KR100222142B1 - 파손볼트 추출용 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명의 공구(10)는 일단에 왼나사 드릴 비트부(16)와 타단에 추출부(20)를 가지는 중심부(12)를 포함한다. 추출부(20)는 그 말단부를 향하여 테이퍼지고 그 테이퍼의 외주에는 왼나사(22)가 형성되어 있다. 상기 말단부는 테이퍼 각보다 가파른 각도로 모따기 되어 있으며, 이에 따라 그 모따기(24)는 나사산(22)과 교차하고 나사산(22)은 짧은 축 거리에서 외측을 향하여 높이가 점증하며 비트부(16)에 의해 볼트 잔여물에 천공된 얕은 구멍의 가장자리에 맞물릴 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

파손볼트 추출용 공구

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 파손된 볼트, 스크류등을 추출하기 위한 공구에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 파손된 볼트, 스크류등을 추출하기 위해 반시계방향으로 회전하는 드릴 척에 설치되기에 적합한 단일형 공구에 관한 것이다.

[관련 기술의 설명]

종래 기술은 파손된 볼트 또는 스터드를 제거하는 많은 나사 장치를 개시한다. 예컨대, 1914년 7월 28일 J.O. 로버트에 허여된 미국특허 1,105,535호는 파손된 볼트에 별도로 뚫어진 구멍에 삽입되기에 적합한 급경사진 왼 나사송곳용 비트에 대해 단지 개시한다. 이 비트는 파손된 볼트를 제거하기 위해 반시계방향으로 회전된다.

1936년 12월 1일 M.A. 웨스트에 허여된 미국특허 2,062,383호는 각 단부에 반대방향의 나사산을 가지는 양두 공구에 대해 개시한다. 다듬질용과 제거용 단부는 베벨 팁을 가지고, 천공(穿孔)용 단부는 평평한 팁을 가진다. 양단부는 특수 나사의 홈에서 동작한다.

1942년 4월 28일 H.S. 마링에 허여된 미국특허 2,281,164호는 파손된 볼트의 구멍에 체결되기에 적합한 오른나사 슬리이브를 개시하는 바, 이 슬리이브는 수나사 축이 조여지는 왼나사의 암나사를 가지며, 나사축은 슬리이브가 빼어질 때 잔여물이 제거되도록 그 저부에 볼트 잔여물 속으로 파고들어가는 이빨 또는 첨두를 가진다.

1954년 7월 27일 J.A. 브롤리에 허여된 미국특허 2,684,606호는 비트잔여물에 천공된 구멍에 조여지기에 적합한 왼나사 자동 나사탭을 제공한다. 로크너트가 탭과 잔여물을 일체로 연결하도록 제공된다. 탭은 잔여물을 제거하도록 회전된다.

1978년 3월 14일 베렌즌에 허여된 미국특허 4,078,458호의 스크류 추출기는 테이퍼진 원추나사의 단부에 있는 드릴을 개시하며, 이에 따라 잔여물에 구멍을 천공할 수 있고, 더 천공하면, 그 원추나사는 나사구멍의 가장자리에 끼워져서 잔여물을 회전시켜서 구멍으로부터 빼낼 수 있도록 되어 있다.

보다 최근에는 다수의 개량 특허가 엘리 포론스키에 허여되었는데, 여기에서는 장치가 반시계방향으로 회전될 때 한번의 작동으로 잔여물을 제거할 수 있도록 그 자루에 파지용 픽스쳐가 제공되고 드릴로 형성된 파지부에 물리기에 적합한 왼나사 천공 비트가 개시되어 있다. 프론스키의 특허들은 1986년 8월 12일 허여된 4,604,917호와, 1988년 10월 18일 허여된 4,777,850호 및 1991년 7월 16일 허여된 5,031,487호이다.

대부분의 종래 추출기의 기술은 먼저 잔여물에 구멍을 뚫고 이어서 천공된 구멍에 맞물리는 소정형태의 추출기를 삽입하여 잔여물이 그 자리에서 회전하면서 빠져나오게 하는 것을 포함한다.

이러한 기술에서는 다음과 같은 문제점들이 발생될 수 있다. 첫째, 파손된 잔여물에 구멍을 천공할 때 잔여물 자체가 약해진다. 파손된 잔여물을 제거하는 회전력을 전달하기 위해 추출기가 움켜잡기에 충분한 양의 파손된 볼트가 남아 있어야 한다. 둘째, 추출기는 미리 천공된 구멍의 내측에 꼭 끼어 있어야 한다. 이는 잔여물과 맞물리는 추출기 부분이 천공된 구멍에 꽉 끼워지도록 잔여물 자체보다도 작아야 한다는 것을 의미한다. 추출기는 잔여물보다 작아야 되므로 추출기의 파손 가능성이 높다. 종래 추출방법의 불만족한 대부분의 공통 이유는 추출을 시도할 때 공구가 파손되는 것이다.

그러므로, 파손된 볼트를 추출하는 최적의 공구는: 1. 스크류의 벽을 파손하지 않도록 가능한 작은 직경으로 구멍을 천공하여야 하고, 2. 추출기가 파손되지 않도록 가능한 한 큰 추출기이어야 하며, 3. 작업하는데 충분한 깊이를 제공함에도 불구하고 가능한 한 얕은 구멍을 천공하여야 한다. 파손된 부분은 언제나 단단하고 그에 구멍을 뚫는 일은 작업자의 소중한 시간을 필요로 한다는 점에서 얕은 구멍은 이점이 있다.

종래의 추출기들의 어느 것도 천공된 구멍들은 가능한 얕게 하여야 하고 추출기들은 가능한 크게 하여야 한다는 중요성을 언급하지 않았다.

본 발명의 추출기는 상기한 모든 요구사항들을 언급한다. 첫째, 특별한 적용 즉, 특별한 크기의 잔여물에 대해 최적의 크기를 갖는 드릴을 제공한다. 둘째, 드릴로 천공된 구멍에 대해 가능한 한 강한 추출기를 제공한다. 셋째, 잔여물에 천공된 가장 얕은 구멍으로서 파손볼트를 맞물리게 하는 구조를 제공한다.

[발명의 요약]

본 발명은 파손된 볼트 잔여물을 제거하는 데 현저하게 능률적이고 구멍에서 상당히 강한 잔여물을 제거하는 데 충분히 강한 개선된 제품에 관련한다.

전체적으로, 본 발명은 오른나사 볼트 잔여물을 추출하기 적합한 형태로 설명될 것이다. 왼나사 잔여물을 작업하기 위하여는 여기서 설명된 것들에 반대방향의 드릴 및 추출부가 사용된다는 것은 이 기술분야에서 비숙련가 일지라도 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 본 발명은 드릴 척에 맞물려지기에 적합한 복수의 평평한 길이 방향의 표면을 가지는 중심부를 포함하는 파손된 볼트 추출용 공구를 제공한다. 중심부의 일단에는 왼나사 드릴 비트가 제공되고, 그 비트는 일정한 천공 지름의 드릴헤드를 가지며 중심부와 헤드의 중간에서 직경이 작아진다.

상기 비트의 타단에서 중간부는 그 말단부를 향하여 테이퍼지고 이 테이퍼의 외주에 왼나사가 형성된 추출부를 구비한다. 상기 말단부는 테이퍼부의 각도보다 가파른 각도로 모따기 되며 이 모따기의 시작점에 인접한 제1직경에서 나사의 뿌리와 동일 평면상에 있도록 그리고 제1직경의 외측으로 모따기를 따라 이어지는 제2직경에서 나사의 이끝과 동일 평면상에 있도록 나사산과 교차되어 높이가 점증하는 나사산을 형성하며, 천공직경의 길이는 상기 제1,2 유효직경의 중간길이로 되어 있다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 정면도.

제2도는 평면도.

제3도는 저면도.

제4도는 위치 결정 팁을 나타내는 추출부 말단의 부분 확대도.

제4(a)도는 제4도의 4-4a선 단면도.

제4(b)도는 제4도의 4-4b선 단면도.

제4(c)도는 제4도의 4-4c선 단면도.

제4(d)도는 제4도의 4-4d선 단면도.

제5도는 크게 확대된 저면도.

제5(a)도는 제5도의 5a-5a선을 따른 축상의 부분 단면도.

제5(b)도는 제5도의 5b-5b선을 따른 축상의 부분 단면도.

제5(c)도는 제5도의 5c-5c선을 따른 축상의 부분 단면도.

제5(d)도는 제5도의 5d-5d선을 따른 축상의 부분 단면도.

제6도는 가상으로 나타낸 척과 함께 천공 모드에 있는 본 발명의 비트를 나타낸 부분 단면도.

제7도는 추출 모드에서의 공구를 나타내는 제5도와 유사한 도면.

제8도는 비트부가 근접된 공구의 사시도.

제9도는 추출부가 근접된 사시도.

제10도는 테이퍼의 각 배열과 추출부의 모따기를 설명하는 확대된 개략도.

제11도는 잔여물에 천공된 구멍의 가장자리에 점증 나사산이 맞물린 것을 개략적으로 나타내는 확대도이다.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

본 발명을 구체화하는 공구는 참조번호 10으로 제1도에 도시되어 있다. 이 공구는 드릴척에 맞물려지기에 적합한 복수의 평평한 길이방향의 표면(14)을 가지는 중심부(12)를 포함한다. 제1도의 중심부(12)는 구체적으로 육각의 단면을 갖는다.

제1도에 나타낸 중심부(12)의 상단에는 소정의 천공 직경을 가지며 중심부(12)와 헤드(16)의 중간에 18과 같은 지름이 작아진 왼나사 드릴 비트(16)가 마련되어 있다.

중심부(12)의 하단에 인접한 부분도 19에서 지름이 감소되어 분리영역을 형성하고 있다.

제1도에서 중심부(12) 하단에는 추출부(20)가 말단부를 향하여 가늘어지게 테이퍼져 있다. 즉, 그 단부는 중심부(12)와 연결되지 않게 되어 있다. 테이퍼의 각도는 공구의 축에 대해 3°내지 9°의 범위의 각도 A(제10도)이며, 바람직하게는 약 6°이다. 테이퍼진 추출부는 도시된 바와 같이 테이퍼의 외측에 왼나사(22)가 형성된다.

나사 테이퍼의 말단부에는 외주 모따기(24)가 형성되어 있다. 이 모따기는 공구의 축에 대해 15°내지 35°의 범위의 각도 B(제10도)로 형성되어 있으며, 바람직하게는 약 25도이다.

모따기(24)는 테이퍼의 나사와 교차한다. 추출부의 끝 가까이에서 모따기는 제1직경 D₁(제11도)에서 나사의 뿌리(28)와 동일 평면상에 있게 된다. 축에서 좀더 상부 외측에서, 모따기는 제2 유효직경(D₂)에서 나사의 이끝(32)과 동일 평면상에 있게 된다. "유효"라는 용어는 나사산의 수가 홀수인 경우와 같이 나사산이 정반대가 아닌 경우가 있기 때문에 사용된다. 그러므로 "유효 직경"은 설명된 높이에서의 이끝원 직경의 의미이다. 이후 간단하게 "제2 직경"이라 한다. 제1,2직경 사이에서 모따기와 나사산의 교차부는 높이가 점증하는 나사산을 형성한다.

점증 나사산의 특성은 제4-4d도, 제5도 내지 제5(d)도 및 제9도를 참조함으로써 보다 잘 이해될 것이다.

제4도를 참조하면, 여러 단면들은 제4(a)도에서 모따기가 나사의 뿌리와 동일 평면상에 있음을 보여준다. 상부로 이동하여, 제4(b)도, 제4(c)도 및 제4(d)도는 에지(30)를 따라 제4(d)도의 이끝(32)으로 높이가 점증하는 나사산을 차례로 나타낸다. 제4(a)도 및 제4(b)도는 상술한 바와 같이 제1,2직경을 포함하고 있음이 명백해 질 것이다.

제5도 내지 제5(d)도는 상술한 바와 같은 제1직경의 평면으로부터 추출부에 대해 원주방향으로 진행함에 따른 나사산의 성장을 나타내며, 여기에서는 점증 에지(30)는 존재하지 않는다(제5(a)도). 제5(b)도에서 제5(d)도를 차례로 비교하면 에지의 성장을 분별할 수 있다. 제5(d)도에 있어서 에지는 완전하게 발달되어 이끝(32)에 있다.

제9도는 테이퍼의 나사산과 함께 외주 모따기의 내측 부분을 특히 잘 나타낸다. 모따기(24)는 나사산과 교차함에 따라, 에지(30)의 발달 또는 이끝(32)으로의 나사산의 점증을 가능케 함을 알 수 있다.

제11도는 모따기와 나사산의 교차점에서 에지(30)를 따라 높아지는 점증 나사산을 나타낸다. 모따기가 나사산의 뿌리와 동일 평면상에 있는 평면을 가로지른 직경으로 되는 제1직경(D₁)이 제11도에 명백하게 도시되어 있다. 다른 한편으로 제2직경(D₂)은 모따기가 나사산의 이끝과 동일 평면상에 있는 점들에 의해 정해지는 평면을 가로지른다.

통상적인 상태에서, 파손된 볼트 잔여물(R)(제6도)은 구조체(S)의 나사 개구내에 위치된다. 예컨대, 구조체(S)는 엔진블럭일 수 있다.

추출의 제1단계에 있어서, 공구(10)는 드릴헤드(16)를 아래방향으로 하여 드릴 척(제6도)에 삽입된다. 드릴헤드는 잔여물(R)의 중심과 일렬로 정열되고 척(C)이 반시계방향으로 회전되면서 내려감에 따라 아래방향으로 움직인다. 척과 공구(10)는 하강되고, 비트(16)는 잔여물에 축 방향의 구멍(H)을 천공한다. 척과 비트는 상승한다.

동작의 두 번째 단계에 있어서, 척이 해체되고, 공구(10)는 단지 거꾸로 되어 척에 다시 삽입되며, 다음 제7도에 도시된 바와 같이 추출부(20)가 아래방향으로 이동되도록 척은 록킹된다. 척(C)이 반시계방향으로 회전함에 따라, 점증 나사산(26)의 에지(30)가 구멍(H)의 가장자리에 맞물리도록 비트는 아래방향으로 삽입된다. 이 시점에서, 점증 나사산은 잔여물이 척(C)과 함께 회전되도록 추출부(20)가 충분하게 잔여물을 파지할 때까지 구멍(H)으로 추출기를 잡아당긴다. 곧바로 잔여물(R), 공구(10) 및 반시계방향으로 회전하는 척(C)은 모두 일체로 상승하고, 잔여물이 개구 밖으로 회전되면서 빠져나오게 된다.

점증 나사산 때문에, 잔여물의 파지 즉, 잔여물과 공구가 함께 회전할 때까지 나사산으로 구멍의 가장자리를 파고들어가는 동작은, 나사산의 보다 짧은 길이로 달성될 수 있으며, 따라서, 나사산이 테이퍼의 단부에 대해 균일하게 경사진 경우, 보다 더 얕게할 수 있다. 더욱이, D₁과 D₂(제11도) 사이의 직경(D_H)인 구멍을 제공하는 드릴비트의 크기는 구멍과 추출기의 가장 효율적인 조합을 보장한다. 바람직하게는 구멍의 직경은 길이로 제1,2직경 사이의 대략 중간에 위치한다.

실예로, 제11도는 나사를 전체 높이까지(뿌리에서 끝까지) 구멍의 가장자리에 완전하게 끼우기 위해서는 균일한 테이퍼 나사산의 경우 길이(L)이 필요한 반면, 본 발명의 점증 나사에 대해서는 길이는 단지 L₁이면 된다. 이는 L₂만큼 더 얕게 파지할 수 있다는 것을 의미한다. 물론, 공구와 잔여물이 함께 회전되기 전에 나사가 완전하게 끼워지는 것이 필요하다는 것은 임의의 가정이지만, 실예는 더 얕은 구멍에서 작업할 수 있게 하는 본 발명의 역량을 확실히 증명한다.

단일 공구(10)의 이점중의 하나는 작동을 계속하기 위한 강도가 주워지도록 최적 크기의 잔여물에 벽 두께를 확보하기 위하여 올바른 천공 치수를 정확하게 하는 드릴헤드(16)를 포함한다는 것이다. 공구는 사용될 잔여물의 크기가 표시될 수 있다. 동시에, 추출부(20)는 그 최대 직경보다 작은 단부를 가지며, 따라서, 구멍(H)의 에지에 맞물려 추출을 수행하는 데 최적의 강도를 가진다. 이리하여, 공구의 양단부 사이의 최적의 협력으로 단일의 결과를 성취한다.

가장 효율적 유형에서의 작동의 목적은 볼트의 벽이 약해지지 않도록 가능한 한 가장 작은 구멍을 천공하고, 동작되는 동안 추출기의 팁이 파손되지 않도록 가능한 한 큰 추출기를 제공하는데 있다. 더욱이, 효율성의 관점에 있어서, 과제를 달성하기 위해서 구멍은 가능한 한 더 얕아야 한다.

예시된 유형에 있어서 추출 공구는 일체형 강철 자루로 제조된다. 만일 드릴 비트가 높은 경도를 가져야 한다면, 탄소 합금으로 제조되어 보다 보통강 형태로 될 수 있는 중심부에 연결될 수 있다. 이러한 이중형 공구 제조에 있어서는, 탄화물 비트에는 원통형 자루가 갖추어져 있고 중심부의 단부에는 그 자루를 수납하기 위한 축방향 구멍이 형성되어 있다. 한번 삽입되면, 자루는 중심부(12)에 납땜되거나 기구적으로 조여진다.

본 발명의 공구는 휴대용 또는 고정용 드릴로 작업하도록 설계되고, 작업조건은 드릴이 반시계 방향으로 진행하도록 되어야 한다는 것을 알아야 한다.

중심부가 육각으로 되는 이유중의 하나는 잔여물이 추출부에 부착된 채로 제거될 때, 파손된 볼트 잔여물은 축 중심부에 대응된 바이스 및 렌치 또는 소켓에 클램프될 수 있기 때문이다. 렌치가 시계방향으로 회전할 때, 공구는 파손된 볼트로부터 제거되어 다시 사용할 수 있도록 준비된다. 또한, 추출 과정에 있어서, 드릴이 멈추면, 척이 열리고 드릴이 해체되어 밖으로 꺼내지며 육각의 중심부에 렌치가 사용되어 추출을 수동으로 진행한다.

또한 제1도에 도시된 바와 같이 중심부(12)에 끼어든 언더컷 영역(19)이 중간에 포함된다. 이 영역은 공구에 과부하가 걸리면 파손 영역이나 파괴 지점이 된다. 공구가 영역(19)에서 파괴될 때, 복수의 평평한 세로 표면(14)을 가지는 중심부(12)의 한 부분이 렌치나 소켓으로 공구를 수월하게 제거할 수 있도록 남아 있다. 실제로, 공구에 과부하가 걸린다면 언더컷부에서 확실하게 파괴되도록 하기 위하여, 언더컷의 직경은 나사산의 뿌리가 모따기와 만나는 추출부(20)의 직경보다 수천분의 1인치 정도 작을 뿐이다. 이 비교적 큰 직경의 언더컷은 공구 타단에서의 비트 크기와 협력하도록 공구가 추출부의 시작점에서 가능한 한 가장 큰 뿌리 직경을 조합한다는 것을 재 강조한다.

Claims (7)

1. 파손된 볼트를 추출하는 공구에 있어서, 드릴척에 맞물려지기에 적합한 복수의 평평한 길이방향의 표면을 가지는 중심부와; 파손된 볼트에 소정 직경의 원통형 천공 구멍을 가공하는 드릴헤드를 가지고, 중심부와 헤드의 중간에서 가늘어지며, 중심부의 일단에 마련되는 왼나사 비트부와; 그 말단부를 향하여 테이퍼진 부분을 가지며 이 테이퍼의 외주에 왼나사가 형성되고, 상기 말단부는 테이퍼부의 각도보다 가파른 각도로 모따기되며 이 모따기의 시작점에 인접한 제1직경에서 나사의 뿌리와 동일 평면상에 있도록 그리고 제1직경의 외측으로 모따기를 따라 이어지는 한 직경에서 나사의 이끝과 동일 평면상에 있도록 나사산과 교차되어 높아지는 점증 나사산을 형성하며, 천공직경의 길이가 상기 제1,2직경의 중간길이로 되어 있고, 상기 중간부의 타단부에 마련되는 추출부;를 포함하여, 추출부의 모따기부가 천공구멍에 삽입되어 상기 제1,2직경 사이의 나사가 구멍의 가장자리에 맞물리면서 파지되도록 한 것을 특징으로 하는 파손된 볼트 추출용 공구.
2. 제1항에 있어서, 상기 테이퍼 각은 상기 추출부의 축으로부터 3°내지 9°의 범위내에 있고, 상기 모따기 각은 상기 추출부의 축으로부터 15°내지 35°의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 파손 볼트 추출용 공구.
3. 제2항에 있어서, 상기 테이퍼 각은 상기 추출부의 축으로부터 약 6°이고 상기 모따기 각은 상기 추출부의 축으로부터 약 25°인 것을 특징으로 하는 파손 볼트 추출용 공구.
4. 제1항에 있어서, 상기 중심부 양단 사이에 천공직경에서의 적출부보다 약한 감소된 취약 영역을 형성하여 상기 추출부에서가 아닌 취약 영역에서 공구가 파손되고 파손된 볼트를 제거하거나 파손된 볼트로부터 수동으로 추출부를 제거하기 위하여 추출부에 평평한 부분이 남아있도록 된 것을 특징으로 하는 파손볼트 추출용 공구.
5. 제1항에 있어서, 상기 중심부의 직경은 파손된 볼트의 뿌리 직경보다 작게 된 것을 특징으로 하는 파손볼트 추출용 공구.
6. 제1항에 있어서, 상기 천공구멍의 직경은 상기 제1,2직경 합의 약 1/2인 것을 특징으로 하는 파손볼트 추출용 공구.
7. 드릴척에 맞물려지기에 적합한 복수의 평평한 길이방향의 표면을 가지는 중심부와; 파손된 볼트에 소정의 천공직경을 가공하는 천공헤드를 가지고, 상기 중심부와 헤드 사이의 중간에서 가늘어지며 상기 중심부의 일단에 마련되는 왼나사 비트와; 그 말단부를 향하여 테이퍼지고 이 테이퍼의 외주에 왼나사가 형성되고, 상기 말단부는 높아지는 점증 나사산을 형성하도록 나사산과 교차하는 모따기부를 가지며, 상기 중심부의 타단에 마련되는 추출부를 포함하고, 상기 비트 직경이 모따기부에서 추출부의 직경과 같게 되어 있는 것을 특징으로 하는 파손볼트 추출용 공구.