KR102126431B1 - 래크기어를 이용한 굴삭기 버킷의 틸팅 장치 - Google Patents

래크기어를 이용한 굴삭기 버킷의 틸팅 장치 Download PDF

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Abstract

굴삭기에 구비되는 버킷의 틸팅 구동이 가능하도록 하는 굴삭기 버킷의 틸팅 장치 있어서, 굴삭기 암의 선단에 위치한 클램퍼에 착탈될 수 있도록 제1고정핀, 상기 제1고정핀 양 끝단에 결합되는 체결판 및 상기 체결판의 하부에 결합되는 하부판이 구비된 제1체결부와, 상기 제1체결부의 양측단에서 연결된 상부암, 상기 상부암에 삽입되어 고정된 고정부핀 및 상기 고정부핀에 수직으로 결합되어 상기 상부암과 평행하게 형성된 하부암으로 이루어진 고정부와, 상기 제1체결부의 하부에서 기어의 이가 아래를 향하도록 형성되는 1개 이상의 래크기어 및 상기 래크기어의 측면 또는 정면에서 연결되어 상기 래크기어를 1축 이송하는 실린더가 구비되어 래크기어를 1축 이송할 수 있도록 하는 구동부와, 상기 구동부의 래크기어와 맞물리는 피니언기어 및 하부에 버킷이 연결되는 제2체결부가 구비되어 상기 구동부에서 래크기어의 움직임에 따라 하부에 장착된 버킷이 틸팅될 수 있도록 회동되는 회전부가 포함되는 것을 특징으로 하는 래크기어를 이용한 굴삭기 틸팅 장치를 개시한다.

Description

래크기어를 이용한 굴삭기 버킷의 틸팅 장치{TILT UNIT FOR EXCAVATOR BUCKET USSING RACK GEAR}
본 발명은 래크기어를 이용한 굴삭기 버킷의 틸팅장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴삭기에 구비되는 버킷의 틸팅 구동이 가능하도록 하는 굴삭기 버킷의 틸팅 장치 있어서, 굴삭기 암의 선단에 위치한 클램퍼에 착탈될 수 있도록 제1고정핀, 상기 제1고정핀 양 끝단에 결합되는 체결판 및 상기 체결판의 하부에 결합되는 하부판이 구비된 제1체결부와, 상기 제1체결부의 양측단에서 연결된 상부암, 상기 상부암에 삽입되어 고정된 고정부핀 및 상기 고정부핀에 수직으로 결합되어 상기 상부암과 평행하게 형성된 하부암으로 이루어진 고정부와, 상기 제1체결부의 하부에서 기어의 이가 아래를 향하도록 형성되는 1개 이상의 래크기어 및 상기 래크기어의 측면 또는 정면에서 연결되어 상기 래크기어를 1축 이송하는 실린더가 구비되어 래크기어를 1축 이송할 수 있도록 하는 구동부와, 상기 구동부의 래크기어와 맞물리는 피니언기어 및 하부에 버킷이 연결되는 제2체결부가 구비되어 상기 구동부에서 래크기어의 움직임에 따라 하부에 장착된 버킷이 틸팅될 수 있도록 회동되는 회전부가 포함되는 래크기어를 이용한 굴삭기 버킷의 틸팅장치에 관한 것이다.
일반적으로 굴삭기는 하부 주행체와, 하부 주행체 위에 탑재되고 구동 수단에 의해 좌측 또는 우측으로 회동되는 상부프레임과, 상부 프레임에 연결되는 붐과, 상기 붐에 연결되어 유압실린더에 의해 작동되는 암과, 상기 암의 단부에 연결되어 유압실린더에 의해 작동되는 버킷을 이용하여 작업한다.
근래에 와서, 굴삭기 암과 굴삭기 버킷의 정밀한 제어를 통해서 다방향으로 회동하여 단순히 굴착하는 것이 아닌 다양한 작업을 굴삭기를 이용해서 수행하고 있다. 작업자가 직접 버킷을 탈착하지 않아도 클램프 제어를 통해 운전실의 조작만으로 버킷을 교환할 수 있고, 땅을 굴착하는 것 뿐만 아니라 장애물을 제거하고, 특정 물체를 이송하여 쌓거나 조립하는 등 다양한 작업이 가능하다.
이러한 작업을 위해서는 굴삭기의 버킷을 자유롭게 제어해야 한다. 도 2의 굴삭기의 제어 방향을 보면, 이전의 방식은 굴삭기 버킷의 피칭만을 제어하여 굴착하는 기능에만 집중했지만, 이 피칭제어에 더불어서 굴삭기 상부에 로테이터와, 틸팅 장치를 장착하여 버킷을 Z축 중심으로 회전시켜 방향을 제어하고, X축을 중심으로 회전시켜 버킷의 좌우 기울기를 제어하여 굴삭기 버킷을 자유롭게 회동할 수 있도록 한다.
틸팅장치는 일반적으로 등록특허 10-1582957호와 같이 좌, 우에 유압 실린더를 장착하여 실린더의 피스톤이 움직임에 따라 실린더에 의해 지지되는 버킷의 높이가 달라지게 되고, 좌, 우의 버킷높이가 달라지게 되면서 버킷이 틸팅되도록 제어한다.
틸팅장치를 로테이터와 함께 이용하여 거의 모든방향으로의 굴삭기 버킷 제어가 가능해지므로, 현재 널리 쓰이는 방식이다. 하지만 이 경우 틸트장치에만 유압실린더가 2개가 부착되어야 하며, 기계의 부피가 커져 버킷이 결합된 암을 회동하는데 불편이 있고, 공간차지 또한 크기 때문에 좁은 공간에서 작업하는데에 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 래크기어를 이용한 간단한 구조의 굴삭기 버킷의 틸팅 장치를 이용하여 굴삭기 버킷의 틸트 제어를 가능하도록 하는 것에 목적이 있다.
또한, 본 발명의 굴삭기 버킷의 틸팅 장치를 이용하여 좁은 공간에서도 굴삭기 버킷의 틸팅 제어를 수행하며 작업을 할 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.
본 발명에 따른 굴삭기 버킷의 틸팅 장치는, 굴삭기 암의 선단에 위치한 클램퍼에 착탈될 수 있도록 제1고정핀, 상기 제1고정핀 양 끝단에 결합되는 체결판 및 상기 체결판의 하부에 결합되는 하부판이 구비된 제1체결부와, 상기 제1체결부의 양측단에서 연결된 상부암, 상기 상부암에 삽입되어 고정된 고정부핀 및 상기 고정부핀에 수직으로 결합되어 상기 상부암과 평행하게 형성된 하부암으로 이루어진 고정부와, 상기 제1체결부의 하부에서 기어의 이가 아래를 향하도록 형성되는 1개 이상의 래크기어 및 상기 래크기어의 측면 또는 정면에서 연결되어 상기 래크기어를 1축 이송하는 실린더가 구비되어 래크기어를 1축 이송할 수 있도록 하는 구동부와, 상기 구동부의 래크기어와 맞물리는 피니언기어 및 하부에 버킷이 연결되는 제2체결부가 구비되어 상기 구동부에서 래크기어의 움직임에 따라 하부에 장착된 버킷이 틸팅될 수 있도록 회동되는 회전부가 포함되며, 상기 구동부는, 상기 실린더의 내부 블록과 연결되어 상기 실린더에 의해 1축 이송되며 상기 래크기어와 볼트결합하는 구동블럭과; 상기 실린더에 유체를 공급 또는 배출하는 유체공급관이 더 포함되되, 상기 래크기어는 기어의 이가 아래를 향하도록 형성되고, 상기 회전부는, 상기 피니언기어의 회전 축이 되며, 동시에 지지역할을 하는 축핀과; 상기 축핀의 위치가 고정될 수 있도록 축핀에 대응하는 홀이 형성되고, 상기 제1체결부의 하부판의 아래에 결합되는 축핀고정판을 더 포함하고; 상기 피니언기어는 상기 구동부의 래크기어와 맞물리도록 반원 형태로 기어의 이가 위를 향하도록 형성되며, 상기 제2체결부는 상기 축핀이 삽입되고, 하부에 버킷이 연결되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 구동부의 실린더는 유체공급관에 의해 내부의 유체가 공급 또는 배출되어, 상기 구동블럭을 양측으로 제어할 수 있으며, 상기 구동블럭은 상기 래크기어에 결합되어 상기 래크기어를 양측으로 구동하며, 상기 래크기어에 맞물려있는 상기 피니언기어가 회전하며, 상기 피니언기어에 연결된 상기 제2체결부가 회전하여 상기 제2체결부 하부에 결합된 버킷의 기울기가 조절됨으로써 굴삭기 버킷의 틸팅을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전부의 제2체결부는 상기 축핀이 삽입되고, 상기 피니언기어와 결합되는 체결부브라켓이 다수개 구비되고, 상기 체결부브라켓 하부에 체결부베이스판이 결합되며, 상기 체결부베이스판 하부에는 굴삭기용 버킷을 걸어 장착할 수 있는 제1고정구와 제2고정구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 굴삭기의 버킷 틸팅 장치를 이용하면, 래크와 피니언 구조를 통해 간단하게 버킷의 틸트 제어가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 굴삭기의 버킷 틸팅 장치를 이용하면, 유압실린더의 개수가 줄어들고 전체적으로 간소화된 장비로 굴삭기 버킷의 틸팅 제어가 가능하다.
도 1은 굴삭기의 버킷 틸팅의 회전방향을 나타내기 위한 좌표를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 굴삭기 버킷의 틸팅 장치에 버킷을 장착한 측면도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 굴삭기 버킷의 틸팅 장치의 정면도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 굴삭기 버킷의 틸팅 장치의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 굴삭기 버킷의 틸팅 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 굴삭기 버킷의 틸팅 장치 중 구동부와 회전부 일부의 정면도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 굴삭기 버킷의 틸팅 장치 중 구동부와 회전부 일부의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 1에서와 같이, 굴삭기 버킷의 틸팅 작업을 수행하기 위해서는 버킷의 좌, 우 높이를 다르게 제어해야 하므로, 도시된 좌표 중 X축으로 회전시켜야 한다. 따라서, 본 발명의 설명에서 회전시키고자 하는 방향은 도 1의 X축이며, 본 발명의 장치에 버킷을 장착한 모습을 도 2에서 도시하였다.
굴삭기에 구비되는 버킷의 틸팅 구동이 가능하도록 하는 굴삭기 틸팅 장치는 크게 제1체결부(100), 고정부(200), 구동부(300) 및 회전부(400)로 형성된다. 자세하게는 굴삭기 암의 선단에 위치한 클램퍼에 착탈될 수 있도록 제1고정핀(110)과, 상기 제1고정핀 양 끝단에 결합되는 체결판(120)과, 상기 체결판의 하부에 결합되는 하부판(130)이 구비된 제1체결부(100)와; 상기 제1체결부(100)의 양단에서 결합된 상부암(210)과, 상기 상부암에 삽입되는 고정부핀(220)과, 상기 고정부핀에 다시 수직으로 결합되어 상기 상부암(210)과 평행하는 하부암(320)으로 이루어진 고정부(200)와; 상기 제1체결부(100)의 하부에서 기어의 이가 하부를 향하도록 형성되는 1개 이상의 래크기어(310)와, 상기 래크기어(310)의 측면 또는 정면에 위치하여 상기 래크기어와 연결되어 1축 이송하는 실린더(320)가 구비되어 래크기어를 1축 이송할 수 있도록 하는 구동부(300)와; 상기 구동부의 래크기어(310)와 맞물리는 피니언기어(410)와, 하부에 버킷이 연결되는 제2체결부(420)가 구비되어, 상기 구동부에서 래크기어의 움직임에 따라 하부에 장착된 버킷이 틸팅될 수 있도록 회동되는 회전부(400);가 포함된다.
상기 제1체결부(100)는 상기 제1고정핀(110)을 통해 굴삭기의 암의 단부과 결합되어, 본 발명의 굴삭기 버킷 틸팅장치를 굴삭기와 연결하는 역할을 한다. 수행하는 작업에 따라 굴삭기의 암의 선단에 클램퍼가 형성되고, 상기 클램퍼에 로테이터나 특수장비가 결합된 후, 그 아래에 상기 제1체결부(100)가 결합되기도 한다.
상기 제1체결부(100)는 상기 제1고정핀(110)의 양측에서 전체를 지지해주기 위한 체결판(120)과, 상기 체결판의 하부를 막는 하부판(130)이 구비된다. 상기 하부판의 하단에 상기 구동부(300)가 위치하고, 상기 고정부(200)를 통해 상기 구동부와 제1체결부를 연결한다.
상기 구동부(300)를 상기 제1체결부(100)와 고정하기 위해서, 고정부(200)를 구비한다. 상기 고정부(200)는 도 3에서와 같이, 상기 양 체결판(120)의 바깥쪽에 연결되는 상부암(210)과, 상기 상부암에 대응하는 위치의 하부암(230), 그리고 상기 상부암과 상기 하부암을 연결해주는 고정부핀(220)으로 구성된다. 상기 상부암이 제1체결부(100)에 고정되고, 상기 하부암은 상기 구동부(300)에 연결된다. 각각 제1체결부(100)와 구동부(300)에 연결된 상기 상부암(210)과 하부암(230)을 고정부핀(220)을 이용해서 고정하여, 두 구성요소를 연결할 수 있다.
상기 구동부(300)는 유압으로 작동하는 실린더(320)가 구비되고, 상기 실린더(320)의 내부 블럭과 연결되어 실린더 내부의 유체 흐름에 따라 1축 이송되는 구동블럭(330)이 실린더의 상부에 위치한다. 상기 실린더의 양단에 상기 하부암(230)이 결합되어 상기 실린더를 고정한다.
상기 구동블럭(330)은 상기 실린더에 연결된 유체공급관을 통해 공급되는 유체에 따라 좌측, 우측으로 이송된다. 상기 구동블럭에 1개 이상의 래크기어(310)를 볼트결합하여 연결한다. 상기 실린더에 의해 구동블럭이 좌측, 우측으로 이송되면 그에 따라 상기 래크기어도 좌측, 우측으로 이송된다.
상기 회전부(400)는 상기 구동부(300)의 래크기어(310)와 맞물리는 피니언기어(410)가 구비되고, 상기 피니언기어의 회전축의 역할을 하는 축핀(411)이 형성된다. 또한, 도 7에서와 같이 상기 피니언기어와 상기 래크기어 각각의 이가 결합되어 있으므로, 상기 래크기어의 좌, 우 이송에 따라 함께 피니언기어가 반시계, 시계방향으로 회전하게 된다.
이때, 상기 축핀의 위치가 고정된 상태로 피니언기어가 회전하기 위해서 상기 축핀과 대응하는 홀이 형성된 축핀고정판(412)을 구성하고, 상기 축핀고정판은 상기 제1체결부의 하부판(130) 아래에 결합되어 축핀의 위치를 고정할 수 있도록 한다.
한편, 상기 피니언기어(410)가 회전함에 따라 버킷의 기울기가 변경되어야 하므로, 상기 피니언기어(410)와 버킷이 연결되는 제2체결부(420)가 결합된다.
상기 제2체결부의 체결부브라켓(421)은 2개 이상 형성되어, 상기 피니언기어(410)와 연결되며, 체결부브라켓(421)의 하부는 체결부베이스판(422)에 결합된다.
상기 체결부베이스판(422)는 하부에 제1고정구(423), 제2고정구(424)가 형성되어 작업시 필요한 굴삭기의 버킷을 고정하도록 한다. 상기 체결부브라켓(421)이 피니언기어(410)와 연결되므로, 상기 제2체결부(420)는 피니언기어(410)와 함께 회동되어 X축 회전을 통해 버킷의 틸팅을 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 틸팅 장치는 유체공급관을 통해서 유체를 공급받아 1축 이송되는 실린더가 구비되고, 상기 실린더의 구동블럭과 연결된 래크기어가 함께 도 4기준으로 좌, 우로 1축 이송된다. 상기 래크기어가 구동됨에 따라 상기 래크기어에 맞물려있는 피니언기어가 축핀을 중심으로 도 3의 화살표 방향 또는 반대 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 상기 피니언기어에 연결된 제2체결부가 함께 회전하게 된다. 따라서, 상기 제2체결부의 하부에 연결된 굴삭기의 버킷 역시 함께 회전하면서 버킷의 기울기, 즉 틸트를 조정할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 래크기어를 이용한 굴삭기 버킷 틸팅 장치를 이용하면, 실린더 1개 만으로 굴삭기의 기울기를 조절하여 틸팅을 제어할 수 있어 기존의 장비보다 간소화 되며, 부피가 줄어드므로 좁은 공간에서의 작업도 가능하게 된다.
100 : 제1체결부 110 : 제1고정핀 120 : 체결판
130 : 하부판
200 : 고정부 210 : 상부암 220 : 고정부핀
230 : 하부암
300 : 구동부 310 : 래크기어 320 : 실린더
330 : 구동블럭
400 : 회전부 410 : 래크기어 411 : 축핀
412 : 축핀고정판 420 : 제2체결부
421 : 체결부브라켓 422 : 체결부베이스판 423 : 제1고정구
424 : 제2고정구

Claims (5)

  1. 굴삭기에 구비되는 버킷의 틸팅 구동이 가능하도록 하는 굴삭기 버킷의 틸팅 장치 있어서,
    굴삭기 암의 선단에 위치한 클램퍼에 착탈될 수 있도록 제1고정핀(110), 상기 제1고정핀(110) 양 끝단에 결합되는 체결판(120) 및 상기 체결판(120)의 하부에 결합되는 하부판(130)이 구비된 제1체결부(100)와;
    상기 제1체결부(100)의 양측단에서 연결된 상부암(210), 상기 상부암에 삽입되어 고정된 고정부핀(220) 및 상기 고정부핀에 수직으로 결합되어 상기 상부암(210)과 평행하게 형성된 하부암(230)으로 이루어진 고정부(200)와;
    상기 제1체결부(100)의 하부에서 기어의 이가 아래를 향하도록 형성되는 1개 이상의 래크기어(310) 및 상기 래크기어의 측면 또는 정면에서 연결되어 상기 래크기어를 1축 이송하는 실린더(320)가 구비되어 래크기어를 1축 이송할 수 있도록 하는 구동부(300)와;
    상기 구동부의 래크기어(310)와 맞물리는 피니언기어(410) 및 하부에 버킷이 연결되는 제2체결부(420)가 구비되어, 상기 구동부(300)에서 래크기어의 움직임에 따라 하부에 장착된 버킷이 틸팅될 수 있도록 회동되는 회전부(400);가 포함되며,
    상기 구동부(300)는,
    상기 실린더(320)의 내부 블록과 연결되어 상기 실린더에 의해 1축 이송되며 상기 래크기어와 볼트결합하는 구동블럭(330)과; 상기 실린더(320)에 유체를 공급 또는 배출하는 유체공급관이 더 포함되되, 상기 래크기어(310)는 기어의 이가 아래를 향하도록 형성되고,
    상기 회전부(400)는,
    상기 피니언기어(410)의 회전 축이 되며, 동시에 지지역할을 하는 축핀(411)과; 상기 축핀(411)의 위치가 고정될 수 있도록 축핀에 대응하는 홀이 형성되고, 상기 제1체결부의 하부판(130)의 아래에 결합되는 축핀고정판(412)을 더 포함하고;
    상기 피니언기어(410)는 상기 구동부의 래크기어(310)와 맞물리도록 반원 형태로 기어의 이가 위를 향하도록 형성되며,
    상기 제2체결부(420)는 상기 축핀(411)이 삽입되고, 하부에 버킷이 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 래크기어를 이용한 굴삭기 버킷의 틸팅장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동부(300)의 실린더(320)는 제1유체공급관과 제2유체공급관에 의해 내부의 유체가 공급 또는 배출되어, 상기 구동블럭(330)을 양측으로 제어할 수 있으며, 상기 구동블럭(330)은 상기 래크기어(310)에 결합되어 상기 래크기어를 양측으로 구동하며,
    상기 래크기어(310)에 맞물려있는 상기 피니언기어(410)가 회전하며, 상기 피니언기어(410)에 연결된 상기 제2체결부(420)가 회전하여 상기 제2체결부 하부에 결합된 버킷의 기울기가 조절됨으로써 굴삭기 버킷의 틸팅을 제어하는 것을 특징으로 하는 래크기어를 이용한 굴삭기 버킷의 틸팅장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 회전부의 제2체결부(420)는
    상기 축핀(411)이 삽입되고, 상기 피니언기어(410)와 결합되는 체결부브라켓(421)이 다수개 구비되고,
    상기 체결부브라켓(421) 하부에 체결부베이스판(422)이 결합되며, 상기 체결부베이스판(422) 하부에는 굴삭기용 버킷을 걸어 장착할 수 있는 제1고정구(423)와 제2고정구(424)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 래크기어를 이용한 굴삭기 버킷의 틸팅장치.
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