JP5442594B2

JP5442594B2 - 旋回式作業機械

Info

Publication number: JP5442594B2
Application number: JP2010292909A
Authority: JP
Inventors: 健太郎白石
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: JP2012140775A

Description

本発明は、作業機を備えた旋回体が走行体に対して旋回可能に支持された旋回式作業機械に関する。

ブーム、アームおよび破砕機やバケット等を有するフロント作業機を備え、旋回体が走行体に旋回可能に支持された旋回式作業機械においては、旋回体が旋回した角度により転倒モーメントが変化する。特に、旋回体が走行体の長手方向に対して９０度または２７０度旋回した状態では転倒しやすい。このため、旋回式作業機械においては、通常、旋回体の旋回角度を検出して所定の旋回角度に達した時点で警告を報知するようにしている。

旋回角度の検出機構として、走行体に、螺旋状の反射板をボルト等の締結部材により取り付け、反射板の直上に距離センサを配置して、旋回体の旋回角度に対応して変化する反射板と距離センサとの距離に基づいて走行体に対する旋回体の旋回角度を演算する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。上記先行文献には明確に記載されていないが、走行体と旋回体との間に旋回輪が装着され、走行体に旋回輪が旋回可能に支持されている。この場合、構造の簡素化を図って、走行体と旋回輪とを固定するボルトにより反射板を共締めする構造が知られている。

特開２００８−２１４９９７号公報

ボルトにより旋回輪が固定される走行体の軸受支承面には、面粗さによる凹凸がある。このため、構造の簡素化を図って走行体に反射板を共締めする構造にすると、ボルト締付力のばらつきが大きくなり、その結果、締付後のへたり等によってボルト締付力が低下する可能性が高くなる。

この発明の旋回式作業機械は、走行体と、旋回輪を介して走行体上に旋回可能に設置された旋回体と、旋回体側に固定される旋回角検出センサと、走行体側に固定され、旋回角検出センサと協働して旋回角検出センサから旋回角を示すための信号を出力させる旋回範囲規制板と、旋回輪を走行体に固定する第１の固定ボルトと、旋回輪を走行体に固定するボルトであって、その頭部に螺旋部を有する第２の固定ボルトと、第２の固定ボルトの螺旋部に螺着され、旋回範囲規制板を第２の固定ボルトの頭部に固定する螺着部材とを備えることを特徴とする。

この発明の旋回式作業機械によれば、旋回範囲規制板を第２の固定ボルトの頭部に設けられた螺旋部に螺着される螺着部材により固定するので、ボルト締付力のばらつきを小さくすることができ、その結果、締付後のへたり等によるボルト締付力の低下を小さくすることができる。

本発明の旋回式作業機械の一実施の形態を示す側面図。図１に図示された旋回式作業機械のフロント作業機を傾斜した状態の側面図。図１におけるＡ部の一部を断面とした拡大図。図３に図示された旋回範囲規制板の取付構造を示す拡大断面図。図３におけるＶ−Ｖ線側からみた平面図。

以下、本発明の旋回式作業機械の一実施の形態を図面と共に説明する。
図１は、旋回式作業機械１のフロント作業機（以下、「フロント」と称する）を、ほぼ垂直に立てた状態の側面図である。
旋回式作業機械１は、走行体２、旋回体３、旋回輪４およびフロント５を備えている。
無限軌道式の走行体２は、詳細構造は後述するが、旋回輪４を介して旋回体３を旋回可能に支持している。旋回体３は、下部に基部となる旋回フレーム１１を有する。旋回フレーム１１の前部には運転室１２が設けられ、また、旋回フレーム１１の中央にはフロント５が、旋回フレーム１１の後部にはカウンタウエイト１３が設置されている。

フロント５は、ブーム１６、基部がブーム１６の先端に取り付けられた中間アーム１７、中間アーム１７の先端に基部が取り付けられたアーム１８およびアーム１８の先端に取り付けられた、例えば、破砕機等の作業機１９を備えている。ブーム１６は油圧シリンダ２１により、中間アーム１７は油圧シリンダ２２により、アーム１８は油圧シリンダ２３により、作業機１９は油圧シリンダ２４により、それぞれ、揺動される。
フロント５は、通常、ロングフロントといわれるもので、旋回フレーム１１に取り付けられたブーム１６の基部から作業機１９の揺動支軸が取り付けられたアーム１８の先端までが、例えば、１５ｍ程度以上の長さを有する。

図２は、フロント５を傾斜させた状態の側面図である。油圧シリンダ２１〜２４を伸縮することによりフロント５を傾斜させて作業を行う場合、図２に図示されるように、フロント５の先端側に位置する作業機１９は、旋回体３および走行体２から離れた場所に位置する。特に、フロントの長さが長いロングフロントでは、走行体２の中心から作業機１９までの水平方向の長さが大変長くなる。
このようなフロント５を備えた旋回式作業機械１では、走行体２に対して旋回体３が旋回され、走行体２の前後方向に対して９０度および２７０度旋回した状態では、最も転倒し易い姿勢となる。そこで、平面視で、走行体２の前後方向の中心線に対して、旋回体が所定角度以上旋回すると、警告を行うようにしている。このため、旋回式作業機械１は、旋回体３の旋回角度が限界に達したことを検出する検出装置を備えている。
以下、このような検出装置の構造について説明する。

図３は、図１において二点鎖線で囲んだＡ部を拡大した一部断面図である。
走行体２と旋回体３との間には、走行体２と旋回体３とを旋回可能に連結する旋回輪４が装着されている。
旋回輪４は、アウタレース４１と、インナレース４２と、アウタレース４１とインナレース４２との間に介装されたボール４３とを備えている。
アウタレース４１には複数のねじ穴が設けられており、各ねじ穴に噛合されるねじ部を有する外筒固定用ボルト５１により旋回体３の旋回フレーム１１に固定されている。

インナレース４２の内周側には、インターナルギア４２ａが設けられている。インターナルギア４２ａには、旋回体３の旋回フレーム１１に固定された旋回用モータ３１の回転軸に設けられたピニオンギア３１ａが噛合している。

走行体２の旋回輪４に対応する部分には、筒状部２ａが形成されており、筒状部２ａの上端部には、外側に突き出したフランジ部２ａ１が形成されている。インナレース４２は、複数の第１内筒固定用ボルト５２により、走行体２のフランジ部２ａ１に固定されている。
また、インナレース４２は、複数の第２内筒固定用ボルト５３により走行体２のフランジ部２ａ１に固定されている。第１および第２内筒固定用ボルト５２、５３はワッシャ付きボルトである。この場合、ワッシャはボルトとは別部材としてもよい。

第２内筒固定用ボルト５３の頭部５３ａの長さは第１内筒固定用ボルト５２の頭部の長さの２倍程度もしくはそれ以上大きい。
旋回輪４の下方には、旋回範囲規制板３２が配置されている。旋回範囲規制板３２は、規制板固定用ボルト５４により、第２内筒固定用ボルト５３の頭部５３ａの上面に固定されている。

図４は、旋回範囲規制板３２の固定構造を示す拡大断面図である。
第２内筒固定用ボルト５３の頭部５３ａには、雌ねじ部（螺旋部）５３ａ１が設けられている。旋回範囲規制板３２は、第２内筒固定用ボルト５３の雌ねじ部５３ａ１に締結された規制板固定用ボルト５４により、第２内筒固定用ボルト５３の頭部５３ａの上面に圧接されて固定されている。第２内筒固定用ボルト５３のねじ部は、例えば、Ｍ３０〜４０程度であり、第２内筒固定用ボルト５３の頭部５３ａに設けられた雌ねじ部５３ａ１、換言すれば、規制板固定用ボルト５４のねじ部は、例えば、Ｍ８〜１６程度である。また、第２内筒固定用ボルト５３の雌ねじ部５３ａ１の深さは、頭部５３ａの長さの１／２程度もしくはそれ以下とされている。これにより、第２内筒固定用ボルト５３の強度が確保される。

図５は、図３におけるＶ−Ｖ線側からみた平面図である。但し、図５においては、外筒固定用ボルト５１は図示を省略されている。また、図５において、旋回用モータ３１は図３と異なる位置に配置されているが、図３は、説明の都合上、図面の範囲内に配置したものである。旋回用モータ３１は、図５に図示されるように、旋回体３の適所に配置することができる。
旋回範囲規制板３２は、所定幅を有する扇形状の板状部材である。旋回範囲規制板３２の両端部は、平面視で、走行体２の前後方向の中心線Ｆ−Ｆに対し、θ₁およびθ₂が、それぞれ、３５〜４５度程度となる位置に設定されている。第１内筒固定用ボルト５２は、インナレース４２に対応する全周において、インナレース４２を走行体２のフランジ部２ａ１に締結している。第２内筒固定用ボルト５３は、旋回範囲規制板３２に対応して、複数箇所、図５では３箇所において、インナレース４２を走行体２のフランジ部２ａ１に締結している。３個の第２内筒固定用ボルト５３の雌ねじ部５３ａ１には、それぞれ、旋回範囲規制板３２締結する規制板固定用ボルト５４が噛合している。
第２内筒固定用ボルト５３は第１内筒固定用ボルト５２よりも大きいピッチで配列され、各第２内筒固定用ボルト５３間には、第１内筒固定用ボルト５２が、２個ずつ配列されている。

旋回範囲規制板３２を、図４および図５に図示された状態に組み付けるには、下記の手順により行う。先ず、第１および第２内筒固定用ボルト５２、５３により、旋回輪４のインナレース４２を走行体２の筒状部２ａのフランジ部２ａ１に固定する。この場合、各内筒固定用ボルト５２、５３とフランジ部２ａ１との間に介在される部材は無く、直接、第１および第２内筒固定用ボルト５２、５３によりフランジ部２ａ１を締結する。すなわち、第１および第２内筒固定用ボルト５２、５３の頭部が、ワッシャを介して、直接、フランジ部２ａ１の外表面に圧接される。この場合、旋回輪４の締付トルクはトルクレンチを用いて管理する。次に、規制板固定用ボルト５４を、旋回範囲規制板３２を介在させた状態で第２内筒固定用ボルト５３の雌ねじ部５３ａ１に締結し、旋回範囲規制板３２を固定する。

このように、第１および第２内筒固定用ボルト５２、５３により、旋回輪４のインナレース４２を、直接、走行体２の筒状部２ａのフランジ部２ａ１に固定するので、締付トルクの管理が容易である。また、走行体２のフランジ部２ａ１と旋回範囲規制板３２とを共締めする構造ではないので、締付後における、へたりによる締付力の低下を小さくすることができる。

図３を参照して、旋回範囲規制板３２の直上には、旋回範囲規制板３２の端部位置を検出する検出器３３が配置されている。検出器３３は、旋回範囲規制板３２の反射光の有無を検出する反射型フォトセンサ、あるいは旋回範囲規制板３２との間の容量変化を検出する近接センサ等を用いることができる。検出器３３は、旋回体３の旋回フレーム１１に設けられた台座６１に、締結部材６３により取り付けられたブラケット６２に固定されている。検出器３３は、図示はしないが、リード線により検出回路および制御装置を介して報知装置に接続されている。

検出器３３と旋回範囲規制板３２とは、所定の間隔に設定する必要がある。本実施形態では、旋回範囲規制板３２を走行体２のフランジ部２ａ１に固定する際、旋回範囲規制板３２のみを、３個の規制板固定用ボルト５４により行うので、締付トルクを小さくすることができ、旋回範囲規制板３２の取り付け作業が能率的になる。

旋回用モータ３１のピニオンギア３１ａのピニオンギア３１ａが回転すると、旋回用モータ３１の回転トルクがインナレース４２のインターナルギア４２ａに作用する。インナレース４２は、第１および第２内筒固定用ボルト５２、５３により走行体２のフランジ部２ａ１に固定されているため、旋回用モータ３１のピニオンギア３１ａには、旋回用モータ３１の回転トルクの反力が作用する。
旋回フレーム１１には、外筒固定用ボルト５１によりアウタレース４１が固定されており、アウタレース４１は、ボール４３によりインナレース４２に回転可能に支持されている。
従って、アウタレース４１と共に旋回フレーム１１が、すなわち、旋回体３がインナレース４２の周囲を旋回する。
旋回体３の旋回により、検出器３３が旋回範囲規制板３２の端部の位置に達すると、検出信号が発生し、検出回路に送出され、制御装置および報知装置により旋回角度の限界に達したことが報知される。

以上説明した通り、本実施形態の旋回式作業機械によれば、下記の効果を奏する。
（１）走行体２の筒状部２ａのフランジ部２ａ１に旋回輪４のインナレース４２を固定する際、第１および第２内筒固定用ボルト５２、５３を、他の部材を介在すること無く、直接、フランジ部２ａ１に締め付ける。このため、締付時の締付トルクの管理が容易となる。
また、締付後における、へたりによる締付力の低下を小さくすることができる。
（２）旋回範囲規制板３２を走行体２のフランジ部２ａ１に固定する際、旋回範囲規制板３２のみを、複数の規制板固定用ボルト５４により行うので、締付トルクを小さくすることができ、旋回範囲規制板３２の取り付け作業が能率的になる。

（３）規制板固定用ボルト５４は、第２内筒固定用ボルト５３の頭部５３ａに形成された雌ねじ部５３ａ１に締結されるので、構造が簡単となる。
（４）第２内筒固定用ボルト５３の頭部５３ａに設けられる雌ねじ部５３ａ１は、深さが頭部５３ａの長さの１／２以下であるので、第２内筒固定用ボルト５３の強度を確保することができる。
（５）第２内筒固定用ボルト５３の頭部５３ａの長さを、第１内筒固定用ボルト５２の頭部の長さよりも大きくし、旋回範囲規制板３２を第２内筒固定用ボルト５３の頭部５３ａの上面に取り付けたので、旋回範囲規制板３２が第１内筒固定用ボルト５２の頭部に当接することがなく、締結作業が容易となる。

なお、上記一実施の形態では、旋回輪４のアウタレース４１とインナレース４２とをボール４３により相互に回転可能に一体化した構造であった。しかし、ボール４３を用いずに、アウタレース４１とインナレース４２の一方に凹部、他方に凸部を設け、凹部と凸部のスライドにより回転させるようしてもよい。

上記一実施の形態では、旋回範囲規制板３２は扇形状を有しており、検出器３３により旋回範囲規制板３２の端部を検出する構造であった。しかし、例えば、旋回範囲規制板にスリット、凹部または凸部等のいずれかを設け、その位置を検出器で検出するようにしてもよい。また、凸部や凹部により角度を示すコードを形成し、検出器にてコードの読み取りを行うようにして、旋回体３の旋回限界角度だけでなく、旋回体３の旋回に対応した旋回角度を報知するようにしてもよい。

上記一実施の形態では、旋回輪４は、インナレース４２が走行体２のフランジ部２ａ１に固定される構造であった。しかし、旋回輪４は、アウタレース４１が走行体２のフランジ部２ａ１に固定されるものであってもよい。

上記一実施の形態では、第２内筒固定用ボルト５３の頭部５３ａに、雌ねじ部５３ａ１を設け、旋回範囲規制板３２を、第２内筒固定用ボルト５３の雌ねじ部５３ａ１に螺着された規制板固定用ボルト５４により固定する構造であった。しかし、第２内筒固定用ボルト５３の頭部５３ａに、雄ねじ部を設け、旋回範囲規制板３２を、第２内筒固定用ボルト５３の雄ねじ部にナットを螺着して固定するようにしてもよい。

上記一実施の形態では、フロント５の作業機１９を破砕機としたものであった。しかし、破砕機に代えてバケットとしてもよい。また、フロント作業機５をクレーンとしてもよく、旋回式作業機械に幅広く適用が可能である。

その他、本発明の旋回式作業機械は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形することが可能であり、要は、走行体と、旋回輪を介して走行体上に旋回可能に設置された旋回体と、旋回体側に固定される旋回角検出センサと、走行体側に固定され、旋回角検出センサと協働して旋回角検出センサから旋回角を示すための信号を出力させる旋回範囲規制板と、旋回輪を走行体に固定する第１の固定ボルトと、旋回輪を走行体に固定するボルトであって、その頭部に螺旋部を有する第２の固定ボルトと、第２の固定ボルトの螺旋部に螺着され、旋回範囲規制板を第２の固定ボルトの頭部に固定する螺着部材とを備えるものであればよい。

１旋回式作業機械
２走行体
２ａ筒状部
２ａ１フランジ部
３旋回体
４旋回輪
５フロント作業機
１１旋回フレーム
３２旋回範囲規制板
３３検出器
４１アウタレース
４２インナレース
４３ボール
５１外筒固定用ボルト
５２第１内筒固定用ボルト
５３第２内筒固定用ボルト
５３ａ頭部
５３ａ１雌ねじ部
５４規制板固定用ボルト

Claims

走行体と、
旋回輪を介して前記走行体上に旋回可能に設置された旋回体と、
前記旋回体側に固定される旋回角検出センサと、
前記走行体側に固定され、前記旋回角検出センサと協働して前記旋回角検出センサから旋回角を示すための信号を出力させる旋回範囲規制板と、
前記旋回輪を前記走行体に固定する第１の固定ボルトと、
前記旋回輪を前記走行体に固定するボルトであって、その頭部に螺旋部を有する第２の固定ボルトと、
前記第２の固定ボルトの前記螺旋部に螺着され、前記旋回範囲規制板を前記第２の固定ボルトの頭部に固定する螺着部材とを備えることを特徴とする旋回式作業機械。
請求項１に記載の旋回式作業機械において、前記第２の固定ボルトの頭部に形成された前記螺旋部の深さは、前記頭部の長さの１／２以下であることを特徴とする旋回式作業機械。
請求項１または２に記載の旋回式作業機械において、前記第２の固定ボルトの頭部の長さは前記第１の固定ボルトの頭部の長さよりも大きいことを特徴とする旋回式作業機械。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の旋回式作業機械において、前記旋回体は、ロングフロントを備えていることを特徴とする旋回式作業機械。