JP2013221373A - 建設機械の旋回フレーム - Google Patents

Abstract

【課題】機器配置のレイアウトの制約を受けることがなく、旋回フレームの各縦板と底板との溶接部に高応力が発生するのを防止することができるようにする。
【解決手段】旋回フレームが、底板３４上に立設された一対の縦板３６，３７と、各縦板３６，３７の底板３４外縁側の端部に形成されたブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａと、各縦板３６，３７間に位置し底板３４の上方を延び一端部４６ａがブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａの近傍の底板３４に接合された上補強板４６と、縦板３６を挟んで一端部４６ａと対向する位置に設けられる一方の外補強板４８と、縦板３７を挟んで一端部４６ａと対向する位置に設けられる他方の外補強板５０と、上補強板４６、一対の縦板３６，３７、および底板３４によって形成された空間内に設けられる内補強板５２を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に用いて好適な旋回フレーム、さらに詳しくは、旋回フレームの作業腕装置取付け部の補強構造に関する。

油圧ショベル等の上部旋回体を有する建設機械では、走行装置である下部走行体上に旋回自在に設けられた骨組み構造体をなす旋回フレームと、旋回フレーム上に搭載された運転室、エンジン室、およびカウンタウエイト等から上部旋回体を構成している。土砂等の掘削作業時には、上部旋回体を下部走行体に対し旋回運動させて、上下方向に揺動自在に旋回フレームの前部側に取付けられた作業腕装置で土砂等の掘削作業を行うようになっている。

旋回フレームは、底板と底板の上に接合立設された平行に延びる少なくとも一対の縦板と各縦板の底板外縁側の端部に形成され作業腕装置が上下方向に揺動自在に支持される軸受部とからなるセンターフレームと、センターフレームの左，右両側に運転室、作動油タンク、燃料タンク等が支持されるスカートフレームとを備えている。

また、旋回フレームについては、製造コストの低減等を目的として、車両重量の異なる複数の機種で細部のみ異なる略共通の旋回フレームが使用される場合がある。この場合、一の機種のカウンタウエイトの重量を、一の機種と略共通の旋回フレームが使用される他の機種のカウンタウエイトの重量よりも大きくすることにより、一の機種の作業腕装置の掘削作業範囲を他の機種のよりも大きくすることが行われている。

ところで、上部旋回体の旋回を停止させたり、上部旋回体の旋回時等に作業腕装置の先端に取付けられた作業具等に土砂や岩石等が衝突したりすると、作業腕装置からの横方向の荷重が曲げ荷重となって作業腕装置の軸受部近傍の各縦板に作用し、作業腕装置の軸受部近傍の各縦板と底板との溶接部には大きな応力が発生する。

このため、従来技術では、底板の上に一組の一対の縦板を備えた建設機械の旋回フレームにおいて、運転室に近い側の縦板と底板との間で運転室に近い側の縦板を挟んで運転室を支持する運転室支持用の張出しビームと対向する位置に、補強部材が設けられ、作業腕装置の軸受部近傍の運転室に近い側の縦板と底板との溶接部に発生する高応力を補強部材と張出しビームの基端側との間で受承する技術が提唱されている。

前記補強部材は、平板材を２つに折曲げることにより車両前後方向に沿って一定の板幅を有し縦板と底板との間を左，右方向で一定の傾斜角をもって斜めに延びた略長方形状の傾斜板部と、傾斜板部の後側端から略Ｌ字状に屈曲した略三角形状の後側の閉塞板部とから構成されている。（特許文献１参照）。

特開平１０−３７２４４号公報

上述したとおりの形態の従来の補強部材を用いた建設機械の旋回フレームには、次のとおりの解決すべき課題がある。

すなわち、運転室に近い側の縦板と底板とには補強部材が設けられているが、運転室に遠い側の縦板と底板とには補強部材が設けられておらず、作業腕装置の軸受部近傍の運転室に遠い側の縦板と底板との溶接部に発生する高応力を防止することが難しいという問題がある。

さらに、車両重量の異なる複数の機種で略共通の旋回フレームを使用する場合において、一の機種では運転室に近い側の縦板を挟んで運転室支持用の張出しビームと対向する位置に補強部材を設けることが可能であっても、一の機種と略共通の旋回フレームが使用される他の機種では、機器配置のレイアウトの制約上、運転室支持用の張出しビームの位置を一の機種の運転室支持用の張出しビームの位置よりも車両後方にずらして設けざるを得ないときがある。そのときには、補強部材は車両前後方向に沿って一定の板幅を有しているために、補強部材を運転室に近い側の縦板を挟んで運転室支持用の張出しビームと対向する位置に補強部材を設けることができないことがあり、作業腕装置の軸受部近傍の運転室に近い側の縦板と底板との溶接部に発生する高応力を補強部材と張出しビームの基端側との間で受承することができないという問題もある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、上述した従来の建設機械の旋回フレームに比べて、旋回フレームの各縦板を簡単な構造で効果的に補強し、作業腕装置の軸受部近傍の各縦板と底板との溶接部に高応力が発生するのを防止することができ、溶接部の耐久性や寿命等を向上することができる補強構造を備えた建設機械の旋回フレームを提供することである。

他の技術的課題は、車両重量の異なる複数の機種で略共通の旋回フレームを使用する場合においても、機器配置のレイアウトの制約を受けることがなく、旋回フレームの各縦板を簡単な構造で効果的に補強し、作業腕装置の軸受部近傍の各縦板と底板との溶接部に高応力が発生するのを防止することができ、溶接部の耐久性や寿命等を向上することができる補強構造を備えた建設機械の旋回フレームを提供することである。

本発明によれば、上記技術的課題を達成する建設機械の旋回フレームとして、旋回フレームの底板の上に接合立設された平行に延びる少なくとも一対の縦板と、該各縦板の該底板外縁側の端部に形成され作業腕装置が上下方向に揺動自在に支持される軸受部と、該一対の縦板の間に位置し該一対の縦板に接合されて該底板の上方を延び一端部が該軸受部の近傍の該底板に接合された上補強板と、該一対の縦板の一方を挟んで該一端部と対向する位置に設けられ該一対の縦板の一方と該底板とに接合された一方の外補強板と、該一対の縦板の他方を挟んで該一端部と対向する位置に設けられ該一対の縦板の他方と該底板とに接合された他方の外補強板と、該上補強板、該一対の縦板、および該底板によって形成された空間内に設けられ該一対の縦板と該底板とに接合された内補強板とを備えている建設機械の旋回フレームが提供される。

該内補強板は、矩形であり、該底板に接合される辺と対向する辺にＵ字状の切欠きを有するのが好都合である。該一方の外補強板は、運転室支持枠を構成する一部材であるのが好ましい。

本発明の建設機械の旋回フレームにおいては、上補強板と一方の外補強板と他方の外補強板と内補強板とで、一対の縦板の内側および両外側から一対の縦板を補強支持できるので、作業腕装置等からの曲げ荷重が作業腕装置の軸受部近傍の各縦板に大きく作用した場合でも、このような曲げ荷重を上補強板と一方の外補強板と他方の外補強板と内補強板とで確実に受承させることができる。この結果、作業腕装置の軸受部近傍の各縦板と底板との溶接部に高応力が発生するのを防止することができ、溶接部の耐久性や寿命等を向上することができる。

さらに、車両重量の異なる複数の機種で略共通の旋回フレームを使用する場合において、一の機種では一対の縦板の一方を挟んで上補強板の一端部と対向する位置に一方の外補強板を設けることが可能であっても、一の機種と略共通の旋回フレームが使用される他の機種では、機器配置のレイアウトの制約上、一方の外補強板を一対の縦板の一方を挟んで上補強板の一端部と対向する位置よりも車両後方にずらして設けざるを得ないときでも、一対の縦板間には内補強板が設けられるため、一対の縦板の一方を挟んで一方の外補強板と対向する位置に内補強板を設けることにより、機器配置のレイアウトの制約を受けることがなく、作業腕装置等からの曲げ荷重が作業腕装置の軸受部近傍の各縦板に大きく作用した場合でも、このような曲げ荷重を上補強板と一方の外補強板と他方の外補強板と内補強板とで確実に受承させることができる。この結果、作業腕装置の軸受部近傍の各縦板と底板との溶接部等に高応力が発生するのを防止することができ、溶接部の耐久性や寿命等を向上することができる。

また、車両重量の異なる複数の機種で略共通の旋回フレームを使用する場合において、一の機種では一対の縦板の他方を挟んで上補強板の一端部と対向する位置に他方の外補強板を設けることが可能であっても、一の機種と略共通の旋回フレームが使用される他の機種では、機器配置のレイアウトの制約上、他方の外補強板を一対の縦板の他方を挟んで上補強板の一端部と対向する位置よりも車両後方にずらして設けざるを得ないときでも、一対の縦板間には内補強板が設けられるため、一対の縦板の他方を挟んで他方の外補強板と対向する位置に内補強板を設けることにより、機器配置のレイアウトの制約を受けることがなく、作業腕装置等からの曲げ荷重が作業腕装置の軸受部近傍の各縦板に大きく作用した場合でも、このような曲げ荷重を上補強板と一方の外補強板と他方の外補強板と内補強板とで確実に受承させることができる。この結果、作業腕装置の軸受部近傍の各縦板と底板との溶接部等に高応力が発生するのを防止することができ、溶接部の耐久性や寿命等を向上することができる。

本発明に従って構成された旋回フレームを備えた建設機械の典型例である油圧ショベルを左前から見た斜視図。 図１に示す旋回フレームを示す斜視図。 図１に示す旋回フレームを示す平面図。 図２に示す上補強板等を拡大して示す斜視図。 図３中の矢示Ａ−Ａ方向からみた断面図。 図３に示す作業腕装置の軸受部近傍の上補強板等を拡大して示す平面図。 内補強板を示す斜視図。 一対の縦板の一方を挟んで上補強板の一端部と対向する位置に一方の外補強板を設けることができない場合の一方の外補強板等を拡大して示す平面図。 一対の縦板の他方を挟んで上補強板の一端部と対向する位置に他方の外補強板を設けることができない場合の他方の外補強板等を拡大して示す平面図。

以下、本発明に従って構成された建設機械の旋回フレームについて、代表的な旋回型作業機である油圧ショベルにおける好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

図１を参照して説明する。全体を番号２で示す油圧ショベルは、走行装置である下部走行体４、下部走行体４上に鉛直軸線を中心に旋回自在に設けられた上部旋回体６を備えている。

上部旋回体６は、骨組み構造体をなす旋回フレーム８、旋回フレーム８上に搭載された運転室１０、エンジン室１２、およびカウンタウエイト１４等から構成されている。土砂等の掘削作業時には、上部旋回体６を下部走行体４に対し旋回運動させて、上下方向に揺動自在に旋回フレーム８の前部側に取付けられた作業腕装置１６で土砂等の掘削作業を行うようになっている。

作業腕装置１６は、上下方向に揺動自在に旋回フレーム８の前部側に取付けられたブーム１８、ブーム１８の先端に揺動自在に取付けられたアーム２０、アーム２０の先端に揺動自在に取付けられた作業具２２、旋回フレーム８とブーム１８の間にはブーム１８を作動させるためのブーム作動シリンダ２４，２４、ブーム１８とアーム２０の間にはアーム２０を作動させるためのアーム作動シリンダ２６、およびアーム２０と作業具２２の間には作業具２２を作動させるための作業具作動シリンダ２８を備えている。

図２および図３を参照して説明する。旋回フレーム８は、前部側にブーム１８が取付けられるセンターフレーム３０、センターフレーム３０の左，右両側に設けられ運転室１０等が支持されるスカートフレーム３２，３３を備えている。

センターフレーム３０は、底板３４、底板３４の上に接合立設された平行に延びる一対の縦板３６，３７、旋回フレームの車両前後方向の中心線Ｃを挟んで縦板３６，３７と略対称となる位置で底板３４の上に接合立設された平行に延びる他の一対の縦板３８，３９を有し、一対の縦板を二組備えている。一対の縦板３６，３７は運転室１０に近い側に設けられており、他の一対の縦板３８，３９は運転室１０に遠い側に設けられている。

縦板３６，３７，３８，３９の各々の、底板３４外縁側の端部には、ブーム作動シリンダ２４が上下方向に揺動自在に支持されるブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ，３８ａ，３９ａが形成されている。縦板３６，３７，３８，３９の各々の、ブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ，３８ａ，３９ａの後方には、ブーム１８が上下方向に揺動自在に支持されるブーム軸受部３６ｂ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂが形成されている。

スカートフレーム３２は、車両側方の外縁となったサイドフレーム４０、サイドフレーム４０と共に運転室１０を下側から支持する運転室支持用の張出しビーム４２、張出しビーム４２より車両前方に位置してサイドフレーム４０の前端に接合され張出しビーム４２と平行に延びた横梁部４４ａと前端側が横梁部４４ａに接合され一対の縦板３６，３７と平行に延びた縦梁部４４ｂとで構成された略Ｌ字形状の運転室支持枠４４を備えている。

図２、図３とともに図４から図７を参照して説明する。一対の縦板３６，３７の間に上補強板４６が設けられており、上補強板４６は各縦板３６，３７に接合されている。各縦板３６，３７の一方の外側に一方の外補強板４８が設けられており、一方の外補強板４８は縦板３６と底板３４とに接合されている。各縦板３６，３７の他方の外側に他方の外補強板５０が設けられており、他方の外補強板５０は縦板３７と底板３４とに接合されている。上補強板４６と各縦板３６，３７と底板３４とによって形成された空間内に内補強板５２が設けられており、内補強板５２は各縦板３６，３７と底板３４とに接合されている。

上補強板４６は、底板３４の上方を延びるよう設けられている。上補強板４６の一端部４６ａは、ブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａの近傍の底板３４に接合されている。

一方の外補強板４８は、縦板３６を挟んで上補強板４６の一端部４６ａと対向する位置に設けられており、且つ運転室支持枠４４の縦梁部４４ｂの後端に接合され運転室支持枠４４を構成する一部材となっている。

他方の外補強板５０は、縦板３７を挟んで上補強板４６の一端部４６ａと対向する位置に設けられている。

内補強板５２は、上補強板４６と各縦板３６，３７と底板３４とによって形成された空間内であって、ブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ近傍に設けられており、且つ矩形であり、底板３４に接合される辺５２ａと対向する辺５２ｂにＵ字状の切欠き５２ｃを有している。

上述したとおりの、建設機械の旋回フレームの作業腕装置取付け部の補強構造の作用を説明する。

本発明に従って構成された建設機械の旋回フレームによれば、旋回フレームの底板３４の上に接合立設された平行に延びる一対の縦板３６，３７と、各縦板３６，３７の底板３４外縁側の端部に形成されブーム作動シリンダ２４，２４が上下方向に揺動自在に支持されるブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａと、一対の縦板３６，３７の間に位置し一対の縦板３６，３７に接合されて底板３４の上方を延び一端部４６ａがブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａの近傍の底板３４に接合された上補強板４６と、縦板３６を挟んで一端部４６ａと対向する位置に設けられ縦板３６と底板３４とに接合された一方の外補強板４８と、縦板３７を挟んで一端部４６ａと対向する位置に設けられ縦板３７と底板３４とに接合された他方の外補強板５０と、上補強板４６、一対の縦板３６，３７、および底板３４によって形成された空間内に設けられ一対の縦板３６，３７と底板３４とに接合された内補強板５２とが備えられる。

従って、上補強板４６と一方の外補強板４８と他方の外補強板５０と内補強板５２とで、一対の縦板３６，３７の内側および両外側から一対の縦板３６，３７を補強支持できるので、作業腕装置１６等からの曲げ荷重がブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ近傍の各縦板３６，３７に大きく作用した場合でも、このような曲げ荷重を上補強板４６と一方の外補強板４８と他方の外補強板５０と内補強板５２とで確実に受承させることができる。この結果、ブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ近傍の各縦板３６，３７と底板３４との溶接部に高応力が発生するのを防止することができ、溶接部の耐久性や寿命等を向上することができる。

図８を参照して説明する。車両重量の異なる複数の機種で略共通の旋回フレーム８を使用する場合において、一の機種では縦板３６を挟んで上補強板４６の一端部４６ａと対向する位置に一方の外補強板４８を設けることが可能であっても、一の機種と略共通の旋回フレーム８が使用される他の機種では、機器配置のレイアウトの制約上、縦板３６を挟んで上補強板４６の一端部４６ａと対向する位置より車両後方にずらして一方の外補強板４８を設けざるを得ないときがある。このとき、一対の縦板３６，３７間に内補強板５２が設けられていなければ、作業腕装置１６等からの曲げ荷重がブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ近傍の各縦板３６，３７に作用すると、一方の外補強板４８が縦板３６を挟んで上補強板４６の一端部４６ａと対向する位置にないことにより、ブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ付近に発生する応力が円滑に流れることができず、一方の外補強板４８と縦板３６の接合部に高応力が発生することがある。

本発明に従って構成された建設機械の旋回フレームでは、一対の縦板３６，３７間には内補強板５２が設けられるため、上述したようなときには、図８に示すように縦板３６を挟んで一方の外補強板４８と対向する位置に合わせて内補強板５２を設けることにより、機器配置のレイアウトの制約を受けることがなく、作業腕装置１６等からの曲げ荷重がブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ近傍の各縦板３６，３７に大きく作用した場合でも、ブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ付近に発生する応力の流れを円滑にすることができ、このような曲げ荷重を上補強板４６と一方の外補強板４８と他方の外補強板５０と内補強板５２とで確実に受承させることができる。この結果、一方の外補強板４８と縦板３６の接合部等ブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ付近に高応力が発生するのを防止することができ、溶接部の耐久性や寿命等を向上することができる。

図９を参照して説明する。車両重量の異なる複数の機種で略共通の旋回フレーム８を使用する場合において、一の機種では縦板３７を挟んで上補強板４６の一端部４６ａと対向する位置に他方の外補強板５０を設けることが可能であっても、一の機種と略共通の旋回フレーム８が使用される他の機種では、機器配置のレイアウトの制約上、縦板３７を挟んで上補強板４６の一端部４６ａと対向する位置より車両後方にずらして他方の外補強板５０を設けざるを得ないときがある。このとき、一対の縦板３６，３７間に内補強板５２が設けられていなければ、作業腕装置１６等からの曲げ荷重がブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ近傍の各縦板３６，３７に作用すると、他方の外補強板５０が縦板３７を挟んで上補強板４６の一端部４６ａと対向する位置にないことにより、ブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ付近に発生する応力が円滑に流れることができず、他方の外補強板５０と縦板３７の接合部に高応力が発生することがある。

本発明に従って構成された建設機械の旋回フレームでは、一対の縦板３６，３７間には内補強板５２が設けられるため、上述したようなときには、図９に示すように縦板３７を挟んで他方の外補強板５０と対向する位置に合わせて内補強板５２を設けることにより、機器配置のレイアウトの制約を受けることがなく、作業腕装置１６等からの曲げ荷重がブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ近傍の各縦板３６，３７に大きく作用した場合でも、ブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ付近に発生する応力の流れを円滑にすることができ、このような曲げ荷重を上補強板４６と一方の外補強板４８と他方の外補強板５０と内補強板５２とで確実に受承させることができる。この結果、他方の外補強板５０と縦板３７の接合部等ブーム作動シリンダ軸受部３６ａ，３７ａ付近に高応力が発生するのを防止することができ、溶接部の耐久性や寿命等を向上することができる。

また、内補強板５２は、矩形であり、底板３４に接合される辺５２ａと対向する辺５２ｂにＵ字状の切欠き５２ｃを有することにより、作業腕装置１６等からの曲げ荷重によって発生する応力が切欠き５２ｃへ流れ、縦板３６と内補強板５２との溶接部分の５２ｂ側の端部、および縦板３７と内補強板との溶接部分の５２ｂ側の端部に発生する高応力を緩和することができ、溶接部の耐久性や寿命等を向上することができる。

さらに、運転室支持枠４４を構成する一部材として、一方の外補強板４８が運転室支持枠４４の縦梁部４４ｂの後端に接合されることにより、レイアウトの制約上、運転室１０側に位置する一方の外補強板４８を充分に大きくすることができない場合においても、運転室１０側に位置する一方の外補強板４８の補強部材としての機械的強度を高めることができる。

以上、本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。

本実施例においては、一対の縦板が所定の間隔をおいて底板の上に二組接合立設された旋回フレームに基づいて説明したが、一対の縦板が一組接合立設された旋回フレームであってもよい。

８：旋回フレーム
１６：作業腕装置
３４：底板
３６，３７：縦板
３６ａ，３７ａ：ブーム作動シリンダ軸受部
４４：運転室支持枠
４６：上補強板
４６ａ：上補強板の一端部
４８：一方の外補強板
５０：他方の外補強板
５２：内補強板
５２ａ：内補強板の底板に接合される辺
５２ｂ：内補強板の底板に接合される辺と対向する辺
５２ｃ：内補強板のＵ字状の切欠き

Claims (3)

1. 旋回フレームの底板の上に接合立設された平行に延びる少なくとも一対の縦板と、
   該各縦板の該底板外縁側の端部に形成され作業腕装置が上下方向に揺動自在に支持される軸受部と、
   該一対の縦板の間に位置し該一対の縦板に接合されて該底板の上方を延び一端部が該軸受部の近傍の該底板に接合された上補強板と、
   該一対の縦板の一方を挟んで該一端部と対向する位置に設けられ該一対の縦板の一方と該底板とに接合された一方の外補強板と、
   該一対の縦板の他方を挟んで該一端部と対向する位置に設けられ該一対の縦板の他方と該底板とに接合された他方の外補強板と、
   該上補強板、該一対の縦板、および該底板によって形成された空間内に設けられ該一対の縦板と該底板とに接合された内補強板とを備えている、
   ことを特徴とする建設機械の旋回フレーム。
2. 該内補強板は、矩形であり、該底板に接合される辺と対向する辺にＵ字状の切欠きを有する、請求項１記載の建設機械の旋回フレーム。
3. 該一方の外補強板は、運転室支持枠を構成する一部材であることを特徴とする、請求項１又は２記載の建設機械の旋回フレーム。

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