KR20200071147A - 회전 파일들을 결합하기 위한 단부판 시스템 - Google Patents

회전 파일들을 결합하기 위한 단부판 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전 파일들을 서로 결합하기 위한 단부판 시스템을 개시하는바, 그 단부판 시스템은, 제1 회전 파일의 하단부에 장착되는 상단 단부판(100); 및 제2 회전 파일의 상단부에 장착되는 하단 단부판(200);을 포함하고, 상기 단부판들(100, 200) 각각은 교번 구성으로 배치된 복수개의 분절 돌출부들(110, 210) 및 분절 함입부들(120, 220)을 가지도록 형성된 맞잠금 표면을 가지고, 각각의 분절 돌출부(110, 210)는 상기 단부판들(100, 200)의 중심부(central portion)를 향하여 연장되는 제1 반경방향 맞잠금 윤곽(111, 211) 및 제2 반경방향 맞잠금 윤곽(112, 212)을 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 상단 단부판(100) 및 상기 하단 단부판(200)은 일 단부판의 상기 분절 돌출부(110, 210)를 다른 단부판의 상기 분절 함입부(120, 220)에 정합함으로써 끼워맞춰지고 상기 끼워맞춰진 단부판들(100, 200)의 중심축을 중심으로 한 회전 움직임을 통하여 2개의 인접한 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211)이 전체 표면 접촉(full surface contact)함으로써 제1 맞잠금 결합부(300)가 형성되고, 2개의 인접한 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들(112, 212) 사이에 형성된 통로(401) 안으로 핀(402)을 삽입함으로써 제2 맞잠금 결합부(400)가 생성된다.

Description

회전 파일들을 결합하기 위한 단부판 시스템
본 발명은 깊은 기초를 위한 파일들의 기술분야에 관한 것이다.
더 구체적으로, 본 발명은 콘크리트 파일의 일 단부를 인접한 다른 콘크리트 파일의 단부에 결합하기 위한 단부판 시스템에 관한 것이다. 상기 단부판들에는 상기 파일들의 연결을 고정하는 개선된 맞잠금(interlock) 결합부들이 제공된다.
콘크리트 파일들을 결합하기 위한 현존하는 단부판 시스템은 대개 2개의 동일한 단부판들로 구성되는바, 그 중 하나는 제1 콘크리트 파일의 하단부에 장착되고, 다른 하나는 제2 콘크리트 파일의 상단부에 장착된다. 상기 단부판 각각은 교번하는 돌출부들 및 함입부들의 배열에 의하여 형성된 맞잠금 표면을 가진다. 상기 돌출부들의 반경면들에는 각각 상기 단부판들의 중심을 향하여 연장된 홈이 제공된다. 2개의 금속판들은 일 단부판의 돌출부들을 다른 단부판의 함입부들에 정합함으로써 서로 끼워맞춰진다. 상기 단부판들의 끼워맞춰짐은 즉시 각각의 인접한 홈들의 쌍 사이에 형성되는 복수개의 통로들을 만듦으로써, 각각의 통로가 잠금 핀으로 하여금 상기 단부판들의 맞잠금을 위해 그 안에 밀어넣어질 수 있게 할 수 있다.
상기 파일의 제조 기계에 어떠한 변형을 가함도 없이 상기 단부판들은 상기 콘크리트 파일에 쉽게 일체화될 수 있다. 상기 잠금 핀들을 밀어넣는 공정은 이격이 거의 없거나 없을 때까지 상기 단부판들을 서로 단단히 압축한다. 상기 통로의 개구 안으로 테이퍼진 상기 잠금 핀을 밀어넣는 것은 클램프처럼 작용하는 후압축력(post compressive force)을 만듦으로써, 미리 응력이 가해진 긴장재 부하(prestressed tendons load)를 상기 단부판들에 걸쳐 전달하여 인장과 굽힘에 저항하도록 한다. 그와 같이 본 시스템에는 시간 소모적이고 인간의 기량에 있어 단점이 되기 쉬운 용접 또는 나사가 필요없다. 상기 핀은 망치질에 의하여 삽입될 수 있고 그 결합부가 영구적으로 고정되었음이 보장되도록 상기 결합부는 시각적으로 검사될 수 있다. 또한, 상기 단부판들은 상기 결합부가 상기 콘크리트 파일의 주 몸체보다 강하도록 주 몸체 파일의 인장 및 굽힘 모멘트를 초과하게끔 설계된다. 앞서 언급된 단부판 시스템의 예시들은 US9151010B2 및 US9739024B2에 개시되어 있다.
이 모든 장점들이 제공되는 반면, 상기 단부판 시스템은 여전히 단점을 가진다. 맞잠그는 핀들이 장력 하에 회전함에 따라 결과적으로 그 핀들을 굽히는 경향이 있다. 이는 핀의 사용을 요하지 않는 교번 결합부를 제공하는 본 발명에 비해 맞잠금의 강도를 감소시킬 것이다. 게다가 US9151010B2 및 US9739024B2에 개시된 것들과 다르게, 본 발명에서는 2개의 판들을 서로 끼워맞추는 핀들의 숫자가 절반만 요구됨에 따라 설치 시간도 감소된다.
US9151010B2 및 US9739024B2에서는 끼워맞춰진 단부판들의 하나의 통로 안으로 제1 잠금 핀이 삽입되는 동안, 상기 단부판들 내에서의 조그만 회전이 강제됨으로써 맞잠그는 핀이 상기 통로를 팽창시킨 결과, 몇몇 다른 통로들의 개구 크기가 감소될 것이므로, 테이퍼진 핀들은 상기 결합부가 맞잠기도록 순차적으로 단계적으로 통로 안으로 전진하여야만 한다. 이와 달리 본 발명에서는, 상기 제1 핀이 통로 안으로 밀어넣어지면 그 제1 핀이 일 측에서 회전하여 모든 타측 통로를 맞잠그고 맞잠그는 핀 측의 통로가 넓어지도록 하는바, 이는 후속 핀들의 용이한 삽입을 위한 것이다.
JP2006002560A에서 마치자와 히로미에 의하여 개시된 결합부는, 쐐기에 볼트 삽입 구멍을 형성하고 볼트의 너트 다발로 하여금 그 볼트 삽입 구멍을 관통하여 쐐기들을 채우도록 조여지게 함으로써 그 쐐기들 내에 고정된다. 사용된 쐐기들이 한 쌍을 초과한다면, 그 결합부 장치의 중심점의 교차점에서 볼트들이 충돌하는 것을 피하기 위해, 이에 상응하여 그 쐐기들의 높이는 증가되어야만 한다. 분명히, 이 결합부 구성은 다수의 핀들이 요구되어 쐐기의 높이가 현저히 증가되는 더 큰 직경의 단부판에 대해서는 비실용적이다. 덧붙여, 결합부 구성요소 두께와 각각의 맞물림 부품의 깊이 방향이 불균일하므로 입체 형상(solid shape)으로부터 기계 가공되는 것과 주조되는 것 둘 중 하나로만 맞춰질 수 있다. 이는 본 제조 방법의 발명에 비해 더 높은 비용과 더 많은 요구 재료를 수반한다. 본 발명에서는 주조 공정과 달리, 단일 단계의 열간 밀폐 단조(Hot Forging Closed Mold) 공정 하에서의 균일한 두께의 강철 환형 판(steel annulus plate)의 재료 유동 변위(material flow displacement)에 본 발명의 결합부의 형상이 좌우되는바, 그 열간 밀폐 단조 공정은 주조 공정에 비해 더 저렴하고 더 강하며, 대량생산에 있어 더 신속하다.
또한, 볼트와 너트들을 이용함으로써 상기 결합부가 분리 가능하도록 히로미에 의하여 의도된 반면에 본 발명은 어떠한 볼트도 고정 장치도 없이 좁은 통로 안으로 밀어넣어져 마찰력에 의하여 고정되는 가늘게 긴 테이퍼진 핀들을 이용한 영구 결합이라는 점이 주목된다.
따라서, 문제들을 해결하는 개선된 단부판 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 본 발명은 그러한 단부판 시스템을 제공한다.
본 발명의 주된 태양(aspect)은, 바람직하게는 단일 단계 열간 밀폐 단조로 만들어 대량 생산될 수 있는 개선된 맞잠금 윤곽들을 가진 단부판들을 제공하는 것이다. 그 맞잠금 윤곽들은 시계 방향, 반시계 방향 둘 중 하나의 회전 움직임에 의하여 2개의 상이한 유형의 맞잠금 결합부들로 변형될 수 있다. 제1 맞잠금 결합부는 2개의 인접한 맞잠금 윤곽들을 전체 표면으로 접촉시켜 상기 단부판들을 동시에 맞잠그어, 이로써 핀 삽입 공정 중에 상기 통로가 팽창하는 것을 방지하는 한편, 제2 맞잠금 결합부는 상기 통로들 안으로 핀들을 삽입함으로써 형성된다.
본 발명의 다른 태양은, 요구되는 핀들의 개수가 감소되어 핀 삽입 공정이 단축되고 비용이 절감되도록 단부판들이 구조적으로 단순화된 개선된 단부판 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 태양들 중 적어도 하나는 본 발명에 의하여 전부 또는 일부 충족되는바, 여기에서 본 발명의 실시 예는 회전 파일들을 서로 결합하기 위한 단부판 시스템을 설명하고, 그 단부판 시스템은, 제1 회전 파일의 하단부에 장착되는 상단 단부판; 및 제2 회전 파일의 상단부에 장착되는 하단 단부판을 포함하고, 상기 단부판들 각각은 교번하는 구성으로 배치된 복수개의 분절 돌출부들 및 분절 함입부들을 가지고 형성된 맞잠금 표면을 가지고, 각각의 분절 돌출부는 상기 단부판들의 중심부(central portion)를 향하여 연장되는 제1 반경방향 맞잠금 윤곽 및 제2 반경방향 맞잠금 윤곽을 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 상단 단부판과 상기 하단 단부판은 일 단부판의 상기 분절 돌출부를 다른 단부판의 상기 분절 함입부에 정합함으로써 끼워맞춰지고 상기 끼워맞춰진 단부판들의 중심축을 중심으로 한 회전 움직임을 통하여 1쌍의 인접한 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들이 전체 표면 접촉(full surface contact)함으로써 제1 맞잠금 결합부가 형성되고, 2개의 인접한 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들 사이에 형성된 통로 안으로 핀을 삽입함으로써 제2 맞잠금 결합부가 생성된다.
바람직하게, 상기 단부판들이 시계 방향, 반시계 방향 중 한 방향으로 회전하여 상기 제1 맞잠금 결합부 및 상기 제2 맞잠금 결합부가 형성될 수 있도록 상기 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들은 상기 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들과 동일하다. 대안으로서, 상기 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들은 상기 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들과 상이하다.
바람직하게, 상기 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들은 Z-형, S-형, C-형, 반원형, 삼각형, 정사각형, 선반형 또는 이들 중 임의의 조합으로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들은 정사각형, 사다리꼴, 원형, 타원형, 다이아몬드 형, 마름모 형, 또는 이들 중 임의의 조합으로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 맞잠금 결합부 및 상기 제2 맞잠금 결합부는 앞서 언급된 형상들의 임의의 조합으로 될 수 있다.
바람직하게, 상기 분절 함입부들은 상기 분절 돌출부들을 수납하기에 충분한 치수를 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들과 상기 핀들은 테이퍼질 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 반경방향 맞잠금 윤곽 및 제2 반경방향 맞잠금 윤곽은, 열간, 온간 또는 냉간 프레스(hot, warm or cold form press)에 의하여 형성될 수 있다.
목적을 달성하고 언급된 결과와 장점뿐만 아니라 본 개시서에 내재한 결과 및 장점도 얻을 수 있도록 본 발명이 잘 적합화될 수 있음은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 용이하게 이해할 것이다. 본 개시서에 설명된 실시 예들은 본 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니다.
본 발명의 이해를 촉진할 목적으로 바람직한 실시 예들이 첨부 도면에 도시되어 있는바, 이를 살펴 뒤이은 설명 내용과 함께 고려하면 본 발명, 그 구성 및 작용, 그리고 많은 그 장점들이 용이하게 이해되고 인식될 것이다.
도 1 내지 도 1c에는 끼워맞춰진 구성으로 된 단부판들의 사시도, 축방향 당김 인장력(axial pulling tension force)에 저항하는 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들과 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들로부터 각각 취해진 확대도들이 도시된다.
도 2a에는 일 단부판의 분절 돌출부를 다른 단부판의 분절 함입부에 놓음으로써 상기 끼워맞춰진 구성으로 된 상기 단부판들의 상부 사시도가 도시된다.
도 2b에는 상기 끼워맞춰진 구성으로 된 상기 단부판들의 측면도가 도시된다.
도 3a에는 회전 움직임에 의하여 맞잠금 구성으로 끼워맞춰진 단부판들의 상부 사시도가 도시되는바 본 발명의 주요 특징들이 구현되어 있다.
도 3b에는 맞잠금 구성으로 된 상기 끼워맞춰진 단부판들의 측면도가 도시된다.
도 3c는 도 2a의 단면 A로부터 취해진 확대도이다.
도 4a 내지 도 4h에는 상기 단부판들의 2개의 인접한 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들에 의하여 형성된 8가지 예시적 형상들이 도시된다.
도 5a 내지 도 5h에는 상기 단부판들의 2개의 인접한 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들에 의하여 형성된 8가지 예시적 형상들이 도시된다.
이제 본 발명이 도면들을 참조하여 예시로써 더욱 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 콘크리트 파일들을 도시된 바와 같이 결합하기 위한 단부판 시스템은 제1 파일의 하단부에 장착되는 상단 단부판(100), 제2 파일의 하단부에 장착되는 하단 단부판(200)을 포함하고, 상기 단부판들(100, 200) 각각은 교번 구성으로 배치된 복수개의 분절 돌출부들(110, 210) 및 분절 함입부들(120, 220)을 지닌 맞잠금 표면을 가지고, 각각의 분절 돌출부(110, 210)는 상기 단부판들(100, 200)의 중심 영역(central portion)를 향하여 연장되는 제1 반경방향 맞잠금 윤곽(111, 211) 및 제2 반경방향 맞잠금 윤곽(112, 212)을 가진다. 핀들의 길이방향 축이, 끼워맞춰진 단부판들의 중심점을 포위하여 반경방향으로 경사질 수 있도록, 상기 중심 영역은 바람직하게 상기 단부판들의 중심점 또는 상기 중심점을 포위하는 면적을 포함한다.
바람직하게, 각각의 함입부(120, 220)의 개구는 분절 돌출부(110, 210)를 수납하기에 충분한 치수를 가진다. 상기 상단 단부판 및 하단 단부판(100, 200)은 일 단부판의 상기 분절 돌출부(110, 210)를 다른 단부판의 상기 분절 함입부(120, 220)에 정합함으로써 끼워맞춰진다. 2개의 상기 단부판들(100, 200)의 끼워맞춤 직후, 인접한 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211, 112, 212)의 각 쌍은 그 사이에 이격을 형성하여, 끼워맞춰진 상기 단부판들(100, 200)이 상기 단부판들(100, 200)의 중심축을 중심으로 시계 방향, 반시계 방향 중 한 방향으로 약간 회전하거나 비틀릴 수 있게 한다. 각각의 분절 돌출부(110, 210) 및 함입부들(120, 220)에는 상기 파일들의 보강 철근(rebar)들을 수납하기 위한 복수개의 구멍들(130)이 만들어진다. 미리 응력이 가해진 회전 파일의 보강 철근들이 프리텐션되어(pre-tensioned) 배치된 구멍들(130) 안으로 잠길 수 있도록 하는 구성으로 그 구멍들(130)이 배치되며, 핀들(402)을 밀어넣음을 통해 이 프리텐션 힘(pre-tensioned force)은 상기 단부판들(100, 200)에 걸쳐 전달될 수 있다.
본 발명의 용례가 특정한 유형의 파일에 한정되지 않긴 하지만, 중심 개구를 가지는 환형의 단부판들(100, 200)은 본 발명으로 하여금 회전 파인들을 위한 파일 커넥터(pile connector)로 채용되기에 적합하게 하는바, 이는 회전 파인들이 둥글게 만들어지고 속이 빈 단면을 가지기 때문이다. 그러나, 상기 단부판들(100, 200)이 정사각, 육각 및 삼각을 포함한 다양한 형상으로 될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 끼워맞춰진 단부판들(100, 200)의 중심축을 중심으로 한 회전 움직임을 통하여 1쌍의 인접한 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211)이 전체 표면 접촉함으로써 제1 맞잠금 결합부(300)가 형성되고, 2개의 인접한 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들(112, 212) 사이에 형성된 통로(401) 안으로 핀(402)을 삽입함으로써 제2 맞잠금 결합부(400)가 생성된다. 상기 핀들(402)이 상기 통로들(401) 안으로 망치질되는 동안, 상기 제1 맞잠금 결합부(300)는 상기 단부판들(100, 200)이 더 움직이는 것을 효과적으로 방지한다. 상기 제1 맞잠금 결합부(300)는 핀들(402) 없이 맞잠기고, 상기 제2 맞잠금 결합부(400)보다 훨씬 더 강하여 응력을 유지하고 굽히는 힘 및 당기는 힘에 저항한다.
바람직하게, 상기 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들(112, 212)은 상기 핀(402)이 상기 통로(401) 안으로 밀어넣어진 때에 마찰력으로 고정될 수 있기에 충분한 정도로 조금 테이퍼진다. 이 테이퍼진 특징부는 상기핀들(402)의 용이한 삽입을 위할 뿐만 아니라 상기 단부판들(100, 200)의 상기 분절 돌출부들(110, 210)을 상기 분절 함입부들(120, 220)에 맞추기 위한 공차(tolerance)를 제공하도록 만들어진다. 바람직하게 상기 핀들(402)의 표면은 대응하는 통로들(401)과의 전체 표면 접촉으로써 맞물려 잠길 수 있어, 상기 파일에 나란한 축방향 힘 및 굽힘 움직임에 맞선 저항력을 지탱하는 접촉을 제공한다.
도 4a 내지 도 4h에 도시된 바와 같이 상기 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211)은 각각 Z-형, 반원형, 선반형, 삼각형, 경사진 직사각형(tilted semi-rectangular shape), S-형, C-형, 은촉붙임 유사 형상(tongue and groove a-like shape) 또는 이들 중 임의의 조합으로 구성될 수 있다. 도 5a 내지 도 5h에 도시된 바와 같이 상기 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들(112, 212)은 각각 평행사변형, 파형, 원형, 타원형, 다각형, 삼각형, 정사각형, 직사각형 또는 이들 중 임의의 조합으로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들 및 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211, 112, 212)은 상기 맞잠금 윤곽의 중점에서 x축 및 y축을 중심으로 하여 단면에 있어 대칭성을 가지는 동일한 맞잠금 윤곽을 가질 수 있는바, 여기에서 z축은 상기 단부판들의 표면 평면에 직각인 것으로 취해짐으로써, 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211, 112, 212) 중 어느 것도 상기 제1 맞잠금 결합부(300), 상기 제2 맞잠금 결합부(400) 둘 중 하나로 변형될 수 있다. 그와 같이, 상기 단부판들(100, 200)은 양 방향으로 회전하여 상기 제1 맞잠금 결합부 및 제2 맞잠금 결합부(300, 400)를 형성할 수 있다.
본 발명의 기술적 측면
도 1의 맞잠긴 단부판들(100, 200)은 축방향 장력, 굽힘, 비틀림 및 축방향 압축에 있어 상기 파일의 주 몸체를 능가하도록 설계되었다. 상기 끼워맞춰진 단부판들(100, 200)을 단단히 맞잠그도록, 테이퍼진 잠금 핀(402)이 상기 통로(401)의 개구들 중 어느 것에도 삽입될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 보인 바와 같이 상기 끼워맞춰진 단부판들(100, 200)의 일 측의 통로는 테이퍼진 잠금 핀(402)으로 채워지고 도 1c에서와 같은 반대측은 반대 방향의 동일한 채움 힘(jamming force)을 겪음으로써 상단 단부판 및 하단 단부판(100, 200)의 분절 돌출부들(110, 210) 내에서 2개의 접촉하는 인접한 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211)이 결속(binding together)된다. 도 5b에서와 같이 상기 단부판들(100, 200)이 인장력 또는 굽힘을 받는 때에는 당김 인장력에 의하여 상기 끼워맞춰진 단부판들의 표면 평면에 직각인 z축으로 야기되는 큰 회전 모멘트로 귀결되는바, 이는 길이방향 축을 따라 상기 테이퍼진 잠금 핀(402)을 회전시켜 상기 돌출부들(110, 210)의 통로들과 테이퍼진 잠금 핀(402) 사이의 접촉 표면들(112, 212)에 변형 응력을 야기한다는 점이 주목된다. 이는 상기 테이퍼진 잠금 핀(402) 없이 대향하는 2개의 접촉하는 인접한 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211)이 결속되어 순수한 수직 전단(vertical shear)을 겪는 도 1c의 단부판들(100, 200)과 다르다. 상기 돌출부들(110, 210)의 2개의 접촉하는 인접한 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211)에서의 순수한 수직 전단의 맞잠금(interlocking)에도 불구하고, 매우 큰 당김 인장력(pulling tension force)을 견딜 수 있으므로 더 약하게 맞잠긴 테이퍼진 잠금 핀(402)이 강화되어 더 우수한 단부판 결합부가 만들어진다. 도 1b에서 상세히 보인 바와 같이, 회전력은 상기 테이퍼진 잠금 핀(402)의 폭("W")이 더 커질수록 더 현저해진다. 따라서 상기 테이퍼진 잠금 핀(402)의 가장 큰 단부에서 상기 테이퍼진 잠금 핀(402)의 높이에 대한 폭의 비율("W/H")을 감소시켜 바람직하게는 1 미만이 되게 하면서도, 끼워맞춰질 상기 상단 단부판 및 하단 단부판(100, 200)을 위한 충분한 간격(clearance)을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 따라서 상기 핀(402)의 형상은 작은 테이퍼를 가지고 가늘어야만 하며, 또한, 상기 테이퍼진 잠금 핀(402)의 테이퍼진 단부(tapering end)를 향하여 상기 비율("W/H")이 0.5보다 상당히 작음이 언급되어야만 한다. 따라서, 망치질 또는 임의의 수평력을 이용하여 상기 테이퍼진 잠금 핀(402)을 상기 개구 안으로 밀어넣음으로써 그 잠금 핀(402)이 영구적으로 제거되는 것을 방지하기에 충분한 것보다 마찰 저항이 더 크게 된다.
단조 작업물에 있어 상이한 두께와 형상들을 가지는 복잡성이 허용되도록 다수의 금형을 이용하는, 더 비싼 다수의 열간 단조 단계들에 비해 단일 단계 열간 단조 공정이 선호된다. 본 발명에서는 주조 공정에서와 다르게, 본 발명의 단부판들(100, 200)의 형상이 단일 단계 열간 밀폐 단조 공정 하에서의 균일한 두께의 강철 환형 판의 재료 유동 변위에 좌우된다. 미리 형성된 환형 판으로서의 단조 작업물로부터 시작하는 것이 바람직하므로, 이 단조 생산의 공정에서 상기 단부판들(100, 200)은 국소적으로 증가된 두께가 작게 만들어지도록 더 균일한 두께 및 더 낮은 엠보싱 재료 유동(lower embossed material flows)을 가지게끔 특별히 제한되는바, 이는 선행기술들에서의 결합부에 대해 요구되는 바와 같이 상당히 다른 두께 및 폭을 제조할 수 있는 주조 공정과 다르다. 그러나 이 단일 단계의 열간 밀폐 단조(Hot Forging Closed Mold) 공정은 입체 형상(solid shape)으로부터 기계 가공하거나 주조하는 것에 비하면 비용을 현저히 저감하고 대량 생산의 속도를 증가시킨다는 크나큰 장점을 가진다.
더 얇은 단부판들에 대해서는, 그 단부판들(100, 200)을 맞잠금 윤곽 가장자리들(111, 211,112, 212)로 굽히는 높은 압력 하에서 냉간 형성될 수 있다. 그러나 그 재료 유동(material flows)은 제한되므로 큰 양각을 생성하는 것은 가능하지 않을 수 있다.
본 개시서는 첨부된 청구범위에서와 같은 것뿐만 아니라 전술한 설명의 것도 포함한다. 비록 본 발명이 어느 정도의 구체성을 가진 바람직한 형태로 설명되었으나 그 바람직한 형태의 본 개시는 예시로서만 이루어졌으며, 본 발명의 범위에서 이탈함 없이 부품들의 구성, 조합 및 배치의 상세에 있어서 수많은 변경이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (7)

  1. 제1 회전 파일의 하단부에 장착되는 상단 단부판(100); 및
    제2 회전 파일의 상단부에 장착되는 하단 단부판(200);
    을 포함하고,
    상기 단부판들(100, 200) 각각은 교번 구성으로 배치된 복수개의 분절 돌출부들(110, 210) 및 분절 함입부들(120, 220)을 가지도록 형성된 맞잠금 표면을 가지고,
    각각의 분절 돌출부(110, 210)는 상기 단부판들(100, 200)의 중심부(central portion)를 향하여 연장되는 제1 반경방향 맞잠금 윤곽(111, 211) 및 제2 반경방향 맞잠금 윤곽(112, 212)을 가지는 것을 특징으로 하며,
    상기 상단 단부판(100) 및 상기 하단 단부판(200)은 일 단부판의 상기 분절 돌출부(110, 210)를 다른 단부판의 상기 분절 함입부(120, 220)에 정합함으로써 끼워맞춰지고 끼워맞춰진 상기 단부판들(100, 200)의 중심축을 중심으로 한 회전 움직임을 통하여 2개의 인접한 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211)이 전체 표면 접촉(full surface contact)함으로써 제1 맞잠금 결합부(300)가 형성되고, 2개의 인접한 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들(112, 212) 사이에 형성된 통로(401) 안으로 핀(402)을 삽입함으로써 제2 맞잠금 결합부(400)가 생성되는, 회전 파일들을 서로 결합하기 위한 단부판 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단부판들(100, 200)이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 상기 제1 맞잠금 결합부 및 상기 제2 맞잠금 결합부(300, 400)가 형성되도록 상기 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211)이 상기 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들(112, 212)과 동일한, 단부판 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211)은 Z-형, 반원형, 선반형, 삼각형, 경사진 직사각형(tilted semi-rectangular shape), S-형, C-형, 은촉붙임 유사 형상(tongue and groove a-like shape) 또는 이들 중 임의의 조합으로 구성되는, 단부판 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들(112, 212)은 평행사변형, 파형, 원형, 타원형, 다각형, 삼각형, 정사각형, 직사각형 또는 이들 중 임의의 조합으로 구성되는, 단부판 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1 반경방향 맞잠금 윤곽들(111, 211)은 상기 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들(112, 212)과 상이한, 단부판 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반경방향 맞잠금 윤곽들(112, 212) 및 상기 핀들(402)은 테이퍼진, 단부판 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반경방향 맞잠금 윤곽 및 제2 반경방향 맞잠금 윤곽(111, 211, 112, 212)은 열간 단조 공정 또는 냉간 프레스(cold form press)에 의하여 형성되는, 단부판 시스템.
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