KR102304293B1 - 퀵 체인지 디바이스 - Google Patents

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KR102304293B1
KR102304293B1 KR1020200140310A KR20200140310A KR102304293B1 KR 102304293 B1 KR102304293 B1 KR 102304293B1 KR 1020200140310 A KR1020200140310 A KR 1020200140310A KR 20200140310 A KR20200140310 A KR 20200140310A KR 102304293 B1 KR102304293 B1 KR 102304293B1
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윤승훈
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대모 엔지니어링 주식회사
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Abstract

본 발명은 퀵 커플러와 어댑터를 조립할 때 운전자의 조작 미숙으로 인해 조립이 되지 않거나 내부 부품이 파손되는 문제를 해결하고 퀵 커플러와 어댑터의 조립을 용이하게 할 수 있는 퀵 체인지 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 하며,
굴삭기 암의 단부에 결합되도록 형성되는 퀵 커플러(100); 및 어태치먼트의 일측에 체결되도록 형성되며는 어댑터(200); 를 포함하며, 상기 퀵 커플러(100) 및 어댑터(200) 중 어느 하나에는 좌우 폭방향으로 가이드돌기(103)가 돌출형성되고, 나머지 하나에는 좌우 면에 배치되는 측판(221)과 상기 측판에서 상하방향으로 요입형성되며 상기 가이드돌기(103)가 삽입될 수 있도록 형성되는 가이드슬롯(221a)이 형성되고, 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 체결 시, 상기 가이드돌기(103)가 상기 가이드슬롯(221a)에 삽입됨으로써, 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 간 전후방향 조립이 가이드되는 것을 특징으로 한다.

Description

퀵 체인지 디바이스{Quick Change Device}
본 발명은 굴삭기와 같은 건설장비에 어태치먼트를 유압 실린더를 이용하여 장착 및 교체하기 위한 퀵 체인지 디바이스에 관한 것이다.
일반적으로 굴삭기와 같이 암을 사용하는 건설장비는 다양한 작업 환경에서 다양한 용도로 사용될 수 있도록 암 말단의 어태치먼트를 교체 가능하게 구비된다. 어태치먼트를 교체하기 위한 장비가 퀵 체인지 디바이스이며, 특히 "퀵"의 의미는 별도의 수작업 없이 운전자가 유압 실린더의 유압을 조절하여 커플러의 잠금 및 해제를 조작할 수 있는 기능을 나타낸다.
퀵 체인지 디바이스는 굴삭기의 암 말단에 결합되는 퀵 커플러와 어태치먼트의 상부에 결합되어 퀵 커플러에 장착 또는 해제되는 어댑터를 포함하여 이루어진다. 따라서 퀵 커플러와 어댑터 사이의 결합에 의해 어태치먼트가 굴삭기 암에 결합될 수 있는 구조를 가진다.
한편 일반적으로 어댑터는 어태치먼트에 부착된 상태로 지면에 놓아져 있고, 운전수는 굴삭기 암을 조종하여 퀵 커플러의 위치를 어댑터에 대응시켜 조립하고 있다. 그런데 퀵 커플러와 어댑터의 위치를 대응시키는 과정에서 운전자의 조작 미숙으로 인해 퀵 커플러와 어댑터 내측의 유압 부품 등이 파손되는 문제가 발생할 수 있다.
또한 퀵 커플러와 어댑터가 제대로 조립되지 않았음에도 운전수가 이를 오인하여 어태치먼트를 들어올리는 동작을 취할 수 있는데, 이 경우 어태치먼트의 낙하로 인한 안전 사고로 이어질 수 있다는 문제가 있다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야에서는, 운전자가 퀵 커플러와 어댑터의 체결 여부를 캐빈 내에서 확인할 수 있도록 하고 있다. 그 예로써, 퀵 커플러와 어댑터 체결 시 시각적으로 확인할 수 있는 기계적인 구조를 추가하거나, 선행문헌 1과 같이 센서가 체결 여부를 감지하여 운전자에 시각 및 청각적으로 전달하는 기술이 연구되고 있다.
(선행문헌 1) 유럽특허공보 EP 1599637 B1, A SYSTEM COMPRISING AN IMPLEMENT ATTACHMENT MEANS AND AN IMPLEMENT, 2004.08.26 공개
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구체적으로는 퀵 커플러와 어댑터를 조립할 때 운전자의 조작 미숙으로 인해 조립이 되지 않거나 내부 부품이 파손되는 문제를 해결하고 퀵 커플러와 어댑터의 조립을 용이하게 할 수 있는 퀵 체인지 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 조립 여부를 센싱할 수 있는 센서를 포함하여 안전하고 편리하게 퀵 커플러와 어댑터를 조립할 수 있는 퀵 체인지 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 다음과 같은 퀵 체인지 디바이스를 포함한다.
본 발명은, 굴삭기 암의 단부에 결합되도록 형성되는 퀵 커플러(100); 및 어태치먼트의 일측에 체결되도록 형성되며는 어댑터(200); 를 포함하며, 상기 퀵 커플러(100) 및 어댑터(200) 중 어느 하나에는 좌우 폭방향으로 가이드돌기(103)가 돌출형성되고, 나머지 하나에는 좌우 면에 배치되는 측판(221)과 상기 측판에서 상하방향으로 요입형성되며 상기 가이드돌기(103)가 삽입될 수 있도록 형성되는 가이드슬롯(221a)이 형성되고, 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 체결 시, 상기 가이드돌기(103)가 상기 가이드슬롯(221a)에 삽입됨으로써, 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 간 전후방향 조립이 가이드되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 어댑터(200)는, 전방 및 후방에 상기 퀵 커플러(100)와 체결될 수 있는 봉 형상의 커플러 결합핀(222)이 설치되고, 상기 가이드슬롯(221a)은 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)의 결합상태에서, 후방의 상기 커플러 결합핀(222)과 상기 가이드돌기(103) 사이의 거리를 직경으로 하는 원호 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 가이드슬롯(221a)은 상기 가이드돌기(103)의 삽입 방향을 기준으로 전단의 폭이 후단의 폭보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)의 양 측에 센서부가 각각 설치되며, 각각의 상기 센서부는 발신기 및 수신기를 포함하여 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 사이의 거리를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 어댑터(200)는, 전방 및 후방에 상기 퀵 커플러(100)와 체결될 수 있는 봉 형상의 커플러 결합핀(222)이 설치되고, 상기 센서부는 제1센서부(310) 및 제2센서부(320) 중 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 제1센서부(310) 및 제2센서부(320)는 수신기와 발신기를 각각 포함하고, 상기 제1센서부(310)는, 상기 가이드돌기(103) 및 가이드슬롯(221a) 측에 상기 수신기 및 발신기가 설치되고, 상기 제2센서부(320)는, 상기 퀵 커플러(100)에 형성되며 상기 어댑터(200)의 후방에 설치되는 상기 커플러 결합핀(222)에 결합되는 제1커플링부(110)와, 상기 어댑터(200)의 전방에 설치되는 상기 커플러 결합핀(222) 측에 상기 수신기 또는 발신기가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 어댑터(200)는, 전방 및 후방에 상기 퀵 커플러(100)와 체결될 수 있는 봉 형상의 커플러 결합핀(222)이 설치되고, 상기 퀵 커플러(100)는, 구동실린더(140)의 전후진에 의해 상기 커플러 결합핀(222)과 체결 및 해제되도록 구성되며, 상기 센서부에 의해 측정되는 거리가 설정된 범위 내에서 최소 값을 갖는 경우에 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)가 정 위치에 배치된 것으로 판단하며, 상기 정 위치에 배치된 것으로 판단 될 시 상기 구동실린더(140)를 전진시켜 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)를 체결하는 제어부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 각각의 상기 센서부에 의해 측정되는 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 사이의 거리가 동일하도록 상기 퀵 커플러(100)를 틸팅시키는 제어부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
본 발명은 가이드돌기 및 가이드슬롯을 포함함으로써, 퀵 커플러와 어댑터를 조립할 때 잘못된 조립방향으로 인해 유압 부품과 같은 내부 부품이 파손되는 문제를 해결하였다. 따라서 운전자의 조작 미숙으로 인한 작업시간의 지체나 제품 파손의 문제가 없으며, 운전자의 조립 조작을 용이하게 하고, 제품의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
또한 센서부를 포함하여 조립 여부를 신뢰성있게 판단할 수 있는 바, 조립 오인에 의한 안전 사고를 방지할 수 있다. 나아가 센서를 퀵 커플러와 어댑터 측부에 형성하여 틸팅 제어를 함으로써, MG(Machine Guidance) 또는 MC(Machine Control)를 통한 자동 조립이 가능하여 작업성이 크게 증대되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명 퀵 체인지 디바이스의 사시도,
도 2는 도 1의 측면도,
도 3은 도 1의 정면도,
도 4는 도 1의 후면도,
도 5는 퀵 커플러의 평면도,
도 6은 도 5의 배면도,
도 7은 퀵 커플러의 일부 구성을 도시하는 사시도,
도 8은 도 7에서 구동실린더의 전진상태를 도시하는 사시도,
도 9는 도 7을 다른 방향에서 바라본 사시도,
도 10은 어댑터의 일부 구성을 도시하는 사시도,
도 11은 제2유압연결부의 분해사시도,
도 12는 제2유압연결부의 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 퀵 체인지 디바이스의 사시도, 도 2는 도 1의 측면도, 도 3은 도 1의 정면도, 도 4는 도 1의 후면도, 도 5는 퀵 커플러의 평면도, 도 6은 도 5의 배면도, 도 7은 퀵 커플러의 일부 구성을 도시하는 사시도, 도 8은 도 7에서 구동실린더의 전진상태를 도시하는 사시도, 도 9는 도 7을 다른 방향에서 바라본 사시도, 도 10은 어댑터의 일부 구성을 도시하는 사시도, 도 11은 제2유압연결부의 분해사시도, 도 12는 제2유압연결부의 측면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명 퀵 체인지 디바이스는 굴삭기 암 단부에 연결되는 퀵 커플러(100)와, 어태치먼트의 상측에 연결되는 어댑터(200)를 포함하고, 퀵 체인지와 어댑터(200)를 결합 또는 해제함으로써 어태치먼트를 굴삭기에 탈착하도록 형성된다. 퀵 커플러(100)에는 후방에 제1커플링부(110) 및 전방에 제2커플링부(120)가 형성되고, 어댑터(200)에는 제3커플링부(220)로서 커플러 결합핀(222)이 설치되어, 제1커플링부(110)를 후방의 커플러 결합핀(222)에 걸고 퀵 커플러(100)를 회전시켜 제2커플링부(120)를 전방의 커플러 결합핀(222)에 체결하면 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)가 결합되는 방식이다.
먼저 도 1 내지 도 9를 이용하여 퀵 커플러(100)의 상세 구성을 설명한다. 퀵 커플러(100)는 굴삭기 암과 결합되는 커플러상부몸체(101)와 어댑터(200)와 결합되는 커플러하부몸체(102)를 포함한다. 커플러상부몸체(101)와 커플러하부몸체(102)는 전후방에 걸쳐 연장형성되며 마주보도록 배치되는 두개의 측판으로 일체로 형성될 수 있다. 커플러상부몸체(101)와 커플러하부몸체(102)의 중앙부에는 가이드돌기(103)가 외측으로 돌출형성될 수 있다. 가이드돌기(103)는 후술하는 가이드슬롯(221a)을 따라 삽입되면서 퀵 커플러(100)의 운동 궤적을 가이드하는 역할을 한다. 커플러상부몸체(101)에는 굴삭기 암과 결합할 수 있도록 굴삭기결합핀(130)이 형성될 수 있으며, 커플러하부몸체(102)에는 어댑터(200)와 결합 및 해제를 위한 구성이 포함될 수 있다.
커플러하부몸체(102)의 후방에는 고정판(104)이 결합되어 후술하는 체결표시부(160) 또는 더스트프로텍터(170) 등을 설치할 수 있도록 한다. 또한 커플러하부몸체(102)의 후방에는 어댑터(200)의 후방 커플러 결합핀(222)이 수납될 수 있도록 홈이 형성된 제1커플링부(110)가 형성되며, 전방에는 전방 커플러 결합핀(222)에 걸리도록 형성되는 제2커플링부(120)가 형성된다. 제2커플링부(120)에는 구동실린더(140)에 의해 커플러하부몸체(102)의 전후방으로 이동가능한 로드 형상의 커플링핀(121)을 포함한다. 커플링핀(121)이 후방으로 이동된 상태에서 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 간 해제가 가능하며, 커플링핀(121)이 커플러 결합핀(222)의 하측에서 전방으로 이동되면 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)가 결합된다. 커플링핀(121)의 단부 상면은 커플러 결합핀(222)의 원통형상을 고려하여 도면과 같이 곡면으로 형성될 수 있다. 결합핀의 길이방향과 구동실린더(140)의 스트로크방향은 동일한 방향으로 배치될 수 있으며, 구동실린더(140)는 유압으로 구동되는 것이 일반적이고, 커플링핀(121) 및 구동실린더(140)는 복수로 구비될 수 있다.
또한 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 커플러하부몸체(102)의 중앙부에는 제1유압연결부(150)가 형성될 수 있다. 제1유압연결부(150)는 구동실린더(140)에 결합되어, 구동실린더(140)가 신축됨에 따라 결합핀과 함께 전후방으로 이동 가능하다. 도면상 두 개의 구동실린더(140)의 중앙에 제1유압연결부(150)가 도시되어 있다. 제1유압연결부(150)는 굴삭기의 유압펌프 또는 유압탱크와 연결되는 제1유압배관(151)과, 제1유압배관(151) 단부에 형성되는 제1유압커플러(153)와, 제1유압커플러(153)의 외주를 고정하는 블럭 형태의 제1밸브체(152)를 포함한다. 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)가 결합된 상태에서 제1밸브체(152)의 일면은 어댑터(200)의 제2밸브체의 일면과 면접하며, 일면을 통해 단부가 배치된 제1유압커플러(153) 및 제2유압커플러(252)가 결합됨으로써 굴삭기부터 어태치먼트까지 유압 라인(유로)이 연결될 수 있다. 추가로, 제1밸브체(152)의 일면에는 가이드핀(154)이 돌출형성되고 제2밸브체의 일면에는 가이드핀(154)에 대응되는 가이드홈(260)이 요입형성되어, 각 밸브체의 조립이 가이드될 수 있다.
나아가 커플러하부몸체(102)에는 체결표시부(160)가 포함될 수 있다. 체결표시부(160)는 커플링핀(121)이 전방으로 돌출되었는지 여부를 퀵 커플러(100) 후면에서 확인할 수 있도록 하는 구성이다. 체결표시부(160)는 구동실린더(140)와 함께 움직이도록 설치되며, 예로써 도면과 같이 제1밸브체(152) 상부에 결합되는 표시로드(162)의 형태로 형성될 수 있다. 표시로드(162)는 퀵 커플러(100)의 전후 방향으로 배치되며, 일단은 구동실린더(140)와 함께 구동되도록 고정되고, 타단은 자유단으로 형성될 수 있다. 더불어, 퀵 커플러(100) 후방의 고정판(104)에 관통형성된 표시홀(161)을 통해 출몰동작하도록 설치될 수 있다. 따라서 구동실린더(140)가 신장되면 커플링핀(121)은 돌출되고 표시로드(162)는 퀵 커플러(100) 후방에서 보이지 않으며, 반대로 구동실린더(140)가 수축되면 커플링핀(121)은 돌출되지 않고 표시로드(162)는 퀵 커플러(100) 후방에서 돌출되어 이를 시각적으로 확인할 수 있게 되는 것이다. 즉, 운전자는 체결표시부(160)를 통해 굴삭기 캐빈에서 퀵 커플러(100)의 체결 여부를 확인할 수 있다.
또한 커플러하부몸체(102)에는 더스트프로텍터(170)가 설치될 수 있다. 더스트프로텍터(170)는 제1유압부가 제2유압부에 연결되지 않은 상태에서 먼지가 유입되는 것을 방지하기 위한 구성이다. 더스트프로텍터(170)는 제1밸브체(152)의 일면을 덮도록 힌지결합되는 커버(171)와, 커버(171)를 개폐하도록 형성되는 개폐로드(172)를 포함한다. 개폐로드(172)는 일단이 퀵 커플러(100)의 후방(도면상 고정판(104))에 고정되며, 타단은 자유단이되 제1밸브체(152)를 관통하여 배치된다. 실린더가 신장된 상태에서 개폐로드(172)의 타단은 커버(171)의 내측면을 밀지 않아 커버(171)가 닫힌 상태에 있으나, 실린더가 수축된 상태에서 개폐로드(172)의 타단이 커버(171)의 내측면을 밀어 커버(171)가 개방될 수 있다. 이러한 동작이 도 7 내지 도 9에 도시되어 있다.
또한 커플러하부몸체(102)에는 제1커넥터(180)가 포함될 수 있다. 제1커넥터(180)는 어댑터(200)에 형성된 제2커텍터(230)와 연결되어 어댑터(200) 하부에 연결되는 틸트로테이터 등의 제어에 이용될 수 있다.
또한 커플러하부몸체(102)에는 안전스프링(190) 포함될 수 있다. 안전스프링(190)은 퀵 커플러(100)에 유압이 가해지지 않은 상태에서 커플링핀(121)이 항상 돌출되어 있도록 하기 위한 수단이다. 이를 통해 어댑터(200)가 결합된 상태에서 구동실린더(140)의 유압이 해제되더라도 안전스프링(190)에 의해 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)가 분리되지 않을 수 있다. 그러나 유압이 고장난 상태에서 퀵 커플러(100)를 분리하고자 하는 경우 오히려 안전스프링(190)을 제거하는 작업이 상당히 번거로운 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 안전스프링(190)을 구동실린더(140) 외측에 배치하고, 안전스프링(190)의 일단을 구동되는 제1유압연결부(150)에, 타단을 퀵 커플러(100)의 전방에 고정하였다. 나아가 안전스프링(190)의 타단은 고정몸체(191)를 관통하여 고정되는 고정볼트(192) 및 너트(193)에 의해 고정되도록 구성하였다. 이러한 구조를 이용하여, 너트(193)를 풀면 고정볼트(192)가 스프링에 의해 볼트머리방향으로 당겨지면서 스프링의 탄성력이 작아져 필요시에 안전스프링(190)의 탈거를 용이하게 할 수 있다는 효과가 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 4 및 도 10 내지 도 12를 이용하여 어댑터(200)의 상세 구성을 설명한다. 어댑터(200)의 하측에는 어태치먼트와 결합되는 어태치먼트 결합부(210)가 형성되며, 도면과 같이 패널의 형상으로 설치될 수 있다. 어댑터(200)의 상부에는 제3커플링부(220)가 형성된다. 제3커플링부(220)는 제1커플링부(110) 및 제2커플링부(120)에 결합되는 부분으로, 어태치먼트 결합부(210) 상측으로 연장형성되며 어댑터(200)의 전후방향으로 배치되는 어댑터측판(221) 및 양측에 형성된 어댑터측판(221)을 연결하며 어댑터(200)의 전후에 병렬로 배치되는 커플러 결합핀(222)을 포함할 수 있다. 도면과 같이 두개의 커플러 결합핀(222)이 형성되는 경우, 제1커플링부(110)는 후방의 커플러 결합핀(222)에 결합되고 제2커플링부(120)는 전방의 커플러 결합핀(222)에 결합될 수 있다.
나아가 특히 도 2를 참조하면, 어댑터측판(221)에는 가이드슬롯(221a)이 형성될 수 있다. 가이드슬롯(221a)은 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)가 결합될 때 상술한 가이드돌기(103)가 삽입되어 가이드될 수 있는 경로를 형성한다. 제1커플링부(110)를 연결한 후, 퀵 커플러(100)를 회전시켜 제2커플링부(120)를 연결하므로, 가이드슬롯(221a)은 도 2에 도시된 바와 같이 상방에서 전방 하측으로 호의 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 이때 호의 직경(R)은 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)가 결합된 상태를 기준으로 가이드돌기(103)와 후방의 커플러 결합핀(222) 사이의 거리에 대응되도록 형성될 수 있다.
나아가 가이드슬롯(221a)은 가이드돌기(103)의 직경(W)에 대응되도록 형성되되, 가이드돌기(103)의 삽입 경로를 기준으로, 전단의 너비(W')는 가이드돌기(103)의 직경(W)보다 크게 형성되고, 후단의 너비(W")는 가이드돌기(103)의 직경(W)에 더욱 근사하도록 형성된다. 따라서 전단에서 후단으로 갈수록 가이드슬롯(221a)의 너비가 축소되도록 형성될 수 있다. 이는 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)의 조립 초기에 도입이 용이하도록 하되, 조립 후에는 정확한 위치에 정렬될 수 있도록 하기 위함이다.
가이드돌기(103)가 가이드슬롯(221a)에 삽입되는 구조에 의해, 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)가 결합 전 올바르게 정렬될 수 있으며, 따라서 퀵 커플러(100) 결합 시 제1유압연결부(150)나 제2유압연결부(250) 등 내측에 설치된 구성이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 특히 제1유압연결부(150)와 제2유압연결부(250)는 허용되는 공차가 매우 작으며 파손되기 쉬운 위치에 배치되는 점을 고려할 때, 가이드돌기(103) 및 가이드슬롯(221a)에 의해 퀵 커플러(100)의 위치를 정렬하는 것은 내구성 향상에 크게 도움이 되는 기능이다.
또한 어댑터(200) 전방의 커플러 결합핀(222)에는 제2커넥터(230)가 설치될 수 있으며, 제2커넥터(230)에 관하여는 상술하였다.
나아가 어댑터(200)에는 제2유압연결부(250)가 포함될 수 있다. 제2유압연결부(250)는 구동실린더(140)에 의해 이동되는 제1유압연결부(150)와 체결되어 굴삭기부터 어태치먼트까지 유압 라인을 연결하기 위한 구성이다. 제2유압연결부(250)는 어태치먼트로부터 인출되는 유로가 연결되는 제2유압배관(251)과, 제2유압배관(251)의 단부에 형성되는 제2유압커플러(252)와, 제2유압커플러(252)의 외주를 고정하는 블럭 형태의 제2밸브체를 포함한다. 제2유압커플러(252)는 암커플러 또는 수커플러로 형성되되, 제1유압커플러(153)와 상보적인 형상 및 기능을 갖는다.
특히 도 10 내지 도 12를 이용하여 제2밸브체를 설명하면 다음과 같다. 제2밸브체는 제1밸브체(152)와 면접할 수 있는 형태로 형성되며, 패널 형상인 고정밸브체(253)와 유동밸브체(254)를 포함한다. 고정밸브체(253)는 일 모서리가 어댑터(200)에 용접 등으로 고정되며, 보강리브(255)에 의해 지지될 수 있다. 유동밸브체(254)는 고정밸브체(253)와 마주보도록 이격되어 배치되며 어댑터(200)에 직접 고정되지는 않는다. 고정밸브체(253)와 유동밸브체(254)를 모두 관통하여 제2유압커플러(252)가 고정되며, 고정밸브체(253)와 유동밸브체(254) 사이에는 완충장치(256)가 삽입되어 고정될 수 있다.
완충장치(256)는 유동밸브체(254)가 x, y, z 3 축으로 모두 이동될수 있게 하는 구성이다. 즉 유동밸브체(254)를 틸팅시킬 수 있는 탄성체로 이루어진 구성이다. 탄성체의 예로 우레탄을 포함하는 고무 소재를 들 수 있다. 완충장치(256)는 유동밸브체(254)의 면방향으로 탄성변형되는 면방향 완충부(256a)와, 유동밸브체(254)의 두께방향으로 탄성변형되는 두께방향 완충부(256b)를 포함할 수 있다. 면방향 완충부(256a)는 제2유압커플러(252)의 외측면을 감싸는 관 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 두께방향 완충부(256b)는 고정밸브체(253) 및 유동밸브체(254) 사이에 배치되도록 면방향 완충부(256a)의 일측으로부터 돌출형성될 수 있다.
한편 고정밸브체(253)와 유동밸브체(254)에는 면방향 완충부(256a)가 삽입될 수 있도록 홀(253a, 254a)이 관통형성되며, 고정밸브체(253) 및/또는 유동밸브체(254)의 서로 마주보는 면 상에는 두께방향 완충부(256b)의 양단이 삽입될 수 있도록 홈(253b, 254b)이 형성될 수 있다.
또한 고정밸브체(253)와 유동밸브체(254)에는 볼팅홀(258)이 관통형성되어 체결볼트(257)에 의해 결합될 수 있다. 본 발명은 유동밸브체(254)의 유동을 허용하기 위해서 고정밸브체(253) 또는 유동밸브체(254) 중 어느 하나 이상의 볼팅홀(258)은 체결볼트(257)의 직경보다 크게 형성하였으며, 도면과 같이 고정밸브체(253)에 형성된 볼팅홀(258)이 체결볼트(257) 직경보다 크게 형성되는 것이 더욱 바람직하다 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 제2유압연결부(250)의 구성에 의해 제1유압연결부(150)와 동심도가 맞지 않도록 어긋나게 정렬된 상태에서도 유동밸브체(254)가 올바른 방향으로 틸팅되면서 유압커플러가 체결될 수 있도록 하였다. 이 때, 유동밸브체(254)가 틸팅된 상태에서 제1유압연결부의 가이드핀(154)이 제2유압연결부의 가이드홈(260)에 삽입되면서 두 유압연결부가 더욱 올바르게 정렬될 수 있다. 또한 완충장치(256)가 복수 개 배치됨에 따라 조립되는 방향에 의해 제2조립체 일부에만 더 큰 충격이 가해지더라도 유동밸브체(254) 전체가 안정적으로 틸팅되며 유압커플러가 연결될 수 있다.
나아가 본 발명은 센서부를 더 포함할 수 있다. 센서부는 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)의 체결 상태를 굴삭기 캐빈 내에서 용이하고 신뢰성 있게 확인하기 위한 구성이며, 더불어 MG(Machine Guidance) 또는 MC(Machine Control)를 통한 자동 제어를 가능하게 하는 구성이다.
센서부와 관련하여 도 1에 도시하였으며, 이를 참조하면, 센서부는 가이드돌기(103)와 가이드슬롯(221a) 측에 설치되는 제1센서부(310)와, 퀵 커플러(100) 및 어댑터(200)의 후방 양 측에 설치되는 제2센서부(320)를 포함한다. 제1센서부(310)는 가이드돌기(103) 측에 설치되는 제1발신기(311)와, 제1발신기(311)로부터 신호를 수신하며 가이드슬롯(221a) 측에 설치되는 제1수신기(312)를 포함할 수 있다. 또한 제2센서부(320)는 제1커플링부(110) 측에 설치되는 제2발신기(321)와, 제2발신기(321)로부터 신호를 수신하는 제2수신기(322)를 포함할 수 있다. 발신기와 수신기를 포함하는 센서는 변위측정 센서, 초음파 센서, 또는 레이저 센서가 될 수 있다. 센서는 수신기에서 수신하는 신호의 크기, 지연시간 등에 의하여 발신기와 수신기 간 변위를 측정할 수 있다. 즉 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 사이의 거리를 측정할 수 있어, 변위가 조립상태에 대응되는 최소값이 되는 경우, 정상적으로조립 또는 정렬되었다고 판단할 수 있다. 그리고 센서에 의해 수신되는 변위는 통신 케이블을 통해 굴삭기 캐빈에서 전달되어, 디스플레이 또는 스피커에 의해 시각적, 청각적으로 운전자가 확인할 수 있게 된다.
따라서 운전자는 퀵 커플러(100)를 어댑터(200)에 체결할 때, 제1커플링부(110)에 형성된 후크를 후방의 커플러 결합핀(222)에 걸고, 이 작업이 제대로 되었는지를 제2센서부(320)를 통해 캐빈에서 확인할 수 있다. 이후, 운전자는 퀵 커플러(100)를 회전시켜 가이드돌기(103)를 가이드슬롯(221a)에 삽입하며, 제1센서부(310)에 의해 정상적으로 체결되었는지를 확인할 수 있다. 이후, 상술한 바와 같이 제2커플링부(120)의 정상 체결 여부는 체결표시부(160)를 통해 시각적으로 확인 가능하다. 이러한 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)의 체결 과정은 운전 제어를 하는 제어부에 의해 이루어질 수도 있다. 제어부는 센서부에 의해 측정되는 변위가 설정된 범위 중 최소 값을 가지는 경우, 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)가 제대로 배치되었다고 판단할 수 있으며, 이 경우에만 구동실린더(140)가 잠금 방향으로 신장되도록 제어할 수 있다.
또한 제1센서부(310) 및 제2센서부(320)는 모두 퀵 체인지 디바이스의 양 측에 한 쌍으로 형성될 수 있다. 이 경우, 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 사이의 좌우 각도를 측정할 수 있고, 측정된 각도만큼 퀵 커플러(100)의 위치 및 각도를 틸트로테이터를 이용하여 조작하는 것이 가능하다. 따라서 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)를 조립시 수평하게 배치한 후 조립하는 것이 가능하다. 이는 조립 조작에 의한 파손 등을 방지하여 내구성을 향상시키는 효과가 있으며, 나아가 머신컨트롤(MC) 또는 머신가이던스(MG) 기술에 접목할 수 있게 된다.
더욱 상세하게는, 운전 제어를 하는 제어부가 한 쌍의 센서부로부터 얻어진 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 사이의 거리를 이용하여 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 사이의 좌우 각도를 연산한다. 이후 퀵 커플러(100)를 어댑터(200)의 커플러 결합핀(222)과 평행하게 되도록 상기 퀵 커플러(100)를 회전시키고, 좌 또는 우 방향으로 회전시켜 틸팅 제어를 한다. 더불어 제1센서부(310) 및 제2센서부(320)에서 측정되는 변위를 이용하여 퀵 커플러(100)가 어댑터(200)의 상방에 위치하도록 퀵 커플러를 이동시키고, 퀵 커플러(100)를 어댑터(200)에 체결하는 동작을 수행하도록 제어한다.
이 때 틸팅, 로테이팅, 이동, 체결하는 동작은 연속적인 제어에 의해 수행될 수 있으며, 제어는 센서부에 의해 측정되는 변위가 점차 작아지는 방향으로 커플러를 이동시키는 것으로 이루어질 수 있다. 나아가 틸팅 및 로테이팅 동작은 암에 형성되는 링크를 통해 이루어지거나, 틸트로테이터를 이용하여 구동될 수 있다. 틸트로테이터는 퀵 커플러(100) 하부에 설치되는 것으로서, 상부부재와 하부부재로 이루어지며, 상부부재에 회전링크가 포함되고, 상부부재와 하부부재는 양 측에서 틸팅용 실린에 의해 연결될 수 있다. 회전링크는 웜과 웜기어를 포함하여 로테이팅 기능을 수행한다. 그리고 틸팅용 실린더는 신축에 의하여 상부부재와 하부부재간의 각도를 조절할 수 있도록 설치된다. 따라서 본 발명의 센서부 관련 구성을 틸트로테이터를 제어하는 머신컨트롤(MC) 또는 머신가이던스(MG) 기술에 이용하는 것이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 퀵 커플러 101 커플러상부몸체
102 커플러하부몸체 103 가이드돌기
104 고정판 110 제1커플링부
120 제2커플링부 121 커플링핀
130 굴삭기결합핀 140 구동실린더
150 제1유압연결부 151 제1유압배관
152 제1밸브체 153 제1유압커플러
154 가이드핀 160 체결표시부
161 표시홀 162 표시로드
170 더스트프로텍터 171 커버
172 개폐로드 173 설치몸체
180 제1커넥터 190 안전스프링
191 고정몸체 192 고정볼트
193 너트
200 어댑터 210 어태치먼트 결합부
220 제3커플링부 221 어댑터측판
221a 가이드슬롯 222 커플러 결합핀
230 제2커넥터 250 제2유압연결부
251 제2유압배관 252 제2유압커플러
253 고정밸브체 254 유동밸브체
253a, 254a 홀 255 보강리브
256 완충장치 256a 면방향 완충부
256b 두께방향 완충부 257 체결볼트
258 볼팅홀 260 가이드홈
310 제1센서부 311 제1발신기
312 제1수신기 320 제2센서부
321 제2발신기 322 제2수신기

Claims (7)

  1. 굴삭기 암의 단부에 결합되도록 형성되는 퀵 커플러(100); 및
    어태치먼트의 일측에 체결되도록 형성되며는 어댑터(200);
    를 포함하며,
    상기 퀵 커플러(100)의 양 측면에는 좌우 폭방향으로 가이드돌기(103)가 돌출형성되고, 상기 어댑터(200)는 좌우 면에 배치되는 측판(221)과 상기 측판에서 상하방향으로 요입형성되며 상기 가이드돌기(103)가 삽입될 수 있도록 형성되는 가이드슬롯(221a)이 형성되고,
    상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 체결 시, 상기 가이드돌기(103)가 상기 가이드슬롯(221a)에 삽입됨으로써, 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 간 전후방향 조립이 가이드되고,
    상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)에 설치되며, 발신기 및 수신기를 포함하여, 상기 발신기 및 수신기 사이의 거리를 측정함으로써 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 사이의 거리를 측정하는 센서부;
    를 더 포함하고,
    상기 센서부는, 상기 퀵 커플러(100) 및 어댑터(200)의 좌우 폭 방향으로 양 측부에 상기 발신기 및 수신기 쌍이 각각 설치되는 제1센서부(310)를 포함하고,
    상기 제1센서부(310)는 상기 가이드돌기(103) 및 이에 대응하는 가이드슬롯(221a) 측에 설치되어, 상기 퀵 커플러(100) 및 어댑터(200)의 좌측부 사이의 거리와 우측부 사이의 거리를 각각 측정하고,
    각각의 상기 센서부에 의해 측정되는 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 사이의 거리가 동일하도록 상기 퀵 커플러(100)를 좌우 방향으로 틸팅시키는 제어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퀵 체인지 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 어댑터(200)는, 전방 및 후방에 상기 퀵 커플러(100)와 체결될 수 있는 봉 형상의 커플러 결합핀(222)이 설치되고,
    상기 가이드슬롯(221a)은 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)의 결합상태에서, 후방의 상기 커플러 결합핀(222)과 상기 가이드돌기(103) 사이의 거리를 반경으로 하는 원호 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 퀵 체인지 디바이스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드슬롯(221a)은 상기 가이드돌기(103)의 삽입 방향을 기준으로 전단의 폭이 후단의 폭보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 퀵 체인지 디바이스.
  4. 굴삭기 암의 단부에 결합되도록 형성되는 퀵 커플러(100);
    어태치먼트의 일측에 체결되도록 형성되며는 어댑터(200); 및
    상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)에 설치되며, 발신기 및 수신기를 포함하여, 상기 발신기 및 수신기 사이의 거리를 측정함으로써 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 사이의 거리를 측정하는 센서부;
    를 포함하며,
    상기 센서부는, 상기 퀵 커플러(100) 및 어댑터(200)의 좌우 폭 방향으로 양 측부에 상기 발신기 및 수신기 쌍이 각각 설치되는 제1센서부(310)를 포함하고,
    상기 제1센서부(310)는 상기 퀵 커플러(100) 및 어댑터(200)의 좌측부 사이의 거리와 우측부 사이의 거리를 각각 측정하고,
    각각의 상기 센서부에 의해 측정되는 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200) 사이의 거리가 동일하도록 상기 퀵 커플러(100)를 좌우 방향으로 틸팅시키는 제어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퀵 체인지 디바이스.
  5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 어댑터(200)는, 전방 및 후방에 상기 퀵 커플러(100)와 체결될 수 있는 봉 형상의 커플러 결합핀(222)이 설치되고,
    상기 센서부는 제2센서부(320)를 포함하고,
    상기 제2센서부(320)는, 상기 퀵 커플러(100)에 형성되며 상기 어댑터(200)의 후방에 설치되는 상기 커플러 결합핀(222)에 결합되는 제1커플링부(110)와, 상기 어댑터(200)의 전방에 설치되는 상기 커플러 결합핀(222) 측에 상기 발신기 및 수신기 쌍이 설치되는 것을 특징으로 하는 퀵 체인지 디바이스.
  6. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 어댑터(200)는, 전방 및 후방에 상기 퀵 커플러(100)와 체결될 수 있는 봉 형상의 커플러 결합핀(222)이 설치되고,
    상기 퀵 커플러(100)는, 구동실린더(140)의 전후진에 의해 상기 커플러 결합핀(222)과 체결 및 해제되도록 구성되며,
    상기 제1센서부에 의해 측정되는 거리가 설정된 범위 내에서 최소 값을 갖는 경우에 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)가 정 위치에 배치된 것으로 판단하며, 상기 정 위치에 배치된 것으로 판단 될 시 상기 구동실린더(140)를 전진시켜 상기 퀵 커플러(100)와 어댑터(200)를 체결하는 제어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퀵 체인지 디바이스.
  7. 삭제
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