(57)【要約】【課題】  シリンダ取付用の板体に対するシリンダ取付ブラケットの位置決めを容易に行う。【解決手段】  アーム本体１４の後板１９のブラケット接合面１９Ａに、ブラケット嵌合溝２５を凹設する。ブラケット嵌合溝２５は、アームシリンダ取付ブラケット２４の板厚よりも大きな溝幅を有しアームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄが嵌入される開口部２５Ａと、アームシリンダ取付ブラケット２４の板厚と同じ溝幅を有し溶接端部２４Ｄの端面２４Ｄ１が当接する溝底面２５Ｂと、溝底面２５Ｂから開口部２５Ａに向けて拡開した傾斜面２５Ｃとにより形成される。アームシリンダ取付ブラケット２４の側面２４Ａとブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃとの間には溶接金属２６が設けられ、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄの端面２４Ｄ１と溝底面２５Ｂとの間は未溶着部２７となっている。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の板体が互いに接合され箱型構造体として形成された作業腕本体と、
前記作業腕本体を構成する複数枚の板体のうち油圧シリンダが取付けられるシリンダ取付用の板体に溶接されたシリンダ取付ブラケットとを備えてなる建設機械用作業腕において、
前記シリンダ取付用の板体のうち前記シリンダ取付ブラケットが接合されるブラケット接合面には、前記シリンダ取付ブラケットが嵌合されるブラケット嵌合溝が凹設されており、
前記ブラケット嵌合溝は、前記シリンダ取付ブラケットの板厚よりも大きな溝幅を有し前記シリンダ取付ブラケットの溶接端部が嵌入される開口部と、前記シリンダ取付ブラケットの板厚と同じ溝幅を有し前記シリンダ取付ブラケットの溶接端部の端面が当接する溝底面と、前記開口部と前記溝底面との間に形成され前記溝底面から前記開口部に向けて拡開した傾斜面とにより形成され、
前記シリンダ取付ブラケットの側面と前記ブラケット嵌合溝の前記傾斜面との間には溶接金属が設けられ、
前記シリンダ取付ブラケットの溶接端部の端面と前記ブラケット嵌合溝の前記溝底面との間は未溶着部となっていることを特徴とする建設機械用作業腕。
【請求項２】
前記シリンダ取付ブラケットは、前記シリンダ取付用の板体に溶接される前記溶接端部が一定の板厚をもった板材を用いて形成され、
前記溶接金属は、前記一定の板厚をもった前記溶接端部の側面と前記ブラケット嵌合溝の前記傾斜面との間に設けられ、
前記未溶着部は、前記一定の板厚をもった前記溶接端部の端面と前記ブラケット嵌合溝の前記溝底面との間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項３】
前記シリンダ取付用の板体の前記ブラケット接合面から前記ブラケット嵌合溝の前記溝底面までの溝深さ寸法は、前記シリンダ取付用の板体の板厚寸法の１／２以下の寸法に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項４】
前記ブラケット嵌合溝の前記傾斜面と前記溝底面と直交する法線とのなす傾斜角度は、２０度以上４５度以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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作業腕に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、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部側には、作業装置が俯仰動可能に設けられ、この作業装置を用いて土砂等の掘削作業を行うことができる。
【０００３】
油圧ショベルの作業装置は、通常、旋回フレームに取付けられたブームと、ブームの先端側に取付けられたアームと、アームの先端側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。これらブームおよびアームは、建設機械用の作業腕を構成している。
【０００４】
作業腕を構成するブームおよびアームは、複数枚の板体を互いに接合することにより箱型構造体として形成されている。例えばアームは、左，右方向で間隔をもって対面する左，右の側板と、各側板の上端を連結する上板と、各側板の下端を連結する下板と、左，右の側板および上板の後端に接合された後板とによって囲まれた箱型構造体となっている。また、アームの後板には、アームシリンダのロッド側を取付けるためのシリンダ取付ブラケットが溶接によって接合され、アームの上板には、バケットシリンダのボトム側を取付けるためのシリンダ取付ブラケットが溶接によって接合されている。
【０００５】
ここで、シリンダ取付ブラケットは、左，右方向で一定の間隔をもって対面した２枚の板体からなり、このシリンダ取付ブラケットは、アームを構成する複数枚の板体のうちシリンダ取付用の板体（上板または後板）に隅肉溶接されている。シリンダ取付ブラケットをアームに溶接するときには、位置決め治具を用いてアームに対するシリンダ取付ブラケットの位置決めを行う必要がある。この場合には、シリンダ取付ブラケットの形状に応じた位置決め治具を製作するための時間と工数が必要となり、シリンダ取付ブラケットを溶接するときの作業性が低下してしまう。
【０００６】
これに対し、シリンダ取付ブラケットの溶接端部を断面Ｖ字状に形成すると共にアームを構成するシリンダ取付用の板体に断面Ｖ字状の溝部を形成したアームが開示されている。この従来技術によれば、シリンダ取付用の板体に形成された溝部にシリンダ取付ブラケットの溶接端部を係合させることにより、位置決め治具を用いることなくシリンダ取付ブラケットの位置決めを行うことができる（特許文献１）。
【０００７】
一方、アームのシリンダ取付用の板体とシリンダ取付ブラケットとを隅肉溶接によって接合した場合、シリンダ取付用の板体とシリンダ取付ブラケットの溶接端部との間（境界部）は未溶着部となる。この場合、油圧ショベルの作動時に油圧シリンダからシリンダ取付ブラケットに大きな力が作用すると、隅肉溶接によって形成された溶接ビードの止端部での応力集中、あるいはシリンダ取付用の板体とシリンダ取付ブラケットの溶接端部との未溶着部での応力集中により、シリンダ取付用の板体とシリンダ取付ブラケットとの接合部が疲労破壊を生じてしまう。
【０００８】
これに対し、センタフレーム上に円筒状の丸胴が全周に亘って隅肉溶接された建設機械のトラックフレームにおいて、溶接ビードの止端部から離れた丸胴の外周面に円弧状の凹陥部を設ける構成が開示されている。この従来技術によれば、丸胴の凹陥部に応力が集中することにより、溶接ビードの止端部に生じる応力を低減することができる（特許文献２）。
【０００９】
また、溶接された２つの鋼材間に形成された溶接ビードの止端部にピーニング加工を施すことにより、溶接ビードの止端部の形状を滑らかに成形し、この止端部での応力集中を抑制する方法が開示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２４２２２２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８１０６７号公報
【特許文献３】特開２００８−２９０１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１の従来技術は、アームを構成するシリンダ取付用の板体にＶ字状の溝部を形成するだけでなく、シリンダ取付ブラケットの溶接端部をＶ字状に形成しているため、シリンダブラケットを製造するための工数、コスト等が増大するという問題がある。しかも、シリンダ取付用の板体に形成された溝部とシリンダ取付ブラケットの溶接端部とは隙間なく当接するため、シリンダ取付ブラケットを溶接する場合には、レーザ溶接、電子ビーム溶接等の大掛かりな設備を用いた溶接作業が必要になるという問題がある。
【００１２】
一方、特許文献２，３の従来技術は、溶接ビードの止端部での応力集中を抑えることにより、溶接ビードの止端部における疲労破壊を低減することができる。しかし、簡便な溶接方法である隅肉溶接を用いて２部材を溶接した場合には、溶接された２部材の境界部には未溶着部が残る。このため、２部材間の未溶着部で応力が集中することにより、この未溶着部からの疲労破壊を抑えることが困難であるという問題がある。
【００１３】
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、シリンダ取付用の板体に対するシリンダ取付ブラケットの位置決めを容易に行うことができ、かつシリンダ取付ブラケットの接合部の強度を高めることができるようにした建設機械用作業腕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】
【００１４】
本発明は、複数枚の板体が互いに接合され箱型構造体として形成された作業腕本体と、前記作業腕本体を構成する複数枚の板体のうち油圧シリンダが取付けられるシリンダ取付用の板体に溶接されたシリンダ取付ブラケットとを備えてなる建設機械用作業腕に適用される。
【００１５】
本発明が採用する構成の特徴は、前記シリンダ取付用の板体のうち前記シリンダ取付ブラケットが接合されるブラケット接合面には、前記シリンダ取付ブラケットが嵌合されるブラケット嵌合溝が凹設されており、前記ブラケット嵌合溝は、前記シリンダ取付ブラケットの板厚よりも大きな溝幅を有し前記シリンダ取付ブラケットの溶接端部が嵌入される開口部と、前記シリンダ取付ブラケットの板厚と同じ溝幅を有し前記シリンダ取付ブラケットの溶接端部の端面が当接する溝底面と、前記開口部と前記溝底面との間に形成され前記溝底面から前記開口部に向けて拡開した傾斜面とにより形成され、前記シリンダ取付ブラケットの側面と前記ブラケット嵌合溝の前記傾斜面との間には溶接金属が設けられ、前記シリンダ取付ブラケットの溶接端部の端面と前記ブラケット嵌合溝の前記溝底面との間は未溶着部となっていることにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シリンダ取付用の板体のブラケット接合面に形成されたブラケット嵌合溝に、シリンダ取付ブラケットの溶接端部を嵌合させることにより、シリンダ取付用の板体に対するシリンダ取付ブラケットの位置決めを行うことができ、シリンダ取付ブラケットを溶接するときの作業性を高めることができる。
【００１７】
また、シリンダ取付用の板体にシリンダ取付ブラケットを隅肉溶接するときに、シリンダ取付ブラケットの溶接端部の端面は、シリンダ取付用の板体のブラケット接合面よりも下方で溝底面に当接する。このため、シリンダ取付ブラケットの溶接端部の端面と溝底面との間が未溶着部となったとしても、この未溶着部を、シリンダ取付用の板体のブラケット接合面からシリンダ取付用の板体の内部側に配置することができる。これにより、油圧シリンダの作動によってシリンダ取付ブラケットからアーム本体へと流れる力の流れに対し、未溶着部の位置を離間させることができるので、未溶着部からの疲労破壊を抑え、アーム本体のシリンダ取付用の板体とシリンダ取付ブラケットとの接合部の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態によるアームを備えた油圧ショベルを示す正面図である。
【図２】図１中のアームを単体で示す正面図である。
【図３】アームを構成する側板、上板、下板、後板、アームシリンダ取付ブラケット、バケットシリンダ取付ブラケット等を分解して示す分解斜視図である。
【図４】アーム本体の後板に接合されたアームシリンダ取付ブラケット、上板に接合されたバケットシリンダ取付ブラケット等を拡大して示す正面図である。
【図５】アーム本体の断面形状を図２中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図である。
【図６】後板とアームシリンダ取付ブラケットとの接合部を図２中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。
【図７】後板のブラケット嵌合溝にアームシリンダ取付ブラケットを嵌合させる状態を示す拡大図である。
【図８】後板のブラケット嵌合溝を図７中の矢示VIII−VIII方向から見た後面図である。
【図９】後板のブラケット嵌合溝とアームシリンダ取付ブラケットとを図７中の矢示IX−IX方向から見た断面図である。
【図１０】図９中のブラケット嵌合溝を拡大して示す拡大断面図である。
【図１１】アームシリンダ取付ブラケットに作用した力が後板および側板に流れる状態を示す図６と同様位置の説明図である。
【図１２】図１１中のアームシリンダ取付ブラケットから後板および側板への力の流れを拡大して示す説明図である。
【図１３】上板とバケットシリンダ取付ブラケットとの接合部を図２中の矢示XIII−XIII方向からみた断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る建設機械用作業腕の実施の形態について、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。
【００２０】
図１において、建設機械の代表例である油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、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のベースとなる旋回フレーム３Ａの前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。
【００２１】
作業装置４は、基端が旋回フレーム３Ａの前側に俯仰動可能にピン結合されたブーム５と、基端がブーム５の先端に回動可能にピン結合された後述のアーム１３とを有し、ブーム５とアーム１３とは油圧ショベル１の作業腕を構成している。ここで、ブーム５は、左，右の側板６Ａ、上板６Ｂおよび下板６Ｃ等を接合することにより箱型構造体として形成された作業腕本体としてのブーム本体６と、ブーム本体６の上板６Ｂに接合されたアームシリンダ取付ブラケット７とを含んで構成されている。アームシリンダ取付ブラケット７には、後述するアームシリンダ１１のボトム側が回動可能にピン結合されている。
【００２２】
アーム１３の先端には、バケット８が回動可能にピン結合され、アーム１３の先端側とバケット８との間は、バケットリンク９を介して連結されている。バケットリンク９は、一端がアーム１３の先端側に連結された後リンク９Ａと、一端が後リンク９Ａの他端に連結され他端がバケット８に連結された前リンク９Ｂとにより構成されている。
【００２３】
そして、旋回フレーム３Ａとブーム５との間にはブームシリンダ１０が設けられ、ブーム５とアーム１３との間にはアームシリンダ１１が設けられ、アーム１３とバケットリンク９との間にはバケットシリンダ１２が設けられている。
【００２４】
次に、本実施の形態によるアーム１３について説明する。
【００２５】
建設機械用作業腕としてのアーム１３は、ブーム５の先端に回動可能に取付けられている。このアーム１３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１１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。
【００２６】
図２ないし図５に示すように、アーム１３は、前，後方向に延びる箱型構造体として形成された作業腕本体としてのアーム本体１４と、アーム本体１４に設けられた後述のブーム連結ボス２０、バケット連結ボス２１、後リンク連結ボス２２、バケットシリンダ取付ブラケット２３、アームシリンダ取付ブラケット２４とを含んで構成されている。
【００２７】
アーム本体１４は、後述する左側板１５と、右側板１６と、上板１７と、下板１８と、後板１９とを互いに接合することにより形成されている。アーム本体１４は、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。アーム本体１４の後側（ブーム５側）には、ブーム連結ボス２０、バケットシリンダ取付ブラケット２３、アームシリンダ取付ブラケット２４等が設けられ、アーム本体１４の前側（バケット８側）には、バケット連結ボス２１、後リンク連結ボス２２等が設けられている。
【００２８】
左側板１５は、アーム本体１４の左側面を構成している。この左側板１５は、右側板１６と左，右方向で間隔をもって対面しつつ前，後方向に延びている。ここで、左側板１５は、例えば鋼板等を用いて形成され、左側板１５の幅寸法は、後側から前側に向けて徐々に小さくなっている。左側板１５の後部下側には、円弧状に切欠かれたブーム連結ボス接合部１５Ａが形成され、左側板１５の前側には、円形孔からなる後リンク連結ボス接合部１５Ｂが形成されている。
【００２９】
右側板１６は、アーム本体１４の右側面を構成している。この右側板１６は、左側板１５と左，右方向で間隔をもって対面しつつ前，後方向に延びている。ここで、右側板１６は、例えば鋼板等を用いて形成され、右側板１６の幅寸法は、後側から前側に向けて徐々に小さくなっている。右側板１６の後部下側には、円弧状に切欠かれたブーム連結ボス接合部１６Ａが形成され、右側板１６の前側には、円形孔からなる後リンク連結ボス接合部１６Ｂが形成されている。
【００３０】
上板１７は、バケットシリンダ１２が取付けられるシリンダ取付用の板体であり、アーム本体１４の上面を構成している。上板１７は、例えば前，後方向に延びる矩形の鋼板材を用いて形成され、左側板１５および右側板１６の上端に接合されている。即ち、左，右の側板１５，１６の上端は、上板１７によって連結されている。上板１７の前端は、バケット連結ボス２１に接合され、上板１７の後端は、後板１９の上側に接合されている。ここで、上板１７は、バケットシリンダ１２のボトム側が取付けられるシリンダ取付用の板体を構成し、上板１７の外側面（上面）はブラケット接合面１７Ａとなっている。このブラケット接合面１７Ａには、後述するブラケット嵌合溝２８が形成され、バケットシリンダ取付ブラケット２３は、ブラケット嵌合溝２８に嵌合した状態で上板１７のブラケット接合面１７Ａに接合されている。
【００３１】
下板１８は、アーム本体１４の下面を構成している。下板１８は、例えば前，後方向に延びる矩形の鋼板材を用いて形成され、左側板１５および右側板１６の下端に接合されている。即ち、左，右の側板１５，１６の下端は、下板１８によって連結されている。下板１８の前端は、バケット連結ボス２１に接合され、下板１８の後端は、ブーム連結ボス２０に接合されている。
【００３２】
後板１９は、アームシリンダ１１が取付けられるシリンダ取付用の板体であり、アーム本体１４の後面を構成している。この後板１９は、上板１７の後端から下板１８の後端に向けて屈曲した鋼板材を用いて形成され、左側板１５、右側板１６、上板１７の後端に接合されると共に、ブーム連結ボス２０に接合されている。ここで、後板１９は、アームシリンダ１１のロッド側が取付けられるシリンダ取付用の板体を構成し、後板１９の外側面（後面）はブラケット接合面１９Ａとなっている。このブラケット接合面１９Ａには、後述するブラケット嵌合溝２５が形成されている。
【００３３】
このように、アーム本体１４は、左側板１５、右側板１６、上板１７、下板１８および後板１９を互いに接合することにより、四角形の閉断面構造をなす箱型構造体として形成されている。なお、これら左側板１５、右側板１６、上板１７、下板１８、後板１９は、それぞれ一様な板厚を有する一枚の鋼板材を用いて形成してもよく、板厚の異なる複数枚の鋼板材が接合された板材を用いて形成してもよい。
【００３４】
ブーム連結ボス２０は、左，右の側板１５，１６の後部下側に設けられている。ブーム連結ボス２０は、ブーム５とアーム１３との間を連結する連結ピンが挿通されるものである。ブーム連結ボス２０は、左，右方向に延びる中空な円筒ボス部２０Ａと、円筒ボス部２０Ａの左，右方向の両端側に設けられた円弧状のフランジ部２０Ｂとにより構成されている。
【００３５】
ブーム連結ボス２０の円筒ボス部２０Ａは、下板１８の後端と後板１９の前端とに溶接によって接合されている。ブーム連結ボス２０のフランジ部２０Ｂは、左側板１５のブーム連結ボス接合部１５Ａと右側板１６のブーム連結ボス接合部１６Ａとに、それぞれ溶接によって接合されている。
【００３６】
バケット連結ボス２１は、左，右の側板１５，１６、上板１７および下板１８の前端に設けられている。バケット連結ボス２１は、バケット８とアーム１３との間を連結する連結ピンが挿通されるものである。バケット連結ボス２１は、左，右方向に延びる中空な円筒ボス部２１Ａと、円筒ボス部２１Ａの左，右方向の両端側に設けられた平板状の左，右の鍔部２１Ｂとにより構成されている。
【００３７】
バケット連結ボス２１の円筒ボス部２１Ａは、上板１７の前端と下板１８の前端とに溶接によって接合されている。バケット連結ボス２１の左，右の鍔部２１Ｂは、左側板１５の前端と右側板１６の前端とに、それぞれ溶接によって接合されている。
【００３８】
後リンク連結ボス２２は、バケット連結ボス２１に隣接して左，右の側板１５，１６の前側に設けられている。後リンク連結ボス２２は、バケットリンク９の後リンク９Ａとアーム１３との間を連結する連結ピンが挿通されるものである。ここで、後リンク連結ボス２２は、左，右方向に延びる中空な円筒ボス部２２Ａと、円筒ボス部２２Ａ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２２Ｂとにより構成されている。後リンク連結ボス２２の左，右のフランジ部２２Ｂは、左側板１５の後リンク連結ボス接合部１５Ｂと、右側板１６の後リンク連結ボス接合部１６Ｂとに、それぞれ溶接によって接合されている。
【００３９】
バケットシリンダ取付ブラケット２３は、左，右方向で一定の間隔をもって対面した２枚の板体からなり、後板１９の近傍となる上板１７の後部側に設けられている。バケットシリンダ取付ブラケット２３は、バケットシリンダ１２のボトム側が連結ピンを介して回動可能に連結されるものである。ここで、バケットシリンダ取付ブラケット２３は、鋼板材等を用いてほぼ三角形状をなす板体により形成され、連結ピンが挿通されるピン挿通孔２３Ａと、上板１７に溶接される溶接端部２３Ｂとが設けられている。
【００４０】
ここで、溶接端部２３Ｂとは、図３、図４中に一点鎖線で囲んで示すように、バケットシリンダ取付ブラケット２３のうち、少なくとも後述するブラケット嵌合溝２８に嵌入される部位およびその近傍となる部位を指している。そして、バケットシリンダ取付ブラケット２３の溶接端部２３Ｂは、上板１７のブラケット接合面１７Ａに溶接されている。
【００４１】
アームシリンダ取付ブラケット２４は、左，右方向で一定の間隔をもって対面した２枚の板体からなり、後板１９に設けられている。アームシリンダ取付ブラケット２４は、アームシリンダ１１のロッド側が連結ピンを介して回動可能に連結されるものである。
【００４２】
アームシリンダ取付ブラケット２４は、鋼板材等を用いてほぼ三角形状をなす板体として形成され、左，右の側面２４Ａ間は一定の板厚Ｔとなっている。アームシリンダ取付ブラケット２４の上端部２４Ｂと下端部２４Ｃとの間は、後板１９に溶接される溶接端部２４Ｄとなり、この溶接端部２４Ｄは長さ寸法Ｌを有している（図７参照）。
【００４３】
ここで、溶接端部２４Ｄとは、図４、図７、図９中に二点鎖線で囲んで示すように、アームシリンダ取付ブラケット２４のうち、少なくとも後述するブラケット嵌合溝２５に嵌入される部位およびその近傍となる部位を指している。この溶接端部２４Ｄの板厚は、アームシリンダ取付ブラケット２４の板厚Ｔと等しくなっている。アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄは、ブラケット嵌合溝２５に嵌合された状態で後板１９のブラケット接合面１９Ａに溶接されている。また、アームシリンダ取付ブラケット２４には、連結ピンが挿通されるピン挿通孔２４Ｅが設けられている。
【００４４】
ここで、後板１９のブラケット接合面１９Ａには、アームシリンダ取付ブラケット２４を溶接するときの位置決め等を行うためのブラケット嵌合溝２５が設けられており、以下、ブラケット嵌合溝２５について図６ないし図１０を参照して説明する。
【００４５】
ブラケット嵌合溝２５は、左，右方向で一定の間隔をもって後板１９のブラケット接合面１９Ａに凹設された２本の凹溝からなっている。このブラケット嵌合溝２５は、後板１９の上側（上板１７側）から下側（下板１８側）に向けて上，下方向に延在している。ブラケット嵌合溝２５は、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄが嵌合されるもので、開口部２５Ａと、溝底面２５Ｂと、傾斜面２５Ｃとを含んで形成されている。
【００４６】
ブラケット嵌合溝２５の開口部２５Ａは、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄの端面２４Ｄ１に対応した上，下方向に延びる長方形状をなし、溶接端部２４Ｄが嵌入されるものである。ここで、開口部２５Ａの長さ寸法Ａ１は、例えば溶接端部２４Ｄの長さ寸法Ｌとほぼ同等な長さ寸法に設定されている（Ａ１≒Ｌ）。一方、開口部２５Ａの幅寸法（溝幅）Ｂ１は、溶接端部２４Ｄの板厚Ｔよりも大きく設定されている（Ｂ１＞Ｔ）。
【００４７】
ブラケット嵌合溝２５の溝底面２５Ｂは、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄに対応した上，下方向に延びる長方形状をなし、溶接端部２４Ｄの端面２４Ｄ１が当接するものである。ここで、図７に示すように、溝底面２５Ｂと開口部２５Ａとはほぼ等しい長さ寸法Ａ１を有し、これら溝底面２５Ｂと開口部２５Ａの長さ寸法Ａ１は、溶接端部２４Ｄの長さ寸法Ｌとほぼ同等な長さ寸法に設定されている。一方、溝底面２５Ｂの幅寸法（溝幅）Ｂ２は、溶接端部２４Ｄの板厚Ｔと同じ幅寸法に設定されている（Ｂ２＝Ｔ）。
【００４８】
ここで、後板１９の板厚寸法をＣとし、後板１９のブラケット接合面１９Ａから溝底面２５Ｂまでの溝深さ寸法をＤとすると、ブラケット嵌合溝２５の溝深さ寸法Ｄは、後板１９の板厚寸法Ｃの１／２以下（Ｄ≦Ｃ／２）に設定されることが望ましい。これにより、アームシリンダ取付ブラケット２４を後板１９に溶接するときに、後板１９が大きく溶接変形を生じるのを抑えることができる。
【００４９】
ブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃは、開口部２５Ａと溝底面２５Ｂとの間に形成されている。傾斜面２５Ｃは、溝底面２５Ｂから開口部２５Ａに向けて溝幅方向に拡開している。この傾斜面２５Ｃは、溝底面２５Ｂと直交する法線Ｘに対して傾斜角度θだけ傾斜している（図１０参照）。この場合、傾斜角度θは、２０度以上４５度以下の範囲に設定されている。
【００５０】
これにより、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄを、ブラケット嵌合溝２５の開口部２５Ａに嵌入させると、この溶接端部２４Ｄは、傾斜面２５Ｃに沿って溝底面２５Ｂへと案内される。溝底面２５Ｂの長さ寸法Ａ１は、溶接端部２４Ｄの長さ寸法Ｌと同等に設定され、溝底面２５Ｂの幅寸法Ｂ２は、溶接端部２４Ｄの板厚Ｔと同じ寸法に設定されている。このため、アームシリンダ取付ブラケット２４は、溶接端部２４Ｄの端面２４Ｄ１をブラケット嵌合溝２５の溝底面２５Ｂに当接させた状態で安定する。従って、位置決め治具等を用いることなく、後板１９に対するアームシリンダ取付ブラケット２４の位置決めを容易に行うことができる構成となっている。
【００５１】
溶接金属２６は、アームシリンダ取付ブラケット２４の左，右の側面２４Ａとブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃとの間に設けられている。この溶接金属（溶接ビード）２６は、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄ（端面２４Ｄ１）をブラケット嵌合溝２５の溝底面２５Ｂに当接させた状態で、各アームシリンダ取付ブラケット２４の左，右の側面２４Ａとブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃとの間に隅肉溶接を施すことにより形成されるものである。
【００５２】
ここで、ブラケット嵌合溝２５は、溝底面２５Ｂから開口部２５Ａに向けて拡開する傾斜面２５Ｃを有している。従って、アームシリンダ取付ブラケット２４の左，右の側面２４Ａとブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃとの間には、多くの溶接金属２６が設けられる。これにより、後板１９とアームシリンダ取付ブラケット２４との溶着部分に形成された溶接金属２６の断面積（溶着断面）を増大させることができる。
【００５３】
未溶着部２７は、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄの端面２４Ｄ１と、後板１９に設けられたブラケット嵌合溝２５の溝底面２５Ｂとの間の境界部に設けられている。この未溶着部２７は、アームシリンダ取付ブラケット２４の左，右の側面２４Ａとブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃとの間に隅肉溶接を施すことにより、左，右の溶接金属２６に挟まれる範囲に形成されている。
【００５４】
本実施の形態では、ブラケット嵌合溝２５の溝底面２５Ｂが、後板１９のブラケット接合面１９Ａよりも溝深さ寸法Ｄだけ掘下げられた位置に配置されている。このため、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄと後板１９との間に形成される未溶着部２７を、後板１９のブラケット接合面１９Ａから後板１９の内部側に移動させることができる。これにより、図１１および図１２に示すように、アームシリンダ１１の作動によって各アームシリンダ取付ブラケット２４から後板１９および左，右の側板１５，１６へと流れる力の力線Ｆに対し、未溶着部２７を離間させる（遠ざける）ことができる構成となっている。
【００５５】
本実施の形態によるアーム１３は上述の如き構成を有するもので、次に、アーム本体１４を構成する後板１９に左，右のアームシリンダ取付ブラケット２４を溶接する作業について説明する。
【００５６】
後板１９にアームシリンダ取付ブラケット２４を溶接する場合には、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄが、ブラケット嵌合溝２５の開口部２５Ａに嵌入される。これにより、溶接端部２４Ｄは、傾斜面２５Ｃに沿って溝底面２５Ｂへと案内され、溶接端部２４Ｄの端面が溝底面２５Ｂに当接する。
【００５７】
この場合、溝底面２５Ｂの長さ寸法Ａ１および幅寸法Ｂ２は、溶接端部２４Ｄの長さ寸法Ｌおよび板厚Ｔとほぼ同等に設定されている。このため、アームシリンダ取付ブラケット２４は、溶接端部２４Ｄの端面をブラケット嵌合溝２５の溝底面２５Ｂに当接させた状態で安定する。従って、特別な位置決め治具等を用いることなく、後板１９に対するアームシリンダ取付ブラケット２４の位置決めを正確かつ容易に行うことができる。この結果、後板１９にアームシリンダ取付ブラケット２４を溶接するときの作業性を高めることができる。また、シリンダ取付ブラケット２４の形状に応じた位置決め治具を不要にできるので、シリンダ取付ブラケット２４を溶接する作業のコストを低減することができる。
【００５８】
さらに、アームシリンダ取付ブラケット２４は、左，右の側面２４Ａ間が一定の板厚Ｔとなり、溶接端部２４Ｄも板厚Ｔを有している。このように、アームシリンダ取付ブラケット２４は、一様な板厚Ｔを有する板体として形成されている。従って、上述した特許文献１による従来技術のシリンダ取付ブラケットのように、溶接端部を断面Ｖ字状に形成する必要がなく、この分、アームシリンダ取付ブラケット２４の製造コストを低減することができる。
【００５９】
このようにして、後板１９に対してアームシリンダ取付ブラケット２４が位置決めされた状態で、アームシリンダ取付ブラケット２４の左，右の側面２４Ａとブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃとの間に簡便な隅肉溶接が施される。この隅肉溶接は、例えばアーク溶接等の手段を用いて行われる。
【００６０】
これにより、図１１および図１２に示すように、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄの端面２４Ｄ１と、後板１９に設けられたブラケット嵌合溝２５の溝底面２５Ｂとの間の境界部に未溶着部２７を残した状態で、アームシリンダ取付ブラケット２４の左，右の側面２４Ａとブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃとの間に、溶接金属（溶接ビード）２６を形成することができる。この結果、大掛かりな設備を必要としない簡便な隅肉溶接により、後板１９のブラケット接合面１９Ａに、左，右のアームシリンダ取付ブラケット２４を強固に接合することができる。なお、ブラケット嵌合溝２５の溝深さ寸法Ｄが大きい場合には、複数回の隅肉溶接を行うことにより、アームシリンダ取付ブラケット２４の各側面２４Ａとブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃとの間に溶接金属２６を形成することができる。
【００６１】
ここで、本実施の形態によるアーム１３を備えた油圧ショベル１が、土砂の掘削作業等を行うときには、アームシリンダ１１の伸縮動作によってアームシリンダ取付ブラケット２４に対して大きな力が作用する。この力は、アームシリンダ取付ブラケット２４を通じてアーム本体１４の後板１９、左，右の側板１５，１６へと流れる。この場合、アームシリンダ取付ブラケット２４と後板１９との接合部についてみると、図１１および図１２に示すように、アームシリンダ取付ブラケット２４から後板１９に流れる力の力線Ｆは、溶接金属２６の外表面に近い部位を通るようになる。
【００６２】
これに対し、本実施の形態によるアーム１３は、後板１９のブラケット接合面１９Ａに溝深さ寸法Ｄを有するブラケット嵌合溝２５が凹設され、このブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃとアームシリンダ取付ブラケット２４の左，右の側面２４Ａとの間には、隅肉溶接によって溶接金属２６が形成されている。
【００６３】
これにより、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄとブラケット嵌合溝２５の溝底面２５Ｂとの境界部に形成される未溶着部２７を、後板１９のブラケット接合面１９Ａから後板１９の内部側に、溝深さ寸法Ｄだけ移動させることができる。従って、図１２に示すように、アームシリンダ取付ブラケット２４から後板１９へと向かう力の力線Ｆに対し、未溶着部２７を距離Ｓだけ遠ざけることができる。この結果、未溶着部２７からの疲労破壊を抑え、後板１９とアームシリンダ取付ブラケット２４との接合部の強度を高めることができる。
【００６４】
また、後板１９のブラケット接合面１９Ａに設けられたブラケット嵌合溝２５は、溝底面２５Ｂから開口部２５Ａに向けて拡開する傾斜面２５Ｃを有している。従って、アームシリンダ取付ブラケット２４の左，右の側面２４Ａとブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃとの間には、多くの溶接金属２６が設けられる。これにより、後板１９とアームシリンダ取付ブラケット２４との溶着部分に形成された溶接金属２６の断面積（溶着断面）を増大させることができる。
【００６５】
このため、図１１に示すように、アームシリンダ取付ブラケット２４からの力が、溶接金属２６を通って後板１９から左，右の側板１５，１６へと流れるときに、この力の力線Ｆが流れる部位の幅を増大させることができ、溶接金属２６の溶接ビード止端部２６Ａに応力が集中するのを抑えることができる。この結果、溶接ビード止端部２６Ａに生じる応力を低減することができ、溶接ビード止端部２６Ａから疲労破壊が生じるリスクを抑えることにより、アームシリンダ取付ブラケット２４と後板１９との接合部の強度をさらに高めることができる。
【００６６】
さらに、アームシリンダ取付ブラケット２４は、溶接端部２４Ｄが一定の板厚Ｔを有する板体として形成されている。これにより、上述した特許文献１による従来技術のシリンダ取付ブラケットのように、溶接端部を断面Ｖ字状に形成する場合に比較して、アームシリンダ取付ブラケット２４を製造するときのコストを低減することができる。
【００６７】
この場合、ブラケット嵌合溝２５の溝深さ寸法Ｄが大きいほど、溶接金属２６の溶接ビード止端部２６Ａに作用する応力は低減されるが、その反面、ブラケット嵌合溝２５の溝深さ寸法Ｄが大きくなると、後板１９が溶接変形を生じることになる。このため、本実施の形態では、ブラケット嵌合溝２５の溝深さ寸法Ｄは、後板１９の板厚寸法Ｃに対して１／２以下（Ｄ≦Ｃ／２）に設定されている。これにより、各アームシリンダ取付ブラケット２４を後板１９に溶接したときに、後板１９が大きく溶接変形を生じるのを抑えることができ、アーム本体１４の強度を確保することができる。
【００６８】
さらに、ブラケット嵌合溝２５の傾斜面２５Ｃは、溝底面２５Ｂから開口部２５Ａに向けて溝幅方向に拡開し、溝底面２５Ｂと直交する法線Ｘに対して傾斜角度θだけ傾斜している。これにより、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄを、ブラケット嵌合溝２５の開口部２５Ａに嵌入させると、この溶接端部２４Ｄは、傾斜面２５Ｃに沿って溝底面２５Ｂへと案内される。従って、後板１９に対するアームシリンダ取付ブラケット２４の位置決めを、位置決め治具を用いることなく、ブラケット嵌合溝２５によって確実かつ容易に行うことができる。
【００６９】
しかも、傾斜面２５Ｃの傾斜角度θは、２０度以上４５度以下の範囲に設定されているので、例えばレーザ溶接、プラズマ溶接、大電流溶接等の溶込み深さが大きな溶接法を用いる場合には傾斜角度θを小さく設定し、例えばアーク溶接等の簡便な溶接法を用いる場合には傾斜角度θを大きく設定することができる。このように、後板１９に対してアームシリンダ取付ブラケット２４を溶接するときの溶接法に応じて傾斜角度θを設定することにより、溶接法に応じた最小限の溶接金属量をもって溶接金属２６を形成することができる。
【００７０】
次に、図１３は、アーム本体１４を構成する上板１７とバケットシリンダ取付ブラケット２３との接合部を示している。上板１７のブラケット接合面１７Ａには、ブラケット嵌合溝２５と同様なブラケット嵌合溝２８が前，後方向に延びて凹設されている。ブラケット嵌合溝２８は、開口部、溝底面２８Ａ、傾斜面２８Ｂを有し、バケットシリンダ取付ブラケット２３の溶接端部２３Ｂの端面２３Ｂ１は、ブラケット嵌合溝２８の溝底面２８Ａに当接する。この状態で、バケットシリンダ取付ブラケット２３とブラケット嵌合溝２８との間には、隅肉用溶接が施される。
【００７１】
これにより、バケットシリンダ取付ブラケット２３の側面２３Ｃとブラケット嵌合溝２８の傾斜面２８Ｂとの間には溶接金属２９が形成され、バケットシリンダ取付ブラケット２３の溶接端部２３Ｂの端面２３Ｂ１とブラケット嵌合溝２８の溝底面２８Ａとの間は未溶着部３０となっている。従って、上述した後板１９とアームシリンダ取付ブラケット２４との接合部と同様に、上板１７とバケットシリンダ取付ブラケット２３との接合部の強度を高めることができる。
【００７２】
なお、実施の形態では、アーム本体１４の後板１９にブラケット嵌合溝２５を設け、このブラケット嵌合溝２５にアームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄを嵌合させると共に、上板１７にブラケット嵌合溝２８を設け、このブラケット嵌合溝２８にバケットシリンダ取付ブラケット２３の溶接端部２３Ｂを嵌合させた場合を例示している。
【００７３】
しかし、本発明はこれに限るものではなく、アーム本体１４の後板１９にのみブラケット嵌合溝２５を形成し、このブラケット嵌合溝２５にアームシリンダ取付ブラケット２４を嵌合させる構成としてもよい。一方、アーム本体１４の上板１７にのみブラケット嵌合溝２８を形成し、このブラケット嵌合溝２８にバケットシリンダ取付ブラケット２３を嵌合させる構成としてもよい。
【００７４】
また、実施の形態では、アームシリンダ取付ブラケット２４を、左，右の側面２４Ａ間が一定の板厚Ｔとなる板体によって形成した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、少なくとも溶接端部２４Ｄが一定の板厚Ｔを有するものであれば、例えば溶接端部２４Ｄから離れたピン挿通孔２４Ｅの周囲の板厚が、溶接端部２４Ｄの板厚Ｔと異なるものでもよい。このことは、バケットシリンダ取付ブラケット２３についても同様である。
【００７５】
また、実施の形態では、アームシリンダ取付ブラケット２４のうち、少なくともブラケット嵌合溝２５に嵌入される部位およびその近傍となる部位を、アームシリンダ取付ブラケット２４の溶接端部２４Ｄとして説明している。しかし、本発明はこれに限らず、アームシリンダ取付ブラケット２４のうちブラケット嵌合溝２５に嵌入される部位のみを、溶接端部２４Ｄとしてもよい。このことは、バケットシリンダ取付ブラケット２３の溶接端部２３Ｂについても同様である。
【００７６】
また、実施の形態では、建設機械用作業腕としてアーム１３を例示したが、本発明はこれに限らず、例えばブーム５に適用してもよい。この場合には、図１に示すブーム本体６の上板６Ｂのうちアームシリンダ取付ブラケット７に対応する部位に、ブラケット嵌合溝を設けることができる。
【００７７】
さらに、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たが、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ブーム、アーム等の作業腕にも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
５  ブーム（作業腕）
６  ブーム本体（作業腕本体）
１３  アーム（作業腕）
１４  アーム本体（作業腕本体）
１７  上板（シリンダ取付用の板体）
１７Ａ，１９Ａ  ブラケット接合面
１９  後板（シリンダ取付用の板体）
２３  バケットシリンダ取付ブラケット（シリンダ取付ブラケット）
２３Ｃ  側面
２３Ｂ，２４Ｄ  溶接端部
２３Ｂ１，２４Ｄ１  端面
２４  アームシリンダ取付ブラケット（シリンダ取付ブラケット）
２４Ａ  側面
２５，２８  ブラケット嵌合溝
２５Ａ  開口部
２５Ｂ，２８Ａ  溝底面
２５Ｃ，２８Ｂ  傾斜面
２６，２９  溶接金属
２７，３０  未溶着部
【図１】
2017214715.tif 000003
【図２】
2017214715.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017214715.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017214715.tif 000009
【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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