WO2022164144A1 - 굴삭기용 코어 드릴 시스템 - Google Patents

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WO2022164144A1
WO2022164144A1 PCT/KR2022/001176 KR2022001176W WO2022164144A1 WO 2022164144 A1 WO2022164144 A1 WO 2022164144A1 KR 2022001176 W KR2022001176 W KR 2022001176W WO 2022164144 A1 WO2022164144 A1 WO 2022164144A1
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core
excavator
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drilling
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Inventor
이성준
이채문
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주식회사 이건
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    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/96—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements for alternate or simultaneous use of different digging elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting

Definitions

  • the present invention relates to a core drilling system, and more particularly, to an excavator or a core drilling system for use in connection with an excavator.
  • the gear unit provided in the column unit includes a rack gear
  • the core drill unit forms a body of the core drill unit and is engaged with the rack gear to move up and down. It may include a core body part and a core blade connected to the core body part for perforating the object.
  • the core drilling system for the excavator may further include a second motor for providing rotational power to the core blade.
  • FIG 2 is an exemplary view for explaining an excavator (or excavator) 200 connected to the core drill system according to the present invention.
  • the excavator connection unit 310 is provided to connect the core drill system 300 to the excavator 200 .
  • the pillar unit 320 is installed in the vertical direction from one side of the excavator connection unit 310 , and is provided in the gear unit 323 installed in the vertical direction at one side of the pillar unit 320 .
  • the core drilling unit 340 is engaged with the gear unit 323 to be able to move up and down in a vertical direction (relative to the ground or to the surface to be drilled).
  • the core drilling system 300 may adjust the drilling depth of the core drilling unit 340 or the height of the core drilling unit 340 through the gear unit 323 .

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Abstract

본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템은 굴삭기에 결합할 수 있게 구비된 굴삭기 연결 유닛; 상기 굴삭기 연결 유닛의 일측 옆에 수직 방향으로 설치되어 있는 기둥 유닛; 상기 굴삭기 연결 유닛 및 상기 기둥 유닛을 지지하는 지지 프레임 유닛; 상기 기둥 유닛에 구비된 기어 유닛에 맞물려 지지되며 대상물을 천공하기 위해 구비된 코어 드릴 유닛; 및 상기 코어 드릴 유닛이 상기 수직 방향으로 움직이며 상기 대상물을 천공하도록 상기 코어 드릴 유닛에 동력을 제공하는 제 1 모터를 포함하되, 상기 기둥 유닛은 복수의 연결부를 포함하고, 상기 복수의 연결부 각각에서 상기 지지 프레임 유닛에 구비된 지지 프레임에 연결되며, 상기 기둥 유닛은 상기 복수의 연결부를 통해 탈부착이 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

굴삭기용 코어 드릴 시스템
본 발명은 코어 드릴 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굴삭기용 혹은 굴삭기에 연결하여 사용하기 위한 코어 드릴 시스템에 관한 것이다.
각종 건설현장에서는 암반 굴착을 포함하여 콘크리트 구조물에 일정 크기의 구멍을 천공한 후 그 구멍에 파쇄기를 넣어 암반 및 콘크리트 구조물을 균열시키거나, 혹은 콘크리트 구조물의 두께(콘크리트 구조물의 강도시험)를 측정하기 위해 암반이나 콘크리트 구조물에 구멍을 뚫을 수 있는 천공 시스템(혹은 천공 장치)가 필요하다. 일반적으로, 각종 건설현장에서 암반 굴착, 콘크리트 구조물 천공 또는 콘크리트 구조물을 해체할 때 천공 시스템(혹은 천공 장치) 등을 사용하고 있다.
천공 시스템의 대표적인 예로는 유압식 코어 드릴 시스템이 있으며, 유압식 코어 드릴 시스템은 굴삭기의 종단에 장착 혹은 연결되어 설치되고, 코어 날은 유압 모터에 의해 회전하며 구조물을 천공할 수 있다. 코어 드릴이라 함은 콘크리트벽이나 바닥에 원하는 구멍을 내는 (천공) 기계 혹은 장치라고 할 수 있다.
특히, 천공 시스템을 굴삭기에 연결하여 바닥 천공 작업을 하는 경우에는 천공 시스템으로 천공할 수 있는 깊이 혹은 길이가 짧으며 또한 천공 가능한 깊이가 고정될 수밖에 없다. 굴삭기(예를 들어, 포크레인)의 높이가 3미터 내외이며 굴삭기의 높이가 가장 높은 정도가 3 미터 내지 4 미터 사이이므로 굴삭기에 연결하여 사용하는 천공 시스템에서 천공 날의 길이가 3 미터를 넘기가 어렵다.
이러한 이유로 굴삭기에 천공 시스템을 연결하여 사용하는 대부분의 천공 작업 현장에서 천공 시스템의 천공 날이 1 미터 정도이어서 1 미터 이상을 천공하기가 어렵다. 즉, 굴삭기의 종단에 천공 시스템을 연결하여 천공하는 경우에는 천공 시스템에서 바닥을 지지하며 수직 방향으로 세워진 기둥부의 길이 혹은 높이의 조절이 불가하기 때문에 천공 깊이가 제한적이고 유연하게 변경할 수도 없는 문제가 있다.
이러한 천공 깊이의 제한으로, 굴삭기에 천공 시스템을 연결하여 천공 작업을 하는 경우 1 미터 이상의 깊이로 천공하는 것이 원천적으로 불가하다. 이와 같이, 기존의 굴삭기에 연결하여 사용하는 천공 시스템으로는 깊은 천공이 요구되는 작업에서는 사용할 수 없는 문제가 있다.
본 발명에서는 이러한 문제점들을 개선한 굴삭기용 (혹은 굴삭기 장착용) 천공 시스템을 제안하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 굴삭기용 코어 드릴 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템은 굴삭기에 결합할 수 있게 구비된 굴삭기 연결 유닛은 상기 굴삭기 연결 유닛의 일측 옆에 수직 방향으로 설치되어 있는 기둥 유닛; 상기 굴삭기 연결 유닛 및 상기 기둥 유닛을 지지하는 지지 프레임 유닛; 상기 기둥 유닛에 구비된 기어 유닛에 맞물려 지지되며 대상물을 천공하기 위해 구비된 코어 드릴 유닛; 및 상기 코어 드릴 유닛이 상기 수직 방향으로 움직이며 상기 대상물을 천공하도록 상기 코어 드릴 유닛에 동력을 제공하는 제 1 모터를 포함하되, 상기 기둥 유닛은 복수의 연결부를 포함하고, 상기 복수의 연결부 각각에서 상기 지지 프레임 유닛에 구비된 지지 프레임에 연결되며, 상기 기둥 유닛은 상기 복수의 연결부를 통해 탈부착이 가능하도록 구비될 수 있다.
상기 굴삭기용 코어 드릴 시스템에서, 상기 기둥 유닛에 구비된 기어 유닛은 레크 기어(rack gear)를 포함하고, 상기 코어 드릴 유닛은 상기 코어 드릴 유닛의 몸체를 형성하며 상기 레크 기어에 맞물려 상하로 이동가능한 코어 바디부 및 상기 코어 바디부에 연결되어 상기 대상물을 천공하기 위한 코어 날을 포함할 수 있다. 상기 굴삭기용 코어 드릴 시스템은 상기 코어 날에 회전 동력을 제공하는 제 2 모터를 더 포함할 수 있다.
상기 굴삭기용 코어 드릴 시스템은 상기 제 1 모터에 연결되어 상기 제 1 모터가 제공하는 동력 보다 작은 동력을 상기 코어 드릴 유닛에 제공하기 위한 감속기를 더 포함할 수 있다. 상기 코어 드릴 유닛은 상기 감속기에 의해 제어된 동력에 따라 상기 수직 방향으로 아래로 이동하며 상기 대상물을 천공한다.
상기 굴삭기 연결 유닛은, 상기 지지 프레임 유닛과 상기 굴삭기 연결 유닛 사이에 고정 체결되어 구비되되 360도 회전 가능한 고정 프레임; 및 굴삭기 암의 종단부 일단과 상기 굴삭기 암과 연결되어 있는 티핑 링크(tipping link)의 일단과 각각 연결되는 수평 방향의 기둥 프레임들을 포함할 수 있다.
상기 제 1 모터가 유압 모터인 경우, 상기 제 1 모터는 압력 제어 방식으로 구동된다.
상기 코어 드릴 유닛에서 상기 코어 날은 다른 코어 날과 연결되어 전체 코어 날의 길이가 연장될 수 있도록 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 코어 드릴 시스템(300)은 기둥 유닛(320)의 높이를 조절하여 천공 깊이를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 기존에 불가능한 천공 깊이까지도 천공할 수 있는 성능이 있다.
또한, 본 발명에 따른 코어 드릴 시스템(300)의 코어 드릴 유닛(340)에서 코어 날(346)의 길이는 연장될 수 있어서, 깊은 곳까지 천공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 코어 드릴 유닛(340)은 기어 유닛(323)과 맞물려서 상하 이동이 가능해지고, 특히 압력 제어 방식으로 구동됨에 따라 코어 날(346)의 손상을 방지하고 천공 작업 효율을 높일 수 있는 있다.
또한, 본 발명에 따른 코어 드릴 시스템(300)에서 코어 드릴 유닛(340)이 상하 움직일 수 있도록 코어 바디부(344)에 동력을 제공하는 모터(360)에 감속기(370)가 연결됨에 따라 고출력 및 고속 구동이 되더라도 상하 움직임을 정밀하게 제어하여 이동하도록 할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 굴삭기에 코어 드릴을 연결하는 사용하는 코어 드릴 시스템(100)에 대한 설명이다.
도 2는 본 발명에 따른 코어 드릴 시스템에 연결되는 굴삭기(혹은 굴착기)(200)를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템(300)을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템(300)에서 굴삭기 연결 유닛(310)을 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템(300)에서 기둥 유닛(320)과 지지 프레임 유닛(330)을 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템(300)에서 기둥 유닛(320)을 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템(300)의 천공 작업 시 상하 운동을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 굴삭기에 코어 드릴을 연결하는 사용하는 코어 드릴 시스템(100)에 대한 설명이다.
도 1을 참조하면, 코어 드릴 시스템(100)은 굴삭기의 종단에 연결하기 위한 굴삭기 연결 유닛(110), 바닥을 지지하는 복수의 기둥을 포함하는 지지 프레임 유닛(120), 굴삭기 연결 유닛(110)과 지지 프레임 유닛(120)을 연결하도록 구비되되 360도 회전 가능한 고정판(115), 코어 바디부(140) 및 코어 날(150)을 포함할 수 있다.
코어 드릴 시스템(100)에 구비된 굴삭기 연결 유닛(110)은 굴삭기의 종단부에 연결되는데 이는 바닥 혹은 구조물에 대해 코어날이 회전하며 천공하는 경우 코어 드릴 시스템(100)에 상하 진동이 생기기 마련이고, 이때 굴삭기는 굴삭기 연결 유닛(110)을 통해 코어 드릴 시스템(100)과 연결되어 있으므로 코어 드릴 시스템(100)이 바닥에 잘 지지되도록 해 주기 위한 것이다.
도 1에서 지지 프레임 유닛(120)에 구비된 2개의 기둥부는 바닥을 지지하고 있으며 이 기둥부의 높이에 의해 코어 날(150)의 길이 혹은 높이도 결정된다. 즉, 도 1에서 기둥부의 높이는 고정되어 있고 기둥부의 높이 조절이 불가하다. 따라서, 코어 드릴 시스템(100)의 구조 상 코어 날(150)의 길이 혹은 높이도 고정될 수밖에 없다. 통상 이 경우 코어 드릴 시스템(100)은 1 미터 정도 천공이 가능하고 그 이상은 천공이 불가능하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 코어 드릴 시스템에 연결되는 굴삭기(혹은 굴착기)(200)를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 굴삭기 혹은 굴착기(200)란 땅이나 암석 따위를 파거나, 파낸 것을 처리하는 기계를 통틀어 이르는 말이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 굴삭기라고 칭하여 설명한다. 도 2에서 굴삭기(200)의 일 예로서는 흔히 건설 현장 혹은 토목 현장에서 사용되는 포크레인 등이 있을 수 있다.
굴삭기(200)는 다양한 구성요소로 이루어지지만 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 본 발명에 따른 코어 드릴 시스템과 관련된 구성요소 위주로 간략히 설명한다. 굴삭기(200)는 이동을 위한 트랙 및 롤러, 구동을 위한 엔진, 작업자의 공간을 커버하는 캡 등을 구비할 수 있다.
굴삭기(200)는 붐(boom)(210), 암(Arm)(220), 버켓(bucket)(230), 암(220)의 종단부에 결합되어 연결되는 티핑 링크(tipping link)(240) 및 티핑 링크와 결합되는 버켓 링크(250)를 구비할 수 있다. 암(220)의 종단에 구비된 암 종단 연결부(225)는 버켓(230)과 연결하기 위해 구비되어 있다. 버켓 링크 종단 연결부(255)는 버켓 링크(250)의 일단에 구비되어 버켓(230)과 연결하도록 버켓 링크(250)의 종단에 구비될 수 있다. 본 발명에서는 굴삭기(200)의 버켓(230) 대신에 코어 드릴 시스템이 굴삭기(200)에 연결될 수 있다. 즉, 본 발명은 굴삭기용 혹은 굴삭기 장착용 코어 드릴 시스템에 관한 것이다.
본 발명에서는 원하는 천공 깊이에 맞게 유연하게 작업할 수 있도록 기둥 유닛이 탈착 가능하고 코어 날도 연장 가능하도록 탈착 가능하게 구비되는 굴삭기용 코어 드릴 시스템에 대해 제안하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템(300)을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 코어 드릴 시스템(300)은 굴삭기 연결 유닛(310), 기둥 유닛(320), 지지 프레임 유닛(330), 코어 드릴 유닛(340), 코어 날(346)에 동력을 제공하기 위한 모터(350), 코어 드릴 유닛(340)의 상하 운동을 위해 동력을 제공하는 모터(360) 및 감속기(370)를 포함할 수 있다. 코어 드릴 시스템(300)의 하나의 명칭의 예이며, 코어 드릴 장치, 코어 드릴 기계 등 다양하게 호칭될 수 있으며, 본 발명에서는 코어 드릴 시스템으로 칭하여 설명하기로 한다. 굴삭기용 코어 드릴 시스템 혹은 굴삭기 장착용 코어 드릴 시스템 등 다양하게 호칭할 수 있다.
굴삭기 연결 유닛(310)은 코어 드릴 시스템(300)을 굴삭기(200)에 연결할 수 있도록 구비된다. 기둥 유닛(320)은 굴삭기 연결 유닛(310)의 일측에서 수직 방향으로 설치되어 있고, 기둥 유닛(320)의 일측에는 수직 방향으로 설치된 기어 유닛(323)에 구비되어 있다. 코어 드릴 유닛(340)은 기어 유닛(323)에 맞물려 (지면에 대해 혹은 천공 대상면에 대해) 수직 방향으로 상하로 움직일 수 있게 된다. 코어 드릴 시스템(300)은 기어 유닛(323)을 통해 코어 드릴 유닛(340)의 천공 깊이 혹은 코어 드릴 유닛(340)의 높이를 조절할 수 있게 된다.
지지 프레임 유닛(330)은 굴삭기 연결 유닛(310)과 기둥 유닛(320)을 지지하는 프레임 유닛이다. 지지 프레임 유닛(330)은 굴삭기 연결 유닛(310)과 기둥 유닛(320)을 지지하는 프레임들(바닥 프레임 등)을 포함할 수 있다.
코어 드릴 유닛(340)은 기둥 유닛(320)에 구비된 기어 유닛(323)에 맞물리는 코어 바디부(344) 및 코어 바디부(344)에 연결되어 상하 움직이며 바닥을 천공하기 위한 코어 날(346)을 구비할 수 있다. 코어 바디부(344)는 코어 드릴 유닛(340)에서 몸체를 형성하는 요소로서 코어 날(346)을 제외한 부분을 칭하는 것이라고 할 수 있다. 코어 드릴 유닛(340)에서 코어 날(346)은 다른 코어 날과 연결될 수 있도록 구비되어 코어 드릴 유닛(340)에서 코어 날(346)의 길이는 연장될 수 있어서, 깊은 곳까지 천공할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템(300)에서 굴삭기 연결 유닛(310)을 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템(300)에서 기둥 유닛(320)과 지지 프레임 유닛(330)을 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템(300)에서 기둥 유닛(320)을 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 4를 참조하면, 굴삭기 연결 유닛(310)은 지지 프레임 유닛(330)에 지지되되 지지 프레임 유닛(330)과 고정 체결되도록 구비될 수 있다. 이를 위해 굴삭기 연결 유닛(310)은 지지 프레임 유닛(330)과 고정 결합하기 위한 고정 프레임(311)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정 프레임(311)의 중심 부근에 홈을 통해 볼트(316) 등으로 결합되는 등 다양한 방안으로 지지 프레임 유닛(330)과 결합되되 굴삭기 연결 유닛(310)이 360도 회전이 가능하도록 결합될 수 있다.
굴삭기 연결 유닛(310)은 굴삭기(200)의 암 종단 연결부(225) 및 버켓 링크 종단 연결부(255)에 결합되는 복수의 기둥 프레임(312, 313)를 포함할 수 있다. 이 기둥 프레임들(312, 313)은 일 예로서 원통형 기둥 프레임일 수 있고 굴삭기 연결 유닛(310)에서 수평 방향으로 구비될 수 있다. 굴삭기 연결 유닛(310)의 고정 프레임(311)은 굴삭기 연결 유닛(310)의 하부에서 복수의 기둥 프레임(312, 313)의 양 측면에서 결합되어 지지하는 프레임들(314, 315)을 지지하도록 구비할 수 있다. 즉, 측면 프레임들(314, 315)은 고정프레임(311) 상에 지지되며 수직 방향으로 설치되어 수평 방향의 복수의 기둥 프레임(312, 313)을 지지할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 기둥 유닛(320)은 지지 프레임 유닛(330)에 지지되도록 지지 프레임(332)을 각각 결합하기 위한 복수의 연결부(321, 322)를 구비할 수 있다. 이 복수의 연결부(321, 322)는 홈의 모양으로 볼트 및 너트의 결합으로 고정하도록 구비될 수 있다.
도 5에서 복수의 연결부(321, 322)가 지지 프레임(332)과 볼트, 너트 등의 결합으로 연결되는 경우 연결부(321, 322)의 구조가 보이지 않기 때문에 복수의 연결부(321, 322)의 구조 등을 도시해 주기 위해 복수의 연결부(321, 322)는 실제 복수의 지지 프레임(332)과 결합되지 않은 다른 연결부를 가리키도록 넘버링 하였다.
연결부(321)는 제 1 연결부, 연결부(322)는 제 2 연결부로 칭할 수 있다. 제 1 연결부(321)는 제 2 연결부(322) 보다 기둥 유닛(320)에서 상대적으로 수직 방향으로 더 위쪽에 구비될 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결부(321)는 기둥 유닛(320)의 중간 부위에, 제 2 연결부(322)는 기둥 유닛의 바닥 부위 혹은 하부에 구비되어 있을 수 있다. 이와 같이, 제 1 연결부(321)와 제 2 연결부(322)는 기둥 유닛(320)에서 수직 방향으로 높이의 차이가 있어서 수평 방향으로 서로 소정의 높이 간격을 있도록 구비될 수 있다.
기둥 유닛(320)에 구비된 복수의 연결부(321, 322)는 홈 형태 등으로 볼트 및 너트 등이 결합하여 지지 프레임(332)과 각각 탈부착이 가능하도록 체결될 수 있다. 따라서, 기둥 유닛(320)은 제 1 연결부(321) 및 제 2 연결부(322)로부터 탈부착이 가능하므로 기둥 유닛(320) 자체를 교체 혹은 교환이 가능해지게 된다. 기둥 유닛(320)의 교체 혹은 교환함으로써 기둥 유닛(320)의 높이, 길이 조절도 가능해지게 된다. 예를 들어, 작업자가 원하는 천공 깊이에 적합한 높이를 갖는 기둥 유닛(320)으로 교체 사용이 가능하다.
도 6을 참조하면, 기둥 유닛(320)의 일 측에 기어 유닛(323)이 수직 방향으로 설치되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 기어 유닛(323)은 구비된 기어는 일 예로서 레크 기어(RACK Gear)일 수 있다. 직선의 사각 또는 원형 봉의 평면에 같은 크기, 모양의 치형을 같은 간격으로 절삭한 것을 레크 기어라고 한다. 레크 기어는 피니언 기어과 함께 사용하여 회전운동을 직선운동으로 변환시킬 수 있고 전동이 확실하고 내구성이 높다는 장점이 있다. 또한, 레크 기어는 서로 맞물리는 기어 잇수를 변화시켜 회전속도를 바꿀 수 있고, 두 축이 교차하지 않아도 확실한 회전력을 전달할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템(300)의 천공 작업 시 상하 운동을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7을 참조하면, 코어 바디부(344)는 로라(364)를 포함하는 연결부에 연결되고, 연결부에와 연결되는 기어(362)를 통해 기어 유닛(323)에 맞물리도록 구비될 수 있다. 이러한 방식으로 구동되어 코어 드릴 시스템(300)이 기어 유닛(323)을 통해 수직 방향으로 상하로 움직일 수 있게 된다.
코어 날(346)은 코어 바디부(344)에 연결되도록 구비되고, 연결된 모터(예를 들어, 유압 모터 혹은 전기 모터)(350)로부터 동력을 공급받아 회전하며 바닥을 천공할 수 있다. 이때, 천공 시 코어 날(346)에 동력(예를 들어, 회전력)을 제공하는 모터로는 유압 모터(350)가 더 바람직할 수 있다. 유압 모터(350)는 유량을 제어하여 코어 날(346)에 제공되는 동력을 제어할 수 있다.
코어 바디부(344)에는 모터(예를 들어, 유압 모터 혹은 전기 모터)(360)가 연결되어 있고, 상하 움직임을 위한 모터(360)는 천공을 위해 코어 바디부(344)가 기어 유닛(323)에 맞물려 수직 방향으로 상하로 움직일 수 있도록 하는 동력을 제공해 줄 수 있다.
이때, 상하 움직임을 위한 모터(360)은 전기 모터일 수 있으며, 상하 움직임을 위한 모터(360)와 코어 바디부(344) 사이에 감속기(370)로 연결되도록 구비될 수 있다. 천공을 위해서는 상하 움직임을 위한 모터(360)가 고속 및 고출력으로 구동될 필요가 있는데, 코어 드릴 유닛(340)의 상하 운동은 정밀하게 제어될 필요가 있기 때문에 상하 움직임을 위한 모터(360)와 코어 드릴 유닛(340) 사이에 감속기(370)가 구비될 필요가 있다.
감속기(370)는 코어 드릴 유닛(340)이 수직 방향으로 위아래로 천천히 움직일 수 있도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 감속기(370)를 소정의 비율로 정하여 쓰면, 상하 움직임을 위한 모터(360)가 30바퀴 회전하더라도 코어 드릴 유닛(340)은 레크 기어(323)에서 잇수 1개만 이동하는 비율이므로, 코어 드릴 유닛(340)의 수직 방향으로의 상하 움직임을 정밀하게 제어할 수 있다. 감속기(370)의 제어는 작업자에 의해 유선으로 혹은 무선 콘트롤러로 가능하다.
다른 일 예로서, 상하 움직임을 위한 모터(360)는 유압 모터일 수 있다. 유압 모터(360)는 유량 제어 방식과 압력 제어 방식으로 사용되는데 구조물 해체 및 천공 작업 현장에서 유량 제어 방식이 흔히 사용된다. 유량 제어 방식이라 함은 유량을 조절하는 유량조절밸브를 통해 유량을 제어하는 방식으로 해당 유량에 대해 일정한 힘을 제공하는 방식이다. 반면, 압력 제어 방식이라 함은 압력을 제어하는 압력제어밸브를 통해 압력을 제어하는 방식으로 작업 상황에 맞게 압력(힘)을 조절하는 방식이다. 이러한 유량조절밸브 및 압력제어밸브는 유선으로 혹은 무선 콘트롤러 등 다양한 방식으로 작업 시 제어될 수 있다. 본 발명에서는 상하 움직임을 위한 모터(360)로 유압 모터를 사용하는 경우에는 유량 제어 방식이 아니라 압력 제어 방식으로 구동하는 것이 바람직할 수 있다. 그 이유에 대해 아래에서 간략히 설명한다.
일반적으로 콘크리트만으로 구성된 구조물이나 암석을 해체하거나 천공하는 경우에는 유량 제어 방식으로도 충분할 것이다. 그러나, 콘크리트에 철근 등의 함께 구성되어 있는 구조물이나 바닥이 흔하게 있어서 구조물 및 바닥이 콘크리트 단일 재질만으로 구성되어 있다고 볼 수 없기 때문에, 코어 드릴 유닛(340)은 천공 시 압력 제어 방식으로 상하 운동을 하도록 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 이 경우 유압 모터(360)는 유량 제어 방식이 아니라 압력 제어 방식으로 구동하는 것이 바람직할 수 있다.
예를 들어, 콘크리트와 철근으로 이루어진 구조물 혹은 바닥의 경우 처음에 천공하면 천공 부위에서 콘크리트 재질이 나오게 되고 그 후 철근에 따른 쇳가루가 나오게 될 것이다. 본 발명에 따른 코어 드릴 유닛(340)은 바닥 천공 시 혹은 구조물 천공 시 천공 부위에서 처음에는 콘크리트 재질이 나오다가 쇳가루가 나오게 되면 현재 압력보다 낮은 압력으로 제어할 필요가 있다.
유압 모터(360)는 압력제어밸브를 통해 압력을 제어할 수 있고, 콘크리트 재질을 천공하기 위해 충분한 압력으로서 일 예인 50 BAR로 설정해 두었다고 가정하자. 일반적으로 철근이 콘크리트 재질보다는 강도가 강하다. 이때, 유압 모터(360)가 제공하는 압력을 낮추지 않고 그대로 50 BAR로 천공 작업하면 철근은 천공이 되지 않을 뿐만 아니라 코어 날(346)이 손상될 수 있다. 작업자의 입장에서는 철근을 천공할 필요가 없기 때문에 코어 날(346)의 손상도 방지하고 천공 작업의 효율을 높이기 위해 천공 부위에서 철근 천공에 따른 쇳가루가 올라오기 시작하면 압력을 30 BAR로 낮출 필요가 있다. 즉, 작업자가 작업 시 상황에 맞게 압력을 제어함으로써 천공 작업의 효율을 높일 수 있다. 이 경우, 유량 제어 방식을 사용하게 되면 철근 천공에 따라 코어 날(346)이 손상되고 천공 작업도 잘 이루지지 않기 때문에, 유량 제어 방식 보다는 압력 제어 방식이 더 바람직할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 코어 드릴 유닛(340)의 천공 시 상하 운동은 유압 모터(360)를 통해 구동되되 압력 제어 방식을 사용하는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 코어 드릴 시스템(300)은 기둥 유닛(320)의 높이를 조절하여 천공 깊이를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 기존에 불가능한 천공 깊이까지도 천공할 수 있는 성능이 있다.
또한, 본 발명에 따른 코어 드릴 시스템(300)의 코어 드릴 유닛(340)에서 코어 날(346)의 길이는 연장될 수 있어서, 깊은 곳까지 천공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 코어 드릴 유닛(340)은 연결부 및 기어를 통해 기둥 유닛(320)의 레크 기어(323)와 맞물려서 상하 이동이 가능해지고, 특히 압력 제어 방식으로 구동됨에 따라 코어 날(346)의 손상을 방지하고 천공 작업 효율을 높일 수 있는 있다.
또한, 본 발명에 따른 코어 드릴 시스템(300)에서 코어 드릴 유닛(340)이 상하 움직일 수 있도록 코어 바디부(344)에 동력을 제공하는 모터(360)에 감속기(370)가 연결됨에 따라 고출력 및 고속 구동이 되더라도 상하 움직임을 정밀하게 제어하여 이동하도록 할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명에 따른 굴삭기용 코어 드릴 시스템은 건설현장에서 콘크리트 바닥 등을 굴착하기 위해 사용될 수 있어서 산업상 이용이 가능하다.

Claims (11)

  1. 굴삭기에 결합할 수 있게 구비된 굴삭기 연결 유닛;
    상기 굴삭기 연결 유닛의 일측 옆에 수직 방향으로 설치되어 있는 기둥 유닛;
    상기 굴삭기 연결 유닛 및 상기 기둥 유닛을 지지하는 지지 프레임 유닛;
    상기 기둥 유닛에 구비된 기어 유닛에 맞물려 지지되며 대상물을 천공하기 위해 구비된 코어 드릴 유닛; 및
    상기 코어 드릴 유닛이 상기 수직 방향으로 움직이며 상기 대상물을 천공하도록 상기 코어 드릴 유닛에 동력을 제공하는 제 1 모터를 포함하되,
    상기 기둥 유닛은 복수의 연결부를 포함하고, 상기 복수의 연결부 각각에서 상기 지지 프레임 유닛에 구비된 복수의 지지 프레임에 연결되며,
    상기 기둥 유닛은 상기 복수의 연결부를 통해 탈부착이 가능하도록 구비되는, 굴삭기용 코어 드릴 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기둥 유닛에 구비된 기어 유닛은 레크 기어(rack gear)를 포함하고,
    상기 코어 드릴 유닛은 상기 코어 드릴 유닛의 몸체를 형성하며 상기 레크 기어에 맞물려 상하로 이동가능한 코어 바디부 및 상기 코어 바디부에 연결되어 상기 대상물을 천공하기 위한 코어 날을 포함하는, 굴삭기용 코어 드릴 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 코어 날에 회전 동력을 제공하는 제 2 모터를 더 포함하는, 굴삭기용 코어 드릴 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 모터에 연결되어 상기 제 1 모터가 제공하는 동력 보다 작은 동력을 상기 코어 드릴 유닛에 제공하기 위한 감속기를 더 포함하는, 굴삭기용 코어 드릴 시스템.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 모터에 연결되어 상기 제 1 모터가 제공하는 동력 보다 작은 동력을 상기 코어 드릴 유닛에 제공하기 위한 감속기를 더 포함하는, 굴삭기용 코어 드릴 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 코어 드릴 유닛은 상기 감속기에 의해 제어된 동력에 따라 상기 수직 방향으로 아래로 이동하며 상기 대상물을 천공하는, 굴삭기용 코어 드릴 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 코어 드릴 유닛은 상기 감속기에 의해 제어된 동력에 따라 상기 수직 방향으로 아래로 이동하며 상기 대상물을 천공하는, 굴삭기용 코어 드릴 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 굴삭기 연결 유닛은,
    상기 지지 프레임 유닛과 상기 굴삭기 연결 유닛 사이에 고정 체결되어 구비되되 360도 회전 가능한 고정 프레임; 및
    굴삭기 암의 종단부 일단과 상기 굴삭기 암과 연결되어 있는 티핑 링크(tipping link)의 일단과 각각 연결되는 수평 방향의 기둥 프레임들을 포함하는, 굴삭기용 코어 드릴 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 모터가 유압 모터인 경우,
    상기 제 1 모터는 압력 제어 방식으로 구동되는, 굴삭기용 코어 드릴 시스템.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 모터가 유압 모터인 경우,
    상기 제 1 모터는 압력 제어 방식으로 구동되는, 굴삭기용 코어 드릴 시스템.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 코어 드릴 유닛에서 상기 코어 날은 다른 코어 날과 연결되어 전체 코어 날의 길이가 연장될 수 있도록 구비되어 있는, 굴삭기용 코어 드릴 시스템.
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