KR101244782B1

KR101244782B1 - 지반 굴착 해머용 확경 비트

Info

Publication number: KR101244782B1
Application number: KR1020100021793A
Authority: KR
Inventors: 김정겸
Original assignee: (주)탑드릴
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2013-03-18
Also published as: KR20110102665A

Abstract

본 발명에 따른 지반 굴착 해머용 비트는 본체 가이드 디바이스; 상기 가이드 디바이스의 하부에 위치하여 굴착시 굴착공의 바닥면을 타격하는 파일럿 비트; 및 상기 파일럿 비트의 선단면으로부터 후방으로 일정 거리 떨어진 지점에 위치하여 그 저면이 상기 파일럿 비트의 선단면으로부터 이격되고, 상기 가이드 디바이스의 측면 바깥으로 펼쳐져서 확장되도록 상기 가이드 디바이스의 중심축에 대하여 비스듬히 경사진 방향으로 직선 슬라이딩 가능하게 설치된 윙비트;를 포함한다.

Description

지반 굴착 해머용 확경 비트{Extendable bit for excavation hammer}

본 발명은 지반 굴착 해머용 비트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굴착공의 확경을 위한 윙비트를 구비한 지반 굴착 해머용 확경 비트에 관한 것이다.

지반 굴착용 해머의 비트는 지반 굴착기로부터 구동력과 공압을 제공받을 수 있도록 해머 몸체 내에 장착되며, 굴착작업시 해머 몸체와 함께 회전하는 동시에 공압 피스톤에 의해 타격되어 토사층 및 암반층을 굴착하는 기능을 수행한다.

일반적으로 지반 굴착용 해머는 타격공간과 비트 장착구가 형성된 해머 몸체와, 상기 타격공간 내에 승강 가능하게 설치되어 에어에 의해 하강하는 타격장치인 공압 피스톤과, 상기 비트 장착구에 장착되고 상기 공압 피스톤에 의해 전진하여 지반을 타격하는 비트를 포함한다.

지반 굴착용 해머의 작동을 살펴보면, 해머 몸체는 상단의 조인트를 매개로 하여 지반 굴착기의 로터리 헤드(rotary head)로부터 전달되는 회전력에 의해 회전하고, 이와 동시에 지반 굴착기의 에어 콤프레셔(air compressor)로부터 전달되는 고압의 에어에 의해 공압 피스톤이 구동되어 비트를 타격함으로써 굴삭 및 굴진 동작을 수행한다.

실제 지반 굴착 작업시에는 작업중 굴착공이 붕괴되는 것을 방지하기 위해 스틸 케이싱(steel casing)을 굴착공에 삽입하면서 굴착 작업을 진행해야 할 경우가 많은데, 이 경우에는 굴착시 파일럿 비트(Pilot bit)의 외곽으로 윙비트가 펼쳐져서 스틸 케이싱의 외경보다 큰 회전 직경을 갖고 철거시에는 스틸 케이싱 내부로 접혀질 수 있는 구조를 가진 확경 비트가 사용되어야 한다. 확경 비트에 관한 기술은 예컨대, 대한민국 특허등록 제461525호에 개시되어 있다.

확경 비트는 공압 피스톤에 의해 타격되는 가이드 디바이스(Guide device)와, 가이드 디바이스의 하부에 위치하는 파일럿 비트와, 비확경 상태에서 그 저면이 파일럿 비트의 선단면(front end face)과 실질적으로 동일 평면상에 위치하고 굴착이 시작됨에 따라 경사진 상측 방향으로 슬라이딩 되어 확경 상태로 전환되는 윙비트를 포함한다.

그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 확경 비트는 윙비트의 저면이 파일럿 비트의 선단면과 동시에 굴착공 저면과 접촉하면서 굴착이 진행되므로 극심한 소음이 발생할 뿐만 아니라 굴착 속도가 매우 느린 단점이 있다.

한편, 통상의 확경 비트는 가이드 디바이스의 하부에 파일럿 비트가 일체로 형성되는 구조로 인해 파일럿 비트의 마모시 비트 전체를 교체해야 하는 취약점이 있어 이에 대한 대책이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 윙비트의 저면이 파일럿 비트의 선단면과 동일 평면상에 위치하지 않는 구조를 가진 지반 굴착 해머용 확경 비트를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 가이드 디바이스에 대하여 착탈 가능한 파일럿 비트를 가진 지반 굴착 해머용 확경 비트를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 본체 가이드 디바이스; 상기 가이드 디바이스의 하부에 위치하여 굴착시 굴착공의 바닥면을 타격하는 파일럿 비트; 및 상기 파일럿 비트의 선단면으로부터 후방으로 일정 거리 떨어진 지점에 위치하여 그 저면이 상기 파일럿 비트의 선단면으로부터 이격되고, 상기 가이드 디바이스의 측면 바깥으로 펼쳐져서 확장되도록 상기 가이드 디바이스의 중심축에 대하여 비스듬히 경사진 방향으로 직선 슬라이딩 가능하게 설치된 윙비트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 확경 비트를 개시한다.

상기 파일럿 비트는 상기 가이드 디바이스에 착탈 가능하게 장착되는 것이 바람직하다.

상기 파일럿 비트는 상기 가이드 디바이스의 종방향으로 끼워질 수 있다.

지반 굴착 해머용 확경 비트는 상기 가이드 디바이스의 측면으로부터 상기 파일럿 비트를 가로지르도록 삽입되어 상기 파일럿 비트를 상기 가이드 디바이스에 고정하는 록킹핀;을 더 포함할 수 있다.

상기 파일럿 비트의 외부면에는 상기 록킹핀을 통과시키기 위한 그루브가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 가이드 디바이스의 측면에는 상기 록킹핀의 삽입을 위한 키홀이 형성될 수 있다.

지반 굴착 해머용 확경 비트는 상기 키홀에 체결되어 상기 파일럿 비트에 삽입된 록킹핀의 후단을 지지하는 키홀더;를 더 포함할 수 있다.

상기 키홀은 상기 록킹핀의 삽입이 가능한 폭을 갖는 장공과, 상기 장공의 한쪽 끝부분과 연통되되 상기 장공의 폭에 비해 큰 내경을 갖는 원형공으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 키홀더는, 상기 원형공에 삽입된 후 상기 록킹핀의 후단을 지지하는 위치로 이동 가능하고 상기 장공의 폭에 비해 큰 직경을 갖는 헤드부를 구비할 수 있다.

지반 굴착 해머용 확경 비트는 상기 키홀더가 상기 록킹핀의 후단을 지지한 상태에서 상기 키홀의 원형공에 압입되어 상기 키홀더를 구속하고 상기 원형공의 내경에 비해 큰 직경을 갖는 헤드부를 구비한 고정핀;을 더 포함할 수 있다.

상기 키홀의 내부에는 상기 키홀더의 헤드부와 상기 고정핀의 헤드부를 가이드하기 위한 단차가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 지반 굴착 해머용 확경 비트는 선단 부분에 위치한 파일럿 비트에 의한 굴착이 일차적으로 진행된 이후에 윙비트에 의한 굴착공 확장 작업이 진행되므로 굴착 소음이 적을 뿐만 아니라 굴착 속도가 매우 빠른 효과가 있다.

또한, 가이드 디바이스에 파일럿 비트가 착탈 가능하게 결합되는 구조에 의해 파일럿 비트의 마모시 파일럿 비트만을 교체할 수 있는 장점이 있다.

또한, 파일럿 비트를 가이드 디바이스에 체결하는 록킹핀, 키홀더, 고정핀의 결합 구조에 의하면 파일럿 비트를 가이드 디바이스에 견고하게 장착시킬 수 있으며, 파일럿 비트 교체 작업을 편리하게 수행할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 굴착 해머용 확경 비트의 구성을 도시한 분해 사시도,
도 2는 도 1의 결합 단면도,
도 3은 도 2에서 윙비트의 확경 상태를 도시한 저면도,
도 4는 도 2에서 가이드 디바이스의 구성을 도시한 단면도,
도 5는 가이드 디바이스에 형성된 키홀의 구조를 상세히 도시한 분해 사시도,
도 6은 도 5에서 키홀더와 고정핀의 결합 상태를 도시한 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 굴착 해머용 확경 비트의 구성을 도시한 분해 사시도, 도 2는 도 1의 결합 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 굴착 해머용 확경 비트는 본체를 이루는 가이드 디바이스(100)와, 가이드 디바이스(100)에 착탈 가능하게 결합되는 파일럿 비트(110)와, 파일럿 비트(110)의 선단면으로부터 상방으로 이격된 지점에 저면이 위치하도록 설치된 윙비트(120)를 포함한다.

가이드 디바이스(100)는 확경 비트의 섕크(Shank)에 해당하는 부분으로서, 지반 굴착 해머에 구비된 타격장치에 의해 타격됨과 아울러 종축을 중심으로 회전 가능하게 지반 굴착 해머 내에 장착된다.

파일럿 비트(110)는 가이드 디바이스(100)의 하부에 위치하여 굴착시 굴착공의 바닥면을 직접적으로 타격한다.

윙비트(120)는 굴착 작업시 가이드 디바이스(100)의 측면 바깥으로 펼쳐져서 스틸 파이프(1)에 비해 큰 직경으로 확장되도록 가이드 디바이스(100)의 중심축에 대하여 비스듬히 경사진 방향으로 직선 슬라이딩 가능하게 설치된다. 이를 위해, 가이드 디바이스(100)에는 그 상방으로 가면서 점진적으로 중심으로부터 멀어지는 형태로 경사진 가이드면(106a)을 갖는 가이드홈(106)이 형성되고, 윙비트(120)는 가이드면(106a)을 따라 슬라이딩 가능하게 끼워진다. 도 3에는 각각의 윙비트(120)가 가이드홈(106) 내에서 상방으로 직선 슬라이딩하여 다수의 윙비트(120)가 방사상으로 확장된 예가 도시되어 있다.

윙비트(120)는 그 저면이 파일럿 비트(110)의 선단면으로부터 후방으로 일정 거리 떨어진 지점에 위치하도록 설치된다. 이에 따라, 비확경 상태에서 윙비트(120)의 저면과 파일럿 비트(110)의 선단면 간에는 이격거리 d 만큼의 단차가 형성된다.

상기 파일럿 비트(110)와 윙비트(120) 간의 결합관계에 따르면, 파일럿 비트(110)와 윙비트(120) 중에 파일럿 비트(110)가 우선적으로 굴착공의 저면에 접촉하게 되므로 굴착시 발생하는 소음을 저감시킬 수 있으며 굴착 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 확경시 윙비트(120)의 직선 슬라이딩 방향이 실질적으로 확경 비트의 굴진 방향과 반대방향을 이루게 되므로 확경 비트의 자중이나 굴진력을 이용하여 용이하게 윙비트(120)를 확장시킬 수 있다.

파일럿 비트(110)는 가이드 디바이스(100)의 하부에 대하여 착탈 가능하게 결합된다. 즉, 파일럿 비트(110)는 가이드 디바이스(100)의 하부에 종방향으로 끼워지고, 가이드 디바이스(100)의 측면에 삽입된 록킹핀(103)에 의해 고정된다. 파일럿 비트(110)의 체결이 가능하도록 가이드 디바이스(100)의 앞부분 중심에는 비트 삽입공(도 4의 100a 참조)이 형성된다.

록킹핀(103)은 파일럿 비트(110)를 가로지르도록 가이드 디바이스(100)의 측면에 삽입되어 파일럿 비트(110)를 가이드 디바이스(100)에 고정한다. 록킹핀(103)의 체결이 가능하도록 가이드 디바이스(100)에는 도 4에 도시된 바와 같이 비트 삽입공(100a)과 이어지는 장공 형태의 핀삽입공(100b)이 형성된다.

록킹핀(103)은 가이드 디바이스(100)의 양편에 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다. 가이드 디바이스(100)에 파일럿 비트(110)를 보다 안정적으로 고정시키기 위해, 가이드 디바이스(100) 양편의 록킹핀(103)은 파일럿 비트(110)의 하단을 기준으로 서로 다른 높이에 위치하도록 배치될 수 있다.

록킹핀(103)의 체결이 가능하도록 파일럿 비트(110)의 외부면에는 원주 방향으로 소정 길이의 그루브(Groove)(111)가 형성된다. 록킹핀(103)은 그루브(111)를 통과하도록 삽입되어 가이드 디바이스(100)에 파일럿 비트(110)를 고정한다.

도 5에 도시된 바와 같이 가이드 디바이스(100)의 측면에는 록킹핀(103)의 삽입을 위한 키홀(Keyhole)(101)이 형성되고, 록킹핀(103)이 삽입된 상태에서 키홀(101)에는 키홀더(104) 및 고정핀(105)이 끼워져서 록킹핀(103)을 지지 및 고정한다.

키홀(101)은 록킹핀(103)의 삽입이 가능하도록 록킹핀(103)의 직경 이상의 폭을 갖는 장공(101a)과, 장공(101a)의 한쪽 끝부분과 연통되되 장공(101a)의 폭에 비해 큰 내경을 갖는 원형공(101b)을 포함한다.

키홀더(104)는 키홀(101)에 체결되어 록킹핀(103)의 후단을 지지한다. 키홀더(104)는 키홀(101)의 원형공(101b)에 삽입된 후 록킹핀(103)의 후단을 지지하는 위치로 이동 가능하게 체결되고, 체결이 완료된 이후에는 키홀(101)의 장공(101a)을 통해 이탈되지 못하도록 설계된다. 이를 위해, 키홀더(104)는 원형공(101b)의 직경보다는 작으면서 장공(101a)의 폭보다는 큰 직경을 갖는 헤드부(104a)를 구비한 금속 소재의 핀으로 구성되고, 키홀(101)의 내부 가장자리단에는 키홀더(104)의 헤드부(104a)를 가이드하기 위한 단차 구조(102)가 형성된다.

도 6에 도시된 바와 같이 고정핀(105)은 키홀더(104)가 록킹핀(103)의 후단을 지지하도록 끼워진 상태에서 키홀(101)의 원형공(101b)에 압입되어 키홀더(104)가 원형공(101b) 쪽으로 이동하지 못하도록 구속한다. 고정핀(105)은 원형공(101b) 내부로의 압입이 가능하도록 소정 탄성을 가지면서도 높은 기계적 강도, 내마모성 등의 특성을 제공하도록 우레탄 고무 소재의 핀 구조를 갖는 것이 바람직하다. 고정핀(105)은 원형공(101b)의 직경보다는 크고 키홀(101)에 형성된 단차 구조(106)의 내경보다는 작은 직경을 갖는 헤드부(105a)를 구비한다. 고정핀(105)이 원형공(101b)에 끼워진 상태에서 고정핀(105)의 헤드부(105a)는 키홀(101) 내부의 단차 구조(106)에 의해 가이드된다.

그러면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 굴착 해머용 확경 비트의 작동을 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 지반 굴착 해머용 확경 비트는 해머 몸체에 체결됨으로써 지반 굴착기에 장착되고, 지반 굴착기의 로터리 헤드로부터 전달되는 회전력에 의해 회전하게 되며, 이와 동시에 지반 굴착기의 에어 콤프레셔로부터 전달되는 고압의 에어에 의해 구동되는 공압 피스톤에 의해 타격되어 굴삭 및 굴진 동작을 수행한다. 회전력이 공급되면 해머 몸체가 정방향으로 회전하고, 이와 더불어 해머 몸체 내부로 공급된 고압의 에어에 의해 타격장치인 공압 피스톤이 하강하여 확경 비트를 타격함으로써 지반에 대하여 굴착을 진행하게 된다.

본 발명에 따른 지반 굴착 해머용 확경 비트는 윙비트(120)의 저면과 파일럿 비트(110)의 선단면 간에 단차가 형성된 구조를 갖는 특성상 상대적으로 앞부분(또는 하부)에 위치한 파일럿 비트(110)에 의한 굴착이 일차적으로 진행된 이후에 윙비트(120)에 의한 굴착공 확장 작업이 진행된다.

윙비트(120)의 확장시에는 윙비트(120)의 직선 슬라이딩 방향이 실질적으로 확경 비트의 굴진 방향과 반대방향을 이루게 되므로 확경 비트의 자중이나 굴진력을 이용하여 용이하게 윙비트(120)를 확장시킬 수 있다.

본 발명에 따른 지반 굴착 해머용 확경 비트는 스틸 케이싱(1)을 굴착공에 삽입하면서 굴착 작업을 진행하는 용도로 사용 가능하다. 이 경우에는 스틸 케이싱(1) 내부에 확경 비트가 삽입된 상태에서 확경 비트의 선단에 위치한 파일럿 비트(110)에 의해 일차적으로 굴착이 이루어지고, 파일럿 비트(110)가 일정 깊이만큼 굴진한 이후에 윙비트(120)가 스틸 케이싱(1)의 외경보다 큰 회전 직경을 갖도록 펼쳐져서 굴착작업을 수행하게 된다. 작업이 완료된 후에는 지반 굴착 해머의 상승에 따른 지반과의 마찰을 이용하여 윙비트(120)를 스틸 케이싱(1) 내부로 접어 넣음으로써 확경 비트를 간편히 철거할 수 있다.

한편, 파일럿 비트(110)를 교체하거나 보수작업 등을 수행하기 위해 파일럿 비트(110)를 가이드 디바이스(100)에서 분리하고자 할 경우에는 키홀(101)의 원형공(101b)에 끼워진 고정핀(105)을 분리하는 과정과, 키홀(101)의 장공(101a)을 따라 키홀더(104)를 이동시켜 원형공(101b)을 통해 분리하는 과정과, 키홀(101)의 장공(101a)을 통해 록킹핀(103)을 분리하는 과정과, 가이드 디바이스(100)의 종방향으로 파일럿 비트(110)를 당겨서 분리하는 과정을 순차적으로 진행하면 된다. 가이드 디바이스(100)에 대한 파일럿 비트(110)의 조립작업은 상기 과정들을 역순으로 진행하면 된다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100: 가이드 디바이스 101: 키홀
101a: 장공 101b: 원형공
103: 록킹핀 104: 키홀더
105: 고정핀 106: 가이드홈
110: 파일럿 비트 111: 그루브
120: 윙비트

Claims

본체 가이드 디바이스; 상기 가이드 디바이스의 하부에 위치하되 상기 가이드 디바이스의 종방향으로 끼워져서 굴착시 굴착공의 바닥면을 타격하는 파일럿 비트; 상기 파일럿 비트의 선단면으로부터 후방으로 일정 거리 떨어진 지점에 위치하여 그 저면이 상기 파일럿 비트의 선단면으로부터 이격되고 상기 가이드 디바이스의 측면 바깥으로 펼쳐져서 확장되도록 상기 가이드 디바이스의 중심축에 대하여 비스듬히 경사진 방향으로 직선 슬라이딩 가능하게 설치된 윙비트; 및 상기 가이드 디바이스의 측면으로부터 상기 파일럿 비트를 가로지르도록 삽입되어 상기 파일럿 비트를 상기 가이드 디바이스에 고정하는 록킹핀;을 포함하고,
상기 가이드 디바이스의 측면에는 상기 록킹핀의 삽입을 위한 키홀이 형성되고,
상기 키홀에 체결되어 상기 파일럿 비트에 삽입된 록킹핀의 후단을 지지하는 키홀더;를 구비한 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 확경 비트.
제1항에 있어서,
상기 파일럿 비트가 상기 가이드 디바이스에 착탈 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 확경 비트.
삭제
제1항에 있어서,
상기 파일럿 비트의 외부면에는 상기 록킹핀을 통과시키기 위한 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 확경 비트.
삭제
제1항에 있어서,
상기 키홀은 상기 록킹핀의 삽입이 가능한 폭을 갖는 장공과, 상기 장공의 한쪽 끝부분과 연통되되 상기 장공의 폭에 비해 큰 내경을 갖는 원형공을 포함하고,
상기 키홀더는, 상기 원형공에 삽입된 후 상기 록킹핀의 후단을 지지하는 위치로 이동 가능하고 상기 장공의 폭에 비해 큰 직경을 갖는 헤드부를 구비한 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 확경 비트.
제6항에 있어서,
상기 키홀더가 상기 록킹핀의 후단을 지지한 상태에서 상기 키홀의 원형공에 압입되어 상기 키홀더를 구속하고 상기 원형공의 내경에 비해 큰 직경을 갖는 헤드부를 구비한 고정핀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 확경 비트.
제7항에 있어서,
상기 키홀의 내부에는 상기 키홀더의 헤드부와 상기 고정핀의 헤드부를 가이드하기 위한 단차가 형성된 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 확경 비트.