KR101134057B1

KR101134057B1 - 파이프의 보강 구조 및 이것을 구비한 건설 기계의 캡

Info

Publication number: KR101134057B1
Application number: KR1020097005324A
Authority: KR
Inventors: 아키히데 나무라; 다카히로 노구치; 다쓰시 이토; 후미아키 가와하라
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2012-04-13
Also published as: GB0904094D0; JPWO2008047505A1; JP5325578B2; KR20090048632A; CN101528531A; GB2454432A; US20090273206A1; CN101528531B; US7959219B2; GB2454432B; WO2008047505A1

Abstract

비용 증대를 초래하지 않으며 간단한 구성에 의해 파이프를 보강하여, 파이프의 고강도화 및 박형화를 도모할 수 있는 파이프의 보강 구조 및 이것을 포함하는 건설 기계의 캡 구조를 제공하기 위하여, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 보강 구조(20)에서는, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)에서의 외주면의 소정의 위치에, 구멍부(33a, 33b)가 형성되고, 여기에 판재(21)가 삽입되어 고정된다.

Description

파이프의 보강 구조 및 이것을 구비한 건설 기계의 캡{REINFORCEMENT STRUCTURE FOR PIPE AND CAB STRUCTURE FOR CONSTRUCTION MACHINE HAVING THE SAME}

본 발명은, 예를 들면, 유압 셔블 등의 건설 기계에 탑재되는 캡 등의 기둥 부재로서 사용되는 파이프의 보강 구조 및 이것을 구비한 건설 기계의 캡 구조에 관한 것이다.

최근, 건설 기계에 탑재되는 캡의 기둥 부재로서, 내부가 비어있는 파이프재를 이용하여 구성된 캡 구조가 채용되고 있다.

이와 같은 건설 기계에 탑재된 캡 구조에서는, 유압 셔블 등이 넘어질 때 운전자 보호 구조(EOPS 구조)의 안전 규격을 만족시킬 필요가 있으므로, 기둥 부재로서 사용되는 파이프에도 소정값 이상의 강도가 요구된다. 그러나, 강도를 향상시키기 위해 파이프의 두께를 높이면, 재료비나 가공비 등이 증대하여 비용 상승의 요인이 된다. 그러므로, 강도면과 비용면의 문제를 함께 해결할 수 있는 파이프의 보강 구조가 요구되고 있다.

예를 들면, 특허 문헌 1에는, 판금 부재를 접합하여 구성되는 필러(기둥 부재)의 강도를 보충하기 위하여, 필러의 내부에 상단으로부터 하단까지 판재를 삽입 한 구성이 개시되어 있다.

또한, 특허 문헌 2에는, 외측 관 파이프의 내부에 내측 관을 삽입하여 외측 관의 외주 길이를 감소시키는 축경 단계를 행함으로써 2중관을 형성하여 파이프를 보강하는 2중관의 제조 방법이 개시되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허출원 공개번호 2006-240568호 공보(평성 18년 9월 14일 공개)

특허 문헌 2: 일본 특허출원 공개번호 2005-111557호 공보(평성 17년 4월 28일 공개)

그러나, 전술한 종래의 파이프의 보강 구조에서는, 이하에 나타낸 바와 같은 문제점이 있다.

즉, 상기 특허 문헌 1에 개시된 파이프의 보강 구조에서는, 원래, 파이프재를 사용하여 구성된 기둥 부재와 비교하여, 강도 면에서 뒤떨어지는 판금 부재를 부착하여 구성되는 기둥 부재의 전체 강도를 향상시키기 위해 상단으로부터 하단에 이르기까지 전체에 걸쳐서 판재가 삽입된다. 그러므로, 기둥 부재를 구성하는 판금 부재 및 삽입하는 판재의 양이 많아져서, 비용 상승의 요인이 될 우려가 있다.

또한, 특허 문헌 2에 개시된 파이프의 보강 구조에 대해서도, 파이프를 보강하는 2중관 부분을 형성하기 위한 대형의 장치가 필요하며, 파이프의 보강에 필요한 비용이 증대할 우려가 있다.

본 발명의 과제는, 비용 증대를 초래하지 않고 간단한 구성에 의해 파이프를 보강하여, 파이프의 고강도화 및 박형화를 도모할 수 있는 파이프의 보강 구조 및 이것을 구비한 건설 기계의 캡 구조를 제공하는 것에 있다.

제1 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 구멍부와 판재를 구비하고 있다. 구멍부는, 파이프의 외주면에서, 파이프의 길이 방향을 따라 파이프의 내부까지 관통하도록 형성되어 있다. 판재는 구멍부에 삽입된 상태로 고정된다.

여기서는, 파이프의 외주면에서의 소정의 위치에 길이 방향을 따라 형성된 구멍부에, 판재를 삽입 및 고정하여 파이프의 보강 구조를 구성한다.

여기서, 파이프의 외주면에 형성되는 구멍부는, 예를 들면 파이프의 길이 방향에서의 중앙부 부근이나 단부 등과 같이, 특히 하중이 걸리기 쉬운 부분에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 구멍부는, 파이프의 성형 시에 형성되어 있어도 되고, 파이프를 형성한 후에, 레이저 가공 등에 의해 형성되어도 된다. 또한, 구멍부는, 파이프의 외주면으로부터 내부까지 관통하고 있는 구멍이면 되지만, 대향하는 파이프의 내주면으로부터 외주면까지 파이프를 관통하는 구멍이라도 된다.

이로써, 파이프의 강도를 향상시키고자 하는 부분에 해당하는 파이프의 측면에, 내부까지 관통하는 구멍부를 형성하고, 거기에 판재를 삽입하여 고정함으로써, 파이프의 원하는 위치에서의 단면 강도를 판재에 의해 향상시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면 2중관 부분을 형성하여 파이프의 원하는 부분의 강도 향상을 도모하는 종래의 보강 구조와 비교하여, 대형의 장치 등을 필요로 하지 않고, 간단한 구성에 의해 파이프의 원하는 부분의 강도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 파이프의 두께를 얇게 할 수 있을 뿐만 아니라, 파이프의 보강에 의한 비용 상승을 억제하면서, 간단한 구성에 의해 파이프의 보강 구조를 구성할 수 있게 된다.

제2 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 파이프의 외주면에서 파이프의 내부까지 관통하도록 형성된 구멍부와, 구멍부에 삽입된 상태이면서, 또한 삽입 측의 단부가 파이프에서의 구멍부의 대향면에 맞닿은 상태로 고정되는 판재를 구비하고 있다.

여기서는, 파이프의 외주면에서의 소정의 위치에 형성된 구멍부로부터 삽입된 판재의 삽입측 선단 부분을, 구멍부가 형성된 파이프의 대향면 측에 맞닿게 한 채 고정시키고 있다.

여기서, 파이프의 외주면에 형성되는 구멍부는, 예를 들면 파이프의 길이 방향에서의 중앙부 부근이나 단부 등과 같이, 특히 하중이 걸리기 쉬운 부분에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 구멍부는, 파이프의 성형 시에 형성되어 있어도 되고, 파이프를 형성한 후에, 레이저 가공 등에 의해 형성되어도 된다.

이로써, 파이프에 대하여 휨 응력이 걸린 경우라도, 맞닿는 부분에서 지탱하여, 파이프 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면 2중관 부분을 형성하여 파이프의 원하는 부분의 강도 향상을 도모하는 종래의 보강 구조와 비교하여, 대형의 장치 등을 필요로 하지 않고, 간단한 구성에 의해 파이프의 원하는 부분의 강도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 파이프의 두께를 얇게 할 수 있을 뿐만 아니라, 파이프의 보강에 따른 비용 상승을 억제하면서, 간단한 구성에 의해 파이프의 보강 구조를 구성할 수 있게 된다.

제3 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제1 발명에 따른 파이프의 보강 구조이며, 구멍부는, 파이프의 외주면에 길이 방향을 따라 형성된 제1 구멍부와, 파이프의 외주면에서의 제1 구멍부에 대향하는 위치에 형성된 제2 구멍부를 가지고 있다. 판재는, 제1 구멍부 및 제2 구멍부에 대하여 삽입된 상태로 고정된다.

여기서는, 파이프의 외주면에서의 소정의 위치에 형성된 구멍부에, 판재를 삽입 및 고정하여 구성되는 파이프의 보강 구조에 있어서, 파이프의 외주면에, 판재의 삽입 측이 되는 제1 구멍부와, 제1 구멍부에 대하여 대향하는 제2 구멍부를 설치하고 있다. 그리고, 판재를 제1 구멍부로부터 삽입하여, 판재의 선단측이 제2 구멍부에 삽입된 위치에서 고정시킨다.

여기서, 파이프의 외주면에 형성되는 구멍부는, 예를 들면 파이프의 길이 방향에서의 중앙부 부근이나 단부 등과 같이, 특히 하중이 걸리기 쉬운 부분에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 제1 구멍부 및 제2 구멍부는, 파이프의 성형 시에 형성되어 있어도 되고, 파이프를 형성한 후에, 레이저 가공 등에 의해 형성되어도 된다. 또한, 제2 구멍부는, 제1 구멍부와 실질적으로 같은 정도의 길이의 관통공이라도 되고, 제1 구멍부보다 짧은 길이의 하나 또는 복수의 관통공이라도 된다.

이로써, 파이프의 강도를 향상시키고자 하는 부분에 해당하는 파이프의 외주면에서의 서로 대향하는 면에 형성된 제1 구멍부 및 제2 구멍부에 삽입된 판재에 의해, 파이프의 원하는 위치에서의 단면 강도를 판재에 의해 향상시킬 수 있다. 즉, 제1 구멍부 및 제2 구멍부에 삽입된 판재가 각 구멍부 내에 삽입된 상태로 용접 등에 의해 고정되므로, 용접 강도 등에 의존하지 않고, 각 구멍부에 삽입된 판재와의 결합 부분에서 파이프 강도를 확보할 수 있다. 따라서, 예를 들면 2중관 부분을 형성하여 파이프의 원하는 부분의 강도 향상을 도모하는 종래의 보강 구조와 비교하여, 대형의 장치 등을 필요로 하지 않고, 간단한 구성에 의해 파이프의 원하는 부분의 강도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 파이프의 두께를 얇게 할 수 있을 뿐만 아니라, 파이프의 보강에 따른 비용 상승을 억제하면서, 간단한 구성에 의해 파이프의 보강 구조를 구성할 수 있게 된다.

제4 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제1 발명에 따른 파이프의 보강 구조이며, 판재는, 구멍부에 삽입된 상태이면서, 또한 삽입 측의 단부가 파이프에서의 구멍부의 대향면에 맞닿은 상태로 고정된다.

여기서는, 구멍부로부터 삽입된 판재의 삽입측 선단 부분을, 구멍부가 형성된 파이프의 대향면 측에 맞닿게 한 상태로 고정시키고 있다.

이로써, 파이프에 대하여 휨 응력이 걸린 경우라도, 접촉 부분에서 지탱하여, 파이프 강도를 향상시킬 수 있다.

제5 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제1 발명 또는 제2 발명에 따른 파이프의 보강 구조이며, 파이프의 외주면에는 복수의 구멍부가 형성되어 있다. 복수의 구멍부에는, 각각 판재가 삽입되어 고정된다.

여기서는, 파이프의 외주면에 대하여 복수의 구멍부를 형성하고, 각각의 구멍부에 판재를 삽입하여 보강 구조를 형성한다.

이로써, 1장의 판재를 삽입 고정한 것 만으로는 강도 향상이 불충분한 부분에 대해서는, 복수개 형성된 구멍부에 판재를 각각 삽입함으로써, 더욱 강도 향상을 도모할 수 있다.

제6 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제1 발명 또는 제2 발명에 따른 파이프의 보강 구조이며, 판재는, 파이프에 대하여 삽입되는 방향으로 교차하도록, 파이프의 외주면에 맞닿는 볼록부를 포함하고 있다.

여기서는, 파이프의 측면에 형성된 구멍부에 삽입되는 판재에, 구멍부의 구멍의 길이보다 폭이 넓은 볼록부를 설치하고 있다.

이로써, 구멍부에 대하여 판재를 삽입해 나갈 때는, 판재의 볼록부가 파이프의 외주면에 맞닿아 그 이상 삽입되지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 지그 등을 사용하지 않고, 판재의 볼록부의 부분에 의해, 파이프에 대하여 삽입될 때의 판재의 위치 결정을 행할 수 있다. 그리고, 여기서 행해지는 위치 결정은, 판재의 삽입 방향, 파이프의 길이 방향 중 적어도 어느 한쪽에 의해 행하면 된다.

제7 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제1 발명 또는 제2 발명에 따른 파이프의 보강구조이며, 판재는 파이프에 대하여 용접에 의해 고정되어 있다.

여기서는, 파이프에서의 원하는 위치에 형성된 구멍부에 삽입된 판재를, 용접에 의해 파이프에 고정시킨다.

이로써, 파이프의 외주면으로부터 구멍부에 삽입된 판재를, 파이프의 외주면 측으로부터 용이하게 고정시킬 수 있다.

제8 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제3 발명에 따른 파이프의 보강 구조이며, 판재는 볼록부를 포함하고 있다. 제1 구멍부는 판재에서의 최대 폭에 해당하는 길이의 개구이다. 제2 구멍부는 판재의 볼록부의 폭에 해당하는 길이의 개구이다.

여기서는, 판재의 삽입측 단부에 형성된 볼록부를, 제1 구멍부보다 짧은 길이를 가지는 하나 또는 복수의 제2 구멍부에 삽입하여 고정시킨다.

이로써, 제2 구멍부 측에서는, 판재와 파이프와의 용접 부분을 적게 하여, 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 판재의 선단의 볼록부가 제2 구멍부에 삽입된 상태로 고정되므로, 볼록부와 제2 구멍부와의 결합 부분에서 파이프의 강도를 확보할 수 있다.

제9 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제3 발명에 따른 파이프의 보강 구조에서, 판재는 삽입 측의 측면에 복수의 볼록부를 포함하고 있다.

여기서는, 제2 구멍부에 삽입되는 판재의 선단 측에, 복수의 볼록부를 형성하고 있다.

이로써, 복수의 제2 구멍부에 대하여 복수의 볼록부를 삽입하여, 판재를 파이프에 대하여 고정시키므로, 제2 구멍부와 판재의 볼록부와의 결합 개소를 늘려서, 용접 강도에 의존하지 않고 파이프의 강도를 충분히 확보할 수 있다.

제10 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제3 발명에 따른 파이프의 보강 구조이며, 판재는 1개의 파이프에 대하여 복수개 삽입된다.

여기서는, 파이프에 대하여, 복수의 제1 구멍부 및 제2 구멍부를 형성하고, 복수의 판재를 각각의 제1 구멍부 및 제2 구멍부로 삽입 및 고정시킨다.

이로써, 예를 들면 파이프의 단부와 중앙부 등과 같이, 파이프의 복수 개소에서의 강도를 용이하게 향상시킬 수 있다.

제11 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제3 발명에 따른 파이프의 보강 구조이며, 판재는,파이프의 외주면으로부터 돌출된 볼록부의 측면을 따라 용접되어 있다.

여기서는, 판재의 제1 구멍부 및 제2 구멍부에 삽입된 판재의 측면만을 용접하여, 파이프에 대하여 보강용의 판재를 고정시키고 있다.

이로써, 예를 들면 제2 구멍부 측에서 돌출된 판재의 선단 부분의 전체 주위를 용접한 경우에는 용접부에 응력이 집중되기 쉬운 개소가 생기지만, 측면만을 용접 및 고정함으로써, 용접 부분에 약한 개소가 발생하는 것을 회피하여, 파이프와 판재와의 고정을 견고하게 할 수 있다.

제12 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제1 발명 또는 제2 발명에 따른 파이프의 보강 구조이며, 구멍부는 파이프의 길이 방향에서의 중앙 부분 부근에 형성되어 있다.

여기서는, 파이프의 강도를 향상시키는 부분으로서, 파이프의 길이 방향에서의 중앙부 부근이 있다.

이로써, 예를 들면 건설 기계의 캡의 기둥 부재로서 사용된 파이프에 대해서는, 파이프의 중앙부 부근에 하중이 걸리기 쉽기 때문에, 이 중앙 부분 부근의 강도를 향상시킬 수 있다.

제13 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제1 발명 또는 제2 발명에 따른 파이프의 보강 구조이며, 구멍부는 파이프의 길이 방향에서의 단부에 형성되어 있다.

여기서는, 파이프의 강도를 향상시키는 부분으로서, 파이프의 길이 방향에서의 단부 부근이 있다.

이로써, 예를 들면 건설 기계의 캡의 기둥 부재로서 사용된 파이프에 대해서는, 파이프끼리 또는 파이프와 바닥 판재와의 접합 부분에서의 하중이 걸리기 쉬운 부분의 강도를 향상시킬 수 있다.

제14 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제9 발명에 따른 파이프의 보강 구조이며, 복수의 볼록부는 서로 다른 간격으로 형성되어 있다.

여기서는, 파이프에 형성된 제2 구멍부에 삽입되는 판재의 삽입측 단부에 형성된 복수의 볼록부를 서로 다른 간격으로 형성하고 있다.

이로써, 파이프에서의 강도가 필요한 개소 등에 맞추어서, 필요한 장소에 적절하게 판재의 볼록부를 설치함으로써, 보다 효과적으로 파이프의 강도를 향상시킬 수 있다.

제15 발명에 따른 파이프의 보강 구조는, 제9 발명에 따른 파이프의 보강 구조이며, 복수의 볼록부는 서로 다른 길이로 형성되어 있다.

여기서는, 파이프에 형성된 제2 구멍부에 삽입되는 판재의 삽입측 단부에 형성된 복수의 볼록부를 서로 다른 길이로 형성하고 있다.

이로써, 파이프에서의 강도가 필요한 개소 등에 맞추어서, 필요한 길이의 볼록부를 설치함으로써, 보다 효과적으로 파이프의 강도를 향상시킬 수 있다.

제16 발명에 따른 건설 기계의 캡 구조는, 제1 발명 또는 제2 발명에 따른 파이프의 보강 구조를 가지는 복수의 기둥 부재에 의해 구성되어 있다.

여기서는, 전술한 파이프의 보강 구조를, 건설 기계의 캡을 구성하는 복수의 기둥 부재에 대하여 적용한다.

이로써, 캡으로서 강도가 필요한 원하는 부분에 대하여, 파이프의 보강 구조를 채용함으로써, 저비용으로 캡의 강성을 향상시킬 수 있다.

제17 발명에 따른 건설 기계의 캡 구조는, 제16 발명에 따른 건설 기계의 캡 구조이며, 파이프에 형성된 구멍부에 삽입된 판재의 부분을 덮는 커버 부재를 구비하고 있다.

여기서는, 전술한 파이프의 보강 구조가 채용된 파이프를 캡의 기둥 부재로서 사용한 구성에 있어서, 파이프의 구멍부에 판재가 삽입된 보강 부분을, 캡의 외벽 패널 등의 커버 부재에 의해 덮고 있다.

이로써, 판재가 삽입 고정된 보강 부분을 외부로부터 보이지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 보강 부분이 캡의 외관을 해치는 것을 회피하면서, 고강도의 캡 구조를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 파이프의 보강 구조를 채용한 기둥 부재에 의해 구성된 캡을 탑재한 유압 셔블의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1의 유압 셔블에 탑재된 캡의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 3은 도 날 도 2의 캡을 구성하는 기둥 부재 중, 보강 구조가 채용된 기둥 부재의 구성을 나타낸 도 2의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

도 4의 (a)～(c)는, 도 2의 보강 구조가 채용된 기둥 부재를 구성할 때의 단계를 나타낸 단면도이다.

도 5의 (a) 및 (b)는, 도 2의 보강 구조가 채용된 기둥 부재를 구성할 때의 단계를 나타낸 정면도이다.

도 6의 (a)～(c)는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 파이프의 보강 구조가 채용된 기둥 부재의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 파이프의 보강 구조에 의해 보강된 기둥 부재의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 8은 기둥 부재에 삽입되는 판재의 길이를 변경하여 EOPS 테스트를 행했을 때의 하중과 변위와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 9는 기둥 부재에 삽입되는 판재의 폭 방향에서의 위치를 변경하여 EOPS 테스트를 행했을 때의 하중과 변위와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 10은 기둥 부재에 삽입되는 판재의 두께를 변경하여 EOPS 테스트를 행했을 때의 하중과 변위와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 파이프의 보강 구조를 채용한 캡의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 12는 도 11의 캡을 구성하는 기둥 부재에 채용된 보강 구조를 나타낸 확대도이다.

도 13은 도 12의 기둥 부재에서의 판재의 비 삽입측 측면도이다.

도 14는 도 12의 기둥 부재에서의 판재의 삽입측 측면도이다.

도 15는 도 12의 기둥 부재의 정면도이다.

도 16의 (a) 및 (b)는, 도 12의 기둥 부재에 삽입되는 판재의 구성을 나타낸 측면도 및 정면도이다.

도 17은 도 11의 캡을 구성하는 기둥 부재에 채용된 보강 구조를 나타낸 확대도이다.

도 18은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 파이프의 보강 구조를 나타낸 단면도이다.

도 19의 (a) 및 (b)는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 파이프의 보강 구조에 사용되는 판재의 구성을 나타낸 측면도 및 정면도이다.

도 20의 (a) 및 (b)는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 파이프의 보강 구조에 사용되는 판재의 구성을 나타낸 측면도 및 정면도이다.

[부호의 설명]

1: 유압 셔블 2: 하부 주행체

3: 선회대 4: 작업기

5: 카운터 웨이트 6: 엔진

10: 캡 20: 보강 구조(파이프의 보강 구조)

21: 판재 21a: 볼록부

21b: 판재 22: 용접부

31: 좌측 전방 기둥 부재 32: 우측 전방 기둥 부재

33: 좌측 후방 기둥 부재(기둥 부재) 33a: 구멍부

34: 우측 후방 기둥 부재(기둥 부재) 34a: 구멍부

35: 좌측 중앙 기둥 부재 36: 빔 부재

37: 배면판 41: 외벽 패널(커버 부재)

43: 기둥 부재 43a: 구멍부

53: 기둥 부재 53a: 구멍부

63: 기둥 부재 63a: 구멍부

73: 기둥 부재 73a: 구멍부

110: 캡 120: 보강 구조(파이프의 보강 구조)

121: 판재 121a: 볼록부

122: 판재 122a: 볼록부

123: 판재 124: 판재

124a: 볼록부 125: 판재

125a: 볼록부 133: 좌측 후방 기둥 부재(기둥 부재)

133a: 구멍부(제2 구멍부) 133b: 구멍부(제1 구멍부)

134: 우측 후방 기둥 부재(기둥 부재) 134a: 구멍부(제2 구멍부)

134c: 구멍부(제1 구멍부) 220: 보강 구조(파이프의 보강 구조)

221: 판재 221a: 삽입측 단부

233: 좌측 후방 기둥 부재(기둥 부재)

233a: 구멍부 P: 크롤러 트랙

[실시형태 1]

본 발명의 일실시형태에 따른 파이프의 보강 구조가 채용된 캡(10)을 탑재한 유압 셔블(1)에 대하여, 도 1～도 5의 (b)를 사용하여 설명하면 다음과 같다.

그리고, 이하의 설명에서 사용하는 "좌우", "전후", "앞면 배면"의 문언은, 캡(10)(도 1 등 참조) 내에서 오퍼레이터가 의자에 앉을 때 향하는 방향을 기준으로 한 방향을 나타낸다.

[유압 셔블(1)의 전체 구성]

본 실시형태에 따른 유압 셔블(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 하부 주행체(2), 선회대(3), 작업기(4), 카운터 웨이트(5), 엔진(6) 및 캡(10)을 구비하고 있다.

하부 주행체(2)는, 진행 방향의 좌우 양단 부분에 감긴 크롤러 트랙 P를 회전시킴으로써, 유압 셔블(1)을 전진 및 후진시키고, 또한 상면 측에 선회대(3)를 선회 가능한 상태로 탑재하고 있다.

선회대(3)는, 하부 주행체(2) 상에 있어서 임의의 방향으로 선회 가능하며, 상면에 작업기(4)와, 카운터 웨이트(5)와, 엔진(6)과, 캡(10)을 탑재하고 있다.

작업기(4)는, 붐과 붐의 선단에 장착된 암과, 암의 선단에 장착된 패킷을 포함하도록 구성되어 있고, 유압 실린더에 의해 암이나 패킷 등을 상하로 이동시키면서, 토사나 모래와 자갈 등의 굴삭을 행하는 토목 공사의 현장에서 작업을 행한다.

카운터 웨이트(5)는, 예를 들면 강판을 조립하여 형성한 상자 내에 쇠부스러기나 콘크리트 등을 넣어서 굳힌 것으로서, 채굴 시 등에 차체의 밸런스를 유지하기 위해 선회대(3)의 후부에 설치되어 있다.

엔진(6)은, 하부 주행체(2)나 작업기(4)를 구동시키기 위한 구동원이며, 카 운터 웨이트(5)에 인접하는 위치에 배치되어 있다.

캡(10)은, 유압 셔블(1)의 오퍼레이터가 승강하는 운전실이며, 작업기(4)의 선단부를 볼 수 있도록, 선회대(3) 상에서의 작업기(4)의 측방이 되는 좌측 앞부분에 배치되어 있다. 그리고, 이 캡(10)의 캡 구조에 대해서는, 나중에 상세하게 설명한다.

[캡(10)의 구조]

캡(10)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, EOPS 구조가 채용되고 있고, 오퍼레이터가 승강하기 위한 상자형의 구조체로서, 5개의 각종 기둥 부재(31～35) 등에 의해 구성되어 있다.

기둥 부재(31～35)는, 좌측 전방 기둥 부재(31), 우측 전방 기둥 부재(32), 좌측 후방 기둥 부재(33), 우측 후방 기둥 부재(34) 및 좌측 중앙 기둥 부재(35)를 포함하도록 구성되어 있다.

좌측 전방 기둥 부재(31) 및 우측 전방 기둥 부재(32)는, 이른바 A 필러로 불리우는 기둥으로서 사용되고 있고, 내부가 중공의 이형 단면을 가지고 있다. 그리고, 좌우 전방 기둥 부재(31, 32)는, 중앙부 부근에서 절곡되고, 캡(10)의 전방에서 바닥면으로부터 세워져 설치되는 기둥 부분과 천정면을 구성하는 빔 부분을 포함하고 있다.

좌측 후방 기둥 부재(33) 및 우측 후방 기둥 부재(34)는, 이른바 C 필러로 불리우는 기둥으로서 사용되어 있고, 내부가 중공의 실질적으로 사각형의 이형 단면(도 3 참조)을 가지고 있다. 그리고, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)는, 실질적으 로 직선형의 기둥으로서 캡(10)의 후방에서 바닥면으로부터 세워져 설치되어 있다. 또한, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상단부끼리를 빔 부재(36)의 중앙 부분끼리를 배면판(37)에 의해 서로 접합되어 있다. 또한, 좌측 후방 기둥 부재(33) 및 우측 후방 기둥 부재(34)는, 캡(10)의 강도를 확보하는데 있어서 중요한 역할을 하고 있다. 그러므로, 캡(10)의 강도를 향상시키기 위해서는, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 강도를 향상시키는 것이 효과적이다. 따라서, 본 실시형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 측면에 대하여 구멍부(33a, 34a)를 각각 형성하고, 거기에 판재(21)를 삽입하여 용접에 의해 고정시킨 보강 구조(20)를 채용하고 있다. 그리고, 이 보강 구조(20)의 구성에 대해서는, 나중에 상세하게 설명한다.

좌측 중앙 기둥 부재(35)는, 이른바 B 필러로 불리우는 기둥으로서 이용되고 있이고, 실질적으로 직선형의 기둥으로서 캡(10)의 좌측면에서의 실질적으로 중앙부에서 바닥면으로부터 세워져 설치되어 있다.

[좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 보강 구조(20)]

본 실시형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전술한 유압 셔블(1)에 탑재된 캡(10)을 구성하는 기둥 부재(31～35) 중, 캡(10)의 후방에 배치된 C 필러에 해당하는 기둥 부재(33, 34)에 대하여, 보강 구조(20)를 채용하고 있다. 그리고, 여기서는 좌측 후방 기둥 부재(33)의 구조를 예로 들어 설명하지만, 다른 쪽의 우측 후방 기둥 부재(34)에 있어서도 마찬가지의 보강 구조(20)가 채용되고 있으므로, 우측 후방 기둥 부재(34) 측의 보강 구조에 대해서는 그 설명을 생략한다.

좌측 후방 기둥 부재(33)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 길이 방향에서의 측면의 중앙부 부근에 구멍부(33a)가 형성되어 있다. 그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 여기에 구멍부(33a)의 크기에 따른 크기의 판재(21)가 양쪽 면에 형성된 구멍부 부분에 걸쳐지듯이 삽입된 후, 체결 및 고정됨으로써, 보강 구조(20)가 형성된다.

또한, 본 실시형태의 캡(10)에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 보강 구조(20)가 형성된 부분을 보이지 않도록, 외주면을 외벽 패널(커버 부재)(41)에 의해 덮고 있다. 이로써, 보강 구조(20)에 포함되는 판재(21)나 용접부(22) 등이 캡(10)의 외부에 노출되는 것을 회피하여, 캡(10)의 디자인이 나빠지는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 좌측 후방 기둥 부재(33)의 보강 구조(20)의 제조 방법에 대하여, 도 4의 (a)～(c)와 도 5의 (a) 및 (b)를 사용하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 3차원 레이저에 의해, 좌측 후방 기둥 부재(33)의 실질적으로 사각형의 단면에서의 한쪽 측면으로부터 다른 쪽 측면까지 관통하도록 구멍부(33a)가 형성된다.

다음에, 도 4의 (b) 및 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 구멍부(33a) 부분에 삽입 가능한 크기의 판재(21)가, 구멍부(33a)의 양쪽 면에 형성된 구멍 부분에 걸쳐지듯이 삽입된다. 이 때, 구멍부(33a)에 삽입되는 판재(21)는, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 판재(21)의 삽입 방향으로 교차하는 방향으로 돌출된 볼록부(21a)를 포함하고 있다. 그러므로, 좌측 후방 기둥 부재(33)의 측면에 형성된 구멍부(33a)에 판재(21)를 삽입해 나가면, 볼록부(21a)가 좌측 후방 기둥 부재(33)의 측면에 맞닿아 그 이상 삽입할 수 없게 된다. 이로써, 판재(21)의 구멍부(33a)로의 삽입 방향에서의 위치 결정을 용이하게 행할 수 있다.

다음에, 도 4의 (b) 및 도 5의 (b)에 나타낸 상태의 좌측 후방 기둥 부재(33)에 대하여, 양쪽 면의 외측으로부터 용접 로봇 등에 의해 용접부(22)를 형성함으로써, 좌측 후방 기둥 부재(33)에 대하여 판재(21)를 용이하면서도 견고하게 고정시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 캡(10)을 구성하는 복수의 기둥 부재(31～35) 중, 캡(10)의 후방에 배치된 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)에 대하여, 구멍부(33a, 34a)에 판재(21)를 삽입 및 고정시킨 보강 구조(20)를 적용하고 있다.

이로써, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)에서의 원하는 위치에서의 단면 강도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 비교적 용이하면서 제조 비용이 낮은 방법에 의해, 기둥 부재의 강도를 향상시킴으로써, 캡(10)의 강성을 향상시킬 수 있다.

[본 실시형태의 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 보강 구조(20)의 특징]

(1)

본 실시형태의 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 보강 구조(20)에서는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)에서의 외주면의 소정의 위치에 구멍부(33a, 34a)가 형성되고, 거기에 판재(21)가 삽입되고 고정된다.

이로써, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)에서의 하중이 걸리기 쉬운 부분의 강도를 비교적 용이한 방법에 의해 국소적으로 향상시킬 수 있다. 그 결과, 2중관 부분을 형성하는 보강 구조와 비교하여, 대형의 장치를 필요로 하지 않고, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 강도를 용이하게 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 파이프 두께를 박형화한 경우에는, 이 보강 구조(20)에 의해 동등 이상의 강도를 확보할 수 있으므로, 캡(10)의 비용 저감이 도모된다.

(2)

본 실시형태의 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 보강 구조(20)에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 길이 방향에서의 중앙 부분 부근에, 구멍부(33a, 34a) 및 판재(21)를 포함하는 보강 구조(20)를 형성하고 있다.

이로써, 유압 셔블(1)의 캡(10)과 같이, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 길이 방향 중앙 부분 부근에 하중이 쉽게 집중되는 경우라도, 그 부분의 단면 강도를 국소적으로 향상시킬 수 있다. 그 결과, 대폭적인 비용 상승을 수반하지 않고, 캡(10)의 강성을 향상시킬 수 있다.

(3)

본 실시형태의 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 보강 구조(20)에서는, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 좌측 후방 기둥 부재(33)의 측면에 형성된 구멍부(33a)에 삽입되는 판재(21)는, 삽입 방향으로 교차하는 방향으로 돌출된 볼록부(21a)를 포함하고 있다.

이로써, 지그 등을 사용하지 않고, 삽입 방향에서의 판재(21)의 고정 위치를 용이하게 결정하여, 용접 등에 의해 판재(21)를 고정시킬 수 있다.

(4)

본 실시형태의 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 보강 구조(20)에서는, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 좌측 후방 기둥 부재(33)의 측면에 형성된 구멍부(33a)에 삽입된 판재(21)를, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 외주면 측으로부터 용접부(22)를 형성함으로써 고정시키고 있다.

이로써, 금속제의 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)에 대하여, 금속제의 판재(21)를 용이하게 고정시킬 수 있다.

(5)

본 실시형태의 유압 셔블(1)의 캡(10)은, 도 2 등에 나타낸 바와 같이, 전술한 보강 구조(20)를 채용한 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)를 포함하는 복수의 기둥 부재(31～35)에 의해 구성되어 있다.

이로써, 대폭적인 비용 상승을 수반하지 않고 간단한 설비에 의해, 강도가 필요한 특정한 기둥 부재에서의 하중이 집중되기 쉬운 부위의 강도를, 국소적으로 향상시킬 수 있으므로, 캡(10) 전체의 강성을 향상시킬 수 있다.

(6)

본 실시형태의 유압 셔블(1)의 캡(10)에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전술한 보강 구조(20)가 채용된 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 부분을 외벽 패널(41)에 의해 덮고 있다.

이로써, 보강 구조(20)에 포함되는 구멍부(33a, 34a)나 판재(21), 용접부(22) 부분이 외부에 노출되는 것을 방지하여, 캡(10)의 외관의 디자인성이 저하 되는 것을 회피할 수 있다.

[실시형태 2]

본 발명의 다른 실시형태에 따른 파이프의 보강 구조(120)에 대하여, 도 11～도 17을 사용하여 설명하면 다음과 같다.

그리고, 본 실시형태에서 설명하는 부재에 대해서는, 상기 실시형태 1에서 설명한 부재와 동일한 형상 및 기능을 가지는 부재에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

즉, 본 실시형태의 보강 구조(12O)는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 캡(11O)을 구성하는 복수의 기둥 부재(31, 32, 133, 134, 35) 중, 좌우 후방 기둥 부재(133, 134)에 설치되어 있다.

구체적으로는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 좌측 후방 기둥 부재(기둥 부재)(133)에 설치된 보강 구조(120)에서는, 좌측 후방 기둥 부재(133)의 한쪽 면에 형성된 복수의 구멍부(제2 구멍부)(133a)로부터 판재(121)(도 16 참조)의 삽입측 단부에 형성된 볼록부(121a)가 돌출된 상태로 판재(121)가 좌측 후방 기둥 부재(133)에 대하여 고정되어 있다.

좌측 후방 기둥 부재(133)에 형성된 구멍부(133a)는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 같은 크기로 3곳에 등 간격으로, 좌측 후방 기둥 부재(133)의 실질적으로 중앙부 부근에 설치되어 있다. 또한, 좌측 후방 기둥 부재(133)에 있어서의 반대측의 측면에는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 판재(121)를 삽입하기 위한 구멍부(제1 구멍부)(133b)가 형성되어 있고, 거기에서 볼록부(121a)를 삽입측으로 한 판 재(121)가 삽입된다. 그러므로, 좌측 후방 기둥 부재(133)에서의 구멍부(133b)는, 삽입되는 판재(121)의 전체 폭보다 약간 큰 길이를 가지고 있다. 좌측 후방 기둥 부재(133)의 구멍부(133b)로부터 삽입된 판재(121)는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 파이프의 한쪽의 측면으로부터 대향면에 형성된 구멍부(133a)까지 도달하고, 판재(121)의 선단에 형성된 볼록부(121a)가 각각 대응하는 구멍부(133a)에 삽입된 상태로 되어, 용접에 의해 고정된다.

좌측 후방 기둥 부재(133)의 외주면에 형성된 구멍부(133b)로부터 구멍부(133a)에 걸쳐서 삽입된 판재(121)는, 도 16의 (a) 및 도 16의 (b)에 나타낸 바와 같이, 삽입 측의 단부에 실질적으로 같은 크기로 등 간격으로 형성된 3개의 볼록부(121a)를 포함하고 있다. 그리고, 판재(121)는, 그 선단에 형성된 볼록부(121a)가 구멍부(133a)로부터 돌출된 상태로, 그 볼록부(121a)의 측면 부분과 반대측의 삽입 측의 구멍부(133b)로부터 돌출된 판재(121)의 측면 부분을 따라 용접함으로써 고정된다.

이로써, 좌측 후방 기둥 부재(133)의 측면으로부터 삽입된 판재(121)는, 반대측의 측면에 형성된 구멍부(133a)에 대하여 볼록부(121a)가 삽입된 상태로 용접에 의해 고정된다. 볼록부(121a)와 구멍부(133a) 사이의 결합 부분이 버티므로, 좌측 후방 기둥 부재(133)의 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 볼록부(121a)와 구멍부(133a)와의 결합이라는 기계적인 보강 구조를 설치함으로써, 좌측 후방 기둥 부재(133)에 휨 응력이 생긴 경우라도 결합 부분이 버티므로, 용접 강도에 의존하지 않고 좌측 후방 기둥 부재(133)의 강도를 충분히 확보할 수 있다. 또한, 보강 구조(120)를 구성하는 판재(121)를, 볼록부(121a)의 부분을 용접하여 고정시킴으로써, 삽입되지 않는 측에서의 용접 면적을 줄여서 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 판재(121)의 삽입측 및 삽입되지 않는 측에서의 판재(121)의 용접을 측면부에만 행함으로써, 전체 주위를 용접한 경우와 비교하여, 용접 부분에 균열이 생기거나 하는 등의 문제의 발생을 회피할 수 있다.

또한, 우측 후방 기둥 부재(134)에 대해서도, 도 17에 나타낸 바와 같이, 좌측 후방 기둥 부재(133)와 마찬가지로 보강 구조(220)가 채용되고 있다.

우측 후방 기둥 부재(134)의 보강 구조(220)에서는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 2개의 판재(122 및 123)가 서로 반대 방향으로 우측 후방 기둥 부재(134)에 대하여 삽입되어 있다. 보다 구체적으로는, 우측 후방 기둥 부재(134)에는, 한쪽 측면에, 판재(123)를 삽입하는 구멍부(제1 구멍부)(134c)와, 판재(122)의 볼록부(122a)를 삽입하기 위한 구멍부(제2 구멍부)(134a)가 실질적으로 같은 높이의 위치에 형성되어 있다. 그리고, 각각의 구멍부(134a, 134c)에는, 판재(122, 123)가 각각 반대측의 측면으로부터 삽입된다.

이로써, 좌측 후방 기둥 부재(133)와 마찬가지로, 간단한 구성에 의해, 우측 후방 기둥 부재(134)의 강도를 효과적으로 보강할 수 있게 된다. 또한, 도 17에 나타낸 바와 같이, 2개의 판재(122, 123)를 삽입함으로써, 보다 효과적으로 우측 후방 기둥 부재(134)의 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 2개의 판재(122, 123)를 서로 반대 방향으로 삽입하여 고정시킴으로써, 볼록부(122a) 등과 구멍부(134a)와의 결합 부분을 우측 후방 기둥 부재(134)의 양쪽 면에 설치할 수 있으므로 강도 면에서 보다 우수한 우측 후방 기둥 부재(134)를 얻을 수 있다.

[본 실시형태의 좌우 후방 기둥 부재(133, 134)의 보강 구조(120, 220)의 특징]

(1)

본 실시형태의 좌우 후방 기둥 부재(133, 134)의 보강 구조(120, 220)는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 좌측 후방 기둥 부재(133)의 한쪽 측면에 형성된 관통공의 구멍부(133b)와, 그 대향면에 형성된 관통공의 구멍부(133a)와, 구멍부(133b)로부터 구멍부(133a)에 걸쳐서 삽입된 상태로 고정되는 판재(121)를 포함하고 있다.

이로써, 판재(121)를 삽입한 구멍부(133b)의 대향면에도, 판재(121)의 선단부분을 삽입하기 위한 구멍부(133a)를 형성하고 있으므로 좌측 후방 기둥 부재(133)에 휨 응력이 부여된 경우에는, 판재(121)의 선단측의 볼록부(121a)와 구멍부(133a)와의 결합 부분이 좌측 후방 기둥 부재(133)의 휨에 대한 저항력이 된다. 그 결과, 판재(121)와 좌측 후방 기둥 부재(133)를 연결하는 용접 강도에 의존하지 않고, 좌측 후방 기둥 부재(133)의 강도를 확보할 수 있다. 또한, 판재(121) 등의 삽입측 단부에 볼록부(121a) 등을 설치하여 돌출 부분을 용접함으로써, 볼록부(121a) 측에서의 용접 면적을 대폭 줄여서 생산 효율을 향상시킬 수 있다.

(2)

본 실시형태의 좌우 후방 기둥 부재(133, 134)의 보강 구조(120, 220)에서는, 도 15 등에 나타낸 바와 같이, 좌측 후방 기둥 부재(133)의 한쪽 측면에 형성된 구멍부(133b)는 판재(121)의 전체 폭에 해당하는 길이를 가지고, 다른 쪽 측면 에 형성된 구멍부(133a)는 판재(121)의 볼록부(121a)의 폭에 해당하는 길이를 가지고 있다.

이로써, 삽입 측의 구멍부(133b)로부터 삽입된 판재(121)의 선단부분의 볼록부(121a)를 구멍부(133b)의 대향면에 형성된 구멍부(133a)에 각각 삽입하여 체결 및 고정시킴으로써, 볼록부(121a)와 구멍부(133a)와의 결합 부분에 의해, 좌측 후방 기둥 부재(133)를 보강할 수 있다.

(3)

본 실시형태의 좌우 후방 기둥 부재(133, 134)의 보강 구조(120, 220)에서는, 도 16 등에 나타낸 바와 같이, 각 기둥 부재(133, 134)에 삽입되는 판재(121～123)가 복수의 볼록부(121a, 122a) 등을 포함하고 있다.

이로써, 좌우 후방 기둥 부재(133, 134)에서의 구멍부(133a, 134a)와의 결합 부분의 개수를 증가시켜서, 좌우 후방 기둥 부재(133, 134)에서의 판재(121～123)가 삽입된 부분에서의 강도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.

(4)

본 실시형태의 우측 후방 기둥 부재(134)의 보강 구조(220)에서는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 1개의 기둥 부재에 대하여 2개의 판재(122, 123)가 삽입되어 있다.

이로써, 2장의 판재(122, 123)에 의해 파이프 단면의 강도를 대폭 향상시킬 수 있으므로, 우측 후방 기둥 부재(134)에서의 판재(122, 123)가 삽입된 부분의 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.

(5)

본 실시형태의 좌우 후방 기둥 부재(133, 134)의 보강 구조(120, 220)에서는, 도 12나 도 17 등에 나타낸 바와 같이, 좌측 후방 기둥 부재(133)에서의 구멍부(133a, 134a)로부터 돌출된 판재(121, 122, 123)의 볼록부(121a, 122a) 등에서, 볼록부(121a) 등의 측면부를 따라 용접되어 있다.

이로써, 돌출된 볼록부(121a) 등의 전체 주위에 걸쳐서 용접을 행한 경우에 생기는 용접 개소의 크랙 등의 발생을 효과적으로 방지하면서, 판재(121) 등과 좌측 후방 기둥 부재(133) 등과의 접속을 용접에 의해 행할 수 있다.

[다른 실시형태]

이상, 본 발명의 일실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 각종 변경이 가능하다.

(A)

상기 실시형태 1에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 측면에서의 폭 방향 중앙부 부근에 구멍부(33a, 34a)를 형성하고, 거기에 판재(21)를 삽입하여 보강 구조(20)를 구성하는 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 기둥 부재의 폭 방향에서의 중앙 부분 부근이 아니라, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 평면에서 볼 때 캡의 앞쪽에 구멍부(43a)를 형성하고, 거기에 판재(21)를 삽입 고정한 기둥 부재(43)를 사용해도 된다.

또한, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 평면에서 볼 때 캡의 뒤 쪽에 구멍부(53a)를 형성하고, 거기에 판재(21)를 삽입 고정한 기둥 부재(53)를 사용해도 된다.

이와 같이, 기둥에 부여되는 하중의 크기나 방향을 따라 판재의 삽입 개소를 변경함으로써, 보다 효과적으로 기둥 부재의 단면 강도를 부분적으로 향상시킬 수 있다.

(B)

상기 실시형태 1에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 1개의 기둥 부재(33, 34)에 각각 형성된 구멍부(33a, 34a)에 대하여, 1개의 판재(21)를 각각 삽입하는 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 1개의 기둥 부재(63)에 대하여 2개소의 구멍부(63a)를 형성하고, 거기에 판재(21a, 21b)를 각각 삽입하여, 파이프의 보강 구조를 구성해도 된다.

이 경우에는, 기둥 부재의 단면 강도를 더욱 향상시킬 수 있으므로, 강도가 걸리기 쉬운 개소의 강도를 부분적으로 향상시킬 때 유효하다.

(C)

상기 실시형태 1에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)에서의 길이 방향의 중앙 부분 부근에, 구멍부(33a, 34a)를 형성하고, 거기에 판재(21)를 삽입 및 고정하는 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 기둥 부재(73)의 길이 방향에서의 단부에 구멍부(73a)를 형성하고, 거기에 판재(21)를 삽입 및 고정하여, 보강 구조(20)를 구성해도 된다.

이 경우에는, 바닥면으로부터 세워져 설치된 기둥과 바닥면과의 접합 부분에서의 강도를 향상시킬 수 있다. 그러므로, 기둥 부재에 걸리는 부하의 크기나 위치, 방향 등을 고려하여, 기둥 부재에서의 적절한 위치에 보강 구조를 설치하는 것이 보다 바람직하다.

(D)

상기 실시형태 1에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 좌우 후방 기둥 부재(33, 34)의 측면부에 형성되는 구멍부(33a, 34a)로서, 양쪽 면까지 관통한 구멍을 형성하는 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 한쪽 측면에만 내부에 관통하는 구멍을 형성하고, 다른 쪽 측면까지 관통하지 않는 구멍부를 형성해도 된다.

(E)

상기 실시형태 1에서는, 유압 셔블(1)의 캡(10)을 구성하는 기둥 부재(33, 34)에 대하여, 3차원 레이저를 사용하여 구멍부(33a, 34a)를 형성하는 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 3차원 레이저 외에도, 기계 가공에 의해 구멍부를 형성해도 된다.

(F)

상기 실시형태 1에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 파이프의 보강 구조가 채용된 파이프로서, 캡(10)의 후방에 배치되는 C 필러로서의 기둥 부재(33, 34)를 사용한 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 캡을 구성하는 A 필러로서의 기둥 부재(31, 32), 또는 B 필러로서의 기둥 부재(35)에서의 강도가 걸리기 쉬운 부분에, 본 발명의 보강 구조를 적용해도 된다.

(G)

상기 실시형태 1에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 파이프의 보강 구조가 채용된 파이프로서, 단면이 실질적으로 사각형의 기둥 부재(33, 34)를 사용한 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 실질적으로 원형이나 타원형, 사각형 외의 다각형의 단면을 가지는 파이프재에 대하여, 본 발명의 보강 구조를 채용해도 된다.

(H)

상기 실시형태 1에서는, 본 발명의 파이프의 보강 구조가 적용되는 대상으로서, 금속제의 파이프인 기둥 부재(33, 34)를 사용한 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 본 발명의 보강 구조가 적용되는 파이프로서는, 금속제의 파이프에 한정되지 않고, 수지제의 파이프에 대하여 적용해도 된다.

(I)

상기 실시형태 1에서는, 본 발명에 따른 파이프의 보강 구조를 채용한 기둥 부재(33, 34)를, 유압 셔블(1)의 캡(10)에 대하여 사용한 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 본 발명에 따른 파이프의 보강 구조로서는, 유압 셔블의 캡을 구성하는 기둥 부재뿐만 아니라, 다른 건설 기계에 탑재되는 캡을 구성하는 기둥 부재로서 사용되어도 된다.

(J)

상기 실시형태 1에서는, 본 발명에 따른 파이프의 보강 구조(20)을 채용한 기둥 부재(33, 34)를, 유압 셔블(1)의 캡(10)에 대하여 사용한 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 본 발명에 따른 파이프의 보강 구조가 적용되는 대상이 되는 파이프로서는, 건설 기계의 캡을 구성하는 기둥 부재에 한정되지 않고, 다른 용도로 사용되는 파이프에 대하여 사용되어도 된다.

(K)

상기 실시형태 1에서는, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b) 등에 나타낸 바와 같이, 판재(21)가 좌측 후방 기둥 부재(33)에 형성된 서로 대향하는 2개의 구멍부(33a)에 삽입되어, 좌측 후방 기둥 부재(33)를 관통한 상태로 고정되는 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 도 18에 나타낸 바와 같이, 좌측 후방 기둥 부재(기둥 부재)(233)에 형성된 1개의 구멍부(233a)에 대하여 삽입된 판재(221)의 삽입측 단부(221a)가, 좌측 후방 기둥 부재(233)의 내벽면에 대하여 맞닿은 상태로 고정되는 구조라도 된다.

(L)

상기 실시형태 2에서는, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 보강 구조(120)를 구성하는 판재(121)로서, 삽입 측의 단부에, 같은 크기의 볼록부(121a)가 3개 형성된 판재를 사용한 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 도 19의 (a) 및 도 19의 (b)에 나타낸 바와 같이, 볼록부(124a)의 크기가 다른 판재(124)를 사용할 수도 있다. 이 경우에는, 파이프의 강도를 특별히 보강하고 싶은 개소, 파이프에서의 응력이 걸리기 쉬운 개소 등에는, 비교적 긴 볼록부를 설치하거나, 미세한 피치(간격)로 복수의 볼록부를 설치함으로써, 보다 효과적으로 파이프의 보강을 행할 수 있다.

(M)

상기 실시형태 2에서는, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 보강 구조(120)를 구성하는 판재(121)로서, 삽입 측의 단부에, 볼록부(121a)가 등 간격으로 3개 형성된 판재를 사용한 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 도 20의 (a) 및 도 20의 (b)에 나타낸 바와 같이, 같은 크기의 볼록부(125a)가 서로 다른 간격으로 설치된 판재(125)를 사용해도 된다. 이 경우라도, 파이프의 강도를 특별히 보강하고 싶은 개소, 파이프에서의 응력이 걸리기 쉬운 개소에는, 좁은 피치(간격)로 볼록부를 설치함으로써, 보다 효과적으로 파이 프의 보강을 행할 수 있다.

(N)

상기 실시형태 1 및 2에서는, 실질적으로 사각형의 평면을 가지는 판재(21, 121) 등을 사용한 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 실질적으로 L자형의 평면을 가지는 판재를 기둥 부재에 대하여 삽입함으로써, 파이프의 보강 구조를 구성해도 된다.

[실시예]

상기 실시형태에 따른 유압 셔블(1)에 탑재된 캡(10)을 구성하는 기둥 부재(33, 34)에 채용된 파이프의 보강 구조(20)에 관하여, 기둥 부재(33, 34)의 외주면에 형성된 구멍부(33a) 등에 삽입되는 판재(21)의 크기나 삽입 위치를 바꾸어서 캡(10)의 강도면에 어떤 영향이 있는지를 조사하는 실험을 행한 결과에 대하여 설명한다.

여기서는, 선회대(3) 상에 탑재된 캡(10)에 대하여 좌측면으로부터 작업기(4)의 방향으로 하중을 부가하여 캡(10)의 변형의 정도(하중과 변위량과의 관계)를 조사하는 EOPS 테스트를 행한 결과를 나타낸다.

먼저, 도 8에는, 기둥 부재에 대하여 형성된 구멍부에 삽입되는 판재(21)의 전체 길이(삽입 방향으로 직교하는 방향의 길이)를 변경한 경우에, 기둥 부재를 사용하여 구성한 캡에 대하여 부여된 하중의 크기와 변위량과의 관계를 나타내는 그래프를 나타낸다.

도 8의 그래프에 나타낸 바와 같이, 전체 길이가 500mm인 판재(21)와 300mm인 판재(21)의 시험을 행한 결과, 전체 길이가 500mm인 쪽이, 전체 길이가 300mm인 쪽보다 같은 하중에 대한 변위량이 적고, 파이프 두께가 10.Omm인 현행 제품에 가까운 강도를 가지는 것을 알았다.

다음에, 도 9에는, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기둥 부재(43, 53)에 대하여 형성된 구멍부(43a, 53a)[판재(21)]의 위치를 캡(10)의 앞쪽 및 뒤쪽으로 변경한 경우에, 각각 기둥 부재(33, 43, 53)를 사용하여 구성한 캡에 대하여 부여된 하중의 크기와 변위량과의 관계를 그래프로 나타낸다.

도 9의 그래프에 나타낸 바와 같이, 판재(21)가 중앙 부분에 삽입된 기둥 부재(33), 앞쪽에 삽입된 기둥 부재(43), 및 뒤쪽에 삽입된 기둥 부재(53)에 대하여 시험을 행한 결과, 판재(21)가 뒤쪽에 삽입된 기둥 부재(53)가, 동일한 하중에 대한 변위량이 가장 적고, 강도가 큰 것을 알았다. 한편, 판재(21)가 앞쪽에 삽입된 기둥 부재(43)가, 동일한 하중에 대한 변위량이 가장 크며, 강도가 작은 것을 알았다.

또한, 도 10에는, 기둥 부재에 대하여 형성된 구멍부에 삽입되는 판재(21)의 두께를 변경한 경우에, 기둥 부재를 사용하여 구성한 캡에 대하여 부여된 하중의 크기와 변위량과의 관계를 그래프로 나타낸다.

도 10의 그래프에 나타낸 바와 같이, 두께가 11mm인 판재(21)와 것과 9mm인 판재(21)의 시험을 행한 결과, 양자 모두 실질적으로 같은 정도의 강도를 가지는 것을 알았다.

이상의 결과로부터, 기둥 부재에 삽입되는 판재는, 전체 길이가 500mm이며, 캡의 후방 쪽으로 배치되어 있고, 두께가 9mm 이상의 것이 바람직한 것을 알 수 있다.

본 발명의 파이프의 보강 구조는, 파이프의 두께를 얇게 하여 파이프를 보강함으로써 비용 상승을 억제하면서, 간단한 구성에 의해 파이프의 보강 구조를 구성할 수 있는 효과를 얻을 수 있으므로, 금속제의 파이프뿐만 아니라, 수지제의 파이프의 보강 구조로서도 널리 적용될 수 있다.

Claims

내부에 중공부분을 가지는 파이프의 보강구조로서,

상기 파이프의 외주면에서, 상기 파이프의 내부까지 관통하도록 형성되고, 상기 파이프의 길이 방향을 따라 형성된 제1 구멍부;

상기 파이프의 외주면에서 상기 제1 구멍부에 대향하는 위치에 형성된 제2 구멍부;

상기 제1 및 제2 구멍부에 삽입된 상태로 고정되는 판재

를 포함하고,

상기 판재는 삽입부를 포함하고,

상기 제1 및 제2 구멍부는 모두 상기 삽입부에 상당하는 길이의 개구이고,

상기 판재는 상기 제1 및 제2 구멍부에 대하여 상기 삽입부가 삽입된 상태로 고정되는 파이프의 보강 구조.
내부에 중공부분을 가지는 파이프의 보강구조로서,

상기 파이프의 외주면에서 상기 파이프의 내부까지 관통하도록 형성되고, 상기 파이프의 길이 방향을 따라 형성된 제1 구멍부;

상기 파이프의 외주면에서 상기 제1 구멍부에 대향하는 위치에 형성된 제2 구멍부;

상기 제1 및 제2 구멍부에 삽입된 상태로 고정되는 판재

를 포함하고,

상기 판재는 삽입부를 포함하고,

상기 제1 구멍부는 상기 판재의 최대폭에 상당하는 길이의 개구이고,

상기 제2 구멍부는 상기 삽입부의 폭에 상당하는 길이의 개구인 파이프의 보강 구조.
삭제
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 파이프의 외주면에는 복수의 상기 구멍부가 형성되어 있고,

상기 복수의 구멍부에는, 각각 상기 판재가 삽입되어 고정되는, 파이프의 보강 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 판재는, 상기 파이프에 대하여 삽입되는 방향으로 교차하도록, 상기 파이프의 외주면에 맞닿는 볼록부를 포함하는, 파이프의 보강 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 판재는 상기 파이프에 대하여 용접에 의해 고정된, 파이프의 보강 구조.
삭제
제2항에 있어서,

상기 판재는 삽입 측의 측면에 복수의 볼록부를 포함하는, 파이프의 보강 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 판재는 1개의 상기 파이프에 대하여 복수개 삽입되는, 파이프의 보강 구조.
제9항에 있어서,

상기 판재는 상기 파이프의 외주면으로부터 돌출된 상기 볼록부의 측면을 따라 용접되어 있는, 파이프의 보강 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구멍부는 상기 파이프의 길이 방향에서의 중앙 부분 부근에 형성되어 있는, 파이프의 보강 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구멍부는 상기 파이프의 길이 방향에서의 단부에 형성되어 있는, 파이프의 보강 구조.
제9항에 있어서,

상기 복수의 볼록부는 서로 다른 간격으로 형성되어 있는, 파이프의 보강 구조.
제9항에 있어서,

상기 복수의 볼록부는 서로 다른 길이로 형성되어 있는, 파이프의 보강 구조.
전후좌우의 네 모서리에 입설되고, 파이프 형상의 부재로 이루어지는 기둥 부재를 포함하도록 구성되는 건설기계의 캡으로서,

좌우의 후방 기둥 부재의 외주면에서 상기 파이프 형상 부재의 내부까지 관통하도록 형성되고, 상기 좌우의 후방 기둥 부재의 길이 방향을 따라 형성된 제1 구멍부;

상기 좌우의 후방 기둥 부재의 외주면에서 상기 제1 구멍부에 대향하는 위치로 형성된 제2 구멍부;

상기 제1 및 제2 구멍부에 캡의 좌우 방향의 측면으로부터 삽입된 상태로 상기 기둥 부재에 고정되는 판재;

를 포함하는 건설 기계의 캡.
제16항에 있어서,

상기 기둥 부재에 형성된 상기 제1 및 제2 구멍부에 삽입된 상기 판재 부분을 덮는 커버 부재를 포함하는 건설 기계의 캡.