KR100283981B1 - 도랑벽절삭기 - Google Patents

Abstract

적어도 하나의 절삭 휠을 구동하기 위한 기어를 갖는 베어링 실드로부터 이격된 위치에서 절삭 프레임에 부착된 구동 메카니즘을 갖는 도랑 벽 절삭기가 제공된다. 구동 메카니즘과 베어링 실드 내 기어의 구동 피니언 사이에는 구동 샤프트가 있다. 구동 샤프트 베어링과 기어 내 기어 휠 상에서의 마모를 감소시키기 위하여, 내부 톱니 시스템을 갖는 연결 슬리브와 만나는 구동 샤프트의 한쪽 단부 위에는 외부 나선 톱니 시스템이 형성된다. 내부 톱니 시스템 내에는, 외부 나선 톱니 시스템을 갖는 구동 샤프트가 구동 샤프트의 축 주위에서 편향될 수 있도록 회전 가능하게 고정된다. 연결 슬리브는 또한 구동 메카니즘 또는 기어의 구동 피니언과 연결된다.

Description

도랑 벽 절삭기(trench wall cutter)

본 발명은 도랑 벽 절삭기에 관한 것으로, 절삭기의 상부 및 저부 베어링 사이에서 동축 편향이 조정될 수 있도록 구동 샤프트의 편향이 허용되는 도랑 벽 절삭기에 관련된다.

이러한 형태의 알려진 도랑 벽 절삭기는 바우어(Bauer) 등의 미국특허 제4,694,914호에 개시된다. 베어링 실드(shield) 밖의 구동 메카니즘을 절삭 휠로부터 이격되어 있는 절삭 프레임 위의 위치로 이동시키는 것에 의하여 특히 간결한 형태의 도랑 벽 절삭기가 형성된다. 이 구조는 좁은 도랑 벽을 만드는데 적합하다.

이러한 도랑 벽 절삭기의 작동중에 전체 구동 메카니즘이 큰 압력에 노출되어, 구동 메카니즘과 기어 사이에서 구동 샤프트의 베어링이 마모되는 것과 같이 기어의 마모가 증대된다. 따라서, 도랑 벽 절삭기는 반드시 정기적으로 유지 보수될 필요가 있다.

본 발명의 제 1 의 목적은 절삭기의 유지 보수와 관련된 비용이 감소된 도랑 벽 절삭기를 제공하는 것이다.

도 1은 선행기술에 따른 도랑 벽 절삭기의 모식적 부분 횡단면도,

도 2는 본 발명에 따른 도랑 벽 절삭기의 구동 샤프트의 부분 횡단면도,

도 3은 도 2의 구동 샤프트의 저부 단부를 확대시킨 세부도.

이러한 목적 및 다른 목적은 구동 샤프트의 한쪽 단부가 외부 나선 톱니 시스템을 포함하는 도랑 벽 절삭기를 제공하는 것에 의하여 달성된다. 외부 나선 톱니 시스템을 갖는 구동 샤프트가 수용되어 회전 가능하게 고정되는 하나의 내부 톱니 시스템을 갖는 연결 슬리브가 구동 샤프트축 주위에서 편향될 수 있도록 구비된다. 연결 슬리브는 구동 메카니즘 또는 구동 피니언에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 더욱 결합된다.

본 발명의 장치는 그의 길이 방향 축 주위에서 구동 샤프트에 일정한 편향이 가능하도록 구동 샤프트로 연결된다. 따라서, 구동 샤프트는 연결 슬리브의 내부 톱니 시스템 내 외부 나선 톱니 시스템의 꼭대기 가장자리 상에서 회전한다. 절삭 휠과, 절삭휠로부터 멀리 떨어져 위치하는 구동 메카니즘 사이에서 구동 샤프트의 이동성은 도랑 벽 절삭기의 작동중 불가피한 뒤틀림 작용을 보정한다. 샤프트의 상부 및 저부 베어링의 동축성으로부터 생산에서 야기된 편향도 마찬가지로 평형화된다. 이러한 방식으로, 래디얼 베어링, 특히 구동 피니언 상의 횡단 힘과 기어 측 플러그 연결부에서의 원치 않는 힘의 발생이 크게 방지된다. 따라서 본 발명의 도랑 벽 절삭기는 마모를 적게 받고 따라서 더욱 쉽게 유지 보수된다.

연결 슬리브에 의해 수용되는 본 발명의 외부 나선 톱니 시스템의 장치는 구동 샤프트와 구동 피니언 사이 또는 구동 샤프트와 구동 메카니즘 사이에 제공될 수 있다.

본 발명의 한 바람직한 태양에서 구동 샤프트의 양 단부는 외부 나선 톱니 시스템 및 연결 슬리브를 포함하는데, 하나는 구동 피니언과 연결되고 다른 하나는 구동 메카니즘과 연결된다. 이와 같이 양 단부 상에서 구동 샤프트를 이중으로 이동가능하게 지지하는 것은 충격과 뒤틀림으로부터 유익한 보정을 제공한다. 본 발명의 장치에 있어서는 구동 샤프트의 구동부측 위에서 클러치가 생략되는데, 이것은 선행기술의 도랑 벽 절삭기에서 구동 메카니즘과 구동 샤프트 사이의 위치 과결정을 방지하기 위해 필요하였던 것이다. 비교적 큰 질량을 갖는 클러치를 제거하고 구동 샤프트를 구동 출구에 직접 연결하는 것은 구동 샤프트의 관성 모멘트에 유익한 작용을 한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 내부 톱니 시스템은 연결 슬리브의 전체 길이를 따라 형성되고, 구동 샤프트로부터 떨어져서 대면한 쪽에서 연결 슬리브 쪽으로 돌출하여 연결 슬리브에 회전 가능하게 고정된, 상기 내부 톱니 시스템과 대응하여 형성된 외부 나선 톱니 시스템을 갖는 연결 저널이 있다. 이 연결 저널은 한 편은 연결 슬리브의 내부 톱니 시스템과, 다른 한 편은 구동 피니언 또는 구동 모터의 출력 샤프트와 매치(match)될 수 있는 분리된 부품으로 생산될 수 있다.

특별한 모터에 있어서 구동부(drives)들는 주어진 출력 샤프트와 함께 외부 부품을 나타내기 때문에 구동 메카니즘에 회전가능하게 고정되는 연결 저널이 있는 것이 유리하다.

본 발명의 다른 태양에 따르면 구동 피니언에 회전가능하게 고정된 연결 저널이 있는 것이 편리하다. 특히 연결 저널은 구동 피니언과 또한 구동 메카니즘 양쪽 위에 제공될 수도 있다.

본 발명의 한 바람직한 전개는 구동 피니언으로부터 떨어진 면 위에서 구동 피니언에 연결된 연결 저널이, 연결 저널의 지지 표면 위에 구형의 캡(cap)이 놓이도록, 구동 샤프트의 베어링 실드 쪽 단부에서 구형 뚜껑과 협조하는 오목한 지지 표면을 갖는 것에 있다. 본 도랑 벽 절삭기의 작동 위치에서 구동 샤프트는 절삭 휠로부터 본질적으로 수직으로 위를 향하여 연장된다. 이 위치에서 구동 샤프트는 그의 정면 쪽, 부분적으로 구형 뚜껑이 구동 피니언 위 연결 저널의 지지 표면 위에 있는 구형의 캡과 함께 놓여져서, 이 방식으로 모든 축력이 지지 표면에 의해 수용된다. 이러한 배열에서는 어떠한 추가적 축 베어링도 필요하지 않다.

구동 샤프트의 위치를 정확하게 고정시키기 위해서, 연결 저널에는 연결 슬리브 위에서 연결 저널의 위치를 축방향으로 고정시키기 위한 수단이 구비된다.

마지막으로, 본 발명의 한 바람직한 태양은 구동 메카니즘의 연결 저널과 구동 샤프트의 인접 단부 사이에 탄성 요소를 제공한다. 이 탄성 요소는 구동 샤프트의 위치를 한정하기 위하여 사용된다. 탄성 요소의 탄성은 또한 구동 샤프트에 일정한 편향 능력을 허용한다. 동시에 탄성 요소는 구동 메카니즘과 구동 샤프트 사이에서 충격을 완충하기 위하여 사용된다.

본 발명의 이러한 이점 및 추가적인 이점은 몇가지 특징에 비추어 다음의 기술로부터 명백할 것이다.

도 1은 도랑 벽 절삭기 10'의 기본 구조를 보여준다. 베어링 실드 12 위에는 절삭 휠 샤프트 13을 통하여 구동되는 한 쌍의 절삭 휠 허브 19가 있다. 절삭 휠(도시되지 않음)은 절삭 휠 허브 19 상에 탈착 가능하게 장착될 수 있다. 몇 개의 플레이트로 구성되는 베어링 실드 12 내에는 베벨 기어 14가 위치한다. 구동 샤프트 13은, 링 기어 베어링 16을 통하여 베어링 실드 12에 차례로 회전 가능하게 고정되는 링 기어 15에 연결된다. 링 기어 15는 절삭 휠 샤프트 13과 본질적으로 수직으로 연장되는 회전축을 갖는 구동 피니언 17과 맞물린다. 구동 피니언 17은 2 개의 피니언 베어링 18을 통하여 베어링 실드 12에 교대로 회전 가능하게 장착된다.

베어링 실드 12를 가능한 간결하게 유지하기 위하여, 구동 메카니즘(도시되지 않음)은 절삭 프레임 40 위에서 베어링 실드 12 위에 위치시킨다. 구동 피니언 17은 제 1 회전가능하게 고정된 연결부 23'를 통하여, 구동 메카니즘을 향해 구동 피니언 17과 실질적으로 동축으로 상부로 연장되는 구동 샤프트 20'에 연결된다. 튜브 21'에 의해 액체-밀봉 방식으로 둘러싸인 구동 샤프트 20'의 상부 단부 위에는, 도시된 바와 같이 키와 슬롯 연결방식으로 된 제 2의 회전가능하게 고정된 연결부 24'가 있다. 이것은 구동 메카니즘으로부터 구동 샤프트 20'로 토오크를 전달하는 커플링 요소 31'과의 연결을 위하여 사용된다. 구동 샤프트 20'는 구동 샤프트 베어링 22'를 통하여 절삭 프레임 40 위에 회전 가능하게 장착되고 액체 밀봉 베어링 하우징 30' 내에 밀봉된다. 끝으로, 절삭 프레임 40 위에는 도랑 벽 절삭기 10'가 땅 속에 형성되는 도랑 벽 내에서 이를 통하여 지지 및 안내될 수 있는 홀더 32가 있다.

도랑 벽 절삭기에서 이와 같이 알려진 구동 메카니즘과 절삭 휠의 배열은 절삭 휠 사이에서 가능한 좁은 브리지의 형성에 대하여 유리하다. 그러나, 작동중에 비교적 큰 힘이 도랑 벽 절삭기 및 특히 절삭 프레임 40 상에 작용하면 결과적으로 절삭 휠 프레임 40의 뒤틀림 및 변형이 일어날 수 있다. 결과적으로 일어나는 구동 메카니즘, 구동 샤프트 20' 및 구동 피니언 17 상호간 위치의 변화는 피니언 베어링 18과 구동 샤프트 베어링 22' 내에서 비교적 높은 횡방향 힘 및 베벨 기어 14 내에서 원치 않는 톱니 힘을 야기한다. 이러한 횡방향 힘은 베어링과 기어 휠의 마모를 증가시켜, 절삭 시간의 증가 및 도랑 벽 절삭기와 관련된 유지 보수 비용의 증가를 초래한다.

상기 언급된 문제는, 그 일부를 도 2 및 도 3에 나타낸 본 발명에 따른 도랑 벽 절삭기 10에 의하여 극복된다. 도 1과 관련하여 기술된 부품 및 프라임 마크 없이 동일 참조 번호가 매겨진 부품은 본질적으로 변화 없이 본 발명의 도랑 벽 절삭기에 구비될 수 있다.

절삭 휠 11에 대한 절삭 프레임 40의 뒤틀림을 보정하기 위하여 구동 샤프트 20은, 베어링 실드 12에 면하는 그의 저부 단부 상에 외부 나선 톱니 시스템 26을 갖는 쇼울더 25를 포함한다. 외부 나선 톱니 시스템 26은, 구동 샤프트 20의 축 주위에 위치한 제 1 연결 슬리브 50의 내부 톱니 시스템 51 내에 구동 샤프트 20이 수용될 수 있도록 고안된다. 외부 나선 톱니 시스템 26의 개개 톱니 또는 돌출부의 외부 가장자리는 적절한 생성 캠(generating cam)을 따라 크라운 가공되어(crowoned) 성형된다. 외부 나선 톱니 시스템 26의 외부 프로파일(profile)의 최대 직경은 내부 톱니 시스템 51의 프로파일의 최대 내부 직경과 일치한다.

내부 톱니 시스템 51은 연결 슬리브 50의 전체 내부 표면을 따라 연장되는 축방향으로 평행한 프로파일 가장자리를 포함한다. 축방향으로 평행한 프로파일 가장자리를 갖는 외부 톱니 시스템 53을 갖는 제 1 연결 저널 52는 구동 샤프트 20으로부터 연결 슬리브 50의 대향하는 쪽으로 연장된다. 구동 샤프트 20과 제 1 연결 저널 52의 대향하는 단부는 서로 접촉하고 있다. 구동 샤프트 20의 편향 운동을 용이하게 하기 위하여, 그 접촉 표면은 구형의 캡(cap) 27의 형태로 이루어져서, 이 구형의 캡 27을 수용하도록 형성된 경화된 지지 표면 56에 놓인다. 지지 표면 56으로부터 떨어져 대면하는 제 1 연결 저널 52의 단부에 있는 보다 작은 직경의 오프셋 영역은 구동 피니언 17을 위한 플러그-인 연결부 54를 형성한다. 플러그-인 연결 54는 세레이션 연결(serrated connection) 등으로 될 수 있다. 제 1 연결 저널 52의 연결 슬리브 50의 축 위치는 링 형 안전 장치 55를 통하여 고정된다. 제 1 연결 저널 50은 지지 표면 56으로부터 떨어져 대면하고 있는 그의 단부에서, 회전 가능하게 고정되는 통상적인 연결을 통하여 구동 피니언 17과 결합된다.

구동 샤프트 20의 상부 단부 위에는 저부 단부 위에서와 유사한 방식으로 외부 나선 톱니 시스템 29를 갖는 제 2 쇼울더 28이 있다. 이 외부 나선 톱니 시스템 29는, 구동 샤프트 20의 축 주위에서 회전 축받이로 될 수 있게 회전 가능하게 고정되는 연결부를 형성하기 위하여, 끼워맞춤 연결에 의해, 상기 외부 나선 톱니 시스템 29에 대응하여 형성된 제 2 연결 슬리브 60의 내부 톱니 시스템 61로 끼워 진다. 제 2 연결 슬리브 60의 다른 쪽으로부터, 제 2 연결 저널 62는 내부 톱니 시스템 61로 끼워져서, 마찬가지로 회전 가능하게 고정되는 연결부를 형성한다. 구동 샤프트 20의 상부 단부과 제 2 연결 피니언 62의 반대쪽 단부 사이에는 탄성 요소 65, 예를 들어 고무 플레이트가 있어, 이에 의해 구동 샤프트 20의 편향 능력에 악영향을 주지 않고 일정한 축력이 구동 샤프트 20의 위치 결정에 작용한다.

제 2 연결 저널 62는 차례로 구동부 33의 모터 샤프트 66에 고정 연결된다. 제 2 연결 저널 62와 절삭 프레임 40 위의 하우징 사이에는 밀봉부재 64가 있다. 상부 연결 베어링은 구동부 33에 있는 모터 샤프트 66의 베어링에 의하여 지지된다.

본 발명이 바람직한 태양을 참고하여 기술되었지만, 본 발명이 그의 정수 및 범위로부터 벗어나지 않고 여기에 특별히 기술된 것 이상으로 실시될 수 있음이 본 분야의 숙련자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 정수 및 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한된다는 것이 이해될 것이다.

Claims (11)

1. 절삭 프레임 40;

   상기 절삭 프레임 40에 위치된 베어링 실드 12;

   상기 베어링 실드 12에 회전 가능하게 장착된 절삭 휠 11;

   상기 베어링 실드 12로부터 떨어져서 상기 절삭 프레임 40에 부착되어 상기 절삭 휠 11을 구동하기 위한 구동 수단 33;

   베어링 실드 12 내에 위치한 기어;

   제 1 단부에서 구동 수단과 연결되고 제 2 단부에서 베어링 실드 내 기어의 구동 피니언에 연결된 구동 샤프트로서, 피니언은 상기 구동 샤프트와 실질적으로 동축상에 위치하고, 상기 제 1 단부 및 제 2 단부의 적어도 하나는 외부 나선 톱니 시스템을 포함하는 구동 샤프트;

   상기 구동 샤프트의 상기 단부의 상기 외부 나선 톱니 시스템이 구동 샤프트 축 주위에서 편향되도록 수용되는 내부 톱니 시스템을 포함하고, 각각 상기 구동 피니언 및 상기 구동 수단의 하나와 연결되는 연결 슬리브;를 포함하는 도랑 벽 절삭기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 샤프트의 양 단부가 외부 나선 톱니 시스템 및 연결 슬리브를 포함하고, 한쪽 단부은 구동 피니언과 연결되고 또 한쪽 단부는 구동 수단과 연결되는 도랑 벽 절삭기.
3. 제 1 항에 있어서, 내부 톱니 시스템이 상기 연결 슬리브의 전체 길이를 따라 형성되는 도랑 벽 절삭기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 구동 샤프트로 20으로부터 떨어져서 대면하는 쪽으로부터 상기 연결 슬리브로 돌출하고 상기 슬리브와 연결되는 외부 톱니 시스템을 갖는 연결 저널을 더욱 포함하는 도랑 벽 절삭기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 연결 저널이 상기 구동 수단에 연결되는 도랑 벽 절삭기.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 연결 저널이 상기 구동 피니언에 연결되는 도랑 벽 절삭기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 구동 피니언에 연결된 상기 연결 저널 52가 상기 구동 샤프트 20에 인접한 면 위에 오목한 지지 표면 56을 포함하고, 상기 구동 샤프트 20이 상기 연결 저널 52의 상기 지지 표면 56 위에 놓이는 구형의 캡 27을 포함하는 도랑 벽 절삭기.
8. 제 7 항에 있어서, 연결 저널이 연결 슬리브 위에서 연결 저널의 위치를 축 방향으로 고정하기 위한 수단을 갖는 도랑 벽 절삭기.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 구동 수단에 연결된 연결 저널과 상기 구동 샤프트의 인접 단부 사이에 위치하는 탄성 요소를 더욱 포함하는 도랑 벽 절삭기.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 샤프트 20의 베어링 실드 쪽 12 쪽 면이 베어링 표면으로 형성되고, 상기 구동 피니언이 상기 베어링 표면을 갖는 상기 구동 샤프트가 상기 지지 표면 위에 놓여져서 상기 구동 샤프트 20에 의하여 발생되는 축방향 힘들을 수용하는 축 베어링이 형성된 벽 절삭기.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 구동 샤프트 20의 상부, 구동부 측 단부가 상기 구동 수단의 모터 샤프트에 연결되는 것에 의하여 반경방향으로 지지되는 도랑 벽 절삭기.

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