JP4234815B2 - 旋回作業機 - Google Patents
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Description
【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 (3)
- 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。
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