JP6090353B2 - 作業機械のブームフット部 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベルなどの作業機械のブームフット部に関し、特にその補強構造に関する。

従来より、作業機械の一例である油圧ショベルでは、クローラ等を有する下部走行体の上に上部旋回体を旋回自在に搭載し、この上部旋回体の前後方向に延びたブームフット部に挿通したブームフットピンを介してアタッチメントを上下方向に揺動可能に連結している。ブームフット部は、上部旋回体の底板に立設した左右一対の縦板と、一対の縦板間を連結する連結板とを備えている。この縦板には、配索物を通過させる側方開口部が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２では、ブームフットピンの近傍においてサイドプレートの内側面に内側ダブリングプレートを溶接するとともに外側面に外側ダブリングプレートを溶接し、かつ、内側ダブリングプレート及び外側ダブリングプレートの上端面をそれぞれサイドプレートの上端に溶接されたトッププレートの下面に溶接している。

特許第３９４７００９号公報 特許第２６８４０２５号公報

しかしながら、超小旋回ミニショベルのようにスペースの限られた作業機械では、ブームフット部を構成する縦板に大きな側方開口を設けるなどにより、旋回モータや配索物を搭載するようにすると、ブームフット部の剛性が低下してしまう。特に左右一対の縦板と後側連結板（横板）との溶接部において高応力が発生する、という問題がある。

一方で、特許文献１のように閉塞板で上方を完全に覆って強度を確保しようとすると、配索作業性が極めて悪化する。

また、運転席のフロアパネルが上方に迫っているので、左右一対の縦板及び後側連結板の高さには制限がある。

さらに、特許文献２のものでは、サイドプレートとトッププレートとダブリングプレートとが接合される部分は、断面が小さくかつ段差があるので、高応力が発生しやすい上に、ビード形状が悪くなりやすいビードの始端部及び終端部となるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業機械のブームフットピンにおいて、旋回モータ、配管類等を取り付けるための開口部を小さくしないようにしながら後側連結板の高さを上げることなく、縦板と後側連結板との接合部の応力を緩和することにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、縦板と後側連結板との接合部の溶接構造に改善を加えた。

具体的には、第１の発明では、底板と、
上記底板に立設され、ブームフットピンが挿通されるブームフットピン取付孔が形成された左右一対の縦板と、
上記左右一対の縦板の後端部に直交する方向に連結される後側連結板と、
上記左右一対の縦板に配置されて上記後側連結板まで延びるダブリングプレートとを備えた作業機械のブームフット部を対象とし、
上記作業機械のブームフット部は、
上記左右一対の縦板の少なくとも一方は、上記後側連結板の上端よりも上方に延びる縦板突出部を有し、
上記ダブリングプレートの後端部は、該後端部の上面が上記後側連結板の上面と面一となるように突き合わされた状態で、上記縦板の側面と上記ダブリングプレートの後端部の上面との溶接と、上記縦板の後端面と上記後側連結板の上面との溶接とが段差なく連続溶接で接合されている。

すなわち、従来のダブリングプレートを接合する構成であれば、溶接の始端部又は終端部が高応力部と一致して強度が低下してしまうが、上記の構成によると、縦板の側面とダブリングプレートの後端部の上面との溶接と、縦板の後端面と後側連結板の上面との溶接とが段差なく連続溶接されるので、ビード形状が悪くなりやすい始端部及び終端部がなくなり、溶接の品質が安定し、強度が向上すると共に、周囲に比べて断面の小さい部分での段差を無くして応力集中が緩和されると共に、溶接施工性が格段に向上する。

第２の発明では、第１の発明において、
上記左右一対の少なくとも一方の縦板における上記ダブリングプレートの下方には、側方開口部が開口されている。

上記の構成によると、ダブリングプレートで剛性を保ちながら、応力集中を緩和する溶接構造とすることにより、縦板に比較的大きな側方開口部を設けて、スイベルジョイントの設置スペースを確保して油圧配管の配索作業を円滑に行うことができるようにしても、後側連結板の高さを高くして強度を確保する必要がない。なお、側方開口部は、左右一対の一方の縦板におけるダブリングプレートの下方にのみ設けてもよい。

第３の発明では、第２の発明において、
上記縦板の上記後側連結板との接合部近傍に位置する該後側連結板の上面及び上記ダブリングプレートの上面よりも上方に突出した縦板突出部に上端切欠が形成され、
上記ダブリングプレートは、上記ブームフットピン取付孔から上記後側連結板に向けて高さが低くなる傾斜部を有し、上記後側連結板との接合部が上面で面合わせとなるように直線部が設けられ、かつ上記傾斜部から該直線部は、曲線形状の曲線部でつながれており、
上記縦板突出部の上端切欠と上記ダブリングプレートの曲線部と上記側方開口部で周囲よりも断面が小さくなる領域が形成されている。

上記の構成によると、掘削作業等でブームフット周りが変形すると、断面が小さい領域から先に変形しようとするので、最も応力が発生しやすい部分を縦板と後側連結板（横板）との接合部から意図的にずらして接合部の応力集中の緩和を図ることができる。

第４の発明では、第３の発明において、
上記左右一対の縦板と上記後側連結板に連結されると共に、前端側の左右両端に前側に向かって延びる延長部が設けられた補強板を備え、
上記縦板突出部の上端切欠と上記ダブリングプレートの曲線部と上記側方開口部と上記延長部とで周囲よりも断面が小さくなる領域が構成されている。

上記の構成によると、補強板によりブームフット部の剛性を向上させながら、縦板と後側連結板との接合部ではなく、縦板突出部の上端切欠とダブリングプレートの曲線部と側方開口部と延長部とで形成される領域を意図的に強度の弱い部分とすることで、接合部への応力集中を避けることができる。

以上説明したように、本発明によれば、縦板に後側連結板の上端よりも上方に延びる縦板突出部を設け、ダブリングプレートの後端部の上面を後側連結板の上面と面一となるように突き合わせ、縦板の側面とダブリングプレートの後端部の上面との溶接と、縦板の後端面と後側連結板の上面との溶接とを段差なく連続溶接で接合したことにより、高応力の発生しにくい構成を達成できると共に、溶接施工性を改善して品質を安定させることができる。

また、第２の発明では、少なくとも一方の縦板におけるダブリングプレートの下方に側方開口部を開口したことにより、剛性を確保しながら、スイベルジョイントの設置スペースを確保できると共に、油圧配管の配索作業を円滑に行うことができる。

また、第３の発明では、縦板突出部の上端切欠とダブリングプレートの曲線部と側方開口部で周囲よりも断面が小さくなる領域を形成したことにより、最も応力が発生しやすい部分をずらして接合部の応力集中を効果的に緩和することができる。

さらに、第４の発明では、縦板突出部の上端切欠とダブリングプレートの曲線部と側方開口部と延長部とで周囲よりも断面が小さくなる領域を形成したことにより、ブームフット部の剛性を向上させながら、最も応力が発生しやすい部分をずらして接合部の応力集中を効果的に緩和することができる。

図４のＩ−Ｉ線断面図である。 本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す側面図である。 旋回フレームをその周辺の配索物を含めて示す斜視図である。 旋回フレームを示す平面図である。 溶接部を現した旋回フレームを示す斜視図及びその一部拡大斜視図である。 溶接部を現した旋回フレームを示す斜視図及びその一部拡大斜視図である。 溶接部を現した旋回フレームを示す斜視図及びその一部拡大斜視図である。 図４のVIII−VIII線断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２は本発明の実施形態に係る作業機械としての油圧ショベル１を示し、この油圧ショベル１は、いわゆる超小旋回ミニショベルである。油圧ショベル１は、例えば、走行用クローラ２を有する下部走行体３と、この下部走行体３に旋回ベアリング４を介して旋回自在に連結される上部旋回体５とを備えている。上部旋回体５には、運転室６が設けられ、アタッチメント７及びこのアタッチメント７を揺動可能に支持するブームフットシリンダ８とを備えている。なお、説明の簡略化のために運転室６のオペレータから見た左右方向を左右方向として記載する。

上部旋回体５は、図３及び図４に示すように、旋回ベアリング４に連結される旋回フレーム９を有し、この旋回フレーム９には、ブームフット部１０が設けられている。ブームフット部１０は、旋回ベアリング４が連結される平坦な底板１１と、この底板１１に左右に所定の間隔を空けて立設される左右一対の縦板１２，１３とを備えている。左右一対の縦板１２，１３には、それぞれ側方開口部１４及びブームフットピン（図示せず）が挿通されるブームフットピン取付孔１５が貫通形成されている。図６及び図７に示すように、左右一対の縦板１２，１３の左右内側には、補強用のダブリングプレート１２ａ，１３ａが溶接されている。本実施形態では、ブームフットピン取付孔１５の部分もダブリングプレート１２ａ，１３ａで補強されているが、この構造には限定されない。

左右一対の縦板１２，１３の後端部には、直交する方向（左右方向）に延びる横板としての後側連結板１６が連結されている。なお、本実施形態では、後側連結板１６は、底板１１に垂直に結合されている。図５にも示すように、左側の縦板１２は、後側連結板１６の上端よりも上方に延びる縦板突出部２１を有する。具体的には、縦板突出部２１は、縦板１２の後側連結板１６との接合部近傍に位置する後側連結板１６の上面１６ａとダブリングプレート１２ａの上面よりも上方に突出している。なお、右側の縦板１３の縦板突出部２１は、その後方の後側連結板１６の上面１６ａと面一となっているが、それに限定されない。

左右一対の縦板１２，１３は、後側連結板１６よりも前側で前側連結板１７によって左右方向に連結されている。なお本実施形態では、前側連結板１７にブームフットシリンダ８を支持する左右一対のシリンダ取付部ブラケット１８が設けられている。

図３及び図４に示すように、底板１１における左側の縦板１２の左側には、旋回モータ４０を固定するためのモータ用開口４１が形成され、左側の縦板１２の側方開口部１４の真下には、図示しないスイベルジョイントを設けるための円形のスイベルジョイント用開口４２が形成されている。旋回モータ４０の左側方には、コントロールバルブ４３が配置され、多数の油圧配管４４が接続されている。これらの油圧配管４４の大部分は、左側の縦板１２の側方開口部１４を通り、一部がスイベルジョイントに接続されて下部走行体３へ、残りがさらに右側の縦板１３の側方開口部１４（左側のものよりも小さい）を通ってアタッチメント７に接続されている。このように、左右いずれの側方開口部１４も配索作業に欠かせない重要なものとなっている。

図６及び図７に示すように、左右一対の縦板１２，１３（ダブリングプレート１２ａ，１３ａ）と後側連結板１６とは、補強板１９で堅固に連結されている。

そして、図８に示すように、前側連結板１７は、前端側が底板１１から左右一対の縦板１２，１３（ダブリングプレート１２ａ，１３ａ）と溶接等により連結された状態で後方に向かって上方へ延びている。図４に示すように、前側連結板１７後端側の左右両端は、後側連結板１６に向かって延びる前側延長部１７ａを有する。前側延長部１７ａは、後側連結板１６に向かって中凹状に曲線状に滑らかに延びている。一方、これに対応して図５及び図７に示すように、補強板１９の前端側の左右両端は、前側連結板１７に向かって略水平延びる、延長部としての後側延長部１９ａを有する。図４に示すように、平面視で左右一対の側方開口部１４で挟まれた領域に、重なり合って連続した１つの上方開口部２０を形成している。このように、本実施形態では、側方開口部１４を左右一対の縦板１２，１３に適度な大きさに開口させた上に上方開口部２０が確保されているので、油圧配管４４の配索作業等の作業性が保たれている。

そして図５に拡大して示すように、左側のダブリングプレート１２ａの後端部は、この後端部の上面が後側連結板１６の上面１６ａと面一となるように突き合わされた状態で、左側の縦板１２の側面とダブリングプレート１２ａの後端部上面との溶接と、縦板１２の後端面１２ｂと後側連結板１６の上面１６ａとの溶接とが段差なく連続した連続溶接３０で接合されている。しかも、図７に拡大して示すように、本実施形態に係る縦板１２の後端面１２ｂと後側連結板１６の上面１６ａとの連続溶接３０は、角部の周囲を巻くように縦板１２の側面まで連続している。

図１及び図８に示すように、縦板突出部２１には、上端切欠２２が形成されている。また、左側のダブリングプレート１２ａは、ブームフットピン取付孔１５から後側連結板１６に向けて高さが低くなる傾斜部２３を有し、後側連結板１６との接合部が上面で面合わせとなるように直線部２４が設けられ、かつ傾斜部２３から直線部２４は、曲線形状の曲線部２５でつながる形状をしている。これらの縦板突出部２１の上端切欠２２とダブリングプレート１２ａの曲線部２５と側方開口部１４とで、例えば図１に破線で囲むように、周囲よりも断面が小さくなる領域（最弱部２６）が形成されている。図８に示すように、最弱部２６の領域には、補強板１９の後側延長部１９ａの少なくとも一部が含まれている。

このように、従来のダブリングプレートを接合する構成であれば、溶接の始端部又は終端部が高応力部と一致して強度が低下してしまうが、本実施形態では、左側の縦板１２の側面とダブリングプレート１２ａの後端部上面との溶接と、左側の縦板１２の後端面１２ｂと後側連結板１６の上面１６ａとの溶接とが連続した連続溶接３０で接合されるので、ビード形状が悪くなりやすい始端部及び終端部がなくなり、溶接の品質が安定し、強度が向上する。また、連続溶接３０により、周囲に比べて比較的断面の小さい部分での段差を無くして応力集中が緩和されると共に、溶接施工性が格段に向上する。

また、応力集中を緩和することで、縦板１２に大きな側方開口部１４を設けることができるので、スイベルジョイントの設置スペースを確保しながら、油圧配管の配索作業を円滑に行うことができる。

さらに本実施形態では、補強板１９によりブームフット部１０の剛性を向上させながら、縦板１２と後側連結板１６との接合部ではなく、縦板突出部２１の上端切欠２２とダブリングプレート１２ａの曲線部２５と側方開口部１４と後側延長部１９ａとで形成される領域を意図的に強度の弱い最弱部２６とすることで、縦板１２と後側連結板１６との接合部への応力集中を避けることができるので、後側連結板１６の高さを高くして強度を確保する必要がない。

本実施形態では、掘削作業等で、ブームフット部１０の周りが変形すると、断面が小さい最弱部２６が先に変形しようとするので、最も応力が発生しやすい部分を縦板１２と後側連結板１６との接合部から意図的にずらして接合部の応力集中の緩和を図ることができる。

したがって、本実施形態に係る油圧ショベル１では、旋回モータ、配管類等を取り付けるための側方開口部１４を小さくしないようにしながら後側連結板１６の高さを上げることなく、縦板１２と後側連結板１６との接合部の応力を緩和することができる。また、溶接施工性を改善して品質を安定させることができ、品質の安定した剛性の高い超小旋回ミニショベルが得られる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、連続溶接３０は、左側の縦板１２にのみ設けているが、右側の縦板１２に設けてもよく、両方に設けてもよい。

また、上記実施形態では、左右一対の縦板１２，１３の左右内側には、補強用のダブリングプレート１２ａ，１３ａを溶接したが、左右一対の縦板１２，１３の左右内側ではなく、左右外側にそれぞれ溶接したり、左右両側にそれぞれ溶接したりしてもよい。

また、上記実施形態では、右側の縦板１３の側方開口部１４は、左側の側方開口部１４よりも小さいものとしたが、左側の側方開口部１４よりも大きいものとしてもよいし、同じ大きさのものとしてもよい。さらに、側方開口部１４は、左右一対の一方の縦板におけるダブリングプレートの下方にのみ設けてもよい。

また、上記実施形態では、ブームフットピン取付孔１５の部分もダブリングプレート１２ａ，１３ａで補強しているが、例えば、ブームフットピン取付孔１５をボス部で補強し、そのボス部をダブリングプレート１２ａ，１３ａで支持するような構造にしてもよい。

また、上記実施形態では、作業機械は、超小旋回ミニショベルである油圧ショベル１としたが、比較的大きな側方開口部を有するブームフット部を備えた他の作業機械でもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、油圧ショベルなどの作業機械のブームフット部について有用である。

１ 油圧ショベル（作業機械）
２ 走行用クローラ
３ 下部走行体
４ 旋回ベアリング
５ 上部旋回体
６ 運転室
７ アタッチメント
８ ブームフットシリンダ
９ 旋回フレーム
１０ ブームフット部
１１ 底板
１２ 左側の縦板
１３ 右側の縦板
１２ａ，１３ａ ダブリングプレート
１２ｂ 後端面
１４ 側方開口部
１５ ブームフットピン取付孔
１６ 後側連結板（横板）
１６ａ 上面
１７ 前側連結板
１７ａ 前側延長部
１８ シリンダ取付部ブラケット
１９ 補強板
１９ａ 後側延長部（延長部）
２０ 上方開口部
２１ 縦板突出部
２２ 上端切欠
２３ 傾斜部
２４ 直線部
２５ 曲線部
２６ 最弱部
３０ 連続溶接
４０ 旋回モータ
４１ モータ用開口
４２ スイベルジョイント用開口
４３ コントロールバルブ
４４ 油圧配管

Claims (4)

1. 底板と、
   上記底板に立設され、ブームフットピンが挿通されるブームフットピン取付孔が形成された左右一対の縦板と、
   上記左右一対の縦板の後端部に直交する方向に連結される後側連結板と、
   上記左右一対の縦板に配置されて上記後側連結板まで延びるダブリングプレートとを備えた作業機械のブームフット部であって、
   上記左右一対の縦板の少なくとも一方は、上記後側連結板の上端よりも上方に延びる縦板突出部を有し、
   上記ダブリングプレートの後端部は、該後端部の上面が上記後側連結板の上面と面一となるように突き合わされた状態で、
   上記縦板の側面と上記ダブリングプレートの後端部の上面との溶接と、
   上記縦板の後端面と上記後側連結板の上面との溶接とが段差なく連続溶接で接合されている
   ことを特徴とする作業機械のブームフット部。
2. 請求項１に記載の作業機械のブームフット部において、
   上記左右一対の少なくとも一方の縦板における上記ダブリングプレートの下方には、側方開口部が開口されている
   ことを特徴とする作業機械のブームフット部。
3. 請求項２に記載の作業機械のブームフット部において、
   上記縦板の上記後側連結板との接合部近傍に位置する該後側連結板の上面及び上記ダブリングプレートの上面よりも上方に突出した上記縦板突出部に上端切欠が形成され、
   上記ダブリングプレートは、上記ブームフットピン取付孔から上記後側連結板に向けて高さが低くなる傾斜部を有し、上記後側連結板との接合部が上面で面合わせとなるように直線部が設けられ、かつ上記傾斜部から該直線部は、曲線形状の曲線部でつながれており、
   上記縦板突出部の上端切欠と上記ダブリングプレートの曲線部と上記側方開口部で周囲よりも断面が小さくなる領域が形成されている
   ことを特徴とする作業機械のブームフット部。
4. 請求項３に記載の作業機械のブームフット部において、
   上記左右一対の縦板と上記後側連結板に連結されると共に、前端側の左右両端に前側に向かって延びる延長部が設けられた補強板を備え、
   上記縦板突出部の上端切欠と上記ダブリングプレートの曲線部と上記側方開口部と上記延長部とで周囲よりも断面が小さくなる領域が構成されている
   ことを特徴とする作業機械のブームフット部。

Images