JP2000248574A

JP2000248574A - 作業機械の作業腕構造

Info

Publication number: JP2000248574A
Application number: JP11055849A
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】作業腕を形成する板部材の突合わせ溶接端に
設ける隙間の変動を、板部材の寸法変動に対して小さく
することができ、したがって隙間そのものを小さくでき
て溶接による熱歪の発生を減らすことができ、作業腕の
製造コストの上昇をおさえることができる、作業機械の
作業腕構造を提供する。【解決手段】作業腕を形成する板部材と板部材との突
合わせ溶接端の各々に、板部材の突合わせ方向に対して
傾斜して互いに実質上平行に形成した傾斜面を備える。

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を参照して上述のブームを例に作業腕
を説明すると、全体を番号５０で示すブームは、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、長手方向に延びる上プレート５１、下プレー
ト５２、左サイドプレート５３および右サイドプレート
５４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と連
結するための連結ブラケット５５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５６がそれぞれ取り
付けられている。

【０００４】図９とともに図１０および図１１を参照し
て説明すると、箱型構造を形成する上プレート５１、下
プレート５２、左サイドプレート５３および右サイドプ
レート５４の各々は、ブーム５０が長尺であるために、
あるいはブーム５０の重量を減らすために、さらにはブ
ーム５０の強度を適切に配分するためになどから、ブー
ム５０の長手方向において複数個の板部材に分割され、
必要により板部材の厚さを変えて、突き合わせて溶接に
より一体に接合されている。例えば図１０に示すよう
に、上プレート５１はプレート５１ａとプレート５１ｂ
に、左サイドプレート５３はプレート５３ａとプレート
５３ｂにそれぞれ分割されている。図１０においては下
プレート５２および右サイドプレート５４は、上プレー
ト５１および左サイドプレート５３の裏側になって見え
ないが、上プレート５１および左サイドプレート５３と
同様に板部材と板部材とを突き合わせて溶接により一体
に接合されている。

【０００５】板部材と板部材の突合わせ端には図１１に
示すように隙間Ｚが形成され、板部材の成形寸法、板部
材の組立寸法などが変動しても突合わせ端において板部
材同士が干渉しないようになっている。ブーム５０の大
きさ、構造などによってよって大きな隙間Ｚが必要なと
きには、突合わせ部分の溶接が適切に行えるように裏当
金５７が設けられている。

【０００６】

【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。

【０００７】（１）製造コスト：板部材の突き合わせ端
部の隙間Ｚが大きくなると、溶接金属の量が多くなる、
裏当金が必要になるなどから、腕部材の構成部材、製造
工数、製造時間などが多くなり、腕部材の製造コストが
高くなる。レーザ溶接のような裏当金を用いない溶接の
場合には、隙間Ｚのコントロールがより重要で、板部材
などのより厳しい寸法精度管理が必要になり製造コスト
を増加させる。

【０００８】（２）熱変形：隙間Ｚが大きくなり溶接金
属の量が多くなると、板部材の熱歪が大きくなり、作業
腕の変形、寸法の変動などの問題が発生する。そして、
作業腕の機械加工による修正、部分加熱による修正、あ
るいは全体を炉に入れて熱処理するなど、製造コストを
さらに増加させる。

【０００９】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、作業腕を形成する板部材の突合
わせ溶接端に設ける隙間の変動を、板部材の寸法変動に
対して小さくすることができ、したがって隙間そのもの
を小さくできて溶接による熱歪の発生も減らすことがで
き、作業腕の製造コストの上昇をおさえることができ
る、作業機械の作業腕構造を提供することである。

【００１０】

【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機械の作業腕構造として、作
業腕を形成する板部材と板部材との突合わせ溶接端の各
々に、該板部材の突合わせ方向に対して傾斜して互いに
実質上平行に形成した傾斜面を備えている、ことを特徴
とする作業機械の作業腕構造が提供される。

【００１１】本発明による作業腕構造においては、板部
材の突き合わせ端が突合わせ方向に対して傾斜した互い
に平行な傾斜面で形成されている。したがって突合わせ
方向の寸法の変動に対して溶接接合される平行な斜面間
の隙間の変動を小さくすることができる。

【００１２】好適実施形態においては、一方の板部材の
端部に該傾斜面によって凸状部分を形成し、他方の板部
材の端部に該傾斜面によって該凸状部分に対向する凹状
部分を形成し、該凸状部分と該凹状部分との組み合わせ
を少なくとも一組以上備えている。また、該凸状部分お
よび該凹状部分をＶ字の形状に形成する。

【００１３】そして、突合わせ端に傾斜面によって凸状
部分とそれに対向する凹状部分とを形成し、板部材同士
の突合わせ位置決めを容易にし、また溶接接合部の長さ
を長くとれるようにする。

【００１４】他の実施の形態においては該傾斜面は該板
部材の表面に対して傾斜している。

【００１５】そして、傾斜面を板部材の表面に対して傾
斜させると、溶接接合部の長さを短くすることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
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。

【００１７】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。

【００１８】図２を参照して説明すると、ブーム６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、長手方向に緩やかに曲がり、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。すなわち、長手方向に延びる上プレ
ート６１、下プレート６２、左サイドプレート６３およ
び右サイドプレート６４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。ブーム６の長手方向の一
端部にはアーム８（図１）と連結するための連結ブラケ
ット６５が、他端部には機体本体４（図１）と連結する
ための連結ブラケット６６がそれぞれ取り付けられてい
る。

【００１９】箱型構造を形成する上プレート６１、下プ
レート６２、左サイドプレート６３および右サイドプレ
ート６４の各々は、ブーム６の長手方向において複数個
の板部材（本実施の形態においては２個）を突き合わせ
て溶接接合して一体に形成されている。図２において下
プレート６２および右サイドプレート６４は上プレート
６１および左サイドプレート６３の裏側になって見えな
いが、上プレート６１および左サイドプレート６３と同
様に板部材と板部材とを突き合わせて溶接により一体に
接合されている。したがって、以降の詳細な説明は上プ
レート６１および左サイドプレート６３によって行う。

【００２０】図２とともに図３を参照して説明すると、
上プレート６１はプレート６１ａとプレート６１ｂを溶
接接合して形成され、左サイドプレート６３はプレート
６３ａとプレート６３ｂを溶接接合して形成されてい
る。ブーム６の長手方向におけるそれぞれの溶接接合部
の位置は溶接位置を集中させないように離されている。

【００２１】図２および図３とともに図４を参照して説
明を続けると、プレート６１ａとプレート６１ｂの突合
わせ溶接端の各々、およびプレート６３ａとプレート６
３ｂの突合わせ溶接端の各々には、傾斜面Ｆが形成され
ている。傾斜面Ｆはプレート各々の突合わせ方向（矢印
Ｗで示す）に対してプレートの面上でそれぞれθ度傾斜
して、互いに実質上平行な隙間Ｚの間隔で形成されてい
る。一方のプレートの端部には一対の傾斜面Ｆ、Ｆによ
ってＶ字形状の凸状部分Ｘが、他方のプレートの端部に
は一対の傾斜面Ｆ、Ｆによって凸状部分Ｘに対向するＶ
字形状の凹状部分Ｙが形成されている。すなわち凸状部
分Ｘと凹状部分Ｙの組み合わせが一組形成されている。

【００２２】図５は凸状部分Ｘと凹状部分Ｙの組み合わ
せを複数組にした場合の実施の形態を示している。

【００２３】図６および図７を参照して溶接接合部の他
の実施の形態について説明する。他の実施の形態におい
ては、上プレート６１のプレート６１ａとプレート６１
ｂを、また左サイドプレート６３のプレート６３ａとプ
レート６３ｂを、それぞれブーム６の長手方向に略直交
する断面において溶接接合している。それぞれの溶接接
合部はブーム６の長手方向において集中しないように離
されている。プレート６１ａとプレート６１ｂの突合わ
せ溶接端の各々、およびプレート６３ａとプレート６３
ｂの突合わせ溶接端の各々には、プレートすなわち板部
材の表面Ｓに対してθ度傾斜した傾斜面Ｆが、互いに実
質上平行な隙間Ｚの間隔で形成されている。

【００２４】なお、上述の斜面Ｆの傾斜角度θは、作業
腕の大きさ、構造などによって適宜に変えて設定され
る。

【００２５】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。

【００２６】（１）寸法変動：図７および図８を参照し
て説明すると、板部材と板部材の突き合わせ端には隙間
Ｚの平行な傾斜面Ｆ、Ｆが突合わせ方向（矢印Ｗ）ある
いは板部材の表面Ｓに対してθ度傾斜して形成されてい
る。したがって板部材の突合わせ方向（矢印Ｗ）におけ
る隙間αは、平行な傾斜面Ｆ、Ｆ間においてはα・Ｓｉ
ｎθとなり、寸法αの変動に対して隙間Ｚの変動はＳｉ
ｎθの分小さくなる。すなわち、突合わせ方向（矢印
Ｗ）の寸法変動に対して斜面Ｆ、Ｆの間隔である隙間Ｚ
の寸法変動を小さくすることができる。

【００２７】（２）製造コスト：隙間Ｚの変動を小さく
することができるから、隙間Ｚを小さくすることがで
き、溶接接合部の溶接金属の量を減らすことができ、裏
当て金も必要なくなり、作業腕の製造コストを下げるこ
とができる。さらに、レーザ溶接のような裏当て金を用
いない、突合わせ部の隙間のコントロールの重要な溶接
も可能になる。

【００２８】（３）熱変形：隙間Ｚの変動が小さくなる
と溶接金属の量が減るから、板部材の変形、寸法変動な
ども減らすことができる。そして変形、残留応力を除く
ための修正作業も減らすことができる。

【００２９】（４）溶接接合長さ：平行な傾斜面Ｆ、Ｆ
の配置の仕方は、作業腕に対する溶接接合部の長さなど
の要求に合わせて適宜に選択することができる。図３に
示す凸状部分Ｘと凹状部分Ｙの一組の組み合わせは、作
業腕の長手方向の溶接接合部の長さを十分にとることが
でき、作業腕に十分な溶接強度を付与することができ
る。図５に示す凸状部分Ｘと凹状部分Ｙの複数組の組み
合わせは、溶接接合部の長さは長くするが板部材の突合
わせ方向において溶接接合部の長さを短く制限する場合
などに適用される。さらに図６に示す傾斜面Ｆを板部材
の表面に対して傾斜させる形態は、板部材と板部材の突
合わせ端部の形状を作業腕の長手方向において短く、ま
た簡単にする場合に有効である。

【００３０】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。

【００３１】（１）板部材：本発明の実施の形態におい
ては、箱型構造を形成する上下左右の全てのプレートを
板部材と板部材とを溶接接合する構成にしたが、溶接構
成の適用は一部のプレートだけでもよいことは言うまで
もない。さらに、凸状部分Ｘと凹状部分Ｙとの組み合わ
せによる溶接接合（図３、図５）と、板部材の表面に対
して傾斜する斜面による溶接接合（図６）とを、一つの
作業腕の中でミックスして使うこともできる。

【００３２】（２）傾斜面：本発明の実施の形態の凸状
部分Ｘと凹状部分Ｙとの組み合わせ（図３、図５）にお
いては、斜面Ｆは板部材の表面Ｓに対して直角に形成さ
れているが、この斜面Ｆを板部材の表面Ｓに対しても傾
斜させてもよい。

【００３３】（３）凸状部分、凹状部分：本発明の実施
の形態においては、凸状部分Ｘおよび凹状部分ＹはＶ字
の形状に形成されたが、台形形状など他の適宜の形状に
することもできる。

【００３４】

【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、作業腕を形成する板部材の突合わせ
溶接端に設ける隙間の変動を、板部材の寸法変動に対し
て小さくすることができ、したがって隙間そのものを小
さくできて溶接による熱歪の発生も減らすことができ、
作業腕の製造コストの上昇をおさえることができる、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２に符号Ａで示す溶接接合部分の斜視図。

【図４】図３の溶接接合部分の詳細を示す拡大説明図。

【図５】図３の溶接接合部分の凸状部分と凹状部分との
組み合わせが複数組の例を示す斜視図。

【図６】図２に符号Ａで示す溶接接合部分の他の実施の
形態を示す斜視図。

【図７】図６のＢ−Ｂ矢印方向に見た溶接接合部分の拡
大断面図。

【図８】傾斜面Ｆを備える溶接接合部分の作用を説明す
る説明図。

【図９】従来の作業腕であるブームの斜視図。

【図１０】図９に示す作業腕の溶接接合部分の斜視図。

【図１１】図１０のＣ−Ｃ矢印方向に見た溶接接合部分
の拡大断面図。

【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）６１：上プレート６２：下プレート６３：左サイドプレート６４：右サイドプレート６１ａ、６１ｂ、６３ａ、６３ｂ：プレート（板部材）Ｆ：傾斜面Ｓ：板部材の表面Ｗ：板部材の突合わせ方向Ｘ：凸状部分Ｙ：凹状部分Ｚ：隙間 θ：傾斜角度

───────────────────────────────────────────────────── 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】作業腕を形成する板部材と板部材との突
合わせ溶接端の各々に、該板部材の突合わせ方向に対し
て傾斜して互いに実質上平行に形成した傾斜面を備えて
いる、ことを特徴とする作業機械の作業腕構造。
【請求項２】一方の板部材の端部に該傾斜面によって
凸状部分を形成し、他方の板部材の端部に該傾斜面によ
って該凸状部分に対向する凹状部分を形成し、該凸状部
分と該凹状部分との組み合わせを少なくとも一組以上備
えている、請求項１記載の作業機械の作業腕構造。
【請求項３】該凸状部分および該凹状部分をＶ字の形
状に形成する、請求項２記載の作業機械の作業腕構造。
【請求項４】該傾斜面は該板部材の表面に対して傾斜
している、請求項１から３までのいずれかに記載の作業
機械の作業腕構造。