신축식 다단붐 및 이를 구비한 고소작업차{A TELESCOPIC BOOM AND AN AERIAL LIFT HAVING THE SAME}

도 1a는 본 발명에 따른 다단붐의 일 실시예의 정면도이다.

도 1b는 상기 실시예의 평면도이다.

도 1c는 상기 실시예의 체인의 연결구성을 개략적으로 도시한 정면도이다.

도 1d는 상기 실시예의 신장용 체인의 연결구성만을 별도로 도시한 도면이다.

도 1e는 상기 실시예의 수축용 체인의 연결구성만을 별도로 도시한 도면이다.

도 2는 도 1b의 A부분(체인고정판 부분)의 확대평면도이다.

도 3a는 본 발명에 따른 서브 붐이 다단붐의 최상단 붐대 내에 배치된 모습을 개략적으로 도시한 일부파단 평면도이다.

도 3b는 본 발명에 따른 서브 붐이 다단붐의 최상단 붐대 내에 배치된 모습을 개략적으로 도시한 일부파단 정면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 내지 15 : 붐대 16 : 신축작동장치

21 내지 25 : 신장용 브라켓 31 내지 35 : 신장용 체인

41 내지 43 : 수축용 브라켓 51 내지 53 : 수축용 체인

60 : 체인고정판 80 : 서브 붐

90 : 서브붐대구동장치

본 발명은 신축식 다단붐에 관한 것으로서, 특히 고소작업차에 사용되는 신축식 다단붐에 관한 것이다.

신축식 다단붐을 구비한 특장차량, 예를 들어 고소작업차, 크레인 또는 사다리차 같은 경우 하중을 다단붐의 각 단에서 분산하여 지지하도록 하기 위하여 다단붐의 각 단의 신축작동이 서로 연동되도록 하는 것이 일반적이다. 이를 위하여 종래의 특장차량에서는 강철 와이어를 사용하였는데, 사다리차 같은 경우는 다단붐의 각 단 전체를 연결하는 와이어와 연속되는 각 3개 단의 붐 사이를 연결하는 와이어를 병용하는 구조가 일반적이고, 고소작업차나 크레인의 경우는 다단붐 중 연속되는 각 2개 단 사이를 연결하는 다수의 와이어와 기저단인 제1단 붐대에 대하여 제2단 또는 제2단 및 제3단 붐대를 직접 신축시키는 유압실린더를 병용하는 구조가 일반적이다.

다단붐이 신장된 상태에서 다단붐을 고정시키고 적재함의 승강만으로 작업을 행하는 사다리차와 달리, 고소작업차나 크레인의 경우는 하중이 가해지고 다단붐이 신장된 상태에서 다단붐을 수시로 신축 및 선회하면서 작업을 하여야 하므로 다단 붐에 대하여 정하중 외에 동하중이 작용하게 되어, 일반적으로 더 큰 강도를 가진 와이어와 더 큰 힘을 내는 유압실린더가 필요하다. 또한, 다단붐에서 기저단인 제1단에 가까울수록 작업하중뿐 아니라 그보다 상단(上段)의 붐의 무게까지도 지탱하여야 하므로 기저단에 가까운 단의 붐대에 설치된 와이어에 걸리는 하중이 상당히 크게 된다.

위와 같은 와이어 강도 상의 문제점 때문에, 종래의 고소작업차용 신축식 다단붐에서는 다단붐을 4단 이상으로 구성하는 것이 곤란한 문제가 있다. 또한, 다단붐의 단수가 제한되므로 충분한 작업높이를 확보하지 못하는 문제도 있다. 그리고 크레인의 경우 이러한 와이어 강도 상의 문제를 감안하면서 다단붐의 단수를 늘리기 위하여 제2단 뿐 아니라 제3단 붐까지도 유압실린더로 직접 신축시키는 구조를 채택하여 와이어에 걸리는 최대하중을 적절히 제한하는 경우가 있는데, 이러한 구조를 채택하게 되면 2개의 유압실린더가 필요하게 되어 다단붐 구조물의 무게 및 제작비용이 증가하는 문제가 있다.

한편, 와이어의 직경을 크게 하면 파단강도가 늘어나서 보다 큰 하중을 지탱할 수 있으나, 신축식 다단붐의 와이어 배치 구조상 도르래 형의 롤러를 통하여 와이어의 방향을 바꿔주는 부위가 다수 있는데, 와이어의 직경이 커질수록 와이어의 수명이나 작동에 비교적 영향을 적게 주는 적절한 롤러의 직경(즉, 와이어가 롤러 둘레를 감싸서 휘어질 때 와이어에 가해지는 압축 또는 인장응력을 인장강도나 피로한도 등을 고려하여 적절한 수준으로 제한할 수 있는 곡률반경) 또한 크게 되어 이를 다단붐의 각 붐대의 적절한 위치에 설치하기가 곤란하다는 문제가 있다. 이 는 기존의 비교적 직경이 작은 와이어의 경우에도 적절한 크기의 롤러를 설치하기가 어려워 와이어가 조기에 파손되는 문제점이 있었다는 점에서 볼 때 현실적으로 보다 큰 하중을 지탱하기 위한 적절한 대안이 되지 못한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 하중에 대한 충분한 강도를 가지는 4단 이상의 신축식 다단붐, 특히 고소작업차용 신축식 다단붐을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 연동되어 작동하는 신축식 다단붐의 신축구조에 하나의 유압실린더만을 사용하면서도 하중에 대한 충분한 강도를 가지는 신축식 다단붐, 특히 고소작업차용 신축식 다단붐을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 바와 같은 적정 치수보다 작은 직경의 롤러를 사용함으로써 발생하는 와이어의 조기파손에 대한 염려 없이 비교적 작은 직경의 브라켓을 사용할 수 있도록 하여 다단붐의 설계 및 제작이 용이한 신축식 다단붐, 특히 고소작업차용 신축식 다단붐을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 충분한 작업높이를 확보할 수 있는 신축식 다단붐, 특히 고소작업차용 신축식 다단붐을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 신장 또는 수축 가능하게 연결되는 다수개의 붐대; 양단부가 각각 최하단 붐대(제1단 붐대)와 최하단 붐대의 직상단 붐대(제2단 붐대)에 연결되어 최하단 붐대에 대하여 상기 직상단 붐대를 선택적으로 신장 및 수축시키는 신축작동장치; 및 상기 직상단 붐대(2단 붐대)의 신장 및 수축에 연동하여 상기 제2단 붐대의 상단(上段) 붐대들을 신장 및 수축시키는 적어도 하나의 체인을 포함하는 것을 특징으로 하는 신축식 다단붐을 제공한다.
여기서, 본 발명의 신축식 다단붐은 최하단 붐대와 최상단 붐대 사이에 위치하는 붐대에 각각 설치되는 적어도 한 개의 신장용 브라켓; 및 상기 각 붐대에 설치된 신장용 브라켓을 따라 각각 배치되어 상기 다수개의 붐대가 연동하여 선택적으로 신장하도록 하는 신장용 체인을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 신장용 브라켓은 상기 붐대의 상단에 설치될 수 있으며, 상기 신장용 체인은 일단부가 상기 신장용 브라켓이 설치된 붐대의 직하단 붐대에 고정되고, 타단부는 상기 신장용 브라켓을 거쳐 상기 신장용 브라켓이 설치된 붐대의 직상단 붐대에 각각 고정될 수 있다.
여기서, 상기 신장용 체인의 일단부는 직하단 붐대의 상단에 고정되고, 타단부는 직상단 붐대의 하단에 고정될 수 있다.
또한, 상기 신장용 체인의 일단부에는 상기 신장용 체인에 걸리는 장력을 조절할 수 있는 장력조절장치를 더 구비하여 직하단 붐대에 고정될 수 있다.
여기서, 상기 장력조절장치는 상기 신장용 브라켓이 설치되는 붐대의 직하단 붐대에 고정되며 통공이 형성된 체인고정부; 상기 통공을 관통하며 상기 신장용 체인의 일단부에 형성되는 수나사부; 및 상기 수나사부에 체결되는 너트를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 신축신 다단붐은 최하단 붐대와 최상단 붐대 사이에 위치하는 붐대에 각각 설치되는 적어도 한 개의 수축용 브라켓; 및 상기 각 붐대에 설치된 수축용 브라켓을 따라 각각 배치되어 상기 다수개의 붐대가 연동하여 선택적으로 수축하도록 하는 수축용 체인을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 수축용 브라켓은 상기 붐대의 하단에 설치될 수 있으며, 상기 수축용 체인은 일단부가 상기 수축용 브라켓이 설치된 붐대의 직하단 붐대에 고정되고, 타단부는 상기 수축용 브라켓을 거쳐 상기 수축용 브라켓이 설치된 붐대의 직상단 붐대에 각각 고정될 수 있다.
여기서, 상기 수축용 체인의 일단부는 직하단 붐대의 상단에 고정되고, 타단부는 직상단 붐대의 하단에 고정될 수 있다.
한편, 상기 수축용 체인의 일단부에는 상기 체인에 걸리는 장력을 조절할 수 있는 장력조절장치를 더 구비하여 직하단 붐대에 고정될 수 있다.
여기서, 상기 장력조절장치는 상기 수축용 브라켓이 설치되는 붐대의 직하단 붐대에 고정되며 통공이 형성된 체인고정부; 상기 통공을 관통하며 상기 수축용 체인의 일단부에 형성되는 수나사부; 및 상기 수나사부에 체결되는 너트를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 신축식 다단붐에는 최하단 붐대와 최상단 붐대 사이에 위치하는 붐대 중에 적어도 하나에는 상기 신장용 브라켓이 두 개 이상 설치되고, 상기 신장용 브라켓을 따라 상기 신장용 체인이 각각 배치될 수 있다.
여기서, 상기 신장용 체인에 각각 걸리는 하중이 동일하도록 유지하는 하중조절장치를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하중조절장치는 상기 신장용 브라켓이 두 개 설치된 붐대의 직하단 붐대의 상단에 회동 가능하도록 설치되는 체인고정판; 및 상기 체인고정판의 양단부에 각각 설치되어 상기 신장용 체인의 일단부가 각각 고정되는 체인고정부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 신축작동장치는 유압실린더로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 신축식 다단붐은 상기 최상단 붐대에 신장 또는 수축 가능하도록 설치되는 서브붐대를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 서브붐대의 하단 후부에 형성된 개방부를 관통하여 양단부가 각각 상기 서브붐대 및 최상단 붐대의 내부에 연결되어 상기 서브붐대를 상기 최상단붐대에 대하여 선택적으로 신장 또는 수축시키는 서브붐대구동장치를 포함할 수 있다.
나아가, 상기와 같은 본 발명의 목적은 전술한 신축식 다단붐이 수직방향으로 회동 가능하게 설치되는 고소작업차에 의해 달성된다.
여기서, 상기 신축식 다단붐은 상기 고소작업차에 수평방향으로 회전 가능하게 설치될 수 있다.

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이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1a는 본 발명에 따른 다단붐의 일 실시예를 나타낸 정면도이다.

도 1a를 참조하면, 본 실시예는 5단 신축식 다단붐(10)을 나타낸다. 기저단인 제1단 붐대(11)는 차량의 본체에 선회가능하게 고정된 선회붐(미도시됨)의 상단에 수직방향으로 선회가능하게 고정되고, 제2단 내지 제5단 붐대(12, 13, 14, 15)는 신축가능하게 제1단 붐대 내에 포개져 배치된다.

한편, 도 1b는 도 1a의 평면도를 나타낸다.
도 1b를 참조하면, 본 실시예에서 제2단 내지 제4단 붐대(12, 13, 14)의 상단 상부에는 각각 1 내지 2개의 신장용 브라켓(21, 22, 23, 24, 25)이 설치되어 있다. 본 명세서에서 '상단(上端)', '상부'라 함은 다단붐의 말단부, 즉 탑승함이 부착된 쪽이 위쪽으로 올려진 상태를 기준으로 위쪽 끝, 윗부분을 각각 뜻하는 것이다. 구체적으로 제2단 및 제3단 붐대에는 각각 2개의 신장용 브라켓(21, 22 및 23, 24)이 설치되어 있고, 제4단 붐대에는 1개의 신장용 브라켓(25)이 설치되어 있다.

제1단 및 제2단 붐 상단 상부에는 각각 체인고정판(60)이 선회가능하게 고정되어 있고, 체인고정판(60)에는 선회중심(62)을 기준으로 좌우로 각각 1개소의 체인고정부(70)가 마련되어 있다.

본 발명에서는 종래기술의 와이어를 대신하여 체인이 사용되며, 상기 체인은 일반적인 동력전달용 체인이 아니라 인장강도가 크게 강화된 하중견인용 체인이다. 신장용 체인(31 내지 35)이 그 일 단부는 상기 체인고정판의 체인고정부에 고정되고, 신장용 체인이 고정된 체인고정판(60)이 설치된 붐대의 바로 윗단, 즉 직상단(直上段) 붐대에 설치된 상기 신장용 브라켓(21 내지 25)에 대략 반 바퀴 감겨서 다시 다단붐(10)의 하단(下端) 쪽으로 연장된다. 신장용 체인의 타 단부는 신장용 체인이 감긴 신장용 브라켓이 설치된 붐대의 직상단 붐대의 하단 상부에 고정된다. 예를 들어, 제1단 붐대(11)의 체인고정판(60)에 고정된 신장용 체인(31 또는 32)은 제2단 붐대(12)에 설치된 신장용 브라켓(21 또는 22)에 감긴 후 제3단 붐대(13)의 하단 상부에 고정된다. 지지해야 하는 하중이 비교적 작은 제4단 붐대(14)에는 1개의 신장용 브라켓(25)만이 설치되어 있고, 신장용 체인(35)의 일 단부는 제3단 붐대(13)의 상단 상부에 체인고정판 없이 설치되어 있는 체인고정부(71)에 직접 고정되어 있다.

도 1c는 상기 실시예에 따른 신축신 다단붐에서 체인의 연결구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 1c를 참조하면, 제2단 내지 제4단 붐대(12, 13, 14)의 하단 후부(다단붐을 수직으로 세울 경우 지면을 향하는 쪽)에도 상기 신장용 브라켓과 유사한 수축용 브라켓(51 내지 53)이 설치되어 있다. 다단붐(10)을 신장시킬 때에는 중력에 반하여 힘을 가하는 것이므로 상대적으로 큰 힘이 필요하여 경우에 따라 각 단에 2개의 신장용 체인을 사용하기도 하였으나, 수축시에는 상대적으로 작은 힘이 필요하므로 각 단 모두 1개의 수축용 체인(41 내지 43)만을 사용하며 이에 따라 수축용 브라켓도 각 단에 하나씩만 설치하였다.

수축용 체인(41 내지 43)은 그 일 단부가 제1단 내지 제3단 붐대(11, 12, 13)의 하단 하부 내측에 고정되고 상기 일 단부가 고정된 붐대의 바로 아랫단, 즉 직하단(直下段) 붐대에 설치된 수축용 브라켓(51 내지 53)에 대략 반 바퀴 감긴 후 상기 수축용 브라켓이 설치된 붐대의 직하단 붐대의 상단 하부에 설치된 체인고정부(72)에 타 단부가 고정된다. 예를 들어, 제1단 붐대(11)의 상단 하부 내측에 고정된 수축용 체인(41)은 제2단 붐대(12)의 하단 후부에 설치된 수축용 브라켓에 감긴 후 제3단 붐대(13)의 하단 하부에 마련된 체인고정부(72)에 고정된다.

한편, 도 1a을 다시 참조하면, 제1단 붐대(11)의 하단 하부에는 신축작동장치(16)의 일 단부가 선회가능하게 고정되고, 상기 신축작동장치(16)의 타 단부는 제2단 붐대(12)의 상단 하부에 선회가능하게 고정된다. 본 실시예에서 상기 신축작동장치(16)는 유압실린더이다. 상기 유압실린더(16)는 기다란 형상이므로, 좌굴을 방지하기 위하여 실린더부의 로드쪽 단부를 제1단 붐대(11)의 상단 하부에 적절히 고정하여, 유압실린더의 휨을 일정한도 내로 제한하는 것이 바람직하다.

상기의 설명 및 도면의 도시에서 알 수 있는 바와 같이, 신장용 브라켓(21 내지 25) 및 수축용 브라켓(41 내지 43)은 그 원주방향이 다단붐(10)의 길이방향 축과 대략 평행하도록, 그 회전축은 대략 수평면과 평행하도록 설치된다. 또한 브라켓의 외주면을 따라 체인이 감겨서 움직일 때 체인이 브라켓에서 이탈하는 것을 방지하기 위하여 브라켓의 외주면의 축방향 양 단부에 플랜지가 형성된다.

도 2는 상기 일 실시예의 A부분(체인고정판 부분)의 확대평면도이다.

제1단과 제2단 붐대(11, 12) 및 제2단과 제3단 붐대(12, 13) 사이에는 큰 하중을 지탱하기 위하여 2개의 신장용 체인이 설치되어 있는데, 작업중 붐이 측방향으로 휘거나 하면 2개의 신장용 체인 중 1개에만 하중이 집중되고 나머지 1개의 신장용 체인에는 거의 하중이 걸리지 않게 될 수가 있다. 이렇게 되면 신장용 체인이 인장강도가 넘는 하중을 받아 파손될 수도 있으므로, 항상 2개의 신장용 체인에 하중이 고루 분배되는 것이 바람직하다. 이와 같이 2개의 신장용 체인에 항상 하중이 고루 분배되도록 하기 위하여, 체인고정판(60)을 붐대의 상단 상부에 설치하고 체인고정판에 있는 체인고정부(70)에 신장용 체인을 고정함으로써, 하나의 신장용 체인에 더 큰 하중이 걸릴 경우 선회가능하게 설치된 체인고정판(60)이 선회하여 양 신장용 체인에 대략 비슷한 정도의 하중이 걸리도록 조절하게 된다.

한편, 체인고정부(70)에 고정되는 신장용 체인의 일 단부는 신장용 체인의 장력을 조절할 수 있도록 고정된다. 본 실시예에서는, 신장용 체인의 상기 일 단부에 수나사부(73)가 형성되고 상기 수나사부가 체인고정부의 통공(77)을 통과한 후 너트(75)와 맞물려 고정되는 방식으로 체인의 장력조절장치가 마련되어 있다. 상기 너트(75)를 시계방향 또는 반시계방향으로 돌리게 되면 신장용 체인의 상기 일 단부의 수나사부(73)가 너트쪽으로 당겨지거나 반대쪽으로 밀리게 되므로 이로써 신장용 체인의 장력을 적절히 조절할 수 있다. 제3단 붐대(13)의 상단 상부에 설치된 체인고정부(71)도 이와 동일하다. 제1단 내지 제3단 붐대(11, 12, 13)의 상단 하부에 마련된 수축용 체인을 위한 체인고정부(72) 및 여기에 고정되는 수축용 체인의 일 단부도 상기 신장용 체인과 동일한 구조로 되어 수축용 체인의 장력을 조절할 수 있도록 되어 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 서브 붐이 다단붐의 최상단 붐대 내에 배치된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.

서브 붐(80)은 최상단 붐대, 즉 도 1a 내지 도 1e에 도시된 실시예에서는 제5단 붐대(15)의 내부에 포개져 배치되어 있고, 상단부에는 탑승함(미도시됨)과 탑승함 수평유지장치(미도시됨)를 결합할 수 있는 브라켓(82)이 설치되어 있다. 상기 서브 붐(80)의 후부는 적어도 부분적으로 개방되어 있으며, 상기 서브 붐을 신축시키는 서브붐대구동장치(유압실린더)(90)가 서브 붐 내부에 서브 붐의 상기 개방된 후부를 통과하여 설치된다. 상기 서브붐대구동장치(90)의 일 단부는 서브 붐의 상단 부근의 소정 위치에 선회가능하게 고정되고, 타 단부는 서브 붐의 상기 후부보다 더 아래쪽의 소정 위치에서 제5단 붐대(15)에 선회가능하게 고정된다. 상기 서브 붐용 유압실린더의 유압배관(미도시됨)은 서브 붐의 상단에 부착되는 탑승함의 회전장치용 배관(미도시됨)과 연결되어 서브 붐의 상단으로부터 서브 붐의 내부로 연장된다.

도 1a 내지 도 1e를 참조하여, 본 발명의 신축식 다단붐의 작동을 설명한다.

신축작동장치를 작동하여 제2단 붐대(12)를 신장시키면, 제2단 붐대(12)에 설치된 신장용 브라켓(21,22)이 다단붐의 상단 쪽으로 동시에 이동하고, 이에 따라 상기 신장용 브라켓(21,22)에 감겨 있는 신장용 체인(31,32)의 제3단 붐대(13)에 고정된 단부도 상단(上端) 쪽으로 끌어올려지게 된다. 이로써 제3단 붐대(13)가 상단 쪽으로 끌어올려지게 되면 신장용 브라켓(23,24)이 같은 방향으로 동시에 이동하고 동시에 신장용 체인(33,34)이 제4단 붐대(14)를 상단 쪽으로 끌어올린다. 동일한 방식으로 제5단 붐대(15)도 상단 쪽으로 끌어올려지게 된다.

신축작동장치가 제2단 붐대(12)를 수축시키는 경우에는, 제2단 붐대가 다단붐(10)의 하단(下端) 쪽으로 내려옴으로써 제2단 붐대에 설치된 수축용 브라켓(51)도 동시에 내려오고, 이에 따라 상기 수축용 브라켓(51)에 감긴 수축용 체인이 제3단 붐대(13)를 하단 쪽으로 당기게 된다. 동일한 방식으로 제4단 및 제5단 붐대(14, 15)도 아래쪽으로 내려오게 된다.

체인고정판(60)에 의한 양 체인간의 장력조절구조에 관해서는 상술한 바와 같으며, 서브 붐(80)의 작동은 서브붐대구동장치(90)의 신장에 따라 서브 붐이 신장되는 단순한 구조이므로 별다른 설명을 요하지 않는다.

상기 실시예들은 본 발명을 예시적으로 설명하기 위해 제시된 것이므로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 많은 변경과 수정이 가능할 것이나, 이러한 변경과 수정도 본 발명의 범위에 속하는 것으로서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해짐을 당업자라면 이해할 것이다.

상술한 본 발명에 따른 신축식 다단붐에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 고소작업차에 4단 이상의 신축식 다단붐을 설치하는 것이 가능하므로 보다 높은 위치에서 작업이 가능하다.

둘째, 제2단 붐대를 신축하는 하나의 유압실린더만을 사용하므로 비용이 절감되고 다단붐의 중량이 감소된다.

셋째, 와이어 대신 체인을 사용함으로써 조기 파손의 염려 없이 작은 직경의 브라켓을 사용할 수 있으므로 다단붐의 설계 및 제작이 보다 용이해지고, 다단붐 구조물의 내구성이 향상된다.

넷째, 연동되어 작동하는 다단붐만으로 작업높이가 충분하지 않은 경우 서브 붐을 신장하여 더 높은 작업높이를 확보할 수 있다.