KR20130066616A - 테이크 업이 증대된 커플링 조립체 - Google Patents

Abstract

마모, 제조 편차 등으로 인해 부분들 사이에 상당한 편차가 존재하는 경우에도 지지 구조물에 대한 마모 부재의 긴밀한 끼워맞춤을 보장하도록 증대된 테이크 업을 제공하기 위해, 분리가능한 부분들을 함께 해제가능하게 유지하기 위한 커플링 조립체들과, 특히, 굴착 장비에서 지지 구조물에 대해 마모 부재를 해제 가능하게 고정하기 위한 커플링 조립체들이 형성된다. 커플링 조립체들은 다양한 굴착 장비에 대해 포인트들, 어댑터들, 슈라우드들 또는 다른 교환가능한 부품을 고정하는데 적합하다. 커플링 조립체의 부품들은 웨지와, 테이크 업 능력을 증대시키기 위해 웨지가 조립체 속으로 진입할 때 지주를 중심으로 피벗하는 스풀을 포함한다. 스풀은 지지 구조물의 지주를 중심으로 회전가능하게 맞물리며, 고정될 마모 부재를 지지하여 움직이는 지지부를 가짐으로써, 이 부재들의 맞물림 표면들 사이의 갭들을 테이크 업한다. 웨지와 스풀 사이의 상호작용을 개선하여 이용가능한 테이크 업을 더 증대시키기 위해 이동가능한 인서트가 제공될 수 있다.

Description

테이크 업이 증대된 커플링 조립체{COUPLING ASSEMBLIES WITH ENHANCED TAKE UP}

본원은 "피벗팅 및 해제가능한 웨지형 커플링 조립체"라는 명칭으로 2010년 4월 20일자에 출원된 미국 가특허출원 번호 제 61/326,155 호에 기초한 우선권의 이익을 주장한다. 이 선행 우선권 출원은 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 통합되어 있다.

본 발명은 분리가능한 부분들을 함께 해제가능하게 고정하기 위한 커플링 조립체에 관한 것으로, 특히, 굴착 장비 등의 마모 조립체의 부품들을 함께 고정하기 위한 커플링 조립체에 관한 것이다. 본 발명의 전반적인 분야는, 예컨대, 오리건주 포트랜드의 에스코 코포레이션이 소유한 미국 특허 번호 제 7,174,661 호 및 제 7,730,652 호에 개시된 분야와 동일하거나 유사할 수 있다. 이 선행 에스코 특허들은 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 통합되어 있다.

통상적으로, 굴착 장비는 하부의 물품들이 조기에 마모되지 않도록 하기 위한 다양한 마모부들을 포함한다. 마모부는 (예컨대, 마모 캡과 같이) 단순히 프로텍터로서의 기능만을 하거나, (예컨대, 버킷에 앞서 지면을 파괴하는 기능과 아울러 하부의 굴삭 에지(digging edge)를 보호하는 굴착 치형부(excavating tooth)와 같이) 추가적인 기능들을 가질 수 있다. 어느 경우에서나, 마모부는 사용중 소실되지 않도록 굴착 장비에 견고하게 유지되면서도, 마모되었을 때 제거 및 교환될 수 있는 것이 바람직하다. 장비의 정지기간을 최소화하기 위하여, 마모된 마모부가 현장에서 용이하고 신속하게 교환될 수 있는 것이 바람직하다. 일반적으로, 마모로 인해 교환되어야만 하는 재료의 양을 최소화하기 위한 노력의 일환으로, 마모부는 3개(또는 그 이상)의 부품들로 형성된다. 그 결과, 일반적으로, 마모부는 굴착 장비에 고정되는 지지 구조물, 상기 지지 구조물에 장착되는 마모 부재, 및 상기 지지 구조물에 상기 마모 부재를 유지하는 락(lock)을 포함한다.

일 예로서, 굴착 치형부는 지지 구조물로서의 어댑터, 마모 부재로서의 치형부 포인트 또는 팁, 어댑터에 포인트를 유지하기 위한 락 또는 리테이너(retainer)를 포함한다. 상기 어댑터는 굴착 버킷의 전면 굴삭 에지에 고정되며, 전방으로 돌출하여 상기 포인트의 마운트를 규정하는 노우즈(nose)를 포함한다. 상기 어댑터는 단일의 일체형 부재이거나, 함께 조립된 복수의 부품들로 이루어질 수 있다. 상기 포인트는 전면 굴삭 단부와, 상기 어댑터의 노우즈를 수용하는 후방으로 개방된 소켓을 포함한다. 상기 락은 상기 어댑터에 대해 상기 포인트를 해제가능하게 유지하기 위해 조립체에 삽입된다.

통상적으로, 굴착 치형부용 락은 어댑터와 포인트 모두에 의해 협조적으로 규정된 개구 속에 끼워맞춰지는 세장형(細長型) 핀 부재이다. 상기 개구는 미국 특허 번호 제 5,469,648 호에서와 같이 어댑터 노우즈의 측부를 따라 규정되거나, 미국 특허 번호 제 5,068,986 호에서와 같이 노우즈를 관통하여 규정될 수 있다. 어느 경우에서나, 락은 해머를 사용하여 삽입 및 제거된다. 그러한 락 해머링은 고된 작업일 수 있으며, 작업자가 부상당할 위험이 있다.

일반적으로, 사용중 락의 방출과 그에 수반한 포인트의 소실을 방지하기 위한 노력의 일환으로, 락은 통로 내에 긴밀하게 수용된다. 락을 위한 개구를 규정하는 포인트와 어댑터 내의 부분적으로 정렬되지 않은 홀들, 개구 또는 핀에 내포된 고무 부재, 및/또는 락과 개구 사이의 밀접한 치수에 의해, 긴밀한 끼워 맞춤이 이루어질 수 있다. 그러나, 알 수 있는 바와 같이, 락이 개구 내에 수용됨에 있어서의 긴밀도의 증가는 조립체 내외로 락을 해머링함에 따른 위험과 곤란을 악화시킨다.

아울러, 락은 어댑터에 대해 포인트를 견고하게 조이는 능력이 종종 부족하다. 종래의 락킹 시스템들에는 지지 구조물에 마모 부재를 다소 조이기 위한 고무 부재가 구비되어 있으나, 고무는 사용중 치형부가 부하를 받을 때 긴밀한 끼워맞춤을 보장하기 위해 필요한 강도가 부족하므로, 이는 단지 한정된 이점만을 제공하는 경향이 있다. 또한, 대부분의 락들은 부분들이 마모되었을 때 다시 조여질 수 있는 능력을 제공하지 못한다. 그 결과, 부분들이 마모되고 긴밀도가 감소할 때, 치형부에 사용되는 많은 락들은 소실되기 쉽다. 테이크 업(take up) 또는 다시 조여질 수 있는 능력을 제공하는 종래의 락들은 나사산 또는 웨지(wedge)를 기반으로 하는 경향이 있으며, 이는 공통적으로 제거의 곤란성 및/또는 안전 문제로 인해 어려움을 겪고 있다.

상기 락킹 배열체에서의 단점들은 어댑터에 대한 포인트의 장착에만 엄격하게 한정되지 않는다. 다른 예에서, 어댑터는 굴착 버킷의 립(lip)에 끼워맞춰지는 마모 부재이며, 상기 립은 어댑터를 위한 지지 구조물을 규정한다. 포인트가 시스템에서 가장 잘 마모되지만, 어댑터 또한 마모될 것이고 때가 되면 교환이 필요하다. 어댑터는, 현장에서 더 강한 스틸을 사용하고 교환될 수 있도록, 버킷 립에 기계적으로 부착되는 것이 일반적이다. 하나의 일반적인 방법은 미국 특허 번호 제 3,121,289 호(도 8 참조)에 개시된 바와 같은 휘슬러 스타일 어댑터를 사용하는 것이다. 전형적인 휘슬러 시스템에서, 어댑터는 버킷 립을 가로지르는 분지된 레그(leg)를 구비하여 형성된다. 어댑터 레그와 버킷 립은 락을 수용하기 위해 정렬된 개구를 구비하여 형성된다. 이러한 환경에서의 락은 대체로 C자형의 스풀과 웨지를 포함한다. 스풀의 아암은 어댑터 레그의 후단에 있는 램프(ramp) 위에 놓인다. 상기 레그의 램프와 아암의 내면은 각각 립으로부터 멀리 후방으로 경사져 있다. 그리고, 스풀을 후방으로 가압하기 위해 웨지가 정렬된 개구 속으로 해머링된다. 스풀의 이러한 후방 운동은 아암이 어댑터 레그를 립에 대해 긴밀하게 끼워지도록 함으로써, 사용중 어댑터의 운동이나 해제를 방지한다.

그러나, 휘슬러 스타일 락의 개구 내외로 웨지를 해머링하는 것은 어렵고 잠재적으로 위험한 경향이 있다. 조립체로부터 웨지를 인출하기 위한 액세스를 제공하기 위해서는 일반적으로 버킷이 높여져야만 하기 때문에, 제거가 특히 곤란할 수 있다. 이와 같이 버킷이 배향된 상태에서, 작업자는 버킷 아래로부터 개구에 접근하여 대형 해머로 웨지를 상방향으로 인출하여야만 한다. 대형 버킷과 관련하여, 위험이 특히 명백하다. 또한, 점검중 웨지가 방출될 수 있기 때문에, 웨지가 그에 수반된 스풀에 가용접되는 것이 일반적이며, 이로 인해, 다시 조일 수 없게 되고 웨지 제거가 더 곤란하게 된다.

많은 조립체들에서, 다른 요인들이 마모 부재의 교환이 필요할 때 락의 제거와 삽입에서의 곤란성을 더 증대시킬 수 있다. 예컨대, 측방향으로 삽입되는 락에서와 같이(예컨대, 미국 특허 번호 제 4,326,348 호 참조), 인접한 부품들의 근접성(closeness)이 조립체 내외로 락을 해머링함에 있어서 곤란성을 야기할 수 있다. 락을 수용하고 있는 개구에서 파인들(fines)이 또한 영향을 받아 락에 대한 접근과 제거를 곤란하게 만들 수 있다.

굴착 장비에서 사용하기 위해 해머링이 필요없는 락을 생산하기 위한 몇몇 노력들이 있었다. 예컨대, 미국 특허 번호 제 5,784,813 호 및 제 5,868,518 호는 어댑터에 포인트를 고정하기 위한 스크류 구동식 웨지형 락을 개시하고 있으며, 미국 특허 번호 제 4,433,496 호 및 제 5,964,547 호는 버킷에 대해 어댑터를 고정하기 위한 스크류 구동식 웨지를 개시하고 있다. 이러한 장치들이 해머링을 필요없게 하지만, 이들 각각은 다수의 부분들을 필요로 하며, 따라서, 락의 복잡성과 비용을 증대시킨다. 파인들이 나사식 연결부들과의 마찰과 간섭을 증대시키므로, 파인들의 유입도 제거를 곤란하게 만들 수 있다. 또한, 표준 나사를 사용하면, 파인들이 축적되어 나사 주위에 "고결(cemented)"하게 됨으로써, 나사에 대한 부식과 손상을 야기하여, 볼트의 회전과 부분들의 해제를 극히 곤란하게 만들 수 있다.

미국 특허 번호 제 6,986,216 호, 제 7,174,661 호 및 제 7,730,652 호는, 스풀 또는 마모 부재 상의 나사 형상부와 결합하며 개구 내외로 당해 웨지를 인출하기 위해 회전하는 나사형 웨지를 기반으로 한 마모 조립체용 락킹 배열체들을 개시하고 있다. 이 시스템들은 최소의 부품들을 필요로 하며, 해머링이 필요없고, 종래의 시스템들과 연관된 제거 문제들을 완화한다. 그러나, 이들은 립 또는 다른 지지 구조물과의 긴밀한 끼워맞춤을 보장하도록 상당한 테이크 업을 제공하거나 마모가 발생한 후 효과적으로 다시 조이는 능력이 부족하다.

통상적으로, 채광 작업에서, 대형 케이블 셔블(shovel) 또는 드레그라인 머신(dragline machine)과 같은 주요 토목 기계들은 해당 기계에 전용화된 3개 정도의 많은 버킷들을 가질 수 있다. 이 버킷들은 해당 기계에서 활발하게 사용되고 있는 하나의 버킷과, (예컨대, 다양한 마모 부재들을 제거하여 새로운 마모 부재로 교환하고, 치형부 베이스와 슈라우드(shroud) 끼워맞춤 부위들의 립을 재건하기 위하여) 기계에서 분리되어 재생 업체에 있는 하나의 버킷과, 하나의 "준비선(ready line)" 버킷을 포함할 것이다. 상기 준비선 버킷은 새것이거나 재건 프로세스를 거쳐 다시 작업에 투입될 준비가 된 버킷이다. 버킷 재건을 완료하기 위해서는 수개월이 소요될 수 있으므로 준비선 버킷이 필요하다. 준비선 버킷은 계획된 유지보수 사이클에 맞춰서, 또는 우발적으로 기계에 설치된 버킷에 주요 고장이 발생한 경우 사용될 수 있다. 재건 프로세스에 장시간이 소요되기 때문에, 광산에서는 비상시 기계에 장착하여 이용가능한 버킷을 가질 여유가 없다. 정지기간과 관련된 경제적 손실은 매우 클 것이다.

대규모 채광 업체들(예컨대, 다수의 케이블 셔블 및/또는 드레그라인 머신들과 관련된 업체들)은 각각의 기계에 전용화된 3개의 버킷들을 구비하지 않을 수도 있으나, 과다한 정지기간을 방지하기 위해(즉, 버킷 재건 작업이 완료될 때까지 기계가 작업불능 상태가 되지 않도록 하기 위해), 필요하다면, 업체들은 이용가능한 충분한 갯수의 준비선 버킷들을 여전히 구비할 것이다. 수많은 준비선 버킷에 대한 필요성은 채광 업체에게는 상당한 비용을 의미한다.

립 재건이 버킷 재건 프로세스에서 가장 시간 소모적인 부분이 되는 경향이 있기 때문에, 재건들 사이의 시간을 늘림으로써 재건 횟수를 줄이는 것이 큰 절약이 될 것이다. 립 또는 버킷의 다른 부분들에 대한 재건 횟수 또는 빈도를 줄이면, 그러한 재건들을 실시하기 위해 필요한 소비자의 돈과 시간을 절약하게 될 뿐만 아니라, 기계로부터 굴착 버킷을 분리시키거나 재료를 옮기는데 사용할 수 없는 것과 연관된 정지기간을 피하게 될 것이다. 립 재건 횟수를 줄이는 것은, 교환 버킷들의 재고가 적고, 이러한 재건을 하는데 용접공이 더 적게 필요하며, 운영이 용이하고 작업에 더 편리할 경우 교환될 수 있는 보다 유연한 시스템(forgiving system)이라는 점에서 큰 절약이 될 수 있다.

버킷 립은 사용중 혹사당하고 상당한 부하를 받기 때문에, 고장을 피하기 위해 그 강도와 원형을 유지할 필요가 있다. 립을 용접하여 립의 선단 에지를 그 원래 형태로 재건할 때, 정확하게 하지 않으면, 립에 위험을 야기할 수도 있다. 균열이 발생되지 않도록 하기 위하여, 립은 예열되어야만 하며, 용접 절차들이 매우 주의 깊게 후속되어야만 한다. 립에 균열이 발생하면, 기계로부터 버킷을 제거하고 수리하여야 한다. 그러나, 립을 자주 용접하여 수리할 필요가 없다면, 가능한 한가지 고장 유형이 감소되거나 제한되므로, 립 균열 또는 고장의 가능성을 최소화하는 것이다.

버킷의 립을 수리하거나 재건할 필요성에 대해 영향을 미칠 수 있는 하나의 요인은 립에 대해 마모 부재를 커플링하기 위한 시스템이 부분들을 함께 견고하게 결합할 수 있는지의 여부와 관련된다. 커플링 시스템은 립에 마모 부재를 안착시키기 위해 립에 대해 마모 부재를 충분한 거리만큼 이동시킬 수 있어야만 한다. 이러한 이동량을 "테이크 업"이라 칭한다(예컨대, 커플링 시스템은 마모 부재와 립 사이의 임의의 갭 또는 간격을 "테이크 업"하기 위해 립에 대해 마모 부재를 충분한 거리만큼 이동시켜야만 한다). 커플링 시스템이 립에 대해 마모 부재를 작은 거리만큼만 이동시킬 수 있으면, 상기 커플링 시스템은 작은 테이크 업 능력을 가진 것이고, 그러한 시스템에서, (립에 대해 마모 부재를 이동시켜 견고하게 유지하기 위해 상기 커플링 시스템이 충분한 테이크 업을 갖도록 보장하기 위해) 광산 작업자는 립을 더 자주 재건하여야만 한다. 소량의 이용가능한 테이크 업을 갖는 커플링 시스템에 있어서, 상기 커플링 시스템이 립에 대해 마모 부재를 이동시켜 유지할 수 있도록 보장하기 위해서는 립 재건도 상대적으로 정밀하게 이루어져야만 한다. 지지 구조물에 대해 긴밀하게 유지되지 않는 마모 부재를 구비한 시스템들은 더 많이 마모되어 곤란을 겪는 경향이 있고, 마모 부재가 더 쉽게 소실되는 경향이 있다. 립의 조기 마모가 주된 관심사일 수 있으나, 어댑터와 같은 다른 지지 구조물의 조기 마모도 보다 빈번한 교환으로 인하여 정지기간과 비용을 증대시킬 수 있다.

따라서, 버킷의 굴삭 에지에 대해 마모 부재를 고정하기 위한 해제가능한 커플링 시스템에서의 개선이 광산 및 건설 산업에서 환영받을 것이다. 설치와 제거가 용이하고 안전하며, 사용시 신뢰성이 있고, 상당한 테이크 업을 가능하게 하며, 버킷 재건들 사이의 기간을 더 길게 할 수 있고, 다양한 부분들의 제조 프로세스에서 넓은 범위의 치수 편차를 허용하며, 기계 정지기간을 줄일 수 있는 커플링 시스템이 요구되고 있다. 그러한 개선은, 준비선 버킷에 대한 필요성과 버킷의 굴삭 에지 재건과 연관된 비용을 감소시킴으로써, 비용 절감으로 이어질 것이다.

본 발명은 견고하고, 용이하며, 신뢰성 있는 방식으로 분리가능한 부분들이 함께 해제가능하게 유지되는 개선된 조립체에 관한 것이다. 본 발명은 굴착 장비 및 굴착 작업과 연관된 지지 구조물에 대해 마모 부재를 고정하는데 있어서 특히 유용하다. 본 발명의 커플링 조립체는 사용이 용이하고, 재사용할 수 있으며, 마모 조립체에 견고하게 유지되고, 지지 구조물에 마모 부재를 효과적으로 조이도록 작동한다.

본 발명의 일 양태는 지지 구조물에 대해 마모 부재를 고정하는데 사용하기 위한 락에 관한 것으로, 웨지와 스풀을 포함하며, 상기 스풀은, 상기 웨지가 조립체 속으로 진입할 때, 상기 지지 구조물에 대해 상기 마모 부재를 조여 견고하게 유지하기 위해 상기 지지 구조물 상의 지주(fulcrum)를 중심으로 피벗하거나 회전한다. 종래 기술에서 스풀의 후방 병진 이동과는 반대로, 상기 스풀의 피벗팅은 테이크 업을 증대시킴으로써, 하부의 지지 구조물이 상당히 마모된 후에도 긴밀한 끼워맞춤을 보장한다. 본 발명은 마모 부재를 효과적으로 다시 조일 수 있도록 하며, 결합되는 부분들 간에 큰 제조 공차를 사용할 수 있도록 한다. 증대된 테이크 업은 립의 선단 에지와 아울러 모든 다른 부품들이 재건이 필요하게 되기 전에 더 긴 수명을 가질 수 있도록 하며, 이는 버킷 재고 감소로 인한 비용, 인건비 및/또는 장비 정지기간과 연관된 경제적 손실의 절감으로 이어질 수 있다. 더욱이, 바람직하게, 개선된 테이크 업은 안전성 강화를 위해 해머리스(hammerless) 락에서 이루어진다.

본 발명의 추가적인 양태들은 대량의 테이크 업이 비교적 컴팩트하고 내부에 수납된 락(즉, 상기 락은 함께 커플링되는 부품들에 구비된 개구 내에 완전히 또는 실질적으로 내부에 수납될 수 있다)에서 이용가능한 커플링 조립체에 관한 것이다. 다양한 부분들이 조임이 완료될 때까지 비교적 느슨하게 함께 끼워맞춰질 수 있고 웨지가 느슨해질 때 상대적으로 느슨해질 수 있기 때문에(그래서, 분해가 용이하고 신속하므로), 상기 대량의 이용가능한 테이크 업은 커플링의 조립과 분해에도 도움이 된다. 아울러, 락의 소형화로 인하여, 락의 대부분 또는 전부가 마모 부재 및/또는 지지 구조물에 구비된 개구 내에 수납될 수 있으며, 이에 따라, 물질의 흐름으로부터 락과 그 부분들을 보호할 수 있다(예컨대, 사용중 바위 또는 다른 물질들과의 접촉으로 인한 손상으로부터 스풀과 웨지를 보호할 수 있다).

본 발명의 일 실시예에서, 지지 구조물에 대해 마모 부재를 고정하기 위한 락은 웨지와 스풀을 포함한다. 상기 스풀은 그 내부에 상기 웨지를 맞물기 위해 축방향으로 볼록한 결합면을 구비하여 형성된다. 이 볼록한 결합면은 테이크 업을 증대시키기 위해 상기 지지 구조물 상의 지주를 중심으로 상기 스풀이 피벗하거나 회전하도록 한다.

본 발명의 다른 양태에서, 지지 구조물에 대해 마모 부재를 고정하기 위한 락은 웨지, 스풀 및 인서트를 포함하며, 이들 모두는 테이크 업을 증대시키기 위해 지지 구조물 상의 지주를 중심으로 상기 스풀이 피벗팅 또는 회전하도록 서로에 대해 상대적으로 이동한다. 이동가능한 인서트의 사용은 테이크 업의 양을, 몇몇 경우에서, 종래의 웨지 및 스풀 시스템에서 이용가능한 것보다 3배 내지 4배 증대시킨다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 인서트는 상기 웨지를 맞물기 위해 상기 스풀에 대해 이동식으로 고정된다. 상기 웨지가 조립체 내외로 진입 및 진출할 때, 웨지 및 스풀 양자 모두와의 인서트의 맞물림으로 인해, 지지 구조물에의 마모 부재의 끼워맞춤이 조이도록 스풀이 회전하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 인서트와 상기 스풀은 상기 웨지를 대향 측면들에서 맞물고 상기 지지 구조물에 대해 고정되며, 이에 따라, 상기 웨지가 조립체에 대해 진입 및 진출할 때, 상기 인서트와 상기 스풀은 각각 피벗하거나 회전한다.

본 발명의 다른 양태는 상기 웨지와 상기 인서트 사이에 탄성적인 조임을 제공하는 커플링 조립체에 관한 것이다. 이러한 특징은 사용중 인서트와 웨지 사이에 견고한 접촉을 유지하는데 도움이 되며, (예컨대, 수송, 설치 및 제거시) 웨지 없이 스풀에 대해 인서트를 고정하고, 탄성적인 테이크 업에 의해 조임이 제한되는 장점을 제공한다.

본 발명의 다른 양태에서, 상기 마모 부재의 일부는 지지 구조물 위에 놓이고, 홀을 포함한다. 상기 홀은 웨지 및 스풀 락킹 조립체를 수용하기 위해 제 1 방향으로 상부 부분을 완전히 관통하여 연장하는 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 측방향 외측에 위치되어 레지(ledge)의 존재로 인하여 상부 부분을 통해 단지 부분적으로 연장하는 제 2 부분을 갖는다. 상기 스풀의 지지부(bearing portion)가 상기 레지 위로 연장하여, 지지 구조물로부터 멀리 마모 부재가 이동하는 것을 방지하고, 웨지 없이 홀에 스풀을 제 위치에 유지하며, 사용중 상기 제 1 방향에 대해 횡단하는 방향들로 스풀을 강제하는 힘을 인가하지 않도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 레지는 상기 홀의 후방 단부를 완전히 가로질러 연장한다. 다른 실시예에서, 상기 레지는 상기 홀의 제 1 부분의 오직 측방향으로만 제공된다. 어느 경우에서나, 바람직하게, 상기 제 2 부분은 지지 구조물에 대해 마모 부재를 조이기 위해 상기 스풀이 가압하게 되는 후방 벽체를 포함한다. 또한, 바람직하게, 상기 홀의 제 2 부분은 웨지의 삽입을 용이하게 하기 위해 당해 홀의 제 1 부분의 후방 단부에 스풀을 유지하기 위한 전방 벽체를 포함한다.

본 발명의 다른 양태들, 장점들 및 특징들이 이하에 더 구체적으로 설명될 것이며, 본 발명에 따른 예시적 구조들에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 명확하게 이해될 것이다.

본 발명이 첨부도면에 예로서 도시되어 있으나 이에 한정되지 않으며, 첨부도면에서 유사한 참조번호는 전체적으로 동일하거나 유사한 요소들을 나타낸다.
도 1a는 본 발명에 따른 해제가능한 커플링 조립체를 사용하여 함께 유지될 수 있는 마모 부재와 립의 일반적인 예를 도시한 분해 사시도이고,
도 1b는 본 발명에 따른 립의 일부와 립에 부착된 마모 부재들을 도시한 평면도이며,
도 2a는 본 발명에 따른 마모 부재의 사시도이고,
도 2b는 마모 부재의 측면도이며,
도 2c는 마모 부재의 평면도이고,
도 3a는 굴착 버킷을 위한 종래의 립을 도시한 부분 사시도이며,
도 3b는 종래의 립의 측면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 락에서 사용하기 위한 스풀의 사시도이며,
도 5a는 본 발명에 따른 락에서 사용하기 위한 인서트의 정면도이고,
도 5b는 인서트의 평면도이며,
도 5c는 인서트의 측면도이고,
도 6a는 본 발명에 따른 락에서 사용하기 위한 스풀 조립체를 규정하기 위해 스풀에 고정된 인서트의 사시도이며,
도 6b는 스풀 조립체의 정면도이고,
도 6c는 스풀 조립체의 측면도이며,
도 6d 및 도 6e는 도 6c의 6-6선을 따라 취한 스풀 조립체의 단면도이고,
도 7a는 본 발명에 따른 락에서 사용하기 위한 웨지의 측면도이며,
도 7b는 웨지의 평면도이고,
도 7c는 인서트와 결합된 웨지의 측면도이며,
도 7d는 도 7c의 7D-7D선을 따라 취한 단면도이고,
도 7e는 도 7c의 7E-7E선을 따라 취한 단면도이며,
도 7f는 도 7c의 7F-7F선을 따라 취한 단면도이고,
도 8a는 본 발명에 따른 마모 조립체의 분해 사시도이며,
도 8b 내지 도 8e는 본 발명에 따른 도 2a 내지 도 7f의 커플링 조립체의 조립과 사용을 도시한 도면이고,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 몇몇 예시적 커플링 조립체들에서 사용될 수 있는 인서트의 구조에 대한 몇몇 가능한 변형예들을 도시한 도면이며,
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 예에 따른 커플링 조립체들을 사용하여 마모 부재가 부착될 수 있는 다른 예시적 립을 도시한 도면이고,
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 다른 예에 따른 커플링 조립체들에서 사용될 수 있는 다른 예시적 인서트를 도시한 도면이며,
도 12는 본 발명의 다른 예에 따른 커플링 조립체들에서 사용될 수 있는 다른 예시적 스풀을 도시한 도면이며,
도 13은 본 발명에 따른 대안적 마모 부재의 분해 사시도이고,
도 14a 내지 14f는 본 발명에 따른 도 10a 내지 도 12c의 대안적 커플링 조립체의 조립과 사용을 도시한 도면이며,
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 다른 예에 따른 커플링 조립체들을 사용하여 마모 부재가 부착될 수 있는 다른 예시적 립을 도시한 도면이고,
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 다른 예에 따른 커플링 조립체들에서 사용될 수 있는 다른 예시적 인서트를 도시한 도면이며,
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 다른 예에 따른 커플링 조립체들을 사용하여 고정될 수 있는 다른 예시적 슈라우드를 도시한 도면이고,
도 18은 도 15a 내지 도 17b의 부품들을 사용하는 본 발명에 따른 다른 대안적 마모 부재의 분해 사시도이며,
도 19는 도 20의 19-19선을 따라 취한 단면도이고,
도 20은 본 발명에 따른 대안적 스풀의 사시도이다.
이 도면들에 도시된 여러 부분들은 불가피하게 척도에 따라 도시되지 않았다.

하기된 설명과 첨부도면들은 본 발명의 예들에 따라 분리가능한 부분들을 함께 해제가능하게 유지하기 위한 커플링 조립체의 예시적 특징들을 개시하고 있다. 본 발명이 넓은 응용분야를 갖지만, 굴착 장비 및 굴착 작업에서 지지 구조물에 대해 마모 부재를 해제가능하게 고정하는데 특히 유용하다. 마모 부재는, 예컨대, 포인트, 어댑터, 슈라우드 또는 다른 교환가능한 부품들일 수 있다. 본 발명에 따른 락킹 메커니즘들이 사용될 수 있는 기계의 예들에는, 이에 한정되지는 않지만, 셔블 디퍼(shovel dipper), 드레그라인 버킷, 프론트 엔드 로더(front end loader), 유압 셔블, 준설 커터(dredge cutter) 및 LHD 버킷이 포함될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 해제가능한 커플링 조립체를 사용하여 함께 유지될 수 있는 마모 부재와 립의 예를 도시하고 있다. 립(102)은 임의의 다양한 굴착 기계의 버킷(미도시)의 일부이다. 마모 부재(106)는 립(102)에 끼워맞춰지고 립에 락(150)으로 고정되는 슈라우드로서 도시되어 있다. 슈라우드(106)는 립에 대해 슈라우드를 유지하는 락(150)을 수용하기 위해(도 2a 내지 도 3b) 립의 홀(152)과 대체로 정렬된 홀 또는 개구(110)를 포함한다. (지지 구조물로서의) 립에 (마모 부재로서의) 슈라우드를 장착하는 이러한 예는 본 발명의 다른 양태들을 설명하기 위해 편의상 사용되었다. 그러나, 본 발명의 양태들은 다른 지지 구조물에 대해 다른 마모 부재와 같은 다른 부품들을 함께 고정하기 위해 사용될 수 있다. 단지 예로서, 본 발명의 양태들은 립에 대해 어댑터를 고정하거나 어댑터에 대해 포인트를 고정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 이와 같이 다양한 다른 부분들이 본 발명을 벗어나지 않고 다른 구조 및/또는 형상을 가질 수 있다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 립(102)은 그 폭 방향(W₁)을 따라 분포된 수개의 마모 부재(106)들을 포함할 수 있다(도 1b에 3개의 마모 부재(106)들이 도시되어 있음). 이 예에서, 마모 부재는 이격된 슈라우드(106)들로서 도시되어 있다. 일반적으로, 슈라우드들 사이의 립에 치형부(미도시)가 부착된다. 대안적으로, 응용예가 립에 치형부를 필요로 하지 않는다면, 슈라우드들은 그들 사이의 갭을 없애기 위해 도시된 것보다 더 넓을 수 있다. 각각의 마모 부재(106)는 락(150)에 의해 립에 고정된다.

도 3a 및 도 3b는 라운드형 전면 단부(151)을 갖는 종래의 립(102)을 도시하고 있다. 그럼에도 불구하고, 다른 구조와 다른 전면 단부를 갖는 다른 립들이 사용될 수도 있다. 립(102)은 본 발명에 따른 락(150)이 수용되는 홀 또는 개구(152)를 포함한다. 개구(152)는 전면 벽체(154)와 후면 벽체(156)를 포함한다. 후면 벽체(156)는 (수직으로 배향된 것으로 도시된) 2개의 실질적으로 평행한 단부 세그먼트(156a, 156b)와, 상기 단부 세그먼트(156a, 156b)들을 연결하는 경사진 중간 세그먼트(156c)를 포함한다. 바람직하게, 중간 세그먼트(156c)는 락(150)을 위한 지주 또는 장착 코너(157)를 형성하도록 라운드형 코너 또는 에지에서 단부 세그먼트(156a)와 만난다. (예컨대, 벽체(154, 156)에 대한) 다른 내부 벽체 형태 및/또는 구조들도 본 발명으로부터 벗어나지 않고 가능하다. 예컨대, 후면 벽체(156)가 대체로 직선형의 수직 배향을 갖도록, 중간 세그먼트(156c)가 생략될 수 있다. 이러한 배열에 있어서, 후면 벽체(156)와 립의 바닥면의 교차부가 락을 위한 지주 또는 장착 코너를 형성할 수 있을 것이다. 아울러, 지지 구조물에 대해 마모 부재를 조이고 유지하기 위해 스풀이 결합하여 피벗할 수 있도록 하는 구조라면, 다른 구조가 락을 위한 지주로서 제공될 수 있을 것이다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따라 립에 끼워맞춰질 수 있는 예시적 슈라우드(106)를 도시하고 있다. 슈라우드(106)는 립을 수용하는 갭(104)을 규정하고 있는 한 쌍의 후방으로 연장된 레그(108a, 108b)를 포함함으로써, 상기 레그들이 립(102)의 전면 단부(151) 위에 끼워져 양쪽으로 걸쳐있다. 이 예에서의 갭(104)은 립의 라운드형 전면 단부(151)에 대해 상보적이며 당접하는 라운드형 전면 지지면(104a)을 갖지만, 특히 다른 립 구조를 위해 제조되면 다른 형상을 가질 수도 있다. 예컨대, 상기 갭은 첨예한 수직 전면 또는 사선형 전면 에지를 갖는 립과 일치하도록 형성될 수도 있다. 본 발명에 따른 마모 부재는 판형 립 또는 주조 립과 함께 사용가능하다. 상부 레그(108a)는 본 발명에 따른 립이 관통하여 결합되거나 접근할 수 있는 홀(110)을 포함한다.

바람직하게, 슈라우드의 개구(110)는 좁은 제 1 부분(110a)과 넓은 제 2 부분(110b)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 개구(110)의 제 1 부분(110a)은 개구의 전면을 규정하며 슈라우드(106)의 상부 레그(108a)를 완전히 관통하여 연장하는 반면, 후면 개구(110b)는 단지 부분적으로 상부 레그(108a)를 통해 연장한다. 일 실시예에서, 레그(112a)는 넓은 후면부(110b)의 전체 폭을 가로질러 연장한다. 다른 실시예(미도시)에서, 레그(112a)는 측부(110c)들에만 제공될 수 있으며, 홀의 나머지는 레그를 완전히 관통하여 연장하는 제 1 부분이 된다. 어느 실시예에서나, 레그(112a)는 개구(110) 속으로 연장하며 락의 일부가 위에서 연장하는 표면을 제공함으로써, 굴삭시 부하를 받게 될 경우, 슈라우드(106)가 립으로부터 상방향으로 끌어올려져 빠지지 않도록 한다. 본 발명에서, 바람직하게, 하부 레그(108b)는 해당 부분을 만들기 위해 필요한 재료, 제조 비용 및 기계에 대한 마모 부재의 중량을 줄이기 위해 짧다.

본 발명에 따른 락(150)은 미국 특허 번호 제 7,174,661 호에 개시된 것과 같은 나사형 웨지(350)와, 스풀(200)을 포함한다. 스풀과 웨지는 서로 협력하며, 마모 부재 및 지지 구조물과 협력함으로써, 웨지가 조립체 속에 박힐 때 스풀이 회전하여 지지 구조물에 대해 강하게 마모 부재를 끌어당기는 상당한 테이크 업을 제공한다. 해머의 사용을 피하기 위해 나사형 웨지와 스풀이 바람직하지만, 해머링되는 웨지와 스풀도 본 발명에 사용될 수 있다.

도 4 내지 도 8에 도시된 실시예에서, 스풀(200)은 마모 부재(106) 및 지지 구조물(102) 모두와 결합한다. 바람직하게, 스풀(200)은 중앙의 스템부(stem portion)(201)와, 본 실시예에서, 상기 스템부(201)의 반대측 단부들에서 상하부 아암들로서 규정된 한 쌍의 지지부(202, 204)를 포함한다. 지지부(202, 204)들이 C자 형상의 스풀을 규정하도록 바람직하게 후방으로 연장하고 있으나, 이들이 (미국 특허 번호 제 7,730,652 호에 개시된 바와 같이) 측방향으로 연장하거나, 스풀이 마모 부재와 지지 구조물을 결합하기 위한 다른 유형의(즉, 연장하는 아암들 이외의) 지지부들을 가질 수도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 스풀(200)의 배면(200a)은 레지(112a) 위에 놓이며 슈라우드(106)의 개구(110)의 후면 벽체(112)에 결합하는 제 1 또는 상부 지지부(202)를 포함한다. 후면 벽체(112)에 대한 지지부(202)의 접촉은 스풀이 회전할 때 지지 구조물(102)에 대한 마모 부재(106)의 조임을 용이하게 한다. 굴삭시 하방으로 향하는 부하가 슈라우드의 전면 단부(118)에 인가될 때, 상부 레그(108a)가 립(102)으로부터 끌어올려져 빠지지 않도록 하기 위해 지지부(202)는 레지(112c) 위에 놓인다. 베어링 부(202)는 전형적인 휘슬러 락킹 배열체에서와 같이 립에 대해 슈라우드를 긴밀하게 유지하기 위해 레지(112a)에 대해(그렇지 않으면, 슈라우드(106)에 대해) 일정한 내측방향의 조임력(pinching force)을 인가하지 않는다. 이러한 스풀의 기능 변화는 스풀에 대한 응력을 현저히 감소시키며, 이는 소형 스풀의 사용과 스풀 고장의 위험 감소로 이어질 수 있다.

상부 지지부(202)는 측방향으로 연장된 측부(209)들을 포함한다. 측부(209)들은 개구(110)의 넓은 후면부(110b)의 측부(110c)들 속에 수용되도록 스풀(200)의 스템부(201)의 외측으로 측방향 연장하고 개구(110)의 좁은 부분(110a)의 외측으로 측방향 연장한다. 바람직하게, 설치시 웨지가 삽입되기 전에, 그리고, 마모 부재의 교환시 웨지가 제거된 후에, 스풀을 제 위치에 유지하기 위하여, 이와 같이 측방향으로 연장하는 측부(209)들은 후면 벽체(112), 레지(112a) 및 전면 벽체(110d)에 의해 구속된다. 보다 구체적으로, 레지(112c) 및 전면 벽체(110d)와 상기 측부(209)들의 결합은 용이한 설치를 위해 웨지가 립(102)의 홀(152)을 통해 미끄러지지 않도록 한다. 이는 설치를 용이하고 신속하게 할 뿐만 아니라, 야간이나 악천후에 설치가 이루어질 때 상당히 유리할 수 있다. 립을 통해 빠져버린 스풀을 찾는 것이 어려울 수 있으며, 이 또한 버킷 아래의 위험한 위치에 작업자가 위치하게 만들 수 있다. 이와 동일한 장점들이 제거시에도 제공된다. 즉, 조립체로부터 웨지가 빠진 후에도 측부(209)들이 슈라우드(106)에 대해 스풀(200)을 유지한다. 전면 벽체(110d)는 설치시 웨지의 선단을 수용하기 위해 미리 설정된 공간을 제공하도록 스풀을 후방 위치에 유지한다. 동일한 목적을 달성하기 위해 측부(209) 이외의 다른 구조들이 제공될 수 있으나, 이 구조가 전체 구조와 관련하여 효율적인 구조이고, 마모 조립체의 슈라우드 또는 다른 부품들의 강도 또는 동작을 악화시키지 않으며, 신뢰성이 있고, 제조에 있어서 비용 효율적이므로, 바람직하다. 또한, 전술한 바와 같이, 후면 벽체(112)를 밀거나 및/또는 레그(108a)가 립(102)으로부터 멀리 이동하지 않도록 하는 기능들을 오직 측부(209)들만 실시하도록, 레지(112c)는 측부(110c)들에 대해서만 구속될 수 있다.

스풀(200)의 배면(200a)은 립(102)의 개구(152)에 있는 코너(156d)과 결합하는 제 2 또는 하부 지지부(204)를 더 포함한다. 스템부(201)에 대한 지지부(204)의 연결부는 립 벽체(156)의 라운드형 코너 에지(156d)와 유사한 크기 및 형상의 라운드형 코너를 포함할 수 있다. 이러한 예시적 구조에서, 일반적으로, 스풀(200)은 립(102)과 슈라우드(106)의 개구(110, 152) 내에 끼워맞춰지는 C자형 배열체를 형성한다. 코너(156d)는 테이크 업을 증대시키기 위해 스풀의 피벗팅이나 회전을 용이하게 하도록 스풀을 위한 지주(157)를 규정한다. 전술한 바와 같이, 스풀을 위한 앵커로서 다른 구조들이 사용될 수도 있다.

바람직한 구조에서, 락(150)은 스풀에 대해 이동가능하게 고정되는 인서트(250)를 또한 포함한다. 웨지가 조립체 내외로 진입 및 인출될 때 스풀이 지주(157)를 중심으로 피벗하거나 회전하여 마모 부재에 상당한 테이크 업을 제공하도록, 상기 인서트는 웨지와 스풀 간의 연결부를 규정한다.

스풀(200)의 반대측 전면(200b)은 인서트(250)가 수용되는 중공의 외부 또는 리세스(210)를 포함한다. 이 예에서의 리세스(210)는 (a) 대체로 아치형의 내면(210a), (b) 2개의 대향하는 측벽(210b, 210c) 및 (c) 상기 내면(210a)과 반대인 상기 측벽(210b, 210c)들 사이의 대체로 개방된 공간(210d)에 의해 규정된다. 바람직하게, 리세스의 여러 표면들과 벽체들 사이에 완만하게 라운드진 에지들과 코너들이 제공된다. 바람직하게, 내면(210a)은 스템(201)의 길이를 따라(즉, 도 6c에 도시된 바와 같이 수직 방향으로) 아치형으로 형성되어 있다. 이러한 아치형 표면은 웨지가 조립체 내외로 진입 및 인출될 때 스풀에 대해 인서트(250)가 따라 이동하는 경로를 규정한다. 웨지가 마모 조립체 속으로 진입할 때, 웨지(350) 상의 나사산은 인서트(250) 상의 나사산과 맞물린다. 웨지를 일방향으로 회전시키면, 웨지는 조립체 속으로 더 깊이 진입하게 된다. 인서트를 따르는 웨지의 상대적 병진 이동에 의해, 웨지의 넓은 부분이 개구 속에 수용되므로, 인서트는 후방으로 이동하게 된다. 이러한 인서트의 이동에 의해, 스풀(200)은 지주(157)를 중심으로 회전하게 된다. 이러한 스풀의 운동에 의해, 인서트 자체가 립(102)에 대해 단지 약간 수직으로 움직일 수는 있으나, 인서트는 리세스(210)의 아치형 내면(210a)을 따라 이동하게 된다.

리세스(210)의 측벽(210b, 210c)들은 스풀(200)에 대해 인서트를 유지하고, 내면(210a)과 협력하여 인서트를 스풀에 대해 미리 규정된 그 이동 경로를 따라 안내하도록 제공된다. 일 실시예에서, 측벽(210b, 210c)들은 내면(210a)으로부터 멀리 전방으로 연장하는 것과 같이 서로를 향하여 다소 내측으로 연장한다. 다른 테이퍼들이 가능하지만, 예컨대, 측벽들은 15°내지 45°범위 내의 각도로, 하나의 바람직한 실시예에서는 약 30°의 각도로 수렴할 수 있다. 측벽들의 이러한 전방 테이퍼링은, 리세스의 전면을 통해 인서트가 소실되는 것을 방지하도록, 인서트의 폭보다 그 최대 폭의 지점이 더 좁은 전면 공간(210d)을 낳는다. 또한, 측벽(210b, 210c)들은 스풀(200)의 상단(214)으로부터 하단(216) 방향으로 서로를 향하여 내측으로 바람직하게 테이퍼져 있다. 예컨대, 측벽들은 스템(201)의 길이를 따라 2°내지 15°의 범위 이내로, 바람직하게는, 약 7°의 각도로 테이퍼질 수 있다. 다른 테이퍼들이 가능하지만, 바람직하게, 이러한 측벽들의 테이퍼는 단순히 사용의 편의와 공간적 요건을 위해 웨지의 테이퍼와 대략 동일하여야 하지만 반드시 그러할 필요는 없다. 이러한 하방 테이퍼링으로 인하여, 측벽(210b, 210c)들은, 리세스(210)의 바닥을 통해 인서트가 소실되는 것을 방지하도록, 인서트(250)의 폭보다 그 넓은 상단이 더 좁은 공간을 규정하게 된다. 이와 같이 다양한 테이퍼들은 스풀(200)로부터 인서트를 소실시키지 않으면서 휘지 않고 그 소정의 경로를 따라 인서트(250)를 안내하는 경로를 규정한다. 또한, 테이퍼들은 락의 수송, 설치 및 제거시와 같이 웨지가 결합되지 않았을 때 스풀에 인서트를 유지하는 기능도 한다. 리세스(210)의 상단은 개방되어 있으며, 인서트가 통과하여 당해 리세스에 끼워맞춰지는 입구(210e)를 규정할 정도로 충분히 크다. 락의 초기 제조시 인서트가 리세스(210) 속으로 슬라이드되는 것이 바람직하지만, 마모 조립체에 설치되기 전에 사용자에 의해 삽입될 수도 있다. 예컨대, 원하는 바에 따라 인서트를 유지하고 안내하기 위해 인서트가 위에 놓이도록 중공의 외부를 규정하는 벽체의 외측 에지 상의 키와 키 홈, 림부(rim portion)들의 사용을 포함하여, 다른 (즉, 테이퍼형 측벽들 이외의) 배열체들도 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 인서트(250)는 웨지의 하방 운동에 대응하여 리세스(210) 내에서 (즉, 스풀(200)에 대해)이동할 수 있다. 리세스는 미리 정해진 경로를 따라 인서트를 이동시키기 위한 가이드를 형성한다. 웨지가 조립체 속으로 진입하여 연결부를 조일 때, 스풀이 지주(157)를 중심으로 회전 또는 피벗됨으로써, 상부 지지부(202)가 후면 벽체(112)를 밀게 되고, 슈라우드(106)를 립(102)에 대해 후방으로 긴밀하게 밀게 된다. 즉, 슈라우드 상의 지지면(104a)이 립(102)의 전면 단부(151)에 대해 긴밀하게 당접하게 된다.

바람직하게, 리세스(210)는 탄성 부재(302)를 수용하여 장착하기 위한 공간을 제공하기 위해 내면(210a)에 세장형 수직 슬롯으로 도시된 바와 같은 공동(212)을 포함한다(도 6d 및 도 6e). 그럼에도 불구하고, 공동(212)은 임의의 소정 크기 또는 형상이거나, 리세스의 다른 부분에 제공되거나, 완전히 생략되고 탄성 부재가 본 발명으로부터 벗어나지 않고 다른 방식으로 고정될 수도 있다. 탄성 부재(302)는 고무(예컨대, 65 듀로미터 쇼어 D 고무), 다른 엘라스토머 또는 폴리머 재료들(예컨대, 2%의 팽창형 셀을 구비한 폐쇄형 셀 발포 80 듀로미터 폴리우레탄) 또는 다양한 스프링 조립체들과 같은 임의의 바람직한 재료로 제조될 수 있다. 탄성 부재는 인서트(250)를 전방으로 강제하고 사용시 웨지(350)와 연속 접촉시키는 일정한 힘을 제공한다. 이러한 접촉은 조립체 내외로 웨지를 진입 및 인출할 때 웨지(350)와 인서트(250) 상의 나사산들의 확실한 결합을 제공하며, 굴삭시 웨지 방출의 위험을 낮춘다. 탄성 부재(302)에 의해 제공되는 조임은 스풀을 수송 및 보관할 때뿐만 아니라, 락(150)의 설치 및 제거시에도 리세스(210) 내에 인서트(250)를 유지하는 기능도 한다. 탄성 부재(302)는 슈라우드와 지지 부재 사이에 긴밀한 끼워맞춤을 유지하기 위하여 스풀과 그에 따른 슈라우드에 대해 약간의 탄성 테이크 업을 제공하는 기능도 한다. 이 "긴밀한 끼워맞춤(tight fit)"은 굴삭 기계의 혹독함을 극복할 수 있거나 극복하고자 의도한 것은 아니지만, 충격 하중이 슈라우드에 인가될 때 이미 립과 접촉하고 있으므로 립과 슈라우드 인터페이스 모두에 대한 손상이 작도록, 슈라우드와 립 사이의 갭을 제거하는 경향이 있다.

이 예시적 커플링 조립체에서(도 5a 내지 도 5c) 인서트(250)는 스풀(200)의 리세스(210) 내에 수용된다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 인서트(250)의 후방 내면(252)은 인서트의 상단(260)으로부터 인서트의 하단(262)까지 휘어져 있다. 내면(252)의 이러한 곡선은 리세스(210)에서 내면(210a)의 곡선 형상과 바람직하게 일치하지만, 인서트(250)가 미리 정해진 경로를 따라 스풀에 대해 이동하기만 하면 상이할 수도 있다. 그러나, 일반적으로, 이 두 표면들이 더 잘 일치하면 할수록, 접촉 압력이 낮아지고, 더 작은 점 하중이 인가됨으로써, 양 부재들에 더 낮은 응력을 초래하게 된다. 인서트(250)의 전방 외면(256)은 웨지에 결합하기 위한 노출된 나사산(254)(본 명세서에서 "나사형 세그먼트"라고도 함)을 포함한다. 이 전면(256)은 웨지를 수용하기 위한 연속적인 측방향 곡선으로 형성되거나, 도 5b에 도시된 바와 같이, 패시트(facet)를 갖는 웨지를 사용할 때, 다소 (라운드형 코너에 의해 결합된 평탄한 측면들을 구비한) 패시트 형상일 수 있다. 도시된 인서트(250)는 각각 전체 원주의 약 1/5를 연장하는 3개의 나사형 세그먼트(254)들을 포함하고 있으나, 임의의 바람직한 갯수의 나사형 세그먼트(254) 및/또는 임의의 바람직한 양의 원주 범위가 본 발명으로부터 벗어나지 않고 제공될 수 있다.

인서트(250)의 전면(256)은 도 5a에 도시된 바와 같이 그 상단(260)으로부터 그 하단(262)까지 테이퍼질 수 있다. 바람직하게, 이러한 테이퍼는 입구(210e)를 통한 리세스(210)로의 인서트의 삽입을 더 용이하게 하며, 리세스에 끼워맞춰질 때, 즉, 삽입되어 웨지에 처음 결합할 준비가 되었을 때, 리세스(210)의 바닥(210f)에 있는 개방된 공간(210d)에서의 인서트 바닥의 통과를 더 용이하게는 하지만, 인서트가 리세스로부터 빠지지 않도록 한다. 또한, 인서트(250)의 측벽(258a, 258b)들도, 예컨대, 리세스(210)의 측벽(210b, 210c)들의 테이퍼와 대체로 일치하도록, 인서트의 깊이(H)[즉, 도 5b에 도시된 바와 같이 전면(256)으로부터 배면까지(252)] 위에서 테이퍼(즉, 중공의 외부(210)의 개방된 전면으로부터 배면(210a)까지)질 수 있으나, 다른 테이퍼들도 사용될 수 있다. 이 예에서, 인서트(250)와 측벽(258a, 258b)들은 도 5b에서의 각도(B)로 테이퍼져 있으며, 상기 각도(B)는 15°내지 45° 범위 이내이고, 일 실시예에서 약 30°의 각도이지만, 다른 테이퍼들과 다른 테이퍼지지 않은 구조들도 가능하다.

도 6a 내지 도 6e는 스풀(200)의 리세스(210) 내부에 수용된 인서트(250)와 스풀(200)을 도시하고 있다. 스풀(200)과 인서트(250)를 함께 맞물리도록 하기 위하여, 인서트(250)의 하단(262)이 입구(210e)를 통해 리세스(210)의 상부로 슬라이드한다. 인서트(250)의 상단(260)이 그 하단(262)보다 넓기 때문에, 리세스(210)의 측벽(210b, 210c)들이 상부로부터 하부까지 내측으로 테이퍼져 있기 때문에, 그리고, 인서트(250)의 상단(260)이 리세스(210)의 바닥(210f)에서 측벽(210b, 210c)들 사이의 거리보다 더 넓기 때문에, 인서트(250)는 내면(210a)을 따라 중공의 외부(210)에서 상하방향으로 슬라이드할 수는 있으나, 항상 상기 중공의 외부(210)의 하단으로부터 슬라이드하여 빠져나갈 수는 없다. 상단부(260)를 향하는 인서트(250)의 측부(258a 및 258b)는 인서트(250)가 중공의 외부 리세스(210)의 하부를 활주하기 전에, 리세스(210)의 측벽(210b, 210c)과 접촉할 것이다. 이 테이퍼들은 일방향으로, 즉, 입구를 통한 인서트(250)의 설치 또는 제거만을 허용한다. 바람직하게, 입구는 리세스(210)의 상단에 있으며, 설치 및 제거시 중력과 탄성 부재(302)가 인서트를 정확한 위치에 유지할 수 있도록 한다. 또한, 이와 같이 상보적으로 테이퍼진 표면들은 스풀의 수송, 설치 및 제거시 인서트(250)를 스풀(200)과 맞물린 상태로 유지한다.

인서트(250)의 측벽(258a, 258b)들이 후방에서 전방으로 테이퍼지고, 리세스(210)의 측벽(210b, 210c)들이 후방에서 전방으로 상보적으로 테이퍼진 것은 리세스(210)의 개방된 공간(210d)을 통한 인서트(250)의 소실을 방지하는 기능을 한다. 도 5b, 도 6d 및 도 6e에서 가장 볼 수 있는 바와 같이, 인서트(250)의 측벽(258a, 258b)들은 배면(252)으로부터 전면(256)의 방향으로(즉, 도 5b에서의 테이퍼 각도(B)) 테이퍼져 있다. 상기 중공의 외부(210)의 측벽(210b, 210c)들은 유사한 테이퍼 각도를 갖는다. 인서트의 배면(252)의 폭(W₂)(도 5b 참조)이 상기 중공의 외부(210)의 개방된 공간(210d)의 대응하는 폭보다 넓기 때문에, 인서트(250)는 개방된 공간(210d)을 통해 중공의 외부(210)로부터 수직으로 이동할 수 없다. 이와 같은 유지 특징부들은 인서트(250)와 스풀(200)을 함께 유지하여 소실 또는 우연한 분리를 방지하는데 도움이 되면서도, 중공의 외부(210)로의 인서트(250)의 비교적 용이한 삽입과 중공의 외부(210)로부터의 인서트(250)의 비교적 용이한 제거를 허용한다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 락에서 사용될 수 있는 예시적 웨지(350)를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 웨지(350)는 대체로 라운드형의 단면 형상을 가지며, 상단으로부터 하단까지 대체로 절두 원추형상(원뿔대)이고, 테이퍼 각도(도 7a에서의 각도(C))는 바람직하게 2°내지 15° 범위 이내이며, 일 실시예에서 약 7°이지만, 다른 테이퍼들도 가능하다. 웨지(350)는 그 말단 또는 상단(352)으로부터 그 선단 또는 하단(354)까지 연장하며, 웨지(350)의 전체 직경(또는 다른 단면 치수)은 상단에서 하단(또는 길이) 방향(L)으로부터 연속적으로 일정하게 감소한다. 이 예에서, 바람직하게, 라운드형 웨지(350)는 도 7B에 도시된 바와 같이, 8개의 측면 에지(356)(예컨대, 평면)들과 인접한 측면 에지(356)들 사이의 라운드형 코너(358)들을 구비한 대체로 8각형의 단면 형상을 갖지만, 원형의 단면을 갖거나 다른 갯수의 패시트를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 8각형 단면은 굴삭시 웨지가 바람직하지 않게 느슨해지는 것을 방지하는데 도움이 된다. 또한, 패시트들은 웨지(350)가 홀 속으로 셀프-인덱싱(self-indexing)하지 않도록 하는데, 즉, 무거운 하중을 받은 부품들의 탄성 변형이 웨지를 조립체 속으로 더 깊이 들어가게 하지 않도록 하는데, 도움이 될 수 있다. 그러한 셀프-인덱싱이 긴밀한 끼워맞춤을 증대시키지만, 어떤 환경에서, 작업자의 공구가 조립체로부터 웨지를 제거하는 능력을 긴밀도가 초과할 수 있다. 일 예에서, 8각형 웨지(350)는 도 7b에 도시된 바와 같이 코너대 코너 직경(D₁)과, 그보다 약간 작은 평면대 평면 직경(D₂)을 가질 것이다. 패시트 웨지를 사용할 경우, 락(150)이 지지 구조물(102) 상의 마모 부재(106)를 완전히 조일 때까지, 탄성 부재(302)는 웨지의 회전을 용이하게 하기 위해 인서트(250)의 필요한 진동을 허용할 것이다(예컨대, 도 6d의 힘(F) 참조).

도 7b는 커플링 조립체 내에서 웨지(350)를 회전시키기 위해 사용되는 공구(예컨대, 웨지(350)를 회전시키기 위한 수동 또는 전동 공구)에 맞물리도록 하기 위한 결합 구조물(360)을 포함할 수 있는 웨지(350)의 상단(352)을 더 도시하고 있다. 이와 같이 도시된 공구 결합 구조물(360)은 (렌치, 소켓 또는 다른 공구의 사각형 단부를 수용하기 위한) 사각형 홀이지만, 다른 홀 형상(예컨대, (6각형과 같은) 다른 다각형, 다른 원형이 아닌 곡선형 리세스 등), 육각 머리 볼트들 등과 같이, 본 발명을 벗어나지 않는 다른 결합 구조물들도 사용될 수 있다. 바람직하다면, 웨지(350)의 상면(352)과 하면(354) 모두가 웨지를 회전시키기 위해 공구와 맞물리는 결합 구조물(예컨대, 구조물(360))들을 포함할 수 있으며, 이에 의해, 웨지(350)가 그 상부 또는 하부로부터 맞물려 회전하게 될 수 있다.

이와 같이 도시된 예들의 웨지(350)는 당해 웨지(350)의 길이방향 길이(L)를 따라 규칙적으로 이격된 나사산(364)을 더 포함한다. 이 나사산(364)들은 도 7c 내지 도 7f에 도시된 바와 같이 인서트(250)의 나사형 세그먼트(254)들과 맞물리는 크기로 이격되어 있다. 인서트(250)의 외면(256)은 수용하는 웨지(350)의 2개의 라운드형 코너(358)들과 이웃한 에지(356)의 형상과 대체로 일치한다. 도시된 예시적 구조는 웨지(350)의 나사산(364)들의 3개의 위치에 3개의 나사형 세그먼트(254)들이 맞물린 인서트(250)를 도시하고 있으나, 본 발명을 벗어나지 않고 임의의 바람직한 갯수의 나사형 세그먼트(254)들이 인서트(250)에 제공될 수 있다. 웨지(350)는 본 발명을 벗어나지 않고 임의의 바람직한 재료(예컨대, 스틸)로 임의의 바람직한 방법(예컨대, 주조 또는 기계가공)으로 제조될 수 있다.

도 7d 내지 도 7f는 서로 맞물린 웨지(350)와 인서트(250)의 단면도를 도시하고 있다(명료함을 위하여, 이 도면들에는 스풀(200)이 도시되어 있지 않다). 도 7d(길이 방향 단면도)에 도시된 바와 같이, 인서트(250)의 나사형 세그먼트(254)들은 웨지(350)의 나사산(364)과 맞물린다. 이러한 맞물림은 웨지(350)가 인서트(250)에 대해 회전할 때 조립체 내외로 웨지가 진입 및 인출될 수 있도록 하며, 굴삭시 웨지의 방출을 방지한다. 도 7e는 인서트(250)의 나사산(254)을 통한 (그리고, 나사산(254)이 끼워맞춰지는 웨지(350)의 나사산 영역(364)을 통한) 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 도 7d 및 도 7e에 도시된 바와 같이, 바람직하게, 인서트(250)의 나사산(254)들은, 이 도면들에서 웨지(350)의 나사산(254)들과 중앙부 사이의 갭들로 도시된 바와 같이, 나사산(364)들 내부에 있는 웨지(350)의 내면에 항상 도달하지 않으며, 따라서, 개시된 웨지(350)에서 평면(356)을 포함하는 더 큰 랜드(land) 세그먼트(255)들에 의해 지지된다. 그럼에도 불구하고, 다른 배열체들도 가능하다.

도 7f는 나사산(364, 254)들 외부의 웨지(350)와 인서트(250)의 영역들을 통한 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 웨지(350)와 인서트(250)는 나사산(254, 364)들이 아닌 평면(356)들(즉, 나사산(254, 364)들 사이의 영역들)에서 서로에 대해 지지될 것이다. 도 7f에 도시된 바와 같이, 웨지(350)의 하나의 평탄한 에지(356)는 인서트(250)의 전면(256)의 평탄한 패시트 영역에 끼워맞춰지는 반면, 웨지(350)의 이웃한 평탄한 에지(356)는 갭(G₃)에 의해 인서트(250)로부터 분리되어 있다. 갭(G₃)은 웨지가 마모 조립체 속으로 진입할 때 웨지의 증가하는 직경을 용이하게 수용하도록 하는 치수로 되어 있다. 탄성 물질(302)의 존재는 인서트(250)에 대한 웨지(350)의 회전을 돕는다(즉, 인서트(250)의 이동은 (탄성 물질을 변위시킴으로써) 웨지의 넓은 코너대 코너 직경(D₁)이 인서트의 평탄한 상면(256) 위에서 회전할 수 있도록 하고, 웨지(350)의 좁은 평면대 평면 직경(D₂)이 나사형 세그먼트(254)에 위치될 때, 상기 탄성 물질(302)은 웨지 나사산(364)과 맞물리도록 인서트(250)를 다시 밀어낸다). 또한, 갭(G₃)의 크기는 연결 조립체 내에서 웨지(350)가 위치되는 범위에 따라 다소 변하게 될 것이다(웨지(350)의 좁은 단면이 인서트(250)와 맞물릴 때 갭(G₃)은 상대적으로 클 것이고, 웨지(350)의 넓은 단면이 인서트(250)와 맞물릴 때 갭(G₃)은 더 작아지거나 심지어 사라질 것이다). 따라서, 갭(G₃)은 웨지(350)가 임의의 깊이로 삽입될 수 있도록 하며, 웨지(350)와 인서트(250) 사이에서 평면(256)에 대한 평면(356)의 맞물림을 유지하는데 도움이 된다. 굴삭시, 무거운 하중을 받아 소실되지 않도록 측벽(210b, 210c)들이 웨지와 나사들의 맞물림을 지지하여 안정화할 때, 갭(G₃)들 중 어느 하나가 때때로 폐쇄될 수 있다.

도 1a 내지 도 7f와 관련하여 전술하고 도시한 예시적 부분들을 포함하여 마모 조립체(400)의 일 예의 조립과 작동을 도 8a 내지 도 8e를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 초기 단계로서, 도 8a의 화살표(402)로 도시한 바와 같이, 인서트(250)가 입구(210e)를 통해 리세스(210) 속으로 슬라이드됨으로써, 인서트(250)와 스풀(200)이 함께 일체로 된다(그렇지 않다면, 제조시 이미 일체로 되어 있다). 리세스(210) 내부에 있는 탄성 인서트(302)가 상기 인서트를 개방된 공간(210d)을 향하여 전방으로 강제할 것이다(도 6e 참조).

바람직하게, 스풀(200)의 전면(200b)의 상단(261)(즉, 스풀(200)의 상단(214)과 입구(210e) 사이)은 인서트(250)와 맞물리도록 하방으로 진입되지 않은 웨지(350)의 부분을 수용하기 위한 여유공간으로서의 홈부(263)로 형성된다. 설치 및 제거시 스풀(200)이 피벗팅하기 때문에, 바람직하게, 홈부(263)는 초기 설치시(즉, 스풀이 최대로 전방으로 배향되어 있을 때) 웨지를 수용하기 위한 충분한 여유공간을 제공하도록 입구(210e)로부터 멀어질수록 깊어진다.

그 다음, 도 8a에 화살표(404)로 개략적으로 도시된 바와 같이, 슈라우드(106)는 립(102)의 전면 단부(151) 위에 둘러싸며 끼워맞춰진다. 그리고, 스풀(200)의 대체로 C자형의 배면(200a)이 도 8a에 화살표(406)로 개략적으로 도시된 바와 같이 후방 벽체(156)에 지주(157)를 규정하는 코너(156d)와 레지(112a) 주위에 끼워맞춰지도록, 스풀(200)이 립(102)과 슈라우드(106)의 각각의 정렬된 개구(110, 152)들 속으로 끼워맞춰진다. 보다 구체적으로, 스풀(200)의 하부 지지부(204)는 립(102)의 장착 코너(156d)에 의해 규정된 지주(157)에 맞물리고, 지지부(202)는 굴삭시 슈라우드를 립에 대해 유지하기 위해 슈라우드(106)의 레지(112a) 위로 연장한다. 상부 지지부(202)의 측부(209)들은 웨지의 설치 및 제거시 웨지를 제 위치에 유지하고 립(102)의 개구(152)를 통한 스풀의 우연한 소실을 방지하기 위하여 개구의 측부(110c)들 내에 끼워맞춰진다.

이 때, (도 8a에 화살표(408)로 개략적으로 도시된 바와 같이) 웨지(350)가 개구(110)를 통해 개구(152)의 전면 벽체(154)를 따라 개구(152) 속으로 삽입된다. 또한, 웨지와 맞물리도록 인서트(250)가 개구(152) 내부에 위치되어 노출된다. 그 다음, 웨지(350)의 나사산(364)들이 인서트(250)의 나사형 세그먼트(254)들과 맞물려 웨지가 조립체 속으로 진입하도록, 웨지(350)가 회전하게 된다(화살표 410). 웨지 회전시 마모 조립체(400)의 단계들이 도 8b 내지 도 8e의 부분 단면도로 도시되어 있다.

도 8b는 스풀(200)에 장착된 인서트(250)에 처음 접촉하여 맞물린 웨지(350)를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 이 때, 웨지(350)는 슈라우드(106)의 개구(110)를 관통하여 연장하고 있으며, 일면이 립(102)에 있는 개구(152)의 전면(154)에 접촉한다. 전술한 바와 같이, 바람직하다면, 이 전면 벽체(154)는 (예컨대, 더 강한 물질로 제조된) 보호 요소로 적어도 부분적으로 덮일 수 있다. 선택적으로, 이 보호 요소에는 웨지(350)의 나사산(364)과 맞물리도록 스풀을 대신하여 나사산이 형성될 수 있다. 웨지(350) 상의 나사산은 인서트(250)의 나사형 세그먼트(254)와 맞물린다. 이 단계에서 벽체(154)와 인서트(250) 사이에 웨지(350)의 가장 좁은 부분이 맞물리기 때문에, 인서트(250)는 리세스(210) 내에서의 최저 위치와 그 최대의 시계 방향 경사 위치에 있게 되며, 이는 스풀(200)이 그 최대의 반시계 방향 경사 위치에 놓이도록 한다(이 위치들은 모두 도 8b 내지 도 8d에 도시된 도면들의 관점으로부터 취한 것이다). 즉, 지지부(202)는 슈라우드 개구(110)의 후방 벽체(112)에 단지 접촉하고만 있다. 스풀(200)이 그 최대의 반시계 방향 경사 위치에 있기 때문에, 측부(209)들과 전면 벽체(110d) 사이의 접촉 때문에, 그리고, 지주(157)와 스풀(200)의 맞물림 때문에, 슈라우드(106)는 웨지가 삽입되고 맞물린 립(102)에 대해 그 최대의 전방 위치에 위치하게 되고, 즉, 조여지지 않은 위치에 위치하게 된다.

웨지(350)는 립(102)의 전면 단부(151)에 대하여 슈라우드(106)의 레그(108a, 108b)들 사이에 있는 갭(104)의 전면 단부에 지지면(104a)을 견고하게 위치시키기 위해 필요한 정도까지 회전하여 조여질 수 있다. 웨지(350)의 조임은 먼저 립(102)에 대해 슈라우드(106)을 이동시킴으로써 이 부분들 사이의 갭을 테이크 업하게 된다. 더 조이면, 탄성 인서트(302)가 중공의 외부(210)에서 변위될 것이다. 도 8b에 도시된 위치는, 예컨대, 립(102)과 슈라우드(106)가 새것이거나 비교적 새것인 상태일 때 적용가능할 것이다. 도 8b의 최우측에 도시된 치수 "W₃"는 는 립(102)과 슈라우드(106)의 단부 에지들 사이의 거리를 도시하고 있다. 치수 "W₃"는 립 상의 임의의 기준점까지 편의상 측정값이며, 립의 후방 단부를 기준으로하고자(그럴수도 있지만) 의도한 것은 아니다.

웨지(350)가 마모 조립체(400) 속으로 진입함에 따라, 인서트(250)는 웨지의 하방 운동에 의해 후방으로 이동하게 된다. 이러한 인서트(250)의 후방 운동은 지주(157)를 중심으로 한 (즉, 도면들에 도시된 바와 같이 시계방향으로) 후방으로의 스풀(200)의 피벗 또는 회전을 유발한다; 즉, 스풀(200)의 하부 지지부(204)는 스풀(200)을 위한 지주를 형성하고 있는 장착 코너(156c)와 맞물린 상태를 유지한다. 상부 지지부(202)는 회전하여 후방 벽체(112)를 가압하고, 립(102)으로 슈라우드(106)를 더 밀게 된다. 이러한 스풀의 회전으로 인하여, 인서트는 내면(210a)을 따라 병진 이동하게 된다. 그러나, 인서트(250)는 웨지(350)와 맞물린 상태를 유지한다. 웨지나 인서트는 모두 립에 대해 회전하지 않는다. 인서트가 후방으로 이동하려는 경향이 있으나, 웨지가 조립체 속으로 진입하기 때문에, 인서트(250)는 립(102)에 대해 수직으로 많이 이동하지 않을 수 있다.

웨지(350)와 인서트(250)의 상호작용으로 인하여 유발된 스풀(200)의 이러한 회전은 전형적인 휘슬러 배열체 또는 미국 특허 번호 제 7,730,652 호에 개시된 바와 같은 다른 전형적이지 않은 웨지 및 스풀 락에 비하여 상당히 큰 테이크 업을 초래한다. 실질적인 문제로서, 전형적인 스풀의 실제 후방 운동이 (즉, 하나의 아암이 다른 아암 없이 때때로 움직일 수 있는) 일련의 불규칙한 시프팅(shifting) 운동들로 이루어질 수 있으나, 시간에 따라 전형적인 스풀의 전체적인 이동은 직접 후방으로 병진 이동하는 것이다. 과거에, 스풀은, (미국 특허 번호 제 7,730,652 호, 제 7,174,661 호(도 12) 및 제 3,121,289 호에 도시된 바와 같이) 스풀 아암들이 립에 대해 마모 부재 레그들을 조이기 위해 램프들을 타고 넘거나 (미국 특허 번호 제 7,174,661 호(도 8)에 도시된 바와 같이) 마모 부재 부분들 위에 단순히 놓여져 후방으로 미는 힘을 가하는 것과는 상관없이, 이러한 선형 후방 병진 이동되는 것이었다. 종래 기술의 웨지와 스풀 락에 의해 제공되는 테이크 업은 웨지의 외측 테이퍼로만 한정되었다. 웨지의 방출 위험을 줄이고 웨지를 설치하기 위해 필요한 힘의 균형 때문에, 그러한 웨지들의 테이퍼는 중요하지 않았고, 이는 다시 마모 부재를 위한 이용가능한 테이크 업을 제한하였다. 이와 같이 신규한 인서트의 사용과 스풀의 피벗팅은, 웨지의 테이퍼를 증대시키지 않고, 몇몇 경우들에서, 종래의 웨지 및 스풀 락보다 3배 내지 4배 더 많은 테이크 업을 유발하였다.

도 8e를 참조하여, 스풀(200)의 회전에 대한 인서트(250)의 운동 관계에 대해 추가로 설명한다. 인서트(250)가 립(102) 또는 웨지에 대해 회전하지는 않지만, (즉, 스풀(200)이 지주(157)를 중심으로 회전할 때 인서트가 아치형 내면(210a)을 따라 이동하는 것과 같이) 인서트가 스풀에 대해 중심으로 하여 운동하는 지점을 나타내기 위해 인서트의 회전 중심(COR)이 도면에 표시되어 있다. 상기 COR과 슈라우드(106)의 후면 벽체(112)와 스풀(200) 사이의 접촉점(POC) 사이의 수직 거리는 본 명세서에서 인서트 레버로 칭하는 "레버 아암"을 규정한다. 스풀이 중심으로 하여 회전하는 지주(157)와 상기 POC 사이의 수직 거리는 본 명세서에서 스풀 레버로 칭하는 다른 "레버 아암"을 규정한다. 인서트 레버의 길이가 스풀 레버에 가까우면 가까울수록, 커플링 조립체의 테이크 업이 더 많이 발생할 것이다. 즉, 스풀(200)이 인서트 회전 중심 위에서 상대적으로 긴 길이를 가지면, 인서트의 작은 후방 운동이 (즉, 지지면(202)을 포함하여) 스풀(200)의 반대측 상단에서 비교적 큰 운동을 발생시킬 것이다. 아울러, 스풀 레버에 비해 인서트 레버가 짧으면 짧을수록, 더 높은 힘이 슈라우드(106)에 대해 락에 의해 인가될 수 있다. 즉, 지주(157)에 대해 인서트(250)의 회전 중심이 높이 위치될수록, 슈라우드(106) 설치시 슈라우드(106)를 움직이기 위해 더 큰 힘이 인가될 수 있다. 이는 설치력에 불과하며, 슈라우드(106)의 원치않는 제거에 대한 허용가능한 저항은 아니다[스풀(200)의 단면 계수의 함수이며, 웨지(350)의 구동력이 아니다].

지주(157)를 중심으로 한 스풀(200)의 회전은 상부 지지부(202)의 상방향 스윙(swinging)을 초래하여 (갭이 이미 존재하고 있지 않았다면) 상기 상부 지지부와 레지(112a) 사이에 약간의 갭을 형성하게 된다. 갭의 생성 여부는 슈라우드에 대한 스풀의 상대 각도에 따라 좌우된다. 그러나, 바람직하게, 상부 지지부(202)는 일반적으로 립에 대해 상부 레그(108a)를 조이지 않기 때문에, 그러한 갭이 립에 대한 슈라우드의 장착을 방해하지는 않는다. 회전된 위치에서도, 지지면(104a)이 립(102)의 전면 단부(151)에 대해 긴밀하게 접촉함으로써, 상부 지지부(202)는 굴삭시 립으로부터 상부 레그(108a)가 과다하게 이동하지 않도록 한다.

(예컨대, 이러한 유형의 장비가 굴착시 노출될 수 있는 험한 조건하에서) 사용되고 시간이 지나면서, 립(102)의 전면 에지(151)가 대체로 마모될 것이며, 마모 부재의 끼워맞춤이 느슨해질 것이다. 마모가 발생하면, 부하를 받는 마모 부재의 이동에 대해 제한적인 저항을 제공하도록, 처음에는 탄성 인서트(302)가 인서트(250)를 외측으로 밀게 될 것이다. 그러나, 마모가 계속되고 슈라우드(106)와 립(102) 사이의 갭이 넓어지면, 더 많은 이동이 발생하게 되고, 이는 립(102)과 슈라우드(106) 사이에 원하지 않는 덜컹거림 등을 유발할 것이다. 마모 부재들의 느슨한 장착은 마모를 증대시키는 경향이 있으며, 너무 커지면, 웨지 방출의 위험을 증대시킨다. 따라서, 시간이 갈수록, 사용자는 슈라우드(106)와 립(102) 간의 커플링을 다시 조이고자 할 것이다. 대안적으로, 슈라우드는, 새로운 슈라우드가 립에 장착될 때 웨지의 더 큰 조임이 이루어지도록, 다시 조일 필요가 있을 때쯤 완전 마모되도록 설계될 수 있다. 이러한 재조임 또는 추가적인 조임은 (도 8c에서 화살표(420)로 도시한 바와 같이) 웨지(350)를 회전시킴으로써 이루어질 수 있다. 이러한 회전은 웨지(350)를 이전에 있었던 위치를 지나도록 더 하방으로 강제하고, 벽체(154)와 인서트(250) 사이의 개구(152) 속으로 (웨지(350)의 길이방향 테이퍼링으로 인해) 웨지(350)의 더 넓은 부분을 가압한다. 전술한 바와 같이, 웨지(350)의 하방 운동은 인서트(250)가 후방으로 이동하도록 만들고 스풀(200)이 지주(157)를 중심으로 후방으로 피벗하게 만든다. 이러한 스풀의 피벗팅 또는 회전은 (도 8c에서 화살표(422)로 도시한 바와 같이) 인서트(250)가 스풀(200)에 있는 리세스(210)의 내면(210a)을 따라 더 슬라이드하도록 만든다. 장착 코너(156d)를 중심으로 한 회전은 스풀(200)의 상부 지지부(202)가 후방으로 더 이동하도록 만들고, 이는 이어서 슈라우드(106)가 후방으로 더 이동하여 립(102)과 더 긴밀하게 끼워맞춰지도록 강제한다. 도 8b와 도 8c간의 치수("W₃") 변화는 이 커플링 조립체와 함께 이용가능한 테이크 업의 일부를 나타낸다. 이러한 동작은 립(102)의 전면 단부(150)에 대해 슈라우드(106)의 지지면(104a)을 긴밀하게 다시 안착시킬 수 있으며, 따라서, 립(102)과 슈라우드(106) 사이에 원하지 않는 덜컹거림과 운동을 줄이게 된다.

추가적인 사용이 발생하면, 립(102)의 전면 단부(150)가 더 마모될 수 있다. 이러한 마모는 다시 커플링을 느슨하게 만들고, 이는 다시 덜컹거림, 립(102)과 슈라우드(106) 사이에 원하지 않는 이동 등을 유발할 수 있다. 따라서, 사용자는 립(102)과 슈라우드(106) 사이의 락(150)을 다시 조이기를 원하거나, 더 마모된 립에 새로운 마모 부재를 처음으로 조이고자 할 것이다. 이는 (도 8d에서 화살표(424)로 도시한 바와 같이) 웨지(350)를 다시 회전시킴으로써 이루어질 수 있다. 이러한 추가적인 회전은 웨지(350)를 이전에 있었던 위치를 지나도록 더 하방으로 강제하고, 벽체(154)와 인서트(250) 사이의 개구(152) 내부로 (웨지(350)의 길이방향 테이퍼링으로 인해) 웨지(350)의 더 넓은 부분을 가압한다. 웨지(350)의 하방 운동은 인서트(250)가 후방으로 이동하도록 만들고, 이는 다시 (도 8d에서 화살표(426)로 도시한 바와 같이) 스풀(200)이 장착 코너(156d)를 중심으로 시계방향으로 더 회전하게 만든다. 이러한 라운드형 코너 에지(156d)를 중심으로 한 회전은 (표면(202)을 포함하여) 스풀(200)의 상부가 우측으로 이동하게 만들고, 이는 다시 슈라우드(106)가 우측으로 이동하도록 만든다. 도 8c와 도 8d간의 치수("W₃")가 변화된다. 이러한 동작은 립(102)의 전면 단부(150)에 대해 슈라우드(106)의 개구(104)를 긴밀하게 다시 안착시킬 수 있으며, 따라서, 립(102)과 슈라우드(106) 사이에 원하지 않는 덜컹거림과 운동을 줄이게 된다.

도 8d는 스풀(200)의 표면(200a)과 표면(156c, 156a, 112)들이 실질적으로 동일한 평면상에 놓이는 관계로 인하여, 실질적으로 최대로 조여진 커플링 조립체(400)를 도시하고 있다.

특히, 도 8b 내지 도 8d와 관련하여 전술한 배열체는, 필요하거나 원하는 바에 따라, 점점 더 마모되는 립(또는 다른 지지 구조물)에 대해 새로운 마모 부재들을 반복적으로 조이거나, 사용하는 도중에 조립체를 다수 회 다시 조이는데 사용될 수 있는 상당한 테이크 업을 허용한다. 이 락(150)에 의해 제공되는 비교적 큰(예컨대, 0.5 내지 2인치) 이용가능한 테이크 업 때문에, 립(102)의 전면 단부(151)를 자주 증강할 필요없이 이와 같은 다수 회의 조임 단계들이 실시될 수 있다.

전술한 바와 같이, 탄성 부재(302)는 스풀(200)의 내면(210)으로부터 멀어지도록 인서트(250)를 강제하는 힘을 인가하며, 이는 인서트(250)와 웨지(350) 사이에서 나사산들의 맞물림을 증대시킨다. 이 힘의 효과는 웨지(350)로부터 멀리 스풀(200)을 밀어내는 것이며, 스풀(200)이 마모 부재와 직접 접촉하고 있기 때문에, 립에 대한 슈라우드의 끼워맞춤을 긴밀하게 하는 노력의 일환으로 마모 부재에 대해 약간의 압력을 유지한다. 일 예에서, 탄성 부재(302)는 가장 압축된 상태에서 약 4000 파운드의 힘을 제공하며, 전술한 바와 같이, 이는 립에 대해 마모 부재를 유지하기 위해 인가된다. 따라서, (예컨대, 동적 하중과 충격으로 인하여) 사용하는 도중 락킹 메커니즘에 대한 힘들이 변하므로, 탄성 부재(302)는 커플링된 부분들의 긴밀한 연결을 유지하는데 도움이 되며, 충격 하중에 의해 유발되는 부분들의 악화를 제한된 방식으로 줄인다(그리고, 그에 따라, 부분(들)이 재건되어야만 하는 필요성과 빈도를 줄인다). 이러한 특징을 본 명세서에서 "탄성 테이크 업"이라 칭한다. 또한, 탄성 부재(302)는 (특히, 다각형 단면의 웨지에 있어서, 그러나 또한, 적어도 어느 정도는, 라운드형 단면의 웨지에 있어서) 인서트(250)와 웨지(350)를 긴밀한 마찰력 접촉으로 유지함으로써 사용시 원하지 않는 웨지의 회전을 방지하는데 도움이 된다.

특히, 이 마모 조립체(400)에서, 다양한 부품들이 정상 사용시 수직 클램핑력 없이 함께 커플링된다(즉, 스풀(200)이 립(102)에 대해 슈라우드(106)를 수직으로 클램핑하거나 표면(156c, 112a)들 사이에 클램핑력을 인가하지 않는다). 립(102)과 슈라우드(106) 사이에 수직 클램핑력이 없으므로, 스풀(200)에 대한 응력이 현저히 감소하고, 부품들의 커플링과 상대 운동이 간단하고 용이해진다. 상부 지지부(202)가 립(102)에 대해 상부 레그(108a)를 유지하는 기능을 하도록 슈라우드(106)의 전면 단부(118)에 대해 충분히 큰 하방력이 인가될 때만, 지지부(202, 204)들에 대하여 확장성의 분산력이 인가된다.

전술한 개선된 "테이크 업" 특징들에 부가하여, 스풀(200)에 끼워맞춤되는 회전식 인서트(250)는 추가적인 장점들을 제공할 수 있다. 예컨대, 회전가능한 인서트(250)의 사용은 스풀과 연관된 나사산들(즉, 인서트 상의 나사산들)과 웨지(350) 상의 나사산들 사이에 가능한 다른 것들보다 더 우수한 정렬을 제공한다. 또한, 회전가능한 인서트(250)의 사용은 스풀(200)과 웨지(350) 사이에 더 원활하고 더 균일한 부하를 제공하는데 도움이 된다. 다른 웨지 및 스풀 시스템들에서, 웨지와 스풀은 잘 정렬될 수 없으며(즉, 하나의 부품이 다른 부품에 대해 약간 젖혀질 수 있다), 이로 인해, 그들의 인터페이스를 따라 어딘가에서 조임 지점(pinch point)이 존재하게 되고, 이는 응력 집중 지점을 생성한다. 이러한 응력 집중 지점은 맞물리는 경로를 따라 어딘가에 위치될 수 있으며, 예컨대, 웨지가 너무 얕은 테이퍼를 가지면 웨지/스풀 인터페이스의 바닥 근처에 위치될 수 있고, 웨지가 너무 넓은 테이퍼를 가지면 상부 근처에 위치될 수 있으며, 스풀이 공차에서 약간 벗어나면 중간의 어딘가에 위치될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 스풀과 웨지 사이의 접촉 라인을 따라 응력이 약간 더 높은 지점이 있을 것이다. 그러나, 회전식 인서트(250)를 구비한 본 발명에 따른 락킹 메커니즘들은 높은 응력으로부터 낮은 응력 조건으로 자동으로 조절하는 경향이 있으며, 이에 따라, 스풀 속으로 인서트를 균일하게 안착시킴과 아울러 웨지로 인서트의 길이에서의 부하를 평준화하여 스풀에 대해 보다 균일한 부하를 제공하는 경향이 있다. 인서트의 회전에 의해 제공되는 응력의 감소와 아울러 립에 대한 마모 부재의 정상 조임(normal pinching)이 없으므로, 락(150)의 유효 수명이 더 길어지고, 이로 인해, 마모 부재들이 교환되어야 하기 전에 다중의 연속적인 마모 부재들을 장착하기 위해 락들이 자주 재사용될 수 있다.

본 발명에 따른 락들의 다른 유리한 특징은 굴삭시 웨지(350)가 (예컨대, 도 8e에서 화살표(470)의 방향으로) 바닥으로부터 상방향으로 힘을 받으면 락이 조립체 내부에서 실제로 조여질 수 있는 능력과 관련된다. 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 통상적인 웨지는 일반적으로 홀로부터 상방향으로 힘을 받으면 (테이퍼의 감소되는 두께로 인하여) 느슨해진다. 그러나, 본 발명에 따른 상기 예시적 락킹 메커니즘들의 스풀(200), 인서트(250) 및 웨지(350)의 상호작용은, (예컨대, 화살표(470) 방향으로 웨지(350)의 바닥에 접촉하는 파편 또는 다른 물질들에 의해) 웨지(350)가 상방향으로 힘을 받는 경우, 본 락킹 메커니즘이 더 긴밀하게 조여지도록 힘을 가한다. 보다 구체적으로, 도 8e에서 화살표(470)로 도시된 바와 같이, 웨지에 대해 상방향의 힘이 인가되면, 상방향으로의 웨지(350)의 힘은 인서트를, 두 부품들 간의 나사 결합 때문에, 상방향으로 이동시키려는 힘을 또한 가하게 된다. 스풀(200)에 대한 인서트(250)의 연결로 인하여, 웨지에 의한 인서트의 상방향 운동은 락에 조임력을 유발하게 되고, 이로 인해, 인서트가 웨지의 나사산에 더 긴밀하게 조여지거나, 마모 부재가 립에 조여지거나, 또는 이들 모두가 초래될 것이다. 그 결과로 생긴 운동들에 관계없이, 최종적인 결과는 웨지의 그러한 상방향 운동이 웨지의 맞물림을 긴밀하게 하는 경향이 있어서 방출을 방지한다는 것이다. 이는 웨지의 조임력에 의존하여 그러한 상방향 운동이 (본 발명에 비해) 더 큰 웨지 방출 위험을 초래하는 종래의 락들보다 개선된 것이다. 이러한 조임 동작은 사용시 웨지 소실 위험을 현저히 감소시키며, 고정된 부분들 간에 안정적인 연결을 유지하는데 도움이 된다.

마모 조립체(400)와 그 개별 부품들에 대한 많은 변형들이 본 발명으로부터 벗어나지 않고 가능하다. 몇몇 더 구체적인 예들로서, 스풀(200), 인서트(250), 웨지(350) 및 마모 부재(106)와 같은 다양한 부품들이 본 발명으로부터 벗어나지 않고 다양한 다른 크기들, 형상들 및 구조들을 취할 수 있다. 몇몇 예들에서, 마모 조립체(400)의 락 부품들은 커플링될 부분들의 개구(110, 152)들 내부에 실질적으로 또는 완전히 끼워맞춰질 수 있다. 또한, 커플링 시스템의 다양한 부품들은 본 발명으로부터 벗어나지 않고 스틸 등과 같은 임의의 바람직한 물질들로 제조될 수 있으며, 상기 부품들은 본 발명으로부터 벗어나지 않고 주조, 단조, 제작 또는 기계가공 기술들과 같은 임의의 바람직한 방식으로 제조될 수 있다. 스풀(200), 웨지(350) 및 인서트(250)는 본 발명으로부터 벗어나지 않고 그들의 의도된 응용에 대해 임의의 적당하거나 바람직한 물질들과, 임의의 적당하거나 바람직한 방식으로 제조될 수 있다. 굴착 장비에 있어서, 바람직하게, 락 부품들은 강도, 경도 및 인성을 위해 저합금강으로 주조된다. 전술한 바와 같이, (전술한 바와 같은) 웨지, 스풀 및 인서트를 포함하는 본 발명에 따른 락들은 어댑터에 대한 포인트와 같이 다른 마모 부재들을 제 위치에 고정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 구조에서, 어댑터 노우즈는 지주와 포인트를 구비한 홀을 포함할 것이며, 후면 벽체를 구비한 상기 홀은 어댑터에 대해 포인트를 유지하기 위해 스풀에 의해 맞물리게 된다. 또한, 락이 [(슈라우드와 같은) 마모 부재를 버킷의 립에 유지하기 위해 락을 설치하는 경우 일반적인] 수직 배향인 것으로만 도시되었으나, 특히, 어댑터에 포인트를 고정하거나 베이스에 대해 그러한 다른 부재를 고정하는 경우, 락은 수평으로(예컨대, 립에 대해 평행하게) 삽입될 수 있다. 물론, 수직 및 수평과 같은 상대적인 용어들은 도면들을 참조하는데 있어서 편의를 위해 인용된 것이다. 굴착 장비는 도시된 것 이외의 다양한 배향들을 가정할 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 스풀(200)에 포함될 수 있는 인서트에 대한 몇몇 가능한 변형예들을 도시하고 있다. 전술한 바와 같이, 인서트(250)와 리세스(210)의 다양한 테이퍼들은, 예컨대, 수송, 설치 및 제거시, 스풀(200)에 대해 인서트(250)를 유지하는 기능을 한다. (인서트(250)와 리세스(210) 모두에서) 이 테이퍼들이 요구되지 않는다. 예컨대, 인서트(500)는 테이퍼형 리세스 없이 스풀에 대해 유지된다. 도 9a에 도시된 인서트(500)는 (나사형 세그먼트의 존재를 포함하여) 전술한 인서트(250)의 외면(256)과 유사할 수 있는 외면(502)을 포함한다. 이 예의 인서트 구조물(500)의 내면(504)은 후방으로 돌출된 비교적 얇은 판(fin) 또는 레일(506)을 포함한다. 이러한 판 또는 레일(506)은 도 4, 도 6a 내지 도 6e와 관련하여 대체로 전술한 바와 같은 스풀(200)의 중공의 외부(210)에 있는 탄성 부재(302) 내부에 수용될 수 있다. 상기 판 또는 레일(506) 및 탄성 부재(302)는, 스풀(200)이 마모 조립체에 결합되지 않았을 때(예컨대, 수송, 설치 또는 제거시), 리세스(210) 내부에 인서트(500)를 유지하는 기능을 할 수 있다. 웨지(350)가 최종 조립체에서 다양한 부분들을 함께 유지하는 경향이 있으나, 굴삭시, 테이퍼들과 판들도 웨지 회전시 인서트의 회전을 방지하는데 도움이 된다. 판 또는 레일(506)은 탄성 부재(302)에 형성된 슬릿 또는 그루브(304) 내에서 안내되거나 이들을 따라 라이딩(ride)할 수 있다. 이러한 대안적 실시예에서, 탄성 부재(302)는, 예컨대, 도 6d 및 도 6e와 관련하여, 전술한 바와 동일한 일반적인 방식으로 여전히 기능할 것이다.

다른 스풀의 변형들이 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 락은 인서트 없이 동작할 수 있다. 이 예에서, 스풀(275)은 나사형 웨지(350)(도 19 및 도 20)와 결합되는 나사형 홈부(276)를 구비할 수 있다. 나사형 홈부는 수직 방향으로(즉, 대체로 수평축을 중심으로) 볼록한 곡선으로 형성된다. 이 실시예에서, 볼록한 나사형 홈부와 웨지의 맞물림은 상기 스풀(200) 및 인서트(250)와 유사한 방식으로 스풀이 지주(157)를 중심으로 회전하게 한다. 이러한 배열체는 인서트가 필요없도록 하지만, 이 락의 테이크 업 능력은 감소한다. 스풀(200)에서도 변형이 가능하다. 예컨대, 지지부들이 변화될 수 있으며, 개구와 레지의 구조가 상이할 수 있다.

본 발명의 다른 대안으로서, 탄성 부재가 인서트로부터 분리될 필요가 없다. 예컨대, 도 9b는 (나사형 세그먼트의 존재를 포함하여) 전술한 인서트(250)의 외면(256)과 유사할 수 있는 외면(552)을 포함하는 인서트(550)를 도시하고 있다.이 예의 인서트(550)의 내면(554)은 그와 일체로 형성된(또는 고정된) 하나 이상의 (라운드형, 사각형 또는 다른 단면 형태의) 지지 펙(peg)(556)들을 포함한다. 지지 펙(556)(들)은 (예컨대, 접착제 또는 시멘트에 의해서, 기계적 커넥터들에 의해서, 등) 인서트(550)의 바닥면(554) 및/또는 지지 펙(556)(들)에 고정된 탄성 물질(558)로 덮일 수 있다. 탄성 물질(558)과 함께 펙은, 인서트(550)가 중공의 외부(210) 내에 위치될 때, 스풀(200)의 중공의 외부(210)의 내면(210a)에 형성된 공동(212)에 위치된다. 탄성 물질(558)과 펙(556)(들)은, (예컨대, 수송 또는 설치시) 스풀(200)이 전체 커플링 조립체에 맞물리지 않았을 때, 스풀(200)과 함께 인서트(550)를 유지하는데 도움이 된다. 웨지(350)는 리세스의 벽체들을 테이퍼링 하지 않고 최종 조립체에서 다양한 부분들을 함께 유지할 것이다. 탄성 물질(558)은, 인서트(550)가 스풀(200)에 대해 이동할 때, 변위될 수 있다. 탄성 물질(558)은 도 6d 및 도 6e에서 탄성 부재(302)에 대해 대체로 설명한 방식으로 기능할 수 있다. 대안적으로, 탄성 부재는 리세스(210)에 끼워맞춰지도록 사용될 때 인서트에 직접 고정될 수도 있다.

도 10a 내지 도 14f를 참조하여 이하에서 다른 예시적 커플링 조립체에 대해 설명하기로 한다. 이 예시적 마모 조립체에서, 슈라우드(106)는 도 2a 내지 도 2c에 도시되어 있고 전술한 것과 동일하거나 유사한 구조를 가질 수 있다. 따라서, 이 슈라우드(106)에 대한 구체적인 설명은 여기서 반복하지 않는다. 마찬가지로, 이 예시적 커플링 조립체에서의 웨지는 도 7a 내지 도 7f와 관련하여 전술한 웨지 부재(350)들과 동일하거나 유사할 수 있으므로, 이 웨지(350)에 대한 구체적인 설명은 여기서 반복하지 않는다.

도 10a 및 도 10b는 예시적 립(600)을 도시하고 있다. 립(600)의 외형은 전형적인 립(102)의 외형과 유사하지만, 립(600)은 상이한 구성을 가진 비전형적인 개구(602)를 포함하고 있다. 이 예시적 립(600)의 개구(602)는 피벗형 인서트를 수용하기 위해 경사진 후면 벽체(604)와 (예컨대, 곡선 형태를 가진) 대체로 오목한 전면 벽체(606)를 포함한다. 개구(602)의 측벽(608a, 608b)들은 피벗형 인서트의 지지 부재들을 수용하기 위한 슬롯(610a, 610b)들을 포함한다.

도 11a 내지 도 11c는 도 10a 및 도 10b와 관련하여 전술한 립(600)에 포함될 수 있는 피벗형 인서트(650)의 다양한 도면들을 도시하고 있다(도 11a는 피벗형 인서트(650)의 사시도이고, 도 11b는 측면도이며, 도 11c는 정면도이다). 이 피벗형 인서트(650)는 중공의 외부 또는 오목한 지지면부(652)를 포함한다. 인서트(650)의 각각의 측면(654a, 654b)은 외측으로 연장하는 지지 부재(656a, 656b)를 각각 포함한다. 지지 부재(656a, 656b)들은 측면(654a, 654b)들로부터 반대 방향으로 측방향으로 연장하는 원통(또는 절두 원추형 부재들) 형태일 수 있다. 이 지지 부재(656a, 656b)들은 립(600)의 개구(602)의 측벽(608a, 608b)들에 제공된 슬롯(610a, 610b)들 속에 끼워맞춰진다. 지지 부재(656a, 656b)들이 슬롯(610a, 610b)들 내부에 있을 때(심지어 슬롯(610a, 610b)들의 막다른 단부(612a, 612b)에 있을 때에도), 지지 부재(656a, 656b)들이 슬롯(610a, 610b)들을 따라 자유롭게 슬라이딩할 수 있고, 지지 부재(656a, 656b)들이 립(600)에 대해 회전할 수 있도록, 지지 부재(656a, 656b)들은 슬롯(610a, 610b)들과 연관된 크기 및 형상일 수 있다.

립(600)에 장착될 때, 피벗형 인서트(650)는 그 라운드형 외면(658)이 립(600)의 오목한 전면 벽체(606) 내부에서 연장하여 인접하게 배향되도록 배열될 수 있으며, 그에 따라, 오목한 지지면부(652)가 후방을 향하며 립의 개구(602) 내부에서 노출된다.

도 12는 본 발명에 따른 이 예시적 마모 조립체에서 사용될 수 있는 스풀(700)을 도시하고 있다. 이 스풀(700)은 여러 면에서 도 4, 도 6a 내지 도 6e와 관련하여 전술한 스풀(200)과 유사하다. 예컨대, 스풀(700)은 (a) 레지(112a) 위에 놓이며 슈라우드(106)의 후면 벽체(112)에 접촉하는 제 1 지지부(702), (b) 슈라우드(106)에 있는 개구(110)의 더 넓은 측부(110c)들에 끼워맞춰지도록 지지부(702)로부터 측방향으로 연장된 측부들, 및 (c) 립(600)에(예컨대, 스풀이 중심으로 하여 회전하는 지주(615)를 규정하는 립(600)의 바닥면(614)에 있는 라운드형 코너(604a)에) 맞물리는 제 2 지지부(704)를 포함하는 유사한 형상의 배면(700a)을 포함한다. 이 예시적 구조에서, 스풀(700)의 측면(700a)은 각각 슈라우드(106)와 립(600)의 개구(110, 602)들에 끼워맞춰지는 대체로 C자형 배열체를 형성한다.

상기 측면(700a)과 반대인 스풀(700)의 전면(700b)은 웨지(350)에 제공된 나사산(364)과 맞물리는 나사형 세그먼트(706)들을 포함한다. 나사형 세그먼트(706)들은 전체 원주의 약 1/3 내지 1/5를 연장하며, 실질적으로 스풀(700)의 전체 길이방향 길이(L)를 따라 이격되어 있다. 스풀(700)의 길이방향 길이(L)를 따라 임의의 갯수(예컨대, 2개 내지 15개)의 개별적인 나사형 세그먼트(706)들이 제공될 수 있으나, 도시된 예는 7개의 나사형 세그먼트(706)들을 포함한다. 나사형 세그먼트(706)들은, 예컨대, 주조와 같은 임의의 바람직한 제조 기술을 이용하여 스풀(700) 구조의 일부로서 일체로 형성된다.

도 13은 본 발명의 이 예에 따른 마모 조립체(800)를 조립하는데 포함되는 단계들을 개략적으로 도시하고 있다. 먼저, 도 13에서 화살표(802)로 도시된 바와 같이, 피벗형 인서트(650)의 지지 부재(656a, 656b)들이 립(600)의 개구(602)의 슬롯(610a, 610b)들 속으로 슬라이드된다. 지지 부재(656a, 656b)들이 슬롯(610a, 610b)들의 단부(612a, 612b)들에 도달하면, (필요하다면) 피벗형 인서트(650)가 회전될 수 있으며, 이에 의해, 그 곡선형 전면(658)이 개구(602)의 오목한 전면 벽체(606)를 향하여 인접하게 놓이며, 그 오목한 표면(652)이 개구(602) 내부에서 노출된다(피벗형 인서트(650)는 슬롯(610a, 610b)에 장착되었을 때 그 지지체(656a, 656b)들에서 상대적으로 자유롭게 회전할 수 있다).

그리고, 지지면(104a)이 립(600)의 전면 단부(616)에 접촉할 때까지, 립이 레그(108a, 108b) 사이에 규정된 슈라우드(106)의 갭(104)에 수용되도록, 슈라우드(106)가 피벗형 인서트(650)를 구비한 립(600) 위에 끼워맞춰진다. 이러한 동작이 화살표(804)로 도 13에 개략적으로 도시되어 있다. 슈라우드(106)가 립(600)에 설치되면, 스풀(700)이 개구(110)와 개구(602)를 통해 삽입됨으로써, 하부 지지부(704)는 립 개구(602)의 장착 코너 에지(604a)에 맞물리게 되고, 상부 지지부(702)는 슈라우드(106)의 레지(112a) 위에서 개구(110)의 측방향으로 연장하는 측부(110c)들 속으로 연장하게 된다. 이 단계가 화살표(806)로 도 13에 도시되어 있다. 이 조립 프로세스에서, 이때, 마모 조립체(800)의 여러 부분들은 비교적 느슨하다.

전술한 정도까지 조립되면, (화살표(808)로 도 13에 도시된 바와 같이) 웨지(350)가 개구(110) 속에 삽입된다. 일단 위치되면, 웨지(350)는 웨지(350)의 나사산(364)들과 스풀(700)의 나사형 세그먼트(706)들이 맞물리도록 (화살표(810)로 도시된 바와 같이) 회전하게 된다. 최종적으로 조립된 커플링 조립체(800)의 부분 단면도들이 도 14a 내지 도 14f에 도시되어 있다.

도 14a 내지 도 14f는 본 발명의 예들에 따른 커플링 조립체(800)의 유리하고 개선된 "테이크 업" 특징들을 더 도시하고 있다. 도 14a는 웨지(350)가 피벗형 인서트(650) 및 스풀(700)과 맞물린 때의 마모 조립체(800)를 도시하고 있다. 도 14a에 휘어진 화살표(820)로 도시된 바와 같이, 웨지(350)가 처음에 조여지면, 슈라우드(106)의 지지면(104a)이 립(600)의 전면 단부(616)에 맞물린다. 스풀(700)의 지지부(702, 704)들은 슈라우드(106)의 표면(112) 및/또는 레지(112a) 위에 놓이고 립(600)의 라운드형 코너 에지(604a)에 접하여, 립(600)에 대해 슈라우드(106)를 (도 14a에 도시된 배향에 기초하여) 우측으로 가압하게 된다.

도 14a에 도시된 시점에서, 웨지(350)의 상대적으로 좁은 부분이 피벗형 인서트(650)와 스풀(700) 사이에 맞물린다. 웨지(350)는 립(600)의 전면 단부(616)에 대하여 슈라우드(106)의 지지면(104a)을 견고하게 위치시키기 위해 필요한 정도까지 회전하여 조여질 수 있다. 도 14a에 도시된 위치는, 예컨대, 립(600)과 슈라우드(106)가 새것이거나 비교적 새것인 상태일 때 적용가능할 것이다. 도 14a에 치수 "W₄"로 도시된 바와 같이, 립(102)과 슈라우드(106)의 우측 단부들 사이의 거리는 상대적으로 넓다. 치수 "W₄"는 단지 립 상의 임의의 기준점까지 편의상 측정값이며, 립의 후방 단부를 기준으로하고자(그럴수도 있지만) 의도한 것은 아니다.

(예컨대, 이러한 유형의 장비가 굴착시 노출될 수 있는 험한 조건하에서) 사용되고 시간이 지나면서, 립(600)의 전면 단부(616)가 마모될 수 있다. 이는 개구(104)의 내면과 전면 단부(616) 사이에 발생된 갭(G)으로 도 14b에 도시되어 있다(상기 갭(G)은 립(600) 및/또는 슈라우드(106)의 재료가 마멸된 결과이다). 그러한 마모는 립에서 슈라우드가 느슨하게 되도록 하며, 이는 립(600)과 슈라우드(106) 사이에 덜컹거림과 다른 원하지 않는 이동을 유발할 수 있고, 이는 마모의 가속을 유발할 것이다. 따라서, 시간이 갈수록, 사용자는 슈라우드(106)와 립(600) 간의 커플링을 다시 조이고자 할 것이다. 이 예시적 커플링 조립체(800)에서, 이는 (도 14c에서 화살표(822)로 도시한 바와 같이) 조립체(800)의 나머지들에 대하여 웨지(350)를 회전시킴으로써 이루어질 수 있다. 이러한 회전은 웨지(350)를 더 하방으로 강제하고, 스풀(700)과 피벗형 인서트(650) 사이의 개구(110, 602)들 내부로 (웨지(350)의 길이방향 테이퍼링으로 인해) 웨지(350)의 더 넓은 부분을 가압한다. 대안적으로, 다시 조일 필요는 마모된 마모 부재를 새것으로 교환할 필요에 대응할 수 있으며, 이에 의해, 이미 사용중인 것을 다시 조이는 대신, 새 마모 부재의 장착을 위해 추가적인 조임이 적용된다.

웨지(350)의 하방 운동은 인서트(650)가 그 지지 부재(656a, 656b)들을 중심으로 (도 14c 및 도 14d의 관점으로부터) 시계 방향으로 회전하게 만들고, 이는 다시 스풀(700)이 (도 14c 및 도 14d에서 요소들의 여러 위치들을 비교하여 도시한 바와 같이) 라운드형 코너 에지 또는 지주(604a)를 중심으로 시계 방향으로 회전하게 만든다. 장착 코너(604a)를 중심으로 한 회전은 스풀(700)의 상부(702)가 후방으로 이동하도록 만들고, 이는 이어서 (도 14c 및 도 14d에 도시된 바와 같이) 슈라우드(106)가 립 상으로 후방으로 그리고 더 멀리 이동하도록 강제한다. 이러한 동작은 립(600)의 전면 단부(616)에 대해 슈라우드(106)를 견고하게 다시 안착시킬 수 있으며, 따라서, 립(102)과 슈라우드(106) 사이에 원하지 않는 덜컹거림과 운동을 줄이게 된다. 전면 단부(616) 및/또는 개구(104)의 "증강"이 필요하지 않다. 도 14a와 도 14d를 비교하여 나타낸 치수("W₄")의 감소된 크기는 이 커플링 시스템에서 이용가능한 "테이크 업"의 일부를 나타낸다.

(예컨대, 이러한 유형의 장비가 굴착시 노출될 수 있는 험한 조건하에서) 추가적으로 사용되고 마모되며 시간이 지나면, 립(600)의 전면 단부(616)가 더 마모될 수 있다. 이는 개구(104)의 내면과 전면 단부(616) 사이에 다시 발생된 갭(G)으로 도 14e에 도시되어 있다(상기 갭(G)은 립(600) 및/또는 슈라우드(106)의 재료가 마멸된 결과이다). 전술한 바와 같이, 이러한 마모 작용은 다시 커플링을 느슨하게 만들고, 이는 다시 덜컹거림, 립(600)과 슈라우드(106) 사이에 원하지 않는 이동 등을 유발할 수 있으며, 이는 마모의 가속을 유발할 것이다. 따라서, 사용자는 립(600)과 슈라우드(106) 사이의 커플링을 다시 조이기를 원하거나, 립에 새로운 슈라우드를 장착하고자 할 것이다. 전술한 바와 같이, 이는 (도 14e에서 화살표(824)로 도시한 바와 같이) 조립체(800)의 나머지들에 대하여 웨지(350)를 더 회전시킴으로써 이루어질 수 있다. 이러한 회전은 웨지(350)를 더 하방으로 강제하고, 스풀(700)과 피벗형 인서트(650) 사이의 개구(110, 602)들 내부로 (웨지(350)의 길이방향 테이퍼링으로 인해) 웨지(350)의 더 넓은 부분을 가압한다.

웨지(350)의 이와 같이 추가적인 하방 운동은 인서트(650)가 그 지지 부재(656a, 656b)들을 중심으로 (도 14e 및 도 14f의 관점으로부터) 시계 방향으로 더 회전하게 만들고, 이는 다시 스풀(700)이 (도 14e 및 도 14f에서 요소들의 여러 위치들을 비교하여 도시한 바와 같이) 라운드형 코너(604a)를 중심으로 시계 방향으로 더 회전하게 만든다. 이 장착 코너(604a)를 중심으로 한 회전은 스풀(700)의 상부 지지부(702)가 후방으로 이동하도록 만들고, 이는 다시 (도 14e 및 도 14f에 도시된 바와 같이) 슈라우드(106)가 후방으로 이동하도록 강제한다. 이러한 동작은 립(600)의 전면 단부(616)에 대해 슈라우드(106)를 견고하게 안착시킬 수 있으며, 따라서, 립(102)과 슈라우드(106) 사이에 원하지 않는 덜컹거림과 운동을 줄이게 된다. 이와 같이 다시 조이는 동작은, 예컨대, 적어도 스풀(700)의 표면(700a)이 립(600)의 내면(604)에 도달할 때까지, 필요에 따라 반복될 수 있다.

특히, 도 14a 내지 도 14f를 비교하면, 테이크 업을 증대시키기 위해(즉, 립(600)에 대한 슈라우드(106)의 운동을 증대시키기 위해) 웨지(350)가 조여질 때, 웨지(350), 피벗팅 부재(650) 및 스풀(700)은 각각 후방으로(도 14a 내지 도 14f에서 우측으로) 피벗한다. 예컨대, 도 14a, 도 14d, 및 도 14f를 비교하면, 치수("W₄")가 변화됨을 알 수 있다.

도 13 내지 도 14f와 관련하여 전술한 배열체는 립(600)에 대한 슈라우드(106)의 상당하고 반복적인 이동(또는, 대안적으로, 연속적인 슈라우드들의 반복된 장착)을 허용함으로써, 마모 조립체(800)가 사용하는 도중에 다수 회 조여질 수 있도록 한다. 이 마모 조립체(800)에서의 비교적 큰 이용가능한 "테이크 업" 때문에, 립(600)의 전면 단부(616)를 (예컨대, 립에 새로운 물질을 용접함으로써) 자주 "증강"할 필요없이 이와 같은 다수 회의 조임 단계들이 실시될 수 있다. 또한, 이 마모 조립체(800)에서, 다양한 부품들이 정상 사용시 수직 클램핑력 없이 함께 커플링된다(즉, 스풀(700)이 립(600)에 대해 슈라우드(106)를 수직으로 클램핑하거나, 특정 수직 하중을 받는 것을 제외하고 표면(112a, 614)들 사이에 클램핑력을 인가하지 않는다). 립(600)과 슈라우드(106) 사이에 일반적인 수직 클램핑력이 없으므로, 스풀(700)에 대한 응력이 감소하고, 부분들의 설치 및/또는 상대 운동이 간단하고 용이해진다. 바람직하다면, 스풀(700)의 지지부(702)는 슈라우드(106)의 후면 벽체(112a)에 대해 압력을 가하지 않으며, 선택적으로 이 부품들의 측부들에만(예컨대, 측부(110c)들에 또는 그 부근에) 압력을 가한다.

도 15a 내지 도 18은 본 발명에 따른 다른 변형예를 도시하고 있다. 도 15a 및 도 15b는 본 발명에 따른 커플링 조립체에서 사용될 수 있는 예시적 립(900)을 도시하고 있다. 립(900)의 외형은 전형적인 립(102)의 외형과 동일하거나 유사하지만, 개구(902)는 상이할 것이다. 립(900)의 개구(902)는 (라운드형 하부 코너 에지(904a)를 포함하여) 도 10a 및 도 10b에 도시된 것과 유사한 경사진 후면 벽체(904)와, 이하에 구체적으로 설명하는 바와 같이, 이동가능한 인서트를 수용하기 위한 곡선형의 볼록한 전면 벽체(906)를 포함한다.

인서트(950)는 중공의 외부 또는 오목한 지지면(952)을 포함한다. 이 지지면(952)은 최종적으로 조립된 락에서 웨지에 맞물린다. 인서트(950)의 각각의 측면(954a, 954b)은 탄성 스트립 부재(956a, 956b)를 각각 포함한다. 탄성 스트립 부재(956a, 956b)들은 고무 등과 같은 엘라스토머 재료의 블록으로 제조될 수 있다. 이 탄성 스트립 부재(956a, 956b)들은 피벗형 인서트(950)가 립(900)의 개구(902)에 장착될 때 개구(902)의 측벽(908a, 908b)들에 맞물림으로써 피벗형 인서트(950)를 지지하는데 도움이 된다. 피벗형 인서트(950)는 지지면부(952)와 반대인 라운드형 표면(958)을 포함한다. 라운드형 표면(958)은 개구(902) 전면(906)의 곡률과 대체로 일치하는 곡률을 가질 수 있다.

립(900)의 개구(902)에 장착될 때, 인서트(950)는 그 라운드형 외면(958)이 립(900)의 오목한 전면 벽체(906)에 인접하도록 배열되며, 그에 따라, 오목한 지지면(952)이 후방을 향하며 립(900)의 개구(902) 내부에서 노출된다. 지지면(952)은, 도 18과 관련하여 이하에 보다 구체적으로 설명한 바와 같이, 최종적으로 조립된 커플링 조립체에서 웨지에 맞물리도록 위치될 것이다.

도 17a 및 도 17b는 본 발명에 따른 이 예시적 커플링 조립체에서 사용될 수 있는 예시적 슈라우드(1000)를 도시하고 있다. 이 슈라우드(1000)는 여러 면에서 도 2a 내지 도 2c와 관련하여 전술한 슈라우드(106)와 유사하다. 예컨대, 슈라우드(1000)는 전술한 것과 유사한 외형을 포함할 수 있으며, 립을 수용하는 갭(1008)을 규정할 수 있다.

슈라우드(106)와 마찬가지로, 도 17a 및 도 17b의 슈라우드(1000)는 좁은 부분(1002a)과 넓은 부분(1002b)을 갖는 개구(1002)를 포함한다. 도 17a에 도시된 바와 같이, 개구(1002)의 좁은 부분(1002a)은 슈라우드(1000)의 상부 레그를 완전히 관통하여 연장하는 반면, 넓은 부분(1002b)은 상부 레그를 통해 단지 부분적으로 연장한다. 이러한 방식으로, 넓은 부분(1002b)은 스풀(700)의 상부 지지부(702)가 위에 위치될 레지(1012)를 제공한다. 이 예시적 커플링 조립체의 스풀(700)은 도 12와 관련하여 전술한 것과 동일하거나 유사할 수 있으며, 예컨대, 그 상부(702)가 스풀(700)의 다른 부분들보다 다소 측방향으로 더 넓게 제조된다. 이 예에서 개구(1002)의 넓은 부분(1002b)은 (도 17b에 도시된 바와 같이) 대체로 U자형 구조(1010)를 가지며, 이는 관통부(1002a)의 각 측면까지 측부(1002c)들만 포함할 수 있다.

도 17a 및 도 17b는 스풀(700)의 배면 일부에 맞물리거나 결합할 수 있는 하나 이상의 홀들 또는 리세스(1006)들을 선택적으로 포함할 수 있는 개구(1002)의 배면(1004)을 더 도시하고 있다. 한 조각의 탄성(예컨대, 엘라스토머) 물질이 홀(들) 또는 리세스(1006)(들)에 수용될 수 있다. 탄성 물질은 고무 등과 같은 엘라스토머 재료의 블록으로 제조될 수 있다. 탄성 물질은 스프링과 같은 작용을 하며, 긴밀한 시스템을 유지하도록 슈라우드(1000)에 대해 스풀(700)의 상부 지지부(702)를 상방향으로 밀어 유지하는데 도움이 된다.

도 18은 본 발명의 이 예에 따른 마모 조립체(1100)를 조립하는데 포함되는 단계들을 개략적으로 도시하고 있다. 먼저, 도 18에서 화살표(1102)로 도시된 바와 같이, 곡선형 표면(958)이 측면(906)에 인접하고, 곡선형 지지면(952)이 개구(902) 내부에서 노출되도록, 피벗형 인서트(950)가 립(900)의 개구(902) 속으로 슬라이드된다. 아울러, 탄성 부재(956a, 956b)들이 개구(902)의 측벽(908a, 908b)들에 각각 맞물리도록 위치된다. 이와 같이 장착되면, 피벗형 인서트(950)의 곡선형 표면(958)은 개구(902)의 곡선형 표면(906)을 따라 이동할 수 있게 된다.

그리고, 슈라우드(1000)가 립(900) 위에 끼워맞춰지고, 인서트(950)는 슈라우드(1000)의 개구(1008) 내에 이미 위치되어 있다. 이러한 동작이 화살표(1104)로 도 18에 개략적으로 도시되어 있다. 슈라우드(1000)가 립(900) 위에 결합되면, 스풀(700)이 개구(1002)와 개구(902)를 통해 삽입됨으로써, 하부 지지부(704)는 립 개구(902)의 장착 코너 에지(904a)에 맞물리게 되고, 상부 장착부(702)는 슈라우드(1000)의 레지 위에서 측부(1010)들 속에 수용된다. 이 단계가 화살표(1106)로 도 18에 도시되어 있다. 이 시점에서, 커플링 조립체(1100)의 여러 부분들은 비교적 느슨한 상태로 유지될 수 있다.

이때, (화살표(1108)로 도 18에 도시된 바와 같이) 웨지(350)가 개구(1002) 속에 삽입된다. 일단 위치되면, 웨지(350)는 웨지(350)의 나사산(364)들과 스풀(700)의 나사형 세그먼트(706)들이 맞물리도록 (화살표(1110)로 도시된 바와 같이) 회전하게 된다.

사용시, 웨지(350)이 조여지고 그 넓은 부분이 개구(902, 1002)들 속으로 가압됨에 따라, 피벗형 인서트(950)는 립(900)의 전면 벽체(906)에 대해 이동하게 되며, 이에 따라 장착 코너(904a)를 중심으로 스풀(950)의 회전을 강제하게 된다. 이러한 동작은 도 14a 내지 도 14f와 관련하여 전술한 것과 대체로 유사한 방식으로 립(900)에 대해 슈라우드(1000)를 강제하게 된다. 따라서, 이 예시적 커플링 조립체(1100)의 이러한 운동과 테이크 업에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 예들에 따른 커플링 조립체들의 주된 장점들 중 하나는 이 커플링 시스템들이 사용될 때 이용가능한 대량의 테이크 업과 관련된다. 비교적 컴팩트하고 내부에 수납된 커플링 시스템들을 제공하지만(즉, 커플링 시스템들이 함께 커플링될 부품들에 제공된 개구들 내부에 완전히 또는 실질적으로 내부에 수납될 수 있다), 본 발명의 예들에 따른 커플링 시스템들은 커플링될 부분들 사이에 대량의 이동(예컨대, 0.5 내지 2인치 범위로, 예컨대, 전술한 예들에서 립에 대한 슈라우드의 좌측에서 우측으로의 운동)을 용이하게 한다. 유리하게, 이러한 특징은 전술한 바와 같이 립을 증강시킬 필요가 없도록 하거나 실질적으로 줄이면서도, 다른 장점들도 제공한다. 예컨대, 이와 같이 큰 테이크 업 특징은 커플링 조립체의 다양한 부품들 및/또는 커플링될 상기 부분들의 개구들을 제조하는데 있어서 더 큰 제조 치수 편차를 또한 허용한다(즉, 웨지는 갭들을 테이크 업하고 다양한 부분들을 함께 견고하게 유지하기 위해 필요한 정도까지 조여질 수 있다). 이러한 특징들은, (a) 최종 조임 단계가 완료될 때까지, 다양한 부분들이 비교적 느슨하게 함께 끼워맞춰질 수 있고, (b) 분해가 용이하도록, 웨지가 느슨해지면 다양한 부분들이 비교적 느슨해질 수 있기 때문에, 커플링의 조립과 분해에 도움이 된다.

또한, 본 발명의 양태들을 회전가능한 나사형 웨지들의 사용과 관련하여 전술하였으나, 이는 본 발명에 따른 모든 시스템들과 방법들에 있어서 필수조건이 아니다. 오히려, 필요하다면, 본 발명의 적어도 몇몇 유리한 특징들은 전형적인 "드라이브 인(driven-in)"(또는 해머링 방식의) 웨지 또는 공지의 홈붙이(fluted) 웨지와 함께 사용될 때 실현될 수 있다. 예컨대, 바람직하다면, 해머링 방식의 웨지가 (예컨대, 스풀(200) 또는 전술한 바와 같은 다른 스풀 구조물들과 같은) 스풀, (예컨대, 인서트(250) 또는 전술한 바와 같은 다른 인서트 구조물들과 같은) 인서트 및/또는 (예컨대, 부재(302) 또는 전술한 바와 같은 다른 탄성 부재 구조물들과 같은) 탄성 부재와 조합하여 사용될 수 있다. 그러한 시스템은 해머리스가 아니지만(그래서 본 발명의 몇몇 예들의 장점들을 얻지는 못하지만), 그러한 락킹 시스템은 전술한 바와 같이 증대된 테이크 업의 장점들을 여전히 향유할 것이다. 따라서, 본 발명의 적어도 몇몇 양태들은 드라이브-인, 프라이드-인(pried-in) 및/또는 홈붙이 웨지들과 함께 전술한 다양한 락킹 메커니즘 부분들 중 하나 이상의 사용과 관련된다.

다양한 예시적 구조들, 특징들, 요소들 및 상기 구조들, 특징들, 요소들의 조합들을 참조하여 첨부도면과 상기 상세한 설명에서 본 발명을 설명하였다. 그러나, 상세한 설명의 목적은 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니라 본 발명과 관련된 다양한 특징들과 개념들의 예들을 제공하고자 하는 것이다. 관련 분야의 당업자들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 전술한 예시적 구조들과 방법들에 대해 수많은 변형들과 변경들이 만들어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (31)

1. 굴착 장비를 위한 마모 조립체이며,
   굴착 장비에 고정되고, 제 1 홀과 지주를 포함하는 지지 구조물;
   지지 구조물 상에 끼워맞춰지고 제 1 홀과 대체로 정렬되는 제 2 홀을 포함하는 마모 부재; 및
   제 1 및 제 2 홀들 속에 삽입되는 스풀과 테이퍼형 웨지를 포함하는 락으로서, 웨지가 제 1 및 제 2 홀들 속으로 진입하여 마모 부재를 지지 구조물로 더 밀 때, 스풀이 지주 및 마모 부재와 맞물려 지주를 중심으로 회전하는, 락을 포함하는,
   마모 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   락은, 웨지가 제 1 및 제 2 홀들 속으로 진입할 때, 웨지를 따라 병진 이동하도록 웨지와 맞물려 있는 인서트를 더 포함하고, 인서트는 스풀의 회전에 의해 제공되는 이용가능한 테이크 업을 증대시키기 위해 스풀에 대해 이동가능한,
   마모 조립체.
3. 제 2 항에 있어서,
   인서트는 스풀에 의해 규정된 리세스 속에 수용되며, 리세스 내부에서 아치형 표면을 따라 이동하는,
   마모 조립체.
4. 제 3 항에 있어서,
   웨지 및 인서트에는 함께 결합되는 나사산들이 각각 형성되어, 웨지의 회전으로 인하여 웨지가 인서트를 따라 병진 이동하게 되는,
   마모 조립체.
5. 제 2 항에 있어서,
   인서트는 지지 구조물에 고정되며, 웨지는 대향 측면들에서 인서트와 스풀에 의해 맞물리는,
   마모 조립체.
6. 제 1 항에 있어서,
   스풀은, 마모 부재에 접촉하는 제 1 지지부, 지주에 접촉하는 제 2 지지부, 및 제 1 및 제 2 지지부들을 서로 연결하는 스템을 포함하며, 스템은 웨지가 제 1 및 제 2 홀들 속으로 진입할 때, 스풀이 지주를 중심으로 회전하도록 웨지에 맞물리기 위해 스템의 길이를 따라 휘어진 볼록한 전면을 포함하는,
   마모 조립체.
7. 제 6 항에 있어서,
   웨지 및 스풀에는 함께 결합되는 나사산들이 각각 형성되어, 웨지의 회전으로 인하여, 웨지가 스풀을 따라 병진 이동하게 되는,
   마모 조립체.
8. 굴착 장비에 대해 마모 부재를 고정하기 위한 락이며, 상기 락은,
   마모 부재의 일부를 통하고 굴착 장비의 지지 구조물의 개구를 통하여 수용되는 스풀로서, 스풀은 마모 부재에 접촉하기 위한 상부 지지부와 지지 구조물의 지주에 접촉하기 위한 하부 지지부를 포함하는, 스풀;
   테이퍼형 웨지; 및
   테이퍼형 웨지와 맞물리는 인서트를 포함하며,
   테이퍼형 웨지의 하방 운동이 인서트의 운동을 유도하고, 이는 이어서 지주를 중심으로 한 스풀의 회전을 유도하며, 스풀의 상부 지지부가 마모 부재를 지지 구조물로 더 밀도록 강제하는,
   락.
9. 제 8 항에 있어서,
   웨지는 나사산들을 포함하고, 인서트는 웨지의 나사산들과 맞물리는 부분 나사산들을 포함하며, 인서트에 대한 웨지의 회전에 의해 웨지가 하방으로 이동하게 되는,
   락.
10. 제 8 항에 있어서,
    스풀의 전면 벽체는 웨지의 나사산들과 맞물리는 부분 나사산들을 포함하며, 스풀에 대한 웨지의 회전에 의해 웨지가 하방으로 이동되는,
    락.
11. 제 8 항에 있어서,
    인서트는 지지 구조물의 개구 내부에서 지지 구조물과 맞물리며, 웨지와 맞물리는 표면을 가진,
    락.
12. 제 11 항에 있어서,
    인서트와 스풀은 웨지의 대향 측면들에서 웨지에 맞물리는,
    락.
13. 제 8 항에 있어서,
    인서트는 웨지에 맞물리는 전면과, 스풀에 맞물리는 반대측 배면을 포함하는,
    락.
14. 제 8 항에 있어서,
    스풀은, 웨지가 하방으로 진입할 때, 인서트가 따라 움직이는 경로를 규정하는 내부의 아치형 표면을 갖는 리세스를 포함하는,
    락.
15. 굴착 장비를 위한 마모 조립체를 규정하기 위해 지지 구조물에 대해 마모 부재를 고정하기 위한 락이며, 상기 락은,
    마모 부재에 접촉하는 제 1 지지부, 지지 구조물에 접촉하는 제 2 지지부, 및 제 1 및 제 2 지지부들을 서로 연결하는 스템을 갖는 스풀로서, 스템은 전방을 향하는 아치형의 내면에 의해 부분적으로 규정된 리세스를 포함하는, 스풀;
    나사식의 테이퍼형 웨지; 및
    스풀의 리세스 내부에 이동가능하게 수용되는 인서트로서, 인서트는 웨지에 맞물리는 나사산들을 구비한 전면과 아치형의 내면과 대응하도록 휘어진 배면을 포함하는, 인서트를 포함하고,
    웨지가 마모 조립체 속으로 제 1 방향으로 진입할 때, 웨지는 인서트를 따라 병진 이동하며, 인서트는 지지 구조물에 대해 이동하고, 이에 의해, 인서트는 스풀이 제 1 방향을 가로지르는 축을 중심으로 회전하도록 만들어 스풀의 제 1 지지부를 후방으로 이동시켜서, 마모 부재가 지지 구조물로 더 밀리게 되어 더 긴밀하게 연결되는,
    락.
16. 제 15 항에 있어서,
    제 2 지지부는 지주를 규정하도록 지지 구조물에 접촉하고, 지주를 중심으로 스풀은, 웨지가 제 1 방향으로 진입할 때 상지 제 1 지지부를 후방으로 이동시키기 위해 회전하는,
    락.
17. 제 16 항에 있어서,
    아치형의 내면으로부터 멀리 인서트를 강제하는 경향이 있는 탄성 부재를 포함하는,
    락.
18. 굴착 장비에 고정된 지지 구조물에 대해 마모 부재를 고정하는데 사용하기 위한 스풀 조립체이며,
    마모 부재에 접촉하는 상부 아암, 지지 구조물에 접촉하는 하부 아암, 및 상부 아암과 하부 아암을 서로 연결하는 스템을 갖는 스풀 본체; 및
    상부 아암과 하부 아암을 연결하기 위해 스템의 연장부를 가로지르는 회전축을 중심으로 이동하도록 스풀 본체에 이동가능하게 고정된 인서트로서, 인서트는 지지 구조물에 대해 마모 부재를 조이고 고정하기 위해 조립체 속으로 진입하는 웨지에 맞물리는 전면을 가진, 인서트를 포함하는,
    스풀 조립체.
19. 제 18 항에 있어서,
    스템은 인서트가 수용되는 리세스를 포함하고, 리세스는 웨지와 맞물리도록 인서트의 전면을 노출하기 위해 전방 방향으로 개방된,
    스풀 조립체.
20. 제 19 항에 있어서,
    리세스는, 웨지가 마모 조립체 속으로 진입할 때, 인서트가 따라 이동하는 경로를 규정하는 아치형 표면을 포함하는,
    스풀 조립체.
21. 제 20 항에 있어서,
    아치형 표면으로부터 인서트를 분리하여 인서트와 웨지 사이에 보다 견고한 맞물림을 제공하도록 외측 방향의 힘을 인가하는 탄성 부재를 포함하는,
    스풀 조립체.
22. 제 20 항에 있어서,
    리세스는 리세스 내에 인서트를 유지하기 위하여 인서트와 테이퍼형 측벽들을 수용하는 입구를 포함하는,
    스풀 조립체.
23. 굴착 장비를 위한 마모 부재이며, 상기 마모 부재는,
    굴착될 물질에 맞물리도록 된 전면 단부, 굴착 장비에 고정된 지지 구조물 위에 놓이는 장착부를 갖는 후면 단부, 및 장착부에 규정된 홀을 포함하며,
    홀은 지지 구조물에 대해 마모 부재를 유지하기 위하여 웨지 및 스풀 락킹 시스템을 수용하기 위해 제 1 방향으로 장착부를 관통하여 연장하는 제 1 부분과, 제 1 방향으로 장착부를 통해 단지 부분적으로만 연장하는 제 2 부분을 갖고, 제 2 부분은 제 1 방향을 가로지는 어떠한 방향으로도 스풀을 강제하지 않고 스풀의 일부를 수용하기 위해 제 1 부분의 외측으로 측방향으로 제 1 방향을 가로질러 연장하는 레지를 가지며, 레지는 홀에 웨지가 삽입되기 전에 스풀을 제 위치에 유지하는,
    마모 부재.
24. 제 23 항에 있어서,
    레지는 홀의 전체 후면 단부를 가로질러 측방향으로 연장하는,
    마모 부재.
25. 제 23 항에 있어서,
    레지는 홀의 제 1 부분의 외부에서 단지 측방향으로만 연장하는,
    마모 부재.
26. 제 23 항에 있어서,
    홀은, 웨지가 홀 속에 삽입될 때, 지지 구조물에의 마모 부재의 끼워맞춤이 조여지도록 하기 위해 스풀이 밀리게 되는 후면 벽체를 포함하는,
    마모 부재.
27. 제 23 항에 있어서,
    홀의 제 2 부분은 홀 속으로 웨지가 삽입되는 공간을 유지하기 위해 스풀의 전방 이동을 방지하는 전면 벽체를 포함하는,
    마모 부재.
28. 제 23 항에 있어서,
    사용시 락을 가압하기 위한 탄성 부재가 제공된,
    마모 부재.
29. 굴착 장비에 마모 부재를 장착하기 위한 방법이며,
    굴착 장비에 고정된 지지 구조물에 마모 부재를 위치시키는 단계로서, 지지 구조물은 제 1 홀을 갖고, 마모 부재는 굴착될 물질에 맞물리도록 된 전면 단부와 제 2 홀을 구비한 후면 장착 단부를 가진, 지지 구조물에 마모 부재를 위치시키는 단계;
    마모 부재와 지지 구조물에 스풀이 접촉하도록, 제 1 및 제 2 홀들 속으로 스풀을 삽입하는 단계; 및
    이미 삽입된 스풀과 맞물리고 지지 구조물과의 스풀 접촉부를 중심으로 스풀을 회전시키도록 제 1 및 제 2 홀들 속으로 테이퍼형 웨지를 삽입하는 단계로서, 이에 의해, 스풀은 마모 부재를 지지 구조물 상으로 더 밀게 되고 지지 구조물에의 마모 부재의 끼워맞춤을 조이도록 마모 부재에 대해 가압하는, 테이퍼형 웨지를 삽입하는 단계를 포함하는,
    굴착 장비에 마모 부재를 장착하기 위한 방법.
30. 제 29 항에 있어서,
    스풀이 제 1 및 제 2 홀들 속으로 삽입되기 전에 스풀에 인서트가 커플링되어, 웨지가 제 1 및 제 2 홀드 속으로 삽입될 때, 인서트가 웨지에 맞물리는,
    굴착 장비에 마모 부재를 장착하기 위한 방법.
31. 제 29 항에 있어서,
    웨지가 제 1 및 제 2 홀드 속으로 삽입될 때, 웨지에 맞물리도록 지지 구조물에 인서트가 커플링되는,
    굴착 장비에 마모 부재를 장착하기 위한 방법.

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