JP2004108019A

JP2004108019A - 建設機械の作業腕及びその製造方法

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Publication number: JP2004108019A
Application number: JP2002272568A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takahashi; 高橋　毅; Toru Nakajima; 中嶋　徹
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: JP4109523B2

Abstract

【課題】作業腕の強度を維持しながらその軽量化を図ることができる建設機械の作業腕を提供する。
【解決手段】対向配置される側部材１６と、この側部材１６の上側に設けた背部材１７と、前記側部材１６の下側に設けた腹部材１８とからなる建設機械における箱型の作業腕において、前記作業腕を構成する側部材１６に、その側部材１６に作用する高応力箇所に相当する強度補強用の板部材２０を、前記側部材１６に作用する主応力に沿う溶接線２１によって固定したことを特徴とする。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は建設機械の作業腕及びその製造方法に係り、更に詳しくは建設機械におけるアーム、ブーム等の作業腕の剛性を確保することができる建設機械の作業腕及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械におけるアーム、ブーム等の作業腕は、対向配置される側部材と、その上側に設けられる背部材と、前記側部材の下側に設けられる腹部材とで箱型の形状に構成されている。この種の作業腕においては、その側部材の強度を向上させるために、その側部材の側面全体に、補強用の板材を設けることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３９５６号公報。（第２頁の段落番号５、図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
建設機械における作業腕には、種々の応力が作用するため、その強度に耐えうるように必要な肉厚に形成することが必要であるが、このように構成すると、作業腕の重量が増加する。この作業腕の重量増加は、建設機械の作業性の低下及び建設機械の作業馬力の増加につながるので、作業腕の強度を維持しながらその軽量化を図ることが要求されている。
【０００５】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、作業腕の強度を維持しながらその軽量化を図ることができる建設機械の作業腕及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、第１の発明は、対向配置される側部材と、この側部材の上側に設けた背部材と、前記側板材の下側に設けた腹部材とからなる建設機械における箱型の作業腕において、前記作業腕を構成する側部材に、その側部材に作用する高応力箇所に相当する強度補強用の板部材を、前記側部材に作用する主応力に沿う溶接線によって固定したことを特徴とする建設機械の作業腕にある。
【０００７】
また、第２の発明は、対向配置される側部材と、この側部材の上側に設けた背部材と、前記側部材の下側に設けた腹部材とからなる建設機械における箱型の作業腕において、前記作業腕を構成する側部材に、その側部材に作用する低応力箇所に相当する部分を欠如して高応力箇所に相当する部分を有する強度補強用の板部材を、前記側部材に作用する主応力に沿う溶接線によって固定したことを特徴とする建設機械の作業腕にある。
【０００８】
更に、第３の発明は、第１及び第２の発明において、前記強度補強用の板部材は、深溶け込み溶接によって、前記側部材に固定したことを特徴とする建設機械の作業腕にある。
【０００９】
また、第４の発明は、対向配置される側部材と、この側板部材の上側に設けた背部材と、前記側部材の下側に設けた腹部材とからなる箱型の建設機械の作業腕の製造方法において、前記作業腕を構成する側部材に作用する低応力箇所に相当する部分を欠如して高応力箇所に相当する部分を有する強度補強用の板部材を切り出し成形し、この強度補強用の板部材を前記前記作業腕を構成する側部材に、前記前記側部材に作用する主応力に沿う溶接線によって固定し、この側部材と、前記背部材と、前記腹部材とで箱型に形成したことを特徴とする建設機械の作業腕製造方法にある。
【００１０】
更に、第５の発明は、第４の発明において、前記強度補強用の板部材は、深溶け込み溶接によって、前記側部材に固定したことを特徴とする建設機械の作業腕製造方法にある。
【００１１】
また、第６の発明は、第１の発明乃第３の発明のいずれかに記載の作業腕を備えた建設機械にある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の作業腕及びその製造方法の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は本発明の作業腕の一実施の形態を備えた油圧ショベルを示すもので、この図１において、１は油圧ショベルの本体、２は本体１の側部に設けた走行体、３は本体１上に旋回可能に搭載された旋回体、４は旋回体３に設けた旋回フレームである。この旋回フレーム４上には、運転室５、機械室６およびカウンタウエイト７等が設けられている。
【００１３】
８は旋回フレーム４の前部に装着された多関節アームで、この多関節アーム８は、旋回フレーム４に俯仰動可能に設けたブーム９と、このブーム９の先端側に回動可能に設けたアーム１０とで構成されている。１１は多関節アーム８を構成するアーム１０の先端に回動可能に設けた掘削バケットである。前述した多関節アーム８を構成するブーム９、アーム１０および掘削バケット１１を駆動するための装置は、旋回フレーム４とブーム９との間に設けたブーム操作用のシリンダ１２と、ブーム９とアーム１０との間に設けたアーム操作用のシリンダ１３と、リンク１４を介してアーム１０と掘削バケット１１との間に設けたバケット操作用のシリンダ１５で構成されている。
【００１４】
図２は本発明の作業腕を構成するブーム９の一実施の形態を拡大して示す正面図、図３はその主応力作用状態を説明するため正面図を示すもので、これらの図において、図１と同符号のものは同一部分である。図２に示されるブーム９の図２の右側は、その基端部で、左側は先端部である。このブーム９の主要部部分は、対向する側部材１６，１６と、この側部材１６，１６の上側に溶接で固定される背部材１７と、前記側部材１６，１６の下側に溶接で固定される腹部材１８とで構成されている。１９は側部材１６，１６の長手方向の中間部に設けたピストンロッド連結部で、このピストンロッド連結部１９には、前述したブーム操作用のシリンダ１２のピストンロッドが連結される。
【００１５】
２０は側部材１６の高応力箇所に該当する部分即ちピストンロッド連結部１９の部分に固定された強度補強用の板部材である。
【００１６】
２１は板部材２０を側部材１６に溶接固定する溶接線で、この溶接線２１は図３に示すブーム９に作用する主応力Ｍに沿うように少なくとも複数条に施される。この溶接線２１は例えばレーザ溶接等による深溶け込み溶接で形成される。
【００１７】
次に、上述した本発明の作業腕を構成するブーム９の製造方法の一実施の形態及びその作用を説明する。まず、強度補強用の板部材２０を所定の板材から切り出しする。次に、この切り出された強度補強用の板部材２０を、予め用意された側部材１６の高応力箇所に該当する部分に位置決めした後、複数の溶接線２１を図３に示す主応力Ｍに沿うように施して、強度補強用の板部材２０を、各側部材１６の当該箇所に溶接固定する。次に、この側部材１６の上側及び下側にそれぞれ背部材１７、腹部材１８を溶接することにより、箱型のブーム９を形成することができる。
【００１８】
このように構成したことにより、側部材の高応力箇所に該当する部分に、強度補強用の板部材２０を設けることができるので、当該箇所の肉厚が増加し、その箇所の強度を高めることができる。また、強度補強用の板部材２０は、ブーム９に作用する主応力Ｍに沿うように施される溶接線２１によって、側部材１６に固定される。その結果、その自重の増加を抑えるながら、ブーム９の強度を高めることができる。
【００１９】
なお、上述の実施の形態は、２枚の側部材１６と、１枚の背部材１７と、１枚の腹部材１８とで箱型のブーム９に構成した場合について説明したが、各側部材１６が例えば２分割、３分割状になっている場合にも、本発明を適用することができる。
【００２０】
図４は本発明の作業腕を構成するアーム１０の一実施の形態を拡大して示す正面図で、この図４において、図２と同符号のものは同一部分または相当する部分である。この実施の形態においては、その外周部に高応力が、その中心部に低応力が生じるので、その強度補強用の板部材２０は、前述した側部材の中心部、即ち前述した低応力発生箇所に対応する部分に欠如部２２を有する形状となる。
【００２１】
そして、この強度補強用の板部材２０は、前述した実施の形態と同様に、溶接線２１によってアーム１０を構成する側部材１６に固定される。
【００２２】
この実施の形態においても、前述した実施の形態と同様に、アーム１０の自重の増加を抑えるながら、その強度を高めることができる。
【００２３】
また、上記の実施の形態においては、本発明の装置を油圧ショベルに適用した場合について説明したが、他の建設機械の箱型の構造物にも適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の作業腕によれば、の自重の増加を抑えるながら、その強度を高めることができるので、この作業腕を備える機械の作業性を向上させることができるとともに、その機械の信頼性を高めることができる。
【００２５】
また、本発明の製造方法によれば、強度補強用の板部材を予め側部材に溶接固定することができるので、この側部材と背部材と腹部材とによる箱型の作業腕の製作作業が容易である。
更に、本発明の作業腕を備えた建設機械によれば、作業腕の信頼性が向上するので、その建設機械の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の作業腕の一実施の形態を備えた油圧ショベルを示す正面図である。
【図２】本発明の作業腕を構成するブームの一実施の形態を拡大して示す正面図である。
【図３】図２に示す本発明の作業腕を構成するブームの一実施の形態における主応力の作用状態を説明する正面図である。
【図４】本発明の作業腕を構成するアームの一実施の形態を拡大して示す正面図である。
【符号の説明】
１　本体
２　走行体
３　旋回体
４　旋回フレーム
５　運転室
６　機械室
８　多関節アーム
９　ブーム
１０　アーム
１１　掘削バケット
１２　ブームシリンダ
１３　アームシリンダ
１４　リンク
１５　バケットシリンダ
１６　側部材
１７　背部材
１８　腹部材
２０　強度補強用の板部材
２１　溶接線

Claims

対向配置される側部材と、この側部材の上側に設けた背部材と、前記側板材の下側に設けた腹部材とからなる建設機械における箱型の作業腕において、前記作業腕を構成する側部材に、その側部材に作用する高応力箇所に相当する強度補強用の板部材を、前記側部材に作用する主応力に沿う溶接線によって固定したことを特徴とする建設機械の作業腕。
対向配置される側部材と、この側部材の上側に設けた背部材と、前記側部材の下側に設けた腹部材とからなる建設機械における箱型の作業腕において、前記作業腕を構成する側部材に、その側部材に作用する低応力箇所に相当する部分を欠如して高応力箇所に相当する部分を有する強度補強用の板部材を、前記側部材に作用する主応力に沿う溶接線によって固定したことを特徴とする建設機械の作業腕。
前記強度補強用の板部材は、深溶け込み溶接によって、前記側部材に固定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の建設機械の作業腕。
対向配置される側部材と、この側板部材の上側に設けた背部材と、前記側部材の下側に設けた腹部材とからなる箱型の建設機械の作業腕の製造方法において、前記作業腕を構成する側部材に作用する低応力箇所に相当する部分を欠如して高応力箇所に相当する部分を有する強度補強用の板部材を切り出し成形し、この強度補強用の板部材を前記前記作業腕を構成する側部材に、前記前記側部材に作用する主応力に沿う溶接線によって固定し、この側部材と、前記背部材と前記腹部材とで箱型に形成したことを特徴とする建設機械の作業腕製造方法。
前記強度補強用の板部材は、深溶け込み溶接によって、前記側部材に固定したことを特徴とする請求項４に記載の建設機械の作業腕製造方法。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の作業腕を備えた建設機械。