JP4752895B2

JP4752895B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP4752895B2
Application number: JP2008262843A
Authority: JP
Inventors: 智子稲岡
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: CN101718106B; CN101718106A; JP2010090639A

Description

本発明は、油圧ショベルなどの作業機械に関し、その中でもカウンターウエイトの取り付け部位の構造に関する。

この種の作業機械では、一般に、アッパーフレーム上に略平行に延びる一対の肉厚な縦板が立設されていて、その一端側にアタッチメント（作業装置）が傾動制御可能に支持されるとともに、その他端側に設けられた取付座にバランス保持用のカウンターウエイトがボルト止めされている。

これら一対の縦板及び取付座は、アタッチメントを安定して支持する必要があるうえ、カウンターウエイトもまた重量物であることから、要求される剛性や耐久性等は他の部材よりも一段と大きくなっている。

そのような取付座の構造に関しては、例えば、上板及び底板に一対の縦板をこれらと平行に溶接して箱型形状にし、その上下面にボルト締結用の孔を形成したものや（特許文献１）、上板及び底板の間に複数の取付筒を一列に接合し、これら取付筒を貫通するようにボルト締結用の孔を形成したものが知られている（特許文献２）。

その他にも、縦板の側面に断面コ字状の補強部材を接合し、その上下の開口を塞ぐ上板及び底板にボルト締結用の孔を形成したものもある。
特開平８−１６５６７９号公報特許第２８０２８７４号公報

しかしながら、特許文献１の構造の場合、例えば縦板を支持しながら溶接する必要があるなど、板部材で箱型形状に形成しているため、溶接が難しくて扱い難く生産性に欠ける難点がある。また、溶接が難しい分だけ溶接不良や歪みが生じ易く、品質がばらつくおそれもある。

一方、特許文献２の構造の場合には、取付筒の溶接が困難なうえ、上下の支持板が一列に配置された取付筒で支持されているため、側方からの負荷に対して不安が残る。

さらに、縦板の側面に補強部材を接合する構造では、カウンターウエイトの締結部位が縦板から離れて位置するため、縦板に余計なねじれ荷重が加わるおそれがある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、生産性に優れ、安定した品質が得られるとともに、剛性や耐久性にも優れ、コストダウン、軽量化も図れる作業機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、一対の支持部のそれぞれを板状の縦板部と枠状の補強部等で構成した。

具体的には、本発明は、傾動制御可能な作業装置と、この作業装置に対するバランス保持用のカウンターウエイトと、を前後に備えた作業機械であって、上記作業装置及びカウンターウエイトは、フレームの底板部上に、前後に略平行に延びるように立設された一対の支持部で支持されており、上記一対の支持部のそれぞれは、前後方向に延びて、前端側に上記作業装置を支持する板状の縦板部と、この縦板部の後端に連結される補強部と、縦板部の後端側の部分及び補強部のそれぞれの上端に連結されて上記底板部に対向して前後に延びる板状の背板部と、を有し、上記補強部は、板状の壁体で囲まれて上下面に開口部を有する矩形枠状に形成され、その長手側を前後方向に合わせた状態で、短手側の外面が上記縦板部の後端に連結されており、上記開口部を塞ぐ上記底板部及び上記背板部の部分には、上下に重なるようにそれぞれ対向状に貫通するボルト孔が形成されていて、上記ボルト孔は、縦板部の板厚中心を通る仮想の支持中心線上に形成されており、上記一対の支持部に載置された上記カウンターウエイトが、上記ボルト孔及び開口部に挿通したボルトで締結固定されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、板状の縦板部の他端に上下方向に開口部が形成された補強部が連結されていて、その補強部の上下面が、縦板部にそれぞれ連結された状態で対向して延びる底板部と背板部とに連結されて塞がれている。

従って、カウンターウエイトを取り付ける取付座部が密閉箱型構造となって構造的に剛性が強化される。

補強部は、板状の壁体で囲まれて上下面に開口部を有する矩形枠状に形成され、その長手側を前後方向に合わせた状態で、短手側の外面が上記縦板部の後端に連結されている。

従って、相対的に補強部の肉厚を薄くすることができ、材料コストを抑制できる。また、縦板の後端部の側面に補強部を溶接するような構造と比べても、補強部の長さの分だけ肉厚な縦板部の後端部が短くなるし、背板部及び底板部の幅寸法も縦板部と補強部の厚みの差の分だけ小さくできる。したがって、それだけ材料コストを抑制できる。

補強部を枠形状に形成してあるので、底板部や背板部に連結する際には、底板部に載せ置いた状態で連結することができるため、板状の部材を支持しながら連結するのに比べて作業が簡単になって生産性を向上させることができる。連結不良や歪みの発生も減少するため、量産下での品質向上にも役立つ。

そして、上記ボルト孔は、縦板部の板厚中心を通る仮想の支持中心線上に形成されている。

例えば、カウンターウエイトを締結しているボルトに荷重が加わるときに、支持中心線から離れてボルト孔が形成されていると、縦板部にねじれ負荷が加わって溶接部位に損傷を招くおそれがあるが、ボルト孔を支持中心線上に形成することで、そのねじれ負荷の発生を大きく抑制することができ、耐久性を向上させることができる。

また、上記補強部は、鋼板を略Ｌ字形状に屈曲した略同寸の一対の要素部材を接合することによって形成してあってもよい。

そうすれば、要素部材が互いに共用でき、部材点数が減少する。鋼板を接合して形成するのに比べて接合箇所も少なくなり、生産性や品質安定性が向上する。

この場合、一対の略Ｌ字形状の要素部材の接合で構造的に剛性が確保できるので、上記各要素部材の板厚をよりいっそう薄く設定しておくことができる。そうすることで、材料コストが抑制できるし、機械重量の軽量化も図れる。

また、上記補強部は、複数の枠状部材を接合することにより形成することもできる。

そうすれば、構造的に更に剛性が向上するため、より補強部の厚みを薄くすることが可能になる。枠状部材を適宜組み合わせることができるため、汎用性にも優れる。

以上説明したように、本発明によれば、生産性や品質安定性、剛性、耐久性に優れ、コストダウン、軽量化も図れる作業機械を提供することが可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に、本発明を適用した油圧ショベル（作業機械）をその左斜め後方から見た全体概略図を示す。油圧ショベルは、下部走行体１と、この下部走行体１の上側に旋回可能に設けられた上部旋回体２とを備えている。上部旋回体２には、アッパーフレーム３上に運転室を区画するキャブ４やアタッチメント５（作業装置）、エンジンやモータ、燃料タンクなどが内蔵された機械室６、カウンターウエイト７などが配設されている。尚、以下の説明において前後等の方向は、特に言及しない限り図１に示す油圧ショベルを基準に示すものとする。

キャブ４は、上部旋回体２の左前方隅部に配設されていて、その右側方にアタッチメント５が配設されている。

アタッチメント５は、ブーム８やアーム９、アーム９の先端に回動可能に取り付けられたバケット１０などで構成されている。ブーム８は上部旋回体２に対して前後方向に傾動制御可能に支持されていて、例えば、ブーム８を大きく前方に傾動操作してアーム９を伸ばしたり、ブーム８を立てるように傾動操作してアーム９を折り畳むなど、キャブ４内から自在に制御できるように構成されている。

カウンターウエイト７は、このアタッチメント５の傾動動作に対してバランスを確保するためのものであり、アタッチメント５の重量や形態などに応じてその重量が設定され、アッパーフレーム３の後端部に配設されている。

アッパーフレーム３は、図２に詳しく示すように、センターセクション１１やその左右に張り出すように設けられるサイドデッキ１２（その輪郭のみを仮想線で示す）などで構成されている。

センターセクション１１は、アッパーフレーム３の中核をなしており、ベース部１４（底板部）と、このベース部１４上を前後に略平行に延びるように立設された一対の支持部１５ａ、１５ｂと、アタッチメント５を傾動可能に支持するアタッチメント支持部１６と、カウンターウエイト７を取り付ける取付座部１７とを備えている。

詳しくは、ベース部１４は、アッパーフレーム３の前側に位置する略矩形板状のベース基部１４ａと、このベース基部１４ａから後方に略平行に延びる一対の帯板状のベース腕部１４ｂ、１４ｂとを有している。

一対の支持部１５ａ、１５ｂのそれぞれは、前端側にアタッチメント５を支持するサイドスタンド１８（縦板部）と、サイドスタンド１８の後端に連結されて取付座部１７を構成する補強部２０と、背板部２１ａ、２１ｂ（単に背板部２１ともいう）とを有している。

各サイドスタンド１８は、アッパーフレーム３を構成する板材の中では比較的厚みの大きい鋼板が用いられていて、側面視では前端側が相対的に高い略不等辺三角形状に形成されている。そして、これらサイドスタンド１８、１８の前端側の間にブーム８を軸支するための軸孔１６ａやボス部１６ｂ、フロントプレート１６ｃなどで構成されたアタッチメント支持部１６が設けられている。尚、本実施形態におけるサイドスタンド１８の後側の上端はそれぞれ異なった傾斜に形成されている。

各背板部２１ａ、２１ｂは、それぞれベース腕部１４ｂと同様の帯板状の部材からなり、ベース部１４に対向して前後に延びるように、各サイドスタンド１８の後側の部分及び補強部２０のそれぞれの上端に溶接により連結されている。

補強部２０は、上下面が開口する矩形枠状に形成されていて、その上下面の開口は背板部２１及びベース腕部１４ｂでそれぞれ塞がれている。そして、その上下面に望む背板部２１とベース腕部１４ｂとには、それぞれ貫通するボルト孔２２が前後に所定間隔をあけて対向状に２箇所ずつ形成されている。

これらボルト孔２２、２２、・・はカウンターウエイト７を締結固定するボルトＢを挿通するためのものであり、取付座部１７にカウンターウエイト７を載置して、ベース部１４の下面側からボルト孔２２を介してボルトＢを締結することで、カウンターウエイト７をアッパーフレーム３に固定できるようになっている。

本実施形態の補強部２０は、図３、図４に詳しく示すように、溶接によって接合された一対の要素部材３０、３０で構成されていて、各要素部材３０はサイドスタンド１８の板厚よりも薄く設定された帯状の鋼板を略Ｌ字形状に屈曲して形成した同一部材となっている。

詳しくは、各要素部材３０は、矩形の短壁部３０ａと、この短壁部３０ａの一端に略直交状に連続して短壁部３０ａよりも長く延びる矩形の長壁部３０ｂと、を有している。そして、一方の要素部材３０の短壁部３０ａの先端部と、他方の要素部材３０の長壁部３０ｂの先端部とがそれぞれ溶接されて、補強部２０は上下面が開口するやや細長い矩形枠状に形成されている。

補強部２０の高さ寸法は、サイドスタンド１８の後端の高さ寸法と略同寸に設定され、また、補強部２０の幅寸法は、背板部２１やベース腕部１４ｂの幅寸法よりも所定寸法だけ小さく設定されている。

そして、補強部２０は、その長手方向を背板部２１及びベース腕部１４ｂが延びる方向に合わせた状態でこれらの間に配置され、一体に溶接されている。尚、図中、符号Ｗは溶接箇所を示している。

このように補強部２０を構成することによって、まず、各要素部材３０が互いに共用できるため、部材点数が減少する。

また、補強部２０は別途形成しておくことができ、ベース腕部１４ｂ及び背板部２１に溶接する際には、ベース腕部１４ｂに載せ置いた状態で、いずれか一方の短壁部３０ａの外面をサイドスタンド１８の後端に、下端縁をベース腕部１４ｂに、上端縁を背板部２１にそれぞれ溶接すればよくなるため、板状の部材を支持しながら溶接するのに比べて作業が簡単になって生産性を向上させることができる。溶接不良や溶接による歪みの発生も減少するため、量産下での品質向上にも役立つこととなる。

取付座部１７を密閉箱型構造に形成したことで構造的に剛性が強化されるため、補強部２０により厚みの薄い鋼板を使用して材料コストを抑制できるようになる。また、サイドスタンド１８の後端部の側面に補強部２０を溶接するような構造と比べても、補強部２０の長さの分だけ肉厚なサイドスタンド１８の後端部が短くなるし、背板部２１及びベース腕部１４ｂの幅寸法もサイドスタンド１８と補強部２０の板厚の差の分だけ小さくできる。従って、それだけ材料コストを抑制できる利点がある。

そして、図４に示すように、背板部２１及びベース腕部１４ｂに形成されるボルト孔２２は、サイドスタンド１８に余計なねじり負荷が加わらないように、平面視において、サイドスタンド１８の板厚中心を通る仮想の支持中心線Ｐ上、あるいはその近傍に形成されている。

例えばカウンターウエイト７を締結しているボルトＢに荷重が加わるときに、支持中心線Ｐから離れてボルト孔２２が形成されていると、サイドスタンド１８にねじれ負荷が加わって溶接部位に損傷を招くおそれがある。従って、ボルト孔２２を支持中心線Ｐの近傍に形成することで、そのねじれ負荷の発生を大きく抑制することができ、耐久性を向上させることができる。

以上説明したように、本発明の作業機械によれば、生産性に優れ、安定した品質が得られるとともに、剛性や耐久性にも優れ、コストダウン及び軽量化も図ることができる。

なお、本発明にかかる作業機械は、前記の実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば図５の（ａ）〜（ｃ）は、補強部２０の別の実施形態を示している。ここでは断面矩形の鋼管を用いて補強部２０を構成した。

（ａ）は、一つの断面長方形の鋼管４０ａをサイドスタンド１８の後端部の高さ寸法と同寸の所定寸法に切り取ったもので補強部２０を構成した。これによれば、溶接箇所は更に少なくなるため、よりいっそう生産性に優れ、品質も向上する。

（ｂ）は、（ａ）と同様に所定寸法に切り取った複数（本実施形態では２つ）の同じ断面矩形の鋼管（枠状部材）４０ｂ、４０ｂの一側面どうしを突き合わせて溶接し、補強部２０を構成した。

（ｃ）は、異なる断面矩形の鋼管（枠状部材）４０ｂ、４０ｃの一側面どうしを突き合わせて溶接し、補強部２０を構成した。

これら（ｂ）や（ｃ）の場合には、突き合わせて溶接したぶんだけ構造的に剛性が向上するため、より肉厚の薄い鋼管を用いることが可能になる。補強部２０の寸法も複数の鋼管を組み合わせて調整できるため、汎用性に優れる。特に、既存の鋼管を活用すれば、安定した品質が得られるし、材料コストも抑制できる。

図６は、補強部２０のまた別の実施形態を示している。ここでは、断面コ字状に屈曲した屈曲鋼板５０と、この屈曲鋼板５０の両端に溶接される一枚の矩形鋼板５１とで補強部２０を構成した。矩形鋼板５１は、同図に示すような、補強部２０の短辺側に限らず、補強部２０の長辺側を構成するものであってもよい。

補強部２０には、例えばブロック状の矩形鋼材にボルト孔２２よりも大きな開口部を形成したものを用いることができる。この場合、剛性が強化されることはもちろん、汎用の鋼材が利用できるし、開口部も比較的簡単に形成もできるため、生産性や作業性に優れる利点がある。

上記実施形態では、作業機械として油圧ショベルを例に説明したが、例えばクレーンなどであってもよいし、その用途も建設業に限らずリサイクル業や林業等に用いるものであってもよい。

本発明にかかる油圧ショベルの概略を示す斜視図である。アッパーフレームを示す概略図である。（ａ）は平面図を、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｘ方向から見た要部の側面図を示している。要部を示す側面図である。図３におけるＹ−Ｙ線断面図である。（ａ）〜（ｃ）は補強部の別の実施形態を示す概略図である。補強部のまた別の実施形態を示す概略図である。

１下部走行体
２上部旋回体
３アッパーフレーム
４キャブ
５アタッチメント（作業装置）
６機械室
７カウンターウエイト
８ブーム
１１センターセクション
１４ベース部（底板部）
１４ａベース基部
１４ｂベース腕部
１５ａ、１５ｂ支持部
１７取付座部
１８サイドスタント（縦板部）
２０補強部
２１ａ、２１ｂ背板部
２２ボルト孔
３０要素部材
４０ｂ、４０ｃ鋼管（枠状部材）
Ｂボルト
Ｐ支持中心線

Claims

傾動制御可能な作業装置と、この作業装置に対するバランス保持用のカウンターウエイトと、を前後に備えた作業機械であって、
上記作業装置及びカウンターウエイトは、フレームの底板部上に、前後に略平行に延びるように立設された一対の支持部で支持されており、
上記一対の支持部のそれぞれは、
前後方向に延びて、前端側に上記作業装置を支持する板状の縦板部と、
この縦板部の後端に連結される補強部と、
縦板部の後端側の部分及び補強部のそれぞれの上端に連結されて上記底板部に対向して前後に延びる板状の背板部と、
を有し、
上記補強部は、板状の壁体で囲まれて上下面に開口部を有する矩形枠状に形成され、その長手側を前後方向に合わせた状態で、短手側の外面が上記縦板部の後端に連結されており、
上記開口部を塞ぐ上記底板部及び上記背板部の部分には、上下に重なるようにそれぞれ対向状に貫通するボルト孔が形成されていて、
上記ボルト孔は、縦板部の板厚中心を通る仮想の支持中心線上に形成されており、
上記一対の支持部に載置された上記カウンターウエイトが、上記ボルト孔及び開口部に挿通したボルトで締結固定されていることを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械であって、
上記補強部は、鋼板を略Ｌ字形状に屈曲した略同寸の一対の要素部材を接合することによって形成されていることを特徴とする作業機械。
請求項２に記載の作業機械であって、
上記各要素部材の板厚が上記縦板部の板厚よりも薄く設定されていることを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械であって、
上記補強部が複数の枠状部材を接合することにより形成されていることを特徴とする作業機械。