KR20090030075A - 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해머 몸체에 연결되고, 공압 피스톤에 의해 타격되어 지반에 굴착력을 제공하는 지반 굴착 해머용 비트에 관한 것으로서, 비트 섕크; 상기 비트 섕크에 연결되고, 선단면에는 다수의 굴착용 버튼팁이 부착된 비트 헤드; 상기 비트 헤드의 선단면으로부터 일정 거리 떨어진 지점의 상기 비트 헤드 내부에서 회동 가능하게 설치되어 그 저면이 상기 비트 헤드의 선단면과 이격되고, 어느 한 쪽 방향으로의 회동시 그 일부가 선택적으로 상기 비트 헤드의 측면 바깥으로 펼쳐져서 돌출되는 윙비트; 및 상기 비트 헤드의 선단면으로부터 상기 윙비트를 관통하도록 체결되어 상기 윙비트에 대하여 회전축을 제공하는 서포트 핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트를 개시한다.

지반 굴착기, 비트, 윙비트, 스플라인, 버튼팁

Description

지반 굴착 해머용 윙 타입 비트{Wing type bit for excavation hammer}

본 발명은 윙비트를 구비한 지반 굴착 해머용 비트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비트 헤드의 바깥으로 펼쳐질 수 있는 윙비트를 구비하되, 비트 선단 작업면의 유효면적을 종래에 비해 개선할 수 있는 구조를 가진 지반 굴착 해머용 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 선택적으로 하강하는 공압 피스톤과, 상기 비트 장착구에 장착되고 상기 타격부재에 의해 전진하여 지반을 타격하는 비트를 구비한 구성을 갖는다.

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.

한편, 실제 지반 굴착 작업시에는 작업중 굴착공이 붕괴되는 것을 방지하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 스틸 케이싱(steel casing)(1)을 굴착공에 박으면서 굴착 작업을 진행해야 할 경우가 많은데, 이 경우에는 굴착시 비트 헤드(10)의 외곽으로 펼쳐져서 스틸 케이싱(1)의 외경보다 큰 회전 직경을 갖고, 철거시에는 스틸 케이싱(1) 내부로 접혀질 수 있는 구조를 가진 오버버든(overburden) 비트가 사용되어야 한다. 도 1에는 오버버든 비트의 일종인 윙비트를 구비한 종래의 비트 구조가 도시되어 있다.

그런데, 종래의 윙비트는 도 2에 도시된 바와 같이 윙비트(11)의 저면이 비트 헤드(10)의 선단면(front end face)에 위치한 상태에서 도 3에 도시된 바와 같이 회동이 이루어지도록 구성되는 관계로 회동에 필요한 여유공간(S₁,S₂)이 요구되고, 이에 따라 굴착작업에 관여하지 않는 부분이 선단면에 존재하게 되는 취약점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 비트 헤드의 선단면에 대한 이용효율을 극대화할 수 있도록 비트 헤드의 측면에서 윙비트의 출입이 이루어지는 구조를 가진 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 윙비트의 착탈이 용이한 핀(pin) 체결구조를 가진 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트는 비트 섕크; 상기 비트 섕크에 연결되고, 선단면에는 다수의 굴착용 버튼팁이 부착된 비트 헤드; 상기 비트 헤드의 선단면으로부터 일정 거리 떨어진 지점의 상기 비트 헤드 내부에서 회동 가능하게 설치되어 그 저면이 상기 비트 헤드의 선단면과 이격되고, 어느 한 쪽 방향으로의 회동시 그 일부가 선택적으로 상기 비트 헤드의 측면 바깥으로 펼쳐져서 돌출되는 윙비트; 및 상기 비트 헤드의 선단면으로부터 상기 윙비트를 관통하도록 체결되어 상기 윙비트에 대하여 회전축을 제공하는 서포트 핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 비트 섕크의 외부면에는 일정 간격으로 스플라인 구조가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 비트 헤드의 내부에는 상기 비트 섕크의 내부 중공으로부터 상기 윙비트의 회동영역까지 연장된 에어통로가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 비트 헤드의 선단면에 있어서 상기 서포트 핀이 끼워지는 체결공의 입구 부근에는 링 체결홈이 형성되고, 상기 서포트 핀의 중심에는 분리기구 체결용 스크류공이 형성되고, 상기 서포트 핀의 고정을 위해 상기 링 체결홈에 탄성적으로 끼워지는 스톱링;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트는 상기 서포트 핀의 종축과 수직한 방향으로 상기 비트 헤드에 끼워져서 상기 서포트 핀을 고정하는 록킹핀;을 더 포함할 수 있다.

상기 서포트 핀의 선단 부근에는 핀의 둘레를 따라 원형의 그루브(groove)가 형성되고, 상기 록킹핀은 상기 그루브에 끼워져서 상기 서포트 핀의 이탈을 방지하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트는 윙비트의 저면이 비트 헤드의 선단면에 위치하지 않으므로 굴착에 관여하는 비트 선단면의 유효면적을 종래에 비해 증가시킬 수 있고, 이에 따라 작업효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 비트 헤드의 선단면 쪽에서 서포트 핀을 체결 또는 분리함으로써 윙비트를 착탈할 수 있으므로 윙비트의 교체 등 유지복수 작업을 신속하고 편리하게 수행할 수 있다.

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 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트는 비트 섕크(bit shank)(100)와, 비트 섕크(100)에 연결된 비트 헤드(bit head)(102)와, 비트 헤드(102) 내에서 회동 가능하게 설치된 윙비트(wing bit)(103)와, 비트 헤드(102)의 선단면으로부터 윙비트(103)를 관통하도록 끼워져서 회전축을 제공하는 서포트 핀(support pin)(106)을 포함한다.

본 발명에 따른 윙 타입 비트는 비트 섕크(100)의 스플라인(spline) 구조(101)를 통해 해머 몸체(미도시)에 연결되어 지반 굴착기의 로터리 헤드(rotary head)로부터 전달되는 회전력에 의해 회전하고, 이와 동시에 지반 굴착기의 에어 콤프레셔(air compressor)로부터 전달되는 고압의 에어에 의해 구동되는 공압 피스톤에 의해 타격되어 굴삭 및 굴진 동작을 수행한다.

비트 헤드(102)는 비트 섕크(100)의 하단에 일체로 연결되며, 도 5에 도시된 바와 같이 그 선단면에는 다수의 굴착용 버튼팁(button tip)(104)이 부착된 구조를 갖는다. 여기서, 비트 헤드(102)의 선단면 형태가 도면에 도시된 예에 한정되지 않고 필요에 따라 다양하게 설계될 수 있음은 물론이다.

윙비트(103)는 비트 헤드(102)의 선단면으로부터 일정 거리 떨어진 상부 지점의 비트 헤드(102) 내부에서 회동 가능하게 설치되고, 도 6에 도시된 바와 같이 어느 한쪽 방향으로의 회동시 버튼팁(104)이 부착된 그 저면과 가장자리가 비트 헤 드(102)의 측면 바깥으로 펼쳐져서 돌출된다. 윙비트(103)의 저면은 비트 헤드(102)의 선단면에 위치하지 않으며 비트 헤드(102)의 선단면으로부터 소정 이격거리(d)를 유지하게 된다. 이와 관련하여 비트 헤드(102)의 선단면에는 윙비트(103)의 회동을 위한 별도의 여유공간이 형성되지 않는다.

비록 본 발명의 바람직한 실시예에서는 윙비트(103)가 일정 간격으로 세 개가 구비된 예를 개시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 윙비트(103)는 두 개나 네 개가 구비되어도 무난하게 작업을 수행할 수 있고, 그밖에 필요에 따라 다양한 개수로 변형 가능하다.

비트 헤드(102)의 내부에는 윙비트(103)의 회동을 방해하는 흙 등의 이물질을 수시로 제거할 수 있도록 에어를 도입하는 통로가 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 비트 섕크(100)의 내부에는 에어가 주입되는 중공이 형성되고, 이 내부 중공으로부터 각 윙비트(103)의 회동영역까지 연장되는 에어통로(105)가 형성된다.

서포트 핀(106)은 비트 헤드(102)의 선단면으로부터 비트 헤드(102)의 종방향으로 삽입되어 윙비트(103)를 관통함으로써 윙비트(103)의 회동을 위한 회전축을 제공한다. 이를 위해 서포트 핀(106)은 윙비트(103)에 대하여 슬립(slip) 가능하게 끼워지는 것이 바람직하다.

비트 헤드(102)의 선단면에 있어서, 서포트 핀(106)이 끼워지는 체결공의 입구 부근에는 링 체결홈(107)이 형성되고, 이 링 체결홈(107)에는 도 7에 도시된 스톱링(stop ring)(108)이 탄성적으로 끼워져서 서포트 핀(106)의 이탈을 방지한다. 스톱링(108)은 소정의 탄성을 가지므로 살짝 오무려서 링 체결홈(107)에 밀어 넣으 면 간편히 억지끼움될 수 있다.

서포트 핀(106)을 보다 견고히 고정하기 위해서는 록킹핀(locking pin)(110)이 추가되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 서포트 핀(106)의 선단 부근에는 핀의 둘레를 따라 원형의 그루브(groove)(109)가 형성되고, 록킹핀(110)은 비트 헤드(102)의 측면에서 서포트 핀(106)의 종축과 수직한 방향으로 삽입되어 그루브(109)의 일부를 통과하여 비트 헤드(102) 내에 끼워진다. 이러한 구조에 따르면 서포트 핀(106)의 그루브(109)가 록킹핀(110)에 걸리게 되므로 서포트 핀(106)의 후퇴를 억제할 수 있다. 여기서, 록킹핀(110)은 서포트 핀(106)과 마찬가지로 도 7에 도시된 스톱링(108)에 의해 그 후미 부분이 고정되는 것이 바람직하다.

서포트 핀(106)의 분리 작업을 용이하게 수행할 수 있도록 서포트 핀(106)의 후미 중심에는 소정 깊이의 스크류공(111)이 형성되는 것이 바람직하다. 이 스크류공(111)에는 도 8에 도시된 바와 같은 분리기구(200)의 볼트부(201)가 체결되며, 체결상태에서 분리기구(200)를 당김으로써 편리하게 서포트 핀(106)을 비트 헤드(102)로부터 분리할 수 있다.

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

본 발명에 따른 지반 굴착 해머용 윙 타입 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 수 행한다. 즉, 회전력이 공급되면 해머 몸체가 정방향으로 회전하고, 이와 더불어 해머 몸체 내부로 공급된 고압의 에어에 의해 피스톤이 하강하여 윙 타입 비트의 상단을 타격함으로써 지반에 대하여 굴삭 및 굴진력을 가하게 된다.

한편, 굴착공의 내경을 확장시키는 작업을 진행하는 경우, 해머 몸체를 역방향으로 회전시키게 되면 지반과의 마찰에 의해 윙비트(103)가 해머 몸체와 반대방향으로 회동되어 외곽으로 펼쳐지게 되므로 보다 큰 내경의 굴착공을 형성할 수 있다. 이때 윙비트(103)는 비트 헤드(102)에 있어서 선단면으로부터 이격된 지점의 측면에서 펼쳐져서 돌출된다.

본 발명에 따른 윙 타입 비트는 스틸 케이싱(1)을 삽입하면서 굴착 작업을 진행하는 경우에 매우 유용하게 사용된다. 이 경우에는 스틸 케이싱(1)에 해머 몸체를 삽입한 상태에서, 스틸 케이싱(1)의 외경보다 큰 회전 직경을 갖도록 윙비트(103)를 스틸 케이싱(1)의 하부에서 펼친 채로 굴착작업을 수행하고, 작업완료 후에는 비트 헤드(102) 내부로 윙비트(103)를 접어 넣음으로써 윙 타입 비트를 간편히 철거할 수 있다.

한편, 윙비트(103)를 교체하거나 보수작업 등을 수행하기 위해 윙비트(103)를 비트 헤드(102)에서 분리하고자 하는 경우에는 록킹핀(110)과 서포트 핀(106)을 차례로 제거한 후 윙비트(103)를 비트 헤드(102)의 측면 바깥방향으로 분리하면 된다. 록킹핀(110)과 서포트 핀(106)의 제거를 위해서는, 먼저 스톱링(108)을 제거한 후 분리기구(200)를 록킹핀(110)과 서포트 핀(106)의 스크류공(111)에 나사결합한 후 분리기구(200)를 당겨서 분리하면 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.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래기술에 따른 지반 굴착 해머용 비트의 구성을 도시하는 부분 단면도이다.

도 2는 도 1에서 윙비트의 배치구조를 도시하는 저면도이다.

도 3은 도 2에서 윙비트가 펼쳐진 상태를 도시하는 저면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트의 구성을 도시하는 부분 확대 단면도이다.

도 5는 도 4에서 윙비트의 배치구조를 도시하는 저면도이다.

도 6은 도 5에서 윙비트가 펼쳐진 상태를 도시하는 저면도이다.

도 7은 도 3에서 스톱링의 구성을 도시하는 사시도이다.

도 8은 서포트 핀의 분리에 사용되는 분리기구의 구성을 도시하는 사시도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

1: 스틸 케이싱 100: 비트 섕크

102: 비트 헤드 103: 윙비트

104: 버튼팁 105: 에어통로

106: 서포트 핀 107: 링 체결홈

108: 스톱링 109: 그루브

110: 록킹핀 111: 스크류공

200: 분리기구

Claims (6)

1. 해머 몸체에 연결되고, 공압 피스톤에 의해 타격되어 지반에 굴착력을 제공하는 지반 굴착 해머용 비트에 있어서,

   비트 섕크;

   상기 비트 섕크에 연결되고, 선단면에는 다수의 굴착용 버튼팁이 부착된 비트 헤드;

   상기 비트 헤드의 선단면으로부터 일정 거리 떨어진 지점의 상기 비트 헤드 내부에서 회동 가능하게 설치되어 그 저면이 상기 비트 헤드의 선단면과 이격되고, 어느 한 쪽 방향으로의 회동시 그 일부가 선택적으로 상기 비트 헤드의 측면 바깥으로 펼쳐져서 돌출되는 윙비트; 및

   상기 비트 헤드의 선단면으로부터 상기 윙비트를 관통하도록 체결되어 상기 윙비트에 대하여 회전축을 제공하는 서포트 핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 비트 섕크의 외부면에는 일정 간격으로 스플라인 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트.
3. 제1항에 있어서,

   상기 비트 헤드의 내부에는 상기 비트 섕크의 내부 중공으로부터 상기 윙비트의 회동영역까지 연장된 에어통로가 형성된 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트.
4. 제1항에 있어서,

   상기 비트 헤드의 선단면에 있어서 상기 서포트 핀이 끼워지는 체결공의 입구 부근에는 링 체결홈이 형성되고,

   상기 서포트 핀의 중심에는 분리기구 체결용 스크류공이 형성되고,

   상기 서포트 핀의 고정을 위해 상기 링 체결홈에 탄성적으로 끼워지는 스톱 링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트.
5. 제4항에 있어서,

   상기 서포트 핀의 종축과 수직한 방향으로 상기 비트 헤드에 끼워져서 상기 서포트 핀을 고정하는 록킹핀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트.
6. 제5항에 있어서,

   상기 서포트 핀의 선단 부근에는 핀의 둘레를 따라 원형의 그루브(groove)가 형성되고,

   상기 록킹핀은 상기 그루브에 끼워져서 상기 서포트 핀의 이탈을 방지하는 것을 특징으로 하는 지반 굴착 해머용 윙 타입 비트.

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