KR101714422B1 - 로더용 붐 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판을 반복 절곡하여 사각의 박스형 단면 구조로 형성한 후, 양측 가장자리에 형성되는 접합부를 용접함으로써 우수한 강도와 내구성을 가지면서 높은 생산성을 달성할 수 있게 한 로더용 붐 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 로더용 붐 제조 방법은 단일의 강판을 붐의 설계치수에 맞게 절단하는 소재절단단계(s100)와; 절단된 강판을 붐의 설계 단면 형상에 대응하는 절곡부와 동일한 수의 절곡부(a1, a2, a3)를 가지도록 절곡하는 기본절곡단계(s200)와; 절곡된 강판을 붐의 설계 단면 형상에 대응하게 가압 성형하는 본성형단계(s300)와; 상기 본성형된 강판을 설계 단면 형상에 맞게 최종 교정 성형하는 교정성형단계(s400)와; 상기 교정 성형된 강판의 접합부(400)가 상호 접하는 접합선을 따라서 가용접하여 붐을 정형화하는 가용접단계(s500)와; 상기 가용접이 이루어진 접합부의 외측접합선(402)을 따라서 연속적으로 용접하여 붐을 구조화하는 본용접단계(s600)를 포함하여 구성한다.
본 발명에 따르면, 견고한 구조적 강도를 가지게 되어 외부의 물리적 충격뿐만 아니라, 지속적으로 가해지는 기계적 진동에 견디는 우수한 강도와 내구성을 가진 붐의 제조가 가능할 뿐만 아니라, 붐 제조 과정에서 용접에 소요되는 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

로더용 붐 제조 방법{Production method of the boom for loader}

본 발명은 로더용 붐 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일의 강판을 반복 절곡하여 사각의 박스형 단면 구조로 형성한 후, 양측 가장자리에 형성되는 접합부를 용접함으로써 우수한 강도와 내구성을 가지면서 높은 생산성을 달성할 수 있게 한 로더용 붐 제조 방법에 관한 것이다.

로더(loader)는 굴삭된 토사나 골재, 파쇄암 등을 운반기계에 싣는 데 사용되는 기계를 말하는 것으로서 주로 골재 채취장이나 탄광, 토목공사 현장 등에서 널리 사용될 뿐만 아니라, 농업용으로도 많이 사용되는데, 주로 흙이나 거름 또는 축산 폐기물과 같은 벌크상태의 물질을 짧은 거리까지 운반하거나 적재, 하역을 용이하게 할 수 있는 구조로 되어 있다.

즉, 일반적으로 로더는 첨부도면 도 5와 같이 엔진룸과 운전석, 바퀴 등을 구비한 차체(30)와, 상기 차체의 전방 또는 후방에 일단부가 회동 가능케 설치되어 버켓(20)을 지지하며 상승 또는 하강시키는 역할을 하는 붐(10)과, 상기 붐의 타단부에 관절 운동 가능케 설치되어 적재물을 적재 또는 하역하는데 사용하는 버켓(20)과, 상기 붐과 버켓의 회동 및 관절 운동을 가능케 하는 유압실린더(40)로 구성된다.

이러한 로더는 유압실린더를 이용해 붐과 버켓을 제어하여 버켓에 각종 적재물을 적재한 후, 차체를 이동하여 근거리를 운반하거나, 화물차에 적재물을 적재하는 등의 작업을 수행하게 되는데, 버켓이 크고, 버켓에 적재되는 적재물의 중량이 많이 나가기 때문에 버켓이나 붐, 실린더 등의 구조적 강도와 내구성이 매우 중요하다.

따라서 로더와 같은 중장비의 경우에 주요 부품의 구조적 강도를 강화하기 위한 설계와 특화된 제조방법으로 제조되는 것이 일반적인데, 특히 버켓에 적재되는 적재물의 하중을 지탱하는 기능을 하는 붐의 경우에는 두꺼운 고강도의 철판을 이용해 중공부를 가지도록 단면이 사각형인 박스 구조로 제조함으로써 굽힘 강도와 비틀림 강도를 갖도록 제조하는 것이 일반적이다.

그리하여 종래에는 붐(1)을 제조할 때, 첨부도면 도 7과 같이 강재의 상부판(4)과 그에 직각으로 측판(5)들을 배치 고정하여 내외측 모서리를 용접하고 최종적으로 하판(6)을 용접하게 되며, 이때 하판 접합시에는 내측에 별도로 보강재(7)를 모서리에 접합하여 볼트로 고정한 다음에 외측 모서리에 용접하는 방식으로 제조하였다.

그러나 상기와 같은 붐 제조방법은 상판과 측판의 내측 모서리부분에서의 접합 작업이 불편한 문제가 있고, 하판의 접합에 있어서는 보강재를 사용하여 볼트작업을 해야 하는 등의 작업성이 불편하고 작업효율이 낮아 생산성이 떨어지는 단점이 있었다.

그리하여 붐을 제조하는 과정에서 용접에 소요되는 시간의 지연을 최소화하여 생산성 저하를 방지하면서 붐의 구조적 강도를 강화할 수 있는 붐 제조 방법에 관한 기술이 개발된 바 있는데, 대표적인 종래기술을 살펴보면 다음과 같다.

등록특허공보 제10-0944784호에는 첨부도면 도 8과 같이 알루미늄 합금으로 이루어져 인발 성형되며, 외측면 중 하나 이상의 면에 길이방향의 결합홈(12)이 형성되고, 양측면(16)이 연속한 톱니모양으로 형성되는 중공의 빔(11); 및 상기 결합홈(12)에 삽입되어 부착되는 보강부재(30); 로 이루어지는 붐(10)을 포함하며, 상기 붐(10)과 동일한 구조로 형성되는 다른 붐(20)이 상기 붐(10)의 중공(14)에 슬라이딩 가능한 구조로 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리가 게재되어 있다.

또한, 등록특허공보 제10-1614117호에는 첨부도면 도 9와 같이 중공이 형성되도록 한 쌍의 카본시트(2)를 각각 권취시키는 제1단계(S1)와; 권취된 상기 카본시트(2)의 상기 중공에 탄성 튜브(5)를 삽입하는 제2단계(S2)와; 상기 탄성 튜브(5)가 삽입된 상기 카본시트(2)를 하부금형(6)에 안착시키고 상부금형(7)을 상기 하부금형(6)에 체결시키는 제3단계(S3)와; 상기 하부금형(6)과 상기 상부금형(7)의 내부에 안착된 상기 카본시트(2)의 중공에 배치된 상기 탄성 튜브(5)를 팽창시키면서 열을 가하는 제4단계(S4)를; 포함하고, 상기 제1단계에서 상기 카본시트(2)를 권취시에 별도의 봉형부재를 이용하여 상기 봉형부재의 외면에 카본시트(2)를 권취시키는 것을 특징으로 하는 카본붐 제조방법이 게재되어 있다.

등록특허공보 제10-0944784호(2010. 02. 26.) 등록특허공보 제10-1614117호(2016. 04. 20.)

이상과 같은 종래기술 중에서 전술한 등록특허공보 제10-0944784호의 알루미늄 합금으로 제조되는 붐 어셈블리는 붐의 경량화가 가능하고, 붐의 제작시 용접작업을 필요로 하지 않아 붐의 형상이 변형되지 않으므로 정밀도가 향상되고, 후처리작업이 필요 없어 생산성이 향상되는 장점이 있는 반면에, 강판으로 제조된 붐과 비교할 때 구조적 강도와 내구성 및 내충격성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 상기 종래기술 중에서 후술한 등록특허공보 제10-1614117호의 카본붐 제조방법은 휨과 비틀림 응력에 강한 고강도 카본붐을 용이하고 신속하게 제조할 수 있는 장점이 있는 반면에, 통상의 강판으로 된 붐과 비교할 때, 내충격성이 떨어지는 단점으로 인해 외부의 물리적 충격에 의해 파손되는 단점이 있을 뿐만 아니라, 통상의 강판으로 제조된 붐과 비교할 때 제조원가가 매우 높은 단점이 있다.

따라서 상술한 바와 같은 종래기술에 의해 제조되는 붐은 다양한 산업 현장에서 토사, 골재, 파쇄암, 광물, 거름, 축산폐기물 등 다양한 종류의 적재물을 적재, 운반, 하역하는데 사용하는 로더의 붐으로 사용하기에는 충분한 구조적 강도의 내구성을 보장할 수 없을 뿐만 아니라, 강판으로 제조된 통상의 붐과 비교할 때, 생산성이 우수한 장점이 있는 반면에, 강판으로 제조된 통상의 붐을 제조하는 것보다 높은 제조원가가 필요하기 때문에 경제성 및 수익성 저하라는 측면에서 바람직하지 문제점이 있다.

본 발명의 로더용 붐 제조 방법은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 단일의 강판을 붐의 설계치수에 맞게 절단하는 소재절단단계(s100)와; 상기 절단된 강판을 붐의 설계 단면 형상에 대응하는 절곡부와 동일한 수의 절곡부(a1, a2, a3)를 가지도록 양측에서부터 대칭으로 절곡하는 기본절곡단계(s200)와; 상기 기본 절곡된 강판을 붐의 설계 단면 형상에 대응하게 순차적으로 가압 성형하는 본성형단계(s300)와; 상기 본성형된 강판을 설계 단면 형상에 맞게 최종 교정 성형하는 교정성형단계(s400)와; 상기 교정 성형된 강판의 양측 가장자리 부분이 내부에서 만나게 형성된 접합부(400)가 상호 접하는 접합선을 따라서 일정 간격으로 가용접하여 설계 형상에 맞게 붐을 정형화하는 가용접단계(s500)와; 상기 가용접이 이루어진 접합부(400)의 외측접합선(402)을 따라서 연속적으로 용접하여 붐을 구조화하는 본용접단계(s600)를 포함하여 구성한다.

상기 기본절곡단계(s200)는, 사각의 박스형 단면 구조의 붐 설계 단면 형상에 대응하기 위하여 강판의 일측에서 길이 방향으로 3번씩, 양 측면에 걸쳐 모두 6번을 동일한 방향으로 절곡하며; 절곡된 양측 가장자리 부분에 형성되는 접합부(400)의 위치는 사각의 박스형 단면 형상에서 하부벽(300)의 가운데 부분에서 상호 접하여 사각의 박스형 단면의 내측에 위치하게 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로더용 붐 제조 방법은 이상과 같은 구성을 통해서 우수한 강도와 내구성을 가지면서 높은 생산성을 달성할 수 있게 한 목적을 달성할 수 있다.

본 발명의 로더용 붐 제조 방법은 단일 금속 판재를 절곡하여 접합부를 형성하고, 그 접합부를 용접하여 사각의 박스형 단면 구조를 형성함으로써 견고한 구조적 강도를 가지게 되어 외부의 물리적 충격뿐만 아니라, 지속적으로 가해지는 기계적 진동에 견디는 우수한 강도와 내구성을 가지는 붐의 제조가 가능한 효과가 있다.

또한, 단일의 강판의 절곡을 통해 형성된 접합부를 용접함으로써 완성된 붐의 외관에 용접선이 하나만 노출될 뿐만 아니라, 용접선이 붐의 하부에 형성됨으로써 용접선에 의한 미관의 저해를 최소화할 수 있으며, 용접선이 하나만 형성되기 때문에 용접에 소요되는 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 로더용 붐 제조 방법의 실시 예에 따른 붐 제조 공정을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 로더용 붐 제조 방법의 실시 예에 따른 붐 가공 단계를 나타낸 모식도.
도 3은 본 발명의 로더용 붐 제조 방법의 또 다른 실시 예에 따른 붐 가공 단계를 나타낸 모식도.
도 4는 본 발명의 로더용 붐 제조 방법의 실시 예에 따라 제조된 붐의 단면도.
도 5는 본 발명의 로더용 붐 제조 방법의 실시 예에 따라 제조된 붐의 외관을 나타낸 사시도.
도 6은 일반적인 로더를 나타낸 측면도.
도 7은 일반적인 붐의 제조과정과 구조를 나타낸 단면도.
도 8, 도 9는 종래기술의 붐 제조방법으로 제조된 붐을 나타낸 예시도.

이하, 본 발명의 로더용 붐 제조 방법의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 로더용 붐 제조 방법은 단일의 강판을 붐의 설계치수에 맞게 절단하는 소재절단단계(s100)와; 상기 절단된 강판을 붐의 설계 단면 형상에 대응하는 절곡부와 동일한 수의 절곡부(a1, a2, a3)를 가지도록 양측에서부터 대칭으로 절곡하는 기본절곡단계(s200)와; 상기 기본 절곡된 강판을 붐의 설계 단면 형상에 대응하게 순차적으로 가압 성형하는 본성형단계(s300)와; 상기 본성형된 강판을 설계 단면 형상에 맞게 최종 교정 성형하는 교정성형단계(s400)와; 상기 교정 성형된 강판의 양측 가장자리 부분이 내부에서 만나게 형성된 접합부(400)가 상호 접하는 접합선을 따라서 일정 간격으로 가용접하여 설계 형상에 맞게 붐을 정형화하는 가용접단계(s500)와; 상기 가용접이 이루어진 접합부(400)의 외측접합선(402)을 따라서 연속적으로 용접하여 붐을 구조화하는 본용접단계(s600)를 포함하여 구성한다.

상기 소재절단단계(s100)는 단일의 강판을 붐의 설계치수에 맞게 가로세로 일정한 길이로 절단한다.

즉, 강판의 가로 길이는 사각의 박스형 단면 구조를 가지는 붐의 사각 단면의 외주면 전체 길이에 대응하는 길이로 절단하고, 강판의 세로 길이는 붐의 길이방향 전체 길이에 대응하는 길이로 절단한다.

상기 강판은 통상의 강판류 중에서 기계적 강도와 내구성이 뛰어난 합금강 탄소강판을 사용하는 것이 바람직할 것이나 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.

상기 기본절곡단계(s200)는 상기 절단된 강판을 붐의 설계 단면 형상에 대응하는 절곡부와 동일한 수의 절곡부(a1, a2, a3)를 가지도록 양측에서부터 대칭으로 절곡하되, 사각의 박스형 단면 구조의 붐 설계 단면 형상에 대응하기 위하여 강판의 일측에서 길이 방향으로 3번씩, 양 측면에 걸쳐 모두 6번을 동일한 방향으로 절곡한다.

따라서 강판의 가장 가운데 부분이 상부벽(100)이 되고, 상기 상부벽(100) 양측에 측벽(200)이 위치하고, 상기 각 측벽(200)의 바깥쪽에 하부벽(300)이 위치하며, 상기 각 하부벽(300)의 바깥쪽으로 접합부(400)가 위치하도록 절곡이 이루어지게 된다.

따라서 상기 강판의 절곡된 양측 가장자리 부분에 형성되는 접합부(400)의 위치는 사각의 박스형 단면 형상에서 하부벽(300)의 가운데 부분에서 상호 접하여 사각의 박스형 단면의 내측에 위치하게 되어 붐의 외부에서 볼 때, 접합부(400)가 보이지 않게 된다.

또한, 상기 기본절곡단계(s200)에서 각 절곡부(a1, a2, a3)의 절곡 각도는 붐의 설계 단면 형상의 절곡부(a4, a5, a6) 각도보다 작은 각도로 절곡하는 것이 바람직한데, 일례로서 붐의 설계 단면 형상의 절곡부 각도가 90°인 경우에, 기본절곡단계(s200)에서의 각 절곡부의 절곡 각도는 45 내지 60°로 절곡하는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같이 강판을 기본절곡함에 있어서, 붐의 설계 단면 형상이 가로 즉, 상부벽(100)과 하부벽(300)의 폭 방향 길이가 긴 경우에는 강판을 본성형하는 과정에서 상부벽(100)이 둥글게 휘어질 수 있으므로 첨부도면 도 3과 같이 강판을 기본절곡할 때, 상부벽(100)이 되는 강판의 가운데 부분을 소정 각도로 미리 절곡한 후, 본성형 과정에서 상기 미리 절곡된 상부벽(100)의 가운데 부분을 역방향으로 펴줌으로서 상부벽이 둥글게 휘어지는 것을 방지할 수 있다.

상기 본성형단계(s300)는 상기 기본 절곡된 강판을 붐의 설계 단면 형상에 대응하게 순차적으로 가압 성형하되, 상기 기본 절곡된 강판을 지그에 고정한 상태에서 가압성형수단을 이용해 기본 절곡된 강판의 양측면, 즉 붐의 양 측면에 형성되는 측벽(200)에 해당하는 부분을 가압수단을 이용해 동일한 압력으로 동시에 가압 성형하여 양 측벽(200)의 성형편차를 최소화한다.

상기 붐의 설계 단면 형상은 사각형, 더 바람직하게는 가로 길이보다 세로 길이가 긴 직사각형 단면 형상으로 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 설계자의 설계 의도에 따라서 붐의 설계 단면 형상은 정사각형, 또는 가로 길이가 세로 길이보다 긴 직사각형 등으로 변경할 수 있음을 미리 밝혀둔다.

상기 교정성형단계(s400)는 상기 본성형된 붐을 설계 단면 형상에 대응하도록 보다 정밀하게 성형하는 단계로서 상기 본성형단계(s300)에서 붐의 양 측면에 형성되는 측벽(200)에 해당하는 부분을 동시에 가압 성형할 때 양 측벽(200) 간에 성형 편차가 발생한 경우에 그 성형편차를 교정하기 위하여 교정이 필요한 부분을 선택적으로 가압 성형하여 붐을 설계 단면 형상에 최대한 근접하도록 정밀하게 교정 성형한다.

상기 가용접단계(s500)는 상기 교정 성형된 강판의 양측 가장자리 부분이 사각의 박스형 단면 구조의 내부에서 만나게 형성된 접합부(400)가 상호 접하는 접합선을 따라서 일정 간격으로 가용접하여 설계 형상에 맞게 붐을 정형화하는데, 가용접부의 길이나, 가용접부 간의 간격은 한정하지 않는다.

또한, 가용접을 함에 있어서 균열, 기공, 슬래그 혼입 등의 결함을 동반하기 쉬운 가용접의 특성상, 가용접은 본용접이 이루어지는 접합부(400)의 외측접합선(402), 즉 붐의 저면으로 노출되는 접합부(400)의 접선을 따라서 가용접을 하기보다는, 사각의 박스형 단면 구조의 내부에서 만나게 형성된 접합부(400)가 내측접합선(401), 즉 사각의 박스형 단면 구조의 내부에 위치하는 접선을 따라서 일정 간격으로 가용접을 하는 것이 바람직하다.

상기 본용접단계(s600)는 상기 가용접이 이루어진 접합부(400)의 외측접합선(402)을 따라서 연속적으로 용접하여 사각의 박스형 단면 구조가 완성되게 붐을 구조화하게 되는데, 가용접된 강판을 뒤집어 지그에 고정하면 본용접을 수행할 용접 부위가 상방을 향하면서 모두 외부로 노출되기 때문에 용접 작업자가 용접을 수행하기가 매우 용이할 뿐만 아니라, 한 줄의 본용접을 통해서 사각의 박스형 단면 구조를 가지는 붐의 구조화가 가능케 되어 용접에 소요되는 시간을 크게 단축함으로써 붐의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본용접을 통해 붐의 저면에 한 줄로 붐의 길이만큼 용접선(W)이 노출됨으로써 붐이 로더에 장착되면, 용접선의 위치상 시각적으로 크게 두드러지지 않기 때문에 용접선에 의한 미감의 저해를 최소화할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

s100: 소재절단단계
s200: 기본절곡단계
s300: 본성형단계
s400: 교정성형단계
s500: 가용접단계
s600: 본용접단계
10: 붐
100: 상부벽
200: 측벽
300: 하부벽
400: 접합부
401: 내측접합선
402: 외측접합선

Claims (2)

1. 단일의 강판을 붐의 설계치수에 맞게 절단하는 소재절단단계(s100)와;
   상기 절단된 강판을 붐의 설계 단면 형상에 대응하는 절곡부와 동일한 수의 절곡부(a1, a2, a3)를 가지도록 양측에서부터 대칭으로 절곡하는 기본절곡단계(s200)와;
   상기 기본 절곡된 강판을 붐의 설계 단면 형상에 대응하게 순차적으로 가압 성형하는 본성형단계(s300)와;
   상기 본성형된 강판을 설계 단면 형상에 맞게 최종 교정 성형하는 교정성형단계(s400)와;
   상기 교정 성형된 강판의 양측 가장자리 부분이 내부에서 만나게 형성된 접합부(400)가 상호 접하는 접합선을 따라서 일정 간격으로 가용접하여 설계 형상에 맞게 붐을 정형화하는 가용접단계(s500)와;
   상기 가용접이 이루어진 접합부(400)의 외측접합선(402)을 따라서 연속적으로 용접하여 붐을 구조화하는 본용접단계(s600)를 포함하여 구성하고,
   상기 기본절곡단계(s200)는, 사각의 박스형 단면 구조의 붐 설계 단면 형상에 대응하기 위하여 강판의 일측에서 길이 방향으로 3번씩, 양 측면에 걸쳐 모두 6번을 동일한 방향으로 절곡하며,
   절곡된 양측 가장자리 부분에 형성되는 접합부(400)의 위치는 사각의 박스형 단면 형상에서 하부벽(300)의 가운데 부분에서 상호 접하여 사각의 박스형 단면의 내측에 위치하게 형성하는 것을 특징으로 하는 로더용 붐 제조 방법.
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