JP4219528B2 - 建設機械の伸縮アームのガイド構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建設機械の伸縮アームのガイド構造に関するもので、特に、外アームとこれに摺動自在に嵌挿された内アームとを備えた伸縮アームの摺動部におけるガイドシューの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バックホー作業やショベル作業における土砂の掘削深さや搬送可能領域を大きくする目的で、バケットアームを伸縮可能としたパワーショベルが提供されている。図１は、本願出願人が実開昭６３−１５１５５２号公報で提案した伸縮可能なバケットアームの構造を示した図で、２１はパワーショベルの車体側アーム、２２は車体側アームの先端にピン２３により枢着された伸縮式のバケットアームであり、当該バケットアーム２２は、ボックス構造の外アーム２４と該外アームに摺動自在に嵌装されたボックス構造の内アーム２５とを備えている。
【０００３】
２６はバケットアーム２２を揺動させるシリンダ、２７はヘッド側端部が外アーム２４に連結されロッド先端が内アーム２５に連結されたアーム伸縮シリンダ、２８はヘッド側が内アーム２５に連結されロッド３７の先端が後述する連結リンクの延長端３６に連結されたバケット操作シリンダである。
【０００４】
内アーム２５の先端にはアームの下方（車体側）に偏倚して延びる支持ブラケット２９が設けられており、当該ブラケットの先端に支点ピン３０でバケット３１が枢着されている。３２は当該支点ピンよりアームの基端側の位置に枢支されたレバーリンク、３３は当該レバーリンクの先端に設けられた連結ピン３５とバケット３１の背面に設けられた操作ピン３４とを連結している連結リンクであり、当該連結リンク３３は連結ピン３５を越えて延長され、その延長端３６にバケット操作シリンダ２８のロッド３７が枢着ピン３８で連結されている。
【０００５】
３９はシリンダ２７の油圧配管、４０はシリンダ２８の油圧配管であり、油圧配管４０には内アーム２５の最長移動距離に見合う長さの油圧ホース４１が介装されている。
【０００６】
外アーム２４の先端内側には内アーム２５の外面に摺接するガイドシュー４２が装着されており、内アーム２５の基端外側に外アーム２４の内面に摺接するガイドシュー４３が装着されている。内アーム２５は、これらのガイドシュー４２、４３を介して外アーム２４に嵌装されており、アーム伸縮シリンダ２７のヘッド側に圧油を供給することにより、外アーム２４から繰り出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
作業の際に必要となるアーム長さに応じて、内アーム２５を外アーム２４内で円滑に伸縮できるようにするためには、ガイドシュー４２、４３の摺接面が滑らかに滑動する必要がある。一方、バケット３１で掘削作業等を行うときは、作業反力がガイドシュー４２、４３を介して内アーム２５から外アーム２４へと伝達されるので、ガイドシュー４２、４３の摺接面は、強大でかつ衝撃的な掘削反力を受けるのに十分な強度を有することが必要である。
【０００８】
一般に摺接面に滑らかな滑動性と衝撃的な重荷重に耐える強度とを両立させることは困難である上、建設機械の伸縮アームは、溶接構造物であるため、ガイドシュー４２、４３のガイド面となる外アーム２４の内面及び内アーム２５の外面は、ある程度の凹凸があり、旋盤のベッドのような平滑度を期待することは不可能である。そのため、ガイドシュー４２、４３に十分な強度を持たせようとすると、アームの伸縮時の円滑さが阻害され、逆に伸縮時の円滑性を優先させると、掘削時の作業反力によってガイドシュー４２、４３が損傷を受けやすいという問題が生ずる。
【０００９】
この発明は、アームの伸縮時には円滑な滑動性が得られ、一方、掘削作業時などの衝撃的な重荷重に対しても十分な強度と耐久性とを備えた簡単な構造のガイド構造を得ることを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明のガイド構造では、外アーム２４の内面または内アーム２５の外面に摺接するガイドシュー４２、４３を硬度及び耐力の大きな金属、セラミック等の高強度材と、鋼板に対する摩擦係数の小さな合成樹脂や軸受材等の低摩擦材との複合構造としている。すなわちこの発明では、伸縮アームのガイドシュー４２、４３を鋼材等の高強度材で製作された受座５２と、受座の摺接面（当接面）に突出する方向に付勢された合成樹脂や軸受材等の低摩擦材からなるシュー５３とで構成している。
【００１１】
実用的な構造では、受座５２にその当接面と直交する保持孔５１を設け、この保持孔５１にシュー自身の材質が有する弾性回復力によりまたは皿ばね５４などの付勢部材の弾性回復力によって、受座の当接面６１からわずかに突出するように付勢されたシュー５３を前記保持孔５１に嵌挿して設ける。
【００１２】
シュー５３を付勢する付勢力は、バケット３１やアーム２５の自重によってはシュー５３が没入せず、掘削等による大きな荷重が加わったときに、シュー５３の摺接面６０が受座の当接面６１と同一面となるまでシュー５３が縮退して、作業反力が受座の当接面６１を介して伝達される程度の強度に設定する。付勢部材として皿ばね５４を用いれば、小さなスペースで上記のような付勢力が得られ、皿ばね自体の強度や耐久性も十分である。
【００１３】
上記構造によれば、アームの伸縮時には合成樹脂ないし軸受材で製作された摩擦係数の小さなシュー５３の摺接面６０が外アーム２４の内面または内アーム２５の外面に摺接して、内アーム２５の円滑な伸縮が保証され、また掘削時等の作業時に大きな作業反力が加わったときは、受座５２の当接面６１が外アーム２４の内面または内アーム２５の外面に直接当接して、当該反力が伝達されるので、シュー５３に過大な力が作用することがなく、作業反力によるシューの損傷を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし７に示す実施例を参照して、この発明の実施の形態を説明する。この実施例の外アーム２４及び内アーム２５は、図２、３に示すように、左右対称な不等辺六角形断面で、幅狭い上面と幅広い下面と上向きに傾斜した幅広い側面上部と下向きに傾斜した幅狭い側面下部とを備えている。
【００１５】
ガイドシュー４２及び４３は、上記六角形断面の上面と両側の下部側面との三箇所に装着されている。外アーム先端のガイドシュー４２は、図２に示すように、その摺接面を内側に向けて装着されており、内アーム基端のガイドシュー４３は、図３に示すように、摺接面を外側に向けて装着されている。
【００１６】
各ガイドシュー４２、４３は、図４ないし７に示すように、複数個の保持孔５１を設けた矩形平板状の鋼材からなる受座５２と、保持孔５１に嵌挿された合成樹脂性のシュー５３と、シューの奥端に配置された皿ばね５４と、この皿ばねを保持するピン５５を有するスペーサ５６と、蓋板５７とで形成されている。
【００１７】
受座５２はボルト５８で外アームまたは内アームに固定されており、保持孔５１は、外アームまたは内アームを貫通している。蓋板５７はこの貫通孔を塞ぐようにボルト５９で受座５２に締結されている。蓋板５７の内面には、保持孔５１の延長部分に浅い凹所が設けられており、スペーサ５６はこの凹所に嵌挿されている。保持孔５１に挿入された合成樹脂性のシュー５３とスペーサ５６との間に皿ばね５４が介在しており、スペーサのピン５５が皿ばねの中心孔をガイドしている。
【００１８】
皿ばね５４はシュー５３を保持孔５１から押し出す方向に付勢しており、シューの先端の摺接面６０は、皿ばね５４の付勢力により受座５２の表面（当接面）６１からわずかに突出している。皿バネの付勢力の調整は、スペーサ５６の厚さを現物合わせで加工すること、あるいはスペーサ５６と蓋板５７との間に薄いスペーサ板を適当に挿入すること等によって調整できる。
【００１９】
アームの上面に配置されたガイドシュー４２、４３には、上記構造のシュー５３が二列にして６個配置されており、下部側面のガイドシュー４２、４３には同様な構造のシュー５３が一列にして３個配置されている。そして、これらのガイドシュー４２、４３を配置した部分の上部側面には、シューを備えない補助受板６２が配置されている。この補助受板６２は、アームに大きなねじれ力が作用したときに、そのねじれ力を受けるために設けたものであり、アーム伸縮時にはそのようなねじれ力が作用することがないから、シューが設けられていないのである。
【００２０】
上記構造のガイドシュー４２、４３を備えたアームは、伸縮時には皿ばね５４の付勢力によってシューの摺接面６０が受座の当接面６１よりわずかに突出して外アーム２４と内アーム２５との間の滑らかな滑動を保証する。一方、作業時に大きな作業反力が作用したときは、この作業反力によって皿ばね５４が弾性変形して、シューの摺接面６０が受座の当接面６１と一致するまでシュー５３が押込まれる。この状態で内アーム２５の衝撃的な作業反力は受座の当接面６１を介して外アーム２４に伝達される。
【００２１】
従ってシュー５３に衝撃的な強大な作業反力が作用するのを避けることができ、シュー５３の損傷を防止できる。大きな作業反力が作用している状態でアームの伸縮が行われることがないから、上記この発明の構造により、伸縮時の滑らかな滑動性と作業反力に対する強度及び耐久性とが共に達成されるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のガイドシューを含む伸縮バケットアームの断面側面図
【図２】図１の外アーム先端のガイドシュー部分の断面図
【図３】図１の内アーム基端のガイドシュー部分の断面図
【図４】図２のアームの上面の要部平面図
【図５】図４のＡ−Ａ断面図
【図６】図３のＢ矢視面の平面図
【図７】図６のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
24 外アーム
25 内アーム
27 伸縮シリンダ
42 ガイドシュー
43 ガイドシュー
52 受座
53 シュー
60 摺擦面
61 当接面
62 補助受板

Claims (2)

1. 先端内側に内アーム(25)の外面に摺接するガイドシュー(42)を備えたボックス構造の外アーム(24)と、基端外側に外アーム(24)の内面に摺接するガイドシュー(43)を備えて外アーム(24)に嵌装されたボックス構造の内アーム(25)と、内アーム(25)を外アーム(24)内で伸縮させるアーム伸縮シリンダ(27)とを備えた建設機械の伸縮アームのガイド構造において、
   前記ガイドシュー(42,43)が、高強度材からなる受座(52)と、この受座に設けた凹所ないし保持孔(51)に嵌挿された低摩擦材からなるシュー(53)とを備え、シュー(53)は大きな作業反力が作用したときに、その摺接面(60)と受座の当接面(61)とが同一面となる付勢力で前記当接面(61)から突出する方向に付勢されていることを特徴とする、建設機械の伸縮アームのガイド構造。
2. 外アーム(24)及び内アーム(25)が左右対称な不等辺六角形断面を備え、高強度材からなる受座(52)と低摩擦材からなるシュー(53)とを備えたガイドシュー(42,43)は、前記六角形の一つおきの辺の部分をガイドするべく左右対称な位置に配置されており、かつ当該ガイドシューでガイドされない傾斜した辺の部分を案内する左右で一対の金属ガイド(62)が左右対称に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の伸縮アームのガイド構造。

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