JPH11200397A - 建機作業機用箱形構造物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業機の軽量化を図りつつも、その製造コス
トを低減することが可能な建機作業機用箱形構造物の製
造方法を提供する。 【解決手段】 補強板１０の取付面１１、１１間の寸法
を、側板１、２間の内側規定寸法よりも大きく形成して
おき、両側板１、２間に押圧力を作用させ、上記補強板
１０を変形させる。その後、上記両側板１、２の外方か
ら高エネルギ密度熱源を照射することにより両側板１、
２間に補強板１０を溶接する。補強板１０の取付面１
１、１１はスプリング効果によって側板１、２に密接す
る。従ってこの部分を貫通溶接すれば、両者間に隙間の
ない良好な溶接継手が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は建機作業機用箱形
構造物の製造方法に関するもので、特にパワーショベル
のブームやアームのような箱形構造物を軽量かつ安価に
製造可能な建機作業機用箱形構造物の製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】パワーショベルのブームやアームのよう
な作業機用の箱形構造物において、その内部に補強板を
挿入、配置することは、各作業機の強度を確保しつつ軽
量化を図る上で有効な手法である。従来、このような箱
形構造物の内部に補強板を配置、溶接する作業は、以下
のようにして行っている。まず基本的には、箱形構造物
の開口部近傍にのみ補強板を配置し、これを開口部から
アーク溶接するのである。またどうしても箱形構造物の
長手方向に沿って補強板を配置する必要のある場合に
は、箱形構造物を長手方向に分割構成し、開口部に近い
位置に補強板を配置すると共に、開口部から補強板をア
ーク溶接し、その後、分割体を一体仮組みし、外側から
アーク溶接することで箱形構造物を完成させる方法が採
用されている。

【０００３】また箱形構造物の内部に補強板を溶接する
他の施工法としては、補強板の位置する部分において、
側板にスロット状の溝を加工し、ここをアーク溶接で栓
溶接することで補強板を側板に溶接する方法が採用され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記前者のように箱形
構造物を分割構成し、その内部に補強板を溶接した後、
分割体を溶接一体化する工法では、補強板の溶接時に生
じる変形によって、分割体の一体化に際して歪取り作業
のような煩雑な作業を必要とする。また必然的に工程数
が多くなることもあり、この方法を採用した場合には、
作業機は軽量化し得るものの、大幅なコストアップを招
くことになる。

【０００５】また後者の方法においても、スロット状の
溝の加工に手数を要するし、また溶接変形への対策や栓
溶接特有の溶接欠陥の防止対策等が必要なことから、上
記同様に大幅なコストアップを招くという欠点がある。

【０００６】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、作業機の軽量化
を図りつつも、その製造コストを低減することが可能な
建機作業機用箱形構造物の製造方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用効果】そこで請求
項１の建機作業機用箱形構造物の製造方法は、４枚の側
板１、２、３、４を箱形に組合わせ、その内部に配置し
た補強板１０で相対向する一対の側板１、２を連結する
建機作業機用箱形構造物の製造方法において、上記補強
板１０を折曲形成すると共に、その取付面１１、１１間
の寸法を、この補強板１０の取付けられる側板１、２間
の内側規定寸法よりも大きく形成しておき、両側板１、
２間に補強板１０を配置した状態で両側板１、２間に押
圧力を作用させ、上記補強板１０を変形させることで上
記両側板１、２間の内側規定寸法を確保し、その後、上
記両側板１、２の外方から高エネルギ密度熱源を照射す
ることにより上記側板１、２と共に上記補強板１０の取
付面１１、１１を溶融させ、これにより両側板１、２間
に補強板１０を溶接することを特徴としている。

【０００８】上記において特徴的な点は、まず第１に
は、高エネルギ密度熱源を用いる点にある。高エネルギ
密度熱源とは、具体的には、レーザビーム、電子ビー
ム、プラズマアーク等を挙げることができる。そしてこ
のような熱源を用いることにより、側板１、２の外側か
ら、側板１、２を貫通する溶接を行うことが可能とな
り、これにより箱形構造物の内部に配置した補強板１０
の側板１、２への外部からの溶接が可能になる。このた
め箱形構造物内部の任意の位置に補強板１０を配置する
ことが可能になると共に、その溶接作業が簡易化され、
側板１・・４の板厚低減による軽量化を低コストに実現
できる。

【０００９】また上記請求項１の建機作業機用箱形構造
物の製造方法において特徴的な第２の点は、側板１、２
間に押圧力を作用させ、これにより補強板１０を変形さ
せるようにした点である。このような手法を採用したこ
とにより、補強板１０の取付面１１、１１はスプリング
効果によって側板１、２に密接する。従ってこのような
状態において上記高エネルギ密度熱源による貫通溶接を
行えば、両者間に隙間のない良好な溶接継手が得られ、
作業機の品質向上を図ることが可能となる。

【００１０】また請求項２の建機作業機用箱形構造物の
製造方法は、上記補強板１０は上記箱形構造物の長手方
向に沿って延びるものであって、その横断面形状におい
て、上記両取付面１１、１１間には、上記両側板１、２
とは交差する他の側板４の内面に接触する頂面１２を連
設し、上記頂面１２は上記側板４に対し、この側板４の
外部から上記同様の高エネルギ密度熱源によって溶接さ
れていることを特徴としている。

【００１１】上記建機作業機用箱形構造物の製造方法に
よれば、少なくとも３枚の側板１、２、４が補強板１０
で連結されるので、箱形構造物の剛性を一段と向上で
き、そのためひいては箱形構造物のさらなる軽量化を図
ることが可能である。

【００１２】さらに請求項３の建機作業機用箱形構造物
の製造方法は、上記補強板１０においては、上記取付面
１１、１１側の端部を、上記頂面１２の当接する側板４
とは相対向する側板３に当接させて配置し、上記両取付
面１１、１１を内方へと変形させた状態において上記側
板４を上記頂面１２に押圧接触させ、この過程において
上記両取付面１１、１１と上記頂面１２とを連設する連
設部１３、１３が変形可能に構成されていることを特徴
としている。

【００１３】上記建機作業機用箱形構造物の製造方法に
よれば、頂面１２と側板４との密接状態を確保し得るの
で、両者間に隙間のない良好な溶接継手が得られ、作業
機の品質向上を図ることができる。また側板４を頂面１
２に圧接させる際に連結部１３、１３を変形可能として
あるので、過大な押圧力を必要とせず、そのため溶接用
の組立作業を容易化できる。

【００１４】請求項４の建機作業機用箱形構造物の製造
方法は、上記取付面１１、１１の内方への変形によって
上記頂面１２が、これとは対面する側板４側へと移動す
べく構成し、上記頂面１２はこの移動に起因する押圧力
でもって上記側板４に接触していることを特徴としてい
る。

【００１５】上記建機作業機用箱形構造物の製造方法に
よれば、取付面１１、１１の内方への移動によって頂部
１２の移動を行い、これにより頂面１２を側板４に接触
させているので、押圧力を作用させる方向が一方向でよ
く、そのためこの点において溶接用の組立作業を容易化
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次にこの発明の建機作業機用箱形
構造物の製造方法の具体的な実施の形態について、図面
を参照しつつ詳細に説明する。

【００１７】（第１実施形態）まず図１乃至図３に第１
実施形態を示している。図１には建設機械の作業機、例
えばパワーショベルのブームやアームに用いられる箱形
構造物を模式的に示しているが、図のようにこの箱形構
造物は、相対向して配置された一対の左右側板１、２
と、これとは直交して対向配置された一対の上下側板
３、４とを有し、これらを組み合わせることで横断面四
角形の箱形に構成されている。そしてその内部に、箱体
の長手方向に沿って延びる補強板１０が挿入、配置され
ている。この補強板１０は、上記各側板１・・４よりも
薄い板材をプレス成形することによって形成されたもの
であり、その横断面形状は下方に開放された概略Ｕ字形
になっている。例えば上記側板１・・４が４．５〜６．
０ｍｍ程度の場合には、上記補強板１０としては２．３
〜３．２ｍｍ程度とするのが好ましい。そしてこの補強
板１０は、上記左右側板１、２の下部内面に接触する左
右一対の取付面１１、１１と、上記上側板４の中央部内
面に接触する頂面１２とを有しており、各取付面１１、
１１と頂面１２との間が連設部１３、１３によって連設
されている。

【００１８】ここで留意する点は、上記補強板１０は上
記のような箱形の内部に挿入、配置される前、外部から
の力の作用しない状態においては、上記両取付面１１、
１１が下方に向ってハ字状に拡開しているということで
ある。またこの状態において、高さ方向の寸法は、上記
上下側板３、４の内側規定寸法と同等か、あるいはそれ
よりもやや小さい寸法になるように選択されている。上
記のように下方に向って拡開している両取付面１１、１
１の下端部間の幅は、下側板３の幅と略等か、あるいは
それよりもやや小さい幅とし、下側板３上に上記補強板
１０を載置し得るようにしておくのが好ましい。

【００１９】次に箱形構造物の製造手順について説明す
る。まず上下側板３、４を所定の間隔でもって治具にて
固定し、その間の位置において、補強板１０をその長手
方向に沿って下側板３上に載置する。そして左右側板
１、２をその両側から上下側板３、４間に挿入すると共
に、押圧力を作用させ、左右側板１、２の外側面が上下
側板３、４の両側端面と略同一面状に位置するに至るま
で押入する。このとき、上記補強板１０の両取付面１
１、１１の間隔は狭くなっていくが、その下端部が下側
板３上に支持されているので、その高さが次第に高くな
っていく。そして頂面１２が上側板４の下面に当接する
とそれ以上の上昇が規制され、それ以後は連結部１３、
１３が変形するに至り、上記左右側板１、２が所定の位
置に位置決めされた状態で被溶接体の組立てが完了す
る。

【００２０】そしてこのような拘束状態において、左右
側板１、２の上下両側端面と上下側板の内側面との接触
部に構成される溶接部２１、２２、２３、２４をその外
方からレーザビームにて溶接する。またさらに上側板４
の略中央部にも、２条のビードオンプレート溶接を施
す。

【００２１】上記によって得られた溶接部の状態を図２
及び図３に示している。まず図２には右側板２と下側板
３との交差部の溶接部２２の状態を示しているが、図の
ように右側板２と下側板３とは共に溶融溶接され、さら
に右側板２を貫通した状態で補強板１０の取付面１１も
共に溶融溶接され一体化されている。なお他の溶接部２
１もこれと同様である。また図３のように上側板４と補
強板１０の頂面１２の間も、２条の溶接部２５、２６に
よって貫通溶接されている。この結果、軽量化された高
品質な箱形構造物を高能率に製造できる。

【００２２】上記建機作業機用箱形構造物の製造方法に
おいては、レーザビーム溶接を用いているが、このよう
な熱源を用いることにより、左右側板１、２及び上側板
４の外側から、左右側板１、２及び上側板４を貫通する
溶接を行うことが可能となり、これにより箱体の内部に
配置した補強板１０を左右側板１、２及び上側板４に対
し、その外部から溶接することが可能になる。このため
箱体内部の任意の位置に補強板１０を配置することが可
能になると共に、その溶接作業が簡易化され、側板１・
・４の板厚低減による軽量化を低コストに実現できる。
また上記方法では、全ての側板１・・４が補強板１０で
連結されるので、箱形構造物の剛性を一段と向上でき、
そのためひいては箱形構造物のさらなる軽量化を図るこ
とが可能である。

【００２３】また上記製造方法においては、側板１、２
間に押圧力を作用させ、これにより補強板１０を変形さ
せるようにしてあるが、このような手法を採用したこと
により、補強板１０の取付面１１、１１及び頂面１２は
スプリング効果によって左右側板１、２及び上側板４に
密接する。従ってこのような状態において貫通溶接を行
えば、両者間に隙間のない良好な溶接継手が得られ、作
業機の品質向上を図ることが可能となる。また上側板４
を頂面１２に圧接させる際に連結部１３、１３を変形可
能としてあるので、過大な押圧力を必要とせず、そのた
め溶接用の組立作業を容易化できる。またこのとき取付
面１１、１１の内方への移動によって頂部１２の上方へ
の移動を行い、これにより頂面１２を上側板４に接触さ
せているので、押圧力を作用させる方向が一方向でよ
く、そのためこの点においても溶接用の組立作業を容易
化できる。

【００２４】上記第１実施形態における製造方法におい
ては、補強板１０の取付面１１、１１間の幅が狭くなっ
たときに頂面１２が上昇し、この力でもって上側板４に
押圧接触するような方法を採用したが、下側板３上に補
強板１０及び左右側板１、２を所定位置にセットしてお
き、この状態でその上部に上側板４を載置し、下方への
加圧力を作用させることによって、補強板１０の連結部
１３、１３を変形させる方法を採用してもよい。なお場
合によっては、上記頂面１２と上側板４の下面との間に
隙間を存在させるような構成を採用することもある。上
記における補強板１０の下端部は下側板３に接触させて
いるが、両者間に隙間を設け、つまり補強板１０の取付
面１１、１１を左右側板１、２の高さ方向の中途部に溶
接、固定する構成とすることもできる。さらに上記では
頂面１２を平面状にしているが、この部分を円弧状に形
成し、その頂部のわずかな帯状部分を頂面１２とするこ
とも可能である。

【００２５】（第２実施形態）図４に第２実施形態を示
す。これは上記同様の箱体の内部に、その長手方向とは
直交する方向に補強板３０を配置した例である。この補
強板３０はその左右上下部に取付面３１・・３１がプレ
ス成形にて折曲形成されている。この場合にも各取付面
３１・・３１間の左右及び上下方向幅寸法は、箱体の内
側規定寸法よりも大きく形成されており、溶接前の拘束
状態では各取付面３１・・３１が内方へと変形し、各取
付面３１・・３１は各側板１・・４の内面に密接してい
る。そして図５に示すように、各側板１・・４の外部か
らレーザビームによる貫通溶接を長手方向に直交する方
向に行い、これによって形成される溶接部３２によって
補強板３０を箱体の内部に固定している。

【００２６】（溶接部の変更例）図６及び図７は溶接部
の変更例を示している。これらは側板４１、４２の板厚
がその途中で変化する場合に採用されるものであって、
板厚の異なる側板４１、４２の溶接部４３において、補
強板４４の取付面４５も同時にレーザビームによって貫
通溶接するようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態の箱形構造物を示す斜
視図である。

【図２】上記実施形態における側板と取付面との溶接部
の状態を示す説明図である。

【図３】上記実施形態における側板と頂面との溶接部の
状態を示す説明図である。

【図４】この発明の第２実施形態の箱形構造物を示す斜
視図である。

【図５】上記実施形態における側板と取付面との溶接部
の状態を示す説明図である。

【図６】側板と取付面との溶接部の他の状態を示す説明
図である。

【図７】側板と取付面との溶接部のさらに他の状態を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ 側板 ２ 側板 ３ 側板 ４ 側板 １０ 補強板 １１ 取付面 １２ 頂面 １３ 連結部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 一郎 石川県小松市符津町ツ23 株式会社小松製 作所粟津工場内 (72)発明者 川西 宣明 石川県小松市符津町ツ23 株式会社小松製 作所粟津工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４枚の側板（１）（２）（３）（４）を
   箱形に組合わせ、その内部に配置した補強板（１０）で
   相対向する一対の側板（１）（２）を連結する建機作業
   機用箱形構造物の製造方法において、上記補強板（１
   ０）を折曲形成すると共に、その取付面（１１）（１
   １）間の寸法を、この補強板（１０）の取付けられる側
   板（１）（２）間の内側規定寸法よりも大きく形成して
   おき、両側板（１）（２）間に補強板（１０）を配置し
   た状態で両側板（１）（２）間に押圧力を作用させ、上
   記補強板（１０）を変形させることで上記両側板（１）
   （２）間の内側規定寸法を確保し、その後、上記両側板
   （１）（２）の外方から高エネルギ密度熱源を照射する
   ことにより上記側板（１）（２）と共に上記補強板（１
   ０）の取付面（１１）（１１）を溶融させ、これにより
   両側板（１）（２）間に補強板（１０）を溶接すること
   を特徴とする建機作業機用箱形構造物の製造方法。
2. 【請求項２】 上記補強板（１０）は上記箱形構造物の
   長手方向に沿って延びるものであって、その横断面形状
   において、上記両取付面（１１）（１１）間には、上記
   両側板（１）（２）とは交差する他の側板（４）の内面
   に接触する頂面（１２）を連設し、上記頂面（１２）は
   上記側板（４）に対し、この側板（４）の外部から上記
   同様の高エネルギ密度熱源によって溶接されていること
   を特徴とする請求項１の建機作業機用箱形構造物の製造
   方法。
3. 【請求項３】 上記補強板（１０）においては、上記取
   付面（１１）（１１）側の端部を、上記頂面（１２）の
   当接する側板（４）とは相対向する側板（３）に当接さ
   せて配置し、上記両取付面（１１）（１１）を内方へと
   変形させた状態において上記側板（４）を上記頂面（１
   ２）に押圧接触させ、この過程において上記両取付面
   （１１）（１１）と上記頂面（１２）とを連設する連設
   部（１３）（１３）が変形可能に構成されていることを
   特徴とする請求項２の建機作業機用箱形構造物の製造方
   法。
4. 【請求項４】 上記取付面（１１）（１１）の内方への
   変形によって上記頂面（１２）が、これとは対面する側
   板（４）側へと移動すべく構成し、上記頂面（１２）は
   この移動に起因する押圧力でもって上記側板（４）に接
   触していることを特徴とする請求項３の建機作業機用箱
   形構造物の製造方法。