JP2011006950A - 油圧ショベルのアタッチメント - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ブーム40の、ブラケット51は、ブラケット51の両端(端部51tおよび端部51f)が、屈曲部42の頂点43を挟むように取り付けられている。よって、ブーム本体41の上面(上板45)の、屈曲部42の頂点43付近の変形を抑制できる。よって、このブラケット51を用いない場合に比べ、屈曲部42の溶接部に生じる応力を低減できる。したがって、ブーム本体41の疲労強度を向上できる。また、このブーム40を有するアタッチメントの疲労強度を向上できる。
【選択図】図2
Description
また、掘削時のブーム本体141の断面(ブーム本体141の長手方向から見た、屈曲部142近傍の断面)の模式図を図6(b)に示す。掘削時には、側板147および側板148が内側にたわむ。また上板145は上側に、下板146は下側にたわむ。また、図5(b)に示すように、上板145は特に屈曲部142の上で上側にたわむ。
そして、図6(b)に示すように、ブーム本体141の断面の四隅では、側板147および側板148の内側に高い引っ張り応力Sが生じる。この応力Sの方向は、図6(a)に示す溶接部141wの溶接線に直交する方向でもある。
まず、ブーム本体141の断面の四隅に応力が集中する。
また、図6(b)に示すように、溶接部141wは溶接線に直交する方向の応力Sを受ける。よって溶接部141wは、母材に比べて著しく強度が低下する。
さらに、図7(a)に、図6(a)に示した範囲F7aを拡大した図を示す。ブーム本体141の断面において、矩形の四隅の内側に溶接の未溶着部141xができる。応力Sは、この未溶着部141xを開く方向に生じる。
このような変形や応力を受けた溶接部141wは、母材(上下板や側板)に比べ、著しく強度が低い。すなわち、溶接部141wの疲労寿命が短い。よって、図4に示す油圧ショベル110で掘削作業を繰り返し行う場合、アタッチメント101の寿命は、溶接部141w(図6(a)参照)の疲労寿命で規定されてしまう。
溶接部を四隅からずらしたものとして、次のものがある。例えば、板状の上板や下板を用いるかわりに管状の形材または鋼管を用いたものがある(例えば特許文献1)。また、断面が「コ」の字状のプレス鋼板を2つ接合したものがある(例えば、特許文献2、特許文献3)。
溶接部近傍のみ板厚を増したものとして、次のものがある。例えば、上下板または側板の板厚を、溶接部近傍のみ増したものがある(特許文献4)。
ブーム本体の上下板や側板全体を厚くしたものは、厚くしないものに比べて重い。また、ブーム本体の上下板全体を管状にしたもの(特許文献1に記載の技術)も、管状にしないものに比べて重い。したがって、図4に示す、アタッチメント101の軽量化を考えるときには、このような方法でブーム本体の応力を抑制することには限界がある。
また、溶接の未溶着部を減らしたものや、ブーム本体の断面形状を変えたもの、すなわち溶接部をブーム本体の断面からずらしたもの(特許文献2、3に記載の技術)や、溶接部のみ板を厚くしたもの(特許文献4に記載の技術)では、溶接部の強度は向上できる。しかし、これらはブーム本体の変形を減らすものではない。
また、ブラケットを利用したもの(特許文献5に記載の技術)は、ブーム本体上面の変形を抑制できる。しかし、依然として屈曲部142(図5(a)参照)上面の変形はある。特に、このブラケットでは屈曲部142の頂点付近の変形は抑制できない。
また、ブーム本体の上面の変形を抑制するためにブーム本体を形成する板全体を厚くする必要がない。したがって、ブーム本体を形成する板全体を厚くする場合に比べ、油圧ショベルのアタッチメントを軽量にし得る。
また、掘削時にはブーム本体の上面のうち、孔の上方で最も変形が大きく生じる。これは、掘削時には孔に連結した油圧シリンダにより、ブーム本体が押し上げられるからである。そこで、この補強板は、この孔の上方に取り付けられている。したがって、この孔の上方に補強板がない場合に比べ、ブーム本体の変形をより抑制できる。
また、ブーム本体の上面の変形を抑制するためにブーム本体を形成する板全体を厚くする場合に比べ、油圧ショベルのアタッチメントを軽量にし得る。
また、ブーム本体の上面の変形を抑制するためにブーム本体を形成する板全体を厚くする場合に比べ、油圧ショベルのアタッチメントを軽量にし得る。
ブーム40を、さらに詳細に説明する。ブーム40は、図2(a)に示すように、ブーム本体41と、それぞれブーム本体41の上面に設けたブラケット51、補強板61、および帯状板62と、を有する。
また、このブーム本体41の断面(ブーム本体41の長手方向における、屈曲部42近傍の断面)は図6(a)に示したものと同様である。すなわち、内部が空洞の管状であり、この管の断面は矩形である。上板45、下板46、側板147、および側板148が矩形を成す。なお、掘削時の変形は図6(b)と同様である。
ここで、図2(a)に示す、ブームトップ41tの、アーム33が連結される穴の中心をブームトップ41tの中心という。ブームフット41fの、本体20が連結される穴の中心をブームフット41fの中心という。また以下では、ブーム40の長手方向において、ブームトップ41t側(図2左側)をトップ側といい、ブームフット41f側(図2右側)をフット側という。
以下、ブームトップ41tの中心と、ブームフット41fの中心とを結ぶ直線L1(ブーム本体の長手方向の両端を結ぶ直線)が水平となるようにブーム40を置いたとき(すなわち図2(a)に示す状態のとき)について述べる。
また、図3に示すように、2枚の板(板材52および板材53)は次のように設ける。ブーム本体41の長手方向(図3における左右方向)に沿うように設ける。2枚の板が平行になるよう設ける。すなわち、ブーム本体41の幅方向(図3における上下方向)において、対向するよう設ける。アームシリンダ34(図1参照)を挟んで連結できるよう、アームシリンダ34より外側に設ける。なお、側板47の内側面47i、および側板48の内側面48iより内側に設けている。
また、ブラケット51は、ブーム本体41の長手方向において次のように設ける。トップ側の端部51tは、孔44よりトップ側に設ける。端部51fはブーム本体41が屈曲していない直線部分に設ける。なお、孔44は屈曲部42の頂点43よりトップ側に設けている。フット側の端部51fは、頂点43よりフット側に設ける。端部51fは、ブーム本体41が屈曲している部分に設ける。
また、ブラケット51は、上下方向(図2(b)における上下方向)において、次のように設ける。フット側の端部51f付近では、端部51fに近いほど幅を小さく設ける。屈曲部42の頂点43付近における幅は、連結部54付近における幅の約3分の1として設ける。頂点43付近におけるブラケット51の上端と、連結部上端54Tとが直線的につながるように設ける。
補強板61の厚さ方向(図2(b)における上下方向)において、次のように設ける。上板45の上、かつ、孔44の上に設ける。上板45に沿うように設ける。ブラケット51の下に設ける。すなわち、上板45とブラケット51とで挟まれるよう設ける。
ブーム本体41の長手方向(図2(b)における左右方向)において、次のように設ける。ブラケット51の両端より内側に設ける。すなわち、トップ側の端部61tは、孔44よりトップ側、かつ、ブラケット51のトップ側の端部51tよりフット側に設ける。フット側の端部61fは、頂点43よりフット側、かつ、ブラケット51のフット側の端部51fよりトップ側に設ける。言い換えれば、ブラケット51が補強板61をまたいでいる。
ブーム本体41の幅方向(図3における上下方向)において、次のように設ける。同幅方向全体にわたってブーム本体41を覆う(上板45を覆う)ように設ける。すなわち、上板45の両端と揃うように設ける。
補強板61の厚さ方向(図2(b)における上下方向)において、次のように設ける。上板45の上に、上板45に沿うよう設ける。また、上板45に溶接する。なお、帯状板62の厚さは、補強板61とほぼ同じ厚さとしている。
ブーム本体41の長手方向(図3における左右方向)において、次のように設ける。ブーム本体41の長手方向に沿うように設ける。トップ側の端部62tは、補強板61のフット側の端部61fと接する。長さを、例えばブラケット51とほぼ同じ長さとする。この長さは、疲労強度上問題のない応力値となる長さとする。
ブーム本体41の幅方向(図3における上下方向)において、次のように設ける。外側の端部は、上板45の端部と揃うように設ける。内側の端部は、側板47の内側面47iおよび側板48の内側面48iと一致するように設ける。
本実施形態の油圧ショベルのアタッチメントには以下の特徴がある。
また、掘削時にはブーム本体41の上面のうち、孔44の上方で最も変形が大きく生じる。これは、掘削時には孔44に連結したブームシリンダ32(図1参照)、ブーム本体41が押し上げられるからである。そこで、図2(b)に示すように、補強板61を、この孔44の上方に取り付けている。したがって、この孔44の上方に補強板61がない場合に比べ、ブーム本体41の変形をより抑制できる。
また、帯状板62により、補強板61のフット側の端部61fにおける、ブーム本体41の幅方向端部付近を補強できる。この補強をするのは次の理由による。図3に示すように、補強板61はフット側の端部61fにおいて上板45と溶接する。この溶接により、フット側の端部61fに沿って溶接線61wが形成される。すなわち、この溶接線61wはブーム本体41の幅方向(図3における上下方向)に沿う。ここで、掘削時には屈曲部42(図2(a)参照)近傍において、大きな圧縮応力が生じる。この圧縮応力はブーム本体41の長手方向(図3における左右方向)に沿う。すなわち、この圧縮応力は溶接線61wに直交する。このことは疲労強度上不利である。また、この溶接線61wは、ブラケット51の近傍の位置61bでは、ブラケット51の剛性により応力は低い。一方ブーム本体41の幅方向両端部では、溶接線61wの応力が高くなりうる。そこで、ここに帯状板62を取り付けて補強している。したがって、補強板61の溶接線61wの、ブーム本体41の幅方向端部に生じる応力を抑制できる。
41 ブーム本体
42 屈曲部
43 頂点
44 孔
45 上板
46 下板
47 側板
48 側板
51 ブラケット
61 補強板
62 帯状板
L1 直線
Claims (3)
- 屈曲部を有するブーム本体と、
前記ブーム本体の長手方向に沿うように、前記ブーム本体の上面に取り付けられたブラケットと、
を備え、
前記ブーム本体の長手方向の両端を結ぶ直線が水平になるよう、前記ブーム本体を配置したとき、
前記ブーム本体の長手方向において、前記ブラケットの両端が、前記屈曲部の頂点を挟むように取り付けられている油圧ショベルのアタッチメント。 - 前記ブーム本体は、前記屈曲部の側面に孔を有し、
前記孔の上方、かつ、前記ブーム本体の上面に補強板が取り付けられ、
前記補強板は、前記ブーム本体の長手方向における前記ブラケットの両端より内側に、前記ブーム本体の幅方向全体にわたって取り付けられた、請求項1に記載の油圧ショベルのアタッチメント。 - 前記ブーム本体は、上板、下板、および2つの側板を組合せて断面が矩形になるように形成され、
前記ブーム本体の幅方向における前記ブーム本体の両端部に、前記ブーム本体の長手方向に沿うように、前記ブーム本体の上面に帯状板が設けられている、請求項1または2に記載の油圧ショベルのアタッチメント。
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