KR100893929B1 - 차량형 크레인용 신축식 지브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 함께 결합된 상부윤곽부와 하부윤곽부를 포함하는 예컨대 차량형 크레인 같은 크레인용 신축식 지브에 관한 것이다. 하부윤곽부는 여러 개의 셸 단편으로 구성되고, 각각의 셸 단편은 바깥쪽으로 굽은 형상이며, 상부윤곽부는 둔각을 이루며 서로와 접촉하는 여러 개의 바깥쪽으로 굽은 셸 단편을 포함한다.

크레인, 텔레스코픽, 지브, 윤곽, 셸

Description

차량형 크레인용 신축식 지브{Telescopic Jib for a Vehicular Crane}

도 1은 본 발명에 따른 지브 부분품의 제1 실시예의 축단면도이다.

도 2는 위와 유사한 단면도로서, 본 발명에 따른 지브 부분품의 제2 실시예의 단면도이다.

도 3은 위와 유사한 또 다른 단면도로서, 본 발명에 따른 지브 부분품의 제3 실시예의 단면도이다.

신축식 지브(Telescopic Jib)는 사용시에는 지브가 늘어나야 하고 운송과 같은 다른 목적일 때는 줄어들어야 하는 크레인에 사용된다. 따라서 이러한 지브는 통상 차량형 크레인에 사용된다. 이러한 지브의 단면은 일반적으로 관(管) 모양이어서, 연속되는 단면들은 줄어든 상태에서는 서로의 안쪽에 차례로 포개질 수 있고 또한 바깥쪽으로 신장될 수 있어서 지브를 원하는 길이만큼 연장할 수 있다.

이러한 신축식 지브는 짐을 선단(先端)에 매단 상태에서 끌어올리는 작업을 수행한다. 그 결과, 지브는 두 개의 주축(main axes)에서 굽힘력(bending force)을 받는다. 지브를 그 길이방향 축과 나란한 단면에서 보면, 부하가 가해질 때 각 지브 단면에서 지브의 윗면은 인장응력을 받고, 아랫면은 압축응력을 받는다. 수평력과 편심 하중 때문에 수평 굽힘 및 비틀림(torsion)도 발생한다.

이러한 지브의 설계자들은 상기와 같이 끼워진 지브 부품들의 단면을 최적으로 구성하는 데에 주로 관심이 있다. 이와 같은 단면은 모든 방향에서 최대응력이 동일하고 또한 최대응력이 허용응력에 근접할 때 가장 만들어내기 쉽다. 이러한 요건들은 예를 들어, 얇은 벽으로 된 원형 관(管)의 경우, 또는 정사각 트러스 구조-모든 방향으로 균일한 힘이 발생할 때만-의 경우에 충족된다. 단면에 하중, 예컨대 수평보다 수직방향으로 더 큰 하중이 걸리면, 최적으로 둥근 단면은 타원으로 되고 최적으로 모서리 진 단면은 직사각 트러스 구조로 되는데, 단면들은 두 경우 모두에 있어서 폭보다 높이가 더 커져서 불균형한 힘을 설명한다.

대체로 상술한 바와 같은 신축식 지브는 예를 들어 유럽특허 EP 0 499 208 B1에서 알려져 있다. 이 신축식 지브의 단면은 반동강난 박스 모양으로 형성된 상부윤곽부와 반동강난 둥근 셸(shell)로 형성되고 상부윤곽부의 구속되지 않은 다리부분에 용접된 하부윤곽부로 구성된다. 이러한 완전히 둥근 하부윤곽부는 우수한 하중도입 및 안정성 특성을 갖지만, 강성에 관해서는 직사각 트러스 구조의 상대가 되지 않는다. 대개 용접된 보강재(stiffener) 같은 추가적인 부재를 설치하여 좌굴(buckling)에 대항하는 안정성을 증진시키거나, 또는 지브의 무게에 전반적으로 부정적인 영향을 미치는 다소 두꺼운 재료로 지브를 구성할 필요가 있다.

크레인 및 차량형 크레인용 지브의 윤곽은 상부윤곽의 아래쪽 다리부분에 용접된 하부윤곽의 위쪽 다리부분 두 군데가 직선 띠(strip) 형상으로 되어 있는 유럽특허 EP 0 668 238 A1에 공지되어 있다. 하부윤곽부의 나머지 부분은 굽은 셸(curved shell) 모양을 하고 있다. 이 문헌에는 대안으로서 직선 띠부분을 하부윤곽부의 다른 지점에 채택하는 것 또한 제안되어 있다. 이 직선 띠부분은 그 가장자리에서 윤곽에 단면 킹크(kink)를 발생시킨다. 이 킹크 덕분에 이러한 윤곽의 하중적재 특성은 다시 한번 직사각 트러스 구조의 하중적재 특성에 접근한다. 즉, 강성이 증가될 수 있다. 그러나, 이러한 윤곽 설계의 단점은, 사용된 직선 띠 때문에, 곡선 윤곽으로 할 때 특히 유리한 하중도입 및 안정성 특성이 더 나빠진다는 것이다. 지브의 총 무게를 증가시켜 불리한 결과를 낳는 추가적인 보강재나 더 두꺼운 재료 두께가 다시 필요하게 된다.

독일 실용신안 제 94 02 692 호는 대체로 반동강난 박스모양의 상부부분과 상부부분에 연결되는 둥근 하부부분을 포함하는 지브 윤곽에 대해 설명하는데, 하부부분은 적어도 하나의 편평한 또는 평탄한 벽 부분을 가진다. 이 형상은 좌굴에 대한 충분한 저항력과 굽힘에 대항하는 충분한 하중저항력을 만들어 내려는 시도에서 사용되었다. 그리하여 편평한 판의 단편(벽 부분)이 하부윤곽의 단면에 삽입된 것이다. 이 형상의 단점은 굽힘과 좌굴에 의해 변형된(strained) 편평한 판의 단편(segment) 또는 벽 부분이 정확히 말해 좌굴저항력에 관해서는 약한 지점이라는 것이다. 편평한 단편의 다른 단점은 인접한 지브 부분품 간의 중첩점들 사이에 있는 힘 도입 영역에서 편평한 띠 또는 판의 단편은 굽은 셸보다 횡방향 힘을 흡수하는 능력이 대체로 덜하다는 것이다. 따라서 이들은 좌굴에 대항하기 위하여 예컨대 보강재에 의해 강화되어야 한다.

독일 특허 DE 43 44 795 A1 은 하부윤곽부가 인접한 띠들이 서로에 대해 둔각을 이루도록 배열된 아홉 개의 편평한 띠들로 구성된 지브 단면을 설명한다. 이 띠들이 하부윤곽부의 판의 단편들을 형성한다. 이들은 모두 편평한 판의 단편들로 형성되므로, 여전히 좌굴저항력과 관련하여 단점을 가진다.

게다가, 독일 특허 DE 200 04 016 U1 은 결합부 및/또는 적어도 하나의 기다란 신축부가, 둥근 하부부분과 반동강난 박스모양의 상부부분을 각각 가지고 하부부분 및 상부부분의 마주보는 다리부분이 서로에 용접된 윤곽들로 구성되는 신축식 지브에 대해 설명한다. 상부윤곽부는 길이가 긴 기저부가 없는 등변사다리꼴 모양이어서, 상부 및 하부윤곽부의 다리부분이 윤곽부의 안쪽 면 상에 180°보다 작은 각을 형성하면서 서로와 접하게 된다. 하부윤곽부는 비교적 증가된 두께를 갖는 재료로 만들어진다. 이와 같은 방법으로, 좌굴에 대한 저항력이 더 좋아지게 하려는 것이다. 하지만, 이 목적을 위해서는, 더 무거워진 하부윤곽부가 지브의 단면의 관성모멘트 축, 즉 지브의 중립구역을 한참 넘어 위쪽으로 연장되어야 한다. 그러나 중립구역에서 재료의 양을 증가시키는 것은 바람직하지 못하게도 지브 자체의 무게를 증가시키므로 지브에 있어서는 유리하지 않다.

마지막으로, 독일 특허 DE 196 24 312 C2 는 상부윤곽부가 반동강난 박스모양이고 하부윤곽부는 각각이 원호모양으로 바깥쪽으로 굽은 형상인 서로 인접한 여러 개의 셸 단편들로 구성된 차량형 크레인용 신축식 지브를 개시한다. 이러한 방법으로 직사각 트러스 구조의 보다 우수한 강성과 곡선 윤곽의 우수한 내하중(耐荷重) 및 안정성 특성을 겸비하여, 이러한 신축식 지브가 특히 경량으로 만들어질 수 있도록 하고자 한다.

알려진 지브의 상부윤곽부 및 하부윤곽부의 다양한 형상에 의해 얻어지는 개선점에도 불구하고 지브를 올리고 내리는 작업에서나, 버팀줄로 고정되거나 초기응력이 주어진 시스템에서 또는 지브를 수직에 근접한 방향으로 위치시킬 때와 같은 극단적인 하중에 대한 최적의 해결책은 아직 없다. 이러한 상황에서는, 상부윤곽부에서의 인장력은 최소화될 수 있겠지만, 하중이 작은 때에도 지브의 주축을 따라서 큰 힘이 작용하여 상당한 수평력을 유발한다. 유발된 수평력은 이런 작업 위치에서는 매우 클 수 있어 지브는 좌굴될 심각한 위험에 처할 수 있다.

본 발명은 위에서 언급한 단점들이 발생하지 않는 상술한 형태의 신축식 지브를 제공한다. 특히, 본 발명은 좌굴에 대한 증가된 저항력을 나타내고 따라서 지브를 올리고 내리는 작업에서나, 버팀줄로 고정된 시스템에서 또는 지브가 거의 수직방향으로 위치하면서 상당한 하중을 지탱할 때와 같이 극단적인 하중을 지탱하기에 적합한 신축식 지브를 제공한다.

본 발명에 의해 얻어지는 장점들은 지브 부분품의 상부윤곽부가, 각각이 바깥쪽으로 굽은 형상이고 인접한 부분들이 서로 둔각을 이루며 접하는 여러 개의 셸 단편으로 형성된다는 사실에 토대를 두고 있다. 이러한 방법에 의하면, 개개의 바깥쪽으로 굽은 단편들 사이의 접합부가 좌굴에 대항하는 이상적인 보강재처럼 작용한다. 이는 지브를 올리고 내리는 작업, 초기응력이 주어진 및/또는 버팀줄로 고정된 지브 시스템 그리고 지브가 거의 수직방향으로 위치한 상태에서 지브를 큰 하 중을 들어올리는 데에 사용할 때에 큰 장점이 되는데, 왜냐하면 본 발명에 따른 지브에 있어서는 상부윤곽부 및 하부윤곽부 모두에 압축하중이 걸릴 수 있기 때문이다. 종래기술에 따른 신축식 지브와 달리, 본 발명에 다른 신축식 지브 윤곽에서는 지브의 총 무게를 최소화하면서 동시에 셸의 상부윤곽부의 단면이 압축에도 지탱하며, 강성이 증대된다. 게다가, 본 발명에 따른 상부윤곽부의 형상에 의해 신축식 지브의 한 지브 부분품의 상부 셸에서 그 다음의 더 큰 지브 부분품으로 전달되는 힘을 흡수하는 능력이 더 커진다.

종래의 지브 윤곽과 비교할 때, 본 발명에 따른 형상에 의하면 증가된 내하중성이 얻어진다. 이와 함께, 사용된 재료의 양, 두께 또는 무게를 증가시키지 않고서 더 큰 재료 안정성도 얻어진다. 이러한 결과는 지브 무게의 상응하는 증가 없이 더욱 강하고 안정된 지브를 얻게 한다.

본 발명에 따른 신축식 지브의 상부윤곽부는 적어도 두 개의 굽은 셸 단편으로 구성된다. 사용된 셸 단편의 개수는 원하는 지브의 형상과 접하게 될 가능성이 있는 하중의 구체적인 종류에 따라 바뀔 수 있다. 바람직하게는, 셋, 넷 또는 그 이상의 셸 단편이 사용될 수 있다. 예를 들어, "방패"모양을 형성할 때에는 상부윤곽부에 네 개의 셸 단편이 존재한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상부 및 하부윤곽부의 맨끝의 단편들은 직선 다리부분으로 형성된 말단을 포함하여 상부 및 하부윤곽부의 직선 다리부분 말단이 서로에 용접될 수 있다. 하중의 형태에 따라, 이는 상부윤곽부에서 하부윤곽부로 및 그 반대로의 최적의 힘 전달로 귀결된다. 하부윤곽부와 상부윤곽부 사이의 용접접합부는 지브 단면의 중립구역의 영역 내로 유지되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 구조에 의하면 이러한 배치를 용이하게 할 수 있다. 상부윤곽부에서 둔각을 이루며 서로와 접하는 굽은 셸 단편들은 굽힘에 대한 더 높은 수준의 저항력을 제공하기 때문에, 상부윤곽부는 지브의 내하중능력에 악영향을 미치지 않으면서 더 아래쪽으로 종래기술의 지브에서 하부윤곽부가 차지하던 영역 안까지 연장될 수 있다. 그 결과, 지브 단면의 중립구역의 영역 내에 상부윤곽부와 하부윤곽부 사이의 용접접합부를 어렵지 않게 제공할 수 있다.

비틀림으로 인한 신축 부품의 서로에 대한 회전은 본 발명에 따른 단면 형상에 의해 현저하게 감소되며, 이는 상부윤곽부와 하부윤곽부 내 셸 단편들 사이에 형성된 다중 접합부 덕분이다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상부윤곽부에서 바깥쪽으로 굽은 셸 단편들은 그들 사이에 위치된 하나, 둘 또는 여러 개의 직선 또는 편평한 단편들을 가질 수 있다. 이렇게 하면 더욱 고른 응력분포를 얻을 수 있고, 굽힘에서 오는 수직 평면상의 변형(strain)에 의해 단면이 타원화하는 것을 줄일 수 있다. 이는 상당한 인장력이 지브의 상부윤곽부에 가해졌을 때 유리하다. 특히 이러한 직선 또는 편평한 셸 단편이 상부윤곽부의 상부 수평영역에 위치할 때에, 특정 응용예의 경우에서 알 수 있는 바와 같이 종래의 반동강난 박스 모양 상부윤곽부의 장점이 활용될 수 있다. 이러한 직선 셸 단편을 본 발명에 따른 지브에 도입하면 지브 단면의 총 높이가 감소된다. 이는 다시 지브가 낮춰진 위치에서의 지브 높이를 감소시키고, 이리하여 지브가 포개진 상태의 크레인의 총 높이도 감소된다. 이 는 포개진 크레인을 운송할 때 유용하다.

게다가, 그 다음에 있는 더 큰 신축식 지브 부분품의 말단부에서 수용되고 지지되는, 지브 부분품의 가장 낮은 부분은 슬라이더(slider)에 의해 전체적으로 지지되어야 한다. 이러한 슬라이더는 단면에서 굽은 셸 단편이 서로 둔각을 이루며 접하는 영역에 위치한다. 직선 또는 편평한 셸 단편을 도입함으로써, 슬라이더는 이 지점에서 생략될 수 있다. 지브의 주축방향으로의 슬라이더의 길이는 직선 단편의 폭을 변화시킴으로써 최적화될 수 있다.

마지막으로, 상부윤곽부에 있는 직선 또는 편평한 셸 단편은 운송, 생산 및 조립에 있어 도움이 되는데, 이는 이러한 지브 부분품의 위치를 잡고 지지하는 조립장치가 필요하지 않기 때문이다.

본 발명은 첨부도면과 함께 아래의 상세한 설명을 고려할 때 보다 완전하게 이해될 것이다.

도면들은 신축식 지브의 일 부분품의 단면을 나타낸다. 본 발명은 차량 또는 크레인의 기저부에서 지지될 수 있는 지브 기저부 중 하나 또는 양자에, 또는 기저부 내에 또는 다른 신축식 부분품 내에 포개질 수 있는 연장가능한 신축식 지브 부분품에 적용된다는 것을 알게 될 것이다. 지브는 기저 지브 부분품과 동일하거나 대체로 동일한 단면형상을 가진 여러 개의 신축식 부분품을 포함하여 구성되는 것이 일반적이다. 이러한 구성에 의해 신축 부품은 서로의 안쪽과 기저부의 안쪽에 서로로부터 아주 작은 틈새만을 두고서 포개질 수 있게 된다. 본 발명에 의하면 지브 부분품들을 조밀하게 포개는 것이 용이해지는데, 이는 좌굴에 대항하기 위한 추가적인 용접부착식 보강재 같은 강화 수단을 없앨 수 있고, 또한 제3의 벽 구조를 채택할 수 있기 때문이다. 이는 안정적이고, 더 가벼우며 또한 간결한 구조의 신축식 지브로 귀결된다.

신축식 지브 부분품의 제1 실시예가 도 1에 도시되어 있으며, 인용부호 10 이 그 전체를 가리킨다. 도 1은 지브 부분품의 길이방향에 수직한 어느 지점에서 바라본 지브 부분품 단면도이다. 위에서 언급한 바와 같이, 이 부분품은 지브의 기저부분일 수도 있고 신축 부분일 수도 있다.

도 1의 지브 부분품은 상부윤곽부(12)와 하부윤곽부(14)로 구성된다. 두 윤곽부(12, 14)의 구속되지 않은 다리부분 단부(12a, 14a)는 직선이며 끝부분에서 서로에 용접된다. 각각의 용접접합부는 인용부호 16 으로 표시된다. 용접부(16)는 지브 부분품의 중립구역에 위치한다. 상부윤곽부(12)와 하부윤곽부(14)는 거의 같은 수직 높이를 갖는다는 것은 보이는 바와 같이 명백하다.

하부윤곽부는 바깥쪽으로 굽은 세 개의 셸 단편(14b, 14c, 14d)에 의해 형성된다. 각 부분(14b, 14c, 14d)은 각각 다른 곡률반경을 갖는 원호의 형상이다. 단편 (14b, 14d) 각각은 상부윤곽부에 용접되는 직선 다리부분(14a) 중 하나를 포함한다.

비슷한 식으로, 상부윤곽부(12)는 바깥쪽으로 굽은 세 개의 셸 단편(12b, 12c, 12d)으로 구성되며, 그 각각은 마찬가지로 각기 다른 곡률반경을 갖는 원호의 형상이다. 두 개의 단편(12b, 12d)은 하부윤곽부(14)의 직선부(14a)에 용접되는 직선부(12a)를 포함한다.

보이는 바와 같이, 셸 단편(12b, 12c, 12d)은 서로간의 접촉점 각각과 이들에 연결된 직선부(12a)와의 접촉점에서 각각 서로와 둔각을 이룬다. 이는 하부 셸 단편(14a, 14b, 14c, 14d)에도 적용된다.

도 2는 본 발명에 따른 지브 부분품의 제2 실시예의 단면형상을 나타낸다. 상기 제2 실시예는 직선 또는 편평한 셸 단편(12e)이 상부윤곽부(12)에 도입되었다는 점에서 도 1에 따른 단면 형상과 다르다. 그러한 신축식 지브가 사용될 때 뿐 아니라 도 2에 따라 나타난 때에, 이러한 직선 셸 단편(12e)은 도 1에 따른 실시예의 상부 단편(12c)의 일부분을 대체하며 수평으로 연장된다. 바깥쪽으로 굽은 한 쌍의 짧은 단편(12f, 12g)이 직선 단편(12e)과 굽은 단편(12b, 12d)에 각각 연결된다. 각각의 단편들은 도 1의 실시예에 대해서 상술한 바와 같이 둔각을 이루며 만난다.

도 2의 실시예는 바깥쪽으로 굽은 셸 단편들 사이에(즉, 12b와 12f 사이, 또는 12g와 12d 사이, 또는 12b와 12f 사이 및 12g와 12d 사이에) 다른 직선 단편, 즉 추가적인 직선 단편들을 포함하도록 수정될 수 있다.

상부윤곽부(12)에서 굽은 셸 단편의 개수는, 도 1의 실시예에서는 세 개로 나타나 있지만, 세 개로 한정되는 것은 아니다. 도 2의 실시예에 나타낸 것처럼, 상부윤곽부는 다섯 개의 단편들을 포함할 수도 있다. 본 발명이 가르치는 바에 따를 때 상부윤곽부는 적어도 두 개의 단편들을 포함하여야 한다. 예컨대 바깥쪽으로 굽은 넷 또는 다섯 개의 셸 단편 등과 같은 어떤 짝수 또는 홀수 개의 단편들도 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 지브의 제3 실시예의 형상을 나타낸 단면도이다. 도 2의 실시예처럼 도 3의 실시예는 편평한 또는 직선의 단편(12e)을 포함한다. 직선 단편(12e)은 그 양단이 상부윤곽부(12)의 오른쪽 및 왼쪽 상부 모서리에서 바깥쪽으로 굽은 셸 단편(12g', 12f')과 결합된다. 굽은 단편(12g', 12f')은 한 쪽에서는 중앙의 직선 셸 단편(12e)에, 다른 쪽에서는 바깥쪽으로 굽은 셸 단편(12b', 12d')에 각각 접선방향으로 결합한다.

바깥쪽으로 굽은 지브의 단편들은 압축력에 대한 뛰어난 저항력을 제공한다. 굽은 단편들이 둔각을 이루며 만나는 결합부에 형성된 비교적 날카로운 "접은 듯한 자국(crease)"은 향상된 강성을 제공한다. 이는 추가적인 보강재를 전혀 필요치 않게 하며, 이리하여 바람직하게 깔끔한 윤곽, 바람직하게 낮은 총 높이 및 간결한 포개지는 지브 구조를 유지하게 한다. 이 모든 것들이 또한 지브를 제작하는 재료의 두께를 불필요하게 증가시키지 않고서 얻어지며, 따라서 사장(死藏)되는 지브의 무게가 바람직하지 못하게 증가하는 것을 방지한다. 이러한 향상된 강도와 강성은 상술한 바와 같이 지브의 상부윤곽부에서 특히 중요하다.

Claims (8)

1. 크레인에서 지지되는 기저 지브부와 상기 기저 지브부에 의해 지지되는 줄이고 늘일 수 있는 신축식 지브부를 포함하고,

   상기 지브부 중 적어도 하나는 상부윤곽부와 하부윤곽부를 포함하고,

   상기 하부윤곽부는 각기 바깥쪽으로 굽은 형상인 다수의 인접한 셸 단편들로 구성되며,

   상기 상부윤곽부는,

   중앙의 직선 단편;

   상기 중앙의 직선 단편의 각 측면에 있는, 제2바깥쪽으로 굽은 셸 단편보다 작은 곡률반경을 가지는 제1 바깥쪽으로 굽은 셸 단편; 및

   상기 제1 바깥쪽으로 굽은 셸 단편 각각에 인접한, 각각이 제1바깥쪽으로 굽은 셸 단편보다 큰 곡률반경을 가지는 제2 바깥쪽으로 굽은 셸 단편;을 포함하여 구성되고,

   상기 상부윤곽부의 인접한 단편의 단부는 둔각을 이루며 서로와 접하는 것을 특징으로 하는 크레인용 신축식 지브.
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