JP4316950B2 - 建設機械の旋回フレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械の旋回体に備えられ、側板と底板とを含むセンタフレームを有する建設機械の旋回フレーム構造に関する。

図１２は建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す斜視図である。この油圧ショベルは、走行体２０上に旋回体２１が配置されており、この旋回体２１に本発明の対象としている旋回フレーム２２が備えられている。

この旋回フレーム２２の従来構造として例えば図１３，１４に示すものが提案されている。図１３は平面図、図１４は側面図である。

これらの図１３，１４に示す従来の旋回フレーム構造は、前側位置にセンタフレーム２３を備え、後側位置にテールフレーム２４を備えている。センタフレーム２３は、底板２５と、この底板２５上に立設され、溶接接合される一対のウェブすなわち側板２６，２７と、これらの側板２６，２７間に溶接接合される板部材すなわち隔壁２８とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。

上述のようにセンタフレーム２３が構成される従来技術においては、一般に、センタフレーム２３の製作に際して、底板２５上に一対の側板２６，２７を立設し、これらの側板２６，２７と底板２５とを位置決めし、固定保持する大きな保持治具が必要となっている。

このように、保持治具で側板２６，２７と底板２５とを位置決めし、固定保持した状態で溶接により互いに仮付けされ、その後最終的に位置調整され、本溶接によってこれらの側板２６，２７と底板２５が一体化されて、センタフレーム２３が出来上がる。
特許第２７１９４６９号公報（段落番号０００９、図１，２）

上述のように従来技術は、側板２６，２７を底板２５上に配置し、位置決めするときにこれらの側板２６，２７と底板２５とを固定保持する大きな保持治具が必要となっている。

このため従来技術は、この保持治具の製作費がかかる問題がある。また、この保持治具は形状寸法が大きいことから取扱いが煩雑となり、その保管場所として大きな配置スペースが必要となるとともに、この保持治具の維持管理費が増加しやすい問題もある。

本発明は、このような従来技術における実状からなされたもので、その目的は、側板と底板とを互いに固定保持する保持治具を要することなくセンタフレームを製作することができる建設機械の旋回フレーム構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、建設機械の旋回体に備えられ、下面に旋回輪取付面を有する底板上に前記旋回輪取付面を横切るように設けられる一対の側板と、前記一対の側板間に設けられる隔壁とを互いに接合させたセンタフレームを有する建設機械の旋回フレーム構造において、前記センタフレームの前記一対の側板と前記底板、及び前記一対の側板と前記隔壁には、それらを互いに係合させ、位置決めさせる係合部をそれぞれ有し、これら係合部は差し込み構造部から成り、前記一対の側板と前記底板との前記差し込み構造部は、前記一対の側板のうちの一方の側板に形成した２つの突部と、前記一対の側板のうちの他方の側板に形成した２つの突部と、前記底板に形成され、前記一方の側板の２つの突部、前記他方の側板の２つの突部のそれぞれが差し込まれる４つの穴とから成り、前記一対の側板と前記底板との前記差し込み構造部に含まれる４つの穴のすべてを旋回輪取付面よりも外側に位置させ、前記一対の側板と前記隔壁との差し込み構造部は、前記隔壁の左右両側縁部にそれぞれ形成される突部と、前記一対の側板にそれぞれ形成され、前記隔壁の突部が差し込まれる穴とから成り、前記一対の側板と前記隔壁との前記差し込み構造部によって、これらの一対の側板と隔壁とを位置決めし保持して一体物として形成し、この一体物を前記一対の側板と前記底板との前記差し込み構造部により前記底板上に配置して位置決めして、前記一対の側板、前記隔壁、前記底板間を溶接することにより形成されるセンタフレームを有することを特徴としている。

このように構成した本発明は、センタフレームの製作に際し、一対の側板と、これらの側板間に配置される隔壁とを互いに密着させて位置決めし、これらを所定の保持治具で保持させることにより強固な一体物とすることができ、この強固な一体物とした一対の側板及び隔壁が底板上に位置決めされる。これにより、一対の側板と底板とを互いに固定する保持治具を要することなく、これらの一対の側板と隔壁とから成る一体物と、底板とを溶接することができる。

また、一対の側板と底板との差し込み構造部が、一対の側板のうちの一方の側板に形成した２つの突部と、一対の側板のうちの他方の側板に形成した２つの突部と、底板に形成され、一方の側板の２つの突部、他方の側板の２つの突部のそれぞれが差し込まれる４つの穴とから成り、一対の側板と底板との差し込み構造部に含まれる４つの穴のすべてを旋回輪取付面よりも外側に位置させたことから、底板の４つの穴を介しての旋回輪内側のグリスバスへの雨水等の浸入を防止できる。

本発明は、センタフレームの製作に際し、一対の側板と、これらの側板間に配置される隔壁とを互いに密着させて位置決めし、これらを所定の保持治具で保持させることにより強固な一体物とすることができ、この強固な一体物とした一対の側板及び隔壁を底板上に位置決めでき、したがって一対の側板と底板とを従来用いられていたような保持治具を要することなく溶接することができる。これにより、保持治具に掛かる費用を従来に比べて削減でき、この保持治具の取扱いとか保管場所について考慮しなくて済み、センタフレームの製作全体に要する保持治具の維持管理費を従来に比べて低減できる。

また本発明は、一対の側板と底板との差し込み構造部が、一対の側板のうちの一方の側板に形成した２つの突部と、一対の側板のうちの他方の側板に形成した２つの突部と、底板に形成され、一方の側板の２つの突部、他方の側板の２つの突部のそれぞれが差し込まれる４つの穴とから成り、一対の側板と底板との差し込み構造部に含まれる４つの穴のすべてを旋回輪取付面の外側に位置させたことから、底板の４つの穴を介しての旋回輪内側のグリスバスへの雨水等の浸入を防止でき、安定した建設機械の構造の実現に貢献する。

以下，本発明に係る建設機械の旋回フレーム構造の実施形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態の全体構成を示す斜視図である。

本実施形態は、建設機械例えば油圧ショベルに備えられるもので、図１に示すように、前側位置にセンタフレーム１を備え、後側位置にテールフレーム２を備え、両側位置のそれぞれにサイドフレーム３，４を備えている。

［センタフレームの側板と隔壁との接合構造］
図２は図１に示す本実施形態に備えられるセンタフレームを示す拡大斜視図、図３は図２に示すセンタフレームの平面図、図４は図２に示すセンタフレームの要部を破断した側面図、図５は図４のＡ−Ａ断面拡大図、図６は図４のＥ部拡大図である。

本実施形態は、センタフレーム１に含まれる一対の側板６，７と、これらの側板６，７間に配置される隔壁８とを互いに係合させ、位置決めさせる係合部を備えている。この係合部は、例えば差し込み構造部から成っている。

係合部を構成するこの差し込み構造部は、例えば、図３，４，５に示すように一対の側板６，７のそれぞれに形成した穴６ａ，７ａと、隔壁８の両側縁部に形成され、穴６ａ，７ａに差し込まれる突部８ａ，８ｂとから成っている。

側板６，７のそれぞれには、図４に示すように、この油圧ショベルの吊上げを可能にさせる吊穴９と、図示しないブームの根元部分を連結するピンが挿入されるブームフートピン穴９ａと、ブームを駆動する図示しないブームシリンダを連結するピンが挿入されるブームシリンダピン穴９ｂとが形成されている。

上述した側板６，７のそれぞれに形成される穴６ａ，７ａは、図４に例示するように、ブームフートピン穴９ａの中心と吊穴９の中心とを結ぶ線よりも下方位置であって、ブームシリンダピン穴９ｂの中心と吊穴９の中心とを結ぶ線よりも上方位置に形成してある。

［センタフレームの側板と底板との接合構造］
また本実施形態は、センタフレーム１に含まれる一対の側板６，７と、底板５とを互いに係合させ、位置決めさせる係合部を備えている。この係合部も例えば差し込み構造部から成っている。

この係合部を構成する差し込み構造部は、例えば、図４，６等に例示するように、側板７に対応させて底板５に一対形成した穴５ａ，５ｂ、側板６に対応させて底板５に一対形成した穴、すなわち合計４つの穴と、底板５の穴５ａ，５ｂのそれぞれ対応するものに差し込まれる側板７の突部７ｃ，７ｄと、底板５の他の穴のそれぞれ対応するものに差し込まれる側板６の２つの突部とから成っている。

なお、上述した側板７，６に形成される突部７ｃ，７ｄ等は、図４のＥ部、Ｆ部で例示するように、互いに同等の形状寸法に設定してある。これに伴って、底板５に形成される穴５ａ，５ｂ等の合計４つの穴も、互いに同等の形状寸法に設定してある。

また、上述した差し込み構造部は、図４に示すように、旋回輪取付面５ｃの外側に位置させてある。

［エンジンブラケットとフレーム部材の側板との接合構造］
図７は図１に示す本実施形態に備えられるテールフレームを示す斜視図、図８は図７に示すテールフレームの拡大側面図、図９は図８のＢ−Ｂ断面図である。

また本実施形態は、テールフレーム２に含まれるエンジンブラケット１３，１４と、一対のフレーム部材すなわちＩビーム１１，１２の側板１１ｂ，１２ｂとを互いに係合させ、位置決めさせる係合部を備えている。この係合部も例えば差し込み構造部から成っている。

この係合部を構成する差し込み構造部は、例えば図８，９等に例示するように、Ｉビーム１２の側板１２ｂの前側部分１２ｂ１に形成した穴１２ｂ３、後側部分１２ｂ２に形成した穴１２ｂ４、Ｉビーム１１の側板１１ｂの前側部分に形成した穴、後側部分に形成した穴、すなわち合計４つの穴と、エンジンブラケット１３の両端部に形成され、側板１２ｂの穴１２ｂ３に差し込まれる突部１３ａ、側板１１ｂの前側部分に形成した穴に差し込まれる突部、エンジンブラケット１４の両端部に形成され、側板１２ｂの穴１２ｂ４に差し込まれる突部１４ａ、側板１１ｂの後側部分に形成した穴に差し込まれる突部、すなわち合計４つの突部とから成っている。

Ｉビーム１２の側板１２ｂに形成される穴１２ｂ３は、側板１２ｂの前側部分１２ｂ１の中立軸１５上に位置させてあり、側板１２ｂに形成される穴１２ｂ４は、側板１２ｂの後側部分１２ｂ２の中立軸１４上に位置させてある。同様にＩビーム１１の側板１１ｂの前側部分に形成される穴は、側板１１ｂの前側部分の中立軸上に位置させてあり、側板１１ｂの後側部分に形成される穴は、側板１１ｂの後側部分の中立軸上に位置させてある。

なお図７に示すように、Ｉビーム１１は、側板１１ｂの下部に下フランジ１１ａを、上部に上フランジ１１ｃを、それぞれ一体に備えている。同様にＩビーム１２も、側板１２ｂの下部に下フランジ１２ａを、上部に上フランジ１２ｃを、それぞれ一体に備えている。

［Ｉビームの上フランジとセンタフレームの側板との接合構造］
図１０は図７に示すテールフレームを構成するＩビームの上フランジと、センタフレームを構成する側板との接合構造を示す図で、（ａ）図は要部平面図、（ｂ）図は要部側面図、図１１は図１０に示すＩビームの上フランジと側板との組み込み時の状態を示す図で、（ａ）図は要部平面図、（ｂ）図は要部側面図である。

図１１の（ａ）図に示すように、例えばＩビーム１２の上フランジ１２ｃの前端部に平面視形状がコ時形状の開口部１２ｃ１を形成し、この開口部１２ｃ１にセンタフレーム１の側板７を差し込ませる構造にしてある。図１１の（ｂ）図に示すように、センタフレーム１の側板７に段差部７ｂを形成してあり、この段差部７ｂを形成する上段面と下段面の高さ寸法を、Ｉビーム１２の上フランジ１２ｃの厚さ寸法よりもＬ３だけ大きい寸法に設定してある。

同様に図７に示すように、Ｉビーム１１の上フランジ１１ｃの前端部に平面視形状がコ字形状の開口部１１ｃ１を形成し、この開口部１１ｃ１にセンタフレーム１の側板６を差し込ませる構造にしてある。図２に示すように、センタフレーム１の側板６に段差部６ｂを形成してあり、この段差部６ｂを形成する上段面と下段面の高さ寸法を、Ｉビーム１１の上フランジ１１ｃの厚さ寸法よりも図１１の（ｂ）図に示すＬ３だけ大きい寸法に設定してある。

また、図１１の（ａ）図に示すように、Ｉビーム１２の上フランジ１２ｃの開口部１２ｃ１が形成されている前端部の平面視形状を先細状に形成してある。開口部１２ｃ１の寸法をＬとすると、例えば上フランジ１２の前端部から寸法Ｌ２の範囲は同一の幅寸法に設定してあり、この寸法Ｌ２に続く寸法Ｌ１の範囲は、前端部から離れるに従って徐々に幅寸法が大きくなるように設定してある。Ｉビーム１１の上フランジ１１ｃ側も同様に設定してある。

図１１の（ａ）（ｂ）図に示す状態からＩビーム１２の上フランジ１２ｃの開口部１２ｃ１にセンタフレーム１の側板７を差し込んだ後には、図１０の（ａ）（ｂ）図に示すように、上フランジ１２ｃと側板７とが溶接接合される。すなわち、側板７の段差部７ｂと上フランジ１２ｃの開口部１２ｃ１の壁面との間、上フランジ１２ｃの上面と側板７の側面との間、上フランジ１２ｃの前端面と側板７の側面との間、上フランジ１２ｃの下面と側板７の側面との間のそれぞれに溶接部１７が形成される。この溶接部１７は、例えば自動溶接によって連続的に形成される。

図７に示すＩビーム１１と図２に示すセンタフレーム１の側板６との溶接接合も、上述と同様にしておこなわれる。

上述のように構成した各接合構造の作用効果について以下に説明する。

［センタフレームの側板と隔壁との接合構造の作用効果］
本実施形態は、センタフレーム１の製作に際し、一対の側板６，７に形成された穴６ａ，７ａのそれぞれに、隔壁８に形成された突部８ａ，８ｂのそれぞれ対応するものを差し込むことにより、一対の側板６，７と、これらの側板６，７間に配置される隔壁８とを互いに密着させ、位置決めすることができ、例えばこの状態で側板６，７と隔壁８とを所定の保持治具で保持させることにより、強固な一体物を形成できる。したがって、このように強固な一体物とした側板６，７、及び隔壁８を底板５上に配置すれば、これらの側板６，７、隔壁８を含む一体物を底板５上に安定して配置し、位置決めすることができる。

すなわち、センタフレーム１の製作に際しての溶接開始前に、側板６，７と底板５とを保持する大きな保持治具を要することがない。したがって、この保持治具に掛かる費用を削減できる。また、側板６，７と底板５とを保持する保持治具の取扱いとか、保管場所について考慮しなくて済み、センタフレーム１の製作全体に要する保持治具の維持管理費を低減できる。

また、係合部を構成する側板７の穴７ａを、ブームフートピン穴９ａの中心と吊穴９の中心とを結ぶ線よりも下方の領域であって、ブームシリンダピン穴９ｂの中心と吊穴９の中心とを結ぶ線よりも上方の領域に位置させたことから、側板７の強度低下を抑えることができる。側板６についても同様に強度低下を抑えることができる。これらにより、センタフレーム１の安定した構造強度を確保できる。

なお、上述のようにして側板６，７と隔壁８とが所定の保持治具で保持された状態で底板５上に位置決めされた後には、側板６，７と隔壁８とが、また、側板６，７と底板５とが、それぞれ仮付け溶接される。その後、側板６，７、隔壁８、底板５間の最終的な位置決め調節等が実施され、本溶接がなされてセンタフレームが出来上がる。

［センタフレームの側板と底板との接合構造の作用効果］
本実施形態は、センタフレーム１の製作に際し、側板７に対応させて底板５に一体形成した穴５ａ，５ｂ、側板６に対応させて底板５に一体形成した穴のそれぞれに、側板７，６に形成した突部７ｃ，７ｄ等の対応するものを差し込むことにより、一対の側板６，７と底板５とを互いに密着させることができ、位置決めできる。これにより、側板６，７と底板５とを互いに固定する保持治具を要することなく、これらの側板６，７と底板５とを溶接することができる。したがって、上述したように、この保持治具に掛かる費用を削減でき、側板６，７と底板５とを保持する保持治具の取扱いとか保管場所について考慮しなくて済み、センタフレーム１の製作全体に要する保持治具の維持管理費を低減できる。

また、側板６，７と底板５との差し込み構造部を旋回輪取付面５ｃの外側に位置させたことから、この差し込み構造部を介しての旋回輪内側のグリスバスへの雨水等の浸入を防止でき、安定した油圧ショベルの構造の実現に貢献する。

［エンジンブラケットとフレーム部材の側板との接合構造の作用効果］
本実施形態は、テールフレーム２の製作に際し、フレーム部材すなわちＩビーム１２，１１の側板１２ｂ，１１ｂのそれぞれに形成した穴１２ｂ３，１２ｂ４等に、エンジンブラケット１３，１４に形成された突部１３ａ，１４ａ等のそれぞれ対応するものを差し込むことにより、エンジンブラケット１３，１４とＩビーム１１，１２とを互いに密着させて位置決めし、テールフレーム２の底板１０上に動かないように配置することができる。したがって、エンジンブラケット１３，１４とＩビーム１１，１２とを保持する保持治具を要することがなく、この保持治具に係る費用を削減でき、エンジンブラケット１３，１４とＩビーム１１，１２とを位置決め保持する保持治具の取扱いとか、保管場所について考慮しなくて済み、テールフレーム２の製作費を低減できる。

［Ｉビームの上フランジとセンタフレームの側板との接合構造の作用効果］
テールフレーム２に含まれるＩビーム１１，１２の上フランジ１１ｃ，１２ｃと、センタフレーム２に含まれる側板６，７との溶接接合に際しては、上フランジ１１ｃ，１２ｃのそれぞれの前端部に形成された開口部１１ｃ１，１２ｃ１に、側板６，７のそれぞれが差し込まれた状態において、上フランジ１１ｃ，１２ｃの前端部と側板６，７とが溶接される。したがって、開口部１１ｃ１，１２ｃ１を介して上フランジ１１ｃ，１２ｃと側板６，７相互間の動きが規制され、この状態において溶接することにより、肉盛り溶接を要することなく、またグラインダ仕上げを要することなく所定の接合強度を確保できる。これにより、作業工数を低減でき、この旋回フレームの製作費を抑えることができる。

また、上述のように上フランジ１１ｃ，１２ｃと側板６，７との溶接に際し、肉盛り溶接を要せず、溶接後のグラインダ仕上げを要しないことから、上述したように連続的な自動溶接が可能となる。この自動溶接を実施すれば、さらに作業工数を低減できる。

また、上フランジジ１１ｃ，１２ｃの開口部１１ｃ１，１２ｃ１に、側板６，７が差し込まれた際に、側板６，７に形成された段差部６ｂ，７ｂの上段面を上フランジ１１ｃ，１２ｃの上面よりも突出させることができる。したがって、その突出した部分を利用して、上フランジ１１ｃ，１２ｃと側板６，７とを溶接させることができ、安定した溶接構造を確保できる。

また、側板６，７の段差部６ｂ，７ｂと上フランジ１１ｃ，１２ｃの開口部１１ｃ１，１２ｃ１のそれぞれの壁面との間の溶接作業、上フランジ１１ｃ，１２ｃの上面と側板６，７との間の溶接作業、上フランジ１１ｃ，１２ｃの前端面と側板６，７の側面との間の溶接作業、上フランジ１１ｃ，１２ｃの下面と側板６，７の側面との間の溶接作業を連続的に実施可能であるとともに、これらの溶接作業を実施することにより強固な接合強度を確保でき、安定した旋回フレームを確保できる。

また、上フランジ１１ｃ，１２ｃの前端部の開口部１１ｃ１，１２ｃ１に側板６，７のそれぞれを差し込んだ際に、開口部１１ｃ１，１２ｃ１は平面視コ字形状に形成されているので、開口部１１ｃ１，１２ｃ１の壁面に側板６，７をそれぞれ密着させることができ、上フランジ１１ｃ，１２ｃと側板６，７との位置決め精度を高めることができ、製作精度の高い旋回フレームを確保することができる。

また、上フランジ１１ｃ，１２ｃの前端部を平面視で先細状に形成したことにより、上フランジ１１ｃ，１２ｃの前端部と側板６，７間の溶接部１７等における応力集中を緩和させることができ、安定した溶接構造とすることができる。

本発明の建設機械の旋回フレーム構造の一実施形態の全体構成を示す斜視図である。 図１に示す本実施形態に備えられるセンタフレームを示す拡大斜視図である。 図２に示すセンタフレームの平面図である。 図２に示すセンタフレームの要部を破断した側面図である。 図４のＡ−Ａ断面拡大図である。 図４のＣ部拡大図である。 図１に示す本実施形態に備えられるテールフレームを示す斜視図である。 図７に示すテールフレームの拡大側面図である。 図８のＢ−Ｂ断面拡大図である。 図７に示すテールフレームを構成するＩビームの上フランジと、センタフレームを構成する側板との接合構造を示す図で、（ａ）図は要部平面図、（ｂ）図は要部側面図である。 図１０に示すＩビームの上フランジと側板との組み込み時の状態を示す図で、（ａ）図は要部平面図、（ｂ）図は要部側面図である。 建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す斜視図である。 従来の旋回フレーム構造の一例を示す平面図である。 図１３に示す旋回フレーム構造の側面図である。

符号の説明

１ センタフレーム
５ 底板
５ａ 穴（係合部）
５ｂ 穴（係合部）
５ｃ 旋回輪取付面
６ 側板
７ 側板
７ｃ 突部（係合部）
７ｄ 突部（係合部）
２１ 旋回体

Claims (1)

1. 建設機械の旋回体に備えられ、下面に旋回輪取付面を有する底板上に前記旋回輪取付面を横切るように設けられる一対の側板と前記一対の側板間に設けられる隔壁とを互いに接合させたセンタフレームを有する建設機械の旋回フレーム構造において、
   前記センタフレームの前記一対の側板と前記底板、及び前記一対の側板と前記隔壁には、それらを互いに係合させ、位置決めさせる係合部をそれぞれ有し、これら係合部は差し込み構造部から成り、
   前記一対の側板と前記底板との前記差し込み構造部は、前記一対の側板のうちの一方の側板に形成した２つの突部と、前記一対の側板のうちの他方の側板に形成した２つの突部と、前記底板に形成され、前記一方の側板の２つの突部、前記他方の側板の２つの突部のそれぞれが差し込まれる４つの穴とから成り、前記一対の側板と前記底板との前記差し込み構造部に含まれる４つの穴のすべてを旋回輪取付面よりも外側に位置させ、
   前記一対の側板と前記隔壁との差し込み構造部は、前記隔壁の左右両側縁部にそれぞれ形成される突部と、前記一対の側板にそれぞれ形成され、前記隔壁の突部が差し込まれる穴とから成り、
   前記一対の側板と前記隔壁との前記差し込み構造部によって、これらの一対の側板と隔壁とを位置決めし保持して一体物として形成し、この一体物を前記一対の側板と前記底板との前記差し込み構造部により前記底板上に配置して位置決めして、前記一対の側板、前記隔壁、前記底板間を溶接することにより形成されるセンタフレームを有することを特徴とする建設機械の旋回フレーム構造。

Images