KR100914581B1 - 굴삭기용 암반 수평 천공 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기용 암반 수평 천공 장치에 관한 것으로, 선단에 비트가 설치된 원통 드릴을 이용하여 수평 방향으로도 암반을 천공할 수 있도록 하는 구조를 가진 굴삭기용 암반 수평 천공 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 굴삭기의 붐에 설치된 고정대; 상기 고정대에 일측이 축지되어 회동되는 회동 가이드; 상기 회동 가이드에 설치된 천공 실린더의 로드에 체결되어 전후진하는 원통 드릴;을 포함하여 구성된 굴삭기용 암반 수평 천공 장치가 제공된다.

Description

굴삭기용 암반 수평 천공 장치{Boring device}

본 발명은 굴삭기용 암반 수평 천공 장치에 관한 것으로, 선단에 비트가 설치된 원통 드릴을 이용하여 수평 방향으로도 암반을 천공할 수 있도록 하는 구조를 가진 굴삭기용 암반 수평 천공 장치에 관한 것이다.

[문헌 1] 한국 실용신안등록 제0397360호, 2005.09.26

선단에 비트가 설치된 원통 드릴을 굴삭기의 붐에 설치하여 토목 공사시의 암반을 천공하여 제거하게 된다. 상기의 원통 드릴은 주로 수직으로 암반을 천공하는데 사용되고, 수평으로는 사용할 수 없었다.

즉, 원통 드릴은 그 내부에 컷팅된 암반이 원 기둥과 같이 남게 되고, 암반 파쇄시 발생된 부스러기는 원통 드릴의 내부에서 회전을 방해하게 되었다. 따라서 계속 천공하기 위하여는 원통 드릴을 뽑아 낸 후 내부의 암반 부스러기를 제거한 후 다시 천공한 구멍 속으로 넣어 계속 천공하여야 한다.

이와 같은 반복 작업은 수직을 암반을 천공할 때에는 가능하나, 수평의 경우 다시 원통 드릴을 원래의 자세로 넣을 수가 없게 된다. 따라서 조금만이라도 그 각도를 달리하여 천공에 삽입할 경우 원통 드릴이 파손되는 문제가 발생한다.

이와 같은 현상이 수평 천공에서 발생되는 이유는, 수평 방향으로 암반을 천공할 때 암반의 파쇄물이 원통 드릴의 내부에 발생하게 되고, 이들은 원통 드릴의 직진성을 방해하기 때문에 파쇄물을 제거하여야 했다. 제거를 위하여는 원통 드릴을 천공에서 빼내어야 하는데, 이는 원통 드릴이 설치된 굴삭기를 후진하여야 한다.

따라서 굴착기가 후진하여 원통 드릴을 수직에 가깝게 세워 내부의 암반 파쇄물을 제거하였다. 그리고 다시 굴삭기를 전전시켜 원통 드릴을 천공으로 삽입하여 계속 천공을 행하여야 하는데, 굴삭기의 전진과 후진이 정밀하게 동일하게 이루어지지 않으므로, 원통 드릴이 처음과 다른 각도 차이로 천공에 삽입됨으로써, 암반에 의해 원통 드릴이 힘을 받게 되어 파손된다. 그리고 삽입시 파손이 되지 않았다하더라도 천공을 위한 회전시에 다시 더 큰 힘으로 저항을 받기 때문에 쉽게 파손되는 문제가 발생한다.

상기와 같은 이유로, 그 효율성이 뛰어난 원통 드릴을 수평 암반 천공에는 사용하지 못했다. 그 대신 수평으로 암반을 천공할 때에는 햄머 드릴로 천공을 행하고, 천공이 형성된 암반을 브레이카(breaker)로 파쇄하여 암반을 제거하였다.

상기와 같이 햄머 드릴을 이용한 공법에서는 소음과 진동이 발생하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 수평으로 암반을 천공할 때에도 소음과 진동이 없는 원통 드릴을 사용할 수 있도록 하는 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 굴삭기가 제자리에 있으면서 원통 드릴이 전진과 후진을 할 수 있도록 하여, 암반 파쇄물을 제거한 후에 다시 원래의 위치로 정확하게 가이드될 수 있도록 하는 구조를 제공하고, 원형의 터널의 굴착과 같이 원통 드릴을 이용한 천공의 위치가 상부 측부 하부 등으로 다양할 수 있으므로, 각각의 위치에 대응하여 원통 드릴을 전후진 및 회전시켜 최적의 자세로 천공 및 암반을 배출할 수 있도록 하는 다수의 회전 구조를 가진 굴삭기용 암반 수평 천공 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 소음이 없고 진동이 없는 원통 드릴을 암반의 수평 굴착에도 활용할 수 있는 큰 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 굴삭기에 설치되어 사용되는 예시도

도 2는 암반 천공의 다양한 위치에 따른 본 발명의 자세를 도시한 상태도

도 3은 원통 드릴 내부의 파쇄물 제거를 위해 원통 드릴이 후퇴한 상태도

도 4는 파쇄물 제거를 위해 원통 드릴이 수직으로 회동된 상태도

도 5는 고정대가 고정대 브라켓에서 회전되는 구조도

도 6과 도 7은 원통 드릴이 회동 가이드에서 회전되는 상태도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 고정대 2 : 회동 가이드

3 : 천공 실린더 4 : 원통 드릴

5 : 회동 실린더 6 : 고정대 브라켓

7 : 회동핀 8 : 붐 브라켓

9 : 구동기어 10 : 모터

11 : 고정대 회전기어 12 : 중심 돌기

13 : 드릴 좌대 14 : 고정볼트

15 : 스파이크 16 : 고정대 실린더

50 : 붐 100 : 천공 장치

본 발명에 의한 굴삭기용 암반 수평 천공 장치는 굴삭기의 붐(50)에 설치된 고정대(1); 상기 고정대(1)에 일측이 축지되어 회동되는 회동 가이드(2); 상기 회동 가이드(2)에 설치된 천공 실린더(3)의 로드에 체결되어 전후진하는 원통 드릴(4);을 포함하여 구성된다.

상기 회동 가이드(2)는 고정대(1)에 설치된 회동 실린더(5)에 의해 회동되는 구조를 가진다. 즉, 회동 실린더(5)의 실린더 본체는 고정대(1)에 고정되고, 회동 실린더(5)의 로드는 회동 가이드(2)에 고정되어, 회동 실린더(5)의 작동에 의해 회동 가이드(2)가 회동되는 구조이다.

그리고 상기 고정대(1)에는 고정대 브라켓(6)이 설치되고, 상기 고정대 브라켓(6)은 회동핀(7)에 의해 굴삭기의 붐(50)에 설치된 붐 브라켓(8)에 회동되게 체결된다. 상기 고정대 브라켓(6)에는 구동기어(9)가 설치된 모터(10)가 고정설치되고, 상기 고정대(1)에는 구동기어(9)에 치합되는 고정대 회전기어(11)가 설치된다.

그리고 상기 원통 드릴(4)은 하부에 중심 돌기(12)가 형성된 드릴 좌대(13)의 상부에 고정설치되고, 상기 드릴 좌대(13)는 고정볼트(14)에 의해 회동 가이드(2)에 고정된다. 따라서 상기 고정볼트(14)를 해체하면, 중심 돌기(12)를 중심으로 회전될 수 있는 구조가 된다.

상기와 같은 구조를 가진 본 발명은 도 1에 굴삭기의 붐(50)에 설치되어 암반을 수평 천공하는 것이 도시되어 있다.

우선, 암반의 천공 위치를 맞추기 위하여 굴삭기를 도 1과 같이 위치시키고, 붐(50)을 조절하여 천공 장치(100)가 정확한 위치와 자세를 가지도록 한다. 도 2에 도시된 바와 같이 터널을 굴착하는 경우에, 암반에 천공을 내기 위하여 천공은 다양한 위치에 다수 개 형성된다. 이 때 본 발명은 천공의 위치가 좌우 외측으로 갈수록 원통 드릴(4)이 터널의 외곽측으로 향하도록 설치하여야 한다. 따라서 이러한 자세를 제어하기 위하여 구성 부분을 회전시킬 수 있는 구조를 가지고 있다.

우선 가장 기본적인 자세로서, 도 1의 자세와, 도 2의 상부에 도시된 천공의 위치이다. 굴삭기의 위치를 잡고, 붐(50)을 조절하여 고정대(1)를 수평으로 유지시킨 후, 선단에 설치된 스파이크(15)를 암반에 밀착 고정시켜 움직이지 않게 한다. 물론 회동 가이드(2)의 선단에도 스파이크(15)가 설치되어 암반에 밀착되어 미끄러지거나 진동 등에 의해 위치가 변경되는 것을 방지하게 된다.

이와 같은 자세로 원통 드릴(4)을 회전시키면서 전진시키면, 원통 드릴(4)의 선단에 있는 비트가 암반을 절삭하면서 천공하게 된다. 원통 드릴(4)은 회동 가이드(2)에서 전후 방향으로 움직일 수 있는 구조로 되어 있고, 유압 모터 등에 의해 회전되는 구조이다.

원통 드릴(4)로 암반을 천공하면, 원통 드릴(4)의 내부에 암반은 원기둥의 형상으로 길게 형성되어진다. 그리고 작게 부서진 암반의 파쇄물도 원통 드릴(4)의 비트에 의해 형성된 공간에 존재하게 되어 원통 드릴(4)의 작동이 어려워지게 된다.

따라서 이러한 싯점이 되면, 원통 드릴(4)을 천공에서 뽑아 내고, 암반 부스러기와 암반 기둥을 제거하여야 한다. 종래의 경우에는 원통 드릴(4)을 뽑아 내기 위하여 굴삭기 자체를 후진하였으나, 다시 원통 드릴을 제자리로 넣기 위하여 굴삭기가 전진할 때 최초의 정확한 위치에 올 수 없었다. 따라서 종래에는 원통 드릴(4)이 천공에 다시 삽입될 때 천공의 각도와 다르게 지입되어 파손되는 문제가 있었다.

그러나 본 발명은 굴삭기를 움직이지 않고, 뿐만 아니라 원통 드릴(4)을 암반으로 진행시키는 직진성을 안내하는 고정대(1)를 그대로 두고, 원통 드릴(4)만을 후진시키고, 다시 수직에 가깝게 회전시켜 내부의 파쇄물을 제거할 수 있도록 함으로써, 다시 원 위치로 삽입할 때 초기 상태와 동일한 자세로 정확하게 천공으로 삽입된다.

즉, 본 발명의 원통 드릴(4)은 도 3에 도시된 바와 같이, 천공 실린더(3)의 작동으로 원통 드릴(4)이 후퇴된다. 그리고 도 4에 도시된 바와 같이 회동 실린더(5)를 작동시켜 회동 가이드(2)를 수직으로 회전시키면, 원통 드릴(4)의 내부에 있던 파쇄물을 제거할 수 있게 된다. 상기의 회동 실린더(5)는 고정대(1)에 설치되고, 그 로드는 회동 가이드(2)에 체결되면 된다.

파쇄물을 제거한 후에는 다시 회동 실린더(5)를 작동시켜 고정대(1)에 수평으로 위치되게 하면 된다. 따라서 굴삭기, 붐(50), 고정대(1)는 전혀 움직이지 않고, 단지 회동 실린더(5)와 원통 드릴(4)만 움직이므로, 정확하게 원통 드릴(4)의 위치를 잡아 줄 수 있게 된다.

상기와 같이 원통 드릴(4)을 원래의 위치로 한 후, 다시 천공으로 삽입하며 계속 굴착하면 된다.

그리고, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 천공의 위치에 따라 적합한 자세를 가지도록 고정대(1)를 회전시키는 구조를 가진다. 즉, 터널의 상부쪽으로 원통 드릴(4)이 위치하도록 함이 바람직하므로, 원통 드릴(4)이 설치되어 있는 고정대(1)를 회전시키면 된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 모터(10)를 작동하면, 구동기어(9)가 고정대(1)에 고정되어 있는 고정대 회전기어(11)에 치합되어 있으므로 결국 고정대(1)를 회전시키게 된다.

그리고 천공의 위치에 따라 굴삭기의 붐(50)의 자세를 변경하여야할 필요성이 있다. 이는 터널의 형상에 의해 필요한 것으로, 저면부에 가까운 천공의 경우 붐(50)을 내려야하고, 이에 따라 고정대(1)는 수평을 그대로 유지하여야 하기 때문이다. 이 경우와 같이 붐(50)과 고정대(1)의 각도를 변경하여야 할 경우에는 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 고정대 실린더(16)를 작동시켜 회동핀(7)을 중심으로 고정대(1)을 회전시키면 된다.

상기 고정대 실린더(16)는 붐 브라켓(8)과 고정대 브라켓(6)을 연결하도록 설치되어 있으므로, 도 6에서 고정대 실린더(16)의 신장시에는 고정대(1)가 하향하고, 고정대 실린더(16)의 압축시에는 고정대(1)가 상향하게 된다.

또한 상기와 같이 고정대(1)의 자세가 변하게 되면, 원통 드릴(4)을 뽑았을 때 제대로 수직으로 세울 수가 없다. 따라서 원통 드릴(4)을 수직으로 돌릴 수 있도록 한 구조가 도 6과 도 7에 도시되어 있다.

원통 드릴(4)을 사용할 경우에는 고정볼트(14)를 이용하여 드릴 좌대(13)를 회동 가이드(2)에 고정하고 있다가, 원통 드릴(4)을 회전시키고자 할 경우에만 고정볼트(14)를 풀면 된다. 고정볼트(14)를 풀면, 원통 드릴(4)은 중심 돌기(12)를 회전 중심으로 하여 회동 가이드(2)에서 회전된다. 따라서 고정대(1)와 회동 가이드(2)가 어떠한 위치 및 각도로 있더라도, 원통 드릴(4)을 수직에 가까운 자세로 회전시킬 수가 있어, 원통 드릴(4)의 내부에 있는 파쇄물을 제거할 수 있다.

Claims (5)

1. 굴삭기의 붐(50)에 설치된 고정대(1); 상기 고정대(1)에 일측이 축지되어 회동되는 회동 가이드(2); 상기 회동 가이드(2)에 설치된 천공 실린더(3)의 로드에 체결되어 전후진하는 원통 드릴(4);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 굴삭기용 암반 수평 천공 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회동 가이드(2)는 고정대(1)에 설치된 회동 실린더(5)에 의해 회동됨을 특징으로 하는 굴삭기용 암반 수평 천공 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 고정대(1)에는 고정대 브라켓(6)이 설치되고, 상기 고정대 브라켓(6)은 회동핀(7)에 의해 굴삭기의 붐(50)에 설치된 붐 브라켓(8)에 회동되게 체결됨을 특징으로 하는 암반 수평 천공 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 고정대 브라켓(6)에 구동기어(9)가 설치된 모터(10)가 고정설치되고, 상기 고정대(1)에는 구동기어(9)에 치합되는 고정대 회전기어(11)가 설치됨을 특징으로 하는 암반 수평 천공 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 원통 드릴(4)은 하부에 중심 돌기(12)가 형성된 드릴 좌대(13)의 상부에 고정설치되고, 상기 드릴 좌대(13)는 고정볼트(14)에 의해 회동 가이드(2)에 고정됨을 특징으로 하는 암반 수평 천공 장치.