KR20030072367A - 다중 링크된 크레인형 연장 암, 콘크리트 스프레더 칼럼및 그 유사물을 위한 적어도 하나의 연장 암 또는 지지암을 갖는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 링크된 크레인형 연장 암들, 콘크리트 스프레더 및 그 유사물들을 위한 적어도 하나의 연장 암 내지 지지 암을 구비하는 장치에 관한 것으로서, 지지 암의 구동을 위한 적어도 하나의 유압식 차동 실린더를 구비한다. 상기 실린더는 튜브형 부분과 상기 부분의 단부들 상에 배치된 2개의 엔드 피스들을 중공형 피스톤 로드를 포함하며, 이에 따라 적어도 하나의 엔드 피스가 상기 부분에 용접된다. 용접 이음은 기계 가공되고, 용접의 저부는 제거된다. 적어도 하나의 엔드 피스는 상기 중공형 피스톤 로드의 중공 공간을 가공하기 위하여 공구를 접근 가능하게 하는 관통 개구를 포함한다.

Description

다중 링크된 크레인형 연장 암, 콘크리트 스프레더 칼럼 및 그 유사물을 위한 적어도 하나의 연장 암 또는 지지 암을 갖는 장치{Device with at least one extension arm or support arm for multi-linked crane shaped extension arms, concrete spreader columns and similar}

칼럼 암들로 이루어진 콘크리트 스프레더 칼럼들은 분절된 이음들을 통해 서로 연결되며, 공간 절약이라는 관점에서 포개질 수 있고 실질적으로 선회하거나 구동 목적으로 연장되고, 특히 최저 연장 및/또는 지지 암들을 위하여 들어 올리거나 내리도록 하는 동작에 사용되며, 또한 적절하게 연장 암이 겹쳐지도록 상대적으로 큰 차동 유압식 실린더들을 이용한다. 이러한 목적으로 사용되는 상기 유압식 실린더는 약 2.5m 이상의 행정 길이를 가진다. 이와 같은 유압식 실린더가, 전체 칼럼이 동작할 때, 보다 상세하게는, 상기 암들이 전술한 바와 같이 연장 및/또는 이동할 때 작용하는 힘들을 대처하도록 충분히 크고 구조적으로 안정하게 설계되어짐은 실질적으로 자명하다. 상기 다중 링크된 칼럼 구조들이 상당한 무게를 수반한다는 것은 더 이상 논리적이지 않으므로, 적어도 최저 유압식 실린더에 의해 이동될 무게를 최소화시키는 것에 특별한 주의가 필요하다. 따라서, 가능한 한 가볍게 제조된 형태의 연장 암들이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 과제는 정해진 적절한 설계로 차동 유압식 실린더를 통해 가능한 한 장치의 무게를 감소시킬 수 있는 전술한 종류의 장치를 개발하여, 다중 링크된 크레인 형상의 연장 암들, 콘크리트 스프레더 칼럼들 및 그 유사물들의 연장 암들 또는 지지 암들을 위한 장치를 제공하는 것이며, 따라서 상기 장치는 무게를 절감하는 관점에서 설계된다.

본 발명은 크레인 형상의 연장 암(extension arm), 콘크리트 스프레더 칼럼(spreader column), 리프팅 플랫폼(lifting platform), 머니퓰레이터(manipulator) 및 이와 유사한 다중 링크된 가공 시스템을 위한 적어도 하나의 연장 암 내지 지지 암(support arm)을 구비하는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 장치를 제조하는 방법, 특히 이러한 장치에 사용되는 유압식 차동 실린더를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 이동 가능하거나 고정되는 콘크리트 펌프를 위한 콘크리트 스프레더 칼럼 구조에 있어서, 상기 칼럼(마스트)이 절곡될 수 있고 신축 가능한 여러 개의 구획으로 구성되며, 칼럼 암의 동작이 특히 유압식 차동 실린더에 의해 수행되는 콘크리트 스프레더 칼럼 구조에 관한 것이다.

도 1은 연장 암 또는 이송 암의 동작에 적합한 유압식 차동 실린더의 단면도이다.

도 2는 도 1에서 용접 이음의 상세하게 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 차동 실린더의 단면도이다.

도 4 및 도 5는 단일 부품으로 설계된 피스톤 로드의 단면도들이다.

본 발명에 따르면, 상기 과제는 청구항 제1항의 특징부에 제시된 장치의 특징에 의해 달성되는 반면, 상기 장치를 제조하는 방법의 가공 공학의 관점은 종속항인 제6항에 개시된 특징에 따라 정해진다.

본 발명에 의하면, 상기 유압식 차동 실린더는 피스톤 로드가 중공형 부재로 설계된다는 점에서 이미 경량 구조로 형성된다. 상기 중공형 피스톤 로드는 튜브형 부분과 튜브형 부분의 단부들에 배치된 엔드 피스들, 특히 상기 피스톤의 측면 상에서 바람직하게는, 그 전면이 폐쇄된 엔드 피스와 상기 피스톤 로드의 핀 이음의 측면 상의 엔드 피스를 포함한다. 피스톤은 피스톤 측면 상의 엔드 피스 상에 정렬되며, 나사 결합 또는 나사를 이용하여 부착된다. 적절하게는, 상기 피스톤은 용접에 의해 부착된다. 본 발명에 따르면, 상기 튜브형 부분 및 엔드 피스들은 단일 부품으로 구성되거나 물질 연속성을 확보할 수 있는 방식으로 서로 연결된다. 이러한 물질 연속성의 경우에 있어서, 적어도 하나의 측면 상의 엔드 피스가 용접되는 것이 유리하다. 다른 하나의 엔드 피스가 나사산 또는 나사 등에 의한 다른 방식으로 용접되거나 부착되는 경우, 튜브의 대향하는 단부는 이에 적절하게 설계된다. 그러나, 상기 대향하는 단부는 상기 튜브형 부분과 함께 단일 부품으로 설계될 수도 있다. 상기 엔드 피스들에 적절하게 용접되는 상기 튜브형 부분 또는 튜브로 구성되는 상기 피스톤 로드의 양 단부도 본 발명의 범주에 속한다.

상기 피스톤 로드가 하나의 부품으로 구성될 때, 그 내부에 중공을 형성하도록 피스톤 로드의 일측 단부로부터 주조 마름질(cast blank) 방식에 후속하는물질-제거 기계 가공 공정으로 제조된다. 이와 같은 연결에 있어서, 700 N/mm²이상의 인장 강도를 갖는 물질을 사용하기 때문에, 상기 피스톤 로드는 무거운 하중을 견딜 수 있게 된다.

본 발명자들은 상기 유압식 실린더를 치수화하는 것이 유리하다는 점을 발견하였으며, 이러한 모든 것은, 유압식 차동 실린더의 구동에서의 응력 집중을 최소화하기 위해 그 상부에 위치하는 콘크리트 스프레더 칼럼의 질량을 감소하도록 행하여 졌다. 가능한 응력 집중을 고려하여 설계하여야 할 때, 유압식 차동 실린더의 구성 요소의 벽들이 적절하게 보다 두꺼워져야 한다는 통상적인 효과를 야기한다. 이러한 두께 증가에 상응하여 무게 증가가 수반된다. 그러나, 하나가 구동하는 동안 발생될 수 있는 응력 집중을 감소시키는 경우, 유압식 차동 실린더의 구성 요소들의 벽들은 적절하게 작은 두께로 설계될 수 있다. 이것은 상당한 무게 절감을 가져오며, 특히 2.5m 이상의 행정 길이를 갖는 유압식 차동 실린더를 사용하는 경우에는 종종 필수적이 된다. 본 발명의 이와 같은 결과에 따라 용접 이음의 부분이 특히 상기 튜브형 부분 내에서 물질-제거 기계 가공 및 다듬질 방식으로 처리된다. 절삭 공구 및 가능한 다듬질 공구가 요구되는 작업을 수행하기 위해 상기 피스톤 로드 내에 도입되도록 적어도 하나의 엔드 피스가 개구와 함께 제공됨으로써, 가공 공구가 접근 가능하게 된다. 물론, 본 발명은 비록 바람직한 용도는 크레인 형상의 연장 암들, 콘크리트 스프레더 칼럼들 및 그 유사물들로 구성되는 전술한 바와 같은 용도 이외에 독립적으로 사용되는 유압식 차동 실린더에도 일반적으로 적용된다.

본 발명 목적을 위하여 필수적이면서도 특히 상기 피스톤 로드가 하나의 부품으로 구성되는 경우와 관련하여, 특히 상기 튜브형 부분의 길이 및 상기 튜브형 부분과 엔드 피스들 사이의 변화는, 벽 두께가 관련되거나 또는 상기 튜브형 부분으로부터 응력 집중 효과를 방지할 수 있고 전체적으로 표면이 매끄럽게 되어야 하는 곡률 반경을 갖고 제공된 상기 엔드 피스들까지의 변형이나 단면적의 변화가 관계되는 한 일정하게 유지되어야 한다. 이에 따라 응력 집중 효과가 실질적으로 방지될 수 있다. 따라서, 응력 집중 요인은 적절하게 최소화 및/또는 소거되어, 상기 요인에 의한 상기 튜브의 벽 두께가 감소하게 되며, 상응하는 무게 최소화 및/또는 무게 감소를 수득할 수 있다. 이와 같은 유압식 차동 실린더의 무게의 최소화는 상기 구조물의 다른 구성 요소들에게도 영향을 미치게 된다.

상기 중공형 피스톤 로드의 내주면이 가능한 응력 집중에 기인하는 하중을 감소시키거나 이미 제조된 고상 주조로부터 피스톤 로드의 내부 공간을 형성하도록 기계 가공 및/또는 다듬질될 경우, 상기 중공형 피스톤 로드의 적어도 하나의 엔드 피스가 기계 가공 공구가 상기 피스톤 로드의 내부 공동으로 접근할 수 있도록 개구와 함께 제공되는 것이 바람직하다. 상기 개구가 기계 가공 공구를 안내할 목적이 요구되는 이러한 점에 있어서, 특히 압축 강화 나사 또는 나사산형 이음에 의한 기계적으로 안전한 방식으로 피스톤 측면 상의 피스톤 로드의 폐쇄된 단부에 피스톤이 부착될 때 피스톤 측면의 단부 상에 개구가 위치하는 것에 비하여 구조적인 이점을 가질 수 있기 때문에 상기 중공형 피스톤 로드의 핀 이음된 단부에서 개구가 제공되는 것이 유리하다. 연장 암이 보다 가볍기 때문에, 연장 암은 수평 및 수직 양방향으로 이용 범위를 보다 증가시킬 수 있다. 경량 구조에 대한 요구가 기본적으로 상기 구조물의 전체 구성 요소들에 적용되지만, 특히 무엇보다도 유압식 차동 실린더에 적용된다.

이음을 가로질러 물질의 연속성을 수득하는 특히 간단한 방법은 용접이 대표적이며, 특히 상기 튜브형 부분에 대한 엔드 피스들의 전면(front face) 용접이 있다. 상기 중공형 피스톤 로드의 다듬질 처리가 용접 이음 영역에서 수행될 경우(여기서, 다듬질은 표면과 평면에 대해 그리고 벽의 단면에 대해 매끄럽게 하는 것을 의미한다), 특히 적어도 이러한 영역에서 상기 중공형 피스톤 로드의 내벽 및/또는 외벽이 물질-제거 공정, 특히 물질-제거 기계 가공 방식으로 처리되는 것이 보다 유리하다. 여기서, 상기 공정은 벽두께의 급격한 변화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 용접 이음선을 제거하여 용접된 것처럼 보이는 저부를 소거함으로써 확장되게 한다. 용접 이음선이 응력 집중을 유발할 수 있기 때문에 벽두께의 급격한 변화가 완전히 제거된 경우라도 용접 이음선의 저부는 여전히 존재하게 된다. 다음에 기술하는 방식으로 응력 집중을 방지할 수 있으며, 따라서 안정성을 해치지 않으면서도 보다 작은 무게를 갖는 유압식 차동 실린더의 구성 요소들을 설계할 수 있다.

- 표면을 다듬질함

- 벽 두께의 급격한 변화를 방지함

- 용접 이음선의 저부를 제거함

피스톤 로드 내의 중공이 물질-제거 기계 가공 방식으로 고상 블랭크(blank)로 형성되는 단일 부품 중공형 피스톤 로드의 경우, 간단히 제조할 수 있는 알려진 성형 공정, 예를 들면 단조, 주조 또는 압연 또는 이와 유사한 공정으로 상기 블랭크를 형성하는 것이 유리하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 차동 실린더(1)의 단면도를 도시한 것이다.

상기 유압식 실린더(1)는 실린더 튜브(3) 및 피스톤 로드(2)로 구성되며, 피스톤 로드(2)는 실린더 튜브(3) 내에서 치환 가능하게 배치되고, 중공형 피스톤 로드로 디자인된다. 상기 중공형 피스톤 로드(2)는 그 단부가 피스톤(11)의 측면 상에 일측 엔드 피스(5)와 함께 제공되는 튜브형 부분(4)과 타측 엔드 피스(6)를 구비한다. 상기 피스톤(11)은 스크류 커넥션(10)에 의해 그 측면이 엔드 피스(5)에 결착된다.

상기 피스톤 로드(2)를 칼럼 암 내지 그 유사물과 외부로부터 피스톤 로드(2)의 중공에 접근 가능한 개구(8)에 연결하기 위하여, 상기 엔드 피스(6)는 피스톤 로드(2)의 핀 이음식 단부 상에 2개의 수평 외팔보식 튜브 스터브(stub)들(13, 14)과 함께 제공된다. 피스톤 벽(9)의 단면은 균일하게 매끄럽고 튜브형 부분(4)의 전체 영역 상에서 평탄하게 형성되며, 상기 엔드 피스들(5, 6)에 대한 변형이 어떠한 응력 집중 효과도 피할 수 있도록 형성된다. 특히, 튜브형 부분(4)으로부터 피스톤측 엔드 피스(5)까지의 고상 재질로 이루어진 변형은 충분히 큰 곡률 반경을 갖도록 제공되어 응력 집중 효과가 발행하지 않게 한다.

상기 중공형 피스톤 로드(2)는 엔드 피스들(5, 6) 및 튜브형 부분(4)으로부터 용접 이음(7) 방식으로 조립된다. 본 발명의 일 실시예에 따라 V 자형 이음 형태로 도시된 상기 용접 이음(7)은 물질-제거(material-removing) 처리 공정으로 형성되어 매끄럽고 평탄한 동시에 연결되는 부분들 사이의 연결 위치에서 급격히 변형되도록 형성된다. 이와 같은 방식으로, 응력 집중 효과를 일으키는 데 기여하게 되는 도 2에 도시한 용접 이음(7)의 부분들이 돌출될 가능성을 방지할 수 있다. 도 2의 "A"는 다듬질 공정 후에 용접 이음(7)의 응력 집중이 해소된 잔류물을 나타내며, 이에 따라 이음(7)의 외측 표면이 인접하는 튜브(3) 표면에 급격하게 확장되어 형성된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 그 상부에 용접된 엔드 피스(6)와 함께 제공된 중공형 피스톤 로드(2)를 구비하는 유압식 실린더(1)를 도시한 것이며, 용접 이음은 참조 부호 7로 도시되어 있다. 중공형 피스톤 로드(2)에 있어서, 고상 재질로 구성될 수 있고, 따라서 일 실시예에 따라 두꺼운 단부를 갖는 벽과 함께 제공되는 것으로 도시된 엔드 피스(5)와 일체를 이루어 하나의 부품을 구성할 수 있다. 이러한 두꺼워지는 영역은 참조부호 12로 도시되어 있다. 참조부호 13은 엔드 피스(5)의 외부 재킷 표면에 체결되는 나사선을 나타낸다. 대응되는 나사선(13)은 피스톤(11) 상에 제공되어, 엔드 피스(5)에 체결된다. 참조부호 8로 도시되고, 중공형 피스톤 로드(2) 내의 공동(cavity)에 접근 가능하게 하는 공구의 접근을 위한 개구는 피스톤 측면 상의 엔드 피스(5) 내에 제공된다.

도 4 및 도 5는 다른 실시예에 따라 단일 부품으로 구성된 중공형 피스톤 로드를 구비하는 유압식 차동 실린더(1)를 도시한 것이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 바람직하게는 주조 마름질로 이루어진 이러한 단부 구조는 그 내부에 중공을 형성하도록 그 상단으로부터 가공된다. 이 경우, 핀 이음 단부 및 튜브형 부분(4)에서 엔드 피스(6)의 내벽(15)은 응력 집중 효과가 초래되는 것을 방지하도록 물질-제거 기계 가공 공정으로 매끄럽게 된다. 중공형 공간(16)의 단부에서 상면에 대한 변화는 라운딩(17)을 형성하여 응력 집중 효과를 방지한다.

도 5에 도시한 실시예에 있어서, 물질-제거 공정이 타측으로부터, 즉, 도 5에 도시한 바와 같이 피스톤 로드의 하단으로부터 이루어지는 점을 제외하면 전술한 바와 동일하다. 라운딩(18, 19)들은 변형 영역 내에 제공된다. 이러한 점은 응력 집중 효과가 초래되는 것을 방지할 수 있다. 내벽(15)은 응력 집중 효과가 초래되는 것을 방지하도록 재차 물질-제거 기계 가공 공정으로 매끄럽게 된다.

본 발명에 따르면 정해진 적절한 설계로 차동 유압식 실린더를 통해 가능한 한 장치의 무게를 감소시킬 수 있고, 다중 링크된 크레인 형상의 연장 암들, 콘크리트 스프레더 칼럼들 및 그 유사물들의 연장 암들 또는 지지 암들을 위한 장치가 제공된다.

Claims (8)

1. 다중 링크 연장 암, 콘크리트 스프레더 칼럼, 리프팅 플랫폼, 매니퓰레이터 및 그 유사물들을 위한 적어도 하나의 연장 암 내지 지지 암을 구비하며, 일측이 관절로 된 상기 암을 들어올리거나 내리거나 겹칠 수 있도록 구동하기 위한 적어도 하나의 유압식 차동 실린더를 포함하는 장치에 있어서,

   상기 유압식 차동 실린더는, 튜브형 부분(4)과 하나의 부품으로 설계되거나 이음을 가로질러 물질 연속성을 수득하는 방식으로 연결되는 상기 부분(4)의 단부들에 배치되는 2개의 엔드 피스들(5, 6)을 구비하는 중공형 피스톤 로드(2)를 포함하며,

   상기 튜브형 부분(4)의 전체적인 길이 상에서 상기 튜브형 부분(4)의 벽의 단면에 응력이 집중되는 것을 방지하며, 상기 튜브형 부분(4)으로부터 상기 엔드 피스들(5, 6)까지의 변화가 실질적으로 매끄럽고 평탄하거나, 실질적으로 강도를 저하시키지 않는 효과를 유발하는 곡률 반경을 구비하고, 상기 이음을 가로질러 물질 연속성을 확보하는 일정한 이음으로 상기 엔드 피스들(5, 6) 중 적어도 하나가 상기 부분(4)에 용접되며,

   상기 용접 이음(7)이, 상기 부분(4) 및 물질-제거 공정, 특히 물질-제거 기계 가공 공정으로 처리되고 상기 용접 이음(7)의 저부가 상기 처리에 따라 제거됨에 의하여 상기 용접 이음(7)으로 연결되는 상기 엔드 피스와 함께 실질적으로 급격히 확장되고, 상기 용접 이음(7)의 영역이 특히 상기 튜브형 부분(4)의 내주면상에서 매끄럽게 되며, 하나의 부품으로 설계되고 상기 이음을 가로질러 물질 연속성을 확보하도록 연결되는 경우, 상기 엔드 피스들(5, 6) 중 적어도 하나, 바람직하게는, 상기 피스톤 로드(2)의 핀 이음식 단부의 상기 엔드 피스(6)가 상기 처리를 수행하기 위하여 절삭 공구가 상기 중공형 피스톤 로드(2)의 내부 공간에 도입되도록 하는(접근하게 하는) 개구(8)와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 응력 집중을 방지하기 위하여 상기 튜브형 부분(4)의 전체 길이 상에서 상기 튜브형 부분(4)의 벽의 단면과 상기 튜브형 부분(4)으로부터 엔드 피스들(5, 6)까지의 변화가 실질적으로 매끄럽고 평탄하게 형성되거나 실질적으로 강도를 저하시키지 않는 효과를 유발하는 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 중공형 피스톤 로드(2)의 내벽 및/또는 외벽이 응력 집중을 최소화하도록 물질-제거 공정, 특히 물질-제거 기계 가공 공정으로 처리되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 부분(4) 및 엔드 피스들(5, 6) 사이의 적어도 하나의 이음은 용접 이음(7)이며, 특히 그 전면 상에서 용접 이음(7)인 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 부분(4) 및 상기 엔드 피스들(5, 6) 사이의 적어도 하나의 이음이 나사선 또는 나사 결합으로 구성되며, 나사선 결합의 경우에 상기 튜브형 부분의 벽의 두께가 그 단부에서 증가하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 유압식 차동 실린더의 제조 방법에 있어서,

   상기 튜브형 부분(4)과 상기 부분의 일측 단부에 배치되는 적어도 하나의 엔드 피스(5, 6)와 함께 블랭크를 형성하는 단계 및

   상기 엔드 피스와 상기 튜브형 부분, 특히 상기 튜브형 부분의 내부 사이의 상기 용접 이음의 적어도 일부를 물질-제거 기계 가공 공정으로 매끄럽게 처리하는 단계를 포함하되,

   상기 블랭크의 내면이 상기 적어도 하나의 엔드 피스(5, 6)에 제공되는 개구(8)를 통해 절삭 공구를 접근 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 유압식 차동 실린더의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 소정의 물질-형성 공정으로 로드형 부분과 상기 부분의 단부들에 제공되는 2개의 엔드 피스들(5, 6)과 함께 블랭크를 형성하는 단계; 및

   물질-제거 공정, 특히 물질-제거 기계 가공 공정으로 상기 엔드 피스들(5, 6)의 적어도 하나에 개구를 형성하며, 상기 로드형 부분 내에 중공 공간을 형성하여 중공형 피스톤 로드(2)를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 차동 실린더의 제조 방법.
8. 콘크리트 스프레더 내지 그 유사물을 위한 다중 링크된 마스트 형 지지 암에 있어서,

   상기 지지 암이 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 유압식 차동 실린더(1)와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 지지 암.