KR101658311B1

KR101658311B1 - 회전가능한 암을 구비하는 굴삭기

Info

Publication number: KR101658311B1
Application number: KR1020150063135A
Authority: KR
Inventors: 김영길
Original assignee: 김영길
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2016-09-20

Abstract

회전 가능한 암을 구비하는 굴삭기가 개시된다. 상기 굴삭기는, 유압펌프를 구비하는 몸체부; 상기 몸체부에 연결되는 붐; 상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 상기 붐의 작동을 조절하는 붐실린더; 상기 붐의 단부에 연결되는 암; 상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 상기 암의 작동을 조절하는 암실린더; 상기 암의 단부에 연결되는 버켓; 및 상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 상기 버켓의 작동을 조절하는 버켓실린더를 포함하며, 상기 암은, 상기 붐과 연결되는 제1 바디; 상기 버켓과 연결되는 제2 바디; 및 상기 제1 바디와 상기 제2 바디 사이에 개재되어 상기 제2 바디가 360도 회전 가능하도록 하는 회전모듈을 포함한다.

Description

회전가능한 암을 구비하는 굴삭기{Excavator having rotary arm}

본 발명은 굴삭기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 회전가능한 암을 구비하는 굴삭기에 관한 것이다.

도 1에 종래기술에 따른 굴삭기가 도시되어 있다. 이러한 굴삭기는 기본 굴삭 작업 이외에도 정지작업, 조경작업, 철거작업, 다짐작업, 파쇄작업 등 다양한 용도로 활용되고 있다. 또한 각각의 작업 특성에 맞는 작업 장치(어태치먼트)도 각종 버켓(600), 브레이커, 크라샤, 절단기, 리퍼, 그랩, 콤팩트 등 다양하게 개발되어 산업 현장에서 널리 이용되고 있다.

굴삭기의 기본 구조상 즉, 붐(200)과 암(400), 버켓(600), 유압실린더(300, 500, 700) 등으로 구성된 작동부의 구조상 이차원 평면상을 움직이는 제한이 있다. 즉 기본적으로 상하 동작만이 가능한 것이다. 도 1의 도면부호 100은 운전실을 포함한 몸체부(100)을 나타낸다.

그러다 보니 다양한 각도에서의 입체적 작업을 실현하기 위해 각각의 작업 장치에는 기본적으로 회전 장치가 필수적으로 설치되어 있거나 그렇지 않은 경우에는 특정 방향으로의 작업 자체를 포기하여야 한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0070744호 (공개일자 2013. 6. 28.)

본 발명은 입체적 작업을 실현하기 위해 암이 회전 가능한 굴삭기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유압펌프를 구비하는 몸체부; 상기 몸체부에 연결되는 붐; 상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 상기 붐의 작동을 조절하는 붐실린더; 상기 붐의 단부에 연결되는 암; 상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 상기 암의 작동을 조절하는 암실린더; 상기 암의 단부에 연결되는 버켓; 및 상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 상기 버켓의 작동을 조절하는 버켓실린더를 포함하는 굴삭기가 제공된다.

이 때, 상기 암은, 상기 붐과 연결되는 제1 바디; 상기 버켓과 연결되는 제2 바디; 및 상기 제1 바디와 상기 제2 바디 사이에 개재되어 상기 제2 바디가 360도 회전 가능하도록 하는 회전모듈을 포함한다.

한편, 상기 회전모듈은, 상기 제1 바디에 구비되며, 상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 동력을 발생시키는 유압모터; 상기 제1 바디에 구비되며, 상기 동력을 전달하는 웜기어 및 피니언기어; 및 내륜을 통해 상기 피니언기어로부터 동력을 전달 받고, 외륜을 통해 상기 제2 바디에 회전력을 전달하는 선회베어링을 포함할 수 있다.

다른 한편, 상기 회전모듈은, 상기 제1 바디에 구비되며, 상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 동력을 발생시키는 유압모터; 상기 유압모터에 인출입되는 유압을 조절하는 브레이크밸브; 상기 유압모터에서 발생된 동력을 전달하는 스퍼기어; 및 내륜을 통해 상기 스퍼기어로부터 동력을 전달 받고, 외륜을 통해 상기 제2 바디에 회전력을 전달하는 선회베어링을 포함할 수도 있다.

한편, 상기 제2 바디의 회전에도 불구하고 상기 암실린더 및 상기 버켓실린더에 안정적으로 유압이 공급되도록 상기 제1 바디와 상기 제2 바디 사이에 개재되어 유압을 전달하는 로터리조인트를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 로터리조인트는, 일측은 상기 제1 바디에 삽입되고 타측은 상기 제2 바디에 삽입되는 고정부; 및 상기 제1 바디의 타측을 둘러싸며, 상기 제2 바디와 일체로 회전하는 회전부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정부에는 상기 유압펌프로부터 공급되는 유압을 전달하는 유로가 형성될 수 있는데, 상기 유로는 상기 고정부의 일측으로부터 상기 고정부의 내부를 따라 타측 방향으로 연장되다가 상기 고정부의 외주면과 연통될 수 있다.

또한, 고정부의 타측 외주면에는, 상기 유로와 연결되며 상기 고정부의 외주면을 둘러싸는 형상의 도랑이 형성되고, 상기 회전부에는 상기 도랑과 연통되어 상기 암실린더 또는 상기 버켓실린더에 유압을 전달하는 포트가 형성될 수 있다.

한편, 상기 유로 및 상기 도랑은 각 복수개 형성될 수 있는데, 이 때, 서로 인접한 도랑 사이에는 한쌍의 격벽에 의한 실링홈이 형성되며, 상기 실링홈 내부에는 실링부재가 삽입될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 암이 자유자재로 회전할 수 있어 입체적 작업환경을 구현할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 굴삭기를 나타내는 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기를 나타내는 부분도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 암을 나타내는 단면도.
도 4는 제1 바디와 회전모듈을 확대하여 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암을 나타내는 단면도.
도 6은 도 5의 유압모터 부분을 확대하여 나타내는 측면도.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리조인트를 나타내는 단면도.
도 8은 로터리조인트의 고정부를 나타내는 측면도.
도 9은 로터리조인트의 회전부를 나타내는 단면도.
도 10은 도 7의 'A' 부분을 확대하여 나타내는 단면도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 굴삭기의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 굴삭기는 기본적으로 유압펌프를 구비하는 몸체부(100), 몸체부(100)에 연결되는 붐(200), 붐(200)의 작동을 조절하는 붐실린더(300), 붐(200)의 단부에 연결되는 암(400), 암(400)의 작동을 조절하는 암실린더(500); 암(400)의 단부에 연결되는 버켓(600), 버켓(600)의 작동을 조절하는 버켓실린더(700)를 주된 구성요소로 갖는다.

도 1에 도시된 바와 같은 구조의 굴삭기는 붐(200)과 암(400), 버켓(600) 등으로 구성된 작동부의 구조상 이차원 평면상을 움직이는 제한이 있다. 즉 기본적으로 상하 동작만이 가능한 것이다. 그러다 보니 다양한 각도에서의 입체적 작업을 실현하기 위해 각각의 작업 장치에는 기본적으로 회전 장치가 필수적으로 설치되어 있거나 그렇지 않은 경우에는 특정 방향으로의 작업 자체를 포기하여야 한다.

본 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 암(400)이 360도 회전할 수 있는 구조를 제시한다. 도 2에 도시된 바와 같이 암(400)이 그 길이방향 축을 중심으로 360도 자유자재로 회전하게 되면, 간단한 조작만으로 상하좌우 다양한 방향에 대해 작업을 수행할 수 있게 되므로 작업의 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이러한 구조를 구현하기 위하여, 본 실시예에 따른 굴삭기의 암(400)은, 붐(200)과 연결되는 제1 바디(410), 버켓(600)과 연결되는 제2 바디(420), 제1 바디(410)와 제2 바디(420) 사이에 개재되는 회전모듈(430)을 포함한다. 이와 같이 암(400)의 구조를 제1 바디(410)와 제2 바디(420)로 이원화 해서 회전작동을 구현하게 되면, 종래구조 대비 설계변경을 최소화 할 수 있게 되는 장점이 있다.

회전모듈(430)의 구체적인 모습으로, 본 발명의 일 실시예에서는 동력을 발생시키는 유압모터(431), 동력을 전달하는 웜기어(432) 및 피니언기어(433), 및 제2 바디(420)에 회전력을 전달하는 선회베어링(434)을 제시한다. 이하에서는 일 실시예에 따른 회전모듈(430)의 각 요소들에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

암(400)의 회전, 즉 회전모듈(430)의 작동은 몸체부(100)에 위치한 운전실에서 작업자의 조작에 의해 구현될 수 있을 것이다. 통상적으로 굴삭기의 작업은 유압을 이용하기 때문에 몸체부(100)에 유압펌프가 구비되어 있기 때문에, 본 실시예에서는 회전모듈(430)의 동력원으로서 유압모터(431)를 이용한다(도 3 참조). 즉, 회전하지 않는 제1 바디(410) 내측에 유압모터(431)를 설치하여 몸체부(100)의 유압펌프에서 공급받는 유압을 이용하여 동력을 발생시키는 것이다.

이렇게 발생된 동력은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 바디(410) 내측에 구비되는 웜기어(432) 및 피니언기어(433) 등에 의해 전달된다. 웜기어(432) 및 피니언기어(433)는 유압모터(431)의 회전을 감속시키고 회전력을 배가시켜 동력을 전달하게 된다. 웜기어(432)를 활용하게 되면, 웜과 웜휠 사이의 동력전달 구조상 별도의 유압식 또는 기계식 브레이커가 없어도 제2 바디(420)가 저절로 회전하는 것을 방지할 수 있다.

유압모터(431)에서 발생된 동력은 웜기어(432)와 피니언기어(433)를 거쳐 선회베어링(434)으로 전달되어 실제 회전을 하게 되는 제2 바디(420)로 다시 전달된다. 선회베어링(434)은 내륜과 외륜을 갖는데, 내륜을 통해 피니언기어(433)로부터 동력을 전달 받고, 외륜을 통해 제2 바디(420)에 회전력을 전달하게 되는 것이다. 이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 선회베어링(434)의 일측에는 제1 바디(410)가 볼트로 고정되고 반대측에 제2 바디(420)가 볼트로 고정된다.

한편, 도 5에 도시된 다른 실시예에 따르면, 유압모터(431)에서 발생된 동력은 스퍼기어(435)를 통해 선회베어링(434)으로 전달되어 실제 회전을 하게 되는 제2 바디(420)로 다시 전달될 수도 있다. 스퍼기어(435)를 이용하게 되면 동력전달구조를 단순화 할 수 있어 추후 유지보수에도 유리하며, 기어열의 직결감을 높여 동력손실을 최소화 할 수도 있다. 도 6에는 도 5의 유압모터(431) 부분이 확대된 모습(측면도)이 도시되어 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 유압모터(431)의 유압출입구(431a) 근처에는 브레이크밸브(brake valve, 431b)가 구비될 수 있다. 이 브레이크밸브(431b)는 유압모터(431)에 인출입되는 유압을 조절하여 제2 바디(420)가 중립상태(비작동시)에서 회전 또는 역회전 하는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 붐실린더(300), 암실린더(500), 버켓실린더(700)는 몸체부(100)에 구비된 유압펌프(미도시)로부터 유압을 공급받아 작동되므로, 각 실린더들(300, 500, 700)에는 유압의 공급을 위한 유압호스(미도시) 등이 연결되는데, 암(400)이 자유자재로 회전을 하게 되면 암실린더(500)와 버켓실린더(700)에 유압을 공급하기 위한 유압호스들이 꼬여서 파열될 수가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 실시예에서는 제2 바디(420)의 회전에도 불구하고 암실린더(500) 및 버켓실린더(700)에 안정적으로 유압이 공급되도록 제1 바디(410)와 제2 바디(420) 사이에 개재되어 유압을 전달하는 로터리조인트(800)를 제시한다(도 3 참조).

도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 로터리조인트(800)는 크게, 일측은 제1 바디(410)에 삽입되고 타측은 제2 바디(420)에 삽입되는 고정부(810)와, 제1 바디(410)의 타측을 둘러싸며 제2 바디(420)와 일체로 회전하는 회전부(820)로 이루어진다.

이 때, 고정부(810)에는 유압호스(미도시) 등을 통해 유압펌프(미도시)로부터 공급되는 유압을 각 실린더로 전달하기 위한 유로(830)가 형성되는데, 유로(830)는 고정부(810)의 일측으로부터 형성되어 고정부(810)의 내부를 따라 타측 방향으로 연장되다가 고정부(810)의 외주면과 연통되는 구조를 갖는다. 즉, 유로(830)의 일단은 고정부(810)의 일측에서 노출되고, 유로(830)의 타단은 고정부(810)의 타측 외주면에서 노출되는 것이다. 도 7의 점선 화살표는 유로(830)를 통해 유압이 전달되는 경로를 나타낸다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 유로(830)의 타단이 노출되는 고정부(810)의 타측 외주면에는, 고정부(810)의 외주면을 둘러싸는 형상의 도랑(815)이 형성된다. 이 도랑(815)은 유로(830)와 연통되므로, 유로(830)를 통해서 공급된 유압, 즉 오일은 도랑(815)에 의해 고정부(810)의 외주면을 따라 순환할 수 있게 된다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 고정부(810)의 타단은 회전부(820)에 의해 둘러싸이게 되는데, 회전부(820)는 도랑(815)의 상측을 커버하게 되므로 결과적으로 회전부(820)의 내주면과 고정부(810)의 외주면 및 도랑(815)에 의해 360도 어느 곳에서나 연결이 가능한 순환유로가 구현된다.

도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 회전부(820)에는 도랑(815)과 연통되는 포트(840, port)가 형성되는데, 포트(840)에는 유압호스(미도시) 등이 연결되어 암실린더(500) 또는 버켓실린더(700)에 유압을 전달할 수 있게 된다.

이상과 같은 구조에 따르면, 암을 구성하는 제2 바디(420)가 그 길이방향 축을 중심으로 360도 어느 방향으로 회전하더라도 고정부(810)를 관통하는 유로(830)와, 고정부(810)의 외주면을 따라 형성되는 도랑(815)에 의해 유압의 공급이 안정적으로 유지될 수 있게 된다.

한편, 상술한 유로(830), 도랑(815), 포트(840)는 유압을 전달하고자 하는 채널의 수에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다. 유로(830), 도랑(815), 포트(840)가 복수 개 형성되는 경우 서로 인접한 도랑(815) 사이에는 서로 간섭이 일어나지 않을 필요가 있다. 이를 위해, 도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이, 인접한 도랑(815)들 사이에 한쌍의 격벽(811)을 이용한 실링홈을 형성하고, 실링홈 내부에 고무와 테프론 재질의 실링부재(812, 813)를 삽입하여 도랑(815) 간의 실링을 구현할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

100: 몸체부 200: 붐
300: 붐실린더 400: 암
410: 제1 바디 420: 제2 바디
430: 회전모듈 431: 유압모터
431a: 유압출입구 431b: 브레이크밸브
432: 웜기어 433: 피니언기어
434: 선회베어링 435: 스퍼기어
500: 암실린더 600: 버켓
700: 버켓실린더 800: 로터리조인트
810: 고정부 811: 격벽
812, 813: 실링부재 815: 도랑
820: 회전부 830: 유로
840: 포트(port)

Claims

유압펌프를 구비하는 몸체부;
상기 몸체부에 연결되는 붐;
상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 상기 붐의 작동을 조절하는 붐실린더;
상기 붐의 단부에 연결되는 암;
상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 상기 암의 작동을 조절하는 암실린더;
상기 암의 단부에 연결되는 버켓; 및
상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 상기 버켓의 작동을 조절하는 버켓실린더를 포함하는 굴삭기로서,
상기 암은,
상기 붐과 연결되는 제1 바디;
상기 버켓과 연결되는 제2 바디; 및
상기 제1 바디와 상기 제2 바디 사이에 개재되어 상기 제2 바디가 360도 회전 가능하도록 하는 회전모듈을 포함하고,
상기 제2 바디의 회전에도 불구하고 상기 암실린더 및 상기 버켓실린더에 안정적으로 유압이 공급되도록 상기 제1 바디와 상기 제2 바디 사이에 개재되어 유압을 전달하는 로터리조인트를 더 포함하되,
상기 로터리조인트는,
일측은 상기 제1 바디에 삽입되고 타측은 상기 제2 바디에 삽입되는 고정부; 및
상기 고정부의 타측을 둘러싸며, 상기 제2 바디와 일체로 회전하는 회전부를 포함하며,
상기 고정부에는 상기 유압펌프로부터 공급되는 유압을 전달하는 유로가 형성되고, - 여기서, 상기 유로는 상기 고정부의 일측으로부터 상기 고정부의 내부를 따라 타측 방향으로 연장되다가 상기 고정부의 외주면과 연통됨
상기 고정부의 타측 외주면에는, 상기 유로와 연결되며 상기 고정부의 외주면을 둘러싸는 형상의 도랑이 형성되고,
상기 회전부에는 상기 도랑과 연통되어 상기 암실린더 또는 상기 버켓실린더에 유압을 전달하는 포트가 형성되며,
상기 유로, 상기 도랑 및 상기 포트는 각 6개 형성되고,
서로 인접한 상기 도랑 사이에는 한쌍의 격벽에 의한 실링홈이 형성되며,
상기 실링홈 내부에는 실링부재가 삽입되고,
상기 도랑은 상기 고정부의 일측에서 타측으로 향하는 방향을 따라 일정한 간격마다 배치된 제1 내지 제6 도랑으로 구성되고,
상기 포트는 상기 제1 내지 제6 도랑과 각각 연결되는 제1 내지 제6 포트로 구성되며,
상기 제1 포트, 제3 포트 및 제5 포트는 상기 회전부의 외주면 일측에 일렬로 배치되어 상기 제1 도랑, 제3 도랑 및 제5 도랑과 각각 연결되고,
상기 제2 포트, 제4 포트 및 제6 포트는, 상기 회전부의 중심축을 기준으로 상기 회전부의 외주면 일측과 대칭되는 타측에 일렬로 배치되어 상기 제2 도랑, 제4 도랑 및 제6 도랑과 각각 연결되는 것을 특징으로 하는, 회전 가능한 암을 구비하는 굴삭기.
제1항에 있어서,
상기 회전모듈은,
상기 제1 바디에 구비되며, 상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 동력을 발생시키는 유압모터;
상기 제1 바디에 구비되며, 상기 동력을 전달하는 웜기어 및 피니언기어; 및
내륜을 통해 상기 피니언기어로부터 동력을 전달 받고, 외륜을 통해 상기 제2 바디에 회전력을 전달하는 선회베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는, 회전 가능한 암을 구비하는 굴삭기.
제1항에 있어서,
상기 회전모듈은,
상기 제1 바디에 구비되며, 상기 유압펌프로부터 유압을 공급받아 동력을 발생시키는 유압모터;
상기 유압모터에 인출입되는 유압을 조절하는 브레이크밸브;
상기 유압모터에서 발생된 동력을 전달하는 스퍼기어; 및
내륜을 통해 상기 스퍼기어로부터 동력을 전달 받고, 외륜을 통해 상기 제2 바디에 회전력을 전달하는 선회베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는, 회전 가능한 암을 구비하는 굴삭기.
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