JP4446937B2 - 建設機械の旋回フレーム - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の旋回フレームに関するものであり、特に、油圧ショベル等の建設機械における旋回フレームにおいて、補強板等の他の部材を用いることなく、ブラケット部の一面側に接合された前面板と他面側に接合されたキャブ下梁とが該ブラケット部を介して交差する箇所への応力集中を緩和してブラケット部における溶接部分の耐久性を向上させ、長寿命化を図ることが可能な建設機械の旋回フレームに関するものである。

建設機械としての油圧ショベルは、下部走行体の上に旋回機構を介して上部旋回体が旋回自在に搭載されている。上部旋回体における旋回フレームの前方中央部にブーム等を含む作業機が俯仰動可能に取り付けられ且つ、前方一側部にキャブ等が設けられ、前方他側部には、工具等を収納する収納ボックス等が設けられている。

このような建設機械としての油圧ショベルにおける従来の旋回フレームとしては、例えば、図４乃至図６に示すようなものがある。図４及び図５に示すように、旋回フレーム１は、中央部に位置して前、後方向に延びるセンタフレーム２及びテールフレーム３と、これらの左右両側に位置するサイドフレーム４，５等で構成されている。

なお、旋回フレーム１は、テールフレーム３側に対し、センタフレーム２の位置する側が前方であり、以下、この明細書において、左側、右側と言うときは、このセンタフレーム２の位置する側を前方としたときの左側、右側を指している。

前記センタフレーム２における底板６の上面には前、後方向に延び前端側が左、右のブラケット部としてのブーム取付ブラケット７ａ，７ｂとなる左、右の縦板８ａ，８ｂが立設されている。また、左、右のブーム取付ブラケット７ａ，７ｂの曲げ強度を高めるため、前面板９の左、右両端側がブーム取付ブラケット７ａ，７ｂの対向内側にそれぞれ溶接により接合されている。左、右のブーム取付ブラケット７ａ，７ｂの下方前端側は、前面板９よりも前側に位置する部位が、左、右のシリンダ取付ブラケット１０ａ，１０ｂとなっている。

図６に示すように、前記前面板９は、鋼板等の平板材を、ほぼくの字状に屈曲することにより形成され、下端側が底板６に溶接により接合されてほぼ垂直に上方に延びた垂直板部９ａと、該垂直板部９ａの上端側から左、右のブーム取付ブラケット７ａ，７ｂ間を斜め上向きに後方へ延びた傾斜板部９ｂとで構成されている。前面板９には、ほぼ四角形の開口部９ｃが形成されている。

前記センタフレーム２と左側のサイドフレーム４との間には、キャブ下梁１１が設けられている。該キャブ下梁１１は、左側の端部がサイドフレーム４に溶接により接合され、右側の端部は、左側のブーム取付ブラケット７ａに溶接により接合され、その下端が底板６の上面に溶接により接合されている。

前記キャブ下梁１１は、断面コ字状の梁材からなり、前側及び後側の側板部１１ａ，１１ｂと、該前側及び後側の側板部１１ａ，１１ｂ間を連結した上板部１１ｃとで形成されている。図６に示すように、キャブ下梁１１は、その前側側板部１１ａが、前記前面板９の垂直板部９ａに対して寸法ａだけ前側に位置ずれしたオフセット位置に配設されている。この寸法ａは、油圧ショベルの機種等によって異なる大きさに設定されるものである。

前記キャブ下梁１１とサイドフレーム４の前部との間にはキャブ支持枠１２が形成されている。該キャブ支持枠１２は、前記キャブ下梁１１の前方に位置して該キャブ下梁１１と平行に延び、左端部がサイドフレーム４の前端に接合された横梁部１３と、前端側が該横梁部１３に接合され、左側のブーム取付ブラケット７ａと平行に延びて、その後端側が前記キャブ下梁１１及び底板６に溶接により接合された縦梁部１４とで形成されている。

前記キャブ下梁１１の後方に適宜に離間した位置に、キャブ取付梁１５が設けられている。該キャブ取付梁１５は、左側の端部がサイドフレーム４に溶接により接合され、右側の端部は左側の縦板８ａ及び底板６の上面に溶接により接合されている。

また、建設機械の旋回フレームに関する従来技術として、例えば次のようなものが知られている。この従来技術は、キャブ支持枠における縦梁部と左側のブーム取付ブラケットとの間隙部に位置してキャブ下梁の端部に、次のような補強板を設け、この補強板によって左側のブーム取付ブラケットとキャブ下梁との接合強度を高める構成としている。

前記補強板は、底板に対してほぼ垂直となるように立ち上がる前板部と、該前板部の上端から後方へＬ字状に折り曲げられ、底板に対してほぼ平行に延びた上板部とを持ち、その幅寸法は、前記縦梁部と左側のブーム取付ブラケット間の間隙長に対応させている。

そして、補強板は、前板部の下端側が底板の上面に溶接により接合され、上板部の後端は、キャブ下梁における側板部と上板部との間に位置する角隅部側に溶接により接合され、また、その左、右両側部は、左側のブーム取付ブラケットの外側面と縦梁部とに溶接により接合されている。

これにより、左側のブーム取付ブラケットとキャブ下梁との間の接合強度を高めて、左側のブーム取付ブラケットとキャブ下梁との溶接箇所に応力集中が発生するのを緩和し、これらの溶接部分における耐久性を向上させるようにしている。また、前記補強板は、上記Ｌ字状の他に、コ字形状もしくは前板部の上部側が大きく湾曲した形状としてもよいとしている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３６３４７２３号公報（第７〜８頁、図１〜図８）。

図４乃至図６に示した従来技術においては、左側のブーム取付ブラケットの一面側に接合された前面板と他面側に接合されたキャブ下梁とが、該左側のブーム取付ブラケットを介して交差する構造になっている。この構造の場合、該左側のブーム取付ブラケットにおける交差箇所（図４及び図６中の符号Ｃで示す箇所）には、サイドフレーム及び縦梁部を介して前記キャブ下梁にかかるキャブの重量により曲げ応力が発生する。さらに建設機械の稼働時には、ブーム取付ブラケットに取り付けられた作業機に外部から加えられる横荷重等で生じる曲げ応力が加わって、左側のブーム取付ブラケットにおける前記交差箇所には、高い曲げ応力が集中して発生する。このため、ブーム取付ブラケットには曲げ変形等が生じるおそれがある。

また、特許文献１に記載の従来技術においては、次のような補強板によって左側のブーム取付ブラケットとキャブ下梁との間の接合強度を高めて、左側のブーム取付ブラケットとキャブ下梁との溶接箇所に応力集中が発生するのを緩和するようにしている。即ち、前記補強板は、前板部の下端側が底板の上面に溶接により接合され、上板部の後端は、キャブ下梁における側板部と上板部との間に位置する角隅部側に溶接により接合され、また、その左、右両側部は、左側のブーム取付ブラケットの外側面とキャブ支持枠における縦梁部とに溶接により接合されている。

しかしながら、左側のブーム取付ブラケットの外側面とキャブ支持枠における縦梁部間の間隙等はかなり狭い。このため、このような狭い箇所に対する補強板の溶接性が悪化するおそれがある。

そこで、補強板等の他の部材を用いることなく、ブラケット部を介して前面板とキャブ下梁とが交差する箇所への応力集中を緩和してブラケット部における溶接部分の耐久性を向上させ、長寿命化を図るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、作業機が取り付けられる一対のブラケット部を構成する一対の縦板が所要間隔をおいて底板上に立設され前記一対のブラケット部間には当該各ブラケット部補強用の前面板が溶接により接合されたセンタフレームと、該センタフレームの両側方にそれぞれ設けられたサイドフレームと、一端部が一方の前記ブラケット部の他面と前記底板の上面とに溶接により接合され他端部が一方の前記サイドフレームに溶接により接合されたキャブ下梁とを有する建設機械の旋回フレームにおいて、
前記一方のブラケット部の一面側に接合された前記前面板と該一方のブラケット部の他面側に接合された前記キャブ下梁の一端部とが該一方のブラケット部を介して交差する箇所における前記前面板側に、応力集中緩和用の非溶接部を形成してなる建設機械の旋回フレームであって、
上記非溶接部は、前記ブラケットを介して形成される前記前面板と前記キャブ下梁における上板部との板体同士の交差箇所に切欠部を設けて前記応力集中を緩和できるように構成してなる建設機械の旋回フレームを提供する。

この構成によれば、一方のブラケット部の一面側に接合された前面板と他面側に接合されたキャブ下梁とが、該ブラケット部を介して交差する構造になっている場合、該ブラケット部における交差箇所には、サイドフレーム及び縦梁部を介してキャブ下梁にかかるキャブの重量により曲げ応力が発生する。さらに建設機械の稼働時には、ブラケット部に取り付けられた作業機に外部から加えられる横荷重等で生じる曲げ応力が加わって、ブラケット部における前記交差箇所には、高い曲げ応力が集中して発生する。これは、ブラケット部における前記交差箇所は剛性の変化が急で、構造物の不連続性が原因であると考えられる。これに対し、前記交差箇所における前面板側に、応力集中緩和用の非溶接部を形成することで、該交差箇所への曲げ応力の集中が効果的に緩和され、該曲げ応力によるブラケット部の曲げ変形等が抑えられる。

請求項２記載の発明は、作業機が取り付けられる一対のブラケット部を構成する一対の縦板が所要間隔をおいて底板上に立設され前記一対のブラケット部間には当該各ブラケット部補強用の前面板が溶接により接合されたセンタフレームと、該センタフレームの両側方にそれぞれ設けられたサイドフレームと、一端部が一方の前記ブラケット部の他面と前記底板の上面とに溶接により接合され他端部が一方の前記サイドフレームに溶接により接合されたキャブ下梁とを有する建設機械の旋回フレームであって、
前記一方のブラケット部の一面側に接合された前記前面板と該一方のブラケット部の他面側に接合された前記キャブ下梁の一端部とが該一方のブラケット部を介して交差する箇所における前記前面板側に、応力集中緩和用の非溶接部を形成してなる建設機械の旋回フレームにおいて、
上記キャブ下梁は、前側側板部及び後側側板部と該前側側板部及び後側側板部の各上辺間を連結する上板部とを備え、該キャブ下梁における前記上板部と上記前面板とが上記一方のブラケット部を介して交差する箇所における前記前面板側に、上記非溶接部としての切欠部を形成してなる建設機械の旋回フレームを提供するものである。

この構成によれば、キャブ下梁における上板部と前面板とが一方のブラケット部を介して交差する場合に、該交差箇所における前面板側に切欠部を形成することで、非溶接部が容易且つ、確実に実現されて、該交差箇所への曲げ応力の集中が効果的に緩和される。

請求項１記載の発明は、一方のブラケット部の一面側に接合された前面板と該一方のブラケット部の他面側に接合されたキャブ下梁の一端部とが該一方のブラケット部を介して交差する箇所における前記前面板側に、応力集中緩和用の非溶接部を形成したので、前記交差箇所への曲げ応力の集中を効果的に緩和することができる。したがって、ブラケット部へのキャブ下梁の溶接部分の耐久性を向上させて長寿命化を図ることができるという利点がある。けだし、前記交差箇所における前面板側に、応力集中緩和用の非溶接部として前記前面板と前記キャブ下梁における上板部との板体同士の交差箇所に切欠部を形成しておくことで、該交差箇所への曲げ応力の集中が効果的に緩和され、該曲げ応力による左側のブーム取付ブラケットの曲げ変形等が抑えられるからである。

請求項２記載の発明は、上記キャブ下梁は、前側側板部及び後側側板部と該前側側板部及び後側側板部の各上辺間を連結する上板部とを備え、該キャブ下梁における前記上板部と上記前面板とが上記一方のブラケット部を介して交差する箇所における前記前面板側に、上記非溶接部としての切欠部を形成したので、非溶接部を容易且つ、確実に実現することができて、交差箇所への曲げ応力の集中を効果的に緩和することができるという利点がある。

補強板等の他の部材を用いることなく、ブラケット部を介して前面板とキャブ下梁とが交差する箇所への応力集中を緩和してブラケット部における溶接部分の耐久性を向上させ、長寿命化を図るという目的を、作業機が取り付けられる一対のブラケット部を構成する一対の縦板が所要間隔をおいて底板上に立設され前記一対のブラケット部間には当該各ブラケット部補強用の前面板が溶接により接合されたセンタフレームと、該センタフレームの両側方にそれぞれ設けられたサイドフレームと、一端部が一方の前記ブラケット部の他面と前記底板の上面とに溶接により接合され他端部が一方の前記サイドフレームに溶接により接合されたキャブ下梁とを有する建設機械の旋回フレームにおいて、前記一方のブラケット部の一面側に接合された前記前面板と他面側に接合された前記キャブ下梁における上板部とが該一方のブラケット部を介して交差する箇所における前記前面板側に、応力集中緩和用の非溶接部としての切欠部を形成することにより実現した。

以下、本発明の実施例を図面に従って詳述する。本実施例は、建設機械として油圧ショベルに適用されている。図１は要部平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は図２の部分正面図である。なお、図１乃至図３において前記図４乃至図６における構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。

まず、本実施例に係る建設機械の旋回フレームの構成を説明する。図１乃至図３に示すように、本実施例では、左側のブーム取付ブラケット７ａの一面側に溶接により接合された前面板９と他面側に溶接により接合されたキャブ下梁１１における上板部１１ｃとが該左側のブーム取付ブラケット７ａを介して交差する箇所における前記前面板９側に、応力集中緩和用の非溶接部としての切欠部１６ａが形成されている。

切欠部１６ａは、前面板９とキャブ下梁１１における上板部１１ｃとの板体同士の交差箇所をカバー可能な所要の大きさに形成されている。

次に、上述のように構成された建設機械のキャブ支持構造の作用を説明する。上記のように、左側のブーム取付ブラケット７ａの一面側に接合された前面板９と他面側に接合されたキャブ下梁１１における上板部１１ｃとが該左側のブーム取付ブラケット７ａを介して交差する構造になっている場合、該左側のブーム取付ブラケット７ａにおける交差箇所には、サイドフレーム４及び縦梁部１４を介してキャブ下梁１１にかかるキャブの重量により曲げ応力が発生する。

さらに、建設機械の稼働時には、ブーム取付ブラケット７ａ，７ｂに取り付けられた作業機に外部から加えられる横荷重等により曲げ応力が生じ、この曲げ応力が、前記キャブ重量による曲げ応力に加わって、左側のブーム取付ブラケット７ａにおける前記交差箇所には、高い曲げ応力が集中して発生する。これは、左側のブーム取付ブラケット７ａにおける前記交差箇所は剛性の変化が急で、構造物の不連続性が原因であると考えられる。

これに対し、前記交差箇所における前面板９側に、応力集中緩和用の非溶接部として前記切欠部１６ａを形成しておくことで、該交差箇所への曲げ応力の集中が効果的に緩和され、該曲げ応力による左側のブーム取付ブラケット７ａの曲げ変形等が抑えられる。

上述したように、本実施例に係る建設機械においては、前記前面板９とキャブ下梁１１における上板部１１ｃとが左側のブーム取付ブラケット７ａを介して交差する箇所への曲げ応力の集中を効果的に緩和することができる。したがって、該左側のブーム取付ブラケット７ａにおける溶接部分の耐久性を向上させて長寿命化を図ることができる。

また、非溶接部を切欠部１６ａとしたことで、該非溶接部を容易且つ、確実に実現することができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

本発明の実施例に係る建設機械の旋回フレームの要部平面図。 図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図。 図２の部分正面図。 従来の建設機械の旋回フレームの平面図。 図４の斜視図。 図４のＢ−Ｂ線に沿う部分の断面図。

符号の説明

１ 旋回フレーム
２ センタフレーム
４，５ サイドフレーム
６ 底板
７ａ，７ｂ ブーム取付ブラケット（ブラケット部）
８ａ，８ｂ 縦板
９ 前面板
１１ キャブ下梁
１１ｃ 上板部
１６ａ 切欠部

Claims (2)

1. 作業機が取り付けられる一対のブラケット部を構成する一対の縦板が所要間隔をおいて底板上に立設され前記一対のブラケット部間には当該各ブラケット部補強用の前面板が溶接により接合されたセンタフレームと、該センタフレームの両側方にそれぞれ設けられたサイドフレームと、一端部が一方の前記ブラケット部の他面と前記底板の上面とに溶接により接合され他端部が一方の前記サイドフレームに溶接により接合されたキャブ下梁とを有する建設機械の旋回フレームにおいて、
   前記一方のブラケット部の一面側に接合された前記前面板と該一方のブラケット部の他面側に接合された前記キャブ下梁の一端部とが該一方のブラケット部を介して交差する箇所における前記前面板側に、応力集中緩和用の非溶接部を形成してなる建設機械の旋回フレームであって、
   上記非溶接部は、前記ブラケットを介して形成される前記前面板と前記キャブ下梁における上板部との板体同士の交差箇所に切欠部を設けて前記応力集中を緩和できるように構成したことを特徴とする建設機械の旋回フレーム。
2. 作業機が取り付けられる一対のブラケット部を構成する一対の縦板が所要間隔をおいて底板上に立設され前記一対のブラケット部間には当該各ブラケット部補強用の前面板が溶接により接合されたセンタフレームと、該センタフレームの両側方にそれぞれ設けられたサイドフレームと、一端部が一方の前記ブラケット部の他面と前記底板の上面とに溶接により接合され他端部が一方の前記サイドフレームに溶接により接合されたキャブ下梁とを有する建設機械の旋回フレームにおいて、
   前記一方のブラケット部の一面側に接合された前記前面板と該一方のブラケット部の他面側に接合された前記キャブ下梁の一端部とが該一方のブラケット部を介して交差する箇所における前記前面板側に、応力集中緩和用の非溶接部を形成してなる建設機械の旋回フレームであって、
   上記キャブ下梁は、前側側板部及び後側側板部と該前側側板部及び後側側板部の各上辺間を連結する上板部とを備え、該キャブ下梁における前記上板部と上記前面板とが上記一方のブラケット部を介して交差する箇所における前記前面板側に、上記非溶接部としての切欠部を形成してなることを特徴とする建設機械の旋回フレーム。

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