JP2011184944A - 作業機のアーム部材 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を簡略化して製造コストを低減すること。
【解決手段】鋳物により形成された筒状の筺体３２０と、筺体３２０に形成された第１連結ピン挿通用孔３２１、第２連結ピン挿通用孔３２２と、筺体３２０に形成され、第１連結ピン挿通用孔３２１、第２連結ピン挿通用孔３２２相互を連通する中空部３３０とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、建設・土木機械等の作業機のアーム部材に関し、強度を維持しつつ、製造工程を簡略化できる技術に関する。

建設作業及び土木作業に用いられる油圧式パワーショペル等の作業機は、一般的に、自走できる下部走行装置と、その上で３６０度回転できる上部旋回体とを組み合わせた基本構造を有している。上部旋回体には、ブラケットを介してブーム（アーム部材）が設けられ、このブームの先端側にアーム（アーム部材）が設けられている。さらに、アームの先端側には、バケット等のアタッチメントが取り付けられる。一般に、パワーショべルでは、ブーム、アーム及びバケットをまとめて作業部と称し、ブーム及びアームをフロントと称している。

アームは、アーム支点部、バケット支点部及びバケットシリンダーボトム支点部の３つの支点部を有する筒型の構造体である。アームは、作業機においてブームとバケットを連結する「腕」の役割を有している。また、アームはバケットを作動させるバケットシリンダが上側に配置される。

パワーショベルの作業中のバランスを保つため、また、掘削作業時の負荷に耐えるために、アームは強度及び軽量化が必要とされる。

従来、上板及び下板に左右の側板を溶接にて接合し、横断面が四角形であるアームが最も一般的に用いられていた。このようなアームは強度が必要とされるブーム側部分の横断面積を大きくしている。

また、近年では、アームの本体を強度の高い板金で形成し、先端に設けられる連結ピン挿通用孔部等は鋳物で形成し、溶接にて接合して一体化して形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２４０３４３号公報

上述した作業機のアーム部材では、次のような問題があった。すなわち、鋳物部分の製造工程において、連結ピン挿通用孔部を形成するためには、それぞれに中子が設けられることから、複数の中子が必要となる。また、鋳物で形成する部分に中空部を設けるためには、一側面が開口されたコの字状に形成され、後工程で閉塞板を溶接により接合固着する等、多大な手間を要しており、外部の美観を損ねるという間題もある。さらに、当該鋳物部分をアームの本体に溶接等により取り付ける手間も要する。

そこで本発明は、製造工程を簡略化して製造コストを低減できる作業機のアーム部材を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の作業機のアーム部材は次のように構成されている。

鋳物により形成された筒状の筺体と、前記筺体に形成された少なくとも一対の連結ピン挿通用孔と、前記筺体に形成され、前記連結ピン挿通用孔相互を連通する中空部とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係るアーム部材を有する作業機を示す側面図。 同作業機に組み込まれたアーム部材を示す側面図。 同アーム部材の要部を示す側面図。 同アーム部材の要部を図３中Ｉ−Ｉ線で切断し矢印方向に見た断面図。 同アーム部材の要部を示す断面図。 同アーム部材の要部を示す断面図。 本発明の第２の実施の形態に係るアーム部材を示す断面図。 同アーム部材を図７中ＩＩ−ＩＩ線で切断し矢印方向に見た断面図。 同アーム部材を示す平面図。

図１は本発明の第１の実施の形態に係るアーム３００が組み込まれた作業機（バックホー）１０を示す側面図である。作業機１０は、下部の走行装置２０と、この走行装置２０の上部に設けられて旋回可能な旋回体３０と、この旋回体３０の前部に設けられた作業部１００とを備えている。

走行装置２０は、無端帯状のクローラを有するクローラ式走行装置を備えている。旋回体３０は、走行装置２０上に鉛直方向の旋回軸回りに旋回自在に支持される旋回台３１と、旋回台３１上に設けられた運転席３２とを備えている。なお、旋回台３１内部にはエンジン，燃料タンク，油圧ポンプ，作動油タンク，ラジエータ，バッテリ等の各種機器等が収容されている。また、旋回台３１の前部には支持ブラケット３３が設けられている。

作業部１００は、支持ブラケット３３に水平方向の軸廻りに揺動自在に支持されたブーム（アーム部材）２００と、このブーム２００の先端側に水平方向の支軸廻りに揺動自在に支持されたアーム（アーム部材）３００と、このアーム３００の先端側に水平方向の支軸廻りに揺動自在に支持されたバケット４００とを備えている。また、これらブーム２００、アーム３００、バケット４００は、それぞれ油圧シリンダからなるブームシリンダ２１０、アームシリンダ３１０、バケットシリンダ４１０によって作動可能とされている。

バケット４００は、取付ブラケット４２０を介してアーム３００の先端に設けた第１連結ピン挿通用孔３２１に水平方向の支軸回りに回動自在に枢支されている。また、バケット４００には、取付ブラケット４２０を介して第１リンク４２１の一端側が水平方向の支軸廻りに回動自在に枢支されている。また、第２連結ピン挿通用孔３２２に、第２リンク４２２の一端側が水平方向の支軸廻りに回動自在に枢支されている。

これら第１リンク４２１と第２リンク４２２の他端側同士は、枢着部４２３において水平方向の支軸廻りに回動自在に相互に枢着されている。枢着部４２３と支持ブラケット４３０との間に、バケットシリンダ４１０が介装され、このバケットシリンダ４１０のピストンロッドの出退によりバケット４００が前後に揺動される。

また、ブームシリンダ２１０及びアームシリンダ３１０のピストンロッドの出退により、ブーム２００及びアーム３００が揺動される。

アーム３００は、図２に示すように、角筒状の筐体３２０を備えている。筐体３２０の材質は球状黒鉛鋳鉄である。筐体３２０には、水平方向に貫通する円筒状の第１連結ピン挿通用孔３２１、第２連結ピン挿通用孔３２２、第３連結ピン挿通用孔３２３が設けられている。また、図３及び図４に示すように、第１連結ピン挿通用孔３２１と第２連結ピン挿通用孔３２２とは、中空部３３０を介して内部で連通している。なお、中空部３３０のうち、第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２と連通する部位３３１，３３２は、第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２の軸方向中央部分に形成されている。

なお、筐体３２０は、第１連結ピン挿通用孔３２１と、第２連結ピン挿通用孔３２２と、中空部３３０とが、鋳造工程の際に一体の中子を用いて形成されている。

第１連結ピン挿通用孔３２１、第２連結ピン挿通用孔３２２、第３連結ピン挿通用孔３２３には、連結ピンＰをスムーズに回動させるため、図５に示すように、円筒状のブッシュ３４０が挿入されている。ブッシュ３４０は、銅合金またはステンレス製である。さらに、ブッシュ３４０には、連結ピンＰを潤滑させるためのグリスを保持できるように中央部分に凹部３４１が設けられている。中空部３３０のうち、第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２と連通する部位３３１，３３２の形状は、丸、楕円、四角等、中子（巾木）の強度と第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２の強度を考慮し、設定することができる。

なお、ブッシュ３４０の外径は、第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２の内径より僅かに大きく形成されている。このため、ブッシュ３４０を第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２に挿入する際は、片方の開口部から圧入機構等を用いて挿入する。

なお、ブッシュ３４０は、グリスが部位３３１，３３２から中空部３３０内に漏れることを防止する機能も有している。

図６は、ブッシュ３４０の変形例に係るブッシュ３４０Ａを適用した要部断面図である。ブッシュ３４０Ａは、軸方向の中央で二分割され、第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２の両端から挿入し、突き合せる。この場合でも、中央部に凹部３４２が形成される。

このように形成された作業機のアーム３００においては、筐体３２０の全体を鋳造工程で一体成形するため、板金で形成された部位と鋳造で形成された部位とを接合する工程が不要となり、製造効率が向上する。

鋳造工程においても、次のような利点がある。すなわち、筐体３２０は、第１連結ピン挿通用孔３２１と、第２連結ピン挿通用孔３２２と、中空部３３０とが、鋳造工程の際に一体の中子を用いて形成することができるため、中子の個数を低減できる。

さらに、中子のうち、中空部３３０を形成する部分は、第１連結ピン挿通用孔３２１と、第２連結ピン挿通用孔３２２を形成する部分の中子を固定する巾木により固定されるため、筐体３２０の外周に中空部３３０を形成する中子の巾木の通し穴を別に開ける必要が無い。したがって、筐体３２０の剛性を保つことができるとともに、筐体３２０の形状に自由度が生まれ、外部の美観を損ねない。

また、第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２と連通する部位３３１，３３２を、第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２の軸方向中央部分に形成したことにより、次の効果がある。すなわち、鋳造工程において、中子を安定して鋳型に設置することができる。また、第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２の軸方向中央部分は荷重負荷が少ないので筺体３２０の強度を保つことができる。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係るアーム（アーム部材）３００Ａを示す断面図である。なお、図７において図４と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

アーム３００Ａは、角筒状の筐体３２０Ａを備えている。筐体３２０Ａには、水平方向に貫通する円筒状の第１連結ピン挿通用孔３２１、第２連結ピン挿通用孔３２２、第３連結ピン挿通用孔３２３が設けられている。また、第１連結ピン挿通用孔３２１と第２連結ピン挿通用孔３２２と、第３連結ピン挿通用孔３２３は、中空部３３０及び中空部３５０を介して内部で連通している。

なお、中空部３３０のうち、第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２と連通する部位３３１，３３２は、第１連結ピン挿通用孔３２１及び第２連結ピン挿通用孔３２２の軸方向中央部分に形成されている。中空部３５０のうち、第２連結ピン挿通用孔３２２及び第３連結ピン挿通用孔３２３と連通する部位３４１，３４２は、第２連結ピン挿通用孔３２２及び第３連結ピン挿通用孔３２３の軸方向中央部分に形成されている。

また、筐体３２０Ａは、第１連結ピン挿通用孔３２１と、第２連結ピン挿通用孔３２２と、第３連結ピン挿通用孔３２３と、中空部３３０，３５０とが、鋳造工程の際に一体の中子を用いて形成されている。

さらに、第１連結ピン挿通用孔３２１、第２連結ピン挿通用孔３２２、第３連結ピン挿通用孔３２３には、それぞれブッシュ３４０又はブッシュ３４０Ａが挿入されている。

筺体３２０Ａは、図８に示すように、内周面の角部３６０に丸みをつけた形状としている。このような形状とすることで、アーム３００Ａに荷重が負荷された際の筺体３２０Ａの応カ集中を防止することができる。

筺体３２０Ａには、アーム３００Ａ及びブーム２００を折りたたんだ姿勢において、図９に示すように、筺体３２０Ａの下側且つ表側になる面に水抜き用の穴３７０を設けるようにしてもよい。この水抜き用の穴３７０を形成するための中子は、上述した第１連結ピン挿通用孔３２１、第２連結ピン挿通用孔３２２、第３連結ピン挿通用孔３２３、中空部３３０，３５０を形成するための中子と一体に形成される。これにより、筺体３２０Ａの中に浸入した雨水を、アーム３００Ａ及びブーム２００を折りたたんだ姿勢において、自然に水抜き用の穴３７０から抜くことができる。

なお、水抜き用の穴３７０は、上述した例では、折りたたんだ姿勢において下側になる面であるが、水抜き可能な位置であれば、表側、裏側、側面等、いずれの箇所に設けてもよい。

上述したように、本実施の形態に係るアーム３００Ａにおいても、上述したアーム３００と同様の効果を得ることができる。

例えば、上述した例では、筐体３２０の材質は球状黒鉛鋳鉄としたが、鋳物であれば、ねずみ鋳鉄、鋳鋼、アルミニウムでも良い。また、連結ピン挿通用孔間を連通する中空部３３０の形状は、丸、楕円、四角等、形状は中子（巾木）の強度と連結ピン挿通用孔の強度、ブーム、アームの強度を考慮し、設定することができる。また、アーム部材は、アーム３００及びブーム２００を含んでいる。また、ブーム２００もアーム３００と同様に構成してもよい。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

筐体の全体を鋳造工程で一体成形するとともに、中子の使用数を減らすことができるため、製造効率が向上するとともに外部の美観にも優れた作業機のアーム部材を得ることができる。

１０…作業機、２０…走行装置、３０…旋回体、１００…作業部、２００…ブーム（アーム部材）、３００，３００Ａ…アーム（アーム部材）、４００…バケット、３２０，３２０Ａ…筐体、３２１…第１連結ピン挿通用孔、３２２…第２連結ピン挿通用孔、３２３…第３連結ピン挿通用孔、３３０，３５０…中空部、３４０，３４０Ａ…ブッシュ、３４１，３４２…凹部、Ｐ…連結ピン。

Claims (2)

1. 鋳物により形成された筒状の筺体と、
   前記筺体に形成された少なくとも一対の連結ピン挿通用孔と、
   前記筺体に形成され、前記連結ピン挿通用孔相互を連通する中空部とを備えていることを特徴とする作業機のアーム部材。
2. 前記中空部のうち、前記連結ピン挿通用孔と隣接する部分は、前記連結ピン挿通用孔の軸方向中央部分に形成されている請求項１に記載の作業機のアーム部材。

Images