JP6046024B2 - 建設機械のブーム - Google Patents

Description

本発明は、左，右一対の側板と、各側板の上端に接合された上板と、各側板の下端に接合された下板とから水平方向に見て断面が矩形の箱型構造体として形成され、その内部には補強板が配設されている建設機械のブームに関する。

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、下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、上部旋回体に俯仰動自在に取付けられた作業腕装置とから大略構成されている。土砂等の掘削作業時には、作業腕装置が俯仰動作され、上部旋回体が下部走行体に対し旋回動作されることによって土砂等の掘削作業が行われるようになっている。

作業腕装置は、上部旋回体の前部に俯仰動自在に取付けられたブームと、ブームの前部に回動自在に取付けられたアームと、アームの下部に回動自在に取付けられた作業具と、ブームを俯仰動させるブームシリンダと、アームを回動させるアームシリンダと、作業具を回動させる作業具シリンダとから大略構成されている。

ブームは、左，右一対の側板と、各側板の上端に溶接により接合された上板と、各側板の下端に溶接により接合された下板とから水平方向に見て断面が矩形の箱型構造体として形成されている。また、ブームは、その中間部において上方に凸に屈曲されて側面視へ字型に形成されている。

ブームは、掘削作業の際に屈曲部が直線に延ばされる方向に曲げ荷重及びねじり荷重がかかる。そこで、それらの荷重等に対する剛性を高めるために、屈曲されている中間部の内部には、ブームの前部と後部とを仕切るようにして平板からなる矩形の補強板が配設されている。補強板は、それらの荷重に対する所要の剛性を確保するため、その外周が各側板、上板及び下板の各々の内面に当接されて、各側板、上板及び下板の各々と溶接により接合されている。

また、ブームは、通常、全長が数メートルにも及ぶ長尺な溶接構造体であることから製造時の取り扱いを容易にするためや、各側板、上板及び下板の各々の内面と補強板の外周との溶接作業を可能とするため、各側板、上板及び下板の各々は分割された構造となっている。

即ち、各側板は、上部旋回体側に位置する左，右一対の後部側板と、アーム側に位置する左，右一対の前部側板と、各後部側板及び各前部側板の間に位置する左，右一対の中間部側板とから構成されている。

上板は、上部旋回体側に位置する後部上板と、アーム側に位置する前部上板と、後部上板及び前部上板の間に位置する中間部上板とから構成されている。

下板は、上部旋回体側に位置する後部下板と、アーム側に位置する前部下板と、後部下板及び前部下板の間に位置する中間部下板とから構成されている。

そして、ブームが製造されるときは、各後部側板、後部上板及び後部下板が溶接により接合された後部矩形断面箱型構造体と、各前部側板、前部上板及び前部下板が溶接により接合された前部矩形断面箱型構造体と、各中間部側板、中間部上板、中間部下板及び補強板が溶接により接合された中間部矩形断面箱型構造体とが形成された後、後部矩形断面箱型構造体、前部矩形断面箱型構造体及び中間部矩形断面箱型構造体等が溶接により接合されてブームが製造される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２３３６３９号公報

上述したとおりの従来の建設機械のブームには、次のとおり解決すべき課題がある。

ブームは、屈曲されている中間部の内部に補強板が配設されていることによって剛性が高められているものの、掘削作業の際に曲げ荷重、ねじり荷重が作用すると、その構造や荷重の方向等から中間部下板、特に中間部下板と補強板とを接合している溶接部や分割された各下板を接合している溶接部、に応力が集中して、これらの溶接部に亀裂が入るおそれがある。

従って、溶接部に亀裂が入ることを回避するためには、これらの溶接部が設けられていないこと、即ち、中間部下板と補強板とが溶接されていないことや、下板が二以上の板部材から構成されているのではなく一の板部材から構成されていることが望ましい。

しかしながら、ブームにおいては、中間部下板と補強板とが溶接されていないと所要の剛性を確保することが困難であり、また、各側板、上板及び下板の各々と補強板との溶接作業を可能とするには、少なくとも補強板が配設されている箇所の近傍において各側板、上板及び下板の各々が分割されていることが必要である。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、下板と補強板とが溶接されていなくても所要の剛性を確保することができると共に、溶接部に亀裂が入ることを回避することができる建設機械のブームを提供することである。

本発明によれば、上記技術的課題を達成するブームとして、左，右一対の側板と、該一対の側板の上端に接合された上板と、該一対の側板の下端に接合された下板とから水平方向に見て断面が矩形の箱型構造体として形成され、その内部には補強板が配設されている建設機械のブームにおいて、該補強板は該一対の側板及び該上板に対して垂直であり、かつ該一対の側板及び該上板に沿って門型状に形成され、該補強板の外周は該一対の側板及び該上板に接合されており、該補強板の下端と該下板とは所定の間隔が空けられている、ことを特徴とする建設機械のブームが提供される。

該補強板の外周は該一対の側板及び該上板に沿ってコ字型に形成され、該補強板の内周は湾曲して形成されているのが好ましい。該補強板の内周は下方に向かって左，右方向外方に傾斜して延び、該補強板の左，右方向の幅は下方に向かって漸次減少しているのが好適である。該上板の外面には左，右一対のアームシリンダブラケットが接合されており、該補強板は該一対のアームシリンダブラケットの下方に配設されているのが好都合である。

本発明のブームにおいては、その内部に配設されている補強板は左，右一対の側板及び上板に対して垂直であり、かつ左，右一対の側板及び上板に沿って門型状に形成され、補強板の外周は各側板及び上板に接合されており、補強板の下端と下板とは所定の間隔が空けられていることによって、掘削作業の際に曲げ荷重、ねじり荷重が作用したとき、それらの荷重は主に各側板及び補強板で受承されて、応力は各側板及び補強板に分散されるので、中間部に生じる応力が緩和される。よって、本発明のブームは、下板と補強板とが溶接されていなくても所要の剛性を確保することができる。

また、本発明のブームにおいては、下板と補強板との溶接が不要となるため、その溶接部に亀裂が入る懸念は払拭されると共に、下板は、二以上の板部材から構成されることを要せず、一の板部材から構成され得る。

従って、本発明のブームが製造されるときは、各後部側板及び後部上板が接合された後部コ字型断面構造体と、各前部側板及び前部上板が接合された前部コ字型断面構造体と、各中間部側板、中間部上板及び補強板が接合された中間部コ字型断面構造体とが形成された後、後部コ字型断面構造体、前部コ字型断面構造体、中間部コ字型断面構造体及び下板等が接合されて、ブームが製造され得る。よって、下板が一の板部材から構成されることにより、下板を構成する各板部材を接合する溶接部に亀裂が入る懸念も払拭されることとなる。

本発明に従って構成された建設機械のブームの斜視図。 図１中のＡ−Ａ方向からみた断面図。 図１に示す建設機械のブームを備えた油圧ショベルの側面図。

以下、本発明に従って構成された建設機械のブームについて、代表的な建設機械である油圧ショベルにおける、図１から図３までに示された実施の形態を参照しながら説明する。

図３を参照して説明する。全体を番号２で示す油圧ショベルは、自走可能な下部走行体４と、下部走行体４上に旋回自在に搭載された上部旋回体６と、上部旋回体６に俯仰動自在に取付けられた作業腕装置８とから大略構成されている。土砂等の掘削作業時には、作業腕装置８が俯仰動作され、上部旋回体６が下部走行体４に対し旋回動作されることによって土砂等の掘削作業が行われるようになっている。

上部旋回体６は、骨組み構造体をなす旋回フレーム１０と、旋回フレーム１０の左前部に配設されていて作業員が搭乗する運転室１２と、旋回フレーム１０の後部に配設されていてエンジン等の機器を収容している機器収容室１４と、機器収容室１４の後方に配設されているカウンタウエイト１６等を有している。なお、本明細書の説明で用いられている前，後方向及び左，右方向は、図３に示すような作業腕装置８の先端が地面に接している状態において、運転室１２内に搭乗した作業員から見た前，後方向及び左，右方向である。

作業腕装置８は、上部旋回体６の前部に俯仰動自在に取付けられたブーム１８と、ブーム１８の前部に回動自在に取付けられたアーム２０と、アーム２０の下部に回動自在に取付けられた作業具２２と、ブーム１８の側方の各々に配設されていてブーム１８を俯仰動させる左，右一対のブームシリンダ２４，２４と、ブーム１８の上方に配設されていてアーム２０を回動させるアームシリンダ２６と、アーム２０の前方に配設されていて作業具２２を回動させる作業具シリンダ２８とから大略構成されている。

図１を参照して説明する。ブーム１８は、前，後方向に延びた左，右一対の側板３０，３０と、各側板３０，３０の上端に溶接により接合された上板３２と、各側板３０，３０の下端に溶接により接合された下板３４とから水平方向に見て断面が矩形の箱型構造体として形成されている。また、ブーム１８は、その中間部において上方に凸に屈曲されて側面視へ字型に形成されている。

ブーム１８の後端には上部旋回体６の前部に連結ピンによって連結される円筒状のブームフートボス３８が配設されており、ブーム１８の前端にはアーム２０の上部が連結ピンによって連結されるアームブラケット４０が配設されている。

各側板３０，３０は、上部旋回体６側に位置してブームフートボス３８と溶接により接合される左，右一対の後部側板４２，４２と、アーム２０側に位置してアームブラケット４０と溶接により接合される左，右一対の前部側板４４，４４と、各後部側板４２，４２及び各前部側板４４，４４の間に位置する左，右一対の中間部側板４６，４６とから構成されている。

上板３２は、上部旋回体６側に位置してブームフートボス３８と溶接により接合される後部上板４８と、アーム２０側に位置してアームブラケット４０と溶接により接合される前部上板５０と、後部上板４８及び前部上板５０の間に位置する中間部上板５２とから構成されている。

下板３４は、各側板３０，３０及び上板３２とは異なり、一の略長方形状板部材から構成されており、その中間部において長手方向が上方に凸に屈曲されており、側面視へ字型に形成されている。

各中間部側板４６，４６の中央部には、左，右一対の円形孔４６ａ，４６ａが開けられている。各円形孔４６ａ，４６ａには、各ブームシリンダ２４，２４が連結ピンによって連結されるブームシリンダボス５４が配設されている。ブームシリンダボス５４は、連結ピンが挿入される円筒状ボス部５４ａと、ボス部５４ａの左，右方向両端側の外周面から径方向外方に突出して周方向に延びた左，右一対の環状鍔部５４ｂ，５４ｂとを有している。各鍔部５４ｂ，５４ｂの外径は各円形孔４６ａ，４６ａの外径に対応して形成されており、各鍔部５４ｂ，５４ｂは各円形孔４６ａ，４６ａに溶接により接合されている。

ブームシリンダボス５４の前方であって中間部上板５２の外面には、アームシリンダ２６が連結ピンによって連結される左，右一対のアームシリンダブラケット５６，５６が立設されている。各アームシリンダブラケット５６，５６は、略三角形状に形成されており、その前部には連結ピンが挿入されるピン孔５６ａ，５６ａが開けられている。各アームシリンダブラケット５６，５６は、左，右方向に所定の間隔をおいて中間部上板５２と溶接により接合されている。

ブーム１８の内部であって各アームシリンダブラケット５６，５６の下方には、各中間部側板４６，４６の内面及び中間部上板５２の内面に沿って門型状に形成された補強板５８が配設されている。

図２を参照して説明する。補強板５８の外周５８ａは、各中間部側板４６，４６の内面及び中間部上板５２の内面に沿ってコ字型に形成されている。補強板５８の内周５８ｂは、湾曲して形成されており、下方に向かって左，右方向外方に傾斜して延びている。また、補強板５８の左，右方向の幅は下方に向かって漸次減少して形成されている。

補強板５８は、その外周５８ａが各中間部側板４６，４６の内面及び中間部上板５２の内面に当接され、外周５８ａの前側及び後側において各中間部側板４６，４６の内面及び中間部上板５２の内面と隅肉溶接されて、各中間部側板４６，４６及び中間部上板５２に溶接により接合されている。補強板５８の下端と下板３４の内面とは所定の間隔が空けられており、溶接等による接合はなされていない。

上述したとおりの、図１から図３までに示されたブーム１８の作用を説明する。

本発明のブーム１８においては、その内部に配設されている補強板５８は各中間部側板４６，４６の内面及び中間部上板５２の内面に沿って門型状に形成され、補強板５８の外周５８ａは各中間部側板４６，４６の内面及び中間部上板５２の内面に溶接により接合されており、補強板５８の下端と下板３４の内面とは所定の間隔が空けられていることによって、掘削作業の際に曲げ荷重、ねじり荷重が作用したとき、それらの荷重は主に各中間部側板４６，４６及び補強板５８で受承されて、応力は各中間部側板４６，４６及び補強板５８に分散されるので、中間部に生じる応力が緩和される。よって、本発明のブーム１８は、下板３４と補強板５８とが溶接されていなくても所要の剛性を確保することができる。

また、本発明のブーム１８においては、下板３４と補強板５８との溶接が不要となるため、その溶接部に亀裂が入る懸念は払拭されると共に、下板３４は、二以上の板部材から構成されることを要せず、一の板部材から構成され得る。

従って、本発明のブーム１８が製造されるときは、各後部側板４２，４２及び後部上板４８が溶接により接合された後部コ字型断面構造体と、各前部側板４４，４４及び前部上板５０が溶接により接合された前部コ字型断面構造体と、各中間部側板４６，４６、中間部上板５２及び補強板５８が溶接により接合された中間部コ字型断面構造体とが形成された後、後部コ字型断面構造体、前部コ字型断面構造体、中間部コ字型断面構造体及び下板３４等が溶接により接合されて、ブーム１８が製造され得る。よって、下板３４が一の板部材から構成されることにより、下板３４を構成する各板部材を接合する溶接部に亀裂が入る懸念も払拭されることとなる。

更に、補強板５８は各アームシリンダブラケット５６，５６の下方に配設されていることによって、アームシリンダ２６が伸縮動作するときに、中間部上板５２を前，後方向に見て中央部が上方又は下方に凸になるように作用する曲げ荷重に対する剛性も高められる。

１８：ブーム
３０：側板
３２：上板
３４：下板
４２：後部側板
４４：前部側板
４６：中間部側板
４８：後部上板
５０：前部上板
５２：中間部上板
５６：アームシリンダブラケット
５６ａ：ピン孔
５８：補強板
５８ａ：外周
５８ｂ：内周

Claims (4)

1. 左，右一対の側板と、該一対の側板の上端に接合された上板と、該一対の側板の下端に接合された下板とから水平方向に見て断面が矩形の箱型構造体として形成され、その内部には補強板が配設されている建設機械のブームにおいて、
   該補強板は該一対の側板及び該上板に対して垂直であり、かつ該一対の側板及び該上板に沿って門型状に形成され、該補強板の外周は該一対の側板及び該上板に接合されており、該補強板の下端と該下板とは所定の間隔が空けられている、ことを特徴とする建設機械のブーム。
2. 該補強板の外周は該一対の側板及び該上板に沿ってコ字型に形成され、該補強板の内周は湾曲して形成されている、請求項１記載の建設機械のブーム。
3. 該補強板の内周は下方に向かって左，右方向外方に傾斜して延び、該補強板の左，右方向の幅は下方に向かって漸次減少している、請求項１又は２記載の建設機械のブーム。
4. 該上板の外面には左，右一対のアームシリンダブラケットが接合されており、該補強板は該一対のアームシリンダブラケットの下方に配設されている、請求項１から３までいずれかに記載の建設機械のブーム。

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