JP6998148B2 - 筒状構造体および作業装置 - Google Patents

Description

本発明は、上板、下板および左右の側板をそれぞれ溶接して矩形筒状に構成される筒状構造体、および、その筒状構造体により構成される作業腕部材を備える作業装置に関する。

このような作業装置の一例として、パワーショベル（エクスカベータ）に設けられて掘削作業等を行うショベル装置がある。パワーショベルは、左右のクローラ機構を有した走行体と、走行体上に旋回可能に設けられた旋回体と、旋回体の前部に設けられたショベル装置とを備えて構成される。さらに、パワーショベルは、エンジンと、このエンジンにより駆動させる油圧ポンプとを備え、油圧ポンプから吐出される作動油を用いて左右のクローラ機構の走行油圧モータやショベル装置の油圧シリンダ等を駆動して走行や掘削作業等を行うように構成されている（例えば、特許文献１を参照）。

上記ショベル装置は、旋回体に上下揺動自在に設けられたブームと、ブームの先端部に上下揺動自在に設けられたアームと、アームの先端部に設けられたアタッチメント（例えば、バケットやブレーカ等）と、ブーム、アームおよびアタッチメントをそれぞれ揺動させる複数の油圧シリンダとを有して構成されている。ブームおよびアームは、作業時にかかる応力に耐え得る強度が必要である一方、軽量化も重要である。そこで、ブームおよびアームは、金属製の上板、下板および左右の側板をそれぞれ溶接して矩形筒状に構成されている。

特開２０１６‐５３３７５号公報

上記のようなブームおよびアームの製造現場では、固定支持装置に下板を固定し、その下板に対して左右の側板および上板を複数の治具を用いて位置合わせを行っている。そして、それらの位置合わせを行った状態で仮溶接を行い、その後にロボットを用いて本溶接を行っている。上下左右の板の位置合わせを行う際には複数の治具が必要であるため、それらの治具の調整や板の位置合わせに非常に時間がかかるという課題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ブームやアーム等の筒状構造体を構成する上下左右の板を溶接する際の位置合わせにかかる作業時間を短縮することができる筒状構造体および作業装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の本発明は、前後方向に延びる平板形状の上板、下板および左右の側板により構成され、前記左右の側板の前後方向を前記下板の前後方向に合わせ、前記下板の左右方向に前記左右の側板の間隔を空けた状態で、前記左右の側板の下端部を前記下板の上面に配置し、前記上板の前後方向を前記下板および前記左右の側板の前後方向に合わせ、前記上板の下面を前記下板の上面と対向させた状態で、前記上板を、前記下板に配置されている前記左右の側板の上端部に配置し、前記上板、前記下板および前記左右の側板の当接部分を溶接して矩形筒状に構成される筒状構造体（例えば、実施形態におけるブーム３１）であって、前記左右の側板の上端部および下端部の少なくとも一方に突起である凸部（例えば、実施形態における上側凸部３３１，３４１、下側凸部３３２，３４２）を備え、前記凸部が挿入可能な凹部（例えば、実施形態における上側凹部３１１、下側凹部３２１）を、前記凸部に対応して前記上板もしくは前記下板、または、前記上板および前記下板に備え、前記凸部が前記凹部に挿入されて前記左右の側板の上端部および下端部にそれぞれ前記上板および前記下板が当接した状態で、前記左右の側板の各上端部および下端部が前記上板および下板に溶接接合されている。

上記構成の筒状構造体は、先端部に作業具を設けて車両に対して上下揺動自在に設けられる作業腕部材に適用可能であることが好ましい。
上記構成の筒状構造体において、前記凸部は、前記左右の側板の上端部および下端部にそれぞれ形成され、前記凹部は、前記上板の下面左右および前記下板の上面左右にそれぞれ形成されることが好ましい。

上記構成の筒状構造体において、前記凹部は、前記上板および前記下板の少なくとも一方を上下方向に貫通して形成されてもよい。

上記構成の筒状構造体において、前記凹部は、筒状構造体の長手方向に延びる矩形状に形成され、前記凹部の長手方向の寸法が、前記凸部の長手方向の寸法よりも大きく形成され、前記凸部を前記凹部に挿入した状態において、前記凹部内に長手方向に所定の隙間が形成されることが好ましい。

上記構成の筒状構造体において、前記上板の上面および前記下板の下面の少なくとも一方に溶接されるブラケット（例えば、実施形態における上側シリンダブラケット３１２、下側シリンダブラケット３２２）を有し、前記凹部は、前記ブラケットを溶接したときの溶接ビードによって覆い隠される位置に形成されることが好ましい。

上記構成の筒状構造体において、前記凹部は、筒状構造体にかかる応力が筒状構造体の他の部分よりも小さい位置に形成されることが好ましい。なお、応力が小さい位置とは、筒状構造体にかかる応力分布を求め、筒状構造体の全体において当該応力の値を比較し、その応力値が他の部分よりも小さい位置のことである。

上記目的を達成するため、第２の本発明は、上記構成の筒状構造体により、車両（例えば、実施形態における走行体１０および旋回体２０）に対して上下揺動自在に設けられる作業腕部材が構成され、前記作業腕部材の先端部に作業具が設けられて構成される作業装置（例えば、実施形態におけるショベル装置３０）である。

本発明によれば、左右の側板の上端部および下端部の少なくとも一方に突起である凸部を備え、前記凸部が挿入可能な凹部を、前記凸部に対応して上板もしくは下板、または、上板および下板に備え、前記凸部が前記凹部に挿入されて左右の側板の上端部および下端部にそれぞれ上板および下板が当接した状態で、左右の側板の各上端部および下端部が上板および下板に溶接接合されている。このように凸部を凹部に挿入することにより、左右の側板と上板および下板の少なくとも一方の位置合わせを行うことができるため、位置合わせに用いる治具の数を減らすことができる。従って、治具の調整や板の位置合わせにかかる作業時間を従来よりも大幅に短縮することができる。また、凸部および凹部によって正確に位置合わせできるため、きれいに（均一に）溶接することができ、溶接部の強度を向上させることができる。

本発明において、左右の側板の上端部および下端部にそれぞれ凸部が形成され、上板の下面左右および下板の上面左右にそれぞれ凹部が形成されることが好ましい。このような構成によれば、凸部および凹部により、左右の側板に対して上板および下板の両方の位置合わせを行うことができる。従って、位置合わせに用いる治具の数をより一層減らすことができる。

本発明において、凹部は筒状構造体の長手方向に延びる矩形状に形成され、凹部の長手方向の寸法が、凸部の長手方向の寸法よりも大きく形成され、凸部を凹部に挿入した状態において、凹部内に長手方向に所定の隙間が形成されることが好ましい。このような構成によれば、上板もしくは下板が曲げ変形しても、その変形分を当該隙間によって吸収することができる。

本発明において、凹部は上板および下板の少なくとも一方を上下方向に貫通して形成され、上板の上面および下板の下面の少なくとも一方に溶接されるブラケットを有し、凹部はブラケットを溶接したときの溶接ビードによって覆い隠される位置に形成されることが好ましい。このような構成によれば、当該溶接ビードが凹部内に入り込んで凹部と凸部が固着されるため、凹部および凸部を後から溶接する作業を行う必要がなく、作業効率を向上させることができる。

本発明において、凹部は、筒状構造体にかかる応力が筒状構造体の他の部分よりも小さい位置に形成されることが好ましい。このような構成によれば、筒状構造体の強度を低下させることなく、位置合わせを行うための凹部および凹部を設けることができる。

本発明に係る作業装置の一例であるショベル装置を備えたパワーショベルの斜視図である。 上記ショベル装置を構成するブームを斜め上方から見た斜視図である。 上記ブームを斜め下方から見た斜視図である。 上記ブームを構成する上板の斜視図である。 図４における丸Ｖの部分の拡大図である。 上記ブームを構成する下板の斜視図である。 図６における丸ＶＩＩの部分の拡大図である。 上記ブームを構成する左右の側板の側面図である。 （Ａ）は図８における丸Ａの部分の拡大図、（Ｂ）は図８における丸Ｂの部分の拡大図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、本発明に係る作業装置の一例であるショベル装置を備えたクローラ式のパワーショベル（エクスカベータ）について説明する。まず、パワーショベル１の全体構成について図１を参照して説明する。

パワーショベル１は、図１に示すように、走行可能に構成された走行体１０と、走行体１０の上部に水平旋回可能に設けられた旋回体２０と、旋回体２０の前部に設けられたショベル装置３０とを有して構成される。

走行体１０は、駆動輪、複数の従動輪および、これらの車輪に掛け回された履帯１３を有する左右一対のクローラ機構１５を、走行体フレーム１１の左右両側にそれぞれ備えて構成される。左右のクローラ機構１５はそれぞれ、駆動輪を回転駆動する走行モータ１６を有して構成される。走行体１０は、左右の走行モータ１６の回転方向および回転速度を制御することにより任意の方向および速度で走行可能に構成されている。走行体フレーム１１の前部には、上下揺動自在にブレード１８が設けられている。ブレード１８は、走行体フレーム１１との間に跨設されたブレードシリンダ１９を伸縮作動させることにより上下揺動可能に構成されている。

走行体フレーム１１の上部中央には旋回機構が設けられている。この旋回機構は、走行体フレーム１１に固定された内輪と、旋回体２０に固定された外輪と、旋回体２０に設けられた旋回モータと、旋回体２０に設けられた油圧ポンプから走行体１０に設けられた左右の走行モータ１６およびブレードシリンダ１９に作動油を供給するためのロータリーセンタージョイントとを有して構成される。旋回体２０は、この旋回機構を介して走行体フレーム１１に水平旋回自在に取り付けられ、旋回モータを正転または逆転作動させること
により、走行体１０に対して左右方向に旋回可能に構成されている。旋回体２０の前部には、前方に突出する本体側ブラケット２２が設けられている。

ショベル装置３０は、本体側ブラケット２２に上下軸を中心に左右方向に揺動自在に取り付けられたブームブラケット３９と、ブームブラケット３９に第１揺動ピン３５ａにより上下揺動自在（起伏動自在）に取り付けられたブーム３１と、ブーム３１の先端部に第２揺動ピン３５ｂにより上下揺動自在（屈伸自在）に取り付けられたアーム３２と、アーム３２の先端部に設けられたリンク機構３３とを有して構成される。ショベル装置３０は、さらに、旋回体２０とブームブラケット３９の間に跨設されたスイングシリンダ３４と、ブームブラケット３９とブーム３１の間に跨設されたブームシリンダ３６と、ブーム３１とアーム３２の間に跨設されたアームシリンダ３７と、アーム３２とリンク機構３３の間に跨設されたバケットシリンダ３８とを有して構成される。

ブームブラケット３９は、スイングシリンダ３４を伸縮作動させることにより旋回体２０（本体側ブラケット２２）に対して左右方向に揺動可能に構成されている。ブーム３１は、ブームシリンダ３６を伸縮作動させることにより本体側ブラケット２２（旋回体２０）に対して上下方向に揺動可能（起伏動可能）に構成されている。アーム３２は、アームシリンダ３７を伸縮作動させることによりブーム３１に対して上下方向に揺動可能（屈伸動可能）に構成されている。

アーム３２およびリンク機構３３の先端部には、バケット、ブレーカ、圧砕機、カッター、オーガ装置等の各種アタッチメントを上下方向に揺動自在に取り付けることが可能になっている。アーム３２の先端部に取り付けられたアタッチメントは、バケットシリンダ３８を伸縮作動させることによりリンク機構３３を介してアーム３２に対して上下揺動可能に構成されている。これらのアタッチメントの油圧アクチュエータに作動油を供給するための油圧ホースを接続可能な第１～第３アタッチメント接続ポート４１～４３が、アーム３２の左側面に配設されている。

旋回体２０には、オペレータ（作業者）が搭乗可能な操作室を形成するオペレータキャビン２３が設けられている。オペレータキャビン２３は、略矩形箱状に形成されており、左側部に横開き開閉可能なキャビンドア２４が設けられている。オペレータキャビン２３内には、オペレータが前方側を向いて着座するオペレータシート、走行体１０の走行操作を行う左右の走行操作レバー、旋回体２０およびショベル装置３０の作動操作を行う左右の作業操作レバーおよび作業操作ペダル、ブレード１８の作動操作を行うブレード操作レバー、パワーショベル１における各種の車両情報を表示するディスプレイ装置、オペレータにより操作される各種の操作スイッチ等が設けられている。

旋回体２０（オペレータキャビン２３の後方および右方の位置）には、走行体１０における左右の走行モータ１６およびブレードシリンダ１９、旋回体２０における上記旋回モータ、並びに、ショベル装置３０におけるスイングシリンダ３４、ブームシリンダ３６、アームシリンダ３７およびバケットシリンダ３８（以下、これらを纏めて油圧アクチュエータと称する）に作動油を供給して駆動させる油圧駆動装置が設けられている。

この油圧駆動装置は、ディーゼルエンジン（以下、エンジンと称する）と、このエンジンにより駆動される複数の油圧ポンプ（パイロット油圧ポンプを含む）と、油圧アクチュエータに供給する作動油の方向および流量を制御する制御バルブユニットと、上記走行操作レバーおよび作業操作レバー等の操作に応じて制御バルブユニットの各制御バルブのスプールを切り換えるためのパイロット油圧を生成するパイロットバルブユニットとを有して構成される。制御バルブユニットおよびパイロットバルブユニットは、油圧アクチュエータの各アクチュエータに対応した制御バルブおよびパイロットバルブ（リモコンバルブ
）を有して構成されている。

パワーショベル１では、オペレータがオペレータキャビン２３内に搭乗し、エンジンキーを始動させると、このエンジンにより複数の油圧ポンプが駆動される。そして、オペレータキャビン２３内の左右の走行操作レバーを前後に傾動操作することにより、その操作方向および操作量に応じて左右のクローラ機構１５（走行モータ１６）を駆動させてパワーショベル１を走行させることができる。また、左右の作業操作レバーを前後左右に傾動操作したり、左右の作業操作ペダルを踏込操作することにより、それらの操作方向および操作量に応じてショベル装置３０等を駆動させて掘削等の作業を行うことができるように構成されている。

このように構成されるパワーショベル１のショベル装置３０におけるブーム３１について以下に説明する。ブーム３１は、図２および図３に示すように、くの字の形に曲がって延びるブーム本体３００と、ブーム本体３００の基端部に設けられる基端ブロック３５０と、ブーム３００の先端部に設けられる先端ブロック３６０とを有して構成される。

基端ブロック３５０は、左右方向に延びる筒状の第１ピン挿入孔３５１を基端部に有している。基端ブロック３５０は、この基端部をブームブラケット３９の上方に延びる板状の左右一対のブーム取付部の間に挿入させ、左右のブーム取付部および第１ピン挿入孔３５１に第１揺動ピン３５ａが挿入されることにより、ブームブラケット３９に枢結されるようになっている（図１を参照）。先端ブロック３６０は、前方に延びる板状の左右一対のアーム取付部３６１を有している。左右のアーム取付部３６１の先端部にはそれぞれ、左右方向に貫通した第２ピン挿入孔３６２が形成されている。左右のアーム取付部３６１の間にアーム３２の基端部を挿入させ、第２ピン挿入孔３６２およびアーム３２に第２揺動ピン３５ｂが挿入されることにより、アーム３２がブーム３１に枢結されるようになっている（図１を参照）。

ブーム本体３００は、上板３１０、下板３２０、左側板３３０および右側板３４０をそれぞれ溶接して矩形筒状（中空状）に構成されている。上板３１０は、図４に示すように、前後方向に延びる金属板（例えば、板厚４ｍｍ、６ｍｍもしくは９ｍｍの金属板）をくの字状に曲げ加工して構成され、この曲げ部の近傍位置に、上下に貫通した左右一対の上側凹部３１１が形成されている。左右の上側凹部３１１はそれぞれ、図５に示すように、前後方向（上板３１０の長手方向）に延びる矩形状の貫通孔になっている。図２に示すように、上板３１０の上面には、上記曲げ部から少し先端側（前端側）の位置に、上方に延びる板状の左右一対の上側シリンダブラケット３１２が溶接されて設けられている。左右の上側凹部３１１はそれぞれ、左右の上側シリンダブラケット３１２の基端部の近傍位置に形成されており、左右の上側シリンダブラケット３１２を上板３１０に本溶接したときにその溶接ビードによって左右の上側凹部３１１が覆い隠されるようになっている。なお、図２は、左右の上側シリンダブラケット３１２を上板３１０に仮溶接した状態であり、本溶接する前の状態の図であるため、左右の上側凹部３１１が見えている。また、左右の上側凹部３１１は、ショベル装置３０を用いた作用時にブーム３１にかかる応力分布を実験により求め、上板３１０全体において当該応力の値を比較し、その応力値が他の部分よりも小さい位置に形成されている。

左右の上側シリンダブラケット３１２の先端部にはそれぞれ、左右方向に貫通した第３ピン挿入孔３１３が形成され、これらの第３ピン挿入孔３１３に挿入される枢結ピンによりアームシリンダ３７のボトム側が左右の上側シリンダブラケット３１２に枢結されるようになっている（図１を参照）。上板３１０の先端部（前端部）には、先端ブロック３６０を取り付けるための左右一対の取付溝部３１４が形成されている（図４を参照）。

下板３２０は、図６に示すように、前後方向に延びる金属板（例えば、板厚４ｍｍ、６ｍｍもしくは９ｍｍの金属板）をくの字状に曲げ加工して構成され、この曲げ部から少し基端側（後端側）の位置に、上下に貫通した左右一対の下側凹部３２１が形成されている。左右の下側凹部３２１はそれぞれ、図７に示すように、前後方向（下板３２０の長手方向）に延びる矩形状の貫通孔になっている。図３に示すように、下板３２０の下面には、上記曲げ部の位置に、下方に延びる板状の左右一対の下側シリンダブラケット３２２が溶接されて設けられている。左右の下側凹部３２１はそれぞれ、左右の下側シリンダブラケット３２２の基端部の近傍位置に形成されており、左右の下側シリンダブラケット３２２を下板３２０に本溶接したときにその溶接ビードによって左右の下側凹部３２１が覆い隠されるようになっている。なお、図３は、左右の下側シリンダブラケット３２２を下板３２０に仮溶接した状態であり、本溶接する前の状態の図であるため、左右の下側凹部３２１が見えている。また、左右の下側凹部３２１は、ショベル装置３０を用いた作用時にブーム３１にかかる応力分布を実験により求め、下板３２０全体において当該応力の値を比較し、その応力値が他の部分よりも小さい位置に形成されている。

左右の下側シリンダブラケット３２２の中間部にはそれぞれ、左右方向に貫通した第４ピン挿入孔３２３が形成され、これらの第４ピン挿入孔３２３に挿入される枢結ピンによりブームシリンダ３６のロッド先端部が左右の下側シリンダブラケット３２２に枢結されるようになっている（図１を参照）。下板３２０の先端部（前端部）には、先端ブロック３６０を取り付けるための左右一対の取付溝部３２４が形成されている（図６を参照）。

左側板３３０および右側板３４０はそれぞれ、図８に示すように、金属板をくの字状に切断して構成されている。左右の側板３３０，３４０の上端部にはそれぞれ、くの字状の曲がり部の近傍位置に、上方に突出する上側凸部３３１，３４１が形成されている。上側凸部３３１，３４１は、図９（Ａ）に示すように、前後方向（側板３３０，３４０の長手方向）に延びる略矩形状の突起になっている。上側凸部３３１，３４１は、上板３１０の上側凹部３１１に挿入可能な寸法になっている。より具体的には、上側凸部３３１，３４１の左右寸法は、上側凹部３１１の左右寸法と略同じ寸法になっており、左右方向には略隙間なく嵌合するようになっている。一方、上側凸部３３１，３４１の前後寸法（長手方向の寸法）は、上側凹部３１１の前後寸法よりも小さくなっており、上側凹部３１１に挿入されたときに、上側凹部３１１の内部において前後方向に所定の隙間が形成されるようになっている。上側凸部３３１，３４１の高さ寸法は、上側凹部３１１に挿入されたときに、上側凹部３１１に納まって上側凹部３１１から突出しない高さ寸法になっている。上側凸部３３１，３４１の上面は、上板３１０の曲げ部に合わせた曲面状に形成されている。

図８に示すように、左右の側板３３０，３４０の下端部にはそれぞれ、くの字状の曲がり部から少し基端側の位置に、下方に突出する下側凸部３３２，３４２が形成されている。下側凸部３３２，３４２は、図９（Ｂ）に示すように、前後方向（側板３３０，３４０の長手方向）に延びる略矩形状の突起になっている。下側凸部３３２，３４２は、下板３２０の下側凹部３２１に挿入可能な寸法になっている。より具体的には、下側凸部３３２，３４２の左右寸法は、下側凹部３２１の左右寸法と略同じ寸法になっており、左右方向には略隙間なく嵌合するようになっている。一方、下側凸部３３２，３４２の前後寸法（長手方向の寸法）は、下側凹部３２１の前後寸法よりも小さくなっており、下側凹部３２１に挿入されたときに、下側凹部３２１の内部において前後方向に所定の隙間が形成されるようになっている。下側凸部３３２，３４２の高さ寸法は、下側凹部３２１に挿入されたときに、下側凹部３２１に納まって下側凹部３２１から下方に突出しない高さ寸法になっている。

左右の側板３３０，３４０の先端部にはそれぞれ、図８に示すように、先端ブロック３
６０を取り付けるための上下一対の取付段差部３３３，３４３が形成されている。左右の側板３３０，３４０の基端部にはそれぞれ、基端ブロック３５０を取り付けるための円弧状の取付凹部３３４，３４４が形成されている。

このように構成されるブーム３１を製造する際には、先ず、固定支持装置に下板３２０を固定し、その下板３２０の左右の下側凹部３２１にそれぞれ左右の側板３３０，３４０の下側凸部３３２，３４２を挿入して、下板３２０に対して左右の側板３３０，３４０の位置合わせを行う。このとき、凹部３２１および凸部３３２，３４２の嵌合だけではしっかりと固定されてないため、治具を用いて固定するが、上記嵌合によって位置合わせされているため、使用する治具の個数を従来よりも少なくすることができる。このように下板３２０および左右の側板３３０，３４０の位置合わせを行った状態で、下板３２０および左右の側板３３０，３４０を仮溶接する。また、下板３２０および左右の側板３３０，３４０の基端部および先端部にそれぞれ基端ブロック３５０および先端ブロック３６０を仮溶接する。なお、仮溶接とは所謂スポット溶接であり、後述する本溶接は、部材の全ての当接部分を溶接することである。

次に、左右の側板３３０，３４０の上側凸部３３１，３４１をそれぞれ上板３１０の左右の上側凹部３１１に挿入して、左右の側板３３０，３４０に対して上板３１０の位置合わせを行う。このときも、凸部３３１，３４１および凹部３１１の嵌合だけではしっかりと固定されてないため、治具を用いて固定するが、上記嵌合によって位置合わせされているため、使用する治具の個数は従来よりも少なくすることができる。このように左右の側板３３０，３４０および上板３１０が位置合わせされた状態で、左右の側板３３０，３４０および上板３１０を仮溶接する。また、上板３１０の上面に左右の上側シリンダブラケット３１３をそれぞれ仮溶接するとともに、下板３２０の下面に左右の下側シリンダブラケット３２２をそれぞれ仮溶接する。

このように仮溶接を行った後に、上板３１０、下板３２０、左右の側板３３０，３４０、基端ブロック３５０、先端ブロック３６０、左右の上側シリンダブラケット３１２および左右の下側シリンダブラケット３２２の全ての当接部分をロボットを用いて本溶接する。このとき、左右の上側シリンダブラケット３１２を上板３１０に本溶接したときの溶接ビードが左右の上側凹部３１１内に入り込み、左右の上側凹部３１１および上側凸部３３１，３４１が当該溶接ビードによって覆い隠されるようになっている。また、左右の下側シリンダブラケット３２２を下板３２０に本溶接したときの溶接ビードが左右の下側凹部３２１内に入り込み、左右の下側凹部３２１および下側凸部３３２，３４２が当該溶接ビードによって覆い隠されるようになっている。

このようにして製造されるブーム３１によれば、左右の側板３３０，３４０の上側凸部３３１，３４１および下側凸部３３２，３４２をそれぞれ、上板３１０の上側凹部３１１および下板３２０の下側凹部３２１に挿入して、上板３１０、下板３２０および左右の側板３３０，３４０の位置合わせを行うことができる。そのため、位置合わせに用いる治具の個数を従来よりも少なくすることができる。従って、治具の調整や板の位置合わせにかかる作業時間を従来よりも大幅に短縮することができる。また、凸部および凹部の嵌合により上下左右の板を正確に位置合わせできるため、きれいに（均一に）溶接することができ、溶接部の強度を向上させることができる。さらに、ロボットを用いた本溶接時に、仮溶接した部分が外れても、凸部および凹部の嵌合により上下左右の板が大きくずれることを防止することができる。

また、ブーム３１によれば、上側凸部３３１，３４１が挿入された上側凹部３１１の内部、および下側凸部３３２，３４２が挿入された下側凹部３２１の内部において、前後方向に所定の隙間が形成されるように前後方向の寸法が設定されている。そのため、上板３
１０および下板３２０が曲げ変形しても、その変形分を当該隙間によって吸収することができる。また、上側凹部３１１および下側凹部３２１がそれぞれ、上側シリンダブラケット３１２および下側シリンダブラケット３２２を溶接したときの溶接ビードによって覆い隠される位置に形成されている。そのため、当該溶接ビードが凹部３１１，３２１内に入り込んで凹部３１１，３２１と凸部３３１，３４１，３３２，３４２が固着されるため、これらの凹部および凸部を後から溶接する作業を行う必要がなく、作業効率を向上させることができる。また、上側凹部３１１および下側凹部３２１は、ショベル装置３０を用いた作業時にブーム３１にかかる応力が小さい位置に形成されている。そのため、ブーム３１の強度を低下させることなく、位置合わせを行うための上側凹部３１１および下側凹部３２１を設けることができる。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、左右一対の上側凹部３１１および下側凹部３２１を、ブーム３１の長手方向の一箇所だけに形成しているが、ブーム３１の長手方向の複数箇所に形成してもよい。なおそのとき、ブーム３１にかかる応力が小さい位置に形成し、応力集中が生じてブーム３１の強度が低下しないようにすることが好ましい。また、上述の実施形態では、左右の側板３３０，３４０の上端部および下端部にそれぞれ上側凸部３３１，３４１および下側凸部３３２，３４２が形成されているが、左右の側板３３０，３４０の上端部および下端部の少なくとも一方に凸部を形成した構成としてもよい。さらに、上述の実施形態では、上側凹部３１１および下側凹部３２１はそれぞれ上下方向に貫通して形成されているが、上側凹部３１１は下方に開口し、下側凹部３２１は上方に開口していれば、上下方向に貫通していなくてもよい。

また、上述の実施形態では、左右の側板３３０，３４０の上下端部に上板３１０および下板３２０を溶接した構成のブーム３１について説明したが、左右の側板の内側に上板および下板を溶接する構成に変更してもよい。その場合には、左右の側板に凹部を形成し、上板および下板に凸部を形成すればよい。また、上述の実施形態では、本発明をブーム３１に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施形態のアーム３２、スキッドステアローダのアーム、クレーン車のブーム等、パワーショベル以外の作業用車両の作業装置においても適用することが可能である。

１ パワーショベル
３０ ショベル装置（作業装置）
３１ ブーム（筒状構造体、作業腕部材）
３００ ブーム本体
３１０ 上板
３１１ 上側凹部
３１２ 上側シリンダブラケット
３２０ 下板
３２１ 下側凹部
３２２ 下側シリンダブラケット
３３０ 左側板
３３１ 上側凸部
３３２ 下側凸部
３４０ 右側板
３４１ 上側凸部
３４２ 下側凸部

Claims (8)

1. 前後方向に延びる平板形状の上板、下板および左右の側板により構成され、
   前記左右の側板の前後方向を前記下板の前後方向に合わせ、前記下板の左右方向に前記左右の側板の間隔を空けた状態で、前記左右の側板の下端部を前記下板の上面に配置し、
   前記上板の前後方向を前記下板および前記左右の側板の前後方向に合わせ、前記上板の下面を前記下板の上面と対向させた状態で、前記上板を、前記下板に配置されている前記左右の側板の上端部に配置し、
   前記上板、前記下板および前記左右の側板の当接部分を溶接して矩形筒状に構成される筒状構造体であって、
   前記左右の側板の上端部および下端部の少なくとも一方に突起である凸部を備え、
   前記凸部が挿入可能な凹部を、前記凸部に対応して前記上板もしくは前記下板、または、前記上板および前記下板に備え、
   前記凸部が前記凹部に挿入されて前記左右の側板の上端部および下端部にそれぞれ前記上板および前記下板が当接した状態で、前記左右の側板の各上端部および下端部が前記上板および下板に溶接接合されていることを特徴とする筒状構造体。
2. 前記筒状構造体は、先端部に作業具を設けて車両に対して上下揺動自在に設けられる作業腕部材に適用可能であることを特徴とする請求項１に記載の筒状構造体。
3. 前記凸部は、前記左右の側板の上端部および下端部にそれぞれ形成され、
   前記凹部は、前記上板の下面左右および前記下板の上面左右にそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の筒状構造体。
4. 前記凹部は、前記上板および前記下板の少なくとも一方を上下方向に貫通して形成されたことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の筒状構造体。
5. 前記凹部は、筒状構造体の長手方向に延びる矩形状に形成され、
   前記凹部の長手方向の寸法が、前記凸部の長手方向の寸法よりも大きく形成され、前記凸部を前記凹部に挿入した状態において、前記凹部内に長手方向に所定の隙間が形成されることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の筒状構造体。
6. 前記上板の上面および前記下板の下面の少なくとも一方に溶接されるブラケットを有し、
   前記凹部は、前記ブラケットを溶接したときの溶接ビードによって覆い隠される位置に形成されたことを特徴とする請求項４もしくは５に記載の筒状構造体。
7. 前記凹部は、筒状構造体にかかる応力が筒状構造体の他の部分よりも小さい位置に形成されたことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の筒状構造体。
8. 請求項１～７のいずれかに記載の筒状構造体により、車両に対して上下揺動自在に設けられる作業腕部材が構成され、前記作業腕部材の先端部に作業具が設けられて構成される作業装置。

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