JP6533710B2 - 上部旋回体 - Google Patents

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Description

本発明は、上部旋回体に関する。
例えば特許文献1(図面参照)などに、従来の上部旋回体が記載されている。この上部旋回体は、底板と、底板から上側に突出する側板と、側板に接続されるキャブデッキ(同文献におけるデッキフレーム)と、を備える。キャブデッキには、キャブ(運転室)が搭載される。同文献(請求項4、図5参照)には、キャブ側の側板の厚みが、反キャブ側の側板の厚みよりも大きいものが記載されている。
特開2010−64818号公報
キャブデッキの振動を抑制するために、旋回フレームのキャブ側の側板の板厚を大きくすることで、側板の剛性(強度)を高くすることが考えられる。しかし、底板が変形することで側板が振動する場合などには、側板の剛性を高くしても、キャブデッキの振動を十分に抑制できないおそれがある。
そこで本発明は、キャブデッキの振動を抑制できる上部旋回体を提供することを目的とする。
本発明の上部旋回体は、旋回フレームと、キャブデッキと、デッキ支持部材と、側板支持部材と、を備える。前記旋回フレームは、前後方向に延びる底板、および前記底板から上側に延びる側板を有する。前記キャブデッキは、前記旋回フレームよりも横方向外側に配置される。前記デッキ支持部材は、前記側板と前記キャブデッキとに接続され、複数の単位デッキ支持部材により構成される。前記側板支持部材は、前記側板と前記底板とに接続される。前記デッキ支持部材は、複数の前記単位デッキ支持部材のうち最も後側に配置され、前記キャブデッキの後側部分に接続される第一デッキ支持部材を備える。前記側板支持部材の前記側板への接続部は、前記第一デッキ支持部材の前記側板への接続部の裏側部分である。
上記構成により、キャブデッキの振動を抑制できる。
上部旋回体1を示す斜視図である。 図1に示すキャブデッキ30の周辺部を示す斜視図である。 図1に示すキャブデッキ30の周辺部を上側Z1から見た図である。 モデルB2を示す図3相当図である。 モデルB3を示す図3相当図である。 図2に示す側板支持部材50の周辺部を前側X1から見た図であり、モデルC2を示す図である。 モデルC3を示す図6相当図である。 モデルC4を示す図6相当図である。 モデルC5を示す図6相当図である。 モデルC6を示す図6相当図である。 キャブデッキ30の振動の形状を示す図である。
図1〜図11を参照して、図1に示す本発明の実施形態の上部旋回体1について説明する。
上部旋回体1(クレーンのキャブ低振動化構造)は、建設機械の構成要素である。この建設機械は、例えばクレーンであり、例えば移動式クレーンであり、例えばラチスブームクローラクレーンである。上部旋回体1は、下部走行体(図示なし)に搭載され、下部走行体に対して旋回可能である。上部旋回体1は、旋回フレーム10と、エンジンデッキ20と、キャブデッキ30と、デッキ支持部材40と、側板支持部材50(図2参照)と、を備える。
旋回フレーム10(センターセクション)は、下部走行体(図示なし)に取り付けられる。旋回フレーム10の中心線であって、旋回フレーム10の長手方向に延びる中心線を、中心線10cとする。旋回フレーム10の長手方向(中心線10cの方向)を、前後方向Xとする。前後方向Xにおいて、エンジンデッキ20に対するキャブデッキ30側(向き)を前側X1とし、前側X1とは逆側を後側X2とする。前後方向Xに直交する方向かつ水平方向(左右方向)を、横方向Yとする。横方向Yにおいて、中心線10cに近づく側を横方向内側Y1とし、中心線10cから遠ざかる側を横方向外側Y2とする。前後方向Xおよび横方向Yに直交する方向(鉛直方向)を、上下方向Zとする。上下方向Zには、上側Z1と下側Z2とがある。旋回フレーム10は、底板11と、前板13と、側板15と、ブーム取付ブラケット17と、を備える。旋回フレーム10には、ブームB(図3参照)およびガントリ(図示なし)が取り付けられる。
底板11は、旋回フレーム10の底部(下側Z2部分)を構成する板(板状部材)である。上記「板」は、略板状でもよい(以下同様)。底板11は、前後方向Xおよび横方向Yに延びる。
前板13は、旋回フレーム10の前側X1部分を構成する板である。前板13は、横方向Yに延び、底板11から上側Z1に延びる(突出する)。前板13の下側Z2端部は、底板11の上面(上側Z1の端面)に固定される。
側板15は、旋回フレーム10の横方向外側Y2部分(側面)を構成する板である。側板15は、複数枚設けられ、具体的には2枚設けられる。側板15は、前後方向Xに延び、底板11から上側Z1に延び、底板11の横方向外側Y2の両端部それぞれから上側Z1に突出する。側板15の厚さ方向は、横方向Yである。側板15には、第一側板15Aと、第二側板15Bと、がある。第一側板15Aと第二側板15Bとは(複数の側板15は)、横方向Yに互いに対向する。第二側板15Bは、第一側板15Aよりもキャブデッキ30に近い側(横方向Yにおける近い側)に配置される。
ブーム取付ブラケット17には、図3に示すように、ブームB(具体的には下部ブーム)の基端部のブームフットBfが取り付けられる。ブームB(ジブとも呼ばれる)は、ワイヤロープを介して吊荷を吊り、吊荷を移動させるための構造物である。図1に示すように、ブーム取付ブラケット17は、側板15の前側X1の略端部かつ上側Z1の略端部に設けられる。
エンジンデッキ20は、エンジン(図示なし)などの振動源が搭載される構造物(フレーム、デッキ部材)である。エンジンデッキ20には、エンジン以外の振動源が搭載されてもよく、例えば油圧ポンプ(図示なし)などが搭載される。エンジンデッキ20には、例えば、ラジエータ、ファン、排ガス浄化装置、機器を防護するためのエンジンガード(それぞれ図示なし)などが搭載される。エンジンデッキ20は、旋回フレーム10よりも横方向外側Y2に配置され、旋回フレーム10に接続され、さらに詳しくは、第二側板15Bに固定される。
キャブデッキ30は、キャブ(運転室、図示なし)が搭載される構造物(フレーム、デッキ部材)である。キャブデッキ30は、旋回フレーム10よりも横方向外側Y2に配置され、旋回フレーム10に固定され、さらに詳しくは、第二側板15Bに固定される。キャブデッキ30は、エンジンデッキ20よりも前側X1に配置され、エンジンデッキ20と前後方向Xに対向するように配置される。キャブデッキ30は、エンジンデッキ20と直接にはつながっていない(いわば切り離されている)。キャブデッキ30は、エンジンデッキ20との間に隙間S(前後方向Xの隙間S)をあけて配置される。隙間Sは、エンジンデッキ20の振動がキャブデッキ30に直接伝達されないように設けられる。なお、キャブデッキ30に搭載されたキャブと、エンジンデッキ20に搭載されたエンジンガードと、の間にも前後方向Xの隙間があけられる。キャブデッキ30は、枠部31を備える。
枠部31は、キャブデッキ30の外周部分(上下方向Zから見た外周部分)を構成する。枠部31は、上下方向Zから見て長方形(略長方形を含む)であり、前後方向Xに長い。枠部31は、例えば上下方向Zに延びる板状部材などにより構成される。枠部31は、枠部31の横方向内側Y1部分を構成する内側枠部31iを備える。内側枠部31iは、前後方向Xおよび上下方向Zに延びる板である。内側枠部31iの厚さ方向は、横方向Yである。内側枠部31iと第二側板15Bとは、横方向Yに対向する。
デッキ支持部材40は、旋回フレーム10に対してキャブデッキ30およびキャブ(図示なし)を支持する(質量を支える)部材である。デッキ支持部材40は、旋回フレーム10とキャブデッキ30との間に配置され、旋回フレーム10とキャブデッキ30とに接続され(固定され)、さらに詳しくは、第二側板15Bと枠部31(内側枠部31i)とに接続される。図3に示すように、デッキ支持部材40は、キャブデッキ30に取り付けられるキャブと、ブームBと、の干渉を避けるために設けられる。さらに詳しくは、ブームフットBfは、ブーム取付ブラケット17を横方向Y両側から挟むように配置される。そのため、ブーム取付ブラケット17と、キャブと、の間に横方向Yの間隔をあける必要がある。そのため、旋回フレーム10とキャブデッキ30との間に横方向Yの間隔をあける必要があり、さらに詳しくは、第二側板15Bと内側枠部31iとの間に横方向Yの間隔をあける必要がある。この間隔をあけるために、デッキ支持部材40が設けられる。デッキ支持部材40は、複数の(具体的には3本の)単位デッキ支持部材により構成される。複数の単位デッキ支持部材それぞれは、旋回フレーム10とキャブデッキ30とに接続される部材である。単位デッキ支持部材には、後側デッキ支持部材41(第一デッキ支持部材)と、中央デッキ支持部材42(第二デッキ支持部材)と、前側デッキ支持部材43と、がある。
後側デッキ支持部材41(第一デッキ支持部材)は、複数の単位デッキ支持部材のうち最も後側X2に配置される。後側デッキ支持部材41は、横方向Yに(水平方向に)延びる略棒状の部材(梁)であり、例えば中実であり、また例えば中空である(他の単位デッキ支持部材も同様)。横方向Yから見た後側デッキ支持部材41の断面は、例えば多角形であり、例えば四角形であり、例えば長方形などであり、例えば略長方形などでもよい(他の単位デッキ支持部材も同様)。なお、後側デッキ支持部材41の断面形状は、多角形でなくてもよく、C字状や円形などでもよい(他の単位デッキ支持部材も同様)。後側デッキ支持部材41には、中心軸41aと、接続部41dと、接続部41sと、がある。
中心軸41aは、横方向Yに延びる直線であり、後側デッキ支持部材41の中心を通る。さらに詳しくは、中心軸41aは、後側デッキ支持部材41の前後方向Xにおける中心を通り、後側デッキ支持部材41の上下方向Zにおける中心を通る(図6参照)。
接続部41dは、後側デッキ支持部材41のキャブデッキ30への(内側枠部31iへの)接続部分である。接続部41dは、内側枠部31iの後側X2部分(内側枠部31iの前後方向X中央よりも後側X2の部分)に配置される。さらに詳しくは、接続部41dは、内側枠部31iの後側X2の端部の近傍に配置される。
接続部41sは、後側デッキ支持部材41の側板15への(第二側板15Bへの)接続部分である。接続部41sは、前板13よりも後側X2に配置される。
中央デッキ支持部材42(第二デッキ支持部材)は、後側デッキ支持部材41よりも前側X1に配置される、単位デッキ支持部材である。中央デッキ支持部材42には、中心軸42aと、接続部42dと、接続部42sと、がある。
中心軸42aは、横方向Yに延びる直線であり、中央デッキ支持部材42の中心(「後側デッキ支持部材41の中心」の説明を参照)を通る。
接続部42dは、中央デッキ支持部材42のキャブデッキ30への(内側枠部31iへの)接続部分である。接続部42dは、内側枠部31iの後側X2部分に配置される。
接続部42sは、中央デッキ支持部材42の側板15への(第二側板15Bへの)接続部分である。接続部42sは、前板13よりも後側X2に配置される。
前側デッキ支持部材43は、中央デッキ支持部材42よりも前側X1に配置される、単位デッキ支持部材である。前側デッキ支持部材43のキャブデッキ30への(内側枠部31iへの)接続部分は、内側枠部31iの前後方向X中央部の近傍(または中央部)に配置される。前側デッキ支持部材43の側板15への(第二側板15Bへの)接続部分は、前板13よりも前側X1に配置され、第二側板15Bの前側X1の端部の近傍に配置される。
側板支持部材50は、図2に示すように、底板11に対して側板15を支持する部材であり、底板11および側板15を補強する部材である。側板支持部材50は、旋回フレーム10、デッキ支持部材40(図1参照)、およびキャブデッキ30の振動を抑制するための部材である。側板支持部材50は、側板15と底板11との間に配置され、側板15と底板11とに接続される(つながれる、連結される、固定される)。さらに詳しくは、側板支持部材50の横方向外側Y2端部は、第二側板15Bの横方向内側Y1の面(端面)に固定される。側板支持部材50の下側Z2端部は、底板11の上面に固定される。側板支持部材50は、複数設けられ、具体的には2つ設けられる。側板支持部材50には、後側側板支持部材51(第一側板支持部材)と、前側側板支持部材52(第二側板支持部材)と、がある。
後側側板支持部材51(第一側板支持部材)は、図3に示すように、側板15に対する接続部41sの裏側部分(下記)で、側板15に接続される。後側側板支持部材51は、略棒状である。上下方向Zから見たとき、後側側板支持部材51は、例えば四角形であり、例えば長方形(略長方形でもよい)である。図9等(図6〜図10)に示すように、前後方向Xから見たとき、後側側板支持部材51は、例えば四角形であり、例えば台形(略台形でもよい)である。後側側板支持部材51は、前後方向Xから見たときに三角形でもよい。図9に示すように、後側側板支持部材51には、中心軸51aと、底板11への接続部51bと、側板15への接続部51sと、がある。
中心軸51aは、接続部51bと接続部51sとを通るように、後側側板支持部材51の中心を通る直線である。中心軸51aは、接続部51bの中央部と、接続部51sの中央部と、を通る。さらに詳しくは、中心軸51aは、上下方向Zから見た接続部51bの中心(図心)と、横方向Yから見た接続部51sの中心(図心)と、を通る。中心軸51aは、図3に示すように、後側側板支持部材51の前後方向Xの中心を通る。上下方向Zから見たとき、中心軸51aは、横方向Yに延びる。図9に示すように、前後方向Xから見たとき、中心軸51aは、横方向外側Y2ほど上側Z1に配置されるように傾斜する。前後方向Xから見たとき、底板11の上面に対する中心軸51aの角度の下限は、例えば20°であり、例えば30°であり、例えば40°である。この角度の上限は、例えば80°であり、例えば70°であり、例えば60°である。
接続部51bは、後側側板支持部材51の底板11への接続部分である。第二側板15Bから接続部51bまでの横方向Yの距離が大きいほど(横方向内側Y1に配置されるほど)、底板11および第二側板15Bの振動を抑制できる。接続部51bは、旋回フレーム10の中心線10c(図2参照)よりも第二側板15B側に配置され、底板11の旋回モータ取付部(図示なし)よりも第二側板15B側に配置される。上記「旋回モータ取付部」は、下部走行体(図示なし)に対して上部旋回体1を旋回させるための旋回モータが取り付けられる部分(台座)である。
接続部51sは、後側側板支持部材51の側板15への(第二側板15Bへの)接続部分である。接続部51sは、少なくとも次の[配置a]のように配置される。
[配置a]図3に示すように、接続部51sは、接続部41sの裏側部分に設けられる(配置される)。上記「接続部41sの裏側部分」は、第二側板15Bの面のうち、接続部41sが設けられる面(横方向外側Y2の面)の、裏面(横方向内側Y1の面)全体(全面)のうち少なくとも一部である。
上記「接続部41sの裏側部分」は、下記の[配置a1]の条件を満たしてもよく、下記の[配置a2]の条件を満たしてもよい。
[配置a1]上記「接続部41sの裏側部分」の前後方向X位置は、前板13よりも後側X2である。
[配置a2]上記「接続部41sの裏側部分」の前後方向X位置は、エンジンデッキ20の前側X1端部よりも前側X1である。
この接続部51sは、次の[配置a3]や[配置a4]のように配置されることが好ましい。
[配置a3]接続部51sは、上下方向Zから見たとき、第二側板15Bを介して、後側デッキ支持部材41に横方向Yに対向する位置(または、ほぼ対向する位置)に配置される。
[配置a4]図9に示すように、接続部51sは、前後方向Xから見たとき、第二側板15Bを介して、後側デッキ支持部材41に横方向Yに対向する位置(または、ほぼ対向する位置)に配置される。
なお、図3に示す接続部51sの前側X1端部と、接続部41sの後側X2端部と、の前後方向X位置が等しい場合は、上記[配置a3]が満たされる。接続部51sの後側X2端部と、接続部41sの前側X1端部と、の前後方向X位置が等しい場合は、上記[配置a3]が満たされる。
また、図9に示す接続部51sの上側Z1端部と、接続部41sの下側Z2端部と、の上下方向Z位置が等しい場合は、上記[配置a4]が満たされる。図7に示すように、接続部51sの下側Z2端部と、接続部41sの上側Z1端部と、の上下方向Z位置が等しい場合は、上記[配置a4]が満たされる。
(接続部51sの前後方向Xの位置)
図3に示す接続部51sと接続部41sとは、前後方向X位置(前後位置)がいわば重なる。さらに詳しくは、接続部51sの前後方向X位置は、次の[配置b]を満たす。
[配置b]接続部51sの少なくとも一部は、接続部41sの後側X2端部よりも前側X1、かつ、接続部41sの前側X1端部よりも後側X2に配置される。
さらに詳しくは、接続部51sは、次の[配置b1]と[配置b2]とを満たす。
[配置b1]接続部51sの前側X1端部は、接続部41sの後側X2端部(例えば後側デッキ支持部材41の後側X2の端面)よりも前側X1に配置される。
[配置b2]接続部51sの後側X2端部は、接続部41sの前側X1端部(例えば後側デッキ支持部材41の前側X1の端面)よりも後側X2に配置される。
上記[配置b]を満たす接続部51sは、次の[配置c]を満たすことがさらに好ましい。
[配置c]接続部51sは、上下方向Zから見たとき、中心軸41aと中心軸51aとが重なる(例えば一致する、または略一致する)ように配置される。
(接続部51sの上下方向Zの位置)
図9に示すように、接続部51sと接続部41sとは、上下方向Z位置(高さ位置)がいわば重なる。さらに詳しくは、接続部51sの上下方向Z位置は、次の[配置d]を満たす。
[配置d]接続部51sの少なくとも一部は、接続部41sの上側Z1端部よりも下側Z2、かつ、接続部41sの下側Z2端部よりも上側Z1に配置される。
さらに詳しくは、接続部51sは、次の[配置d1]と[配置d2]とを満たす。
[配置d1]接続部51sの下側Z2端部は、接続部41sの上側Z1端部(例えば後側デッキ支持部材41の上側Z1の端面)よりも下側Z2に配置される。
[配置d2]接続部51sの上側Z1端部は、接続部41sの下側Z2端部(例えば後側デッキ支持部材41の下側Z2の端面)よりも上側Z1に配置される。
なお、接続部51sの上下方向Z位置は、下記のモデルC2〜モデルC6のように設定されてもよい(詳細は下記)。
前側側板支持部材52(第二側板支持部材)(図3参照)は、後側側板支持部材51とほぼ同様に構成される。前側側板支持部材52の、後側側板支持部材51に対する相違点は次の通りである。前側側板支持部材52は、後側側板支持部材51よりも前側X1に配置される。前側側板支持部材52には、中心軸52a(後側側板支持部材51における中心軸51aに対応)と、底板11への接続部(接続部51bに対応、図示なし)と、側板15への接続部52s(接続部51sに対応)と、がある。接続部52sは、接続部42sの裏側部分(接続部41sの裏側部分に対応)に設けられる。接続部42sに対する接続部52sの配置(相対的配置)は、接続部41sに対する接続部51sの配置(相対的配置)と同様に設定される。
(比較)
図1に示す上部旋回体1などについて、振動加速度応答を計算し、振動低減効果を比較した(振動の評価を行った)。計算や比較の詳細は次の通りである。エンジンからエンジンデッキ20への外力を想定し、エンジンデッキ20の加振点αを加振したときの、キャブデッキ30の応答評価点βでの振動加速度応答を計算した。加振点αの位置は、エンジンデッキ20のエンジンマウント部(エンジンの取付位置)である。加振力(単位加振力)は1[kgf]である。加振の方向は上下方向Zである。加振の周波数は、エンジンからエンジンデッキ20に伝わり得る周波数の全周波数である。応答評価点βの位置は、実機で振動が大きくなる位置であり、具体的には、キャブデッキ30の最も前側X1かつ最も横方向外側Y2の位置である。評価の対象とした周波数領域は、キャブ内のオペレータの乗り心地に影響が大きい低周波数領域であり、具体的には、10〜25[Hz]である。応答評価点βでの、前後方向X、横方向Y、および上下方向Zそれぞれの振動について、振動のピークの大きさを比較した。なお、比較に用いた解析モデルは、旋回フレーム10、エンジンデッキ20、およびキャブデッキ30を詳細モデル化したものである。この解析モデルでは、後側X2から前側X1に向かって見たときの旋回フレーム10よりも左側のデッキを省略した。この解析モデルでは、キャブ、エンジン、タンク、ラジエータ、ウインチ、ガントリについては、集中マスでモデル化した。
(比較1)
図3に示す側板支持部材50の数が互いに異なる複数のモデルについて、振動低減効果を比較した。比較に用いたモデルは、下記のモデルA1〜モデルA4である。
モデルA1は、比較例の上部旋回体であり、側板支持部材50を備えない。モデルA1の側板支持部材50以外の構成は、本実施形態の上部旋回体1と同じである(モデルA2およびモデルA3についても同様)。
モデルA2は、比較例の上部旋回体であり(本実施形態の変形例としてもよい)、後側側板支持部材51を備えず、前側側板支持部材52を備える。
モデルA3は、本実施形態の変形例の上部旋回体であり、前側側板支持部材52を備えず、後側側板支持部材51を備える。
モデルA4は、上記実施形態の上部旋回体1である(さらに詳しくは、上部旋回体1をモデル化したものである)。
(比較1の結果)
表1〜表3に計算結果を示す。表中の「振動低減効果[%]」は、側板支持部材50を備えないモデルA1の振動加速度に対して、各モデルの振動加速度がどれだけ減ったかを示す値である(下記の表4〜表9についても同様)。
表1に示すように、前後方向Xについて、モデルA1およびモデルA2に比べ、モデルA3およびモデルA4それぞれの振動が低減した。また、表2および表3に示すように、横方向Yおよび上下方向Zそれぞれについて、モデルA1に比べ、モデルA2、モデルA3、およびモデルA4それぞれの振動が低減した。
側板支持部材50を備えない場合(モデルA1)に対する、前側側板支持部材52のみを備える場合(モデルA2参照)の振動低減効果は小さい(具体的には表2および表3参照)ことが分かる。ただし、前側側板支持部材52のみを備える場合でも、振動低減効果はあることが分かる。
前側側板支持部材52のみを備える場合(モデルA2参照)に比べ、後側側板支持部材51のみを備える場合(モデルA3参照)の方が、振動低減効果が大きいことが分かる。そのため、後側側板支持部材51を設けることが、振動低減効果を得るために重要であることが分かる。
後側側板支持部材51のみを備える場合(モデルA3参照)に比べ、前側側板支持部材52および後側側板支持部材51を備える場合(モデルA4参照)の方が、振動低減効果が大きくなることが分かる。
前側側板支持部材52よりも後側側板支持部材51の方が、大きい振動低減効果を得られる理由は次の通りである。図1に示すように、キャブデッキ30は、旋回フレーム10に対して、デッキ支持部材40により支持される。その結果(デッキ支持部材40が設けられることに起因して)、振動加速度応答の評価の対象である10〜25[Hz]の周波数領域では、キャブデッキ30などの振動モードの形状が、図11に示すようになる。具体的には、キャブデッキ30が、第二側板15Bを支点(変形の中心、振動の中心)として、前後方向X、横方向Y、および上下方向Zに複合的に振動する。このとき、上記「支点」の位置(例えば、横方向Yの振動の中心の位置)は、前側デッキ支持部材43と中央デッキ支持部材42との間の第二側板15Bなどとなる。上記「支点」に近い位置に側板支持部材50を設ける場合よりも、上記「支点」から遠い位置に側板支持部材50を設ける方が、第二側板15Bなどの振動による変形を抑制できる。よって、前側側板支持部材52よりも後側側板支持部材51の方が、大きい振動低減効果を得られる。
側板支持部材50を設けることによる振動低減効果の詳細は次の通りである。上記のキャブデッキ30の振動に伴い、第二側板15Bは、デッキ支持部材40に引っ張られ、または押され、変形(振動)する。ここで、第二側板15Bの板厚を増やし、第二側板15Bの剛性を高くする場合について考える。この場合、第二側板15Bの剛性を高くしても、他の部材(具体的には底板11)の剛性が相対的に低くなる。そのため、底板11を支点としてキャブデッキ30が振動するなどのおそれがある。さらに詳しくは、デッキ支持部材40が設けられることに起因する振動形状(キャブデッキ30周辺の振動形状)が、底板11から変形する(動く)振動形状になるおそれがある。そのため、第二側板15Bのみの剛性を高くしても、キャブデッキ30の振動を十分に抑制できないおそれがある。また、第二側板15Bの板厚を増やすと、第二側板15Bの質量が増加する。第二側板15Bが弾性としてではなく慣性として(おもりとして)振動に作用している場合、第二側板15Bの板厚を増やしても、キャブデッキ30の振動を十分に抑制できないおそれがある。一方、図2に示すように、本実施形態の上部旋回体1では、側板支持部材50は、底板11、第二側板15B、およびデッキ支持部材40の変形を抑制するので、キャブデッキ30の振動を確実に抑制できる。
(比較2:前後方向X位置の比較)
図3、図4、および図5に示すように、側板支持部材50の側板15への接続部(接続部51s、接続部52s)の前後方向X位置が互いに異なる複数のモデルについて、振動低減効果を比較した。比較に用いたモデルは、下記のモデルB1〜モデルB4である。モデルB1は、上記のモデルA1と同じ、比較例の上部旋回体である。
モデルB2〜モデルB4は、本実施形態の上部旋回体1である。モデルB2〜モデルB4では、後側デッキ支持部材41に対する後側側板支持部材51の配置(相対的な配置)と、中央デッキ支持部材42に対する前側側板支持部材52の配置と、は同じである。以下では、後側デッキ支持部材41に対する後側側板支持部材51の配置のみ説明する。
モデルB2では、図4に示すように、中心軸51aは、中心軸41aから65[mm]だけ前側X1の位置に配置される。モデルB2では、接続部51sの後側X2端部は、接続部41sの前側X1端部よりもわずかに後側X2である。モデルB2では、接続部51sの前側X1端部は、接続部41sの前側X1端部よりも前側X1である。
モデルB3では、図5に示すように、中心軸51aは、中心軸41aから32.5[mm]だけ後側X2の位置に配置される。モデルB3では、接続部51sの前側X1端部と、中心軸41aと、の前後方向X位置が等しい(またはほぼ等しい)。モデルB3では、接続部51sの後側X2端部は、接続部41sの後側X2端部よりも後側X2である。
モデルB4では、図3に示すように、中心軸51aと中心軸41aとの前後方向X位置は等しい(上記[配置c]を満たす)。モデルB4では、接続部51sの後側X2端部と、接続部41sの後側X2端部と、の前後方向X位置が等しい(またはほぼ等しい)。モデルB4では、接続部51sの前側X1端部と、接続部41sの前側X1端部と、の前後方向X位置が等しい(またはほぼ等しい)。
(比較2の結果)
表4〜表6に計算結果を示す。
表4〜表6に示すように、各方向について、モデルB1(比較例)に比べ、モデルB2〜モデルB4それぞれの振動が低減した。また、モデルB2およびモデルB3に比べ、モデルB4で振動がより低減した。
各中心軸(中心軸41aと中心軸51aなど)の前後方向X位置が重なる(揃う)場合(図3のモデルB4参照)は、各中心軸が重ならない場合(図4のモデルB2および図5のモデルB3参照)に比べ、振動低減効果が大きいことが分かる。この比較から、各中心軸の前後方向X位置をずらすと、振動低減効果が減ることが分かる。各中心軸の前後方向X位置のずれを、モデルB2(図4参照)やモデルB3(図5参照)よりもさらに大きくすると、振動低減効果がさらに低減すると考えられる。
ただし、各中心軸の前後方向X位置がずれている場合(図4のモデルB2および図5のモデルB3参照)でも、側板支持部材50を備えない場合(モデルB1)と比べると、振動低減効果が得られることが分かる。
(比較3:上下方向Z位置の比較)
図6〜図10に示すように、側板支持部材50の側板15への接続部(接続部51s、接続部52s(図3参照))の上下方向Z位置が互いに異なる複数のモデルについて、振動低減効果を比較した。比較に用いたモデルは、下記のモデルC1〜モデルC6である。モデルC1は、モデルA1と同じ、比較例の上部旋回体である。
モデルC2〜モデルC6は、本実施形態の上部旋回体1である。モデルC2〜モデルC6では、図3に示すように、後側デッキ支持部材41に対する後側側板支持部材51の配置(相対的な配置)と、中央デッキ支持部材42に対する前側側板支持部材52の配置と、は同じである。以下では、後側デッキ支持部材41に対する後側側板支持部材51の配置のみ説明する。モデルC2〜モデルC6では、上記のモデルB4のように、中心軸41aと中心軸51aとの前後方向Xの位置が揃う。図6〜図10に示すように、モデルC2、モデルC3、モデルC4、モデルC5、モデルC6の順に、接続部51sが下側Z2に配置される。
モデルC2では、図6に示すように、接続部51sの上側Z1端部と、第二側板15Bの上側Z1端部と、の上下方向Z位置が等しい。モデルC2では、接続部51sの下側Z2端部は、接続部41sの上側Z1端部よりも上側Z1である(例えば後側デッキ支持部材41の上面よりも上側Z1である)。なお、モデルC2では、上記[配置a]は満たされ、上記[配置d]は満たされない(モデルC3も同様)。
モデルC3では、図7に示すように、接続部51sの上側Z1端部は、第二側板15Bの上側Z1端部よりも下側Z2である。接続部51sの下側Z2端部と、接続部41sの上側Z1端部と、の上下方向Z位置は等しい。
モデルC4では、図8に示すように、接続部51sにおける中心軸51aの位置(前後方向Xから見て接続部51sと中心軸51aとが交わる位置)は、接続部51sにおける中心軸41aの位置から100[mm]だけ上側Z1である。接続部51sにおける中心軸51aの位置は、接続部41sの上側Z1端部よりも下側Z2である。モデルC4では、接続部51sの上側Z1端部は、接続部41sの上側Z1端部よりも上側Z1である。モデルC4では、接続部51sの下側Z2端部は、接続部41sの上側Z1端部よりも下側Z2であり、接続部41sの下側Z2端部よりも上側Z1である。
モデルC5では、図9に示すように、接続部51sにおける中心軸51aの位置と、接続部51sにおける中心軸41aの位置と、の上下方向Z位置が等しい(揃う)。モデルC5では、接続部51sの上側Z1端部と、接続部41sの上側Z1端部と、の上下方向Z位置とが等しい(またはほぼ等しい)。モデルC5では、接続部51sの下側Z2端部と、接続部41sの下側Z2端部と、の上下方向Z位置が等しい(またはほぼ等しい)。
モデルC6では、図10に示すように、接続部51sにおける中心軸51aの位置は、接続部51sにおける中心軸41aの位置から100[mm]だけ下側Z2である。モデルC6では、接続部51sの上側Z1端部は、接続部41sの上側Z1端部よりも下側Z2であり、接続部41sの下側Z2端部よりも上側Z1であり、例えば中心軸41aよりも上側Z1である。モデルC6では、接続部51sの下側Z2端部は、接続部41sの下側Z2端部よりも下側Z2である。
(比較3の結果)
表7〜表9に計算結果を示す。
表7〜表9に示すように、前後方向X、横方向Y、および上下方向Zそれぞれについて、モデルC1(比較例)に比べ、モデルC2〜モデルC6それぞれの振動が低減した。また、モデルC2に比べ、モデルC3〜C6で振動低減が大きかった。
接続部51sの下側Z2端部が、接続部41sの上側Z1端部よりも上側Z1に配置される場合(図6のモデルC2参照)は、そうでない場合(モデルC3〜モデルC6参照)に比べ、振動低減効果が小さくなることが分かる。
ただし、モデルC2のような場合でも、側板支持部材50を備えない場合(モデルC1)と比べると、振動低減効果が得られることが分かる。
図9に示す接続部51sの上下方向Z位置の詳細は次の通りである。第二側板15Bと底板11との接合部では、底板11が第二側板15Bの変形を抑制させる構造となっている。そのため、第二側板15Bは、下側Z2部分よりも上側Z1部分で変形しやすい(振動しやすい)。そこで、接続部51sの位置を、より上側Z1部分とすることで、振動低減効果を大きくすることが期待できる。ただし、接続部51sの位置が上側Z1すぎる(高すぎる)と、振動低減効果が減る。具体的には、接続部51sの下側Z2端部が、接続部41sの上側Z1端部よりも上側Z1に配置された場合(図6のモデルC2参照)は、そうでない場合(モデルC3〜モデルC6)に比べ、振動低減効果は減る。
なお、通常、第二側板15Bの上側Z1端部には、ブームB(図3参照)やウインチ(図示なし)を支持するために補剛がされている。しかし、第二側板15B全体に補剛を行うと質量増やコスト増となる。そのため、通常、第二側板15Bの接続部41sの近傍には補剛がされていない。そのため、側板支持部材50が設けられなければ、接続部41sの近傍は変形しやすい。
(比較4:横方向Y位置の比較)
図9に示す側板支持部材50の底板11への接続部51bの、横方向Y位置が互いに異なる複数のモデルについて、振動低減効果を比較した。比較に用いたモデルは、下記のモデルD1〜モデルD3である。モデルD1は、上記のモデルA1と同じ、比較例の上部旋回体である。
モデルD2およびモデルD3は、本実施形態の上部旋回体1である。モデルD2およびモデルD3では、後側デッキ支持部材41に対する後側側板支持部材51の配置と、中央デッキ支持部材42(図3参照)に対する前側側板支持部材52(図3参照)の配置(相対的な配置)と、は同じである。以下では、後側デッキ支持部材41に対する後側側板支持部材51の配置のみ説明する。
モデルD2では、接続部51bの横方向内側Y1端部の位置は、旋回モータ取付部(図示なし)の近傍(ほぼ隣接する位置)である。
モデルD3では、接続部51bの横方向内側Y1端部の位置は、旋回モータ取付部から120[mm]だけ、第二側板15B側(横方向外側Y2)である。
(比較4の結果)
表10〜表12に計算結果を示す。
表10〜表12に示すように、各方向について、モデルD1(比較例)に比べ、モデルD2およびモデルD3それぞれの振動が低減した。モデルD3に比べ、モデルD2で振動が低減した。接続部51bの横方向Yの位置を、横方向内側Y1に設定するほど(第二側板15Bから離し、旋回モータ取付部に近づけるほど)、振動低減効果が大きくなると考えられる。
(効果1)
図1に示す上部旋回体1による効果は次の通りである。上部旋回体1は、旋回フレーム10と、キャブデッキ30と、複数のデッキ支持部材40と、後側側板支持部材51(図2参照)と、を備える。旋回フレーム10は、前後方向Xに延びる底板11と、底板11から上側Z1に延びる側板15と、を備える。キャブデッキ30は、旋回フレーム10よりも横方向外側Y2に配置される。デッキ支持部材40は、側板15とキャブデッキ30とに接続され、複数の単位デッキ支持部材(後側側板支持部材51など)により構成される。
[構成1−1]図2に示すように、後側側板支持部材51は、側板15と底板11とに接続される。
[構成1−2]図3に示すように、デッキ支持部材40は、後側デッキ支持部材41を備える。後側デッキ支持部材41は、複数の単位デッキ支持部材のうち最も後側X2に配置され、キャブデッキ30の後側X2部分に接続される。
[構成1−3]後側側板支持部材51の側板15への接続部51sは、後側デッキ支持部材41の、側板15への接続部41sの裏側部分である。
上記[構成1−1]により、後側側板支持部材51は、底板11および側板15の振動を抑制できる。ここで、キャブデッキ30の後側X2部分は、キャブデッキ30の前後方向X中央部分よりも、振動が大きくなりやすい。そこで、キャブデッキ30の後側X2部分に接続される後側デッキ支持部材41(上記[構成1−2])の接続部41sの裏側部分に、後側側板支持部材51の側板15への接続部51sが設けられる(上記[構成1−3])。よって、後側側板支持部材51は、後側デッキ支持部材41を介して、振動が大きくなりやすいキャブデッキ30の後側X2部分の振動を抑制できる。よって、キャブデッキ30の振動を抑制できる。
(効果2)
[構成2]後側側板支持部材51の側板15への接続部51sの前側X1端部は、後側デッキ支持部材41の側板15への接続部41sの後側X2端部よりも前側X1に配置される。後側側板支持部材51の側板15への接続部51sの後側X2端部は、後側デッキ支持部材41の側板15への接続部41sの前側X1端部よりも後側X2に配置される。
上記[構成2]により、後側側板支持部材51は、後側デッキ支持部材41の振動をより確実に抑制できる。その結果、キャブデッキ30の振動をより確実に抑制できる。
(効果3)
[構成3]上下方向Zから見たとき、後側デッキ支持部材41の前後方向X中心を通る中心軸41aと、後側側板支持部材51の前後方向X中心を通る中心軸51aと、が重なる。
上記[構成3]により、後側側板支持部材51は、後側デッキ支持部材41の振動をより確実に抑制できる(詳細は上記「比較2」を参照)。その結果、キャブデッキ30の振動をより確実に抑制できる。
(効果4)
[構成4]図9に示すように、後側側板支持部材51の側板15への接続部51sの下側Z2端部は、後側デッキ支持部材41の側板15への接続部41sの上側Z1端部よりも下側Z2に配置される。後側側板支持部材51の側板15への接続部51sの上側Z1端部は、後側デッキ支持部材41の側板15への接続部41sの下側Z2端部よりも上側Z1に配置される。
上記[構成4]により、後側側板支持部材51は、後側デッキ支持部材41の振動をより確実に抑制できる(詳細は上記「比較3」を参照)。その結果、キャブデッキ30の振動をより確実に抑制できる。
(効果5)
図3に示すように、デッキ支持部材40は、後側デッキ支持部材41よりも前側X1に配置される中央デッキ支持部材42を備える。
[構成5−1]側板支持部材50は、後側側板支持部材51と、前側側板支持部材52と、を備える。
[構成5−2]後側側板支持部材51は、後側デッキ支持部材41の側板15への接続部41sの裏側部分で側板15に接続される(上記[構成1−3]参照)。
[構成5−3]前側側板支持部材52は、後側側板支持部材51よりも前側X1に配置され、中央デッキ支持部材42の側板15への接続部42sの裏側部分で側板15に接続される。
上部旋回体1は、上記[構成5−1]および[構成5−3]を備える。よって、後側側板支持部材51が後側デッキ支持部材41を介してキャブデッキ30の振動を抑制するだけでなく、前側側板支持部材52が中央デッキ支持部材42を介してキャブデッキ30の振動を抑制する。よって、前側側板支持部材52が設けられない場合に比べ、キャブデッキ30の振動をより確実に抑制できる(詳細は上記「比較1」を参照)。
(効果6)
図1に示すように、上部旋回体1は、エンジンデッキ20を備える。エンジンデッキ20は、旋回フレーム10に接続され、かつ、旋回フレーム10よりも横方向外側Y2に配置される。
[構成6]エンジンデッキ20は、キャブデッキ30との間に前後方向Xの隙間Sをあけてキャブデッキ30よりも後側X2に配置される。
上記[構成6]では、キャブデッキ30とエンジンデッキ20との間に隙間Sがあいていない場合(キャブデッキ30とエンジンデッキ20とが直接つながれている場合)に比べ、旋回フレーム10に対してキャブデッキ30が振動しやすい。このような構成であっても、上部旋回体1では、上記[構成1−1]〜[構成1−3]により、キャブデッキ30の振動を抑制できる。
(他の変形例)
上記実施形態および変形例は、さらに様々に変形できる。
上記のモデルA3、A4、B2〜B4、およびC2〜C6の構成(条件)が、適宜組み合わされてもよい。
図3に示す後側デッキ支持部材41に対する後側側板支持部材51の配置(相対的な配置)と、中央デッキ支持部材42に対する前側側板支持部材52の配置(相対的な配置)と、が異なってもよい。
上記実施形態の構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、前側デッキ支持部材43は設けられなくてもよい。
上記実施形態の構成要素の数が変更されてもよい。例えば、図1に示すように、上記実施形態では、側板15は2枚設けられたが、側板15の数は2枚を超えてもよい。また例えば、図3に示すように、デッキ支持部材40を構成する単位デッキ支持部材の数は、上記実施形態では3本であったが、2本以下でもよく、4本以上でもよい。また例えば、側板支持部材50の数は、上記実施形態では2であり、変形例(モデルA3)では1であったが、3以上でもよい。
1 上部旋回体
10 旋回フレーム
11 底板
15 側板
20 エンジンデッキ
30 キャブデッキ
40 デッキ支持部材
41 後側デッキ支持部材(第一デッキ支持部材)
41a 中心軸(後側デッキ支持部材41の中心軸)
42 中央デッキ支持部材(第二デッキ支持部材)
42a 中心軸(中央デッキ支持部材42の中心軸)
50 側板支持部材
51 後側側板支持部材(第一側板支持部材)
51a 中心軸(後側側板支持部材51の中心軸)
52 前側側板支持部材(第二側板支持部材)
52a 中心軸(前側側板支持部材52の中心軸)

Claims (6)

  1. 前後方向に延びる底板、および前記底板から上側に延びる側板を有する旋回フレームと、
    前記旋回フレームよりも横方向外側に配置されるキャブデッキと、
    前記側板と前記キャブデッキとに接続され、複数の単位デッキ支持部材により構成されるデッキ支持部材と、
    前記側板と前記底板とに接続される側板支持部材と、
    を備え、
    前記デッキ支持部材は、複数の前記単位デッキ支持部材のうち最も後側に配置され、前記キャブデッキの後側部分に接続される第一デッキ支持部材を備え、
    前記側板支持部材の前記側板への接続部は、前記第一デッキ支持部材の前記側板への接続部の裏側部分である、
    上部旋回体。
  2. 請求項1に記載の上部旋回体であって、
    前記側板支持部材の前記側板への接続部の前側端部は、前記第一デッキ支持部材の前記側板への接続部の後側端部よりも前側に配置され、
    前記側板支持部材の前記側板への接続部の後側端部は、前記第一デッキ支持部材の前記側板への接続部の前側端部よりも後側に配置される、
    上部旋回体。
  3. 請求項2に記載の上部旋回体であって、
    上下方向から見たとき、前記第一デッキ支持部材の前後方向中心を通る中心軸と、前記側板支持部材の前後方向中心を通る中心軸と、が重なる、
    上部旋回体。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の上部旋回体であって、
    前記側板支持部材の前記側板への接続部の下側端部は、前記第一デッキ支持部材の前記側板への接続部の上側端部よりも下側に配置され、
    前記側板支持部材の前記側板への接続部の上側端部は、前記第一デッキ支持部材の前記側板への接続部の下側端部よりも上側に配置される、
    上部旋回体。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の上部旋回体であって、
    前記デッキ支持部材は、前記第一デッキ支持部材よりも前側に配置される第二デッキ支持部材を備え、
    前記側板支持部材は、
    前記第一デッキ支持部材の前記側板への接続部の裏側部分で前記側板に接続される第一側板支持部材と、
    前記第一側板支持部材よりも前側に配置され、前記第二デッキ支持部材の前記側板への接続部の裏側部分で前記側板に接続される第二側板支持部材と、
    を備える、
    上部旋回体。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の上部旋回体であって、
    前記旋回フレームに接続され、かつ、前記旋回フレームよりも横方向外側に配置され、かつ、前記キャブデッキとの間に前後方向の隙間をあけて前記キャブデッキよりも後側に配置されるエンジンデッキを備える、
    上部旋回体。
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