JP2000248573A

JP2000248573A - 作業機械の作業腕構造

Info

Publication number: JP2000248573A
Application number: JP11055848A
Authority: JP
Inventors: Seiji Okamoto; 成司岡本; Takayuki Yuasa; 孝之湯浅; Akiichi Ono; 明一小野; Shigeki Adachi; 重喜足立; Masaya Yorifuji; 雅也依藤; Kunitomo Shimizu; 邦友清水; Taizo Iwasaki; 泰三岩崎; Kazuaki Kinoshita; 和明木下; Fumihiro Nishimura; 文博西村; Hajime Horiuchi; 一堀内
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】箱型構造を有する作業腕に設けられる補強板
の箱型断面内側の溶接を廃止することができ、また補強
板の全周を箱型断面に溶接することができ、そして作業
腕の製作工程において溶接を一度に行うことができる、
作業機械の作業腕構造を提供する。【解決手段】作業腕を、その長手方向において複数個
の分割腕に分け、隣接する分割腕と分割腕との間に連結
部材を挟み、連結部材と分割腕とを一体に接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業機械の作業腕
構造、さらに詳しくは、油圧ショベルのブーム、アーム
など、作業機械の作業腕に好適に用いられる作業腕構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械、荷役機械などの作業機械は、
作業具などが取り付けられる一個あるいは連結された複
数個の長尺の作業腕を備えている。典型的な作業機械で
ある油圧ショベルは、その機体本体に上下方向に揺動自
在に取り付けた作業腕であるブームと、ブームの先端に
上下方向に揺動自在に取り付けた作業腕であるアームを
備えている。アームの先端には作業具であるバケットが
揺動自在に取り付けられている。

【０００３】図９〜図１１を参照して上述のブームおよ
びアームを説明すると、全体を番号２０で示すブーム
（図９）および番号２２で示すアーム（図１０）は、種
々の鋼製部材を相互に溶接して箱型構造に形成されてい
る。すなわちブーム２０は、長手方向に延びる上プレー
ト２０ａ、下プレート２０ｂ、左サイドプレート２０ｃ
および右サイドプレート２０ｄによって矩形の箱型断面
を有する箱型構造に形成されている。箱型構造の長手方
向の一端部にはアーム２２と連結するための連結ブラケ
ット２０ｅが、他端部には機体本体と連結するための連
結ブラケット２０ｆがそれぞれ取り付けられている。箱
型断面の内側には、ブーム２０の長手方向に略直角に配
置された複数個（図示の例では２個）の補強板である矩
形のバッフルプレート２０ｇが取り付けられている。

【０００４】アーム２２も同様に、長手方向に延びる上
プレート２２ａ、下プレート２２ｂ、左サイドプレート
２２ｃおよび右サイドプレート２２ｄによって矩形の箱
型断面を有する箱型構造に形成されている。箱型構造の
長手方向の一端部にはブーム２０と連結するための連結
ブラケット２２ｅが、他端部にはバケットと連結するた
めの連結ブラケット２２ｆがそれぞれ取り付けられてい
る。箱型断面の内側には、アーム２２の長手方向に略直
角に配置された補強板である矩形のバッフルプレート２
２ｇ（図示の例では１個）が取り付けられている。

【０００５】バッフルプレート２０ｇおよび２２ｇは矩
形断面の内側にそれぞれ溶接によって取り付けられてい
る（図１１）。この溶接は、箱型構造を完成する前に箱
型断面を形成するプレートの一部、例えばブーム２０の
下プレート２０ｂを取り付けないで開放して行われ、開
放した部分からバッフルプレート２０ｇを他のプレート
２０ａ、２０ｃ、２０ｄに溶接する。そしてバッフルプ
レート２０ｇを溶接した後で開放した部分のプレート２
０ｂを他のプレート２０ｃおよび２０ｄに溶接し箱型構
造を完成させる。

【０００６】バッフルプレート２０ｇおよび２２ｇを矩
形断面の内側に溶接によって取り付ける他の方法として
は、箱型断面を形成するプレート、例えばブーム２０の
上プレート２０ａ、下プレート２０ｂ、左サイドプレー
ト２０ｃおよび右サイドプレート２０ｄの各々を長手方
向において分割し、分割した状態でそれぞれのプレート
に先ずバッフルプレート２０ｇの矩形の四辺を溶接す
る。そしてプレート２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０
ｄの分割部分を溶接し箱型構造を完成させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおりの形態
の従来の作業腕構造には、次のとおりの解決すべき問題
がある。

【０００８】（１）生産性：作業腕の製作においては、
箱型構造を溶接によって接合して完成させる前に先ず箱
型構造の一部を開放した状態でバッフルプレートを溶接
し、その後開放した部分のプレートを溶接する。あるい
は、箱型構造を長手方向において分割しその状態で先ず
バッフルプレートを溶接し、その後分割部分を溶接す
る。したがって、製作工程において溶接を一度に行うこ
とができず、生産性の改善が望まれている。

【０００９】（２）作業腕の強度：バッフルプレートを
箱型構造の一部を開放した状態で溶接する場合は、補強
板であるバッフルプレートの一部が周囲のプレートに溶
接されないので、強度がアンバランスになり、作業腕の
強度が損なわれる。

【００１０】（３）代替構造：補強板であるバッフルプ
レートの廃止を箱型断面を形成する上下左右のプレート
の板厚を増加させ強度を付与して行うことも可能である
が、板厚の増加は作業腕の重量を増加させる。そして、
作業腕の先端のバケットなどで持ち上げることができる
荷重が減る、作業機械のバランスが悪くなるなど、作業
機械の性能が低下する。

【００１１】本発明は上記事実に鑑みてなされたもの
で、その技術的課題は、箱型構造を有する作業腕に設け
られる補強板の箱型断面内側の溶接を廃止することがで
き、また補強板の全周を箱型断面に溶接することがで
き、そして作業腕の製作工程において溶接を一度に行う
ことができる、作業機械の作業腕構造を提供することで
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
技術的課題を解決する作業腕構造として、箱型断面を有
する作業腕をその長手方向において複数個の分割腕に分
け、隣接する分割腕と分割腕との間に連結部材を挟み、
該連結部材と該分割腕とを一体に接合する、ことを特徴
とする作業機械の作業腕構造が提供される。

【００１３】本発明による作業腕構造においては、作業
腕を複数個の分割腕に分け、分割腕の間に連結部材を挟
み、連結部材と分割腕とを一体に接合する。したがって
分割腕と連結部材の接合部分の溶接は、箱型断面の外側
から、そして全周について行うことができる。すなわ
ち、連結部材を従来の補強板に相当させ設ければ、補強
板の全周を箱型断面に溶接することができ、箱型断面内
側の溶接を廃止することができ、作業腕の製作工程にお
いて溶接を一度に行うことができる。

【００１４】好適実施形態においては、該連結部材を一
枚の板部材で形成する。

【００１５】そして、連結部材を一枚の板部材で形成す
ることにより、従来の作業腕と実質的に構造が同じで、
強度、生産性の向上した作業腕が提供される。

【００１６】他の実施の形態においては、該連結部材を
一対の板部材で形成し、かつ該一対の板部材に相互の位
置を規定する位置決手段を備え、該一対の板部材の各々
を隣接する分割腕にそれぞれ取り付けて、該位置決手段
によって位置付けた一対の板部材同士を一体に接合す
る。該位置決手段は、一対の板部材の一方に突起部を、
他方の板部材に該突起部に係合する突起受部を備えてい
る。

【００１７】そして、連結部材を一対の板部材で形成し
板部材相互の位置決手段を備えることにより、分割腕同
士の位置合わせを容易にし、溶接ジグなどの生産設備を
簡単にすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
作業機械の作業腕構造を、典型的な作業機械である油圧
ショベルのブームおよびアームにおける好適実施形態を
図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明す
る。

【００１９】図１を参照して説明すると、全体を番号２
で示す油圧ショベルは、機体本体４に上下方向に揺動自
在に取り付けた作業腕であるブーム６と、ブーム６の先
端に上下方向に揺動自在に取り付けた作業腕であるアー
ム８を備えている。アーム８の先端には作業具であるバ
ケット１０が揺動自在に取り付けられている。

【００２０】図２および図３を参照して説明すると、ブ
ーム６およびアーム８は、種々の鋼製部材を相互に溶接
して箱型構造に形成されている。この箱型構造は長手方
向において複数個の分割腕に分けられ、隣接する分割腕
と分割腕との間には連結部材が挟まれ、連結部材と分割
腕とが溶接によって一体に接合されている。

【００２１】すなわち、図２を参照してブーム６を説明
すると、ブーム６は、長手方向に緩やかに曲がった、両
端を細く、両端から中央に向かって徐々に太く形成した
形状を備えている。長手方向の一端部にはアーム８と連
結するための連結ブラケット６１が、他端部には機体４
と連結するための連結ブラケット６２がそれぞれ取り付
けられている。ブーム６はその長手方向において長手方
向に略直角な面で、連結ブラケット６１の側から、分割
腕６３、分割腕６４および分割腕６５に分割されてい
る。分割腕６３と分割腕６４の間には連結部材である連
結板６６が、分割腕６４と分割腕６５の間には連結板６
７がそれぞれ挟まれている。

【００２２】なお、分割腕６３、分割腕６４および分割
腕６５、ならびに連結板６６および連結板６７は、それ
ぞれ実質的に同じ構成および形態を成している。したが
って分割腕および連結板の説明は、分割腕６４および分
割腕６５、そしてその間に挟まれる連結板６６によって
代表して行い、他の分割腕および連結板については適宜
該当する符号を括弧を付して併記する。

【００２３】図２とともに図４および図５を参照して説
明すると、分割腕６３（６４、６５）は、上プレート６
３ａ（６４ａ、６５ａ）、下プレート６３ｂ（６４ｂ、
６５ｂ）、左サイドプレート６３ｃ（６４ｃ、６５ｃ）
および右サイドプレート６３ｄ（６４ｄ、６５ｄ）によ
って矩形の箱型断面を有する箱型構造に形成されてい
る。連結板６６（６７）は、板部材により隣接する分割
腕の外郭形状と同じ矩形に形成されている。連結板６６
（６７）の板厚は、従来の補強板であるバッフルプレー
ト２０ｇ（図１０）と同じにすることができる。

【００２４】分割腕と連結板の接合は、分割腕６３と分
割腕６４の間に連結板６６を挟み箱型断面の外周部の連
結板６６と分割腕６３との間および連結板６６と分割腕
６４との間をそれぞれ溶接、例えばレーザ溶接、により
完全に溶け込ませて一体に接合する。分割腕６４と分割
腕６５の接合も同様にして行われる。なお、分割腕およ
び連結板相互の位置は、生産設備であるジグ（図示して
いない）によって規定される。

【００２５】図３を参照してアーム８を説明すると、ア
ーム８は、真直の、一端から他端に向かって断面の大き
さを徐々に変えた形状を備えている。長手方向の一端部
にはバケット１０と連結するための連結ブラケット８１
が他端部にはブーム６の連結ブラケット６１（図２）と
連結するための連結ブラケット８２がそれぞれ取り付け
られている。アーム８はその長手方向において長手方向
に略直角な面で連結ブラケット８１の側から分割腕８３
および分割腕８４に分割され、分割腕８３と分割腕８４
の間には連結板８５が挟まれている。

【００２６】このアーム８における、分割腕および連結
板の構成そしてそれらの溶接接合は、上述のブーム６と
実質的に同じでよいから、その説明は省略する。

【００２７】次に図６および図７を参照して連結部材の
他の実施の形態を説明する。なお説明は上述のブーム６
における分割腕６３と分割腕６４との接合部（図４、図
５）を例にして行う。

【００２８】連結部材の他の形態においては、連結部材
は一対の連結板で形成されている。すなわち、一対の連
結板７１および連結板７２が隣接する分割腕６３と分割
腕６４の間に挟まれている。連結板７１および連結板７
２は、板部材によってその外郭形状が分割腕６３および
６４とそれぞれ同じに形成されている。一対の連結板７
１および連結板７２の板厚は、従来の補強板（例えば図
１０に示すバッフルプレート２２ｇ）と同じかあるいは
それよりも薄くてよい。また、連結板７１および連結板
７２にはその中央部に矩形孔が形成されている。一方の
連結板７１は隣接する分割腕６４に、他方の連結板７２
は分割腕６３にそれぞれその全周を溶接によって、例え
ばレーザ溶接によって取り付けられる。

【００２９】一対の連結板７１および７２は、連結板相
互の位置を規定する位置決手段９を備えている。位置決
手段９は、一方の連結板７１の矩形の四隅に突起部であ
るノックピン９１を、他方の連結板７２にはこのノック
ピン９１に係合する突起受部であるノック孔９２を備え
ている。この位置決手段９によって一対の連結板７１お
よび７２の相互の位置が規定される。

【００３０】位置決手段９により位置決めされた一対の
連結板７１および７２の間の外周部を、例えばレーザ溶
接により一体に完全に溶け込ませて接合する。かくし
て、分割腕６３と分割腕６４とは一対の連結板７１およ
び連結板７２を介して接合される。

【００３１】上述したとおりの作業機械の作業腕構造の
作用を説明する。

【００３２】（１）生産性：作業腕を複数個の分割腕に
分け、隣接する分割腕と分割腕の間に連結板を挟む構成
にしたから、従来の補強板に相当する連結板を箱型断面
の外側から溶接することができる。したがって、従来の
ように箱型構造の一面を開放するなど複数の溶接工程と
することなく、箱型断面構造を一工程で溶接することが
可能になり、生産性が改善される。

【００３３】（２）生産設備：さらに、連結部材を一対
の連結板７１および７２（図６）にしその間に位置決手
段９を設けると、分割腕同士の位置決めが容易になり、
溶接ジグなどの生産設備を簡単にすることができる。

【００３４】（３）作業腕の強度：従来の補強板におい
てはその一部分を箱型断面に溶接することができなかっ
たが、本発明の作業腕構造における連結部材においては
その全周を箱型断面に溶接することができる。したがっ
て、作業腕の強度を向上させることができる。

【００３５】（４）作業機械の性能：箱型断面のプレー
トの板厚を増加させることなく作業腕の強度を向上させ
ることができるから、作業腕の重量の増加、それによる
作業機械の性能の低下の問題が除かれる。

【００３６】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形
あるいは修正ができるものである。

【００３７】（１）位置決手段：本発明の実施の形態に
おいては、一対の連結板の間に設けられる位置決手段と
して、突起部であるノックピンと突起受部であるノック
孔を備えているが、図８に示すように一方の連結板７２
の中央の矩形孔を突起受け部９３にして、他方の連結板
７２にこの矩形孔に係合する一対の突起片９４、９４を
設けてもよい。

【００３８】（２）連結部材の形状：本発明の実施の形
態においては、連結部材の連結板の輪郭形状は作業腕の
矩形断面に合わせ矩形に形成されているが、この輪郭形
状は作業腕の断面形状、例えば多角形、円形などに合わ
せ形成すればよい。

【００３９】（３）連結部材の種類：本発明の実施の形
態においては、連結部材として一枚の連結板による形態
と、一対の連結板による形態とを説明したが、これら形
態を一つの作業腕において適宜にミックスして用いるこ
ともできる。

【００４０】（４）連結部材の大きさ：本発明の実施の
形態においては、連結部材の連結板の輪郭形状を隣接す
る分割腕の形状と同じに形成したが、形状は分割腕の輪
郭よりも大きくあるいは小さくと、溶接の種類、方法な
どに応じて、あるいは作業腕の構造、形状などに応じ
て、適宜に変えることもできる。

【００４１】

【発明の効果】本発明に従って構成された作業機械の作
業腕構造によれば、箱型構造を有する作業腕に設けられ
る補強板の箱型断面内側の溶接を廃止することができ、
また補強板の全周を箱型断面に溶接することができ、そ
して作業腕の製作工程において溶接を一度に行うことが
できる、作業機械の作業腕構造が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された作業機械の作業腕構
造を備える典型的な作業機械である油圧ショベルの側面
図。

【図２】図１に示す油圧ショベルの作業腕の一つである
ブームの斜視図。

【図３】図１に示す油圧ショベルの作業腕の一つである
アームの斜視図。

【図４】分割腕と連結部材である連結板との溶接接合前
の状態を示す斜視図（代表してブームの一部で示されて
いる）。

【図５】図２および図３に示すＡ−Ａ矢印方向に見た分
割腕と連結板との溶接接合部の断面図。

【図６】連結部材の他の実施の形態である一対の連結板
の接合前の状態を位置決手段とともに示した斜視図（代
表してブームの一部で示されている）。

【図７】図６に示す一対の連結板の溶接接合部の図２に
示すＡ−Ａ矢印方向に見た断面図。

【図８】一対の連結板の位置決手段の他の実施の形態を
示す斜視図。

【図９】従来の作業腕であるブームの斜視図。

【図１０】従来の作業腕であるアームの斜視図。

【図１１】図１０および図１１のＢ−Ｂ矢印方向に見
た、作業腕の箱型断面におけるバッフルプレートの溶接
接合部の代表断面図。

【符号の説明】

２：油圧ショベル（作業機械）４：機体本体６：ブーム（作業腕）８：アーム（作業腕）９：位置決手段５０：ブーム（作業腕）５２：アーム（作業腕）６３：分割腕６４：分割腕６５：分割腕６６：連結板（連結部材）６７：連結板（連結部材）７１：連結板（連結部材）７２：連結板（連結部材）８３：分割腕８４：分割腕８５：連結板（連結部材）９１：ノックピン（突起部）９２：ノック孔（突起受部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野明一東京都世田谷区用賀四丁目10番１号新キャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者足立重喜東京都世田谷区用賀四丁目10番１号新キャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者依藤雅也東京都世田谷区用賀四丁目10番１号新キャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者清水邦友東京都世田谷区用賀四丁目10番１号新キャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者岩崎泰三東京都世田谷区用賀四丁目10番１号新キャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者木下和明東京都世田谷区用賀四丁目10番１号新キャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者西村文博東京都世田谷区用賀四丁目10番１号新キャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者堀内一東京都世田谷区用賀四丁目10番１号新キャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者村上守生東京都世田谷区用賀四丁目10番１号新キャタピラー三菱株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】箱型断面を有する作業腕をその長手方向
において複数個の分割腕に分け、隣接する分割腕と分割
腕との間に連結部材を挟み、該連結部材と該分割腕とを
一体に接合する、ことを特徴とする作業機械の作業腕構
造。
【請求項２】該連結部材を一枚の板部材で形成する、
請求項１記載の作業機械の作業腕構造。
【請求項３】該連結部材を一対の板部材で形成し、か
つ該一対の板部材に相互の位置を規定する位置決手段を
備え、該一対の板部材の各々を隣接する分割腕にそれぞ
れ取り付けて、該位置決手段によって位置付けた一対の
板部材同士を一体に接合する、請求項１記載の作業機械
の作業腕構造。
【請求項４】該位置決手段は、一対の板部材の一方に
突起部を、他方の板部材に該突起部に係合する突起受部
を備えている、請求項３記載の作業機械の作業腕構造。