JP2016089375A - 建設機械用ブーム - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量化を図りつつ十分な強度を確保することができる建設機械用ブームを提供する。
【解決手段】 標準よりも長尺なロングブーム１１を、左，右の側板１３，１３′、上板１５および下板１７からなる箱型構造体１２、フート部取付部材１９、アーム取付部材２０、ブームシリンダ取付部材２１により構成する。箱型構造体１２の各側板１３，１３′は、後側板１３Ａ，１３Ａ′、中間側板１３Ｂ，１３Ｂ′、前側板１３Ｃ，１３Ｃ′の３部材により構成し、後側板１３Ａ，１３Ａ′よりも前側板１３Ｃ，１３Ｃ′の板厚を薄く設定する。上板１５は、後上板１５Ａ、前上板１５Ｂの２部材により構成し、後上板１５Ａよりも前上板１５Ｂの板厚を薄く設定する。下板１７は、後下板１７Ａ、後寄り中間下板１７Ｂ、前寄り中間下板１７Ｃ、前下板１７Ｄの３部材により構成し、後下板１７Ａよりも前下板１７Ｄの板厚を薄く設定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、例えば油圧ショベルのフロント装置に作業腕として好適に用いられる建設機械用ブームに関する。

一般に、油圧ショベル等の建設機械に設けられるフロント装置は、基端側が車体の旋回フレームに俯仰動可能に連結されたブームと、該ブームの先端側に回動可能に連結されたアームと、該アームの先端側に回動可能に連結された掘削バケット等の作業具と、これらブーム、アーム、作業具を作動させるブームシリンダ、アームシリンダ、作業具シリンダとにより構成されている。

フロント装置を構成するブームは、左，右の側板、上板、下板とによって囲まれた閉断面構造をなす箱型構造体と、箱型構造体の後端に設けられ旋回フレームに回動可能に取付けられるフート部取付部材と、箱型構造体の前端に設けられアームが回動可能に取付けられるアーム取付部材と、箱型構造体の左，右の側板に設けられブームシリンダが取付けられるブームシリンダ取付部材とを含んで構成されている。

ところで、標準的なブームよりも前，後方向の長さ寸法が大きい、ロングブームと呼ばれる長尺なブームが知られている。このロングブームを備えた油圧ショベルは、標準的な長さを有するブームよりも深い位置まで土砂を掘削することができ、掘削作業の作業性を高めることができる（特許文献１）。

特開２０００−２４８５７２号公報

しかし、ロングブームは、標準的なブームに比較して長さ寸法が大きいために全体の重量が大きくなる。また、ロングブームを俯仰動させることにより、ロングブームの前端側には大きなモーメントが作用するので、ロングブームの長さが大きくなるほど、掘削作業時の掘削反力が大きくなる。

このため、ロングブームを備えた油圧ショベルにおいては、掘削作業時にフロント装置を円滑に作動させるため、ロングブームの軽量化を図ることが必要である。また、ロングブームの長さが大きくなるほど、掘削作業時の掘削反力が大きくなるので、ロングブームは、掘削反力を十分に受けることができるだけの強度を確保する必要がある。

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、軽量化を図りつつ十分な強度を確保することができる建設機械用ブームを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため本発明は、左，右方向で間隔をもって対面しつつ前，後方向に延びる左側板および右側板、該左，右の側板の上端側に溶接により接合される上板および前記左，右の側板の下端側に溶接により接合される下板を含み、横断面が四角形の閉断面構造をなす箱型構造体と、前記箱型構造体の後端に設けられ、前記左，右の側板、前記上板および前記下板の後端にそれぞれ溶接により接合されるフート部取付部材と、前記箱型構造体の前端に設けられ、前記左，右の側板、前記上板および前記下板の前端にそれぞれ溶接により接合されるアーム取付部材と、前記フート部取付部材よりも前側位置で前記箱型構造体の前記左，右の側板に溶接により接合されブームシリンダが取付けられるブームシリンダ取付部材とを備えてなる建設機械用ブームに適用される。

本発明の特徴は、前記左，右の側板は、前記フート部取付部材に接合される後側板と、該後側板の前側に接合されて山形状に折曲がり前記ブームシリンダ取付部材が接合される中間側板と、該中間側板の前側に接合されると共に前記アーム取付部材に接合される長尺な前側板とからなる３部材により構成し、前記上板は、前記フート部取付部材に接合されると共に前記中間側板に対応する部位が山形状に折曲った後上板と、該後上板の前側に接合されると共に前記アーム取付部材に接合される長尺な前上板とからなる２部材により構成し、前記下板は、前記フート部取付部材に接合される後下板と、該後下板の前側に接合されると共に前記中間側板に対応する部位が山形状に折曲った後寄り中間下板と、該後寄り中間下板の前側に接合される前寄り中間下板と、該前寄り中間下板の前側に接合されると共に前記アーム取付部材に接合される前下板とからなる４部材により構成し、前記左，右の側板、前記上板および前記下板は、前記フート部取付部材から前記アーム取付部材に向けて板厚が薄くなる構成とし、前記箱型構造体の内部には、前記フート部取付部材と前記ブームシリンダ取付部材との間に位置する後隔壁と、前記ブームシリンダ取付部材を挟んで前記後隔壁とは反対側に位置する中間隔壁と、前記中間隔壁と前記アーム取付部材との間に位置する前隔壁とを設ける構成としたことにある。

本発明によれば、箱型構造体を構成する左，右の側板、上板、下板は、フート部取付部材からアーム取付部材に向けて板厚が薄く（小さく）なるので、箱型構造体全体の軽量化を図ることができる。しかも、箱型構造体の前端側（アーム取付部材側）は、後端側（フート部取付部材側）に比較して軽量化されるので、フート部取付部材を中心としてブームの前端側を回動させたときのモーメントを低減することができ、ブームの強度を高めることができる。

本発明の実施の形態によるロングブームを備えた油圧ショベルを示す正面図である。 ロングブームを備えた油圧ショベルの平面図である。 ロングブームを単体で示す正面図である。 ロングブームを単体で示す平面図である。 ロングブームを構成する各板材等を示す分解斜視図である。 左，右の側板および上板から下板、フート部取付部材、アーム取付部材を取外した状態を示す分解斜視図である。 後側板、フート部取付部材等を図３中の矢示VII−VII方向からみた拡大断面図である。 中間側板、ブームシリンダ取付部材等を図３中の矢示VIII−VIII方向からみた拡大断面図である。 前側板、アーム取付部材等を図３中の矢示IX−IX方向からみた拡大断面図である。 後上板、後下板、後寄り中間下板、前寄り中間下板、後隔壁、中間隔壁、フート部取付部材等を図４中の矢示Ｘ−Ｘ方向からみた断面図である。 前上板、前下板、前寄り中間下板、前隔壁、アーム取付部材等を図４中の矢示XI−XI方向からみた断面図である。

以下、本発明の実施の形態による建設機械用ブームを、油圧ショベルのロングブームに適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

油圧ショベル１は、例えばクローラ式の自走可能な下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に搭載され、下部走行体２と共に車体を構成する上部旋回体３と、上部旋回体３の前側に俯仰動可能に設けられた後述のフロント装置８とを含んで構成されている。

ここで、上部旋回体３は、支持構造体となる旋回フレーム４と、該旋回フレーム４の左前側に搭載され内部に運転席、各種の操作レバー・ペダル等（いずれも図示せず）が配設されたキャブ５と、フロント装置８との重量バランスをとるため旋回フレーム４の後部に取付けられたカウンタウエイト６と、該カウンタウエイト６の前側に設けられたエンジン（図示せず）と、該エンジンによって駆動される油圧ポンプ（図示せず）と、該油圧ポンプから吐出した作動油の圧油を各種の油圧アクチュエータに選択的に給排（供給または排出）する制御弁装置（図示せず）と、キャブ５とカウンタウエイト６との間に設けられエンジン、油圧ポンプ等を覆う外装カバー７とを含んで構成されている。

フロント装置８は、上部旋回体３を構成する旋回フレーム４の前端側に俯仰動可能に設けられている。ここで、フロント装置８は、後述するロングブーム１１と、ロングブーム１１の前端側に回動可能に取付けられ、アームシリンダ９Ａによって作動する長尺なアーム９と、アーム９の前端側に回動可能に設けられ、バケットシリンダ１０Ａによって作動する小容量のバケット１０とを含んで構成されている。

即ち、フロント装置８は、特別に長く設計されたロングブーム１１および長尺なアーム９と、小容量のバケット１０とを備えたロングフロントとして構成されている。これにより、フロント装置８は、標準のブームおよびアームを備えた標準的なフロント装置と比較して、長大な作業半径と掘削長さを実現できるようにしている。

次に、本実施の形態に用いられるロングブーム１１について説明する。

ロングブーム１１は、旋回フレーム４の前側に俯仰動可能に取付けられている。このロングブーム１１は、前，後方向に延びる後述の箱型構造体１２と、後端側に位置して旋回フレーム４に俯仰動可能に取付けられる後述のフート部取付部材１９と、前端側に位置してアーム９が取付けられる後述のアーム取付部材２０と、後述のブームシリンダ取付部材２１とを含んで構成されている。ここで、ロングブーム１１は、前，後方向の後側（フート部取付部材１９側）が屈曲した形状、即ち、全体として略「へ」の字状（略「Ｌ」字状）に形成されている。

具体的には、ロングブーム１１は、フート部取付部材１９の前側で山形状に折曲げられた折曲部１１Ａと、フート部取付部材１９から折曲部１１Ａまでの間で直線状に延びる基端側直線部１１Ｂと、折曲部１１Ａからアーム取付部材２０までの間で直線状に延び基端側直線部１１Ｂよりも長い直線部としての先端側直線部１１Ｃとを含んで構成され、ブームシリンダ１１Ｄにより旋回フレーム４に対して上，下方向に俯仰動されるものである。

ここで、図３に示すように、フート部取付部材１９のボス部１９Ａとブームシリンダ取付部材２１のボス部２１Ａとの間の長さ寸法をＬ１とし、アーム取付部材２０のピン挿通孔２０Ｂ１とブームシリンダ取付部材２１のボス部２１Ａとの間の長さ寸法をＬ２とすると、ロングブーム１１の長さ寸法Ｌ１と長さ寸法Ｌ２とは、下記の数１式の関係に設定されている。

より好ましくは、長さ寸法Ｌ１と長さ寸法Ｌ２とは、下記の数２式の関係に設定されている。

次に、ロングブーム１１を構成する箱型構造体１２について説明する。

箱型構造体１２は、ロングブーム１１の本体部分を構成するものである。図３ないし図６に示すように、箱型構造体１２は、左，右方向で間隔をもって対面しつつ前，後方向に延びた左側板１３，右側板１３′と、各側板１３，１３′の上端側に溶接により接合された上板１５と、各側板１３，１３′の下端側に溶接により接合された下板１７とを含み、横断面が四角形の閉断面構造をもって形成されている。

左側板１３は、箱型構造体１２の左側面を形成し、右側板１３′は、箱型構造体１２の右側面を形成している。なお、左側板１３と右側板１３′とは互いに同一な形状に形成されるため、左側板１３について説明し、右側板１３′については、左側板１３に対応する符号にダッシュ（′）を付し、その説明は省略する。

図５に示すように、左側板１３は、前，後方向の後端側（フート部取付部材１９側）に位置し、後述する左フート側接合板１９Ｂに溶接によって接合される後側板１３Ａと、後側板１３Ａの前端に溶接によって接合される中間側板１３Ｂと、中間側板１３Ｂの前端に溶接によって接合され、前端が後述する左アーム側接合板２０Ａに接合される前側板１３Ｃとの３部材により構成されている。

ここで、後側板１３Ａ、中間側板１３Ｂ、前側板１３Ｃは、それぞれ鋼板材をプレス成形することにより形成されている。後側板１３Ａは、後端から前端に向けて上，下方向の幅寸法が漸次大きくなる台形状に形成され、中間側板１３Ｂは、前，後方向の中間部が上向きに折曲がる山形状に形成され、前側板１３Ｃは、後端から前端に向けて上，下方向の幅寸法が漸次小さくなる長尺な台形状に形成されている。中間側板１３Ｂには円形の打抜き穴１３Ｂ１が形成され、該打抜き穴１３Ｂ１には、後述するブームシリンダ取付部材２１の左鍔部２１Ｂが接合される。

後側板１３Ａの後端は、フート部取付部材１９の左フート側接合板１９Ｂに突合せ溶接され、後側板１３Ａと左フート側接合板１９Ｂとは、接合部位１４Ａを介して接合される（図７参照）。後側板１３Ａの前端は、中間側板１３Ｂの後端に突合せ溶接され、後側板１３Ａと中間側板１３Ｂとは、接合部位１４Ｂを介して接合される。

一方、中間側板１３Ｂの前端は、前側板１３Ｃの後端に突合せ溶接され、中間側板１３Ｂと前側板１３Ｃとは、接合部位１４Ｃを介して接合される（図８参照）。前側板１３Ｃの前端は、アーム取付部材２０の左アーム側接合板２０Ａに突合せ溶接され、前側板１３Ｃと左アーム側接合板２０Ａとは、接合部位１４Ｄを介して接合される（図９参照）。

ここで、図７ないし図９に示すように、後側板１３Ａの板厚をＡ１、中間側板１３Ｂの板厚をＡ２、前側板１３Ｃの板厚をＡ３、フート部取付部材１９の左フート側接合板１９Ｂの板厚をＡ４、アーム取付部材２０の左アーム側接合板２０Ａの板厚をＡ５とすると、各板厚Ａ１ないしＡ５は、下記の数３式の関係に設定されている。

この場合、中間側板１３Ｂの板厚Ａ２は後側板１３Ａの板厚Ａ１よりも薄く（Ａ２＜Ａ１）、前側板１３Ｃの板厚Ａ３は中間側板１３Ｂの板厚Ａ２よりも薄く（Ａ３＜Ａ２）設定することが好ましい。これにより、左側板１３は、後側に比較して前側が軽量化され、ロングブーム１１が俯仰動作したときにロングブーム１１の前端側に作用するモーメントを低減することができる。

フート部取付部材１９を構成する左フート側接合板１９Ｂの板厚Ａ４は、後側板１３Ａの板厚Ａ１よりも大きく（Ａ４＞Ａ１）設定し、アーム取付部材２０を構成する左アーム側接合板２０Ａの板厚Ａ５は、前側板１３Ｃの板厚Ａ３よりも大きく（Ａ３＜Ａ５）設定することが好ましい。これにより、ロングブーム１１を構成するフート部取付部材１９、アーム取付部材２０の強度を確保することができる。

一方、右側板１３′も、左側板１３と同様に、後側板１３Ａ′、中間側板１３Ｂ′、前側板１３Ｃ′の３部材により構成されている。そして、右側板１３′を構成する後側板１３Ａ′、中間側板１３Ｂ′、前側板１３Ｃ′、フート部取付部材１９を構成する右フート側接合板１９Ｃ、アーム取付部材２０を構成する右アーム側接合板２０Ｂの板厚も、上述した左側板１３と同様な関係を有している。

ここで、図７に示すように、左，右の後側板１３Ａ，１３Ａ′には、中間側板１３Ｂとの接合部位１４Ｂの近傍からフート部取付部材１９に向けて左，右方向の間隔が徐々に拡開するように折曲げられた折曲開始部位１３Ａ１，１３Ａ１′が設けられている。この折曲開始部位１３Ａ１，１３Ａ１′の近傍には、後述する後隔壁２３が設けられる。

上板１５は、左側板１３および右側板１３′の上端側に溶接により接合されている。上板１５は、前，後方向の後側に位置し、フート部取付部材１９に接合される後上板１５Ａと、前，後方向の前側に位置し、後端が後上板１５Ａの前端に接合されると共に前端がアーム取付部材２０の連結板２０Ｃに接合される前上板１５Ｂとの２部材により構成されている。

ここで、後上板１５Ａ、前上板１５Ｂは、それぞれ鋼板材をプレス成形することにより形成されている。図４および図５に示すように、後上板１５Ａのうち左，右の後側板１３Ａ，１３Ａ′の折曲開始部位１３Ａ１，１３Ａ１′よりも後側となる部位は、フート部取付部材１９に向けて左，右方向の幅寸法が漸次拡開する台形状をなし、折曲開始部位１３Ａ１，１３Ａ１′よりも前側となる部位は、前，後方向に延びる狭幅な長方形状をなしている。また、後上板１５Ａの前，後方向の中間部は、左，右の中間側板１３Ｂ，１３Ｂ′の上端側に形成された山形状の輪郭線に対応して山形状に折曲げられている。一方、前上板１５Ｂは、後上板１５Ａの前端側に対応する左，右方向の幅寸法をもった長尺な長方形状に形成され、後上板１５Ａからアーム取付部材２０に向けて直線的に延びている。

後上板１５Ａの後端は、フート部取付部材１９の後述するボス部１９Ａに溶接され、後上板１５Ａとボス部１９Ａとは、接合部位１６Ａを介して接合される（図１０参照）。後上板１５Ａの前端は、前上板１５Ｂの後端に突合せ溶接され、後上板１５Ａと前上板１５Ｂとは、接合部位１６Ｂを介して接合される。前上板１５Ｂの前端は、アーム取付部材２０の後述する連結板２０Ｃの上端に突合せ溶接され、前上板１５Ｂと連結板２０Ｃとは、接合部位１６Ｃを介して接合される（図１１参照）。

ここで、図１０および図１１に示すように、後上板１５Ａの板厚をＢ１、前上板１５Ｂの板厚をＢ２、アーム取付部材２０の連結板２０Ｃの板厚をＢ３とすると、各板厚Ｂ１ないしＢ３は、下記の数４式の関係に設定されている。

この場合、前上板１５Ｂの板厚Ｂ２は後上板１５Ａの板厚Ｂ１よりも薄く（Ｂ２＜Ｂ１）設定することが好ましい。これにより、上板１５は、後側に比較して前側が軽量化され、ロングブーム１１が俯仰動作したときにロングブーム１１の前端側に作用するモーメントを低減することができる。

下板１７は、左側板１３および右側板１３′の下端側に溶接により接合されている。下板１７は、前，後方向の後側に位置し、フート部取付部材１９に接合される後下板１７Ａと、後下板１７Ａの前端に接合される後寄り中間下板１７Ｂと、後寄り中間下板１７Ｂの前端に接合される前寄り中間下板１７Ｃと、前寄り中間下板１７Ｃの前端に接合されると共に前端がアーム取付部材２０の連結板２０Ｃに接合される前下板１７Ｄとの４部材により構成されている。

ここで、後下板１７Ａ、後寄り中間下板１７Ｂ、前寄り中間下板１７Ｃ、前下板１７Ｄは、それぞれ鋼板材をプレス成形することにより形成されている。図５に示すように、後下板１７Ａは、フート部取付部材１９に向けて左，右方向の幅寸法が漸次拡開する台形状に形成されている。後寄り中間下板１７Ｂは、前，後方向に延びる長方形状をなし、その中間部には、左，右の中間側板１３Ｂ，１３Ｂ′の下端側に形成された山形状の輪郭線に対応して山形状に折曲げられている。前寄り中間下板１７Ｃおよび前下板１７Ｄは、前上板１５Ｂに対応する左，右方向の幅寸法をもった長方形状に形成されている。

後下板１７Ａの後端は、フート部取付部材１９のボス部１９Ａに溶接され、後下板１７Ａとボス部１９Ａとは、接合部位１８Ａを介して接合される（図１０参照）。後下板１７Ａの前端は、後寄り中間下板１７Ｂの後端に突合せ溶接され、後下板１７Ａと後寄り中間下板１７Ｂとは、接合部位１８Ｂを介して接合される。後寄り中間下板１７Ｂの前端は、前寄り中間下板１７Ｃの後端に突合せ溶接され、後寄り中間下板１７Ｂと前寄り中間下板１７Ｃとは、接合部位１８Ｃを介して接合される。前寄り中間下板１７Ｃの前端は、前下板１７Ｄの後端に突合せ溶接され、前寄り中間下板１７Ｃと前下板１７Ｄとは、接合部位１８Ｄを介して接合される（図１１参照）。前下板１７Ｄの前端は、アーム取付部材２０の連結板２０Ｃの下端に突合せ溶接され、前下板１７Ｄと連結板２０Ｃとは、接合部位１８Ｅを介して接合される。

ここで、図１０および図１１に示すように、後下板１７Ａの板厚をＣ１、後寄り中間下板１７Ｂの板厚をＣ２、前寄り中間下板１７Ｃの板厚をＣ３、前下板１７Ｄの板厚をＣ４、アーム取付部材２０の連結板２０Ｃの板厚をＢ３とすると、前記各板厚Ｃ１ないしＣ４とＢ３とは、下記の数５式の関係に設定されている。

この場合、前下板１７Ｄの板厚Ｃ４は後下板１７Ａの板厚Ｃ１よりも薄く（Ｃ４＜Ｃ１）設定することが好ましい。これにより、下板１７は、後側に比較して前側が軽量化され、ロングブーム１１が俯仰動作したときにロングブーム１１の前端側に作用するモーメントを低減することができる。

次に、箱型構造体１２に設けられたフート部取付部材１９、アーム取付部材２０、ブームシリンダ取付部材２１、アームシリンダブラケット２２について説明する。

フート部取付部材１９は、箱型構造体１２の後端に設けられている。このフート部取付部材１９は、油圧ショベル１の旋回フレーム４に連結ピン（図示せず）を介して回動可能に取付けられるものである。ここで、フート部取付部材１９は、左，右方向に延びる円筒状のボス部１９Ａと、ボス部１９Ａの左端側に設けられた左フート側接合板１９Ｂと、ボス部１９Ａの右端側に設けられた右フート側接合板１９Ｃとにより構成されている。

フート部取付部材１９の左フート側接合板１９Ｂは、左側板１３を構成する後側板１３Ａの後端に溶接によって接合され、フート部取付部材１９の右フート側接合板１９Ｃは、右側板１３′を構成する後側板１３Ａ′の後端に溶接によって接合される。一方、フート部取付部材１９のボス部１９Ａには、上板１５を構成する後上板１５Ａの後端と、下板１７を構成する後下板１７Ａの後端とが、それぞれ溶接によって接合される。

アーム取付部材２０は、箱型構造体１２の前端に設けられている。このアーム取付部材２０は、アーム９の基端側が連結ピン（図示せず）を介して回動可能に取付けられるものである。ここで、アーム取付部材２０は、左，右方向で対面する左アーム側接合板２０Ａ，右アーム側接合板２０Ｂと、これら左，右のアーム側接合板２０Ａ，２０Ｂ間を一体的に連結する略Ｖ字状の連結板２０Ｃとにより構成されている。左，右のアーム側接合板２０Ａ，２０Ｂには、前記連結ピンが挿通されるピン挿通孔２０Ａ１，２０Ｂ１が形成されると共に、ピン挿通孔２０Ａ１，２０Ｂ１の周囲を補強する補強板２０Ａ２，２０Ｂ２が設けられている（図９参照）。

左アーム側接合板２０Ａは、左側板１３を構成する前側板１３Ｃの前端に溶接によって接合され、右アーム側接合板２０Ｂは、右側板１３′を構成する前側板１３Ｃ′の前端に溶接によって接合される。一方、連結板２０Ｃの上端は、上板１５を構成する前上板１５Ｂの前端に溶接によって接合され、連結板２０Ｃの下端は、下板１７を構成する前下板１７Ｄの前端に溶接によって接合される。

ブームシリンダ取付部材２１は、フート部取付部材１９よりも前側に位置して箱型構造体１２の左，右の側板１３，１３′に設けられている。このブームシリンダ取付部材２１は、ブームシリンダ１１Ｄのロッド先端が回動可能にピン結合されるものである。ここで、ブームシリンダ取付部材２１は、左，右方向に延びる円筒状のボス部２１Ａと、ボス部２１Ａの左端側に設けられた環状の左鍔部２１Ｂと、ボス部２１Ａの右端側に設けられた右鍔部２１Ｃとにより構成されている。左鍔部２１Ｂは、左側板１３の中間側板１３Ｂに形成された打抜き穴１３Ｂ１の周囲に溶接によって接合され、右鍔部２１Ｃは、右側板１３′の中間側板１３Ｂ′に形成された打抜き穴１３Ｂ１′の周囲に溶接によって接合される。

アームシリンダブラケット２２は、アーム取付部材２０よりも後側に位置して上板１５の前上板１５Ｂに溶接によって接合され、前，後方向に延在している。図４に示すように、アームシリンダブラケット２２は、左，右方向で間隔をもって対面する左，右一対の板体からなり、アームシリンダ９Ａのボトム側が回動可能に取付けられるものである。ここで、アームシリンダブラケット２２は、左，右の板体の間隔が一定（平行）となってアームシリンダ９Ａのボトム側が取付けられるシリンダ取付部位２２Ａと、シリンダ取付部位２２Ａから後方に向けて左，右の板体の間隔が漸次広がり、後端部が左，右の側板１３，１３′の上方まで拡開する拡開部位２２Ｂとにより、上方からみて略八の字状に形成されている。

これにより、アームシリンダ９Ａからアームシリンダブラケット２２のシリンダ取付部位２２Ａに伝わる荷重を、拡開部位２２Ｂに沿って上板１５から左，右の側板１３，１３′へと逃がし、アームシリンダブラケット２２の周囲の強度を確保することができる構成となっている。また、アームシリンダブラケット２２の前端部２２Ｃの近傍には、後述する前隔壁２５が設けられている。

次に、箱型構造体１２の内部に設けられた後隔壁２３、中間隔壁２４、前隔壁２５について説明する。

後隔壁２３は、フート部取付部材１９とブームシリンダ取付部材２１との間に位置し、左，右の後側板１３Ａ，１３Ａ′の前側部位に設けられた折曲開始部位１３Ａ１，１３Ａ１′の近傍に配置されている。後隔壁２３は、箱型構造体１２の断面形状に対応する四角形の平板からなり、左，右の側板１３，１３′の後側板１３Ａ，１３Ａ′、上板１５の後上板１５Ａ、下板１７の後下板１７Ａの内側面に溶接により接合されている。

中間隔壁２４は、ブームシリンダ取付部材２１を挟んで後隔壁２３とは反対側に位置し、左，右の中間側板１３Ｂ，１３Ｂ′の前側部位に配置されている。中間隔壁２４は、箱型構造体１２の断面形状に対応する四角形の平板からなり、左，右の側板１３，１３′の中間側板１３Ｂ，１３Ｂ′、上板１５の後上板１５Ａ、下板１７の後寄り中間下板１７Ｂの内側面に溶接により接合されている。

前隔壁２５は、中間隔壁２４とアーム取付部材２０との間に位置し、アームシリンダブラケット２２の前端部２２Ｃの近傍に配置されている。前隔壁２５は、箱型構造体１２の断面形状に対応する四角形の平板からなり、左，右の側板１３，１３′の前側板１３Ｃ，１３Ｃ′、上板１５の前上板１５Ｂ、下板１７の前寄り中間下板１７Ｃの内側面に溶接により接合されている。

ここで、図３に示すように、アーム取付部材２０のピン挿通孔２０Ｂ１とブームシリンダ取付部材２１のボス部２１Ａとの間の長さ寸法をＬ２とし、ブームシリンダ取付部材２１のボス部２１Ａと前隔壁２５との間の長さ寸法をＬ３とし、前隔壁２５とアーム取付部材２０のピン挿通孔２０Ｂ１と間の長さ寸法をＬ４とすると、各長さ寸法Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、下記の数６式の関係に設定されている。

一方、後隔壁２３は、下板１７の後下板１７Ａと後寄り中間下板１７Ｂとの接合部位１８Ｂを基準として後下板１７Ａ側に配置され、中間隔壁２４は、下板１７の後寄り中間下板１７Ｂと前寄り中間下板１７Ｃとの接合部位１８Ｃを基準として前寄り中間下板１７Ｃ側に配置されている（図１０参照）。従って、各側板１３，１３′、上板１５、下板１７を接合して箱型構造体１２を形成するときに、後下板１７Ａと前寄り中間下板１７Ｃとの間に後寄り中間下板１７Ｂを接合する前段階で、後隔壁２３を、左，右の後側板１３Ａ，１３Ａ′、後上板１５Ａ、後下板１７Ａの内側面に溶接することができると共に、中間隔壁２４を、左，右の中間側板１３Ｂ，１３Ｂ′、後上板１５Ａ、前寄り中間下板１７Ｃの内側面に溶接することができる。

さらに、前隔壁２５は、下板１７の前寄り中間下板１７Ｃと前下板１７Ｄとの接合部位１８Ｄを基準として前寄り中間下板１７Ｃ側に配置されている（図１１参照）。従って、前寄り中間下板１７Ｃとアーム取付部材２０の連結板２０Ｃとの間に前下板１７Ｄを接合する前段階で、前隔壁２５を、左，右の前側板１３Ｃ，１３Ｃ′、上板１５の前上板１５Ｂ、下板１７の前寄り中間下板１７Ｃの内側面に溶接することができる。

本実施の形態によるロングブーム１１は上述の如き構成を有するもので、次に、ロングブーム１１の製造工程について、図５ないし図１１を参照して説明する。

左側板１３を形成するときには、後側板１３Ａと中間側板１３Ｂとを、接合部位１４Ｂの位置で突合せ溶接し、中間側板１３Ｂと前側板１３Ｃとを、接合部位１４Ｃの位置で突合せ溶接する。これにより、後側板１３Ａ、中間側板１３Ｂ、後側板１３Ｃの３部材を溶接によって接合してなる左側板１３が形成される。右側板１３′についても、左側板１３と同様に、後側板１３Ａ′と中間側板１３Ｂ′と前側板１３Ｃ′とを突合せ溶接することにより、後側板１３Ａ′、中間側板１３Ｂ′、後側板１３Ｃ′の３部材を溶接によって接合してなる右側板１３′が形成される。

上板１５を形成するときには、後上板１５Ａと前上板１５Ｂとを、接合部位１６Ｂの位置で突合せ溶接する。これにより、後上板１５Ａ、前上板１５Ｂの２部材を溶接によって接合してなる上板１５が形成される。

次に、左，右の側板１３，１３′の間に、後隔壁２３、中間隔壁２４、前隔壁２５、ブームシリンダ取付部材２１を配置した状態で、各側板１３，１３′の上端側に上板１５を溶接する。また、左，右の側板１３，１３′の打抜き穴１３Ｂ１，１３Ｂ１′に、ブームシリンダ取付部材２１の左，右の鍔部２１Ｂ，２１Ｃを溶接する。また、後隔壁２３を、左，右の後側板１３Ａ，１３Ａ′、後上板１５Ａの内側面に溶接し、中間隔壁２４を、左，右の中間側板１３Ｂ，１３Ｂ′、後上板１５Ａの内側面に溶接し、前隔壁２５を、左，右の前側板１３Ｃ，１３Ｃ′、前上板１５Ｂの内側面に溶接する。さらに、上板１５を構成する前上板１５Ｂの外側面に、アームシリンダブラケット２２を溶接する。

次に、各側板１３，１３′と上板１５の後端にフート部取付部材１９を接合する。即ち、左側板１３を構成する後側板１３Ａの後端を、フート部取付部材１９の左フート側接合板１９Ｂに接合部位１４Ａの位置で突合せ溶接し、右側板１３′を構成する後側板１３Ａ′の後端を、フート部取付部材１９の右フート側接合板１９Ｃに接合部位１４Ａの位置で突合せ溶接する。さらに、上板１５を構成する後上板１５Ａの後端を、フート部取付部材１９のボス部１９Ａに接合部位１６Ａの位置で溶接する。

一方、各側板１３，１３′と上板１５の前端にアーム取付部材２０を接合する。即ち、左側板１３を構成する前側板１３Ｃの前端を、アーム取付部材２０を構成する左アーム側接合板２０Ａに接合部位１４Ｄの位置で突合せ溶接すると共に、右側板１３′を構成する前側板１３Ｃ′の前端を、アーム取付部材２０を構成する右アーム側接合板２０Ｂに接合部位１４Ｄの位置で突合せ溶接する。また、上板１５を構成する前上板１５Ｂの前端を、アーム取付部材２０を構成する連結板２０Ｃの上端部に接合部位１６Ｃの位置で突合せ溶接する。

このようにして、缶組された左，右の側板１３，１３′と上板１５に対し、フート部取付部材１９、アーム取付部材２０、ブームシリンダ取付部材２１、アームシリンダブラケット２２、後隔壁２３、中間隔壁２４、前隔壁２５を組付けた状態で、左，右の側板１３，１３′の下端に、下板１７を構成する後下板１７Ａ、後寄り中間下板１７Ｂ、前寄り中間下板１７Ｃ、前下板１７Ｄを接合する。

まず、後下板１７Ａを、左，右の後側板１３Ａ，１３Ａ′の下端に溶接すると共に、後下板１７Ａの後端を、フート部取付部材１９のボス部１９Ａに接合部位１６Ａの位置で溶接する。一方、前寄り中間下板１７Ｃを、左，右の中間側板１３Ｂ，１３Ｂ′と左，右の前側板１３Ｃ，１３Ｃ′の下端に溶接する。これにより、各側板１３，１３′の下端側は、後下板１７Ａと前寄り中間下板１７Ｃが接合された範囲が閉塞され、後寄り中間下板１７Ｂと前下板１７Ｄに対応する範囲が開口した状態となる。

そして、後寄り中間下板１７Ｂを各側板１３，１３′の下端に接合する前段階で、作業者は、左，右の中間側板１３Ｂ，１３Ｂ′間に溶接トーチ（図示せず）を挿入する。そして、作業者は、後隔壁２３の下端を後下板１７Ａに溶接すると共に、中間隔壁２４の下端を前寄り中間下板１７Ｃに溶接する。これと同様に、前下板１７Ｄを各側板１３，１３′の下端に接合する前段階で、作業者は、左，右の前側板１３Ｃ，１３Ｃ′間に溶接トーチ（図示せず）を挿入し、前隔壁２５の下端を前寄り中間下板１７Ｃに溶接する。

後隔壁２３の下端を後下板１７Ａに接合し、中間隔壁２４の下端を前寄り中間下板１７Ｃに接合した後には、後寄り中間下板１７Ｂを、左，右の中間側板１３Ｂ，１３Ｂ′の下端に溶接する。後寄り中間下板１７Ｂの後端は、接合部位１８Ｂの位置で後下板１７Ａの前端に突合せ溶接し、後寄り中間下板１７Ｂの前端は、接合部位１８Ｃの位置で前寄り中間下板１７Ｃの後端に突合せ溶接する。

一方、前隔壁２５の下端を前寄り中間下板１７Ｃに接合した後には、前下板１７Ｄを、左，右の前側板１３Ｃ，１３Ｃ′の下端に溶接する。前下板１７Ｄの後端は、接合部位１８Ｄの位置で前寄り中間下板１７Ｃの前端に突合せ溶接し、前下板１７Ｄの前端は、アーム取付部材２０を構成する連結板２０Ｃの下端部に、接合部位１８Ｅの位置で突合せ溶接する。これにより、各側板１３，１３′の下端側は、後下板１７Ａ、後寄り中間下板１７Ｂ、前寄り中間下板１７Ｃ、前下板１７Ｄによって閉塞される。

このようにして、左，右の側板１３，１３′、上板１５および下板１７によって囲まれた四角形の閉断面構造をなす箱型構造体１２と、フート部取付部材１９と、アーム取付部材２０と、ブームシリンダ取付部材２１と、アームシリンダブラケット２２と、箱型構造体１２の内部に設けられた各隔壁２３〜２５とを備えたロングブーム１１を製造することができる。

本実施の形態に係るロングブーム１１は、上述の如き構成を有するもので、次に、ロングブーム１１を備えた油圧ショベル１の動作について説明する。

まず、オペレータは、キャブ５に搭乗し、各種の操作レバー・ペダル等のうち走行用の操作レバー・ペダルを操作することにより、下部走行体２を走行させることができる。また、オペレータは、作業用の操作レバーを操作することにより、フロント装置８のロングブーム１１、アーム９、バケット１０を動作させ、例えば土砂の掘削作業を行うことができる。

ここで、本実施の形態では、ロングブーム１１の箱型構造体１２を構成する左，右の側板１３，１３′を、後側板１３Ａ，１３Ａ′、中間側板１３Ｂ，１３Ｂ′、前側板１３Ｃ，１３Ｃ′の３部材により構成し、後側板１３Ａ，１３Ａ′よりも前側板１３Ｃ，１３Ｃ′の板厚を薄く設定している。また、上板１５を後上板１５Ａ、前上板１５Ｂの２部材により構成し、後上板１５Ａよりも前上板１５Ｂの板厚を薄く設定している。さらに、下板１７を、後下板１７Ａ、後寄り中間下板１７Ｂ、前寄り中間下板１７Ｃ、前下板１７Ｄの３部材により構成し、後下板１７Ａよりも前下板１７Ｄの板厚を薄く設定している。

かくして、本実施の形態によれば、箱型構造体１２を構成する左，右の側板１３，１３′、上板１５および下板１７は、フート部取付部材１９からアーム取付部材２０に向けて板厚が薄く（小さく）なるので、箱型構造体１２の重量を低減し、ロングブーム１１全体の軽量化を図ることができる。しかも、箱型構造体１２の前端側（アーム取付部材２０側）が、後端側（フート部取付部材１９側）に比較して軽量化されるので、フート部取付部材１９を中心としてロングブーム１１の前端側を回動させたときのモーメントを低減することができ、ロングブーム１１の強度を高めることができる。

さらに、本実施の形態によれば、箱型構造体１２の内部には、フート部取付部材１９とブームシリンダ取付部材２１との間に位置する後隔壁２３と、ブームシリンダ取付部材２１を挟んで後隔壁２３とは反対側に位置する中間隔壁２４と、中間隔壁２４とアーム取付部材２０との間に位置する前隔壁２５とを設ける構成としている。

これにより、ロングブーム１１のうちフート部取付部材１９の周囲を、後隔壁２３によって補強することができ、ブームシリンダ取付部材２１の周囲を、後隔壁２３と中間隔壁２４とによって補強することができ、アームシリンダブラケット２２の周囲を前隔壁２５によって補強することができる。従って、標準のブームに比較して長さ寸法が大きなロングブーム１１を、その内部から３つの隔壁２３〜２５を用いて補強することにより、ロングブーム１１の強度を高めることができる。

本実施の形態では、フート部取付部材１９とブームシリンダ取付部材２１との間の長さ寸法Ｌ１と、アーム取付部材２０とブームシリンダ取付部材２１との間の長さ寸法Ｌ２とを、２．０Ｌ１≦Ｌ２≦３．７Ｌ１なる関係に設定し、より好ましくは、２．５Ｌ１≦Ｌ２≦３．５Ｌ１なる関係に設定している。これにより、ロングブーム１１を用いて深い位置まで掘削作業を行うことができる。

本実施の形態では、後隔壁２３は、後下板１７Ａと後寄り中間下板１７Ｂとの接合部位１８Ｂを基準として後下板１７Ａ側に配置され、中間隔壁２４は、後寄り中間下板１７Ｂと前寄り中間下板１７Ｃとの接合部位１８Ｃを基準として前寄り中間下板１７Ｃ側に配置されている。従って、左，右の側板１３，１３′の下端側に後寄り中間下板１７Ｂを接合する前に、左，右の側板１３，１３′間に溶接トーチを挿入し、後隔壁２３を後下板１７Ａに溶接すると共に中間隔壁２４を前寄り中間下板１７Ｃに溶接することができる。

一方、前隔壁２５は、前寄り中間下板１７Ｃと前下板１７Ｄとの接合部位１８Ｄを基準として前寄り中間下板１７Ｃ側に配置されている。従って、左，右の側板１３，１３′の下端側に前下板１７Ｄを接合する前に、左，右の側板１３，１３′間に溶接トーチを挿入し、前隔壁２５を前寄り中間下板１７Ｃに溶接することができる。この結果、例えば各隔壁２３〜２５を箱型構造体１２内に溶接するための作業孔や、溶接作業後に作業孔を閉塞する作業を不要にでき、ロングブーム１１を製造するときの作業性を高めることができる。

本実施の形態では、前隔壁２５の近傍に位置して前上板１５Ｂに設けられるアームシリンダブラケット２２を、アームシリンダ９Ａが取付けられるシリンダ取付部位２２Ａと、シリンダ取付部位２２Ａから後方に向けて左，右方向の間隔が広がる拡開部位２２Ｂとにより構成している。これにより、アームシリンダ９Ａからアームシリンダブラケット２２に伝わる荷重を、拡開部位２２Ｂに沿って前上板１５Ｂから左，右の側板１３，１３′へと逃がすことができ、アームシリンダブラケット２２の周囲の強度を確保することができる。従って、例えばアームシリンダブラケット２２を前，後方向から挟むように２枚の隔壁を設ける必要がなく、１枚の前隔壁２５を設けるだけでアームシリンダブラケット２２の周囲の強度を確保することができる。この結果、隔壁の枚数を減らすことによりロングブーム１１のさらなる軽量化を図ることができる。

本実施の形態では、アーム取付部材２０とブームシリンダ取付部材２１との間の長さ寸法をＬ２とし、ブームシリンダ取付部材２１と前隔壁２５との間の長さ寸法をＬ３とし、前隔壁２５とアーム取付部材２０との間の長さをＬ４としたときに、各長さ寸法Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を上記数６式の関係に設定している。これにより、前隔壁２５を、アーム取付部材２０とブームシリンダ取付部材２１との間の最適な位置、即ちアームシリンダブラケット２２の近傍位置に配置することができ、１枚の前隔壁２５を用いてアームシリンダブラケット２２の周囲の強度を確保することができる。

なお、実施の形態では、上板１５（前上板１５Ｂ）に設けたアームシリンダブラケット２２の前端部２２Ｃに対応する位置に、前隔壁２５を配置した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばアームシリンダブラケット２２の前端部２２Ｃから後端部までの範囲に対応する位置に、１枚の前隔壁２５を配置する構成としてもよい。

実施の形態では、フロント装置８を自走可能な車体（下部走行体２、上部旋回体３）に取付けた場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、フロント装置を固定された基台に取付けてもよい。さらに、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、ホイール式の油圧ショベルに適用してもよく、フロント装置を備えた各種の建設機械に広く適用することができる。

１ 油圧ショベル（建設機械）
１１ ロングブーム
１３ 左側板
１３Ａ，１３Ａ′ 後側板
１３Ｂ，１３Ｂ′ 中間側板
１３Ｃ，１３Ｃ′ 前側板
１３′ 右側板
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ 接合部位
１５ 上板
１５Ａ 後上板
１５Ｂ 前上板
１７ 下板
１７Ａ 後下板
１７Ｂ 後寄り中間下板
１７Ｃ 前寄り中間下板
１７Ｄ 前下板
１９ フート部取付部材
２０ アーム取付部材
２１ ブームシリンダ取付部材
２２ アームシリンダブラケット
２２Ａ シリンダ取付部位
２２Ｂ 拡開部位
２３ 後隔壁
２４ 中間隔壁
２５ 前隔壁

Claims (5)

1. 左，右方向で間隔をもって対面しつつ前，後方向に延びる左側板および右側板、該左，右の側板の上端側に溶接により接合される上板および前記左，右の側板の下端側に溶接により接合される下板を含み、横断面が四角形の閉断面構造をなす箱型構造体と、
   前記箱型構造体の後端に設けられ、前記左，右の側板、前記上板および前記下板の後端にそれぞれ溶接により接合されるフート部取付部材と、
   前記箱型構造体の前端に設けられ、前記左，右の側板、前記上板および前記下板の前端にそれぞれ溶接により接合されるアーム取付部材と、
   前記フート部取付部材よりも前側位置で前記箱型構造体の前記左，右の側板に溶接により接合されブームシリンダが取付けられるブームシリンダ取付部材とを備えてなる建設機械用ブームにおいて、
   前記左，右の側板は、前記フート部取付部材に接合される後側板と、該後側板の前側に接合されて山形状に折曲がり前記ブームシリンダ取付部材が接合される中間側板と、該中間側板の前側に接合されると共に前記アーム取付部材に接合される長尺な前側板とからなる３部材により構成し、
   前記上板は、前記フート部取付部材に接合されると共に前記中間側板に対応する部位が山形状に折曲った後上板と、該後上板の前側に接合されると共に前記アーム取付部材に接合される長尺な前上板とからなる２部材により構成し、
   前記下板は、前記フート部取付部材に接合される後下板と、該後下板の前側に接合されると共に前記中間側板に対応する部位が山形状に折曲った後寄り中間下板と、該後寄り中間下板の前側に接合される前寄り中間下板と、該前寄り中間下板の前側に接合されると共に前記アーム取付部材に接合される前下板とからなる４部材により構成し、
   前記左，右の側板、前記上板および前記下板は、前記フート部取付部材から前記アーム取付部材に向けて板厚が薄くなる構成とし、
   前記箱型構造体の内部には、前記フート部取付部材と前記ブームシリンダ取付部材との間に位置する後隔壁と、前記ブームシリンダ取付部材を挟んで前記後隔壁とは反対側に位置する中間隔壁と、前記中間隔壁と前記アーム取付部材との間に位置する前隔壁とを設ける構成としたことを特徴とする建設機械用ブーム。
2. 前記フート部取付部材と前記ブームシリンダ取付部材との間の長さ寸法をＬ１とし、前記アーム取付部材と前記ブームシリンダ取付部材との間の長さ寸法をＬ２とすると、前記長さ寸法Ｌ１と長さ寸法Ｌ２とは、２．０Ｌ１≦Ｌ２≦３．７Ｌ１なる関係に設定してなる請求項１に記載の建設機械用ブーム。
3. 前記後隔壁は、前記左，右の側板を構成する後側板の前側部位であって前記下板を構成する前記後下板と前記後寄り中間下板との接合部位を基準として前記後下板側に配置し、
   前記中間隔壁は、前記左，右の側板を構成する中間側板の前側部位であって前記下板を構成する前記後寄り中間下板と前記前寄り中間下板との接合部位を基準として前記前寄り中間下板側に配置し、
   前記前隔壁は、前記左，右の側板を構成する前側板の長さ方向の途中部位であって前記下板を構成する前記前寄り中間下板と前記前下板との接合部位を基準として前記前寄り中間下板側に配置してなる請求項１または２に記載の建設機械用ブーム。
4. 前記上板を構成する前記前上板には、前記前隔壁の近傍に位置し左，右方向で対面する一対の板体からなるアームシリンダブラケットを設け、
   前記アームシリンダブラケットは、前，後方向の前側に位置しアームシリンダが取付けられるシリンダ取付部位と、該シリンダ取付部位から後方に向けて左，右方向の間隔が広がる拡開部位とにより構成してなる請求項１，２または３に記載の建設機械用ブーム。
5. 前記上板を構成する前記前上板には、前記前隔壁の近傍に位置し左，右方向で対面する一対の板体からなるアームシリンダブラケットを設け、
   前記アーム取付部材と前記ブームシリンダ取付部材との間の長さ寸法をＬ２とし、前記ブームシリンダ取付部材と前記前隔壁との間の長さ寸法をＬ３とし、前記前隔壁と前記アーム取付部材との間の長さをＬ４とすると、前記長さ寸法Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、
   ０．４５Ｌ２≦Ｌ３≦０．７Ｌ２
   ０．３Ｌ２≦Ｌ４≦０．５５Ｌ２
   なる関係に設定してなる請求項１に記載の建設機械用ブーム。

Images