KR20140124413A - 건설 기계용 아암 - Google Patents

Abstract

좌, 우의 측판(12, 13)과, 상부판(14)과, 하부판(15)과, 후방판(16)에 의해 상자형 구조체로서 형성된 건설 기계용 아암에 있어서, 좌측판(12)을 구성하는 좌후방 후측판(12A)과, 우측판(13)을 구성하는 우후방 후측판(13A)과, 상부판(14)을 구성하는 후방 후상부판(14A)과, 하부판(15)을 구성하는 후방 후하부판(15A)을, 판 두께가 두꺼운 연강재를 사용하여 형성한다. 한편, 좌측판(12)을 구성하는 좌전방 박측판(12B)과, 우측판(13)을 구성하는 우전방 박측판(13B)과, 상부판(14)을 구성하는 전방 박상부판(14B)과, 하부판(15)을 구성하는 전방 박하부판(15B)을, 판 두께가 얇은 고장력 강재를 사용하여 형성한다. 이에 의해, 아암(11) 전체의 경량화를 도모할 수 있고, 또한 아암(11)의 피로 강도를 높일 수 있다.

Description

건설 기계용 아암{CONSTRUCTION MACHINE ARM}

본 발명은 예를 들면 유압 셔블 등의 건설 기계에 탑재된 작업 장치에 적절하게 사용되는 건설 기계용 아암에 관한 것이다.

일반적으로, 건설 기계의 대표예인 유압 셔블은, 자주(自走) 가능한 하부 주행체와, 상기 하부 주행체 상에 선회 가능하게 설치된 상부 선회체를 구비하고 있다. 상부 선회체를 구성하는 선회 프레임의 전방부측에는, 토사 등의 굴삭 작업을 행하는 작업 장치가 부앙동 가능하게 설치되어 있다.

여기서, 유압 셔블의 작업 장치는, 기단부측이 선회 프레임에 회전 가능하게 설치된 붐과, 상기 붐의 선단측에 회전 가능하게 설치된 아암과, 상기 아암의 선단측에 회전 가능하게 설치된 버킷 등의 작업구와, 이들 붐, 아암, 버킷을 구동하는 붐 실린더, 아암 실린더, 버킷 실린더에 의해 대략 구성되어 있다.

작업 장치를 구성하는 아암은, 횡단면이 사각형인 폐단면 구조를 갖고, 전체 길이가 수미터에나 달하는 긴 상자형 구조체로서 형성되어 있다. 즉, 아암은 좌, 우의 측판과, 이들 좌, 우의 측판의 상단부측에 용접에 의해 접합된 상부판과, 좌, 우의 측판의 하단부측에 용접에 의해 접합된 하부판과, 좌, 우의 측판과 상부판의 후단부측에 용접에 의해 접합된 후방판에 의해, 횡단면이 사각형인 폐단면 구조를 이루는 상자형 구조체로서 형성되어 있다.

여기서, 아암을 구성하는 좌, 우의 측판의 후방측에는 붐 연결 보스가 용접에 의해 접합되고, 붐과 아암 사이를 회전 가능하게 연결하는 연결 핀은, 붐 연결 보스에 삽입 관통되어 있다. 또한, 아암을 구성하는 후방판에는 아암 실린더 브래킷이 용접에 의해 접합되고, 이 아암 실린더 브래킷에는, 기단부측이 붐에 설치된 아암 실린더의 선단측이 연결 핀을 통하여 연결되어 있다.

아암을 구성하는 좌, 우의 측판, 상부판, 하부판, 후방판으로서는, 통상, 연강재, 예를 들면 SS400 등의 일반 구조용 압연 강재가 사용되고 있다. 이 연강재를 포함하는 좌, 우의 측판, 상부판, 하부판, 후방판을 서로 용접함으로써, 견고한 상자형 구조체를 포함하는 아암을 형성할 수 있다.

그런데, 유압 셔블 등의 붐을 구성하는 좌, 우의 측판을, 제1 부재, 제2 부 재, 제3 부재의 3개의 부재(판재)를 접합함으로써 형성한 붐이 제안되어 있다. 이 붐은, 길이 방향의 중간부에 위치하여 좌굴이 생기기 쉬운 제2 부재를, 제1, 제3 부재보다도 항복 응력이 높은 재료를 사용하여 형성하고 있다. 이에 의해, 제1, 제2, 제3 부재를 동일한 재료를 사용하여 형성하는 경우에 비해, 제2 부재의 판 두께를 얇게 할 수 있어, 붐의 경량화를 도모할 수 있다(특허문헌 1).

따라서, 아암을 구성하는 좌, 우의 측판, 상부판, 하부판, 후방판으로서, 연강재보다도 인장 강도가 큰 고장력 강재를 사용한 경우에는, 연강재를 포함하는 좌, 우의 측판, 상부판, 하부판, 후방판의 판 두께에 비해, 고장력 강재를 포함하는 좌, 우의 측판, 상부판, 하부판, 후방판의 판 두께를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 고장력 강재를 포함하는 강판을 사용하여 형성된 아암은, 연강재를 포함하는 강판을 사용하여 형성된 아암과 동등한 강도를 유지하면서, 경량화를 도모할 수 있다.

일본 특허 출원 공개 제2009-62713호 공보

그런데, 유압 셔블의 굴삭 작업 시에는, 아암 실린더의 신축 동작에 따라서 붐의 선단측에 연결된 아암이 회전한다. 이 때문에, 붐에 대하여 아암을 회전시킬 때에는, 아암의 후방측에 설치된 붐 연결 보스 및 아암 실린더 브래킷의 근방 부위에 큰 외력이 작용한다.

여기서, 아암을 연강재를 포함하는 좌측판, 우측판, 상부판, 하부판, 후방판을 사용하여 형성하고, 이 아암에 아암 실린더로부터 큰 외력이 작용한 경우에는, 붐 연결 보스 및 아암 실린더 브래킷의 근방에 위치하는 각 판체에 작용하는 항복 응력이 낮기 때문에, 각 판체간의 용접부에 잔류하는 잔류 응력은 낮다. 이 때문에, 아암 실린더로부터 큰 외력이 작용한 경우라도, 각 판체간의 용접부에 발생하는 응력은 비교적 낮다.

이에 반해, 아암을 고장력 강재를 포함하는 좌측판, 우측판, 상부판, 하부판, 후방판을 사용하여 형성한 경우에는, 붐 연결 보스 및 아암 실린더 브래킷의 근방에 위치하는 각 판체에 작용하는 항복 응력이 높아, 각 판체간의 용접부의 잔류 응력이 높다. 이 때문에, 아암 실린더로부터 큰 외력이 작용한 경우에는, 아암 실린더로부터 작용하는 큰 외력에 용접부의 잔류 응력이 가해져, 각 판체간의 용접부에 높은 응력이 발생해 버린다.

이 경우, 아암은 좌, 우의 측판과, 상부판과, 하부판에 의해 둘러싸인 폐단면 구조를 갖고 있다. 이 때문에, 예를 들면 좌, 우의 측판의 상단부측에 상부판을 용접한 후, 좌, 우의 측판의 하단부측에 하부판을 용접한 경우에는, 상부판과 좌, 우의 측판이 교차하는 코너부에 대하여 각 측판의 외측과 내측으로부터 필렛 용접을 실시할 수 있다. 그러나, 하부판과 좌, 우의 측판이 교차하는 코너부에 대해서는 각 측판의 외측으로부터만 필렛 용접을 실시할 수 있다. 즉, 각 측판의 내측으로부터는 필렛 용접을 실시할 수는 없다. 이 때문에, 좌, 우의 측판 내측과 하부판이 교차하는 코너부의 내측에는 용접 불용착부가 형성되어 버린다.

이와 같이, 좌, 우의 측판과, 상부판과, 하부판에 의해 둘러싸인 폐단면 구조를 이루는 아암은, 좌, 우의 측판과 상부판이 교차하는 2개소의 코너부와, 좌, 우의 측판과 하부판이 교차하는 2개소의 코너부의 합계 4개소의 코너부 중, 어느 2개소의 코너부에는 좌, 우의 측판의 내측에 용접 불용착부가 형성되어 버린다.

따라서, 고장력 강재를 포함하는 좌, 우의 측판, 상부판, 하부판, 후방판을 사용하여 형성된 아암에 대하여, 아암 실린더로부터 큰 외력이 작용한 경우에는, 좌, 우의 측판과, 상부판과, 하부판이 교차하는 복수의 코너부 중 각 측판의 내측에 형성된 용접 불용착부에 응력이 집중된다. 이 결과, 이 용접 불용착부로부터 피로 균열이 발생하기 쉬워져, 아암의 피로 강도가 저하되어 버린다는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 감안하며 이루어진 것이며, 좌, 우의 측판과, 상부판과, 하부판을 접합하여 이루어지는 아암 전체의 경량화를 도모하고, 또한, 피로 강도를 높일 수 있도록 한 건설 기계용 아암을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

(1). 본 발명은, 좌측판과, 우측판과, 상기 좌, 우의 측판의 상단부측에 용접에 의해 접합된 상부판과, 상기 좌, 우의 측판의 하단부측에 용접에 의해 접합된 하부판과, 상기 좌, 우의 측판의 후단부측과 상기 상부판의 후단부측에 용접에 의해 접합된 후방판에 의해 횡단면이 사각형을 이루는 상자형 구조체로서 형성되고, 상기 좌, 우의 측판의 후부 하측에 위치하며, 상기 좌, 우의 측판과 상기 하부판의 후단부와 상기 후방판의 전단부에 용접에 의해 접합된 붐 연결 보스를 설치하고, 상기 후방판의 외측면에 용접에 의해 접합된 좌, 우 한 쌍의 아암 실린더 브래킷을 설치하여 이루어지는 건설 기계용 아암에 적용된다.

본 발명이 채용하는 구성의 특징은, 상기 좌측판은, 상기 붐 연결 보스가 접합되는 후방측에 위치하며 판 두께가 두꺼운 연강재를 포함하는 좌후방 후측판(厚側板)과, 상기 좌후방 후측판의 전방측에 위치하며 판 두께가 얇은 고장력 강재를 포함하는 좌전방 박측판(薄側板)의 2부재를 접합함으로써 형성하고, 상기 우측판은, 상기 붐 연결 보스가 접합되는 후방측에 위치하며 판 두께가 두꺼운 연강재를 포함하는 우후방 후측판과, 상기 우후방 후측판의 전방측에 위치하며 판 두께가 얇은 고장력 강재를 포함하는 우전방 박측판의 2부재를 접합함으로써 형성하고, 상기 상부판은, 상기 후방판이 접합되는 후방측에 위치하며 판 두께가 두꺼운 연강재를 포함하는 후방 후상부판(厚上板)과, 상기 후방 후상부판의 전방측에 위치하며 판 두께가 얇은 고장력 강재를 포함하는 전방 박상부판(薄上板)의 2부재를 접합함으로써 형성하고, 상기 하부판은, 상기 붐 연결 보스가 접합되는 후방측에 위치하며 판 두께가 두꺼운 연강재를 포함하는 후방 후하부판(厚下板)과, 상기 후방 후하부판의 전방측에 위치하며 판 두께가 얇은 고장력 강재를 포함하는 전방 박하부판(薄下板)의 2부재를 접합함으로써 형성하고, 상기 후방판은 판 두께가 두꺼운 연강재를 사용하여 형성한 것에 있다.

이 구성에 의하면, 좌후방 후측판과, 우후방 후측판과, 후방 후상부판과, 후방 후하부판을 판 두께가 두꺼운 연강재에 의해 형성하고, 좌전방 박측판과, 우전방 박측판과, 전방 박상부판과, 전방 박하부판을 판 두께가 얇은 고장력 강재에 의해 형성하였기 때문에, 예를 들면 1매의 연강재를 포함하는 좌측판, 우측판, 상부판, 하부판을 사용하여 아암을 형성하는 경우에 비해, 아암 전체의 경량화를 도모할 수 있다.

한편, 붐 연결 보스는, 연강재를 포함하는 좌후방 후측판과, 우후방 후측판과, 후방 후하부판에 접합할 수 있고, 아암 실린더 브래킷이 접합되는 후방판은, 연강재를 포함하는 좌후방 후측판과, 우후방 후측판과, 후방 후상부판에 접합할 수 있다. 이 때문에, 좌후방 후측판과, 우후방 후측판과, 후방 후상부판과, 후방 후하부판과, 후방판을 서로 접합함으로써, 이들 각 판이 교차하는 코너부의 내측에 용접 불용착부가 형성되었다고 해도, 붐 연결 보스 및 아암 실린더 브래킷을 통하여 아암에 외력이 작용하였을 때에, 연강재를 포함하는 좌후방 후측판, 우후방 후측판, 후방 후상부판, 후방 후하부판, 후방판은 항복 응력이 낮기 때문에 적당한 휨을 발생시킬 수 있다.

이에 의해, 각 판이 교차하는 코너부의 내측에 형성된 용접 불용착부에 응력이 집중되는 것을 억제하여, 아암의 피로 강도를 높일 수 있다. 이 결과, 아암의 경량화와, 아암의 피로 강도의 향상을 양립시킬 수 있어, 아암 전체의 신뢰성을 높일 수 있다.

(2). 본 발명에 의하면, 상기 좌후방 후측판과 상기 좌전방 박측판 사이는, 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접에 의해 형성된 양면 용접 비드에 의해 접합하고, 상기 우후방 후측판과 상기 우전방 박측판 사이는, 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접에 의해 형성된 양면 용접 비드에 의해 접합하고, 상기 후방 후상부판과 상기 전방 박상부판 사이는, 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접에 의해 형성된 양면 용접 비드에 의해 접합하고, 상기 후방 후하부판과 상기 전방 박하부판 사이는, 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접에 의해 형성된 양면 용접 비드에 의해 접합하는 구성으로 한 것에 있다.

이 구성에 의하면, 좌, 우의 후방 후측판과 좌, 우의 전방 박측판의 접합부에 용접 불용착부가 형성되는 것을 억제하여, 좌후방 후측판과 좌전방 박측판을 포함하는 견고한 좌측판과, 우후방 후측판과 우전방 박측판을 포함하는 견고한 우측판을 형성할 수 있다. 또한, 후방 후상부판과 전방 박상부판의 접합부에 용접 불용착부가 형성되는 것을 억제하여, 후방 후상부판과 전방 박상부판을 포함하는 견고한 상부판을 형성할 수 있다. 또한, 후방 후하부판과 전방 박하부판의 접합부에 용접 불용착부가 형성되는 것을 억제하여, 후방 후하부판과 전방 박하부판을 포함하는 견고한 하부판을 형성할 수 있다. 이 결과, 좌, 우의 측판과, 상부판과, 하부판과, 후방판에 의해 둘러싸인 상자형 구조체를 포함하는 아암 전체의 강도를 한층 더 높일 수 있다.

(3). 본 발명에 의하면, 상기 붐 연결 보스는, 상기 좌, 우의 측판을 관통하여 좌, 우방향으로 연장되며 붐 연결용의 연결 핀이 삽입 관통되는 원통 보스부와, 상기 원통 보스부의 좌, 우방향의 양단부측에 각각 설치된 좌, 우의 플랜지부에 의해 구성하고, 상기 좌, 우의 후방 후측판에는 상기 붐 연결 보스의 좌, 우의 플랜지부가 끼워 맞춰지는 보스 끼워맞춤 홈을 각각 형성하고, 상기 좌, 우의 후방 후측판과 상기 붐 연결 보스의 좌, 우의 플랜지부의 내측면에는 상기 플랜지부와 상기 보스 끼워맞춤 홈의 경계부를 따라서 뒷댐재를 설치하고, 상기 좌, 우의 후방 후측판과 상기 붐 연결 보스의 좌, 우의 플랜지부 사이는, 그 내측면에 상기 뒷댐재를 접촉시킨 상태에서 외측면으로부터의 편면 용접에 의해 형성된 편면 용접 비드에 의해 접합하는 구성으로 한 것에 있다.

이 구성에 의하면, 좌, 우의 후방 후측판과 붐 연결 보스의 좌, 우의 플랜지부의 내측면에 뒷댐재를 접촉시킴으로써, 좌, 우의 후방 후측판과 붐 연결 보스의 좌, 우의 플랜지부 사이에 외측면으로부터 편면 용접을 실시할 수 있다. 이에 의해, 좌, 우의 측판에 붐 연결 보스를 용접할 때의 작업성을 높일 수 있다.

(4). 본 발명에 의하면, 상기 좌후방 후측판과 좌전방 박측판을 포함하는 상기 좌측판의 상단부측과 상기 후방 후상부판과 전방 박상부판을 포함하는 상기 상부판 사이는, 그 외측면과 내측면의 양면으로부터의 필렛 용접에 의해 형성된 외측 비드부와 내측 비드부가 일체화된 용접 비드에 의해 접합하고, 상기 우후방 후측판과 우전방 박측판을 포함하는 상기 우측판의 상단부측과 상기 후방 후상부판과 전방 박상부판을 포함하는 상기 상부판 사이는, 그 외측면과 내측면의 양면으로부터의 필렛 용접에 의해 형성된 외측 비드부와 내측 비드부가 일체화된 용접 비드에 의해 접합하고, 상기 좌후방 후측판과 좌전방 박측판을 포함하는 상기 좌측판의 하단부측과 상기 후방 후하부판과 전방 박하부판을 포함하는 상기 하부판 사이는, 그 외측면으로부터의 필렛 용접에 의해 형성된 용접 비드에 의해 접합하고, 상기 우후방 후측판과 우전방 박측판을 포함하는 상기 우측판의 하단부측과 상기 후방 후하부판과 전방 박하부판을 포함하는 상기 하부판 사이는, 그 외측면으로부터의 필렛 용접에 의해 형성된 용접 비드에 의해 접합하는 구성으로 하고 있다.

이 구성에 의하면, 좌측판과 상부판 사이를, 외측 비드부와 내측 비드부가 일체화된 용접 비드에 의해 견고하게 접합함과 함께, 우측판과 상부판 사이를, 외측 비드부와 내측 비드부가 일체화된 용접 비드에 의해 견고하게 접합할 수 있다. 한편, 좌측판과 하부판 사이를, 좌측판의 외측면에 형성된 용접 비드에 의해 견고하게 접합함과 함께, 우측판과 하부판 사이를, 우측판의 외측면에 형성된 용접 비드에 의해 견고하게 접합할 수 있다.

(5). 본 발명에 의하면, 상기 좌, 우의 측판을 구성하는 상기 좌, 우의 전방 박측판, 상기 상부판을 구성하는 상기 전방 박상부판 및 상기 하부판을 구성하는 상기 전방 박하부판의 선단에는, 버킷 연결 보스를 용접에 의해 접합하여 설치하고, 상기 좌, 우의 측판을 구성하는 상기 좌, 우의 전방 박측판의 전방측에는, 상기 버킷 연결 보스의 후방측에 인접하여 링크 연결 보스를 용접에 의해 접합하여 설치하고, 상기 상부판을 구성하는 상기 후방 후상부판의 외측면에는, 좌, 우 한 쌍의 버킷 실린더 브래킷을 용접에 의해 접합하여 설치하는 구성으로 하고 있다.

(6). 본 발명에 의하면, 상기 연강재는 탄소의 함유량이 0.3％ 미만인 저탄소강재이고, 상기 고장력 강재는, 상기 연강보다도 강도가 높여진 인장 강도가 50Kgf/㎟ 이상인 강재이다.

도 1은 본 발명에 관한 아암을 구비한 건설 기계로서의 유압 셔블을 도시하는 정면도이다.
도 2는 아암을 단체로 도시하는 사시도이다.
도 3은 아암을 구성하는 좌, 우의 측판, 상부판, 하부판, 후방판, 붐 연결 보스, 아암 실린더 브래킷 등을 분해하여 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 아암을 도 2 중의 화살 표시 Ⅳ-Ⅳ 방향으로부터 본 단면도이다.
도 5는 도 4 중의 후방 후상부판, 전방 박상부판, 후방 후하부판, 전방 박하부판, 후방판 등을 도시하는 확대 단면도이다.
도 6은 좌, 우의 측판, 후방 후상부판, 후방 후하부판 등을 도 5 중의 화살 표시 Ⅵ-Ⅵ 방향으로부터 본 단면도이다.
도 7은 좌, 우의 측판, 후방 후상부판, 붐 연결 보스 등을 도 5중의 화살 표시 Ⅶ-Ⅶ 방향으로부터 본 단면도이다.
도 8은 좌후방 후측판과 좌전방 박측판의 접합부를 도시하는 도 6 중의 Ⅷ부 확대도이다.
도 9는 후방 후상부판과 전방 박상부판의 접합부를 도시하는 도 5 중의 Ⅸ부 확대도이다.
도 10은 좌전방 박측판과 후방 후상부판의 접합부를 도시하는 도 6 중의 Ⅹ부 확대도이다.
도 11은 좌후방 후측판과 후방 후하부판의 접합부를 도시하는 도 6 중의 XI부 확대도이다.
도 12는 좌후방 후측판과 붐 연결 보스의 접합부를 도시하는 도 7 중의 XII부 확대도이다.

이하, 본 발명에 관한 건설 기계용 아암의 실시 형태를, 유압 셔블의 아암에 적용한 경우를 예로 들어, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도면 중, 참조 부호 1은 건설 기계의 대표예로서의 유압 셔블을 나타내고 있다. 이 유압 셔블(1)은 자주 가능한 크롤러식의 하부 주행체(2)와, 상기 하부 주행체(2) 상에 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체(3)와, 상기 상부 선회체(3)의 베이스로 되는 선회 프레임(3A)의 전방부측에 부앙동 가능하게 설치된 작업 장치(4)에 의해 구성되어 있다.

작업 장치(4)는, 기단부가 선회 프레임(3A)의 전방부측에 부앙동 가능하게 핀 결합된 붐(5)과, 기단부가 붐(5)의 선단부에 회전 가능하게 핀 결합된 후술하는 아암(11)과, 상기 아암(11)의 선단부에 회전 가능하게 핀 결합된 버킷(6)과, 아암(11)의 선단측과 버킷(6) 사이에 설치된 버킷 링크(7)를 구비하고 있다. 또한, 작업 장치(4)는, 붐(5)을 선회 프레임(3A)에 대하여 부앙동시키는 붐 실린더(8)와, 아암(11)을 붐(5)에 대하여 회전시키는 아암 실린더(9)와, 버킷(6)을 아암(11)에 대하여 회전시키는 버킷 실린더(10)를 구비하고 있다.

여기서, 붐(5)은 좌, 우의 측판(5A)(좌측만 도시)과, 상부판(5B)과, 하부판(5C)을 서로 용접에 의해 접합함으로써 형성되어 있다. 붐(5)은 사각형의 폐단면 형상을 갖는 상자형 구조체로서 형성되고, 길이 방향의 중앙부가 산 형상으로 굴곡되어 있다. 붐(5)의 선단측에는 두갈래 형상의 브래킷(5D)이 설치되고, 이 브래킷(5D)과 후술하는 아암(11)의 붐 연결 보스(17)를 연결 핀(5E)을 통하여 연결함으로써, 붐(5)의 선단측에 아암(11)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 붐(5)을 구성하는 좌, 우의 측판(5A), 상부판(5B), 하부판(5C)은, 판 두께가 두꺼운 연강재, 예를 들면 SS400 등의 일반 구조용 압연 강재를 사용하여 형성되며 좌, 우의 측판(5A)의 상단부에는 상부판(5B)이 필렛 용접에 의해 접합되고, 좌, 우의 측판(5A)의 하단부에는 하부판(5C)이 필렛 용접에 의해 접합되어 있다.

이 경우, 붐(5)은 사각형의 폐단면 형상을 갖는 상자형 구조체이기 때문에, 좌, 우의 측판(5A), 상부판(5B), 하부판(5C)이 교차하는 4개소의 코너부 중 2개소의 코너부의 내측[붐(5)의 내부측]에는 용접 불용착부가 형성되는 경우가 있다. 그러나, 붐(5)에 외력이 작용한 경우에는, 연강재를 포함하는 좌, 우의 측판(5A), 상부판(5B), 하부판(5C)이 적당한 휨을 발생시킴으로써, 이들 각 판이 교차하는 코너부의 내측에 형성된 용접 불용착부에 응력이 집중되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 붐(5)은 좌, 우의 측판(5A), 상부판(5B), 하부판(5C)이 교차하는 코너부의 내측에 용접 불용착부가 형성되어 있었다고 해도, 충분한 피로 강도를 유지할 수 있다.

다음에, 본 실시 형태에 의한 아암에 대하여 도 2 내지 도 12를 참조하여 설명한다.

참조 부호 11은 붐(5)의 선단부에 회전 가능하게 설치된 아암을 나타내고 있다. 이 아암(11)은, 전체로서 전, 후방향으로 연장되는 긴 상자형 구조체로서 형성되고, 아암 실린더(9)에 의해 붐(5)에 대하여 상, 하방향으로 회전하는 것이다.

여기서, 아암(11)은 후술하는 좌, 우의 측판(12, 13)과, 상부판(14)과, 하부판(15)과, 후방판(16)에 의해 형성되고, 상기 아암(11)은 전체로서 횡단면이 사각형인 폐단면 구조를 갖는 상자형 구조체를 이루고 있다. 아암(11)의 후방측[붐(5)측]에는, 후술하는 붐 연결 보스(17), 아암 실린더 브래킷(22) 및 버킷 실린더 브래킷(23)이 설치되어 있다. 한편, 아암(11)의 전방부측[버킷(6)측]에는, 후술하는 버킷 연결 보스(20)와 링크 연결 보스(21)가 설치되어 있다.

참조 부호 12는 아암(11)의 좌측면을 구성하는 좌측판을 나타내고 있다. 이 좌측판(12)은, 후술하는 우측판(13)과 좌, 우방향에서 대면하면서 전, 후방향으로 연장되어 있다. 여기서, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 좌측판(12)은, 전, 후방향의 후방측에 위치하는 좌후방 후측판(12A)과, 전, 후방향의 전방측에 위치하는 좌전방 박측판(12B)의 2부재를 접합함으로써 형성되어 있다. 좌후방 후측판(12A)에는 후술하는 붐 연결 보스(17)가 접합되고, 좌전방 박측판(12B)에는 후술하는 버킷 연결 보스(20), 링크 연결 보스(21)가 접합된다.

좌후방 후측판(12A)은 판 두께가 두꺼운 연강재, 예를 들면 SS400 등의 일반 구조용 압연 강재를 사용하여 형성되어 있다. 여기서, 연강재란, 예를 들면 탄소의 함유량이 0.1％ 이상이며 0.3％ 미만인 저탄소강재를 가리키고, 용접용의 강재로서 널리 사용되는 것이다. 좌후방 후측판(12A)은, 상부판 접촉부(12A1)와, 하부판 접촉부(12A2)와, 후방판 접촉부(12A3)와, 전방 박측판 접촉부(12A4)에 의해 둘러싸인 육각형 형상을 이루고 있다. 이 경우, 전방 박측판 접촉부(12A4)는, 상부판 접촉부(12A1)로부터 하부판 접촉부(12A2)를 향하여 비스듬히 전방으로 연장됨으로써, 좌후방 후측판(12A)과 좌전방 박측판(12B)의 접합부의 길이를 크게 확보하고 있다. 또한, 하부판 접촉부(12A2)와 후방판 접촉부(12A3)가 교차하는 코너부에는, 원호 형상으로 절결된 보스 끼워맞춤 홈(12A5)이 형성되고, 상기 보스 끼워맞춤 홈(12A5)에는 붐 연결 보스(17)의 플랜지부(17B)가 끼워 맞춰지는 것이다.

한편, 좌전방 박측판(12B)은, 좌후방 후측판(12A)보다도 판 두께가 얇은 고장력 강재, 예를 들면 SM570 등의 고장력 강재를 사용하여 형성되어 있다. 여기서, 고장력 강재란, 연강에 대한 열처리, 합금 원소의 첨가 등에 의해 강도가 높여진 인장 강도가 50Kgf/㎟(491N/㎟) 이상인 강재를 가리키고, 용접용의 강재로서 널리 사용되는 것이다. 좌전방 박측판(12B)은, 상부판 접촉부(12B1)와, 하부판 접촉부(12B2)와, 버킷 연결 보스 접촉부(12B3)와, 후방 후측판 접촉부(12B4)에 의해 둘러싸인 사각형 형상을 이루고 있다. 이 경우, 후방 후측판 접촉부(12B4)는, 상부판 접촉부(12B1)로부터 하부판 접촉부(12B2)를 향하여 비스듬히 전방으로 연장되어 있다. 좌전방 박측판(12B)의 전단부측에는, 원 형상의 보스 끼워맞춤 구멍(12B5)이 형성되고, 상기 보스 끼워맞춤 구멍(12B5)에는 후방 링크 연결 보스(21)의 플랜지부(21B)가 끼워 맞춰지는 것이다.

좌후방 후측판(12A)의 전방 박측판 접촉부(12A4)와, 좌전방 박측판(12B)의 후방 후측판 접촉부(12B4)를 맞댄 상태에서, 이들 전방 박측판 접촉부(12A4)와 후방 후측판 접촉부(12B4)에 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접을 실시한다. 이에 의해, 좌후방 후측판(12A)과 좌전방 박측판(12B)의 2부재가, 용접 불용착부가 없는 양면 용접 비드(12C)에 의해 견고하게 접합된 좌측판(12)이 형성되어 있다.

이 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 고장력 강재를 사용하여 형성된 좌전방 박측판(12B)의 판 두께(12Bt)는, 연강재를 사용하여 형성된 좌후방 후측판(12A)의 판 두께(12At)보다도 얇게 설정되어 있다(12Bt<12At). 이에 의해, 연강재만을 사용하여 좌측판을 형성하는 경우에 비해 좌측판(12)을 경량화할 수 있다.

다음에, 참조 부호 13은 아암(11)의 우측면을 구성하는 우측판을 나타내고, 상기 우측판(13)은 좌측판(12)과 동일 형상을 갖고 있다. 즉, 우측판(13)은, 전, 후방향의 후방측에 위치하는 우후방 후측판(13A)과, 전, 후방향의 전방측에 위치하는 우전방 박측판(13B)의 2부재를 접합함으로써 형성되어 있다. 우후방 후측판(13A)에는 후술하는 붐 연결 보스(17)가 접합되고, 우전방 박측판(13B)에는 후술하는 버킷 연결 보스(20), 후방 링크 연결 보스(21)가 접합된다.

우후방 후측판(13A)은, 판 두께가 두꺼운 연강재를 사용하여 형성되고, 상부판 접촉부(13A1)와, 하부판 접촉부(13A2)와, 후방판 접촉부(13A3)와, 전방 박측판 접촉부(13A4)에 의해 둘러싸인 육각형 형상을 이루고 있다. 하부판 접촉부(13A2)와 후방판 접촉부(13A3)가 교차하는 코너부에는, 원호 형상으로 절결된 보스 끼워맞춤 홈(13A5)이 형성되어 있다.

한편, 우전방 박측판(13B)은, 우후방 후측판(13A)보다도 판 두께가 얇은 고장력 강재를 사용하여 형성되고, 상부판 접촉부(13B1)와, 하부판 접촉부(13B2)와, 버킷 연결 보스 접촉부(13B3)와, 후방 후측판 접촉부(13B4)에 의해 둘러싸인 사각형 형상을 이루고 있다. 우전방 박측판(13B)의 전단부측에는 원 형상의 보스 끼워맞춤 구멍(13B5)이 형성되어 있다.

우후방 후측판(13A)의 전방 박측판 접촉부(13A4)와, 우전방 박측판(13B)의 후방 후측판 접촉부(13B4)를 맞댄 상태에서, 이들 전방 박측판 접촉부(13A4)와 후방 후측판 접촉부(13B4)에 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접을 실시한다. 이에 의해, 우후방 후측판(13A)과 우전방 박측판(13B)의 2부재가, 용접 불용착부가 없는 양면 용접 비드(13C)에 의해 견고하게 접합된 우측판(13)이 형성되어 있다.

이 경우, 고장력 강재를 사용하여 형성된 우전방 박측판(13B)의 판 두께(13Bt)는, 연강재를 사용하여 형성된 우후방 후측판(13A)의 판 두께(13At)보다도 얇게 설정되어 있다(13Bt<13At). 이에 의해, 연강재만을 사용하여 우측판을 형성하는 경우에 비해, 우측판(13)을 경량화할 수 있다.

다음에, 참조 부호 14는 아암(11)의 상면을 구성하는 상부판을 나타내고 있다. 이 상부판(14)은 좌, 우의 측판(12, 13)의 상단부측에 접합되며, 전, 후방향으로 연장되는 것이다. 여기서, 상부판(14)은, 전, 후방향의 후방측에 위치하는 후방 후상부판(14A)과, 전, 후방향의 전방측에 위치하는 전방 박상부판(14B)의 2부재를 접합함으로써 형성되고, 후방 후상부판(14A)에는 후술하는 버킷 실린더 브래킷(23)이 접합되어 있다.

후방 후상부판(14A)은, 판 두께가 두꺼운 연강재, 예를 들면 SS400 등의 일반 구조용 압연 강재를 사용하여, 전, 후방향으로 연장되는 직사각형의 판 형상으로 형성되어 있다. 후방 후상부판(14A)은 버킷 실린더 브래킷(23)보다도 후방측의 부위가 비스듬히 하향으로 굴곡되어 있다. 후방 후상부판(14A)의 후단부 테두리는, 후술하는 후방판(16)에 접합되는 후방판 접촉부(14A1)로 되고, 후방 후상부판(14A)의 전단부 테두리는, 전방 박상부판(14B)에 접합되는 전방 박상부판 접촉부(14A2)로 되어 있다.

한편, 전방 박상부판(14B)은, 후방 후상부판(14A)보다도 판 두께가 얇은 고장력 강재, 예를 들면 SM570 등의 고장력 강재를 사용하여, 전, 후방향으로 연장되는 직사각형의 평판 형상으로 형성되어 있다. 전방 박상부판(14B)의 후단부 테두리는 후방 후상부판 접촉부(14B1)로 되고, 전방 박상부판(14B)의 전단부 테두리는 버킷 연결 보스 접촉부(14B2)로 되어 있다. 이 버킷 연결 보스 접촉부(14B2)에는 후술하는 버킷 연결 보스(20)가 접합된다.

후방 후상부판(14A)의 전방 박상부판 접촉부(14A2)와, 전방 박상부판(14B)의 후방 후상부판 접촉부(14B1)를 맞댄 상태에서, 이들 전방 박상부판 접촉부(14A2)와 후방 후상부판 접촉부(14B1)에 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접을 실시한다. 이에 의해, 후방 후상부판(14A)과 전방 박상부판(14B)의 2부재가, 용접 불용착부가 없는 양면 용접 비드(14C)에 의해 견고하게 접합된 상부판(14)이 형성되어 있다.

이 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 고장력 강재를 사용하여 형성된 전방 박상부판(14B)의 판 두께(14Bt)는, 연강재를 사용하여 형성된 후방 후상부판(14A)의 판 두께(14At)보다도 얇게 설정되어 있다(14Bt<14At). 이에 의해, 연강재만을 사용하여 상부판을 형성하는 경우에 비해, 상부판(14)을 경량화할 수 있다.

다음에, 참조 부호 15는 아암(11)의 하면을 구성하는 하부판을 나타내고 있다. 이 하부판(15)은 좌, 우의 측판(12, 13)의 하단부측에 접합되며, 전, 후방향으로 연장되는 것이다. 여기서, 하부판(15)은 전, 후방향의 후방측에 위치하는 후방 후하부판(15A)과, 전, 후방향의 전방측에 위치하는 전방 박하부판(15B)의 2부재를 접합함으로써 형성되어 있다.

후방 후하부판(15A)은, 판 두께가 두꺼운 연강재, 예를 들면 SS400 등의 일반 구조용 압연 강재를 사용하여, 전, 후방향으로 연장되는 직사각형의 판 형상으로 형성되어 있다. 후방 후하부판(15A)의 후단부 테두리는 붐 연결 보스 접촉부(15A1)로 되고, 상기 붐 연결 보스 접촉부(15A1)는 후술하는 붐 연결 보스(17)에 접합된다. 후방 후하부판(15A)의 전단부 테두리는 전방 박하부판 접촉부(15A2)로 되고, 상기 전방 박하부판 접촉부(15A2)는 전방 박하부판(15B)에 접합된다.

한편, 전방 박하부판(15B)은, 후방 후하부판(15A)보다도 판 두께가 얇은 고장력 강재, 예를 들면 SM570 등의 고장력 강재를 사용하여, 전, 후방향으로 연장되는 직사각형의 평판 형상으로 형성되어 있다. 전방 박하부판(15B)의 후단부 테두리는, 후방 후하부판 접촉부(15B1)로 되고, 전방 박하부판(15B)의 전단부 테두리는, 버킷 연결 보스 접촉부(15B2)로 되어 있다. 이 버킷 연결 보스 접촉부(15B2)에는 후술하는 버킷 연결 보스(20)가 접합된다.

후방 후하부판(15A)의 전방 박하부판 접촉부(15A2)와, 전방 박하부판(15B)의 후방 후하부판 접촉부(15B1)를 맞댄 상태에서, 이들 전방 박하부판 접촉부(15A2)와 후방 후하부판 접촉부(15B1)에 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접을 실시한다. 이에 의해, 후방 후하부판(15A)과 전방 박하부판(15B)의 2부재가, 용접 불용착부가 없는 양면 용접 비드(15C)에 의해 견고하게 접합된 하부판(15)이 형성되어 있다.

이 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 고장력 강재를 사용하여 형성된 전방 박하부판(15B)의 판 두께(15Bt)는, 연강재를 사용하여 형성된 후방 후하부판(15A)의 판 두께(15At)보다도 얇게 설정되어 있다(15Bt<15At). 이에 의해, 연강재만을 사용하여 하부판을 형성하는 경우에 비해, 하부판(15)을 경량화할 수 있다.

다음에, 참조 부호 16은 아암(11)의 후방면을 구성하는 후방판을 나타내고 있다. 이 후방판(16)은 판 두께가 두꺼운 연강재, 예를 들면 SS400 등의 일반 구조용 압연 강재를 사용하여 직사각형의 판 형상으로 형성되고, 길이 방향의 중앙부가 산 형상으로 굴곡되어 있다. 여기서, 후방판(16)은 좌, 우의 측판(12, 13)과 상부판(14)의 후단부측에 용접에 의해 접합되어, 중공의 아암(11)의 후단부를 폐색하고 있다.

이 경우, 후방판(16)은 좌측판(12)을 구성하는 좌후방 후측판(12A)의 후방판 접촉부(12A3)와, 우측판(13)을 구성하는 우후방 후측판(13A)의 후방판 접촉부(13A3)와, 상부판(14)을 구성하는 후방 후상부판(14A)의 후방판 접촉부(14A1)에 용접에 의해 접합되어 있다. 후방판(16)의 전단부 테두리는 붐 연결 보스 접촉부(16A)로 되고, 상기 붐 연결 보스 접촉부(16A)는 후술하는 붐 연결 보스(17)에 접합된다. 한편, 후방판(16)의 외측면에는 후술하는 아암 실린더 브래킷(22)이 고정된다.

다음에, 참조 부호 17은 좌, 우의 측판(12, 13)의 후방부 하측에 설치된 붐 연결 보스를 나타내고 있다. 상기 붐 연결 보스(17)는 도 1에 도시한 붐(5)과 아암(11) 사이를 회전 가능하게 연결하는 연결 핀(5E)이 삽입 관통되는 것이다. 여기서, 붐 연결 보스(17)는 좌, 우방향으로 연장되는 중공의 원통 보스부(17A)와, 상기 원통 보스부(17A)의 좌, 우방향의 양단부측에 설치된 원호 형상의 평판을 포함하는 좌, 우의 플랜지부(17B)에 의해 구성되어 있다.

붐 연결 보스(17)의 원통 보스부(17A)는, 하부판(15)을 구성하는 후방 후하부판(15A)의 붐 연결 보스 접촉부(15A1)와, 후방판(16)의 붐 연결 보스 접촉부(16A)에 용접에 의해 접합되어 있다. 한편, 붐 연결 보스(17)의 좌, 우의 플랜지부(17B)는, 좌측판(12)을 구성하는 좌후방 후측판(12A)의 보스 끼워맞춤 홈(12A5)과, 우측판(13)을 구성하는 우후방 후측판(13A)의 보스 끼워맞춤 홈(13A5)에, 각각 용접에 의해 접합되어 있다.

참조 부호 18은 좌, 우의 후방 후측판(12A, 13A)과 붐 연결 보스(17)의 좌, 우의 플랜지부(17B)의 내측면에 설치된 좌, 우의 뒷댐재를 나타내고 있다. 이 뒷댐재(18)는 원호 형상으로 만곡한 띠 형상의 강판재를 포함하고, 좌후방 후측판(12A)의 보스 끼워맞춤 홈(12A5)과 붐 연결 보스(17)의 좌측의 플랜지부(17B)의 경계부를 따라서 배치됨과 함께, 우후방 후측판(13A)의 보스 끼워맞춤 홈(13A5)과 붐 연결 보스(17)의 우측의 플랜지부(17B)의 경계부를 따라서 배치되어 있다. 좌후방 후측판(12A)과 붐 연결 보스(17)의 좌측의 플랜지부(17B) 사이에는, 내측면에 뒷댐재(18)를 접촉시킨 상태에서 외측면으로부터 편면 용접이 실시된다. 한편, 우후방 후측판(13A)과 붐 연결 보스(17)의 우측의 플랜지부(17B) 사이에는, 내측면에 뒷댐재(18)를 접촉시킨 상태에서 외측면으로부터 편면 용접이 실시된다. 이에 의해, 도 7에 도시한 바와 같이, 좌, 우의 후방 후측판(12A, 13A)과 붐 연결 보스(17)의 좌, 우의 플랜지부(17B) 사이는, 편면 용접 비드(17C)에 의해 견고하게 접합되어 있다.

참조 부호 19는 상부판(14)의 후방 후상부판(14A)의 내측면과 붐 연결 보스(17) 사이에 설치된 내부 격벽을 나타내고 있다. 이 내부 격벽(19)은, 아암(11) 내에 2개의 폐공간을 형성하도록 배치되며, 아암(11)의 강성을 높이는 것이다. 여기서, 내부 격벽(19)은, 좌, 우의 측판(12, 13)의 간격과 거의 동일한 좌, 우방향의 폭 치수를 갖는 직사각형의 평판을 포함하고 있다. 내부 격벽(19)의 상단부는 후방 후상부판(14A)에 용접에 의해 접합되고, 내부 격벽(19)의 하단부는 붐 연결 보스(17)의 원통 보스부(17A)에 용접에 의해 접합되어 있다.

다음에, 참조 부호 20은 좌, 우의 측판(12, 13), 상부판(14) 및 하부판(15)의 전단부에 설치된 버킷 연결 보스를 나타내고 있다. 이 버킷 연결 보스(20)는, 도 1에 도시한 버킷(6)과 아암(11) 사이를 회전 가능하게 연결하는 연결 핀이 삽입 관통되는 것이다. 여기서, 버킷 연결 보스(20)는, 중공의 원통 보스부(20A)와, 상기 원통 보스부(20A)의 양단부측에 설치된 평판 형상의 좌, 우의 플랜지부(20B)에 의해 구성되어 있다. 버킷 연결 보스(20)의 원통 보스부(20A)는, 전방 박상부판(14B)의 버킷 연결 보스 접촉부(14B2)와, 전방 박하부판(15B)의 버킷 연결 보스 접촉부(15B2)에 용접에 의해 접합된다. 한편, 좌측의 플랜지부(20B)는 좌전방 박측판(12B)의 버킷 연결 보스 접촉부(12B3)에 용접에 의해 접합되고, 우측의 플랜지부(20B)는 우전방 박측판(13B)의 버킷 연결 보스 접촉부(13B3)에 용접에 의해 접합된다.

참조 부호 21은 버킷 연결 보스(20)의 후방측에 인접하여 좌, 우의 측판(12, 13)의 전단부측에 설치된 링크 연결 보스를 나타내고 있다. 이 링크 연결 보스(21)는 도 1에 도시한 버킷 링크(7)와 아암(11) 사이를 연결하는 연결 핀이 삽입 관통되는 것이다. 여기서, 링크 연결 보스(21)는 중공의 원통 보스부(21A)와, 상기 원통 보스부(21A)의 양단부측에 설치된 좌, 우의 플랜지부(21B)에 의해 구성되어 있다. 링크 연결 보스(21)의 좌측의 플랜지부(21B)는, 좌전방 박측판(12B)의 보스 끼워맞춤 구멍(12B5)에 용접에 의해 접합되고, 링크 연결 보스(21)의 우측의 플랜지부(21B)는, 우전방 박측판(13B)의 보스 끼워맞춤 구멍(13B5)에 용접에 의해 접합된다.

다음에, 참조 부호 22는 후방판(16)의 외측면에 설치된 좌, 우 한 쌍의 아암 실린더 브래킷을 나타내고 있다. 이들 각 아암 실린더 브래킷(22)은, 도 1에 도시한 아암 실린더(9)의 로드 선단이, 연결 핀을 통하여 회전 가능하게 연결되는 것이다. 여기서, 각 아암 실린더 브래킷(22)은, 거의 삼각형 형상을 이루는 판체로서 형성되고, 그 선단측에는 핀 삽입 관통 구멍(22A)이 뚫어 형성되어 있다. 아암 실린더 브래킷(22)은, 좌, 우방향으로 일정한 간격을 유지한 상태에서 후방판(16)의 외측면에 용접에 의해 접합되어 있다.

참조 부호 23은 상부판(14)의 후단부측의 외측면에 설치된 좌, 우 한 쌍의 버킷 실린더 브래킷을 나타내고 있다. 이들 각 버킷 실린더 브래킷(23)은, 도 1에 도시한 버킷 실린더(10)의 보텀측이 연결 핀을 통하여 회전 가능하게 연결되는 것이다. 여기서, 각 버킷 실린더 브래킷(23)은, 강판재 등의 판재를 사용하여 거의 삼각형 형상을 이루는 판체로서 형성되고, 그 선단측에는 핀 삽입 관통 구멍(23A)이 뚫어 형성되어 있다. 버킷 실린더 브래킷(23)은, 좌, 우방향으로 일정한 간격을 유지한 상태에서 후방 후상부판(14A)의 외측면에 용접에 의해 접합되어 있다.

본 실시 형태에 의한 아암(11)은 상술한 바와 같은 구성을 갖는 것이며, 다음에, 아암(11)을 제조하는 수순의 일례를 설명한다.

우선, 좌후방 후측판(12A)의 전방 박측판 접촉부(12A4)와, 좌전방 박측판(12B)의 후방 후측판 접촉부(12B4)를 맞댄 상태에서, 양자간에 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접을 실시한다. 이에 의해, 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 좌후방 후측판(12A)의 전방 박측판 접촉부(12A4)와 좌전방 박측판(12B)의 후방 후측판 접촉부(12B4) 사이에, 용접 불용착부가 없는 양면 용접 비드(12C)를 형성할 수 있다. 이 결과, 좌후방 후측판(12A)과 좌전방 박측판(12B)의 2부재가 견고하게 접합된 좌측판(12)을 형성할 수 있다.

한편, 우후방 후측판(13A)의 전방 박측판 접촉부(13A4)와, 우전방 박측판(13B)의 후방 후측판 접촉부(13B4)를 맞댄 상태에서, 양자간에 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접을 실시한다. 이에 의해, 우후방 후측판(13A)의 전방 박측판 접촉부(13A4)와 우전방 박측판(13B)의 후방 후측판 접촉부(13B4) 사이에, 용접 불용착부가 없는 양면 용접 비드(13C)를 형성할 수 있다. 이 결과, 우후방 후측판(13A)과 우전방 박측판(13B)의 2부재가 견고하게 접합된 우측판(13)을 형성할 수 있다.

다음에, 좌측판(12)의 좌후방 후측판(12A)에 형성한 보스 끼워맞춤 홈(12A5)과, 우측판(13)의 우후방 후측판(13A)에 형성한 보스 끼워맞춤 홈(13A5)에 대하여, 붐 연결 보스(17)의 좌, 우의 플랜지부(17B)를 각각 용접에 의해 접합한다. 이 경우, 각 플랜지부(17B)의 내측면에는 미리 뒷댐재(18)가 고정되어 있고, 플랜지부(17B)의 외주연부로부터 돌출된 뒷댐재(18)를 좌, 우의 후방 후측판(12A, 13A)의 내측면에 접촉시킨다. 이 상태에서, 좌후방 후측판(12A)과 플랜지부(17B) 사이에, 좌후방 후측판(12A)의 외측면으로부터 편면 용접을 실시한다. 한편, 우후방 후측판(13A)과 플랜지부(17B) 사이에, 우후방 후측판(13A)의 외측면으로부터 편면 용접을 실시한다. 이에 의해, 좌, 우의 후방 후측판(12A, 13A)과 붐 연결 보스(17)의 좌, 우의 플랜지부(17B) 사이를, 편면 용접 비드(17C)를 통하여 견고하게 접합할 수 있다. 이 경우, 좌, 우의 후방 후측판(12A, 13A)에 붐 연결 보스(17)의 좌, 우의 플랜지부(17B)를 용접하는 작업은, 좌, 우의 후방 후측판(12A, 13A)의 외측면으로부터 행할 수 있어, 그 작업성을 높일 수 있다.

다음에, 좌측판(12)의 좌전방 박측판(12B)에 형성한 보스 끼워맞춤 구멍(12B5)과, 우측판(13)의 우전방 박측판(13B)에 형성한 보스 끼워맞춤 구멍(13B5)에 대하여, 링크 연결 보스(21)의 좌, 우의 플랜지부(21B)를 각각 용접에 의해 접합한다. 또한, 좌측판(12)의 좌전방 박측판(12B)에 설치한 버킷 연결 보스 접촉부(12B3)와, 우측판(13)의 우전방 박측판(13B)에 설치한 버킷 연결 보스 접촉부(13B3)에 대하여, 버킷 연결 보스(20)의 좌, 우의 플랜지부(20B)를 각각 용접에 의해 접합한다.

한편, 후방 후상부판(14A)의 전방 박상부판 접촉부(14A2)와, 전방 박상부판(14B)의 후방 후상부판 접촉부(14B1)를 맞댄 상태에서, 양자간에 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접을 실시한다. 이에 의해, 도 5 및 도 9에 도시한 바와 같이, 후방 후상부판(14A)의 전방 박상부판 접촉부(14A2)와 전방 박상부판(14B)의 후방 후상부판 접촉부(14B1) 사이에, 용접 불용착부가 없는 양면 용접 비드(14C)를 형성할 수 있다. 이 결과, 후방 후상부판(14A)과 전방 박상부판(14B)의 2부재가 견고하게 접합된 상부판(14)을 형성할 수 있다.

또한, 후방 후하부판(15A)의 전방 박하부판 접촉부(15A2)와, 전방 박하부판(15B)의 후방 후하부판 접촉부(15B1)를 맞댄 상태에서, 양자간에 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접을 실시한다. 이에 의해, 도 5에 도시한 바와 같이, 후방 후하부판(15A)의 전방 박하부판 접촉부(15A2)와 전방 박하부판(15B)의 후방 후하부판 접촉부(15B1) 사이에, 용접 불용착부가 없는 양면 용접 비드(15C)를 형성할 수 있다. 이 결과, 후방 후하부판(15A)과 전방 박하부판(15B)의 2부재가 견고하게 접합된 하부판(15)을 형성할 수 있다.

다음에, 좌측판(12)과 우측판(13)의 상단부측에 상부판(14)을 배치한 상태에서, 좌측판(12)을 구성하는 좌후방 후측판(12A)의 상부판 접촉부(12A1)와 상부판(14)의 후방 후상부판(14A) 사이에, 그 외측면과 내측면의 양면으로부터 필렛 용접을 실시한다. 한편, 좌전방 박측판(12B)의 상부판 접촉부(12B1)와 상부판(14)의 후방 후상부판(14A) 및 전방 박상부판(14B) 사이에, 그 외측면과 내측면의 양면으로부터 필렛 용접을 실시한다. 이것과 마찬가지로, 우측판(13)을 구성하는 우후방 후측판(13A)의 상부판 접촉부(13A1)와 상부판(14)의 후방 후상부판(14A) 사이에, 그 외측면과 내측면의 양면으로부터 필렛 용접을 실시한다. 한편, 우전방 박측판(13B)의 상부판 접촉부(13B1)와 상부판(14)의 후방 후상부판(14A) 및 전방 박상부판(14B) 사이에, 그 외측면과 내측면의 양면으로부터 필렛 용접을 실시한다.

이에 의해, 도 6 및 도 10에 도시한 바와 같이, 좌측판(12)과 상부판(14)이 교차하는 코너부에 대하여, 좌측판(12)의 외측으로부터 형성된 외측 비드부(24A)와 좌측판(12)의 내측으로부터 형성된 내측 비드부(24B)가 녹아서 일체화된 용접 불용착부가 없는 용접 비드(24)를 형성할 수 있다. 이것과 마찬가지로, 도 6에 도시한 바와 같이, 우측판(13)과 상부판(14)이 교차하는 코너부에 대하여, 우측판(13)의 외측으로부터 형성된 외측 비드부(25A)와 우측판(13)의 내측으로부터 형성된 내측 비드부(25B)가 녹아서 일체화된 용접 불용착부가 없는 용접 비드(25)를 형성할 수 있다.

다음에, 도 4, 도 5에 도시한 바와 같이, 내부 격벽(19)의 상단부(19A)를, 상부판(14)을 구성하는 후방 후상부판(14A)의 전방부 위치에 용접함과 함께, 내부 격벽(19)의 하단부(19B)를, 붐 연결 보스(17)의 원통 보스부(17A)에 용접한다. 한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 내부 격벽(19)의 좌, 우의 측단부(19C)를, 좌측판(12)의 내측면과 우측판(13)의 내측면에 각각 용접한다.

다음에, 좌측판(12)과 우측판(13)의 하단부측에 하부판(15)을 배치한 상태에서, 좌후방 후측판(12A)의 하부판 접촉부(12A2)와 하부판(15)의 후방 후하부판(15A) 사이에, 그 외측면으로부터 필렛 용접을 실시함과 함께, 좌전방 박측판(12B)의 하부판 접촉부(12B2)와 하부판(15)의 후방 후하부판(15A) 및 전방 박하부판(15B) 사이에, 그 외측면으로부터 필렛 용접을 실시한다. 한편, 우후방 후측판(13A)의 하부판 접촉부(13A2)와 하부판(15)의 후방 후하부판(15A) 사이에, 그 외측면으로부터 필렛 용접을 실시함과 함께, 우전방 박측판(13B)의 하부판 접촉부(13B2)와 하부판(15)의 후방 후하부판(15A) 및 전방 박하부판(15B) 사이에, 그 외측면으로부터 필렛 용접을 실시한다.

이에 의해, 도 6 및 도 11에 도시한 바와 같이, 좌측판(12)과 하부판(15)이 교차하는 코너부에 대하여, 좌측판(12)의 외측으로부터 용접 비드(26)를 형성할 수 있다. 또한, 우측판(13)과 하부판(15)이 교차하는 코너부에 대하여, 우측판(13)의 외측으로부터 용접 비드(27)를 형성할 수 있다. 이 경우, 좌, 우의 측판(12, 13)에 하부판(15)을 접합할 때에는, 좌, 우의 측판(12, 13), 상부판(14), 하부판(15)에 의해 둘러싸인 폐공간이 하부판(15)에 의해 덮인다. 이 때문에, 좌측판(12)과 하부판(15)이 교차하는 코너부에 대하여 좌측판(12)의 내측으로부터 용접 비드를 형성할 수 없고, 우측판(13)과 하부판(15)이 교차하는 코너부에 대하여 우측판(13)의 내측으로부터 용접 비드를 형성할 수 없다.

따라서, 도 6 및 도 11에 도시한 바와 같이, 좌측판(12)과 하부판(15)이 교차하는 코너부에 형성된 용접 비드(26)는, 좌측판(12)의 내측면에 있어서 용접 불용착부(26A)를 포함하는 경우가 있다. 또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 우측판(13)과 하부판(15)이 교차하는 코너부에 형성된 용접 비드(27)는, 우측판(13)의 내측면에 있어서 용접 불용착부(27A)를 포함하는 경우가 있다.

다음에, 좌, 우의 측판(12, 13)의 상단부측에 상부판(14)을 접합하고, 하단부측에 하부판(15)을 접합한 후에는, 좌후방 후측판(12A)의 후방판 접촉부(12A3)와 후방판(16) 사이에 필렛 용접을 실시함과 함께, 우후방 후측판(13A)의 후방판 접촉부(13A3)와 후방판(16) 사이에 필렛 용접을 실시한다. 한편, 상부판(14)을 구성하는 후방 후상부판(14A)의 후방판 접촉부(14A1)와 후방판(16) 사이에 필렛 용접을 실시함과 함께, 후방판(16)의 붐 연결 보스 접촉부(16A)를 붐 연결 보스(17)의 원통 보스부(17A)에 용접한다.

다음에, 후방판(16)의 외측면에 좌, 우 한 쌍의 아암 실린더 브래킷(22)을 용접에 의해 접합하고, 상부판(14)을 구성하는 후방 후상부판(14A)의 외측면에, 좌, 우 한 쌍의 버킷 실린더 브래킷(23)을 용접에 의해 접합한다.

이와 같이 하여, 좌측판(12), 우측판(13), 상부판(14), 하부판(15), 후방판(16)을 서로 용접함으로써, 횡단면이 사각형인 폐단면 구조를 이루는 상자형 구조체의 아암(11)을 형성할 수 있다.

여기서, 본 실시 형태에 의한 아암(11)은, 좌측판(12)을 구성하는 좌후방 후측판(12A)과, 우측판(13)을 구성하는 우후방 후측판(13A)과, 상부판(14)을 구성하는 후방 후상부판(14A)과, 하부판(15)을 구성하는 후방 후하부판(15A)을, 각각 판 두께가 두꺼운 연강재를 사용하여 형성하고 있다. 한편, 좌전방 박측판(12B)과, 우전방 박측판(13B)과, 전방 박상부판(14B)과, 전방 박하부판(15B)을, 각각 판 두께가 얇은 고장력 강재를 사용하여 형성하고 있다. 이에 의해, 예를 들면 1매의 연강재를 포함하는 상부판, 하부판, 좌측판, 우측판을 사용하여 아암을 형성하는 경우에 비해 아암(11) 전체의 경량화를 도모할 수 있다.

한편, 본 실시 형태에 의한 아암(11)에 의하면, 붐(5)과 아암(11) 사이를 연결하는 연결 핀(5E)이 삽입 관통되는 붐 연결 보스(17)를, 연강재를 포함하는 좌후방 후측판(12A)과, 우후방 후측판(13A)과, 후방 후하부판(15A)과, 후방판(16)에 접합할 수 있다. 또한, 아암 실린더 브래킷(22)이 접합되는 후방판(16)을, 연강재를 포함하는 좌후방 후측판(12A)과, 우후방 후측판(13A)과, 후방 후상부판(14A)에 접합할 수 있다.

이 때문에, 붐 연결 보스(17) 및 아암 실린더 브래킷(22)을 통하여 아암(11)에 외력이 작용하였을 때에, 연강재를 포함하는 좌후방 후측판(12A), 우후방 후측판(13A), 후방 후상부판(14A), 후방 후하부판(15A), 후방판(16)은 외력에 따라서 적당한 휨을 발생시킬 수 있다.

이에 의해, 도 6에 도시한 바와 같이, 예를 들면 좌후방 후측판(12A)과 후방 후하부판(15A)이 교차하는 코너부의 내측에 용접 불용착부(26A)가 형성되고, 우후방 후측판(13A)과 후방 후하부판(15A)이 교차하는 코너부의 내측에 용접 불용착부(27A)가 형성되었다고 해도, 이 용접 불용착부(26A, 27A)에 응력이 집중되는 것을 억제할 수 있어, 아암(11)의 피로 강도를 높일 수 있다. 이 결과, 본 실시 형태에 의하면, 아암(11)의 경량화와, 아암(11)의 피로 강도의 향상을 양립시킬 수 있어, 아암(11) 전체의 신뢰성을 높일 수 있다.

게다가, 본 실시 형태에 의한 아암(11)은, 좌후방 후측판(12A)과 좌전방 박측판(12B) 사이, 우후방 후측판(13A)과 우전방 박측판(13B) 사이, 후방 후상부판(14A)과 전방 박상부판(14B) 사이, 후방 후하부판(15A)과 전방 박하부판(15B) 사이를, 각각 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접에 의해 접합하고 있다.

이에 의해, 좌후방 후측판(12A)과 좌전방 박측판(12B)이 양면 용접 비드(12C)에 의해 접합된 좌측판(12)을 형성할 수 있다. 우후방 후측판(13A)과 우전방 박측판(13B)이 양면 용접 비드(13C)에 의해 접합된 우측판(13)을 형성할 수 있다. 한편, 후방 후상부판(14A)과 전방 박상부판(14B)이 양면 용접 비드(14C)에 의해 접합된 상부판(14)을 형성할 수 있다. 또한, 후방 후하부판(15A)과 전방 박하부판(15B)이 양면 용접 비드(15C)에 의해 접합된 하부판(15)을 형성할 수 있다. 이 결과, 좌측판(12)과, 우측판(13)과, 상부판(14)과, 하부판(15)과, 후방판(16)에 의해 둘러싸인 상자형 구조체를 포함하는 아암(11) 전체의 강도를 한층 더 높일 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 아암(11)을 조립하는 수순의 일례로서, 좌, 우의 측판(12, 13)에 붐 연결 보스(17), 버킷 연결 보스(20), 링크 연결 보스(21)를 접합한 후, 각 측판(12, 13)에 상부판(14)을 접합한다. 다음에, 상부판(14)과 붐 연결 보스(17) 사이에 내부 격벽(19)을 접합한 후, 각 측판(12, 13)에 하부판(15)과 후방판(16)을 접합한 경우를 예시하고 있다. 그러나, 본 발명에 의한 아암(11)의 조립 수순은 이것에 한정되는 것은 아니고, 아암(11)을 조립하는 수순은 적절히 변경할 수 있는 것이다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 건설 기계로서 크롤러식의 유압 셔블(1)을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면 휠식 유압 셔블에 사용되는 아암 등의 다른 건설 기계용의 아암에도 널리 적용할 수 있다.

1 : 유압 셔블(건설 기계)
11 : 아암
12 : 좌측판
12A : 좌후방 후측판
12B : 좌전방 박측판
12C, 13C, 14C, 15C : 양면 용접 비드
13 : 우측판
13A : 우후방 후측판
13B : 우전방 박측판
14 : 상부판
14A : 후방 후상부판
14B : 전방 박상부판
15 : 하부판
15A : 후방 후하부판
15B : 전방 박하부판
16 : 후방판
17 : 붐 연결 보스
17A : 원통 보스부
17B : 플랜지부
17C : 편면 용접 비드
18 : 뒷댐재
20 : 버킷 연결 보스
21 : 링크 연결 보스
22 : 아암 실린더 브래킷
23 : 버킷 실린더 브래킷
24, 25, 26, 27 : 용접 비드
24A, 25A : 외측 비드
24B, 25B : 내측 비드

Claims (6)

1. 좌측판(12)과, 우측판(13)과, 상기 좌, 우의 측판(12, 13)의 상단부측에 용접에 의해 접합된 상부판(14)과, 상기 좌, 우의 측판(12, 13)의 하단부측에 용접에 의해 접합된 하부판(15)과, 상기 좌, 우의 측판(12, 13)의 후단부측과 상기 상부판(14)의 후단부측에 용접에 의해 접합된 후방판(16)에 의해 횡단면이 사각형을 이루는 상자형 구조체로서 형성되고,
   상기 좌, 우의 측판(12, 13)의 후방부 하측에 위치하며, 상기 좌, 우의 측판(12, 13)과 상기 하부판(15)의 후단부와 상기 후방판(16)의 전단부에 용접에 의해 접합된 붐 연결 보스(17)를 설치하고,
   상기 후방판(16)의 외측면에 용접에 의해 접합된 좌, 우 한 쌍의 아암 실린더 브래킷(22)을 설치하여 이루어지는 건설 기계용 아암에 있어서,
   상기 좌측판(12)은, 상기 붐 연결 보스(17)가 접합되는 후방측에 위치하며 판 두께가 두꺼운 연강재를 포함하는 좌후방 후측판(12A)과, 상기 좌후방 후측판(12A)의 전방측에 위치하며 판 두께가 얇은 고장력 강재를 포함하는 좌전방 박측판(12B)의 2부재를 접합함으로써 형성하고,
   상기 우측판(13)은, 상기 붐 연결 보스(17)가 접합되는 후방측에 위치하며 판 두께가 두꺼운 연강재를 포함하는 우후방 후측판(13A)과, 상기 우후방 후측판(13A)의 전방측에 위치하며 판 두께가 얇은 고장력 강재를 포함하는 우전방 박측판(13B)의 2부재를 접합함으로써 형성하고,
   상기 상부판(14)은, 상기 후방판(16)이 접합되는 후방측에 위치하며 판 두께가 두꺼운 연강재를 포함하는 후방 후상부판(14A)과, 상기 후방 후상부판(14A)의 전방측에 위치하며 판 두께가 얇은 고장력 강재를 포함하는 전방 박상부판(14B)의 2부재를 접합함으로써 형성하고,
   상기 하부판(15)은, 상기 붐 연결 보스(17)가 접합되는 후방측에 위치하며 판 두께가 두꺼운 연강재를 포함하는 후방 후하부판(15A)과, 상기 후방 후하부판(15A)의 전방측에 위치하며 판 두께가 얇은 고장력 강재를 포함하는 전방 박하부판(15B)의 2부재를 접합함으로써 형성하고,
   상기 후방판(16)은 판 두께가 두꺼운 연강재를 사용하여 형성한 것을 특징으로 하는, 건설 기계용 아암.
2. 제1항에 있어서,
   상기 좌후방 후측판(12A)과 상기 좌전방 박측판(12B) 사이는, 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접에 의해 형성된 양면 용접 비드(12C)에 의해 접합하고, 상기 우후방 후측판(13A)과 상기 우전방 박측판(13B) 사이는, 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접에 의해 형성된 양면 용접 비드(13C)에 의해 접합하고, 상기 후방 후상부판(14A)과 상기 전방 박상부판(14B) 사이는, 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접에 의해 형성된 양면 용접 비드(14C)에 의해 접합하고, 상기 후방 후하부판(15A)과 상기 전방 박하부판(15B) 사이는, 외측면과 내측면의 양면으로부터의 양면 용접에 의해 형성된 양면 용접 비드(15C)에 의해 접합하는 구성으로서 이루어지는, 건설 기계용 아암.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 붐 연결 보스(17)는, 상기 좌, 우의 측판(12, 13)을 관통하여 좌, 우방향으로 연장되며 붐 연결용의 연결 핀(5E)이 삽입 관통되는 원통 보스부(17A)와, 상기 원통 보스부(17A)의 좌, 우방향의 양단부측에 각각 설치된 좌, 우의 플랜지부(17B)에 의해 구성하고,
   상기 좌, 우의 후방 후측판(12A, 13A)에는 상기 붐 연결 보스(17)의 좌, 우의 플랜지부(17B)가 끼워 맞춰지는 보스 끼워맞춤 홈(12A5, 13A5)을 각각 형성하고,
   상기 좌, 우의 후방 후측판(12A, 13A)과 상기 붐 연결 보스(17)의 좌, 우의 플랜지부(17B)의 내측면에는 상기 플랜지부(17B)와 상기 보스 끼워맞춤 홈(12A5, 13A5)의 경계부를 따라서 뒷댐재(18)를 설치하고,
   상기 좌, 우의 후방 후측판(12A, 13A)과 상기 붐 연결 보스(17)의 좌, 우의 플랜지부(17B) 사이는, 그 내측면에 상기 뒷댐재(18)를 접촉시킨 상태에서 외측면으로부터의 편면 용접에 의해 형성된 편면 용접 비드(17C)에 의해 접합하는 구성으로서 이루어지는, 건설 기계용 아암.
4. 제1항에 있어서,
   상기 좌후방 후측판(12A)과 좌전방 박측판(12B)을 포함하는 상기 좌측판(12)의 상단부측과 상기 후방 후상부판(14A)과 전방 박상부판(14B)을 포함하는 상기 상부판(14) 사이는, 그 외측면과 내측면의 양면으로부터의 필렛 용접에 의해 형성된 외측 비드부(24A)와 내측 비드부(24B)가 일체화된 용접 비드(24)에 의해 접합하고,
   상기 우후방 후측판(13A)과 우전방 박측판(13B)을 포함하는 상기 우측판(13)의 상단부측과 상기 후방 후상부판(14A)과 전방 박상부판(14B)을 포함하는 상기 상부판(14) 사이는, 그 외측면과 내측면의 양면으로부터의 필렛 용접에 의해 형성된 외측 비드부(25A)와 내측 비드부(25B)가 일체화된 용접 비드(25)에 의해 접합하고,
   상기 좌후방 후측판(12A)과 좌전방 박측판(12B)을 포함하는 상기 좌측판(12)의 하단부측과 상기 후방 후하부판(15A)과 전방 박하부판(15B)을 포함하는 상기 하부판(15) 사이는, 그 외측면으로부터의 필렛 용접에 의해 형성된 용접 비드(26)에 의해 접합하고,
   상기 우후방 후측판(13A)과 우전방 박측판(13B)을 포함하는 상기 우측판(13)의 하단부측과 상기 후방 후하부판(15A)과 전방 박하부판(15B)을 포함하는 상기 하부판(15) 사이는, 그 외측면으로부터의 필렛 용접에 의해 형성된 용접 비드(27)에 의해 접합하는 구성으로서 이루어지는, 건설 기계용 아암.
5. 제1항에 있어서,
   상기 좌, 우의 측판(12, 13)을 구성하는 상기 좌, 우의 전방 박측판(12B, 13B), 상기 상부판(14)을 구성하는 상기 전방 박상부판(14B) 및 상기 하부판(15)을 구성하는 상기 전방 박하부판(15B)의 선단에는, 버킷 연결 보스(20)를 용접에 의해 접합하여 설치하고,
   상기 좌, 우의 측판(12, 13)을 구성하는 상기 좌, 우의 전방 박측판(12B, 13B)의 전방측에는, 상기 버킷 연결 보스(20)의 후방측에 인접하여 링크 연결 보스(21)를 용접에 의해 접합하여 설치하고,
   상기 상부판(14)을 구성하는 상기 후방 후상부판(14A)의 외측면에는, 좌, 우 한 쌍의 버킷 실린더 브래킷(23)을 용접에 의해 접합하여 설치하는 구성으로서 이루어지는, 건설 기계용 아암.
6. 제1항에 있어서,
   상기 연강재는 탄소의 함유량이 0.3％ 미만인 저탄소강재이고, 상기 고장력 강재는, 상기 연강보다도 강도가 높여진 인장 강도가 50Kgf/㎟ 이상의 강재인, 건설 기계용 아암.

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