KR20090043436A - 고정구의 체결 또는 이완을 위한 유체작동형 토크렌치와 고정구의 체결 또는 이완방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정구를 체결 또는 이완시키기 위한 유체작동형 토크렌치에 관한 것이다. 본 발명의 토크렌치는 실린더부분과 구동부분을 포함하는 두 하우징부분을 갖는 하우징, 상기 실린더부분내에 배열되고 제1축선을 따라서 이동가능한 실린더-피스턴 수단, 상기 구동부분내에 배열되고 상기 실린더-피스턴 수단에 연결되어 이에 의하여 구동될 수 있게 되어 있으며 상기 제1축선에 수직인 제2축선을 중심으로 하여 회전가능한 래치트를 갖는 래치트기구, 렌치의 작동중에 일측방향으로 작용하는 주어진 회전력을 받는 제1 및 제2연결수단과 렌치의 작동중 타측방향으로 작용하나 상기 일측방향으로 작용하는 상기 주어진 회전력과 동일한 주어진 회전력을 받는 제3연결수단을 포함하며, 상기 회전력중의 하나가 고정구를 조이거나 풀기 위하여 고정구를 회전시키고 상기 회전력중의 다른 하나는 고정대상물에 전달하는 적어도 3개의 연결수단으로 구성된다.

유체작동형 토크렌치, 반작용 암, 래치트기구.

Description

고정구의 체결 또는 이완을 위한 유체작동형 토크렌치와 고정구의 체결 또는 이완방법 { FLUID-OPERATED TORQUE WRENCH FOR AND METHOD OF TIGHTENING OR LOOSENING FASTENERS }

본 발명은 고정구의 체결 또는 이완을 위한 유체작동형 토크렌치와 고정구의 체결 또는 이완방법에 관한 것이다.

동력구동형 토크공구는 반작용부재의 이용을 요구한다. 통상적으로 반작용부재는 공구하우징이 역방향 회전하는 것을 방지하는 반면에 예를 들어 너트와 같은 고정구는 정방향으로 회전될 수 있도록 예를 들어 인접한 너트와 같은 고정대상물에 접속한다. 10,000 ft.lb의 토크를 갖는 공구를 위한 접속력(abutment force)은 30,000 lb 이상으로 이는 일측방향으로는 인접한 너트에 그리고 반대방향으로는 회전될 너트에 사이드 로드(side load)로서 가하여진다. 이와 같이 큰 접속력은 볼트를 휘게 하고 너트의 회전마찰을 증가시킨다. 통상의 경우 이는 볼트가 사이드 로드를 받아드릴 수 있게 설계되어 있고 장비의 제조자에 의하여 권고되고 있는 토크가 이러한 사이드 로드를 감안하고 있으므로 문제가 되지 않는다.

문제는 임계적인 상황까지 조이는 과정중에, 플랜지 또는 케이싱의 모든 고 정구에 가하여지는 볼트부하의 분산이 크게 변하지 않을 때 또는 부식된 고정구를 풀어낼 때 일어난다. 통상적으로 고정구의 부식은 너트와 볼트의 나선 사이에서 일어난다. 고온환경에서는 조립체에 주입된 그리스가 건조되면서 나선들이 달라붙는다. 큰 사이드 로드를 갖는 큰 토크가 이러한 너트에 가하여질 때, 볼트와 너트 사이의 나선의 반부분은 일측부에서 결합되고 결합된 측의 나선들이 꽉 물리기 시작한다. 이는 볼트 나선이 마모되게 하며 너트를 분리하기 위하여 더 큰 토크와 더 큰 사이드 로드를 필요로 하고 결국은 볼트와 너트의 나선이 못쓰게 된다. 통상적으로 고온환경은 임계적인 상황이다. 터빈과 케이싱 등 고온환경에 사용되는 대부분의 볼트는 스테인레스로 정밀제작되므로 교체비용이 매우 높다.

사이드 로드는 회전될 너트의 수직위치를 변화시키므로, 마모는 볼트와 너트의 나선 사이에서 일어나지 않고 너트의 면과 고정구가 삽입되는 플랜지의 면 사이에서 일어난다. 이는 너트의 회전마찰을 증가시키고 볼트에 예측할 수 없는 토크에 의하여 발생되는 부하가 가하여져 누설이 일어나거나 결합상태가 불량하게 될 수 있다.

반작용부재가 구비된 공구가 예를 들어 미국특허 제3,361,218호, 제4,549,438호, 제4,538,484호, 제4,607,546호, 제4,619,160호, 제4,671,142호, 제4,706,526호, 제4,928,558호, 제5,027,932호, 제5,016,502호, 제5,142,951호, 제5,152,200호, 제5,301,574호, 제5,791,619호, 제6,260,443호 및 제6,715,381호에 기술되어 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 고정구의 체결 또는 이완을 위한 유체작동형 토크렌치와 고정구의 체결 또는 이완방법을 제공하여 종래 고정구의 체결 또는 이완을 위한 렌치와 그 방법을 더욱 개선하는데 있다.

이들 목적과 이후에 명백하게 되는 목적에 따라서, 본 발명의 한 특징은, 요약컨데, 고정구를 체결 또는 이완시키기 위한 유체작동형 토크렌치에 있어서, 토크렌치가 실린더부분과 구동부분을 포함하는 두 하우징부분을 갖는 하우징; 상기 실린더부분내에 배열되고 제1축선을 따라서 이동가능한 실린더-피스턴수단; 상기 구동부분내에 배열되고 상기 실린더-피스턴수단에 연결되어 이에 의하여 구동될 수 있게 되어 있으며 상기 제1축선에 수직인 제2축선을 중심으로 하여 회전가능한 래치트를 갖는 래치트기구; 렌치의 작동중에 일측방향으로 작용하는 주어진 회전력을 받는 제1 및 제2연결수단과 렌치의 작동중 타측방향으로 작용하나 상기 일측방향으로 작용하는 상기 주어진 회전력과 동일한 주어진 회전력을 받는 제3연결수단을 포함하며, 상기 회전력중의 하나가 고정구를 조이거나 풀기 위하여 고정구를 회전시키고 상기 회전력중의 다른 하나는 고정대상물에 전달하는 적어도 3개의 연결수단으로 구성된다.

본 발명의 다른 특징은, 요약컨데, 고정구의 체결 또는 이완방법에 있어서, 이 방법이 실린더부분과 구동부분을 포함하는 두 하우징부분을 갖는 하우징을 제공 하는 단계; 상기 실린더부분내에 제1축선을 따라서 이동가능한 실린더-피스턴수단을 배열하는 단계; 상기 구동부분내에 래치트기구를 배열하고 상기 실린더-피스턴수단에 의하여 구동될 수 있도록 상기 실린더-피스턴수단에 연결하는 단계; 상기 래치트기구내에 상기 제1축선에 수직인 제2축선을 중심으로 하여 회전가능한 래치트를 제공하는 단계; 제1, 제2 및 제3연결수단을 포함하는 적어도 3개의 연결수단을 제공하는 단계; 렌치의 작동중에 상기 제1 및 제2연결수단에 의하여 일측방향으로 작용하는 주어진 회전력을 받는 단계; 렌치의 작동중에 상기 제3연결수단에 의하여 방향이 반대인 타측방향으로 작용하고 상기 일측방향으로 작용하는 주어진 회전력과 동일한 주어진 회전력을 받는 단계로 구성되고, 상기 회전력중의 하나가 고정구를 조이거나 풀기 위하여 고정구를 회전시키고 상기 회전력중의 다른 하나는 고정대상물에 전달된다.

본 발명에 따라서 고정구를 체결 또는 이완시키기 위한 유체작동형 토크렌치가 구성되고 고정구를 체결 또는 이완시키는 방법이 수행될 때, 렌치가 통상적인 용도에서 대부분이 그러하듯이 하나의 반작용 암을 제1 및 제2연결수단에 사용하는 것이 간단하므로 토크렌치로서 사용될 수 있다.

임계상황에서는 마찰분산을 줄이고, 볼트나선과 너트면의 마모를 방지하며, 전체적인 토크정확도를 개선하기 위하여, 가능한 한 작은 사이드 로드를 가하는 것이 중요하다. 이는 렌치의 하우징에서 두 반작용부재로서 두 연결수단, 특히 제1 및 제2연결수단을 이용하여 성취될 수 있으며, 제1 및 제2연결수단의 하나는 하우징의 실린더부분의 둘레의 통상적인 위치에 제공되고 제1 및 제2연결수단의 다른 하나는 예를 들어 하우징의 구동부분에 제공된다. 각 제1 및 제2연결수단에 하나의 반작용 암을 배치함으로서, 반작용부재가 조이거나 풀어야 하는 너트와 같은 고정구에 렌치를 연결하는 제3연결수단의 축선의 반대측에서 두 고정대상물에 접속할 수 있다.

공구를 너트에 연결하는 제3연결수단의 축선이 중심에 배치될 때, 일측 반작용 암의 일측 접속영역이 중심의 좌측에 배치되고 타측 반작용 암의 타측 접속영역이 중심의 우측에 배치되며, 중심의 우측에 접속하는 반작용 암이 그 접속영역을 중심으로부터 후방으로 가압하는 반면에, 중심의 좌측에 접속하는 반작용 암이 그 접속영역을 중심으로부터 전방으로 가압한다. 작용과 반작용은 크기가 동일하나 방향이 반대이므로, 중심의 우측에 접속하는 반작용 암을 위한 연결수단이 하우징의 구동부분을 중심으로부터 전방으로 가압하는 반면에, 중심의 좌측에 접속하는 반작용 암은 하우징의 구동부분을 중심으로부터 후방으로 가압한다. 두 반작용 암이 동일한 힘을 가하므로, 렌치의 구동부분에 가하여지는 통상적인 사이드 로드는 서로 균형이 잡힌다. 만약 단 하나의 반작용 암을 갖는 렌치가 사용되는 경우, 통상적인 사이드 로드가 작용할 것임을 이해할 것이다.

또한 본 발명 공구의 잇점은 그 보편성에 있다. 변화를 좋아하지 않는 사용자들은 전체 사용자의 95%를 차지하는데 이들은 이들이 사용하는 방식으로 반작용 암을 배치하기 때문에 두개의 연결수단(제1 및 제2연결수단)을 갖는 본 발명의 공구를 기꺼이 사용할 것이다. 동시에, 반작용 암이 이들 연결수단을 위하여 작용하지 않을 때 이들은 두 렌치를 서로 연결하기 위하여 연장될 수 있어 반작용 암을 배제하고 사이드 로드가 균형잡힌 두 반작용 암의 사용으로 통상적인 사이드 로드를 줄일 수 있도록 한다.

본 발명의 특징에 대하여서는 청구범위에 기술되어 있다. 그러나, 본 발명은 그 구성과 작동방법이 부가적인 대상물 및 그 잇점과 함께 첨부된 도면에 의거하여 설명되는 다음의 실시형태로부터 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 유체작동형 토크렌치는 하우징(1)을 갖는다. 이 하우징은 실린더부분(2)과 구동부분(3)을 포함하는 두개의 하우징부분을 갖는다.

실린더-피스턴수단(4)이 실린더부분(2)에 배치되고, 이 실린더-피스턴수단은 실린더(5), 축선 A를 따라 실린더내에서 왕복동하는 피스턴(6)과, 피스턴(6)에 연결된 피스턴 롯드(7)를 포함한다. 하우징의 구동부분(3)에는 잘 알려진 바와 같이 제1축선 A에 수직인 축선 B를 중심으로 하여 하우징의 구동부분(3)내에서 회전하는 래치트(9)를 포함하는 공지의 레바형 래치트기구(8)가 수용되어 있다. 래치트(9)는 함께 회전할 수 있도록 구동요소(10)에 연결된다.

본 발명에 따라서, 유체작동형 토크렌치에는 적어도 3개의 연결수단이 구비된다. 연결수단은 제1연결수단(21), 제2연결수단(22) 및 제3연결수단(23)을 포함한다.

제1연결수단은 예를 들어 하우징(1)의 실린더부분(2)의 일부분에 예를 들어 다수의 외부스플라인 처럼 구성된 다각형부(24)로 구성된다.

제2연결수단은 예를 들어 하우징(1)의 구동부분(3)의 돌출부에 예를 들어 다 수의 외부스플라인 처럼 구성된 다각형부(25)로 구성된다.

제3연결수단(23)은 구동요소(10)에 형성되고 예를 들어 사각외면과 같은 다각형 외면으로 구성된 다각형부(26)를 포함한다.

제1연결수단(21), 제2연결수단(22) 및 제3연결수단(23)은 렌치의 작동중에 제1연결수단(21)과 제2연결수단(22)은 일측방향으로 작용하는 주어진 회전력을 받는 반면에, 제3연결수단(23)은 도 2에서 화살표로 보인 바와 같은 반대방향의 회전력을 받을 수 있도록 구성되어 있다.

래치트(9)가 하우징(1)의 구동부분(3)내에서 타측방향으로 회전하여 너트(31)를 조이거나 풀기 위하여 구동요소(10)를 구동시킬 때, 제1연결수단(21)은 예를 들어 인접한 너트(32)와 같은 고정대상물에 대하여 주어진 회전력을 전달하고 제2연결수단(22)은 상기 타측방향과 반대인 일측방향으로 예를 들어 인접한 너트(33)와 같은 다른 고정대상물에 주어진 회전력을 전달한다.

다른 작동모드에서 제1연결수단(21)과 제2연결수단(22)은 너트(32)(33)와 같은 고정구를 회전시키기 위하여 일측방향으로 주어진 회전력을 받는 반면에, 하우징(1)의 구동부분(3)내에 수용되어 있는 레바형 래치트기구의 래치트(9)는 일측방향으로 작용하는 상기 언급된 주어진 회전력과 동일한 다른 회전력을 일측방향과는 반대인 타측방향으로 너트(31)와 같은 고정대상물에 가한다.

일측방향으로 작용하는 제1연결수단(21)과 제2연결수단(22)의 주어진 회전력은 제1연결수단(21)과 제2연결수단(22)중의 하나에 의하여 고정대상물(32 또는 33)에 전달될 수 있고, 또는 일측방향으로 작용하는 제1연결수단(21)과 제2연결수 단(22)의 주어진 회전력은 고정구, 특히 너트(32)(33)를 회전시키기 위하여 제1연결수단(21)과 제2연결수단(22)에 의하여 전달될 수 있음을 알 수 있다.

제1연결수단(21)과 제2연결수단(22)은 너트(32)(33)로 보인 고정대상물의 어느 하나에 제1연결수단(21)과 제2연결수단(22)에 의하여 주어진 회전력을 전달하거나 너트(32)(33)를 회전시키기 위하여 사용될 수 있다. 동시에 유체작동형 토크렌치의 적용여하에 따라서 너트(32)(33)로 보인 고정대상물의 어느 하나에 주어진 회전력을 전달하기 위하여 제1 및 제2연결수단(21)(22)의 하나만을 이용하거나 너트(32 또는 33)의 하나를 회전시킬 수 있다.

본 발명에 따라서, 제1연결수단(21)은 하우징(1)의 실린더부분의 둘레에서 통상적인 위치에 배치되고, 제2연결수단(22)은 하우징(1)의 구동부분(3)의 구동요소 또는 피구동요소의 둘레에 배치된다. 반작용 암(34)(35)을 제1연결수단(21)과 제2연결수단(22)에 연결하고 반작용 암(34)(35)을 조이거나 풀어야 하는 너트(31)에 대하여 연결수단(23)의 축선의 반대측에서 두 고정대상물(32)(33)에 대하여 배치함으로서, 조이거나 풀어야 할 너트(31)는 중심에 배치되고, 반작용 암(35)을 위한 하나의 접속영역이 중심의 좌측에 배치되며 타측 반작용 암(34)은 중심의 우측에 배치되어, 중심의 우측에 접속하는 반작용 암(34)이 그 접속영역은 중심으로부터 후방으로 가압하는 반면에, 중심의 좌측에 접속하는 반작용 암(35)은 그 접속영역은 중심으로부터 전방으로 가압한다.

작용과 반작용은 크기가 동일하나 방향이 반대이므로, 중심의 우측에 접속하는 반작용 암(34)을 위한 연결수단(21)이 하우징의 구동부분을 중심으로부터 전방 으로 가압하는 반면에, 중심의 좌측에 접속하는 반작용 암(35)은 구동부분을 중심으로부터 후방으로 가압한다. 두 반작용 암이 동일한 힘을 가함으로서, 두 반작용 암(34)(35)이 사용될 때 렌치의 구동부분에 가하여지는 통상적인 사이드 로드는 서로 균형이 잡힌다. 물론 상기 언급된 바와 같이 단 하나의 반작용 암(34 또는 35)을 갖는 렌치가 사용될 수도 있다.

상기 언급된 각 요소 또는 둘 이상의 이들 요소는 상기 언급된 형태와는 상이한 구성의 다른 형태로서도 유용한 것으로 확인될 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명이 고정구의 체결 또는 이완을 위한 유체작동형 토크렌치와 고정구의 체결 또는 이완방법에 대하여 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 도시되고 설명된 내용으로 한정되지 않고 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 여러 가지 수정이나 구조적인 변경이 있을 수 있다.

달리 분석함이 없이 이상의 설명으로 본 발명의 요지가 명확하게 되며 통상적인 지식을 가진 자이면 종래기술의 관점으로부터 본 발명의 일반적인 관점 또는 특수한 관점의 중요한 특징을 구성하는 구조를 생략함이 없이 다양한 적용이 용이하게 이루어질 수 있을 것이다.

본 발명의 보호받고자 하는 범위는 첨부된 청구범위에서 한정된다.

도 1은 본 발명에 따른 고정구의 체결 또는 이완을 위한 유체작동형 토크렌치의 측면도.

도 2는 본 발명에 따른 고정구의 체결 또는 이완을 위한 유체작동형 토크렌치의 평면도.

Claims (10)

1. 고정구를 체결 또는 이완시키기 위한 유체작동형 토크렌치에 있어서, 토크렌치가 실린더부분과 구동부분을 포함하는 두 하우징부분을 갖는 하우징; 상기 실린더부분내에 배열되고 제1축선을 따라서 이동가능한 실린더-피스턴 수단; 상기 구동부분내에 배열되고 상기 실린더-피스턴 수단에 연결되어 이에 의하여 구동될 수 있게 되어 있으며 상기 제1축선에 수직인 제2축선을 중심으로 하여 회전가능한 래치트를 갖는 래치트기구; 렌치의 작동중에 일측방향으로 작용하는 주어진 회전력을 받는 제1 및 제2연결수단과 렌치의 작동중 타측방향의 주어진 회전력을 받으며 상기 일측방향의 상기 주어진 회전력과 동일한 주어진 회전력을 받는 제3연결수단을 포함하며, 상기 회전력중의 하나가 조여지거나 풀려지는 고정구를 회전시키는 반면에 상기 회전력중의 다른 하나는 고정대상물에 전달하도록 되어 있는 적어도 3개의 연결수단으로 구성됨을 특징으로 하는 고정구를 체결 또는 이완시키기 위한 유체작동형 토크렌치.
2. 제1항에 있어서, 상기 연결수단이 상기 래치트가 상기 제1 및 제2연결수단이 고정대상물에 주어진 회전력을 전달하는 상기 일측방향에 반대방향인 타측방향으로 너트를 조이거나 풀기 위하여 상기 구동부분내에서 회전할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 고정구를 체결 또는 이완시키기 위한 유체작동형 토크렌치.
3. 제1항에 있어서, 상기 연결수단은 상기 제1 및 제2연결수단이 고정구를 회전시키도록 상기 일측방향으로 주어진 회전력을 받는 반면에, 상기 구동부분내에 수용되어 있는 상기 래치트기구의 상기 래치트가 상기 일측방향으로 작용하는 상기 주어진 회전력과 동일한 다른 회전력을 상기 일측방향에 반대인 타측방향으로 고정대상물에 가하도록 구성됨을 특징으로 하는 고정구를 체결 또는 이완시키기 위한 유체작동형 토크렌치.
4. 제1항에 있어서, 상기 연결수단이 일측방향으로 작용하는 상기 제1 및 제2연결수단의 상기 주어진 회전력이 상기 제1 및 제2연결수단중의 하나에 의하여 고정대상물에 전달되도록 구성됨을 특징으로 하는 고정구를 체결 또는 이완시키기 위한 유체작동형 토크렌치.
5. 제1항에 있어서, 상기 연결수단이 일측방향으로 작용하는 상기 제1 및 제2연결수단의 상기 주어진 회전력이 고정구를 회전시키도록 상기 제1 및 제2연결수단중의 하나에 의하여 전달되도록 구성됨을 특징으로 하는 고정구를 체결 또는 이완시키기 위한 유체작동형 토크렌치.
6. 고정구의 체결 또는 이완방법에 있어서, 이 방법이 실린더부분과 구동부분을 포함하는 두 하우징부분을 갖는 하우징을 제공하는 단계; 상기 실린더부분내에 제1축선을 따라서 이동가능한 실린더-피스턴수단을 배열하는 단계; 상기 구동부분내에 래치트기구를 배열하고 상기 실린더-피스턴수단에 의하여 구동될 수 있도록 상기 실린더-피스턴수단에 연결하는 단계; 상기 래치트기구내에 상기 제1축선에 수직인 제2축선을 중심으로 하여 회전가능한 래치트를 제공하는 단계; 제1, 제2 및 제3연결수단을 포함하는 적어도 3개의 연결수단을 제공하는 단계; 렌치의 작동중에 상기 제1 및 제2연결수단에 의하여 일측방향으로 작용하는 주어진 회전력을 받는 단계; 렌치의 작동중에 상기 제3연결수단에 의하여 방향이 반대인 타측방향으로 작용하고 상기 일측방향으로 작용하는 주어진 회전력과 동일한 주어진 회전력을 받는 단계로 구성되고, 상기 회전력중의 하나가 고정구를 조이거나 풀기 위하여 고정구를 회전시키고 상기 회전력중의 다른 하나는 고정대상물에 전달됨을 특징으로 하는 고정구의 체결 또는 이완방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2연결수단이 주어진 회전력을 고정대상물에 전달하는 상기 일측방향에 반대인 타측방향으로 너트를 조이거나 풀기 위하여 상기 구동부분에서 상기 래치트를 회전시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고정구의 체결 또는 이완방법.
8. 제6항에 있어서, 고정구를 회전시키기 위하여 상기 제1 및 제2연결수단에 의하여 상기 일측방향으로 주어진 회전력을 받는 반면에, 상기 구동부분내에 수용되어 있는 상기 래치트기구의 상기 래치트가 상기 일측방향으로 작용하는 상기 주어진 회전력과 동일한 다른 회전력을 상기 일측방향에 반대인 타측방향으로 고정대상 물에 가하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고정구의 체결 또는 이완방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2연결수단중의 하나에 의하여 일측방향으로 작용하는 상기 제1 및 제2연결수단의 상기 주어진 회전력을 고정대상물에 전달하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고정구의 체결 또는 이완방법.
10. 제6항에 있어서, 고정구를 회전시키도록 상기 제1 및 제2연결수단중의 하나에 의하여 일측방향으로 작용하는 상기 제1 및 제2연결수단의 상기 주어진 회전력을 전달하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고정구의 체결 또는 이완방법.

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