JP2004270269A

JP2004270269A - Bracket of working arm driving cylinder of construction machine

Info

Publication number: JP2004270269A
Application number: JP2003061795A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takahashi; 高橋　　毅; Manabu Hirakawa; 学平川; Takayuki Shimodaira; 貴之下平; Naoki Mitsuyanagi; 直毅三柳; Shigeyuki Sakurai; 茂行櫻井
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bracket of a working arm driving cylinder of a construction machine hard to crack in a welding section of the bracket even if a big force is given from the working arm driving cylinder. <P>SOLUTION: When the bracket of the working arm driving cylinder of the construction machine pivoting an arm cylinder is constituted, fillet beads 21 and 22 are formed on the overall circumference of the side on the base side of a standing plate 1a by a mixed molten matter mixed with a molten metal of the standing plate 1a, a molten metal of an upper face plate 11a and a molten matter of a welding wire in a state to abut the base of the standing plate 1a on the upper face plate 11a of a boom, and the standing plate 1a is fixedly constituted by welding so that the fillet beads 21 and 22 formed in the mixed molten matter are made to melt into the end on the base side of the standing plate 1a in an abutment section over the overall area of the abutment section between the base of the standing plate 1a and the upper face plate 11a and in the vicinity thereof and the upper face plate 11a. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接により固着されブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダ等の作業腕駆動用シリンダを軸着する建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル等の建設機械では、フロントとしての作業機が通常旋回フレーム上に設置されている。この作業機の標準的なものは、旋回フレーム上に傾動可能に軸着されたブームと、このブームに揺動可能に軸着されたアームと、このアームに揺動可能に軸着されて掘削作業等を行うバケットとを備えている。また、これらのブーム、アーム及びバケットをそれぞれ駆動するため、ブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダを備えている。さらに、バケットは、必要に応じてブレーカ及び小割機等のアタッチメントと交換してこのアタッチメントをバケットシリンダで駆動できるようにしている。本明細書では、ブームやアームやバケット及びアタッチメントのような機器を作業腕と総称し、こうした作業腕を駆動するためのブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダのようなシリンダを作業腕駆動用シリンダと総称する。
【０００３】
建設機械では、こうした作業腕駆動用シリンダを取り付けるため、作業腕駆動用シリンダを軸で回動可能に取り付けるためのブラケットを各所に設けており、これらのブラケットは、建設機械の所定個所に溶接で固着している。例えば、アームシリンダは、ブームとアームとに取り付けられるため、これらの所定個所にそれぞれブラケットを溶接している。こうした建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットは、建設作業時に作業腕駆動用シリンダから強大な力を繰り返し幾度も受けるため、そのブラケットの溶接部が損傷しやすい。本発明は、こうした問題が生じないようにするため、従来の建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットに対して溶接部に改良を加えようとするものである。
【０００４】
そこで、本発明の理解を容易に行えるようにするため、建設機械の一般的な構造や本発明が改良の対象としている従来例に係る建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットを図６乃至図８に基づいて説明する。図６は、建設機械の一例である標準型の油圧ショベルの側面図、図７は、図６の油圧ショベルのブームの部分を拡大して示す側面図、図８は、図６のＡ部を拡大して示す作業腕駆動用シリンダのブラケット付近の図であり、（ａ）はＡ部の平面図、（ｂ）はＡ部におけるブラケットの溶接状態を示す平面図である。
【０００５】
まず、ここで建設機械の例として挙げた油圧ショベルの全体像を図６に基づいて概説する。図６には、建設機械の一例としてクローラ式の油圧ショベルを示しているが、後述する本発明の技術内容は、クローラ式のクレーン、ホイールショベル等他の建設機械にも適用することができる。
【０００６】
４は上部旋回体５を設置するための基台となり作業現場をクローラにより走行することが可能な自走式の油圧ショベルの下部走行体、５はこの下部走行体４上に旋回可能に搭載された旋回フレーム９とその上部に設置された諸装置とからなる上部旋回体、６はオペレータによりフロント１０等の操縦が行われる運転室、７はエンジンルーム等を形成する建屋カバー、８はフロント１０による作業時に油圧ショベルに作用する外力と釣り合わせるためのカウンタウエイト、９は下部走行体４上に旋回可能に取り付けられて旋回モータや減速機により旋回するように駆動される旋回フレーム、１０は掘削作業や掘削土砂の積込作業等の種々の作業を行う油圧ショベルの作業装置をなすフロントである。
【０００７】
旋回フレーム９は、上部旋回体５の基盤となり、運転室６、建屋カバー７、カウンタウエイト８、図示しない旋回モータや減速機等の諸装置が設置されて上部旋回体５を構成している。また、旋回フレーム９上の運転室６の右側には、フロント１０が俯仰動可能に設置されている。そこで、この油圧ショベルのフロント１０を図６及び図７に基づいて概説する。
【０００８】
１１は後端部１１ｂが旋回フレーム９上に傾動可能に軸着して設置されたブーム、１１ａはこのブーム１１の上面をなすブーム１１の上面板、１２は伸縮させてブーム１１を傾動させるように駆動するブームシリンダ、１３は後端部がブーム１１の前端部１１ｃに揺動可能に軸着されたアーム、１４は伸縮させてアーム１３を揺動させるように駆動するアームシリンダ、１５はアーム１３の前端部に回動可能にかつ着脱可能に軸着されて土砂の掘削等を行うバケット、１６は伸縮させてバケット１５やこれと交換して使用されるブレーカや小割機等のアタッチメントを駆動するバケットシリンダである。
【０００９】
ブームシリンダ１２は、後端部が旋回フレーム９上のブラケット（図示せず）に軸着され、前端部がブーム１１に軸着されている。アームシリンダ１４は、後端部がブーム１１の上面板１１ａ上のブラケット１に軸着され、前端部がアーム１３の後端部のブラケット１ｘに軸着されている。バケットシリンダ１６は、後端部がアーム１３の上面板１３ａ上のブラケット１ｙに軸着され、前端部が、アーム１３及びバケット１５に軸着された各リンクにピンで軸着されている。ブームシリンダ１２の前端部軸着用のブラケット、アームシリンダ１４の後端部軸着用のブラケット１、同シリンダ１４の前端部軸着用のブラケット１ｘ及びバケットシリンダ１６の後端部軸着用のブラケット１ｙをそれぞれ旋回フレーム９、ブーム１１の上面板１１ａ、アーム１３の後端部及びアーム１３の上面板１３ａのようなブラケット取付部に取り付ける場合、何れも溶接により固着する。
【００１０】
そこで、作業腕駆動用シリンダのブラケットをブラケット取付部に取り付ける場合の構造につき、アームシリンダ１４の後端部軸着用のブラケット１をブーム１１の上面板１１ａ上に取り付ける場合を例にして、従来の取付構造を図８に基づいて説明する。
【００１１】
アームシリンダ１４の後端部軸着用のブラケット１は、所定間隔を置いて平行に配置された一対の立て板１ａ，１ｂの基部（下部）を、ブラケット取付部であるブーム１１の上面板１１ａ上に溶接により固着して構成される。このブラケット１を構成する一対の立て板１ａ，１ｂの内面側の中央部には、それぞれ、アームシリンダ１４を軸着するピン３を挿通するためのボス２ａ，２ｂを予め取り付けている。ブラケット１は、このボス２ａ，２ｂの前後で一定区間高さが高くなるように形成されて山形状（図１参照）をなしている。ボス２ａ，２ｂを取り付けた一対の立て板１ａ，１ｂは、その基部側に、図８（ｂ）に示す態様で溶接ワイヤの溶融物によりビート２１，２２を形成して上面板１１ａに溶接する。
【００１２】
この点について具体的に説明する。図８に示すブラケット１は、立て板１ａ，１ｂ間の間隔ｄが狭いものの例である。図８（ｂ）に示すように、立て板１ａ，１ｂの外側面の基部側には、溶接ワイヤの溶融物による隅肉ビート２１を連続的に形成している。また、立て板１ａ，１ｂの内側面の基部側には、この隅肉ビート２１と繋がるように隅肉ビート２２を形成しているものの、山形状の立て板１ａ，１ｂにおける高さの高い区間Ｌの個所では、隅肉ビート２２を形成していない。すなわち、立て板１ａ，１ｂの内側面を溶接するとき、立て板１ａ，１ｂにおける高さの高い区間Ｌ以外の個所では、溶接トーチ１７（図３参照）を立て板１ａ，１ｂ間の空間に挿入して前後方向に移動させることができるものの、立て板１ａ，１ｂにおける高さの高い区間Ｌの個所では、溶接トーチ１７が立て板１ａ，１ｂの上部と干渉して溶接トーチ１７を前後方向に移動させることができないため、立て板１ａ，１ｂの内側面に隅肉ビート２２を形成していない。
【００１３】
一方、立て板１ａ，１ｂ間の間隔ｄが広い場合には、立て板１ａ，１ｂの基部側の側部全周にわたって、すなわち、立て板１ａ，１ｂの基部側の外側面から内側面にかけて隅肉ビート２１，２２を切れ目なく連続的に形成することにより、各立て板１ａ，１ｂの基部がブーム１１の上面板１１ａに対し全周溶接される。このように一対の各立て板をブラケット取付部に全周溶接して構成した建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットが開示されている特許文献の例としては、特許文献１を挙げることができる。
【００１４】
この特許文献１に記載されている考案の実施例のブラケット（１７Ａ）及び他の実施例のブラケット（１７Ｂ）について、特許文献１で使用している符号を括弧内に付記しながら概説すると、これらのブラケット（１７Ａ）及びブラケット（１７Ｂ）は、何れも、作業腕駆動用シリンダであるバケットシリンダ（６）の後端部を軸着するためのブラケットである。これらの各ブラケット（１７Ａ）及びブラケット（１７Ｂ）は、それぞれ、一対の立板（１８Ａ）の各基部及び一対の立板（１８Ｂ）の各基部をブラケット取付部であるアーム（３）の上面に全周溶接して構成している。
【００１５】
【特許文献１】
実願昭６１ー１７５６６５号（実開昭６３ー８１９６１号）のマイクロフィルム（第２−３頁、第７−８頁、図１−５）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた従来の技術に係る建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットのうち、図８に図示のブラケット１は、立て板１ａ，１ｂの内側における区間Ｌの個所で隅肉ビート２２を形成していないので、立て板１ａ，１ｂの内側における区間Ｌの両端に、上面板１１ａに対して溶接されている部分と溶接されていない部分との境界ができる。そのため、ブラケット１は、建設作業時にアームシリンダ１４から強大な力を受けると、その溶接されている部分と溶接されていない部分との境界付近に過大な応力集中が生じて、こうした強大な力を繰り返し幾度も受けると、やがて、その境界付近の隅肉ビート２２に亀裂が生じる。
【００１７】
一方、特許文献１に記載の各ブラケットは、何れも、一対の各立て板の基部をブラケット取付部（アームの上面）に全周溶接して構成しているので、図８に図示のブラケット１にみられる前記ような問題は生じない。しかしながら、これらの各ブラケットは、立て板の基部側の周面がブラケット取付部に溶接されているだけであって、立て板の基部側の端部（底面）には、ブラケット取付部に溶接されていない非溶接部が存在するため、建設作業時に作業腕駆動用シリンダ（バケットシリンダ）から強大な力を受けると、今度は、立て板の基部側の周面の溶接部と立て板の基部側の端部の非溶接部との境界付近に過大な応力集中が生じる。そして、作業腕駆動用シリンダからこうした強大な力を繰り返し受けると、やがて、立て板の周面の溶接部と立て板の端部の非溶接部との境界付近に亀裂が生じることとなる。こうした問題は、図８に図示の前記ブラケット１においても、当然発生する。
【００１８】
本発明は、こうした問題を解決するために創作されたものであって、その技術課題は、作業腕駆動用シリンダから強大な力を繰り返し受けてもブラケットの溶接部に亀裂が生じにくい建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明のこうした技術課題を達成するため、
並列させた一対の立て板の基部をブラケット取付部に溶接により固着して構成し、作業腕駆動用シリンダを軸着する建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットを構成する場合に、
一対の立て板の基部をブラケット取付部に当接させた状態で、ブラケット取付部の溶融金属と立て板の溶融金属と溶接ワイヤの溶融物とを混合させた混合溶融物により、一対の各立て板の基部側の側部全周に隅肉ビートを形成するほか、この混合溶融物に形成される隅肉ビートを、各立て板の基部とブラケット取付部との当接部の全域にわたって、この当接部及びその周辺における立て板の基部側の端部及びブラケット取付部に溶け込ませるようにして、一対の立て板を溶接により固着して構成した。
【００２０】
本発明の作業腕駆動用シリンダのブラケットは、このように構成されているので、一対の各立て板の基部側の側部全周に、ブラケット取付部に溶接されていない非溶接部が存在しないだけではなく、各立て板の基部側の端部の全域にも、非溶接部が存在せず、各立て板の基部側の全ての領域がブラケット取付部に対して連続的に溶接されることとなる。そのため、一対の各立て板の基部側には、ブラケット取付部に対して溶接されている部分と溶接されていない部分との境界ができないので、ブラケットの溶接部には、従来の技術にみられるような過大な応力集中をもたらす個所が存在しなくなる。
【００２１】
そして、各立て板の基部側の端部とブラケット取付部との間は、単に溶接ワイヤの溶融物をブリッジさせて溶接するのではなく、特に、ブラケット取付部の溶融金属と立て板の溶融金属と溶接ワイヤの溶融物とを混合させた混合溶融物による隅肉ビートを、各立て板の基部とブラケット取付部との当接部及びその周辺における立て板の基部側の端部及びブラケット取付部の双方に溶け込ませて溶接するので、溶接金属が双方の母材に良く融合した状態で溶接され、ブラケットの溶接部が疲労強度の大きいものとなる。以上のことから、本発明の建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットは、作業腕駆動用シリンダから強大な力を繰り返し受けても、ブラケットの溶接部に亀裂が生じにくい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図５に基づいて説明することにより、本発明の実施の形態を明らかにする。
【００２３】
図１は、本発明の具体化例に係る建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットを溶接により組み立てる前の斜視図、図２は、図１のブラケットの立て板を溶接する直前の状態を示す後面図、図３は、図１のブラケットの立て板を溶接して初層を形成したときの状態を示す斜視図、図４は、本発明の効果を説明するための比較例に係るブラケットの立て板の溶接継手の拡大後面図、図５は、本発明に係るブラケットの立て板の溶接継手を拡大して示す後面図である。これらの図において既述の図６乃至図８と同一の符号を付けた部分は、これら図６乃至図８と同等の部分を表すので、詳述しない。
【００２４】
本発明の具体化例に係る建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケット１は、図８のブラケット１と同様、作業腕駆動用シリンダとしてのアームシリンダ１４の後端部を軸着するためのブラケットであって山形状をなしており、所定間隔を置いて平行に配置することにより並列させた一対の立て板１ａ，１ｂの基部をブラケット取付部としてのブーム１１の上面板１１ａに溶接により固着して構成していて、基本的な構造は、図８の従来のブラケット１と変わらない。また、このブラケット１を構成する一対の立て板１ａ，１ｂの内面側の中央部には、それぞれ、アームシリンダ１４を軸着するピン３を挿通するためのボス２ａ，２ｂを予め取り付けており、この点も、図８の従来のブラケット１と変わらない。
【００２５】
この具体化例に係る建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットの最大の特徴は、こうした構造を備えた建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットにおいて、一対の立て板１ａ，１ｂの基部をブーム１１の上面板１１ａに当接させた状態で、この上面板１１ａの溶融金属と立て板１ａ，１ｂの溶融金属と溶接ワイヤ１８の溶融物とを混合させた混合溶融物により、一対の各立て板１ａ，１ｂの基部側の側部全周に隅肉ビート（横断面略三角形状のビート）を形成するほか、この混合溶融物に形成される隅肉ビートを、各立て板１ａ，１ｂの基部とブーム１１の上面板１１ａとの当接部の全域にわたって、この当接部及びその周辺における立て板１ａ，１ｂの基部側の端部及び上面板１１ａに溶け込ませるようにして、一対の立て板１ａ，１ｂを溶接により固着して構成した点にある。
【００２６】
その構造を更に具体的に説明すると、この建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケット１は、各立て板１ａ，１ｂに基部の外面側（立て板１ａ，１ｂと対向しない面の側）に開先を設けて、ルートギャップ（立て板１ａ，１ｂとブーム１１の上面板１１ａとの間隙）が０の状態で、開先側からブーム１１の上面板１１ａに片側溶接して構成することを前提にしている。その具体的な構造を、一方の立て板１ａを上面板１１ａに溶接する場合を例にして説明すると、この立て板１ａは、基部の外面側の全域にレ形開先１ｄを形成し、基部の内面側（立て板１ｂと対向する面の側）には開先を形成しないようにして、片側開先を設けている。その場合に、立て板１ａにおける基部側の端面には、内面寄りに寸法Ｒｆ（例えば１ｍｍ前後）のルートフェイス１ｃ（ブーム１１の上面板１１ａに対する当接面）を形成する。
【００２７】
こうした構造を有する立て板１ａは、ルートフェイス１ｃをブーム１１の上面板１１ａに当接させて開先１ｄ側から上面板１１ａにアーク溶接により片面溶接する。そして、その過程で、上面板１１ａの溶融金属と立て板１ａ，１ｂの溶融金属と溶接ワイヤの溶融物とを混合させた混合溶融物を生成させ、この混合溶融物により、立て板１ａにおける基部側の側部の外面側に隅肉ビート２１を形成するとともに、その基部側の側部の内面側にも、裏波ビートとしての隅肉ビート２２を形成して、これらのビート２１，２２を連続させるようにする。その結果、立て板１ａが上面板１１ａに対して全周溶接される。さらに、これらの隅肉ビート２１，２２を形成する過程で、ルートフェイス１ｃやその周辺の個所において前記混合溶融物を立て板１ａ，１ｂの基部側の端部及び上面板１１ａに溶け込ませるようにして、図３や図５に示すように立て板１ａ，１ｂの基部側の端部及び上面板１１ａにそれぞれ溶け込み部２３及び溶け込み部２４を形成する。
【００２８】
こうした立て板１ａの溶接構造は、以上のように立て板１ａの基部をブーム１１の上面板１１ａに当接させた状態で片側溶接して得るものである。しかしながら、前記のような溶接構造は、立て板１ａの片側にレ形開先１ｄを形成してブーム１１の上面板１１ａに当接させた後に単に片面溶接するだけでは得られないので、次に、この立て板１ａの溶接方法について具体的に説明する。
【００２９】
最初に示す溶接方法の例は、溶接トーチ１７の溶接電源として直流電源を用いて溶接トーチ１７をウイービングさせずに固定して溶接する例である。立て板１ａをブーム１１の上面板１１ａに溶接するときには、まず、図２に示すように、立て板１ａのルートフェイス１ｃをブーム１１の上面板１１ａに当接させた後、溶接トーチ１７から送給される溶接ワイヤ１８の狙い位置Ｑ（溶接ワイヤ１８から発せられるアークの中心位置）が開先１ｄ内に位置して例えば開先１ｄの先端Ｐから数ｍｍ程度手間側、望ましくは２ｍｍ〜３ｍｍ手前側すなわちＰ−Ｑ間の距離が２ｍｍ以上３ｍｍ以内になるように溶接トーチ１７を設置する。また、上面板１１ａに対する溶接トーチ１７の傾斜角度αは、開先角度βよりも小さくなるように、望ましくは２０°〜３５°になるようにする。次いで、溶接トーチ１７を立て板１ａの長手方向に沿って逐次移動させながら溶接トーチ１７により、炭酸ガスアーク溶接等のシールドアーク溶接を行う。
【００３０】
そうすると、立て板１ａとブーム１１の上面板１１ａの当接部を溶接ワイヤ１８のアークで溶融させるが、溶接ワイヤ１８の狙い位置Ｑを開先先端Ｐから所定距離だけ手間側になるよに予め設定しているため、熱容量の大きな上面板１１ａの母材への入熱が多くなり、熱容量の小さな立て板１ａの母材への入熱が少なくなるように調整されて、立て板１ａとの上面板１１ａとの当接部における両母材が溶融する。その結果、立て板１ａの母材は、開先１ｄが溶け落ちたり開先１ｄの溶融不足が生じたりしないように溶融するとともに、上面板１１ａの母材は、ルートフェイス１ｃに対応する領域やその周辺領域にわたって溶融する。
【００３１】
その場合、特に、立て板１ａをルートギャップがないように上面板１１ａに当接させて、両者の当接部一帯をアークで溶融させるようにしているので、溶接ワイヤ１８だけではなく立て板１ａ及び上面板１１ａの母材の当接部一帯も少なからず溶融して両母材の多量の溶融金属が溶接ワイヤ１８の溶融物に加わって、両母材の各溶融金属と溶接ワイヤの溶融物とによる溶融プールが形成される。この溶融プール内では、上面板１１ａから溶融プールの表面付近へ上昇して循環する上下方向の流れと溶接トーチ１７の進行方向の前方から後方へ運動して循環する前後方向の流れとによる対流が生じて、立て板１ａと上面板１１ａと溶接ワイヤ１８との各溶融物は、この対流により積極的に撹拌されて均一に混合され、各溶融物の混合体である混合溶融物を生成する。
【００３２】
この対流により流動化されて生成される混合溶融物は、アーク力で立て板１ａの内側（裏側）に押し出されて、裏波ビートとしての隅肉ビート２２を形成するとともに、その間、立て板１ａの開先１ｄ側にも、当然隅肉ビート２１を形成する。その場合、立て板１ａ及び上面板１１ａの溶融物を溶接ワイヤ１８の溶融物に多量に添加して対流により積極的に撹拌混合するようにしているため、溶融プールの温度が適度に低下するとともに溶融物の粘性が調整されて、立て板１ａの開先１ｄ部分が溶け落ちたり溶融不足により裏波ビードが形成されなくなったりする現象変化が抑制され、隅肉ビード２２を安定的に溶着することができる。
【００３３】
一方、隅肉ビート２１，２２を形成する過程で、溶融プールは、隅肉ビート２１から隅肉ビート２２の部位にかけて開先１ｄ付近の立て板１ａの端部や上面板１１ａの内部にも形成される。そのため、この溶融プールの混合溶融物が凝固すると、混合溶融物が立て板１ａの基部側の端部や上面板１１ａの内部に溶け込んだ状態になるので、単に隅肉ビート２１，２２が形成されるだけではなく、図３や図５に示すように溶け込み部２３や溶け込み部２４が形成されて、溶接金属が立て板１ａや上面板１１ａの母材に良く融合した状態で溶接される。そして、これらの溶け込み部２３，２４は、隅肉ビート２１，２２と一体となって、均一な組成の混合溶融物で溶接継手の初層２０が形成される。
【００３４】
こうした溶接方法を採用すると、立て板１ａをその外面側から溶接トーチ１７により片面溶接するだけで、立て板１ａの外側に隅肉ビート２１が形成されるだけではなく、立て板１ａの内側にも同時に隅肉ビート２２を形成することができるので、立て板１ａ，１ｂ間の間隔ｄが溶接トーチ１７を移動させる上で広いか否かに係りなく、立て板１ａを上面板１１ａに全周溶接することができる。
【００３５】
以上、直流電流によりアーク溶接を行う例を述べたが、直流電流によるアークは、指向性が小さいため、溶接ワイヤ１８の狙い位置Ｑが僅かでもずれると、立て板１ａへの入熱量が大きく変動して開先１ｄの部分が溶け落ちたり裏波ビードが形成されなくなったりする危惧がある。こうした問題に対応して、溶接ワイヤ１８の狙い位置Ｑがずれてもアークの偏りの少ないパルス波形電流による高指向性アークによりアーク溶接を行うと、裏波ビードとしての隅肉ビード２２を一層安定して形成することができる。
【００３６】
二つの母材を当接して突合せ溶接をする場合、通常、ルートフェイスは、開先側だけに片側隅肉溶接を行うことを前提にして設けられるが、以上述べた溶接方法では、ルートフェイス１ｃは、立て板１ａの両側に隅肉溶接を行う場合に、立て板１ａの開先１ｄ付近の先端部が溶け落ちないようにするために特別に設けている。しかしながら、前記のパルス波形電流による高指向性アークによりアーク溶接を行うと、ルートフェイス１ｃを設けなくても（Ｒｆが０ｍｍでも）、開先１ｄ側及び開先１ｄの裏側に、それぞれ、安定した形状の隅肉ビード２１及び隅肉ビード２２を形成することが可能である。
【００３７】
以上述べた「溶接トーチ１７を固定して溶接する溶接方法」の例では、安定した裏波ビードを形成可能なＰ−Ｑ間の距離の範囲が数ｍｍ程度と狭いため、この範囲を拡大することが望まれる。こうした要求に応える溶接方法として、溶接ワイヤ１８（溶接ワイヤ１８のアーク）をウイービングさせながら矩形波パルス電流による高指向性アークによりアーク溶接を行う方法を考えた。この溶接方法において溶接ワイヤ１８をウイービングさせる場合、溶接ワイヤ１８を狙い位置Ｑに向けたときの溶接ワイヤ１８の軸線を基準線にして、溶接トーチ１７の所定個所を中心に所定の角度だけ揺動させることにより溶接ワイヤ１８の先端が上下に円弧状に振れるようにしてもよいし、溶接ワイヤ１８をその傾斜方向に直角に前記基準線から所定の幅だけ上下に平行移動させるようにしてもよい。
【００３８】
こうした溶接ワイヤ１８をウイービングさせる方法でアーク溶接を行うと、溶接ワイヤ１８が立て板１ａ側に振れたときには、立て板１ａの開先１ｄ付近を溶融して溶融プールの混合溶融物を立て板１ａの内側へ逃がす出口を形成する働きをする。また、溶接ワイヤ１８が上面板１１ａ側に振れたときには、溶融プールの混合溶融物をアーク力により前記の出口から押し出すとともに立て板１ａの開先１ｄ付近が溶融しすぎて溶け落ちるのを防ぐ働きをする。この方法は、こうしたプロセスを繰り返すことにより、安定した裏波ビードを形成可能なＰ−Ｑ間の距離の範囲を０．５ｍｍ〜５ｍｍに拡大することができる。
【００３９】
以上、立て板１ａ，１ｂの一方の立て板１ａを上面板１１ａに溶接する場合を例にして説明したが、他方の立て板１ｂも以上の方法と同様の方法で溶接することができる。立て板１ａ，１ｂをその外面側から溶接トーチ１７により片面溶接するだけで、裏波ビードとしての隅肉ビート２２を形成することができて、立て板１ａ，１ｂを全周溶接することができるので、溶接作業を行う場合の段取り作業を軽減することができるとともに溶接工数を減らすことができる。
【００４０】
以上例示した溶接方法により一対の立て板１ａ，１ｂを上面板１１ａに溶接してブラケット１を組み立てると、各立て板１ａ，１ｂの基部をブーム１１の上面板１１ａに当接させた状態で立て板１ａ，１ｂの溶融金属と上面板１１ａの溶融金属と溶接ワイヤ１８の溶融物とを混合させた混合溶融物により各立て板１ａ，１ｂの基部側の側部全周に隅肉ビート２１，２２を形成するほか、これらの隅肉ビート２１，２２を、各立て板１ａ，１ｂの基部と上面板１１ａとの当接部の長手方向全域にわたって同当接部及びその周辺における立て板１ａ，１ｂの基部側の端部及び上面板１１ａに溶け込ませるようにして一対の立て板１ａ，１ｂが溶接され、ブラケット１が組み立てられる。
【００４１】
この本発明に係るブラケット１は、このように構成されているので、一対の各立て板１ａ，１ｂの基部側の側部には、隅肉ビート２１，２２によりブーム１１の上面板１１ａに溶接されていない非溶接部が全周に存在しないだけではなく、各立て板板１ａ，１ｂの基部側の端部すなわちルートフェイス１ｃ付近の全域にも、非溶接部が存在せず、各立て板１ａ，１ｂの基部側の全ての領域が上面板１１ａに対して連続的に溶接されることとなる。そのため、一対の各立て板１ａ，１ｂの基部側には、ブーム１１の上面板１１ａに対して溶接されている部分と溶接されていない部分との境界ができないので、ブラケット１の溶接部には、従来の技術にみられるような過大な応力集中をもたらす個所が存在しなくなる。
【００４２】
こうしたことに加えて、各立て板１ａ，１ｂの基部側の端部とブーム１１の上面板１１ａとの間は、単に溶接ワイヤ１８の溶融物をブリッジさせて溶接するのではなく、特に、立て板１ａ，１ｂの溶融金属と上面板１１ａの溶融金属と溶接ワイヤ１８の溶融物とを混合させた混合溶融物による隅肉ビート２１，２２を、各立て板１ａ，１ｂの基部と上面板１１ａとの当接部及びその周辺における立て板１ａ，１ｂの基部側の端部及び上面板１１ａの双方に溶け込ませて溶接するので、均一で双方の母材に馴染みやすい組成の溶接金属が立て板１ａ，１ｂ及び上面板１１ａに良く融合した状態で溶接され、ブラケット１の溶接部が疲労強度の大きいものとなる。以上のことから、この本発明に係るブラケット１は、アームシリンダ１４から強大な力を繰り返し受けても、ブラケット１の溶接部に亀裂が生じにくく、その耐用年数を従来よりも大幅に増加させることができる。
【００４３】
以上述べた本発明に係るブラケット１と図８（ｂ）に図示の従来のブラケット１との差異を図４及び図５に基づいて具体的に述べる。前述したように、従来のブラケット１は、図８に示したように、裏波ビードとしての隅肉ビート２２を立て板１ａの区間Ｌで形成していないので、この部位における立て板１ａの溶接継手を図示すると、図４のようになる。すなわち、図４に示すように立て板１ａの片側だけに片側隅肉溶接を行うようにしていて、立て板１ａの左側（内側）やさらには底部（基部側の端部）の左側に未溶接部が存在する。そのため、立て板１ａの左側における区間Ｌの両端には、すでに述べたように、溶接されている部分と溶接されていない部分との境界ができて、その境界付近に過大な応力集中が生じて、溶接部の隅肉ビート２２（図４には図示せず、図８参照）に亀裂が発生しやすい。また、立て板１ａの底部右側の溶接部２５と底部左側の未溶接部２６との境界付近にも、過大な応力集中が生じて、亀裂が発生しやすい。
【００４４】
これに対して、本発明に係るブラケット１は、図５に示すように、隅肉ビード２１，２２が立て板１ａの左右両側すなわちに立て板１ａの全周にわたって形成されている。また、これらの隅肉ビード２１，２２は、立て板１ａ及び上面板１１ａの双方に完全に溶け込んで溶け込み部２３，２４を形成しており、立て板１ａの底部及びこの底部に対向する立て板１ａの上面部やその周辺に未溶接部が存在しない。そのため、本発明に係るブラケット１では、立て板１ａに過大な応力集中応力をもたらすような溶接部と未溶接部との境界が存在せず、従来のブラケット１よりも強度が大幅に向上する。
【００４５】
以上、作業腕駆動用シリンダのブラケットがアームシリンダ１４の後端部軸着用のブラケット１である場合を例にして本発明に係る技術内容を説明したが、本発明は、こうしたブラケット１だけに限らず、アームシリンダ１４の前端部軸着用のブラケット１ｘやバケットシリンダ１６の後端部軸着用のブラケット１ｙ、さらには、図示しないブームシリンダ１２の前端部軸着用のブラケットにも適用することができる。また、こうした油圧ショベルの作業腕駆動用シリンダのブラケットだけに限らず、他の建設機械に作業腕駆動用シリンダのブラケットにも適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットは、特に、「一対の立て板の基部をブラケット取付部に当接させた状態で、ブラケット取付部の溶融金属と立て板の溶融金属と溶接ワイヤの溶融物とを混合させた混合溶融物により、一対の各立て板の基部側の側部全周に隅肉ビートを形成するほか、この混合溶融物に形成される隅肉ビートを、各立て板の基部とブラケット取付部との当接部の全域にわたって、この当接部及びその周辺における立て板の基部側の端部及びブラケット取付部に溶け込ませるようにして、一対の立て板を溶接により固着して構成した」ので、作業腕駆動用シリンダから強大な力を繰り返し受けても、ブラケットの溶接部に亀裂が生じにくく、その耐用年数を従来よりも大幅に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体化例に係る建設機械の作業腕駆動用シリンダのブラケットを溶接により組み立てる前の斜視図である。
【図２】図１のブラケットの立て板を溶接する直前の状態を示す後面図である。
【図３】図１のブラケットの立て板を溶接して初層を形成したときの状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の効果を説明するための比較例に係るブラケットの立て板の溶接継手の拡大後面図である。
【図５】本発明に係るブラケットの立て板の溶接継手を拡大して示す後面図である。
【図６】建設機械の一例である標準型の油圧ショベルの側面図である。
【図７】図６の油圧ショベルのブームの部分を拡大して示す側面図である。
【図８】図６のＡ部を拡大して示す作業腕駆動用シリンダのブラケット付近の図であり、（ａ）はＡ部の平面図、（ｂ）はＡ部におけるブラケットの溶接状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１，１ｘ，１ｙブラケット
１ａ，１ｂ立て板
１ｃルートフェイス
１ｄ開先
２ａ，２ｂボス
３ピン
１０フロント
１１ブーム
１１ａ上面板
１２ブームシリンダ
１３アーム
１４アームシリンダ
１５バケット
１６バケットシリンダ
１７溶接トーチ
１８溶接ワイヤ
２０溶接継手の初層
２１，２２隅肉ビード
２３，２４溶け込み部
２５溶接部
２６未溶接部
Ｐ（開先１ｄの）先端
Ｑ（溶接ワイヤ１８の）狙い位置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bracket for a working arm driving cylinder of a construction machine to which a working arm driving cylinder such as a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder is fixedly attached by welding.
[0002]
[Prior art]
In a construction machine such as a hydraulic excavator, a work machine as a front is usually installed on a turning frame. The standard type of this work machine includes a boom pivotally mounted on a revolving frame, an arm pivotally mounted on the boom, and an excavation pivotally mounted on the arm. A bucket for performing work and the like. Further, a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder are provided for driving these booms, arms, and buckets, respectively. Further, the bucket is replaced with an attachment such as a breaker and a splitter as necessary, so that the attachment can be driven by a bucket cylinder. In this specification, devices such as a boom, an arm, a bucket, and an attachment are collectively referred to as a working arm, and a boom cylinder for driving such a working arm, a cylinder such as an arm cylinder and a bucket cylinder are referred to as a working arm driving cylinder. Collectively.
[0003]
Construction machines are provided with brackets for mounting the work arm drive cylinder so that they can be pivoted around the shaft in order to attach such a work arm drive cylinder.These brackets are welded to predetermined locations on the construction machine by welding. It is stuck. For example, since the arm cylinder is attached to the boom and the arm, a bracket is welded to each of these predetermined locations. The bracket of the cylinder for driving the working arm of such a construction machine repeatedly receives a large force from the cylinder for driving the working arm at the time of the construction work, so that the welded portion of the bracket is easily damaged. In order to prevent such a problem from occurring, the present invention is to improve a welding portion of a conventional bracket for a working arm driving cylinder of a construction machine.
[0004]
Therefore, in order to facilitate understanding of the present invention, the general structure of the construction machine and the bracket of the working arm driving cylinder of the construction machine according to the conventional example to which the present invention is to be improved are shown in FIGS. 8 will be described. FIG. 6 is a side view of a standard type excavator as an example of a construction machine, FIG. 7 is an enlarged side view showing a boom part of the excavator of FIG. 6, and FIG. It is a figure near the bracket of the working arm drive cylinder which is expanded and shown, (a) is a top view of A part, (b) is a top view which shows the welding state of the bracket in A part.
[0005]
First, an overall image of a hydraulic excavator given here as an example of a construction machine will be outlined based on FIG. FIG. 6 illustrates a crawler-type hydraulic excavator as an example of a construction machine, but the technical content of the present invention described below can be applied to other construction machines such as a crawler-type crane and a wheel excavator.
[0006]
Reference numeral 4 denotes a base for installing the upper revolving unit 5, a lower traveling unit of a self-propelled hydraulic excavator capable of traveling on a work site by a crawler, and 5 is pivotably mounted on the lower traveling unit 4. A revolving superstructure comprising a revolving frame 9 and various devices installed thereon, 6 is a driver's cab in which an operator controls the front 10 and the like, 7 is a building cover forming an engine room and the like, and 8 is a front 10 Counterweight 9 for counterbalancing with the external force acting on the hydraulic excavator at the time of work by the above, a swivel frame 9 is mounted on the undercarriage 4 so as to be swivelable and driven to swing by a swing motor or a speed reducer, and 10 is excavation. It is a front that constitutes a working device of a hydraulic shovel that performs various works such as work and loading work of excavated earth and sand.
[0007]
The revolving frame 9 serves as a base of the upper revolving structure 5, and includes an operator cab 6, a building cover 7, a counterweight 8, and various devices such as a revolving motor and a speed reducer (not shown). On the right side of the driver's cab 6 on the turning frame 9, a front 10 is installed so as to be able to move up and down. Therefore, the front 10 of the hydraulic excavator will be outlined based on FIGS. 6 and 7.
[0008]
Reference numeral 11 denotes a boom having a rear end portion 11b pivotally mounted on the revolving frame 9 so as to be pivotally mounted. Reference numeral 11a denotes an upper surface plate of the boom 11, which forms the upper surface of the boom 11. A boom cylinder, 13 is an arm having a rear end pivotally attached to a front end 11c of the boom 11, 14 is an arm cylinder which is driven to expand and contract to swing the arm 13, and 15 is an arm A bucket 16 rotatably and detachably mounted on the front end of the bucket 13 for excavating earth and sand, and 16 is extended and contracted to attach a bucket 15 or an attachment such as a breaker or a splitter used in exchange for the bucket 15. This is a bucket cylinder to be driven.
[0009]
The boom cylinder 12 has a rear end pivotally attached to a bracket (not shown) on the revolving frame 9 and a front end pivotally attached to the boom 11. The arm cylinder 14 has a rear end pivotally attached to the bracket 1 on the upper surface plate 11 a of the boom 11, and a front end pivotally attached to the bracket 1 x at the rear end of the arm 13. The bucket cylinder 16 has a rear end pivotally attached to a bracket 1y on the upper plate 13a of the arm 13, and a front end pivotally attached to each link pivotally attached to the arm 13 and the bucket 15. A bracket for mounting the front end shaft of the boom cylinder 12, a bracket 1 for mounting the rear end shaft of the arm cylinder 14, a bracket 1x for mounting the front end shaft of the cylinder 14, and a bracket 1y for mounting the rear end shaft of the bucket cylinder 16, respectively. When attaching to the bracket mounting portion such as the revolving frame 9, the upper surface plate 11a of the boom 11, the rear end of the arm 13, and the upper surface plate 13a of the arm 13, all are fixed by welding.
[0010]
Therefore, regarding a structure in which the bracket of the working arm driving cylinder is mounted on the bracket mounting portion, a conventional case in which the bracket 1 to be mounted on the rear end shaft of the arm cylinder 14 is mounted on the upper surface plate 11a of the boom 11 will be described. The mounting structure will be described with reference to FIG.
[0011]
The bracket 1 mounted on the shaft at the rear end of the arm cylinder 14 has the bases (lower portions) of a pair of upright plates 1a and 1b arranged in parallel at a predetermined interval on the upper surface plate 11a of the boom 11 serving as a bracket mounting portion. It is configured to be fixed to by welding. Bosses 2a, 2b for inserting the pins 3 for pivotally mounting the arm cylinders 14 are mounted in advance at central portions on the inner surface sides of the pair of standing plates 1a, 1b constituting the bracket 1. The bracket 1 is formed so that the height of a certain section becomes higher before and after the bosses 2a and 2b, and has a mountain shape (see FIG. 1). The pair of standing plates 1a and 1b to which the bosses 2a and 2b are attached are formed on the base side thereof with beats 21 and 22 formed of a molten welding wire in a manner shown in FIG. 8B and welded to the upper surface plate 11a. .
[0012]
This point will be specifically described. The bracket 1 shown in FIG. 8 is an example in which the distance d between the uprights 1a and 1b is small. As shown in FIG. 8B, fillet beats 21 made of a molten welding wire are continuously formed on the base side of the outer side surfaces of the standing plates 1a and 1b. A fillet beat 22 is formed on the base side of the inner side surface of the standing plates 1a, 1b so as to be connected to the fillet beat 21, but a high section of the mountain-shaped standing plates 1a, 1b is high. At the location of L, the fillet beat 22 is not formed. That is, when welding the inner surfaces of the uprights 1a and 1b, the welding torch 17 (see FIG. 3) is placed in the space between the uprights 1a and 1b except at the high section L in the uprights 1a and 1b. Although it can be inserted and moved in the front-back direction, the welding torch 17 interferes with the upper portions of the standing plates 1a, 1b in the high section L of the standing plates 1a, 1b, and moves the welding torch 17 in the front-back direction. Therefore, the fillet beat 22 is not formed on the inner surfaces of the uprights 1a and 1b.
[0013]
On the other hand, when the distance d between the uprights 1a and 1b is large, the corners are formed over the entire periphery of the upright sides of the uprights 1a and 1b, that is, from the outer surface of the uprights 1a and 1b to the inner surface. By forming the meat beats 21 and 22 continuously without a break, the bases of the standing plates 1a and 1b are welded to the upper surface plate 11a of the boom 11 all around. As an example of a patent document that discloses a bracket of a cylinder for driving a working arm of a construction machine in which a pair of standing plates are welded to the bracket mounting portion all around, a patent document 1 can be cited. .
[0014]
The bracket (17A) of the embodiment of the invention described in Patent Literature 1 and the bracket (17B) of another embodiment are outlined with the reference numerals used in Patent Literature 1 in parentheses. The bracket (17A) and the bracket (17B) are brackets for pivotally mounting the rear end of the bucket cylinder (6), which is a working arm driving cylinder. These brackets (17A) and brackets (17B) respectively mount the bases of the pair of uprights (18A) and the bases of the pair of uprights (18B) on the upper surface of the arm (3) serving as a bracket mounting portion. The entire circumference is welded.
[0015]
[Patent Document 1]
Microfilms of Jikken Sho 61-175665 (Jikkai 63-81961) (pages 2-3, pages 7-8, FIG. 1-5)
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
Among the brackets for the working arm driving cylinder of the construction machine according to the conventional technique described above, the bracket 1 shown in FIG. 8 forms the fillet beat 22 at the section L inside the uprights 1a and 1b. Therefore, a boundary between a portion welded to the upper surface plate 11a and a portion not welded is formed at both ends of the section L inside the standing plates 1a and 1b. Therefore, when the bracket 1 receives a strong force from the arm cylinder 14 during the construction work, excessive stress concentration occurs near the boundary between the welded portion and the unwelded portion, and such a strong force is generated. When repeatedly received, the fillet beat 22 near the boundary eventually cracks.
[0017]
On the other hand, each of the brackets described in Patent Literature 1 is configured such that the bases of the pair of uprights are welded to the bracket mounting portion (the upper surface of the arm) all around, so that the bracket 1 shown in FIG. Does not occur. However, in each of these brackets, the peripheral surface on the base side of the standing plate is simply welded to the bracket mounting portion, and the end (bottom surface) on the base side of the standing plate is welded to the bracket mounting portion. Since there is a non-welded part that does not exist, when a strong force is received from the working arm drive cylinder (bucket cylinder) during construction work, this time, the welded part on the peripheral surface on the base side of the stand and the base side of the stand Excessive stress concentration occurs near the boundary with the non-welded portion at the end of the alloy. When such a large force is repeatedly received from the working arm driving cylinder, a crack is eventually formed near the boundary between the welded portion on the peripheral surface of the standing plate and the non-welded portion at the end of the standing plate. Such a problem naturally occurs also in the bracket 1 shown in FIG.
[0018]
The present invention has been made to solve such a problem, and a technical problem of the present invention is to provide a construction machine which is less likely to crack at a welded portion of a bracket even when repeatedly receiving a large force from a working arm driving cylinder. An object of the present invention is to provide a bracket for a working arm driving cylinder.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve these technical objects of the present invention,
When the base of a pair of standing plates arranged in parallel is fixed to the bracket mounting portion by welding, and the bracket of the working arm driving cylinder of the construction machine to which the working arm driving cylinder is axially mounted,
In a state where the bases of the pair of standing plates are in contact with the bracket mounting portion, each of the pair of standing plates is mixed with a molten metal obtained by mixing the molten metal of the bracket mounting portion, the molten metal of the standing plate, and the molten material of the welding wire. In addition to forming fillet beats on the entire periphery of the base side of the plate, fillet beats formed in the mixed melt are spread over the entire area of the contact portion between the base of each upright plate and the bracket mounting portion. A pair of standing plates were fixed by welding so as to be melted into the base portion side end of the standing plate and the bracket mounting portion in the contact portion and the periphery thereof.
[0020]
Since the bracket of the working arm driving cylinder of the present invention is configured as described above, there is no non-welded portion that is not welded to the bracket mounting portion on the entire circumference of the base side of each of the pair of standing plates. Not only, there is no non-welded part in the entire area of the base end of each standing plate, and all the base-side areas of each standing plate are continuously welded to the bracket mounting part. It becomes. Therefore, the base side of each of the pair of standing plates cannot have a boundary between a portion that is welded to the bracket mounting portion and a portion that is not welded. There is no place where such an excessive stress concentration occurs.
[0021]
And, between the base-side end of each standing plate and the bracket mounting portion, the molten material of the welding wire is not simply bridged and welded, but in particular, the molten metal of the bracket mounting portion and the molten metal of the standing plate are welded. The fillet beet of the mixture melt obtained by mixing the melt of the welding wire with the melt of the welding wire is applied to the abutting portion between the base of each upright and the bracket attaching portion, and the base-side end of the upright in the vicinity thereof and the bracket attaching portion. In this case, the weld metal is welded in a state in which the weld metal is well fused to both base materials, and the welded portion of the bracket has high fatigue strength. As described above, the bracket of the cylinder for driving a working arm of a construction machine according to the present invention is less likely to crack at the welded portion of the bracket even when repeatedly receiving a strong force from the cylinder for driving a working arm.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be clarified by describing concrete examples showing how the present invention is actually embodied with reference to FIGS. 1 to 5.
[0023]
FIG. 1 is a perspective view before assembling a bracket of a cylinder for driving a working arm of a construction machine according to an embodiment of the present invention by welding, and FIG. 2 shows a state immediately before welding a standing plate of the bracket of FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the first layer is formed by welding the standing plate of the bracket of FIG. 1, and FIG. 4 is a perspective view of a bracket according to a comparative example for explaining the effect of the present invention. FIG. 5 is an enlarged rear view of the weld joint of the standing plate of the bracket according to the present invention. In these figures, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 6 to 8 described above represent the same parts as those in FIGS. 6 to 8, and thus will not be described in detail.
[0024]
A bracket 1 for a working arm driving cylinder of a construction machine according to an embodiment of the present invention is similar to the bracket 1 in FIG. 8, in which a rear end of an arm cylinder 14 serving as a working arm driving cylinder is pivotally mounted. The bases of the pair of standing plates 1a and 1b which are arranged in parallel at predetermined intervals are fixed to the upper surface plate 11a of the boom 11 as a bracket mounting portion by welding. The basic structure is the same as that of the conventional bracket 1 shown in FIG. Further, bosses 2a, 2b for inserting the pins 3 for pivotally mounting the arm cylinders 14 are mounted in advance at central portions on the inner surface sides of the pair of standing plates 1a, 1b constituting the bracket 1, respectively. This point is also the same as the conventional bracket 1 of FIG.
[0025]
The most significant feature of the bracket of the working arm driving cylinder of the construction machine according to this embodiment is that the base of the pair of standing plates 1a and 1b is boom-mounted in the working arm driving cylinder bracket of the construction machine having such a structure. In a state where the molten metal of the upper surface plate 11a, the molten metal of the standing plates 1a and 1b, and the molten material of the welding wire 18 are mixed with each other in a state where the molten metal is in contact with the upper surface plate 11a of FIG. In addition to forming fillet beats (beats having a substantially triangular cross section) on the entire periphery of the base side of the plates 1a and 1b, fillet beats formed in the mixed molten material are formed on each of the standing plates 1a and 1b. A pair of stands is formed over the entire area of the contact portion between the base and the top plate 11a of the boom 11 so as to be melted into the end portions of the stand plates 1a and 1b on the base side and the top plate 11a around the contact portion and the periphery thereof. Board 1a 1b certain in that constructed by fixing by welding.
[0026]
To explain the structure more specifically, the bracket 1 of the working arm driving cylinder of the construction machine is opened on the outer surface side of the base (the side not facing the standing plates 1a, 1b) on each standing plate 1a, 1b. It is assumed that the tip is provided and the root gap (the gap between the standing plates 1a and 1b and the upper surface plate 11a of the boom 11) is 0, and the one side is welded to the upper surface plate 11a of the boom 11 from the groove side. I have to. The specific structure will be described by taking as an example a case in which one standing plate 1a is welded to the upper surface plate 11a. The standing plate 1a has a groove-shaped groove 1d formed on the entire outer surface side of the base. A single-sided groove is provided on the inner surface side (side of the surface facing the standing plate 1b) so as not to form a groove. In this case, a root face 1c (the contact surface of the boom 11 with the upper surface plate 11a) having a dimension Rf (for example, about 1 mm) is formed near the inner surface on the end face on the base side of the standing plate 1a.
[0027]
The upright plate 1a having such a structure has the root face 1c abutted on the upper surface plate 11a of the boom 11 and is single-side welded to the upper surface plate 11a from the groove 1d side by arc welding. In the process, a molten mixture of the molten metal of the upper surface plate 11a, the molten metal of the standing plates 1a and 1b, and the molten material of the welding wire is generated. A fillet beat 21 is formed on the outer side of the side portion, and a fillet beat 22 is formed on the inner side of the base side, so that these beats 21 and 22 are formed. Make it continuous. As a result, the standing plate 1a is welded all around the upper surface plate 11a. Further, in the process of forming the fillet beats 21 and 22, the mixed molten material is melted into the base-side end portions of the uprights 1a and 1b and the upper surface plate 11a at the root face 1c and its surroundings. Then, as shown in FIG. 3 and FIG. 5, a penetration portion 23 and a penetration portion 24 are respectively formed on the base-side end portions of the standing plates 1a and 1b and the upper surface plate 11a.
[0028]
Such a welding structure of the standing plate 1a is obtained by one-side welding with the base of the standing plate 1a in contact with the upper surface plate 11a of the boom 11 as described above. However, since the welding structure as described above cannot be obtained by simply forming one sided groove 1d on one side of the upright plate 1a and abutting the upper surface plate 11a of the boom 11 on one side thereof, the welding structure cannot be obtained next. The method of welding the standing plate 1a will be specifically described.
[0029]
The first example of the welding method is an example in which the welding torch 17 is fixed without weaving and welded using a DC power supply as the welding power supply for the welding torch 17. When welding the upright plate 1a to the upper surface plate 11a of the boom 11, the root face 1c of the upright plate 1a is first brought into contact with the upper surface plate 11a of the boom 11, as shown in FIG. The target position Q (the center position of the arc emitted from the welding wire 18) of the supplied welding wire 18 is located within the groove 1d, and is, for example, about several millimeters from the tip P of the groove 1d, preferably 2 mm to 3 mm. The welding torch 17 is installed so that the distance on the front side, that is, the distance between P and Q is 2 mm or more and 3 mm or less. In addition, the inclination angle α of the welding torch 17 with respect to the upper surface plate 11a is set to be smaller than the groove angle β, preferably, 20 ° to 35 °. Next, shield arc welding such as carbon dioxide gas arc welding is performed by the welding torch 17 while sequentially moving the welding torch 17 along the longitudinal direction of the standing plate 1a.
[0030]
Then, the abutting portion between the standing plate 1a and the upper surface plate 11a of the boom 11 is melted by the arc of the welding wire 18, but the target position Q of the welding wire 18 is previously set so as to be on the trouble side by a predetermined distance from the groove tip P. Since it is set, the heat input to the base material of the upper surface plate 11a having a large heat capacity is increased, and the heat input to the base material of the stand plate 1a having a small heat capacity is adjusted so as to decrease. Both base materials in the contact portion with the upper surface plate 11a are melted. As a result, the base material of the upright plate 1a is melted so that the groove 1d does not melt down or the groove 1d does not melt insufficiently, and the base material of the upper surface plate 11a is formed in a region corresponding to the root face 1c. Melts over its peripheral area.
[0031]
In this case, in particular, the standing plate 1a is brought into contact with the upper surface plate 11a such that there is no root gap, and the entire area of the contact portion between the two is melted by the arc, so that not only the welding wire 18 but also the standing plate 1a. Also, the entire contact area of the base material of the upper surface plate 11a is melted to a considerable extent, and a large amount of molten metal of both base materials is added to the molten material of the welding wire 18, and each molten metal of both base materials and the molten material of the welding wire are melted. Thus, a molten pool is formed. In this molten pool, a convection caused by a vertical flow circulating from the upper surface plate 11a to the vicinity of the surface of the molten pool and circulating by a front-to-back movement of the welding torch 17 from the front to the back in the traveling direction. Then, the respective melts of the standing plate 1a, the upper plate 11a, and the welding wire 18 are positively stirred by the convection and uniformly mixed to generate a mixed melt which is a mixture of the respective melts.
[0032]
The mixed melt produced by fluidization by this convection is extruded to the inside (back side) of the upright 1a by the arc force to form a fillet beat 22 as a back wave beat, and during that, the upright 1a Of course, the fillet beat 21 is also formed on the groove 1d side. In this case, a large amount of the molten material of the standing plate 1a and the upper surface plate 11a is added to the molten material of the welding wire 18 so as to be positively stirred and mixed by convection, so that the temperature of the molten pool is reduced appropriately. The viscosity of the melt is adjusted to suppress the change in the phenomenon that the groove 1d of the stand 1a is melted off or the backside bead is not formed due to insufficient melting, and the fillet bead 22 is stably welded. Can be.
[0033]
On the other hand, in the process of forming the fillet beats 21 and 22, the molten pool is also formed at the end of the standing plate 1 a near the groove 1 d and inside the upper surface plate 11 a from the fillet beat 21 to the fillet beet 22. Is done. Therefore, when the mixed molten material in the molten pool solidifies, the mixed molten material is melted into the base end of the standing plate 1a and the inside of the upper surface plate 11a, so that the fillet beats 21 and 22 are simply formed. In addition, as shown in FIGS. 3 and 5, a penetration portion 23 and a penetration portion 24 are formed, and the weld metal is welded in a state in which the weld metal is well fused to the base material of the upright plate 1a and the upper surface plate 11a. These penetrations 23 and 24 are integrated with the fillet beats 21 and 22 to form the first layer 20 of the welded joint with a mixed melt having a uniform composition.
[0034]
When such a welding method is adopted, the fillet beat 21 is formed not only on the outer side of the upright plate 1a but also on the inner side of the upright plate 1a simply by welding the upright plate 1a from its outer surface to one side with a welding torch 17. Since the fillet beat 22 can be formed at the same time, regardless of whether or not the distance d between the standing plates 1a and 1b is large for moving the welding torch 17, the standing plate 1a is entirely welded to the upper surface plate 11a. can do.
[0035]
As described above, the example in which the arc welding is performed by the DC current has been described. However, since the directivity of the arc by the DC current is small, even if the target position Q of the welding wire 18 is slightly deviated, the heat input amount to the standing plate 1a fluctuates greatly. There is a risk that the groove 1d may be melted off and no Uranami bead may be formed. In order to cope with such a problem, even if the target position Q of the welding wire 18 is displaced, if the arc welding is performed with a highly directional arc using a pulse waveform current with less bias of the arc, the fillet bead 22 as a penetration bead is further stabilized. Can be formed.
[0036]
When performing butt welding by contacting two base materials, usually, the root face is provided on the assumption that one-side fillet welding is performed only on the groove side, but in the welding method described above, the root face 1c is used. Is specially provided to prevent the tip of the standing plate 1a near the groove 1d from being melted down when fillet welding is performed on both sides of the standing plate 1a. However, when arc welding is performed with a highly directional arc using the above-described pulse waveform current, even if the root face 1c is not provided (even if Rf is 0 mm), the groove 1d side and the back side of the groove 1d are stable. It is possible to form the fillet bead 21 and the fillet bead 22 having a shape.
[0037]
In the above-described example of the “welding method for fixing and welding the welding torch 17”, the range of the distance between P and Q at which a stable Uranami bead can be formed is as narrow as about several mm, so this range is expanded. It is desired. As a welding method that meets such demands, a method of performing arc welding with a highly directional arc using a rectangular wave pulse current while weaving the welding wire 18 (the arc of the welding wire 18) was considered. When weaving the welding wire 18 in this welding method, the welding wire 18 is swung by a predetermined angle about a predetermined position of the welding torch 17 with the axis of the welding wire 18 when the welding wire 18 is directed to the target position Q as a reference line. By doing so, the tip of the welding wire 18 may swing up and down in an arc shape, or the welding wire 18 may be moved up and down by a predetermined width from the reference line at right angles to the inclination direction. .
[0038]
When arc welding is performed by such a method of weaving the welding wire 18, when the welding wire 18 swings to the upright 1 a side, the vicinity of the groove 1 d of the upright 1 a is melted to mix the molten material in the molten pool with the upright 1 a. It serves to form an outlet to escape to the inside of the. Further, when the welding wire 18 swings toward the upper surface plate 11a, the mixed molten material in the molten pool is pushed out from the outlet by the arc force, and the vicinity of the groove 1d of the standing plate 1a is prevented from being excessively melted and melted down. do. In this method, by repeating such a process, the range of the distance between P and Q at which a stable Uranami bead can be formed can be expanded to 0.5 mm to 5 mm.
[0039]
Although the case where one of the uprights 1a of the uprights 1a and 1b is welded to the upper surface plate 11a has been described as an example, the other upright 1b can also be welded by a method similar to the above method. Only by welding the upright plates 1a, 1b from one side thereof with a welding torch 17 on one side, the fillet beat 22 as a reverse bead can be formed, and the upright plates 1a, 1b can be welded all around. Therefore, it is possible to reduce the setup work when performing the welding work and to reduce the number of welding steps.
[0040]
When the bracket 1 is assembled by welding the pair of standing plates 1a and 1b to the upper surface plate 11a by the above-described welding method, the standing portions of the standing plates 1a and 1b are brought into contact with the upper surface plate 11a of the boom 11 in a standing state. A fillet beat 21 is formed on the entire periphery of the base side of each of the standing plates 1a, 1b by a mixed molten material obtained by mixing the molten metal of the plates 1a, 1b, the molten metal of the top plate 11a, and the molten material of the welding wire 18. In addition to forming the fillet 22, the fillet beats 21, 22 are attached to the upright portions 1 a, 1 a, 1 b in the vicinity of the abutment portion and its periphery over the entire longitudinal direction of the abutment portion between the base portions of the upright plates 1 a, 1 b and the upper surface plate 11 a. The pair of standing plates 1a and 1b are welded so as to be melted into the base-side end of 1b and the upper surface plate 11a, and the bracket 1 is assembled.
[0041]
Since the bracket 1 according to the present invention is configured as described above, the base portions of the pair of uprights 1a and 1b are welded to the upper surface plate 11a of the boom 11 by the fillet beats 21 and 22. Not only does the non-welded portion that is not present exist on the entire circumference, but also the non-welded portion does not exist at the base end side of each of the upright plates 1a and 1b, that is, in the entire area near the root face 1c. All the regions on the base side of 1a and 1b are continuously welded to the upper surface plate 11a. Therefore, a boundary between a portion welded to the upper surface plate 11a of the boom 11 and a portion not welded cannot be formed on the base side of each of the pair of standing plates 1a and 1b. There is no place where excessive stress concentration occurs as in the prior art.
[0042]
In addition to the above, the molten material of the welding wire 18 is not bridged and welded between the base-side end of each of the standing plates 1a and 1b and the upper surface plate 11a of the boom 11; The fillet beats 21 and 22 made of a mixture of the molten metal of the plates 1a and 1b, the molten metal of the top plate 11a, and the melt of the welding wire 18 are combined with the bases of the standing plates 1a and 1b and the top plate 11a. Is welded to both the base plate-side ends of the standing plates 1a and 1b and the upper surface plate 11a in the contact portion and the periphery thereof, and welding is performed. 1a, 1b and the upper plate 11a are welded in a well-fused state, and the welded portion of the bracket 1 has high fatigue strength. As described above, in the bracket 1 according to the present invention, even if a strong force is repeatedly received from the arm cylinder 14, a crack is hardly generated in the welded portion of the bracket 1, and the service life of the bracket 1 is greatly increased as compared with the related art. Can be.
[0043]
The differences between the bracket 1 according to the present invention described above and the conventional bracket 1 shown in FIG. 8B will be specifically described with reference to FIGS. As described above, in the conventional bracket 1, as shown in FIG. 8, since the fillet beat 22 as the penetration bead is not formed in the section L of the upright 1 a, welding of the upright 1 a at this portion is not performed. FIG. 4 shows the joint. That is, as shown in FIG. 4, one-side fillet welding is performed only on one side of the standing plate 1a, and unwelded on the left side (inside) of the standing plate 1a and further on the left side of the bottom (end on the base side). Department exists. Therefore, at both ends of the section L on the left side of the standing plate 1a, a boundary between a welded portion and a non-welded portion is formed as described above, and excessive stress concentration occurs near the boundary. In addition, cracks tend to occur in the fillet beats 22 (not shown in FIG. 4, see FIG. 8) of the welded portion. Excessive stress concentration also occurs near the boundary between the welded portion 25 on the bottom right side of the standing plate 1a and the unwelded portion 26 on the bottom left side, and cracks are likely to occur.
[0044]
On the other hand, in the bracket 1 according to the present invention, as shown in FIG. 5, fillet beads 21 and 22 are formed on both left and right sides of the upright 1a, that is, over the entire circumference of the upright 1a. Further, these fillet beads 21 and 22 are completely melted into both the upright plate 1a and the upper surface plate 11a to form the penetration portions 23 and 24, and the bottom portion of the upright plate 1a and the upright plate facing this bottom portion are formed. There is no unwelded portion on the upper surface of 1a or its periphery. Therefore, in the bracket 1 according to the present invention, there is no boundary between a welded portion and an unwelded portion that causes excessive stress concentration stress on the standing plate 1a, and the strength is greatly improved as compared with the conventional bracket 1.
[0045]
As described above, the technical content according to the present invention has been described by taking as an example the case where the bracket of the working arm driving cylinder is the bracket 1 to be mounted on the rear end shaft of the arm cylinder 14, but the present invention is not limited to such a bracket 1. Instead, the present invention can be applied to a bracket 1x for mounting the front end shaft of the arm cylinder 14, a bracket 1y for mounting the rear end shaft of the bucket cylinder 16, and a bracket for mounting the front end shaft of the boom cylinder 12 (not shown). Further, the present invention is not limited to the bracket for the working arm driving cylinder of the hydraulic excavator, and can be applied to the bracket of the working arm driving cylinder for other construction machines.
[0046]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the bracket of the cylinder for driving the working arm of the construction machine according to the present invention is particularly configured such that “the base of the pair of standing plates is brought into contact with the bracket mounting portion, In addition to forming a fillet beat on the entire circumference of the base side of each of the pair of uprights, a mixed melt obtained by mixing the molten metal of the metal and the upright with the molten material of the welding wire is used. The fillet beat thus formed is melted into the end of the base portion of the upright plate and the bracket mounting portion around the abutment portion between the base portion of each upright plate and the bracket mounting portion. And a pair of standing plates are fixed by welding '', so even if a strong force is repeatedly applied from the working arm drive cylinder, cracks are less likely to occur in the welded portion of the bracket, and its service life is longer than before. Drastically It can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view before assembling a bracket of a cylinder for driving a working arm of a construction machine according to an embodiment of the present invention by welding.
FIG. 2 is a rear view showing a state immediately before welding a standing plate of the bracket of FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a standing layer of the bracket of FIG. 1 is welded to form an initial layer.
FIG. 4 is an enlarged rear view of a welded joint of a standing plate of a bracket according to a comparative example for explaining the effect of the present invention.
FIG. 5 is a rear view showing a welded joint of a standing plate of the bracket according to the present invention in an enlarged manner.
FIG. 6 is a side view of a standard hydraulic excavator as an example of a construction machine.
FIG. 7 is an enlarged side view showing a boom portion of the excavator of FIG. 6;
FIGS. 8A and 8B are enlarged views of part A in FIG. 6 near the bracket of the working arm driving cylinder, where FIG. 8A is a plan view of part A and FIG. It is a top view.
[Explanation of symbols]
1,1x, 1y bracket
1a, 1b Standing board
1c Root face
1d bevel
2a, 2b boss
3 pin
10 Front
11 Boom
11a Top plate
12 Boom cylinder
13 arm
14 Arm cylinder
15 buckets
16 bucket cylinder
17 Welding torch
18 Welding wire
20 First layer of welded joint
21,22 Fillet bead
23, 24 penetration part
25 welds
26 Not welded
P Tip of 1d groove
Q Aiming position (of welding wire 18)

Claims

The bases of a pair of standing plates that are arranged in parallel are fixed to the bracket mounting portion by welding, and the base of the pair of standing plates is attached to the bracket of the working arm driving cylinder of the construction machine on which the working arm driving cylinder is mounted. With the molten metal of the bracket mounting portion, the molten metal of the standing plate, and the molten material of the welding wire mixed in a state of being in contact with the bracket mounting portion, the base side portion of each of the pair of standing plates is mixed. In addition to forming fillet beats on the entire circumference, fillet beats formed in the mixed melt are spread over the entire contact portion between the base of each upright and the bracket mounting portion in this contact portion and its vicinity. A bracket for a cylinder for driving a working arm of a construction machine, wherein a pair of uprights is fixed by welding so as to be melted into an end portion on a base side of the upright and a bracket mounting portion.