JP4580768B2 - 伸縮ブーム - Google Patents

Description

本発明は、高所作業車やクレーン車の車体上に備えられた伸縮ブームに関する。

高所作業車やクレーン車に備えられる伸縮ブームは、複数段のブームを入れ子式に構成して伸縮シリンダ（例えばピストンロッドをシリンダチューブに対して伸縮させる油圧シリンダ）により伸縮作動させることができるようになっている。このような伸縮ブームは、例えば基端ブーム、中間ブーム及び先端ブームの３段からなり、基端ブームと中間ブームとを連結する伸縮シリンダと、基端ブームと先端ブームとを連結するシーブ機構より構成され、このシーブ機構は、伸縮ブーム内に設けられた先端ブーム伸長用のシーブと、先端ブーム収縮用のシーブと、これら２つのシーブにそれぞれに掛け渡された先端ブーム伸長用のワイヤと先端ブーム収縮用のワイヤとから構成される。伸縮ブームの伸縮作動はこれら伸縮シリンダとシーブ機構により行われ、詳細には、伸縮シリンダは中間ブームの基端ブームに対する伸縮作動を行い、シーブ機構は先端ブームの中間ブームに対する伸縮作動を行う（例えば特許文献１参照）。

上記のように構成された伸縮ブームでは、ブーム伸縮時に先端ブームが中間ブームに対して相対移動するが、この中間ブームの内側には伸縮シリンダの前端部が固設されているため、先端ブームは伸縮シリンダの前端部に対しても相対移動する。そしてこのように伸縮シリンダの伸縮が行われる時、伸縮シリンダ前端部の先端が先端ブーム内で上下左右に振れることなくスムーズにスライド移動できるよう、この伸縮シリンダ前端部の先端にローラ部材やガイド部材などを設けた構成が開示されている（例えば特許文献２）。

また、上記で説明した伸縮ブームの内部には、伸縮シリンダや作業台等に油圧を供給するための送油ホースや電力を供給するための電気ケーブル等のライン状部材が配設されている。これらライン状部材は、伸縮ブームの伸縮作動に応じてブーム内で繰り返し引き込みされるため、保護案内部材などを用いて一体化するとともに伸縮ブーム内で整然と移動できるようになっている（例えば特許文献３）。
特開平１１−３０１９７７号 特開平１１−２０９０７５号 特開平８−１０８９９７号

上記で説明した特許文献３で開示されているような保護案内部材は、ブーム内空間における他部品（例えば伸縮シリンダ）との干渉を防ぐために、このブーム内空間の下側に配置させる構成が望ましい。しかしながら、この構成を保ち、且つ特許文献２で開示されているような伸縮シリンダがガイドローラを備えて先端ブーム内で底面支持されるような構成にすると、ブーム内空間の下側に位置するガイドローラと保護案内部材とが互いに干渉してしまう。そして、このような干渉を避けるためにガイドローラが保護案内部材を左右にまたぐように構成すると、先端ブームの底面において中央から側面方向に向かって傾斜するテーパ部が形成されている場合、ガイドローラがこのテーパ部に掛かってしまうため、ローラの取り付け構造が複雑化してしまう。

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、伸縮シリンダを先端ブーム内でスムーズに前後移動可能に内設させるとともに、先端ブーム内におけるこの伸縮シリンダの下側には保護案内部材が配設可能な空間が設けられる構成の伸縮ブームを提供する。

上記目的達成のため本発明の伸縮ブームは、基端ブームと、基端ブームに伸縮動自在に挿入された中間ブームと、中間ブーム内に伸縮動自在に挿入された先端ブームとが入れ子式に配設されて構成され、先端ブーム内に突出入自在に設けられて基端ブームに対して中間ブームを伸縮動させる伸縮シリンダを備えた伸縮ブームであって、先端ブームは、基端側が開口して前後に延びる中空空間を有して中空柱状に形成され、この中空空間を形成する左右の内側面にそれぞれ上下に所定の間隔を有して前後に延びるとともに内側方向に突出して形成された２本のガイドリブからなる左右一対のガイドレールを有し、伸縮シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブに対して軸方向に相対移動自在なピストンロッドとを有し、シリンダチューブ及びピストンロッドの一方が基端ブームに他方が中間ブームに連結され、シリンダチューブとピストンロッドにおける中間ブームに連結された方には左右一対のガイド手段が設けられており、このガイド手段をガイドレールに挟持させることで伸縮シリンダが先端ブームに上下左右方向に支持され、伸縮シリンダの伸縮に応じて、ガイド手段がガイドレールに案内されて先端ブーム内を前後に移動する。

この伸縮ブームは、基端ブームに一端が連結されるとともに先端ブームに他端が連結され、中間ブームもしくはシリンダチューブとピストンロッドにおける中間ブームに連結された方の部材に回転自在に設けられたシーブに掛け回されてなるワイヤを備えて構成されるのが好ましい。

また、伸縮ブームにおけるガイド手段は伸縮シリンダの中心軸に直交する軸上に回転自在に設けられるとともに左右一対のガイドレールにそれぞれ挟持される左右一対のローラを備え、シーブはローラと同軸上で回転自在に配設されている構成が好ましい。なお、このガイド手段を伸縮シリンダに左右一対に設けられたスライダとし、ガイドレールに挟持させてスライド移動させる構成にしてもよい。

さらにこの伸縮ブームは、基端ブーム、中間ブーム及び先端ブームの内部空間内を通って前後に延びるライン状部材を有し、ライン状部材はその外周面が覆われ保護されるとともに一端部が基端ブームに固定され他端部が先端ブームに固定されて保護案内部材を形成し、保護案内部材は、先端ブームの中空空間内において、伸縮シリンダより下側の空間内を前後に延びて配設される構成が好ましい。

本発明によれば、伸縮シリンダの先端に左右一対に取り付けられたガイド手段が先端ブームの内側面に左右一対に配設されたガイドレールに挟持されることで伸縮シリンダの上下左右方向の振れは防がれ、これにより先端ブーム内における伸縮シリンダの前後移動がスムーズに行われる。

さらに本発明によれば、先端ブーム内における伸縮シリンダの支持が先端ブームの左右内側方向に配設されたガイドレールによって行われるため、この伸縮シリンダの下側には空間が設けられて、保護案内部材をこの空間に配設することができる。これにより、各ブーム内では伸縮シリンダと保護案内部材とが上下に分けて配設されるので、これらの部材は互いに干渉することなく前後移動を行うことができる。このようにブーム内の空間を有効的に利用することで先端ブームの構造を単純化でき、これによるコストダウン、また、先端ブームの軽量化により車体へのモーメントが低減されるという効果を得ることができる。さらには伸縮シリンダと保護案内部材の個別メンテナンスが可能となるため、メンテナンス工数削減よる生涯コストの低減に寄与することができる。

また本発明によれば、ガイド手段をローラとして構成し、シーブをこのローラと同軸上に回転自在に配設することで、さらなる伸縮ブームの構造の単純化が可能である。これについては、ガイド手段をスライダとして構成した場合にも同様の効果が得られる。また、保護案内部材をシーブの間に配設する構成にすれば、先端ブームをさらに軽量化することも可能である。

本発明ではまた、先端ブームの左右の内側面中央付近に設けられたガイドレール（ガイドリブ）が側面座屈の補強板としての役目も果たすので、先端ブームの強度を高めることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明に係る伸縮ブームを備えた高所作業車の側面図である。本高所作業車１はタイヤ車輪１１，１１，１１，１１を備えて運転キャビン１２から走行運転操作が可能なトラック式の走行体１０と、走行体１０上に設けられた旋回台２０に起伏動自在に取り付けられた伸縮ブーム５０と、この伸縮ブーム５０の先端部に取り付けられた作業員搭乗用の作業台４０とを有して構成されている。

旋回台２０は走行体１０の後部に上下軸まわり３６０度開動自在に取り付けられており、走行体１０に内蔵された旋回モータ２３を油圧駆動することにより水平旋回作動させることができる。伸縮ブーム５０は、基端ブーム５１と、中間ブーム５２と、先端ブーム５３とが入れ子式に構成されてなり、その基端部が旋回台２０の支柱２１にフートピン２２を介して取り付けられている。伸縮ブーム５０の内部には伸縮シリンダ６０が設けられており、この伸縮シリンダ６０を油圧駆動することにより、伸縮ブーム５０を伸縮作動させることができるようになっている。また、伸縮ブーム５０は基端ブーム５１と支柱２１との間に跨設された起伏シリンダ２４を油圧駆動することにより上下面内で起伏作動させることができる。

先端ブーム５３の先端部にはブームヘッド３３が取り付けられており、このブームヘッド３３は揺動ピン３４を介して垂直ポスト３５の下端部が取り付けられている。この垂直ポスト３５は伸縮ブーム５０内に設けられた図示しないレベリングシリンダにより、伸縮ブーム５０の起伏角度によらず常時垂直姿勢が保持される構成となっている。

作業台４０は、作業員が搭乗する箱状の作業台本体４１と、この作業台本体４１に取り付けられた作業台保持ブラケット４２とを有して構成されており、作業台保持ブラケット４２は自身に内蔵されたベアリング（図示せず）を介して垂直ポスト３５の上端部に回動自在に取り付けられている。作業台保持ブラケット４２の内部には首振りモータ４３が設けられており、この首振りモータ４３を油圧作動させて垂直ポスト３５の周囲に設置されたリングギヤ（図示せず）に噛合するピニオンギヤ（図示せず）を駆動することにより作業台４０全体を垂直ポスト３５まわりに首振り作動させることができるようになっている。ここで、垂直ポスト３５は上記のように常時垂直姿勢が保たれるため、結果として作業台本体４１の床面は常時水平に保持される。また、伸縮ブーム５０の起伏、伸縮、旋回操作は作業台４０上に備えられたブーム操作レバー４４により行われる。

走行体１０の前後左右各箇所には作業中の走行体１０を安定状態に支持するためのアウトリガジャッキ１３，１３，１３，１３が設けられている。各アウトリガジャッキ１３は上下方向に延びたアウタージャッキ１３ａと、このアウタージャッキ１３ａ内に設けられて上下方向に伸縮自在なインナージャッキ１３ｂと、インナージャッキ１３ｂの下端部に揺動自在に取り付けられたジャッキパッド１３ｃとを有して構成されており、各アウトリガジャッキ１３においてインナージャッキ１３ｂを下方に移動（伸長）させ、ジャッキパッド１３ｃを地面に接地させて突っ張らせることにより走行体１０を安定状態に持ち上げ支持させることができる。また、各アウトリガジャッキ１３は走行体１０の側方に張り出させることも可能であり、より高い走行体１０の安定が得られるようになっている。なお、これらのアウトリガジャッキ１３，１３，１３，１３の作動操作は走行体１０の後部に備えられたジャッキ操作レバー１４の操作により行われる。

ここで、上記のような高所作業車１を構成する伸縮ブーム５０の側面断面図を図２及び図３に示しており、図２には伸縮ブーム５０が収縮している状態が、図３には伸縮ブーム５０が伸長している状態がそれぞれ示されている。まずこれらの図を参照して図中に示された方向矢印を基準に伸縮ブーム５０の構成について説明する。

前述したように伸縮ブーム５０は、基端ブーム５１と、中間ブーム５２と、先端ブーム５３とが入れ子式に配設されて構成される。これら基端ブーム５１、中間ブーム５２、先端ブーム５３はそれぞれ中空柱状に形成されており、これらの部材の内部を前後に連通する空間Ｓには伸縮シリンダ６０、シーブ機構Ｍ及び保護案内部材Ｋが配設されている。

伸縮ブーム５０内（空間Ｓ）に設置された伸縮シリンダ６０はシリンダチューブ６０ａとピストンロッド６０ｂが一体化されて伸縮動可能に構成され、このシリンダチューブ６０ａは、先端側（図面左側）が先端ブーム５３内に前後移動可能に位置して後端側がチューブ支軸５２ａにより中間ブーム５２基端部に枢支されており、ピストンロッド６０ｂは、伸縮ブーム５０の基端側（図面右側）に延びてその端部がロッド支軸５１ｃにより基端ブーム５１基端部に枢支されて構成されている。そして、この伸縮シリンダ６０が伸縮することで中間ブーム５２の基端ブーム５１に対する伸縮作動が行われる。

シーブ機構Ｍは、伸長機構Ｍ１と収縮機構Ｍ２とからなり、基端ブーム５１と先端ブーム５３を連結させてこれらの伸縮作動を可能にする。伸長機構Ｍ１は、伸縮シリンダ６０のシリンダチューブ６０ａ先端に左右軸に回転自在に設けられた第１滑車６１と、基端ブーム５１に固設された第１ワイヤ接合部５１ａ及び先端ブーム５３に固設された共通ワイヤ接合部５３ａを第１滑車６１を掛け回して連結する第１ワイヤ６２とから構成される。同様に収縮機構Ｍ２は、中間ブーム５２後端に回転自在に設けられた第２滑車６３と、基端ブーム５１に固設された第２ワイヤ接合部５１ｂ及び先端ブーム５３に固設された共通ワイヤ接合部５３ａを第２滑車６３を掛け回して連結する第２ワイヤ６４とから構成される。

保護案内部材Ｋは、走行体１０から作業台４０等に油圧を供給する送油ホースや電力を供給する電気ケーブル等の複数のライン状部材を覆って保護するとともに一体化したものであり、伸縮ブーム５０内における空間Ｓの下部を前後に連通して配設されている。この保護案内部材Ｋは可撓性を有し、伸縮ブーム５０の伸縮作動に応じて空間Ｓ内で整然と移動させることができる。なお、この保護案内部材Ｋの一端を先端ブーム５３の基端に固定してもよい。

上記のように構成された伸縮ブーム５０の作用について、図２から図３のように伸縮ブーム５０を収縮状態から伸長状態に作動させる場合について説明する。まず伸縮シリンダ６０への油圧供給を制御してこの伸縮シリンダ６０を伸長させる。すると、ピストンロッド６０ｂは基端ブーム５１に連結されていることから、シリンダチューブ６０ａ及びこれに連結される中間ブーム５２が基端ブーム５１に対して先端側（前方）に移動する。このとき、シリンダチューブ６０ａの先端に設けられた第１滑車６１がこれを掛け回す第１ワイヤ６２を前方に押し出し、この第１ワイヤ６２の一端側は基端ブーム５１に連結されて固設されていることから、第１ワイヤ６２の他端側が連結された先端ブーム５３が前方に引張られて移動する。なお滑車の原理により、基端ブーム５１を基準にした先端ブーム５３の前方への移動量は、伸縮シリンダ６０及びこれに連結された中間ブーム５２の前方への移動量の二倍になる。これにより、先端ブーム５３は中間ブーム５２より、中間ブーム５２は基端ブーム５１より、それぞれ前方に同じ長さ分突出して移動し、伸縮ブーム５０の伸長が行われる。

次に、図３から図２のように伸縮ブーム５０を伸長状態から収縮状態に作動させる場合における伸縮ブーム５０の作用について説明する。まず伸縮シリンダ６０への油圧供給を制御してこの伸縮シリンダ６０を収縮させる。伸縮シリンダ６０が収縮すると、ピストンロッド６０ｂは基端ブーム５１に連結されていることから、伸縮シリンダ６０のシリンダチューブ６０ａに連結された中間ブーム５２が後方に移動する。そして、伸縮シリンダ６０の後方に設けられた第２滑車６３がこれを掛け回す第２ワイヤ６４を後方に押し出し、この第２ワイヤ６４の一端側は基端ブーム５１に連結されて固設されていることから、第２ワイヤ６４の他端側が連結された先端ブーム５３が後方に引張られて移動する。これにより、先端ブーム５３及び中間ブーム５２は後方に移動して基端ブーム５１に格納され、伸縮ブーム５０の収縮が行われる。

上述したような伸縮ブーム５０の伸縮が行われるとき、保護案内部材Ｋは、その端部が基端ブーム５１及び先端ブーム５３に固設されたまま、これらの端部に挟まれた中間部が伸縮ブーム５０の伸縮に合わせてその形状を撓ませることで移動することができる。このため、保護案内部材Ｋは伸縮ブーム５０の伸縮時においても常に伸縮ブーム５０（空間Ｓ）の下側に位置して配設されたままである。

このように伸縮ブーム５０の伸縮が行われるとき、中間ブーム５２と連結されて先端ブーム５３内に位置するシリンダチューブ６０ａは先端ブーム５３に対して相対移動を行うが、このときにシリンダチューブ６０ａの先端側が先端ブーム５３内で上下左右に振れることなくスムーズに前後移動を行えるよう、先端ブーム５３の内側には伸縮シリンダ６０（シリンダチューブ６０ａ）の前後方向以外の動作を規制するシリンダ支持機構７０が設けられている。図４では、このシリンダ支持機構７０を備えた伸縮ブーム５０を先端側から見た正面図を示している。

先端ブーム５３は、中空柱状の形状を有して基端ブーム５１及び中間ブーム５２の内側に入れ子式に移動可能に取り付けられており、その内部に設けられた空間Ｓの中央には中間ブーム５２と連結されたシリンダチューブ６０ａを位置させている。このシリンダチューブ６０ａは円筒状の形状を有し、その先端には第１滑車６１とローラ６５とが１本の左右軸上に回転自在に左右一対に配設されている。また先端ブーム５３の内側面５３ｂには、それぞれ上下に所定の間隔を有して前後に延びるとともに内側方向に突出して左右一対に形成されたガイドリブ７１ａ，７１ｂからなるガイドレール７１が設けられており、このガイドレール７１におけるガイドリブ７１ａ，７１ｂに挟まれた内側面５３ｂの部分がスライドガイド７２を形成してシリンダ支持機構７０を構成する。

上記のような構成を有するシリンダチューブ６０ａ及び先端ブーム５３のシリンダ支持機構７０では、ローラ６５の外周転動面６５ａが上下２本のガイドリブ７１ａ，７１ｂに挟持されるとともに、ローラ６５の外側面６５ｂがスライドガイド７２に近接対向して位置することで伸縮シリンダ６０の先端ブーム５３内（シリンダ支持機構７０）での上下左右方向の支持が行われる。そして、このローラ６５がガイドレール７１に案内されることにより、シリンダチューブ６０ａが伸縮シリンダ６０の伸縮に応じて先端ブーム５３内を前後にスライド移動する。なお、本実施例では伸縮シリンダ６０のガイド手段としてローラ６５を使用しているが、ガイド手段をスライダとして、これをガイドリブ７１ａ，７１ｂに挟持させてスライド移動させる構成にしてもよい。

また、空間Ｓ内において、伸縮シリンダ６０と先端ブーム５３の底面内側５３ｃとの間には下部空間ＳＳが設けられており、ここには保護案内部材Ｋが配設される。この保護案内部材Ｋは伸縮ブーム５０の伸縮時においても常に底面内側５３ｃと接して位置するので、伸縮シリンダ６０が伸縮することによるシリンダチューブ６０ａの前後移動が行われても、保護案内部材Ｋと干渉することはない。

このように本発明では、シリンダチューブ６０ａの先端を先端ブーム５３の左右内側面５３ｂで支持することで安定したシリンダチューブ６０ａの前後移動を行えるようにようにするとともに、このシリンダチューブ６０ａと先端ブーム５３の底面内側５３ｃとの間に設けられた下部空間ＳＳに保護案内部材Ｋを配置させることで、シリンダチューブ６０ａをブーム内上下で支持する従来の構成において困難であった保護案内部材Ｋの配設場所確保を、単純な構成で実現する。これにより本発明では先端ブームの断面積を少なく抑えることができるので、先端ブームの軽量化によるコスト削減を可能にするとともに、作業車の車体にかかるモーメントも軽減することができる。さらに、ガイドリブ７１ａ，７１ｂがブーム側面における補強板としての役目も果たすことで、先端ブームの構造強化という効果も得られる。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。例えば、保護案内部材Ｋを左右の第１滑車６１間に配設することで、ブーム断面面積をより小さくすることも可能である。

本発明に係る作業車の例として高所作業車の側面図である。 本発明に係る伸縮ブームの側面図であり、ブーム収縮状態を示している。 本発明に係る伸縮ブームの側面図であり、ブーム伸長状態を示している。 本発明に係る伸縮ブームの正面図である。

符号の説明

Ｓ 空間（中空空間）
ＳＳ 下部空間
Ｋ 保護案内部材
Ｍ シーブ機構
Ｍ１ 伸長機構
Ｍ２ 収縮機構
１ 高所作業車
４０ 作業台
５０ 伸縮ブーム
５１ 基端ブーム
５１ａ 第１ワイヤ接合部
５１ｂ 第２ワイヤ接合部
５１ｃ ロッド支軸
５２ 中間ブーム
５２ａ チューブ支軸
５３ 先端ブーム
５３ａ 共通ワイヤ接合部
５３ｂ 内側面
５３ｃ 底面内側
６０ 伸縮シリンダ
６０ａ シリンダチューブ
６０ｂ ピストンロッド
６１ 第１滑車（シーブ）
６２ 第１ワイヤ（ワイヤ）
６３ 第２滑車
６４ 第２ワイヤ
６５ ローラ（ガイド手段）
６５ａ 外周転動面
６５ｂ 外側面
７０ シリンダ支持機構
７１ ガイドレール
７１ａ 上ガイドリブ
７１ｂ 下ガイドリブ
７２ スライドガイド

Claims (4)

1. 基端ブームと、前記基端ブームに伸縮動自在に挿入された中間ブームと、前記中間ブーム内に伸縮動自在に挿入された先端ブームとが入れ子式に配設されて構成され、前記先端ブーム内に突出入自在に設けられて前記基端ブームに対して前記中間ブームを伸縮動させる伸縮シリンダを備えた伸縮ブームであって、
   前記先端ブームは、基端側が開口して前後に延びる中空空間を有して中空柱状に形成され、前記中空空間を形成する左右の内側面にそれぞれ上下に所定の間隔を有して前後に延びるとともに内側方向に突出して形成された２本のガイドリブからなる左右一対のガイドレールを有し、
   前記伸縮シリンダは、シリンダチューブと、前記シリンダチューブに対して軸方向に相対移動自在なピストンロッドとを有し、前記シリンダチューブおよび前記ピストンロッドの一方が前記基端ブームに他方が前記中間ブームに連結され、前記シリンダチューブと前記ピストンロッドにおける前記中間ブームに連結された方には左右一対のガイド手段が設けられており、
   前記ガイド手段を前記ガイドレールに挟持させて前記伸縮シリンダが前記先端ブームに上下左右方向に支持され、前記伸縮シリンダの伸縮に応じて、前記ガイド手段が前記ガイドレールに案内されて前記先端ブーム内を前後に移動することを特徴とする伸縮ブーム。
2. 前記基端ブームに一端が連結されるとともに前記先端ブームに他端が連結され、前記中間ブームもしくは前記伸縮シリンダの前記シリンダチューブと前記ピストンロッドにおける前記中間ブームに連結された方に回転自在に設けられたシーブに掛け回されてなるワイヤを備えて構成される請求項１に記載の伸縮ブーム。
3. 前記ガイド手段は前記伸縮シリンダの中心軸に直交する軸上に回転自在に設けられるとともに前記左右一対のガイドレールにそれぞれ挟持される左右一対のローラまたはスライダを備え、前記シーブは前記ローラまたはスライダと同軸上で回転自在に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の伸縮ブーム。
4. 前記伸縮ブームは、前記基端ブーム、前記中間ブーム及び前記先端ブームの内部空間内を通って前後に延びるライン状部材を有し、前記ライン状部材は屈曲自在な構成を有する保護案内部材により保護されており、前記保護案内部材は一端部が前記基端ブームに固定され他端部が前記先端ブームに固定され、
   前記保護案内部材は、前記先端ブームの前記中空空間内において、前記伸縮シリンダより下側の空間内を前後に延びて配設されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の伸縮ブーム。

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