JPH09165773A - 油圧ショベルの作業機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業機の剛性を上げると共に、軽量化を図る
油圧ショベルの作業機を提供することを目的とする。 【解決手段】 油圧ショベルの車体から順次連結される
ブーム、アームからなる作業機は、上部分割部材１２ａ
と下部分割部材１２ｂとの間に連結板(12c) を挟んで固
着した構成としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧ショベル等の建
設機械等に用いられ分割部材を一体形成するブーム、ア
ーム等の作業機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の油圧ショベルのブーム、アーム等
の作業機の構造について図６乃至図１１を参照して説明
する。先ず、油圧ショベル２０について図６により説明
する。下部走行体２１の上部には旋回サークル２２を介
して、図示しない旋回モータにより旋回可能な上部旋回
体２３が装着されている。この上部旋回体２３に取着す
る作業機３０は、ブーム３１、アーム３３およびバケッ
ト３５等からなり、このブーム３１、アーム３３は各油
圧シリンダ３２，３４の駆動により回動自在となってい
る。バケット３５はバケットシリンダ３６の駆動により
リストリンク３７を介して回動自在となっている。

【０００３】上記の作業機３０を構成するブーム３１、
アーム３３は、箱形の略同一構造のため、本特許明細書
ではアーム３３の構造について説明する。図７は従来構
造のアーム３３を示している。図８は図７の断面Ｄ−Ｄ
を示し、従来のアームの断面形状の３例を（ａ），
（ｂ），（ｃ）で表している。従来のアーム３３は中空
構造物として形成され、図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
に示されるような矩形断面を形成している。図８（ａ）
は、上板３３ａ，下板３３ｂ，および一対の側板３３
ｃ，３３ｄの４枚板を溶接で一体構成している。図８
（ｂ）は、Ｕ字状板３３ｅの開口部の内端部に下板３３
ｆを溶接で一体構成している。図８（ｃ）は、Ｕ字状板
３３ｅの開口部の外端部に下板３３ｇを溶接で一体構成
している。このように、所定の断面構造により従来のア
ーム３３は製作されている。従って、各板材の溶接線は
必ず断面角部の稜線部分に沿って位置している。

【０００４】ところで、油圧ショベル等の建設機械の作
業機は、掘削作業中に捩じり負荷等が加わって、箱形の
アームの角部に高応力が発生する。このような問題を解
決するために、出願人は特開平６−２２０８８１号を出
願している。同公報によれば、図９、１０に示すよう
に、建設機械等に用いられるブーメラン形状のブーム５
０は、ブーム本体を断面中立軸もしくはその近傍で長手
方向に上部分割体５０ａと下部分割体５０ｂに分離した
分割体によって形成し、その分割線に沿って溶接一体化
し、作業中の負荷によってブーム５０に発生する高い応
力が溶接部分に集中しないようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すアームの構造では、油圧
ショベルの作業中に高応力が発生すると、アーム溶接部
に欠陥などがあると亀裂発生および板材のノッチ効果等
により耐久寿命が低下する。このため、上記板材を厚く
すると重量増加するとの新たな問題がある。

【０００６】また、前記の特開平６−２２０８８１号公
報においては、図１１に示すように、上下分割体の接合
部（合わせ面）を隙間なく合わせることが困難である。
この上下分割体の接合部に不整合が生じると溶接品質が
著しく悪くなり、耐久寿命が低下するという問題があ
る。また軽量化のために薄板大断面構造とした場合、分
割線と直角な軸回りの曲げ外力に対する壁面の座屈強度
が低下するため、別手段によって座屈強度を上げなけれ
ばならないという問題がある。

【０００７】本発明は上記従来の問題点に着目し、油圧
ショベルの作業機の断面中立軸もしくはその近傍で長手
方向に上下に分割した上部分割部材と、下部分割部材
と、連結板とを備えて、この連結板を挟んで上部分割部
材と下部分割部材とを一体に固着して、剛性を上げると
共に、軽量化を図る油圧ショベルの作業機を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の油圧ショベルの作業機は、車体より順次連
結されるブームおよびアームからなる作業機と、このブ
ームおよびアームは長手方向に上部分割部材と下部分割
部材とを一体に形成されたものからなる油圧ショベルの
作業機であって、前記ブームあるいはアームの断面形状
の一面に開口部を有する上部分割部材１２ａおよび下部
分割部材１２ｂと、前記上部分割部材１２ａと下部分割
部材１２ｂとの間に挟んで固着した連結板１２ｃとから
なる構成としたものである。

【０００９】また、上記構成において、前記上部分割部
材１２ａおよび下部分割部材１２ｂの形状は、Ｕ字状、
台形状、半円形状および半楕円形状とした構成としたも
のである。

【００１０】そして、上記構成において、前記連結部材
１２ｃの幅方向の長さＳ2 と、前記上部分割部材１２ａ
および下部分割部材１２ｂの開口部の長さＳ1 とは、Ｓ
2 ≧Ｓ1 とした構成としたものである。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、ブームおよびアームは上下
分割部材を連結部材を挟んで分割線に沿って溶接するこ
とにより形成されるため、溶接線は中立軸線となりブー
ムおよびアームの角部に溶接箇所が存在しないようにす
ると共に、上下分割部材の間に連結部材があるため、上
下分割部材の合わせ面に不整合が生ぜず、良好な溶接品
質が得られるので亀裂の発生がない。

【００１２】また上下分割線と直角な軸回りの曲げ外力
に対しても連結部材により剛性アップとなり上下分割部
材の壁面の座屈強度を向上させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る油圧ショベル
のアームの実施例を図１乃至図６を参照して説明する。

【００１４】図１はアームの側面図である。図２は図１
の断面Ａ−Ａ、図３は図１の断面Ｂ−Ｂ、図４は図３の
断面Ｃ−Ｃを示す。先ず、図１に示すように、アーム１
０はアーム本体１２を有している。このアーム本体１２
の先端中央部には図６に示すバケット３５、およびリス
トリンク３７を取着するための各ボス部１３，１４が設
けられている。また、アーム本体１２の後方中央部には
図６に示すブーム３１を取着するためのボス部１５が設
けられている。更に、後方上部および後方端部には図６
に示すバケットシリンダ３６およびアームシリンダ３４
を取着するためのブラケット１６、１７が設けられてい
る。

【００１５】次に、図２に示すアーム１０のアーム本体
１２について説明する。このアーム本体１２は、本体断
面における上下方向の中立面とアーム側壁面とが交差す
る中立軸線に沿った分割線により上下に分割された上部
分割部材１２ａと、下部分割部材１２ｂとを備えてい
る。この上下分割部材１２ａ，１２ｂは板材からなる素
材をロールあるいはプレス加工により、Ｕ字状の断面と
なるように形成している。そして、この上下分割部材１
２ａ，１２ｂの開口部が互いに向き合うようにして連結
部材１２ｃを挟んで上下分割部材１２ａ，１２ｂの外側
壁面の端部をそれぞれ連結部材１２ｃの上下面に溶接に
より固着している。この連結部材１２ｃの幅方向の長さ
Ｓ2 と、前記上部分割部材１２ａおよび下部分割部材１
２ｂの開口部の長さＳ1 とは、Ｓ2 ≧Ｓ1 としている。

【００１６】図３により前記ボス部１５について説明す
る。このボス部１５は、上下分割部材１２ａ，１２ｂ
と、連結部材１２ｃと、補強板１２ｄとを溶接により一
体的に固着されている。前記ボス部１３，１４も同様の
構造となっており、説明は省略する。図４はボス部１５
と連結部材１２ｃが溶接により固着されている状態を示
す。

【００１７】次に、図１乃至図４の作動について説明す
る。前記アーム１０により作業を行うと、アーム１０に
各方向から負荷が加わり、これによりアーム本体１２の
角部には高い応力が発生するが、アーム本体１２の角部
は１枚板を曲げ加工しているため溶接部がなく高剛性で
ある。また、上下分割部材１２ａ，１２ｂを連結部材１
２ｃに固着する溶接線はアーム１０の中立軸線に沿って
いるため、溶接部分に高い応力が発生しない。このため
アームの耐久性を大幅に向上させることができる。

【００１８】更に、上下分割部材１２ａ，１２ｂを連結
部材１２ｃに溶接することにより、従来の上下分割部材
を直接突き合わせて溶接する構造に比べて、合わせ面に
不整合が生ぜず、溶接時の吹き抜けも無く、溶接部の耐
久性が向上する。また、その合わせ面のズレに注意を払
う必要がなく、連結部材１２ｃの幅方向の長さＳ2 と、
上下分割部材１２ａ, １２ｂの開口部の長さＳ1 とはＳ
2 ≧Ｓ1としたので、溶接が容易となる。

【００１９】更に、アーム１０に上下分割線と直角な軸
回りの曲げ外力に対しても連結部材により剛性アップと
なり上下分割部材の壁面の座屈強度を向上させることが
できる。

【００２０】そして、連結部材１２ｃでボス部１３、１
４、１５の支持が有効に行えるので、補強板１２ｄを適
宜設けることにより上下分割部材１２ａ, １２ｂの薄
板、軽量化を図ることができる。

【００２１】次に、アーム１０のアーム本体１２の他の
実施例を図５により説明する。図５は図２の断面Ａ−Ａ
に相当する図である。図５（ａ）は略台形状の上部分割
部材４０ａおよび下部分割部材４０ｂと、連結部材４０
ｃとを備え、上部分割部材４０ａと下部分割部材４０ｂ
との間に連結部材４０ｃを挟んで溶接により固着したも
のである。図５（ｂ）は円形状の上部分割部材４１ａお
よび下部分割部材４１ｂと、連結部材４０ｃとを備え、
上部分割部材４１ａと下部分割部材４１ｂとの間に連結
部材４０ｃを挟んで溶接により固着したものである。図
５（ｃ）は楕円形状の上部分割部材４２ａおよび下部分
割部材４２ｂと、連結部材４２ｃとを備え、上部分割部
材４２ａと下部分割部材４２ｂとの間に連結部材４０ｃ
を挟んで溶接により固着したものである。上記のアーム
１０のアーム本体１２の他の実施例も前記図２で説明し
たＵ字形状のものと同等の作用効果が得られる。このよ
うに、アーム１０は中立軸で上下分割される上下分割部
材４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂと
連結部材１２ｃにより溶接構成されるため、アーム１０
の断面形状は任意に設定することができるので、油圧シ
ョベルの作業機の形態に合わせた最適設計が可能とな
る。

【００２２】上記の実施例をアームについて説明した
が、アーム以外の作業機に適用できることは言うまでも
ない。また、本発明の要部を利用して油圧ショベル等の
建設機械の作業機の形状を適宜変更することが可能とな
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の油圧ショ
ベルの作業機によれば、上下分割部材を連結部材を挟ん
で固着するので、上下分割部材の合わせ面に不整合が生
ぜず、良好な溶接品質が得られると共に、上下分割線と
直角な軸回りの曲げ外力に対しても連結部材により剛性
アップとなり上下分割部材の壁面の座屈強度を向上させ
ることができるので耐久性が向上する。

【００２４】また、連結部材を使用することにより上下
分割部材を薄板鋼板で作業機を構成することが可能とな
り、経済性の向上および作業機の軽量化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧ショベルのアーム側面図であ
る。

【図２】同、図１の断面Ａ−Ａ図である。

【図３】同、図１の断面Ｂ−Ｂ図である。

【図４】同、図３の断面Ｃ−Ｃ図である。

【図５】同、（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１の断面Ａ−
Ａに相当するアームの他の実施例説明図である。

【図６】油圧ショベルの側面図である。

【図７】従来の油圧ショベルのアームを示す図である。

【図８】図７の断面Ｄ−Ｄ図を示し、（ａ），（ｂ），
（ｃ）は従来のアーム断面の３例を説明する図である。

【図９】先行技術のブームを示す図である。

【図１０】図９の断面Ｅ−Ｅ図である。

【図１１】図１０のＺ視図である。

【符号の説明】

１０ アーム １２ アーム本体 １２ａ，４０ａ，４１ａ，４２ａ 上部分割部材 １２ｂ，４０ｂ，４１ｂ，４２ｂ 下部分割部材 １２ｃ 連結部材 １３，１４，１５ ボス部 １６，１７ ブラケット ２０ 油圧ショベル ２３ 上部旋回体 ３０ 作業機 ３１ ブーム ３３ アーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 武士 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社小 松製作所大阪工場内 (72)発明者 加藤 雅之 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社小 松製作所大阪工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体より順次連結されるブームおよびア
   ームからなる作業機と、このブームおよびアームは長手
   方向に上部分割部材と下部分割部材とを一体に形成され
   たものからなる油圧ショベルの作業機において、前記ブ
   ームあるいはアームの断面形状の一面に開口部を有する
   上部分割部材(12a) および下部分割部材(12b) と、前記
   上部分割部材(12a) と下部分割部材(12b) との間に挟ん
   で固着した連結板(12c) とからなることを特徴とする油
   圧ショベルの作業機。
2. 【請求項２】 前記上部分割部材(12a) および下部分割
   部材(12b) の形状は、Ｕ字状、台形状、半円形状および
   半楕円形状としたことを特徴とする請求項１記載の油圧
   ショベルの作業機。
3. 【請求項３】 前記連結板(12c) の幅方向の長さ(S2)
   と、前記上部分割部材(12a) および下部分割部材(12b)
   の開口部の長さ(S1)とは、Ｓ2 ≧Ｓ1 としたことを特徴
   とする請求項１記載の油圧ショベルの作業機。