作业机械用动臂

摘要

本发明提供一种作业机械用动臂，其能够减小构成动臂部件钢板的板厚并且对动臂部件的纵向弯曲进行抑制。在具备对截面呈U状的上侧部件(42)和下侧部件(43)以使上侧平坦部(42a)和下侧平坦部(43a)对接的状态进行溶接而成的筒状的动臂部件(41)的作业机械用动臂(40)中，与在负荷于下方作用在动臂部件(41)的前端侧的情况下成为产生压缩应力的压缩部(B)与产生拉伸应力的拉伸部(A)的边界的应力中心点(P)相比，上侧部件(42)和下侧部件(43)的溶接部位(41b)位于压缩部(B)侧，并且，在溶接部位(41b)的内表面侧配置有加强部件(44)。

权利要求

1.一种作业机械用动臂，其具备：将具有上板部以及从所述上板部的宽度方向两侧向下方延伸的一对上侧平坦部的截面呈U状的上侧部件，和具有下板部以及从所述下板部的宽度方向两侧向上方延伸的一对下侧平坦部的截面呈U字状的下侧部件，以使所述上侧平坦部和下侧平坦部对接的状态进行溶接而成的筒状的动臂部件，所述作业机械用动臂的特征在于，

所述上侧部件和所述下侧部件由高张力钢板形成，与在朝向下方的负荷作用于所述动臂部件的前端侧的情况下成为产生压缩应力的压缩部与产生拉伸应力的拉伸部的边界的应力中心点相比，所述上侧部件和所述下侧部件的溶接部位位于压缩部侧处，并且，在所述溶接部位的内表面侧配置有加强部件，所述加强部件具有与所述溶接部位抵接的内贴部和从所述内贴部向内表面侧突出的加钢部。

2.根据权利要求1所述的作业机械用动臂，其特征在于，所述溶接部位被配置在使所述上侧平坦部的长度(L1)与下侧平坦部的长度(L2)之比(L1/L2)成为3～4的位置处。

3.根据权利要求1或2所述的作业机械用动臂，其特征在于，所述加强部件具有所述加钢部从所述内贴部的上下方向端部起弯曲延伸的截面呈L字的形状。

4.根据权利要求1所述的作业机械用动臂，其特征在于，所述内贴部以及所述加钢部以跨及所述动臂部件的全长的方式设置。

5.根据权利要求1所述的作业机械用动臂，其特征在于，所述内贴部以跨及所述动臂部件的全长的方式设置，所述加钢部在所述动臂部件的长度方向上局部性地设置。

6.根据权利要求1所述的作业机械用动臂，其特征在于，所述上侧平坦部和所述下侧平坦部以内表面平坦的方式而被对接在一起，所述加强部件以所述内贴部跨接所述上侧平坦部和所述下侧平坦部的方式而被配置在所述溶接部位内表面侧。

说明书

作业机械用动臂

技术领域

[0001] 本发明涉及一种被应用在例如起重装置等具备动臂的作业机械中的作业机械用动臂。

背景技术

[0002] 一直以来，作为这种作业机械用动臂，公知一种具备在宽度方向两侧设置了平坦部的筒状的动臂部件的作业机械用动臂(例如，参照专利文献1)。

[0003] 在所述作业机械用动臂中，通过减小构成动臂部件的钢板的板厚来实现轻量化。

[0004] 在先技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本特开2003-312996号公报

发明内容

[0007] 发明所要解决的问题

[0008] 在所述作业机械用动臂中，虽然能够通过减小构成动臂部件的钢板的板厚来来实现轻量化，但是在由于刚性下降，因此在负荷作用到了动臂部件上的情况下，平坦部容易发生纵向弯曲。

[0009] 本发明的目的在于提供一种能够在减小构成动臂部件的钢板的板厚的同时抑制动臂部件的纵向弯曲的作业机械用动臂。

[0010] 用于解决问题的手段

[0011] 本发明的一个实施方式所涉及的作业机械用动臂具备：将具有上板部以及从所述上板部的宽度方向两侧向下方延伸的一对上侧平坦部的截面呈U状的上侧部件，和具有下板部以及从所述下板部的宽度方向两侧向上方延伸的一对下侧平坦部的截面呈U字状的下侧部件，以使所述上侧平坦部和下侧平坦部对接的状态进行溶接而成的筒状的动臂部件，所述作业机械用动臂的特征在于，所述上侧部件和所述下侧部件由高张力钢板形成，与在朝向下方的负荷作用于所述动臂部件的前端侧的情况下成为产生压缩应力的压缩部与产生拉伸应力的拉伸部的边界的应力中心点相比，所述上侧部件和所述下侧部件的溶接部位位于压缩部侧处，并且，在所述溶接部位的内表面侧配置有加强部件，所述加强部件具有与所述溶接部位抵接的内贴部和从所述内贴部向内表面侧突出的加钢部。

[0012] 由此，由于通过加强部件而使动臂部件的平坦部的容易发生纵向弯曲的部分被加强，因此能够提高动臂部件的纵向弯曲强度。

[0013] 本发明的有益效果如下：

[0014] 根据本发明，由于能够通过作为内贴金属而被配置在溶接部位处的加强部件而使动臂部件的纵向弯曲强度提高，因此能够减小构成动臂部件的钢板的板厚，从而能够实现动臂部件的轻量化。

附图说明

[0015] 图1示出表示本发明的一个实施方式的移动式起重机的侧视图。

[0016] 图2示出动臂部件的侧视图。

[0017] 图3示出动臂部件的正面剖视图。

[0018] 图4示出表示动臂的伸出状态的侧视图。

具体实施方式

[0019] 图1至图4为表示本发明的一个实施方式的图。

[0020] 如图1所示，具备本发明的作业机械用动臂的移动式起重机1具备：用于在一般的道路和作业区域内行驶的下部行驶体10，相对于下部行驶体10在水平方向上旋转自如地被设置的上部旋转体20。

[0021] 下部行驶体10具备：设置在于前后方向上延伸的车架的前侧以及后侧的宽度方向两侧的车轮11，设置在车架的前端部以及后端部的宽度方向两侧的外支架12。

[0022] 上部旋转体20具备：经由旋转转盘30而被连结在下部行驶体10上的旋转台21，被设置在旋转台21的宽度方向上的一侧的作为作业装置的起重机装置22，被设置在旋转台21的宽度方向的另一侧且用于实施下部行驶体10的行驶以及起重机装置22的操作的驾驶室23。

[0023] 起重机装置22具备以相对于旋转台21而升降自如的方式设置的伸缩动臂40。

[0024] 伸缩动臂40具有：被形成为筒状的多个动臂部件411～414(前端动臂部件411、第一中间动臂部件412、第二中间动臂部件413、基端动臂部件414)。伸缩动臂40具有动臂部件411～414的套接结构。在除了最前端侧的中间动臂部件412、413、以及基端动臂部件414的内部分别以移动自如的方式收纳有相邻于前端侧的前端动臂部件411、中间动臂部件412、
413。伸缩动臂40具有通过从液压泵被喷出的工作油而进行驱动的伸缩油缸以及升降油缸，并通过这些油缸来实施动臂部件411～414的动作以及升降动作。在下文中，在未对动臂部件411～414进行区分的情况下，在称为“动臂部件41”的情况下进行说明。

[0025] 如图2及图3所示，各个动臂部件41具有将矩形的角部形成为曲线状的截面形状，且在宽度方向两侧形成有在上下方向延伸的平坦部41a。此外，各个动臂部件41具有：构成动臂部件41的上侧的上侧部件42，构成动臂部件41的下侧的下侧部件43，以及用于对动臂部件41的平坦部41a的下侧进行加强的加强部件44。

[0026] 上侧部件42通过使长条的钢板(例如高张力钢板)沿着长度方向弯曲而被形成为截面呈U字状。上侧部件42具有构成动臂部件41的上部的上板部42a和从上板部42a的宽度方向两端部起向下方延伸的一对上侧平坦部42b。

[0027] 下侧部件43与上侧部件42同样通过使长条的钢板沿着长度方向弯曲而被形成为截面呈U字状。下侧部件43具备构成动臂部件41的下部的下板部43a和从下板部43a的宽度方向两端部起向上方延伸的一对下侧平坦部43b。下板部43a具有纵向弯曲耐性优良的R形。

[0028] 另外，上侧部件42以及下侧部件43的板厚被适当设定为满足所要求的纵向弯曲强度。下侧部件43的板厚可以与上侧部件42的板厚相同，也可以厚于上侧部件42的板厚。上侧部件42以及下侧部件43被设计为，在使上侧平坦部42b和下侧平坦部43b接合时，内表面成为同一面。

[0029] 上侧部件42和下侧部件43通过在使上侧平坦部42b和下侧平坦部43b接合了的状态下进行溶接而被接合在一起。平坦部41a由上侧部件42的上侧平坦部42b和下侧部件43的下侧平坦部43b构成。在上侧部件42与下侧部件43的接合部41b(溶接部位)的内表面配置有加强部件44。

[0030] 加强部件44由以从动臂部件41的基端侧跨接至前端侧的方式延伸的例如L型角部等截面为L字状的部件组成，并通过溶接被固定在下侧部件43的下侧平坦部43b的内表面。加强部件44具有从平坦部41a的内表面向宽度方向的内侧伸出的加钢部44a和从加钢部44a的基端部起向上方伸出的内贴部44b。

[0031] 加钢部44a作为防止平坦部41a的壁面纵向弯曲的加钢件而发挥功能。加钢部44a能够通过增大从平坦部41a的内表面伸出的伸出尺寸来提高动臂部件41的刚性。加钢部44a的伸出尺寸，在考虑了与其他被配置在动臂部件41和伸缩缸等的内侧的部件的兼容的情况而被设定。

[0032] 内贴部44b被安装在上侧部件42的上侧平坦部42b的下端和下侧部件43的下侧平坦部43b的上端的溶接部位41b的内表面侧。内贴部44b在通过溶接而对上侧平坦部42b的下端和下侧平坦部43b的上端进行接合的作业时，防止透穿，作为同时溶接于上侧部件42以及下侧部件43的内贴金属而发挥功能。

[0033] 在此，上侧平坦部42b的高度尺寸L1为下侧平坦部43b的高度尺寸L2的大致三倍。也就是说，溶接部位41b成为从平坦部41a的上下方向的中央部起向下方错开了平坦部41a的高度尺寸L1+L2的四分之一的距离的高度位置。

[0034] 在以上述方式构成的伸缩动臂40中，当前端动臂部件411的前端悬挂有吊荷时，各个动臂部件41上，负荷作用于使前端侧向下方发生位移的方向上。此时，相邻于基端侧相邻的从动臂部件41突出的状态的动臂部件41在基端侧上作用有剪切应力。此外，被收纳在相邻于基端侧相邻的动臂部件41内的状态下的动臂部件41在前端侧作用有剪切应力。即，前端动臂部件411的被收纳在第一中间动臂部件412内的部分411a、第一中间动臂部件412的被收纳在第二中间动臂部件413内的部分412a以及收纳有前端动臂部件411的部分412b、第二中间动臂部件413的被收纳在基端动臂部件414内的部分413a及收纳有第二中间动臂部件412的部分413b，以及基端动臂部件414的收纳有第二中间动臂部件413的部分414b处作用有剪切应力。并且，各个动臂部件41的整体上作用有弯曲应力。

[0035] 在作用有剪切应力以及弯曲应力的各个动臂部件41的平坦部41a中，成为在上下方向的上侧作用有拉伸应力的状态(拉伸部A)，且成为下侧作用有压缩应力的状态(压缩部B)。将成为拉伸部A和压缩部B的边界的未产生应力的点P称为应力中心点。若将拉伸部A的长度设为La、将压缩部B的长度设为Lb，则在上侧部件42与下侧部件43的板厚相同的情况下，成为La＝Lb。也就是说，平坦部41a(拉伸部A+压缩部B)的高度方向上的中央点成为应力中心点P。

[0036] 在各个动臂部件41的平坦部41a中，下侧(压缩部B)成为容易因吊荷的负荷而发生纵向弯曲的部分。然而，由于平坦部41a的下侧(压缩部B)通过加强部件44而被加强，因此使因作用有压缩应力而导致的纵向弯曲被抑制。

[0037] 另外，当上侧部件42与下侧部件43的溶接部位41b位于拉伸部A或者压缩部B时，有可能因应力集中而使疲劳强度下降，因此通常会将溶接部位41b设置在应力中心点P的附近(例如，参照日本特开2008-87886号公报的[0002]、[0003]段)。

[0038] 与此相对，在本实施方式中，为了使作为内贴金属来发挥功能的加强部件44作为防止平坦部41a的壁面纵向弯曲的加钢件而发挥功能，以使上侧部件42和下侧部件43的溶接部位41b位于压缩部B处的方式对上侧部件42以及下侧部件43进行设计。在该情况下，虽然担心由于应力集中在溶接部位41b处而导致的疲劳强度的下降，但是能够通过将溶接止端部的工程进行最优化而对溶接部位41b处的应力集中进行缓和。与分别通过不同的部件来准备并配置内贴金属以及加钢件的情况相比，能够实现轻量化，并且由于部件数量较少从而能够减少结构组装工时。

[0039] 在此，溶接部位41b的高度方向的位置(配置有加强部件44的位置)优选为，上侧平坦部42b的长度L1和下侧平坦部43b的长度L2之比L1/L2为3～4的位置。由此，由于有效实现了加强部件44作为加钢件的功能，因此能够实现平坦部41a的纵向弯曲耐性的提高。此外，在平坦部41a于横向(与平坦部41a垂直的方向)上发生弯曲的情况下，相对于应力中心点P的附近成为曲面形状的情况，由于L1/L2为3～4的位置的附近容易被维持为平坦状，因此适合作为加强部件44的配置部位。

[0040] 如此，根据本实施方式的伸缩动臂40(作业机械用动臂)，在朝向下方的负荷作用于动臂部件41的前端侧的情况下，上侧部件42与下侧部件43的溶接部位41b与应力中心点P相比而位于压缩部B侧，且在溶接部位41b的内表面侧配置有加强部件44，其中，应力中心点P为产生压缩应力的压缩部B与产生拉伸应力的拉伸部A的边界。

[0041] 由此，由于能够提高动臂部件41的纵向弯曲强度，因此能够减小构成动臂部件41的钢板的板厚，从而能够实现动臂部件41的轻量化。通过对加强部件44(尤其是加钢部44a)进行适当设计，从而能够在对溶接部位41b处的应力集中进行缓和的同时容易地实现所要求的纵向弯曲强度。

[0042] 此外，加强部件44以从动臂部件41的基端部跨接至前端部的方式而设置。

[0043] 由此，由于以跨及动臂部件41的全长的方式配置加强部件44，因此即使在弯曲应力作用于动臂部件41上的情况下，也能够对平坦部41a的纵向弯曲进行抑制。

[0044] 此外，加强部件44具有防止在通过溶接而对上侧平坦部42b的下端和下侧平坦部43b的上端进行接合时的透穿的内贴部44b。

[0045] 由此，由于能够通过一个部件而同时实现动臂部件41的加强和在通过溶接而对上侧部件42和下侧部件43进行接合时的透穿，因此能够实现作业工时以及制造成本的降低。

[0046] 此外，加强部件44的加强部44a从平坦部41a的内表面朝向动臂部件41的宽度方向中央部伸出。

[0047] 由此，由于能够通过增大加强部44a的伸出尺寸来提高动臂部件41的刚性，因此能够对平坦部41a的纵向弯曲进行更可靠抑制。

[0048] 另外，虽然在所述实施方式中作为具备动臂的作业机械而示出了移动式起重机，但只要是具备动臂的作业机械，则能够将本发明应用到高空作业车等作业机械中。

[0049] 此外，虽然在所述实施方式示出了将本发明应用到在负荷作用于动臂部件41上时平坦部41a的上侧作用有拉伸应力且在下侧作用有压缩应力的起重机装置22的伸缩动臂40中的情况，但是并不局限于此。例如，在将本发明应用到了挖孔柱车的动臂上的情况下，当负荷作用于动臂部件时，压缩应力作用于平坦部的上侧，拉伸应力作用于平坦部的下侧。

[0050] 此外，虽然在所述实施方式中，示出了将本发明应用在具有多个动臂部件41的伸缩动臂40中的情况，但是并不局限于此，也能够将本发明应用在由一个动臂部件构成的动臂中。

[0051] 此外，虽然在所述实施方式中，示出了将溶接部位41b设为从平坦部41a的上下方向的中央部向下方错开平坦部41a的高度尺寸的四分之一距离的高度位置，并将加强部件44固定在了溶接部位41b的宽度方向内侧的方式，但是并不局限于此。例如，在通过板厚大于上侧部件42的钢板的板厚的钢板来形成下侧部件43的情况下，平坦部41a中的拉伸应力进行作用的范围(拉伸部A)会变大，而压缩应力进行作用的范围(压缩部B)会变小，因此只要据此而对溶接部位41b以及加强部件44位置进行设定即可。

[0052] 此外，虽然在所述实施方式中，将截面为L字状的部件作为加强部件44来使用的情况，但是并不局限于此。只要是具有能够防止溶接时的透穿的平面方式即可，例如可以将角钢、角型钢管、槽型缸等作为加强部件来使用。例如，加强部件44也可以是以使加钢部44a呈T字状突出于内贴部44b的方式而形成的部件。此外，例如，也能够通过增厚内贴部44b的厚度而使加强部件44作为加钢部件来发挥功能。

[0053] 并且，在加强部件44中，内贴部44b以跨及动臂部件41的全长的方式配置，加钢部44a也可以在动臂部件41的长度方向上局部性地设置。例如，由于应力容易集中在与相邻接的动臂部件41重叠的部分(参照图4)，因此可以将加钢部44a仅设置在该部分。如此，能够通过对加强部件44，包括形状或尺寸、加钢部44a的配置状态等进行适当设计，从而根据所要求的纵向弯曲强度而灵活对应。

[0054] 符号说明

[0055] 40…动臂，41…动臂部件，41a…平坦部，41b…接合部，42…上侧部件，42a…上板部，42b…上侧平坦部，43…下侧部件，43a…下板部，43b…下侧平坦部，44…加强部件，44a…加强部，44b…内贴部。