상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 완충형 캐스터는,운반장치의 저면에 고정된 탑플레이트, 상기 탑플레이트의 중앙부를 관통하여 고정된 탑핀, 상기 탑플레이트의 하측에 위치된 상기 탑핀에 결합되어 상기 탑핀과 동일하게 승강하는 전면 및 저면이 개방된 요크, 상기 탑핀의 하단부에 체결되어 상기 요크를 지지하는 너트, 일단부측은 상기 요크의 양측면에 지지되고 타단부측은 상기 요크의 외측으로 노출되어 바닥과 접촉된 휠을 지지하며 상기 요크의 승강 및 상기 휠의 상승에 의하여 상기 휠의 중심을 기준으로 회전하는 쌍을 이루는 아암, 상기 아암에 설치되어 상기 운반장치의 하중 및 충격을 흡수하는 완충부재를 구비하는 완충형 캐스터에 있어서,상기 완충부재는 전면측은 상기 아암에 지지되고 배면은 상기 요크의 배면과 대향하는 고무재의 패드, 상기 패드의 내부에 균일하게 안치된 금속재의 다수의 스프링, 그리고 상기 패드의 배면에 결합되어 외면은 상기 요크의 배면과 면접촉하고 내면은 상기 패드의 배면 및 상기 스프링의 상단과 면접촉하는 고무재의 캡을 포함하면서 상기 아암에 의하여 회전하고,상기 완충부재 및 상기 아암에는 상기 완충부재가 상기 스프링의 탄성력에 의하여 상기 아암의 회전방향과 반대방향으로 회전되게 하여 상기 완충부재의 배면이 상기 요크의 배면과 균일하게 접촉되면서 압축되게 하는 수단이 마련된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 완충형 캐스터를 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충형 캐스터의 사시도이고, 도 3은 도 2의 정단면도이다.
도시된 바와 같이, 대차 또는 이동테이블 등과 같은 운반장치의 저면과 결합되는 탑플레이트(110)가 마련된다. 탑플레이트(110)의 중앙부에는 탑핀(120)이 결합ㆍ고정되는데, 탑핀(120)은 탑플레이트(110)를 수직으로 관통한다. 그리하여, 탑핀(120)은 상기 운반장치의 하중 및 외부의 충격에 의해서 승강(乘降)하는 탑플레이트(110)와 동일하게 승강한다.
탑플레이트(110)의 하측으로 돌출된 탑핀(120)의 부위에는 전면 및 저면이 개방된 요크(130)가 결합되는데, 요크(130)는 탑핀(120)과 동일하게 승강한다. 그리고, 탑핀(120)의 하단부에는 요크(130)가 탑핀(120)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 너트(171)가 체결된다.
탑핀(120)이 관통하는 탑플레이트(110)와 요크(130)의 부위에는 하측함몰부(111) 및 상측함몰부(135)가 각각 형성된다. 상측함몰부(135)에는 탑핀(120)이 관통하는 관통공(137)(도 4참조)이 형성되는데, 관통공(137)은 사각관통공(137a)과 원형관통공(137b)이 겹쳐진(Overlap) 형태로 형성된다. 상세히 설명하면, 사각관통공(137a)의 4변의 중앙부는 각각 라운딩지게 형성되고, 상기 라운딩부를 연결한 가상의 선이 원형관통공(137b)을 이루는 형태로 관통공(137)이 형성된다. 원형관통공(137)에, 도 5a에 도시된 바와 같이 원형의 탑핀(121)이 관통하면 요크(130)가 회전되고, 도 5b에 도시된 바와 같이 각진 탑핀(123)이 관통하면 요크(130)는 회전되지 않는다.
이하에서는, 요크(130)가 회전되는 형태에 대하여 중점적으로 설명한다.
요크(130)의 원활한 회전을 도와주는 상부베어링(173)이 하측함몰부(111) 및 상측함몰부(135)와 접촉되어 설치되고, 상부베어링(173)은 상면이 개방된 상부먼지덮개(175)에 의하여 보호된다. 즉, 상부먼지덮개(175)는 상측함몰부(135)를 관통하면서 설치된다.
상부먼지덮개(175)의 상단면과 인접하는 탑플레이트(110)에는 하측으로 돌출된 테 형상의 엠보싱(113)이 형성되는데, 엠보싱(113)은 탑플레이트(110)의 강도를 보강함과 동시에 탑플레이트(110)의 저면과 상부먼지덮개(175)의 상단면 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지한다.
그리고, 요크(130)와 너트(171) 사이의 탑핀(120)의 부위에는 하부베어링(177)과 하부베어링(177)을 감싸서 보호하는 하부먼지덮개(179)가 설치된다. 하부베어링(177)은 상측함몰부(135) 및 너트(179)와 접촉되어 요크(130)의원활한 회전을 도와준다.
본 실시예에 따른 탑플레이트(110)와 탑핀(120)과 요크(130)와 상,하부먼지덮개(175,179)는 각각 관통 또는 삽입되는 형태로 간단히 상호 결합된다.
요크(130)의 양측면 내측에는 쌍을 이루는 아암(140)의 일단부측이 지지되고, 아암(140)의 타단부측은 요크(130)의 외측으로 노출된다. 아암(140)의 타단부측에는 바닥과 접촉되어 회전축(151)을 중심으로 회전하는 휠(150)이 결합된다. 그리고, 아암(140)에는 완충부재(160)(도 4 참조)가 지지되는데, 완충부재(160)는 상기 운반장치의 하중 및 충격을 흡수하여 운반하고자 하는 물건 및 완충형 캐스터가 손상되는 것을 방지한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 요크와 완충부재 및 아암의 분해 사시도로써, 이를 설명한다.
도시된 바와 같이, 요크(130)의 상측함몰부(135) 바로 외측에는 강도 보강용 엠보싱(135a)이 형성되고, 양측면 상ㆍ하측에는 제 1 및 제 2 결합공(131,133)이 각각 형성된다. 그리고, 쌍을 이루는 아암(140)의 일단부측에는 제 1 및 제 2 결합공(131,133)과 각각 연통되는 회전제한공(141) 및 연통공(143)이 각각 형성된다. 이때, 회전제한공(141)은 요크(130)의 회전방향을 따라 소정 길이로 형성되고, 연통공(143)은 제 1 결합공(131)과 동일하게 형성된다. 또, 아암(140)의 타단부에는 휠(150)의 회전을 지지하는 회전축(151)(도 3참조)이 삽입되는 축공(145)이 형성된다.
하중 및 충격에 의하여 요크(130)가 하강하고 휠(150)이 상승하면,아암(140)은 축공(145)을 중심으로 회전하게 된다. 제 1 결합공(131) 및 회전제한공(141)에는 제 1 지지축(181)이 삽입ㆍ결합되고, 제 1 지지축(181)은 회전제한공(141)의 길이 방향을 따라 이동하면서 아암(140)의 회전각도를 제한한다. 제 1 지지축(181)에 의하여 아암(140)의 회전각도가 제한되는 것은 아래에서 상세히 설명한다.
제 2 결합공(133) 및 연통공(143)에는 요크(130)와 아암(140)을 일체로 결합하는 제 2 지지축(183)이 삽입ㆍ결합되고, 제 2 지지축(183)은 아암(140)이 요크(130)와 동일하게 하강되게 안내한다.
전술한, 각진 탑핀(123)과 요크(130)가 결합된 구조에서는 상,하부베어링(173,177)과 상,하부먼지덮개(175,179)는 설치되지 않는다. 미설명부호 189는 부싱이다.
본 실시예에 따른 완충부재(160)는 요크(130)의 배면과 면접촉하여 균일하게 압축되면서 하중 및 충격을 흡수하는데, 이를 도 6 내지 도 8g를 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 완충부재의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 A-A선 단면도이며, 도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충부재의 스프링이 다양한 형태로 설치된 상태를 보인 것으로, 도 6의 B-B선 단면도이다.
도시된 바와 같이, 완충부재(160)는 고무재로 마련된 육면체 형상의 패드(161)와 패드(161)에 내장된 다수의 스프링(165)과 패드(161)에 결합되는 고무재의 캡(167)을 포함한다.
패드(161)에는 각이진 회전안내판(187)이 관통ㆍ설치되고, 패드(161)의 외측으로 노출된 회전안내판(187)의 양단부는 아암(140)에 형성된 안내공(147)(도 4참조)에 삽입된다. 회전안내판(187) 보다 안내공(147)이 약간 더 크게 형성되는데, 회전안내판(187)에는 라운딩진 돌출레일(187a)이 형성되고, 안내공(147)에는 돌출레일(187a)와 동일한 곡률을 가지면서 돌출레일(187a)이 안착되는 안내홈(147a)(도 4참조)이 형성된다. 그리하여, 하중 및 충격에 의하여 아암(140)이 회전되면 패드(161)도 동일하게 회전된다. 그러면, 패드(161) 및 패드(161)에 안치된 스프링(165)이 불균일하게 압축되는데, 이때, 스프링(165)의 탄성력에 의하여 패드(161)가 아암(140)의 회전방향과 반대방향으로 회전하게 된다. 즉, 패드(161)가 아암(140)의 회전방향과 반대방향으로 회전할 수 있도록 돌출레일(187a)과 안내홈(147a)이 마련된다. 그러면, 패드(161)는 항상 요크(130)의 배면과 평행을 유지하면서 접촉하므로 패드(161) 및 스프링(165)이 균일하게 압축되는 것이다. 그러다가, 아암(140)이 소정각도 회전하면 제 1 지지축(181)이 회전제한공(141)의 내주면에 걸려서 더 이상 회전하지 않게 된다. 이는, 아암(140)이 소정각도 이상 회전하면, 완충부재(160)가 불균일하게 압축되는데, 이를 방지하기 위하여 회전제한공(141)이 마련된다.
회전안내판(187)이 패드(161)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 회전안내판(187)에는 이탈방지공(187b)이 형성되고 패드(161)는 이탈방지공(187b)을 관통한다.
패드(161)의 배면에는 다수의 안착홈(162)이 형성되고, 안착홈(162)에 스프링(165)이 안치(安置)된다. 바람직하게는, 안착홈(162)은 7개가 형성된다. 제 1 안착홈(162a)은 패드(161)의 정중앙부에 형성되고, 제 2 안착홈(162b)과 제 3 안착홈(162c)은 제 1 안착홈(162a)을 기준으로 선대칭 및 점대칭되게 제 1 안착홈(162a)의 양외측에 각각 형성된다. 그리고, 제 4 안착홈(162d)과 제 5 안착홈(162e)은 제 1 안착홈(162a)과 제 2 안착홈(162b) 사이 및 제 1 안착홈(162a)과 제 3 안착홈(162c) 사이의 상측에 각각 형성된다. 이때, 제 4 안착홈(162d)과 제 5 안착홈(162e)은 제 1 안착홈(162a)을 기준으로 선대칭된다. 그리고, 제 6 안착홈(162f)과 제 7 안착홈(162g)은 제 1 안착홈(162a)과 제 2 안착홈(162b) 사이 및 제 1 안착홈(162a)과 제 3 안착홈(162c) 사이의 하측에 각각 형성된다. 이때, 제 6 안착홈(162f)과 제 7 안착홈(162g)도 제 1 안착홈(162a)을 기준으로 선대칭된다. 그리고, 제 4 안착홈(162d)과 제 6 안착홈(162f) 및 제 5 안착홈(161e)과 제 7 안착홈(162g)도 제 1 안착홈(162a)을 기준으로 선대칭된다. 그리고, 제 4 안착홈(162d)과 제 7 안착홈(162g) 및 제 5 안착홈(162e)과 제 7 안착홈(162f)은 제 1 안착홈(162a)을 기준으로 점대칭된다.
상기와 같은 안착홈(162)의 배치에 의하여 본 실시예에 따른 완충부재(160)는, 안착홈(162)에 안치되는 스프링(165)의 갯수를 적절하게 조절할 수 있다. 즉, 도 8a 내지 도 8g에 도시된 바와 같이, 하나의 스프링(165)을 안착할 경우에는 제 1 안착홈(162a)에 안착하고, 3개의 스프링(165)을 안착할 경우에는 제 1 내지 제 3 안착홈(162a∼162c)에 스프링(165)을 각각 안착한다. 그리고, 6개의 스프링(165)을 안착할 경우에는 제 1 안착홈(162a)을 제외한 나머지 제 2 내지 제 7 안착홈(162b∼162g)에 스프링을 안착하면 된다.
패드(161)의 배면에는 고무재의 캡(167)이 덮힌다. 캡(167)의 외면은 요크(130)의 배면과 면접촉하고, 내면은 패드(161)의 배면 및 스프링(165)의 상단과 면접촉한다. 캡(167)은 스프링(165)의 상단이 요크(130)의 배면과 직접 접촉하는 것을 방지하여 소음을 줄여준다. 캡(167)을 패드(161)에 결합하기 위하여, 캡(167)에는 결합돌기(167a)가 형성되고 패드(161)의 배면에는 결합돌기(167a)가 삽입되는 삽입홈(163)이 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 실시예에 따른 완충형 캐스터의 작용을 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 설명한다. 도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충부재가 압축되는 것을 보인 것으로, 아암측의 정면도이다.
도 9a에 도시된 상태를 최초의 상태라 가정한다. 이러한 상태에서, 운반장치를 이동시키면, 하중 및 충격이 작용하여 요크(130) 및 아암(140)은 하강하고, 반대로 휠(150)은 상승한다. 이로인해, 아암(140)은 휠(150)의 중심을 기준으로 반시계방향으로 회전하고, 완충부재(160)도 반시계방향으로 회전한다. 그러면, 완충부재(160)의 상측부위가 하측부위 보다 더 많이 압축되려고 하는데, 이때, 스프링(165)의 탄성력에 의하여 패드(161)가 안내홈(147a)의 곡면을 따라서 시계방향으로 회전된다. 즉, 요크(130)의 배면과 패드(161)가 평행을 유지하는 상태까지 패드(161)가 회전하게 된다. 즉, 도 9b와 같은 상태가 된다.
그후, 아암(140)이 더 회전하여, 도 9c에 도시된 바와 같이, 회전안내판(187)의 상부 우측면과 하부 좌측면이 각각 안내공(147)의 내주면이 접촉하는 상태가 되면, 제 1 지지축(181)이 회전제한공(141)의 내주면 우측과 접촉하게 된다. 그러면, 아암(140)은 더 이상 회전되지 않게 된다. 즉, 회전제한공(141)과 제 1 지지축(141)은 완충부재(160)가 균일하게 압축되는 상태까지만 아암(140)이 회전되도록 설계된다.
이와 같이 사용을 하다가, 완충력을 조절할 필요가 있을 경우에는, 패드(161)로부터 캡(167)을 분리한 후, 적절한 수의 스피링(165)을 안착홈(162)에 안착하면 되는 것이다.