JP4234815B2

JP4234815B2 - 旋回作業機

Info

Publication number: JP4234815B2
Application number: JP24197198A
Authority: JP
Inventors: 恒一後藤
Original assignee: 株式会社加藤製作所
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: JP2000072386A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自走式クレーンやパワーショベル等の旋回作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自走式クレーンやパワーショベル等の旋回作業機は、走行車体等の下部構造体と、この下部構造体に対して旋回可能で且つ作業機械を搭載して成る上部旋回体とから構成される。
【０００３】
図９は、旋回作業機の一例であるホイールクレーン１００を示している。図示のように、ホイールクレーン１００は、クレーン操作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。）１１４を備え、伸縮ブーム１１８をキャブ１１４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、走行時において、側方の視界を確保できるとともに、車体の重心を低くして車体の安定性を向上させることができる。
【０００４】
また、ホイールクレーン１００は、走行車体としてのキャリア１１０を備えている。キャリア１１０上には、旋回ベアリング１１２を介して、キャブ１１４と伸縮ブーム１１８とを備えた旋回体１１６が回転自在に搭載されている。伸縮ブーム１１８は、複数段のブームが伸縮自在に連結されて成り、図示しない伸縮シリンダによって伸長可能であるとともに、旋回体１１６と基端側ブーム１１８ａの下面との間に掛け渡された起伏シリンダ１１９により起伏動作されるようになっている。
【０００５】
ところで、下部構造体に対して旋回可能な上部旋回体を備える旋回作業機にあっては、一般に、下部構造体の配管類（油圧配管、エア配管、電気配線等）と上部旋回体の配管類とがロータリージョイント（ロータリーシール）によって接続される。図９に示すホイールクレーン１００を例にとって説明すると、ロータリージョイント１２０は、キャリア１１０側に回転不能に支持された内筒１２０ａと、旋回体１１６に固定的に取り付けられて旋回体１１６とともに回転する外筒１２０ｂとから構成され、その中心軸（外筒１２０ｂの回転軸）が旋回体１１６の旋回中心軸Ｏと一致するように旋回ベアリング１１２を上下に貫通して延びている。また、外筒１２０ｂは、内筒１２０ａの外周にシール状態で嵌着され、旋回体１１６の旋回動作に伴って内筒１２０ａに対して回転する。内筒１２０ａには、キャリア１１０側に配置される配管類（キャリア１１０側に搭載される油圧タンクや電源等に接続される油圧管路および電気配線等）が連結され、外筒１２０ｂには、旋回体１１６側に配置される配管類（起伏シリンダ１１９に接続される油圧管路やキャブ１１４の計器等に接続される電気配線等）が連結されている。なお、当然のことながら、ロータリージョイント１２０は、旋回体１１６の回転（したがって、外筒１２０ｂの回転）によって内筒１２０ａに接続された配管類と外筒１２０ｂに接続された配管類との接続状態が遮断されることがないように、油路およびエアー通路が環状に形成され、あるいは、ブラシによる電気的接続がなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したホイールクレーン１００等の自走式クレーンにおいて、ブーム１１８およびこれを起伏させる起伏シリンダ１１９は、車体に偏心荷重が作用しないよう、その中心軸が旋回体１１６の旋回中心軸Ｏに極力近接するように配置される。一方、前述したように、ロータリージョイント１２０は、当然のこととして、その中心軸が旋回体１１６の旋回中心軸Ｏと一致するように配置されるとともに、旋回ベアリング１１２を上下に貫通するように延びてその外筒１２０ｂが旋回体１１６側に大きく突出している。したがって、図１０に示すように、旋回体１１６側に突出するロータリージョイント１２０の外筒１２０ｂの上側に起伏シリンダ１１９とブーム１１８とが位置する結果となる。
【０００７】
しかし、このようにロータリージョイント１２０と起伏シリンダ１１９とブーム１１８とが上下に並んで位置する配置関係では、起伏シリンダ１１９とロータリージョイント１２０とが干渉しないように、ブーム１１８の倒伏角度を制限しなければならない。したがって、走行時または作業時にブーム１１８を下側に大きく倒伏させることができず、その結果、作業範囲が制約されたり、走行時に側方の視界を十分大きくとることができなかったり、あるいは、走行時の車体の安定性を得るために重心を十分に低くすることができないといった問題が生じる。なお、外筒１２０ｂが旋回体１１６側に突出しないように、ロータリージョイント１２０を下側にずらして配置することも考えられるが、その場合には、キャリア１１０側に搭載された機器とロータリージョイント１２０とが干渉するなど、新たな問題が生じるため、好ましくない。
【０００８】
そこで、特公平６−３９３１６号公報に開示された技術では、ロータリージョイント１２０と起伏シリンダ１１９とが上下に重なり合わないように、起伏シリンダ１１９を旋回中心軸Ｏに対してキャブ１１４と反対側にオフセットして配置している。
【０００９】
しかし、このように、起伏シリンダ１１９を旋回中心軸Ｏに対してオフセットすると、起伏シリンダ１１９や車体に偏心荷重が作用するため、起伏シリンダ１１９の耐久性が低下したり、荷吊り作業時等において車体の安定性が悪くなり、転倒の危険性が増す。
【００１０】
本発明は前記事情に着目してなされてものであり、その目的とするところは、偏心荷重を生じさせることなく、ブーム起伏シリンダとロータリージョイントとの干渉を防止してブームを十分に倒伏させることができる旋回作業機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、下部構造体と、この下部構造体に対して旋回可能で且つ作業機械を搭載して成る上部旋回体とから構成される旋回作業機において、上部旋回体に設けられた起伏自在なブームと、ブームと上部旋回体との間に架設されるとともに伸縮する長手方向の中心軸が上部旋回体の旋回中心軸と交差するように配置され、伸縮することによりブームを起伏動作させる伸縮シリンダと、下部構造体側の配管類と上部旋回体側の配管類とを接続するロータリージョイントを備え、伸縮シリンダでブームを倒伏させるとき、該ロータリージョイントの中心軸が上部旋回体の旋回中心軸に対してオフセットもしくは所定の角度をもって方向付けられ、伸縮シリンダがロータリージョイントの側方に位置するように該ロータリージョイントを上部旋回体と下部構造体とに支持したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１〜図４は本発明の第１の実施形態を示している。図１に示されるように、本実施形態に係る旋回作業機としてのホイールクレーン（ラフテレーンクレーン）１は、クレーン操作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。）１４を備え、ブーム１８をキャブ１４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。
【００１３】
また、ホイールクレーン１は、走行車体としてのキャリア１０を備えている。キャリア１０上には、ターンテーブル１２を介して、キャブ１４と伸縮ブーム１８とを備えた旋回体１６が回転自在に搭載されている。伸縮ブーム１８は、複数段のブームが伸縮自在に連結されて成り、図示しない伸縮シリンダによって伸長可能であるとともに、旋回体１６と基端側ブーム１８ａの下面との間に掛け渡された起伏シリンダ１９により起伏動作されるようになっている。なお、ブーム１８および起伏シリンダ１９は、車体に偏心荷重が作用しないよう、その中心軸が旋回体１６の旋回中心軸Ｏに極力近接するように配置されている（図では、ブーム１８および起伏シリンダ１９の長手方向中心軸が旋回中心軸Ｏと交差している）。
【００１４】
また、ホイールクレーン１は、キャリア１０側の配管類（油圧配管、エア配管、電気配線等）と旋回体１６側の配管類とを接続するロータリージョイント（ロータリーシール）２０を備えている。図２または図４に明確に示されるように、ロータリージョイント２０は、ブーム１８の倒伏時に起伏シリンダ１９およびその配管類と干渉しないように、その中心軸Ｏ’が旋回体１６の旋回中心軸Ｏに対して所定の角度θをもって方向付けられている。
【００１５】
また、ロータリージョイント２０は、中心軸Ｏ’を中心とした回転が規制されつつキャリア１０側に揺動自在に支持された内筒２０ａと、旋回体１６に固定的に取り付けられて旋回体１６とともに回転する外筒２０ｂとから構成され、ターンテーブル１２を上下に貫通して延びている。外筒２０ｂは、内筒２０ａの外周にシール状態で同軸的に取り付けられている。内筒２０ａには、キャリア１０側に配置される配管類（キャリア１０側に搭載される油圧タンクや電源等に接続される油圧管路および電気配線等）が連結され、外筒２０ｂには、旋回体１６側に配置される配管類（起伏シリンダ１９や油圧モータに接続される油圧管路やキャブ１４の計器等に接続される電気配線等）が連結されている。
【００１６】
なお、ロータリージョイント２０は、旋回体１６の回転（したがって、中心軸Ｏ’を中心とする外筒２０ｂの回転）によって内筒２０ａに接続された配管類と外筒２０ｂに接続された配管類との接続状態が遮断されることがないように、油路およびエアー通路が環状に形成され、あるいは、ブラシによる電気的接続がなされている。
【００１７】
図３には、キャリア１０および旋回体１６に対するロータリージョイント２０の取付け構造が示されている。
図示のように、ターンテーブル１２は、旋回体１６の底板１６Ａの底面に多数のボルトで固着された内輪４０と、これにローラを介して回動のみ自在に取り付けられた外輪４１とからなる。外輪４１の外側にはギアが形成されており、このギアには旋回体１６上に取り付けられた油圧モータ（図示せず）により駆動されるピニオン（図示せず）が噛み合うようになっている。外輪４１はキャリア１０の車体フレーム１０Ａに対して回転不能に固定されているが、内輪４０は外輪４１に対して回転可能であるため、内輪４０より上側の旋回体１６の部分は、外輪４１のギアと噛み合うピニオンの駆動によりキャリア１０に対して旋回することができる。
【００１８】
また、ロータリージョイント２０の外筒２０ｂは、一対のアーム３２，３２を介して旋回体１６の底板１６Ａにボルト固定されており、旋回体１６とともに旋回中心軸Ｏを中心に旋回するとともにロータリージョイント２０の中心軸Ｏ’を中心に回転するようになっている。
【００１９】
また、外筒２０ｂに同軸的に取り付けられた内筒２０ａは、回転止めロッド３５を介して、キャリア１０側に揺動自在に支持されている。この場合、回転止めロッド３５は、その一端部が内筒２０ａから側方に延びるブラケット３０と連結点Ｐで連結されるとともに、その他端部がキャリア１０の車体フレーム１０Ａに固着されたブラケット４２と連結点Ｑで連結されており、内筒２０ａが旋回体１６とともに回転する外筒２０ｂと共回りしないように（中心軸Ｏ’を中心として回転しないように）、内筒２０ａの回転を規制している。
【００２０】
また、連結部Ｐは、中心軸Ｏ’と旋回中心軸Ｏとの交点Ａ（図示せず）を通り且つ旋回中心軸Ｏと垂直な平面内に位置しており、交点Ａと連結点Ｐとを結ぶ直線の方向は、ロッド３５の延在方向と略直交するようになっている。
【００２１】
ところで、ロータリージョイント２０を旋回体１６およびキャリア１０に対して前述のように斜めに取り付けると、外筒２０ｂは旋回体１６とともに旋回中心軸Ｏを中心に旋回しつつ中心軸Ｏ’を中心に回転する。したがって、内筒２０ａをロッド３５により連結点Ｐで回転不能（中心軸Ｏ’を中心とする回転を規制）に支持しつつ外筒２０ｂの動きに追従させるためには、中心軸Ｏ’と旋回中心軸Ｏとの交点Ａを中心とする内筒２０ａの３次元的な揺動を許容し得るように２つの連結点Ｐ，Ｑを構成する必要がある。
【００２２】
具体的には、ロータリージョイント２０の中心軸Ｏ’と旋回体１６の旋回中心軸Ｏとのなす角度θが図２に示されるように小さい場合（例えば、３°）には、連結点Ｐ，Ｑをガタ付きをもったピン結合によって構成する。すなわち、ロッド３５の両端にクレビス状の接続部５１，５１を形成し、これら接続部５１，５１と各ブラケット３０，４２とをピン５０，５０によって連結する。この場合、ロッド３５が連結点Ｑでピン５０を中心に上下に回動できるようにするとともに、両連結点Ｐ，Ｑでピン５０と接続部５１との間に所定のガタが形成されるようにする。そして、これらのガタと連結点Ｑにおけるロッド３５の上下動とにより、交点Ａを中心とする内筒２０ａの３次元的な揺動を許容し得るようにする。
【００２３】
一方、中心軸Ｏ’と旋回中心軸Ｏとのなす角度θが図４に示されるように比較的大きい場合には、内筒２０ａが任意の平面内で回転または傾くことができるように、例えば連結点Ｐをボールジョイントによって構成するとともに、連結点Ｑをクレビス状の接続部５１とピン５０とによって構成し、ロッド３５が連結点Ｑでピン５０を中心に上下動できるようにする。無論、連結構成はこれに限らず、要は、交点Ａを中心に内筒２０ａが３次元的に揺動できるように２つの連結点Ｐ，Ｑが構成されていれば良い。なお、内筒２０ａに連結される配管類は、内筒２０ａの揺動に追従させるため、伸縮自在な蛇腹状に形成され、あるいは、ホース長さに余裕をもって可動的に配管される。
【００２４】
以上のように、本実施形態のホイールクレーン１では、ロータリージョイント２０が旋回体１６の旋回中心軸Ｏに対して斜めに配置されている（ロータリージョイント２０の中心軸Ｏ’が旋回中心軸Ｏに対して所定の角度θをもって方向付けられている）ため、ブーム１８を従来以上に大きく倒伏させても、ロータリージョイント２０と起伏シリンダ１９とが干渉することがない。すなわち、図２および図４に一点鎖線で示すように、起伏シリンダ１９を十分下側まで下げて、ブーム１８を斜め下方に大きく倒伏させることができる。したがって、作業範囲を大きく確保することができ、また、走行時に側方の視界を十分大きくとることができる。また、走行時、車体の安定性を得るためにブームを十分に下げて重心を低くすることもできる。
【００２５】
また、このように、ブーム１８や起伏シリンダ１９を旋回中心軸Ｏに対してオフセットすることなく、ロータリージョイント２０を旋回中心軸Ｏに対して斜めに配置することによって、ロータリージョイント２０と起伏シリンダ１９との干渉を避けるようにすれば、起伏シリンダ１９や車体等に偏心荷重が作用することがない。また、旋回体１６上の搭載機器と干渉することがない任意の方向にロータリージョイント２０を方向付ける（例えば、ブーム１８とキャブ１４との間に形成されるクリアランスに向けて外筒２０ｂを突出させる）ことができるため、旋回体１６上に搭載されるべき機器の配置の自由度が増す。
【００２６】
図５および図６は本発明の第２の実施形態を示している。図５に示すように、本実施形態では、ロータリージョイント２０を旋回中心軸Ｏに対して所定距離Ｌ（例えば、４０ｍｍ）だけ平行にオフセットすることによって、ブーム１８の倒伏時におけるロータリージョイント２０と起伏シリンダ１９との干渉を避けるようにしている。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
ロータリージョイント２０を旋回中心軸Ｏに対してオフセットして旋回体１６およびキャリア１０に取り付けると、外筒２０ｂは旋回体１６とともに旋回中心軸Ｏを中心に旋回しつつ中心軸Ｏ’を中心に回転する。したがって、内筒２０ａを回転止めロッド３５により回転不能（中心軸Ｏ’を中心とする回転を規制）に支持しつつ外筒２０ｂの動きに追従させるためには、旋回中心軸Ｏを中心とする内筒２０ａの旋回が可能となるようにロッド３５を内筒２０ａおよびキャリア１０に対して連結する必要がある。
【００２８】
そのため、本実施形態では、図６に示すように、長さＬのリンク６０の一端がピン７０を介してキャリア１０側のブラケット４２に回動可能に取り付けられるとともに、回転止めロッド３５の一端部に形成されたクレビス状の接続部５１がピン５０を介してリンク６０の他端に回動可能に連結されている（連結部Ｑ）。また、回転止めロッド３５の他端部に形成されたクレビス状の接続部５１は、ピン５０を介して、内筒２０ａから側方に延びるブラケット３０に連結されている（連結部Ｐ’）。すなわち、内筒２０ａは、ロッド３５とリンク６０とからなるクランク機構によって、キャリア１０側に取り付けられている。そして、旋回体１６の回転に伴う外筒２０ｂの動きに追従して内筒２０ａが旋回中心軸Ｏを中心に旋回すると、図中一点鎖線に示されるように連結点Ｐ’が図中Ｘを中心に半径Ｌの回転運動を行なうとともに、リンク６０がピン７０を中心に回転する（図中一点鎖線参照）。なお、内筒２０ａに連結される配管類は、内筒２０ａの旋回運動に追従させるため、伸縮自在な蛇腹状に形成され、あるいは、ホース長さに余裕をもって可動的に配管される。
【００２９】
以上のように、本実施形態によれば、ロータリージョイント２０が旋回体１６の旋回中心軸Ｏに対してオフセットして配置されているため、ブーム１８を従来以上に大きく倒伏させても、ロータリージョイント２０と起伏シリンダ１９とが干渉することがない。すなわち、図５に一点鎖線で示すように、起伏シリンダ１９を十分下側まで下げて、ブーム１８を斜め下方に大きく倒伏させることができる。したがって、作業範囲を大きく確保することができ、また、走行時に側方の視界を十分大きくとることができる。また、走行時、車体の安定性を得るためにブームを十分に下げて重心を低くすることもできる。
【００３０】
また、このように、ブーム１８や起伏シリンダ１９を旋回中心軸Ｏに対してオフセットすることなく、ロータリージョイント２０を旋回中心軸Ｏに対してオフセッすることによって、ロータリージョイント２０と起伏シリンダ１９との干渉を避けるようにすれば、起伏シリンダ１９や車体等に偏心荷重が作用することがない。また、旋回体１６上の搭載機器と干渉することがない任意の位置にロータリージョイント２０を配置することができるため、旋回体１６上に搭載されるべき機器の配置の自由度が増す。
【００３１】
図７は第２の実施形態の変形例を示している。この変形例では、回転止めロッド３５がリンク６０を介すことなくピン７０によって直接にブラケット４２に回動可能に連結されるとともに、旋回中心軸Ｏを中心とする内筒２０ａの旋回が可能となるように、ブラケット３０が中心軸Ｏ’を中心に揺動し得るようになっている。なお、図７の（ｂ）は図７の（ａ）の状態から旋回体１６すなわち外筒２０ｂが９０度旋回した状態、図７の（ｃ）は１８０度旋回した状態、図７の（ｄ）は２７０度旋回した状態をそれぞれ示している。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。例えば、図８に示されるように、ロータリージョイント２０を旋回体１６の旋回中心軸Ｏに対してオフセットしつつ旋回中心軸Ｏに対して所定の角度をもって方向付けることにより、ブーム倒伏時における起伏シリンダ１９とロータリージョイント２０との干渉を避けるようにしても良い。この場合、内筒２０ａとキャリア１０側とのロッド３５を介した連結構造は、第１の実施形態の連結構造と第２の実施形態の連結構造とを組み合わせたものとなる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の旋回作業機によれば、偏心荷重を生じさせることなく、ブーム起伏シリンダとロータリージョイントとの干渉を防止してブームを十分に倒伏させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る旋回作業機（ホイールクレーン）の側面図である。
【図２】図１のホイールクレーンの正面図（図１のＡ方向矢視図）である。
【図３】（ａ）は図１のホイールクレーンのロータリージョイントとその取付け構造を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向矢視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る旋回作業機（ホイールクレーン）の正面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る旋回作業機（ホイールクレーン）の正面図である。
【図６】（ａ）は図５のホイールクレーンのロータリージョイントとその取付け構造を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向矢視図である。
【図７】第２の実施形態の変形例の構成における旋回作動時の動きを段階的に示した模式図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る旋回作業機（ホイールクレーン）の正面図である。
【図９】従来のホイールクレーンの側面図である。
【図１０】図９のホイールクレーンの正面図（図９のＤ方向矢視図）である。
【符号の説明】
１…ホイールクレーン（旋回作業機）
１０…キャリア（下部構造体）
１６…旋回体（上部旋回体）
２０…ロータリージョイント

Claims

下部構造体と、この下部構造体に対して旋回可能で且つ作業機械を搭載して成る上部旋回体とから構成される旋回作業機において、
上部旋回体に設けられた起伏自在なブームと、
ブームと上部旋回体との間に架設されるとともに伸縮する長手方向の中心軸が上部旋回体の旋回中心軸と交差するように配置され、伸縮することによりブームを起伏動作させる伸縮シリンダと、
下部構造体側の配管類と上部旋回体側の配管類とを接続するロータリージョイントを備え、伸縮シリンダでブームを倒伏させるとき、該ロータリージョイントの中心軸が上部旋回体の旋回中心軸に対してオフセットもしくは所定の角度をもって方向付けられ、伸縮シリンダがロータリージョイントの側方に位置するように該ロータリージョイントを上部旋回体と下部構造体とに支持したことを特徴とする旋回作業機。
前記ロータリージョイントは、上部旋回体に固定されて上部旋回体とともに回転する外筒と、外筒内にこれと同軸に配設される内筒とからなり、その中心軸が上部旋回体の旋回中心軸に対して所定の角度をもって方向付けられ、
前記内筒は、ロータリージョイントの中心軸と上部旋回体の旋回中心軸との交点を中心に揺動可能で且つロータリージョイントの中心軸回りの回転が規制されるように、ロッドを介して下部構造体に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の旋回作業機。
前記ロータリージョイントは、上部旋回体に固定されて上部旋回体とともに回転する外筒と、外筒内にこれと同軸に配設される内筒とからなり、その中心軸が上部旋回体の旋回中心軸に対してオフセットされ、
前記内筒は、上部旋回体の旋回中心軸を中心に旋回可能で且つロータリージョイントの中心軸回りの回転が規制されるように、リンク機構を介して下部構造体に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の旋回作業機。