JP2007016543A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】クラックの発生および進展状況を容易に確認できる作業機械を提供する。
【解決手段】機体１に作業装置２を設ける。この作業装置２は、複数の構成部材をピンなどの連結部材４により順次可動的に連結する。複数の構成部材は、機体１より突設したブーム3bmと、このブーム3bmに回動自在に軸支したアーム3amと、このアーム3amに回動自在に軸支したバケット3bkであり、これらをピンなどの連結部材４により順次連結する。これらの構成部材の１つであるアーム3amの表面であって連結部材４の近傍にクラック観察溝31，32，33を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、クラック観察溝を備えた作業機械に関する。

図８に示されるような油圧ショベルなどの作業機械Ａは、機体１の前部に作業装置２が設けられ、この作業装置２は、ブーム3bmと、アーム3amと、バケット3bkとを構成部材として、これらがピンなどの連結部材４により順次回動自在に連結されて構成されている。

これらの構成部材のうち、ブーム3bmおよびアーム3amは、特に強度を要求されるため、これらの製作では、板部材を溶接して箱形断面の腕本体を形成するとともに、必要に応じて補強構造を設けている。

例えばアーム3amの場合、箱形断面に形成された腕本体の内部に、ジグザグ状に折り曲げた板部材の折曲部分を溶接した作業腕構造（特許文献１参照）、腕本体を長手方向に延びる分割面において１対に分けて形成し、これらの分割された腕本体を一体に接合した作業腕構造（特許文献２参照）などが知られている。

一方、箱形断面に形成されたブーム3bmおよびアーム3amは、クラックの早期発見のための機構をもたず、各板部材は、必要寸法に切断されたまま構成部材として溶接されている。
特開２０００−２６５４８９号公報（第３頁、図２） 特開２００１−１１５４８０号公報（第３頁、図２）

このため、例えば、トンネル工事などの、目視による確認が困難な作業現場において、初期の軽微なクラックが見落とされることもあり、そのまま作業が続行されると、クラックが進展するおそれがある。

例えば、図８に示されたアーム3amにおいて、ブーム3bmの先端にピンなどの連結部材４により結合される軸受プレート５は、その周縁部が腕本体プレート６に溶接されているが、これらの両プレート５，６の溶接部分が強度上、重要であり、クラック発生の際は、この部分からクラック７，８が発生して進展するおそれがある。

しかしながら、このクラック発生箇所は決まっているものではなく、また、初期段階でのクラック発見は容易でない。

また、ブーム3bmおよびアーム3amの強度を検証する試験では、クラックの発生箇所が定まっていないことから、クラック発生箇所の応力状態などを把握して、新機種開発への有益な情報を得ることが困難である。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、クラックの発生および進展状況を容易に確認できる作業機械を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、機体と、機体に設けられた作業装置とを備え、作業装置は、可動的に連結された複数の構成部材と、複数の構成部材の少なくとも１つの表面に設けられたクラック観察溝とを具備した作業機械である。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の作業機械において、クラック観察溝が、複数の構成部材を連結する連結部材の近傍に設けられたものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の作業機械において、クラック観察溝の両端に孔が穿設されたものである。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の作業機械において、クラック観察溝の断面形状が、クラック観察溝の一端から他端にわたって異なるものである。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の作業機械において、複数本のクラック観察溝が、連結部材を中心とする遠近方向の間隔を介して配置されたものである。

請求項６記載の発明は、請求項５に記載の作業機械において、複数本のクラック観察溝が、溝ごとに断面形状が異なるものである。

請求項１記載の発明によれば、作業装置の構成部材の表面にクラック観察溝を設け、構成部材にクラックが発生する場合は、このクラック観察溝にクラックが発生するようにしたので、この確認箇所の限定されたクラック観察溝のみを観察することで、確認作業が困難な現場においても、点検を容易かつ短時間で行なえるとともに、初期段階でのクラックの発見が容易になり、クラックの有無により疲労強度レベルを探知できる。また、作業装置の構成部材の強度を検証する試験では、クラック発生箇所がクラック観察溝内に定まっているため、クラック発生箇所の応力状態などを把握しやすく、新機種開発への有益な情報を容易に得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、作業装置の構成部材にて最もクラックが発生しやすい連結部材の近傍にクラック観察溝を設けたので、クラック観察溝以外でのクラック発生を確実に防止できる。

請求項３記載の発明によれば、クラック観察溝の両端に穿設された孔により、クラック観察溝以外へのクラックの進展を防止できる。

請求項４記載の発明によれば、一端から他端にわたって断面形状が異なるクラック観察溝内でのクラック進展状況から応力状態を把握できる。

請求項５記載の発明によれば、連結部材を中心とする遠近方向の間隔を介して配置された複数本のクラック観察溝により、強度検証試験などにおいて、段階的に進行するクラック進展状況、応力状態などの目視観察による把握が可能となり、新機種開発への有益な実証データを得ることができる。

請求項６記載の発明によれば、溝ごとに断面形状が異なる複数本のクラック観察溝によって、断面形状によって異なるクラック進展状況、応力状態などの目視観察による把握が可能となり、新機種開発への有益な実証データを得ることができる。

以下、本発明を図１乃至図７に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図１は、油圧ショベル型の作業機械Ａを示し、下部走行体に対し上部旋回体が旋回可能に設けられた機体１に、作業装置２が装着され機体１より突設されている。この作業装置２は、複数の構成部材（3bm，3am，3bk）がピンなどの連結部材４により順次可動的に連結されている。すなわち、この作業装置２は、機体１に連結部材により構成部材としてのブーム3bmの基端部が回動自在に軸支され、このブーム3bmの先端部に連結部材により構成部材としてのアーム3amが回動自在に軸支され、このアーム3amの先端部に連結部材により構成部材としてのバケット3bkが回動自在に軸支されている。

これらの複数の構成部材の少なくとも１つ、図示された例ではアーム3amの表面であって連結部材４の近傍にクラック観察溝31，32，33が設けられている。

図２は、作業機械の一構成部材であるアーム3amを示しており、その腕本体11は、板部材としての一側の厚板12、薄板13および厚板14を順次溶接し、同様に他側の厚板、薄板および厚板を順次溶接し、これらの両側の板部材の外周部に周板15を溶接することにより、箱形断面に形成されている。

腕本体11の周板15には、アームシリンダ結合ピンの取付ブラケット16と、バケットシリンダ結合ピンの取付ブラケット17が溶接されている。

また、腕本体11内には、ブーム先端と連結部材４で結合される貫通孔21を有する軸受部材22が嵌着され溶接されている。この軸受部材22は、ピンと嵌合する円筒状の軸受筒23の両端部に軸受プレート24が溶接されたもので、さらに、この軸受プレート24が腕本体11の厚板12に溶接されている。

同様に、腕本体11の先端側には、バケット基端とピン結合される貫通孔25を有する円筒状の軸受部材26と、バケットリンケージ基端とピン結合される貫通孔27を有する円筒状の軸受部材28とが、それぞれ嵌着され溶接されている。

図２および図３に示されるように、軸受部材22の近傍は応力が集中するクリティカル部位の近傍であって、腕本体11を構成する厚板12の表面には、クラック観察溝31，32，33が線状に形成されている。これらのクラック観察溝31，32，33は、連結部材４または軸受部材22を中心とする遠近方向の間隔を介して配置されている。これらのクラック観察溝31，32，33の両端には、それぞれ孔34，35，36が穿設されている。

各クラック観察溝31，32，33は、全長を同一断面形状に形成してもよいが、図４に示されるように、１つのクラック観察溝32は、一端から他端にわたって断面形状が異なり、溝幅および溝深さが上側ほど小さくなる。なお、他のクラック観察溝31，33を同様に形成してもよい。

クラック観察溝31，32，33は、全てを同一断面形状に形成してもよいが、図５および図６に示されるように溝ごとに断面形状が異なるように形成してもよい。例えば、図５に示されるクラック観察溝31-33Ｖは、Ｖ形の断面形状に形成され、図６に示されるクラック観察溝31-33Ｒは、円弧形の断面形状に形成されている。

次に、この実施の形態の作用効果を説明する。

図７に示されるように、軸受部材22を中心とする遠近方向の間隔を介して配置されたクラック観察溝31，32，33を目視観察して、これらのクラック観察溝31，32，33内で段階的に進行するクラック37，38の進展状況、応力状態などを把握し、クラック37，38の進展状況に応じて部材補強、交換などの対策を講じる。

軸受部材22の近傍にて、腕本体11の厚板12の表面に、線状のクラック観察溝31，32，33を設け、腕本体11にクラックが発生しようとした場合に、これらのクラック観察溝31，32，33にのみクラックの発生が限定されるようにしたので、クラックの確認箇所は限定されたこのクラック観察溝31，32，33を観察すればよい。したがって、確認作業が困難な現場においても、点検を容易かつ短時間で行なえるとともに、初期段階でのクラック37，38の発見が容易になり、クラック37，38の有無により疲労強度レベルを探知して、部材補強、交換などの対策をとることができる。

また、アーム3amの強度を検証する試験では、クラック発生箇所がクラック観察溝31，32，33内に定まっているため、クラック発生箇所の応力状態などを把握しやすく、新機種開発への有益な情報を容易に得ることができる。

作業装置２のアーム3amにて最もクラックが発生しやすい軸受部材22の近傍にクラック観察溝31，32，33を設けたので、これらのクラック観察溝31，32，33以外の他の場所でのクラック発生を確実に防止できる。

クラック観察溝31，32，33の両端に穿設された孔34，35，36により、クラック観察溝31，32，33以外へのクラック37，38の進展を防止できる。

さらに、クラック観察溝31，32，33の断面形状、断面変化、サイズ、本数をコントロールして、段階的なクラック進展状況、応力状態などの目視観察による把握が可能となる。

すなわち、図４に示されるように一端から他端にわたって断面形状が異なるクラック観察溝32内でのクラック進展状況からクラック発生箇所の応力状態などを把握できる。例えば、クラック観察溝32内の薄肉部分に発生したクラック32が厚肉部分に進展する長さから、応力状態を判断でき、新機種開発への有益な実証データを得ることができる。

また、軸受部材22を中心とする遠近方向の間隔を介して配置されたクラック観察溝31，32，33により、強度検証試験などにおいて、図３に示されるように段階的に進行するクラック進展状況、応力状態などの目視観察による把握が可能となり、新機種開発への有益な実証データを得ることができる。

さらに、図５および図６に示されるように溝ごとに断面形状が異なるクラック観察溝31，32，33によって、断面形状によって異なるクラック進展状況、応力状態などの目視観察による把握が可能となり、新機種開発への有益な実証データを得ることができる。

なお、本発明を強度検証試験に適用する場合は、クラック観察溝31，32，33の裏面などにストレインゲージなどの検出手段を貼付して強度試験を行なうことにより、例えば従来の試作機の所定位置にストレインゲージを貼付して強度試験を行なう場合よりも、安定した確実な実証データが得られる。

本発明は、図８に示された作業機械Ａの作業装置２の他の構成部材、すなわちブーム3bmやバケット3bkにも適用することが可能である。さらには、ローダやドーザなどの他の作業機械の作業装置にも適用することが可能である。

本発明に係る作業機械の一実施の形態を示す斜視図である。 同上作業機械の作業装置の構成部材を示す斜視図である。 同上構成部材の要部を拡大した斜視図である。 図３のIV−IV線断面図である。 同上構成部材のクラック観察溝の一例を示す断面図である。 同上構成部材のクラック観察溝の他の例を示す断面図である。 同上構成部材のクラック観察溝の観察例を示す正面図である。 作業機械の一例を示す側面図である。

符号の説明

Ａ 作業機械
１ 機体
２ 作業装置
3bm 構成部材としてのブーム
3am 構成部材としてのアーム
3bk 構成部材としてのバケット
４ 連結部材
31，32，33 クラック観察溝
34，35，36 孔

Claims (6)

1. 機体と、
   機体に設けられた作業装置とを備え、
   作業装置は、
   可動的に連結された複数の構成部材と、
   複数の構成部材の少なくとも１つの表面に設けられたクラック観察溝と
   を具備したことを特徴とする作業機械。
2. クラック観察溝は、複数の構成部材を連結する連結部材の近傍に設けられた
   ことを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
3. クラック観察溝の両端に穿設された孔
   を具備したことを特徴とする請求項１または２に記載の作業機械。
4. クラック観察溝は、一端から他端にわたって断面形状が異なる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の作業機械。
5. クラック観察溝は、連結部材を中心とする遠近方向の間隔を介して複数本が配置された
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の作業機械。
6. 複数本のクラック観察溝は、溝ごとに断面形状が異なる
   ことを特徴とする請求項５に記載の作業機械。

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