JP2002097667A - 建設機械の旋回フレーム構造およびその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建設機械における旋回フレームの左右のサイ
ドデッキを、メインフレームに締結手段により装着する
ようにして、旋回フレームの軽量化，組立工程とその準
備工程での作業の向上を図る建設機械の旋回フレーム構
造およびその組立方法を提供する。 【解決手段】 旋回装置を介して下部走行フレームに取
付けられるメインフレーム１０と、このメインフレーム
１０の左右方向に張出して設けられるサイドデッキ１
１，１２よりなる建設機械の旋回フレーム４であって、
前記サイドデッキ１１，１２には前記メインフレーム１
０のサイドデッキ取付面に対して平行な取付座板１３ａ
〜１３′ａを設けられ、そのサイドデッキの取付座板１
３ａ〜１３′ａと前記メインフレーム１０のサイドデッ
キ取付面とを、そのメインフレーム側に設けられる基準
に合わせて締結固着手段によって固着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベルに代
表される建設機械の上部旋回フレームにかかるものであ
って、詳しくは油圧ショベルのようにメインフレームの
両側に左右サイドデッキを備える構造の建設機械の旋回
フレーム構造およびその組立方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧ショベルに代表される建設
機械における上部旋回フレームは、大別するとメインフ
レームと左右のサイドデッキから成り立っている。この
ような構成にあってメインフレームは、下部走行フレー
ムに旋回装置を介して取付けられ、前部に作業機を取付
けて支持するとともに、エンジン等の駆動機を後部に搭
載するようにされている。そして、左右のサイドデッキ
は、前記メインフレームに取付けられて、キャブや燃料
タンクその他の機器を上部に搭載できる構成となってい
る。

【０００３】図８に従来の油圧ショベルの旋回フレーム
の構造を表わす全体斜視図が示され、図９（ａ）および
（ｂ）にメインフレームに対するサイドデッキ構成のビ
ーム端部接続態様を表わす斜視図が、それぞれ示されて
いる。これらの図によって示されるように、前述の油圧
ショベルにおける旋回フレーム１００は、メインフレー
ム１０１，左右のサイドデッキ１０２，１０３を、各々
サブアセンブリとして溶接構成されたものを、溶接工程
でメインフレーム１０１を基準にして溶接して旋回フレ
ームに組立られている。すなわち、サイドデッキ１０
２，１０３は、いずれも横方向に複数本のビーム部材１
０５，１０５′，１０６，１０６′とその外周を囲むよ
うに設けられた外枠部材１０７，１０７′によって構成
されるのが一般的である。また、その外枠部材１０７，
１０７′は、衝突時の保護機能を兼ねていることが多
い。

【０００４】従来の技術では、前記ビーム部材１０５，
１０５′，１０６，１０６′のメインフレーム１０１へ
の取付部は、メインフレームのメインビーム（縦板）１
０１ａに突合されて隅肉溶接が行われるか（図９（ｂ）
参照）、メインフレームの基板１０１ｂに載った部分と
メインビーム１０１ａとの接合部を溶接で固定する方法
（図９（ａ）参照）が一般的である。このように組立て
られた旋回フレームは、組立工程に送られ、下部走行フ
レームと組立て、作業機，エンジンなどの搭載を経て完
成車とされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、生産・組立
工程としては、メインフレーム１０１とサイドデッキ１
０２，１０３は、各々サブアセンブリが可能な構造とな
っているにもかかわらず、メインフレーム１０１とサイ
ドデッキ１０２，１０３の結合が溶接にて行なわれてい
るため、次工程の組立ラインに送られる前に溶接されて
おらねばならず、旋回フレーム完成品として組立ライン
に投入されている。したがって、溶接加工ライン，組立
ラインが大型化すると同時に、組立ライン投入待ちの仕
掛り品保管場所にも大きなスペースが必要になるという
問題点がある。

【０００６】また、サイドデッキ１０２，１０３は、メ
インフレーム１０１より左右に張出した構造になるの
で、その取付溶接部が疲労強度の上で制約となるため
に、この溶接強度確保の点から厚肉化されている。その
結果、サイドデッキ１０２，１０３自体が有する剛性
は、本来の要求値に対して十二分に大きくされる。した
がって、全体の質量が大になるという問題がある。さら
に、メインフレーム１０１に対して左右のサイドデッキ
１０２，１０３を溶接によって結合される構造であるの
で、その溶接加工によって歪みが発生しやすく、そのた
めに、溶接後においてサイドデッキの姿勢を矯正する作
業を必要とする。当然、作業工数が多くなり生産コスト
の増加につながるという問題もある。

【０００７】そのほかに、旋回フレームの溶接加工完了
後、組立待機個所に搬送する工程では、全体が大型であ
るために、その搬送ラインも広いスペースを必要とし、
他の作業との関連で不都合なことが多いという問題点も
ある。

【０００８】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、油圧ショベルに代表される建設機
械における旋回フレームについて、左右のサイドデッキ
をメインフレームに締結手段により装着することで、旋
回フレームの質量の軽量化，組立工程並びにその準備工
程での作業性の向上を図る、建設機械の旋回フレーム構
造およびその組立方法を提供することを目的とするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述さ
れた目的を達成するために、第１発明による建設機械の
旋回フレーム構造は、旋回装置を介して下部走行フレー
ムに取付けられるメインフレームと、このメインフレー
ムの左右方向に張出して設けられるサイドデッキよりな
る建設機械の旋回フレーム構造であって、前記サイドデ
ッキには前記メインフレームのサイドデッキ取付面に対
して平行な取付座面を設けられ、そのサイドデッキの取
付座面と前記メインフレームのサイドデッキ取付面と
を、そのメインフレーム側に設けられる基準に合わせて
締結固着手段によって固着されていることを特徴とする
ものである。

【００１０】本発明によれば、サイドデッキをメインフ
レームに対して、ボルトなどの締結固着手段によって組
立ラインで組付け可能な構造とすることにより、従来の
ようなメインフレームアセンブリとサイドデッキアセン
ブリの溶接工程が不要となる。また、組立ラインには各
々を個別のアセンブリとして投入できるので、組立ライ
ン投入待ちの仕掛品保管スペースが少なくて、占有場所
を小さくできる。さらに、メインフレームにサイドデッ
キを溶接にて組付けていたことによるサイドデッキの溶
接強度による板厚の制約（必要以上の板厚とされてい
た）をされない構造とすることが可能になり、その結
果、構造物としての強度のみで板厚を決定できるから、
軽量化を図ることができる。さらに、メインフレームと
サイドデッキとの組立後における歪み矯正などの処理が
なくなるので、作業工程が低減され、生産性の向上を図
ることができる。など多くの効果を奏するのである。

【００１１】さらに、第１発明において、左右のサイド
デッキは、それぞれ前後方向に複数個に分割される構造
であるのがよい。こうすると、分割されるサイドデッキ
に、搭載される機器をサブ組立ラインにおいて予め組立
てた後、メインの組立ラインにおいて相互に組付けるこ
とにより、組立工数の低減を図ることができるという効
果がある。また、サイドデッキの分割によって組立ライ
ンへの投入用搬送機器の小型化などが可能になる。

【００１２】また、第１発明において、前記サイドデッ
キのメインフレームに対する取付部は、サイドデッキを
構成する板材を曲げ加工して取付座面が形成されている
のがよい。こうすることにより、強度的に最も弱い部分
の溶接をなくすることができる。また、溶接部の疲労強
度に制約されない構造とすることができるので、板厚寸
法を従来に比較して薄肉、軽量化できるという効果を奏
する。

【００１３】次に前記第１発明の建設機械の旋回フレー
ム構造に適用される第２発明の建設機械の旋回フレーム
の組立方法は、旋回装置を介して下部走行フレームに取
付けられるメインフレームと、このメインフレームの左
右方向に張出して設けられるサイドデッキよりなる建設
機械の旋回フレーム構造の組立方法であって、前記サイ
ドデッキには前記メインフレームのサイドデッキ取付面
に対して平行な取付座面を設けておき、そのサイドデッ
キの取付座面と前記メインフレームのサイドデッキ取付
面との結合に際して、メインフレーム側に設けられる基
準に前記サイドデッキの取付座の一部を合わせて締結固
着手段によって締結して固着されることを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、旋回フレームを構成する
メインフレームに対して両サイドデッキを、溶接による
組付け作業を行なわず、個別に搬送して組立ラインにお
いてボルトなどの締結固着手段でもって組立てるように
するので、前記第１発明におけると同じ作用効果を奏す
ることになる。そして、両サイドデッキは、それぞれ完
成品として組立ラインに投入されて締結固着手段によっ
て組みたてられることから、その製作工程で溶接に伴な
う加工歪みの除去などが単体で行え、組立時には、メイ
ンフレーム側に設けられるサイドデッキ取付の基準に、
サイドデッキの取付座面の一部を合わせて締結固着すれ
ばよいので、作業性を著しく向上させることが可能にな
る。また、既に部品として完成されているメインフレー
ムに組立時に、従来のように溶接に伴なう歪みの矯正な
ど過度な負荷を与えないのでより精度を高め得るという
利点がある。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、第１発明による建設機械の
旋回フレーム構造について、第２発明にかかるその組立
方法とともに具体的な実施の形態につき、図面を参照し
つつ説明する。なお、この実施例は油圧ショベルにおけ
る上部旋回フレームについて記載されている。

【００１６】図１に油圧ショベルの全体斜視図が、図２
に本実施例による油圧ショベルの旋回フレームの分解斜
視図が、図３（ａ）（ｂ）にサイドデッキとメインフレ
ームとの取付要部の分解斜視図，（ｃ）取付要部拡大図
が、それぞれ示されている。

【００１７】この実施例の油圧ショベル１は、中規模の
能力を備えるものであって、履帯走行式の走行体２と、
この走行体２の下部走行フレーム３上に旋回装置（図示
せず）を介して設けられる旋回フレーム４と、その旋回
フレーム４上で前部に搭載付設される作業機５と、旋回
フレーム４上で後部に搭載されるエンジン６並びに前部
の運転室７，燃料タンク８などで構成されている。

【００１８】このような油圧ショベル１における旋回フ
レーム４は、下部走行フレーム３上に旋回装置を介して
取り付けられるメインフレーム１０を基準にしてその両
側にサイドデッキ１１，１２が付設され、メインフレー
ム１０の前端部に作業機５のブーム５ａ基端部がピン連
結され、かつ起伏シリンダ（ブームシリンダ）５ｂによ
ってブーム５ａが起伏できるように支持されている。そ
して、前記メインフレーム１０の後部にエンジン６が取
付けられている。このようなメインフレーム１０の両側
に付設されているサイドデッキ１１，１２のうち一方の
サイドデッキ１１には、前部位置に運転室７が、中間部
にエアクリーナなどの機器が、後部位置にラジエータ
（いずれも図示せず）がそれぞれ搭載されている。ま
た、他方のサイドデッキ１２には前部位置から後方へバ
ッテリーケース、作動油・燃料油のタンク（図示せず）
が搭載され、後部に外装ケースが取付けられている。

【００１９】このように各種機器を搭載する旋回フレー
ム１は、図２によって示されるように、中央に位置する
メインフレーム１０に対して、左右のサイドデッキ１
１，１２が独立して形成され、メインフレーム１０にお
ける基板１０ａ上に左右所定の間隔で平行して配設され
ている左右のメインビーム１０ｂ，１０ｂの外側面にサ
イドデッキ１１，１２を、それぞれボルトによる締結で
一体に組立てられるように構成されている。

【００２０】それら左右のサイドデッキ１１，１２は、
いずれも所要寸法で長方形に、各部を鋼板からプレス曲
げ加工された部材でもって溶接枠組構造で形成されてい
る。そして、これらサイドデッキ１１，１２の長手方向
で複数個所にて配置される各ビーム１３，１３′，１
３″は、その基端部に前記メインフレーム１０のメイン
ビーム１０ｂ外側面に対する取付座板１３ａ，１３′
ａ，１３″ａが直交して溶接で固着されている。それら
取付座板１３ａ，１３′ａ，１３″ａにはいずれも締結
用のボルト穴１３ｂが、メインビーム１０ｂに設けられ
る取付穴１６と対応して穿設されている。

【００２１】それらビーム１３，１３′，１３″の基端
部に設けられる取付座板１３ａ，１３′ａ，１３″ａ
は、メインフレーム１０のメインビーム１０ｂ外面に対
して取付座板１３ａ（１３′ａ，１３″ａ）の面（本発
明の取付座面）を当てがってボルト１５によって締結さ
れる。そして、この取付座板１３ａ（１３′ａ，１３″
ａ）は、その下端面１３ｄをメインフレーム１０の基板
１０ａ上面（メインビーム１０ｂと基板１０ａとの接合
部外側に位置する縁部の上面）に接触させて位置決めで
きるように関係付けられる。言い換えれば、基板１０ａ
上面を基準にして所定位置で締結固着する。なお、この
場合、メインフレーム１０におけるメインビーム１０ｂ
と基板１０ａとの溶接部での溶接ビード１０ｃに接触す
るおそれのあるときは、ビームの取付座板１３ａ（１
３′ａ，１３″ａ）における下端の一部を切削いで溶接
ビード１０ｃとの接触を避けるようにすればよい（図3
（ｃ）参照）。

【００２２】このように構成されるサイドデッキ１１，
１２は、その上部に搭載される機器の形状構造並びに荷
重に応じてメインフレーム１０に対する取付座板１３
ａ，１３′ａ，１３″ａを備えるビーム１３，１３′，
１３″を配置されたものにして、溶接工程においてサブ
アセンブルされる。すなわち、負荷が大きく作用する部
分でのビーム１３″としては、例えば図３（ｂ）によっ
て示されるような溝型断面に形成されたものを採用し、
その他のビーム１３，１３′については、例えば図３
（ａ）によって示されるようなＬ型断面に形成されたも
のを採用するなど負荷に対応して配置され、それぞれに
応じた寸法の取付座板が付設される。溶接加工を施した
後は、機器その他の取付穴などを機械加工して製品とさ
れる。

【００２３】一方、メインフレーム１０は、周知の手段
で所要構造に溶接加工されてから、所要の歪み取りなど
矯正を行なって作業機や旋回装置など組立に必要な機械
加工を行い、製品となる。もちろん、側部にはサイドデ
ッキ１１，１２の取付穴１６が設けられる。

【００２４】こうしてサブアセンブルされたサイドデッ
キ１１，１２並びにメインフレーム１０は、それぞれ個
々に組立ラインへの投入待機保管場所に送られて管理さ
れる。この状態では、サイドデッキ１１，１２およびメ
インフレーム１０が別個の状態であるから、待機保管場
所への搬送に際しても嵩張ることなく取扱うことができ
る。そして、保管場所においても、従来のように嵩張ら
ないので狭いスペースで保管できることになる。

【００２５】このようにされたメインフレーム１０およ
びサイドデッキ１１，１２は、油圧ショベルのメイン組
立ラインに投入され、まずメインフレーム１０を既に組
立てられている走行体の走行フレーム上の旋回装置に周
知の手段で取付られる。その後に左右のサイドデッキ１
１，１２をメインフレーム１０に対してそれぞれ前述の
ようにして取付座板１３ａ，１３′ａ，１３″ａを当て
がってボルト１５で締結固定されて組立られる。こうし
て組立作業を行なえば、旋回フレームを走行フレームに
取付ける作業を行なうに際して、従来のようにサイドデ
ッキが取付けられた状態の旋回フレームを旋回装置上に
ボルト締結するような、組付けのために旋回フレームの
下に潜り込んでボルト締結するような条件のよくない作
業から解放されるので、作業効率を高めることができる
のである。

【００２６】図４および図５に、サイドデッキにおける
ビームの取付部の他の実施例斜視図が示されている。

【００２７】図４に示されるビーム１４の取付座板１４
ａは、メインフレーム１０のメインビーム１０ｂ外面に
対して当接する面と基板１０ａに対して当接する面との
二面に形成され、ビーム１４に作用する負荷を基端部で
横方向と上下方向とで受支できる構造とされ、ボルト１
５によって締結固定されるようになっている。この構造
の場合は、メインフレーム１０における基板１０ａの上
面を基準にして、取付座板１４ａの下側の座面１４ｃ
を、メインフレームに対して取付けるようにできる。な
お、この場合はメインフレーム側での溶接ビードに対し
て、取付座板１４ａの屈曲部で接触しないように形成す
るのがよい。このような構造にすれば、負荷の大きい部
位に設けて効果的である。

【００２８】また、図５に示されるビーム１７は、メイ
ンフレーム１０の取付面に対する取付座部１７ａをビー
ム部材の一部を折曲げ加工によって形成されているもの
である。このビーム１７の取付座部１７ａにおいては、
ビーム１７端に直交して形成され、メインフレーム１０
のメインビーム１０ｂに対して平行する取付面とされて
いる。このように構成されるビーム１７は、前述のビー
ム１３などのように取付座板１３ａとビーム１３との上
部接合個所のように、強度的に最も弱い部分の溶接をな
くすことができる。すなわち、ビームに下向きの負荷が
かかる場合、最大引張応力を発生するビーム上面部に溶
接線が存在しないので、溶接部の疲労強度に制約されな
い構造とすることができる。これにより、構成部材の板
厚を溶接強度上の制約でなく，構造物としての強度のみ
で決定することが可能となる。したがって、従来構造の
サイドデッキにおけるビームに比較してより薄肉・軽量
化を図ることができる。

【００２９】図６に、分割構造にされたサイドデッキの
一実施例を表わす斜視図が示されている。

【００３０】図６に示されるのは、分割構造のサイドデ
ッキ２０であって、搭載する機器などの質量や形状など
に対応してそれぞれの支持する部位に合わせて分割され
ている。この図に示される構造は、運転室搭載側のサイ
ドデッキで、前部フレーム２１と中央部フレーム２２お
よび後部フレーム２３に分割されている。そして、中央
部フレーム２２が最も搭載する負荷が大きい部位で、そ
のために、寸法的に大きいビーム２２ａ，２２ｂを所要
の間隔で配された構造になっている。前部フレーム２１
はその中央部フレーム２２に接続して支持されるように
構成されており、接続には接合する端部に取付片２４，
２４ａを設けて、両者をボルトで接続するようにされて
いる。また、中央部フレーム２２および後部フレーム２
３には、それぞれメインフレームの取付面に対する取付
座２５，２６がビーム２２ａ，２２ｂ並びにビーム２３
ａ，２３ａと直交するようにして板曲げ構造で設けられ
ている。この板曲げ構造の取付座２５，２６としては、
例えば前記図５で例示したような構造とされる。それら
取付座２５，２６には、いずれもメインフレームに対す
る取付用のボルト穴が設けられる。図中符号２７で表わ
す外枠は、前記前部フレーム２１に設けられた外枠部２
１ａと連結して後部フレーム２３のビーム２３ａ，２３
ａ先端部に取付けられる。また、前部フレームの外枠部
２１ａは中央部フレーム２２のビーム２２ａ，２２ｂ先
端に取付けられる。なお、他方のサイドデッキは同様趣
旨で構成されるので省略している。

【００３１】このように分割構成されるサイドデッキ２
０の場合は、それぞれを製作後、サブ組立工程で搭載さ
れる機器を上部に組立てて待機保管場所に運び込み、メ
イン組立ラインに投入して先に組みたてられるメインフ
レームに対して、その所定の位置に、分割されたサイド
デッキの所要の部位をボルト締結して組付け、順次前後
方向に各部位を組立てるようにする。

【００３２】このようにサイドデッキを分割構造とする
ことにより、運転室や燃料タンクのような重量物を搭載
する部位と、単に防塵や外観上の目的で外装部材が搭載
される部位など要求負荷に対応する強度を備えた構造の
ものに分割して作成し、これらを組合わせるようにすれ
ば、組立ラインをさらに簡略化することができると同時
に、要求負荷に応じた最適設計とすることで、更に軽量
化を図ることができるのである。

【００３３】また、軽量化を図る手段として、例えば図
７にビームの他の実施例を示す図で表わされるように、
ビーム２２ａ〜２３ａを鋼板を折曲げ加工して、その基
端部を外向きに屈曲した部分が取付座（２５，２６）と
なるようにすれば、上側の外向き折曲げ部２７，２７を
上に別途板材を重ねて溶接することにより、ボックス型
のビームにして薄い板で強度の高い部材とすることがで
きる。

【００３４】以上の説明では、油圧ショベルにおける旋
回フレームについて説明したが、本発明の趣旨に則すれ
ば、この他に上部旋回フレームを備える建設機械（走行
機能を備える）に採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、図１に油圧ショベルの全体斜視図であ
る。

【図２】図２は、本実施例による油圧ショベルの旋回フ
レームの分解斜視図である。

【図３】図３（ａ），（ｂ）はサイドデッキとメインフ
レームとの取付要部の分解斜視図，（ｃ）は取付要部拡
大図である。

【図４】図４は、サイドデッキにおけるビームの取付部
の他の実施例斜視図である。

【図５】図５は、サイドデッキにおけるビームの取付部
の他の実施例斜視図である。

【図６】図６は、分割構造にされたサイドデッキの一実
施例を表わす斜視図である。

【図７】図７は、ビームの他の実施例を示す図である。

【図８】図８は、従来の油圧ショベルの旋回フレームの
構造を表わす全体斜視図である。

【図９】図９（ａ），（ｂ）は、従来のメインフレーム
に対するサイドデッキ構成のビーム端部接続態様を表わ
す斜視図である。

【符号の説明】

１ 油圧ショベル ３ 下部走行フレーム ４ 旋回フレーム ５ 作業機 ７ 運転室 １０ メインフレーム １０ａ メインフレームの基板 １０ｂ メインビーム １１，１２ サイドデッキ １３，１３′，１３″，１４，１７、２２ａ，２２ｂ，
２３ ビーム １３ａ，１３′ａ，１３″ａ、１４ａ，１７ａ 取付
座板 １５ ボルト １６ 取付穴 ２０ 分割されたサイドデッキ ２１ 前部フレーム ２２ 中央部フレーム ２３ 後部フレーム ２４，２４ａ 取付片 ２５，２６ 取付座

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋回装置を介して下部走行フレームに取
   付けられるメインフレームと、このメインフレームの左
   右方向に張出して設けられるサイドデッキよりなる建設
   機械の旋回フレーム構造であって、前記サイドデッキに
   は前記メインフレームのサイドデッキ取付面に対して平
   行な取付座面を設けられ、そのサイドデッキの取付座面
   と前記メインフレームのサイドデッキ取付面とを、その
   メインフレーム側に設けられる基準に合わせて締結固着
   手段によって固着されていることを特徴とする建設機械
   の旋回フレーム構造。
2. 【請求項２】 前記左右のサイドデッキは、それぞれ前
   後方向に複数個に分割される構造である請求項１に記載
   の建設機械の旋回フレーム構造。
3. 【請求項３】 前記サイドデッキのメインフレームに対
   する取付部は、サイドデッキを構成する板材を曲げ加工
   して取付座面が形成されている請求項１または２に記載
   の建設機械の旋回フレーム構造。
4. 【請求項４】 旋回装置を介して下部走行フレームに取
   付けられるメインフレームと、このメインフレームの左
   右方向に張出して設けられるサイドデッキよりなる建設
   機械の旋回フレーム構造の組立方法であって、前記サイ
   ドデッキには前記メインフレームのサイドデッキ取付面
   に対して平行な取付座面を設けておき、そのサイドデッ
   キの取付座面と前記メインフレームのサイドデッキ取付
   面との結合に際して、メインフレーム側に設けられる基
   準に前記サイドデッキの取付座の一部を合わせて締結固
   着手段によって締結して固着されることを特徴とする建
   設機械の旋回フレームの組立方法。