JP2012041165A

JP2012041165A - グラップル爪の溶接構造とポイント部の交換方法

Info

Publication number: JP2012041165A
Application number: JP2010186164A
Authority: JP
Inventors: Shigeya Tada; 茂也多田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2030-08-23
Also published as: JP5518632B2

Abstract

【課題】ポイント部の溶接、溶断や位置合わせが容易であって、新しいポイント部の交換作業に要する時間、労力が軽減されると共に、溶接強度が確保できるグラップル爪の溶接構造とポイント部の交換方法を提供する。
【解決手段】ポイント部１４を、爪本体１０に一部を挿入して溶接する差込部１５と別の部材により構成する。差込部１５のポイント部溶接面１８ｃを、爪本体１０の内面とのなす角度が鈍角をなす傾斜面に形成する。差込部１５のポイント部溶接面１８ｃとポイント部１４の根本の周囲とを溶接する。ポイント部１４を新品のポイント部に交換する際には、溶接部３０，３１，３２を溶断して新品のポイント部１４をポイント部溶接面１８ｃに溶接する。
【選択図】図３

Description

本発明は、廃材、岩石、木材その他の各種処理材や資材等を把持するフォークグラップルやグラップルバケットにおいて、爪本体先端にポイント部を溶接により取付ける構造と新しいポイント部の交換方法に関する。

フォークグラップルは、例えば特許文献１に開示されているように、作業機の作業用アームに取付けられ、油圧シリンダにより爪を開閉することにより、建築廃材その他の処理材や資材を把持、解放して作業を行なう。このようなフォークグラップルの爪は、断面形状が矩形をなす爪本体の先端に先細り形状のポイント部を溶接して構成される。

図１１（Ａ）は爪本体５０に対するポイント部５１の従来の溶接構造を示す。図１１（Ｂ）に示すように、爪本体５０は内板５０ａと外板５０ｂとこれらの板材間に溶接された側板５０ｃ、５０ｃとからなる矩形断面形状を有する。また、図１１（Ｃ）に示すように、ポイント部５１の溶接強度を高めるため、内板５０ａと外板５０ｂの先端は側板５０ｃの先端より突出させ、側板５０ｃと内板５０ａと外板５０ｂとで囲まれた部分に、ポイント部５１に一体に形成された差込部５１ａ（図１１（Ｄ）参照）を嵌める隙間５０ｄを形成する。

この従来の爪本体５０に対するポイント部５１の取付けは、図１１（Ａ）に示すように、ポイント部５１の差込部５１ａを爪本体５０の先端の隙間５０ｄに差し込み、溶接部５２ａ〜５２ｅにおいて爪本体５０にポイント部５１を溶接する。ここで、５２ａは内板５０ａの先端部との溶接部、５２ｂは外板５０ｂの先端部との溶接部、５２ｃは内板５０ａの両側部との溶接部、５２ｄは外板５０ｂの両側部との溶接部、５２ｅは側板５０ｃの先端部との溶接部である。このように、溶接部５２ａ〜５２ｅを爪本体５０の先端から爪本体５０の長手方向に所定の範囲にわたって設けている理由は、溶接部の総長を長くして爪５１の溶接強度を高めるためと、長手方向の断面強度の変化を緩やかにするためである。

特開２００５−１８８１３３号公報

上述した従来の爪において、稼動時間の経過によりポイント部５１が摩耗して新品のポイント部と交換する際には、溶接部５２ａ〜５２ｅを溶断し、新しいポイント部を溶接している。しかしながら、溶接部５２ａ〜５２ｅはそれぞれ方向の異なる複雑な形状に形成されているため、溶接に時間と労力を要する上、熟練、技量を要するという問題点があった。また、溶接部５２ａ〜５２ｅが複雑な形状に形成されているので、新しいポイント部５１の位置合わせが容易でないという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、ポイント部の溶接、溶断や位置合わせが容易であって、新しいポイント部の交換作業に要する時間、労力が軽減されると共に、溶接強度が確保できるグラップル爪の溶接構造とポイント部の交換方法を提供することを目的とする。

請求項１のグラップル爪の溶接構造は、矩形断面の爪本体の先端にポイント部を溶接するグラップル爪の溶接構造において、
前記ポイント部と、前記爪本体の先端開口部に挿着する差込部とを別の部材により構成し、
前記差込部に平面状をなすポイント部溶接面を設けると共に、前記ポイント部溶接面の爪本体の内面とのなす角度が鈍角をなす傾斜面に形成し、
前記差込部の前記ポイント部溶接面に前記ポイント部の根本部の端面を当てて前記根本部の周囲を前記ポイント部溶接面に溶接したことを特徴とする。

請求項２のグラップル爪の溶接構造は、請求項１に記載のグラップル爪の溶接構造において、
前記差込部を、前記爪本体の先端開口部に挿着する第１板材と、前記第１板材に溶接され、かつ前記ポイント部溶接面を有する第２板材とにより構成したことを特徴とする。

請求項３のグラップル爪のポイント部の交換方法は、請求項１または２に記載の溶接構造を有するグラップル爪のポイント部の交換方法において、
ポイント部の根本部を前記差込部の前記ポイント部溶接面から溶断し、新品のポイント部の根本部を前記差込部のポイント部溶接面に当てて溶接することにより、ポイント部の交換を行なうことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ポイント部と差込部を別部材により構成し、差込部に設けた平面状のポイント部溶接面にポイント部の根本部の端面を当てて溶接することにより爪を構成したので、ポイント部を新品に交換する際には、ポイント部を差込部のポイント部溶接面から溶断し、新品のポイント部を差込部のポイント部溶接面に溶接することにより交換することができる。ここで、差込部のポイント部溶接面は平面状をなし、このポイント部溶接面に対するポイント部の溶接部は直線状をなすため、熟練を要することなく容易かつ労力少なく溶断できる。また、新品のポイント部の差込部に対する溶接は、平面に対して行なわれるため、位置合わせや溶接が容易となる。このため、新品のポイント部の交換作業に要する時間、労力が軽減される。

また、差込部に設けた平面状のポイント部溶接面を、爪本体の内面とのなす角度が鈍角をなす傾斜面に形成したので、ポイント部と差込部との溶接部を長くとることができ、その上、溶接面回りの力のモーメントを小さくすることができ、かつ溶接面周りの爪長手方向の断面強度変化を緩やかにすることができるので、溶接によるポイント部の取付け強度を確保することができる。

請求項２の発明によれば、前記差込部を、前記爪本体に挿着する第１板材と、前記第１板材に溶接され、かつ前記ポイント部を溶接するポイント部溶接面を有する第２板材とにより構成したので、差込部を、レーザ加工等による板材の加工と溶接により、容易かつ安価に製造できる。また、第１板材と第２板材は爪本体に対して斜めに取付けられるため、溶接部の全長を長く設けることができ、溶接による取付け強度を高く確保することができる。

請求項３の発明は、前記ポイント部の根本部を差込部のポイント部溶接面から溶断し、新品のポイント部を差込部のポイント部溶接面に対して溶接することにより、ポイント部の交換を行なう交換方法であり、ポイント部溶接面は平面状をなし、ポイント部の差込部に対する溶接部は直線状をなすため、熟練を要することなく容易かつ労力少なく溶断できる。また、新品のポイント部の溶接は、平面状のポイント部溶接面に対して行なわれるため、位置合わせや溶接が容易となる。このため、新しい爪の交換作業に要する時間、労力が軽減される。

本発明の一実施の形態を示すフォークグラップルの側面図である。図１の正面図である。この実施の形態の爪の側面図である。この実施の形態の爪本体の断面図である。この実施の形態の爪の分解側面図である。この実施の形態の差込部の背面図である。この実施の形態のポイント部を表す図面であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ａ）のＥ−Ｅ断面図である。この実施の形態の開先を示す側面図である。この実施の形態の差込部と爪本体との開先を示す横断面図である。（Ａ）は比較例のポイント部溶接面回りの力のモーメントの説明図、（Ｂ）はこの実施の形態のポイント部溶接面回りの力のモーメントの説明図である。（Ａ）は従来の爪のポイント部の溶接構造を示す側面図、（Ｂ）はその爪本体の断面図、（Ｃ）はその爪本体の側面図、（Ｄ）はそのポイント部を示す側面図である。

図１は本発明の一実施の形態を示すフォークグラップルの側面図、図２はその正面図である。図１、図２において、１は例えば油圧ショベル等の作業機の作業用アーム（図示せず）に取付けられるブラケットであり、このブラケット１は、作業用アームの先端にピン付けするためのピン孔１ａと、作業用アームのグラップル回動用油圧シリンダ（図示せず）に連結する回動角増大用リンク（図示せず）にピン付けするピン孔１ｂとを有する。

２はこのブラケット１に取付けた旋回装置であり、旋回用油圧モータ２ａを有する。３は旋回装置２の旋回体に取付けられたボックス形のフレームである。このフレーム３には、ピン５ａ，５ｂを中心として開閉可能に爪４ａ，４ｂを取付ける。６は爪４ａ，４ｂを開閉するための油圧シリンダである。この油圧シリンダ６は一端をフレーム３にピン７により連結し、他端を一方の爪４ａにピン８により連結して取付ける。９は爪４ａ，４ｂを連動させるために、これらの爪４ａ，４ｂに連結して取付けられたリンクである。

これらの爪４ａ，４ｂは少なくとも片側を複数本、他側を１本以上の爪本体１０を1組として交差可能に組み合わされる。この実施の形態においては、一方の爪４ａを２本の爪本体１０により構成し、他方の爪４ｂを３本の爪本体１０により構成している。各爪４ａ、４ｂの爪本体１０は、それぞれ連結部材１１，１２により連結すると共に、各爪本体１０の内面にはそれぞれ複数のロッド１３を溶接している。

図３はこの実施の形態の爪本体１０とその先端のポイント部１４の溶接構造を示す側面図、図４は爪本体の断面図、図５は爪本体１０、ポイント部１４および差込部１５の分解側面図である。爪本体１０は、図４の断面図に示すように、内板１０ａと外板１０ｂとこれらの板材間に溶接された側板１０ｃ，１０ｃとからなり、断面形状が矩形をなす。この爪本体１０の先端に、差込部１５を介してポイント部１４を溶接により取付ける。図５に示すように、外板１０ｂの先端は、後述のポイント部溶接面を斜めに形成するため、内板１０ａの先端よりＰに示す長さだけ突出するように形成する。

図５と、図６の背面図に示すように、差込部１５は第１板材１７と第２板材１８とを互いに溶接して構成する。ここで、第１板材１７は爪本体１０の先端開口部に挿着する板材であり、この先端開口部の形状に合わせて矩形に形成する。第２板材１８は、ポイント部１４を溶接する板材である。第２板材１８も矩形をなし、第１板材１７より広く形成される。第１板材１７は第２板材１８に溶接するための円形の開口部１７ａを有し、この開口部１７ａの内周部を第２板材１８の板面に溶接する（１９）ことにより一体化する。

図５に示すように、第１板材１７の内辺１７ｂ、外辺１７ｃおよび第２板材１８の内辺１８ａ、外辺１８ｂは、これらの板材１７，１８の内辺１７ｂ，１８ａ、外辺１７ｃ，１８ｂを爪本体１０の内板１０ａ，外板１０ｂの向きに合わせるため、板材１７，１８の板面に対して傾斜させて形成する。

図７（Ａ），（Ｂ）はそれぞれポイント部１４の側面図、底面図、図７（Ｃ）は図７（Ａ）のＥ−Ｅ断面図である。これらの図に示すように、ポイント部１４は先細り形状をなすと共に、断面形状がほぼ矩形をなす。図７（Ａ），（Ｂ）に示すポイント部１４の根本部の端面１４ａは、差込部１５の第２板材１８のポイント部溶接面１８ｃに当接させて溶接するための溶接面である。また、ポイント部１４の根本部の周囲には、開先形成のため、爪内面側傾斜面１４ｂと、爪側面側傾斜面１４ｃと、爪外面側傾斜面１４ｄとを形成する。

図８に示すように、第１板材１７と第２板材１８の各爪内面側と、爪本体１０の内板１０ａの先端との間に、溶接のための開先２０を形成する。また、第２板材１８の第１板材１７側端面と、第１板材１７の外面と、爪本体１０の外板１０ｂの先端との間に開先２１を形成する。また、図８と、図９の横断面図に示すように、第２板材１８の第１板材１７側端面と、第１板材１７の側面と、側板１０ｃの先端に設けた傾斜面１０ｄとの間に開先２２を形成する。そしてこれらの開先２０，２１，２２に溶接金属を溶融して図３に示す溶接部２３，２４，２５とすることにより、差込部１５を爪本体１０に溶接する。

また、図８に示すように、このポイント部１４の根本部における爪内面側傾斜面１４ｂと、爪側面側傾斜面１４ｃと、爪外面側傾斜面１４ｄと、第２板材１８のポイント部溶接面１８ｃとの間に開先２７，２８，２９を形成する。そしてこれらの開先２７，２８，２９に溶接金属を溶融して図３に示す溶接部３０，３１，３２とすることにより、ポイント部１４を差込部１５に溶接する。

上記構造により、図３に示すように、ポイント部１４の差込部１５に対する溶接面１８ｃは、爪本体１０の内面に対し、鈍角となる傾斜角θの傾斜を持って溶接される。差込部１５を構成する第１板材１７や第２板材１８の爪本体１０の内面に対する傾斜角も同様にθである。

この実施の形態においては、ポイント部１４を差込部１５と別の部材により構成し、これらを溶接する構造としたので、ポイント部１４が摩耗した場合、溶接部３０，３１，３２を溶断し、新品のポイント部１４を差込部１５のポイント部溶接面１８ｃに溶接することにより取付けることができる。

ここで、差込部１５のポイント部溶接面１８ｃは平面をなし、ポイント部１４の溶接部３０，３１，３２は周方向に直線状をなすため、熟練を要することなく容易かつ労力少なく溶断できる。また、新品のポイント部１４の差込部１５に対する溶接は、平面状のポイント部溶接面１８ｃに対して行なわれるため、位置合わせや溶接が容易となる。このため、新品のポイント部１４の交換作業に要する時間、労力が軽減される。

また、差込部１５のポイント部溶接面１８ｃを、爪本体１０の内面とのなす角度が鈍角θをなす傾斜面に形成したので、ポイント部１４と差込部１５との溶接部３０，３１，３２のトータルの長さを長くとることができ、溶接によるポイント部１４の取付け強度が確保できる。

図１０は、差込部１５のポイント部溶接面１５ａを爪本体１０の内面に対して垂直に形成した比較例（Ａ）と、本発明のようにこのポイント部溶接面１５ａを爪本体１０の内面に対して傾斜させて形成した場合（Ｂ）の力のモーメントを比較して示す図である。図１０（Ａ）に示すように、差込部１５に対するポイント部１４のポイント部溶接面１５ａを爪本体１０の内面に対して垂直に形成した場合、ポイント部１４の先端に作用する力をＦとし、ポイント部溶接面１５ａからポイント部１４の先端までの距離をＬ１としたとき、ポイント部溶接面１５ａまわりの力のモーメントはＦ×Ｌ１となる。

一方、本願発明のようにポイント部溶接面１５ａ（前記ポイント部溶接面１８ｃに相当）を傾斜させた場合、溶接面１５からポイント部１４の先端までの距離をＬ２としたとき、ポイント部溶接面１５ａまわりの力のモーメントはＦ×Ｌ２となる。ここで、Ｌ２＜Ｌ１であるので、本発明による場合、比較例より力のモーメントが小さくなる。その上、本発明による場合はポイント部溶接面１５ａの長さが長くなるので、取付け強度が高いポイント部の溶接構造が実現される。加えて、ポイント部溶接面１５ａの爪本体１０の長手方向の断面変化が緩やかになるので、ポイント部溶接面１５ａ周りの強度が確保できる。

また、第１板材１７と第２板材１８からなる差込部１５も爪本体１０に対して斜めに取付けられるため、溶接部３０，３１，３２の全長を長く設けることができ、溶接による取付け強度を高く確保することができる。

なお、本発明を実施する場合、前記傾斜角θは好ましくは１１０度〜１６０度、より好ましくは１２５度〜１５０度である。傾斜角θが１１０度未満であると溶接部の長さが十分ではなく、ポイント部１４の溶接強度が十分でなくなる可能性が生じる。一方、傾斜角θが１６０度を超えると溶接部の長さが長すぎ、溶断、溶接が容易ではなくなる。

本発明を実施する場合、差込部１５は板材の溶接ではなく、ブロックとして構成することも可能である。しかしこの実施の形態のように、差込部１５を爪本体１０に挿着する第１板材１７と、この第１板材１７に溶接され、かつポイント部１４を溶接する第２板材１８とによって構成することにより、レーザ加工等による板材の加工と溶接により、差込部１５を容易かつ安価に製造することができる。

以上本発明を実施の形態により説明したが、本発明は、例えば３本以上の爪を円形状に配置してなるグラップルバケットに適用することができる。また、本発明を実施する場合、上記実施の形態に限らず、各部の構成や組み合わせについて、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加が可能である。

１：ブラケット、２：旋回装置、３：フレーム、４ａ，４ｂ：爪、６：油圧シリンダ、１０：爪本体、１０ａ：内板、１０ｂ：外板、１０ｃ：側板、１１，１２：連結部材、１４：ポイント部、１５：差込部、１７：第１板材、１８：第２板材、２３，２４，２５，３０，３１，３２：溶接部

Claims

矩形断面の爪本体の先端にポイント部を溶接するグラップル爪の溶接構造において、
前記ポイント部と、前記爪本体の先端開口部に挿着する差込部とを別の部材により構成し、
前記差込部に平面状をなすポイント部溶接面を設けると共に、前記ポイント部溶接面の爪本体の内面とのなす角度が鈍角をなす傾斜面に形成し、
前記差込部の前記ポイント部溶接面に前記ポイント部の根本部の端面を当てて前記根本部の周囲を前記ポイント部溶接面に溶接したことを特徴とするグラップル爪の溶接構造。
請求項１に記載のグラップル爪の溶接構造において、
前記差込部を、前記爪本体の先端開口部に挿着する第１板材と、前記第１板材に溶接され、かつ前記ポイント部溶接面を有する第２板材とにより構成したことを特徴とするグラップル爪の溶接構造。
請求項１または２に記載の溶接構造を有するグラップル爪のポイント部の交換方法において、
ポイント部の根本部を前記差込部の前記ポイント部溶接面から溶断し、新品のポイント部の根本部の端面を前記差込部のポイント部溶接面に当てて溶接することにより、ポイント部の交換を行なうことを特徴とするグラップル爪のポイント部の交換方法。