JP2004092143A

JP2004092143A - 作業機のブラケット構造

Info

Publication number: JP2004092143A
Application number: JP2002253451A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kobayashi; 小林　敬弘
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】ブラケット板の端部までの距離が短くても、母材との溶接部の亀裂発生を防止できるブラケット構造を提供する。
【解決手段】母材４０ａａに溶接手段で固着した一対のブラケット板５５ａ間にピン４６を挿通させて、シリンダ５７の荷重をこのピン４６及びブラケット５５ａを介して母材４０ａａに受承させる作業機のブラケット構造において、ブラケット５５の前記シリンダ５７の延在方向とは反対方向の端部には、前記母材４０ａａへの突き当て部の幅方向寸法を増大させる増幅部５５ｃを設け、このブラケット５５の端部と前記母材４０ａａとの溶接ビードを前記増幅部５５ｃの全長に及ぶように設ける構成としている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧ショベルのように作業機構を備えた作業機に設けられている油圧シリンダやリンク等を連結するためのブラケット構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は油圧ショベルの側面図を示す。この図において、１は走行体、２は走行体１に旋回可能に取付けられた旋回体である。４はブーム、５はアーム、６はバケット、７はブームを俯仰動させるためのブームシリンダ、８はアームを回動するためのアームシリンダ、９はバケットを回動するためのバケットシリンダ、１０はリンクを示し、これ等でもって作業機構３を構成している。また、１１はアームシリンダのボトム側が連結されるブラケット、１２はバケットシリンダのボトム側が連結されるブラケット、１３はアームシリンダ８のロッド側が連結されるブラケット、１４はブーム４の先端とアーム５の連結ピンである。
【０００３】
図１３は油圧ショベルに取付けられる作業機構の他の例を示す。前記作業機構３と異なり、ブームを２分割して構成したものであり、図１２と同等のものには同じ符号を付し説明は省略する。
【０００４】
この図１３において、４０は２分割ブームで、第１ブーム４０ａと第２ブーム４０ｂがピン４３で連結され、第２ブーム４０ｂの後端ピン４４及び第１ブーム４０ａに設けられたブラケット４５の連結ピン４６との間がポジショニングシリンダ４７で連結されて構成されている。４１は第１ブーム４０ａのフート連結ピン、４２はブームシリンダ７の旋回体側の連結ピンでそれぞれ不図示の旋回体２に設けられたブラケットに連結される。
【０００５】
この２分割型ブームにすることにより、例えば掘削リーチが必要な作業の場合には、ポジショニングシリンダ４７は縮められて第２ブーム４０ｂの先端ピン１４の位置が第１ブーム４０ａのフートピン４１から遠ざかるように位置決めされる。また、例えば掘削深さが欲しい作業の場合には、ポジショニングシリンダ４７を伸長して先端ピン１４をブームフートピン４１側に近づけることによってより深く掘ることができるようになっている。
【０００６】
次に、上記のような作業機構に設けられている油圧シリンダのブラケットについて、例えば特開平９−３９５５号公報に示されているように、図１４及び図１５を用いて説明する。図１４は、図１２及び図１３に示すバケットシリンダ９のブラケット１２の斜視図でアーム５を断面で示したものである。図１５は上記のようなブラケットについて強度的な面を説明するための図で、（Ａ）はブラケットの平面図、（Ｂ）はその正面図を示す。
【０００７】
図１４において、５ａはアーム５の上板、５ｂ，５ｂは同じく側板、５ｃは同じく下板で、これらの接続部は溶接で固着されアーム５は断面がボックス構造に作られている。１２ａはブラケット１２のブラケット板で、その下辺がアーム５の上板５ａに対し垂直に接合されて、この接合部が溶接されている。１２ｂはブラケット板１２ａに溶接されているボスであり、ブラケット板１２ａとともに連結ピン穴が設けられている。これらブラケット板１２ａ及びボス１２ｂは左右対称に作られその左右のブラケットの間にバケットシリンダ９の軸受部が挿入されて連結ピン１２ｃにより連結される。
【０００８】
次に、図１５（Ａ），（Ｂ）を参照して、ブラケット１２の作用について説明する。ブラケット１２はシリンダ９に発生する荷重を連結ピン１２ｃを介して受ける。左右のブラケット板１２ａはその下辺が上板５ａと溶接されているのでその溶接部で荷重を負担するとともに上板５ａに伝達する。
【０００９】
このとき、ブラケットの連結ピン１２ｃからシリンダ９の延在方向と反対方向のブラケット板１２ａの端部までの延長距離が短い寸法Ｌ１であると、その端部においては大きな荷重が作用するとともにその荷重をブラケット板１２ａの板厚に相当する狭い溶接長さで上板５ａに伝達・受承することになるので、応力集中が発生し、繰り返し荷重が作用すると、ブラケットの端部と上板５ａとの突き当て溶接部Ｌ１ｂの溶接ビード止端に亀裂が発生してしまうことがある。このブラケットの端部までの延長距離と亀裂発生との因果関係には例えば上板の板厚、ブラケットの板厚、溶接方法等の要素が考えられる。これら相互の組合せ、即ちブラケット板及び上板の板厚の厚薄、溶接の形状等をどう組合せるかにより、前述のように応力集中により上板に亀裂が入ったり、溶接ビードに割れが生じたりすることがある。
【００１０】
この対応として、例えば前記延長距離を短い寸法Ｌ１のままとし、上板の板厚を上げて亀裂発生を防ぐことは可能であるが、面積の広い上板全体にわたって板厚が厚くなるため、作業機構としての重量が大幅に増大してしまい問題がある。また、ブラケット板の板厚を厚くしてその分母材（上板）との溶接長さを増やして応力集中を防ごうとしても相当ブラケット板の板厚を厚くしないかぎりあまり亀裂発生防止効果が期待できない。
【００１１】
ここで、ブラケット板の延長距離をＬ１より長いＬ２まで伸ばしブラケット板の端部に向けて傾斜を付けて、シリンダから受ける荷重を徐々に減じていくようにして、ブラケット板の端部Ｌ２ｂで負担する荷重を小さくすることができ、もって溶接部の亀裂発生を防止することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、作業機において、例えばより多く掘削できる大容量のバケットを取付けて作業したい、あるいはより硬い地盤を掘削できるような頑強なバケットを取付けて作業したいという要望もある。このような作業条件に合致する作業機構を製造する場合、例えば作業範囲は犠牲にしてもアーム５の長さを短くして対応することがある。このような作業機においてもバケットの回動角は所定の角度が要求されるためバケットシリンダのストロークは標準機と同等の長さが必要である。したがって、アーム５を短くした分バケットシリンダ９を取付けるブラケット１２の位置を後ろに移動することが必要になる。すると、亀裂発生を防止するために必要なブラケット板の延長距離の寸法が長いＬ２が確保できなくなってしまうという問題が生じる。
【００１３】
また、図１３に示した２分割型のブーム作業機においては、次のような問題もある。前述のように、２分割ブーム型の作業機構は、連結ピン４３で連結された第１ブーム４ａと第２ブーム４ｂの成す角度をポジショニングシリンダ４７を伸縮させて変えることにより作業範囲が変えられることに一つの特徴を有している。ここで、ポジショニングシリンダ４７は前記機能を有するとともに連結ピン４３を支点として第２ブーム４ｂに掛かる掘削反力等の力を負担することになる。コスト面から考えるとこのシリンダはできるだけ小さいほうがよいが、必要な反力モーメントを確保しようとすると、連結ピン４３と連結ピン４４間の距離Ｌ３をできるだけ大きくする必要がある。一方、前記距離Ｌ３を大きくするとポジショニングシリンダ４７による第１ブーム４ａと第２ブーム４ｂの回転角が小さくなってしまうため、同等の回転角を得るにはポジショニングシリンダ４７のストロークをできるだけ大きくする必要がある。したがって、ポジショニングシリンダ４７のストロークを長くした分、それを取付ける連結ピン４６用のブラケット４５をブームフートピン４１側に近づけなければならず、亀裂発生防止に必要なブラケット板の前記延長距離Ｌ２を確保することができないという問題が生じる。
【００１４】
そこで本発明は上記問題点に鑑みて、ブラケット板のシリンダの延在方向と反対方向の端部の延長距離を必要な分だけ確保できなくても、亀裂発生を防止できるブラケット構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明は、母材に溶接手段で固着した一対のブラケット間にピンを挿通させて、シリンダの荷重をこのピン及びブラケットを介して母材に受承させる作業機のブラケット構造において、前記各ブラケットの前記シリンダの延在方向とは反対方向のブラケット端部には、前記母材への突き当て部の幅方向寸法を増大させる増幅部を設け、このブラケットにおける前記ブラケット端部と前記母材との溶接ビードを前記増幅部の全長に及ぶように設ける構成とした。このことによりブラケット板が負担する荷重が増幅部にも分散されて母材に伝達・受承させることができるので、応力集中が回避され溶接ビード部の亀裂発生を防止することができる。
【００１６】
また、前記増幅部は、前記両ブラケットの間に掛け渡して設けた補強板からなり、この補強板は、前記両ブラケットに溶接手段で固着されると共に、前記母材への突き当て部を溶接手段で固着する構成とした。こうすることによって、シリンダからの荷重をうまく分散させることができ、またブラケット板及び補強板ともに母材との突き当て部の溶接ビード止端をブラケット板と直交する方向にほぼ一直線状に形成することができるので、局部的な応力集中の発生を少なくし亀裂発生を防止することができる。
【００１７】
さらに、前記補強板は、前記シリンダの作動と干渉しない位置までシリンダ取付側に延在させると共にその端部を凹曲線状とすることにより、ブラケット板が受ける横荷重やねじれ荷重等も含めた荷重を補強板に形状変化が少なく滑らかにしかも応力集中の発生をできるだけ少なくなるように伝達することができるので、補強板のシリンダ取付側の応力集中を回避し亀裂発生を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図７を参照して説明する。図１は本発明を前記第１ブーム４０ａに設けられるポジショニングシリンダ４７用のブラケット４５に適用した例を斜視図で示したものである。図２は図１のブラケットの平面図、図３は同じく正面図である。図４は図２に矢印Ｙで示すブラケット部の中央断面図、図５は図４の平面図、図６は図４にＸ印で示すブラケット端部の拡大図、図７は図５にＺ矢印で示した断面図である。これら本発明の図において従来技術で示したものと同等のものには同じ符号を付しその説明は省略する。
【００１９】
まず図１において、４０ａａは第１ブーム４０ａの上板（母材）、４０ａｂは同じく側板、４０ａｃは同じく下板で、これらの各接続部は溶接により固着され第１ブーム４０ａの断面はボックス構造になっている。４８ａは第１ブーム４０ａのフート部のボス、４８ｂは前記薄い基板に対してボス４８ａ間を接続している接続部材で、軸受部としての左右のボス４８ａに対し重量の増加を押さえるため薄い肉厚で作られている。そしてこれ等要素の接続部は溶接により固着され第１ブーム４０ａのフート部として構成され、フートピン穴４１ａにフートピン４１が挿入され不図示の旋回体２に連結される。また、５５は本発明のブラケット、５７はポジショニングシリンダである。
【００２０】
次に図２及び図３において、５５ａはブラケット５５のブラケット板、５５ｃは左右のブラケット板５５ａの間に掛け渡して設けた補強板（増幅部材）である。Ｌ０はブラケット５５の連結ピン穴からポジショニングシリンダ５７が延在する方向と反対方向であるブラケット板５５ａの右側端部までの延長距離である。この延長距離Ｌ０はポジショニングシリンダ５７のストロークが長くなったことによりブラケット５５がブームフートピン４１側に近づかざるを得なくなり、前述の延長距離Ｌ１に相当する程度の距離しか確保できない。即ち、ポジショニングシリンダ５７から受ける荷重を左右のブラケット板５５ａの端部の溶接部のみで負担すると仮定すれば、上板４０ａａとの溶接部に亀裂が生じてしまう距離である。そこで、この左右のブラケット板５５ａの間に補強板５５ｃを設けたものが本発明のブラケット５５である。これらの図の主要部を拡大した図４乃至図７に基づいて以下詳細に説明する。
【００２１】
これらの図４乃至図７において、５５ｂは左右のブラケット板５５ａに溶接されているボスで、ブラケット板５５ａとともに連結ピン穴４６ａが設けられている。ポジショニングシリンダ５７の延在方向と反対方向のブラケット板５５ａの端部（ブラケット板の突き当て部）は上板４０ａａと溶接されその溶接ビードを５５ａｂで示す。ブラケット板５５ａ間に接続される補強板５５ｃは図中Ｒで示すように中央部が凹曲線状に形成されており、その両端は前記シリンダ取付用の連結ピン穴４６ａ方向に向いなだらかに傾斜しその端部は図のように溶接ビード５５ｃｂにより延長され滑らかに溶接されている。また、補強板５５ｃの上面は、ブラケット板５５ａが連結ピン４６のボス部から端部に向う傾斜面に合わせられて、上板４０ａａに接する端部で溶接されるが、その溶接ビードを５５ｃａで示す。そして、上記ブラケット板５５ａと上板４０ａａの溶接ビード５５ａｂの止端と補強板５５ｃと上板４０ａａの溶接ビード５５ｃａの止端はほぼ一直線に合わされた止端６０となって、ブラケット板５５ａの幅に相当する長さ分しか溶接ビードを形成されなかった従来のものに比較して、溶接ビードを増幅できるように形成される。
【００２２】
また、図７に示すように、ブラケット板５５ａと補強板５５ｃの溶接は片側開先溶接で、さらにブラケット板５５ａと上板４０ａａとの突き当て部は、片側開先隅肉、隅肉溶接等周知の溶接方法で適宜溶接されている。
【００２３】
以上のように構成することにより、ポジショニングシリンダ５７からの荷重は連結ピン４６を介して、まずブラケット板５５ａに伝えられ途中から補強板５５ｃにも分散されながら上板４０ａａに受け継がれる。そのとき左右のブラケット板５５ａの板厚分とその間の補強板５５ｃの幅が加わった長い全長にわたって上板４０ａａと溶接されるので、ブラケット板の長さが長く確保できなくても応力集中を軽減することができる。さらにその溶接ビード止端６０がブラケット板５５ａの幅方向に対してほぼ一直線になり、溶接ビードの幅寸法を増大させる増幅部として機能することにより応力が分散されることになり、応力集中がさらに緩和される。したがって、ブラケット５５の端部までの延長距離Ｌ２が確保できなくても亀裂等の発生を防止することができる。また、補強板５５ｃの他の端部も中央部を凹曲線状にしブラケット板５５ａとの溶接５５ｃｂも滑らかに接続するので、この接続部の応力集中も防止することができる。
【００２４】
次に、上記第１の実施形態のブラケットにおける補強板の変形例について図８を用いて説明する。図８は前記図７に相当する断面図である。この図において、５５ｃ１は補強板である。前記実施形態の補強板５５ｃはその上面をブラケット板５５ａの端部までの傾斜面に合わせて開先溶接したのに対し、この補強板５５ｃ１は、上面を前記傾斜面とほぼ平行にしその上面とブラケット板５５ａの傾斜面との間に隅肉溶接が可能な幅を設けて開先溶接より簡単な隅肉溶接で溶接したものである。このような構造にしてもブラケット板５５ａの端部と上板４０ａａの溶接ビード及び補強板５５ｃ１と上板４０ａａの溶接ビード及びそれぞれの溶接ビードのビード止端をほほ一直線に合わせることができる。また、補強板５５ｃ１の他の側の溶接も前記実施形態と同様に凹曲線状に形成することができるので、応力集中が避けられ前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００２５】
さらに、補強板の他の変形例について図９を用いて説明する。図９は前記図７に相当する断面図である。この図において、５５ｃ２は補強板であり、下面を前記ブラケット板５５ａの傾斜面に重ね、幅を左右ブラケット板５５ａの外幅よりも突き出させてその下側を簡単な隅肉溶接で溶接したものである。このような構造にしてもブラケット板５５ａの端部と上板４０ａａの溶接ビード及び補強板５５ｃ２と上板４０ａａの溶接ビード及びまたはそれぞれの溶接ビードのビード止端をほぼ一直線に合わせることができるので応力集中を避けることができる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態について図１０を用いて説明する。図１０はブラケット板６５ａ及び増幅部６５ｃをＴ字状に一体に形成したもので、一対のブラケット板のうち片側のみを斜視図で示したものである。６５ｃｔはブラケット板６５ａの端部と増幅部６５ｃの共通の突き当て部の端部で、この端部６５ｃｔの全長にわたって母材に溶接され、ブラケット板６５ａの幅寸法より大幅に溶接部の長さを長くすることができる。突き当て部以外のブラケット板と母材との溶接は前記同様に行われる。この実施形態においてもブラケット板６５ａの荷重を増幅部６５ｃの全長で母材に伝達・受承させることができるので、第１の実施形態同様の効果を奏する。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施形態について図１１を用いて説明する。図１１はブラケットの斜視図である。この図において、７５ａはブラケット板、７５ｃはブラケット板７５ａの端部近傍外側に溶接で固着される略三角形状の増幅部材である。７５ａｔはブラケット板６５ａの端部、７５ｃｔは前記端部７５ａｔとほぼ同じ位置でブラケット板７５ａにほぼ直角方向に長さをもった増幅部材７５ｃの突き当て部である。これら端部７５ａｔ及び突き当て部７５ｃｔの全長にわたって母材との溶接が行われる。この実施形態においてもブラケット板７５ａの荷重は、ブラケット板７５ａの端部７５ａｔと増幅部材７５ｃの突き当て部７５ｃｔの全長で母材に伝達・受承させることができるので、第１の実施形態同様の効果を奏する。
【００２８】
なお、以上説明してきた実施の形態では、ブラケット板の端部の形状及び補強板（増幅部）と上板との突き当て部の形状は上記に示したものに限るものではなく、要はブラケットの端部に母材への突き当て部の幅方向寸法を増大する増幅部を設け、それらの増幅部の全長にわたって溶接ビード及びまたはそれらの両ビード止端がほぼ一直線になるように連続的に溶接されるものであればよく、端部形状、開先形状あるいは溶接方法は問わない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、母材に溶接される左右のブラケット板の端部に、ブラケット板の幅方向に増幅部を設け、この増幅部を含めた長い全長にわたり溶接ビードを設けるようにしたので、ブラケット板が負担する荷重が増幅部にも分散されて幅広く母材に伝達・受承させることができるので、応力集中が回避されシリンダの荷重方向のブラケット全長が短くても溶接ビード部の亀裂発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブラケット構造の斜視図である。
【図２】図１に示すブラケット構造の平面図である。
【図３】図１に示すブラケット構造の正面図である。
【図４】図２のブラケットのＹ−Ｙ断面図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６】図４に範囲Ｘで囲った溶接部の拡大図である。
【図７】図５のＺ―Ｚ断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の他の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態を示すブラケット構造の斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態を示すブラケット構造の斜視図である。
【図１２】従来の作業機構を示す正面図である。
【図１３】従来の作業機構の他の例を示す正面図である。
【図１４】従来のブラケット構造を示す斜視図である。
【図１５】従来のブラケットを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
４０ａａ　　　　　　　　母材
５５ａ、６５ａ、７５ａ　ブラケット板
５５ｃ、６５ｃ、７５ｃ　増幅部
６０　　　　　　ビード止端

Claims

母材に溶接手段で固着した一対のブラケット間にピンを挿通させて、シリンダの荷重をこのピン及びブラケットを介して母材に受承させる作業機のブラケット構造において、前記各ブラケットの前記シリンダの延在方向とは反対方向のブラケット端部には、前記母材への突き当て部の幅方向寸法を増大させる増幅部を設け、このブラケットにおける前記ブラケット端部と前記母材との溶接ビードを前記増幅部の全長に及ぶように設ける構成としたことを特徴とする作業機のブラケット構造。
前記増幅部は、前記両ブラケットの間に掛け渡して設けた補強板からなり、この補強板は、前記両ブラケットに溶接手段で固着されると共に、前記母材への突き当て部を溶接手段で固着する構成としたことを特徴とする請求項１記載の作業機のブラケット構造。
前記補強板は、前記シリンダの作動と干渉しない位置までシリンダ取付側に延在させると共にその端部を凹曲線状としたことを特徴とする請求項１記載の作業機のブラケット構造。