JP2008280789A - 作業機ブーム - Google Patents

Abstract

【課題】作業機ブームの強度を向上させる。
【解決手段】本発明に係る作業機ブーム７は、建設機械に設けられる作業機ブームであって、中空のブーム本体１１と、補強部材６０ａと、第４ブラケット１５とを備える。補強部材６０ａは、ブーム本体１１の下面または上面に取り付けられる板状の部材である。第４ブラケット１５は、補強部材６０ａを介してブーム本体１１の下面または上面に取り付けられるブームシリンダ取付用のものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、作業機ブームに関する。

油圧ショベル等の建設機械は、本体部と、本体部に取り付けられる作業機とを備えている。本体部は、履帯等の走行機構が設けられた下部走行体と、下部走行体に旋回機構を介して旋回可能に装着される上部旋回体とを有する。作業機は、ブーム、アーム、バケットと、これらを駆動するための油圧シリンダなどを有しており、上部旋回体に取り付けられる。ブームは、中空のブーム本体と、ブーム本体に固定されるシリンダ取付用のブラケットとを備えており、このブラケットに、ブームを駆動するためのシリンダが取り付けられる。
特開２００３−１９３５１２号公報

上記のような作業機ブームには、掘削等の作業時において、ねじれや曲げなどの様々な負荷が作用する。この場合、作業機ブームにおいて、ブラケットとブーム本体との接合部分において特に大きな応力が生じ易い。このため、作業機ブームの強度が低下する恐れがある。

本発明の課題は、作業機ブームの強度を向上させることにある。

第１発明に係る作業機ブームは、建設機械に設けられる作業機ブームであって、中空のブーム本体と、補強部材と、ブラケットとを備える。補強部材は、ブーム本体の下面または上面に取り付けられる板状の部材である。ブラケットは、補強部材を介してブーム本体の下面または上面に取り付けられるシリンダ取付用のものである。

この作業機ブームでは、シリンダ取付用のブラケットが、補強部材を介してブーム本体に取り付けられる。このため、作業機ブームにおいてブラケットが接合される部分の板厚が大きくなっており、この部分における応力、特に、ブラケット端部における応力が緩和される。これにより、この作業機ブームでは、強度を向上させることができる。

第２発明に係る作業機ブームは、第１発明に係る作業機ブームであって、ブラケットは、互いに距離を隔てて配置される第１側板部および第２側板部を有する。そして、補強部材は、少なくとも第１側板部の先端と第２側板部の先端とに亘って設けられている。

この作業機ブームでは、補強部材は、少なくとも第１側板部の先端と第２側板部の先端とに亘るような寸法を有している。このため、補強部材とブーム本体との接合部分において生じる応力は、第１側板部と第２側板部とがブーム本体に直接接合された場合の接合部分における応力よりも緩和される。これにより、この作業機ブームでは、強度を向上させることができる。

第３発明に係る作業機ブームは、第１発明または第２発明に係る作業機ブームであって、補強部材は、先端側が先細りの形状を有する。

この作業機ブームでは、補強部材は、先端側が先細りの形状となっているため、補強部材の先端部の剛性が低くなる。このため、補強部材の先端部とブーム本体との接合部分に生じる応力を緩和することができる。

第４発明に係る作業機ブームは、第１発明から第３発明のいずれかに係る作業機ブームであって、補強部材の先端部には第１開口が設けられている。

この作業機ブームでは、補強部材の先端部に第１開口が設けられることにより、補強部材の先端部の剛性が低くなる。これにより、補強部材の先端部とブーム本体との接合部分に生じる応力を緩和することができる。

第５発明に係る作業機ブームは、第４発明に係る作業機ブームであって、第１開口は、先端側が先細りの形状を有する。

この作業機ブームでは、第１開口は、その先端側が先細りとなる形状を有している。このため、第１開口の縁部には、ブーム本体の長手方向に対して傾斜した部分が多く、ブーム本体の長手方向に対して垂直な部分が少なくなっている。第１開口の縁部のうち長手方向に垂直な部分は負荷が掛かり易い部分であり、この作業機ブームでは、この負荷が掛かり易い部分が少ないことにより、第１開口の縁部とブーム本体との接合部分の強度を向上させることができる。

第６発明に係る作業機ブームは、第５発明に係る作業機ブームであって、第１開口は、先端側と反対の基端側も先細りの形状を有する。

この作業機ブームでは、第１開口の先端側と基端側との両方が先細りの形状となっている。このため、この作業機ブームでは、第１開口の先端側および基端側の両方において、負荷が掛かりやすい長手方向に垂直な部分が少なくなっており、第１開口の縁部とブーム本体と接合部分の強度を向上させることができる。

第７発明に係る作業機ブームは、第５発明に係る作業機ブームであって、補強部材には、第１開口に対してブーム本体の長手方向の基端側に並んで配置され基端側が先細りの形状を有する第２開口がさらに設けられている。

この作業機ブームでは、第１開口と第２開口とが補強部材に設けられることにより、比較的大きな開口が設けられる場合と同様に、補強部材の剛性を低下させることができる。これにより、補強部材の先端部とブーム本体との接合部に生じる応力を緩和することができる。また、第１開口の先端側と第２開口の基端側とが先細りの形状となっているため、第１開口の縁部と補強部材との接合部分および第２開口の縁部と補強部材との接合部分の強度を向上させることができる。

本発明に係る作業機ブームでは、シリンダ取付用のブラケットが、補強部材を介してブーム本体に取り付けられる。このため、作業機ブームにおいてブラケットが接合される部分の板厚が大きくなっており、この部分における応力、特に、ブラケット端部における応力が緩和される。これにより、この作業機ブームでは、強度を向上させることができる。

〈全体構成〉
本発明の一実施形態にかかる作業機ブーム７を備えた建設機械１を図１に示す。この建設機械１は、油圧ショベルであり、作業機ブーム７を含む作業機５と、作業機ブーム７が取り付けられる本体部３とを備える。

本体部３は、走行用油圧モータにより駆動される走行装置２ａを備えてなる下部走行体２と、旋回用油圧モータにより駆動される旋回装置（図示せず）と、この旋回装置を介して下部走行体２上に配される上部旋回体４と、上部旋回体４の前部左方位置に設けられる運転室６を備えて構成されている。

作業機５は、上部旋回体４の前部中央位置に取り付けられる。作業機５は、上部旋回体４側から順に作業機ブーム７、アーム８およびバケット９がそれぞれ回動可能に連結されてなり、これら作業機ブーム７、アーム８およびバケット９のそれぞれに対応するように油圧シリンダ（ブームシリンダ１８、アームシリンダ１９およびバケットシリンダ２０）が配置されている。この建設機械１には、図示しない油圧回路が設けられており、エンジンにより駆動される油圧ポンプから吐出される圧油がブームシリンダ１８、アームシリンダ１９、バケットシリンダ２０に供給および排出されることにより、各油圧シリンダ１８〜２０が駆動される。

作業機ブーム７は、屈曲した外形を有しており、作業機ブーム７の一端は、本体部３に取り付けられる。具体的には、作業機ブーム７の一端は、上部旋回体４に回転可能に取り付けられている。また、作業機ブーム７の他端は、アーム８に回転可能に取り付けられており、作業機ブーム７は、ブームシリンダ１８の駆動により、水平方向に平行な回転軸を中心に回転可能である。これにより、作業機ブーム７は上部旋回体４に対して上下に揺動可能となっている。作業機ブーム７の上面には、アームシリンダ１９の一端が回転可能に固定されている。また、作業機ブーム７の下面には、ブームシリンダ１８の一端が回転可能に固定されている。ブームシリンダ１８の他端は、上部旋回体４に回転可能に固定されている。作業機ブーム７については後に、より詳細に説明する。

アーム８は、先細りのテーパ状の外形を有する部材であり、作業機ブーム７の先端に回転可能に設けられている。アーム８は、アームシリンダ１９の駆動により、水平方向に平行な回転軸を中心に回転可能である。これにより、アーム８が作業機ブーム７に対して揺動可能となっている。アーム８の上面には、バケットシリンダ２０の一端が固定されている。アーム８の後端部には、アームシリンダ１９の他端が固定されている。

バケット９は、アーム８の先端に回転可能に設けられており、バケットシリンダ２０の駆動により水平方向に平行な回転軸を中心に回転可能である。これにより、バケット９は、アーム８に対して揺動可能となっている。バケット９の後端部には、バケットシリンダ２０の他端が固定されている。

〈作業機ブーム７の構成〉
図２に示すように、作業機ブーム７は、ブーム本体１１と、第１ブラケット１２と、第２ブラケット１３と、第３ブラケット１４と、第４ブラケット１５と、補強部材６０ａ（図６参照）とを備える。

〔ブーム本体１１〕
ブーム本体１１は、長手方向の中間部において屈曲した形状を有し、角部にアールが設けられた略矩形の断面形状を有する（図４参照）。ブーム本体１１は、後述するように、液圧成形法によって、管状素材が拡管されることにより一体成形されたものである。このため、ブーム本体１１は、継ぎ目の無い中空の構造となっている。ブーム本体１１は、基端側部分２１と、先端側部分２２と、中間部分２３とを有する。なお、作業機ブーム７の長手方向に沿って、本体部３に取り付けられる側を「基端側」と呼び、アーム８に取り付けられる側を「先端側」と呼ぶものとする。

図３に示すように、基端側部分２１は、第１ブラケット１２が取り付けられる第１端部２４を含み、第１端部２４側ほど水平方向の幅寸法が大きくなる形状を有する。なお、図３は、ブーム本体１１の上面図である。第１端部２４の断面は、図４（ａ）に示すように、台形となっており、基端側部分２１の先端側の部分の断面は、図４（ｂ）に示すように、上下方向に長い台形となっている。また、図２に示すように、基端側部分２１は、第１端部２４側ほど上下方向の幅寸法が小さくなる形状を有する。

図３に示すように、先端側部分２２は、第２ブラケット１３が取り付けられる第２端部２５を含み、第２端部２５側ほど水平方向の幅寸法が大きくなる形状を有する。第２端部２５の断面は、図４（ｅ）に示すように、水平方向に長い長方形となっており、先端側部分２２の基端側の部分の断面は、図４（ｄ）に示すように、上下方向に長い台形となっている。また、図２に示すように、先端側部分２２は、第２端部２５側ほど上下方向の幅寸法が小さくなる形状を有する。

中間部分２３は、基端側部分２１と先端側部分２２との間に位置しており、基端側部分２１および先端側部分２２と継ぎ目無く連続して繋がっている。図２に示すように、中間部分２３は、先端側および基端側ほど水平方向の幅寸法が小さくなる形状を有しており、長手方向の中間部における水平方向の幅寸法が先端側および基端側の水平方向の幅寸法より大きくなっている。中間部分２３の長手方向における中間部の断面は、図４（ｃ）に示すように、上下方向に長い長方形になっている。なお、図２に示すように、中間部分２３は、長手方向の中間部における上下方向の幅寸法が先端側および基端側より大きくなっている。このため、ブーム本体１１は、第１端部２４側および第２端部２５側ほど上下方向の幅寸法が小さくなる形状を有している。

上記のように、ブーム本体１１は、長手方向に沿って、水平方向の幅寸法と上下方向の幅寸法とが連続的に変化する形状となっている。具体的には、図３に示すように、ブーム本体１１は、第１ブラケット１２が取り付けられる第１端部２４の水平方向の幅寸法ｄ１と、第２ブラケット１３が取り付けられる第２端部２５の水平方向の幅寸法ｄ５と、第１端部２４と第２端部２５との間の中間部の水平方向の幅寸法ｄ３とが他の部分の水平方向の幅寸法ｄ２，ｄ４よりも大きくなるように、水平方向の幅寸法が連続的に変化する形状となっている。また、第１端部２４における水平方向の幅寸法ｄ１、中間部における水平方向の幅寸法ｄ３，第１端部２４と中間部との間の部分の水平方向の幅寸法ｄ２について、ｄ１＞ｄ３＞ｄ２である。また、第２端部２５における水平方向の幅寸法ｄ５、中間部における水平方向の幅寸法ｄ３、第２端部２５と中間部との間の部分の水平方向の幅寸法ｄ４について、ｄ５＞ｄ３＞ｄ４である。

また、図２に示すように、ブーム本体１１の屈曲部分の側面１７には、屈曲部分の側面１７から内側へ向けて凹んだ凹部２６が形成されている。この凹部２６は、ブーム本体１１の長手方向に沿って延びブーム本体１１の形状に合わせて屈曲した形状を有している。また、ブーム本体１１ａの屈曲部分の側面１７には、凹部２６を横断するように凸部２７ａ，２７ｂが形成されている。具体的には、凸部２７ａ，２７ｂは、凹部２６の上下方向に亘って形成されており、ブーム本体１１の長手方向に距離を隔てて２つの凸部２７ａ，２７ｂが設けられている。このため、凹部２６は、２つの凸部２７ａ，２７ｂによって、ブーム本体１１の長手方向に沿って並んだ３つの部分に分割されている。また、図５に示すように、凸部２７ａ，２７ｂの頂点部は、ブーム本体１１の側面１７よりも内側に位置し、且つ、凹部２６の底面よりも外側に位置している。なお、図２では、ブーム本体１１の屈曲部分の一方の側面１７が図示されているが、反対側の側面も同様の形状である。

〔第１ブラケット１２および第２ブラケット１３〕
図２に示す第１ブラケット１２は、ブーム本体１１の長手方向の一端すなわち第１端部２４に取り付けられ、作業機ブーム７を建設機械１の本体部３に取り付けるためのものである。第１ブラケット１２は、板金が組み合わされて溶接されることによって形成されており、第１側面部３１と、第２側面部３２と、第１フランジ部３３とを有する。第１側面部３１は、平坦な板状の部分であり、上面視において、ブーム本体１１の長手方向に沿った直線状の形状を有する。また、第１側面部３１は、側面視において先細りの形状を有しており、その基端側の端部は円弧状の形状となっている。第２側面部３２は、第１側面部３１と左右対称に配置されている。第２側面部３２は、平坦な板状の部分であり、上面視において、ブーム本体１１の長手方向に沿った直線状の形状を有する。また、第２側面部３２は、第１側面部３１と同様に、側面視において先細りの形状を有しており、その基端側の端部は円弧状の形状となっている。第１側面部３１と第２側面部３２とは、水平方向に距離を隔てて配置されており、第１側面部３１の表面と第２側面部３２の表面との間の距離は、ブーム本体１１の第１端部２４の水平方向の幅寸法ｄ１と概ね同じである。第１フランジ部３３は、第１側面部３１、第２側面部３２の先端側の端部に固定されている。第１フランジ部３３の先端側の端面は、ブーム本体１１の第１端部２４に固定されている。また、第１ブラケット１２には、水平方向に貫通する孔３４が設けられており、この孔３４には、作業機ブーム７を本体部３に取り付けるための固定ピン（図示せず）が通される。なお、第１ブラケット１２は、鋳造によって成形されたものであってもよい。

第２ブラケット１３は、ブーム本体１１の長手方向の他端すなわち第２端部２５に取り付けられ、作業機ブーム７をアーム８に取り付けるためのものである。第２ブラケット１３は、板金が組み合わされて溶接されることによって形成されており、第３側面部３５と、第４側面部３６と、第２フランジ部３７とを有する。第３側面部３５は、平坦な板状の部分であり、上面視において、ブーム本体１１の長手方向に沿った直線状の形状を有する。また、第３側面部３５は、側面視において先細りの形状を有しており、その先端側の端部は円弧状の形状となっている。第４側面部３６は、第３側面部３５と左右対称に配置されている。第４側面部３６は、平坦な板状の部分であり、上面視において、ブーム本体１１の長手方向に沿った直線状の形状を有する。また、第４側面部３６は、第３側面部３５と同様に、側面視において先細りの形状を有しており、その先端側の端部は円弧状の形状となっている。第３側面部３５と第４側面部３６とは、水平方向に距離を隔てて配置されており、第３側面部３５の表面と第４側面部３６の表面との間の距離は、ブーム本体１１の第２端部２５の水平方向の幅寸法ｄ５と概ね同じである。第２フランジ部３７は、第３側面部３５、第４側面部３６の基端側の端部に固定されている。第２フランジ部３７の基端側の端面は、ブーム本体１１の第２端部２５に固定されている。また、第２ブラケット１３には、水平方向に貫通する孔３８が設けられており、この孔３８には、作業機ブーム７にアーム８を取り付けるための固定ピン（図示せず）が通される。なお、第２ブラケット１３は、鋳造によって成形されたものであってもよい。

〔第３ブラケット１４および第４ブラケット１５〕
第３ブラケット１４は、アームシリンダ１９を取り付けるためのものであり、図２に示すように、ブーム本体１１の上面に溶接により固定されている。より詳しくは、第３ブラケット１４は、ブーム本体１１の中間部分２３の上面に固定されている。第３ブラケット１４は、ブーム本体１１の幅方向に互いに距離を隔てて配置される第３側板部５１および第４側板部５２と、連結部材５３とを有している。第３側板部５１は、比較的薄い板状の形状を有しており、ブーム本体１１の上面に立設され、ブーム本体１１の長手方向に沿って配置されている。第４側板部５２は、第３側板部５１と対称な形状を有している。連結部材５３は、第３側板部５１と第４側板部５２とに亘って設けられ、第３側板部５１と第４側板部５２とを連結する棒状の部材である。また、第３側板部５１と第４側板部５２とには、第３側板部５１と第４側板部５２とを幅方向に貫通する孔５４が設けられている。この孔５４には、作業機ブーム７にアームシリンダ１９を取り付けるための固定ピン（図示せず）が通される。

第４ブラケット１５は、ブームシリンダ１８を取り付けるためのものであり、図６に示すように、補強部材６０ａを介してブーム本体１１の下面に取り付けられる。より詳しくは、第４ブラケット１５は、ブーム本体１１の中間部分２３の下面に補強部材６０ａを介して取り付けられる。第４ブラケット１５は、ブーム本体１１の幅方向に互いに距離を隔てて配置される第１側板部５５および第２側板部５６と、連結部材５７とを有している。第１側板部５５は、比較的薄い板状の形状を有しており、補強部材６０ａ上に立設され、ブーム本体１１の長手方向に沿って配置されている。第２側板部５６は、第１側板部５５と対称な形状を有している。連結部材５７は、第１側板部５５と第２側板部５６とに亘って設けられ、第１側板部５５と第２側板部５６とを連結する棒状の部材である。また、第１側板部５５と第２側板部５６とには、第１側板部５５と第２側板部５６とを幅方向に貫通する孔５８が設けられている。この孔５８には、作業機ブーム７にブームシリンダ１８を取り付けるための固定ピン（図示せず）が通される。

〔補強部材６０ａ〕
補強部材６０ａは、ブーム本体１１の下面に取り付けられる板状の部材であり、より詳しくは、ブーム本体１１の中間部分２３の下面に溶接により固定されている。補強部材６０ａは、ブーム本体１１の長手方向に長い形状を有しており、ブーム本体１１の屈曲に応じて屈曲した形状となっている。補強部材６０ａの先端部６１は、先端側ほど幅が小さくなる先細りの形状となっており、その先端は、緩やかに湾曲した形状となっている。また、補強部材６０ａのうち第１側板部５５の先端および第２側板部５６の先端が接合される位置から基端側の部分は、第１側板部５５と第２側板部５６との間の距離よりも幅広の形状となっている。なお、補強部材６０ａの基端部には、先端側に凹んだ凹部６２が設けられている。

また、補強部材６０ａには、先端部開口６３（第１開口）と、中央部開口６４とが設けられている。

先端部開口６３は、補強部材６０ａの先端部６１に設けられており、第１側板部５５および第２側板部５６の先端よりも先端側に位置している。図７に示すように、先端部開口６３は、先端側、および、先端側と反対の基端側が先細りの形状を有している。また、先端部開口６３は、補強部材６０ａの先端部６１の外縁うちブーム本体１１の長手方向に対して傾斜した部分６１ａ、６１ｂにおいて補強部材６０ａの外縁に最も近接するように湾曲した形状となっている。このため、補強部材６０ａにおいては、傾斜部分６１ａ、６１ｂと先端部開口６３との間の幅が、他の部分の幅よりも細くなっており、傾斜部分６１ａ、６１ｂ近傍の剛性が他の部分よりも低くなっている。このため、補強部材６０ａにおいては、傾斜部分６１ａ、６１ｂと先端部開口６３との間の幅が、他の部分の幅よりも細くなっており、傾斜部分６１ａ、６１ｂ近傍はブーム本体１１の変形に追従しやすくなる。

図６に示すように、中央部開口６４は、第１側板部５５および第２側板部５６の先端よりも基端側に位置しており、補強部材６０ａのうち第１側板部５５および第２側板部５６の間に位置する部分に設けられている。中央部開口６４は、ブーム本体１１の長手方向に長い形状となっている。

〈作業機ブーム７の製造方法〉
次に、この作業機ブーム７の製造方法について、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、第１ステップＳ１において、ブーム本体１１が成形される。ここでは、継ぎ目のない鋼管を液圧成形法（ハイドロフォーミング法）により拡管して上記のようなブーム本体１１の形状に成形する。このとき、ブーム本体１１の側面１７の凹部２６や凸部２７ａ，２７ｂも同時に形成される。液圧成形法は、図９に示すように、金型４１，４２の間に管状素材４３を配置し、液体によって管状素材４３の内面に圧力を付与する（破線矢印Ａ２参照）と共に、軸方向に圧縮力を付与する（破線矢印Ａ３参照）ことにより、金型４２，４３に沿った製品形状を得る塑性加工法である。

第２ステップＳ２では、第１〜第４ブラケット１２〜１５が製造される。ここでは、複数の板金が組み合わされて溶接されることにより、各ブラケット１２〜１５が製造される。

第３ステップＳ３では、第１ブラケット１２がブーム本体１１に取り付けられる。ここでは、第１ブラケット１２の第１フランジ部３３がブーム本体１１に溶接されることにより、第１ブラケット１２がブーム本体１１に固定される。このとき、図１０に示すように、溶接装置４０は、溶接の始端部からブーム本体１１の第１端部２４の周囲を回って始端部に戻るように移動し（破線矢印Ａ１参照）、この移動の間、連続して溶接を行う。これにより、ブーム本体１１の第１端部２４と、第１ブラケット１２との継ぎ目が溶接される。

第４ステップＳ４では、第２ブラケット１３がブーム本体１１に取り付けられる。ここでは、第３ステップＳ３におけるブーム本体１１と第１ブラケット１２との溶接と同様にして、第２ブラケット１３がブーム本体１１に溶接される。

第５ステップＳ５では、第３ブラケット１４がブーム本体１１に取り付けられる。ここでは、第３ブラケット１４が、ブーム本体１１の上面に溶接される。

第６ステップＳ６では、第４ブラケット１５がブーム本体１１に取り付けられる。ここでは、補強部材６０ａがブーム本体１１の下面に溶接され、第４ブラケット１５が補強部材６０ａに溶接される。なお、補強部材６０ａのブーム本体１１への溶接は、補強部材６０ａの外縁、先端部開口６３の縁部および中央部開口６４の縁部に沿って行われる。特に、先端部開口６３の縁部および中央部開口６４の縁部の溶接については、溶接の終了点が長手方向における中間部となるように溶接が行われる。

〈特徴〉
（１）
この作業機ブーム７では、ブーム本体１１が、管状素材が拡管されることにより一体成形されている。このため、従来のように複数の板材を溶接してブーム本体１１が形成される場合と比べて、溶接部分が少なくなっている。これにより、この作業機ブーム７では、製造を容易にすることができ、且つ、強度を向上させることができる。また、ブーム本体１１の板厚を薄くすることが容易であり、作業機ブーム７を容易に軽量化することができる。

（２）
この作業機ブーム７では、第４ブラケット１５が補強部材６０ａを介してブーム本体１１に取り付けられている。このため、第４ブラケット１５の接合部分における応力を緩和することができ、作業機ブーム７の強度が向上している。従って、ブーム本体１１の板厚が薄くなった場合でも、必要な強度を容易に確保することができる。

また、この作業機ブーム７では、補強部材６０ａは、先端側が先細りの形状となっており、さらに、補強部材６０ａの先端部６１には、先端部開口６３が設けられている。このため、補強部材６０ａの先端部６１ではブーム本体１１の変形に追従しやすくなり、補強部材６０ａの先端部６１とブーム本体１１との接合部分において生じる応力が緩和されている。

さらに、この作業機ブーム７では、先端部開口６３は、ブーム本体１１の下面における長手方向に垂直な部分が少なくなり、長手方向に対して傾斜および長手方向に水平な部分が多くなるような形状となっている。ブーム本体１１の下面における長手方向は主応力方向と一致するため、先端部開口６３において、この方向に垂直な部分が少なくなることにより、先端部開口６３の縁部とブーム本体１１との溶接部分の強度を向上させることができる。

ここで、補強部材６０ａが設けられていない作業機ブーム（以下、「比較例に係る作業機ブーム１００」と呼ぶ）と本発明に係る作業機ブーム７とにおいて、ブームシリンダ１８を取り付けるためのブラケット１０１，１５の接合部分の応力を比較する図を図１１に示す。この図１１では、図１２において矢印Ａ１によって示すような掘削作業時の荷重が作業機５に加えられた場合における作業機ブーム７の各部の応力を作業機ブーム１００における応力に対する比率で示している。なお、図１１（ａ）は比較例に係る作業機ブーム１００を示しており、図１１（ｂ）は、本発明に係る作業機ブーム７を示している。比較例に係る作業機ブーム１００のブーム本体１０２およびブラケット１０１は、本発明に係る作業機ブーム７のブーム本体１１および第４ブラケット１５と同様の構造である。この図１１に示されているように、比較例に係る作業機ブーム１００において、ブラケット１０１の先端とブーム本体１０２との接合部分の応力を１とすると、本発明に係る作業機ブーム７では、第４ブラケット１５の先端と補強部材６０ａとの接合部分の応力は、０．５５である。このことから、本発明に係る作業機ブーム７では、比較例に係る作業機ブーム１００と比べて、第４ブラケット１５の接合部分における応力が緩和されていることが分かる。また、補強部材６０ａの先端部６１の先端とブーム本体１１との接合部分の応力は、０．６８であり、補強部材６０ａの先端部６１の傾斜部分６１ａ，６１ｂとブーム本体１１との接合部分の応力は、０．２８である。このことから、本発明に係る作業機ブーム７において、補強部材６０ａとブーム本体１１との接合部分における応力も、比較例に係る作業機ブーム１００におけるブラケット１０１の接合部分の応力よりも小さいことが分かる。

以上のように、本発明に係る作業機ブーム７では、比較例に係る作業機ブーム１００と比べて、第４ブラケット１５の接合に関する部分に生じる応力の最大値が緩和されており、作業機ブーム７の強度が向上している。

〈他の実施形態〉
（ａ）
ブーム本体１１は、管状素材から形成されたものに限らず、複数の板材が溶接されることによって形成されたものであってもよい。ただし、ブーム本体１１が、上記のように液圧成形法によって管状素材から形成される場合、ブーム本体１１の板厚を薄くして軽量化することが容易であるという利点がある一方、ブーム本体１１の板厚を薄くした場合には第４ブラケット１５との接合部分の強度が低下するという問題が生じ易く、このような場合、本発明がより有効となる。また、この場合、ブーム本体１１ａの加工方法は、液圧成形法に限らず、素材に内圧を付与することにより素材の一部を膨出成形するバルジ加工であればよい。例えば、管状素材４３にゴムを挿入してゴムを圧縮することにより、管状素材４３に内圧を付与してもよい。

（ｂ）
上記の実施形態において、補強部材６０ａは、第１側板部５５と第２側板部５６との間の距離よりも幅広の形状となっているが、少なくとも第４ブラケット１５の第１側板部５５の先端と第２側板部５６の先端とに亘って設けられればよく、第１側板部５５の先端と第２側板部５６の先端との距離と同じ幅方向寸法であってもよい。

（ｃ）
上記の先端部開口６３に代えて、図１３に示すように、先端側に先細りの形状を有する第１開口６３ａと、第１開口６３ａに対してブーム本体１１の長手方向の基端側に並んで配置され基端側が先細りの形状を有する第２開口６３ｂとが補強部材６０ａの先端部６１に設けられてもよい。この場合、第１開口６３ａと第２開口６３ｂとの組み合わせによって、上記の先端部開口６３と同様の効果を奏することができる。

（ｄ）
上記の実施形態では、補強部材６０ａに先端部開口６３および中央部開口６４が設けられているが、図１４（ｂ）に示すように、これらの開口６３，６４が設けられていない補強部材６０ｂが用いられてもよい。この場合、上記と同様に、比較例に係る作業機ブーム１００において、ブラケット１０１の先端とブーム本体１０２との接合部分の応力を１とすると、第４ブラケット１５の先端と補強部材６０ｂとの接合部分の応力は、０．４９である。また、補強部材６０ｂの先端部６１の先端とブーム本体１１との接合部分の応力は、０．７５であり、補強部材６０ｂの先端部６１の傾斜部分６１ａ、６１ｂとブーム本体１１との接合部分の応力は、０．３である。従って、補強部材６０ａに上記のような開口６３，６４が設けられていない場合であっても、比較例に係る作業機ブーム１００と比べて、第４ブラケット１５の接合部分に生じる応力の最大値が緩和される。なお、図１４（ａ）は、比較例に係る作業機ブーム１００を示している。

（ｆ）
上記の実施形態では、先端部開口６３は先端側および基端側の両方が先細りの形状となっているが、図１５（ｂ）に示す補強部材６０ｃのように、先端側のみが先細りとなり、基端側は平坦な形状の先端部開口が設けられてもよい。この場合、上記と同様に、比較例に係る作業機ブーム１００において、ブラケット１０１の先端とブーム本体１０２との接合部分の応力を１とすると、第４ブラケット１５の先端と補強部材６０ｃとの接合部分の応力は、０．４９である。また、補強部材６０ｃの先端部６１の先端とブーム本体１１との接合部分の応力は、０．７１であり、補強部材６０ｃの先端部６１の傾斜部分６１ａ、６１ｂとブーム本体１１との接合部分の応力は、０．２８である。従って、このような補強部材６０ｃが用いられる場合でも、比較例に係る作業機ブーム１００と比べて、第４ブラケット１５の接合部分に生じる応力の最大値が緩和される。なお、図１５（ａ）は、比較例に係る作業機ブーム１００を示している。

（ｇ）
上記の実施形態では、ブーム本体１１の下面に補強部材６０ａ〜６０ｃが取り付けられているが、図１６に示すように、ブーム本体１１の上面に補強部材６０ｄが取り付けられてもよい。

本発明は、作業機ブームの強度を向上させることができる効果を有し、作業機ブームとして有用である。

本発明に係る作業機ブームを備える建設機械の外観斜視図。 作業機ブームを斜め上方から見た外観斜視図。 ブーム本体の上面図。 ブーム本体の断面図。 図２におけるIV−IV断面図。 作業機ブームを斜め下方から見た外観斜視図。 補強部材の先端部の拡大図。 作業機ブームの製造方法を示すフローチャート。 液圧成形法の基本原理を示す図。 第１ブラケットの溶接時における溶接装置の移動を示す図。 従来の作業機ブームと、本発明の実施形態に係る作業機ブームとにおける応力の比較を示す図。 図１１における作業機への荷重の負荷状態を示す図。 他の実施形態に係る補強部材の先端部の拡大図。 従来の作業機ブームと、本発明の他の実施形態に係る作業機ブームとにおける応力の比較を示す図。 従来の作業機ブームと、本発明の他の実施形態に係る作業機ブームとにおける応力の比較を示す図。 他の実施形態に係る作業機ブームを示す図。

符号の説明

１ 建設機械
７ 作業機ブーム
１１ ブーム本体
１５ 第４ブラケット（ブラケット）
５５ 第１側板部
５６ 第２側板部
６０ａ−６０ｄ 補強部材
６３ 先端部開口（第１開口）
６３ａ 第１開口
６３ｂ 第２開口

Claims (7)

1. 建設機械に設けられる作業機ブームであって、
   中空のブーム本体と、
   前記ブーム本体の下面または上面に取り付けられる板状の補強部材と、
   前記補強部材を介して前記ブーム本体の下面または上面に取り付けられるシリンダ取付用のブラケットと、
   を備える作業機ブーム。
2. 前記ブラケットは、互いに距離を隔てて配置される第１側板部および第２側板部を有し、
   前記補強部材は、少なくとも前記第１側板部の先端と前記第２側板部の先端とに亘って設けられている、
   請求項１に記載の作業機ブーム。
3. 前記補強部材は、先端側が先細りの形状を有する、
   請求項１または２に記載の作業機ブーム。
4. 前記補強部材の先端部には第１開口が設けられている、
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の作業機ブーム。
5. 前記第１開口は、先端側が先細りの形状を有する、
   請求項４に記載の作業機ブーム。
6. 前記第１開口は、先端側と反対の基端側も先細りの形状を有する、
   請求項５に記載の作業機ブーム。
7. 前記補強部材には、前記第１開口に対して前記ブーム本体の長手方向の基端側に並んで配置され基端側が先細りの形状を有する第２開口がさらに設けられている、
   請求項５に記載の作業機ブーム。

Images