JP3621546B2

JP3621546B2 - 自走式クレーンのブーム支持フレーム

Info

Publication number: JP3621546B2
Application number: JP05477897A
Authority: JP
Inventors: 有弘小泉
Original assignee: 株式会社加藤製作所
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2017-03-10
Also published as: JPH10250987A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブームを起伏可能に支持する自走式クレーンのブーム支持フレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自走式クレーンは、図５に示すように、ブーム１０４を起伏可能に支持する支持フレーム１０５を備えている。このような支持フレーム１０５は、互いに対向して位置する一対の支持側板１０５ａ，１０５ａを有している。各側板１０５ａ，１０５ａは、車体フレーム１０７上に旋回ベアリングを介して旋回可能に設置された旋回台１０６上に、その前部が支持された状態で立設されている。各側板１０５ａ，１０５ａの後部上端には、ブーム１０４を支持する支持ピン１０９が貫通するブームフート部１０８が設けられている。そして、ブーム１０４は、前記支持ピン１０９に回動可能（起伏可能）に支持された状態で、支持側板１０５ａ，１０５ａ間に配置されている。
【０００３】
ところで、ブーム１０４は、一般に、油圧作動の起伏シリンダ１１０によって起伏される。特に大型のトラッククレーンの場合、この起伏シリンダ１１０は、例えば剛性の高い旋回台１０６における旋回中心の前方側に取り付けられているが、クレーン操縦室と走行用の運転室とを兼用するキャブ１０２を備えた図５のホイールクレーンでは、走行時の視界を向上させるとともに吊り揚程を確保する必要から、図６に示すようにブーム起伏シリンダ１１０が側板１０５ａ，１０５ａの後方部位に取付けられている。この場合、起伏シリンダ１１０は、旋回台１０６の旋回中心Ｏとブームフート部１０８との間の側板１０５ａの部位に設けられたデリックフート部１１２に取付けられる。
【０００４】
このように、起伏シリンダ１１０を旋回台１０６の旋回中心Ｏとブームフート部１０８との間の側板１０５ａの部位で支持する支持フレーム１０５´では、吊り荷作業時にブーム１０４にかかる負荷を側板１０５ａの後側で多く受けることとなり、旋回台１０６に支持された側板１０５ａの前部とブーム１０４にかかる負荷を受ける側板１０５ａの後部との間で大きな圧縮荷重が作用する。すなわち、支持フレーム１０５´に作用する力の圧縮方向の成分が大きくなる。
【０００５】
支持フレーム１０５´に大きな圧縮荷重が作用すると、言い換えれば、支持フレーム１０５´が座屈方向に大きな負荷を受けると、側板１０５ａ，１０５ａはこれを外側に膨らませる方向に力を受ける。また、この力によって側板１０５ａ，１０５ａが外側に膨らむと、その分、ブーム１０４自体も撓み、ブーム１０４によって吊り上げた荷が揺れてしまうといった不具合が生じる。
【０００６】
以上のことから、支持フレーム１０５、とりわけ起伏シリンダ１１０を旋回台１０６の旋回中心Ｏとブームフート部１０８との間の側板１０５ａの部位で支持する支持フレーム１０５´では、従来、その剛性を高めるために、各側板１０５ａ，１０５ａが中空の箱型に形成されている。つまり、各側板１０５ａ，１０５ａを２枚板で構成することにより、ブーム１０４からの負荷を２枚の板に分散させて受けるようにしている。また、図７に示すように、側板１０５ａ，１０５ａ同士を連結板１２０，１２１によって連結することにより、側板１０５ａ，１０５ａの外側への変形（膨らみ）を防止している。
【０００７】
一方、支持フレーム１０５の側板１０５ａを１枚板で構成することが特開平６ー１３５６９０号公報に開示されている。この支持フレーム１０５では、図８に示すように、１枚板で構成される側板１０５ａ，１０５ａの前部下外面に、側板１０５ａ，１０５ａの左右方向（外側へ）の変形を規制する補強部材１１５が設けられている。また、補強部材１１５とブームフート部１０８とを連結する連結補強部材１１６が側板１０５ａ，１０５ａの上縁部外面に沿って延設されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、法的に総重量の上限が小さいホイールクレーン（図５参照）においては、総重量の制限された中でクレーン能力を向上させるために、支持フレーム１０５の強度を確保しながらも支持フレーム１０５の重量をある程度抑えて、その余った重量分を吊り上げ能力の向上に寄与させることも必要であり、軽量でしかも効果的な補強がなされた剛性の高い支持フレーム１０５の構造が望まれる。
【０００９】
また、ホイールクレーンの中には、走行時における側方の視界を十分に確保するとともに、走行時における車体の重心を低くして車体の安定性を良好とするために、ブーム１０４をキャブ１０２の下側まで傾斜させた状態で倒伏させて走行するタイプのものがある。このようなタイプのホイールクレーンでは、ブーム１０４をできる限り下側へ倒伏させることが望まれる。
【００１０】
しかし、前述したように支持フレーム１０５の剛性を高めるために側板１０５ａを２枚板で箱型に形成すると、支持フレーム１０５全体の重量が増大する。また、溶接による組み立て作業も複雑となり、コスト高となり易い。特に、図７に示すように、ブーム配置スペース（側板１０５ａ，１０５ａ間の空間）を横切る連結板１２０，１２１によって側板１０５ａ，１０５ａ同士を連結する構造のものでは、連結板１２０，１２１が邪魔となってブーム１０４を十分に下側まで倒伏させることができない。
【００１１】
これに対し、側板１０５ａを１枚板で形成した図８の構造では、支持フレーム１０５の軽量化を図ることができ、また、補強部材１１５，１１６が側板１０５ａ，１０５ａを外側から補強してブーム配置スペースを横切らないため、ブーム１０４を十分に下側まで倒伏させることができる。しかし、起伏シリンダ１１０を旋回台１０６の旋回中心Ｏとブームフート部１０８との間の側板１０５ａの部位で支持する支持フレーム１０５´にこの構成を適用すると、座屈強度の点で不十分となる。つまり、補強部材１１５によって側板１０５ａ，１０５ａの前部の膨らみは防止できても、側板１０５ａ，１０５ａのその他の部位における外側への膨らみを連結補強部材１１６のみによって防止することは困難である。また、図８の構成では、支持フレーム１０５に作用する負荷を支持フレーム１０５の各部に良好に分散させて伝達することが難しく、小さい応力で良好に負荷を受けることができない。
【００１２】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、ブームを下側へ十分に倒伏させることが可能な軽量かつ剛性の高い自走式クレーンのブーム支持フレームを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するために、本発明は、ブームを起伏可能に支持する自走式クレーンのブーム支持フレームにおいて、自走式クレーンの車体フレーム上に旋回可能に設置された旋回台上に前端部が支持された状態で立設される一対の側板と、前記側板の後端部上部に設けられ、前記ブームを支持するブーム支持部と、前記側板に設けられ、前記ブームを起伏させる起伏シリンダを支持する起伏シリンダ支持部と、前記側板の前端部でその側板の高さ方向に沿って延び、その側板に作用する荷重を前記旋回台側に逃がしてその側板の変形を規制する第１の補強部と、前記旋回台の底面に設けられ、且つその旋回台を介して前記一対の側板と前記第１の補強部に接続され、前記旋回台の湾曲を抑える第２の補強部と、を具備している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。
図４はホイールクレーン（ラフテレーンクレーン）１を示している。このホイールクレーン１は、クレーン作業と走行運転の両方を兼用できる兼用運転室（以下、キャブという。）２を備え、ブーム８をキャブ２の下側まで傾斜させた状態に倒伏させて走行することができる。これにより、走行時における側方の視界を十分に確保でき、また、車体の重心が低くなるため、走行時における車体の安定性が良好となる。
【００１５】
ホイールクレーン１は、車輪５を有する走行車体としてのキャリア１ａと、キャリア１ａ上に旋回可能に搭載された旋回体１ｂとからなる。キャリア１ａは車体フレーム４からなり、車体フレーム４上には旋回体１ｂの基台を構成する旋回台６が旋回ベアリング３を介して旋回可能に設置されている。また、旋回体１ｂは、前記キャブ２と、伸縮ブーム８を有するクレーン装置と、ブーム８を起伏可能に支持する支持フレーム１０とが、旋回台６上に設置されて構成されている。
【００１６】
図１に示すように、支持フレーム１０は、互いに対向して位置する一対の支持側板１０ａ，１０ａを有している。各支持側板１０ａ，１０ａは、車体フレーム４上に旋回ベアリング３を介して旋回可能に設置される前記旋回台６上に、その前部が固着支持された状態で立設されている。なお、旋回ベアリング３は、図２に示すように、外周に大歯車１２を有し且つ車体フレーム４側にボルト固定される外輪３ａと、外輪３ａに回転可能に接続され且つ旋回台６にボルト固定される内輪３ｂとからなる。この構成では、大歯車１２と噛み合う旋回台６側のピニオン（図示せず）が回転しながら大歯車１２に沿って移動されると、それに伴って、内輪３ｂが外輪３ａ対して回転し、旋回台６が旋回される。
【００１７】
各支持側板１０ａ，１０ａは、後述する幾つかの補強部を除いてそのほぼ全体が１枚の板（以下、ウェブという。）１９によって形成されている。また、各支持側板１０ａ，１０ａは、ブーム２を支持するその後部側から旋回台６上に固着されるその前部側に向かって上面が徐々に低くなっている。特に、旋回台６の旋回中心軸Ｏと平行な軸線上に位置する旋回台上面部位（頂部）１１（図４参照）を堺として、その後部側では上面の高さが緩やかに低くなり、その前部側では上面の高さが急激に低くなっている。すなわち、支持側板１０ａ，１０ａは、前後方向（長手方向）のみならず高さ方向にも長く延びており、大きな広がり（断面係数）をもって形成されている。なお、ウェブ１９は、その上縁部と下縁部とにそれぞれ、上フランジ部２０と下フランジ部２１とを有している。
【００１８】
側板１０ａ，１０ａの後部上端部にはブーム８を支持する支持ピンが貫通するブームフート部１８が設けられている。この場合、ブーム８は、前記支持ピンに回動可能（起伏可能）に支持された状態で、支持側板１０ａ，１０ａ間に配置されるようになっている。
【００１９】
また、ウェブ１９にはブームフート部１８の近傍部位に２つのリブ３０ａ，３０ｂが形成されている。これらのリブ３０ａ，３０ｂは、上フランジ部２０と接続して上フランジ部２０とともにブームフート部１８を取り囲んでその周囲の空間を閉塞しており、補強部３０を形成している。
【００２０】
また、旋回台６の旋回中心Ｏとブームフート部１８との間のウェブ１９の部位には、ブーム８を起伏させる図示しない起伏シリンダの根元端部を取り付けるためのデリックフート部２６が設けられている。
【００２１】
また、ウェブ１９の上縁部外面には、上フランジ部２０に沿って補強部材３５ａが延設されている。この補強部材３５ａは、図３に示すように、略Ｌ字型の板材からなり、上フランジ部２０とウェブ１９とに溶接されてこれらとともにウェブ１９の主に長手方向（前後方向）に作用する荷重に抗する（主に長手方向の座屈を防止する）断面が矩形の第１の座屈防止補強部３５を形成している。この場合、補強部材３５ａの一端部は補強部３０の一方のリブ３０ｂに接続され、補強部材３５ａの他端部はウェブ１９の頂部１１の近傍まで達している。なお、ウェブ１９には、第１の座屈防止補強部３５を途中で分断する複数のリブ２９が設けられている。これらのリブ２９は、第１の座屈防止補強部３５を略同じ長さで分断している。
【００２２】
また、ウェブ１９の前方側外面には、頂部１１の近傍から上フランジ部２０に沿って補強部材４５ａが延設されている。この補強部材４５ａは、補強部材３５ａと同様に略Ｌ字型の板材からなり、上フランジ部２０とウェブ１９とに溶接されてこれらとともに断面が矩形の第１の補強体４５を形成している。この場合、補強部材４５ａの一端部は第１の座屈防止補強部３５に接続され、補強部材４５ａの他端部は、側板１０ａ，１０ａが固着される旋回台６の部位の前部に達している。
【００２３】
また、ウェブ１９の前方側外面には、頂部１１の近傍から側板１０ａ，１０ａが固着される旋回台６の部位の後部に向かってリブ４６ａが形成されている。また、このリブ４６ａに沿って補強部材４６ｂが延設されている。補強部材４６ｂは、補強部材３５ａと同様に略Ｌ字型の板材からなり、リブ４６ａとウェブ１９とに溶接されてこれらとともに断面が矩形の第２の補強体４６を形成している。この場合、補強部材４６ｂの一端部は、第１の補強体４５に接続されるとともにリブ４６ａを介して第１の座屈防止補強部３５と接続されている。また、補強部材４６ｂの他端部は、リブ４６ａとともに、側板１０ａ，１０ａが固着される旋回台６の部位の後部に達している。すなわち、第２の補強体４６は、第１の補強体４５とともに三角形状のトラスを形成しており、第１の補強体４５と協働してウェブ１９の主に高さ方向に作用する荷重に抗する（主に高さ方向の座屈を防止する）第２の座屈防止補強部５０を形成している。
【００２４】
なお、ウェブ１９の外面の他の部位には、幾つかのリブと補強体とが形成されている。具体的には、ウェブ１９の高さ方向に沿って延びて第１の座屈防止補強部３５を形成する補強部材３５ａと下フランジ部２１とを接続する補強体４１と、この補強体４１と第２の補強体４６とを接続するリブ４２と、補強体４１と補強部３０の一方のリブ３０ｂとを接続するリブ４３等がウェブ１９の外面に形成されている。
【００２５】
図２は、旋回ベアリング３が取り付けられる旋回台６の底面（取付面）６ａを示している。図示のように、旋回台６には、キャリア１ａ側と旋回体１ｂ側とを接続する構成要素が貫通する開口５２が形成されている。開口５２の前方に位置する底面６ａの部位、すなわち、各側板１０ａ，１０ａに設けられた第１の補強体４５がその反対側で接続する底面６ａの部位には、旋回台６を介して各側板１０ａ，１０ａの第１の補強体４５同士すなわち各側板１０ａ，１０ａの前端部同士を接続する補強部材５５が固着して設けられている。この補強部材５５は、半月状の箱体からなり、箱体内の空間を複数に区画する複数のリブ５６を有している。補強部材５５は、旋回台６の湾曲を防止できる高い剛性を有するように、その板厚さや大きさが設定されているが、図示のように、旋回ベアリング３の内輪３ｂの内側に位置して車体フレーム４と旋回台６との間の空間内に収まるように配置される。
【００２６】
次に、上記構成の支持フレーム１０の作用について説明する。
一般に、起伏シリンダを旋回台６の旋回中心Ｏとブームフート部１８との間の側板１０ａ，１０ａの部位で支持する本実施形態のような支持フレーム１０では、吊り荷作業時にブーム８にかかる負荷を側板１０ａ，１０ａの後側で多く受けることとなり、旋回台６に支持された側板１０ａ，１０ａの前部とブーム８からの負荷を受ける側板１０ａ，１０ａの後部との間で大きな圧縮荷重と曲げ荷重とが作用する。すなわち、側板１０ａ，１０ａにこれらを外側に膨らませるような力が作用する。具体的には、ブーム負荷に伴う引張力がブームフート部１８に対して斜め上向きに作用し、ブーム８を支持する起伏シリンダからの反力がデリックフート部２６に対して斜め下向きに作用し、また、旋回台６の前端で上向きの反力が作用し、これらの力が側板１０ａ，１０ａに対してこれらを外側に膨らませるような圧縮荷重として作用する。
【００２７】
しかし、本実施形態の支持フレーム１０は、旋回台６の底面に固着された補強部材５５によって旋回台６の剛性が高められ、旋回台６の湾曲が防止されるため、圧縮荷重に伴う側板１０ａ，１０ａの外側への変形（膨らみ）が防止される。言い換えれば、側板１０ａ，１０ａの外側への変形に伴う旋回台６の湾曲が補強部材５５によって抑えられることにより、側板１０ａ，１０ａの外側への膨らみ（座屈）が効果的に防止される。
【００２８】
また、補強部材５５は、旋回ベアリング３の内輪３ｂの内側に位置して車体フレーム４と旋回台６との間の空間内に収まるように配置されており、側板１０ａ，１０ａ間のブーム配置スペースを横切っていない。したがって、ブーム８を十分に下側まで倒伏させることができる。その結果、走行時における側方の視界を十分に確保でき、また、車体の重心を低くして走行時における車体の良好な安定性を確保することができる。
【００２９】
また、本実施形態の支持フレーム１０は、側板１０ａ，１０ａの長手方向（前後方向）に作用する荷重に抗する第１の座屈防止補強部３５と、側板１０ａ，１０ａの高さ方向に作用する荷重に抗する第２の座屈防止補強部５０とを有し、側板１０ａ，１０ａに作用する荷重の一部を第１の座屈防止補強部３５と第２の座屈防止補強部５０とを介して旋回台６に伝えることができる。特に、ブームフート部１８に作用する荷重は、第１および第２の座屈防止補強部３５，５０への圧縮荷重として第１の座屈防止補強部３５から第２の座屈防止補強部５０および旋回台６を介してキャリア１ａ側に分散される。また、この場合、第２の座屈防止補強部は、第１の補強体４５と第２の補強体４６とによって三角形状のトラスを形成しているため、力の伝達を効率的に行なって、集中荷重が生じ易い側板１０ａ，１０ａの前部の剛性を効果的に高めることができる。すなわち、応力集中が極力抑えられる。無論、このようにして旋回台６に伝達された荷重は、旋回台６を湾曲させるように作用するが、前述したように、旋回台６には補強部材５５が設けられているため、側板１０ａ，１０ａの外側への膨らみ（座屈）は防止される。また、このように、強固な補強部を効率的に設ければ、ウェブ１９の板厚を薄くして支持フレーム１０の軽量化を図ることもできる。特に、本実施形態の支持フレーム１０は、側板１０ａ，１０ａが必要な補強部分を除いて薄肉の１枚の板（ウェブ１９）によって形成されており、非常に軽量である。
【００３０】
また、側板１０ａ，１０ａの高さ方向に作用する荷重に抗する第２の座屈防止補強部５０が設けられると、本実施形態のように支持側板１０ａ，１０ａの高さを高くしても十分な曲げ剛性を確保できる。つまり、支持フレーム１０を長手方向（前後方向）に長くするよりも高さ方向に高くして断面係数を高さ方向でかせぐ方が、支持フレーム１０の長手方向軸に対する断面係数を大きくすることができ、支持フレーム１０の長手方向に作用する荷重に対する強度（耐座屈荷重）を大きくすることができるが、支持側板１０ａ，１０ａの高さを高くすると、今度は、側板１０ａ，１０ａの高さ方向で強度を確保する必要があり、こうしたことから、本実施形態の支持フレーム１０は、全体的に十分な曲げ剛性を確保するために、第２の座屈防止補強部５０によってその高さ方向の強度を高めて、支持側板１０ａ，１０ａの高さ寸法の増大を可能にしている。
【００３１】
また、本実施形態の支持フレーム１０は、リブ２９が第１の座屈防止補強部３５を分断する節の役割をしており、リブ２９によって分断された座屈防止補強部３５の各補強区画部分３６に作用する力を各リブ２９によって上フランジ部２０に伝えるとともにウェブ１９の各部に分配する。したがって、ブーム８からの負荷を小さい応力で受けることができるため、側板１０ａ，１０ａの外側への膨らみを防止できる。このように、座屈防止補強部３５をリブ２９によって分断して複数の補強区画部分３６を形成すれば、部材長が短くなった分だけ各補強区画部分３６の耐座屈荷重が大きくなり、全体として座屈防止補強部３５の座屈強度が大きくなる。すなわち、座屈防止補強部３５に作用する圧縮荷重（応力）を節であるリブ２９によって短いスパンで受けることができ、なおかつ、このリブ２９によって力を側板１０ａ，１０ａの各部に良好に分散して伝達することができる。
【００３２】
また、本実施形態の支持フレーム１０は、ブームフート部１８回りの補強をリブ３０ａ，３０ｂからなる補強部３０によって補強しているため、ブームフート部１８を肉厚のボス部として形成する必要がなく、したがって、ブーム支持ピン９を短くでき、ブーム支持ピン９に重量が取られることを防止できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のブーム支持フレームは、軽量で且つ剛性が高く、ブームを下側へ十分に倒伏させることができる。特に、起伏シリンダを旋回台の旋回中心とブームフート部との間の側板の部位で支持した場合でも十分な座屈強度を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るブーム支持フレームの斜視図である。
【図２】図１のブーム支持フレームの底部を拡大して示した斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す斜視図である。
【図４】図１のブーム支持フレームを備えたホイールクレーンの全体図である。
【図５】従来のブーム支持フレームを備えたホイールクレーンの全体図である。
【図６】旋回台の旋回中心とブーム支持部との間の側板部位に起伏シリンダ支持部を有するブーム支持フレームの側面図である。
【図７】側板同士が連結板によって連結された従来のブーム支持フレームの正面図である。
【図８】１枚板構成の側板を有する従来のブーム支持フレームの一例を示す側面図である。
【符号の説明】
６…旋回台
１０…支持フレーム
１０ａ，１０ｂ…支持側板
１８…ブームフート部（ブーム支持部）
２６…デリックフート部（起伏シリンダ支持部）
５０…第２の座屈防止補強部（第１の補強部）
５５…補強部材（第２の補強部）

Claims

ブームを起伏可能に支持する自走式クレーンのブーム支持フレームにおいて、
自走式クレーンの車体フレーム上に旋回可能に設置された旋回台上に前端部が支持された状態で立設される一対の側板と、
前記側板の後端部上部に設けられ、前記ブームを支持するブーム支持部と、
前記側板に設けられ、前記ブームを起伏させる起伏シリンダを支持する起伏シリンダ支持部と、
前記側板の前端部でその側板の高さ方向に沿って延び、その側板に作用する荷重を前記旋回台側に逃がしてその側板の変形を規制する第１の補強部と、
前記旋回台の底面に設けられ、且つその旋回台を介して前記一対の側板と前記第１の補強部に接続され、前記旋回台の湾曲を抑える第２の補強部と、
を具備することを特徴とする自走式クレーンのブーム支持フレーム。