KR101821275B1

KR101821275B1 - 건설 기계용 아암

Info

Publication number: KR101821275B1
Application number: KR1020137030680A
Authority: KR
Inventors: 마코토 스가야; 다케시 다카하시; 다카유키 시모다이라
Original assignee: 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2018-01-23
Also published as: EP2711467A1; US9315966B2; EP2711467A4; CN103547738A; CN103547738B; WO2012157676A1; KR20140027288A; JPWO2012157676A1; JP5632076B2; EP2711467B1; US20130343854A1

Abstract

유압 셔블(1)의 아암(11)을, 좌, 우의 측판(12, 13)과, 상판(14)과, 하판(15)과, 두꺼운 후판(16)에 의해서 둘러싸인 상자형 구조체로서 형성한다. 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)을, 상판(14)의 외면(14A3)보다 상방으로 돌출시킨다. 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)에 접합되는 한 쌍의 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)을, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)보다 높고, 또한 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)보다 낮게 배치한다. 이에 따라, 각 아암 실린더 브래킷(22)은, 두꺼운 후판(16)의 접합 면적을 크게 확보하여, 접합 강도를 높일 수 있다.

Description

건설 기계용 아암{ARM FOR CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은, 예를 들면 유압 셔블(shovel) 등의 건설 기계에 탑재된 작업 장치에 적합하게 이용되는 건설 기계용 아암에 관한 것이다.

일반적으로, 건설 기계의 대표예인 유압 셔블은, 자주(自走) 가능한 하부 주행체와, 당해 하부 주행체 상에 선회 가능하게 설치된 상부 선회체를 구비하고 있다. 상부 선회체를 구성하는 선회 프레임의 전측(前側)에는, 토사 등의 굴삭 작업을 행하는 작업 장치가 부앙(俯仰) 이동 가능하게 설치되어 있다.

여기서, 유압 셔블의 작업 장치는, 통상, 기단(基端)측이 선회 프레임에 회전 운동 가능하게 부착된 붐과, 당해 붐의 선단(先端)측에 회전 운동 가능하게 부착된 아암과, 당해 아암의 선단측에 회전 운동 가능하게 부착된 버킷 등의 작업구(具)와, 이들 붐, 아암, 버킷을 구동하는 붐 실린더, 아암 실린더, 버킷 실린더에 의해 대략 구성되어 있다.

이와 같은 작업 장치를 구성하는 아암은, 통상, 전체 길이가 몇 미터나 달하는 긴 용접 구조체로서 형성되어 있다. 즉, 아암은 좌, 우의 측판과, 이들 좌, 우의 측판의 상단(上端)측에 용접에 의해 접합된 상판(上板)과, 좌, 우의 측판의 하단(下端)측에 용접에 의해 접합된 하판(下板)과, 좌, 우의 측판과 상판의 후단(後端)측에 용접에 의해 접합된 후판(後板)에 의해 형성되어 있다. 이에 따라, 아암은, 횡단면이 사각형인 폐쇄 단면 구조를 이루는 상자형 구조체로 되어 있다.

아암의 전단(前端)에는, 버킷이 부착되는 버킷 연결 보스가 설치됨과 함께, 아암의 후부(後部) 하측에는, 붐의 선단측에 연결 핀을 이용하여 연결되는 붐 연결 보스(boss)가 설치되어 있다. 한편, 아암의 후단측에는, 아암 실린더가 연결 핀을 이용하여 연결되는 아암 실린더 브래킷이 설치되어 있다. 또한, 아암의 후부 상측에는, 버킷 실린더가 연결 핀을 이용하여 연결되는 버킷 실린더 브래킷이 설치되어 있다(특허문헌 1).

일본 공개특허 특개2003-261956호 공보

그런데, 아암의 후측(後側)에는 붐 연결 보스, 아암 실린더 브래킷, 버킷 실린더 브래킷이 설치되어 있기 때문에, 아암에 요구되는 강도는, 후측에서는 크고, 전측에서는 작아져 있다.

이에 대해, 상술한 종래 기술에 의한 아암은, 통상, 상판과 하판이, 균등한 판 두께를 가지는 강판재 등의 1장의 판재를 이용하여 형성되어 있다. 이 때문에, 아암의 전측에서는, 요구되는 강도에 대해 상판과 하판의 판 두께가 지나치게 두꺼운 경향이 있어, 아암 전체의 중량이 필요 이상으로 커져 버린다는 문제가 있다.

한편, 아암을 구성하는 상판, 하판, 후판, 아암 실린더 브래킷 등의 판 두께를 얇게 한 경우에는, 아암의 경량화를 도모할 수 있다. 그러나, 아암 실린더 브래킷은, 아암의 후단에 설치된 후판에 용접에 의해서 접합되고, 이 아암 실린더 브래킷에는, 아암 실린더의 신축에 수반하는 큰 부하가 작용한다. 이 때문에, 아암 실린더 브래킷 자체에 대해, 혹은 아암 실린더 브래킷과 후판의 용접부에 대해, 큰 응력(압축 응력, 벤딩 응력)이 작용한다. 이에 따라, 아암 실린더 브래킷을 포함하는 아암 전체의 내구성이 저하한다는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 필요한 강도를 확보하면서 전체의 중량을 경량화할 수 있도록 한 건설 기계용 아암을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

(1) 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 좌, 우의 측판과, 당해 좌, 우의 측판의 상단측에 용접에 의해 접합된 상판과, 상기 좌, 우의 측판의 하단측에 용접에 의해 접합된 하판과, 상기 좌, 우의 측판의 후단측과 상기 상판의 후단측에 용접에 의해 접합된 후판에 의해 횡단면이 사각형을 이루는 상자형 구조체로서 형성되고, 상기 좌, 우의 측판의 후부 하측에 위치하여, 당해 좌, 우의 측판과 상기 하판의 후단과 상기 후판의 전단에 용접에 의해 접합된 붐 연결 보스를 설치하며, 상기 좌, 우의 측판, 상판 및 하판의 전단에 용접에 의해 접합된 버킷 연결 보스를 설치하고, 상기 후판의 외면(外面)에 용접에 의해 접합된 좌, 우 방향으로 한 쌍의 아암 실린더 브래킷을 설치하여 이루어지는 건설 기계용 아암에 적용된다.

본 발명의 특징은, 상기 후판의 상단은, 상기 상판의 외면 높이 위치보다 상방으로 돌출시켜 설치하고, 상기 한 쌍의 아암 실린더 브래킷의 상단은, 상기 상판의 외면 높이 위치보다 높고, 또한 상기 후판의 상단보다 낮은 위치에 배치하는 구성으로 한 데에 있다.

이 구성에 의하면, 한 쌍의 아암 실린더 브래킷의 상단을, 상판의 외면의 높이 위치보다 높고, 또한 후판의 상단보다 낮게 배치함으로써, 각 아암 실린더 브래킷은, 후판과 대향하는 대향 면적, 즉, 접합 면적을 크게 형성할 수 있다. 이에 따라, 부하에 대한 각 아암 실린더 브래킷 자체의 강도를 높일 수 있다. 한편, 각 아암 실린더 브래킷과 후판 사이의 용접 길이를 크게 확보하여, 후판에 대한 각 아암 실린더 브래킷의 접합 강도를 높일 수 있다.

또한, 후판의 상단은, 상판의 외면의 높이 위치보다 상방으로 돌출시킴으로써, 그 강성(剛性)이 비교적 낮아지고, 후판의 상단측은, 아암 실린더 브래킷의 상단부에 작용하는 부하에 따라 적당한 휨을 생기게 한다. 이 때문에, 아암 실린더 브래킷의 상단부에 작용하는 부하를, 후판의 상단측의 휨에 의해서 흡수하여, 아암 실린더 브래킷의 상단과 후판의 접합부(용접 지단부(止端部; toe))에 생기는 응력의 집중을 저감할 수 있다. 이 결과, 후판에 대한 한 쌍의 아암 실린더 브래킷의 접합 강도를 확보하면서, 각 아암 실린더 브래킷의 판 두께를 얇게 할 수 있어, 아암 전체의 경량화를 도모할 수 있다.

(2) 본 발명에 의하면, 상기 한 쌍의 아암 실린더 브래킷은, 상기 후판의 외면에 맞닿는 단면(端面)에 개선(開先)을 설치하고, 상기 각 아암 실린더 브래킷의 개선과, 상기 후판의 외면의 사이를 필렛 용접(隅肉鎔接; fillet-welding)에 의해 접합하는 구성으로 한 데에 있다.

이 구성에 의하면, 각 아암 실린더 브래킷의 단면에 설치한 개선과 후판의 외면의 사이에 필렛 용접을 실시함으로써, 각 아암 실린더 브래킷을 판 두께 방향으로 충분히 용해시킬 수 있어, 후판의 외면에 강고하게 접합할 수 있다. 이 결과, 후판에 대한 한 쌍의 아암 실린더 브래킷의 접합 강도를 한층 더 높일 수 있어, 아암 실린더 브래킷의 내구성을 높일 수 있다.

(3) 본 발명에 의하면, 상기 상판은, 후측에 위치하여 판 두께가 두꺼운 판재로 이루어지는 뒤쪽 두꺼운 상판과, 당해 뒤쪽 두꺼운 상판의 전측에 위치하여 판 두께가 얇은 판재로 이루어지는 앞쪽 얇은 상판의 2부재에 의해 형성하고, 상기 한 쌍의 아암 실린더 브래킷의 상단은, 상기 뒤쪽 두꺼운 상판의 외면 높이 위치보다 높게 배치하는 구성으로 한 데에 있다.

이 구성에 의하면, 아암의 후부측에서는 뒤쪽 두꺼운 상판에 의해서 필요한 강도를 확보하고, 아암의 전부측에서는 앞쪽 얇은 상판에 의해서 경량화를 도모할 수 있으므로, 상판의 강도를 유지하면서 아암 전체의 경량화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 아암을 구비한 건설 기계로서의 유압 셔블을 나타내는 정면도이다.
도 2는 아암을 단체(單體)로 나타내는 정면도이다.
도 3은 아암을 도 2 중의 화살표 Ⅲ-Ⅲ 방향에서 본 평면도이다.
도 4는 아암을 도 3 중의 화살표 Ⅳ-Ⅳ 방향에서 본 단면도이다.
도 5는 도 4 중의 뒤쪽 두꺼운 상판, 앞쪽 얇은 상판, 뒤쪽 두꺼운 하판, 앞쪽 얇은 하판, 두꺼운 후판 등을 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 좌, 우의 측판, 뒤쪽 두꺼운 상판, 뒤쪽 두꺼운 하판 등을 도 5 중의 화살표 Ⅵ-Ⅵ 방향에서 본 단면도이다.
도 7은 우측판을 떼어낸 상태에서 아암의 내부를 나타내는 사시도이다.
도 8은 아암을 구성하는 측판, 상판, 하판, 후판, 붐 연결 보스, 아암 실린더 브래킷, 버킷 실린더 브래킷 등을 분해하여 나타내는 분해 사시도이다.
도 9는 도 2 중의 상판, 두꺼운 후판, 아암 실린더 브래킷 등을 확대하여 나타내는 주요부 확대도이다.
도 10은 두꺼운 후판과 아암 실린더 브래킷의 접합부를 도 9 중의 화살표 Ⅹ-Ⅹ 방향에서 본 단면도이다.
도 11은 아암 실린더의 신장 시에 두꺼운 후판의 상단측이 휜 상태를 나타내는 확대도이다.
도 12는 아암 실린더의 축소 시에 두꺼운 후판의 상단측이 휜 상태를 나타내는 확대도이다.

이하에, 본 발명에 관련된 건설 기계용 아암의 실시형태를, 유압 셔블의 아암에 적용한 경우를 예로 들어, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도면 중, 1은 건설 기계의 대표예로서의 유압 셔블을 나타내고, 당해 유압 셔블(1)은, 자주 가능한 크롤러식(crawler)의 하부 주행체(2)와, 당해 하부 주행체(2) 상에 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체(3)를 구비하고 있다. 상부 선회체(3)의 베이스가 되는 선회 프레임(3A)의 전부측에는, 작업 장치(4)가 부앙 이동 가능하게 설치되어 있다.

작업 장치(4)는, 기단부가 선회 프레임(3A)의 전부측에 부앙 이동 가능하게 핀 결합된 붐(5)과, 기단부가 붐(5)의 선단부에 회전 운동 가능하게 핀 결합된 후술의 아암(11)과, 당해 아암(11)의 선단부에 회전 운동 가능하게 핀 결합된 버킷(6)과, 아암(11)의 선단측과 버킷(6)의 사이에 설치된 버킷 링크(7)를 구비하고 있다. 또, 작업 장치(4)는, 붐(5)을 선회 프레임(3A)에 대해 부앙 이동시키는 붐 실린더(8)와, 아암(11)을 붐(5)에 대해 회전 운동시키는 아암 실린더(9)와, 버킷(6)을 아암(11)에 대해 회전 운동시키는 버킷 실린더(10)를 구비하고 있다.

여기서, 버킷 링크(7)는, 일단(一端) 측이 아암(11)의 선단측에 연결된 후측 링크(7A)와, 일단 측이 후측 링크(7A)의 타단(他端) 측에 연결되고 타단 측이 버킷(6)에 연결된 전측 링크(7B)에 의해 구성되어 있다. 한편, 버킷 실린더(10)의 보텀 측은, 후술하는 아암(11)의 버킷 실린더 브래킷(23)에 부착되고, 버킷 실린더(10)의 로드(rod) 측은, 버킷 링크(7)의 후측 링크(7A)와 전측 링크(7B)의 연결 부분에 접속되어 있다.

다음으로, 본 실시형태에 의한 아암에 대해, 도 2 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

11은 붐(5)의 선단부에 회전 운동 가능하게 부착된 아암을 나타내고 있다. 이 아암(11)은, 전체적으로 전, 후 방향으로 연장되는 긴 상자형 구조체로서 형성되고, 아암 실린더(9)에 의해 붐(5)에 대해 상, 하 방향으로 회전 운동하는 것이다.

여기서, 아암(11)은, 후술하는 좌, 우의 측판(12, 13)과, 상판(14)과, 하판(15)과, 두꺼운 후판(16)에 의해 형성되고, 당해 아암(11)은, 전체적으로 횡단면이 사각형인 폐쇄 단면 구조를 이루는 상자형 구조체를 이루고 있다. 아암(11)의 후측(붐(5) 측)에는, 후술의 붐 연결 보스(18), 아암 실린더 브래킷(22), 버킷 실린더 브래킷(23)이 설치되어 있다. 한편, 아암(11)의 전측(버킷(6) 측)에는, 후술의 버킷 연결 보스(20), 후측 링크 연결 보스(21)가 설치되어 있다.

12는 아암(11)의 좌측면을 구성하는 좌측판을 나타내고 있다. 좌측판(12)은, 후술하는 우측판(13)과 좌, 우 방향에서 대면하면서 전, 후 방향으로 연장되어 있다. 여기서, 도 4 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 좌측판(12)은, 전, 후 방향의 후측에 위치하는 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)과, 전, 후 방향의 전측에 위치하는 앞쪽 얇은 측판(12B)의 2부재를 접합함으로써 형성되어 있다. 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)에는, 후술의 붐 연결 보스(18)가 고정되고, 앞쪽 얇은 측판(12B)에는, 후술의 버킷 연결 보스(20), 후측 링크 연결 보스(21)가 고정되어 있다.

뒤쪽 두꺼운 측판(12A)은, 판 두께가 두꺼운 강판재 등의 판재를 이용하여 형성되고, 상판 접합 부위(12A1)와, 하판 접합 부위(12A2)와, 후판 접합 부위(12A3)와, 앞쪽 얇은 측판 접합 부위(12A4)에 의해서 둘러싸인 육각형 형상을 이루고 있다. 이 경우, 앞쪽 얇은 측판 접합 부위(12A4)는, 상판 접합 부위(12A1)로부터 하판 접합 부위(12A2)를 향해 비스듬하게 전방으로 연장됨으로써, 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)과 앞쪽 얇은 측판(12B)의 접합부의 길이를 크게 확보하는 구성으로 되어 있다. 하판 접합 부위(12A2)와 후판 접합 부위(12A3)가 교차하는 모서리부에는, 붐 연결 보스(18)의 플랜지부(18B)를 접합하기 위해 원호 형상으로 컷아웃된 붐 연결 보스 접합 홈(12A5)이 설치되어 있다.

한편, 앞쪽 얇은 측판(12B)은, 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)보다 판 두께가 얇은 강판재 등의 판재를 이용하여 형성되고, 상판 접합 부위(12B1)와, 하판 접합 부위(12B2)와, 버킷 연결 보스 접합 부위(12B3)와, 뒤쪽 두꺼운 측판 접합 부위(12B4)에 의해서 둘러싸인 사각형 형상을 이루고 있다. 이 경우, 뒤쪽 두꺼운 측판 접합 부위(12B4)는, 상판 접합 부위(12B1)로부터 하판 접합 부위(12B2)를 향해 비스듬하게 전방으로 연장되어 있다. 앞쪽 얇은 측판(12B)의 전단측에는, 후측 링크 연결 보스(21)의 플랜지부(21B)를 접합하기 위한 원형 구멍으로 이루어지는 후측 링크 연결 보스 접합 구멍(12B5)이 설치되어 있다.

뒤쪽 두꺼운 측판(12A)의 앞쪽 얇은 측판 접합 부위(12A4)와, 앞쪽 얇은 측판(12B)의 뒤쪽 두꺼운 측판 접합 부위(12B4)를 맞댄 상태에서, 양자 사이에 맞대기 용접을 실시함으로써, 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)과 앞쪽 얇은 측판(12B)의 2부재가 접합된 좌측판(12)이 형성되어 있다.

이 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 좌측판(12)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)의 판 두께를 12At라고 하고, 앞쪽 얇은 측판(12B)의 판 두께를 12Bt라고 하면, 판 두께(12At)와 판 두께(12Bt)의 관계는, 하기 수학식 1과 같이 설정되어 있다.

[수학식 1]

12At>12Bt

13은 아암(11)의 우측면을 구성하는 우측판을 나타내고, 당해 우측판(13)은, 좌측판(12)과 동일 형상을 가지고 있다. 즉, 우측판(13)은, 전, 후 방향의 후측에 위치하는 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)과, 전, 후 방향의 전측에 위치하는 앞쪽 얇은 측판(13B)의 2부재를 접합함으로써 형성되어 있다. 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)에는, 후술의 붐 연결 보스(18)가 고정되고, 앞쪽 얇은 측판(13B)에는, 후술의 버킷 연결 보스(20), 후측 링크 연결 보스(21)가 고정되어 있다.

뒤쪽 두꺼운 측판(13A)은, 판 두께가 두꺼운 강판재 등의 판재를 이용하여 형성되고, 상판 접합 부위(13A1)와, 하판 접합 부위(13A2)와, 후판 접합 부위(13A3)와, 앞쪽 얇은 측판 접합 부위(13A4)에 의해서 둘러싸인 육각형 형상을 이루고 있다. 하판 접합 부위(13A2)와 후판 접합 부위(13A3)가 교차하는 모서리부에는, 원호 형상으로 컷아웃된 붐 연결 보스 접합 홈(13A5)이 설치되어 있다.

한편, 앞쪽 얇은 측판(13B)은, 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)보다 판 두께가 얇은 강판재 등의 판재를 이용하여 형성되고, 상판 접합 부위(13B1)와, 하판 접합 부위(13B2)와, 버킷 연결 보스 접합 부위(13B3)와, 뒤쪽 두꺼운 측판 접합 부위(13B4)에 의해서 둘러싸인 사각형 형상을 이루고 있다. 앞쪽 얇은 측판(13B)의 전단측에는, 원형 구멍으로 이루어지는 후측 링크 연결 보스 접합 구멍(13B5)이 설치되어 있다.

뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 앞쪽 얇은 측판 접합 부위(13A4)와, 앞쪽 얇은 측판(13B)의 뒤쪽 두꺼운 측판 접합 부위(13B4)를 맞댄 상태에서, 양자 사이에 맞대기 용접을 실시함으로써, 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)과 앞쪽 얇은 측판(13B)의 2부재가 접합된 우측판(13)이 형성되어 있다.

이 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 우측판(13)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 판 두께를 13At로 하고, 앞쪽 얇은 측판(13B)의 판 두께를 13Bt로 하면, 판 두께(13At)와 판 두께(13Bt)의 관계는, 하기 수학식 2와 같이 설정되어 있다.

[수학식 2]

13At>13Bt

다음으로, 14는 아암(11)의 상면을 구성하는 상판을 나타내고 있다. 이 상판(14)은, 좌, 우의 측판(12, 13)의 상단측에 접합되고, 전, 후 방향으로 연장되어 있다. 여기서, 상판(14)은, 전, 후 방향의 후측에 위치하는 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)과, 전, 후 방향의 전측에 위치하는 앞쪽 얇은 상판(14B)의 2부재를 접합함으로써 형성되어 있다.

뒤쪽 두꺼운 상판(14A)은, 판 두께가 두꺼운 강판재 등의 판재를 이용하여 전, 후 방향으로 연장되는 직사각형의 판 형상으로 형성되고, 버킷 실린더 브래킷(23)보다 후측의 부위가, 약간 비스듬히 하향으로 굴곡되어 있다. 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 후단 가장자리는, 후술의 두꺼운 후판(16)에 접합되는 후판 접합 부위(14A1)로 되고, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 전단 가장자리는, 앞쪽 얇은 상판(14B)에 접합되는 앞쪽 얇은 상판 접합 부위(14A2)로 되어 있다. 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)에는, 후술의 버킷 실린더 브래킷(23)이 접합되어 있다.

한편, 앞쪽 얇은 상판(14B)은, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)보다 판 두께가 얇은 강판재 등의 판재를 이용하여 전, 후 방향으로 연장되는 직사각형의 평판 형상으로 형성되어 있다. 앞쪽 얇은 상판(14B)의 후단 가장자리는 뒤쪽 두꺼운 상판 접합 부위(14B1)로 되고, 앞쪽 얇은 상판(14B)의 전단 가장자리는, 후술하는 버킷 연결 보스(20)에 접합되는 버킷 연결 보스 접합 부위(14B2)로 되어 있다.

뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 앞쪽 얇은 상판 접합 부위(14A2)와, 앞쪽 얇은 상판(14B)의 뒤쪽 두꺼운 상판 접합 부위(14B1)를 맞댄 상태에서, 양자 사이에 맞대기 용접을 실시함으로써, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)과 앞쪽 얇은 상판(14B)의 2부재가 접합된 상판(14)이 형성되어 있다.

이 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이, 상판(14)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 판 두께를 14At로 하고, 앞쪽 얇은 상판(14B)의 판 두께를 14Bt로 하면, 판 두께(14At)와 판 두께(14Bt)의 관계는, 하기 수학식 3과 같이 설정되어 있다.

[수학식 3]

14At>14Bt

다음으로, 15는 아암(11)의 하면을 구성하는 하판을 나타내고 있다. 이 하판(15)은, 좌, 우의 측판(12, 13)의 하단측에 접합되고, 전, 후 방향으로 연장되어 있다. 여기서, 하판(15)은, 전, 후 방향의 후측에 위치하는 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)과, 전, 후 방향의 전측에 위치하는 앞쪽 얇은 하판(15B)의 2부재를 접합함으로써 형성되어 있다.

뒤쪽 두꺼운 하판(15A)은, 판 두께가 두꺼운 강판재 등의 판재를 이용하여 전, 후 방향으로 연장되는 직사각형의 평판 형상으로 형성되어 있다. 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)의 후단 가장자리는, 후술의 붐 연결 보스(18)에 접합되는 붐 연결 보스 접합 부위(15A1)로 되어 있다. 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)의 전단 가장자리는, 앞쪽 얇은 하판(15B)에 접합되는 앞쪽 얇은 하판 접합 부위(15A2)로 되어 있다.

한편, 앞쪽 얇은 하판(15B)은, 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)보다 판 두께가 얇은 강판재 등의 판재를 이용하여 전, 후 방향으로 연장되는 직사각형의 평판 형상으로 형성되어 있다. 앞쪽 얇은 하판(15B)의 후단 가장자리는 뒤쪽 두꺼운 하판 접합 부위(15B1)로 되어 있다. 앞쪽 얇은 하판(15B)의 전단 가장자리는, 후술하는 버킷 연결 보스(20)에 접합되는 버킷 연결 보스 접합 부위(15B2)로 되어 있다.

뒤쪽 두꺼운 하판(15A)의 앞쪽 얇은 하판 접합 부위(15A2)와, 앞쪽 얇은 하판(15B)의 뒤쪽 두꺼운 하판 접합 부위(15B1)를 맞댄 상태에서, 양자 사이에 맞대기 용접을 실시함으로써, 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)과 앞쪽 얇은 하판(15B)의 2부재가 접합된 하판(15)이 형성되어 있다.

이 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이, 하판(15)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)의 판 두께를 15At로 하고, 앞쪽 얇은 하판(15B)의 판 두께를 15Bt로 하면, 판 두께(15At)와 판 두께(15Bt)의 관계는, 하기 수학식 4와 같이 설정되어 있다.

[수학식 4]

15At>15Bt

다음으로, 16은 아암(11)의 후면을 구성하는 후판으로서의 두꺼운 후판을 나타내고 있다. 이 두꺼운 후판(16)은, 강판재 등의 판재를 이용하여 직사각형의 판 형상으로 형성되고, 길이 방향의 중앙부가 산형(山形)으로 굴곡되어 있다(도 5 참조). 이 두꺼운 후판(16)의 판 두께(16t)는, 좌측판(12)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)의 판 두께(12At), 우측판(13)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 판 두께(13At), 상판(14)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 판 두께(14At), 하판(15)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)의 판 두께(15At)와 동일한 두께, 또는 이들 이상의 두께를 가지고, 하기 수학식 5와 같이 설정되어 있다. 또한, 두꺼운 후판(16)은, 상단(16A)이 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)보다 상방으로 돌출하는 길이 치수를 가지고 있다.

[수학식 5]

16t≥12At, 13At, 14At, 15At

여기서, 두꺼운 후판(16)은, 좌, 우의 측판(12, 13)과 상판(14)의 후단측에 용접에 의해서 접합되고, 중공(中空)된 아암(11)의 후단을 폐색하는 것이다. 이 경우, 두꺼운 후판(16)은, 좌측판(12)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)의 후판 접합 부위(12A3)와, 우측판(13)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 후판 접합 부위(13A3)와, 상판(14)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 후판 접합 부위(14A1)에 용접에 의해서 접합되어 있다.

이 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이, 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)은, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)의 높이 위치보다 높이 치수(H1)만큼 상방으로 돌출하고 있다. 두꺼운 후판(16)의 전단 가장자리는, 후술의 붐 연결 보스(18)에 접합되는 붐 연결 보스 접합 부위(16B)로 되어 있다. 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)에는, 후술하는 아암 실린더 브래킷(22)이 고정되는 구성으로 되어 있다.

좌측판(12)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)의 상판 접합 부위(12A1)와 상판(14)의 사이, 앞쪽 얇은 측판(12B)의 상판 접합 부위(12B1)와 상판(14)의 사이에는, 각각 필렛 용접이 실시된다. 한편, 우측판(13)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 상판 접합 부위(13A1)와 상판(14)의 사이, 앞쪽 얇은 측판(13B)의 상판 접합 부위(13B1)와 상판(14)의 사이에는, 각각 필렛 용접이 실시된다. 이에 따라, 좌, 우의 측판(12, 13)의 상단부에 상판(14)이 강고하게 접합되어 있다.

좌측판(12)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판위(12A)의 하판 접합부(12A2)와 하판(15)의 사이, 앞쪽 얇은 측판(12B)의 하판 접합 부위(12B2)와 하판(15)의 사이에는, 각각 필렛 용접이 실시된다. 한편, 우측판(13)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 하판 접합 부위(13A2)와 하판(15)의 사이, 앞쪽 얇은 측판(13B)의 하판 접합 부위(13B2)와 하판(15)의 사이에는, 각각 필렛 용접이 실시된다. 이에 따라, 좌, 우의 측판(12, 13)의 하단부에 하판(15)이 강고하게 접합되어 있다.

또한, 좌측판(12)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)의 후판 접합 부위(12A3)와 두꺼운 후판(16)의 사이에 필렛 용접이 실시되고, 동일하게, 우측판(13)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 후판 접합 부위(13A3)와 두꺼운 후판(16)의 사이에 필렛 용접이 실시된다. 한편, 상판(14)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 후판 접합 부위(14A1)와 두꺼운 후판(16)의 사이에도, 필렛 용접이 실시된다. 이에 따라, 좌, 우의 측판(12, 13)과 상판(14)의 후단측에 두꺼운 후판(16)이 강고하게 접합되어 있다.

여기서, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 좌측판(12)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)과 앞쪽 얇은 측판(12B)의 접합부의 상단(12C)은, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 중간부의 위치에서 접합되고, 하단(12D)은, 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)의 전측의 위치에서 접합되어 있다. 한편, 도 2에 나타내는 바와 같이, 우측판(13)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)과 앞쪽 얇은 측판(13B)의 접합부에 대해 보면, 상단(13C)은, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 중간부의 위치에서 접합되고, 하단(13D)은, 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)의 전부측의 위치에서 접합되어 있다.

17은 좌측판(12)의 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)과 두꺼운 후판(16)의 사이, 우측판(13)의 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)과 두꺼운 후판(16)의 사이에 각각 설치된 좌, 우의 백킹(backing)재를 나타내고 있다. 이 백킹재(17)는, 예를 들면 가늘고 긴 각재(角材)를 산형으로 절곡함으로써 형성되고, 뒤쪽 두꺼운 측판(12A, 13A)의 후판 접합 부위(12A3, 13A3)의 내면에 스폿 용접 등에 의해서 고정되어 있다.

좌측판(12)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)의 후판 접합 부위(12A3)와 두꺼운 후판(16)의 사이는, 백킹재(17)를 이용하여 필렛 용접됨과 함께, 우측판(13)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 후판 접합 부위(13A3)와 두꺼운 후판(16)의 사이는, 백킹재(17)를 이용하여 필렛 용접되는 구성으로 되어 있다. 이것에 의해, 이들 필렛 용접 부위는 완전 용접으로 된다.

다음으로, 18은 좌, 우의 측판(12, 13)의 후부 하측에 설치된 붐 연결 보스를 나타내고 있다. 이 붐 연결 보스(18)는, 붐(5)과 아암(11)의 사이를 회전 운동 가능하게 연결하는 연결 핀(도시 생략)이 삽입 통과되는 것이다. 여기서, 이 붐 연결 보스(18)는, 좌, 우 방향으로 연장되는 중공된 원통 보스부(18A)와, 당해 원통 보스부(18A)의 좌, 우 방향의 양단(兩端)측에 설치된 원호 형상의 평판으로 이루어지는 좌, 우의 플랜지부(18B)에 의해 구성되어 있다.

붐 연결 보스(18)의 원통 보스부(18A)는, 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)의 붐 연결 보스 접합 부위(15A1)와, 두꺼운 후판(16)의 붐 연결 보스 접합 부위(16B)에 용접에 의해서 접합되어 있다. 붐 연결 보스(18)의 좌측의 플랜지부(18B)는, 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)의 붐 연결 보스 접합 홈(12A5)에 접합되고, 우측의 플랜지부(18B)는, 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 붐 연결 보스 접합 홈(13A5)에 접합되어 있다.

19는 상판(14)의 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 내면과 붐 연결 보스(18)의 사이에 설치된 내부 격벽을 나타내고 있다. 이 내부 격벽(19)은, 아암(11) 내에 2개의 폐쇄 공간을 형성하도록 배치되어, 아암(11)의 강성을 높이는 것이다. 이 내부 격벽(19)은, 좌, 우의 측판(12, 13)의 간격과 대략 같은 좌, 우 방향의 폭 치수를 가지는 직사각형의 평판으로 이루어져 있다.

여기서, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 내부 격벽(19)의 상단(19A)은, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)과 앞쪽 얇은 상판(14B)의 접합부의 근방 위치에 용접에 의해서 접합되어 있다. 내부 격벽(19)의 하단(19B)은, 붐 연결 보스(18)의 원통 보스부(18A)에 용접에 의해서 접합되어 있다. 한편, 내부 격벽(19)의 좌측단은, 좌측판(12)의 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)과 앞쪽 얇은 측판(12B)에 용접에 의해서 접합되고, 우측단은, 우측판(13)의 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)과 앞쪽 얇은 측판(13B)에 용접에 의해서 접합되어 있다.

20은 좌, 우의 측판(12, 13), 상판(14) 및 하판(15)의 전단부에 설치된 버킷 연결 보스를 나타내고 있다. 버킷 연결 보스(20)는, 버킷(6)과 아암(11)의 사이를 회전 운동 가능하게 연결하는 연결 핀(도시 생략)이 삽입 통과되는 것이다. 이 버킷 연결 보스(20)는, 좌, 우 방향으로 연장되는 중공된 원통 보스부(20A)와, 당해 원통 보스부(20A)의 좌, 우 방향의 양단측에 설치된 평판 형상의 좌, 우의 플랜지부(20B)에 의해 구성되어 있다.

여기서, 버킷 연결 보스(20)의 원통 보스부(20A)는, 앞쪽 얇은 상판(14B)의 버킷 연결 보스 접합 부위(14B2)와, 앞쪽 얇은 하판(15B)의 버킷 연결 보스 접합 부위(15B2)에 용접에 의해서 접합되어 있다. 버킷 연결 보스(20)의 좌측의 플랜지부(20B)는, 앞쪽 얇은 측판(12B)의 버킷 연결 보스 접합 부위(12B3)에 접합되고, 우측의 플랜지부(20B)는, 앞쪽 얇은 측판(13B)의 버킷 연결 보스 접합 부위(13B3)에 접합되어 있다.

21은 버킷 연결 보스(20)에 인접하여 좌, 우의 측판(12, 13)의 전단측에 설치된 후측 링크 연결 보스를 나타내고 있다. 후측 링크 연결 보스(21)는, 버킷 링크(7)의 후측 링크(7A)와 아암(11)의 사이를 회전 운동 가능하게 연결하는 연결 핀(도시 생략)이 삽입 통과되는 것이다. 여기서, 후측 링크 연결 보스(21)는, 좌, 우 방향으로 연장되는 중공된 원통 보스부(21A)와, 당해 원통 보스부(21A)의 좌, 우 방향의 양단측에 설치된 원판 형상의 좌, 우의 플랜지부(21B)에 의해 구성되어 있다. 후측 링크 연결 보스(21)의 좌측의 플랜지부(21B)는, 앞쪽 얇은 측판(12B)의 후측 링크 연결 보스 접합 구멍(12B5)에 접합되고, 우측의 플랜지부(21B)는, 앞쪽 얇은 측판(13B)의 후측 링크 연결 보스 접합 구멍(13B5)에 접합되어 있다.

다음으로, 본 실시형태에 의한 좌, 우 방향으로 한 쌍의 아암 실린더 브래킷(22)에 대해 설명한다.

즉, 22는 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)에 설치된 한 쌍의 아암 실린더 브래킷을 나타내고, 당해 각 아암 실린더 브래킷(22)은, 좌, 우 방향에서 쌍을 이루어서 배치되어 있다. 각 아암 실린더 브래킷(22)은, 아암 실린더(9)의 로드 선단이, 연결 핀(도시 생략)을 개재하여 회전 운동 가능하게 연결되는 것이다. 여기서, 각 아암 실린더 브래킷(22)은, 강판재 등의 판재를 이용하여 대략 삼각형 형상을 이루는 판체로서 형성되고, 그 중앙부에는, 상술의 연결 핀을 삽입 통과하기 위한 핀 삽입 통과 구멍(22A)이 뚫려서 설치되어 있다. 각 아암 실린더 브래킷(22)은, 좌, 우 방향으로 일정한 간격을 유지한 상태에서, 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)에 용접에 의해서 접합되어 있다.

이 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이, 각 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)은, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)의 높이 위치보다 높이 치수(H2)만큼 높은 위치에 배치되고, 또한, 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)보다 높이 치수(H3)만큼 낮은 위치에 배치되어 있다.

따라서, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)으로부터 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)까지의 높이 치수(H1)와, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)으로부터 각 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)까지의 높이 치수(H2)와, 각 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)으로부터 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)까지의 높이 치수(H3)의 관계는, 하기 수학식 6과 같이 되어 있다.

[수학식 6]

H1=H2+H3

이에 따라, 각 아암 실린더 브래킷(22)의 전단과 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)이 대향하는 대향 면적, 즉, 접합 면적을 크게 형성할 수 있다. 이 결과, 아암 실린더(9)의 신축에 의해서 각 아암 실린더 브래킷(22)에 작용하는 부하에 대해, 각 아암 실린더 브래킷(22) 자체의 강도를 높일 수 있다. 또한, 각 아암 실린더 브래킷(22)과 두꺼운 후판(16)의 외면(16C) 사이의 용접 길이를 크게 하여, 두꺼운 후판(16)에 대한 각 아암 실린더 브래킷(22)의 접합 강도를 높일 수 있는 구성으로 되어 있다.

여기서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 각 아암 실린더 브래킷(22) 중 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)에 맞닿는 단면에는, 루트면(root face)을 가지지 않는 산 형상의 개선(22C)이 형성되어 있다. 이 개선(22C)을 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)에 맞댐으로써, 양자 사이에는 K형 개선이 형성된다.

또한, 루트면은, 용접되는 2부재에 각각 형성되고 용접 시에 서로 맞닿는 면이다. 따라서, 개선(22C)의 위치에서 개선 필렛 용접을 행함으로써, 각 아암 실린더 브래킷(22)을 판 두께의 전역에 걸쳐 용해시킨 상태에서, 각 아암 실린더 브래킷(22)과 두꺼운 후판(16)의 사이에 매끄럽게 연속하는 용접 비드(22D)를 형성할 수 있다.

이에 따라, 각 아암 실린더 브래킷(22)을 두꺼운 후판(16)에 대해 강고하게 접합할 수 있다. 이 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이, 각 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)과 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)의 사이에도, 매끄럽게 연속하는 용접 비드(22D)를 형성할 수 있다. 또한, 아암 실린더 브래킷(22)에 설치되는 개선(22C)은, 산 형상의 개선에 한정하는 것이 아니고, レ형 개선 등의 다른 형상을 가지는 개선으로 해도 된다.

23은 상판(14)의 후단측의 외면(14A3)에 설치된 한 쌍의 버킷 실린더 브래킷을 나타내고, 당해 각 버킷 실린더 브래킷(23)은, 좌, 우 방향에서 쌍을 이루어서 배치되어 있다. 이들 각 버킷 실린더 브래킷(23)은, 버킷 실린더(10)의 보텀 측이, 연결 핀(도시 생략)을 개재하여 회전 운동 가능하게 연결되는 것이다. 여기서, 각 버킷 실린더 브래킷(23)은, 강판재 등의 판재를 이용하여 대략 삼각형 형상을 이루는 판체로서 형성되고, 그 중앙부에는, 상술의 연결 핀을 삽입 통과하기 위한 핀 삽입 통과 구멍(23A)이 뚫려서 설치되어 있다. 또한, 각 버킷 실린더 브래킷(23)은, 좌, 우 방향으로 일정한 간격을 유지한 상태에서, 상판(14)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)에 용접에 의해서 접합되어 있다.

다음으로, 24는 상판(14)의 후단측의 외면(14A3)에 설치된 보조 용접 부재를 나타내고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 보조 용접 부재(24)는, 평면에서 보아 대략 M자형을 이루는 평판으로 이루어져 있다. 이 보조 용접 부재(24)는, 상판(14)의 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)과 각 버킷 실린더 브래킷(23)의 용접부를 둘러싸도록, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)에 용접에 의해서 접합되어 있다.

이에 따라, 각 버킷 실린더 브래킷(23)과 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 사이에 형성된 용접부(용접 비드부)를, 보조 용접 부재(24)와 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 사이에 매립할 수 있다. 이에 따라, 상판(14)에 대한 각 버킷 실린더 브래킷(23)의 접합 강도를 높일 수 있는 구성으로 되어 있다.

본 실시형태에 의한 아암(11)은 상술과 같은 구성을 가지는 것이고, 이 아암(11)을 제조하는 순서의 일례를 도 8을 참조하여 설명한다.

먼저, 좌측판(12)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)의 앞쪽 얇은 측판 접합 부위(12A4)와, 앞쪽 얇은 측판(12B)의 뒤쪽 두꺼운 측판 접합 부위(12B4)를 맞댄 상태에서, 양자 사이에 맞대기 용접을 실시한다. 이에 따라, 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)과 앞쪽 얇은 측판(12B)의 2부재가 접합된 좌측판(12)을 형성할 수 있다. 한편, 우측판(13)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 앞쪽 얇은 측판 접합 부위(13A4)와, 앞쪽 얇은 측판(13B)의 뒤쪽 두꺼운 측판 접합 부위(13B4)를 맞댄 상태에서, 양자 사이에 맞대기 용접을 실시한다. 이에 따라, 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)과 앞쪽 얇은 측판(13B)의 2부재가 접합된 우측판(13)을 형성할 수 있다. 이 경우, 좌측판(12)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)의 후판 접합 부위(12A3)의 내면과, 우측판(13)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 후판 접합 부위(13A3)의 내면에는, 각각 백킹재(17)가 스폿 용접 등에 의해서 미리 고정되어 있다.

다음으로, 좌측판(12)의 붐 연결 보스 접합 홈(12A5)과, 우측판(13)의 붐 연결 보스 접합 홈(13A5)에 대해, 붐 연결 보스(18)의 좌, 우의 플랜지부(18B)를 각각 용접에 의해서 접합한다. 다음으로, 좌측판(12)의 후측 링크 연결 보스 접합 구멍(12B5)과, 우측판(13)의 후측 링크 연결 보스 접합 구멍(13B5)에 대해, 후측 링크 연결 보스(21)의 좌, 우의 플랜지부(21B)를 각각 용접에 의해서 접합한다. 또한, 좌측판(12)의 버킷 연결 보스 접합 부위(12B3)와, 우측판(13)의 버킷 연결 보스 접합 부위(13B3)에 대해, 버킷 연결 보스(20)의 좌, 우의 플랜지부(20B)를 각각 용접에 의해서 접합한다.

한편, 상판(14)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 앞쪽 얇은 상판 접합 부위(14A2)와, 앞쪽 얇은 상판(14B)의 뒤쪽 두꺼운 상판 접합 부위(14B1)를 맞댄 상태에서, 양자 사이에 맞대기 용접을 실시한다. 이에 따라, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)과 앞쪽 얇은 상판(14B)의 2부재가 접합된 상판(14)을 형성할 수 있다.

다음으로, 하판(15)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)의 앞쪽 얇은 하판 접합 부위(15A2)와, 앞쪽 얇은 하판(15B)의 뒤쪽 두꺼운 하판 접합 부위(15B1)를 맞댄 상태에서, 양자 사이에 맞대기 용접을 실시한다. 이에 따라, 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)과 앞쪽 얇은 하판(15B)의 2부재가 접합된 하판(15)을 형성할 수 있다.

다음으로, 좌측판(12)과 우측판(13)의 상단측에 상판(14)을 배치하고, 좌측판(12)과 상판(14)의 사이에 전체 길이에 걸쳐 필렛 용접을 실시한다. 동일하게, 우측판(13)과 상판(14)의 사이에 전체 길이에 걸쳐 필렛 용접을 실시한다. 또한, 상판(14)을 구성하는 앞쪽 얇은 상판(14B)의 버킷 연결 보스 접합 부위(14B2)를, 버킷 연결 보스(20)의 원통 보스부(20A)에 용접에 의해서 접합한다. 이에 따라, 좌, 우의 측판(12, 13)의 상단측에 상판(14)을 접합할 수 있다.

한편, 내부 격벽(19)을 준비하고, 이 내부 격벽(19)의 상단(19A)은, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 앞쪽 얇은 상판 접합 부위(14A2)의 근방 부위에 용접한다. 또, 내부 격벽(19)의 하단(19B)을, 붐 연결 보스(18)의 원통 보스부(18A)에 용접한다.

다음으로, 좌측판(12)과 우측판(13)의 하단측에 하판(15)을 배치하고, 좌측판(12)과 하판(15)의 사이에 전체 길이에 걸쳐 필렛 용접을 실시한다. 이와 동일하게, 우측판(13)과 하판(15)의 사이에 전체 길이에 걸쳐 필렛 용접을 실시한다. 한편, 뒤쪽 두꺼운 하판(15A)의 붐 연결 보스 접합 부위(15A1)를, 붐 연결 보스(18)의 원통 보스부(18A)에 용접에 의해서 접합한다. 또, 앞쪽 얇은 하판(15B)의 버킷 연결 보스 접합 부위(15B2)를, 버킷 연결 보스(20)의 원통 보스부(20A)에 용접에 의해서 접합한다. 이에 따라, 좌, 우의 측판(12, 13)의 하단측에 하판(15)을 접합할 수 있다.

이와 같이 하여, 좌, 우의 측판(12, 13)의 상단측에 상판(14)을 접합하고, 하단측에 하판(15)을 접합한 후에는, 두꺼운 후판(16)을 준비한다. 이 두꺼운 후판(16)을, 좌측판(12)의 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)에 고정한 백킹재(17)에 맞닿게 한 상태에서, 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)의 후판 접합 부위(12A3)와 두꺼운 후판(16)의 사이에 개선 필렛 용접을 실시한다. 이와 동일하게, 두꺼운 후판(16)을, 우측판(13)의 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)에 고정한 백킹재(17)에 맞닿게 한 상태에서, 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)의 후판 접합 부위(13A3)와 두꺼운 후판(16)의 사이에 개선 필렛 용접을 실시한다.

한편, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 후판 접합 부위(14A1)와, 두꺼운 후판(16)의 사이에 개선 필렛 용접을 실시한다. 또한, 두꺼운 후판(16)의 붐 연결 보스 접합 부위(16B)를, 붐 연결 보스(18)의 원통 보스부(18A)에 용접한다. 이 때, 도 9에 나타내는 바와 같이, 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)은, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)보다 높이 치수(H1)만큼 상방으로 돌출하고 있다.

다음으로, 상판(14)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)에, 한 쌍의 버킷 실린더 브래킷(23)을 용접에 의해서 접합한다. 또, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)과 각 버킷 실린더 브래킷(23)의 용접부를 둘러싸도록, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)에 M자형의 보조 용접 부재(24)를 배치한다. 이 보조 용접 부재(24)를 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)에 용접함으로써, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)에 대한 각 버킷 실린더 브래킷(23)의 접합 강도를 높인다.

다음으로, 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)에 좌, 우 한 쌍의 아암 실린더 브래킷(22)을 접합한다. 이 경우, 도 10에 나타내는 바와 같이, 각 아암 실린더 브래킷(22)의 단면에는, 루트면을 가지지 않는 개선(22C)이 설치되어 있다. 따라서, 이 개선(22C)의 위치에서 개선 필렛 용접을 행함으로써, 각 아암 실린더 브래킷(22)을 판 두께의 전역에 걸쳐 용해시킬 수 있다. 이 결과, 각 아암 실린더 브래킷(22)과 두꺼운 후판(16)의 사이에 매끄럽게 연속하는 용접 비드(22D)를 형성하고, 각 아암 실린더 브래킷(22)을 두꺼운 후판(16)에 대해 강고하게 접합할 수 있다. 이와 동일하게, 도 9에 나타내는 바와 같이, 각 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)과 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)의 사이에도 매끄럽게 연속하는 용접 비드(22D)를 형성할 수 있다. 이 결과, 각 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)을 두꺼운 후판(16)에 대해 강고하게 접합할 수 있다.

이 때, 도 9에 나타내는 바와 같이, 각 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)은, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)의 높이 위치보다 높이 치수(H2)만큼 높은 위치에 배치되고, 또한, 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)보다 높이 치수(H3)만큼 낮은 위치에 배치되어 있다. 이에 따라, 각 아암 실린더 브래킷(22)은, 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)과 대향하는 접합 면적을 크게 형성할 수 있다.

이와 같이 하여, 좌, 우의 측판(12, 13), 상판(14), 하판(15), 두꺼운 후판(16) 등을 서로 용접함으로써, 횡단면이 사각형인 폐쇄 단면 구조를 이루는 아암(11)을 형성할 수 있다.

이 경우, 본 실시형태에 의하면, 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)을, 상판(14)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)보다 상방으로 돌출시키고 있다. 또한, 두꺼운 후판(16)의 외면(16C)에 접합되는 좌, 우의 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)을, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)보다 높고, 또한 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)보다 낮게 배치하고 있다.

이에 따라, 각 아암 실린더 브래킷(22)은, 두꺼운 후판(16)과 대향하는 면적, 즉, 두꺼운 후판(16)과의 접합 면적을 크게 형성할 수 있다. 이 결과, 아암 실린더(9)의 신축에 의한 부하에 대해, 각 아암 실린더 브래킷(22) 자체의 강도를 높일 수 있다. 또, 각 아암 실린더 브래킷(22)과 두꺼운 후판(16) 사이의 용접 길이를 크게 확보할 수 있으므로, 두꺼운 후판(16)에 대한 각 아암 실린더 브래킷(22)의 접합 강도를 높일 수 있다.

또한, 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)을, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)보다 상방으로 돌출시킴으로써, 두꺼운 후판(16)의 상단(16A) 측의 강성이 비교적 낮아진다. 이 때문에, 두꺼운 후판(16)의 상단(16A) 측은, 각 아암 실린더 브래킷(22)에 작용하는 부하에 따라 적당한 휨을 생기게 한다.

이것을 구체적으로 기술하면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 아암 실린더(9)가 화살표 F1 방향으로 신장했을 때에는, 아암 실린더(9)로부터 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)에 작용하는 부하에 의해, 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)측은 화살표 F2 방향으로 적당한 휨을 생기게 한다. 한편, 도 12에 나타내는 바와 같이, 아암 실린더(9)가 화살표 R1 방향으로 축소했을 때에는, 아암 실린더(9)로부터 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)에 작용하는 부하에 의해, 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)측은 화살표 R2 방향으로 적당한 휨을 생기게 한다.

이와 같이, 아암 실린더(9)의 신축에 의해서 각 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)에 작용하는 부하를, 두꺼운 후판(16)의 상단(16A)측의 휨에 의해서 흡수할 수 있다. 따라서, 각 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)과 두꺼운 후판(16)의 접합부(용접 비드(22D))에 생기게 하는 응력의 집중을 저감할 수 있다. 이 결과, 두꺼운 후판(16)에 대한 한 쌍의 아암 실린더 브래킷(22)의 접합 강도를 확보하면서, 각 아암 실린더 브래킷(22)의 판 두께를 얇게 할 수 있으므로, 아암(11) 전체의 경량화를 도모할 수 있다.

한편, 본 실시형태에 의하면, 좌측판(12)을 뒤쪽 두꺼운 측판(12A)과 앞쪽 얇은 측판(12B)의 2부재에 의해 형성하고, 우측판(13)을 뒤쪽 두꺼운 측판(13A)과 앞쪽 얇은 측판(13B)의 2부재에 의해 형성함으로써, 아암(11)을 구성하는 좌, 우의 측판(12, 13)을 후측에서는 후육(厚肉)으로 전측에서는 박육(薄肉)으로 구성하고 있다. 동일하게, 상판(14)을 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)과 앞쪽 얇은 상판(14B)의 2부재에 의해서 형성하고, 하판(15)을 뒤쪽 두꺼운 상판(15A)과 앞쪽 얇은 상판(15B)의 2부재에 의해서 형성함으로써, 아암(11)을 구성하는 상판(14) 및 하판(15)을, 후측에서는 후육으로 전측에서는 박육으로 구성하고 있다.

이 결과, 붐 연결 보스(18), 아암 실린더 브래킷(22), 버킷 실린더 브래킷(23) 등이 설치되는 아암(11)의 후부측에서는 필요한 강도를 확보하면서, 아암(11) 전체의 경량화를 도모할 수 있다. 특히, 상판(14)을 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)과 앞쪽 얇은 상판(14B)의 2부재에 의해서 형성하고 있기 때문에, 아암(11)의 후부측에서는 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)에 의해서 필요한 강도를 확보하고, 아암(11)의 전부측에서는 앞쪽 얇은 상판(14B)에 의해서 경량화를 도모할 수 있다. 따라서, 상판(14)의 강도를 유지하면서 아암(11) 전체의 경량화를 도모할 수 있다. 이 경우, 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(16A)은, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3)의 높이 위치보다 높게 배치하고 있으므로, 뒤쪽 두꺼운 판(16)의 상단측의 휨을 확보하는 것과 상판(14)의 강도를 확보하는 것을 양립할 수 있다. 또한, 뒤쪽 두꺼운 판(16)은, 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)과 동등 이상의 판 두께를 이용한 두꺼운 판으로서 형성하고 있으므로, 아암(11)의 후부측에서는 필요한 강도를 확보하면서, 아암(11) 전체의 경량화를 도모할 수 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 아암(11)을 조립하는 순서의 일례로서, 좌, 우의 측판(12, 13)에 붐 연결 보스(18), 버킷 연결 보스(20), 후측 링크 연결 보스(21)를 접합한 후, 각 측판(12, 13)에 상판(14)을 접합한다. 다음으로, 상판(14)과 붐 연결 보스(18)의 사이에 내부 격벽(19)을 접합한 후, 각 측판(12, 13)에 하판(15)과 두꺼운 후판(16)을 접합한 경우를 예시하고 있다. 그러나, 본 발명에 의한 아암(11)의 조립 순서는, 본 실시형태에 한정하는 것이 아니고, 아암(11)을 조립하는 순서는 적절히 변경할 수 있는 것이다.

상술한 실시형태에서는, 좌, 우의 측판(12, 13)을 구성하는 뒤쪽 두꺼운 측판(12A, 13A)에 백킹재(17)를 고정함으로써, 이 백킹재(17)를 이용하여 각 뒤쪽 두꺼운 측판(12A, 13A)을 두꺼운 후판(16)에 대해 필렛 용접을 실시하여, 완전 용접으로 하는 구성을 예시하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 백킹재(17)를 이용하지 않고, 각 뒤쪽 두꺼운 측판(12A, 13A)과 두꺼운 후판(16)의 사이에 단순한 필렛 용접을 실시하는 구성으로 해도 된다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 건설 기계로서 크롤러식의 유압 셔블(1)을 예로 들어 설명하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 예를 들면 휠식 유압 셔블에 이용되는 아암 등의 다른 건설 기계용의 아암에도 널리 적용할 수 있다.

1: 유압 셔블(건설 기계) 11: 아암
12: 좌측판 12A, 13A: 뒤쪽 두꺼운 측판
12B, 13B: 앞쪽 얇은 측판 13: 우측판
14: 상판 14A: 뒤쪽 두꺼운 상판
14A3: 외면 14B: 앞쪽 얇은 상판
15: 하판 15A: 뒤쪽 두꺼운 하판
15B: 앞쪽 얇은 하판 16: 두꺼운 후판(후판)
16A: 상단 16C: 외면
18: 붐 연결 보스 20: 버킷 연결 보스
22: 아암 실린더 브래킷 22C: 개선

Claims

좌, 우의 측판(12, 13)과, 당해 좌, 우의 측판(12, 13)의 상단측에 용접에 의해 접합된 상판(14)과, 상기 좌, 우의 측판(12, 13)의 하단측에 용접에 의해 접합된 하판(15)과, 상기 좌, 우의 측판(12, 13)의 후단측과 상기 상판(14)의 후단측에 용접에 의해 접합된 후판(16)에 의해 횡단면이 사각형을 이루는 상자형 구조체로서 형성되고,
상기 좌, 우의 측판(12, 13)의 후부 하측에 위치하여, 당해 좌, 우의 측판(12, 13)과 상기 하판(15)의 후단과 상기 후판(16)의 전단에 용접에 의해 접합된 붐 연결 보스(18)를 설치하며,
상기 좌, 우의 측판(12, 13), 상판(14) 및 하판(15)의 전단에 용접에 의해 접합된 버킷 연결 보스(20)를 설치하고,
상기 후판(16)의 외면(16C)에 용접에 의해 접합된 좌, 우 방향으로 한 쌍의 아암 실린더 브래킷(22)을 설치하여 이루어지는 건설 기계용 아암에 있어서,
상기 후판(16)의 상단(16A)은, 상기 상판(14)의 외면(14A3) 높이 위치보다 상방으로 돌출시켜 설치하고,
상기 한 쌍의 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)은, 상기 상판(14)의 외면(14A3) 높이 위치보다 높고, 또한 상기 후판(16)의 상단(16A)보다 낮은 위치에 배치하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 건설 기계용 아암.
제 1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 아암 실린더 브래킷(22)은, 상기 후판(16)의 외면(16C)에 맞닿는 단면에 개선(22C)을 설치하고,
상기 각 아암 실린더 브래킷(22)의 개선(22C)과, 상기 후판(16)의 외면(16C)의 사이를 필렛 용접에 의해 접합하는 구성으로서 이루어지는 건설 기계용 아암.
제 1 항에 있어서,
상기 상판(14)은, 후측에 위치하여 판 두께가 두꺼운 판재로 이루어지는 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)과, 당해 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 전측에 위치하여 판 두께가 얇은 판재로 이루어지는 앞쪽 얇은 상판(14B)의 2부재에 의해 형성하고,
상기 좌, 우 한 쌍의 아암 실린더 브래킷(22)의 상단(22B)은, 상기 뒤쪽 두꺼운 상판(14A)의 외면(14A3) 높이 위치보다 높은 위치에 배치하는 구성으로서 이루어지는 건설 기계용 아암.