KR100488207B1

KR100488207B1 - 중장비의 붐과 아암의 연결구조

Info

Publication number: KR100488207B1
Application number: KR10-1998-0022284A
Authority: KR
Inventors: 여 권 윤
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2005-07-07
Also published as: KR20000001835A

Abstract

목적 : 아암 굴삭 모멘트의 결정요소인 연직거리를 최대상태로 일정하게 유지시키고, 아암의 작업범위를 확장시킬 수 있는 붐과 암의 연결구조를 제공하는 것이 목적이다.

구성 : 붐(20)과 아암(22)이 커플링핀(24)으로 연결되는 각각의 끝단부에 붐 슬로트(26)와 아암 슬로트(28)를 형성하고, 이들 슬로트(26)(28)와 로드핀(34)으로 연결되는 로드(32)를 포함하는 아암 실린더(30)의 끝단이 상기 붐(20)의 중간부분에 핀 연결되는 구조를 제안한다.

효과 : 연직거리가 최대로 유지됨과 아울러 작업범위 또한 확장되어 굴삭기의 작업효율을 향상시킨다.

Description

중장비의 붐과 아암의 연결구조

본 발명은 중장비의 붐과 아암의 연결구조에 관한 것으로서, 특히 중장비에 구비되는 붐과 아암의 연결지점에서 발생하는 모멘트를 일정하게 유지하기 위해 붐과 아암의 연결구조를 개선하여 작업효율을 향상시킨 중장비에 관한 것이다.

붐과 아암을 사용한 중장비는 공압이나 유압으로 작동되는 실린더와 버켓을 붐과 아암에 연결하여 토사나 적재물을 이동시키는 장치이다. 특히, 굴삭기와 같은 중장비의 경우에는 붐과 아암의 연결지점을 축으로 하는 모멘트의 크기에 따라 작업 효율이 크게 차이가난다.

도 5에서는 종래의 굴삭기에 적용된 붐과 아암의 연결구조를 나타내고 있다.

도시 생략된 굴삭기의 선회부에 일단이 힌지 연결된 붐(2)에는 실린더의 로드가 핀 연결되고 실린더의 끝단이 선회부에 연결되며, 이러한 붐(2)의 타단에는 아암(4)이 커플링핀(6)으로 연결되고, 이 커플링핀(6)의 연결 부위와 근접한 아암(4)의 끝단에는 아암 실린더(8)의 로드(10)가 로드핀(12)으로 연결되는 것이며 아암 실린더(8)의 끝단은 붐(2)의 중간부에 고정핀(14)으로 연결된다.

여기서 아암의 굴삭력을 결정짓는 굴삭 모멘트(M)는 도 6에 도시한 바와 같이, 커플링핀(6)을 중심으로 아암 실린더(8)에서 로드핀(12)으로 가해지는 작용력(F)과, 커플링핀(6)에서 작용력(F)의 진행방향까지의 연직거리(La)(Lb)(Lc)를 곱함으로써 얻어진다.

특히, 아암 실린더(8)의 작용력(F)이 작용 방향을 변화했을 때 작용력(F)의 크기는 변화지 않고, 작용력(F)과 커플링핀(6)까지의 연직거리(La)(Lb)(Lc)가 변화하게 됨에 따라 모멘트(M)도 증감하게 되는 것이다. 이 때, 로드핀(12)에서 작용력(F)이 진행하는 벡터방향과, 로드핀(12)으로부터 커플링핀(6)을 향하는 벡터방향이 이루는 각도를 θ라 했을 때, 가장 큰 굴삭 모멘트를 얻는 θ는 일반적으로 90도이고 이 상태의 연직거리(Lb)가 가장 길게 됨을 알 수 있다. 즉, 작용력(F)과 커플링핀(6)까지의 연직거리(La)(Lc)가 짧아짐에 따라 굴삭 모멘트(M)도 작게 되어 굴삭성능이 감소하고 작업효율이 떨어지는 원인이 되는 것이다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 아암 굴삭 모멘트의 결정요소인 연직거리를 최대상태로 일정하게 유지시키고, 아암의 작업범위를 확장시킬 수 있는 붐과 암의 연결구조를 제공하는 것이 목적이다.

이를 위하여, 붐과 아암이 커플링핀으로 연결되는 각각의 끝단부에 슬로트를 형성하고, 이들 슬로트에 로드핀으로 연결되는 로드를 포함하는 아암 실린더의 끝단이 상기 붐의 중간부분에 핀 연결되는 구조를 제안한다.

특히, 상기 슬로트 중에서 어느 하나가 아치형으로 형성될 수 있다.

이에 따라, 연직거리가 최대로 유지됨과 아울러 작업범위 또한 확장되어 굴삭기의 작업효율을 향상시킨다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 중장비의 일종인 굴삭기를 예로 하여 설명한다.

굴삭기는 동력장치와 캐빈이 설치되는 선회부가 주행부에 얹혀지고, 선회부에 작업도구인 전부장치를 설치하여 토사나 적재물을 퍼 담거나 부리는 장비이다.

상기 전부장치는 다수의 실린더와 붐 및 아암이 핀 연결되어 있는 구조이며, 아암의 끝단에 버켓을 장착하여 목적하는 적재물에 굴삭력을 가하며 작업을 행한다.

상기 붐과 아암의 연결구조를 도 1에서 분해 사시도로 보이고 있고, 도 2에서는 결합상태를 나타내고 있다.

붐(20)과 아암(22)이 커플링핀(24)으로 연결되고 이 커플링핀(24)과 근접한 붐(20)과 아암(22)의 끝단부에 직선형 붐 슬로트(26)와 아암 슬로트(28)를 형성하고, 상기 붐(20)의 중간부분에는 아암 실린더(30)의 일단이 고정핀(32)에 의해 힌지 연결되며, 아암 실린더(30)에 구비되는 로드(32)의 끝단은 상기 두 슬로트(26)(28)와 함께 로드 핀(34)에 의해 일체화된다.

이러한 붐과 아암의 연결구조는 도 3에 도시한 바와 같이 아암 실린더(30)가 작동되면 로드핀(34)에 작용력(F)이 가해지고 이는 항상 일정하게 작용한다. 아암 실린더(30)의 작용에 따라 아암 실린더(30)의 길이(CL)는 변함이 없으나 로드(32)의 돌출 길이(RL)가 변화하게 되며, 이 결과 로드핀(34)이 붐 슬로트(26) 내에서 수평방향으로 이동하고 아암 슬로트(28)에서 수직방향으로 이동하며 아암의 θ를 변화시키게 된다. 단, 로드핀(34)에서 작용력(F)이 진행하는 벡터방향과, 로드핀(34)으로부터 커플링핀(24)을 향하는 벡터방향이 이루는 각도를 θ라 한다.

이렇게 변화되는 θ와 무관하게 로드핀(34)이 두 슬로트(26)(28)내에서 이동하게 됨으로써 로드핀(34)에 가해지는 작용력(F)의 진행방향에 대한 커플링핀(24)으로부터의 연직거리(L)는 변화됨없이 언제나 일정하게 유지된다. 이는 아암의 굴삭 모멘트(M)가 일정하게 유지됨을 의미하며 아암(22)이 일정한 작업영역에서 동일한 굴삭력을 제공받게 된다. 또, 로드핀(34)과 커플링핀(24) 사이의 벡터 거리(l)가 변화됨으로 아암(22)의 작업범위도 다양하게 변환될 수 있어 작업효율의 향상을 가져오는 것이다.

한편, 도 4에서는 붐에 형성되는 붐 슬로트의 다른 실시예를 나타내고 있다.

도면에서 알 수 있듯이, 붐 슬로트(36)는 아치형(arch type)의 슬로트(38)가 형성되며, 더 구체적으로 직선부(40)의 양단에 곡선부(42)의 슬로트가 연장된 형태이다. 이는 직선부(40)에서 상술한 바와 같은 최대의 굴삭 모멘트를 얻기 위함이며, 곡선부(42)에서는 작업환경에 맞게 아암의 θ를 확장시키기 위함이다. θ가 커진다는 의미는 커플링핀(24)을 중심으로 회전하는 아암(22)이 종래에 비해 넓은 범위에서 작업이 이루어진다는 것이므로 그만큼 작업성능이 향상될 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 붐과 아암의 연결구조가 적용되는 중장비는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 붐과 아암의 연결부위에 각각 붐 슬로트와 아암 슬로트를 형성하여 로드핀으로 붐과 아암을 연결함으로써 로드핀이 붐 슬로트에서는 수평방향으로, 아암 슬로트에서는 수직방향으로 이동할 수 있게 하여 굴삭 모멘트를 결정짓는 요소인 연직거리가 최대인 상태에서 동일하게 유지함에 따라 아암이 갖는 굴삭력이 항상 일정하게 되어 작업성능을 크게 할 수 있다.

또한, 로드핀과 커플링핀 사이의 벡터 거리가 변화되어 커플링핀을 중심으로 회전하는 아암의 θ가 넓은 범위에서 변환되도록 함에 따라 중장비의 작업성능을 향상시킬 수 있다.

아울러, 붐 슬로트를 직선부와 곡선부로 이루어진 아치형으로 형성하여 직선부에서 최대 굴삭 모멘트가 발생되도록 하고, 곡선부에서는 θ가 확대되어 아암의 회전각도를 넓게 가져가도록 하여 아암의 작업범위를 크게함으로써 중장비의 작업성능을 향상시킨다.

도 1은 본 발명에 관련된 붐과 아암의 연결구조를 도시한 분해 사시도.

도 2는 연결구조의 결합상태를 도시한 측면도.

도 3은 본 발명에 따른 연결구조에 의한 모멘트의 결과를 도시한 도면.

도 4는 붐 끝단부의 다른 실시예를 도시한 측면도.

도 5는 종래 붐과 아암의 연결구조를 도시한 측면도.

도 6은 종래의 연결구조에 의한 모멘트의 결과를 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

F : 아암 실린더의 작용력 L : 연직거리

M : 모멘트

20 : 붐 22 : 아암

24 : 커플링핀 26, 28 : 슬로트

30 : 아암 실린더 32 : 아암 실린더의 로드

34 : 로드핀

Claims

동력장치로 구동하며 붐과 아암을 포함하는 중장비의 붐과 아암의 연결구조에 있어서, 일측이 커플링핀(24)으로 연결되며 타측은 상기 붐(20)과 아암(22)의 연결부에 각각 형성된 슬로트(26)(28)로 아암 실린더(30)의 로드부(32)와 결합되는 로드핀(34)이 삽입되어 연결되는 것을 특징으로 하는 중장비의 붐과 아암의 연결구조.
제 1 항에 있어서, 상기 슬로트 중에서 어느 하나가 아치형으로 형성됨을 특징으로 하는 중장비의 붐과 아암의 연결구조.