JP5625309B2 - ブーム - Google Patents

Description

本発明は、作業車両もしくはクレーンのブーム（入れ子式箱型のブーム）に関する。

従来より、作業車両もしくはクレーンのブーム断面として様々な形状のものが知られている（例えば特許文献１〜８）。それらの多くはブームの下板（底板）や側板の座屈特性の向上を図るものである。

座屈特性の向上を図る手法は大きく二つに分けることができる。一つは座屈が懸念される下板や側板を様々な形状とするものである。例えば、断面を曲面もしくは折れ線を持つ形状とし、突合せ溶接によりブームを形成すること等により、座屈特性と疲労特性を向上させる。もう一つはブームの下板や側板の板厚を大きくする（板厚を上げる）ものである。

なお、特許文献１、２および４に示すように、入れ子式（伸縮式）のブームでは、外側ブーム内面の内側ブーム支持部にスライディングパッドが設置される。

実開平５−５７９５ 実開平６−８０７８４ 実公平２−１１４３１ 特開２０００−１４３１６３ 特開２００５−１１２５１４ 特開２０００−１６７６３ 特開昭５２−１０５４５１ 特開昭５２−５５１５８

しかしながら、上述した２つの手法のみを用いたブームでは、製造工程が複雑になる、たわみ特性が悪化する、重量が増加するなどの問題がある。特に下板や側板の断面を曲面や折れ線など複雑な形状にした場合は、製造工程が複雑となり、たわみ特性が悪化する（同様の大きさの矩形断面のブームに比べ断面二次モーメントが小さくなる）。また特に下板や側板の板厚を大きくした場合は、重量が増加する。

本発明の目的は、複雑な製造工程や大幅な重量の増加を要さずに、側板の座屈特性を向上できるブームを提供することである。

第１の発明に係るブームは、外側ブームと、当該外側ブーム内に収容される内側ブームと、を備える入れ子式箱型のブームにおいて、前記外側ブームは、前記外側ブームの軸方向から見た断面において、それぞれ直線状に形成された２つの側板と、前記断面において、２つの前記側板の上端をつなぐように配置された上板と、前記断面において、２つの前記側板の下端をつなぐように配置され、Ｕ字状に形成された下板と、前記下板の前記軸方向前方側先端部の内面に、前記内側ブームを支持するように設置された下部スライディングパッドと、２つの前記側板の内面に、前記内側ブームに沿うように設置された側部スライディングパッドと、を備え、前記側部スライディングパッドは、前記外側ブームの曲げ中立軸よりも下方側に設置され、かつ、前記下部スライディングパッドの上端よりも上方側に設置されたことを特徴とする。

このブームでは、外側ブームの軸方向から見た断面において、側部スライディングパッドが、外側ブームの２つの側板の内面に、内側ブームに沿うように設置される。ここで、ブームが曲げ荷重を受けたとき、内側ブームの側板は断面の外側に変形しようとする。この変形は、外側ブームの側部スライディングパッドにより断面の内側に押さえられる。よって、内側ブームの側板の座屈が抑制される。したがって、ブームの側板の座屈特性を向上できる。

また、ブームの側板の座屈特性は上記のように向上される。すなわち、座屈特性を向上させるためにブームの板厚を大きくする必要がない。したがって、ブームの板厚を大きくすることのみにより座屈特性を向上させる場合に比べ、ブームを軽量にできる。言い換えれば、大幅な重量増加を要さずにブームの側板の座屈特性を向上できる。

また、上記の断面において、外側ブームの２つの側板は、それぞれ直線状に形成される。よって、側板を曲線や折れ線など複雑な断面形状にする場合に比べ、側板を容易に形成できる。したがって、複雑な製造工程を要さずにブームを製造できる。

また、側部スライディングパッドは、外側ブームの曲げ中立軸よりも下方側に設置され、かつ、下部スライディングパッドの上端よりも上方側に設置される。よって、この範囲に側部スライディングパッドを設置しない場合に比べ、より確実に内側ブームの側板の座屈を抑制できる（後述）。また、この範囲にのみ側部スライディングパッドを設置した場合は、この範囲よりも広い範囲で側部スライディングパッドを設置した場合に比べ、外側ブームを軽量にできる。

第２の発明は、第１の発明に係るブームであって、前記側部スライディングパッドは、前記外側ブームの前記軸方向前方側先端部よりも後方側に設置され、前記側部スライディングパッドの前記軸方向における前記先端部からのオフセット量は、前記断面における前記側板の高さの１００％以内であることを特徴とする。

このブームでは、側部スライディングパッドの外側ブームの先端部からのオフセット量は、前記断面における外側ブームの側板の高さの１００％以内である。よって、オフセット量がこの範囲内でない場合に比べ、内側ブームの側板の座屈がより確実に抑制される（後述）。したがって、ブームの側板の座屈特性をより向上できる。

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。特に外側ブームの２つの側板の内面に側部スライディングパッドが設置される構成により、大幅な重量増加を要さずにブーム側板の座屈特性を確実に向上できる。また、外側ブームの２つの側板は、それぞれ直線状に形成されるので、複雑な製造工程を要さずにブームを製造できる。

第１実施形態に係るブームの断面図である。 図１に示すブームの側面図である。 曲げ解析に用いるブームの断面図（部分図）である。 ケース１に係るブームを示す部分図である。 ケース２に係るブームを示す部分図である。 ケース３に係るブームを示す部分図である。 ケース４に係るブームを示す部分図である。 ケース５に係るブームを示す部分図である。 ケース１〜５の荷重変位曲線を示すグラフである。 第２実施形態に係るブームの側面図である。 図１０に示す隙間調整機構をブームの軸方向から見た図である。 ケース３−１に係るブームを示す部分図である。 ケース３−２に係るブームを示す部分図である。 ケース３−３に係るブームを示す部分図である。 側部スライディングパッドのオフセット量と付加効果との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係るブームの実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１はブームの断面図である。なお図１は図２に示すＦ１−Ｆ１矢視断面図である。図２は図１に示すブームの側面図である。以下、図１及び図２を参照してブーム１の構成について詳細に説明する。

ブーム１は、作業車両もしくはクレーンに用いられる入れ子式箱型ブーム（伸縮ブーム）である。例えばクレーンの上部旋回体に起伏可能に取り付けられる。複数（例えば７つ。図１０参照）のブームが入れ子式となってブーム１を構成している。ここで、これら複数のブームのうちいずれか一つ（最も内側のブームを除く）を外側ブーム３０とする。また外側ブーム３０内に収容されるブームを内側ブーム１０とする。さらに詳しくは、外側ブーム３０の内側に配置される複数（又は１つ）のブームのうち最も外側に配置されるブームを内側ブーム１０とする。

外側ブーム３０は、ブーム１を構成する複数のブームのうちの一つ（最も内側のブームを除く）である。この外側ブーム３０は次のように構成される。外側ブーム３０の軸方向から見た断面において（すなわち図１に示すように）、全体として縦長の略長方形であり、それぞれ直線状の２つの側板３１（３２及び３３）と、側板３１の上端をつなぐ上板３４と、側板３１の下端をつなぐＵ字状の下板３７と、で略長方形が構成される。また内面には２つの上部スライディングパッド４１（４１Ｒ及び４１Ｌ）と、下部スライディングパッド４２と、２つの側部スライディングパッド５１（５２及び５３）と、が設置される。

ここで、２つの側板３１が対向する方向をＸ方向とし、一方の側板３３から他方の側板３２に向かう向き（図１における右向き）を「Ｘ１向き」などと言い、その逆（図１における左向き）を「Ｘ２向き」などと言う。また、下板３７と上板３４とが対向する方向をＺ方向とし、下板３７から上板３４へ向かう向き（図１における上向き）を「Ｚ１向き」などと言い、その逆（図１における下向き）を「Ｚ２向き」などと言う。また、図２に示すように、外側ブーム３０の軸方向をＹ方向とも言い、内側ブームが挿入されている側（図２における左側）を前方側または「Ｙ２側」などと言い、その逆（図２における右側）を後方側または「Ｙ１側」などと言う。

側板３１は、図１に示すように、ブーム１の側面を構成する２つ（２枚）の板である。２つの側板３１は、外側ブーム３０の軸方向（Ｙ方向）から見たとき、それぞれ直線状に形成され、それぞれＺ方向に沿うように平行に配置される。また２つの側板３１は、Ｘ１側に配置される側板３２と、Ｘ２側に配置される側板３３と、で構成される。

側板３２は、Ｚ１側に薄肉部３２ａを有し、Ｚ２側に厚肉部３２ｂを有する。この厚肉部３２ｂは後述する下板３７と共に、特に座屈しやすいブーム１の下部（Ｚ２側の部分）の座屈特性の向上を図っている。例えば、薄肉部３２ａと厚肉部３２ｂとを別体に形成した後、これらを突合せ溶接することで側板３２を形成する。
側板３３は、薄肉部３３ａと厚肉部３３ｂとを有する。これらは側板３２の薄肉部３２ａおよび厚肉部３２ｂと同様に形成される。

上板３４は、２つの側板３１の上端（Ｚ１側の端）をつなぐように配置される板である。この上板３４は、Ｘ方向に沿うように配置される直線部３５と、直線部３５のＸ方向における両端からＺ２側へ曲がるように形成される２つの曲線部３６（Ｘ１側の曲線部３６Ｒ、及び、Ｘ２側の曲線部３６Ｌ）と、で構成される。曲線部３６を形成することにより座屈特性の向上を図っている（後述）。

下板３７は、２つの側板３１の下端（Ｚ２側の端）をつなぐように配置される板である。この下板３７はＵ字状に形成される。「Ｕ字状」とは、円弧または円弧状の滑らかな曲線状、または、前記曲線上の３点以上をつなぐ折れ線状である（なお、図１では円弧の下板３７を示している）。下板３７をこのような形状に形成することで、特に座屈が生じやすいブーム１の下部（Ｚ２側の部分）の座屈特性の向上を図っている。すなわち、側板と下板とを垂直に配置して、これらの接合部を隅肉溶接する場合、この接合部に応力が集中する。他方、Ｕ字状の下板３７では上記の応力集中が生じないので座屈特性を向上できる。なお上板３４の曲線部３６もこれと同様に座屈特性を向上できる。

次に、図２に示す外側ブーム３０及び内側ブーム１０に取り付けられるスライディングパッド（２１、２２、４１、４２、５１）の概要を説明する。

複数のスライディングパッド（２１、２２、４１、４２、５１）の位置の概要を説明する。図２に示すように、外側ブーム３０の前方側（Ｙ２側）先端部の内面に、上部スライディングパッド４１、下部スライディングパッド４２、及び、側部スライディングパッド５１が設置される。内側ブーム１０の後方側（Ｙ１側）端部の外面に、上部スライディングパッド２１、及び、下部スライディングパッド２２が設置される。

これらのスライディングパッド（２１、２２、４１、４２、５１）の機能の概要を説明する。スライディングパッド（２１、２２、４１、４２、５１）は、内側ブーム１０と外側ブーム３０との摺動を容易にする。また、ブーム１に（内側ブーム１０に）荷重（矢印Ｂの向きの吊荷重）がかかったとき、下部スライディングパッド４２と上部スライディングパッド２１とで内側ブーム１０が支持される。また、内側ブーム１０に荷重がかかったとき、内側ブーム１０の側板１１が外側（Ｙ方向から見た断面の外側）に開こうとするが、これが側部スライディングパッド５１により内側に押さえられる。また、上部スライディングパッド４１及び下部スライディングパッド２２は外側ブーム３０と内側ブーム１０との隙間を埋めており、ブーム１の伸縮時等の振動を抑制する。

これらのスライディングパッド（２１、２２、４１、４２、５１）は、例えば、表面にグリス等潤滑剤を塗布した金属製である。また例えば、樹脂製である。以下、これらのスライディングパッドについてさらに説明する。

上部スライディングパッド４１は、内側ブーム１０と外側ブーム３０との摺動を容易にするため、また、これらの隙間をなくしてブーム１の伸縮時等の振動を抑制するために設ける。この上部スライディングパッド４１は次のように設ける。位置について説明すると、外側ブーム３０の前方側（Ｙ２側）先端部に設置する。また、図１に示すように、上板３４の２つの曲線部３６（３６Ｒ及び３６Ｌ）に沿うように２つ設置する。すなわちＸ１側の上部スライディングパッド４１Ｒ、及び、Ｘ２側の上部スライディングパッド４１Ｌの２つを設置する。形状について説明すると、Ｙ方向から見て円弧状に形成する。また、図２に示すように、Ｘ方向から見て長方形状に形成する。すなわち直方体の板を上板３４の曲線部３６の内面に沿うように曲げたような形状である。また、厚さは、内側ブーム１０（曲線部１６）との隙間がほぼ埋まる（微小な隙間をあける）ような厚さに形成される。なお、後述する隙間調整機構２３８（図１０、図１１参照）を設ければこの隙間の大きさを調整できる。

下部スライディングパッド４２は、内側ブーム１０と外側ブーム３０との摺動を容易にするため、また、ブーム１（内側ブーム１０）に荷重（矢印Ｂの向き）がかかったときに内側ブーム１０を支持するために設ける。この下部スライディングパッド４２は次のように設ける。位置について説明すると、外側ブーム３０の下板３７の軸方向（Ｙ方向）前方側（Ｙ２側）先端部の内面に設置する。言い換えれば外側ブーム３０の前方側の入れ子支持部に設置する。また、図１に示すように、Ｕ字状の下板３７の内面に沿うように（内面全体を覆うように）設置する。なお例えば、下部スライディングパッド４２の上端４２ｕと、下板３７の上端（下板３７と側板３１との境界。なお図１の符号Ｈが側板３１の範囲である）と、がＺ方向において揃うように配置する。形状について説明すると、Ｙ方向から見てＵ字状に形成する。また、図２に示すように、Ｘ方向から見て長方形状に形成する。すなわち直方体の板を下板３７のＵ字状に沿うように曲げた形状である。また、厚さは、内側ブーム１０の下板１７の外面と接触する（すなわち内側ブーム１０を支持する）ような厚さに形成される。

側部スライディングパッド５１は、内側ブーム１０と外側ブーム３０との摺動を容易にするため、また、ブーム１（内側ブーム１０）に荷重がかかったときに内側ブーム１０の側板１１が外側（Ｙ方向から見た断面の外側）に開くが、これを内側に押さえるために設ける。この側部スライディングパッド５１は次のように設ける。位置について説明すると、外側ブーム３０の側板３１の軸方向（Ｙ方向）前方側（Ｙ２側）先端部の内面（内壁）に設置する。図１に示すように、側板３２の内面（Ｘ２側の面）には側部スライディングパッド５２が設置され、側板３３の内面（Ｘ１側の面）には側部スライディングパッド５３が設置される。なお、Ｚ方向における側部スライディングパッド５１の位置は後述する。また形状について説明すると、２つの側部スライディングパッド５１それぞれは、Ｘ方向に厚さ方向を持つ直方体の板状である。すなわちＹ方向およびＸ方向から見て（図１及び図２に示す状態）長方形状である。また、図１に示すように、厚さはそれぞれ、内側ブーム１０の側板１１に沿うような（微小な隙間をあけて沿う）厚さである。次に、この側部スライディングパッド５１（５２及び５３）のＺ方向における位置について説明する。

側部スライディングパッド５１は、側板３１のＺ方向における中央部（中央付近）に設置される。さらに詳しくは、側部スライディングパッド５２は、外側ブーム３０の曲げ中立軸Ｎ（曲げ変形時に軸方向の力が生じない線。図1において一点鎖線で示す）よりも下方側（Ｚ２側）に設置され、かつ、下部スライディングパッド４２の上端４２ｕよりも上方側（Ｚ１側）に設置される。さらに、側部スライディングパッド５２の下端５２ｂと、下部スライディングパッド４２の上端４２ｕと、の間隔Ｏｚ（Ｚ方向における間隔（オフセット））は１０ｍｍ以上である。また、Ｚ方向において、側部スライディングパッド５２の上端５２ｔは曲げ中立軸Ｎと一致する。なお、例えば下端５２ｂは、側板３２の厚肉部３２ｂより上方、すなわち薄肉部３２ａに配置する。

側部スライディングパッド５３は側部スライディングパッド５２とＸ方向において対称であるので説明は省略する。

上部スライディングパッド２１は、図２に示すように、内側ブーム１０のＹ方向後方側（Ｙ１側）端部の外面に設置される。内側ブーム１０と外側ブーム３０との摺動を容易にするため、また、ブーム１に荷重がかかったときに内側ブーム１０を支持するために設ける。この上部スライディングパッド２１は、Ｙ方向から見たとき、図１に示す外側ブーム３０の上部スライディングパッド４１と同様の形状（２つの円弧状）である。

下部スライディングパッド２２は、図２に示すように、内側ブーム１０のＹ方向後方側（Ｙ１側）端部の外面に設置される。内側ブーム１０と外側ブーム３０とを摺動を容易にするため、また、これらの隙間をなくしてブーム１の伸縮時等の振動を抑制するために設ける。この下部スライディングパッド２２は、Ｙ方向から見たとき、図１に示す外側ブーム３０の下部スライディングパッド４２と同様の形状（Ｕ字状）である。

（曲げ解析１）
本発明に係るブーム１を含む、様々なブームについて曲げ解析を行った。すなわち、図３に示す寸法の内側ブームについて、内側ブームの支持方法（スライディングパッドの設置位置や範囲）を様々に変化させたときの、ブームの変形および荷重を調べた。なお、内側ブームをＹ方向から見たときのＸ方向における中心よりもＸ２側の部分（すなわち図３に示すような、左半分の部分）で解析を行った。また、内側ブームの支持に寄与しないスライディングパッド（図２に示すブーム１における上部スライディングパッド４１および下部スライディングパッド２２）を取り除いたブームについて解析を行った。この曲げ解析のモデルとして、図４（ａ）〜図８（ａ）に示すケース１〜５のモデルを用いた。

ケース１は、図４（ａ）に示すように、Ｙ方向から見た断面がＵ字状の下板３７（図１参照）に沿ってスライディングパッド１４０Ｃ１（本発明の下部スライディングパッド４２に相当する）を設置したモデルである。すなわち、本発明の外側ブーム３０から側部スライディングパッド５１を取り除いたモデルである。なお、図４〜図８には外側ブームは図示していない。

ケース２は、図５（ａ）に示すように、ケース１のスライディングパッド１４０Ｃ１の上端に隣接するように、スライディングパッド１４０Ｃ２ａを付加したモデルである（これらのスライディングパッド全体の符号を１４０Ｃ２とする。）。すなわち、図１に示す間隔Ｏｚがないモデルである。なお、付加したスライディングパッドのＺ方向の幅は１５０ｍｍとした。

ケース３は、図６（ａ）に示すように、本発明のブーム１に係るモデルである。すなわち側板３１（図１参照）における中央部に側部スライディングパッド５１を設置したモデルである。なお側部スライディングパッド５１のＺ方向の幅は１５０ｍｍとした。

ケース４は、図７（ａ）に示すように、外側ブーム（図示なし）の内面を鉢巻状に一周するようにスライディングパッド１４０Ｃ４を設置したモデルである。言い換えれば、スライディングパッドによる支持を内側ブームの全周に渡って施したケースである。

ケース５は、図８（ａ）に示すように、ケース４のスライディングパッド１４０Ｃ４（図７（ａ）参照）から、上板３４（図１参照）に沿った部分を取り除いたモデルである（このスライディングパッドの符号を１４０Ｃ５とする）。すなわち本発明との相違点は、側板３１（図１参照）の中央部だけでなく、側板３１のＺ方向における全体にスライディングパッドを設置している点である。

次に解析結果について説明する。ケース１〜５に係るブームに吊荷重を加えた場合の、ブームの変形図を図４（ｂ）〜図８（ｂ）に示す。なお、図中の「外」の文字は内側ブーム１０の外面の断面外側への変形を示し、「内」の文字は同内側への変形を示す。また、図中の線は太いほど同外側への変形が大きく、線が細いほど同内側への変形が大きいことを示す。

ケース１では、図４（ｂ）に示すように、スライディングパッド１４０Ｃ１の上端の直上を最大変形点とする、１波の大きな外側変形（波Ｗ１）が内側ブーム１０に生じた。この波形についてさらに説明する。
ブームを軽量かつ高剛性にするためには、図１に示すように、ブーム軸方向（Ｙ方向）から見た断面において、ブーム曲げ中心（図示なし）から遠方に離れた位置に上板１４および下板１７を配置する必要がある。すなわち断面を縦長にして断面二次モーメントを大きくする必要がある。このような配置（断面形状）にすれば、結果として側板１１は上下方向（Ｚ方向）に広い面を持つことになり、側板１１は座屈が生じやすいものとなる。よってブームに吊荷重を加えたとき、上述したような大きな外側変形（波Ｗ１）が内側ブーム１０に生じる。
また、スライディングパッド１４０Ｃ１の上端の直上が最大変形点となった。これは、スライディングパッド１４０Ｃ１の反力による局所圧縮座屈が卓越していることを示している。

ケース２では、図５（ｂ）に示すように、ケース１の変形モードに近い変形（波Ｗ２）が生じた。後述するケース３に比べ、スライディングパッドを付加したことによる効果が得られていないことが推測される。

ケース３（本発明に係るケース）では、図６（ｂ）に示すように、側部スライディングパッド５３の周辺を最大変形点とするブーム内側に変形する波Ｗ３−１と、その隣り（図２におけるＹ１側）に外側に変形する波Ｗ３−２と、の２波の波形が発生した。この波形は、ケース１や２で現れたような内側ブーム１０の軸方向（図２におけるＹ方向）に沿った楕円形の波形（図４（ｂ）、図５（ｂ）参照）ではなく、Ｙ方向に対して斜め方向の楕円形（さらに詳しくは、楕円の長辺が軸方向に対して傾いた楕円形）の波形である。これは、せん断座屈が卓越した結果生じた波形であると考えられる。

ケース４および５では、ケース３と同様の波形が生じた。すなわちケース４では、図７（ｂ）に示すように、内側に変形する波Ｗ４−１および外側に変形する波Ｗ４−２の２波が生じた。ケース５では、図８（ｂ）に示すように、内側に変形する波Ｗ５−１および外側に変形する波Ｗ５−２の２波が生じた。

また、図９には各ケースの荷重変位曲線を示す。なお変位とはブーム先端（図１０の装着部２０２の部分を参照）での変位である。縦軸は荷重、横軸はブーム先端の変位を示す。また、図９のグラフ中の囲みの中に、ケース１の最大荷重に対する、各ケースの最大荷重の増加率を示す。
この結果に示すように、内側ブーム１０の外面の全周に渡ってスライディングパッド１４０Ｃ４を設置したケース４（図７参照）や、側板３１（図１参照）の中央部だけでなく側板３１のＺ方向における全体に設置したケース５（図８参照）と同等の効果を、わずかな幅の側部スライディングパッド５１を設置したケース３（図６参照）で得られていることがわかる。

（第１実施形態に係るブームの特徴）
本実施形態に係るブーム１では、図１に示すように、外側ブーム３０の軸方向（Ｙ方向）から見た断面において、側部スライディングパッド５１が、外側ブーム３０の２つの側板３１（３２及び３３）の内面に、内側ブーム１０（の側板１２及び１３）に沿うように設置される。ここで、ブーム１（内側ブーム１０）が曲げ荷重を受けたとき（図２の矢印Ｂの向きの吊荷重を受けたとき）、内側ブーム１０の側板１１（１２及び１３）は断面の外側（側板１２はＸ１側、側板１３はＸ２側）に変形しようとする。この変形は、外側ブーム３０の側部スライディングパッド５１により断面の内側に押さえられる（側板１２は側部スライディングパッド５２によりＸ２側に押さえられる。側板１３は側部スライディングパッド５３によりＸ１側に押さえられる）。よって、内側ブーム１０の側板１１の座屈が抑制される。したがって、ブーム１の側板（側板１１）の座屈特性を向上できる。

また、ブーム１の側板（側板１１）の座屈特性は上記のように向上される。すなわち、座屈特性を向上させるためにブーム１の板厚を大きくする必要がない。したがって、ブーム１の板厚を大きくすることのみにより座屈特性を向上させる場合に比べ、ブーム１を軽量にできる。言い換えれば、大幅な重量増加を要さずにブーム１の側板の座屈特性を向上できる。

また、上記の断面（Ｙ方向から見た断面）において、外側ブーム３０の２つの側板３１は、それぞれ直線状に形成される。よって、側板３１を曲線や折れ線など複雑な断面形状にする場合に比べ、側板３１を容易に形成できる。したがって、複雑な製造工程を要さずにブーム１を製造できる。

また、側部スライディングパッド５１は、外側ブーム３０の曲げ中立軸Ｎよりも下方側に設置され、かつ、下部スライディングパッド４２の上端４２ｕよりも上方側に設置される。よって、この範囲に側部スライディングパッド５１を設置しない場合に比べ、より確実に内側ブーム１０の側板１１の座屈を抑制できる（曲げ解析１を参照）。また、この範囲にのみ側部スライディングパッド５１を設置した場合は、この範囲よりも広い範囲で側部スライディングパッド５１を設置した場合に比べ、外側ブーム３０を軽量にできる。

なお、ブーム１は入れ子状であるため、外側ブーム３０が有する特徴は内側ブーム１０も有する（ブーム１を構成する複数のブームのうち最も内側に配置される内側ブーム１０は除く）。また、内側ブーム１０が有する特徴は外側ブーム３０も有する（最も外側に配置される外側ブーム３０は除く）。

（第２実施形態）
図１０は第２実施形態に係るブーム（入れ子状のブームが最も縮んだ状態での前方側先端付近）の側面図である。図１１は図１０に示すブームの隙間調整機構２３８付近の断面図であり、図１０に示すＦ１１−Ｆ１１矢視断面図である。第１実施形態では、図２に示すように、側部スライディングパッド５１は、外側ブーム３０の軸方向（Ｙ方向）前方側（Ｙ２側）先端部に設置した。第２実施形態では、図１０に示すように、側部スライディングパッド５１は、外側ブーム２３０の軸方向（Ｙ方向）前方側（Ｙ２側）先端部２３０Ｔよりも後方側（Ｙ１側）に設置される。以下、図１０および図１１を参照して第２実施形態に係るブーム２０１の構成について説明する。なお第１実施形態と同一の部分については同一符号を付して説明を省略する。

まず、図１０に示すように、側部スライディングパッド５１が外側ブーム２３０のＹ２側先端部２３０ＴよりもＹ１側に設置されることについて説明する。
ブーム２０１は入れ子状であり、７つのブームを備える。これらの７つのブームのうち最も内側のブームを除くブーム（すなわち外側ブームになり得るブーム）にはそれぞれ隙間調整機構２３８が取り付けられる。この隙間調整機構２３８を配置するために、各ブームのＹ２側端部はＹ１側へオフセット（詳細は後述）している。このように端部がオフセットした形状のブーム（外側ブーム２３０）では下部スライディングパッド４２の直上（Ｚ１側）に側部スライディングパッド５１を設置することは難しい。したがって、外側ブーム２３０の端部の形状に沿うように、側部スライディングパッド５１を軸方向（Ｙ方向）前方側（Ｙ２側）先端部２３０Ｔよりも後方側（Ｙ１側）に設置している（オフセットしている）。なお、７つのブームのうち最も内側のブームには各種アタッチメントが取り付けられる装着部２０２が取り付けられる。以下、各構成要素について説明する。

隙間調整機構２３８は、図１１に示すように、上部スライディングパッド４１（４１Ｌ）と内側ブーム１０（曲線部１６）との隙間の量を調整する装置である。この隙間調整機構２３８は、外側ブーム２３０の上部スライディングパッド４１（４１Ｒ）の外側（Ｘ１及びＺ１側）に取り付けたＬ字型ブラケット２３８ａと、このＬ字型ブラケット２３８ａの外側に配置される外枠２３８ｂと、この外枠２３８ｂに取り付けられる押圧ボルト２３８ｃと、を備える。そして押圧ボルト２３８ｃをＸ方向およびＺ方向に出し入れ（移動）させることによりＬ字型ブラケット２３８ａおよび上部スライディングパッド４１が同方向に移動する。これにより上部スライディングパッド４１と、内側ブーム１０の上板１４の曲線部１６と、の隙間を調整する。なお、上部スライディングパッド４１Ｌだけでなく上部スライディングパッド４１Ｒにも同様の隙間調整機構（図示なし）が設置される。

外側ブーム２３０の軸方向（Ｙ方向）前方側（Ｙ２側）端部の上部（Ｚ１側の部分）は、図１０に示すように、後方側（Ｙ１側）へオフセットしている。さらに詳しくは、外側ブーム２３０のＹ２側端部はＺ方向に沿う直線状ではなく、下部２３０ｃ（Ｚ２側の部分）はＺ方向に沿う直線状であり、中間部２３０ｂはＺ方向に対して傾いた直線状（傾斜）であり、上部２３０ａ（Ｚ１側の部分）はＺ方向に沿う直線状である。そして上部２３０ａは下部２３０ｃよりも後方側（Ｙ１側）に形成される。すなわち外側ブーム２３０全体としての前方側（Ｙ２側）の先端部２３０Ｔは、下部２３０ｃの部分である。このような形状となっているのは、上述したように隙間調整機構２３８が設置されるためである（また、装着部２０２に突出部２０２ａがあるためである）。

側部スライディングパッド５１は、外側ブーム２３０の軸方向（Ｙ方向）前方側（Ｙ２側）先端部２３０Ｔ（２３０ｃ）よりも後方側（Ｙ１側）に設置される。さらに詳しくは、次のように設置される。側部スライディングパッド５１のＹ方向における先端部２３０Ｔ（２３０ｃ）からの距離をオフセット量Ｏａとする。このオフセット量Ｏａは、下部スライディングパッド４２のＹ方向における中心と、側部スライディングパッド５１のＹ方向における中心と、のＹ方向における距離である。そしてこのオフセット量ＯａはＹ方向から見た断面における側板３１の高さＨ（図１参照）の１００％以内である。また、側部スライディングパッド５１は外側ブーム２３０の前方側（Ｙ２側）端部の中間部２３０ｂ（傾斜部分）に設置される。また例えば、Ｘ方向から見たとき、側部スライディングパッド５１の長手方向が中間部２３０ｂの傾斜の方向に沿うように配置する。

（曲げ解析２）
本発明（実施形態２）に係るブーム２０１を含む、様々なブームについて曲げ解析を行った。すなわち、曲げ解析１に係るケース３のモデル（図６（ａ）参照）をベースとして、側部スライディングパッド５１のオフセット量Ｏａを様々に変化させたときの、ブームの変形および荷重を調べた。この曲げ解析のモデルとして、オフセット量Ｏａを２００ｍｍ、４００ｍｍ、および８００ｍｍとしたケース３−１、３−２、及び３−３を使用した（図１２（ａ）〜図１４（ａ）に示す）。

次に解析結果について説明する。ケース３−１〜３−３に係るブームに吊荷重を加えた場合の、ブームの変形図を図１２（ｂ）〜図１４（ｂ）に示す。
これらの図により、ケース３−１、３−２、３−３の順に、すなわちオフセット量Ｏａを増すほど、ケース３で観察された変形モード（２波の変形。図６（ｂ）参照）から、ケース１で観察された変形モード（大きな１波の変形。図４（ｂ）参照）へ座屈波形が移行していくことが示されている。具体的には次のようになった。ケース３−１では、図１２（ｂ）に示すように、内側に変形する波Ｗ３−１−１および外側に変形する波Ｗ３−１−２の２波が生じた。ケース３−２および３−３では、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）に示すように、内側に変形する波Ｗ３−２−１およびＷ３−３−１が生じたが、波Ｗ３−１−１に比べて内側への変形は小さく生じた。一方でこれらのケースでは、ケース１で観察された波Ｗ１（図４（ｂ）参照）のようにブーム軸方向に沿う大きな波Ｗ３−２−２および波Ｗ３−３−２が生じた。

また、図１５に側部スライディングパッド５１のオフセット量Ｏａ（図１０参照）と付加効果との関係を示す。さらに詳しくは、縦軸には、ケース１に対する各ケースの最高荷重（側部スライディングパッド５１の付加効果）を示す。ケース１の最高荷重を１００％としている。また、横軸には、側板３１の高さＨ（図１参照）に対するオフセット量Ｏａ（図１０参照）を示す。オフセット量Ｏａと高さＨとが等しい場合の横軸の値を１００％としている。このように側板３１の高さＨ（図１参照）とオフセット量Ｏａ（図１０参照）とを対比するのは次の理由による。側部スライディングパッド５１を設置（付加）した場合の変形モード（図１２（ｂ）〜図１４（ｂ）参照）が、側部スライディングパッド５１がない場合における側板の変形モード（ケース１、図３（ｂ）参照）に近いほど最高荷重向上の効果は小さいと考えられる。ここで、ケース１の変形モードは、ブームの軸方向（Ｙ方向）における側板（側板１１や３１。図２等参照）の寸法に依存せず、側板の縦方向の寸法（高さＨ）に依存すると考えられる。軸方向における側板の寸法は、高さＨに比べて十分に大きいからである。したがって、最高荷重向上の効果の有無についても、側板の軸方向の寸法には依存せず、高さＨに依存すると仮定できる。そこで、図１５に示すように、同効果が得られる範囲をオフセット量Ｏａの高さＨに対する割合で整理した。

このグラフにより、オフセット量Ｏａが大きくなるほど側部スライディングパッド５１の付加効果が減っていくことが示されている。オフセット量Ｏａが高さＨに対して１００％より大きくなると特に効果が小さくなることが示されている（なお、この場合でも効果が完全になくなるわけではないことも示されている）。

（第２実施形態に係るブームの特徴）
このブーム２０１では、図１０に示す側部スライディングパッド５１の外側ブーム２３０の先端部２３０Ｔからのオフセット量Ｏａは、外側ブーム２３０の軸方向から見た断面（Ｙ方向から見た断面）における外側ブーム２３０の側板３１の高さＨ（図１参照）の１００％以内である。よって、オフセット量Ｏａがこの範囲内でない場合に比べ、内側ブーム１０の側板３１の座屈がより確実に抑制される（曲げ解析２を参照）。したがって、ブーム２０１の側板（側板１１）の座屈特性をより向上できる。

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。

例えば、上述した実施形態では側部スライディングパッド５１を曲げ中立軸Ｎより下方側に設置したが、例えば側板３１のＺ方向における中央よりも下方側に設置するなど、側部スライディングパッド５１の位置を変更しても本発明を適用できる。

１、２０１ ブーム
１０ 内側ブーム
１１、１２、１３ 側板（内側側板）
３０、２３０ 外側ブーム
３１、３２、３３ 側板（外側側板）
３４ 上板
３７ 下板
４２ 下部スライディングパッド
４２ｕ 上端
５１ 側部スライディングパッド
２３０Ｔ 先端部
Ｈ 高さ
Ｎ 曲げ中立軸
Ｏａ オフセット量

Claims (2)

1. 外側ブームと、当該外側ブーム内に収容される内側ブームと、を備える入れ子式箱型のブームにおいて、
   前記内側ブームは、当該内側ブームの軸方向から見た断面において、それぞれ直線状に形成された２つの内側側板を備え、
   前記外側ブームは、
   前記外側ブームの軸方向から見た断面において、それぞれ直線状に形成された２つの外側側板と、
   前記断面において、２つの前記外側側板の上端をつなぐように配置された上板と、
   前記断面において、２つの前記外側側板の下端をつなぐように配置され、Ｕ字状に形成された下板と、
   前記下板の前記軸方向前方側先端部の内面に、前記内側ブームを支持するように設置され、前記断面においてＵ字状に形成された下部スライディングパッドと、
   ２つの前記外側側板の内面に、前記内側ブームの前記内側側板に沿うように設置された側部スライディングパッドと、を備え、
   前記側部スライディングパッドは、前記外側ブームの曲げ中立軸よりも下方側に設置され、かつ、前記下部スライディングパッドの上端よりも上方側に設置され、
   前記側部スライディングパッドの下端と前記下部スライディングパッドの上端との間には、上下方向の間隔があけられることを特徴とするブーム。
2. 前記側部スライディングパッドは、前記外側ブームの前記軸方向前方側先端部よりも後方側に設置され、
   前記側部スライディングパッドの前記軸方向における前記先端部からのオフセット量は、前記断面における前記外側側板の高さの１００％以内であることを特徴とする請求項１に記載のブーム。

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