KR100234512B1 - 충격장치용 랩스프링 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 충격 장치(10)의 회전동작을 드릴 스틸에 전달하는 클러치 조립체에 관한 것이다. 클러치 조립체(16)는 제1원통형 표면(24)이 위에 형성되 있는 제1허브(8)를 포함한다. 드릴 스틸에 실제적으로 회전하게 결합된 제2허브(20)에는 제2원통형 표면(26)이 위에 형성되어 있다. 제2원통형 표면(26)은 제1원통형 표면(24)과 공축을 이루고 있다. 랩 스프링(17)이 제1원통형 표면(24)과 제2원통형 표면(26)모두의 일부분과 결합하며, 제1허브(18)와 제2허브(20)사이의 상대적인 회전 동작은 제1방향으로는 허용되나 제2방향으로는 억제 된다. 랩 스프링 클러치(16)는 플런저 바 장치는 물론 라이플 바 조립체로 부터 공급된 동작을 전달한다.

Description

[발명의 명칭]

충격 장치용 랩 스프링 클러치

[발명의 배경]

본 발명은 일반적으로 락 드릴(rock drill)등과 같은 것에 관한 것으로, 특히 충격 장치에서의 회전 동작을 선택적으로 전달하기 위해 랩스프링을 사용하는 것에 관한 것이다.

현재는 락 드릴같은 충격 장치에서의 회전 동작 전달을 위해 래칫폴(ratchet pawl)형 클러치 메카니즘이 사용되고 있다. 이들 클러치 메카니즘은 기계화하기가 어렵고 비싸다. 래칫 폴 클러치가 마모되거나 부러질 경우, 보통 조립체 전체가 수리되거나 교환되어야 한다.

래칫 폴 클러치는 락 드릴을 좀 복잡하게 만든다. 따라서 제조를 쉽게하고 충격 장치의 수리를 더 좋게하여 가능한 락 드릴의 구조를 간략하게 하는게 바람직하게 된다.

전술한 내용은 본 클러치에 존재하는 것으로 알려진 단점들을 예시하는 것이다. 그 결과, 전술된 하나이상의 단점들을 극복하도록된 또다른 장치를 제공하는 것이 유리하다는 것이 분명해진다.

따라서, 이후 개시되는 특징들을 포함하는 적당한 다른 장치가 제공된다.

[발명의 요약]

본 발명의 일면으로, 이것은 충격 장치에서의 회전 동작을 드릴 스틸에 전송하기 위한 클러치 조립체를 제공함으로써 달성된다. 클러치 조립체는 제1원통형 표면이 위에 형성되어 있는 제1허브를 포함한다. 드릴 스틸에 실제적으로 회전하게 결합되는 제2허브에는 제2원통형 표면이 위에 형성되어 있다. 제2원통형 표면은 제1원통형 표면과 공축을 이룬다. 랩 스피링은 제1원통형 표면과 제2원통형 표면 모두의 일부분과 결합하며, 여기서 제1허브와 제2허브 사이의 상대적인 회전 동작은 제1방향으로는 허용되고 제2방향으로는 억제된다.

전술한 측면들과 다른 측면들은 첨부도면을 참조한 본 발명의 상세한 설명을 통해 분명해질 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 랩 스프링 조립체의 실시예를 예시하는 측면도.

제2도는 제1도에 도시된 랩 스프링 클러치 장치의 확대도.

제3도는 랩 스프링 클러치 조립체의 다른 실시에의 부분 단면도.

제4도는 본 발명의 랩 스프링 클러치 조립체를 포함하는 충격 장치의 제 1 실시예의 측면단도.

제5도는 본 발명의 랩 스프링 클러치 조립체를 구비하는 충격 장치의 또 다른 실시예의 측단면도.

제6도는 본 발명의 랩 스프링 클러치 조립체를 구비하는 충격 장치의 또 다른 실시예의 측단면도, 및

제7도는 관련 그루브를 포함하는 제5도의 피스톤(60)의 일부의 부분 측면도이다.

[발명의 상세한 설명]

본 명세서에서, 각 도면의 같은 요소를 같은 참조번호로 지칭될 것이다.

일반적으로 충격장치(10) (예, 땅속으로 파내려 가거나 구멍 변화에 영향을 안 받는 락 드릴)에서는 드릴 스틸(14)에 회전 운동을 제공하는게 바람직하다. 랩 스프링 클러치 조립체(16)가 이 회전 운동의 전송을 달성한다(제1-3도). 랩 스프링 클러치 조립체(16)는 제1허브(18), 제2허브(20), 및 랩 스프링(17)을 포함한다.

제1허브 표면(24)은 제1허브(18)에 형성되고 제2허브 표면(26)은 제2허브(20)에 형성된다. 제1허브 표면(24)과 제2허브 표면(26)은 가장축선(22)를 중심으로 동심적이다.

랩 스프링(17)은 제1허브 표면(24)과 제2표면(26)모두와 단단하게 결합된다. 랩 스프링(17)의 어떤 부분도 제1허브 표면(24)이나 제2허브표면(26)에 고정적으로 부착되지 않는다.

제1허브(18)가 제2허브(20)에 관련해 제1회전 방향(28)으로 회전되면, 랩 스프링(17)의 코일들이 제1허브 표면(24)과 제2 허브 표면(26) 모두에 더욱 빽빽하게 고정되게 된다. 따라서 제1허브(18)와 제2허브(20) 사이의 상대적인 회전이 억제되게 된다.

택일적으로, 제1 허브(18)가 제2허브(20)와 관련해 제2회전방향으로 회전하면, 랩 스프링(17)의 코일들은 제1허브(18)와 제2허브(20)를 중심으로 느슨해 지게되며, 그 결과 제1허브(18)의 제2허브(20)사이에 상대적인 회전이 허용되게 된다.

제1허브 표면(24)과 제2허브 표면(26)은 제1허브(18)와 제2허브(20)의 외측 원주 표면(32) (제1, 2도를 볼 것)이나 그것의 내측 원주 표면(34) (제3도에 예시됨)을 형성할 수 있다. 양 실시에에서는 제1허브(18)의 제2허브(20) 사이의 상대적인 회전이 제1회전 방향(28)으로는 억제되나 제2회전 방향(30)으로는 허용된다.

구동기(12)의 동작을 드릴 스틸(14)의 분할(indexing)로 단일 방향으로 변형시키는 본 발명의 세가지 다른 실시예가 있다. 이 드릴 스틸의 분할은 드릴 스틸이 작업표면과 접촉할때마다 그것이 상이한 각과 위치에 있도록 요망된다.

제4도에 예시된 제1실시예에서, 다수의 플런저 로드(36)는 플런저 칼라(38)에 부착된 플런저 탭(37)의 양측에 왕복적으로 작용한다.

각 플런저 로드(36)는 작업 체임버들(59a, 59b)에 함유된 작업 유체에 의해 역회전되게 작동된다. 당업계에 공지되 있듯이, 택일적으로 작업 유체는 작업 체임버들(59a,59b)에 공급된 피스톤(12)의 왕복을 초래한다.제2허브(20)의 모든 회전 운동은 드릴 스틸(14)에 이행된다.

제5도와 제7도는 본 발명의 제2실시예를 도시한다. 왕복 피스톤(60)은 충격 장치(10)에 장착된다. 하나이상의 축바향으로 정렬된 그루브들(62)이 피스톤(60)상에서 축방향으로 연장한다. 돌출부(61)가 충격 장치(10)의 일부분에서 축방향으로 정렬된 그루브들(62)로 연장한다. 이는 피스톤(60)을 실질적으로 회전하지 않으면서 축방향으로 작동하도록 보장한다.

피스톤상에는 또 하나이상의 나선형 그루브들(66)이 형성된다. 피스톤 너트 또는 허브(70)는 충격 장치(10)의 일부분과 관련해 실질적으로 축방향으로 고정되나, 충격 장치(10)내에서 회전가능하다. 돌출부(72)가 피스톤 너트(70)상에 형성되 나선형 그루부(66)로 연장한다.

피스톤이 충격 장치내에서 축방향으로 왕복할때마다, 나선형 그루브들과 결합하는 돌출부(72)는 피스톤 너트(70)를 피스톤(60)과 관련해 회전적으로 진동하도록 강제하게 된다. 제4도의 실시예에 있는 피스톤(60)은 그루브들(62, 66)을 갖지 않고 있다는 것에 주의해야 한다.

피스톤 허브 또는 너트(70)는 피스톤 허브 표면(74)을 지니게 형성된다. 척(chuck)(76)이 피스톤 너트(70)근처에 배치된다. 척 허브표면(78)은 척(76)에 형성된다. 척 허브 표면(78)은 피스톤 너트 허브표면(74)와 공축이다. 이런 식으로, 랩 스프링(17)은 척 허브표면(78)과 피스톤 허브 표면(74)사이에서, 결합 접촉상태로 연장한다. 랩 스프링은 전술하였듯이 두 허브 표면(74, 78)과 상호작용한다.

이 방식으로, 피스톤(60)의 축방향 왕복은 피스톤 너트(70)의 회전왕복을 초래하게 되며, 그것으로 인해 랩 스프링 조립체(16)는 척의 단일 방향 회전 분할로 전환하게 된다. 전술하였듯이 드릴 스틸(14)은 척(76)에 관련해 실질적으로 회전적으로 고정된다. 그러나, 척내에서의 드릴스틸의 길이방향 변위가 허용된다.

충격 장치(10)내에서 피스톤이 왕복하는 동안, 피스톤은 축방향으로 짧은 거리 변위되도록만 허용되는 드릴 스틸과 접촉하게 된다. 이 접촉과 드릴 스틸의 결과 변위는 드릴 스틸의 충격형 움직임을 초래한다.

전술한 두 실시예에서는, 랩 스프링(17)상류에서의 양방향 회전 진동이 랩 스프링 하류에서의 단방향 분할로 전환된다. 본 발명의 랩 스프링 클러치 조립체(16)가 충격 장치 응용들내의 임의의 잘 알려진 유형의 장치에 의해 생긴 진동 동작을 전환시키는데도 사용될 수 있음을 알아야 한다.

제6도에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 랩 스프링 클러치 조립체(16)는 충격 장치(10)의 후부(82)에 고정된 고정 허브(80)와 라이플 바 허브 부분(86)을 포함한다. 고정 허브(80)위에는 제1고정 허브표면(85)이 형성되어 있고, 라이플 바 허브 부분(86)위에는 제2허브표면(88)이 형성되어 있다. 랩 스프링은 제1허브 표면(85)과 제2허브 부분(88)사이에서 연장하여 전술하였듯이 가능하다.

라이플 바 허브 부분(86)은 나선형 그루브들(90)이 내부에 형성되어 있는 실질적으로 원통형인 부분(89)을 포함한다. 피스톤(94)은 라이플 바 허브 부분(86)과 제한 접촉을 하는 것만 제외하곤 자유로이 회전한다. 피스톤(94)의 내면에 형성된 하나이상의 라이더(rider)를 (98)은 라이플 바 허브 부분(86)의 나선형 그루브들(90)에 얹힌다.

피스톤(94)은 충격 장치(10)내에서 자신의 축방향 길이를 중심으로 자유로이 회전한다. 피스톤(94)이 위로 움직임에 따라, 랩 스프링(17)은 제2허브 표면(88)주위에 꽉 조여지게 되고, 고정 허브(80)와 라이플 바 허브 부분(86)사이의 상대적인 회전은 억제되게 된다. 그러므로, 피스톤(92)이 후부(82)를 향해 움직일때마다, 피스톤은 나선형 그루브들(90)을 따르게 된다.

피스톤(94)이 후부(82)로 부터 멀어짐에 다라, 라이더들(98)은 나선형 그루브들(92)에 힘을 가하게 되고, 그것은 랩 스프링(17)을 느슨하게 하는 작용을 하게 된다. 이에 따라, 고정 허브(80)와 라이플 바 허브 부분(86)사이에 상대적인 회전이 허용되게 된다.

축방향으로 정렬된 그루브들(104)이 피스톤(94)의 외면에 형성된다. 척 요소들(106a, 106b)로 형성된 척(106)은 피스톤(94)을 싸고, 하나이상의 스플라인들(108)이 척(106)의 내주변에 형성된다. 이에 의해 피스톤(94)과 척(106) 사이의 상대적인 회전이 억제되나 종방향 변위는 허용된다.

드릴 스틸(14)을 싸기위해 척(106)이 형성되며, 여기서 실질적으로 피스톤에 가해진 임의의 회전은 드릴 스틸(14)에 전달된다.

Claims (10)

1. 충격 장치(10)의 회전 동작을 드릴 스틸에 전달하는 클러치 조립체로서 제1원통형 표면(24)이 위에 형성되어 있는 제1허브(18); 드릴 스틸에 회전가능하게 결합되고, 제1원통형 표면(24)과 공축을 이루고 있는 제2원통형 표면(26)이 위에 결합되어 있는 제2허브(20); 및 제1원통형 표면과 제2원통형 표면 모두의 일부분과 결합하고 있는 랩 스프링(17)으로서, 이안에서 제1허브와 제2허브 사이의 상대적인 회전 동작이 제1방향으로 허용되고 제2방향으로는 억제되는 상기 랩 스프링(17)을 포함하는 클러치 조립체로서, 왕복 프시톤(12)이 제공되는데, 그 피스톤이 상기 제1허브(18)에 연결되므로 피스톤의 축방향 동작이 상기 제1허브를 진동 회전 동작으로 움직이게해 상기 랩 스프링을 풀고 조임으로써 상기 제 1,2 허브들 사이에 상대적인 동작을 초래하는 것을 특징으로 하는 클러치 조립체.
2. 제1항에 있어서, 제1원통형 표면(24)과 제2원통형 표면(26)이 각기 제1허브(18)와 제2허브(20)의 내부에 형성되는 것을 특징으로하는 클러치 조립체.
3. 제1항에 있어서, 제1원통형 표면과 제2원통형 표면이 각기 제1허브와 제2허브의 외부에 형성되는 것을 특징으로 하는 클러치 조립체.
4. 제1내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 제1허브는 구동허브이고 제2허브는 피동 허브인 것을 특징으로 하는 클러치 조립체.
5. 제1내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 플러지 로드들(36)이 제1허브에 연결되는 것을 특징으로 하는 클러치 조립체.
6. 제1내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 라이플 바(86)가 제2허브에 연결되는 것을 특징으로 하는 클러치 조립체.
7. 제1내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2허브는 척(106)을 통해 상기 드릴 스틸에 회전가능하게 결합되고, 제2허브와 드릴 스틸사이의 상대적인 회전은 제한하나 그들 사이의 종방향 변위는 허용하는 연결 수단(108)이 있는 것을 특징으로 하는 클러치 조립체.
8. 제1내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 제1원통형 표면의 반지름은 제2원통형 표면의 반지름과 같은 것을 특징으로 하는 클러치 조립체.
9. 전술한 항들중 어느 한 항에 따른 클러치 조립체(16)를 구비하는 충격장치(10).
10. 제9항에 있어서, 제1허브가 충격 장치의 하우징에 회전가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 충격 장치.