KR20200056464A - 굴삭기 버킷 및 제조 방법 - Google Patents

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KR20200056464A
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싸브 테크놀로지 에이비
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Abstract

토공 또는 자재-취급 기계용 버킷(10)은 플로어(11)와 측벽(16), 및 적어도 하나의 기계적 체결구(20)에 의해 플로어(11) 및 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착되는 적어도 하나의 마모 부품(18)을 포함한다. 플로어(11) 및 측벽(16)의 적어도 일부를 따라서 교체 가능한 버킷 코너 에지를 형성하기 위해 플로어(11) 및 측벽(16)은 적어도 하나의 마모 부품(18)을 거쳐서 상호 분리 가능하게 연결된다.

Description

굴삭기 버킷 및 제조 방법
본 명세서에 기재된 실시예는 토공 또는 자재-취급 기계용 버킷, 및 이러한 버킷을 제조하는 방법에 관한 것이다.
굴삭기와 같은 토공 또는 자재-취급 기계는 토목, 모래, 바위 및 눈과 같은 재료를 이동시키기 위해 건설업 및 광업에서 널리 사용된다. 이들 용도의 대다수에서, 버킷은 자재를 픽업하여 운반하고 예를 들어 이를 트럭에 적재하거나 다른 위치로 이동시키는 데 사용된다. 이러한 버킷은 고도의 연마성 마모에 노출되며, 버킷 코너 에지를 형성하는 버킷의 측벽과 플로어 사이의 연결부 주위에서 버킷의 외표면에 마모 부품[힐(heel) 세그먼트, 힐 블록, 주조 힐, 코너, 코너 가드, 코너 덮개(shroud), 마모 스트립 또는 마모 판으로도 알려져 있음]을 장착하는 것이 공지되어 있다. 마모 부품은 버킷 코너 에지에 추가적인 강화 및 내마모성을 제공하여 버킷의 작동 수명을 연장시킨다.
이러한 버킷을 제조할 때, 버킷 측벽의 에지는 분리될 수 없는 버킷 코너 에지를 형성하기 위해 버킷 플로어의 에지에 용접된다(대개 90°각도로). 이후 용접된 에지의 외표면 주위의 버킷 외표면에 하나 이상의 마모 부품이 연결된다. 마모 부품은 버킷에 용접되거나 나사, 볼트 또는 스터드와 같은 기계적 체결구에 의해 연결될 수 있다.
굴삭기 버킷을 제조하기 위해서는 내마모성 스틸이 흔히 사용되며, 버킷 제조 시에 사용되는 용접 작업 및 열-집약적(heat-intensive) 절단 작업은 열-영향 부위(heat-affected zone: HAZ)의 형성을 초래할 수 있고, 이 열-영향 부위는 용융되지 않고 그 미세구조 및 특성이 용접 또는 절단 작업에 의해 변경된 모재 영역이다. 용접 및/또는 절단 공정으로부터의 열과 이어지는 재냉각은 따라서 용접 계면 주위의 스틸에 악영향을 미치고, 결과적으로 버킷 코너 에지의 영역에서 버킷을 약화시킬 수 있다.
또한, 토공 또는 자재-취급 기계용 버킷은 대개 상당히 크고 무겁기 때문에, 버킷의 플로어 및 측벽과 같은 버킷 부분을 이들이 함께 용접되는 동안 이동 및 지지하는 것은 제조 공정 및 수리 또는 정비 작업을 매우 복잡하고 시간 소모적으로 만들 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예의 목적은 토공 또는 자재-취급 기계용의 개선된 버킷, 및 이러한 버킷을 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 플로어와 적어도 하나의 측벽, 및 적어도 하나의 볼트 및/또는 나사 및/또는 신속-로크-기구 및/또는 신속-해제-기구와 같은 적어도 하나의 기계적 체결구에 의해 상기 플로어 및 측벽에 착탈 가능하게 부착되는 적어도 하나의 마모 부품을 포함하는 버킷에 의해 달성된다. 버킷의 플로어 및 측벽은 플로어 및 측벽의 적어도 일부를 따라서 교체 가능한 버킷 코너 에지를 형성하기 위해 적어도 하나의 마모 부품을 거쳐서 상호 분리 가능하게 연결되는 바, 즉 버킷의 측벽은 플로어 및 측벽의 적어도 하나의 부분을 따라서 적어도 하나의 부품을 거쳐서 이외의 임의의 방식으로 버킷의 플로어에 연결되지 않는다.
"분리 가능하게 연결된다"는 표현은, 버킷의 플로어와 측벽이 상호 연결된 후에 이들을 연결하는 적어도 하나의 마모 부품을 과도한 힘의 사용 없이 간단히 제거함으로써 분리될 수 있음을 의미한다.
따라서 적어도 하나의 마모 부품은 이중 기능, 즉 버킷의 플로어와 측벽을 상호 분리 가능하게 연결하여 교체 가능한 버킷 코너 에지를 형성하는 기능, 및 버킷이 사용 중일 때 버킷으로부터 재료의 제거, 손상 및/또는 변형을 방해하거나 방지하는 기능을 갖는다.
즉, 적어도 하나의 마모 부품을 거쳐서 분리 가능하게 연결되는 플로어 및 측벽의 적어도 하나의 부분을 따라서 용접 또는 접착 조인트가 전혀 없으며, 이것은 적어도 하나의 마모 부품이 적어도 하나의 기계적 체결구에 의해 플로어 및 측벽에 부착되기 전에 버킷의 플로어 및 측벽이 임의의 방식으로 함께 연결될 필요가 없기 때문에 버킷 제조 시간 및 복잡성을 감소시킨다.
적어도 하나의 마모 부품은 버킷 구조의 필수 부분을 형성하며, 단지 버킷에 부착되어 있는 요소가 아닌 바, 즉 적어도 하나의 마모 요소가 버킷에 부착되어 있지 않으면 버킷이 사용될 수 없다. 즉 적어도 하나의 마모 부품이 버킷에 장착되기 전에 버킷의 플로어와 버킷의 측벽 사이에는 갭이 존재한다. 이 갭은 1 밀리미터 이하의 폭이거나, 1 밀리미터 이상 또는 1 센티미터 이상의 폭일 수 있다. 적어도 하나의 마모 부품은 플로어 및 측벽에 부착되면 이 갭을 폐쇄하도록, 또는 플로어 및 측벽에 부착될 때 갭을 넘어서 연장되어 버킷의 플로어 및/또는 측벽의 섹션을 대체하도록 배치된다. 버킷의 플로어와 버킷의 측벽 사이의 갭은 과도한 마모 또는 손상으로 인해 하나의 마모 부품이 제거되는 경우에/제거될 때 새로운 또는 수리된 마모 부품이 플로어 및 측벽에 부착될 때까지 다시 나타날 것이다. 종래 기술 버킷에서 종종 용접되고 그로 인해 충전재로 충전되는 영역에 이러한 갭이 존재하게 되면 버킷의 중량이 감소되고 버킷을 제조하는데 필요한 재료의 수 또는 양이 감소되며, 이는 버킷의 재활용성을 향상시킬 수 있다.
적어도 하나의 마모 부품은 적어도 하나의 기계적 체결구에 의해 착탈 가능하게 부착되기 때문에, 버킷 사용 중에 발생하는 과도한 마모 또는 손상으로 인해 하나 이상의 마모 부품을 제거해야 할 때 버킷이 사용되는 현장에서 절단 또는 용접 장비가 필요하지 않다. 하나 이상의 마모 부품, 및 결과적으로 버킷의 플로어 및 측벽에 대한 마모 부품의 연결에 의해 형성되는 교체 가능한 버킷 코너 에지는 과도한 힘의 사용 없이 또한 굴삭기에서 버킷을 분리하거나 버킷을 작업장으로 운반할 필요 없이 현장에서 신속하고 간단하게 제거 및 교체될 수 있으며, 이는 수리 및 정비 작업을 용이하게 하고 가동 중지 시간을 최소화한다. 그러나 버킷 사용 중에 마모 부품 및/또는 기계적 체결구의 일부가 손상되면, 예를 들어 버킷 사용 중에 기계적 체결구의 나사산이 손상되면, 절삭 공구 또는 옥시아세틸렌 토치와 같은 제거-보조 장치를 사용하여 마모 부품 및/또는 기계적 체결구를 제거할 필요가 있음에 유의해야 한다.
적어도 하나의 마모 부품은 버킷이 사용되는 용도(들)에 따라서 버킷 플로어의 에지의 전체 길이의 적어도 절반, 1/3, 1/4 또는 1/5을 따라서 또는 버킷 플로어의 에지의 전체 길이까지 및 전체 길이를 포함하는 임의의 거리를 따라서 부착된다. 적어도 하나의 마모 부품은 사용 중에 최대 마모를 겪는 버킷 부분을 따라서, 예를 들어 버킷의 플로어가 버킷의 전방 절삭 에지에서 종료되는 곳으로부터 버킷의 플로어가 버킷의 상부 조립체에서 종료되는 곳까지 측정되는 버킷 플로어의 에지의 중심 3분의 1에 걸쳐서 배치되는 것이 바람직하다. 따라서 버킷의 플로어 및/또는 측벽을 구성하는 재료(들)보다는 지정된 적어도 하나의 교체 가능한 마모 부품이 마모를 겪을 것이기 때문에 버킷의 작업 수명이 연장될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "측벽"이라는 표현은 버킷의 측면을 형성하는 벽을 의미하도록 반드시 의도되지는 않으며, 버킷의 플로어에 대해 임의의 각도로 배치되는 임의의 벽/패널을 의미할 수 있음에 유의해야 한다. 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 버킷은 이러한 측벽을 임의의 개수 가질 수 있다.
버킷의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 마모 부품이 버킷에 부착되기 전에 플로어의 에지와 측벽의 에지 사이에 갭이 존재하며 적어도 하나의 마모 부품은 갭을 폐쇄 또는 횡단하도록 배치된다. 갭은 5mm, 10mm, 15mm, 20mm, 25mm, 30mm, 35mm, 40mm, 45mm, 50mm, 55mm, 60mm, 65mm, 70mm, 75mm, 80mm, 85mm, 90mm, 95mm, 100mm 이상의 최대 길이를 가질 수 있다.
버킷의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 마모 부품은 버킷에 장착될 때 내표면을 가지며, 내표면은 만곡되고, 따라서 플로어와 측벽은 90°각도로 연결되지 않을 것이고, 그 사이에 라운드형/곡선형 표면을 가질 것이다. 즉 버킷의 플로어와 측벽이 연결되는 영역에는 각도를 측정할 수 있는 정점이 없을 것이다. 이렇게 버킷 내부에 90°코너가 없으면 재료 또는 물체가 버킷의 내부 코너에 끼이는 것을 방지할 수 있기 때문에 버킷의 로딩 및 언로딩이 용이해질 수 있다.
버킷의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 마모 부품은 버킷에 장착될 때 플로어의 내표면 및 측벽의 내표면의 바깥쪽에 완전히 위치하도록 배치되는 바, 즉 버킷의 중심, 즉 버킷이 사용 중일 때 재료로 충전되는 버킷의 내부 체적의 중심으로부터 버킷 외부로의 방향으로 반경 방향으로 볼 때 버킷의 플로어와 측벽은 적어도 하나의 마모 부품보다 버킷의 중심에 더 가깝게 위치한다.
대안적으로, 적어도 하나의 마모 부품이 버킷 상에 장착될 때 적어도 하나의 마모 부품의 내표면은 버킷 플로어의 내표면 및 버킷 측벽의 내표면과 동일 평면에 놓이도록 배치될 수 있는 바, 즉 플로어의 내표면, 적어도 하나의 마모 부품 및 측벽의 내표면은 모두 동일한 평면에 놓이고 따라서 연속적인 내표면을 형성하며, 즉 적어도 하나의 마모 부품은 버킷의 플로어와 버킷의 측벽 사이에 매끄럽고 연속적인 표면이 존재하는 것을 보장하고, 이는 또한 버킷의 로딩 및 언로딩을 용이하게 할 수 있다.
버킷의 내부 코너에 있는 만곡된 및/또는 연속적인 내표면은 버킷을 로딩 및 언로딩할 때 버킷의 내표면을 가로지르는 재료의 유동 특성을 개선시킬 수 있으며, 따라서 버킷의 플로어에 대해 90°각도로 용접된 측벽을 갖는 버킷과 비교하여 재료가 버킷의 내부 코너에 덜 갇히게 되고 그리고/또는 재료가 버킷에 덜 "매달리게(hang up)" 된다.
버킷의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 마모 부품은 버킷에 장착될 때 외표면을 가지며, 이 외표면은 만곡되어 있다. 전체 마모 부품 또는 적어도 하나의 마모 부품의 적어도 외표면은 내마모성 및 내마멸성 스틸, 경화 스틸 또는 표면-경화된 스틸을 포함할 수 있다. 스틸은 적어도 500의 브리넬 경도, 바람직하게는 525 내지 575 이상의 브리넬 경도를 가질 수 있다. 버킷의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 마모 부품으로는 Hardox®가 포함된다.
버킷의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 마모 부품은 복수의 개별적으로 제거 가능한 마모 부품을 포함한다. 복수의 마모 부품은 버킷에 장착될 때 인접하여 맞닿을 수 있다. 그러므로 마모 부품은 버킷에 장착될 때 연속적인 배치를 형성할 수 있으며, 따라서 인접한 마모 부품 사이에 갭이 없다.
대안적으로, 적어도 하나의 마모 부품은 버킷에 장착될 때 인접하여 맞닿지 않는(non-adjacently abutting) 복수의 마모 부품을 포함한다. 버킷이 사용 중일 때 마모 부품의 굴곡이 가능하게 하기 위해 두 개 이상의 인접한 마모 부품 사이에 갭이 존재할 수 있으며, 따라서 비연속적인 배치가 마모 부품에 의해 형성된다. 이는 버킷이 사용 중일 때 마모 부품의 균열 또는 느슨해짐을 줄이거나 제거할 수 있다. 인접한 마모 부품 사이에 또는 두 개 이상의 인접한 마모 부품 사이에 최대 길이가 1mm, 2mm, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 7mm, 8mm, 9mm, 10mm 이하인 공간이 남아있을 수 있다.
적어도 하나의 마모 부품은 그 중 일부는 인접하여 맞닿고 그 중 일부는 그렇지 않은 복수의 마모 부품을 포함할 수 있음에 유의해야 한다. 상기 복수의 마모 부품은 상호 평행하게 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 장착될 수 있다.
마모 부품은 버킷이 사용 중일 때 버킷 내로의 재료 유동 방향에 대해 횡방향으로 또는 평행하게 또는 대각선으로 장착될 수 있다.
버킷의 실시예에 따르면, 복수의 마모 부품 중 적어도 하나는 복수의 마모 부품이 버킷에 장착될 때 적어도 하나의 인접한 마모 부품에 연결되도록 배치된다.
버킷의 실시예에 따르면, 복수의 마모 부품은 복수의 마모 부품 중의 다른 마모 부품과는 상이한 두께를 갖거나 및/또는 상이한 재료를 포함하는 적어도 하나의 마모 부품을 포함한다. 대안적으로, 복수의 마모 부품의 모든 마모 부품이 동일할 수 있거나 및/또는 동일한 두께 및/또는 형상을 갖거나 및/또는 동일한 재료를 포함하거나 및/또는 동일한 형상을 가질 수 있으며, 이는 그 제조 및 장착뿐 아니라 수리 및 정비 작업을 용이하게 할 수 있다. 또한, 모든 마모 부품이 동일하면, 복수의 상이한 마모 부품을 보관할 필요가 없기 때문에 보관이 용이해질 것이다. 마모 부품은 균일하거나 불균일한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 마모 부품은 마모 부품의 중간에서 최대 두께를 가질 수 있다.
버킷의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 마모 부품은 주조 부품이다. 대안적으로, 적어도 하나의 마모 부품은 가공된(fabricated) 부품이다. 복수의 마모 부품은 주조 및 가공된 마모 부품을 둘 다 포함할 수 있으며, 이는 버킷 제작자의 설계 옵션을 증가시킨다.
버킷의 실시예에 따르면, 플로어와 측벽 모두는 각각 기계적 체결구를 수용 및 수취하도록 배치되는 적어도 하나의 구멍을 포함한다. 각각의 구멍은 복수의 마모 부품을 버킷에 연결하도록 배치된 하나의 기계적 체결구를 수용 및 수취하도록 배치될 수 있으며 따라서 버킷의 플로어 및 측벽(들)에 만들어져야 하는 구멍의 개수가 최소로 유지될 수 있다. 버킷의 실시예에 따르면, 버킷의 플로어 및/또는 측벽은 기계적 체결구를 수용 및 수취하기 위해 적어도 하나의 카운터싱킹된 통로를 포함한다. 실시예에 따르면, 적어도 하나의 구멍은 나사산 가공되며, 나사식 기계적 체결구를 수취하도록 배치된다.
버킷의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 마모 부품은 적어도 하나의 기계적 체결구에 의해 플로어 및 측벽에 착탈 가능하게 부착될 때 플로어 및 측벽에 대해 이동 가능하도록 배치되며, 즉 마모 부품이 적어도 하나의 기계적 체결구에 의해 버킷의 플로어 및 측벽에 부착될 때 마모 부품과 버킷의 플로어 및 측벽 사이에는 유격이 존재한다. 기계적 체결구는 플로어 및 측벽에 대해 조여지지만 마모 부품이 버킷 측면 하부에서 자유롭게 움직일 수 있게 하며, 이는 버킷 사용 중에 기계적 체결구가 적어도 하나의 마모 부품에 작용하는 작동 압력으로 인해 느슨해지는 것을 방지하거나 방해할 것이다.
본 명세서에 기재된 실시예의 목적은 또한 본 명세서에 기재된 임의의 실시예에 따른 버킷에 사용하기 위한 부품 키트에 의해 달성된다. 키트는 적어도 하나의 마모 부품, 적어도 하나의 기계적 체결구, 및 경우에 따라 적어도 하나의 스페이서를 포함한다.
본 명세서에 기재된 실시예의 목적은 또한 본 명세서에 기재된 실시예 중 임의의 실시예에 따른 토공 또는 자재-취급 기계용 버킷 제조 방법에 의해 달성되며, 이에 따르면 버킷은 플로어와 측벽, 및 적어도 하나의 기계적 체결구에 의해 상기 플로어 및 측벽에 착탈 가능하게 부착되는 적어도 하나의 마모 부품을 포함한다. 이 방법은 플로어 및 측벽의 적어도 일부를 따라서 교체 가능한 버킷 코너 에지를 형성하기 위해 플로어 및 측벽을 적어도 하나의 마모 부품을 거쳐서 상호 분리 가능하게 연결하는 단계를 포함한다.
본 방법의 실시예에 따르면, 이 방법은 적어도 하나의 부품이 용접에 의해 부착되는 플로어 및 측벽의 적어도 하나의 부분의 외부의 적어도 하나의 영역에서 플로어를 측벽에 연결하는 단계를 포함한다.
본 방법의 실시예에 따르면, 이 방법은 적어도 하나의 마모 부품을 스틸로 제조하고 스틸을 물 또는 임의의 다른 액상 냉각 매체와 같은 냉각 매체에 침지되어 있을 때 절단하는 단계를 포함한다. 이것은 마모 부품(18)이 열-영향 부위(HAZ)의 형성을 초래할 수 있는 열-집약적 절단 작업을 최소화하거나 제거하는 식으로 제조되는 것을 보장한다. 또한, 적어도 하나의 마모 부품은 버킷에 부착될 때 용접되지 않고 적어도 하나의 기계적 체결구에 의해 부착될 것이기 때문에, 버킷에 장착될 때 그 물리적 특성이 악영향을 받지는 않을 것이다.
또한, 버킷의 플로어는 적어도 하나의 부품이 부착되는 플로어 및 측벽의 적어도 하나의 부분을 따라서 버킷의 측벽에 용접되지 않기 때문에, 플로어 및/또는 측벽이 제조되는 재료(들)의 물리적 특성에 악영향을 줄 수 있는 열-영향 부위(HAZ)가 교체 가능한 버킷 코너 에지를 따라서 또는 그 주위에 형성되지 않을 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 버킷은 그 플로어가 측벽에 연결되는 영역에서 약화되지 않을 것이며 마모 부품은 그 제조된 상태 당시의 물리적 특성을 유지할 것이다.
본 방법의 실시예에 따르면, 이 방법은 적어도 하나의 마모 부품이 버킷의 플로어 및 측벽에 착탈 가능하게 부착될 때 플로어 및 측벽에 대해 이동 가능하도록 적어도 하나의 마모 부품을 적어도 하나의 기계적 체결구에 의해 버킷의 플로어 및 측벽에 착탈 가능하게 부착하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 기재된 실시예는 이하에서 첨부 도면을 참조하여 비제한적 예로서 추가로 설명될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 버킷의 도시도이다.
도 2는 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 버킷의 도시도이다.
도 3은 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 버킷의 마모 부품의 도시도이다.
도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 버킷을 다른 각도에서 도시한 도면이다.
도 6은 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 키트의 도시도이다.
도 7은 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 방법의 여러 단계를 도시하는 흐름도이다.
도면은 반드시 축척대로 도시되지 않았으며 특정한 특징부의 치수는 명료함을 위해 과장될 수도 있음에 유의해야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 스틸 버킷(100)을 아래에서 비스듬히 바라본 사시도이다. 종래 기술 버킷(100)은 버킷(100)의 전방 절삭 에지(102)로부터 종래 기술 버킷(100)을 토공 또는 자재-취급 기계에 연결하는 상부 조립체(도시되지 않음)까지 연장되는 플로어(101)를 갖는다. 종래 기술 버킷(100)은 또한 측벽(103)을 포함하며, 측벽의 에지는 버킷 플로어(101)의 전체 길이를 따라서 종래 기술 버킷(100)의 플로어(101)의 에지에 용접되어, 분리될 수 없고 교체될 수 없는 버킷 코너 에지를 형성한다. 종래 기술 버킷(100)은 또한 종래 기술 버킷의 플로어(101)를 그 측벽(103)에 연결하는 용접 조인트를 가로질러 종래 기술 버킷(100)의 외부에 용접된 복수의 이격된 마모 부품을 포함한다.
종래 기술 버킷(100)의 마모 부품(104) 중 하나를 제거하고 교체하기 위해서는, 마모 부품(104)을 종래 기술 버킷(101)으로부터 잘라내야 하고 새로운 마모 요소(104)가 그 자리에 용접되어야 한다. 이러한 작업은 버킷(100)이 사용되는 현장으로 절단 및 용접 장비를 가져오거나 종래 기술 버킷(100)을 작업장으로 옮길 것을 요구할 것이다.
또한, 종래 기술 버킷(100)의 플로어(101) 및 측벽(103)의 에지가 함께 용접되어 있고, 마모 부품(104)이 버킷(100)의 플로어(101)와 측벽(103)을 연결하는 용접 조인트 부근에서 버킷에 용접되어 있기 때문에, 종래 기술 버킷(100)을 구성하는 재료의 미세구조 및 물리적 특성은 제조 중에 및/또는 수리/정비 작업 중에 악영향을 받을 수 있다. 이것은 버킷이 사용 중일 때 고강도 및 양호한 내마모성이 요구되는 영역에서 버킷(100)에 악영향을 줄 수 있다.
도 2는 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 백호우(backhoe) 굴삭기 버킷과 같은 버킷(10)을 위에서 비스듬히 바라본 사시도이다. 버킷(10)은 전방 절삭 에지(12)로부터 버킷(10)을 유압식 굴삭기(도시되지 않음)와 같은 토공 또는 자재-취급 기계에 연결하는 상부 조립체(14)까지 연장되는 플로어(11a)를 포함한다.
도시된 버킷(10)은 두 개의 대향 측벽(16), 및 버킷(10)의 양쪽에서 플로어(11)의 에지 및 측벽(16)의 에지를 따라서 거리(d)를 따라 연장되는 복수의 마모 부품(18), 예를 들어 5개 내지 20개, 또는 8개 내지 10개, 또는 10개 내지 15개 또는 15개 내지 20개의 마모 부품을 포함한다.
본 명세서에 기재된 실시예 중 임의의 실시예에 따른 상기 또는 각각의 마모 부품(18)은 하나 이상의 기계적 체결구(20), 예컨대 볼트에 의해 플로어(11) 및 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착된다. 본 명세서에 기재된 실시예 중 임의의 실시예에 따른 상기 또는 각각의 마모 부품(18)이 단 하나의 기계적 체결구(20)를 사용하여 또는 복수의 기계적 체결구(20)를 사용하여 플로어(11) 및 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착될 수 있음에 유의해야 한다. 대안적으로, 복수의 마모 부품(18)이 단 하나의 기계적 체결구(20)를 사용하여 플로어(11) 및 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착될 수 있다. 따라서 본 명세서에 사용되는 "적어도 하나의 기계적 체결구에 의한"이라는 표현은 마모 부품(18) 마다 정확히 하나, 하나 미만, 또는 하나 초과의 기계적 체결구(20)의 평균을 의미하도록 의도된다.
플로어(11)의 에지는 거리(d)를 따라서 마모 부품(18)을 통해서만 플로어(11)의 에지에 인접하여 위치하는 각각의 측벽(16)의 에지에 연결된다. 그러나 플로어(11)는 거리(d) 외부의 하나 이상의 영역에서, 예를 들어 버킷의 전방 절삭 에지(12)와 제1 마모 부품(18a) 사이의 영역(11a)에서 및/또는 최종 마모 부품(18b)과 상부 조립체(14) 사이의 영역(11b)에서 임의의 적절한 방식으로, 예를 들어 용접에 의해 또는 적어도 하나의 기계적 체결구에 의해 측벽(16)에 연결될 수 있다. 버킷의 플로어(11)를 측벽(16)에 분리 가능하게 연결함으로써 형성되는 버킷 코너 에지의 일부[즉 버킷 코너 에지를 따라서 거리(d)만큼 연장되는 도 2의 영역(11a, 11b) 사이의 부분]는 용접 조인트를 포함하지 않으며, 플로어(11)와 측벽(16)은 마모 부품(18)을 통해서만 상호 연결된다.
마모 부품(18)이 버킷(10)에 장착되기 전에, 마모 요소(18)에 의해 점유될 위치에서 플로어(11)의 에지와 각 측벽(16)의 에지 사이에는, 즉 거리(d)를 따라서 갭이 존재한다. 마모 부품(18)이 버킷(10)에 장착되면, 이들 마모 부품은 이 갭을 폐쇄하거나 횡단할 것이다. 버킷(10)의 플로어(11)는 마모 부품(18)이 버킷(10)에 장착될 때까지 어떤 식으로든 거리(d)를 따라서 측벽(16)에 연결되지 않는 바, 즉 적어도 하나의 마모 요소(18)가 버킷(10)에 장착될 때까지 버킷(10)은 사용될 수 없다.
버킷(10)의 실시예에 따르면, 이는 전체 거리(d)를 따라서 연장되도록 배치되는 단일의 마모 요소(18)를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예에 따른 버킷(10)은 소형 굴삭기, 드래그라인 굴삭기, 수륙양용 굴삭기, 파워 셔블(shovel), 증기 셔블, 흡인 굴삭기, 보행 굴삭기, 버킷 휠 굴삭기, 불도저, 로더(loader), 채광 장비, 트랙터, 스키드 스티어(skid steer) 로더 등과 같은 토공 또는 자재-취급 기계에 사용하기에 적합하다. 토공 또는 자재-취급 기계는 지면-결합 기계일 수 있거나, 또는 노천 채굴 광산의 갱(pit) 벽과 같은 일부 다른 표면과 결합하도록 배치되는 버킷을 가질 수 있다.
토공 또는 자재-취급 기계는 예를 들어 임업, 건설, 조경, 광업, 강 준설 또는 제설에서 도랑, 구멍 또는 토대를 파는 데 사용될 수 있다.
도 3은 마모 부품(18)을 두 개의 상이한 각도에서 도시하고 있다. 마모 부품(18)은 버킷(10)에 장착될 때 버킷(10)의 내표면의 일부를 형성할 수 있는 내표면(18i)을 갖거나, 전체 마모 부품(18)은 버킷(10)에 장착될 때 버킷(10)의 플로어(11)의 내표면의 바깥쪽에 및 버킷(10)의 측벽(16)의 내표면의 바깥쪽에 완전히 위치하도록 배치될 수 있으며, 따라서 버킷(10)의 플로어(11) 및 측벽(11)의 외표면 주위로 연장된다.
마모 부품(18)의 내표면(18i)은 만곡될 수 있다. 마모 부품(18)의 내표면(18i)은 버킷(10)에 장착될 때 버킷 플로어(11)의 내표면 및 버킷(10) 측벽(16)의 내표면과 동일 평면에 놓이도록 배치될 수 있다. 따라서, 플로어(11)가 대개 버킷의 측벽(16)에 연결되는 영역에서 적어도 하나의 마모 부품(18)이 버킷(10)의 플로어(11) 및/또는 측벽(16)의 섹션을 대체할 것이기 때문에, 특정 크기의 버킷(10)의 플로어(11) 및/또는 측벽(16)을 제조하기 위해 재료가 덜 요구된다. 마모 부품(18)은 또한 만곡된 외표면(18o)을 갖는다. 마모 부품(18)은 주조 또는 가공된 부품일 수 있다.
도시된 실시예에서, 마모 부품(18)은 볼트와 같은 기계적 체결구를 수용 및 수취하도록 배치된 구멍(22)을 각각의 단부에 갖는다. 기계적 체결구는 마모 부품(18)을 버킷(10)의 플로어(11) 및 버킷(10)의 측벽(16)에 착탈 가능하게 연결한다. 이러한 마모 부품(18)은 과도하게 마모되거나 손상될 때 버킷(10)을 작업장으로 옮길 필요없이 현장에서 간단하고 신속하게 제거 및 교체될 수 있으며, 이로 인해 가동 중단 시간이 최소화된다. 하나 이상의 마모 부품(18)은, 마모 부품을 버킷(10)의 플로어(11) 및 측벽(16)에 부착시키는 적어도 하나의 기계적 체결구(20)를 제거하고 이후 하나 이상의 새로운 마모 부품(18)을 적어도 하나의 기계적 체결구(20)에 의해 버킷(10)에 부착함으로써 버킷(10)으로부터 분리될 수 있다. 버킷(10)의 마모 부품(18), 플로어(11) 또는 측벽(16)은 기계적 체결구를 수용 및 수취하기 위해 임의의 개수 또는 구성의 구멍을 가질 수 있다.
본 명세서에 기재된 마모 부품(18)은 임의의 적절한 형상 및/또는 크기일 수 있고 임의의 적절한 프로파일을 가질 수 있음에 유의해야 한다. 마모 부품(18)은 버킷(10)에 장착될 때 예를 들어 만곡된 내표면 및/또는 외표면을 가질 수 있다. 마모 부품(18)은 버킷(10)에 장착될 때 그 내표면 및/또는 외표면의 적어도 일부에 평탄면을 포함할 수 있다.
도 4는 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 버킷(10)을 아래에서 비스듬히 바라본 사시도이다. 버킷(10)은 복수의 개별적으로 제거 가능하고 인접하여 맞닿는 마모 부품(18)을 포함하며, 이에 따르면 두 개 이상의 마모 부품(18)이 그 에지를 따라서 각각 접촉된다. 대안적으로, 버킷(10)은 복수의 개별적으로 제거 가능하고 인접하여 맞닿지 않는 마모 부품(18)을 포함할 수도 있으며, 이에 따르면 임의의 두 개 이상의 인접한 마모 부품(18) 사이에 또는 각각의 마모 부품(18) 사이에 공간이 존재한다.
일 실시예에 따르면, 복수의 마모 부품(18)이 버킷(10)에 장착될 때 복수의 마모 부품(18) 각각은 적어도 하나의 인접한 마모 부품(18)에 연결되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 두 개 이상의 마모 부품(18)은 직소 피스처럼 함께 끼워맞춤될 수 있도록 일측에 수형 요소를 포함하고 타측에 암형 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로 복수의 마모 부품(18)은 거리(d)를 따라서 나란히 배치될 수도 있다.
복수의 마모 부품(18)은 상기 복수의 마모 부품(18) 중의 다른 마모 부품(18)과 상이한 두께를 갖거나 및/또는 상이한 재료를 포함하는 적어도 하나의 마모 부품(18)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 마모 부품(18) 중의 다른 마모 부품(18)보다 내마모성 내마멸성이 높은 스틸로 제조되거나 및/또는 그보다 큰 두께를 갖는 하나 이상의 마모 부품(18)은 예를 들어 사용 중에 최대 마모 및 손상을 받는 버킷(10) 부분(들)에 장착될 수 있다.
도 5는 버킷(10)의 측면도이다. 사용 중에 최대 마모 및 손상을 받는 도시된 버킷(10)의 부분(들)은 예를 들어, 버킷(10)이 지면에 놓일 때 버킷(10)의 플로어(11)가 지면에서 들어올려지기 시작하는 지점(P)의 위쪽에 버킷(10)의 측부에서 외부 에지를 따라서 배치될 수 있다.
도 6은 본 명세서에 기재된 실시예 중 임의의 실시예에 따른 버킷(10)에 사용하기 위한 키트를 도시한다. 키트는 적어도 하나의 마모 부품(18), 적어도 하나의 기계적 체결구(20)를 포함하고, 경우에 따라서 필요하다면 적어도 하나의 스페이서(26)를 포함한다. 마모 부품(18)은 적어도 하나의 기계적 체결구(20)에 의해 버킷(10)의 플로어(11) 및 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착되도록 배치된다.
실시예에 따르면, 기계적 체결구(20) 및 스페이서(26)는 하나의 마모 부품(18) 또는 그 일부를 또는 복수의 마모 부품(18)을 버킷(10)에 착탈 가능하게 부착하지만 마모 부품(18)이 버킷(10)의 플로어(11) 및 측벽(16)에 부착되었을 때 마모 부품(들)(18)이 플로어(11) 및 측벽(16)에 대해 자유롭게 이동할 수 있게 하기 위해 버킷(16)의 플로어(11) 및 측벽에 대해 조여지도록 배치된다. 이것은 마모 부품(18)에 작용하는 작동 압력으로 인해 기계적 체결구(들)(20)가 버킷(10) 사용 중에 느슨해지는 것을 방지하거나 방해할 것이다. 예를 들어, 적어도 하나의 기계적 체결구(20)가 나사산 형성될 수 있고 마모 부품(18)은 적어도 하나의 나사식 기계적 체결구(20)를 수용하기 위해 적어도 하나의 나사 구멍을 포함할 수 있다. 기계적 체결구(20)가 마모 부품(18) 내에 직접 볼트 체결되고 마모 부품(18)이 너트로서 작용하기 때문에 공구가 전혀 필요하지 않다.
적어도 하나의 기계적 체결구(20) 및/또는 적어도 하나의 스페이서(26)는 적어도 하나의 마모 부품(18)이 버킷(10)의 플로어(11) 및 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착된 후에 적어도 하나의 마모 부품(18)이 버킷의 플로어(11) 및 측벽(16)에 대해 자유롭게 이동할 수 있게 하도록 치수 형성 및/또는 설계된다.
실시예에 따르면, 기계적 체결구(20)의 헤드는 버킷(10)의 내부(28)에서 플로어(11)와 동일 평면에 놓이도록 배치된다.
도 7은 토공 또는 자재-취급 기계용 버킷(10) 제조 방법의 실시예의 여러 단계를 도시하는 흐름도이며, 이에 따르면 버킷(10)은 플로어(11)와 측벽(16) 및 상기 버킷 코너 에지의 적어도 일부를 따라서 연장되는 적어도 하나의 마모 부품(18)을 포함한다. 적어도 하나의 마모 부품(18)은 적어도 하나의 기계적 체결구(20)에 의해 플로어(11) 및 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착된다. 이 방법은 버킷(10)의 플로어(11)를 플로어(11) 및 측벽(16)의 적어도 일부를 따라서 적어도 하나의 마모 부품(18)을 거쳐서 버킷의 측벽(16)에 분리 가능하게 연결하는 단계를 포함한다. 버킷(10)에 부착되는 마모 부품(18)의 하나, 일부 또는 전부는 적어도 하나의 기계적 체결구(20)에 의해 플로어(11) 및 측벽(16)에 이동 가능하게 부착될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 버킷(10)에 부착되는 마모 부품(18)의 하나, 일부 또는 전부는 적어도 하나의 기계적 체결구(20)에 의해 플로어(11) 및 측벽(16)에 이동 불가능하게 부착될 수 있다.
버킷의 플로어(11) 및 측벽(16)이 플로어(11) 및 측벽(16)의 적어도 일부를 따라서 분리 가능하게 연결되기 전에 및/또는 후에, 버킷(10)의 플로어(11)는 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)의 상기 적어도 하나의 부분의 외부의 적어도 하나의 영역에서 용접 등에 의해 버킷(16)의 측벽(16)에 연결될 수 있으며, 이는 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)의 상기 적어도 하나의 부분의 외부의 적어도 하나의 영역에서 분리될 수 없는 연결을 제공할 것이다. 대안적으로 버킷(10)의 플로어(11)는 영역(11a, 11b)(도 2에 도시됨)에서 측벽(16)에 기계적으로 부착될 수 있으며, 이는 영역(11a, 11b)에서 분리 가능한 연결을 제공할 것이다. 또한, 버킷(10)의 상부 조립체(24)(도 5에 도시됨)는 플로어(11)에 용접되거나 기계적으로 부착될 수 있다.
버킷을 제조 또는 수리할 때 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)의 적어도 일부를 따라서 용접이 전혀 발생하지 않기 때문에, 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)의 적어도 하나의 부분을 따라서 열-영향 부위(HAZ)가 전혀 형성되지 않을 것이며, 따라서 플로어(11), 측벽(16) 및 마모 요소를 구성하는 재료의 미세구조 및 특성이 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)의 적어도 하나의 부분을 따라서 변경되거나 악영향을 받지 않을 것이고, 이 결과 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)의 상기 적어도 하나의 부분을 따라서 더 강력한 버킷 구조가 얻어진다.
실시예에 따르면, 상기 방법은, 열 집약적 절단 작업 및 후속 재냉각을 겪게 함으로써 적어도 하나의 마모 부품(18)의 미세구조 및 특성이 악영향을 받지 않도록 적어도 하나의 마모 부품(18)을 스틸로 제조하고 스틸(18)을 냉각 매체에 침지되어 있을 때 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
청구범위의 범위 내에서의 본 명세서에 기재된 실시예의 추가 수정이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 토공 또는 자재-취급 기계용 버킷(10)이며,
    상기 버킷(10)은 플로어(11)와 측벽(16), 및 적어도 하나의 기계적 체결구(20)에 의해 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착되는 적어도 하나의 마모 부품(18)을 포함하는, 버킷에 있어서,
    상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)은 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)의 적어도 일부를 따라서 교체 가능한 버킷 코너 에지를 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)을 거쳐서 상호 분리 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는, 버킷(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 플로어(11)의 상기 에지와 상기 측벽(16)의 상기 에지 사이에 갭이 존재하며, 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)은 상기 갭을 횡단하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 버킷(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)은 상기 버킷(10)에 장착될 때 내표면(18i)을 가지며, 상기 내표면(18i)은 만곡되는 것을 특징으로 하는, 버킷(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)은 상기 버킷(10)에 장착될 때 상기 플로어(11)의 내표면 및 상기 측벽(16)의 내표면의 바깥쪽에 완전히 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 버킷(10).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)의 상기 내표면(18i)은 상기 버킷(10)에 장착될 때 상기 플로어(11)의 내표면 및 상기 측벽(16)의 내표면과 동일 평면에 놓이도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 버킷(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)은 상기 버킷(10)에 장착될 때 외표면(18o)을 가지며, 상기 외표면(18o)은 만곡되는 것을 특징으로 하는, 버킷(10).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)은 상기 버킷(10)에 장착될 때 복수의 인접하여 맞닿는 마모 부품(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 버킷(10).
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)은 상기 버킷(10)에 장착될 때 복수의 인접하여 맞닿지 않는 마모 부품(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 버킷(10).
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 복수의 마모 부품(18)은 상기 복수의 마모 부품(18) 중의 다른 마모 부품(18)과 상이한 두께를 갖거나 및/또는 상이한 재료를 포함하는 적어도 하나의 마모 부품(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 버킷(10).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)은 적어도 하나의 기계적 체결구(20)에 의해 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착될 때 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)에 대해 이동 가능하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 버킷(10).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 버킷(10)에 사용하기 위한 키트에 있어서,
    상기 키트는 적어도 하나의 마모 부품(18) 및 적어도 하나의 기계적 체결구(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 키트.
  12. 제11항에 있어서, 적어도 하나의 스페이서(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 키트.
  13. 토공 또는 자재-취급 기계용 버킷(10)을 제조하기 위한 방법이며,
    상기 버킷(10)은 플로어(11)와 측벽(16), 및 적어도 하나의 기계적 체결구(20)에 의해 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착되는 적어도 하나의 마모 부품(18)을 포함하는, 방법에 있어서,
    상기 방법은 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)의 적어도 일부를 따라서 버킷 코너 에지를 형성하기 위해 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)을 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)을 거쳐서 상호 분리 가능하게 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)을 스틸로 제조하고 상기 스틸을 냉각 매체에 침지되어 있을 때 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)이 상기 버킷(10)의 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착될 때 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)에 대해 이동 가능하도록 상기 적어도 하나의 마모 부품(18)을 적어도 하나의 기계적 체결구(20)에 의해 상기 플로어(11) 및 상기 측벽(16)에 착탈 가능하게 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
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