JP6268050B2 - 板材及びこれを備えた筒状構造物並びに筒状構造物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸方向に延びるとともに軸方向と直交する方向において閉断面を有する筒状構造物に関するものである。

従来から、軸線を取り囲むように配置された複数の板材を有し、複数の板材の互いに隣接する端部同士が溶接されることにより形成された筒状構造物が知られている。

この種の筒状構造物において、少なくとも１つの板材は、筒状構造物の強度及び剛性の確保、並びに筒状構造物の軽量化を目的として軸方向に複数の板材片に分割され、これらの板材片同士が溶接されることにより前記少なくとも１つの板材が製造される。

例えば、特許文献１に記載のブーム（筒状構造物）は、軸方向に延びる左右一対のウェブ板（板材）と、上及び下のフランジ板（板材）とを備えている。ウェブ板の各々は、軸方向に溶接された第１〜第５ウェブ材（板材片）によって構成されている。

また、特許文献１に記載のブームは、次のような方法で製造される。

まず、第１〜第５ウェブ材を軸方向に順次突合せ溶接することによりウェブ板を製造する。このように製造されたウェブ板を一対準備し、当該一対のウェブ板が対向した状態で当該ウェブ板同士を連結するようにウェブ板の上縁部に上のフランジ板を溶接する。次いで、ウェブ板同士を連結するようにウェブ板の下縁部に下のフランジ板を溶接する。

しかし、上述のように複数の板材片を溶接することによって板材を製造する場合、板材片における溶接部の止端部近傍の疲労強度が低下し、筒状構造物の変形時、特に軸方向と直交する方向の曲げ変形時に筒状構造物の強度が不足するという問題がある。

これを解決するために、溶接後の板材片に対し、疲労強度を向上するための処理（以下、疲労強度向上処理という）が施されることがある。

疲労強度向上処理としては、例えば、ひずみを与えることにより板材片に圧縮残留応力を与える処理（例えば、ピーニング、ショットブラスト、キャビテーション）、加工硬化による板材片の硬さを上昇させる処理（例えば、ピーニング、ショットブラスト、キャビテーション、冷間圧延加工）、及び板材片において塑性流動により結晶粒を微細化する処理（例えば、超音波ショットピーニング）等がある。

国際公開第２０１２／１４４０３７号

ここで、疲労強度向上処理が施された両板材には、上述のように、その後、残りの板材が溶接される。

この溶接時の熱は、板材における当該板材と隣接する板材の近傍の範囲に伝達し、板材片におけるひずみの回復、再結晶化、及び相変態等を引き起こすおそれがある。

この場合、板材片から疲労強度向上処理の効果が消失し、板材の強度が低下してしまう。

本発明の目的は、隣接する板材への溶接時における強度低下を抑制することができる板材及びこれを備えた筒状構造物並びに筒状構造物の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本願発明者等は、一対の板材片同士の間の溶接線の軸方向に対する角度（劣角。以下『軸方向に対する角度』について同様。）が小さいほど筒状構造物の曲げ方向の強度が向上する（溶接線に対して直交する方向に作用する曲げ応力の成分が低減される）点に着目して、一対の板材片同士の溶接線を軸方向と直交する方向に対して傾斜させる発明に想到した。

しかし、溶接線の全体について軸方向に対する角度を小さくすると、溶接線の長さ、つまり、板材片の長さが長くなって板材片自体の取り扱いが困難になるという問題がある。

そこで、本発明は、軸線を取り囲むように配置された複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接することにより、軸方向に延びるとともに前記軸方向と直交する方向において閉断面を有する筒状構造物を製造するための前記板材であって、前記軸方向に互いに溶接された一対の板材片を有し、前記板材片同士の間の溶接線は、前記軸方向に対する角度が処理用角度となるように配置された処理対象溶接線と、前記処理対象溶接線から前記板材の縁部まで延びるとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第一角度となるように配置された第一溶接線とを含み、前記板材片の少なくとも一方には、当該板材片の疲労強度を向上するための疲労強度向上処理が前記処理対象溶接線に沿って施され、一方の板材片は、他方の板材片との間で前記処理対象溶接線に沿って溶接された板材片本体と、他方の板材片に対して前記第一溶接線に沿って溶接されているとともに前記板材片本体に対して中継溶接線に沿って前記軸方向に溶接された中継部材とを有し、前記中継溶接線は、前記板材の縁部に設けられているとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな中継用角度となるように配置されている、板材を提供する。

また、本発明は、軸線を取り囲むように配置された複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接することにより、軸方向に延びるとともに前記軸方向と直交する方向において閉断面を有する筒状構造物を製造するための方法であって、前記複数の板材を準備する準備工程と、前記複数の板材の少なくとも１つに対し、当該少なくとも１つの板材の疲労強度を向上するための疲労強度向上処理を施す処理施行工程と、前記処理施行工程後に前記複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接する溶接工程とを含み、前記準備工程では、前記軸方向に対する角度が処理用角度となるように配置された処理対象溶接線と、前記処理対象溶接線から前記板材の縁部まで延びるとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第一角度となるように配置された第一溶接線とを含む溶接線に沿って、前記少なくとも１つの板材を形成するための一対の板材片を前記軸方向に互いに溶接し、前記処理施行工程では、前記一対の板材片の少なくとも一方に対し前記処理対象溶接線に沿って前記疲労強度向上処理を施し、前記準備工程では、一方の板材片として、他方の板材片との間で前記処理対象溶接線を画定可能な板材片本体と、前記他方の板材片との間で前記第一溶接線を画定可能で、かつ、前記板材片本体との間で中継溶接線を画定可能な中継部材とを有する板材片を準備し、前記処理対象溶接線に沿って前記他方の板材片と前記板材片本体とを溶接するとともに前記第一溶接線及び前記中継溶接線に沿って前記他方の板材片及び前記板材片本体に対して前記中継部材を溶接し、前記中継溶接線は、前記板材の縁部に設けられているとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな中継用角度となるように配置されている、筒状構造物の製造方法を提供する。

本発明によれば、軸方向に対する角度の大きな処理対象溶接線に沿って疲労強度向上処理を施すとともに、隣接する板材への溶接時に熱影響を受け易い板材の縁部に第一溶接線を設け、この第一溶接線の軸方向に対する第一角度を処理対象溶接線の処理用角度よりも小さくしている。

これにより、曲げ方向に対する強度面で不利となる処理対象溶接線に沿った溶接部ついては疲労強度向上処理によって補強することができるとともに、熱影響を受け易い部分に設けられた第一溶接線に沿った溶接部については当該第一溶接線と直交する方向に作用する曲げ応力の成分を低減して強度を確保することができる。

しかも、一対の板材片同士の間の溶接線の一部として第一溶接線を形成しているため、第一溶接線を設けることにより板材片（溶接線）が必要以上に長くなるのを抑制することができる。

したがって、本発明によれば、板材片の取り扱いが困難になるのを抑制しながら隣接する板材への溶接時における強度低下を抑制することができる。

なお、本発明において『軸方向に対する角度が処理用角度よりも小さな第一角度』は、第一溶接線及び処理対象溶接線の少なくとも一方が湾曲又は屈曲している場合、第一溶接線における軸方向に対する最大角度が処理対象溶接線における軸方向に対する最小角度よりも小さいことを意味する。

また、本発明の疲労強度向上処理は、例えば、ひずみを与えることにより板材片に圧縮残留応力を与える処理（例えば、ピーニング、ショットブラスト、キャビテーション）、加工硬化による板材片の硬さを上昇させる処理（例えば、ピーニング、ショットブラスト、キャビテーション、冷間圧延加工）、及び板材片において塑性流動により結晶粒を微細化する処理（例えば、超音波ショットピーニング）等を含む。

前記一対の板材片は、それぞれ２枚の板として準備されていてもよいが、この場合には、第一溶接線及び処理対象溶接線が画定されるように、大きな２枚の板材片同士を位置決めする必要があり、作業が煩雑となる。

そこで、前記板材において、一方の板材片は、他方の板材片との間で前記処理対象溶接線に沿って溶接された板材片本体と、他方の板材片に対して前記第一溶接線に沿って溶接されているとともに前記板材片本体に対して中継溶接線に沿って前記軸方向に溶接された中継部材とを有し、前記中継溶接線は、前記板材の縁部に設けられているとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな中継用角度となるように配置されている。

また、前記筒状構造物の製造方法において、前記準備工程では、一方の板材片として、他方の板材片との間で前記処理対象溶接線を画定可能な板材片本体と、前記他方の板材片との間で前記第一溶接線を画定可能で、かつ、前記板材片本体との間で中継溶接線を画定可能な中継部材とを有する板材片を準備し、前記処理対象溶接線に沿って前記他方の板材片と前記板材片本体とを溶接するとともに前記第一溶接線及び前記中継溶接線に沿って前記他方の板材片及び前記板材片本体に対して前記中継部材を溶接し、前記中継溶接線は、前記板材の縁部に設けられているとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな中継用角度となるように配置されている。

このように、本発明によれば、一方の板材片が、他方の板材片との間で処理対象溶接線を画定するための板材片本体と、他方の板材片との間で第一溶接線を画定するための中継部材とに分割されている。

そのため、例えば、処理対象溶接線を介して互いに対向するように板材片本体と他方の板材片とを位置決めし、この状態で、比較的小さな中継部材を板材片本体及び他方の板材片に位置決めすることにより、板材片同士を位置決めすることできる。

したがって、比較的大きな板材片本体及び他方の板材片を取り扱う作業を簡素化することができる。

そして、板材片本体と他方の板材片とを溶接するとともに比較的小さな中継部材を板材片本体及び他方の板材片に溶接することにより板材を準備することができる。

さらに、中継溶接線の軸方向に対する角度が処理用角度よりも小さいため、中継溶接線に沿った溶接部について当該中継溶接線と直交する方向に作用する曲げ応力の成分を低減して強度を確保することができる。

したがって、上述のように板材の準備作業の効率化を図りながら板材の強度を確保することができる。

なお、前記態様において『軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな中継用角度』は、中継溶接線及び処理対象溶接線の少なくとも一方が湾曲又は屈曲している場合、中継溶接線における軸方向に対する最大角度が処理対象溶接線における軸方向に対する最小角度よりも小さいことを意味する。

ここで、第一溶接線及び中継溶接線が第一溶接線と処理対象溶接線との連結点において互いに連結されている場合、処理対象溶接線を基準として軸方向の一方の側にまとめて第一溶接線及び中継溶接線を配置することも可能であるが、この場合、処理対象溶接線を基準として軸方向片側に応力が集中する。

そこで、前記第一溶接線及び前記中継溶接線は、前記第一溶接線と前記処理対象溶接線との連結点において互いに連結されているとともに、それぞれ前記処理対象溶接線から前記軸方向の逆向きに延びることが好ましい。

また、前記筒状構造物の製造方法において、前記準備工程では、前記第一溶接線と前記処理対象溶接線との連結点において互いに連結され、かつ、それぞれ前記処理対象溶接線から前記軸方向の逆向きに延びる前記第一溶接線及び前記中継溶接線を画定可能な一対の板材片を準備することが好ましい。

これらの態様によれば、処理対象溶接線を基準として軸方向の両側に第一溶接線及び中継溶接線が設けられているため、処理対象溶接線を基準として軸方向の片側に応力が集中するのを抑制することができる。

したがって、より有効に板材の強度を向上することができる。

前記板材において、前記疲労強度向上処理は、ピーニングであり、前記処理対象溶接線は、前記板材において当該板材と隣接する他の板材との溶接時の温度が４００℃以下となる領域に設けられていることが好ましい。

また、前記筒状構造物の製造方法において、前記準備工程では、前記板材において当該板材と隣接する他の板材との溶接時の温度が４００℃以下となる領域に前記処理対象溶接線を画定可能な一対の板材片を準備し、前記処理施行工程では、ピーニングを施すことが好ましい。

図５に示すように、ピーニング処理の効果は、隣接する他の板材との溶接時に板材においてピーニング処理が施された部分の温度が４００℃を超えると、急激に低下することが確認されている。

そこで、前記各態様のように、板材において４００℃以下となる領域にピーニング処理が施されていることにより、その後に隣接する他の板材を溶接しても、ピーニング処理の効果を確実に維持することができる。
また、本発明は、軸線を取り囲むように配置された複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接することにより、軸方向に延びるとともに前記軸方向と直交する方向において閉断面を有する筒状構造物を製造するための前記板材であって、前記軸方向に互いに溶接された一対の板材片を有し、前記板材片同士の間の溶接線は、前記軸方向に対する角度が処理用角度となるように配置された処理対象溶接線と、前記処理対象溶接線から前記板材の縁部まで延びるとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第一角度となるように配置された第一溶接線とを含み、前記板材片の少なくとも一方には、当該板材片の疲労強度を向上するための疲労強度向上処理が前記処理対象溶接線に沿って施され、前記疲労強度向上処理は、ピーニングであり、前記処理対象溶接線は、前記板材において当該板材と隣接する他の板材との溶接時の温度が４００℃以下となる領域に設けられている、板材を提供する。
さらに、本発明は、軸線を取り囲むように配置された複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接することにより、軸方向に延びるとともに前記軸方向と直交する方向において閉断面を有する筒状構造物を製造するための方法であって、前記複数の板材を準備する準備工程と、前記複数の板材の少なくとも１つに対し、当該少なくとも１つの板材の疲労強度を向上するための疲労強度向上処理を施す処理施行工程と、前記処理施行工程後に前記複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接する溶接工程とを含み、前記準備工程では、前記軸方向に対する角度が処理用角度となるように配置された処理対象溶接線と、前記処理対象溶接線から前記板材の縁部まで延びるとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第一角度となるように配置された第一溶接線とを含む溶接線に沿って、前記少なくとも１つの板材を形成するための一対の板材片を前記軸方向に互いに溶接し、前記処理施行工程では、前記一対の板材片の少なくとも一方に対し前記処理対象溶接線に沿って前記疲労強度向上処理を施し、前記準備工程では、前記板材において当該板材と隣接する他の板材との溶接時の温度が４００℃以下となる領域に前記処理対象溶接線を画定可能な一対の板材片を準備し、前記処理施行工程では、ピーニングを施す、筒状構造物の製造方法を提供する。

前記板材において、前記第一溶接線の前記軸方向に対する角度は、４５°以下であることが好ましい。

また、前記筒状構造物の製造方法において、前記準備工程では、前記軸方向に対する角度が４５°以下である前記第一溶接線を画定可能な一対の板材片を準備することが好ましい。

なお、これらの態様において『軸方向に対する角度が４５°以下』は、第一溶接線が湾曲又は屈曲している場合には、第一溶接線における軸方向に対する最大角度が４５°以下であることを意味する。

これらの態様によれば、第一溶接線が軸方向と直交する方向に配置されている場合と比較して、第一溶接線と直交する方向に作用する曲げ応力の成分を約７割（１／√２）以下に減少させることができる（相対的に疲労強度を少なくとも約１．４倍にすることができる）。

したがって、例えば、疲労強度向上処理によらなくても第一溶接線に沿った溶接部の疲労強度を十分に確保することができる。

前記板材において、前記板材片同士の間の溶接線は、前記処理対象溶接線から前記板材の前記第一溶接線と反対側の縁部まで延びるとともに、前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第二角度となるように配置された第二溶接線を含んでいることが好ましい。

また、前記筒状構造物の製造方法において、前記準備工程では、前記処理対象溶接線から前記板材の前記第一溶接線と反対側の縁部まで延びるとともに、前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第二角度となるように配置された第二溶接線を画定可能な前記一対の板材片を準備するとともに、前記第二溶接線に沿って一対の板材片同士を溶接することが好ましい。

これらの態様によれば、第一溶接線に沿った溶接部だけでなく第二溶接線に沿った溶接部についても第二溶接線と直交する方向に作用する曲げ応力の成分を低減して板材の強度を確保することができる。

したがって、縦板の両縁部の溶接時における板材全体の強度低下を確実に抑えることができる。

なお、『軸方向に対する角度が処理用角度よりも小さな第二角度』は、第二溶接線及び処理対象溶接線の少なくとも一方が湾曲又は屈曲している場合、第二溶接線における軸方向に対する最大角度が処理対象溶接線における軸方向に対する最小角度よりも小さいことを意味する。

また、本発明は、軸方向に延びるとともに前記軸方向と直交する方向において閉断面を有する筒状構造物であって、前記軸線を取り囲むように配置された複数の板材を備え、前記複数の板材の互いに隣接する縁部同士が溶接され、前記複数の板材の少なくとも１つは、前記板材である、筒状構造物を提供する。

本発明によれば、隣接する板材への溶接時における強度低下を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの全体構成を示す側面図である。 図１に示すブームの側面図である。 図２に示すブームの一部を拡大して示す側面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 連結部材の溶接前のピーニング処理部における側板の硬度に対する連結部材の溶接後のピーニング処理部における側板の硬度の比率を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係るブームの図３相当図である。 本発明の第３実施形態に係るブームの図３相当図である。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

＜第１実施形態（図１〜図５）＞
図１を参照して、本発明の実施形態に係る油圧ショベル１は、一対のクローラ２ａを有する下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３に対して変位可能に取り付けられた作業アタッチメント４とを備えている。

作業アタッチメント４は、上部旋回体３に対して上げ下げ可能に取り付けられたブーム（筒状構造物）５と、ブーム５の先端部に対して回転可能に取り付けられたアーム６と、アーム６の先端部に対して回転可能に取り付けられたバケット７とを備えている。

また、作業アタッチメント４は、上部旋回体３に対してブーム５を上げ下げ駆動するブームシリンダ８と、ブーム５に対してアーム６を回転駆動するアームシリンダ９と、アーム６に対してバケット７を回転駆動するバケットシリンダ１０とを備えている。

図２及び図４を参照して、ブーム５は、軸方向Ｄ１に延びるとともに軸方向Ｄ１と直交する方向において閉断面を有する。なお、軸方向Ｄ１は、側面視（図２）においてブーム５の高さ範囲（後述する第一連結部材１２と第二連結部材１３との間の範囲）の中央を通り、かつ、ブーム５の幅範囲（後述する側板１１同士の間の範囲）の中央を通る軸線Ｊに沿った方向である。

ブーム５は、軸線Ｊを取り囲むように配置された複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接することにより製造されたものである。具体的に、ブーム５は、軸方向Ｄ１に延びるとともに軸方向Ｄ１と直交する方向に対向する一対の側板（板材）１１と、側板１１の第一縁部（図の上縁部）同士を連結する第一連結部材（板材）１２と、側板１１の第二縁部（図の下縁部）同士を連結する第二連結部材（板材）１３と、ブームシリンダ８の先端部を取り付けるためのボス１４と、アームシリンダ９の基端部を取り付けるためのブラケット１５とを備えている。

ボス１４は、当該ボス１４が両側板１１を貫通した状態で両側板１１に固定（溶接）されている。ブラケット１５は、第一連結部材１２の外側面に固定（溶接）されている。ボス１４は、軸方向Ｄ１においてブラケット１５よりもブーム５の基端側に配置されている。

両側板１１は同様の構成を有するため、以下、一方の側板１１について説明し、他方の側板１１の説明を省略する。

図２に示すように、側板１１は、軸方向Ｄ１に溶接された３枚の側板片（板材片）１６〜１８を備えている。側板片１６の基端部と側板片１７の先端部とが互いに突合せ溶接され、側板片１７の基端部と側板片１８の先端部とが互いに突合せ溶接されている。側板片１６と側板片１７との境界線（溶接線）は、ブラケット１５の先端側に配置され、側板片１７と側板片１８との境界線（溶接線）は、ボス１４の基端側に配置されている。なお、側板片１６と側板片１７との溶接部と側板片１７と側板片１８との溶接部とは同様に構成されているため、以下、側板片１６と側板片１７との溶接部のみについて説明する。

図３及び図４を参照して、側板片１６は、ブーム５の軽量化を図るために後述する側板片１７よりも薄い板材によって構成されている。また、側板片１６は、側板片１７に対して溶接線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４において溶接されている。具体的に、側板片１６は、側板片本体１６ａと、側板片本体１６ａに対して溶接線Ｌ５において溶接されているとともに側板片１７に対して溶接線Ｌ４において溶接された第二中継部材１６ｂとを備えている。第二中継部材１６ｂは、側板１１の第二縁部（図の下縁部）に設けられている。

一方、側板片１７は、側板片本体１６ａに対して溶接線Ｌ２において溶接された側板片本体（板材片本体）１７ａと、側板片本体１７ａに対して溶接線Ｌ３において溶接されているとともに側板片本体１６ａに対して溶接線Ｌ１において溶接された第一中継部材（中継部材）１７ｂとを備えている。第一中継部材１７ｂは、側板１１の第一縁部（図の上縁部）に設けられている。

以下、溶接線Ｌ１〜Ｌ５について説明する。

溶接線Ｌ２（以下、処理対象溶接線Ｌ２ともいう）は、軸方向Ｄ１に対する角度が処理用角度Ａ２（第１実施形態では約９０°）となるように配置されている。

溶接線Ｌ１（以下、第一溶接線Ｌ１ともいう）は、処理対象溶接線Ｌ２から側板１１の第一縁部（図の上縁部）まで延びるとともに軸方向Ｄ１に対する角度が処理用角度Ａ２よりも小さな第一角度Ａ１となるように配置されている。

また、側板片１６（側板片本体１６ａ）には、側板片１６の疲労強度を向上するためのピーニング処理（疲労強度向上処理）Ｒ１が処理対象溶接線Ｌ２に沿って施されている。なお、ピーニング処理Ｒ１は、側板片１６の表裏両面に施されている。

溶接線Ｌ３（以下、第一中継溶接線Ｌ３ともいう）は、処理対象溶接線Ｌ２から側板１１の第一縁部（図の上縁部）まで延びるとともに軸方向Ｄ１に対する角度が処理用角度Ａ２よりも小さな第一中継用角度Ａ３となるように配置されている。

溶接線Ｌ４（以下、第二溶接線Ｌ４ともいう。）は、処理対象溶接線Ｌ２から側板１１の第二縁部（図の下縁部）まで延びるとともに、軸方向Ｄ１に対する角度が処理用角度Ａ２よりも小さな第二角度（符号省略）となるように配置されている。第二角度は、前記第一角度Ａ１と同一である。

溶接線Ｌ５（以下、第二中継溶接線Ｌ５ともいう。）は、処理対象溶接線Ｌ２から側板１１の第二縁部（図の下縁部）まで延びるとともに軸方向Ｄ１に対する角度が処理用角度Ａ２よりも小さな第二中継用角度（符号省略）となるように配置されている。第二中継用角度は、前記第一中継用角度Ａ３と同一である。

なお、第一溶接線Ｌ１及び第一中継溶接線Ｌ３は、第一溶接線Ｌ１と処理対象溶接線Ｌ２との連結点において互いに連結されているとともに、それぞれ処理対象溶接線Ｌ２から軸方向Ｄ１の逆向きに延びている。同様に、第二溶接線Ｌ４及び第二中継溶接線Ｌ５は、第二溶接線Ｌ４と処理対象溶接線Ｌ２との連結点において互いに連結されているとともに、それぞれ処理対象溶接線Ｌ２から軸方向Ｄ１の逆向きに延びている。

また、第一角度Ａ１、第二角度、第一中継用角度Ａ３、及び、第二中継角度は、同じ角度（第１実施形態では約２０°）に設定されている。

図４に示すように、第一連結部材１２は、側板１１の第一縁部（図の上縁部）に対して溶接部Ｗ１において隅肉溶接されている。同様に、第二連結部材１３は、側板１１の第二縁部（図の下縁部）に対して溶接部Ｗ２によって隅肉溶接されている。

ここで、側板１１に対する連結部材１２、１３（板材と隣接する他の板材）の溶接時の熱は、側板１１における両連結部材１２、１３の近傍の範囲に伝達される。この熱が所定温度以上となると、ピーニング処理Ｒ１による側板１１の疲労強度向上の効果が急激に低減する。以下、図５を参照して、ピーニング処理Ｒ１に対する熱影響について説明する。

図５は、ピーニング処理Ｒ１が施された部分（以下、ピーニング処理部という）における連結部材１２、１３の溶接前の側板１１の硬度と、連結部材１２、１３の溶接後のピーニング処理部における側板１１の硬度との比率を示すグラフである。なお、硬度及び疲労強度は、高強度鋼を除き、一般に比例する関係にあるため、図５において側板１１の硬度を比較することにより当該側板１１の疲労強度の比率を確認することができる。

図５においては、連結部材１２、１３の溶接前のピーニング処理部における側板１１の硬度が基準（１００％）として設定されている。ピーニング処理部における側板１１の硬度は、ピーニング処理前の側板１１の硬度に対し約５％向上している。

また、連結部材１２、１３の溶接時に１００℃以上４００℃以下となるピーニング処理部における側板１１の硬度は、連結部材１２、１３の溶接前のピーニング処理部における側板１１の硬度以上の硬度を維持している。ここで、連結部材１２、１３の溶接時に２００℃以上４００℃以下となるピーニング処理部における側板１１の硬度が連結部材１２、１３の溶接前のピーニング処理部における側板１１の硬度を超えている理由は、側板１１にひずみ時効が生じているためであると考えられる。

一方、連結部材１２、１３の溶接時に５００℃以上となるピーニング処理部における側板１１の硬度は、連結部材１２、１３の溶接前のピーニング処理部における側板１１の硬度よりも低くなっている。

そこで、ピーニング処理Ｒ１が施される処理対象溶接線Ｌ２は、連結部材１２、１３の溶接時に側板１１において温度が４００℃以下となる領域に設けられている。

以下、図３及び図４を参照して、ブーム５の製造方法について説明する。

まず、一対の側板１１を準備する（準備工程）。

具体的に、準備工程では、側板片１６との間で処理対象溶接線Ｌ２を画定可能な側板片本体１７ａと、側板片１６との間で第一溶接線Ｌ１を画定可能で、かつ、側板片本体１７ａとの間で第一中継溶接線Ｌ３を画定可能な第一中継部材１７ｂとを有する側板片１７を準備する。また、側板片１７との間で処理対象溶接線Ｌ２を画定可能な側板片本体１６ａと、側板片１７との間で第二溶接線Ｌ４を画定可能で、かつ、側板片本体１６ａとの間で第二中継溶接線Ｌ５を画定可能な第二中継部材１６ｂとを有する側板片１６を準備する。

また、準備工程では、一対の側板片１６、１７を軸方向Ｄ１に互いに溶接する。具体的に、処理対象溶接線Ｌ２に沿って両側板片本体１６ａ、１７ａが互いに接触し、第一溶接線Ｌ１及び第一中継溶接線Ｌ３に沿って第二中継部材１６ｂが両側板片本体１６ａ、１７ａに接触し、かつ、第二溶接線Ｌ４及び第二中継溶接線Ｌ５に沿って第一中継部材１７ｂが両側板片本体１６ａ、１７ａに接触するように、両側板片本体１６ａ、１７ａ及び両中継部材１６ｂ、１７ｂを位置決めする。この状態で、溶接線Ｌ２に沿って両側板片本体１６ａ、１７ａ同士を溶接し、かつ、溶接線Ｌ１、Ｌ３〜Ｌ５に沿って両側板片本体１６ａ、１７ａに対して両中継部材１６ｂ、１７ｂを溶接する。

次いで、一対の側板１１の各々に対し、当該一対の側板１１の疲労強度を向上するためのピーニング処理Ｒ１を施行する（処理施行工程）。具体的に、各側板１１における側板片１６に対し処理対象溶接線Ｌ２に沿ってピーニング処理Ｒ１を施す。

処理施行工程後の一対の側板１１の第一縁部（図の上縁部）同士を連結するように前記第一縁部に第一連結部材１２の縁部を溶接するとともに、一対の側板１１の第二縁部（図の下縁部）同士を連結するように前記第二縁部に第二連結部材１３の縁部を溶接する（溶接工程）。

以上説明したように、軸方向Ｄ１に対する角度の大きな処理対象溶接線Ｌ２に沿ってピーニング処理Ｒ１を施すとともに、第一連結部材１２の溶接時に熱影響を受け易い側板１１の第一縁部に第一溶接線Ｌ１を設け、この第一溶接線Ｌ１の軸方向Ｄ１に対する第一角度Ａ１を処理対象溶接線Ｌ２の処理用角度Ａ２よりも小さくしている。

これにより、曲げ方向に対する強度面で不利となる処理対象溶接線Ｌ２に沿った溶接部ついてはピーニング処理Ｒ１によって補強することができるとともに、熱影響を受け易い部分に設けられた第一溶接線Ｌ１に沿った溶接部については当該第一溶接線Ｌ１と直交する方向に作用する曲げ応力の成分を低減して強度を確保することができる。

しかも、一対の側板片１６、１７同士の間の溶接線の一部として第一溶接線Ｌ１を形成しているため、第一溶接線Ｌ１を設けることにより側板片１６、１７（溶接線）が必要以上に長くなるのを抑制することができる。

したがって、側板片１６、１７の取り扱いが困難になるのを抑制しながら連結部材１２への溶接時における強度低下を抑制することができる。

また、第１実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。

側板片１７は、側板片１６との間で処理対象溶接線Ｌ２を画定するための側板片本体１７ａと、側板片１６との間で第一溶接線Ｌ１を画定するための第一中継部材１７ｂとに分割されている。

そのため、例えば、処理対象溶接線Ｌ２を介して互いに対向するように側板片本体１７ａと側板片１６とを位置決めし、この状態で、比較的小さな第一中継部材１７ｂを側板片本体１７ａ及び側板片１６に位置決めすることにより、側板片１６、１７同士を位置決めすることできる。

したがって、比較的大きな側板片本体１７ａ及び側板片１６を取り扱う作業を簡素化することができる。

そして、側板片本体１７ａと側板片１６とを溶接するとともに比較的小さな第一中継部材１７ｂを側板片本体１７ａ及び側板片１６に溶接することにより側板１１を準備することができる。

さらに、第一中継溶接線Ｌ３の軸方向Ｄ１に対する第一中継用角度Ａ３が処理用角度Ａ２よりも小さいため、第一中継溶接線Ｌ３に沿った溶接部について当該第一中継溶接線Ｌ３と直交する方向に作用する曲げ応力の成分を低減して強度を確保することができる。

したがって、上述のように側板１１の準備作業の効率化を図りながら側板１１の強度を確保することができる。

特に、第１実施形態では、側板片１６も側板片本体１６ａと第二中継部材１６ｂとに分割されているため、側板片１６によっても上述した効果を得ることができる。

第１実施形態によれば、処理対象溶接線Ｌ２を基準として軸方向Ｄ１の両側に第一溶接線Ｌ１及び第一中継溶接線Ｌ３が設けられているため、処理対象溶接線Ｌ２を基準として軸方向Ｄ１の片側に応力が集中するのを抑制することができる。

したがって、より有効に側板１１の強度を向上することができる。

図５に示すように、ピーニング処理Ｒ１の効果は、第一連結部材１２との溶接時に側板１１においてピーニング処理Ｒ１が施された部分の温度が４００℃を超えると、急激に低下することが確認されている。

そこで、第１実施形態のように、側板１１において４００℃以下となる領域にピーニング処理Ｒ１が施されていることにより、その後に第一連結部材１２を溶接しても、ピーニング処理Ｒ１の効果を確実に維持することができる。

第１実施形態によれば、第一溶接線Ｌ１に沿った溶接部だけでなく第二溶接線Ｌ４に沿った溶接部についても第二溶接線Ｌ４と直交する方向に作用する曲げ応力の成分を低減して側板１１の強度を確保することができる。

したがって、第１連結部材１２及び第２連結部材１３の溶接時における側板１１全体の強度低下を確実に抑えることができる。

＜第２実施形態（図６）＞
第１実施形態において、第一溶接線Ｌ１、Ｌ４及び中継溶接線Ｌ３、Ｌ５がそれぞれ直線に設定されているが、これらの溶接線は直線に限定されない。

例えば、第２実施形態に係る側板１１において、第一溶接線Ｌ６、第二溶接線Ｌ８、第一中継溶接線Ｌ７、及び第二中継溶接線Ｌ９は、それぞれ屈曲した溶接線である。なお、溶接線Ｌ６、Ｌ７と溶接線Ｌ８、Ｌ９との関係は、軸線（図で符号Ｄ１で示す線）を基準として線対称の関係であるため、溶接線Ｌ６、Ｌ７のみを説明し、溶接線Ｌ８、Ｌ９の説明を省略する。

第一溶接線Ｌ６及び第一中継溶接線Ｌ７（以下、溶接線Ｌ６、Ｌ７ともいう）は、第一溶接線Ｌ６と処理対象溶接線Ｌ２との連結点から軸方向Ｄ１において互いに逆向きに延びている。

具体的に、各溶接線Ｌ６、Ｌ７は、軸方向Ｄ１と略平行な平行部分と、平行部分に対して傾斜して側板１１の第一縁部（図の上縁部）側に延びる傾斜部分とを有している。第一溶接線Ｌ６の傾斜部分の軸方向Ｄ１に対する第一角度Ａ４は、処理用角度Ａ２よりも小さい角度（図例では約４０°）に設定されている。第一中継溶接線Ｌ７の傾斜部分の軸方向Ｄ１に対する第一中継用角度Ａ５は、処理用角度Ａ２よりも小さい角度（図例では第一角度Ａ４と同角度）に設定されている。

このように、第一溶接線Ｌ６が屈曲している場合であっても、第一溶接線Ｌ６における軸方向Ｄ１に対する最大角度（第一角度Ａ４）が処理対象溶接線Ｌ２における軸方向Ｄ１に対する最小角度（処理用角度Ａ２）よりも小さい場合には第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

同様に、第一中継溶接線Ｌ７が屈曲している場合であっても、第一中継溶接線Ｌ７における軸方向Ｄ１に対する最大角度（第一中継用角度Ａ５）が処理対象溶接線Ｌ２における軸方向Ｄ１に対する最小角度（処理用角度Ａ２）よりも小さい場合には第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、第２実施形態では、溶接線Ｌ６〜Ｌ９が屈曲した例について説明したが、溶接線Ｌ６〜Ｌ９及び処理対象溶接線Ｌ２の少なくとも一方が屈曲又は湾曲している場合には、上述した角度条件を満たすことにより、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態（図７）＞
前記各実施形態では、側板片１６、１７が中継部材１６ｂ、１７ｂを有しているが、中継部材を省略することもできる。

具体的に、図７に示す第３実施形態に係る側板１１は、第一溶接線Ｌ１、処理対象溶接線Ｌ２、及び第二溶接線Ｌ４において側板片１６、１７が互いに軸方向Ｄ１に溶接されることによって形成されている。

この側板１１においても、第一溶接線Ｌ１及び第二溶接線Ｌ４の軸方向Ｄ１に対する角度が処理対象溶接線Ｌ２の軸方向Ｄ１に対する角度よりも小さいため、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、例えば、以下のような態様を採用することもできる。

前記実施形態では、ブーム５の側方に向く側板１１が一対の板材片（側板片１６〜１８）を有する板材に相当する例を説明したが、板材は側方を向くものに限定されず、例えば、上又は下に向く連結部材１２、１３が一対の板材片を有していてもよい。

前記実施形態では、図面における側板１１の上縁部を第一縁部とし、図面における側板１１の下縁部を第二縁部として説明したが、第一縁部及び第二縁部の向きは限定されない。

前記実施形態では、第一溶接線Ｌ１、Ｌ６、及び第二溶接線Ｌ４、Ｌ８が設けられているが、処理対象溶接線Ｌ２と第一溶接線又は第二溶接線のみとが設けられていてもよい。この場合であっても、第一連結部材１２又は第二連結部材１３の溶接時における熱によりピーニングの効果が低下するのを抑制することができる。

前記実施形態では、ピーニング処理Ｒ１を側板片１６のみに施しているが、ピーニング処理Ｒ１を両側板片１６、１７に施してもよい。

第一角度Ａ１、Ａ４、第二角度、第一中継用角度Ａ３、Ａ５、第二中継用角度は、軸方向Ｄ１に対して４５°以下に設定することができる。このようにすれば、溶接線Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４〜Ｌ９が軸方向Ｄ１と直交する方向に配置されている場合と比較して、溶接線Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４〜Ｌ９と直交する方向に作用する曲げ応力の成分を約７割（１／√２）以下に減少させることができる（相対的に疲労強度を少なくとも約１．４倍にすることができる）。

したがって、例えば、疲労強度向上処理によらなくても第一溶接線Ｌ１、Ｌ６、第二溶接線Ｌ４、Ｌ８、第一中継溶接線Ｌ３、Ｌ７、及び第二中継溶接線Ｌ５、Ｌ９に沿った溶接部の疲労強度を十分に確保することができる。

また、第一角度Ａ１、Ａ４、第二角度、第一中継用角度Ａ３、Ａ５、第二中継用角度は、それぞれ異なる角度に設定することもできる。

本発明の疲労強度向上処理は、ピーニング処理Ｒ１に限定されない。例えば、ひずみを与えることにより側板片１６、１７に圧縮残留応力を与える処理（例えば、ピーニング、ショットブラスト、キャビテーション）、加工硬化による側板片１６、１７の硬さを上昇させる処理（例えば、ピーニング、ショットブラスト、キャビテーション、冷間圧延加工）、及び側板片１６、１７において塑性流動により結晶粒を微細化する処理（例えば、超音波ショットピーニング）等を疲労強度向上処置として施すことができる。

本発明の筒状構造物は、ブーム５に限定されない。例えば、アーム６を筒状構造物として製造することもできる。

Ａ１、Ａ４ 第一角度
Ａ２ 処理用角度
Ａ３、Ａ５ 第一中継用角度
Ｄ１ 軸方向
Ｊ 軸線
Ｌ１、Ｌ６ 第一溶接線
Ｌ２ 処理対象溶接線
Ｌ３、Ｌ７ 第一中継溶接線
Ｌ４、Ｌ８ 第二溶接線
Ｌ５、Ｌ９ 第二中継溶接線
Ｒ１ ピーニング処理（疲労強度向上処理の一例）
Ｗ１、Ｗ２ 溶接部（溶接工程により形成される溶接部の一例）
５ ブーム（筒状構造物の一例）
１１ 側板（板材の一例）
１２ 第一連結部材（板材の一例）
１３ 第二連結部材（板材の一例）
１６、１７、１８ 側板片（板材片の一例）
１６ａ、１７ａ 側板片本体（板材片本体の一例）
１７ｂ 第一中継部材（中継部材の一例）

Claims (13)

1. 軸線を取り囲むように配置された複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接することにより、軸方向に延びるとともに前記軸方向と直交する方向において閉断面を有する筒状構造物を製造するための前記板材であって、
   前記軸方向に互いに溶接された一対の板材片を有し、
   前記板材片同士の間の溶接線は、前記軸方向に対する角度が処理用角度となるように配置された処理対象溶接線と、前記処理対象溶接線から前記板材の縁部まで延びるとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第一角度となるように配置された第一溶接線とを含み、
   前記板材片の少なくとも一方には、当該板材片の疲労強度を向上するための疲労強度向上処理が前記処理対象溶接線に沿って施され、
   一方の板材片は、他方の板材片との間で前記処理対象溶接線に沿って溶接された板材片本体と、他方の板材片に対して前記第一溶接線に沿って溶接されているとともに前記板材片本体に対して中継溶接線に沿って前記軸方向に溶接された中継部材とを有し、
   前記中継溶接線は、前記板材の縁部に設けられているとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな中継用角度となるように配置されている、板材。
2. 前記第一溶接線及び前記中継溶接線は、前記第一溶接線と前記処理対象溶接線との連結点において互いに連結されているとともに、それぞれ前記処理対象溶接線から前記軸方向の逆向きに延びる、請求項１に記載の板材。
3. 前記疲労強度向上処理は、ピーニングであり、
   前記処理対象溶接線は、前記板材において当該板材と隣接する他の板材との溶接時の温度が４００℃以下となる領域に設けられている、請求項１又は２に記載の板材。
4. 軸線を取り囲むように配置された複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接することにより、軸方向に延びるとともに前記軸方向と直交する方向において閉断面を有する筒状構造物を製造するための前記板材であって、
   前記軸方向に互いに溶接された一対の板材片を有し、
   前記板材片同士の間の溶接線は、前記軸方向に対する角度が処理用角度となるように配置された処理対象溶接線と、前記処理対象溶接線から前記板材の縁部まで延びるとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第一角度となるように配置された第一溶接線とを含み、
   前記板材片の少なくとも一方には、当該板材片の疲労強度を向上するための疲労強度向上処理が前記処理対象溶接線に沿って施され、
   前記疲労強度向上処理は、ピーニングであり、
   前記処理対象溶接線は、前記板材において当該板材と隣接する他の板材との溶接時の温度が４００℃以下となる領域に設けられている、板材。
5. 前記第一溶接線の前記軸方向に対する角度は、４５°以下である、請求項１〜４の何れか１項に記載の板材。
6. 前記板材片同士の間の溶接線は、前記処理対象溶接線から前記板材の前記第一溶接線と反対側の縁部まで延びるとともに、前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第二角度となるように配置された第二溶接線を含んでいる、請求項１〜５の何れか１項に記載の板材。
7. 軸方向に延びるとともに前記軸方向と直交する方向において閉断面を有する筒状構造物であって、
   前記軸線を取り囲むように配置された複数の板材を備え、
   前記複数の板材の互いに隣接する縁部同士が溶接され、
   前記複数の板材の少なくとも１つは、請求項１〜６の何れか１項に記載の板材である、筒状構造物。
8. 軸線を取り囲むように配置された複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接することにより、軸方向に延びるとともに前記軸方向と直交する方向において閉断面を有する筒状構造物を製造するための方法であって、
   前記複数の板材を準備する準備工程と、
   前記複数の板材の少なくとも１つに対し、当該少なくとも１つの板材の疲労強度を向上するための疲労強度向上処理を施す処理施行工程と、
   前記処理施行工程後に前記複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接する溶接工程とを含み、
   前記準備工程では、前記軸方向に対する角度が処理用角度となるように配置された処理対象溶接線と、前記処理対象溶接線から前記板材の縁部まで延びるとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第一角度となるように配置された第一溶接線とを含む溶接線に沿って、前記少なくとも１つの板材を形成するための一対の板材片を前記軸方向に互いに溶接し、
   前記処理施行工程では、前記一対の板材片の少なくとも一方に対し前記処理対象溶接線に沿って前記疲労強度向上処理を施し、
   前記準備工程では、一方の板材片として、他方の板材片との間で前記処理対象溶接線を画定可能な板材片本体と、前記他方の板材片との間で前記第一溶接線を画定可能で、かつ、前記板材片本体との間で中継溶接線を画定可能な中継部材とを有する板材片を準備し、前記処理対象溶接線に沿って前記他方の板材片と前記板材片本体とを溶接するとともに前記第一溶接線及び前記中継溶接線に沿って前記他方の板材片及び前記板材片本体に対して前記中継部材を溶接し、
   前記中継溶接線は、前記板材の縁部に設けられているとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな中継用角度となるように配置されている、筒状構造物の製造方法。
9. 前記準備工程では、前記第一溶接線と前記処理対象溶接線との連結点において互いに連結され、かつ、それぞれ前記処理対象溶接線から前記軸方向の逆向きに延びる前記第一溶接線及び前記中継溶接線を画定可能な一対の板材片を準備する、請求項８に記載の筒状構造物の製造方法。
10. 前記準備工程では、前記板材において当該板材と隣接する他の板材との溶接時の温度が４００℃以下となる領域に前記処理対象溶接線を画定可能な一対の板材片を準備し、
    前記処理施行工程では、ピーニングを施す、請求項８又は９に記載の筒状構造物の製造方法。
11. 軸線を取り囲むように配置された複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接することにより、軸方向に延びるとともに前記軸方向と直交する方向において閉断面を有する筒状構造物を製造するための方法であって、
    前記複数の板材を準備する準備工程と、
    前記複数の板材の少なくとも１つに対し、当該少なくとも１つの板材の疲労強度を向上するための疲労強度向上処理を施す処理施行工程と、
    前記処理施行工程後に前記複数の板材の互いに隣接する縁部同士を溶接する溶接工程とを含み、
    前記準備工程では、前記軸方向に対する角度が処理用角度となるように配置された処理対象溶接線と、前記処理対象溶接線から前記板材の縁部まで延びるとともに前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第一角度となるように配置された第一溶接線とを含む溶接線に沿って、前記少なくとも１つの板材を形成するための一対の板材片を前記軸方向に互いに溶接し、
    前記処理施行工程では、前記一対の板材片の少なくとも一方に対し前記処理対象溶接線に沿って前記疲労強度向上処理を施し、
    前記準備工程では、前記板材において当該板材と隣接する他の板材との溶接時の温度が４００℃以下となる領域に前記処理対象溶接線を画定可能な一対の板材片を準備し、
    前記処理施行工程では、ピーニングを施す、筒状構造物の製造方法。
12. 前記準備工程では、前記軸方向に対する角度が４５°以下である前記第一溶接線を画定可能な一対の板材片を準備する、請求項８〜１１の何れか１項に記載の筒状構造物の製造方法。
13. 前記準備工程では、前記処理対象溶接線から前記板材の前記第一溶接線と反対側の縁部まで延びるとともに、前記軸方向に対する角度が前記処理用角度よりも小さな第二角度となるように配置された第二溶接線を画定可能な前記一対の板材片を準備するとともに、前記第二溶接線に沿って一対の板材片同士を溶接する、請求項８〜１２の何れか１項に記載の筒状構造物の製造方法。

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