JP2013087455A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】アタッチメントの取付部位が旋回ベアリングの外側に外れて位置し、縦板が大きく屈曲しているような場合でも、アタッチメントを安定して支持できるようにする。
【解決手段】下部走行体２の上に上部旋回体３が旋回自在に設けられた作業機械１である。上部旋回体は、アッパーフレーム５に起伏可能に支持されたアタッチメント９を備える。アッパーフレームは、下部走行体２に旋回ベアリング３０を介して支持される底板２１や、アタッチメント９が取り付けられる支持部２２ａを旋回ベアリング３０よりも前方に有する一対の縦板２２，２２、これらの外方に隣接する一対の側枠２５，２５を有している。少なくとも一方の縦板２２は屈曲部３５を有し、その後方かつ近傍の部分に、側枠２５から延びる張設部材４０が結合されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、油圧ショベルやクレーン等の作業機械に関し、その中でも特にアッパーフレームの構造に関する。

この種の作業機械は、一般に、下部走行体と、その上に搭載される上部旋回体とで構成されている。上部旋回体は、下部走行体に旋回自在に支持されたアッパーフレームを備えており、そのアッパーフレームにアタッチメントやキャブ、機械室、カウンターウエイト等が設置されている。

ブームやアーム等で構成され、油圧制御によって自在に動かすことができるアタッチメントはアッパーフレームの前部に設置されている。そして、アタッチメントによる荷重との間で前後のバランスを保持するために、アッパーフレームの後部に高重量のカウンターウエイトが設置されている。

これらアタッチメントやカウンターウエイトを安定して支持するために、アッパーフレームには、強度部材として、底板の上に、対向しながら前後方向に延びる一対の縦板が立てられている。通常、これら縦板の前側にアタッチメントが取り付けられ、後側にカウンターウエイトが取り付けられている。

本発明に関し、折れ曲がった縦板を備えた建設機械が開示されている（特許文献１）。そこでは、カウンターウエイトのローリング振動を低減するために、左右の縦板の間隔が前側よりも後側の方が大きくなるよう、縦板の中間部分が折り曲げられている。

特開２００６−３２８７６４号公報

図１に、従来の作業機械のアッパーフレーム１０１を例示する。特許文献１の建設機械にも見られるように、通常、この種の作業機械では、縦板におけるアタッチメントの取付部位１０２は、平面視でアッパーフレーム１０１の旋回ベアリング１０３の内側に位置している。アッパーフレーム１０１は旋回ベアリング１０３を介して下部走行体に接続されているため、旋回ベアリング１０３の内側の部分の支持安定性は極めて高くなっている。従って、アタッチメントの動作により支持部位１０２に加わる荷重が大きく変化しても、アタッチメントを安定して支持することができる。

ところが、作業機械の機種によっては、アタッチメントの取付部位が前方に突き出して、旋回ベアリングの外側に外れて位置する場合がある。そうした場合、取付部位に加わる荷重の変動によってアッパーフレームが揺動し易くなるため、アタッチメントの支持が不安定になるおそれがある。

特に、縦板が大きく屈曲している場合には、縦板が変形し易いため、より不安定になり易い。

そこで、本発明の目的は、アタッチメントの取付部位が旋回ベアリングの外側に外れて位置し、縦板が大きく屈曲しているような場合であっても、アタッチメントを安定して支持できる作業機械を提供することにある。

本発明に係る作業機械は、下部走行体の上に上部旋回体が旋回自在に設けられた作業機械である。前記上部旋回体は、アッパーフレームと、前記アッパーフレームに起伏可能に支持されたアタッチメントとを備える。前記アッパーフレームは、前記下部走行体に環状の旋回ベアリングを介して支持される底板と、前記底板の上に立設されて前後方向に延びるとともに、前記アタッチメントが取り付けられる支持部を前記旋回ベアリングよりも前方に有する一対の縦板と、前記一対の縦板の外方に隣接して前後方向に延びる一対の側枠とを有している。

少なくとも一方の前記縦板は、前記支持部の後方であって隣接する前記側枠の側方に位置するとともに、当該側枠側に向かって凸状となる屈曲部を有している。そして、前記縦板における前記屈曲部の後方かつ近傍の部分に、前記側枠から延びる張設部材が結合されている。

この作業機械では、アタッチメントを支持する支持部が旋回ベアリングよりも前方に位置しており、また、少なくとも一方の縦板は、支持部よりも後方に屈曲部を有しているため、アタッチメントの支持が不安定になり易い構造となっている。それに対し、その縦板の屈曲部の後方かつ近傍の部分に、アッパーフレームを構成している側枠から延びる張設部材が結合されているので、支持部に大きな荷重が加わって、縦板が変形しようとしても、張設部材による引張り作用でその変形を抑制することができる。従って、縦板の変形を効果的に抑制できるので、アタッチメントを安定して支持できる。

特に、前記側枠が、前記縦板における当該側枠との対向部分よりも高く形成されている場合に有効である。

縦板の屈曲している部分よりも、それに対向している側枠の方が高ければ、相対的に側枠の剛性が強くなるため、張設部材をより安定して支持できる。

本発明によれば、アタッチメントの取付部位が旋回ベアリングの外側に外れて位置し、しかも縦板が大きく屈曲しているような場合でも、簡単な構成でもって縦板の変形を効果的に抑制することができるので、アタッチメントを安定して支持できる。

従来の作業機械のアッパーフレームを示す概略斜視図である。 本発明を適用した油圧ショベルを示す概略図である。 アッパーフレームの構造を示す概略図である。 アッパーフレームの構造を示す概略斜視図である。 図３におけるＩ−Ｉ線での断面図である。 アッパーフレームを下方から見た概略斜視図である。 支持部の揺れを説明するための図である。 張設部材の機能を説明するための図である。 本発明の変形例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

図２に、本発明を適用した油圧ショベル１（作業機械の一例）を示す。この油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２と、その上に設けられた上部旋回体３とを備える。上部旋回体３は旋回軸Ａを中心に旋回する。この機種では、土砂等の押し出し作業が行えるように、下部走行体２の前側にドーザ２ａが標準装備されている。

各図には、適宜、前後や上下、左右の方向を示す矢印を表してある。説明で用いる前後等の方向は、これら図に示す方向に従う。

上部旋回体３は、アッパーフレーム５や、キャブ６、機械室７、カウンターウエイト８、及びアタッチメント９などで構成されている。

アタッチメント９は、アッパーフレーム５の前方に設置されている。アタッチメント９は、ブーム９ａやアーム９ｂ、バケット９ｃ、油圧シリンダ９ｄなどで構成され、油圧制御によって起伏等、自在に操作できるようになっている。キャブ６はアタッチメント９の左横に設置されている。

カウンターウエイト８は、アタッチメント９との間で前後のバランスを保つように、アッパーフレーム５の後部に設置されている。この機種の場合、カウンターウエイト８は、機械室７の後部カバーを兼ねている。

図３及び図４にも示すように、機械室７は、アッパーフレーム５の右前部から後部にわたって設置されている。機械室７には、各種装置やタンクが密集した状態で設置されている。例えば、エンジン１１は、その駆動軸を左右幅方向に向けた状態でアッパーフレーム５の後部に設置されている。旋回モータ１２は、アッパーフレーム５の旋回軸Ａの近傍に設置されている。

アッパーフレーム５は、構造的に強度、剛性が強化された支持部材であり、平面視が略矩形形状の外観を有している。アッパーフレーム５は、底板２１や一対の縦板２２，２２、複数の梁２３、前枠２４、左右の側枠２５，２５等で構成されている。なお、便宜上、これら図のアッパーフレーム５は構造を簡略化して表してある。

底板２１は、アッパーフレーム５の底面を構成し、その板面が略水平方向に拡がるように設置される肉厚な金属板である。底板２１の下面には旋回ベアリング３０が設けられているが、これについては別途後述する。

各縦板２２は肉厚な金属板であり、立てた状態で底板２１の上面に溶接されている。各縦板２２は、左右方向に離れて位置し、前後方向に延びるようにアッパーフレーム５に設置されている。各縦板２２は、前枠２４よりも前方に突出する支持部２２ａと、支持部２２ａに連なって後方に延びる梁部２２ｂとを有している。

各支持部２２ａは、側方から見て台形状あるいは略三角形状の外観を有し、梁部２２ｂよりも高く形成されている。左右の支持部２２ａは互いに平行に位置しており、アタッチメント９はこれら支持部２２ａに取り付けられている。具体的には、両支持部２２ａに形成された軸孔を用いて、ブーム９ａ及び油圧シリンダ９ｄが回動可能に軸支されている。

各梁部２２ｂは、ほぼ同じ高さの帯板状に形成されているが、旋回モータ１２やエンジン１１等との配置の関係で、各梁部２２ｂの形態は左右で異なっている。すなわち、右側の縦板２２（右縦板２２Ｒともいう）の梁部２２ｂは、僅かに曲がりながらも前端から後端までほぼ直線状に延びている。それに対し、左側の縦板２２（左縦板２２Ｌともいう）の梁部２２ｂは、途中で２箇所、左右幅方向に大きく折り曲げられている。

詳しくは、左縦板２２Ｌの梁部２２ｂは、支持部２２ａから連なって、後方に向かうに従って次第に他方の右縦板２２Ｒから離れる斜行部３２と、斜行部３２から連なって右縦板２２Ｒと略平行に延びる平行部３３とを有し、斜行部３２の前後２箇所で大きく折り曲げられている（前側の屈曲部を前屈曲部３４、後側の屈曲部を後屈曲部３５ともいう）。

前屈曲部３４は右側に向かって、後屈曲部３５は左側に向かって、それぞれ凸状（出っ張った状態）に屈曲している。左縦板２２Ｌは、少なくとも２０°以上（平行部３３に対する斜行部３２の傾斜角度θ）屈曲している。

左右の梁部２２ｂの前端部分及び支持部２２ａには、剛性を強化するため、補強板２６が取り付けられている。具体的には、左右の支持部２２ａの前端部分の間に前補強板２６ａが架設されている。そして、左右の支持部２２ａの後端部分から梁部２２ｂの前端部分にわたる範囲の上端に後補強板２６ｂが架設されている。なお、後屈曲部３５は後補強板２６ｂよりも後方に位置している。

前枠２４や左右の側枠２５（必要に応じて２５Ｌ，２５Ｒともいう）は、それぞれ、アッパーフレーム５の前及び左右の枠を構成している。前枠２４等は、金属板の加工品である。前枠２４は左右一対の部分前枠２４ａ，２４ａで構成されている。各部分前枠２４ａは、左右の縦板２２（梁部２２ｂの前端部位）の側面からそれぞれ左右方向逆向きに延びるように設置されている。

図５に示すように、左右の側枠２５は、横断面Ｄ字状の閉断面構造を有し、それぞれ縦板２２の外側に隣接し、互いに平行して前後方向に延びるように設置されている。各側枠２５の前端は前枠２４に結合され、また、各側枠２５の後端も梁２３等を介して底板２１に結合されているため、各側枠２５は剛性が強化されている。前枠２４や左右の側枠２５は、これら枠内に位置する梁部２２ｂよりも高く形成されている。この機種では、前枠２４等を梁部２２ｂよりも高くすることで、梁部２２ｂの上方に隙間を形成し、そこに電線やホース等を配策できるようにしている。

各縦板２２や各側枠２５の間には、剛性に優れた複数の梁２３が架設されている。例えば、左右の縦板２２Ｒ，２２Ｌの間には、肉厚な金属板からなる梁２３が架設されており、右側の縦板２２Ｒと右側の側枠２５Ｒとの間には、金属板を折り曲げて形成された梁２３が架設されている。アッパーフレーム５はこれら梁２３によって構造的に強化され、また、装置を支持するブラケットはこれら梁２３を利用して取り付けられている（図示せず）。

（張設部材）
図６に、アッパーフレーム５を下方から見た図を示す。底板２１の下面における前寄りの部分には、旋回軸Ａを中心とする環状の旋回ベアリング３０が設けられている。底板２１は、この旋回ベアリング３０を介して下部走行体２に旋回自在に支持されている。従って、アッパーフレーム５における旋回ベアリング３０の内側の部分は、極めて剛性が高く、支持安定性に優れる。そのため、荷重の変動が激しいアタッチメント９の支持部位は、旋回ベアリング３０の内側かその近傍に設けられているのが一般的である。

それに対し、この油圧ショベル１では、アタッチメント９を支持する支持部２２ａが旋回ベアリング３０の前方に離れて位置しているため、図７に実線及び仮想線で示すように、支持部２２ａがアタッチメント９の作動による荷重の変化に応じて揺動するおそれがある。

特に、この油圧ショベル１では、アタッチメント９を支持する強度部材である左縦板２２Ｌが大きく屈曲しているため、図８に仮想線で示すように、左縦板２２Ｌの上側は、その後屈曲部３５で前後方向に延びるように変形可能となっている。従って、よりいっそう支持部２２ａが揺動し易くなっている。

そこで、この油圧ショベル１では、左縦板２２Ｌにおける後屈曲部３５の後方かつ近傍の部分に、左側の側枠２５から延びる張設部材４０を結合している。本実施形態では、張設部材４０に、引っ張り強度に優れた厚みの薄い金属板を用いている。張設部材４０は、その板面を前後方向に向け、左側の側枠２５の内側面と、これに対向する左縦板２２Ｌの平行部３３の側面とに、これらに略直交した状態で溶接して固定されている。

このように張設部材４０を左縦板２２Ｌに結合することで、図８において、白矢印で示したように引っ張られて、左縦板２２Ｌが変形しようとしても、黒矢印で示したように、左縦板２２Ｌは張設部材４０によって引っ張られる。従って、左縦板２２Ｌの変形が張設部材４０によって阻止されるため、支持部２２ａの揺動を効果的に抑制することができる。

なお、本実施形態の張設部材４０は、左縦板２２Ｌの変形防止を目的として設けられたものであるため、左右方向には強いが、前後方向には弱い構造となっている。従って、張設部材４０は、機能的に、剛性に優れた梁２３とは異なっている。張設部材４０には高荷重が加わるブラケット等は結合されていない。

後屈曲部３５の前方、つまり斜行部３２に張設部材４０を結合すると、左縦板２２Ｌの傾斜面に張設部材４０を結合することになるため、結合部位が破損し易いうえに、後屈曲部３５に荷重が作用する前に引っ張られてしまい、左縦板２２Ｌの変形を効率よく抑制できない。また、後屈曲部３５の後方であっても後屈曲部３５から離れた部分に張設部材４０を結合すると、左縦板２２Ｌは後屈曲部３５を起点に変形するため、結合部位が後屈曲部３５から離れれば離れるほど、変形の抑制効果が低下する。

従って、後屈曲部３５に張設部材４０を結合すればよいが、溶接等により、左縦板２２Ｌと張設部材４０とを安定して結合するには、後屈曲部３５から少しずれた部位に結合するのが好ましい。そこで、後屈曲部３５の近傍に結合されている。

なお、本発明にかかる作業機械は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、上述した実施形態では、張設部材４０を板状の部材で構成したが、図９に示すように、縦板の上側に取り付けた棒状の部材で構成してもよい。その横断面形状も円形、矩形など適宜選択できる。要は、引っ張り強さに優れ、縦板が変形するのを抑制できればよい。

張設部材４０は、断面Ｌ字や断面Ｕ字にするなど、剛性を強化し、梁としての機能も付与してもよい。

また、上述した実施形態では、張設部材４０を、側枠２５や縦板２２Ｌの平行部３３に略直交した状態で固定した例を示したが、これらに対して傾斜した状態で固定してもよい。例えば、斜行部３２と略平行に延びるように張設部材４０を固定することができる。

その他、縦板の形態は左右逆であってもよい。また、左縦板２２Ｌだけでなく、右縦板２２Ｒも大きく屈曲している場合には、右縦板２２Ｒにも張設部材４０を設けるのが好ましい。上述したタイプの油圧ショベルに限らず、アタッチメント９が支持部２２ａに左右方向に揺動自在に支持されている、いわゆるスイングタイプの油圧ショベルにも有効である。

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
５ アッパーフレーム
９ アタッチメント
２１ 底板
２２Ｒ，２２Ｌ 縦板
２２ａ 支持部
２５Ｒ，２５Ｌ 側枠
３０ 旋回ベアリング
３２ 斜行部
３３ 平行部
３５ 後屈曲部（屈曲部）
４０ 張設部材

Claims (2)

1. 下部走行体の上に上部旋回体が旋回自在に設けられた作業機械であって、
   前記上部旋回体は、
   アッパーフレームと、
   前記アッパーフレームに起伏可能に支持されたアタッチメントと、
   を備え、
   前記アッパーフレームは、
   前記下部走行体に環状の旋回ベアリングを介して支持される底板と、
   前記底板の上に立設されて前後方向に延びるとともに、前記アタッチメントが取り付けられる支持部を前記旋回ベアリングよりも前方に有する一対の縦板と、
   前記一対の縦板の外方に隣接して前後方向に延びる一対の側枠と、
   を有し、
   少なくとも一方の前記縦板は、前記支持部の後方であって隣接する前記側枠の側方に位置するとともに、当該側枠側に向かって凸状となる屈曲部を有し、
   前記縦板における前記屈曲部の後方かつ近傍の部分に、前記側枠から延びる張設部材が結合されている作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記側枠が、前記縦板における当該側枠との対向部分よりも高く形成されている作業機械。

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