WO2010110024A1 - 建設機械の作業アーム - Google Patents

Abstract

　作業アームに設けられる取付ブラケットを板取り加工により製造するときの歩留まり率を向上させ、取付ブラケットの強度を向上できる建設機械の作業アームを提供する。　作業アーム1における基端部4に装着する取付ブラケットを、第一取付ブラケット6と第二取付ブラケット8とに分割して構成し、第一取付ブラケット6と第二取付ブラケット8との境界部には、作業アーム1の基端部4における端面に固定したプレート板20を介在させた構成とする。

Description

建設機械の作業アーム

　本発明は、作業アームの先端部に揺動支点を介して、掘削用バケットや法面バケット等の作業アタッチメントを揺動可能に配設した建設機械の作業アームの構成に関する。

　従来より、パワーショベル等の建設機械では、下部走行体に上部旋回体を取り付け、上部旋回体に搭載した作業アームの先端に、バケット等の作業アタッチメントを取り付けた構成を備えている。そして、作業アームには、取付ブラケットが固定されており、取付ブラケットによって、バケット等の作業アタッチメントを作動させる作動シリンダの一端部を揺動可能に支承するとともに、作業アームを揺動させる駆動シリンダの一端部を揺動可能に支承する構成となっている。

　特に、作業アームに固定される取付ブラケットをシンプルに構成するため、特許文献１の建設機械に示されているような取付ブラケットの構成が用いられている。特許文献１の建設機械を本願発明の従来例１として、図４には、特許文献１の建設機械に用いられている作業アームの要部断面図を示している。

　図４に示すように、一対の板状体で構成した取付ブラケット41には、バケット用シリンダ44の一端部を回動自在に支承するボス部50と、作業アーム40を駆動する図示せぬ駆動シリンダにおけるピストンロッドの一端部を回動自在に支承するボス部51と、が設けられている。取付ブラケット41を構成する一対の板状体は、それぞれ一枚の板材によって構成され、作業アーム40の基端部側の端面に対して溶接等の固定手段によって固定されている。

　作業アーム40の先端部には、リンクブラケット42が固定されており、リンクブラケット42に設けたアームリンク軸53には、アームリンク46の一端部が支承されている。アームリンク46と、バケット用シリンダ44のピストンロッド44aの先端部と、の間でリンク機構が構成されている。

　バケット43には、ブラケット部48が設けられており、ブラケット部48に形成したボス部55には、バケット43に対して振動を与える連設ロッド49の先端部が支承されている。また、ピストンロッド44aの先端部とアームリンク46の他端部とブッシュリンク47の一端部とは、接続ボス部52によって支承された構成となっており、ブッシュリンク47の他端部は、ブラケット部48に形成したボス部54によって支承されている。

　このように、一対の板状体で構成した取付ブラケット41を、作業アーム40の基端部側の端面に固定するとともに、取付ブラケット41には、バケット用シリンダ44の一端部を支承するボス部50、及び駆動シリンダにおけるピストンロッドの一端部を支承するボス部51を設けた構成となっている。

特開平１１－３０３１２４号公報

　特許文献１に記載されたような取付ブラケット41を作成するためには、例えば、図６に示すような一枚の板材から、レーザー加工によって複数枚の板状体32a、34を抜き取っていく板取り加工が行われる。図６に示した板状体32aは、図５に従来例２として示した作業アーム31の基端部に装着する取付ブラケット32を構成している板状体32aを、一枚の板材から板取り加工を行う前の状態として示している。

　また、図６に示した板状体34は、図５に示した作業アーム31とは異なる機種の作業アームにおける取付ブラケットを構成している板状体34である。このように、異なる機種の板状体32a、34を混ぜ合わせた配置構成とすることによって、板取り加工における歩留まり率の向上を図っている。

　図６に示すように配置することで、取付ブラケットの配置構成に工夫を凝らし、他機種用の取付ブラケットを混ぜた配置構成に形成することで、少しでも板取り加工における歩留まり率の改善を図ったにしても、歩留まり率としては約３９％程度になるまでしか向上させることができない。そのため、残りの約６１％あまりの板材は、廃棄されてしまうことになる。

　そこで、本願発明では、作業アームの基端部側に固定する取付ブラケットの構成に工夫を施すことによって、板取り加工における歩留まり率を大幅に向上させることができるようになり、しかも、取付ブラケット自体の重量をそれほど増大させなくても取付ブラケットの強度を向上させることができ、特に、作業アームを駆動する駆動シリンダとの支承部の強度を大幅に向上させることができる建設機械の作業アームを提供することを目的としている。

　本願発明の課題は、請求の範囲第１項又は第２項に記載した建設機械の作業アームにより達成することができる。
　即ち、本願発明では、先端部に作業アタッチメントが軸着される建設機械の作業アームにおいて、前記作業アタッチメント用の作動シリンダの一端部を支承する第一取付ブラケットと、前記作業アーム用の駆動シリンダの一端部を支承する第二取付ブラケットと、前記作業アームの基端部における端面に取付けられるプレート板と、がそれぞれ個別に構成され、
　前記第一取付ブラケットが、一対の第一板状体によって構成され、前記一対の第一板状体が、それぞれ前記作業アームの長手方向に沿って、前記作業アームの基端部上面に固定されてなり、
　前記プレート板が、前記一対の第一板状体におけるそれぞれの後端側端縁及び前記作業アームの基端部における端面に固定されてなり、
　前記第二取付ブラケットが、一対の第二板状体によって構成され、前記一対の第二板状体が、前記プレート板における前記作業アームに固定された面とは反対側の面に、前記一対の第一板状体における面と略平行に固定されてなることを最も主要な特徴としている。

　また、本願発明では、前記一対の第二板状体間の間隔が、前記一対の第一板状体間の間隔よりも、幅広に構成されてなることを主要な特徴としている。

　作業アタッチメントを駆動する作業シリンダと作業アームを駆動する駆動シリンダとを支承する構成として、従来においては、一枚の板材を一対用いて取付ブラケットを構成していた。本願発明では、一枚の板材を一対用いて取付ブラケットを構成する代わりに、作業アタッチメントを駆動する作業シリンダを支承する第一取付ブラケットと作業アームを駆動する駆動シリンダを支承する第二取付ブラケットとに分割して構成している。

　これにより、分割した第一取付ブラケットと第二取付ブラケットとを一枚の板材から板取り加工するときの配置構成としては、板取り加工時における歩留まり率が大幅に向上する配置構成にすることができる。しかも、第一取付ブラケット及び第二取付ブラケットに形成するボス部に装着するボスリングも、第一取付ブラケットと第二取付ブラケットとを板取りする同じ板材から同じようにして板取りすることができる。

　また、取付ブラケットの構成として、第一取付ブラケットと第二取付ブラケットとにそれぞれ分割した構成にしているので、第一取付ブラケットを構成するときの一対の第一板状体間の間隔と、第二取付ブラケットを構成するときの一対の第二板状体間の間隔とを、それぞれ異ならせて構成しておくことができる。そして、第一板状体間に配設される作業シリンダの構成よりも、駆動シリンダの構成の方が大型の構成になっているが、第二取付ブラケットを構成するときの一対の第二板状体間の間隔を、駆動シリンダを支承するのに十分な間隔に構成しておくことができる。

　これに対して、一枚の板材を一対用いて構成される従来の取付ブラケットでは、板状体間の間隔として、例えば、作業シリンダを支承する間隔に構成しておいた場合には、駆動シリンダを支承するには狭い間隔となってしまう。その結果、作業シリンダを支承するボス部に装着したボスリングと同じ板厚のボスリングを、駆動シリンダを支承するボス部の内面側に装着しておくことはできなかった。

　そこで、従来の取付ブラケットでは、駆動シリンダを支承するボス部における構成として、作業シリンダを支承するボス部に装着するボスリングよりも板厚を薄くした、特別に構成された板厚のボスリングを用いておかなければならなかった。

　即ち、作業シリンダを支承するボス部に装着したボスリング間の間隔によって、取付ブラケットにおける一対の板材間の間隔が規定されることになる。しかも、取付ブラケットに支承される駆動シリンダのピストンロッド先端部の大きさも規定されている。このため、駆動シリンダのピストンロッド先端部を支障することになるボス部の内面側に装着されるボスリングの板厚が薄くなるように調整しておかなければ、駆動シリンダのピストンロッド先端部を取付ブラケットに支承させることができなくなる。

　従って、作業シリンダを支承するボス部のボスリングと、駆動シリンダのピストンロッド先端部を支障するボス部のボスリングとを共通の板厚のものとして構成しておくことはできず、それぞれを個別に構成しておかなければならなかった。特に、上述したように、駆動シリンダのピストンロッド先端部を支障するボス部のボスリングにおける板厚としては、上述した理由から特別の板厚のものによって構成しておかなければならなかった。

　これに対して、本願発明では、作業シリンダを支承する第一板状体間の間隔と、駆動シリンダを支承する第二板状体間の間隔とを異ならせて構成することができる。そのため、それぞれのボス部に装着するボスリングの構成として、共通の板厚を有するボスリングとして構成しておくことができる。しかも、第一取付ブラケット及び第二取付ブラケットを板取り加工する同じ板材から、これらのボスリングもそれぞれ板取り加工することができる。

　これにより、板取り加工時における歩留まり率を更に向上させることができるようになる。そして、駆動シリンダを支承するボス部に用いるボスリングの製造単価を低減させることができる。しかも、駆動シリンダを支承するボス部に装着するボスリングの板厚を厚く構成しておくことができるので、このボスリングが摩耗して基準以下の板厚となってしまうのを長期に亘って防止しておくことができる。

　また、本願発明では、作業アームの基端部における端面に固定されるプレート板を第一取付ブラケットと第二取付ブラケットとの境界部に配設した構成となっている。この構成によって、第一板状体間の間隔と第二板状体間の間隔とを異ならせて構成しても、プレート板によって、第一取付ブラケットと第二取付ブラケットとをそれぞれ強固に固定しておくことができる。

　しかも、一対の第一板状体は、作業アームの基端部上面とプレート板とで囲まれる部位に固定しておくことができるので、第一板状体と作業アームの基端部上面及びプレート板との間に十分な溶接シロを形成しておくことができる。これによって、第一板状体の固定強度を大幅に向上させておくことができる。

　また、一対の第二板状体は、作業アームの基端部の端面に固定されたプレート板に固定しておくことができる。しかも、一対の第二板状体がプレート板に固定されている構成となるので、一対の第二板状体とプレート板との間に十分な溶接シロを形成しておくことができる。これによって、一対の第二板状体におけるプレート板に対する固定強度を大幅に向上させることができる。更に、一対の第二板状体間の間隔としては、駆動シリンダを支承するのに十分な間隔として構成しておくことができるので、駆動シリンダに対する支承強度も大幅に向上させることができる。

作業アームの斜視図である。（実施例） 第一板状体及び第二板状体の板取り加工を行うときの配置図である。（実施例） 第一板状体の配置図及び第二板状体とボスリングの配置図である。（実施例） 作業アームの斜視図である。（従来例１） 他の作業アームの斜視図である。（従来例２） 取付ブラケットにおける板状体の配置図である。（従来例２）

　本願発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本願発明に係わる建設機械の作業アームの構成としては、以下で説明する形状、構成以外にも本願発明の課題を解決することができる形状、構成であれば、それらの形状、構成を採用することができるものである。このため、本願発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。

　図１には、作業アーム1の斜視図を示している。作業アーム1の先端部3には、図示せぬバケット等の作業アタッチメントを取り付けることができる。また、作業アーム1の基端部4には、作業アーム1を軸支する図示せぬブーム等を取り付けることができるとともに、作業アーム1を揺動させる図示せぬ駆動シリンダ等を取り付けることができる。

　作業アーム1は長尺の箱型構造に構成されている。作業アーム1の構成としては、例えば、加工用平板に対して折り曲げ加工を施して、断面形状を略Ｕ字状に形成したアーム本体部2aと、アーム本体部2aの下端縁に、溶接等によって固着したアーム下板2bとを備えた構成にしておくことができる。作業アーム1の箱型構造における断面形状としては、基端部4側における断面形状が、先端部3側に行くのに従って先つぼみ状に小さくなるように構成しておくことができる。
　このように構成しておくことによって、作業アーム1として必要な強度を維持しながら、作業アーム1の重量を軽減させておくことができる。

　作業アーム1の先端部3には、図示せぬバケット等の作業アタッチメントを軸支する作業機用ボス部14と図示せぬ作業アタッチメントを揺動させるリンク機構のリンクを軸支するリンク用ボス部13とが形成されている。リンク用ボス部13は、作業アーム1の先端部3に管状のリング体13aを溶接等によって固定した構成となっている。また、作業機用ボス部14には、ボスリング14aが装着されている。

　作業アーム1の基端部4における下方側の部位には、作業アーム1を図示せぬブームの先端部によって軸支するときの作業アーム用ボス部15が構成されている。作業アーム用ボス部15は、作業アーム1の基端部4に管状のリング体15aを溶接等により固定した構成となっている。

　作業アーム1の基端部4側における端面には、プレート板20が溶接等により固定されており、作業アーム1の基端部4におけるアーム本体部2aの上面4aには、図示せぬ作業アタッチメントを揺動させる作動シリンダを軸支する第一取付ブラケット6が装着されている。第一取付ブラケット6は、一対の第一板状体6aによって構成されている。

　一対の第一板状体6aは、作業アーム1の長手方向に沿って平行となるように配設されており、アーム本体部2aの上面4a及び作業アーム1の端面に固定したプレート板20に対して溶接等によって固定されている。また、一対の第一板状体6aの間隔を維持するため、一対の第一板状体6aの対向する内面間には、補強板23が溶接等によって固定されている。

　また、一対の第一板状体6aには、図示せぬ作業アタッチメントを揺動させる作動シリンダの端部を支承する第一ボス部10が形成されており、第一ボス部10が構成された一対の第一板状体6aの内面には、ボスリング10aが装着されている。

　図示せぬ作動シリンダにおけるピストンロッドの先端部には、作業アタッチメントを揺動させるときのリンク機構が構成されている。このリンク機構の構成としては、例えば、このリンク機構を構成するリンク部材の一端部が、作動シリンダのピストンロッド先端部に軸支され、同リンク部材の中間部が、リンク用ボス部13によって軸支され、同リンク部材の他端部が、図示せぬ作業アタッチメントに軸支されている構成によって、リンク機構を構成しておくことができる。

　一対の第一板状体6aは、作業アーム1の基端部4におけるアーム本体部2aの上面4aに立設して固定されるとともに、作業アーム1の基端部4における端面に固定したプレート板20に対して立設するように、一対の第一板状体6aの後端縁部が溶接等によって固定されている。そして、第一板状体6aを固定するアーム本体部2aの上面4a及びプレート板20の幅寸法を、一対の第一板状体6a間の幅寸法よりも広く構成しておくことができる。

　この構成によって、第一板状体6aとアーム本体部2aの上面4aにおける側縁との間及びプレート板20の側縁との間に十分な溶接シロを形成しておくことができる。これによって、アーム本体部2a及びプレート板20に対する第一取付ブラケット6の固定強度を、大いに高めておくことができる。

　プレート板20における作業アーム1とは反対側の面には、作業アーム1を揺動させる図示せぬ駆動シリンダの一端部を軸支する、第二取付ブラケット8が溶接等によって固定されている。第二取付ブラケット8は、一対の第二板状体8aによって構成されている。

　一対の第二板状体8aは、一対の第一板状体6aと略平行な配置関係となるように、プレート板20に対して立設するように溶接等によって固定されている。また、一対の第二板状体8aの間隔を維持するため、一対の第二板状体8a間には、補強板24が溶接等によって固定されている。

　また、一対の第二板状体8aには、作業アーム1を揺動させる図示せぬ駆動シリンダを支承する第二ボス部11が形成されており、第二ボス部11における一対の第二板状体8aの内面側には、ボスリング11aが装着されている。

　図示例では、一対の第二板状体8aにおける前方側の端縁が、プレート板20に固定されるとともに、作業アーム用ボス部15を構成する管状のリング体15aの外周面を取り囲むような形状に構成されており、この形状によって管状のリング体15aの外周面にも固定されている。

　一対の第二板状体8a間の間隔よりも、一対の第二板状体8aを固定するプレート板20の間隔を広く構成しておくことができるので、第二板状体8aとプレート板20の側縁との間に十分な溶接シロを形成しておくことができる。これによって、プレート板20に対する第二取付ブラケット8の固定強度を、大いに高めておくことができる。

　しかも、第二板状体8a間の間隔を、第二ボス部11に軸支する上述した駆動シリンダ（不図示。）を支承しておくのに必要な間隔として構成しておくことができる。これによって、第二板状体8aをプレート板20に固定したときの床面積を広く構成することができ、第二取付ブラケット8における強度を高めた構成にしておくことができる。

　また、第二ボス部11における一対の第二板状体8aの内面側に装着するボスリング11aとしては、特別の板厚を備えたボスリング11aを用いなくても、第二板状体8a等を板取りする板材から製造することができる。
　このボスリング11aの板厚についての説明は、次に図２及び図３を用いて説明する板取り加工のなかで説明を行うことにする。

　図２及び図３に示すように、一枚の板材から同一機種に係わる複数枚の第一板状体6a及び複数枚の第二板状体8aを板取り加工によって製造することができる。しかも、一枚の板材における余白部が少なくなるように、複数枚の第一板状体6a及び複数枚の第二板状体8aの配置構成を設定しておくことができる。そして、図２に示すような板取り加工を行う板材上での配置構成を採用した場合には、板取り加工によって製造するときの歩留まり率を、約６０％近くにまで向上させることができる。

　しかも、図３（ａ）に示すように、一対の第一板状体6aの配置構成を採用すれば、一対の第一板状体6aによって構成される構成領域22の外周縁形状は、略平行四辺形の形状とすることができる。このため、一対の第一板状体6aによって構成される構成領域22の配置構成もシンプルな配置構成にしておくことができ、歩留まりを向上できる。

　また、第二板状体8aに必要な強度を持たせながら、第二板状体8aの重量を軽減するために形成した開口部21内の部位には、ボスリング10a、11aを配置した配置構成にしておくことができる。この配置構成によって、板取り加工によって製造するときの歩留まり率を向上させることができる。

　このようにして、第一板状体6a、第二板状体8a及びボスリング10a、11aを製造することができるので、作業アーム1の基端部4における第一取付ブラケット6及び第二取付ブラケット8の構成を簡単に製造することができ、作業アーム1の製造コストを低減させることができる。

　また、ボスリング10a、11aを第一板状体6a及び第二板状体8aとともに一緒に、同じ板材から製造することができるので、特に、ボスリング11a用に特別な板厚となった板材を用いなくても、同じ板材を有効利用して、ボスリング11aを製造することができる。
　そして、このように製造したボスリング11aの板厚は、第一板状体6a及び第二板状体8aと同じ板厚となるので、ボスリング11aの強度も高めておくことができる。

　プレート板20の板厚としては、第一板状体6a、第二板状体8a及びボスリング10a、11aと同じ板厚として構成しておく必要はなく、しかも、作業アーム1における重量低減の上からも、レーザー加工を用いて製造せずに、必要な強度を有する板状体を切断加工によって製造することができる。これによって、プレート板20の製造コストを低減させることができる。

　第一板状体6a及び第二板状体8a間の間隔を保持する補強板23、24は、第一板状体6a、第二板状体8a及びボスリング10a、11aを製造した後における板材の端切れ部等を用いて製造することも、プレート板20を製造する板材等から構成しておくこともできる。

　このように本願発明では、第一取付ブラケット6と第二取付ブラケット8とに分解した構成としている。これに対して、図５に従来例２として示しているように、従来の作業アーム31の基端部に装着する取付ブラケット32の構成のように、一枚の板状体を一対組み合わせて用いて構成する場合には、レーザービームによって板取り加工を行うためには、図６に示すような配置構成にしておかなければならない。

　この場合には、図６に示すように、取付ブラケット32を構成する板状体32a以外にも、他の機種の取付ブラケットを構成する板状体34も、一緒に板取り加工を行わなければならなくなる。

　しかも、図６に示すように、板取り加工を施す板材における歩留まり率を高めるために、他の機種の板状体34も混ぜた配置構成にしても、板取り加工時の歩留まり率としては、約３９％程度までしか向上させることができない。

　これに対して、本願発明では、図２に示すような配置構成とすることができ、板取り加工時の歩留まり率を約６０％近くにまで向上させることができる。しかも、第一取付ブラケット6と第二取付ブラケット8とに分解して、第一取付ブラケット6と第二取付ブラケット8との境界部位にプレート板20を配設した構成とすることができるので、第一取付ブラケット6における一対の第一板状体6a間の間隔と、第二取付ブラケット8における一対の第二板状体8a間の間隔とを異ならせて構成することができるようになる。

　そして、このように構成することができるので、第一取付ブラケット6及び第二取付ブラケット8にそれぞれ構成した、第一ボス部10に装着するボスリング10aと第二ボス部11に装着するボスリング11aを、第一板状体6a及び第二板状体8aとともに同じ板材からの板取り加工によって製造することができる。

　しかも、第二取付ブラケット8における一対の第二板状体8aの内面側に、第二板状体8aと同じ板厚のボスリング11aを装着させた構成にしても、駆動シリンダのシリンダロッド先端部を軸支できる間隔として、一対の第二板状体8aの間隔を構成しておくことができる。また、一対の第二板状体8aをプレート板20に立設固定したときの床面積を広げた状態で、第二取付ブラケット8をプレート板20に固定することができるので、第二取付ブラケット8の取付強度を高めておくことができる。

　更に、一対の第一板状体6a間を望むプレート板20の部位に、開口部を形成しておくことにより、この開口部を通して配線や配管等を作業アーム1の先端部に向かって配設することができる。そして、この開口部を通った配線や配管等は、第一板状体6a間を通って作業アーム1の先端部に向かって配設しておくことができ、配線や配管等の損傷を作業アーム1によって保護することができる。

　本願発明は、板取り加工を施して製造するものに対して好適の利用することができる。

　１・・・作業アーム、２ａ・・・アーム本体部、２ｂ・・・アーム下板、６・・・第一取付ブラケット、６ａ・・・第一板状体、８・・・第二取付ブラケット、８ａ・・・第二板状体、１０・・・第一ボス部、１１・・・第二ボス部、１１ａ・・・ボスリング、２０・・・プレート板、２２・・・第一板状体の構成領域、３１・・・作業アーム、３２・・・取付ブラケット、３２ａ・・・板状体、３４・・・板状体、４０・・・作業アーム、４１・・・取付ブラケット、４２・・・リンクブラケット、４３・・・バケット、４６・・・アームリンク、４７・・・ブッシュリンク、４８・・・ブラケット部。

Claims (2)

1. 　先端部に作業アタッチメントが軸着される建設機械の作業アームにおいて、
   　前記作業アタッチメント用の作動シリンダの一端部を支承する第一取付ブラケットと、
   　前記作業アーム用の駆動シリンダの一端部を支承する第二取付ブラケットと、前記作業アームの基端部における端面に取付けられるプレート板と、がそれぞれ個別に構成され、
   　前記第一取付ブラケットが、一対の第一板状体によって構成され、
   　前記一対の第一板状体が、それぞれ前記作業アームの長手方向に沿って、前記作業アームの基端部上面に固定されてなり、
   　前記プレート板が、前記一対の第一板状体におけるそれぞれの後端側端縁及び前記作業アームの基端部における端面に固定されてなり、
   　前記第二取付ブラケットが、一対の第二板状体によって構成され、
   　前記一対の第二板状体が、前記プレート板における前記作業アームに固定された面とは反対側の面に、前記一対の第一板状体における面と略平行に固定されてなることを特徴とする建設機械の作業アーム。
2. 　前記一対の第二板状体間の間隔が、前記一対の第一板状体間の間隔よりも、幅広に構成されてなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の建設機械の作業アーム。

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