JP4520663B2

JP4520663B2 - 建設機械の作業機のボス構造の製造方法

Info

Publication number: JP4520663B2
Application number: JP2001137535A
Authority: JP
Inventors: 剛小林; 明久高橋
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2021-05-08
Also published as: JP2002332654A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械の作業機のボス構造の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械として油圧ショベル２０を例にとりあげ、従来技術による油圧ショベル２０の作業機のボス構造について、標準仕様ブーム３１、および重負荷仕様ブーム３１Ａを例にして、図６乃至図１１により説明する。先ず、油圧ショベル２０について、図６により説明する。図６に示すように、油圧ショベル２０は、下部走行体２１と、下部走行体２１の上に旋回自在に搭載された上部旋回体２２とを備え、上部旋回体２２には、ブーム３１、アーム３２、バケット３３、およびブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、バケットシリンダ３６を有する作業機３０が備えられている。ブーム３１は、その後端部１６が旋回フレーム２２ａに上下揺動自在に装着されており、略中央部に設けたセンタボス部１７と旋回フレーム２２ａとの間に架設されたブームシリンダ３４を伸縮させることにより、起伏するようになっている。
【０００３】
このような油圧ショベル２０は、種々の作業に使用されるため、作業条件の過酷さの違いに対応して、標準仕様と異なる重負荷仕様等の作業機が準備されている。重負荷仕様の作業機は当然、標準仕様のものよりも高強度でなければならないが、同一機種という制約から外形寸法をあまり変えることはできない。従って、外形寸法をあまり変えないで高強度を得る方法として、従来から、板厚を厚くする方法がとられている。
【０００４】
次に、標準負荷仕様ブーム３１について、図７乃至図９により説明する。図７は標準負荷仕様ブーム３１の側面図で、図８は図７のＢ−Ｂ断面図で、図９は図８のＲ部詳細図である。図７、図８に示すように、ブーム３１は、上板１１、下板１２、左側板１３、右側板１４を断面箱形に組み立て、各板の接続部分を溶接して長手方向にヘの字状に形成し、前、後端部にブラケット１５，１６を溶接している。そして、左右側板１３、１４の略中央部に貫通孔を設け、該貫通孔に、前記ブームシリンダ３４を取付ける軸を挿入するためのセンタボス１７を溶接している。
【０００５】
図８に示すように、ブーム３１の左右側板１３，１４は、板厚がｔ3 であり、左右側板１３，１４の略中央部において、センタボス１７の左右両側のフランジ部１７ａの周縁部に開先径ｄ6 で溶接されている。これに対するフランジ部１７ａの溶接部は、図９に示すように、開先径、開先高さ、受部高さ、受部外径が、それぞれｄ7 ，ｔ3 ，ｂ5 ，ｄ8 である。また、フランジ部１７ａの厚さはｔ5としている。特に、開先高さは良好な溶接品質を確保するために、左右側板１３，１４の板厚ｔ3 に等しくしている。尚、センタボス１７は左右対称で、左右の受面ｓ4 間の距離はｂ4 である。
【０００６】
次に、重負荷仕様ブーム３１Ａについて、図１０，１１により説明する。図１０は、重負荷仕様ブーム３１Ａのセンタボス１７Ａを通る断面図で、図８に相当する。図１１は、図１０のＳ部詳細図である。図１０，１１に示すように、重負荷仕様ブーム３１Ａの左右側板１３Ａ，１４Ａは、板厚をｔ4 （ｔ4 ＞ｔ3 ）としている。従って、センタボス１７Ａは、標準負荷仕様ブーム３１のセンタボス１７と比較して、フランジ部１７ｂの溶接部の開先高さｔ4 、及びフランジ部１７ｂの厚さｔ6 （ｔ6 ＞ｔ5 ）が異なっている。このため、標準負荷仕様ブーム３１、重負荷仕様ブーム３１Ａでは、異なる仕様のセンタボス１７、１７Ａを準備する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に、上記センタボスは鋳物で造られるため、仕様の種類だけのセンタボスを準備することは、その型費、製造に要する時間、及び部品管理等の面からコストが高くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点に着目し、異なる負荷仕様の作業機に対して、ボスは共通の一つの鋳物素材で対応できるようにした建設機械の作業機のボス構造の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、本発明の第１発明は、対向する１対のボス溶接部材に軸を挿入するためのボスを溶接してなる建設機械の作業機のボス構造の製造方法において、ボスのフランジ部の表面から所定量削り込み、該削り込んだ表面からボス溶接部材受け面までの距離をボス溶接部材の板厚と等しくするように開先部を設けることを特徴とする。
【００１０】
第１発明によれば、ボスのフランジ部の表面を所定量削り込むことにより、削り込んだ表面からボス溶接部材受け面までの距離をボス溶接部材の板厚と等しくするようにしたため、共通の鋳物素材を使って機械加工により、板厚の異なる複数のボス溶接部材に対応できる。これにより、ボスの型費等の製作コストを安くすることができる。
【００１１】
また第２発明は、第１発明において、ボスのフランジ部のうち前記所定量の削り込みが行われていない部分の板厚はボス溶接部材の板厚と同等か、又はそれ以下であることを特徴としている。
【００１２】
第２発明によれば、ボスのフランジ部の板厚を必要最低限まで小さくできるので、ボスの重量が軽くなり、コストを更に安くできる。
【００１３】
また第３発明は、第１発明または第２発明において、板厚の大きいボス溶接部材と、板厚の小さいボス溶接部材とに対して、ボス素材が共通化されており、前記ボス素材のフランジ部の表面からボス溶接部材受け面までの距離は、板厚の大きい方のボス溶接部材の板厚と等しく、前記ボス素材を板厚の小さい方のボス溶接部材に用いる場合には、ボス素材のフランジ部を表面から所定量削り込み、該削り込んだ表面からボス溶接部材受け面までの距離を、板厚の小さい方のボス溶接部材の板厚と等しくするように開先部を設けることを特徴とする。
【００１４】
また第４発明は、第１発明から第３発明のいずれかにおいて、ボスのフランジ部の縁部は、前記所定量の削り込みが行われていない部分の表面からボス溶接部材受け面までの距離が、前記所定量の削り込みが行われていない部分の板厚よりも大きくなるように屈曲した形状となっていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図１乃至図５により説明する。以下では、本発明を油圧ショベルのブームに適用した例で説明する。
【００１６】
先ず、標準負荷仕様ブーム１０について、図１〜図３により説明する。図１は標準負荷仕様ブーム１０の側面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、また図３は図２のＰ部詳細図である。図１及び図２に示すように、ブーム１０は、上板１、下板２、左側板３、右側板４が断面箱形に組み立てられ、各板の接続部分が溶接されて長手方向にヘの字状に形成され、その前、後端にはブラケット５，６が溶接されている。そして、左右側板３、４の略中央部に貫通孔３ａ，４ａを設け、該貫通孔３ａ，４ａに、軸を挿入するためのセンタボス７が溶接されている。
【００１７】
図２に示すように、センタボス７は、２個のボス８，８の円筒部８ｂの端面同士を突合わせて接合部Ｗで接合して左右対称に一体構成し、その上で、左右両側のフランジ部８ａ，８ａの周縁部で左右側板３，４にそれぞれ溶接されている。各ボス８は、中心部の軸受部８ｃと、軸受部８ｃから軸心方向のボス内側に延伸する円筒部８ｂと、軸受部８ｃから径方向に広がるフランジ部８ａとが一体に鋳造されている。
【００１８】
ブーム１０の左右側板３，４は、板厚がｔ1 であり、左右側板３、４の略中央部において、ボス８のフランジ部８ａの周縁部に開先径ｄ1 で溶接されている。これに対するフランジ部８ａの溶接部は、図３に示すように、開先径、開先高さ、受部高さ、受部外径が、それぞれｄ4 ，ｔ1 ，ｂ2 ，ｄ5 である。また、フランジ部８ａの厚さ及び高さはｔ0 ，ｂ3 であり、本実施形態では厚さｔ0 を左右側板３，４の板厚ｔ1 と等しくしている。特に、フランジ部８ａの周縁部の開先高さは良好な溶接品質を確保するために、左右側板３，４の板厚ｔ1 に等しくしている。
【００１９】
このため、フランジ部８ａの直径ｄ2 以内の範囲の表面ｓ2 は、直径ｄ3 （ｄ3 ＞ｄ2 ）以上の範囲が開先高さｔ1 に対応した表面ｓ3 となるように、所定量ａだけ機械加工により削り込まれている。また、表面ｓ2 は、直径ｄ2 と直径ｄ3 の間で滑らかに表面ｓ3 に移行するように、機械加工されている。なお、センタボス７の左右受面ｓ1 間の距離はｂ1 である。
【００２０】
次に、重負荷仕様ブーム１０Ａについて、図４，５により説明する。図４は、重負荷仕様ブーム１０Ａのセンタボス部７Ａの断面図で、図２相当図であり、図５は図４のＱ部詳細図である。図４に示すように、重負荷仕様ブーム１０Ａのセンタボス７Ａは、２個のボス８Ａ，８Ａの円筒部８ｂの端面同士を突合わせて接合部Ｗで接合して左右対称に一体構成し、その上で、左右両側のフランジ部８ｄ，８ｄの周縁部で左右側板３Ａ，４Ａにそれぞれ溶接されている。それぞれのボス８Ａは、中心部の軸受部８ｃと、軸受部８ｃから軸心方向のボス内側に延伸する円筒部８ｂと、軸受部８ｃから径方向に広がるフランジ部８ｄとが一体に鋳造されている。
【００２１】
図４，５に示すように、重負荷仕様ブーム１０Ａの左右側板３Ａ，４Ａは、板厚をｔ2 （ｔ2 ＞ｔ1 ）としているが、センタボス７Ａは、標準負荷仕様ブーム１０のセンタボス７と比較して、フランジ部８ｄの溶接部の開先高さｔ2 のみが異なっており、フランジ部８ｄの厚さ及び高さは、開先径ｄ1 の最適化により、それぞれセンタボス７のフランジ部８ａの厚さｔ0 （本実施形態では、ｔ1 に等しくしている）及び高さｂ3 と同一にしている。ここで、厚さｔ0 、高さｂ3 は、共に素材寸法である。
【００２２】
次に、本実施形態の効果について、図１乃至図５を参照して説明する。標準負荷仕様ブーム１０の場合のセンタボス７は、フランジ部８ａの表面ｓ2を（ｔ2 −ｔ1 ）に相当する量ａだけ機械加工して表面ｓ3 を形成し、開先高さを左右側板３，４の板厚ｔ1 に等しくするようにしている。また、重負荷仕様ブーム１０Ａの場合のセンタボス７Ａは、そのフランジ部８ｄが機械加工前の標準負荷仕様ブーム１０のセンタボス７のフランジ部８ａと同一であるから、共通のボス素材を使用できる。従って、標準負荷仕様のセンタボス７と重負荷仕様のセンタボス７Ａとは鋳物素材を共通化することができ、よって製作コストを安くすることができる。また、それぞれのセンタボス７，７Ａのフランジ部８ａ，８ｄの厚さｔ0 は、開先径ｄ1 の最適化により、標準負荷仕様ブーム１０の左右側板３，４の板厚ｔ1 と等しくしたので、センタボス７，７Ａの重量が軽くなり、コストを更に安くすることができる。
【００２３】
なお、上記の実施形態では、センタボス７，７Ａは、それぞれボス８，８Ａを２個対称形に接合して一体構成したが、図８，１０に示すボスと同様に初めから一体として鋳造してもよい。また、上記の実施形態では、本発明の建設機械の作業機のボス構造を油圧ショベルのブームに適用したが、これに限定されず、油圧ショベルのアーム、及び他の建設機械の作業機フレーム等にも適用できることは勿論である。
【００２４】
以上説明したように、本発明によると、ボスのフランジ部の表面から所定量だけ削り込んで、この削り込んだ表面からボス溶接部材（実施形態の左右側板）の受け面までの距離が該ボス溶接部材の板厚と等しくなるように開先部を設けたため、共通のボス素材を使って機械加工により、板厚の異なる複数のボス溶接部材に対応できるので、ボスの型費、製造、部品管理等の製作コストを安くできる。また、ボスのフランジ部の板厚を、共通化する対象の複数のボス溶接部材の内、板厚の小さい方と等しくするように開先径ｄ1 を最適化することにより、フランジ部の板厚はボス溶接部材の板厚と同等か、あるいはそれ以下とすることができる。このため、ボスのフランジ部の板厚を必要最低限まで小さくできるので、ボスの重量が軽くなり、コストを更に安くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る標準負荷仕様ブームの側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＰ部詳細図である。
【図４】本発明に係る重負荷仕様ブームのセンタボス部の断面図である。
【図５】図４のＱ部詳細図である。
【図６】油圧ショベルの側面図である。
【図７】従来の標準負荷仕様ブームの側面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図８のＲ部詳細図である。
【図１０】従来の重負荷仕様ブームのセンタボス部の断面図である。
【図１１】図１０のＳ部詳細図である。
【符号の説明】
１，１Ａ...上板、２，２Ａ...下板、３，３Ａ...左側板（ボス溶接部材）、４，４Ａ...右側板（ボス溶接部材）、３ａ，４ａ...貫通孔、５，６...前、後端ブラケット、７，７Ａ...センタボス、８，８Ａ...ボス、８ａ，８ｄ...フランジ部、８ｂ...円筒部、８ｃ...軸受部、１０...標準仕様ブーム、１０Ａ...重負荷仕様ブーム、２０...油圧ショベル、２１...下部走行体、２２...上部旋回体、３０...作業機、３１，３１Ａ...ブーム、３２...アーム、３３...バケット、３４...ブームシリンダ。

Claims

対向する１対のボス溶接部材(3,4)に軸を挿入するためのボス(7) を溶接してなる建設機械の作業機のボス構造の製造方法において、ボス(7) のフランジ部(8a)の表面(s2)から所定量削り込み、該削り込んだ表面(s3)からボス溶接部材(3,4)受け面(s1)までの距離をボス溶接部材(3,4)の板厚(t1)と等しくするように開先部を設けることを特徴とする建設機械の作業機のボス構造の製造方法。
請求項１記載の建設機械の作業機のボス構造の製造方法において、ボス(7) のフランジ部(8a,8d)のうち前記所定量の削り込みが行われていない部分の板厚(t0)はボス溶接部材(3,4,3A,4A)の板厚(t1,t2)と同等か、又はそれ以下であることを特徴とする建設機械の作業機のボス構造の製造方法。
請求項１又は２記載の建設機械の作業機のボス構造の製造方法において、板厚の大きいボス溶接部材と、板厚の小さいボス溶接部材とに対して、ボス素材が共通化されており、前記ボス素材のフランジ部の表面からボス溶接部材受け面までの距離は、板厚の大きい方のボス溶接部材の板厚と等しく、前記ボス素材を板厚の小さい方のボス溶接部材に用いる場合には、前記ボス素材のフランジ部を表面から所定量削り込み、該削り込んだ表面からボス溶接部材受け面までの距離を、板厚の小さい方のボス溶接部材の板厚と等しくするように開先部を設けることを特徴とする建設機械の作業機のボス構造の製造方法。
請求項１から３のいずれかに記載の建設機械の作業機のボス構造の製造方法において、ボスのフランジ部の縁部は、前記所定量の削り込みが行われていない部分の表面からボス溶接部材受け面までの距離が、前記所定量の削り込みが行われていない部分の板厚よりも大きくなるように屈曲した形状となっていることを特徴とする建設機械の作業機のボス構造の製造方法。