영에 어려움이 있다.

또한 이러한 시추기는 사암층, 암반층, 연약지반 등 천공대상 지반의 종류에 따라 운영조건을 적절하게 변경하는 것이 바람직한데, 이에 대한 전문직식이 부족한 경우 원할한 작업수행을 하기 어려운 문제점이 있으며, 시추효율을 극대화 시키기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시추기들의 현재 가동정보들을 수집하고, 수집된 정보를 원격지에서 모니터링 및 작동조건을 가이드 할 수 있으며, 시추중인 시추기를 최상의 상태로 운영할 수 있는 시추기의 관리 및 운영 시스템를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 시추의 깊이를 병렬적으로 비교 확인할 수 있어 시추기의 정보에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있는 시추기의 관리 및 운영 시스템를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 시추기의 관리 및 운영 시스템은 본체에 지지되는 리더와, 상기 리더의 길이방향을 따라 승강되는 헤드부와, 상기 헤드부에 설치되며 유압에 의해 구동되는 구동모터에 의해 회전되는 구동축을 가지는 유압구동부와, 상기 구동축과 결합되어 회전되며 상호 연결되고 단부에 비트유닛이 설치되는 로드와, 상기 본체부에 설치되는 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되며 각 구동모터와, 본체부에 설치되는 액튜에이터에 유압유를 공급하기 위하여 유압펌프를 포함하는 유압공급유닛을 구비한 시추기를 포함하며,

상기 헤드부에 설치되며 로드와 연결되는 구동축의 회전수와 회전토크 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 검출하는 구동축회전수검출부; 상기 엔진의 냉각수온도를 검출하는 냉각수온도검출부와, 엔진오일의 온도를 검출하는 엔진오일온도검출부를 포함하는 엔진상태검출부와, 상기 리드에 설치되어 리드를 따라 하강하는 헤드부의 이동속도 및 승강반복회전수를 검출하여 시추깊이를 산출하기 위한 헤드부이송검출부와, 상기 유압공급유닛에 의해 각 구동부로 공급되는 유압유의 공급압력을 검출하기 위한 유압검출부와, 상기 리드에 설치되어 상기 본체부에 대해 리드의 회전각도를 검출하기 위한 리드각도검출부를 구비하며,

상기 구동축회전수검출부, 엔진상태검출부, 헤드부이송검출부, 유압검출부, 리드각도검출부로부터 검출된 신호를 수신하여 시추기를 제어하기 위한 제어부와, 상기 제어부에 수신된 정보와 제어상태를 표시하기 위한 디스플레이어와, 상기 제어부에 수신된 구동 상태정보를 통신망을 통해 전송하는 단말유니트와; 상기 단말유니트로부터 상기 통신망을 통해 전송된 상기 작동상태정보를 데이터 베이스에 저장하는 관리서버;를 구비한다.

본 발명에 있어서, 상기 데이터 베이스에는 지반 종류별 구동조건에 대한 기준 데이터가 기록되어 있고, 상기 관리서버는 상기 단말유니트로부터 수신된 상기 작동상태정보를 상기 기준 데이터를 비교하여 지반 종류를 판단하고, 판단된 지반 종류에 대응되는 기준데이터에 의해 상기 시축기가 가동되도록 지반종류에 대응되는 기준 데이터 정보를 제어부에 제공하고, 상기 제어부는 상기 관리서버로부터 제공된 기준데이터에 대응되게 상기 시추기를 제어한다.

본 발명에 따른 시추기의 관리 및 운영 시스템은 현장에서 천공작업을 수행하는 시추기의 가동 상태정보를 수집하여 원격지의 관리서버로 제공함으로써, 가동상황을 원격지에서 실시간으로 모니터링이 가능하며, 구축된 데이버 베이스에 저장된 지반 종류에 대응되어 가동조건에 대한 변경을 가이드하여 줄 수 있는 장점을 제공한다.

특히, 시추기가 작동되고 있는 작동상태의 정보를 운영자가 실시간으로 확인할 수 있으므로 시추기의 운영을 활성화 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 관리 및 운영 시스템에 의해 운영되는 시추기를 나타내 보인 측면도,
도 2는 도 1에 도시된 헤드부이송검출부와, 리드각도검출부 및 헤드부이송검출부를 발췌하여 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 시추기의 관리 및 운영 시스템의 블록도,
도 4는 헤드부이송검출부를 바루체하여 도시한 사시도.

본 발명에 따른 시추기의 관리 및 운영 시스템의 일 실시예를 도 1 내지 도 3에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 관리 및 운영 시스템을 적용하기 위한 시추기(10)는 본체부(11)에 지지되는 리더(12)가 유압액튜에이터(13)에 의해 소정의 각도로 회전 및 고정가능하게 설치된다. 상기 유압액튜에이터(13)는 유압실린더로 이루어질 수 있다. 상기 리더(12)는 길이 방향으로 가이드레일부가 형성되고, 이 가이드레일부에는 이를 따라 승강되는 헤드부(15)가 설치된다. 그리고 상기 헤드부(15)에는 유압에 의해 구동되는 구동모터(16a)와 이 구동모터(16a)에 의해 정역회전되며 후술하는 로드(30)와 결합되는 구동축(16b)을 가지는 유압구동부(16)가 설치된다. 상기 구동축(16b)에는 상호 연결되는 결합부를 구비하며, 단부에 비트유닛(18)이 설치된 로드(17)가 설치된다.

그리고 상기 본체부(11)에는 엔진(20)과, 상기 엔진(20)에 의해 구동되며 상기 구동모터(16a)를 포함하는 각각의 액튜에이터들에 유압유를 공급하기 위하여 유압모터를 포함하는 유압공급유닛(미도시)을 포함한다.

한편, 상기 시추기(10)에는 시추작업이 이루어지는 과정에서 운영자에게 각 구동정보를 제공하기 위한 검출부들이 설치된다.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 구동축(16)의 회전수를 검출하기 위한 상기 구동축회전수검출부(100)과, 엔진의 상태를 검출하기 위한 엔진상태검출부(110)와 , 상기 리드(12)를 따라 승강되는 헤드부(15)의 승강상태를 검출하기 위한 헤드부이송검출부(120)과, 상기 시추기의 각 구동모터 및 각 액튜에이터에 유압유를 공급하기 위한 유압검출부(130)를 구비한다. 본체부(11)에 대해 리드의 각도를 검출하기 위한 리드각도검출부(140)들을 구비한다. 그리고 상기 각 검출부로부터 검출된 신호를 수신하여 시추기를 제어하기 위한 제어부(150)와, 상기 제어부(150)에 수신된 정보와 제어상태를 표시하기 위한 표시부(160)와, 상기 제어부(150)에 수신된 구동 상태정보를 통신망을 통해 전송하는 통신부(170)와; 상기 통신부(170)로부터 상기 통신망을 통해 전송된 상기 작동상태정보를 데이터 베이스(180)에 저장하는 관리서버(190)를 구비한다.

상기 헤드부(15)에는 로드와 연결되는 구동축(16b)의 회전수와 회전토크 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 검출하는 구동축회전수검출부(100)는 구동축(16b)의 회전수를 검출함으로써 로드(17)의 회전수를 검출하게 된다. 이러한 구동축회전수검출부(101)는 헤드부(15)에 설치되는 구동축 회전수검출센서와, 로드와 연결된 구동축의 로테이션 토크센서를 구비한다. 시축기에 있어서, 상기 구동축과 이와 연결된 로드의 회전수는 400RPM ㅁ 1% 로 함이 바람직하다.

그리고 상기 동력원인 엔진(20)의 상태를 검출하기 위한 엔진상태검출부(110)을 구비하는데 상기 엔진상태검출부(110)는 상기 엔진의 냉각수온도를 검출하는 냉각수온도검출부와, 엔진오일의 온도를 검출하는 엔진오일온도검출부를 포함한다.

상기 헤드부이송검출부(120)는 구동축(16a)와 로드(17)가 연결된 헤드부(15)의 승강상태를 검출하기 위한 것으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 리드(12)를 따라 승강되는 헤드부(15)에 브라켓(121)이 설치되고, 이 브라켓(121)에 적어도 두 개의 가이드롤러(122)(123)가 설치된다. 그리고 상기 가이드롤러(122)(123)에는 로프가 걸리게 되고, 이 로프(124)의 양단부는 리드(12)의 양단부에 고정된다. 상기 브라켓(121)에는 스프드센서(125)가 설치되는데, 이 스피드센서(125)에는 상기 로프(124)에 걸린 측정롤러(126)를 구비한다. 이는 헤드부(15)가 리드(12)를 따라 승강됨으로써 측정롤러(126)가 회전되게 되고, 이 회전력을 이용하여 헤드부(15)의 이동속도를 감지하고, 헤드부의 승강을 연산하여 시추기의 천공깊이를 산정하게 된다. 상기 스피드센서(125)의 검출깊이 검출범위는 0-6000mㅁ1%인 것을 사용함이 바람직하다. 상기 스피드센서(125)는 엔코더를 포함할 수 있다.

상기 유압검출부(130)은 엔진에 의해 구동되는 유압펌프에 의해 펌핑되는 유유압유가 공급라인을 통하여 압송되는 압력을 검출하기 위한 것으로, 도면에는 도시되어 있지 않으나 유압라인에 설치되는 압력센서를 구비하는데, 이 압력센서의 검출범위는 0-400barㅁ1%로 함이 바람직하다. 그리고 상기 리드각도검출부(140)은 상기 리드(12)에 설치되어 수직방향에 대한 리드(12)이 각도를 검출할 수 있는 각도검출센서를 포함한다. 상기 각도검출센서는 자이로센서가 이용될 수 있다.

한편, 상기 비트유닛이 워터햄머를 구비하는 경우, 물을 펌핑하기 위한 워터펌프를 구비하고, 에어햄머를 포함하는 경우에는 공압을 공급하기 위한 컴프레셔가 설치되는데, 상기 워터햄머로부터 공급되는 물의 압력을 검출하는 압력검출부와 공공급되는 공기의 압력을 검출하기 위한 공압검출부가 더 구비된다. 또한 시추기의 작동시 어큐뮬레이터에 공급되는 가스의 압력을 측정하기 위한 가스공급압력검출부가 설치될 수 있다.

여기서 비트 유닛은 는 천공작업을 수행하기 위한 비트가 로드의 종단에 결합되는 방식 이외에도 국내 등록특허 제10-0876450호에 게시된 구조로 이루어질 수 있다.

제어부(150), 시추기를 조작하기 위한 조작부(151)와, 각 검출부에 의해 검출된 정보를 표시하기 위한 표시부(152), 통신부(153) 및 기억부(154)를 구비한다.

제어부(150)는 각 검출부에서 검출되어 출력되는 정보를 수집하고, 수집된 센싱정보와, 시추작업을 수행하는 시추기의 가동상태을 상기 표시부에 표시하게 되고, 기억부(154)에 저장되며, 수집된 작동상태 정보를 통신망(200)을 통해 관리서버(190)로 전송되게 통신부(153)를 제어한다.

여기서 제어부(150)는 일 예로서 엔진상태검출부(110), 구동축회전수검출부(100), 리드각도검출부(140) 등으로부터 검출된 센싱신호에 설정된 구동조건을 비교하여 최상의 상태로 시추기가 구동될 수 있도록 제어한다.

그리고 이러한 시추기를 제어하기 위한 정보들은 작동상태정보로서 관리서버(190)에 전송한다. 조작부(143)는 작업자가 작업조건 예를 들면 엔진을 1800rpm으로 가동되게 제어부(141)의 지원하에 설정하는 것 등 지원되는 기능을 설정할 수 있도록 구축될 수 있다. 표시부(145)는 제어부(141)에 제어되어 표시정보를 표시한다. 통신부(147)는 제어부(151)에 제어되어 관리서버(190)와 통신망(200)을 통해 무선통신을 수행한다. 여기서 통신망은 무선 및 유선 인터넷 통신망을 포함한다. 기억부(154)는 제어부(150)에 제어되어 기록대상 정보를 저장한다.

관리서버(190)는 통신 고유주소를 갖고 있으며, 제어부(150)로부터 통신망(200)을 통해 전송된 작동상태정보를 데이터 베이스(DB)(180)에 저장한다.

여기서, 데이터 베이스(190)에는 지반 종류 예를 들면, 진흙층, 자갈층, 암반층, 모래층 등과 같이 설정된 지반 종류에 대응되게 구동조건에 대한 기준 데이터가 기록되어 있다.

여기서 기준데이터는 지반에 따라 시추기를 운전하기 위한 조건 예컨대, ㅓ구동축의 회전수, 천공속도, 회전토크, 유압유의 압력, 공급되는 물의 압력 등에 해당하는 정보가 구비되어 있으며, 이 정보는 시추기의 제어부(150)로부터 전송되는 정보에 의해 업데이트된다.

그리고 상기 시추기에 의해 시추하고 있는 지반등을 감안하여 최상의 운전정정보를 통신망을 통하여 제어부에 제공한다. 따라서 상기 제어부는 상기 전송된 운전조건과 각 검출부에서 검출된 정보를 분석하여 시추기를 최상의 상태로 운전하게 된다.

상기 관리서버(190)는 시추기의 제어부(150)로부터 수신된 작동상태정보를 기준 데이터와 비교하여 분석 하고 기준을 재설정한다. 따라서 관리서버에 의해 시추기를 구종시키기 위한 기준데이터는 천공 시 시추기의 정밀한 제어를 가능하게 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 시추기의 관리 및 운영 시스템은 시추기로부터 시추정보를 분석하고, 이 분석된 정보를 시추기에 재적용할 수 있으므로 시추기의 운영의 효율성을 극대화 시킬 수 있으며, 나아거서는 시추기의 시추성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 천공기 12: 리드
15:헤드부 16:유압구동부
17:로드 100:구동축회전수검출부
110: 엔진상태검출부 120: 헤드이송검출부
130: 유압검출부
150: 제어부

Claims (3)

1. 본체에 지지되는 리더와, 상기 리더의 길이방향을 따라 승강되는 헤드부와, 상기 헤드부에 설치되며 유압에 의해 구동되는 구동모터에 의해 회전되는 구동축을 가지는 유압구동부와, 상기 구동축과 결합되어 회전되며 상호 연결되고 단부에 비트유닛이 설치되는 로드와, 상기 본체부에 설치되는 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되며 각 구동모터와, 본체부에 설치되는 액튜에이터에 유압유를 공급하기 위하여 유압펌프를 포함하는 유압공급유닛을 구비한 시추기를 포함하며,
   상기 헤드부에 설치되며 로드와 연결되는 구동축의 회전수와 회전토크 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 검출하는 구동축회전수검출부; 상기 엔진의 냉각수온도를 검출하는 냉각수온도검출부와, 엔진오일의 온도를 검출하는 엔진오일온도검출부를 포함하는 엔진상태검출부와, 상기 리드에 설치되어 리드를 따라 하강하는 헤드부의 이동속도 및 승강반복회전수를 검출하여 시추깊이를 산출하기 위한 헤드부이송검출부와, 상기 유압공급유닛에 의해 각 구동부로 공급되는 유압유의 공급압력을 검출하기 위한 유압검출부와, 상기 리드에 설치되어 상기 본체부에 대해 리드의 회전각도를 검출하기 위한 리드각도검출부를 구비하며,
   상기 구동축회전수검출부, 엔진상태검출부, 헤드부이송검출부, 유압검출부, 리드각도검출부로부터 검출된 신호를 수신하여 시추기를 제어하기 위한 제어부와, 상기 제어부에 수신된 정보와 제어상태를 표시하기 위한 표시부와, 상기 제어부에 수신된 구동 상태정보를 통신망을 통해 전송하는 통신부와, 상기 통신부로부터 통신망을 통해 전송된 상기 작동상태정보를 데이터 베이스에 저장하는 관리서버;를 구비한 것을 특징으로 하는 시추기의 관리 및 운영시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 헤드부이송검출부는 상기 헤드부에 설치되는 브라켓과, 상기 브라켓에 설치되는 적어도 두 개의 가이드롤로들과, 상기 가이드롤러들에 걸리며 양단부가 상기 리드의 상단부와 하단부에 각각 고정되는 로프와,
   상기 브라켓에 설치되어 상기 로프와 결합되는 측정롤러와, 상기 측정롤러의 회전축과 연결되는 스피드센서를 구비한 것을 특징으로 하는 시추기의 관리 및 운영시스템.
3. 제2항 있어서,
   상기 데이터 베이스에는 지반 종류별 구동조건에 대한 기준 데이터가 기록되어 있고, 상기 관리서버는 제어부로부터 수신된 상기 작동상태정보를 상기 기준 데이터를 비교하여 지반 종류를 판단하고, 판단된 지반 종류에 대응되는 기준데이터에 의해 상기 천공기가 가동되도록 상기 제어부에 판단된 지반종류에 대응되는 기준 데이터 정보를 제공하고,
   상기 제어부는 상기 관리서버로부터 제공된 기준데이터에 대응되게 시추기를 제어하는 것을 특징으로 하는 시추기의 관리 및 운영시스템.
   

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