KR102614415B1

KR102614415B1 - 확공용 굴착 드릴 및 굴착 시스템

Info

Publication number: KR102614415B1
Application number: KR1020210184012A
Authority: KR
Inventors: 김영수; 이덕규; 김완두; 이준희; 정영도; 이성휘
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-12-19
Anticipated expiration: 2041-12-21
Also published as: KR20230094669A

Abstract

본 발명은 확공용 굴착 드릴에 관한 것으로서, 복수의 단으로 구성된 외벽을 포함하고, 굴착을 위한 타격을 전달하도록 구성된 타격부; 굴착 대상물과 접촉하도록 구성된 쐐기형 굴착부; 상기 쐐기형 굴착부에 일단이 결합되고 상기 타격부의 길이방향으로 내부를 관통하는 중심 봉; 및 상기 복수의 단 사이에 위치되어 확공을 위해 상기 외벽의 외경보다 더 돌출될 수 있도록 구성된 복수의 확공날을 포함하는 확공부를 포함하고, 상기 확공날이 돌출된 상태에서 굴착시, 상기 외벽과 상기 돌출된 확공날이 이루는 각도가 둔각이 되도록 구성된다.

Description

확공용 굴착 드릴 및 굴착 시스템{Drill and Drilling System for Reaming Having Reaming Control Device}

본 명세서에 개시된 기술은 확공용 굴착 드릴 및 굴착 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 굴착과 동시에 확공도 동시에 가능하고 확공에 따른 부하를 감소시킬 수 있는 확공용 굴착 드릴 및 굴착 시스템에 관한 것이다.

기존의 굴착 시스템은 크게 회전식 굴착 시스템과 타격식 굴착 시스템을 포함한다.

먼저, 회전식 굴착 시스템은 대표적인 예로서 건설 현장에서 사용하는 천공기나 원유 시추를 위해 땅 속에 구멍을 뚫는 경우이다. 해당 기술은 스파이럴 형태의 굴착 날이 회전하는 동시에 땅 속에 삽입되고 해당 날 면을 따라 굴착 방향과 반대 방향으로 땅속 물질이 외부로 이송되는 특징이 있다. 그러나, 경우에 따라 굴착 물질이 산업용 폐기물, 방사능 물질 등 위험 물질에 해당할 경우 해당 기술의 특징인 땅속 물질의 외부 노출은 환경오염을 발생시킬 수 있으며, 작업자들에게 유해 물질 등의 노출이 불가피하다는 단점이 있다.

타격식 굴착 시스템은 대표적인 예로서 건설 현장이나 사용 종료 매립지 등의 땅 속에 구멍을 뚫는 경우이다. 해당 기술은 굴착기 등에 항타기(혹은 타공기)를 연결하여 한쪽 끝이 쐐기 형태인 봉의 다른 쪽 끝을 내려쳐서 땅을 뚫는 방식에 해당한다. 그러나 이러한 방식은 굴착된 구멍의 형상이 봉의 절단면(원형)과 동일한 형상을 갖는다는 한계가 있다. 경우에 따라서 굴착된 구멍의 형상이 3차원의 요철이 필요한 경우 해당 기술로는 해당 천공 형상을 형성할 수 없는 단점이 있다.

한편, 기존의 드릴 중심축의 압축에 의해 확공날이 바깥으로 밀려나는 확공 방식은 구조적으로 도 1에서와 같이 확공날의 최하단면(A 부분)이 지면과 평행할 수 밖에 없다. 따라서, 확공 후의 추가적으로 굴착할 때, 뾰족한 드릴팁과 달리 확공날에 큰 부하가 걸려서 확공날이 상하는 경우가 많다. 또한, 지면과 맞닿는 수직면이 넓어 확공 시에 큰 힘이 필요하고, 확공 후에 중심 축과 맞물린 면적이 좁아 이 부분에서 변형이나 파손이 일어날 가능성이 크다.

본 명세서에 개시된 기술은 기존에 존재하는 압축방식의 굴착 시스템에서의 앞서 설명한 내구성 등의 문제점을 해결하기 위한 굴착 시스템 및 이를 이용한 굴착 방법을 제공한다.

본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상에 따른 확공용 굴착 시스템이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

앞서 설명한 예시적 과제들을 해결하기 위한 일 실시예에 의한 확공용 굴착 드릴은, 복수의 단으로 구성된 외벽을 포함하고, 굴착을 위한 타격을 전달하도록 구성된 타격부; 굴착 대상물과 접촉하도록 구성된 쐐기형 굴착부; 상기 쐐기형 굴착부에 일단이 결합되고 상기 타격부의 길이방향으로 내부를 관통하는 중심 봉; 및 상기 복수의 단 사이에 위치되어 확공을 위해 상기 외벽의 외경보다 더 돌출될 수 있도록 구성된 복수의 확공날을 포함하는 확공부를 포함하고, 상기 확공날이 돌출된 상태에서 굴착시, 상기 외벽과 상기 돌출된 확공날이 이루는 각도가 둔각이 되도록 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 확공용 굴착 드릴은, 복수의 단으로 구성된 외벽을 포함하고, 굴착을 위한 타격을 전달하도록 구성된 타격부; 굴착 대상물과 접촉하도록 구성된 쐐기형 굴착부; 상기 쐐기형 굴착부에 일단이 결합되고 상기 타격부의 길이방향으로 내부를 관통하는 중심 봉; 및 상기 복수의 단 사이에 위치되어 확공을 위해 상기 외벽의 외경보다 더 돌출될 수 있도록 구성된 복수의 확공날을 포함하는 확공부를 포함하고, 상기 확공날은 서로 인접하여 설치되는 두 개의 외벽 단들 중 하단 외벽에 형성된 가이드면을 따라 경사 이동할 수 있도록 안내하는 하부 가이드와 상단 외벽에 형성된 가이드면을 따라 수평 이동할 수 있도록 안내하는 상부 가이드를 포함한다.

상기 중심 봉의 회전에 의하여 상기 복수의 단 중 하나 이상이 상부로 이동함에 따라 상기 확공날이 돌출 위치로 이동한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 확공용 굴착 시스템은, 복수의 단으로 구성된 외벽을 포함하고, 굴착을 위한 타격을 전달하도록 구성된 타격부; 굴착 대상물과 접촉하도록 구성된 쐐기형 굴착부; 상기 쐐기형 굴착부에 일단이 결합되고 상기 타격부의 길이방향으로 내부를 관통하는 중심 봉; 상기 중심 봉을 회전시키도록 구성된 확공조절기구; 및 상기 중심 봉의 회전에 의하여 상기 복수의 단 중 하나 이상이 이동함에 따라, 상기 타격부의 외경보다 반경방향 외측으로 더욱 돌출되는 제1위치와 상기 타격부의 외경과 동일한 제2위치 사이의 구간 내에서 이동 가능하도록 구성되는 복수의 확공날을 포함하는 확공부를 포함한다.

상기 확공날이 돌출된 상태에서 굴착시, 상기 외벽과 상기 돌출된 확공날이 이루는 각도가 둔각이 되도록 구성된다.

상기 중심 봉의 단위 회전 당 상기 복수의 단 각각의 이동거리는 서로 같거나 상이하다.

상기 외벽을 구성하는 복수의 단들 중 중 적어도 하나 이상은 상기 중심 봉과 나사결합하도록 구성된다.

상기 외벽을 구성하는 복수의 단들은 굴착부 위치로부터 길이방향을 따라 제1단 외벽, 제2단 외벽 및 제3단 외벽을 포함하고, 상기 제1단, 제2단 및 제3단 외벽들 중 상기 중심 봉과 나사결합하는 외벽은 상기 중심 봉의 회전에 의해 길이방향을 따라 상하 이동하도록 구성된다.

상기 제1단, 제2단 및 제3단 외벽들 중 상기 중심 봉과 나사결합하는 외벽은 동일하거나 또는 상이한 피치의 나사 홈 구조를 갖는다.

상기 확공부는 상기 타격부의 길이방향으로 제1단 확공부와 제2단 확공부를 포함하고, 상기 제1단 확공부를 구성하는 확공날은 상기 제1단 외벽과 상기 제2단 외벽에 의해 이동가능하게 지지되며, 상기 제2단 확공부를 구성하는 상기 제2단 외벽과 상기 제3단 외벽에 의해 이동가능하게 지지된다.

상기 제1단 확공부와 상기 제2단 확공부 각각을 구성하는 복수의 확공날은 상기 중심 봉의 축 방향에서 바라볼 때 서로 겹치지 않도록 배치된다.

상기 확공조절기구는, 외력에 의해 회전하도록 구성된 제1 기구; 및 상기 제1 기구에 인가되는 회전력을 상기 중심 봉의 회전을 위한 구동력으로 변환하도록 구성된 제2 기구를 포함한다.

이러한 본 명세서에 개시된 기술의 굴착 드릴 및 굴착 시스템에 의하면 굴착과 동시에 확공도 가능하다.

또한, 동 굴착 드릴 및 시스템에 의하면 굴착된 구멍의 형상을 3차원의 요철 등으로 형성할 수 있으며, 특히, 땅 속의 무른 정도에 상관없이 확공날의 확공 정도를 조절할 수 있어, 이로부터 굴착되는 땅 속의 구멍의 형상을 임의로 형태로 만들 수 있다.

특히, 동 굴착 드릴 및 시스템에서와 같이 드릴 중심축의 인장에 의해 확공날이 바깥으로 팽창/돌출하는 방식은 확공날의 최하단면을 비스듬히 제작할 수 있어서 확공 시 지면을 더 쉽게 밀어낼 수 있을 뿐만 아니라 확공날을 더욱 뾰족하게 만들어 (흙과 맞닿는 면적의 축소) 확공에 요구되는 부하를 줄일 수 있으며, 확공 후 굴착 시, 확공날과 외벽단의 각도를 둔각으로 만들 수 있기 때문에, 더 쉽게 드릴이 가능하며 확공날과 드릴에 걸리는 부하를 줄일 수 있다. 이는 곧 드릴의 구조 안정성, 굴착 용이성, 드릴날 수명과 직결된다.

한편, 본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 굴착 시스템 및 이를 이용한 굴착 방법이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래기술에 의한 압축방식의 굴착 드릴의 예시를 나타낸다.
도 2는 본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 굴착 드릴의 전체 구성을 나타낸 사시도 및 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 의한 굴착 드릴의 (a) 확공 전 및 (b) 확공 후의 상태도로서 확공시 외벽과 확공날 사이의 둔각을 나타낸다.
도 4는 도 3에서의 확공 전후 외벽을 구성하는 복수의 단들의 이동상태를 나타낸다.
도 5 내지 도 7은 도 2에 의한 굴착 드릴의 타격부인 외벽을 구성하는 각 단(제1단 내지 제3단)의 상세도이다.
도 8은 도 2에 의한 굴착 드릴의 확공부 중 확공날을 나타낸다.
도 9는 도 2에 의한 굴착 드릴의 외벽 각 단과 확공날의 결합 상태를 나타낸다.
도 10은 본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 굴착 시스템 중 확공조절기구을 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 굴착 시스템 중 외벽을 구성하는 각 단에 형성된 나사 구조의 다양한 형태/조합을 예시적으로 설명한 개략도이다.

본 명세서에 개시된 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 명세서에 개시된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 명세서에 개시된 기술은 본 명세서에 개시된 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "결합된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결 또는 결합될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결 또는 결합될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 '~부'로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.

다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 명세서에 개시된 기술의 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

본 발명에서는 드릴 몸체의 원통 외벽과 중심 봉의 상대운동에 의해 외벽을 구성하는 복수의 단(가령, 3단)이 견인되게 된다. 이에 의해 외벽 단들 사이의 거리가 멀어지게 되고 이로 인해 확장된 구멍을 메우기 위해 확공날이 바깥쪽으로 튀어 나옴으로써 확공이 이루어진다. 이후에 반대로 외벽 단들 사이의 거리가 가까워지게 되면 확장되었던 확공날이 중심축 쪽으로 이동하며 원래의 원통 형상으로 복귀한다.

이를 이루기 위해 확공날은 우선 도브 테일의 형태로 이루어져 외벽 단의 움직임이 확공날에 잘 전달될 수 있게 이루어져야 한다. 또한, 외벽 3단이 견인될 때 확공날이 바깥쪽으로 확공될 수 있도록 확공날의 면적이 외부로 노출된 부위가 작고 중심축 쪽의 면적이 넓어야 한다. 이로 인해 땅과 맞닿는 부분이 좁아 확공시 부하가 적게 걸리고, 외벽과 확공날이 이루는 각도가 둔각을 이루에 되어 확공 후 굴착 시 부하 또한 적게 걸리게 된다.

굴착 드릴 및 굴착 시스템

본 실시예에 의한 확공용 굴착 시스템에 사용되는 굴착 드릴은 전체적으로 도 2 이하에서와 같은 2단 확공날 시스템으로 이루어진다. 동일한 기술적 사상을 유지하며 1단 또는 다단으로의 변경 적용함은 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

도 2는 본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 굴착 드릴의 전체 구성을 나타낸 사시도 및 분해 사시도이다.

이러한 2단 확공날 굴착 시스템은 도 2에 도시된 드릴 본체와 확공조절기구(500)를 포함하고, 드릴 본체는 크게 4개의 기능적 부분인, 타격부(100), 확공부(200), 중심 봉(300), 굴착부(400)로 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 동 실시예에 의한 확공용 굴착 시스템은, 굴착 대상물과 접촉하도록 구성된 쐐기형 굴착부(400), 굴착부(400)에 굴착을 위한 타격을 전달하도록 구성된 타격부(100), 굴착부(400)에 일단이 결합되고 타격부의 내부를 관통하는 중심 봉(300), 중심 봉을 회전시키도록 구성된 확공조절기구(500) 및 중심 봉(300)의 회전에 의하여, 타격부(100)의 외경보다 반경방향 외측으로 더욱 돌출되는 제1 위치와 타격부(100)의 외경과 동일한 제2 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성되는 복수의 확공날을 포함하는 확공부(200)를 포함한다.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 굴착 시스템 중 타격부(100)는 서로 상대적인 이동이 가능하도록 설치된 복수의 단으로 구성된 외벽으을 포함한다. 이러한 단의 개수는 굴착 깊이 등에 의하여 추가될 수 있다.

타격부(100)는 외부 타공기(미도시)로부터 가해지는 힘을 직접적으로 받는 기능을 수행한다. 이는 예시적으로 실린더 형상으로 이루어질 수 있으며, 그 내부는 중공형으로 이루어져 회전이 가능한 중심 봉(300)이 삽입되도록 구성된다. 중심 봉(300)은 쐐기형 굴착부(400)에 일단이 결합되고 타격부(100)의 길이방향으로 내부를 관통하도록 배치되며, 회전은 후술하는 확공조절기구(500)와의 기어 관계에 의하여 수행된다.

타격부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 굴착부 위치로부터 길이방향을 따라 제1단 외벽(110), 제2단 외벽(120), 제3단 외벽(130)으로 구성된다. 이러한 외벽을 구성하는 복수의 단 중 중 적어도 하나 이상은 중심 봉과 나사결합하도록 구성된다. 제1단, 제2단 및 제3단 외벽들 중 중심 봉과 나사결합하는 외벽은 중심 봉의 회전에 의해 길이방향을 따라 상하 이동하게 된다.

나사결합과 관련하여, 확공날의 돌출/펼침 정도를 조정할 수 있도록 제1단, 제2단 및 제3단 외벽들 중 중심 봉과 나사결합하는 외벽은 서로 동일한 피치의 나사 홈 구조를 갖거나 또는 서로 상이한 피치의 나사 홈 구조를 갖을 수 있다. 이러한 피치 관련해서는 후술하는 실시예를 통해 상세히 설명한다.

제1단 외벽(110)과 제2단 외벽(120) 사이에서는 제1단 확공부가 위치/지지되어 제1단 확공부를 구성하는 한 쌍의 확공날(200)이 제1단 외벽(110)과 제2단 외벽(120) 사이의 이동에 의해 이동가능하게 된다.

마찬가지로, 제2단 외벽(120)과 제3단 외벽(130) 사이에서는 제2단 확공부가 위치/지지되어 제2단 확공부를 구성하는 한 쌍의 확공날(200)이 제2단 외벽(120)과 제3단 외벽(130) 사이의 이동에 의해 이동가능하게 된다.

이러한 서로 인접하게 배치되는 외벽 단들, 가령 제1단 외벽(110)과 제2단 외벽(120)을 예로서 설명하면, 하부 단인 제1단 외벽(110)에는 V 형 단면의 가이드 면/가이드 홈(111)이 형성되고 상부 단인 제2단 외벽(120)에는 수평 단면의 가이드 면/가이드 홈(121)이 형성된다(도 5, 6 참조). 이러한 가이드 면/가이드 홈(111, 121)에는 서로 상보적인 구조를 갖는 도브 테일 형상의 제1 확공부의 한 쌍의 확공날(200)이 결합된다(도 8, 9 참조).

마찬가지로 도 6, 7에서 도시된 바와 같이, 제2단 외벽(120)과 제3단 외벽(130) 사이에서도 동일한 구조의 가이드 면/가이드 홈(122, 131)이 형성되고, 이러한 가이드 면/가이드 홈(122, 131)에는 서로 상보적인 구조를 갖는 도브 테일 형상의 제2 확공부의 한 쌍의 확공날(200)이 결합된다(도 8, 9 참조).

즉, 동 발명에 있어서의 확공날(200)은, 도 8, 9에 도시된 바와 같이, 서로 인접하여 설치되는 두 개의 외벽 단들 중 하단 외벽에 형성된 가이드 면/홈을 따라 경사 이동할 수 있도록 안내하는 하부 가이드(111, 122)와 상단 외벽에 형성된 가이드 면/홈을 따라 수평 이동할 수 있도록 안내하는 상부 가이드(121, 131)를 포함하는 구조로 이루어진다.

이로써 확공날(200)은 기존의 압축력에 의해 외부로 돌출되는 구조가 아닌 견인력에 의해 외부로 돌출되는 구조가 되며, 또한 도 3에 도시된 바와 같이 확공날(200)이 돌출된 상태에서 굴착시, 외벽과 돌출된 확공날(200)이 이루는 각도가 둔각이 된다(도 3 A 참조).

쐐기형 굴착부(400)는 굴착 대상물(가령, 지면)과 직접적으로 맞닿는 부위로서 굴착 진입의 용이성을 위해 쐐기 형상으로 구성된다.

중심 봉(300)은 예시적으로 세장형 실린더 형상으로 구성되며 일 선단은 쐐기형 굴착부(400)의 중심에 형성된 홈에 결합되어 확공용 굴착 시스템이 상하로 움직일 수 있도록 가이드 하는 역할을 한다. 한편, 중심 봉(300)의 적어도 일부에는 나사산이 형성되어 있으며, 이러한 나사산은 확공조절기구(500)와 함께 작동가능하도록 형성되며 아울러 외벽을 구성하는 복수의 단과 함께 작동가능하도록 형성된다.

확공조절기구(500)는 확공날(200)의 확공 정도, 즉 확공날(200)이 펼쳐지고 오므려지는 제1, 2위치를 결정하도록 중심 봉(300)을 회전시키는 기능을 한다. 한편, 도 10에 도시된 확공조절기구(500)의 설치 위치 관련하여 중심 봉(300)을 회전시킬 수 있는 한 이러한 설치위치 및 조절메커니즘은 충분히 변경가능하다.

이러한 확공조절기구(500)는 외력에 의해 회전하도록 구성된 제1기구(510)와, 제1기구에 인가되는 회전력을 중심 봉(300)의 회전을 위한 구동력으로 변환하도록 구성된 제2 기구(520)를 포함한다.

도 10에서와 같이, 예시적으로, 제1, 2 기구는 베벨기어를 포함할 수 있다. 제2기구(520)와 중심봉(300)은 일체형으로 구성될 수 있다. 따라서, 제1 기구(510)가 회전하면 제2 기구(520) 외주 면으로 회전력이 전달되고 이에 따라 제2 기구(520)와 결합 형성된 중심 봉(300)이 회전하게 된다. 중심 봉의 회전은 외벽을 구성하는 복수의 단 중심에 형성된 나사구조에 의해 서로 연동하게 되어 이러한 견인력은 외벽 단의 상승이동을 유발하고 결과적으로 확공날(200)을 외부로 펼치게 한다.

실시예

나사결합과 관련하여 앞서 언급한 바와 같이, 확공날(200)의 돌출/펼침 정도를 조정할 수 있도록 제1단, 제2단 및 제3단 외벽들 중 중심 봉과 나사결합하는 외벽은 서로 동일한 피치의 나사 홈 구조를 갖거나 또는 서로 상이한 피치의 나사 홈 구조를 갖을 수 있다.

도 4는 확공 전후 외벽을 구성하는 복수의 단들의 이동상태를 나타낸다. 동 도면을 참조하면, 고정된 제1단 외벽(110)을 기준으로 제2단과 제3단 외벽들이 견인되면서 확공날(200)이 돌출된다.

구체적으로, 제1단과 제2단 사이가 Δx 만큼 멀어지도록 견인되었다면 제3단은 제1단을 기준으로 2Δx 만큼 견인되어야 제2단과 제3단 사이가 Δx 만큼 멀어지게 되므로 상단의 확공날(200)과 하단의 확공날(200)이 동시에 같은 변위만큼 움직이게 된다.

도 11 내지 도 13은 본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 굴착 시스템 중 외벽을 구성하는 각 단에 형성된 피치의 다양한 조합을 예시적으로 설명한 개략도이다.

도 11은 상단과 하단 확공날(200)을 동시에 확공하는 메커니즘 예시로서, 동 도면에서와 같이, 제3단 외벽(130)의 내부와 제2단 외벽(120)의 내부의 나사홈의 피치 길이를 2배 차이가 나도록 형성하면, 중심 봉의 1 회전당 제2단 외벽(120)과 제3단 외벽(130)의 병진 운동도 2배 차이가 나게 된다. 여기서 A는 중심 봉이 회전하는 동안 이탈을 방지시키기 위한 홈이다.

도 12은 상단과 하단 확공날(200)을 동시에 확공하는 다른 메커니즘 예시로서, 동 도면에서와 같이, 제3단 외벽(130)의 내부와 제1단 외벽(110)의 내부의 나사홈의 피치 길이는 같되, 스크류 방향을 반대로 하면 제2단 외벽(120)을 기준으로 제3단 외벽(130)과 제1단 외벽(110)이 동일한 정도로 멀어지게 하면서 확공을 동시에 가능케 한다.

도 13은 상단과 하단 확공날(200)을 동시에 확공하는 또 다른 메커니즘 예시로서, 제3단 외벽(130)을 기준으로 제1단 외벽(110)과 제2단 외벽(120)의 나사 홈의 피치 길이를 2개 차이가 나도록 형성하여 중심 봉의 1 회전당 병진운동거리를 2배 차이가 나도록 하여 상단과 하단의 확공날(200)에 의한 동시 확공을 가능하게 한다.

이상, 본 명세서에 개시된 기술을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.

100 타격부
110 제1단 외벽
120 제2단 외벽
130 제3단 외벽
200 확공부
300 중심 봉
400 쐐기형 굴착부
500 확공조절기구

Claims

복수의 단으로 구성된 외벽을 포함하고, 굴착을 위한 타격을 전달하도록 구성된 타격부;
굴착 대상물과 접촉하도록 구성된 쐐기형 굴착부;
상기 쐐기형 굴착부에 일단이 결합되고 상기 타격부의 길이방향으로 내부를 관통하는 중심 봉; 및
상기 복수의 단 사이에 위치되어 확공을 위해 상기 외벽의 외경보다 더 돌출될 수 있도록 구성된 복수의 확공날을 포함하는 확공부
를 포함하고,
상기 확공날이 돌출된 상태에서 굴착시, 상기 외벽과 상기 돌출된 확공날이 이루는 상방향의 각도가 둔각이 되도록 구성되고,
상기 중심 봉의 회전에 의하여 상기 복수의 단 중 하나 이상이 상부로 이동함에 따라 상기 확공날이 돌출 위치로 이동하는,
확공용 굴착 드릴.
복수의 단으로 구성된 외벽을 포함하고, 굴착을 위한 타격을 전달하도록 구성된 타격부;
굴착 대상물과 접촉하도록 구성된 쐐기형 굴착부;
상기 쐐기형 굴착부에 일단이 결합되고 상기 타격부의 길이방향으로 내부를 관통하는 중심 봉; 및
상기 복수의 단 사이에 위치되어 확공을 위해 상기 외벽의 외경보다 더 돌출될 수 있도록 구성된 복수의 확공날을 포함하는 확공부
를 포함하고,
상기 확공날은 서로 인접하여 설치되는 두 개의 외벽 단들 중 하단 외벽에 형성된 가이드면을 따라 경사 이동할 수 있도록 안내하는 하부 가이드와 상단 외벽에 형성된 가이드면을 따라 수평 이동할 수 있도록 안내하는 상부 가이드를 포함하고,
상기 중심 봉의 회전에 의하여 상기 복수의 단 중 하나 이상이 상부로 이동함에 따라 상기 확공날이 돌출 위치로 이동하는,
확공용 굴착 드릴.
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제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 중심 봉의 단위 회전 당 상기 복수의 단 각각의 이동거리는 서로 같거나 상이한,
확공용 굴착 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 외벽을 구성하는 복수의 단 중 중 적어도 하나 이상은 상기 중심 봉과 나사결합하도록 구성된,
확공용 굴착 드릴.
제5항에 있어서,
상기 외벽을 구성하는 복수의 단은 상기 굴착부 위치로부터 길이방향을 따라 제1단 외벽, 제2단 외벽 및 제3단 외벽을 포함하고, 상기 제1단, 제2단 및 제3단 외벽들 중 중심 봉과 나사결합하는 외벽은 상기 중심 봉의 회전에 의해 길이방향을 따라 상하 이동하도록 구성된,
확공용 굴착 드릴.
제6항에 있어서,
상기 제1단, 제2단 및 제3단 외벽들 중 상기 중심 봉과 나사결합하는 외벽은 동일하거나 상이한 피치의 나사 홈 구조를 갖는,
확공용 굴착 드릴.
제6항에 있어서,
상기 제1단, 제2단 및 제3단 외벽들 중 상기 중심 봉과 나사결합하는 외벽은 서로 상이한 회전방향을 갖도록 하는 나사 홈 구조를 갖는,
확공용 굴착 드릴.
제6항에 있어서,
상기 확공부는 상기 타격부의 길이방향으로 제1단 확공부와 제2단 확공부를 포함하고,
상기 제1단 확공부를 구성하는 확공날은 상기 제1단 외벽과 상기 제2단 외벽에 의해 이동가능하게 지지되며, 상기 제2단 확공부를 구성하는 상기 제2단 외벽과 상기 제3단 외벽에 의해 이동가능하게 지지되는,
확공용 굴착 드릴.
제9항에 있어서,
상기 제1단 확공부와 상기 제2단 확공부 각각을 구성하는 복수의 확공날은 상기 중심 봉의 축 방향에서 바라볼 때 서로 겹치지 않도록 배치되는,
확공용 굴착 드릴.
제1항에 있어서,
상기 확공날은 서로 인접하여 설치되는 두 개의 외벽 단들 중 하단 외벽 내부에 형성된 가이드면을 따라 경사 이동할 수 있도록 안내하는 하부 가이드와 상단 외벽 내부에 형성된 가이드면을 따라 수평 이동할 수 있도록 안내하는 상부 가이드를 포함하는,
확공용 굴착 드릴.
복수의 단으로 구성된 외벽을 포함하고, 굴착을 위한 타격을 전달하도록 구성된 타격부;
굴착 대상물과 접촉하도록 구성된 쐐기형 굴착부;
상기 쐐기형 굴착부에 일단이 결합되고 상기 타격부의 길이방향으로 내부를 관통하는 중심 봉;
상기 중심 봉을 회전시키도록 구성된 확공조절기구; 및
상기 중심 봉의 회전에 의하여 상기 복수의 단 중 하나 이상이 이동함에 따라, 상기 타격부의 외경보다 반경방향 외측으로 더욱 돌출되는 제1위치와 상기 타격부의 외경과 동일한 제2위치 사이의 구간 내에서 이동 가능하도록 구성되는 복수의 확공날을 포함하는 확공부를 포함하는,
확공용 굴착 시스템.
제12항에 있어서,
상기 확공날이 돌출된 상태에서 굴착시, 상기 외벽과 상기 돌출된 확공날이 이루는 상방향의 각도가 둔각이 되도록 구성된,
확공용 굴착 시스템.
제12항에 있어서,
상기 중심 봉의 단위 회전 당 상기 복수의 단 각각의 이동거리는 서로 같거나 상이한,
확공용 굴착 시스템.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외벽을 구성하는 복수의 단들 중 중 적어도 하나 이상은 상기 중심 봉과 나사결합하도록 구성된,
확공용 굴착 시스템.
제15항에 있어서,
상기 외벽을 구성하는 복수의 단들은 굴착부 위치로부터 길이방향을 따라 제1단 외벽, 제2단 외벽 및 제3단 외벽을 포함하고, 상기 제1단, 제2단 및 제3단 외벽들 중 상기 중심 봉과 나사결합하는 외벽은 상기 중심 봉의 회전에 의해 길이방향을 따라 상하 이동하도록 구성된,
확공용 굴착 시스템.
제16항에 있어서,
상기 제1단, 제2단 및 제3단 외벽들 중 상기 중심 봉과 나사결합하는 외벽은 i) 동일하거나 또는 상이한 피치의 나사 홈 구조를 갖거나 ii) 서로 상이한 회전방향을 갖도록 하는 나사 홈 구조를 갖는,
확공용 굴착 시스템.
제16항에 있어서,
상기 확공부는 상기 타격부의 길이방향으로 제1단 확공부와 제2단 확공부를 포함하고,
상기 제1단 확공부를 구성하는 확공날은 상기 제1단 외벽과 상기 제2단 외벽에 의해 이동가능하게 지지되며, 상기 제2단 확공부를 구성하는 상기 제2단 외벽과 상기 제3단 외벽에 의해 이동가능하게 지지되는,
확공용 굴착 시스템.
제18항에 있어서,
상기 제1단 확공부와 상기 제2단 확공부 각각을 구성하는 복수의 확공날은 상기 중심 봉의 축 방향에서 바라볼 때 서로 겹치지 않도록 배치되는,
확공용 굴착 시스템.
제12항에 있어서,
상기 확공조절기구는,
외력에 의해 회전하도록 구성된 제1 기구; 및
상기 제1 기구에 인가되는 회전력을 상기 중심 봉의 회전을 위한 구동력으로 변환하도록 구성된 제2 기구를 포함하는,
확공용 굴착 시스템.