KR102183298B1 - 이동식 가공 기계, 특히 차량식 콘크리트 펌프 및 제작 방법 - Google Patents

이동식 가공 기계, 특히 차량식 콘크리트 펌프 및 제작 방법 Download PDF

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푸츠마이스터 엔지니어링 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량에 장착된 지지 구조물(14), 특히, 콘크리트 분배기 붐(16)을 위한 지지 구조물, 및 각각의 힌지 지점(20)을 통해 지지 구조물(14)에 힌지-결합된 2개 이상의 지지 레그(22)를 포함하는 자동식 콘크리트 펌프(10)에 관한 것으로서, 상기 각각의 힌지 지점(20)은 강성 재료로 형성된 2개의 베어링 플레이트(34)를 포함하며, 상기 각각의 베어링 플레이트에는 베어링 보어(36)가 제공되고 지지 구조물(14)의 경계 벽(32)의 에지 위에서 서로로부터 일정한 가로 거리에서 포크 형태로 돌출되며, 힌지 핀(38)이 서로 나란하게 정렬된 베어링 보어(36)를 통해 수직으로 연장된다. 본 발명에 따르면, 힌지 핀(38)을 향하는 경계 벽(32)은 베어링 플레이트(34)에 인접한 에지 영역들보다 베어링 플레이트(34) 사이의 중간 영역에서 힌지 핀(38)의 축(40)으로부터 더 큰 거리를 가진다.

Description

이동식 가공 기계, 특히 차량식 콘크리트 펌프 및 제작 방법{MOBILE WORKING MACHINE, IN PARTICULAR AUTOMATIC CONCRETE PUMP AND PRODUCTION METHOD}
본 발명은 차량에 장착된 지지 구조물, 특히, 콘크리트 분배기 붐을 위한 지지 구조물, 및 각각의 힌지 지점을 통해 상기 지지 구조물에 힌지-결합된 2개 이상의 지지 레그를 포함하는 이동식 가공 기계 특히 차량식 콘크리트 펌프에 관한 것으로서, 상기 각각의 힌지 지점은 강성 재료(solid material)로 형성된 2개의 베어링 플레이트를 포함하며, 상기 각각의 베어링 플레이트에는 베어링 보어가 제공되고 상기 지지 구조물의 경계 벽의 에지 위에서 서로로부터 일정한 가로 거리에서 포크 형태로 돌출되며, 힌지 핀이 서로 나란하게 정렬된 베어링 보어를 통해 수직으로 연장된다.
본 발명은, 또한, 이러한 이동식 가공 기계의 지지 레그를 위한 힌지 지점을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
스위블 레그를 차량식 콘크리트 펌프의 붐 받침대에 힌지 결합하는 것은 핀에 의해 서로 연결된 자전거 체인의 두 링크에 대한 구성과 유사하다. 이 경우, 스위블 레그 또는 지지 레그가 하나의 "체인 링크(chain link)"를 구성하며, 붐 받침대 또는 지지 구조물이 다른 체인 링크를 구성한다. 이 두 부분들은 힌지 핀에 의해 서로 연결되며 레그가 수직의 핀 축 주위에서 가로 방향으로 스위블회전하는 것이 가능하다. 자전거 체인과는 다르게, 붐 받침대 및 스위블 레그의 힌지 결합부에는, 결합부에 대해 횡단 방향으로 즉 수직 방향으로 작용하는 횡단방향 힘(transverse force) 및 모멘트(moment)가 제공된다. 이에 따라, 강성 금속(solid metal)으로 형성된 베어링 플레이트에 의해 베어링 링크 플레이트(bearing link plate)가 구성되는데, 이 베어링 링크 플레이트는 보통 수직 경계 벽 위에서 포크(fork) 형태로 돌출되며, 삽입된 부싱(bushing)을 가진 다-부분의 박스-타이의 구조물에 비해 제작 요건이 줄어든다.
이러한 점에서 볼 때, 스위블-레그 핀을 위한 베어링 보어가 소위 공작 기계(machining center)에 의해 통상 붐 받침대(boom pedestal)의 링크 플레이트 내에 형성되는 것을 고려해야 한다. 이러한 공작 기계에는 모터(motor)에 의해 구동되고 척(chuck)에 의해 고정되는 적절한 드릴 또는 밀링 커터(milling cutter)가 장착되어 있다. 이 경우, 구동부(drive)와 함께 공구 리시버(tool receiver)는 공구 자체보다 훨씬 더 많은 공간을 차지한다. 공구 리시버의 크기는 보어가 위로부터 또는 아래로부터 붐 받침대의 링크 플레이트 내에 형성되는 경우에는 문제가 되지 않는데, 그 이유는 붐 받침대 위 또는 아래에는 기계가공(machining) 작업을 위한 충분한 공간이 남아 있기 때문이다. 하지만, 이러한 절차는 붐 받침대를 180°만큼 회전시키는 것을 의미하는데, 그 이유는 가공 기계가 공구 행정(tool stroke)에서 매우 제한적이며 따라서 상기 공구 행정은 아래 및 위로부터 보어를 형성하기에 충분하지 못하기 때문이다. 붐 받침대를 회전시키는 것은, 이에 상응하게 많은 노력이 들며, 보어가 형성될 때 드릴링 자체에 의해 야기되는 부정확성, 또는 구성요소(component)를 고정시키기 위해 값비싼 기기가 필요하다는 것을 의미한다. 하지만, 가공 기계가 붐 받침대의 링크 플레이트 사이의 내측 영역에서 이동되고 그로부터 두 베어링 보어 중 하나 이상을 기계가공하면, 힌지 핀이 붐 받침대의 지지 구조물에 가까이 위치되어 여전히 공작 기계에 대한 충분한 공간이 남아있게 된다.
이 개념으로부터, 본 발명의 목적은, 차량에 장착된 지지 구조물 내에 직접적으로 힘을 전달하며 재료를 가능한 최대한 절약하는(sparing) 간단한 수단을 사용하여, 종래 기술에 알려져 있는 가공 기계(working machine) 및 제작 방법을 추가로 개선시키기 위한 것이다.
상기 목적을 구현하기 위하여, 독립항에 기재된 특징 조합들이 제안된다. 본 발명의 바람직한 구성 및 그의 변형예들은 종속항들에 제공된다.
본 발명은 힘이 지지 구조물에 전달되는 위치들로부터의 힌지 핀의 거리를 최소화시키기 위한 개념에 따른다. 이에 따라, 본 발명에 따르면, 힌지 핀을 향하는 경계 벽은 베어링 플레이트(bearing plate)에 인접한 에지 영역(edge region)들보다 베어링 플레이트 사이의 중간 영역에서 힌지 핀의 축으로부터 더 큰 거리를 가진다. 이에 따라, 베어링 보어의 제작에 있어서 요구되는 정밀성을 손상시키지 않고도, 베어링 플레이트가 붐 받침대(boom pedestal)의 지지 구조물 위에 돌출되는 것이 가능한 최대한으로 작아질 수 있다. 경계 벽의 중공 윤곽(hollow contour)으로 인해, 기계 가공을 위해 추가적인 가공 공간(working space)이 필요하지 않으며, 베어링 보어는 지지 구조물 위에 거의 돌출되지 않고서도 형성될 수 있다. 그 결과, 기계 중량에 바람직하지 못한 영향을 미치는, 베어링을 장착하기 위해 과도한 크기의 구성요소가 필요 없게 될 수 있다. 또한, 지지 레그(support leg)에 이와 똑같은 구성 방법이 적용될 수 있지만, 이 경우, 요구조건이 붐 받침대에 비해 높지는 않으며, 그 이유는 구성요소의 수치, 적어도 두 수치가 붐 받침대에 비해 작기 때문이다.
베어링 플레이트 사이의 중간 영역에서, 기계에 의해 베어링 보어를 제작하기 위해 충분한 가공 공간이 제공되도록, 경계 벽은 힌지 핀을 향하는 오목한 또는 각을 이룬(angular) 중공 윤곽을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 구성은, 경계 벽이 둔각으로 서로를 향해 테이퍼구성되는(taper) 2개의 벽 부분을 가지며 상기 벽 부분은 횡단면이 삼각형인 자유 공간(free space)의 경계를 형성함으로써, 추가로 간단하게 될 수 있다.
디자인 측면에서 볼 때, 경계 벽이 박스-타입의 구조물(box-type structure)로서 상측 플랜지 및 하측 플랜지에 용접되며, 베어링 플레이트는 상기 상측 및 하측 플랜지에 견고하게 고정될 때(rigidly fastened) 추가로 바람직하다.
제작을 용이하게 하기 위하여, 베어링 보어가 베어링 플레이트의 강성 재료(solid material)로 드릴링 또는 밀링-커터 공구에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
베어링 플레이트가 강성의 금속 플레이트로서 20 mm보다 더 큰, 특히 40 mm보다 더 큰 두께를 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 이때 발생하는 힘 및 모멘트(moment)는 간단한 디자인으로 흡수될 수 있다.
직접적인 힘의 전달에 있어서, 경계 벽 및 베어링 보어의 에지 사이의 거리는 베어링 보어의 직경보다 더 작은 것이 바람직하다.
힌지-결합부(hinged joint)의 추가적으로 바람직한 디자인에서, 스위블 레그(swivel leg)는 각각 2개의 베어링 링크 플레이트(bearing link plate)를 통해 힌지 핀에 힌지-결합되며, 베어링 플레이트 및 베어링 링크 플레이트는 쌍으로 가로 방향으로 서로 중첩된다(overlap laterally).
본 발명의 특히 바람직한 변형예에 따르면, 힌지 핀은 베어링 플레이트를 통해 연장되는 단부 부분들에서보다 베어링 플레이트 사이의 중간 영역에서 더 작은 직경을 가진다. 중앙에서 테이퍼구성되기(centrally tapered) 때문에, 바람직하게는 이중-콘(double-cone) 디자인의, 생성 하중(load)에 적합하며(commensurate) 재료를 절약하는(sparing) 구성 형태(structure form)가 구현되며, 이와 동시에, 기능 부분(functional part), 예컨대, 스위블 센서(swivel sensor)의 끼워맞춤(fitting)을 위해 추가적인 자유 공간이 생성된다.
제작 방법에 있어서, 앞에서 기술된 본 발명의 목적은, 하나 이상의 베어링 플레이트를 기계가공할 때(machining), 공구 헤드(tool head)는 중공 윤곽(hollow contour)을 가진 경계 벽의 에지들 사이의 자유 공간에 결합된다. 따라서, 이미 앞에서 언급한 이점들을 가진 최적화된 힌지 지점(optimized hinge point)이, 정밀하게 형성될 수 있다.
베어링 플레이트 사이의 영역에서, 제1 베어링 보어를 형성하기 위하여 공구 헤드는 제1 공급 방향으로 이동되고, 제2 베어링 보어를 형성하기 위해서는 상기 제1 공급 방향과 반대인 제2 공급 방향으로 이동되는 것이 바람직하다.
본 발명은 첨부도면에서 개략적으로 도시된 대표적인 실시예들에 따라 밑에서 보다 상세하게 설명된다. 이들은:
도 1은 힌지 지점에 힌지-결합된 후방 지지 레그를 가진 차량식 콘크리트 펌프의 측면도;
도 2는 힌지 지점을 상세하게 도시한 투시도;
도 3은 드릴링 헤드(drilling head)에 의해 힌지 지점의 베어링 보어를 형성하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 차량식 콘크리트 펌프(10)은 섀시(12), 차량에 장착된 지지 구조물(14), 수직 회전축 주위로 회전할 수 있도록 상부에 장착된 콘크리트 분배기 붐(16), 및 수직 스위블회전 축 주위로 스위블회전될 수 있으며 힌지 지점(20)을 통해 지지 구조물(14)에 힌지-결합된 2개의 지지 또는 스위블 레그(22)를 포함한다. 지지 레그(18, 20)는 이동 위치(travel position)으로부터 차량의 세로축(longitudinal axis)으로부터 멀리 떨어져 있는 지지 위치(support position)로 이동될 수 있다.
각각의 힌지 지점(20)은 3개의 플랜지(26, 28, 30) 및 상기 플랜지에 용접된 벽 플레이트(wall plate)로 구성된 박스-타입의 구조물(24)에 배열된다. 이 경우, 힌지 지점(20)을 향하는 경계 벽(32)은 삼각형의 중공 윤곽(hollow contour)을 가진다.
도 2에 가장 잘 도시된 것과 같이, 힌지 지점(20)은 각각 2개의 베어링 플레이트(34)를 가지며, 상기 베어링 플레이트는 플랜지(26, 30)에 용접되고, 경계 벽(32) 위에서 포크(fork) 형태로 돌출된 영역에, 힌지 핀(38)이 통과되는 베어링 보어(36)가 제공된다. 베어링 플레이트(34)는 강성의 금속 플레이트로 구현되고 약 4 cm의 두께를 가진다. 베어링 보어(36)는 힌지 핀(38)의 수직축(40)의 방향으로 서로 나란하게 정렬된다(align). 이 경우, 경계 벽(32)의 상측 및 하측 에지(edge) 및 베어링 보어(36)의 에지 사이의 거리는 베어링 보어(36)의 직경보다 더 작다.
경계 벽(32)은 둔각으로 서로를 향해 테이퍼구성되며(taper) 횡단면이 삼각형인 자유 공간(42)의 경계를 형성하는 2개의 벽 부분(32', 32")을 가진다. 따라서, 베어링 플레이트(34) 사이의 중간 영역에서, 경계 벽(32)은 베어링 플레이트(34)에 인접한 에지 영역들에서보다 힌지 핀(38)의 축(40)으로부터 더 먼 거리에 배열된다. 또한, 상기 중간 영역에서, 힌지 핀(38)은 베어링 플레이트(34)를 통해 연장되는 단부 부분들에서보다 더 작은 직경을 가진다. 이러한 방식으로, 중간 플랜지(28)에 인접한 베어링 보어(36) 사이에서, 넓은 자유 공간이 생성되는데, 상기 넓은 자유 공간은 매립형(built-in) 기능 부분(functional part), 도시되지는 않았지만, 가령, 스위블 센서(swivel sensor)를 위해 사용 가능하고, 링크 플레이트 돌출부(link plate projection)를 거의 사용하지 않고도 기계 드릴링 작업(machine drilling work)을 할 수 있게 하는데, 이것은 밑에서 상세하게 설명될 것이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 각각의 스위블 레그(22)는 2개의 베어링 링크 플레이트(44)를 가지는데, 이들은 힌지 핀(38)이 연장되고 지지 구조물 측면 위에서 쌍으로 가로 방향으로 베어링 플레이트(34)과 중첩된다(overlap). 단부에서, 힌지 핀은 단부 플레이트(46)에 의해 베어링 플레이트(34) 상에 고정된다(held). 베어링 링크 플레이트(44)는 예를 들어 유압 실린더(50)에 의해 스위블회전될 수 있는 수평 지지-레그 암(48)에 고정된다(fastened).
도 3은 종래의 공작 기계(machining center)의 공구 헤드(52)에 의해 베어링 플레이트(34)의 강성 재료(solid material) 내에 베어링 보어(36)를 형성하는 방법을 예시한다. 이러한 공구 헤드(52)에는 적절한 공구(54)(밀링 커터, 드릴)가 장착되는데, 상기 공구는 모터(motor)에 의해 구동되고 척(chuck)에 의해 고정된다. 이 경우, 공구 헤드(52)는 공구(54) 자체보다 훨씬 더 큰 공간을 차지한다. 공구 헤드(52)의 크기는 보어가 위로부터 또는 아래로부터 지지 구조물(14)의 베어링 플레이트(34) 내에 형성되는 경우에는 문제가 되지 않는데, 그 이유는 상기 위치에 기계가공(machining) 작업을 위한 충분한 공간이 남아 있기 때문이다. 하지만, 이러한 절차는 지지 구조물(14), 또는 붐 받침대(boom pedestal)를 180°만큼 회전시키는 것을 의미하는데, 그 이유는 공작 기계가 보통 공구 행정(tool stroke)에서 매우 제한적이며 따라서 상기 공구 행정은 아래 및 위로부터 보어를 형성하기에 충분하지 못하기 때문이다. 붐 받침대를 회전시키는 것은, 이에 상응하게 많은 노력이 들며, 보어가 형성될 때 드릴링 자체에 의해 야기되는 부정확성, 또는 무거운 구성요소(component)를 고정시키기 위해 값비싼 기기가 필요하다는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 베어링 플레이트(34)들 사이의 내측 영역으로부터 하나 이상의 베어링 보어(36)가 형성된다. 이 경우, 공구 헤드(52)는 경계 벽(32)의 중앙 영역 옆에 있는 넓은 자유 공간(42)에 결합되며(engage), 화살표(56)로 표시된 것과 같이, 벽 부분의 하측 에지(32")에 가깝게 공구(54)를 하부 방향으로 이동시킨다. 그러면, 상측 베어링 보어는, 공구 헤드(52)를 반대편 공급 방향으로 180°만큼 회전시키거나, 또는 대안으로 상부쪽으로부터 하부 공급 방향으로 회전시킴으로써, 형성될 수 있다. 이는, 최대 하중(load)을 받게 되는, 지지 구조물(14)에 대한 연결 영역에서 베어링 플레이트(34)가 돌출되는 것을 최소화시킬 수 있다. 그러면, 힌지 연결을 구현할 수 있도록 하기 위해 힌지 핀(38)이 장착될 수 있게끔, 베어링 링크 플레이트(44)가 있는 지지-레그 암(48)이 삽입된다.

Claims (12)

  1. 차량용 콘크리트 분배기 붐(16) 및 다수의 지지 레그(22)를 위해 차량에 고정되는 지지 구조물(14)을 갖는 자동차 콘크리트 펌프(10)와 같은 이동형 작업 기계에 있어서,
    각각의 힌지 지점(20)을 통해 지지 구조물(14)에 힌지 결합되고, 각각의 힌지 지점(20)은 강성 재료로 형성된 2 개의 베어링 플레이트(34)를 포함하고, 각각의 베어링 플레이트에는 베어링 보어(36)가 제공되고;
    상기 지지 구조물(14)의 경계 벽(32)의 에지에 걸쳐 서로로부터 일정한 가로 거리에서 포크(fork) 형태로 돌출되고, 힌지 핀(38)이 서로 나란하게 정렬된 베어링 보어(36)를 통해 수직으로 연장되며;
    상기 힌지 핀(38)은 베어링 플레이트(34)를 통해 연장되는 에지 영역에서 보다 베어링 플레이트(34) 사이의 중간 영역에서 더 작은 직경을 가지고,
    경계 벽(32)은 둔각으로 서로를 향해 테이퍼구성되는(taper) 2개의 벽 부분(32', 32")을 가지며, 상기 벽 부분(32', 32")은 횡단면이 삼각형인 자유 공간(42)의 경계를 형성하는 것을 특징으로 하는 이동식 가공 기계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 힌지 핀(38)을 향하는 경계 벽(32)은 베어링 플레이트(34)에 인접한 에지 영역(edge region)들보다 베어링 플레이트(34) 사이의 중간 영역의 힌지 핀(38)의 축으로부터 더 큰 거리를 가지는 것을 특징으로 하는 이동식 가공 기계.
  3. 제2항에 있어서, 경계 벽(32)은 힌지 핀(38)을 향하는 오목한 또는 각을 이룬 중공 윤곽을 가지는 것을 특징으로 하는 이동식 가공 기계.
  4. 제3항에 있어서, 경계 벽(32)은 박스-타입의 구조물로서 상측 플랜지(26) 및 하측 플랜지(30)에 용접되며, 베어링 플레이트(34)는 상기 상측 및 하측 플랜지에 견고하게 고정되는 것을 특징으로 하는 이동식 가공 기계.
  5. 제4항에 있어서, 베어링 보어(36)는 베어링 플레이트(34)의 강성 재료로 드릴링 또는 밀링-커터 공구(54)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이동식 가공 기계.
  6. 제5항에 있어서, 베어링 플레이트(34)는 강성의 금속 플레이트(solid metal plate)로서 20 mm보다 더 큰 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 이동식 가공 기계.
  7. 제6항에 있어서, 경계 벽(32) 및 베어링 보어(36)의 에지 사이의 거리는 베어링 보어(36)의 직경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 이동식 가공 기계.
  8. 제7항에 있어서, 지지 레그(22)는 각각 2개의 베어링 링크 플레이트(44)를 통해 힌지 핀(38)에 힌지-결합되며, 베어링 플레이트(34) 및 베어링 링크 플레이트(44)는 쌍으로 가로 방향으로 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 이동식 가공 기계.
  9. 각각의 베어링 플레이트(34)에 공작 기계(machining center)의 공구 헤드(52)에 의해 베어링 보어(36)가 제공되며, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 이동식 가공 기계(10)의 지지 레그(22)를 위한 힌지 지점(20) 형성 방법에 있어서,
    하나 이상의 베어링 플레이트(34)를 기계가공할 때, 공구 헤드(52)는 중공 윤곽을 가진 경계 벽(32)의 에지들 사이의 자유 공간(42)에 결합되는 것을 특징으로 하는 이동식 가공 기계의 지지 레그를 위한 힌지 지점 형성 방법.
  10. 제9항에 있어서, 제1 베어링 보어(36)를 형성하기 위하여 공구 헤드(52)는 제1 공급 방향으로 이동되고, 제2 베어링 보어(36)를 형성하기 위해서는 상기 제1 공급 방향과 반대인 제2 공급 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 이동식 가공 기계의 지지 레그를 위한 힌지 지점 형성 방법.
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