KR100892030B1 - 상하 반면부에서 굴곡도가 큰 단면 세그먼트와 굴곡도가작은 단면 세그먼트를 갖는 신축자재식 크레인 지브 - Google Patents

상하 반면부에서 굴곡도가 큰 단면 세그먼트와 굴곡도가작은 단면 세그먼트를 갖는 신축자재식 크레인 지브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 굴곡된 단면부(12 내지 19; 22 내지 28)를 포함하는 상부 반면부(10)와 하부 반면부(20)를 갖는 신축자재식 크레인 지브(1)에 관한 것이다. 수직 중앙면(3)을 기준으로 서로 대칭인 단면구조의 한쪽에 있는 상부 반면부(10)와 하부 반면부(20)는 각각, 이 반면부들(10, 20)의 이음점(2)에서 출발하여, 굴곡도가 작은 외향 굴곡 세그먼트(14, 24), 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트(16, 26)를 포함한다. 이음점(2)에서 서로 인접하는 말단 세그먼트들(12, 22; 14, 24)은 일정한 각도로 바깥으로 뻗어 있다.
신축자재식 크레인 지브, 지브의 단면구조, 굴곡 세그먼트, 곡률반경

Description

상하 반면부에서 굴곡도가 큰 단면 세그먼트와 굴곡도가 작은 단면 세그먼트를 갖는 신축자재식 크레인 지브{Telescopic crane jib part with cross-sectional segments of less and more pronounced curvature in the top profiled part and in the bottom profiled part}
도 1은 직선형 교각 말단 세그먼트와 직선형 상부 세그먼트를 갖는 신축자재식 지브 단면을 보여준다.
도 2는 외향 굴곡도가 낮은 교각 말단 세그먼트와 직선형 상부 세그먼트를 갖는 신축자재식 지브 단면을 보여준다.
도 3은 직선형 교각 말단 세그먼트는 사용하지 않고, 직선형 상부 세그먼트는 사용한 신축자재식 지브 단면을 보여준다.
도 4는 잠금판을 갖는 지브 단면의 한쪽을 보여준다.
본 발명은 단면 세그먼트가 굴곡형인 상부 반면부와 하부 반면부를 갖는 신축자재식 크레인 지브에 관한 것이다.
유럽 공개특허공보 EP 0 449 208 A2에는 더 둥글거나 덜 둥근 단면 구조, 또 는 원 대신에 똑 바로 선 타원을 기초로 한 단면 구조가 개시되어 있다. 이러한 단면구조로 된 지브는 수직 축과 수평 축에 대해 강도(rigidity)가 낮고, 뒤틀림(twisting)에 대한 저항과 비틀림(torsion)에 대한 저항이 낮다. 또한, 위 공개특허공보에는 반상자(half-box) 모양의 상부 셸(shell)이나 사다리꼴 모양의 상부 셸을 갖는 단면구조가 설명되어 있다. 상부 셸과 하부 셸의 직선형 교각(straight leg)은 하나의 평면에 놓여 있다. 이런 구조로 하면, 2개의 수평 세그먼트와 상부 세그먼트는 좌굴(buckling)에 매우 민감하다.
유럽 공개특허공보 EP 0 668 238 A1에는 반상자 모양의 세그먼트와 둥근 바닥 세그먼트를 갖는 지브 단면구조가 개시되어 있다. 둥근 바닥 세그먼트는 최소한 하나의 평탄벽부를 갖는다. 상단의 반상자형 세그먼트의 직선형 교각은 수직 평형축과 평행하며, 바닥 교각과 결합된다. 상부 지브 세그먼트와 하부 지브 세그먼트는 모두, 특히 변위가 일어나는 동안, 중첩 지역에서 및 힘이 전달되는 지점에서, 매우 불안전하기 십상이다.
공보 DE 200 04 016 U1호에는 둥근 바닥부와 반상자형 상단부(이들의 마주보는 교각들은 서로 용접되어 있음)를 포함하는 지브 단면구조가 개시되어 있다. 상기 상단부는 길이가 더 긴 베이스 라인이 없는 등변 4각형 모양이다. 수직 평형축과 평행하게 뻗어 있는 바닥부 교각들은 상단 반면부와 일정한 각도로 접해 있다. 얇은 상단 셸에서 좌굴될(buckling) 위험을 줄이기 위해, 단면 구조의 중립 지역에서 멀리 떨어진 곳에서 두꺼운 바닥 셸이 끝나도록 해야 한다. 또한, 직선형 웹 벽이 끌려 들어오기 때문에 단면구조 전체의 강도가 떨어진다. 이러한 구조의 지브는 무게도 더 나가고 전체 변형(deformation)도 더 크다.
여러 개의 바깥으로 굴곡된 인접 셸 세그먼트들을 포함하는 바닥 세그먼트로 된 신축자재식 지브는 공보 DE 196 23 312 A1 및 EP 0 814 050 B1에 나타나 있다. 압력을 받는 바닥부에서의 효율적인 하중 전달, 비틀림 저항력, 굽힘력이 크게 향상된다. 이러한 단면구조는 또한 하나의 평면에 놓인 직선형 교각들이 서로 용접되어 있는 반상자형 상단 세그먼트를 갖는다.
실용신안 공보 DE 202 20 121 U1에는 2개의 바깥으로 굴곡된 셸 세그먼트를 포함하는 상단 셸을 갖는 지브 단면구조가 나타나 있는데, 상하 단면부의 직선형 교각 말단부들은 수직 평형축과 평행하며 서로 용접되어 있다. 이러한 반면부 구조에서는 바닥부가 압력 응력을 견디도록 설계될 뿐만 아니라 상단부에서 좌굴 응력에 대한 저항도 높아진다.
이러한 종래 구조의 신축자재식 지브에서는, 상단 셸 또는 하단 셸을 크레인 유형에 맞게 최적화하려는 시도가 있어 왔으나, 전체 개념을 아우르는 표준은 아직 없다. 크레인 지브는 본래 러핑면(luffing plane)을 가로지르는 굽힘 응력과 러핑면에 수직인 굽힘 응력에 영향을 받기 쉽다. 바람이나 축 회전(pivoting) 등으로 인해 지브는 높은 수평 하중을 받는다. 만약 지브에 추가 앵커 또는 사전 장력걸림이 있는 경우, 상하단 전체가 압력 응력을 받는다. 표준 지브 단면구조에서, 상단 단면부는 본래 평탄 시트로 만들고 바깥 구석을 둥글게 한다. 상단 세그먼트가 반상자 모양으로 된 이러한 단면구조들은 모두 좌굴 응력에 매우 취약하다. 하부 단면부는 형상이 상단부와 상당히 다르고, 셸 세그먼트 및/또는 다중 에지들은 좌굴 과 하중 전달에 대한 저항을 높이기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 종래 기술에 알려진 단점들을 극복할 수 있는 신축자재식 지브 반면부를 제안하는 것이다. 본 발명이 의도하는 것은, 양 축을 중심으로 강도를 매우 높게 만들고, 세그먼트들을 연속적으로 배치하여, 상하 단면부 모두에서, 모든 면에 대한 지브의 좌굴 저항력을 높이는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 동일한 양의 공간을 차지하면서도 더 큰 하중을 처리할 수 있는 지브 단면구조를 제시하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은 청구항 제1항에 기재된 신축자재식 크레인 지브를 기초로 달성될 수 있다. 종속 청구항에 기재된 것은 본 발명의 실시예에 따른 구조이다.
본 발명은 다음 사항들을 고려한 것이다. 상부 단면부와 하부 단면부들은 이들이 구부림과 좌굴에 대한 저항력을 가지도록 설계해야 한다. 양 축을 중심으로 한 기하학적 관성 모멘트는 가능한 한 커야 한다. 이러한 조건들은 실제로는 서로 모순되지만(왜냐하면, 좁은 반경이나 안쪽으로 기울어진 측벽들은 좌굴에 대한 저항력은 높이지만 기하학적 관성 모멘트는 줄어서 전체적인 강도가 줄어들기 때문에), 본 발명에서는 충족될 수 있다. 또한, 최적 사용이란 지브에 적용될 수 있는 정지 공간에 대해 이루어져야 한다는 점도 참작해야 한다. 신축자재식 부품들을 꽉 조이도록 해야 할 필요가 있다. 좌굴 저항력을 증가시킨 다음에 필요한 강화 조치 들이 더 이상 필요하지 않다면, 제조 복잡성, 적응 작업과 추가 부담을 최소로 할 수 있다.
본 발명은 굴곡 단면부를 갖는 상부 반면부와 하부 반면부로 된 신축자재식 크레인 지브를 제안한다. 여기서, 상부 반면부와 하부 반면부는, 수직 중앙면을 기준으로 좌우대칭인 단면구조의 한쪽에서, 굴곡도가 낮은 외향 굴곡 세그먼트와 굴곡도가 높은 외향 굴곡 세그먼트(이 세그먼트들은 반면부의 이음점에서 출발함)를 포함하고, 이음점에서의 상호 연결 말단 세그먼트들은 일정한 각도로 바깥으로 뻗어 있다.
굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트를 굴곡도가 작은 외향 굴곡 세그먼트 및 일정한 각도로 바깥으로 기울어진 교각 말단 또는 말단 세그먼트와 인접하도록 조합한다는 것은, 단면구조의 더 많은 부분이 중력축들로부터 더 멀리 떨어져 배치되어, 사용가능한 공간을 최적으로 이용할 수 있다는 것을 의미한다. 인접 교각 말단을 갖는 굴곡도가 작은 외향 굴곡 세그먼트를 갖는 측방 세그먼트들의 좌굴폭(buckling width)은, 굴곡도가 작은 외향 굴곡 세그먼트들 때문에, 그리고 일정한 각도로 바깥으로 뻗은 상하부의 교각 말단에 의해 한계가 정해진 둔각 때문에, 상기 상부와 하부에서 분명히 제한된다. 이러한 조합으로 인해 지브의 전체 강도가 좋아지고, 좌굴 저항, 비틀림 저항, 하중 전달 및 안내 특성이 향상된다.
신축자재식 지브의 단면구조는 중첩 영역(즉, 고리(collar)나 베이스 및 잠금 영역에서 변위가 일어나는 영역)에서 다양한 응력을 받는다. 본 발명에서 제안하는 단면구조는 이러한 모든 영역에 대해 긍정적인 효과를 갖는다. 개별 신축자재 식 부품들의 중첩 길이 또는 베어링 길이는 가능하면 짧게 해야 한다. 만약 중첩 길이가 짧으면, 수축된 지브의 길이도 짧아지고(운반 거리가 짧은 경우에 특히 의미가 있음), 신축자재식으로 늘렸을 때에는 길이가 길어지며, 전체 무게는 줄어든다. 중첩 길이가 짧으면, 전단응력이 높다. 본 발명에서 제안한 구조에 따르면, 단면구조의 면들은 큰 전단응력을 흡수할 수 있다. 외향 굴곡된 셸 세그먼트들과 접하는 측방 에지들은, 전단력에 의해 유도되는 좌굴로 인한 고장 가능성을 크게 줄이기 때문에, 단면구조의 베어링 능력을 증가시킨다.
외부 신축자재식 부품의 고리에 있는 장착 영역에 대해서는 내부 신축자재식 부품에 특별한 주의를 기울여야 한다. 내부 신축자재식 부품은 3개의 축 방향으로 응력 긴장에 노출되어 있다. 바깥으로 경사진 셸 세그먼트로부터 생긴 측방 에지와 접한 상하부 반면부의 굴곡 세그먼트들은 좁은 공간에서 높은 하중을 흡수할 수 있어서, 단면구조가 레벨을 유지할 수 있도록 하고, 신축자재 운동을 할 때 매우 정확하게 지브를 안내할 수 있도록 하며, 외향 좌굴을 방지한다. 교각 말단이 일정한 각도로 바깥으로 뻗어 있고, 단면 구조의 최외곽 측방 경계를 구성하는 에지를 교각 말단이 형성하기 때문에, 웹 말단을 고리에 추가로 장착할 수 있다. 이제는 두께가 두꺼운 잠금판들이 신축자재 운동에서 나쁜 영향을 끼치지 않는다.
내부 신축자재식 부품의 베이스는 외부 신축자재식 부품 안에 들어가 있기 때문에, 외부 슬리브(sleeve)는, 고리 영역에서와 같이 지브 방향에 수직으로 작용하는 압력 응력을 받지는 않지만 추가 전단 응력을 받는다. 고리 영역과 달리, 측면 부품의 변위 방향은 안쪽 방향이다. 단면 구조의 추가 핀치화(pinching)가 생기 지 않도록 하여, 2차의 측방 기하학적 관성 모멘트가 줄어들지 않고, 지브 전체의 측방 변위가 증가하지 않도록 해야 한다.
2개의 측방으로 배치된 잠금 유닛들을 통해 하나의 신축자재식 부품이 다른 부품으로 정상적인 힘을 전달하려면, 잠금판은 두께가 지브 베이스 판보다 더 두꺼워야 한다. 지브 부품들이 꽉 조여 있기 때문에, 종래의 잠금판은 종종 중심에서 벗어나 배치되어 있다. 교각 말단이 바깥으로 일정한 각도로 기울어 있는 본 발명에 따른 단면구조로 인해, 조임력(bolt force)은 중앙으로 전달된다. 응력의 분산은 좀 더 균일하고, 중심 벗어남으로 인한 굽힘 응력은 생기지 않는다.
측면 세그먼트를 본 발명과 같이 배치했을 때 생기는 또 다른 장점은, 큰 잠금력과 높은 측방 응력에 노출된 경우에도 좌굴로 인해 유효 단면이 줄어들지 않는다는 점이다.
말단 세그먼트들은 둔각으로 서로에 대해 또는 서로 인접하여 놓여 있다. 둔각으로 서로 접해 있는 교각 말단이나 바깥으로 기운 말단 세그먼트와 조합된 2개의 외향 굴곡된 셸을 포함하는 측방 구조는 단면구조의 핀치화를 방해한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트의 반경은 단면구조의 폭의 1/2보다 짧다. 또한, 굴곡도가 작은 외향 굴곡 세그먼트의 반경은 단면구조의 폭의 1/2보다 길다.
본 발명의 일실시예에서, 상부 반면부와 하부 반면부는 이음점에서 서로 용접된다. 외향 굴곡 세그먼트와 인접하며 일정한 각도로 바깥으로 기운 교각 말단의 또 다른 특이한 장점은, 생산 공정 특히 용접을 위한 공정에서 찾을 수 있다. 버트 심(butt seam)을 위한 갭(gap)이 작아야 하는 레이저 용접 공정이나 하이브리드 용접 공정의 경우에는 특히, 복잡한 모따기가 필요없다. 용접 공정 동안, 에지와 외향 굴곡부들은 단면측이 수하(dropping)되는 것을 방지한다. 후속 레벨링 작업(levelling work)을 생략할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 바깥으로 기운 또는 바깥으로 뻗은 말단 세그먼트를 다른 방법으로 생산할 수 있다. 한 가지 방법은 말단 세그먼트를 직선형 또는 평탄형 세그먼트(이 세그먼트는 굴곡도가 낮은 세그먼트 다음에 배치되거나 굴곡도가 낮은 세그먼트와 인접함)와 결합하는 것이다. 이렇게 하면, 말단 세그먼트를 굴곡된 세그먼트와 별개로(추가로) 제공할 수 있다. 이와 다른 방법은, 말단 세그먼트를 굴곡도가 낮은 세그먼트 그 자체로 하는 것이다. 이 경우 굴곡도가 낮은 세그먼트가 말단부를 형성하거나 이러한 말단 세그먼트가 형성된다.
본 발명에서 단면구조 전체는 다른 모양을 취할 수 있다. 상부 반면부에서, 단면구조는 굴곡도가 큰 세그먼트 다음에 배치되거나 굴곡도가 큰 세그먼트와 이어지는 직선형 또는 평탄형 세그먼트를 가질 수 있는데, 이 직선형 또는 평탄형 세그먼트는 단면구조의 상단, 특히 수평 상단(top horizontal termination)을 형성한다. 상부 반면부에서, 단면구조는 또한 굴곡도가 큰 세그먼트 다음에 배치되거나 굴곡도가 큰 세그먼트와 인접한 굴곡도가 작은 또 다른 세그먼트(단면구조의 상단을 형성함)를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 또 다른 세그먼트는 이음점 가까이 놓인 굴곡도가 작은 세그먼트에 비해 곡률반경이 훨씬 더 크다.
본 발명의 변형 실시예에 따르면, 하부 반면부에서 단면구조는 굴곡도가 큰 세그먼트 다음에 배치되거나 굴곡도가 큰 세그먼트와 인접한 직선형 또는 평탄형 세그먼트를 포함하는데, 이 직선형 또는 평탄형 세그먼트는 단면 구조의 수평 하단을 구성한다. 그러나, 굴곡도가 큰 세그먼트 다음에 배치되거나 굴곡도가 큰 세그먼트와 인접한 굴곡도가 작은 또 다른 세그먼트가 단면 구조의 하단을 구성하도록 한 디자인을 선택하는 것도 가능하다. 이 경우 상기 또 다른 세그먼트의 곡률반경은 이음점 가까이 놓인 굴곡도가 작은 세그먼트의 곡률반경과 같거나 더 크다(곡률반경이 작은 세그먼트의 곡률반경과 같게 하는 것이 더 경제적임).
상부 반면부에 있는 굴곡도가 큰 세그먼트의 반경은 하부 반면부에 있는 굴곡도가 큰 세그먼트의 반경과 다르지만(더 김), 단면구조의 폭의 1/2보다는 길지 않게 하는 것이 바람직하다. 상부 반면부에 있는 굴곡도가 작은 세그먼트의 반경은 하부 반면부에 있는 굴곡도가 작은 세그먼트의 반경과 다르지만(더 짧음), 단면구조의 폭의 1/2보다는 짧지 않게 하는 것이 바람직하다. 본 발명은 위에서 언급한 상부 반면부와 하부 반면부의 반경이 다르지 않은 경우도 포함할 수 있다.
실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 신축자재식 지브를 단면도로 나타낸 것이다. 도면 부호 '1'로 표시된 크레인 지브는 상부 반면부(10)와 하부 반면부(20)를 포함하는데, 이 반면부들은 2개의 이음점에서 서로 연결된다. 도 1에 나타낸 단면 구조의 왼편에 있는 이음점은 도면 부호 '2'로 표시되어 있다. 크레인 지브(1)는 수직 중앙면(3)을 기준으로 대칭이기 때문에, 왼편에 있는 세그먼트와 오른쪽에 있는 세그먼트는 좌우대칭이고 도면에는 왼편의 세그먼트들에 대해서만 도면 부호를 표시하였다.
이음점에서부터 살펴보면, 위쪽의 단면 구조는 일정한 길이 LOG와 일정한 각도로 바깥으로 뻗어 있는 말단 세그먼트(12)를 포함하고, 이 말단 세그먼트(12)는 평탄형 또는 평면형(직선형)으로 형성된다. 이 말단 세그먼트(12)와 접선 방향으로 붙어 있는 세그먼트(14)는 굴곡도가 작고 그 곡률반경은 ROW로 표시되어 있는데, 곡률반경 ROW은 단면 구조 폭(2개의 이음점 사이의 거리)의 1/2보다 상당히 크다. 굴곡도가 작은 세그먼트(14) 다음에 역시 접선방향으로 이어져 있는 세그먼트(16)는 굴곡도가 크고 그 곡률반경 ROS는 단면 구조 폭의 1/2보다 상당히 작다. 세그먼트(16)는 다시 둥글린 방식으로 또는 접선 방향으로 직선형(평탄형 또는 평면형) 세그먼트(18)와 합류하는데, 이 세그먼트(18)는 중앙면(3)을 기준으로 양쪽의 길이가 동일하며, 단면구조에 길이가 Ltop인 상단부를 형성하도록 한다.
이음점(2)에서 출발하여 아래쪽에 있는 하부 반면부는 길이가 LUG인 직선형(평탄형 또는 평면형) 세그먼트(22)와, 곡률반경 RUW가 단면 구조의 폭의 1/2보다 크고 굴곡도가 작은 세그먼트(24)와, 곡률반경 RUS가 단면 구조의 폭의 1/2보다 훨씬 더 작고 굴곡도가 큰 세그먼트(26) 및 굴곡도가 작고 곡률반경이 RUW이며 단면 구조의 하단부를 형성하는 세그먼트(28)를 포함한다. 이 세그먼트들(22, 24, 26, 28)은 접선 방향을 따라 서로 이어져 있고, 세그먼트(28)는 중앙면(3)을 기준으로 대칭 구조로 되어 있다. 제조 공정 상의 이유로, 세그먼트들을 둥글린 방식으로 이을 수도 있다.
상부 반면부(10)와 하부 반면부(20)는 이음점(2)에서 서로 용접되는데, 이를 위해서 에지가 바깥쪽으로 서 있고, 딘트(dint)에 의한 용접심(welding seam)을 위한 갭(gap) 여유가 있도록 하는 것이 좋다. 이렇게 해서 생긴 이음점(2)의 측방 에지로 인해 전체 단면 구조는 좌굴 저항이 높아진다. 인접해 있는 평탄 세그먼트들과 함께 측방 에지는 신축자재식 부품을 안내하고 장착하는 것을 더 쉽게 만든다. 굴곡도가 큰 세그먼트와 굴곡도가 작은 세그먼트들이 이음점(2)에서부터 차례로 배치되어 있다는 점에서, 본 발명에 따른 단면 구조는 수평 중앙면(도면에는 표시되어 있지 않지만, 이음점(2)들을 서로 연결하는 면)을 기준으로 어느 정도 상하대칭이다. 그러나, 상부와 하부의 곡률반경이 서로 다를 수 있기 때문에 진정한 의미의 대칭은 아니지만, 세그먼트들이 연속적으로 배치되어 있는 상하 반면부들에 대한 상당한 정도로 균형잡힌 전체 구조가 가능하고, 이것은 각자의 곡률반경 때문에 상하부의 단면 구조가 매우 높은 강도를 가지도록 하며, 따라서 양 축을 중심으로 한 전체 단면 구조의 강도가 높아진다. 본 발명에서 제안한 곡률반경 구조의 결과, 단면 구조의 많은 부분들이 바깥으로 벌어지고, 따라서 크레인 지브의 전체 높이에 걸치기 때문에 치수 안정성(dimensional stability)이 증가한다.
치수 안정성과 좌굴 저항과 관련된 앞의 설명들은 도 2와 도 3를 참조로 한 본 발명의 다른 실시예에도 적용될 수 있다. 도 2, 3에서 도 1과 최소한 동일한 기능을 수행하는 구성 요소나 세그먼트에 대해서는 동일한 도면 부호로 표시하고, 도 1의 실시예와 차이가 있는 내용에 대해서만 설명한다.
도 1의 단면 구조와 달리 도 2의 단면 구조에는 평탄형 상단이 없다. 도 2의 구조에서 굴곡도가 큰 세그먼트(16)는 중앙면(3)의 양쪽에 대칭으로 걸쳐 있는 세그먼트(이 세그먼트는 약간 굴곡된 세그먼트 ROW보다 굴곡도가 훨씬 더 작으며, 그 반경을 ROWW로 표시함)와 둥글린 방식 또는 접선 방향으로 접해 있다. 이 실시예의 장점은 상단 세그먼트에 강한 굽힘력이 인가된 경우(앵커되거나 사전 장력걸림된 시스템의 경우) 상단 세그먼트가 밑으로 처지지 않도록 방지할 수 있다는 점과, 상단 세그먼트가 높은 압력을 흡수하여 치수 안정성이 좋아진다는 점에 있다. 곡률이 상대적으로 평탄한 세그먼트(19)는 또한 베어링 및 안내 작동이 적절하게 이루어지도록 한다. 도 2에 나타낸 실시예는 평탄형 또는 평면형(직선형)으로 형성된 말단 세그먼트(12, 22)를 포함하는데, 이 세그먼트들은 둔각으로 이어져 있어서 수평 방향으로 뻗는 에지를 형성하여 좌굴 저항력에 기여한다.
도 3에 나타낸 제3 실시예에도, 중앙축(3)을 기준으로 좌우대칭인 직선형 또는 평탄형 세그먼트(18)에 의해 형성되는 평탄 상단부가 존재한다. 이 실시예가 도 1 및 도 2에 나타낸 실시예와 다른 점은, 이음점과 연결되어 있는 말단 세그먼트들이 평탄형 또는 평면형 세그먼트로 설계되지 않는다는 것이다. 대신 도 3에는 굴곡도가 낮은 세그먼트(14, 24)들이 이음점(2)에 바로 연결되지만, 이음점 근처에서 일정한 각도로 바깥으로 뻗도록 배치되어 있어서, 이음점(2)에서 바깥으로 튀어나가는 에지가 생기고 따라서 좌굴 저항이 높아진다. 도 1과 도 2에 나타낸 실시예와 비교할 때, 도 3에 나타낸 실시예에서는 굴곡도가 낮은 상기 세그먼트들은 반경이 매우 길고, 이처럼 반경의 길이가 매우 긴 구조는 이음점에 반경 ROW로 연결되는 세그먼트들(14, 24)과 반경이 ROWW인 하단 세그먼트(28)에도 적용된다.
도 1, 2, 3에 나타낸 서로 다른 구조들은 본 발명의 범위 내에서 임의로 조합하여 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 지브를 이음점(2)을 중심으로 부분 확대한 것인데, 여기서 이음점(2)에는 2개의 말단 세그먼트(12, 22)들이 연결되어 있다. 말단 세그먼트(12, 22)들은 이음점(2)에서 용접되어, 쉽게 눈에 띄고 바깥으로 뻗은 길이방향(longitudinal) 에지가 만들어진다. 잠금면(4)은, 도 4에 나타낸 것처럼, 이러한 길이방향 에지의 영역에 놓이는데, 이 영역은 지브가 길이방향으로 연장되는 지점(이 지점에서 잠금 볼트가 지브 단면구조를 관통하여 2개의 인접한 신축자재식 부품들을 기계적으로 결합함)에 있다.
잠금판(4)을 이렇게 배치하여 이음점(2) 양단에 둥글게 연장되도록 하면, 신축자재 운동에 어떠한 해로운 영향이 가지 않으며, 신축자재식 부품이 다른 부품 내부에 단단히 조이도록 할 수 있다. 또한, 잠금판(4)은 하나의 신축자재식 부품을 다른 부품으로 이동할 때 정상적인 힘이 중앙으로 전달되도록 하는데, 이것은 잠금 시스템이 중심을 벗어나게 배치되어 있어야만 하는 종래 기술에서 생길 수밖에 없었던 추가의 굽힘 응력(bending stress)이 본 발명에서는 전달되지 않는다는 것을 의미한다. 이로 인해 사용 재료를 절약할 수 있고 따라서 지브 전체를 가볍게 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 양 축을 중심으로 강도가 매우 높고, 지브의 좌굴 저항력이 높아진다. 또한, 동일한 양의 공간을 차지하면서도 더 큰 하중을 처리할 수 있는 지브 단면구조가 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상부 반면부와 하부 반면부들의 구부림 저항과 좌굴 저항이 개선되며, 양 축을 중심으로 한 기하학적 관성 모멘트는 증가하여, 지브 전체의 강도가 좋아지고, 좌굴 저항, 비틀림 저항, 하중 전달 특성 및 안내 특성이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 단면구조는 큰 전단응력을 흡수할 수 있고, 전단력에 의해 유도되는 좌굴로 인한 고장 가능성을 크게 줄여 단면구조의 베이링 능력이 증가하며, 신축자재 운동에서 매우 정확한 지브 안내가 가능하고, 응력의 분산이 좀 더 균일하고, 중심 벗어남으로 인한 굽힘 응력이 발생하지 않으며, 큰 잠금력과 높은 측방 응력에 노출된 경우에도 좌굴로 인한 유효 단면이 줄어드는 문제가 생기지 않는다.

Claims (13)

  1. 굴곡 단면부(12~19; 22~28)를 포함하는 상부 반면부(10, top profiled part)와 하부 반면부(20, bottom profiled part)를 갖는 신축자재식 크레인 지브(1)로서,
    상기 상부 반면부(10)와 하부 반면부(20) 각각은 수직 중앙면(3)을 기준으로 대칭이고,
    상기 상부 반면부(10) 및 상기 하부 반면부(20) 각각의 단면 한쪽은, 상기 이음점(2)으로부터 시작하여 말단 세그먼트(12, 22), 굴곡도가 작은 외향 굴곡 세그먼트(14, 24) 및 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트(16, 28)를 포함하고,
    상기 상부 반면부(10) 및 상기 하부 반면부(20)의 상기 말단 세그먼트들이 상기 신축자재식 크레인 지브(1)의 상기 수직 중앙면(3)에 대하여 일정한 각도로 외측을 향하도록 형성되어 이음점(2)에서 서로 연결된 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  2. 제1항에서,
    상기 말단 세그먼트들은 둔각(abtuse angle)으로 서로 연결된 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  3. 제1항에서,
    상기 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트(16, 26)의 곡률반경은 0 보다 크고 수평 중앙면 폭의 1/2보다 작은 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  4. 제1항에서,
    상기 굴곡도가 작은 외향 굴곡 세그먼트(14, 24)의 곡률반경은 수평 중앙면 폭의 1/2보다 크고 무한대(∞)보다 작은 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  5. 제1항에서,
    상기 상부 및 하부 반면부들(10, 20)은 상기 이음점(2)에서 서로 용접되는 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  6. 제1항에서,
    상기 말단 세그먼트는 직선형 또는 평탄형 세그먼트인 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  7. 제1항에서,
    상기 말단 세그먼트들은 상기 굴곡도가 작은 외향 굴곡 세그먼트(14, 24)들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  8. 제1항에서,
    상기 상부 반면부의 단면구조는 평탄 세그먼트(18)를 가지며, 상기 평탄 세그먼트는 상기 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트(16)들 다음에 배치되거나 상기 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트(16)와 이어져 있으며, 상기 단면구조의 수평 상단을 형성하는 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  9. 제1항에서,
    상기 상부 반면부(10)의 단면구조는, 상기 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트(16) 다음에 배치되거나 상기 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트(16)와 이어진 굴곡도가 작은 또 다른 세그먼트(19)를 포함하며, 상기 또 다른 세그먼트(19)는 이음점에 가까이 놓인 굴곡도가 작은 외향 굴국 세그먼트(14)의 곡률반경보다 곡률반경이 길거나 같은 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  10. 제1항에서,
    상기 하부 반면부의 단면구조는, 상기 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트 다음에 배치되거나 상기 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트와 이어진 직선형 세그먼트를 포함하고, 상기 직선형 세그먼트는 단면 구조의 수평 하단을 형성하는 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  11. 제1항에서,
    상기 하부 반면부의 단면구조는, 상기 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트(26)들 다음에 배치되거나 상기 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트(26)와 이어진 굴곡도가 작은 또 다른 세그먼트(28)를 포함하며, 상기 또 다른 세그먼트(28)는 단면 구조의 하단을 형성하고, 상기 이음점에 가까이 놓인 굴곡도가 작은 외향 굴곡 세그먼트(24)의 곡률반경과 곡률반경이 동일하거나 더 긴 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  12. 제1항에서,
    상기 상부 반면부(10)에 있는 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트(16)의 곡률반경은, 0 보다 크고 수평 중앙면 폭의 1/2보다 작거나 같으며, 아울러 상기 하부 반면부(20)에 있는 굴곡도가 큰 외향 굴곡 세그먼트(26)의 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
  13. 제1항에서,
    상기 상부 반면부(10)에 있는 굴곡도가 작은 외향 굴곡 세그먼트(14)의 반경은, 수평 중앙면 폭의 1/2보다 크거나 같고 무한대(∞)보다 작으며, 아울러 상기 하부 반면부(20)에 있는 굴곡도가 작은 외향 굴곡 세그먼트(24)의 반경보다 작은 것을 특징으로 하는 신축자재식 크레인 지브.
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