JP2009144335A - Working device of construction machinery - Google Patents
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Abstract
Description
建設機械の動作時に、中空構造体から成るフロント構造物の内部で生じる振動、及び共鳴による騒音を低減する建設機械の作業装置に関する。 The present invention relates to a working device for a construction machine that reduces vibrations generated by a hollow structure and noise caused by resonance during operation of the construction machine.
この種の建設機械の作業装置としては、特許文献1に示すものがある。この特許文献1には、建設機械である油圧ショベルのフロント構造物が開示されている。このフロント構造物としては、例えば、中空構造体から成るアーム、及びブームなどがある。これらのアーム、及びブームの内部には、強度部材としての仕切り板、すなわち隔壁を有し、この隔壁によって形成される長手方向略中央部に制振材やウレタン等の吸音材を充填している。これにより、アーム、及びブームの内部全域に制振材や吸音材を充填することなく、アームやブームの内部で生じる振動を低減することができるので、共鳴を抑制することができ、アームやブームから発生する騒音を低減している。
しかしながら、前述した特許文献1に示されるような従来の建設機械の作業装置では、油圧ショベルのフロント構造物であるアームやブーム等から生じる騒音を低減するために、制振材や吸音材などの部材が必要となるだけでなく、制振材や吸音材を中空構造体内部に充填する煩雑な作業により、フロント構造物の製作に要する作業工数が増加するという問題があった。 However, in the conventional construction machine working apparatus as shown in Patent Document 1 described above, in order to reduce noise generated from an arm, a boom, or the like, which is a front structure of a hydraulic excavator, a damping material, a sound absorbing material, or the like is used. In addition to the need for members, there is a problem in that the number of work steps required for manufacturing the front structure increases due to the complicated work of filling the inside of the hollow structure with the damping material and the sound absorbing material.
本発明は、このような従来技術の実状を考慮してなされたもので、その目的は、制振材や吸音材を充填することなく、フロント構造物の内部の共鳴を抑制することができる建設機械の作業装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the actual state of the prior art as described above, and its purpose is construction that can suppress resonance inside the front structure without being filled with a damping material or a sound absorbing material. It is to provide a working device for a machine.
この目的を達成するために、本発明は、中空構造体から成り、建設機械の車体に上下方向に回動可能に設けられ、その内部に強度を高める隔壁を有するフロント構造物を備えた建設機械の作業装置において、前記隔壁によって形成される閉塞空間部内の、前記建設機械の駆動に伴って発生する定在波に基づく所定の位置に、この閉塞空間部内を仕切る騒音低減用の仕切り板を設けたことを特徴としている。 In order to achieve this object, the present invention is a construction machine comprising a front structure having a partition wall which is formed of a hollow structure and is pivotally provided in a vehicle body of the construction machine so as to be pivotable in the vertical direction. In this working apparatus, a noise reduction partition plate for partitioning the closed space portion is provided at a predetermined position in the closed space portion formed by the partition wall based on a standing wave generated when the construction machine is driven. It is characterized by that.
本発明者らは、前述のフロント構造物から生じる騒音は、フロント構造物を有する建設機械の動作時、例えばエンジン、ポンプ、冷却器等の動作時に生じる振動がフロント構造物に伝播することにより、これらの周波数とフロント構造物の中空構造体内部の閉塞空間の持つ固有の振動数とが一致して、共鳴状態となり、音圧レベルの振幅が最大となる腹と振幅が最小となる節とを有する定在波がフロント構造物の内部の閉塞空間に生じることが原因であることに着目し、建設機械の動作時にフロント構造物の内部に生じる定在波を予め計算及び解析によって予測し、この予測された低在波に基づいて所定の位置に前述の閉塞空間部内を仕切る騒音低減用の仕切り板を設けたことから、前述の閉塞空間部内の閉塞空間の領域を変えることができ、定在波を生じる共鳴周波数を変更することができる。これにより、フロント構造物の内部に制振材や吸音材を充填することなく、フロント構造物の内部の振動を低減でき、フロント構造物の内部の共鳴を抑制することができる。 The inventors of the present invention have the above-mentioned noise generated from the front structure when vibrations generated during the operation of the construction machine having the front structure, for example, the operation of an engine, a pump, a cooler, etc. are propagated to the front structure. These frequencies and the natural frequency of the enclosed space inside the hollow structure of the front structure coincide with each other, so that a resonance state is reached, and a node where the amplitude of the sound pressure level is maximum and a node where the amplitude is minimum are obtained. Focusing on the fact that the standing wave that is generated in the enclosed space inside the front structure is the cause, the standing wave generated inside the front structure during the operation of the construction machine is predicted in advance by calculation and analysis. Since the partition plate for noise reduction for partitioning the inside of the enclosed space portion is provided at a predetermined position based on the predicted standing wave, the area of the enclosed space in the enclosed space portion can be changed. It is possible to change the resonance frequency to produce a standing wave. Thereby, the vibration inside the front structure can be reduced and the resonance inside the front structure can be suppressed without filling the inside of the front structure with the damping material or the sound absorbing material.
また、本発明は、前記発明において、前記フロント構造物は、上板、下板および左右の側板とから成る箱状の中空構造物からなり、前記隔壁は、前記中空構造体の内部空間を複数の閉塞空間に分割するように設けられることを特徴としている。 In the present invention, the front structure may be a box-shaped hollow structure including an upper plate, a lower plate, and left and right side plates, and the partition wall may include a plurality of internal spaces of the hollow structure. It is characterized by being provided so as to be divided into closed spaces.
さらに、本発明は、前記発明において、前記仕切り板が前記フロント構造物の長手方向に対し、直交して設けられたことを特徴としている。このように構成した本発明は、仕切り板によって、よりフロント構造物の強度を高めることができる。 Furthermore, the present invention is characterized in that, in the above invention, the partition plate is provided orthogonal to the longitudinal direction of the front structure. In the present invention configured as described above, the strength of the front structure can be further increased by the partition plate.
また、本発明は、前記発明において、前記車体には、運転室が設けられるとともに、前記フロント構造物は、前記運転室の側面近傍を回動するように設けられ、前記仕切り板は、前記フロント構造物の回動時に前記運転室の側方および側方近傍を通過する前記閉塞空間内に設けられることを特徴としている。 Further, in the present invention according to the above invention, the cab is provided in the vehicle body, the front structure is provided so as to rotate in the vicinity of a side surface of the cab, and the partition plate It is provided in the closed space that passes through the side of the cab and the vicinity of the side when the structure is rotated.
さらに、本発明は、前記発明において、前記隔壁が前記仕切り板を兼ねることを特徴としている。このように構成した本発明は、仕切り板の数を少なくすることができる。 Furthermore, the present invention is characterized in that, in the above invention, the partition also serves as the partition plate. The present invention configured as described above can reduce the number of partition plates.
また、本発明は、前記発明において、前記仕切り板を前記中空構造体内に生じる定在波の節、又は腹にあたる位置に配置したことを特徴としている。 Moreover, the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the partition plate is arranged at a position corresponding to a node of a standing wave generated in the hollow structure or an antinode.
本発明は、建設機械のフロント構造物の内部の閉塞空間部内に設けられ、建設機械の駆動に伴って発生する定在波に基づく所定の位置に閉塞空間部内を仕切る騒音低減用の仕切り板を設けたことから、この仕切り板によって前述の閉塞空間部内の閉塞空間の領域を変えることができ、これにより、定在波を生じる共鳴周波数を変更することができるので、フロント構造物の内部に制振材や吸音材などを充填することなく、フロント構造物の内部の共鳴を抑制することができる。したがって、従来のような制振材や吸音材をフロント構造物の内部に充填する煩雑な作業を要せず、また、仕切り板をフロント構造物の内部に設ける作業は、フロント構造物の製作過程で溶接等により比較的容易に行うことができ、これらによって、従来よりもフロント構造物の製作に要する作業工数を低減させることができる。 The present invention provides a noise reduction partition plate that is provided in a closed space portion inside a front structure of a construction machine and partitions the closed space portion at a predetermined position based on a standing wave generated when the construction machine is driven. Thus, the partition plate can change the region of the closed space in the closed space portion described above, thereby changing the resonance frequency that generates the standing wave. Resonance inside the front structure can be suppressed without filling a vibration material or a sound absorbing material. Therefore, the conventional work of filling the inside of the front structure with the vibration damping material and the sound absorbing material is not required, and the work of installing the partition plate inside the front structure is a process of manufacturing the front structure. Therefore, the number of work steps required for manufacturing the front structure can be reduced as compared with the prior art.
以下、本発明に係る建設機械の作業装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the construction machine working apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る建設機械の作業装置の一実施形態を備えた建設機械の一例として挙げた油圧ショベルの側面図である。図2は、図1に示す油圧ショベルに備えられる本実施形態に係る作業装置を構成するブームの側面図、図3は、図2のA矢視から見た要部断面図である。図4は、本実施形態に備えられる騒音低減用の仕切り板の設置位置の一例を示す図、図5は、本実施形態において得られる変化した定在波を示す図である。 FIG. 1 is a side view of a hydraulic excavator cited as an example of a construction machine provided with an embodiment of a construction machine working apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a side view of a boom constituting the working device according to the present embodiment provided in the hydraulic excavator shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part as viewed from the arrow A in FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an installation position of a noise reduction partition plate provided in the present embodiment, and FIG. 5 is a diagram illustrating a changed standing wave obtained in the present embodiment.
本実施形態が備えられる建設機械、例えば油圧ショベルには、図1に示すように、走行体1と、この走行体1上に配置され、運転室3、カウンタウェイト4などを有する車体である旋回体2と、この旋回体2に上下方向に回動可能に設けられるフロント構造物5とを備えている。フロント構造物5は、後述するブーム6と、このブーム6に回動可能に設けられるアーム7とを備え、このアーム7には、作業具としてのバケット8が回動可能に設けられる。また、このフロント構造物5は、中空構造体から成っている。前述のブーム6、アーム7、及びバケット8のそれぞれは、油圧アクチュエータ、すなわちブームシリンダ9、アームシリンダ10、バケットシリンダ11の伸縮動作によって回動可能となっている。また、前述のブーム6、及びアーム7を有するフロント構造物5には、このフロント構造物5の強度を高め、内部空間を閉塞する強度部材としての隔壁12が設けられる。
As shown in FIG. 1, the construction machine provided with the present embodiment, for example, a hydraulic excavator, turns as a vehicle body having a traveling body 1 and a
なお、ブーム6は、運転室3の側面近傍を回動範囲として旋回体2の中央前方部に設けられる。
In addition, the
本実施形態の要部を、フロント構造物5の図2,3に示すブーム6で説明する。これらの図2,3に示すように、ブーム6には、基端側に不図示のフートピンが挿通されるボス13が設けられ、このボス13にフートピンが挿通されて旋回体2に回動可能に連結される。また、ブーム6は、基端部がボス13に固着された上板6a、下板6bおよび左右の側板6cによって箱状の中空構造体として形成され、その内部には前述の強度部材としての2枚の隔壁12が設けられる。そして、この隔壁12によって中空構造体の内部空間を複数の閉塞空間部17、閉塞空間部18、及び閉塞空間部19に分割している。前述の閉塞空間部17は、ボス13の近傍に位置するフートピン側部分14を形成し、前述の閉塞空間18は、ブーム6の中央に位置し、ブームシリンダ9の取付部を有する中間部15を形成し、前述の閉塞空間部19は、ブーム6の先端に位置し、アーム7の取付部を有する先端側部分16を形成している。
The principal part of this embodiment is demonstrated with the
また、図3に例示するように、ブーム6の中間部15は、上板6a、下板6b、及び2枚の側板6cによって四角形の断面部分18aを有する中空構造となっている。なお、前述の2枚の隔壁12は、例えば、中空構造体を形成する上板6a、下板6b、2枚の側板6cと同一材料の四角形の鋼板から成り、ブーム6の延在方向(長手方向)に対して垂直になる(図2参照)ように、その4辺が上板6a、下板6b、2枚の側板6cに溶接されている。
Further, as illustrated in FIG. 3, the
また、前述の閉塞空間部17,18,19は、通常、それぞれの持つ箱形状やこれらの閉塞空間部17,18,19内に含まれる物質(例えば空気)の密度等により、それぞれ固有の共鳴周波数を持っている。例えば、図示しないエンジン、ポンプ、冷却器等の動作により生じる振動がブーム6へ伝わり、前述の中間部15の閉塞空間部18が持つ固有の共鳴周波数と一致することによって共鳴状態となると、例えば、図4に示すような音圧レベルの振幅が最大となる腹21bと振幅が最小となる節21aとを有する定在波21が生じて、大きな騒音が発生する。
In addition, the above-described closed
このような定在波21によって生ずる騒音を低減する為に、特に本実施形態では、強度部材としての隔壁12によって形成される中間部15の閉塞空間18内に、油圧ショベルの駆動、例えば前述したエンジン、ポンプ、冷却器等の動作時に伴って発生する定在波21を考慮してこれに基づいた所定の位置に、この閉塞空間部18内を仕切る騒音低減用の仕切り板20を設けている。なお、この仕切り板20は、例えば、ブーム6の上板6a、下板6b、及び2枚の側板6cと、2枚の隔壁12と同一材料としている。また、仕切り板20は、図2に示すように、前述の閉塞空間部18を第1閉塞空間部18bと第2閉塞空間部18cに分断している。
In order to reduce the noise generated by the standing
さらに、仕切り板20は、ブーム6の隔壁12とは、別体に設けられているとともに、ブーム6の長手方向に対し、直交して設けられている。
Further, the
そして仕切り板20の設置位置は、前述したように定在波に基づき、例えば、図2、図4に示すように、定在波21の節21aとなる位置に設けてある。なお、仕切り板20を図4に示す定在波21の腹21bの位置に設けるようにしてもよい。この仕切り板20の設置位置は、前述の中間部15の閉塞空間部18に生じる定在波21の波長λを考慮して、後述のように定めてある。例えば、解析や計算により、中間部15の閉塞空間部18に周波数fの定在波21が生じ、その閉塞空間18内の音速がcであると予測されたとすると、定在波の波長λは、
定在波の波長λ=閉塞空間18内の音速c/定在波21の周波数f
の式によって求められる。そして、図4に示すように、仕切り板20を、例えば、図中右側の隔壁12からブーム6の長手方向に設置距離Lだけ離れた定在波21の節21aに設けた場合には、この仕切り板20の設置距離Lは、
L=λ×n/4 においてn=1として、
L=λ×1/4
の式によって求められる。なお、定在波21の腹21bに設ける場合には、仕切り板20の設置位置をn=2として、
L=λ×2/4=λ×1/2の式によって求めればよい。
The installation position of the
Standing wave wavelength λ = sonic velocity c in
It is calculated by the following formula. And, as shown in FIG. 4, when the
In L = λ × n / 4, n = 1,
L = λ × 1/4
It is calculated by the following formula. In addition, when installing in the
What is necessary is just to obtain | require by the type | formula of L = (lambda) * 2/4 = (lambda) * 1/2.
前述の仕切り板20は、以下の手順によって、中間部15の閉塞空間部18内に設けられる。
The
まず、油圧ショベルの駆動に伴って発生する振動により、前述の中間部15内に生じる定在波21、及び中間部15内の音速cを前述した解析及び計算により予測する。次に、予測した隔壁12から設置距離L離れた定在波21の節21aの位置に、仕切り板20を上板6a、下板6b、2枚の側板6cに溶接等によって固定する。
First, the standing
これによって、閉塞空間部18が第1閉塞空間部18b、第2閉塞空間部18cの2つの領域に分かれ、図5に示すように、油圧ショベルの駆動に伴って発生する定在波21の波形が変形する。これにより、中間部15内の閉塞空間部18が持つ固有の共鳴周波数を変更することができ、ブーム6内部の共鳴を抑制することができる。
As a result, the
このように構成した本実施形態では、前述のブーム6の中間部15の閉塞空間部18内を仕切る騒音低減用の仕切り板20を定在波の節21aに設けたことから、この仕切り板20によって閉塞空間部18内の領域を閉塞空間部18bと閉塞空間部18cの2つの領域に変えることができる。これにより、前述のように、定在波21を生じる共鳴周波数を変更することができるので、フロント構造物5であるブーム6内に制振材や吸音材などを充填することなく、この中間部15内の共鳴を抑制することができる。そしてこの仕切り板20の取付作業は、ブーム6を製作する過程で溶接などによって比較的容易に行うことができるので、ブーム6を中空構造体として形成した後で、制振材や吸音材をブーム6の中間部15内に充填するような煩雑な作業を要せず、これらによって、ブーム6の製作に要する作業工数を低減させることができる。
In the present embodiment configured as described above, the
なお、本実施形態では、仕切り板20を前述の中間部15の閉塞空間部18内に生じる定在波21の節21aに設けたが、前述のように、図4に示す定在波21の腹21bに設けてもブーム6の中間部15内に生じる騒音を低減することができる。
In this embodiment, the
また、閉塞空間部17,19について仕切り板20を設ける場合も、上述による考え方と同様にして設けることができる。
Also, when the
なお、上述では、仕切り板20を前述の中間部15の閉塞空間部18内に設けたが、特にこの仕切り板20をブーム6の回動時に運転室3の側方または近傍を通過する閉塞空間部17に設けることで、この部分の騒音が低減でき、運転室へ伝播する騒音が低減でき、オペレータに対する騒音を低減することができる。
In the above description, the
また、仕切り板20をブーム6の隔壁12とは別体に設けたが、隔壁12が仕切り板20を兼ねるように構成してもよい。このように構成した場合には、前述した実施形態と同様に騒音を低減することができるとともに、仕切り板の数を少なくすることができる。これにより、製作コストを安価とすることができるとともに、ブーム6の製作に要する作業工数を低減できる。
Further, although the
また、仕切り板20と、ブーム6の上板6a、下板6b、及び2枚の側板6cと、隔壁12とを同一材料とすることにより、ブーム6の製作やリサイクルにかかる労力を低減することができる。
Further, by making the
また、仕切り板20をブーム6の長手方向に対し、直交するように設けてあるが、ブーム6の長手方向に沿うように、仕切り板20を設けても、ブーム6に生じる騒音を低減することができる。
Moreover, although the
さらに、仕切り板20がブーム6の上板6a、下板6b、及び2枚の側板6cと、隔壁12と同一材料から成る鋼板によって製作されているが、この仕切り板20を、例えば木材などの別の材料から成る部材としてもブーム6から生じる騒音を低減することができる。
Further, the
なお、本実施形態では、ブーム6に騒音低減用の仕切り板20を設けてあるが、アーム7に適用してもよい。このようにした場合は、アーム7から生じる騒音を低減することができる。
In this embodiment, the
3 運転室
5 フロント構造物
6 ブーム
6a 上板
6b 下板
6c 側板
7 アーム
12 隔壁
13 フートピン
14 フートピン側部分
15 中間部
16 先端側部分
17 閉塞空間部
18 閉塞空間部
18b 第1閉塞空間部
18c 第2閉塞空間部
19 閉塞空間部
20 仕切り板
21 定在波
21a 節
21b 腹
3
Claims (6)
前記隔壁によって形成される閉塞空間部内の、前記建設機械の駆動に伴って発生する定在波に基づく所定の位置に、この閉塞空間部内を仕切る騒音低減用の仕切り板を設けたことを特徴とする建設機械の作業装置。 In a construction machine working apparatus comprising a front structure having a hollow structure and a front structure having a partition wall which is provided in a body of the construction machine so as to be pivotable in the vertical direction and increases the strength thereof.
A noise reduction partition plate for partitioning the closed space portion is provided at a predetermined position in the closed space portion formed by the partition wall based on a standing wave generated when the construction machine is driven. Construction equipment working equipment.
前記フロント構造物は、上板、下板および左右の側板とから成る箱状の中空構造物からなり、前記隔壁は、前記中空構造体の内部空間を複数の閉塞空間に分割するように設けられることを特徴とする建設機械の作業装置。 In the invention of claim 1,
The front structure includes a box-shaped hollow structure including an upper plate, a lower plate, and left and right side plates, and the partition is provided so as to divide an internal space of the hollow structure into a plurality of closed spaces. A working device for construction machinery.
前記仕切り板が前記フロント構造物の長手方向に対し、直交して設けられたことを特徴とする建設機械の作業装置。 In the invention according to claim 1 or 2,
The working device for a construction machine, wherein the partition plate is provided orthogonal to a longitudinal direction of the front structure.
前記車体には、運転室が設けられるとともに、前記フロント構造物は、前記運転室の側面近傍を回動するように設けられ、
前記仕切り板は、前記フロント構造物の回動時に前記運転室の側方および側方近傍を通過する前記閉塞空間内に設けられることを特徴とする建設機械の作業装置。 In the invention according to any one of claims 1 to 3,
The vehicle body is provided with a cab, and the front structure is provided so as to rotate in the vicinity of a side surface of the cab,
The work apparatus for a construction machine, wherein the partition plate is provided in the closed space that passes through a side of the cab and the vicinity of the side when the front structure rotates.
前記隔壁が前記仕切り板を兼ねることを特徴とする建設機械の作業装置。 In the invention of claim 1,
The working device for a construction machine, wherein the partition wall also serves as the partition plate.
前記仕切り板を前記中空構造体内に生じる定在波の節、又は腹にあたる位置に配置したことを特徴とする建設機械の作業装置。 In the invention according to any one of claims 1 to 5,
A working device for a construction machine, characterized in that the partition plate is arranged at a position corresponding to a node of a standing wave generated in the hollow structure body or an antinode.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091214 |
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Effective date: 20110329 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110726 |