WO2012157676A1

WO2012157676A1 - 建設機械用アーム

Info

Publication number: WO2012157676A1
Application number: PCT/JP2012/062515
Authority: WO
Inventors: 菅谷　誠; 高橋　毅; 下平　貴之
Original assignee: 日立建機株式会社
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2012-11-22
Also published as: EP2711467A1; KR20140027288A; CN103547738A; US9315966B2; JP5632076B2; EP2711467A4; EP2711467B1; CN103547738B; KR101821275B1; JPWO2012157676A1; US20130343854A1

Abstract

　油圧ショベル（１）のアーム（１１）を、左，右の側板（１２，１３）と、上板（１４）と、下板（１５）と、厚後板（１６）とによって囲まれた箱型構造体として形成する。厚後板（１６）の上端（１６Ａ）を、上板（１４）の外面（１４Ａ３）よりも上方に突出させる。厚後板（１６）の外面（１６Ｃ）に接合される一対のアームシリンダブラケット（２２）の上端（２２Ｂ）を、後厚上板（１４Ａ）の外面（１４Ａ３）よりも高く、かつ厚後板（１６）の上端（１６Ａ）よりも低く配置する。これにより、各アームシリンダブラケット（２２）は、厚後板（１６）との接合面積を大きく確保し、接合強度を高めることができる。

Description

建設機械用アーム

　本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に搭載された作業装置に好適に用いられる建設機械用アームに関する。

　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、該下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備えている。上部旋回体を構成する旋回フレームの前側には、土砂等の掘削作業を行う作業装置が俯仰動可能に設けられている。

　ここで、油圧ショベルの作業装置は、通常、基端側が旋回フレームに回動可能に取付けられたブームと、該ブームの先端側に回動可能に取付けられたアームと、該アームの先端側に回動可能に取付けられたバケット等の作業具と、これらブーム、アーム、バケットを駆動するブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダとにより大略構成されている。

　このような作業装置を構成するアームは、通常、全長が数メートルにも及ぶ長尺な溶接構造体として形成されている。即ち、アームは、左，右の側板と、これら左，右の側板の上端側に溶接により接合された上板と、左，右の側板の下端側に溶接により接合された下板と、左，右の側板と上板との後端側に溶接により接合された後板とにより形成されている。これにより、アームは、横断面が四角形の閉断面構造をなす箱型構造体となっている。

　アームの前端には、バケットが取付けられるバケット連結ボスが設けられると共に、アームの後部下側には、ブームの先端側に連結ピンを用いて連結されるブーム連結ボスが設けられている。一方、アームの後端側には、アームシリンダが連結ピンを用いて連結されるアームシリンダブラケットが設けられている。さらに、アームの後部上側には、バケットシリンダが連結ピンを用いて連結されるバケットシリンダブラケットが設けられている（特許文献１）。

特開２００３－２６１９５６号公報

　ところで、アームの後側にはブーム連結ボス、アームシリンダブラケット、バケットシリンダブラケットが設けられているため、アームに要求される強度は、後側では大きく、前側では小さくなっている。

　これに対し、上述した従来技術によるアームは、通常、上板と下板とが、均等な板厚を有する鋼板材等の１枚の板材を用いて形成されている。このため、アームの前側では、要求される強度に対して上板と下板の板厚が厚過ぎる傾向にあり、アーム全体の重量が必要以上に大きくなってしまうという問題がある。

　一方、アームを構成する上板、下板、後板、アームシリンダブラケット等の板厚を薄くした場合には、アームの軽量化を図ることができる。しかし、アームシリンダブラケットは、アームの後端に設けられた後板に溶接によって接合され、このアームシリンダブラケットには、アームシリンダの伸縮に伴う大きな負荷が作用する。このため、アームシリンダブラケット自体に対し、あるいはアームシリンダブラケットと後板との溶接部に対し、大きな応力（圧縮応力、曲げ応力）が作用する。これにより、アームシリンダブラケットを含むアーム全体の耐久性が低下するという問題がある。

　本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、必要な強度を確保しつつ全体の重量を軽量化することができるようにした建設機械用アームを提供することを目的としている。

　（１）．上述した課題を解決するため本発明は、左，右の側板と、該左，右の側板の上端側に溶接により接合された上板と、前記左，右の側板の下端側に溶接により接合された下板と、前記左，右の側板の後端側と前記上板の後端側とに溶接により接合された後板とにより横断面が四角形をなす箱型構造体として形成され、前記左，右の側板の後部下側に位置して、該左，右の側板と前記下板の後端と前記後板の前端とに溶接により接合されたブーム連結ボスを設け、前記左，右の側板、上板および下板の前端に溶接により接合されたバケット連結ボスを設け、前記後板の外面に溶接により接合された左，右方向で一対のアームシリンダブラケットを設けてなる建設機械用アームに適用される。

　本発明の特徴は、前記後板の上端は、前記上板の外面高さ位置よりも上方に突出させて設け、前記一対のアームシリンダブラケットの上端は、前記上板の外面高さ位置よりも高く、かつ前記後板の上端よりも低い位置に配置する構成としたことにある。

　この構成によれば、一対のアームシリンダブラケットの上端を、上板の外面の高さ位置よりも高く、かつ後板の上端よりも低く配置することにより、各アームシリンダブラケットは、後板と対向する対向面積、即ち、接合面積を大きく形成することができる。これにより、負荷に対する各アームシリンダブラケット自体の強度を高めることができる。一方、各アームシリンダブラケットと後板との間の溶接長さを大きく確保し、後板に対する各アームシリンダブラケットの接合強度を高めることができる。

　しかも、後板の上端は、上板の外面の高さ位置よりも上方に突出させることにより、その剛性が比較的低くなり、後板の上端側は、アームシリンダブラケットの上端部に作用する負荷に応じて適度な撓みを生じる。このため、アームシリンダブラケットの上端部に作用する負荷を、後板の上端側の撓みによって吸収し、アームシリンダブラケットの上端と後板との接合部（溶接止端部）に生じる応力の集中を低減することができる。この結果、後板に対する一対のアームシリンダブラケットの接合強度を確保しつつ、各アームシリンダブラケットの板厚を薄くすることができ、アーム全体の軽量化を図ることができる。

　（２）．本発明によると、前記一対のアームシリンダブラケットは、前記後板の外面に当接する端面に開先を設け、前記各アームシリンダブラケットの開先と、前記後板の外面との間を隅肉溶接により接合する構成としたことにある。

　この構成によれば、各アームシリンダブラケットの端面に設けた開先と後板の外面との間に隅肉溶接を施すことにより、各アームシリンダブラケットを板厚方向に充分に溶込ませることができ、後板の外面に強固に接合することができる。この結果、後板に対する一対のアームシリンダブラケットの接合強度を一層高めることができ、アームシリンダブラケットの耐久性を高めることができる。

　（３）．本発明によると、前記上板は、後側に位置して板厚が厚い板材からなる後厚上板と、該後厚上板の前側に位置して板厚が薄い板材からなる前薄上板との２部材により形成し、前記一対のアームシリンダブラケットの上端は、前記後厚上板の外面高さ位置よりも高く配置する構成としたことにある。

　この構成によれば、アームの後部側では後厚上板によって必要な強度を確保し、アームの前部側では前薄上板によって軽量化を図ることができるので、上板の強度を保ちつつアーム全体の軽量化を図ることができる。

本発明に係るアームを備えた建設機械としての油圧ショベルを示す正面図である。アームを単体で示す正面図である。アームを図２中の矢示III－III方向からみた平面図である。アームを図３中の矢示IV－IV方向からみた断面図である。図４中の後厚上板、前薄上板、後厚下板、前薄下板、厚後板等を示す拡大断面図である。左，右の側板、後厚上板、後厚下板等を図５中の矢示VI－VI方向からみた断面図である。右側板を取外した状態でアームの内部を示す斜視図である。アームを構成する側板、上板、下板、後板、ブーム連結ボス、アームシリンダブラケット、バケットシリンダブラケット等を分解して示す分解斜視図である。図２中の上板、厚後板、アームシリンダブラケット等を拡大して示す要部拡大図である。厚後板とアームシリンダブラケットとの接合部を図９中の矢示Ｘ－Ｘ方向からみた断面図である。アームシリンダの伸長時に厚後板の上端側が撓んだ状態を示す拡大図である。アームシリンダの縮小時に厚後板の上端側が撓んだ状態を示す拡大図である。

　以下、本発明に係る建設機械用アームの実施の形態を、油圧ショベルのアームに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

　図中、１は建設機械の代表例としての油圧ショベルを示し、該油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とを備えている。上部旋回体３のベースとなる旋回フレーム３Ａの前部側には、作業装置４が俯仰動可能に設けられている。

　作業装置４は、基端部が旋回フレーム３Ａの前部側に俯仰動可能にピン結合されたブーム５と、基端部がブーム５の先端部に回動可能にピン結合された後述のアーム１１と、該アーム１１の先端部に回動可能にピン結合されたバケット６と、アーム１１の先端側とバケット６との間に設けられたバケットリンク７とを備えている。また、作業装置４は、ブーム５を旋回フレーム３Ａに対して俯仰動させるブームシリンダ８と、アーム１１をブーム５に対して回動させるアームシリンダ９と、バケット６をアーム１１に対して回動させるバケットシリンダ１０とを備えている。

　ここで、バケットリンク７は、一端側がアーム１１の先端側に連結された後リンク７Ａと、一端側が後リンク７Ａの他端側に連結され他端側がバケット６に連結された前リンク７Ｂとにより構成されている。一方、バケットシリンダ１０のボトム側は、後述するアーム１１のバケットシリンダブラケット２３に取付けられ、バケットシリンダ１０のロッド側は、バケットリンク７の後リンク７Ａと前リンク７Ｂとの連結部分に接続されている。

　次に、本実施の形態によるアームについて、図２ないし図８を参照して説明する。

　１１はブーム５の先端部に回動可能に取付けられたアームを示している。このアーム１１は、全体として前，後方向に延びる長尺な箱型構造体として形成され、アームシリンダ９によりブーム５に対して上，下方向に回動するものである。

　ここで、アーム１１は、後述する左，右の側板１２，１３と、上板１４と、下板１５と、厚後板１６とにより形成され、該アーム１１は、全体として横断面が四角形の閉断面構造をなす箱型構造体をなしている。アーム１１の後側（ブーム５側）には、後述のブーム連結ボス１８、アームシリンダブラケット２２、バケットシリンダブラケット２３が設けられている。一方、アーム１１の前側（バケット６側）には、後述のバケット連結ボス２０、後リンク連結ボス２１が設けられている。

　１２はアーム１１の左側面を構成する左側板を示している。左側板１２は、後述する右側板１３と左，右方向で対面しつつ前，後方向に延びている。ここで、図４および図８に示すように、左側板１２は、前，後方向の後側に位置する後厚側板１２Ａと、前，後方向の前側に位置する前薄側板１２Ｂとの２部材を接合することにより形成されている。後厚側板１２Ａには、後述のブーム連結ボス１８が固定され、前薄側板１２Ｂには、後述のバケット連結ボス２０、後リンク連結ボス２１が固定されている。

　後厚側板１２Ａは、板厚が厚い鋼板材等の板材を用いて形成され、上板接合部位１２Ａ１と、下板接合部位１２Ａ２と、後板接合部位１２Ａ３と、前薄側板接合部位１２Ａ４とによって囲まれた六角形状をなしている。この場合、前薄側板接合部位１２Ａ４は、上板接合部位１２Ａ１から下板接合部位１２Ａ２に向けて斜め前方に延びることにより、後厚側板１２Ａと前薄側板１２Ｂとの接合部の長さを大きく確保する構成となっている。下板接合部位１２Ａ２と後板接合部位１２Ａ３とが交わる角隅部には、ブーム連結ボス１８のフランジ部１８Ｂを接合するために円弧状に切欠かれたブーム連結ボス接合溝１２Ａ５が設けられている。

　一方、前薄側板１２Ｂは、後厚側板１２Ａよりも板厚が薄い鋼板材等の板材を用いて形成され、上板接合部位１２Ｂ１と、下板接合部位１２Ｂ２と、バケット連結ボス接合部位１２Ｂ３と、後厚側板接合部位１２Ｂ４とによって囲まれた四角形状をなしている。この場合、後厚側板接合部位１２Ｂ４は、上板接合部位１２Ｂ１から下板接合部位１２Ｂ２に向けて斜め前方に延びている。前薄側板１２Ｂの前端側には、後リンク連結ボス２１のフランジ部２１Ｂを接合するための円形孔からなる後リンク連結ボス接合孔１２Ｂ５が設けられている。

　後厚側板１２Ａの前薄側板接合部位１２Ａ４と、前薄側板１２Ｂの後厚側板接合部位１２Ｂ４とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施すことにより、後厚側板１２Ａと前薄側板１２Ｂとの２部材が接合された左側板１２が形成されている。

　この場合、図６に示すように、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの板厚を１２Ａｔとし、前薄側板１２Ｂの板厚を１２Ｂｔとすると、板厚１２Ａｔと板厚１２Ｂｔとの関係は、下記数１のように設定されている。

　１３はアーム１１の右側面を構成する右側板を示し、該右側板１３は、左側板１２と同一形状を有している。即ち、右側板１３は、前，後方向の後側に位置する後厚側板１３Ａと、前，後方向の前側に位置する前薄側板１３Ｂとの２部材を接合することにより形成されている。後厚側板１３Ａには、後述のブーム連結ボス１８が固定され、前薄側板１３Ｂには、後述のバケット連結ボス２０、後リンク連結ボス２１が固定されている。

　後厚側板１３Ａは、板厚が厚い鋼板材等の板材を用いて形成され、上板接合部位１３Ａ１と、下板接合部位１３Ａ２と、後板接合部位１３Ａ３と、前薄側板接合部位１３Ａ４とによって囲まれた六角形状をなしている。下板接合部位１３Ａ２と後板接合部位１３Ａ３とが交わる角隅部には、円弧状に切欠かれたブーム連結ボス接合溝１３Ａ５が設けられている。

　一方、前薄側板１３Ｂは、後厚側板１３Ａよりも板厚が薄い鋼板材等の板材を用いて形成され、上板接合部位１３Ｂ１と、下板接合部位１３Ｂ２と、バケット連結ボス接合部位１３Ｂ３と、後厚側板接合部位１３Ｂ４とによって囲まれた四角形状をなしている。前薄側板１３Ｂの前端側には、円形孔からなる後リンク連結ボス接合孔１３Ｂ５が設けられている。

　後厚側板１３Ａの前薄側板接合部位１３Ａ４と、前薄側板１３Ｂの後厚側板接合部位１３Ｂ４とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施すことにより、後厚側板１３Ａと前薄側板１３Ｂとの２部材が接合された右側板１３が形成されている。

　この場合、図６に示すように、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの板厚を１３Ａｔとし、前薄側板１３Ｂの板厚を１３Ｂｔとすると、板厚１３Ａｔと板厚１３Ｂｔとの関係は、下記数２のように設定されている。

　次に、１４はアーム１１の上面を構成する上板を示している。この上板１４は、左，右の側板１２，１３の上端側に接合され、前，後方向に延びている。ここで、上板１４は、前，後方向の後側に位置する後厚上板１４Ａと、前，後方向の前側に位置する前薄上板１４Ｂとの２部材を接合することにより形成されている。

　後厚上板１４Ａは、板厚が厚い鋼板材等の板材を用いて前，後方向に延びる長方形の板状に形成され、バケットシリンダブラケット２３よりも後側の部位が、僅かに斜め下向きに屈曲している。後厚上板１４Ａの後端縁は、後述の厚後板１６に接合される後板接合部位１４Ａ１となり、後厚上板１４Ａの前端縁は、前薄上板１４Ｂに接合される前薄上板接合部位１４Ａ２となっている。後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３には、後述のバケットシリンダブラケット２３が接合されている。

　一方、前薄上板１４Ｂは、後厚上板１４Ａよりも板厚が薄い鋼板材等の板材を用いて前，後方向に延びる長方形の平板状に形成されている。前薄上板１４Ｂの後端縁は後厚上板接合部位１４Ｂ１となり、前薄上板１４Ｂの前端縁は、後述するバケット連結ボス２０に接合されるバケット連結ボス接合部位１４Ｂ２となっている。

　後厚上板１４Ａの前薄上板接合部位１４Ａ２と、前薄上板１４Ｂの後厚上板接合部位１４Ｂ１とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施すことにより、後厚上板１４Ａと前薄上板１４Ｂとの２部材が接合された上板１４が形成されている。

　この場合、図５に示すように、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの板厚を１４Ａｔとし、前薄上板１４Ｂの板厚を１４Ｂｔとすると、板厚１４Ａｔと板厚１４Ｂｔとの関係は、下記数３のように設定されている。

　次に、１５はアーム１１の下面を構成する下板を示している。この下板１５は、左，右の側板１２，１３の下端側に接合され、前，後方向に延びている。ここで、下板１５は、前，後方向の後側に位置する後厚下板１５Ａと、前，後方向の前側に位置する前薄下板１５Ｂとの２部材を接合することにより形成されている。

　後厚下板１５Ａは、板厚が厚い鋼板材等の板材を用いて前，後方向に延びる長方形の平板状に形成されている。後厚下板１５Ａの後端縁は、後述のブーム連結ボス１８に接合されるブーム連結ボス接合部位１５Ａ１となっている。後厚下板１５Ａの前端縁は、前薄下板１５Ｂに接合される前薄下板接合部位１５Ａ２となっている。

　一方、前薄下板１５Ｂは、後厚下板１５Ａよりも板厚が薄い鋼板材等の板材を用いて前，後方向に延びる長方形の平板状に形成されている。前薄下板１５Ｂの後端縁は後厚下板接合部位１５Ｂ１となっている。前薄下板１５Ｂの前端縁は、後述するバケット連結ボス２０に接合されるバケット連結ボス接合部位１５Ｂ２となっている。

　後厚下板１５Ａの前薄下板接合部位１５Ａ２と、前薄下板１５Ｂの後厚下板接合部位１５Ｂ１とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施すことにより、後厚下板１５Ａと前薄下板１５Ｂとの２部材が接合された下板１５が形成されている。

　この場合、図５に示すように、下板１５を構成する後厚下板１５Ａの板厚を１５Ａｔとし、前薄下板１５Ｂの板厚を１５Ｂｔとすると、板厚１５Ａｔと板厚１５Ｂｔとの関係は、下記数４のように設定されている。

　次に、１６はアーム１１の後面を構成する後板としての厚後板を示している。この厚後板１６は、鋼板材等の板材を用いて長方形の板状に形成され、長さ方向の中央部が山形に屈曲している（図５参照）。この厚後板１６の板厚１６ｔは、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの板厚１２Ａｔ、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの板厚１３Ａｔ、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの板厚１４Ａｔ、下板１５を構成する後厚下板１５Ａの板厚１５Ａｔと同じ厚さ、またはこれら以上の厚さを有し、下記数５のように設定されている。さらに、厚後板１６は、上端１６Ａが後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３よりも上方に突出する長さ寸法を有している。

　ここで、厚後板１６は、左，右の側板１２，１３と上板１４との後端側に溶接によって接合され、中空なアーム１１の後端を閉塞するものである。この場合、厚後板１６は、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの後板接合部位１２Ａ３と、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの後板接合部位１３Ａ３と、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの後板接合部位１４Ａ１とに溶接によって接合されている。

　この場合、図９に示すように、厚後板１６の上端１６Ａは、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３の高さ位置よりも高さ寸法Ｈ１だけ上方に突出している。厚後板１６の前端縁は、後述のブーム連結ボス１８に接合されるブーム連結ボス接合部位１６Ｂとなっている。厚後板１６の外面１６Ｃには、後述するアームシリンダブラケット２２が固定される構成となっている。

　左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの上板接合部位１２Ａ１と上板１４との間、前薄側板１２Ｂの上板接合部位１２Ｂ１と上板１４との間には、それぞれ隅肉溶接が施される。一方、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの上板接合部位１３Ａ１と上板１４との間、前薄側板１３Ｂの上板接合部位１３Ｂ１と上板１４との間には、それぞれ隅肉溶接が施される。これにより、左，右の側板１２，１３の上端部に上板１４が強固に接合されている。

　左側板１２を構成する後厚側板位１２Ａの下板接合部１２Ａ２と下板１５との間、前薄側板１２Ｂの下板接合部位１２Ｂ２と下板１５との間には、それぞれ隅肉溶接が施される。一方、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの下板接合部位１３Ａ２と下板１５との間、前薄側板１３Ｂの下板接合部位１３Ｂ２と下板１５との間には、それぞれ隅肉溶接が施される。これにより、左，右の側板１２，１３の下端部に下板１５が強固に接合されている。

　さらに、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの後板接合部位１２Ａ３と厚後板１６との間に隅肉溶接が施され、同様に、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの後板接合部位１３Ａ３と厚後板１６との間に隅肉溶接が施される。一方、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの後板接合部位１４Ａ１と厚後板１６との間にも、隅肉溶接が施される。これにより、左，右の側板１２，１３と上板１４との後端側に厚後板１６が強固に接合されている。

　ここで、図４および図５に示すように、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａと前薄側板１２Ｂとの接合部の上端１２Ｃは、後厚上板１４Ａの中間部の位置で接合され、下端１２Ｄは、後厚下板１５Ａの前側の位置で接合されている。一方、図２に示すように、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａと前薄側板１３Ｂとの接合部についてみると、上端１３Ｃは、後厚上板１４Ａの中間部の位置で接合され、下端１３Ｄは、後厚下板１５Ａの前部側の位置で接合されている。

　１７は左側板１２の後厚側板１２Ａと厚後板１６との間、右側板１３の後厚側板１３Ａと厚後板１６との間にそれぞれ設けられた左，右の裏当て材を示している。この裏当て材１７は、例えば細長い角材を山形に折曲げることにより形成され、後厚側板１２Ａ，１３Ａの後板接合部位１２Ａ３，１３Ａ３の内面にスポット溶接等によって固定されている。

　左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの後板接合部位１２Ａ３と厚後板１６との間は、裏当て材１７を利用して隅肉溶接されると共に、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの後板接合部位１３Ａ３と厚後板１６との間は、裏当て材１７を利用して隅肉溶接される構成となっている。これによって、これらの隅肉溶接部位は完全溶接となる。

　次に、１８は左，右の側板１２，１３の後部下側に設けられたブーム連結ボスを示している。このブーム連結ボス１８は、ブーム５とアーム１１との間を回動可能に連結する連結ピン（図示せず）が挿通されるものである。ここで、このブーム連結ボス１８は、左，右方向に延びる中空な円筒ボス部１８Ａと、該円筒ボス部１８Ａの左，右方向の両端側に設けられた円弧状の平板からなる左，右のフランジ部１８Ｂとにより構成されている。

　ブーム連結ボス１８の円筒ボス部１８Ａは、後厚下板１５Ａのブーム連結ボス接合部位１５Ａ１と、厚後板１６のブーム連結ボス接合部位１６Ｂとに溶接によって接合されている。ブーム連結ボス１８の左側のフランジ部１８Ｂは、後厚側板１２Ａのブーム連結ボス接合溝１２Ａ５に接合され、右側のフランジ部１８Ｂは、後厚側板１３Ａのブーム連結ボス接合溝１３Ａ５に接合されている。

　１９は上板１４の後厚上板１４Ａの内面とブーム連結ボス１８との間に設けられた内部隔壁を示している。この内部隔壁１９は、アーム１１内に２つの閉空間を形成するように配置され、アーム１１の剛性を高めるものである。この内部隔壁１９は、左，右の側板１２，１３の間隔とほぼ等しい左，右方向の幅寸法を有する長方形の平板からなっている。

　ここで、図４および図５に示すように、内部隔壁１９の上端１９Ａは、後厚上板１４Ａと前薄上板１４Ｂとの接合部の近傍位置に溶接によって接合されている。内部隔壁１９の下端１９Ｂは、ブーム連結ボス１８の円筒ボス部１８Ａに溶接によって接合されている。一方、内部隔壁１９の左側端は、左側板１２の後厚側板１２Ａと前薄側板１２Ｂとに溶接によって接合され、右側端は、右側板１３の後厚側板１３Ａと前薄側板１３Ｂとに溶接によって接合されている。

　２０は左，右の側板１２，１３、上板１４および下板１５の前端部に設けられたバケット連結ボスを示している。バケット連結ボス２０は、バケット６とアーム１１との間を回動可能に連結する連結ピン（図示せず）が挿通されるものである。このバケット連結ボス２０は、左，右方向に延びる中空な円筒ボス部２０Ａと、該円筒ボス部２０Ａの左，右方向の両端側に設けられた平板状の左，右の鍔部２０Ｂとにより構成されている。

　ここで、バケット連結ボス２０の円筒ボス部２０Ａは、前薄上板１４Ｂのバケット連結ボス接合部位１４Ｂ２と、前薄下板１５Ｂのバケット連結ボス接合部位１５Ｂ２とに溶接によって接合されている。バケット連結ボス２０の左側の鍔部２０Ｂは、前薄側板１２Ｂのバケット連結ボス接合部位１２Ｂ３に接合され、右側の鍔部２０Ｂは、前薄側板１３Ｂのバケット連結ボス接合部位１３Ｂ３に接合されている。

　２１はバケット連結ボス２０に隣接して左，右の側板１２，１３の前端側に設けられた後リンク連結ボスを示している。後リンク連結ボス２１は、バケットリンク７の後リンク７Ａとアーム１１との間を回動可能に連結する連結ピン（図示せず）が挿通されるものである。ここで、後リンク連結ボス２１は、左，右方向に延びる中空な円筒ボス部２１Ａと、該円筒ボス部２１Ａの左，右方向の両端側に設けられた円板状の左，右のフランジ部２１Ｂとにより構成されている。後リンク連結ボス２１の左側のフランジ部２１Ｂは、前薄側板１２Ｂの後リンク連結ボス接合孔１２Ｂ５に接合され、右側のフランジ部２１Ｂは、前薄側板１３Ｂの後リンク連結ボス接合孔１３Ｂ５に接合されている。

　次に、本実施の形態による左，右方向で一対のアームシリンダブラケット２２について説明する。

　即ち、２２は厚後板１６の外面１６Ｃに設けられた一対のアームシリンダブラケットを示し、該各アームシリンダブラケット２２は、左，右方向で対をなして配置されている。各アームシリンダブラケット２２は、アームシリンダ９のロッド先端が、連結ピン(図示せず)を介して回動可能に連結されるものである。ここで、各アームシリンダブラケット２２は、鋼板材等の板材を用いてほぼ三角形状をなす板体として形成され、その中央部には、上述の連結ピンを挿通するためのピン挿通孔２２Ａが穿設されている。各アームシリンダブラケット２２は、左，右方向に一定の間隔を保った状態で、厚後板１６の外面１６Ｃに溶接によって接合されている。

　この場合、図９に示すように、各アームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂは、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３の高さ位置よりも高さ寸法Ｈ２だけ高い位置に配置され、かつ、厚後板１６の上端１６Ａよりも高さ寸法Ｈ３だけ低い位置に配置されている。

　従って、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３から厚後板１６の上端１６Ａまでの高さ寸法Ｈ１と、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３から各アームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂまでの高さ寸法Ｈ２と、各アームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂから厚後板１６の上端１６Ａまでの高さ寸法Ｈ３との関係は、下記数６のようになっている。

　これにより、各アームシリンダブラケット２２の前端と厚後板１６の外面１６Ｃとが対向する対向面積、即ち、接合面積を大きく形成することができる。この結果、アームシリンダ９の伸縮によって各アームシリンダブラケット２２に作用する負荷に対し、各アームシリンダブラケット２２自体の強度を高めることができる。さらに、各アームシリンダブラケット２２と厚後板１６の外面１６Ｃの間の溶接長さを大きくし、厚後板１６に対する各アームシリンダブラケット２２の接合強度を高めることができる構成となっている。

　ここで、図１０に示すように、各アームシリンダブラケット２２のうち厚後板１６の外面１６Ｃに当接する端面には、ルートフェイスをもたない山形状の開先２２Ｃが形成されている。この開先２２Ｃを厚後板１６の外面１６Ｃに突合せることにより、両者間にはＫ形開先が形成される。

　なお、ルートフェイスとは、溶接される２部材にそれぞれ形成され溶接時に互いに当接する面のことである。従って、開先２２Ｃの位置で開先隅肉溶接を行うことにより、各アームシリンダブラケット２２を板厚の全域に亘って溶け込ませた状態で、各アームシリンダブラケット２２と厚後板１６との間に滑らかに連続する溶接ビード２２Ｄを形成することができる。

　これにより、各アームシリンダブラケット２２を厚後板１６に対して強固に接合することができる。この場合、図９に示すように、各アームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂと厚後板１６の外面１６Ｃとの間にも、滑らかに連続する溶接ビード２２Ｄを形成することができる。なお、アームシリンダブラケット２２に設けられる開先２２Ｃは、山形状の開先に限るものではなく、レ形開先などの他の形状を有する開先としてもよい。

　２３は上板１４の後端側の外面１４Ａ３に設けられた一対のバケットシリンダブラケットを示し、該各バケットシリンダブラケット２３は、左，右方向で対をなして配置されている。これら各バケットシリンダブラケット２３は、バケットシリンダ１０のボトム側が、連結ピン(図示せず)を介して回動可能に連結されるものである。ここで、各バケットシリンダブラケット２３は、鋼板材等の板材を用いてほぼ三角形状をなす板体として形成され、その中央部には、上述の連結ピンを挿通するためのピン挿通孔２３Ａが穿設されている。さらに、各バケットシリンダブラケット２３は、左，右方向に一定の間隔を保った状態で、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に溶接によって接合されている。

　次に、２４は上板１４の後端側の外面１４Ａ３に設けられた補助溶接部材を示し、図３に示すように、補助溶接部材２４は、平面視で略Ｍ字形をなす平板からなっている。この補助溶接部材２４は、上板１４の後厚上板１４Ａと各バケットシリンダブラケット２３との溶接部を囲むように、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に溶接によって接合されている。

　これにより、各バケットシリンダブラケット２３と後厚上板１４Ａとの間に形成された溶接部（溶接ビード部）を、補助溶接部材２４と後厚上板１４Ａとの間に埋込むことができる。これにより、上板１４に対する各バケットシリンダブラケット２３の接合強度を高めることができる構成となっている。

　本実施の形態によるアーム１１は上述の如き構成を有するもので、このアーム１１を製造する手順の一例を図８を参照して説明する。

　まず、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの前薄側板接合部位１２Ａ４と、前薄側板１２Ｂの後厚側板接合部位１２Ｂ４とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施す。これにより、後厚側板１２Ａと前薄側板１２Ｂとの２部材が接合された左側板１２を形成することができる。一方、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの前薄側板接合部位１３Ａ４と、前薄側板１３Ｂの後厚側板接合部位１３Ｂ４とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施す。これにより、後厚側板１３Ａと前薄側板１３Ｂとの２部材が接合された右側板１３を形成することができる。この場合、左側板１２を構成する後厚側板１２Ａの後板接合部位１２Ａ３の内面と、右側板１３を構成する後厚側板１３Ａの後板接合部位１３Ａ３の内面には、それぞれ裏当て材１７がスポット溶接等によって予め固定されている。

　次に、左側板１２のブーム連結ボス接合溝１２Ａ５と、右側板１３のブーム連結ボス接合溝１３Ａ５とに対し、ブーム連結ボス１８の左，右のフランジ部１８Ｂをそれぞれ溶接によって接合する。次に、左側板１２の後リンク連結ボス接合孔１２Ｂ５と、右側板１３の後リンク連結ボス接合孔１３Ｂ５とに対し、後リンク連結ボス２１の左，右のフランジ部２１Ｂをそれぞれ溶接によって接合する。さらに、左側板１２のバケット連結ボス接合部位１２Ｂ３と、右側板１３のバケット連結ボス接合部位１３Ｂ３とに対し、バケット連結ボス２０の左，右の鍔部２０Ｂをそれぞれ溶接によって接合する。

　一方、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの前薄上板接合部位１４Ａ２と、前薄上板１４Ｂの後厚上板接合部位１４Ｂ１とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施す。これにより、後厚上板１４Ａと前薄上板１４Ｂとの２部材が接合された上板１４を形成することができる。

　次に、下板１５を構成する後厚下板１５Ａの前薄下板接合部位１５Ａ２と、前薄下板１５Ｂの後厚下板接合部位１５Ｂ１とを突合せた状態で、両者間に突合せ溶接を施す。これにより、後厚下板１５Ａと前薄下板１５Ｂとの２部材が接合された下板１５を形成することができる。

　次に、左側板１２と右側板１３との上端側に上板１４を配置し、左側板１２と上板１４との間に全長に亘って隅肉溶接を施す。同様に、右側板１３と上板１４との間に全長に亘って隅肉溶接を施す。さらに、上板１４を構成する前薄上板１４Ｂのバケット連結ボス接合部位１４Ｂ２を、バケット連結ボス２０の円筒ボス部２０Ａに溶接によって接合する。これにより、左，右の側板１２，１３の上端側に上板１４を接合することができる。

　一方、内部隔壁１９を用意し、この内部隔壁１９の上端１９Ａは、後厚上板１４Ａの前薄上板接合部位１４Ａ２の近傍部位に溶接する。また、内部隔壁１９の下端１９Ｂを、ブーム連結ボス１８の円筒ボス部１８Ａに溶接する。

　次に、左側板１２と右側板１３との下端側に下板１５を配置し、左側板１２と下板１５との間に全長に亘って隅肉溶接を施す。これと同様に、右側板１３と下板１５との間に全長に亘って隅肉溶接を施す。一方、後厚下板１５Ａのブーム連結ボス接合部位１５Ａ１を、ブーム連結ボス１８の円筒ボス部１８Ａに溶接によって接合する。また、前薄下板１５Ｂのバケット連結ボス接合部位１５Ｂ２を、バケット連結ボス２０の円筒ボス部２０Ａに溶接によって接合する。これにより、左，右の側板１２，１３の下端側に下板１５を接合することができる。

　このようにして、左，右の側板１２，１３の上端側に上板１４を接合し、下端側に下板１５を接合した後には、厚後板１６を用意する。この厚後板１６を、左側板１２の後厚側板１２Ａに固定した裏当て材１７に当接させた状態で、後厚側板１２Ａの後板接合部位１２Ａ３と厚後板１６との間に開先隅肉溶接を施す。これと同様に、厚後板１６を、右側板１３の後厚側板１３Ａに固定した裏当て材１７に当接させた状態で、後厚側板１３Ａの後板接合部位１３Ａ３と厚後板１６との間に開先隅肉溶接を施す。

　一方、後厚上板１４Ａの後板接合部位１４Ａ１と、厚後板１６との間に開先隅肉溶接を施す。さらに、厚後板１６のブーム連結ボス接合部位１６Ｂを、ブーム連結ボス１８の円筒ボス部１８Ａに溶接する。このとき、図９に示すように、厚後板１６の上端１６Ａは、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３よりも高さ寸法Ｈ１だけ上方に突出している。

　次に、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３に、一対のバケットシリンダブラケット２３を溶接によって接合する。また、後厚上板１４Ａと各バケットシリンダブラケット２３との溶接部を取囲むように、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３にＭ字形の補助溶接部材２４を配置する。この補助溶接部材２４を後厚上板１４Ａに溶接することにより、後厚上板１４Ａに対する各バケットシリンダブラケット２３の接合強度を高める。

　次に、厚後板１６の外面１６Ｃに左，右一対のアームシリンダブラケット２２を接合する。この場合、図１０に示すように、各アームシリンダブラケット２２の端面には、ルートフェイスをもたない開先２２Ｃが設けられている。従って、この開先２２Ｃの位置で開先隅肉溶接を行うことにより、各アームシリンダブラケット２２を板厚の全域に亘って溶け込ませることができる。この結果、各アームシリンダブラケット２２と厚後板１６との間に滑らかに連続する溶接ビード２２Ｄを形成し、各アームシリンダブラケット２２を厚後板１６に対して強固に接合することができる。これと同様に、図９に示すように、各アームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂと厚後板１６の外面１６Ｃとの間にも滑らかに連続する溶接ビード２２Ｄを形成することができる。この結果、各アームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂを厚後板１６に対して強固に接合することができる。

　このとき、図９に示すように、各アームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂは、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３の高さ位置よりも高さ寸法Ｈ２だけ高い位置に配置され、かつ、厚後板１６の上端１６Ａよりも高さ寸法Ｈ３だけ低い位置に配置されている。これにより、各アームシリンダブラケット２２は、厚後板１６の外面１６Ｃと対向する接合面積を大きく形成することができる。

　このようにして、左，右の側板１２，１３、上板１４、下板１５、厚後板１６等を互いに溶接することにより、横断面が四角形の閉断面構造をなすアーム１１を形成することができる。

　この場合、本実施の形態によれば、厚後板１６の上端１６Ａを、上板１４を構成する後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３よりも上方に突出させている。さらに、厚後板１６の外面１６Ｃに接合される左，右のアームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂを、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３よりも高く、かつ厚後板１６の上端１６Ａよりも低く配置している。

　これにより、各アームシリンダブラケット２２は、厚後板１６と対向する面積、即ち、厚後板１６との接合面積を大きく形成することができる。この結果、アームシリンダ９の伸縮による負荷に対し、各アームシリンダブラケット２２自体の強度を高めることができる。また、各アームシリンダブラケット２２と厚後板１６との間の溶接長さを大きく確保することができるので、厚後板１６に対する各アームシリンダブラケット２２の接合強度を高めることができる。

　しかも、厚後板１６の上端１６Ａを、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３よりも上方に突出させることにより、厚後板１６の上端１６Ａ側の剛性が比較的低くなる。このため、厚後板１６の上端１６Ａ側は、各アームシリンダブラケット２２に作用する負荷に応じて適度な撓みを生じる。

　このことを具体的に述べると、図１１に示すように、アームシリンダ９が矢印Ｆ１方向に伸長したときには、アームシリンダ９からアームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂに作用する負荷により、厚後板１６の上端１６Ａ側は矢印Ｆ２方向に適度な撓みを生じる。一方、図１２に示すように、アームシリンダ９が矢印Ｒ１方向に縮小したときには、アームシリンダ９からアームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂに作用する負荷により、厚後板１６の上端１６Ａ側は矢印Ｒ２方向に適度な撓みを生じる。

　このように、アームシリンダ９の伸縮によって各アームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂに作用する負荷を、厚後板１６の上端１６Ａ側の撓みによって吸収することができる。従って、各アームシリンダブラケット２２の上端２２Ｂと厚後板１６との接合部（溶接ビード２２Ｄ）に生じる応力の集中を低減することができる。この結果、厚後板１６に対する一対のアームシリンダブラケット２２の接合強度を確保しつつ、各アームシリンダブラケット２２の板厚を薄くすることができるので、アーム１１全体の軽量化を図ることができる。

　一方、本実施の形態によれば、左側板１２を後厚側板１２Ａと前薄側板１２Ｂとの２部材により形成し、右側板１３を後厚側板１３Ａと前薄側板１３Ｂとの２部材により形成することにより、アーム１１を構成する左，右の側板１２，１３を後側では厚肉に前側では薄肉に構成している。同様に、上板１４を後厚上板１４Ａと前薄上板１４Ｂとの２部材によって形成し、下板１５を後厚上板１５Ａと前薄上板１５Ｂとの２部材によって形成することにより、アーム１１を構成する上板１４および下板１５を、後側では厚肉に前側では薄肉に構成している。

　この結果、ブーム連結ボス１８、アームシリンダブラケット２２、バケットシリンダブラケット２３等が設けられるアーム１１の後部側では必要な強度を確保しつつ、アーム１１全体の軽量化を図ることができる。特に、上板１４を後厚上板１４Ａと前薄上板１４Ｂとの２部材によって形成しているため、アーム１１の後部側では後厚上板１４Ａによって必要な強度を確保し、アーム１１の前部側では前薄上板１４Ｂによって軽量化を図ることができる。従って、上板１４の強度を保ちつつアーム１１全体の軽量化を図ることができる。この場合、アームシリンダブラケット２２の上端１６Ａは、後厚上板１４Ａの外面１４Ａ３の高さ位置よりも高く配置しているので、後厚板１６の上端側の撓みを確保することと上板１４の強度を確保することとを両立することができる。しかも、後厚板１６は、後厚上板１４Ａと同等以上の板厚を用いた厚板として形成しているので、アーム１１の後部側では必要な強度を確保しつつ、アーム１１全体の軽量化を図ることができる。

　なお、上述した実施の形態では、アーム１１を組立てる手順の一例として、左，右の側板１２，１３にブーム連結ボス１８、バケット連結ボス２０、後リンク連結ボス２１を接合した後、各側板１２，１３に上板１４を接合する。次に、上板１４とブーム連結ボス１８との間に内部隔壁１９を接合した後、各側板１２，１３に下板１５と厚後板１６とを接合した場合を例示している。しかし、本発明によるアーム１１の組立手順は、本実施の形態に限るものではなく、アーム１１を組立てる手順は適宜に変更することができるものである。

　上述した実施の形態では、左，右の側板１２，１３を構成する後厚側板１２Ａ，１３Ａに裏当て材１７を固定することにより、この裏当て材１７を利用して各後厚側板１２Ａ，１３Ａを厚後板１６に対して隅肉溶接を施し、完全溶接とする構成を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、裏当て材１７を用いることなく、各後厚側板１２Ａ，１３Ａと厚後板１６との間に単純な隅肉溶接を施す構成としてもよい。

　さらに、上述した実施の形態では、建設機械としてクローラ式の油圧ショベル１を例に挙げて説明している。しかし、本発明はこれに限らず、例えばホイール式油圧ショベルに用いられるアーム等の他の建設機械用のアームにも広く適用することができる。

　１　油圧ショベル（建設機械）
　１１　アーム
　１２　左側板
　１２Ａ，１３Ａ　後厚側板
　１２Ｂ，１３Ｂ　前薄側板
　１３　右側板
　１４　上板
　１４Ａ　後厚上板
　１４Ａ３　外面
　１４Ｂ　前薄上板
　１５　下板
　１５Ａ　後厚下板
　１５Ｂ　前薄下板
　１６　厚後板（後板）
　１６Ａ　上端
　１６Ｃ　外面
　１８　ブーム連結ボス
　２０　バケット連結ボス
　２２　アームシリンダブラケット
　２２Ｃ　開先

Claims

　左，右の側板（１２，１３）と、該左，右の側板（１２，１３）の上端側に溶接により接合された上板（１４）と、前記左，右の側板（１２，１３）の下端側に溶接により接合された下板（１５）と、前記左，右の側板（１２，１３）の後端側と前記上板（１４）の後端側とに溶接により接合された後板（１６）とにより横断面が四角形をなす箱型構造体として形成され、
　前記左，右の側板（１２，１３）の後部下側に位置して、該左，右の側板（１２，１３）と前記下板（１５）の後端と前記後板（１６）の前端とに溶接により接合されたブーム連結ボス（１８）を設け、
　前記左，右の側板（１２，１３）、上板（１４）および下板（１５）の前端に溶接により接合されたバケット連結ボス（２０）を設け、
　前記後板（１６）の外面（１６Ｃ）に溶接により接合された左，右方向で一対のアームシリンダブラケット（２２）を設けてなる建設機械用アームにおいて、
　前記後板（１６）の上端（１６Ａ）は、前記上板（１４）の外面（１４Ａ３）高さ位置よりも上方に突出させて設け、
　前記一対のアームシリンダブラケット（２２）の上端（２２Ｂ）は、前記上板（１４）の外面（１４Ａ３）高さ位置よりも高く、かつ前記後板（１６）の上端（１６Ａ）よりも低い位置に配置する構成としたことを特徴とする建設機械用アーム。
　前記一対のアームシリンダブラケット（２２）は、前記後板（１６）の外面（１６Ｃ）に当接する端面に開先（２２Ｃ）を設け、
　前記各アームシリンダブラケット（２２）の開先（２２Ｃ）と、前記後板（１６）の外面（１６Ｃ）との間を隅肉溶接により接合する構成としてなる請求項１に記載の建設機械用アーム。
　前記上板（１４）は、後側に位置して板厚が厚い板材からなる後厚上板（１４Ａ）と、該後厚上板（１４Ａ）の前側に位置して板厚が薄い板材からなる前薄上板（１４Ｂ）との２部材により形成し、
　前記左，右一対のアームシリンダブラケット（２２）の上端（２２Ｂ）は、前記後厚上板（１４Ａ）の外面（１４Ａ３）高さ位置よりも高い位置に配置する構成としてなる請求項１に記載の建設機械用アーム。