KR20200128869A - 버켓 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설 기계에 장착되는 버켓에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 버켓은 굴착 대상과 상대적으로 인접한 제1 평면부와 상기 제1 평면부와의 교각이 제1 설정 각도가 되도록 배치된 제2 평면부와 상기 제1 평면부의 일단부와 상기 제2 평면부의 일단부를 연결하는 곡면부 그리고 상기 제2 평면부의 타단부에서 꺾여져 연장되며 상기 제1 평면부와의 교각이 상기 제1 설정 각도 보다 작은 제2 설정 각도가 되도록 설치된 제3 평면부를 포함하는 백 플레이트, 및 상기 백 플레이트의 양 측면에 각각 형성되어 상기 백 플레이트와 함께 적재 공간을 형성하는 사이드 플레이트를 포함한다.

Description

버켓{BUCKET}

본 발명은 버켓에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건설 기계에 장착되는 버켓에 관한 것이다.

일반적으로 버켓은 굴삭기 또는 휠로더와 같은 건설 기계에 장착되어 사용된다. 예를 들어, 굴삭기는 토사나 암석을 채굴하기 위해 사용되는 건설 기계이다. 굴삭기 차체의 전방부에는 아암을 마련되고, 아암의 단부에는 토사나 암석을 채굴하여 일시적으로 보관하기 위한 버켓이 설치된다. 아암은 링크 부재와 유압 장치를 매개하여 회동 가능하게 설치된다. 그리고 아암의 단부에는 토사나 암석 등을 채굴하여 일시적으로 보관하는 버켓이 역시 회동 설치된다. 또한, 토사나 암석 등의 굴착 대상과 우선적으로 접촉하는 버켓의 단부에는 다수의 투스(tooth)가 하나 이상 장착되어 굴착 성능을 향상시키게 된다. 또한, 휠로더는 골재를 채취하여 운반하거나 운반 차량에 상차시키는 건설 기계이다. 휠로더의 전방부에 마련된 아암의 단부에는 골재를 적재하여 운반하기 위한 버켓이 설치된다.

이와 같이, 건설 기계에 장착되는 버켓은 땅을 굴착하거나 토사와 자갈 등을 모으거나 골재와 같은 적재물을 적재하여 이동시키는 역할을 한다.

그런데, 건설 기계가 지반을 파내거나 골재를 채취하여 적재하는 작업을 수행하는 과정에서, 버켓이 지반에 침투할 때 지반에서 반력이 발생된다. 따라서 버켓은 지반 침투시 반력의 영향을 최소화할 수 있는 형상으로 제조되는 것이 유리하다. 그리고 버켓은 적재 용량은 클수록 시간 당 작업량이 증가되므로, 동일한 조건이라면 적재 용량이 큰 것이 유리하다.

하지만, 버켓의 지반 침투 시 생기는 반력과 버켓의 적재 용량은 통상적으로 트레이드 오프(trade off) 관계에 있다. 즉, 버켓의 적재 용량을 키우면 버켓의 지반 침투시 반력이 증가되는 것이 일반적인 현상다. 이에, 버켓의 적재 용량은 최대한 확보하면서도 버켓의 지반 침투시 반력을 최소화할 수 있는 버켓의 형상이 요구되고 있다.

본 발명의 실시예는 적재 용량을 향상시키면서도 지반 침투 시 반력을 최소화한 버켓을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 건설 기계에 장착되는 버켓(bucket)은 굴착 대상과 상대적으로 인접한 제1 평면부와 상기 제1 평면부와의 교각이 제1 설정 각도가 되도록 배치된 제2 평면부와 상기 제1 평면부의 일단부와 상기 제2 평면부의 일단부를 연결하는 곡면부 그리고 상기 제2 평면부의 타단부에서 꺾여져 연장되며 상기 제1 평면부와의 교각이 상기 제1 설정 각도 보다 작은 제2 설정 각도가 되도록 설치된 제3 평면부를 포함하는 백 플레이트, 및 상기 백 플레이트의 양 측면에 각각 형성되어 상기 백 플레이트와 함께 적재 공간을 형성하는 사이드 플레이트를 포함한다.

상기 제2 설정 각도는 상기 제1 설정 각도보다 낮을 수 있다.

상기 사이드 플레이트는 상기 백 플레이트의 상기 제1 평면부와 상대적으로 인접하며 상기 제1 평면부와 평행한 제1 측변과, 상기 백 플레이트의 상기 제2 평면부 및 상기 제3 평면부와 상대적으로 인접하며 상기 제1 측변과 평행한 제2 측변, 상기 백 플레이트의 상기 제1 평면부의 타단부에 상대적으로 인접한 상기 제1 측변의 일단부와 상기 백 플레이트의 상기 제3 평면부에 상대적으로 인접한 상기 제2 측변의 일단부를 연결하는 제3 측변, 그리고 상기 제1 측변의 타단부와 상기 제2 측변의 타단부를 연결하는 제4 측변을 포함할 수 있다.

또한, 상기 백 플레이트의 상기 제1 평면부의 일단부와 타단부 사이의 길이는 상기 제2 평면부의 일단부와 타단부 사이의 길이보다 길고 상기 사이드 플레이트의 상기 제4 측변보다 짧을 수 있다.

상기 제3 측변은 상기 백 플레이트의 상기 곡면부 방향에 반대 방향으로 볼록하게 만곡된 곡선일 수 있다.

상기 제2 측변과 상기 제4 측변의 교각은 상기 제1 설정 각도보다 20도 이상 클 수 있다.

상기한 버켓은 상기 제1 평면부와 상대적으로 인접한 상기 사이드 플레이트의 상기 제4 측변의 일단부에 결합되며 상기 사이드 플레이트와 평행한 방향으로 날이 형성된 사이드 커터를 더 포함할 수 있다.

상기한 버켓은 상기 백 플레이트의 상기 제2 평면부의 외면에 결합되며 가로 방향으로 길이를 갖는 가로 지지대를 더 포함할 수 있다.

상기한 버켓은 상기 백 플레이트의 상기 제3 평면부에 결합되며 상기 제2 평면부 방향에 반대 방향으로 상기 제3 평면부의 단부에서 돌출된 유출 방지판을 더 포함할 수 있다.

상기한 버켓은 상기 백 플레이트의 상기 곡면부와 상기 제2 평면부의 외면에 결합되어 세로 방향으로 길이를 가지며 상기 건설 기계에 장착되기 위한 체결공이 형성된 세로 지지 프레임과, 상기 백 플레이트의 상기 제1 평면부의 외면에서 수직한 방향으로 기설정된 두께만큼 돌출되도록 상기 세로 지지 프레임에 결합된 바텀 플레이트를 더 포함할 수 있다.

상기한 버켓은 상기 백 플레이트의 상기 제1 평면부의 타단부에 결합된 복수의 투스(tooth)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 버켓은 적재 용량을 향상시키면서도 지반 침투 시 반력을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버켓을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 버켓의 측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 버켓(101)을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 버켓(101)은 건설 기계에 장착되어 지반의 토사나 암석을 굴착하거나 골재를 채취하고 적재하여 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 일례로, 버켓(101)은 건설 기계의 일종인 굴삭기 또는 휠로더에 장착될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 버켓(101)은 백 플레이트(back plate, 200) 및 사이드 플레이트(side plate, 400)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 버켓(101)은 사이드 커터(740), 가로 지지대(600), 유출 방지판(800), 세로 지지 프레임(500), 바텀 플레이트(550), 및 복수의 투스(700)를 더 포함할 수 있다.

백 플레이트(200)는 후술할 사이드 플레이트(400)와 함께 적재 공간을 형성한다. 구체적으로, 백 플레이트(200)는 굴착 대상과 상대적으로 인접한 제1 평면부(210)와, 제1 평면부(210)와의 교각(θ1)이 제1 설정 각도가 되도록 배치된 제2 평면부(220)와, 제1 평면부(210)의 일단부와 제2 평면부(220)의 일단부를 연결하는 곡면부(250), 그리고 제2 평면부(220)의 타단부에서 꺾여져 연장되며 제1 평면부(210)와의 교각(θ2)이 제1 설정 각도 보다 작은 제2 설정 각도가 되도록 설치된 제3 평면부(230)를 포함한다.

그리고 백 플레이트(200)의 곡면부(250)가 갖는 곡률 반경(RC1)은 400mm 내지 500mm 범위 내에 속하도록 형성될 수 있다.

또한, 제2 설정 각도는 제1 설정 각도보다 낮은 각도로 설정될 수 있다. 일례로, 제1 설정 각도는 40도 내지 50도 범위 내에 속한다면, 제2 설정 각도는 30도 내지 40도 범위 내에 속하도록 형성될 수 있다.

또한, 백 플레이트(200)의 제1 평면부(210)의 일단부와 타단부 사이의 길이(L)는 제2 평면부(220)의 일단부와 타단부 사이의 길이보다 길고, 사이드 플레이트(400)의 제4 측변(404)보다 짧을 수 있다. 여기서, 제1 평면부(210)의 일단부는 곡면부(250)와 연결되고 타단부에는 후술할 복수의 투스(700)가 장착될 수 있다.

또한, 백 플레이트(200)는 토사와 같은 굴착 대상과 직접 접촉하므로 내마모성이 우수한 소재로 형성된다.

사이드 플레이트(400)는 백 플레이트(200)의 양 측면에 각각 형성되어 백 플레이트와 함께 적재 공간을 형성한다. 구체적으로, 사이드 플레이트(400)는 백 플레이트(200)의 제1 평면부(210)와 상대적으로 인접하며 제1 평면부(210)와 평행한 제1 측변(401)과, 백 플레이트(200)의 제2 평면부(220) 및 제3 평면부(230)와 상대적으로 인접하며 제1 측변(401)과 평행한 제2 측변(402)과, 백 플레이트(200)의 제1 평면부(210)의 타단부에 상대적으로 인접한 제1 측변(401)의 일단부와 백 플레이트(200)의 제3 평면부(230)에 상대적으로 인접한 제2 측변(402)의 일단부를 연결하는 제3 측변(403), 그리고 제1 측변(401)의 타단부와 제2 측변(402)의 타단부를 연결하는 제4 측변(404)을 포함한다. 여기서, 제3 측변(403)은 백 플레이트(200)의 곡면부(250) 방향에 반대 방향으로 볼록하게 만곡된 곡선으로 형성될 수 있다. 그리고 제3 측변(403)의 곡률 반경(RC2)은 1800mm 내지 2200mm 범위 내에 속하도록 형성될 수 있다.

또한, 사이드 플레이트(400)의 제2 측변(402)과 제4 측변(404)의 교각은 제1 설정 각도보다 20도 이상 크도록 형성될 수 있다. 그리고 사이드 플레이트(400)는 백 플레이트(200)의 제1 평면부(210)로부터 수직 방향 높이가 최소한 제2 평면부(220)보다는 높게 형성된다. 따라서, 제1 측변(401)과 제4 측변(404)이 만나는 코너 영역은 후술할 가로 지지대(600)의 측면 뿐만 아니라 세로 지지 프레임(500) 및 유출 방지판(800)의 일부를 가린다. 이는 미관 상 유리할 뿐만 아니라 토사가 후술할 가로 지지대(600)의 빈 공간에 유입되어 빈 공간을 메움으로써 불필요하게 버켓(101)의 무게가 증가되는 것을 방지할 수 있다.

복수의 투스(tooth)(700)는 백 플레이트(200)의 제1 평면부(210)의 타단부에 결합될 수 있다. 복수의 투스(700)는 굴착 성능을 향상시키기 위해 토사나 암석 등의 굴착 대상과 우선적으로 접촉하도록 장착된다.

사이드 커터(740)는 제1 평면부(210)와 상대적으로 인접한 사이드 플레이트(400)의 제4 측변(403)의 일단부에 결합된다. 그리고 사이드 커터(740)는 사이드 플레이트(400)와 평행한 방향으로 날(743)이 형성된다. 사이드 커터(740)는 굴착 대상을 사이드 플레이트(400)와 평행한 방향으로 절단하여 굴착 성능을 더욱 향상시킨다.

가로 지지대(600)는 백 플레이트(200)의 제2 평면부9220)의 외면에 결합되며 가로 방향으로 길이를 갖는다. 가로 지지대(600)는 백 플레이트(200)의 강도를 보강한다. 구체적으로, 가로 지지대(600)는 절곡되어 단면이 속이 빈 삼각형 모양으로 형성될 수 있다. 이에, 백 플레이트(20)의 강도는 효과적으로 보강하면서도 버켓(101)의 전체적인 무게 증가는 최소화할 수 있다.

세로 지지 프레임(500)은 백 플레이트(200)의 곡면부(250)와 제2 평면부(220)의 외면에 결합되어 세로 방향으로 길이를 갖는다. 세로 지지 프레임(500)도 백 플레이트(200)의 강도를 보강한다. 또한, 세로 지지 프레임(500)에는 건설 기계에 장착되기 위한 체결공(509)이 형성될 수 있다.

또한, 세로 지지 프레임(500)은 복수개 마련될 수 있으며, 복수의 세로 지지 프레임(500)에 각각 형성된 체결공(509)이 건설 기계에 기구적으로 연결되어 건설 기계의 구동 장치에 의해 버켓(101)이 동작하게 된다.

바텀(bottom) 플레이트(550)는 백 플레이트(200)의 제1 평면부(210)의 외면에서 수직한 방향으로 기설정된 두께만큼 돌출되도록 세로 지지 프레임(500)에 결합된다. 바텀 플레이트(550)는 세로 지지 프레임(500) 및 백 플레이트(200)의 마모를 억제한다. 바텀 플레이트(550)는 교체가 가능하며, 버켓(101)의 전체적인 마모 수명을 증가시킬 수 있다.

유출 방지판(800)은 백 플레이트(200)의 제3 평면부(230)에 결합되며, 제2 평면부(220) 방향에 반대 방향으로 제3 평면부(230)의 단부에서 돌출된다. 그리고 유출 방지판(800)은 버켓(101)에 적재된 적재물이 유출되는 것을 방지한다. 특히, 버켓(101)과 건설 기계가 기구적으로 연결된 부위 및 버켓(101)을 구동시키기 위한 구동 실린더 방향으로 적재물인 토사가 유츨되는 것을 방지한다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 버켓(101)은 적재 용량을 향상시키면서도 지반 굴착시 반력을 최소화할 수 있다.

이하, 표 1 및 표 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예와 비교예를 대비하여 설명한다.

구성 요소	실험예	비교예
백 플레이트의 제1 평면부 길이	900mm	775mm
제1 설정 각도	45	45
제2 설정 각도	35	30
백 플레이트의 곡면부의 곡률 반경	430mm	460mm
사이드 플레이트의 제3 측변의 곡률 반경	2000mm	0

표 1에서, 백 플레이트의 제1 평면부 길이는, 도 2에 도시한 백 플레이트(200)의 제1 평면부(210)의 일단부와 타단부 사이의 길이를 의미한다. 여기서, 제1 평면부(210)의 일단부는 곡면부(250)와 연결되고 타단부에는 후술할 복수의 투스(700)가 장착될 수 있다.

또한, 표 1에서, 제1 설정 각도는 도 2에 도시한 백 플레이트(200)의 제1 평면부(210)와 제2 평면부(220)의 교각(θ1)을 의미한다. 그리고 제2 설정 각도는 도 2에 도시한 백 플레이트(200)의 제1 평면부(210)와 제3 평면부(230)의 교각(θ2)을 의미한다.

또한, 표 1에서, 백 플레이트의 곡면부의 곡률 반경은 도 2에서 참조부호 RC1이며, 사이드 플레이트의 제3 측변의 곡률 반경은 도 2에서 참조부호 RC2이다.

또한, 실험예와 비교예는 아래 표 1에 나타난 바와 같이 구성 요소의 수치만 상이하며, 다른 조건은 동일한 상태로 실험을 진행하였다.

아래의 표 2는 실험에 따른 결과를 나타낸다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예와, 실험예와 대비하기 위한 비교예 각각의 적재 중량과 침투 반력은 실험을 통해 아래의 표 2와 같음을 확인할 수 있었다.

구분	최대 적재 중량 [kg]	침투 반력 [kgf]
비교예	6,900	95,000
실험예	7,400	90,000
증감율	+ 7.2%	- 5.3%

상기 표 2와 같이, 실험예가 비교예보다 적재 중량은 7.6% 증가되고, 침투 반력은 5.2% 감소됨을 확인할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101: 버켓
200: 백 플레이트
210: 제1 평면부
220: 제2 평면부
230: 제3 평면부
250: 곡면부
400: 사이드 플레이트
401: 제1 측변
402: 제2 측변
403: 제3 측변
404: 제4 측변
500: 세로 지지 프레임
509: 체결공
550: 바텀 플레이트
600: 가로 지지대
700: 복수의 투스
740: 사이드 커터
800: 유출 방지판

Claims (11)

1. 건설 기계에 장착되는 버켓(bucket)에 있어서,
   굴착 대상과 상대적으로 인접한 제1 평면부와, 상기 제1 평면부와의 교각이 제1 설정 각도가 되도록 배치된 제2 평면부와, 상기 제1 평면부의 일단부와 상기 제2 평면부의 일단부를 연결하는 곡면부, 그리고 상기 제2 평면부의 타단부에서 꺾여져 연장되며 상기 제1 평면부와의 교각이 상기 제1 설정 각도 보다 작은 제2 설정 각도가 되도록 설치된 제3 평면부를 포함하는 백 플레이트; 및
   상기 백 플레이트의 양 측면에 각각 형성되어 상기 백 플레이트와 함께 적재 공간을 형성하는 사이드 플레이트
   를 포함하는 버켓.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 설정 각도는 상기 제1 설정 각도보다 낮은 것을 특징으로 하는 버켓.
3. 제1항에 있어서,
   상기 사이드 플레이트는,
   상기 백 플레이트의 상기 제1 평면부와 상대적으로 인접하며 상기 제1 평면부와 평행한 제1 측변과;
   상기 백 플레이트의 상기 제2 평면부 및 상기 제3 평면부와 상대적으로 인접하며 상기 제1 측변과 평행한 제2 측변;
   상기 백 플레이트의 상기 제1 평면부의 타단부에 상대적으로 인접한 상기 제1 측변의 일단부와 상기 백 플레이트의 상기 제3 평면부에 상대적으로 인접한 상기 제2 측변의 일단부를 연결하는 제3 측변; 그리고
   상기 제1 측변의 타단부와 상기 제2 측변의 타단부를 연결하는 제4 측변
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 버켓.
4. 제3항에 있어서,
   상기 백 플레이트의 상기 제1 평면부의 일단부와 타단부 사이의 길이는 상기 제2 평면부의 일단부와 타단부 사이의 길이보다 길고 상기 사이드 플레이트의 상기 제4 측변보다 짧은 것을 특징으로 하는 버켓.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제3 측변은 상기 백 플레이트의 상기 곡면부 방향에 반대 방향으로 볼록하게 만곡된 곡선인 것을 특징으로 하는 버켓.
6. 제3항에 있어서,
   상기 제2 측변과 상기 제4 측변의 교각은 상기 제1 설정 각도보다 20도 이상 큰 것을 특징으로 하는 버켓.
7. 제3항에 있어서,
   상기 제1 평면부와 상대적으로 인접한 상기 사이드 플레이트의 상기 제4 측변의 일단부에 결합되며 상기 사이드 플레이트와 평행한 방향으로 날이 형성된 사이드 커터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버켓.
8. 제1항에 있어서,
   상기 백 플레이트의 상기 제2 평면부의 외면에 결합되며 가로 방향으로 길이를 갖는 가로 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버켓.
9. 제1항에 있어서,
   상기 백 플레이트의 상기 제3 평면부에 결합되며, 상기 제2 평면부 방향에 반대 방향으로 상기 제3 평면부의 단부에서 돌출된 유출 방지판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버켓.
10. 제1항에 있어서,
    상기 백 플레이트의 상기 곡면부와 상기 제2 평면부의 외면에 결합되어 세로 방향으로 길이를 가지며 상기 건설 기계에 장착되기 위한 체결공이 형성된 세로 지지 프레임과;
    상기 백 플레이트의 상기 제1 평면부의 외면에서 수직한 방향으로 기설정된 두께만큼 돌출되도록 상기 세로 지지 프레임에 결합된 바텀 플레이트
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버켓.
11. 제1항에 있어서,
    상기 백 플레이트의 상기 제1 평면부의 타단부에 결합된 복수의 투스(tooth)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버켓.

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