(57)【要約】      （修正有）【課題】内周側に軸受けが取り付けられる円筒体と外形の異なるパイプ材とを滑らかなビード形状をもった溶接部によって接合して、応力集中を緩和できる軸受け用ボスを提供する。【解決手段】外径寸法および内径寸法が異なる円筒体１２とパイプ材１３とを突合せた状態で、両者間に生じる外周側段差部１４のうち大径な円筒体のエッジ部１２Ｃにレーザビーム２６を照射する。この場合、レーザビームは、円筒体とパイプ材との突合せ部を溶融させるだけでなく、円筒体のエッジ部をも溶融させるので、溶融金属全体の容積を増大させることができる。これにより、各円筒部とパイプ材との間に、アンダフィルがない滑らかな外周側ビード部と、凸状部がない滑らかな内周側ビード部とを備えた溶接部を形成することができ、この溶接部によって円筒体とパイプ材との間を強固に接合することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周側に軸受が取付けられる円筒体と、前記円筒体の外径寸法とは異なる外径寸法を有すると共に前記円筒体の内径寸法とは異なる内径寸法を有するパイプ材と、前記円筒体の端面と前記パイプ材の端面とを突合せた状態で両者間に生じる段差部を外周側から溶接することにより形成された溶接部とにより構成してなる軸受用ボス。
【請求項２】
前記溶接部は、前記円筒体と前記パイプ材との間に生じる段差部のうち大径な部材のエッジ部に対し高エネルギビームを照射することにより形成してなる請求項１に記載の軸受用ボス。
【請求項３】
前記溶接部は、前記円筒体と前記パイプ材とを同心状に突合わせた状態で回転させつつ両者間に生じる段差部を全周に亘って溶接することにより形成してなる請求項１または２に記載の軸受用ボス。
【請求項４】
前記円筒体の突合せ面の外径寸法は、前記パイプ材の突合せ面の外径寸法よりも大きく設定してなる請求項１，２または３に記載の軸受用ボス。
【請求項５】
前記円筒体の突合せ面の外径寸法は、前記パイプ材の突合せ面の外径寸法よりも小さく設定してなる請求項１，２または３に記載の軸受用ボス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば油圧ショベルに装備される作業装置の軸受部等に好適に用いられる軸受用ボスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建設機械としての油圧ショベルは、土砂の掘削作業等を行うための作業装置を備えている。そして、この作業装置は、ブーム、アーム、バケット等を軸受装置を介して互いに回動可能に連結することにより構成されている。
【０００３】
ここで、アームとバケットとの間に設けられる軸受装置を例に挙げると、この軸受装置は、アームの先端側に固着して設けられた円筒状の軸受用ボスと、バケットに固着して設けられ軸受用ボスを挟む一対のブラケットと、これら軸受用ボスと各ブラケットとに挿通された連結ピンとにより大略構成され、アーム側の軸受用ボスとバケット側の各ブラケットとは連結ピンによって回動可能に連結される構成となっている。
【０００４】
この場合、軸受用ボスは、通常、内周側にスリーブ軸受が取付けられる左，右一対の円筒体と、該各円筒体間を連結するパイプ材とにより大略構成され、各円筒体とパイプ材とは、互いの端面を突合せた状態でアーク溶接等の手段を用いて接合されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８９２３７号公報
【０００６】
しかし、円筒体とパイプ材とをアーク溶接によって接合する場合には、両者の突合せ部に与えられる入熱量が大きくなり、溶接後に歪が生じ易くなるという問題や、円筒体とパイプ材との突合せ部に開先加工を施す必要があり、工数が増大してしまうという問題がある。
【０００７】
これに対し、アーク溶接よりも溶接対象物に対する入熱量が小さい溶接方法として、レーザ溶接、電子ビーム溶接、プラズマ溶接等の高エネルギ密度溶接が知られており、この高エネルギ密度溶接は、アーク溶接に比較して、溶接速度が速く深い溶込みが得られ、かつ溶接後の変形（歪）が少ない等の特徴がある。
【０００８】
そして、このプラズマ溶接を用いることにより、厚肉な円筒体とこの円筒体と等しい外径寸法を有する薄肉なパイプ材とを接合してなる円筒状の継手が提案されている（特許文献２）。
【０００９】
【特許文献２】特開昭５９−１８９０９２号公報
【００１０】
ここで、この従来技術による継手は、円筒体のうちパイプ材が突合わされる端面に環状な溝を形成することにより、円筒体とパイプ材との突合せ部の肉厚をほぼ等しくした状態で、円筒体とパイプ材との突合せ部をプラズマ溶接によって接合する構成となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述した従来技術による継手は、円筒体とパイプ材とをプラズマ溶接によって接合する前作業として、円筒体の端面に溝加工を施す必要があり、工数が増大してしまうという問題がある。
【００１２】
また、従来技術による継手は、互いに突合わされる円筒体の端面とパイプ材の端面との間に面粗さによる隙間がある場合には、円筒体とパイプ材とを接合するための溶融金属が、両者間に形成された隙間の容積分だけ不足してしまう。これにより、円筒部とパイプ材との間に形成された溶接部の外周側に、溶融金属の不足に応じた窪み部（アンダフィル）が形成され、このアンダフィル部分に応力が集中して継手が早期に破損してしまうという問題がある。
【００１３】
さらに、従来技術による継手は、円筒体とパイプ材との突合せ部の肉厚を等しくすることにより、両者の突合せ部の内周面がほぼ同一面となっている。このため、円筒体とパイプ材との突合せ部の内周側に溶融金属が流込むことにより、溶接部の内周側に凸状に突出する裏波ビード部が形成されてしまい、この凸状の裏波ビード部に応力が集中することにより継手が早期に破損してしまうという問題がある。
【００１４】
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、円筒体とパイプ材との間を滑らかなビード形状をもった溶接部によって接合することができ、応力集中を緩和することができるようにした軸受用ボスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するため、請求項１の発明に係る軸受用ボスは、内周側に軸受が取付けられる円筒体と、円筒体の外径寸法とは異なる外径寸法を有すると共に円筒体の内径寸法とは異なる内径寸法を有するパイプ材と、円筒体の端面とパイプ材の端面とを突合せた状態で両者間に生じる段差部を外周側から溶接することにより形成された溶接部とにより構成してなる。
【００１６】
請求項２の発明は、溶接部は、円筒体とパイプ材との間に生じる段差部のうち大径な部材のエッジ部に対し高エネルギビームを照射することにより形成したことにある。
【００１７】
請求項３の発明は、溶接部は、円筒体とパイプ材とを同心状に突合わせた状態で回転させつつ両者間に生じる段差部を全周に亘って溶接することにより形成したことにある。
【００１８】
請求項４の発明は、円筒体の突合せ面の外径寸法は、パイプ材の突合せ面の外径寸法よりも大きく設定したことにある。
【００１９】
請求項５の発明は、円筒体の突合せ面の外径寸法は、パイプ材の突合せ面の外径寸法よりも小さく設定したことにある。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、円筒体の端面とパイプ材の端面とを突合せた状態で両者間に生じる段差部を外周側から溶接することにより、円筒体とパイプ材とが加熱されて溶融するときに、円筒体とパイプ材のうち外径寸法が大きな部材が多く溶融する分、全体として溶融金属の容積を増大することができる。これにより、円筒体とパイプ材との突合せ面に面粗さによる隙間（ギャップ）が形成されていたとしても、この隙間の容積に相当するだけの溶融金属の余剰分を確保することができ、円筒体とパイプ材との突合せ部の外周面にアンダフィルがない滑らかな止端部形状を有する溶接ビードを形成することができる。
【００２１】
一方、円筒体とパイプ材との突合せ部の内周側には、両者の内径寸法の違いによる段差部が形成されているので、円筒体とパイプ材との突合せ部の外周側から内周側に向けて貫通するように流込んだ溶融金属は、円筒体とパイプ材との間に生じた内周側の段差部に付着して凝固する。これにより、円筒体とパイプ材との突合せ部の内周側に、滑らかな止端部形状を有する裏波ビード部を形成することができる。
【００２２】
この結果、円筒体とパイプ材との突合せ部に、滑らかなビード形状をもった溶接部を形成することができ、軸受用ボスの応力集中を低減することができる。しかも、溶接作業の前作業として円筒体またはパイプ材の突合せ面に対する端面処理等を行なう必要がなく、この分、軸受用ボスの生産性を高めることができる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、円筒体とパイプ材との間に生じる段差部のうち大径な部材のエッジ部に高エネルギビームを照射することにより、この大径な部材のエッジ部が溶融した分、全体として溶融金属の容積を増大することができる。従って、円筒体とパイプ材との突合せ面に面粗さによる隙間が形成されていたとしても、この隙間によって溶融金属の不足を招くことがなく、円筒体とパイプ材との間に良好な溶接部を形成することができる。
【００２４】
しかも、高エネルギビームを照射することにより、円筒体とパイプ材との間の段差部に与えられる入熱量を小さくすることができ、溶接後の歪を抑えることができる。また、円筒体とパイプ材との突合せ部の外周側から内周側に亘って深い溶込みを得ることができるので、円筒体とパイプ材との間を溶接部によって強固に接合することができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、同心状に突合わせた円筒体とパイプ材とを回転させつつ、両者間に生じる段差部に溶接を施すことにより、円筒体とパイプ材との間に溶接部を全周に亘って形成することができる。従って、回転する円筒体とパイプ材との間の段差部に対し、高エネルギビームを照射することにより、円筒体とパイプ材との間に全周に亘って環状な溶接部を形成することができる。これにより、高エネルギビームの照射位置を正確に位置決めすることができ、円筒体とパイプ材との間に良好な溶接部を形成することができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、円筒体とパイプ材とを突合せたときには、大径な円筒体のエッジ部がパイプ材から突出することにより、両者の外周側に段差部が形成される。従って、円筒体のエッジ部に高エネルギビームを照射して円筒体とパイプ材とを溶融させたときには、円筒体のエッジ部が溶融した分、全体として溶融金属の容積を増大することができ、円筒体とパイプ材との間に良好な溶接部を形成することができる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、円筒体とパイプ材とを突合せたときには、大径なパイプ材のエッジ部が円筒体から突出することにより、両者の外周側に段差部が形成される。従って、パイプ材のエッジ部に高エネルギビームを照射して円筒体とパイプ材とを溶融させたときには、パイプ材のエッジ部が溶融した分、全体として溶融金属の容積を増大することができ、円筒体とパイプ材との間に良好な溶接部を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る軸受用ボスの実施の形態を、油圧ショベルのアーム先端に設けられるアームボスに適用した場合を例に挙げ、図１ないし図１４を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
まず、図１ないし図８は本発明の第１の実施の形態を示している。ここで、図１中の１は油圧ショベルを示し、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２と、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、上部旋回体３の前部側に俯仰動可能に設けられた作業装置４とにより大略構成されている。
【００３０】
そして、作業装置４は、上部旋回体３に取付けられたブーム４Ａと、該ブーム４Ａの先端側に取付けられたアーム４Ｂと、該アーム４Ｂの先端側に取付けられたバケット４Ｃとにより大略構成され、アーム４Ｂとバケット４Ｃとは軸受装置５を介して回動可能に連結されている。
【００３１】
ここで、アーム４Ｂとバケット４Ｃとの間を連結する軸受装置５は、図２に示すように、アーム４Ｂの先端側に固着して設けられた後述の軸受用ボス１１と、バケット４Ｃに固着して設けられ軸受用ボス１１を挟んで互いに対面する一対のブラケット６，６と、該各ブラケット６と軸受用ボス１１とに挿通される連結ピン７と、軸受用ボス１１の両端部内周側に圧入して取付けられ内周側で連結ピン７を回転可能に支持する円筒状のスリーブ軸受８，８とにより大略構成されている。そして、軸受用ボス１１の内周側はグリス収容部９となり、このグリス収容部９内に収容されたグリスによって各スリーブ軸受８と連結ピン７との摺動部が常時潤滑されている。
【００３２】
１１は作業装置４のアーム４Ｂ先端側に固着して設けられた本実施の形態による軸受用ボスで、該軸受用ボス１１は、図２ないし図４等に示すように、後述の各円筒体１２と、パイプ材１３と、各溶接部１６とにより、全体として中空な円筒状に構成されている。
【００３３】
１２，１２は軸受用ボス１１の軸方向の両端部を構成する一対の円筒体で、該各円筒体１２は、例えば市販の円筒材を用いることにより、または中実な丸棒材の中心部に穴加工を施すことにより、内周側が軸受取付孔１２Ａとなった厚肉な円筒状に形成されている。そして、円筒体１２の軸受取付孔１２Ａには、図２に示すようにスリーブ軸受８が圧入して取付けられる構成となっている。また、円筒体１２の端面のうち互いに対向する端面は環状な突合せ面１２Ｂとなり、この突合せ面１２Ｂには、後述のパイプ材１３が突合わされる構成となっている。
【００３４】
１３は軸受用ボス１１の軸方向の中間部を構成するパイプ材で、該パイプ材１３は、円筒体１２よりも薄肉な円筒状に形成されている。また、パイプ材１３の軸方向の両端面は、各円筒体１２の突合せ面１２Ｂに突合わされる突合せ面１３Ａとなっている。そして、パイプ材１３の両端側は、後述の溶接部１６によって各円筒体１２に接合される構成となっている。
【００３５】
ここで、図４に示すように、円筒体１２の突合せ面１２Ｂの外径寸法をＤ１とし、パイプ材１３の突合せ面１３Ａの外径寸法をＤ２とすると、円筒体１２（突合せ面１２Ｂ）の外径寸法Ｄ１はパイプ材１３（突合せ面１３Ａ）の外径寸法Ｄ２よりも大きく設定されている（Ｄ１＞Ｄ２）。また、円筒体１２の内径寸法（軸受取付孔１２Ａの孔径）をｄ１とし、パイプ材１３の内径寸法をｄ２とすると、円筒体１２の内径寸法ｄ１はパイプ材１３の内径寸法ｄ２よりも小さく設定されている（ｄ２＞ｄ１）。
【００３６】
従って、図４および図５に示すように、各円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の突合せ面１３Ａとを同心状に突合わせた状態では、円筒体１２とパイプ材１３との外周側には、両者の外径寸法の違いにより環状な外周側段差部１４が形成され、大径な円筒体１２のエッジ部１２Ｃがパイプ材１３から環状に突出する。一方、円筒体１２とパイプ材１３との内周側には、両者の内径寸法の違いにより環状な内周側段差部１５が形成される。
【００３７】
１６，１６は各円筒体１２とパイプ材１３の両端側との間に形成された溶接部で、該各溶接部１６は、円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の突合せ面１３Ａとを突合せた状態で、両者間に生じる外周側段差部１４のうち大径な円筒体１２のエッジ部１２Ｃに対して外周側から後述のレーザビーム２６を照射することにより形成されるものである。
【００３８】
ここで、各溶接部１６は、図６等に示すように、円筒体１２の外周面とパイプ材１３の外周面との間に滑らかな円弧状に形成された外周側ビード部１６Ａと、円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の内周面との間に滑らかな円弧状に形成された内周側ビード部（裏波ビード部）１６Ｂとを有している。そして、各溶接部１６は、各円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の突合せ面１３Ａとの間に全周に亘って環状に形成され、円筒体１２とパイプ材１３との間を強固に接合するものである。
【００３９】
ここで、各溶接部１６は、円筒体１２とパイプ材１３との間に生じる外周側段差部１４にレーザ溶接を施すことにより形成されるもので、以下、このレーザ溶接法について図４ないし図６を参照しつつ説明する。
【００４０】
図４において、２１は円筒体１２とパイプ材１３とを回転させる回転装置で、この回転装置２１は、モータ等を備えた回転源２２と、基端側が回転源２２に接続された回転軸２３と、該回転軸２３の先端側を回転可能に支持する軸受２４と、回転軸２３に軸方向に移動可能に設けられた一対の円錐台状の固定具２５，２５とにより大略構成されている。
【００４１】
そして、各円筒体１２とパイプ材１３の内周側に回転軸２３を挿通し、各円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の突合せ面１３Ａとを同心状に突合せた状態で、これら円筒体１２とパイプ材１３とを固定具２５を用いて回転軸２３に固定することにより、各円筒体１２とパイプ材１３とが、回転軸２３と共に一体に回転する構成となっている。
【００４２】
ここで、各円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の突合せ面１３Ａとを同心状に突合せた状態では、円筒体１２の外周縁とパイプ材１３の外周縁との間には環状な外周側段差部１４が形成され、円筒体１２の内周縁とパイプ材１３の内周縁との間には環状な内周側段差部１５が形成される。
【００４３】
そして、回転軸２３を回転させながら、円筒体１２とパイプ材１３との間に形成された外周側段差部１４のうち大径な円筒体１２のエッジ部１２Ｃに対し、レーザ溶接機（図示せず）から出力された高エネルギビームとしてのレーザビーム２６を外周側から照射する。
【００４４】
これにより、レーザビーム２６は、円筒体１２のエッジ部１２Ｃを溶融させると共に、円筒体１２とパイプ材１３との突合せ部を溶融させ、当該突合せ部を外周側から内周側に亘って深く溶込ませる。従って、円筒体１２とパイプ材１３とを溶融させて得られた溶融金属の全体の容積は、円筒体１２のエッジ部１２Ｃが溶融した分だけ増大している。
【００４５】
そして、溶融金属の一部は、円筒体１２のエッジ部１２Ｃからパイプ材１３側へと流込み、溶融金属の多くは、円筒体１２とパイプ材１３との間に形成された外周側段差部１４から内周側段差部１５に向けて貫通するように流込む。これにより、図６に示すように、円筒体１２とパイプ材１３との突合せ部の外周側から内周側に亘って、溶融金属が凝固してなる溶接部１６を形成することができる。
【００４６】
ここで、円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の突合せ面１３Ａとの間には、面粗さによる隙間（ギャップ）が形成されているが、この隙間の容積に相当するだけの溶融金属の余剰分は、円筒体１２のエッジ部１２Ｃを溶融させることで確保されている。従って、円筒体１２とパイプ材１３との間に形成される隙間によって溶融金属が不足することはなく、円筒体１２とパイプ材１３との間を接合するために十分な量の溶融金属を確保することができる。
【００４７】
そして、円筒体１２のエッジ部１２Ｃからパイプ材１３側へと流込んだ溶融金属は、円筒体１２の外周面からパイプ材１３の外周面に向けて円弧状に延びた状態で凝固する。これにより、円筒体１２の外周面とパイプ材１３の外周面との間に、アンダフィルがなく、滑らかな円弧状の止端部形状を有する外周側ビード部１６Ａを形成することができる。
【００４８】
一方、円筒体１２とパイプ材１３との間の外周側段差部１４から内周側段差部１５へと流込んだ溶融金属は、円筒体１２の突合せ面１２Ｂとのぬれ性により該突合せ面１２Ｂに沿って下方へと流れ、パイプ材１３の内周面と円筒体１２の突合せ面１２Ｂとの間に円弧状に付着した状態で凝固する。これにより、円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の内周面との間に、凸状部がない滑らかな止端部形状を有する円弧状の内周側ビード部（裏波ビード部）１６Ｂを形成することができる。
【００４９】
このようにして、回転装置２１を用いて円筒体１２とパイプ材１３とを同心状に突合わせた状態で回転させつつ、円筒体１２とパイプ材１３との間に形成された外周側段差部１４のうち円筒体１２のエッジ部１２Ｃに外周側からレーザビーム２６を照射することにより、図３および図６に示すように、円筒体１２とパイプ材１３との間に全周に亘って環状な溶接部１６が形成された軸受用ボス１１を得ることができる。
【００５０】
この場合、円筒体１２の外周面とパイプ材１３の外周面との間に形成された外周側ビード部１６Ａは、アンダフィルがなく滑らかな円弧状の止端部形状を有している。一方、円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の内周面との間に形成された内周側ビード部１６Ｂも、滑らかな円弧状の止端部形状を有している。このため、外周側ビード部１６Ａ、内周側ビード部１６Ｂに応力が集中するのを抑えることができ、溶接部１６によって円筒体１２とパイプ材１３との間を強固に接合することができる。この結果、応力集中が低減され強度に優れた軸受用ボス１１を形成することができる。
【００５１】
ここで、本実施の形態による軸受用ボス１１の比較例として、外径寸法および内径寸法が等しい円筒体とパイプ材を用い、これら円筒体とパイプ材との突合せ部にレーザ溶接を施して溶接部を形成した場合について、図７および図８を参照して説明する。
【００５２】
まず、図７に示すように、外径寸法および内径寸法が等しい円筒体２７とパイプ材２８とを同心状に突合せた状態で回転させつつ、これら円筒体２７とパイプ材２８との突合せ部にレーザビーム２６を照射することにより、円筒体２７とパイプ材２８とを溶融させる。
【００５３】
この場合、円筒体２７の突合せ面とパイプ材２８の突合せ面との間に隙間（ギャップ）がある場合には、円筒体２７とパイプ材２８とを接合するための溶融金属が、両者間に形成された隙間の容積分だけ不足してしまう。これにより、図８に示すように、円筒体２７とパイプ材２８との間に形成された溶接部２９の外周側に、溶融金属の不足に応じたアンダフィル２９Ａが形成されてしまう。
【００５４】
一方、円筒体２７とパイプ材２８との突合せ部の内周面はほぼ同一面となっているため、両者の突合せ部の内周側に溶融金属が流込むことにより、溶接部２９の内周側に凸状の裏波ビード部２９Ｂが形成されてしまう。
【００５５】
このように、外径寸法および内径寸法が等しい円筒体２７とパイプ材２８とを突合せ、両者の突合せ部にレーザビーム２６を照射して溶接部２９を形成した場合には、溶接部２９の外周側にはアンダフィル２９Ａが形成され、溶接部２９の内周側には凸状の裏波ビード部２９Ｂが形成され、これらアンダフィル２９Ａ、凸状の裏波ビード部２９Ｂに応力が集中して破損し易くなることが確認された。
【００５６】
これに対し、本実施の形態による軸受用ボス１１は、外径寸法および内径寸法が異なる円筒体１２とパイプ材１３とを用い、これら円筒体１２とパイプ材１３とを突合せた状態で両者間に生じる外周側段差部１４のうち円筒体１２のエッジ部１２Ｃにレーザビーム２６を照射することにより、円筒体１２とパイプ材１３との間に溶接部１６を形成する構成となっている。
【００５７】
このため、レーザビーム２６によって円筒体１２とパイプ材１３との突合せ部を溶融させるだけでなく、円筒体１２のエッジ部１２Ｃを溶融させることができるので、この円筒体１２のエッジ部１２Ｃが溶融した分だけ溶融金属全体の容積を増大させることができる。
【００５８】
これにより、円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の突合せ面１３Ａとの間に隙間（ギャップ）が形成されていたとしても、この隙間の容積に相当するだけの溶融金属の余剰分を確保することができ、円筒体１２とパイプ材１３との間に形成された溶接部１６の外周側に、アンダフィルがない外周側ビード部１６Ａを形成することができる。
【００５９】
即ち、溶融金属の容積が増大する分、円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の突合せ面１３Ａとの間に形成される隙間を許容することができるので、例えばレーザ溶接の前作業として円筒体１２の突合せ面１２Ｂ、パイプ材１３の突合せ面１３Ａに対する端面処理等を行なう必要がなく、この分、軸受用ボス１１の生産性を高めることができる。
【００６０】
一方、円筒体１２とパイプ材１３との突合せ部の内周側には、両者の内径寸法の違いによる内周側段差部１５が形成されているので、円筒体１２の突合せ面１２Ｂとパイプ材１３の内周面との間に、凸状部がない滑らかな止端部形状を有する内周側ビード部１６Ｂを形成することができる。
【００６１】
これにより、円筒体１２とパイプ材１３との間を接合する溶接部１６の外周側ビード部１６Ａ、内周側ビード部１６Ｂに応力が集中するのを抑えることができ、強度に優れた軸受用ボス１１を形成することができる。
【００６２】
また、軸受用ボス１１の溶接部１６は、円筒体１２とパイプ材１３との間に形成された外周側段差部１４にレーザビーム２６を照射することにより形成されている。このため、円筒体１２とパイプ材１３とに与えられる入熱量を小さくすることができ、溶接後の軸受用ボス１１の歪を抑えることができる。しかも、円筒体１２とパイプ材１３との突合せ部の外周側から内周側に亘って深い溶込みを得ることができ、円筒体１２とパイプ材１３との間を溶接部１６によって強固に接合することができる。
【００６３】
また、本実施の形態による軸受用ボス１１は、同心状に突合わせた円筒体１２とパイプ材１３とを回転させつつ、両者間の外周側段差部１４にレーザビーム２６を照射することにより、円筒体１２とパイプ材１３との間に全周に亘って環状な溶接部１６を形成している。従って、回転する円筒体１２とパイプ材１３とに対し、固定されたビームヘッド（図示せず）からレーザビーム２６を照射することができるので、レーザビーム２６の照射位置を正確に位置決めすることができ、円筒体１２とパイプ材１３との間に良好な溶接部１６を形成することができる。また、ビームヘッドを移動させる必要がないので、レーザ溶接機側の機構を簡素化することができる。
【００６４】
次に、図９ないし図１２は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、円筒体の突合せ面の外径寸法をパイプ材の突合せ面の外径寸法よりも小さく設定したことにある。なお、本実施の形態では上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６５】
図中、３１は本実施の形態による軸受用ボスで、この軸受用ボス３１は、第１の実施の形態による軸受用ボス１１とほぼ同様に、後述の各円筒体３２、パイプ材３３、各溶接部３６により全体として中空な円筒状に構成されている。しかし、本実施の形態による軸受用ボス３１は、各円筒体３２の突合せ面の外径寸法がパイプ材３３の突合せ面の外径寸法よりも小さく設定されている点で、第１の実施の形態による軸受用ボス１１とは異なっている。
【００６６】
３２，３２は軸受用ボス３１の軸方向の両端部を構成する一対の円筒体で、該各円筒体３２は、内周側が軸受取付孔３２Ａとなった厚肉な円筒状に形成され、この軸受取付孔３２Ａにはスリーブ軸受等の軸受が取付けられるものである。また、円筒体３２の端面のうち互いに対向する端面は、後述のパイプ材３３が突合わされる環状な突合せ面３２Ｂとなっている。
【００６７】
３３は軸受用ボス３１の軸方向の中間部を構成するパイプ材で、該パイプ材３３は、円筒体３２よりも薄肉な円筒状に形成されている。また、パイプ材３３の軸方向の両端面は、各円筒体３２の突合せ面３２Ｂに突合わされる突合せ面３３Ａとなっている。そして、パイプ材３３の両端側は、後述の溶接部３６によって各円筒体３２に接合される構成となっている。
【００６８】
ここで、図１０に示すように、円筒体３２の突合せ面３２Ｂの外径寸法をＤ３とし、パイプ材３３の突合せ面３３Ａの外径寸法をＤ４とすると、円筒体３２（突合せ面３２Ｂ）の外径寸法Ｄ３はパイプ材３３（突合せ面３３Ａ）の外径寸法Ｄ４よりも小さく設定されている（Ｄ４＞Ｄ３）。また、円筒体３２の内径寸法（軸受取付孔３２Ａの孔径）をｄ３とし、パイプ材３３の内径寸法をｄ４とすると、円筒体３２の内径寸法ｄ３はパイプ材３３の内径寸法ｄ４よりも小さく設定されている（ｄ４＞ｄ３）。
【００６９】
従って、図１０および図１１に示すように、各円筒体３２の突合せ面３２Ｂとパイプ材３３の突合せ面３３Ａとを同心状に突合わせた状態では、円筒体３２とパイプ材３３との外周側には、両者の外径寸法の違いにより環状な外周側段差部３４が形成され、大径なパイプ材３３のエッジ部３３Ｂが円筒体３２から環状に突出する。一方、円筒体３２とパイプ材３３との内周側には、両者の内径寸法の違いにより環状な内周側段差部３５が形成される。
【００７０】
３６，３６は各円筒体３２とパイプ材３３の両端側との間に形成された溶接部で、該各溶接部３６は、円筒体３２とパイプ材３３とを突合せた状態で、両者間に生じる外周側段差部３４のうち大径なパイプ材３３のエッジ部３３Ｂに対して外周側からレーザビーム２６を照射することにより形成されるものである。
【００７１】
ここで、各溶接部３６は、円筒体３２の外周面とパイプ材３３の外周面との間に滑らかな円弧状に形成された外周側ビード部３６Ａと、円筒体３２の突合せ面３２Ｂとパイプ材３３の内周面との間に滑らかな円弧状に形成された内周側ビード部（裏波ビード部）３６Ｂとを有している。そして、各溶接部３６は、各円筒体３２の突合せ面３２Ｂとパイプ材３３の突合せ面３３Ａとの間に全周に亘って環状に形成され、円筒体３２とパイプ材３３との間を強固に接合するものである。
【００７２】
ここで、軸受用ボス３１の溶接部３６は、第１の実施の形態による軸受用ボス１１の溶接部１６と同様に、各円筒体３２とパイプ材３３とを、突合せ面３２Ｂ，３３Ａが同心状となるように突合せた状態で回転装置２１によって一体に回転させつつ、円筒体３２とパイプ材３３との間に形成された外周側段差部３４のうち大径なパイプ材３３のエッジ部３３Ｂに外周側からレーザビーム２６を照射することにより形成される（図１０参照）。
【００７３】
この場合、レーザビーム２６は、パイプ材３３のエッジ部３３Ｂを溶融させると共に、円筒体３２とパイプ材３３との突合せ部を溶融させるため、溶融金属の全体の容積は、パイプ材３３のエッジ部３３Ｂが溶融した分だけ増大している。
【００７４】
そして、溶融金属の一部は、パイプ材３３のエッジ部３３Ｂから円筒体３２側へと流込み、溶融金属の多くは、円筒体３２とパイプ材３３との間に形成された外周側段差部３４から内周側段差部３５に向けて貫通するように流込む。これにより、図１２に示すように、円筒体３２とパイプ材３３との突合せ部の外周側から内周側に亘って、溶融金属が凝固してなる溶接部３６を形成することができる。
【００７５】
この場合、円筒体３２の突合せ面３２Ｂとパイプ材３３の突合せ面３３Ａとの間に、面粗さによる隙間（ギャップ）が形成されていたとしても、この隙間の容積に相当するだけの溶融金属の余剰分が確保されている。これにより、円筒体３２の外周面とパイプ材３３の外周面との間に、アンダフィルがなく、滑らかな円弧状の止端部形状を有する外周側ビード部３６Ａを形成することができる。
【００７６】
一方、円筒体３２とパイプ材３３との間の外周側段差部３４から内周側段差部３５へと流込んだ溶融金属は、円筒体３２の突合せ面３２Ｂとのぬれ性により該突合せ面３２Ｂに沿って下方へと流れ、パイプ材３３の内周面と円筒体３２の突合せ面３２Ｂとの間に円弧状に付着した状態で凝固する。これにより、円筒体３２の突合せ面３２Ｂとパイプ材３３の内周面との間に、凸状部がない滑らかな止端部形状を有する円弧状の内周側ビード部（裏波ビード部）３６Ｂを形成することができる。
【００７７】
かくして、本実施の形態においても、外径寸法および内径寸法が異なる円筒体３２とパイプ材３３とを同心状に突合わせた状態で回転させつつ、円筒体３２とパイプ材３３との間に形成された外周側段差部３４のうち大径なパイプ材３３のエッジ部３３Ｂに外周側からレーザビーム２６を照射することにより、各円筒部３２とパイプ材３３との間に、全周に亘って環状な溶接部３６を形成することができる。
【００７８】
この場合、各円筒部３２とパイプ材３３との間に形成された溶接部３６は、アンダフィルがない滑らかな止端部形状を有する外周側ビード部３６Ａと、凸状部がない滑らかな止端部形状を有する内周側ビード部３６Ｂとを備えているので、溶接部３６によって円筒体３２とパイプ材３３との間を強固に接合することができ、応力集中が低減され強度に優れた軸受用ボス３１を形成することができる。
【００７９】
なお、上述した第１の実施の形態では、図５等に示すように、外周面と突合せ面１２Ｂとが略直角に交わる円筒体１２を用いた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図１３および図１４に示す変形例のように、内周側が軸受取付孔１２Ａ′となり、突合せ面１２Ｂ′の外周縁部が全周に亘って面取りされた円筒体１２′を用いてもよい。
【００８０】
この場合、円筒体１２′のエッジ部１２Ｃ′の外径寸法Ｄ１′は、パイプ材１３の外径寸法Ｄ２よりも大きく設定され（Ｄ１′＞Ｄ２）、円筒体１２′とパイプ材１３との間には外周側段差部１４′と内周側段差部１５′とが形成されている。そして、この外周側段差部１４′のうち大径な円筒体１２′のエッジ部１２Ｃ′に外周側からレーザビーム２６を照射することにより、円筒体１２′とパイプ材１３との間に、滑らかな止端部形状を有する外周側ビード部１６Ａ′と内周側ビード部１６Ｂ′とを備えた溶接部１６′を形成する構成としてもよい。
【００８１】
また、上述した各実施の形態では、円筒体１２（３２）とパイプ材１３（３３）とをレーザ溶接によって接合した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば電子ビーム溶接、プラズマ溶接等の他の溶接方法を用いてもよい。
【００８２】
また、上述した各実施の形態では、円筒体１２（３２）よりも薄肉なパイプ材１３（３３）を用いた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、円筒体よりも厚肉なパイプ材を用いる構成としてもよい。
【００８３】
また、上述した各実施の形態では、油圧ショベル１のアーム４Ｂとバケット４Ｃとを連結する軸受装置５に用いられる軸受用ボス１１（３１）を例に挙げている。しかし、本発明はこれに限らず、例えばブーム４Ａとアーム４Ｂとを連結する軸受装置に用いられる軸受用ボス等にも広く適用することができる。
【００８４】
さらに、上述した各実施の形態では、軸受用ボスを装備する建設機械として油圧ショベルを例に挙げたが、本発明はこれに限らず、例えば油圧クレーン、ホイールローダ、ブルドーザ等の他の建設機械に装備される軸受用ボスに広く適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１の実施の形態による軸受用ボスが適用される軸受装置を備えた油圧ショベルを示す正面図である。
【図２】軸受用ボスが適用される軸受装置を図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。
【図３】第１の実施の形態による軸受用ボスを単体で示す断面図である。
【図４】円筒体とパイプ材とを同心状に突合わせた状態で両者の突合せ部をレーザ溶接する状態を示す断面図である。
【図５】円筒体とパイプ材との突合せ部に形成された外周側段差部にレーザビームを照射した状態を拡大して示す断面図である。
【図６】円筒体とパイプ材との間に形成された溶接部を拡大して示す断面図である。
【図７】第１の実施の形態に対する比較例による円筒体とパイプ材との突合せ部にレーザビームを照射した状態を示す断面図である。
【図８】比較例による円筒体とパイプ材との間に形成された溶接部を拡大して示す断面図である。
【図９】第２の実施の形態による軸受用ボスを単体で示す断面図である。
【図１０】円筒体とパイプ材とを同心状に突合わせた状態で両者の突合せ部をレーザ溶接する状態を示す断面図である。
【図１１】円筒体とパイプ材との突合せ部に形成された外周側段差部にレーザビームを照射した状態を拡大して示す断面図である。
【図１２】円筒体とパイプ材との間に形成された溶接部を拡大して示す断面図である。
【図１３】変形例による円筒体とパイプ材との突合せ部にレーザビームを照射した状態を拡大して示す図５と同様な断面図である。
【図１４】変形例による円筒体とパイプ材との間に形成された溶接部を拡大して示す図６と同様な断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
５  軸受装置
６  ブラケット
７  連結ピン
８  スリーブ軸受（軸受）
１１，３１  軸受用ボス
１２，３２，１２′  円筒体
１２Ａ，３２Ａ，１２Ａ′  軸受取付孔
１２Ｂ，１３Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，１２Ｂ′  突合せ面
１２Ｃ，３３Ｂ，１２Ｃ′  エッジ部
１３，３３  パイプ材
１４，３４，１４′  外周側段差部
１５，３５，１５′  内周側段差部
１６，３６，１６′  溶接部
２１  回転装置
２６  レーザビーム（高エネルギビーム）
【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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