KR20240044624A - 굴착비트 및 이를 포함하는 직천공 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴착비트 및 이를 포함하는 직천공 장치에 관한 것으로, 굴착비트, 상기 굴착비트의 강관슈와 결합된 복수의 강관 및 상기 복수의 강관을 연결하고 있는 소켓을 포함한다.
상기 굴착비트는 파일럿 비트에 의해 회전하는 링비트 및 상기 링비트와 회전할 수 있게 연결되어 있고 강관이 결합될 수 있는 강관슈의 사이에 배치되어 상기 파일럿 비트의 역 방향 회전 시 상기 링비트가 역 방향으로 회전하지 못하도록 차단하는 회전방지부를 포함한다.

Description

굴착비트 및 이를 포함하는 직천공 장치{Excavating bit and apparatus for direct boring comprising the same}

본 발명은 굴착비트 및 이를 포함하는 직천공 장치에 관한 것이다.

교량, 건물과 같은 콘크리트 건축물을 축조하거나 토목공사시 지반침하에 따른 축조물의 붕괴를 방지하기 위해 굴착비트로 지반 또는 암반(전석층)을 직천공하면서 강관을 설치하게 된다.

직천공을 수행하기 위해 사용되는 굴착 장비에 도 14 및 도 15에 도시한 바와 같은 굴착비트(1)가 설치된다. 굴착비트(1)는 유압 또는 공압에 의해 회전하는 굴착 장비의 해머와 연결되어 회전 또는 타격하면서 지반(암반)을 직천공 한다.

굴착비트(1)는 일부분이 강관(P1)의 내부로 삽입되어 연결될 수 있는 강관슈(1a), 팁이 복수 형성되어 있으며 강관슈(1a)에 회전할 수 있게 연결되어 돌출되어 있는 링비트(1b) 및 링비트(1b)와 가이드홈과 가이드돌기로 분리할 수 있게 연결되어 있고 해머의 동력전달구조체가 연결될 수 있는 파일럿 비트(1c)를 포함한다. 강관슈(1a)의 일부분 외부 둘레에는 강관(P1)의 선단에 걸려 삽입되는 정도를 한정하는 스토퍼(S)가 형성되어 있다.

강관슈(1a)와 링비트(1b)가 회전 가능하게 연결된 상태에서 강관(P)은 강관슈(1a)의 일부분과 용접에 의한 비드(Be)로 결합되어 있다. 그리고 파일럿 비트(1c)는 동력전달구조체와 연결되어 강관(P), 강관슈(1a)의 내부를 관통하여 링비트(1b)와 연결되어 있다.

지반을 천공하기 위해 굴착 장비의 해머에서 발생한 회전력은 동력전달구조체를 통해 파일럿 비트(1c)에 전달된다. 회전(정 방향 회전)하는 파일럿 비트(1c)를 따라 링비트(1b)는 회전하면서 지반을 천공하면서 삽입된다. 그리고 강관(P)은 강관슈(1a)를 따라 지반으로 삽입된다. 이때 강관(P)은 천공의 둘레와 접촉하므로 강관슈(1a)는 링비트(1b)를 따라 회전하지 않는다.

한편, 굴착 장비의 해머는 동력전달구조체를 통해 파일럿 비트(1c)를 타격하여 지반에 삽입시킬 수도 있다.

굴착비트(1)는 지반을 천공하면서 강관슈(1a)를 이끌게 된다. 이때 강관(P)은 지반으로부터 압력을 받게 되면서 굴착비트(1)를 따라 가지 않으려고 한다. 이에 강관(P)과 강관슈(1a)를 결합하고 있는 용접부위의 저항이 높아지면서 파괴되어 강관(P)과 강관슈(1a)가 분리되는 문제가 발생하였다.

그리고 강관 생산 공장에서는 강관을 대략 3m 길이로 생산한 후 현장으로 운송하게 된다. 지반 천공 깊이는 수십 미터이므로 현장에서는 강관들을 결합하면서 삽입하게 된다. 강관들의 결합은 용접 방식으로 진행된다.

도면 도 15의 (a)에서 도시한 바와 같이 이웃한 강관(P1, P2)을 맞대어 접하는 부분을 용접하여 비드(Be)를 형성하게 된다. 그러나 강관(P1, P2)이 지반에 삽입되는 과정에서 비드(Be)가 파괴되는 문제가 발생하였다. 이에 강관(P1, P2)의 이음부분에 도면 15의 (b)에서 도시한 바와 같이 기설정된 두께를 가지는 편(2)을 덧댄 상태에서 용접하였다. 그러나 편(2)의 두께에 의해 강관(P1, P2)의 외부 둘레 치수보다 편(2)을 덧댄 용접 부위의 외부 둘레 치수가 더 크므로 용접 부분이 천공의 둘레에 걸리는 문제가 발생하여 강관슈(1a)와 강관(P1, P2)의 결합부위의 저항이 더욱 증가되는 문제가 발생하였다.

더욱이, 화재 위험이 있는 현장의 경우 용접을 할 수 없는 문제가 있다.

한편, 지반에 강관 삽입 후 파일럿 비트(1c)는 링비트(1b)에서 분리되어 동력전달구조체와 함께 강관(P1, P2)의 외부로 배출된다. 파일럿 비트(1c)가 역 방향으로 회전하면 가이드돌기가 가이드홈에서 벗어나게 된다. 파일럿 비트(1c)는 링비트(1b)와 분리된다. 그러나 링비트(1b)가 파일럿 비트(1c)를 역 방향으로 회전할 때 따라 회전하는 경우가 있다. 가이드돌기가 가이드홈에서 벗어나지 못하여 파일럿 비트(1c)는 링비트(1b)에서 분리되지 못하였다.

그리고 지반 천공 후 파일럿 비트(1c)는 링비트(1b)에서 분리되어 천공 외부로 인출된다. 이를 위해 가이드홈이 가이드돌기를 벗어나야 하므로 파일럿 비트(1c)는 역 회전을 하게 된다. 이때 링비트(1b)는 파일럿 비트(1c)를 따라 역 회전하지 않고 고정된 상태를 유지해야 한다. 그러나 링비트(1b)가 고정되지 않고 파일럿 비트(1c)를 따라 역 회전하게 되면서 파일럿 비트(1c)가 링비트(1b)에서 분리되지 못하는 문제가 발생하였다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0054192호 (2009.05.29.) 대한민국 등록특허 제10-0912720호 (2009.08.11.)

본 발명은 굴착비트의 파일럿 비트가 역 방향으로 회전할 때 링비트가 파일럿 비트를 따라 역 방향으로 회전하지 않도록 하는 기술을 제공한다.

본 발명은 굴착비트와 강관의 결합력을 높인 직천공 장치를 제공한다.

본 발명은 강관들의 연결 부위 결합력을 높인 직천공 장치를 제공한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 굴착비트는 파일럿 비트에 의해 회전하는 링비트 및 상기 링비트와 회전할 수 있게 연결되어 있고 강관이 결합될 수 있는 강관슈의 사이에 배치되어 상기 파일럿 비트의 역 방향 회전 시 상기 링비트가 역 방향으로 회전하지 못하도록 차단하는 회전방지부를 포함한다.

상기 링비트의 외부 둘레에는 원주 방향을 따라 상기 강관슈의 선단과 마주하는 단차면이 형성되어 있으며, 상기 회전방지부는 상기 단차면에서 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수 배치되어 상기 강관슈에 걸릴 수 있다.

상기 단차면에는 상기 회전방지부가 위치하는 배치홈이 형성되어 있다.

상기 회전방지부는 상기 배치홈에 배치되어 직선 이동할 수 있는 걸림로드, 그리고 상기 배치홈에 배치되어 상기 걸림로드의 단부가 상기 배치홈에서 상기 선단으로 인출되도록 압력을 가하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 선단에는 상기 단부가 걸리는 걸림홈이 형성될 수 있다.

상기 걸림홈은 상기 선단과 직각을 이루며 상기 걸림로드가 걸리는 수직면, 그리고 상기 수직면에서 상기 선단으로 기울기를 갖는 슬라이드면으로 이루어질 수 있다.

상기 슬라이드면은 상기 수직면에서 상기 링비트의 정 회전 방향으로 경사질 수 있다.

상기 강관슈는 내부가 관통되어 일측 내부에 상기 링비트가 삽입되어 회전 가능하게 연결되는 링결합부가 형성되어 있으며, 타측 외부 둘레에 상기 강관의 내부로 삽입되는 강관결합부가 형성되어 있다.

상기 강관결합부의 외부 둘레에는 원주 방향을 따라 용접키홈이 형성되어 있으며, 상기 용접키홈의 주변에는 상기 강관의 위치를 한정하는 강관스토퍼가 상기 강관결합부의 원주 방향을 따라 형성되어 있고, 상기 용접키홈에는 상기 강관슈와 상기 강관을 결합하는 비드가 걸릴 수 있다.

상기 강관결합부는 원주 방향을 따라 용접키홈이 형성된 제1 직경부, 그리고 지름 치수가 상기 제1 직경부의 외부 둘레 지름 치수보다 작으며 일부분이 상기 강관의 내부로 삽입될 수 있고 외부 둘레에는 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수의 용접바닥홈이 형성되어 있는 제2 직경부를 포함한다.

상기 제2 직경부의 외부 둘레에는 상기 강관의 위치를 한정하는 강관스토퍼가 원주 방향을 따라 형성되어 있으며, 상기 용접바닥홈의 일부분은 상기 강관의 내부 둘레와 중첩되고, 상기 용접키홈과 상기 용접바닥홈에는 상기 강관슈와 상기 강관을 연결하는 비트가 걸릴 수 있다.

상기 강관슈의 후단에는 상기 단차면과 상기 강관슈의 선단 사이 간격이 벌어지면 상기 파일럿 비트가 접촉하는 안전가이드가 형성되어 있고, 상기 파일럿 비트는 상기 링비트와 상기 안전가이드에 압력을 가할 수 있다.

상기 굴착비트는 상기 링비트의 일부분은 상기 강관슈의 내부로 삽입되어 있으며, 상기 링비트와 상기 강관슈의 사이에 배치되어 상기 링비트와 상기 강관슈를 회전 가능하게 연결하는 회전결합부를 더 포함할 수 있다.

상기 회전결합부의 단면은 원형 또는 사각형일 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 직천공 장치는 상기와 같이 기재된 굴착비트, 상기 굴착비트의 강관슈와 결합된 복수의 강관 및 상기 복수의 강관을 연결하고 있는 소켓을 포함할 수 있다.

상기 소켓의 일단과 타단은 이웃한 강관의 내부로 삽입될 수 있다.

상기 소켓은 일측 강관의 내부로 삽입된 제1 삽입부재, 타측 강관의 내부로 삽입된 제2 삽입부재 및 상기 제1 삽입부재와 상기 제2 삽입부재의 사이에서 외부 둘레를 따라 형성되어 있는 스토퍼를 포함할 수 있다.

상기 스토퍼에는 상기 강관의 단부가 삽입되는 방지홈이 형성될 수 있다.

상기 제1 삽입부재와 상기 제2 삽입부재의 외부 둘레에는 왼나사가 형성되어 있고, 상기 제1 삽입부재와 상기 제2 삽입부재의 외부 둘레에는 직각을 이루는 두 평면을 가지며 상기 강관의 내부 둘레에 나사를 형성하는 탭부가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 파일럿 비트 역 회전 시 걸림로드가 걸림홈의 수직면에 걸리면서 링비트는 파일럿 비트를 따라 역 회전하지 못한다. 이에 링비트가 고정된 상태에서 파일럿 비트는 역 회전이 이루어지고 가이드홈의 걸림부가 가이드돌기로부터 떨어지면서 가이드홈이 가이드돌기를 벗어나면서 파일럿 비트는 링비트에서 분리된다. 이에 파일럿 비트와 링비트의 분리성이 향상되어 파일럿 비트의 회수율이 높아지는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 용접키홈에 비드가 걸리면서 키 역할을 하게 된다. 그리고 비드와 강관결합부의 접촉면적이 증대되어 굴착비트와 강관의 결합력이 높아지는 효과를 발휘한다. 이에 강관과 강관결합부 사이의 비드가 터지면서 강관이 강관결합부에서 분리되는 것을 예방할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 용접바닥홈의 일부분에 위치한 비드가 강관의 내부 둘레와 접하여 결합된다. 이에 굴착비트와 강관의 결합력이 증대되는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 강관이 연결될 때 소켓의 일측과 타측이이 강관의 내부로 삽입된다. 이에 강관 연결 시 용접을 하지 않고 소켓으로 결합하므로 용접 공정이 생략되어 용접 공정에 의한 문제를 예방할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 소켓이 강관의 내부로 회전하면서 삽입될 때 탭부는 강관의 내부 둘레에 나사를 형성하게 된다. 이에 소켓과 강관이 나사 결합되어 강관들의 연결 부위와 강관과 소켓의 결합력이 증대되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 직천공 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 굴착비트를 나타낸 분해도.
도 3은 도 2의 분해 단면도.
도 4는 도 3의 결합 단면도.
도 5는 도 4의 A 부분 확대도.
도 6은 도 4의 B 부분 확대도.
도 7은 도 4를 VI-VI 선을 따라 다른 단면도.
도 8은 도 1의 강관과 소켓 분해 사시도.
도 9은 도 8의 소켓 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 10은 도 2의 굴착비트 다른 실시예를 나타낸 분해도.
도 11은 도 10의 굴착비트 결합 단면도.
도 12는 도 11의 C 부분 확대도.
도 13은 도 11의 D 부분 확대도.
도 14는 종래 굴착비트를 나타낸 개략도.
도 15는 종래 강관 결합 구조를 나타낸 개략도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

본 발명의 실시예에 따른 굴착비트는 본 발명의 실시예인 직천공 장치에 적용될 수 있는 바, 이하에서는 굴착비트가 적용된 직천공 장치 위주로 설명한다.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 직천공 장치에 대하여 도 1 내지 도 8을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 직천공 장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 굴착비트를 나타낸 분해도이며, 도 3은 도 2의 분해 단면도이고, 도 4는 도 3의 결합 단면도이며, 도 5는 도 4의 A 부분 확대도이고, 도 6은 도 4의 B 부분 확대도이며, 도 7은 도 4를 VII-VII 선을 따라 다른 단면도이며, , 도 8은 도 1의 강관과 소켓 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 8을 참고하면 본 실시예에 따른 직천공 장치(1000)는 굴착비트(100a), 파일럿 비트(200), 적어도 하나의 강관(P1) 및 소켓(300a)을 포함하고, 굴착비트(100a)는 링비트(110), 강관슈(120), 회전결합부(140) 및 회전방지부(150)를 포함하며, 파일럿 비트(200)가 역 방향으로 회전할 때 파일럿 비트(200)와 연결된 링비트(110)가 파일럿 비트(200)를 따라 역 방향으로 회전하지 않도록 한다. 그리고 직천공 장치(1000)는 굴착비트(100a)와 강관(P1, P2)의 결합력을 높이며, 강관(P1, P2)들의 연결 부위 결합력을 높인다.

파일럿 비트(200)는 굴착 장비의 해머와 동력전달구조체로 연결되어 있다. 해머는 동력전달구조체를 통해 파일럿 비트(200)를 회전시킨다. 그러나 해머는 동력전달구조체를 통해 파일럿 비트(200)를 타격할 수 있다.

파일럿 비트(200)는 링비트(110)의 내부에 위치하며 일부분은 링비트(110)의 전방으로 돌출되어 있다. 파일럿 비트(200)와 링비트(110)는 가이드홈(201)과 가이드돌기(111)로 분리 가능하게 연결되어 있다. 가이드홈(201)은 파일럿 비트(200)의 외부 둘레에 형성되어 있고 가이드돌기(111)는 링비트(110)의 내부 둘레에 형성되어 있다. 가이드돌기(111)와 가이드홈(201)은 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 가이드홈(201)은 가이드돌기(111)가 진입하는 유입부와 진입 후 걸리는 걸림부를 갖는다. 파일럿 비트(200)가 정 방향으로 회전 시 가이드돌기(111)가 걸림부에 걸리면서 링비트(110)는 파일럿 비트(200)를 따라 정 방향으로 회전할 수 있다.

굴착 장비의 해머, 동력전달구조체 및 파일럿 비트(200)의 세부 구조는 널리 공지된 직천공 장치의 파일럿 비트, 굴착 장비 구성이 적용될 수 있는 바, 상세 구조에 대한 설명은 생략한다.

링비트(110)는 천공부(113), 슈결합부(114) 및 단차면(115)을 포함하며 내부는 관통되어 파일럿 비트(200)가 위치하고 있다. 링비트(110)의 후면(110c)은 파일럿 비트(200)가 가압할 수 있다. 링비트(110)의 내부 둘레에는 가이드돌기(111)가 돌출되어 있다. 가이드돌기(111)는 링비트(110)의 길이 방향을 따라 형성되어 내부 둘레를 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다.

천공부(113)는 링비트(110)의 선단을 이룬다. 천공부(113)는 링비트(110)의 전면(110a)과 둘레면(110b)으로 이루어져 있으며, 둘레면(110b)은 전면(110a)을 기준으로 경사를 갖는다. 전면(110a)과 둘레면(110b)에는 각각 팁(112)이 돌출되어 있다. 팁(112)은 돌출될수록 단면적이 감소한다. 팁(112)은 전면(110a)과 둘레면(110b)을 따라 배열되어 있다. 팁(112)은 링비트(110) 구동 지반과 접하면서 지반을 직접적으로 천공한다.

슈결합부(114)는 링비트(110)의 후단을 이룬다. 슈결합부(114)의 외부 둘레 지름 치수는 천공부(113)의 외부 둘레 지름 치수보다 작다. 이에 천공부(113)의 외부 둘레와 슈결합부(114)의 외부 둘레 사이에는 단차면(115)이 형성되어 있다. 단차면(115)은 경사져 있다. 그러나 단차면(115)은 슈결합부(114)와 직각을 이룰 수 있다.

단차면(115)에는 기설정된 깊이로 배치홈(115a)이 형성되어 있다. 배치홈(115a)은 단차면(115)을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다.

슈결합부(114)의 외부 둘레에는 원주 방향을 따라 링키홈(114a)이 형성되어 있다. 링키홈(114a)을 이루는 단면은 곡면으로 형성되어 있다.

슈결합부(114)의 외부 둘레에서 링키홈(114a)과 후면(110c) 사이에는 링키홈(114a)과 연결된 유격홈(114c)이 형성되어 있다. 슈결합부(114)의 외부 둘레를 기준으로 유격홈(114c)의 깊이 치수는 링키홈(114a)의 깊이 치수보다 작다. 유격홈(114c)의 깊이 치수는 링키홈(114a)의 깊이 치수의 1/3일 수 있다. 그러나 슈결합부(114)의 외부 둘레를 기준으로 유격홈(114c)의 깊이 치수는 링키홈(114a)의 깊이 치수와 같을 수 있다.

강관슈(120)는 링결합부(122), 그리고 강관결합부(123)를 포함하며 강관(P1)과 링비트(110)를 연결한다. 강관슈(120)의 내부는 파일럿 비트(200)가 통과할 수 있도록 관통되어 있다.

링결합부(122)는 강관슈(120)의 선단을 이루고 있으며 슈결합부(114)가 내부로 삽입되어 있다. 슈결합부(114)의 외부 둘레와 링결합부(122)의 내부 둘레 지름 치수 차이로 틈새가 형성되어 있다. 강관슈(120)의 전면(120a)은 단차면(115)과 간격을 두고 마주하고 있다.

전면(120a)에는 걸림홈(121)이 형성되어 있다. 걸림홈(121)은 전면(120a)을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 걸림홈(121)은 수직면(121a)과 슬라이드면(121b)으로 이루어져 있다. 수직면(121a)은 전면(120a)과 직각을 이루고 있다. 슬라이드면(121b)은 수직면(121a)과 전면(120a)을 기설정된 길이로 연결하고 있다. 슬라이드면(121b)은 수직면(121a)에서 링비트(110)의 정 회전 방향으로 경사지게 형성되어 있다. 슬라이드면(121b)의 양 측면은 강관슈(120)의 가상의 중심을 기준으로 원주 방향을 따라 곡면으로 형성되어 있다.

링결합부(122)의 외부 둘레 지름 치수는 천공부(113)의 외부 둘레 지름 치수보다 작다. 링결합부(122)는 천공부(113)가 형성한 지반의 천공 둘레와 접하는 것이 최소화될 수 있다.

링결합부(122)의 내부 둘레 일부분은 링키홈(114a)과 마주한다. 링결합부(122)의 내부 둘레에는 링키홈(114a)과 일치하는 슈키홈(122a)이 형성되어 있다. 슈키홈(122a)을 이루는 단면은 곡면으로 형성되어 있다.

강관결합부(123)는 강관슈(120)의 후단을 이루고 있다. 강관결합부(123)의 외부 둘레는 제1 직경부(123a)와 제2 직경부(123b)로 이루어져 있다. 제2 직경부(123b)의 외부 둘레 지름 치수는 제1 직경부(123a)의 외부 둘레 지름 치수보다 작다. 이에 제1 직경부(123a)와 제2 직경부(123b)는 경사면(123c)으로 단차를 이루고 있다. 제2 직경부(123b)는 강관(P1)의 내부로 삽입될 수 있다.

경사면(123c)과 연결된 제2 직경부(123b)에는 용접키홈(124a)이 형성되어 있다. 용접키홈(124a)의 둘레는 곡면으로 형성되어 있다. 용접키홈(124a)은 제2 직경부(123b)의 둘레를 따라 형성되어 있다. 제2 직경부(123b)의 둘레에는 강관(P1)에 걸리는 강관스토퍼(125a)가 돌출되어 있다. 강관스토퍼(125a)는 원주 방향을 따라 형성되어 있다. 강관스토퍼(125a)에 의해 강관(P1)의 단부와 경사면(123c)은 간격을 두고 마주하고 있다. 강관(P1)의 단부와 경사면(123c)의 사이에는 용접에 의해 비드(130)가 형성되어 있다. 비드(130)는 용접키홈(124a), 경사면(123c), 제1 직경부(123a)의 일부분 및 강관(P1)의 일부분을 덮고 있다. 용접키홈(124a)의 형성으로 비드(130)와 강관결합부(123)의 접촉 면적이 증대될 수 있다. 그리고 비드(130)가 용접키홈(124a)에 걸려 있어 강관결합부(123)에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 강관결합부(123)의 외부 둘레와 내부 둘레 사이(강관슈의 후면(120b))는 기설정된 두께를 갖는다. 두께 치수(t1)는 5㎜ 내지 15㎜일 수 있다. 두께 치수(t1)는 10㎜일 수 있다. 두께 치수(t1)를 5㎜ 미만으로 형성하면 파일럿 비트(200)의 충격으로 쉽게 우그러질 수 있다. 두께 치수(t1)를 15㎜ 초과되게 형성하면 강관슈(120)의 중량이 증가할 수 있다. 이에 지반에서 수평 천공 시 굴착비트(100a)에 가해지는 하중이 증가할 수 있다. 아울러, 파일럿 비트(200)는 링비트(110)의 후면(110c)과 강관슈(120)의 후면(120b)을 가압할 수 있다.

회전결합부(140a)는 원형의 링으로 형성되어 있으며 단면이 원형으로 형성되어 있다. 회전결합부(140a)는 일부분이 끊어져 개구되어 있다. 회전결합부(140a)의 내부 둘레는 링키홈(114a)에 위치하고 외부 둘레는 슈키홈(122a)에 위치하고 있다. 회전결합부(140a)와 링키홈(114a) 및 슈키홈(122a)의 둘레 사이에는 틈새가 형성되어 있다. 회전결합부(140a)가 링키홈(114a)과 슈키홈(122a)에 걸려 있어 강관슈(120)는 링비트(110)에서 분리되지 않는다.

링비트(110)와 강관슈(120) 사이의 틈새, 그리고 회전결합부(140a)와 링키홈(114a), 슈키홈(122a)의 둘레 사이 틈새에 의해 링비트(110)는 파일럿 비트(200)를 따라 회전할 수 있다. 또한 강관슈(120)는 유격홈(114c)의 범위 내에서 직선 이동할 수 있다.

회전방지부(150)는 걸림로드(152), 그리고 탄성부재(151)를 포함한다. 회전방지부(150)는 배치홈(115a) 마다 배치되어 있다.

걸림로드(152)와 탄성부재(151)는 배치홈(115a)에 함께 수용되어 있다. 걸림로드(152)의 상부측은 배치홈(115a)의 외부로 노출되어 있다. 걸림로드(152)의 하부측 내부에는 하부로 개방된 수용홈(152a)이 형성되어 있다. 탄성부재(151)는 배치홈(115a)에 위치하여 일부분이 수용홈(152a)에 삽입되어 있다. 탄성부재(151)는 걸림로드(152)가 배치홈(115a)에서 인출되도록 탄성력을 부여한다. 걸림로드(152)는 탄성부재(151)의 탄성력에 의해 링비트(110)의 전면(110a)과 접한 상태를 유지한다. 링비트(110)의 회전으로 걸림로드(152)의 상부측은 걸림홈(121)에 삽입될 수 있다. 걸림홈(121)의 걸림로드(152)는 링비트(110)가 정 방향 회전 시 경사진 슬라이드면(121b)에 의해 눌리어 배치홈(115a)의 내부로 유입될 수 있다. 탄성부재(151)는 압축되어 탄성력이 발생할 수 있다. 이에 링비트(110)는 걸림로드(152)에 의해 강관슈(120)와 간섭되지 않고 파일럿 비트(200)를 따라 정 회전하면서 지반을 천공할 수 있다.

걸림로드(152)는 탄성부재(151)의 탄성력에 의해 전면(120a)과 접하는 상태를 지속적으로 유지한다. 이에 링비트(110) 회전 시 단차면(115)과 전면(120a)의 사이의 토양은 걸림로드(152)에 의해 제거될 수 있다.

그러나 링비트(110)가 파일럿 비트(200)에 의해 역 방향 회전 시 걸림로드(152)는 배치홈(115a)에서 수직면(121a)에 걸릴 수 있다. 이때 링비트(110)는 걸림로드(152)를 통해 강관슈(120)에 걸린 상태가 되어 파일럿 비트(200)를 따라 회전하지 못한다.

강관(P1)은 공장에서 대략 3m 길이로 생산된다. 강관(P1)은 천공 깊이에 따라 여러 개가 소켓(300a)을 통해 연결되어 천공에 삽입된다.

소켓(300a)은 제1 삽입부재(310), 제2 삽입부재(320) 및 스토퍼(330)를 포함하며 강관(P1, P2)들 보다 강한재질로 만들어질 수 있다.

제1 삽입부재(310)와 제2 삽입부재(320)는 동일 직경을 가지고 서로 연결되어 있으며 강관(P1, P2)의 내부로 각각 삽입될 수 있다. 지반 천공 시 연결할 강관(P1, P2)의 사이에 위치한 상태에서 강관(P1, P2)에 가해지는 압력에 의해 제1 삽입부재(310)와 제2 삽입부재(320)는 강관(P1, P2)의 내부로 삽입될 수 있다. 제1 삽입부재(310)와 제2 삽입부재(320)의 단부는 강관(P1, P2)의 내부로 용이하게 삽입되도록 경사져 있다.

스토퍼(330)는 제1 삽입부재(310)와 제2 삽입부재(320)의 연결 부분에서 돌출되어 외부 둘레를 따라 형성되어 있다. 스토퍼(330)의 돌출 길이 치수는 강관(P1, P2)의 두께 치수보다 크다. 그리고 스토퍼(330)의 외부 둘레 지름 치수는 강관(P1, P2)의 외부 둘레 지름 치수와 같을 수 있다.

제1 삽입부재(310)의 외부 둘레와 직각을 이루는 스토퍼(330)의 일면(330a)과 제2 삽입부재(320)의 외부 둘레와 연결된 스토퍼(330)의 타면(330b)에는 방지홈(331)이 각각 형성되어 있다. 방지홈(331)은 일면(330a)과 타면(330b)을 따라 전체적으로 형성되어 있다.

제1 삽입부재(310)와 제2 삽입부재(320)가 삽입된 강관(P1, P2)의 단부는 방지홈(331)에 삽입되어 걸릴 수 있다. 이때 방지홈(331)의 둘레는 강관(P1, P2)의 단부 둘레를 감싸면서 단부가 벌어지는 것을 방지한다.

제1 삽입부재(310)와 제2 삽입부재(320)에 의해 강관(P1, P2)들은 용접을 하지 않고 연결될 수 있다. 이에 용접 공정으로 인한 위험을 방지할 수 있다.

도면 도 9를 참고하여 소켓(300b)의 다른 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 소켓(300b)은 도면 도 8의 실시예에 따른 소켓을 그대로 가지면서 제1 삽입부재(310)와 제2 삽입부재(320)의 외부 둘레에 왼나사(LS)가 형성되어 있다.

제1 삽입부재(310)와 제2 삽입부재(320)의 외부 둘레에는 길이 방향을 따라 탭부(340)가 형성되어 있다. 탭부(340)는 소켓(300b)의 둘레를 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 탭부(340)는 제1 삽입부재(310)와 제2 삽입부재(320)의 왼나사(LS) 일부분이 제거되어 형성되며 직각을 이루는 두 평면을 갖는다. 두 평면 중 제1 평면(341)은 왼나사(LS)와 직각을 이루고 있다. 제1 평면(341)을 통해 나사산과 나사골의 단면이 노출되어 있다.

지반 천공 시 소켓(300b)은 연결할 강관(P1, P2)의 사이에 위치하며 제1 삽입부재(310)와 제2 삽입부재(320)의 일부분은 강관(P1, P2)의 내부로 각각 삽입될 수 있고 굴착 장비의 헤드와 연결된 강관(P2)을 따라 회전할 수 있다. 이때 지반의 천공에 위치한 강관(P1)은 고정된 상태에서 소켓(300b)의 회전으로 제1 평면(341)의 나사산과 나사골은 강관(P1, P2)의 내부 둘레를 절삭하면서 삽입된다. 이에 강관(P1, P2)의 내부 둘레에 나사가 형성된다.

이에 연결되는 강관(P1, P2)을 소켓(300b)의 나사 결합으로 연결하므로 용접 공정이 발생하지 않는다. 따라서 용접 공정에 의한 위험이 발생하지 않는다.

다음은 위에서 설명한 직천공 장치(1000)의 작용에 대하여 설명한다.

회전결합부(140a)를 개구부를 벌리어 슈키홈(122a)에 위치시킨다. 회전결합부(140a)는 오므려지면서 슈키홈(122a)에 배치된다. 그리고 슈결합부(114)를 링결합부(122)의 내부로 삽입한다. 링키홈(114a)이 회전결합부(140a)에 걸리면서 링비트(110)와 강관슈(120)는 서로 결합된다. 걸림로드(152)의 상부측은 강관슈(120)의 전면(120a)과 접한다.

제2 직경부(123b)를 강관(P1)의 내부로 삽입한다. 강관스토퍼(125a)가 강관(P1)의 선단에 걸리면서 제2 직경부(123a)의 삽입이 한정되며 강관(P1)의 선단은 경사면(123c)과 마주한다. 강관(P1)의 선단과 제2 직경부(123b)를 용접하면 용접키홈(124a), 강관(P1)의 외부 둘레, 경사면(123c), 제1 직경부(123a)의 일부분에 비드(130)가 형성되면서 강관(P1)은 강관슈(120)와 결합된다. 비드(130)는 용접키홈(124a)에 걸린 상태가 되어 강관슈(120)와 결합력이 높아진다.

그리고 동력전달구조체와 연결된 파일럿 비트(200)를 강관(P1)의 내부로 삽입되어 링비트(110)에 위치한 상태에서 정 방향으로 회전하면 가이드홈(201)의 걸림부가 가이드돌기(111)에 걸리면서 파일럿 비트(200)와 링비트(110)는 결합된다. 파일럿 비트(200)는 정 회전 하면서 링비트(110)와 결합된다.

굴착 장비의 헤드에서 발생한 구동력에 의해 파일럿 비트(200)는 회전하며 링비트(110)의 후면(110c)에 압력을 가한다. 링비트(110)는 파일럿 비트(200)를 따라 회전하면서 지반을 천공한다.

링비트(110)의 회전으로 걸림로드(152)는 전면(120a)과 접촉한 상태에서 전면(120a)을 따라 이동하며 걸림홈(121)에 삽입될 수 있다. 걸림홈(121)의 슬라이드면(121b)에 의해 걸림로드(152)는 걸림홈(121)을 벗어날 수 있다. 이에 링비트(110)는 강관슈(120)에 걸리지 않고 회전할 수 있다. 지반 천공으로 발생한 토양은 링비트(110)와 강관슈(120)의 사이로 유입될 수 있다. 이때 걸림로드(152)가 전면(120a)과 접하고 있으므로 유입된 토양은 제거될 수 있다.

지반 천공으로 굴착비트(100a)는 지반으로 점진적으로 삽입될 수 있다. 강관슈(120)는 굴착비트(100a)를 따라 천공으로 삽입되며 지반으로부터 압력을 받게 된다.

링비트(110)는 파일럿 비트(200)에 의해 지반으로 삽입되려는 작용을 한다. 강관슈(120)는 강관(P1, P2)에 가해지는 압력에 의해 링비트(110)를 따라 삽입되지 않으려고 한다. 이에 링비트(110)와 강관슈(120)의 사이에 저항이 발생할 수 있다. 이때 링비트(110)는 유격홈(114c)의 범위 내에서 파일럿 비트(200)의 작동에 따라 전진과 후퇴를 반복적으로 할 수 있다. 이러한 과정 중에서 회전결합부(140a)와 슈키홈(122a), 링키홈(114a)의 둘레에 마모가 발생할 수 있다. 파일럿 비트(200)가 링비트(110)에만 압력을 가하고 있으므로 마모로 인하여 회전결합부(140a)가 슈키홈(122a) 또는 링키홈(114a)에서 빠지게 되면서 링비트(110)와 강관슈(120)는 분리되는 문제가 발생한다.

그러나, 본 실시예의 경우 링비트(110)의 움직임이 유격홈(114c)의 범위를 벗어나면 파일럿 비트(200)가 링비트(110)의 후면(110c)과 강관슈(120)의 후면(120b)을 함께 가압할 수 있다. 링비트(110)와 강관슈(120)의 동시 가압으로 마모가 발생하더라도 링비트(110)와 강관슈(120)는 분리되지 않는다. 아울러, 강관슈(120)의 후면(120b)이 5㎜ 내지 15㎜의 두께 치수(t1)를 가지므로 파일럿 비트(200)의 가압에 의한 강관슈(120)의 후면(120b) 손상을 최소화할 수 있다.

한편, 천공 깊이 치수가 강관슈(120)와 연결된 강관(P1)의 길이 치수 보다 큰 경우 소켓(300a, 300b)을 통해 강관(P1)에 다른 강관(P2)이 연결된다.

지반 천공 후 파일럿 비트(200)는 링비트(110)에서 분리될 수 있다. 정 회전한 파일럿 비트(200)는 해머의 작동으로 역 회전하게 되며 가이드홈(201)의 걸림부가 가이드돌기(111)로부터 떨어지며 가이드돌기(111)를 벗어나게 된다. 이후 파일럿 비트(200)는 후퇴하여 링비트(110)와 분리된다. 그러나 파일럿 비트(200)가 역 회전할 때 링비트(110)가 파일럿 비트(200)를 따라 역 회전 하게 되면서 가이드홈(201)의 걸림부가 가이드돌기(111)에서 떨어지지 못하여 가이드홈(201)에 가이드돌기(111)가 걸린 상태를 계속 유지한다. 이에 파일럿 비트(200)는 링비트(110)와 분리되지 않는다.

이에 본 실시예의 경우 링비트(110)가 파일럿 비트(200)를 따라 역 회전하면 걸림홈(121)으로 삽입된 걸림로드(152)는 수직면(121a)에 걸리게 된다. 강관슈(120)가 강관(P1)에 의해 고정된 상태이므로 링비트(110)는 파일럿 비트(200)를 따라 역 회전 하지 못하고 고정된 상태가 되어 파일럿 비트(200)의 역 회전으로 가이드홈(201)의 걸림부가 가이드돌기(111)에서 떨어지면서 파일럿 비트(200)는 링비트(110)에서 분리될 수 있다.

다음으로 도 10 내지 도 13을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다.

도 10은 도 2의 굴착비트 다른 실시예를 나타낸 분해도이고, 도 11은 도 10의 굴착비트 결합 단면도이며, 도 12는 도 11의 C 부분 확대도이고, 도 13은 도 11의 D 부분 확대도이다.

도 10 내지 도 13을 참고하면, 본 실시예에 따른 직천공 장치의 굴착비트(100b)는 링비트(110), 강관슈(120), 회전결합부(140b) 및 회전방지부(150)를 포함한다. 본 실시예에 따른 굴착비트(100b)의 링비트(110), 강관슈(120) 및 회전방지부(150)는 도 1 내지 도 9의 실시예에 따른 특징을 그대로 포함하되, 회전결합부(140b), 링키홈(114b), 슈키홈(122b) 및 강관결합부(123)는 다른 구조를 갖는다.

링키홈(114b)과 슈키홈(122b)을 이루는 단면은 평면으로 형성되어 있다. 이에 회전결합부(140b)의 둘레 또한 평면으로 형성되어 있다. 이에 회전결합부(140b)의 강성이 증대되며 링키홈(114b)과 슈키홈(122b)의 접촉면적이 증가할 수 있다.

강관결합부(123)의 제1 직경부(123a)에 용접키홈(124b)이 형성되어 있다. 용접키홈(124b)은 제1 직경부(123a)의 둘레를 따라 형성되어 있다.

제2 직경부(123b)에는 둘레를 따라 강관스토퍼(125b)가 형성되어 있다. 강관스토퍼(125b)의 둘레 지름 치수는 제2 직경부(123b)의 둘레 치수보다 크다. 이에 강관스토퍼(125b)와 제2 직경부(123b)의 사이에는 단차가 형성되어 제2 직경부(123b)가 강관(P1)의 내부로 삽입될 때 강관스토퍼(125b)는 강관(P1)의 선단에 걸린다. 이에 제2 직경부(123b)는 강관(P1)의 내부로 더 이상 삽입되지 않는다. 강관(P1)의 선단은 경사면(123c)과 마주한다.

강관스토퍼(125b)와 제2 직경부(123b)를 걸쳐서 용접바닥홈(126)이 기설정된 깊이로 형성되어 있다. 용접바닥홈(126)은 강관스토퍼(125b)와 제2 직경부(123b)의 둘레를 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 제2 직경부(123b)가 강관(P1)의 내부로 삽입될 때 제2 직경부(123b)에 형성된 용접바닥홈(126)의 일측 부분(126a)은 강관(P1)의 내부 둘레와 중첩된다. 그리고 강관스토퍼(125b)에 형성된 용접바닥홈(126)의 타측 부분(126b)은 노출된다.

강관(P1)의 선단과 경사면(126c)의 사이에서 용접을 하면 비드(130)가 형성된다. 비드(130)는 강관(P1)과 경사면(123c)의 사이에 형성되고 제1 직경부(123a)의 둘레와 강관(P1)의 선단 둘레를 덮으면서 형성된다. 용접바닥홈(126)의 일측 부분(126a)에 위치한 비드(130) 부분은 강관(P1)의 내부 둘레와 결합된다. 이에 강관(P1)과 강관슈(120)의 결합력이 향상될 수 있다.

또한, 비드(130)가 용접바닥홈(126)과 용접키홈(124b)에 걸리게 되면서 비드(130)와 강관슈(120)의 결합력은 증진되며 강관(P1)을 강관슈(120)에 더욱 견고하게 결합할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 용접키홈(124b)과 용접바닥홈(126)의 비드(130)에 의해 강관(P1)과 강관슈(120)의 결합력이 증진되어 지반 천공 시 강관(P1)과 강관슈(120)는 분리되지 않는다.

도 1 내지 도 9에 도시한 실시예에서 살펴본 많은 특징들이 본 실시예에 적용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1000: 직천공 장치 100a, 100b: 굴착비트
110: 링비트 110a, 120a: 전면
110b: 둘레면 110c, 120b: 후면
111: 가이드돌기 112: 팁
113: 천공부 114: 슈결합부
114a, 114b: 링키홈 114c: 유격홈
115: 단차면 115a: 배치홈
120: 강관슈 t1: 두께 치수
121: 걸림홈 121a: 수직면
121b: 슬라이드면 122: 링결합부
122a, 122b: 슈키홈 123: 강관결합부
123a: 제1 직경부 123b: 제2 직경부
123c: 경사면 124a, 124b: 용접키홈
125a, 125b: 강관스토퍼 126: 용접바닥홈
126a: 일측 부분 126b: 타측 부분
130: 비드 140a, 140b: 회전결합부
150: 회전방지부 151: 탄성부재
152: 걸림로드 152a: 수용홈
200: 파일럿 비트 201: 가이드홈
300a, 300b: 소켓 310: 제1 삽입부재
320: 제2 삽입부재 LS: 왼나사
330: 스토퍼 330a: 일면
330b: 타면 331: 방지홈
340: 탭부 341: 제1 평면
P1, P2: 강관

Claims (11)

1. 파일럿 비트에 의해 회전하는 링비트 및 상기 링비트와 회전할 수 있게 연결되어 있고 강관이 결합될 수 있는 강관슈의 사이에 배치되어 상기 파일럿 비트의 역 방향 회전 시 상기 링비트가 역 방향으로 회전하지 못하도록 차단하는 회전방지부를 포함하는 굴착비트.
2. 제1항에서,
   상기 링비트의 외부 둘레에는 원주 방향을 따라 상기 강관슈의 선단과 마주하는 단차면이 형성되어 있으며, 상기 회전방지부는 상기 단차면에서 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수 배치되어 상기 강관슈에 걸리는 굴착비트.
3. 제2항에서,
   상기 단차면에는 상기 회전방지부가 위치하는 배치홈이 형성되어 있으며,
   상기 회전방지부는
   상기 배치홈에 배치되어 직선 이동할 수 있는 걸림로드, 그리고
   상기 배치홈에 배치되어 상기 걸림로드의 단부가 상기 배치홈에서 상기 선단으로 인출되도록 압력을 가하는 탄성부재
   를 포함하며,
   상기 선단에는 상기 단부가 걸리는 걸림홈이 형성되어 있고, 상기 걸림홈은 상기 선단과 직각을 이루며 상기 걸림로드가 걸리는 수직면, 그리고 상기 수직면에서 상기 선단으로 기울기를 갖는 슬라이드면으로 이루어지며, 상기 슬라이드면은 상기 수직면에서 상기 링비트의 정 회전 방향으로 경사진
   굴착비트.
4. 제1항에서,
   상기 강관슈는 내부가 관통되어 일측 내부에 상기 링비트가 삽입되어 회전 가능하게 연결되는 링결합부가 형성되어 있으며, 타측 외부 둘레에 상기 강관의 내부로 삽입되는 강관결합부가 형성되어 있고, 상기 강관결합부의 외부 둘레에는 원주 방향을 따라 용접키홈이 형성되어 있으며, 상기 용접키홈의 주변에는 상기 강관의 위치를 한정하는 강관스토퍼가 상기 강관결합부의 원주 방향을 따라 형성되어 있고, 상기 용접키홈에는 상기 강관슈와 상기 강관을 결합하는 비드가 걸리는
   굴착비트.
5. 제1항에서,
   상기 강관슈는 내부가 관통되어 일측 내부에 상기 링비트가 삽입되어 회전 가능하게 연결되는 링결합부가 형성되어 있으며, 타측 외부 둘레에 상기 강관의 내부로 삽입되는 강관결합부가 형성되어 있고,
   상기 강관결합부는 원주 방향을 따라 용접키홈이 형성된 제1 직경부, 그리고 지름 치수가 상기 제1 직경부의 외부 둘레 지름 치수보다 작으며 일부분이 상기 강관의 내부로 삽입될 수 있고 외부 둘레에는 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수의 용접바닥홈이 형성되어 있는 제2 직경부를 포함하며,
   상기 제2 직경부의 외부 둘레에는 상기 강관의 위치를 한정하는 강관스토퍼가 원주 방향을 따라 형성되어 있으며, 상기 용접바닥홈의 일부분은 상기 강관의 내부 둘레와 중첩되고, 상기 용접키홈과 상기 용접바닥홈에는 상기 강관슈와 상기 강관을 연결하는 비트가 걸리는
   굴착비트.
6. 제2항에서,
   상기 강관슈의 후단에는 상기 단차면과 상기 강관슈의 선단 사이 간격이 벌어지면 상기 파일럿 비트가 접촉하는 안전가이드가 형성되어 있고, 상기 파일럿 비트는 상기 링비트와 상기 안전가이드에 압력을 가하는 굴착비트.
7. 제1항에서,
   상기 링비트의 일부분은 상기 강관슈의 내부로 삽입되어 있으며, 상기 링비트와 상기 강관슈의 사이에 배치되어 상기 링비트와 상기 강관슈를 회전 가능하게 연결하는 회전결합부를 더 포함하는 굴착비트.
8. 제7항에서,
   상기 회전결합부의 단면은 원형 또는 사각형인 굴착비트.
9. 제1항 내지 제8항 중 선택된 어느 한 항에 정의되어 있는 굴착비트,
   상기 굴착비트의 강관슈와 결합된 복수의 강관 및
   상기 복수의 강관을 연결하고 있는 소켓
   을 포함하며,
   상기 소켓의 일단과 타단은 이웃한 강관의 내부로 삽입되어 있는
   직천공 장치.
10. 제9항에서,
    상기 소켓은
    일측 강관의 내부로 삽입된 제1 삽입부재,
    타측 강관의 내부로 삽입된 제2 삽입부재 및
    상기 제1 삽입부재와 상기 제2 삽입부재의 사이에서 외부 둘레를 따라 형성되어 있는 스토퍼
    를 포함하며,
    상기 스토퍼에는 상기 강관의 단부가 삽입되는 방지홈이 형성되어 있는
    직천공 장치.
11. 제10항에서,
    상기 제1 삽입부재와 상기 제2 삽입부재의 외부 둘레에는 왼나사가 형성되어 있고, 상기 제1 삽입부재와 상기 제2 삽입부재의 외부 둘레에는 직각을 이루는 두 평면을 가지며 상기 강관의 내부 둘레에 나사를 형성하는 탭부가 형성되어 있는
    직천공 장치.

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