(57)【要約】【課題】  多層溶接による溶接継手部の変形を低減でき、溶接時の作業性等を高めることができるようにする。【解決手段】  油圧ショベルのブーム１１を、左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５とから断面四角形の閉断面溶接構造体として構成する。そして、合計４個の角隅部には、内側層１９と外側層２０とからなる多層溶接を施すことにより、略Ｌ字状をなす溶接継手部１８をそれぞれ形成する。この溶接継手部１８は、継手内部の内側層１９を、マルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）が低い溶接ワイヤを用いて形成する。これにより内側層１９は、例えば室温付近でマルテンサイト変態膨脹が最大となる。また、溶接継手部１８の外側層２０を、Ｍｓ点が高い汎用の溶接ワイヤを用いて形成するようにする。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板材を閉断面構造をなすように組合わせて多層溶接を施すことにより形成され、複数の溶接継手部を有してなる閉断面溶接構造体において、
前記溶接継手部は、継手内部の初層側をマルテンサイト変態開始温度が低い溶接ワイヤを用いて形成し、前記継手部の表面側となる溶接層は、マルテンサイト変態開始温度が高い汎用の溶接ワイヤを用いて形成する構成としたことを特徴とする閉断面溶接構造体。
【請求項２】
前記複数の板材の間には、両者を互いに拘束して溶接時の変形を矯正する拘束矯正材を配置する構成としてなる請求項１に記載の閉断面溶接構造体。
【請求項３】
前記複数の板材は、四角形状の閉断面構造をなすように組合わせられる４枚の鋼板からなり、これらの鋼板の内側には、内部を複数の空間に仕切る仕切板を設ける構成としてなる請求項１または２に記載の閉断面溶接構造体。
【請求項４】
複数の板材を閉断面構造をなすように組合わせて多層溶接を施すことにより形成され、複数の溶接継手部を有してなる閉断面溶接構造体の製造方法において、
前記溶接継手部の初層側となる内側の溶接層を、マルテンサイト変態開始温度が低い溶接ワイヤを用いて形成する第１の溶接工程と、
前記溶接継手部の表面側となる外側の溶接層を、マルテンサイト変態開始温度が高い汎用の溶接ワイヤを用いて形成する第２の溶接工程とを含むことを特徴とする閉断面溶接構造体の製造方法。
【請求項５】
前記複数の板材の間には、溶接時の変形を拘束して矯正する拘束矯正材を配置した後に、前記第１の溶接工程を施してなる請求項４に記載の閉断面溶接構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建設機械の作業装置を構成するブームまたはアームとして好適に用いられる閉断面溶接構造体および該溶接構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベル等の建設機械には、車体を構成するフレームの前側にブーム、アーム等からなる作業装置が設けられている。そして、このような作業装置のブーム、アームは、例えば４枚の平板材を溶接手段で互いに接合することにより、内部が中空で断面四角形状をなす閉断面溶接構造体として形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開平１−１９６５８号公報
【０００４】
即ち、この種の従来技術によるブームは、左，右のウェブと、上，下のフランジとからなる４枚の平板材を、例えば多層溶接等の溶接手段を用いて互いに接合し、その角隅部に略Ｌ字状をなす溶接継手部を形成しているものである。
【０００５】
また、このような溶接継手部は、溶接による残留応力等の影響で溶接変形が生じたり、疲労強度が低下する等の問題が生じる。このため、汎用の溶接ワイヤよりもマルテンサイト変態開始温度が低い溶接ワイヤを用いて、溶接変形を低減させたり、疲労強度を向上させたりする等の提案がなされている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００６】
【特許文献２】特開平１１−１３８２９０号公報
【特許文献３】特開２００１−２２５１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献２による従来技術では、２枚の板材を互いに突合わせた状態で、この突合わせ部に多層溶接を施すことにより溶接継手部を形成している。そして、この場合の溶接継手部は、その表面側となる最終層をマルテンサイト変態開始温度が低い溶接ワイヤを用いて形成し、これ以外の内側の溶接層は、マルテンサイト変態開始温度が高い汎用の溶接ワイヤを用いて形成するようにしている。
【０００８】
しかし、このような従来技術の溶接方法は、溶接継手部の疲労強度を高めることを目的としたもので、溶接変形を低減するためには、必ずしも有効な対策とはなっていない。即ち、溶接継手部の内側となる溶接層を汎用の溶接ワイヤを用いて形成しているため、溶接後の収縮変形が大きくなり、その後にマルテンサイト変態開始温度が低い溶接ワイヤを用いて最終層を形成しても、溶接部の変形を必ずしも十分には低減することができないという問題がある。
【０００９】
特に、特許文献１による従来技術のように、断面四角形状をなす閉断面溶接構造体（例えば、作業装置のブームまたはアーム）に対して、前述の如き溶接方法を適用しても、溶接部の変形を低減することが難しいという問題がある。
【００１０】
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、本発明の目的は、多層溶接による溶接継手部の変形を低減でき、溶接時の作業性等を高めることができるようにした閉断面溶接構造体および該溶接構造体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明は、複数の板材を閉断面構造をなすように組合わせて多層溶接を施すことにより形成され、複数の溶接継手部を有してなる閉断面溶接構造体に適用される。
【００１２】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記溶接継手部は、継手内部の初層側をマルテンサイト変態開始温度が低い溶接ワイヤを用いて形成し、前記継手部の表面側となる溶接層は、マルテンサイト変態開始温度が高い汎用の溶接ワイヤを用いて形成する構成としたことにある。
【００１３】
また、請求項２の発明によると、前記複数の板材の間には、両者を互いに拘束して溶接時の変形を矯正する拘束矯正材を配置する構成としている。
【００１４】
また、請求項３の発明によると、前記複数の板材は、四角形状の閉断面構造をなすように組合わせられる４枚の鋼板からなり、これらの鋼板の内側には、内部を複数の空間に仕切る仕切板を仮止めして設ける構成としている。
【００１５】
一方、請求項４の発明は、複数の板材を閉断面構造をなすように組合わせて多層溶接を施すことにより形成され、複数の溶接継手部を有してなる閉断面溶接構造体の製造方法において、前記溶接継手部の初層側となる内側の溶接層を、マルテンサイト変態開始温度が低い溶接ワイヤを用いて形成する第１の溶接工程と、前記溶接継手部の表面側となる外側の溶接層を、マルテンサイト変態開始温度が高い汎用の溶接ワイヤを用いて形成する第２の溶接工程とを含むことを特徴とするとしている。
【００１６】
また、請求項５の発明によると、前記複数の板材の間には、溶接時の変形を拘束して矯正する拘束矯正材を配置した後に、前記第１の溶接工程を施すようにしている。
【発明の効果】
【００１７】
上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、多層溶接による溶接継手部のうち継手内部の初層側を、マルテンサイト変態開始温度が低い溶接ワイヤを用いて形成しているので、初層側の溶接部は、例えば室温付近でマルテンサイト変態膨脹が最大となり、これによって、閉断面溶接構造体を内側または外側に向けて撓み変形させる。そして、この状態で前記継手部の表面側となる溶接層を、マルテンサイト変態開始温度が高い汎用の溶接ワイヤを用いて形成することにより、溶接継手部には溶接後に熱収縮力を発生させ、初層側の溶接部による変形分を相殺するように溶接継手全体の変形を小さく抑えることができる。
【００１８】
従って、閉断面溶接構造体の溶接による変形を確実に低減でき、その後に行う熱処理等の後処理を簡略化することができる。このため、閉断面溶接構造体を製造する上での作業性を高めることができ、作業者の負担等を軽減することができる。また、室温付近でマルテンサイト変態膨脹が最大となるような溶接ワイヤを用いることにより、溶接継手部には圧縮残留応力を誘起することができ、溶接構造体の疲労強度を向上することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明は、複数の板材の間に拘束矯正材を設ける構成としているので、溶接作業に先立って例えば２枚の板材の間を互いに拘束しておくことにより、溶接に伴った熱変形等を矯正することができ、溶接時の変形を小さく抑えることができる。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明によると、複数の板材は、四角形状の閉断面構造をなすように組合わせられる４枚の鋼板からなり、これらの鋼板の内側には、内部を複数の空間に仕切る仕切板を仮止めして設ける構成としているので、この仕切板により鋼板同士を拘束しておくことができ、溶接に伴った熱変形等を矯正して溶接変形を小さく抑えることができる。
【００２１】
一方、請求項４に記載の製造方法の発明は、マルテンサイト変態開始温度が低い溶接ワイヤを用いた第１の溶接工程により、溶接継手部の初層側となる内側の溶接層を形成でき、マルテンサイト変態開始温度が高い汎用の溶接ワイヤを用いた第２の溶接工程により、前記溶接継手部の表面側となる外側の溶接層を形成することができる。この結果、閉断面溶接構造体の溶接による変形を確実に低減でき、その後に行う熱処理等の後処理を簡略化できると共に、閉断面溶接構造体を製造する上での作業性を高めることができる。
【００２２】
また、請求項５に記載の発明は、拘束矯正材を複数の板材の間に配置して設けた後に、前記第１の溶接工程を施すことにより、板材の間を互いに拘束して溶接時の変形を矯正でき、溶接時の変形を小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態による閉断面溶接構造体を、建設機械のブームに適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００２４】
ここで、図１ないし図１０は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は建設機械としての油圧ショベルで、該油圧ショベル１は、図１に示すように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、後述の作業装置８とにより大略構成されている。
【００２５】
この場合、油圧ショベル１の上部旋回体３は、下部走行体２と共に建設機械の車体を構成するものである。そして、上部旋回体３は、後述の旋回フレーム４、キャブ５、カウンタウエイト６および建屋カバー７等により構成されるものである。
【００２６】
４は上部旋回体３のフレームを構成する旋回フレームで、この旋回フレーム４は、その前側に後述の作業装置８が俯仰動可能に取付けられ、後側には後述のカウンタウエイト６が取付けられている。
【００２７】
５は旋回フレーム４の前部左側に配設された操作運転部としてのキャブで、該キャブ５内には、オペレータが着座する運転席、操作レバー、操作ペダル（いずれも図示せず）等が配設されている。
【００２８】
６は旋回フレーム４の後端側に設けられたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト６は、旋回フレーム４の後端側に着脱可能に搭載され、前側の作業装置８に対して上部旋回体３全体の重量バランスをとるものである。また、カウンタウエイト６の前側には、エンジン（図示せず）等を収容する後述の建屋カバー７が設けられている。
【００２９】
７はキャブ５とカウンタウエイト６との間に位置して旋回フレーム４上に立設された建屋カバーで、該建屋カバー７は、例えば鋼板等からなる複数枚の金属パネルを用いて形成され、内部にエンジン等を収容する機械室（図示せず）を画成するものである。
【００３０】
８は上部旋回体３の前部に俯仰動可能に設けられた作業装置で、該作業装置８は、後述のブーム１１と、ブーム１１の先端側に俯仰動可能に取付けられたアーム９と、例えば土砂等の掘削作業を行うため該アーム９の先端側に回動可能に設けられ作業具としてのバケット１０とにより大略構成されている。
【００３１】
ここで、作業装置８のアーム９は、後述のブーム１１とほぼ同様に断面四角形状をなす閉断面溶接構造体として形成される。また、下部走行体２は、図１中に示すようにトラックフレーム２Ａを有し、このトラックフレーム２Ａについても閉断面溶接構造体として形成されるものである。しかし、本実施の形態にあっては、閉断面溶接構造体として後述のブーム１１を例に挙げて説明する。
【００３２】
１１は作業装置８のブームで、該ブーム１１は、図２ないし図５に示すように左，右のウェブ１２，１３と、上，下のフランジ１４，１５とからなる合計４枚の板材（鋼板）を用いて横断面が四角形状をなす閉断面溶接構造体として形成されるものである。そして、ブーム１１は、上，下のフランジ１４，１５が左，右のウェブ１２，１３よりも大なる板厚をもって形成されている。
【００３３】
ここで、ブーム１１の素材となる左，右のウェブ１２，１３は、例えば鋼板を図４に示す如く略「へ」字状に切取ることにより形成され、左，右方向に対向して配設されるものである。そして、上側のフランジ１４は、ウェブ１２，１３を上側から覆うように配置され、下側のフランジ１５は、上側のフランジ１４との間でウェブ１２，１３を上，下方向から挟むように配設されるものである。
【００３４】
そして、左，右のウェブ１２，１３は、図５に示すように後述の溶接継手部１８により上側のフランジ１４と下側のフランジ１５とにそれぞれ接合され、横断面が四角形状をなす閉断面溶接構造体としてのブーム１１を形成するものである。また、左，右のウェブ１２，１３の基端側には、図３、図４に示すように筒状のボス部１６が設けられ、該ボス部１６は、ブーム１１の基端側を図１に示す上部旋回体３の旋回フレーム４に俯仰動可能にピン結合するためのブームフート部を構成するものである。
【００３５】
また、ブーム１１の先端側（ボス部１６とは反対側）には、ウェブ１２，１３の先端側に位置して二又状をなすブラケット１７が設けられ、このブラケット１７には、図１に示すようにアーム９の基端側が俯仰動可能にピン結合されるものである。
【００３６】
１８，１８，…は断面四角形状をなすブーム１１の角隅部に形成された溶接継手部で、該溶接継手部１８は、図５、図６に示すように左，右のウェブ１２，１３を上，下のフランジ１４，１５間に挟み込むように組合わせた状態で、４個の角隅部となる位置に多層溶接を施すことにより、略Ｌ字状をなす溶接継手部として形成される。そして、合計４個の溶接継手部１８は、後述の内側層１９と外側層２０との２層により構成されるものである。
【００３７】
１９は溶接継手部１８の内側層で、該内側層１９は、図５に示すように継手内部の初層側を、マルテンサイト変態開始温度が低い溶接ワイヤを用いて形成するものである。ここで、マルテンサイト変態開始温度が低い溶接ワイヤとは、下記のような特性を有している。
【００３８】
即ち、内側層１９に用いる溶接ワイヤは、該ワイヤの構成材料であるクロム（Ｃｒ）とニッケル（Ｎｉ）の添加量を、汎用の溶接ワイヤに比較して多くすることにより、マルテンサイト変態開始温度（以下、Ｍｓ点という）を図１１に示す特性線２１の如く、例えば２００℃程度、またはこれよりも低い温度に設定しているものである。なお、汎用の溶接ワイヤは、図１１に示す特性線２２の如く、例えばＭｓ点が５５０℃程度の温度に設定されている。
【００３９】
そして、このようにＭｓ点が低い溶接ワイヤを用いた内側層１９は、例えば１５〜２０℃程度の室温付近でマルテンサイト変態による変態膨脹（図１１中に示す縦軸の伸び量）が最大となる。このため、内側層１９は、図１１に示す特性線２１の如くＭｓ点以下まで徐々に冷やされ室温に達する段階で図７、図８に示す矢示Ａ，Ａ方向に膨脹力が発生する。
【００４０】
この場合、ブーム１１は、左，右のウェブ１２，１３よりも上，下のフランジ１４，１５の方が厚肉に形成されている。このため、上，下のフランジ１４，１５が変形することはない。しかし、左，右のウェブ１２，１３は、内側層１９に発生する矢示Ａ方向の膨脹力により図８に示す如く内側へと互いに接近ように凹湾曲状をなして撓み変形することになる。
【００４１】
２０は溶接継手部１８の外側層で、該外側層２０は、図５に示すように溶接継手部１８の表面側となる溶接層を、マルテンサイト変態開始温度が高い汎用の溶接ワイヤを用いて形成するものである。即ち、外側層２０に用いる汎用の溶接ワイヤは、図１１に示す特性線２２の如く、例えばＭｓ点が５５０℃程度であり、室温においては後述の如く熱収縮し、外側層２０には、図９、図１０に示す如く矢示Ｂ，Ｂ方向に収縮力が発生するものである。
【００４２】
このため、左，右のウェブ１２，１３は、外側層２０に発生する矢示Ｂ方向の収縮力により外側に向かって変形し、図１０に示す如く上，下のフランジ１４，１５間で互いに平行となるように矯正されるものである。
【００４３】
本実施の形態による油圧ショベル１は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００４４】
まず、油圧ショベル１のキャブ５内に乗り込んだオペレータが、キャブ５内のレバー、ペダル（いずれも図示せず）等を操作し、建屋カバー７内の油圧ポンプ（図示せず）から吐出される圧油を下部走行体２に供給することにより、該下部走行体２の走行モータ等を駆動して車両を前，後進させる。
【００４５】
また、前記油圧ポンプからの圧油を各給排配管（図示せず）を介して作業装置８側に給排することにより、ブーム１１とアーム９を俯仰動させつつ、バケット１０を回動することによって土砂の掘削作業等を行うものである。
【００４６】
次に、作業装置８に用いるブーム１１の製造方法について、図６ないし図１０を参照して説明する。
【００４７】
まず、ブーム１１を構成する左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５とを、図６に示す閉断面構造をなすように組合わせる。即ち、左，右のウェブ１２，１３を上，下のフランジ１４，１５間に挟み込むように組合わせる。
【００４８】
次に、この状態で４個の角隅部となる位置（即ち、ウェブ１２とフランジ１４との突当て部、ウェブ１３とフランジ１４との突当て部、ウェブ１２とフランジ１５との突当て部、ウェブ１３とフランジ１５との突当て部）に、Ｍｓ点が低い溶接ワイヤを用いて図７に示すように、初層側の溶接部である内側層１９をそれぞれ形成する（第１の溶接工程）。
【００４９】
そして、この内側層１９は、溶接ワイヤのＭｓ点が図１１中に示す特性線２１の如く、例えば２００℃またはこれよりも低い温度に設定されているので、内側層１９の溶接後にＭｓ点以下まで徐々に冷やされ、室温に達する段階でマルテンサイト変態による変態膨脹が最大となる。
【００５０】
このため、内側層１９には、図７、図８に示す如く矢示Ａ，Ａ方向に膨脹力が発生する。そして、左，右のウェブ１２，１３は、内側層１９に発生する矢示Ａ方向の膨脹力により図８に示す如く内側へと互いに接近ように凹湾曲状をなして撓み変形した状態となる。
【００５１】
次に、この状態で各内側層１９を外側から覆うように、Ｍｓ点が高い溶接ワイヤを用いて図９に示す如く外側層２０をそれぞれ形成する（第２の溶接工程）。このように、左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５との間に位置する４個の角隅部には、内側層１９と外側層２０とからなる多層溶接を施すことにより、略Ｌ字状をなす溶接継手部１８をそれぞれ形成する。
【００５２】
しかし、外側層２０に用いる汎用の溶接ワイヤは、図１１に示す特性線２２のように、例えばＭｓ点が５５０℃程度となっているので、外側層２０の溶接後にＭｓ点以下まで徐々に冷やされ、室温に達する段階においては熱収縮することになる。
【００５３】
このため、外側層２０には、図９、図１０に示す如く矢示Ｂ，Ｂ方向に収縮力が発生する。そして、左，右のウェブ１２，１３は、外側層２０に発生する矢示Ｂ方向の収縮力により外側に向かって変形し、図１０に示す如く上，下のフランジ１４，１５間で互いに平行となるように矯正される。
【００５４】
かくして、本実施の形態によれば、左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５とからなるブーム１１を製作するにあたり、合計４個の角隅部には、内側層１９と外側層２０とからなる多層溶接を施すことにより、略Ｌ字状をなす溶接継手部１８をそれぞれ形成する構成としている。
【００５５】
そして、この溶接継手部１８は、継手内部の初層側である内側層１９を、Ｍｓ点が低い溶接ワイヤを用いて形成しているので、内側層１９は、例えば室温付近でマルテンサイト変態膨脹が最大となり、これによって、左，右のウェブ１２，１３を図８に示す如く内側に凹湾曲するように変形させる。
【００５６】
次に、この状態で溶接継手部１８の表面側となる外側層２０を、Ｍｓ点が高い汎用の溶接ワイヤを用いて形成することにより、溶接継手部１８の外側層２０には、溶接後に熱収縮力を発生させ、内側層１９による変形分を相殺するように溶接継手部１８全体の変形を小さく抑えることができる。
【００５７】
従って、本実施の形態によれば、四角形の閉断面構造をなすブーム１１の溶接による変形を確実に低減でき、その後に溶接歪みを除去するために行う熱処理等の後処理を簡略化することができる。このため、ブーム１１を製造する上での作業性を高めることができ、作業者の負担等を軽減することができる。
【００５８】
また、溶接継手部１８の内側層１９には、室温付近でマルテンサイト変態膨脹が最大となるような溶接ワイヤを用いることにより、溶接継手部１８には圧縮残留応力を誘起することができ、溶接構造体であるブーム１１の疲労強度を向上することができる。
【００５９】
次に、図１２ないし図１５は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６０】
しかし、本実施の形態の特徴は、左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５との間に、拘束矯正材としての内側当て板３１，３１，…をそれぞれ配置して設ける構成としたことにある。
【００６１】
ここで、内側当て板３１は、例えば左側のウェブ１２と上側のフランジ１４との間に斜めに傾けた状態で配置され、その長さ方向途中部位がウェブ１２とフランジ１４とに溶接手段を用いて複数箇所で仮止めされる。そして、この仮止めに用いる溶接は、熱変形がほとんど生じることのないように入熱量の低い溶接条件下で行われるものである。
【００６２】
また、内側当て板３１は、右側のウェブ１３と上側のフランジ１４との間、右側のウェブ１３と下側のフランジ１５との間、左側のウェブ１２と下側のフランジ１５との間にも、それぞれ同様に仮止めして設けられるものである。
【００６３】
３２，３２，…は図１５に示す如くブーム１１の角隅部に形成された溶接継手部で、該溶接継手部３２は、第１の実施の形態で述べた溶接継手部１８と同様に略Ｌ字状をなす溶接継手部として形成され、内側層３３と外側層３４との２層により構成されるものである。
【００６４】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、ブーム１１の角隅部に内側層３３と外側層３４とからなる溶接継手部３２を形成することにより、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５との間にそれぞれ内側当て板３１を仮止めして設けるため、下記のような作用効果を得ることができる。
【００６５】
即ち、本実施の形態では、左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５とを、図１３に示す閉断面構造をなすように組合わせる段階で、ウェブ１２，１３とフランジ１４，１５との間にそれぞれ内側当て板３１を前述の如く仮止めして設けるものである。
【００６６】
そして、この状態で図１４に示す如く４個の角隅部となる位置に、Ｍｓ点が低い溶接ワイヤを用いて初層側の溶接部である内側層３３をそれぞれ形成する（第１の溶接工程）。
【００６７】
この場合、ウェブ１２，１３とフランジ１４，１５との間には、内側当て板３１がそれぞれ仮止めされているため、内側層３３のマルテンサイト変態膨脹によるウェブ１２，１３の変形を、内側当て板３１を用いることにより拘束しておくことができる。
【００６８】
次に、この状態で内側層３３を外側から覆うように、Ｍｓ点が高い溶接ワイヤを用いて図１５に示す如く外側層３４をそれぞれ形成する（第２の溶接工程）。このように、左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５との間に位置する４個の角隅部には、内側層３３と外側層３４とからなる多層溶接を施すことにより、略Ｌ字状をなす溶接継手部３２をそれぞれ形成する。
【００６９】
そして、この場合もウェブ１２，１３とフランジ１４，１５との間には、内側当て板３１がそれぞれ仮止めされているため、外側層３４の溶接によるウェブ１２，１３の変形を、内側当て板３１により拘束しておくことができる。
【００７０】
従って、本実施の形態によれば、ウェブ１２，１３とフランジ１４，１５との間に、それぞれ内側当て板３１を仮止めしておくことにより、内側層３３と外側層３４との溶接に伴った熱変形等を矯正することができ、例えば第１の実施の形態に比較しても、溶接時の変形をより小さく抑えることができる。
【００７１】
次に、図１６ないし図１９は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７２】
しかし、本実施の形態の特徴は、左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５とからなるブーム１１の内側に、複数の仕切板４１，４１，…をそれぞれ配置して設けることにより、ブーム１１の内部を複数の空間に仕切る構成としたことにある。
【００７３】
ここで、仕切板４１は、ブーム１１の内部に隔壁となって設けられ、その幅寸法は、図１７に示す如く左，右のウェブ１２，１３間の離間寸法と同等、または僅かに小さい寸法に形成されている。また、仕切板４１の高さ寸法（上，下方向の寸法）は、上，下のフランジ１４，１５間の離間寸法と同等、または僅かに小さい寸法に形成されるものである。
【００７４】
この場合、左，右のウェブ１２，１３は、図１７に示す如く予め下側のフランジ１５に対して仮止めされ、この状態で左，右のウェブ１２，１３間に仕切板４１を矢印の方向で嵌合させる。そして、仕切板４１は、この状態で左，右のウェブ１２，１３と下側のフランジ１５とに溶接手段を用いて複数箇所で仮止めされる。
【００７５】
また、左，右のウェブ１２，１３間に仕切板４１を嵌合した後には、上側のフランジ１４を上方から被せるように配置し、このフランジ１４にも仕切板４１を複数箇所で仮止めする。なお、このような仮止めに用いる溶接は、熱変形がほとんど生じることのないように入熱量の低い溶接条件下で行われるものである。
【００７６】
４２，４２，…は図１９に示す如くブーム１１の角隅部に形成された溶接継手部で、該溶接継手部４２は、第１の実施の形態で述べた溶接継手部１８と同様に略Ｌ字状をなす溶接継手部として形成され、内側層４３と外側層４４との２層により構成されるものである。
【００７７】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、ブーム１１の角隅部に内側層４３と外側層４４とからなる溶接継手部４２を形成することにより、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５との内側に仕切板４１を仮止めして設けるため、下記のような作用効果を得ることができる。
【００７８】
即ち、本実施の形態では、左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５とを、図１７に示す閉断面構造をなすように組合わせる段階で、左，右のウェブ１２，１３を予め下側のフランジ１５に対し仮止めしておき、この状態で左，右のウェブ１２，１３間に仕切板４１を嵌合するように配置する。
【００７９】
そして、この状態で仕切板４１を、左，右のウェブ１２，１３と下側のフランジ１５とに溶接手段を用いて複数箇所で仮止めする。また、左，右のウェブ１２，１３間に仕切板４１を嵌合した後には、上側のフランジ１４を上方から被せるように配置し、このフランジ１４にも仕切板４１を複数箇所で仮止めするものである。
【００８０】
そして、この状態で図１８に示す如く４個の角隅部となる位置に、Ｍｓ点が低い溶接ワイヤを用いて初層側の溶接部である内側層４３をそれぞれ形成する（第１の溶接工程）。この場合、ウェブ１２，１３とフランジ１４，１５との内側には、仕切板４１が仮止めして配置されているため、内側層４３のマルテンサイト変態膨脹によるウェブ１２，１３の変形を、仕切板４１により拘束しておくことができる。
【００８１】
次に、この状態で内側層４３を外側から覆うように、Ｍｓ点が高い溶接ワイヤを用いて図１９に示す如く外側層４４をそれぞれ形成する（第２の溶接工程）。このように、左，右のウェブ１２，１３と上，下のフランジ１４，１５との間に位置する４個の角隅部には、内側層４３と外側層４４とからなる多層溶接を施すことにより、略Ｌ字状をなす溶接継手部４２をそれぞれ形成する。
【００８２】
そして、この場合もウェブ１２，１３とフランジ１４，１５との内側には、仕切板４１が仮止めされているため、外側層４４の溶接によるウェブ１２，１３の変形を、仕切板４１により拘束しておくことができる。
【００８３】
従って、本実施の形態によれば、ウェブ１２，１３とフランジ１４，１５との内側に、仕切板４１を仮止めして設けることにより、内側層４３と外側層４４との溶接に伴った熱変形等を矯正することができ、例えば第１の実施の形態に比較しても、溶接時の変形をより小さく抑えることができる。
【００８４】
次に、図２０ないし図２７は本発明の第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、高所作業車のブームを閉断面溶接構造体として製造する構成としたことにある。なお、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００８５】
図中、５１は建設機械としての高所作業車で、この高所作業車５１は、図２０に示すように自走可能なホイール式の下部走行体５２と、該下部走行体５２上に旋回可能に搭載された上部旋回体５３と、該上部旋回体５３に俯仰動可能に設けられた作業装置５４とにより大略構成されている。
【００８６】
この場合、作業装置５４は、上部旋回体５３上に俯仰動可能に設けられた第１ブーム５５と、該第１ブーム５５と上部旋回体５３との間に設けられ第１ブーム５５を上，下に起伏させる起伏シリンダ５６と、第１ブーム５５内に伸縮可能に設けられた第２ブーム５７と、該第２ブーム５７の先端側に設けられた作業台５８とにより構成されている。
【００８７】
そして、作業装置５４の第１ブーム５５は、後述の上板５９と下板６０とを溶接継手部６１を用いて互いに接合することにより、第１の実施の形態で述べたブーム１１とほぼ同様に、断面四角形状をなす閉断面溶接構造体として形成されるものである。
【００８８】
５９は第１ブーム５５を構成する板材としての上板、６０は該上板５９と共に第１ブーム５５を構成する板材としての下板を示している。ここで、上板５９と下板６０とは、例えば鋼板等を用いて図２１ないし図２７に示すように横断面がコ字形状をなすブーム半割体として形成されている。そして、上板５９と下板６０には、図２２に示す如く互いに突当てられる溶接開先用の突合わせ部５９Ａ，６０Ａが形成されている。
【００８９】
６１，６１は図２７に示すように上板５９と下板６０とを互いに接合する溶接継手部で、該溶接継手部６１は、図２１ないし図２７に示す如く上板５９と下板６０とを突合わせ部５９Ａ，６０Ａの位置で互いに組合わせた状態で、この突合わせ部５９Ａ，６０Ａに対して多層溶接を施すことにより形成される。そして、合計２個の溶接継手部６１は、後述の内側層６２と外側層６３との２層により構成されるものである。
【００９０】
６２は溶接継手部６１の内側層で、該内側層６２は、第１の実施の形態で述べた内側層１９と同様に継手内部の初層側を、Ｍｓ点が低い溶接ワイヤを用いて形成するものである。しかし、この場合の内側層６２は、上板５９と下板６０との突合わせ部５９Ａ，６０Ａ間に形成される点で、第１の実施の形態とは異なるものである。
【００９１】
そして、Ｍｓ点が低い溶接ワイヤを用いた内側層６２は、例えば１５〜２０℃程度の室温付近でマルテンサイト変態による変態膨脹が最大となり、図２４に示す矢示ａ，ａ方向に膨脹力が発生する。このため、上板５９と下板６０とは、内側層６２に発生する膨脹力により、図２５に示す如く外側へと膨出するように撓み変形することになる。
【００９２】
６３は溶接継手部６１の外側層で、該外側層６３は、図２６、図２７に示すように溶接継手部６１の表面側となる溶接層を、マルテンサイト変態開始温度が高い汎用の溶接ワイヤを用いて形成するものである。即ち、外側層６３に用いる汎用の溶接ワイヤは、図１１に示す特性線２２の如く、例えばＭｓ点が５５０℃程度であり、室温においては熱収縮するので、外側層６３には、図２６に示す如く矢示ｂ，ｂ方向に収縮力が発生するものである。
【００９３】
このため、上板５９と下板６０とは、外側層６３に発生する収縮力により内側に向かって変形し、図２７に示す如く左，右の溶接継手部６１，６１の位置においても互いに平行となるように矯正されるものである。
【００９４】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１ブーム５５を構成する上板５９と下板６０との間に、内側層６２と外側層６３とからなる溶接継手部６１を形成することにより、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００９５】
なお、前記第４の実施の形態では、作業装置５４の第１ブーム５５を閉断面溶接構造体として製造する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば第２ブーム５７のような閉断面溶接構造体についても、内側層６２と外側層６３とからなる溶接継手部６１を用いる構成としてもよいものである。
【００９６】
また、前記第４の実施の形態では、建設機械として高所作業車５１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば伸縮式のブームを備えたクレーン、リフトトラックと呼ばれる作業車両等のように、種々の建設機械に設ける閉断面溶接構造体にも広く適用できるものである。
【００９７】
また、前記第１の実施の形態では、作業装置８のブーム１１を閉断面溶接構造体として製造する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば作業装置８のアーム９を閉断面溶接構造体として、内側層１９と外側層２０とからなる溶接継手部１８を形成する構成としてもよい。
【００９８】
また、本発明の閉断面溶接構造体は、例えば図１に示す下部走行体２のトラックフレーム２Ａに用いる閉断面溶接構造体にも適用できるものである。さらに、例えばホイール式油圧ショベル、油圧クレーン等の閉断面溶接構造体にも広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による油圧ショベルを示す全体図である。
【図２】図１中のブームを拡大して示す正面図である。
【図３】図２に示すブームの斜視図である。
【図４】図３に示すブームの分解斜視図である。
【図５】ブームを図２中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図である。
【図６】左，右のウェブと上，下のフランジを組合わせた状態を示す図５と同様位置での断面図である。
【図７】溶接部の内側層を形成した状態を示す図５と同様位置での断面図である。
【図８】内側層の変態膨脹により左，右のウェブが変形した状態を示す図５と同様位置での断面図である。
【図９】内側層の上に外側層を形成した状態を示す図５と同様位置での断面図である。
【図１０】外側層の収縮によりウェブの変形が矯正された状態を示す図５と同様位置での断面図である。
【図１１】溶接ワイヤの温度と伸び量との関係を示す特性線図である。
【図１２】第２の実施の形態によるブームの構造を示す一部破断の斜視図である。
【図１３】ウェブとフランジとの間に内側当て板を仮止めした状態を示すブームの断面図である。
【図１４】溶接部の内側層を形成した状態を示す図１３と同様位置での断面図である。
【図１５】内側層の上に外側層を形成した状態を示す図１３と同様位置での断面図である。
【図１６】第３の実施の形態によるブームを示す正面図である。
【図１７】図１６中の仕切板を左，右のウェブ間に組込む状態を示す断面図である。
【図１８】溶接部の内側層を形成した状態を示すブームの断面図である。
【図１９】内側層の上に外側層を形成した状態を示す図１８と同様位置での断面図である。
【図２０】第４の実施の形態による高所作業車を示す全体図である。
【図２１】図２０中の第１ブームを示す一部破断の分解斜視図である。
【図２２】図２１中の上板と下板を互いに突合わせた状態を示す第１ブームの断面図である。
【図２３】溶接部の内側層を形成した状態を示す図２２と同様位置での断面図である。
【図２４】図２３中の内側層を拡大して示す要部断面図である。
【図２５】内側層の変態膨脹により上板と下板が変形した状態を示す図２２と同様位置での断面図である。
【図２６】内側層の上に外側層を形成した状態を示す図２２と同様位置での断面図である。
【図２７】外側層の収縮により上板と下板の変形が矯正された状態を示す図２２と同様位置での断面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  油圧ショベル（建設機械）
２，５２  下部走行体
３，５３  上部旋回体
８，５４  作業装置
１１  ブーム（閉断面溶接構造体）
１２，１３  ウェブ（板材）
１４，１５  フランジ（板材）
１８，３２，４２，６１  溶接継手部
１９，３３，４３，６２  内側層（継手内部の初層側）
２０，３４，４４，６３  外側層（表面側の溶接層）
３１  内側当て板（拘束矯正材）
４１  仕切板
５１  高所作業車（建設機械）
５５  第１ブーム（閉断面溶接構造体）
５９  上板（板材）
６０  下板（板材）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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