KR100944784B1 - 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 경량소재로 이루어짐으로써 제품의 소형화 및 경량화가 가능하며 보강부재를 추가하여 필요한 강성도 확보할 수 있는 붐 어셈블리에 관한 것으로서, 알루미늄 합금으로 이루어져 인발성형되며, 외측면 중 하나 이상의 면에 길이방향의 결합홈이 형성되는 중공의 빔 및 상기 결합홈에 삽입되어 부착되는 보강부재로 이루어지는 붐을 포함하며, 상기 붐과 동일한 구조로 형성되는 다른 붐이 상기 붐의 중공에 슬라이딩 가능한 구조로 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 한다. 따라서 동일한 크기의 강철 재질의 붐 어셈블리에 비해 중량이 현저히 감소되는 효과가 있어 굴절사다리의 경량화 및 소형화로 인해 동적 안정성이 향상된다.
붐, 사다리, 소방차, 경량, 소형, 보강부재
Description
본 발명은 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리에 관한 것으로서, 구체적으로는 경량소재로 이루어짐으로써 제품의 소형화 및 경량화가 가능하며 보강부재를 추가하여 필요한 강성도 확보할 수 있는 붐 어셈블리에 관한 것이다.
소방차에는 고층에서 화재가 발생할 경우 화재 현장에 소화제를 뿌리고 인명을 구조하기 위하여 굴절사다리가 구비된다. 굴절사다리는 이동성을 위해 평상시에는 짧은 길이로 접혀져 있다가 필요시 길게 확장되어야 하는데, 이를 위해 다단으로 형성되는 붐 어셈블리가 사용된다.
붐 어셈블리는 복수의 붐과, 붐을 신축시키기 위한 액츄에이터와, 붐의 관절부분을 형성하거나 액츄에이터와 붐을 연결하기 위한 커넥팅 핀과 같은 구성품들로 이루어진다.
일반적으로 붐 어셈블리를 구성하는 붐은 강철 재질이나 스테인리스 스틸로 제작된다. 또한 붐 어셈블리는 하나의 붐이 다른 붐의 내부로 삽입되는 구조로 다단으로 형성되는데, 이를 위해서는 붐이 중공의 사각형의 단면을 가지는 모양으로 형성되어야 한다. 종래에는 붐을 제작하기 위하여 긴 판재를 "ㄷ"자 형으로 벤딩시켜 두 구조물을 양측에서 접합시켜 용접하는 방법을 사용한다.
그러나 상기와 같은 종래의 붐 어셈블리는 강철 또는 스테인리스 스틸로 제작되기 때문에 제품의 무게가 무거워서 이를 적재하는 소방차의 크기도 커져야 하고, 붐 어셈블리를 작동시키기 위한 각종 부품 및 유압식 차체 지지대 등의 대형화를 수반한다.
따라서 붐 어셈블리와 소방차의 무게가 무거워 기동성이 떨어지며, 붐 어셈블리를 조작 시 조작성 및 안정성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 화재를 진압하거나 인명을 구조하기 위해서는 소방차가 현장으로 진입하여야 하는데, 대형 소방차는 도시의 건물 밀집지역이나 폭이 좁은 도로 또는 차량이 많이 주차된 지역으로 진입하는데 많은 어려움이 있다.
나아가 종래에는 붐을 제작하기 위하여 용접을 하는 방법을 사용하는데, 용접 시에는 필연적으로 붐에 휨변형이 발생하게 된다. 따라서 용접 시 발생한 휨변형을 휨교정지그로 교정하는 후처리 작업이 필요하여 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 종래의 경우 용접작업 시 발생하는 응력집중과 변형 등을 후처리작업을 통해 교정하더라도 완전하게 교정하는 것이 어려우므로 각 붐과 붐의 슬라이딩 운동이 원활하게 되지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 경량 소재, 특히 알루미늄 합금으로 붐을 제작하여 제품을 경량화함으로써 붐 어셈블리뿐만 아니라 소방차의 전체적인 크기를 소형화 할 수 있으며, 이에 따라 기동성 및 조작 안정성이 향상되는 붐 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 종래와는 달리 붐의 제작 시 용접작업을 필요로 하지 않아 붐의 형상이 변형되지 않으므로 정밀도가 향상되고, 후처리작업이 필요없어 생산성이 향상되는 붐 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리는, 알루미늄 합금으로 이루어져 인발성형되며, 외측면 중 하나 이상의 면에 길이방향의 결합홈이 형성되는 중공의 빔 및 상기 결합홈에 삽입되어 부착되는 보강부재로 이루어지는 붐을 포함하며, 상기 붐과 동일한 구조로 형성되는 다른 붐이 상기 붐의 중공에 슬라이딩 가능한 구조로 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리에 의하면, 붐이 경 량의 알루미늄 합금으로 제조됨으로써 동일한 크기의 강철 재질의 붐 어셈블리에 비해 중량이 현저히 감소되는 효과가 있다. 따라서 굴절사다리의 경량화 및 소형화로 인해 동적 안정성이 향상된다.
또한 본 발명에 의한 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리는 기존에 비해 작은 소방차에도 탑재될 수 있으므로 소방차 크기의 소형화가 가능하다. 따라서 소방차의 기동성이 향상되며, 기존의 대형 소방차가 진입하지 못하던 곳에서 소방차가 진입할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리에 의하면, 각각의 붐이 벤딩 및 용접이 아닌 인발성형에 의해 제작되므로 생산성이 향상되며, 무엇보다도 붐의 정밀도가 향상되어 조작성이 뛰어나며 안정성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명은, 알루미늄 합금으로 이루어져 인발성형되며, 외측면 중 하나 이상의 면에 길이방향의 결합홈이 형성되는 중공의 빔 및 상기 결합홈에 삽입되어 부착되는 보강부재로 이루어지는 붐을 포함하며, 상기 붐과 동일한 구조로 형성되는 다른 붐이 상기 붐의 중공에 슬라이딩 가능한 구조로 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리를 제공한다.
상기 보강부재는, 상기 빔의 상하방향에 각각 부착되는 것이 바람직하며, 이때 상기 결합홈과 상기 보강부재의 단면은 직사각형으로 형성되는 것이 좋다.
나아가, 상기 보강부재는 MC 나일론(Monomer Casting Nylon)일 수 있다.
한편, 상기 빔의 단면은 양측면이 연속한 톱니모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금으로 제조되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 붐의 내벽과 상기 다른 붐의 외벽 사이에는 상기 붐의 슬라이딩을 원활하게 하기 위한 라이닝이 구비되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리의 바람직한 실시예들을 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 의한 알루미늄 합금으로 제조되는 붐의 사시도이며, 도 2는 본 발명에 의한 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리의 결합상태를 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 붐은, 길이방향으로 길게 형성되는 중공의 빔(11)과, 빔(11)에 형성되는 결합홈(12)에 삽입되어 부착되는 보강부재(30)로 구성된다.
붐(10)의 뼈대를 이루는 빔(11)은 전체적으로 사각단면의 기둥모양으로 형성된다. 이때 빔(11)의 단면형상은 사각형으로 형성되는 것이 일반적이나 필요에 따 라 그 형상은 변경될 수 있다.
빔(11)의 상하방향의 외측면에는 결합홈(12)이 길이방향으로 형성되는데, 이는 후술할 보강부재(30)가 삽입되어 부착되는 공간이다.
빔(11)의 좌우방향의 양측면(16)은 그 단면형상이 연속한 톱니모양으로 형성되는데, 이는 빔(11)의 인발성형 시 빔(11)의 진직도(straightness)을 높이고 빔(11)의 강도, 특히 굽힘 강성을 향상시키는 기능을 한다. 이때 빔(11)의 양측면(16)의 형상은 본 실시예에 도시된 구조에 한정되지 아니하고, 여러 가지 구조로 변경될 수 있다. 본 실시예에서는 삼각 톱니모양으로 형성되었으나, 본 발명의 다른 실시예에 따라서는 사각 톱니모양이나 물결모양으로 형성될 수 있으며, 필요한 경우 특별한 모양이 형성되지 않고 직선으로 형성될 수도 있다.
본 발명에서는 빔(11)을 제작하기 위한 방법으로서 인발성형법을 이용하는데, 인발성형법을 이용하는 경우 용접에 의하지 않고도 단면이 폐곡선으로 이루어지는 제품을 생산할 수 있다. 알루미늄 합금을 인발성형하여 빔(11)의 형상으로 형성시킨 후 원하는 경도가 되도록 열처리를 한다. 본 실시예의 경우 용체화(급냉)처리 후 시효경화 열처리를 하는 T6 열처리를 하는데, 설계상의 필요에 따라서는 다른 방법의 열처리도 가능할 것이다. 열처리 후 기계적 성질이 개선된 재료를 원하는 길이로 잘라 붐(10)의 뼈대가 되는 빔(11)을 제작하게 된다.
보강부재(30)는 빔(11)의 상하면에 형성되는 결합홈(12)에 길이방향으로 삽입되어 접착됨으로써 붐(10)의 굽힘강성을 향상시킨다. 붐(10)의 작동 시 붐(10)에 작용하는 굽힘모멘트는 주로 붐(10)의 상하방향에 대해 작용하는데, 굽힘모멘트에 의해 붐(10)이 벤딩되는 것을 방지하기 위하여 빔(11)의 상하방향에 보강부재(30)가 접착된다. 서로 다른 물리적 특성을 가지는 보강부재(30)가 빔(11)의 상하면에 부착됨으로써 붐(10)의 상하방향으로 작용하는 굽힘모멘트에 대한 붐(10)의 굽힘 강성이 한층 향상되게 된다. 보강부재(30)의 두께는 접착되는 빔(11)의 벽두께의 30% 정도로 형성되는 것이 좋다.
본 실시예에서는 보강부재(30)가 빔(11)의 상하방향에 모두 장착되었으나 경량화를 위해서는 상측 또는 하측의 일측면에만 부착될 수 있으며, 한편 설계상의 무게 허용치 이내라면 상하측면뿐만 아니라 좌우방향에도 보강부재가 접착될 수 있다.
본 실시예에서 보강부재는 MC 나일론(Monomer Casting Nylon)으로 제조된다. MC 나일론은 주원료인 나일론 모노머를 대기압 하에서 중합 성형한 것으로서 우수한 기계적 강도, 내열성 및 화학적 성질을 갖고 있다. 붐 어셈블리의 작동 시 붐의 일측면에 부착된 보강부재는 외부 환경에 노출되게 되는데 MC 나일론은 기계적 강도, 내열성 및 화학적 성질이 우수하기 때문에 외부 충격으로 인한 크랙의 발생이나 햇볕이나 화학물질에 의해 물성이 저하되는 것을 방지할 수 있어 보강부재의 재료로서 적합하다.
그러나 본 실시예에서는 보강부재(30)로서 MC 나일론이 사용되었지만, MC 나일론 대신에 붐의 일측면에 접합되어 붐의 굽힘강성을 향상시킬 수 있는 경량의 재료이면 다른 재료가 사용되더라도 무방하다. 또한 보강부재의 단면은 본 실시예에서는 직사각형 형태로 형성되나 설계상의 필요에 따라 타원형이나 삼각형 등의 형 상으로 형성될 수 있다. 다만 보강부재의 단면이 본 실시예와 같이 직사각형 형상으로 형성되는 경우 가공이나 조립이 간단해진다는 장점이 있다.
보강부재(30)는 억지끼움 되거나 접착제로 접착하는 방법을 통해 빔(11)의 결합홈(12)에 결합된다. 이때 보강부재(30)를 빔(11)에 확실히 고정시키기 위해서는 접착제를 이용하여 접합시키는 것이 바람직하다. 또한 더욱 확실한 결합을 위해서는 보강부재(30)의 양단을 볼트 등의 체결수단을 이용하여 빔(11)에 단단히 고정시키는 것이 좋다.
본 발명에 의한 붐 어셈블리는 서로 다른 크기의 단면을 가지는 복수의 붐(10, 20)이 서로 슬라이딩 가능한 구조로 삽입되어 결합된다. 이때 각 붐(10)의 구조는 서로 동일하게 형성된다. 즉, 각 붐(10, 20)은 빔(11, 21)과 보강부재(30, 40)로 구성되는데, 빔(11, 21)의 상하방향에 보강부재(30, 40)가 부착되는 결합홈(12)이 형성되고, 각 결합홈(12, 22)에 보강부재(30, 40)가 각각 부착되어 해당 붐(10, 20)의 굽힘 강성을 보강한다. 각 붐(10, 20)에는 길이방향으로 관통되어 형성되는 중공(14, 24)이 형성되며, 어느 하나의 붐(10)의 중공(14)의 단면적은 다른 붐(20)의 단면적보다 크게 형성됨으로써 어느 하나의 붐(10) 내부로 다른 붐(20)이 삽입될 수 있게 된다. 다단으로 형성되는 각각의 붐(10, 20)은 기존과 같이 유압실린더와 체인, 링크 등을 이용하여 조립된다.
이때, 각각의 붐(10)과 다른 붐(20) 사이, 즉 어느 하나의 붐(10)의 내벽과 다른 하나의 붐(20)의 외벽 사이에는 라이닝(50)이 구비된다. 라이닝(50)은 붐(10) 의 이동성을 향상시키고 이동 시 붐(10)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해 라이닝(50)은 폴리머, 고무, 세라믹, 금속 등의 재질로 제조된다.
본 실시예에서 라이닝(50)은 각 붐(10, 20) 사이에서 마찰력이 제일 많이 발생하는 부분에 부착되었으나, 붐(10, 20)끼리 접촉하는 부분에 모두 구비되어도 무방하다.
구조작업높이를 기준으로 27m급의 굴절사다리가 종래에는 16톤급 차량에 장착되어야만 하던 것에 비해, 본 발명에 의한 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리를 이용하여 굴절사다리를 제작하는 경우 5톤급에도 장착이 가능하게 된다. 따라서 소방차의 크기를 현저히 줄일 수 있어 기동성이 향상될 뿐만 아니라, 굴절사다리 자체의 경량화로 인해 조종성과 안정성이 좋아진다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 알루미늄 합금으로 제조되는 붐의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리의 결합상태를 도시하는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 20 : 붐 11 : 빔
12 : 결합홈 14, 24 : 중공
16, 26 : 빔의 양측면 30, 40 : 보강부재
50 : 라이닝
Claims (6)
- 알루미늄 합금으로 이루어져 인발성형되며, 외측면 중 하나 이상의 면에 길이방향의 결합홈(12)이 형성되고, 양측면(16)이 연속한 톱니모양으로 형성되는 중공의 빔(11); 및상기 결합홈(12)에 삽입되어 부착되는 보강부재(30);로 이루어지는 붐(10)을 포함하며,상기 붐(10)과 동일한 구조로 형성되는 다른 붐(20)이 상기 붐(10)의 중공(14)에 슬라이딩 가능한 구조로 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리.
- 제1항에 있어서,상기 보강부재(30)는, 상기 빔(11)의 상하방향에 각각 부착되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리.
- 제2항에 있어서,상기 결합홈(12)과 상기 보강부재(30)의 단면은 직사각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리.
- 제3항에 있어서,상기 보강부재(30)는 MC 나일론(Monomer Casting Nylon)인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리.
- 삭제
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 붐(10)의 내벽과 상기 다른 붐(20)의 외벽 사이에는 상기 붐(10)의 슬라이딩을 원활하게 하기 위한 라이닝(50)이 구비되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리.
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| KR (1) | KR100944784B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101609822B1 (ko) * | 2014-11-17 | 2016-04-06 | 이에프코리아주식회사 | 스프링클러 헤드 조인트용 신축이음쇠 |
| KR101714422B1 (ko) | 2016-11-23 | 2017-03-10 | 주식회사 한일공업 | 로더용 붐 제조 방법 |
Citations (1)
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| KR20070008814A (ko) * | 2005-07-12 | 2007-01-18 | 한국과학기술원 | 복합재료와 금속으로 이루어진 경량 붐 어셈블리 |
-
2009
- 2009-06-26 KR KR1020090057355A patent/KR100944784B1/ko not_active IP Right Cessation
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