KR102323923B1 - 퀵커플러 유로구조 - Google Patents

Abstract

본 발명인 퀵커플러 유로구조는, 굴삭기의 암에 연결되는 상부커플링; 어태치먼트를 착탈하는 하부커플링; 상기 상부커플링에 상기 하부커플링을 회전 가능하게 연결하는 연결프레임; 상기 연결프레임의 내부공간에 설치되며, 상기 하부커플링을 회전시키는 웜휠; 상기 웜휠과 맞물려 상기 웜휠을 회전시키는 웜; 및 상기 웜을 구동시키는 구동모터를 포함하며, 상기 연결프레임과 상기 웜휠에 상기 구동모터, 상기 어태치먼트 및 상기 하부커플링에 공급되는 작동유가 이동하는 복수 개의 유압유로가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명을 사용하면, 연결프레임과 웜휠에 유로를 형성하여, 더 크고 많은 유압유로를 확보할 수 있다. 따라서, 저압 저유량 뿐만 아니라 고압 고유량의 작동유도 이동시킬 수 있어, 유량 제한 없이 다양한 종류의 어태치먼트를 연결하여 사용할 수 있다.

Description

퀵커플러 유로구조{Quick coupler flow path structure}

본 발명은 퀵커플러 유로구조에 관한 것이다.

일반적으로, 건설·토목 공사현장에서 사용되는 굴삭기는, 버켓(bucket)을 이용한 땅파기 작업, 브레이커(breaker)를 이용한 콘크리트 및 암반 파쇄작업, 크러셔(crusher)를 이용한 콘크리트 건물 파쇄 및 철근·빔 절단작업, 그랩(grab)을 이용한 파지물(고철, 나무, 돌 등) 운반 작업 등과 같이, 용도에 따라 여러 종류의 어태치먼트를 교체하면서 작업을 수행할 수 있다.

굴삭기에 여러 종류의 어태치먼트를 작업용도에 따라 손쉽게 결합하고 분리할 수 있도록 굴삭기의 암대 선단에 퀵커플러를 장착한다.

일반적으로 퀵커플러의 회전, 퀵커플러에 어태치먼트의 착탈, 어태치먼트의 작동 등은 대부분 유압 작용에 의해 이루어지므로, 유압을 제공하기 위한 유압 라인이 필요하다. 그러나, 외부에서 연결되는 유압 라인은 퀵커플러의 회전과 어태치먼트의 작업을 방해한다.

이에 따라, 최근에는 유압 라인을 내부에 형성한 퀵커플러가 개발되었다. 이러한 퀵커플러는 대부분 어태치먼트를 회전시키는 기어의 회전축에 유로가 형성된다. 이 경우, 회전축의 크기가 한정되어 있어, 유압라인의 크기와 개수를 다양하게 형성하기 어려울 뿐만 아니라, 내구성에 한계가 있어 고압 고유량의 유로를 형성하기도 어려워, 다양한 어태치먼트를 연결할 수 없는 문제점을 가지고 있다.

한국등록특허(10-1783958)

본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 퀵커플러 유로구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 퀵커플러 유로구조는,

굴삭기의 암에 연결되는 상부커플링;

어태치먼트를 착탈하는 하부커플링;

상기 상부커플링에 상기 하부커플링을 회전 가능하게 연결하는 연결프레임;

상기 연결프레임의 내부공간에 설치되며, 상기 하부커플링을 회전시키는 웜휠;

상기 웜휠과 맞물려 상기 웜휠을 회전시키는 웜; 및

상기 웜을 구동시키는 구동모터를 포함하며,

상기 연결프레임과 상기 웜휠에 상기 구동모터, 상기 어태치먼트 및 상기 하부커플링에 공급되는 작동유가 이동하는 복수 개의 유압유로가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 굴삭기의 암에 연결되는 상부커플링과 어태치먼트를 착탈하는 하부커플링 사이에 연결되는 연결프레임 및 연결프레임의 내부공간에 설치되는 웜휠에 작동유가 이동하는 복수 개의 유압유로가 형성된다. 이로 인해, 작동유가 이동하는 유압 라인이 외부로 노출되지 않아, 상부커플링에 대해 하부커플링이 회전하더라도 작동유가 이동하는 유압 라인이 꼬이는 것이 방지된다. 따라서 유압 라인의 꼬임에 의한 오작동 및 안전사고를 방지할 수 있다.

본 발명은 연결프레임과 웜휠에 유로를 형성함으로써, 더 크고 많은 유압유로를 확보할 수 있다. 따라서, 저압 저유량 뿐만 아니라 고압 고유량의 작동유도 이동시킬 수 있어, 유량 제한 없이 다양한 종류의 어태치먼트를 연결하여 사용할 수 있다.

본 발명은 연결프레임이 상부커플링과 하부커플링 중간에서, 상부커플링과 하부커플링을 견고하게 지지한다. 이로 인해, 모든 조립부품들의 유격을 최소화할 수 있으며, 사용수명에 따른 웜과 웜휠의 마모를 줄이고, 퀵커플러의 내구성이 증가한다.

본 발명은 연결프레임의 내부프레임이 회전 중심축 역할을 하므로, 별도의 회전 중심축이 필요 없어 퀵커플러의 무게를 줄일 수 있다. 또한, 내부프레임의 중심부가 비어 있어, 빈 공간만큼 퀵커플러의 무게를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로구조를 가진 퀵커플러를 나타낸 도면이다.
도 2는 연결프레임의 상부프레임을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 A부분을 확대한 도면이다.
도 4는 어태치먼트로의 유압공급을 위한 고유량용 유로를 나타낸 도면이다.
도 5는 구동모터로의 유압공급을 위한 중유량용 유로를 나타낸 도면이다.
도 6은 하부커플링의 유압실린더로의 유압공급을 위한 저유량용 유로를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유로구조를 가진 퀵커플러를 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 퀵커플러(1)는, 상부커플링(10), 하부커플링(20), 연결프레임(30), 웜휠(40), 웜(50), 구동모터(60)로 구성된다.

[상부커플링(10)]

상부커플링(10)은 굴삭기의 암대의 선단에 연결된다.

도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상부커플링(10)은, 수평플레이트(11), 수직플레이트(12), 암연결홀(13)로 구성된다.

수평플레이트(11)의 상면에 두 개의 수직플레이트(12)가 이격되어 부착된다. 각 수직플레이트(12)는 두 개의 암연결홀(13)을 구비한다. 굴삭기의 암은 양 수직플레이트(12) 사이에 배치되며, 수직플레이트(12)의 암연결홀(13)에 고정핀(14)에 의해 연결된다.

수평플레이트(11)에는 작동유가 유입되는 복수 개의 작동유 유입홀(16)이 상하면을 관통하여 형성된다.

[하부커플링(20)]

하부커플링(20)은 상부커플링(10)의 하방으로 이격되어 배치된다. 하부커플링(20)에는 어태치먼트(미도시, 이하 같음)가 착탈된다. 어태치먼트의 착탈을 위해서, 하부커플링(20)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 고정후크(21), 가동후크(22), 유압실린더(23)를 구비한다. 고정후크(21)가 어태치먼트의 고정후크에 결합되어 구속된 상태에서, 유압실린더(23)에 의해 가동후크(22)가 작동하여 어태치먼트의 가동후크에 결합 또는 분리됨으로써, 어태치먼트가 하부커플링(20)에 장착 또는 분리된다.

[연결프레임(30)]

연결프레임(30)은 상부커플링(10)과 하부커플링(20) 중간에서 상부커플링(10)과 하부커플링(20)을 견고하게 지지한다. 이로 인해, 퀵커플러(1)의 내구성이 증가한다.

연결프레임(30)에는 구동모터(60), 어태치먼트 및 하부커플링(20)에 공급되는 작동유가 이동하는 복수 개의 유압유로가 형성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 연결프레임(30)은 상부프레임(31), 내부프레임(32), 하부프레임(33)으로 구성된다.

상부프레임(31)

상부프레임(31)은 상부커플링(10)의 하면에 연결된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상부프레임(31)은 상부플레이트(311)와 원통외벽(312)으로 구성된다.

상부플레이트(311)는 상부커플링(10)의 수평플레이트(11)의 하면에 체결부재에 의해 고정 결합된다. 도 2 및 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상부플레이트(311)는 작동유가 이동하는 복수 개의 상부프레임용 유로(31a)를 구비한다. 복수 개의 상부프레임용 유로(31a)는 작동유의 유입방향, 유출방향, 유압 및 유량에 따라 상부플레이트(311) 내부에서 다양한 크기와 길이와 개수로 형성될 수 있다.

상부프레임용 유로(31a)의 일부는 수평플레이트(11)의 작동유 유입홀(16)과 연통된다. 상부프레임용 유로(31a)의 일부는 상부플레이트(311)의 측면으로부터 작동유를 공급받을 수 있도록 상부플레이트(311)의 측면에 형성된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 원통외벽(312)은 중심부가 빈 원기둥 형상을 하며, 상부플레이트(311)의 하면에서 수직 연장된다. 원통외벽(312)의 측면에는 웜(50)의 일부가 삽입되는 웜삽입구(312a)가 형성된다. 웜삽입구(312a)를 통해 삽입된 웜(50)은 원통외벽(312)의 내부에 위치한 웜휠(40)과 맞물린다. 웜삽입구(312a)는 웜(50)을 둘러싸는 하우징(H)에 의해 밀폐된다.

내부프레임(32)

도 1에 도시된 바와 같이, 내부프레임(32)은 원통외벽(312)의 내부공간의 중심에 위치된다. 내부프레임(32)은 상부플레이트(311)의 하면에 결합된다. 내부프레임(32)은 원통외벽(312)보다 직경이 작고 중심부가 빈 원기둥 형상을 가진다. 따라서, 퀵커플러(1)의 무게가 빈 공간만큼 가벼워진다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 내부프레임(32)은 상부플레이트(311)에 형성된 복수 개의 상부프레임용 유로(31a) 중 일부와 연통되는 복수 개의 내부프레임용 유로(32a)를 구비한다.

하부프레임(33)

도 1에 도시된 바와 같이, 하부프레임(33)은 상부프레임(31)의 원통외벽(312)과 내부프레임(32)의 하면에 위치된다. 하부프레임(33)은 원통외벽(312)과 내부프레임(32) 사이 공간을 밀폐한다. 하부프레임(33)의 하면에 하부커플링(20)이 결합된다. 하부프레임(33)의 상면에 웜휠(40)이 결합된다. 따라서, 웜휠(40)이 회전하면 하부프레임(33) 및 하부커플링(20)이 함께 회전한다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하부프레임(33)은 웜휠(40)에 형성된 유압유로와 연통되는 복수 개의 하부프레임용 유로(33a)를 구비한다. 복수 개의 하부프레임용 유로(33a)는 이동하는 작동유의 압력과 양에 따라 서로 다른 크기와 길이로 형성된다.

하부프레임용 유로(33a)의 일부는 하부커플링(20)의 유압실린더(23)와 연결되어 유압실린더(23)에 작동유를 공급한다. 하부프레임용 유로(33a)의 일부는 하부프레임(33)의 어태치먼트와 연결되어 어태치먼트에 작동유를 공급한다.

[웜휠(40)]

도 1에 도시된 바와 같이, 웜휠(40)은 상부프레임(31)의 원통외벽(312)과 내부프레임(32) 사이에 회전가능하게 삽입된다. 여기서, 내부프레임(32)은 웜휠(40)의 회전 중심축 역할을 한다.

웜휠(40)이 내부프레임(32)의 빈 중심부에 삽입되지 않고, 원통외벽(312)과 내부프레임(32) 사이에 삽입됨으로써, 웜휠(40)의 내경과 외경을 크게 만들 수 있다. 이로 인해, 웜휠(40)의 표면적과 체적이 늘어나 웜휠(40)에 다수 개의 유로를 다양한 크기로 뚫을 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 웜휠(40)의 내주면에는 복수 개의 웜휠용 환형유로(41a)가 상하방향으로 일정간격으로 떨어져 위치된다. 복수 개의 웜휠용 환형유로(41a) 각각은 웜휠(40)의 내주면을 따라 환형으로 형성된다.

웜휠용 환형유로(41a)는 웜휠(40)이 내부프레임(32)에 삽입됨으로써 내부프레임(32)에 의해 밀폐된다. 각 웜휠용 환형유로(41a)는 내부프레임(32)에 형성된 내부프레임용 유로(32a)와 연통된다.

복수 개의 웜휠용 환형유로(41a)는 서로 다른 크기로 형성된다. 따라서, 서로 다른 유압과 유량의 작동유가 이동할 수 있다. 본 실시예에서는 대형과 소형 두 가지 크기의 웜휠용 환형유로(41a)가 각각 여러 개 형성되어 있다. 대형 웜휠용 환형유로(411a)는 고압 고유량의 작동유가 필요한 어태치먼트를 작동시키기 위한 고압 고유량의 작동유를 이동시키기 위한 것이고, 소형 웜휠용 환형유로(412a)는 하부커플링(20)의 유압실린더(23)나 저압 저유량의 작동유가 필요한 어태치먼트를 작동시키기 위한 저압 저유량의 작동유를 이동시키기 위한 것이다.

각 웜휠용 환형유로(41a)의 상부와 하부에는 밀폐부재(43)가 설치된다. 밀폐부재(43)는 오링으로 구성된다. 밀폐부재(43)로 인해, 각 웜휠용 환형유로(41a)를 통해 이동되는 작동유는 다른 웜휠용 환형유로(41a)로 이동되는 작동유와 섞이지 않게 된다. 밀폐부재(43)의 설치를 위해, 웜휠(40)의 내주면에는 복수 개의 밀폐부재용 환형홈(43a)이 상하방향으로 일정간격으로 떨어져 위치된다. 복수 개의 밀폐부재용 환형홈(43a) 각각은 웜휠(40)의 내주면을 따라 환형으로 형성된다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 웜휠(40)의 내부에는 복수 개의 웜휠용 내부유로(42a)가 형성된다. 각 웜휠용 내부유로(42a)는 웜휠용 환형유로(41a)와 연통된다.

웜휠(40)의 내주면을 따라 웜휠용 환형유로(41a)가 환형으로 형성됨으로써, 웜휠(40)이 회전하더라도 작동유는 내부프레임용 유로(32a)에서 웜휠(40) 내에 형성된 웜휠용 내부유로(42a)로 연속적으로 이동할 수 있다.

[웜(50), 구동모터(60)]

도 1에 도시된 바와 같이, 웜(50)과 구동모터(60)는 연결프레임(30)의 외부에 설치된다. 웜(50)은 웜휠(40)과 맞물려 웜휠(40)을 회전시킨다. 웜(50)과 구동모터(60)는 하우징(H)으로 둘러싸인다.

하우징(H)은 원통외벽(312)의 측면에 형성된 웜삽입구(312a)와 맞닿아 웜삽입구(312a)를 밀폐한다. 웜(50)은 웜삽입구(312a)를 통해 원통외벽(312)의 내부에 위치된 웜휠(40)과 맞물리게 된다.

구동모터(60)는 웜(50)을 구동시킨다. 구동모터(60)는 굴삭기에서 공급되는 작동유에 의해 구동되는 유압식 모터이다.

상술한 바와 같이, 연결프레임(30)에 형성되는 각 유압유로는 복수 개로 구비됨으로써, 사용되는 유로 외에 여분의 유로가 추가적으로 확보된다. 따라서, 사용 중인 유로에 문제가 생겼을 때 다른 유로로 변경하여 사용할 수도 있고, 다른 장치를 추가적으로 장착할 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유로구조를 가진 퀵커플러의 작동을 설명한다.

도 1 내지 도 3을 기본적으로 참조한다. 각 유로는 작동유가 유입되는 유로와 작동유가 다시 되돌아 나오는 유로가 서로 대응하여 한 쌍으로 형성된다. 작동유가 되돌아 나오는 유로는 작동유가 유입되는 유로와 동일한 방식으로 형성되므로, 이하에서는 작동유가 유입되는 유로에 대해서만 설명하기로 한다.

[어태치먼트로의 유압공급]

일반적으로 하부커플링(20)에 결합되는 어태치먼트의 작동을 위해서는 고압 고유량의 작동유가 공급되어야 한다. 따라서, 어태치먼트로의 유압공급을 위한 유로는 다른 유로보다 상대적으로 크게 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 굴삭기로부터 고유량의 작동유를 공급받기 위해 상부프레임(31)의 상부플레이트(311)의 일측면을 통해 작동유가 유입된다. 상부플레이트(311)에 형성된 상부프레임용 유로(31a)는 상부플레이트(311)의 일측면에서 시작되어 내부프레임(32)에 형성된 내부프레임용 유로(32a)와 연통된다. 내부프레임용 유로(32a)는 웜휠(40)에 형성된 웜휠용 환형유로(41a) 중 대형 웜휠용 환형유로(411a)와 연통된다. 대형 웜휠용 환형유로(411a)는 웜휠(40)의 내부에 형성된 웜휠용 내부유로(42a)와 연통된다. 웜휠용 내부유로(42a)는 하부프레임(33)에 형성된 하부프레임용 유로(33a)와 연통된다. 하부프레임용 유로(33a)는 어태치먼트와 연결되어 어태치먼트에 작동유를 공급한다.

[구동모터(60)로의 유압공급]

웜(50)을 구동시키는 구동모터(60)는 유압식 모터이므로, 작동유가 공급되어야 한다. 구동모터(60)는 어태치먼트보다 작은 유량의 작동유가 필요하므로, 구동모터(60)로의 유압공급을 위한 유로는 상술한 고유량용 유로보다 작게 형성된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 굴삭기로부터 중압 중유량의 작동유를 공급받기 위해 상부커플링(10)의 수평플레이트(11)에 형성된 작동유 유입홀(16)을 통해 작동유가 유입된다. 상부프레임(31)의 상부플레이트(311)에 형성된 상부프레임용 유로(31a)는 작동유 유입홀(16)과 연통되며, 상부플레이트(311)의 내부로 연장되어 상부프레임(31)의 상부플레이트(311)와 원통외벽(312) 사이 외부에 위치된 구동모터(60)와 연결된다.

[하부커플링(20)으로의 유압공급]

하부커플링(20)의 가동후크(22)를 작동시키기 위해 굴삭기로부터 유압실린더(23)에 작동유가 공급된다. 유압실린더(23)에 공급되는 작동유는 어태치먼트나 구동모터(60)에 공급되는 작동유에 비해 상대적으로 저압 저유량이다. 따라서, 유압실린더(23)로의 유압공급을 위한 유로는 상술한 중유량용 유로보다 상대적으로 작게 형성된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 굴삭기로부터 작동유를 공급받기 위해 상부커플링(10)의 수평플레이트(11)의 작동유 유입홀(16)을 통해 작동유가 유입된다. 상부플레이트(311)에 형성된 상부프레임용 유로(31a)는 작동유 유입홀(16)과 연통되고, 내부프레임(32)에 형성된 내부프레임용 유로(32a)와 연통된다. 내부프레임용 유로(32a)는 웜휠(40)에 형성된 웜휠용 환형유로(41a) 중 소형 웜휠용 환형유로(412a)와 연통된다. 소형 웜휠용 환형유로(412a)는 웜휠(40)의 내부에 형성된 웜휠용 내부유로(42a)와 연통된다. 웜휠용 내부유로(42a)는 하부프레임(33)에 형성된 하부프레임용 유로(33a)와 연통된다. 하부프레임용 유로(33a)는 하부커플링(20)의 유압실린더(23)와 연결되어 유압실린더(23)에 작동유를 공급한다.

1: 퀵커플러 10: 상부커플링
11: 수평플레이트 12: 수직플레이트
13: 암연결홀 14: 고정핀
16: 유입홀 20: 하부커플링
21: 고정후크 22: 가동후크
23: 유압실린더 23a: 실린더 유압연결부
30: 연결프레임 31: 상부프레임
311: 상부플레이트 312: 원통외벽
312a: 웜삽입구 31a: 상부프레임용 유로
32: 내부프레임 32a: 내부프레임용 유로
33: 하부프레임 33a: 하부프레임용 유로
40: 웜휠 41a: 웜휠용 환형유로
411a: 대형 웜휠용 환형유로 412a: 소형 웜휠형 환형유로
42a: 웜휠용 내부유로 43: 밀폐부재
43a: 밀폐부재용 환형홈 50: 웜
60: 구동모터 H: 하우징

Claims (5)

1. 굴삭기의 암에 연결되는 상부커플링; 어태치먼트를 착탈하는 하부커플링;상기 상부커플링에 상기 하부커플링을 회전 가능하게 연결하는 연결프레임; 상기 연결프레임의 내부공간에 설치되며, 상기 하부커플링을 회전시키는 웜휠; 상기 웜휠과 맞물려 상기 웜휠을 회전시키는 웜; 및 상기 웜을 구동시키는 구동모터를 포함하며,
   상기 연결프레임과 상기 웜휠에 상기 구동모터, 상기 어태치먼트 및 상기 하부커플링에 공급되는 작동유가 이동하는 복수 개의 유압유로가 형성되며,
   상기 연결프레임은,
   상기 상부커플링의 하면에 고정 결합되며, 작동유가 이동하는 복수 개의 상부프레임용 유로가 구비되는 상부플레이트와, 상기 상부플레이트의 하면에서 수직 연장되며 내부공간에 상기 웜휠이 삽입되는 원통외벽을 구비하는 상부프레임;
   상기 원통외벽의 내부공간에서 상기 상부플레이트의 하면에 고정 결합되고, 상기 웜휠이 회전 가능하게 결합되며, 상기 복수 개의 상부프레임용 유로 중 일부와 연통되는 복수 개의 내부프레임용 유로를 구비하는, 중심부가 빈 원기둥 형상의 내부프레임;
   상기 원통외벽의 하면을 밀폐하며, 상면에 상기 웜휠이 고정 결합되고, 하면에 상기 하부커플링이 고정 결합되되, 상기 웜휠에 형성된 유압유로와 연통되는 복수 개의 하부프레임용 유로를 구비하는 하부프레임을 포함하며,
   상기 웜휠의 표면적과 체적을 늘려 상기 웜휠에 다수 개의 유로를 다양한 크기로 뚫을 수 있도록, 상기 웜휠을 상기 원통외벽과 상기 내부프레임 사이에 삽입시킨 것을 특징으로 하는 퀵커플러 유로구조.
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