KR20180110079A - 작업기용의 상자형 구조체 - Google Patents

Abstract

붐(17)는, 본체(30)와, 기단 브래킷(31)을 구비한다. 본체(30)는, 스트레이트부(30a)와, 와이드부(30b)를 구비한다. 상면에서 볼 때, 스트레이트부(30a)의 폭(Wa)은, 대략 일정하다. 상면에서 볼 때, 와이드부(30b)의 폭(Wb)은, 기단 브래킷(31)에 가까워질수록 넓게 되어 있다. 스트레이트부(30a)와 와이드부(30b)는, 원활하게 연속되어 있다.

Description

작업기용의 상자형 구조체

본 발명은, 작업기용의 상자형 구조체에 관한 것이다.

유압 셔블 등의 작업 차량(work vehicle)은, 붐(boom) 및 암(arm) 등의 상자형 구조체에 의해 구성되는 작업기를 구비한다. 특허문헌 1에서는, 중립축선을 따라 용접되는 2개의 분할체에 의해 상자형 구조체를 구성하고, 또한 상자형 구조체의 단부(端部)에서의 폭을 확대하는 방법이 제안되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 방법에 의하면, 길이 방향에 걸쳐 상자형 구조체의 단면(斷面)을 작게 하여 경량화하면서, 다른 구조물에 장착되는 단부의 강도가 저하되는 것을 억제할 수 있는 것으로 되어 있다.

일본 공개특허 평6―220880호 공보

특허문헌 1의 상자형 구조체에서는, 단부의 폭을 확대하기 위해, 상자형 구조체의 각각의 측판을 복수 개소에서 굴곡시키고 있다. 그러므로, 각각의 측판의 굴곡 부분에 응력이 집중하여 버린다. 특히, 특허문헌 1의 상자형 구조체에서는, 단면이 작게 되어 있으므로, 상자형 구조체에 대한 굽힘에 의해 각각의 측판의 굴곡 부분에 의해 높은 응력이 발생한다.

본 발명은, 전술한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 내구성(耐久性)을 향상시킬 수 있는 작업기용의 상자형 구조체의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 태양(態樣)에 관한 작업기용의 상자형 구조체는, 길이 방향으로 연장되는 본체와, 본체의 일단(一端)에 접속되는 브래킷(bracket)을 구비한다. 본체는, 상면에서 볼 때 대략 일정한 폭을 가지는 스트레이트부와, 브래킷에 접속되고, 상면에서 볼 때 브래킷에 가까워질수록 폭이 넓어지는 와이드부를 가진다. 스트레이트부와 와이드부는, 원활하게 연속되어 있다.

본 발명의 제1 태양에 관한 작업기용의 상자형 구조체에 의하면, 와이드부의 폭이 브래킷을 향해 광폭(廣幅)으로 형성되어 있고, 본체 중 브래킷 측의 단면적(斷面績)을 크게 할 수 있으므로, 본체의 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 스트레이트부와 와이드부가 원활하게 연속되어 있으므로, 본체에 응력이 국소적으로 집중되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 제2 태양에 관한 작업기용의 상자형 구조체는, 제1 태양에 관한 것이며, 본체는, 상판, 하판, 제1 측판 및 제2 측판에 의해 구성되어 있다. 브래킷은, 제1 측판이 맞닿는 제1 맞닿음면(abutment surface)과, 제2 측판이 맞닿는 제2 맞닿음면을 가진다. 제1 맞닿음면 및 상기 제2 맞닿음면은, 상기 본체의 길이 방향에 대하여, 각도를 가지고 형성되어 있다.

본 발명의 제3 태양에 관한 작업기용의 상자형 구조체는, 제1 또는 2 태양에 관한 것이며, 본체는, 길이 방향의 중앙부에 형성되는 센터 보스(center boss)를 가지고, 브래킷은, 엔드 보스(end boss)를 가진다. 스트레이트부와 와이드부는, 센터 보스와 엔드 보스와의 사이의 소정 위치에서 원활하게 연속되어 있다. 센터 보스의 중심축과 소정 위치와의 제1 간격과, 엔드 보스의 중심축과 소정 위치와의 제2 간격과의 비는, 1:1∼4:1이다.

본 발명의 제4 태양에 관한 작업기용의 상자형 구조체의 제조 방법은, 하판 상에 제1 측판과 제2 측판을 배치하는 공정과, 제1 측판과 상기 제2 측판의 각각의 일단부(一端部)를 라이닝(lining)에 의해 내측으로부터 외측으로 가압하여 넓히는 공정과, 제1 측판과 제2 측판의 각각의 일단부의 사이에 브래킷을 협지(sandwich)하여 고착(固着)시키는 공정과, 제1 측판과 제2 측판과 상에 상판을 고착시키는 공정을 포함한다.

본 발명에 의하면, 내구성을 향상시킬 수 있는 작업기용의 상자형 구조체를 제공할 수 있다.

도 1은 유압 셔블의 측면도
도 2는 붐의 측면도
도 3은 붐의 평면도
도 4는 도 2의 A―A 단면도(斷面圖)
도 5는 도 4의 부분 확대도
도 6은 붐의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도
도 7은 붐의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도

[유압 셔블(1)의 구성]

도 1은, 유압 셔블(1)의 측면도이다. 이하의 설명에 있어서, 「상」 「하」 「전」 「후」 「좌」 「우」는, 운전석에 착석한 오퍼레이터를 기준으로 하는 표현이다.

유압 셔블(1)은, 주행체(10), 선회체(旋回體)(11), 카운터웨이트(counterweight)(12), 엔진실(13), 기기실(14), 캡(cab)(15) 및 작업기(16)를 구비한다.

주행체(10)는, 서로 독립적으로 회전 가능한 한 쌍의 크롤러(crawlers)를 구비한다. 선회체(11)는, 주행체(10) 상에 선회(旋回) 가능하게 배치된다. 선회체(11)는, 유압 셔블(1)의 차체 프레임을 구성한다.

카운터웨이트(12)는, 선회체(11)의 후단부 상에 배치된다. 엔진실(13)은, 선회체(11) 상에 배치된다. 엔진실(13)은, 카운터웨이트(12)의 전방에 있어서 선회체(11) 상에 배치된다. 엔진실(13)은, 엔진이나 배기 가스 처리 장치 등을 수용한다. 기기실(14)은, 엔진실(13)의 전방에 있어서 선회체(11) 상에 배치된다. 기기실(14)은, 유압(油壓) 펌프, 연료 탱크 및 작동유 탱크 등을 수용한다. 캡(15)은, 기기실(14)의 전방에 있어서 선회체(11) 상에 배치된다. 캡(15) 내에는, 오퍼레이터가 착석하는 운전석이 배치된다.

작업기(16)는, 기기실(14)의 전방 또한 캡(15)의 우측에 있어서, 선회체(11)에 상하 요동(搖動) 가능하게 장착된다. 작업기(16)는, 붐17, 암(18), 버킷(bucket)(19), 한 쌍의 붐 실린더(20), 암 실린더(21) 및 버킷 실린더(22)를 구비한다. 붐(17)은, 「작업기용의 상자형 구조체」의 일례이다.

붐(17)의 기단부(基端部)는, 선회체(11)에 요동 가능하게 장착된다. 붐(17)의 선단부는, 기단측(基端側) 브래킷(18b)에 요동 가능하게 장착된다. 암(18)의 기단부는, 기단측 브래킷(18b)에 장착된다. 버킷(19)은, 암(18)의 선단부에 배치된 버킷 브래킷(18a)에 요동 가능하게 장착된다.

각 붐 실린더(20)는, 붐(17)을 구동한다. 각 붐 실린더(20)는, 붐(17)의 센터 보스(CB)와 선회체(11)에 연결된다. 암 실린더(21)는, 암(18)을 구동한다. 버킷 실린더(22)는, 버킷(19)을 구동한다.

[붐(17)의 구성]

본 실시형태에 관한 붐(17)의 구성에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 2는, 붐(17)의 측면도이다. 도 3은, 붐(17)의 평면도이다.

붐(17)은, 본체(30), 기단(基端; base end) 브래킷(31) 및 암 브래킷(32)을 구비한다. 기단 브래킷(31)은, 본 실시형태에 관한 「브래킷」의 일례이다.

본체(30)는, 길이 방향으로 연장된다. 본체(30)는, 측면에서 볼 때 부메랑 형상이다. 본체(30)는, 중공형의 통체이다. 본체(30)는, 상판(33), 하판(34), 제1 측판(35) 및 제2 측판(36)에 의해 상자형으로 구성된다.

제1 측판(35)과 제2 측판(36)은, 소정 간격 이격된 상태로 배치된다. 제1 측판(35)의 후단부는, 외측으로 넓어지도록 변형되어 있다. 마찬가지로, 제2 측판(36)의 후단부는, 외측으로 넓어지도록 변형되어 있다. 제1 측판(35)과 제2 측판(36)에는, 폭 방향으로 연장되는 센터 보스(CB)가 장착된다. 센터 보스(CB)는, 본체(30)의 대략 중앙부에 위치한다.

상판(33)은, 제1 측판(35)과 제2 측판(36)의 사이에 형성되는 공간의 위쪽 개구를 막도록 배치된다. 하판(34)은, 제1 측판(35)과 제2 측판(36)의 사이에 형성되는 공간의 아래쪽 개구를 막도록 배치된다.

기단 브래킷(31)은, 본체(30)의 후단(後端)에 접속된다. 기단 브래킷(31)에는, 폭 방향으로 연장되는 엔드 보스(EB)가 설치된다. 기단 브래킷(31)으로서는, 금속 재료를 주조(鑄造)함으로써 형성되는 주물(鑄物)을 사용할 수 있다.

암 브래킷(32)은, 본체(30)의 전단(前端)에 접속된다. 암 브래킷(32)에는, 암 장착공(32a)이 형성된다. 암 장착공(32a)에는, 암(18)(도 1 참조)이 장착된다. 암 브래킷(32)으로서는, 금속 재료를 주조함으로써 형성되는 주물을 사용할 수 있다.

[본체(30)의 구성]

도 2 및 도 3을 참조하면서, 본체(30)의 구성에 대하여 설명한다.

본체(30)는, 스트레이트부(30a)와, 와이드부(30b)를 구비한다. 스트레이트부(30a)는, 상판(33), 하판(34), 제1 측판(35) 및 제2 측판(36) 각각의 전방 부분에 의해 구성된다. 와이드부(30b)는, 상판(33), 하판(34), 제1 측판(35) 및 제2 측판(36) 각각의 후방 부분에 의해 구성된다.

스트레이트부(30a)와 와이드부(30b)는, 센터 보스(CB)와 엔드 보스(EB)와의 사이의 소정 위치 LP에 있어서 연속되어 있다. 스트레이트부(30a)와 와이드부(30b)는, 소정 위치 LP에 있어서 원활하게 연속되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 「원활하게 연속한다」란, 소정 위치 LP에 있어서, 상판(33), 하판(34), 제1 측판(35) 및 제2 측판(36) 중 어디에도 변곡점이 보이지 않는 것을 의미한다. 소정 위치 LP에 있어서, 상판(33), 하판(34), 제1 측판(35) 및 제2 측판(36) 모두 굴곡되어 있지 않다. 따라서, 소정 위치 LP에서의 본체(30)의 단면적의 급격한 변화가 억제되어 있다.

본 실시형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 스트레이트부(30a)와 와이드부(30b)가 원활하게 연속하는 소정 위치 LP는, 센터 보스(CB)와 엔드 보스(EB)와의 대략 중앙에 위치한다. 센터 보스(CB)와 엔드 보스(EB)를 연결하는 가상선 상에서, 센터 보스(CB)의 중심축(AX1)과 소정 연결 위치 LP와의 간격 L1은, 엔드 보스(EB)의 중심축(AX2)과 소정 위치 LP와의 간격 L2와 대략 같다. 본 실시형태에 있어서, 간격 L1과 간격 L2와의 비는, 대략 1:1이다. 단, 소정 위치 LP의 위치는, 와이드부(30b)가 한 쌍의 붐 실린더(20)(도 1 참조)와 간섭하지 않도록 설정되어 있으면 된다. 예를 들면, 간격 L1과 간격 L2와의 비는, 1:1∼4:1로 할 수 있다.

스트레이트부(30a)는, 와이드부(30b)의 전방에 연속된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상면에서 볼 때, 스트레이트부(30a)의 폭 Wa는, 길이 방향에 있어서 대략 일정하다. 본 실시형태에 있어서, 스트레이트부(30a)의 폭 Wa는, 450㎜이다.

와이드부(30b)는, 스트레이트부(30a)의 후방에 연속된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상면에서 볼 때, 와이드부(30b)의 폭 Wb는, 기단 브래킷(31)에 가까워질수록 넓게 되어 있다. 와이드부(30b)의 폭 Wb는, 전체에 걸쳐 일정하지는 않고, 스트레이트부(30a)와 와이드부(30b)가 원활하게 연속되는 소정 위치 LP로부터 기단 브래킷(31)에 이르기까지 계속 넓어져 있다. 본 실시형태에 있어서, 와이드부(30b)의 폭 Wb의 최대값은, 570㎜이다. 본 실시형태에 있어서, 스트레이트부(30a)의 폭 Wa와 와이드부(30b)와의 비는, 15:19이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상면에서 볼 때, 와이드부(30b)의 제1 측면(S1)은, 본체(30)의 내측을 향해 볼록형으로 만곡되어 있다. 마찬가지로, 와이드부(30b)의 제2 측면(S2)은, 본체(30)의 내측을 향해 볼록형으로 만곡되어 있다. 제1 측면(S1)은, 제1 측판(35)의 표면의 일부이며, 제2 측면(S2)은, 제2 측판(36)의 표면의 일부이다.

본 실시형태에 있어서, 와이드부(30b)의 높이는, 스트레이트부(30a)로부터 기단 브래킷(31)에 가까워질수록 작아지게 되어 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 와이드부(30b)의 폭은, 스트레이트부(30a)와 와이드부(30b)가 원활하게 연속되는 소정 위치 LP로부터 기단 브래킷(31)에 이르기까지 넓게 되어 있다. 이로써, 가장 부하가 걸리기 쉬운 와이드부(30b)에서의 측방으로의 벤딩 강도를 향상시킬 수 있다.

[기단 브래킷(31)의 구성]

도 4는, 도 2의 A―A 단면도이다. 도 5는, 도 4의 부분 확대도이다.

기단 브래킷(31)은, 전체적으로 본체(30)를 향해 끝이 좁은 상태로 형성된다. 기단 브래킷(31)은, 제1 맞닿음면(S3), 제2 맞닿음면(S4) 및 전단면(前端面)(S5)을 구비한다.

제1 맞닿음면(S3)에는, 본체(30)의 제1 측판(35)이 맞닿는다. 제1 맞닿음면(S3)은, 외측으로 넓어진 제1 측판(35)을 따르게 할 수 있으므로, 본체(30)의 길이 방향에 대하여, 각도를 가지게 하여 형성되어 있다. 제1 맞닿음면(S3)은, 기단 브래킷(31)의 좌측면의 일부이다.

제2 맞닿음면(S4)에는, 본체(30)의 제2 측판(36)이 맞닿는다. 제2 맞닿음면(S4)은, 외측으로 넓어진 제2 측판(36)을 따르게 할 수 있으므로, 본체(30)의 길이 방향에 대하여, 각도를 가지게 하여 형성되어 있다. 제2 맞닿음면(S4)은, 기단 브래킷(31)의 우측면의 일부이다.

전단면(S5)은, 제1 맞닿음면(S3)과 제2 맞닿음면(S4)으로 이어진다. 본 실시형태에 있어서, 전단면(S5)은, 평면형으로 형성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

[붐(17)의 제조 방법]

도 6의 (a)∼(e) 및 도 7은, 붐(17)의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.

먼저, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 후단부가 끝이 넓어지는 모양 형상의 하판(34)을 준비한다.

다음에, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 하판(34) 상에 제1 측판(35)과 제2 측판(36)을 소정 간격으로 평행하게 배치한다.

다음에, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 제1 측판(35)과 제2 측판(36)을 소정 위치 LP에서 고정한 상태에서, 제1 측판(35)과 제2 측판(36) 각각의 후단부를 라이닝에 의해 내측으로부터 외측으로 가압하여 넓힌다. 구체적으로는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 측판(35) 및 제2 측판(36)의 외면의 소정 위치 LP에 한 쌍의 가압하여 지그(jig)(40)를 맞닿게 한 상태에서, 라이닝 툴(41)에 의해 제1 측판(35) 및 제2 측판(36)의 후단부의 내면을 외측으로 가압한다. 이 제, 제1 측판(35)과 제2 측판(36)이 소성(塑性) 변형되지 않도록 탄성 변형의 범위 내에서 라이닝을 조정한다.

다음에, 도 6의 (d)에 나타낸 바와 같이, 외측으로 탄성 변형시킨 제1 측판(35)과 제2 측판(36) 각각의 후단부의 사이에 기단 브래킷(31)을 넣은 상태에서 라이닝을 해제함으로써, 제1 측판(35)과 제2 측판(36) 각각의 후단부의 사이에 기단 브래킷(31)을 협지하여 고착시킨다. 그리고, 하판(34)과 제1 측판(35)을 용접하여, 하판(34)과 제2 측판(36)을 용접한다. 또한, 기단 브래킷(31)과 제1 측판(35)을 내측으로부터 가(假)부착하고, 기단 브래킷(31)과 제2 측판(36)을 내측으로부터 가부착한다.

다음에, 도 6의 (e)에 나타낸 바와 같이, 제1 측판(35)과 제2 측판(36) 상에 상판(33)을 배치한다. 그리고, 상판(33)과 제1 측판(35)을 용접하여, 상판(33)과 제2 측판(36)을 용접함으로써, 상판(33)을 고착시킨다.

[특징]

붐(17)은, 본체(30)와, 기단 브래킷(31)을 구비한다. 본체(30)는, 스트레이트부(30a)와, 와이드부(30b)를 구비한다. 상면에서 볼 때, 스트레이트부(30a)의 폭 Wa는, 대략 일정하다. 상면에서 볼 때, 와이드부(30b)의 폭 Wb는, 기단 브래킷(31)에 가까워질수록 넓게 되어 있다. 스트레이트부(30a)와 와이드부(30b)는, 원활하게 연속되어 있다.

이와 같이, 와이드부(30b)의 폭 Wb가 기단 브래킷(31)을 향해 광폭으로 형성되어 있으므로, 본체(30)의 측방으로의 벤딩 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 스트레이트부(30a)와 와이드부(30b)가 원활하게 연속되어 있으므로, 본체(30)에 응력이 국소적으로 집중되는 것을 억제할 수 있다.

(그 외의 실시형태)

상기 실시형태에서는, 본 발명에 관한 「작업기용의 상자형 구조체」를 붐(17)에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관한 「작업기용의 상자형 구조체」는, 암(18)에도 적용할 수 있다. 이 경우에도, 암(18)의 본체를 기단측 브래킷(18b)에 가까워질수록 광폭으로 함으로써, 암(18)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 실시형태에서는, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 제1 측판(35)과 제2 측판(36) 각각을 라이닝에 의해 가압하여 넓히는 것으로 하였으나, 기단 브래킷(31)을 제1 측판(35)과 제2 측판(36)의 사이에 압입(押入)함으로써, 제1 측판(35)과 제2 측판(36) 각각을 가압하여 넓혀도 된다.

상기 실시예에서는, 기단 브래킷(31)에, 폭 방향으로 연장되는 엔드 보스(EB)를 별개로 설치한 구성으로 하였으나, 기단 브래킷(31)과 엔드 보스(EB)가 일체로 설치되어 있어도 된다.

상기 실시예에 있어서, 기단 브래킷(31)은, 금속 재료를 주조함으로써 형성되는 주물을 사용하는 것으로 하였으나, 단조(鍛造) 또는 금속판에 의해 구성되어 있어도 된다.

1: 유압 셔블
16: 작업기
17: 붐
18: 암
20: 붐 실린더
21: 암 실린더
30: 본체
30a: 스트레이트부
30b: 와이드부
31: 기단 브래킷
33: 상판
34: 하판
35: 제1 측판
36: 제2 측판
CB: 센터 보스
EB: 엔드 보스
Wa: 스트레이트부(30a)의 폭
Wb: 와이드부(30b)의 폭
S1: 와이드부(30b)의 제1 측면
S2: 와이드부(30b)의 제2 측면
S3: 기단 브래킷(31)의 제1 맞닿음면
S4: 기단 브래킷(31)의 제2 맞닿음면

Claims (4)

1. 길이 방향으로 연장되는 본체; 및
   상기 본체의 일단(一端)에 접속되는 브래킷(bracket);
   을 포함하고,
   상기 본체는,
   상면에서 볼 때 대략 일정한 폭을 가지는 스트레이트부; 및
   상기 브래킷에 접속되고, 상면에서 볼 때 상기 브래킷에 가까워질수록 폭이 넓어지는 와이드부;를 구비하고,
   상기 스트레이트부와 상기 와이드부는, 원활하게 연속되어 있는,
   작업기용의 상자형 구조체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체는, 상판, 하판, 제1 측판 및 제2 측판에 의해 구성되고,
   상기 브래킷은, 상기 제1 측판이 맞닿는 제1 맞닿음면(abutment surface)과, 상기 제2 측판이 맞닿는 제2 맞닿음면을 구비하고,
   상기 제1 맞닿음면 및 상기 제2 맞닿음면의 각각은, 상기 본체의 길이 방향에 대하여, 각도를 가지고 형성되어 있는, 작업기용의 상자형 구조체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 본체는, 상기 길이 방향의 중앙부에 형성되는 센터 보스(center boss)를 구비하고,
   상기 브래킷은, 엔드 보스(end boss)를 구비하고 있고,
   상기 스트레이트부와 상기 와이드부는, 상기 센터 보스와 상기 엔드 보스 사이의 소정 위치에서 원활하게 연속되어 있고,
   상기 센터 보스의 중심축과 상기 소정 위치와의 제1 간격과, 상기 엔드 보스의 중심축과 상기 소정 위치와의 제2 간격과의 비는, 1:1∼4:1인, 작업기용의 상자형 구조체.
4. 하판 상에 제1 측판과 제2 측판을 배치하는 단계;
   상기 제1 측판과 상기 제2 측판의 각각의 일단부(一端部)를 라이닝(lining)에 의해 내측으로부터 외측으로 가압하여 넓히는 단계;
   상기 제1 측판과 상기 제2 측판의 각각의 일단부의 사이에 브래킷을 협지(sandwich)하여 고착(固着)시키는 단계; 및
   상기 제1 측판과 상기 제2 측판 상에 상판을 고착시키는 단계;
   를 포함하는 작업기용의 상자형 구조체의 제조 방법.

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