KR100948756B1 - 암반천공장치의 암반절삭공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암반천공장치의 암반절삭공구에 관한 것으로 종래의 암반천공장치의 암반절삭공구에 비하여 절삭능력이 크게 향상되어 작업성이 뛰어남은 물론 매우 단단한 암반도 쉽게 천공시킬 수 있어 확실한 차별성을 가짐으로서 공기단축에 크게 기여할 수 있는 특징을 가진다.

[구성] 특징으로 함.

암반천공, 절삭 팁

Description

암반천공장치의 암반절삭공구{Cutting tool for Rock boring machine}

도1은 본 발명이 장치된 암반천공장치의 일예(一例)를 나타낸 참고도.

도2는 본 발명의 사시도.

도3은 본 발명의 정면도.

도4는 본 발명의 단면도.

도5는 본 발명의 절삭 팁의 좌측면도.

도6은 본 발명의 절삭 팁의 정면도.

도7은 본 발명의 절삭 팁의 우측면도.

도8은 본 발명의 절삭 팁의 단면도.

도9는 종래의 절삭공구가 장치된 암반천공장치의 일예(一例)를 나타낸 참고도.

본 발명은 암반천공장치의 암반절삭공구에 관한 것으로 종래의 암반천공장치의 암반절삭공구에 비하여 절삭능력이 크게 향상되어 작업성이 뛰어남은 물론 매우 단단한 암반도 쉽게 천공시킬 수 있어 확실한 차별성을 가짐으로서 공기단축에 크 게 기여할 수 있는 특징을 가진다.

토목공사 시(時), 소음진동관련규제법규에 근거하여 2008년도부터 주거지는 물론 주거지에 영향을 줄 수 있는 지역에서 브레이커를 사용하여 암반을 깨는 작업, 플라즈마 파쇄공법, 화약을 이용한 폭파작업 등이 전면금지가 된다. 이에 따라 주거지에서의 토목작업을 할 때에도 법규에서 정하는 소음 및 진동 허용범위 안에서 암반을 조용히 파쇄시킬 수 있는 방안이 시급히 요구되었고 많은 연구가 거듭된 결과 근래에 이르러 포크레인의 동력을 이용하여 작동되는 특수한 암반천공장치가 안출되었다.

상기 천공장치는 몇 종류의 형태가 있는데, 도1 또는 도9의 천공장치(100)는 본 발명인이 제작하여 판매 및 사용하고 있는 장치를 참고로 도시하였다. 이것의 구조를 간단히 살핀다. 이는 통상의 포크레인에 장착되어 포크레인의 유압동력에 의해 절삭파트의 상하작동 및 프레임의 좌우 틸팅, 유압모타의 회전속도조절, 절삭파트의 하강속도도절 등의 운전이 이루어지며 천공을 위해 회전하는 스핀들(103)은, 프레임에 조립된 채 상하로 작동하는 승강장치(101)의 상단에 조립되어 있는 유압모타(102)에 의해 작동을 하게 된다. 이어서 상기 스핀들(103)에는 통상 600mm 정도의 길이를 가지는 지지 관체(104)가 조립이 되어 있고 이 지지 관체(104)의 끝 부분에는 절삭을 담당하는 본 발명의 관체(10)가 조립이 되는데 나사(17)를 통해 지지 관체(104)와 결합이 된다.

이러한 천공장치(100)는, 지지 관체(104) 및 그 끝에 조립되어 절삭을 담당하는 관체(10)의 직경을 다양하게 제작하면 암반에 다양한 사이즈의 직경을 가지는 구멍을 뚫을 수 있지만 보통 200mm 정도 직경의 구멍을 뚫을 수 있도록 하고 있다. 다음, 이러한 장치에 의해 형성된 암반의 구멍 안으로 고압이 작용하는 유압잭을 삽입하여 작동시키면 유압잭의 피스톤이 돌출하면서 암반에 고압을 가하게 되고 수 초 정도의 시간이 경과하면 암반이 조용히 갈라지면서 파쇄가 되는 바 이를 토목공사용 중장비와 수송장비를 통해 공사장 외부로 이동시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 암반에 구멍을 형성시키기 위해서는 무엇보다도 절삭공구의 기능과 내구성이 뛰어나야만 하는데, 종래의 절삭공구는 다음과 같은 폐단이 발견되었다. 즉, 종래의 절삭공구에서 그 관체(300)는 도9와 같이 지지 관체(104)의 끝에 나사로 조립이 된 채 사용되기는 하지만 관체(300)의 하단에 직육면체 형태의 절삭 팁(301)-공업용 다이어먼드-을 일정한 간격으로 황동 용접을 통해서 고정시킨 것에 불과하다. 이는 십여 년 전에 제작되었던 형태로서 현재까지 그대로 유지되고 있는데, 암반이 무른 제주도의 경우 큰 무리없이 사용이 가능하지만 암반이 매우 단단한 육지의 경우 큰 문제가 있음이 최근에 발견되었다.

다시 말해서, 상술한 바와 같이 매우 단순하고 원시적인 직육면체 형태의 절삭 팁(301)이 관체(300)의 하단 언저리에 황동 용접을 통해 고정된 것이어서 암반 절삭 시(時) 암반을 효율적으로 파고들면서 절삭하는 것이 아니고 절삭 팁(301)들의 밑면 전체를 통해 압력을 가하면서 강제적으로 짓눌러서 연마형식으로 마찰 시키는 것에 지나지 않는 것이어서, 화산암이나 기타 무른 성질의 암반을 제외한 경질의 암반에 구멍을 뚫는 것에는 작업성과 효율성에 한계가 노출되어 실용적으로 사용할 수 없다는 결론에 다다름에 따라 이를 해결할 수 있는 방안이 시급히 요구 되고 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래의 절삭공구로부터 비롯되었던 폐단을 해결할 수 있는 신규하고 진보된 개념의 절삭공구를 제공하는 것이 그 과제이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구성은 다음과 같다.

하단 언저리는 반원형의 만곡부(11)가 형성되고 상측의 안쪽으로는 지지 관체(104)와의 조립을 위한 나사(17)가 형성되며 양 측면에는 지지 관체(104)와의 조립 또는 분리용 파이프 관통구멍(18)이 형성되고, 상기 만곡부(11)를 기준하여 절삭 팁의 앞면(F)이 밀착되도록 하기 위한 절삭 팁의 앞면 밀착면(12) 그리고, 상기 절삭 팁의 앞면 밀착면(12)과 연결된 채 암반 절삭 시 후술하는 절삭 팁에 발생하는 충격과 진동을 분산시킴과 아울러 지지 관체(104) 내부로 공급되어 후술하는 절삭 팁에 과열의 발생을 차단시키는 물의 출입이 용이하도록 하는 완충 홈(14) 그리고, 상기 완충 홈(14)과 연결된 채 후술하는 절삭 팁을 고정시킬 때 일정한 위치에 고정이 되도록 하는 절삭 팁 걸림단(15) 그리고, 상기 절삭 팁 걸림단(15)과 연결된 채 후술하는 절삭 팁의 뒷면(R)이 밀착되도록 하기 위한 절삭 팁의 뒷면 밀착면(16) 그리고, 상기 절삭 팁의 앞면 밀착면(12)과 연결된 채 절삭된 암반의 칩(chip)을 용이하게 배출시키기 위한 칩 배출홈(13)으로 된 절삭 팁 고정홈(a)이 일정한 간격으로 형성되도록 한 관체(10)와;

상기 절삭 팁 고정홈(a)의 절삭 팁 뒷면 밀착면(16)에 접촉되는 뒷면(R) 그 리고, 상기 뒷면(R)과 연결된 채 상기 절삭 팁 걸림단(15)에 접촉되는 제2 경사단(23) 그리고, 상기 제2 경사단(23)과 연결된 채 상기 절삭 팁 고정홈(a)의 절삭 팁 앞면 밀착면(12)에 접촉되는 앞면(F)과의 예각을 이루면서 암반을 파고들 수 있도록 하는 앞면 가장자리(24)가 형성되도록 하는 제1 경사단(22) 그리고, 상기 앞면(F)의 가장자리를 따라 형성된 절삭 홈(21)으로 형성된 원반 형태의 절삭 팁(20)들로 구성된 것을 특징으로 하는 암반천공장치의 암반절삭공구이다.

한편, 상술한 절삭 팁(20)의 재질은, 초경질 합금강 또는 고속도강 또는 공업용 다이어먼드 중에서 선택되는 것임을 특징으로 한다.

다음, 본 발명의 특징과 작용을 살핀다.

먼저 본 발명의 관체(10)를 살피면, 상술한 바와 같이 관체(10)의 하단 만곡부(11)를 기준하여 절삭 팁 고정홈(a)이 형성되는데, 이것들은 일 방향으로 그리고 일정한 간격을 유지하면서 형성이 된다. 여기서 절삭 팁의 앞면 밀착면(12)과 절삭 팁의 뒷면 밀착면(16)은 만곡부(11)와 직각을 이루도록 하는 것이 바람직하나 경우에 따라서는 5˚ 이내의 각도를 주어 경사지게 할 수도 있음은 당연하다.

그리고 절삭 팁 고정홈(a)의 절삭 팁 걸림단(15)은 관체(10)에 다수의 절삭 팁(20)을 삽입시켜 황동 용접을 할 경우 절삭 팁(20)의 위치가 모두 일정하도록 하기 위하여 형성된 것이다. 이때 황동 용접은 절삭 팁(20)의 뒷면(R) 전체에 걸쳐 이루어지는데, 이는 공지의 기술이므로 도면에는 나타내지 않았음을 밝힌다.

한편, 절삭 팁 고정홈(a)의 완충홈(14)은 암반 절삭 시 절삭 팁(20)에 발생되는 충격과 진동을 분산 및 완화시키는 역할을 하고 절삭 팁에 과열이 발생되는 것을 방지하기 위하여 지지 관체(104) 안으로부터 공급되는 물이 관체(10)의 외부로도 용이하게 흐를 수 있도록 하여 절삭 팁(20)의 성능이 항상 최적으로 유지되도록 한다. 이와 함께 만곡부(11) 저면에 형성된 칩 배출홈(13)은 절삭 팁(20)으로부터 절삭된 암반 칩이 더욱 용이하게 배출될 수 있도록 하는 역할을 하는데, 경우에 따라서는 생략할 수도 있다.

다음, 본 발명의 절삭 팁(20)은 도면에서와 같이 원반 형태를 가지고 있으며 앞면(F)을 기준하여 절삭 홈(21)이 그 가장자리로 형성이 되고 제1 경사단(22)과 앞면(F)이 예각을 이루면서 끝이 뾰족한 앞면 가장자리(24)를 만들어내어서 암반의 절삭이 매우 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다. 이어서 제1 경사단(22)과 연결된 채 상술한 절삭 팁 걸림단(15)에 접촉되는 제2 경사단(23)이 형성된다. 이것의 재질은 금속가공용 공구강으로 사용되는 초경질 합금강이나 고속도강 또는 공업용 다이어먼드 중에서 선택될 수 있는데, 본 발명인의 실험에 의하면 초경질 합금강을 선택하는 것이 가장 바람직하였다.

상술한 바에 있어서, 관체(10)의 하단부에 만곡부(11)를 형성시킨 이유는, 절삭 팁(20)이 도4와 같이 위치할 경우 관체로부터 아무런 간섭을 받지 않으면서 절삭효율을 가장 양호하게 하기 위함이다. 그리고 도4와 같이 관체(10)의 내면에는 나사(17) 부분 하방으로 완만한 경사가 형성되도록 함으로써 천공작업 후 구멍으로부터 관체(10) 및 지지 관체(104)가 탈출할 때 중간이 절단되어 관체(10) 안에 박힌 돌기둥이 미끄러지면서 관체(10)의 외부로 쉽게 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하나 반드시 필요한 것은 아니다.

이상과 같은 본 발명의 실시예를 제시하기로 한다.

직경 200mm의 본 발명 관체(10)에 직경 16mm인 본 발명 절삭 팁(20) 12개를 상술한 바와 같이 고정시키고 천공장치(100)를 통해 천공작업을 하였던 바, 동일한 조건하에서 깊이 600mm의 천공을 할 때 제주도와 같이 화산암의 경우 종래의 절삭공구는 8분 정도가 소요되는 반면 본 발명의 경우 4분 정도가 소요되며, 특히 육지의 단단한 암반(현무암, 화강암, 차돌 등)의 경우 종래의 절삭공구는 2시간이 경과하여도 1/2의 깊이를 천공하지 못하고, 더욱이 절삭 팁(301)이 관체(300)로부터 분리 및 이탈이 되고 관체(300)가 파손되어 3개의 신품을 교체하였어야 하는 반면 본 발명의 경우 신품의 교체없이 하나만을 가지고 20분 내지 25분 이내에 깊이 600mm의 천공이 가능하다는 획기적인 결과를 얻게 되었으며, 절삭 팁(20)은 단 하나도 파손이 되거나 관체(10)로부터 분리 및 이탈이 되지 않았고 관체(10)의 파손도 발생하지 않았다.

이상과 같은 본 발명은, 종래의 절삭공구에 비하여 절삭능력이 크게 향상되어 작업성이 뛰어남은 물론 매우 단단한 암반도 쉽게 천공시킬 수 있어 확실한 차별성을 가짐으로서 공기단축에 크게 기여할 수 있고, 절삭 팁의 내구성도 탁월하게 향상되어 경제성이 우수한 등의 유용한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 하단 언저리는 반원형의 만곡부(11)가 형성되고 상측의 안쪽으로는 지지 관체(104)와의 조립을 위한 나사(17)가 형성되며 양 측면에는 지지 관체(104)와의 조립 또는 분리용 파이프 관통구멍(18)이 형성되고, 상기 만곡부(11)를 기준하여 절삭 팁의 앞면(F)이 밀착되도록 하기 위한 절삭 팁의 앞면 밀착면(12) 그리고, 상기 절삭 팁의 앞면 밀착면(12)과 연결된 채 암반 절삭 시 후술하는 절삭 팁에 발생하는 충격과 진동을 분산시킴과 아울러 지지 관체(104) 내부로 공급되어 후술하는 절삭 팁에 과열의 발생을 차단시키는 물의 출입이 용이하도록 하는 완충 홈(14) 그리고, 상기 완충 홈(14)과 연결된 채 후술하는 절삭 팁을 고정시킬 때 일정한 위치에 고정이 되도록 하는 절삭 팁 걸림단(15) 그리고, 상기 절삭 팁 걸림단(15)과 연결된 채 후술하는 절삭 팁의 뒷면(R)이 밀착되도록 하기 위한 절삭 팁의 뒷면 밀착면(16) 그리고, 상기 절삭 팁의 앞면 밀착면(12)과 연결된 채 절삭된 암반의 칩(chip)을 용이하게 배출시키기 위한 칩 배출홈(13)으로 된 절삭 팁 고정홈(a)이 일정한 간격으로 형성되도록 한 관체(10)와;

   상기 절삭 팁 고정홈(a)의 절삭 팁 뒷면 밀착면(16)에 접촉되는 뒷면(R) 그리고, 상기 뒷면(R)과 연결된 채 상기 절삭 팁 걸림단(15)에 접촉되는 제2 경사단(23) 그리고, 상기 제2 경사단(23)과 연결된 채 상기 절삭 팁 고정홈(a)의 절삭 팁 앞면 밀착면(12)에 접촉되는 앞면(F)과의 예각을 이루면서 암반을 파고들 수 있도록 하는 앞면 가장자리(24)가 형성되도록 하는 제1 경사단(22) 그리고, 상기 앞면 (F)의 가장자리를 따라 형성된 절삭 홈(21)으로 형성된 원반 형태의 절삭 팁(20)들로 구성된 것을 특징으로 하는 암반천공장치의 암반절삭공구.
2. 제1항에 있어서, 절삭 팁(20)의 재질은, 초경질 합금강 또는 고속도강 또는 공업용 다이어먼드 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 암반천공장치의 암반절삭공구.

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