KR100559237B1 - 복합 소재로 구성된 작업 장치를 갖는 굴삭기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업 장치를 갖는 굴삭기에 관한 것으로, 구체적으로는 경량화시킨 작업 장치를 갖는 굴삭기에 관한 것이다. 몸체, 이 몸체에 연결된 붐, 이 붐에 연결된 암, 및 이 암에 연결된 버켓을 구비하는 본 발명에 따른 굴삭기에서, 상기 붐 또는 상기 암은 복합재료로 구성된 부분을 구비한다. 본 발명에 따른 작업 장치는 종래의 작업 장치에 비하여 약 30% 무게가 감소된다. 이러한 작업 장치의 경량화로, 굴삭기는 굴삭 작업시 생산성이 향상되고, 선회속도 및 주행 속도가 증가되며, 아울러, 몸체의 뒤쪽 부분에 설치되는 카운터 웨이트(10)가 감소되어 몸체의 길이가 감소된다. 또한, 작업 장치가 경량화되면 선회에 관련된 각종 부품의 수명이 향상되어 굴삭기의 경제성을 증가시키고, 복합재료의 진동 감쇠 특성에 의하여 작업 장치 작업시 발생하는 진동을 감소시켜, 운전실 작업자에게 높은 승차감을 줄뿐만 아니라, 진동에 민감한 센서의 정확도가 상되어, 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

복합 소재로 구성된 작업 장치를 갖는 굴삭기

본 발명은 작업 장치를 갖는 굴삭기에 관한 것으로, 구체적으로는 경량화시킨 작업 장치를 갖는 굴삭기에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기는 몸체, 몸체에 연결된 붐, 붐에 연결된 암, 암에 연결된 버켓, 상기 몸체와 붐 사이에서 붐을 구동시키는 붐 실린더, 상기 암과 붐 사이에서 암을 구동시키는 암 실린더, 상기 암과 버켓 사이에서 버켓의 구동 링크를 구동시키는 버켓 실린더를 구비한다. 현재까지 굴삭기의 작업 장치에 사용되는 붐, 암, 버켓은 가해지는 하중을 견디기 위하여 강의 재질로 구성되었다.

그러나, 강은 무거운 소재로 이것으로 구성된 작업 장치는 굴삭기 중에서 상당한 중량을 차지하고 있다. 또한, 버켓, 암, 및 붐은 몸체의 선회시 회전 중심으로부터 멀기 때문에, 회전 관성의 많은 부분을 차지하고 있다. 이에 따라, 암 및 붐을 경량화시키기 위하여 여러 가지 시도가 이루어지고 있지만, 내하중성을 갖고, 적합한 소재를 제조하는데 여러 가지 문제점이 제기되고 있다.

본 발명의 일 목적은 경량의 작업 장치를 갖는 굴삭기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 용이하게 제조할 수 있는 작업 장치를 갖는 굴삭기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 전술한 목적은 몸체, 이 몸체에 연결된 붐, 이 붐에 연결된 암, 및 이 암에 연결된 버켓을 구비하는 굴삭기에 있어서, 상기 붐과 상기 암으로 구성된 군에서 선택된 요소는 복합재료로 구성된 부분을 구비하는 굴삭기에 의하여 달성된다.

복합재료로는 곡선 부분을 성형하는 것이 곤란하므로, 상기 복합재료로 구성된 부분은 직선인 것이 바람직하다. 복합 소재가 아닌 부분은 통상의 굴삭기와 같이 강으로 구성되는 것이 바람직하며, 이에 따라서 상기 붐과 암이 연결되는 부분, 및 붐과 몸체가 연결되는 부분, 및 암과 버켓이 연결되는 부분은 강인 것이 바람직하다.

강으로 구성된 부분과 복합재료로 구성된 부분은 바람직하게는 볼트에 의하여 조립되므로, 복합재료로 구성된 부분에서 그 끝 부분들과, 강으로 구성된 붐 부분에서 그 끝 부분들에는 볼트를 수용하기 위한 구멍이 다수 개 형성되어 있는 것이 바람직하다.

바람직하게, 상기 복합재료는 필라멘트 와인딩 공법에 의하여 제작되며, 와인딩 각도는 30~60°이고, 복합 재료의 섬유는 탄소 또는 유리인 것이 특히 바람직하다.

또한, 복합 재료의 수지는 섬유의 강성을 유지시키면서 내구성이 우수한 에폭시계 수지인 것이 바람직하다.

이하에서는 도면과 관련하여 본 발명에 따른 작업장치의 실시예를 갖는 굴삭기를 설명하도록 한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 작업장치의 실시예에서는 붐이 5개 부분으로 나누어지며, 그 중에서 3개는 강으로, 나머지 2개는 복합재료로 구성되어 있다. 곡선 부분은 복합재료로 성형하는 것이 곤란하므로, 곡선 부분을 포함하는 붐의 부분은 강으로 구성하였다. 구체적으로, 붐과 몸체를 연결하는 곡선 부분인 제1 연결부(도시되지 않음)은 강으로, 여기서 연결되며 직선 부분을 이루는 제1 직선부(3)는 복합재료로, 제1 직선부(3)에 연결되며 아래로 굽어지면서 붐 실린더가 고정되는 피벗점(5)과 암 실린더(29)를 포함하는 부분인 제2 연결부(7)는 강으로, 제2 연결부(7)에서 연결되는 직선 부분인 제2 직선부(9)은 복합재료로, 제2 직선부(9)와 연결되는 붐의 단부(11)는 다시 강으로 이루어진다.

한편, 암은 3개의 부분으로 나누어져서, 붐과 피벗 연결되며 버켓실린더(24)와 연결되는 피벗점(27)과 암 실린더(29)와 연결되는 피벗점(41)을 구비하는 후단부(15)은 강으로 이루어진다. 붐의 단부(11)와 암의 후단부(15)는 서로 연결되어 제3 연결부를 형성한다. 후단부(15)에서 연결되는 직선 부분인 제3 직선부(17)는 복합재료로, 제3 직선부(17)과 연결되고 버켓(21)을 고정시키는 제4 연결부(19)는 다시 강으로 이루어진다. 이와 같이, 복잡하거나 곡선인 부분은 모두 강으로 설계되고, 직선인 부분에 대해서만 복합재료로 구성하면, 새로운 소재에 의한 문제점이나 설계의 변경 없이, 작업장치를 경량화시킬 수 있다.

도 2는 도 3의 암의 분해 사시도를 나타낸다. 본 도면에서 알 수 있듯이, 버켓(21)의 구동 링크(25)가 조립되는 피벗점(39)을 구비하는 제4 연결부(19)는 강으로 구성되어 있으며, 복합재료로 구성된 직선 부분인 제3 직선부(17)에 조립되는 부분에는 다수의 볼트 구멍(33)이 제공되어 있다. 암의 후단부(15)에도 제3 직선부(17)와의 결합을 위한 볼트 구멍(37)이 형성되어 있다. 제3 직선부(17)의 단부에도 역시 볼트 구멍들(31, 35)이 형성되어 있어, 버켓과 결합되는 제4 연결부(19) 및 붐과 결합되는 후단부(15)과 조립된다. 아울러, 이들 부위에는 에폭시 수지의 접착제가 가해져서 볼트와 함께 이들 부분 상호간을 강하게 고정시킨다.

본 발명에 따른 복합재료는 필라멘트 와인딩 공법을 사용하여 제작되었다. 이때 섬유는 가격이 저렴한 유리섬유 또는 재료의 강도나 강성이 우수한 탄소섬유를 사용하였으며, 수지로는 섬유의 강도를 최대한 유지시켜주고 내구성이 뛰어난 에폭시 수지를 사용하였다. 부분적으로는 구조물의 강도와 강성을 향상시키기 위하여 유리섬유와 탄소섬유를 배분하여 사용하였다.

본 발명에 따른 작업 장치는 종래의 작업 장치에 비하여 약 30% 무게가 감소된다. 이러한 작업 장치의 경량화로, 굴삭기는 굴삭 작업시 생산성이 향상되고, 선회속도 및 주행 속도가 증가되며, 아울러, 몸체의 뒤쪽 부분에 설치되는 카운터 웨이트(10)의 크기가 감소되어 몸체의 길이가 감소된다. 또한, 작업 장치가 경량화되면 선회에 관련된 각종 부품의 수명이 향상되어 굴삭기의 경제성을 증가시키고, 복합재료의 진동감쇠 특성에 의하여 작업 장치 작업시 발생하는 진동을 감소시켜, 운전실 작업자에게 높은 승차감을 줄뿐만 아니라, 진동에 민감한 센서의 정확도가 향상되어, 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 작업 장치를 갖는 굴삭기의 일 실시예에 대한 정면도; 및

도 2는 도 1 의 암 부분에 대한 상세도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3 : 제1 직선부 19 : 제4 연결부

7 : 제2 연결부 21 : 버켓

9 : 제2 직선부 24 : 버켓실린더

11 : 붐의 단부 25 : 구동 링크

15 : 암의 후단부 29 : 암 실린더

17 : 제3 직선부 31,33,35,37 : 볼트 구멍

5,27,39,41 : 피벗점

Claims (5)

1. 몸체, 상기 몸체에 연결된 붐, 상기 붐에 연결된 암, 및 상기 암에 연결된 버켓을 구비하는 굴삭기에 있어서:

   상기 붐과 상기 몸체가 연결되는 제1 연결부, 상기 붐의 중간에서 만곡되는 부분인 제2 연결부, 상기 붐과 상기 암이 연결되는 제3 연결부, 및 상기 암과 상기 버켓이 연결되는 제4 연결부는 각각 강으로 이루어지고,

   상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 설치되는 제1 직선부, 상기 제2 연결부와 상기 제3 연결부 사이에 설치되는 제2 직선부, 및 상기 제 3 연결부와 상기 제4 연결부 사이에 설치되는 제3 직선부는 복합재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 직선부와 상기 각각의 연결부는 볼트에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 굴삭기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 복합재료는 필라멘트 와인딩 공법에 의하여 제작되며, 와인딩 각도는 30~60°인 것을 특징으로 하는 굴삭기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 복합재료의 섬유는 탄소 및 유리를 포함하는 군에서 선택한 섬유인 것을 특징으로 하는 굴삭기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합재료는 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기.