JP2020084676A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】カウンタウエイトに接触した構造物の損傷を軽減した作業機械を提供する。【解決手段】作業機械は、下部走行体と、下部走行体に旋回可能に支持された上部旋回体と、上部旋回体に支持されて動作する作業装置と、作業装置に対して上部旋回体の旋回中心を挟んで重量バランスを取るために、上部旋回体の後端部に支持されたカウンタウエイトとを備える作業機械において、上部旋回体の旋回動作時に上部旋回体の後端側の外周面になるカウンタウエイトの外面の周囲には、カウンタウエイトより剛性の小さい緩衝部材がカウンタウエイトに対して着脱可能に装着されている。【選択図】図２

Description

本発明は、カウンタウエイトを搭載した作業機械に関する。

従来より、油圧ショベルやクレーンなどの作業機械は、作業時の重量バランスを安定させるために、上部旋回体の後端部にカウンタウエイトを搭載している。例えば、特許文献１には、後面板、前面板、上面板、下面板を箱型に溶接し、コンクリートや鉄片などの重量物を内部に充填することによって、剛性の高いカウンタウエイトを形成する技術が開示されている。

特許第２６６０６０５号公報

カウンタウエイトは、上部旋回体の旋回半径の最外周位置に配置されているので、上部旋回体の旋回時に、作業機械の周りに位置する構造物（例えば、建物、電柱、樹木など）に最初に接触することが多い。そのため、カウンタウエイトの剛性を必要以上に高くすると、カウンタウエイトが周りの構造物に接触した場合に、当該構造物を大きく損傷させてしまう可能性がある。

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、上部旋回体の旋回時にカウンタウエイトとの接触に至るとき構造物が損傷することを軽減できる作業機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る作業機械の一態様は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に支持された上部旋回体と、前記上部旋回体に支持されて動作する作業装置と、前記作業装置に対して前記上部旋回体の旋回中心を挟んで重量バランスを取るために、前記上部旋回体の後端部に支持されたカウンタウエイトとを備える作業機械において、前記上部旋回体の旋回動作時に前記上部旋回体の後端側の外周面になる前記カウンタウエイトの外面の周囲には、前記カウンタウエイトより剛性の小さい緩衝部材が前記カウンタウエイトに対して着脱可能に装着されていることを特徴とする。

本発明に係る作業機械によれば、下部走行体に対して上部旋回体が旋回した時に、上部旋回体の後端部に位置する緩衝部材が作業機械の周りに存在する構造物に接触して変形することによって、カウンタウエイトとの接触に至る前の時点で構造物が損傷することを軽減できる。

第１実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。 第１実施形態に係る緩衝カバー及びカウンタウエイトの分解斜視図である。 第１実施形態に係る緩衝カバーをカウンタウエイトに装着した状態を示す斜視図である。 第２実施形態に係る緩衝カバーをカウンタウエイトに装着した状態を示す斜視図である。 第３実施形態に係る緩衝カバーとカウンタウエイトとの分解斜視図である。 第４実施形態に係る緩衝カバーをカウンタウエイトに装着した状態を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る作業機械の一例である油圧ショベル１の各実施形態について説明する。なお、各実施形態において同一の構成については同一符号を付して重複する説明を省略する。また、各実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲において、任意の組み合わせで組み合わせることができる。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る作業機械の一例であるマルチブーム式の油圧ショベル１を示す側面図である。図１に示すように、油圧ショベル１は、自走可能な下部走行体２と、下部走行体２に旋回可能に支持された上部旋回体３と、マルチブーム式の油圧ショベル１は、例えば、建築物等の地上高さが大きな構造物を解体するのに好適に用いられる。

下部走行体２は、各々が前後方向に延びる左右一対の無限走行履帯を備える。エンジン（図示省略）の駆動力が油圧モータ（図示省略）を通じて無限走行履帯に伝達されることにより、下部走行体２が走行する。なお、図１ではクローラ式の油圧ショベル１を図示しているが、装輪式でもよい。

上部旋回体３は、ベースとなる旋回フレーム４と、旋回フレーム４の前部中央に俯仰可能に支持されたフロント装置（作業装置）５と、旋回フレーム４の前部左側に設けられたキャブ６と、エンジン（図示省略）や油圧ポンプ（図示省略）等の搭載機器を収容する建屋カバー８と、旋回フレーム４の後端部に設けられたカウンタウエイト２０とを主に備える。

フロント装置５は、下ブーム９、中ブーム１０、上ブーム１１からなるマルチブームと、上ブーム１１の先端に回動可能に連結されたミドルアーム１２と、ミドルアーム１２の先端側に回動可能に連結されたアーム１３と、アーム１３の先端に回動可能に連結された作業具１４とを主に備える。但し、フロント装置５の具体的な構成は図１に例に限定されず、シングルアーム式であってもよい。

下ブーム９は、旋回フレーム４に前部中央に回動可能に連結されている。マルチブームは、下ブーム９と上部旋回体３との間に設けられたブームシリンダ１５の伸縮によって、上部旋回体３に対して上下方向に俯仰する。ミドルアーム１２は、上ブーム１１とミドルアーム１２との間に設けられたミドルアームシリンダ１６の伸縮によって、マルチブームに対して上下方向に俯仰する。アーム１３は、ミドルアーム１２とアーム１３との間に設けられたアームシリンダ１７の伸縮によって、ミドルアーム１２に対して上下方向に俯仰する。

作業具１４は、油圧によって開閉するフォークである。作業具１４は、アーム１３と作業具１４との間に設けられた作業具シリンダ１８の伸縮によって、アーム１３に対して上下方向に俯仰する。なお、作業具１４の具体例は、フォークに限定されず、バケット、フック、リフティングマグネット、ブレーカなどであってもよい。

カウンタウエイト２０は、上部旋回体３の旋回中心を挟んでフロント装置５と反対側において、上部旋回体３に搭載されている。カウンタウエイト２０は、フロント装置５の作業中に上部旋回体３の重量バランスを安定させるために、上部旋回体３の後端部に搭載されるウエイトである。カウンタウエイト２０は、上部旋回体３の旋回半径の最外周位置に配置されている。すなわち、カウンタウエイト２０の外面は、上部旋回体３の旋回動作時に、上部旋回体３の後端側の外周面となる。

次に、図２及び図３を参照して、カウンタウエイト２０及びカウンタウエイト２０の外面を覆う緩衝カバー（緩衝部材）３０の詳細を説明する。図２は、カウンタウエイト２０及び緩衝カバー３０の分解斜視図である。図３は、カウンタウエイト２０に緩衝カバー３０を装着した状態を示す斜視図である。

カウンタウエイト２０は、下段ウエイト２１と、中段ウエイト２２と、上段ウエイト２３とを上下方向に積層して構成されている。すなわち、カウンタウエイト２０は、フロント装置５の作業内容に合わせて、積層するウエイトの数を調整することができる。カウンタウエイト２０は、例えば、鋳造によって形成された金属塊である。

上部旋回体３に搭載された状態において、カウンタウエイト２０の上面２４、右側面２５、左側面２６、及び背面２７は、外部に露出されている。すなわち、上面２４、右側面２５、左側面２６、及び背面２７は、カウンタウエイト２０の外面である。上面２４、右側面２５、及び左側面２６は、概ね平坦な面である。一方、背面２７は、上部旋回体３の旋回半径に沿って湾曲する円弧面である。

上面２４には、カウンタウエイト２０を吊り上げるフックを係止するための係止部２８が設けられている。右側面２５、左側面２６、及び背面２７（以下、これらを総称して、「カウンタウエイト２０の側面」と表記することがある。）には、複数のシートスクリュー２９が設けられている。シートスクリュー２９は、カウンタウエイト２０の側面において、上下方向及び上部旋回体３の旋回方向に所定の間隔を隔てた複数個所に設けられている。

シートスクリュー２９は、頭部が大きいボルト形状の部材である。カウンタウエイト２０の側面に設けられたボルト穴（図示省略）に螺合されたシートスクリュー２９の頭部は、カウンタウエイト２０の側面から突出する。シートスクリュー２９の突出量は、例えば、２０ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは３５ｍｍ〜７５ｍｍ、さらに好ましくは５０ｍｍ程度である。また、シートスクリュー２９の頭部には、シートスクリュー２９の突出方向と平行に延びるボルト穴（図示省略）が設けられている。

緩衝カバー３０は、カウンタウエイト２０の側面の形状に沿う板状の部材である。すなわち、緩衝カバー３０をカウンタウエイト２０に装着すると、図３に示すように、カウンタウエイト２０の側面の全域が緩衝カバー３０で覆われる。

緩衝カバー３０は、例えば、１枚の板材を折り曲げて形成してもよいし、複数の板材を溶接して形成してもよい。緩衝カバー３０の板厚は、例えば、１ｍｍ〜１５ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。緩衝カバー３０を構成する材料としては、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム合金などの金属、樹脂やゴムなどの軟性材料などが挙げられる。

緩衝カバー３０は、カウンタウエイト２０より小さい力で変形する部材である。すなわち、カウンタウエイト２０及び緩衝カバー３０に同一の力を負荷すると、緩衝カバー３０がカウンタウエイト２０より大きく変形する。また、カウンタウエイト２０及び緩衝カバー３０を同じ量だけ変形させる場合、緩衝カバー３０に負荷すべき力はカウンタウエイト２０より小さい。換言すれば、緩衝カバー３０は、カウンタウエイト２０と比較して、剛性が低い、変形能が高い部材である。

緩衝カバー３０には、カウンタウエイト２０に取り付けられた複数のシートスクリュー２９に対応する位置に、貫通孔３１が形成されている。そして、緩衝カバー３０をカウンタウエイト２０の外面に沿わせた状態で、貫通孔３１を通じてボルト（図示省略）をシートスクリュー２９のボルト穴に螺合させることによって、緩衝カバー３０をカウンタウエイト２０の外面の周囲に装着することができる。

このとき、カウンタウエイト２０と緩衝カバー３０との間には、シートスクリュー２９の頭部の突出量に相当する隙間が形成されている。すなわち、緩衝カバー３０は、カウンタウエイト２０の外面と所定の隙間を隔てて装着される。また、緩衝カバー３０は、シートスクリュー２９に螺合されたボルトを外すことによって、カウンタウエイト２０から取り外すことができる。すなわち、緩衝カバー３０は、カウンタウエイト２０に対して着脱可能に装着される。

第１実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。

第１実施形態に係る油圧ショベル１を狭い空間で使用する場合について考察する。上部旋回体３の旋回半径の内側に構造物が存在する状態で下部走行体２に対して上部旋回体３を旋回させると、最初に緩衝カバー３０が構造物に接触する。一方、カウンタウエイト２０と緩衝カバー３０との間には隙間が存在するので、緩衝カバー３０が構造物に接触した時点では、カウンタウエイト２０と構造物とは未だ離間している。

このように、カウンタウエイト２０より剛性の小さい緩衝カバー３０を、カウンタウエイト２０が接触するより前に周りの構造物に接触させることによって、緩衝カバー３０が変形して接触時の荷重が吸収される。その結果、カウンタウエイト２０との接触に至る前の時点において、油圧ショベル１の周りに存在する構造物の損傷を軽減することができる。

また、構造物に接触した緩衝カバー３０は、上部旋回体３の旋回動作の抵抗になると共に、変形する際に音を発する。その結果、緩衝カバー３０と周りの構造物との接触を、この抵抗や音によってキャブ６に搭乗するオペレータに気づかせることができる。これにより、カウンタウエイト２０が周りの構造物に接触して大きな損傷を与える前に、油圧ショベル１の停止操作をオペレータに促すことができる。

また、カウンタウエイト２０の側面の全域を緩衝カバー３０で覆うことにより、カウンタウエイト２０の側面において、日光に晒されることによる塗装の劣化、雨水に晒されることによる錆の発生を抑制することができる。すなわち、板状の緩衝カバー３０は、緩衝部材として機能するに留まらず、化粧カバーとしても機能する。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、第２実施形態に係る緩衝カバー３０Ａを説明する。図４は、緩衝カバー３０Ａをカウンタウエイト２０に装着した状態を示す斜視図である。なお、第１実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明するものとする。

図４に示すように、緩衝カバー３０Ａは、側面板３２と、上面板３３とで構成されている。側面板３２は、カウンタウエイト２０の側面の全域を覆う部分であって、第１実施形態の緩衝カバー３０に相当する。一方、上面板３３は、側面板３２の上端からカウンタウエイト２０の側に延びる部分である。上面板３３は、折り曲げ形成されてもよいし、側面板３２の上端に溶接されてもよい。

そして、緩衝カバー３０Ａをカウンタウエイト２０に装着すると、上面板３３は、カウンタウエイト２０の上面２４に載置される。すなわち、緩衝カバー３０Ａは、カウンタウエイト２０の上面２４によって支持される。この状態で緩衝カバー３０Ａをカウンタウエイト２０にボルトで締結する。

第２実施形態によれば、上面板３３がカウンタウエイト２０の上面２４の一部を覆うので、カウンタウエイト２０が雨水に晒されることによる錆の発生を、さらに軽減することができる。

また、第１実施形態では、緩衝カバー３０の重量は、緩衝カバー３０をカウンタウエイト２０に締結するボルトに、せん断応力として負荷される。一方、第２実施形態では、緩衝カバー３０Ａの重量の一部がカウンタウエイト２０によって支持されるので、ボルトにかかるせん断応力を軽減することができる。その結果、ボルトの数を減らすことができるので、部品点数が削減されると共に、着脱作業が容易になる。

（第３実施形態）
次に、図５を参照して、第３実施形態に係る緩衝カバー３０Ｂを説明する。図５は、カウンタウエイト２０と緩衝カバー３０Ｂとの分解斜視図である。なお、第１実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明するものとする。

図５に示すように、緩衝カバー３０Ｂは、右側面板３４と、左側面板３５と、背面板３６とで構成されている。右側面板３４はカウンタウエイト２０の右側面２５に、左側面板３５はカウンタウエイト２０の左側面２６に、背面板３６はカウンタウエイト２０の背面２７に、それぞれ独立して装着される。

すなわち、緩衝カバー３０Ｂは、第１実施形態に係る緩衝カバー３０を、上部旋回体３の旋回方向に分割したものに相当する。換言すれば、緩衝カバー３０Ｂは、複数の構成部品３４〜３６によって、カウンタウエイト２０の側面の全域を覆う。

緩衝カバー３０Ｂのサイズはカウンタウエイト２０の大きさに対応するので、大型の油圧ショベル１に装着する緩衝カバー３０Ｂほど大きくなる。そのため、第１実施形態のように緩衝カバー３０を一体型にすると、カウンタウエイト２０への着脱作業がしにくくなる。そこで、第３実施形態のように、複数の構成部品３４〜３６で緩衝カバー３０Ｂを構成することによって、カウンタウエイト２０への着脱作業が容易になる。

但し、緩衝カバー３０Ｂの分割方向は、上部旋回体３の旋回方向に限定されず、上下方向であってもよい。すなわち、緩衝カバー３０Ｂは、上下方向及び上部旋回体３の旋回方向の少なくとも一方に分割されていればよい。他の例として、下段ウエイト２１、中段ウエイト２２、上段ウエイト２３それぞれを覆うカバーを組み合わせて緩衝カバー３０Ｂを構成してもよい。さらに他の例として、第２実施形態の側面板３２と上面板３３と別体としてもよい。

（第４実施形態）
次に、図６を参照して、第４実施形態に係る緩衝カバー３０Ｃを説明する。図６は、緩衝カバー３０Ｃをカウンタウエイト２０に装着した状態を示す斜視図である。なお、第１実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明するものとする。

図６に示すように、緩衝カバー３０Ｃは、カウンタウエイト２０の外面に沿って旋回方向に延びる帯状の部材である。すなわち、緩衝カバー３０Ｃは、カウンタウエイト２０の側面の一部のみを覆うものであってもよい。なお、図６では、カウンタウエイト２０の上下方向に離間した４ヶ所に緩衝カバー３０Ｃを装着した例を示したが、緩衝カバー３０Ｃの数はこれに限定されない。

第４実施形態によれば、日光や雨水からカウンタウエイト２０を保護する機能、及びカウンタウエイト２０の外観を向上させる化粧カバーとしての機能は第１〜第３実施形態と劣るものの、周りの構造物と接触した際に変形して構造物の損傷を軽減する効果は期待できる。また、４つの緩衝カバー３０Ｃのうち、周りの構造物と接触して変形したものだけを交換すればよいので、一体型の緩衝カバー３０、３０Ａ、３０Ｂと比較して、コストを低減することができる。

（その他の実施形態）
第１〜第４実施形態では、カウンタウエイト２０と緩衝カバー３０、３０Ａ〜３０Ｃとの間に所定の隙間を設けた例を説明したが、この隙間は必須ではない。例えば、緩衝カバー３０、３０Ａ〜３０Ｃを中空構造とする、或いは緩衝カバー３０、３０Ａ〜３０Ｃを軟性材料で形成すれば、カウンタウエイト２０と緩衝カバー３０、３０Ａ〜３０Ｃとが接触していても、前述の作用効果を奏する。これにより、シートスクリュー２９を省略できるので、部品点数の削減に寄与する。

また、第１〜第４実施形態では、鋳造によって形成されたカウンタウエイト２０の例を説明したが、カウンタウエイト２０の構造はこれに限定されない。他の例として、金属製の箱に重量物（コンクリート、金属など）を充填して、カウンタウエイト２０を形成してもよい。但し、本発明は、より重くて硬いカウンタウエイト２０を緩衝カバー３０、３０Ａ〜３０Ｃで覆うことによって、特に顕著な作用効果を奏する。

さらに、第１〜第４実施形態では、緩衝カバー３０が装着されたカウンタウエイト２０を油圧ショベル１に搭載する例を説明した。しかしながら、作業機械の具体例は油圧ショベル１に限定されず、ホイールローダ等であってもよい。

１ 油圧ショベル（作業機械）
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ 旋回フレーム
５ フロント装置（作業装置）
６ キャブ
８ 建屋カバー
９ 下ブーム
１０ 中ブーム
１１ 上ブーム
１２ ミドルアーム
１３ アーム
１４ 作業具
１５ ブームシリンダ
１６ ミドルアームシリンダ
１７ アームシリンダ
１８ 作業具シリンダ
２０ カウンタウエイト
２１ 下段ウエイト
２２ 中段ウエイト
２３ 上段ウエイト
２４ 上面
２５ 右側面
２６ 左側面
２７ 背面
２８ 係止部
２９ シートスクリュー
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 緩衝カバー（緩衝部材）
３１ 貫通孔
３２ 側面板
３３ 上面板
３４ 右側面板
３５ 左側面板
３６ 背面板

Claims (6)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回可能に支持された上部旋回体と、
   前記上部旋回体に支持されて動作する作業装置と、
   前記作業装置に対して前記上部旋回体の旋回中心を挟んで重量バランスを取るために、前記上部旋回体の後端部に支持されたカウンタウエイトとを備える作業機械において、
   前記上部旋回体の旋回動作時に前記上部旋回体の後端側の外周面になる前記カウンタウエイトの外面の周囲には、前記カウンタウエイトより剛性の小さい緩衝部材が前記カウンタウエイトに対して着脱可能に装着されていることを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記緩衝部材は、前記カウンタウエイトの外面の周囲に所定の隙間を隔てて装着されることを特徴とする作業機械。
3. 請求項２に記載の作業機械において、
   前記緩衝部材は、前記カウンタウエイトの外面から突出するシートスクリューと、前記緩衝部材を貫通して前記シートスクリューのボルト穴に螺合されるボルトとによって、前記カウンタウエイトの外面に所定の隙間を隔てて装着されることを特徴とする作業機械。
4. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記緩衝部材は、前記カウンタウエイトの側面の全域を覆う側面板を有することを特徴とする作業機械。
5. 請求項４に記載の作業機械において、
   前記緩衝部材は、前記側面板の上端から前記カウンタウエイト側に延びて、前記カウンタウエイトの上面に載置される上面板を有することを特徴とする作業機械。
6. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記緩衝部材は、前記カウンタウエイトの上下方向及び前記上部旋回体の旋回方向の少なくとも一方に分割された複数の部材によって構成されることを特徴とする作業機械。

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