建設機械用作業腕及びその製造方法
平面用薄板材（２８，２９）と角隅用厚板材（３０）、厚板材（３１）とを互い違いに突合わせ溶接することにより、板厚が部分的に異なる幅広板状体（２７）を形成する。そして、この幅広板状体（２７）を左，右の角隅用厚板材（３０，３０）の位置で曲げ加工し、横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材（３２）をプレス成形する。また、Ｕ字形部材（３２）とは別体の板状部材（３３）を、薄板材（３４）の左，右両側に厚板材（３５，３５）を突合わせ溶接することにより形成する。そして、この板状部材（３３）をＵ字形部材（３２）の下側にレーザ溶接等の手段を用いて接合することにより、横断面が四角形状をなしアームの主要部となる角筒体を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、例えば土砂等の掘削作業を行う油圧ショベル等に好適に用いられる建設機械用作業腕及びその製造方法に関する。
【背景技術】
一般に、建設機械としての油圧ショベルは、自走可能な走行体と、この走行体上に旋回可能に搭載された旋回体と、この旋回体の前部側に俯仰動可能に設けられたブーム、アームおよびフロントアタッチメント（例えば、バケット）等のフロント部分からなる作業装置とにより構成されている。
そして、このような（フロント部分）作業装置を構成するブーム、アーム等の作業腕は、例えば上板、下板、左側板および右側板からなる４枚の鋼板を互いに接合することにより横断面が四角形状をなす角筒体として形成されるものである（例えば、特開平１１−２１９３９号公報等）。
この種の従来技術による建設機械の作業腕は、その剛性を高めると共に軽量化を図るために、上板の左，右両側部位を厚肉部とし、その中間部位を薄肉部として形成している。また、下板も左，右両側部位を厚肉部とし、その中間部位を薄肉部として形成している。そして、上板と下板の左，右両側部（厚肉部）に対して左側板，右側板を突合わせ溶接することにより角筒体を構成し、角筒体の軽量化を図りつつ、高い剛性も得るようにしている。
また、他の従来技術では、角筒体として形成される建設機械の作業腕を、合計４つの角隅部（コーナ部）を形成する４つのコーナ部材と、これらのコーナ部材間を互いに連結する合計４枚の平板とにより構成したものも知られている（例えば、特開２００１−２０３１１号公報等）。
そして、この場合には角筒体として形成される作業腕の角隅部に応力集中等が発生するのを抑えるため、そのコーナ部を形成する４つのコーナ部材を、予め曲面部（丸み）を有する断面Ｌ字状に湾曲させておく。次に、各コーナ部材に対して前記平板を溶接し、全体として断面四角形状の前記角筒体を形成する構成としている。
ところで、上述した第１の従来技術では、上板と下板の左，右両側部位を厚肉部として形成し、これらの厚肉部に対して左，右の側板を突合わせ溶接する構成としている。このため、例えば上板、下板および側板の全体を板厚の厚い鋼板を用いて形成する必要がなく、作業腕の軽量化を図ることができると共に、ある程度の剛性も確保できるという利点がある。
しかし、この場合には、上板と下板の左，右両側に位置する厚肉部に対して左，右の側板を突合わせ溶接するときに、例えば上板と下板の間に左，右の側板を挟み込みつつ、両者の接合部位を正確に位置合わせして溶接作業を行う必要がある。このため、溶接時に用いる位置合わせ治具が複雑な形状となってしまう。そして、この場合には、例えば３次元の溶接施工が要求されるため、溶接作業に多大な労力と時間を費やすという問題がある。
特に、溶接部に深い溶込みが得られるレーザ溶接等の高エネルギ密度溶接を前述した３次元の溶接施工に用いる場合には、下記のような問題がある。即ち、上板，下板と左，右の側板との接合面には、３次元の溶接施工が行われるため、接合面にギャップが発生し易い。そして、例えば０．５ｍｍ以上のギャップが接合面に発生したときには、この接合面の近傍部位がレーザの照射範囲から外れてしまい、十分な接合強度を得ることが難しくなる。
また、前記角筒体の角隅部は、上板、下板の厚肉部と左，右の側板との接合部（即ち、溶接部）により形成されている。このため、これらの角隅部に位置する溶接部には、残留応力や応力集中等が発生し易く、作業腕としての剛性を必ずしも十分には確保することができないという問題がある。
一方、第２の従来技術の場合には、角筒体として形成される作業腕の角隅部を断面Ｌ字状に湾曲させてなるコーナ部材により構成しているため、残留応力や応力集中等の影響を低減できるという利点がある。
しかし、この場合は、合計４つのコーナ部材と各コーナ部材間を互いに連結する４枚の平板とを、板厚がほぼ等しい鋼板により形成している。このため、作業腕の軽量化と剛性の確保という相反する２つの課題を共に解決することができない。そして、剛性を確保するために厚い鋼板を用いたときには、作業腕全体の重量が重くなるという問題がある。
また、軽量化を図るために薄い鋼板を用いてコーナ部材と平板とを形成した場合には、コーナ部材と平板とを互いに突合わせて溶接するときに、例えば３次元の溶接施工により両者の接合部位を正確に位置合わせして溶接作業を行う必要が生じる。このために、接合部位の位置合わせに多大な労力と時間を費やすという問題がある。
【発明の開示】
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、本発明の目的は、板厚が異なる複数の板材を用いて横断面が四角形状をなす角筒体を形成することにより、作業腕の軽量化と剛性の確保という相反する２つの課題を共に解決することができるようにした建設機械用作業腕及びその製造方法を提供することある。
また、本発明の他の目的は、３次元の溶接施工よりも接合部の位置決め作業が簡単な２次元の溶接施工を採用することができ、溶接時の作業性を向上できると共に、接合部の強度を十分に確保できるようにした建設機械用作業腕及びその製造方法を提供することある。
上述した課題を解決するために、本発明による建設機械用作業腕は、建設機械のフロント部分を構成するため複数の板材を互いに接合することにより横断面が四角形状をなす角筒体として形成されるものである。
そして、本発明が採用する構成の特徴は、前記複数の板材を、前記角筒体の平面部を形成する平坦な形状の平面用薄板材と、この平面用薄板材よりも大きな板厚で平坦な形状を有し前記角筒体の角隅部を形成するため前記平面用薄板材に予め接合した状態で曲げ加工される角隅用厚板材とを含む構成としたことことにある。
このように構成することにより、平面用薄板材と角隅用厚板材とをそれぞれ板厚が異なる鋼板等を用いて形成でき、作業腕の素材として汎用性が高い板材を採用することができる。また、角隅用厚板材は、曲げ加工する前の段階で平坦な形状を有している。そして、このように平坦な形状の角隅用厚板材は、その幅方向端面を平面用薄板材の端面に突合わせるだけで該薄板材に対する位置合わせ作業を簡単に行うことができ、例えば２次元の溶接施工により平面用薄板材と角隅用厚板材とを容易に接合することができる。これにより、従来技術で述べたような３次元の溶接施工を不要にでき、板材の接合部位を溶接の前に位置合わせするときの位置合わせ作業を簡略化することができる。そして、前記角筒体の角隅部を形成する角隅用厚板材の板厚を大きくし、前記角筒体の平面部を形成する平面用薄板材の板厚を薄くすることが可能となり、作業腕としての剛性を確保しつつ全体の軽量化を図ることができる。
即ち、本発明者等は、建設機械用作業腕に要求される構造解析を行った結果、前記角筒体の角隅部側では剛性を確保する上で板厚を大きくすることが必要であるが、これらの角隅部間に位置する平面部側は、各角隅部側よりも荷重分担が低いことが知見された。
このため、前記角筒体の平面部を形成する平面用薄板材の板厚を薄くすることにより、作業腕全体の重量を軽減することができる。そして、前記角筒体の角隅部を形成する角隅用厚板材は、板厚を大きくすることにより作業腕全体の剛性を高めることができる。これにより、平面用薄板材と角隅用厚板材からなる角筒体は、例えば土砂等の掘削作業時に作業腕が受ける掘削反力等を、十分な強度をもって受承することができ、作業腕としての剛性を確保することができる。
また、本発明によると、角隅用厚板材と平面用薄板材とは、その幅方向で互いに突合わせて溶接することにより板厚が部分的に異なる幅広板状体を形成し、この幅広板状体は、角筒体の一部を形成するため前記角隅用厚板材の位置で曲げ加工されることにより横断面がＵ字形状をなす部材を構成している。
この場合には、角隅用厚板材と平面用薄板材とを突合わせ溶接して形成される幅広板状体を、例えばプレス成形等の手段を用いて前記角隅用厚板材の位置で曲げ加工することにより、幅広板状体から横断面がＵ字形状をなす部材をプレス成形することができ、このＵ字形部材によって横断面が四角形状をなす角筒体の主要部を形成することができる。
また、本発明によると、平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側がほぼ同一面上に位置し板厚方向の他側が凹凸面形状をなすように互いに突合わせて溶接する構成としている。
これにより、前記板厚方向の一側面を前記角筒体の外側面として用いるようにすれば、平面用薄板材と角隅用厚板材との板厚差による凹凸面が角筒体の外側面に露出することはなくなり、角筒体の外側面を均一な面として形成することができる。
一方、本発明によると、平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側が凹凸面形状をなし板厚方向の他側がほぼ同一面上に位置するように互いに突合わせて溶接する構成としている。
この場合には、前記板厚方向の一側が外側面となるように角隅用厚板材を曲げ加工することにより、曲げ加工に伴って平面用薄板材と角隅用厚板材との溶接部に発生する引張り応力を低く抑えることができ、溶接部からクラックが発生するのを防止できる。また、この場合には、平面用薄板材と角隅用厚板材との板厚差による凹凸面を角筒体の外側面に露出させることによって、角筒体を頑丈な構造に形成していることを強調するように、凹凸面によるデザイン性を角筒体の外側面に与えることができ、建設機械用作業腕としての商品価値を高めることができる。
一方、本発明によると、平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側と他側とがそれぞれ凹凸面形状をなすように互いに突合わせて溶接する構成としている。
そして、この場合にも平面用薄板材と角隅用厚板材との板厚差による凹凸面を角筒体の外側面に露出させ、凹凸面によるデザイン性を角筒体の外側面に与えることができ、建設機械用作業腕としての商品価値を高めることができる。
また、本発明によると、角筒体を構成する平面用薄板材と角隅用厚板材の長手方向端部には、フロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を予め接合して設け、このボス用厚板材は、前記角隅用厚板材と一緒に曲げ加工する構成としている。
この場合には、フロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を、平面用薄板材と角隅用厚板材の長手方向端部に予め接合して設けた状態で、このボス用厚板材を角隅用厚板材と一緒に曲げ加工することができ、曲げ加工時の工程数を減らし、作業性を高めることができる。
また、本発明によると、ボス用厚板材は角隅用厚板材と同等の板厚をもって形成する構成としている。これにより、ボス用厚板材と角隅用厚板材とを一緒に曲げ加工するときに、両者の応力分布、荷重分担等を均等化することができる。
一方、本発明は、建設機械のフロント部分を構成するため複数の板材を互いに接合することにより横断面が四角形状をなす角筒体として形成される建設機械用作業腕の製造方法において、前記角筒体を板厚が異なる前記複数の板材を用いて形成するため、これらの板材を幅方向で互いに突合わせて溶接し板厚が部分的に異なる幅広板状体を形成する第１の溶接工程と、前記角筒体の角隅部を形成するため前記幅広板状体の厚板部分に曲げ加工を施し、前記幅広板状体を横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材に塑性変形させる曲げ加工工程と、前記Ｕ字形部材の開口側を別体の板状部材で閉塞して横断面が四角形状の前記角筒体を形成するため、前記板状部材を前記Ｕ字形部材の開口側に溶接して設ける第２の溶接工程とからなるものである。
このような製造方法を採用することにより、第１の溶接工程では、板厚が部分的に異なる幅広板状体を、板厚が異なる複数の板材を幅方向で互いに突合わせ溶接して形成でき、このときの溶接作業を例えば２次元の溶接施工として行うことができる。そして、その後の曲げ加工工程では、前記幅広板状体の厚板部分に曲げ加工を施すことにより、前記幅広板状体を横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材として形成することができる。また、その後の第２の溶接工程では、別体の板状部材を前記Ｕ字形部材の開口側に溶接することにより、前記Ｕ字形部材の開口側を板状部材で閉塞でき、作業腕を横断面が四角形状をなす角筒体として形成することができる。
また、本発明によると、第１の溶接工程では、幅広板状体の長手方向端部にフロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を溶接して設け、曲げ加工工程では、このボス用厚板材を前記幅広板状体と一緒に曲げ加工して横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材を形成している。
これにより、フロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を、幅広板状体の長手方向端部に予め接合して設けた状態で、このボス用厚板材を幅広板状体と一緒に曲げ加工することができ、曲げ加工時の工程数を減らし、作業性を高めることができる。また、幅広板状体の長手方向端部にボス用厚板材を接合することにより、前記幅広板状体（板厚が異なる板材間）の接合強度を高めた状態で曲げ加工を行うことが可能となり、例えば曲げ加工に伴う負荷が、幅広板状体の薄板部分に悪影響を及ぼすのを抑えることができる。
さらに、本発明によると、第１の溶接工程では、深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接を施すようにしている。この場合には、例えば板厚の異なる複数の板材からなる幅広板状体の接合強度を、深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接により高めることができ、曲げ加工時の負荷に対しても十分な接合強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施の形態に適用される油圧ショベルを示す正面図である。
図２は、図１中のアームを単体として示す拡大正面図である。
図３は、図２に示すアームの素材となる幅広板状体およびボス用厚板材の平面図である。
図４は、図３中の幅広板状体を斜め上方からみた斜視図である。
図５は、幅広板状体を図３中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた拡大断面図である。
図６は、図５の幅広板状体をＵ字形状に曲げ加工した状態を示す断面図である。
図７は、Ｕ字形部材に板状部材を接合する前の状態を示す断面図である。
図８は、Ｕ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図９は、Ｕ字形部材に板状部材を接合する前の状態を示す分解斜視図である。
図１０は、ボス取付部の素材であるボス用厚板材に板状部材を接合する前の状態を示す分解斜視図である。
図１１は、図１０中のボス用厚板材とは別のボス取付部を構成するボス用厚板材を示す平面図である。
図１２は、図１１中のボス用厚板材を曲げ加工してボス取付部を形成した状態を示す斜視図である。
図１３は、第２の実施の形態で用いる幅広板状体およびボス用厚板材の平面図である。
図１４は、図１３の幅広板状体を曲げ加工したＵ字形部材に板状部材を接合する前の状態を示す分解斜視図である。
図１５は、第３の実施の形態による板状部材をＵ字形部材に接合する前の状態を示す断面図である。
図１６は、図１５中のＵ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図１７は、第４の実施の形態によるＵ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図１８は、第５の実施の形態による角筒体の素材である幅広板状体を示す斜視図である。
図１９は、幅広板状体を図１８中の矢示ＸＩＸ−ＸＩＸ方向からみた断面図である。
図２０は、図１９中の幅広板状体をＵ字形状に曲げ加工した後に板状部材を接合する状態を示す断面図である。
図２１は、図２０中のＵ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図２２は、第６の実施の形態によるＵ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図２３は、第７の実施の形態によるＵ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図２４は、第８の実施の形態による角筒体の素材である幅広板状体を示す斜視図である。
図２５は、幅広板状体を図２４中の矢示ＸＸＸ−ＸＸＸ方向からみた断面図である。
図２６は、図２５中の幅広板状体をＵ字形状に曲げ加工した後に板状部材を接合する状態を示す断面図である。
図２７は、図２６中に示すＵ字形部材の要部拡大図である。
図２８は、図２６中のＵ字形部材と板状部材とにより角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図２９は、第９の実施の形態による角筒体をＵ字形部材と板状部材とにより形成した状態を示す断面図である。
図３０は、図２９中のＵ字形部材を曲げ加工する前の幅広板状体を示す図５と同様位置での断面図である。
図３１は、第１０の実施の形態による角筒体をＵ字形部材と板状部材とにより形成した状態を示す断面図である。
図３２は、図３１中のＵ字形部材を曲げ加工する前の幅広板状体を示す図５と同様位置での断面図である。
図３３は、図３２中の幅広板状体をＵ字形状に曲げ加工した後に板状部材を接合する状態を示す断面図である。
図３４は、図３３中に示すＵ字形部材の要部拡大図である。
図３５は、本発明の変形例による油圧ショベルを示す正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施の形態による建設機械用作業腕及びその製造方法を、オフセットブーム式の作業装置を備えた油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面従って詳細に説明する。
ここで、図１ないし図１２は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は建設機械としての油圧ショベルで、該油圧ショベル１は、自走可能となった装軌式の走行体２と、この走行体２上に旋回可能に搭載された旋回体３と、後述の作業装置１１等により構成されている。
この場合、旋回体３は、旋回フレーム４と、この旋回フレーム４上に設けられたキャブ５、外装カバー６、カウンタウエイト７等とにより構成されている。そして、キャブ５は、オペレータが乗降する操作運転用の建屋を構成し、その内部に運転室を画成している。また、外装カバー６は、カウンタウエイト７と共にエンジン、油圧ポンプ（いずれも図示せず）等が内部に収容される機械室を画成するものである。
８は走行体２の前側に設けられた排土板装置で、この排土板装置８は、走行体２に対して上，下に昇降可能に設けられ、例えば地均し作業、排土作業等を行うものである。
１１は旋回体３の前部側に俯仰動可能に設けられたフロント部分となるオフセットブーム式の作業装置で、この作業装置１１は、旋回フレーム４に俯仰動可能に取付けられたロアブーム１２と、このロアブーム１２の先端部に左，右方向に揺動可能に取付けられたアッパブーム１３と、このアッパブーム１３の先端部に左，右方向に揺動可能に取付けられたアームステー１４と、このアームステー１４に俯仰動可能に取付けられた後述のアーム２１と、このアーム２１の先端部に回動可能に取付けられたフロントアタッチメントとしてのバケット１５とにより構成されている。
ここで、作業装置１１のロアブーム１２、アッパブーム１３およびアーム２１は、建設機械用の作業腕を構成するものである。また、オフセットブーム式の作業装置１１にあっては、ロアブーム１２の先端部とアームステー１４との間にリンクロッド（図示せず）が左，右方向に回動可能に連結して設けられている。
そして、このリンクロッドは、ロアブーム１２、アッパブーム１３、アームステー１４と共に平行リンクを構成し、この平行リンクによりアーム２１（アームステー１４）は、ロアブーム１２に対して常に平行な状態に保持されるものである。
また、旋回フレーム４とロアブーム１２との間には、ブームシリンダ１６が設けられ、アームステー１４とアーム２１との間には、アームシリンダ１７が設けられている。そして、アーム２１とバケット１５との間には、リンク１８，１９を介してフロントアタッチメント用のバケットシリンダ２０が設けられている。
また、ロアブーム１２とアッパブーム１３との間には、オフセットシリンダ（図示せず）が設けられ、例えば側溝堀り作業等を行うときには、このオフセットシリンダを伸縮させることにより、アーム２１は前記平行リンクを介してロアブーム１２に対し左，右に平行移動されるものである。
２１は建設機械用の作業腕を構成する作業装置１１のアームで、このアーム２１は、図２ないし図１２に示す如くその長手方向に延びる角筒体２２と、角筒体２２の長手方向一側に設けられ２個のボス部２３Ａ，２３Ｂが接合されたボス取付部２３と、角筒体２２の長手方向他側に設けられ１個のボス部２４Ａが接合された他のボス取付部２４と、後述のシリンダブラケット２６等とにより構成されている。
ここで、アーム２１の主要部を構成する角筒体２２は、図８に示すように横断面が四角形状をなす筒体として形成されている。即ち、角筒体２２は、その上側に位置し左，右に離間した角隅部２２Ａ，２２Ａと、各角隅部２２Ａ間に位置した上側の平面部２２Ｂと、下側に位置し左，右に離間した他の角隅部２２Ｃ，２２Ｃと、各角隅部２２Ｃ間に位置した下側の平面部２２Ｄと、角隅部２２Ａ，２２Ｃ間に位置した左，右の平面部２２Ｅ，２２Ｅとにより構成されている。
そして、角筒体２２の角隅部２２Ａは、後述の角隅用厚板材３０を用いて形成され、上側の平面部２２Ｂは、後述の平面用薄板材２８を用いて形成される。また、下側の角隅部２２Ｃは、後述の厚板材３１等により形成され、下側の平面部２２Ｄは、後述の薄板材３４等により形成され、左，右の平面部２２Ｅは、後述の平面用薄板材２９を用いて形成されるものである。
また、アーム２１の一側に位置するボス取付部２３には、図１中に示すリンク１８がボス部２３Ａにピン結合され、バケット１５がボス部２３Ｂに回動可能にピン結合されるものである。また、アーム２１の他側に位置するボス取付部２４は、図１中に示すアームステー１４にボス部２４Ａを介して回動可能にピン結合されるものである。
２５は角筒体２２の他側をボス取付部２４と共に閉塞する蓋板、２６は角筒体２２の他側に蓋板２５を介して設けられたシリンダブラケットを示している。ここで、このシリンダブラケット２６は、図１、図２に示す如く略扇形状をなすブラケット板として形成され、２個のピン穴２６Ａ，２６Ｂが穿設されている。
また、シリンダブラケット２６のピン穴２６Ａには、図１に示すアームシリンダ１７のロッド側端部が回動可能にピン結合され、ピン穴２６Ｂにはバケットシリンダ２０のボトム側端部が回動可能にピン結合されるものである。
２７は角筒体２２の素材となる幅広板状体で、この幅広板状体２７は、図３ないし図５に示す如くその長手方向に延びる薄板部分としての平面用薄板材２８，２９，２９と、厚板部分としての角隅用厚板材３０，３０、厚板材３１，３１とを、互い違いとなるようにその幅方向で突合わせ溶接することにより構成されている。そして、これらの突合わせ溶接は、例えばレーザ溶接等の深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接により行われている。
ここで、幅広板状体２７の幅方向中央部に位置する平面用薄板材２８は、長手方向に細長く延びる平坦な形状の薄鋼板を用いて形成されている。また、平面用薄板材２８の幅方向（左，右方向）両側に接合された左，右の角隅用厚板材３０，３０も、平面用薄板材２８と同様に長手方向に細長く延びる鋼板を用いて形成されている。
そして、平面用薄板材２８，２９と角隅用厚板材３０、厚板材３１とは、図４、図５に示す如く板厚方向の一側（上側面）がほぼ同一面上に位置し、板厚方向の他側（下側面）が凹凸面形状をなすように、それぞれの幅方向端部を互いに突合わせて溶接されている。
また、幅広板状体２７の角隅用厚板材３０，３０は、平面用薄板材２８よりも厚い板厚を有し、図３、図４中に点線で示す折曲げ線３０Ａの位置で凸湾曲状に曲げ加工される曲げ板材を構成する。そして、角隅用厚板材３０は、図６中に示す如く断面Ｌ字状に曲面部（丸み）をもって湾曲されることにより、図８に示す角筒体２２の角隅部２２Ａを形成するものである。
また、図３、図４に示す如く左，右の角隅用厚板材３０，３０の幅方向外側に接合された左，右の平面用薄板材２９，２９は、角隅用厚板材３０に沿って長手方向に延び略台形の平面形状を有した薄鋼板により形成されている。そして、平面用薄板材２９の幅方向外側に接合された左，右の厚板材３１，３１は、平面用薄板材２９の外側面に沿って長手方向に細長く延びる厚鋼板により形成されている。
この場合、平面用薄板材２８，２９は、例えば３〜６ｍｍ、好ましくは３．２ｍｍ程度の板厚を有する鋼板を用いて形成される。また、角隅用厚板材３０，厚板材３１は、平面用薄板材２８，２９の２倍程度の板厚（例えば、６〜１２ｍｍ程度）を有する鋼板を用いて形成されている。
そして、これらの薄板材２８，２９および厚板材３０，３１からなる幅広板状体２７は、図３に示す如く長手方向一側の端面がボス取付部２３（後述のボス用厚板材３７）に対する接合端２７Ａとなり、長手方向他側の端面は、図２に示す蓋板２５に対する接合端２７Ｂとなっている。
また、幅広板状体２７の長手方向他側には、接合端２７Ｂの幅方向両側から厚板材３１の他側端面に向けて平面用薄板材２９，２９の端部を斜めにカットして形成された傾斜端２７Ｃ，２７Ｃが設けられている。そして、これらの傾斜端２７Ｃには、図２、図１２に示すボス取付部２４が高エネルギ密度溶接等の手段を用いて接合されるものである。
３２は幅広板状体２７を曲げ加工することにより形成されたＵ字形部材で、該Ｕ字形部材３２は、幅広板状体２７の各厚板材３０を図３中に点線で示す折曲げ線３０Ａの位置で凸湾曲状に曲げ加工することにより、図６に示す如く横断面がＵ字形状をなすように塑性変形して形成されたものである。
このときに、左，右の角隅用厚板材３０，３０は、曲げ加工に伴って図６中に示す如く断面Ｌ字状に湾曲され、図８に示す角筒体２２の角隅部２２Ａ，２２Ａを形成するものである。また、中央の平面用薄板材２８は、角筒体２２の上側に位置する平面部２２Ｂを形成している。
また、左，右の平面用薄板材２９，２９は、角筒体２２の左，右の平面部２２Ｅ，２２Ｅを形成することになる。そして、左，右の厚板材３１，３１間には、図７に示すようにＵ字形部材３２の下側に位置する開口３２Ａが形成され、この開口３２Ａは、後述の板状部材３３により閉塞されるものである。
３３はＵ字形部材３２と共に角筒体２２を構成する板状部材で、この板状部材３３は、図７ないし図９に示す如く中央の薄板材３４と、薄板材３４の幅方向両側に高エネルギ密度溶接等の手段を用いて接合された左，右の厚板材３５，３５とにより構成されている。
この場合、板状部材３３は、図９に示す如くＵ字形部材３２の厚板材３１にほぼ対応した長さをもって形成され、その幅寸法は図７に示す如く、左，右の厚板材３１，３１間の離間寸法に対応している。そして、板状部材３３は、図７に示すＵ字形部材３２の開口３２Ａ内（厚板材３１，３１間）に挿嵌され、高エネルギ密度溶接等の手段を用いた接合部３６，３６により厚板材３１，３１間に固着されるものである。
これにより、Ｕ字形部材３２の開口３２Ａは、下側から板状部材３３を用いて閉塞され、図８に示す如く横断面が四角形状をなす角筒体２２が形成される。そして、角筒体２２の下側に位置する左，右の角隅部２２Ｃ，２２Ｃは、Ｕ字形部材３２の厚板材３１と板状部材３３の厚板材３５との接合部３６近傍部により形成され、角筒体２２の下側に位置する平面部２２Ｄは、板状部材３３の下面により形成されるものである。
なお、板状部材３３の薄板材３４は、前述した幅広板状体２７の平面用薄板材２８，２９とほぼ同様の板厚に形成され、厚板材３５は、幅広板状体２７の厚板材３０，３１と同様の板厚をもって形成されるものである。
３７はボス取付部２３の素材となるボス用厚板材で、ボス用厚板材３７は、幅広板状体２７の角隅用厚板材３０、厚板材３１と同様の板厚をもって図３に示す如く形成されている。また、ボス用厚板材３７には、図２に示す筒状のボス部２３Ａが溶接により取付けられる２個の取付穴３７Ａ，３７Ａと、図２に示す筒状のボス部２３Ｂが溶接により取付けられる半円形状をなした２個の取付溝３７Ｂ，３７Ｂとが設けられている。
そして、このボス用厚板材３７は、図３中に点線で示す折曲げ線３７Ｃ，３７Ｃの位置で図１０に示す如く曲げ加工され、前述したＵ字形部材３２とほぼ同様に横断面がＵ字形状をなす部材として形成されるものである。
３８はボス用厚板材３７と共にボス取付部２３を構成する板状部材で、この板状部材３８は、前述した角筒体２２の板状部材３３とほぼ同様に、図１０に示す如く中央の薄板材３８Ａと、左，右の厚板材３８Ｂ，３８Ｂとにより構成されている。しかし、この場合の板状部材３８は、ボス用厚板材３７に対応して短尺に形成され、ボス用厚板材３７の下側開口を閉塞するようにボス用厚板材３７に接合されるものである。
そして、ボス取付部２３は、ボス用厚板材３７と板状部材３８とを接合することにより横断面が四角形状をなす短尺の角筒として形成される。その後に、このボス取付部２３は、図２に示す接合端２７Ａの位置で角筒体２２の長手方向一側に接合されるものである。
３９はボス取付部２４の素材となる他のボス用厚板材で、このボス用厚板材３９は、幅広板状体２７の厚板材３０，３１と同様の板厚をもって図１１に示す如く形成されている。また、ボス用厚板材３９には、図２に示す筒状のボス部２４Ａが溶接により取付けられる略半円形状をなした２個の取付溝３９Ａ，３９Ａが設けられている。
この場合、ボス用厚板材３９は、図１１中に点線で示す折曲げ線３９Ｂ，３９Ｂの位置で図１２に示す如く上向きに折曲げるように曲げ加工され、横断面がＵ字形状をなすボス取付部２４を形成するものである。そして、ボス取付部２４は、図２に示す傾斜端２７Ｃの位置で角筒体２２の長手方向他側に接合されるものである。
本実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、次に、その作業腕となるアーム２１の製造方法について説明する。
まず、アーム２１の主要部となる角筒体２２を製造する工程では、図３、図４に示す如く中央部の平面用薄板材２８と、その左，右両側の角隅用厚板材３０，３０と、その外側の平面用薄板材２９，２９と、さらに外側の厚板材３１，３１とを、それぞれの幅方向でレーザ溶接等の手段を用いて突合わせ溶接し、板厚が部分的に異なる幅広板状体２７を形成する（第１の溶接工程）。
次に、このように形成した幅広板状体２７を、プレス機械の金型（図示せず）等を用いて曲げ加工し、図６、図９に示す如く横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材３２に塑性変形させる（曲げ加工工程）。この場合、幅広板状体２７は、左，右の角隅用厚板材３０，３０が図６中に示す如く断面Ｌ字状に湾曲され、Ｕ字形部材３２としてプレス成形される。
また、Ｕ字形部材３２とは別体の板状部材３３を、図７に示すように薄板材３４の左，右両側に厚板材３５，３５を突合わせ溶接することにより形成する。そして、Ｕ字形部材３２の下側に位置する開口３２Ａを板状部材３３で閉塞するように、この板状部材３３をＵ字形部材３２の開口３２Ａ側にレーザ溶接等の手段を用いて接合する（第２の溶接工程）。
これにより、Ｕ字形部材３２と板状部材３３とから横断面が四角形状をなす角筒体２２を、図８に示す如く形成する。そして、角筒体２２の上側に位置する角隅部２２Ａを、角隅用厚板材３０により形成でき、上側の平面部２２Ｂを、平面用薄板材２８により形成できる。
また、角筒体２２の下側に位置する角隅部２２Ｃを、厚板材３１，３５間の接合部３６近傍によって形成でき、下側の平面部２２Ｄを、板状部材３３（薄板材３４）の下面側によって形成できる。そして、角筒体２２の左，右両側に位置する平面部２２Ｅを、厚板材３０，３１間の平面用薄板材２９によって形成することができる。
次に、ボス取付部２３の製造工程では、まず、ボス取付部２３の素材となるボス用厚板材３７に、図３に示す如く円形穴からなる２個の取付穴３７Ａ，３７Ａと、半円形状をなす個の取付溝３７Ｂ，３７Ｂとを、プレス成形等の手段を用いて穿設する。
そして、このボス用厚板材３７を、図３中に点線で示す折曲げ線３７Ｃ，３７Ｃの位置で曲げ加工し、これによってボス用厚板材３７を、図１０に示す如く横断面がＵ字形状をなす部材としてプレス成形する。
また、ボス用厚板材３７とは別体の板状部材３８を、図１０に示す如く薄板材３８Ａの左，右両側に厚板材３８Ｂ，３８Ｂを突合わせ溶接することにより形成する。そして、この板状部材３８を、ボス用厚板材３７の下側開口を閉塞するようにレーザ溶接等により接合する。
これにより、横断面が四角形状をなすボス取付部２３を、ボス用厚板材３７と板状部材３８とを用いて短尺の角筒として形成する。そして、このように形成したボス取付部２３を、図２に示す接合端２７Ａの位置で角筒体２２の長手方向一側にレーザ溶接等により接合する。
一方、ボス取付部２４の製造工程では、まず、ボス取付部２４の素材となるボス用厚板材３９に、図１１に示す如く略半円形状をなす２個の取付溝３９Ａ，３９Ａをプレス成形等の手段を用いて穿設する。
そして、このボス用厚板材３９を、図１１中に点線で示す折曲げ線３９Ｂ，３９Ｂの位置で曲げ加工し、これによってボス用厚板材３９を、図１２に示す如く横断面がＵ字形状をなす部材としてプレス成形する。次に、このように形成したボス取付部２４を、図２に示す傾斜端２７Ｃの位置で角筒体２２の長手方向他側にレーザ溶接等の手段を用いて接合する。
また、角筒体２２の長手方向他側には、図２に示す接合端２７Ｂの位置で蓋板２５をレーザ溶接等の手段を用いて接合し、この蓋板２５によって角筒体２２の他側端部を閉塞する。
そして、この蓋板２５の外側には、角筒体２２の他側上面に向けて延びるようにシリンダブラケット２６を溶接して設ける。これにより、作業腕としてのアーム２１を図２に示す如く製造することができる。
また、図１に示す作業装置１１の他の作業腕となるロアブーム１２、アッパブーム１３についても、アーム２１と同様にそれぞれ角筒体として形成できるものである。
次に、このようなオフセットブーム式の作業装置１１が設けられた油圧ショベル１は、走行体２を走行駆動することにより前進または後進することができる。また、旋回体３を走行体２上で旋回駆動することにより、作業装置１１の方向を適宜に変えることができる。
そして、土砂等の掘削作業を行うときには、ブームシリンダ１６、アームシリンダ１７およびバケットシリンダ２０を伸縮させることにより、作業装置１１のロアブーム１２、アーム２１およびバケット１５を作動させ、このバケット１５によって掘削作業を行なうことができる。
また、オフセットブーム式の作業装置１１は、オフセットシリンダ（図示せず）を伸縮させることによりロアブーム１２に対してアッパブーム１３を左，右に回動することができ、アーム２１をロアブーム１２に対し左，右に平行移動させた状態で、例えば側溝堀り作業等を容易に行うことができる。
さらに、図１に示すように作業装置１１のロアブーム１２を上方に大きく仰動し、アーム２１およびバケット１５をロアブーム１２側に折り畳むように回動した状態では、作業装置１１全体を旋回体３の旋回半径内に収めることができ、狭い作業現場でも周囲の障害物等に接触することなく、土砂等の掘削作業を円滑に行うことができる。
かくして、本実施の形態によれば、アーム２１の主要部となる角筒体２２を製造するときに、図３、図４に示す如く中央部の平面用薄板材２８、その左，右両側の角隅用厚板材３０，３０、その外側の平面用薄板材２９，２９及びその外側の厚板材３１，３１をレーザ溶接等の手段を用いて突合わせ溶接することにより、板厚が部分的に異なる幅広板状体２７を形成する。次に、この幅広板状体２７を左，右の角隅用厚板材３０，３０の位置で断面Ｌ字状に曲げ加工することにより、図６、図９に示す如く横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材３２を形成する構成としている。
また、Ｕ字形部材３２とは別体の板状部材３３を、図７に示すように薄板材３４の左，右両側に厚板材３５，３５を突合わせ溶接することにより形成する。次に、板状部材３３を用いてＵ字形部材３２の下側に位置する開口３２Ａを閉塞するように、この板状部材３３をＵ字形部材３２の開口３２Ａ側にレーザ溶接等の手段を用いて接合し、図８に示す如く横断面が四角形状をなす角筒体２２を形成する構成としている。
この結果、アーム２１の主要部となる角筒体２２は、その上側の角隅部２２Ａを、角隅用厚板材３０により形成でき、上側の平面部２２Ｂを、平面用薄板材２８により形成できる。また、角筒体２２の下側に位置する角隅部２２Ｃを、厚板材３１，３５間の接合部３６近傍により形成でき、下側の平面部２２Ｄを、板状部材３３（薄板材３４）の下面側により形成できる。さらに、角筒体２２の左，右両側に位置する平面部２２Ｅを、厚板材３０，３１間の平面用薄板材２９によって形成することができる。
即ち、本発明者等が行った作業腕（例えば、アーム２１）に要求される構造解析によれば、角筒体２２の角隅部２２Ａ，２２Ｃ側では剛性を確保する上で板厚を大きくすることが必要である。しかし、これらの角隅部２２Ａ，２２Ｃ間に位置する平面部２２Ｂ，２２Ｄ，２２Ｅ側は、各角隅部２２Ａ，２２Ｃ側よりも荷重分担が低い。このために、平面部２２Ｂ，２２Ｄ，２２Ｅ側は、板厚を必ずしも大きくする必要がないことが知見されたものである。
そこで、本実施の形態にあっては、角筒体２２の平面部２２Ｂ，２２Ｄ，２２Ｅ側を薄板材２８，２９，３４を用いて形成し、アーム２１全体の重量を軽減する構成としている。また、角筒体２２の角隅部２２Ａ，２２Ｃは、角隅用厚板材３０と厚板材３１，３５とを用いて形成する構成としている。
これにより、アーム２１全体の剛性を高めることができ、例えば土砂等の掘削作業時にバケット１５側からアーム２１が受ける掘削反力等を、十分な強度をもって受承することができる。また、薄板材２８，２９，３４と厚板材３０，３１，３５のように、板厚が異なる鋼板等を用いてアーム２１の角筒体２２を形成でき、アーム２１の素材として汎用性が高い板材を採用することができる。
また、角筒体２２の素材となる幅広板状体２７は、Ｕ字形部材３２として曲げ加工を行う前の段階で、薄板材２８，２９と厚板材３０，３１とを互い違いに突合わせ溶接することにより形成でき、このときの溶接作業を、例えば２次元の溶接施工として行うことができる。
この場合、例えば図３に示す平面用薄板材２８、左，右の角隅用厚板材３０，３０、左，右の平面用薄板材２９，２９および左，右の厚板材３１，３１は、板厚方向の一側面（図５に示す上側の面）を下側に向けるように反転した状態で定盤上に並べるように配置すればよい。
これにより、これらの板材２８，３０，２９，３１を定盤の表面による同一平面上に配置した状態で、突合わせ溶接を簡単に行うことができ、２次元の溶接施工が可能となる。このような２次元の溶接施工を採用することにより、従来技術で述べた３次元の溶接施工よりも接合部の位置決め作業を大幅に簡略化することができる。しかも、２次元の溶接施工により溶接時の作業性を向上でき、接合部の強度を十分に確保することができる。
また、深い溶込みが得られるレーザ溶接等の高エネルギ密度溶接を用いることにより、幅広板状体２７の薄板材２８，２９と厚板材３０，３１との溶接部位における接合強度を高めることができ、例えば片側からの溶接施工で裏側に貫通する完全溶接が可能となる。
これにより、レーザ溶接等の高エネルギ密度溶接は、アーク溶接等による部分溶込み、バッキング付の完全溶込みに比較しても、溶接部の疲労寿命を向上することができる。また、アーク溶接に較べて５倍程度の高速溶接が可能であり、入熱量を低く抑えることができる。この結果、高エネルギ密度溶接を用いることにより、特に板厚が１０ｍｍ以下の薄板材２８，２９等に溶接後の変形が生じたりするのを抑制できる。また、曲げ加工時に発生する引張り荷重等の負荷に対しても十分な接合強度を確保することができる。
また、幅広板状体２７を曲げ加工してＵ字形部材３２を形成するときには、平面用薄板材２８，２９と角隅用厚板材３０との板厚差による凹凸面が図６に示すようにＵ字形部材３２の外側面に露出することはない。このため、Ｕ字形部材３２の外側面、即ち角筒体２２の外側面を凹凸のない均一な面として形成することができる。
また、図７、図９に示すように板状部材３３をＵ字形部材３２の開口３２Ａ側にレーザ溶接等の手段で接合し、図８に示す角筒体２２を形成する場合でも、ほぼ９０°の曲げ角をもってプレス成形されたＵ字形部材３２に対し、その開口３２Ａ側を閉塞するように板状部材３３を位置合わせするだけでよい。
このため、Ｕ字形部材３２と板状部材３３との位置合わせ作業を、図９に示すＵ字形部材３２の長手方向に対しても容易に行うことができ、溶接時の作業性を向上できる。そして、高エネルギ密度溶接を用いた完全溶接により、接合部の強度を十分に確保することができる。
従って、本実施の形態によれば、互いに板厚が異なる平面用薄板材２８，２９と角隅用厚板材３０、厚板材３１等とを用いて幅広板状体２７およびＵ字形部材３２を形成し、板状部材３３をＵ字形部材３２の開口３２Ａ側に組合せて接合するだけで、横断面が四角形状をなす角筒体２２を形成することができる。これにより、作業腕となるアーム２１の軽量化を図ることができると共に、その剛性も十分に確保することができる。
また、例えば２次元の溶接施工により平面用薄板材２８，２９と角隅用厚板材３０、厚板材３１とからなる幅広板状体２７を形成することができ、３次元の溶接施工に比較して接合部の位置決め作業を大幅に簡略化できると共に、溶接時の作業性を向上でき、接合部の強度を十分に確保することができる。
次に、図１３および図１４は本発明の第２の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、平面用薄板材２８，２９と角隅用厚板材３０、厚板材３１とからなる幅広板状体２７の長手方向端部（接合端２７Ａと傾斜端２７Ｃ，２７Ｃ）にボス用厚板材４１，４２，４２を溶接して設け、その後にボス用厚板材４１を幅広板状体２７と一緒に曲げ加工する構成としたことにある。
ここで、ボス用厚板材４１は、第１の実施の形態で述べたボス用厚板材３７とほぼ同様に形成され、円形穴からなる２個の取付穴４１Ａ，４１Ａと、半円形状をなした２個の取付溝４１Ｂ，４１Ｂとを有している。そして、ボス用厚板材４１は、図１３中に点線で示す折曲げ線４１Ｃ，４１Ｃの位置で曲げ加工され、図２に例示したボス取付部２３を構成するものである。
しかし、この場合のボス用厚板材４１は、例えばレーザ溶接等の高エネルギ密度溶接により幅広板状体２７の接合端２７Ａに予め接合され、その後に図１４に示す如く幅広板状体２７と一緒に曲げ加工され、後述のＵ字形部材４３が成形されるものである。
また、他のボス用厚板材４２，４２は、図２に例示したボス取付部２４を構成するため、第１の実施の形態で述べたボス用厚板材３９に替えて用いられるものである。そして、ボス用厚板材４２は、幅広板状体２７の厚板材３０，３１と同様の板厚をもって図１３に示す如く略三角形状に形成されている。
また、ボス用厚板材４２には、図２に例示したボス部２４Ａが溶接により取付けられる略半円形状をなした取付溝４２Ａが設けられている。そして、これらのボス用厚板材４２は、図１３に示す傾斜端２７Ｃの位置で幅広板状体２７の長手方向他側にレーザ溶接等の手段で接合されるものである。
４３は幅広板状体２７と厚板材４１，４２を一緒に曲げ加工することにより成形されたＵ字形部材で、このＵ字形部材４３は、第１の実施の形態で述べたＵ字形部材３２とほぼ同様に形成され、アーム２１の主要部となる角筒体２２を後述の板状部材４４と共に構成するものである。
しかし、この場合のＵ字形部材４３は、ボス用厚板材４１，４２，４２が予め接合された状態の幅広板状体２７を、図１４に示す如く横断面がＵ字形状をなすようにプレス加工することにより形成され、ボス用厚板材４１，４２は、Ｕ字形部材４３の一部を構成しているものである。
４４は本実施の形態で採用した板状部材で、この板状部材４４は、第１の実施の形態で述べた板状部材３３とほぼ同様に形成され、中央の薄板材４５と、薄板材４５の幅方向両側にレーザ溶接等の手段を用いて接合された左，右の厚板材４６，４６とにより構成されている。
この場合、板状部材４４は、図１４に示す如くＵ字形部材４３の厚板材３１と厚板材４１，４２とにほぼ対応した長さをもって形成され、その幅寸法は、左，右の厚板材３１，３１間の離間寸法に対応している。また、板状部材４４は、Ｕ字形部材４３の下側開口内（厚板材３１，３１間）に挿嵌され、レーザ溶接等の手段を用いて厚板材３１，３１間に固着されるものである。
これにより、Ｕ字形部材４３の下側開口は、板状部材４４を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２と同様に横断面が四角形状をなす角筒体として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様に、互いに板厚が異なる薄板材２８，２９と厚板材３０，３１等とを用いて幅広板状体２７およびＵ字形部材４３を形成することができ、作業腕となるアーム２１の軽量化を図ることができると共に、その剛性も十分に確保することができる。
特に、本実施の形態によれば、薄板材２８，２９と厚板材３０，３１とからなる幅広板状体２７の長手方向端部にボス用厚板材４１，４２，４２を溶接して設け、その後にボス用厚板材４１を幅広板状体２７と一緒に曲げ加工してＵ字形部材４３を形成する構成としている。
これにより、ボス取付部２３となるボス用厚板材４１を幅広板状体２７と一緒に曲げ加工することができ、曲げ加工時の工程数を減らし、作業性を高めることができる。
また、幅広板状体２７の長手方向端部にボス用厚板材４１，４２を接合することにより、例えば曲げ加工に伴う引張り荷重、圧縮荷重等の負荷が、幅広板状体２７の薄板材２８，２９に悪影響を及ぼすのを抑えることができ、ボス用厚板材４１，４２を薄板材２８，２９に対する補強材として用いることができる。また、ボス用厚板材４１を角隅用厚板材３０等と同等の板厚をもって形成することにより、両者を一緒に曲げ加工するときの応力分布、荷重分担等を均等化することができる。
次に、図１５および図１６は本発明の第３の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、Ｕ字形部材３２の開口３２Ａ側を、板状部材５１を用いて閉塞する構成としたことにある。
ここで、板状部材５１は、第１の実施の形態で述べた板状部材３３とほぼ同様に、中央の薄板材５２と左，右の厚板材５３，５３とにより構成されている。しかし、この場合の板状部材５１は、前記板状部材３３よりも幅寸法が大きく形成され、左，右の厚板材５３，５３は、その上面がＵ字形部材３２（厚板材３１，３１）の下面に当接した状態で接合部５４，５４により接合されている。
そして、これらの接合部５４は、板状部材５１の厚板材５３をＵ字形部材３２の下面側で厚板材３１にレーザ溶接等の手段で接合し、両者を深い溶込みをもって固着させる。これにより、Ｕ字形部材３２の開口３２Ａは、板状部材５１を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２と同様に横断面が四角形状をなす角筒体２２′として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、この場合には、角筒体２２′の上側に位置する角隅部２２Ａ′を角隅用厚板材３０により形成でき、上側の平面部２２Ｂ′を平面用薄板材２８により形成できる。
また、角筒体２２′の下側に位置する角隅部２２Ｃ′を、厚板材３１，５３間の接合部５４近傍によって形成でき、下側の平面部２２Ｄ′を板状部材５１（薄板材５２）の下面側によって形成できる。一方、角筒体２２′の左，右両側に位置する平面部２２Ｅ′を、厚板材３０，３１間の薄板材２９によって形成することができる。
次に、図１７は本発明の第４の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、アーム２１の主要部を構成する角筒体６１を、平面用薄板材６２，６３，６３および角隅用厚板材６４，６４からなるＵ字形部材６５と、Ｕ字形部材６５の下側開口を閉塞する板状部材６６とを用いて構成したことにある。
ここで、平面用薄板材６２，６３，６３と角隅用厚板材６４，６４とは、第１の実施の形態で述べた幅広板状体２７とほぼ同様に、その幅方向で予め突合わせ溶接され、角隅用厚板材６４，６４の位置で曲げ加工されることによりＵ字形部材６５としてプレス成形されるものである。
また、板状部材６６は、角隅用厚板材６４と同様の板厚をもった単一の鋼板により前記板状部材３３よりも大なる幅寸法をもって形成され、板状部材６６の左，右両側部位は、その上面がＵ字形部材６５（薄板材６３，６３）の下面に当接した状態で接合部６７，６７により接合されている。
そして、これらの接合部６７は、板状部材６６の両側部位をＵ字形部材６５の下面側で薄板材６３にレーザ溶接等の手段で接合し、両者を深い溶込みをもって固着させる。これにより、Ｕ字形部材６５の下側開口は、板状部材６６を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２と同様に横断面が四角形状をなす角筒体６１として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、この場合には、角筒体６１の上側に位置する角隅部６１Ａを角隅用厚板材６４により形成でき、上側の平面部６１Ｂを平面用薄板材６２により形成できる。
また、角筒体６１の下側に位置する角隅部６１Ｃを、薄板材６３と板状部材６６との間の接合部６７近傍によって形成でき、下側の平面部６１Ｄを板状部材６６の下面側によって形成できる。一方、角筒体６１の左，右両側に位置する平面部６１Ｅを平面用薄板材６３によって形成することができる。
次に、図１８ないし図２１は本発明の第５の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、図２０、図２１に示す如くアーム２１の主要部を構成する角筒体７１を、角隅用厚板材７２および左，右の平面用薄板材７３，７３からなるＵ字形部材７４と、Ｕ字形部材７４の下側開口を閉塞する板状部材７５とを用いて構成したことにある。
ここで、Ｕ字形部材７４の素材となる幅広板状体７４′は、第１の実施の形態で述べた幅広板状体２７とほぼ同様に、角隅用厚板材７２と平面用薄板材７３，７３とを図１８、図１９に示す如く、その幅方向で突合わせ溶接することにより形成される。そして、この場合の幅広板状体７４′は、角隅用厚板材７２を図１８中に点線で示す折曲げ線７２Ａ，７２Ａの位置でＵ字形状に曲げ加工することにより、図２０に示すようにＵ字形部材７４としてプレス成形されるものである。
また、板状部材７５は、第１の実施の形態で述べた板状部材３３と同様に、中央の薄板材７６と左，右の厚板材７７，７７とにより構成されている。しかし、この場合の板状部材７５は、前記板状部材３３よりも幅寸法が大きく形成され、左，右の厚板材７７，７７は、その上面がＵ字形部材７４（薄板材７３，７３）の下面に当接した状態で接合部７８，７８により接合されている。
そして、これらの接合部７８は、板状部材７５の厚板材７７をＵ字形部材７４の下面側で薄板材７３にレーザ溶接等の手段で接合し、両者を深い溶込みをもって固着させる。これにより、Ｕ字形部材７４の下側開口は、板状部材７５を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２と同様に横断面が四角形状をなす角筒体７１として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、この場合には、角筒体７１の上側に位置する角隅部７１Ａを、角隅用厚板材７２の左，右両側部位により形成でき、上側の平面部７１Ｂを、角隅用厚板材７２の幅方向中間部により形成することができる。
また、角筒体７１の下側に位置する角隅部７１Ｃを、薄板材７３と板状部材７５（厚板材７７）との間の接合部７８近傍によって形成でき、下側の平面部７１Ｄを板状部材７５（薄板材７６）の下面側によって形成できる。一方、角筒体７１の左，右両側に位置する平面部７１Ｅを、平面用薄板材としての薄板材７３によって形成することができる。
次に、図２２は本発明の第６の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、アーム２１の主要部を構成する角筒体８１を、角隅用厚板材８２、厚板材８３，８３および左，右の平面用薄板材８４，８４からなるＵ字形部材８５と、Ｕ字形部材８５の下側開口を閉塞する板状部材８６とを用いて構成したことにある。
ここで、角隅用厚板材８２、厚板材８３，８３と平面用薄板材８４，８４とは、図１８、図１９に示す第５の実施の形態で述べた幅広板状体７４′とほぼ同様に、その幅方向で予め突合わせ溶接され、その後に角隅用厚板材８２の左，右両側部位をＵ字形状に曲げ加工することによりＵ字形部材８５としてプレス成形されるものである。
また、板状部材８６は、第１の実施の形態で述べた板状部材３３と同様に、中央の薄板材８７と左，右の厚板材８８，８８とにより構成されている。しかし、この場合の板状部材８６は、前記板状部材３３よりも幅寸法が大きく形成され、左，右の厚板材８８，８８は、その上面がＵ字形部材８５（厚板材８３，８３）の下面に当接した状態で接合部８９，８９により接合されている。
そして、これらの接合部８９は、板状部材８６の厚板材８８をＵ字形部材８５の下面側で厚板材８３にレーザ溶接等の手段で接合し、両者を深い溶込みをもって固着させる。これにより、Ｕ字形部材８５の下側開口は、板状部材８６を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２と同様に横断面が四角形状をなす角筒体８１として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、この場合には、角筒体８１の上側に位置する角隅部８１Ａを、角隅用厚板材８２の左，右両側部位により形成でき、上側の平面部８１Ｂを、厚板材８２の幅方向中間部により形成することができる。
また、角筒体８１の下側に位置する角隅部８１Ｃを、厚板材８３と板状部材８６（厚板材８８）との間の接合部８９近傍によって形成でき、下側の平面部８１Ｄを板状部材８６（薄板材８７）の下面側によって形成できる。一方、角筒体８１の左，右両側に位置する平面部８１Ｅを、平面用薄板材８４によって形成することができる。
次に、図２３は本発明の第７の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、アーム２１の主要部を構成する角筒体９１を、平面用薄板材９２，９３，９３および角隅用厚板材９４，９４からなるＵ字形部材９５と、Ｕ字形部材９５の上側開口を閉塞する板状部材９６とを用いて構成したことにある。
即ち、本実施の形態にあっては、Ｕ字形部材９５が板状部材９６の下側に配置される。そして、板状部材９６は、図２３に示す如く断面Ｕ字形状をなし上側が開口したＵ字形部材９５を上方から施蓋するように、後述の接合部９７，９７を介してＵ字形部材９５に固着されている。
ここで、平面用薄板材９２，９３，９３と角隅用厚板材９４，９４とは、第１の実施の形態で述べた幅広板状体２７とほぼ同様に、その幅方向で予め突合わせ溶接され、角隅用厚板材９４を平面用薄板材９３が上向きとなるように曲げ加工することによりＵ字形部材９５としてプレス成形されるものである。
また、板状部材９６は、角隅用厚板材９４と同様の板厚をもった単一の鋼板により前記板状部材３３よりも大なる幅寸法をもって形成され、板状部材９６の左，右両側部位は、その下面がＵ字形部材９５（平面用薄板材９３，９３）の上側端面に当接した状態で接合部９７，９７により接合されている。
そして、これらの接合部９７は、板状部材９６の左，右両側部位をＵ字形部材９５の上端側で薄板材９３にレーザ溶接等の手段で接合し、両者を深い溶込みをもって固着させる。これにより、Ｕ字形部材９５の上側開口は、板状部材９６を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２とほぼ同様に横断面が四角形状をなす角筒体９１として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。この場合、角筒体９１の上側に位置する角隅部９１Ａを、平面用薄板材９３と板状部材９６との間の接合部９７近傍によって形成でき、上側の平面部９１Ｂを板状部材９６の上面側によって形成することができる。
また、角筒体９１の下側に位置する角隅部９１Ｃを、角隅用厚板材９４により形成でき、下側の平面部９１Ｄを、平面用薄板材９２により形成できる。一方、角筒体９１の左，右両側に位置する平面部９１Ｅを、平面用薄板材９３により形成することができる。
次に、図２４ないし図２８は本発明の第８の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側が凹凸面形状をなし他側がほぼ同一面上に位置するように互いに突合わせて溶接する構成としたことにある。
図中、１０１は本実施の形態で採用した角筒体で、この角筒体１０１は、第１の実施の形態で述べた角筒体２２とほぼ同様に形成されている。ここで、角筒体１０１は、図２８に示すように上側に位置して左，右に離間した角隅部１０１Ａ，１０１Ａと、各角隅部１０１Ａ間に位置した上側の平面部１０１Ｂと、下側に位置して左，右に離間した他の角隅部１０１Ｃ，１０１Ｃと、各角隅部１０１Ｃ間に位置した下側の平面部１０１Ｄと、角隅部１０１Ａ，１０１Ｃ間に位置した左，右の平面部１０１Ｅ，１０１Ｅとにより構成されている。
１０２は角筒体１０１の素材となる幅広板状体で、この幅広板状体１０２は、第１の実施の形態で述べた幅広板状体２７とほぼ同様に形成されている。ここで、幅広板状体１０２は、図２４、図２５に示す如く平面用薄板材１０３，１０４，１０４と、角隅用厚板材１０５，１０５、厚板材１０６，１０６とを互い違いとなるように、その幅方向で突合わせ溶接することにより構成されている。そして、これらの突合わせ溶接は、例えばレーザ溶接等の深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接により行われている。
しかし、この場合の平面用薄板材１０３，１０４と角隅用厚板材１０５、厚板材１０６とは、図２４、図２５に示す如く板厚方向の一側（上側面）が凹凸面形状をなし、板厚方向の他側（下側面）がほぼ同一面上に位置するように互いに突合わせて溶接され、これによって幅広板状体１０２を形成している。
１０７は幅広板状体１０２を曲げ加工することにより形成されたＵ字形部材で、このＵ字形部材１０７は、幅広板状体１０２の各角隅用厚板材１０５を図２４中に点線で示す折曲げ線１０５Ａ，１０５Ａの位置で凸湾曲状に曲げ加工することにより、図２６、図２７に示す如く横断面がＵ字形状をなすように塑性変形して形成されたものである。
このときに、左，右の角隅用厚板材１０５，１０５は、曲げ加工に伴って図２６中に示す如く断面Ｌ字状に湾曲され、図２８に示す角筒体１０１の角隅部１０１Ａ，１０１Ａを形成するものである。また、中央の平面用薄板材１０３は、角筒体１０１の上側に位置する平面部１０１Ｂを形成している。
また、左，右の平面用薄板材１０４，１０４は、角筒体１０１の左，右の平面部１０１Ｅ，１０１Ｅを形成することになる。そして、左，右の厚板材１０６，１０６間には、図２６に示すようにＵ字形部材１０７の下側に位置する開口１０７Ａが形成され、この開口１０７Ａは、後述の板状部材１０８により閉塞されるものである。
また、Ｕ字形部材１０７の外側面には、平面用薄板材１０３，１０４，１０４と角隅用厚板材１０５，１０５との板厚差により凹凸面１０７Ｂ，１０７Ｃ，１０７Ｃが形成されている。しかし、Ｕ字形部材１０７の内側面は、ほぼ均一な面として形成されている。
１０８はＵ字形部材１０７と共に角筒体１０１を構成する板状部材で、この板状部材１０８は、図２６に示す如く中央の薄板材１０９と、薄板材１０９の幅方向両側に高エネルギ密度溶接等の手段を用いて接合された左，右の厚板材１１０，１１０とにより構成されている。
この場合、中央の薄板材１０９と左，右の厚板材１１０，１１０とは、図２６に示す如く下側面が凹凸面形状をなし、上側面がほぼ同一面上に位置するように互いに突合わせて溶接され、これによって板状部材１０８を形成している。
そして、板状部材１０８は、Ｕ字形部材１０７の開口１０７Ａ側（厚板材１０６，１０６の下端）に衝合され、高エネルギ密度溶接等の手段を用いた接合部１１１，１１１により図２８に示す如く厚板材１０６，１０６に固着されるものである。
これにより、Ｕ字形部材１０７の開口１０７Ａは、下側から板状部材１０８を用いて閉塞され、図２８に示す如く横断面が四角形状をなす角筒体１０１が形成される。そして、角筒体１０１の下側に位置する左，右の角隅部１０１Ｃ，１０１Ｃは、Ｕ字形部材１０７の厚板材１０６と板状部材１０８の厚板材１１０との接合部１１１近傍部により形成され、角筒体１０１の下側に位置する平面部１０１Ｄは、板状部材１０８の下面により形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、幅広板状体１０２を形成するときに、平面用薄板材１０３，１０４と角隅用厚板材１０５、厚板材１０６とは、図２４、図２５に示す如く上側面が凹凸面形状をなし、下側面がほぼ同一面上に位置するように突合せ溶接されている。
このため、幅広板状体１０２の角隅用厚板材１０５、１０５を、凸湾曲状に曲げ加工して図２７に示すＵ字形部材１０７を形成するときに、平面用薄板材１０３と角隅用厚板材１０５との溶接部１１２に引張り荷重等が作用するのを抑えることができ、例えば溶接部１１２から溶接部１１２にクラック等が発生するの防止できる。
即ち、Ｕ字形部材１０７の外側面（凹凸面１０７Ｂ側）には角隅用厚板材１０５を曲げ加工するときに、引張り荷重が図２７中の矢示Ａ方向に発生し、Ｕ字形部材１０７の内側面には矢示Ｂ方向に圧縮荷重が発生する傾向がある。しかし、この場合の平面用薄板材１０３と角隅用厚板材１０５とは、外側面が凹凸面１０７Ｂとなり、内側面が均一な面となっている。
これにより、平面用薄板材１０３と角隅用厚板材１０５との間の溶接部１１２には、矢示Ａ方向の引張り応力が作用することはほとんどなく、引張り応力の影響で溶接部１１２の強度が低下するのを抑えることができる。また、平面用薄板材１０３と角隅用厚板材１０５との間の溶接部１１２には、矢示Ｂ方向の圧縮応力が作用するが、この圧縮応力が溶接部１１２に悪影響を与えることはない。即ち、この圧縮応力は、図２７中の矢示Ｂ方向に作用し、矢示Ａ方向のように溶接部１１２を引き離す方向には作用しないため、この圧縮応力が溶接部１１２に悪影響を与えることはない。
この結果、溶接部１１２が破断されるのを抑え、溶接部１１２に十分な強度を確保することができる。そして、Ｕ字形部材１０７の溶接部１１２は、第１の実施の形態で述べたＵ字形部材３２等に比較して残留引張り応力等を確実に低減することができ、耐クラック性、疲労寿命等を大幅に向上することができる。
また、この場合のＵ字形部材１０７は、平面用薄板材１０３，１０４と角隅用厚板材１０５との板厚差による凹凸面１０７Ｂ，１０７Ｃを角筒体１０１の外側面に露出させるように形成できる。これによって、角筒体１０１の外側面には、凹凸面１０７Ｂ，１０７Ｃによるデザイン性を与え、角筒体１０１を頑丈な構造に形成していることを強調できると共に、建設機械用作業腕としての商品価値を高めることができる。
次に、図２９および図３０は本発明の第９の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前述した第８の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、角筒体１２１の素材となる幅広板状体１２２を、図３０に示す如く角隅用厚板材１２３等を用いて構成し、この角隅用厚板材１２３の幅方向両側には、面取り加工等を施すことにより傾斜面１２３Ａ，１２３Ｂを形成したことにある。
ここで、幅広板状体１２２は、第８の実施の形態で述べた幅広板状体１０２とほぼ同様に、平面用薄板材１０３，１０４，１０４と、角隅用厚板材１２３，１２３、厚板材１２４，１２４とを互い違いとなるように、その幅方向で突合わせ溶接することにより構成されている。
しかし、この場合の幅広板状体１２２は、角隅用厚板材１２３の幅方向両側に傾斜面１２３Ａ，１２３Ｂを形成した点で異なっている。また、幅広板状体１２２の厚板材１２４，１２４にも、その幅方向一側に面取り加工等を施すことにより傾斜面１２４Ａ，１２４Ａが形成されている。
そして、この場合の幅広板状体１２２も角隅用厚板材１２３が曲げ加工されることにより、横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材１２５としてプレス成形されるものである。また、Ｕ字形部材１２５の下側開口１２５Ａは、図２９に示す如く板状部材１２６を用いて閉塞されるものである。
この場合、板状部材１２６は、第８の実施の形態で述べた板状部材１０８とほぼ同様に、中央の薄板材１０９と、左，右の厚板材１２７，１２７とにより構成されている。しかし、板状部材１２６の厚板材１２７は、その幅方向一側に面取り加工等を施すことにより傾斜面１２７Ａが形成されているものである。
そして、角筒体１２１（Ｕ字形部材１２５）の外側面には、平面用薄板材１０３，１０４，１０４と角隅用厚板材１２３，１２３との板厚差により凹凸面１２５Ｂ，１２５Ｃ，１２５Ｃが形成されている。また、角筒体１２１の内側面は、ほぼ均一な面として形成されているものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第８の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、この場合には、角筒体１２１の上側に位置する角隅部１２１Ａを角隅用厚板材１２３により形成でき、上側の平面部１２１Ｂを平面用薄板材１０３により形成できる。
また、角筒体１２１の下側に位置する角隅部１２１Ｃを、厚板材１２４と板状部材１２６との間の接合部１１１近傍によって形成でき、下側の平面部１２１Ｄを板状部材１２６の下面側によって形成できる。そして、角筒体１２１の左，右両側に位置する平面部１２１Ｅを平面用薄板材１０４によって形成することができる。
しかし、本実施の形態では、角隅用厚板材１２３の幅方向両側に傾斜面１２３Ａ，１２３Ｂを形成し、厚板材１２４，１２７にも傾斜面１２４Ａ，１２７Ａを形成している。このため、角筒体１２１（Ｕ字形部材１２５）の外側面に露出する凹凸面１２５Ｂ，１２５Ｃ等を、傾斜面１２３Ａ，１２３Ｂ，１２４Ａ，１２７Ａにより滑らかな凹凸面として形成することができ、これによって、建設機械用作業腕としての商品価値を高めることができる。
次に、図３１ないし図３４は本発明の第１０の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側と他側とがそれぞれ凹凸面形状をなすように互いに突合わせて溶接する構成としたことにある。
図中、１３１は本実施の形態で採用した角筒体で、この角筒体１３１は、第１の実施の形態で述べた角筒体２２とほぼ同様に形成され、図３１に示すように上側に位置して左，右に離間した角隅部１３１Ａ，１３１Ａと、各角隅部１３１Ａ間に位置した上側の平面部１３１Ｂと、下側に位置して左，右に離間した他の角隅部１３１Ｃ，１３１Ｃと、各角隅部１３１Ｃ間に位置した下側の平面部１３１Ｄと、角隅部１３１Ａ，１３１Ｃ間に位置した左，右の平面部１３１Ｅ，１３１Ｅとにより構成されている。
１３２は角筒体１３１の素材となる幅広板状体で、この幅広板状体１３２は、第１の実施の形態で述べた幅広板状体２７とほぼ同様に形成されている。ここで、幅広板状体１３２は、図３２に示す如く平面用薄板材１３３，１３４，１３４と、角隅用厚板材１３５，１３５、厚板材１３６，１３６とを互い違いとなるように、その幅方向で突合わせ溶接することにより構成されている。そして、これらの突合わせ溶接は、例えばレーザ溶接等の深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接により行われている。
しかし、この場合の平面用薄板材１３３，１３４と角隅用厚板材１３５、厚板材１３６とは、図３２に示す如く板厚方向の一側，他側（上，下面側）がそれぞれ凹凸面形状をなすように板厚方向の中間部位で互いに突合わせて溶接され、これによって幅広板状体１３２を形成している。
１３７は幅広板状体１３２を溶接により形成するときに用いる治具としての載置台で、この載置台１３７の上面側には、図３２に示すように平面用薄板材１３３，１３４と対応する位置に凸面１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｂが形成され、これらの凸面１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｂ間は、凹面１３７Ｃ，１３７Ｃ，１３７Ｄ，１３７Ｄとなっている。
そして、載置台１３７の凸面１３７Ａ，１３７Ｂ上には、平面用薄板材１３３，１３４が載置され、凹面１３７Ｃ，１３７Ｄ上には、角隅用厚板材１３５，厚板材１３６がそれぞれ載置される。このときに平面用薄板材１３３，１３４は、図３２に示す如く角隅用厚板材１３５，厚板材１３６に対して寸法ｔ分だけ下側となる位置に配置されるものである。この場合の寸法ｔは、角隅用厚板材１３５，厚板材１３６の板厚Ｔに対して、例えば１／２（ｔ＝Ｔ／２）程度に設定するのがよい。
１３８は幅広板状体１３２を曲げ加工することにより形成されたＵ字形部材で、このＵ字形部材１３８は、幅広板状体１３２の各角隅用厚板材１３５を凸湾曲状に曲げ加工することにより、図３３、図３４に示す如く横断面がＵ字形状をなすように塑性変形して形成されたものである。
このときに、左，右の角隅用厚板材１３５，１３５は、曲げ加工に伴って図３４中に示す如く断面Ｌ字状に湾曲され、図３１に示す角筒体１３１の角隅部１３１Ａ，１３１Ａを形成するものである。また、中央の平面用薄板材１３３は、角筒体１３１の上側に位置する平面部１３１Ｂを形成している。
また、左，右の平面用薄板材１３４，１３４は、角筒体１３１の左，右の平面部１３１Ｅ，１３１Ｅを形成することになる。そして、左，右の厚板材１３６，１３６間には、図３３に示すようにＵ字形部材１３８の下側に位置する開口１３８Ａが形成され、この開口１３８Ａは、後述の板状部材１３９により閉塞されるものである。
また、Ｕ字形部材１３８の外側面には、平面用薄板材１３３，１３４，１３４と角隅用厚板材１３５，１３５との板厚差により凹凸面１３８Ｂ，１３８Ｃ，１３８Ｃが形成されている。そして、Ｕ字形部材１３８の内側面には、ほぼ同様の凹凸面が形成されているものである。
１３９はＵ字形部材１３８と共に角筒体１３１を構成する板状部材で、この板状部材１３９は、図３３に示す如く中央の薄板材１４０と、薄板材１４０の幅方向両側に高エネルギ密度溶接等の手段を用いて接合された左，右の厚板材１４１，１４１とにより構成されている。
この場合、中央の薄板材１４０と左，右の厚板材１４１とは、図３３に示す如く下側面と上側面とが凹凸面形状をなすように板厚方向の中間部位で互いに突合わせて溶接され、これによって板状部材１３９を形成している。そして、板状部材１３９は、Ｕ字形部材１３８の開口１３８Ａ側（厚板材１３６，１３６の下端）に衝合され、高エネルギ密度溶接等の手段を用いた接合部１４２，１４２により、図３１に示す如く厚板材１３６，１３６に固着されるものである。
これにより、Ｕ字形部材１３８の開口１３８Ａは、下側から板状部材１３９を用いて閉塞され、図３１に示す如く横断面が四角形状をなす角筒体１３１が形成される。そして、角筒体１３１の下側に位置する左，右の角隅部１３１Ｃ，１３１Ｃは、Ｕ字形部材１３８の厚板材１３６と板状部材１３９の厚板材１４１との接合部１４２近傍部により形成され、角筒体１３１の下側に位置する平面部１３１Ｄは、板状部材１３９の下面により形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、幅広板状体１３２を形成するときに、平面用薄板材１３３，１３４と角隅用厚板材１３５、厚板材１３６とは、図３２に示す如く上，下の両側面が凹凸面形状をなすように突合せ溶接されている。
このため、幅広板状体１３２の角隅用厚板材１３５、１３５を、凸湾曲状に曲げ加工して図３３に示すＵ字形部材１３８を形成するときに、平面用薄板材１３３と角隅用厚板材１３５との溶接部１４３に引張り荷重等が作用するのを抑えることができ、例えば溶接ビートの止端から溶接部１４３にクラック等が発生するの防止できる。
特に、図３４に示すように平面用薄板材１３３と角隅用厚板材１３５との段差に相当する寸法ｔを、角隅用厚板材１３５の板厚Ｔに対して、例えば１／２（ｔ＝Ｔ／２）程度に設定した場合には、平面用薄板材１３３と角隅用厚板材１３５との間の溶接部１４３に矢示Ａ方向の引張り応力が作用するのを小さく抑えることが可能となる。
これにより、平面用薄板材１３３と角隅用厚板材１３５との間の溶接部１４３には、矢示Ａ方向の引張り応力が作用することはほとんどなく、引張り応力の影響で溶接部１４３の強度が低下するのを抑えることができる。また、平面用薄板材１３３と角隅用厚板材１３５との間の溶接部１４３には、矢示Ｂ方向の圧縮応力が作用するが、この圧縮応力が溶接部１４３に悪影響を与えることはない。
この結果、溶接部１４３が溶接ビートの止端から破断されるのを抑え、溶接部１４３に十分な強度を確保することができる。そして、Ｕ字形部材１３８の溶接部１４３は、第１の実施の形態で述べたＵ字形部材３２等に比較して残留引張り応力等を確実に低減することができ、疲労寿命等を大幅に延ばすことができる。
また、本実施の形態で採用したＵ字形部材１３８からなる角筒体１３１も、前記第８の実施の形態とほぼ同様に凹凸面１３８Ｂ，１３８Ｃによるデザイン性を角筒体１３１の外側面に与えることができ、建設機械用作業腕としての商品価値を高めることができる。
なお、前記各実施の形態では、オフセットブーム式の作業装置１１におけるアーム２１を、例えば角筒体２２，２２′，６１，７１，８１，９１，１０１，１２１，１３１等からなる作業腕とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１に示すロアブーム１２、アッパブーム１３についても前述の如き角筒体を用いて形成してもよいものである。
また、本発明の適用対象は、オフセットブーム式の作業装置１１に限るものではなく、例えば図３５に示す変形例のように一般に標準機と呼ばれる油圧ショベル１５１の作業装置１６１に適用してもよい。この場合、建設機械としての油圧ショベル１５１は、装軌式の走行体１５２、旋回体１５３および作業装置１６１等により構成されている。
そして、旋回体１５３は、旋回フレーム１５４、オペレータが乗降する操作運転用の建屋としてのキャブ１５５、外装カバーとしての建屋カバー１５６、カウンタウエイト１５７等とにより構成されている。
また、旋回体１５３の前部側に俯仰動可能に設けられたフロント部分となる作業装置１６１は、ブーム１６２、アーム１６３およびフロントアタッチメントとしてのバケット１６４等により構成されている。そして、旋回フレーム１５４とブーム１６２との間には、ブームシリンダ１６５が設けられ、ブーム１６２とアーム１６３との間には、アームシリンダ１６６が設けられている。また、アーム１６３とバケット１６４との間には、リンク１６７，１６８を介してフロントアタッチメント用のバケットシリンダ１６９が設けられている。
そして、この場合の作業腕となるブーム１６２またはアーム１６３についても、前述した各実施の形態による角筒体２２，２２′，６１，７１，８１，９１，１０１，１２１，１３１等とほぼ同様の角筒体を用いて構成することができるものである。
また、本発明は装軌式の油圧ショベルに限らず、例えばホイール式の油圧ショベルまたは浚渫船等に用いる作業装置（フロント部分）に適用してもよく、油圧クレーン等の建設機械にも広く適用できるものである。
一方、前記第７の実施の形態で述べた角筒体９１は、前記第４の実施の形態で述べた図１７に示す角筒体６１を上，下に反転させた場合とほぼ同様の構成を有するものである。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば前記第１〜第３，第５，第６，第８〜第１０の実施の形態で述べた角筒体２２，２２′，７１，８１，１０１，１２１，１３１についても、前記角筒体９１と同様に上，下を反転させた形状に形成してもよいものである。
また、前記第８〜第１０の実施の形態では、角筒体１０１（１２１，１３１）の外側面に板厚差による凹凸面１０７Ｂ、１０７Ｃ（１２５Ｂ，１２５Ｃ，１３８Ｂ，１３８Ｃ）を、意図的に形成する構成としている。しかし、本発明では、第１〜第７の実施の形態についても、角筒体２２，２２′，６１，７１，８１，９１の外側面に、第８〜第１０の実施の形態と同様に凹凸面を形成する構成としてもよいものである。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【技術分野】
本発明は、例えば土砂等の掘削作業を行う油圧ショベル等に好適に用いられる建設機械用作業腕及びその製造方法に関する。
【背景技術】
一般に、建設機械としての油圧ショベルは、自走可能な走行体と、この走行体上に旋回可能に搭載された旋回体と、この旋回体の前部側に俯仰動可能に設けられたブーム、アームおよびフロントアタッチメント（例えば、バケット）等のフロント部分からなる作業装置とにより構成されている。
そして、このような（フロント部分）作業装置を構成するブーム、アーム等の作業腕は、例えば上板、下板、左側板および右側板からなる４枚の鋼板を互いに接合することにより横断面が四角形状をなす角筒体として形成されるものである（例えば、特開平１１−２１９３９号公報等）。
この種の従来技術による建設機械の作業腕は、その剛性を高めると共に軽量化を図るために、上板の左，右両側部位を厚肉部とし、その中間部位を薄肉部として形成している。また、下板も左，右両側部位を厚肉部とし、その中間部位を薄肉部として形成している。そして、上板と下板の左，右両側部（厚肉部）に対して左側板，右側板を突合わせ溶接することにより角筒体を構成し、角筒体の軽量化を図りつつ、高い剛性も得るようにしている。
また、他の従来技術では、角筒体として形成される建設機械の作業腕を、合計４つの角隅部（コーナ部）を形成する４つのコーナ部材と、これらのコーナ部材間を互いに連結する合計４枚の平板とにより構成したものも知られている（例えば、特開２００１−２０３１１号公報等）。
そして、この場合には角筒体として形成される作業腕の角隅部に応力集中等が発生するのを抑えるため、そのコーナ部を形成する４つのコーナ部材を、予め曲面部（丸み）を有する断面Ｌ字状に湾曲させておく。次に、各コーナ部材に対して前記平板を溶接し、全体として断面四角形状の前記角筒体を形成する構成としている。
ところで、上述した第１の従来技術では、上板と下板の左，右両側部位を厚肉部として形成し、これらの厚肉部に対して左，右の側板を突合わせ溶接する構成としている。このため、例えば上板、下板および側板の全体を板厚の厚い鋼板を用いて形成する必要がなく、作業腕の軽量化を図ることができると共に、ある程度の剛性も確保できるという利点がある。
しかし、この場合には、上板と下板の左，右両側に位置する厚肉部に対して左，右の側板を突合わせ溶接するときに、例えば上板と下板の間に左，右の側板を挟み込みつつ、両者の接合部位を正確に位置合わせして溶接作業を行う必要がある。このため、溶接時に用いる位置合わせ治具が複雑な形状となってしまう。そして、この場合には、例えば３次元の溶接施工が要求されるため、溶接作業に多大な労力と時間を費やすという問題がある。
特に、溶接部に深い溶込みが得られるレーザ溶接等の高エネルギ密度溶接を前述した３次元の溶接施工に用いる場合には、下記のような問題がある。即ち、上板，下板と左，右の側板との接合面には、３次元の溶接施工が行われるため、接合面にギャップが発生し易い。そして、例えば０．５ｍｍ以上のギャップが接合面に発生したときには、この接合面の近傍部位がレーザの照射範囲から外れてしまい、十分な接合強度を得ることが難しくなる。
また、前記角筒体の角隅部は、上板、下板の厚肉部と左，右の側板との接合部（即ち、溶接部）により形成されている。このため、これらの角隅部に位置する溶接部には、残留応力や応力集中等が発生し易く、作業腕としての剛性を必ずしも十分には確保することができないという問題がある。
一方、第２の従来技術の場合には、角筒体として形成される作業腕の角隅部を断面Ｌ字状に湾曲させてなるコーナ部材により構成しているため、残留応力や応力集中等の影響を低減できるという利点がある。
しかし、この場合は、合計４つのコーナ部材と各コーナ部材間を互いに連結する４枚の平板とを、板厚がほぼ等しい鋼板により形成している。このため、作業腕の軽量化と剛性の確保という相反する２つの課題を共に解決することができない。そして、剛性を確保するために厚い鋼板を用いたときには、作業腕全体の重量が重くなるという問題がある。
また、軽量化を図るために薄い鋼板を用いてコーナ部材と平板とを形成した場合には、コーナ部材と平板とを互いに突合わせて溶接するときに、例えば３次元の溶接施工により両者の接合部位を正確に位置合わせして溶接作業を行う必要が生じる。このために、接合部位の位置合わせに多大な労力と時間を費やすという問題がある。
【発明の開示】
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、本発明の目的は、板厚が異なる複数の板材を用いて横断面が四角形状をなす角筒体を形成することにより、作業腕の軽量化と剛性の確保という相反する２つの課題を共に解決することができるようにした建設機械用作業腕及びその製造方法を提供することある。
また、本発明の他の目的は、３次元の溶接施工よりも接合部の位置決め作業が簡単な２次元の溶接施工を採用することができ、溶接時の作業性を向上できると共に、接合部の強度を十分に確保できるようにした建設機械用作業腕及びその製造方法を提供することある。
上述した課題を解決するために、本発明による建設機械用作業腕は、建設機械のフロント部分を構成するため複数の板材を互いに接合することにより横断面が四角形状をなす角筒体として形成されるものである。
そして、本発明が採用する構成の特徴は、前記複数の板材を、前記角筒体の平面部を形成する平坦な形状の平面用薄板材と、この平面用薄板材よりも大きな板厚で平坦な形状を有し前記角筒体の角隅部を形成するため前記平面用薄板材に予め接合した状態で曲げ加工される角隅用厚板材とを含む構成としたことことにある。
このように構成することにより、平面用薄板材と角隅用厚板材とをそれぞれ板厚が異なる鋼板等を用いて形成でき、作業腕の素材として汎用性が高い板材を採用することができる。また、角隅用厚板材は、曲げ加工する前の段階で平坦な形状を有している。そして、このように平坦な形状の角隅用厚板材は、その幅方向端面を平面用薄板材の端面に突合わせるだけで該薄板材に対する位置合わせ作業を簡単に行うことができ、例えば２次元の溶接施工により平面用薄板材と角隅用厚板材とを容易に接合することができる。これにより、従来技術で述べたような３次元の溶接施工を不要にでき、板材の接合部位を溶接の前に位置合わせするときの位置合わせ作業を簡略化することができる。そして、前記角筒体の角隅部を形成する角隅用厚板材の板厚を大きくし、前記角筒体の平面部を形成する平面用薄板材の板厚を薄くすることが可能となり、作業腕としての剛性を確保しつつ全体の軽量化を図ることができる。
即ち、本発明者等は、建設機械用作業腕に要求される構造解析を行った結果、前記角筒体の角隅部側では剛性を確保する上で板厚を大きくすることが必要であるが、これらの角隅部間に位置する平面部側は、各角隅部側よりも荷重分担が低いことが知見された。
このため、前記角筒体の平面部を形成する平面用薄板材の板厚を薄くすることにより、作業腕全体の重量を軽減することができる。そして、前記角筒体の角隅部を形成する角隅用厚板材は、板厚を大きくすることにより作業腕全体の剛性を高めることができる。これにより、平面用薄板材と角隅用厚板材からなる角筒体は、例えば土砂等の掘削作業時に作業腕が受ける掘削反力等を、十分な強度をもって受承することができ、作業腕としての剛性を確保することができる。
また、本発明によると、角隅用厚板材と平面用薄板材とは、その幅方向で互いに突合わせて溶接することにより板厚が部分的に異なる幅広板状体を形成し、この幅広板状体は、角筒体の一部を形成するため前記角隅用厚板材の位置で曲げ加工されることにより横断面がＵ字形状をなす部材を構成している。
この場合には、角隅用厚板材と平面用薄板材とを突合わせ溶接して形成される幅広板状体を、例えばプレス成形等の手段を用いて前記角隅用厚板材の位置で曲げ加工することにより、幅広板状体から横断面がＵ字形状をなす部材をプレス成形することができ、このＵ字形部材によって横断面が四角形状をなす角筒体の主要部を形成することができる。
また、本発明によると、平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側がほぼ同一面上に位置し板厚方向の他側が凹凸面形状をなすように互いに突合わせて溶接する構成としている。
これにより、前記板厚方向の一側面を前記角筒体の外側面として用いるようにすれば、平面用薄板材と角隅用厚板材との板厚差による凹凸面が角筒体の外側面に露出することはなくなり、角筒体の外側面を均一な面として形成することができる。
一方、本発明によると、平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側が凹凸面形状をなし板厚方向の他側がほぼ同一面上に位置するように互いに突合わせて溶接する構成としている。
この場合には、前記板厚方向の一側が外側面となるように角隅用厚板材を曲げ加工することにより、曲げ加工に伴って平面用薄板材と角隅用厚板材との溶接部に発生する引張り応力を低く抑えることができ、溶接部からクラックが発生するのを防止できる。また、この場合には、平面用薄板材と角隅用厚板材との板厚差による凹凸面を角筒体の外側面に露出させることによって、角筒体を頑丈な構造に形成していることを強調するように、凹凸面によるデザイン性を角筒体の外側面に与えることができ、建設機械用作業腕としての商品価値を高めることができる。
一方、本発明によると、平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側と他側とがそれぞれ凹凸面形状をなすように互いに突合わせて溶接する構成としている。
そして、この場合にも平面用薄板材と角隅用厚板材との板厚差による凹凸面を角筒体の外側面に露出させ、凹凸面によるデザイン性を角筒体の外側面に与えることができ、建設機械用作業腕としての商品価値を高めることができる。
また、本発明によると、角筒体を構成する平面用薄板材と角隅用厚板材の長手方向端部には、フロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を予め接合して設け、このボス用厚板材は、前記角隅用厚板材と一緒に曲げ加工する構成としている。
この場合には、フロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を、平面用薄板材と角隅用厚板材の長手方向端部に予め接合して設けた状態で、このボス用厚板材を角隅用厚板材と一緒に曲げ加工することができ、曲げ加工時の工程数を減らし、作業性を高めることができる。
また、本発明によると、ボス用厚板材は角隅用厚板材と同等の板厚をもって形成する構成としている。これにより、ボス用厚板材と角隅用厚板材とを一緒に曲げ加工するときに、両者の応力分布、荷重分担等を均等化することができる。
一方、本発明は、建設機械のフロント部分を構成するため複数の板材を互いに接合することにより横断面が四角形状をなす角筒体として形成される建設機械用作業腕の製造方法において、前記角筒体を板厚が異なる前記複数の板材を用いて形成するため、これらの板材を幅方向で互いに突合わせて溶接し板厚が部分的に異なる幅広板状体を形成する第１の溶接工程と、前記角筒体の角隅部を形成するため前記幅広板状体の厚板部分に曲げ加工を施し、前記幅広板状体を横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材に塑性変形させる曲げ加工工程と、前記Ｕ字形部材の開口側を別体の板状部材で閉塞して横断面が四角形状の前記角筒体を形成するため、前記板状部材を前記Ｕ字形部材の開口側に溶接して設ける第２の溶接工程とからなるものである。
このような製造方法を採用することにより、第１の溶接工程では、板厚が部分的に異なる幅広板状体を、板厚が異なる複数の板材を幅方向で互いに突合わせ溶接して形成でき、このときの溶接作業を例えば２次元の溶接施工として行うことができる。そして、その後の曲げ加工工程では、前記幅広板状体の厚板部分に曲げ加工を施すことにより、前記幅広板状体を横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材として形成することができる。また、その後の第２の溶接工程では、別体の板状部材を前記Ｕ字形部材の開口側に溶接することにより、前記Ｕ字形部材の開口側を板状部材で閉塞でき、作業腕を横断面が四角形状をなす角筒体として形成することができる。
また、本発明によると、第１の溶接工程では、幅広板状体の長手方向端部にフロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を溶接して設け、曲げ加工工程では、このボス用厚板材を前記幅広板状体と一緒に曲げ加工して横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材を形成している。
これにより、フロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を、幅広板状体の長手方向端部に予め接合して設けた状態で、このボス用厚板材を幅広板状体と一緒に曲げ加工することができ、曲げ加工時の工程数を減らし、作業性を高めることができる。また、幅広板状体の長手方向端部にボス用厚板材を接合することにより、前記幅広板状体（板厚が異なる板材間）の接合強度を高めた状態で曲げ加工を行うことが可能となり、例えば曲げ加工に伴う負荷が、幅広板状体の薄板部分に悪影響を及ぼすのを抑えることができる。
さらに、本発明によると、第１の溶接工程では、深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接を施すようにしている。この場合には、例えば板厚の異なる複数の板材からなる幅広板状体の接合強度を、深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接により高めることができ、曲げ加工時の負荷に対しても十分な接合強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施の形態に適用される油圧ショベルを示す正面図である。
図２は、図１中のアームを単体として示す拡大正面図である。
図３は、図２に示すアームの素材となる幅広板状体およびボス用厚板材の平面図である。
図４は、図３中の幅広板状体を斜め上方からみた斜視図である。
図５は、幅広板状体を図３中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた拡大断面図である。
図６は、図５の幅広板状体をＵ字形状に曲げ加工した状態を示す断面図である。
図７は、Ｕ字形部材に板状部材を接合する前の状態を示す断面図である。
図８は、Ｕ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図９は、Ｕ字形部材に板状部材を接合する前の状態を示す分解斜視図である。
図１０は、ボス取付部の素材であるボス用厚板材に板状部材を接合する前の状態を示す分解斜視図である。
図１１は、図１０中のボス用厚板材とは別のボス取付部を構成するボス用厚板材を示す平面図である。
図１２は、図１１中のボス用厚板材を曲げ加工してボス取付部を形成した状態を示す斜視図である。
図１３は、第２の実施の形態で用いる幅広板状体およびボス用厚板材の平面図である。
図１４は、図１３の幅広板状体を曲げ加工したＵ字形部材に板状部材を接合する前の状態を示す分解斜視図である。
図１５は、第３の実施の形態による板状部材をＵ字形部材に接合する前の状態を示す断面図である。
図１６は、図１５中のＵ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図１７は、第４の実施の形態によるＵ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図１８は、第５の実施の形態による角筒体の素材である幅広板状体を示す斜視図である。
図１９は、幅広板状体を図１８中の矢示ＸＩＸ−ＸＩＸ方向からみた断面図である。
図２０は、図１９中の幅広板状体をＵ字形状に曲げ加工した後に板状部材を接合する状態を示す断面図である。
図２１は、図２０中のＵ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図２２は、第６の実施の形態によるＵ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図２３は、第７の実施の形態によるＵ字形部材に板状部材を接合して角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図２４は、第８の実施の形態による角筒体の素材である幅広板状体を示す斜視図である。
図２５は、幅広板状体を図２４中の矢示ＸＸＸ−ＸＸＸ方向からみた断面図である。
図２６は、図２５中の幅広板状体をＵ字形状に曲げ加工した後に板状部材を接合する状態を示す断面図である。
図２７は、図２６中に示すＵ字形部材の要部拡大図である。
図２８は、図２６中のＵ字形部材と板状部材とにより角筒体を形成した状態を示す断面図である。
図２９は、第９の実施の形態による角筒体をＵ字形部材と板状部材とにより形成した状態を示す断面図である。
図３０は、図２９中のＵ字形部材を曲げ加工する前の幅広板状体を示す図５と同様位置での断面図である。
図３１は、第１０の実施の形態による角筒体をＵ字形部材と板状部材とにより形成した状態を示す断面図である。
図３２は、図３１中のＵ字形部材を曲げ加工する前の幅広板状体を示す図５と同様位置での断面図である。
図３３は、図３２中の幅広板状体をＵ字形状に曲げ加工した後に板状部材を接合する状態を示す断面図である。
図３４は、図３３中に示すＵ字形部材の要部拡大図である。
図３５は、本発明の変形例による油圧ショベルを示す正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施の形態による建設機械用作業腕及びその製造方法を、オフセットブーム式の作業装置を備えた油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面従って詳細に説明する。
ここで、図１ないし図１２は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は建設機械としての油圧ショベルで、該油圧ショベル１は、自走可能となった装軌式の走行体２と、この走行体２上に旋回可能に搭載された旋回体３と、後述の作業装置１１等により構成されている。
この場合、旋回体３は、旋回フレーム４と、この旋回フレーム４上に設けられたキャブ５、外装カバー６、カウンタウエイト７等とにより構成されている。そして、キャブ５は、オペレータが乗降する操作運転用の建屋を構成し、その内部に運転室を画成している。また、外装カバー６は、カウンタウエイト７と共にエンジン、油圧ポンプ（いずれも図示せず）等が内部に収容される機械室を画成するものである。
８は走行体２の前側に設けられた排土板装置で、この排土板装置８は、走行体２に対して上，下に昇降可能に設けられ、例えば地均し作業、排土作業等を行うものである。
１１は旋回体３の前部側に俯仰動可能に設けられたフロント部分となるオフセットブーム式の作業装置で、この作業装置１１は、旋回フレーム４に俯仰動可能に取付けられたロアブーム１２と、このロアブーム１２の先端部に左，右方向に揺動可能に取付けられたアッパブーム１３と、このアッパブーム１３の先端部に左，右方向に揺動可能に取付けられたアームステー１４と、このアームステー１４に俯仰動可能に取付けられた後述のアーム２１と、このアーム２１の先端部に回動可能に取付けられたフロントアタッチメントとしてのバケット１５とにより構成されている。
ここで、作業装置１１のロアブーム１２、アッパブーム１３およびアーム２１は、建設機械用の作業腕を構成するものである。また、オフセットブーム式の作業装置１１にあっては、ロアブーム１２の先端部とアームステー１４との間にリンクロッド（図示せず）が左，右方向に回動可能に連結して設けられている。
そして、このリンクロッドは、ロアブーム１２、アッパブーム１３、アームステー１４と共に平行リンクを構成し、この平行リンクによりアーム２１（アームステー１４）は、ロアブーム１２に対して常に平行な状態に保持されるものである。
また、旋回フレーム４とロアブーム１２との間には、ブームシリンダ１６が設けられ、アームステー１４とアーム２１との間には、アームシリンダ１７が設けられている。そして、アーム２１とバケット１５との間には、リンク１８，１９を介してフロントアタッチメント用のバケットシリンダ２０が設けられている。
また、ロアブーム１２とアッパブーム１３との間には、オフセットシリンダ（図示せず）が設けられ、例えば側溝堀り作業等を行うときには、このオフセットシリンダを伸縮させることにより、アーム２１は前記平行リンクを介してロアブーム１２に対し左，右に平行移動されるものである。
２１は建設機械用の作業腕を構成する作業装置１１のアームで、このアーム２１は、図２ないし図１２に示す如くその長手方向に延びる角筒体２２と、角筒体２２の長手方向一側に設けられ２個のボス部２３Ａ，２３Ｂが接合されたボス取付部２３と、角筒体２２の長手方向他側に設けられ１個のボス部２４Ａが接合された他のボス取付部２４と、後述のシリンダブラケット２６等とにより構成されている。
ここで、アーム２１の主要部を構成する角筒体２２は、図８に示すように横断面が四角形状をなす筒体として形成されている。即ち、角筒体２２は、その上側に位置し左，右に離間した角隅部２２Ａ，２２Ａと、各角隅部２２Ａ間に位置した上側の平面部２２Ｂと、下側に位置し左，右に離間した他の角隅部２２Ｃ，２２Ｃと、各角隅部２２Ｃ間に位置した下側の平面部２２Ｄと、角隅部２２Ａ，２２Ｃ間に位置した左，右の平面部２２Ｅ，２２Ｅとにより構成されている。
そして、角筒体２２の角隅部２２Ａは、後述の角隅用厚板材３０を用いて形成され、上側の平面部２２Ｂは、後述の平面用薄板材２８を用いて形成される。また、下側の角隅部２２Ｃは、後述の厚板材３１等により形成され、下側の平面部２２Ｄは、後述の薄板材３４等により形成され、左，右の平面部２２Ｅは、後述の平面用薄板材２９を用いて形成されるものである。
また、アーム２１の一側に位置するボス取付部２３には、図１中に示すリンク１８がボス部２３Ａにピン結合され、バケット１５がボス部２３Ｂに回動可能にピン結合されるものである。また、アーム２１の他側に位置するボス取付部２４は、図１中に示すアームステー１４にボス部２４Ａを介して回動可能にピン結合されるものである。
２５は角筒体２２の他側をボス取付部２４と共に閉塞する蓋板、２６は角筒体２２の他側に蓋板２５を介して設けられたシリンダブラケットを示している。ここで、このシリンダブラケット２６は、図１、図２に示す如く略扇形状をなすブラケット板として形成され、２個のピン穴２６Ａ，２６Ｂが穿設されている。
また、シリンダブラケット２６のピン穴２６Ａには、図１に示すアームシリンダ１７のロッド側端部が回動可能にピン結合され、ピン穴２６Ｂにはバケットシリンダ２０のボトム側端部が回動可能にピン結合されるものである。
２７は角筒体２２の素材となる幅広板状体で、この幅広板状体２７は、図３ないし図５に示す如くその長手方向に延びる薄板部分としての平面用薄板材２８，２９，２９と、厚板部分としての角隅用厚板材３０，３０、厚板材３１，３１とを、互い違いとなるようにその幅方向で突合わせ溶接することにより構成されている。そして、これらの突合わせ溶接は、例えばレーザ溶接等の深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接により行われている。
ここで、幅広板状体２７の幅方向中央部に位置する平面用薄板材２８は、長手方向に細長く延びる平坦な形状の薄鋼板を用いて形成されている。また、平面用薄板材２８の幅方向（左，右方向）両側に接合された左，右の角隅用厚板材３０，３０も、平面用薄板材２８と同様に長手方向に細長く延びる鋼板を用いて形成されている。
そして、平面用薄板材２８，２９と角隅用厚板材３０、厚板材３１とは、図４、図５に示す如く板厚方向の一側（上側面）がほぼ同一面上に位置し、板厚方向の他側（下側面）が凹凸面形状をなすように、それぞれの幅方向端部を互いに突合わせて溶接されている。
また、幅広板状体２７の角隅用厚板材３０，３０は、平面用薄板材２８よりも厚い板厚を有し、図３、図４中に点線で示す折曲げ線３０Ａの位置で凸湾曲状に曲げ加工される曲げ板材を構成する。そして、角隅用厚板材３０は、図６中に示す如く断面Ｌ字状に曲面部（丸み）をもって湾曲されることにより、図８に示す角筒体２２の角隅部２２Ａを形成するものである。
また、図３、図４に示す如く左，右の角隅用厚板材３０，３０の幅方向外側に接合された左，右の平面用薄板材２９，２９は、角隅用厚板材３０に沿って長手方向に延び略台形の平面形状を有した薄鋼板により形成されている。そして、平面用薄板材２９の幅方向外側に接合された左，右の厚板材３１，３１は、平面用薄板材２９の外側面に沿って長手方向に細長く延びる厚鋼板により形成されている。
この場合、平面用薄板材２８，２９は、例えば３〜６ｍｍ、好ましくは３．２ｍｍ程度の板厚を有する鋼板を用いて形成される。また、角隅用厚板材３０，厚板材３１は、平面用薄板材２８，２９の２倍程度の板厚（例えば、６〜１２ｍｍ程度）を有する鋼板を用いて形成されている。
そして、これらの薄板材２８，２９および厚板材３０，３１からなる幅広板状体２７は、図３に示す如く長手方向一側の端面がボス取付部２３（後述のボス用厚板材３７）に対する接合端２７Ａとなり、長手方向他側の端面は、図２に示す蓋板２５に対する接合端２７Ｂとなっている。
また、幅広板状体２７の長手方向他側には、接合端２７Ｂの幅方向両側から厚板材３１の他側端面に向けて平面用薄板材２９，２９の端部を斜めにカットして形成された傾斜端２７Ｃ，２７Ｃが設けられている。そして、これらの傾斜端２７Ｃには、図２、図１２に示すボス取付部２４が高エネルギ密度溶接等の手段を用いて接合されるものである。
３２は幅広板状体２７を曲げ加工することにより形成されたＵ字形部材で、該Ｕ字形部材３２は、幅広板状体２７の各厚板材３０を図３中に点線で示す折曲げ線３０Ａの位置で凸湾曲状に曲げ加工することにより、図６に示す如く横断面がＵ字形状をなすように塑性変形して形成されたものである。
このときに、左，右の角隅用厚板材３０，３０は、曲げ加工に伴って図６中に示す如く断面Ｌ字状に湾曲され、図８に示す角筒体２２の角隅部２２Ａ，２２Ａを形成するものである。また、中央の平面用薄板材２８は、角筒体２２の上側に位置する平面部２２Ｂを形成している。
また、左，右の平面用薄板材２９，２９は、角筒体２２の左，右の平面部２２Ｅ，２２Ｅを形成することになる。そして、左，右の厚板材３１，３１間には、図７に示すようにＵ字形部材３２の下側に位置する開口３２Ａが形成され、この開口３２Ａは、後述の板状部材３３により閉塞されるものである。
３３はＵ字形部材３２と共に角筒体２２を構成する板状部材で、この板状部材３３は、図７ないし図９に示す如く中央の薄板材３４と、薄板材３４の幅方向両側に高エネルギ密度溶接等の手段を用いて接合された左，右の厚板材３５，３５とにより構成されている。
この場合、板状部材３３は、図９に示す如くＵ字形部材３２の厚板材３１にほぼ対応した長さをもって形成され、その幅寸法は図７に示す如く、左，右の厚板材３１，３１間の離間寸法に対応している。そして、板状部材３３は、図７に示すＵ字形部材３２の開口３２Ａ内（厚板材３１，３１間）に挿嵌され、高エネルギ密度溶接等の手段を用いた接合部３６，３６により厚板材３１，３１間に固着されるものである。
これにより、Ｕ字形部材３２の開口３２Ａは、下側から板状部材３３を用いて閉塞され、図８に示す如く横断面が四角形状をなす角筒体２２が形成される。そして、角筒体２２の下側に位置する左，右の角隅部２２Ｃ，２２Ｃは、Ｕ字形部材３２の厚板材３１と板状部材３３の厚板材３５との接合部３６近傍部により形成され、角筒体２２の下側に位置する平面部２２Ｄは、板状部材３３の下面により形成されるものである。
なお、板状部材３３の薄板材３４は、前述した幅広板状体２７の平面用薄板材２８，２９とほぼ同様の板厚に形成され、厚板材３５は、幅広板状体２７の厚板材３０，３１と同様の板厚をもって形成されるものである。
３７はボス取付部２３の素材となるボス用厚板材で、ボス用厚板材３７は、幅広板状体２７の角隅用厚板材３０、厚板材３１と同様の板厚をもって図３に示す如く形成されている。また、ボス用厚板材３７には、図２に示す筒状のボス部２３Ａが溶接により取付けられる２個の取付穴３７Ａ，３７Ａと、図２に示す筒状のボス部２３Ｂが溶接により取付けられる半円形状をなした２個の取付溝３７Ｂ，３７Ｂとが設けられている。
そして、このボス用厚板材３７は、図３中に点線で示す折曲げ線３７Ｃ，３７Ｃの位置で図１０に示す如く曲げ加工され、前述したＵ字形部材３２とほぼ同様に横断面がＵ字形状をなす部材として形成されるものである。
３８はボス用厚板材３７と共にボス取付部２３を構成する板状部材で、この板状部材３８は、前述した角筒体２２の板状部材３３とほぼ同様に、図１０に示す如く中央の薄板材３８Ａと、左，右の厚板材３８Ｂ，３８Ｂとにより構成されている。しかし、この場合の板状部材３８は、ボス用厚板材３７に対応して短尺に形成され、ボス用厚板材３７の下側開口を閉塞するようにボス用厚板材３７に接合されるものである。
そして、ボス取付部２３は、ボス用厚板材３７と板状部材３８とを接合することにより横断面が四角形状をなす短尺の角筒として形成される。その後に、このボス取付部２３は、図２に示す接合端２７Ａの位置で角筒体２２の長手方向一側に接合されるものである。
３９はボス取付部２４の素材となる他のボス用厚板材で、このボス用厚板材３９は、幅広板状体２７の厚板材３０，３１と同様の板厚をもって図１１に示す如く形成されている。また、ボス用厚板材３９には、図２に示す筒状のボス部２４Ａが溶接により取付けられる略半円形状をなした２個の取付溝３９Ａ，３９Ａが設けられている。
この場合、ボス用厚板材３９は、図１１中に点線で示す折曲げ線３９Ｂ，３９Ｂの位置で図１２に示す如く上向きに折曲げるように曲げ加工され、横断面がＵ字形状をなすボス取付部２４を形成するものである。そして、ボス取付部２４は、図２に示す傾斜端２７Ｃの位置で角筒体２２の長手方向他側に接合されるものである。
本実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、次に、その作業腕となるアーム２１の製造方法について説明する。
まず、アーム２１の主要部となる角筒体２２を製造する工程では、図３、図４に示す如く中央部の平面用薄板材２８と、その左，右両側の角隅用厚板材３０，３０と、その外側の平面用薄板材２９，２９と、さらに外側の厚板材３１，３１とを、それぞれの幅方向でレーザ溶接等の手段を用いて突合わせ溶接し、板厚が部分的に異なる幅広板状体２７を形成する（第１の溶接工程）。
次に、このように形成した幅広板状体２７を、プレス機械の金型（図示せず）等を用いて曲げ加工し、図６、図９に示す如く横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材３２に塑性変形させる（曲げ加工工程）。この場合、幅広板状体２７は、左，右の角隅用厚板材３０，３０が図６中に示す如く断面Ｌ字状に湾曲され、Ｕ字形部材３２としてプレス成形される。
また、Ｕ字形部材３２とは別体の板状部材３３を、図７に示すように薄板材３４の左，右両側に厚板材３５，３５を突合わせ溶接することにより形成する。そして、Ｕ字形部材３２の下側に位置する開口３２Ａを板状部材３３で閉塞するように、この板状部材３３をＵ字形部材３２の開口３２Ａ側にレーザ溶接等の手段を用いて接合する（第２の溶接工程）。
これにより、Ｕ字形部材３２と板状部材３３とから横断面が四角形状をなす角筒体２２を、図８に示す如く形成する。そして、角筒体２２の上側に位置する角隅部２２Ａを、角隅用厚板材３０により形成でき、上側の平面部２２Ｂを、平面用薄板材２８により形成できる。
また、角筒体２２の下側に位置する角隅部２２Ｃを、厚板材３１，３５間の接合部３６近傍によって形成でき、下側の平面部２２Ｄを、板状部材３３（薄板材３４）の下面側によって形成できる。そして、角筒体２２の左，右両側に位置する平面部２２Ｅを、厚板材３０，３１間の平面用薄板材２９によって形成することができる。
次に、ボス取付部２３の製造工程では、まず、ボス取付部２３の素材となるボス用厚板材３７に、図３に示す如く円形穴からなる２個の取付穴３７Ａ，３７Ａと、半円形状をなす個の取付溝３７Ｂ，３７Ｂとを、プレス成形等の手段を用いて穿設する。
そして、このボス用厚板材３７を、図３中に点線で示す折曲げ線３７Ｃ，３７Ｃの位置で曲げ加工し、これによってボス用厚板材３７を、図１０に示す如く横断面がＵ字形状をなす部材としてプレス成形する。
また、ボス用厚板材３７とは別体の板状部材３８を、図１０に示す如く薄板材３８Ａの左，右両側に厚板材３８Ｂ，３８Ｂを突合わせ溶接することにより形成する。そして、この板状部材３８を、ボス用厚板材３７の下側開口を閉塞するようにレーザ溶接等により接合する。
これにより、横断面が四角形状をなすボス取付部２３を、ボス用厚板材３７と板状部材３８とを用いて短尺の角筒として形成する。そして、このように形成したボス取付部２３を、図２に示す接合端２７Ａの位置で角筒体２２の長手方向一側にレーザ溶接等により接合する。
一方、ボス取付部２４の製造工程では、まず、ボス取付部２４の素材となるボス用厚板材３９に、図１１に示す如く略半円形状をなす２個の取付溝３９Ａ，３９Ａをプレス成形等の手段を用いて穿設する。
そして、このボス用厚板材３９を、図１１中に点線で示す折曲げ線３９Ｂ，３９Ｂの位置で曲げ加工し、これによってボス用厚板材３９を、図１２に示す如く横断面がＵ字形状をなす部材としてプレス成形する。次に、このように形成したボス取付部２４を、図２に示す傾斜端２７Ｃの位置で角筒体２２の長手方向他側にレーザ溶接等の手段を用いて接合する。
また、角筒体２２の長手方向他側には、図２に示す接合端２７Ｂの位置で蓋板２５をレーザ溶接等の手段を用いて接合し、この蓋板２５によって角筒体２２の他側端部を閉塞する。
そして、この蓋板２５の外側には、角筒体２２の他側上面に向けて延びるようにシリンダブラケット２６を溶接して設ける。これにより、作業腕としてのアーム２１を図２に示す如く製造することができる。
また、図１に示す作業装置１１の他の作業腕となるロアブーム１２、アッパブーム１３についても、アーム２１と同様にそれぞれ角筒体として形成できるものである。
次に、このようなオフセットブーム式の作業装置１１が設けられた油圧ショベル１は、走行体２を走行駆動することにより前進または後進することができる。また、旋回体３を走行体２上で旋回駆動することにより、作業装置１１の方向を適宜に変えることができる。
そして、土砂等の掘削作業を行うときには、ブームシリンダ１６、アームシリンダ１７およびバケットシリンダ２０を伸縮させることにより、作業装置１１のロアブーム１２、アーム２１およびバケット１５を作動させ、このバケット１５によって掘削作業を行なうことができる。
また、オフセットブーム式の作業装置１１は、オフセットシリンダ（図示せず）を伸縮させることによりロアブーム１２に対してアッパブーム１３を左，右に回動することができ、アーム２１をロアブーム１２に対し左，右に平行移動させた状態で、例えば側溝堀り作業等を容易に行うことができる。
さらに、図１に示すように作業装置１１のロアブーム１２を上方に大きく仰動し、アーム２１およびバケット１５をロアブーム１２側に折り畳むように回動した状態では、作業装置１１全体を旋回体３の旋回半径内に収めることができ、狭い作業現場でも周囲の障害物等に接触することなく、土砂等の掘削作業を円滑に行うことができる。
かくして、本実施の形態によれば、アーム２１の主要部となる角筒体２２を製造するときに、図３、図４に示す如く中央部の平面用薄板材２８、その左，右両側の角隅用厚板材３０，３０、その外側の平面用薄板材２９，２９及びその外側の厚板材３１，３１をレーザ溶接等の手段を用いて突合わせ溶接することにより、板厚が部分的に異なる幅広板状体２７を形成する。次に、この幅広板状体２７を左，右の角隅用厚板材３０，３０の位置で断面Ｌ字状に曲げ加工することにより、図６、図９に示す如く横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材３２を形成する構成としている。
また、Ｕ字形部材３２とは別体の板状部材３３を、図７に示すように薄板材３４の左，右両側に厚板材３５，３５を突合わせ溶接することにより形成する。次に、板状部材３３を用いてＵ字形部材３２の下側に位置する開口３２Ａを閉塞するように、この板状部材３３をＵ字形部材３２の開口３２Ａ側にレーザ溶接等の手段を用いて接合し、図８に示す如く横断面が四角形状をなす角筒体２２を形成する構成としている。
この結果、アーム２１の主要部となる角筒体２２は、その上側の角隅部２２Ａを、角隅用厚板材３０により形成でき、上側の平面部２２Ｂを、平面用薄板材２８により形成できる。また、角筒体２２の下側に位置する角隅部２２Ｃを、厚板材３１，３５間の接合部３６近傍により形成でき、下側の平面部２２Ｄを、板状部材３３（薄板材３４）の下面側により形成できる。さらに、角筒体２２の左，右両側に位置する平面部２２Ｅを、厚板材３０，３１間の平面用薄板材２９によって形成することができる。
即ち、本発明者等が行った作業腕（例えば、アーム２１）に要求される構造解析によれば、角筒体２２の角隅部２２Ａ，２２Ｃ側では剛性を確保する上で板厚を大きくすることが必要である。しかし、これらの角隅部２２Ａ，２２Ｃ間に位置する平面部２２Ｂ，２２Ｄ，２２Ｅ側は、各角隅部２２Ａ，２２Ｃ側よりも荷重分担が低い。このために、平面部２２Ｂ，２２Ｄ，２２Ｅ側は、板厚を必ずしも大きくする必要がないことが知見されたものである。
そこで、本実施の形態にあっては、角筒体２２の平面部２２Ｂ，２２Ｄ，２２Ｅ側を薄板材２８，２９，３４を用いて形成し、アーム２１全体の重量を軽減する構成としている。また、角筒体２２の角隅部２２Ａ，２２Ｃは、角隅用厚板材３０と厚板材３１，３５とを用いて形成する構成としている。
これにより、アーム２１全体の剛性を高めることができ、例えば土砂等の掘削作業時にバケット１５側からアーム２１が受ける掘削反力等を、十分な強度をもって受承することができる。また、薄板材２８，２９，３４と厚板材３０，３１，３５のように、板厚が異なる鋼板等を用いてアーム２１の角筒体２２を形成でき、アーム２１の素材として汎用性が高い板材を採用することができる。
また、角筒体２２の素材となる幅広板状体２７は、Ｕ字形部材３２として曲げ加工を行う前の段階で、薄板材２８，２９と厚板材３０，３１とを互い違いに突合わせ溶接することにより形成でき、このときの溶接作業を、例えば２次元の溶接施工として行うことができる。
この場合、例えば図３に示す平面用薄板材２８、左，右の角隅用厚板材３０，３０、左，右の平面用薄板材２９，２９および左，右の厚板材３１，３１は、板厚方向の一側面（図５に示す上側の面）を下側に向けるように反転した状態で定盤上に並べるように配置すればよい。
これにより、これらの板材２８，３０，２９，３１を定盤の表面による同一平面上に配置した状態で、突合わせ溶接を簡単に行うことができ、２次元の溶接施工が可能となる。このような２次元の溶接施工を採用することにより、従来技術で述べた３次元の溶接施工よりも接合部の位置決め作業を大幅に簡略化することができる。しかも、２次元の溶接施工により溶接時の作業性を向上でき、接合部の強度を十分に確保することができる。
また、深い溶込みが得られるレーザ溶接等の高エネルギ密度溶接を用いることにより、幅広板状体２７の薄板材２８，２９と厚板材３０，３１との溶接部位における接合強度を高めることができ、例えば片側からの溶接施工で裏側に貫通する完全溶接が可能となる。
これにより、レーザ溶接等の高エネルギ密度溶接は、アーク溶接等による部分溶込み、バッキング付の完全溶込みに比較しても、溶接部の疲労寿命を向上することができる。また、アーク溶接に較べて５倍程度の高速溶接が可能であり、入熱量を低く抑えることができる。この結果、高エネルギ密度溶接を用いることにより、特に板厚が１０ｍｍ以下の薄板材２８，２９等に溶接後の変形が生じたりするのを抑制できる。また、曲げ加工時に発生する引張り荷重等の負荷に対しても十分な接合強度を確保することができる。
また、幅広板状体２７を曲げ加工してＵ字形部材３２を形成するときには、平面用薄板材２８，２９と角隅用厚板材３０との板厚差による凹凸面が図６に示すようにＵ字形部材３２の外側面に露出することはない。このため、Ｕ字形部材３２の外側面、即ち角筒体２２の外側面を凹凸のない均一な面として形成することができる。
また、図７、図９に示すように板状部材３３をＵ字形部材３２の開口３２Ａ側にレーザ溶接等の手段で接合し、図８に示す角筒体２２を形成する場合でも、ほぼ９０°の曲げ角をもってプレス成形されたＵ字形部材３２に対し、その開口３２Ａ側を閉塞するように板状部材３３を位置合わせするだけでよい。
このため、Ｕ字形部材３２と板状部材３３との位置合わせ作業を、図９に示すＵ字形部材３２の長手方向に対しても容易に行うことができ、溶接時の作業性を向上できる。そして、高エネルギ密度溶接を用いた完全溶接により、接合部の強度を十分に確保することができる。
従って、本実施の形態によれば、互いに板厚が異なる平面用薄板材２８，２９と角隅用厚板材３０、厚板材３１等とを用いて幅広板状体２７およびＵ字形部材３２を形成し、板状部材３３をＵ字形部材３２の開口３２Ａ側に組合せて接合するだけで、横断面が四角形状をなす角筒体２２を形成することができる。これにより、作業腕となるアーム２１の軽量化を図ることができると共に、その剛性も十分に確保することができる。
また、例えば２次元の溶接施工により平面用薄板材２８，２９と角隅用厚板材３０、厚板材３１とからなる幅広板状体２７を形成することができ、３次元の溶接施工に比較して接合部の位置決め作業を大幅に簡略化できると共に、溶接時の作業性を向上でき、接合部の強度を十分に確保することができる。
次に、図１３および図１４は本発明の第２の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、平面用薄板材２８，２９と角隅用厚板材３０、厚板材３１とからなる幅広板状体２７の長手方向端部（接合端２７Ａと傾斜端２７Ｃ，２７Ｃ）にボス用厚板材４１，４２，４２を溶接して設け、その後にボス用厚板材４１を幅広板状体２７と一緒に曲げ加工する構成としたことにある。
ここで、ボス用厚板材４１は、第１の実施の形態で述べたボス用厚板材３７とほぼ同様に形成され、円形穴からなる２個の取付穴４１Ａ，４１Ａと、半円形状をなした２個の取付溝４１Ｂ，４１Ｂとを有している。そして、ボス用厚板材４１は、図１３中に点線で示す折曲げ線４１Ｃ，４１Ｃの位置で曲げ加工され、図２に例示したボス取付部２３を構成するものである。
しかし、この場合のボス用厚板材４１は、例えばレーザ溶接等の高エネルギ密度溶接により幅広板状体２７の接合端２７Ａに予め接合され、その後に図１４に示す如く幅広板状体２７と一緒に曲げ加工され、後述のＵ字形部材４３が成形されるものである。
また、他のボス用厚板材４２，４２は、図２に例示したボス取付部２４を構成するため、第１の実施の形態で述べたボス用厚板材３９に替えて用いられるものである。そして、ボス用厚板材４２は、幅広板状体２７の厚板材３０，３１と同様の板厚をもって図１３に示す如く略三角形状に形成されている。
また、ボス用厚板材４２には、図２に例示したボス部２４Ａが溶接により取付けられる略半円形状をなした取付溝４２Ａが設けられている。そして、これらのボス用厚板材４２は、図１３に示す傾斜端２７Ｃの位置で幅広板状体２７の長手方向他側にレーザ溶接等の手段で接合されるものである。
４３は幅広板状体２７と厚板材４１，４２を一緒に曲げ加工することにより成形されたＵ字形部材で、このＵ字形部材４３は、第１の実施の形態で述べたＵ字形部材３２とほぼ同様に形成され、アーム２１の主要部となる角筒体２２を後述の板状部材４４と共に構成するものである。
しかし、この場合のＵ字形部材４３は、ボス用厚板材４１，４２，４２が予め接合された状態の幅広板状体２７を、図１４に示す如く横断面がＵ字形状をなすようにプレス加工することにより形成され、ボス用厚板材４１，４２は、Ｕ字形部材４３の一部を構成しているものである。
４４は本実施の形態で採用した板状部材で、この板状部材４４は、第１の実施の形態で述べた板状部材３３とほぼ同様に形成され、中央の薄板材４５と、薄板材４５の幅方向両側にレーザ溶接等の手段を用いて接合された左，右の厚板材４６，４６とにより構成されている。
この場合、板状部材４４は、図１４に示す如くＵ字形部材４３の厚板材３１と厚板材４１，４２とにほぼ対応した長さをもって形成され、その幅寸法は、左，右の厚板材３１，３１間の離間寸法に対応している。また、板状部材４４は、Ｕ字形部材４３の下側開口内（厚板材３１，３１間）に挿嵌され、レーザ溶接等の手段を用いて厚板材３１，３１間に固着されるものである。
これにより、Ｕ字形部材４３の下側開口は、板状部材４４を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２と同様に横断面が四角形状をなす角筒体として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様に、互いに板厚が異なる薄板材２８，２９と厚板材３０，３１等とを用いて幅広板状体２７およびＵ字形部材４３を形成することができ、作業腕となるアーム２１の軽量化を図ることができると共に、その剛性も十分に確保することができる。
特に、本実施の形態によれば、薄板材２８，２９と厚板材３０，３１とからなる幅広板状体２７の長手方向端部にボス用厚板材４１，４２，４２を溶接して設け、その後にボス用厚板材４１を幅広板状体２７と一緒に曲げ加工してＵ字形部材４３を形成する構成としている。
これにより、ボス取付部２３となるボス用厚板材４１を幅広板状体２７と一緒に曲げ加工することができ、曲げ加工時の工程数を減らし、作業性を高めることができる。
また、幅広板状体２７の長手方向端部にボス用厚板材４１，４２を接合することにより、例えば曲げ加工に伴う引張り荷重、圧縮荷重等の負荷が、幅広板状体２７の薄板材２８，２９に悪影響を及ぼすのを抑えることができ、ボス用厚板材４１，４２を薄板材２８，２９に対する補強材として用いることができる。また、ボス用厚板材４１を角隅用厚板材３０等と同等の板厚をもって形成することにより、両者を一緒に曲げ加工するときの応力分布、荷重分担等を均等化することができる。
次に、図１５および図１６は本発明の第３の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、Ｕ字形部材３２の開口３２Ａ側を、板状部材５１を用いて閉塞する構成としたことにある。
ここで、板状部材５１は、第１の実施の形態で述べた板状部材３３とほぼ同様に、中央の薄板材５２と左，右の厚板材５３，５３とにより構成されている。しかし、この場合の板状部材５１は、前記板状部材３３よりも幅寸法が大きく形成され、左，右の厚板材５３，５３は、その上面がＵ字形部材３２（厚板材３１，３１）の下面に当接した状態で接合部５４，５４により接合されている。
そして、これらの接合部５４は、板状部材５１の厚板材５３をＵ字形部材３２の下面側で厚板材３１にレーザ溶接等の手段で接合し、両者を深い溶込みをもって固着させる。これにより、Ｕ字形部材３２の開口３２Ａは、板状部材５１を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２と同様に横断面が四角形状をなす角筒体２２′として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、この場合には、角筒体２２′の上側に位置する角隅部２２Ａ′を角隅用厚板材３０により形成でき、上側の平面部２２Ｂ′を平面用薄板材２８により形成できる。
また、角筒体２２′の下側に位置する角隅部２２Ｃ′を、厚板材３１，５３間の接合部５４近傍によって形成でき、下側の平面部２２Ｄ′を板状部材５１（薄板材５２）の下面側によって形成できる。一方、角筒体２２′の左，右両側に位置する平面部２２Ｅ′を、厚板材３０，３１間の薄板材２９によって形成することができる。
次に、図１７は本発明の第４の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、アーム２１の主要部を構成する角筒体６１を、平面用薄板材６２，６３，６３および角隅用厚板材６４，６４からなるＵ字形部材６５と、Ｕ字形部材６５の下側開口を閉塞する板状部材６６とを用いて構成したことにある。
ここで、平面用薄板材６２，６３，６３と角隅用厚板材６４，６４とは、第１の実施の形態で述べた幅広板状体２７とほぼ同様に、その幅方向で予め突合わせ溶接され、角隅用厚板材６４，６４の位置で曲げ加工されることによりＵ字形部材６５としてプレス成形されるものである。
また、板状部材６６は、角隅用厚板材６４と同様の板厚をもった単一の鋼板により前記板状部材３３よりも大なる幅寸法をもって形成され、板状部材６６の左，右両側部位は、その上面がＵ字形部材６５（薄板材６３，６３）の下面に当接した状態で接合部６７，６７により接合されている。
そして、これらの接合部６７は、板状部材６６の両側部位をＵ字形部材６５の下面側で薄板材６３にレーザ溶接等の手段で接合し、両者を深い溶込みをもって固着させる。これにより、Ｕ字形部材６５の下側開口は、板状部材６６を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２と同様に横断面が四角形状をなす角筒体６１として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、この場合には、角筒体６１の上側に位置する角隅部６１Ａを角隅用厚板材６４により形成でき、上側の平面部６１Ｂを平面用薄板材６２により形成できる。
また、角筒体６１の下側に位置する角隅部６１Ｃを、薄板材６３と板状部材６６との間の接合部６７近傍によって形成でき、下側の平面部６１Ｄを板状部材６６の下面側によって形成できる。一方、角筒体６１の左，右両側に位置する平面部６１Ｅを平面用薄板材６３によって形成することができる。
次に、図１８ないし図２１は本発明の第５の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、図２０、図２１に示す如くアーム２１の主要部を構成する角筒体７１を、角隅用厚板材７２および左，右の平面用薄板材７３，７３からなるＵ字形部材７４と、Ｕ字形部材７４の下側開口を閉塞する板状部材７５とを用いて構成したことにある。
ここで、Ｕ字形部材７４の素材となる幅広板状体７４′は、第１の実施の形態で述べた幅広板状体２７とほぼ同様に、角隅用厚板材７２と平面用薄板材７３，７３とを図１８、図１９に示す如く、その幅方向で突合わせ溶接することにより形成される。そして、この場合の幅広板状体７４′は、角隅用厚板材７２を図１８中に点線で示す折曲げ線７２Ａ，７２Ａの位置でＵ字形状に曲げ加工することにより、図２０に示すようにＵ字形部材７４としてプレス成形されるものである。
また、板状部材７５は、第１の実施の形態で述べた板状部材３３と同様に、中央の薄板材７６と左，右の厚板材７７，７７とにより構成されている。しかし、この場合の板状部材７５は、前記板状部材３３よりも幅寸法が大きく形成され、左，右の厚板材７７，７７は、その上面がＵ字形部材７４（薄板材７３，７３）の下面に当接した状態で接合部７８，７８により接合されている。
そして、これらの接合部７８は、板状部材７５の厚板材７７をＵ字形部材７４の下面側で薄板材７３にレーザ溶接等の手段で接合し、両者を深い溶込みをもって固着させる。これにより、Ｕ字形部材７４の下側開口は、板状部材７５を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２と同様に横断面が四角形状をなす角筒体７１として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、この場合には、角筒体７１の上側に位置する角隅部７１Ａを、角隅用厚板材７２の左，右両側部位により形成でき、上側の平面部７１Ｂを、角隅用厚板材７２の幅方向中間部により形成することができる。
また、角筒体７１の下側に位置する角隅部７１Ｃを、薄板材７３と板状部材７５（厚板材７７）との間の接合部７８近傍によって形成でき、下側の平面部７１Ｄを板状部材７５（薄板材７６）の下面側によって形成できる。一方、角筒体７１の左，右両側に位置する平面部７１Ｅを、平面用薄板材としての薄板材７３によって形成することができる。
次に、図２２は本発明の第６の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、アーム２１の主要部を構成する角筒体８１を、角隅用厚板材８２、厚板材８３，８３および左，右の平面用薄板材８４，８４からなるＵ字形部材８５と、Ｕ字形部材８５の下側開口を閉塞する板状部材８６とを用いて構成したことにある。
ここで、角隅用厚板材８２、厚板材８３，８３と平面用薄板材８４，８４とは、図１８、図１９に示す第５の実施の形態で述べた幅広板状体７４′とほぼ同様に、その幅方向で予め突合わせ溶接され、その後に角隅用厚板材８２の左，右両側部位をＵ字形状に曲げ加工することによりＵ字形部材８５としてプレス成形されるものである。
また、板状部材８６は、第１の実施の形態で述べた板状部材３３と同様に、中央の薄板材８７と左，右の厚板材８８，８８とにより構成されている。しかし、この場合の板状部材８６は、前記板状部材３３よりも幅寸法が大きく形成され、左，右の厚板材８８，８８は、その上面がＵ字形部材８５（厚板材８３，８３）の下面に当接した状態で接合部８９，８９により接合されている。
そして、これらの接合部８９は、板状部材８６の厚板材８８をＵ字形部材８５の下面側で厚板材８３にレーザ溶接等の手段で接合し、両者を深い溶込みをもって固着させる。これにより、Ｕ字形部材８５の下側開口は、板状部材８６を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２と同様に横断面が四角形状をなす角筒体８１として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、この場合には、角筒体８１の上側に位置する角隅部８１Ａを、角隅用厚板材８２の左，右両側部位により形成でき、上側の平面部８１Ｂを、厚板材８２の幅方向中間部により形成することができる。
また、角筒体８１の下側に位置する角隅部８１Ｃを、厚板材８３と板状部材８６（厚板材８８）との間の接合部８９近傍によって形成でき、下側の平面部８１Ｄを板状部材８６（薄板材８７）の下面側によって形成できる。一方、角筒体８１の左，右両側に位置する平面部８１Ｅを、平面用薄板材８４によって形成することができる。
次に、図２３は本発明の第７の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、アーム２１の主要部を構成する角筒体９１を、平面用薄板材９２，９３，９３および角隅用厚板材９４，９４からなるＵ字形部材９５と、Ｕ字形部材９５の上側開口を閉塞する板状部材９６とを用いて構成したことにある。
即ち、本実施の形態にあっては、Ｕ字形部材９５が板状部材９６の下側に配置される。そして、板状部材９６は、図２３に示す如く断面Ｕ字形状をなし上側が開口したＵ字形部材９５を上方から施蓋するように、後述の接合部９７，９７を介してＵ字形部材９５に固着されている。
ここで、平面用薄板材９２，９３，９３と角隅用厚板材９４，９４とは、第１の実施の形態で述べた幅広板状体２７とほぼ同様に、その幅方向で予め突合わせ溶接され、角隅用厚板材９４を平面用薄板材９３が上向きとなるように曲げ加工することによりＵ字形部材９５としてプレス成形されるものである。
また、板状部材９６は、角隅用厚板材９４と同様の板厚をもった単一の鋼板により前記板状部材３３よりも大なる幅寸法をもって形成され、板状部材９６の左，右両側部位は、その下面がＵ字形部材９５（平面用薄板材９３，９３）の上側端面に当接した状態で接合部９７，９７により接合されている。
そして、これらの接合部９７は、板状部材９６の左，右両側部位をＵ字形部材９５の上端側で薄板材９３にレーザ溶接等の手段で接合し、両者を深い溶込みをもって固着させる。これにより、Ｕ字形部材９５の上側開口は、板状部材９６を用いて閉塞され、第１の実施の形態で述べた角筒体２２とほぼ同様に横断面が四角形状をなす角筒体９１として形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。この場合、角筒体９１の上側に位置する角隅部９１Ａを、平面用薄板材９３と板状部材９６との間の接合部９７近傍によって形成でき、上側の平面部９１Ｂを板状部材９６の上面側によって形成することができる。
また、角筒体９１の下側に位置する角隅部９１Ｃを、角隅用厚板材９４により形成でき、下側の平面部９１Ｄを、平面用薄板材９２により形成できる。一方、角筒体９１の左，右両側に位置する平面部９１Ｅを、平面用薄板材９３により形成することができる。
次に、図２４ないし図２８は本発明の第８の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側が凹凸面形状をなし他側がほぼ同一面上に位置するように互いに突合わせて溶接する構成としたことにある。
図中、１０１は本実施の形態で採用した角筒体で、この角筒体１０１は、第１の実施の形態で述べた角筒体２２とほぼ同様に形成されている。ここで、角筒体１０１は、図２８に示すように上側に位置して左，右に離間した角隅部１０１Ａ，１０１Ａと、各角隅部１０１Ａ間に位置した上側の平面部１０１Ｂと、下側に位置して左，右に離間した他の角隅部１０１Ｃ，１０１Ｃと、各角隅部１０１Ｃ間に位置した下側の平面部１０１Ｄと、角隅部１０１Ａ，１０１Ｃ間に位置した左，右の平面部１０１Ｅ，１０１Ｅとにより構成されている。
１０２は角筒体１０１の素材となる幅広板状体で、この幅広板状体１０２は、第１の実施の形態で述べた幅広板状体２７とほぼ同様に形成されている。ここで、幅広板状体１０２は、図２４、図２５に示す如く平面用薄板材１０３，１０４，１０４と、角隅用厚板材１０５，１０５、厚板材１０６，１０６とを互い違いとなるように、その幅方向で突合わせ溶接することにより構成されている。そして、これらの突合わせ溶接は、例えばレーザ溶接等の深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接により行われている。
しかし、この場合の平面用薄板材１０３，１０４と角隅用厚板材１０５、厚板材１０６とは、図２４、図２５に示す如く板厚方向の一側（上側面）が凹凸面形状をなし、板厚方向の他側（下側面）がほぼ同一面上に位置するように互いに突合わせて溶接され、これによって幅広板状体１０２を形成している。
１０７は幅広板状体１０２を曲げ加工することにより形成されたＵ字形部材で、このＵ字形部材１０７は、幅広板状体１０２の各角隅用厚板材１０５を図２４中に点線で示す折曲げ線１０５Ａ，１０５Ａの位置で凸湾曲状に曲げ加工することにより、図２６、図２７に示す如く横断面がＵ字形状をなすように塑性変形して形成されたものである。
このときに、左，右の角隅用厚板材１０５，１０５は、曲げ加工に伴って図２６中に示す如く断面Ｌ字状に湾曲され、図２８に示す角筒体１０１の角隅部１０１Ａ，１０１Ａを形成するものである。また、中央の平面用薄板材１０３は、角筒体１０１の上側に位置する平面部１０１Ｂを形成している。
また、左，右の平面用薄板材１０４，１０４は、角筒体１０１の左，右の平面部１０１Ｅ，１０１Ｅを形成することになる。そして、左，右の厚板材１０６，１０６間には、図２６に示すようにＵ字形部材１０７の下側に位置する開口１０７Ａが形成され、この開口１０７Ａは、後述の板状部材１０８により閉塞されるものである。
また、Ｕ字形部材１０７の外側面には、平面用薄板材１０３，１０４，１０４と角隅用厚板材１０５，１０５との板厚差により凹凸面１０７Ｂ，１０７Ｃ，１０７Ｃが形成されている。しかし、Ｕ字形部材１０７の内側面は、ほぼ均一な面として形成されている。
１０８はＵ字形部材１０７と共に角筒体１０１を構成する板状部材で、この板状部材１０８は、図２６に示す如く中央の薄板材１０９と、薄板材１０９の幅方向両側に高エネルギ密度溶接等の手段を用いて接合された左，右の厚板材１１０，１１０とにより構成されている。
この場合、中央の薄板材１０９と左，右の厚板材１１０，１１０とは、図２６に示す如く下側面が凹凸面形状をなし、上側面がほぼ同一面上に位置するように互いに突合わせて溶接され、これによって板状部材１０８を形成している。
そして、板状部材１０８は、Ｕ字形部材１０７の開口１０７Ａ側（厚板材１０６，１０６の下端）に衝合され、高エネルギ密度溶接等の手段を用いた接合部１１１，１１１により図２８に示す如く厚板材１０６，１０６に固着されるものである。
これにより、Ｕ字形部材１０７の開口１０７Ａは、下側から板状部材１０８を用いて閉塞され、図２８に示す如く横断面が四角形状をなす角筒体１０１が形成される。そして、角筒体１０１の下側に位置する左，右の角隅部１０１Ｃ，１０１Ｃは、Ｕ字形部材１０７の厚板材１０６と板状部材１０８の厚板材１１０との接合部１１１近傍部により形成され、角筒体１０１の下側に位置する平面部１０１Ｄは、板状部材１０８の下面により形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、幅広板状体１０２を形成するときに、平面用薄板材１０３，１０４と角隅用厚板材１０５、厚板材１０６とは、図２４、図２５に示す如く上側面が凹凸面形状をなし、下側面がほぼ同一面上に位置するように突合せ溶接されている。
このため、幅広板状体１０２の角隅用厚板材１０５、１０５を、凸湾曲状に曲げ加工して図２７に示すＵ字形部材１０７を形成するときに、平面用薄板材１０３と角隅用厚板材１０５との溶接部１１２に引張り荷重等が作用するのを抑えることができ、例えば溶接部１１２から溶接部１１２にクラック等が発生するの防止できる。
即ち、Ｕ字形部材１０７の外側面（凹凸面１０７Ｂ側）には角隅用厚板材１０５を曲げ加工するときに、引張り荷重が図２７中の矢示Ａ方向に発生し、Ｕ字形部材１０７の内側面には矢示Ｂ方向に圧縮荷重が発生する傾向がある。しかし、この場合の平面用薄板材１０３と角隅用厚板材１０５とは、外側面が凹凸面１０７Ｂとなり、内側面が均一な面となっている。
これにより、平面用薄板材１０３と角隅用厚板材１０５との間の溶接部１１２には、矢示Ａ方向の引張り応力が作用することはほとんどなく、引張り応力の影響で溶接部１１２の強度が低下するのを抑えることができる。また、平面用薄板材１０３と角隅用厚板材１０５との間の溶接部１１２には、矢示Ｂ方向の圧縮応力が作用するが、この圧縮応力が溶接部１１２に悪影響を与えることはない。即ち、この圧縮応力は、図２７中の矢示Ｂ方向に作用し、矢示Ａ方向のように溶接部１１２を引き離す方向には作用しないため、この圧縮応力が溶接部１１２に悪影響を与えることはない。
この結果、溶接部１１２が破断されるのを抑え、溶接部１１２に十分な強度を確保することができる。そして、Ｕ字形部材１０７の溶接部１１２は、第１の実施の形態で述べたＵ字形部材３２等に比較して残留引張り応力等を確実に低減することができ、耐クラック性、疲労寿命等を大幅に向上することができる。
また、この場合のＵ字形部材１０７は、平面用薄板材１０３，１０４と角隅用厚板材１０５との板厚差による凹凸面１０７Ｂ，１０７Ｃを角筒体１０１の外側面に露出させるように形成できる。これによって、角筒体１０１の外側面には、凹凸面１０７Ｂ，１０７Ｃによるデザイン性を与え、角筒体１０１を頑丈な構造に形成していることを強調できると共に、建設機械用作業腕としての商品価値を高めることができる。
次に、図２９および図３０は本発明の第９の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前述した第８の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、角筒体１２１の素材となる幅広板状体１２２を、図３０に示す如く角隅用厚板材１２３等を用いて構成し、この角隅用厚板材１２３の幅方向両側には、面取り加工等を施すことにより傾斜面１２３Ａ，１２３Ｂを形成したことにある。
ここで、幅広板状体１２２は、第８の実施の形態で述べた幅広板状体１０２とほぼ同様に、平面用薄板材１０３，１０４，１０４と、角隅用厚板材１２３，１２３、厚板材１２４，１２４とを互い違いとなるように、その幅方向で突合わせ溶接することにより構成されている。
しかし、この場合の幅広板状体１２２は、角隅用厚板材１２３の幅方向両側に傾斜面１２３Ａ，１２３Ｂを形成した点で異なっている。また、幅広板状体１２２の厚板材１２４，１２４にも、その幅方向一側に面取り加工等を施すことにより傾斜面１２４Ａ，１２４Ａが形成されている。
そして、この場合の幅広板状体１２２も角隅用厚板材１２３が曲げ加工されることにより、横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材１２５としてプレス成形されるものである。また、Ｕ字形部材１２５の下側開口１２５Ａは、図２９に示す如く板状部材１２６を用いて閉塞されるものである。
この場合、板状部材１２６は、第８の実施の形態で述べた板状部材１０８とほぼ同様に、中央の薄板材１０９と、左，右の厚板材１２７，１２７とにより構成されている。しかし、板状部材１２６の厚板材１２７は、その幅方向一側に面取り加工等を施すことにより傾斜面１２７Ａが形成されているものである。
そして、角筒体１２１（Ｕ字形部材１２５）の外側面には、平面用薄板材１０３，１０４，１０４と角隅用厚板材１２３，１２３との板厚差により凹凸面１２５Ｂ，１２５Ｃ，１２５Ｃが形成されている。また、角筒体１２１の内側面は、ほぼ均一な面として形成されているものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第８の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、この場合には、角筒体１２１の上側に位置する角隅部１２１Ａを角隅用厚板材１２３により形成でき、上側の平面部１２１Ｂを平面用薄板材１０３により形成できる。
また、角筒体１２１の下側に位置する角隅部１２１Ｃを、厚板材１２４と板状部材１２６との間の接合部１１１近傍によって形成でき、下側の平面部１２１Ｄを板状部材１２６の下面側によって形成できる。そして、角筒体１２１の左，右両側に位置する平面部１２１Ｅを平面用薄板材１０４によって形成することができる。
しかし、本実施の形態では、角隅用厚板材１２３の幅方向両側に傾斜面１２３Ａ，１２３Ｂを形成し、厚板材１２４，１２７にも傾斜面１２４Ａ，１２７Ａを形成している。このため、角筒体１２１（Ｕ字形部材１２５）の外側面に露出する凹凸面１２５Ｂ，１２５Ｃ等を、傾斜面１２３Ａ，１２３Ｂ，１２４Ａ，１２７Ａにより滑らかな凹凸面として形成することができ、これによって、建設機械用作業腕としての商品価値を高めることができる。
次に、図３１ないし図３４は本発明の第１０の実施の形態を示している。ここで、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側と他側とがそれぞれ凹凸面形状をなすように互いに突合わせて溶接する構成としたことにある。
図中、１３１は本実施の形態で採用した角筒体で、この角筒体１３１は、第１の実施の形態で述べた角筒体２２とほぼ同様に形成され、図３１に示すように上側に位置して左，右に離間した角隅部１３１Ａ，１３１Ａと、各角隅部１３１Ａ間に位置した上側の平面部１３１Ｂと、下側に位置して左，右に離間した他の角隅部１３１Ｃ，１３１Ｃと、各角隅部１３１Ｃ間に位置した下側の平面部１３１Ｄと、角隅部１３１Ａ，１３１Ｃ間に位置した左，右の平面部１３１Ｅ，１３１Ｅとにより構成されている。
１３２は角筒体１３１の素材となる幅広板状体で、この幅広板状体１３２は、第１の実施の形態で述べた幅広板状体２７とほぼ同様に形成されている。ここで、幅広板状体１３２は、図３２に示す如く平面用薄板材１３３，１３４，１３４と、角隅用厚板材１３５，１３５、厚板材１３６，１３６とを互い違いとなるように、その幅方向で突合わせ溶接することにより構成されている。そして、これらの突合わせ溶接は、例えばレーザ溶接等の深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接により行われている。
しかし、この場合の平面用薄板材１３３，１３４と角隅用厚板材１３５、厚板材１３６とは、図３２に示す如く板厚方向の一側，他側（上，下面側）がそれぞれ凹凸面形状をなすように板厚方向の中間部位で互いに突合わせて溶接され、これによって幅広板状体１３２を形成している。
１３７は幅広板状体１３２を溶接により形成するときに用いる治具としての載置台で、この載置台１３７の上面側には、図３２に示すように平面用薄板材１３３，１３４と対応する位置に凸面１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｂが形成され、これらの凸面１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｂ間は、凹面１３７Ｃ，１３７Ｃ，１３７Ｄ，１３７Ｄとなっている。
そして、載置台１３７の凸面１３７Ａ，１３７Ｂ上には、平面用薄板材１３３，１３４が載置され、凹面１３７Ｃ，１３７Ｄ上には、角隅用厚板材１３５，厚板材１３６がそれぞれ載置される。このときに平面用薄板材１３３，１３４は、図３２に示す如く角隅用厚板材１３５，厚板材１３６に対して寸法ｔ分だけ下側となる位置に配置されるものである。この場合の寸法ｔは、角隅用厚板材１３５，厚板材１３６の板厚Ｔに対して、例えば１／２（ｔ＝Ｔ／２）程度に設定するのがよい。
１３８は幅広板状体１３２を曲げ加工することにより形成されたＵ字形部材で、このＵ字形部材１３８は、幅広板状体１３２の各角隅用厚板材１３５を凸湾曲状に曲げ加工することにより、図３３、図３４に示す如く横断面がＵ字形状をなすように塑性変形して形成されたものである。
このときに、左，右の角隅用厚板材１３５，１３５は、曲げ加工に伴って図３４中に示す如く断面Ｌ字状に湾曲され、図３１に示す角筒体１３１の角隅部１３１Ａ，１３１Ａを形成するものである。また、中央の平面用薄板材１３３は、角筒体１３１の上側に位置する平面部１３１Ｂを形成している。
また、左，右の平面用薄板材１３４，１３４は、角筒体１３１の左，右の平面部１３１Ｅ，１３１Ｅを形成することになる。そして、左，右の厚板材１３６，１３６間には、図３３に示すようにＵ字形部材１３８の下側に位置する開口１３８Ａが形成され、この開口１３８Ａは、後述の板状部材１３９により閉塞されるものである。
また、Ｕ字形部材１３８の外側面には、平面用薄板材１３３，１３４，１３４と角隅用厚板材１３５，１３５との板厚差により凹凸面１３８Ｂ，１３８Ｃ，１３８Ｃが形成されている。そして、Ｕ字形部材１３８の内側面には、ほぼ同様の凹凸面が形成されているものである。
１３９はＵ字形部材１３８と共に角筒体１３１を構成する板状部材で、この板状部材１３９は、図３３に示す如く中央の薄板材１４０と、薄板材１４０の幅方向両側に高エネルギ密度溶接等の手段を用いて接合された左，右の厚板材１４１，１４１とにより構成されている。
この場合、中央の薄板材１４０と左，右の厚板材１４１とは、図３３に示す如く下側面と上側面とが凹凸面形状をなすように板厚方向の中間部位で互いに突合わせて溶接され、これによって板状部材１３９を形成している。そして、板状部材１３９は、Ｕ字形部材１３８の開口１３８Ａ側（厚板材１３６，１３６の下端）に衝合され、高エネルギ密度溶接等の手段を用いた接合部１４２，１４２により、図３１に示す如く厚板材１３６，１３６に固着されるものである。
これにより、Ｕ字形部材１３８の開口１３８Ａは、下側から板状部材１３９を用いて閉塞され、図３１に示す如く横断面が四角形状をなす角筒体１３１が形成される。そして、角筒体１３１の下側に位置する左，右の角隅部１３１Ｃ，１３１Ｃは、Ｕ字形部材１３８の厚板材１３６と板状部材１３９の厚板材１４１との接合部１４２近傍部により形成され、角筒体１３１の下側に位置する平面部１３１Ｄは、板状部材１３９の下面により形成されるものである。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、幅広板状体１３２を形成するときに、平面用薄板材１３３，１３４と角隅用厚板材１３５、厚板材１３６とは、図３２に示す如く上，下の両側面が凹凸面形状をなすように突合せ溶接されている。
このため、幅広板状体１３２の角隅用厚板材１３５、１３５を、凸湾曲状に曲げ加工して図３３に示すＵ字形部材１３８を形成するときに、平面用薄板材１３３と角隅用厚板材１３５との溶接部１４３に引張り荷重等が作用するのを抑えることができ、例えば溶接ビートの止端から溶接部１４３にクラック等が発生するの防止できる。
特に、図３４に示すように平面用薄板材１３３と角隅用厚板材１３５との段差に相当する寸法ｔを、角隅用厚板材１３５の板厚Ｔに対して、例えば１／２（ｔ＝Ｔ／２）程度に設定した場合には、平面用薄板材１３３と角隅用厚板材１３５との間の溶接部１４３に矢示Ａ方向の引張り応力が作用するのを小さく抑えることが可能となる。
これにより、平面用薄板材１３３と角隅用厚板材１３５との間の溶接部１４３には、矢示Ａ方向の引張り応力が作用することはほとんどなく、引張り応力の影響で溶接部１４３の強度が低下するのを抑えることができる。また、平面用薄板材１３３と角隅用厚板材１３５との間の溶接部１４３には、矢示Ｂ方向の圧縮応力が作用するが、この圧縮応力が溶接部１４３に悪影響を与えることはない。
この結果、溶接部１４３が溶接ビートの止端から破断されるのを抑え、溶接部１４３に十分な強度を確保することができる。そして、Ｕ字形部材１３８の溶接部１４３は、第１の実施の形態で述べたＵ字形部材３２等に比較して残留引張り応力等を確実に低減することができ、疲労寿命等を大幅に延ばすことができる。
また、本実施の形態で採用したＵ字形部材１３８からなる角筒体１３１も、前記第８の実施の形態とほぼ同様に凹凸面１３８Ｂ，１３８Ｃによるデザイン性を角筒体１３１の外側面に与えることができ、建設機械用作業腕としての商品価値を高めることができる。
なお、前記各実施の形態では、オフセットブーム式の作業装置１１におけるアーム２１を、例えば角筒体２２，２２′，６１，７１，８１，９１，１０１，１２１，１３１等からなる作業腕とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１に示すロアブーム１２、アッパブーム１３についても前述の如き角筒体を用いて形成してもよいものである。
また、本発明の適用対象は、オフセットブーム式の作業装置１１に限るものではなく、例えば図３５に示す変形例のように一般に標準機と呼ばれる油圧ショベル１５１の作業装置１６１に適用してもよい。この場合、建設機械としての油圧ショベル１５１は、装軌式の走行体１５２、旋回体１５３および作業装置１６１等により構成されている。
そして、旋回体１５３は、旋回フレーム１５４、オペレータが乗降する操作運転用の建屋としてのキャブ１５５、外装カバーとしての建屋カバー１５６、カウンタウエイト１５７等とにより構成されている。
また、旋回体１５３の前部側に俯仰動可能に設けられたフロント部分となる作業装置１６１は、ブーム１６２、アーム１６３およびフロントアタッチメントとしてのバケット１６４等により構成されている。そして、旋回フレーム１５４とブーム１６２との間には、ブームシリンダ１６５が設けられ、ブーム１６２とアーム１６３との間には、アームシリンダ１６６が設けられている。また、アーム１６３とバケット１６４との間には、リンク１６７，１６８を介してフロントアタッチメント用のバケットシリンダ１６９が設けられている。
そして、この場合の作業腕となるブーム１６２またはアーム１６３についても、前述した各実施の形態による角筒体２２，２２′，６１，７１，８１，９１，１０１，１２１，１３１等とほぼ同様の角筒体を用いて構成することができるものである。
また、本発明は装軌式の油圧ショベルに限らず、例えばホイール式の油圧ショベルまたは浚渫船等に用いる作業装置（フロント部分）に適用してもよく、油圧クレーン等の建設機械にも広く適用できるものである。
一方、前記第７の実施の形態で述べた角筒体９１は、前記第４の実施の形態で述べた図１７に示す角筒体６１を上，下に反転させた場合とほぼ同様の構成を有するものである。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば前記第１〜第３，第５，第６，第８〜第１０の実施の形態で述べた角筒体２２，２２′，７１，８１，１０１，１２１，１３１についても、前記角筒体９１と同様に上，下を反転させた形状に形成してもよいものである。
また、前記第８〜第１０の実施の形態では、角筒体１０１（１２１，１３１）の外側面に板厚差による凹凸面１０７Ｂ、１０７Ｃ（１２５Ｂ，１２５Ｃ，１３８Ｂ，１３８Ｃ）を、意図的に形成する構成としている。しかし、本発明では、第１〜第７の実施の形態についても、角筒体２２，２２′，６１，７１，８１，９１の外側面に、第８〜第１０の実施の形態と同様に凹凸面を形成する構成としてもよいものである。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械のフロント部分を構成するため複数の板材を互いに接合することにより横断面が四角形状をなす角筒体として形成される建設機械用作業腕において、
前記複数の板材は、前記角筒体の平面部を形成する平坦な形状の平面用薄板材と、この平面用薄板材よりも大きな板厚で平坦な形状を有し前記角筒体の角隅部を形成するため前記平面用薄板材に予め接合した状態で曲げ加工される角隅用厚板材とを含む構成としたことを特徴とする建設機械用作業腕。
【請求項２】
前記角隅用厚板材と平面用薄板材とは、その幅方向で互いに突合わせて溶接することにより板厚が部分的に異なる幅広板状体を形成し、この幅広板状体は、前記角筒体の一部を形成するため前記角隅用厚板材の位置で曲げ加工されることにより横断面がＵ字形状をなす部材を構成してなる請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項３】
前記平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側がほぼ同一面上に位置し板厚方向の他側が凹凸面形状をなすように互いに突合わせて溶接する構成としてなる請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項４】
前記平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側が凹凸面形状をなし板厚方向の他側がほぼ同一面上に位置するように互いに突合わせて溶接する構成としてなる請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項５】
前記平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側と他側とがそれぞれ凹凸面形状をなすように互いに突合わせて溶接する構成としてなる請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項６】
前記角筒体を構成する前記平面用薄板材と角隅用厚板材の長手方向端部には、前記フロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を予め接合して設け、このボス用厚板材は、前記角隅用厚板材と一緒に曲げ加工する構成としてなる請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項７】
前記ボス用厚板材は前記角隅用厚板材と同等の板厚をもって形成してなる請求項６に記載の建設機械用作業腕。
【請求項８】
建設機械のフロント部分を構成するため複数の板材を互いに接合することにより横断面が四角形状をなす角筒体として形成される建設機械用作業腕の製造方法において、
前記角筒体を板厚が異なる前記複数の板材を用いて形成するため、これらの板材を幅方向で互いに突合わせて溶接し板厚が部分的に異なる幅広板状体を形成する第１の溶接工程と、
前記角筒体の角隅部を形成するため前記幅広板状体の厚板部分に曲げ加工を施し、前記幅広板状体を横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材に塑性変形させる曲げ加工工程と、
前記Ｕ字形部材の開口側を別体の板状部材で閉塞して横断面が四角形状の前記角筒体を形成するため、前記板状部材を前記Ｕ字形部材の開口側に溶接して設ける第２の溶接工程とからなる建設機械用作業腕の製造方法。
【請求項９】
前記第１の溶接工程では、前記幅広板状体の長手方向端部に前記フロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を溶接して設け、前記曲げ加工工程では、このボス用厚板材を前記幅広板状体と一緒に曲げ加工して横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材を形成してなる請求項８に記載の建設機械用作業腕の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の溶接工程では、深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接を施してなる請求項８に記載の建設機械用作業腕の製造方法。
【請求項１】
建設機械のフロント部分を構成するため複数の板材を互いに接合することにより横断面が四角形状をなす角筒体として形成される建設機械用作業腕において、
前記複数の板材は、前記角筒体の平面部を形成する平坦な形状の平面用薄板材と、この平面用薄板材よりも大きな板厚で平坦な形状を有し前記角筒体の角隅部を形成するため前記平面用薄板材に予め接合した状態で曲げ加工される角隅用厚板材とを含む構成としたことを特徴とする建設機械用作業腕。
【請求項２】
前記角隅用厚板材と平面用薄板材とは、その幅方向で互いに突合わせて溶接することにより板厚が部分的に異なる幅広板状体を形成し、この幅広板状体は、前記角筒体の一部を形成するため前記角隅用厚板材の位置で曲げ加工されることにより横断面がＵ字形状をなす部材を構成してなる請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項３】
前記平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側がほぼ同一面上に位置し板厚方向の他側が凹凸面形状をなすように互いに突合わせて溶接する構成としてなる請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項４】
前記平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側が凹凸面形状をなし板厚方向の他側がほぼ同一面上に位置するように互いに突合わせて溶接する構成としてなる請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項５】
前記平面用薄板材と角隅用厚板材とは、板厚方向の一側と他側とがそれぞれ凹凸面形状をなすように互いに突合わせて溶接する構成としてなる請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項６】
前記角筒体を構成する前記平面用薄板材と角隅用厚板材の長手方向端部には、前記フロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を予め接合して設け、このボス用厚板材は、前記角隅用厚板材と一緒に曲げ加工する構成としてなる請求項１に記載の建設機械用作業腕。
【請求項７】
前記ボス用厚板材は前記角隅用厚板材と同等の板厚をもって形成してなる請求項６に記載の建設機械用作業腕。
【請求項８】
建設機械のフロント部分を構成するため複数の板材を互いに接合することにより横断面が四角形状をなす角筒体として形成される建設機械用作業腕の製造方法において、
前記角筒体を板厚が異なる前記複数の板材を用いて形成するため、これらの板材を幅方向で互いに突合わせて溶接し板厚が部分的に異なる幅広板状体を形成する第１の溶接工程と、
前記角筒体の角隅部を形成するため前記幅広板状体の厚板部分に曲げ加工を施し、前記幅広板状体を横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材に塑性変形させる曲げ加工工程と、
前記Ｕ字形部材の開口側を別体の板状部材で閉塞して横断面が四角形状の前記角筒体を形成するため、前記板状部材を前記Ｕ字形部材の開口側に溶接して設ける第２の溶接工程とからなる建設機械用作業腕の製造方法。
【請求項９】
前記第１の溶接工程では、前記幅広板状体の長手方向端部に前記フロント部分のボス取付部となるボス用厚板材を溶接して設け、前記曲げ加工工程では、このボス用厚板材を前記幅広板状体と一緒に曲げ加工して横断面がＵ字形状をなすＵ字形部材を形成してなる請求項８に記載の建設機械用作業腕の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の溶接工程では、深い溶込みが得られる高エネルギ密度溶接を施してなる請求項８に記載の建設機械用作業腕の製造方法。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００１２１１
【国際公開日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【発行日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１１０６９（Ｐ２００５−５１１０６９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００９０７９
【国際出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【発行日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００９０７９
【国際出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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