KR101497910B1 - 마모 조립체 - Google Patents

Abstract

마모 부재를 굴착 장비에 고정하는 마모 조립체는 노우즈를 갖춘 베이스 및 소켓을 갖춘 마모 부재를 포함한다. 노우즈와 소켓에는 각각 중앙부에 하나 또는 그 이상의 상보적인 안정화 표면들이 제공된다.

Description

마모 조립체 {WEAR ASSEMBLY}

본 발명은 마모 부재를 굴착 장비에 고정하기 위한 마모 조립체에 관한 것이다.

마모 부품들은 굴착 장비를 마모로부터 보호하고 굴착 작업을 개선하도록 굴착용 버킷 또는 커터헤드와 같은 굴착 장비의 전방 에지를 따라 공통으로 부착된다. 마모 부품들은 굴착용 치형(teeth), 슈라우드(shroud) 등을 포함할 수 있다. 그와 같은 마모 부품들은 통상적으로, 베이스, 마모 부재 및 상기 마모 부재를 상기 베이스에 해체가능하게 유지하는 로크를 포함한다.

굴착용 치형과 관련하여, 베이스는 굴착 장비[예를 들어, 버킷의 립(lip)]의 전방 에지에 고정되는 노우즈(nose)를 포함한다. 노우즈는 전방 에지와 일체형 부품으로서 형성되거나 용접이나 기계식 부착 수단에 의해 전방 에지에 고정되는 하나 또는 그 이상의 어댑터로서 형성될 수 있다. 포인트는 노우즈 위에 끼워진다. 포인트는 지상으로 관통되어 지면을 파헤치기 위해 전방 에지쪽으로 좁아진다. 조립된 노우즈와 포인트는 협력하여 개구를 형성하며 개구 내부로 로크가 수용되어서 포인트를 노우즈에 해체가능하게 유지한다.

이러한 종류의 마모 부품은 공통적으로 가혹한 조건과 과도한 하중을 받는다. 따라서, 마모 부재는 오랜 시간에 걸쳐서 마모되며 교체를 필요로 한다. 강도, 안정성, 내구성, 관통력, 안전성, 및 성공률이 부정확한 마모 부재의 교체 용이성을 개선하기 위한 노력으로 많은 설계안들이 발전되어 왔다.

본 발명은 개선된 안정성, 강도, 내구성, 관통력, 안전성, 및 교체 용이성을 위해 마모 부재를 굴착 장치에 고정하기 위한 개선된 마모 부재에 관한 것이다.

본 발명의 일면에 따라, 베이스와 마모 부재는 노우즈와 소켓을 형성하며, 이들은 조립체의 길이방향 축선에 실질적으로 평행하게 연장하는 상보적인 안정화 표면들을 형성하여 보다 강하고 더욱 안정한 구조를 제공한다. 하나 또는 그 이상의 안정화 표면들은 일반적으로 노우즈와 소켓의 중앙부를 따라 이들 부품의 외측 에지로부터 멀리 형성된다. 그 결과, 사용 중에 예상되는 고 하중은 노우즈의 더욱 강한 부분에 의해 주로 지지되며 과도한 굽힘 화이버에 작용하지 않게 되어 더욱 강하고 더 오래 지속될 수 있는 베이스 구조를 제공한다. 이러한 구조는 부품들과 함께 고응력 집중의 형성을 더욱 감소시킨다.

본 발명의 다른 일면에 따라, 마모 부재는 지지 노우즈를 수용하는 후방 단부 내에 소켓 개구를 포함한다. 소켓은 상부, 바닥 및 측벽에 형성되며 길이방향 축선을 가진다. 상부 및 바닥 벽 중 적어도 하나는 안정화 돌기를 가지며, 이들 각각은 노우즈 내의 V형 오목부의 대향 측면을 지지하는 상이한 방향으로 지향하는 지지면을 가진다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 각각의 부품 내의 안정화 표면 쌍들이 서로에 대해 횡단 각도로 형성되어서 수직 및 측면 하중에 저항하는 개선된 안정성을 제공한다. 일 실시예에서, 안정화 표면들은 노우즈 및 소켓의 적어도 하나의 측면에 V형 구조물을 형성한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 안정화 표면들은 노우즈 내에 오목하게 형성되어서 연속적인 마모 부재의 장착에 의한 또는 마모 부재의 과도한 마모로 인한 손상과 마모로부터 베이스 표면을 보호한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 노우즈와 소켓은 모든 측면(즉, 상부, 바닥 및 측벽) 상에 상보적인 오목부와 돌기로서 형성되어서 사용 중에 발생할 수 있는 과도한 하중에 저항하는데 안정화 표면들이 최대로 이용될 수 있게 한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 노우즈와 소켓은 개선된 안정성을 위해 일반적으로 X형의 종방향 횡단면을 갖도록 각각 형성된다. 이러한 구조물을 형성하는 오목부와 돌기가 안정화 표면에 의해 형성되는 것이 바람직하지만, 조립체의 길이방향 축선에 실질적으로 평행하지 않은 지지면의 사용으로 장점이 여전히 달성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 노우즈와 소켓의 전방 단부 및/또는 몸체는 일반적으로 타원형 구조로 형성된다. 이러한 구조는 고강도와 노우즈의 오랜 수명을 제공하며, 응력의 집중을 감소시키기 위한 별개의 코너들을 없앨 수 있게 하며, 지면 내측으로의 개선된 관통력을 위한 감소된 두께를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 마모 조립체의 사시도이며,

도 2는 본 발명의 마모 조립체의 노우즈에 대한 후방 사시도이며,

도 3은 노우즈의 전방 사시도이며,

도 4는 노우즈의 정면도이며,

도 5는 노우즈의 평면도이며,

도 6은 노우즈의 측면도이며,

도 7은 본 발명의 마모 조립체의 마모 부재에 대한 부분적인 후방 사시도이며,

도 8은 로크의 직후방 횡단면을 따라 절단된 마모 부재의 부분 사시도이며,

도 9 내지 도 12는 안정화 돌기의 상이한 예들을 도시하는 마모 부재의 상부 벽에 따른 횡단면도이며,

도 13은 다른 로킹 장치를 갖는 본 발명의 마모 조립체에 대한 사시도이며,

도 14는 대체 마모 조립체의 부분적인 축방향 횡단면도이며,

도 15는 대체 마모 조립체의 로크에 대한 확대 사시도이다.

본 발명은 마모 부재(12)를 굴착 장비에 해체가능하게 부착하기 위한 마모 조립체(10)에 관한 것이다. 본 발명에서, 마모 부재(12)는 굴착용 버킷의 립에 부착되는 굴착용 치형의 관점에서 설명된다. 그러나, 마모 부재는 다른 종류의 제품(예를 들어, 슈라우드) 형태일 수 있거나 다른 장비(예를 들어, 준설기 커터헤드)에 부착될 수 있다. 또한, 전방, 후방, 상부, 하부, 수직 또는 수평과 같은 상대적인 용어들은 도 1과 관련한 설명의 편리함을 위해 사용되며, 다른 방위들도 사 용될 수 있다.

일 실시예(도 1)에서, 포이트(12)는 버킷 립 또는 (도시 않은)다른 굴착 장비에 고정되는 노우즈(14)에 끼워 맞춰진다. 이러한 실시예에서, 노우즈는 굴착용 버킷에 고정되는 베이스(15)의 전방부이다. (도시 않은)베이스의 후방 장착 단부는 다수의 방식으로 버킷 립에 고정될 수 있다. 예를 들어, 노우즈는 립에 주조함으로써 립의 일체형으로 형성되거나, 이와는 달리 용접 또는 기계적 부착 수단에 의해 고정된다. 베이스가 로킹 기구에 의해 립에 용접되거나 고정될 때, 베이스는 립 위로 연장하는 하나 또는 두 개의 레그를 포함할 것이다. 이러한 구성에서 베이스는 통상적으로 어댑터로 지칭된다. 베이스는 또한 복수의 상호연결된 어댑터로 구성될 수 있다. 포인트는 노우즈를 수용하기 위한 소켓을 포함한다. 포인트와 노우즈는 로크(16)에 의해 서로 고정된다.

노우즈(14)는 전방 단부(24)를 향해 수렴되는 상부 및 바닥 벽(20,21)을 갖춘 몸체(25), 및 대향 측벽(22,23: 도 2 내지 도 6)을 가진다. 측벽의 후방부는 일반적으로 서로 평행(즉, 약간 후방에서 수렴)하다. 물론, 상이한 구성도 가능하다. 전방 단부(24)에는 실질적으로 길이방향 축선(34)에 평행한 상부 및 바닥 안정화 표면(30,32)이 형성되어 있다. 용어 "실질적으로 평행한"은 평행한 표면뿐만 아니라 제작 목적으로 작은 각도(예를 들어, 약 1 내지 7도)로 축선(34)으로부터 후방으로 분기되는 것도 포함한다고 이해해야 한다. 바람직한 일 실시예에서, 각각의 안정화 표면(30,32)은 약 5도보다 크지 않은, 바람직하게 약 2 내지 3도로 축선(34)에 대해 각지게 후방으로 분기된다. 도시된 실시예에서, 안정화 표 면(30,32)은 노우즈의 측면을 따라 만나도록 측면으로 구부러져 있다. 이러한 방식으로, 안정화 표면들은 노우즈(14)의 전체 전방 단부(24) 주위에 형성된다. 물론, 다른 구성도 가능하다.

도시된 실시예에서, 전방 단부(24)는 일반적으로 타원형 전방 벽(36)을 갖는 타원 횡단면 형상을 가진다. 유사하게, 노우즈(25)의 몸체도 일반적으로 안정화 표면(127,129)을 제외하고 타원 횡단면 형상을 가진다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 몸체(25)는 대부분의 길이에 걸쳐서 전방 단부(24)로부터 후방으로 팽창한다. 타원형 형상의 노우즈의 사용으로 더 긴 노우즈의 수명을 초래하는 고강도 노우즈 섹션을 형성한다. 타원형 형상은 모서리의 존재성을 약화시켜, 노우즈의 외측 에지에 따른 응력 집중을 감소시킨다. 타원형 형상은 또한 굴착 작업 중에 지면 내측으로의 관통력을 향상하는 스팀라인 프로파일을 제공한다. 즉, 마모 부재에는 노우즈를 수용하기 위한 타원형 형상의 소켓이 형성되는데, 이는 차례로 마모 부재가 양호한 관통력을 위한 유사한 프로파일을 가질 수 있게 한다. 그럼에도 불구하고, 노우즈의 전방 단부 및 몸체는 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 노우즈 및 소켓은 더욱 예리할 수 있으며 일반적으로 직사각형 안정화 표면 및/또는 일반적으로 평탄하고 각진 상부, 바닥 및 측벽뿐만 아니라 노우즈의 몸체를 갖춘 일반적으로 평행 6면체 전방 단부를 형성한다. 노우즈의 일반적인 구성(즉, 타원형 형상)은 상당히 변화될 수 있다.

일 실시예(도 2 내지 도 6)에서, 노우즈(14)의 상부, 바닥 및 측벽(20-23)은 각각 축선(34)에 각각 실질적으로 평행한 쌍을 이루는 안정화 표면(40-47)들을 포 함한다. 전방 안정화 표면(30,32)에서와 같이, 후방 안정화 표면(40-47)들도 축선(34)에 대해 약 5도보다 크지 않은, 바람직하게 약 2 내지 3도만큼 길이방향 축선(34)에 대해 바람직하게 각을 이루고 있다. 노우즈의 임의의 부분이 포인트로부터의 하중을 항상 지지하지만, 안정화 표면들은 포인트에 의해 노우즈에 인가되는 하중에 저항하기 위한 주 표면이어야 한다.

마모 부재(12)는 전방 작동 단부(60)와 후방 장착 단부(62)(도 1, 도 7 및 도 8)를 형성하는 상부, 바닥 및 측면 부분을 포함한다. 포인트와 관련하여, 작동 단부는 전방 굴착 에지(66)를 갖는 부분이다. 굴착 에지가 선형 세그먼트로 도시되어 있지만, 비트와 굴착 에지는 굴착 작업에 사용되는 어떤 다른 형상을 가질 수 있다. 장착 에지(62)에는 포인트를 굴착 장비(도시 않음) 상에 지지하기 위한 노우즈(14)를 수용하는 소켓이 형성되어 있다. 소켓(70)는 포인트(12)의 상부, 바닥 및 측면 부분(50-53)의 내측 벽에 의해 형성된다. 바람직하게, 소켓(70)는 노우즈와 상보적인 형상을 가지지만, 일부 변경이 있을 수 있다.

일 실시예(도 7)에서, 소켓(70)은 노우즈의 전방 단부(24)와 일치되는 일반적으로 타원형의 전방 표면(98)과 상부 및 바닥 안정화 표면(90,92)을 갖춘 전방 단부(94)를 포함한다. 소켓의 상부, 바닥 및 측벽(100-103)은 노우즈(14)의 상부, 바닥 및 측벽(20-23)을 보완하도록 전방 단부(94)로부터 후방으로 연장한다. 이들 벽(100-103)의 각각에는 바람직하게 노우즈 상에 안정화 표면(40-47)을 지지하는 안정화 표면(110-117)이 형성되어 있다. 노우즈의 안정화 표면(40-47)에서와 같이, 소켓(70) 내의 안정화 표면(90,92,110-117)은 실질적으로 길이방향 축선(34)에 실질적으로 평행하다. 바람직하게, 포인트 내의 안정화 표면은 노우즈 내의 안정화 표면과 일치되도록 설계된다. 즉, 노우즈 내의 안정화 표면이 축선(34)에 대해 약 2 도 정도의 각도로 분기되면, 소켓의 안정화 표면들도 축선(34)에 대해 약 2도 정도의 각도로 분기된다. 그러나, 소켓(70) 내의 안정화 표면(110-117)은 노우즈(14) 내의 안정화 표면(40-47)에 비교해서 조금 작은 각도(예를 들어, 1 도 또는 2 도)로 축선(34)에 경사져 있어서 특정 위치, 예를 들어 노우즈와 소켓의 후방 부분을 따라 대향의 안정화 표면들 사이에서의 밀착 결합을 강요한다.

상부 및 바닥 벽(20,21) 내의 안정화 표면(40-43)은 노우즈의 가장 두껍고 가정 강한 부분 내에 위치되도록 노우즈의 중앙부 내에 각각 형성된다. 안정화 표면들은 바람직하게 노우즈의 전체에 걸쳐서 연장하기 보다는 중앙부 내에 한정된다. 이러한 방식으로, 하중은 가장 큰 굽힘이 발생되는 노우즈의 외측 부분들에 의해 일차적으로 지지되지 않는다. 또한, 안정화 표면(40,43)을 외측 에지로부터 떨어지게 유지하는 것도 베이스(15)의 장착부와 노우즈(14) 사이의 전이부에 높은 응력 집중이 형성되는 것을 감소시키는데 사용될 수 있다. 안정화 표면(40-43)의 각각의 측면에 대한 노우즈(14)의 측면 부분(119)은 바람직하게, 안정화 표면(40-43)보다 더 가파른 각도로 축선(34)에 대해 분기되어서 베이스(15)의 후방 장착부와 노우즈(14) 사이에 강하고 항상 더 부드러운 전이부를 제공한다. 그럼에도 불구하고, 안정화 표면(40-43,110-113)은 노우즈와 소켓의 전체 폭과 깊이로 연장할 수 있다.

안정화 표면(30,32,40-43,90,92,110-113)은 과도한 하중 하에서도 포인트를 노우즈 상에 안정하게 지지한다. 후방 안정화 표면(40-43)은 바람직하게, 향상된 작동을 위해 전방 안정화 표면(30,32,90,92)에 대해 층을 이루나(즉, 수직으로 이격되어 있으나) 그러한 층은 꼭 필요하지 않다.

수직 성분을 갖는 하중(본 발명에서 수직 하중으로 지칭함)이 포인트(12)의 굴착 에지(66)를 따라 가해지면, 포인트는 노우즈를 전방으로 구르게 하기 위해 압박된다. 예를 들어, 하방향 하중(L1)이 굴착 에지(66)의 상부에 가해지면(도 1), 포인트(12)는 노우즈(14)를 전방으로 구르도록 압박하여 소켓(70) 내의 전방 안정화 표면(90)이 노우즈(14)의 전방 단부에서 안정화 표면(30)을 지지한다. 포인트(12)의 바닥, 후방 부분(121)도 노우즈(14)의 바닥 후방부를 상방향으로 끌어 당겨서 소켓 내의 후방 안정화 표면(112,113)은 노우즈 상의 안정화 표면(42,43)을 지지한다. 실질적으로 평행한 안정화 표면은 로크에 대한 신뢰성은 작지만 수렴면에 비해서 포인트에 대해 더욱 안정한 지지를 제공한다. 예를 들어, 하중(L1)이 안정화 표면(42,43,112,113) 없이 상부 벽과 바닥 벽을 수렴함으로써 형성되는 노우즈와 소켓에 인가되면, 노우즈 상에서 포인트를 구르게 하는 압박은 바닥 수렴벽의 후방 부분과 맞닿음으로써 부분적으로 저지된다. 이들 벽이 경사져 있으므로, 이들의 맞닿음은 전방방향으로 포인트를 압박하는 경향이 있는데, 이는 로크에 의해 저지되어야 한다. 따라서, 그러한 구성에서 더 큰 로크가 포인트를 노우즈에 유지하는데 필요하다. 더 큰 로크는 차례로, 노우즈와 포인트 내에 더 큰 개구를 필요로하므로, 이는 조립체의 전체 강도를 감소시키게 된다. 본 발명에서, 안정화 표면(30,42,43,90,112,113)은 실질적으로 길이방향 축선(34)에 평행하여 이러한 포인트의 전방방향으로의 압박을 완화한다. 그 결과로, 포인트는 노우즈 상에 안정적으로 지지되어 마운트의 강도와 안정성을 증가시키며, 마모를 감소시키며 보다 작은 로크의 사용을 가능하게 한다. 안정화 표면(32,40,41,92,110,111)은 동일한 방법으로 상방으로 지향된 수직 하중에 작용한다.

도시된 실시예(도 2 내지 도 6)에서, 상부 벽(20) 상의 안정화 표면(40,41)은 횡방향으로 서로에 대해 경사져 있다(도 2 내지 도 4). 동일한 방식으로, 안정화 표면(42,43)은 서로에 대해 횡단 각도로 설정된다. 바람직하게, 각진 안정화 표면(40-43)은 대칭이다. 유사하게, 안정화 표면(110-113)은 노우즈(14)의 안정화 표면(40-43)을 지지하도록 경사진 표면을 형성한다. 이러한 횡단 경사는 안정화 표면(40-43)이 소켓(70) 내의 안정화 표면(110-113)과 결합하고 하중(L2)과 같은 측면 또는 측방 성분을 갖는 하중(본 발명에서 측면 하중이라 지칭함)에 저항할 수 있게 한다(도 1). 동일한 표면 저항 수직 하중이 측면 하중에 저항할 수 있게 하는 것이 유리한데, 그 이유는 버킷 또는 다른 굴착 장비가 지면을 통해 압박될 때 시프팅 방향으로 포인트에 공통으로 가해지기 때문이다. 측면으로 경사진 표면의 경우에, 동일한 표면들 사이의 지지는 하중이 예를 들어, 대부분의 수직 하중으로부터 대부분의 측면 하중으로 시프트되는 경우에라도 계속해서 발생될 수 있다. 이러한 배열의 경우에, 포인트의 운동 및 부품들의 마모도 감소될 수 있다.

안정화 표면(40-41,42-43)들은 바람직하게 서로에 대해 약 90°내지 약 180°범위, 가장 바람직하게 약 160°의 각도(Φ)로 지향되어 있다(도 4). 상기 각도는 일반적으로 기계의 예상 하중과 작동을 고려하여 선택된다. 일반적으로, 예외 가 있을 수 있지만, 각도(Φ)는 바람직하게 과도한 수직 하중이 예상될 때 크며 과도한 측면 하중이 예상될 때 보다 작을 수 있다. 과도한 수직 하중은 공통적이므로, 안정화 표면들 사이의 각도는 일반적으로 큰 하중일 수 있다. 이러한 횡단 각도(Φ)가 상당히 가변적일 수 있고 라이트 듀티 작동 또는 예외적으로 높은 측면 하중에서의 작동과 같은 어떠한 환경 하에서는 90도 보다 작다.

도 2 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 후방 안정화 표면(40-41,42-43)은 바람직하게 평탄하며 노우즈 내에 V형 오목부를 형성하도록 지향된다. 그러나, 이러한 후방 안정화 표면들은 무수한 상이한 형상과 방위를 가질 수 있다. 본 발명의 목적이 각각의 상이한 형상과 충분히 만족되지 않지만, 본 발명의 어떠한 일면을 달성하기 위한 변형예들이 여전히 있을 수 있다. 예를 들어, 후방 안정화 표면은 평탄하지 않을 수 있으며 볼록 곡선 또는 오목 곡선이 형성될 수 있다. 후방 안정화 표면은 U형의 연속적인 곡선을 형성하도록 경사진 안정화 표면이 서로에 대해 방해받지 않도록 형성될 수 있다. 후방 안정화 표면은 일반적으로 횡단 경사가 없는 중앙 안정화 표면 및 측면 하중에 저항하도록 중앙 표면에 대해 수직한 임의의 둔각으로 두 개의 측면 안정화 표면을 갖는 일반적으로 사다리꼴 오목부를 형성할 수 있다. 후방 안정화 표면은 다양한 각도로 서로에 대해 경사질 수 있다. 노우즈 내부의 안정화 오목부와 소켓 내부의 상보적인 돌기의 형성은 포인트를 통해 마모될 구멍을 고려하거나 다중 포인트의 장착에 따른 노우즈 표면의 마모나 변형의 위험을 감소시키는데 선호된다. 그럼에도 불구하고, 오목부와 돌기는 역전될 수 있다. 또한, 수직 하중이 종종 측면 하중 보다 훨씬 더 클 수 있기 때문에, 안정화 표면은 횡단 경사없이 측면 에지와 관련하여 이격되게 노우즈의 중앙에 위치될 수 있다.

후방 안정화 표면(40-43)은 일반적으로 노우즈의 후방 단부에 또는 그 근처에 위치될 때 가장 효과적이다. 도시된 실시예(도 2 내지 도 6)에서, 안정화 표면(40-43)의 전방 부분(123)은 전방 포인트로 테이퍼져 있다. 물론, 전방 부분(123)은 다른 좁다란 형상, 비수렴 형상을 가질 수 있거나, 전체적으로 제거될 수 있다. 안정화 표면(40-41)이 안정화 표면(42-43)과 경면 대칭인 것이 바람직하지만, 꼭 그럴 필요는 없다.

이들 각각의 방위에서, 포인트의 안정화 표면(110-113)은 노우즈 상의 안정화 표면들과 상보적인 것이 바람직하지만, 변형이 있을 수 있다. 따라서, 도시한 바와 같이, 안정화 표면(110,111)은 안정화 표면(40,41)과 상보적이며, 안정화 표면(112,113)은 안정화 표면(42,43)과 상보적이다. 따라서 도시된 실시예에서, 소켓(70) 상부 벽 내의 안정화 표면(110,111)은 일반적으로 V형 안정화 돌기(125)를 한정하기 위해 형성되며, 상기 안정화 표면은 노우즈(14) 상의 안정화 표면(40,41)에 의해 형성된 안정화 표면(127)과 맞춰지도록 약 160도의 각도(λ)로 서로에 대해 경사진다. 유사하게, 소켓(70) 바닥 표면(101)에 있는 안정화 표면(112,113)에는 노우즈 상의 안정화 표면(42,43)에 의해 형성된 안정화 오목부(127) 내에 맞물림 결합되도록 V형 안정화 돌기(125)가 형성된다. 그럼에도 불구하고, 소켓(70) 내의 (안정화 표면(110,111)들 사이와 같은)안정화 표면의 각각의 쌍들 사이의 측면 각도(λ)는 노우즈 상의 (표면(40,41) 사이와 같은)대응 안정화 표면의 각각의 쌍들 사이의 각도(Φ)에 대해 조금 변화되어서 (예를 들어, 안정화 오목부(127,129)의 중심을 따른)임의의 위치에 밀착되게 끼워 맞춰지게 된다.

대체예로서, 소켓(70)의 안정화 돌기는 다른 형상을 가지거나 안정화 오목부(127) 내에 끼워 맞춰지도록 형성된다. 예를 들어, 안정화 돌기(125a)는 V형 안정화 오목부(127) 내에 맞춰질 수 있는 곡선(반원) 구성, 돌기를 수용할 수 있는 상보적인 곡선 오목부 또는 다른 오목 형상을 가질 수 있다. 또한, 안정화 돌기(125b: 도 10)는 내부에 수용되는 안정화 돌기(127) 보다 더 얇을 수 있다. 안정화 돌기는 오목부(127) 보다 더 짧은 길이를 가지며 오목부(도 11)의 길이를 따라 단지 부분적으로 연장하거나 세그먼트들 사이의 간극 내에 방해받지 않는 길이를 가진다. 안정화 돌기도 볼트, 로크, 또는 다른 수단에 의해 제위치에 유지되는 스페이서와 같은 별도의 부품에 의해 제공될 수 있다. 또한, 복수의 안정화 돌기(125d: 도 12)가 단일의 중앙 돌기 대신에 제공될 수 있다. 또한, 예를 들어, 라이트 듀티 작동과 같은 어떤 환경에서 안정화 표면(40-43,110-113) 대신에 길이방향 축선(34)에 실질적으로 평행하지 않은 지지면에 의해 한정되는 소켓과 노우즈의 상부 및 바닥 벽 내의 예를 들어, 돌기와 오목부의 사용을 통해서 제한된 이득이 달성될 수 있다.

노우즈(14)의 측벽(22,23)에는 바람직하게 안정화 표면(44-47: 도 2 내지 도 6)이 형성된다. 이들 안정화 표면(44-47)도 길이방향 축선(34)에 실질적으로 평행하다. 도시된 실시예에서, 안정화 표면(44,45)은 노우즈(14: 도 4)의 측벽(22)을 따라 길이방향 오목부 또는 홈(129)을 한정하도록 서로에 대해 각도(θ)로 지향된 다. 유사하게, 안정화 표면(46,47) 역시 측벽(23)을 따라 오목부 또는 홈(129)을 한정하도록 서로에 대해 각도(θ)로 지향된다. 이들 안정화 표면(44,45,46,47)은 바람직하게, 약 90도 내지 180도 사이의 각도, 더욱 바람직하게 약 120도로 설정된다. 그럼에도 불구하고, 과도한 수직 하중 또는 라이트 튜티 작동과 같은 어떠한 환경 하의 실질적으로 90도 이하 및 심지어 평행한 관계를 포함한 다른 각도들이 선택될 수 있다. 측벽(22,23)을 따른 안정화 오목부(129)는 소켓(70) 내에 형성된 상보적인 안정화 돌기(131)를 수용하도록 채택된다. 안정화 돌기(131)는 노우즈(14: 도 7)의 안정화 표면(44-47)에 대해 지지하도록 경사진 표면을 형성하는 아정화 표면(114-117)에 의해 한정된다. 측면 안정화 표면(114,115,116,117) 사이의 측면 각도(α)는 바람직하게 표면(44,45,46,47)의 각도와 일치한다. 그럼에도 후방 안정화 표면(110-113)에 대해 설명한 바와 같이, 소켓(70) 내의 측면 안정화 표면 각각 쌍들 사이의 각도는 (예를 들어, 안정화 표면(129)의 중심을 따른)특정 위치에서 밀착 결합을 형성하도록 노우즈 상의 측면 안정화 표면으로부터 조금 변경될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 안정화 오목부(127) 및 안정화 돌기(125)를 위한 형상 변경은 오목부(129)와 돌기(131)를 위한 형상 변경과 동일하게 적용될 수 있다.

전방 안정화 표면(30,32)은 L2와 같은 측면 하중에 저항하도록 측면 안정화 표면(44-47)과 관련하여 작동한다. 예를 들어, 측면 하중(L2)의 인가는 포인트(12)가 노우즈(14) 상에서 캔트(cant)될 수 있게 한다. 측면 하중(L2)이 인가된 전방 안정화 표면(90,92)의 측면 부분은 노우즈 상의 전방 안정화 표면(30,32)을 지지하도록 측면 내측으로 푸쉬된다. 포인트(12)의 대향 측벽(52)의 후방 부분은 안정화 표면(114,115)이 표면(44,45)을 지지하도록 내측으로 끌어 당겨진다. 안정화 표면(30,32,46,47,90,92,116,117)은 대향으로 지향된 측면 하중에 대해서도 동일한 방식으로 작동한다.

안정화 표면(44-47)의 각도 방위는 이들 측면 안정화 표면들이 소켓(70) 내의 안정화 표면(114-117)을 지지할 수 있게 하여 측면 및 수직 하중에 저항할 수 있게 한다. 바람직한 구성에서, 후방 안정화 표면(40-43,110-113)은 일차적으로 수직 하중에 저항하고 이차적으로 측면 하중에 저항하도록 수직보다는 수평에 가깝게 지향된다. 측면 안정화 표면(44-47,114-117)은 일차적으로 측면 하중에 저항하고 이차적으로 수직 하중에 저항하도록 수평 보다 수직에 가깝게 지향된다. 그러나, 다른 방위도 가능하다. 예를 들어, 과도한 하중 조건 하에서 모든 안정화 표면(40-47,110-117)은 수직보다 더 수평에 가깝다. 사용시, 바람직한 구성에서 수직 및 측면 하중은 전방 안정화 표면(30,32,90,92), 후방 안정화 표면(40-43,110-113), 및 측면 안정화 표면(44-47,114-117)에 의해 각각 저항한다. 노우즈와 소켓의 상부, 바닥 및 측벽 각각에 안정화 표면의 제공으로 포인트를 지지하는데 사용될 수 있는 안정화 표면의 면적을 최대화한다.

바람직하게, 안정화 표면(44-47)은 축선(34)을 통해 연장하는 수평면에 대해 균등하게 각져 있다. 그럼에도, 특히 하향 수직 하중에 비해서 보다 큰 상향 수직 하중이 예상될 때 또는 이와 반대일 때는 비대칭 배열도 가능하다. 후방 안정화 표면(40-43)에 대해 전술한 바와 같이, 측면 안정화 표면(44-47)에도 다양한 상이 한 형체가 형성될 수 있다. 예를 들어, 표면(44-47)은 바람직하게 평면이지만, 이들은 볼록형, 오목형, 곡선형 또는 각진 세그먼트로 이루어질 수 있다. 홈(129)에도 일반적으로 U형 또는 사다리꼴 횡단면의 형체가 형성될 수 있다. 또한 안정화 표면(129)은 소켓(70)의 측벽(102,103) 내에 형성되며 안정화 돌기(131)는 노우즈(14)의 측벽(22,23) 내에 형성될 수 있다.

바람직한 마모 조립체에서, 안정화 표면(40-47)은 노우즈(14)의 상부, 바닥 및 측벽(20-23) 각각의 안정화 오목부(127,129)를 한정하여 오목부를 갖춘 노우즈의 이들 부분들은 일반적으로 X형상의 횡단면 구성(도 2 및 도 8)을 가진다. 소켓(70)은 오목부(127,129) 내측에 끼워 맞춰져 X형상의 소켓을 한정하도록 상부, 바닥 및 측벽(100-103)의 각각을 따라 상보적인 안정화 돌기(125,131)를 가진다. 일반적으로 V형 오목부(127,129)가 바람직하지만, 일반적으로 X형 노우즈와 소켓을 형성하도록 다른 형상의 안정화 오목부와 돌기가 사용될 수 있다. 이러한 구성은 수직 및 측면 하중에 대해 포인트를 안정하게 장착하고 노우즈의 가장 강하고 강건한 부분을 통해 고하중을 지지하며, 굽힘이 가장 큰 주로 노우즈의 측면 부분에서의 응력 집중을 감소시킬 수 있게 한다. X형 횡단면 노우즈와 소켓은 실질적으로 축선(34)에 평행하게 연장하는 안정화 표면의 사용 없이 상부, 바닥 및 측벽(20-23) 각각에 유사한 오목부를 갖는 특정 적용에 제한된 이득으로 사용될 수 있다.

노우즈는 X형 횡단면 이외의 구성으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 노우즈와 포인트는 상부 및 바닥 안정화 표면(40-43,110-113)은 포함하지만 측면 안정화 표면(44-47,114-117)은 포함하지 않을 수 있다. 다른 대체예에서, 노우즈에는 상 부 및 바닥 벽 내의 안정화 오목부(127) 없이 측면 안정화 표면(44-47,114-117)이 형성될 수 있다. 노우즈와 포인트에도 단지 바닥 벽에 따른 후방 안정화 표면과 같은 단지 한 세트의 안정화 표면만이 제공될 수도 있다. 또한, 전방 안정화 표면(30,32,90,92)은 생략될 수 있지만, 변형된 후방 및 측면 안정화 표면들이 사용되는 곳에 함께 사용하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 로크(16)는 마모 부재(12)를 노우즈(14:도 1 및 도 8)에 해체가능하게 고정하는데 사용된다. 일 실시예에서, 노우즈(14)에는 측벽(22: 도 2 내지 도 6) 내에 채널(140)이 형성된다. 채널(140)은 외측과 각각 단부에서 개방되어 있으며 이와는 달리, 베이스 또는 측벽(142), 전방 벽(144) 및 후방 벽(146)에 의해 한정된다. 마모 부재(12)는 포인트(12)가 노우즈(14) 상에 조립되어 로크(16: 도 1 및 도 7과 도 8)를 수용하기 위한 개구를 협동으로 한정할 때 채널(140)과 일반적으로 정렬되게 하도록 상보적인 통로(150)를 포함한다. 통로(150)는 로크(16)를 수용하기 위해 포인트(12)의 상부벽(50) 내에 개방 단부(151)를 포함한다. 소켓(70) 내에 있는 통로(150)는 내측으로 개방되며 이와는 달리 베이스 또는 측벽(152), 전방 벽(154), 및 후방 벽(156)에 의해 한정된다. 측면 안정화 표면(44-47,114-117)으로 인해, 채널(140)과 통로(150)의 전방 및 후방 벽(144,146,154,156)은 상보적인 파형 구성을 가진다. 노우즈(14) 상의 전방 벽(144)과 마모 부재(12) 상의 후방 벽(156)은 로크(16)와 일차적으로 결합하는 표면들이다. 통로(150)는 바람직하게 바닥 벽(51) 내에서 개방되어 있지만 바람직하다면 폐쇄될 수도 있다.

포인트(12)가 단지 하나의 로크(16)에 의해 고정되지만, 포인트는 바람직하게, 각각 하나의 측벽을 따르는 두 개의 통로(150,150')를 포함한다. 통로(150,150')는 상부벽(50) 내에 로크(16)를 수용하기 위해 통로(150)가 개방되어 있고 측벽(52)을 따라 연장하며, 바닥 벽(51) 내에 로크(16)를 수용하기 위해 통로(150')가 개방되어 있고 측벽(53)을 따라 연장하는 것을 제외하면 동일하다. 두 개의 통로의 경우에, 포인트는 역전되며(즉, 축선(34)에 대해 180도 회전되며) 어느 하나의 방위로 제위치에 로크된다.

로크(16)가 구멍(160) 내에 삽입될 때, 노우즈(14)의 전방 벽(144)과 포인트(12)의 후방 벽(156)이 대향되어 포인트(12)가 노우즈(14)로부터 해제되는 것을 방지한다. 따라서, 조립된 상태에서 채널(140)은 통로(150)의 후방으로 오프셋되어 전방 벽(144)이 전방 벽(154)의 후방이되고 후방 벽(146)이 후방 벽(156)의 후방이 된다. 바람직한 구성에 있어서, 구멍(160)은 개방 단부(151)로부터 연장하는 곳에서 좁아진다. 즉, 각각 이들이 개방 단부(151)로부터 멀어지게 연장하므로, 전방 벽(144)은 후방 벽(156) 쪽으로 수렴되며, 측벽(142)은 측벽(152) 쪽으로 수렴된다. 바람직하게, 채널(140)과 통로(150)도 개방 단부(151)로부터 연장할 때 수렴되어서 전방 벽(144)은 후방 벽(146) 쪽으로 수렴되며 전방 벽(154)은 후방 벽(156) 쪽으로 수렴된다.

로크(16)는 본 발명에 참조된 미국 특허 제 6,993,861호에 기술된 바와 같은 래치를 갖는 테이퍼진 구성을 가진다. 일반적으로, 로크(16)는 포인트(12)를 노우즈(14)에 유지하기 위한 몸체(165), 및 로크(16)를 구멍(160)에 고정하기 위한 포 인트(12) 내부의 스톱(166)과 결합하기 위한 래치(도시 않음)를 포함한다. 몸체(165)는 구멍(160)의 내측으로 주로 통과하는 삽입 단부(169), 및 말단 단부(171)를 포함한다. 로크 몸체(165)는 바람직하게, 서로를 향해 수렴되는 전방 및 후방 벽과 서로를 향해 수렴되는 측벽을 갖춘 삽입 단부(169) 쪽으로 테이퍼진다. 로크(16)의 이러한 좁아짐은 구멍(160)의 형상과 일치하여 조립체의 내측으로 그리고 조립체로부터 플라이(pry)될 수 있는 로크를 제공하기 위해 구멍(160)의 형상과 일치한다. 간극(183)은 로크(16)를 개구(160)로부터 제거하기 위한 플라이 툴의 삽입을 위한 말단 단부(171) 근처에 형성된다. 틈새 스페이스(184)도 플라이 공구가 간극(183)으로 접근할 수 있도록 개방 단부(151)의 전방에 포인트(12) 내에 형성된다.

본 발명의 제 2 실시예(도 13 내지 도 15)에서, 마모 조립체(210)는 노우즈(214)를 갖춘 베이스와 노우즈(214)를 수용하기 위한 소켓을 갖춘 마모 조립체(212)를 포함한다. 마모 조립체(210)의 노우즈와 소켓은 로킹 배열을 제외하면 마모 조립체(10)와 동일하다. 마모 조립체(210)에서, 로크(216)는 노우즈(214) 내의 중앙 통로(220)와 마모 조립체(212) 내의 대응 구멍(222) 내에 수용된다. 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 통로(220)는 안정화 오목부(227)의 내측으로 개방된다. 구멍(222)은 마모 부재(212)의 각각의 상부 및 바닥 부분 내에 수직 정렬되게 형성되어서 마모 부재가 노우즈(214) 상에 역전될 수 있게 허용 및/또는 로크와 결합할 수 있게 한다. 이와는 달리, 통로(220)와 구멍(222)은 노우즈(214)와 마모 부재(212)를 통해 수평으로 연장한다.

로크(216)는 본 발명에 참조된 미국 특허 제 7,171,771호에 설명된 바와 같이 스풀(226)과 웨지(224)를 포함한다. 웨지(224)는 둥글고 좁은 외측부, 나선형 나사(234), 및 툴 결합 공동(236)을 가진다. 스풀(226)에는 통로(220) 외측에 설정된 아암(247)이 형성된다. 각각의 아암은 바람직하게, 사용 중에 로크의 방출을 방지하기 위해 포인트(212) 내의 릴리프(249) 아래에 끼워 맞춰지는 양호한 립(247)을 외측 단부에 포함한다. 스풀(226)은 웨지(224)에서 나선형 나사(234)와 결합하도록 일련의 나선형 리지 세그먼트 내에 나사(242)를 포함한다. 스풀(226)은 웨지(224) 주위를 부분적으로 감싸고 수용하기 위해 오목한 내측면(240)을 갖춘 홈(239)을 가진다. 고무, 발포제 또는 다른 탄성 재료로 구성되는 탄성 플러그(도시 않음)가 홈(239) 내의 구멍에 제공될 수 있어서 웨지(224)를 압박하고 바람직하다면 이완되는 것을 방지한다. 스풀은 바람직하게, 하부 단부 쪽으로 테이퍼져 있어서 통로(220)의 바람직한 테이퍼 링을 수용한다. 스풀에는 또한 통로(220)의 바닥 단부를 통해 하부 구멍(222)의 내측으로 양호하게 끼워 맞춰지게 하는 감소된 리딩 단부가 형성되어 있다.

사용시, 스풀(226)은 통로(220)의 전방 벽(228)을 압박하며 아암(246)의 단부는 마모 부재(212)의 바닥 및 상부 부분 내의 후방 벽(256)을 압박한다. 간극은 정상적으로 통로(220)의 후방 벽(230)과 스풀(226) 사이에 존재한다. 웨지(224)의 나선형 홈(234) 사이로 연장하는 랜드(258)는 통로(220)의 전방 벽(228)에 안착된다. 인서트(도시 않음)는 웨지와 전방 벽(228) 사이에 놓일 수 있다. 이와는 달리, 스풀은 전방 벽(228)과 후방 벽(256)에 대항하게 놓일 수 있다. 로크(216)를 설치하기 위해, 웨지(224)의 선단부(252)와 스풀(226)은 상부 구멍(222)을 통해 통로(220)의 내측으로 느슨하게 삽입된다. 렌치 또는 다른 적합한 툴이 웨지(224)의 말단부에 있는 공동(236)의 내측으로 삽입되어 웨지를 선회시키며 웨지를 통로(220)의 내측으로 더 끌어 당긴다.

많은 다른 로크 설계들이 마모 부재를 노우즈에 고정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 로크(16)는 조립체의 내측으로 해머에 의해 두드려지는 종래의 샌드위치식 핀 구성일 수 있다. 그러한 로크는 또한 공지된 방식으로 수직 또는 수평으로 노우즈와 포인트의 중심에 있는 구멍을 통과한다.

Claims (25)

1. 전방 단부(60), 후방 단부, 굴착 장비에 고정된 베이스(15)를 수용하기 위하여 상기 후방 단부 내에 개방되는 소켓(70), 및 마모 부재(12)를 상기 베이스(15)에 해체가능하게 유지하는 로크(16)를 수용하기 위한 구멍(160)을 포함하는 굴착 장비용 마모 부재(12)로서,

   상기 소켓은, 길이방향 축선(34)을 가지며, 상부 안정화 표면(90) 및 바닥 안정화 표면(92)을 구비한 전방 단부(94)를 포함하고, 상기 전방 단부(94)로부터 후방으로 연장하는 상부 벽(100), 바닥 벽(101) 및 측벽(102, 103)을 포함하고,

   상기 상부 벽(100) 및 바닥 벽(101) 중 하나 이상은, 상이한 횡방향으로 서로에 대하여 기울어진 한 쌍의 후방 안정화 표면(110 내지 113)을 포함하여, 내측 돌기(125)를 형성면서 상기 베이스(15) 내의 오목부(127)내의 상보적인 표면(40 내지 43)에서 지탱되어 굴착 동안 수직 및 수평 하중 모두에 저항하도록 각각의 상기 상부 벽(100) 또는 바닥 벽(102)을 따라 중앙 위치를 향하여 내측으로 측면이 수렴되고,

   각각의 상부 안정화 표면(90), 바닥 안정화 표면(92) 및 후방 안정화 표면(110 내지 113)은 상기 길이방향 축선(34)에 대해 0도 내지 7도의 각도로 축방향으로 연장하는,

   굴착 장비용 마모 부재.
2. 제 1 항에 있어서,

   상부 벽(100) 및 바닥 벽(101)은 각각 상기 한 쌍의 후방 안정화 표면(110 내지 113)을 포함하는

   굴착 장비용 마모 부재.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   각각의 한 쌍의 후방 안정화 표면(110 내지 113)은 함께 곡선형 형성부(125a)를 형성하는,

   굴착 장비용 마모 부재.
5. 제 1 항에 있어서,

   각각의 한 쌍의 후방 안정화 표면(110 내지 113)은 일 측벽(102)로부터 타 측벽(103)으로 연장하는,

   굴착 장비용 마모 부재.
6. 제 1 항에 있어서,

   각각의 측벽(102, 103)은, 상이한 횡방향으로 서로에 대하여 기울어진 한 쌍의 측면 안정화 표면(114 내지 117)을 포함하여, 내측 돌기(131)를 형성하면서 상기 베이스(15) 내의 오목부(129) 내의 상보적인 표면(44 내지 47)에서 지탱되어 굴착 동안 수직 및 수평 하중 모두에 저항하도록 각각의 측벽(102, 103)을 따라 중앙 위치를 향하여 내측으로 측면이 수렴되고,

   각각의 측면 안정화 표면(114 내지 117)은 상기 길이방향 축선(34)에 대해 0도 내지 7도의 각도로 축방향으로 연장하는,

   굴착 장비용 마모 부재.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 후방 안정화 표면(110 내지 113)은 상기 후방 단부의 인근에 위치되는,

   굴착 장비용 마모 부재.
8. 전방 단부(60), 후방 단부, 굴착 장비에 고정된 베이스(15)를 수용하기 위하여 상기 후방 단부 내에 개방되는 소켓(70), 및 마모 부재(12)를 상기 베이스(15)에 해체가능하게 유지하는 로크(16)를 수용하기 위한 구멍(160)을 포함하는 굴착 장비용 마모 부재(12)로서,

   상기 소켓은, 길이방향 축선(34)을 가지며, 상부 안정화 표면(90) 및 바닥 안정화 표면(92)을 구비한 전방 단부(94)를 포함하고, 상기 전방 단부(94)로부터 후방으로 연장하는 상부 벽(100), 바닥 벽(101) 및 측벽(102, 103)을 포함하고,

   각각의 측벽(102, 103)은, 상이한 횡방향으로 서로에 대하여 기울어진 한 쌍의 측면 안정화 표면(114 내지 117)을 포함하여, 내측 돌기(131)를 형성하면서 노우즈(14) 상의 상보적인 표면(44 내지 47)에서 지탱되어 굴착 동안 수직 및 수평 하중 모두에 저항하도록 각각의 측벽(102, 103)을 따라 중앙 위치를 향하여 내측으로 측면이 수렴되고,

   각각의 상부 안정화 표면(90), 바닥 안정화 표면(92) 및 측면 안정화 표면(114 내지 117)은 상기 길이방향 축선(34)에 대해 0도 내지 7도의 각도로 축방향으로 연장하는,

   굴착 장비용 마모 부재.
9. 삭제
10. 제 8 항에 있어서,

    각각의 한 쌍의 측면 안정화 표면(114 내지 117)은 함께 곡선형 형성부를형성하는,

    굴착 장비용 마모 부재.
11. 제 8 항에 있어서,

    각각의 한 쌍의 측면 안정화 표면(114 내지 117)은 상부 벽(100)로부터 바닥 벽(101)으로 연장하는,

    굴착 장비용 마모 부재.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 측면 안정화 표면(114 내지 117)은 상기 후방 단부의 인근에 위치되는,

    굴착 장비용 마모 부재.
13. 굴착 장비용 마모 조립체(10)로서,

    상기 굴착 장비에 고정되고 하나 이상의 오목부(127, 129) 및 지지 표면을 포함하는 베이스(15);

    제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 마모 부재(12); 및

    상기 마모 부재(12)의 구멍(160) 내로 수용되고 상기 베이스(15)의 지지 표면에 접촉하여 상기 마모 부재(12)를 상기 굴착 장비에 유지하는 로크(16)를 포함하는,

    굴착 장비용 마모 조립체.
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