(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板部材により形成され箱型断面を有し長手方向に延びる作業腕の、該長手方向の端部に溶接され取り付けられる連結ブラケットを、
該箱型断面の対向する一対の板部材の端部の間に挟まれて該板部材の各々に一体的に接合される基部と、該基部に一体的に接合されるブラケット部とによって形成し、
該基部は円筒状に形成され、
該板部材は該円筒の外周部に当接され、
該ブラケット部は、該円筒状基部の軸線方向両端部に、円筒状基部と接合する円環状の突出部を備えて取り付けられている、ことを特徴とする作業機械の作業腕構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機械の作業腕構造、さらに詳しくは、油圧ショベルのブームなど、作業機械の作業腕に好適に用いられる作業腕の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械、荷役機械などの作業機械は、作業具などが取り付けられる一個あるいは連結された複数個の長尺の作業腕を備えている。典型的な作業機械である例えば油圧ショベルは、機体本体に上下方向に揺動自在に取り付けられた作業腕であるブームと、ブームの先端に上下方向に揺動自在に取り付けられた作業腕であるアームとを備えている。アームの先端には作業具であるバケットが上下方向に揺動自在に取り付けられている。
【０００３】
これらの作業腕は、長尺に形成されることから、曲げ、捩じりなどに対して十分な強度を備え、また重量を軽くするように、板部材によって箱型構造に形成されている。
【０００４】
図７を参照して、上述のブームを例に作業腕を説明すると、全体を番号５０で示すブームは、種々の鋼製部材を相互に溶接して箱型構造に形成されている。すなわちブーム５０は、長手方向に延びる板部材である、上プレート５２、下プレート５４、左サイドプレート５６、及び右サイドプレート５８によって矩形の箱型断面を有し長手方向に延びる箱型構造に形成されている。箱型構造の長手方向の一端部にはアームと連結するための軸受孔６０ｂを備えた連結ブラケット６０が、他端部には機体本体と連結するための軸受孔を備えた連結ブラケット６２が一体的に取り付けられている。
【０００５】
軸受ブラケット６０は、鋳物、鍛造、あるいは鋼部材の接合組み合わせなどにより二股状に形成され、二股部の各々の、ブーム５０の長手方向に直交する軸線６０ａ上に軸受孔６０ｂが形成されている。軸受ブラケット６０は、ブーム５０の箱型断面を形成する上プレート５２、下プレート５４、左サイドプレート５６、及び右サイドプレート５８各々の端部に、突き合わされて溶接され接合されている。ブーム５０における長手方向の軸受ブラケット６０の軸受孔６０ｂの位置は作業腕としての機能上重要であり、溶接接合に際しては、軸受孔６０ｂの位置は治具などによって他端部の連結ブラケット６２と関連させて長さＬに規定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおりの形態の従来の作業機械の作業腕構造には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００７】
（１）溶接部の品質：
上述の如き形態で作業腕の端部に取り付けられる軸受ブラケット６０の、箱型断面を形成する板部材各々の端部との突合わせ溶接の突合わせ方向における溶接隙間は、軸受ブラケット６０の位置が寸法Ｌによって規定されることから、各板部材（上プレート５２、下プレート５４、左サイドプレート５６、及び右サイドプレート５８）の製作寸法、取付寸法などの誤差、ばらつきによって、変動されやすい。長尺のこれらのプレートが、複数個のプレートに分割され接合される場合には、変動がさらに大きくなる。したがって、突合わせ溶接部の品質を安定させることが難しい。
【０００８】
（２）軸受ブラケットの寸法精度：
突合わせ溶接部の溶接間隙が変動すると、溶接部の溶金量がそれに伴い変動し、溶接の熱歪みによって軸受孔６０ｂの寸法の変動、軸受孔６０ｂの軸線６０ａ上でのずれなどが発生する。また、熱歪みの変動幅が大きくなるから、変動量を予測しにくく、寸法精度を適切に維持することが難しい。
【０００９】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、板部材により箱型断面に形成される作業腕の端部に溶接され取り付けられる連結ブラケットを、板部材の寸法の変動などに影響されず、溶接の品質を安定させ、また溶接の熱歪みによる寸法の変動を少なくし取り付けることができる、作業機械の作業腕構造を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記技術的課題を解決する作業腕構造として、板部材により形成され箱型断面を有し長手方向に延びる作業腕の、該長手方向の端部に溶接され取り付けられる連結ブラケットを、該箱型断面の対向する一対の板部材の端部の間に挟まれて該板部材の各々に一体的に接合される基部と、該基部に一体的に接合されるブラケット部とによって形成し、該基部は円筒状に形成され、該板部材は該円筒の外周部に当接され、該ブラケット部は、該円筒状基部の軸線方向両端部に、円筒状基部と接合する円環状の突出部を備えて取り付けられている、ことを特徴とする作業機械の作業腕構造が提供される。
【００１１】
そして、連結ブラケットの基部を、一対の板部材の間に挟み板部材の各々に接合することにより、板部材と基部との作業腕の長手方向における相対位置が変動しても、板部材と基部との溶接部の条件が変動しないようにし、溶接の品質を安定させ、熱歪みの変動を少なくする。また、円筒の外周部に板部材を当接させ安定した溶接部を形成する。さらに、ブラケット部を円筒状基部の両端部に取り付けて二股状の連結ブラケットを形成する。
【００１７】
図１を参照して説明すると、全体を番号２で示す油圧ショベルは、機体本体４に上下方向に揺動自在に取り付けられた作業腕であるブーム６と、ブーム６の先端に上下方向に揺動自在に取り付けられた作業腕であるアーム８を備えている。アーム８の先端には、作業具であるバケット１０が上下方向に揺動自在に取り付けられている。
【００１８】
図１とともに図２を参照して説明すると、ブーム６は、種々の鋼製部材を相互に溶接して箱型構造に形成されている。すなわちブーム６は、長手方向に延びる板部材である、上プレート１２、下プレート１４、左サイドプレート１６、及び右サイドプレート１８によって矩形の箱型断面を有する箱型構造に形成されている。長手方向の一端部にはアーム８と連結するための軸受孔を有する連結ブラケット２０が、他端部には機体本体４と連結するための軸受孔を有する連結ブラケット２２がそれぞれ取り付けられている。
【００１９】
図２とともに図３〜図５を参照して説明すると、連結ブラケット２０は、基部２１と、基部２１に一体的に接合された一対のブラケット部２２ａ及び２２ｂとを備えている。基部２１は、箱型断面の対向する一対の板部材である上プレート１２及び下プレート１４の端部に接合されている。ブラケット部２２ａ及び２２ｂには、同一軸線２０ａ上に軸受孔２０ｂがそれぞれ形成されている。
【００２０】
基部２１は、ブーム６の長手方向に直交する方向に延びる円筒状を成し、パイプ部材あるいは鋳造などによって形成されている。円筒の外径寸法は、上プレート１２及び下プレート１４の端部の間に当接する大きさに形成されている。円筒の長さは、上プレート１２及び下プレート１４の帯状の幅寸法と略同一に形成されている。
【００２１】
一対のブラケット部２２ａ及び２２ｂは、板状に鍛造あるいは鋳造などによって形成されている。ブラケット部２２ａ及び２２ｂは、本実施の形態においては実質的に同一のものである。ブラケット部２２ａ及び２２ｂの板状の一面には、基部２１と接合するための円環状の突出部２２ｃが形成されている。突出部２２ｃは、ブラケット部２２ａ及び２２ｂ各々の板状の表面から滑らかに突出して形成されている。
【００２２】
上述のように形成された基部２１、ブラケット部２２ａ及び２２ｂは、基部２１両端部とブラケット部２２ａ及び２２ｂの突出部２２ｃとが突き合わされ、図４に示すようにレーザ溶接のような深とけ込みの溶接によって、あるいは開先を設けた開先溶接によって、溶接接合されている。ブラケット部２２ａ及び２２ｂの各々には、軸受孔２０ｂがこの溶接接合された状態で同一の軸線２０ａで機械加工され形成され、連結ブラケット２０が完成されている。
【００２３】
連結ブラケット２０は、その基部２１が図５に示すように上プレート１２及び下プレート１４の端部の間に挟まれ、軸受孔２０ａの位置が図２に示すように他端部の連結ブラケット２２からの寸法が長さＬの位置に位置付けられ、上プレート１２及び下プレート１４の各々と、その板厚方向において上プレート１２及び下プレート１４の側からレーザ溶接のような深とけ込み溶接によって溶接接合されている。基部２１と上プレート１２及び下プレート１４とは、この溶接によって完全に接合されるが、強度上さらに必要であれば、基部２１の外周部と上プレート１２及び下プレート１４の先端部との間（図５にＹで示す）を溶接接合してもよい。なお、ブラケット部２２ａ及び２２ｂは、上プレート１２、下プレート１４、左サイドプレート１６、及び右サイドプレート１８に、比較的小さな隅肉溶接によって適宜に溶接され、ブーム６の端部の連結ブラケット２０の接合部の形状が整えられている。
【００２４】
図１を参照して上述したとおりの作業機械の作業腕構造の作用を説明する。
【００２５】
（１）溶接部の品質：
ブラケット部２２ａ及び２２ｂが接合された基部２１は、ブーム６の上プレート１２及び下プレート１４の間に円筒状の外周部を当接させ挟まれるから、連結ブラケット２０の長手方向の位置が、寸法Ｌに規定され、これらの相対位置が長手方向に変動（Ｘで示す方向）しても、安定した溶接部が形成される。したがって、各プレートの製作寸法、取付寸法などの、誤差、ばらつきが発生しても、基部２１と上プレート１２及び下プレート１４との溶接接合部は安定しており、安定した品質の溶接が確保される。また、基部２１はブラケット部２２ａ及び２２ｂの滑らかに立ち上った突出部２２ｃに接合されるから、基部２１とブラケット部２２ａ及び２２ｂとは強固に一体的に接合される。
【００２６】
（２）軸受ブラケットの寸法精度：
ブラケット部２２ａ及び２２ｂが取り付けられた基部２１と、上プレート１２、下プレート１４、左サイドプレート１６、及び右サイドプレート１８などとの溶接は安定したものとなるから、軸受孔２０ｂの寸法、また軸線２０ａ上でのずれなど、熱歪みによる変動は少なくなる。したがって、溶接接合後の機械加工などの修正作業も容易に、あるいは修正作業の必要がなくなる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に従って構成された作業機械の作業腕構造によれば、板部材により箱型断面に形成される作業腕の端部に溶接され取り付けられる連結ブラケットを、板部材の寸法の変動などに影響されず、溶接の品質を安定させ、また溶接の熱歪みによる寸法の変動を少なくし取り付けることができる、作業機械の作業腕構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された作業機械の作業腕構造を備える典型的な作業機械である油圧ショベルの側面図。
【図２】図１に示す油圧ショベルの作業腕の一つのブームの斜視図。
【図３】図２に示すブームの連結ブラケットの部分を一部を断面して示した斜視図。
【図４】図３に示す連結ブラケットのブラケット部と基部との接合部を示す断面図。
【図５】図３に示す連結ブラケットの基部と上プレート及び下プレートとの接合部を、ブラケット部の一方を除いた状態で示した側面図。
【図６】連結ブラケットの基部の他の実施の形態の斜視図。
【図７】従来のブームの斜視図。
【符号の説明】
２：油圧ショベル（作業機械）
４：機体本体
６：ブーム（作業腕）
８：アーム（作業腕）
１２：上プレート（板部材）
１４：下プレート（板部材）
１６：左サイドプレート（板部材）
１８：右サイドプレート（板部材）
２０：連結ブラケット
２０ｂ：軸受孔
２１：基部
２２ａ：ブラケット部
２２ｂ：ブラケット部
２２ｃ：突出部
５０：ブーム（作業腕）
６０：連結ブラケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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