JP2003306296A - 筒型構造体の伸縮機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 標準型の油圧シリンダを使用して、座屈強度
を低下させず、合理的に構成できる筒型構造体の伸縮機
構を提供する。 【解決手段】 入子式の筒型構造体における伸縮機構で
あって、ベースブーム１１（外筒）と可動ブーム１２
（内筒）との内部にブーム伸縮シリンダ２０が配置さ
れ、そのブーム伸縮シリンダ２０の一端をベースブーム
１１端に、そのブーム伸縮シリンダ２０の他端を可動ブ
ーム１２内端に、それぞれ取付けられ、前記ブーム伸縮
シリンダ２０の少なくとも最大ストローク伸長時にシリ
ンダのヘッド２１ｂ側を支持するシリンダ保持手段３０
を設けて可動ブーム１２（内筒）に保持される構成であ
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、主として揚重作業
機械などに用いられる伸縮機能を備えた構造体に係るも
のであって、詳しくは伸縮駆動を行わせる流体圧シリン
ダを合理的に内蔵して安定状態で伸縮作動できるように
された筒型構造体の伸縮機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、クレーンなど揚重作業を行う作業
機にあっては、吊荷を移動させる作業状況に応じて、吊
荷を支持するブームが伸縮する構造の作業機械が汎用さ
れている。とりわけ、移動式のクレーンなどにあって
は、移動時におけるブームの収縮が必要であることか
ら、伸縮式のブームが用いられている。そのために、走
行体上の上部旋回体に装備される伸縮式のブームについ
ては、既に多くの技術が提案され、実施されている。

【０００３】その従来技術としては、主に箱型構造にさ
れた筒体を入れ子式に組合されて、その内部に伸縮する
ための駆動機として主に油圧シリンダが組み込まれて用
いられている。その油圧シリンダを駆動機として使用す
る場合、ブームの伸縮長さを大きくするには、当然のこ
とながら油圧シリンダの最大ストロークが大きい（長
い）ものを採用することになる。そうすると、例えば、
図７に示されるように、油圧シリンダ１００のシリンダ
本体１０１並びにピストンロッド１０２（以下、単にロ
ッド１０２という）の断面サイズを大きくするととも
に、ロッド１０２が最大ストローク突き出された状態で
の最小保持支点間距離Ｌを大きくして、座屈防止を図っ
ている。

【０００４】また、図８（ａ）（ｂ）によって示される
ように、伸縮ブーム１１０における内外筒の伸縮を行う
駆動機として、トラニオン型の油圧シリンダ１０５を組
み込んで、その油圧シリンダ１０５のロッド１０６先端
をベースブーム１１１（外筒）の基端側に連結して、シ
リンダボトム１０７を可動ブーム１１２（内筒）の先端
部側に連結され、かつトラニオン部分１０８をその可動
ブーム１１２の後端部寄りにて支持させる構成のものが
ある。こうすると、前記従来例に較べて油圧シリンダの
径を小さくできる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術による伸縮式のブームにあっては、前記標準構造の油
圧シリンダ１００を用いる場合、座屈防止のために、そ
の油圧シリンダ１００のロッド１０２径やシリンダ本体
１０１の口径を大きくし、かつ最大ストロークエンドで
のシリンダ本体１０１の端部からピストンの後部までの
距離（最小保持支点間距離Ｌ）を長くすることが必要に
なって、全体的に大型化する。したがって、重量が増
し、高価になるという問題点がある。

【０００６】また、前記図８（ａ）（ｂ）によって示さ
れるようなトラニオン型の油圧シリンダ１０５を採用す
る場合、シリンダボトム１０７側が内筒（可動ブーム１
１２）に装着されるために、重量の大きいものがブーム
の先端側に位置することになって、全体構成上不利であ
る。また、標準シリンダと異なった特殊型となるため
に、高価となる。さらに、油圧シリンダ１０５への高圧
配管１０９を内筒（可動ブーム１１２）先端近くまで配
管する必要が生じ、その高圧配管１０９を小さい半径で
曲げる必要が生じることから取りまわしが難しく、ブー
ムの伸縮作動に対応させる必要上可動部があり、飛び跳
ねるために損傷しやすい、というような多くの問題点が
ある。しかも、高圧配管が長くなるので、当然高価にな
るという経済的な問題点もある。

【０００７】さらに、前記のトラニオン型の油圧シリン
ダ１０５による場合、標準型の油圧シリンダ１００に較
べてシリンダ本体をボトム１０７と先端部のトラニオン
部分１０８とで内筒に支持できるので、必要限でのシリ
ンダ径にして軽量化と合理性を求めることになるので、
今度はロッド１０６の径が細くなって最大ストローク伸
長されるとロッド１０６部分での座屈強度が低下すると
いう問題点が生じる。

【０００８】このほかに、流体圧シリンダの作動に合わ
せて操作される移動体とその流体圧シリンダとの相対的
平衡関係を維持させる手段としては、例えば特開平４−
１６５１６５号公報によって開示されているように、エ
アシリンダによってテーブルなどをスライドさせる機構
が知られている。このスライド機構では、そのエアシリ
ンダの軸線に平行するガイドレールを移動体（テーブ
ル）側に設けて、シリンダの取付く側に前記ガイドレー
ルと係合して回転自在なガイドローラが配置され、シリ
ンダが作動してそのロッドを進退させると、そのロッド
に接続されるガイドレール付きのテーブルが円滑にスラ
イドできる構成とされたものが記載されている。

【０００９】しかしながら、この種のスライド機構にあ
っては、ストロークの短い構造において有効であるが、
前述のようなストロークが長くて常時軸線に対して曲げ
力が作用するような構造のもの、例えば揚重作業機のよ
うに作業の状況に応じて伸縮する構造物（ブーム）の先
端部に吊荷による負荷が作用する状態で伸縮操作がなさ
れるような構造物においては、前記のスライド機構をそ
のまま転用することは機構上困難である。

【００１０】本発明は、前述のような問題点を解決する
ためになされたもので、標準型の油圧シリンダを使用し
て、座屈強度を低下させず、合理的に構成できる筒型構
造体の伸縮機構を提供することを目的とするものであ
る。

【００１１】

【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、本発明による筒型構造体の
伸縮機構は、入子式の筒型構造体における伸縮機構であ
って、外筒と内筒との内部に流体圧シリンダが配置さ
れ、その流体圧シリンダの一端を外筒端に、その流体圧
シリンダの他端を内筒内端に、それぞれ取付けられ、前
記流体圧シリンダの少なくとも最大ストローク伸長時に
シリンダヘッド側を支持するシリンダ保持機構を設けて
内筒に保持されることを特徴とするものである（第１発
明）。

【００１２】本発明によれば、内外筒の組合せによる入
子式の筒型構造体において、その内部に配置される伸縮
駆動用の流体圧シリンダが、そのシリンダヘッド側で内
筒に保持されるシリンダ保持機構によって支持されるの
で、その流体圧シリンダの作動によって内筒が伸縮する
際に、駆動機である前記流体圧シリンダはボトムとシリ
ンダヘッド乃至中間部とをシリンダ保持機構によって保
持されるので、標準型の流体圧シリンダを使用しても座
屈強度を低下させることなく円滑に伸縮作動を行わせる
ことができる。したがって、流体圧シリンダを大型化し
たり、高価な特殊構造のものを必要としないので、コス
ト削減が可能になるという効果が得られる。

【００１３】前記第１発明において、前記筒型構造体内
に配置される流体圧シリンダは、そのシリンダボトムを
外筒の基端側に、ロッド先端部を内筒の先端部側に、そ
れぞれ接続され、シリンダヘッド部をシリンダ保持機構
により内筒の一端部側に摺動可能な状態で保持される構
成であるのがよい（第２発明）。こうすると、流体圧シ
リンダが作動して内筒を伸縮させるとき、そのシリンダ
はボトム側とヘッド部とが筒型構造体によって支持され
ているので、内筒の外筒に対する最大変位時、流体圧シ
リンダのストロークエンドに近付いても支持条件が変わ
ることなく保持されてシリンダの座屈が防止され、標準
型のシリンダを用いて合理的に伸縮駆動を行えるという
効果を奏する。また、このように構成されることによ
り、高圧配管を固定部に装着できて、配管長さも短くで
き、しかも配管に可動部がないので、工作性がよく信頼
性を高め得る。もちろん、コストダウンを図ることがで
きる。さらに、内筒の先端部にはシリンダのロッド側が
位置することになるので、先端側の自重量が軽くなり、
構造的に有利であるという効果が得られる。

【００１４】前記シリンダ保持機構は、シリンダヘッド
部に主体を取付けられ、その主体の少なくとも上下に内
筒と接して摺動する摺動片が取付けられているのがよい
（第３発明）。こうすることによって、流体圧シリンダ
のシリンダ本体をボトム側とヘッド側とで筒型構造体に
支持されるので、標準型シリンダを使用して伸縮作動中
に振れることが防止され、円滑な作動が行えるととも
に、シリンダの最大ストローク伸長時においての座屈防
止を図ることができる。また、構造・取付け作業も簡単
であって、安価にまとめることができるという利点があ
る。

【００１５】前記第１発明または第２発明において、シ
リンダ保持機構は、内筒が外筒から最前進した状態で、
流体圧シリンダのシリンダヘッド部外周を取囲んで保持
するように、当接部にスライドシューを備える保持片を
内筒の後端部内面に複数配設される構成であるのがよい
（第４発明）。このように構成することで、流体圧シリ
ンダを安定状態に保持して筒型構造体を円滑に伸縮作動
させることができる。なお、この構成とする場合、前記
保持片はシリンダへの高圧配管の配設位置に当らないよ
うにして設けられることで、スライドシューによりシリ
ンダ本体外周を摺動保持させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明による筒型構造体の
伸縮機構の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつ
つ説明する。

【００１７】図１には本発明に係る筒型構造体の伸縮機
構の一実施形態を表わす図が示されている。図２には筒
型構造体の本実施形態である伸縮ブームの一部縦断正面
図（ａ）と平断面図（ｂ）が示されている。図３にはシ
リンダ保持機構の正面図が、図４には図３のＡ−Ａ視断
面図が、それぞれ示されている。

【００１８】この実施形態の筒型構造体の伸縮機構とし
ては、その一具体例として図１に示されるように、移動
式の土砂搬出装置における伸縮ブーム（本発明の筒型構
造体に相当する）に用いられた伸縮機構について説明す
る。

【００１９】まず、移動式の土砂搬出装置１は、履帯走
行式の下部走行体２上に旋回手段を介して取付けられる
上部旋回体３に、四節平行リンク構造のブーム支持機構
５によって伸縮ブーム１０が支持され、この伸縮ブーム
１０の先端に枢支されるバケット吊下げ枠７を介してバ
ケット６が昇降可能に吊下げられている。そのバケット
６は、上部旋回体３の後部に搭載されるウインチ８か
ら、前記伸縮ブーム１０の後端部に取付くガイドシーブ
９を経て伸縮ブーム１０の上側を通り、その伸縮ブーム
１０の先端部で枢支されているバケット吊下げ枠７など
に付設される複数のガイドシーブにより案内されて、前
記ウインチ８により操作されるワイヤロープＲによって
昇降ならびに開閉自在にされている。

【００２０】伸縮ブーム１０を支持する前記ブーム支持
機構５は、基端を上部旋回体３に設けられる支持フレー
ム（図示省略）に枢支される所要寸法の主部材５ａと、
この主部材５ａに平行して配される副部材（シリンダ）
５ｂとで、伸縮ブーム１０を水平に保持して前記バケッ
ト６を吊下げ支持できるようにされ、さらに起伏シリン
ダ５ｃによって上部旋回体３と前記伸縮ブーム１０とを
接続して、その伸縮ブーム１０を起伏できるようにされ
ている。

【００２１】前記伸縮ブーム１０は、ベースブーム１１
（本発明の外筒に対応）と可動ブーム１２（本発明の内
筒に対応）との組み合わせ構造にてなり、その可動ブー
ム１２をベースブーム１１の先端開口部１１ａから前方
に伸縮できるようにして、ベースブーム１１と可動ブー
ム１２との内部にブーム伸縮用の油圧シリンダ２０（以
下、ブーム伸縮シリンダ２０という）が設けられてい
る。なお、前記ベースブーム１１および可動ブーム１２
は、角型断面の筒体に形成され、そのベースブーム１１
の下面中間部に前記ブーム支持機構５を構成する各部材
の上端部が接続される支持ブラケット１４が設けられて
いる。

【００２２】前記ベースブーム１１の開口部１１ａの内
部には、可動ブーム１２を摺動自在に保持するために、
可動ブーム支持部材１５が付設されている。その可動ブ
ーム支持部材１５は、基本的に可動ブームの上下および
左右両側面と接して嵌め合い軸芯線を合致させて摺動で
きるように、軸線方向に所要の間隔でそれぞれ前後二箇
所に設けられている。なお、軸芯線ａを合致させるに
は、必要に応じてシムなどが用いられる。

【００２３】このように組み合わせられる伸縮ブーム１
０の内部に配設されるブーム伸縮シリンダ２０は、その
シリンダ本体２１のボトム２１ａに取付くボトム取付片
２２をベースブーム１１の基端内部に設けられる支持部
１１ｂと取付ピン１７によって連結され、シリンダロッ
ド２３（以下，単にロッド２３という）の先端部を可動
ブーム１２の内先端部で連結ピン１８によって連結さ
れ、そのブーム伸縮シリンダ２０の軸芯が伸縮ブーム１
０の軸芯線ａ上にほぼ合致するように取付けられる。な
お、ベースブーム１１に対して可動ブーム１２の断面寸
法は所定寸法に整えて形成されている。

【００２４】このようにされるブーム伸縮シリンダ２０
は、そのシリンダ本体２１の先端を前記可動ブーム１２
の内部でシリンダ保持手段３０（本発明のシリンダ保持
機構に相当）によって保持されて、可動ブーム１２の前
進後退動作に際して軸芯を前記状態に維持されるように
なされている。

【００２５】そのシリンダ保持手段３０は、図３および
図４に示されるように、シリンダ本体２１の前端部に締
結固着されて軸芯を一定に保持させる保持部材３１と、
この保持部材３１を前記可動ブーム１２の内面（上下
面）に対して摺動自在に当接して保持させるための摺動
片３６とで構成されている。なお、前記摺動片３６につ
いては、必要に応じて四方に配置するようにしてもよ
い。

【００２６】前記保持部材３１は、下半部を二股状に形
成された適宜厚さの板材で、上半部に前記ブーム伸縮シ
リンダ２０のロッド２３が貫通するロッド挿通孔３２と
その軸芯と同心円上にシリンダ本体２１への取付孔３３
が複数個設けられて、前面に補強リブ３４を一体に設け
たものであり、上頂部と二股にされた下端部とに、それ
ぞれ取付座３５，３５'が形成され、それら取付座３
５，３５'には摺動片３６がそれぞれ取付けられてい
る。その摺動片３６は、例えばＭＣナイロンなど、機械
的強度が高くて自己潤滑性のある材料にて形成され、保
持部材３１をシリンダ本体２１の前端にボルト締着され
た状態で、軸芯をブームの軸芯線ａに合わせるように高
さ寸法をシムなどで調整して前記取付座３５，３５'に
取り付けられている。

【００２７】このように構成される伸縮ブーム１０で
は、その内部に前述の要領で組み込まれるブーム伸縮シ
リンダ２０がベースブーム１１にシリンダ本体２１のボ
トム２１ａが連結されているので、そのブーム伸縮シリ
ンダ２０のヘッド部２１ｂ側とボトム２１ａ側への油圧
配管２６，２６'を、そのベースブーム１１の基端側か
らそれぞれ配管されて、油圧駆動源から圧油が供給でき
るようにされる。したがって、高圧の油圧配管２６，２
６'を短くして固定的に配管することができることにな
り、信頼性が高められる。また、ブーム伸縮シリンダ２
０のシリンダ本体２１側をベースブーム１１側に配置す
る構成となるので、伸縮ブーム１０として先端部を軽量
化できて、構成上有利となる。

【００２８】また、ブーム伸縮シリンダ２０を作動させ
て可動ブーム１２を前進させ、伸縮ブーム１０を伸長さ
せると、そのブーム伸縮シリンダ２０は、シリンダ本体
２１の前端を保持部材３１によって、その保持部材３１
の上下に付設される摺動片３６，３６を介して可動ブー
ム１２内面の上下にて支持されるので、その可動ブーム
１２がベースブーム１１の開口部１１ａ寄りの内部での
可動ブーム支持部材１５による摺動支持機能と相俟っ
て、軸芯線ａが振れることなくロッド２３を推進させて
可動ブーム１２を直進させることができるのである。そ
して、ブーム伸縮シリンダ２０がロッドを最大ストロー
ク突出させても、前述のように、可動ブーム１２の後端
部がベースブーム１１の開口部１１ａの内部でその周囲
を前後位置で、かつ四面で複数の支持部材１５によって
保持されているので、振れることなく保持されてブーム
伸縮シリンダ２０に影響を与えることがない。したがっ
て、用いられるブーム伸縮シリンダ２０としては、標準
仕様のものをそのまま採用することが可能となり、座屈
強度を高めるための手段を要しないことから、コストダ
ウンを図ることができる。

【００２９】次に、他の実施形態のものとして、図５に
ブーム伸縮シリンダの保持手段の異なる実施形態を表わ
す伸縮ブームの要部を断面して表わす正面図（ａ）と平
断面図（ｂ）とが、図６に図５のＢ−Ｂ視拡大断面図
が、それぞれ示されている。

【００３０】この実施形態の伸縮ブーム１０におけるブ
ーム伸縮シリンダの保持手段３０Ａ（保持機構）は、前
述の実施形態におけるベースブーム１１と可動ブーム１
２およびブーム伸縮シリンダ２０との組み合わせ態様に
おいて、そのブーム伸縮シリンダ２０を同一軸芯線上に
保持させる構成のみが異なるものである。したがって、
その構成上前記実施形態と同一もしくは同様の部分につ
いては同一の符号を付して説明を省略する。

【００３１】このブーム伸縮シリンダの保持機構３０Ａ
は、ブーム伸縮シリンダ２０のシリンダ本体２１を可動
ブーム１２の後端部分内部に取付けられた複数の保持片
３７によって摺動可能に保持する構成とされている。し
たがって、可動ブーム１２が後退するとシリンダ本体２
１の外周に沿ってヘッド部２１ｂ側からボトム２１ａ側
に保持部が移動するようにされており、最大ストローク
前進した状態で、図５に示されるように、シリンダ本体
２１のヘッド部２１ｂを保持するようになされている。

【００３２】その複数の保持片３７は、図６によって示
されるように、可動ブーム１２の内周面に上下左右で求
心方向に所要寸法でそれら保持片３７が基端を固着さ
れ、それら各保持片３７の先端に自己潤滑性を有する材
料にて形成される摺動片３８がそれぞれ取付けられてお
り、それら摺動片３８によって四方からシリンダ本体２
１の外周を支持している。なお、前記ブーム伸縮シリン
ダ２０のシリンダ本体２１は、前記各保持片３７の配置
に対して、作動圧油の供給配管（油圧配管２６）が保持
片３７の取付位置の空間に位置されて、摺動時に保持片
３７と油圧配管２６が接触しないようにされている。

【００３３】シリンダの保持機構について、このような
構成とすれば、ブーム伸縮シリンダ２０に部品を取付け
ることなく所期の目的を達成することができる。

【００３４】以上の説明による伸縮ブームの構成は、そ
のベースブームの支持手段が平行四節リンク機構にてな
る支持機構になっているが、これに限定されるものでは
なく、ベースブームの基端側で上部旋回体あるいは支持
体に枢支されて、起伏シリンダもしくはその他の起伏機
構により支持される形式のものにおいても適用できるの
である。また、必要ならば、ブーム伸縮シリンダのシリ
ンダ本体を可動ブーム側に配置して、ロッド先端をベー
スブームの基端側に接続するようにしても、同様の機能
を発揮させることが可能である。これらは本発明の技術
的範囲に属することは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る筒型構造体の伸縮機構の
一実施形態を表わす図である。

【図２】図２は、筒型構造体の本実施形態である伸縮ブ
ームの一部縦断正面図（ａ）と平断面図（ｂ）である。

【図３】図３は、シリンダ保持機構の正面図である。

【図４】図４は、図３のＡ−Ａ視断面図である。

【図５】図５は、ブーム伸縮シリンダの保持手段の異な
る実施形態を表わす伸縮ブームの要部を断面して示す正
面図（ａ）と平断面図（ｂ）である。

【図６】図６は、図５のＢ−Ｂ視拡大断面図である。

【図７】図７は、従来使用の標準型の油圧シリンダを表
わす図である。

【図８】図８は、トラニオン型の油圧シリンダを使用し
た伸縮ブームの一実施形態を表わす要部を断面して示す
正面図（ａ）と平断面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１０ 伸縮ブーム １１ ベースブーム １１ａ ベースブームの基部 １１ｂ ベースブームの開口部 １２ 可動ブーム １５ 可動ブーム支持部材 １７ 取付ピン １８ 連結ピン ２０ ブーム伸縮シリンダ ２１ シリンダ本体 ２１ａ シリンダのボトム ２１ｂ シリンダのヘッド部 ２２ ボトム取付片 ２３ シリンダのロッド ２６，２６' 油圧配管 ３０，３０Ａ シリンダ保持手段 ３１ 保持部材 ３４ 補強リブ ３５，３５' 取付座 ３６，３８ 摺動片 ３７ 保持片 ａ 軸芯線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入子式の筒型構造体における伸縮機構で
   あって、外筒と内筒との内部に流体圧シリンダが配置さ
   れ、その流体圧シリンダの一端を外筒端に、その流体圧
   シリンダの他端を内筒内端に、それぞれ取付けられ、前
   記流体圧シリンダの少なくとも最大ストローク伸長時に
   シリンダヘッド側を支持するシリンダ保持機構を設けて
   内筒に保持されることを特徴とする筒型構造体の伸縮機
   構。
2. 【請求項２】 前記筒型構造体内に配置される流体圧シ
   リンダは、そのシリンダボトムを外筒の基端側に、ロッ
   ド先端部を内筒の先端部側に、それぞれ接続され、シリ
   ンダヘッド部をシリンダ保持機構により内筒の一端部側
   に摺動可能な状態で保持される構成である請求項１に記
   載の筒型構造体の伸縮機構。
3. 【請求項３】 前記シリンダ保持機構は、シリンダヘッ
   ド部に主体を取付けられ、その主体の少なくとも上下に
   内筒と接して摺動する摺動片が取付けられている請求項
   １または２に記載の筒型構造体の伸縮機構。
4. 【請求項４】 前記シリンダ保持機構は、内筒が外筒か
   ら最前進した状態で、流体圧シリンダのシリンダヘッド
   部外周を取囲んで保持するように、当接部にスライドシ
   ューを備える保持片を内筒の後端部内面に複数配設され
   る構成である請求項１に記載の筒型構造体の伸縮機構。