토목 · 건설현장에서 널리 사용되는 중장비들은, 작업의 필요에 따라 다양한 어태치먼트들(Attachments)을 결합시켜 사용할 수 있도록 되어 있다.
건설중장비 중 하나인 굴삭기는, 굴삭기 암의 하단측과 링크의 하단측에 설치된 커플러를 이용하여, 굴삭용 버켓(Bucket), 브레이커(Breaker), 바이브레이터, 해머 등의 각종 어태치먼트들을 착탈시켜 사용한다.
이러한 어태치먼트를 중장비의 암에 결합시키기 위한 기계장치를 커플러(Coupler)라고 하는데, 도 1에는 종래의 중장비용 어태치먼트 커플러(10)가 도시되어 있다.
종래의 중장비용 어태치먼트 커플러(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 구비 된 고정후크(60)와 이동후크(40)에 의하여 어태치먼트(30)의 제1,2결합핀들(30a, 30b)을 끼워 장착한다.
그리고, 상기 이동후크(40)는, 일단이 상기 커플러(10)에 핀 결합되고, 타단이 유압실린더(70)의 실린더 로드(90)에 핀 결합된 상태에서 유압실린더(70)의 작동에 의해 회전함으로써, 상기 제2 결합핀(30b)을 구속 또는 해제한다.
상기한 커플러(10)와 어태치먼트(30)의 장착은, 도 1에 도시한 바와 같이, 커플러 몸체(20)와 일체로 구성된 고정후크(60)의 제1 결합홈(220)를 통해 어태치먼트(10)의 제1 결합핀(30a)을 장착하고, 굴삭기로부터 공급된 압유로 신장된 유압실린더(70)에 의해 이동후크(40)가 힌지축(50)을 중심으로 회전하게 되고, 제2 결합홈(230)를 통해 어태치먼트의 제2 결합핀(30b)을 장착하면, 커플러(10)로부터 어태치먼트(30)가 분리되지 않는 완전장착 상태가 된다.
그런데, 이러한 종래의 중장비용 어태치먼트 커플러(10)는, 유압실린더(70)로 공급되는 압유가 누유되거나 실린더 로드(90)가 절손 또는 이동후크(40)가 파손될 경우, 커플러(10)로부터 어태치먼트(30)가 분리되는 문제점이 있었다.
즉, 유압실린더(70)에 공급되는 압유가 누유되면, 유압실린더(70)는 빠른 속도로 수축되고, 유압실린더(70)가 수축되면 어태치먼트(30)를 구속하고 있는 커플러(10)의 이동후크(40)가 어태치먼트의 핀을 구속하고 있는 구속력이 해제되면서, 커플러(10)로부터 어태치먼트(30)가 분리된다.
또한, 실린더 로드(90)가 절손된 경우에도, 이동후크(40)를 밀고 있는 실린더 로드(90)가 절손되면서 이동후크(40)가 뒤로 후퇴되고, 어태치먼트의 핀을 구속 하고 있는 이동후크(40)의 구속력이 해제되면서, 커플러(10)로부터 어태치먼트가 분리되기도 한다.
이러한 우발적인 안전사고 외에, 운전자가 운전석에서 어태치먼트 커플러(10)로 어태치먼트(30)를 장착시 올바르게 완전 장착이 잘 되었는지 확인할 방법이 없어, 불완전 장착으로 인해 어태치먼트(30)가 분리되는 문제점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).
본 발명에 따른, 중장비용 어태치먼트 커플러(10)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 커플러 몸체(20)를 가지며 몸체의 하부에는 고정후크(60)와 이동후크(40)가 상호 배치되도록 소정간격을 두고 설치된다. 상기 고정후크(60)는 커플러 몸체(20)와 일체로 구성되고, 상기 이동후크(40)는 힌지축(50)을 중심으로 회전한다. 상기 이동후크(40)를 회전시키는 유압실린더(70)는 실린더 하우징(80)과 실린더 로드(90)로 이루어진다. 상기 실린더 하우징(80)은 제1b 고정핀(140)에 의해 몸체(20)에 고정되며, 실린더 로드(90)는 제1a 고정핀(130)에 의해서 이동후크(40)의 일측에 고정된다.
이러한 유압실린더(70)는, 굴삭기로부터 공급되는 압유에 의해 신장되거나 수축되어 이동후크(40)를 회전시키는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 커플러 몸체(20)에는, 조립된 제2b 고정핀(160)을 중심으로 잠금위치(F)와 해제위치(R)사이를 회전하며, 잠금위치(F)에서 상기 어태치먼트의 제1 결합핀(30a)의 이탈을 방지하는 록킹수단을 갖는 잠금장치(110)가 설치되어 있다.
또한, 상기 잠금위치(F)측에는, 상기 잠금장치(110)의 회전을 제한하도록 제1a 멈춤턱(180)이 형성되어 있다.
상기한 잠금장치(110)는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 이동후크(40)와 링크형태인 해제장치(100)로 연결된다. 상기 해제장치(100)의 일단(一端)은 제3a 고정핀(170)에 의해 잠금장치(110)의 장공(200)부와 조립되고, 타단은 제2a 고정핀(150)에 의해서 이동후크(40)에 고정된다. 그리고, 상기 잠금장치(110)에는, 제2b 고정핀(160)으로 같이 조립되고 탄성력에 의하여 잠금위치로 위치하도록 하는 비틀림 코일 스프링인 보조장치(120)가 설치되어 있다. 따라서 잠금장치(110)는, 보조장치(120)의 탄성에 의하여 잠금위치로 위치하려는 성질을 갖는다.
그리고, 상기 록킹수단인 잠금장치(110)는, 유압실린더(70)로 공급되는 압유가 누유되거나, 실린더 로드(90) 절손 또는 이동후크(40)가 파손되어 이동후크(40) 제1b 결합홈(230)으로부터 어태치먼트의 제2 결합핀(30b)이 이탈되더라도, 잠금장치(110)에 의해 잠금위치(F)에서 제1a 결합홈(220)의 입구를 좁히도록 돌출되어 어태치먼트 제 1 결합핀(30a)이 분리되지 않도록 한다.
잠금장치(110)는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 굴삭기로부터 공급되는 압유에 의해 유압실린더(70)가 수축되면 해제위치에 헤드(H)가 위치된다. 즉, 일단(一端)은 제2a 고정핀(150)에 의해 이동후크(40)와 고정되어 있고, 타단은 제3a 고정핀(170)에 의해 잠금장치(110)의 장공(200)부와 조립되어 있는 해제장치(100)가 수축되면, 상기 잠금장치(110)는 제2b 고정핀(160)으로 같이 조립된 비틀림 코일 스프링인 보조장치(120)의 탄성력에 의해 잠금위치로 위치하려 한다.
이에 따라, 잠금장치(110)는, 도 3의 'X'부를 확대한 도 4에 도시한 바와 같이, 장공(200)부에 해제장치(100)를 조립하는 제3a 고정핀(170)이 장공(200)부의 접촉홈(210)을 민다. 이로 인하여 잠김위치(F)로 위치하려는 잠금장치(110)의 복귀를 억제함으로써, 제1a 결합홈(220)은 개방상태가 된다.
상기 개방된 제1a 결합홈(220)을 이용하여 커플러(10)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 어태치먼트(30)를 장착할 수 있다. 즉, 어태치먼트의 제1 결합핀(30a)은, 커플러 몸체(20)와 일체로 구성된 상기 고정후크(60)의 제1a 결합홈(220)을 통해 장착된다. 그리고, 굴삭기로부터 공급된 압유로 신장되는 유압실린더(70)에 의해 회전하는 이동후크(40)는, 제1b 결합홈(230)를 통해 어태치먼트의 제2 결합핀(30b)을 장착하게 된다.
상기한 커플러(10)가 어태치먼트(30)를 장착하게 되면, 도 5의 "Y"부를 확대한 도 6에 도시한 바와 같이, 잠금장치(110)는, 제2b 고정핀(160)에 의해 같이 조립된 보조장치(120)의 탄성으로 잠금장치 제1a 멈춤턱(180)이 커플러 몸체(20)와 일체로 형성된 제1b 멈춤턱(190)에 맞닿아 멈춤으로써, 잠금위치(F)에 위치하게 된다. 이때, 잠금장치 장공(200)부와 조립된 해제장치(100)의 제3a 고정핀(170)은, 장공(200)부의 임의의 지점에 위치하게 된다.
상기한 록킹수단인 잠금장치(110)는, 유압실린더(70)로 공급되는 압유가 누유되거나 실린더 로드(90) 절손 또는 이동후크(40)가 파손되어, 이동후크(40)의 제1b 결합홈(230)으로부터 어태치먼트의 제2 결합핀(30b)이 이탈되더라도, 잠금장치(110)에 의해 잠금위치(F)에서 제1a 결합홈(220)의 입구를 좁히도록 돌출된다. 이에 따라 상기 어태치먼트 제1 결합핀(30a)은, 잠금장치(110)로 록킹되어 있어 분리되지 않게 된다.
또한, 커플러(10)가 어태치먼트(30)를 장착하게 되면, 잠금장치(110)는, 제1a 결합홈(220)으로 돌출된다. 상기 돌출된 잠금장치(110)는, 운전자가 운전석에서 보고 확인 할 수가 있다. 즉, 운전자는, 제1a 결합홈(220)에 어태치먼트(30)의 제1 결합핀(30a)이 돌출된 잠금장치(110)에 의하여 올바르게 완전장착 되었는지 확인할 수 있다.
또한, 상기 커플러(10)의 유압실린더(70)는, 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 굴삭기로부터 공급되는 압유에 의하여 신장된다. 상기한 유압실린더(70)의 신장시에는, 해제장치(100)의 일단(一端)은 제2a 고정핀(150)에 의해 이동후크(40)와 고정되어 있고 타단은 제3a 고정핀(170)에 의해 잠금장치(110)의 장공(200)부와 조립되어 있는 상태에서, 상기 잠금장치(110)는, 제2b 고정핀(160)으로 같이 조립된 보조장치(120)의 탄성에 의해 잠금위치로 위치하게 된다.
이때, 해제장치(100)의 제3a 고정핀(170)은, 조립되어 있는 잠금장치 장공(200)부의 임의 지점에 위치하게 된다. 상기 제3a 고정핀(170)이 잠금장치 장 공(200)부의 임의 지점에 있더라도, 잠금장치(110)는, 보조장치(120)의 탄성력에 의하여 잠금위치(F)에 돌출된다.
도 10는 중장비용 어태치먼트 커플러의 다른 실시예로서, 유압실린더(70)가 굴삭기로부터 공급되는 압유에 의하여 수축된 상태를 도시한 것이다. 본 실시예에서의 커플러(10)는, 이동후크(40)에 조립되는 실린더 로드(90) 및 해제장치(100)가 동축을 이루도록 제1a 고정핀(130)으로 고정 설치할 수 있다.
도 11은 굴삭기로부터 공급되는 압유에 의해 유압실린더(70)가 수축된 상태를 나타낸 도면으로서, 이동후크(40)와 잠금장치(110)의 연결을 링크형 해제장치(100)가 아닌 실린더(240)로 연결할 수도 있다.
그리고, 도 12는 굴삭기로부터 공급되는 압유에 의해 유압실린더(70)가 수축된 상태를 나타낸 도면으로서, 상기 실린더(240)가 이동후크(40)에 연결되지 않고 잠금장치(110)와 제2a 고정핀(150)으로 커플러 몸체(20)에 연결할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 잠금장치(110)는, 이동후크(40) 또는 커플러 몸체(20)와 연결되는 실린더(240)에 의하여 해제 가능하도록 설치된다.
또한, 도 13은 비틀림 코일 스프링인 보조장치(120)의 다른 실시예를 도시한 도면으로, 상기 제2b 고정핀(160)으로 커플러 몸체(20)에 같이 조립되는 잠금장치(110)는, 유압실린더(70)의 몸체에 일측단이 설치되는 보조장치(120)인 판 스프링(250)에 의하여 잠금위치(F)로 탄성력에 의하여 회전하도록 설치된다.
또한, 도 14는 비틀림 코일 스프링인 보조장치(120)의 또 다른 실시예를 도시한 도면으로, 상기 제2b 고정핀(160)으로 커플러 몸체(20)에 같이 조립되는 잠금 장치(110)는, 유압실린더(70)의 몸체에 일측단이 설치되는 보조장치(120)인 인장 코일 스프링(260)에 의하여 잠금위치(F)로 탄성력에 의하여 회전하도록 설치된다.
이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 설명한다.
커플러(10)가 어태치먼트(30)를 유압실린더(70)에 의하여 장착한다. 상기한 유압실린더(70)가 수축할 때, 해제장치(100) 및 이동후크(40) 또는 커플러 몸체(20)와 연결되는 실린더(240)는, 제2a 고정핀(150)에 의하여 이동후크(40)와 일단(一端)이 고정되어 있고, 타단은 제3a 고정핀(170)에 의해 잠금장치(110)의 장공(200)부와 조립되어 있다. 이때 상기 잠금장치(110)는, 제2b 고정핀(160)으로 커플러 몸체(20)에 같이 조립된 비틀림 코일 스프링인 보조장치(120)의 탄성력에 의하여 잠금위치(F)에 위치하려고 한다. 상기한 보조장치(120)는, 비틀림 코일 스프링 외에 도 13 및 도 14에 도시한 판 스프링(250) 또는 인장 코일 스프링(260)을 사용할 수도 있다.
그러나, 해제장치(100) 및 장공(200)부에 조립되는 제3a 고정핀(170)은, 장공(200)부의 접촉홈(210)을 밀어줌으로써, 잠김위치(F)로 위치하려는 성질을 억제하여 제1a 결합홈(220)을 개방시킨다.
또한, 상기 유압실린더(70)의 신장시, 해제장치(100) 및 실린더(240)는, 제2a 고정핀(150)에 의하여 일단(一端)이 이동후크(40)와 고정되어 있고 타단은 제3a 고정핀(170)에 의해 잠금장치(110)의 장공(200)부와 조립되어 임의의 지점에 위치하고 있다. 상기 잠금장치(110)는, 제2b 고정핀(160)으로 커플러 몸체(20)에 같이 조립된 비틀림 코일 스프링인 보조장치(120), 커플러 몸체(20)의 몸체에 연결되는 판 스프링(250) 및 인장 코일 스프링(260)의 탄성력에 의하여 잠금위치(F)에 위치하게 된다.
상기한 바와 같이 유압실린더(70)가 작동할 때, 록킹수단인 잠금장치(110)는, 유압실린더(70)에 공급되는 압유가 누유되거나 실린더 로드(90) 절손 또는 이동후크(40)가 파손되어 이동후크(40) 제1b 결합홈(230)으로부터 어태치먼트의 제2 결합핀(30b)이 이탈되더라도, 잠금장치(110)에 의하여 잠금위치(F)에서 제1a 결합홈(220)의 입구가 좁혀져 있기 때문에, 어태치먼트 제1 결합핀(30a)이 분리되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은, 종래의 중장비용 어태치먼트 커플러의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는, 본 발명에 따른 중장비용 어태치먼트 커플러의 수축상태 구성을 나타내는 사시도.
도 3은, 본 발명에 따른 중장비용 어태치먼트 커플러의 잠금장치에 대한 해제작동을 나타내는 도면.
도 4는, 도 3에 나타낸 "X"부를 확대 도시한 상세도.
도 5는, 본 발명인 커플러의 어태치먼트 장착 상태를 나타내는 단면도.
도 6은, 도 5에 나타낸 "Y"부를 확대 도시한 상세도.
도 7은, 본 발명에 따른 중장비용 어태치먼트 커플러의 잠금장치에 대한 잠금작동을 나타내는 도면.
도 8은, 도 7에 나타낸 "Z"부를 확대 도시한 상세도.
도 9는, 본 발명에 따른 중장비용 어태치먼트 커플러의 잠금장치에 대한 잠금작동을 나타내는 사시도.
도 10은, 본 발명에 따른 중장비용 어태치먼트 커플러의 또다른 실시예를 나타내는 단면도.
도 11은, 본 발명에 따른 중장비용 어태치먼트 커플러의 또다른 실시예를 나타내는 단면도.
도 12는, 도 11에 나타낸 실린더가 커플러 몸체에 설치됨을 도시한 도면.
도 13은, 본 발명에 따른 중장비용 어태치먼트 커플러의 또다른 실시예를 나 타내는 단면도.
도 14는, 본 발명에 따른 중장비용 어태치먼트 커플러의 또다른 실시예를 나타내는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 중장비용 어태치먼트 커플러 20: 커플러 몸체
30: 어태치먼트(Attachments) 30b: 어태치먼트의 제2 결합핀
30a: 어태치먼트의 제1 결합핀 40: 이동후크
50: 힌지축 60: 고정후크
70: 유압실린더 80: 유압실린더 하우징
90: 실린더로드 100: 해제장치
110: 잠금장치 120: 보조장치
130: 제1a 고정핀 140: 제1b 고정핀
150: 제2a 고정핀 160: 제2b 고정핀
170: 제3a 고정핀 180: 제1a 멈춤턱
190: 제1b 멈춤턱 200: 장공(長孔)
210: 접촉홈 230: 제1b 결합홈
220: 제1a 결합홈 240: 실린더
250: 판 스프링 260: 인장 코일 스프링