KR100922771B1 - 작업기의 장척구조부재 - Google Patents

Abstract

(과제) 다른 지지구조체와의 지지연결부를 구성하는 부위를 주조부재로 해서, 이것에 판재로 구성되는 장척부재를 조합시켜 일체화해서 응력집중을 회피할 수 있는 구성으로 한다.

(해결수단) 기부에 연결구조부를 구비하는 작업기의 장척구조부재에 있어서, 그 기부에 설치되는 연결지지부가 되는 보스(7) 및 브래킷(8)을 포함하는 기부구성부위(6)를 주강으로 일체형성하고, 이 주강제의 기부구성부위(6)를 강판제의 장척부위(2)와 접합부로 조합하여 용접해서 일체화하고 있다.

Description

작업기의 장척구조부재{STRUCTURAL MEMBER FOR WORK MACHINE}

도 1은 본 실시형태의 작업기의 암정면도(a)와 그 A-A선 측면도(b) 및 B-B선 단면도(c)이다.

도 2는 주요부분의 확대단면도이다.

도 3은 라운드 3각형 단면의 저변부를 상측으로 한 암의 일실시형태를 나타낸 도로, 정면도(a), d-d단면도(b), 우측면도(c)이다.

도 4는 종래의 작업기 암의 전체사시도로, 4각단면구조의 암(a)과 라운드 3각형 단면구조의 암(b)이다.

(부호의 설명)

1,1A:암 2,2a:장척부위

4:브래킷 5:후방부개방가장자리

6,6a:기부구성부위 7:보스부

8:브래킷 9:접합가장자리부

9a:단차부 10:접합부

본 발명은 기단부에 피벗축을 삽입하는 보스부가 형성되는 판재로 구성되는 암 또는 붐 등 장척구조부재에 있어서의 연결요부를 보강구조로 구성한 작업기의 장척구조부재에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 유압셔블의 작업기로서 이용되고 있는 붐선단에 부착되어 셔블을 지지하는 암에서는, 도 4의 (a)에 나타내듯이, 박스 단면구조의 암(100), 또는 도 4의 (b)에 나타내듯이, 라운드 3각형 단면구조의 암 (100A)이 알려져 있다. 이러한 구조의 암(100,100A)에 있어서는 붐(도시생략)의 선단부에 대해서 핀연결하기 위해, 기부 하측에 보스(101,101a)가 설치되어 있고, 이 보스(101,101a)의 둘레를 보강하기 위해 외측면에 보강판(102,102a)가 용접되어 있다. 또, 기단부(103,103a)에는 이 암(100,100A)를 조작하는 유압실린더의 피스톤로드(도시생략)를 연결하기 위해 브래킷(104,104a)이 용접되어 부착되어 있다.

이 브래킷(104,104a)을 부착하는 부분은 박스구조(라운드 3각형 단면구조)로 형성되는 암(100,100A)의 끝면부를 폐쇄하는 플레이트(105,105a)가 암을 구성하는 측판끝을 따라 용접되어 있고, 이 용접된 플레이트(105,105a)의 표면에 대해서 브래킷(104,104a)을 형성하는 판재가 직교해서 용접되어 부착되어 있다.

상기 작업기의 암(100,100A)에 있어서는, 이러한 구성이기 때문에, 보스(101,101a)의 부착부(a), 암실린더의 로드를 연결하는 브래킷(104,104a)과 암 단부를 폐쇄하는 플레이트(105,105a)에 대한 브래킷(104,104a)을 형성하는 부재의 용접단부(b,c) 또는 아끝면을 폐쇄하는 플레이트 종단부(d)에서 균열이 발생한다라 는 문제점이 있다. 이러한 것은 모두 용접접합부이기 때문에, 형상적인 응력집중은 피할 수 없고, 그 때문에 균열을 방지하기 위해 사용하는 판두께를 두껍게 하거나, 용접부위두께를 두껍게 하거나 또는 용접단부를 그라인더가공하는 등의 대책이 취해지고 있지만, 부품의 중량과다를 초래하는 결과로 되고 있다.

또, 전술한 바와 같이 암(100,100A)이 용접구조로 되므로, 보스(101,101a), 보강플레이트(102,102a), 브래킷(104,104a)은 각각 개별적인 부품이므로, 이것을 조립해서 가부착하고, 본부착하는 각 작업에 많은 공수를 필요로 하게 되고, 아무리해도 가공비용이 증가하는 것을 피할 수 없다라는 문제가 있다.

이 외에, 도 4의 (b)에서 나타내는 라운드 3각형 단면의 암(100A)을 종래 많이 채용되고 있는 4각 단면의 붐과 조합하고자 하는 경우, 종래의 4각 단면의 암에 비해 저변부의 치수가 커지므로, 연결을 위한 보스(101a) 외측끝면간 치수(보스폭)가 4각단면의 붐의 연결부 브래킷(톱브래킷)과의 조합치수보다 커져서, 조합이 불가능하다라는 문제점이 있다. 그래서, 조합가능하게 되도록 라운드 3각형 단면 암(101A)의 보스폭을 좁히도록 하면, 3각 단면의 저변폭이 작아지며, 동일 판두께로는 단면강성이 저하해서 강도상 사용할 수 없게 되며, 판두께를 두껍게 하면 라운드 3각형 단면으로 하는 주목적인 경량화가 불가능하게 된다.

또, 라운드 3각형 단면의 암에 있어서, 저변이 상측이 되도록 반전시키는 구성으로 하면, 상기 보스폭은 작게 할 수 있어 4각단면의 붐과의 조합이 가능하게 되지만, 응력적으로 가혹한 보스부가 종래의 라운드 3각형 단면의 하변에 배치되므로, 암의 측면으로부터 보스부의 돌출길이가 길어지기 때문에 보다 가혹한 구조로 되어 실용적이지 못하다라는 문제가 있다. 또, 라운드 3각형 단면의 저변부를 하측으로 해서 경량화를 달성할 수 있는 조건하에서 4각단면의 붐에 있어서의 톱브래킷측을 맞추도록 그 조합면간의 폭을 크게 하면, 붐톱부분에 가해지는 뒤틀림모멘트가 커지고, 톱부의 단면을 크게 할 필요가 있으며, 붐전체의 설계변경이 불가피해지고, 현실적이지 못하다라는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 다른 지지구조체와의 지지연결부를 구성하는 부위를 주조부재로 해서, 이것에 판재로 구성되는 장척부재를 조합해서 일체화해서 응력집중을 회피할 수 있는 구성으로 된 작업기의 장척구조부재를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

전술된 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 작업기의 장척구조부재는

기부에 연결구조부를 구비하는 작업기의 장척구조부재에 있어서, 그 기부에 설치되는 연결지지부가 되는 보스 및 브래킷을 포함하는 구성부위를 주강으로 일체형성하고, 이 주강제의 부위를 강판제의 부위와 용접해서 일체화한 것을 특징으로 하는 것이다(제1발명).

본 발명에 의하면, 예를 들면 유압셔블 등의 작업기로서 이용되는 암의 기부가 되는 부위가, 다른 부재(예를 들면 붐)와의 연결지지부가 되는 보스 및 브래킷을 포함하는 구조부가 주강으로 일체성형된 것을 기부로부터 선단에 걸친 구조부와 용접으로 접합해서 일체화되어 있으므로, 그 용접접합부분에서 지장이 발생하지 않는 상태로 형성됨으로써, 종래 발생했던 국부적인 응력집중부분을 없앨 수 있고, 또한 구성부품을 일체화하여 가공성을 높여서 에너지를 절약할 수 있고, 종래의 강도적인 문제와 제작시의 문제를 동시에 해결하는 것이 가능하게 되어, 합리화를 꾀하여 비용저감할 수 있다라는 효과를 가진다.

상기 제1발명에 있어서, 장척구조부재는 라운드 다각형 단면으로서, 그 기부에 보스부와 브래킷을 구비하는 기부 구성부위를 상기 단면형상에 적합한 형상으로 주강으로 형성하고, 이 기부 구성부위와 강판제의 장척부위의 단부는 접합부에서 끼워맞춤구조로서 양자를 용접에 의해 일체로 형성하고 있는 구성인 것이 좋다(제2발명). 그렇게 하면, 다른 부재와 연결하기 위한 보스부나 브래킷이 일체화되어 있는 기부구성부위와 이것에 연결되는 장척부위가 끼워맞춤에 의해, 접합시에 있어서 안정성이 뒤떨어지는 강판제의 부재의 단부를 주강제의 부재에 의해 형태유지해서 안정된 상태로 용접되게 되므로, 가공성이 좋고, 일체강고로 접합된다라는 효과를 가진다.

또, 상기 제1발명 또는 제2발명에 있어서, 상기 장척구조부재는 라운드 3각형 단면으로, 그 3각 저변부를 상측에 위치하는 형상으로 된 강판제의 장척부위에 대해서, 보스 및 브래킷을 포함하는 기부구성부위를 상기 장척부위의 단면형상에 접합한 형상으로 주강으로 형성되며, 이 기부구성부위와 강판제의 장척부위의 단부와의 접합부에 있어서 끼워맞춤구조로 해서 양자를 용접해서 일체로 형성되어 있는 구성인 것이 좋다(제3발명). 이렇게 하면, 기부구성부위가 주강으로 일체로 형성할 수 있으므로, 예를 들면 유압셔블의 작업기에 있어서의 암으로서 채용하는 경우라도, 그 기부에 설치되는 연결부보스의 폭치수를 붐의 톱브래킷면간 치수에 맞추는 것이 가능하게 되므로, 종래의 4각단면 붐과 조합해서 사용가능하게 된다.

다음에, 본 발명에 따른 작업기의 장척구조부재의 구체적인 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에는 본 실시형태의 작업기의 암정면도(a)와 그 A-A선 측면도(b) 및 B-B선을 따른 끝면도(c), 도 2에는 주요부분의 확대단면도가 각각 나타내어져 있다.

이 실시형태의 장척구조부재(1)는 유압셔블의 작업기에 이용되는 암에 적용된 것이다. 이 장척구조부재(1)(이하, 암(1)이라 함)는 단면이 도 1의 (b)에서 나타내듯이, 강판으로 라운드 3각형 단면(3각형의 각 모서리부가 원호형상으로 형성되어 있다)으로 형성된 것으로, 암을 형성하는 장척부위(2)에 대해서 기부구성부위(6)를 주강으로 일체형상으로 형성하고, 그 장척부위(2)와 기부구성부위(6)를 용접에 의해 일체로 접합해서 구성하고 있다.

이 암(1)에 있어서의 장척부위(2)는 선단에 버킷 등의 어태치먼트가 부착되는 보스(3)가 설치되고, 후방부를 기부구성부위(6)와 결합하도록 하반부로부터 후단에 걸쳐 개방된 형상의 개방가장자리(5)로 해서 라운드 3각형 단면으로 소정 길이치수로 형성되어 있다. 도, 후방부의 상측에는 강판제의 어태치먼트 조작실린더의 부착브래킷(4)이 부설되어 있다.

한편, 기부구성부위(6)는 상기 장척부위(2)에 있어서의 후방부의 개방부를 덮는 형상으로 형성되고, 그 전방부위치에 붐과의 연결용 보스(7)가 암의 축선에 직교해서 또 후단부 외면에는 암조작실린더의 로드를 연결하는 브래킷(8)이 평행하게 2개로 나뉘어져 각각 설치되고, 또한 상기 장척부위(2)의 후방부 개방가장자리(5)와의 접합가장자리부(9)에서는 그 접합부의 형상에 맞춰 도 2에 나타내듯이 끼워맞춰지는 단차부(9a)가 형성되어 있다.

이렇게 형성되는 장척부위(2)와 기부구성부위(6)는 미리 소정 형상치수로 제작된 강판제의 장척부위(2)의 후방부 개방가장자리(5)에 주조된 기부구성부위(6)의 접합가장자리부(9)를 그 접합가장자리부(9)를 따라 형성되어 있는 단차부(9a)를 상기 후방부 개방가장자리(5)에 끼워맞추고, 그 후에 접합가장자리부(9)와 후방부 개방가장자리(5)를 접합상태로 유지해서 용접하여 일체적으로 결합시킨다. 따라서, 장척부위(2)와 기부구성부위(6)의 접합부(10)는 전체둘레에 걸쳐 용접된다.

이렇게 다른 2종류의 부재(장척부위(2)와 기부구성부위(6))를 조합해서 암(1)을 형성함에 있어서는, 한 쪽의 장척부위(2)가 강판을 굽힘가공해서 형성되어 있는 부재인 반면에, 다른 쪽의 기부구성부위(6)는 주조에 의해 성형된 것이므로, 그 기부구성부위(6)의 접합가장자리부(9)의 단차부(9a)를 기준으로 해서 장척부위(2)의 후방부 개방가장자리(5)를 끼워맞춰 부분적으로 가부착하면, 변칙적인 형상으로 되어 있는 후방부 개방가장자리(5)이어도 확실하게 형태유지되어 올바르게 접합할 수 있다.

이렇게 해서 조합된 암(1)은 그 기부가 전술한 바와 같이 주강제의 부재로 구성되어 있으므로, 사용시에 외력을 받아도 국부적으로 응력집중이 발생하는 일은 없다. 따라서, 균열이 발생하는 문제를 일으키는 일없이 장기간 사용에 견딜 수 있다. 게다가, 기부구성부위를 일체성형으로 함으로써, 부품점수를 최소한으로 할 수 있고 가공공수를 적게 해서 비용저감을 꾀할 수 있다라는 효과가 얻어진다.

다음에, 도 3은 라운드 3각형 단면의 저변부를 상측으로 한 암의 일실시형태를 나타내는 도로, 정면도(a), d-d단면도(b), 우측면도(c)가 각각 나타내어져 있다.

이 실시형태에서는 기본적으로 상기 실시형태의 암과 동일하며, 장척부위의 단면형상이 전술한 암과 반대로 형성되어 있는 점에서 상이하다. 따라서, 전술한 것과 동일부분에 대해서는 동일부호로 나타내고 있다.

이와 같이 형성되는 암(1A)에 있어서도, 장척부위(2a)는 강판으로 라운드 3각형 단면으로 해서 소정 길이로 형성되고, 기부구성부위(6a)가 주강으로 소정 형상으로 되고, 기부구성부위(6a)의 접합가장자리부(9)에 형성되어 있는 단차부(9a)를 기준으로 해서 장척부위(2a)의 후방부 개방가장자리(5)를 상기 실시형태의 것과 마찬가지로 끼워맞추고, 그 후방부 개방가장자리(5)와 상기 기부구성부위(6a)의 접합가장자리부(9)를 용접으로 일체적으로 접합해서 구성된다.

이 형태에 있어서는 단면이 소위 역삼각으로 되지만, 연결용 보스(7)가 기부구성부위로서 일체성형되므로, 상기 보스(7)의 폭치수를 종래형의 것과 마찬가지로 무리없이 형성할 수 있다. 따라서, 기존의 붐(도시생략)과 접합해서 사용할 수 있다.

또, 이 형태에서는 사용시에 응력적으로 가혹한 상기 보스부(7)는 암(1A)의 라운드 3각형상의 피크부를 저변에 위치시키게 되지만, 주조일체구조이므로, 보스형성부의 근원부분을 곡면으로 하는 등 부하에 대응할 수 있는 보강형상을 임의선택하는 것이 가능하므로, 부하에 대해서 안정된 구조로 할 수 있어서 내구성을 구 비한 것으로 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 작업기의 암과 같이 다른 부재(예를 들면 붐)와 조합해서 가동적으로 부착되는 장척구조부재로서, 큰 부하를 받는 조합연결부를 주강제의 일체구조로서 강도를 높이는 부재와 치수적으로 길게 형성되는 강판제의 부재를 접합해서 일체화함으로써, 종래강도적인 네크와 제조상의 네크를 한 번에 해결하는 것이 가능하게 된다. 또, 라운드 3각형 단면구조의 암으로서, 예를 들면 유압셔블에 있어서의 종래부터 널리 채용되고 있는 4각단면의 붐과 조합해서 작업기의 경량화를 꾀할 수 있고, 이것에 따라 카운트웨이트의 중량경감, 또는 제작비용의 개선을 실현할 수 있다라는 효과가 얻어진다.

이상의 설명에서는 라운드 3각형단면의 장척구조부재에 대해서 기재했지만, 이것을 4각단면 또는 그 이상의 다각형 단면의 것에 있어서도 채용할 수 있고, 또, 전술한 유압셔블의 작업기용뿐만 아니라, 다른 기계에서 채용되는 연결부를 구비하는 장척구조부재에 있어서도 마찬가지이고, 이러한 것은 본 발명의 범주에 속하는 것은 말할 필요도 없다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 예를 들면 유압셔블 등의 작업기로서 이용되는 암의 기부가 되는 부위가 다른 부재(예를 들면 붐)와의 연결지지부가 되는 보스 및 브래킷을 포함하는 구조부가 주강으로 일체성형된 것을 기부로부터 선단에 걸친 구조부와 용접으로 접합해서 일체화되어 있으므로, 그 용접접합부분에서 지장이 발생하지 않는 상태로 형성됨으로써, 종래 발생했던 국부적인 응력집중부분을 없앨 수 있고, 또한 구성부품을 일체화하여 가공성을 높여서 에너지를 절약할 수 있고, 종래의 강도적인 문제와 제작시의 문제를 한 번에 해결하는 것이 가능하게 되어, 합리화를 꾀하여 비용저감할 수 있다라는 효과를 가진다.

또한, 다른 부재와 연결하기 위한 보스부나 브래킷이 일체화되어 있는 기부구성부위와 이것에 연결되는 장척부위가 끼워맞춤에 의해, 접합시에 있어서 안정성이 뒤떨어지는 강판제의 부재의 단부를 주강제의 부재에 의해 형태유지해서 안정된 상태로 용접되게 되므로, 가공성이 좋고, 일체강고로 접합된다라는 효과를 가진다.

또한, 기부구성부위를 주강으로 일체로 형성할 수 있으므로, 예를 들면 유압셔블의 작업기에 있어서의 암으로서 채용하는 경우라도, 그 기부에 설치되는 연결부보스의 폭치수를 붐의 톱브래킷면간 치수에 맞추는 것이 가능하게 되므로, 종래의 4각단면 붐과 조합해서 사용가능하게 된다.

Claims (3)

1. 장척부위의 후부에 기부구성부위가 결합되는 작업기의 장척구조부재에 있어서,

   상기 장척구조부재는 라운드 다각형의 단면을 가지고,

   상기 장척부위는 강판제로 이루어짐과 아울러, 그 후방부를 기부구성부위와 결합하도록 하반부로부터 후단에 걸쳐 개방된 형상의 개방가장자리를 가지며,

   상기 기부구성부위는 상기 장척부위에 있어서의 후방부의 개방가장자리를 덮는 형상으로 형성됨과 아울러, 그 전방부 위치에 연결지지부로서 보스가, 또한 그 후단부 외면에는 연결지지부로서 브래킷이 평행하게 2개로 나뉘어져 각각 설치되며,

   상기 기부구성부위와 상기 보스 및 브래킷은 주강으로 일체로 형성되고,

   상기 장척부위의 개방가장자리에 상기 기부구성부위를 끼워 맞추고 양자를 용접하여 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 작업기의 장척구조부재.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 장척구조부재는, 3각 저변부가 상측에 위치하는 형상으로 되는 라운드 3각형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 작업기의 장척구조부재.

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