JP3217803U - 回転可能なアームを備える掘削機 - Google Patents

Abstract

【課題】立体的作業を実現するためにアームが回転可能な掘削機を提供する。【解決手段】掘削機は、油圧ポンプを備える車体；車体に連結されるブーム２００；車体とブーム２００の間に結合され、油圧ポンプから油圧エネルギーを受けてブーム２００の作動を調節するブームシリンダー３００；ブーム２００の端部に連結されるアーム；油圧ポンプから油圧エネルギーを受けてアームの作動を調節するアームシリンダー５００；アームの端部に連結されるバケット６００；及び油圧ポンプから油圧エネルギーを受けてバケット６００の作動を調節するバケットシリンダー７００を含み、アームは、ブーム２００に連結される第１ボディー４１０；バケット６００に連結される第２ボディー４２０；及び第１ボディー４１０と第２ボディー４２０の間に介装されて第２ボディー４２０が３６０度回転することができるようにする回転モジュール４３０を含む。【選択図】図２

Description

本考案は掘削機に関するもので、より詳しくは回転可能なアームを備える掘削機に関するものである。

図１に従来技術による掘削機が示されている。このような掘削機は基本掘削作業の外にも整地作業、造景作業、撤去作業、締め固め作業、破砕作業などの多様な用途に活用されている。また、それぞれの作業特性に相応しい作業装置（アタッチメント）も各種のバケット６００、ブレーカー、クラッシャー、カッター、リッパー、グラブ、コンパクトなど多様に開発されて産業現場で広く用いられている。

掘削機の基本構造上、すなわちブーム２００、アーム４００、バケット６００、油圧シリンダー３００、５００、７００などで構成された作動部の構造上、二次元平面上で動くという制限がある。すなわち、基本的に上下動作のみが可能なものである。図１の図面符号１００は運転室を含む車体１００を示す。

したがって、多様な角度での立体的作業を実現するために、それぞれの作業装置には基本的に回転装置が取り付けられる必要があり、そうではない場合には特定方向への作業そのものをあきらめなければならない。

本考案の目的は立体的作業を実現するためにアームが回転可能な掘削機を提供することである。

本考案の一態様によれば、油圧ポンプを備える車体、一端部が車体に連結されるブーム、車体とブームの間に結合され、油圧ポンプから油圧エネルギーを受けてブームを作動させるブームシリンダー、ブームの他端部に連結されるアーム、ブームとアームの間に結合され、油圧ポンプから油圧エネルギーを受けてアームを作動させるアームシリンダー、アームの端部に連結されるバケット、及びアームとバケットの間に結合され、油圧ポンプから油圧エネルギーを受けてバケットを作動させるバケットシリンダーを含み、アームは、ブームの他端部に連結される第１ボディー、一端部が第１ボディーに３６０度回転可能に結合され、他端部がバケットに連結される第２ボディー、及び第１ボディーと第２ボディーの間に介装されて第２ボディーの回転運動ができるようにする回転モジュールを含み、回転モジュールは、第１ボディーに結合される内輪と、内輪に回転可能に結合されて第２ボディーに結合される外輪とを含むベアリング、第１ボディーに結合され、油圧ポンプから油圧エネルギーを受けて第２ボディーの回転運動のための回転力を発生させる油圧モーター、油圧モーターの回転軸に結合される駆動ギア、及び外輪の外周面に形成されて駆動ギアと噛み合い、駆動ギアを介して油圧モーターの回転力を受ける被動ギアを含むことを特徴とする、回転可能なアームを備える掘削機が提供される。

アームは、第２ボディーの回転運動中に油圧ポンプからアームシリンダー及びバケットシリンダーへの油圧エネルギーの伝達が維持されるように、第１ボディーと第２ボディーの間に介装されてオイルを伝達するロータリージョイントをさらに含むことができる。

ロータリージョイントは、一側は第１ボディーに挿入され、他側は第２ボディーに挿入される固定部、及び固定部の他側外周面を取り囲み、固定部に３６０度回転可能に結合され、第２ボディーと一体に回転する回転部を含み、固定部には、油圧ポンプから供給されるオイルを伝達する流路が形成され、流路は固定部の一側から固定部の内部を通して他側方向に伸びて固定部の外周面と連通し、固定部の外周面には、流路と連結されて固定部の外周面を取り囲む形状の溝が形成され、回転部には、溝と連通してアームシリンダー又はバケットシリンダーにオイルを伝達するポートが形成されることができる。

流路、溝及びポートはそれぞれ複数形成され、流路、溝及びポートの個数は互いに同一であり得る。

複数の溝のうち互いに隣り合う二つの溝の間にはシーリング溝が形成され、シーリング溝の内部にはシーリング部材が挿入されることができる。

回転部の外周面には係合突起が形成され、第２ボディーには、回転部が第２ボディーと一体に回転するように係合突起と噛み合うストッパーが形成されることができる。

回転モジュールは、油圧モーターに供給されたオイルの圧力が既設定の限界値を超えることを防止するためのリリーフバルブをさらに含むことができる。

回転モジュールは、油圧モーターの作動停止時、油圧モーターの回転軸の回転運動を遮断して第２ボディーの回転角度を維持するための油圧ブレーキをさらに含むことができる。

アームは、第１ボディーの外側方向に突出して油圧モーターを支持するモーターブラケット、及びモーターブラケットに結合されて駆動ギアを保護する第１ギアカバーをさらに含むことができる。

アームは、第１ボディーに結合されて被動ギアを保護する第２ギアカバーをさらに含むことができる。

本考案の好適な実施例によると、アームが自由自在に回転することができ、立体的作業環境を具現することができる。

従来技術による掘削機を示す側面図である。 本考案の一実施例による掘削機を示す図である。 本考案の一実施例による掘削機のアームを示す正面図である。 本考案の一実施例による掘削機の油圧モーター部分を拡大して示す図である。 本考案の一実施例による掘削機のベアリング、被動ギア及び駆動ギアを示す図である。 本考案の一実施例による掘削機のベアリング、被動ギア及び駆動ギアを示す図である。 本考案の一実施例による掘削機の第１ボディーを示す正面図及び側面図である。 本考案の一実施例による掘削機の第１ボディーを示す正面図及び側面図である。 図３の‘Ａ’方向に見た側面図である。 本考案の一実施例による掘削機の第２ギアカバーを示す図である。 本考案の一実施例による掘削機のロータリージョイントを示す断面図である。 図３の‘Ｂ’方向に見た側面図である。 本考案の一実施例による掘削機のロータリージョイントの固定部を示す図である。 本考案の一実施例による掘削機のロータリージョイントの回転部を示す図である。 図１１の‘Ｃ’部を示す部分拡大図である。

本考案は多様な変更を加えることができ、さまざまな実施例を有することができるもので、特定の実施例を図面に例示しながら詳細な説明で説明しようとする。しかし、これは本考案を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本考案の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物又は代替物を含むものとして理解されなければならない。本考案の説明において関連の公知技術についての具体的な説明が本考案の要旨をあいまいにすることができると判断される場合はその詳細な説明を省略する。

第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明するのに使われることができるが、前記構成要素は前記用語に限定されてはいけない。前記用語は一構成要素を他の構成要素と区別する目的のみで使われる。

本考案で使用した用語はただ特定の実施例を説明するために使用されたもので、本考案を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に他に指示しない限り、複数の表現を含む。本考案で、“含む”又は“有する”などの用語は明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組合せが存在することを指定しようとするもので、一つ又はそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組合せなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解されなければならない。

以下、本考案による掘削機の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。添付図面に基づいて説明するに際して、同一乃至対応の構成要素は同一の図面符号を付与し、それについての重複説明は省略する。

図１に示したように、掘削機は、油圧ポンプを備える車体１００、一端部が車体１００に連結されるブーム２００、車体１００とブーム２００の間に結合され、油圧ポンプから油圧エネルギーを受けてブーム２００を作動させるブームシリンダー３００、ブーム２００の他端部に連結されるアーム４００、ブーム２００とアーム４００の間に結合され、油圧ポンプから油圧エネルギーを受けてアーム４００を作動させるアームシリンダー５００、アーム４００の端部に連結されるバケット６００、及びアーム４００とバケット６００の間に結合され、油圧ポンプから油圧エネルギーを受けてバケット６００を作動させるバケットシリンダー７００を構成要素として含む。

図１に示したような構造の掘削機は、ブーム２００、アーム４００、バケット６００などで構成された作動部の構造上、二次元平面上で動くという制限がある。すなわち、基本的に上下動作のみが可能なものである。したがって、多様な角度での立体的作業を実現するために、それぞれの作業装置には基本的に回転装置が取り付けられる必要があり、そうではない場合には特定方向への作業そのものをあきらめなければならない。

本実施例では、このような問題を解決するために、アーム４００が３６０度回転することができる構造を提示する。図２に示したように、アーム４００がその長手方向軸を中心に３６０度に自由自在に回転するようになれば、簡単な操作のみで上下左右の多様な方向への作業を行うことができるようになるので、作業の効率を向上させることができるようになるものである。

このような構造を具現するために、本実施例による掘削機のアーム４００は、ブーム２００の他端部と連結される第１ボディー４１０、一端部が第１ボディー４１０に３６０度回転可能に結合され、他端部がバケット６００に連結される第２ボディー４２０、及び第１ボディー４１０と第２ボディー４２０の間に介装されて第２ボディー４２０が回転運動することができるようにする回転モジュール４３０を含む。このように、アーム４００の構造を第１ボディー４１０と第２ボディー４２０に二元化して回転作動を具現すれば、従来の構造に比べ、設計変更を最小化しながらも立体的作業環境を具現することができる利点がある。

図３に示したように、回転モジュール４３０の具体的な形態として、本考案の一実施例では、回転力を発生させる油圧モーター４３１、この回転力を伝達する駆動ギア４３２及び被動ギア４３３、及びこのような被動ギア４３３が外周面に形成されているベアリング４３４を提示する。以下、一実施例による回転モジュール４３０の各要素についてより具体的に説明する。

アーム４００の回転、すなわち回転モジュール４３０の作動は車体１００に位置する運転室で作業者の操作で具現することができるであろう。通常、掘削機の作業は油圧を用いるので、車体１００に油圧ポンプが備えられている。本実施例の場合、回転モジュール４３０の動力源として上述した油圧ポンプのオイルを用いる油圧モーター４３１を用いる。

油圧モーター４３１は第１ボディー４１０に結合され、油圧ポンプから油圧エネルギーを受けて第２ボディー４２０の回転運動のための回転力を発生させる。すなわち、回転しない第１ボディー４１０に油圧モーター４３１を取り付け、車体１００の油圧ポンプから受ける油圧を用いて回転力を発生させるものである。このように発生した回転力は、図３及び図４に示したように、油圧モーター４３１の回転軸に結合された駆動ギア４３２に伝達される。

一方、図３及び図５に示したように、第１ボディー４１０と第２ボディー４２０の間にはベアリング４３４が介装されることができ、ベアリング４３４は、第１ボディー４１０に結合される内輪と、内輪に回転可能に結合されるとともに第２ボディー４２０に結合される外輪とからなることができる。

ここで、ベアリング４３４の外輪の外周面には、図５及び図６に示したように、被動ギア４３３が形成されることができる。このような被動ギア４３３はベアリング４３４の外輪の外周面に形成されて上述した駆動ギア４３２と噛み合うことができ、これによって油圧モーター４３１の回転力は駆動ギア４３２と被動ギア４３３を介してベアリング４３４の外輪に伝達され、結果としてベアリング４３４の外輪と結合された第２ボディー４２０に最終に伝達されて、第２ボディー４２０を第１ボディー４１０に対して回転させることになる。

このように、ベアリング４３４の外輪に被動ギア４３３を形成し、これを油圧モーター４３１から回転力を直接受ける駆動ギア４３２と外接方式で噛み合わせる場合、動力伝達構造を単純化することができるので、追後の維持及び補修にも大きく有利になり、動力損失も最小化することができるようになる。

一方、図４に示したように、油圧モーター４３１のオイル出入口４３１ａにはリリーフバルブ４３１ｂが備えられることができる。このようなリリーフバルブ４３１ｂは油圧モーターに供給されたオイルの圧力が既設定の限界値を超えて上昇することを前もって防止して過圧による誤作動、故障などを最小化することができる。

そして、図４に示したように、油圧モーター４３１の回転軸には油圧ブレーキ４３１ｃが備えられることができる。このような油圧ブレーキ４３１ｃは、油圧モーター４３１の作動停止時（中立状態）、油圧モーター４３１の回転軸の回転運動を遮断して第２ボディー４２０の回転又は逆回転を防止することにより、第２ボディー４２０の回転角度（回転位置）を現状態に維持することができる。

一方、アーム４００は、油圧モーター４３１を支持するためのモーターブラケット４４０、駆動ギア４３２を保護する第１ギアカバー４５０、及び被動ギア４３３を保護する第２ギアカバー４６０をさらに備えることができる。

図７及び図８に示したように、第１ボディー４１０には外側方向に突出したモーターブラケット４４０が形成されることができる。図３及び図４に示したように、このようなモーターブラケット４４０にボルトなどの締結手段で油圧モーター４３１を取り付けることができる。

そして、モーターブラケット４４０には、図３、図７及び図８に示したように、駆動ギア４３２の外周面を取り囲む第１ギアカバー４５０が結合されることができる。このような第１ギアカバー４５０で駆動ギア４３２の外周面の大部分を取り囲むことができるので、外部の汚染や衝撃から駆動ギア４３２をより効果的に保護することができるようになる。

また、図３、図９及び図１０に示したように、第１ボディー４１０には被動ギア４３３を保護するための第２ギアカバー４６０が結合されることができる。第２ギアカバー４６０は駆動ギア４３２と被動ギア４３３が噛み合う部分を除いた残りの被動ギア４３３の外周面を取り囲むように第１ボディー４１０に取り付けられることができる。図１０に示したように、左側及び右側の２部分に分けられて構成されることができ、図１０には左側の一部のみが示されている。

次に、第２ボディー４２０の回転中にも油圧エネルギーの供給を維持するためのロータリージョイント８００について説明する。

ブームシリンダー３００、アームシリンダー５００及びバケットシリンダー７００は車体１００に備えられた油圧ポンプ（図示せず）から油圧エネルギーを受けて作動するので、各シリンダー３００、５００、７００には油圧の供給のための油圧ホース（図示せず）などが連結されるが、アーム４００が自由自在に回転すれば、アームシリンダー５００とバケットシリンダー７００に油圧を供給するための油圧ホースがもつれて破裂するおそれがある。

このような問題を解決するために、本実施例では、第２ボディー４２０の回転運動中にも油圧ポンプからアームシリンダー５００及びバケットシリンダー７００への油圧エネルギーの伝達が維持されるように、第１ボディー４１０と第２ボディー４２０の間に介装されてオイルを伝達するロータリージョイント８００を提示する（図３参照）。

図３及び図１１に示したように、ロータリージョイント８００は、大別して、一側は第１ボディー４１０に挿入され、他側は第２ボディー４２０に挿入される固定部８１０と、固定部８１０の他側を取り囲んで固定部８１０に３６０度回転可能に結合され、第２ボディー４２０と一体に回転する回転部８２０とからなることができる。

この場合、図１１に示したように、回転部８２０の外周面に係合突起８２１が形成され、図３及び図１２に示したように、第２ボディー４２０には、回転部８２０が第２ボディー４２０と一体に回転するように、係合突起８２１と噛み合うストッパー４７０が形成されることができる。すなわち、回転部８２０の係合突起８２１と第２ボディー４２０のストッパー４７０間の干渉によって回転部８２０と第２ボディー４２０が一体として回転可能なものである。

図１１に示したように、固定部８１０には、油圧ホース（図示せず）などを通じて油圧ポンプ（図示せず）から供給されるオイルを各シリンダーに伝達するための流路８３０が形成される。流路８３０は固定部８１０の一側から形成され、固定部８１０の内部を通して他側方向に伸びて固定部８１０の外周面と連通する構造を有する。すなわち、流路８３０の一端は固定部８１０の一側で露出され、流路８３０の他端は固定部８１０の他側外周面で露出されるものである。図１１の点線矢印は流路８３０を通じて油圧が伝達される経路を示す。

図１１及び図１３に示したように、流路８３０の他端が露出される固定部８１０の他側外周面には、固定部８１０の外周面を取り囲む形状の溝８１５が形成される。この溝８１５は流路８３０と連通するので、流路８３０を通じて供給された油圧、すなわちオイルは溝８１５によって固定部８１０の外周面に沿って循環することができるようになる。

図１１及び図１３に示したように、固定部８１０の他端は回転部８２０で取り囲まれる。回転部８２０は溝８１５の上側をカバーするので、結果として回転部８２０の内周面、固定部８１０の外周面及び溝８１５によって３６０度のどこでも連結が可能な循環流路が具現できる。

図１１及び図１４に示したように、回転部８２０には溝８１５と連通するポート８４０が形成される。ポート８４０には油圧ホース（図示せず）などが連結され、アームシリンダー５００又はバケットシリンダー７００にオイルを伝達することができるようになる。

以上のような構造によれば、アーム４００を構成する第２ボディー４２０がその長手方向軸を中心に３６０度のどの方向に回転しても固定部８１０を貫く流路８３０と固定部８１０の外周面に沿って形成される溝８１５によってオイルの供給が安定的に維持できるようになる。

一方、上述した流路８３０、溝８１５及びポート８４０は油圧を伝達しようとするチャネルの数によって多様に変更可能であろう。この場合、流路８３０、溝８１５及びポート８４０はそれぞれ複数で形成されることができ、一対一で対応するように互いに同数で形成されることができる。

このように、流路８３０、溝８１５及びポート８４０が複数形成される場合、互いに隣り合う溝８１５は互いに干渉しない必要がある。このために、図１１及び図１５に示したように、隣接した溝８１５間に一対の隔壁８１１を用いてシーリング溝８１４を形成し、シーリング溝の内部にゴムとテフロン（登録商標）素材のシーリング部材８１２、８１３を挿入して溝８１５間の堅固なシーリングを具現することができる。

前記では本考案の好適な実施例に基づいて説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、下記の実用新案登録請求の範囲に記載された本考案の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本考案を多様に修正及び変更することができることが理解可能であろう。

前述した実施例以外の多くの実施例が本考案の実用新案登録請求範囲内に存在する。

Claims (10)

1. 油圧ポンプを備える車体；
   一端部が前記車体に連結されるブーム；
   前記車体と前記ブームの間に結合され、前記油圧ポンプから油圧エネルギーを受けて前記ブームを作動させるブームシリンダー；
   前記ブームの他端部に連結されるアーム；
   前記ブームと前記アームの間に結合され、前記油圧ポンプから油圧エネルギーを受けて前記アームを作動させるアームシリンダー；
   前記アームの端部に連結されるバケット；及び
   前記アームと前記バケットの間に結合され、前記油圧ポンプから油圧エネルギーを受けて前記バケットを作動させるバケットシリンダーを含み、
   前記アームは、
   前記ブームの他端部に連結される第１ボディー；
   一端部が前記第１ボディーに３６０度回転可能に結合され、他端部が前記バケットに連結される第２ボディー；及び
   前記第１ボディーと前記第２ボディーの間に介装されて前記第２ボディーの回転運動ができるようにする回転モジュールを含み、
   前記回転モジュールは、
   前記第１ボディーに結合される内輪と、前記内輪に回転可能に結合されて前記第２ボディーに結合される外輪とを含むベアリング；
   前記第１ボディーに結合され、前記油圧ポンプから油圧エネルギーを受けて前記第２ボディーの回転運動のための回転力を発生させる油圧モーター；
   前記油圧モーターの回転軸に結合される駆動ギア；及び
   前記外輪の外周面に形成されて前記駆動ギアと噛み合い、前記駆動ギアを介して前記油圧モーターの回転力を受ける被動ギアを含むことを特徴とする、回転可能なアームを備える掘削機。
2. 前記アームは、
   前記第２ボディーの回転運動中に前記油圧ポンプから前記アームシリンダー及び前記バケットシリンダーへの油圧エネルギーの伝達が維持されるように、前記第１ボディーと前記第２ボディーの間に介装されてオイルを伝達するロータリージョイントをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の回転可能なアームを備える掘削機。
3. 前記ロータリージョイントは、
   一側は前記第１ボディーに挿入され、他側は前記第２ボディーに挿入される固定部；及び
   前記固定部の他側外周面を取り囲み、前記固定部に３６０度回転可能に結合され、前記第２ボディーと一体に回転する回転部を含み、
   前記固定部には前記油圧ポンプから供給されるオイルを伝達する流路が形成され、
   前記流路は前記固定部の一側から前記固定部の内部を通して他側方向に伸びて前記固定部の外周面と連通し、前記固定部の外周面には、前記流路と連結され、前記固定部の外周面を取り囲む形状の溝が形成され、
   前記回転部には、前記溝と連通して前記アームシリンダー又は前記バケットシリンダーにオイルを伝達するポートが形成されることを特徴とする、請求項２に記載の回転可能なアームを備える掘削機。
4. 前記流路、前記溝及び前記ポートはそれぞれ複数形成され、前記流路、前記溝及び前記ポートの個数は互いに同一であることを特徴とする、請求項３に記載の回転可能なアームを備える掘削機。
5. 複数の前記溝のうち互いに隣り合う二つの溝の間にはシーリング溝が形成され、
   前記シーリング溝の内部にはシーリング部材が挿入されることを特徴とする、請求項４に記載の回転可能なアームを備える掘削機。
6. 前記回転部の外周面に係合突起が形成され、
   前記第２ボディーには、前記回転部が前記第２ボディーと一体に回転するように前記係合突起と噛み合うストッパーが形成されることを特徴とする、請求項５に記載の回転可能なアームを備える掘削機。
7. 前記回転モジュールは、
   前記油圧モーターに供給されたオイルの圧力が既設定の限界値を超えることを防止するためのリリーフバルブをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の回転可能なアームを備える掘削機。
8. 前記回転モジュールは、
   前記油圧モーターの作動停止時、前記油圧モーターの回転軸の回転運動を遮断して第２ボディーの回転角度を維持するための油圧ブレーキをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の回転可能なアームを備える掘削機。
9. 前記アームは、
   前記第１ボディーの外側方向に突出して前記油圧モーターを支持するモーターブラケット；及び
   前記モーターブラケットに結合されて前記駆動ギアを保護する第１ギアカバーをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の回転可能なアームを備える掘削機。
10. 前記アームは、
    前記第１ボディーに結合されて前記被動ギアを保護する第２ギアカバーをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の回転可能なアームを備える掘削機。

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