JP2010235250A - 伸縮ブームの構造及びクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】回転を抑制できる伸縮ブームの構造を提供する。
【解決手段】下部に断面円弧状の円弧部１４ｂを有する基端側ブーム１４と、下部に断面円弧状の円弧部１５ｂを有しており基端側ブーム１４の内部に入れ子状に格納される先端側ブーム１５と、基端側ブーム１４の先端近傍に設置されて先端側ブーム１５の外面に当接するスライドプレート２１，２２，２３と、を備える伸縮ブームの構造Ｃである。
そして、先端側ブーム１５の外面には、スライドプレート２２，２３の側面に当接するサポート部材３１，３２が設置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、伸縮ブームの構造及びクレーンに関するものである。

従来、クレーンは、荷を目標位置に移動させることを目的としており、ブームは伸縮できるように複数段の入れ子状に構成されている。

そして、内側に格納される先端側ブームは、その外側の基端側ブームによって案内されるように構成されており、基端側ブームの先端近傍の内面には先端側ブームの外面に接するスライドプレートが配置されることが一般的である。

このような構造として、例えば特許文献１には、同時伸縮方式のワイヤロープを掛け回すシーブよりも先端側において基端側ブームに配置され、先端側ブームの上部角部に当接可能な形状を有するスライドプレートを設けた伸縮ブーム支持構造が開示されている。

この構成によれば、シーブの下周面から張り出されるワイヤロープの位置に関係なくスライドプレートを設置することができる。

特開平１１−１３０３７７号公報

ところで、近年、ブームの下部の断面形状を円弧状にラウンド化することで薄板化、軽量化を実現して長尺化されたブームが用いられることが多い。

このようなラウンド化されたブームでは、ラウンド化された下部での回転を拘束する力が小さいため、ブームどうしが相互に回転してしまい横撓みが大きくなるという問題があった（図６（ａ）（ｂ）参照）。

そこで、本発明は、回転を抑制できる伸縮ブームの構造と、この伸縮ブームの構造を備えたクレーンと、を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の伸縮ブームの構造は、下部に断面円弧状の円弧部を有する基端側ブームと、下部に断面円弧状の円弧部を有しており前記基端側ブームの内部に入れ子状に格納される先端側ブームと、前記基端側ブームの先端近傍に設置されて前記先端側ブームの外面に当接可能なスライドプレートと、を備える伸縮ブームの構造であって、前記先端側ブームの外面には、前記スライドプレートの側面に当接可能なサポート部材が設置されることを特徴としている。

このように、本発明の伸縮ブームの構造は、基端側ブームと先端側ブームと基端側ブームの先端近傍に設置されて先端側ブームの外面に当接可能なスライドプレートとを備えており、先端側ブームの外面には、スライドプレートの側面に当接可能なサポート部材が設置されている。

したがって、スライドプレートの側面とサポート部材の側面が接して、基端側ブームに対する先端側ブームの回転を抑制できる。このため、ブームの横撓みを抑制できる。

本発明の伸縮ブームの構造の前側の構成を説明する断面図である。 クレーンの全体構成を説明する側面図である。 本発明の伸縮ブームの構造の後側の構成を説明する断面図である。 伸縮ブームの構造を拡大して説明する斜視図である。 サポート部材を設置する範囲を説明する説明図である。（ａ）は略半分の長さに設置する場合であり、（ｂ）は端部近傍に設置する場合である。 伸縮ブームの横撓みを説明する説明図である。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は正面図である。 ブームの変形量と吊上荷重の関係を説明するグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、図２を用いて本実施例の伸縮ブームの構造を備えるクレーンとしてラフテレーンクレーン１の機械的な構成を説明する。なお、以下の実施例１では、ラフテレーンクレーン１を例にして説明するが、これに限定されるものではなく、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、積載型トラッククレーンなどブームを備えるクレーンや高所作業車などの作業車であれば本発明を適用できる。

本実施例のラフテレーンクレーン１は、図２に示すように、走行機能を有する車両の本体部分となる車体１０と、車体１０の四隅に設けられたアウトリガ１１，・・・と、車体１０に水平旋回可能に取り付けられた旋回台１２と、旋回台１２に立設されたブラケット１３に取り付けられたブーム１４，１５，１６と、を備えている。

このブーム１４は、高張力鋼などの金属によって筒状に形成されるもので、最も基端側の第１ブーム１４と中間の第２ブーム１５と最も先端側の第３ブーム１６とによって入れ子式に構成されている。そして、内部に配置された伸縮シリンダ（不図示）によって伸縮できるようになっている。

すなわち、基端側ブームとしての第１ブーム１４の内部には先端側ブームとしての第２ブーム１５が入れ子状に格納されており、基端側ブームとしての第２ブーム１５の内部には先端側ブームとしての第３ブーム１６が入れ子状に格納されている。

このうち最も基端側の第１ブーム１４は、付け根においてブラケット１３に水平に設置された支持軸に回動自在に取り付けられており、上下に起伏できるようになっている。

また、ブラケット１３と第１ブーム１４の間には、起伏シリンダが架け渡されており、この起伏シリンダを伸縮することでブーム１４，１５，１６全体を起伏することができる。

さらに、第３ブーム１６の先端にはワイヤ１７が掛けられており、このワイヤ１７の先端には荷を吊るためのフック１８が取付けられている。

そして、本実施例のブームとしての第１ブーム１４、第２ブーム１５、第３ブーム１６は、図１，３の断面図に示すように、上部と下部の隅角部に断面円弧状の円弧部１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂを有して断面形状が略Ｕ字状にラウンド化されている。このラウンド化によって、鋼板の厚さを薄くしてブームの単位長さ当りの重量を軽くしつつ、圧縮応力が生じるブームの下部を座屈しにくくしている。

上部の円弧部１４ａ，１５ａは上部の左右に配置されて小さい半径を有するように湾曲され、下部の円弧部１４ｂ，１５ｂは下部の左右に配置されて大きい半径を有するように湾曲されている。

さらに、この上部の円弧部１４ａ，１５ａと下部の円弧部１４ｂ，１５ｂの間には直線状の側部が形成され、対向する上部の円弧部１４ａ，１４ａ，１５ａ，１５ａ間には直線状の頂部が形成され、対向する下部の円弧部１４ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１５ｂ間には直線状の底部が形成されているか、左右の円弧部１４ｂ，１４ｂ及び１５ｂ，１５ｂが連続して形成されている。

そして、本実施例の伸縮ブームの構造Ｃは、図１，４，５に示すように、基端側ブームとしての第１ブーム１４の先端近傍にはスライドプレート２１，２２，２３が配置されるとともに、先端側ブームとしての第２ブーム１５の外面にはサポート部材３１，３２が配置されている。

同様に、図３，５に示すように、第２ブーム１５の後端近傍に対応する第１ブーム１４の所定位置にもスライドプレート４１，４２，４３が配置されている。

スライドプレート２１，・・・は、第１ブーム１４と第２ブーム１５の間の摺動を円滑にするためのもので、摩擦係数の小さいポリアミド樹脂などの樹脂材によって形成され、摺動構造において格納する側となる第１ブーム１４の内面から突出するようにして第１ブーム１４に設置されている。

なお、このスライドプレートは最も先端側の第３ブーム１６を除く第１ブーム１４及び第２ブーム１５に配置され、サポート部材は最も基端側の第1ブーム１４を除く第２ブーム１５及び第３ブーム１６に配置されているが、以下では説明の便宜のため第１ブーム１４と第２ブーム１５の間の摺動構造のみについて説明する。

第１ブーム１４の先端近傍のスライドプレート２１，２２，２３は、頂部のスライドプレート２１と、側部のスライドプレート２２と、底部のスライドプレート２３と、によって構成されている。

同様に、第１ブーム１４における第２ブーム１５の後端近傍に対応する所定位置のスライドプレート４１，４２，４３は、頂部のスライドプレート４１と、側部のスライドプレート４２と、底部のスライドプレート４３と、によって構成されている。

さらに、頂部のスライドプレート２１，４１には、摺動をスムーズにするために、第１ブーム１４の内面からの突出量（高さ）を調整するためのボルトなどの突出量調整手段（不図示）が設けられている。

加えて、頂部のスライドプレート２１，４１以外のスライドプレート２２，２３，４２，４３の高さは、第２ブーム１５に向いた頂面が第２ブームの外面と接触しないように、第２ブーム１５の外面と第１ブーム１４の内面との隙間の幅よりも小さくされている。

そして、本実施例のサポート部材３１，３２は、第１ブーム１４と第２ブーム１５の間の回転を抑制するためのもので、図４に示すように、金属などによってコ字状断面を有する長尺状に形成され、摺動構造において格納される側となる第２ブーム１５の外面に軸方向に沿って溶接によって取付けられている。

このサポート部材３１，３２の突出量（高さ）は、第１ブーム１４に向いた頂面が第１ブームの内面と接触しないように、第１ブーム１４の内面と第２ブーム１５の外面との隙間の幅よりも小さくされている。

また下部の円弧部１５ｂを中心として最下点から例えば４５度位置に配置された側部のサポート部材３１の周方向の幅は、第２ブーム１５の摺動を円滑にするために、側部のスライドプレート２２の側面２２ｂと底部のスライドプレート２３の側面２３ａの間の幅よりも小さくされている。

同様に、最下点に配置された底部のサポート部材３２の周方向の幅は、第２ブーム１５の摺動を円滑にするために、対向する底部のスライドプレート２３，２３の側面２３ｂ，２３ｂの間の幅よりも小さくされている。

そして、これらのサポート部材３１，３２は、ブーム軸方向の設置範囲としては図５に示すように、基端側の端部から第２ブーム１５の５０％位置のピン孔５１に対応する位置まで延設されている。

このピン孔５１，５２，５３は、１本の伸縮シリンダ（不図示）による伸縮機構に用いられるもので、内側から固定ピン（不図示）が挿入されて掛止されることで、ブームを所定の長さに調整する。第２ブーム１５には、５０％位置のピン孔５１、９０％位置のピン孔５２、１００％位置に対応するピン孔５３が設けられている。

次に、本実施例の伸縮ブームの構造Ｃの作用、効果について説明する。

（１）このように、本実施例の本実施例の伸縮ブームの構造Ｃは、下部に断面円弧状の円弧部１４ｂを有する基端側ブームとしての第１ブーム１４と、下部に断面円弧状の円弧部１５ｂを有しており第１ブーム１４の内部に入れ子状に格納される先端側ブームとしての第２ブーム１５と、第１ブーム１４の先端近傍に設置されて第２ブーム１５の外面に当接するスライドプレート２１，２２，２３と、を備える伸縮ブームの構造Ｃである。

このように、略Ｕ字状にラウンド化された断面形状を有することで、鋼板の厚さを薄くしてブームの単位長さ当りの重量を軽くして長尺化しつつ、圧縮応力が生じるブームの下部を座屈しにくくしている。

そして、本実施例の第２ブーム１５の外面には、スライドプレート２２，２３の側面２２ｂ，２３ａ，２３ｂに当接可能な第２ブーム１５の軸方向に伸びたサポート部材３１，３２が設置されている。

したがって、第１ブーム１４に対して第２ブーム１５が相対的に回転すると、スライドプレート２２，２３の側面２２ｂ，２３ａ，２３ｂとサポート部材３１，３２の側面３１ａ，３１ｂ，３２ａが接して（ただし、回転方向によって接する面が異なる）、第１ブーム１４に対する第２ブーム１５の回転を抑制できる。

すなわち、ラウンド化されたブームの下部は、回転方向（周方向）に見ると同一形状となっており、回転を拘束する抗力が得られないため、通常のスクエア型のブームに比べると回転し易くなっている。

そこで、先端側ブームの一部に突出するサポート部材３１，３２を取付けることによって、スライドプレート２２，２３から回転を拘束する抗力を得ることができる。

なお、このブームを回転させる力や抗力は、荷を吊上げた時点以後に作用するもので、ブームの伸縮時には作用しない。このため、伸縮時にはスライドプレート２２，２３の側面２２ａ，２２ｂ，２３ａとサポート部材３１，３２の側面３１ａ，３１ｂ，３２ａとの摩擦熱はほとんど発生しない。

さらに、第２ブーム１５の回転を抑制すれば、第２ブーム１５に対して横方向に作用する荷重を低減できるため、これによって生じる横撓みを抑制できる。

つまり、図６（ａ）（ｂ）に示すように、吊り荷を吊上げた状態では曲げモーメントと軸方向圧縮力を受けて、ブーム全体が鉛直方向（強軸方向）に撓みを生じるとともに、鉛直方向に直交する横方向（弱軸方向）にも撓みを生じる。

この横撓みは、ブーム自体の中心軸に対する不均一性や、ブームどうしの中心軸のずれなどに起因して生じるものであり、ブームが回転するといっそう横撓みが増加するという悪循環に陥ってしまう。そして、弱軸方向の横撓みが増加するとブームの座屈荷重が低下する。

そこで、基端側ブームに対する先端側ブームの回転を抑制することで、この悪循環を断ち切れば、横撓みを最小限に抑制して座屈に対する強度を高めることができる。

結果として、回転をなくすことで横撓みが抑制され、図７に示すように座屈荷重及び許容座屈荷重が大きくなるため、ブームの断面性能を最大限に発揮させることができる。

加えて、このサポート部材３１，３２は、先端側ブームとしての第２ブーム１５自体の断面性能を補強することで、より横撓みや第２ブーム１５自体に座屈を生じにくくする機能を有している。

すなわち、サポート部材３１，３２は弱軸方向に所定の高さを有する構造であるため、第２ブーム１５の弱軸方向の断面二次モーメントを大きくして、剛性を大きくすることができる。

さらに、第２ブーム１５の基端側の端部は、第１ブーム１４に挿入されているため、サポート部材３１，３２によって補強された断面性能を有する部位を第１ブーム１４が支持することで、第１ブーム１４と第２ブーム１５が一体的に構成される部分が補強されることになる。

したがって、それぞれのブームは、順次その基端側（外側）のブームによって補強されることとなり、より剛性の大きいブームによって補強されるため、全体として剛性の大きいブームとなる。

この場合、サポート部材３１，３２自体は第１ブーム１４の内面に接することはないため、サポート部材３１，３２が第１ブーム１４の内面から局所的に抗力を受けて第２ブーム１５が変形することもない。

（２）また、サポート部材３１，３２は、ブーム伸縮方向に直交する断面がコ字状に形成されることで、サポート部材３１，３２自体の周方向の剛性を上げることができるため、スライドプレート２２，２３と接触して抗力を受けた場合の変形を防止することができる。

この場合、抗力の作用する方向は第１ブーム１４及び第２ブーム１５の周方向（面内方向）であり、きわめて剛性が大きいため、第１ブーム１４及び第２ブーム１５が面外方向に変形することはない。

（３）さらに、サポート部材３１，３２は、先端側ブームとしての第２ブーム１５の軸方向の長さに対して略半分の長さに第２ブーム１５の基端側位置に設置されることで、効率よく回転を抑制できる。

つまり、先端側ブームの回転の影響が大きくなるのは、先端側ブームを長く繰り出したときであるから、長く繰り出した状態で作用する範囲として基端側の略半分の長さに設置すれば充分といえる。

（４）また、サポート部材３１，３２は、先端側ブームとしての第２ブーム１５の基端側の端部近傍に設置されることで、効率よく座屈を抑制できる。

すなわち、座屈は荷重が集中する位置に発生しやすいため、第１ブーム１４からスライドプレート２１，２２，２３を介して荷重を受ける端部近傍にサポート部材３１，３２を設置することで、座屈が発生しやすい位置に対応した配置となる。

（５）また、サポート部材３２は、少なくとも先端側ブームとしての第２ブーム１５の最下部に設置されることで、最も圧縮応力の大きい位置で第２ブーム１５を補強できる。

（６）そして、本実施例のクレーン１は、上記したような伸縮ブームの構造Ｃを備えることで、ブームの横撓み及び回転を抑制した安全で操作性の良好なクレーン１となる。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、サポート部材３１，３２は、ブーム全長の一部の範囲のみに設置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブーム全長に亘って設置するものであってもよい。

１ ラフテレーンクレーン（クレーン）
１４ 第１ブーム（基端側ブーム）
１５ 第２ブーム（先端側ブーム）
１６ 第３ブーム
２１ 頂部のスライドプレート（スライドプレート）
２２ 側部のスライドプレート（スライドプレート）
２３ 底部のスライドプレート（スライドプレート）
３１ 側部のサポート部材（サポート部材）
３２ 底部のサポート部材（サポート部材）
４１ 頂部のスライドプレート（スライドプレート）
４２ 側部のスライドプレート（スライドプレート）
４３ 底部のスライドプレート（スライドプレート）

Claims (6)

1. 下部に断面円弧状の円弧部を有する基端側ブームと、下部に断面円弧状の円弧部を有しており前記基端側ブームの内部に入れ子状に格納される先端側ブームと、前記基端側ブームの先端近傍に設置されて前記先端側ブームの外面に当接可能なスライドプレートと、を備える伸縮ブームの構造であって、
   前記先端側ブームの外面には、前記スライドプレートの側面に当接可能なブームの軸方向に伸びたサポート部材が設置されることを特徴とする伸縮ブームの構造。
2. 前記サポート部材は、ブーム伸縮方向に直交する断面がコ字状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の伸縮ブームの構造。
3. 前記サポート部材は、前記先端側ブームの軸方向の長さに対して略半分の長さにブームの基端側位置に設置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伸縮ブームの構造。
4. 前記サポート部材は、前記先端側ブームの基端側の端部近傍に設置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伸縮ブームの構造。
5. 前記サポート部材は、少なくとも前記先端側ブームの最下部に設置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の伸縮ブームの構造。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の伸縮ブームの構造を備えることを特徴とするクレーン。

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