KR101405272B1 - 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지반 조사를 위한 콘 관입 시험에 사용되어 지반에 관입된 상태에 있는 동적 콘을 자동으로 인발할 수 있도록 한 장치에 관한 것으로서, 공기압을 이용하는 기술 구성으로 지반에 관입된 상태에 있는 동적 콘에 대해 수직방향으로 인발할 수 있는 유용함을 제공할 수 있고, 지반의 유형에 관계없이 동적 콘의 인발 작업을 용이하게 수행할 수 있으며, 동적 콘의 인발시 로드부가 휘어져 손상되는 것을 방지할 수 있는 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치에 관한 것이다.

Description

지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치{AUTOMATIC DRAWING APPARATUS OF DYNAMIC CONE PENETRATED FOR GROUND INVESTIGATION}
본 발명은 지반 조사를 위해 콘 관입 시험에 사용된 관입 상태의 동적 콘을 자동 인발하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반에 관입된 상태의 동적 콘에 대해 공기압을 이용하여 수직방향으로 자동 인발할 수 있도록 한 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치에 관한 것이다.
일반적으로 동적 콘 관입 시험(Dynamic Cone Penetration Test)은 흙이나 모래, 자갈 등지의 지반 조사에 사용하기 위한 것으로서, 중량이 규정되어 있는 해머를 자유 낙하시킴으로써 동적 콘의 로드부를 타격하여 지반에 관입하는 시험이며, 일정한 깊이를 타격하여 관입하는데 필요한 일정한 무게 및 낙하 높이로부터의 타격되는 타격 횟수 또는 일정한 무게 및 낙하 높이로부터의 일정한 타격 횟수에 의한 관입량을 가지고 지반 저항의 측정값을 산출해내는 시험이다.
이러한 동적 콘 관입 시험은 보링공과 공 사이의 개략적인 토층 성상을 파악하고 지중의 동적 응력파악 및 원 위치의 전단강도를 측정하기 위하여 실시하는 것이다.
이를 통해, 원 위치에서 흙의 관입저항을 측정함으로써 상대적인 흙의 굳기, 다짐 정도, 토층의 구성을 판정하는데 이용하며, 모래나 자갈 등지에서의 수치 또한 추정할 수 있다.
이와 같이, 동적 콘 관입 시험은 흙이나 모래, 자갈 등지의 지반에 동적 콘을 관입함으로써 이루어지는데, 때에 따라 10~20m의 깊이까지 관입 처리하는 경우도 있다.
한편, 이러한 동적 콘 관입 시험이 끝나면, 지반에 관입된 상태에 있는 동적 콘을 뽑아내는 작업을 실시하여야 하는데, 종래에는 수동으로 처리하는 방식밖에 없었다.
부연하여, 종래에는 지렛대 원리를 이용한 방식의 인발기를 사용하는 경우가 대부분이었다.
하지만, 종래 사용되고 있는 지렛대 원리의 인발기는 지반이 모래나 점토질일 경우 지반이 약하여 인발기가 반발력을 충분히 받지 못하므로 인해 지반에 관입된 상태에 있는 동적 콘의 인발을 전혀 수행하지 못하는 경우가 발생되고 있어 개선이 요구되고 있는 실정에 있으며, 정확하게 수직방향으로 인발할 수 없는 단점으로 인해 인발 중에 동적 콘의 로드부가 휘어져 손상되는 문제점이 있었다.
한편, 선행기술에 있어서는 본 발명에 관한 지반 조사용 관입 동적 콘의 자동 인발장치에 대해 제안된 기술을 쉽게 찾아볼 수가 없었다.
아래 선행기술문헌의 특허문헌은, 열교환기나 응축기 등의 구조물의 내부에 배설된 금속튜브등의 관형상부재를 유압 등의 기계적인 힘으로 인발하기 위한 관인발장치의 구성에 대해서 개시하고 있다.
[특허문헌] 대한민국 등록특허공보 제10-0261661호(2000.04.20. 등록)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 지반에 관입된 동적 콘에 대해 지반의 유형에 관계없이 인발 작업을 용이하게 수행할 수 있도록 한 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 공기압을 이용함으로써 지반에 관입된 동적 콘을 수직방향으로 인발 처리할 수 있도록 한 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 지반 조사를 위한 콘 관입 시험에 사용된 동적 콘의 로드에 장착하여 동적 콘을 자동 인발할 수 있도록 하며, 동적 콘의 로드가 휘어져 손상되는 것을 방지할 수 있도록 한 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 동적 콘의 인발에 따른 작업자 편의성은 물론 장치의 휴대 및 보관의 용이성을 추구할 수 있는 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치는, 지반에 관입된 상태에 있는 동적 콘을 인발하기 위한 지반 조사용 관입 동적 콘의 자동 인발장치에 있어서,
하단부 측면에 공기주입구가 관통 형성된 하우징; 상기 하우징의 내측에 내재되어 위치하되 상측 일부가 하우징의 상부 외측에 노출되게 배치되고, 하우징 상에서 승강 이동이 가능하도록 구비되는 램부; 상기 램부의 내부에 배치되고, 램부의 승강 이동에 따라 압축 또는 확장 동작하여 동적 콘의 로드부를 그립(grip) 또는 그립 해제하도록 구비되는 로드 그립 홀더; 및 상기 램부의 외측에 삽입 장착되고, 하우징과 램부에 의해 지지되어 탄성 유지되는 스프링; 을 포함하며, 상기 하우징과 램부의 중앙에는 수직의 동일직선상으로 동적 콘의 로드부 상에 인발장치를 삽입 장착할 수 있도록 로드삽입공이 각각 형성되며, 상기 하우징은, 하단부 측면에 공기주입구가 관통 형성되는 원통형 몸체; 상기 원통형 몸체의 상면에 체결되고, 중심부에 램부의 상측 일부를 하우징의 상부 외측으로 노출 배치 가능하게 하는 램부노출개구가 형성되는 상판; 상기 원통형 몸체의 하면에 체결되고, 중앙에 로드삽입공이 형성되는 하판; 을 포함하는 조립식 구성이며, 상기 램부는, 상면 중심부에 로드 그립 홀더의 삽입 배치를 위한 테이퍼요홈이 형성되고, 상기 테이퍼요홈의 하측으로 연결되는 로드삽입공이 관통 형성되는 홀더수용몸체; 및 상기 홀더수용몸체의 상면에 체결되고, 중앙에 로드삽입공이 형성되는 상면체결판; 을 포함하는 조립식 구성이며, 상기 하우징과 램부의 로드삽입공과, 상기 하판의 로드삽입공, 및 상기 상면체결판의 로드삽입공은, 이들 각각의 로드삽입공에 삽입되는 로드부와의 사이에 틈새가 형성되어 있어 상기 공기주입구로부터 주입된 공기가 이들 틈새를 통해서 외부로 배출되어 빠지게 되는 것을 특징으로 한다.
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여기에서, 상기 로드 그립 홀더는, 압축 또는 확장이 용이하도록 2개 이상의 조각 몸체로 이루어지며, 외면을 테이퍼 구조로 형성함이 바람직하다.
여기에서, 상기 로드 그립 홀더는 내면에 칼집이나 요철에 의한 내면거칠기를 형성함이 바람직하다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명에 따르면, 공기압을 이용함으로써 지반에 관입된 상태에 있는 동적 콘에 대해 수직방향으로 인발할 수 있고, 지반의 유형에 관계없이 동적 콘의 인발 작업을 용이하게 수행할 수 있으며, 동적 콘의 인발시 로드부가 휘어져 손상되는 것을 방지할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
본 발명은 매우 효율적인 구조배치설계로 안정된 동작특성을 발휘할 수 있으며, 동적 콘의 인발에 따른 작업자 편의성을 제공함은 물론 자동 인발장치의 휴대 및 보관의 용이성을 추구할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치를 나타낸 절개 사시도.
도 3은 본 발명에 있어 로드 그립 홀더를 설명하기 위해 나타낸 요부 상세도.
도 4는 본 발명에 따른 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치를 동적 콘 로드부에 장착한 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치의 초기 설치 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치의 동작 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치(100)는, 지반 조사를 위한 동적 콘 관입 시험에 사용되어 지반에 관입 처리된 상태에 있는 동적 콘(1)을 공기압을 이용하여 수직방향으로 자동 인발하기 위한 장치이다.
도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 하단부 측면에 공기주입구(111)가 관통 형성되어 있는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내측에 내재되어 위치하되 상측 일부가 하우징(110)의 상부 외측에 노출되게 배치되고 하우징(110) 상에서 승강 이동이 가능하도록 구비되는 램부(120)와, 상기 램부(120)의 내부에 배치되고 램부(120)의 승강 이동에 따라 압축 또는 확장 동작하여 동적 콘(1)의 로드부(1a)를 그립(grip) 또는 그립 해제하도록 구비되는 로드 그립 홀더(130)와, 상기 램부(120)의 외측에 삽입 장착되고 하우징(110)과 램부(120)에 의해 지지되어 탄성 유지되는 스프링(140)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
여기에서, 상기 하우징(110)과 램부(120)의 중앙에는 수직의 동일직선상으로 동적 콘(1)의 로드부(1a) 상에 본 발명의 자동 인발장치(100)를 삽입하여 장착할 수 있도록 로드삽입공(112)(122)(123)이 각각 관통 형성된다.
상기 하우징(110)은 램부(120)를 내측에 수용하여야 하므로 조립식 구성으로 구비함이 바람직한데, 원통형 몸체(A1)와, 상기 원통형 몸체의 상면에 체결되는 상판(A2)과, 상기 원통형 몸체의 하면에 체결되는 하판(A3)으로 구성할 수 있다.
이때, 상기 원통형 몸체(A1)의 하단부 측면에 하우징(110) 내부로 압축공기를 주입할 수 있도록 공기주입구(111)가 형성되고, 상기 상판(A2)에는 중심부에 램부(120)의 상측 일부를 하우징(110)의 상부 외측에 노출시켜 배치할 수 있도록 램부노출개구(113)가 형성되며, 상기 하판(A3)에는 그 중앙에 로드삽입공(112)이 형성된다.
상기 공기주입구(111)에는 압축공기를 생성하는 에어컴프레셔의 공기공급라인에 연결되며, 에어컴프레셔의 구동시 하우징(110)의 내부로 압축공기를 주입할 수 있다.
상기 램부(120)는 로드 그립 홀더(130)를 내측에 수용하여야 하므로 이 또한 조립식 구성으로 구비함이 바람직한데, 홀더수용몸체(B1)와, 상기 홀더수용몸체의 상면에 체결되는 상면체결판(B2)으로 구성할 수 있다.
이때, 상기 홀더수용몸체(B1)의 상면 중심부에는 하측 방향으로 테이퍼지는 구조로서 로드 그립 홀더(130)의 삽입 배치를 위한 테이퍼요홈(121)이 형성되고 상기 테이퍼요홈(121)의 하측으로 연결되는 로드삽입공(122)이 관통 형성되며, 상기 상면체결판(B2)의 중앙에도 로드삽입공(123)이 형성된다.
상기 홀더수용몸체(B1)에는 하단부에 램부(120)의 외측으로 삽입 배치되는 스프링(140)의 하측을 지지할 수 있도록 구비함과 더불어 하우징(110)의 상판(A2)에 걸림 형성되어 램부(120)가 하우징(110)의 외부로 빠져나가 이탈되지 않도록 걸림지지구조를 형성하며, 상기 상면체결판(B2)은 하우징(110)의 상판(A2)에 형성되는 램부노출개구(113) 보다 직경을 크게 형성시킴으로써 램부(120)가 하우징(110)의 내부로 완전 수용되는 것을 방지하도록 구비함이 바람직하다.
상기 로드 그립 홀더(130)는 램부(120)의 홀더수용몸체(B1)에 형성된 테이퍼요홈(121) 내에 배치되며, 외면이 테이퍼요홈(121)에 대응하게 하측방향으로 테이퍼지는 테이퍼 구조로 형성된다.
이때, 상기 로드 그립 홀더(130)는 2개 이상의 조각 몸체로 구비하되 동적 콘(1)의 로드부(1a) 외면을 몸체의 내면이 둘러싸 지지할 수 있도록 구성함이 바람직한데, 이는 2개 이상의 다수 구성을 통해 공기압의 공급 여부에 의해 승강 이동하게 되는 램부(120)의 동작에 따라 압축 또는 확장이 자유롭도록 함으로써 동적 콘(1)의 로드부(1a)를 그립 또는 그립 해제하는데 유용함을 발휘하기 위함이다.
또한, 상기 로드 그립 홀더(130)는 그 내면에 뾰족한 형상의 칼집이나 요철 등이 연속되는 내면거칠기(131)를 형성함으로써 로드부(1a)를 그립시 미끄러짐 현상을 방지할 수 있도록 구비함이 바람직하다.
한편, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면으로서, 도 5는 초기 설치 상태를 나타낸 것이고, 도 6은 인발을 위한 동작 상태를 나타낸 것이다.
먼저, 본 발명에 따른 자동 인발장치(100)를 지반에 관입된 상태에 있는 동적 콘(1)의 로드부(1a)에 삽입 장착한다.
이때, 하우징(110)과 램부(120)의 중앙에는 수직의 동일직선상에 위치하여 서로 일치되는 로드삽입공(112)(122)(123)이 관통 형성되어 있어 동적 콘(1)의 로드부(1a)에 삽입 장착할 수 있다.
초기 설치상태에서는 도 5에서 보여주는 바와 같이, 스프링(140)과 로드 그립 홀더(130)가 비압축 상태이고, 램부(120)는 하우징(110) 내에서 하강 상태에 있게 된다.
이때, 램부(120)의 상면체결판(B2)이 하우징(110)의 상판(A2)에 걸림 위치되어 더 이상의 하강이 규제된 상태이다.
이와 같은 상태에서, 공기주입구(111)에 연결되는 에어컴프레셔를 구동하여 압축공기를 하우징(110)의 내부로 주입한다.
하우징(110)의 내부로 주입되는 압축공기는 공기압력을 통해 램부(120)를 상측방향으로 밀어올리는 작용을 하며, 이에 따라 램부(120)는 하우징(110)을 타고 상승한다.
상기 램부(120)의 상승에 의해 램부(120)의 외측으로 삽입 배치된 스프링(140)은 상측방향으로 압축되기 시작하고, 홀더수용몸체(B1)의 테이퍼요홈(121) 내에 위치된 로드 그립 홀더(130)는 테이퍼요홈(121) 내에서 하강함에 따라 테이퍼 구조에 의해 로드부(1a)를 향하여 압축되면서 동적 콘(1)의 로드부(1a)를 붙잡아 지지하게 된다.
이렇게 로드 그립 홀더(130)는 도 6에서 보여주는 바와 같이, 동적 콘(1)의 로드부(1a)를 그립한 상태가 되고, 공기압력의 계속적인 작용에 의한 램부(120)의 상승이 더해지므로 동적 콘(1)을 수직방향으로 밀어올려 인발하게 된다.
또한, 에어컴프레셔로부터 공급되는 압축공기의 주입을 차단하거나 공급량을 줄이면, 하우징(110) 및 램부(120)에 형성된 로드삽입공(112)(122)(123) 등의 틈새를 통해 하우징(110)의 내부로 주입된 압축공기는 외부로 배출되어 빠지게 되며, 램부(120)는 하강 동작을 수행하게 된다.
여기서, 에어컴프레셔로부터 본 발명의 장치로 수행되는 공기 주입 또는 차단은 밸브의 개방 또는 폐쇄를 통해 실시할 수 있으며, 센서 등의 결합을 통해 자동으로 실시할 수 있다 할 것이다.
이렇게 램부(120)가 하강하게 되면, 로드 그립 홀더(130)는 홀더수용몸체(B2)의 테이퍼요홈(121) 내에서 상측방향으로 상승하게 되고 압축이 해제되면서 확장되며, 그립 상태였던 동적 콘의 로드부(1a)를 그립 해제하게 된다.
상술한 바와 같은 이러한 과정을 반복적으로 수행함으로써 지반에 관입된 상태에 있는 동적 콘(1)을 자동으로 인발 처리할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치(100)는 공기압을 이용함으로써 지반에 관입된 상태에 있는 동적 콘에 대해 수직방향으로 자동 인발할 수 있고, 지반의 유형에 관계없이 인발 작업을 용이하게 수행할 수 있으며, 동적 콘의 인발시 로드부가 휘어져 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이상, 일부 실시예를 들어서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 이와 같은 설명은 예시적인 것에 불과한 것으로서, 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수 없다 할 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형 또는 수정하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
110: 하우징 111: 공기주입구
112: 로드삽입공 113: 램부노출개구
120: 램부 121: 테이퍼요홈
122,123: 로드삽입공 130: 로드 그립 홀더
131: 내면거칠기 140: 스프링
A1: 원통형 몸체 A2: 상판
A3: 하판 B1: 홀더수용몸체
B2: 상면체결판

Claims (5)

  1. 지반에 관입된 상태에 있는 동적 콘을 인발하기 위한 지반 조사용 관입 동적 콘의 자동 인발장치에 있어서,
    하단부 측면에 공기주입구가 관통 형성된 하우징;
    상기 하우징의 내측에 내재되어 위치하되 상측 일부가 하우징의 상부 외측에 노출되게 배치되고, 하우징 상에서 승강 이동이 가능하도록 구비되는 램부;
    상기 램부의 내부에 배치되고, 램부의 승강 이동에 따라 압축 또는 확장 동작하여 동적 콘의 로드부를 그립(grip) 또는 그립 해제하도록 구비되는 로드 그립 홀더; 및
    상기 램부의 외측에 삽입 장착되고, 하우징과 램부에 의해 지지되어 탄성 유지되는 스프링; 을 포함하며,
    상기 하우징과 램부의 중앙에는 수직의 동일직선상으로 동적 콘의 로드부 상에 인발장치를 삽입 장착할 수 있도록 로드삽입공이 각각 형성되며,
    상기 하우징은,
    하단부 측면에 공기주입구가 관통 형성되는 원통형 몸체;
    상기 원통형 몸체의 상면에 체결되고, 중심부에 램부의 상측 일부를 하우징의 상부 외측으로 노출 배치 가능하게 하는 램부노출개구가 형성되는 상판;
    상기 원통형 몸체의 하면에 체결되고, 중앙에 로드삽입공이 형성되는 하판; 을 포함하는 조립식 구성이며,
    상기 램부는,
    상면 중심부에 로드 그립 홀더의 삽입 배치를 위한 테이퍼요홈이 형성되고, 상기 테이퍼요홈의 하측으로 연결되는 로드삽입공이 관통 형성되는 홀더수용몸체; 및
    상기 홀더수용몸체의 상면에 체결되고, 중앙에 로드삽입공이 형성되는 상면체결판; 을 포함하는 조립식 구성이며,
    상기 하우징과 램부의 로드삽입공과, 상기 하판의 로드삽입공, 및 상기 상면체결판의 로드삽입공은, 이들 각각의 로드삽입공에 삽입되는 로드부와의 사이에 틈새가 형성되어 있어 상기 공기주입구로부터 주입된 공기가 이들 틈새를 통해서 외부로 배출되어 빠지게 되는 것을 특징으로 하는 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드 그립 홀더는,
    압축 또는 확장이 용이하도록 2개 이상의 조각 몸체로 이루어지며, 외면이 테이퍼 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 로드 그립 홀더는 내면에 칼집이나 요철에 의한 내면거칠기가 형성되는 것을 특징으로 하는 지반 조사용 관입 동적 콘 자동 인발장치.
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