JP2015199427A - 作業機械 - Google Patents

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大二郎 山本
Daijiro Yamamoto
大二郎 山本
康成 渡邊
Yasunari Watanabe
康成 渡邊
和治 田村
Kazuharu Tamura
和治 田村
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Abstract

【課題】クローラがカーボディから取り外し可能な作業機械において、作業性及び耐久性の向上を図るため、クローラをカーボディに結合するピン結合装置と、クローラの回動を規制するとともにクローラをカーボディに位置決めする接合構造とを備えた。
【解決手段】カーボディ10の側部にクローラ30が取り外し可能に設けられている。下部走行体は、クローラ30をカーボディ10に結合するピン結合装置と、クローラ30の回動を規制するとともにクローラ30を位置決めする接合構造とを備える。接合構造は、クローラ30に設けられた前後の接合部と、カーボディ10に設けられた前後の接合受部40F,40Rとを有している。前後の接合部が有する内向き端面52F,52Rと、前後の接合受部が有する外向き端面42F,42Rとの接合面が傾斜面となっている。
【選択図】図7

Description

本発明は、クローラがカーボディから取り外し可能な油圧ショベル等の作業機械に関し、その中でも特に、カーボディにピン結合されるクローラの回動規制及び位置決めを行う接合部位の構造に関する。
この種の作業機械では、大型の機種になると、そのままの大きさでは輸送ができないため、複数のパーツに分解できるようになっている。例えば、作業機械の下側部分を構成している下部走行体の主要なパーツは、カーボディと、その左右に設けられたクローラであるが、大型の機種の場合、クローラは、輸送時にカーボディから取り外すことができ、輸送後に再度取り付けられるように構成されている。
そしてこの場合、クローラとカーボディは、ピンの差し込みによって連結されているのが一般的である(ピン結合式)。ピンの差し込みだけでは、クローラが回動するため、その回動を規制し、更に、カーボディに対してクローラを位置決めするために、クローラの前後2箇所とカーボディとの間に接合構造が設けられている。
このような接合構造の一例は、例えば特許文献1に開示されている。
特開2013−43610号公報
従来の接合構造の場合、クローラの前後に設けられた一対のL字状の凹部の間に、カーボディに設けられた一対のL字状の凸部を嵌め込んで、凹部及び凸部の各々が有する左右と前後とに面する2つの端面どうしを密着させる構造となっている。
ところが、これら端面の間のクリアランスは非常に狭いため、クローラをカーボディに取り付ける際には、位置決めに細心の注意が要求され、作業性に欠ける課題がある。
更に、各端面に作用する力は大小に変化する。また、その力のバランスも変化し、大きく偏る場合がある。そのため、各端面は、経時的に偏摩耗し易くなっており、耐久性に欠ける課題がある。
特に、左右方向に面する端面は、力がまともに作用するため、その影響が大きい。
そこで、本発明の目的は、クローラがカーボディから取り外し可能な作業機械において、作業性及び耐久性の向上を図ることにある。
本発明の作業機械は、カーボディの側部にクローラが取り外し可能に設けられている下部走行体を備える。前記下部走行体は、前記カーボディの側部と前記クローラとの間に配置され、当該クローラと平行なピンを中心に回動可能な状態で、当該クローラを当該カーボディに結合するピン結合装置と、前記ピンより上方かつ前記カーボディ側に配置され、前記クローラの回動を規制するとともに当該クローラを前記カーボディに位置決めする接合構造と、を備える。
前記接合構造は、前記クローラの前後2箇所に設けられた前接合部及び後接合部と、前記前接合部及び前記後接合部に対応して前記カーボディの側部に設けられた前接合受部及び後接合受部と、を有している。前記前接合部及び前記後接合部の各々は、前後に向かい合う対向端面の各々と、前記カーボディの側に向く内向き端面と、を有している。前接合受部及び後接合受部の各々は、前記対向端面の各々と面接触する対向受端面の各々と、前記内向き端面の各々と面接触する外向き端面と、を有している。そして、前記内向き端面と前記外向き端面との接合面が、前記カーボディ側から前記クローラ側に向かって下る傾斜面となっている。
すなわち、この作業機械によれば、カーボディにピン結合されるクローラの回動規制及び位置決めを行う接合構造において、クローラ側の内向き端面と、これに面接触する、カーボディ側の外向き端面との接合面が傾斜面となっているので、左右方向の位置ずれの許容範囲が大きくなって、位置決め作業の負担が軽減できるし、内向き端面が外向き端面に沿ってスライドするため、クローラを所定位置に誘導することができ、接触による破損を抑制することができる。
更に、接合面を傾斜面にしたことで、前後の接合部を介して前後の接合受部に作用する力を効率よく接合面を介して伝えることができ、接合面の偏摩耗を効果的に抑制することができる。従って、作業性及び耐久性の向上が図れる。
例えば、前後方向から見て、前記傾斜面が、前記前接合部及び前記後接合部を介して前記前接合受部及び前記後接合受部に力が作用する方向に面しているようにする、換言すれば、前記傾斜面を下方に延ばした延長面を仮想した場合に、当該延長面が前記ピンの中心又はその近傍を通るようにするのが好ましい。なお、ここでいうピンの中心の近傍を通るとは、実用レベルで生じるばらつきを含むことを意味する。
そうすれば、前後の接合受部が前後の接合部を受け止める方向と、接合面に力が作用する方向とが概ね一致する。その結果、接合面に加わる力が均等になって、よりいっそう偏摩耗が生じ難くなり、よりいっそう耐久性が向上する。
本発明の作業機械によれば、クローラをカーボディに取り付ける際の位置決め作業が容易になり、また、接合部位の偏摩耗を効果的に抑制できるので、作業性及び耐久性の向上が図れる。
本発明を適用した油圧ショベルの概略図である。 左側のクローラが取り外された状態の下部走行体を示す概略斜視図である。 下部走行体の要部を示す概略平面図である。図の上側部分は、クローラが取り外された状態を表しており、図の下側部分は、クローラが取り付けられた状態を表している。 図3における矢印X方向から見た概略斜視図である。 (a),(b)は、クローラをカーボディに取り付ける過程を示す概略図である。 比較例であり、従来の油圧ショベルの場合を説明する概略図である。 クローラがカーボディの所定位置に取り付けられた状態を示す概略図である。 内向き端面及び外向き端面の接合を比較した図であり、(a)は比較例を、(b)は本実施形態を表している。 内向き端面及び外向き端面の接合を比較した図であり、(a)は比較例を、(b)は本実施形態を表している。
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。
図に示す矢印は、説明で用いる上下や前後左右等の方向を表しており、その方向はカーボディ10を基準としている。また、左右のクローラ30とカーボディ10との間の構造は左右対称であるため、特に言及しないかぎり、これらの構造についての説明は一方のみとする。
(作業機械の全体構成)
図1に、本実施形態の油圧ショベル1(作業機械の一例)を示す。この油圧ショベル1は、輸送時に分解を要する大型機種であり、下部走行体2と、その上に旋回自在に搭載された機械本体3とで構成されている。
機械本体3には、キャブ4やアタッチメント5、機械室6、カウンターウエイト7などが設置されている。
アタッチメント5は、油圧制御によって作動する作業装置であり、ブーム、アーム、バケット等で構成されている。アタッチメント5は、キャブ4に乗り込んだオペレータの操縦に従って自在に動くように構成されている。自在に動くアタッチメント5との間で前後のバランスを保持するために、機械本体3の後部には、高重量なカウンターウエイト7が設置されている。機械室6には、アタッチメント5や下部走行体2を駆動するエンジンや油圧ポンプ等が集約された状態で収容されている。
図2に詳しく示すように、下部走行体2は、機械本体3を支持するカーボディ10と、2つのクローラ30などで構成されている。各クローラ30は、前後方向に延びるように、カーボディ10の左右の各側部に配置されている。なお、図2では、左側のクローラ30が、カーボディ10から取り外されて、吊り上げられた状態を表している。
カーボディ10は、金属板を組み合わせて構造的に強化された中空の構造体であり、平面視X字状の形状を有している。カーボディ10の側部には、側方に向かって張り出す一対の支持部11F,11R(前支持部11F及び後支持部11R)が前後に離れて設けられている。カーボディ10の上部中央には、機械本体3を旋回自在に支持する旋回ベアリング12が設置されていて、その中心部には、油圧配管等を中継するスイベルジョイント13が配置されている。
カーボディ10の前部及び後部には、ジャッキアップ装置14が設置されている。各ジャッキアップ装置14は、仮想線で示す収納状態と、実線で示す使用状態とに変位可能に構成されている。クローラ30の取り外し及び取り付けの作業の際には、各ジャッキアップ装置14は、使用状態に変位され、カーボディ10をクローラ30ごと持ち上げる。各支持部11F,11Rの突端部分には、接合構造を構成する接合ブロック40F,40Rが設置されているが、これの詳細は後述する。
クローラ30は、前後の端部に動輪を有する横長なクローラフレーム31と、これら動輪に掛け渡された履帯32などで構成されている。一方の動輪の油圧制御により、履帯32は変速しながらの前後転が可能となっており、左右のクローラ30を操作することにより、油圧ショベル1は、前後走行や回転等、自在に移動可能となっている。
クローラフレーム31の前後方向に離れた2箇所には、左右方向を内側(カーボディ10側)に向かって突出する一対の支持腕部35F,35R(前支持腕部35F及び後支持腕部35R)が設置されている。各支持腕部35F,35Rは、クローラフレーム31から斜め上方に延びる基部35aと、基部35aの先端に連なって略水平に延びる突端部35bとを有している(図4,図7参照)。前支持腕部35F及び後支持腕部35Rの各突端部35bには、接合構造を構成する接合凹部50F,50Rが形成されているが、これの詳細は後述する。
(ピン結合装置)
図2に示すように、クローラ30は、カーボディ10に対して取り外し及び取り付けが可能となっており、クローラ30をカーボディ10に着脱可能に結合するために、カーボディ10の側部とクローラ30との間には、ピン結合装置20が配置されている。
図3及び図4に示すように、ピン結合装置20は、一対のクローラ側結合プレート21,21、ボディ側結合プレート22、ピン23、一対のピンシリンダ24,24などで構成されている。
一対のクローラ側結合プレート21,21は、支持腕部35F,35Rの下側に設置されており、互いに隙間を隔てて前後方向に対向した状態で、クローラフレーム31から支持腕部35F,35Rに沿って内向きに張り出している。各クローラ側結合プレート21の下部には、前後方向に重なるようにクローラ側ピン差込孔21aが開口している。
一対のクローラ側結合プレート21,21の上部には、ガイドピン21bが架設されている。ガイドピン21bは、両クローラ側結合プレート21,21の間の隙間を前後方向に延びている。
ボディ側結合プレート22は、板面を前後方向に向けた状態でカーボディ10の各支持部11F,11Rに設置されていて、支持部11F,11Rから外側(クローラ30側)に向かって張り出している。ボディ側結合プレート22の下部には、ボディ側ピン差込孔22aが開口している。ボディ側結合プレート22の上部には、略U字状に窪むガイド溝22bが形成されている。
各ボディ側結合プレート22は、対応する一対のクローラ側結合プレート21,21の間の隙間に入り込むように配置されている。そして、一対のクローラ側結合プレート21,21の間の所定位置にボディ側結合プレート22が入り込んだ場合に、両クローラ側ピン差込孔21a,21aとボディ側ピン差込孔22aとは、前後方向に重なるように配置されている。
一対のピンシリンダ24,24は、クローラフレーム31に沿った状態でその内側に設置されている。各ピンシリンダ24は、ロッド24aが出入りするシリンダ24bの前端を互いに逆に向け、シリンダ24bの後端を互いに突き合わせた状態で、前支持腕部35Fと後支持腕部35Rとの間に配置されている。
ピン23は、クローラ30と平行に配置されており、各ピンシリンダ24のロッド24aの先端に取り付けられている。ピン23の寸法は、クローラ側ピン差込孔21a及びボディ側ピン差込孔22aと嵌合する大きさに設計されている。
(接合構造)
接合構造は、カーボディ10にクローラ30が取り付けられた場合に、ピン23よりも上方かつカーボディ10側に位置するように配置されている。
接合構造は、クローラ30の前後2箇所、具体的には、各支持腕部35F,35Rの突端部35bに形成されている前後の接合凹部50F,50R(前接合部50F及び後接合部50R)と、これらに対応したカーボディ10の前後2箇所、具体的には、各支持部11F,11Rの突端部分に設置されている前後の接合ブロック40F,40R(前接合受部40F及び後接合受部40R)とによって構成されている。
前後の接合凹部50F,50Rは、突端部35bの内隅部分を切り欠いたL字状の凹部からなり、前後方向を互いに向かい合う対向端面51F,51Rの各々と、カーボディ10の側に向く内向き端面52F,52Rとを有している。
詳しくは、図3に示すように、左側のクローラ30の場合、前側の接合凹部50Fは、後方に面する後向き端面(対向端面)51Fと、後向き端面51Fと直交して右方に面する前側内向き端面(内向き端面)52Fとを有している。
後側の接合凹部50Rは、前方に面する前向き端面(対向端面)51Rと、前向き端面51Rと直交して右方に面する後側内向き端面(内向き端面)52Rとを有している。なお、右側のクローラ30の前側内向き端面52F及び後側内向き端面52Rは、左方に面している。
前後の接合ブロック40F,40Rは、各支持部11F,11Rの突端部分の外隅部分に溶接して固定された矩形塊状の金属部材からなり、対向受端面41F,41Rの各々と外向き端面42F,42Rとを有している。
詳しくは、カーボディ10の左側部の場合、前側の接合ブロック40Fは、前方に面する前向き受端面(対向受端面)41Fと、前向き受端面41Fと直交して、左方に面する前側外向き端面(外向き端面)42Fとを有している。
後側の接合ブロック40Rは、後方に面する後向き受端面(対向受端面)41Rと、後向き受端面41Rと直交して、左方に面する後側外向き端面(外向き端面)42Rとを有している。なお、カーボディ10の右側部の前側外向き端面42F及び後側外向き端面42Rは、右方に面している。
図3の下側部分に示すように、クローラ30をカーボディ10に取り付けた場合に、後側内向き端面52Rは、後側外向き端面42Rと面接触し、前向き端面51Rは、後向き受端面41Rと面接触する。同様に、前側内向き端面52Fは、前側外向き端面42Fと面接触し、後向き端面51Fは、前向き受端面41Fと面接触する。
すなわち、前側内向き端面52F及び後側内向き端面52Rと、前側外向き端面42F及び後側外向き端面42Rとは、平面視で前後方向に延びる縦基準線L1を仮想した場合に、縦基準線L1上に位置するように高精度に設計されている。
また、後向き端面51Fと前向き受端面41Fとは、平面視で左右方向に延びる前側横基準線L2を仮想した場合に、前側横基準線L2上に位置するように高精度に設計されており、前向き端面51Rと後向き受端面41Rとは、平面視で前側横基準線L2と平行に延びる後側横基準線L3を仮想した場合に、後側横基準線L3上に位置するように高精度に設計されている。
従って、クローラ30をカーボディ10に取り付ける際には、カーボディ10に対し、クローラ30を、前後及び左右の両方向を同時に高度に位置決めすることが求められるため、細心の注意が要求され、作業負担が大きい。
そこで、この油圧ショベル1では、位置決めが容易でき、作業負担が軽減できるように工夫されている。
すなわち、内向き端面52F,52Rと外向き端面42F,42Rとの接合面が、カーボディ10の側からクローラ30の側に向かって下る傾斜面に形成されている。詳しくは、内向き端面52F,52Rと外向き端面42F,42Rとが同じ傾斜角度の傾斜面を有しており、外向き端面42F,42Rは、全面が一様な傾斜面となっている。
図5に、クローラ30をカーボディ10に取り付ける過程を示す。図5の(a)に示すように、クレーン等で吊り上げられたクローラ30は、カーボディ10の上方から降下させ、カーボディ10に対して位置決めしながら所定位置に取り付ける。
その際、ガイドピン21bがガイド溝22bに入り込んでクローラ30を所定位置に誘導するようになっているが、図5の(b)に示すように、ガイドピン21bがガイド溝22bに入り込む際にクローラ30が揺れたりすると、接合凹部50F,50Rが接合ブロック40F,40Rに接触するおそれがある。
図6に、比較例として、従来の構造を示す。従来の構造では、内向き端面52F’,52R’と外向き端面42F’,42R’との接合面が傾斜しておらず、左右方向に面する垂直面となっているため、ガイドピン21b’がガイド溝22b’に入り込む際に、僅かでも揺れたりすると、接合凹部50F’,50R’が接合ブロック40F’,40R’に接触し、内向き端面52F’,52R’や外向き端面42F’,42R’が損傷するおそれがある。
内向き端面52F',52R’を外向き端面42F’,42R'へと導けるように、外向き端面42F’,42R’の上側部分に傾斜面Sが形成される場合もあるが(引用文献1を参照)、図8の(a)に示すように、その場合でも、内向き端面52F’,52R’が垂直面であることに加え、傾斜面Sの有効な範囲W1も小さいため、その効果は十分ではない。
それに対し、この油圧ショベル1では、図8の(b)に示すように、内向き端面52F,52Rと外向き端面42F,42Rとが互いに接合可能な傾斜面となっているので、左右方向の位置ずれの許容範囲W2が大きくなるし、接合凹部50F,50Rが接合ブロック40F,40Rに接触しても、内向き端面52F,52Rが外向き端面42F,42Rに沿ってスライドするため、所定位置に誘導することができ、接触による破損を抑制することができる。
図7に、クローラ30がカーボディ10の所定位置に取り付けられた状態を示す。前後方向に重なり合ったクローラ側ピン差込孔21a及びボディ側ピン差込孔22aに、ピン23がピンシリンダ24によって差し込まれる。それにより、クローラ30は、ピン23を中心に回動可能な状態でカーボディ10に結合される。
持ち上げられたカーボディ10及びクローラ30が下ろされると、左側のクローラ30の場合、後方から見てクローラ30に時計回りに回動するモーメントが作用する。それにより、接合凹部50F,50Rが接合ブロック40F,40Rに受け止められて、クローラ30の回動が規制される。
従って、接合ブロック40F,40Rには、接合凹部50F,50Rを介して常に大きな力が作用し、凸凹した現場を走行する作業時には、その力の大きさやバランスが大きく変化する。特に、内向き端面52F,52R及び外向き端面42F,42Rへは、その力がまともに作用する。
それに対し、内向き端面52F,52R及び外向き端面42F,42Rを、上述したような傾斜面にしたことで、その力を効率よく接合面を介して伝えることができ、接合面の偏摩耗を効果的に抑制することができる。
特に、内向き端面52F,52R及び外向き端面42F,42Rの傾斜した面は、図7や図9の(b)に示すように、前後方向から見て、接合凹部50F,50Rを介して接合ブロック40F,40Rに力が作用する方向に面しているように傾斜させるのが好ましい。
換言すれば、傾斜面を下方に延ばした延長面Eを仮想した場合に、その延長面Eがピン23の中心23a又はその近傍を通るように設計するのが好ましい。なお、ピン23の中心23aの近傍を通るとは、実用レベルで生じるばらつきを含むことを意味する。
クローラ30は、ピン23を中心に回動するため、ピン23の上方かつ内側に位置する内向き端面52F,52R及び外向き端面42F,42Rには、斜め下向きに力が作用する。
従って、図9の(a)に示すように、内向き端面52F’,52R’と外向き端面42F’,42R’との接合面が垂直になっていると、外向き端面42F’,42R’が内向き端面52F’,52R’を受け止める方向は、接合面に力Nが作用する方向と一致しない。その結果、接合面に力Nが不均等に加わって、偏摩耗が生じ易い。
それに対し、図9の(b)に示すように、内向き端面52F,52Rと外向き端面42F,42Rとの接合面が、力の作用する方向に面するように傾斜していると、外向き端面42F,42Rが内向き端面52F,52Rを受け止める方向と、接合面に力Nが作用する方向とが概ね一致する。その結果、接合面に力Nが均等に加わって、よりいっそう偏摩耗が生じ難くなり、よりいっそう耐久性が向上する。
従って、本実施形態の油圧ショベル1によれば、大きな設計変更やコストの増加を伴うことなく、作業性及び耐久性を向上させることができる。
(その他)
対向端面51F,51R及び対向受端面41F,41Rの接合面は、クローラ30を位置決めするために垂直面が必要であるが、従来の油圧ショベルと同様に、その上側の一部に傾斜面が形成されていてもよい。
1 油圧ショベル
2 下部走行体
3 機械本体
10 カーボディ
20 ピン結合装置
23 ピン
30 クローラ
40F 前側の接合ブロック(前接合受部)
40R 後側の接合ブロック(後接合受部)
41F 前向き受端面(対向受端面)
41R 後向き受端面(対向受端面)
42F 前側外向き端面
42R 後側外向き端面
50F 前側の接合凹部(前接合部)
50R 後側の接合凹部(後接合部)
51F 後向き端面(対向端面)
51R 前向き端面(対向端面)
52F 前側内向き端面
52R 後側内向き端面

Claims (3)

  1. カーボディの側部にクローラが取り外し可能に設けられている下部走行体を備えた作業機械であって、
    前記下部走行体は、
    前記カーボディの側部と前記クローラとの間に配置され、当該クローラと平行なピンを中心に回動可能な状態で、当該クローラを当該カーボディに結合するピン結合装置と、
    前記ピンより上方かつ前記カーボディ側に配置され、前記クローラの回動を規制するとともに当該クローラを前記カーボディに位置決めする接合構造と、
    を備え、
    前記接合構造は、
    前記クローラの前後2箇所に設けられた前接合部及び後接合部と、
    前記前接合部及び前記後接合部に対応して前記カーボディの側部に設けられた前接合受部及び後接合受部と、
    を有し、
    前記前接合部及び前記後接合部の各々は、前後に向かい合う対向端面の各々と、前記カーボディの側に向く内向き端面と、を有し、
    前接合受部及び後接合受部の各々は、前記対向端面の各々と面接触する対向受端面の各々と、前記内向き端面の各々と面接触する外向き端面と、を有し、
    前記内向き端面と前記外向き端面との接合面が、前記カーボディ側から前記クローラ側に向かって下る傾斜面となっている作業機械。
  2. 請求項1に記載の作業機械において、
    前後方向から見て、前記傾斜面が、前記前接合部及び前記後接合部を介して前記前接合受部及び前記後接合受部に力が作用する方向に面している作業機械。
  3. 請求項2に記載の作業機械において、
    前記傾斜面を下方に延ばした延長面を仮想した場合に、当該延長面が前記ピンの中心又はその近傍を通る作業機械。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018008643A (ja) * 2016-07-15 2018-01-18 コベルコ建機株式会社 作業機械、及び、作業機械における本体に対するフレームの着脱方法

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JP2018008643A (ja) * 2016-07-15 2018-01-18 コベルコ建機株式会社 作業機械、及び、作業機械における本体に対するフレームの着脱方法

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