JP2004211505A

JP2004211505A - 建設機械用アーム

Info

Publication number: JP2004211505A
Application number: JP2003002468A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Aoshiba; 則宏青柴
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】前方視界性の良好性および軽量化等の長所を維持しつつ、大断面でも容易に製作でき、コーナー部の精度を向上させることができ、かつ三角形断面に比べて強度の向上を図る。
【解決手段】建設機械の作業機を構成する筒形構造のアームであって、横断面形状を、頂点部が円弧状の略台形形状に形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルのような建設機械に用いられる筒形構造の建設機械用アームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧ショベルのような建設機械の作業機を構成するブーム、アーム等の筒形構造物（以下、単に「アーム」という。）としては、図５（ａ）に示されているように、上板５１と下板５２との間に左右の縦板５３，５４を配し、上板５１および下板５２と各縦板５３，５４との突き合わせ部ａを溶接にて接合した四角形断面のものが最も一般的に用いられている。また、図５（ｂ）に示されているように、この種の四角形断面アームを外側アーム５５と内側アーム５６とで入れ子状に組み合わせて構成した、所謂スライドアームにおいては、４つの平面部にそれぞれ摺動部材としてのパッド５７を配して外側アーム５５と内側アーム５６とが円滑にスライドできるようにされている。
【０００３】
ところが、前記従来の四角形断面アームでは、全体として重量が大きくなるほか、溶接線位置が４箇所に設けられていて、アーム強度がその溶接品質に影響を受け易いという問題点がある。また、このアームの位置が建設機械を操作するオペレータの側方にあるときに、アーム上部側方の角部が邪魔になってオペレータからのアーム前方の視界性が悪くなってしまうという問題点がある。さらに、この四角形断面のスライドアームの場合、溶接歪の影響を受け易い平面を平面状のパッド（摺動部材）で支持する構造を採用せざるを得ないため、このパッドの当たりにムラがあって、摺動時に特に左右方向のガタが多く発生するという問題点がある。
【０００４】
そこで、このような問題点を解決するものとして、断面三角形形状のアームが例えば特許文献１，２において提案されている。この三角形断面アームによれば、図６に示されるように、１枚の板材を曲げ加工して１箇所で突き合わせてその突合せ部ｂにて溶接して形成されることから、軽量化が図れるとともに、アーム前方の視界性も向上させることができるという利点がある。また、スライドアームに適用した場合には、円弧状に形成された３つのコーナー部にパッド５７を配することで、摺動時のガタの発生も防止することができる。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開第９９／０４１０４号明細書
【特許文献２】
特開２００２−４７６８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記三角形断面アームは小型機種の建設機械の作業機に対しては有効であるものの、大断面のアームが要求される大型の機種において、曲げ加工すべき板材の厚みが厚くなると、曲げ加工が不能になってしまうという問題点がある。また、拘束溶接成形を行う必要があることから、板材のスプリングバックによってコーナー部（アール部）および側面の形状にムラがあり、不良品の発生率が高いという問題点もある。
【０００７】
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、前方視界性の良好性および軽量化等の長所を維持しつつ、大断面でも容易に製作でき、コーナー部の精度を向上させることのできる建設機械用アームを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明による建設機械用アームは、
建設機械の作業機を構成する筒形構造のアームであって、横断面形状を、頂点部が円弧状の略台形形状に形成することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、軽量化が図れるとともにアーム前方の視界性が良好であるという三角形断面アームの長所を有しつつ、三角形断面アームよりも強度が大で、かつ板材の厚みが厚くなっても曲げ加工が容易に行えるため、大断面のアームが要求される大型の機種に対しても適用できるという効果がある。しかも、曲げ加工済部材の形状のまま断面が成形できるので、曲げ加工時に生じる板材のスプリングバックによってコーナー部形状および側面形状にムラが生じることも回避することができ、製品品質を向上させることができる。
【００１０】
本発明において、前記横断面形状は、下辺および上辺に直交する中心線に対して左右対称に形成され、この中心線位置で左右の各アーム部材が接合されるのが好ましい。こうすることで、大断面形状であっても、浅曲げと端曲げとにより部材の曲げ加工が可能であり、製造工程を簡略化することができ、かつ品質向上を図ることができる。
【００１１】
また、外側アームと内側アームとを各頂点部に配される摺動部材を介して入れ子状に組み合わせてなり、これら外側アームおよび内側アームが相互にスライド可能に構成されるのが好ましい。このようにスライドアームに適用したものにおいては、外側アームおよび内側アームが側面テーパ形状で、かつ溶接歪の影響を受けにくいため、円弧状に形成された４つのコーナー部に摺動部材を配することで、楔効果で摺動時のガタが少ないという効果がある。
【００１２】
本発明においては、更に、前記外側アームに対して内側アームをスライドさせるスライド操作用の油圧シリンダが内蔵されるのが好ましい。こうすることで、スライド操作用の油圧シリンダおよびその配管を覆う保護部材が不要であり、部品点数を少なくすることができるとともに、アームの外側に突出する部材が無くなるので、シンプルな構成となって障害物の多い環境でも支障なく作業が行えるという利点がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による建設機械用アームの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１には、本発明の一実施形態に係るスライドアームの部分断面正面図が示され、図２には、図１のＡ−Ａ断面図が示され、図３には、図１のＢ−Ｂ断面図が示され、図４には、外側アームの断面図（図１のＣ−Ｃ断面図）（ａ）および内側アームの断面図（図１のＤ−Ｄ断面図）（ｂ）がそれぞれ示されている。本実施形態は、油圧ショベルのブームに付設して使用される深掘揚土用の作業機としてのスライドアームに適用された例を示すものである。
【００１５】
本実施形態のスライドアーム１は、断面が全体として略台形形状で、４つの頂点部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが円弧状に形成された外側アーム（外筒）２と、この外側アーム２に相似形の断面を有する内側アーム（内筒）３とを組み合わせて構成されている。前記外側アーム２は、２枚の鋼板の上部（頂点部２ａ，２ｄに相当する部分）および下部（頂点部２ｂ，２ｃに相当する部分）をそれぞれ円弧状に曲げ加工して、全体として断面略コ字状のアーム部材とし、各アーム部材の互いに対応する端部同士を軸線方向に溶接部２ｅ，２ｆにて溶接して筒形に形成したものである。また、内側アーム３も外側アーム２と同様に形成される。
【００１６】
前記外側アーム２の後端部には、その外側アーム２の外形に沿った形状の端板４が溶接にて一体に接合されている。また、この端板４の外面には互いに平行な２枚のプレートにてなるブラケット５が軸線方向に取り付けられ、これらブラケット５によって、スライドアーム１内に配置されるスライド操作用の油圧シリンダ６の基端部６ａが取り付けられている。なお、この油圧シリンダ６は、端板４に形成される透かし孔を通してスライドアーム１内に挿入される。
【００１７】
図２に示されるように、前記外側アーム２の前端部には、各頂点部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの内周面部であって、内側アーム３の各頂点部の円弧面に対応する位置に、摺動部片（パッド）７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが外側アーム２の外面側から取付ボルト８によって装着されている。ここで、各摺動部片７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、自己潤滑性をもつ複数個の偏平な軸受片がホルダー内に配置されて構成されている。
【００１８】
一方、前記内側アーム３は、その外周面と前記外側アーム２の内周面との間に若干の空隙が形成されるようにその外形寸法が設定されている。また、図３に示されるように、前記内側アーム３の後端部には、外側アーム２の各頂点部２ａ〜２ｄの内面に対向するように摺動ブロック片９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが取付座１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに抱持されてボルト１１によって固着されている。ここで、前記摺動ブロック片９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは自己潤滑性を有する材料にて形成されている。なお、前記内側アーム３において、下部の溶接部の内側にはバックプレート１２が配されている。
【００１９】
こうして、外側アーム２内に挿入された内側アーム３は、前部の各頂点部が外側アーム２の内面に配される摺動部片７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに支持されるとともに、後部の各頂点部に取り付けられる摺動ブロック片９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが外側アーム２の各頂点部内面に当接され、外側アーム２に対して摺動自在に保持される。
【００２０】
また、前記油圧シリンダ６のロッド６ｂの先端部が、内側アーム３の内部に突設されて左右両側のボス部１３と連結ピン１３ａにて連結されることによって、この油圧シリンダ６の伸縮作動時に外側アーム２に対して内側アーム３が伸縮摺動される。
【００２１】
前記内側アーム３の先端にはバケット取付ブラケット１４が前方へ突出するように固着され、このバケット取付ブラケット１４の先端部にバケット１５の基端部がピン１６にて支持されている。また、前記バケット１５は、バケット操作用油圧シリンダ１７のロッド１７ａ先端部にリンク機構１８を介して連結され、この油圧シリンダ１７の伸縮作動によって開閉されるように構成されている。
【００２２】
前記バケット操作用油圧シリンダ１７は、その後端部（基端部）が内側アーム３の下部に内設されたブラケット１９に連結ピン１７ｂにより取着されている。ここで、前記ブラケット１９は、その後端側が内側アーム３の軸方向にその内側アーム３の後端部近傍まで延設された細長形状とされている。
【００２３】
また、前記外側アーム２の後端部には固定側端末部材２０が取り付けられ、この固定側端末部材２０には油圧装置に接続する油圧配管（図示せず）が接続されるとともに、油圧シリンダ６に接続する油圧配管（図示せず）が接続されている。また、この固定側端末部材２０にはゴムホース２１の基端部が接続され、そのゴムホース２１の先端部は、内側アーム３の後端部に取着された移動側端末部材２２に接続されている。そして、この移動側端末部材２２には油圧シリンダ１７の油圧配管２３が接続されている。
【００２４】
前記ゴムホース２１は、内側アーム３の移動時に屈曲されることから、可撓性ホース案内支持装置（ケーブルベア；登録商標）２４によって保護されて案内・支持されている。この可撓性ホース案内支持装置２４は、四角柱状部材をチェーン状に屈曲自在に連結してなるものであって、その先端部が内側アーム３の後端部下部に固定されるとともに、固定側の所定位置が油圧シリンダ６に吊持されて支持されている。
【００２５】
図１は、油圧シリンダ６を伸長してスライドアーム１を最長にした状態を示している。この状態において、可撓性ホース案内支持装置２４の両側方は、後方まで延設されたブラケット１９によって保護されている。このように、前記バケット操作用油圧シリンダ１７の基端部を支持するブラケット１９が内側アーム３の後端部近傍まで延設されているので、可撓性ホース案内支持装置２４に横荷重がかかったとしてもその可撓性ホース案内支持装置２４が横ずれするのを防止することができ、この可撓性ホース案内支持装置２４の形状を矯正するとともに、その破損を確実に防ぐことができる。しかも、このブラケット１９がリブ構成になり強度が向上するのでスライドアーム１全体の強度向上を図ることができる。
【００２６】
本実施形態のスライドアーム１は、スライド操作用の油圧シリンダ６に作動油を供給してロッド６ｂを前進・後退させれば、外側アーム２の前端部内面に配される摺動部片７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄによって内側アーム３の先端部から中間部が案内・支持され、内側アーム３の後端部に配設される摺動ブロック片９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄによってその内側アーム３の後端部が外側アーム２の内面に案内・支持され、伸張・収縮される。この伸縮作動時に外側アーム２と内側アーム３とは各頂点部においてＶ字形に接触しているので、その楔作用によってガタツキなく摺動させることができる。
【００２７】
また、三角形断面のスライドアームでは、拘束溶接成形に伴う板材のスプリングバックによってコーナー部および側面の形状にムラがあるのに対し、台形断面アームでは、そのような不具合もなく、しかも大断面のアームに対しても適用できるという優れた効果がある。
【００２８】
また、本実施形態のスライドアーム１によれば、スライド操作用油圧シリンダ６、バケット操作用油圧シリンダ１７およびその配管等をアーム内に内蔵させているので、これら油圧シリンダ等を覆う保護部材が不要であり、部品点数を少なくすることができるとともに、アームの外側に突出する部材が無くなるので、シンプルな構成となって障害物の多い環境でも支障なく作業が行えるという利点がある。
【００２９】
本実施形態では、２段伸縮式のスライドアームについて説明したが、断面台形の筒状体を複数段組み合わせることによって多段スライドアームを構成することもできる。
【００３０】
本発明に係る建設機械用アームは、深掘揚土装置やクレーンのブームのみならず、その他の建設機械に使用することができるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るスライドアームの部分断面正面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、外側アームの断面図（図１のＣ−Ｃ断面図）（ａ）および内側アームの断面図（図１のＤ−Ｄ断面図）（ｂ）である。
【図５】図５（ａ）（ｂ）は、従来の四角形断面アームを示す図である。
【図６】図６は、従来の三角形断面アームを示す図である。
【符号の説明】
１スライドアーム
２外側アーム
２ａ〜２ｄ頂点部
２ｅ，２ｆ溶接部
３内側アーム
６スライド操作用油圧シリンダ
７ａ〜７ｄ摺動部片
９ａ〜９ｄ摺動ブロック片
１７バケット操作用油圧シリンダ
１９ブラケット
２４可撓性ホース案内支持装置

Claims

建設機械の作業機を構成する筒形構造のアームであって、横断面形状を、頂点部が円弧状の略台形形状に形成することを特徴とする建設機械用アーム。
前記横断面形状は、下辺および上辺に直交する中心線に対して左右対称に形成され、この中心線位置で左右の各アーム部材が接合される請求項１に記載の建設機械用アーム。
外側アームと内側アームとを各頂点部に配される摺動部材を介して入れ子状に組み合わせてなり、これら外側アームおよび内側アームが相互にスライド可能に構成される請求項１または２に記載の建設機械用アーム。
前記外側アームに対して内側アームをスライドさせるスライド操作用の油圧シリンダが内蔵される請求項１〜３のいずれかに記載の建設機械用アーム。