JP2002242222A

JP2002242222A - 作業機械の作業腕構造

Info

Publication number: JP2002242222A
Application number: JP2001040204A
Authority: JP
Inventors: Seiji Okamoto; 成司岡本; Kunitomo Shimizu; 邦友清水; Kazuaki Kinoshita; 和明木下; Morio Murakami; 守生村上; Yasuhiro Imaike; 康博今池
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】作業機械の作業腕に板状部材から成るブラケ
ットを溶接接合するにあたり、ブラケットを所定の位置
に治具を用いることなく確実に位置付けすることがで
き、また溶接接合強度を向上させることができるように
する。【解決手段】板状部材と作業腕本体の接合部に、作業
腕本体に形成された断面Ｖ字状の溝部と、この溝に係合
する板状部材に形成された断面Ｖ字状の縁部とを備え
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、アクチュエータが取付けられる
ブラケットのごとき作業腕に立設される板状部材の溶接
接合部の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械、荷役機械などの作業機械は、
作業具などが取付けられる一個あるいは連結された複数
個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、作業腕である、機体本体に揺動自在に取付
けられたブームと、ブームの先端に揺動自在に取付けら
れた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付けられている。機体本体と
ブーム、ブームとアーム、そしてアームとバケットとの
間には、それぞれを揺動作動させるためのアクチュエー
タである油圧シリンダが介在されている。

【０００３】図５を参照して作業腕の構造を上述のアー
ムを例に説明する。全体を番号３０で示すアームは、種
々の鋼製部材を相互に溶接して形成され、上プレート３
０ａ、下プレート３０ｂ、左サイドプレート３０ｃ、及
び右サイドプレート３０ｄを備え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バケットと連結
するための連結部材３０ｅが、他端部にはブームと連結
するための連結部材３０ｆがそれぞれ取付けられてい
る。箱型断面の上プレート３０ａの外側部分にはバケッ
トを揺動作動させる油圧シリンダの一端を揺動自在に支
持するためのブラケット３２が溶接され取付けられてい
る。

【０００４】ブラケット３２について図５とともに図６
を参照して説明する。ブラケット３２は、上プレート３
０ａ上に、油圧シリンダを支持するための所定の間隔Ｗ
で平行に立設されアーム３０の長手方向に延びる実質上
同一形状に形成された一対の板状部材であるプレート３
２ａ、３２ａを備えている。プレート３２ａは、接合さ
れる縁の両側をすみ肉溶接Ｓによって上プレート３０ａ
に接合されている。一対のプレート３２ａ、３２ａに
は、油圧シリンダを軸部材により揺動自在に取付けるた
めの貫通穴３２ｂが同一軸線３２ｃ上に形成されてい
る。この一対のプレート３２ａ、３２ａは、平らな上プ
レート３０ａ上に載せられる形態で位置が不安定である
から、溶接の際には治具を用いてその位置が決められ保
持される。

【０００５】図７はブラケット３２を治具を用いないで
溶接することができるように構成されたものである。こ
の構造は、上プレート３０ａにプレート３２ａを差し込
む矩形状の穴３４を形成し、そこにプレート３２ａを差
し込んで位置決めをする。この構造は、図７にＲで示す
ように深溶込み溶接が可能な、例えばレーザ溶接、電子
ビーム溶接などを用いることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおりの形態
の従来の作業腕における板部材を立設する構造には、次
のとおりの解決すべき問題がある。

【０００７】（１）位置決め治具：ブラケット３２の位
置決めに治具を用いる場合、治具の製作には時間を要
し、治具は高価であり、またブラケットの形状、寸法な
ど仕様変更に早急に対応することも難しい。したがっ
て、治具を用いないで、あるいは簡単な治具で溶接を行
うことができるようにすることが望まれている。

【０００８】（２）溶接接合面：レーザ溶接、電子ビー
ム溶接などを行う場合（図７）、立設されるプレート３
２ａによって溶接トーチのビーム照射角度が矢印Ｘで示
すように制限される。したがって、溶接接合する面の延
びる方向にビームを照射することができないので、完全
な溶接溶け込みを得るのが難しく「未溶着部」が発生す
る。

【０００９】（３）溶接隙間：また、この接合構造（図
７）においては、穴３４の寸法とそれに差し込まれるプ
レート３２ａとの間に設けられる製作上の寸法のバラツ
キを許容するための隙間の大きさが変わるので、レーザ
溶接、電子ビーム溶接などの深溶け込み溶接において溶
接接合が不十分の所ができやすく、溶接の欠陥、接合強
度のバラツキなどが発生しやすい。

【００１０】（４）溶接の後工程：アーク溶接によるす
み肉溶接の場合（図６）、溶接の止端部に、応力集中を
起こし易いアンダカットなどができるので、グラインダ
仕上げなどによる溶接後の加工が必要になる。したがっ
て、レーザ溶接、電子ビーム溶接などが適切に施工で
き、すみ肉溶接のような後加工の必要のない溶接接合構
造が望まれている。

【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、作業腕に板状部材から成るブラ
ケットを溶接接合するにあたり、ブラケットを所定の位
置に治具を用いることなく確実に位置付けすることがで
き、また溶接の強度を向上させることができる、作業機
械の作業腕構造を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、作業腕に一体的に溶接され立設される板状部材と
作業腕本体との接合部が、該作業腕本体に形成された断
面Ｖ字状の溝部と、この溝部に係合する該板状部材に形
成された断面Ｖ字状の縁部とを備えている、ことを特徴
とする作業機械の作業腕構造である。

【００１３】そして、作業腕本体と板状部材とをＶ字状
の溝部と縁部とにより確実に位置決めできるようにす
る。また、接合面をＶ字状に斜めにすることにより溶接
接合面に溶接ビームを適切に照射することができるよう
にする。

【００１４】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の作業機械の作業腕構造において、該板状部材がアク
チュエータを取付けるためのブラケットであるものであ
る。

【００１５】そして、溶接接合強度が要求されるアクチ
ュエータ取付用のブラケットを適切に備えることができ
るようにする。

【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
ショベルに装備されている作業腕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、作業腕である、機体本体４に上
下方向に揺動自在に取付けられたブーム６と、ブーム６
の先端に上下方向に揺動自在に取付けられたアーム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が揺動自在に取付けられている。アクチュエータで
ある、複動式の油圧シリンダにより構成された、ブーム
作動シリンダ１２が機体本体４とブーム６の間に、アー
ム作動シリンダ１４がブーム６とアーム８の間に、バケ
ット作動シリンダ１６がアーム８とバケット１０の間
に、それぞれ取付けられている。

【００１８】作業腕の構造を図２を参照してアーム８を
例に説明する。アーム８は、種々の鋼製部材を相互に溶
接して矩形断面を成す箱型に形成されている。すなわち
作業腕本体９は、長手方向に延びる、上プレート９ａ、
下プレート９ｂ、左サイドプレート９ｃ、及び右サイド
プレート９ｄを備え、長手方向の一端部にはバケット１
０と連結するための連結部材９ｅ、他端部にはブームと
連結するための連結部材９ｆを備えている。バケット作
動シリンダ１６の一端を揺動自在に取付けるためのブラ
ケット１８が、作業腕本体９の上プレート９ａの外側部
分に備えられている。

【００１９】ブラケット１８について図２とともに図３
を参照して説明する。ブラケット１８は、上プレート９
ａ上の所定の位置に立設された一対の実質上同一の形状
に形成された板状部材であるプレート１８ａ、１８ａを
備えている。プレート１８ａは、厚さＴの板部材を略三
角形状に、上プレート９ａに接合されるその底辺を長さ
Ｌに成形して形成されている。一対のプレート１８ａ、
１８ａは、作業腕本体９の長手方向に延在し所定の間隔
Ｗで平行に配設され、その間にバケット作動シリンダ１
６の一端、ヘッド側の端が位置付けられる。後に詳述す
るように、プレート１８ａは、その長さＬの底辺に形成
された断面Ｖ字状の縁部２０が、上プレート９ａに形成
された断面Ｖ字状の溝部２２に係合されて溶接され接合
されている。プレート１８ａの三角形の頂部には、バケ
ット作動シリンダ１６を軸部材によって揺動自在に取付
けるための貫通穴１８ｂが同一の軸線１８ｃ上に形成さ
れている。

【００２０】図２及び図３とともに、図４を参照して説
明を続けると、上プレート９ａに形成された断面Ｖ字状
の溝部２２は、その開口部の幅をプレート１８ａの板厚
Ｔと略同じにし、長さをプレート１８ａの長さＬの底辺
部を収容する長さにして、プレート９ａの面に垂直な面
から傾斜角θ傾けたテーパ状に形成されている。プレー
ト１８ａの底辺に形成された断面Ｖ字状の縁部２０は、
厚さＴの面から先端に向けて先細りしたプレートの面か
ら傾斜角θのテーパで両側に形成されている。本実施の
形態においては傾斜角θは２０°に規定されている。

【００２１】上述のように形成された上プレート９ａの
溝部２２とプレート１８ａの縁部２０とは当接されて位
置付けられ、当接した面の延びる方向に図３に矢印Ｘで
示すように溶接ビームが照射され、一対のプレート１８
ａ、１８ａそれぞれの両側、計４個所が上プレート９ａ
に一体に溶接接合される。

【００２２】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。

【００２３】（１）位置決め治具：作業腕８に一体的に
溶接され立設される板状部材のブラケット１８と作業腕
本体９の接合部が、作業腕本体９に形成された断面Ｖ字
状の溝部２２と、ブラケット１８に形成されこの溝部２
２に係合する断面Ｖ字状の縁部２０とを備えているの
で、ブラケット１８の位置決めが容易であり、治具を用
いない、あるいは簡単な治具による位置決めが可能にな
る。そして従来の、位置決め治具の製作に時間を要する
問題、高価である問題、仕様変更に即応することが難し
い問題なども解決することができる。なお治具について
は、例えばブラケット１８の一対の貫通穴１８ｂ、１８
ｂ（図３）を同一の軸線１８ｃ上に厳密に位置決めする
必要がある場合には、簡単な治具としてのピン、あるい
は油圧シリンダの取付けに使用されるピンを挿入すれば
よい。

【００２４】（２）溶接隙間：溶接接合部を断面Ｖ字形
状にしたので作業腕本体９の上プレート９ａとブラケッ
ト１８のプレート１８ａとの接合する部分に隙間が生じ
ない。したがって、隙間に敏感なレーザ溶接や電子ビー
ム溶接などの深溶け込み溶接に対して極めて有効な接合
面を用意することができる。

【００２５】（３）溶接接合面：また、溶接接合面がＶ
字状にそれぞれ角度θ傾斜されているので、レーザ溶接
や電子ビーム溶接などの溶接において接合面の延びる方
向にビームを照射することができ、溶け込み能力を有効
に活用した深溶け込みが可能になる。そして、従来の、
ビーム照射角度が制限され、完全な溶接溶け込みを得る
のが難しく、未溶着部ができやすく、溶接欠陥、接合強
度のバラツキなどが発生する問題を除くことができる。

【００２６】（４）溶接の後工程：レーザ溶接、電子ビ
ーム溶接などの深溶け込み溶接を適切に施工することが
できるので、すみ肉溶接の場合に必要であったグライン
ダ仕上げなどの溶接後の加工を省略することができる。

【００２７】（５）ブラケット：したがって、溶接接合
部に十分な溶接強度を確保できるから、油圧シリンダな
どアクチュエータを取付けるための強度を必要とするブ
ラケットを設置するのに好適な作業腕構造が提供され
る。

【００２８】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、例えば下記のように、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。

【００２９】（１）ブラケット：本発明の実施の形態に
おいては、ブラケット１８は一対のプレート１８ａ、１
８ａを備えているが、ブラケットはそれに取付けられる
アクチュエータなどの部材の形態に応じて、例えばアク
チュエータの端部が二股状の場合には一枚にするなど、
一枚あるいは三枚以上であってもよい。

【００３０】（２）傾斜角θ：本発明の実施の形態にお
いては、断面Ｖ字状の溝部２２及び縁部２０を形成する
傾斜角θを２０°としたが、傾斜角θの大きさは２０°
に限定されるものではなく、作業腕、ブラケットなどの
形状、大きさなどに応じて適宜に設定することができ
る。

【００３１】（３）ブラケット：本発明の実施の形態に
おいては、立設される板状部材としてアクチュエータが
取付けられるブラケット１８が示されているが、板状部
材としてはアクチュエータ取付用以外に、溶接接合の位
置決めの簡素化が必要な個所などに適宜に用いることが
できる。

【００３２】

【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、作業腕に板状部材から成るブラケッ
トを溶接接合するにあたり、ブラケットを所定の位置に
治具を用いることなく確実に位置付けすることができ、
また溶接の強度を向上させることができる、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に示す作業腕の一つであるアームの斜視
図。

【図３】図２のＡ−Ａ矢印方向に見たブラケット溶接部
分の断面図。

【図４】図３のブラケット溶接部分を溶接接合前の状態
で示した断面図。

【図５】従来のアームの斜視図。

【図６】図５のＢ−Ｂ矢印方向に見たブラケット溶接部
分の断面図。

【図７】図５のＢ−Ｂ矢印方向に見たブラケット溶接部
分を他の溶接方法により接合した形態を示す断面図

【符号の説明】

２：油圧ショベル（作業機械）８：アーム（作業腕）９：作業腕本体１８：ブラケット１８ａ：プレート（板状部材）２０：縁部２２：溝部３０：アーム（作業腕）３２：ブラケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者今池康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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作業腕に一体的に溶接され立設される板
状部材と作業腕本体との接合部が、該作業腕本体に形成
された断面Ｖ字状の溝部と、この溝部に係合する該板状
部材に形成された断面Ｖ字状の縁部とを備えている、こ
とを特徴とする作業機械の作業腕構造。
【請求項２】該板状部材が、アクチュエータを取付け
るためのブラケットである、請求項１記載の作業機械の
作業腕構造。