KR101093292B1

KR101093292B1 - 커터헤드를 빠르게 교체할 수 있는 트렌치 파기용 커터공구

Info

Publication number: KR101093292B1
Application number: KR1020040042650A
Authority: KR
Inventors: 필립페 샹노뜨; 파브리쎄 마티유
Original assignee: 소레탄체 프레씨네트
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2011-12-14
Also published as: EP1486620B1; JP4503360B2; CA2470810A1; FR2856088B1; CA2470810C; ATE371060T1; US20050000122A1; EP1486620A1; DE602004008375T2; PL1486620T3; FR2856088A1; US7114271B2; KR20040106241A; DE602004008375D1; JP2005002785A; HK1072793A1; ES2293183T3

Abstract

본 발명은 수직 트렌치 파기용 커터공구에 관한 것으로, 커터공구는 케이블을 통해 커터구조물(34; C)이 현수된 지브(B), 적어도 하나의 원통면에 배치된 다수의 커터부재(18), 모터조립체(12) 및 모터조립체(12)에 동력을 공급시키기 위한 동력공급수단(46)을 포함한다. 커터공구는 상기 커터부재(18)를 갖는 모터조립체(12)의 적어도 일부를 커터구조물(34)로부터 용이하게 분리시키기 위하여 커터부재(18)가 장착된 모터조립체(12)의 적어도 일부를 커터구조물(34)의 바닥단에 고정하기 위한 분리 가능한 고정수단(22; 44), 상기 커터구조물(34)과 상기 모터조립체(12) 사이의 상대적인 위치관계를 결정하는 수단 및 동력공급수단(46)을 상기 모터조립체(12)에 결합하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

커터, 공구, 커터, 커터헤드, 모터, 유압, 액츄에이터, 플레이트

Description

커터헤드를 빠르게 교체할 수 있는 트렌치 파기용 커터공구{Cutting tool for digging trenches, and enabling the cutter head to be changed quickly}

도 1은 커터구조물에 고정된 커터헤드의 사시도;

도 2는 커터구조물과 분리된 커터헤드의 사시도;

도 3은 커터헤드의 정면도; 및

도 4는 커터공구의 전체도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 커터헤드 12 : 모터조립체

14 : 플레이트 16 : 원통형드럼

18 : 커터날 20 : 유압결합박스

22 : 고정수단(스터드) 24 : 관통홀

30 : 흡입관 32 : 원통홀

34 : 커터구조물 36 : 금속플레이트

38 : 액츄에이터 40 : 관통구

42 : 액츄에이터 44 : 금속코터핀

46 : 동력공급수단 48 : 커플링

본 발명은 트렌치 파기(digging trenches)용 커터공구에 관한 것이다.

지하연벽(cast walls)을 만들기 위하여 지반을 굴착할 때, 흔히 "커터"라고 하는 굴착기계를 사용하는 것으로 알려져 있다. 커터기계는 호이스트수단(hoist means)에 현수된 구조물을 포함하며, 구조물의 바닥단에는 유압모터에 의해 구동되는 2개의 휠이 구비되고, 또한 구조물의 바닥단은 2개의 수평축 드럼에 분포되는 날(teeth)을 지지한다. 날은 커터에 배치된 흡입펌프에 연결된 호스를 사용하여 흡입함으로써 연속적으로 제거할 수 있는 작은 크기의 덩어리로 지반을 일변시킴으로써 지반을 굴착하는 역할을 한다.

본 출원인은 이러한 커터공구에 대하여 유럽특허 EP 0 262 050호에 구체적으로 기재하였다. 커터에는 반대방향으로 회전하는 2개의 휠이 설비되며, 각 휠은 2개의 드럼을 포함한다. 상술한 바와 같이, 상기 휠은 각 휠의 중심 허브에 위치하며 공구몸체의 바닥단에 배치되는 1개의 유압모터 또는 2개의 유압모터에 의해 회전한다. 상기 드럼은 지반을 굴착하는 데 사용되는 날들을 지지한다.

각 형태의 지반에 있어, 굴착할 지반의 성질에 적합한 날을 사용할 필요가 있다. 지반이 단단한지, 약한지 또는 질척질척한지에 따라 사용하기 적합한 날과 드럼 상의 날의 위치가 다르다. 예를 들어, 프랑스 특허 FR 2 819 834호에 단단한 지반 또는 질척한 지반에 사용하는 날의 형상과 위치가 기재되어 있다.

굴착시, 날은 매우 높은 기계적힘을 받기 쉬우므로, 날을 드럼에 매우 튼튼 하게 고정하여야 한다.

일반적으로, 굴착할 지반은 다른 종류와 강도의 겹층된 바위들을 포함하고 있다. 따라서, 굴착작업을 하는 동안, 커터는 연한 바위층과 매우 단단한 바위층을 번갈아 관통할 필요가 있을 수 있다. 이때, 적합한 형태의 날을 선택하는 문제가 발생한다. 상술한 바와 같이, 각 형태의 지반은 어울리는 형태의 날과 부합한다. 그 결과, 지반에 커터를 사용하기 위하여 주어진 굴착작업 동안 날의 형태를 바꿀 수 있는 두드러진 이점이 있다.

첫번째 해법은 날이 고착된 드럼을 제거하고 다른 형태의 날이 고정된 다른 드럼을 설치하는 것이다. 이 해법은 실시 가능하나 많은 결점을 갖고 있다. 설명하였듯이, 날이 단단하게 고정되어 있어, 드럼을 제거하고 다시 설치하는 일련의 작업이 오래 걸리고, 수행하기 곤란하며, 위험하다. 다른 결점은 커터 사용자의 시간이 낭비되는 것이며, 이는 어떤 주어진 굴착작업에 추가 비용이 소요됨을 의미한다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하고자 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 간단하고, 모듈화되며, 저렴한 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적은 달성하기 위하여, 본 발명의 커터공구는 커터구조물과, 적어도 하나의 원통면에 배치된 다수의 커터부재와, 모터조립체 그리고 모터조립체에 동력을 공급시키기 위한 동력공급수단을 포함하며, 상기 커터공구는 커터부재가 장착된 모터조립체의 적어도 일부를 커터구조물의 바닥단에 고정하기 위한 분리형 고정수단과, 커터구조물과 모터조립체 사이의 상대적인 위치관계를 결정하는 수단, 그리고 동력공급수단과 모터조립체를 결합하기 위한 수단을 포함함에 있어, 커터부재를 갖는 모터조립체의 적어도 일부는 커터구조물로부터 용이하게 분리될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 적절하게 배치함으로써, 날은 구비한 드럼, 모터 및/또는 기어박스 등의 토크 전달 시스템을 동시에 포함하는 커터헤드를 간단하고 빠르게 교체하여 굴착할 지반에 맞는 드릴링 날을 간단하고 빠르게 적용할 수 있음을 알 수 있다. 커터공구는 굴착작업을 하는 동안 분리형 고정수단과 위치결정수단에 의해 견고하고 단단하게 유지된다.

모터조립체는 커터부재가 장착된 모터가 바람직하다. 커터헤드를 교체할 때, 제거할 수 있는 부분에 모터와 커터부재가 포함됨을 알 수 있다.

커터공구는 커터구조물에 고정된 흡입수단, 커터부재가 고정된 모터조립체의 적어도 일부와 분리 가능한 흡입노즐, 및 이들 흡입수단과 흡입노즐을 분리 가능하게 결합하기 위한 수단을 더 포함한다. 본 발명은 흡입노즐을 커터헤드와 함께 분리할 수 있는 결합수단을 제공함을 알 수 있다.

분리형 고정수단은 바닥면에 장착된 커터부재를 지지하는 모터조립체의 적어도 일부를 갖는 플레이트를 포함하는 것이 바람직하다. 이런 상황에서, 플레이트가 모터, 커터 및 흡입노즐을 동시에 지지하는 역할을 하는 것을 알 수 있다.

커터구조물의 바닥단은 커터부재를 지지하는 모터조립체의 적어도 상기 일부와 결합된 플레이트가 지지하게 되는 플레이트를 더 포함한다. 여기서, 플레이트 간에 면과 면이 서로 미는 상태가 되어, 커터헤드를 커터구조물에 고정하는 동안 필요한 안정성이 부여되는 이점이 있음을 알 수 있다.

커터구조물과 모터조립체의 적어도 일부 사이의 상대적인 위치관계를 결정하는 수단과 고정수단은 커터부재를 지지하는 모터조립체의 적어도 일부와 결합된 플레이트에 고정된 적어도 하나의 고정페그(peg)를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 형상에서, 페그는 첫째 두 플레이트의 상대적인 위치를 결정하고, 둘째 두 플레이트 사이에 상대적인 이동을 방지하며, 셋째 두 플레이트를 서로 용이하게 분리할 수 있도록 고정하는 역할을 한다.

고정페그는 커터구조물에 장착된 잠금부재를 수용하기 위한 관통구(through orifice)를 포함하는 것이 바람직하다. 두 플레이트가 적층되고 페그가 플레이트로 부터 돌출될 때, 해당 관통구는 자유롭게 잠금부재를 수용함을 알 수 있다.

잠금부재는 코터핀인 것이 바람직하다. 분리 가능한 결합에 대한 특정 유효 실시예는 페그와 코터핀을 사용하는 잠금 시스템이다. 각 코터핀은 커터구조물과 결합된 플레이트로부터 돌출된 페그의 관통구에 위치한다.

구조물과 결합된 플레이트는 피벗시스템을 통하여 커터구조물의 바닥단에 결합되는 것이 바람직하다. 이러한 형상에서, 커터헤드는 커터구조물에 대해 경사질 수 있음을 알 수 있다. 이로 인해, 여러 경사각도에 부합하는 다수의 작업위치가 제공된다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2 및 도 3은 분해된 상태의 커터헤드(10)를 도시한다. 모터조립체(12)는 플레이트(14)의 바닥부에 단단하게 고정된 2개의 유압모터(미도시)를 포함한다. 셀(shell)에 의해 구성된 4개의 원통형 드럼(16)은 기계적 결합수단(미도시)을 통하여 모터에 의해 회전된다. 드럼(16)의 외주에는 커터부재(18)가 단단하게 고정되며, 상기 커터부재는 또한 커터날이라고도 한다. 유압모터는 유압호스에 의해 상기 플레이트(14)의 상부에 고정된 2개의 유압결합박스(20)에 플레이트의 중심에 대해 대칭하게 결합된다. 상기 호스와 결합박스(20)는 상기 모터조립체(12)에 동력을 공급하기 위한 수단의 일부를 형성한다. 특히, 이 경우에 동력으로 유압을 사용한다.

플레이트(14)는 그 상부에 모터조립체(12)를 커터구조물의 바닥단에 고정하기 위한 유지수단을 포함한다. 상기 유지수단은 플레이트(14)의 중심에 대하여 대칭하게 플레이트(14)에 고정되며 플레이트(14)에 대하여 직교하게 뻗어있는 원통형 금속 스터드(stud; 22) 형태의 2개의 페그로 이루어진다. 또한, 스터드(22)는 스터드(22)를 수평으로 관통하는 관통홀(24)과 하기의 방법으로 조립이 용이한 원추형의 상부(26)를 포함한다.

잘려진 조각들을 흡입하기 위한 흡입노즐(28)은 모터 사이의 플레이트(14)의 바닥부의 중앙에 고정된다. 하기와 같이, 노즐(28)을 흡입관(30)에 연결하기 위하여 플레이트(14)는 중앙에 원통홀(32)을 포함한다.

도 1 및 도 2는 커터구조물(34)의 바닥부분을 도시한다. 커터구조물(34)의 바닥단에는 금속플레이트(36)가 상기 커터구조물에 대하여 기울어질 수 있도록 고정되며, 상기 플레이트(36)는 커터헤드(10)와 결합되는 플레이트(14)와 실질적으로 크기가 동일하다. 플레이트(36)의 기울기는 상기 플레이트(36)에 고정된 유압액츄에이터(38)에 의해 조절된다.

또한, 흡입관(30)은 잘려진 바위의 조각들을 지표면에서 제거하기 위하여 커터구조물(34)의 길이방향을 따라 뻗어있도록 고정된다. 흡입관(30)의 바닥단은 플레이트(36)의 중앙을 관통한다.

또한, 커터구조물과 결합된 플레이트(36)는 커터헤드(10)와 결합된 플레이트(14)에 고정된 스터드(22)의 직경과 실질적으로 동일한 직경의 두 원통구(40)를 갖는다. 두 플레이트(14, 36)가 적층되게 위치할 때, 스터드(22)를 수용하는 방식으로 원통구(40)는 플레이트(36)의 중심에 대하여 대칭하게 배치된다.

원통구(40)의 근방에는, 커터구조물과 결합된 플레이트(36)의 상부에 유압액츄에이터(42)가 고정된다. 액츄에이터(42)의 로드의 말단에는 상술한 스터드(22)의 관통홀(24)의 폭 보다 현저하게 폭이 작은 금속 코터핀(44)이 고정되며, 코터핀(44)은 X-X'축을 따라 길이방향으로 뻗어있다. 액츄에이터(42)는 코터핀(44)이 X-X' 축을 따라 이동 가능하도록 위치하여, 작동위치에서 코터핀(44)은 플레이트(36)의 원통구(40)를 덮는다.

도 1은 서로 고정된 상태, 즉 굴착시 적용되는 형상의 커터구조물(34)과 커터헤드(10)를 도시한다. 이러한 형상에서, 두 플레이트(14, 36)의 측면은 쌍으로 평행하고, 커터헤드(10)의 스터드(22)는 커터구조물(34)과 결합된 플레이트(36)의 원통구(40)에 위치하고, 두 플레이트(14, 36) 간의 상대이동을 방지하기 위하여 코터핀(44)은 스터드(22)를 관통하여 관통홀(24)에 위치한다.

모터에 유압유체를 공급하기 위하여, 도 4와 같이, 표면에 놓인 와인더 G의 유압호스(46)는 커터구조물(34)에 고정되고, 호스(46)의 바닥단은 커터헤드(10)와 결합된 플레이트(14)에 놓인 결합박스(20)와 결합하기 위한 커플링(48)을 포함한다.

또한, 이러한 형상에서, 흡입관(30)의 바닥단은 흡입노즐(28)의 상단과 밀착된다. 이러한 방법으로 형성된 흡입부재는 두 플레이트(14, 36) 간의 면밀착에 의해 밀봉된다.

이러한 형상에서, 커터구조물(34)의 말단, 커터헤드(10), 유압유체공급수단(동력공급수단) 및 흡인수단의 상대위치로 인해 분리하기 곤란한 커터공구와 동일한 기능을 수행할 수 있는 장치가 제공됨을 알 수 있다.

그럼에도 불구하고, 커터헤드(10)를 완전히 제거할 수 있으므로 커터공구가 매우 빠르게 교체된다. 또한, 상술한 실시예에서, 부품들은 액츄에이터(42)의 작동에 의해 서로 분리되고, 이로써 커터공구의 교환작업이 보다 쉬워진다.

모터가 커터구조물에 고정된 채로 구성되고, 토크전달유닛이 커터부재와 함께 분리 가능한 상태에서, 모터조립체가 모터와 기어박스 등의 회전토크 전달유닛에 의해 이루어졌다면 당연히 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

또한, 모터가 전기모터가 되고 동력공급수단이 전선이 되는 것은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

도 4에 도시한 바와 같이, 커터헤드(10)를 커터공구에 장착하여, 바람직하게는 깊은, 예를 들어, 적어도 20미터의 지하연벽을 만들기 위하여 실질적으로 수직하게 트렌치 파기를 할 수 있다.

도 4에 도시된 커터공구는 케이블에 의해 현수된 커터구조물 C를 갖는 지브(jib) B가 설비된 궤도차량 A를 포함한다. 수평축을 가지며 유압모터에 의해 구동되는 두 쌍의 커터휠 D는 커터구조물 C의 바닥단에 배치된다. 지반을 굴착할 목적으로 커터휠 D의 외주에 날이 분포된다.

또한, 유압펌프 E는 커터구조물 C에 있어서 커터휠 D의 상부에 설치된다. 유압펌프 E는 커터에 의해 잘려진 조각을, 제거관 F를 통해 지표면을 이동하여, 흡입할 수 있다.

본 발명의 커터공구에 따르면, 굴착작업시 지반의 형태에 맞는 날을 갖는 커터헤드를 빠르고 안전하게 교체할 수 있다. 이로 인해, 작업시간이 감소된다.

또한, 커터구조물과 커터헤드가 분리형 고정수단에 의해 서로 고정되게 때문에 커터를 용이하게 분리할 수 있다.

또한, 커터헤드는 커터구조물에 설치되는 유압액츄에이터의 작동에 의해 분리되기 때문에 안전하다.

Claims

케이블을 통해 커터구조물(34; C)이 현수된 지브(B);

적어도 하나의 원통면에 배치된 다수의 커터부재(18);

모터조립체(12); 및

상기 모터조립체(12)에 동력을 공급시키시 위한 동력공급수단(46)을 포함하는 수직 방향의 트렌치 파기용 커터공구에 있어서,

상기 커터부재(18)를 갖는 상기 모터조립체(12)의 적어도 일부를 상기 커터구조물(34)로부터 용이하게 분리시키기 위하여,

상기 커터부재(18)가 장착된 상기 모터조립체(12)의 적어도 일부를 상기 커터구조물(34)의 바닥단에 고정하기 위한 분리형 고정수단(22; 44);

상기 커터구조물(34)과 상기 모터조립체(12)의 상대적인 위치관계를 결정하는 수단; 및

상기 동력공급수단(46)을 상기 모터조립체(12)에 결합하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제1항에 있어서, 상기 모터조립체(12)는 상기 분리형 고정수단(22; 44)을 통하여 상기 커터구조물(34)에 고정된 모터인 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제2항에 있어서, 상기 모터는 유압모터인 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제1항에 있어서, 상기 동력공급수단은 유압호스(46)인 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제1항에 있어서, 상기 커터공구는 상기 커터구조물(34, C)에 고정된 흡입수단(30, F), 상기 커터부재(18)가 고정된 상기 모터조립체(12)의 적어도 일부와 결합된 분리형 흡입노즐(28), 및 상기 흡입수단(30)과 상기 흡입노즐(28)을 분리 가능하게 결합하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제1항에 있어서, 상기 모터조립체(12)와 상기 동력공급수단을 결합하기 위한 수단은 결합박스(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제1항에 있어서, 상기 분리형 고정수단은 바닥면에 장착된 상기 커터부재(18)를 지지하는 상기 모터조립체(12)의 적어도 일부를 갖는 플레이트(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제7항에 있어서, 상기 커터구조물(34)의 바닥단은 상기 커터부재(18)를 지지하는 상기 모터조립체(12)의 적어도 상기 일부와 결합된 상기 플레이트(14)와 결합되는 플레이트(36)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 커터구조물(34)과 상기 모터조립체(12)의 상대적인 위치관계를 결정하는 수단은 상기 커터부재(18)를 지지하는 상기 모터조립체(12)의 적어도 일부와 결합된 상기 플레이트(14)에 고정된 적어도 하나의 고정페그(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제7항에 있어서, 상기 커터구조물(34)과 상기 모터조립체(12)의 적어도 일부 사이의 상대적인 위치관계를 결정하는 수단은 상기 커터부재(18)를 지지하는 상기 모터조립체(12)의 적어도 일부와 결합된 상기 플레이트(14)에 고정된 2개의 고정페그(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제8항에 있어서, 상기 커터구조물(34)과 상기 커터부재(18)를 지지하는 상기 모터조립체(12)의 적어도 일부 사이의 상기 상대적인 위치관계를 결정하는 수단은 상기 커터구조물(34)과 결합된 플레이트에 형성되며 고정페그(22)를 수용하도록 설계된 적어도 하나의 관통구(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제9항에 있어서, 상기 고정페그(22)는 상기 커터구조물(34)에 장착된 잠금부재(44)를 수용하기 위한 관통구(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제12항에 있어서, 상기 잠금부재(44)는 구동수단(42)에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제13항에 있어서, 상기 구동수단은 적어도 하나의 액츄에이터(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제12항에 있어서, 상기 잠금부재(44)는 코터핀(cotter-pin)인 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제7항에 있어서, 상기 커터구조물(34)과 결합된 플레이트는 피벗시스템에 의해 상기 커터구조물(34)의 바닥단과 결합되는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제16항에 있어서, 상기 피벗시스템은 유압액츄에이터(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.
제12항에 있어서, 상기 고정페그(22)는 상기 커터부재(18)를 지지하는 상기 모터조립체(12)의 적어도 일부와 결합된 상기 플레이트(14)에 고정되는 것을 특징으로 하는 수직방향의 트렌치 파기용 커터공구.