KR101436379B1 - Remote controlled joint clamp for auger machine that fixes screw head on drive socket - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 오거 머신에서 오거스크류와 이를 구동하는 드라이브소켓 사이의 탈착 작업을 안전하고 편리하게 수행하기 위한 축결합(shaft attachment) 보조 기술 및 그 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft attachment assist technique and apparatus for safely and conveniently performing a detachment operation between an auger screw and a drive socket for driving the auger machine in an auger machine.
오거머신은 드릴모양의 스크류인 오거(Auger: 이하 통상적인 표현으로 오거스크류라 한다.)를 회전시켜 굴착공을 천공하는 기기를 뜻한다.An auger machine refers to a machine that pierces a drill by rotating a drill-shaped screw Auger (commonly referred to as an auger).
오거머신의 핵심 작업도구인 오거스크류는 흙을 퍼올리는 스크류형상의 로드 끝단부에 땅을 파내는 회전날 비트를 설치하여 구성되며, 필요에 따라 암석에 충격을 가해 파쇄하는 해머헤드를 추가로 장착할 수 있다.Auger machine, which is a core work tool of auger machine, is composed by installing a rotating blade bit that digs the ground at the rod end of the screw shape that plows the soil. If necessary, it also attaches a hammer head to crush the rock .
즉, 해머기능을 보유한 오거스크류는 구동방식은 전기모터 또는 유압모터에 의한 드릴회전과 압축공기에 의한 해머타격이 조합되어 암반을 깨면서, 동시에 스크류 날을 통해 파쇄된 돌과 흙이 지상으로 퍼 올려지는 작동구조를 갖는다.In other words, the auger screw with hammer function has a combination of a drill rotation by an electric motor or a hydraulic motor and a hammer hitting by a compressed air to break the rock, and at the same time, And has an operating structure to be raised.
이 같은 작동구조로 인해 오거머신은 종종 오거드릴머신 또는 오거해머드릴머신 으로 불려진다. 오거머신의 종류로는 긴 스트로크에 걸쳐 오거스크류를 승강시키는 전용 레일을 크레인이나 굴삭기 붐에 장착한 타입이 있는가 하면, 레일 없이 굴삭기 붐에 간단히 부착하여 사용하는 타입도 있다. 보통 레일 없이 굴삭기 붐에만 의존하여 승강하는 방식이 소형 오거머신이다.Because of this operating structure, the auger machine is often referred to as an auger drill machine or auger hammer drill machine. There are two types of auger machines: one with a rail mounted on a crane or an excavator boom for raising and lowering an auger screw over a long stroke, and some with a simple attachment to an excavator boom without a rail. A small auger machine is a way of ascending and descending based on an excavator boom without a rail.
크레인 붐에 장착되는 오거머신은 오거유니트의 스트로크를 확대할 수 있으므로 천공가능 깊이의 증가는 물론 대구경 오거의 탑재가 가능하다. 굴삭기 붐에 장착되는 오거머신은 상대적으로 천공 지름과 깊이가 제한된다는 약점이 있지만 그 대신 작업의 개시, 종료와 진행과정이 간단하다는 장점이 있다. 그러나 어느 방식이든 다양한 종류의 오거스크류를 가지고 다니면서 현장의 토질에 적응하여야 할 필요는 있으며 이 과정에서 작업 중 오거스크류 교체는 필수적으로 뒤따른다.The auger machine mounted on the crane boom can enlarge the stroke of the auger unit, so that it is possible to mount auger auger as well as increase the drilling depth. The auger machine mounted on the excavator boom has the weakness of relatively limited pore diameter and depth, but it has the merit of simple start, end and progress of the work. However, there is a need to adapt various types of augers to any field and to adapt to the soil conditions in the field. In this process, auger screw replacement is essential.
아래 선행기술 문헌들을 참조하면 오거머신의 기본구조, 드라이브 소켓의 기본적인 설계와 작동원리 그리고 오거스크류와의 결합구조를 참고할 수 있다.The following prior art references refer to the basic structure of an auger machine, the basic design and operating principle of a drive socket, and the coupling structure with an auger screw.
지반 기초공사용 파일을 심거나 전신주를 설치하기 위한 굴착공 작업을 효과적으로 진행하기 위해서는 굴착작업 중간에 끝단 형상과 길이가 다른 오거스크류를 바꿔 끼워가면서 작업을 진행할 필요가 있다. 예를 들어 해머작업이 필요 없는 무른 지반에서 오직 드릴기능만 보유한 오거스크류를 이용하여 지하로 파내려 가다가 암반층을 만나게 되었을 때, 말단 비트를 해머비트로 바꾸기 위해 드릴스크류를 빼내 해머드릴스크류로 탈착 교환하는 작업은 필수적이다.In order to effectively perform drilling work for planting a file or installing a telephone pole, it is necessary to carry out the work while changing the end shape and the auger screw having different length in the middle of the drilling operation. For example, when an auger with only a drill function is used in a loose ground that does not require a hammer operation, when the rock is encountered while digging into the ground, the drill screw is removed to replace the end bit with a hammer bit, Work is essential.
또한 해머비트가 장비된 해머드릴스크류로 암반을 뚫어내고 나서 다시 무른 지반을 만나면, 재차 작업속도를 증가시키기 위해 드릴 비트만으로 구성된 드릴스크류로 다시 교체하는 작업이 필요하다.In addition, if a hammer drill screw equipped with a hammer bit is used to drill a rock and then the ground is loosened again, it is necessary to replace the drill screw with a drill bit in order to increase the working speed again.
크레인이나 굴삭기의 붐(Boom)에 부착하여 사용하는 오거머신은, 붐의 높낮이 고절폭과 레일의 길이에 따라 상하 스트로크가 제한되므로 깊은 굴착공을 파내기 위해선 동일한 타입의 오거스크류라 하여도 처음에 짧은 길이의 오거스크류로 시작해서 일정 깊이 이상 파낸 다음에는 길이가 긴 오거스크류로 교체하여야만 한다.The auger machine attached to the boom of a crane or excavator limits the vertical stroke depending on the height of the boom and the length of the rail. Therefore, even if the auger screw of the same type is used to break a deep excavator, Begin with a short auger screw, and then punch it over a certain depth, then you should replace it with a long auger screw.
이 과정에서 드라이브 소켓(220)과 오거스크류(240) 간의 탈착 작업은 드물지 않게 일어나기 마련이나, 현재 작업현장에서는 탈착을 위해 오거스크류와 드라이브소켓을 정렬하는 과정을 단순한 굴삭기 붐의 전후좌우 이동조작으로 수행하고 있으며 더구나 그 조정 메커니즘은 별 것이 없고 단지 굴삭기 조종사의 육감에 의존하고 있는 실정이다.In this process, desorption operation between the
특히 교체할 오거스크류를 수직으로 세우고 나서 빈 드라이브 소켓에 이를 정확히 맞춰 끼우는 과정에 이르면, 양측 결합축선 방향의 시야를 굴삭기 조종사가 직접 볼 수 없었던 탓에 주위의 현장 작업자가 오거스크류를 직접 손으로 붙잡고 움직여서 결합축선을 미세하게 정렬할 수 밖에 없었으며 일단 드라이브소켓과 오거스크류가 서로 끼워진 다음에도 이들을 최종적으로 체결 고정하는 과정에서 주위 작업자가 직접 드라이브소켓 근처까지 올라가서 체결용 고정핀을 삽입, 고정시켜야만 했었다. 이 과정에서 많은 인력과 불필요한 시간이 소요되었으며 인명피해 위험도 상존하였다.In particular, when the auger screw to be replaced is vertically erected and then fitted into the empty drive socket, the excavator pilot can not see the field of view of the two joint axes directly, so the field worker in the vicinity grips the Auger screw directly After the drive socket and the auger screw were fitted to each other, in the process of finally fixing the drive socket and the auger screw, the operator had to go up to the drive socket and insert and fasten the fastening pin . It took a lot of manpower and unnecessary time in this process and there was a risk of human casualties.
본 발명은 위와 같은 오거스크류 장착작업상 어려움을 해결하고자 창안된 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned difficulties in mounting the auger screw.
본 발명의 기술적 목표를 구체적으로 설명하면 먼저 굴삭기 등 작업차량 조종사가 드라이브 소켓을 정밀하게 조작할 수 있도록 최적의 시야를 확보하고, 그 다음에 확보된 시야를 바탕으로 드라이브소켓과 오거스크류 간에 축 결합이 완료된 즉시, 쉽고 간단하게 축 결합부를 잠금 고정할 수 있게 도와주는 편리하고 안전한 스크류 마운트장치를 구현하는 것에 있다.The technical objective of the present invention will be described in detail. First, an optimum view is secured so that a pilot of a working vehicle such as an excavator can precisely manipulate a drive socket. Then, based on the ensured field of view, A screw mount device is provided which can easily and simply lock and fix the shaft coupling part.
소개한 기술과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 굴삭기 조종사가 붐에 장착된 드라이브소켓을 정밀하게 위치이동 조작하기 쉽도록 최적의 시야를 확보하여 조종사에게 실시간으로 전송하는 영상전송 기술과, 확보된 최적의 시야를 바탕으로 스크류 헤드와 소켓을 서로 결합한 다음, 양자를 체결하는 작업이 간단하고 확실하게 이뤄지게 하는 원격체결 기술이 주요 기술수단으로 제시된다. 또한 위 기술수단을 유기적으로 결합하여 주는 추가적인 기술수단으로서, 연결된 모든 시스템이 높은 신뢰성과 안전성이 확보된 상태로 작동할 수 있는 유기적인 통신네트워크 구축기술을 제시하고 있다.In order to solve the technical problem, in the present invention, an image transmission technology for securing an optimum field of view so that an excavator pilot can precisely move a drive socket mounted on a boom and transmit the pilot signal to a pilot in real time, The main technical means is to combine the screw head and the socket with each other based on the field of view, and then to make the operation of tightening the both easily and reliably. In addition, as an additional technical means to organically combine the above technical means, it suggests an organic communication network construction technique in which all connected systems can operate with high reliability and safety.
아래에 이들을 기술체계의 실행 순서대로 소개한다. 참고로 본 발명의 명세서 및 도면에서는 기본적으로 아래에 제시되는 모든 기술과제를 만족하도록 기술되나, 본 발명의 청구범위에서는 발명의 단일성을 만족하기 위해 아래의 기술과제와 해결수단 중 청구대상이 같은 일부만을 청구범위로 하여 축소 기재하고 있음을 미리 밝힌다. 다시 말해서 어느 한 기술단계만 부족하거나 누락되어도 장비의 운용상 안전이 위협받고 전체적인 작업실패가능성이 증가하는 본 기술분야의 특성을 감안하면 본 발명의 명세서와 도면이 본 발명의 청구범위 내용을 넘어서는 것은 당연하다.These are introduced below in the order of execution of the technology system. For the sake of brevity, the specification and drawings of the present invention are described basically to satisfy all of the technical problems presented below. However, in order to satisfy the unity of the invention, Quot; as a scope of claims. In other words, considering the characteristics of the technical field that the safety of the operation of the equipment is threatened and the possibility of the entire operation failure increases even if only one technical stage is lacking or missing, the specification and drawings of the present invention exceed the contents of the claims of the present invention Of course.
이하 상세한 설명 및 도면을 통해 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 도면을 바탕으로 핵심 기술수단을 상세히 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
본 명세서가 발명의 청구범위를 뛰어넘는 해결과제와 과제해결 수단을 제시하는 근본 취지는, 본 발명이 높은 신뢰도로 실시 가능하도록 기재하여야 하는 작성취지를 만족하면서 다른 범용기술과 융합된 것을 이유로 본 발명의 권리범위에 속하지 않는다고 주장할 지 모르는 후속기술의 회피설계를 막기 위함이다.The intent of the present invention to overcome the claims of the present invention and to provide a solution to the problem is to provide a method of manufacturing the present invention In order to prevent the avoidance of subsequent technology that might claim to be outside the scope of
따라서 본 청구범위의 기술사상은 본 발명 청구범위를 수행하기 위한 일부 해결수단뿐 아니라, 이를 간접적으로 지원하는 나머지 해결수단들과의 결합을 위한 기술적 착안까지 감안하여 판단되어야만 한다.Accordingly, the scope of the claims should be determined not only in terms of some solutions for carrying out the claims of the invention, but also for technical considerations for combination with the remaining solutions that indirectly support them.
본 발명은 각 기술수단 별로 각각 나누어 살펴보자면 일견 간단 명료한 구성일 수 있으나, 실제로는 정상작동을 확실히 보장하기 힘든 가혹한 운전환경에서 영상관측기와 조인트클램프의 협력 작동을 높은 신뢰도로 확실하게 구현할 수 있다. 그러므로 대부분의 오거작업 현장에서 작업능률과 작업품질을 큰 폭으로 향상시켜 주며, 사고예방 능력에 의해 물적 비용과 인적 비용의 손실을 크게 줄여주는 효과가 있다.The present invention can be clearly distinguished from each other in terms of each technical means, but in actuality, it is possible to reliably realize cooperative operation of the image observer and the joint clamp with high reliability in a severe operating environment in which it is difficult to securely ensure normal operation . Therefore, it greatly improves work efficiency and work quality in most auger operation sites, and it significantly reduces loss of physical cost and human cost due to accident prevention ability.
도 1,2는 크레인과 굴삭기 등 탑재 플랫폼에 오거머신이 장착된 상태를 도시한 측면도.
도 3은 종래 오거머신의 드라이브소켓 마운트구조를 도시한 3면도
도 4는 도 3의 확대 단면도.
도 5는 본 발명 마운트장치가 적용되는 오거머신 드라이브소켓의 3면도.
도 6은 도 5의 확대 단면도.
도 7은 오거스크류와 드라이브소켓이 정렬되는 과정에서 영상관측기와 조인트클램프의 작용을 설명한 작업개념도.
도 8은 영상관측기의 각부 구성과 카메라 시야 및 조도센서의 작용을 설명한 그림.
도 9는 클램프구동모듈의 작동구조를 설명한 내부 3면도
도 10은 영상관측기와 조인트클램프간 통신에 의한 안전 협력 작동을 설명한 본 발명 마운트 장치의 작업흐름도.1 and 2 are side views showing a state where an auger machine is mounted on a mounting platform such as a crane and an excavator.
Fig. 3 is a plan view showing a drive socket mounting structure of a conventional auger machine,
4 is an enlarged cross-sectional view of Fig.
5 is a side view of an auger machine drive socket to which the present invention mounting device is applied.
6 is an enlarged cross-sectional view of Fig.
FIG. 7 is a conceptual view illustrating the operation of the image observer and the joint clamp in the process of aligning the auger screw and the drive socket. FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating the components of the image observer and the operation of the camera field of view and the illuminance sensor. FIG.
Fig. 9 is an internal three-dimensional view illustrating the operation structure of the clamp drive module
10 is a workflow diagram of a mounting apparatus according to the present invention for explaining safety cooperation operation by communication between an image observer and a joint clamp.
상술한 본 발명의 과제 해결수단을 기술적으로 뒷받침하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
다만 아래에 설명될 적어도 2가지의 실시예 들에서 특정 전문용어로 표현된 구성요소들과 이들의 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술사상을 제한하는 것은 아니다It should be noted, however, that in at least two embodiments, which will be described below, the constituent elements expressed in a specific terminology and their combination structure do not limit the technological ideas encompassed by the present invention
본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 도 1~2에는 각각 크레인(150)의 붐(160)과 굴삭기(100)의 붐(110)에 장착되는 기존 오거머신을 도시하였다. 참고로 오거머신은 독자임무 완수가 가능한 건설중장비를 의미하며 탑재플랫폼(100 or 150)과 오거유니트(200)를 합한 것을 의미한다. 모든 오거머신에서 오거유니트의 최초 시작높이 설정은 붐의 높이로 조정하게 된다. 도 1은 매우 깊은 구멍을 뚫는 지반기초 공사용 오거스크류이며 도 2는 비교적 얕은 구멍을 뚫는 전신주 공사용 오거스크류를 보여준다. 드라이브소켓(220)과 오거스크류(240)를 연결하는 임무에서 도 1b와 같은 높이라면 매우 위험한 일임은 분명하다.1 and 2 show a conventional auger machine mounted on a
도 2a, 도 2b를 통해, 오거유니트(200)의 전체 구성을 자세히 살펴보면 먼저 도 2a가 스크류모터(210)와 드라이브소켓(220), 그리고 회전날비트(244)만을 보유하여 해머기능이 빠져있는 무른 지반용 오거유니트임을 알 수 있다.2A and 2B, the overall configuration of the
도 2b의 오거머신은 해머비트(245)가 포함되어 해머기능을 추가로 발휘할 수 있는 오거유니트(200)를 탑재한 형태를 보여준다.The auger machine shown in FIG. 2B includes a
레일 승강식 오거유니트의 장착구조를 좀 더 살펴보면, 레일(213)을 따라 승하강되는 스크류모터(210)와 오거스크류(240)에 유압 및 공압을 공급하기 위한 호스가 연결되며 이 때문에 호스풀리(212)가 레일 최상단에 추가 배치되어 있다. 동급의 오거스크류를 탑재한다고 가정할 때 장비의 규모는 레일형 오거유니트가 당연히 더 크다. 따라서 본 발명은 레일 승강식 오거머신에 좀 더 유용하게 적용될 수는 있겠으나 붐 승강식 오거머신이라 하여 붐에 장착된 드라이브소켓의 미세조종이 쉬운 것은 아니므로 본 발명의 적용범위는 장비의 규모가 아니라, 오거 어태치먼트 과정에서 붐(110)의 전후좌우 이동조작이 개입 되는지의 여부로 판단하여야 한다.The hose for supplying the hydraulic pressure and the air pressure to the
도 3은 본 발명의 이해를 돕기 위해 드라이브소켓(220)과 오거스크류(240)를 연결해주는 종래의 어태치먼트 구조를 전체적으로 도시한 것이며, 도 4는 도 3에서 어댑터(225)와 핀(pin)을 이용한 마운트(mount) 원리를 잘 알 수 있도록 좀 더 자세히 확대 도시한 것이다.FIG. 3 illustrates a conventional attachment structure for connecting the
도 3의 정면도와 도 4의 측면도에서 핀이 삽입 고정되는 구조를 살펴보면 종래 오거머신의 스크류 마운트구조를 잘 이해할 수 있다. 감속기(211)를 통해 출력되는 회전력을 받아 스크류헤드(241)에 전달하는 드라이브소켓(220)은 보통 육각너트 모양으로 형성되며 스크류헤드(241) 역시 육각너트 모양을 갖추고 있어, 전체적으로 육각볼트 형상인 어댑터(225)에 각각 위아래로 연결된다.3 and the side view of FIG. 4, the screw mounting structure of the auger machine can be well understood. The
드라이브소켓(220)과 스크류헤드(241)에는 핀을 삽입할 수 있는 관통공이 형성되어 있으며 어댑터(225)에는 관통된 핀의 절반이 걸쳐지는 스크류헤드 안착홈(223)이 패어 있어 소켓과 스크류가 완전히 일체로 회전할 수 있도록 단단히 체결하게 된다.The
그러나 이처럼 어댑터(225)를 이용한 마운팅 구조는 현장 작업자가 스크류에 직접 접근하여 수작업으로 진행해야 하므로 시간이 많이 걸리고 또한 위험하다. 특히 사람 키보다 높은 오거스크류를 지면에 수직으로 세우고 그와 동시에 드라이브 소켓의 연직 하방에 위치시키기가 쉽지 않으며 설사 연직하방 위치에 정확히 세워 축정렬이 완료된 상태라 하더라도, 스크류 날을 타고 올라가서 핀을 삽입 체결하는 과정에서 오거스크류가 미끄러져 쓰러지게 되면 큰 사고가 날 수 있다.However, the mounting structure using the
위와 같은 문제를 해결하기 위해 창안된 본 발명의 전체적인 구성을 도 5와 도 6을 바탕으로 설명한다.The overall structure of the present invention, which is invented to solve the above problems, will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.
도 5는 본 발명 마운트장치가 적용되는 오거머신 드라이브소켓의 3면도이며, 도 6은 그 중 소켓과 스크류헤드의 체결부위를 특별히 절개하여 확대 도시한 것이다. 당연하지만, 도 5, 6은 앞에서 설명한 어댑터(225)구성이 필요 없다.FIG. 5 is a three-sided view of an auger machine drive socket to which the present invention mounting apparatus is applied, and FIG. 6 is an enlarged view of a socket and a screw head. 5 and 6 do not need the
도 5의 정면도와 측면도에서 드라이브소켓(220)에 덧씌워져 고정되는 조인트하우징(251)에 클램프구동모듈(252)와 중계안테나(270)이 결합되어 있는 것을 살펴볼 수 있다. 참고로 본 발명을 이루는 하나의 카테고리인 조인트클램프(250)는 도면부호 250번대, 즉 (251)~(259)를 통합한 하나의 모듈 구성으로 정의된다. 즉 도면부호 250번 대의 각부 구성은 모두 조인트클램프(250)를 이루고 있는 부분 구성요소로 보면 된다.5, the
이는 본 발명을 이루는 다른 하나의 카테고리인 영상관측기(260)에서도 마찬가지로서, 도면부호 (261)~(269) 범위의 각부 구성은 모두 영상관측기(260)를 이루고 있는 부분 구성요소로 보면 된다.The same applies to the
그리고 위 도면부호에 속하지 않는 구성으로서 중계안테나(270) 구성이 있다. 중계안테나는 비록 도면부호 상으로는 250번대와 260번대에 모두 속하지 않지만 발명의 작용 관점에서 조인트클램프(250)에도 속할 수 있고, 영상관측기(260)에도 속할 수 있으며, 또는 두 구성을 통합하는 네트워크로서의 독립된 발명으로도 해석될 수 있다.The
도 7 ~ 도 10을 참조하면 본 발명의 전반적인 작동구조와 그 기술적 효과를 잘 이해할 수 있다.7 to 10, the overall operating structure and the technical effects of the present invention can be understood.
전파가 투과되지 않아 제대로 작동하기 어려운 드라이브소켓 내부의 차폐된 환경에서 작동하는 오거머신의 스크류축 정렬용 영상관측기(260)는 오거머신 드라이브소켓(220)의 내부에 부착결합 가능하도록 구성된 부착부(261)와, 여기에 연결되어 상기 드라이브소켓(220) 안에서 밖으로 내려다보는 하방 시야를 촬영하는 카메라(262), 그리고 카메라가 촬영한 영상을 외부 단말기에 전송하는 영상송신부(263)를 기본으로 하여 구성된다. (도 7, 8 참조)An
부착부(261)와 카메라(262) 사이의 연결부위는 드라이브소켓(220)에 공급되는 해머에어가 통과되는 관통형 구조로 형성된다. 부착부는 통상의 자성체이면 족하며 고압공기인 해머에어는 스크류헤드가 완전히 수납 고정된 상태에서 공급되므로 유출량(=영상관측기에 작용하는 공기저항력)이 미미하여 부착부의 요구 부착강도는 그다지 높지 않다. 다만 맥동형태로 작용하는 고압 조건에서 영상관측기가 동작하므로 카메라나 영상송신부 등 전자장치를 설계함에 있어서 진공 또는 밀폐형 구조를 갖는 부품의 사용에 유의할 필요가 있다.The connecting portion between the
카메라(262)는 드라이브소켓(220)의 축 중심선상에 배치되는데, 이를 통해 하방 시야 중심이 상기 드라이브소켓(220)과 결합될 오거스크류(240)의 스크류축 중심선상과 일치시킬 수 있다. The
카메라(262)는 상기 드라이버소켓(220) 내부의 밝기를 감지하는 조도센서를 포함하며 카메라와 배터리 사이에 배치된 영상송신부(263)는 상기 조도센서의 감지값을 안전작업신호로 변환하여 조인트클램프(250), 그중 클램프 구동모둘(252)에 에 추가 송출할 수 있다. (도 8, 10 참조)The
영상송신부(263)에 연결된 통신안테나(264)는 드라이브소켓(220) 안에서 밖으로 영상신호를 전송하는데 이때 유일한 전파의 출구는 소켓 아래쪽 구멍이며 이 또한 스크류헤드(241)가 소켓 내부로 완전히 들어서게 되면 전파의 출구가 막히므로 통신이 차단되게 된다. (도 7, 8 참조)The
도 8 하단의 카메라 뷰는, 스크류헤드(241)의 현재 정렬상태를 그대로 촬영하여 굴삭기 조종사에게 실시간으로 영상 전송하는 화면(좌측)과 스크류헤드가 완전히 정렬된 다음 소켓에 끼워지고 있는 상태의 화면(우측)을 도시하고 있다. 본 발명의 기술적 사상은 반드시 무선통신 방식으로 영상을 전송하는 것은 아니지만 본 실시예에서와 같이 무선통신으로 영상을 전달하게 되면 스크류헤드(241)가 소켓에 끼워지는 순간 통신은 차단된다. 이때 유용한 것이 최후의 짧은 순간에 전송되는 조도센서의 밝기 신호이다. 이는 간단한 허용치 초과 미달 신호로 순간 전송될 수 있으므로 조인트클램프(250)의 작동을 차단하거나 해제하는 안전신호로 유용하게 사용될 수 있다.The camera view at the bottom of FIG. 8 shows a state in which the current alignment state of the
도 7과 도 9를 참조하여 본 발명 원격조종식 조인트클램프(250)의 구조와 작동을 구체적으로 살펴본다.7 and 9, the structure and operation of the remote control
조인트하우징(251)은 드라이브소켓(220)의 외주면에 탈착 가능하게 결합되어 오거스크류를 물고 같이 회전한다. 조인트하우징(251)은 스크류의 하중만 감당하면 되며, 스크류 구동토크나 해머 충격력은 견뎌낼 필요가 없으므로 간단한 탈착식 구조로 쉽게 설계할 수 있으며, 이는 다종 다양한 드라이브소켓에 본 발명이 쉽게 적용될 수 있음을 의미한다.The
조인트하우징(251)에는 원격조종에 의해 클램프(253)의 조임과 풀림동작을 수행하는 클램프구동모듈(252)이 장착된다.A
클램프구동모듈(252)은 드라이브소켓(220)을 중심으로 서로 대칭되는 위치에 마주보는 적어도 한 쌍의 모터구동식 모듈로 구성되고, 웜 - 웜휠 - 피니언 - 랙의 순서로 모터의 회전력을 왕복운동력으로 증폭하는 구조이다. (도 9 참조)The
클램프구동모듈(252)에 의해 구동되는 클램프(253)는 드라이브소켓(220) 내부로 오므려지거나 외부로 벌어지면서 소켓에 삽입되는 오거스크류(240)의 스크류헤드(241)를 고정하거나 해제하도록 동작한다. 자세히 살펴보면 스크류헤드(241)의 스크류고정홈(242)의 홈 폭보다 얇은 두께로 클램프가 설계되는 것을 볼 수 있다. 이로 인해 오거스크류의 해머동작은 클램프(253)의 조임 상태에 별다른 영향을 받지 않게 된다.The
본 실시예에서 클램프구동모듈(252)은 영상관측기(260)의 감지신호를 수신하여 구동되는 것으로 설명되고 있으나, 발명의 기술적 사상을 클램프구동모듈의 관점에서만 판단할 때, 본 발명 영상관측기의 범위는 확대될 수 있음을 밝혀둔다. 즉 본 실시예의 영상관측기(260)는 영상감지식의 장치로서 드라이브소켓(220) 내부에 배치된 스크류삽입 감지장치이거나, 드라이브소켓(220)과 상기 스크류헤드(241) 사이에 배치된 스크류축정렬 감지장치 등, 그 어떤 것도 조인트클램프의 클램프구동모듈(252) 동작에 개입할 수 있으며 양자를 모두 포함할 수도 있고 어느 하나의 기능만 수행하는 감지장치일 수도 있다.In this embodiment, the
다시 말해 클램프구동모듈(252)이 수신하는 감지신호의 송출주체인 감지장치는 드라이브소켓 내부이거나 드라이브소켓과 스크류헤드 사이에 배치되는 그 위치여부가 중요한 것이지, 그 감지방식이나 감지 내용이 중요한 것은 아니다.In other words, whether the sensing device, which is the main body of the sensing signal received by the
이는 통상의 외부(=드라이브소켓 외부) 관측식 감지/구동장치와 비교하여 볼 때 본 발명이 기술적으로 가장 차별화 되는 부분이라 할 수 있다.This is the most technologically different part of the present invention when compared to a conventional external (= drive socket external) observable sensing / driving device.
조인트하우징(251)은 상기 삽입감지장치 또는 상기 축정렬감지장치의 감지신호를 수신하여 외부로 중계하는 중계안테나(270)를 더 장비할 수 있다. 본 실시예에서는 설계의 최적화를 위해 클램프구동모듈(252)의 하단에 중계안테나를 배치하고 있으나, 기본적으로 중계안테나(270)는 드라이브소켓(220)의 외부에 배치되며, 통신안테나(264)의 신호를 수신하여 외부로 중계하는 역할을 하며 추가적으로 조인트클램프(250) 역시, 통신안테나(264) 또는 중계안테나(270)로부터 신호를 수신하여 드라이브소켓 내부로 오므려지거나 외부로 벌어지도록 동작할 수 있다.The
중계안테나(270)는 길이조절 가능한 탄성 구조로 형성되며, 상기 송신안테나가 송출하는 신호의 회절범위 안쪽과 상기 드라이브소켓(220) 외주면 연직 하방공간 사이의 겹치는 공간에 배치된다. (도 7참조)The
통신 전파는 지나치게 짧은 파장일 경우 회절(diffract)이 잘 되지 않아 소켓 내벽 반대쪽 면의 전파반사에 의존해야 할 수도 있지만 기본적으로 현재 널리 쓰이는 2.4GHz, 5GHz 등의 상용 무선전파를 사용하면 2~4개의 중계안테나 도움으로 소켓 내부에서 충분히 전파를 송신할 수 있다.In case of too short wavelength, the communication wave may not be diffracted and it may have to depend on the reflection of light on the opposite side of the inner wall of the socket. Basically, when using commercially available radio waves such as 2.4GHz and 5GHz, You can send enough radio waves inside the socket with the aid of a relay antenna.
한편 조인트클램프(250)는 드라이브소켓 외부의 조인트하우징(251)에 독립적으로 장착되어 충분한 동력을 지속적으로 공급받기 어렵다. 따라서 복수의 클램프 구동모듈(252) 역시 독립된 작동이 가능하며 스크류를 확실하게 물어서 조이기 위해 힘의 증폭이 극대화되는 작동구조로 설계할 필요가 있다.On the other hand, the
도 9를 살펴보면 배터리의 전원으로 구동되는 클램프모터(254)에 웜앤웜휠(255)이 연결되고 웜휠의 회전을 아이들러 기어가 받아 랙앤피니언(256) 구동체의 피니언기어에 전달하는 구조이다. 이 같은 동력전달 구조로 수백대 1의 감속비를 아주 쉽게 구현할 수 있으며 또한 아이들기어의 동축결합을 미끄러질 수 있도록 설계하면 클램프(253)가 스크류에 닿은 순간에 아이들기어의 슬립이 일어나므로 고차원적인 회전제어가 없이 단순한 온오프제어에 의존하여 모터를 구동시킨다 하여도 웜기어와 랙기어, 피니언기어를 효과적으로 보호할 수 있다.9, a worm-and-
도 10은 위에서 설명한 영상관측기(260)와 조인트클램프(250)의 구조와 작동을 바탕으로 양자간 협력 네트워크에 의한 작업개념을 간단히 설명한 것이다. 기본적으로 조도값이 낮은 상태로 유지되지 않으면 클램프가 잠금 작동하지 않으며, 또한 기본적으로 조도값이 높은 상태로 유지되면 클램프 또한 열림유지를 고수하는 메커니즘이다. 이를 통해 클램프가 오무려져 있을 때 스크류헤드가 들어와서 조인트클램프(250)가 파손되는 것이 방지되며, 또한 스크류헤드가 소켓에 끼워져 매달려 있을 때, 클램프가 갑자기 벌어져서 오거스크류가 낙하하여 큰 사고가 생기는 것이 방지된다. 이 같은 안전작업신호가 가미된 영상신호와 간단한 클램프 조작에 의해, 굴삭기 조종사는 매우 편리하고 신속하게 오거스크류 교체작업을 수행할 수 있다.Figure 10 is a simplified illustration of the work concept of a bilateral cooperation network based on the structure and operation of the
끝으로, 본 발명의 기술사상은 상술한 실시예에만 국한되지 않는다. 다시 말해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 활용하여 필요에 따라 명세서 및 도면에 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장된 기술사상을 구현할 수도 있겠으나, 그 또한 이하의 청구범위로 표현되는 본 발명의 기술범주에 당연히 포함된다.Finally, the technical idea of the present invention is not limited to the above-described embodiments. In other words, those skilled in the art will recognize that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from its spirit or essential characteristics. But is naturally included in the technical scope of the present invention expressed in the claims.
본 발명은 드라이브소켓을 붐으로 직접 움직일 수 있는 크레인붐 또는 굴삭기붐 장착식 오거머신을 토대로 기술되었으나, 소켓 중심축에서 내려다 본 영상을 제공하고 이를 토대로 축결합 과정을 진행하며 스크류를 물어 고정할 필요가 있는 오거머신이라면 탑재플랫폼과 장착방식에 무관하게 어떤 형태로든 유연하게 적용될 수 있다.Although the present invention has been described based on a crane boom capable of directly moving a drive socket to a boom or an auger machine equipped with an excavator boom, it is necessary to provide an image viewed from the center axis of the socket, Can be flexibly applied in any form regardless of the mounting platform and mounting method.
100: 굴삭기 110: 굴삭기붐 111: 어태치먼트 홀
150: 크레인 160: 크레인붐 161: 승강체인
200: 오거유니트
210: 스크류모터 211: 감속기
212: 호스풀리 213: 레일
220: 드라이브소켓 221: 해머에어공급관
222: 드라이브샤프트 223: 스크류헤드 안착홈
224: 완충재 225: 어댑터
240: 오거스크류 241: 오거스크류헤드
242: 스크류고정홈 243: 해머에어분사관
244: 회전날비트 245: 해머비트
250: 조인트클램프 251: 조인트하우징
252: 클램프구동모듈 253: 클램프
254: 클램프모터 255: 웜&웜휠
256: 랙&피니언
260: 영상관측기 261: 부착부
262: 카메라 263: 영상송신부
264: 통신안테나
270: 중계안테나100: Excavator 110: Excavator boom 111: Attachment hole
150: crane 160: crane boom 161: lifting and lowering chain
200: auger unit
210: screw motor 211: speed reducer
212: Hose pulley 213: Rail
220: drive socket 221: hammer air supply pipe
222: drive shaft 223: screw head seat groove
224: cushioning material 225: adapter
240: Auger screw 241: Auger screw head
242: screw fixing groove 243: hammer air blowing pipe
244: Rotating edge bit 245: Hammer bit
250: Joint clamp 251: Joint housing
252: clamp drive module 253: clamp
254: clamp motor 255: worm & worm wheel
256: Rack & Pinion
260: image observer 261:
262: camera 263:
264: Communication antenna
270: Relay antenna
Claims (5)
상기 드라이브소켓(220)의 외주면에 탈착 가능하게 결합되는 조인트하우징(251)과;
상기 조인트하우징(251)에 배치되며 상기 통신안테나(264)의 신호를 수신하여 외부로 중계하는 중계안테나(270)와;
상기 조인트하우징(251)에 장착되며 상기 통신안테나(264) 또는 상기 중계안테나(270)로부터 신호를 수신하며 원격조종에 의해 조임 및 풀림동작을 수행하는 클램프구동모듈(252); 및
상기 클램프구동모듈(252)에 결합되어 상기 드라이브소켓(220) 내부로 오므려지거나 외부로 벌어지면서 상기 드라이브소켓(220)에 삽입되는 오거스크류(240)의 스크류헤드(241)를 고정하거나 해제하도록 조임 및 풀림 동작하는 클램프(253)를 포함하여 구성되는 오거머신의 원격조종식 조인트클램프(250).A camera 262 that is connected to the attachment portion 261 and captures a downward view of the drive socket 220 viewed downward from the drive socket 220. The attachment portion 261 is configured to be attachable to the inside of the auger machine drive socket 220, And a communication antenna 264 connected to the image transmitter 263 and transmitting a video signal out of the drive socket 220. The image transmitter 263 transmits an image signal from the camera 262 to an external terminal, A joint clamp 250 for remote coupling with an image observer 260,
A joint housing (251) detachably coupled to an outer circumferential surface of the drive socket (220);
A relay antenna (270) disposed in the joint housing (251) for receiving a signal of the communication antenna (264) and relaying the signal to the outside;
A clamp drive module (252) mounted on the joint housing (251) and receiving a signal from the communication antenna (264) or the relay antenna (270) and performing a tightening and unclamping operation by remote control; And
The screw head 241 of the auger screw 240 which is coupled to the clamp driving module 252 and inserted into the drive socket 220 while being pushed into or out of the drive socket 220 is fixed or released A remote-controlled joint clamp (250) of an auger machine comprising a clamping (253) and an unclamping clamp (253).
상기 클램프구동모듈(252)은 상기 드라이브소켓(220)을 중심으로 서로 대칭되는 위치에서 마주보는 적어도 한 쌍의 모터 구동식 모듈로 구성되고, 웜 - 웜휠 - 미끄럼구동식 아이들러 기어 - 피니언 - 랙의 순서로 상기 모터의 회전운동을 왕복운동으로 증폭하는 구조를 갖춘 것을 특징으로 하는 오거머신의 원격조종식 조인트클램프(250).5. The method of claim 4,
The clamp drive module 252 is composed of at least one pair of motor-driven modules facing each other at symmetrical positions with respect to the drive socket 220, and the worm-worm wheel-slidable idler gear-pinion- And a mechanism for amplifying the rotational motion of the motor in a reciprocating motion in order.
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