JP2003034946A - 掘削作業機のアーム補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックホーのアームに油圧シリンダ取付用の
取付ブラケットを設けるにあたって、アームの外面に補
強板を溶接固定し、この補強板に前記取付ブラケットを
溶接固定するようにしたものにおいて、取付ブラケット
のアーム長手方向の端部側に応力が集中するのを防止す
る。 【解決手段】 アーム１６の外面に重合されて溶接固定
される補強板４４を備え、取付ブラケット３１は、前記
補強板４４の外面に重合されて溶接固定されるベース板
３２と、このベース板３２に固定されたシリンダ取付リ
ブ３３とを備えてなり、前記補強板４４を、ベース板３
２のアーム長手方向Ｍの端部の近傍で、アーム１６にプ
ラグ溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バックホー等の掘
削作業機の、アームに油圧シリンダを取り付ける際の、
アーム補強構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】掘削作業機として、クローラ式走行装置
上に旋回台を上下軸回りに旋回自在に支持し、この旋回
台の前部に、掘削装置を備えたバックホーがある。この
バックホーの掘削装置は、旋回台の前部に設けたスイン
グブラケットに上下揺動自在に支持されたブームと、こ
のブームの先端側に揺動自在に支持されたアームと、こ
のアームの先端側にスクイ・ダンプ自在に設けられたバ
ケットとを備えている。

【０００３】また、バックホーにあっては、アームの先
端側に、サムと呼称される親指状（アーム状）の部材が
枢着され、このサムとバケットとで、被挟持物を挟持す
ることができるようにしたものがある。このものにあっ
ては、サムを揺動させるための油圧シリンダからなるサ
ムシリンダを取り付けるための取付ブラケットが、アー
ムの腹部に溶接固定される。この取付ブラケットは、ア
ームに溶接固定されるベース板と、このベース板に溶接
固定される左右一対のシリンダ取付リブとから構成さ
れ、左右シリンダ取付リブ間にサムシリンダのシリンダ
本体が枢支される。

【０００４】なお、サムシリンダのピストンロッドはサ
ムに枢着される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のものにあっ
ては、掘削作業時において、取付ブラケットのベース板
のアーム長手方向の端部側に応力が集中し、アームが破
損される惧れのあるものであった。また、サムシリンダ
に推力をかけた場合、シリンダ取付リブのアーム長手方
向の端部側に応力が集中し、破損する惧れのあるもので
あった。そこで、アーム外面に補強板を溶接固定し、こ
の補強板上に取付ブラケットのベース板を溶接固定する
ことが考えられている。

【０００６】しかしながら、補強板をアームに溶接固定
する場合、通常、補強板の周縁がすみ肉溶接されるの
で、取付ブラケットのベース板のアーム長手方向の端部
側の応力集中を良好に緩和できないという問題がある。
また、アームに補強板を溶接固定する場合、補強板のア
ーム長手方向の端部に応力集中するのを防止しなければ
ならない。本発明は、前記問題点に鑑みて、バックホー
等の掘削作業機の、アームに油圧シリンダを取り付ける
ための取付ブラケットを設けたものにおいて、取付ブラ
ケットに応力が集中するのを防止したシリンダ取付ブラ
ケット構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明が技術的課題を解
決するために講じた技術的手段は、先端側に掘削作業を
行う掘削作業具が設けられると共に、基端側が、機体に
揺動自在に支持されたブームに揺動自在に支持されたア
ームを備え、このアームにシリンダ取付用の取付ブラケ
ットを設けた掘削作業機において、アームの外面に重合
されて溶接固定される補強板を備え、取付ブラケット
は、前記補強板の外面に重合されて溶接固定されるベー
ス板と、このベース板に固定されたシリンダ取付リブと
を備えてなり、前記補強板は、ベース板のアーム長手方
向の端部の近傍において、アームにプラグ溶接されてい
ることを特徴とする。

【０００８】また、ベース板は、シリンダ取付リブが固
定される支持部分と、この支持部分からアーム長手方向
に延びる延設部分とを備えてなり、延設部分は二股状に
形成されており、この延設部分を構成する一対の延設片
の各々の、アーム長手方向端部の近傍で、補強板がアー
ムにプラグ溶接されているのがよい。また、シリンダ取
付リブのアーム長手方向の端部に対応する位置で、補強
板がアームにプラグ溶接されているのがよい。また、補
強板はアーム先端側の掘削具取付支点まで延設されて、
該掘削具取付支点に溶接固定されているのがよい。

【０００９】また、補強板の、アーム基端側に、該補強
板の板厚のよりも薄い板厚の第２の補強板を、前記補強
板からアーム長手方向に延出するように設け、この第２
の補強板をアームに溶接固定するのがよい。また、第２
の補強板の板厚が、補強板の板厚の略半分に形成されて
いるのがよい。また、第２の補強板の延出方向の端部側
の角部にアールをつけるのがよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図４において、１は、掘削作業機
として例示するバックホーを示しており、このバックホ
ー１は、機体２と掘削装置３とから構成され、機体２
は、下部の走行装置４と、上部の旋回体５とで主構成さ
れている。なお、以下、バックホー１の走行方向（図４
の左右方向）を前後方向といい、この前後方向に直交す
る横方向（図の紙面貫通方向）を左右方向という。

【００１１】図４に示すように、走行装置４は、トラッ
クフレームＴの左右両側に、ゴム製履帯を有するクロー
ラ式走行体６を備え、これら左右の走行体６を走行モー
タＭで駆動するようにしたクローラ式走行装置が採用さ
れている。また、この走行装置４の前部には、油圧シリ
ンダによって上下揺動可能とされたドーザ７が設けられ
ている。旋回体５は、走行装置４のトラックフレームＴ
の左右方向中央部に設けた旋回ベアリング８に、その底
部が上下方向の旋回軸回りに回動自在に支持された旋回
台９を有する。

【００１２】この旋回台９には、ボンネット１０によっ
て覆われたエンジン、ラジエータ、作動油タンク、燃料
タンク等が設けられると共に、運転席１１と、この運転
席１１等を上から覆うキャノピ１２とが設けられてい
る。旋回台９の前部には、掘削装置３を支持する支持ブ
ラケット１３が設けられ、この支持ブラケット１３に、
スイングブラケット１４が上下方向の軸心回りに揺動自
在に枢支され、このスイングブラケット１４は旋回台９
の内部に設けた油圧シリンダによって左右に揺動自在と
されている。

【００１３】前記掘削装置４は、基端側がスイングブラ
ケット１４に左右方向の軸心廻りに回動自在に枢支され
て揺動自在とされたブーム１５と、このブーム１５の先
端側に左右方向の軸心廻りに回動自在に枢支されて揺動
自在とされたアーム１６と、このアーム１６の先端側に
スクイ・ダンプ自在に取付けられていて掘削作業を行う
たバケット１７（掘削具）とを備えている。ブーム１５
は長手方向中途部で屈曲されて、側面視く字形に形成さ
れている。スイングブラケット１４と、ブーム１５腹部
の長手方向中途部に設けたブラケット１９との間には、
油圧シリンダからなるブームシリンダ１８が介装され、
このブームシリンダ１８のピストンロッドの出退により
ブーム１５が上下に揺動される。

【００１４】アーム１６の基端側に設けられたブラケッ
ト２０と、ブーム１５背部の長手方向中途部に設けたブ
ラケット２１との間には、油圧シリンダからなるアーム
シリンダ２２が介装され、このアームシリンダ２２のピ
ストンロッドの出退によりアーム１６が前後に揺動され
る。図５にも示すように、バケット１７は、アーム１６
の先端側に設けたボス部２３（掘削具取付支点）に左右
方向の支軸２４を介して軸心回りに回動自在に枢支され
ている。

【００１５】また、バケット１７には、第１リンク２５
の一端側が左右方向の軸心廻りに回動自在に枢支され、
アーム１６のボス部２３の基端寄りには、第２リンク２
６の一端側が左右方向の軸心廻りに回動自在に枢支され
ており、これら第１、第２リンク２６，２６の他端側同
志は、左右方向の軸心廻りに回動自在に相互に枢着され
ており、この枢着部と前記ブラケット２１との間に油圧
シリンダからなるバケットシリンダ２８が介装され、こ
のバケットシリンダ２８のピストンロッドの出退により
バケット１７が前後に揺動される。

【００１６】アーム１６の先端側には、サム２９と呼称
される親指状（アーム状）の部材が装着されている。こ
のサム２９は、基端側が、アーム１６先端側のボス部２
３に、支軸２４を介して左右方向の軸心廻りに回動自在
に枢支されていて、揺動自在に支持されている。アーム
１６は、板材によって中空状に形成されており、腹部１
６ａ（後側又は機体２側）と、背部１６ｂ（前側又は機
体２側の反対側）と、左右の側部１６ｃとから断面矩形
状に形成されている。

【００１７】図１〜図３及び図５に示すように、このア
ーム１６の腹部１６ａには、補強板４４が溶接固定さ
れ、この補強板４４に、サム２９を作動（揺動）させる
ための油圧シリンダからなるサムシリンダ３０を取り付
けるための、取付ブラケット３１が設けられている。補
強板４４は、アーム１６の腹部１６ａを構成する板材の
左右幅と略同幅（溶接代分だけ若干幅狭）に形成され、
長さは、アーム１６の基端側から若干間隔をおいた位置
からアーム１６先端側のボス部２３に至る長さに形成さ
れている。

【００１８】また、補強板４４は、アーム１６の腹部１
６ａの外面に重合（重ね合わされて）されて、その周縁
が全周に亘ってアーム１６に、すみ肉溶接されている
（補強板のアーム長手方向Ｍ端部は、アーム１６の腹部
１６ａを構成する板材と共にボス部２３に、すみ肉溶接
されている）。また、補強板４４のアーム１６基端側に
は、補強板４４のアーム１６基端側の端部からアーム長
手方向Ｍに延出する第２の補強板４５が設けられ、この
第２の補強板４５は、その周縁が全周に亘ってアーム１
６及び補強板４４に、すみ肉溶接されている。

【００１９】第２の補強板４５の延出方向の端部側は、
山形状に形成され、この第２の補強板４５の延出方向端
部側の角部にはアール４６が付けられている。また、第
２の補強板４５の延出方向の端部側には、板厚方向に貫
通する孔５５が形成され、この孔５５を介して、第２の
補強板４５がアーム１６の腹部１６ａにプラグ溶接され
ている。補強板４４の板厚は、アーム１６の腹部１６ａ
を構成する板材よりも厚肉に形成され、第２の補強板４
５の板厚は、補強板４４の板厚の略半分程度の肉厚に形
成されている。

【００２０】補強板４４のアーム１６先端側を、アーム
１６先端側のボス部２３まで延ばして該ボス部２３に溶
接すること、及び補強板４４のアーム１６基端側に第２
の補強板４５を設けたこと等によって、掘削作業時にお
いて、補強板４４のアーム長手方向Ｍの端部側に応力が
集中するのを防止（補強板４４のアーム長手方向Ｍの端
部側に集中する応力を低減）している。前記取付ブラケ
ット３１は、図１〜図３及び図５に示すように、補強板
４４の表側の面（外面、アーム１６の腹部１６ａに重合
される側と反対側）に重合されて溶接固定されるベース
板３２と、このベース板３２の表側の面（外面、補強板
４４に重合される側と反対側）に溶接固定される左右一
対のシリンダ取付リブ３３とから構成されている。

【００２１】左右のシリンダ取付リブ３３は、板材によ
って形成されていて、左右方向に対向状に配置され、そ
れぞれ左右方向の軸心を有する支持孔３４が形成されて
いる。この左右シリンダ取付リブ３３間には、サムシリ
ンダ３０のシリンダ本体３０ａの基部が配置され、この
シリンダ本体３０ａの基部は前記支持孔３４に挿入され
て支持される枢軸３５を介して左右方向の軸心廻りに回
動自在に枢支されている。

【００２２】また、サムシリンダ３０のピストンロッド
３０ｂの先端側は、サム２９の長手方向中途部に枢軸３
６を介して左右方向の軸心廻りに回動自在に枢着されて
いる。したがって、サムシリンダ３０を伸縮させる（サ
ムシリンダ３０のピストンロッド３０ｂを出退させる）
ことにより、サム２９が支軸２４を中心として揺動する
ように構成されている。ベース板３２は、アーム１６の
腹部１６ａを構成する板材と略同厚の板材又はアーム１
６の腹部１６ａを構成する板材よりも薄い板材によって
形成されており、アーム長手方向Ｍ中央側の支持部分３
８と、該支持部分３８のアーム長手方向Ｍ両端からアー
ム長手方向Ｍに延びる延設部分３９とから構成されてい
る。

【００２３】シリンダ取付リブ３３は、その大部分又は
全部がベース板３２の支持部分３８に溶接固定されてい
る。延設部分３９は、左右一対の延設片３９ａ（構成
片）から主構成されていて、二股状に形成されている。
また、延設部分３９を構成する各延設片３９ａは、基端
側（支持部分３８に接続されている側）から先端側（延
出方向の端部側）に向かうにしたがって、漸次幅狭とな
るように形成されている。

【００２４】このように、延設部分３９を二股状とし、
各延設片３９ａを先端側に向かうにしたがって幅狭とす
ることで、バックホー１の掘削作業時において、取付ブ
ラケット３１のベース板３２のアーム長手方向Ｍの端部
側に応力が集中するのを防止している。また、ベース板
３２の延設部分３９のアーム長手方向Ｍの端部側は、プ
ラグ溶接されており、これによっても、ベース板３２の
アーム長手方向Ｍの端部側の応力集中が防止されてい
る。

【００２５】すなわち、ベース板３２の延設部分３９の
アーム長手方向Ｍの端部側には、板厚方向に貫通する孔
４０が形成され、この孔４０を介してベース板３２が補
強板４４にプラグ溶接されている。また、ベース板３２
の延設部分３９は、その二股基部３９ｂ（二股の分岐部
分）がシリンダ取付リブ３３のアーム長手方向Ｍの端部
の近傍に位置するように形成され、この二股基部３９ｂ
がアーム１６の腹部１６ａに溶接されることにより、サ
ムシリンダ３０を伸長させてサム２９をバケット１７等
に押し付けた場合において（サムシリンダ３０に推力を
かけた場合において）、シリンダ取付リブ３３のアーム
長手方向Ｍの端部に応力が集中するのが防止される。

【００２６】図２中、４１は溶接ビードを示しており、
図に示すように、ベース板３２は、その縁部が全周に亘
って補強板４４に、すみ肉溶接されており、シリンダ取
付リブ３３のベース板３２に接当する側の縁部は、対向
側の一部（図中Ｊで示す範囲）を除いて略全周に亘って
ベース板３２に、すみ肉溶接されている。なお、シリン
ダ取付リブ３３からベース板３２のアーム長手方向Ｍの
端部までの長さは、シリンダ取付リブ３３のアーム長手
方向Ｍの長さと略同じ長さか又はそれ以上の長さとなる
ように形成されるのが好ましい。

【００２７】前記補強板４４には、ベース板３２の各延
設部分３９を構成する一対の延設片３９ａの各々の、ア
ーム長手方向Ｍの先端部の近傍位置に、板厚方向に貫通
する孔４７が形成され、この孔４７を介して、補強板４
４がアーム１６の腹部１６ａにプラグ溶接されている
（このプラグ溶接部分を第１のプラグ溶接部４８とい
う）。これら第１のプラグ溶接部４８の直径の合計は、
補強板４４の板厚の１／３以上とするのが好ましい。

【００２８】前記のように、補強板４４の、延設片３９
ａ各々のアーム長手方向Ｍの先端部近傍をプラグ溶接す
ることにより、延設片３９ａ各々のアーム長手方向Ｍの
先端部の応力集中は緩和される。下記に、補強板４４
の、延設片３９ａ各々のアーム長手方向Ｍの先端部近傍
をプラグ溶接しない場合の延設片３９ａ先端部における
応力集中係数と、プラグ溶接した場合の延設片３９ａ先
端部における応力集中係数と、アーム１６と補強板４４
とを完全に一体化した場合の延設片３９ａ先端部におけ
る応力集中係数との比較を示す。

【００２９】 プラグ溶接しない場合の応力集中係数：５．９３ プラグ溶接した場合の応力集中係数 ：５．０３ アーム１６と補強板４４とを完全に一体化した場合の応
力集中係数：３．９８ 実掘削応力：σ（dig）と、応力集中係数の関係は、 σ（dig）＝σ（計算）×応力集中係数 である。また、補強板４４の、左右各シリンダ取付リブ
３３のアーム長手方向Ｍの各端部に対応する位置（又は
その近傍位置）には、板厚方向に貫通する孔４９が形成
され、この孔４９を介して、補強板４４がアーム１６の
腹部１６ａにプラグ溶接されている（第２のプラグ溶接
部５０）。

【００３０】これにより、左右各シリンダ取付リブ３３
のアーム長手方向Ｍの各端部の、応力集中が緩和され
る。また、補強板４４の、取付ブラケット３１とアーム
１６先端側のボス部２３との間には、アーム長手方向Ｍ
に間隔をおいて一対の孔５１が形成され、この孔５１を
介して、補強板４４がアーム１６の腹部１６ａにプラグ
溶接されている（第３のプラグ溶接部５２）。なお、図
例のものでは、アーム１６先端側の第２のプラグ溶接部
４８とこれに近い側の第３のプラグ溶接部５２との間
隔、第３のプラグ溶接部５２間の間隔、アーム１６先端
側のボス部２３とこれに近い側の第３のプラグ溶接部５
２との間隔は、略同じ間隔とされている。

【００３１】図６は、第２の補強板４５の変形例を示し
ており、この第２の補強板４５は矩形状に形成され、こ
の第２の補強板４５の延出方向端部側の左右の角部に、
アール４６が付けられている。なお、本実施の形態で
は、掘削作業機として、専用機のバックホーを例示した
が、トラクタ（走行車輌）の後部に（着脱自在）に取り
付けられるバックホーであってもよく、本発明は、ブー
ム、アーム、バケット等の掘削作業具を有する掘削装置
を備えた掘削作業機に採用される。

【００３２】また、取付ブラケット３１及び補強板４４
の取付箇所は、本実施の形態のものに限定されることは
ない。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、先端側に掘削作業を行
う掘削作業具が設けられると共に、基端側が、機体に揺
動自在に支持されたブームに揺動自在に支持されたアー
ムを備え、このアームにシリンダ取付用の取付ブラケッ
トを設けた掘削作業機において、 アームの外面に重合
されて溶接固定される補強板を備え、取付ブラケット
は、前記補強板の外面に重合されて溶接固定されるベー
ス板と、このベース板に固定されたシリンダ取付リブと
を備えてなり、前記補強板を、ベース板のアーム長手方
向の端部の近傍において、アームにプラグ溶接すること
により、掘削時において、取付ブラケットのアーム長手
方向の端部に集中する応力を低減でき、応力集中を防止
できる。

【００３４】また、ベース板は、シリンダ取付リブが固
定される支持部分と、この支持部分からアーム長手方向
に延びる延設部分とを備えてなり、延設部分は二股状に
形成されており、この延設部分を構成する一対の延設片
の各々の、アーム長手方向端部の近傍で、補強板をアー
ムにプラグ溶接することにより、取付ブラケットのアー
ム長手方向の端部に集中する応力をさらに低減できる。
また、シリンダ取付リブのアーム長手方向の端部に対応
する位置で、補強板をアームにプラグ溶接することによ
り、シリンダ取付リブのアーム長手方向の端部に集中す
る応力を低減できる。

【００３５】また、補強板がアーム先端側の掘削具取付
支点まで延設されて、該掘削具取付支点に溶接固定され
ていることにより、補強板のアーム長手方向先端側に集
中する応力を低減できる。また、補強板の、アーム基端
側に、該補強板の板厚のよりも薄い板厚の第２の補強板
を、前記補強板からアーム長手方向に延出するように設
け、この第２の補強板をアームに溶接固定することによ
り、補強板のアーム長手方向基端側に集中する応力を低
減できる。

【００３６】また、第２の補強板の板厚を、補強板の板
厚の略半分に形成することにより、応力集中を良好に低
減できる。また、第２の補強板の延出方向の端部側の角
部にアールをつけることにより、応力集中を良好に低減
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】取付ブラケット取付部分の側面断面図である。

【図２】取付ブラケット取付部分の正面図である。

【図３】補強板取付部分の正面図である。

【図４】バックホーの側面図である。

【図５】掘削装置の前部側の側面図である。

【図６】他の実施の形態を示す取付ブラケット取付部分
の正面図である。

【符号の説明】

１ バックホー（掘削作業機） ２ 機体 １５ ブーム １６ アーム １７ バケット（掘削作業具） ２３ ボス部（掘削具取付支点） ３１ 取付ブラケット ３２ ベース板 ３３ シリンダ取付リブ ３８ 支持部分 ３９ 延設部分 ３９ａ 延設片 ４４ 補強板 ４５ 第２の補強板 ４６ アール Ｍ アーム長手方向

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端側に掘削作業を行う掘削作業具が設
   けられると共に、基端側が、機体に揺動自在に支持され
   たブームに揺動自在に支持されたアームを備え、このア
   ームにシリンダ取付用の取付ブラケットを設けた掘削作
   業機において、 アームの外面に重合されて溶接固定される補強板を備
   え、取付ブラケットは、前記補強板の外面に重合されて
   溶接固定されるベース板と、このベース板に固定された
   シリンダ取付リブとを備えてなり、前記補強板は、ベー
   ス板のアーム長手方向の端部の近傍において、アームに
   プラグ溶接されていることを特徴とする掘削作業機のア
   ーム補強構造。
2. 【請求項２】 ベース板は、シリンダ取付リブが固定さ
   れる支持部分と、この支持部分からアーム長手方向に延
   びる延設部分とを備えてなり、延設部分は二股状に形成
   されており、この延設部分を構成する一対の延設片の各
   々の、アーム長手方向端部の近傍で、補強板がアームに
   プラグ溶接されていることを特徴とする請求項１に記載
   の掘削作業機のアーム補強構造。
3. 【請求項３】 シリンダ取付リブのアーム長手方向の端
   部に対応する位置で、補強板がアームにプラグ溶接され
   ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の掘削作
   業機のアーム補強構造。
4. 【請求項４】 補強板はアーム先端側の掘削具取付支点
   まで延設されて、該掘削具取付支点に溶接固定されてい
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の掘
   削作業機のアーム補強構造。
5. 【請求項５】 補強板の、アーム基端側に、該補強板の
   板厚のよりも薄い板厚の第２の補強板を、前記補強板か
   らアーム長手方向に延出するように設け、この第２の補
   強板をアームに溶接固定したことを特徴とする請求項１
   〜４のいずれかに記載の掘削作業機のアーム補強構造。
6. 【請求項６】 第２の補強板の板厚が、補強板の板厚の
   略半分に形成されていることを特徴とする請求項５に記
   載の掘削作業機のアーム補強構造。
7. 【請求項７】 第２の補強板の延出方向の端部側の角部
   にアールをつけたことを特徴とする請求項５又は６に記
   載の掘削作業機のアーム補強構造。