KR100937341B1 - 크레인그래브의 그래플 투스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인 그래브의 그래플에 접합되는 투스의 구조에 관한 것으로서, 마모가 진행됨에 따라 투스가 그래플에서 떨어져 나가거나 투스 자체가 부러지는 등의 형상을 막기 위한 특징적인 단면구조가 개시된다.

투스의 상면과 전면, 그리고 측면상부 모서리에 걸쳐서는 삼각평판형의 평판날이 형성되고 투스의 하면과 측면하부 모서리에 걸쳐 상기 평판날의 하부로 돌출되는 리브가 형성된다.

이때 평판날의 전면방향 단면적은 리브의 전면방향 단면적보다 같거나 크게 설계하여, 투스 아래쪽 날 부분을 의도적으로 빨리 마모시킨다.

이러한 구조는 크레인 그래브의 작동과정에서 투스 위쪽 날 부분이 더 빨리 마모되는 현상을 최소화 한다.

본 발명의 투스는 크롬-몰리브덴을 함유하는 주강으로 쉘몰딩 프로세스로 제작될 수 있으며 그래플에 용접하는 과정에서 국부 열 집중을 효과적으로 분산시키는 삽입부가 형성되고 상기 삽입부, 평판날 그리고 리브가 서로 인접한 위치에는 리브의 전면방향 단면적을 확대하는 보강리브가 형성되어 투스의 마모가 상당히 진행된 시점에서 리브 부분의 지나친 마모를 막는다.

본 발명에 따른 투스는, 작은 단면적으로 인해 작업성이 우수할 뿐만 아니라, 종래의 부분형 강화투스에 비해 내구성은 뛰어나고 중량은 크게 무겁지 않으며 또한 종래의 일체형 강화투스에 비해 중량은 가볍고 내마모성 및 용접접합강도는 동등하 거나 우수하다. 따라서 고가의 금속재료를 최대한 절약하면서도 내구수명이 길어 가볍고 경제적인 고성능 크레인 그래브 제작에 기여한다.

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Description

크레인그래브의 그래플 투스{Grapple tooth for Crane-grab}

본 발명은 고철, 폐자재 등 스크랩형태의 각종 중량물을 물어서 운반하거나 적재하는 데에 사용되는 크레인 그래브(Crane-grab: 기중기용 집게)의 그래플(Grapple: 집게다리) 말단부를 구성하는 교체형 투스(Tooth)의 형상과 재질 및 결합방법에 관한 것이다.

크레인그래브는 크레인 로프에 장착하여 고철, 폐자재, 곡물포대와 같은 무겁고 거친 자재를 물어서 운반하는 장치이다.

도 1과 같은 일반적인 크레인그래브(100)는 본체에 달린 3~6개의 그래플(20)을 오무려서 목표물을 움켜쥐게 되는데 이때 고철 등 단단하고 거친 자재에 직접적으로 파고드는 부분인, 그래플 투스(10) 는 강력한 집중하중이 작용하는 부분이다. (Grapple tooth = 집게이빨이라는 뜻이며 관용적 표현으로 단지 투스(tooth)라고도 한다. 이하 편의상 투스로 지칭한다)

대부분의 크레인그래브(100)는 그래플(20)의 지면접촉 동작과, 움켜쥐는 동작 등에 따른 충격적인 접촉에 의한 마모과정에서 투스(10) 부분이 가장 심각하게 마모되게 마련이며 이 부분(투스)의 마모율이 크레인그래브의 전체 사용수명을 결정하 는 경우가 많았다.

도 2는 이러한 투스의 마모에 대처하고자 개발되어 온 종래의 탈부착형 그래플투스의 구조이다. 도 2 상단의 핀 결합형 투스 구조는 공개실용신안공보 20-2008-0004188호에 기재된 크레인그래브의 그래플인데, 투스어댑터가 용접된 그래플(20)에 교체형 투스(10)를 핀 결합시켜 투스(10)가 마모되거나 손상되면 갈아끼울 수 있게 한 것이다.

도 2 하단의 볼트 체결형 투스 구조는 등록특허공보 10-0897532호에 기재된 중장비용 어태치먼트의 투스장치이다. 이 투스장치는 볼트 체결공과 끼워맞춤부가 형성된 그래플(20)에 투스(10)를 끼운후에 4개의 볼트로 단단히 체결한 것이다.

전술한 핀 결합형 투스의 구조는 강하고 충격적인 힘이 반복적으로 작용하는 투스의 특성상 결합부위의 지속적인 강도유지가 쉽지 않다. 예컨대 투스와 그래플 간 결합부위의 강도저하로 인해 가장 흔히 발생하는 부작용은 핀 결합부위의 유격발생으로 투스가 덜렁거리는 것이다. 이렇게 되면 투스 끝으로 강하게 파고들거나 물어야 하는 상황에서는 무는 힘의 총 작용량과 작용시간에서 큰 손실이 발생된다. 투스와 그래플 간의 유격 때문에 그래플의 죄는 힘을 투스가 물체로 효과적으로 전달할 수 없기 때문이다.

핀 결합형 투스에서 또 하나의 문제점을 들자면, 예컨대 그래브 전체 구조에서 가장 강하게 만들어야 할 부분은 투스 끝이다. 그러나 도 2에 도시된 바와 같이 투스의 부피보다 핀과 핀홀의 부피가 더 작다. 이러한 구조라면 부피차이에 따른 마모율 차이를 고려해 볼 때 핀과 핀홀을 이루는 재질이 투스보다 더 강해야 한다는 모순이 발생된다. 그렇지 않고 어댑터와 투스, 핀을 모두 통상의 강 재료로 구성한다면 핀을 일정부피 이상으로 설계하여야 하고 따라서 투스 역시 상당히 큰 크기로 제작되어야 한다. 이는 곧 교체용 투스의 재료 만으로도 이미 상당한 재료손실이 발생한다는 것을 의미한다.

따라서 경제성을 고려한다면, 재료손실을 감안한 교체형 강화투스보다는 차라리 마모가 진행되는 그래플(grapple)의 말단부를 갈아내고 강재를 새로 덧대어 보수하는 방법으로 투스를 새로 형성 시키는 것이 더 효과적이다.

후술한 볼트 체결형 투스는 핀 결합형 투스와 비교해서 결합력이 강하여 힘의 손실이 적고, 사용 중 유격이 거의 발생하지 않는다는 장점이 있으나 이 또한 가장 강하게 만들어야 할 부분이 투스 끝이 아니라 볼트의 머리 부분이라는 한계가 있다. 도 2에 도시된 구조에서 가장 부피가 작으면서도 심각한 마모에 노출되는 부분이 볼트의 머리 부분이다. 즉 앞서 설명한 핀의 경우와 마찬가지로 볼트가 투스 보다 더 강한 재질이어야 한다는 모순이 발생된다. 더구나 제작 가능한 통상의 볼트부피와 재질을 감안할 때 상기 투스 역시 상당히 큰 크기로 제작되어야 하고, 그래브 작업의 성격에 따라 볼트 풀림이 어려울 정도로 볼트머리가 급속 마모될 수 있다는 단점이 있다.

상기와 같이 종래의 투스와 그래플 간의 기계적인 결합은 제품의 사용환경상 유격이 발생하거나 원치 않는 부분의 지나친 마모로 이어지게 된다. 따라서 화학적인 결합, 즉 용접이 유력한 대안인데 이 또한 몇 가지 문제점이 있다.

아래에서 설명하겠지만, 용접성이 떨어지는 강화 재질의 합금강을 통상의 강재에 용접 부착시키는 것은 용접과정 자체가 복잡하고 어려울 뿐 아니라, 용접성이 좋은 재질들(예를 들면 통상의 연강재)끼리 용접된 부위에 비해 용접 강도의 신뢰도가 떨어진다.

예컨대 이종 금속간 용접된 부위는 단순 압축력이 아닌 전단력(비틀림으로 인한 미끌림), 인장력(굽힘으로 인한 당김) 등이 작용할 때 쉽게 떨어져 나갈 수 있다.

따라서 강화된 재질의 투스를 통상적인 형태로 보통 강재인 그래플에 용접한 구조는 투스의 마모진행에 따라 용접부위에 작용하는 힘의 방향이 틀어지고, 그로 인해 용접된 강화 재질의 투스가 완전히 마모되기도 전에 그래플에서 떨어져 나갈 수 있다. 이는 통상의 강재로 투스가 형성된 그래플을 만들고 투스 부분의 마모진행에 따라 추가 강재를 덧대어 용접, 보수하는 것보다 오히려 비경제적이다.

위와 같은 단점을 극복하기 위해 서로 다른 재질인 투스와 그래플 사이에 단순히 전체 용접면적을 늘리는 것은 결국 투스의 크기 확대를 의미하므로, 상술한 기계적 결합형 투스의 구조적 한계와 별반 차이가 없다.

뿐만 아니라, 강화 투스 재료의 구입비용과 주조비용 면에서 큰 부담이 되며, 투 스 부위의 중량증가로 인해 크레인 그래브의 전체 성능에도 악영향을 준다.

본 발명은 강화 재질로 이루어지고, 그래플에 용접 부착되는 교체형의 투스에서 실제 장기간 반복 사용시 발생되는 단점들을 더 나은 용접구조와 그에 따른 최적의 투스 형상을 통해 효과적으로 극복하기 위한 것이다.

이를 위해 주강을 금형에 의해 고압 주조하여 투스를 만들되, 크레인 그래브의 작동 과정에서 투스에 작용하는 힘의 방향을 분석하고, 그에 따른 투스 각 부분의 마모의 발생과 마모 진행방향을 도출하였다.

도출된 투스 마모의 발생 및 진행 영역을 통해 투스의 특정부위의 마모 면적을 의도적으로 변화시키면 면적이 큰 곳은 느리게 마모되고, 면적이 작은 곳은 빨리 마모되므로 이를 통해 최적의 투스 마모패턴을 구현할 수 있다.

이는 투스의 마모가 의도하지 않은 쪽으로 진행되어 정상적인 그래플 작업에서도 투스가 목표물을 제대로 파고들지 못하거나 최악의 경우 다 마모되기도 전에 부러져 버리는 것을 방지하게 된다.

또한 본 발명은 투스를 그래플에 용접 부착하는 과정에서 합금 주강과 일반 탄소강과의 용접이 예열을 동반한 고온조건에서 이루어져야 하는 점, 이종 금속간의 용접은 접합강도의 신뢰성이 떨어지는 점 등을 감안하여, 투스의 뾰족한 부분에 집중되는 열을 효과적으로 분산하고, 용접면이 인장력이나 전단력을 최대한 덜 받을 수 있도록 투스에서 그래플 안쪽으로 삽입되는 부분을 확대하였다.

위와 같은 구조는 투스가 목표물을 쥐는 과정에서 의도하지 않은 충격이나 과부 하가 작용하였을 때 용접 접합면이 파괴되는 것을 최대한 억제하게 된다.

이후 발명의 상세한 설명에서는 이 부분에 대한 구체적인 설계가 따른다.

본 발명의 독특한 투스 설계구조로 인해, 얻는 효과는 다음과 같다.

첫째, 종래의 교체형 강화투스는 마모가 진행되면서 투스 전체에 작용되는 작업하중의 방향이 틀려지고, 이는 투스와 그래플 간 접합부위에 바람직하지 않는 비틀림력이나 굽힙력을 유발하여, 사용 중 투스가 떨어져 나갈 확률이 높았으나 본 발명에 따르면 마모가 투스의 상/하면에 다르게 진행되도록 의도적으로 설계하였으므로 투스가 상당히 많이 마모된 상태에서도 접합부위에 비정상적인 힘이 작용하지 않게 된다. 따라서 결과적으로 투스의 수명이 늘어나게 된다.

둘째, 종래의 교체형 강화투스의 경우 기계적 결합방법이나 불완전 용접접합 방법에 의해 그래플과의 접합강도가 떨어졌었으며 이는 결합부의 파손이나 전체 크레인그래브의 작업성능 저하로 이루어 졌으나 본 발명에 접합부 설계에 따르면 강화 재질의 투스를 접합하고도 충분한 접합강도를 확보할 수 있다.

셋째, 종래의 부분 강화투스에 비해 내구성은 훨씬 뛰어나고 중량은 별로 증가하지 않는다. 또한 전체가 일체형인 종래의 강화투스에 비교하여도 우수한 용접접합강도, 경량을 자랑하며 특정 부위에서는 마모의 진행에 따라 오히려 더욱 우수한 내구성을 발휘할 수 있다. 그러므로 고가의 강화 투스용 주조 재료를 최대한 절약하면서도 무겁지 않고 오래 쓸 수 있는 크레인 그래브를 제작할 수 있다.

상기 과제 해결수단에서 소개한 구조를 내포하는 본 발명의 주된 기술적 특징은 다음과 같다.

먼저 투스(10)의 상면과 전면, 그리고 측면상부 모서리에 걸쳐 삼각평판형의 평판날(11)을 형성시키고, 하면과 측면하부 모서리에 걸쳐 상기 평판날(11)의 하부로 돌출되는 리브(12)를 형성시킨다.

이때 투스의 전면에서 후면에 걸쳐, 상기 평판날(11)의 전면방향 단면적은 상기 리브(12)의 전면방향 단면적보다 같거나 크도록 설계하여 결과적으로 리브 부분의 마모가 더 빨리 일어나도록 하는 것이 특징이다.

여기에 투스가 그래플로부터 힘을 전달받기 위해 상기 평판날(11)과 상기 리브(12)의 후면에 걸쳐 지지면(14)을 형성시킨다.

투스(10)의 후면의 지지면 내부 영역에는 그래플 내부로 삽입되는 삽입부(13)를 길게 형성시키되, 삽입부(13)와 평판날(11)과 리브(12)가 서로 인접한 위치에는 상기 리브(12)의 전면방향 단면적을 확대하는 보강리브(15)가 형성시킨다.

상기 보강리브(15)는 빠르게 마모되는 리브(12)의 마모를 어느 한계에서 멈추게 하는 역할이며, 상기 삽입부(13)는 예열을 포함한 용접과정에서 예리하게 단턱이 진 지지면에 과도한 열이 집중되는 것을 분산하는 역할이다.

상기 본 발명의 주된 기술적 특징을 보다 구체적으로 표현하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 일 예를 참조하여 아래에 보다 상세히 설명한다.

다만 아래에 기술하는 구체적인 실시예(specific example)에서 특정 기술용어를 포함한 구성요소들과 그들을 서로 결합한 특정 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 사상을 제한하는 것은 아니다.

도 3, 도 4는 본 발명의 일 실시예로 제작된 투스의 외형을 도시한 것이다.

설명의 편의성 및 권리의 명확성을 위해 투스 각 위치와 각 방향을 사전에 정의한다면, 평판날(11)이 있는 쪽이 상면에 해당하고, 리브(Rib: 돌출보강부)(12)가 있는 쪽이 하면, 그리고 투스의 날끝 부분이 전면이고, 그래플에 삽입되는 삽입부(13)가 있는 쪽이 후면이 된다.

본 실시예는 크롬과 몰리브덴을 첨가한 주강으로 제작되었다.

주강품의 종류기호는 SCNCrM 2B로서 주로 공작기계용 스핀들이나 유압피스톤, 캠축 등에 사용되는 고강성의 구조용/강인재용 주강이다.

첨가된 화학성분의 첨가비율 범위는 탄소(C) 0.25~0.35%, 규소(Si) 0.30~0.60%, 망간(Mn) 0.90~1.50%, 인(P) 0.040% 이하, 황(S) 0.040% 이하 의 강을 기본으로 하며, 여기에 니켈(Ni)이 1.60~2.00% 범위 내에서 첨가되고, 크롬(Cr)이 0.30~0.90%, 몰리브덴(Mo)이 0.15~0.35% 첨가되어 기계적 성질을 높이는 것으로 통상 크롬-몰리브덴 강으로 불리운다.

상기와 같은 주조용 주강재료는 연강재에 적용가능한 단조/압연 가공이 불가하여 비교적 깨지기 쉬운 편이나 담금질/뜨임 열처리를 통해 주강재 중 최상급인 269HB 이상의 높은 경도와 더불어 880N/㎟의 강한 인장강도도 겸비한 것이다. 따라서 재료가격적인 측면과, 공정비용적인 측면을 제외한다면 투스에 적용 가능한 최상급의 재질로 분류된다.

본 실시예의 투스는 상기 재료를 쉘몰딩 프로세스(Shell Moulding Process)로 주조하여 별다른 마감 표면가공을 거치지 않고 한번에 성형시킬 수 있다. 쉘몰딩 프로세스란 금형을 통해 제작된 투스 모형에다 SiO₂와 열경화성 합성수지를 배합한 쉘재료를 발라 이것으로 주형을 떠서 제작하는 것이다. 쉘의 강도를 감안하면 본 실시예의 3 ~ 5 kg 전후의 중량을 가진 크레인 그래브의 투스(10)에는 제작비용대비 가장 우수한 정밀도를 갖는 최적의 주조법이다.

쉘몰딩 프로세스는 금형만 설계되면 미숙련공에 의한 작업으로도 충분히 정밀주조가 가능하며 본 투스의 사이즈보다 지나치게 커도 얇은 쉘(shell)이 감당 가능한 중량이상으로 주조물이 무거워져 적용이 어려운 특징이 있다. 예컨대, 본 투스(10)에서 리브(12)들 내부가 채워진 상태만 가정하더라도 쉘의 허용하중인 10kg 내외는 쉽게 초과된다.

위와 같이 주조된 주강 재질의 투스(10)는 그래플(20)의 일반 탄소강 재질과는 용접성이 떨어지므로 예열과 가접을 거치는 용접과정에 의해 그래플과 접합된다.

먼저 치구(Fix)를 통해 그래플에 맞댄 뒤, 아르곤과 이산화탄소를 혼합한 Metal-active gas 용접(종래의 불활성가스 용접과 유사한 용접분위기에서 용접면을 활성화 시키는 가스배합특성을 갖는 용접법 - 보통 이산화탄소만을 이용하기도 한다) 으로 점용접 방식의 가접을 한다.

이후 210℃이하(바람직하게는 150℃~210℃)의 온도로 투스(10)와 그래플(20)간 용접면을 예열하여 용접면의 화학적 성질을 개선한 뒤 Wire 용접봉(인장강도 60kg급 이상)을 갖다 대면서 가접방식으로 살짝 접합된 용접면을 따라 상기 소개한 용 접법에 따른 본 용접을 한다.

이때 용접방식은 투스의 짧은 선분쪽, 즉 좌우측면을 먼저 용접하고, 그 다음 긴 선분쪽, 즉 상하면을 다음에 용접한다. 그 이유로는 고온환경에서의 용접이며 양쪽의 재질이 다르므로 용접변형이 쉽게 일어나기 때문이다.

짧은 용접선 쪽은 반대편 지지점(반대편 짧은 선분)이 멀기 때문에 열변형에 의한 굽힘이 크지 않다. 따라서 투스의 부착각도 변형이 최소화되는 짧은 선분쪽이 먼저 용접되는 것이 바람직하다. 본용접 전에 가접을 미리 하는 이유도 이러한 굽힘에 의한 변형 방지의 의도가 크다.

상기 접합방식은 본 발명 투스(10)의 설계에도 의도적으로 반영되었다. 예컨대, 도3, 도4에서 지지면(14) 둘레는 투스(10)와 그래플(20)간 용접영역에 해당한다.

지지면(14)은 그래플의 큰 힘을 투스에 직접적으로 전달하는 부분이므로 작고 예리하게 단턱이 튀어나와 있다. 이 부분을 가열하게 되면 국부 열응력이 발생되고, 온도가 올라갈수록 국부적인 과열에 의해 기계적 특성이 나빠지므로 열을 주변으로 신속하게 빼줄 필요가 있다. 이를 위해 열이 빠지는 방향을 한 방향 더 만들기 위해 삽입부(13)가 다소 길게 형성되어 있으며 도 4에서 상기 삽입부(13)가 후방으로 연장된 길이는 45.5mm로 리브(12)가 하방으로 연장된 높이인 37.34mm 보다 길다. 따라서 지지면(14) 근처 용접영역은 용접선을 좌측, 우측, 하측 3방향으로 모두 열을 보낼 수 있다.

도면에 도시된 투스(10)를 살펴보면 상면에 57.3°의 후퇴각(Sweepback angle)(111)을 가진 평판날(11)이 형성되고, 하면에 전방과 측방으로 각각 10°, 18°의 받음각(angle of attack)(121, 122)을 가진 리브(12)가 형성된다.

상면 날의 평판 형상은 고철 등 스크랩을 파고들 때 긁히는 거리를 최소화 하므로 유선형의 형상보다 마모를 줄여주며, 상기 후퇴각과 받음각들은 비행기의 날개처럼 투스의 운동시 저항을 줄이는 역할을 함과 동시에, 리브와 평판날의 마모에 따른 단면적 변화량에 변수로 작용하는 설계요소이다.

도면에서, 실시예의 전체적인 투스(10) 사이즈는 전장 198.16mm, 전폭 171.61mm, 전고 53.34mm의 대형 삼각날개 모양으로서 분류기호 SCNCrM 2B 크롬-몰리브덴강의 비중을 감안하면 경량화가 중요시되는 크기이다. 따라서 측면으로 뻗은 두 줄의 리브(12) 가운데는 움푹 패어 있으며 투스가 거의 다 마모된 상태의 깊이쯤에서야 보강리브(15)가 형성되어 있는 것을 알 수 있다.

자동차의 전체 성능에서 말단부인 휠과 타이어의 무게가 중요하게 작용하듯이 본 발명이 적용되는 크레인 그래브(100)는 줄에 매달려 작동하는 장치이기 때문에 약간의 무게도 장시간의 반복 작업에서는 상당한 누적효과를 가진다. 따라서 종래의 교체형 강화투스와 비교하여 슬림(Slim)한 형태를 지닌 본 발명의 투스 형상은 중요한 기술적, 경제적 의미를 가진다.

도면에서 평판날(11)은 그래플과 연장된 작업면(집게 내면)에서 10mm 가량 돌출되어 있으며, 이는 그래플 내면의 마모 감소에 중요한 역할을 한다.

또한 아래에 추가 설명하겠지만, 얇게 두줄로 형성된 리브(12)의 형태는 제품의 총 중량 감소뿐 아니라, 전체적인 균등마모에 중요한 역할을 한다.

도 5는 본 실시예에 따른 투스를 크레인그래브에 장착한 상태를 나타내며, 도 6 은 투스가 그래플에 용접결합된 상태에서 마모의 진행패턴을 나타낸 것이다. 도 6에서 파란 점선으로 도시된 바와 같이 투스의 마모는 작업방향에 따라 직관적으로 알기 쉬운 패턴으로 나타나는 편이나, 좀더 자세히 살펴본다면 목표물에 파고들어가서 들어올리는 면인 상면 쪽이 하면에 비해 더 많은 부하를 받게 되므로 상면이 좀 더 많이 마모되게 된다.

도 7은 본 발명 투스의 마모 진행시 상 하부 구조의 마모 단면적 차이를 나타낸 그림인데, 도면을 살펴보면 평판날(11)에는 두께가 얇고 폭이 넓은 마모면이 형성되고(파란색으로 칠한 면적), 리브(12)에는 두께가 두껍고 폭이 좁은 2개의 마모면이 형성된다. (빨간색으로 칠한 면적).

파란색의 면적이 빨간색의 면적보다 작으면 결과적으로 파란색 마모면이 더 빨리 마모될 것이다. 이것은 투스 전체의 마모패턴으로 바람직하지 않다. 아래쪽 빨간색 마모면이 파란색 마모면 보다 같거나 더 빨리 마모되어야만 투스(10)의 날끝이 예리한 삽날 모양으로 계속 유지될 수 있기 때문이다. 따라서 파란색 면적은 빨간색 면적보다 같거나 커야 한다.

이를 위해 리브(12)를 둘로 나누어 가운데를 파낸 것은 전체 투스 중량의 경감에도 도움이 될 뿐 아니라 효과적인 마모패턴의 형성에도 도움이 된다.

도면에서는 실제 마모발생 패턴인 비스듬한 곡면을 도시하였지만 실제 설계과정에서 이러한 복잡한 마모면을 전 층에 걸쳐 계산하여 리브(12)설계에 반영하기란 쉽지 않으므로 전면 투영면적으로 단순화하여 리브를 설계하는 것도 충분히 효과적이다. 이것은 투스(10)의 전면에서 후면에 걸쳐, 특정 단면에서 평판날(11)의 전면 방향 단면적은 상기 리브(12)의 전면방향 단면적보다 같거나 크도록 설계하는 것을 말한다.

도 8은 종래의 교체형 강화투스와 본 발명 투스의 마모 및 파손 패턴을 설명한 그림이다.

본 발명의 투스는 여타의 교체형 강화투스와 마찬가지로 용접부위를 살짝 녹여서 파냄으로써 마모된 투스를 떼어내고 새 투스를 붙일 수 있다. 이를 당해 기술분야에서는 가우징이라고 하는데, 용접부를 미소한 불꽃으로 녹여 파내는 것으로 그래플 본체에 영향을 주지 않고 투스를 떼어낼 수 있다. 물론 이 교체과정은 완전히 소모된 투스에만 적용되어야 경제적인 것은 두말할 나위가 없다.

만약 접합된 투스 또는 투스의 평판날(11) 부분이 완전히 마모되기도 전에 떨어져 나간다면 이는 큰 낭비가 될 뿐 아니라 휘어져 떨어져 나가는 과정에서 그래플(20)의 접합부구조에도 영향을 주게 된다. 도면을 참조하면, 맨 위의 투스는 평판날(11)만 위아래로 붙인 것이다. 이러한 구조는 마모가 불규칙적으로 발생하며 어느 순간 위쪽 날(더 큰 힘이 걸리는 날)이 전단력을 심하게 받아 떨어져 나갈 수 있다. 이러한 가능성은 덜 마모된 아래쪽 날에 의해 더욱 증폭된다.

중간의 투스는 날 전체(11)를 삼각뿔 형태로 만든 것이다. 이 역시 앞서 설명한 것과 마찬가지로 투스의 작업 방향상 윗부분에서 비스듬하게 가해지는 힘이 가장 크며, 따라서 투스의 윗부분이 조금 더 마모된다. 이러한 변형된 마모가 누적되면 투스의 날끝 방향이 약간 아래쪽으로 휘게 되어 투스의 윗부분은 점점 더 큰 하중에 노출되고, 이 현상이 꾸준히 진행되면 어느 순간 날 전체(11)가 뚝 부러지게 되 는 것이다.

맨 아래쪽 투스는 본 발명에 따른 투스로서 평판날(11)이 마모되는 속도보다 리브(12)의 마모속도가 더 빠르다. 따라서 측면에서 보았을 때 얇은 평판날(11)과 두꺼운 리브(12)는 같이 마모된다. 이는 보강리브(15)가 형성된 지점까지 투스를 별 문제 없이 쓸 수 있는 여건을 제공하여 주며, 보강리브(15) 지점까지 마모되어 그래플(20) 전체에 걸리는 저항이 커지면 그때 투스의 교체를 고려해볼 수 있다.

이상 본 발명이 구체화된 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예에만 국한되는 것은 아니다.

다시 말해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 상세한 설명 또는 도면에 기재된 기술구성을 활용하여 필요에 따라 단순한 변경제작 및 간단한 확장 설계를 추가로 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 고유한 기술사상의 범위에 자명하게 포함된다.

도 1은 일반적인 크레인그래브의 구조를 나타낸 그림.

도 2는 종래의 탈부착형 그래플투스의 구조를 나타낸 그림.

도 3은 본 발명 투스의 외형 사시도.

도 4는 본 발명 투스를 상하좌우 및 전면에서 바라본 도면.

도 5는 본 발명 투스를 크레인그래브에 장착한 도면.

도 6은 본 발명 투스가 그래플에 용접결합된 상태에서 마모의 진행패턴을 나타낸 그림.

도 7은 본 발명 투스의 마모진행시 상 하부 구조의 마모 단면적 차이를 나타낸 그림.

도 8은 종래의 교체형 강화투스와 본 발명 투스의 마모 및 파손 패턴을 설명한 그림.

* 도면 주요부분에 대한 도면부호의 설명

100: 크레인그래브(Crane grab = 기중기용 집게 or 고철처리용 집게)

20: 그래플(Grapple = 집게발 or 집게다리)

10: 투스(Tooth = 집게이빨 or 집게날)

11: 평판날 12: 리브(Rib = 돌출보강부)

13: 삽입부 14: 지지면

15: 보강리브

111: 평판날 후퇴각(Sweepback angle of flat blade)

121: 전방 리브 받음각(Rib front angle of attack)

122: 측방 리브 받음각(Rib inner side angle of attack)

Claims (6)

1. 크레인그래브(100)의 그래플(20) 재질보다 경도가 높은 재질로 주조되고, 상기 그래플(20)에 용접 결합되는 투스(tooth)에 있어서,

   상기 투스의 상면과 전면, 그리고 측면상부 모서리에 걸쳐 삼각평판형의 평판날(11)이 형성되고;

   상기 투스의 하면과 측면하부 모서리에 걸쳐 상기 평판날(11)의 하부로 돌출되는 리브(12)가 형성되며;

   상기 평판날(11)과 상기 리브(12)의 후면에 걸쳐 상기 그래플(20)로부터의 작용력을 전달받는 지지면(14)이 형성되는 것을 특징으로 하는 투스(10).
2. 제1항에 있어서,

   상기 투스(10)의 전면에서 후면에 걸쳐, 상기 평판날(11)의 전면방향 단면적은 상기 리브(12)의 전면방향 단면적보다 같거나 큰 것을 특징으로 하는 투스(10).
3. 제2항에 있어서,

   상기 투스(10)의 후면에는 상기 그래플(20) 내부로 삽입되는 삽입부(13)가 형성되고;

   상기 삽입부(13)와 상기 평판날(11)과 상기 리브(12)가 서로 인접한 위치에는 상기 리브(12)의 전면방향 단면적을 확대하는 보강리브(15)가 형성된 것을 특징으로 하는 투스(10).
4. 제3항에 있어서,

   상기 삽입부(13)는 상기 지지면(14) 후방으로 상기 리브(12)의 높이보다 더 큰 길이로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 투스(10).
5. 제1항에 있어서,

   상기 투스(10)는 크롬(Cr)이 0.30~0.90중량%, 몰리브덴(Mo)이 0.15~0.35중량%로 첨가된 강(steel)으로 제작되는 것을 특징으로 하는 투스(10).
6. 제1항에 있어서,

   상기 투스(10)는 쉘몰딩 프로세스(Shell Moulding Process)로 제작되는 것을 특징으로 하는 투스(10).

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