KR100661749B1

KR100661749B1 - 물체 결합-분리 장치

Info

Publication number: KR100661749B1
Application number: KR1020060014823A
Authority: KR
Inventors: 김흥열; 전용범
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2006-12-27
Also published as: FR2897403B1; FR2897403A1; US7530613B2; US20070186701A1

Abstract

본 발명은 물체 결합-분리 장치에 관한 것으로, 폐쇄된 일단에는 제1 물체가 연결되고, 타단은 개방된 중공형의 하우징과; 상기 하우징의 내부공간에 상기 하우징의 축선방향으로 이동가능하게 장착되며, 제2 물체와 연결되는 체결부; 상기 하우징에 결합되어, 상기 체결부를 클램핑하는 클램핑부; 상기 하우징의 내부 공간에 배치되어, 상기 클램핑부의 클램핑 상태를 유지하도록 가압하는 실린더; 상기 하우징의 외부에 일체로 결합되고 그의 내부공간에 연통되도록 설치되어, 작동 시에 고압가스를 발생시켜 상기 클램핑부의 클램핑을 해제하고 상기 체결부를 상기 하우징에서 이탈시키는 가스발생기를 포함하여 구성됨으로써, 간단한 구성으로 두 물체를 분리 및 이격하고 유지 관리가 손쉽다.

Description

물체 결합-분리 장치{APPARATUS FOR CONNECTING AND DISCONNECTING TWO OBJECTS}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 물체 결합-분리 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2는 가스발생기에서 분사되는 가스 압력에 의해 인장볼트가 절단된 직후의 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

도 3은 실린더가 하우징의 축선방향으로 일정 거리만큼 이동한 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

도 4는 체결부에 대한 클램핑이 해제된 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5는 체결부가 하우징으로부터 완전히 분리된 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 하우징 20: 체결부

21: 체결몸체 23: 체결로드

25: 체결돌기 30: 클램핑부

31: 지지로드 33: 죠

35: 회동핀 40: 실린더

41: 가압부 43: 해제부

50: 가스발생기 60: 고정부 또는 인장볼트

70: 오링

본 발명은 에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 물체간의 결합상태를 유지하다가 한 물체로부터 다른 물체를 안전 거리 밖으로 강제로 분리시키는 물체 결합-분리 장치에 관한 것이다.

두 물체를 결합한 상태로 유지하다가 순간적으로 분리하기 위하여 통상적으로 폭발볼트(explosive bolt)와 같은 장치가 많은 분야에서 이용되고 있다.

이러한 폭발볼트는 볼트 몸체에 화약을 충전하여 화약의 폭발력으로 볼트 몸체 부분을 절단하여 두 물체를 연결하는 볼트를 분리시킴으로써 그에 연결된 두 물체도 분해될 수 있도록 하는 것이다.

육상 및 함상에서 고정되어 있는 발사관으로부터 유도탄이 이탈하도록 하는 시스템은 위와 같은 폭발볼트를 이용하는 것이 일반적이다. 다시 말해서, 유도탄을 폭발볼트로 발사관에 구속시키고, 순간적으로 발사관으로부터 유도탄을 분리한다.

폭발볼트는 결합된 두 물체에 대하여 구속기능과 분리기능을 수행하는 장치로서 유도무기체계에서는 발사관으로부터 유도탄을 단순분리시키는 목적으로 이용된다. 그리고 발사관으로부터 분리된 유도탄은 추진기관의 추력에 의하여 강제적으 로 이격된다.

그러나, 폭발볼트는 위와 같이 결합된 두 물체를 단순히 분리하도록 할 뿐 이들을 안전한 거리까지 이격시키기 위해서는 별도의 장치를 필요로 한다.

이러한 별도의 장치로서 가스발생기를 통상적으로 사용한다. 그러나, 이러한 가스발생기를 사용하기 위해서는 가스발생기의 압력을 이용하기 위하여 일정한 밀폐공간이 필요하여 공간 효율이 떨어지게 된다.

또한, 가스발생기와 폭발볼트를 작동시키기 위하여 각각의 전원라인의 설계가 필요하고 그에 따라 시스템이 복잡해져서 전체 시스템의 작동의 신뢰성을 보장하기가 어려워진다.

따라서, 시스템을 단순화하여 공간 효율을 저해하지 않음과 동시에 두 물체를 분리하고 일정 거리까지 이격하는 작동의 신뢰성이 보장되는 물체 결합-분리 장치의 필요성이 대두되고 있다.

또한, 장기간 운용한 상태에서 내부 구성품의 고장유무를 확인하기 위한 분해가 용이하여 육안 검사가 손 쉬워야 한다는 필요성 또한 끊임없이 제기되고 있다.

상기와 같은 필요성을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명은 간단한 구성으로 두 물체를 분리 및 이격하고 유지 관리가 손쉬운 물체 결합-분리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 물체 결합-분리 장치는 하우징과, 체결부와, 클램핑부와, 실린더 및 가스발생기를 포함한다.

하우징에는 제1 물체가 연결되고, 하우징에 삽입되어 고정되는 체결부에는 제2 물체가 연결된다. 그에 따라, 하우징과 체결부가 결합되어 있는 한 제1 물체와 제2 물체도 연결된 상태를 유지하게 된다. 클램핑부는 하우징의 내부에 결합되어 체결부를 하우징 내에 고정시킨다. 나아가, 실린더는 클램핑부에 의한 체결부의 고정(클램핑) 상태가 유지되도록 한다. 가스발생기는 하우징의 내부 공간에 연통되도록 하우징의 외주상에 장착되어, 작동 시 고압 가스를 하우징의 내부 공간으로 분사하여 고압 가스의 압력에 의해 클램핑부의 클램핑 상태가 해제됨에 따라 체결부가 하우징 밖으로 이탈하게 한다. 그에 따라, 하우징과 연결된 제1 물체는 체결부와 연결된 제2 물체와 분리되어 이격되게 된다.

클램핑부는 체결부의 클램핑그루브에 그 끝이 걸리도록 하우징 내부에 배치되는 죠(jaw)와, 그러한 죠가 체결부를 클램핑하도록 벌려지고 오므려지도록 회전 가능하게 장착되는 지지로드를 포함한다.

나아가, 본 발명에 따른 물체 결합-분리 장치는 실린더를 하우징에 고정하여 실린더가 클램핑부의 클램핑 상태를 보다 견고하게 유지하도록 하는 고정부를 더 포함할 수 있다. 이러한 고정부는 하우징의 폐쇄된 단부를 관통하여 실린더의 일 측면에 결합되는 인장볼트일 수 있다. 인장볼트는 가스발생기의 작동 시에 인장되어 절단됨에 따라, 실린더의 하우징 축선방향으로의 이동 및 그에 따른 클램핑부의 클램핑 해제가 가능하도록 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 물체 결합-분리 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 도면에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 결합-분리 장치는 하우징(10)과, 체결부(20)와, 클램핑부(30)와, 실린더(40) 및 가스발생기(50)를 포함한다.

하우징(10)은 길이 방향으로 연장하는 중공 형태를 가지며, 일단은 폐쇄되어 있고 타단은 개방된 형태를 가진다. 하우징(10)의 폐쇄된 단부의 외측에는 연결부(11)가 돌출 형성된다. 이러한 연결부(11)에는 제1 물체(미도시)가 연결된다.

체결부(20)는 하우징(10)의 개방된 단부를 통하여 하우징(10)의 내부 공간에 삽입되어 고정된다.

체결부(20)는 체결몸체(21)와, 체결몸체(21)에서 하우징(10)의 내부 공간 측으로 연장하는 체결로드(23)와, 체결몸체(21)에서 체결로드(23)와 반대되는 방향으로 돌출 형성된 체결돌기(25)를 포함한다.

체결로드(23)는 체결몸체(21)에서 일체로 돌출하거나 그에 결합되며, 길이방향으로 연장한다. 또한 체결로드(23)의 자유단측은 구 형태를 가지며, 원주방향으로는 클램핑그루브(23a)가 혀성된다. 체결돌기(25)는 체결몸체(21)를 제2 물체(미도시)와 연결하기 위한 구성으로서, 예를 들어 제2 물체는 체결돌기(25)에 나사 결 합된다. 이를 위하여 체결돌기(25)에는 제2 물체를 결합시키기 위한 와셔(26a) 및 볼트(26b)가 결합 된다.

나아가, 체결몸체(21)에서는 중공형태로서 하우징(10)의 내주와 실린더(40)의 외주 사이에 위치하도록 하우징(10)의 폐쇄된 단부측으로 연장하는 체결실린더부(27)가 형성되어, 하우징(10)과 실린더(40) 사이의 공간을 밀봉하며 가스발생기(50) 작동시에 가스의 압력에 의한 힘을 받아 체결부(20)를 하우징(10) 외부로 이동시킨다.

클램핑부(30)는 하우징(10)의 폐쇄된 단부에서 내부 공간을 향하여 하우징(10)의 축선방향으로 돌출하는 지지로드(31)와, 지지로드(31)의 자유 단부에 회동 가능하게 결합되는 죠(33)을 포함한다. 지지로드(31)는 하우징(10)의 폐쇄 단부에서 일체로 돌출 형성되거나 그에 결합, 예를 들어 나사 결합 된다. 죠(33)는 지지로드(31)의 자유단에 회동핀(35)을 통해 결합되어, 체결로드(23)을 감싸서 고정하도록 오므려지거나 펴지도록 회전한다.

실린더(40)는 지지로드(31)와 죠(33)를 감싸는 중공 형태를 가진다. 실린더(40)의 내주에는 죠(33)가 체결로드(23)를 감싸서 고정한 상태에서 벌어지지 않도록 가압하기 위하여 돌출한 가압부(41)가 형성되어 있다. 또한, 실린더(40)의 내주에는 실린더(40)가 가스발생기(50)의 작동 시에 고압 가스의 압력에 의하여 하우징(10)의 개방된 단부 측으로 이동함에 따라, 죠(33)가 벌어지도록 회전하여 체결로드(23)에 대한 클램핑이 해제될 수 있도록 하는 해제부(43)가 형성된다. 이러한 해제부(43)는 가압부(41) 보다 큰 반경을 가지고서 가압부(41)에 비하여 단차지 게 요입된 형태를 가진다.

가스발생기(50)는 하우징(10)의 외주상에 장착되며, 하우징(10)의 내부 공간과 연통되어 작동 시에 내부 공간에 고압의 가스를 분사한다. 가스발생기(50)는 그의 작동을 제어하는 제어유닛(미도시)와 전기적으로 연결된다.

나아가, 본 발명에 따른 물체 결합-분리 장치는 실린더(40)를 하우징(10)내에 고정하기 위한 고정부(60)를 더 포함할 수 있다.

고정부(60)는 하우징(10)의 폐쇄된 단부를 관통하여 실린더(40)의 일 단부 측에 결합되는 인장볼트이다. 고정부(60)는 실린더(40)의 가압부(41)가 체결로드(23)를 클램핑하는 죠(33)를 그러한 클램핑 상태로 유지하기 위하여 가압하는 상태를 유지하도록 하는 위치에서 실린더(40)가 고정되게 한다.

또한, 밀봉부재, 예를 들어 오링(O-ring, 70)은 지지로드(31)와 실린더(40) 사이, 또는 실린더(40)와 체결실린더부(27) 사이 등에 결합 되어 이들 사이를 밀봉한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 물체 결합-분리 장치의 조립 및 분해 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 클램핑부(30)의 지지로드(31)가 실린더(40)의 중공부를 관통하여 삽입되게 하여 실린더(40)의 내부에 죠(33)가 배치된 상태를 만든다.

다음으로 체결부(20)를 실린더(40)의 중공 부분으로 밀어넣어 체결로드(23)의 자유 단부가 죠(33)에 의해 감싸지도록 한다.

이제 실린더(40)를 지지로드(31)의 길이방향을 따라 이동시켜 실린더(40)의 가압부(41)가 체결로드(23)를 감싸는 죠(33)를 가압하게 한다.

이러한 체결부(20)-클램핑부(30)-실린더(40)의 조립체를 하우징(10)의 개방된 단부를 통하여 밀어넣고, 지지로드(31)의 외주상에 형성된 나사산부(미도시)를 통해 하우징(10)의 나사산부(미도시)가 형성된 요입부분에 지지로드(31)를 나사 결합한다.

다음으로 하우징(10)의 폐쇄된 단부에 형성된 나사홈(미도시)를 통해서 인장볼트(60)를 삽입하고 회전시켜, 인장볼트(60)가 하우징(10)과 실린더(40)를 연결하게 한다. 오링(70)은 각 단계의 결합 전에 각 부품에 끼워넣으면 된다.

마지막으로 하우징(10)에 장착된 가스발생기(50)를 제어 유닛과 전기적으로 연결하여 작동 가능 상태로 대기하게 하면 된다. 또한, 하우징(10)과 체결부(20)에는 각각 제1 물체와 제2 물체를 연결하여, 이들 간의 결합된 상태를 완성한다.

분해 과정은 위와 같은 조립 과정을 반대로 실시하면 되는 것 이여서 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 특히, 인장볼트(60)는 분해하는 등에 의해 용이하게 분해할 수 있어서, 물체 결합-분리 장치를 장시간 운용 후에 검사시 분해하여 육안 검사가 가능하다.

이제, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 결합-분리 장치의 작동 방식에 대하여 설명한다.

본 도면에 예시된 바와 같이, 제어 유닛의 명령에 따라 가스발생기(50)가 작 동하게 되면, 가스발생기(50)에서 분사되는 고압의 가스는 하우징(10)의 내부 공간으로 유동(F)한다.

이러한 고압 가스의 유동(F)에 따라, 실린더(40)가 하우징(10)의 개방된 단부 측으로 이동하도록 힘을 받게 된다. 또한, 하우징(10) 및 힘을 받은 실린더(40)에 각각 연결된 인장볼트(60)에 인장력이 가해진다.

그에 따라, 인장볼트(60)는 노치된 부분에 응력이 집중되어, 그 부분에서 절단되게 된다. 그 결과로, 실린더(40)는 하우징(10)에 고정된 상태에서 해제된다.

본 도면에 예시된 바와 같이, 하우징(10)과의 고정이 해제된 실린더(40)는 그의 개구된 단부를 향해 이동하다가 순간적으로 정지하게 된다. 이는 실린더(40)가 클램핑부(30)의 죠(33)와 부딪히게 됨에 따른 것이다.

이 상태는 또한 실린더(40)의 가압부(41)가 죠(33)를 가압하는 상태에서 벗어난 상태이기도 하다.

본 도면에 예시된 바와 같이, 가스발생기(50)로부터의 지속적인 고압 가스의 공급으로 인하여 실린더(40)가 이동함에 따라, 실린더(40)가 일정 거리 이동 한다. 그에 따라, 실린더(40)의 해제부(43)는 클램핑부(30)의 죠(33)가 벌어질 수 있는 공간을 제공한다.

죠(33)가 벌어지도록 회동핀(35)을 중심으로 회전함에 따라, 체결부(20)의 체결로드(23)는 죠(33)에 의해 구속된 상태에서 벗어나게 된다.

본 도면에 예시된 바와 같이, 체결부(20)는 클램핑부(30)로부터 고정 상태가 해제된 채로 하우징(10)의 개구된 단부 측으로 힘을 받게 된다. 특히, 가스발생기(50)로부터의 고압 가스의 유동(F)은 체결부(20)의 체결실린더부(27)에 집중된다.

그에 따라, 체결실린더부(27)가 하우징(10)의 개구된 단부 측으로 밀리면서 체결부(20) 전체가 이동하게 된다.

최종적으로 체결부(20)가 하우징(10)의 내부 공간에서 이탈되어 일정 거리만큼 이격되게 되고, 그에 따라 하우징(10)에 연결된 제1 물체와 체결부(20)에 연결된 제2 물체는 서로 분리되어 이격되게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 물체 결합-분리 장치는 가스발생기가 하우징에 일체로 결합되어 그에 연통되게 구성됨에 따라, 별도로 가스발생기를 위한 밀폐공간을 형성할 필요가 없어서 공간 효율성이 향상된다.

또한, 폭발볼트와 같이 전기적인 제어가 필요하지 않은 인장볼트를 사용함에 따라, 가스발생기만 전기적으로 제어하면 두 물체간의 분리 및 이격이 기계적으로 이루어지게 되어 복수의 전기적 설비에 의한 시스템의 복잡성이 제거된다. 나아가, 전기적인 설비가 줄어듬에 따라 장치의 신뢰성이 향상된다.

또한, 장기간 운용한 상태에서 내부 구성품의 고장유무를 확인하기 위한 경 우에 인장볼트를 분해한 후에 다른 부품들을 분해함으로써 분해가 가능하기에, 비파괴 검사 등의 방법을 이용하지 않고서도 육안으로 검사가 가능하다.

Claims

폐쇄된 일단에는 제1 물체가 연결되고, 타단은 개방된 중공형의 하우징과;

상기 하우징의 내부공간에 상기 하우징의 축선방향으로 이동가능하게 장착되며, 제2 물체와 연결되는 체결부;

상기 하우징에 결합되어, 상기 체결부를 클램핑하는 클램핑부;

상기 하우징의 내부 공간에 배치되어, 상기 클램핑부의 클램핑 상태를 유지하도록 가압하는 실린더;

상기 하우징의 외부에 일체로 결합되고 그의 내부공간에 연통되도록 설치도어, 작동 시에 고압가스를 발생시켜 상기 클램핑부의 클램핑을 해제하고 상기 체결부를 상기 하우징에서 이탈시키는 가스발생기를 포함하는 물체 결합-분리 장치.
제1항에 있어서,

상기 하우징과 실린더에 결합되어, 상기 실린더가 상기 클램핑부를 가압하는 상태를 유지되도록 상기 실린더를 상기 하우징에 고정하는 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 결합-분리 장치.
제2항에 있어서,

상기 고정부는,

상기 하우징의 폐쇄된 단부를 관통하여 상기 실린더의 일측에 결합되는 인장 볼트인 것을 특징으로 하는 물체 결합-분리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 클램핑부는,

상기 하우징의 폐쇄된 단부에 결합되며, 상기 하우징의 축선방향을 따라 연장하는 지지로드;

상기 지지로드의 자유단에 회동핀으로 회전 가능하게 연결되어, 상기 체결부를 클램핑하는 죠를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 결합-분리 장치.
제4항에 있어서,

상기 실린더는,

상기 지지로드 및 죠를 감싸는 형태로서,

그의 내주에서 돌출 형성되어, 상기 죠가 상기 체결부를 클램핑하는 상태를 유지하도록 가압하는 가압부;

상기 실린더의 내주에서 상기 가압부보다 큰 반경을 가지도록 형성되어, 상기 실린더가 상기 하우징의 개방된 단부측으로 이동시에 상기 죠의 클램핑이 해제될 수 있는 공간을 제공하는 해제부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 결합-분리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 체결부는,

상기 제2 물체가 연결되는 체결몸체;

상기 체결몸체에 결합되며, 자유단 측에는 상기 클램핑부가 걸리도록 하는 클램핑그루브가 원주방향으로 형성되는 체결로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 결합-분리 장치.
제6항에 있어서,

상기 체결부는,

상기 실린더와 상기 하우징 사이에 배치되도록 상기 체결몸체로부터 중공 형태로 연장 형성되어, 상기 실린더와 하우징 사이의 공간을 밀봉하는 체결실린더부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 결합-분리 장치.