JP2012241423A - 建設機械用アーム - Google Patents

Abstract

【課題】 必要な強度を確保しつつアーム全体の重量を軽量化する。
【解決手段】 油圧ショベル１のアーム１１を、左，右の側板１２，１３と、上板１４と、下板１５と、厚後板１６とによって囲まれた箱型構造体として形成する。また、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に、バケットシリンダブラケット２３の前部側と後厚上板１４Ａとの間に形成されたブラケット側溶接ビード２６Ａを囲むように補助溶接部材２４を設け、この補助溶接部材２４の外周縁部と後厚上板１４Ａとの間に全周に亘って隅肉溶接を施す。これにより、各バケットシリンダブラケット２３に作用する負荷によって後厚上板１４Ａや各バケットシリンダブラケット２３が大きく変形するのを抑えることができ、必要な強度を確保しつつ、アーム１１全体の軽量化を図ることができる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に搭載された作業装置に好適に用いられる建設機械用アームに関する。

一般に、建設機械の代表例である油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備え、上部旋回体を構成する旋回フレームの前部側には、土砂等の掘削作業を行う作業装置が俯仰動可能に設けられている。

ここで、油圧ショベルの作業装置は、通常、基端側が旋回フレームに回動可能に取付けられたブームと、該ブームの先端側に回動可能に取付けられたアームと、該アームの先端側に回動可能に取付けられたバケット等の作業具と、これらブーム、アーム、バケットを駆動するブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダとにより大略構成されている。

このような作業装置を構成するアームは、通常、全長が数メートルにも及ぶ長尺な溶接構造体として形成されている。即ち、アームは、左，右の側板と、これら左，右の側板の上端側に溶接により接合された上板と、左，右の側板の下端側に溶接により接合された下板と、左，右の側板と上板との後端側に溶接により接合された後板とにより、横断面が四角形の閉断面構造をなす箱型構造体として形成されている。

また、アームの後部下側には、ブームの先端側に連結ピンを用いて連結されるブーム連結ボスが設けられ、アームの後端側には、アームシリンダが連結ピンを用いて連結されるアームシリンダブラケットが設けられ、アームの後部上側には、バケットシリンダが連結ピンを用いて連結されるバケットシリンダブラケットが設けられている（特許文献１）。

特開２００３−２６１９５６号公報

ところで、アームの後部側にはブーム連結ボス、アームシリンダブラケット、バケットシリンダブラケット等が設けられているため、アームに要求される強度は、後部側では大きく、前部側では小さくなっている。

これに対し、上述した従来技術によるアームは、通常、上板と下板とが、均等な板厚を有する鋼板材等の１枚の板材を用いて形成されている。このため、アームの前部側では、要求される強度に対して上板と下板の板厚が厚過ぎる傾向にあり、アーム全体の重量が必要以上に大きくなってしまうという問題がある。

一方、アームを構成する上板、下板、バケットシリンダブラケット等の板厚を薄くした場合には、アームの軽量化を図ることができる。しかし、バケットシリンダブラケットは、アームの上板に溶接によって接合され、バケットシリンダの伸縮に伴う大きな負荷が作用する。このため、薄肉な板材を用いて形成されたバケットシリンダブラケットと上板とが変形し易くなり、バケットシリンダブラケットと上板との溶接部（溶接ビード）に対し、大きな応力が作用することにより、バケットシリンダブラケットを含むアーム全体の耐久性が低下するという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、必要な強度を確保しつつ全体の重量を軽量化することができるようにした建設機械用アームを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため本発明は、左，右の側板と、該左，右の側板の上端側に溶接により接合された上板と、前記左，右の側板の下端側に溶接により接合された下板と、前記左，右の側板の後端側と前記上板の後端側とに溶接により接合された後板とにより横断面が四角形をなす箱型構造体として形成され、前記左，右の側板の後部下側に位置して、該左，右の側板と前記下板の後端と前記後板の前端とに溶接により接合されたブーム連結ボスを設け、前記左，右の側板、上板および下板の前端に溶接により接合されたバケット連結ボスを設け、前記上板の後端側の外面に溶接により接合された左，右一対のバケットシリンダブラケットとを設けてなる建設機械用アームに適用される。

そして、請求項１の発明の特徴は、前記上板の後部側の外面には、前記左，右一対のバケットシリンダブラケットと前記上板との溶接部を囲むように平板状の補助溶接部材を設け、該補助溶接部材の周囲に隅肉溶接を施す構成としたことにある。

請求項２の発明は、前記ブーム連結ボスと、前記上板の内面側であって前記バケットシリンダブラケットに設けられた連結ピンの位置よりも前側の位置との間に、補強用の内部隔壁を設け、前記補助溶接部材の後端は、前記内部隔壁の上端位置よりも後側まで延在させる構成としたことにある。

請求項３の発明は、前記上板の外面において前記バケットシリンダブラケットと前記補助溶接部材との間に生じる隙間は、前記バケットシリンダブラケットの溶接ビードと、前記補助溶接部材の溶接ビードとにより埋込む構成としたことにある。

請求項４の発明は、前記補助溶接部材は、平面視でＭ字形に形成し、該Ｍ字形補助溶接部材の前部側には、後方に向けて凹形状に切欠いた切欠部を設ける構成としたことにある。

請求項１の発明によれば、補助溶接部材を設けることにより、上板のうち各バケットシリンダブラケットが接合された部位の板厚を部分的に厚くすることができる。これにより、各バケットシリンダブラケットに作用する負荷によって上板や各バケットシリンダブラケットが大きく変形するのを抑え、アーム全体の耐久性を高めることができる。また、各バケットシリンダブラケットと上板との溶接部を囲む補助溶接部材の周囲に隅肉溶接を施すことにより、各バケットシリンダブラケットと上板との溶接部を、補助溶接部材と上板との間に形成される溶接ビードによって補強することができる。このため、各バケットシリンダブラケットと上板との溶接部に生じる応力を低減することができる。この結果、上板や各バケットシリンダブラケットの板厚を厚くすることなく、これら上板や各バケットシリンダブラケットの強度を高めることができ、必要な強度を確保しつつアーム全体の軽量化を図ることができる。

請求項２の発明によれば、ブーム連結ボスと上板の内面との間に内部隔壁を設けることにより、上板が内面側に沈み込むように変形するのを内部隔壁によって抑えることができる。この場合、補助溶接部材の後端は、内部隔壁の上端位置よりも後側まで延在しているので、補助溶接部材によって上板の板厚を大きくする効果と、内部隔壁によって上板を内面側から支える効果とを同時に得ることができ、上板、各バケットシリンダブラケット及び補助溶接部材の強度を一層高めることができる。

請求項３の発明によれば、上板の外面に接合されたバケットシリンダブラケットと補助溶接部材との間の隙間を、バケットシリンダブラケットと上板との間に形成される溶接ビードと、補助溶接部材と上板との間に形成される溶接ビードとによって埋込むことができる。これにより、バケットシリンダブラケットと上板との間に形成された溶接ビードと補助溶接部材と上板との間に形成される溶接ビードとを一体化させることができる。この結果、バケットシリンダブラケットに負荷が作用したときに、当該バケットシリンダブラケットと上板との間の溶接ビードに応力が集中するのを抑えることができ、上板に対するバケットシリンダブラケットの接合強度を高めることができる。

請求項４の発明によれば、Ｍ字形をなす補助溶接部材の前部側に凹形状の切欠部を設けたので、補助溶接部材の周囲に隅肉溶接を施すことにより溶接長さを大きく確保することができる。この結果、上板に対する補助溶接部材の接合強度を高めることができ、この補助溶接部材によって補強される上板とバケットシリンダブラケットとの溶接部の強度を一層高めることができる。

本発明に係るアームを備えた建設機械としての油圧ショベルを示す正面図である。 アームを単体で示す正面図である。 アームを図２中の矢示III−III方向からみた平面図である。 アームを図３中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。 図４中の後厚上板、前薄上板、後厚下板、前薄下板、厚後板等を示す拡大断面図である。 左，右の側板、後厚上板、後厚下板等を図５中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。 右側板を取外した状態でアームの内部を示す斜視図である。 アームを構成する側板、上板、下板、後板、ブーム連結ボス、アームシリンダブラケット、バケットシリンダブラケット等を分解して示す分解斜視図である。 図３中の上板、バケットシリンダブラケット、補助溶接部材等を拡大して示す要部拡大図である。 上板、バケットシリンダブラケット、補助溶接部材の溶接部を図９中の矢示Ｘ−Ｘ方向からみた断面図である。 上板とバケットシリンダブラケットとの溶接部の近傍に補助溶接部材を配置する状態を示す断面図である。 上板とバケットシリンダブラケットとの間の溶接ビードと補助溶接部材との間を溶接する状態を示す断面図である。 補助溶接部材の変形例を示す図９と同様な要部拡大図である。

以下、本発明に係る建設機械用アームの実施の形態を、油圧ショベルのアームに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図中、１は建設機械の代表例としての油圧ショベルを示し、該油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、該上部旋回体３のベースとなる旋回フレーム３Ａの前部側に俯仰動可能に設けられた作業装置４とにより大略構成されている。

作業装置４は、基端部が旋回フレーム３Ａの前部側に俯仰動可能にピン結合されたブーム５と、基端部がブーム５の先端部に回動可能にピン結合された後述のアーム１１と、該アーム１１の先端部に回動可能にピン結合されたバケット６と、アーム１１の先端側とバケット６との間に設けられたバケットリンク７と、ブーム５を旋回フレーム３Ａに対して俯仰動させるブームシリンダ８と、アーム１１をブーム５に対して回動させるアームシリンダ９と、バケット６をアーム１１に対して回動させるバケットシリンダ１０とにより構成されている。

ここで、バケットリンク７は、一端側がアーム１１の先端側に連結された後リンク７Ａと、一端側が後リンク７Ａの他端側に連結され他端側がバケット６に連結された前リンク７Ｂとにより構成されている。一方、バケットシリンダ１０のボトム側は、後述するアーム１１に設けられたバケットシリンダブラケット２３に連結ピン１０Ａを用いて取付けられ、バケットシリンダ１０のロッド側は、バケットリンク７の後リンク７Ａと前リンク７Ｂとの連結部分に連結ピン１０Ｂを用いて接続されている。

次に、本実施の形態によるアームについて、図２ないし図８を参照して説明する。

１１はブーム５の先端部に回動可能に取付けられたアームを示している。このアーム１１は、全体として前，後方向に延びる長尺な箱型構造体として形成され、アームシリンダ９によりブーム５に対して上，下方向に回動するものである。

ここで、アーム１１は、後述する左，右の側板１２，１３と、上板１４と、下板１５と、厚後板１６とにより形成され、該アーム１１は、全体として横断面が四角形の閉断面構造をなす箱型構造体をなしている。また、アーム１１の後部側（ブーム５側）には後述のブーム連結ボス１８、アームシリンダブラケット２２、バケットシリンダブラケット２３等が設けられ、アーム１１の前部側（バケット６側）には後述のバケット連結ボス２０、後リンク連結ボス２１等が設けられている。

１２はアーム１１の左側面を構成する左側板を示し、該左側板１２は、後述する右側板１３と左，右方向で対面しつつ前，後方向に延びている。ここで、図４および図８に示すように、左側板１２は、前，後方向の後側に位置し後述のブーム連結ボス１８が固定される後厚側板１２Ａと、前，後方向の前側に位置し後述のバケット連結ボス２０、後リンク連結ボス２１が固定される前薄側板１２Ｂとの２部材を接合することにより形成されている。

後厚側板１２Ａは、板厚が厚い鋼板材等の板材を用いて形成され、上板接合部１２Ａ１と、下板接合部１２Ａ２と、後板接合部１２Ａ３と、前薄側板接合部１２Ａ４とによって囲まれた六角形状をなしている。この場合、前薄側板接合部１２Ａ４は、上板接合部１２Ａ１から下板接合部１２Ａ２に向けて斜め前方に延びることにより、後厚側板１２Ａと前薄側板１２Ｂとの接合部の長さを大きく確保する構成となっている。また、下板接合部１２Ａ２と後板接合部１２Ａ３とが交わる角隅部には、ブーム連結ボス１８のフランジ部１８Ｂを接合するために円弧状に切欠かれたブーム連結ボス接合部１２Ａ５が設けられている。

一方、前薄側板１２Ｂは、後厚側板１２Ａよりも板厚が薄い鋼板材等の板材を用いて形成され、上板接合部１２Ｂ１と、下板接合部１２Ｂ２と、バケット連結ボス接合部１２Ｂ３と、後厚側板接合部１２Ｂ４とによって囲まれた四角形状をなしている。この場合、後厚側板接合部１２Ｂ４は、上板接合部１２Ｂ１から下板接合部１２Ｂ２に向けて斜め前方に延びている。また、前薄側板１２Ｂの前端側には、後リンク連結ボス２１のフランジ部２１Ｂを接合するための円形孔からなる後リンク連結ボス接合部１２Ｂ５が設けられている。

そして、後厚側板１２Ａの前薄側板接合部１２Ａ４と、前薄側板１２Ｂの後厚側板接合部１２Ｂ４とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施すことにより、後厚側板１２Ａと前薄側板１２Ｂとの２部材が接合された左側板１２が形成されている。

この場合、図６に示すように、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの板厚を１２Ａｔとし、前薄側板１２Ｂの板厚を１２Ｂｔとすると、板厚１２Ａｔと板厚１２Ｂｔとの関係は、下記数１のように設定されている。

１３はアーム１１の右側面を構成する右側板を示し、該右側板１３は、左側板１２と同一形状を有している。即ち、右側板１３は、前，後方向の後側に位置し後述のブーム連結ボス１８が固定される後厚側板１３Ａと、前，後方向の前側に位置し後述のバケット連結ボス２０、後リンク連結ボス２１が固定される前薄側板１３Ｂとの２部材を接合することにより形成されている。

後厚側板１３Ａは、板厚が厚い鋼板材等の板材を用いて形成され、上板接合部１３Ａ１と、下板接合部１３Ａ２と、後板接合部１３Ａ３と、前薄側板接合部１３Ａ４とによって囲まれた六角形状をなしている。また、下板接合部１３Ａ２と後板接合部１３Ａ３とが交わる角隅部には、円弧状に切欠かれたブーム連結ボス接合部１３Ａ５が設けられている。

一方、前薄側板１３Ｂは、後厚側板１３Ａよりも板厚が薄い鋼板材等の板材を用いて形成され、上板接合部１３Ｂ１と、下板接合部１３Ｂ２と、バケット連結ボス接合部１３Ｂ３と、後厚側板接合部１３Ｂ４とによって囲まれた四角形状をなしている。また、前薄側板１３Ｂの前端側には、円形孔からなる後リンク連結ボス接合部１３Ｂ５が設けられている。

そして、後厚側板１３Ａの前薄側板接合部１３Ａ４と、前薄側板１３Ｂの後厚側板接合部１３Ｂ４とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施すことにより、後厚側板１３Ａと前薄側板１３Ｂとの２部材が接合された右側板１３が形成されている。

この場合、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの板厚を１３Ａｔとし、前薄側板１３Ｂの板厚を１３Ｂｔとすると、板厚１３Ａｔと板厚１３Ｂｔとの関係は、下記数２のように設定されている。

次に、１４はアーム１１の上面を構成する上板を示し、この上板１４は、左，右の側板１２，１３の上端側に接合され、前，後方向に延びている。ここで、上板１４は、前，後方向の後側に位置し後述のバケットシリンダブラケット２３が固定される後厚上板１４Ａと、前，後方向の前側に位置する前薄上板１４Ｂとの２部材を接合することにより形成されている。

後厚上板１４Ａは、板厚が厚い鋼板材等の板材を用いて前，後方向に延びる長方形の板状に形成され、バケットシリンダブラケット２３よりも後側の部位が、僅かに斜め下向きに屈曲している。また、後厚上板１４Ａの後端縁は、後述の厚後板１６に接合される後板接合部１４Ａ１となり、後厚上板１４Ａの前端縁は、前薄上板１４Ｂに接合される前薄上板接合部１４Ａ２となっている。また、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３には、後述のバケットシリンダブラケット２３が接合され、後厚上板１４Ａの内面１４Ａ４には、後述する内部隔壁１９の上端部１９Ａが接合されている。

一方、前薄上板１４Ｂは、後厚上板１４Ａよりも板厚が薄い鋼板材等の板材を用いて前，後方向に延びる長方形の平板状に形成されている。また、前薄上板１４Ｂの後端縁は後厚上板接合部１４Ｂ１となり、前薄上板１４Ｂの前端縁は、後述するバケット連結ボス２０に接合されるバケット連結ボス接合部１４Ｂ２となっている。

そして、後厚上板１４Ａの前薄上板接合部１４Ａ２と、前薄上板１４Ｂの後厚上板接合部１４Ｂ１とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施すことにより、後厚上板１４Ａと前薄上板１４Ｂとの２部材が接合された上板１４が形成されている。

この場合、図５に示すように、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの板厚を１４Ａｔとし、前薄上板１４Ｂの板厚を１４Ｂｔとすると、板厚１４Ａｔと板厚１４Ｂｔとの関係は、下記数３のように設定されている。

次に、１５はアーム１１の下面を構成する下板を示し、この下板１５は、左，右の側板１２，１３の下端側に接合され、前，後方向に延びている。ここで、下板１５は、前，後方向の後側に位置する後厚下板１５Ａと、前，後方向の前側に位置する前薄下板１５Ｂとの２部材を接合することにより形成されている。

後厚下板１５Ａは、板厚が厚い鋼板材等の板材を用いて前，後方向に延びる長方形の平板状に形成されている。また、後厚下板１５Ａの後端縁は、後述のブーム連結ボス１８に接合されるブーム連結ボス接合部１５Ａ１となり、後厚下板１５Ａの前端縁は、前薄下板１５Ｂに接合される前薄下板接合部１５Ａ２となっている。

一方、前薄下板１５Ｂは、後厚下板１５Ａよりも板厚が薄い鋼板材等の板材を用いて前，後方向に延びる長方形の平板状に形成されている。また、前薄下板１５Ｂの後端縁は後厚下板接合部１５Ｂ１となり、前薄下板１５Ｂの前端縁は、後述するバケット連結ボス２０に接合されるバケット連結ボス接合部１５Ｂ２となっている。

そして、後厚下板１５Ａの前薄下板接合部１５Ａ２と、前薄下板１５Ｂの後厚下板接合部１５Ｂ１とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施すことにより、後厚下板１５Ａと前薄下板１５Ｂとの２部材が接合された下板１５が形成されている。

この場合、図５に示すように、下板１５を構成する後厚下板１５Ａの板厚を１５Ａｔとし、前薄下板１５Ｂの板厚を１５Ｂｔとすると、板厚１５Ａｔと板厚１５Ｂｔとの関係は、下記数４のように設定されている。

次に、１６はアーム１１の後面を構成する厚後板を示し、該厚後板１６は、鋼板材等の板材を用いて長方形の板状に形成され、長さ方向の中央部がく字型に屈曲している（図５参照）。この厚後板１６の板厚１６ｔは、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの板厚１２Ａｔ、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの板厚１３Ａｔ、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの板厚１４Ａｔ、下板１５を構成する後厚下板１５Ａの板厚１５Ａｔと同じ厚さ、またはこれら以上の厚さを有し、下記数５のように設定されている。

ここで、厚後板１６は、左，右の側板１２，１３と上板１４との後端側に溶接によって接合され、中空なアーム１１の後端部を閉塞するものである。この場合、厚後板１６は、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの後板接合部１２Ａ３と、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの後板接合部１３Ａ３と、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの後板接合部１４Ａ１とに溶接によって接合されている。また、厚後板１６の前端縁は、後述のブーム連結ボス１８に接合されるブーム連結ボス接合部１６Ａとなり、厚後板１６の外面には、後述するアームシリンダブラケット２２が固定される構成となっている。

そして、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの上板接合部１２Ａ１と上板１４との間、前薄側板１２Ｂの上板接合部１２Ｂ１と上板１４との間に隅肉溶接を施すと共に、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの上板接合部１３Ａ１と上板１４との間、前薄側板１３Ｂの上板接合部１３Ｂ１と上板１４との間に隅肉溶接を施すことにより、左，右の側板１２，１３の上端部に上板１４が強固に接合されている。

また、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの下板接合部１２Ａ２と下板１５との間、前薄側板１２Ｂの下板接合部１２Ｂ２と下板１５との間に隅肉溶接を施すと共に、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの下板接合部１３Ａ２と下板１５との間、前薄側板１３Ｂの下板接合部１３Ｂ２と下板１５との間に隅肉溶接を施すことにより、左，右の側板１２，１３の下端部に下板１５が強固に接合されている。

さらに、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの後板接合部１２Ａ３と厚後板１６との間、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの後板接合部１３Ａ３と厚後板１６との間、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの後板接合部１４Ａ１と厚後板１６との間に、それぞれ隅肉溶接を施すことにより、左，右の側板１２，１３と上板１４との後端側に厚後板１６が強固に接合されている。

ここで、図４および図５に示すように、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａと前薄側板１２Ｂとの接合部についてみると、この接合部の上端部１２Ｃは、上板１４の後厚上板１４Ａの中間部の位置で接合され、接合部の下端部１２Ｄは、下板１５の後厚下板１５Ａの前部側の位置で接合されている。一方、図２に示すように、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａと前薄側板１３Ｂとの接合部についてみると、この接合部の上端部１３Ｃは、上板１４の後厚上板１４Ａの中間部の位置で接合され、接合部の下端部１３Ｄは、下板１５の後厚下板１５Ａの前部側の位置で接合されている。

１７は左，右の側板１２，１３の後厚側板１２Ａ，１３Ａと厚後板１６との間にそれぞれ設けられた左，右の裏当て材を示している。この裏当て材１７は、例えば細長い角材を略く字形に折曲げることにより形成され、後厚側板１２Ａ，１３Ａの後板接合部１２Ａ３，１３Ａ３の内面にスポット溶接等によって固定されている。

そして、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの後板接合部１２Ａ３を厚後板１６に溶接するときに、当該後板接合部１２Ａ３を裏当て材１７を利用して完全溶接すると共に、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの後板接合部１３Ａ３を厚後板１６に溶接するときに、当該後板接合部１２Ａ３を裏当て材１７を利用して完全溶接する構成となっている。

次に、１８は左，右の側板１２，１３の後部下側に設けられたブーム連結ボスを示し、該ブーム連結ボス１８は、図１に示すブーム５とアーム１１との間を回動可能に連結する連結ピン（図示せず）が挿通されるものである。ここで、ブーム連結ボス１８は、左，右方向に延びる中空な円筒ボス部１８Ａと、該円筒ボス部１８Ａの左，右方向の両端側に設けられた円弧状の平板からなる左，右のフランジ部１８Ｂとにより構成されている。

そして、ブーム連結ボス１８の円筒ボス部１８Ａは、下板１５を構成する後厚下板１５Ａのブーム連結ボス接合部１５Ａ１と、厚後板１６のブーム連結ボス接合部１６Ａとに溶接によって接合されている。また、ブーム連結ボス１８の左，右のフランジ部１８Ｂは、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａのブーム連結ボス接合部１２Ａ５と、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａのブーム連結ボス接合部１３Ａ５とに、それぞれ溶接によって接合されている。

次に、１９は上板１４を構成する後厚上板１４Ａの内面１４Ａ４とブーム連結ボス１８との間に設けられた内部隔壁を示し、該内部隔壁１９は、アーム１１内に２つの閉空間を形成するように配置され、アーム１１の剛性を高めるものである。この内部隔壁１９は、左，右の側板１２，１３の間隔とほぼ等しい左，右方向の幅寸法を有する長方形の平板からなっている。

図４および図５に示すように、内部隔壁１９の上端部１９Ａは、後厚上板１４Ａの内面１４Ａ４のうち、前薄上板１４Ｂとの接合部の近傍部位に溶接によって接合され、内部隔壁１９の下端部１９Ｂは、ブーム連結ボス１８の円筒ボス部１８Ａに溶接によって接合されている。ここで、内部隔壁１９の上端部１９Ａは、後述するバケットシリンダブラケット２３のピン挿通孔２３Ａよりも前側の位置、即ち、図１に示すバケットシリンダ１０が連結される連結ピン１０Ａよりも前側の位置で、後厚上板１４Ａの内面１４Ａ４に接合されている。

２０は左，右の側板１２，１３、上板１４および下板１５の前端部に設けられたバケット連結ボスを示し、該バケット連結ボス２０は、図１に示すバケット６とアーム１１との間を回動可能に連結する連結ピン（図示せず）が挿通されるものである。このバケット連結ボス２０は、左，右方向に延びる中空な円筒ボス部２０Ａと、該円筒ボス部２０Ａの左，右方向の両端側に設けられた平板状の左，右の鍔部２０Ｂとにより構成されている。

ここで、バケット連結ボス２０の円筒ボス部２０Ａは、上板１４を構成する前薄上板１４Ｂのバケット連結ボス接合部１４Ｂ２と、下板１５を構成する前薄下板１５Ｂのバケット連結ボス接合部１５Ｂ２とに溶接によって接合されている。また、バケット連結ボス２０の左，右の鍔部２０Ｂは、左側板１２を構成する前薄側板１２Ｂのバケット連結ボス接合部１２Ｂ３と、右側板１３を構成する前薄側板１３Ｂのバケット連結ボス接合部１３Ｂ３とに、それぞれ溶接によって接合されている。

２１はバケット連結ボス２０に隣接して左，右の側板１２，１３の前端側に設けられた後リンク連結ボスを示し、該後リンク連結ボス２１は、図１に示すバケットリンク７の後リンク７Ａとアーム１１との間を回動可能に連結する連結ピン（図示せず）が挿通されるものである。ここで、後リンク連結ボス２１は、左，右方向に延びる中空な円筒ボス部２１Ａと、該円筒ボス部２１Ａの左，右方向の両端側に設けられた円板状の左，右のフランジ部２１Ｂとにより構成されている。そして、後リンク連結ボス２１の左，右のフランジ部２１Ｂは、左側板１２を構成する前薄側板１２Ｂの後リンク連結ボス接合部１２Ｂ５と、右側板１３を構成する前薄側板１３Ｂの後リンク連結ボス接合部１３Ｂ５とに、それぞれ溶接によって接合されている。

次に、２２は厚後板１６の外面に設けられた左，右一対のアームシリンダブラケットを示している。これら各アームシリンダブラケット２２は、図１に示すアームシリンダ９のロッド先端が、連結ピン(図示せず)を介して回動可能に連結されるものである。ここで、各アームシリンダブラケット２２は、鋼板材等の板材を用いてほぼ三角形状をなす板体として形成され、その先端側には、上述の連結ピンを挿通するためのピン挿通孔２２Ａが穿設されている。そして、左，右一対のアームシリンダブラケット２２は、左，右方向に一定の間隔を保った状態で、厚後板１６の外面に溶接によって接合されている。

２３は上板１４を構成する後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に設けられた左，右一対のバケットシリンダブラケットを示している。これら各バケットシリンダブラケット２３は、図１に示すバケットシリンダ１０のボトム側が、連結ピン１０Ａを介して回動可能に連結されるものである。ここで、各バケットシリンダブラケット２３は、鋼板材等の板材を用いてほぼ三角形状をなす板体として形成され、その先端側には、上述の連結ピン１０Ａを挿通するためのピン挿通孔２３Ａが穿設されている。そして、左，右一対のバケットシリンダブラケット２３は、左，右方向に一定の間隔を保った状態で、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に溶接によって接合されている。

次に、２４は本実施の形態に用いる補助溶接部材を示している。この補助溶接部材２４は、上板１４の後厚上板１４Ａと各バケットシリンダブラケット２３との溶接部を囲むように、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に設けられている。ここで、図８ないし図１０に示すように、補助溶接部材２４は、上方からみた平面視で略Ｍ字形をなす平板として形成されている。即ち、補助溶接部材２４は、全体として後厚上板１４Ａの左，右方向の幅寸法よりも若干小さい幅寸法を有する四角形の平板からなり、左，右方向の中間部に位置し前端部２４Ａから後方に向けて凹形状に切欠かれた切欠部２４Ｂと、後端部２４Ｃから前方へと延びる左，右一対の溝部２４Ｄとを有している。

そして、補助溶接部材２４は、一対の溝部２４Ｄ内に各バケットシリンダブラケット２３の前部側を挿通した状態で、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３上に配置され、この補助溶接部材２４の周囲（外周縁部）は、全周に亘って後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に隅肉溶接されている。これにより、図１０に示すように、後厚上板１４Ａの板厚１４Ａｔに補助溶接部材２４の板厚２４ｔが重畳され、後厚上板１４Ａのうちバケットシリンダブラケット２３が接合された部位の板厚を部分的に厚くすることができる構成となっている。

また、図５に示すように、補助溶接部材２４の前端部２４Ａは、バケットシリンダブラケット２３のうち、図１に示すバケットシリンダ１０を連結する連結ピン１０Ａの位置、即ち、ピン挿通孔２３Ａの位置よりも前側に配置され、補助溶接部材２４の後端部２４Ｃは、後厚上板１４Ａの内面１４Ａ４に接合された内部隔壁１９の上端部１９Ａよりも後側に配置されている。このように、補助溶接部材２４は、内部隔壁１９の上端部１９Ａを挟んで前，後方向に延びるように配置されている。

一方、図１１および図１２に示すように、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３とバケットシリンダブラケット２３との接合部には、後述の溶接ビード２６を構成するブラケット側溶接ビード２６Ａが形成されているため、補助溶接部材２４の溝部２４Ｄをバケットシリンダブラケット２３の前部側に挿通した状態では、補助溶接部材２４の溝部２４Ｄとバケットシリンダブラケット２３との間には隙間２５が形成される。

この状態で、補助溶接部材２４に設けられた溝部２４Ｄの周縁部に対し、例えば溶接トーチ１００を用いて隅肉溶接を施すことにより、バケットシリンダブラケット２３と後厚上板１４Ａとの間に形成されたブラケット側溶接ビード２６Ａと、補助溶接部材２４の溝部２４Ｄと後厚上板１４Ａとの間に形成される補助溶接部材側溶接ビード２６Ｂとが一体化した溶接ビード２６が形成され、この溶接ビード２６によって、補助溶接部材２４の溝部２４Ｄとバケットシリンダブラケット２３との間に形成された隙間２５を埋込むことができる。

これにより、図１０に示すように、補助溶接部材２４の各溝部２４Ｄと各バケットシリンダブラケット２３との間を、滑らかに連続する溶接ビード２６によって接合することができ、後厚上板１４Ａに接合された各バケットシリンダブラケット２３を、補助溶接部材２４によって補強することができる構成となっている。また、補助溶接部材２４の前端部２４Ａに凹形状の切欠部２４Ｂを設け、この切欠部２４Ｂの周囲に隅肉溶接を施すことにより、後厚上板１４Ａに対する補助溶接部材２４の溶接長さを大きく確保することができる構成となっている。

本実施の形態によるアーム１１は上述の如き構成を有するもので、このアーム１１を製造する手順の一例を図８を参照して説明する。

まず、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの前薄側板接合部１２Ａ４と、前薄側板１２Ｂの後厚側板接合部１２Ｂ４とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施す。これにより、後厚側板１２Ａと前薄側板１２Ｂとの２部材が接合された左側板１２を形成することができる。また、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの前薄側板接合部１３Ａ４と、前薄側板１３Ｂの後厚側板接合部１３Ｂ４とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施す。これにより、後厚側板１３Ａと前薄側板１３Ｂとの２部材が接合された右側板１３を形成することができる。この場合、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの後板接合部１２Ａ３の内面と、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの後板接合部１３Ａ３の内面には、それぞれ裏当て材１７がスポット溶接等によって予め固定されている。

次に、左側板１２の後厚側板１２Ａに設けたブーム連結ボス接合部１２Ａ５と、右側板１３の後厚側板１３Ａに設けたブーム連結ボス接合部１３Ａ５とに対し、ブーム連結ボス１８の左，右のフランジ部１８Ｂをそれぞれ溶接によって接合する。また、左側板１２の前薄側板１２Ｂに設けた後リンク連結ボス接合部１２Ｂ５と、右側板１３の前薄側板１３Ｂに設けた後リンク連結ボス接合部１３Ｂ５とに対し、後リンク連結ボス２１の左，右のフランジ部２１Ｂをそれぞれ溶接によって接合する。さらに、左側板１２の前薄側板１２Ｂに設けたバケット連結ボス接合部１２Ｂ３と、右側板１３の前薄側板１３Ｂに設けたバケット連結ボス接合部１３Ｂ３とに対し、バケット連結ボス２０の左，右の鍔部２０Ｂをそれぞれ溶接によって接合する。

一方、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの前薄上板接合部１４Ａ２と、前薄上板１４Ｂの後厚上板接合部１４Ｂ１とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施す。これにより、後厚上板１４Ａと前薄上板１４Ｂとの２部材が接合された上板１４を形成することができる。

次に、下板１５を構成する後厚下板１５Ａの前薄下板接合部１５Ａ２と、前薄下板１５Ｂの後厚下板接合部１５Ｂ１とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施す。これにより、後厚下板１５Ａと前薄下板１５Ｂとの２部材が接合された下板１５を形成することができる。

次に、左側板１２と右側板１３との上端側に上板１４を配置し、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの上板接合部１２Ａ１および前薄側板１２Ｂの上板接合部１２Ｂ１と、上板１４との間に全長に亘って隅肉溶接を施す。また、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの上板接合部１３Ａ１および前薄側板１３Ｂの上板接合部１３Ｂ１と上板１４との間に全長に亘って隅肉溶接を施す。さらに、上板１４を構成する前薄上板１４Ｂのバケット連結ボス接合部１４Ｂ２を、バケット連結ボス２０の円筒ボス部２０Ａに溶接によって接合する。これにより、左，右の側板１２，１３の上端側に上板１４を接合することができる。

一方、内部隔壁１９を用意し、この内部隔壁１９の上端部１９Ａを、上板１４を構成する後厚上板１４Ａのうち前薄上板１４Ｂとの接合部の近傍部位に溶接すると共に、内部隔壁１９の下端部１９Ｂを、ブーム連結ボス１８の円筒ボス部１８Ａに溶接する。また、内部隔壁１９の左，右の側端部１９Ｃを、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａと前薄側板１２Ｂとの内面に溶接すると共に、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａと前薄側板１３Ｂとの内面に溶接する。

次に、左側板１２と右側板１３との下端側に下板１５を配置し、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの下板接合部１２Ａ２および前薄側板１２Ｂの下板接合部１２Ｂ２と、下板１５との間に全長に亘って隅肉溶接を施す。また、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの下板接合部１３Ａ２および前薄側板１３Ｂの下板接合部１３Ｂ２と下板１５との間に全長に亘って隅肉溶接を施す。さらに、下板１５を構成する後厚下板１５Ａのブーム連結ボス接合部１５Ａ１を、ブーム連結ボス１８の円筒ボス部１８Ａに溶接によって接合すると共に、下板１５を構成する前薄下板１５Ｂのバケット連結ボス接合部１５Ｂ２を、バケット連結ボス２０の円筒ボス部２０Ａに溶接によって接合する。これにより、左，右の側板１２，１３の下端側に下板１５を接合することができる。

このようにして、左，右の側板１２，１３の上端側に上板１４を接合し、下端側に下板１５を接合した後には、厚後板１６を用意する。そして、左側板１２の後厚側板１２Ａに固定した裏当て材１７と厚後板１６とを当接させた状態で、後厚側板１２Ａの後板接合部１２Ａ３と厚後板１６との間に隅肉溶接を施こす。また、右側板１３の後厚側板１３Ａに固定した裏当て材１７と厚後板１６とを当接させた状態で、後厚側板１３Ａの後板接合部１３Ａ３と厚後板１６との間に隅肉溶接を施こす。一方、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの後板接合部１４Ａ１と厚後板１６との間に隅肉溶接を施すと共に、厚後板１６のブーム連結ボス接合部１６Ａを、ブーム連結ボス１８の円筒ボス部１８Ａに溶接する。

また、厚後板１６の外面に左，右一対のアームシリンダブラケット２２を溶接によって接合する。さらに、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に、左，右一対のバケットシリンダブラケット２３を溶接によって接合する。

次に、各バケットシリンダブラケット２３の前部側と後厚上板１４Ａとの間に形成されたブラケット側溶接ビード２６Ａを囲むように、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３上に補助溶接部材２４を設ける。即ち、補助溶接部材２４の各溝部２４Ｄ内にバケットシリンダブラケット２３の前部側を挿通した状態で、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３上に補助溶接部材２４を配置し、この補助溶接部材２４の外周縁部を、全周に亘って後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に隅肉溶接する。これにより、図１０に示すように、後厚上板１４Ａの板厚１４Ａｔに補助溶接部材２４の板厚２４ｔを重畳することができ、後厚上板１４Ａのうちバケットシリンダブラケット２３が接合された部位の板厚を部分的に厚くすることができる。

この場合、図１１および図１２に示すように、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３とバケットシリンダブラケット２３との接合部にはブラケット側溶接ビード２６Ａが形成されているため、補助溶接部材２４の溝部２４Ｄをバケットシリンダブラケット２３の前部側に挿通した状態では、補助溶接部材２４の溝部２４Ｄとバケットシリンダブラケット２３との間には隙間２５が形成されている。

この状態で、補助溶接部材２４に設けられた溝部２４Ｄの周縁部に対し、例えば溶接トーチ１００を用いて隅肉溶接を施すことにより、バケットシリンダブラケット２３と後厚上板１４Ａとの間に形成されたブラケット側溶接ビード２６Ａと、補助溶接部材２４の溝部２４Ｄと後厚上板１４Ａとの間に形成される補助溶接部材側溶接ビード２６Ｂとが溶込んで一体化した溶接ビード２６を形成することができる。従って、この溶接ビード２６によって、補助溶接部材２４の溝部２４Ｄとバケットシリンダブラケット２３との間に形成された隙間２５を埋込むことができ、図１０に示すように、補助溶接部材２４の各溝部２４Ｄと各バケットシリンダブラケット２３との間を、滑らかに連続する溶接ビード２６によって接合することができる。

このようにして、左，右の側板１２，１３、上板１４、下板１５、厚後板１６等を互いに溶接することにより、横断面が四角形の閉断面構造をなすアーム１１を形成することができる。

この場合、本実施の形態によれば、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に、バケットシリンダブラケット２３の前部側と後厚上板１４Ａとの間に形成されたブラケット側溶接ビード２６Ａ（溶接部）を囲むように補助溶接部材２４を設け、この補助溶接部材２４の外周縁部と後厚上板１４Ａとの間に全周に亘って隅肉溶接を施す構成としている。

これにより、図１０に示すように、後厚上板１４Ａの板厚１４Ａｔに補助溶接部材２４の板厚２４ｔを重畳することができ、後厚上板１４Ａのうちバケットシリンダブラケット２３が接合された部位の板厚を部分的に厚くすることができる。このため、各バケットシリンダブラケット２３に作用する負荷によって後厚上板１４Ａや各バケットシリンダブラケット２３が大きく変形するのを抑え、アーム１１全体の耐久性を高めることができる。

しかも、補助溶接部材２４の溝部２４Ｄをバケットシリンダブラケット２３の前部側に挿通した状態で、補助溶接部材２４に設けられた溝部２４Ｄの周縁部に隅肉溶接を施すことにより、バケットシリンダブラケット２３と後厚上板１４Ａとの間に形成されたブラケット側溶接ビード２６Ａと、補助溶接部材２４の溝部２４Ｄと後厚上板１４Ａとの間に形成される補助溶接部材側溶接ビード２６Ｂとが溶込んで一体化した溶接ビード２６を形成することができる。これにより、図１０に示すように、補助溶接部材２４の各溝部２４Ｄと各バケットシリンダブラケット２３との間を、滑らかに連続する溶接ビード２６によって接合することができる。

この結果、後厚上板１４Ａに接合された各バケットシリンダブラケット２３を、補助溶接部材２４によって補強することができ、各バケットシリンダブラケット２３の板厚を厚くすることなく、後厚上板１４Ａに対する各バケットシリンダブラケット２３の接合強度を高めることができるので、必要な強度を確保しつつアーム１１全体の軽量化を図ることができる。

また、補助溶接部材２４には、その前端部２４Ａから後方に向けて凹形状をなす切欠部２４Ｂを設けたので、この切欠部２４Ｂの周囲に隅肉溶接を施すことにより、後厚上板１４Ａに対する補助溶接部材２４の溶接長さを大きく確保することができ、この補助溶接部材２４によって補強される後厚上板１４Ａとバケットシリンダブラケット２３との溶接部の強度を高めることができる。

さらに、ブーム連結ボス１８と後厚上板１４Ａの内面１４Ａ４との間に内部隔壁１９を設けたので、後厚上板１４Ａが内面１４Ａ４側に沈み込むように変形するのを内部隔壁１９によって抑えることができる。この場合、補助溶接部材２４の後端部２４Ｃは、内部隔壁１９の上端部１９Ａの位置よりも後側まで延在しているので、補助溶接部材２４を接合することにより後厚上板１４Ａの板厚を大きくする効果と、内部隔壁１９によって後厚上板１４Ａを内面１４Ａ４側から支える効果とを同時に得ることができ、後厚上板１４Ａ、各バケットシリンダブラケット２３及び補助溶接部材２４の強度を一層高めることができる。

なお、上述した実施の形態では、切欠部２４Ｂと左，右の溝部２４Ｄとを有する１個のＭ字形の補助溶接部材２４を用いた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図１３に示す変形例のように、左，右のバケットシリンダブラケット２３に対して１個ずつ、合計２個の補助溶接部材２７を設ける構成としてもよい。この補助溶接部材２７は、前，後方向に延びる長方形状の平板により形成し、前，後方向に延びる１本の溝部２７Ａ内にバケットシリンダブラケット２３を挿通した状態で、その外周縁部を全周に亘って後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に隅肉溶接する。

また、上述した実施の形態では、アーム１１を組立てる手順の一例として、左，右の側板１２，１３にブーム連結ボス１８、バケット連結ボス２０、後リンク連結ボス２１を接合した後、各側板１２，１３に上板１４を接合し、上板１４とブーム連結ボス１８との間に内部隔壁１９を接合した後、各側板１２，１３に下板１５と厚後板１６とを接合した場合を例示している。しかし、本発明によるアーム１１の組立手順は本実施の形態に限るものではなく、アーム１１を組立てる手順は適宜に変更することができるものである。

さらに、上述した実施の形態では、建設機械としてクローラ式の油圧ショベル１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばホイール式油圧ショベルに用いられるアーム等の他の建設機械用のアームにも広く適用することができる。

１ 油圧ショベル（建設機械）
１０ バケットシリンダ
１０Ａ 連結ピン
１１ アーム
１２ 左側板
１３ 右側板
１４ 上板
１４Ａ 後厚上板
１４Ａ３ 外面
１５ 下板
１６ 厚後板（後板）
１８ ブーム連結ボス
１９ 内部隔壁
１９Ａ 上端部
２０ バケット連結ボス
２３ バケットシリンダブラケット
２４，２７ 補助溶接部材
２４Ａ 前端部
２４Ｂ 切欠部
２４Ｃ 後端部
２５ 隙間
２６ 溶接ビード
２６Ａ ブラケット側溶接ビード
２６Ｂ 補助溶接部材側溶接ビード

Claims (4)

1. 左，右の側板と、該左，右の側板の上端側に溶接により接合された上板と、前記左，右の側板の下端側に溶接により接合された下板と、前記左，右の側板の後端側と前記上板の後端側とに溶接により接合された後板とにより横断面が四角形をなす箱型構造体として形成され、
   前記左，右の側板の後部下側に位置して、該左，右の側板と前記下板の後端と前記後板の前端とに溶接により接合されたブーム連結ボスを設け、
   前記左，右の側板、上板および下板の前端に溶接により接合されたバケット連結ボスを設け、
   前記上板の後端側の外面に溶接により接合された左，右一対のバケットシリンダブラケットとを設けてなる建設機械用アームにおいて、
   前記上板の後部側の外面には、前記左，右一対のバケットシリンダブラケットと前記上板との溶接部を囲むように平板状の補助溶接部材を設け、
   該補助溶接部材の周囲に隅肉溶接を施す構成としたことを特徴とする建設機械用アーム。
2. 前記ブーム連結ボスと、前記上板の内面側であって前記バケットシリンダブラケットに設けられた連結ピンの位置よりも前側の位置との間に、補強用の内部隔壁を設け、
   前記補助溶接部材の後端は、前記内部隔壁の上端位置よりも後側まで延在させる構成としてなる請求項１に記載の建設機械用アーム。
3. 前記上板の外面において前記バケットシリンダブラケットと前記補助溶接部材との間に生じる隙間は、前記バケットシリンダブラケットの溶接ビードと、前記補助溶接部材の溶接ビードとにより埋込む構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械用アーム。
4. 前記補助溶接部材は、平面視でＭ字形に形成し、
   該Ｍ字形補助溶接部材の前部側には、後方に向けて凹形状に切欠いた切欠部を設ける構成としてなる請求項１，２または３に記載の建設機械用アーム。

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