KR20160037765A - 요 방향 조정 수단을 가진 붐 조립체 - Google Patents

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Abstract

바퀴식 로더(loader) 또는 디거(digger)(10)의 붐(17)이 포크(29, 30) 내에서 수평축(18) 둘레로 피벗된다. 요(yaw) 조정이 붐의 스핀들을 구성하는 마주보는 테이퍼 플러그들(34, 35)에 의해 제공된다. 플러그들의 테이퍼부(37)는 베어링부(36)에 대해 편심되어 있고 붐의 요 방향 정렬 불량을 보정하도록 회전식으로 조정될 수 있다. 나사산 파스너(40)가 테이퍼 플러그들을 붐에 대해 잠근다.

Description

요 방향 조정 수단을 가진 붐 조립체{BOOM ASSEMBLY WITH YAW ADJUSTMENT}
본 발명은 바퀴식 로더(loader) 또는 디거(digger)의 붐에 관한 것으로, 특히 붐이 장착되는 포크에 대해 붐의 정렬을 위한 요(yaw) 방향 조정에 관한 것이다.
신축형 붐(telescopic boom)은 조정 가능한 작업 거리를 제공하기 위해 전형적으로 로더 및 디거에 장착된다. 이런 붐들은 섀시(chassis)에 대해 피벗되는데, 이 섀시는 바퀴식 또는 트랙식일 수 있으며, 흔히 자력 추진식이다. 일례에서 붐은 바퀴식 섀시의 후방에 수평적으로 피벗되어 전방으로 연장된다; 운전석이 붐의 측면에서 섀시에 제공되며, 붐의 장축은 섀시의 중심선의 일측으로 오프셋된다. 이런 붐은 유압 램(hydraulic ram)에 의해 상승되거나 하강될 수 있고, 그 작업 범위를 조정하기 위해 필요에 따라 내밀어지거나 접어넣어지는 하나 이상의 신축형 부분을 포함한다.
붐의 장축이 섀시의 전방 및 후방 중심선과 평행한 것이 바람직하다. 그러나 붐의 섀시 마운팅은 많은 강철 판재 부품의 용접 구조로 구성되고, 다른 허용오차나 치수 조건을 그대로 유지한 채 붐의 피벗 축이 차량의 전방 및 후방 중심선에 수직하도록 하는 것이 문제될 수 있다. 특히 피벗 축은 개별적으로 가공되는 보어를 구비한 분리된 강철 판재 부품 내에서 정의될 수 있으며, 제조 후 라인 보링(line boring)은 비실용적일 수 있다. 게다가 제조된 조립체의 뒤틀림은 그 용접 과정에서 발생할 수 있다.
붐의 장축의 정렬 불량은 붐의 최대 신장 상태에서 극대화되고, 이런 정렬 불량은 붐을 섀시에 조립한 후 명확해진다는 것이 이해될 것이다.
붐이 고정될 장치의 제조 및 조립 후에 붐의 요 방향 조정을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 첫 번째 측면에 따르면, 포크들을 가진 지지체와, 실질적으로 수평한 피벗 축 둘레로 포크들 사이에서 스핀들 상에 피벗된 붐을 포함하는 붐 조립체가 제공되되, 스핀들은 포크들을 위한 환형 베어링부와 붐을 위한 환형 붐부(circular boom portion)를 포함하고, 붐부는 베어링부에 대해 편심되어 있어서 스핀들의 회전이 빔을 포크에 대해 요(yaw) 방향으로 움직인다.
일례에서, 붐은 각 끝단으로부터 중앙부를 향해 내측으로 테이퍼진 환형 관통 홀과, 각각 관통 홀의 각 끝단으로 삽입 가능한 두 개의 플러그를 포함하는 스핀들과, 각 포크 내로의 맞물림을 위한 환형 피벗 베어링부를 포함하며, 각 플러그는 관통 홀의 각 테이퍼에 일치하도록 환형 테이퍼부를 구비하되, 각 플러그의 테이퍼부는 베어링부에 대해 편심되어 있다.
이런 배치는 스핀들, 특히 하나 또는 둘 모두의 플러그의 상대적인 회전에 의해 요 방향 조정을 가능하게 한다. 플러그들은 플러그의 테이퍼부가 관통 홀의 테이퍼 부에 대해 잠길 때 붐의 스핀들을 제공한다.
일례에서, 플러그들을 함께 당김으로써 붐에 대해 움직이지 못하게 하기 위해 나사산 파스너가 제공된다. 나사산 파스너는 플러그들 중 하나를 관통하여 다른 하나에 맞물릴 수 있으며, 나사를 풀 때 플러그들을 분리하기 위해 포획될 수 있다.
분리된 플러그들은 붐과 포크의 손쉬운 조립을 제공하며, 나아가서 테이퍼진 플러그들은 관통 보어의 개구에서 각 플러그의 위치 결정을 상대적으로 용이하게 한다; 이것은 통상적으로 단일한 부재로 된 스핀들을 삽입하기에 앞서 긴밀한 정밀도로 붐과 포크를 정렬할 필요성을 회피하게 한다.
본 발명의 배치는 일정 시간 사용 후에, 또는 붐 조립체의 부품을 교체할 때 요 각을 조정할 수 있게 해준다.
본 발명의 두 번째 측면에 따르면, 본 발명의 붐 조립체의 요를 조정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 포크들 내에 붐을 배치하는 단계; 플러그들을 각 포크를 통해 양측으로부터 관통 홀에 삽입하되, 플러그의 테이퍼부가 관통 홀과 미끄럼 맞물림되도록 하는 단계; 하나 이상의 플러그를 회전시켜 붐의 포크에 대한 요 각을 조정하는 단계; 및 플러그들이 관통 홀과 테이퍼 잠금 맞물림 상태로 되어 관통 홀에 대해 플러그들이 회전방향으로 움직일 수 없도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징들은 첨부된 청구항들과 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 기타 특징들은 첨부된 도면에서 단지 예시적으로만 묘사된 발명의 실시예의 이어지는 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 신축형 붐 조립체를 구비한 자력 추진 로더의 측면도이다.
도 2는 도 1의 로더의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 원리를 도시하고 있는, 도 1의 붐 조립체의 피벗 축의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 테이퍼진 편심 플러그를 통과하는 개략적인 축방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 테이퍼진 편심 플러그의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 3에 상당하는 단면도로서 본 발명의 실용적인 실시예를 도시하고 있다.
첨부의 도면 도 1 내지 도 5는 개략도로서 예시적인 것들이다; 이들은 특정한 크기나 비율을 나타내지 않으며, 크기의 한정이나 절대적인 도표 정밀도가 없이 발명의 원리를 전달하기 위한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 바퀴식 자력 추진 로더(loader)(10)는 평행한 축(13, 14) 둘레로 회전 가능한 4개의 바퀴(12)를 가진 섀시(11)를 포함한다. 로더의 전방 및 후방 중심선은 축(13, 14)에 수직한 축(15)을 구비하며, 이동의 직진 방향을 한정한다. 로더는 미끄럼 조향 섀시(skid-steer chassis)를 가지는데, 다른 바퀴들은 구동하는 채로 하나 이상의 바퀴를 제동함으로써 방향이 결정된다; 그러나 통상적으로 조향 가능한 섀시 또한 제공될 수 있으며 트랙을 가진 섀시도 제공될 수 있다.
운전석(16)이 섀시의 일측에 제공되며, 신축형 붐(telescopic boom)(17)이 피벗 축(18) 둘레로 섀시의 후방에 피벗되어 운전석(15) 옆에 놓인다. 이런 배치는 붐 조립체(17)가 수축되었을 때 컴팩트한 크기의 차량을 제공한다.
붐(17)은 차량 피벗(21)에서 차량에 피벗되는 유압 램(hydraulic ram)(19)에 의해 상승되거나 하강될 수 있다. 상승 및 하강은 양방향 화살표(20)로 표시된 방향으로 이루어진다.
붐(17)은 외측부(23)와 단일한 신축형 내측부(24)를 포함하는데, 신축형 내측부는 유압 제어 하에서 구동기에 의해 양방향 화살표(25)로 표시된 방향으로 신장되거나 수축될 수 있다. 도시된 바와 같이, 붐의 내측부는 포크(fork)(26)를 갖고 있지만, 그랩(grab), 버킷(bucket) 등 통상적인 종류의 다른 부착물도 가능하다.
양방향 화살표(28)로 나타낸 요(yaw) 방향 정렬 불량을 최소화하기 위해, 붐의 장축(27)(도 2 참조)은 전방 및 후방 축(15)과 평행한 것이 바람직하다
지금까지 설명한 바와 같이, 도 1 및 도 2의 로더는 통상적인 것이다. 섀시는, 직립 암(arm)(29, 30)이 제공되고 피벗 축(18)을 형성하는 철골제를 포함한다. 붐은 전형적으로 암(29, 30)의 관통 홀(미도시)에 상응하는 피벗 핀에 의해 축(18) 상에 장착된다.
도 3은 도 1 및 도 2의 참조번호를 가진 요소들에 상당하는 본 발명의 단순화된 실시예를 도시하고 있다. 직립 암(29, 30)은, 그 안에 붐의 외측부(23)가 피벗 축(18) 둘레로 피벗되는 포크를 형성한다.
각 암(29, 30)은 축(18) 상에 관통 개구를 형성하는데, 이 안에 각각의 환형 평탄 베어링(31, 32)이 제공된다. 외측부(23)는 또한 관통 보어(33)를 형성하며, 이 관통 보어는 바깥쪽부터 중단부까지 내측으로 테이퍼져 있어서, 중심에서 최소 직경이 되며 이 최소 직경이 실질적으로 붐의 장축(27)에 대해 정렬된다. 평탄 직경부가 관통 보어(33)의 바깥쪽 또는 중단부에 제공될 수 있지만, 차후 명백해질 것과 같이 테이퍼부는 직선적이고 매끄러우며 연속적이어야 한다.
붐 조립체를 위한 피벗 핀은 유사한 2개의 분리된 플러그(34, 35)를 포함하며, 플러그는 각각 고정된 직경의 환형 베어링부(36)와, 관통 보어(33)의 각각의 테이퍼부에 상당하도록 테이퍼진 환형 노즈부(nose portion)(37)를 포함한다.
베어링부(36)는 평탄 베어링(31, 32)에 상당하는 직경을 가져서 붐 조립체(17)를 위한 피벗 지지체를 제공한다.
(도시된 방향에서) 좌측 플러그(34)는 테이퍼진 끝단에 암나사산(38)을 포함하며, 우측 플러그(35)는 나사산 볼트(40)를 위해 여유 간격 있는 직경으로 관통 홀(39)을 구비하는데, 이 나사산 볼트는 사용시 암나사산(38)에 맞물린다. 볼트(40)를 조이면 관통 보어(33)의 테이퍼진 면에 대해 플러그(34, 35)를 함께 당기며, 사용시에 플러그(34, 35)가 외측부(23)에 대해 움직일 수 없게 될 수 있지만 각 환형 베어링(31, 32) 내에서 피벗 축(18) 둘레로 피벗팅을 제공한다는 것을 알 수 있다. 조립 상황(도시된 바와 같은)에서 바닥이 맞닿는 것을 막기 위해 중심 간격(41)이 플러그(34, 35) 사이에 제공된다.
우측 플러그(35)가 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 환형 베어링부(36)의 평탄한 직경과 테이퍼진 노즈부(37)를 명확히 알아볼 수 있다. 그러나 테이퍼진 노즈부는 대칭적으로 편심되어 있는데 최대 편심값이 도면 방향에서 그 바닥쪽에 있다. 따라서 회전시 노즈부(37)는 도 4의 실선 외형선과 쇄선 외형선 사이에서 베어링부(36)에 대해 상대적으로 가로지르는 방향으로 위치가 바뀌었다가 다시 돌아온다. 이런 방식에 의해 플러그(35)의 회전은 암(29)에 대해 상당하는 외측부(23)의 측면의 상대적인 전진 및 후진 움직임을 야기하고, 따라서 붐 조립체의 요 방향 움직임을 야기한다.
플러그(34)는 플러그(35)와 동일한 외부 형태를 가지지만, 앞서 설명한 바와 같이 관통 홀(39)이 암나사산(38)으로 대체되어 있다. 플러그(34)는 외측부(23)에 대해 상대적으로 회전되어 암(3)에 대해 상대적인 움직임을 야기할 수 있다.
플러그(34, 35)는 예컨대 리세스(42, 도 4참조) 또는 플러그(34, 35)의 외부 평탄면에 페그 스패너(peg spanner)와 같은 적절한 수단에 의해 제자리에서 회전하게 할 수도 있다.
사용시, 외측부(23)는 암(29, 30) 사이에 배치되며 플러그(34, 35)가 붐의 위치를 잡기 위해 삽입된다. 붐은 내측부(24)의 자유단에서 요 오차가 최대화되도록 연장되며, 요 불일치가 측정된다. 허용오차를 벗어나면, 붐 조립체가 전방 및 후방 중심선(15)과 평행해질 때까지 돌려지도록 하나 또는 두 개의 플러그(34, 35)가 회전된다. 이 상태에서 볼트(40)가 조여져 테이퍼부(37)가 보어(33)의 테이퍼진 표면과 마찰 잠금 상태로 맞물리도록 당겨지며, 따라서 외측부(23)에 대해 움직이지 않게 된다.
명확성을 높이기 위해 예를 들어 외측부(23)와 암(29, 30) 사이의 그리스(grease) 유동로, 스러스트 워셔(thrust washer)와 같은 일부 부품들과 사소한 특성들이 도 3의 단면도에서 생략되어 있다.
전형적인 플러그(34, 35)는 약 60mm의 최대 직경, 약 50mm의 베어링 길이, 130mm의 전체 길이 및 7.5°의 테이퍼 끼인각을 가질 수 있다. 테이퍼 오프셋은 약 1mm일 수 있는데, 이는 이상에서 설명된 실시예의 제조 허용 오차 내에서 요 방향 수정 이동을 제공하기에 충분하다.
도 6은 도 3에 상응하는 것으로, 본 발명의 실용적인 실시예를 나타내고 있다. 암(29, 30)의 구조적인 상세가 다르며, 볼트(40)는 플러그(35) 내에 유지되어 나사를 풀 때 플러그들(34, 35)이 분리되는 것을 촉진하고, 따라서 필요에 따라 관통 보어(33)와의 테이퍼 잠금이 해제된다. 대체 구성으로서, 간격(41)이 압박되도록 하고 따라서 테이퍼진 맞물림이 해제되는 것을 허용하기 위해 유압 피팅(hydraulic fitting)이 제공될 수 있다. 붐은 중량을 줄이면서 강도와 강성을 유지하기 위해 전형적으로 박스형 단면이다.
본 발명은 바퀴식 로더에 관해 설명되었다. 그러나 본 발명이 자력 추진 차량에 장착되었든 그렇지 않든 실질적으로 수평적인 피벗을 가진 붐에 장착된 임의의 포크에 적용될 수 있음은 명백할 것이다.
본 발명의 재질은 붐을 가진 기계들, 특히 건축용 기계에 관습적으로 사용되는 종류로서 적절한 등급의 스틸과 베어링 소재인 통상적인 것들이다.
본 발명의 변형 및 변이가 첨부된 청구항들의 범위 내에서 가능하다.

Claims (25)

  1. 포크들을 구비한 지지체와, 상기 포크들 사이에서 실질적으로 수평한 피벗 축 둘레로 스핀들 상에서 피벗되는 붐을 포함하는 붐 조립체에 있어서,
    상기 스핀들은 상기 포크들을 위한 환형 베어링부(circular bearing portion)와 상기 붐을 위한 환형 붐부(circular boom portion)를 포함하고, 상기 붐부는 상기 베어링부에 대해 편심되어서 상기 스핀들이 빔을 포크에 대해 요(yaw) 방향으로 움직이도록 하는 붐 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 붐은 각 끝단으로부터 중단부를 향해 내측으로 테이퍼진 환형 관통 홀과, 각각 상기 관통 홀의 각 끝단으로 삽입가능한 두 개의 플러그를 포함하는 스핀들과, 각 포크에 맞물리기 위한 환형 피벗 베어링부를 포함하고,
    상기 플러그 각각은 상기 관통 홀의 각 테이퍼와 일치하도록 환형 테이퍼부를 구비하되,
    상기 각 플러그의 테이퍼부는 상기 베어링부에 대해 편심된 붐 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피벗 축 상에서 상기 플러그들을 함께 당기도록 적용된 나사산 파스너를 더 포함하는 붐 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 나사산 파스너는 상기 플러그들이 분리되는 것을 촉진하도록 적용된 붐 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파스너는 상기 플러그들 중 하나에 포획된 붐 조립체.
  6. 제3항 내지 제5항 중 한 항에 있어서,
    상기 나사산 파스너는 상기 플러그들 중 하나의 간격 홀을 관통하고 상기 다른 플러그의 암나사산에 맞물릴 수 있는 볼트를 포함하는 붐 조립체.
  7. 제2항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,
    상기 플러그들은 페그 스패너(peg spanner)에 의해 맞물려져서 회전을 허용하기 위해 외측의 각 끝단면에 복수의 막힌 구멍들을 포함하는 붐 조립체.
  8. 제2항 내지 제7항 중 한 항에 있어서,
    각 플러그는 5~15° 범위의 끼인각을 가진 테이퍼부를 구비한 붐 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 끼인각은 7~8°의 범위인 붐 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 끼인각은 7.5°인 붐 조립체.
  11. 제2항 내지 제7항 중 한 항에 있어서,
    상기 플러그들의 테이퍼부는 0.5~2mm의 편심도를 가진 붐 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 편심도는 0.8~1.2mm 범위인 붐 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 편심도는 1.0mm인 붐 조립체.
  14. 제2항 내지 제7항에 있어서,
    상기 플러그들의 테이퍼부는 길이 및 끼인각이 실질적으로 동일한 붐 조립체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 테이퍼부의 축방향 길이는 70~90mm 범위인 붐 조립체.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 환형 베어링부의 직경은 50~70mm 범위인 붐 조립체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 베어링부의 최소 축방향 길이는 50mm인 붐 조립체.
  18. 제1항 내지 제17항 중 한 항에 있어서,
    상기 붐은 신축형(telescopic)인 붐 조립체
  19. 제1항 내지 제18항 중 한 항의 붐 조립체를 구비한 자력 추진 차량.
  20. 제2항 내지 제18항 중 한 항의 붐 조립체의 요 각(yaw angle)을 조정하는 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 포크들 안에 상기 붐을 위치시키는 단계;
    상기 관통 홀의 양측으로부터 각각의 포크를 관통하여 상기 플러그를 삽입하되 상기 플러그들의 테이퍼부가 상기 관통 홀과 미끄럼 맞물림되는 단계;
    상기 포크들에 대한 상기 붐의 요 각을 조정하기 위해 하나 이상의 상기 플러그를 회전시키는 단계; 및
    상기 플러그들이 상기 관통 홀에 대해 회전방향으로 움직이지 못하도록 하기 위해 상기 플러그들이 상기 관통 홀에 대해 테이퍼 잠금 맞물림이 되도록 하는 단계를 포함하는 붐 조립체의 요 각 조정 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 플러그들은 상기 플러그들을 함께 당기는 나사산 파스너(threaded fastner)에 의해 테이퍼 잠금 맞물림이 되는 붐 조립체의 요 각 조정 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 플러그들은 상기 플러그들 중 하나에 포획된 나사산 파스너에 의해 테이퍼 잠금 맞물림으로부터 벗어나도록 촉진되는 붐 조립체의 요 각 조정 방법.
  23. 실질적으로 첨부된 도면을 참조로 설명된 바와 같은 붐 조립체.
  24. 실질적으로 첨부된 도면을 참조로 설명된 바와 같은 자력 추진 차량.
  25. 실질적으로 첨부된 도면을 참조로 설명된 바와 같은 붐 조립체의 요 각 조정 방법.
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