KR20060043739A

KR20060043739A - 건설 기계

Info

Publication number: KR20060043739A
Application number: KR1020050022162A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 다카노; 켄이치 시미즈; 다케시 엔도; 야스하루 기무라
Original assignee: 가부시키가이샤 고마츠 세이사꾸쇼; 고마츠제노아 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-05-15
Also published as: CN1673465A; EP1580332A2; EP1580332A3; JP2005271602A; US20050204590A1

Abstract

본 발명의 건설 기계는, 하부 주행체와, 그 상부에 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체와, 이 상부 선회체의 전방부에 가동적으로 지지되는 작업기를 구비하는 건설 기계로서, 상부 선회체의 토대인 프레임 조립체에 있어서, 적어도 작업기를 지지하는 작업기 지지부와, 이 작업기 지지부로부터 후방을 향할수록 측방으로 확장되어 연장되는 우측 종방향 리브 및 좌측 종방향 리브와, 작업기 지지부 및 우측 종방향 리브 및 좌측 종방향 리브의 각각의 하부 가장자리부를 접속하면서 내측으로 연장되는 바닥판을, 용접 가능한 재료를 이용하여 주물로 제조하는 것을 특징으로 한다.

Description

건설 기계{CONSTRUCTION MACHINE}

도 1은 본 발명에 관한 실시예의 유압 셔블을 도시하는 우측면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예인 유압 셔블의 리볼빙 프레임 어셈블리에 있어서의 리볼빙 프레임을 도시하는 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예인 리볼빙 프레임 어셈블리에 있어서의 리볼빙 프레임의 사시도이다.

도 4A 및 4B는 본 발명의 실시예인 리볼빙 프레임에 있어서의 바닥판과 좌측 종방향 리브와의 접속부를 도시하는 단면도, 및 종래의 판금에 의한 접합부를 도시하는 단면도이다.

도 5는 종래의 포크레인을 도시하는 우측면도이다.

도 6은 종래의 포크레인에 있어서의 선회 프레임의 분해 상태를 도시하는 사시도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 건설 기계

2: 하부 선회체

3: 상부 선회체

3a: 오퍼레이터 시트

3p: 외장 패널

4r, 4l: 트랙 프레임

5: 구동륜

6: 유동륜

10: 작업기

10a: 붐

10b: 아암

10c: 버킷

R: 리볼빙 프레임

Ra: 리볼빙 프레임 어셈블리

r: 크롤러

본 발명은 건설 기계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건설 기계의 상부 선회체의 토대를 이루는 프레임 조립체에 관한 것이다.

특허 공개 제2002-146834호 공보에 따르면, 포크레인(100)은 그 우측면도인 도 5에 도시한 바와 같이, 하부의 주행 장치(102)와, 상부의 선회체(103)와, 이 선회체(103)에 구비된 굴삭 장치(104) 등으로 주로 구성되어 있다.

상부의 선회체(103)의 토대이며, 그 저면부에 설치되는 선회 프레임(F)은 분 해도인 도 6에 도시한 바와 같이, 굴삭 장치(104)가 수평 방향으로 선회 가능하게 축지지되는 지지체(111)가 마련되어 있다.

상기 구성에 의해, 포크레인(100)의 굴삭 장치(104)에 의한 작업을 할 때에 굴삭 장치(104)를 지지하는 선회 프레임(F)에는 각종 하중이 인가되기 때문에, 소정의 강도가 요구된다.

이 선회 프레임(F)은 소정의 크기를 필요로 하기 때문에, 도 6에 도시한 바와 같이, 판금에 의해 제조되고 있다.

한편, 소형기에 있어서의 선회 프레임에 있어서는, 그 크기가 비교적 작기 때문에, 특허 공개 제2003-20683호 공보에 기재된 터닝 프레임(특허 공개 제2002-146834호 공보의 선회 프레임에 상당함)(도시하지 않음)과 같이, 주물에 의해 제조되는 경우가 있다.

그런데, 전술한 선회 프레임은 특허 공개 제2002-146834호 공보에 기재된 바와 같이 판금에 의해 제조되는 경우에는, 각각 최적의 두께의 강판을 선택함으로써 중량의 증가를 억제할 수 있다고 하는 이점은 있지만, 부품 갯수가 많고, 또한 구성 부품간을 용접에 의해 접합함으로써 용접 공수(工數)가 많아 코스트가 상승한다고 하는 문제가 있다.

또한, 각 구성 부품간은 부품(b1, b2)간의 접합부의 단면도인 도 4B에 도시한 바와 같이, 상호 접촉하여 조립되기 때문에, 접합부에 첨예한 홈부가 형성되게 되어 응력 집중이 발생하기 쉬우므로, 강도의 확보가 곤란하다고 하는 난점이 있다.

그 때문에, 가동시의 응력 집중이 발생하는 것을 방지할 목적으로, 접합 작업할 때에 접합부에 매끄러운 R부를 형성하기 위하여, 용접에 의한 접합 작업에 추가하여 충전 작업, 연삭 작업 등이 필요하게 되어, 설계, 제조작업에 여분의 부담을 가져오므로써 작업량의 증가를 초래하고 있다.

한편, 선회 프레임을 주물에 의해 제조하는 경우에는, 형상의 자유도를 갖는다고 하는 이점이 있고, 부품 갯수, 조립 공수가 줄어들지만, 두께를 얇게 한 경우에 성형 재료의 흐름이 나빠서 블로홀(blowhole)을 형성할 수 있고, 부품의 크기에 따라서는 형틀 내에 성형 재료가 퍼져가는 동안에 냉각되어 버려, 수율이 나쁘다고 하는 문제점이 있다.

그 때문에, 주물의 경우에는, 이러한 제조상의 제약 때문에 소정의 두께가 필요하며, 예컨대, 10 mm 두께로 충분한데도 25 mm 두께로 할 필요가 있어 중량이 증가한다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 실상을 감안하여, 부품 갯수, 조립 공수가 삭감되어 코스트의 저감을 도모할 수 있음과 동시에, 신뢰성 향상 및 중량 저감을 달성할 수 있는 건설 기계의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 관한 건설 기계는,

하부 주행체(2)와, 그 상부에 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체(3)와, 이 상부 선회체(3)의 전방부에 가동(可動)적으로 지지되는 작업기(10)를 구비하는 건 설 기계(1)로서, 상기 상부 선회체(3)의 토대인 프레임 조립체(Ra)에 있어서, 적어도, 상기 작업기(10)를 지지하는 작업기 지지부(Rb)와, 이 작업기 지지부(Rb)부터 후방을 향할수록 측방으로 확장되어 연장되는 우측 종방향 리브(Rs1) 및 좌측 종방향 리브(Rs2)와, 상기 작업기 지지부(Rb) 및 상기 우측 종방향 리브(Rs1) 및 상기 좌측 종방향 리브(Rs2)의 각각의 하부 가장자리부(Rb2, Rs11, Rs21)를 접속하면서 내측으로 연장되는 바닥판(Rt)을, 용접 가능한 재료를 이용하여 주물로 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 2에 관한 건설 기계는 청구항 1에 관한 건설 기계에 있어서, 상기 프레임 조립체(Ra)에 있어서, 상기 우측 종방향 리브(Rs1) 및 좌측 종방향 리브(Rs2)의 각각의 후방 끝가장자리부를 접속하는 후측 종방향 리브(Ru)를, 상기 작업기 지지부(Rb), 상기 우측 종방향 리브(Rs1), 좌측 종방향 리브(Rs2), 및 바닥판(Rt)과 함께 주물로 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 3에 관한 건설 기계는 청구항 1에 관한 건설 기계에 있어서, 상기 주물의 재료는 주강인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 4에 관한 건설 기계는 청구항 2에 관한 건설 기계에 있어서, 상기 주물의 재료는 주강인 것을 특징으로 한다.

이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 청구항 1에 관한 건설 기계에 의하면, 프레임 조립체에 있어서의 작업기 지지부와 우측 종방향 리브 및 좌측 종방향 리브와 바닥판을 용접 가능한 재료의 주물로 제조하기 때문에, 홈부에 R부를 마련하거나, 응력을 받는 부위의 두께를 두껍게 하는 등에 의해 내하중 강도의 향상을 도모 할 수 있어 기계적 신뢰성의 향상이 가능하다.

또한, 형상, 두께의 최적화를 이룰 수 있어 중량의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 부품 갯수가 삭감됨과 동시에 용접 공수가 삭감되어 제조 코스트의 저감을 도모할 수 있다.

따라서, 신뢰성이 높고, 더구나 중량의 저감이 가능한 저코스트의 건설 기계를 실현할 수 있다.

본 발명의 청구항 2에 관한 건설 기계에 의하면, 또한, 후측 종방향 리브를 주물로 일체 성형하기 때문에, 한층더 고강도 구조체를 얻을 수 있다.

본 발명의 청구항 3 또는 4에 관한 건설 기계에 의하면, 주물의 재료로서 주강을 이용하기 때문에, 용이하면서 저렴하게 제조할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 실시예에 관한 유압 셔블(건설 기계)(1)은 우측면도인 도 1에 도시한 바와 같이, 이동하기 위한 크롤러(r)가 마련되는 하부 주행체(2)와, 그 상부에 선회 가능하게 장착되고, 작업자가 승차하여 작업을 행하기 위한 상부 선회체(3)를 구비하고 있다.

하부 주행체(2)는 트랙 프레임(4r, 4l)의 양단부에 구동륜(5)과 유동륜(遊動輪)(6)이 각각 장착되어 있고, 구동륜(5)과 유동륜(6) 사이에는 크롤러(r)가 감겨져 있다.

또한, 하부 주행체(2)의 전방부에는 버킷(10c)으로 판 흙을 다시 매립할 때에 사용되는 블레이드(b)가 배토판(排土板)으로서의 소정 동작을 행할 수 있도록 요동 가능하게 설치되어 있다.

상부 선회체(3)에는 그 상부에 작업자가 착석하여 작업을 행하는 오퍼레이터 시트(3a)가 마련되고, 그 전방에는 유압 구동되는 붐(10a), 아암(10b) 및 아암(10b)의 선단에 장착된 굴삭용 버킷(10c)을 갖는 작업기(10)가, 상하 방향으로 요동 가능하게 축지지(軸支持)됨과 동시에, 붐 부착부(작업기 지지부)(Rb)에 수직 방향으로 설치되는 지지축(도시하지 않음) 둘레에 수평 방향으로 선회 가능하게 지지되어 있다.

이러한 구성이기 때문에, 유압 셔블(1)에 있어서는, 작업기(10)의 버킷(10c)에 의한 굴삭 작업이 행하여짐으로써, 버킷(10c)에 의한 작업 하중이 아암(10b), 붐(10a)을 통해 작업기(10)의 지지부인 붐 부착부(Rb)에 전달되고, 붐 부착부(Rb)에는 각종 또는 과대한 하중이 인가되게 된다.

이 전방의 작업기(10)에 가해지는 작업 하중과의 중량 밸런스를 취하기 위해서, 상부 선회체(3)의 후방부에는 카운터웨이트(w)가 설치되어 있다.

상기 구성의 유압 셔블(1)은 동력원인 엔진을 구동시켜, 유압 펌프에 의해 그 에너지를 유압으로 변환하여 주행용 유압 모터를 구동함으로써 동력을 구동륜(5)에 전달하여 구동륜(5)을 회전시키며, 이에 의해 크롤러(r)를 회전 구동시킴으로써 주행이 행해지고, 또한, 버킷(10c), 블레이드(b)를 이용한 각종 작업이 행하여진다.

상부 선회체(3)에 있어서의 오퍼레이터 시트(3a)의 하측의 외장 패널(3p) 내에는 엔진이 수납되고, 또한, 기체의 플로어(F) 하측의 하부 외장 패널(3p1) 내에 는 유압 밸브류, 상부 선회체(3)를 하부 주행체(2)에 대하여 선회시키는 선회용 모터, 및 배관 등이 수납되어 있다.

또한, 상부 선회체(3)의 플로어(F), 오퍼레이터 시트(3a)의 좌측에 위치하는 외장 패널(3p) 내에는, 전방에서부터 연료 탱크, 작동유 탱크, 배터리, 및 엔진 냉각용 라디에이터, 팬 등이 수납되어 있다.

상부 선회체(3)는 도 2에 도시하는 리볼빙 프레임(Revoling Frame) 어셈블리(프레임 조립체)(Ra)를 토대로서 하부 외장 패널(3p1) 내에 구비하고 있다.

리볼빙 프레임 어셈블리(Ra)는 도 3에 도시한 리볼빙 프레임(R)에 복수의 소정 형상의 강판 부재 등을 용접 접합하여 제조되어 있다.

리볼빙 프레임(R)은 주강을 이용하여 주물로 일체 성형되어 있고, 전방부에는 붐 부착부(Rb)가 마련되며, 이 붐 부착부(Rb)는 작업기(10)가 수평 방향으로 선회 가능하게 지지되는 축이 상하 방향으로 삽입 관통되는 관통공(Rb1)을 가지고 있다.

작업기(10)가 지지되는 붐 부착부(Rb)에는 전술한 바와 같이, 작업기(10)로부터 각종 작업 하중이 전달됨과 동시에, 리볼빙 프레임(R) 전체에는 상부 선회체(3)의 자체 중량 등의 하중이 가해지기 때문에, 리볼빙 프레임(R)은 소정의 내하중 강도를 갖도록 구성되어 있다.

즉, 리볼빙 프레임(R)에 있어서는, 붐 부착부(Rb)로부터 우측 종방향 리브(Rs1), 좌측 종방향 리브(Rs2)가 후방을 향할수록 측방으로 확장되어 상면에서 보았을 때 대략 삼각형을 형성하도록 연장되고 입설(立設)되어 있으며, 이들 우측 종 방향 리브(Rs1), 좌측 종방향 리브(Rs2)의 각각의 후방 끝가장자리부에는 종방향 리브(Ru)가 접속되고 입설되어 있다.

또한, 리볼빙 프레임(R)에는 바닥판(Rt)이 하면판으로서, 붐 부착부(Rb)의 하부 가장자리부(Rb2), 우측 종방향 리브(Rs1)의 하부 가장자리부(Rs11), 좌측 종방향 리브(Rs2)의 하부 가장자리부(Rs21)를 접속하는 형태로 내측으로 연장됨과 동시에, 스위블?조인트 등이 관통하는데 필요한 구멍(Rt1, Rt2, Rt3)이 마련되어 성형되어 있다.

전술한 붐 부착부(Rb), 우측 종방향 리브(Rs1), 좌측 종방향 리브(Rs2), 후측 종방향 리브(Ru), 및 바닥판(Rt)이, 필요한 내하중 강도를 주로 확보하기 위한 리볼빙 프레임 주요부를 형성하고 있다.

또, 우측 종방향 리브(Rs1)에 있어서의 하부 가장자리부(Rs11)의 외측면에는 밸브 적재판(R3)이 개구(R31)를 가지면서 외측을 향하여 성형되어 있다.

상기 구성의 리볼빙 프레임(R)은 주물로 일체 성형되기 때문에, 주물의 특질(特質)인 설계 자유도를 살리며, 예컨대, 바닥판(Rt)과 좌측 종방향 리브(Rs2)와의 접속부의 단면도인 도 4A에 도시한 바와 같이, 접합부에 첨예한 홈부를 형성하지 않고 R부를 형성하며, 또한, 각부(角部)에도 첨예한 각부를 형성하지 않고 R부를 형성하고 있다. 그 때문에, 응력 집중의 발생이 미연에 방지되므로써 내하중 강도의 향상이 도모되어 있다.

한편, 종래의 판금에 의한 제조 방법의 경우는, 도 4B에 도시한 바와 같이, 부품(b1, b2)간의 접합부에는 부품(b1, b2)이 상호 접촉되기 때문에 첨예한 홈부가 형성되고, 용접(y)에 의해 접합된다. 그 때문에, 응력 집중의 발생이 일어나기 쉽다.

또한, 리볼빙 프레임(R)은 하중이 강하게 가해지므로 강도가 필요한 부위는 그 두께를 두껍게 성형하며, 한편, 강도가 필요하지 않은 부위는 두께를 얇게 성형함으로써, 각각 최적의 두께를 선택하여 성형하고 있다.

이와 같이 하여, 리볼빙 프레임 어셈블리(Ra)에 있어서, 하중이 크게 인가되는 주요부인 리볼빙 프레임(R)을 고강도 구조이면서 경량으로 제조하고 있다.

이 리볼빙 프레임(R)에 대하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 상판(Ra1)이 붐 부착부(Rb), 우측 종방향 리브(Rs1), 및 좌측 종방향 리브(Rs2)의 각각의 상부 가장자리부에 용접에 의해 접합되어 있다.

이 상판(Ra1)의 접합에 의해, 우측 종방향 리브(Rs1), 좌측 종방향 리브(Rs2)의 각각의 상부 가장자리부가 지지됨과 동시에, 우측 종방향 리브(Rs1), 좌측 종방향 리브(Rs2)의 각각의 하부 가장자리부가 바닥판(Rt)에 접속되어 성형되기 때문에, 상판(Ra1), 우측 종방향 리브(Rs1), 좌측 종방향 리브(Rs2), 및 바닥판(Rt)이 사각형상의 상자 형상을 가지며, 각각의 부재가 상호 지지되어 고강도의 구조를 형성하고 있다.

또한, 리볼빙 프레임(R)에 대하여, 엔진열의 전파를 방지하기 위한 다이어프램(Ra2)이 용접되고, 또한, 연료 탱크, 작동유 탱크 등이 적재되는 탱크 적재판(Ra3)이 용접되며, 그 밖의 Ra4, Ra5, … 등의 판금 부재가 용접되어 있다.

이와 같이 하여, 리볼빙 프레임 어셈블리(Ra)에 있어서는, Ra2, Ra3, Ra4, Ra5, … 등의 강도 불필요부 및 주물로는 성형 재료가 퍼져가기 어려운 부위에 대해서는, 판금의 박(薄)판재를 용접하고 있다.

이렇게 해서 제조된 리볼빙 프레임 어셈블리(Ra)에 있어서, 도 2에 도시한 바와 같이, A부에 밸브류가 설치되고, 또한, B부에 엔진이 설치되며, 또한, C부에 선회 모터, 배관 등이 설치되고, 또한, D부에 연료 탱크, 작동유 탱크가 설치되며, 또한, E부에 배터리, 라디에이터 등이 설치되어 있다.

상기 구성에 따르면, 리볼빙 프레임 어셈블리(Ra)에 있어서의 고강도가 요구되는 주요부인 리볼빙 프레임(R)을 주물로 일체 성형함으로써 형틀 부품의 자유도를 이용하여 각부의 두께를 최적화함과 동시에, 홈부, 각부에 R부를 형성하고 있다.

그 때문에, 응력 집중이 방지되고 소정의 강도를 확보할 수 있어, 기계적 신뢰성의 향상이 가능하다.

또한, 리볼빙 프레임(R)을 주강을 이용하여 주물로 성형하기 때문에 염가이다.

추가로, 리볼빙 프레임 어셈블리(Ra)에 있어서의 강도 불필요부 등은 최적의 판두께의 박(薄)판금재를 이용하기 때문에, 중량의 저감이 가능하다.

또한, 리볼빙 프레임 어셈블리(Ra)의 주요부를 주물로 일체 성형했기때문에, 부품 갯수가 삭감됨과 동시에, 용접 작업 부위가 감소됨으로써 용접 공수가 삭감되어, 제조 코스트의 저감을 도모할 수 있다.

단, 전술한 실시예에 있어서는, 리볼빙 프레임(R)의 재료로서 주강을 이용했 지만, 용접 가능한 재료라면 주강으로 한정되지 않는다.

또한, 전술한 실시예에 있어서는, 붐 부착부(Rb), 우측 종방향 리브(Rs1), 좌측 종방향 리브(Rs2), 후측 종방향 리브(Ru), 및 바닥판(Rt)을 주물로 일체 성형하는 구성을 예시했지만, 붐 부착부(Rb), 우측 종방향 리브(Rs1), 좌측 종방향 리브(Rs2), 및 바닥판(Rt)을 주물로 일체 성형하고, 후측 종방향 리브(Ru)는 판금으로 제조하고 용접하여 접합하여도 좋다.

이 경우도, 일체 성형 부분을 고강도로 성형함으로써 소정의 내하중 강도를 갖는 구조체를 얻을 수 있다.

또한, 우측 종방향 리브(Rs1), 좌측 종방향 리브(Rs2), 및 후측 종방향 리브(Ru)를 입설(立設)하는 구성을 예시했지만, 각각의 리브를 수직 방향에 대하여 경사지게 설치하거나, 기타, 각각의 리브에 수평 방향의 보강 리브를 설치하는 등, 우측 종방향 리브(Rs1), 좌측 종방향 리브(Rs2), 및 후측 종방향 리브(Ru)의 형상은 실시예로 한정되지 않는다.

또한, 붐 부착부(Rb)의 형상도 작업기(10)를 가동적으로 지지하는 구성이라면, 실시예의 구성으로 한정되지 않는다.

또, 상기 실시예에서는, 건설 기계로서 유압 셔블을 예시했지만, 유사한 구성을 갖는 유압 셔블 이외의 다른 건설 기계에 대해서도 본 발명에 관한 건설 기계를 유효하게 적용할 수 있음은 물론이다.

예컨대, 유압 셔블 이외에 크롤러 덤프 트럭, 불도저, 농업 기계 등에 본 발명을 유효하게 활용할 수 있다.

본 발명의 청구항 1에 관한 건설 기계에 의하면, 프레임 조립체에 있어서의 작업기 지지부와 우측 종방향 리브 및 좌측 종방향 리브와 바닥판을 용접 가능한 재료의 주물로 제조하기 때문에, 홈부에 R부를 마련하거나, 응력을 받는 부위의 두께를 두껍게 하는 등에 의해 내하중 강도의 향상을 도모할 수 있어 기계적 신뢰성의 향상이 가능하다.

Claims

하부 주행체와, 그 상부에 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체와, 이 상부 선회체의 전방부에 가동적으로 지지되는 작업기를 구비하는 건설 기계로서,

상기 상부 선회체의 토대인 프레임 조립체에 있어서, 적어도 상기 작업기를 지지하는 작업기지부와, 이 작업기 지지부로부터 후방을 향할수록 측방으로 확장되어 연장되는 우측 종방향 리브 및 좌측 종방향 리브와, 상기 작업기 지지부 및 상기 우측 종방향 리브 및 상기 좌측 종방향 리브의 각각의 하부 가장자리부를 접속하면서 내측으로 연장되는 바닥판을, 용접 가능한 재료를 이용하여 주물로 제조하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제1항에 있어서, 상기 프레임 조립체에 있어서, 상기 우측 종방향 리브 및 좌측 종방향 리브의 각각의 후방 끝가장자리를 접속하는 후측 종방향 리브를, 상기 작업기 지지부, 상기 우측 종방향 리브, 좌측 종방향 리브, 및 바닥판과 함께 주물로 제조하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제1항에 있어서, 상기 주물의 재료는 주강인 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제2항에 있어서, 상기 주물의 재료는 주강인 것을 특징으로 하는 건설 기계.