천공장비{BORING EQUIPMENT}
본 발명은 천공장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스크류파일을 장착하여 지반의 기초공사를 위하여 지반을 천공하는 천공장비에 관한 것이다.
일반적으로 고층 건축물이나 철근 콘크리트 구조물 등을 축조할 경우에는 그 기초를 견고히 하기 위하여 지반에 PHC 파일 또는 H형 빔을 박아서 매설하는 방법으로 기초공사를 지행하고 있으며, 상기 파일 등의 시공은 건축물 및 구조물 등을 축조하는데 있어서는 매우 중요한 공사이다. 상기 파일을 시공하는 방법으로는 타설시공법과 굴착시공법 등이 소개된 바 있다. 전자의 타설시공법은 크롤러주행 장치에 수직으로 설치한 리더(Leader)의 상부에 설치된 권양로우프를 이용하여 중량체의 해머를 상승시켰다가 낙하시켜 파일을 타발하여 삽입시키는 방법과 압축기의 압축공기를 이용하여 해머를 상승시켰다가 하강시키면서 파일을 타설하여 지반에 삽입시키 공법이다. 그리고, 후자의 굴착시공법은 파일연결부에 장착된 스크류 파일을 회전작동시켜 지반을 굴착하여 파일공을 형성시킨 다음 스크류 파일을 역회전시켜 굴착된 파일공에서 빼낸 다음 파일공에 파일을 삽입시키는 방법이다. 이러한 두 가지 방법 중에서 전자의 타설시공법은 소음 발생이 심하고, 먼지가 많이 발생하여 작업 환경을 저하시키므로 최근에는 굴착시공법인 많이 사용되는 추세이나 상기한 굴착시공법에 사용되는 천공 장비는 파일연결부에 스크류 파일을 장착하는 작업에 시간과 노력이 많이 소요되며, 스크류 파일을 지반에 수직으로 굴착시킬 수 있는 별도의 수단이 마련되어 있지 않아 작업에 오류가 발생할 수 있다는 문제점이 대두되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 지반의 기초공사를 위하여 지반을 천공함에 있어서 천공장비의 파일연결부에 스크류 파일을 용이하고 신속하게 설치 및 교체할 수 있도록 하여 지반 기초공사에 소요되는 시간을 단축시킴과 동시에 스크류 파일이 지반에 수직으로 굴착될 수 있도록 하여 천공 작업을 정확하게 진행할 수 있는 천공장비를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 위치이동 가능하게 구동되며 사용자의 조작에 의해 운행되는 구동본체와; 상기 구동본체에 높이 방향을 따라 연장되어 소정의 높이를 갖도록 구비되는 가이드레일과; 상기 가이드레일을 따라 이동가능하도록 상기 가이드레일에 설치되는 이동몸체와, 상기 이동몸체의 외부로 일부분이 노출되어 상기 이동몸체에 회전 가능하게 설치되는 회전체와, 상기 이동몸체의 외부로 노출된 상기 회전체의 단부에 상기 회전체의 회전 중심축과 힌지 결합되는 접속헤드로 이루어지는 파일연결부와; 상기 회전체와 상기 이동몸체를 구동시키는 구동부를; 포함하는 것을 특징으로 하는 천공장비를 개시한다. 여기서, 상기 회전체의 단부에는 상기 회전체의 높이 방향을 따라 상호 대향하도록 돌출 형성되며 중심에 관통공이 형성된 제1커플러가 구비되고, 상기 접속헤드의 단부에는 상기 제1커플러와 동일한 형상으로 형성되어 상기 제1커플러에 힌지결합되는 제2커플러가 구비되어, 상기 접속헤드가 상기 회전체에 힌지결합될 수 있다. 그리고, 상기 접속헤드는 상기 제2커플러가 구비되는 몸체와, 상기 제2커플러와 대향측 상기 몸체의 단부에 탈착 가능하게 구비되어 파일과 결합되는 어댑터부로 구성될 수 있다. 또한, 상기 어댑터부는 둘레 방향을 따라 판면에 다수의 관통공이 형성된 제1플랜지로 구성되고, 상기 파일의 단부에는 상기 제1플랜지와 대응되는 형상의 제2플랜지가 구비되어 상기 어댑터부와 상기 파일이 상호 결합될 수 있다. 아울러, 상기 어댑터부는 상기 파일이 삽입될 수 있도록 내부에 중공이 형성되며 측면 일측에 핀공이 형성된 관상의 부재로 구비되고, 상기 파일의 단부에는 상기 핀공과 대응되는 위치의 측면 일측에 관통공이 형성되며 상기 핀공과 상기 관통공에 핀이 삽입되어 상기 어댑터부와 파일이 상호 결합될 수 있다. 그리고, 상기 어댑터부는 상기 파일이 체결될 수 있도록 내부에 중공이 형성되고, 그 내주면에는 나사산이 형성된 커플러로 구성되고, 상기 파일의 단부 외주면에는 상기 나사산에 체결되는 나사산이 형성되어 상기 어댑터부와 상기 파일이 상호 결합될 수 있다. 또한, 상기 이동몸체의 일측에는 상기 접속헤드를 상기 회전체의 회전 중심축과 선택적으로 경사지게 배치할 수 있도록 하는 별도의 경사구동부가 더 구비될 수 있다. 아울러, 상기 경사구동부는 상기 이동몸체의 일측에 돌출 형성된 걸림고리와, 상기 걸림고리를 관통하여 상기 접속헤드의 단부를 감싸는 체인과, 상기 체인이 권취된 상태를 구속하여 상기 걸림고리 측으로 상기 접속헤드의 단부가 이동되도록 하는 도르레를 포함할 수 있다. 그리고, 지반과 근접한 위치의 상기 가이드레일의 단부에는 상기 스크류파일이 지반을 천공시에 상기 스크류파일의 이동을 가이드하는 가이드부가 구비될 수 있다. 또한, 상기 가이드부는 상기 가이드레일의 단부에 고정 결합되며 상기 스크류파일이 통과하도록 내면에 굴곡면이 형성된 고정부재와, 상기 고정부재에 힌지 결합되어 상기 스크류파일의 일부가 선택적으로 외부와 차폐되도록 상기 스크류파일의 둘레를 감싸는 굴곡면이 형성된 회전부재를 포함할 수 있다. 아울러, 상기 구동부는 유체를 상기 파일연결부 측으로 펌핑시키도록 상기 파일연결부의 일측과 유체공급관에 의하여 연결되는 유체펌핑기를 포함하여 구성되며, 상기 유체공급관의 라인 일측에는 상기 파일연결부 측으로 공급되는 유체의 유압량 및 부하 상태를 확인하는 별도의 유압계가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 천공장비는 지반의 기초공사를 위하여 지반을 천공함에 있어서 천공장비의 파일연결부에 스크류 파일을 용이하고 신속하게 설치 및 교체할 수 있도록 하여 지반 기초공사에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 스크류 파일이 지반에 수직으로 굴착될 수 있도록 하는 별도의 가이드부를 마련하여 천공 작업이 오류없이 정확하게 진행되도록 함으로써 시간과 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 전체적인 구조를 도시한 평면도이고,
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 파일연결부와 스크류파일이 플랜지에 의하여 결합되는 구조를 도시한 평면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 파일연결부와 스크류파일이 핀결합에 의하여 결합되는 구조를 도시한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 파일연결부와 스크류파일이 커플러에 의하여 결합되는 구조를 도시한 평면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 파일연결부에 스크류 파일이 체결된 구조 도시한 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 가이드부가 개방된 구조를 도시한 사시도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예예 따른 천공장비의 가이드부가 폐쇄된 상태에서 천공 작업이 이루어지는 구조를 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 천공장비에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 전체적인 구조를 도시한 평면도이고, 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 파일연결부와 스크류파일이 플랜지에 의하여 결합되는 구조를 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 파일연결부와 스크류파일이 핀결합에 의하여 결합되는 구조를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 파일연결부와 스크류파일이 커플러에 의하여 결합되는 구조를 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 파일연결부에 스크류 파일이 체결된 구조 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비의 가이드부가 개방된 구조를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예예 따른 천공장비의 가이드부가 폐쇄된 상태에서 천공 작업이 이루어지는 구조를 도시한 사시도이다. 이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비는, 위치이동 가능하게 구동되며 사용자의 조작에 의해 운행되는 구동본체(100)와, 구동본체(100)에 높이 방향을 따라 연장되어 소정의 높이를 갖도록 구비되는 가이드레일(200)과, 가이드레일(200)을 따라 이동가능하도록 가이드레일(200)에 설치되는 이동몸체(310)와, 이동몸체(310)의 외부로 일부분이 노출되어 이동몸체(310)에 회전 가능하게 설치되는 회전체(310)와, 이동몸체(310)의 외부로 노출된 회전체(320)의 단부에 회전체(320)의 회전 중심축과 힌지 결합되는 접속헤드(330)로 이루어지는 파일연결부(300)와, 회전체(320)와 이동몸체(310)를 구동시키는 구동부(400)를 포함하여 구성되어 있다. 구동본체(100)는 일반적인 기중기나 크레인 등의 구성으로서 장소 이동이 가능하며, 그 전면에 후술할 가이드레일(200)이 결합될 수 있는 구성이라면 어떠한 구성이라도 가능하다. 가이드레일(200)은 구동본체(100)의 전면에 높이 방향을 따라 소정의 길이를 갖도록 연장 형성된 부재로서, 적어도 지반을 천공하는 스크류파일(1)의 길이보다는 더 높게 형성되어야 하며, 가이드레일(200)에는 파일연결부(300)가 승하강 가능하게 결합된다. 파일연결부(300)는 가이드레일(200)에 직접 접촉되어 이동 가능하게 구비되는 이동몸체(310)와, 이동몸체(310)에 회전 가능하게 결합되는 회전체(320)와, 회전체(320)의 단부에 선택적으로 경사지게 배치될 수 있도록 힌지 결합되는 접속헤드(330)로 이루어진다. 이동몸체(310)는 소정의 내부공간이 구비되어 상기 내부공간에 회전체(320)의 일부가 수용됨과 동시에 스크류파일(1)이 지반으로 천공되는 깊이에 따라 가이드레일(200)을 따라 승하강 동작하는 부재이다. 그리고, 이동몸체(310)의 일측에는 접속헤드(330)를 회전체(310)의 회전 중심축과 선택적으로 경사지게 배치할 수 있도록 하는 별도의 경사구동부(340)가 더 구비되어 있다. 그러나, 접속헤드(330)를 회전체(310)의 회전 중심축에 대하여 경사지게 배치하는 방법은 경사구동부(340)와 같은 별도의 구성을 추가하지 않고, 도 2에 도시한 바와 같이, 스프류파일(1)을 들어주는 와이어(600)를 접속헤드(330)의 외주면에 권취시킨 후에 와이어드럼(700)을 작동시켜 접속헤드(330)를 경사지게 배치할 수도 있음은 물론이다. 경사구동부(340)는 이동몸체(310)의 일측에 돌출 형성된 걸림고리(341)와, 걸림고리(341)에 걸리는 도르레(342)와, 접속헤드(330)의 단부를 걸림고리(341) 측으로 이동시키도록 도르레(342)에 권취되어 접속헤드(330)의 단부를 감싸는 체인(343)을 포함하여 구성될 수 있다. 도르레(342)는 체인(343)의 이동 방향을 전환시키는 역할뿐만 아니라, 체인(343)이 도르레(342)를 경유하여 일 방향으로만 이동할 수 있도록 하여 접속헤드(330)가 도르레(342) 측으로 경사지게 배치된 상태를 유지시키는 역할도 할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 회전체(320)의 단부에는 회전체(320)의 높이 방향을 따라 상호 대향하도록 돌출 형성되며 중심에 관통공이 형성된 제1커플러(321)가 구비되고, 접속헤드(330)의 단부에는 제1커플러(321)와 동일한 형상으로 형성되어 제1커플러(321)에 힌지결합되는 제2커플러(331)가 구비되어, 접속헤드(330)가 회전체(320)에 힌지 결합될 수 있도록 한다. 접속헤드(330)는 제2커플러(331)가 구비되는 몸체(332)와, 제2커플러(331)와 대향측 몸체(332)의 단부에 탈착 가능하게 구비되어 파일의 단부와 결합되는 어댑터부(333)가 구비되어 있다. 어댑터부(333)는 그 둘레 방향을 따라 다수의 관통공이 형성된 제1플랜지(334)로 구성할 수 있으며, 이러한 경우에는 스크류파일(1)의 단부에 그 둘레 방향을 따라 다수의 관통공이 구비되어 제1플랜지(334)와 동일한 형상으로 형성된 제2플랜지(1a)가 구비되어야 한다. 그리고, 제1플랜지(332)와 제2플랜지(1a)의 표면이 상호 접촉된 상태에서 상기 관통공에 볼트와 너트가 체결됨으로써 파일연결부(300)에 스크류파일(1)이 고정 결합되어, 스크류파일(1)이 회전 구동되면서 지반의 내부로 삽입되어 지반을 천공할 수 있게 된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 어댑터부(333)는 스크류파일(1)이 삽입될 수 있도록 내부에 중공이 형성되며 측면 일측에 핀공(335a)이 형성된 관상의 부재로 구비되고, 스크류파일의 단부에는 핀공(335a)과 대응되는 위치의 측면 일측에 관통공(1b)이 형성되며 핀공(335a)과 관통공(1b)에 핀이 삽입되어 어댑터부(333)와 스크류파일(1)이 상호 결합되도록 할 수 있다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 어댑터부(333)는 스크류파일(1)이 체결될 수 있도록 내부에 중공이 형성되고, 그 내주면에는 나사산이 형성된 커플러(336)로 구성되고, 스크류파일(1)의 단부 외주면에는 상기 나사산에 체결되는 나사산(1c)이 형성되어 어댑터부(333)와 스크류파일(1)이 상호 결합되도록 할 수도 있다. 구동부(400)는 회전체(320)를 회전구동시키 위한 유체를 파일연결부(300) 측으로 펌핑시키도록 파일연결부(300)의 일측과 유체공급관(510)에 의하여 연결되는 유체펌핑기(500)와, 파일연결부(300)를 가이드레일(200)을 따라 승하강시키도록 구비되는 와이어(600)와, 파일연결부(300)를 선택적으로 가이드레일(200)을 따라 승하강시키도록 와이어(600)를 권취시키는 와이어드럼(700)으로 구성된다. 유체펌핑기(500)는 천공장비가 지반을 천공할 수 있도록 일정한 압력을 갖는 유체를 천공장비 측으로 공급하는 장치로서, 유체공급관(510)에 의하여 유체펌핑기(500)와 파일연결부(300)가 연결되어 있으며, 파일연결부(300) 측으로 공급되는 유체의 유압량 및 부하 상태를 용이하게 확인할 수 있도록 하는 별도의 유압계(520)가 설치될 수 있다. 유체공급관(510)은 파일연결부(300)의 접속헤드(330)의 측면에 직접 연결되어 유체를 천공장비 측으로 공급하도록 구성할 수도 있고, 도면에는 도시하지 않았지만 유체공급관(510)을 파일연결부(300)의 회전체(320)의 측면에 연결하고, 회전체(320)와 접속헤드(330) 사이에 별도의 주름관을 마련하여 유체가 천공장비 측으로 공급되도록 할 수도 있음은 물론이다. 와이어(600)의 일단부는 파일연결부(300)와 연결되고 가이드레일(200)에 구비된 복수의 풀리들을 경유하여 와이어(600)의 타단부가 구동본체(200)의 상부 일측에 구비된 와이어드럼(700)에 권취됨으로써, 파일연결부(300)가 가이드레일(200)을 따라 승하강 이동할 있도록 한다. 한편, 지반과 근접한 위치의 가이드레일(200)의 단부에는 스크류파일(1)이 지반을 천공시에 스크류파일(1)의 이동을 가이드하여 스크류파일(1)이 수직으로 지반에 삽입가능하도록 하는 별도의 가이드부(800)가 구비될 수 있다. 가이드부(800)는 가이드레일(200)의 단부 전면에 고정 결합되며 스크류파일(1)이 통과하도록 내면에 굴곡면(811)이 형성된 고정부재(810)와, 고정부재(810)에 힌지 결합되어 스크류파일(1)의 일부가 선택적으로 외부와 차폐되도록 스크류파일(1)의 둘레를 감싸는 굴곡면(821)이 형성된 회전부재(820)를 포함할 수 있다. 회전부재(820)는 단일개가 고정부재(810)의 일측에만 구비되어 스크류파일(1)의 일부를 외부와 차폐시키기 위하여 회전부재(820)가 회전하여 스크류파일(1)을 감싸도록 고정부재(810)에 접촉시에 가이드부(800) 전체의 횡단면이 고리 형상이 되도록 고정부재(810)와 회전부재(820)는 반 고리 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 회전부재(820)는 고정부재의 양측에 구비되어 회전부재(820)가 회전하여 스크류파일(1)을 감싸도록 고정부재(810)에 접촉시에 가이드부(800) 전체의 횡단면은 고리 형상이 되도록 고정부재(810)는 반 고리 형상의 단면을 갖도록 형성되고, 회전부재(820)는 1/4 고리 형상이 되도록 형성될 수도 있다. 그리고, 이러한 경우에는 회전부재(820)와 회전부재(820)가 상호 접촉되는 면에는 가이드부(800)가 스크류파일(1)을 감싼 상태를 유지할 수 있도록 하는 고리부재(821)가 마련되어 있다. 이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 천공장비를 이용하여 지반을 천공하는 방법은 다음과 같다. 우선, 스크류파일(1)을 파일연결부(300)에 연결시킬 수 있도록 와이어드럼(700)을 회전시켜 와이어드럼(700)에 권취된 와이어(600)를 해권하여 와이어(600)의 단부에 연결된 파일연결부(300)이 가이드레일(200)을 따라 하강되도록 한다. 파일연결부(300)가 작업자의 손이 닿는 위치까지 하강하면 회전체(320)의 단부에 제1커플러(321)와 제2커플러(331)에 의하여 회전 가능하게 연결된 접속헤드(330)가 회전체(320)에 대하여 경사지도록 배치시킨다. 접속헤드(330)를 경사지게 배치하는 방법은 일측이 접속헤드(330)의 단부에 권취되고 타측이 도르레(332)를 관통하여 경유하는 체인(333)을 잡아 당기면 도르레(332)에 의하여 당겨진 체인(333)이 당겨진 상태에서 체인(333)의 이동이 구속되어 접속헤드(330)가 경사진 상태로 고정된다. 접속헤드(330)가 경사지게 배치되면 접속헤드(330)의 제1플랜지(331)에 스크류파일(1)의 제2플랜지(1a)를 맞대고, 그 관통공에 볼트와 너트를 체결함으로써 파일연결부(300)에 스크류파일(1)을 연결한다. 스크류파일(1)의 연결이 완료되면 와이어(600)를 와이어드럼(700)에 권취시켜 파일연결부(300)가 가이드레일(200)일 따라 승강하도록 하여 스크류파일(1)이 지면과 일정 간격 이격된 상태에서 수직으로 배치되도록 한다. 그리고, 구동본체(100)를 구동하여 지반을 천공할 위치로 이동하고 와이어(600)가 해권되도록 하여 스크류파일(1)의 단부가 지반에 닿도록 한 후, 가이드부(800)의 회전부재(820)를 회전시켜 고리부재(821)가 상호 맞물리도록 하고, 유체펌핑기(500)의 유압계(520)를 확인하면서 회전체(320)를 회전시켜 스크류파일(1)이 지반으로 파고들도록 함으로써 지반을 천공하게 된다. 스크류파일(1)이 원하는 깊이만큼 지반으로 파고들어서 지반이 천공되면 회전체(320)가 반대로 회전되도록 하여 스크류파일(1)을 지반에서 이탈시킴으로써 지반 천공 작업이 완료된다. 스크류파일(1)이 손상되어 새로운 스크류파일(1)로 교체하는 경우에도 상술한 과정을 반복함으로써 교체가 가능하다. 이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 구동본체 200 : 가이드레일
300 : 파일연결부 310 : 이동몸체
320 : 회전체 330 : 접속헤드
340 : 경사구동부 400 : 구동부
500 : 유체펌핑기 510 : 유체공급관
520 : 유압계 600 : 와이어
700 : 와이어드럼 800 : 가이드부
810 : 고정부재 820 : 회전부재 |
