油圧ショベルのアタッチメント
【課題】深い開先を取らずに、外側からの溶接のみで溶接部の未溶着をなくし、溶接部の強度を高くし、疲労強度を高くする。
【解決手段】油圧ショベル１０のアタッチメント１を構成するブーム４０のブーム本体４１は、上板４５、下板４６、側板４７、および、側板４８をハイブリッド溶接により溶接したものである。このハイブリッド溶接はアーク溶接およびレーザ溶接のいずれか一方のみなされた場合に比べ、溶け込みを深くし得る。よって、アタッチメント１の外側からの溶接のみで、溶接部４１ｗの未溶着をなくし得る。よって、この未溶着をなくした場合は、この未溶着がある場合に比べ、溶接部４１ｗの強度を高くできる。したがって、この未溶着がある場合に比べ、アタッチメント１の疲労強度を高くし得る。
【解決手段】油圧ショベル１０のアタッチメント１を構成するブーム４０のブーム本体４１は、上板４５、下板４６、側板４７、および、側板４８をハイブリッド溶接により溶接したものである。このハイブリッド溶接はアーク溶接およびレーザ溶接のいずれか一方のみなされた場合に比べ、溶け込みを深くし得る。よって、アタッチメント１の外側からの溶接のみで、溶接部４１ｗの未溶着をなくし得る。よって、この未溶着をなくした場合は、この未溶着がある場合に比べ、溶接部４１ｗの強度を高くできる。したがって、この未溶着がある場合に比べ、アタッチメント１の疲労強度を高くし得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルのアタッチメントに関する。特にブームの疲労強度を向上させた油圧ショベルのアタッチメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より油圧ショベルは土木、建築工事などで広く使用されている。この油圧ショベルは図４に示すように、本体１２０とアタッチメント１０１とを有する。このアタッチメント１０１はブーム１４０とアーム１３３とバケット１３５などを有する。図５に示すように、このブーム１４０のブーム本体１４１は、長手方向中央部の屈曲部１４２で「へ」の字に曲がっている。
【０００３】
また、ブーム本体１４１の屈曲部１４２近傍の断面を図６（ａ）に示す。なお、図６（ａ）に示す断面はブーム本体１４１の長手方向から見た断面である。このブーム本体１４１は、４枚の板（上板１４５、下板１４６、側板１４７、および、側板１４８）で形成され、断面が矩形に形成される。この矩形の四隅を外側から隅肉溶接することで、この４枚の板が接合される。また、この溶接により溶接部１４１ｗが形成される。すなわち、ブーム本体１４１の長手方向に沿って溶接線ができるように（図５の溶接部１４１ｗを参照）溶接部１４１ｗが形成される。なお、これら４枚の板は、この溶接の他、次のようにつなぐ。孔１４４（図４参照。センターボスと呼ばれる）で側板１４７と側板１４８とをつなぐ。スティフナ１４１ｓ（図５参照）と呼ぶ隔壁で４枚の板をつなぐ。このように４枚の板をつなぐことで、ブーム本体１４１（図５参照）の断面変形を生じにくくしている。
【０００４】
油圧ショベル１１０（図４参照）での掘削時、このブーム本体１４１は変形し、応力が生じる。この変形は主に、屈曲部１４２が直線に延ばされる方向への曲げ変形である。この掘削時における、屈曲部１４２近傍のブーム本体１４１の断面（ブーム本体１４１の長手方向から見た断面）の模式図を図６（ｂ）に示す。同図に示すように、掘削時には、側板１４７および側板１４８が内側にたわむ。また上板１４５は上側に、下板１４６は下側にたわむ。また、特に屈曲部１４２には大きな応力が生じ、このたわみが大きく生じる。そして、ブーム本体１４１の断面の四隅では、側板１４７および側板１４８の内側に高い引っ張り応力Ｓが生じる。この応力Ｓの方向は、図５に示す溶接部１４１ｗの溶接線に直交する方向でもある。
【０００５】
この応力Ｓにより、次のように、特に溶接部１４１ｗの強度が問題となる。
まず、ブーム本体１４１の断面の四隅に応力が集中する。また、図６（ｂ）に示すように、溶接部１４１ｗは溶接線に直交する方向の応力Ｓを受ける。一般に溶接線は、溶接線に直交する方向の力に対して弱い。よって溶接部１４１ｗの強度が問題となる。
さらに、図７（ａ）に、図６（ａ）に示した範囲Ｆ７ａを拡大した図を示す。このブーム本体１４１の断面においては、矩形の四隅の内側に溶接の未溶着部１４１ｘがある。応力Ｓ（図６（ｂ）参照）は、この未溶着部１４１ｘを開く方向に生じる。よって、この未溶着部１４１ｘがブーム本体４１の亀裂の基点となってしまう問題がある。
このような変形や応力Ｓを受けた溶接部１４１ｗは、母材（上板１４５、下板１４６、側板１４７や側板１４８）に比べ、著しく強度が低い。すなわち、溶接部１４１ｗの疲労寿命が短い。よって、図４に示す油圧ショベル１１０で掘削作業を繰り返し行う場合、アタッチメント１０１の寿命は、溶接部１４１ｗ（図５、図６参照）の疲労寿命で規定されてしまう。
【０００６】
この問題の解決を図ったものとして、例えば、ブーム本体を構成する板全体を厚くしたもの、ブーム本体の断面形状を変えたもの、ブラケット１４０ｂ（図４参照）を利用したもの、および、溶接部の未溶着部の低減を図ったものがある。
【０００７】
板全体を厚くしたものは次のようなものである。上下板および２枚の側板の全体を厚くする。すると、図６（ａ）および（ｂ）に示す、ブーム本体１４１の断面の変形が減る。よって溶接部１４１ｗに生ずる引張り応力Ｓが減る。これにより溶接部１４１ｗの疲労強度を確保している。すなわち、母材（上下板、側板）の疲労強度に余裕があっても、溶接部１４１ｗの疲労強度を確保するために、厚い板を使っている。
【０００８】
また、ブーム本体の断面形状を図６（ａ）のものとは異なった形状にして、溶接部の強度向上を図ったものがある。例えば、溶接部を四隅からずらしたものや、溶接部の近傍のみ板厚を増したものがある。
溶接部を四隅からずらしたものとして、次のものがある。例えば、板状の上板や下板を用いるかわりに管状の形材または鋼管を用いたものがある（例えば特許文献１）。また、断面が「コ」の字状のプレス鋼板を２つ接合したものがある（例えば、特許文献２、特許文献３）。
溶接部近傍のみ板厚を増したものとして、例えば、溶接部近傍のみ上下板または側板の板厚を増したものがある（特許文献４）。
【０００９】
また、図４に示すブラケット１４０ｂ（アームシリンダ１３４を連結するための２枚の板）を用いたものは次のようなものである。ブラケット１４０ｂの、アームシリンダ１３４を連結しない側の端を内側に寄せる。これにより、上板１４５の膨らみ（図６（ｂ）参照）を押さえ、ブーム本体１４１の強度向上を図っている（例えば特許文献５）。
【００１０】
溶接部の未溶着の低減を図ったものとして、次のようなものがある。図７（ｂ）に示すように、側板１４７に開先１４７ａを設けたものがある。これにより、溶接部の溶け込みを確保している。なお、溶接時の溶湯の抜け落ちを防ぐためにルート部１４１ｙという上板と接する面を残している。また、この開先の形状をＪ型にすることで溶着量を増やし、疲労強度向上を図ったものもある（例えば特許文献６）。また、図７（ｃ）に示すように、内側からも隅肉溶接したものがある。これによりブーム４０の内側の未溶着をなくし、疲労強度の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１２４３５７号公報
【特許文献２】特開平６−２２０８８１号公報
【特許文献３】特開平６−２２０８８０号公報
【特許文献４】特開平１１−２１９３９号公報
【特許文献５】特開平９−１１１７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の技術には以下のような問題がある。
ブームを構成する板全体を厚くしたもの、ブラケットを利用したもの、および、ブーム本体の断面形状を変えたものについては、溶接部１４１ｗの未溶着を低減する技術ではない。したがって、溶接部１４１ｗの未溶着による、溶接部１４１ｗの強度の問題は解決できない。
また、溶接部の未溶着の低減を図った技術についても、未溶着を十分に低減できない場合がある。まず、図７（ｂ）に示す、側板１４７に開先１４７ａおよびルート部１４１ｙを設けたものについては、ルート部１４１ｙに未溶着が残る問題がある。例えば２０トンクラスのブームの場合、通常０．２ｍｍ程度以上の未溶着が残る。一方で、ブーム本体４１の内側（図７（ｂ）における左側）まで溶け込みを確保しようとして、極端に深い開先１４７ａを設けた場合（すなわち極端にルート部１４１ｙを狭くした場合）、側板１４７に孔が開きやすい。そしてこの孔から溶湯（溶融した金属）が抜け落ちやすく、適切に溶接できない場合がある。したがって、開先１４７ａを深くとる事により未溶着をなくすことは、非常に困難である。
また、図７（ｃ）に示す、内側から隅肉溶接を行う技術については、ブーム本体１４１の断面の四隅のうち２つの隅は内側から隅肉溶接ができる。しかしながら、残りの２つの隅については、ブーム本体１４１全体にわたっては内側から隅肉溶接ができない。すなわち、４枚の板（上板１４５、下板１４６、側板１４７、および、側板１４８）のうち３枚までは外側および内側から溶接できるが、残りの１枚は外側から溶接せざるを得ない。
以上のように、これらの技術を用いても、溶接部の未溶着が残る場合が多い。そして、この未溶着が疲労強度の点で不利になるという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、深い開先を取る必要なく、外側からの溶接のみで溶接部の未溶着をなくし得て、溶接部の強度を高くでき、疲労強度を高くできる、油圧ショベルのアタッチメントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントは、上板、下板、および、側板を、アーク溶接とレーザ溶接とを組み合わせたハイブリッド溶接により溶接してなる。
【００１５】
この油圧ショベルのアタッチメントは、上板、下板、および、側板をハイブリッド溶接により溶接してなる。このハイブリッド溶接はアーク溶接およびレーザ溶接のいずれか一方のみなされた場合に比べ、溶け込みを深くし得る。よって、油圧ショベルのアタッチメントの外側からの溶接のみで、溶接部の未溶着をなくし得る。よって、この未溶着をなくした場合は、この未溶着がある場合に比べ、溶接部の強度を高くできる。したがって、未溶着がある場合に比べ、油圧ショベルのアタッチメントの疲労強度を高くし得る。
また、この未溶着をなくすために、深い開先を取る必要がない。よって、開先を深く取りすぎることによる、溶湯の抜け落ちを抑制できる。よって、溶接部の溶接が確実にされ得る。したがって、この溶湯の抜け落ちにより溶接が確実にされなかった場合に比べ、溶接部の強度を高くし得る。
【００１６】
第２の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントは、第１の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントであって、前記ハイブリッド溶接はアーク溶接が前記レーザ溶接より先行する。
【００１７】
この油圧ショベルのアタッチメントでは、次のように溶接される。まずアーク溶接により溶湯が生じる。次に、レーザ溶接をすることで、レーザ溶接とアーク溶接との相乗効果により、アーク溶接のみ行う場合に比べて深い溶け込みが生じる。そして、アーク溶接により生じた溶湯は、この深い溶け込みに送り込まれる。これにより、レーザ溶接により溶湯を送り込むため、裏側まで完全に溶かせる（未溶着が残らない）。溶接時の熱による変形が少ない。
【００１８】
第３の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントは、第２の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントであって、前記アーク溶接はＭＡＧ溶接であり、上記レーザ溶接はファイバレーザ溶接である。
【００１９】
この油圧ショベルのアタッチメントでは、アーク溶接としてＭＡＧ溶接がなされる。すなわち酸化性のシールドガスを用い、溶接棒（溶接ワイヤ）を電極としたアーク溶接がなされる。よって、ブローホール（空洞）の発生を抑制できる。したがって、溶接部の強度を高くし得る。
また、この油圧ショベルのアタッチメントでは、レーザ溶接はファイバレーザ溶接である。このファイバレーザは、共振器に光ファイバを用いないレーザに比べ、レーザ強度の安定性が高い。よって、高い安定性で溶接され得る。したがって、溶接部の強度を高くし得る。
【００２０】
第４の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントは、第１〜第３のいずれか１つの発明に係る油圧ショベルのアタッチメントであって、前記上板、下板、および、側板を有するブームの屈曲部に対して前記ハイブリッド溶接がされてなる。
【００２１】
この油圧ショベルのアタッチメントを備えた油圧ショベルの掘削時において、ブームの屈曲部には、他の部分に比べ特に大きい応力が生じる。そして、この屈曲部に対して上記のハイブリッド溶接がされている。したがって、この屈曲部にハイブリッド溶接がされていない場合に比べ、油圧ショベルのアタッチメントの疲労強度を高くし得る。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明に述べたように本発明によれば以下の効果が得られる。
【００２３】
第１〜第４の発明では、油圧ショベルのアタッチメントの外側からの溶接のみで、溶接部の未溶着をなくし得る。また、開先を深く取りすぎることによる、溶湯の抜け落ちを抑制できるため、溶接部の溶接が確実にされ得る。よって、溶接部の強度を高くし得る。したがって、油圧ショベルのアタッチメントの疲労強度を高くし得る。
【００２４】
第３の発明では、ブローホールの発生を抑制でき、かつ、高い安定性で溶接をされ得る。したがって、溶接部の強度を高くし得る。
【００２５】
第４の発明では、掘削時に特に大きい応力が生じる屈曲部にハイブリッド溶接がなされる。したがって、油圧ショベルのアタッチメントの疲労強度を高くし得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】油圧ショベルの側面図である。
【図２】図１に示すブームの屈曲部近傍の断面図である。
【図３】図２に示す範囲Ｆ３をの拡大図である。
【図４】従来の油圧ショベルの側面図である。
【図５】従来のブームの側面図である。
【図６】図５に示すブームの屈曲部近傍の断面図である。
【図７】ブーム断面の四隅のうちの一つの隅の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る油圧ショベルのアタッチメントの実施形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は本発明に係る油圧ショベルのアタッチメントを備えた、油圧ショベル全体の側面図である。図２は図１に示すブームの屈曲部近傍における断面図である。図３は図２に示す範囲Ｆ３の拡大図である。図１〜図３を参照して、アタッチメント１を備えた油圧ショベル１０の構成について詳細に説明する。
【００２９】
（油圧ショベル全体について）
油圧ショベル１０は、土木、建築工事などで広く使用される掘削機である。この油圧ショベル１０は、図１に示すように、本体２０（図１における右側の部分）およびアタッチメント１（図１における左側の部分）から構成される。本体２０は、操縦部２１、原動機部２２、旋回台２３、および走行装置２４を有する。
【００３０】
アタッチメント１は、掘削などを行う部分である。ここで掘削とは、掘ることや、削ることのみでなく、例えば土砂を押し固める作業など、油圧ショベル１０を用いた作業全般をいう。このアタッチメント１は、本体２０に取り付けられ、屈伸可能である。また、このアタッチメント１は、本体２０に近い側から、ブーム４０、アーム３３、および、バケット３５を有する。さらにこれらを動作させるための、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、および、バケットシリンダ３６を有する。
【００３１】
ブーム４０は、ほぼ棒状であり、屈曲部４２で「へ」の字に曲がった形状である。この屈曲部４２は、ブーム４０長手方向（「へ」の字に沿う方向）中央付近の屈曲した範囲を占める部分である。また、このブーム４０は次のように設ける。一端で本体２０と連結する（図１において本体２０から左側に延びるよう連結している）。本体２０側端部（ブームフットと呼ばれる。図示なし）を中心とする回転運動により、上下動自在である。また、屈曲部４２の側面の孔４４（センターボスと呼ばれる。後述）でブームシリンダ３２と連結する。このブームシリンダ３２でブーム４０を駆動する。なお、このブーム４０は、ブーム本体４１と、その上面に取り付けたブラケット４０ｂとを有する。ブーム本体４１の詳細については後述する。
【００３２】
ブームシリンダ３２は、棒状であり、ブーム４０を動作させるために設ける。このブームシリンダ３２は、次のように設ける。ブーム４０の屈曲部４２より本体２０側（図１における右側）の直線部分にほぼ沿うように設ける。ブーム４０の幅方向（図１の手前と奥の方向）において、ブーム４０の外側に２本設ける（図１では手前側の１本のみ図示している）。一端を本体２０に連結する。他端をブーム４０側面の孔４４に連結する。このブームシリンダ３２が伸縮することで、ブーム４０が本体２０側の端部（図示なし）を中心に上下動できる。
【００３３】
アーム３３は、棒状であり、次のように設ける。一端にアームシリンダ３４を連結する。この一端よりやや他端側にブーム４０の先端を連結する。この連結部分を中心とする回転運動により、ブーム４０に対して屈伸自在である。また、連結したアームシリンダ３４の駆動により屈伸できる。
【００３４】
アームシリンダ３４は、棒状であり、アーム３３を動作させるために次のように設ける。ブーム４０の屈曲部４２より先端側（図１における左側）の直線部分に沿うように設ける。一端はブーム４０上面のブラケット４０ｂに連結する。他端はアーム３３の端部に連結する。このアームシリンダ３４が伸縮することで、アーム３３はブーム４０に対して屈伸できる。
【００３５】
バケット３５は、掘削を行う部分である。このバケット３５は次のように設ける。アーム３３の端部に連結する。この連結部分を中心とする回転運動により、アーム３３に対して揺動自在である。また、連結したバケットシリンダ３６の駆動により揺動できる。
【００３６】
バケットシリンダ３６は、棒状であり、バケット３５を動作させるために、次のように設ける。アーム３３に沿うように設ける。一端をアーム３３に連結し、他端をバケット３５に連結する。このバケットシリンダ３６が伸縮することで、バケット３５がアーム３３に対して揺動できる。
【００３７】
（ブームの詳細について）
次に、ブーム４０についてさらに説明する。図２にブーム本体４１の屈曲部４２（図１参照）近傍における断面を示す。このブーム本体４１は、上板４５、下板４６、側板４７、および、側板４８の４枚の板で矩形（箱型）の断面を形成している。また、矩形の四隅（４枚の板が接する部分）には、４つの溶接部４１ｗを有する。以下、これらの部材、部分について説明する。
【００３８】
上板４５、下板４６、側板４７、および、側板４８は、ブーム本体４１を形成する板であり、次のように設ける。４枚の板で矩形の断面を形成している。この矩形は、側板４７および側板４８を、上板４５および下板４６で上下方向から挟んだような形状である。すなわち、側板４７および側板４８が対向する方向（図２における左右方向）において、上板４５および下板４６の端部は、側板４７および側板４８よりも外側に突出している。なお、この矩形は、側板４７および側板４８が対向する方向（図２における左右方向）の長さに比べ、上下方向の長さがやや長い。
【００３９】
溶接部４１ｗは、ブーム本体４１を形成する４枚の板の溶接部分である。この溶接部４１ｗは、矩形の四隅（４枚の板が接する部分）を、ブーム本体４１の外側から隅肉溶接することで形成された溶接金属（溶接中に溶融凝固した金属）である。図３に、図２に示した４つの溶接部４１ｗのうち、上板４５と側板４７との接触部分に形成された溶接部４１ｗ（図２における右上の溶接部４１ｗ）周辺の、範囲Ｆ３の拡大図を示す。なお図２および図３において、溶接部４１ｗの上下方向の境界を破線で示している。図３に示すように、この溶接部４１ｗは未溶着なく形成される。すなわち次のように形成される。側板４７および側板４８が対向する方向（図２、図３における左右方向）において、上板４５の下面に沿うように連続して（途切れることなく）形成される。同方向において、外側端部４１ｏ（図３における右側端部）は、側板４７の外側面４７ｏよりも、外側に形成される。同方向において、内側端部４１ｉ（図３における左側端部）は、側板４７の内側面４７ｉよりも、内側に形成される。言い換えれば、側板４７の外側面４７ｏの外側から、内側面４７ｉの内側までの間で、溶接部４１ｗが途切れていない。すなわち、溶接部４１ｗには未溶着がない。また、残りの３つの溶接部４１ｗ（図２における右下、左上、および、左下の溶接部４１ｗ）も同様に未溶着なく形成されている。次に、この溶接部４１ｗを形成する溶接方法について説明する。
【００４０】
溶接部４１ｗを形成する溶接方法は、アーク溶接とレーザ溶接とを組み合わせたハイブリッド溶接である。さらに詳しくは、ＭＡＧ（Ｍｅｔａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｇａｓ）溶接（アーク溶接の一種）と、ファイバレーザ溶接（レーザ溶接の一種）とを組合せたハイブリッド溶接である。さらに、ＭＡＧ溶接がファイバレーザ溶接よりも先行するハイブリッド溶接である。具体的には次のように溶接を行う。
ＭＡＧ溶接用の溶接トーチと、ファイバレーザ溶接用の溶接トーチとを組み合わせた一つの溶接トーチ（図示なし）を用意する。この溶接トーチを、ブーム本体４１の長手方向に沿う溶接部４１ｗの溶接線（図１参照）に沿って動かしながら溶接を行う。このとき、ＭＡＧ溶接用の溶接トーチが進行方向の前側、ファイバレーザ溶接用の溶接トーチが進行方向の後ろ側になるようにする。すなわち、ＭＡＧ溶接を先行、ファイバレーザ溶接を後追いとする。以下、ＭＡＧ溶接、ファイバレーザ溶接、および、ハイブリッド溶接についてさらに説明する。
【００４１】
ＭＡＧ溶接は、例えば二酸化炭素、また例えば二酸化炭素とアルゴンとの混合ガスなどをシールドガスとして用い、溶接棒（溶接ワイヤ）を電極とするアーク溶接である。溶接棒と母材（上板４５、下板４６、側板４７、および、側板４８）との間にアークを発生させ、溶接棒および母材を溶融する。すなわち溶湯（溶融した金属）を生じさせる。そして溶湯が冷却して凝固することで、母材が溶接される。
【００４２】
レーザ溶接は、レーザ光をレンズで集光し、溶接部を加熱、溶融することにより溶接するものである。また、ファイバレーザ溶接は、共振器に光ファイバーを用いたレーザによりレーザ溶接するものである。
【００４３】
アーク溶接（ＭＡＧ溶接）と、レーザ溶接（ファイバレーザ溶接）とを比較すると、溶け込みは、レーザ溶接の方がアーク溶接よりも深く、長細くなる。また、溶湯（溶融した金属）については、アーク溶接では母材だけでなく溶接棒も溶融するが、レーザ溶接では溶接棒を用いないため、アーク溶接の方がレーザ溶接よりも溶湯が多い。そして、これらの溶接の長所を組み合わせたものがハイブリッド溶接である。
【００４４】
ハイブリッド溶接は、アーク溶接とレーザ溶接とを組み合わせた溶接である。本実施形態ではＭＡＧ溶接（アーク溶接）をファイバレーザ溶接（レーザ溶接）より先行して行う。すなわち、溶接部４１ｗは次のように形成される。まず図３に示すブーム本体４１の外側（外側面４７ｏの外側。図３における右側）から溶接部４１ｗに対してＭＡＧ溶接を行う。これにより、主に溶接部４１ｗの外側端部４１ｏの位置に溶湯が生じる。その直後、ブーム本体４１の外側から、側板４７の厚さ方向（図２および図３における左右方向）に沿うようにファイバレーザ溶接を行う。このファイバレーザ溶接とＭＡＧ溶接との相乗効果により、溶け込みが内側面４７ｉにまで達する。そして、ＭＡＧ溶接により生じた溶湯がこの溶け込みに送り込まれ、内側面４７ｉより内側に出る。このはみ出た溶湯が内側端部４１ｉになる。こうして溶接部４１ｗが形成される。
【００４５】
（本実施形態の油圧ショベルのアタッチメントの特徴）
本実施形態の油圧ショベル１０のアタッチメント１には以下の特徴がある。
【００４６】
油圧ショベル１０のアタッチメント１（図１参照）を構成するブーム４０のブーム本体４１は、図２および図３に示すように、上板４５、下板４６、側板４７、および、側板４８をハイブリッド溶接により溶接したものである。このハイブリッド溶接はアーク溶接およびレーザ溶接のいずれか一方のみなされた場合に比べ、溶け込みを深くし得る。よって、アタッチメント１（図１参照）のブーム本体４１の外側からの溶接のみで、溶接部４１ｗの未溶着をなくし得る。よって、この未溶着をなくした場合は、この未溶着がある場合に比べ、溶接部４１ｗの強度を高くできる。したがって、この未溶着がある場合に比べ、アタッチメント１の疲労強度を高くし得る。
また、この未溶着をなくすために、深い開先を取る必要がない。よって、開先を深く取りすぎることによる、溶湯の抜け落ちを抑制できる。よって、溶接部４１ｗの溶接が確実にされ得る。したがって、この溶湯の抜け落ちにより溶接が確実にされなかった場合に比べ、溶接部４１ｗの強度を高くし得る。
【００４７】
アタッチメント１（図１参照）のブーム本体４１は、次のように溶接される。まずアーク溶接により溶湯が生じる。次に、レーザ溶接をすることで、レーザ溶接とアーク溶接との相乗効果により、アーク溶接のみ行う場合に比べて深い溶け込みが生じる。そして、アーク溶接により生じた溶湯は、この深い溶け込みに送り込まれる。このようにハイブリッド溶接がなされることで、第１の発明と同様に溶接部４１ｗの強度を高くし得る。
【００４８】
アタッチメント１（図１参照）のブーム本体４１に行うハイブリッド溶接のうち、アーク溶接はＭＡＧ溶接である。すなわち酸化性のシールドガスを用い、溶接棒（溶接ワイヤ）を電極としたアーク溶接がブーム本体４１になされる。よって、ブローホール（空洞）の発生を抑制できる。したがって、溶接部４１ｗの強度を高くし得る。
また、ハイブリッド溶接のうち、レーザ溶接はファイバレーザ溶接である。このファイバレーザは、共振器に光ファイバを用いないレーザに比べ、レーザ強度の安定性が高い。よって、溶接部４１ｗは高い安定性で溶接され得る。したがって、溶接部４１ｗの強度を高くし得る。
【００４９】
油圧ショベル１０の掘削時において、ブーム４０の屈曲部４２には、他の部分に比べ特に大きい応力が生じる。そしてこの屈曲部４２に対してハイブリッド溶接がされている。すなわち溶接部４１ｗに未溶着がない。したがって、この屈曲部４２にハイブリッド溶接がされていない場合に比べ、油圧ショベル１０のアタッチメント１の疲労強度を高くし得る。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００５１】
例えば上記実施形態では、図２および図３に、屈曲部４２（図１参照）近傍のブーム本体４１の断面図を示した。しかしながら、図２および図３に示した溶接部４１ｗは、屈曲部４２近傍以外の場所にあっても良い。さらに、ブーム４０だけでなくアーム３３にあっても良い。すなわち、油圧ショベル１０のアタッチメント１の、屈曲部４２以外の部分に対してハイブリッド溶接をしても良い。この場合、油圧ショベル１０のアタッチメント１は、より疲労強度が高い。
【００５２】
また例えば、図１に示すように、アタッチメント１には、バケット３５を取り付けた。しかし、ここにニブラー、ブレーカなどバケット以外のものを取り付けても、本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１ アタッチメント（油圧ショベルのアタッチメント）
４２ 屈曲部
４５ 上板
４６ 下板
４７ 側板
４８ 側板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルのアタッチメントに関する。特にブームの疲労強度を向上させた油圧ショベルのアタッチメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より油圧ショベルは土木、建築工事などで広く使用されている。この油圧ショベルは図４に示すように、本体１２０とアタッチメント１０１とを有する。このアタッチメント１０１はブーム１４０とアーム１３３とバケット１３５などを有する。図５に示すように、このブーム１４０のブーム本体１４１は、長手方向中央部の屈曲部１４２で「へ」の字に曲がっている。
【０００３】
また、ブーム本体１４１の屈曲部１４２近傍の断面を図６（ａ）に示す。なお、図６（ａ）に示す断面はブーム本体１４１の長手方向から見た断面である。このブーム本体１４１は、４枚の板（上板１４５、下板１４６、側板１４７、および、側板１４８）で形成され、断面が矩形に形成される。この矩形の四隅を外側から隅肉溶接することで、この４枚の板が接合される。また、この溶接により溶接部１４１ｗが形成される。すなわち、ブーム本体１４１の長手方向に沿って溶接線ができるように（図５の溶接部１４１ｗを参照）溶接部１４１ｗが形成される。なお、これら４枚の板は、この溶接の他、次のようにつなぐ。孔１４４（図４参照。センターボスと呼ばれる）で側板１４７と側板１４８とをつなぐ。スティフナ１４１ｓ（図５参照）と呼ぶ隔壁で４枚の板をつなぐ。このように４枚の板をつなぐことで、ブーム本体１４１（図５参照）の断面変形を生じにくくしている。
【０００４】
油圧ショベル１１０（図４参照）での掘削時、このブーム本体１４１は変形し、応力が生じる。この変形は主に、屈曲部１４２が直線に延ばされる方向への曲げ変形である。この掘削時における、屈曲部１４２近傍のブーム本体１４１の断面（ブーム本体１４１の長手方向から見た断面）の模式図を図６（ｂ）に示す。同図に示すように、掘削時には、側板１４７および側板１４８が内側にたわむ。また上板１４５は上側に、下板１４６は下側にたわむ。また、特に屈曲部１４２には大きな応力が生じ、このたわみが大きく生じる。そして、ブーム本体１４１の断面の四隅では、側板１４７および側板１４８の内側に高い引っ張り応力Ｓが生じる。この応力Ｓの方向は、図５に示す溶接部１４１ｗの溶接線に直交する方向でもある。
【０００５】
この応力Ｓにより、次のように、特に溶接部１４１ｗの強度が問題となる。
まず、ブーム本体１４１の断面の四隅に応力が集中する。また、図６（ｂ）に示すように、溶接部１４１ｗは溶接線に直交する方向の応力Ｓを受ける。一般に溶接線は、溶接線に直交する方向の力に対して弱い。よって溶接部１４１ｗの強度が問題となる。
さらに、図７（ａ）に、図６（ａ）に示した範囲Ｆ７ａを拡大した図を示す。このブーム本体１４１の断面においては、矩形の四隅の内側に溶接の未溶着部１４１ｘがある。応力Ｓ（図６（ｂ）参照）は、この未溶着部１４１ｘを開く方向に生じる。よって、この未溶着部１４１ｘがブーム本体４１の亀裂の基点となってしまう問題がある。
このような変形や応力Ｓを受けた溶接部１４１ｗは、母材（上板１４５、下板１４６、側板１４７や側板１４８）に比べ、著しく強度が低い。すなわち、溶接部１４１ｗの疲労寿命が短い。よって、図４に示す油圧ショベル１１０で掘削作業を繰り返し行う場合、アタッチメント１０１の寿命は、溶接部１４１ｗ（図５、図６参照）の疲労寿命で規定されてしまう。
【０００６】
この問題の解決を図ったものとして、例えば、ブーム本体を構成する板全体を厚くしたもの、ブーム本体の断面形状を変えたもの、ブラケット１４０ｂ（図４参照）を利用したもの、および、溶接部の未溶着部の低減を図ったものがある。
【０００７】
板全体を厚くしたものは次のようなものである。上下板および２枚の側板の全体を厚くする。すると、図６（ａ）および（ｂ）に示す、ブーム本体１４１の断面の変形が減る。よって溶接部１４１ｗに生ずる引張り応力Ｓが減る。これにより溶接部１４１ｗの疲労強度を確保している。すなわち、母材（上下板、側板）の疲労強度に余裕があっても、溶接部１４１ｗの疲労強度を確保するために、厚い板を使っている。
【０００８】
また、ブーム本体の断面形状を図６（ａ）のものとは異なった形状にして、溶接部の強度向上を図ったものがある。例えば、溶接部を四隅からずらしたものや、溶接部の近傍のみ板厚を増したものがある。
溶接部を四隅からずらしたものとして、次のものがある。例えば、板状の上板や下板を用いるかわりに管状の形材または鋼管を用いたものがある（例えば特許文献１）。また、断面が「コ」の字状のプレス鋼板を２つ接合したものがある（例えば、特許文献２、特許文献３）。
溶接部近傍のみ板厚を増したものとして、例えば、溶接部近傍のみ上下板または側板の板厚を増したものがある（特許文献４）。
【０００９】
また、図４に示すブラケット１４０ｂ（アームシリンダ１３４を連結するための２枚の板）を用いたものは次のようなものである。ブラケット１４０ｂの、アームシリンダ１３４を連結しない側の端を内側に寄せる。これにより、上板１４５の膨らみ（図６（ｂ）参照）を押さえ、ブーム本体１４１の強度向上を図っている（例えば特許文献５）。
【００１０】
溶接部の未溶着の低減を図ったものとして、次のようなものがある。図７（ｂ）に示すように、側板１４７に開先１４７ａを設けたものがある。これにより、溶接部の溶け込みを確保している。なお、溶接時の溶湯の抜け落ちを防ぐためにルート部１４１ｙという上板と接する面を残している。また、この開先の形状をＪ型にすることで溶着量を増やし、疲労強度向上を図ったものもある（例えば特許文献６）。また、図７（ｃ）に示すように、内側からも隅肉溶接したものがある。これによりブーム４０の内側の未溶着をなくし、疲労強度の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１２４３５７号公報
【特許文献２】特開平６−２２０８８１号公報
【特許文献３】特開平６−２２０８８０号公報
【特許文献４】特開平１１−２１９３９号公報
【特許文献５】特開平９−１１１７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の技術には以下のような問題がある。
ブームを構成する板全体を厚くしたもの、ブラケットを利用したもの、および、ブーム本体の断面形状を変えたものについては、溶接部１４１ｗの未溶着を低減する技術ではない。したがって、溶接部１４１ｗの未溶着による、溶接部１４１ｗの強度の問題は解決できない。
また、溶接部の未溶着の低減を図った技術についても、未溶着を十分に低減できない場合がある。まず、図７（ｂ）に示す、側板１４７に開先１４７ａおよびルート部１４１ｙを設けたものについては、ルート部１４１ｙに未溶着が残る問題がある。例えば２０トンクラスのブームの場合、通常０．２ｍｍ程度以上の未溶着が残る。一方で、ブーム本体４１の内側（図７（ｂ）における左側）まで溶け込みを確保しようとして、極端に深い開先１４７ａを設けた場合（すなわち極端にルート部１４１ｙを狭くした場合）、側板１４７に孔が開きやすい。そしてこの孔から溶湯（溶融した金属）が抜け落ちやすく、適切に溶接できない場合がある。したがって、開先１４７ａを深くとる事により未溶着をなくすことは、非常に困難である。
また、図７（ｃ）に示す、内側から隅肉溶接を行う技術については、ブーム本体１４１の断面の四隅のうち２つの隅は内側から隅肉溶接ができる。しかしながら、残りの２つの隅については、ブーム本体１４１全体にわたっては内側から隅肉溶接ができない。すなわち、４枚の板（上板１４５、下板１４６、側板１４７、および、側板１４８）のうち３枚までは外側および内側から溶接できるが、残りの１枚は外側から溶接せざるを得ない。
以上のように、これらの技術を用いても、溶接部の未溶着が残る場合が多い。そして、この未溶着が疲労強度の点で不利になるという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、深い開先を取る必要なく、外側からの溶接のみで溶接部の未溶着をなくし得て、溶接部の強度を高くでき、疲労強度を高くできる、油圧ショベルのアタッチメントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントは、上板、下板、および、側板を、アーク溶接とレーザ溶接とを組み合わせたハイブリッド溶接により溶接してなる。
【００１５】
この油圧ショベルのアタッチメントは、上板、下板、および、側板をハイブリッド溶接により溶接してなる。このハイブリッド溶接はアーク溶接およびレーザ溶接のいずれか一方のみなされた場合に比べ、溶け込みを深くし得る。よって、油圧ショベルのアタッチメントの外側からの溶接のみで、溶接部の未溶着をなくし得る。よって、この未溶着をなくした場合は、この未溶着がある場合に比べ、溶接部の強度を高くできる。したがって、未溶着がある場合に比べ、油圧ショベルのアタッチメントの疲労強度を高くし得る。
また、この未溶着をなくすために、深い開先を取る必要がない。よって、開先を深く取りすぎることによる、溶湯の抜け落ちを抑制できる。よって、溶接部の溶接が確実にされ得る。したがって、この溶湯の抜け落ちにより溶接が確実にされなかった場合に比べ、溶接部の強度を高くし得る。
【００１６】
第２の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントは、第１の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントであって、前記ハイブリッド溶接はアーク溶接が前記レーザ溶接より先行する。
【００１７】
この油圧ショベルのアタッチメントでは、次のように溶接される。まずアーク溶接により溶湯が生じる。次に、レーザ溶接をすることで、レーザ溶接とアーク溶接との相乗効果により、アーク溶接のみ行う場合に比べて深い溶け込みが生じる。そして、アーク溶接により生じた溶湯は、この深い溶け込みに送り込まれる。これにより、レーザ溶接により溶湯を送り込むため、裏側まで完全に溶かせる（未溶着が残らない）。溶接時の熱による変形が少ない。
【００１８】
第３の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントは、第２の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントであって、前記アーク溶接はＭＡＧ溶接であり、上記レーザ溶接はファイバレーザ溶接である。
【００１９】
この油圧ショベルのアタッチメントでは、アーク溶接としてＭＡＧ溶接がなされる。すなわち酸化性のシールドガスを用い、溶接棒（溶接ワイヤ）を電極としたアーク溶接がなされる。よって、ブローホール（空洞）の発生を抑制できる。したがって、溶接部の強度を高くし得る。
また、この油圧ショベルのアタッチメントでは、レーザ溶接はファイバレーザ溶接である。このファイバレーザは、共振器に光ファイバを用いないレーザに比べ、レーザ強度の安定性が高い。よって、高い安定性で溶接され得る。したがって、溶接部の強度を高くし得る。
【００２０】
第４の発明に係る油圧ショベルのアタッチメントは、第１〜第３のいずれか１つの発明に係る油圧ショベルのアタッチメントであって、前記上板、下板、および、側板を有するブームの屈曲部に対して前記ハイブリッド溶接がされてなる。
【００２１】
この油圧ショベルのアタッチメントを備えた油圧ショベルの掘削時において、ブームの屈曲部には、他の部分に比べ特に大きい応力が生じる。そして、この屈曲部に対して上記のハイブリッド溶接がされている。したがって、この屈曲部にハイブリッド溶接がされていない場合に比べ、油圧ショベルのアタッチメントの疲労強度を高くし得る。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明に述べたように本発明によれば以下の効果が得られる。
【００２３】
第１〜第４の発明では、油圧ショベルのアタッチメントの外側からの溶接のみで、溶接部の未溶着をなくし得る。また、開先を深く取りすぎることによる、溶湯の抜け落ちを抑制できるため、溶接部の溶接が確実にされ得る。よって、溶接部の強度を高くし得る。したがって、油圧ショベルのアタッチメントの疲労強度を高くし得る。
【００２４】
第３の発明では、ブローホールの発生を抑制でき、かつ、高い安定性で溶接をされ得る。したがって、溶接部の強度を高くし得る。
【００２５】
第４の発明では、掘削時に特に大きい応力が生じる屈曲部にハイブリッド溶接がなされる。したがって、油圧ショベルのアタッチメントの疲労強度を高くし得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】油圧ショベルの側面図である。
【図２】図１に示すブームの屈曲部近傍の断面図である。
【図３】図２に示す範囲Ｆ３をの拡大図である。
【図４】従来の油圧ショベルの側面図である。
【図５】従来のブームの側面図である。
【図６】図５に示すブームの屈曲部近傍の断面図である。
【図７】ブーム断面の四隅のうちの一つの隅の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る油圧ショベルのアタッチメントの実施形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は本発明に係る油圧ショベルのアタッチメントを備えた、油圧ショベル全体の側面図である。図２は図１に示すブームの屈曲部近傍における断面図である。図３は図２に示す範囲Ｆ３の拡大図である。図１〜図３を参照して、アタッチメント１を備えた油圧ショベル１０の構成について詳細に説明する。
【００２９】
（油圧ショベル全体について）
油圧ショベル１０は、土木、建築工事などで広く使用される掘削機である。この油圧ショベル１０は、図１に示すように、本体２０（図１における右側の部分）およびアタッチメント１（図１における左側の部分）から構成される。本体２０は、操縦部２１、原動機部２２、旋回台２３、および走行装置２４を有する。
【００３０】
アタッチメント１は、掘削などを行う部分である。ここで掘削とは、掘ることや、削ることのみでなく、例えば土砂を押し固める作業など、油圧ショベル１０を用いた作業全般をいう。このアタッチメント１は、本体２０に取り付けられ、屈伸可能である。また、このアタッチメント１は、本体２０に近い側から、ブーム４０、アーム３３、および、バケット３５を有する。さらにこれらを動作させるための、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、および、バケットシリンダ３６を有する。
【００３１】
ブーム４０は、ほぼ棒状であり、屈曲部４２で「へ」の字に曲がった形状である。この屈曲部４２は、ブーム４０長手方向（「へ」の字に沿う方向）中央付近の屈曲した範囲を占める部分である。また、このブーム４０は次のように設ける。一端で本体２０と連結する（図１において本体２０から左側に延びるよう連結している）。本体２０側端部（ブームフットと呼ばれる。図示なし）を中心とする回転運動により、上下動自在である。また、屈曲部４２の側面の孔４４（センターボスと呼ばれる。後述）でブームシリンダ３２と連結する。このブームシリンダ３２でブーム４０を駆動する。なお、このブーム４０は、ブーム本体４１と、その上面に取り付けたブラケット４０ｂとを有する。ブーム本体４１の詳細については後述する。
【００３２】
ブームシリンダ３２は、棒状であり、ブーム４０を動作させるために設ける。このブームシリンダ３２は、次のように設ける。ブーム４０の屈曲部４２より本体２０側（図１における右側）の直線部分にほぼ沿うように設ける。ブーム４０の幅方向（図１の手前と奥の方向）において、ブーム４０の外側に２本設ける（図１では手前側の１本のみ図示している）。一端を本体２０に連結する。他端をブーム４０側面の孔４４に連結する。このブームシリンダ３２が伸縮することで、ブーム４０が本体２０側の端部（図示なし）を中心に上下動できる。
【００３３】
アーム３３は、棒状であり、次のように設ける。一端にアームシリンダ３４を連結する。この一端よりやや他端側にブーム４０の先端を連結する。この連結部分を中心とする回転運動により、ブーム４０に対して屈伸自在である。また、連結したアームシリンダ３４の駆動により屈伸できる。
【００３４】
アームシリンダ３４は、棒状であり、アーム３３を動作させるために次のように設ける。ブーム４０の屈曲部４２より先端側（図１における左側）の直線部分に沿うように設ける。一端はブーム４０上面のブラケット４０ｂに連結する。他端はアーム３３の端部に連結する。このアームシリンダ３４が伸縮することで、アーム３３はブーム４０に対して屈伸できる。
【００３５】
バケット３５は、掘削を行う部分である。このバケット３５は次のように設ける。アーム３３の端部に連結する。この連結部分を中心とする回転運動により、アーム３３に対して揺動自在である。また、連結したバケットシリンダ３６の駆動により揺動できる。
【００３６】
バケットシリンダ３６は、棒状であり、バケット３５を動作させるために、次のように設ける。アーム３３に沿うように設ける。一端をアーム３３に連結し、他端をバケット３５に連結する。このバケットシリンダ３６が伸縮することで、バケット３５がアーム３３に対して揺動できる。
【００３７】
（ブームの詳細について）
次に、ブーム４０についてさらに説明する。図２にブーム本体４１の屈曲部４２（図１参照）近傍における断面を示す。このブーム本体４１は、上板４５、下板４６、側板４７、および、側板４８の４枚の板で矩形（箱型）の断面を形成している。また、矩形の四隅（４枚の板が接する部分）には、４つの溶接部４１ｗを有する。以下、これらの部材、部分について説明する。
【００３８】
上板４５、下板４６、側板４７、および、側板４８は、ブーム本体４１を形成する板であり、次のように設ける。４枚の板で矩形の断面を形成している。この矩形は、側板４７および側板４８を、上板４５および下板４６で上下方向から挟んだような形状である。すなわち、側板４７および側板４８が対向する方向（図２における左右方向）において、上板４５および下板４６の端部は、側板４７および側板４８よりも外側に突出している。なお、この矩形は、側板４７および側板４８が対向する方向（図２における左右方向）の長さに比べ、上下方向の長さがやや長い。
【００３９】
溶接部４１ｗは、ブーム本体４１を形成する４枚の板の溶接部分である。この溶接部４１ｗは、矩形の四隅（４枚の板が接する部分）を、ブーム本体４１の外側から隅肉溶接することで形成された溶接金属（溶接中に溶融凝固した金属）である。図３に、図２に示した４つの溶接部４１ｗのうち、上板４５と側板４７との接触部分に形成された溶接部４１ｗ（図２における右上の溶接部４１ｗ）周辺の、範囲Ｆ３の拡大図を示す。なお図２および図３において、溶接部４１ｗの上下方向の境界を破線で示している。図３に示すように、この溶接部４１ｗは未溶着なく形成される。すなわち次のように形成される。側板４７および側板４８が対向する方向（図２、図３における左右方向）において、上板４５の下面に沿うように連続して（途切れることなく）形成される。同方向において、外側端部４１ｏ（図３における右側端部）は、側板４７の外側面４７ｏよりも、外側に形成される。同方向において、内側端部４１ｉ（図３における左側端部）は、側板４７の内側面４７ｉよりも、内側に形成される。言い換えれば、側板４７の外側面４７ｏの外側から、内側面４７ｉの内側までの間で、溶接部４１ｗが途切れていない。すなわち、溶接部４１ｗには未溶着がない。また、残りの３つの溶接部４１ｗ（図２における右下、左上、および、左下の溶接部４１ｗ）も同様に未溶着なく形成されている。次に、この溶接部４１ｗを形成する溶接方法について説明する。
【００４０】
溶接部４１ｗを形成する溶接方法は、アーク溶接とレーザ溶接とを組み合わせたハイブリッド溶接である。さらに詳しくは、ＭＡＧ（Ｍｅｔａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｇａｓ）溶接（アーク溶接の一種）と、ファイバレーザ溶接（レーザ溶接の一種）とを組合せたハイブリッド溶接である。さらに、ＭＡＧ溶接がファイバレーザ溶接よりも先行するハイブリッド溶接である。具体的には次のように溶接を行う。
ＭＡＧ溶接用の溶接トーチと、ファイバレーザ溶接用の溶接トーチとを組み合わせた一つの溶接トーチ（図示なし）を用意する。この溶接トーチを、ブーム本体４１の長手方向に沿う溶接部４１ｗの溶接線（図１参照）に沿って動かしながら溶接を行う。このとき、ＭＡＧ溶接用の溶接トーチが進行方向の前側、ファイバレーザ溶接用の溶接トーチが進行方向の後ろ側になるようにする。すなわち、ＭＡＧ溶接を先行、ファイバレーザ溶接を後追いとする。以下、ＭＡＧ溶接、ファイバレーザ溶接、および、ハイブリッド溶接についてさらに説明する。
【００４１】
ＭＡＧ溶接は、例えば二酸化炭素、また例えば二酸化炭素とアルゴンとの混合ガスなどをシールドガスとして用い、溶接棒（溶接ワイヤ）を電極とするアーク溶接である。溶接棒と母材（上板４５、下板４６、側板４７、および、側板４８）との間にアークを発生させ、溶接棒および母材を溶融する。すなわち溶湯（溶融した金属）を生じさせる。そして溶湯が冷却して凝固することで、母材が溶接される。
【００４２】
レーザ溶接は、レーザ光をレンズで集光し、溶接部を加熱、溶融することにより溶接するものである。また、ファイバレーザ溶接は、共振器に光ファイバーを用いたレーザによりレーザ溶接するものである。
【００４３】
アーク溶接（ＭＡＧ溶接）と、レーザ溶接（ファイバレーザ溶接）とを比較すると、溶け込みは、レーザ溶接の方がアーク溶接よりも深く、長細くなる。また、溶湯（溶融した金属）については、アーク溶接では母材だけでなく溶接棒も溶融するが、レーザ溶接では溶接棒を用いないため、アーク溶接の方がレーザ溶接よりも溶湯が多い。そして、これらの溶接の長所を組み合わせたものがハイブリッド溶接である。
【００４４】
ハイブリッド溶接は、アーク溶接とレーザ溶接とを組み合わせた溶接である。本実施形態ではＭＡＧ溶接（アーク溶接）をファイバレーザ溶接（レーザ溶接）より先行して行う。すなわち、溶接部４１ｗは次のように形成される。まず図３に示すブーム本体４１の外側（外側面４７ｏの外側。図３における右側）から溶接部４１ｗに対してＭＡＧ溶接を行う。これにより、主に溶接部４１ｗの外側端部４１ｏの位置に溶湯が生じる。その直後、ブーム本体４１の外側から、側板４７の厚さ方向（図２および図３における左右方向）に沿うようにファイバレーザ溶接を行う。このファイバレーザ溶接とＭＡＧ溶接との相乗効果により、溶け込みが内側面４７ｉにまで達する。そして、ＭＡＧ溶接により生じた溶湯がこの溶け込みに送り込まれ、内側面４７ｉより内側に出る。このはみ出た溶湯が内側端部４１ｉになる。こうして溶接部４１ｗが形成される。
【００４５】
（本実施形態の油圧ショベルのアタッチメントの特徴）
本実施形態の油圧ショベル１０のアタッチメント１には以下の特徴がある。
【００４６】
油圧ショベル１０のアタッチメント１（図１参照）を構成するブーム４０のブーム本体４１は、図２および図３に示すように、上板４５、下板４６、側板４７、および、側板４８をハイブリッド溶接により溶接したものである。このハイブリッド溶接はアーク溶接およびレーザ溶接のいずれか一方のみなされた場合に比べ、溶け込みを深くし得る。よって、アタッチメント１（図１参照）のブーム本体４１の外側からの溶接のみで、溶接部４１ｗの未溶着をなくし得る。よって、この未溶着をなくした場合は、この未溶着がある場合に比べ、溶接部４１ｗの強度を高くできる。したがって、この未溶着がある場合に比べ、アタッチメント１の疲労強度を高くし得る。
また、この未溶着をなくすために、深い開先を取る必要がない。よって、開先を深く取りすぎることによる、溶湯の抜け落ちを抑制できる。よって、溶接部４１ｗの溶接が確実にされ得る。したがって、この溶湯の抜け落ちにより溶接が確実にされなかった場合に比べ、溶接部４１ｗの強度を高くし得る。
【００４７】
アタッチメント１（図１参照）のブーム本体４１は、次のように溶接される。まずアーク溶接により溶湯が生じる。次に、レーザ溶接をすることで、レーザ溶接とアーク溶接との相乗効果により、アーク溶接のみ行う場合に比べて深い溶け込みが生じる。そして、アーク溶接により生じた溶湯は、この深い溶け込みに送り込まれる。このようにハイブリッド溶接がなされることで、第１の発明と同様に溶接部４１ｗの強度を高くし得る。
【００４８】
アタッチメント１（図１参照）のブーム本体４１に行うハイブリッド溶接のうち、アーク溶接はＭＡＧ溶接である。すなわち酸化性のシールドガスを用い、溶接棒（溶接ワイヤ）を電極としたアーク溶接がブーム本体４１になされる。よって、ブローホール（空洞）の発生を抑制できる。したがって、溶接部４１ｗの強度を高くし得る。
また、ハイブリッド溶接のうち、レーザ溶接はファイバレーザ溶接である。このファイバレーザは、共振器に光ファイバを用いないレーザに比べ、レーザ強度の安定性が高い。よって、溶接部４１ｗは高い安定性で溶接され得る。したがって、溶接部４１ｗの強度を高くし得る。
【００４９】
油圧ショベル１０の掘削時において、ブーム４０の屈曲部４２には、他の部分に比べ特に大きい応力が生じる。そしてこの屈曲部４２に対してハイブリッド溶接がされている。すなわち溶接部４１ｗに未溶着がない。したがって、この屈曲部４２にハイブリッド溶接がされていない場合に比べ、油圧ショベル１０のアタッチメント１の疲労強度を高くし得る。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００５１】
例えば上記実施形態では、図２および図３に、屈曲部４２（図１参照）近傍のブーム本体４１の断面図を示した。しかしながら、図２および図３に示した溶接部４１ｗは、屈曲部４２近傍以外の場所にあっても良い。さらに、ブーム４０だけでなくアーム３３にあっても良い。すなわち、油圧ショベル１０のアタッチメント１の、屈曲部４２以外の部分に対してハイブリッド溶接をしても良い。この場合、油圧ショベル１０のアタッチメント１は、より疲労強度が高い。
【００５２】
また例えば、図１に示すように、アタッチメント１には、バケット３５を取り付けた。しかし、ここにニブラー、ブレーカなどバケット以外のものを取り付けても、本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１ アタッチメント（油圧ショベルのアタッチメント）
４２ 屈曲部
４５ 上板
４６ 下板
４７ 側板
４８ 側板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上板、下板、および、側板を、アーク溶接とレーザ溶接とを組み合わせたハイブリッド溶接により溶接してなる油圧ショベルのアタッチメント。
【請求項２】
前記ハイブリッド溶接はアーク溶接が前記レーザ溶接より先行する請求項１に記載の油圧ショベルのアタッチメント。
【請求項３】
前記アーク溶接はＭＡＧ溶接であり、上記レーザ溶接はファイバレーザ溶接である請求項２に記載の油圧ショベルのアタッチメント。
【請求項４】
前記上板、下板、および、側板を有するブームの屈曲部に対して前記ハイブリッド溶接がされてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の油圧ショベルのアタッチメント。
【請求項１】
上板、下板、および、側板を、アーク溶接とレーザ溶接とを組み合わせたハイブリッド溶接により溶接してなる油圧ショベルのアタッチメント。
【請求項２】
前記ハイブリッド溶接はアーク溶接が前記レーザ溶接より先行する請求項１に記載の油圧ショベルのアタッチメント。
【請求項３】
前記アーク溶接はＭＡＧ溶接であり、上記レーザ溶接はファイバレーザ溶接である請求項２に記載の油圧ショベルのアタッチメント。
【請求項４】
前記上板、下板、および、側板を有するブームの屈曲部に対して前記ハイブリッド溶接がされてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の油圧ショベルのアタッチメント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−６８３７（Ｐ２０１１−６８３７Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４８２２６（Ｐ２００９−１４８２２６）
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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