JP2021169710A - キャブを備えた作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】旋回動作が困難な現場での作業に好適な作業機械を提供する。【解決手段】アタッチメントとキャブ６を備えた上部旋回体が下部走行体の上に旋回自在に搭載されている。キャブ６が配置されている上部旋回体の左側の角部６ａが、旋回半径ｒよりも外側に位置している。左側の角部６ａの下端部に、斜め下方に臨む傾斜面１０が設けられている。【選択図】図４

Description

開示する技術は、油圧ショベル等の、キャブを備えた作業機械に関する。

一般に、この種の作業機械は、建設工事や道路工事など、都会の現場で利用される場合が多い。そのような現場では、周辺に十分なスペースがあるため、当該作業機械は自在に走行したり旋回したりして作業が行える。

それに対し、近年では、伐採した樹木の搬出作業や土砂災害の復旧工事など、周辺のスペースが限られる山間部などでの作業機械の利用が増加している。それに伴って、崖の途中に設けられた狭い道（いわゆる崖道）や、土手などの障害物がある現場での作業も多くなってきている。そのような周辺のスペースが限られる場所での作業では、狭い幅で当該作業機械を旋回させることが要求される。

そのような旋回動作に適した当該作業機械の機種に、後方小旋回機がある（例えば特許文献１）。当該後方小旋回機では、旋回動作を行う機械本体の後部が、旋回方向に沿って丸まった形状に形成されていて、下部走行体の幅に対して出代が所定寸法以下の旋回半径となるように構成されている。従って、当該後方小旋回機は、一般的な当該作業機械に比べて、機械本体の後部を小さい半径で旋回させることができる。

それに対して、機械本体が比較的小さい当該後方小旋回機の場合、機械本体の後部をラウンド形状にしたことで、機械本体の前部に設置されるボックス形状のキャブは、更に、機械本体の前方に偏って配置されることとなる。その結果、キャブは、機械本体から前方に突出した状態となっているのが一般的である。

そのため、特許文献１の作業機械では、機械本体の前部も、後部と同じ半径で旋回できるように、キャブの前側の左隅部分を、上方から見て屈曲した形状にしている。そうすることにより、キャブが、機械本体の旋回半径からはみ出ないようにしている。

実開平５−９４３５４号公報

特許文献１の作業機械では、ボックス形状をしたキャブの左隅部が屈曲しているので、従来の一般的なキャブに比べて運転室が狭くなり、居住性が悪化するという課題がある。更には、屈曲した一枚ガラスを用いることで、視認性の悪化を抑制してはいるが、屈曲部位があると、太陽光の反射等が異なるため、平面ガラスに比べると依然として視認性が悪いという問題もある。

そこで本発明にて開示する技術の主たる目的は、山間部など、旋回動作が困難な現場での作業に好適な、キャブを備えた作業機械を提供することにある。

開示する技術は、作業を行うアタッチメントと運転室を構成するキャブとを備えた上部旋回体が、下部走行体の上に旋回自在に搭載されている作業機械に関するものである。

そして、前記キャブが配置されている前記上部旋回体の前側の角部が、前記キャブとともに前記上部旋回体の旋回半径よりも外側に位置し、前記角部の下端部に斜め下方に臨む傾斜面が設けられていることを特徴とする。

キャブが配置されている上部旋回体の前側の角部は旋回半径よりも外側に位置しているので、キャブの居住性は、従来と同程度に確保されている。しかしながら、上部旋回体を旋回するときには、旋回半径よりも大回りとなるため、前方旋回性能の点で問題がある。

従って、崖や土手など、切り立った傾斜面に近接して作業する場合には、旋回に伴い、前記角部が接触するおそれがあるため、旋回動作の制限や、当該接触を回避するために場所移動を余儀なくされるなど、作業効率が低下する。

それに対し、この作業機械では、角部の下端部に斜め下方に臨む傾斜面が設けられているので、当該接触を回避できる。従って、前方旋回性能が向上し、作業効率も向上できる。

本作業機械はまた、前記キャブの前面を覆っている前窓が、前記キャブに固定された下窓と、開閉可能に構成された上窓とで、上下に区画されていて、前記傾斜面が、前記下窓の上端縁よりも低位置に設けられている。

本作業機械によれば、前記上窓（以下同様）が開閉可能に構成されているので、利便性に優れる。一方、傾斜面が上窓の設置部位に及ぶと、上窓の下端部分の形状変更が必要になり、それに伴って、上窓の開閉機構の変更も必要になるなど、構造が複雑になって簡単には改良できない。

それに対し、傾斜面を下窓の上端縁よりも低位置に設ければ、下窓はキャブに固定されているので、下窓の形状変更だけで簡単に改良できる。窓の周囲は、通常シール部材で防水されているが、固定された下窓の変更だけであれば、その防水性も維持できる。

前記作業機械はまた、前記傾斜面に覗き窓が設けられている。

そうすれば、オペレータは、覗き窓を通じて、上部旋回体の左斜め下方についても視認できるようになる。その結果、視認性が高まるので、作業効率が向上する。

前記傾斜面に覗き窓が設けられた構造において、前記傾斜面に形成された開口に、取り外し可能なシール部材を介して窓板を装着することにより、前記覗き窓が設けられている。

そうすれば、窓板が破損しても、傾斜面の開口に、シール部材とともに予備の窓板を装着すればよいので、現場でも簡単に交換できる。

前記作業機械はまた、複数の貫通孔が形成されたガードで前記覗き窓の外面が覆われている。

傾斜面の部分は、旋回半径よりも外側に位置しているため、作業時には、障害物と接触し易い。そのため、傾斜面に覗き窓を設けると、覗き窓の破損が発生するおそれがある。それに対し、前記ガードで覗き窓を覆えば、その破損を抑制できる。また、当該ガードには、複数の貫通孔が形成されているため、視認性も確保できる。

本明細書記載の作業機械によれば、山間部など、旋回動作が困難な現場でも、前方旋回性能の向上に伴って容易に旋回動作を行うことが出来るため、作業効率を向上できる。

開示する技術を適用した作業機械の一例（油圧ショベル）を示す概略図である。 図１の油圧ショベルを上方から見た概略図である。 上部旋回体の旋回性能を説明するための図である。 油圧ショベルが山間部などの狭い崖道で作業する状態を例示した図である。 キャブの設置部位を拡大して示す概略斜視図である。 図４における線Ａでの概略断面図である。 作業機械の変形例を示す概略斜視図である。

以下、開示する技術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、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。説明で用いる前後、左右、および上下の方向は、各図に示す矢印に従うものとする。

図１、図２に、開示する技術を適用した作業機械の一例として、油圧ショベル１を示す。油圧ショベル１は、大略、下部走行体１ａと上部旋回体１ｂとで構成されている。前記油圧ショベル１は、機械本体を構成している上部旋回体１ｂの後端部が、狭所での作業に適したラウンド形状となっており、優れた後方旋回性能が得られるように設計されている。

下部走行体１ａの左右両側には、クローラ２が設置されている。これらクローラ２，２を個別に回転駆動することにより、油圧ショベル１は走行する。上方から見た場合において（以下「上面視」ともいう）、下部走行体１ａの略中央には、旋回ベアリング３が配置されている。

上部旋回体１ｂは、前記旋回ベアリング３を介して下部走行体１ａの上に搭載されている。それにより、上部旋回体１ｂは、旋回軸Ｊ（油圧ショベル１を水平面に置いた場合に、旋回ベアリング３の中央を鉛直方向に延びる仮想の軸）を中心にして、下部走行体１ａに旋回自在に支持されている。上部旋回体１ｂは、アッパーフレーム４、アタッチメント５、キャブ６、機械室７、燃料タンク８、作動油タンク９などで構成されている。

アッパーフレーム４は、上部旋回体１ｂの基台となる強度および剛性に優れた部材である。アッパーフレーム４は、金属の厚板、フレーム、パネル、リブ等を接合することによって構成されている。油圧ショベル１は、アッパーフレーム４の後方の縁４ａは上面視で略円弧状に形成されている。アッパーフレーム４の側方の縁４ｂは、前後方向に平行して延びるように形成されている。

アタッチメント５、キャブ６、機械室７、燃料タンク８、作動油タンク９は、アッパーフレーム４の上に設置されている。後述する左前角部６ａを除いて、これら機器は、上面視で、アッパーフレーム４の外周縁の内側に収まるように配置されている。

アタッチメント５は、バケット５ａ、アーム５ｂ、ブーム５ｃ、油圧シリンダ５ｄなどで構成されている。バケット５ａは、アーム５ｂの先端部に回動自在に支持されており、アーム５ｂは、ブーム５ｃの先端部に回動自在に支持されている。ブーム５ｃの基端部は、アッパーフレーム４の略中央部位に支持されている。これらを作動させる油圧シリンダ５ｄが、それぞれに対応して設置されている。

これら油圧シリンダ５ｄが伸縮することにより、ブーム５ｃは上部旋回体１ｂの前方に向かって起伏し、アーム５ｂやバケット５ａは延びたり折り畳まれたりする。これら油圧シリンダ５ｄの油圧を制御することにより、アタッチメント５は、掘削等の作業を行う。アタッチメント５を起立させて折り畳むことで、上部旋回体１ｂは、容易に旋回できるようになる。

アタッチメント５の右側には、燃料タンク８および作動油タンク９が前後に並んだ状態で配置されている。アタッチメント５の左側には、キャブ６が配置されているが、キャブ６については後述する。

機械室７は、アタッチメント５よりも後方の、アッパーフレーム４の後部に設置されている。機械室７は、その周囲が機械室カバー７ａで覆われており、その内部には、図示しないが、エンジン、油圧ポンプ、熱交換器等の機器が収容されている。油圧ショベル１では、アタッチメント５との間で、前後のバランスを確保するために、上部旋回体１ｂの後端部に、高重量なカウンタウエイトが設置される。油圧ショベル１では、機械室７の後端部を覆う機械室カバー７ａの一部が、カウンタウエイトと兼用されている。

また、油圧ショベル１では、（以下同様）上述したように優れた後方旋回性能を確保するために、機械室７の後端部（図２において、後方に臨む左右の幅方向の全域にわたる部分）が、アッパーフレーム４と同様に、旋回半径ｒが略同一の円弧形状に形成されている。

具体的には、図２に示す上面視において、アッパーフレーム４の後方の縁４ａは、旋回軸Ｊを中心とする略円弧形状に形成されている。従って、旋回軸Ｊからその後方の縁４ａまでの距離（旋回を許容する距離、旋回半径ｒ）は、その全域にわたって略同一となっている。

そして、機械室７の後部の外周面も、アッパーフレーム４の後方の縁４ａと略一致する円弧状に形成されており、アッパーフレーム４の外側に出ないように構成されている。それにより、上部旋回体１ｂの後端部は、その全域にわたって旋回半径ｒが略同一となっており、旋回半径ｒより大きいスペースがあれば旋回可能となる、優れた後方旋回性能を発揮する。

更に、この機種では、前記旋回半径ｒが、下部走行体１ａの横幅と略同一の大きさに形成されている。具体的には、図２に二点鎖線で示すように、旋回半径ｒの大きさが、下部走行体１ａの横幅（左右の各クローラ２の最も外側の部位間の距離）と略同一となっている。例示した機種では、旋回半径ｒの大きさは、下部走行体１ａの横幅よりも僅かに大きい程度である。

そして更に、標準的な機種と同等の居住性を確保したうえで、前方旋回性能についても向上するため、キャブ６の構造が工夫されている。

（キャブ６）
キャブ６は、外部環境から区画された箱形の運転室であり、上部旋回体１ｂの左前角部６ａに配置されている。図示しないが、その内部には、オペレータが着座するシートが設置され、その周囲に、操作レバー、操作ペダル、操縦スイッチ、エアコンなどが配置される。

良好な居住性を確保するため、キャブ６の内部は大きい方が好ましい。そのため、一般の機種では、矩形の箱形に形成されている。この機種のキャブ６も、良好な居住性が確保できるように、基本的構造は一般の機種と同様に構成されている。

そのため、図２に示すように、キャブ６の左前角部６ａは、旋回半径ｒよりも外側に位置した状態となっている。従って、図３Ａに示すように、油圧ショベル１の左側近傍に障害物Ｓがあると、上部旋回体１ｂを旋回して、その左前角部６ａを前記障害物Sに接触することなく旋回するには、矢印Ａ１で示すように、旋回半径ｒよりも、大きなスペースが必要となる。

そのため、油圧ショベル１では、前記障害物Sとして、斜面が切り立った崖道や、土手などの障害物がある現場での作業において、前方旋回性能を向上するために、図１に示すように、キャブ６が配置されている上部旋回体１ｂの左前角部６ａの下端部分を面取りすることによって、キャブ６の斜め下方に臨む傾斜面１０が設けられている。

図３Ｂに、この油圧ショベル１が、狭い崖道１００で作業する状態を例示する。図３Ｂでは、崖道１００の左側が、崖道１００から切り立った斜面１０１となっており、崖道１００の右側が、崖道１００から下る斜面１０２となっている。このような場合、崖道１００から転落しないように、油圧ショベル１は、崖道１００の左側に寄った位置に配置される。

そうした場合、油圧ショベル１が斜面１０１に近接するため、上部旋回体１ｂを旋回する場合には、キャブ６が配置されている上部旋回体１ｂの左前角部６ａの下端部分が斜面１０１に接触するおそれがある。

また、図３Ｂのような状況では、斜面１０１の反対側に立ち木があるため、旋回の際に斜面１０１に接触しないようにすると立ち木が邪魔で旋回できない。そのため、油圧ショベル１は、旋回できる場所まで移動するしかない。従って、作業効率が低下する。

そのため、斜面１０１に対して無理に旋回することがあり、キャブ６の左前角部６ａが斜面１１と接触し、左前角部６ａを破損してしまうことがある。それに対し、この油圧ショベル１では、上述したように、その左前角部６ａの下端部分に傾斜面１０が設けられているので、左前角部６ａが旋回半径ｒよりも外側に位置していても、斜面１０１との接触を回避できる。

このように、前方旋回性能が向上し、左右いずれにも旋回できるので、作業が容易になる。キャブ６の内部の大きさも、標準的な機種とほぼ同程度に確保できることから、居住性が損なわれることもない。その結果、作業効率が向上する。

河川の土手成形工事においても、同様の効果が得られる。土手成形工事では、図３Ｂの切り立った斜面１０１のような土手に近接して作業を行わなければならない場合がある。そのような作業で、上部旋回体１ｂを旋回すると、その左前角部６ａの下端部分が土手に接触するおそれがあるが、この油圧ショベル１では、土手との接触を回避できる。従って、作業効率が向上する。

図４に、キャブ６の設置部位を拡大して示す。キャブ６は、前面６ｂ、天面６ｃ、内側面６ｄ、外側面６ｅ、および後面６ｆを有している。キャブ６は、キャブマウント６１を介してアッパーフレーム４に組み付けられており、キャブ６の下面は、アッパーフレーム４に設置されたフロアパネル４１によって構成されている（図５参照）。

キャブ６の天面６ｃは、パネル６２によって覆われている。キャブ６の外側面６ｅの前側部分には、オペレータがキャブ６に乗り降りするための搭乗口６３が形成されている。搭乗口６３の後側の縁部には、搭乗口６３を覆うドア６４が、ヒンジ６５を介して取り付けられている。ドア６４の前側を左後方に揺動することで、搭乗口６３が開かれる。

キャブ６の前面６ｂには、そのほぼ全域を覆う前窓６６が取り付けられている。前窓６６は、縦幅の小さい下窓６６ａと、縦幅の大きい上窓６６ｂとで構成されている。これらによって前窓６６は上下に区画されている。上窓６６ｂおよび下窓６６ａの周囲には、防水性、耐衝撃性等を確保するため、シール部材６７が取り付けられている。下窓６６ａは、キャブ６に固定されているのに対し、上窓６６ｂは、開閉可能に構成されている。

すなわち、上窓６６ｂの左右は、図示しないガイドローラおよびガイドレールを介してキャブ６に支持されていて、図４に示す、上窓６６ｂの下端縁と下窓６６ａの上端縁とが突き合わされて互いに密着している状態（通常の閉じた状態）と、図４に二点鎖線で示す、上窓６６ｂが天面６ｃの裏側に収納された状態（キャブ６の前面６ｂの一部が開かれた状態）との間を、スライドできるように構成されている。

このような構造のキャブ６のうち、前面６ｂに外側面６ｅが屈曲して連なる境界部分が、旋回半径ｒよりも外側に位置する左前角部６ａとなっている。そのキャブ６の左前角部６ａの下端部分が、アッパーフレーム４とともに面取りされていて、左斜め下方に臨む二等辺三角形状の傾斜面１０が設けられている。換言すれば、上部旋回体１ｂの左前部における下側の角の部分が、二点鎖線Ｌ１で示すように、三角錐状に切り取るように、面取りされている。

キャブ６の前面６ｂの左右両側の縁には、上下方向に延びる縦ピラー６８が各々設けられている。これら縦ピラー６８（右ピラー６８Ｒ、左ピラー６８Ｌ）は、一本の支柱部材で構成されている。右ピラー６８Ｒの下端は、キャブ６の前面６ｂの下側の縁に沿って左右に延びる下枠前部６９ａに連結されている。左ピラー６８Ｌの下端部は、右ピラー６８Ｒよりも後方に屈曲している。

傾斜面１０の頂部を構成している左ピラー６８Ｌの屈曲部位は、下窓６６ａの上端縁よりも低位置に設けるのが好ましい。図例の分岐部位は、下窓６６ａの上端縁と略同じ高さに設けられている。

傾斜面１０を下窓６６ａの上端縁よりも低位置に設ければ、下窓６６ａはキャブ6に固定されているため、下窓６６ａの形状変更だけで簡単に改良できる。シール部材６７による防水性も維持できる。

左ピラー６８Ｌの下端部の屈曲部位には、分岐ピラー６８Ｄが連結されている。左ピラー６８Ｌの下端部および分岐ピラー６８Ｄにより、傾斜面１０の斜辺部分の縁が構成されている。

分岐ピラー６８Ｄは、分岐部位から右方に屈曲した状態でキャブ６の前面６ｂに沿って延び、下枠前部６９ａに連結されている。左ピラー６８Ｌの下端部は、分岐部位から後方に屈曲した状態でキャブ６の外側面６ｅに沿って延び、キャブ６の外側面６ｅの下側の縁に沿って前後に延びる下枠側部６９ｂに連結されている。そして、これら分岐ピラー６８Ｄ，６８Ｄの下端部の間には、下枠前部６９ａと下枠側部６９ｂとの間に傾斜して延びる下枠隅部６９ｃが架設されている。

一方、アッパーフレーム４の前方の縁には、左右方向に延びる前梁部４２ａが設けられている。アッパーフレーム４の左方の縁には、前後方向に延びる側梁部４２ｂが設けられている。そして、前梁部４２ａと側梁部４２ｂとの間に、下枠隅部６９ｃに接続されるように、傾斜して延びる左隅梁部４２ｃが架設されている。キャブ６の下枠隅部６９ｃは、この左隅梁部４２ｃに固定されていて、これら下枠隅部６９ｃおよび左隅梁部４２ｃにより、傾斜面１０の下辺部分が構成されている。

従って、キャブ６の左前角部６ａの下端部分は、三角形状に連結された複数の梁部材で構成されているため、構造的に強度および剛性が強化される。その結果、揺れに対するキャブ６の支持機能を維持できる。

また、搭乗口６３の前縁部は、強度および剛性が強化された左ピラー６８Ｌによって構成される。そのため、搭乗口６３の前縁部とドア６４との間での寸法精度が向上する。その結果、ドア６４を閉じた時の密閉性が高まり、キャブ６の防水性や断熱性が向上する。

傾斜面１０には、略三角形の窓開口１０ａが形成されている。窓開口１０ａに、窓板となる透明な強化ガラス１１ａを装着することで、傾斜面１０に覗き窓１１が設けられている。従って、オペレータは、覗き窓１１を通じて、上部旋回体１ｂの左斜め下方についても視認できる。その結果、視認性が高まるので、作業効率が向上する。

図５に示すように、分岐ピラー６８Ｄおよび下枠隅部６９ｃにおける窓開口１０ａに臨む内縁部分には、帯状のフランジ片７０が、その縁に沿って張り出している。強化ガラス１１ａの外形は、窓開口１０ａよりも僅かに小さく形成されていて、その強化ガラス１１ａの周囲に、Ｈ型ゴムなどの取り外し可能なシール部材７１が装着される。そして、このシール部材７１を介して、強化ガラス１１ａをフランジ片７０に組み付けることで、傾斜面１０に覗き窓１１が設けられている。

従って、強化ガラス１１ａが破損しても、シール部材６７を予備の強化ガラス１１ａに装着して窓開口１０ａに嵌め込むことで、現場でも簡単に交換できる。

傾斜面１０に、複数の貫通孔が形成されたガードを取り付けて、ガードで覗き窓１１の外面を覆うようにしてもよい。

傾斜面１０の部分は、旋回半径ｒよりも外側に位置しているため、作業時には、崖や土手だけでなく、油圧ショベル１の近傍に存在する障害物と接触し易い。そのため、傾斜面１０に覗き窓１１を設けると、強化ガラス１１ａの破損が頻度高く発生するおそれがある。

ガードで覗き窓１１を覆えば、強化ガラス１１ａの破損を抑制できる。ガードには、複数の貫通孔が形成されているので、視認性も確保できる。

図６に、ガードの一例を示す。ガード８０は、金属板などの強度に優れた素材を用いて、覗き窓１１よりも大きい略三角形に形成されている。ガード８０には、複数の横長な貫通孔８０ａがルーバー状に形成されている。ガード８０の３箇所の隅部が、縦ピラー６８に締結して固定されている。

なお、開示する技術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、作業機械として油圧ショベルを例示したが、それに限らない。伐採した樹木の搬出作業などに利用する林業向けの作業機械であってもよい。下部走行体の構造も一例である。クローラでなく、ホイールで走行する作業機械であってもよい。傾斜面に覗き窓を設けることは必須でない。パネルで傾斜面を構成してもよい。

１ 油圧ショベル（作業機械）
１ａ 下部走行体
１ｂ 上部旋回体
４ アッパーフレーム
５ アタッチメント
６ キャブ
７ 機械室
１０ 傾斜面
１１ 覗き窓
６６ 前窓
Ｊ 旋回軸
ｒ 旋回半径

Claims (5)

1. 作業を行うアタッチメントと運転室を構成するキャブとを備えた上部旋回体が、下部走行体の上に旋回自在に搭載されている作業機械であって、
   前記キャブが配置されている前記上部旋回体の前側の角部が、前記キャブとともに前記上部旋回体の旋回半径よりも外側に位置し、前記角部の下端部に斜め下方に臨む傾斜面が設けられている作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記キャブの前面を覆っている前窓が、前記キャブに固定された下窓と、開閉可能に構成された上窓とで、上下に区画されていて、
   前記傾斜面が、前記下窓の上端縁よりも低位置に設けられている作業機械。
3. 請求項１または２に記載の作業機械において、
   前記傾斜面に覗き窓が設けられている作業機械。
4. 請求項３に記載の作業機械において、
   前記傾斜面に形成された開口に、取り外し可能なシール部材を介して窓板を装着することにより、前記覗き窓が設けられている作業機械。
5. 請求項３または４に記載の作業機械において、
   複数の貫通孔が形成されたガードで前記覗き窓の外面が覆われている作業機械。

Images