JP4704888B2

JP4704888B2 - 部品支持具、部品支持構造および建設機械

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Publication number: JP4704888B2
Application number: JP2005315216A
Authority: JP
Inventors: 英二名畑; 尚久岩沢; 裕二寺坂
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: JP2007120194A

Description

本発明は、部品支持具、部品支持構造および建設機械に関する。

所定の母材にある部品を取り付ける場合、母材と部品とを繋ぐための部品支持具が用いられることがある。例えば、油圧ショベルが備えるブームの上面板に配管を取り付けるためのパイプクランプ装置が知られている（特許文献１参照）。ここでは、上面板に螺子穴付きのブロックと座板が溶接され、螺子穴付きのブロックに配管が締結固定される。

また、他の例としては、図９に示すような、建設機械の部品支持構造１００が挙げられる。この部品支持構造１００は、油圧ショベルのアーム８００を母材として、配管２００をアーム８００に固定するための構造である。部品支持構造１００は、アーム８００の側方であり且つアーム８００の上面と略同じ高さ位置において配管２００を支持している。配管２００は、アーム８００の側面に沿ってアーム８００の下面から上面に向かって延び、アーム８００の上面近傍においてアーム８００の長手方向に向けて屈曲した形状となっている。部品支持構造１００は、配管２００の屈曲部近傍であり且つアーム８００の長手方向に平行な部分を支持しており、アーム８００の上面から側方に離れた位置にある配管２００を支持するために片持ちの支持構造となっている。この部品支持構造１００は、図１０に示すように、配管２００と配管クランプ３００と部品支持具４００とを備える。

配管２００は、上述したようにアーム８００に沿って設けられているが、部品支持構造１００に含まれるのは、アーム８００の長手方向に平行な部分であり、アームの側面から側方に僅かに離れ且つアーム８の上面と略同じ高さに位置している。配管２００は、配管クランプ３００を介して部品支持具４００のフランジ部４０１に取り付けられる。

配管クランプ３００は、配管２００を把持すると共に、アーム８００の側端部から側方に突出する部品支持具４００のフランジ部４０１に固定される。配管クランプ３００は、クランプ部３０１とクランプ固定部３０２とを有する。クランプ部３０１は、配管２００が挿通される中空の欠円筒状の形状を有している。クランプ固定部３０２は、互いに平行に配置された２つの板状部分を有しており、クランプ部３０１の側面の切り欠きに繋がっている。クランプ固定部３０２は、フランジ部４０１を挟持した状態で螺子やリベットによりフランジ部４０１に固定される。

部品支持具４００は、図１１に示すように、全体として長方形の外形を有しており、長手方向の中間部分に設けられたくびれを挟んで固定部４０２とフランジ部４０１とが設けられている。この部品支持具４００は、固定部４０２の端部に沿ってアーム８００の上面に溶接され、フランジ部４０１がアーム８００から側方に突出するように設けられる。これにより、固定部４０２に沿って固定部４０２の３方を囲むように溶接部分５００が形成される。

なお、図９に示すように、アーム８００には、部品支持構造１００以外にも、他の部品支持構造１０１，１０２が設けられる。部品支持構造１０１は、配管２００をアーム８００の側面に固定するための構造であり、アーム８００の側方であり且つアーム８００の上面と略同じ高さ位置において配管２００を支持している。部品支持構造１０１は、部品支持構造１００よりもアームの先端側において、アーム８００の長手方向に平行な配管２００を支持する。また、部品支持構造１０２は、配管２００をアーム８００の側面において固定するための構造であり、アーム８００の側面の側方において配管２００を支持している。配管２００は、先端近傍でアーム８００の下面に向けて屈曲しており、部品支持構造１０２は、下面へ向けて延びる配管２００を支持している。
実開平５−１０５４７号公報

上記のように部品支持具を介して母材と部品とが固定される場合、母材や部品に発生する応力によって、部品支持具を固定している溶接部分に大きな応力集中が発生することがある。例えば、上記の油圧ショベルの例（図１０参照）では、アーム８００の動作によってアーム８００が変形し、この変形が部品支持具４００によって抑えられる結果、部品支持具４００をアームに固定している溶接部分５００において応力集中が生じる。また、配管２００の重量や変形によっても応力集中が生じる。このため、部品支持具４００の溶接部分５００において疲労破壊が生じ易くなる。

本発明の課題は、溶接部分での応力集中を緩和することができる部品支持具、部品支持構造および建設機械を提供することにある。

第１発明に係る部品支持具は、所定の母材に溶接によって取り付けられる部品支持具であって、母材に溶接により固定される固定部と、固定部に繋がったフランジ部とを備える。そして、固定部は、フランジ部と繋がる側の第１端部と、フランジ部と反対側の第２端部とを有する。そして、第１端部は、フランジ部に繋がる第１分岐と、第１分岐を間に挟んで配置される第２分岐および第３分岐との３つに分かれた形状となっている。

この部品支持具では、固定部のフランジ部と繋がる側の第１端部が３つに分かれた形状となることにより、固定部の剛性が下げられる。このため、部品支持具が母材に溶接された場合に、固定部が母材の変形に追従し易くなり、溶接部分での応力集中を緩和することができる。

第２発明に係る部品支持具は、第１発明の部品支持具であって、第２端部は、フランジ部に向かう方向に凹んだ１または複数の第１凹部が設けられることにより、複数の方向に分かれた形状となっている。

この部品支持具では、第２端部にフランジ部に向かう方向に凹んだ１または複数の第１凹部が設けられることにより、固定部の剛性を下げることができる。

第３発明に係る部品支持具は、第２発明の部品支持具であって、第１凹部は、第２端部側に位置する第１空間と、第１空間よりフランジ部側に位置し第１空間よりも幅の大きい第２空間とを有する。

この部品支持具では、第１凹部が第１空間と第２空間とを有することにより、第１凹部のフランジ部側が広がった形状となる。そして、このような形状により、固定部の剛性をより下げて、溶接部分での応力集中をより緩和することができる。

第４発明に係る部品支持具は、第１発明から第３発明のいずれかの部品支持具であって、固定部は、第２端部が２つに分かれた形状となっている。

この部品支持具では、固定部の第２端部が２つに分かれた形状となっていることにより、溶接部分での応力集中を緩和することができる。

第５発明に係る部品支持具は、第１発明から第４発明のいずれかの部品支持具であって、第１端部は、固定部に向かう方向に凹んだ第２凹部が第１分岐の両側方に設けられることにより３つに分かれた形状となっている。

この部品支持具では、固定部に向かう方向に凹んだ第２凹部が第１分岐の両側方に設けられることにより、固定部の剛性を下げることができる。

第６発明に係る部品支持具は、第１発明から第５発明のいずれかの部品支持具であって、固定部は、第２端部側ほど先細りとなるように、第１端部と第２端部との間の両側端部が傾斜した形状となっている。

この部品支持具では、固定部が第２端部側ほど先細りの形状であることにより、フランジ部に加えられる力の影響を抑えることができ、溶接部分での応力集中を緩和することができる。

第７発明に係る部品支持具は、第１発明から第５発明のいずれかの部品支持具であって、固定部は、第１端部と第２端部との間の両側端部が互いに平行な形状となっている。

この部品支持具では、固定部が第２端部側ほど広がった形状である場合と比べて、フランジ部に加えられる力の影響を抑えることができ、溶接部分での応力集中を緩和することができる。

第８発明に係る部品支持構造は、所定の母材と、部品支持具と、所定の部品とを備える。部品支持具は、母材に溶接により固定される固定部と、固定部に繋がったフランジ部とを備え、片持ち状態になるように母材に取り付けられる。部品は、母材から突出するフランジ部に取り付けられる。そして、固定部は、フランジ部と繋がる側の第１端部と、フランジ部と反対側の第２端部とを有し、第１端部と第２端部との間の第１側端部に沿って設けられる第１溶接部分と、第１側端部の反対側に位置する第２側端部に沿って設けられる第２溶接部分とおいて母材に溶接される。また、第１端部は、フランジ部に繋がる第１分岐と、第１分岐を間に挟んで配置される第２分岐および第３分岐との３つに分かれた形状となっている。

この部品支持構造では、部品支持具において、固定部のフランジ部と繋がる側の第１端部が３つに分かれた形状となることにより、固定部の剛性が下げられる。このため、固定部が母材の変形に追従し易くなり、溶接部分での応力集中を緩和することができる。

第９発明に係る部品支持構造は、第８発明の部品支持構造であって、第１溶接部分と第２溶接部分とは、互いに繋がらないように設けられる。

この部品支持構造では、第１溶接部分と第２溶接部分とが、互いに繋がらないように設けられることにより、溶接部分でも剛性が下げられる。これにより、固定部が母材の変形により追従し易くなり、溶接部分での応力集中をより緩和することができる。

第１０発明に係る部品支持構造は、第８発明または第９発明の部品支持構造であって、第１溶接部分と第２溶接部分とは、母材の主応力方向に距離を隔てて設けられる。

この部品支持構造では、第１溶接部分と第２溶接部分とが母材の主応力方向に距離を隔てて設けられることにより、部品支持具および溶接部分が母材の主応力方向の変形により追従し易くなる。これにより、溶接部分での応力集中をより緩和することができる。

第１１発明に係る部品支持構造は、第８発明から第１０発明のいずれかの部品支持構造であって、第２端部は、フランジ部に向かう方向に凹んだ１または複数の第１凹部が設けられることにより、複数の方向に分かれた形状となっている。

この部品支持構造では、第２端部にフランジ部に向かう方向に凹んだ１または複数の第１凹部が設けられることにより、固定部の剛性を下げることができる。

第１２発明に係る部品支持構造は、第１１発明の部品支持構造であって、第１溶接部分と第２溶接部分との第２端部側の端部は、第１凹部を間に挟んで距離を隔てて設けられる。

この部品支持構造では、第１溶接部分と第２溶接部分との第２端部側の端部が、第１凹部を間に挟んで距離を隔てて設けられることにより、第１溶接部分と第２溶接部分とが繋がらない形状となっている。

第１３発明に係る部品支持構造は、第１２発明の部品支持構造であって、第１溶接部分は、第１側端部から第２端部の一部に接する位置まで設けられる。また、第２溶接部分は、第２側端部から第２端部の一部に接する位置まで設けられる。

この部品支持構造では、第１溶接部分が第１側端部から第２端部の一部に接する位置まで回り込んでおり、第２溶接部分は、第２側端部から第２端部の一部に接する位置まで回り込んでいる。このため、第１溶接部分と第２溶接部分との第２端部側の端部は、第２端部の第１凹部近傍に位置している。溶接部分の端部は応力集中が大きくなり易い場所であるが、この部品支持構造では、第１凹部が設けられることによって、第１凹部近傍の剛性が下げられ、応力集中が緩和される。従って、第１溶接部分と第２溶接部分との第２端部側の端部が第１凹部近傍に位置することにより、第１溶接部分と第２溶接部分との第２端部側の端部での応力集中を緩和することができる。

第１４発明に係る部品支持構造は、第１１発明から第１３発明のいずれかの部品支持構造であって、第１凹部は、第２端部側に位置する第１空間と、第１空間よりフランジ部側に位置し第１空間よりも幅の大きい第２空間とを有する。

この部品支持構造では、第１凹部が第１空間と第２空間とを有することにより、第１凹部のフランジ部側が広がった形状となる。そして、このような形状により、固定部の剛性をより下げて、溶接部分での応力集中をより緩和することができる。

第１５発明に係る部品支持構造は、第８発明から第１４発明のいずれかの部品支持構造であって、固定部は、第２端部が２つに分かれた形状となっている。

この部品支持構造では、固定部の第２端部が２つに分かれた形状となっていることにより、溶接部分での応力集中を緩和することができる。

第１６発明に係る部品支持構造は、第８発明から第１５発明のいずれかの部品支持構造であって、第１端部は、固定部に向かう方向に凹んだ第２凹部がフランジ部に繋がる第１分岐の両側方に設けられることにより３つに分かれた形状となっている。

この部品支持構造では、固定部に向かう方向に凹んだ第２凹部が第１分岐の両側方に設けられることにより、固定部の剛性を下げることができる。

第１７発明に係る部品支持構造は、第１６発明の部品支持構造であって、第１溶接部分および第２溶接部分は、フランジ部と固定部とを結ぶ方向に第２凹部の底をフランジ部側に越える位置まで設けられている。

この部品支持構造では、第１溶接部分および第２溶接部分が、フランジ部と固定部とを結ぶ方向に第２凹部の底をフランジ部側に越える位置まで設けられているため、第１溶接部分および第２溶接部分のフランジ部側の端部が第２分岐と第３分岐の先端近傍に位置している。第２分岐と第３分岐の先端近傍は、剛性が下げられることによって応力集中が緩和されているため、第１溶接部分および第２溶接部分のフランジ部側の端部における応力集中を緩和することができる。

第１８発明に係る部品支持構造は、第８発明から第１７発明のいずれかの部品支持構造であって、固定部は、第２端部側ほど先細りとなるように、第１側端部と第２側端部とが傾斜した形状となっている。

この部品支持構造では、固定部が第２端部側ほど先細りの形状であることにより、フランジ部に加えられる力の影響を抑えることができ、溶接部分での応力集中を緩和することができる。

第１９発明に係る部品支持構造は、第８発明から第１７発明のいずれかの部品支持構造であって、固定部は、第１側端部と第２側端部とが互いに平行な形状となっている。

この部品支持構造では、固定部が第２端部側ほど広がった形状である場合と比べて、フランジ部に加えられる力の影響を抑えることができ、溶接部分での応力集中を緩和することができる。

第２０発明に係る建設機械は、本体部と、作業機と、部品支持構造とを備える。作業機は、本体部に対し揺動可能に設けられたものである。部品支持構造は、作業機を母材として設けられた第８発明から第１９発明のいずれかに記載のものである。

建設機械では、作業機が揺動することにより作業機が変形するため、作業機に溶接される部品支持具がその変形による応力を受ける。また、部品支持構造によって支持される部品からも力の作用を受ける。このため、部品支持具の溶接部分において応力集中が生じ、疲労破壊し易い。しかし、この建設機械では、部品支持構造の部品支持具において、固定部のフランジ部と繋がる側の第１端部が３つに分かれた形状となることにより、固定部の剛性が下げられる。このため、部品支持具の固定部が作業機の変形に追従し易くなり、溶接部分での応力集中を緩和することができる。

第２１発明に係る建設機械は、第２０発明の建設機械であって、作業機は、水平方向に平行な回転軸を中心に揺動可能であり、固定部は、作業機の上面に溶接される。また、フランジ部は、作業機の回転軸と平行な方向に作業機から突出するように設けられる。

作業機の上面には、作業機が上方に移動する場合に圧縮力が作用し、作業機が下方に移動する場合に引張力が作用する。この場合、作業機の上面の主応力は、作業機の上面に沿って作業機の回転軸と垂直な方向に作用する。

この建設機械では、フランジ部が、作業機の回転軸と平行な方向に作業機から突出するように設けられており、その反対側の固定部の第１端部が３つに分かれた形状となっている。このため、固定部は、上記のような作業機の上面の主応力方向の変形に対して特に追従しやすくなっている。これにより、この建設機械では、溶接部分での応力集中をより効果的に緩和することができる。

第２２発明に係る建設機械は、第２１発明の建設機械であって、部品支持具によって支持される部品は、作業機に沿って設けられる配管である。

この建設機械では、作業機に沿って設けられる配管からの力による溶接部分での応力集中を緩和することができる。

本発明に係る部品支持具では、固定部のフランジ部と繋がる側の第１端部が３つに分かれた形状となることにより、固定部の剛性が下げられる。このため、母材に溶接された場合に、固定部が母材の変形に追従し易くなり、溶接部分での応力集中を緩和することができる。

＜第１実施形態＞
〈全体構成〉
本発明の第１実施形態にかかる油圧ショベル１（建設機械）を図１に示す。この油圧ショベル１は、走行用油圧モータにより駆動される走行装置２ａを備えてなる下部走行体２と、旋回用油圧モータにより駆動される旋回装置（図示せず）と、この旋回装置を介して下部走行体２上に配される上部旋回体４（本体部）と、この上部旋回体４の前部中央位置に取着される作業機５と、その上部旋回体４の前部左方位置に設けられる運転室６を備えて構成されている。

〈作業機の構成〉
作業機５は、上部旋回体４側から順にブーム７、アーム８およびバケット９がそれぞれ回動可能に連結されてなり、これらブーム７、アーム８およびバケット９のそれぞれに対応するように油圧シリンダ（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２）が配置されている。この油圧ショベル１には、図示しない油圧回路が設けられており、エンジンにより駆動される油圧ポンプから吐出される圧油がブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２に供給および排出されることにより、各油圧シリンダが駆動される。

ブーム７は、屈曲した外形を有しており、基端部が上部旋回体４に回転可能に設けられている。ブーム７は、ブームシリンダ１０の駆動により、水平方向に平行な回転軸を中心に回転可能である。これにより、ブーム７は上部旋回体４に対して揺動可能となっている。ブーム７の上面には、アームシリンダ１１の一端が固定されている。また、ブーム７の側面には、ブームシリンダ１０の一端が固定されている。なお。ブームシリンダ１０の他端は、上部旋回体４に固定されている。

アーム８は、先細りのテーパ状の外形を有する部材であり、ブーム７の先端に回転可能に設けられている。アーム８は、アームシリンダ１１の駆動により、水平方向に平行な回転軸を中心に回転可能である。これにより、アーム８がブーム７に対して揺動可能となっている。アーム８の後端部には、アームシリンダ１１の他端が固定されている。アーム８の上面８０には、バケットシリンダ１２の一端が固定されている。また、アーム８の側面に沿って、圧油が流れる配管（図示せず）が配置されている。この配管は、図９に示す従来の油圧ショベルと同様に、３つの配管支持構造によって固定されているが、本願発明では図９の配管支持構造１００に換えて、図２および図３に示すような配管支持構造１３ａ（部品支持構造）が備えられている。配管支持構造１３ａについては後に詳述する。

バケット９は、アーム８の先端に回転可能に設けられており、バケットシリンダ１２の駆動により水平方向に平行な回転軸を中心に回転可能である。これにより、バケット９は、アーム８に対して揺動可能となっている。バケット９の後端部には、バケットシリンダ１２の他端が固定されている。

〈配管支持構造〉
配管支持構造１３ａは、図２に示すように、アーム８の上面８０に設けられており、本実施形態では、２つの配管支持構造１３ａが設けられている。これらの配管支持構造１３ａは同じ構造であるため、以下、一方の配管支持構造１３ａについてのみ説明する。なお、配管支持構造１３ａは、図１０に示す従来と同様の配管２００と配管クランプ３００とを有しているが、図２では、理解の容易のため、配管支持構造１３ａの構成のうち、配管支持具１４ａ（部品支持具）と母材としてのアーム８の上面８０の一部のみを図示している。

〔配管支持具〕
配管支持具１４ａは、アーム８の上面８０に溶接によって取り付けられる金属製の板状のものである。この配管支持具１４ａは、一枚の金属プレートをガスやレーザー等によって溶断することによって形成されるが、他の製造方法によって製造されるものであってもよい。配管支持具１４ａは、図３に示すように、フランジ部１５ａと固定部１６ａとを有する。

フランジ部１５ａは、配管クランプが固定される部分であり、アーム８の回転の中心軸と平行な方向（矢印Ａ１，Ａ２参照）にアーム８から突出するように設けられている。すなわち、フランジ部１５ａは、アーム８の上面８０の側端部から側方に突出している（図２参照）。フランジ部１５ａは、一端が固定部１６ａに繋がっており、他端に配管クランプが固定される。

固定部１６ａは、アーム８の上面８０に溶接により固定される部分である。固定部１６ａのフランジ部１５ａと繋がる側の第１端部１７は、フランジ部１５ａと繋がる部分を含めて３つに分かれた形状となっており、固定部１６ａのフランジ部１５ａと反対側の第２端部１８は、２つに分かれた形状となっている。

第２端部１８は、固定部１６ａからフランジ部１５ａに向かう方向（矢印Ａ１参照）に凹んだ第１凹部１９が設けられることにより、２つに分かれた形状となっている。この第１凹部１９は、第２端部１８側に位置する第１空間２０と、第１空間２０よりフランジ部１５ａ側に位置し第１空間２０よりも幅の大きい第２空間２１とを有しており、フランジ部１５ａに近い側が広がった形状となっている。なお、第１空間２０は第２端部１８から矢印Ａ１の方向に直線的に凹んだ形状であり、第２空間２１は楕円形状となっている。

第１端部１７は、フランジ部１５ａに繋がる第１分岐２２と、第１分岐２２を間に挟んで配置される第２分岐２３および第３分岐２４との３つに分かれた形状となっている。第１端部１７は、フランジ部１５ａから固定部１６ａに向かう方向（矢印Ａ２参照）に凹んだ第２凹部２５が第１分岐２２の両側方に設けられることにより３つに分かれた形状となっている。この第２凹部２５は第１凹部１９と異なり、矢印Ａ２の方向に直線的に凹み、その底部が緩やかに湾曲した円弧状の形状となっている。

また、固定部１６ａは、第２端部１８側ほど先細りとなり、第１端部１７と第２端部１８との間の両側端部２６，２７（以下、「第１側端部２６」、「第２側端部２７」と呼ぶ）は傾斜した形状となっており、第２端部１８の幅は、第１端部１７の幅よりも小さい。なお、固定部１６ａは、厚み方向に関しても、第２端部１８側ほど先細りとなるようにテーパが設けられており、このテーパは第２空間２１の中間から第２端部１８までに亘って設けられている。

以上のように、この配管支持具１４ａでは、固定部１６ａの第１側端部２６と第２側端部２７との間に複数の凹部１９，２５が設けられており、第１側端部２６と第２側端部２７との間の剛性を小さくする形状となっている。第１側端部２６と第２側端部２７とを結ぶ方向（矢印Ａ３参照）は、アーム８の上面８０の長手方向と一致する方向であり、アーム８の動作によって生じるアーム８の上面８０の主応力方向に一致している。なお、矢印Ａ１と矢印Ａ２とは矢印Ａ３に直交している。

〔溶接部分の形状〕
上記の配管支持具１４ａは、アーク溶接等の溶接手段によってアーム８の上面８０に溶接される。ここで、配管支持具１４ａは、第１側端部２６に沿って設けられる第１溶接部分３１と、第１側端部２６の反対側に位置する第２側端部２７に沿って設けられる第２溶接部分３２とにおいてアーム８に溶接され、各溶接部分には溶接ビードが形成されている。

第１溶接部分３１は、第１側端部２６から第２端部１８の一部に接する位置まで設けられている。第１溶接部分３１の第２端部１８側の端部３３は、第２端部１８の第１凹部１９近傍に位置しており、第１溶接部分３１の第１端部１７側の端部３４は、フランジ部１５ａと固定部１６ａとを結ぶ方向（矢印Ａ１，Ａ２参照）に第２凹部２５の底をフランジ部１５ａ側に越えた位置に設けられている。

第２溶接部分３２は、第２側端部２７から第２端部１８の一部に接する位置まで設けられている。第２溶接部分３２の第２端部１８側の端部３５は、第２端部１８の第１凹部１９近傍に位置しており、第２溶接部分３２の第１端部１７側の端部３６は、フランジ部１５ａと固定部１６ａとを結ぶ方向（矢印Ａ１，Ａ２参照）に第２凹部２５の底をフランジ部１５ａ側に越える位置に設けられている。

上記のように、第１溶接部分３１と第２溶接部分３２との第２端部１８側の端部３３，３５は、第１凹部１９を間に挟んで距離を隔てて設けられている。このため、第１溶接部分３１と第２溶接部分３２との第２端部１８側の端部３３，３５は、アーム８の上面８０の主応力方向（矢印Ａ３参照）に直線状に繋がらないように設けられている。また、第１溶接部分３１と第２溶接部分３２との第１端部１７側の端部３４，３６は、アーム８の上面８０の主応力方向において、第２凹部２５を間に挟んで距離を隔てて設けられる。このように、第１溶接部分３１と第２溶接部分３２とは、互いに直接繋がらないように設けられており、第１溶接部分３１と第２溶接部分３２は、アーム８の上面８０の主応力方向に距離を隔てて設けられている。

〈特長〉
（１）
一般に、油圧ショベルの作業時には、作業機に作用する衝撃的な荷重により、作業機が変形し、大きな応力が発生する。配管支持構造が、このような変形が生じる場所に設けられた場合、溶接場所での変形が抑え込まれることにより、溶接部分に大きな応力集中が生じる。また、圧油が流れる配管は、油圧の上昇と下降とによって、作業機とは異なる動きをする。そのため、作業機と配管とを接続する配管支持構造には、配管と作業機との相対的な動きにより、ねじりや引き剥がしなどの力が作業し、これらの力からも溶接部分に応力集中が生じる。このような応力集中を避けるため、配管支持構造の設置場所が、変形の小さい場所に制限されたり、設置場所の補強が必要になるといった問題がある。さらに、近年、機能向上や製造コスト削減のために作業機の軽量化が進められ、作業機の母材に働く応力が増大する傾向があり、ますます配管支持構造の設置の制約が多くなっている。

しかし、本発明に係る油圧ショベル１では、配管支持構造１３ａにおいて、配管支持具１４ａおよび溶接部分３１，３２が上記のような形状であることによって、剛性が下げられている。このため、母材としてのアーム８の上面８０を拘束することによって溶接部分３１，３２に発生する応力が緩和され、応力集中による疲労破壊の発生を抑えることができる。これにより、アーム８の上面のように、変形が大きく大きな応力が発生する部位にも補強を行うことなく簡易な構造で配管を固定することができる。このため、設置位置の制約および補強の実施を少なくすることができ、配管の設置コストを低減することができる。

（２）
溶接部分の端部においては、ビード形状の影響により応力集中が大きくなる傾向があるが、本発明にかかる油圧ショベル１では、第１溶接部分３１と第２溶接部分３２とが繋がらないように設けられており、アーム８の上面８０の変形に追従し易くなっている。このため、溶接部分３１，３２での応力を緩和することができる。

また、第１溶接部分３１および第２溶接部分３２の第２端部１８側の端部３３，３５が、それぞれ第１側端部２６に接する位置と第２側端部２７に接する位置まで回り込んでいることによっても、第１溶接部分３１の端部３３や第２溶接部分３２の端部３５に作用する応力を緩和することができる。

さらに、第１溶接部分３１および第２溶接部分３２の第１端部１７側の端部３４，３６が、それぞれ第２凹部２５の底よりもフランジ部１５ａ側に位置している。すなわち、第１溶接部分３１および第２溶接部分３２の第１端部１７側の端部３４，３６は、第２凹部２５によって剛性が下げられた第２分岐２３および第３分岐２４の先端近傍に位置している。これにより、溶接部分３１，３２での応力を緩和することができる。

（３）
配管からフランジ部に伝わるねじり力は、フランジ部から最も遠い溶接部分において大きな応力集中を発生させる。また、母材の拘束により発生する応力は、主応力方向に対して最も突出した部分において大きな応力集中を発生させる傾向がある。

そこで、本願発明に係る油圧ショベル１では、固定部１６ａを第２端部１８側ほど先細りの形状とすることにより、フランジ部１５ａから溶接部分３１，３２の端部３３，３５までの距離を短くすると共に、主応力方向に突出する部分の大きさを抑えている。これにより、溶接部分３１，３２に作用する応力を小さくすることができる。

また、第１溶接部分３１と第２溶接部分３２とが繋がらないように設けられることにより、配管からのねじり力およびアーム８の上面８０の変形による力を分散して受けることができ、応力をさらに小さくすることができる。

（４）
本願発明にかかる油圧ショベル１の配管支持構造１３ａは、上述したように、従来の配管支持構造よりも溶接部分での応力を緩和することができるものである。このことを示す解析結果を図４に示す。この解析結果は、本願発明にかかる配管支持構造１３ａに作用する応力の分布（図４（ａ）参照）と、従来の配管支持構造１００に作業する応力の分布（図４（ｂ）参照）とを比較したものである。なお、図４（ａ）と図４（ｂ）とにおいて同種のハッチングが施された領域は、同じ大きさの応力帯を示している。

図４（ｂ）を見ると、最も高い応力が作用しているのは領域２０１，２０２であり、溶接部分５００のうち固定部４０２の側端部に沿って分布している。これに対して、図４（ａ）では、図４（ｂ）の応力帯２０１，２０２と同じ大きさの応力が作用している部分は、領域３１１，３１２であり、領域２０１，２０２と比べると極小さな面積となっている。なお、図４（ａ）では、溶接部分３１，３２に沿って発生している領域３１３の応力は、図４（ｂ）の領域２０１，２０２の応力よりも小さい。

以上の解析結果からも分かるように、本願発明に係る配管支持構造１３ａは、従来の配管支持構造１００よりも溶接部分３１，３２での応力を緩和することができる。

応力の緩和の効果に関しては本実施形態にかかる配管支持構造１３ａが最も望ましいが、以下の第２実施形態から第４実施形態に示す配管支持構造１３ｂ−１３ｄであっても応力の緩和の効果を奏することができる。

＜第２実施形態＞
本願発明の第２実施形態に係る配管支持構造１３ｂを図５に示す。この配管支持構造１３ｂでは、配管支持具１４ｂの固定部１６ｂの第１凹部１９ｂの幅が、第２端部１８ｂ側とフランジ部１５ｂ側とで同じであり、第１凹部１９ｂが、固定部１６ｂからフランジ部１５ｂに向かう方向（矢印Ａ１参照）に直線的に凹んだ形状となっている。なお、第１凹部１９ｂの底は緩やかに湾曲した円弧状の形状となっている。

他の構造については、第１実施形態に係る配管支持構造１３ａと同様である。

＜第３実施形態＞
本願発明の第３実施形態に係る配管支持構造１３ｃを図６に示す。この配管支持構造１３ｃでは、配管支持具１４ｃの固定部１６ｃは、第１側端部２６ｃと第２側端部２７ｃとが互いに平行な形状となっている。

＜第４実施形態＞
本願発明の第４実施形態に係る配管支持構造１３ｄを図７に示す。この配管支持構造１３ｄでは、配管支持具１４ｄの固定部１６ｄの幅Ｄ１が、第１実施形態に係る配管支持具１４ａの固定部１６ａの幅よりも大きい。例えば、第１実施形態に係る配管支持具１４ａにおいて、フランジ部１５ａの幅を１としたとき、固定部１６ａの第１端部１７の幅は１．８であり、第２端部１８の幅は１．２である。これに対して、第３実施形態に係る配管支持具１４ｄでは、フランジ部１５ｄの幅Ｄ２は第１実施形態に係る配管支持具１４ａのフランジ部１５ａと同じであり、これを１としたとき、固定部１６ｄの幅Ｄ１は約３である。

＜他の実施形態＞
（１）
上記の実施形態では、固定部１６ａの第１端部１７と第２端部１８との両方が複数に分かれた形状となっているが、第１端部１７のみが複数に分かれた形状となっていてもよい。

（２）
上記の実施形態では、第２端部１８は２つに分かれた形状であるが、３つ以上に分かれた形状であってもよい。例えば、図８に示す配管支持構造１３ｅのように、配管支持具１４ｅの固定部１６ｅの第２端部１８ｅに、２つの第１凹部１９ｅが並んで設けられることにより、第２端部１８ｅが３つに分かれた形状となってもよい。

（３）
上記の実施形態では、配管を支持するための配管支持構造に本願発明が適用されているが、配管に限らず他の部品を支持するための構造に適用されてもよい。例えば、燃料タンクに設けられた車体カバーの取付座に本発明が適用されてもよい。

（４）
上記の実施形態では、油圧ショベルに本願発明が適用されているが、他の建設機械に適用されてもよい。

本願発明は、部品支持具の溶接部分での応力集中を緩和することができる効果を有し、部品支持具、部品支持構造および建設機械として有用である。

油圧ショベルの全体図。第１実施形態に係る配管支持構造を示す図。第１実施形態に係る配管支持構造の正面図。本願発明に係る配管支持構造と従来の配管支持構造との応力分布を比較した図。第２実施形態に係る配管支持構造の正面図。第３実施形態に係る配管支持構造の正面図。第４実施形態に係る配管支持構造の正面図。他の実施形態に係る配管支持構造の正面図。従来の部品支持構造を示す図。従来の部品支持構造の拡大図。従来の部品支持構造の正面図。

１油圧ショベル（建設機械）
４上部旋回体（本体部）
５作業機
８アーム（母材）
１３ａ−１３ｅ配管支持構造（部品支持構造）
１４ａ−１４ｅ配管支持具（部品支持具）
１５ａ、１５ｂ、１５ｄフランジ部
１６ａ−１６ｅ固定部
１７第１端部
１８，１８ｂ，１８ｅ第２端部
１９，１９ｂ，１９ｅ第１凹部
２０第１空間
２１第２空間
２２第１分岐
２３第２分岐
２４第３分岐
２５第２凹部
３１第１溶接部分
３２第２溶接部分
２００配管（部品）

Claims

所定の母材に溶接によって取り付けられる部品支持具であって、
前記母材に溶接により固定される固定部と、
前記固定部に繋がったフランジ部と、
を備え、
前記固定部は、前記フランジ部と繋がる側の第１端部と、前記フランジ部と反対側の第２端部とを有し、
前記第１端部は、前記フランジ部に繋がる第１分岐と、前記第１分岐を間に挟んで配置される第２分岐および第３分岐との３つに分かれた形状となっている、
部品支持具。
前記第２端部は、前記フランジ部に向かう方向に凹んだ１または複数の第１凹部が設けられることにより、複数の方向に分かれた形状となっている、
請求項１に記載の部品支持具。
前記第１凹部は、前記第２端部側に位置する第１空間と、前記第１空間より前記フランジ部側に位置し前記第１空間よりも幅の大きい第２空間とを有する、
請求項２に記載の部品支持具。
前記固定部は、前記第２端部が２つに分かれた形状となっている、
請求項１から３のいずれかに記載の部品支持具。
前記第１端部は、前記固定部に向かう方向に凹んだ第２凹部が前記第１分岐の両側方に設けられることにより３つに分かれた形状となっている、
請求項１から４のいずれかに記載の部品支持具。
前記固定部は、前記第２端部側ほど先細りとなるように、前記第１端部と前記第２端部との間の両側端部が傾斜した形状となっている、
請求項１から５のいずれかに記載の部品支持具。
前記固定部は、前記第１端部と前記第２端部との間の両側端部が互いに平行な形状となっている、
請求項１から５のいずれかに記載の部品支持具。
所定の母材と、
前記母材に溶接により固定される固定部と、前記固定部に繋がったフランジ部とを備え、片持ち状態になるように前記母材に取り付けられる部品支持具と、
前記母材から突出する前記フランジ部に取り付けられる所定の部品と、
を備え、
前記固定部は、前記フランジ部と繋がる側の第１端部と、前記フランジ部と反対側の第２端部とを有し、前記第１端部と前記第２端部との間の第１側端部に沿って設けられる第１溶接部分と、前記第１側端部の反対側に位置する第２側端部に沿って設けられる第２溶接部分とにおいて前記母材に溶接され、
前記第１端部は、前記フランジ部に繋がる第１分岐と、前記第１分岐を間に挟んで配置される第２分岐および第３分岐との３つに分かれた形状となっている、
部品支持構造。
前記第１溶接部分と前記第２溶接部分とは、互いに繋がらないように設けられる、
請求項８に記載の部品支持構造。
前記第１溶接部分と、前記第２溶接部分とは、前記母材の主応力方向に距離を隔てて設けられる、
請求項８または９に記載の部品支持構造。
前記第２端部は、前記フランジ部に向かう方向に凹んだ１または複数の第１凹部が設けられることにより、複数の方向に分かれた形状となっている、
請求項８から１０のいずれかに記載の部品支持構造。
前記第１溶接部分と前記第２溶接部分との第２端部側の端部は、前記第１凹部を間に挟んで距離を隔てて設けられる、
請求項１１に記載の部品支持構造。
前記第１溶接部分は、前記第１側端部から前記第２端部の一部に接する位置まで設けられ、
前記第２溶接部分は、前記第２側端部から前記第２端部の一部に接する位置まで設けられる、
請求項１２に記載の部品支持構造。
前記第１凹部は、前記第２端部側に位置する第１空間と、前記第１空間より前記フランジ部側に位置し前記第１空間よりも幅の大きい第２空間とを有する、
請求項１１から１３のいずれかに記載の部品支持構造。
前記固定部は、前記第２端部が２つに分かれた形状となっている、
請求項８から１４のいずれかに記載の部品支持構造。
前記第１端部は、前記固定部に向かう方向に凹んだ第２凹部が前記フランジ部に繋がる第１分岐の両側方に設けられることにより３つに分かれた形状となっている、
請求項８から１５のいずれかに記載の部品支持具。
前記第１溶接部分および前記第２溶接部分は、前記フランジ部と前記固定部とを結ぶ方向に前記第２凹部の底を前記フランジ部側に越える位置まで設けられている、
請求項１６に記載の部品支持具。
前記固定部は、前記第２端部側ほど先細りとなるように、前記第１側端部と前記第２側端部とが傾斜した形状となっている、
請求項８から１７のいずれかに記載の部品支持構造。
前記固定部は、前記第１側端部と前記第２側端部とが互いに平行な形状となっている、
請求項８から１７のいずれかに記載の部品支持構造。
本体部と、
前記本体部に対して揺動可能に設けられた作業機と、
前記作業機を前記母材として設けられた請求項８から１９のいずれかに記載の部品支持構造と、
を備える建設機械。
前記作業機は、水平方向に平行な回転軸を中心に揺動可能であり、
前記固定部は、前記作業機の上面に溶接され、
前記フランジ部は、前記作業機の回転軸と平行な方向に前記作業機から突出するように設けられる、
請求項２０に記載の建設機械。
前記部品支持具によって支持される前記部品は、前記作業機に沿って設けられる配管である、
請求項２１に記載の建設機械。