KR102629729B1 - 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체 - Google Patents

굴착기 어태치먼트의 회전 구조체 Download PDF

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KR102629729B1 KR1020230122334A KR20230122334A KR102629729B1 KR 102629729 B1 KR102629729 B1 KR 102629729B1 KR 1020230122334 A KR1020230122334 A KR 1020230122334A KR 20230122334 A KR20230122334 A KR 20230122334A KR 102629729 B1 KR102629729 B1 KR 102629729B1
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Abstract

본 발명은 굴착기에 장착되는 작업도구를 회전시킬 수 있는 회전 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웜축에 의해 회전하는 웜휠을 하부에서 내측고정틀 및 외측고정틀로 받치되, 외측고정틀에 베어링볼이 내장되어 마찰력을 최소화하여 마모를 억제함으로써 장시간 사용에도 마모에 따른 유격이 발생하지 않으며 더욱 정밀한 작업이 가능한 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체에 관한 것이다.

Description

굴착기 어태치먼트의 회전 구조체 {Rotating structure of excavator attachment}
본 발명은 굴착기에 장착되는 작업도구를 회전시킬 수 있는 회전 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웜축에 의해 회전하는 웜휠을 하부에서 내측고정틀 및 외측고정틀로 받치되, 외측고정틀에 베어링볼이 내장되어 마찰력을 최소화하여 마모를 억제함으로써 장시간 사용에도 마모에 따른 유격이 발생하지 않으며 더욱 정밀한 작업이 가능한 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체에 관한 것이다.
일반적으로 굴착기 등의 건설, 토목용 중장비에서는 브레이커, 버킷, 크러셔 등의 작업도구(어태치먼트)를 이용하여 땅을 파거나 땅에서 파낸 흙을 처리하거나 암석 등을 파쇄하는 등의 작업을 행하게 되며, 이들 어태치먼트들은 작업의 내용에 따라 교체하여 사용하게 된다.
종래에 작업기구를 결합하기 위한 장치는, 굴착기의 암대 선단에 한 쌍의 결합핀으로 커플러가 결합되고, 커플러 일 측에는 고정 훅이 구비되고 타 측에는 가동 훅이 회동 가능케 결합되며, 가동 훅은 커플러 내에 장착된 실린더의 작동에 의해 회동되도록 구성된다.
그리고 고정 훅 및 가동 훅에는 작업기구의 상측에 형성된 고정핀이 삽입되어 결합이 이루어지도록 한다.
따라서, 암대의 선단에 결합된 커플러를 작업기구의 상측에 근접시키고 고정 훅에는 고정핀을 삽입시키고 타 측의 가동 훅에는 다른 고정핀을 결합시키게 되는데, 가동 훅은 실린더의 작동에 의해 개폐작동되어 내부에 고정핀이 결합되는 것이다.
상기와 같은 종래의 기술은 가동 훅을 작동시키는 수단으로 유압의 작용에 의해 작동하는 실린더에 의해 이루어짐으로써 운전석에서 작업기구를 결합하거나 분리할 수 있는 편리함은 있으나, 커플러의 내측에 상기 실린더로 유압을 공급하기 위한 유압 라인이 필요하게 됨으로써 장치가 복잡해지고 코스트가 상승되는 등의 문제점들이 내재되어 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 특허문헌 1(대한민국 등록특허 제10-0945084호 2010.02.23.등록.)에서 개시되고 있는 바와 같은 굴착기용 퀵 커플러가 개발되었다.
이때, 특허문헌 1(대한민국 등록특허 제10-0945084호 2010.02.23.등록.)에 개시된 종래기술에 따른 굴착기용 퀵커플러에서의 가동 훅은 간격을 두고 설치된 지지판에 결합된 힌지핀에 결합된 힌지부를 포함하고, 가동 훅의 배면 측에는 안전핀이 삽입 설치되고, 전면 측에는 가동 훅의 전면에 결합된 보스에 로킹판을 관통하여 로킹볼트가 분리 가능하게 체결되는 구성으로 이루어진다.
상기와 같은 종래기술에 따른 굴착기용 퀵 커플러는 굴착기의 암대에 고정되게 설치되므로 퀵 커플러에 연결되는 어태치먼트들의 회전량에 따라 작업 반경이 결정되므로 다양한 방향으로 다양한 작업을 행하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 따른 굴착기용 퀵 커플러를 회전 가능하게 설치하는 경우에는 퀵 커플러 내부에 설치되는 실린더에 공급되는 유압라인이 퀵 커플러 회전작동 중에 꼬이면서 유압이 유실될 수 있는 문제점이 있다.
더욱이, 종래기술에 따른 굴착기용 퀵 커플러는 어태치먼트를 360도 회전 가능하게 설치할 수 없다.
어태치먼트를 360도 회전 가능하게 설치하여도 장기간 회전운동이 지속되면 어태치먼트의 무거운 중량에 따른 회전관성과 작업하중으로 기어에 충격을 주어 회전링크 내부 부품의 내구성을 저하시키고, 회전관성으로 인하여 어태치먼트를 정교한 위치에 제어가 어려운 문제가 있으며, 이와 같은 어태치먼트의 급회전, 급정지, 역회전동작 등으로 발생하는 회전관성에 의한 문제가 발생한다.
따라서 어태치먼트를 회전시키기 위한 회전링크에 있어서 장시간 사용하여도 회전 부품의 마찰력을 줄여 마모를 억제하고 유격으로 인한 흔들거리는 문제를 해결하며 내구성이 뛰어난 회전 구조체의 개발이 필요하다.
KR 10-0945084 (B1) 2010.02.23. KR 10-2020-0075679 (A) 2020.06.26.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 굴착기의 어태치먼트가 장착되는 클램프가 웜휠과 결합되어 웜휠과 함께 회전하면서 확장된 작업 반경을 가지며, 웜휠의 내측 테두리에서 내측고정틀이, 외측에서 외측고정틀이 웜휠 및 어태치먼트의 하중을 분산, 지지하여 고정틀의 마모를 현저히 줄임으로써 유격 발생이 억제되며 내구성이 뛰어난 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외측고정틀이 웜휠의 외측접촉면과 면접촉하는 상부링, 웜휠케이스와 결합되는 하부링 및 상부링과 하부링의 사이에 배치되는 베어링볼로 구성되어 웜휠의 회전시에 마찰력을 최소화하여 유격없이 어태치먼트의 부드러운 회전동작이 가능한 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상부링에 상부이탈방지턱이, 하부링에 하부이탈방지턱이 형성되어 상부링과 하부링 사이에 있는 베어링볼이 회전 중에 외측고정틀에서 이탈되는 것을 방지할 수 있는 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 웜휠케이스의 하단부에 외측으로 돌출시켜 더 큰 직경을 가지는 수용돌출부가 형성되어, 웜휠케이스의 강성을 유지한 채 외측고정틀의 수용공간을 형성할 수 있는 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 웜축케이스에 제1나사홈을, 수용돌출부에 제2나사홈을 형성하여 외측고정틀의 외면에 형성된 결합나사산과 결합하도록 함으로써 쉽게 분리 및 결합이 가능하며 유지보수 관리성이 뛰어난 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제1나사홈 및 제2나사홈의 하부에 각각 형성된 제1스냅홈 및 제2스냅홈에 외측고정틀을 하부에서 받치는 스냅링을 설치함으로써 어태치먼트의 작업 중에 발생하는 진동에도 외측고정틀의 나사풀림을 방지할 수 있는 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 커플러(20)를 통해 굴착기의 암(10)에 결합되며, 내부에 중공의 공간을 형성하는 웜휠케이스(400); 상기 웜휠케이스(400) 내부에 수용되며, 어태치먼트(40)를 고정시키는 클램프(30)와 결합되고, 내,외측 테두리 하단에 각각 내측접촉면(411)과 외측접촉면(412)이 형성되는 웜휠(410); 상기 웜휠(410)과 치합되는 웜축(310)이 내부에 수용되며, 상기 웜휠케이스(400)와 연통되는 웜축케이스(300); 상기 내측접촉면(411)과 접촉하는 휠받침면(610)이 형성되며, 상기 웜휠(410)을 내측에서 지지하는 내측고정틀(600); 상단면이 상기 외측접촉면(412)과 접촉하며, 상기 웜휠(410)을 외측에서 지지하는 외측고정틀(700); 상기 웜휠케이스(400)의 상단보다 더 큰 직경으로 형성되어 상기 외측고정틀(700)이 수용되며, 웜휠케이스(400)의 외측으로 돌출된 형상인 수용돌출부(420);를 포함하며, 상기 외측고정틀(700)은 상단면이 상기 웜휠(410)의 외측 테두리에 형성된 외측접촉면(412)과 접촉하는 상부링(710); 외면에 형성된 결합나사산(731)이 상기 수용돌출부(420)의 내면에 형성된 제2나사홈(421)과 결합되어 수용돌출부(420)와 결합되는 하부링(730); 및 상기 상부링(710)과 하부링(730)의 사이에 배치되는 다수개의 베어링볼(720);을 포함한다.
또한 본 발명의 상기 내측고정틀(600)과 외측고정틀(700)은 상기 웜휠케이스(400)에 각각 연결되어 상기 웜휠(410)의 하부를 이중으로 받치되 웜휠(410)과 접촉하는 위치가 서로 다르다.
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또한 본 발명은 상기 제2나사홈(421)의 하부에 형성되는 제2스냅홈(422)에 끼워지며, 상기 하부링(730)의 하단면을 지지하여, 결합된 결합나사산(731)과 제2나사홈(421)의 풀림을 방지하는 스냅링(800);을 더 포함한다.
또한 본 발명의 상기 상부링(710) 및 하부링(730)에는 각각 베어링볼(720)을 감싸도록 상부이탈방지턱(711) 및 하부이탈방지턱(732)이 형성되어 베어링볼(720)의 이탈을 방지한다.
또한 본 발명의 상기 웜휠(410)과 클램프(30)를 결합시키는 결합볼트는 상기 내측고정틀(600)과 외측고정틀(700)의 사이에 배치된다.
또한 본 발명의 상기 웜축케이스(300)에는 상기 제2나사홈(421)과 연통되어 제2나사홈(421)과 함께 상기 하부링(730)을 고정시키는 제1나사홈(320); 및 상기 제1나사홈(320)의 하부에 형성되며, 웜축케이스(300) 내면에 형성되는 제1스냅홈(330)과 연통되어 상기 스냅링(800)이 끼워지는 제2스냅홈(422);을 포함한다.
본 발명에 따른 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체는 굴착기의 어태치먼트가 장착되는 클램프가 웜휠과 결합되어 웜휠과 함께 회전하면서 확장된 작업 반경을 가지며, 웜휠의 내측 테두리에서 내측고정틀이, 외측에서 외측고정틀이 웜휠 및 어태치먼트의 하중을 분산, 지지하여 고정틀의 마모를 현저히 줄임으로써 유격 발생이 억제되며 내구성이 뛰어난 효과가 있다.
또한 본 발명은 외측고정틀이 웜휠의 외측접촉면과 면접촉하는 상부링, 웜휠케이스와 결합되는 하부링 및 상부링과 하부링의 사이에 배치되는 베어링볼로 구성되어 웜휠의 회전시에 마찰력을 최소화하여 유격없이 어태치먼트의 부드러운 회전동작이 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명은 상부링에 상부이탈방지턱이, 하부링에 하부이탈방지턱이 형성되어 상부링과 하부링 사이에 있는 베어링볼이 회전 중에 외측고정틀에서 이탈되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 웜휠케이스의 하단부에 외측으로 돌출시켜 더 큰 직경을 가지는 수용돌출부가 형성되어, 웜휠케이스의 강성을 유지한 채 외측고정틀의 수용공간을 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 웜축케이스에 제1나사홈을, 수용돌출부에 제2나사홈을 형성하여 외측고정틀의 외면에 형성된 결합나사산과 결합하도록 함으로써 쉽게 분리 및 결합이 가능하며 유지보수 관리성이 뛰어난 효과가 있다.
또한 본 발명은 제1나사홈 및 제2나사홈의 하부에 각각 형성된 제1스냅홈 및 제2스냅홈에 외측고정틀을 하부에서 받치는 스냅링을 설치함으로써 어태치먼트의 작업 중에 발생하는 진동에도 외측고정틀의 나사풀림을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 굴착이 어태치먼트의 회전 구조체가 장착된 굴착기의 측면도.
도 2는 본 발명의 굴착이 어태치먼트의 회전 구조체로서, (a)는 상면사시도, (b)는 저면사시도.
도 3은 본 발명의 굴착이 어태치먼트의 회전 구조체에서 기어박스 내부를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 굴착이 어태치먼트의 회전 구조체의 분리사시도.
도 5는 본 발명의 굴착이 어태치먼트의 회전 구조체의 측단면도.
도 6은 본 발명의 굴착이 어태치먼트의 회전 구조체에서 외측고정틀을 나타낸 것으로, (a)는 사시도, (b)는 분리사시도.
도 7은 본 발명의 굴착이 어태치먼트의 회전 구조체에서 외측고정틀을 나타낸 것으로, (a)는 단면사시도, (b)는 확대단면도.
도 8은 본 발명의 굴착이 어태치먼트의 회전 구조체에서 웜휠, 내측고정틀 및 외측고정틀을 분리하여 나타낸 저면사시도.
도 9는 본 발명의 굴착이 어태치먼트의 회전 구조체의 일부 확대 사시도.
도 10은 본 발명의 굴착이 어태치먼트의 회전 구조체에서 웜휠케이스와 웜축케이스를 분리하여 나타낸 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
도 1 내지 도 10을 참고하여 본 발명에 따른 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체는 굴착기를 이용한 다양한 작업에서 작업반경을 더 넓게 확장할 수 있도록 어태치먼트(40)를 회전시키는 회전 구조체에 관한 것으로,
커플러(20)를 통해 굴착기의 암(10)에 결합되며, 내부에 중공의 공간을 형성하는 웜휠케이스(400);
상기 웜휠케이스(400) 내부에 수용되며, 어태치먼트(40)를 고정시키는 클램프(30)와 결합되는 웜휠(410);
상기 웜휠(410)과 치합되는 웜축(310)이 내부에 수용되며, 상기 웜휠케이스(400)와 연통되는 웜축케이스(300);
상기 웜휠케이스(400)에 각각 연결되어 상기 웜휠(410)의 하부를 이중으로 받치되 웜휠(410)과 접촉하는 위치가 서로 다른 내측고정틀(600) 및 외측고정틀(700);을 포함한다.
굴착기를 이용한 땅파기, 토사 운반, 근적재 작업 등 기초, 건설 작업을 수행할 때에 굴착기의 암(10)에 작업 환경에 적절한 어태치먼트(40)를 장착하여 작업을 수행하게 된다. 상기 어태치먼트(40)는 땅을 파거나 토사를 운반하는 버켓, 경도 높은 재료를 파괴하는 브레이커, 물건을 들어올리거나 옮기는 포크리프트, 물체를 집는 집게 등 여러 종류의 형태가 있다.
굴착기의 암(10)은 굴착기의 운전석에서 멀어지거나 가까워지는 방향으로만 회동 가능하기에, 이러한 암(10)에 장착되는 어태치먼트(40)의 가동범위도 제한적인 한계가 있다.
따라서 굴착기의 위치를 이동하지 않고 제자리에서 작업반경을 더 확장하기 위하여 어태치먼트(40)의 각도, 위치 등을 조절할 수 있는 회전링크를 더 설치하여 어태치먼트(40)를 회전할 수 있도록 한다. 회전링크의 회전으로, 어태치먼트(40)의 각도를 조절할 수 있으므로 굴착기의 차체 위치를 이동시키지 않고서도 어태치먼트(40)를 이용한 작업반경이 더욱 확장되며 더욱 신속하고 편리하게 어태치먼트(40)를 이용한 작업을 수행할 수 있다.
그러나 어태치먼트(40)는 작업의 특성상 하중에 의한 부하가 많이 걸리기 때문에, 회전링크 및 상기 회전링크를 지지하는 기타 부품에 강한 마찰력에 의한 마모가 발생하고 심화되어, 어태치먼트(40)가 유격에 의해 흔들리게 되고 덜컹거리는 어태치먼트(40)로 인해 정밀한 작업을 수행하는 것이 어렵고 마모된 부품을 교체하기 위한 유지보수 작업이 복잡한 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에 따른 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체는 커플러(20)를 통해 굴착기의 암(10)에 결합되며 외형을 이루는 웜휠케이스(400)가 구비되며, 상기 웜휠케이스(400)의 내부에 웜휠(410)이 구비되고, 모터(100)의 동력을 받아 상기 웜휠(410)을 회전시키는 웜축(310)이 구비되며, 상기 웜휠(410)을 하부에서 지지하는 내측고정틀(600) 및 외측고정틀(700)이 구비되되 상기 내측고정틀(600)은 웜휠(410)의 하단 내측 테두리를 받치고 외측고정틀(700)은 하단 외측 테두리를 받치고 있다.
상기 웜휠(410)은 볼트에 의해 어태치먼트(40)와 결합되기 때문에 어태치먼트(40)를 이용한 작업을 수행할 시에 웜휠(410)은 어태치먼트(40)의 자중 및 작업 수행에 발생하는 하중을 받고 부하가 걸린다. 이러한 웜휠(410)에 가해지는 부하를 분산하고 마모를 최소화 하기 위해 내측고정틀(600) 및 외측고정틀(700)이 웜휠(410)을 하부에서 받치되 서로 다른 위치에서 지지하고 있다.
내측고정틀(600) 및 외측고정틀(700)이 웜휠(410)에 가해지는 부하를 분산하여 지지하므로 각각 가해지는 마찰력이 감소하고 마모가 억제되므로 유격이 발생하지 않는다. 따라서 본 발명은 어태치먼트(40)를 이용한 부하가 큰 작업에도 유격이 없어 흔들리거나 덜컹거리지 않으며 작업자가 더욱 정밀하고 신속하게 작업을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 굴착기 어태치먼트의 회전 구조체는 어태치먼트(40)를 작업자의 통제에 따라 어태치먼트(40)를 회전시키는 구조체에 관한 것이다. 상기 어태치먼트(40)는 굴착기의 암(10)에 장착되어 다양한 작업을 수행하는 작업도구로서, 버켓, 브레이커, 집게 등 여러 형태가 있다. 본 발명은 일실시예로서 어태치먼트(40)를 버켓으로 도시하였으나 버켓 이외에도 다양한 어태치먼트(40)를 본 발명의 회전 구조체에 장착할 수 있다.
본 발명에서 설명하는 '내측'방향은 상기 웜휠(410)의 반경방향으로 회전축(중심축)에 가까워지는 방향을 의미하며, '외측'방향은 상기 웜휠(410)의 반경방향으로 방사로 뻗어나가는 방향을 의미한다. 따라서 상기 내측고정틀(600)은 외측고정틀(700)에 비하여 웜휠(410)의 회전축에 더 가까이 배치된다.
도 1 내지 도 2를 참고하여 본 발명은 어태치먼트(40)를 굴착기의 암(10)에 연결시키되 어태치먼트(40)를 회전시키는 구조체에 관한 것으로, 굴착기의 암(10)에 고정결합되는 커플러(20) 및 웜휠케이스(400), 상기 웜휠케이스(400) 내에 구비되어 회전하는 웜휠(410) 및 상기 웜휠(410)과 결합되어 웜휠(410)과 함께 회전하며 어태치먼트(40)를 잡아 고정하는 클램프(30)를 포함한다.
굴착기의 암(10)에 결합하기 위한 커플러(20)에는 복수개의 암결합홀(21)이 형성되고 결합핀(미도시)이 관통한다. 상기 커플러(20)의 암결합홀(21)이 암(10)의 홀과 연통시킨 후 결합핀을 동시 관통하도록 삽입함으로써 암(10)에 고정된다.
도 2, 도4, 도 5 및 도 10에 도시된 바와 같이 상기 커플러(20)의 하부에 구비되는 웜휠케이스(400)는 내부에 웜휠(410)을 수용하는 케이스로서, 웜휠(410) 수용을 위해 내부에 중공의 공간을 형성한다. 그리고 웜휠케이스(400)의 상단이 막힌 면으로 형성되되 하단은 개방된 면으로 이루어져 있다.
상기 웜휠케이스(400)의 하단부는 상단보다 더 큰 직경을 가지는 수용돌출부(420)가 형성된다. 상기 수용돌출부(420)는 후술할 외측고정틀(700)이 배치되는 공간을 형성하기 위해 외측으로 더 돌출된 형상으로 형성되어 웜휠케이스(400)의 내부의 하단공간이 확장된다.
상기 웜휠케이스(400)의 강성 유지를 위해 두께가 일정하게 유지되되 내부 공간이 확장됨에 따라 상기 수용돌출부(420)가 웜휠케이스(400)의 상단보다 더 큰 직경 및 내경을 가지도록 형성되는 것이다.
도 3을 참고하여 본 발명의 회전 구조체는 웜휠(410)을 회전시키기 위한 모터(100)가 구비된다. 상기 모터(100)는 어태치먼트(40)를 회전시키기 위한 동력을 생성하는 동력원이다.
통상 굴착기의 동력발생 수단은 유압으로 동작하기 때문에 상기 모터(100)도 유압으로 가동되는 유압모터(100)로 구비되는 것이 바람직하나, 공압, 전압 등 다른 동력발생 수단을 배제하는 것은 아니다.
상기 모터(100)는 유압으로 작동하되 어태치먼트(40)가 일정 각으로 회전할 수 있도록 유압이 제어된다. 모터(100)의 제어는 굴착기의 운전자가 제어할 수 있도록 굴착기의 운전석에 제어 레버 등 제어 수단이 구비되어야 한다.
상기 모터(100)는 적절한 배치 위치로서 후술할 웜축케이스(300)의 상부에 놓이며 기어박스(200)와 연통되는 위치에 배치된다.
도 3을 참고하여 모터(100)가 유압에 의해 회전하면 모터(100)의 동력을 기어(210), 웜축(310)을 거쳐 웜휠(410)에 전달한다. 기어(210)는 상기 모터(100)로부터 동력을 전달받아 웜축(310)까지 전달하는 동력전달 수단이다.
기어(210)가 기어박스(200)의 내부에 수용되어 먼지 등 이물질이 많은 공사, 건축현장에서 사용하여도 기어(210)의 이에 먼지 및 이물질이 달라붙는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 의해 동력전달 수단으로서 기어(210)를 3개 배치하였으나, 개수는 변경할 수 있으며, 또한 체인, 벨트 등 다양한 동력전달 수단으로 치환 가능하다. 상기 기어(210)는 모터(100)의 동력을 웜축(310)까지 전달한다.
도 4 및 도 5를 참고하여 상기 기어(210)를 통해 모터(100)의 동력을 전달받는 웜축(310)은 웜휠(410)과 치합되어 웜휠(410)을 회전시키는 구성이다. 본 발명의 일실시예로서 어태치먼트(40)를 회전시키기 위해 웜기어(210)를 차용한다. 이는 어태치먼트(40)가 의도하지 않은 회전을 방지하고 오직 모터(100)의 회전에 의해서만 회전 동작을 발생하기 위해 역전(逆轉)이 불가능한 웜기어(210)를 차용하였다. 웜기어(210)를 통해 모터(100)의 출력이 감소하여도 웜기어(210)의 특성인 큰 감속비를 얻을 수 있으므로 작업시에 많은 부하가 가해지고 고중량의 어태치먼트(40)를 쉽게 회전시킬 수 있다. 그러나 웜기어(210) 이외의 베벨기어(210) 등 다양한 기어(210)를 배제하지 않고 차용할 수도 있다.
상기 웜축(310)의 회전축 방향은 수평방향으로 되고 웜휠(410)의 회전축 방향은 수직방향으로 되며, 상기 웜축(310)의 회전축과 웜휠(410)의 회전축은 어긋나 있다.
도 4, 도 5 및 도 10을 참고하여 상기 웜축(310)은 웜축케이스(300)의 내부에 수용된다. 상기 웜축케이스(300)는 웜축(310)에 먼지 및 이물질이 달라붙는 것으로부터 보호하기 위한 케이스이다. 상기 웜축(310)과 웜휠(410)이 치합되어 있으므로, 웜축(310) 및 웜휠(410)의 치합 부위에사 상기 웜휠케이스(400)와 웜축케이스(300)의 내부 공간이 연통된다. 상기 웜축케이스(300)와 웜휠케이스(400)는 일체형으로 형성될 수도 있으나, 상기 웜휠(410)은 원판 형태로, 웜축(310)은 원기둥 형태로 되되 상기 웜축(310)과 웜휠(410)의 회전축이 어긋나 있기에 웜축(310)을 보호하는 웜축케이스(300) 및 웜휠(410)을 보호하는 웜휠케이스(400)의 형상이 다르게 형성되어야 하며 이를 구분하기 위해 각각 웜휠케이스(400) 및 웜축케이스(300)로 구분하여 지칭하였다.
도 4, 도 5, 도 8 및 도 9를 참고하여 상기 웜축(310)과 치합되는 웜휠(410)은 중공인 내부공간의 웜휠케이스(400) 내에 배치되어 어태치먼트(40)를 잡아 고정시키는 클램프(30)와 볼트결합된다. 웜휠케이스(400)의 상단 및 측면이 막힌 면으로 형성되되 하단면이 개방되어 있으므로 상기 웜휠(410)의 상단 및 측면이 웜휠케이스(400)에 의해 둘러싸여 이물질이 웜휠(410)에 달라 붙는 것을 차단한다. 그러나 개방된 하단에서 상기 클램프(30)와 볼트결합될 수 있다.
상기 웜휠(410)은 일정 두께의 원판으로 형성되되 중심이 중공인 도넛 형상으로 형성되며, 웜축(310)에 의해 수직방향으로 세워진 회전축으로 회전한다. 상기 웜휠(410)이 도넛 형상으로 형성되므로 내측 테두리와 외측 테두리가 형성된다. 상기 내측 테두리는 하단에서 내측고정틀(600)과 접촉되는 테두리이며, 외측 테두리는 하단에서 외측고정틀(700)과 접촉되는 테두리이다.
상기 웜휠(410)의 상단면은 상기 웜휠케이스(400)의 내면과 접촉하고, 웜휠(410)의 하단 테두리는 내측 테두리와 외측 테두리에서 각각 내측고정틀(600)과 외측고정틀(700)과 접촉된다. 상기 웜휠(410)의 하단 테두리에서 내측고정틀(600)과 접촉되는 면을 내측접촉면(411), 외측고정틀(700)과 접촉되는 면을 외측접촉면(412)이라 지칭한다.
상기 웜휠(410)은 클램프(30)와 볼트결합되어 있으므로, 클램프(30)에 어태치먼트(40)를 장착한 상태로 작업 수행시에 어태치먼트(40)의 자중 및 작업시에 발생하는 하중으로 인해 발생하는 부하를 웜휠(410)에 가해진다.
내측고정틀(600) 및 외측고정틀(700)이 웜휠(410)에 가해지는 부하를 분산하고 웜휠(410)을 하부에서 지지하므로 마찰력이 감소하며 마모가 억제된다.
상기 내측고정틀(600)은 웜휠(410)에서 중공인 내측 중심에 배치되되 상기 내측접촉면(411)과 접촉하여 상기 웜휠(410)을 지지하며, 외측고정틀(700)은 웜휠(410)의 외측에 배치되되 상기 외측접촉면(412)과 접촉하여 웜휠(410)을 지지한다. 즉, 상기 웜휠(410)을 하부에서 받치는 고정틀이 이중으로 구성되어 있어 웜휠(410)와 맞닿은 면에 발생하는 마찰력을 감소시킬 수 있다.
도 5를 참고하여 상기 웜휠(410)에서 중공인 중심에는 중심기둥(500)이 배치된다. 상기 중심기둥(500)은 상기 웜휠(410)의 내면과 면접촉하거나 또는 약간 이격될 수 있으나, 상기 웜휠(410)을 하부에서 받치지는 않는다.
상기 중심기둥(500)은 웜휠케이스(400)와 볼트로 고정 결합되어 있어 웜휠(410)이 회전하더라도 중심기둥(500)은 회전하지 않는다. 중심기둥(500)과 웜휠(410)이 맞닿는 면에 발생하는 마찰력을 감소시키기 위해 윤활유, 구리스 등의 윤활제 성분을 도포할 수 있다.
도 4, 도 5, 도 8을 참고하여 상기 내측고정틀(600)은 중심기둥(500)과 볼트결합되어 고정되며 상기 웜휠(410)의 회전에도 움직이지 않는다. 상기 웜휠케이스(400)와, 중심기둥(500) 및 내측고정틀(600)이 함께 고정되어 상기 내측고정틀(600)이 웜휠케이스(400)에서 이탈되지 않는다.
상기 내측고정틀(600)에서 상기 웜휠(410)의 내측접촉면(411)과 접촉하여 웜휠(410)을 지지하는 면을 휠받침면(610)으로 지칭한다. 상기 내측접촉면(411)과 휠받침면(610)이 접촉하는 부위에 마찰력을 감소시키기 위하여 윤활제 성분을 도포할 수 있다. 본 발명에서 윤활제성분이 도포된 부위에서 윤활제 누유를 방지하기 위하여 패킹을 더 구비할 수 있다.
도 4, 내지 도 7, 도 9를 참고하여 상기 외측고정틀(700)은 웜휠(410)의 하단을 외측에서 지지하는 고정틀이다. 상기 외측고정틀(700)은 웜휠(410)의 회전으로 발생하는 마찰력을 최소화하여 마모를 억제하기 위해서 베어링 형태로 형성된다. 또는, 상기 외측고정틀(700)이 베어링볼(720)의 구비없이 상기 내측고정틀(600)과 유사한 형상인 링 형상의 일체형으로 구비될 수 있다. 상기 외측고정틀(700)은 상기 웜휠케이스(400)의 수용돌출부(420)의 내측에 배치된다.
상기 외측고정틀(700)은 외측접촉면(412)과 접촉하는 상부링(710), 상기 웜휠케이스(400)에 고정되는 하부링(730) 및 상기 상부링(710)와 하부링(730) 사이에 배치되는 다수개의 베어링볼(720)을 포함한다.
상기 상부링(710)은 중심이 중공인 링 형상으로 형성되고, 상부링(710)의 상단면은 상기 웜휠(410)의 외측접촉면(412)과 접촉한다. 상기 상부링(710)과 웜휠(410)은 함께 회전하거나 또는 상부링(710)의 상단면과 웜휠(410)의 외측접촉면(412) 사이에 슬라이딩이 발생할 수 있다.
상기 하부링(730)은 수용돌출부(420)의 내면과 접촉하여 결합되어 웜휠케이스(400)에서 이탈되지 않는다.
도 5, 도 9 및 도 10을 참고하여 상기 웜휠케이스(400)와 웜축케이스(300)의 내부 공간이 서로 연통되어 있으며, 상기 외측고정틀(700)은 웜휠케이스(400) 및 웜축케이스(300)의 내면과 결합된다.
이를 더욱 상세하게 살펴보면, 상기 웜휠케이스(400)의 수용돌출부(420) 및 웜축케이스(300)의 내면에는 각각 제2나사홈(421) 및 제1나사홈(320)이 형성되어 있고, 상기 외측고정틀(700)의 하부링(730) 외면에는 결합나사산(731)이 형성되어 있다. 상기 제1나사홈(320)과 제2나사홈(421)은 서로 연통되어 있으며, 나사홈이 어긋나지 않고 이어지도록 형성된다.
상기 하부링(730)의 결합나사산(731)이 제1나사홈(320)과 제2나사홈(421)에 체결됨에 따라 상기 하부링(730)의 외면이 웜휠케이스(400)의 수용돌출부(420) 및 웜축케이스(300)의 내면과 면접촉하도록 결합된다.
상기 상부링(710)과 하부링(730)에는 베어링볼(720)이 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지턱이 형성된다. 상기 상부링(710)에는 상부이탈방지턱(711)이, 하부링(730)에는 하부이탈방지턱(732)이 형성되어 상기 베어링볼(720)을 감싼다. 상기 상부이탈방지턱(711)과 하부이탈방지턱(732)이 형성되므로 상기 상부링(710)과 하부링(730)에는 베어링볼(720)이 수용되는 오목한 부위가 형성된다.
클램프(30)에 어태치먼트(40)가 결합된 후 작업 시에 상기 웜휠(410)은 어태치먼트(40)의 자중에 의해 하방으로의 하중(부하)을 받게 된다. 웜휠(410)의 내측접촉면(411)이 내측고정틀(600)의 휠받침면(610)을 가압하나 상기 내측고정틀(600)이 중심기둥(500)을 통해 웜휠케이스(400)가 결합되어 있어 이탈되지 않는다.
외측고정틀(700)의 상부링(710)의 상단면이 웜휠(410)의 외측접촉면(412)에서 가압받고, 베어링볼(720)을 거쳐 하부링(730)으로 부하가 전달된다. 그러나 하부링(730)은 나사체결을 통하여 웜휠케이스(400) 및 웜축케이스(300)에 결합된 상태이므로 이탈되지 않는다.
도 10을 참고하여 어태치먼트(40)를 이용한 작업시에 본 발명의 회전 구조체에 많은 진동이 전달되어 외측고정틀(700)의 나사결합이 풀리는 것을 방지하기 위해 외측고정틀(700)의 하부에 스냅링(800)이 더 배치된다.
상기 웜휠케이스(400)의 수용돌출부(420)와 웜축케이스(300)의 내면에는 각각 제2스냅홈(422)과 제1스냅홈(330)이 형성되되, 제1스냅홈(330)과 제2스냅홈(422)은 서로 연결(연통)되어 있으며 제2나사홈(421)과 제1나사홈(320)의 하부에 형성된다.
상기 스냅링(800)은 제1스냅홈(330)과 제2스냅홈(422)에 삽입되어 끼워지며, 하부링(730)의 하단면을 지지하여 진동으로 인해 외측고정틀(700)이 나사결합된 상태가 풀리는 것을 방지한다.
도 8 및 도 9를 참고하여 상기 웜휠(410)의 하단면에는 클램프(30)와 볼트결합하기 위한 볼트구멍이 형성되되, 상기 내측고정틀(600)과 외측고정틀(700)의 사이에 형성된다. 웜휠(410)의 하단면에 형성된 볼트구멍은 내측고정틀(600)보다 외측에 있으며 외측고정틀(700)보다 내측에 위치한다. 따라서 상기 웜휠(410)과 클램프(30)를 결합시키는 결합볼트는 상기 내측고정틀(600)과 외측고정틀(700)의 사이에 배치된다.
상기 어태치먼트(40)가 결합된 클램프(30)를 웜휠(410)과 고정시키면 웜휠(410)은 하부로 향한 부하가 걸리게 되나, 이를 양측방향에서 각각 내측고정틀(600)과 외측고정틀(700)이 부하를 분산하고 지지하므로 마찰력이 감소하고 마모가 억제된다.

10:암 20:커플러 21:암결합홀 30:클램프 40:어태치먼트
100:모터 200:기어박스 210:기어
300:웜축케이스 310:웜축 320:제1나사홈 330:제1스냅홈
400:웜휠케이스 410:웜휠 411:내측접촉면 412:외측접촉면
420:수용돌출부 421:제2나사홈 422:제2스냅홈
500:중심기둥 600:내측고정틀 610:휠받침면
700:외측고정틀 710:상부링 711:상부이탈방지턱 720:베어링볼
730:하부링 731:결합나사산 732:하부이탈방지턱 800:스냅링

Claims (8)

  1. 커플러(20)를 통해 굴착기의 암(10)에 결합되며, 내부에 중공의 공간을 형성하는 웜휠케이스(400);
    상기 웜휠케이스(400) 내부에 수용되며, 어태치먼트(40)를 고정시키는 클램프(30)와 결합되고, 내,외측 테두리 하단에 각각 내측접촉면(411)과 외측접촉면(412)이 형성되는 웜휠(410);
    상기 웜휠(410)과 치합되는 웜축(310)이 내부에 수용되며, 상기 웜휠케이스(400)와 연통되는 웜축케이스(300);
    상기 내측접촉면(411)과 접촉하는 휠받침면(610)이 형성되며, 상기 웜휠(410)을 내측에서 지지하는 내측고정틀(600);
    상단면이 상기 외측접촉면(412)과 접촉하며, 상기 웜휠(410)을 외측에서 지지하는 외측고정틀(700);
    상기 웜휠케이스(400)의 상단보다 더 큰 직경으로 형성되어 상기 외측고정틀(700)이 수용되며, 웜휠케이스(400)의 외측으로 돌출된 형상인 수용돌출부(420);를 포함하며,
    상기 외측고정틀(700)은
    상단면이 상기 웜휠(410)의 외측 테두리에 형성된 외측접촉면(412)과 접촉하는 상부링(710);
    외면에 형성된 결합나사산(731)이 상기 수용돌출부(420)의 내면에 형성된 제2나사홈(421)과 결합되어 수용돌출부(420)와 결합되는 하부링(730); 및
    상기 상부링(710)과 하부링(730)의 사이에 배치되는 다수개의 베어링볼(720);을 포함하는
    굴착기 어태치먼트의 회전 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내측고정틀(600)과 외측고정틀(700)은 상기 웜휠케이스(400)에 각각 연결되어 상기 웜휠(410)의 하부를 이중으로 받치되 웜휠(410)과 접촉하는 위치가 서로 다른
    굴착기 어태치먼트의 회전 구조체.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2나사홈(421)의 하부에 형성되는 제2스냅홈(422)에 끼워지며, 상기 하부링(730)의 하단면을 지지하여, 결합된 결합나사산(731)과 제2나사홈(421)의 풀림을 방지하는 스냅링(800);을 더 포함하는
    굴착기 어태치먼트의 회전 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부링(710) 및 하부링(730)에는 각각 베어링볼(720)을 감싸도록 상부이탈방지턱(711) 및 하부이탈방지턱(732)이 형성되어 베어링볼(720)의 이탈을 방지하는
    굴착기 어태치먼트의 회전 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 웜휠(410)과 클램프(30)를 결합시키는 결합볼트는 상기 내측고정틀(600)과 외측고정틀(700)의 사이에 배치되는
    굴착기 어태치먼트의 회전 구조체.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 웜축케이스(300)에는
    상기 제2나사홈(421)과 연통되어 제2나사홈(421)과 함께 상기 하부링(730)을 고정시키는 제1나사홈(320); 및
    상기 제1나사홈(320)의 하부에 형성되며, 웜축케이스(300) 내면에 형성되는 제1스냅홈(330)과 연통되어 상기 스냅링(800)이 끼워지는 제2스냅홈(422);을 포함하는
    굴착기 어태치먼트의 회전 구조체.
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