JP2015137385A

JP2015137385A - 建設機械の摺動部の加工方法

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Publication number: JP2015137385A
Application number: JP2014009020A
Authority: JP
Inventors: 高橋　寛明; Hiroaki Takahashi; 寛明高橋
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: JP6452937B2

Abstract

【課題】摩擦、摩耗、焼き付き等がより効率的に抑制されるように建設機械の摺動部を加工する方法を提供すること。【解決手段】本発明の実施例に係る連結ピン５０の加工方法は、連結ピン５０の加工対象面５０Ｃに電解研磨処理を施すステップを有する。加工対象面５０Ｃの一部である電解研磨領域５０Ｐは所定のパターンを形成する。加工対象面５０Ｃは電解液保持部材７０で覆われ、電解液保持部材７０は締め付け部材８０で覆われる。また、締め付け部材８０は、電解液保持部材７０を加工対象面５０Ｃに対して締め付ける。【選択図】図５

Description

本発明は、建設機械の摺動部の加工方法に関する。

ブームの先端に連結ピンを介して回動自在に取り付けられるアームを含むショベルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このショベルにおけるブーム側に取り付けられる連結ピンと、アーム側に取り付けられるブッシュとの間には、接触による摩擦、摩耗、焼き付き等を抑制するために潤滑油が供給される。

特開２００８−１０６５２０号公報

しかしながら、潤滑油が供給される環状空間以外の連結ピンの外表面及びブッシュの内表面が何れも油溜まりのない平坦な表面であるため、摩擦、摩耗、焼き付き等を十分に抑制できないおそれがある。

上述の点に鑑み、摩擦、摩耗、焼き付き等がより効率的に抑制されるように建設機械の摺動部を加工する方法を提供することが望まれる。

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る建設機械の摺動部の加工方法は、前記摺動部の加工対象面に電解研磨処理を施すステップを有し、前記加工対象面の一部である電解研磨領域は所定のパターンを形成する。

上述の手段により、摩擦、摩耗、焼き付き等がより効率的に抑制されるように建設機械の摺動部を加工する方法を提供できる。

本発明の実施例に係る加工方法で加工された連結ピンを用いるショベルの側面図である。連結ピンの断面図である。連結ピンの加工方法の流れを示すフローチャートである。連結ピンとマスクとの関係を示す概略図であり、連結ピンの加工方法の流れを示す概略図である。連結ピンの加工方法の別の一例を示す概略図である。連結ピンの加工方法のさらに別の一例を示す概略図である。連結ピンの加工方法のさらに別の一例を示す概略図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例に係る加工方法で加工された摺動部としての連結ピン５０を用いる建設機械としてのショベルを示す側面図である。本実施例では、ショベルは、クローラ式の下部走行体１の上に、旋回機構２を介して、上部旋回体３を旋回自在に搭載する。

上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、それらのそれぞれを駆動するブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９とで構成される掘削アタッチメントを搭載する。また、上部旋回体３は、操作者が乗り込むためのキャビン１０を前部に搭載し、駆動源としてのエンジン１１を後部に搭載する。

図２は、摺動部の一例である連結ピン５０の断面図であり、図２（Ａ）は、図１の線分Ｌ１で示す平面における断面図を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の線分Ｌ２で示す平面における断面図を示す。

連結ピン５０は、ブーム４とアーム５とを連結するピンであり、その両端がブーム４を構成する一対の側板部４Ｌ、４Ｒに回転不能に取り付けられる。また、連結ピン５０は、その中央部の２箇所がアーム５を構成する一対の側板部５Ｌ、５Ｒに相対回転可能に取り付けられる。具体的には、連結ピン５０は、一対の側板部５Ｌ、５Ｒに取り付けられたブッシュ５１Ｌ、５１Ｒを介して、アーム５に相対回転可能に取り付けられる。

また、図２（Ｂ）に示す連結ピン５０の表面領域Ｒ１は、アーム５の開閉の際にアーム５の自重を含む荷重を受けて摩耗し易い領域であり、摩擦特性の改善が求められる領域である。

そこで、本発明の実施例に係る加工方法は、電解研磨処理による表面テクスチャリングを連結ピン５０の円筒外面に施すことで、連結ピン５０の表面領域Ｒ１の摩擦特性を改善する。

図３〜図５は、連結ピン５０の加工方法を説明する図である。具体的には、図３は、連結ピン５０の加工方法の流れを示すフローチャートである。また、図４は連結ピン５０とマスク６０との関係を示す概略図であり、図５は連結ピン５０の加工方法の流れを示す概略図である。なお、図５（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、連結ピン５０の側面図を左側に配置し、各側面図における線分Ｌ３で示す平面における断面図を右側に配置する。

最初に、連結ピン５０を加工する作業者は、連結ピン５０の加工対象面５０Ｃを脱脂洗浄する（ステップＳ１）。本実施例では、作業者は、脱脂洗浄剤を用いて連結ピン５０の表面全体を脱脂洗浄する。

その後、作業者は、連結ピン５０の加工対象面５０Ｃにマスク６０を貼り付ける（ステップＳ２）。具体的には、マスク６０は、加工対象面５０Ｃで、電解研磨される領域（以下、「電解研磨領域」とする。）と電解研磨されない領域（以下、「非電解研磨領域」とする。）とを形成する部材である。本実施例では、マスク６０は、予めパターニングを施した絶縁シールであり、図４に示すように、マスク領域６０Ｍと非マスク領域６０Ｈとを含む。非マスク領域６０Ｈの形状は、溝、ディンプル等の微細構造が付与される電解研磨領域の形状に対応する。また、マスク領域６０Ｍの形状は、それらの微細構造が付与されない非電解研磨領域の形状に対応する。また、マスク６０は、連結ピン５０の中央部にある加工対象面５０Ｃに貼り付けられ、連結ピン５０の両端付近にある非加工対象面５０Ｌ、５０Ｒを露出させたままにする。なお、マスク６０は、絶縁性インクを連結ピン５０の加工対象面５０Ｃにプリントすることで形成されてもよい。

その後、作業者は、図５（Ａ）に示すように、支持部材９０を用いて連結ピン５０が略水平に支持されるようにする。具体的には、作業者は、連結ピン５０の非加工対象面５０Ｌ、５０Ｒをそれぞれ支持部材９０Ｌ、９０Ｒに接触させる。そして、作業者は、連結ピン５０が非加工対象面５０Ｌ、５０Ｒで支持部材９０Ｌ、９０Ｒによって略水平に支持されるようにする。

支持部材９０は、連結ピン５０の加工対象面５０Ｃが浮いた状態となるように連結ピン５０を支持する部材である。本実施例では、支持部材９０は、＋Ｚ側に開く半円筒形状を有する。円筒形状の連結ピン５０を安定的に支持できるようにするためである。また、支持部材９０は、電解研磨処理の際に連結ピン５０を電気的に絶縁できるよう絶縁体で形成される。なお、本実施例では、支持部材９０は、連結ピン５０を２箇所で支持するが、１箇所で支持してもよく、３箇所以上で支持してもよい。

その後、作業者は、電解液保持部材７０及び締め付け部材８０を連結ピン５０に装着する（ステップＳ４）。本実施例では、作業者は、一対の電解液保持部材７０Ｔ、７０Ｂと、一対の締め付け部材８０Ｔ、８０Ｂとを連結ピン５０に装着する。

電解液保持部材７０は、電解液を吸収して保持する部材であり、圧縮されたときに保持していた電解液を流出させる。本実施例では、電解液保持部材７０は例えばスポンジや布材等で形成され、連結ピン５０の加工対象面５０Ｃを覆うように配置される。

締め付け部材８０は、電解液保持部材７０を連結ピン５０に対して締め付ける部材である。本実施例では、締め付け部材８０は、電解液保持部材７０が連結ピン５０の加工対象面５０Ｃの全体に均一な力で締め付けられるよう、電解液保持部材７０を覆うように配置される。また、締め付け部材８０は、締め付けた電解液保持部材７０から流出する電解液を加工対象面５０Ｃと締め付け部材８０との間に密封できるように構成される。また、締め付け部材８０は、電解研磨処理の際の負電極となり得る材料で構成される。なお、電解研磨処理の際の正電極には連結ピン５０そのものが利用される。

具体的には、図５（Ａ）に示すように、作業者は、＋Ｚ側に開く半円筒形状の下部締め付け部材８０Ｂの＋Ｚ側（半円筒内面）に下部電解液保持部材７０Ｂを配置する。そして、作業者は、支持部材９０Ｌ、９０Ｒによって支持される連結ピン５０の加工対象面５０Ｃの−Ｚ側の半分（半円筒外面）と下部締め付け部材８０Ｂの内側に配置された下部電解液保持部材７０Ｂの＋Ｚ側（半円筒内面）とを接触させて下部締め付け部材８０Ｂを連結ピン５０に取り付ける。

その後、図５（Ｂ）に示すように、作業者は、加工対象面５０Ｃの＋Ｚ側の半分（半円筒外面）に上部電解液保持部材７０Ｔを配置する。そして、作業者は、−Ｚ側に開く半円筒形状の上部締め付け部材８０Ｔの−Ｚ側（半円筒内面）と上部電解液保持部材７０Ｔの＋Ｚ側（半円筒外面）とを接触させて上部締め付け部材８０Ｔを連結ピン５０に取り付ける。

なお、作業者は、上部締め付け部材８０Ｔを連結ピン５０に取り付けた後で、下部締め付け部材８０Ｂを連結ピン５０に取り付けてもよい。

その後、作業者は、締め付け部材８０を締め付ける（ステップＳ５）。本実施例では、図５（Ｃ）に示すように、作業者は、加工対象面５０Ｃ及び電解液保持部材７０を取り囲む円筒体を形成するように、上部締め付け部材８０Ｔと下部締め付け部材８０Ｂとを締め付けて組み合わせる。上部締め付け部材８０Ｔ及び下部締め付け部材８０Ｂによって形成される円筒体の締め付けは、円形クランプ等の任意の締め付け具を用いて実現され得る。また、上部締め付け部材８０Ｔ及び下部締め付け部材８０Ｂによって形成される円筒体の内径は、望ましくは、上部電解液保持部材７０Ｔ及び下部電解液保持部材７０Ｂによって形成される円筒体の外径より小さくなるように構成される。電解液保持部材７０を圧縮して電解液保持部材７０から電解液を流出させるためである。

その後、作業者は、連結ピン５０の加工対象面５０Ｃに対して電解研磨処理を実行する（ステップＳ６）。本実施例では、図５（Ｃ）に示すように、作業者は、連結ピン５０を正電極とし、締め付け部材８０を負電極として所定の電圧を適用し、電解研磨処理による表面テクスチャリングを実行する。また、円筒体を形成する上部締め付け部材８０Ｔ及び下部締め付け部材８０Ｂは電気的に結合されているため、何れか一方（本実施例では下部締め付け部材８０Ｔ）を介して電源に接続される。しかしながら、円筒体を形成する上部締め付け部材８０Ｔ及び下部締め付け部材８０Ｂはそれぞれ電源に接続されてもよい。また、電解研磨処理で用いられる電圧、電流、及び処理時間は、電解研磨領域の面積、微細構造の所望の深さ等に応じて調整される。

電解研磨処理が完了すると、作業者は、電解液保持部材７０及び締め付け部材８０を取り外す（ステップＳ７）。図５（Ｄ）は、電解液保持部材７０及び締め付け部材８０が取り外された後の連結ピン５０を示す。図５（Ｄ）に示すように、連結ピン５０の加工対象面５０Ｃのうち非マスク領域６０Ｈ（図４参照。）に対応する電解研磨領域５０Ｐにはディンプル等の微細構造が形成されている。

以上の構成により、本発明の実施例に係る加工方法は、所定のパターンを有する電解研磨領域５０Ｐを連結ピン５０の加工対象面５０Ｃに形成することができる。そのため、摩耗がより効率的に抑制されるように連結ピン５０を加工できる。その結果、連結ピン５０の潤滑状態を改善でき、連結ピン５０の耐久性を向上させることができる。

また、パターニングを施したマスク６０を加工対象面５０Ｃに貼り付けることにより、マスク６０のズレに起因する電解研磨領域５０Ｐのパターンのズレ、非電解研磨領域への意図しない微細構造の形成等を防止できる。その結果、簡易な構成により表面テクスチャリングを高い精度で実現できる。

また、本発明の実施例に係る加工方法は、加工対象面５０Ｃの断面形状に適合する断面形状を形成する一対の締め付け部材を用いて電解液保持部材７０を連結ピン５０に対して締め付ける。そのため、単純な構造を用いて電解液保持部材７０を連結ピン５０に対して均一に締め付けることができる。

また、本発明の実施例に係る加工方法は、電解研磨処理の際に連結ピン５０を正電極とし、締め付け部材８０を負電極とする。そのため、正電極を別途用意する必要なく、連結ピン５０の円筒外面に確実に表面テクスチャリングを施すことができる。

次に、図６〜図８を参照して、連結ピン５０の加工方法の別の例について説明する。なお、図６〜図８はそれぞれ、締め付け部材８０が取り付けられた状態の連結ピン５０の側面図（図５（Ｃ）の左側の側面図に対応する図）を上側に配置し、締め付け部材８０が取り外された状態の連結ピン５０の側面図（図５（Ｄ）の左側の側面図に対応する図）を下側に配置する。

図６に示す加工方法は、加工対象面５０Ｃ、マスク６０、電解液保持部材７０、及び締め付け部材８０が２つに分離される点で図５に示す加工方法と相違する。具体的には、締め付け部材８０は、＋Ｙ側にある左上部締め付け部材８０ＴＬ及び左下部締め付け部材８０ＢＬの組み合わせと、−Ｙ側にある右上部締め付け部材８０ＴＲ及び右下部締め付け部材８０ＢＲの組み合わせとで構成される。図示しない加工対象面５０Ｃ、マスク６０、及び電解液保持部材７０についても同様である。この場合、連結ピン５０は、中央の２箇所で支持部材９０Ｌ、９０Ｒによって支持される。但し、連結ピン５０は、図５に示す加工方法と同様、両端の２箇所で支持部材９０Ｌ、９０Ｒによって支持されてもよい。

また、左上部締め付け部材８０ＴＬ及び左下部締め付け部材８０ＢＬの組み合わせを用いた電解研磨処理と、右上部締め付け部材８０ＴＲ及び右下部締め付け部材８０ＢＲの組み合わせを用いた電解研磨処理とは、同時に実行されてもよく、異なるタイミングで実行されてもよい。

この構成により、電解研磨領域５０Ｐは、アーム５を構成する一対の側板部５Ｌ、５Ｒに取り付けられたブッシュ５１Ｌ、５１Ｒのそれぞれと接触し得る２つの離間した表面領域（円筒外面）に形成され、それらの間に位置する中間領域には形成されない。

そのため、図６の加工方法は、図２に示すような連結ピン５０、すなわち、互いに離れて配置される複数のブッシュと複数箇所で摺動する連結ピンに電解研磨処理を施す際に有効である。図５の加工方法に比べて電解研磨処理を施す領域を狭めることができ、電解研磨処理の効率化を図ることができるためである。また、図５の加工方法に比べて電解研磨処理を施す領域を狭めることができ、締め付け部材８０による電解液保持部材７０の締め付けの均一性を高めることができるためである。

図７に示す加工方法は、加工対象面５０Ｃ、マスク６０、電解液保持部材７０、及び締め付け部材８０が連結ピン５０の＋Ｚ側の半分（半円筒外面）に配置される点で図６に示す加工方法と相違する。なお、半分と表現したが実際の締め付け部材８０の半円筒形状（円周方向長さ）は、加工対象面５０Ｃの範囲に応じて適宜決定され、半円筒に限られない。具体的には、締め付け部材８０は、＋Ｙ側にある左上部締め付け部材８０ＴＬと−Ｙ側にある右上部締め付け部材８０ＴＲとで構成される。図示しない加工対象面５０Ｃ、マスク６０、及び電解液保持部材７０についても同様である。この場合、連結ピン５０は、左上部締め付け部材８０ＴＬの取り付け位置に対応する−Ｚ側の位置で支持部材９０Ｌによって支持され、且つ、右上部締め付け部材８０ＴＲの取り付け位置に対応する−Ｚ側の位置で支持部材９０Ｌによって支持される。但し、連結ピン５０は、図５に示す加工方法と同様、両端の２箇所で支持部材９０Ｌ、９０Ｒによって支持されてもよい。

また、左上部締め付け部材８０ＴＬを用いた電解研磨処理と、右上部締め付け部材８０ＴＲを用いた電解研磨処理とは、同時に実行されてもよく、異なるタイミングで実行されてもよい。

この構成により、電解研磨領域５０Ｐは、アーム５の開閉の際にアーム５の自重を含む荷重を受けて摩耗し易い２つの離間した表面領域（半円筒外面）Ｒ１（図２（Ｂ）参照。）に形成され、それらの間に位置する中間領域、及び、それらのＺ方向の反対側にある表面領域（半円筒外面）には形成されない。

そのため、図７の加工方法は、電解研磨領域５０Ｐが形成された表面領域（半円筒外面）を所望の方向に向けた状態で連結ピン５０をブーム４に固定できる場合に有効である。図６の加工方法に比べて電解研磨処理を施す領域をさらに狭めることができ、電解研磨処理のさらなる効率化を図ることができるためである。また、図６の加工方法に比べて電解研磨処理を施す領域をさらに狭めることができ、締め付け部材８０による電解液保持部材７０の締め付けの均一性をさらに高めることができるためである。

図８に示す加工方法は、加工対象面５０Ｃ、マスク６０、電解液保持部材７０、及び締め付け部材８０が連結ピン５０の表面（円筒外面）全体に配置される点で図６及び図７に示す加工方法と相違する。具体的には、締め付け部材８０は、連結ピン５０の＋Ｚ側の半分（半円筒外面）の全体を覆う上部締め付け部材８０Ｔと、連結ピン５０の−Ｚ側の半分（半円筒外面）の全体を覆う下部締め付け部材８０Ｂとで構成される。図示しない加工対象面５０Ｃ、マスク６０、及び電解液保持部材７０についても同様である。この場合、連結ピン５０は、＋Ｙ側の端面と接触する支持部材９０Ｌと−Ｙ側の端面と接触する支持部材９０Ｒとで挟まれて支持される。但し、連結ピン５０は、下部締め付け部材８０Ｂが取り付けられた後、下部締め付け部材８０Ｂによって支持されてもよい。

この構成により、電解研磨領域５０Ｐは、連結ピン５０の長手方向全体に亘って延びるように形成され得る。また、電解研磨領域５０Ｐは、電解液保持部材７０及び締め付け部材８０をそれぞれ一組ずつ用いて簡易に形成され得る。

そのため、図８の加工方法は、電解研磨処理の際の電解液保持部材７０及び締め付け部材８０の連結ピン５０への取り付け性が重視される場合に有効である。図６及び図７の加工方法に比べて電解液保持部材７０及び締め付け部材８０の連結ピン５０への取り付けが容易なためである。

また、図８に示す加工方法では、電解液保持部材７０が配置される空間の一部に電解液保持部材７０の代わりにゴム等の絶縁体が配置されてもよい。この構成により、図８に示す加工方法は、図６又は図７に示す加工方法と同じ結果を実現できる。具体的には、マスク６０を用いなくとも、連結ピン５０の加工対象面５０Ｃの一部に非電解研磨領域を形成できる。なお、ゴム等の絶縁体を配置するこの構成は、図５〜図７に示す加工方法のそれぞれで利用されてもよい。その場合、マスク６０の貼付は省略されてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、２つの締め付け部材８０（上部締め付け部材８０Ｔ及び下部締め付け部材８０Ｂ）を用いて連結ピン５０の全周を覆うように円筒体が形成される。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、３つ以上の締め付け部材を組み合わせることで円筒体が形成されるようにしてもよい。

また、上述の実施例は、摺動部としての連結ピン５０の円筒外面に電解研磨処理を施す場合を一例として説明されている。しかしながら、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、本発明は、摺動部としてのブッシュ５１Ｌ、５１Ｒの円筒内面に電解研磨処理を施す場合に適用されてもよい。この場合、締め付け部材８０は、電解液保持部材７０をブッシュ５１Ｌ、５１Ｒの円筒内面に押し付けるように構成される。また、本発明は、摺動部としてのギヤ等の複雑な部材の表面に電解研磨処理を施す場合に適用されてもよい。この場合、締め付け部材８０は、電解研磨処理を施す対象となる部材の表面の断面形状に適合する断面形状を有するように構成される。また、本発明は、上部旋回体３とブーム４とを連結する連結ピン、ブーム４とブームシリンダ７とを連結する連結ピン等の他の連結ピンの円筒外面、及び、それら連結ピンと協働するブッシュの円筒内面に電解研磨処理を施す場合に適用されてもよい。

１・・・下部走行体２・・・旋回機構３・・・上部旋回体４・・・ブーム４Ｌ、４Ｒ・・・側板部５・・・アーム５Ｌ、５Ｒ・・・側板部６・・・バケット７・・・ブームシリンダ８・・・アームシリンダ９・・・バケットシリンダ１０・・・キャビン５０・・・連結ピン５０Ｃ・・・加工対象面５０Ｌ、５０Ｒ・・・非加工対象面５０Ｐ・・・電解研磨領域５１Ｌ、５１Ｒ・・・ブッシュ６０・・・マスク６０Ｈ・・・非マスク領域６０Ｍ・・・マスク領域７０、７０Ｂ、７０Ｔ・・・電解液保持部材８０、８０Ｂ、８０ＢＬ、８０ＢＲ、８０Ｔ、８０ＴＬ、８０ＴＲ・・・締め付け部材９０、９０Ｌ、９０Ｒ・・・支持部材

Claims

建設機械の摺動部の加工方法であって、
前記摺動部の加工対象面に電解研磨処理を施すステップを有し、
前記加工対象面の一部である電解研磨領域は所定のパターンを形成する、
建設機械の摺動部の加工方法。
前記電解研磨処理を施すステップにおいて、前記加工対象面にはパターニングを施したマスクが適用される、
請求項１に記載の建設機械の摺動部の加工方法。
前記電解研磨処理を施すステップにおいて、前記加工対象面は電解液保持部材で覆われ、前記電解液保持部材は締め付け部材で覆われ、且つ、前記締め付け部材は前記電解液保持部材を前記加工対象面に対して締め付ける、
請求項１又は２に記載の建設機械の摺動部の加工方法。
前記電解研磨処理を施すステップにおいて、前記摺動部は正電極として作用し、前記締め付け部材は負電極として作用する、
請求項３に記載の建設機械の摺動部の加工方法。
前記摺動部は、ピン、又は、該ピンと相対回転可能に接触するブッシュであり、
前記加工対象面は、前記ピンの外面、又は、前記ブッシュの内面である、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の建設機械の摺動部の加工方法。
前記加工対象面は、互いに独立して複数存在し、
前記加工対象面のそれぞれは、同時に、或いは、異なるタイミングで電解研磨処理が施される、
請求項１乃至５の何れか一項に記載の建設機械の摺動部の加工方法。