JP2004176388A - Hydraulic cylinder mounting structure for multistage extensible arm, and multistage extensible arm working machine - Google Patents

Hydraulic cylinder mounting structure for multistage extensible arm, and multistage extensible arm working machine Download PDF

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JP2004176388A JP2002343346A JP2002343346A JP2004176388A JP 2004176388 A JP2004176388 A JP 2004176388A JP 2002343346 A JP2002343346 A JP 2002343346A JP 2002343346 A JP2002343346 A JP 2002343346A JP 2004176388 A JP2004176388 A JP 2004176388A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the buckling load of a hydraulic cylinder for extending a multistage extensible arm. <P>SOLUTION: In the multistage extensible arm 4 comprising a first arm 41, a second arm 42 and a third arm 43, a rod upper end part 45a of an expansion cylinder 45 is pin-connected to the first arm 41, and a tube upper end part 45b is pin-connected to the second arm 42. The upper end face of the rod upper end part 45a is provided with a buckling preventive plate 470 projecting in the longitudinal direction, and both sides of the buckling preventive plate 470 are clamped by presser plates 471, 472. In the clamped state of the buckling preventive plate 470, the presser plates 471, 472 are fixed to a screw seat 41h of the first arm 41 through bolts 475 passing through the presser plates 471, 472. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段伸縮式アームを伸縮する油圧シリンダの取付構造および多段伸縮式アーム作業機に関する。
【0002】
【従来の技術】
油圧ショベル本体をベースとし、ブーム先端に多段伸縮式バケットを備えた作業機(以下、多段伸縮式アーム作業機)が知られている(例えば特許文献1参照)。これによればブームに連結されるファーストアーム(アウタアーム)、ファーストアーム内に挿入されるセカンドアーム(中間アーム)、セカンドアーム内に挿入されるサードアーム(インナアーム)からなる3段の伸縮式アーム作業機は、以下のように構成される。
【0003】
セカンドアームとサードアームを油圧シリンダを介して連結するとともに、セカンドアームの先端部に引き上げロープシーブを装着する。また、引き上げロープシーブに引き上げロープを掛け回し、その一端をファーストアームに、他端をセカンドアーム内のサードアームにそれぞれ連結する。油圧シリンダを伸縮させるとセカンドアームに対してサードアームが伸縮し、それに伴い引き上げロープシーブの位置が移動する。これにより引き上げロープシーブからファーストアームまでのロープ長さおよび引き上げロープシーブからサードアームまでのロープ長さは、それぞれ一方が増加し、他方が減少して、ファーストアームに対しセカンドアームが伸縮する。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−164594号公報(全文)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した公報記載の装置では、アーム伸縮用の油圧シリンダのロッド側およびシリンダチューブ側は、それぞれアームに回動可能にピン結合されている。しかしアーム伸縮用の油圧シリンダは長尺であるため、ピン結合により油圧シリンダを取り付けると、ピン結合部の隙間等によりシリンダに回転変位を許容し、シリンダに圧縮荷重が作用した際に座屈しやすい。
【0006】
本発明は、アーム伸縮用の油圧シリンダの座屈荷重を大きくする(座屈しにくくする)ことができる多段伸縮式アームの油圧シリンダ取付構造および多段伸縮式アーム作業機を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による多段伸縮式アームの油圧シリンダ固定構造は、伸縮可能な複数段のアームを有する多段伸縮式アームと、シリンダロッドおよびシリンダチューブをそれぞれ異なる段のアームに結合するとともに、その少なくとも一方を回動可能にピン結合してアームを伸縮させる油圧シリンダと、油圧シリンダのピン結合部の回動を阻止する回動阻止手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明による多段伸縮式アーム作業機は、走行体と、この走行体上に旋回する旋回体と、旋回体に起伏動するように設置されるブームと、このブームの先端に回動可能に設けられ、上述した油圧シリンダ取付構造を有する多段伸縮式アームとを備えることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図9を参照して本発明による多段伸縮式アームの油圧シリンダ取付構造の実施の形態について説明する。
図1,2は、本発明の実施の形態に係わる油圧シリンダ取付構造を有する多段伸縮式アーム作業機の側面図である。なお、図1は作業開始前または終了後の点検姿勢を、図2は作業姿勢を示す。図1に示すように、多段伸縮式アーム作業機は、油圧ショベルをベースマシンとしている。すなわち、アーム作業機は、走行体1と、走行体1上に旋回可能に搭載された旋回体2と、旋回体2に起伏可能に軸支されたブーム3とを有する。ブーム3の先端部には伸縮可能な多段伸縮式アーム4(以下、伸縮アーム)がアームシリンダ4aを介し鉛直面内に回動可能に軸支され、さらに、ブーム3と伸縮アーム4とはアームシリンダ4aにより接続されている。ブーム3はブームシリンダ3aの伸縮によって起伏し、伸縮アーム4はアームシリンダ4aの伸縮によって回動する。図2に示すように、伸縮アーム4の先端(サードアーム43の先端)にはバケット5が装着され、バケット5の開閉動作により掘削作業を行う。以下では、図2の作業姿勢を基準にして伸縮アーム4の上下左右方向を定義する。
【0009】
伸縮アーム4の構成について説明する。図3,4は伸縮アーム4の内部構成を示す側方断面図であり、図5は図3のV−V線断面図である。なお、図3は伸縮アーム4の収縮状態を、図4は伸長状態をそれぞれ示す。図3,4に示すように、伸縮アーム4は、ファーストアーム(アウタアーム)41と、ファーストアーム41内に伸縮可能に挿入されたセカンドアーム42(中間アーム)と、セカンドアーム42内に伸縮可能に挿入されたサードアーム(インナアーム)43とを有する。各アーム41〜43はそれぞれ略矩形状断面を有する。
【0010】
ファーストアーム41の後面にはブラケット44が設けられ、このブラケット44に図2に示すようにブーム3およびアームシリンダ4aが回動可能に連結される。図3、4に示すように、サードアーム43の下端部には作業用アタッチメント装着用のブラケット43aが設けられ、このブラケット43aに図2に示すバケット5が装着されている。バケット5はバケットシリンダ5aの駆動により開閉する。ファーストアーム41の上部内側面には伸縮シリンダ45のロッド側上端部45aが取り付けられ、セカンドアーム42の上端部には伸縮シリンダ45のチューブ側上端部45bが取り付けられている。伸縮シリンダ45はセカンドアーム42およびサードアーム43の上端を貫通してこれらアーム42,43内に延設されている。伸縮シリンダ45の取付部45a,45bの詳細は後述する。
【0011】
セカンドアーム42の上端部にはファーストアーム41の上端に向かってブラケット42aが突設され、このブラケット42aにシーブ用回転軸48が設けられている。図5に示すように、回転軸48には一対の引き上げシーブ46と、この引き上げシーブ46の内側に並設された一対のホースシーブ47とがそれぞれ回転可能に支持されている。引き上げシーブ46とホースシーブ47は一体に設けられ、両者は一体となって回転する。回転軸48はファーストアーム41のほぼ中央に位置するように設けられ、セカンドアーム42とサードアーム43はファーストアーム41内の前方に寄せて配置されている。伸縮シリンダ45はセカンドアーム42とサードアーム43のほぼ中央を貫通している。
【0012】
各引き上げシーブ46にはそれぞれ引き上げロープ49が掛け回されている。図3,4に示すように、これら引き上げロープ49はファーストアーム41とセカンドアーム42の間に長手方向に配設されるとともに、シーブ46を経由し、セカンドアーム42の上端を貫通して、セカンドアーム42内の伸縮シリンダ45の前方に長手方向に配設されている。引き上げロープ46の一端はファーストアーム41の後面下部の支持部41aに連結され、他端はサードアーム43の上端部43bに連結されている。
【0013】
各ホースシーブ47には旋回体2からのバケット5aに圧油を導くための油圧ホース50がそれぞれ掛け回されている。油圧ホース50は引き上げロープ49と並んでファーストアーム41とセカンドアーム42の間に配設されるとともに、セカンドアーム42の上端を貫通し、セカンドアーム41内に配設されている。油圧ホース50の一端は支持部41aに接続され、他端はサードアーム上端部43bに接続されている。サードアーム上端部43bには図示しない油圧配管の一端が接続され、この油圧配管の他端はサードアーム43内を通過し、サードアーム下端部でバケットシリンダ5aに接続されている。なお、図示は省略するが旋回体2からブーム3に沿って油圧配管が配設され、この油圧配管は支持部41aに接続されている。これにより旋回体2からの圧油が油圧ホース50を介してバケットシリンダ5aに導かれる。また、旋回体2からの圧油は、ファーストアーム41の外側面に長手方向に配設された油圧配管(不図示)を介して伸縮シリンダ45の上端部の給排油口455a(図6参照)にも導かれる。
【0014】
セカンドアーム42の後面下端部にはブラケット42bが固設され、このブラケット42bに一対の押し込みシーブ52が回転可能に支持されている。各押し込みシーブ52には押し込みロープ53がそれぞれ掛け回され、これら押し込みロープ53の一端はファーストアーム41の後面下端部に設けられた支持部41bにそれぞれ連結されている。押し込みロープ53の他端はサードアーム43内の伸縮シリンダ45の後方を通過し、サードアーム43の上端部43cに連結されている。なお、図2に示すように伸縮アーム4(ファーストアーム41)の上端部には開口部4cが設けられ、外部からシーブ46,47、ロープ49、およびホース50を視認可能となっている。
【0015】
ここで、本実施の形態の多段伸縮式アーム作業機により掘削作業を行う場合の動作を説明する。
掘削作業を行う場合には、まず、ブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aを駆動し、図1の状態にある作業機を図2の状態に姿勢変化させる。次いで、伸縮シリンダ45を伸長させる。伸縮シリンダ45の伸長動に伴い引き上げシーブ46とロープ支持部41a間の距離が短くなり、引き上げロープ49が弛む。これにより、サードアーム43が自重によって落下し、ロープ49の一端がサードアーム43により引っ張られ、引き上げシーブ46に沿ってロープ49が移動する。その結果、図4に示すようにシーブ46からロープ支持部41aまでのロープ長さが短くなるとともに、その分だけシーブ46からロープ支持部43bまでのロープ長さが長くなる。このとき伸縮シリンダ45には主に引張力が作用する。
【0016】
セカンドアーム42に対してサードアーム43が伸長すると、ホースシーブ47は引き上げシーブ46と一体となって下方に移動する。そのため、引き上げロープ49と同様、油圧ホース50はホースシーブ47に沿って移動する。また、押し込みシーブ52と押し込みロープ53の支持部41b,43cとの距離も図示のように変化する。
【0017】
バケット5が掘削面に達すると、バケットシリンダ5aを駆動してバケット5を開閉し、バケット5内に土砂等をすくい取る。掘削作業時には、バケット5には地面からの掘削反力が作用し、サードアーム43は上方に押される。このサードアーム43の上方移動は押し込みロープ53によって規制されるため、サードアーム43の上方移動は阻止される。このとき伸縮シリンダ45には主に圧縮力が作用する。
【0018】
バケット5内に土砂等を収容すると、レバー操作により伸縮シリンダ45を縮退させる。これによりファーストアーム41内にセカンドアーム42が縮退するとともに、これに伴い引き上げシーブ46が上方に移動する。この移動により引き上げロープ49を介してサードアーム43が上方に引き上げられ、シリンダ45の縮退量に応じてサードアーム43がセカンドアーム42内に縮退する。このとき引き上げシーブ46と一体にホースシーブ47も上方移動し、油圧ホース50がホースシーブ47に沿って移動する。伸縮シリンダ45を縮退してバケット5を上方移動させると、ブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aの駆動によりバケット5を所定の排土位置に移動し、バケット5内の土砂を排出する。そして、伸縮アーム4を再び図2の状態にセットし、同様な作業を繰り返す。
【0019】
次に、伸縮シリンダ45の取付構造を説明する。図6は図2のVI部拡大図であり、図7は図6の矢視VII図、図8は図6のVIII−VIII線断面図である。伸縮シリンダ45のチューブ上端部45bは、パッド451を介してセカンドアーム上端部の左右一対のブラケット42aの間に配置されている。チューブ上端部45bには左右一対の凹部452が設けられ、凹部452にはブラケット42aおよびパッド451を貫通してピン453が挿入されている。これによりチューブ上端部45bはセカンドアーム42にピン結合されている。
【0020】
ファーストアーム41の上端部には、アーム左右内側面に直交してプレート41dが固設され、プレート41d上には左右一対のプレート41eが固設されている。伸縮シリンダ45のロッド上端部45aは、パッド454を介して左右のプレート41eの間に配置されている。なお、ロッド上端部45aの後面には給排油口455aを有する給排油ブロック455がボルト456により取り付けられている。
【0021】
ファーストアーム41の上端部にはアーム左側面の取付孔41fを貫通して左方からピン460が挿入されている。ピン460はプレート41e、パッド454、ロッド上端部45aをそれぞれ貫通し、ピン460の左端のつば部460aは、ファーストアーム41に設けたねじ座41gにボルト461により固定されている。これによりロッド上端部45aはファーストアーム41にピン結合されている。
【0022】
上述のように伸縮シリンダ45のロッド上端部45aおよびチューブ上端部45bをそれぞれアーム41,42にそれぞれピン結合した場合、シリンダ45は長手方向の2点を回転端により支持されることになる。回転端による支持は固定端による支持に比べて座屈荷重が小さいため、掘削作業時に圧縮力が作用した際にシリンダ45は座屈しやすい。また、伸縮シリンダ45は長尺であるため、座屈荷重が小さくなりやすい。
【0023】
そこで、本実施の形態では、ピン結合された伸縮シリンダ45の座屈荷重を大きくするため、すなわちロッド上端部45aの回転の自由度を拘束するため、以下のように構成する。なお、ロッド上端部45aの回転の自由度を拘束するとその分、伸縮シリンダ45の変位の自由度が減るが、伸縮アーム4のシリンダ45には主に引張力と圧縮力が作用し曲げ方向の力が作用しないため、回転の自由度を拘束することで座屈防止を優先する。
【0024】
図6〜図8に示すように、ロッド上端部45aの上端面には略矩形状の座屈防止プレート470がシリンダ45の長手方向に沿って溶接などで固設されている。座屈防止プレート470の前後には押さえ板471,472が配置され、座屈防止プレート470はこの押さえ板471,472により挾み込まれている。前側の押さえ板471は左右(幅方向)に分割して設けられるとともに、各押さえ板471にはそれぞれ段部471aが設けられ、座屈防止プレート470はこの段部471aに左右方向に隙間を設けて配置されている。
【0025】
プレート41d上には左右一対のねじ座41hが設けられ、ねじ座41hにはねじ孔475aが形成されている。ねじ孔475aには押さえ板471,472、左右一対のスペーサ473を貫通してボルト475が螺合され、スペーサ473と押さえ板471,472はねじ座41hに固定されている。段部471aの深さt1は座屈防止プレート470の板厚t2とほぼ同様、もしくはやや薄く形成されている。
【0026】
この場合、座屈防止プレート470に曲げ荷重が作用しないように、すなわち座屈防止プレート470が伸縮シリンダ45の長手方向延長線上面内に位置するように、ピン460で位置決めされたロッド上端部45aの取付位置に合わせてスペーサ473の厚さが調整されている。これにより座屈防止プレート470の取付部(溶接部)に無理な荷重がかかることなく、押さえ板471,472により座屈防止プレート471の前後方向の変位、すなわち回転が拘束される。その結果、ロッド上端部45aが固定端で支持されたのと同様に、伸縮シリンダ45の座屈荷重が大きくなり、シリンダ45は座屈しにくくなる。
【0027】
本実施の形態では、座屈防止プレート470をアーム41に直接ねじ止めしていないため、座屈防止プレート470にねじ孔を設ける必要がなく加工が容易である。この点についてさらに詳しく説明する。図9(a)は本実施の形態による座屈防止プレート470の取付構造を示し、図9(b)は座屈防止プレート470をアーム41に直接ねじ止めする場合の取付構造を示す。
【0028】
図9(b)に示すように座屈防止プレート470を貫通するボルト475により座屈防止プレート470を固定する場合には、シリンダロッド上端部45aの高さ方向(前後方向)の寸法aに合わせて座屈防止プレート470の高さ方向の寸法bを決定する必要がある。さらに、アーム41のピン取付孔41fからねじ座41hのねじ孔475aまでの寸法cに合わせて、座屈防止プレート470にねじ孔を加工する必要がある。すなわち座屈防止プレート470に曲げ荷重を作用させることなく座屈防止プレート470を取り付けるためには、高さ方向と長さ方向の寸法管理が必要となる。そのため、周辺部品の加工精度が要求され、コスト高となる。また、図示のように座屈防止プレート470をボルト475により直接固定すると、座屈防止プレート470のボルト座面部には局所荷重が作用し、座屈防止プレート470が変形するおそれがある。さらに、伸縮シリンダ45からの引張力および圧縮力がボルト475に作用し、剪断荷重によりボルト475が破損するおそれがある。
【0029】
これに対して図9(a)に示すように本実施の形態では、座屈防止プレート470を押さえ板471,472により挟み込んで固定するため、座屈防止プレート470の長手方向の位置は規制されない。したがって、高さ方向(a,b)の寸法を管理するだけでよく、この寸法管理はスペーサ473の調整によって容易に可能である。また、座屈防止プレート470は押さえ板471,472と面接触しているので、座屈防止プレート470に局所荷重が作用することもない。さらに、座屈防止プレート470は長手方向に移動可能であるため、ボルト475に剪断力が作用することもない。
【0030】
以上の実施の形態の油圧シリンダ取付構造によれば以下のような作用効果を奏する。
(1)ロッド上端部45aに長手方向に座屈防止プレート470を突設し、押さえ板471,472によりピン460を支点とした座屈防止プレート470の回転を拘束するようにしたので、シリンダ45の一端は固定端と同様に支持され、座屈荷重が増加する。これによりシリンダ形状を大幅に変更することなく、すなわち既存の油圧シリンダ45に座屈防止プレート470を設けるだけで、長尺シリンダ45の座屈を容易に防止することができる。
(2)座屈防止プレート470を押さえ板471,472により挟み込んで固定するので、座屈防止プレート取付部の長手方向の寸法精度を高める必要がなく、座屈防止プレート470およびその周辺部品の加工コストを抑えることができる。
(3)座屈防止プレート470とねじ座41hの間の押さえ板471およびスペーサ473を左右に分割して設けたので、ねじ座41hの表面から座屈防止プレート470までの距離が左右で異なったとしても、左右に異なる厚さのスペーサ473を挿入することで、座屈防止プレート470を無理なく容易に固定することができる。
(4)座屈防止プレート470を押さえ板471,472により挟み込むので、座屈防止プレート470に局所荷重が作用することを防止できる。
(5)座屈防止プレート470は長手方向に移動可能なので、ボルト475に剪断荷重が作用することを防止できる。
(6)押さえ板471に段部471aを設け、座屈防止プレート470を段部471aに配置するよにしたので、座屈防止プレート470を左右方向に位置決めして固定することができ、座屈防止プレート470の取付が容易である。
【0031】
座屈防止プレート470をロッド上端部45aの上端面に溶接するようにしたが、溶接ではなくボルトなどにより固定してもよい。上記では、ロッド上端部45aとチューブ上端部45bをアーム41,42にピン結合したが、シリンダチューブおよびシリンダロッドをそれぞれ別々のアーム41,42に固定し、その少なくとも一方をピン結合とするのであれば、上端部以外で結合してもよい。また、座屈防止プレート470によりシリンダ45の回動を阻止するようにしたが、回動阻止手段として座屈防止プレート470以外を用いてもよい。ロッド側のピン結合部に座屈防止プレート470を設けて固定端としたが、同様にチューブ側のピン結合部を固定端としてもよい。また、ロッド側およびチューブ側の両方を固定端としてもよい。
【0032】
拘束手段として押さえ板471,472により座屈防止プレート470を挟み込んで変位を拘束したが、挟み込む以外の方式により変位を拘束してもよい。ボルト475を押さえ板471,472の固定部材として用いたが、ボルト以外で押さえ板471,472を固定してもよい。押さえ板471を幅方向(左右方向)に2分割したが、分割しなくてもよく、また3分割以上としてもよい。
【0033】
上記実施の形態では、ファーストアーム41とセカンドアーム42を伸縮シリンダ45で連結したが、これに限らない。すなわち、セカンドアーム42とサードアーム43を伸縮シリンダ45で連結し、同様に座屈防止プレート470をプレートを設けるようにしてもよい。アーム41〜43をそれぞれ略矩形断面としたが、他の形状(例えば5角形、6角形や円形等)でもよい。また、3段の伸縮アーム4を用いるようにしたが、それ以上の段数があってもよい。すなわち中間アーム42を複数段備えるものでもよい。引き上げシーブ46とホースシーブ47を一体化するようにしたが、別体としてもよい。
【0034】
以上では掘削作業を行う場合について説明したが、掘削以外の他の作業を行うようにしてもよい。また、上記実施の形態は、油圧ショベルをベースマシンとして用いたが、他の作業機(例えばホイールショベルやクレーン)をベースマシーンとして用いることもできる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態に限定されない。
【0035】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ピン結合されたアーム伸縮用の油圧シリンダのピン結合部の回動を阻止するようにしたので、油圧シリンダの座屈荷重を大きくすることができ、シリンダ形状を大幅に変更することなくシリンダの座屈を容易に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る多段伸縮式アームを有する作業機を示す側面図。
【図2】本発明の実施の形態に係る多段伸縮式アームを有する作業機による掘削作業を示す側面図。
【図3】本発明の実施の形態に係る多段伸縮式アームの内部構成を示す側方断面図(アームが縮退した状態を示す図)。
【図4】本発明の実施の形態に係る多段伸縮式アームの内部構成を示す側方断面図(アームが伸長した状態を示す図)。
【図5】図3のV−V線断面図。
【図6】図2のVI部拡大図。
【図7】図6の矢視VII図。
【図8】図6のVIII−VIII線断面図。
【図9】本実施の形態の効果を説明する図。
【符号の説明】
2 旋回体 3 ブーム
4 多段伸縮式アーム 41 ファーストアーム
42 セカンドアーム 43 サードアーム
45 油圧シリンダ 45a ロッド上端部
45b チューブ上端部 470 座屈防止プレート
471,472 押さえ板 475 ボルト
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic cylinder mounting structure for extending and retracting a multi-stage telescopic arm and a multi-stage telescopic arm working machine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A working machine based on a hydraulic excavator body and provided with a multi-stage telescopic bucket at the end of a boom (hereinafter, a multi-stage telescopic arm working machine) is known (for example, see Patent Document 1). According to this, a three-stage telescopic arm including a first arm (outer arm) connected to the boom, a second arm (intermediate arm) inserted into the first arm, and a third arm (inner arm) inserted into the second arm. The work machine is configured as follows.
[0003]
The second arm and the third arm are connected via a hydraulic cylinder, and a pull-up rope sheave is attached to the tip of the second arm. A pulling rope is wrapped around the pulling rope sheave, and one end thereof is connected to the first arm, and the other end is connected to the third arm in the second arm. When the hydraulic cylinder is expanded and contracted, the third arm expands and contracts with respect to the second arm, and accordingly, the position of the lifting rope sheave moves. As a result, one of the rope length from the pulling rope sheave to the first arm and the rope length from the pulling rope sheave to the third arm increases, and the other decreases, and the second arm expands and contracts with respect to the first arm.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-164594 A (full text)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the device described in the above-mentioned publication, the rod side and the cylinder tube side of the hydraulic cylinder for extending and retracting the arm are each rotatably pin-connected to the arm. However, since the hydraulic cylinder for expanding and contracting the arm is long, if the hydraulic cylinder is attached by pin connection, rotation displacement is allowed to the cylinder due to the gap of the pin connection, etc., and it is easy to buckle when a compressive load acts on the cylinder .
[0006]
The present invention provides a hydraulic cylinder mounting structure for a multi-stage telescopic arm and a multi-stage telescopic arm working machine that can increase the buckling load of a hydraulic cylinder for expanding and contracting an arm (make it less likely to buckle).
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The hydraulic cylinder fixing structure of the multi-stage telescopic arm according to the present invention comprises a multi-stage telescopic arm having a multi-stage telescopic arm, a cylinder rod and a cylinder tube each connected to a different-stage arm, and rotating at least one of the arms. The hydraulic cylinder is characterized by comprising a hydraulic cylinder that movably connects a pin to extend and contract an arm, and a rotation preventing unit that prevents rotation of a pin connecting portion of the hydraulic cylinder.
In addition, the multi-stage telescopic arm working machine according to the present invention includes a traveling body, a revolving body that revolves on the traveling body, a boom that is installed so as to move up and down on the revolving body, and is rotatable around the tip of the boom. And a multi-stage telescopic arm having the above-mentioned hydraulic cylinder mounting structure.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a hydraulic cylinder mounting structure for a multistage telescopic arm according to the present invention will be described with reference to FIGS.
1 and 2 are side views of a multi-stage telescopic arm working machine having a hydraulic cylinder mounting structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows the inspection posture before or after the start of the work, and FIG. 2 shows the work posture. As shown in FIG. 1, the multi-stage telescopic arm working machine uses a hydraulic shovel as a base machine. That is, the arm working machine has a traveling body 1, a revolving body 2 rotatably mounted on the traveling body 1, and a boom 3 rotatably supported on the revolving body 2. A telescopic multi-stage telescopic arm 4 (hereinafter referred to as a telescopic arm) is rotatably supported at the tip end of the boom 3 via an arm cylinder 4a so as to be rotatable in a vertical plane. They are connected by a cylinder 4a. The boom 3 is raised and lowered by the expansion and contraction of the boom cylinder 3a, and the telescopic arm 4 is rotated by the expansion and contraction of the arm cylinder 4a. As shown in FIG. 2, a bucket 5 is attached to the tip of the telescopic arm 4 (the tip of the third arm 43), and excavation work is performed by opening and closing the bucket 5. In the following, the vertical and horizontal directions of the telescopic arm 4 are defined based on the working posture of FIG.
[0009]
The configuration of the telescopic arm 4 will be described. 3 and 4 are side sectional views showing the internal configuration of the telescopic arm 4, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 3 shows a contracted state of the telescopic arm 4, and FIG. 4 shows an extended state. As shown in FIGS. 3 and 4, the telescopic arm 4 includes a first arm (outer arm) 41, a second arm 42 (intermediate arm) inserted into the first arm 41 so as to be telescopic, and a telescopic arm inside the second arm 42. And an inserted third arm (inner arm) 43. Each of the arms 41 to 43 has a substantially rectangular cross section.
[0010]
A bracket 44 is provided on the rear surface of the first arm 41, and the boom 3 and the arm cylinder 4a are rotatably connected to the bracket 44 as shown in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, a bracket 43a for mounting a work attachment is provided at the lower end of the third arm 43, and the bucket 5 shown in FIG. 2 is mounted on the bracket 43a. The bucket 5 is opened and closed by driving a bucket cylinder 5a. The rod-side upper end 45a of the telescopic cylinder 45 is attached to the upper inner side surface of the first arm 41, and the tube-side upper end 45b of the telescopic cylinder 45 is attached to the upper end of the second arm 42. The telescopic cylinder 45 extends through the upper ends of the second arm 42 and the third arm 43 and extends into the arms 42 and 43. Details of the mounting portions 45a and 45b of the telescopic cylinder 45 will be described later.
[0011]
A bracket 42a projects from the upper end of the second arm 42 toward the upper end of the first arm 41, and a sheave rotation shaft 48 is provided on the bracket 42a. As shown in FIG. 5, a pair of pulling sheaves 46 and a pair of hose sheaves 47 juxtaposed inside the pulling sheave 46 are rotatably supported on the rotating shaft 48. The lifting sheave 46 and the hose sheave 47 are provided integrally, and both rotate integrally. The rotation shaft 48 is provided so as to be located substantially at the center of the first arm 41, and the second arm 42 and the third arm 43 are arranged in the first arm 41 in front of each other. The telescopic cylinder 45 passes through substantially the center of the second arm 42 and the third arm 43.
[0012]
A lifting rope 49 is wound around each lifting sheave 46. As shown in FIGS. 3 and 4, these lifting ropes 49 are disposed in the longitudinal direction between the first arm 41 and the second arm 42, pass through the upper end of the second arm 42 via the sheave 46, and It is disposed longitudinally in front of the telescopic cylinder 45 in the arm 42. One end of the pull-up rope 46 is connected to a support portion 41 a at a lower rear portion of the first arm 41, and the other end is connected to an upper end portion 43 b of the third arm 43.
[0013]
Hydraulic hoses 50 for guiding pressure oil from the revolving unit 2 to the buckets 5a are wound around the hose sheaves 47, respectively. The hydraulic hose 50 is disposed between the first arm 41 and the second arm 42 along with the pull-up rope 49, penetrates the upper end of the second arm 42, and is disposed in the second arm 41. One end of the hydraulic hose 50 is connected to the support portion 41a, and the other end is connected to the upper end portion 43b of the third arm. One end of a hydraulic pipe (not shown) is connected to the upper end 43b of the third arm, and the other end of the hydraulic pipe passes through the inside of the third arm 43 and is connected to the bucket cylinder 5a at the lower end of the third arm. Although not shown, a hydraulic pipe is provided from the revolving unit 2 along the boom 3, and the hydraulic pipe is connected to the support 41a. Thereby, the pressure oil from the revolving unit 2 is guided to the bucket cylinder 5 a via the hydraulic hose 50. Also, the pressure oil from the revolving unit 2 is supplied and discharged through an oil supply / drain port 455a (see FIG. 6) at the upper end of the telescopic cylinder 45 via a hydraulic pipe (not shown) disposed in the longitudinal direction on the outer surface of the first arm 41. ).
[0014]
A bracket 42b is fixed to the lower end of the rear surface of the second arm 42, and a pair of push sheaves 52 is rotatably supported by the bracket 42b. Pushing ropes 53 are wound around the pushing sheaves 52, respectively, and one ends of the pushing ropes 53 are respectively connected to support portions 41b provided at the lower end of the rear surface of the first arm 41. The other end of the pushing rope 53 passes behind the telescopic cylinder 45 in the third arm 43 and is connected to the upper end 43 c of the third arm 43. As shown in FIG. 2, an opening 4c is provided at the upper end of the telescopic arm 4 (first arm 41) so that sheaves 46 and 47, a rope 49, and a hose 50 can be visually recognized from the outside.
[0015]
Here, the operation when excavation work is performed by the multistage telescopic arm working machine of the present embodiment will be described.
When performing excavation work, first, the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a are driven to change the posture of the working machine in the state of FIG. 1 to the state of FIG. Next, the telescopic cylinder 45 is extended. With the extension movement of the telescopic cylinder 45, the distance between the pulling sheave 46 and the rope supporting portion 41a is shortened, and the pulling rope 49 is slackened. Thus, the third arm 43 falls by its own weight, one end of the rope 49 is pulled by the third arm 43, and the rope 49 moves along the lifting sheave 46. As a result, as shown in FIG. 4, the rope length from the sheave 46 to the rope support portion 41a decreases, and the rope length from the sheave 46 to the rope support portion 43b increases accordingly. At this time, a tensile force mainly acts on the telescopic cylinder 45.
[0016]
When the third arm 43 extends with respect to the second arm 42, the hose sheave 47 moves downward integrally with the lifting sheave 46. Therefore, the hydraulic hose 50 moves along the hose sheave 47 similarly to the lifting rope 49. Further, the distance between the pushing sheave 52 and the support portions 41b and 43c of the pushing rope 53 also changes as shown.
[0017]
When the bucket 5 reaches the excavation surface, the bucket 5 is driven to open and close the bucket 5, and soil and the like are scooped in the bucket 5. During the excavation work, an excavation reaction force from the ground acts on the bucket 5, and the third arm 43 is pushed upward. Since the upward movement of the third arm 43 is restricted by the pushing rope 53, the upward movement of the third arm 43 is prevented. At this time, a compression force mainly acts on the telescopic cylinder 45.
[0018]
When soil and the like are stored in the bucket 5, the telescopic cylinder 45 is retracted by operating the lever. As a result, the second arm 42 retracts into the first arm 41, and the lifting sheave 46 moves upward accordingly. By this movement, the third arm 43 is pulled up via the pulling rope 49, and the third arm 43 is retracted into the second arm 42 according to the retracted amount of the cylinder 45. At this time, the hose sheave 47 also moves upward together with the lifting sheave 46, and the hydraulic hose 50 moves along the hose sheave 47. When the telescopic cylinder 45 is retracted and the bucket 5 is moved upward, the bucket 5 is moved to a predetermined discharging position by driving the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a, and the earth and sand in the bucket 5 is discharged. Then, the telescopic arm 4 is set again in the state shown in FIG. 2, and the same operation is repeated.
[0019]
Next, the mounting structure of the telescopic cylinder 45 will be described. 6 is an enlarged view of a portion VI in FIG. 2, FIG. 7 is a sectional view taken along line VII of FIG. 6, and FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. The upper end portion 45b of the tube of the telescopic cylinder 45 is disposed between the pair of left and right brackets 42a at the upper end portion of the second arm via the pad 451. A pair of left and right concave portions 452 are provided in the tube upper end portion 45b, and a pin 453 is inserted into the concave portion 452 through the bracket 42a and the pad 451. Thus, the upper end portion 45b of the tube is pin-connected to the second arm 42.
[0020]
At the upper end of the first arm 41, a plate 41d is fixed at right angles to the left and right inner side surfaces, and a pair of left and right plates 41e is fixed on the plate 41d. The rod upper end 45a of the telescopic cylinder 45 is disposed between the left and right plates 41e via the pad 454. An oil supply / discharge block 455 having an oil supply / discharge port 455a is attached to the rear surface of the rod upper end 45a by a bolt 456.
[0021]
At the upper end of the first arm 41, a pin 460 is inserted from the left through a mounting hole 41f on the left side of the arm. The pin 460 penetrates the plate 41e, the pad 454, and the rod upper end 45a, respectively. The left end flange 460a of the pin 460 is fixed to a screw seat 41g provided on the first arm 41 by a bolt 461. Thus, the rod upper end 45a is pin-connected to the first arm 41.
[0022]
As described above, when the rod upper end portion 45a and the tube upper end portion 45b of the telescopic cylinder 45 are pin-connected to the arms 41 and 42, respectively, the cylinder 45 is supported at two points in the longitudinal direction by the rotating end. Since the buckling load of the support by the rotating end is smaller than that of the support by the fixed end, the cylinder 45 is easily buckled when a compressive force acts during excavation work. In addition, since the telescopic cylinder 45 is long, the buckling load tends to be small.
[0023]
Therefore, in the present embodiment, the following configuration is adopted in order to increase the buckling load of the pin-connected telescopic cylinder 45, that is, to restrict the degree of freedom of rotation of the rod upper end portion 45a. When the degree of freedom of rotation of the rod upper end portion 45a is restricted, the degree of freedom of displacement of the telescopic cylinder 45 is reduced by that amount. However, a tensile force and a compressive force mainly act on the cylinder 45 of the telescopic arm 4 so that the bending direction is reduced. Since no force acts, priority is given to preventing buckling by restricting the degree of freedom of rotation.
[0024]
As shown in FIGS. 6 to 8, a substantially rectangular buckling prevention plate 470 is fixed to the upper end surface of the rod upper end portion 45 a along the longitudinal direction of the cylinder 45 by welding or the like. Pressing plates 471 and 472 are arranged before and after the buckling prevention plate 470, and the buckling prevention plate 470 is sandwiched between the pressing plates 471 and 472. The front pressing plate 471 is provided divided in the left and right (width direction), and each pressing plate 471 is provided with a step portion 471a, and the buckling prevention plate 470 provides a gap in the step portion 471a in the left and right direction. Is arranged.
[0025]
A pair of left and right screw seats 41h is provided on the plate 41d, and a screw hole 475a is formed in the screw seat 41h. Bolts 475 are screwed into the screw holes 475a through the holding plates 471, 472 and a pair of left and right spacers 473, and the spacer 473 and the holding plates 471, 472 are fixed to the screw seat 41h. The depth t1 of the step portion 471a is substantially the same as or slightly thinner than the thickness t2 of the buckling prevention plate 470.
[0026]
In this case, the rod upper end portion 45a positioned by the pin 460 such that a bending load does not act on the buckling prevention plate 470, that is, the buckling prevention plate 470 is positioned within the upper surface of the longitudinal extension line of the telescopic cylinder 45. The thickness of the spacer 473 is adjusted according to the mounting position. Thus, the displacement of the buckling prevention plate 471 in the front-rear direction, that is, the rotation, is restrained by the pressing plates 471 and 472 without applying an excessive load to the mounting portion (welded portion) of the buckling prevention plate 470. As a result, the buckling load of the telescopic cylinder 45 is increased as in the case where the rod upper end 45a is supported at the fixed end, and the cylinder 45 is less likely to buckle.
[0027]
In the present embodiment, since the buckling prevention plate 470 is not directly screwed to the arm 41, there is no need to provide a screw hole in the buckling prevention plate 470, and the processing is easy. This will be described in more detail. FIG. 9A shows a mounting structure of the buckling prevention plate 470 according to the present embodiment, and FIG. 9B shows a mounting structure when the buckling prevention plate 470 is directly screwed to the arm 41.
[0028]
When the buckling prevention plate 470 is fixed by bolts 475 that penetrate the buckling prevention plate 470 as shown in FIG. 9B, the height of the cylinder rod upper end 45a in the height direction (front-back direction) is adjusted to the dimension a. It is necessary to determine the dimension b of the buckling prevention plate 470 in the height direction. Further, it is necessary to form a screw hole in the buckling prevention plate 470 in accordance with the dimension c from the pin mounting hole 41f of the arm 41 to the screw hole 475a of the screw seat 41h. That is, in order to attach the buckling prevention plate 470 without applying a bending load to the buckling prevention plate 470, dimensional control in the height direction and the length direction is required. Therefore, the processing accuracy of the peripheral parts is required, and the cost is increased. When the buckling prevention plate 470 is directly fixed by the bolts 475 as shown in the figure, a local load acts on the bolt seat surface of the buckling prevention plate 470, and the buckling prevention plate 470 may be deformed. Further, the tensile force and the compressive force from the telescopic cylinder 45 act on the bolt 475, and the bolt 475 may be damaged by a shear load.
[0029]
On the other hand, as shown in FIG. 9A, in the present embodiment, the buckling prevention plate 470 is sandwiched and fixed between the pressing plates 471 and 472, so that the position of the buckling prevention plate 470 in the longitudinal direction is not restricted. . Therefore, it is only necessary to manage the dimension in the height direction (a, b), and this dimension management can be easily performed by adjusting the spacer 473. Since the buckling prevention plate 470 is in surface contact with the holding plates 471 and 472, no local load acts on the buckling prevention plate 470. Furthermore, since the buckling prevention plate 470 is movable in the longitudinal direction, no shearing force acts on the bolt 475.
[0030]
According to the hydraulic cylinder mounting structure of the above embodiment, the following operation and effect can be obtained.
(1) The buckling prevention plate 470 is protruded in the longitudinal direction at the rod upper end portion 45a, and the rotation of the buckling prevention plate 470 about the pin 460 as a fulcrum is restrained by the holding plates 471 and 472. Is supported in the same manner as the fixed end, and the buckling load increases. Thus, the buckling of the long cylinder 45 can be easily prevented without significantly changing the cylinder shape, that is, only by providing the buckling prevention plate 470 on the existing hydraulic cylinder 45.
(2) Since the buckling prevention plate 470 is sandwiched and fixed between the holding plates 471 and 472, there is no need to increase the dimensional accuracy in the longitudinal direction of the buckling prevention plate mounting portion. Costs can be reduced.
(3) Since the pressing plate 471 and the spacer 473 between the buckling prevention plate 470 and the screw seat 41h are provided separately on the left and right, the distance from the surface of the screw seat 41h to the buckling prevention plate 470 differs on the left and right. However, by inserting the spacers 473 having different thicknesses on the left and right, the buckling prevention plate 470 can be easily and easily fixed.
(4) Since the buckling prevention plate 470 is sandwiched between the holding plates 471 and 472, it is possible to prevent a local load from acting on the buckling prevention plate 470.
(5) Since the buckling prevention plate 470 can move in the longitudinal direction, it is possible to prevent a shear load from acting on the bolt 475.
(6) Since the holding plate 471 is provided with the step portion 471a and the buckling prevention plate 470 is disposed on the step portion 471a, the buckling prevention plate 470 can be positioned and fixed in the left-right direction, and can be buckled. The attachment of the prevention plate 470 is easy.
[0031]
Although the buckling prevention plate 470 is welded to the upper end surface of the rod upper end portion 45a, it may be fixed by bolts or the like instead of welding. In the above description, the rod upper end 45a and the tube upper end 45b are pin-connected to the arms 41 and 42. However, the cylinder tube and the cylinder rod may be fixed to separate arms 41 and 42, and at least one of them may be pin-connected. For example, the connection may be made at a position other than the upper end. Further, the rotation of the cylinder 45 is prevented by the buckling prevention plate 470, but other than the buckling prevention plate 470 may be used as the rotation preventing means. Although the buckling prevention plate 470 is provided at the pin coupling portion on the rod side to be a fixed end, the pin coupling portion on the tube side may be similarly a fixed end. Further, both the rod side and the tube side may be fixed ends.
[0032]
As the restraining means, the displacement is restrained by sandwiching the buckling prevention plate 470 by the holding plates 471 and 472, but the displacement may be restrained by a method other than sandwiching. Although the bolts 475 are used as fixing members for the holding plates 471 and 472, the holding plates 471 and 472 may be fixed using other than bolts. Although the pressing plate 471 is divided into two in the width direction (left-right direction), it is not necessary to divide the pressing plate 471, and it may be divided into three or more.
[0033]
In the above embodiment, the first arm 41 and the second arm 42 are connected by the telescopic cylinder 45, but the invention is not limited to this. That is, the second arm 42 and the third arm 43 may be connected by the telescopic cylinder 45, and a buckling prevention plate 470 may be provided in the same manner. Each of the arms 41 to 43 has a substantially rectangular cross section, but may have another shape (for example, a pentagon, a hexagon, or a circle). Further, although the three-stage telescopic arm 4 is used, there may be more stages. That is, an intermediate arm 42 may be provided in a plurality of stages. Although the lifting sheave 46 and the hose sheave 47 are integrated, they may be separate bodies.
[0034]
Although the case where the excavation work is performed has been described above, work other than the excavation may be performed. Further, in the above embodiment, the hydraulic excavator is used as the base machine, but another working machine (for example, a wheel excavator or a crane) can be used as the base machine. That is, the present invention is not limited to the embodiments as long as the features and functions of the present invention can be realized.
[0035]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, since the rotation of the pin connection portion of the hydraulic cylinder for extending and retracting the pin-coupled arm is prevented, the buckling load of the hydraulic cylinder can be increased. Thus, buckling of the cylinder can be easily prevented without significantly changing the cylinder shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a working machine having a multi-stage telescopic arm according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing an excavation operation by a working machine having a multi-stage telescopic arm according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side sectional view showing the internal configuration of the multistage telescopic arm according to the embodiment of the present invention (a diagram showing a state in which the arm is retracted).
FIG. 4 is a side sectional view showing the internal configuration of the multistage telescopic arm according to the embodiment of the present invention (a diagram showing a state where the arm is extended).
FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 3;
FIG. 6 is an enlarged view of a portion VI in FIG. 2;
7 is a VII view of FIG. 6;
FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII of FIG. 6;
FIG. 9 illustrates an effect of this embodiment.
[Explanation of symbols]
2 Revolving unit 3 Boom 4 Multi-stage telescopic arm 41 First arm 42 Second arm 43 Third arm 45 Hydraulic cylinder 45a Rod upper end 45b Tube upper end 470 Buckling prevention plates 471, 472 Holding plate 475 Bolt

Claims (5)

伸縮可能な複数段のアームを有する多段伸縮式アームと、
シリンダロッドおよびシリンダチューブをそれぞれ異なる段のアームに結合するとともに、その少なくとも一方を回動可能にピン結合して前記アームを伸縮させる油圧シリンダと、
前記油圧シリンダのピン結合部の回動を阻止する回動阻止手段とを備えることを特徴とする多段伸縮式アームの油圧シリンダの取付構造。
A multi-stage telescopic arm having a multi-stage telescopic arm,
A hydraulic cylinder that couples a cylinder rod and a cylinder tube to arms of different stages, and at least one of the cylinders is rotatably pin-connected to extend and contract the arm,
A rotation cylinder mounting mechanism for a multi-stage telescopic arm, comprising: a rotation preventing means for preventing rotation of a pin connecting portion of the hydraulic cylinder.
請求項1に記載の油圧シリンダの取付構造において、
前記回動阻止手段は、前記ピン結合部近傍の前記油圧シリンダの一端面から長手方向に突設された板部材と、前記油圧シリンダの回動方向の前記板部材の変位を拘束する拘束手段とを有することを特徴とする多段伸縮式アームの油圧シリンダ取付構造。
The hydraulic cylinder mounting structure according to claim 1,
A plate member protruding in a longitudinal direction from one end surface of the hydraulic cylinder in the vicinity of the pin coupling portion; and a restraining device for restraining displacement of the plate member in a rotation direction of the hydraulic cylinder. A hydraulic cylinder mounting structure for a multi-stage telescopic arm, comprising:
請求項2に記載の油圧シリンダの取付構造において、
前記拘束手段は、前記板部材を両面から挟み込む一対の押さえ板と、前記板部材を挟み込んだ状態で前記押さえ板を前記アームに固定する固定部材とを有することを特徴とする多段伸縮式アームの油圧シリンダ取付構造。
The hydraulic cylinder mounting structure according to claim 2,
The multi-stage telescopic arm, wherein the restraining means has a pair of pressing plates that sandwich the plate member from both sides, and a fixing member that fixes the pressing plate to the arm while sandwiching the plate member. Hydraulic cylinder mounting structure.
請求項3に記載の油圧シリンダの取付構造において、
前記アームと前記板部材の間に介在する前記押さえ板は、幅方向に分割して設けられることを特徴とする多段伸縮式アームの油圧シリンダ取付構造。
The hydraulic cylinder mounting structure according to claim 3,
The holding cylinder interposed between the arm and the plate member is divided and provided in the width direction, and a hydraulic cylinder mounting structure for a multi-stage telescopic arm is provided.
走行体と、
この走行体上に旋回する旋回体と、
前記旋回体に起伏動するように設置されるブームと、
このブームの先端に回動可能に設けられ、請求項1〜4のいずれか1項記載の油圧シリンダ取付構造を有する多段伸縮式アームとを備えることを特徴とする多段伸縮式アーム作業機。
Traveling body,
A revolving structure that revolves on the traveling structure,
A boom installed so as to move up and down on the revolving structure,
A multi-stage telescopic arm working machine comprising: a multi-stage telescopic arm having a hydraulic cylinder mounting structure according to any one of claims 1 to 4 rotatably provided at a tip of the boom.
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