KR20210143141A - Rock excavation apparatus using vibrating rotating body - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 굴착장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 굴착을 위한 진동회전체를 회전방향으로 진동시켜 굴착 또는 암을 파쇄할 수 있는 진동회전체를 이용한 굴착장치에 관한 것이다. The present invention relates to an excavation apparatus, and more particularly, to an excavation apparatus using a vibrating rotor capable of crushing an excavation or arm by vibrating a vibrating rotor for excavation in a rotational direction.
일반적으로 건설산업에 있어서, 기초의 시공, 착정(鑿井), 터널, 지하구조물 시공, 토류벽 가설 등의 목적으로 지반을 굴착하게 되는데, 대부분 암질(巖質) 지반에 대한 굴착이 요구된다. 또한 도시 기반시설로서 각종 관로를 매립, 지하터널의 시공 시 개착식 공법 실시하여 왔으나 공사환경의 변화로 비개착식 공법이 주류를 이루고 있다. In general, in the construction industry, the ground is excavated for the purposes of construction of foundations, drilling, tunneling, underground structure construction, earth wall construction, etc., and most of the excavation is required for rocky ground. In addition, as urban infrastructure, the open-cut method has been implemented when various pipelines are reclaimed and underground tunnels are constructed.
지반의 굴착을 위해서는 오거장치와, 굴착을 위한 천공기가 이용되고 있으며, 비개착식 공법을 위한 관로의 형성을 위해서는 머드햄머, 회전식 관로 굴진장치, 자주식 굴착장치 등이 있다. An auger device and a drilling machine for excavation are used for excavation of the ground, and there are mud hammers, rotary pipe excavators, self-propelled excavators, etc.
대한민국 특허등록 제 10-1587276호에는 선대구경 천공 굴착장치 및 이를 이용한 터널 굴착공법이 게시되어 있으며, 대한민국 공개특허 제 2014-0081448호에는 암반용 굴착장치가 게시되어 있으며, 대한민국 공개 특허 제 2011-007347호에는 굴착장치가 게시되어 있다. Korean Patent Registration No. 10-1587276 discloses a large-diameter drilling device and a tunnel excavation method using the same, and Korean Patent Publication No. 2014-0081448 discloses a rock excavator, and Korean Patent Publication No. 2011-007347 The arc has a rig posted.
게시된 굴착장치는 케이싱의 내부에 이동가능하게 설치되어 회전력 및 타격력을 제공하는 햄머와, 상기 햄머의 하단에 설치되어 상기 햄머로부터 회전력 및 타격력을 전달받아 지반을 타격하고, 내부에는 고압의 공기가 통과하는 흡입유로가 형성되는 비트를 포함한다.The posted excavation apparatus includes a hammer installed movably inside the casing to provide rotational force and striking force, and a hammer installed at the lower end of the hammer to receive rotational force and striking force from the hammer to strike the ground, and high-pressure air inside It includes a bit through which the suction passage is formed.
이러한 굴착장치는 햄머의 비트가 수직방향으로 승강하면서 굴착부위를 타격함하여 파쇄함과 아울러 굴착하게 되므로 굴착부위에 지속적인 타격력을 제공할 수 없는 문제점이 있다. 수직방향으로 작용하는 타격력은 굴착부위의 암을 파쇄하게 되는데, 이 과정에서 반력이 작용하여 회전방향으로 타격력을 줄 수 없다. 이는 상대적으로 회전방향으로의 파쇄력을 저하시키는 문제점이 있다. Such an excavation device has a problem in that it cannot provide a continuous striking force to the excavation site because the bit of the hammer is crushed and excavated by hitting the excavation site while ascending and descending in the vertical direction. The striking force acting in the vertical direction crushes the arm of the excavation part, but in this process, the reaction force acts and it cannot give the striking force in the rotational direction. This has a problem of relatively lowering the crushing force in the rotational direction.
그리고 굴착장비 중 오거장치의 경우, 스크류파일이 회전하면서 굴착이 이루어지게된다. 이는 스크류파일에 회전방향으로 충격력을 줄 수 없으므로 천공홀의 이송궤적 상의 암 파쇄가 어렵다. And in the case of an auger device among excavation equipment, excavation is made while the screw pile rotates. This makes it difficult to crush the arm on the transport trajectory of the drilling hole because it cannot apply an impact force to the screw pile in the rotational direction.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비트 또는 툴이 설치된 진동회전체에 충격에너지의 진동을 회전방향으로 가하여 암의 굴착, 파쇄 또는 건축물의 제거 부위를 파쇄하거나 가공할 수 있는 진동회전체를 이용한 암 굴착 장치를 제공함에 있다. The present invention is to solve the above-described problems, vibration that can crush or process the excavation, crushing, or removal of a building site by applying vibration of impact energy to a vibrating rotating body installed with a bit or tool in the rotational direction An object of the present invention is to provide an arm excavation apparatus using a rotating body.
본 발명의 다른 목적은 터널 또는 소정의 각도방향으로 비개착 굴착공을 형성할 수 있는 진동회전체를 이용한 굴착장치를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide an excavation apparatus using a vibrating rotating body capable of forming a tunnel or an unexcavated excavation hole in a predetermined angular direction.
목적을 달성하기 위한 본 발명의 진동회전체를 이용한 굴착장치는 Excavation apparatus using the vibrating rotating body of the present invention for achieving the object
결합브라켓이 설치된 지지프레임과, A support frame equipped with a coupling bracket;
상기 지지프레임의 회전지지부에 의해 회전가능하게 설치되며, 굴착 및 하쇄를 위한 툴이 장착되는 툴장착부를 가진 진동회전체와, A vibrating rotating body that is rotatably installed by the rotation support of the support frame and has a tool mounting part on which tools for excavation and crushing are mounted;
상기 진동회전체 지지프레임에 설치되어 진동회전체의 회전방향으로 툴에 가진력(exciting force)을 줄 수 있도록 진동회전체를 회전방향으로 진동 회전시키는 진동발생유닛과, a vibration generating unit installed on the vibrating rotating body support frame and vibrating and rotating the vibrating rotating body in the rotational direction so as to apply an exciting force to the tool in the rotating direction of the vibrating rotating body;
상기 회전지지부에 설치되는 서브하우징과 상기 지지프레에 설치되어 상기 지지프레임이 지지된 진동회전체를 회전시키기 위한 회전구동부와, A sub-housing installed on the rotation support part and a rotation drive part installed on the support frame to rotate the vibrating rotor on which the support frame is supported;
상기 회전구동부의 회전력을 상기 진동회전체에 전달함과 아울러 상기 진동발생유닛에 의해 발생 된 진동이 감쇄되지 않고 상기 툴에 전달될 수 있도록 상기 진동회전체의 회전방향 또는 역방향으로 신축되면서 진동을 활성화시키며 진동발생유닛으로부터 발생되는 회전진동이 상기 툴에 가진력으로 작용될 수 있도록 탄성력을 제공하는 진동규제유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. Transmitting the rotational force of the rotary driving unit to the vibrating rotating body and activating the vibration while expanding and contracting in the rotational or reverse direction of the vibrating rotating body so that the vibration generated by the vibration generating unit can be transmitted to the tool without being attenuated and a vibration regulating unit that provides an elastic force so that rotational vibration generated from the vibration generating unit can act as an excitation force on the tool.
본 발명에 있어서, 상기 회전구동부는 서브하우징에 설치되는 링기어와, 상기 지지프레임에 설치된 제1구동모터와, 상기 제 1구동모터의 구동축에 설치되어 상기 링기어와 치함되는 피니언기어를 포함하며, In the present invention, the rotational driving unit includes a ring gear installed in the sub-housing, a first driving motor installed in the support frame, and a pinion gear installed in a driving shaft of the first driving motor and meshed with the ring gear. ,
상기 진동규제유닛은 상기 진동회전체에 서브하우징과 대응되게 설치되는 브라켓과, 상기 브라켓과 서브하우징의 외주면에 설치되는 탄성지지부재를 구비한다. The vibration regulating unit includes a bracket installed on the vibration rotating body to correspond to the sub-housing, and an elastic support member installed on an outer circumferential surface of the bracket and the sub-housing.
상기 진동발생유닛은 상기 진동회전체의 회전축과 동축상으로 설치된 구동축과, 상기 지지프레임에 설치되어 상기 구동축을 구동시키기 위한 제 2구동모터와, 상기 진동회전체의 내부에 구동축을 중심으로 대칭되게 설치되는 것으로, 상기 구동축의 회전력에 의해 회전되면서 진동을 발생시키는 복수개의 진동발생부를 구비한다. The vibration generating unit includes a drive shaft installed coaxially with the rotation shaft of the vibrating body, a second driving motor installed on the support frame to drive the drive shaft, and a drive shaft inside the vibrating body to be symmetrical about the drive shaft To be installed, it is provided with a plurality of vibration generating units for generating vibration while being rotated by the rotational force of the drive shaft.
상기 진동발생부는 구동축을 중심으로 반경방향으로 대칭되게 설치되는 제 1종동축과, 상기 제 1종동축과 반경방향 또는 반경방향에 대해 소정각도 경사지게 설치되는 제 2종동축과, 상기 제1구동축에 설치되는 구동기어와, 상기 제1종동축에 설치되어 상기 구동기어와 치합되는 제 1종동기어와, 상기 제 2종동축에 설치되어 상기 제 1종동기어와 치합되는 제 2종동기어를 구비하며, 상기 제 1,2종동축의 적어도 일측 또는 제 1,2종동기어의 적어도 일측에 편심웨이트가 설치된다. The vibration generator includes a first driven shaft installed symmetrically in a radial direction with respect to the driving shaft, a second driven shaft installed at a predetermined angle to the first driven shaft in a radial direction or a radial direction, and the first driving shaft. a driving gear installed on the first driven shaft, a first driven gear installed on the first driven shaft to mesh with the drive gear, and a second driven gear installed on the second driven shaft to mesh with the first driven gear, An eccentric weight is installed on at least one side of the first and second driven shafts or at least one side of the first and second driven gears.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진동회전체를 이용한 굴착장치는 Excavation apparatus using the vibrating rotating body of the present invention for achieving the above object
지지프레임과, support frame,
상기 지지프레임의 회전지지부에 의해 회전가능하게 설치되며, 굴착 및 파쇄를 위한 툴이 장착되는 툴장착부를 가진 진동회전체와, A vibrating rotating body that is rotatably installed by the rotating support of the support frame and has a tool mounting part on which tools for excavation and crushing are mounted;
상기 진동회전체 지지프레임에 설치되어 진동회전체의 회전방향으로 툴에 가진력(exciting force)을 줄 수 있도록 진동회전체를 회전방향으로 진동 회전시키는 진동발생유닛과, a vibration generating unit installed on the vibrating rotating body support frame and vibrating and rotating the vibrating rotating body in the rotational direction so as to apply an exciting force to the tool in the rotating direction of the vibrating rotating body;
수평천공이 가능 하도록 상기 지지프레임과 결합되어 상기 지지프레임을 회전시키기 위한 회전구동부에 의해 구동되는 연결로드와, A connecting rod coupled to the support frame to enable horizontal perforation and driven by a rotation driving unit for rotating the support frame;
상기 연결로드와 진동회전체에 설치되어 상기 툴에 의해 굴착 및 파쇄된 굴착물을 배출하기 위한 굴착물배출유닛과, an excavated material discharging unit installed on the connecting rod and the vibrating rotating body to discharge the excavated and crushed excavated material by the tool;
상기 회전구동부의 회전력을 상기 진동회전체에 전달함과 아울러 상기 진동발생유닛에 의해 발생 된 진동이 감쇄되지 않고 툴장착부에 장착된 툴에 전달될 수 있도록 상기 진동회전체의 회전방향 또는 역방향으로 신축되면서 진동을 활성화시키며 진동발생유닛으로부터 발생되는 회전진동이 툴에 가진력으로 작용될 수 있도록 탄성력을 제공하는 진동규제유닛을 포함한다. In addition to transmitting the rotational force of the rotary driving unit to the vibrating rotating body, the vibration generated by the vibration generating unit is expanded and contracted in the rotational direction or in the reverse direction of the vibrating rotating body so that the vibration generated by the vibration generating unit can be transmitted to the tool mounted on the tool mounting unit without being attenuated. and a vibration regulating unit that activates the vibration and provides an elastic force so that the rotational vibration generated from the vibration generating unit can act as an excitation force on the tool.
본 발명에 따른 진동 회전체를 이용한 굴착장치는 진동회전체의 툴장착부에 다양한 툴을 설치하여 굴착, 천공, 파쇄 등의 작업수행이 가능하며, 진동회전체의 내부에 설치된 진동 발생 수단으로부터 발생 된 가진력이 툴에 회전방향으로 가하여지도록 함으로써 암의 파쇄 및 굴착력을 높일 수 있다. The excavation apparatus using a vibrating rotating body according to the present invention is capable of performing work such as excavation, drilling, and crushing by installing various tools in the tool mounting part of the vibrating rotating body, and is generated from the vibration generating means installed inside the vibrating rotating body By applying the excitation force to the tool in the rotational direction, the crushing and digging force of the arm can be increased.
또한 암의 파쇄 시 지지프레임에 가하여지는 진동이 중장비 또는 건설기계의 붐으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the vibration applied to the support frame from being transmitted to the boom of heavy equipment or construction machinery when the arm is crushed.
본 발명에 따른 진동 회전체를 이용한 굴착장치는 수직, 수평천공홀의 굴착 및 파쇄작업 시 파쇄 및 굴착물을 배출할 수 있으며, 회전방향으로의 굴착 시 회전방향의 역방향으로 작용하는 반력을 줄여 소음을 줄일 수 있다. The excavation apparatus using a vibrating rotating body according to the present invention can discharge crushing and excavated materials during excavation and crushing of vertical and horizontal drilling holes, and reduce noise by reducing the reaction force acting in the reverse direction of the rotational direction when excavating in the rotational direction can be reduced
도 1은 본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 진동발생유닛의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치의 다른 실시예를 나타내 보인 단면도,
도 4 및 도 6는 본 발명에 따른 진동회전체의 다른 실시예를 나타내 보인 단면도,
도 5는 도 2에 도시된 진동발생유닛의 단면도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치의 사용상태를 나타내 보인 단면도. 1 is a cross-sectional view of an excavation apparatus using a vibrating rotating body according to the present invention;
Figure 2 is a cross-sectional view of the vibration generating unit shown in Figure 1;
3 is a cross-sectional view showing another embodiment of an excavation apparatus using a vibrating rotating body according to the present invention;
4 and 6 are cross-sectional views showing another embodiment of the vibrating rotating body according to the present invention;
5 is a cross-sectional view of the vibration generating unit shown in FIG. 2;
7 and 8 are cross-sectional views showing a state of use of an excavator using a vibrating rotating body according to the present invention.
본 발명에 따른 진동 회전체를 이용한 굴착장치는 진동회전체에 설치되는 툴을 이용하여 천공홀, 파쇄, 굴착, 면삭, 수평천공 등을 수행할 수 있는 것으로, 실시예들을 도 1 내지 도 5에 나타내 보였다. The excavation apparatus using the vibrating rotating body according to the present invention is capable of performing drilling holes, crushing, excavation, face cutting, horizontal drilling, etc. using a tool installed on the vibrating rotating body, embodiments of which are shown in FIGS. 1 to 5 appeared to be
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 진동 회전체를 이용한 굴착장치(10)는 굴착기, 중장비의 붐과 결합되는 결합브라켓이 설치된 지지프레임(20)과, 상기 지지프레임(20)의 회전지지부(30)에 의해 회전가능하게 설치되며, 굴착 및 파쇄를 위한 툴이 장착되는 툴장착부(41)를 가진 진동회전체(40)를 구비한다. Referring to the drawings, the
그리고 상기 진동회전체(40)와 지지프레임(20)에 설치되어 상기 툴에 진동회전체의 회전방향으로 가진력(exciting force)을 줄 수 있도록 진동회전체를 회전방향으로 진동 회전시키는 진동발생유닛(50)을 구비하며, 상기 회전지지부(30)에 설치되는 서브하우징(71)과 상기 지지프레임(20)에 설치되어 상기 지지프레임(20)이 지지된 진동회전체(40)를 회전시키기 위한 회전구동부(70)를 구비한다.
And a vibration generating unit ( 50), the
상기 회전구동부(70)의 회전력을 상기 진동회전체(40)에 전달함과 아울러 상기 진동발생유닛(50)에 의해 발생 된 진동이 감쇄되지 않고 상기 툴장착부(41)에 장착된 툴(100)에 전달될 수 있도록 상기 진동회전체(40)의 회전방향 또는 역방향으로 신축되면서 진동을 활성화시키며 진동발생유닛(50)으로부터 발생되는 회전진동이 굴착. 파쇄, 천공작업을 수행하는 툴에 회전방향으로 작용될 수 있도록 회전방향과 역회전방향으로 탄성력을 제공하는 진동규제유닛(80)을 포함한다. While transmitting the rotational force of the
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치를 구성요소별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. The excavation apparatus using the vibrating rotating body according to the present invention configured as described above will be described in more detail for each component as follows.
본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치(10)의 지지프레임(20)은 굴착기 또는 중장비의 붐과 연결되는 결합브라켓(11)이 설치된다. The
그리고 진동회전체(40)는 지지프레임(20)에 회전지지부(30)에 의해 회전가능하게 설치되는 것으로, 내부에 상기 진동발생유닛(50)이 설치되는 공간부를 가진 원통형드럼의 형태로 이루어진다. And the vibrating rotating
그리고 진동회전체(40)의 하부측에는 상술한 툴장착부(41)가 형성된다. 상기 툴장착부(41)에 장착되는 툴은 코어드릴, 하단부에 비트가 설치되어 천공홀을 형성하기 위한 스크류파일, 면삭을 위해 구면본체부의 외주면에 비트가 설치된 면삭툴, 드럼형의 케이싱의 단부측에 원주방향으로 비트가 설치된 툴, 케이싱의 중공부측을 가로지르도록 비트가 설치되어 암을 파쇄하기 위한 툴이 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 회전하면서 굴착작업 및 파쇄작업을 수행할 수 있는 것이면 사용 가능하다. And on the lower side of the vibrating rotating
상기 지지프레임(20)에 대해 진동회전체(40)를 회전가능하게 지지하는 회전지지부(30)는 지지프레임(20)의 축수부(31)에 진동회전체(40)의 지지축(35)이 회전가능하게 설치된 구성을 가진다. 상기 축수부(31)와 지지축(35)들이 분리되지 않도록 별도의 수단이 마련될 수 있다. 예컨대, 축수부(31)가 지지축(35)에 삽입되고 이들이 사이에 베어링이 설치되어 배어링의 내륜과 외륜이 각각 축수부(31)와 지지축(35)에 지지되는 구조를 가질 수 있다. The
그리고 회전구동부(70)는 지지프레임(20)에 회전가능하게 설치된 진동회전체(40)를 회전시키기 위한 것으로, 상기 지지축(35)에 설치되는 서브하우징(71)과 상기 서브하우징(71)에 상기 진동회전체(40)의 회전축과 동축상으로 설치되는 링기어(72)를 구비한다. 상기 링기어(72)는 상기 서브하우징(71)의 상면에 설치함이 바람직하다. 그리고 상기 지지프레임(20)에는 제1구동모터(75)가 설치되고, 상기 모터의 제 1구동모터(75)의 구동축에는 상기 링기어(72)와 치합되는 피니언기어(76)가 설치된다. And the
상기 진동규제유닛(80)은 상기 진동회전체(40)의 상부측 외주면에 상기 서브하우징(71)과 대응되도록 복수개의 브라켓(81)들이 설치되고, 상기 브라켓(81)과 서브하우징(71)의 외주면 사이에는 탄성지지부재(83)들이 설치된다. 상기 탄성지지부재(83)는 고무재 또는 합성고무재 등으로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 스프링으로 이루어질 수도 있다.A plurality of
상기 진동발생유닛(50)은 상기 진동회전체(40)의 내부에 설치되어 상기 지지프레임(20)에 설치된 제 2구동모터(51)에 의해 구동되는 구조를 가진다. The
상기 진동발생유닛(50)은 상기 진동회전체(40)의 회전축과 동축상으로 설치된 구동축(52)과, 상기 구동축(52)은 지지프레임(20)에 설치된 상기 제2구동모터(51)에 의해 회전된다. 그리고 상기 진동회전체(40)의 내부에 구동축(52)을 중심으로 대칭되게 설치되는 것으로, 상기 구동축(52)의 회전력에 의해 회전되면서 진동을 발생시키는 복수개의 진동발생부(60)를 구비한다. 상기 진동발생부(60)는 구동축(52)을 중심으로 반경방향으로 대칭되게 설치되는 제 1종동축(61)들과, 상기 각 제 1종동축(61)과 반경방향 또는 반경방향에 대해 소정각도 경사지게 설치되는 제 2종동축(62)들을 구비한다. 상기 구동축(52)에는 구동기어(53)이 설치되고, 상기 제1종동축(61)들에는 상기 구동기어(53)와 치합되는 제 1종동기어(63)들이 설치되고, 상기 제 2종동축(62)에는 제 1종동기어(63)과 치합되는 제 2종동기어(64)가 설치된다. The
상기 제 1,2종동축(61)(62)의 적어도 일측 또는 제 1,2종동기어(63)(64)의 적어도 일측에는 편심웨이트(65)가 설치되는데, 상기 편심회전체(65)는 쌍으로 설치함이 바람직하다. 예컨대, 제 1,2종동축(61)(62)에 설치되거나 상기 제1,2종동기어(63)(64)에 각각 설치될 수 있다. 이 경우 편심웨이트(65)의 편심방향은 동일한 방향 즉, 제1,2종동축(61)(62)의 사이에서 대응되도록 함이 바람직하다.An
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치(10)는 굴착을 위한 장비와 결합되는 결합브라켓(11)과 지지프레임(20)의 사이에 설치되어 상기 진동회전체(40)로부터 발생되는 진동과 작업 시 발생되는 반력에 의한 진동이 장비의 붐으로 전달되는 것을 방지하는 완충유닛(90)을 더 구비한다.On the other hand, as shown in FIG. 3, the
상기 완충유닛(90)은 상기 지지프레임(20)의 외주면에 상기 진동회전체(40)의 회전중심을 이루도록 완충지지브라켓(91)들이 설치되고, 상기 결합브라켓(11)에는 상기 완충브라켓(91)과 대응되는 결합지지브라켓(92)들이 설치된다. 그리고 상기 완충지지브라켓(91)과 상기 결합지지브라켓(92)의 사이에는 완충탄성부재(95)가 설치된다. 상기 완충탄성부재(95)인 쿠션엘라스토머는 고무재, 탄성을 가진 합성고무재, 탄성스프링 등으로 이루어질 수 있다. The
한편, 도 4 내지 5에는 본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치의 다른 실시예를 보였다. 본 실시예에 있어서, 상기 실시예와 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 가리킨다. Meanwhile, FIGS. 4 to 5 show another embodiment of an excavation apparatus using a vibrating rotating body according to the present invention. In this embodiment, the same reference numerals as in the above embodiment indicate the same components.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치는 수평천공이 가능한 것으로, 지지프레임(20)과, 상기 지지프레임(20)의 회전지지부(30)에 의해 회전가능하게 설치되며, 굴착 및 파쇄를 위한 툴이 장착되는 툴장착부(41)를 가진 진동회전체(40)을 구비한다. 상기 툴장착부(41)은 진동회전체(40)의 외주면에 설치될 수도 있다. Referring to the drawings, the excavation apparatus using a vibrating rotating body according to the present invention is capable of horizontal drilling, and is rotatably installed by a
그리고 상기 진동회전체(40)와 지지프레임(20)에는 상기 툴에 진동회전체의 회전방향으로 툴에 가진력(exciting force)을 줄 수 있도록 진동회전체를 회전방향으로 진동 회전시키는 진동발생유닛(50)을 구비한다. 그리고 상기 지프레임(20)은 중공부(101)를 가지는 연결로드(100)과 연결되는데, 상기 연결로드(100)는 중장비, 굴착기 등에 설치되는 별도의 회전유닛(미도시)에 의해 회전된다. 상기 회전유닛은 중장비에 설치된 유압공급수단에 의해 구동되는 유압모터에 의해 회전되는 헤드부를 포함할 수 있다. 그리고 상기 연결로드(100)의 단부에는 컴프레셔와 연결되어 고압의 공기가 유입되어 후술하는 굴착물배출유닛(110)에 의해 굴착물이 배출하게 된다. And the vibrating rotating
상기 굴착물배출유닛(110)은 상기 연결로드(100)와 진동회전체(40)에 설치되어 상기 툴에 의해 굴착 및 파쇄된 굴착물을 배출하기 위한 것으로, 상기 연결로드(100)의 외주면에 배출을 위한 스크류날개(101)이 설치되고, 상기 연결로드(100)의 의 중앙부을 통하여 공급되는 고압의 공기가 진동회전체(40)에 장착된 툴에 의해 굴착되는 부위로 공급 될 수 있도록 상기 진동회전체(40)에 공압분사노즐부(111)들이 형성되고, 상기 공압분사노즐부(111)들을 통하여 공급되는 공기에 편승하여 굴착물이 상기 연결로드(100)의 외주면에 설치된 스크류 날개(101) 측으로 배출될 수 있도록 진동회전체에 굴착물배출부(112)들이 형성된 구성을 가진다. The excavated discharging unit 110 is installed on the connecting
굴착물배출부(112)를 통하여 배출되는 굴착물은 연결로드(100)의 외주면측에 형성되어 연결로드(100)과 같이 회전하는 스크류 날개(101)에 의해 외부로배출된다. 상기 진동발생유닛(50)은 상술한 실시예와 실질적으로 동일한 구조를 가지므로 다시 설명하지 않기로 한다. 상기 굴착물배출부는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 연결로드를 통하여 공급되는 고압의 공기 또는 물을 이용하여 배출할 수 있다. The excavated material discharged through the
그리고 도 6 에 도시된 바와 같이 연결로드(100)의 외주면은 길이 방향으로 상기 연결로드(100)를 감싸는 외부케이싱(120)이 지지프레임(20)에 고정되도록 설치된다. 이 외부케이싱(120)은 연결로드(100)와 같이 회전하지 않게 되며, 상기 연결로드(100)이 내부에는 굴착물을 배출하기 위한 스크류(130)이 설치될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 상술한 바와 같이 굴착물을 고압의 공기, 물에 편승시켜 배출할 수 있다.And as shown in FIG. 6 , the outer circumferential surface of the connecting
이 실시예에 있어서, 상기 진동회전체(40)는 상술한 실시예와 같이 회전구동부(70)에 의해 구동된다. In this embodiment, the vibrating rotating
한편, 상기 외부케이스(120)에는 이의 단부에 설치되는 상기 진동회전체(40)을 소정의 각도로 틸팅시키기 위한 틸팅유닛(140)이 설치된다. 상기 틸팅유닛(140)은 외부케이싱의 내면과 상기 지지프레임(20)은 연결하는 적어도 하나의 틸팅 실린더로 이루어질 수 있다. Meanwhile, a
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치의 작용을 설명하면 다음과 같다. The operation of the excavation apparatus using the vibrating rotating body according to the present invention configured as described above will be described as follows.
본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치(10)를 이용하여 굴착 또는 암을 파쇄하기 위해서는 건설기계의 붐에 별도의 커플러를 이용하여 결합브라켓(11)를 결합한다. 상기 진동회전체를 이용한 굴착장치(10)에 천공, 또는 암의 파쇄를 위한 툴을 선정하여 장착한다. 그리고 진동회전체를 이용한 굴착장치(10)를 굴착 또는 파쇄를 위한 위치로 조정한다. In order to crush the excavation or arm using the
이러한 과정이 이루어지는 동안 상기 진동회전체(20)의 회전구동부(70)의 제 1구동모터(75)를 구동시켜 진동회전체(40)를 회전시키고, 상기 진동발생유닛(50)의 제 2구동모터(51)를 구동시켜 진동회전체(40)를 회전방향과 이의 역방향으로 진동시킨다. During this process, the
상기 진동회전체(40)의 회전은 회전구동부(70)에 의해 이루어지는데, 이는 회전구동부(70)의 제 1구동모터(75)를 구동시켜 이와 연결된 피니언기어(76)를 회전시키게 되면, 이와 치합된 링기어(72)가 회전됨으로써 지지프레임(20)에 대해 진동회전체(30)가 회전하게 된다.The rotation of the vibrating rotating
그리고 상기 진동발생유닛(50)에 의한 진동의 발생은 진동발생유닛(50)의 제 2구동모터(51)를 구동시켜 제 2구동모터(51)의 모터축과 연결된 구동축(52)을 구동시킴으로써 이에 구동기어(53)에 의해 방사상 배열된 종동기어(63)(64)들이 회전시킨다. And the generation of vibration by the
이와 같이하면, 상기 제1,2종동기어(63)(64) 또는 제1,2종동축(61)(62)에 설치된 편심웨이트(65)들이 회전하게 됨으로써 진동이 발생 된다. In this way, the
이와 같이 발생 된 진동은 상기 편심웨이트(65)들의 편심부(65a)들이 회전방향 측을 향하도록 정렬 된 상태에서 회전하게 되므로 진동은 회전방향과 회전방향의 역방향에서 강하게 이루어지게 된다. Since the vibration generated in this way rotates in a state in which the eccentric portions 65a of the
이를 더욱 상세하게 설명하면, 상기 편심웨이트(65)가 회전함에 따른 반경방향과 진동회전체(40)의 중심방향으로의 진동은 진동회전체(40)의 회전중심을 기점으로 회전하는 편심웨이트(65)의 편심부가 대응되는 측에 위치하게 되므로 반경방향으로 진동에너지가 상쇄되어 소멸된다. To explain this in more detail, the eccentric weight ( 65) is located on the corresponding side, so the vibration energy is canceled out in the radial direction.
그리고 제 2구동모터(51)에 의해 구동축(52)와 이에 설치되는 구동기어(53)가 회전함에 따라 편심웨이트(65)의 편심부가 회전방향에 위치하게 되면, 편심웨이트의 회전에 따른 운동에너지 즉, 진동에너지는 진동회전체(40)의 회전방향으로 작용하게 된다. 따라서 상기 진동에 따른 가진력은 회전하는 진동회전체(40)에 설치된 툴(200)에 작용하게 됨으로써 암의 파쇄력 또는 굴착력을 높일 수 있게 된다. 이러한 과정에서 상기 탄성지지부(80)의 탄성부재는 회전방향과 역회전방향으로 신장 및 수축되면서 굴착 및 파쇄력을 높이게 된다. And when the eccentric part of the
이에 따라서 본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치(10)에 의한 굴착, 암의 파쇄작업 시, 상기 진동발생유닛으로부터 발생되는 가진력은 진동회전체(40)의 회전방향으로 작용하게 되며, 진동회전체의 역회전방향으로는 탄성지지부재의 반력에 의해 가진력이 작용하게 되므로 진동회전체의 외주면에 형성된 진동회전체(40)의 툴장착부(41)에 장착된 툴에 굴착력 즉, 툴에 의해 굴착되는 부위가 타격되는 타격력으로 작용하게 되어 굴착 또는 파쇄력을 높일 수 있다. Accordingly, during excavation and crushing of the arm by the
이러한 작용으로 회전 리퍼는 터널의 굴착, 암의 파쇄, 면삭 등의 작업효율을 극대화 시킬 수 있다.With this action, the rotary ripper can maximize the work efficiency of tunnel excavation, arm crushing, and face cutting.
한편, 진동회전체를 이용한 굴착장치(10)을 이용하여 수평방향으로 터널천공 또는 암을 파쇄하기 위해서는 도 7에 도시된 바와 같이 연결로드(100)를 수평상태로 유지한 상태에서 중장비에 설치된 회전유닛을 이용하여 연결로드(100)를 회전시킴과 동시에 연결로드(100)의 중공부를 통하여 고압의 공기를 공급함과 아울러 전진시킨다. On the other hand, in order to crush the tunnel drilling or arm in the horizontal direction using the
이와 같이하면, 진동회전체의 툴장착부에 설치되는 툴(200)에 의해 암을 수평방향으로 파쇄하거나 굴착하게 된다. 이와 같이 암의 파쇄 및 굴착이 이루어진 과정에 상기 진동발생유닛(50)에 의해 상술한 바와 같이 진동회전체(40)를 회전방향과 회전방향의 역방향으로 진동시키게 되고, 이때에 상기 진동규제유닛(80)의 탄성지지부재(83)는 신축작용을 하면서 상기 툴을 회전방향과 이의 역방향으로 가진시키게 되므로 상술한 바와 같이 암의 파쇄력과 굴착력을 높일 수 있다.In this way, the arm is crushed or excavated in the horizontal direction by the
굴착 또는 파쇄가 이루어지는 과정에서, 툴에 의해 발생되는 굴착물은 상기 굴착물배출유닛(110)에 의해 배출된다. 즉, 상기 연결로드(100)의 중공부를 통하여 공급되는 고압의 공기는 진동회전체(40)에 서??된 공압분사노즐부(111)들을 통하여툴의 굴착부위로 공급되고, 툴에 의해 파쇄 및 굴착된 굴착물은 공압분사노즐부(111)를 통하여 공급된 고압의 공기에 편승하여 굴착물배출부(112)를 통하여 연결로드(100)의 외주면에 형성된 스크류날개(101)으로 배출되고, 연결로드(100)가 회전함에 따라 스크류날개(101)에 의해 외부로 배출된다. In the process of excavation or crushing, the excavated material generated by the tool is discharged by the excavation discharging unit 110 . That is, the high-pressure air supplied through the hollow part of the connecting
도 8에 도시된 바와 같이 외부케이싱과 지지프레임에 틸팅유닛이 설치된 경우 천공이 이루어지는 과정에서 방향을 조정할 수 있다. As shown in FIG. 8 , when the tilting unit is installed on the outer casing and the support frame, the direction can be adjusted in the process of drilling.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 진동회전체를 이용한 굴착장치는 진동회전체을 회전방향과 역회전방 방향으로 진동발생유닛에 의해 가진력을 제공함으로써 굴착 및 파쇄력을 높일 수 있으며, 터널 또는 천공작업을 수행하는 과정에서 굴착 시 발생되는 굴착물을 외부로 배출할 수 있으므로 천공효율을 높일 수 있다. As described above, the excavation apparatus using the vibrating rotating body according to the present invention can increase the excavation and crushing force by providing the vibrating rotating body with the vibrating force by the vibration generating unit in the rotational direction and the reverse rotating direction, and tunnel or drilling work In the process of performing the excavation, the excavated material generated during excavation can be discharged to the outside, so that the drilling efficiency can be increased.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야에서 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.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will have to be determined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (7)
상기 지지프레임의 회전지지부에 의해 회전가능하게 설치되며, 굴착 및 파쇄를 위한 툴이 장착되는 툴장착부를 가진 진동회전체와,
상기 진동회전체 지지프레임에 설치되어 진동회전체의 회전방향으로 툴에 가진력(exciting force)을 줄 수 있도록 진동회전체를 회전방향으로 진동 회전시키는 진동발생유닛과,
상기 회전지지부에 설치되는 서브하우징과 상기 지지프레임에 설치되어 상기 지지프레임이 지지된 진동회전체를 회전시키기 위한 회전구동부와,
상기 회전구동부의 회전력을 상기 진동회전체에 전달함과 아울러 상기 진동발생유닛에 의해 발생 된 진동이 감쇄되지 않고 상기 툴에 전달될 수 있도록 상기 진동회전체의 회전방향 또는 역방향으로 신축되면서 진동을 활성화시키며 진동발생유닛으로부터 발생되는 회전진동이 상기 툴에 가진력으로 작용될 수 있도록 탄성력을 제공하는 진동규제유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동회전체를 이용한 굴착장치. A support frame equipped with a coupling bracket;
A vibrating rotating body that is rotatably installed by the rotating support of the support frame and has a tool mounting part on which tools for excavation and crushing are mounted;
a vibration generating unit installed on the vibrating rotating body support frame and vibrating and rotating the vibrating rotating body in the rotational direction so as to apply an exciting force to the tool in the rotating direction of the vibrating rotating body;
a sub-housing installed in the rotation support part and a rotation driving part installed in the support frame to rotate the vibrating rotor on which the support frame is supported;
Transmitting the rotational force of the rotary driving unit to the vibrating rotating body and activating the vibration while expanding and contracting in the rotational or reverse direction of the vibrating rotating body so that the vibration generated by the vibration generating unit can be transmitted to the tool without being attenuated and a vibration regulating unit for providing an elastic force so that rotational vibration generated from the vibration generating unit can act as an excitation force on the tool.
상기 회전구동부는 서브하우징에 설치되는 링기어와, 상기 지지프레임에 설설치된 제1구동모터와, 상기 제 1구동모터의 구동축에 설치되어 상기 링기어와 치함되는 피니언기어를 포함하며,
상기 진동규제유닛은 상기 진동회전체에 서브하우징과 대응되게 설치되는 브라켓과, 상기 브라켓과 서브하우징의 외주면에 설치되는 탄성지지부재를 구비한 것을 특징으로 하는 진동회전체를 이용한 굴착장치.The method of claim 1,
The rotary driving unit includes a ring gear installed in the sub-housing, a first driving motor installed in the support frame, and a pinion gear installed in a drive shaft of the first driving motor and meshed with the ring gear,
The vibration regulating unit is an excavator using a vibrating rotating body, characterized in that it has a bracket installed to correspond to the sub-housing on the vibrating rotating body, and an elastic support member installed on the outer peripheral surface of the bracket and the sub-housing.
상기 진동발생유닛은 상기 진동회전체의 회전축과 동축상으로 설치된 구동축과, 상기 지지프레임에 설치되어 상기 구동축을 구동시키기 위한 제 2구동모터와, 상기 진동회전체의 내부에 구동축을 중심으로 대칭되게 설치되는 것으로, 상기 구동축의 회전력에 의해 회전되면서 진동을 발생시키는 복수개의 진동발생부를 구비한 것을 특징으로 하는 진동회전체를 이용한 굴착장치.The method of claim 1,
The vibration generating unit includes a drive shaft installed coaxially with the rotational shaft of the vibrating body, a second driving motor installed on the support frame to drive the drive shaft, and a driving shaft inside the vibrating rotating body to be symmetrical about the driving shaft Excavation apparatus using a vibrating rotating body, characterized in that it is installed and provided with a plurality of vibration generating units that generate vibrations while being rotated by the rotational force of the drive shaft.
상기 진동발생부는 구동축을 중심으로 반경방향으로 대칭되게 설치되는 제 1종동축과, 상기 제 1종동축과 반경방향 또는 반경방향에 대해 소정각도 경사지게 설치되는 제 2종동축과, 상기 제1구동축에 설치되는 구동기어와, 상기 제1종동축에 설치되어 상기 구동기어와 치합되는 제 1종동기어와, 상기 제 2종동축에 설치되어 상기 제 1종동기어와 치합되는 제 2종동기어를 구비하며, 상기 제 1,2종동축의 적어도 일측 또는 제 1,2종동기어의 적어도 일측에 편심웨이트가 설치된 것을 특징으로 하는 진동회전체를 이용한 굴착장치. 4. The method of claim 3,
The vibration generating unit includes a first driven shaft installed symmetrically in the radial direction with respect to the driving shaft, a second driven shaft installed at a predetermined angle to the first driven shaft in a radial direction or a radial direction, and the first driving shaft. a driving gear installed on the first driven shaft, a first driven gear installed on the first driven shaft to mesh with the drive gear, and a second driven gear installed on the second driven shaft to mesh with the first driven gear, An excavator using a vibrating rotating body, characterized in that an eccentric weight is installed on at least one side of the first and second driven shafts or at least one side of the first and second driven gears.
굴착을 위한 장비와 결합되는 결합브라켓과 지지프레임의 사이에 설치되어 상기 진동회전체로부터 발생되는 진동이 회전진동과 작업 시 발생되는 반력에 의한 진동이 장비의 붐으로 전달되는 것을 방지하는 완충유닛을 더 구비한 것을 특징으로 하는 진동 회전체를 이용한 굴착장치. The method of claim 1,
A buffer unit installed between a coupling bracket coupled with the equipment for excavation and the support frame to prevent the vibration generated from the vibrating rotating body from being transmitted to the boom of the equipment and the vibration caused by the reaction force generated during work. Excavation apparatus using a vibrating rotating body, characterized in that further provided.
상기 완충유닛은 상기 지지프레임의 외주면과, 이와 대응되는 결합부라켓에 복수개의 방진을 위한 제 2탄성지지부재들이 설치된 것을 특징으로 하는 진동회전체를 이용한 굴착장치. 6. The method of claim 5,
The buffer unit is an excavator using a vibrating rotating body, characterized in that a plurality of second elastic support members for anti-vibration are installed on the outer peripheral surface of the support frame and the corresponding coupling part racket.
상기 지지프레임의 회전지지부에 의해 회전가능하게 설치되며, 굴착 및 파쇄를 위한 툴이 장착되는 툴장착부를 가진 진동회전체와,
상기 진동회전체 지지프레임에 설치되어 진동회전체의 회전방향으로 툴에 가진력(exciting force)을 줄 수 있도록 진동회전체를 회전방향으로 진동 회전시키는 진동발생유닛과,
수평천공이 가능하도록 상기 지지프레임과 결합되어 상기 지지프레임을 회전시키기 위한 회전구동부에 의해 구동되는 연결로드와,
상기 연결로드와 진동회전체에 설치되어 상기 툴에 의해 굴착 및 파쇄된 굴착물을 배출하기 위한 굴착물배출유닛과,
상기 회전구동부의 회전력을 상기 진동회전체에 전달함과 아울러 상기 진동발생유닛에 의해 발생 된 진동이 감쇄되지 않고 툴장착부에 장착된 툴에 전달될 수 있도록 상기 진동회전체의 회전방향 또는 역방향으로 신축되면서 진동을 활성화시키며 진동발생유닛으로부터 발생되는 회전진동이 툴에 가진력으로 작용될 수 있도록 탄성력을 제공하는 진동규제유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동회전체를 이용한 굴착장치.
support frame,
A vibrating rotating body that is rotatably installed by the rotating support of the support frame and has a tool mounting part on which tools for excavation and crushing are mounted;
a vibration generating unit installed on the vibrating rotating body support frame and vibrating and rotating the vibrating rotating body in the rotational direction so as to apply an exciting force to the tool in the rotating direction of the vibrating rotating body;
A connecting rod coupled to the support frame to enable horizontal perforation and driven by a rotation driving unit for rotating the support frame;
an excavated material discharging unit installed on the connecting rod and the vibrating rotating body to discharge the excavated and crushed excavated material by the tool;
In addition to transmitting the rotational force of the rotational driving unit to the vibrating rotating body, the vibration generated by the vibration generating unit is expanded and contracted in the rotational direction or in the reverse direction of the vibrating rotating body so that the vibration generated by the vibration generating unit can be transmitted to the tool mounted on the tool mounting unit without being attenuated. Excavating apparatus using a vibrating rotating body, characterized in that it includes a vibration regulating unit that activates the vibration and provides an elastic force so that the rotational vibration generated from the vibration generating unit can act as an excitation force on the tool.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210147148A KR20210143141A (en) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | Rock excavation apparatus using vibrating rotating body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Patent Citations (4)
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