KR101078339B1 - 동흡진기를 구비한 핸드레일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기 본체에 고정된 핸드레일에 경량의 질량체를 연질의 탄성체를 매개하여 굴삭기의 주행 또는 작업중 굴삭기 본체에서 핸드레일로 전달되는 진동을 저감시키는 동흡진기를 구비한 핸드레일에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 소정 길이의 양단부가 굴삭기 몸체에 각각 견고하게 고정되어 안전사고를 방지하고, 그 자체로서 소정의 탄성계수(K)와 전체 시스템 질량(M)을 구비하여 굴삭기 엔진에서 발생하는 내부진동과 굴삭기 작업장치에서 발생하는 외부진동을 받는 핸드레일(100) 및 핸드레일에서 전달되는 진동을 감쇠시키는 동흡진기(110)를 포함한다. 이때, 동흡진기는 핸드레일의 일측에 연결되고, 핸드레일의 전체 시스템 질량(M) 보다 1/20 이상 1/10 이하의 부가질량(m)을 갖는 질량체(112)와, 상기 핸드레일과 상기 질량체를 연결하며 핸드레일 강성의 1/20 이상 1/10 이하인 소정의 탄성계수(k)를 갖는 폴리우레탄 재질의 탄성체(114)로 구성된다. 이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 동흡진기의 원리를 이용하여 연질재료의 탄성체로 형성하고, 핸드레일 보다 경량의 질량체를 상기 탄성체와 함께 연결하는 것만으로 핸드레일의 진동을 현저하게 흡수할 수 있는 효과가 있게 된다.

굴삭기, 핸드레일, 동흡진기, 탄성체, 질량체

Description

동흡진기를 구비한 핸드레일{Hand-rail with Dynamic Absorber}

도 1은 종래 기술에 의한 핸드레일이 장착된 굴삭기의 측면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 핸드레일 및 동흡진기의 결합을 도시한 사시도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 핸드레일 및 동흡진기의 결합을 도시한 요부 단면도.

도 4 및 도 5는 본 발명의 핸드레일 및 동흡진기를 체결하는 볼트와 너트의 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 핸드레일 및 동흡진기의 결합을 도시한 요부 단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100: 핸드레일 110: 동흡진기

112: 질량체 114: 탄성체

116: 볼트 118: 너트

본 발명은 굴삭기의 주행 또는 작업중 본체로부터의 진동을 흡수하는 동흡진기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본체에 고정된 핸드레일에 경량의 질량체를 연질의 탄성체를 매개로 하여 설치함으로써 굴삭기 본체에서 핸드레일로 전달되는 진동을 저감시키는 동흡진기를 구비한 핸드레일에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기의 상부선회체에는 카운터웨이트, 운전석, 작업장치, 연료탱크, 유압탱크, 엔진 등과 같은 상부구조물 전체가 장착되어 하부프레임에 대하여 선회작동할 수 있게 되어 있다. 상부선회체 전방의 우측에 발판 등이 설치되어 엔진 등의 정비를 위해 굴삭기의 상부로 올라갈 수 있도록 하는 통로가 형성되며, 핸드레일은 이를 안내하는 손잡이 또는 보호대 역할을 하게 된다.

도 1은 종래기술에 의한 핸드레일이 장착된 굴삭기의 측면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상부선회체(10) 전방 중앙에 작업장치(12)가 연결되고 그 우측의 전방 선단에 발판(14)이 설치되고 발판(14)의 후면에 공구박스(16), 연료탱크(18)가 차례로 설치된다. 굴삭기의 핸드레일(20)은 상기 발판(14)을 통해 굴삭기 상부(10')로 오를 때 안내손잡이 및 보호대 역할을 한다.

이때, 굴삭기 핸드레일(20)은 장비 외관과 외부시야성의 확보를 위해 강철소재의 가는 튜브, 경량 파이프 등으로 이루어져 일단은 상부선회체(10)의 전방 우측 하단부의 발판(14)에 연결되고, 타단은 굴삭기 상부(10')의 연료탱크커버(19)에 연결된다. 상기 핸드레일(20)의 양단부의 연결은 볼트체결 또는 용접에 의해 이루어진다.

관련 법규에 의하면 굴삭기 핸드레일(20)은 장착면으로부터의 높이(h)가 800mm 이상이어야 하고 굴삭기 상부(10')로 오르기 위해 형성되는 통로 측면(d)을 모두 포함할 정도의 충분한 길이로 제작되어야 한다.

굴삭기와 같은 건설중장비는 작업특성상 외부진동을 많이 받는다. 따라서 굴삭기 핸드레일(20)에도 볼트 등에 의하여 체결된 양단부를 통하여 중장비의 몸체로부터의 진동이 전달된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술의 핸드레일에서는 다음과 같은 문제점이 있다

전술한 바와 같이 굴삭기 상하 방향으로 높으면서도 전후방향으로 넓게 설치되어야 하는 규격 제한으로 인해 굴삭기 핸드레일(20)은 양단부로부터 전달되는 장비의 진동에 취약한 문제점 있다. 즉, 가는 파이프 등으로 이루어지는 상기 핸드레일(20)은 양단부의 연결부위에서 진동에 의한 변형이 발생하고 조기 파손이 되는 문제가 있으며, 이로 인해 다양한 형태로 핸드레일을 디자인을 할 수 없는 제약이 있었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 핸드레일의 기본 구조를 파이프 대신 솔리드 바 등을 채택하여 진동에 강한 구조를 가지도록 하는 시도가 있으나, 이는 비용이 상승하고 무게가 증가하며, 설계가 복잡해져 굴삭기 상부승차시 안내손잡이 기능과 보호대 기능이 부실해지는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으 로서, 본 발명의 목적은 기존의 핸드레일을 그대로 사용하면서도 경량의 질량체를 부가하는 것만으로 핸드레일의 진동을 감쇠시키는 동흡진기를 구비한 핸드레일을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 핸드레일의 진동을 감쇠기키는 동시에 굴삭기 본체와 핸드레일 사이의 비교적 넓은 공간을 적절하게 막아줄 수 있기 때문에 작업자의 낙하사고 등을 한층 더 예방할 수 있어 작업자에게 보다 안전한 작업환경을 제공하기 위한 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 엔진 및 작업장치 등을 구비한 굴삭기 등과 같은 건설 중장비에 있어서, 소정 길이의 양단부가 상기 중장비 몸체에 각각 견고하게 고정되어 작업자가 이동 혹은 작업중 몸을 의지하거나 손으로 잡아 안전사고를 방지하고, 그 자체로서 소정의 탄성계수(K)와 전체 시스템 질량(M)을 구비하여 상기 굴삭기의 외부진동을 감쇠시키는 핸드레일; 및 상기 핸드레일의 일측에 연결되어 중장비 본체로부터 핸드레일로 전달되는 진동을 흡수하기 위하여 상기 핸드레일의 전체 시스템 질량(M) 보다 작은 부가질량(m)을 갖는 질량체와, 상기 핸드레일과 상기 질량체를 연결하며 소정의 탄성계수(k)를 갖는 연질의 탄성체로 구성되는 동흡진기를 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 굴삭기 등과 같은 건설 중장비에 있어서, 소정 길이의 양단부가 상기 중장비 몸체에 각각 견고하게 고정되어 안전사 고를 방지하고, 상기 소정 길이의 일측이 단절되어 있으며, 소정의 탄성계수(K)와 전체 시스템 질량(M)을 구비하여 자체 탄성되는 핸드레일과; 상기 단절된 핸드레일의 단부와 연결되고, 합이 상기 핸드레일의 전체 시스템 질량(M) 보다 작은 질량(m)을 갖는 복수개의 질량체; 및 중공형상으로 상기 핸드레일과 상기 복수개의 질량체를 연결하며, 소정의 탄성계수(k)를 구비한 연질의 탄성체를 포함하여 구성된다.

상기 질량체의 부가질량(m)은 핸드레일의 시스템 질량(M)의 1/20 이상 1/10 이하인 것이 바람직하다.

상기 탄성체는 적절한 강성을 가진 연질재로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 핸드레일과 탄성체 혹은 상기 질량체와 탄성체의 연결은 볼트와 너트의 체결에 의한 것이다.

상기 볼트는 상기 핸드레일과 질량체가 원통 중공형상의 탄성체 내부로 삽입된 채 그 가로방향의 중심을 관통하여 체결된다.

상기 중공형상의 탄성체는 일측은 단절된 핸드레일의 단부와 연결되고, 타측은 두 개 질량체의 단부와 각각 연결될 수 있도록 'y'자 형상을 하고 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 동흡진기를 구비한 핸드레일에 의하면 핸드레일 보다 경량의 질량체를 상기 탄성수단과 함께 연결하는 것만으로 핸드레일의 진동을 현저하게 흡수할 수 있는 잇점이 있다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 동흡진기를 구비한 핸드레일의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 핸드레일 및 동흡진기의 결합구성이 사시도로 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 의한 핸드레일 및 동흡진기의 결합 요부가 단면도로 도시되어 있으며, 도 4 및 도 5에는 본 발명의 핸드레일 및 동흡진기를 체결하는 볼트와 너트가 각각 단면도로 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 핸드레일 및 동흡진기의 결합 요부가 단면도로 도시되어 있다.

종래 기술과 동일한 것은 동일한 부호를 원용하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 핸드레일(100)은 전체 시스템에 의하여 소정을 무게를 갖는 전체 시스템 질량(M)을 구비하고 있고, 굴삭기 등과 같은 중장비(10)의 본체에 볼트 등의 연결수단에 의하여 결합된 핸드레일(100) 구조물은 그 자체로서 시스템 탄성계수(K)를 갖는 탄성체를 형성하고 있기 때문에, 엔진 등에서 발생하는 내부진동과 작업장치에서 발생하는 외부진동이 핸드레일(100)에 전달되며, 특히 핸드레일(100)의 중앙부분에서 공진의 영향으로 가장 큰 진동이 발생하게 된다.

따라서, 동흡진기가 부착된 핸드레일(100)은 중장비(10) 본체에 연결되어 중장비를 오를 때 보다 작업자를 안내하는 보호대 역할과 동시에 별도로 진동감쇠기를 부착하지 않고서도 그 자체로서 진동을 감쇠시키는 내구성이 증가된 중장비용 핸드레일의 역할을 수행하는 것이다.

도 3에 잘 도시된 바에 따르면, 핸드레일(100)의 상부의 가장 큰 진동이 발생하는 부분 일측에 진동을 감쇠시키는 동흡진기(Dynamic Absorber: 110)가 설치된 다. 본 발명의 동흡진기(110)는 소정의 부가질량(m)을 갖는 질량체(112)와 소정의 탄성계수(k)를 갖는 한 쌍의 탄성체(114)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 실시예에서 탄성체(114)의 형상은 중공 원통형상으로 일측이 상측 핸드레일(100)의 외주면을 감싸고 타측이 핸드레일(100)의 하방으로 연장되어 있어 전체적으로 'y'자 혹은 'T'자 모양을 하게 되며, 상기 연장된 탄성체(114)의 중공원통 내부로 부가질량(m)을 갖는 질량체(112)가 삽입되어 체결된다.

상기 질량체(112)는 작업자가 이동 또는 작업중 몸을 의지하거나 손으로 잡아 안전사고를 방지할 수 있도록 안전하면서도 저렴한 비용으로 간단하게 설치할 수 있도록 내구성이 우수한 경량의 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 탄성체(114)는 핸드레일(100)과 질량체(112)를 구조적으로 견고하게 결합하기 위하여 강성을 가지면서도 진동을 흡수하기 위하여 연질의 재질로 제작됨이 바람직하다.

따라서, 상기 질량체(112)는 핸드레일(100) 보다 경량의 소재로 제작되며, 바람직하기로는 전체 시스템 질량(M)의 1/20 이상 1/10 이하에서 제작되도록 한다. 그리고, 상기 탄성체(114)는 연질재질로 형성함이 바람직하다.

핸드레일(100)의 전체 시스템 질량(M)과 질량체(112)의 부가질량(m)과의 관계를 공식으로 표현하면 다음과 같다.

따라서, ｍ＝1/20 ·Ｍ와 같은 등식이 성립한다.

질량체(112)의 주파수를 핸드레일(100)의 주파수와 유사하게 진동시킴으로써 핸드레일(100)의 진동을 상쇄시키기 위하여 핸드레일(100) 전체 시스템에 의한 진동수와 전체 시스템에 부가된 질량체(112)의 진동수가 일치되도록 한다고 볼 때, 연질의 탄성체(114)의 탄성계수(k)가 핸드레일(100) 전체 시스템의 탄성계수(K) 보다 훨씬 작기 때문에, 탄성체(114)의 부가질량(m)도 전체 시스템 질량(M) 보다 훨씬 작도록 설계된다.

그러므로, 적당한 강성 즉, 핸드레일 강성의 1/20 이상 1/10 이하인 소정의 탄성계수(k)를 갖는 폴리우레탄과 같은 연질의 재질의 탄성체(114)를 사용함으로써, 핸드레일(100)의 전체 시스템 질량(M)의 1/20 이상 1/10 이하의 질량체(112)의 질량만으로도 핸드레일(100)의 진동을 효과적으로 흡수할 수 있는 것이다.

질량체(112)는 탄성체(114)와 볼트(116) 및 너트(118)에 의하여 체결되는 것이 바람직하다. 이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 볼트(116)는 일측이 절개된 관형의 탄성체(114)의 측면 중심을 관통하여 체결될 수도 있지만, 절개된 탄성체(114)의 측면 일측 가장자리를 관통하여 체결될 수도 있다. 이러한 경우에 도 5에 도시된 바와 같이, 일측 가장자리에 볼트(116)와 너트(118)의 삽입홈을 형성하여 볼트(116)와 너트(118)가 외부로 돌출되지 않도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이 연속하게 일체로 형성된 핸드레일(100) 외측부에 질량체(112)가 부가되는 것이 아니라, 중장비(10) 몸체에 각각 연결된 핸드레일(100)이 절단되고 절단된 양측 단부에 질량체(112,112')가 게재되도록 체결하게 되면 질량체(112,112')가 핸드레일(100) 의 중간에서 여러가지 방식으로 연결될 수 있다.

즉, 절단된 핸드레일(100)의 단부에 속이 비어 있는 'y'자 혹은 'T'자 형상의 탄성체(114)가 삽입하는 방식으로 연결되고, 핸드레일(100)과 연결되지 않은 탄성체(114)의 중공원통 내부에 한 쌍의 질량체(112,112')가 각각 삽입되어 연결된다. 여기서, 탄성체(114)를 'y'자 혹은 'T'자 형상 이외의 다양한 형태로 구성함으로써 복수개의 질량체(114)를 여러가지 형상으로 설계될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 핸드레일에서 전달되는 진동을 핸드레일의 일측에 핸드레일의 연질의 탄성체를 매개로 하여 부가하는 것만으로 헨드레일에서 전달되는 진동을 현저하게 저감시키는 구성을 이론적 배경으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 이론의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다. 예컨데, 핸드레일을 비연속적으로 구성하고 그 사이에 복수개의 질량체를 다양하게 구성함으로써 다양한 형태의 핸드레일을 디자인하는 것이 가능하다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

연질의 폴리우레탄을 탄성수단으로 사용함으로써, 핸드레일 보다 경량의 질량체를 상기 탄성수단과 함께 연결하는 것만으로 핸드레일의 진동을 현저하게 흡수할 수 있는 효과가 기대된다.

또한, 핸드레일을 비연속적으로 구성하고 이에 복수개의 질량체를 설치함으로써 핸드레일을 다양하게 디자인하는 것이 가능하다.

Claims (7)

1. 엔진 및 작업장치 등을 구비한 굴삭기 등과 같은 건설 중장비에 있어서,

   소정 길이의 양단부가 상기 중장비 몸체에 각각 견고하게 고정되어 작업자가 이동 혹은 작업중 몸을 의지하거나 손으로 잡아 안전사고를 방지하고, 그 자체로서 소정의 탄성계수(K)와 전체 시스템 질량(M)을 구비하여 상기 굴삭기의 외부진동을 감쇠시키는 핸드레일; 및

   상기 핸드레일의 일측에 연결되어 중장비 본체로부터 핸드레일로 전달되는 진동을 흡수하기 위하여 상기 핸드레일의 전체 시스템 질량(M) 보다 작은 부가질량(m)을 갖는 질량체와, 상기 핸드레일과 상기 질량체를 연결하며 소정의 탄성계수(k)를 갖는 연질의 탄성체로 구성되는 동흡진기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 동흡진기를 구비한 핸드레일.
2. 굴삭기 등과 같은 건설 중장비에 있어서,

   소정 길이의 양단부가 상기 중장비 몸체에 각각 견고하게 고정되어 안전사고를 방지하고, 상기 소정 길이의 일측이 단절되어 있으며, 소정의 탄성계수(K)와 전체 시스템 질량(M)을 구비하여 자체 탄성되는 핸드레일과;

   상기 단절된 핸드레일의 단부와 연결되고, 합이 상기 핸드레일의 전체 시스템 질량(M) 보다 작은 질량(m)을 갖는 복수개의 질량체; 및

   중공형상으로 상기 핸드레일과 상기 복수개의 질량체를 연결하며, 소정의 탄 성계수(k)를 구비한 연질의 탄성체를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 동흡진기를 구비한 핸드레일.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 질량체의 부가질량(m)은 핸드레일의 시스템 질량(M)의 1/20 이상 1/10 이하인 것을 특징으로 하는 동흡진기를 구비한 핸드레일.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성체는 강성을 가진 연질재로 구성되며, 상기 핸드레일 강성의 1/20 이상 1/10 이하의 탄성계수(k)를 갖는 탄성체임을 특징으로 하는 동흡진기를 구비한 핸드레일.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 핸드레일과 탄성체 혹은 상기 질량체와 탄성체의 연결은 볼트와 너트의 체결에 의한 것임을 특징으로 하는 동흡진기를 구비한 핸드레일.
6. 제5항에 있어서, 상기 볼트는 상기 핸드레일과 질량체가 원통 중공형상의 탄성체 내부로 삽입된 채 가로방향으로 그 중심을 관통하여 체결됨을 특징으로 하는 동흡진기를 구비한 핸드레일.
7. 제2항에 있어서, 상기 중공형상의 탄성체는 일측은 단절된 핸드레일의 단부 와 연결되고, 타측은 두 개 질량체의 단부와 각각 연결될 수 있도록 'y'자 형상을 하고 있음을 특징으로 하는 동흡진기를 구비한 핸드레일.

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