JP2015178744A

JP2015178744A - 溶接構造物及び建設機械

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Publication number: JP2015178744A
Application number: JP2014056968A
Authority: JP
Inventors: 竹内　洋; Hiroshi Takeuchi; 洋竹内; 恭平小坂; kyohei Kosaka; 能志溝本; Yoshiyuki Mizomoto; 勲半田; Isao Handa
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: JP5983666B2

Abstract

【課題】溶接不良の発生を抑制することが可能な溶接構造物及びそれに関連する技術の提供。【解決手段】アームは、左側板４３とボスＢＳ１のフランジ部６３ａと下板４２とを備える。フランジ部６３ａの縁部６４ａは、左側板４３の縁部４３ｅとの突き合わせ部分に沿って延伸するとともに左側板４３の裏面に当接される裏当て部６５ａを有する。フランジ部６３ａは、裏当て部６５ａが左側板４３の裏面に当接した状態で左側板４３に溶接されている。左側板４３とフランジ部６３ａとは、互いに溶接されることにより接合板を構成する。接合板の縁部のうち溶接ラインＬＮ１と交差する縁部は、下板４２の一面に突き合わされて溶接されている。下板４２に接する裏当て部６５の端部には、フランジ部６３ａから左側板４３に向かう向きに突出する突出部６７ａが設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、溶接構造物及びそれに関連する技術に関する。

油圧ショベル等の建設機械においては、ブーム及びアームにより構成されるアタッチメントが機械本体に接続されている。そして、ブームやアームには、他の部材との接続に用いられるボスが内部に溶接されている。例えば、特許文献１記載の油圧ショベルでは、アーム（３）にボス部材（１１）が溶接されている。

特開平９−１２５４４１号公報

ところで、建設機械のアームに溶接されるボスの中には、図９及び図１０に示されるように、軸方向ＤＲに延伸する円筒部７１と、円筒部７１の両端外周に突縁するフランジ部７３ａ，７３ｂとを備えて構成されるものが有る。図９及び図１０に示されるように、フランジ部７３ａ，７３ｂは、アームの側板の裏面に当接される裏当て部７５ａ，７５ｂを縁部（外縁）に備えている。

しかし、図９及び図１０に示すボスＢＳ２では、裏当て部７５ａ，７５ｂが十分な幅を有していないため、以下に示すような溶接不良を生じる可能性が有る。

図１１では、上述のボスＢＳ２が建設機械のアームに溶接された状態が示されている。図１１に示すように、ボスＢＳ２の溶接においては、最初にボスＢＳ２と左側板４３とが溶接され、溶接ラインＬＮ１上に溶着金属が形成される。

この後、図１１の拡大部分に示す破線領域ＡＲにガウジングが施される。ガウジングとは、直前の溶接作業で形成された溶着金属のうち、次の溶接作業を阻害する部分を削る（斫る）ことをいう。ここでは、破線領域ＡＲにガウジングが施されることによって、溶接ラインＬＮ１上に形成された溶着金属のうち、次に行う予定のボスＢＳ２と下板４２との溶接を阻害する部分が削られる。なお、説明の都合上、図１１の拡大部分では、溶着金属の図示を省略しているが、実際には溶着金属が存在する。

破線領域ＡＲに対するガウジングが完了すると、今度はボスＢＳ２と下板４２とが溶接され、溶接ラインＬＮ２上に溶着金属が形成される。

図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ位置における断面図である。特に、図１２（Ａ）は、フランジ７３と左側板４３とが正常に組み付けられた状態で溶着金属ＡＤが形成されている様子を示す。また、図１２（Ｂ）は、フランジ７３と左側板４３とに組み付け誤差が発生した状態で溶着金属ＡＤが形成されている様子を示す。

図１２（Ｂ）に示すように、フランジ７３と左側板４３とに組み付け誤差が生じた場合、点ＰＴ付近に穴が開き、溶接不良を発生する可能性が有る。

図１３は、図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ位置における断面図である。図１２（Ａ）と図１３とを比較すると明らかなように、左側板４３の縁部は徐々に先細りしている。そのため、図１１の領域ＡＲにガウジングを施した場合、左側板４３の縁部（図１３参照）が貫通し、溶接不良を生じる可能性も有る。

以上のように、図９及び図１０に示す比較例のボスＢＳ２では、組み付け誤差やガウジングに起因して溶接不良が生じ得るという問題が有った。なお、このような溶接不良の問題は、アームやボス等の溶接構造物に限られず、他の溶接構造物においても同様の問題が生じ得る。

そこで本発明は、溶接不良の発生を抑制することが可能な溶接構造物及びそれに関連する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、第１板と第２板と第３板とを備える溶接構造物であって、前記第１板の縁部と前記第２板の縁部とが突き合わされており、前記第２板の縁部は、前記第１板の縁部との突き合わせ部分に沿って延伸するとともに前記第１板の裏面に当接される裏当て部を有し、前記第２板は、前記裏当て部が前記第１板の裏面に当接した状態で前記第１板に溶接されており、前記第１板と前記第２板とは、互いに溶接されることにより接合板を構成し、前記接合板の縁部のうち前記第１板と前記第２板との溶接ラインと交差する縁部は、前記第３板の一面に突き合わされて溶接されており、前記第３板に接する前記裏当て部の端部には、前記第２板から前記第１板に向かう向きに突出する突出部が設けられていることを特徴とする溶接構造物を提供している。

また、前記第１板及び前記第２板を溶接する溶接ラインと、前記接合板及び前記第３板を溶接する溶接ラインとのなす角が直角以外の所定の角度を有するのが好ましい。

また、前記溶接構造物は、内部にボスを備える製缶構造物であり、前記第１板は、前記製缶構造物を構成する側板であり、前記第２板は、前記ボスのフランジ部であり、前記第３板は、前記製缶構造物を構成する上板と下板とのいずれか一方であるのが好ましい。

また、本発明は、建設機械であって、機械本体と、前記機械本体に接続されるアタッチメントとを備え、前記アタッチメントは、第１板と第２板と第３板とを含む溶接構造物を有し、前記溶接構造物は、前記第１板の縁部と前記第２板の縁部とが突き合わされており、前記第２板の縁部は、前記第１板の縁部との突き合わせ部分に沿って延伸するとともに前記第１板の裏面に当接される裏当て部を有し、前記第２板は、前記裏当て部が前記第１板の裏面に当接した状態で前記第１板に溶接されており、前記第１板と前記第２板とは、互いに溶接されることにより接合板を構成し、前記接合板の縁部のうち前記第１板と前記第２板との溶接ラインと交差する縁部は、前記第３板の一面に突き合わされて溶接されており、前記第３板に接する前記裏当て部の端部には、前記第２板から前記第１板に向かう向きに突出する突出部が設けられていることを特徴とする建設機械を更に提供している。

請求項１記載の溶接構造物によれば、第３板に接する裏当て部の端部には、第２板から第１板に向かう向きに突出する突出部が存在するため、組み付け誤差やガウジングに伴う第１板の貫通を防止でき、溶接不良の発生を抑制することが可能である。

請求項２記載の溶接構造物によれば、第１板及び第２板を溶接する溶接ラインと、接合板及び第３板を溶接する溶接ラインとのなす角が直角以外の所定の角度をなすので、各部材にかかる応力を低減することが可能である。

請求項３記載の溶接構造物によれば、下板又は上板に接する裏当て部の端部には、ボスのフランジ部から側板に向かう向きに突出する突出部が存在するため、組み付け誤差やガウジングに伴う側板の貫通を防止でき、溶接不良の発生を抑制することが可能である。

請求項４記載の建設機械によれば、組み付け誤差やガウジングに伴う第１板の貫通を防止でき、溶接不良の発生を抑制することが可能である。

本発明の実施形態による油圧ショベルを示す側面図。アームの側面図。ボスの側面図。図３のＩＶ矢視図。アームの側板とボスのフランジ部との溶接箇所を拡大した図。図５のＶＩ−ＶＩ位置の断面図。変形例に係るボスを示す側面図。図７のＶＩＩＩ矢視図。比較例に係るボスを示す側面図。図９のＸ矢視図。比較例に係る溶接箇所を拡大した図。図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ位置の断面図。図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ位置の断面図。

＜１．実施形態＞
本発明の実施形態による建設機械及び溶接構造物について図１乃至図６に基づき説明する。以下、建設機械の一例として油圧ショベル１、溶接構造物の一例としてアーム（アーム製缶とも称する）２４を例にとって説明する。

図１に示すように、油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２と上部旋回体３とを備えて構成される。

上部旋回体３は、下部走行体２上に搭載されており、下部走行体２に対して鉛直軸まわりに旋回することが可能である。また、上部旋回体３には、作業アタッチメント４が装着されている。作業アタッチメント４は、起伏自在なブーム１４と、ブーム１４の先端に回動可能に取り付けられたアーム２４と、アーム２４の先端部に取り付けられたバケット３４とを備えている。

以下、図２乃至図６を参照しながら、本実施形態のアーム２４について具体的に説明する。図２では、便宜的に図面左右方向をアーム２４の前後方向として説明する。

図２に示すように、アーム２４は、上板４１と、下板４２と、左側板４３と、右側板４４とを備えて構成される。また、アーム２４は、ボスＢＳ１を基端部（アームフットとも称する）に備えて構成される。ボスＢＳ１は、左側板４３及び右側板４４に溶接されると共に下板４２に溶接されている。なお、アーム２４は、ボスＢＳ１に連結ピンを挿通させることによってブーム１４（図１）に枢着される。

図３及び図４に示すように、ボスＢＳ１は、軸方向ＤＲに延伸する円筒部６１と、円筒部６１の両端外周に突縁するフランジ部６３ａ，６３ｂとを備えて構成される。フランジ部６３ａの縁部（端部）６４ａは、左側板４３とボスＢＳ１との溶接時に左側板４３の縁部４３ｅ（図５参照）に突き合わされる。同様に、フランジ部６３ｂの縁部（端部）６４ｂは、右側板４４とボスＢＳ１との溶接時に右側板４４の縁部（不図示）に突き合わされる。

また、フランジ部６３ａの縁部６４ａには裏当て部６５ａが形成されており、フランジ部６３ｂの縁部６４ｂには裏当て部６５ｂが形成されている。

図５に示すように、裏当て部６５ａは、左側板４３との突き合わせ部分に沿って延伸している。そして、裏当て部６５ａは、フランジ部６３ａが左側板４３に突き合わされた状態において左側板４３の裏面（アーム２４の内側）に当接する。

なお、図示はしないが、裏当て部６５ｂも、右側板４４との突き合わせ部分に沿って延伸しており、フランジ部６３ｂが右側板４４に突き合わされた状態において右側板４４の裏面（アーム２４の内側）に当接する。

また、図３乃至図５に示すように、裏当て部６５ａは、下板４２に接する端部に突出部６７ａを備えている。この突出部６７ａは、フランジ部６３ａから左側板４３に向かう向きに突出している。同様に、裏当て部６５ｂも、下板４２に接する端部に突出部６７ｂを備えている。この突出部６７ｂは、フランジ部６３ｂから右側板４４に向かう向きに突出している。つまり、突出部６７ａ，６７ｂでは、他の部分よりも裏当て部の幅が広くなっている。

本実施形態では、図５に示すように、まず、左側板４３とボスＢＳ１のフランジ部６３ａとが溶接ラインＬＮ１に沿って溶接されることにより、溶接ラインＬＮ１上に溶着金属が形成される。換言すれば、左側板４３とボスＢＳ１のフランジ部６３ａとは、互いに溶接されることにより１枚の接合板を構成する。

そして、溶接ラインＬＮ１上に形成された溶着金属のうち、次に行われる下板４２とボスＢＳ１のフランジ部６３ａとの溶接作業を阻害する部分にガウジングが施される。

その後、接合板（互いに溶接された左側板４３及びフランジ部６３ａ）の溶接ラインＬＮ１と交差する縁部（溶接ラインＬＮ２に相当する部分）が下板４２の面に突き合わされる。そして、下板４２と当該接合板とが溶接ラインＬＮ２に沿って溶接され、溶接ラインＬＮ２上に溶着金属が形成される。

なお、説明の都合上、図５の拡大部分では溶着金属を図示していないが、実際には溶着金属が溶接ラインＬＮ１，ＬＮ２上に形成されているものとする。また、図示はしていないが、右側板４４及びフランジ部６３ｂも、左側板４３及びフランジ部６３ａと同様の構成により溶接されているものとする。

また、本実施形態では、図５に示すように、溶接ラインＬＮ１，ＬＮ２のなす角が直角以外の所定の角度を有するように構成されている。そのため、溶接ラインＬＮ１，ＬＮ２のなす角が直角である場合に比べて、各部材にかかる応力を低減することが可能である。

図６は、図５のＶＩ−ＶＩ位置の断面図である。図６と図１２（Ａ）とを比較すると明らかなように、本実施形態では、裏当て部６５ａに突出部６７ａ（図４及び図５）が設けられているため、左側板４３の裏面に当接される裏当て部６５ａの面積が図１２（Ａ）に示す比較例よりも大きくなる。

したがって、左側板４３とボスＢＳ１のフランジ部６３ａとの間に多少の組み付け誤差が生じたとしても、図１２（Ｂ）に示すような穴が生じる可能性が低い。また、ガウジングによって、仮に左側板４３が大きく削られたとしても、突出部６７ａの存在によって左側板４３の貫通を防止し得る。

このように、本実施形態に係るアーム２４においては、裏当て部６５ａに設けられた突出部６７ａの存在によって、アーム２４の溶接不良を抑制することが可能である。

また特に、本実施形態では、突出部６７ａが下板４２に接する裏当て部６５ａの端部に設けられているので、裏当て部６５ａの幅を全体的に広くした場合と比べて軽量化が図られる。

＜２．変形例＞
本発明による建設機械及び溶接構造物は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、上記実施形態では、ボスＢＳ１（図３及び図４）を内部に有するアーム２４に本発明の思想を適用したが、これに限定されず、ボスＢＳ３（図７及び図８）を内部に有するブームに本発明の思想を適用してもよい。

具体的には、図７及び図８に示すように、ブームの側板の縁部と突き合わされるフランジ部８３の縁部に裏当て部８５が設けられ、ブームの下板あるいは上板、もしくは両方に接する裏当て部８５の端部に突出部８７が設けられるようにすればよい。

かかる変形例では、裏当て部８５に設けられた突出部８７の存在によってブームの溶接不良を抑制することが可能である。

また、上記実施形態及び変形例では、ボスを有するアームやブームに本発明の思想を適用する場合を例示したが、これに限定されない。

例えば、或る板の縁部と別の板の縁部とを突き合わせて溶接した接合板を、更に別の板の一面に突き合わせて溶接することによって生成される溶接構造物に本発明の思想を適用してもよい。

以上のように本発明にかかる溶接構造は、例えば、内部にボスを備える建設機械のアームやブームに適している。

１油圧ショベル、２下部走行体、３上部旋回体、４作業アタッチメント、
１４ブーム、２４アーム、３４バケット、４１上板、４２下板、
４３左側板、４３左側板、４４右側板、６１円筒部、
６３ａ，６３ｂフランジ部、６３ｂフランジ部、６５ａ，６５ｂ裏当て部、
６７ａ，６７ｂ突出部、７１円筒部、７３フランジ、
７３ａ，７３ｂフランジ部、７５ａ，７５ｂ裏当て部、
ＡＲ破線領域、ＢＳ１〜ＢＳ３ボス、ＤＲ軸方向、ＬＮ１，ＬＮ２溶接ライン

Claims

第１板と第２板と第３板とを備える溶接構造物であって、
前記第１板の縁部と前記第２板の縁部とが突き合わされており、
前記第２板の縁部は、前記第１板の縁部との突き合わせ部分に沿って延伸するとともに前記第１板の裏面に当接される裏当て部を有し、
前記第２板は、前記裏当て部が前記第１板の裏面に当接した状態で前記第１板に溶接されており、
前記第１板と前記第２板とは、互いに溶接されることにより接合板を構成し、
前記接合板の縁部のうち前記第１板と前記第２板との溶接ラインと交差する縁部は、前記第３板の一面に突き合わされて溶接されており、
前記第３板に接する前記裏当て部の端部には、前記第２板から前記第１板に向かう向きに突出する突出部が設けられていることを特徴とする溶接構造物。
請求項１に記載の溶接構造物において、
前記第１板及び前記第２板を溶接する溶接ラインと、前記接合板及び前記第３板を溶接する溶接ラインとのなす角が直角以外の所定の角度を有することを特徴とする溶接構造物。
請求項１または請求項２に記載の溶接構造物において、
前記溶接構造物は、内部にボスを備える製缶構造物であり、
前記第１板は、前記製缶構造物を構成する側板であり、
前記第２板は、前記ボスのフランジ部であり、
前記第３板は、前記製缶構造物を構成する上板と下板とのいずれか一方であることを特徴とする溶接構造物。
建設機械であって、
機械本体と、
前記機械本体に接続されるアタッチメントと、
を備え、
前記アタッチメントは、第１板と第２板と第３板とを含む溶接構造物を有し、
前記溶接構造物は、
前記第１板の縁部と前記第２板の縁部とが突き合わされており、
前記第２板の縁部は、前記第１板の縁部との突き合わせ部分に沿って延伸するとともに前記第１板の裏面に当接される裏当て部を有し、
前記第２板は、前記裏当て部が前記第１板の裏面に当接した状態で前記第１板に溶接されており、
前記第１板と前記第２板とは、互いに溶接されることにより接合板を構成し、
前記接合板の縁部のうち前記第１板と前記第２板との溶接ラインと交差する縁部は、前記第３板の一面に突き合わされて溶接されており、
前記第３板に接する前記裏当て部の端部には、前記第２板から前記第１板に向かう向きに突出する突出部が設けられていることを特徴とする建設機械。