JP2022164335A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易且つ部品点数の少ない構成で油圧ピンの油圧配管をアッパフレーム側のカップラに容易且つ安全に接続できるようにする。【解決手段】アッパフレーム４の一対の縦板８に脱着可能に取り付けられるサブフレーム５と、このサブフレーム５に脱着可能に取り付けられる作業装置と、サブフレーム５に設けられ、アッパフレーム４に設けた油圧源からの油圧によって、サブフレーム５を一対の縦板８に固定する固定位置と、サブフレーム５を一対の縦板８から分解可能な分解位置との間で伸縮動作可能な油圧ピン１０と、先端側が油圧ピン１０に接続され、基端側が油圧源からの油圧が供給されるアッパフレーム側カップラ３２に着脱可能に構成されたサブフレーム側油圧配管２０とを設ける。サブフレーム側油圧配管２０に、油圧ピン１０を作動可能な状態と、作業装置の少なくとも一部を作動可能な状態とに切り替え可能とするサブフレーム側切替バルブ２１を設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、前後に延びる一対の縦板が形成されたアッパフレームと、これら一対の縦板に脱着可能に取り付けられるサブフレームと、このサブフレームに脱着可能に取り付けられる作業装置とを備える建設機械に関する。

この種の建設機械において、特に大型のものでは、重量制限などから分解して搬送させる必要がある。そこで、例えば、特許文献１のように、ブームをアッパフレームに取り付けるためのブーム取付構造が知られている。

この建設機械のブーム取付構造では、アッパフレームは、底板と、この底板に立設される左右一対の縦板とを含むセンターセクションを有し、左右一対の縦板のうち外側を向く面には、左側ガイド孔と右側ガイド孔とがそれぞれ形成され、ブームの基端側には、ブームの基端部とブームを起伏させるブームシリンダの基端部とをそれぞれ回動可能に連結するアダプタが取り付けられており、アダプタの左右側板のうち外側を向く面には、左側ガイド孔に挿脱可能な左側ガイドピンと右側ガイド孔に挿脱可能な右側ガイドピンとがそれぞれ設けられ、ブームがアッパフレームに取り付けられる場合に、左側ガイドピンが左側ガイド孔に挿通すると共に右側ガイドピンが右側ガイド孔に挿通するように構成されている。

特開２０２０－１４８０７５号公報

このような建設機械では、一対の縦板間にサブフレームを配置した状態で、サブフレームを取り付けるための連結ピンを左右外側から挿入するスペースがないので、サブフレームの挿通孔の内側に設けた伸縮可能な油圧ピンを伸縮させてサブフレームを脱着可能にすることが考えられる。

この伸縮可能な油圧ピンをサブフレーム側に設けると、アッパフレーム側のメンテ性や分解搬送性が向上するが、アッパフレーム側の油圧源と油圧ピンとが切り離されることになる。このため、油圧ピンに対してアッパフレームに設けた油圧源から油圧を供給する必要があるため、そのための配管及び接続部を設けてアッパフレーム側の油圧源と接続しなければならず、構成が複雑になり、部品点数も増えるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易且つ部品点数の少ない構成で油圧ピンの油圧配管をアッパフレーム側のカップラに容易且つ安全に接続できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、油圧ピンの伸縮作業に使用可能なアッパフレーム側の配管を、サブフレームの接続後は作業装置の少なくとも一部を作動させる動力として用いるようにした。

具体的には、第１の発明では、前後に延びる一対の縦板が形成されたアッパフレームと、該一対の縦板に脱着可能に取り付けられるサブフレームと、該サブフレームに脱着可能に取り付けられる作業装置とを備える建設機械を対象とし、
上記建設機械は、
上記サブフレームに設けられ、上記アッパフレームに設けた油圧源からの油圧によって、上記サブフレームを上記一対の縦板に固定する固定位置と、上記サブフレームを上記一対の縦板から分解可能な分解位置との間で伸縮動作可能な油圧ピンと、
先端側が上記油圧ピンに接続され、基端側が上記油圧源からの油圧が供給されるアッパフレーム側カップラに着脱可能に構成されたサブフレーム側油圧配管とを備え、
上記サブフレーム側油圧配管は、上記油圧ピンを作動可能な状態と、上記作業装置の少なくとも一部を作動可能な状態とに切り替え可能とする切替バルブを有する。

上記の構成によると、組立完了後の作業装置の作業中には使用しない油圧ピン作動用の油圧配管を作業装置の少なくとも一部の作動に活用することで、油圧ピンを作動させるためだけの油圧配管及び接続部の数が減る。特に、破砕機などの大型機は配管数が多いため、配管数をできるだけ少なくしたいというニーズにも合う。

第２の発明では、第１の発明において、
上記切替バルブは、上記サブフレーム又は上記作業装置に設けられている。

上記の構成によると、アッパフレームとの接続配管は圧源用だけになるので、配管及び接続部の更なる省略化ができる。アッパフレーム側に切替バルブがあると、作業装置用の油圧配管が余計に必要となるが、切替バルブをサブフレーム又は作業装置に設けることで、配管及び接続部の省略が可能となる。サブフレームに切替バルブの設置スペースがない場合には、作業装置側に設ければよい。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記アッパフレームには、作業者が作業するための作業用足場が設けられており、上記アッパフレーム側カップラは、上記作業用足場に隣接して設けられている。

上記の構成によると、作業性のよい作業用足場においてアッパフレーム側カップラにサブフレーム側油圧配管を安全に接続できる。

第４の発明では、第３の発明において、
上記アッパフレーム側カップラは、上記作業装置の他の油圧機器用油圧配管を接続するカップラが設けられた配管用固定部材の上記作業用足場側に配置されている。

上記の構成によると、他の油圧機器用油圧配管を接続するカップラが配置される配管用固定部材における、作業用足場から見て手前側に接続カップラがあるので、視認性が良く作業性がよい。

第５の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、
上記作業装置の先端には、破砕機が取り付けられており、上記サブフレーム側油圧配管は、該破砕機の動作を行う油圧機器の動力を供給するように構成されている。

上記の構成によると、破砕機の、例えば回転機能に要する油圧は、他のアタッチメントであるブーム、アーム、バケットのシリンダ動作に要する油圧に比べると低圧でよいので、転用に適している。

以上説明したように、本発明によれば、簡易且つ部品点数の少ない構成で油圧ピンの油圧配管をアッパフレーム側のカップラに容易且つ安全に接続できる。

サブフレーム及びブームの取付作業中の、本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す側面図である。 サブフレーム及びブームが取り付けられた状態の本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す平面図である。 油圧ピンが固定位置にある一対の縦板及びその周辺を拡大して示す側面図である。 図３のIVA－IVA線断面図である。 油圧ピンの分解位置を示す図４Ａ相当断面図である。 図３のVA－VA線断面図である。 油圧ピンの分解位置を示す図５Ａ相当断面図である。 作業用足場及びその周辺を示す斜視図である。 配管用固定部材及びその周辺を拡大して示す背面図である。 油圧ピンを含む油圧回路図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

－建設機械の構成－
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る建設機械としての油圧ショベル１は、下部走行体２、上部旋回体３及び作業装置（図示省略）等を備えている。作業装置は特に限定されないが、本実施形態では破砕機とする。油圧ショベル１は、破砕機を装着した場合には建築物解体用の解体機となる。例えば、本実施形態の作業装置（アタッチメント）は、多数のブームが接続され、その先端に破砕機が取り付けられているので、中間ブームを起伏させる油圧シリンダや破砕機、鉄筋カッターなどを開閉させる油圧シリンダ、破砕機、鉄筋カッターなどを回転させる油圧モータなどの各種アクチュエータを含む。

上部旋回体３は、図２に示すアッパフレーム４を備え、このアッパフレーム４には、図３に示すサブフレーム５を介して作業装置が装着される。サブフレーム５は、作業装置を構成するブーム６やブームシリンダ７を一体化した状態で分解及び組立するためのアダプタである。例えば図１に示すように、ブーム６とサブフレーム５とは、ブームフットピン６ａで連結され、ブームシリンダ７とサブフレーム５とは、ブームシリンダピン７ａで連結され、ブーム６とブームシリンダ７とは、シリンダ連結ピン７ｂで連結される。図示しないが、ブーム６には、複数本の中間ブームが連結され、その先端に破砕機などが接続される。作業装置は、これらの中間ブームを起伏させる油圧シリンダや、破砕機の回転機構、開閉機構などの油圧アクチュエータを含む。

図３に示すように、アッパフレーム４は、底板４ａと、底板４ａに立設する左右一対の縦板８とを備えている。それぞれ縦板８には、例えば、２本の油圧ピン１０を挿通するための、一対のピン挿通孔８ａが所定の間隔をあけて形成されている。

図４Ａに示すように、サブフレーム５は、左右一対の側板５ａを有し、それぞれの側板５ａは、一対のピン挿通孔５ｂが同一軸上にそれぞれ形成された２枚の板部材で構成されている。側板５ａを構成する２枚の板部材は、対応するアッパフレーム４の縦板８の一対のピン挿通孔８ａが形成された部分を挿入可能な幅を隔てて対向している。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、サブフレーム５には、サブフレーム側ピン連結装置１１が設けられている。このサブフレーム側ピン連結装置１１は、サブフレーム５を構成する側板５ａとアッパフレーム４を構成する縦板８とを連結する装置である。図４Ａに示すように、サブフレーム側ピン連結装置１１は、シリンダロッド１２ａ及びシリンダヘッド１２ｂを含むピン用油圧シリンダ１２と、回り止めプレート１４とを備えた油圧ピン１０を含む。

一方、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、アッパフレーム４側にも同様のアッパフレーム側ピン連結装置１１’が設けられている。

以下は、主としてサブフレーム側ピン連結装置１１について説明する。ピン用油圧シリンダ１２は、機械幅方向（左右方向）にストローク作動する油圧式のシリンダであり、シリンダロッド１２ａがサブフレーム５側に立設されたピン固定用ブラケット１５に固定され、シリンダヘッド１２ｂ側が伸縮するように構成されている。このピン用油圧シリンダ１２は、ピン固定用ブラケット１５側から機械側方側にシリンダヘッド１２ｂが伸長し且つ機械側方側からピン固定用ブラケット１５側にシリンダヘッド１２ｂが収縮するように配置されている。

油圧ピン１０は、厚肉円筒状の油圧ピン本体１３を有し、この油圧ピン本体１３を側板５ａに形成されたピン挿通孔５ｂと縦板８に形成されたピン挿通孔８ａとに挿通して側板５ａと縦板８とを連結する部品である。油圧ピン１０は、内部に設けたピン用油圧シリンダ１２のシリンダヘッド１２ｂが伸縮作動することにより、ピン挿通孔５ｂ及びピン挿通孔８ａに挿入及び離脱するように構成されている。言い換えれば、油圧ピン１０は、油圧を利用してサブフレーム５を一対の縦板８に固定する固定位置と、サブフレーム５を一対の縦板８から分解可能な分解位置との間で伸縮動作可能に構成されている。

回り止めプレート１４は、油圧ピン本体１３の収縮側端部に複数のボルトで固定された円形状のプレートである。図４Ａ及び図５Ａに示すように、回り止めプレート１４は、外縁の一部に油圧ピン１０の径方向の外側に延在した突起部１４ａを有し、それぞれの油圧ピン本体１３の突起部１４ａに径方向に延びるように設けた回り止めボルト１４ｂがサブフレーム５側に設けた軸方向に延びる回り止めプレート１６の、軸方向に延びる長孔１６ａ内をそれぞれ移動することで、油圧ピン１０の回り止めが行われている。また、回り止めプレート１４に図示しない外装カバー１７を固定できるようになっている。

一方、アッパフレーム側ピン連結装置１１’は、ピン固定用ブラケット１５がアッパフレーム４の底板４ａに固定されている点が主として上記サブフレーム側ピン連結装置１１と異なる。また、回り止めプレート１４は、底板４ａに固定された回り止めプレート１６の長孔１６ａ内を移動することで、軸方向には移動可能で周方向へ回り止めされている。

また、アッパフレーム４には、油圧タンク３５の前側に作業者が配管作業などを行うための作業用足場３０が設けられている。

－油圧回路－
次いで、油圧ピン１０回りの油圧回路について説明する。詳しくは図示しないが、油圧源３４は、油圧ショベル１のエンジンや電動モータで駆動される油圧ポンプ、油圧タンク３５、コントロールバルブなどよりなり、アッパフレーム４側に設けられている。

図８に示すように、油圧ショベル１は、先端側が油圧ピン１０のピン用油圧シリンダ１２に接続され、基端側が油圧源３４からの油圧が供給されるアッパフレーム側カップラ３２に着脱可能に構成されたサブフレーム側油圧配管２０を備えている。

また、サブフレーム側油圧配管２０は、油圧ピン１０を作動可能な油圧ピン操作位置と、作業装置の少なくとも一部（本実施形態では回転装置）を作動可能な作業装置操作位置とに切り替え可能とするサブフレーム側切替バルブ２１を有する。

このサブフレーム側切替バルブ２１は、作業装置としてのブーム６に設けられている。サブフレーム側切替バルブ２１は、サブフレーム５に設けられていてもよい。本実施形態では、ピン用油圧シリンダ、サブフレーム側切替バルブ２１を含むサブフレーム側油圧配管２０は、油圧源３４と切り離された状態でサブフレーム５と共に搬送されるようになっている。このため、アッパフレーム４側の重量が減って分解搬送性は向上している。

サブフレーム５側のピン用油圧シリンダ１２は、サブフレーム側切替バルブ２１が油圧ピン操作位置にあるときには、サブフレーム側切替バルブ２１に接続されたサブフレーム側ピン操作バルブ２２によって伸縮操作可能となっている。一方、サブフレーム側切替バルブ２１が作業装置操作位置にあるときには、サブフレーム側ピン操作バルブ２２によって例えば作業装置の回転回路の操作が行えるように構成されている。

一方、アッパフレーム側ピン連結装置１１’のアッパフレーム側油圧配管２０’は、油圧源３４のあるアッパフレーム４に設けたアッパフレーム側切替バルブ２１’に接続されている。アッパフレーム側油圧配管２０’は、サブフレーム側油圧配管２０と異なり、油圧源３４のあるアッパフレーム４と一緒に分解及び搬送されるので、分解及び搬送時でも接続されたままである。このため、組立時にカップラの脱着は必要ない。

アッパフレーム４側のピン用油圧シリンダ１２は、アッパフレーム側切替バルブ２１’が油圧ピン操作位置にあるときには、アッパフレーム側切替バルブ２１’に接続されたアッパフレーム側ピン操作バルブ２２’によって伸縮操作可能となっている。一方、アッパフレーム側切替バルブ２１’が作業装置操作位置にあるときには、アッパフレーム側ピン操作バルブ２２’作業装置の回転回路の操作が行えるように構成されている。

図６に示すように、サブフレーム側油圧配管２０のカップラが接続されるアッパフレーム側カップラ３２は、作業用足場３０に隣接して設けられている。図７にも示すように、アッパフレーム側カップラ３２は、作業装置の他の油圧機器用油圧配管を接続するカップラが設けられた、例えば水平方向に延びる金属フレームで構成された配管用固定部材３３の最も作業用足場３０側に配置されている。このように、作業用足場３０の手前側に接続カップラがあるので、極めて作業性がよい。

上述したように、例えば、作業装置の先端には、破砕機が取り付けられており、サブフレーム側油圧配管２０は、この破砕機の回転動作を行う油圧機器の動力を供給するように構成されている。破砕機の、特に回転機能に要する油圧は、ブーム、アーム、バケットのシリンダ動作に要する油圧に比べると低圧でよいので、転用に適している。

－サブフレームの組付手順－
次に、本実施形態に係るサブフレーム５の組付手順について説明する。

まず、図１に示すように、サブフレーム５をブーム６及びブームシリンダ７と結合した状態で、図示しないクレーンによって吊り上げてアッパフレーム４の一対の縦板８に近付ける。この際、作業者は吊り荷であるサブフレーム５等の振れや落下による危険性回避のためサブフレーム５等に近付くことはできない。サブフレーム側油圧配管２０のカップラは、サブフレーム５のピン挿通孔５ｂの近傍の作業性のよい場所に束ねておく。油圧ピン１０は、いずれも図４Ｂ及び図５Ｂに示すように、縮小した分解位置にある。また、サブフレーム側切替バルブ２１及びアッパフレーム側切替バルブ２１’は、油圧ピン操作位置にしておく。アッパフレーム側油圧配管２０’は、油圧源３４に接続されたままである。

次いで、図１に示すように、サブフレーム５のピン挿通孔５ｂを縦板８のピン挿通孔８ａに位置合わせする。

例えば、まず、カップラ接続の必要のないアッパフレーム４側の油圧ピン１０のピン用油圧シリンダ１２をまず伸長させる。具体的には、図５Ｂに示す分解位置から、アッパフレーム側ピン操作バルブ２２’を操作してピン用油圧シリンダ１２を伸長させて図５Ａに示す固定位置にし、油圧ピン１０をピン挿通孔５ｂ，８ａに完全に挿通させた後、ピン用油圧シリンダ１２の伸長動作を停止させる。

この状態で、サブフレーム５は、アッパフレーム４に一部固定されているので、作業者はサブフレーム５に近付いて作業をすることができる。

作業者は、作業用足場３０に立ってサブフレーム側油圧配管２０のカップラをアッパフレーム側カップラ３２に接続する。このとき、作業性のよい作業用足場３０においてアッパフレーム側カップラ３２にサブフレーム側油圧配管２０を安全に接続できる。なお、アッパフレーム４側の油圧ピン１０を伸長させる前にカップラの接続を完了させてもよい。

接続完了後に、図４Ｂに示す分解位置からサブフレーム側ピン操作バルブ２２を操作してピン用油圧シリンダ１２を伸長させて図４Ｂに示す固定位置にして油圧ピン１０をピン挿通孔５ｂ，８ａに挿通させた後、ピン用油圧シリンダ１２の伸長動作を停止させる。これにより、サブフレーム５が確実にアッパフレーム４に接続される。

次いで、サブフレーム側油圧配管２０は接続したまま、サブフレーム側切替バルブ２１及びアッパフレーム側切替バルブ２１’を作業装置操作位置に切り替える。これにより、サブフレーム５の組付後には、サブフレーム側ピン操作バルブ２２及びアッパフレーム４側ピン操作バルブ２２’は、破砕機の回転動作の操作用として利用される。

このように、本実施形態では、組立完了後の作業中には使用しない油圧ピン１０用の油圧配管を作業機械の回転回路に切り替えることで、油圧配管及び接続部の数が減る。特に、破砕機などの大型機は配管数が多いので、できるだけ少なくしたいというニーズにも合う。

また、本実施形態では、サブフレーム側切替バルブ２１をサブフレーム５側に配置したので、アッパフレーム４との接続配管は圧源用だけになり、配管及び接続部の更なる省略化ができる。アッパフレーム４側にサブフレーム側切替バルブ２１があると、作業装置用の油圧配管が余計に必要となるが、サブフレーム側切替バルブ２１をサブフレーム５又は作業装置（基端側のブーム６の上面）に設けることで、配管及び接続部の省略が可能となる。

したがって、本実施形態に係る油圧ショベル１によると、簡易且つ部品点数の少ない構成で油圧ピン１０の油圧配管をアッパフレーム側カップラ３２に容易且つ安全に接続できるようにすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、建設機械は、解体機などの油圧ショベル１としたが、解体機に限定されず、バケットを有する油圧ショベル１でもよく、また、油圧ショベル１以外のクレーン、土木機械などでもよい。その場合、サブフレーム側油圧配管２０は、サブフレーム側切替バルブを切り替えた後は、作業装置の油圧機器を操作する油圧配管として使用すればよい。

上述したようなピン連結装置とは異なる位置合わせ構造によってアッパフレーム４とサブフレーム５とを固定した後に、サブフレーム側油圧配管２０を接続し、油圧ピン１０を挿入する手順としてもよい。

上記実施形態では、油圧ピン１０の連結の順番として、初めにアッパフレーム側ピン連結装置１１’の連結後に、サブフレーム側ピン連結装置１１の連結をするようにしているが、初めにサブフレーム側ピン連結装置１１の後方にある位置合わせ構造にて仮固定後、サブフレーム側ピン連結装置１１の配管を接続するようにしてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ アッパフレーム
４ａ 底板
５ サブフレーム
５ａ 側板
５ｂ ピン挿通孔
６ ブーム（作業装置）
６ａ ブームフットピン
７ ブームシリンダ
７ａ ブームシリンダピン
７ｂ シリンダ連結ピン
８ 一対の縦板
８ａ ピン挿通孔
１０ 油圧ピン
１１ サブフレーム側ピン連結装置
１１’ アッパフレーム側ピン連結装置
１２ ピン用油圧シリンダ
１２ａ シリンダロッド
１２ｂ シリンダヘッド
１３ 油圧ピン本体
１４ 回り止めプレート
１４ａ 突起部
１４ｂ ボルト
１５ ピン固定用ブラケット
１６ プレート
１６ａ 長孔
１７ 外装カバー
２０ サブフレーム側油圧配管
２０’ アッパフレーム側油圧配管
２１ サブフレーム側切替バルブ
２１’ アッパフレーム側切替バルブ
２２ サブフレーム側ピン操作バルブ
２２’ アッパフレーム側ピン操作バルブ
３０ 作業用足場
３２ アッパフレーム側カップラ
３３ 配管用固定部材
３４ 油圧源
３５ 油圧タンク

Claims (5)

1. 前後に延びる一対の縦板が形成されたアッパフレームと、該一対の縦板に脱着可能に取り付けられるサブフレームと、該サブフレームに脱着可能に取り付けられる作業装置とを備える建設機械であって、
   上記サブフレームに設けられ、上記アッパフレームに設けた油圧源からの油圧によって、上記サブフレームを上記一対の縦板に固定する固定位置と、上記サブフレームを上記一対の縦板から分解可能な分解位置との間で伸縮動作可能な油圧ピンと、
   先端側が上記油圧ピンに接続され、基端側が上記油圧源からの油圧が供給されるアッパフレーム側カップラに着脱可能に構成されたサブフレーム側油圧配管とを備え、
   上記サブフレーム側油圧配管は、上記油圧ピンを作動可能な状態と、上記作業装置の少なくとも一部を作動可能な状態とに切り替え可能とする切替バルブを有する
   ことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械であって、
   上記切替バルブは、上記サブフレーム又は上記作業装置に設けられている
   ことを特徴とする建設機械。
3. 請求項１又は２に記載の建設機械であって、
   上記アッパフレームには、作業者が作業するための作業用足場が設けられており、上記アッパフレーム側カップラは、上記作業用足場に隣接して設けられている
   ことを特徴とする建設機械。
4. 請求項３に記載の建設機械であって、
   上記アッパフレーム側カップラは、上記作業装置の他の油圧機器用油圧配管を接続するカップラが設けられた配管用固定部材の上記作業用足場側に配置されている
   ことを特徴とする建設機械。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の建設機械であって、
   上記作業装置の先端には、破砕機が取り付けられており、上記サブフレーム側油圧配管は、該破砕機の動作を行う油圧機器の動力を供給するように構成されている
   ことを特徴とする建設機械。

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