KR101786078B1 - Arm center boss controlling generation of fatigue crack - Google Patents

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KR101786078B1 KR1020100134623A KR20100134623A KR101786078B1 KR 101786078 B1 KR101786078 B1 KR 101786078B1 KR 1020100134623 A KR1020100134623 A KR 1020100134623A KR 20100134623 A KR20100134623 A KR 20100134623A KR 101786078 B1 KR101786078 B1 KR 101786078B1
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Abstract

본 발명은 굴삭기의 암 센터 보스에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 암의 측판에 용접을 통해 결합되는 암 센터 보스의 형상에 관한 것으로, 회동축의 일단이 삽입되는 홀과 홀을 중심으로 형성된 소정 형상의 평판형 보스 몸체를 포함하는 구조에 있어서, 보스 몸체의 소정 형상은 암의 하판을 향한 방향에 정점을 갖는 대략 역삼각형 형상이며, 정점을 중심으로 인접하는 보스 몸체의 두 변은 각각 대응하는 암의 하판에 대해 소정의 각도(α, β)로 형성됨으로써 해당 부위에서 받는 하중(F), 특히 용접부에 대해 수직 방향의 힘 성분(Fv)을 최소화함으로써 해당 부위의 피로 균열의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하는 형상의 암 센터 보스를 제공할 수 있다.The present invention relates to an arm center boss of an excavator, and more particularly to a shape of a cancer center boss which is welded to a side plate of an arm and which has a hole in which one end of the rotation shaft is inserted and a predetermined shape Wherein the predetermined shape of the boss body is a substantially inverted triangular shape having a vertex in a direction toward the lower plate of the arm and two sides of the boss body adjacent to each other around the apex are formed in corresponding arms By minimizing the load F applied to the lower portion of the lower plate, that is, the vertical force component Fv with respect to the welded portion, thereby suppressing the occurrence of the fatigue crack at the corresponding portion And it is possible to provide a cancer center boss having a shape.

Description

피로 균열 발생을 억제하는 암 센터 보스{Arm center boss controlling generation of fatigue crack}[0001] The present invention relates to a center boss for controlling fatigue cracks,

본 발명은 굴삭기의 암 센터 보스에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 암의 측판에 용접을 통해 결합되는 암 센터 보스의 형상에 관한 것이다.The present invention relates to a cancer center boss of an excavator, and more specifically to a shape of a cancer center boss which is welded to a side plate of an arm.

일반적으로, 굴삭기는 굴삭, 지면 고르기, 지면 다지기, 무거운 물체의 승강 등의 다양한 작업을 수행한다. 굴삭기는 작업기가 붐, 암 및 버켓으로 이루어지며, 굴삭기의 작업은 붐, 암 및 버켓 등과 같은 작업기를 유압 실린더와 같은 구동 수단을 통해 제어함으로써 이루어진다.Generally, an excavator performs various operations such as excavation, ground clearance, ground clearance, lifting of heavy objects, and the like. The excavator is composed of a boom, an arm and a bucket, and the work of the excavator is performed by controlling a work machine such as a boom, an arm and a bucket through a drive means such as a hydraulic cylinder.

통상적으로 붐과 암은 각각 상판과 하판, 그리고 측판이 결합되어 구성되는 빔 구조물로 구성되며, 붐의 말단이 암의 회동 중심에 체결된 후 암 실린더의 구동을 통해 암이 회동할 수 있는 구조를 갖는다.Generally, a boom and an arm are composed of a beam structure composed of a top plate, a bottom plate, and a side plate, respectively, and a structure in which the arm can be rotated by driving the arm cylinder after the end of the boom is fastened to the center of rotation of the arm .

붐과 암의 체결은 붐의 말단과 암의 회동 중심을 관통하는 회동축(예컨대, 핀 조인트 결합)에 의해 이루어지며, 회동축의 양 단부는 암의 회동 중심에서 암의 측판과 하판에 용접 결합되는 암 센터 보스에 의해 체결된다.The boom and the arm are connected by a pivot shaft (for example, a pin joint) penetrating the end of the boom and the pivot center of the arm. Both ends of the pivot are welded to the side plate and the lower plate of the arm at the pivot center of the arm The cancer center boss.

도 1을 참고하면, 통상의 굴삭기(10)는 하부 주행체(30) 상에 선회 가능하게 결합되는 상부 주행체(20), 및 붐(40)과 암(50) 및 버켓(60)으로 구성되는 작업기를 포함한다. 붐(40), 암(50) 및 버켓(60)은 각각 대응하는 유압 실린더인 붐 실린더(42), 암 실린더(52) 및 버켓 실린더(62)에 의해 구동된다. 도 1에서 점선으로 표시된 A 부분이 본 발명에서 설명하고자 하는 암 센터 보스가 형성된 부분이다.1, a conventional excavator 10 includes an upper traveling body 20 pivotally coupled to a lower traveling body 30, and an upper traveling body 20 constituted by a boom 40, an arm 50 and a bucket 60 Lt; / RTI > The boom 40, the arm 50 and the bucket 60 are driven by a corresponding hydraulic cylinder such as a boom cylinder 42, an arm cylinder 52 and a bucket cylinder 62, respectively. A portion indicated by a dotted line in FIG. 1 is a portion where a cancer center boss to be described in the present invention is formed.

도 2a를 참조하면, 종래의 암 센터 보스(140)는 상판(130)과 하판(120) 및 측판(110)으로 구성되는 암(100)의 회동 중심에서 측판(110)과 하판(120)에 용접을 통해 결합되며, 도 2a에 도시된 바와 같은 형상의 용접부(146)를 갖는다. 암 센터 보스(140)에는 홀(142)과 홀(142)이 형성된 보스 몸체(144)가 형성되며, 이 홀(142)을 통해 회동축이 결합될 수 있다. 이때, 암 센터 보스(140)의 용접부(146), 특히 암의 하판(120)과 용접부(146)가 만나는 부분에서 피로 균열(fatigue crack)이 크게 발생하고 있으며, 이는 용접부에 작용하는 하중(F)에 의한 것이며, 특히 용접부(146)의 경계에 대한 수직 방향의 힘 성분(Fv)이 지배적으로 작용한다. 도 2a에서 수평 방향의 힘 성분(Fh)보다 수직 방향의 힘 성분(Fv)이 훨씬 크게 작용함을 알 수 있다.2A, the conventional cancer center boss 140 is mounted on the side plate 110 and the lower plate 120 at the center of rotation of the arm 100 including the upper plate 130, the lower plate 120 and the side plate 110 Welded, and has a weld 146 shaped as shown in FIG. 2A. A boss body 144 having a hole 142 and a hole 142 is formed in the cancer center boss 140. A pivot shaft can be coupled through the hole 142. [ At this time, fatigue cracks occur at a portion where the welded portion 146 of the arm center boss 140, in particular, the lower plate 120 of the arm and the welded portion 146 meet, and this causes a load F ), And in particular, the force component Fv in the vertical direction with respect to the boundary of the welded portion 146 predominantly acts. It can be seen from FIG. 2A that the force component Fv in the vertical direction is much larger than the force component Fh in the horizontal direction.

도 2b는 도 2a의 암 센터 보스에 대한 구조해석의 결과를 도시하고 있으며, 구조해석의 결과 피로 균열이 발생하는 부분에서 약 170 MPa의 압력이 작용하고 있음을 알 수 있었다.FIG. 2B shows the result of the structural analysis for the cancer center boss of FIG. 2A. As a result of the structural analysis, it is found that a pressure of about 170 MPa acts on the portion where the fatigue crack occurs.

종래에는 이러한 피로 균열에 대해 암 센터 보스 내부의 패치 등을 수행함으로써 피로 균열을 억제하고자 하였으나, 그 경우에도 패치 용접부의 말단에서 피로 균열이 발생하는 등 근본적인 해결책이 되지 못하고 있으며, 또한 내부 패치에 따른 제조 공정상 공수가 많이 투입되어야 한다는 단점을 나타내었다.Conventionally, such fatigue cracks have been tried to suppress fatigue cracks by performing patches or the like inside the cancer center bosses. In this case, however, fatigue cracks are generated at the ends of the patch welds, It has a disadvantage that a lot of air must be injected in the manufacturing process.

본 발명의 목적은 암 센터 보스에 발생하는 피로 균열에 따라 암 센터 보스의 피로 수명이 줄어드는 것을 방지하기 위한 것이다.An object of the present invention is to prevent the fatigue life of a cancer center boss from being reduced in accordance with fatigue cracks occurring in a cancer center boss.

본 발명의 다른 목적은 암 센터 보스의 피로 균열을 억제하기 위한 새로운 형상의 암 센터 보스 구조물을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a novel shaped cancer center boss structure for suppressing fatigue cracking of a cancer center boss.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 암의 측판에 용접을 통해 결합되고, 붐의 말단에 체결되는 암의 회동축을 지지하는 암 센터 보스 구조로서, 회동축의 일단이 삽입되는 홀과 홀을 중심으로 형성된 소정 형상의 평판형 보스 몸체;를 포함하고, 이때 소정 형상은 암의 하판을 향한 방향에 정점을 갖는 역삼각형 형상이며, 정점을 중심으로 인접하는 보스 몸체의 두 변은 각각 대응하는 암의 하판에 대해 소정의 각도로 형성됨으로써 해당 부위에서 피로 균열의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하는 암 센터 보스 구조를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an arm center boss structure which is coupled to a side plate of a arm by welding and which supports a rotation shaft of an arm fastened to a distal end of a boom, Wherein the predetermined shape is an inverted triangle shape having a vertex in a direction toward the lower plate of the arm and two sides of the boss body adjacent to each other around the apex are formed in corresponding arms Wherein the boss structure is formed at a predetermined angle with respect to the lower plate of the boss structure, thereby suppressing the occurrence of fatigue cracks at the boss.

본 발명에 있어서, 암의 하판과 보스 몸체의 두 변 사이의 소정의 각도는 30°이하인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the predetermined angle between the lower side of the arm and the two sides of the boss body is not more than 30 degrees.

또한 본 발명에 있어서, 정점은 정점에 인접한 홀과 암의 하판에 대응하여 곡선 처리되는 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the vertex is characterized by being curved in correspondence with the lower plate of the hole and the arm adjacent to the vertex.

본 발명에 따르면, 용접부에 작용하는 하중에 대해, 특히 용접부의 경계면에 대해 수직으로 작용하는 수직 방향의 힘 성분을 줄일 수 있는 형상의 암 센터 보스 구조를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a cancer center boss structure having a shape capable of reducing a force component in the vertical direction, which acts vertically with respect to a load acting on a welded portion, particularly with respect to an interface of a welded portion.

또한 본 발명에 따르면, 용접부에서 발생하는 피로 균열을 바람직하게 억제할 수 있는 형상의 암 센터 보스 구조를 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to provide a cancer center boss structure of a shape capable of preferably suppressing fatigue cracks generated in a welded portion.

또한 본 발명에 따르면, 피로 균열을 억제함으로써 피로 수명을 늘릴 수 있는 형상의 암 센터 보스 구조를 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to provide a cancer center boss structure having a shape capable of increasing fatigue life by suppressing fatigue cracks.

도 1은 통상의 굴삭기를 도시한 개략도;
도 2a는 종래의 암 센터 보스를 구비한 암의 일부를 도시한 측면도;
도 2b는 도 2a의 암 센터 보스에 대한 구조해석 결과를 도시한 도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 암 센터 보스를 구비한 암의 일부를 도시한 측면도; 및
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암 센터 보스의 형상을 예시적으로 표시한 도면이다.1 is a schematic view showing a conventional excavator;
FIG. 2A is a side view showing a part of an arm having a conventional cancer center boss; FIG.
FIG. 2B illustrates a structural analysis result of the cancer center boss of FIG. 2A; FIG.
FIG. 3 is a side view showing a part of an arm having a cancer center boss according to an embodiment of the present invention; FIG. And
FIG. 4 is a view showing an exemplary shape of a cancer center boss according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 암 센터 보스를 구비한 암의 일부를 도시한 측면도이다. 도 3에 따르면, 본 발명에 따른 암 센터 보스(240)는 상판(230)과 하판(220) 및 측판(210)으로 구성되는 암(200)의 회동 중심에서 측판(210)과 하판(220)에 용접을 통해 결합된다. 암 센터 보스(240)에는 홀(242)과 홀(242)이 형성된 평판의 보스 몸체(244)가 형성되며, 이 홀(242)을 통해 붐의 말단(도시되지 않음)과 체결되는 회동축이 결합될 수 있다. 보스 몸체(244)는 보스 몸체(244)의 둘레를 따라 형성되며, 하판(220)을 향한 방향으로 정점(246c)을 갖는 용접부(246)를 갖는다. 즉, 본 발명에서 암 센터 보스(240)는 암(200)의 하판(220)을 향한 방향에 정점(246c)을 갖는 역삼각형 형상으로 구성되며, 정점(246c)을 중심으로 인접하는 보스 몸체(244)의 두 변(246a, 246b)은 각각 대응하는 암의 하판(220)에 대해 소정의 각도로 형성됨으로써 해당 부위에서 피로 균열의 발생을 억제하는 것을 특징으로 한다.3 is a side view showing a part of an arm having a cancer center boss according to a preferred embodiment of the present invention. 3, the arm boss 240 according to the present invention includes a side plate 210 and a lower plate 220 at a center of rotation of the arm 200, which is composed of an upper plate 230, a lower plate 220, and a side plate 210. [ Through welding. A boss body 244 of a flat plate in which a hole 242 and a hole 242 are formed is formed in the arm center boss 240. A pivot shaft which is fastened to the end of the boom Can be combined. The boss body 244 is formed along the periphery of the boss body 244 and has a weld 246 having an apex 246c in the direction toward the lower plate 220. [ That is, in the present invention, the cancer center boss 240 is formed in an inverted triangular shape having a vertex 246c in the direction toward the lower plate 220 of the arm 200, 244 are formed at a predetermined angle with respect to the corresponding lower plate 220 of the arm so as to suppress the occurrence of fatigue cracks at the corresponding portions.

예컨대, 본 실시예에서 암(200)의 하판(220)에 대응하는 보스 몸체(244)의 두 변(246a, 246b)에서 주로 피로 균열이 발생하고 있지만, 이 부분에 작용하는 하중(F), 즉 용접부에 대해 수직 방향의 힘 성분(Fv)이 종래 형상의 암 센터 보스와 비교하여 크게 작아짐을 확인할 수 있다.For example, in the present embodiment, fatigue cracks mainly occur on the two sides 246a and 246b of the boss body 244 corresponding to the lower plate 220 of the arm 200. However, the load F, That is, it can be confirmed that the force component Fv in the vertical direction with respect to the welded portion is significantly smaller than that of the conventional cancer center boss.

도 2a의 경우와 비교하여, 본 발명의 암 센터 보스(240)는 용접부(246)의 형상, 즉 보스 몸체(244)의 형상을 도 3에 도시된 바와 같이 변경함으로써 동일한 하중(F)에 대해서 더욱 작은 수직 방향의 힘 성분(Fv)을 받게 되며, 이에 용접부(246)의 해당 부위에서 수직 방향의 힘 성분(Fv)으로 인해 주로 야기되는 피로 균열의 발생이 크게 억제될 수 있다. 즉, 도 3에서 수평 방향의 힘 성분(Fh)보다 수직 방향의 힘 성분(Fv)이 훨씬 작게 작용하게 됨을 알 수 있다.2A, the cancer center boss 240 of the present invention is formed by changing the shape of the welded portion 246, that is, the shape of the boss body 244, as shown in FIG. 3, The generation of the fatigue crack mainly caused by the force component Fv in the vertical direction at the corresponding portion of the welded portion 246 can be greatly suppressed. That is, the force component Fv in the vertical direction is much smaller than the force component Fh in the horizontal direction in FIG.

다음으로, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 암 센터 보스의 형상을 예시적으로 표현한 도면이다. 도 4에 따르면, 본 발명의 암 센터 보스(240)는 직경을 D로 하는 홀(242)이 형성된 평판의 보스 몸체(244)로 구성되며, 이 보스 몸체(244)는 암의 하판(220)을 향한 방향으로 정점(246c)을 갖는 역삼각형 형상으로 구성되어 암의 측판(210)에 용접을 통해 결합된다.Next, FIG. 4 is an exemplary illustration of the shape of the cancer center boss according to another embodiment of the present invention. 4, the cancer center boss 240 of the present invention is constituted by a flat boss body 244 formed with a hole 242 having a diameter D, and the boss body 244 is fixed to the lower plate 220 of the arm, And has an inverted triangle shape having an apex 246c in the direction toward the side plate 210 of the arm and is welded to the side plate 210 of the arm.

본 실시예에서, 보스 몸체(244)는 다음과 같은 조건을 만족하면서 암의 측판(210)에 배치되어야 한다.In this embodiment, the boss body 244 should be disposed on the side plate 210 of the arm while satisfying the following conditions.

먼저, 암의 하판(220)에 대해 대응하는 두 변(246a, 246b)은 각각 하판(220)에 대해 소정의 각도로 형성되어야 한다. 예컨대, 각 변(246a, 246b)과 암의 하판(220)이 이루는 각도(α,β)는 30° 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 28°가 되도록 구성될 수 있다.First, two corresponding sides 246a, 246b of the lower plate 220 of the arm should be formed at an angle with respect to the lower plate 220, respectively. For example, the angles? And? Formed by the sides 246a and 246b and the lower plate 220 of the arm are preferably 30 degrees or less, and more preferably 28 degrees.

또한, 역삼각형 형상의 대응하는 두 변(246a, 246b)의 길이(L1, L2)는 너무 짧지 않도록 충분한 길이로 형성되며, 또한 각 변의 길이는 서로 동일한 길이를 갖는 것이 바람직하다(L1=L2). 또한, 보스 몸체(242)의 역삼각형 형상 중 암의 하판(220)을 향한 정점(246c)은 대응하는 홀(242)과 하판(220)의 형상을 따라 곡선 처리되며, 나머지 두 정점 역시 소정의 곡률 반경을 갖고 곡선 처리되는 것이 바람직하다.It is preferable that the lengths L1 and L2 of the two opposite sides 246a and 246b of the inverted triangular shape are formed to be sufficiently long so that the lengths of the sides are equal to each other (L1 = L2) . The vertex 246c of the inverted triangular shape of the boss body 242 toward the lower plate 220 of the arm is curved along the shape of the corresponding hole 242 and the lower plate 220, It is preferable to have a radius of curvature and be curved.

이처럼, 본 발명에 따른 암 센터 보스(240)는 그 형상을 변형함에 있어, 암의 하판(220)과 그에 대응하는 부분(예컨대, 역삼각형 형상의 대응하는 두 변 246a, 246b)을 서로에 대해 소정의 각도로 형성하는 것을 주된 특징으로 하고, 이에 해당 부분에서 하중(F)의 수직 방향의 힘 성분(Fv)을 최소화할 수 있다.As such, in the modification of the shape of the cancer center boss 240 according to the present invention, the lower plate 220 of the arm and the corresponding portion (for example, two corresponding sides 246a and 246b of the inverted triangular shape) The force component Fv in the vertical direction of the load F can be minimized at the corresponding portion.

따라서 본 발명의 암 센터 보스(240)는 하중(F)으로 인해 피로 균열이 발생하는 부위를 중심으로 그 형상을 변형시킴으로써, 해당 부위[예컨대, 하판(220)에 대응하는 두 변(246a, 246b)]에서 피로 균열의 발생을 억제할 수 있으며, 이를 통해 결과적으로 암 센터 보스의 피로 수명을 크게 연장할 수 있다.Therefore, the cancer center boss 240 of the present invention can deform the shape of the cancer center boss 240 around a portion where fatigue cracks are generated due to the load F, so that the two sides 246a, 246b (corresponding to the lower plate 220, ), It is possible to suppress the occurrence of fatigue cracks, thereby greatly extending the fatigue life of the cancer center boss.

200: 암 210: 측판
220: 하판 230: 상판
240: 암 센터 보스 242: 홀
244: 보스 몸체 246: 용접부
246a, 246b: 변 246c: 정점200: arm 210: shroud
220: lower plate 230: upper plate
240: Cancer Center Boss 242: Hole
244: boss body 246: welded portion
246a, 246b: side 246c: vertex

Claims (3)

암(200)의 측판(210)에 용접을 통해 결합되고, 붐의 말단에 체결되는 암의 회동축을 지지하는 암 센터 보스(240)로서,
상기 회동축의 일단이 삽입되는 홀(242)과 상기 홀(242)을 중심으로 형성된 소정 형상의 평판형 보스 몸체(244);를 포함하고,
용접부에 대해 수직 방향의 힘 성분(Fv)이 수평 방향의 힘 성분(Fh)보다 작게 작용하도록, 상기 소정 형상은 상기 암의 하판(220)을 향한 방향에 정점(246c)을 갖는 역삼각형 형상이며, 상기 정점(246c)을 중심으로 인접하는 보스 몸체의 두 변(246a, 246b)은 각각 대응하는 암의 하판(220)에 대해 소정의 각도(α, β)로 형성됨으로써 해당 부위의 피로 균열의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하는 암 센터 보스.The arm center boss (240), which is welded to the side plate (210) of the arm (200) and supports the rotation shaft of the arm fastened to the end of the boom,
A hole 242 through which one end of the pivot shaft is inserted, and a flat plate-shaped boss body 244 having a predetermined shape formed around the hole 242,
The predetermined shape is an inverted triangular shape having a vertex 246c in the direction toward the lower plate 220 of the arm so that the force component Fv in the vertical direction with respect to the welded portion is smaller than the horizontal force component Fh , The two sides 246a and 246b of the boss body adjacent to the vertex 246c are formed at predetermined angles? And? Relative to the corresponding lower plate 220 of the arm so that the fatigue cracks Wherein the boss is formed of a synthetic resin. 제 1 항에 있어서, 상기 소정의 각도(α, β)는 30°이하인 것을 특징으로 하는 암 센터 보스.2. The cancer center boss according to claim 1, wherein the predetermined angles? And? Are not more than 30 degrees. 제 2 항에 있어서, 상기 정점(246c)은 상기 정점에 인접한 상기 홀(242)과 상기 암의 하판(220)에 대응하여 곡선 처리되는 것을 특징으로 하는 암 센터 보스.3. The cancer center boss according to claim 2, wherein the vertex (246c) is curved in correspondence with the hole (242) adjacent to the vertex and the lower plate (220) of the arm.
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