(57)【要約】【課題】軽量化を図りながら、先端側ブームの側壁部における座屈を抑制するとともに製造コストの増大を抑制する。【解決手段】先端側の単位ブーム２が基端側の単位ブーム２に対して軸方向に移動することにより伸縮するクレーンのブーム１であって、各単位ブーム２は、上側に開口するように曲げ加工された板材からなる下側部材６と下側に開口するように曲げ加工された板材からなる上側部材４とをそれぞれ含むとともに、下側部材６と上側部材４とが互いの開口部６ａ，４ａ側で接合されており、下側部材６は、開口部６ａ側に設けられるとともに単位ブーム２の側壁２ａ，２ａを構成する左右一対の平板状の側壁部６ｃ，６ｃと、単位ブーム２の軸方向についての圧縮荷重に対する当該単位ブーム２の側壁２ａの座屈強度を向上させる形状で側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部に連続して形成された補強部６ｄとを有する。【選択図】図２
2008087886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位ブームを備え、基端側の前記単位ブームの内部に先端側の前記単位ブームが挿嵌されているとともに、前記先端側の単位ブームが前記基端側の単位ブームに対して軸方向に移動することにより伸縮するクレーンのブームであって、
前記各単位ブームは、上側に開口するように曲げ加工された板材からなる下側部材と下側に開口するように曲げ加工された板材からなる上側部材とをそれぞれ含むとともに、前記下側部材と前記上側部材とが互いの開口部側で接合されており、
前記下側部材と前記上側部材の少なくとも一方は、前記開口部側に設けられるとともに前記単位ブームの側壁を構成する左右一対の平板状の側壁部と、前記単位ブームの軸方向についての圧縮荷重に対する当該単位ブームの側壁の座屈強度を向上させる形状で前記側壁部の前記開口部側の端部に連続して形成された補強部とを有することを特徴とする、クレーンのブーム。
【請求項２】
前記基端側の単位ブームの内周面上にはスライディングパッドが設けられており、
前記先端側の単位ブームは、その前記下側部材の外周面が前記スライディングパッドに摺接しながら軸方向に移動し、
前記補強部は、前記先端側の単位ブームが前記基端側の単位ブームから最も張り出した状態で前記スライディングパッドと接触する位置を含む特定範囲に前記先端側の単位ブームの軸方向に沿って連続的に設けられているとともに、吊り荷重が掛かったときに前記スライディングパッドから作用する突き上げ荷重に対する前記先端側の単位ブームの側壁の座屈強度を向上させる形状を有する、請求項１に記載のクレーンのブーム。
【請求項３】
前記補強部は、前記側壁部の前記開口部側の端部からその開口部の内側へ延びていることを特徴とする、請求項１または２に記載のクレーンのブーム。
【請求項４】
前記補強部は、前記側壁部の前記開口部側の端部から連続する板材が前記開口部の内側に曲げ加工されて形成されていることを特徴とする、請求項３に記載のクレーンのブーム。
【請求項５】
前記下側部材の側壁部の前記開口部側の端部と前記上側部材の側壁部の前記開口部側の端部とが上下方向で突き合わされた状態で接合されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のクレーンのブーム。
【請求項６】
前記補強部は、前記単位ブームの長手方向の一部の領域に設けられており、
前記側壁部の前記開口部側の端部の上下方向の位置は、当該補強部が設けられた領域とそれ以外の領域とで実質的に等しくなっていることを特徴とする、請求項５に記載のクレーンのブーム。
【請求項７】
前記補強部は、前記下側部材と前記上側部材の一方において前記単位ブームの長手方向の一部の領域に設けられており、
前記下側部材と前記上側部材の他方の前記側壁部の前記開口部側の端部には、当該補強部との干渉を回避するための切欠部が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載のクレーンのブーム。
【請求項８】
前記補強部は、前記下側部材と前記上側部材の両方に設けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のクレーンのブーム。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか１項に記載のクレーンのブームの製造方法であって、
平板を曲げ加工することにより上側に開口する前記下側部材を形成する工程と、
平板を曲げ加工することにより下側に開口する前記上側部材を形成する工程と、
前記下側部材と前記上側部材とを互いの開口部側で接合することにより前記単位ブームを作製する工程とを備え、
前記下側部材を形成する工程と前記上側部材を形成する工程の少なくとも一方は、左右一対の平板部を形成する工程と、その平板部の前記開口部側の端部近傍の領域を前記開口部の内側に曲げ加工することにより前記側壁部とそれに連続する前記補強部とを形成する工程とを含むことを特徴とする、クレーンのブームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーンのブーム及びクレーンのブームの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１の従来技術の項において、４枚の平板の各端部が互いに接合されて形成された箱型構造を有するクレーンのブームが開示されている。このブームでは、その側面に補強板を貼り付けてブームの軸方向についての圧縮荷重に対するブームの側壁の座屈強度を補っている。ただし、このブームでは、吊り荷重が掛かったときに各平板の接合部に応力が集中するため接合部の疲労強度が低下しやすい。
【０００３】
そこで、下記特許文献２には、接合部の疲労強度を向上することが可能なブームの構造が開示されている。この特許文献２では、上側に開口した下側部材の開口端部と下側に開口した上側部材の開口端部とが互いに接合されることによって筒状のブームが形成されている。このブームでは、両部材の接合位置が吊り荷重による曲げ変形についての中立面、すなわち当該曲げ変形に伴う曲げ応力が０となる面に近いので、上記特許文献１のブームの構造に比べて接合部への応力集中を低減することができる。このため、接合部の疲労強度を向上させることが可能となっている。
【０００４】
また、特許文献２によるブームは、略平板状の側壁と、軸方向に垂直な断面が円弧状または多角形状となるように形成された底壁部とを有している。この底壁部では、平板状の部分の幅が小さくなっているので、吊り荷重による圧縮応力に対する座屈強度が向上している。
【特許文献１】実公平２−１１４３１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１２５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２によるブームの側壁は、略平板状に形成されており、上記吊り荷重による圧縮応力に対する座屈強度が向上されていない。この特許文献２のブームにおいて、側壁の吊り荷重による圧縮応力に対する座屈強度を向上させる方法としては、その側壁に上記特許文献１による補強板を貼り付ける方法が考えられる。しかしながら、この方法ではブームの側壁に補強板を接合することになるので、疲労強度を懸念すべき接合部が増加するという問題点が生じる。
【０００６】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、疲労強度を懸念すべき接合部が増加するのを抑制しながら、吊り荷重による圧縮応力に対するブームの側壁の座屈強度を向上させるとともに、接合部の疲労強度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によるクレーンのブームは、複数の単位ブームを備え、基端側の前記単位ブームの内部に先端側の前記単位ブームが挿嵌されているとともに、前記先端側の単位ブームが前記基端側の単位ブームに対して軸方向に移動することにより伸縮するクレーンのブームであって、前記各単位ブームは、上側に開口するように曲げ加工された板材からなる下側部材と下側に開口するように曲げ加工された板材からなる上側部材とをそれぞれ含むとともに、前記下側部材と前記上側部材とが互いの開口部側で接合されており、前記下側部材と前記上側部材の少なくとも一方は、前記開口部側に設けられるとともに前記単位ブームの側壁を構成する左右一対の平板状の側壁部と、前記単位ブームの軸方向についての圧縮荷重に対する当該単位ブームの側壁の座屈強度を向上させる形状で前記側壁部の前記開口部側の端部に連続して形成された補強部とを有する。
【０００８】
このクレーンのブームでは、上側に開口する下側部材と下側に開口する上側部材とが互いの開口部側で接合されて単位ブームが構成されているので、両部材の接合位置が吊り荷重による曲げ変形についての中立面に近い。このため、下側部材と上側部材の接合部の疲労強度を向上させることができる。また、このクレーンのブームでは、下側部材と上側部材の少なくとも一方に、補強部が単位ブームの軸方向についての圧縮荷重に対する当該単位ブームの側壁の座屈強度を向上させる形状で形成されているので、吊り荷重による圧縮応力に対するブームの側壁の座屈強度を向上させることができる。さらに、このクレーンのブームでは、下側部材と上側部材の少なくとも一方において、前記補強部がその側壁部の前記開口部側の端部に連続して形成されているので、単位ブームと別体の補強板や補強部材を単位ブームの側壁に接合する場合と異なり、それら補強板や補強部材が単位ブームの側壁に接合される接合部が形成されるのを抑制することができる。これにより、疲労強度を懸念すべき接合部が増加するのを抑制することができる。従って、このクレーンのブームでは、疲労強度を懸念すべき接合部が増加するのを抑制しながら、吊り荷重による圧縮応力に対する単位ブームの側壁の座屈強度を向上させるとともに、接合部の疲労強度を向上させることができる。
【０００９】
上記クレーンのブームにおいて、前記基端側の単位ブームの内周面上にはスライディングパッドが設けられており、前記先端側の単位ブームは、その前記下側部材の外周面が前記スライディングパッドに摺接しながら軸方向に移動し、前記補強部は、前記先端側の単位ブームが前記基端側の単位ブームから最も張り出した状態で前記スライディングパッドと接触する位置を含む特定範囲に前記先端側の単位ブームの軸方向に沿って連続的に設けられているとともに、吊り荷重が掛かったときに前記スライディングパッドから作用する突き上げ荷重に対する前記先端側の単位ブームの側壁の座屈強度を向上させる形状を有するのが好ましい。先端側の単位ブームでは、基端側の単位ブームから最も張り出した状態で吊り荷重が掛かると、前記スライディングパッドから局所的な突き上げ荷重を受け、その突き上げ荷重によって先端側の単位ブームの側壁が座屈する場合がある。この場合に、上記のように補強部を構成することによって、先端側の単位ブームが基端側の単位ブームから最も張り出した状態でスライディングパッドと接触する位置を含む特定範囲においてスライディングパッドからの突き上げ荷重に対する当該先端側の単位ブームの側壁の座屈強度を向上させることができるので、スライディングパッドからの突き上げ荷重に起因する先端側の単位ブームの側壁の座屈を抑制することができる。
【００１０】
上記クレーンのブームにおいて、前記補強部は、前記側壁部の前記開口部側の端部からその開口部の内側へ延びていてもよい。このように構成すれば、単位ブームの内側に延びるように補強部を設けることができるので、単位ブームの外面形状に影響を与えずに単位ブームの側壁の座屈強度を向上させることができる。
【００１１】
この場合において、前記補強部は、前記側壁部の前記開口部側の端部から連続する板材が前記開口部の内側に曲げ加工されて形成されていることが好ましい。このように構成すれば、補強部が前記側壁部の開口部側の端部から連続してその開口部の内側へ延びる構造を容易に構成することができる。
【００１２】
上記クレーンのブームにおいて、前記下側部材の側壁部の前記開口部側の端部と前記上側部材の側壁部の前記開口部側の端部とが上下方向で突き合わされた状態で接合されていることが好ましい。このように構成すれば、単位ブームに上下方向の圧縮荷重が掛かったときに下側部材と上側部材が突き合わされた部分において互いに支え合うことができる。このため、下側部材の開口端部近傍の領域と上側部材の開口端部近傍の領域とが上下方向に重複した状態で接合されている構造と異なり、上下方向の圧縮荷重によって下側部材と上側部材の接合部にせん断力が掛かるのを抑制することができるので、その接合部の疲労強度の低下を抑制することができる。
【００１３】
この場合において、前記補強部は、前記単位ブームの長手方向の一部の領域に設けられており、前記側壁部の前記開口部側の端部の上下方向の位置は、当該補強部が設けられた領域とそれ以外の領域とで実質的に等しくなっていてもよい。このように構成すれば、補強部を単位ブームの長手方向の一部の領域に設けた場合でも、下側部材の側壁部の開口部側の端部と上側部材の側壁部の開口部側の端部とを上下方向で突き合わせた状態で接合する際、一方の部材の側壁部の補強部が設けられた領域が他方の側壁部の端部と干渉するのを抑制することができる。これにより、補強部を単位ブームの長手方向の一部の領域に設けた場合でも、下側部材の側壁部の端部と上側部材の側壁部の端部とを上下方向で突き合わせた状態で容易に接合することができる。
【００１４】
上記下側部材の側壁部の端部と上側部材の側壁部の端部とが上下方向で突き合わされた状態で接合されている構成において、前記補強部は、前記下側部材と前記上側部材の一方において前記単位ブームの長手方向の一部の領域に設けられており、前記下側部材と前記上側部材の他方の前記側壁部の前記開口部側の端部には、当該補強部との干渉を回避するための切欠部が設けられていてもよい。このように構成すれば、補強部を単位ブームの長手方向の一部の領域に設けた場合でも、下側部材の側壁部の開口部側の端部と上側部材の側壁部の開口部側の端部とを上下方向で突き合わせた状態で接合する際、一方の部材の側壁部の補強部が設けられた領域が他方の側壁部の端部と干渉するのを抑制することができる。これにより、補強部を単位ブームの長手方向の一部の領域に設けた場合でも、下側部材の側壁部の端部と上側部材の側壁部の端部とを上下方向で突き合わせた状態で容易に接合することができる。
【００１５】
上記クレーンのブームにおいて、前記補強部は、前記下側部材と前記上側部材の両方に設けられていてもよい。このように構成すれば、単位ブームの側壁の吊り荷重による圧縮応力に対する座屈強度をより向上させることができる。
【００１６】
本発明は、平板を曲げ加工することにより上側に開口する前記下側部材を形成する工程と、平板を曲げ加工することにより下側に開口する前記上側部材を形成する工程と、前記下側部材と前記上側部材とを互いの開口部側で接合することにより前記単位ブームを作製する工程とを備え、前記下側部材を形成する工程と前記上側部材を形成する工程の少なくとも一方は、左右一対の平板部を形成する工程と、その平板部の前記開口部側の端部近傍の領域を前記開口部の内側に曲げ加工することにより前記側壁部とそれに連続する前記補強部とを形成する工程とを含むクレーンのブームの製造方法である。
【００１７】
このクレーンのブームの製造方法では、下側部材を形成する工程と上側部材を形成する工程の少なくとも一方が平板部の開口部側の端部近傍の領域を開口部の内側に曲げ加工することにより側壁部とそれに連続する補強部とを形成する工程を含むので、下側部材と上側部材の少なくとも一方において、その側壁部の開口部側の端部に補強部が連続する構造を構成することができる。これにより、単位ブームと別体の補強板や補強部材を単位ブームの側壁に接合する場合と異なり、それら補強板や補強部材が単位ブームの側壁に接合される接合部が形成されるのを抑制することができる。これにより、疲労強度を懸念すべき接合部が増加するのを抑制することができる。さらに、この製造方法では、平板の曲げ加工のみで補強部を形成することができるので、簡単な製造工程で有効な補強部を形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、疲労強度を懸念すべき接合部が増加するのを抑制しながら、吊り荷重による圧縮応力に対する単位ブームの側壁の座屈強度を向上させるとともに、接合部の疲労強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態によるブーム１が適用されるクレーンを示した図であり、図２は、本発明の一実施形態によるブーム１を構成する単位ブーム２の軸方向に垂直な方向の断面図である。まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態によるクレーンのブーム１の構成について説明する。
【００２１】
本実施形態によるクレーンのブーム１は、図１に示すように、クレーン本体１００に起伏自在に取り付けられるものである。このブーム１は、複数の単位ブーム２を備えている。各単位ブーム２は筒状に形成されており、基端側の単位ブーム２の内部に先端側の単位ブーム２が挿嵌されている。そして、先端側の単位ブーム２が基端側の単位ブーム２に対してその軸方向に移動することによりブーム１が伸縮するように構成されている。
【００２２】
各単位ブーム２の軸方向に垂直な断面は相似形となっている。基端側の単位ブーム２の内周面上には、図略のスライディングパッドが設けられており、このスライディングパッドと先端側の単位ブーム２の外周面とが接触している。そして、先端側の単位ブーム２は、そのスライディングパッドに摺接しながらスライドするようになっている。
【００２３】
各単位ブーム２は、図２に示すように、上側部材４と下側部材６とを含んでいる。上側部材４は下側に開口するように曲げ加工された単一の板材からなる一方、下側部材６は上側に開口するように曲げ加工された単一の板材からなる。これら上側部材４と下側部材６とが互いの開口部４ａ，６ａ側で接合されることによって筒状の単位ブーム２が形成されている。
【００２４】
上側部材４は、単位ブーム２の軸方向に垂直な断面が略コの字状になるように形成されている。この上側部材４は、天壁部４ｂと、左右一対の側壁部４ｃ，４ｃとを一体に有している。天壁部４ｂは、単位ブーム２の上端に位置しており、平板の左右方向の両端部が丸みを持って下方に屈曲した形状に形成されている。各側壁部４ｃは、平板状に形成されており、天壁部４ｂの左右の下端からそれぞれ下方に連続して延びている。そして、一対の側壁部４ｃ，４ｃは、互いに平行に配置されている。上記開口部４ａは、この一対の側壁部４ｃ，４ｃの下端部間に位置している。また、上側部材４は、下側部材６よりも小さい板厚を有する板材を用いて形成されている。なお、上側部材４は、下側部材６と同等の板厚を有する板材を用いて形成されていてもよい。
【００２５】
下側部材６は、底壁部６ｂと、左右一対の側壁部６ｃ，６ｃと、左右一対の補強部６ｄ，６ｄとを一体に有している。底壁部６ｂは、単位ブーム２の軸方向に垂直な断面が円弧状となるように形成されている。底壁部６ｂがこのような形状に形成されていることにより、単位ブーム２の軸方向に沿った圧縮荷重に対する底壁部６ｂの座屈強度が向上されている。これにより、吊り荷重により作用する圧縮応力によって底壁部６ｂに座屈が生じるのが抑制されている。また、先端側の単位ブーム２の下側部材６の外周面は、基端側の単位ブーム２の下側部材６の内周面に設けられた上記スライディングパッドと当接しており、先端側の単位ブーム２に吊り荷重が掛かったときにはこのスライディングパッドの位置で先端側の単位ブーム２は基端側の単位ブーム２に支持される。
【００２６】
各側壁部６ｃは、平板状に形成されており、底壁部６ｂの左右の上端からそれぞれ上方に連続して延びている。そして、一対の側壁部６ｃ，６ｃは、互いに平行に配置されている。上記開口部６ａは、この一対の側壁部６ｃの上端部側に位置している。そして、上側部材４の側壁部４ｃの開口部４ａ側の端部と下側部材６の側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部とが上下方向で突き合わされた状態で接合されている。この接合は、側壁部４ｃの開口部４ａ側の端部と側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部との突き合わせ部分に単位ブーム２の外側から溶接が施されることによってなされている。この溶接により形成される接合部７は、単位ブーム２の軸方向に延びている。そして、互いに接合された上側部材４の側壁部４ｃと下側部材６の側壁部６ｃとによって単位ブーム２の略平板状の側壁２ａが構成されている。
【００２７】
下側部材６の各補強部６ｄは、単位ブーム２の軸方向についての圧縮荷重に対する側壁２ａの座屈強度を向上させる形状で側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部に連続して形成されている。具体的には、各補強部６ｄは、側壁部６ｃ，６ｃの開口部６ａ側の端部から開口部６ａの内側にそれぞれ延びている。この各補強部６ｄは、側壁部６ｃに対して略垂直に配置されている。また、各補強部６ｄは、単位ブーム２の軸方向に沿って連続的に設けられており、単位ブーム２の長手方向の全範囲に亘って延びている。そして、補強部６ｄは、側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部から連続する板材が開口部６ａの内側に曲げ加工されて形成されている。この補強部６ｄが設けられることにより、吊り荷重によって作用する単位ブーム２の軸方向についての圧縮荷重に対する側壁２ａの座屈強度が向上されている。
【００２８】
また、各補強部６ｄの形状は、先端側の単位ブーム２に吊り荷重が掛かったときに基端側の単位ブーム２に設けられた上記スライディングパッドから作用する突き上げ荷重に対する先端側の単位ブーム２の側壁２ａの座屈強度を向上させる形状でもある。そして、先端側の単位ブーム２において補強部６ｄの設けられた範囲は、当該先端側の単位ブーム２が基端側の単位ブーム２から最も張り出した状態で上記スライディングパッドと接触する位置を含んでいる。このため、吊り荷重が掛かったときに先端側の単位ブーム２が上記スライディングパッドから突き上げ荷重を受けても、その付近の側壁２ａに座屈が生じるのが抑制されるようになっている。
【００２９】
図３及び図４は、本実施形態による単位ブーム２の製造プロセスを説明するための図である。次に、これらの図を参照して、本実施形態によるクレーンのブーム１の製造方法において各単位ブーム２を製造する際のプロセスについて説明する。
【００３０】
まず、上記下側部材６を作製する。この下側部材６を作製する工程では、図３に示すように、金属製の平板を曲げ加工することにより、上側に開口し、かつ、軸方向に垂直な断面がＵ字状の部材１０を形成する。この断面Ｕ字状の部材１０は、軸方向に垂直な断面が円弧状の底壁部６ｂと、その底壁部６ｂの左右の上端からそれぞれ上方へ延びる平板部１０ｃ，１０ｃとを一体に有するように形成される。そして、各平板部１０ｃの上端部近傍の領域を前記部材１０の開口部の内側に略直角に折り曲げる。これにより、図４に示すように、平板状の側壁部６ｃとその側壁部６ｃの上端部に連続する補強部６ｄとを形成する。このようにして、上記下側部材６が形成される。
【００３１】
また、別の金属製の平板を曲げ加工することにより、下側に開口し、かつ、軸方向に垂直な断面が略コの字状の上記上側部材４を形成する。この際、上記下側部材６に用いる平板よりも板厚の小さい平板を用いて上側部材４を形成する。なお、上記下側部材６に用いる平板と同等の板厚を有する平板を用いて上側部材４を形成してもよい。
【００３２】
最後に下側部材６の側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部と上側部材４の側壁部４ｃの開口部４ａ側の端部とを上下方向で互いに突き合わせるとともに、その突き合わせた部分を外側から溶接する。このようにして、図２に示した本実施形態による単位ブーム２が作製される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によるクレーンのブーム１では、上側に開口する下側部材６と下側に開口する上側部材４とが互いの開口部６ａ，４ａ側で溶接されて単位ブーム２が構成されているので、下側部材６と上側部材４の接合位置が吊り荷重による曲げ変形についての中立面に近い。このため、下側部材６と上側部材４の接合部７の疲労強度を向上させることができる。また、下側部材６に補強部６ｄが単位ブーム２の軸方向についての圧縮荷重に対する側壁２ａの座屈強度を向上させる形状で形成されているので、吊り荷重による圧縮応力に対する単位ブーム２の側壁２ａの座屈強度を向上させることができる。さらに、下側部材６において、補強部６ｄが側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部に連続して形成されているので、単位ブーム２と別体の補強板や補強部材を単位ブーム２の側壁２ａに接合する場合と異なり、それら補強板や補強部材が単位ブーム２の側壁２ａに接合される接合部が形成されるのを抑制することができる。これにより、疲労強度を懸念すべき接合部が増加するのを抑制することができる。従って、本実施形態によるクレーンのブーム１では、疲労強度を懸念すべき接合部が増加するのを抑制しながら、吊り荷重による圧縮応力に対する単位ブーム２の側壁２ａの座屈強度を向上させるとともに、接合部７の疲労強度を向上させることができる。
【００３４】
また、先端側の単位ブーム２では、基端側の単位ブーム２から最も張り出した状態で吊り荷重が掛かると、上記スライディングパッドから局所的な突き上げ荷重を受け、その突き上げ荷重によって先端側の単位ブーム２の側壁２ａが座屈する場合がある。これに対して、本実施形態によるクレーンのブーム１では、補強部６ｄが先端側の単位ブーム２の軸方向に沿って長手方向の全範囲に亘って設けられているとともに、吊り荷重が掛かったときに上記スライディングパッドから作用する突き上げ荷重に対する先端側の単位ブーム２の側壁２ａの座屈強度を向上させる形状を有するので、上記スライディングパッドからの局所的な突き上げ荷重に起因する先端側の単位ブーム２の側壁２ａの座屈を抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態によるクレーンのブーム１では、補強部６ｄが側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部からその開口部６ａの内側へ延びているので、単位ブーム２の内側に延びるように補強部６ｄを設けることができる。これにより、単位ブーム２の外面形状に影響を与えずに単位ブーム２の側壁２ａの座屈強度を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態によるクレーンのブーム１では、下側部材６の側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部と上側部材４の側壁部４ｃの開口部４ａ側の端部とが上下方向で突き合わされた状態で接合されている。これにより、単位ブーム２に上下方向の圧縮荷重が掛かったときに下側部材６と上側部材４が突き合わされた部分において互いに支え合うことができる。
【００３７】
一般に、下側部材と上側部材の接合構造として、下側部材の側壁部の開口端部近傍の領域と上側部材の側壁部の開口端部近傍の領域とを上下方向に重複した状態で互いに接合する構造があるが、この構造では単位ブームに上下方向の圧縮荷重が掛かったときに上側部材と下側部材の接合部にせん断力が作用する。このため、この構造では前記接合部の疲労強度が低下しやすい。これに対して、本実施形態による構造では、上記のように単位ブーム２に上下方向の圧縮荷重が掛かったときに下側部材６と上側部材４が突き合わされた部分において互いに支え合うので、下側部材６と上側部材４の接合部７にせん断力が掛かるのを抑制することができる。その結果、接合部７の疲労強度が低下するのを抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態によるクレーンのブーム１の製造方法では、単位ブーム２の下側部材６を形成する工程が、断面Ｕ字状の部材１０において平板部１０ｃの開口部側の端部近傍の領域をその開口部の内側に曲げ加工することにより側壁部６ｃとそれに連続する補強部６ｄとを形成する工程を含むので、下側部材６において、その側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部に補強部６ｄが連続する構造を構成することができる。これにより、単位ブーム２と別体の補強板や補強部材を側壁２ａに接合する場合と異なり、それら補強板や補強部材が側壁２ａに接合される接合部が形成されるのを抑制することができる。これにより、疲労強度を懸念すべき接合部が増加するのを抑制することができる。さらに、この製造方法では、平板の曲げ加工のみで補強部６ｄを形成することができるので、簡単な製造工程で有効な補強部６ｄを形成することができる。
【００３９】
なお、本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形例を含む。図５〜図１６には、それら各変形例の一例による単位ブームの構造がそれぞれ示されている。
【００４０】
上記実施形態では、下側部材６に補強部６ｄを設けたが、図５に示す第１変形例の単位ブーム１２のように、上側部材１４の側壁部４ｃの開口部４ａ側の端部に連続するように補強部４ｄを形成してもよい。この補強部４ｄも上記実施形態による補強部６ｄと同様に側壁部４ｃの開口部４ａ側の端部から連続して延びる板材を開口部４ａの内側に略直角に曲げ加工することによって形成されるものである。なお、この第１変形例では、下側部材１６には補強部を設けない。
【００４１】
また、図６に示す第２変形例の単位ブーム２２のように、上側部材１４に補強部４ｄを設けるとともに、下側部材１６に補強部６ｄを設けてもよい。これらの補強部４ｄ及び６ｄは互いに重なって配置される。このように構成すれば、単位ブーム２２の側壁２ａの吊り荷重による圧縮応力に対する座屈強度をより向上させることができる。
【００４２】
また、図７に示す第３変形例の単位ブーム３２のように、下側部材３６の底壁部３６ｂが平板の左右の両端部を上側に丸みを持って屈曲させた形状に形成されていてもよい。この構成において、底壁部３６ｂの左右の両端部の丸みの大きさは種々変更可能である。また、上側部材４において天壁部４ｂの左右の両端部の丸みの大きさも同様に変更可能である。
【００４３】
また、図８に示す第４変形例の単位ブーム４２のように、下側部材４６の底壁部４６ｂが軸方向に垂直な断面において複数の角部を有する多角形状に形成されていてもよい。この構成において、角部の数は種々変更可能である。なお、この第３変形例及び上記第４変形例に限らず、本発明による単位ブームでは、下側部材の底壁部及び上側部材の天壁部は種々の形状に形成することが可能である。
【００４４】
また、図９に示す第５変形例の単位ブーム５２のように、下側部材５６の側壁部６ｃと補強部６ｄとの間の角部が丸みを帯びた形状となっていてもよい。また、図１０に示す第６変形例の単位ブーム６２のように、上側部材６４の側壁部４ｃと補強部４ｄとの間の角部が丸みを帯びた形状となっていてもよい。これらの角部の丸みは、補強部６ｄ，４ｄを形成するために板材を曲げ加工する際に形成される場合が多い。なお、この角部の丸みの大きさは種々変更可能である。
【００４５】
また、図１１に示す第７変形例の単位ブーム７２のように、下側部材７６の補強部７６ｄを開口部６ａの内側に巻き込むように形成してもよい。また、図１２に示す第８変形例の単位ブーム８２のように、下側部材８６の補強部８６ｄを下方へ折り曲げて形成してもよい。また、図１３に示す第９変形例の単位ブーム９２のように、下側部材９６の側壁部６ｃから補強部９６ｄに至る部分が軸方向に垂直な断面においてクランク状に屈曲した形状となるように補強部９６ｄを形成してもよい。そして、上側部材４においても、これら第７〜第９変形例による補強部７６ｄ，８６ｄ，９６ｄの形状を適用した補強部を設けてもよい。また、これら第７〜第９変形例以外の形状を有する補強部を下側部材及び／または上側部材に設けてもよい。
【００４６】
また、図１４に示す第１０変形例の単位ブーム１１２のように、下側部材１１６の補強部１１６ｄを単位ブーム１１２の長さ方向の一部の領域に設けてもよい。この場合、補強部１１６ｄは、吊り荷重によって単位ブーム１１２に作用する圧縮応力が大きくなる領域に設けるのが好ましい。具体的には、吊り荷重が掛かったとき、基端側の単位ブーム１１２の内周面上のスライディングパッド１１８に対して当接している部分の近傍で大きな圧縮応力が作用するので、そのスライディングパッド１１８に当接している部分の長さ範囲をカバーする領域に補強部１１６ｄを設けることが好ましい。
【００４７】
この場合において、例えば図１５に示す第１１変形例の単位ブーム１２２のように、上側部材１２４の側壁部４ｃの開口部４ａ側の端部に上記補強部１１６ｄとの干渉を回避するための矩形状の切欠部１２４ｅが設けられていることが好ましい。この構成では、上側部材１２４の側壁部４ｃと下側部材１１６の側壁部６ｃとの接合部は、切欠部１２４ｅの部分においてコの字状となる。また、別の形態として、図１６に示す第１２変形例の単位ブーム１３２のように、下側部材１３６の側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部の上下方向の位置が補強部１３６ｄが設けられた領域とそれ以外の領域とで実質的に等しくなるように構成してもよい。具体的には、下側部材１３６の側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部に上下に延びる一対の切込み部１３６ｅ，１３６ｅを設ける。この切込み部１３６ｅの長さは、下側部材１３６の板厚に対応する長さとする。そして、切込み部１３６ｅ，１３６間の板材を切込み部１３６ｅ，１３６ｅの下端の位置から開口部６ａの内側に折り曲げて補強部１３６ｄを形成する。これにより、側壁部６ｃの開口部６ａ側の端部の上下方向の位置が補強部１３６ｄが設けられた領域とそれ以外の領域とで実質的に等しくなる。なお、この構成では、上側部材４の側壁部４ｃと下側部材１３６の側壁部６ｃとの接合部は、単位ブーム１３２の軸方向に沿って直線状となる。
【００４８】
これら第１１及び第１２変形例の構成によれば、補強部１１６ｄ（１３６ｄ）を単位ブーム１２２（１３２）の長手方向の一部の領域に設けた場合でも、下側部材１１６（１３６）の側壁部６ｃの端部と上側部材１２４（４）の側壁部４ｃの端部とを上下方向で突き合わせた状態で接合する際、下側部材１１６（１３６）の側壁部６ｃの端部の補強部１１６ｄ（１３６ｄ）が設けられた領域が上側部材１２４（４）の側壁部４ｃの端部と干渉するのを抑制することができる。これにより、補強部１１６ｄ（１３６ｄ）を単位ブーム１２２（１３２）の長手方向の一部の領域に設けた場合でも、下側部材１１６（１３６）の側壁部６ｃの端部と上側部材１２４（４）の側壁部４ｃの端部とを上下方向で突き合わせた状態で容易に接合することができる。
【００４９】
また、上記した補強部６ｄ，７６ｄ，８６ｄ，９６ｄ，１１６ｄ，１３６ｄ及び補強部４ｄの設置位置は、上下方向に種々変更可能である。
【００５０】
次に、上記実施形態及び上記各変形例による単位ブームの効果を確認するために行った各種シミュレーションについて説明する。
【００５１】
まず、第１のシミュレーションでは、補強部の有無によって単位ブームの側壁に生じる座屈がどのように異なるかについて調べた。このシミュレーションは、クレーンのブームの最先端に位置する単位ブームを想定して行った。具体的には、図１７に示すように、単位ブームの中でスライディングパッドの当接する基端側の２箇所を拘束するとともにその単位ブームの先端に吊り荷重を掛けるという条件でシミュレーションを行った。そして、このシミュレーションを補強部が設けられた単位ブームと補強部が設けられていない単位ブームとについて行った。
【００５２】
図１８及び図１９には、この第１のシミュレーションの結果が示されている。図１８が補強部が設けられていない単位ブームについての結果であり、図１９が補強部が設けられた単位ブームについての結果である。この図１８と図１９を対比して、補強部が設けられた単位ブームでは、補強部が設けられていない単位ブームに比べて、その側壁における座屈量が小さく、かつ、座屈の発生する範囲が小さいことが判る。従って、単位ブームに補強部を設けることによって単位ブームの側壁の座屈を抑制可能であることが判明した。
【００５３】
次に、第２のシミュレーションでは、補強部の有無による単位ブームの最大吊り荷重の違いと、補強部の有無による単位ブームの重量に対する最大吊り荷重の割合の違いとについて調べた。その結果が図２０に示されている。なお、本発明による単位ブームでは、最大吊り荷重を超えた吊り荷重が掛かるとその側壁が座屈する。すなわち、単位ブームの最大吊り荷重及び単位ブームの重量に対する最大吊り荷重の大きさを、その単位ブームの側壁の座屈強度の大きさを表す指標とすることができる。
【００５４】
図２０の結果から、補強部を有する単位ブームでは補強部を有していない単位ブームに比べて最大吊り荷重が１５％程度大きくなることが判る。この結果から、単位ブームに補強部を設けることによってその単位ブームの側壁の座屈強度を向上させることが可能であることが判明した。また、図２０から、補強部を有する単位ブームでは補強部を有していない単位ブームに比べてその重量に対する最大吊り荷重の割合が１５％程度大きくなることが判る。この結果から、単位ブームに補強部を設けることによって、単位ブームの重量増加を抑えながらその側壁の座屈強度を有効に向上可能であることが判明した。
【００５５】
次に、第３のシミュレーションでは、補強部の上下方向の位置が単位ブームの側壁の座屈強度に与える影響について調べた。具体的には、このシミュレーションでは、補強部を下側部材の底壁部の上端から２４ｍｍ上方に設けた場合と、４８ｍｍ上方に設けた場合と、７３ｍｍ上方に設けた場合とについて単位ブームの重量に対する最大吊り荷重の割合をそれぞれ調べた。その結果が図２１に示されている。図２１から、補強部の位置が底壁部の上端から上方へ離れるに従って単位ブームの重量に対する最大吊り荷重の割合が小さくなることが判る。この結果は以下の理由に起因すると考えられる。すなわち、上記図１８及び図１９に示したように単位ブームの側壁の座屈は下側部材の底壁部の上端に近い位置（底壁部と側壁部との境界近傍）で生じている。このため、補強部を底壁部の上端により近い位置に設けた方が単位ブームの側壁の座屈強度が向上すると考えられる。従って、補強部の設ける位置は、単位ブームの側壁の座屈位置に近い程、単位ブームの側壁の補強に有効であることが判明した。
【００５６】
次に、第４のシミュレーションでは、単位ブームの軸方向に沿った補強部の長さが単位ブームの側壁の座屈強度に与える影響について調べた。具体的には、補強部の単位ブームの軸方向に沿った長さを変化させながら、単位ブームの重量に対する最大吊り荷重の割合をそれぞれ調べた。その結果が図２２に示されている。図２２から、単位ブームの軸方向に沿った補強部の長さが大きくなるに従って単位ブームの重量に対する最大吊り荷重の割合が増加することが判る。この結果から、単位ブームの軸方向に沿った補強部の長さが大きくなる程、単位ブームの側壁の座屈強度が向上することが判明した。ただし、単位ブームの側壁のうち座屈を生じない領域まで補強部を拡大しても補強部による補強効果は向上しないと考えられるため、単位ブームの側壁の座屈を生じる領域を十分にカバーする程度の長さが補強部の長さとして適切であると考えられる。
【００５７】
次に、第５のシミュレーションでは、補強部の幅が単位ブームの側壁の座屈強度に与える影響について調べた。具体的には、単位ブームの左右方向の幅に対する補強部の幅の割合を変化させながら、単位ブームの重量に対する最大吊り荷重の割合を調べた。その結果が図２３に示されている。図２３から、単位ブームの左右方向の幅に対する補強部の幅の割合が約３０％以下の範囲では、補強部の幅が大きくなるに従って単位ブームの重量に対する最大吊り荷重の割合が大きくなることが判る。さらに図２３から、単位ブームの左右方向の幅に対する補強部の幅の割合が約３０％を超えると、補強部の幅が大きくなっても単位ブームの重量に対する最大吊り荷重の割合はほとんど増加しないことが判る。これらの結果から、単位ブームの左右方向の幅に対する補強部の幅の割合が約３０％以下の範囲では、補強部の幅を大きくする程、単位ブームの側壁の座屈強度を向上可能であることが判明した。また、単位ブームの左右方向の幅に対する補強部の幅の割合が３０％を超えると、補強部の幅が大きくしても単位ブームの側壁の座屈強度をほとんど向上できないことが判明した。
【００５８】
なお、単位ブームの左右方向の幅に対する補強部の幅の割合が１０％程度である比較的小さい幅の補強部であっても、図２３の結果から単位ブームの側壁の補強効果が十分期待できることが判る。この結果から、補強部の幅を小さくして重量の増加を抑えながら、単位ブームの側壁の座屈強度を有効に向上可能であることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態によるブームが適用されるクレーンを示した図である。
【図２】本発明の一実施形態によるクレーンのブームを構成する単位ブームの軸方向に垂直な方向の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による単位ブームの製造プロセスを説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による単位ブームの製造プロセスを説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態の第１変形例による単位ブームの断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の第２変形例による単位ブームの断面図である。
【図７】本発明の一実施形態の第３変形例による単位ブームの断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の第４変形例による単位ブームの断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の第５変形例による単位ブームの断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の第６変形例による単位ブームの断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態の第７変形例による単位ブームの断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態の第８変形例による単位ブームの断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態の第９変形例による単位ブームの断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態の第１０変形例による単位ブームの断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態の第１１変形例による単位ブームの断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態の第１２変形例による単位ブームの断面図である。
【図１７】補強部の有無によって単位ブームの側壁に生じる座屈がどのように異なるかについて調べた第１のシミュレーションの設定条件を説明するための図である。
【図１８】補強部が設けられていない単位ブームについての第１のシミュレーションの結果を示した図である。
【図１９】補強部が設けられた単位ブームについての第１のシミュレーションの結果を示した図である。
【図２０】補強部の有無による単位ブームの最大吊り荷重の違いと補強部の有無による単位ブームの重量に対する最大吊り荷重の割合の違いとを調べた第２のシミュレーションの結果を示した図である。
【図２１】補強部の上下方向の位置が単位ブームの側壁の座屈強度に与える影響について調べた第３のシミュレーションの結果を示した図である。
【図２２】単位ブームの軸方向に沿った補強部の長さが単位ブームの側壁の座屈強度に与える影響について調べた第４のシミュレーションの結果を示した図である。
【図２３】補強部の幅が単位ブームの側壁の座屈強度に与える影響について調べた第５のシミュレーションの結果を示した図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  ブーム
２  単位ブーム
２ａ  側壁
４、１４、６４、１２４  上側部材
４ａ，６ａ  開口部
４ｃ、６ｃ側壁部
４ｄ、６ｄ、７６ｄ、８６ｄ、９６ｄ、１１６ｄ、１３６ｄ  補強部
６、１６、３６、４６、５６、７６、８６、９６、１１６、１３６  下側部材
１０ｃ  平板部
１２４ｅ  切欠部
【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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