KR20140100675A - 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기에 구비되는 붐과 암 전체를 강재가 아닌 합성수지로 제작 구비시켜 기존 용접 구조물의 피로파손이 발생하지 않도록 하고 굴삭기의 전체 무게를 현저히 줄이도록 함으로써, 작업장치속도, 선회속도, 주행속도를 빠르게 하여 작업 속도는 물론 연비 향상을 실현하고, 그와 더불어 사출 성형하는 타입으로 붐과 암을 제작함으로써 신속 용이한 제작과 함께 생산성 및 작업성을 높일 수 있도록 한 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기가 제공된다.

Description

붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기{Lightweight Boom and Arm for Excavator}

본 발명은 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기에 관한 것으로, 특히 본 발명에서는 굴삭기에 구비되는 붐과 암의 전체를 강재가 아닌 합성수지로 제작 구비시켜 기존 용접 구조물의 피로파손이 발생하지 않도록 하고 굴삭기의 전체 무게를 현저히 줄이도록 함으로써, 작업장치속도, 선회속도, 주행 속도를 빠르게 하여 작업 속도는 물론 연비 향상을 실현하도록 한다. 그와 더불어 사출 성형하는 타입으로 붐과 암을 제작함으로써 신속 용이한 제작과 함께 생산성 및 작업성을 높일 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 굴삭기는 도 1에 도시된 바와 같이 굴삭기(10)의 조종을 위해 작업자가 탑승하게 되는 캐빈(12), 상기 캐빈이 올려지는 상부 프레임(13), 상기 상부 프레임(13)과 연결되는 붐(Boom)(14), 상기 붐(14)과 연결되는 암(Arm)(16), 상기 암(16)에 연결되는 버켓(18)으로 크게 나뉘며, 붐(14)의 구동을 위해 상부 프레임(13)과 연결되는 붐 실린더(20), 암(16)의 구동을 위해 붐(14)과 연결되는 암 실린더(22), 버켓(18)의 구동을 위해 암(16)과 연결되는 버켓 실린더(24)를 포함하여 구성된다.

그런데, 일반적인 굴삭기(10)의 붐(14) 및 암(16), 버켓(18)은 강재로 이루어져 있어 굴삭기(10)의 전체 무게가 상당히 무거워지게 된다. 이와 같이 굴삭기(10)의 전체 무게가 무거워지게 되면, 굴삭기(10)의 주행속도는 물론, 붐(14) 및 암(16)의 작동속도가 느려지게 되고, 그로 인해 작업 속도 및 작업 능률이 저하되게 된다.

아울러, 위와 같이 굴삭기(10)의 전체 무게가 무거울 경우, 작업시 연료 소모량이 증대되어 연비가 좋지 못하게 되고, 그에 따라 연료의 사용 비용이 부담되는 문제도 있다.

또한, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 붐(14)과 암(16)의 제작시, 강재로 이루어지는 여러 개의 붐(14) 및 암(16)의 상판(26a, 28a), 하판(26b, 28b), 측판(26c, 26d, 28c, 28d)이 붐(14)과 암(16)의 상, 하면 및 양 측면에 각각 배치되고, 서로 접하게 되는 이음 부분을 용접(W)하여 연결하게 되는데, 이때 강재를 상판(26a, 28a), 하판(26b, 28b), 측판(26c, 26d, 28c, 28d)으로 제단 하기 위한 작업 공수의 증가와 함께 용접 연결 작업으로 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다.

아울러, 위의 용접 작업은 대부분 작업자의 수작업에 의존하게 되므로, 일정하고도 균일한 용접 품질을 얻을 수 없고, 아울러 용접 불량률이 높아 굴삭기(10)에 대한 품질과 신뢰성을 높일 수 없는 문제도 있다.

특히, 붐(14)과 암(16)을 구성하는 상판(26a, 28a), 하판(26b, 28b), 측판(26c, 26d, 28c, 28d) 간에 강력하게 용접되었더라도 붐(14)과 암(16)의 작업 하중과 진동 충격이 상판(26a, 28a), 하판(26b, 28b), 측판(26c, 26d, 28c, 28d)의 용접(W) 부위로 전달되어 피로 도가 상승하게 될 경우, 용접(W) 부위에서 균열 발생과 함께 피로 파손이 발생하는 문제가 있었다.

위와 같은 구성을 가지는 일반적인 굴삭기의 문제를 다소 해소할 수 있도록 대한민국등록특허공보 10-0559237호(이하, "특허문헌 1"이라 함)가 제시되어 있다.

특허문헌1에서는 붐을 구성하는 5개의 부분 중, 일부 부분 즉, 제1 직선부와 제2 직선부가 복합재료로 이루어져 있고, 암을 구성하는 3개의 부분 중 일부분 즉, 제 3직선부가 복합재료로 이루어지는 구조를 취하여 굴삭기의 전체 무게를 경량화하는 구성이 제시되어 있다.

그런데, 특허문헌1에서 소개하고 있는 붐과 암은 그 전체가 복합재료로 이루어지는 것이 아니라 일부 구간에 대한 부위만을 복합재료로 사용하고 있고, 굴삭기의 제1 ~ 제3 직선부를 제외한 나머지 붐과 암을 구성하는 부분 즉, 제2 연결부, 붐의 단부. 후단부, 제4 연결부는 강재로 이루어져 있어, 붐과 암의 경량화를 실현하는데 한계가 있다. 특히 강재로 이루어지는 제2 연결부, 붐의 단부. 후단부, 제4 연결부의 제작을 위해 강재의 부위별 제단 작업이 불가피하여 번거로움과 제작에 많은 시간이 소요되고, 그로 인해 작업의 효율성 및 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.

특히, 붐과 암에서 복합재료로 이루어지는 제1 ~제3 직선부와 강재로 이루어지는 제2 연결부, 붐의 단부. 후단부, 제4 연결부가 연결될 경우, 복합재료의 미세한 탄성 변형시 강재는 탄성 변형을 흡수 완화하지 못하여 복합재료와 강재가 연결되는 부분에 응력이 집중될 경우 복합재료로 이루어진 구성요소에서 균열이 발생할 소지가 매우 높은 구조적인 문제도 있다.

대한민국등록특허공보 10-0559237호

본 발명은 배경기술에서 제시하고 있는 문제를 해소하기 위한 것으로, 본 발명에서는 굴삭기에 구비되는 붐과 암 전체를 강재가 아닌 합성수지로 제작 구비시켜 기존 용접 구조물의 피로파손이 발생하지 않도록 하고 굴삭기의 전체 무게를 현저히 줄이도록 함으로써, 작업장치속도, 선회속도, 주행속도를 빠르게 하여 작업 속도는 물론 연비 향상을 실현할 수 있도록 한 것이다. 그와 더불어 사출 성형하는 타입으로 붐과 암을 제작함으로써 신속 용이한 제작과 함께 생산성 및 작업성을 높일 수 있도록 한 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에서는 캐빈과, 상기 캐빈이 올려지는 상부 프레임, 상기 상부 프레임과 연결되는 붐과, 상기 붐과 연결되는 암과, 상기 암에 연결되는 버켓으로 이루어지는 굴삭기에 있어서, 상기 암 및 붐 전체가 합성수지로 사출 성형 되는 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기가 제공된다.

또한, 본 발명에서는 붐과 암 전체에 대해 구간별로 구획하고 구획된 구간별로 사출 성형 되는 붐 및 암 세그먼트 사출 성형 유닛과; 상기 붐 및 암의 세그먼트 사출 성형 유닛 간에 연결수단; 으로 대응 연결되는 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기가 제공된다.

또한, 상기 연결수단은 접착제, 볼트, 리벳 중 어느 하나가 사용된다.

본 발명에 따른 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기를 사용하게 되면, 굴삭기의 전체 무게가 현저히 줄어들게 됨으로써, 작업장치속도, 선회속도, 주행속도를 빠르게 하여 작업 속도는 물론 연비 향상을 실현할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기를 사용하게 되면, 합성수지로 붐과 암을 사출 성형하여 제작하게 됨으로써, 굴삭기의 신속 용이한 제작과 함께 생산성 및 작업성을 높일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 일반적인 굴삭기를 보여주는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 붐과 암을 각각 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기를 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 붐과 암을 각각 보여주는 도면이다.

아래에서는 본 발명에 따른 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 설명에 앞서 도 1과 동일한 구성요소라도 설명상 혼동이 없도록 도면부호를 달리하여 설명한다.

도 3에서는 본 발명에 따른 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 4a 및 도 4b에서는 도 3의 붐과 암을 각각 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도면에서 보듯이, 본 발명에 따른 굴삭기(40)는 배경기술에서 설명하였던 굴삭기와 마찬가지로 캐빈(12)과, 상기 캐빈(12)이 올려지는 상부 프레임(13), 상기 상부 프레임(13)과 연결되는 붐(42)과, 상기 붐(42)과 연결되는 암(44)과, 상기 암(44)에 연결되는 버켓(18)으로 크게 나뉘며, 붐(42)의 구동을 위해 상부 프레임(13)과 연결되는 붐 실린더(20)와, 암(44)의 구동을 위해 붐(42)과 연결되는 암 실린더(22)와, 버켓(18)의 구동을 위해 암(44)과 연결되는 버켓 실린더(24)를 갖추고 있다.

여기서 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 붐(42) 및 암(44)이 합성수지로 사출 성형 된다. 즉, 붐(42) 및 암(44)은 그 전체가 하나의 합성수지로 각각 사출 성형으로 제작된다.

또는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 붐(42) 및 암(44)의 전체에 대하여 구간별로 각각 구획하고, 구획된 구간별로 붐 및 암 세그먼트 사출 성형 유닛(46a, 46b, 46c, 46d, 46e, 48a, 48b, 48c, 48d, 48e)을 합성수지로 개별 사출 성형하여 제작하게 된다.

이와 같이 사출 성형된 붐 및 암 세그먼트 사출 성형 유닛(46a, 46b, 46c, 46d, 46e, 48a, 48b, 48c, 48d, 48e) 간에 서로 대응 연결하여 붐(42) 및 암(44)을 구성하게 된다.

이와 같이 붐(42)과 암(44)의 전체를 사출 성형하거나 또는 붐 및 암 세그먼트 사출 성형 유닛(46a, 46b, 46c, 46d, 46e, 48a, 48b, 48c, 48d, 48e)을 개별 사출 성형하게 될 때, 붐(42)과 암(44)의 내부 또는 세그먼트 사출 성형 유닛(46a, 46b, 46c, 46d, 46e, 48a, 48b, 48c, 48d, 48e)의 내부는 공간을 가지는 박스 타입이나 합성수지 물이 채워지는 구조로 제작될 수 있다.

한편, 앞서 설명된 바와 같이 붐 및 암 세그먼트 사출 성형 유닛(46a, 46b, 46c, 46d, 46e, 48a, 48b, 48c, 48d, 48e)간에 연결시, 연결수단(S)이 사용되는데, 이러한 연결수단(S)으로는 예를 들면, 접착, 볼트, 리벳이 사용 된다.

위와 같이 굴삭기(40)의 붐(42)과 암(44) 전체가 합성수지로 이루어지게 되면, 굴삭기(40)의 전체 무게가 배경기술에 제시된 굴삭기(40)에 비해 더 경량화되어 굴삭기(40)의 주행 및 선회속도는 물론, 붐(42) 및 암(44)의 작업속도를 증대시킬 수 있게 되고, 그로 인해 작업 속도는 물론 작업 능률을 높일 수 있게 된다.

아울러, 위와 같이 굴삭기(40)의 전체 무게가 경량화될 경우, 작업시 연료 소모량이 줄어들어 연비가 좋아지게 되고, 그에 따라 연료의 사용에 따른 비용 부담을 줄일 수 있게 된다.

또한, 붐(42)과 암(44)을 합성수지로 사출 성형 제작시, 그 전체가 사출 성형 되거나 또는 구획된 구간별로 개별 제작되는 세그먼트 사출 성형 유닛을 연결하여 제작하게 되면, 강재의 제단 및 용접 작업이 모두 삭제됨으로써, 신속 용이한 제작과 더불어 제품의 품질에 대한 균일화가 가능하여 불량률을 낮추고 품질과 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 여러 가지로 변경 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 실시 예들의 변형 또는 변경은 본 발명의 기술적 범위를 벗어날 수 없을 것이다.

10 : 굴삭기 13 : 상부 프레임
12 : 캐빈 14 : 붐
16 : 암 18 : 버켓
20 : 붐 실린더 22 : 암 실린더
24 : 버켓 26a, 28a : 상판
26b, 28b : 하판 26c, 28c, 26d, 28d : 측판
46a, 46b, 46c, 46e : 붐 세그먼트 사출 성형 유닛
48a, 48b, 48c, 48e : 암 세그먼트 사출 성형 유닛

Claims (3)

1. 캐빈과, 상기 캐빈이 올려지는 상부 프레임과, 상기 상부 프레임과 연결되는 붐과, 상기 붐과 연결되는 암과, 상기 암에 연결되는 버켓으로 이루어지는 굴삭기에 있어서,
   상기 암 및 붐 전체가 합성수지로 사출 성형 되는 것을 특징으로 하는 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기.
   
2. 캐빈과, 상기 캐빈이 올려지는 상부 프레임과, 상기 상부 프레임과 연결되는 붐과, 상기 붐과 연결되는 암과, 상기 암에 연결되는 버켓으로 이루어지는 굴삭기에 있어서,
   상기 붐과 암 전체에 대해 구간별로 구획하고 구획된 구간별로 사출 성형 되는 붐 및 암 세그먼트 사출 성형 유닛과,
   상기 붐 및 암의 세그먼트 사출 성형 유닛 간에 연결수단으로 대응 연결되는 것을 특징으로 하는 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 연결수단은 접착제, 볼트, 리벳 중 어느 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 붐과 암이 경량화 구조를 가지는 굴삭기.

Images