KR20020018979A - 작업기의 슬라이드 아암 - Google Patents

Abstract

구조를 간소화하고 조립정밀도를 높여 원활한 동작을 할 수 있는 구성으로 된 작업기의 슬라이드 아암을 제공한다.

1 장의 판을 구부려 단면이 거의 삼각형상이고 각 정점부 (4a, 4b, 4c) 가 원호형상으로 된 통형 구조체 (외통 (2), 내통 (3)) 를 상기 각 정점부 (4a, 4b, 4c) 에 설치한 슬라이드 부재 (미끄럼 베어링 유닛 (8) 및 슬라이드 블록편) 를 개재시켜 텔레스코픽 (telescopic) 식으로 조합하여 슬라이드시키는 기구를 구비한다.

Description

작업기의 슬라이드 아암 {SLIDE ARM FOR WORK VEHICLE}

본 발명은 판재를 구부려 삼각단면 구조로 된 아암을 조합하여 이루어지는, 주로 건설기계에 적용하는 작업기의 슬라이드 아암에 관한 것이다.

종래 건설기계에서의 작업기의 일부로서 장착되어 있는 통형 구조의 부재로는, 예컨대 유압 셔블에서의 붐(boom)·심굴 굴삭장치의 아암이나 이동식 크레인의 붐으로서 사방을 판재로 둘러싸는 사각형 단면으로 된 것이 대부분 채용되고 있다. 이들은 그 강도를 높여 사용할 수 있는 구조로 하기 위해 이와 같은 구조가 가장 일반적으로 사용되고 있다.

그러나, 현재 대부분 채용되고 있는 사각형 단면의 붐 (아암) 은 전체적으로 중량이 커지는 경향이 있고, 이와 같은 무겁고 긴 부재를 주요 구성부품으로 하는 작업기를 주행차량의 전단부에 설치하면, 전체의 중량 밸런스를 깨뜨리게 되고, 이로 인해 카운터 웨이트을 무겁게 하거나 차량의 후단부를 연장시키는 등의 대책이필요하게 된다. 또한, 작업기를 탑재한 차량전체의 중량이 무겁게 되어 그에 따른 연비의 증가 등 많은 문제점이 있다.

이와 같은 관점에서 통형 구조의 부재를 구비하는 작업기의 경량화로서 종래의 사각형 단면의 통형 부재에 비해 보다 경량화가 가능한 삼각형 단면의 통형구조 부재에 대해 많은 제안이 이루어지고 있다. 예컨대, 일본 특허공보 평 3-19329 호에 유압 셔블 (shovel) 에서의 붐으로 하면측을 좁게 한 역사다리형의 것이 개시되어 있다. 또한, 일본 공개특허공보 2000-51932 호에는 건설차량 등에 사용할 수 있는 부재로서 삼각형 튜브의 제조방법이 개시되어 있다. 이 삼각형 튜브에 있어서는 1 장의 판을 구부림가공하여 일지점에서 맞대어 용접하고, 그 각 코너부분이 원호형상으로 형성되고, 외관품질을 높여 정밀도가 높은 것을 얻을 수 있다는 것이 기재되어 있다.

또한, 미국특허 제 4728249 호 명세서에는 삼각 단면을 한 부재를 조합하여 이루어지는 신축 붐에 대하여 개시되어 있다. 이 삼각 단면구조의 신축 붐 (100) 은 도 6 에 예시되어 있는 바와 같이, 엄밀하게는 육각형 단면으로 그 세변 (101) 은 다른 변 (102) 보다도 짧게 되어 있고, 이들 각 변을 형성하는 부편 (部片) 은 각각의 길이 방향의 측단을 용접에 의해 접속한 구조로 되어 있다. 또, 조합되는 내측 붐은 외측 붐에 설치된 롤러 (도시 생략) 에 의해 지지 안내되도록 되어 있다.

이와 같이 선행기술에서는 작업기에 장착되는 통형 구조부재로서 다양한 연구가 이루어지고 있지만, 신축기능을 구비하는 붐과 같이 강성을 구비하고 또한 콤팩트하게 형성된 구성으로 하기에는 아직 많은 문제점이 있다. 즉, 상기 미국특허 제 4728249 호 명세서에 기재된 것에서는 종래의 사각형 단면구조를 삼각형 단면 (실질적으로는 육각형 단면) 으로 바꾸어 놓은 것으로, 이와 같은 구조로 한다면 경량화하고자 하는 목적은 달성할 수 있어도 용접지점이 많아지고 이에 따라 가공정밀도가 저하될 가능성이 생겨 공비 (工費) 가 높아지게 되는 문제점이 있다. 또, 가공정밀도가 저하된다는 것은 신축 구조로 하는 데에 외통과 텔레스코픽 (telescopic) 식으로 이루어지는 부재의 틈을 크게 취해야만 한다는 점에서 필요이상의 외형치수가 요구된다. 따라서, 내측의 통체 (신축하는 붐) 는 외측의 붐에 설치된 가이드 롤러에 의해 안내되는 구조로 나타나 있다. 이와 같은 관점에서 경량화를 도모하기에는 바람직하지 않다는 문제가 있다.

또한, 일본 공개특허공보 2000-51932 호에 개시된 삼각형 튜브의 제조방법에 따르면, 확실히 삼각 단면형상을 가지는 통형상 구조체를 제작하기에 유리하지만, 이 개시기술에 의해 신축기능을 구비하는 통형상 구조체, 보다 구체적으로 말하면, 슬라이드 아암을 구성하는 데에는 어떠한 구성으로 할지 더욱 검토를 하여 해결할 필요가 있다.

또한, 상기 일본 특허공보 평 3-19329 호에 개시된 구조는 역사다리형 단면 구조의 단일 부재를 구성하는 것에 대하여 기재되어 있고, 이것도 상기 용접구조에 의한 붐과 마찬가지로, 본원이 목적으로 하는 슬라이드 아암을 구성하기에는 아직 해결해야 할 문제점이 많이 존재한다.

본 발명은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 구조를 간소화하고 조립정밀도를 높여 원활한 동작을 할 수 있는 구성으로 된 작업기의 슬라이드 아암을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

도 1 은 본 실시예의 슬라이드 아암의 종단면도이다.

도 2a 는 도 1 의 A-A 에서 본 확대단면도이며, 도 2b 는 아암 전단부의 외측면도이다.

도 3a 는 슬라이드 아암 후단부의 확대단면도이며, 도 3b 는 도 3a 의 b-b 에서 본 도면이다.

도 4 는 본 실시예의 작업기를 심굴 양토장치로서 유압 셔블에 장비한 것의 양태를 나타내는 도면이다.

도 5 는 본 실시예의 작업기를 크레인으로서 적용한 일 양태를 나타내는 도면이다.

도 6a 및 도 6b 는 선행기술의 구체예를 나타내는 도면으로서, 도 6a 는 아암의 사시도이며, 도 6b 는 횡단면도이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1: 슬라이드 아암 1A: 다단 슬라이드 아암

2: 외통 3: 내통

4a, 4b, 4c: 정점부 6: 외통 후단의 단판

7: 브래킷 8: 미끄럼 베어링 유닛

8a: 홀더 8b: 베어링편

10, 10a: 슬라이드 블록편 11: 블록편 장착시트

12: 유압 실린더 14: 지지 브래킷

15: 버킷 장착 브래킷 16: 버킷

18: 링크기구 19: 버킷조작용 유압 실린더

20: 붐

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 작업기의 슬라이드 아암은, 1 장의 판을 구부려 단면이 거의 삼각형상이고 각 정점부가 원호형상으로 된 통형 구조체를, 상기 각 정점부에 설치한 슬라이드 부재를 개재시켜 텔레스코픽 (telescopic) 식으로 조합하여, 슬라이드시키는 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 텔레스코픽 (telescopic) 식으로 조합되는 통형 구조체가 그 조합 공간부에서 삼각형상의 각 정점부가 원호형상으로, 그 부분에 설치되는 슬라이드 부재에 의해 외측의 통형 구조체에 대해 내측의 통형 구조체가 지지되는 구성이 되므로, 닮은꼴의 단면을 가지는 내외의 통형상 구조체는 자동적으로 얼라이닝 (aligning) 된다. 따라서, 조합정밀도를 높일 수 있고 그 슬라이드 부재를 부피가 커지지 않는 구조로 하면, 내외 양 통형상 구조체간의 틈을 작게 하는 것이 가능해져 과잉 구조로 할 필요 없이 강성이 높은 슬라이드 아암을 얻을 수 있는 것이다. 따라서 경량화를 달성할 수 있다는 효과가 있다.

상기 슬라이드 부재는 앞으로 이동하는 통형 구조체를 지지하는 측의 통형 구조체에서의 정점부의 개구단부 내면과, 그 이동하는 통형 구조체의 후단부에 장착되어 있는 것이 좋다. 또한, 그 슬라이드 부재는 상기 통형 구조체의 정점부곡면을 안내 지지하는 원호면을 가지는 미끄럼 베어링인 것이 좋다. 이렇게 하면, 신축이동하는 통형 구조체와 그것을 지지하는 측의 통형 구조체의 조합 틈을 작게 할 수 있어 보다 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 삼각 단면형상의 각 정점부에서만 안내 지지시키면 되는 것과, 그 각 정점부가 곡면으로 되어 있어 지지측에 대해 이동측을 셀프 얼라이닝하는 기능이 생기고, 슬라이딩 저항을 적게 할 수 있어 원활한 신축 동작을 행하게 할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명에서의 외측의 통형상 구조체를 지지하여 기체에 장착시키는 브래킷의 지지단부는 내측 통형상 구조체를 신축 조작하는 직선작동기의 기단위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 내측 통형상 구조체를 직선작동기에 의한 신축 스트로크 최대로 사용할 수 있다는 이점이 있다. 따라서, 구조적으로 유리하게 구성할 수 있다.

본 발명에서의 상기 슬라이드 아암의 선단부에는 굴삭용 버킷을 지지하는 브래킷이 설치되어 있는 것이 좋다. 이렇게 하면, 예컨대 유압 셔블의 붐 선단에 장착하여 심굴삭 작업을 행하는 작업기로서 사용하는 경우, 그 슬라이드 아암을 경량화할 수 있으므로 부설하는 버킷의 용량을 크게 하여 작업능률을 높일 수 있다. 또는, 슬라이드 아암의 신축길이를 길게 하여 더욱 깊은 위치에서의 굴삭작업을 행할 수 있게 된다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서의 상기 슬라이드 아암의 최선단부에는 시브 브래킷 (sheave bracket) 을 통하여 현수로프의 시브가 설치되어 있는 것이 좋다. 이렇게 하면, 크레인의 슬라이드 붐으로서 경량화할 수 있으므로 리프팅 능력을 종래구조의 슬라이드 아암에 비해 크게 할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 슬라이드 아암은 강성을 높여 경량화를 할 수 있으므로 그 선단부에 각종 기기를 장비하여 직선적으로 작업기를 이동하여 작동시키는 장치나 설비에 사용할 수 있다.

다음, 본 발명에 의한 작업기의 슬라이드 아암의 구체적인 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 에는 본 실시예의 슬라이드 아암의 횡단면도가 도시되고, 도 2a 에는 도 1 의 A-A 에서 본 확대단면도가 도시되며, 도 2b 에는 아암 전단부의 외측면도 가 도시되며, 도 3a 에는 슬라이드 아암 후단부의 확대단면도가 도시되며, 도 3b 에는 도 3a 의 b-b 에서 본 도면이 도시된다.

이 실시예는 유압 셔블의 붐에 부설하여 사용되는 심굴 양토 (揚土) 장치로서의 슬라이드 아암에 대해 설명한다.

슬라이드 아암 (1) 은, 1 장의 강판을 단면이 거의 삼각형상이 되게 구부림가공하고 절곡단을 삼각형의 바닥변의 중앙부에서 축선방향으로 용접하여 일체로 형성됨과 동시에, 삼각형의 각 정점부 (4a, 4b, 4c) 가 각각 소요 반경으로 이루어지는 원호형상으로 형성되고, 소요 길이를 갖는 외통 (2) 과, 이 외통 (2) 과 닮은꼴의 단면을 가지는 내통 (3) 을 조합하여 구성되어 있다. 또한, 내통 (3) 도 상기 외통 (2) 과 같은 구조로 형성되어 있다. 여기에서 말하는 외통 (2) 및 내통 (3) 은 본 발명의 외측 통형상 구조체 및 내측 통형상 구조체에 대응한다.

외통 (2) 은 전단 (2a) 을 개구하여 그 개구단 외주부에 보강부재 (5) 가 외주를 따라 일체로 용접되어 있다. 그리고, 후단부에는 거의 외형에 맞는 단판 (6) 을 용접하여 변형되지 않도록 되어 있다. 이 후단의 단판 (6) 외면에는 소요되는 틈으로 평행하는 2 장의 플레이트로 이루어지는 브래킷 (7) 이 축선방향으로 장착되어 있다. 이 브래킷 (7) 에 의해 슬라이드 아암 (1) 내에 배치하는 슬라이드 조작용의 유압 실린더 (12) (본 발명의 직선작동기에 해당) 의 기단부가 장착된다. 또한, 상기 유압 실린더 (12) 는 단판 (6) 에 설치된 구멍을 통해 통체내로 돌출 삽입된다.

또한, 외통 (2) 의 전단부 (2a) 에는, 그 내측에서의 각 정점부 (4a, 4b 4c) 의 원호내 주변 부분에, 각각 조합되는 내통의 삼각단면의 각 정점부에서의 원호면에 대응하는 미끄럼 베어링 유닛 (8) (본 발명의 미끄럼 베어링에 해당) 이 외면부에서 장착 볼트 (9) 에 의해 장착되어 있다. 이들 미끄럼 베어링 유닛 (8) 으로는, 예컨대 도 2a 및 도 2b 에서 나타내는 바와 같이, 홀더 (8a) 에 복수의 자체윤활성을 가지는 편평한 베어링편 (8b) 을 복수 길이방향에 배치시켜 이루어지는 것이 사용된다. 이들 미끄럼 베어링 유닛 (8) 은 그것을 받는 면을 내통 (3) 측의 정점부 원호 외면을 따르도록 형성되어 있다.

이와 같이 이루어진 외통 (2) 내에 장착되는 내통 (3) 은 그 외주면과 외통 (2) 의 내주면 사이에 약간의 틈이 형성되도록 그 외형치수가 설정되어 있다. 그리고, 그 내통 (3) 의 후단부에는 도 3a 및 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 외통 (2) 의 각 정점부 (4a, 4b, 4c) 내면에 슬라이드 블록편 (10, 10a, 10a) (본 발명의 미끄럼 베어링에 상당) 을 대응시켜 고착되어 있다. 또한, 이들 슬라이드블록편 (10, 10a, 10a) 은 표면을 외통 (2) 의 원호 내주면에 접촉하여 지지되는 곡면으로서 자체 윤활기능을 구비하는 재료로 형성되고, 볼트 (10c) 에 의해 내통 (3) 의 후단부에 배치형성된 블록편 장착시트 (11, 11a, 11a) 에 각각 고착되어 있다.

따라서, 외통 (2) 내에 삽입된 내통 (3) 은, 앞부분에서는 외통 (2) 의 전단부 내면에 배열설치되는 미끄럼 베어링 유닛 (8) 에 의해 외주의 각 정점부가 지지되고, 뒷부분에서는 내통 (3) 의 후단부에 장착된 슬라이드 블록편 (10, 10a, 10a) 을 외통 (2) 의 각 정점부 내면에 맞닿게 하여 슬라이딩이 자유롭게 이루어지도록 지지되어 있다.

이와 같이 조합된 내·외통 (2, 3) 은, 외통 (2) 후단의 브래킷 (7) 에서 기단 (12b) 이 지지되는 유압 실린더 (12) 를 내통 (3) 의 내부에 위치시키고, 그 유압 실린더 (12) 의 로드 (12a) 선단부를 내통 (3) 의 내부에 축선과 교차하도록 돌출되게 설치시켜 좌우 양측의 보스부 (13) 와 핀 (13a) 이 연결되고, 이 유압 실린더 (12) 에 의해 슬라이딩 신축이 가능하도록 되어 있다.

그리고, 상기 내통 (3) 의 선단에는 버킷 장착 브래킷 (15) 이 축선방향으로 전방으로 돌출되어 고착되고, 이 버킷 장착 브래킷 (15) 에 버킷 (16) 이, 장착 기단부가 핀 (17) 으로 지지됨과 동시에, 링크 기구 (18) 에 의해 내통 (3) 의 선단부에 설치된 버킷 조작용 유압 실린더 (19) 의 로드단과 연결되어 개폐동작할 수 있도록 장착된다.

이와 같이 구성되는 버킷 (16) 을 구비한 슬라이드 아암 (1) 은, 외통 (2)의 측면, 구체적으로는 삼각형 단면의 바닥면측을 따라 장착된 지지 브래킷 (14) 에 의해 유압 셔블의 붐 (20) 선단에 핀 (21) 으로 연결되고, 또한 붐 (20) 에 부설되는 기복조작용 유압 실린더 (23) 의 로드 (23a) 단과 연결되어 기복가능하게 장착된다 (도 4 참조).

본 실시예의 슬라이드 아암 (1) 은 내부에 장착된 슬라이드 조작용의 유압 실린더 (12) 에 작동유를 공급하여 로드 (12a) (피스톤 로드) 를 전진시키면, 전술한 바와 같이 외통 (2) 의 전단부 내측에 배치형성된 미끄럼 베어링 유닛 (8) 에 의해, 내통 (3) 의 선단에서 중간부가 안내 지지되고, 내통 (3) 의 후단부에 배치형성된 슬라이드 블록편 (10, 10a, 10a) 에 의해 후단부가 외통 (2) 의 내면에 안내 지지되어 상기 로드 (12a) 의 1 스토로크분을 진퇴시킬 수 있다.

이 내·외통 (2, 3) 의 신축작동시에는 양자가 형성되는 거의 삼각형상 단면에서의 각 정점부 (4a, 4b, 4c) 가 모두 원호 곡면으로 되고, 또한 내·외통 (2, 3) 이 닮은꼴로 형성되어 있으므로, 각 정점부 (4a, 4b, 4c) 의 곡면에 의해 외통 (2) 에 대해 내통 (3) 이 슬라이드 지지되는 점에서, 양자는 셀프 얼라이닝되어 축심을 합치시킨 상태에서 슬라이드 할 수 있어 백래시 (backlash) 가 없고, 동시에 각 정점부에서만 슬라이드 지지되고 있으므로, 슬라이드시의 슬라이딩 저항을 종래의 방식에 비해 현저하게 저감할 수 있다. 따라서, 슬라이드에 요하는 동력이 적어도 되고, 굴삭 버킷의 승강조작시에도 구동력을 유효하게 사용할 수 있는 것과, 주지의 삼각형 단면구조로 함으로서 강성을 높여 경량화할 수 있음과 더불어 소비 에너지를 억제하여 효율적으로 작업할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 의하면, 슬라이드 아암 (1) 의 내·외통 (2, 3) 간의 틈을 최소한으로 하는 것이 용이하므로 현격히 단면치수를 크게 하지 않더라도 소요 능력을 발휘할 수 있게 되고, 보다 유효하게 경량화 할 수 있는 이점을 가진다. 또한, 1 장의 강판을 구부림가공하여 거의 삼각 단면형상이 되므로 박판을 사용하여 제작할 수 있고, 용접지점을 1 지점으로 함으로써 생산성이 높아져 외관품질도 향상된다. 특히, 전술한 바와 같이 심굴 양토장치의 슬라이드 아암으로서 사용할 경우, 슬라이드 아암 자체를 경량화 할 수 있으면 그 만큼 버킷의 용량을 크게 하는 것이 가능해지고, 1 회의 양토용량을 많게 할 수 있어 작업능률을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 슬라이드 아암의 경량화에 따라 그 스트로크분을 연장하는 것이 가능해지고, 그러면 굴삭심도를 깊게 (길게) 할 수 있게 되어 종래 곤란했던 고심도의 굴삭작업이 가능하게 된다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 슬라이드 아암은 복수의 단면으로 이루어지는 거의 삼각형상의 통형상체를 복수개 조립함으로써, 다단 슬라이드 아암을 구성할 수 있다. 이 경우도 상기 실시예에서 설명한 것과 마찬가지로, 통형상체의 전단부의 개구단 부분에는 미끄럼 베어링 유닛 (8) 을, 그리고 내측에 이루어지는 통형체의 후단부에는 슬라이드 블록편 (10) (10a) 을 각각 상기 요령으로 장착하여 복수의 닮은꼴 단면을 가지는 통형상체를 슬라이딩이 자유롭게 끼워 맞추고, 이들 복수단의 통형상체를 공지의 슬라이드 구동수단에 의해 신축할 수 있도록 구성한다.

이와 같은 구성의 다단 슬라이드 아암 (1A) 으로 하면, 그 가장 바깥의 통형상체 (2A) 를 기체 (예컨대, 주행차량의 상부 선회체 (31)) 에 있어서 기부에서 기복가능하게 지지시켜, 그 다단 슬라이드 아암 (1A) 의 최선단에 시브 브래킷 (32) 을 장착하고, 이 시브 브래킷 (32) 에 가이드 시브 (33, 34) 를 부설하여 기체측에 설치된 권취기 (도시생략) 에서 권취·풀기가 이루어지는 현수로프를 그 가이드 시브 (33, 34) 에 감아 조구(弔具) (35) 를 매달면, 크레인의 다단 슬라이드 아암으로 할 수 있다 (도 5 참조).

이와 같이 본 발명의 슬라이드 아암은 내·외통의 조합에 의한 틈을 작게 할 수 있고, 또한 조합정밀도가 높아 슬라이딩시에 백래시가 발생하지 않는 구조로 되어 있기 때문에, 이단 이상의 조합으로 된 원활한 슬라이드가 가능하다. 그리고, 각 단에서 최소한의 단면치수로 할 수 있으므로, 다단 구성이 되어도 전체적으로 콤팩트하게 형성되고, 각 통형상체를 상술한 바와 같이, 경량화 할 수 있는 점에서 리프팅능력을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 취지에 따르면, 슬라이드 아암을 심굴 양토장치나 크레인의 붐뿐만 아니라, 그 이외에 신축기능을 필요로 하는 산업기계에 사용할 수 있다.

Claims (6)

1 장의 판을 구부려 단면이 거의 삼각형상이고, 각 정점부가 원호형상으로 된 통형 구조체를, 상기 각 정점부에 설치한 슬라이드 부재를 개재시켜 텔레스코픽 (telescopic) 식으로 조합하여 슬라이드시키는 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 작업기의 슬라이드 아암.

제 1 항에 있어서, 상기 슬라이드 부재는, 앞으로 이동하는 통형 구조체를 지지하는 측의 통형 구조체에서의 정점부의 개구단부 내면과, 그 이동하는 통형 구조체의 후단부에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 작업기의 슬라이드 아암.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬라이드 부재는 상기 통형 구조체의 정점부 곡면을 안내 지지하는 원호면을 가지는 미끄럼 베어링인 것을 특징으로 하는 작업기의 슬라이드 아암.

제 1 항에서의 외측의 통형상 구조체를 지지하여 기체에 장착시키는 브래킷 의 지지단부는 내측 통형상 구조체를 신축조작하는 직선작동기의 기단위치에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 작업기의 슬라이드 아암.

제 1 항에 있어서, 상기 슬라이드 아암의 선단부에는 굴삭용 버킷을 지지하는 브래킷이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 작업기의 슬라이드 아암.

제 1 항에 있어서, 상기 슬라이드 아암의 최선단부에는 시브 브래킷을 통하여 현수 로프의 시브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 작업기의 슬라이드 아암.