JP4810125B2 - ブーム作業機 - Google Patents

Description

本発明は、ブームの先端部に作業装置を備えて構成されるブーム作業機に関し、更に詳しくは、作業装置がブームの先端部に装着された連結金具を介してブームの先端部に連結されている構成のブーム作業機に関する。

ブームの先端部に作業装置を備えて構成されるブーム作業機としては、例えばブームの先端部に作業者搭乗用の作業台を備えた高所作業装置や、ブームの先端部に懸吊装置を備えたクレーン装置などが知られている。これらブーム作業機において作業装置は、ブームの先端部に装着された連結金具を介してブームの先端部に取り付けられており、作業装置の重量や作業装置に作用する下方負荷等によりブームの先端部に作用する下方荷重（以下、ブーム先端部荷重と称する）及びこの荷重によって生じるモーメントは、その連結金具を介してブームに伝達されることになる。

連結金具のブームの先端部への取り付けは、従来、連結金具に形成された挿入部をブームの先端開口部に挿入したうえで、その連結金具の挿入部とブームの先端部とをブームの左右両側部に取り付けたボルトによって締結することで行われていた（例えば、下記の特許文献参照）。このためブーム先端部荷重及びこれによって生じるモーメントはボルトを介して連結金具からブームに伝達されることになり、比較的多数のボルトをブームの先端部に設ける必要があった。
実開平５−６４１８６号公報 特開平１０−３３８４８４号公報

しかしながら、上記従来の構成では、連結金具及びブームの先端部及び連結金具に多数のボルト穴が穿設する必要があり、連結部材及びブームの加工に多くの工数を要していた。また、多数のボルトによって連結部材をブームに組み付ける必要があるため組み立て工程においても多くの工数を要し、コスト高となっていた。

本発明に係るブーム作業機はこのような問題に鑑みてなされたものであり、連結部材及びブームの加工工程及び連結部材のブームへの組み付け工程を簡易化することができ、製造コストの低減を図ることが可能な構成のブーム作業機を提供することを目的としている。

本発明に係るブーム作業機は、ブームの先端部に作業装置(例えば、実施形態における作業台５０)を備えて構成されるブーム作業機(例えば、実施形態における高所作業装置２)において、作業装置はブームの先端部に装着された連結金具を介してブームの先端部に連結されており、連結金具は、ブームの先端開口部に挿入された挿入部及びブームの先端開口部における端面の下部と接触する下部接触部(例えば、実施形態における鍔部４３)を有し、連結金具の挿入部とブームの先端部とはブームの左右方向に延びた結合部材によって枢結されている。なお、このブーム作業機においては、連結金具の挿入部（例えば、実施形態における挿入部４１の上部４１ａ）の上面における上記結合部材よりもブームの基端側の位置において、ブームの先端開口部の内壁上部と接触可能な上部接触部(例えば、実施形態における左右の前方接触部４７ａ及び左右の後方接触部４７ｂ)を有していることが好ましい。

本発明に係るブーム作業機では、ブームの先端部に作業装置を連結する連結金具が、ブームの先端開口部に挿入された挿入部のほか、ブームの先端開口部における端面の下部と接触する下部接触部を有しており、連結金具に作用するブーム先端部荷重（作業装置の重量や作業装置に作用する下方負荷等によりブームの先端部に作用する下方荷重）及びこれによって生じるモーメントが、結合部材から受ける反力と、連結金具に設けられた下部接触部がブームの先端開口部における端面の下部から受ける反力とによって支持される。このような構成では、従来のブームと連結金具とが多数のボルトによって締結されていた構成において連結金具がボルトから受けていた反力の大部分は、下部接触部がブームの先端開口部における端面の下部から受ける反力によって置き換えられることとなるので、従来のように連結部材とブームの先端部とを多数のボルトによって締結する必要がない。このため本発明によれば、ボルト穴を穿設する工程を従来よりも少なくすることができ、ブームの加工工程を簡易化することができるともに、連結金具とブームの先端部とは、ブームの左右側部の２箇所においてこれらを結合するだけでよいことから、連結金具のブームの先端部への組み付けも容易であり、従来に比して製造コストを大きく低減することが可能である。

また、連結金具の挿入部の上面における結合部材よりもブームの基端側の位置において、ブームの先端開口部の内壁上部と接触可能な上部接触部を有しているのであれば、連結金具に作用する上記モーメントを、上記接触部がブームの先端開口部の内壁上部から受ける反力によっても支持することができるので、ブームの先端部が座屈変形するおそれを小さくすることができ、ブームの軽量化及び強度アップを図ることが可能である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図２は本発明のブーム作業機の一実施形態を備えた高所作業車１を示している。この高所作業車１は、走行体（クローラ走行体）１０の上部に旋回体２０を有し、旋回体２０の上部にはフートピン２３を介してブーム（伸縮ブーム）３０が起伏自在に取り付けられている。ブーム３０の先端部には作業台５０が設けられており、作業台５０にはオペレータ（作業者）ＯＰが搭乗できるようになっている。なお、この高所作業車１では、ブーム３０及び作業台５０からなる高所作業装置２が本発明の一実施形態に係るブーム作業機に相当する。

旋回体２０は旋回体２０の内部に設けられた旋回モータ（油圧モータ）２１を回転作動させることにより走行体１０に対して水平面内３６０度の範囲で旋回動させることができ、ブーム３０は旋回体２０との間に設けられた起伏シリンダ（油圧シリンダ）２２を伸縮作動させることにより旋回体２０に対して起伏動させることができる。ブーム３０は基端ブーム３０ａ、中間ブーム３０ｂ及び先端ブーム３０ｃが入れ子式に構成されており、ブーム３０の内部に設けられた伸縮シリンダ（油圧シリンダ）３１を伸縮作動させることにより長手方向に伸縮動させることができる。

ブーム３０の先端部には垂直ポスト３２が設けられており、作業台５０はこの垂直ポスト３２に対して回動自在に取り付けられている。作業台５０は垂直ポスト３２の近傍位置に設けられた首振りモータ（油圧モータ）５１を回転作動させることにより垂直ポスト３２に対して水平面内で首振り動させることができる。なお、垂直ポスト３２は図示しない平衡装置により常時垂直姿勢に保持されるため、結果として作業台５０の床面は常に水平姿勢が保たれる。

作業台５０には上部操作装置５２が設けられており、ここにはブーム３０の起伏、伸縮旋回操作と作業台５０の首振り操作とを行うレバー類（図示せず）が設けられている。このためオペレータＯＰは、上部操作装置５２からブーム３０を起伏、伸縮、旋回させる操作及び作業台５０を垂直ポスト３２まわりに首振り作動させる操作を行うことにより、自身の乗った作業台５０を自在に移動させて、所望の位置で高所作業を行うことが可能である。

走行体１０は、フレーム１１の左右両側にクローラ走行装置１２を一基ずつ備えている。各クローラ走行装置１２はフレーム１１の後部に取り付けられた起動輪１２ａと、フレーム１１の前部に取り付けられた遊動輪１２ｂと、これら起動輪１２ａ及び遊動輪１２ｂに巻き掛けられたクローラベルト１２ｃとを有して構成されている。左右のクローラ走行装置１２の各起動輪１２ａはそれぞれフレーム１１に取り付けられた走行モータ（油圧モータ）１３により図示しないスプロケットを回転させて駆動することが可能であり、左右の走行モータ１３は上部操作装置５２に備えられたレバー類（図示せず）を操作することにより所望に回転・停止動作を行わせることができる。

このような構成の高所作業車１において、ブーム３０の先端部に備えられた作業台５０は、図１、図３及び図４に示すように、ブーム３０の先端部に装着された連結金具４０を介してブーム３０の先端部に連結されている。図示のように、連結金具４０は、ブーム３０（先端ブーム３０ｃ）の先端開口部３０ｄに挿入される挿入部４１と、ブーム３０の外方に延びた垂直ポスト支持部４２と、挿入部４１と垂直ポスト支持部４２との中間部に位置した枠状の鍔部４３とを有して構成されている。挿入部４１と垂直ポスト支持部４２とは一体形成部品であり、挿入部４１と垂直ポスト支持部４２との間に鍔部４３が溶接等によって取り付けられている。連結金具４０の挿入部４１は左右方向に延びて設けられた上部４１ａ及びこの上部４１ａの左右端部から下方に延びて設けられた左右の側部４１ｂを有しており、各側部４１ｂの中央部には円孔部４４が設けられている。垂直ポスト支持部４２は左右の対向する２つの板状部４２ａを有し、各垂直ポスト支持部４２の先端部に形成されたピン支持部４２ｂには、垂直ポスト３２の下部を横方向に貫通して設けられる垂直ポスト支持ピンＰ（図３参照）の両端部が取り付けられる。

連結金具４０をブーム３０に取り付けるには、先ず、連結金具４０の挿入部４１をブーム３０の（先端ブーム３０ｃの）先端開口部３０ｄに挿入する。これにより連結金具４０の挿入部４１の左右側方に設けられた円孔部４４が先端ブーム３０ｃの左右側方に設けられた円孔３３に一致したら、円柱状の結合部材４５を円孔３３及び円孔部４４の双方を貫通するように（すなわちブーム３０の左右方向に延びた状態で）挿着し、結合部材４５に設けられた螺子取り付け穴４５ａから２本のボルトＢを取り付ける。これら２本のボルトＢの端部は、挿入部４１の内方に位置して設けられたプレート部材４６の２つの螺子穴４６ａにそれぞれ捻じ込まれる。なお、このプレート部材４６は左右の結合部材４５それぞれに対応して計２つ設けられる（図１においては図示スペースの関係上、結合部材４５、ボルトＢ及びプレート部材４６は片側のみ図示している）。これにより連結金具４０の挿入部４１とブーム３０の先端部とは、ブーム３０の左右方向に延びた２つの結合部材４５によって枢結された状態となる。

このようにして連結金具４０がブーム３０の先端部に取り付けられた状態では、連結金具４０の鍔部４３は少なくともブーム３０の（先端ブーム３０ｃの）先端開口部３０ｄにおける端面の下部３０ｅ（図１参照）と接触し、また連結金具４０の上面部４１は、その上部四隅に設けられた４つの上部接触部（左右の前方接触部４７ａ及び左右の後方接触部４７ｂ）を介して、ブーム３０の先端開口部３０ｄの内壁上部３０ｆに下方から接触し得るようになっている。ここで、図３に示すように、上記４つの上部接触部のうち、左右の前方接触部４７ａは、連結金具４０の挿入部４１（上部４１ａ）の上面における結合部材４５よりもブーム３０の先端側の位置（図３では紙面左方）に設けられており、左右の後方接触部４７ｂは、連結金具４０の挿入部４１の上面における結合部材４５よりもブーム３０の基端側の位置（図３では紙面右方）に設けられている。

このような構成の高所作業装置２において、作業台５０の重量や作業台５０に作用する下方負荷等による下方荷重（以下、ブーム先端部荷重と称する）Ｗがブーム３０の先端部（垂直ポスト支持ピンＰ）に作用した場合（図５参照）、この荷重Ｗ及びこの荷重Ｗによって結合部材４５回りに作用するモーメントはＷ×Ｌ１（＝Ｍとする）と表すことができ（距離Ｌ１は結合部材４５の中心Ｏから荷重Ｗの作用線までの距離であり、ブーム３０の起伏角度θによって変動する値である）、これら荷重Ｗ及びモーメントＭを支持する反力として、図５に示すように、挿入部４１に形成された円孔部４４が結合部材４５から受ける反力Ｓ１（荷重Ｗと平行な方向に作用）及びＳ２（Ｓ１と直交する方向に作用）と、鍔部４３がブーム３０の先端開口部３０ｄにおける端面の下部３０ｅから受ける反力Ｒ１と、左右の後方接触部４７ｂがブーム３０の先端開口部３０ｄの内壁上部３０ｆから受ける反力Ｒ２とが生じる。ここで反力Ｒ１及びＲ２それぞれの大きさは、Ｍ＝Ｒ１×Ｌ２＋Ｒ２×Ｌ３（Ｌ２は結合部材４５の中心Ｏから反力Ｒ１の作用線までの距離であり、Ｌ３は結合部材４５の中心Ｏから反力Ｒ２の作用線までの距離）を満たすように決定され、反力Ｓ１及びＳ２の大きさはブーム先端部荷重Ｗ、両反力Ｒ１，Ｒ２及びブーム３０の起伏角度θによって決定される。

このように本実施形態に係る高所作業装置２では、ブーム３０の先端部に作業台４０を連結する連結金具４０が、ブーム３０の（先端ブーム３０ｃの）先端開口部３０ｄに挿入された挿入部４１のほか、ブーム３０の先端開口部３０ｄにおける端面の下部３０ｅと接触する鍔部４３を有しており、連結金具４０に作用するブーム先端部荷重Ｗ及びこれによって生じるモーメントＭが、結合部材４５から円孔部４４が受ける反力Ｓ１，Ｓ２と、連結金具４０の鍔部４３がブーム３０の先端開口部３０ｄにおける端面の下部３０ｅから受ける反力Ｒ１と、連結金具４０の挿入部４１の上面における結合部材４５よりもブーム３０の基端側の位置に設けられた左右の後方接触部４７ｂがブーム３０の先端開口部３０ｄの内壁上部３０ｆから受ける反力Ｒ２とによって支持される。このような構成では、従来のブームと連結金具とが多数のボルトによって締結されていた構成において連結金具がボルトから受けていた反力の大部分は、鍔部４３がブーム３０の先端開口部３０ｄにおける端面の下部３０ｄから受ける反力Ｒ１によって置き換えられることとなるので、従来のように連結部材とブームの先端部とを多数のボルトによって締結する必要がない。従って、ボルト穴を穿設する工程を従来よりも少なくすることができ、ブーム３０の加工工程を簡易化することができるとともに、連結金具４０とブーム３０の先端部とは、ブーム３０の左右側部の２箇所においてこれらを結合するだけでよいことから、連結金具４０のブーム３０への組み付けも容易であり、従来に比して製造コストを大きく低減することが可能である。

なお、上記実施形態では、連結金具４０はその上面（上部４１ａの上面）に設けられた上部接触部（左右の前方接触部４７ａ及び左右の後方接触部４７ｂ）を介してブーム３０の先端開口部３０ｄの内壁上部３０ｆに下方から接触し得るようになっていたが、連結金具４０は必ずしもその上面においてブーム３０の先端開口部３０ｄの内壁上部３０ｆと接触し得るようになっていなければならないわけではない。この場合には、連結金具４０に作用するブーム先端部荷重Ｗ及びこれによって結合部材４５回りに生じるモーメントＭは、挿入部４１の円孔４４が結合部材４５から受ける反力Ｓ１，Ｓ２と連結金具４０の鍔部４３がブーム３０の先端開口部３０ｄにおける端面の下部３０ｅから受ける反力Ｒ１とのみによって支持されることになる（反力Ｒ１はＲ１＝Ｍ／Ｌ２を満たすように決定される）。しかし、上述の実施形態のように、連結金具４０がその上面に設けられた上部接触部（左右の前方接触部４７ａ及び左右の後方接触部４７ｂ）を介してブーム３０の先端部開口部の内壁上部３０ｆと接触し得る構成になっているのであれば、連結金具４０に作用するモーメントＭの全てが反力Ｒ１によって支持される場合よりも、ブーム３０の先端開口部における端面の下部３０ｅに作用する力を小さくすることができるので、ブーム３０の先端部が座屈変形するおそれを小さくすることができ、ブーム３０の軽量化及び強度アップを図ることが可能である（本実施形態の場合、反力Ｓ１は反力Ｒ２の大きさに見合った分だけ増大するが、距離Ｌ３を大きくすることによってその増分を小さくすることが可能である）。

また、図３にも示すように、上述の実施形態では、先端ブーム３０ｃの先端開口部３０ｄにおける端面は先端ブーム３０ｃの延びる方向に対してほぼ垂直となるように形成されており、従って連結金具４０の鍔部４３と先端開口部３０ｄにおける端面の下部３０ｅとの接触部に作用する力（図５における反力Ｒ１）は先端ブーム３０ｃの延びる方向とほぼ一致するようになっていたが、図６に示すように、先端開口部３０ｄにおける端面がブーム３０の水平姿勢においてやや上を向くように形成し、連結金具４０の鍔部４３と先端開口部３０ｄにおける端面の下部３０ｅとの接触部に作用する力が先端ブーム３０ｃの延びる方向と一致しないようにしてもよい。このような構成とすることにより、先端ブーム３０ｃの先端開口部３０ｄにおける端面の下部３０ｅに作用する力（接触面圧）を小さくすることができ、ブーム３０の先端部が座屈する危険性を小さくすることができる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施形態では、ブーム３０と連結金具４０とは先端ブーム３０の左右両側部に１つずつ設けられた結合部材によって結合される構成であったが、ブーム３０と連結金具４０とは、先端ブーム３０の左右を貫通する１つの結合部材によって結合されていてもよい。また、上述の実施形態では、本発明に係るブーム作業機がブームの先端部に作業台を備えて構成される高所作業装置として説明されていたが、これは一例であり、ブームの先端部に懸吊装置を備えて構成されるクレーン装置等であってもよい。

本発明の一実施形態に係るブーム作業機を備えた高所作業車におけるブームと連結金具との結合状態を示す分解斜視図である。 上記高所作業車の側面図である。 上記高所作業車におけるブームの先端部の拡大側面図である。 図３における矢視IV−IVから見たブーム及び連結金具の断面図である。 連結金具にブーム先端部荷重が作用している状態における反力の作用図である。 ブームの先端開口部における端面がブームの水平姿勢においてやや上を向くように形成するようにした例を示すブームの先端部の拡大側面図である。

符号の説明

１ 高所作業車
２ 高所作業装置（ブーム作業機）
３０ ブーム
３０ｄ ブームの先端開口部
３０ｅ ブームの先端開口部における端面の下部
３０ｆ ブームの先端開口部の内壁上部
４０ 連結金具
４１ 挿入部
４１ａ 挿入部の上部
４２ 垂直ポスト支持部
４３ 鍔部（下部接触部）
４５ 結合部材
４７ａ 前方接触部（上部接触部）
４７ｂ 後方接触部（上部接触部）
５０ 作業台（作業装置）
Ｂ ボルト

Claims (2)

1. ブームの先端部に作業装置を備えて構成されるブーム作業機において、
   前記作業装置は前記ブームの先端部に装着された連結金具を介して前記ブームの先端部に連結されており、
   前記連結金具は、前記ブームの先端開口部に挿入された挿入部及び前記ブームの先端開口部における端面の下部と接触する下部接触部を有し、
   前記連結金具の前記挿入部と前記ブームの先端部とは前記ブームの左右方向に延びた結合部材によって枢結されていることを特徴とするブーム作業機。
2. 前記連結金具の前記挿入部の上面における前記結合部材よりも前記ブームの基端側の位置において、前記ブームの前記先端開口部の内壁上部と接触可能な上部接触部を有したことを特徴とする請求項１記載のブーム作業機。

Images