JP2008296253A

JP2008296253A - 溶接構造および溶接方法

Info

Publication number: JP2008296253A
Application number: JP2007145765A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Shomura; 彰敏正村
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】溶接に要する時間の増大を抑制すると共に溶接の品質を向上させる。
【解決手段】本発明に係る溶接構造は、第１部材６と、間隔を隔てて配置され第１部材６と溶接される一対の突起７１，７２を有する第２部材７と、第２部材７の突起７１，７２の間の凹部７６と第１部材６とを接合する溶接部８と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、溶接構造および溶接方法に関する。

溶接構造物において溶接部分の端部は応力集中が生じ易い部分であるため、未溶接部分が生じないことが重要である。そこで、未溶接部分を生じさせないための溶接方法として、溶接対象の端部が溶け落ちない程度に十分に溶接を行った後に、余分な溶接部分を除去するという溶接方法が知られている（特許文献１参照）。或いは、溶接対象の端部の両端にエンドタブを取り付け、エンドタブの間に溶接を行うという溶接方法もある（特許文献２参照）。
特開平８−３１８３７９号公報段落［０００８］特開２０００−６１６３３号公報

しかし、上記の溶接方法のうち前者の方法では、余分な溶接部分を除去する必要があるため、工数が増大する恐れがある。また、後者の方法では、エンドタブの取付や、溶接後のエンドタブの除去に時間がかかる。また、エンドタブの除去により欠肉になった部分の追加溶接が必要となり、工数が増大する恐れがある。

本発明の課題は、溶接に要する時間の増大を抑制すると共に溶接の品質を向上させることにある。

第１発明に係る溶接構造は、第１部材と、間隔を隔てて配置され第１部材と溶接される一対の突起を有する第２部材と、第２部材の突起の間の部分と第１部材とを接合する溶接部と、を備える。

この溶接構造では、第２部材の突起が、第２部材の突起の間の部分と第１部材との間に溶接部を形成する際の堰として機能する。これにより、溶接部に未溶接部分が生じることを抑えることができ、溶接の品質を向上させることができる。また、余分な溶接部を削除する工程が不要であるため、溶接に要する時間の増大を抑制することができる。さらに、第２部材の突起の間の長さは一定であるため、溶接部を自動溶接で形成することが容易になる。以上のように、この溶接構造では、溶接に要する時間の増大を抑制すると共に溶接の品質を向上させることができる。

第２発明に係る溶接構造は、第１発明の溶接構造であって、第２部材は、本体部と、本体部より幅広であり本体部とアールを付けて繋がっている幅広部とを有する。そして、突起は、幅広部に設けられている。

この溶接構造では、突起が第２部材の幅広部に設けられているため、溶接部が形成される突起の間の部分の長さを確保することができる。また、第２部材が本体部と幅広部とがアールを付けて繋がっているため、応力集中を緩和することができる。

第３発明に係る溶接方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程とを備える。第１工程では、第１部材と、間隔を隔てて配置された一対の突起を有する第２部材とを突き合わせる。第２工程では、第２部材の突起と第１部材とを溶接する。第３工程では、第２工程の後に、第２部材の突起の間の部分と第１部材とを溶接する。

この溶接方法では、第２部材の突起と第１部材とが溶接されることにより、突起が、第２部材の突起の間の部分と第１部材とを溶接する際の堰として機能する。これにより、第２部材の突起の間の部分と第１部材との溶接部分に未溶接部分が生じることを抑えることができ、溶接の品質を向上させることができる。また、余分な溶接部分を削除する工程が不要であるため、溶接に要する時間の増大を抑制することができる。さらに、第２部材の突起の間の部分と第１部材との溶接において、溶接長さが安定するため、この部分を自動溶接で溶接することが容易になる。以上のように、この溶接方法では、溶接に要する時間の増大を抑制すると共に溶接の品質を向上させることができる。

本発明に係る溶接構造では、第２部材の突起が、第２部材の突起の間の部分と第１部材との間に溶接部を形成する際の堰として機能する。これにより、溶接部に未溶接部分が生じることを抑えることができ、溶接の品質を向上させることができる。また、余分な溶接部を削除する工程が不要であるため、溶接に要する時間の増大を抑制することができる。さらに、第２部材の突起の間の長さは一定であるため、溶接部を自動溶接で形成することが容易になる。以上のように、この溶接構造では、溶接に要する時間の増大を抑制すると共に溶接の品質を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る溶接構造を備えるレボフレーム１を図１に示す。このレボフレーム１は、図２に示す油圧ショベルなどの建設車両１００に備えられるものである。この建設車両１００は、履帯１０１を有する走行体１０２と、走行体１０２上に載置される旋回体１０３とを備える。旋回体１０３は、作業機１０４や運転室１０５などを有しており、レボフレーム１は、旋回体１０３のこれらの構成部材を支持している。

レボフレーム１は、メインフレーム２と、第１サイドフレーム３と、第２サイドフレーム４とを有する。メインフレーム２は、第１サイドフレーム３と第２サイドフレーム４との間に配置されており、第１サイドフレーム３および第２サイドフレーム４とそれぞれ溶接により接合されている。具体的には、メインフレーム２の両縁部２１，２２は、板状の形状を有しており、この板状の縁部２１，２２と、第１サイドフレーム３および第２サイドフレーム４とが突き合わせ溶接されている。また、メインフレーム２、第１サイドフレーム３、第２サイドフレーム４には、複数の開口が設けられている。第１サイドフレーム３に設けられた開口３ａ，３ｂは、第１サイドフレーム３の端部に繋がっている。また、メインフレーム２に設けられた開口２ａは、メインフレーム２の端部に繋がっている。このため、メインフレーム２と第１サイドフレーム３とは、開口３ａ，３ｂ，２ａを挟んだ複数個所５ａ〜５ｄで溶接されている。メインフレーム２と第２サイドフレーム４についても同様に複数箇所で互いに溶接されている。

＜溶接構造の構成＞
レボフレーム１の溶接個所５ａの溶接構造を図３に示す。この溶接構造は、第１部材６と、第２部材７と、溶接部８とを備える。

第１部材６は、メインフレーム２の端部２１の一部であり、開口３ａ，３ｂの間の部分である。また、第１部材６は、板状の形状を有している。

第２部材７は、第１サイドフレーム３の一部であり、板状の形状を有する部分である。第２部材７は第１部材６と突き合わされた端部７３を有しており、この端部７３の両端には、間隔を隔てて配置され第１部材６と溶接された一対の突起７１，７２が形成されている。

溶接部８は、アーク溶接によって第２部材７の突起７１，７２の間に形成されたものであり、第２部材７の端部７３における突起７１，７２の間の部分と第１部材６とを接合している。

＜溶接方法＞
上記のような溶接構造を形成するための溶接方法について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、第１工程Ｓ１では、第１部材６と第２部材７とが突き合わされる。図５に示すように、第２部材７の端部７３は、両端に突起７１，７２が形成された形状に予め加工されている。なお、以下、第２部材７の複数の端部７３〜７５のうち突起７１，７２が形成された端部７３を「溶接端部７３」、溶接端部７３に交差する方向に伸びる端部７４，７５をそれぞれ「第１側端部７４」、「第２側端部７５」と呼ぶ。

溶接端部７３の突起７１，７２の先端は、例えば１０ｍｍ程度の幅を有する平坦な形状を有しており、溶接端部７３の他の部分より５ｍｍ程度突出している。溶接端部７３のうち突起７１，７２の間の部分は、第１部材６から遠ざかる方向に凹んだ凹部７６となっている。このため、第１部材６と第２部材７とが突き合わされた状態では、第１部材６と、第２部材７の突起７１，７２とが接触し、第１部材６と第２部材７の突起７１，７２の間の部分には隙間が形成される。

また、第２部材７の第１側端部７４および第２側端部７５は、溶接端部７３側が溶接端部７３に沿った方向に突出するように湾曲した形状となっている。従って、第２部材７は、本体部７７と、本体部７７より幅（第１側端部７４と第２側端部７５との距離）が広く、本体部７７とアールを付けて繋がった幅広部７８とを有しており、突起７１，７２は、幅広部７８に設けられている。また、上述した溶接端部７３の凹部７６の長さは、本体部７７の幅より大きくなっており、有効溶接長を十分に確保できる長さとなっている。

次に、第２工程Ｓ２では、第２部材７の突起７１，７２と第１部材６とが溶接される仮溶接が行われる。ここでは、作業者が手作業により第２部材７の突起７１，７２と第１部材６とを溶接する。なお、第２部材７の突起７１，７２と第１部材６との溶接は隅肉溶接またはビードオン溶接である。

次に、第３工程Ｓ３では、第２部材７の突起７１，７２の間の部分と第１部材６とを溶接する本溶接が行われる。ここでは、第２部材７の突起７１，７２の凹部７６と第１部材６との間にアーク溶接が施されることによって、溶接部８（図３参照）が形成される。なお、この本溶接が行われる際、図６に示すように、第２部材７の突起７１，７２の凹部７６と第１部材６との間には裏板９が設けられている。なお、開先の形状はＩ開先である。また、この本溶接は、溶接ロボットによる自動溶接によって行われる。具体的には、コンピュータ制御されたトーチが所定幅でウィービングしながら溶接端部７３に沿って凹部７６の一端から他端まで移動し、この移動を複数回繰り返すことによって凹部７６と第１部材６との間に溶接部８を形成する。なお、溶接部８は、第２工程Ｓ２において形成された第２部材７の突起７１，７２と第１部材６との間に形成されたビード１１，１２（図３参照）に繋がるように形成される。

以上のようにして、第１部材６と第２部材７とが溶接される。

＜特徴＞
（１）
この溶接構造および溶接方法では、第３工程Ｓ３における本溶接の際に、第２部材７の溶接端部７３の突起７１，７２が、溶融した溶接金属を留めるための堰として機能する。これにより、第２部材７の突起７１，７２の間の部分と第１部材６とを接合する溶接部８に未溶接部が生じることを抑えることができ、溶接の品質を向上させることができる。

また、余分な溶接部８を削除するためのガウジング処理等の工程が不要となるため、溶接に要する時間を削減して生産性を向上させることができる。

さらに、第２工程Ｓ２においては、第２部材７の突起７１，７２と第１部材６とが突き当たった部分を溶接することで、おのずと仮付け長さが定められ一定となる。このため、上記の第３工程Ｓ３において溶接部８が形成される部分の長さが一定になり、自動溶接の制御が容易になる。

（２）
この溶接構造および溶接方法では、第２部材７の突起７１，７２と第１部材６との溶接は隅肉溶接又はビードオン溶接である。隅肉溶接やビードオン溶接の場合、脚長を調整することによって、必要な強度を容易に確保することができる。

（３）
この溶接構造および溶接方法では、第１部材６の第１側端部７４と第２側端部７５とが湾曲した形状となっている。このため、応力集中を緩和することができる。また、第１部材６の溶接端部７３の長さを大きくすることができるため、両端に突起７１，７２を形成しても凹部７６の長さを十分に確保することができ、溶接継手としての強度も十分に確保することができる。

さらに、第１側端部７４と第２側端部７５とは、図１に示すように、それぞれ開口３ａ，３ｂの縁を構成する部分であるため、レボフレーム１の外形を変更せずに、上記のように湾曲した形状とすることができる。

＜他の実施形態＞
（ａ）
上記の実施形態では、第１側端部７４と第２側端部７５との両方が溶接端部７３に沿った方向に突出した形状となっているが、第１側端部７４と第２側端部７５とのいずれか一方のみが溶接端部７３に沿った方向に突出した形状であってもよい。例えば、図１における他の溶接箇所５ｂの溶接構造を図７に示す。この溶接構造では、第１側端部１３は開口３ａ（図１参照）の縁を構成しており、溶接端部７３に沿った方向に突出した形状となっている。しかし、第２側端部１４は、開口の縁を構成しておらず、溶接端部７３に沿った方向に突出した形状とはなっていない。このよう場合も、溶接端部７３の両端に設けられた突起１５，１６が、溶融した溶接金属を留めるための堰として機能することにより、上記の実施形態と同様の効果を奏することができる。

（ｂ）
上記の実施形態では、第２部材７が、溶接端部７３側が溶接端部７３に沿った方向に曲線的に広がった形状となっているが、溶接部８の長さを十分に確保できるのであれば、図８に示すように、第２部材７の幅が一定であり第１側端部１８と第２側端部１９とが共に直線的な形状であってもよい。ただし、応力集中緩和の観点からは、上記のように第２部材７が曲線的に広がった形状であることが望ましい。

（ｃ）
上記の実施形態では、第２部材７の突起７１，７２と第１部材６との溶接が手作業によって行われているが、自動溶接により行われてもよい。

また、上記の実施形態では、第２部材７の溶接端部７３の凹部７６と、第１部材６との溶接が自動溶接により行われているが、手作業によって行われてもよい。この場合も、上記の実施形態と同様に、余分な溶接部８を削除するためのガウジング処理等の工程が不要となるため、溶接に要する時間を削減して生産性を向上させることができる。

（ｄ）
上記の実施形態では、突起７１，７２は、溶接端部７３の両端に形成されているが、溶接端部７３において間隔を隔てて配置されていればよく、溶接端部７３の両端より内側に形成されてもよい。

（ｅ）
本発明は建設車両１００のレボフレーム１に限らず他の溶接対象物の溶接構造に適用可能である。

本発明は、溶接に要する時間の増大を抑制すると共に溶接の品質を向上させる効果を有し、溶接構造および溶接方法として有用である。

レボフレームの上面図。建設車両の外観斜視図。溶接構造の拡大図。溶接方法の手順を示すフローチャート。第１部材と第２部材との上面図。第１部材と第２部材との側面断面図。他の実施形態にかかる溶接構造の拡大図。他の実施形態にかかる溶接構造の拡大図。

符号の説明

６第１部材
７第２部材
８溶接部
７１，７２突起

Claims

第１部材と、
間隔を隔てて配置され前記第１部材と溶接される一対の突起を有する第２部材と、
前記第２部材の突起の間の部分と前記第１部材とを接合する溶接部と、
を備える溶接構造。
前記第２部材は、本体部と、前記本体部より幅広であり前記本体部とアールを付けて繋がっている幅広部とを有し、
前記突起は、前記幅広部に設けられている、
請求項１に記載の溶接構造。
第１部材と、間隔を隔てて配置された一対の突起を有する第２部材とを突き合わせる第１工程と、
前記第２部材の突起と前記第１部材とを溶接する第２工程と、
前記第２工程の後に、前記第２部材の突起の間の部分と前記第１部材とを溶接する第３工程と、
を備える溶接方法。