JP3836683B2 - 作業機械の作業腕構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機械の作業腕構造、さらに詳しくは、中空断面を有する溶接構成された作業腕の、中空断面の補強部材及び部材接合部分の裏当金の配設構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械、荷役機械などの作業機械は、作業具などが取付けられる一個あるいは連結された複数個の作業腕を備えている。典型的な作業機械である油圧ショベルは、作業腕である、機体本体に揺動自在に取付けられたブームと、ブームの先端に揺動自在に取付けられたアームを備えている。アームの先端には作業具であるバケットが揺動自在に取付けられている。
【０００３】
作業腕の構造を図７〜図９を参照して典型的な作業腕である上述のブームによって説明する。全体を番号５０で示すブームは、種々の鋼製部材を相互に溶接して形成され、上面板５２、下面板５４、左側面板５６、及び右側面板５８を備え、矩形断面（図８）を有する箱型構造に形成されている。箱型構造の長手方向の一端部にはアームと連結するための二股部材６０が、他端部には機体本体と連結するための円筒部材６２がそれぞれ取付けられている。
【０００４】
上面板５２、下面板５４、左側面板５６、及び右側面板５８の各々は、強度上板厚を部分的に変えるため、また材料の歩留りを良くするためなどから、長手方向において分割され、分割された部材と部材とは突き合わされ一体に接合されている。二股部材６０は、上面板５２、下面板５４、左側面板５６、及び右側面板５８の各々に接合されている。これらの接合部分は、図９に示すように、部材の成形寸法のバラツキを吸収するために、互いの間に隙間Ｓが設けられ、隙間Ｓの部分に帯板状の裏当金６４が当てられ、部材と部材とが裏当金６４とともに一体に接合される。ブーム５０の中空の箱型断面には、捩じり剛性を強くするための、箱型断面を実質上閉塞するように取付けられた、板部材を矩形状に成形して形成された補強板６６、６８、７０が備えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおりの形態の従来の作業腕の構造には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００６】
すなわち、中空断面を有する溶接構成された作業腕の、中空断面に備えられる補強部材と、部材と部材との接合部に備えられる裏当金とは別の部材であるので、作業腕を構成する部材の点数が多くなり、それらを溶接接合する際の治具もそれぞれ別個に用意する必要があり、溶接時間も長くなり、作業腕の製作コストが高くなる問題がある。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、中空断面を有して溶接構成され、中空断面を実質上閉塞するよう配設された補強部材を有する作業腕の、部材の点数及び溶接接合部分を減らすことができるようにした、作業機械の作業腕構造を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、中空断面を有する溶接構成された作業腕の、該中空断面を実質上閉塞するよう配設された補強部材が、板材を切断成形してあるいは縁部を折り曲げ皿状に成形して形成され、該作業腕を構成する部材の接合部分の裏当金を形成し、該作業腕は、該中空断面を矩形状に形成する長手方向に延びた上面板、下面板、及び左右の側面板を備え、また該作業腕の少なくとも一方の開口端に接合された連結部材を備え、該連結部材は、断面Ｕ字状に形成されＵ字の端の各々が該上面板及び下面板にそれぞれ接合された端部板と、該端部板の左右両側及び該左右の側板の各々に接合された一対の連結板とを備え、該上面板及び下面板と該端部板との接合部に該補強部材が備えられ、該作業腕の長手方向における、該上面板及び下面板と端部板との接合位置が、該左右の側面板の各々と一対の連結板各々との接合位置に対し該連結部材の先端側に位置付けられている、ことを特徴とする作業機械の作業腕構造である。
【０００９】
そして、補強材が裏当金を兼ねる構造にして、部材点数及び溶接部分を減らすことができるようにする。
【００１０】
請求項２記載された発明は、請求項１記載の作業機械の作業腕構造において、該作業腕は、該中空断面を矩形状に形成する長手方向に延びた上面板、下面板、及び左右の側面板を備え、また該作業腕の少なくとも一方の開口端に接合された連結部材を備え、該連結部材は、断面Ｕ字状に形成されＵ字の端の各々が該上面板及び下面板にそれぞれ接合された端部板と、該端部板の左右両側及び該左右の側板の各々に接合された一対の連結板とを備え、該上面板及び下面板と該端面板との接合部に該補強部材が備えられ、該作業腕の長手方向における、該上面板及び下面板と端部板との接合位置が、該左右の側面板の各々と一対の連結板各々との接合位置に対し該連結部材の先端側に位置付けられているものである。
【００１１】
そして、作業腕の端部に備えられる二股状の連結部材の構造も、簡単にすることができるようにする。
【００１３】
また、連結部材の接合部における、端部板と上面板及び下面板との接合部を連結板の部分に位置するようにし、端部板と上面板及び下面板との溶接部に加わる荷重を連結板との接合によって軽減させ、連結部材をより強固に構成することができるようにする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された作業機械の作業腕構造を、典型的な作業機械である油圧ショベルに備えられた作業腕における好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１５】
図１を参照して説明すると、全体を番号２で示す油圧ショベルは、作業腕である、機体本体４に上下方向に揺動自在に取付けられたブーム６と、ブーム６の先端に上下方向に揺動自在に取付けられたアーム８を備えている。アーム８の先端には作業具であるバケット１０が揺動自在に取付けられている。機体本体４とブーム６の間にはブーム作動シリンダ１２が、ブーム６とアーム８の間にはアーム作動シリンダ１４が、アーム８とバケット１０との間にはバケット作動シリンダ１６が、それぞれ介在されている。
【００１６】
図２を参照して作業腕の構造を典型的な作業腕であるブーム６によって説明する。ブーム６は、種々の鋼製部材を相互に溶接して矩形状の中空断面を有する箱型に形成されている。すなわち、ブーム６は、長手方向に延びる、上面板１８、下面板２０、左側面板２２、及び右側面板２４を備え、長手方向の一端部にはアーム８と連結するための連結部材である二股部材２６が、他端部には機体本体と連結するための円筒部材２８がそれぞれ取付けられている。矩形の中空断面には、二股部材２６が取付けられた端側から、中空断面を実質上閉塞するように配設された補強部材である、補強板３０、補強板３２、補強板３４が順次に備えられている。
【００１７】
先ず、図２とともに図３を参照してブーム６の本体部分の構造について説明する。矩形の断面を構成する例えば左側面板２２は、強度上板厚を部分的に変えるため、また材料の歩留りを良くするためなどから、ブーム６の長手方向において二股部材２６が取付けられた端側から順次、板２２ａ、板２２ｂ、板２２ｃに分割されて一体に接合されている。それぞれの接合部には、板各々の成形寸法のバラツキを吸収し互いに干渉しないようにするために隙間Ｓ（図３）が設けられ、隙間Ｓの部分には補強板３２、３４がそれぞれ位置付けられ、板２２ａと板２２ｂとは補強板３２を裏当金にして、また板２２ｂと板２２ｃとは補強板３４を裏当金にして、それぞれ一体に接合されている。補強板３２、３４は、比較的厚い板材を切断成形して形成されている。なお図２において図示は省略されているが、上面板１８、下面板２０、右側面板２４それぞれも、必要により適宜に分割され同様に接合される。
【００１８】
次に、図２とともに図４〜図６を参照して二股部材２６の部分の構造について説明する。二股部材２６は、断面Ｕ字状を成しＵ字の先端の各々が上面板１８及び下面板２０それぞれ接合された端部板３６と、左側面板２２及び右側面板２４の各々並びに端部板３６に接合された左右一対の連結板３８、３８とを備えている。上面板１８及び下面板２０と端部板３６の接合部に補強板３０が裏当金を兼ねて備えられている。
【００１９】
端部板３６は、一対の連結板３８、３８の間隔Ｗの幅を有する板部材をＵ字状に曲げて形成されている。連結板３８は比較的厚板により成形され、一対の連結板３８、３８各々の先端部には同一の軸線３９上に連結穴３８ａが形成されている。ブーム６の長手方向における、上面板１８及び下面板２０と端部板３６との接合位置は、左側面板２２、右側面板２４と一対の連結板３８、３８各々との接合位置に対して二股部材２６の先端側に、長さＬ離れて位置付けられている。補強板３０は、一対の連結板３８、３８並びに端部板３６のＵ字状により形成された矩形断面の大きさを成した矩形の皿状に、縁部を折り曲げて形成されている。上面板１８及び下面板２０と端部板３６の接合部にこの縁部が位置付けられている。左側面板２２及び右側面板２４と一対の連結板３８、３８の接合部には、帯板状の裏当金４０がそれぞれ備えられている。
【００２０】
上述したとおりの形態の作業腕構造の作用を説明する。
【００２１】
（１）部材点数の削減：
中空断面を有する溶接構成された作業腕であるブーム６の補強材３０、３２、３４を、部材接合部分の裏当金を兼ねた構造とすることにより、作業腕の部材点数及び溶接接合部分の削減が可能になる。
【００２２】
（２）強度の向上：
さらに、作業腕の端部に取付けられる連結部材である二股部材２６は、構造が簡素化されるとともに、端部板３６と上面板１８及び下面板２０との溶接位置がそれらの側面に位置する連結板３８の部分に位置付けられ、剛性の強い範囲の中に存在するため、端部板３６と上面板１８及び下面板２０との溶接部に作用する荷重が軽減される。
【００２３】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００２４】
（１）補強部材：
本実施の形態においては、補強板３２、３４は比較的厚板を切断成形して、補強板３０は比較的薄板を曲げ成形して形成されているが、補強板３２、３４を薄板の曲げ成形により形成しても良いし、補強板３０を厚板の切断成形により形成しても良い。
【００２５】
（２）補強部材：
また、本実施の形態において補強板３０、３２、３４は、中空断面を完全に閉塞する形状に形成されているが、裏当金の必要の有無に応じて必ずしも完全に中空断面を閉塞するものである必要はない。
【００２６】
（３）中空断面：
本実施の形態においては、中空断面の形状が矩形を成しているが、中空断面は矩形でなく円形あるいは他の多角形であってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に従って構成された作業機械の作業腕構造によれば、中空断面を有して溶接構成され、中空断面を実質上閉塞するよう配設された補強部材を有する作業腕の、部材の点数及び溶接接合部分を減らすことができるようにした、作業機械の作業腕構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された作業腕構造を備える典型的な作業機械である油圧ショベルの側面図。
【図２】図１に示す作業腕であるブームの拡大斜視図。
【図３】図２のＡ−Ａ矢印方向に見た接合部の拡大断面図。
【図４】図２のＢ矢印方向に見た連結部材の拡大側面図。
【図５】図４のＣ−Ｃ矢印方向に見た連結部材の上面図。
【図６】図４のＤ−Ｄ矢印方向に見た断面図。
【図７】従来の作業腕であるブームの拡大斜視図。
【図８】図７に示すブームの代表拡大断面図。
【図９】図７のＥ−Ｅ矢印方向に見た接合部の拡大断面図。
【符号の説明】
２：油圧ショベル（作業機械）
６：ブーム（作業腕）
１８：上面板
２０：下面板
２２：左側面板
２４：右側面板
２６：二股部材（連結部材）
３０：補強板（補強部材）
３２：補強板（補強部材）
３４：補強板（補強部材）
３６：端部板
３８：連結板
５０：ブーム（作業腕）
６４：裏当金
６６：補強板
６８：補強板
７０：補強板

Claims (1)

1. 中空断面を有する溶接構成された作業腕の、該中空断面を実質上閉塞するよう配設された補強部材が、板材を切断成形してあるいは縁部を折り曲げ皿状に成形して形成され、該作業腕を構成する部材の接合部分の裏当金を形成し、
   該作業腕は、該中空断面を矩形状に形成する長手方向に延びた上面板、下面板、及び左右の側面板を備え、また該作業腕の少なくとも一方の開口端に接合された連結部材を備え、
   該連結部材は、断面Ｕ字状に形成されＵ字の端の各々が該上面板及び下面板にそれぞれ接合された端部板と、該端部板の左右両側及び該左右の側板の各々に接合された一対の連結板とを備え、
   該上面板及び下面板と該端部板との接合部に該補強部材が備えられ、
   該作業腕の長手方向における、該上面板及び下面板と端部板との接合位置が、該左右の側面板の各々と一対の連結板各々との接合位置に対し該連結部材の先端側に位置付けられている、ことを特徴とする作業機械の作業腕構造。

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