JP6708567B2 - カウンタウエイト装置及び建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、カウンタウエイト装置、及び当該カウンタウエイト装置を備えた建設機械に関する。

クローラクレーンなどの建設機械には、作業時の機体の安定性を確保するために機体フレームの後端部にカウンタウエイトが取り付けられる。このカウンタウエイトは重量物であるため、輸送時には輸送重量を低減するために機体フレームから取り外される。カウンタウエイトの着脱は、カウンタウエイト装置によって行う。このようなカウントウエイト装置を備えた建設機械として、例えば特許文献１あるいは２に記載された技術が公知である。

この公知技術のうち、特許文献１には、旋回フレームにカウンタウエイトを取り付けるためのカウンタウエイト着脱ユニットにおいて、 第１のフレームに着脱可能に取り付けられ、この第１のフレームとともに旋回フレームを形成する第２のフレームと、第２のフレームが第１のフレームに取り付けられた状態で、カウンタウエイトを第２のフレームに取付可能に移動する油圧アクチュエータとを有することを特徴とし、第２のフレームを第１のフレームに取付可能に押し上げるとともに、第２のフレームが第１のフレームに取り付けられた後、カウンタウエイトを第２のフレームに取付可能に引き上げる油圧アクチュエータを油圧シリンダとした構成が開示されている。

また、特許文献２には、建設機械の機体フレームにカウンタウエイトを取り付ける建設機械のカウンタウエイト装置において、カウンタウエイトに設けられた第１の係合溝と、機体フレームに設けられた第２の係合溝と、カウンタウエイトに突設され、カウンタウエイトの取付時に第２の係合溝に係合する第１の係合部材と、機体フレームに突設され、カウンタウエイトの取付時に第１の係合溝に係合する第２の係合部材と、第１の係合部材が第２の係合溝に係合し、かつ、第２の係合部材が第１の係合溝に係合した状態で機体フレームにカウンタウエイトを固定する固定手段と、を備えた構成が開示されている。

特開２００７−９１４０４号公報 特開２００６−４４９４８号公報

特許文献１に記載の技術では、カウンタウエイトを取り付ける場合、まず、シリンダトップにピン接続されたフレームを、油圧シリンダを伸ばすことによって持ち上げ、旋回フレームに完全に固定した後、油圧シリンダを縮小させてカウンタウエイトを引き上げるようになっている。このようにしてカウンタウエイトを取り付ける際には、旋回フレームに予め設置されたガイドピンとの干渉を避けるため、重心をトラニオンより後ろ側に設定し、後傾の状態で持ち上げた後（例えば図８、図９）、油圧シリンダの押力によって回転させることによりフレームを取り付け位置にセットしていた。

このように後傾の状態にするには、構造上前側（旋回フレーム側）重心となりがちなフレームの重心位置を後ろ側に設定するためだけにフレームにウエイトを設け、フレームの重量を増加させていた。しかし、フレームの重量が大きいと、油圧シリンダの伸長時推力を大きく設定する必要がある。そのため、フレームの位置合わせ時、あるいは引っ掛かりの発生時に、必然的にフレームの押し上げ力を大きくせざるを得なかった。

一方、特許文献２に記載の技術では、シリンダトップに取り付けられたピンを、旋回フレーム側に設置した受け（ブラケットの上端に形成された切り欠き部）に引っ掛け、油圧シリンダを縮小させることによりカウンタウエイトを引き上げるようになっている。そのため、特許文献２記載のカウンタウエイト装置は非常にシンプルな構造となっている。

しかし、特許文献２記載のカウンタウエイト装置では、受けを旋回フレームに取り付けた状態で、引き上げに十分な高さを確保すると、輸送高さの上限を大きく超えてしまう（図１、図２、図７）。輸送高さの上限を超えないようにするには、受けが形成されたブラケットの部分を取り外すか、格納できるようにする必要がある。取り外した場合には組み立てに補助クレーンが必要となる。また、格納した場合には、受けが形成されたフレームを引き起こすために補助クレーンあるいは油圧シリンダが必要となる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、受けが形成されたブラケットの輸送時の取り外しを不要とするとともに、フレームである接続構造体の重量を軽量化し、接続構造体を前側重心とした状態でウエイトの取り付け、及び取り外しを可能とすることにある。

前記課題を解決するため、本発明の一態様は、建設機械の機体フレームに取り付けられるカウンタウエイトを載置する載置台と、前記機体フレームの後端部に支持され、前記載置台に載置されたカウンタウエイトを前記載置台とともに昇降させる油圧シリンダと、前記機体フレームと前記油圧シリンダのシリンダロッドとを接続する接続構造体と、を有するカウンタウエイト装置において、前記接続構造体を前記シリンダロッドに対して回動可能に軸支する回動支軸と、前記接続構造体の自由端側を前記シリンダロッドの伸縮状態に応じて前記機体フレームの後端部側で案内し、当該後端部の上端より下方で前記接続構造体と結合される案内結合部と、前記接続構造体の前記自由端側の前記回動支軸周りへの回動を規制する案内部材と、を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、輸送時に案内結合部の取り外しを不要とするとともに、接続構造体の重量を軽量化し、接続構造体を前側重心とした状態でカウンタウエイトの取り付け、及び取り外しが可能となる。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。

本発明の実施形態に係る建設機械としてのクローラクレーンの全体構成を示す側面図である。 図１のクローラクレーンの下部走行体、旋回フレーム、カウンタウエイト着脱装置、及びカウンタウエイトを示す三面図である。 図２におけるカウンタウエイト着脱装置とカウンタウエイトのベースプレートの構成を示す斜視図である。 図３の側面図である。 図４に示す着脱フレームの斜視図である。 図３におけるカウンタウエイト着脱装置の自力装着の動作を示す動作説明図である。 図４における着脱フレームの後端部に対する着脱動作の第１段階を示す動作説明図である。 図７（ｂ）の状態から、さらに油圧シリンダのシリンダロッドが伸長した状態を示す動作説明図である。 図８（ｂ）の状態からさらに油圧シリンダのシリンダロッドが伸長した状態を示す動作説明図である。 図９（ｂ）の状態からさらに油圧シリンダのシリンダロッドが伸長した状態を示す動作説明図である。 油圧シリンダのシリンダロッド収縮時にシリンダロッドが回転することを防止する構成を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る建設機械としてのクローラクレーンの全体的な構成を示す図である。同図において、カウンタウエイト装置としてのカウンタウエイト着脱装置を備えたクローラクレーン１００は、下部走行体（クローラ）１、上部旋回体３、ブーム５、マスト７、バックストップ９及びカウンタウエイト１１から基本的に構成されている。上部旋回体３は旋回輪を介して下部走行体１に旋回可能に設けられている。ブーム５は上部旋回体３に起伏可能に軸支されている。上部旋回体３のカウンタウエイト１１設置側とは逆側の端部にはキャブ（運転室）１３が設置され、キャブ１３とカウンタウエイト１１との間にはハウス（機械室）１５が設けられている。

旋回フレーム１７には巻き上げ用のウインチドラムである巻上ドラムと、起伏用のウインチドラムである起伏ドラムが搭載されている。巻上ドラムには巻上ロープが巻回され、巻上ドラムの駆動により巻上ロープが巻き取りまたは繰り出され、ブーム５の先端に吊り下げられたフックが昇降する。起伏ドラムには起伏ロープが巻回され、起伏ドラムの駆動により起伏ロープが起伏ドラムに巻き取り又は繰り出される。これによりブーム５が起伏する。

旋回フレーム１７内には巻上用油圧モータ及び起伏用油圧モータが設置されている。巻上ドラムは巻上用油圧モータによって駆動され、起伏ドラムは起伏用油圧モータによって駆動される。また、巻上用油圧モータ及び起伏用油圧モータをそれぞれ制動するブレーキ装置が設置され、巻上用油圧モータ及び起伏用油圧モータの駆動と制動が制御される。

図２はクローラクレーン１００の下部走行体１、旋回フレーム１７、カウンタウエイト着脱装置１９、及びカウンタウエイト１１を示す三面図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）を左側から見た側面図、同図（ｃ）は正面図である。図２では、旋回輪、キャブ１３、マスト７、ブーム５等は省略している。また、旋回フレーム１７は上部旋回体３の一部を構成している。

下部走行体１は、クローラサイドフレーム２２，駆動輪２３、従動輪２５、上部ローラ２７、下部ローラ２９及びシュー３１を備えている。駆動輪２３及び従動輪２５はクローラサイドフレーム２２の前後に設けられ、駆動輪２３は走行装置によって駆動される。下部ローラ２９はクローラサイドフレーム２２の下部に設置され、上部ローラ２７はクローラサイドフレーム２２の上部に設置されている。シュー３１は、駆動輪２３，下部ローラ２９，従動輪２５及び上部ローラ２７に巻き掛けられ、無限軌道を構成する。なお、符号３３はカウンタウエイト１１を載置するベースプレートである。

図３はカウンタウエイト着脱装置１９とカウンタウエイト１１のベースプレート３３の構成を示す斜視図、図４は図３の側面図である。

同図において、カウンタウエイト装置としてのカウンタウエイト着脱装置１９は、ウエイト昇降ユニット３５と、カウンタウエイト１１を載置するベースプレート３３とを備えている。ウエイト昇降ユニット３５は左右対称に一対ずつ設けられている。カウンタウエイト１１はウエイト部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆを積層してなり、各ウエイト部材１１Ａ〜１１Ｆ同士及びベースプレート３３はリンクにより一体に締結され、ベースプレート３３上に対称に設置されている（図２）。各ウエイト部材１１Ａ〜１１Ｆは上面視略Ｌ字状に形成されている。左右一対のカウンタウエイト１１は、所定の間隔をあけて配置され、一対のカウンタウエイト１１間の空間に、前記左右一対のウエイト昇降ユニット３５が配置されている。

ウエイト昇降ユニット３５は、ベースプレート３３に取り付けられている。ベースプレート３３の上面には一対の接続プレート３７がそれぞれ左右対称に立設されている。２つの接続プレート３７は、外形は同じ形状であり、それぞれ前後方向に対して直交する平面に平行に配置されている。ベースプレート３３には、上面視矩形状の一対の開口部３４（図７）が形成され、開口部３４の一方の縁部に一方の接続プレート３７が固定され、開口部３４の他方の縁部に他方の接続プレート３７が固定されている。

図４にも示すように、ウエイト昇降ユニット３５は、シリンダロッド３９Ａを上下方向に伸縮させる油圧シリンダ３９と、一対の接続プレート３７と、この接続プレート３７に溶接により一体化された一対の支持ブラケット４１を備えている。支持ブラケット４１は、左右一対のプレートからなる。左右一対のプレートは、所定の間隔があけられており、対となるプレート間に油圧シリンダ３９が配置され、当該プレート間で油圧シリンダ３９が支持される。

また、後述の旋回フレーム１７の後端部１７Ａを固定するための固定ピン４５がピン挿脱機構４６によって挿脱可能に設けられている。さらに、支持ブラケット４１には、後述の着脱フレーム５３の自由端側（下部）に設けられた第２のピン６１を案内する案内溝５２が形成されている。案内溝５２は上方が開放され、上方の開放部から第２のピン６１を案内し、下底部に第２のピン６１を位置させる機能を備えている。図３に示すようにウエイト昇降ユニット３５は図４に示す構成の昇降機構が一対対称に備えられている。そのため、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、両者を特に区別しないで説明する。なお、図３では、手前側のウエイト昇降ユニット３５は例えば表側が、奥側のウエイト昇降ユニット３５は裏側が、それぞれ図示されている。また、着脱フレーム５３の自由端側とは、第１のピン５７を回動支軸としたときの自由端側である着脱フレーム５３の第２のピン６１の設置側の端部を意味する。

前記したように油圧シリンダ３９は接続プレート３７と一体の支持ブラケット４１によりベースプレート３３上で支持される。その際、油圧シリンダ３９のシリンダチューブ３９Ｂは、左右一対の接続プレート３７と一体の支持ブラケット４１間に位置し、当該支持ブラケット４１により支持されている。油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａはシリンダチューブ３９Ｂに対し上方に伸長し、下方に収縮する。シリンダチューブ３９Ｂには旋回フレーム１７から油圧ホースを介して圧油が供給され、シリンダロッド３９Ａの伸長及び収縮動作が行われる。

油圧シリンダ３９のシリンダチューブ３９Ｂの上部側にはトラニオン４７が支持ブラケット４１に対して垂直な方向に突設されている。支持ブラケット４１の上端部には、略三角形状の取付プレート４９が取付ピン５１を介して取り付けられている。取付プレート４９の中央には取付孔が設けられている。シリンダチューブ３９Ｂのトラニオン４７は当該取付孔に挿通されることにより、油圧シリンダ３９が前後方向に回動自在に支持ブラケット４１に接続される。

シリンダロッド３９Ａの先端のシリンダトップ３９Ｃには、着脱フレーム５３のロッド端結合部５５に回動可能にピン結合するための第１のピン５７が取り付けられている。第１のピン５７は、図５の着脱フレーム５３の斜視図に示すように、着脱フレーム５３の左右の板部材５９の上部に設けられた貫通孔６０を貫通するように設けられ、抜け止めピン５８で着脱フレーム５３から離脱しないようになっている。なお、第１のピン５７は着脱フレーム５３のシリンダロッド３９Ａに対する回動支軸として機能し、着脱フレーム５３は第１のピン５７回りに回動可能である。また、着脱フレーム５３の回動方向はトラニオン４７の搖動方向と平行である。

図５に示すように、着脱フレーム５３は、左右の同形状の一対の板部材５９を部材５９Ａを挟んで平行に上端側の支軸として機能する第１のピン５７と下端側の第２のピン６１で結合し、一体としたものである。また、一対の板部材５９の間には、上から順に第１、第２及び第３のガイドローラ６３，６５，６７が設けられている。第３のガイドローラ６７は下端部に、第２のガイドローラ６５は中央部に、第１のガイドローラ６３は第１のピン５７と第２のガイドローラ６５とのほぼ中央部に、さらに、第２のガイドローラ６５と第２のピン６１との間には、ピン挿入孔６８が、それぞれ設けられている。なお、図５（ａ）は着脱フレーム５３を図４の右前側から見た斜視図、図５（ｂ）は左後側から見た斜視図である。

着脱フレーム５３は図４及び図５から分かるように第１ないし第３のガイドローラ６３，６５，６７、第１及び第２のピン５７，６１及びピン挿入孔６８の配置に基づいて大略三日月状に形成されている。着脱フレーム５３の形状は、第１ないし第３のガイドローラ６３，６５，６７、第１及び第２のピン５７，６１及びピン挿入孔６８の配置と、後述の旋回フレーム１７の後端部１７Ａの端面形状に基づいて決定される。そのため、着脱フレーム５３の形状は、クローラクレーン１００の機械的能力や旋回フレーム１７の形状などに応じて設計される。そのため、着脱フレーム５３の形状が本実施形態における形状と異なってもよいことはいうまでもない。

図４に示すように油圧シリンダ３９とシリンダトップ３９Ｃで連結された着脱フレーム５３は一体となってトラニオン４７を介して支持ブラケット４１に当該支持ブラケット４１に対して平行な方向に揺動可能に支持されている。したがって、トラニオン４７は支持ブラケット４１に対する油圧シリンダ３９の揺動支軸として機能する。一体となった油圧シリンダ３９と着脱フレーム５３の重心は、トラニオン４７を通る鉛直線に対して図示右側、旋回フレーム１７を基準にすると、前側に位置する。言い換えれば、一体となった油圧シリンダ３９と着脱フレーム５３には、時計回り方向にモーメントが生じている。この状態が、前側重心の状態である。この状態で、油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａを伸長すると、さらにモーメントが大きくなり、着脱フレーム５３が振れて着脱フレーム５３の下端に設けられた第３のガイドローラ６７がシリンダロッド３９Ａに激突することがある。

この激突を防止するため、本実施形態では、レール７１が油圧シリンダ３９のシリンダチューブ３９Ｂの旋回フレーム１７の取付側に設置されている。レール７１の設置長さは、シリンダロッド３９Ａが最大限伸長した場合でも、着脱フレーム５３がレール７１との接触が維持される長さである。具体的には、第３のガイドローラ６７がレール７１を転動して移動するが、第３のガイドローラ６７がレール７１から外れない長さである。

図６はカウンタウエイト着脱装置１９の自力装着の動作を示す動作説明図である。図６（ｂ）において右上に見える部分は、クローラクレーン１００の旋回フレーム１７の後端部１７Ａである。この後端部１７Ａには、上部に第１のガイド溝１７Ｂ、下部に第２のガイド溝１７Ｃ、第１のガイド溝１７Ｂの上方であって後述の第２の転動面１７Ｆの上端１７Ｈよりも下方の第１のガイド溝１７Ｂとの間にピン挿通孔１７Ｄが、それぞれ形成されている。また、第１及び第２のガイド溝１７Ｂ，１７Ｃの間で、着脱フレーム５３と対向する部分は、着脱フレーム５３の第１及び第２のガイドローラ６３，６５が接触し、転動する第１の転動面１７Ｅとなっている。さらに、第１のガイド溝１７Ｂの外縁から後端部１７Ａの最上部に至る部分は、着脱フレーム５３の第１及び第２のガイドローラ６３，６５が接触し、転動する第２の転動面１７Ｆとなっている。旋回フレーム１７の後端部１７Ａはこのように構成されている。

後端部１７Ａにカウンタウエイト着脱装置１９によってカウンタウエイト１１を装着する場合、まず、図６（ａ）に示すようにカウンタウエイト着脱装置１９と旋回フレーム１７の後端部１７Ａとの位置合わせを行う。位置合わせは、クローラクレーン１００を後退させ、旋回フレーム１７の後端部１７Ａを着脱フレーム５３に対向する位置に位置させる。図６（ｂ）は、位置合わせを行うときの後端部１７Ａとカウンタウエイト着脱装置１９との関係を示す図で、カウンタウエイト１１は図示を省略している。図６（ｃ）及び（ｄ）も同様である。

図６（ｂ）で後端部１７Ａとカウンタウエイト着脱装置１９との間の位置関係の調整が終了すると、図６（ｃ）に示すように油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａを伸長し、着脱フレーム５３を旋回フレーム１７の後端部１７Ａにピン結合する。ピン結合は、着脱フレーム５３のピン挿入孔６８と後端部１７Ａのピン挿通孔１７Ｄを合致させ、結合ピン７３をピン挿入孔６８から挿入することにより行われる。このピン結合により、着脱フレーム５３と旋回フレーム１７の後端部１７Ａを結合し、着脱フレーム５３を旋回フレーム１７側に取り付ける。

その後、図６（ｄ）に示すように油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａを縮小させ、ベースプレート３３とその上に固定されたカウンタウエイト１１を引き上げる。所定位置まで引き上げると、支持ブラケット４１の固定ピン挿入孔４４から後端部１７Ａの固定ピン挿通孔１７Ｇへプッシュプルケーブル１６によって固定ピン４５を挿入し、固定ピン４５によってカウンタウエイト１１を旋回フレーム１７の後端部１７Ａに固定する（図６（ｅ））。

図７ないし図１０は着脱フレーム５３の後端部１７Ａに対する着脱動作を示す説明図である。図７は着脱動作の初期段階を示す。図７（ａ）に示すように、初期状態では、ウエイト昇降ユニット３５は、油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａが最も縮んだ状態となっている。このとき、着脱フレーム５３は、下部に設けた第２のピン６１が案内溝５２の下底部に入り込んだ状態となっている。また、油圧シリンダ３９のシリンダチューブ３９Ｂの下端の鍔３９Ｅが、ベースプレート３３に設けられた開口部３４の図示右側の内壁３４Ａに当接している。そのため、トラニオン４７の中心位置と、鍔３９Ｅが開口部３４の内壁３４Ａと当接した位置で規定される角度だけ傾いて停止している。この傾きは本実施形態では、トラニオン４７を通る鉛直線から５°程度後側に向いた傾きである。なお、この状態では、旋回フレーム１７の後端部１７Ａは着脱フレーム５３とは離れている。

前記後側とは、本明細書では、シリンダロッド３９Ａの先端部側の第１のピン５７がトラニオン４７を通る鉛直線に対して旋回フレーム１７から遠ざかる方向、若しくは遠ざかった位置のことをいう。また、図７（ａ）において、矢印１２の先端はカウンタウエイト１１を設置したときのカウンタウエイト１１の旋回フレーム１７側の最前部及び最上部を示している。なお、図８〜図１０における矢印１２も同様であり、カウンタウエイト１１の図示は省略した。

この状態から図７（ｂ）に示すように、油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａが伸長すると、第２のピン６１が案内溝５２から離脱し、ウエイト昇降ユニット３５がトラニオン４７を中心に図示時計回り方向に回転し、前側重心となる。その際、油圧シリンダ３９の回転量はベースプレート３３の開口部３４の図７（ａ）とは逆側の図示左側の内壁３４Ｂに鍔３９Ｅが当接することにより規制される。着脱フレーム５３の回転量は、支持ブラケット４１に設けられたストッパ７５に第３のガイドローラ６７が当接することにより規制される。本実施形態では、例えば時計回り方向の回転により、前記鉛直線から例えば３．５°程度着脱ユニット５３が前側に向いて傾いている。この図７（ｂ）に示す傾きが最も前側に傾いた傾きである。なお、前記前側とは、本明細書では、シリンダロッド３９Ａの先端部側の第１のピン５７がトラニオン４７を通る鉛直線に対して旋回フレーム１７に近づく方向、若しくは近づいた位置のこという。

図８は図７（ｂ）の状態から、さらに油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａが伸長した状態を示す。また、図９は図８（ｂ）の状態からさらに油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａが伸長した状態を示す。

シリンダロッド３９Ａがさらに伸長すると、第１及び第２のガイドローラ６３，６５が順に旋回フレーム１７の後端部１７Ａの第１の転動面１７Ｅに接触していく。そして、第１及び第２のガイドローラ６３，６５が第１及び第２の転動面１７Ｅ，１７Ｆに沿って転動することに伴って着脱フレーム５３が押し上げられ、油圧シリンダ３９の傾きが変動する。また、シリンダロッド３９Ａの伸長に伴って、第３のガイドローラ６７はレール７１の下端部に当接し、レール７１上を転動し、着脱フレーム５３の下端の位置を規制する。

旋回フレーム１７の後端部１７Ａには、上方に移動する際に、第２のピン６１が収まっていくための第１のガイド溝１７Ｂが設けられているが、第１及び第２のガイドローラ６３，６５が、第１及び第２の転動面１７Ｅ，１７Ｆを転動しながら、交互に着脱フレーム５３を支え合うことにより、第１及び第２のガイドローラ６３，６５の第１のガイド溝１７Ｂへの引っ掛かりを防いでいる（図８（ｂ）、図９（ａ）、図９（ｂ））。なお、図８（ａ）は第２のガイドローラ６５が第１の転動面１７Ｅに接触したときの状態を示す。図８（ｂ）は第１のガイドローラ６３が第１のガイド溝１７Ｂを越えて第２の転動面１７Ｆ上に移行する状態、言い換えれば第１のガイドローラ６３の谷越えの状態を示す。

シリンダロッド３９Ａがさらに伸長すると、図９（ａ）の状態となる。図９（ａ）は第２のガイドローラ６５が第１のガイド溝１７Ｂを越える状態である。この状態は、言い換えれば第２のガイドローラ６５の谷越えの状態である。この状態では、第１及び第２のガイドローラ６３，６５が第２の転動面１７Ｆに移行して転動し、第３のガイドローラ６７はレール７１上を転動している。図９（ｂ）は油圧シリンダ３９が伸長する過程で最も後傾した状態を示す。このとき、第２のガイドローラ６５は第２の転動面１７Ｆの最も突出した（後端側に張り出した）部分を超えて転動している。言い換えれば、この状態は、第２のガイドローラ６５の山越えの状態である。また、図９（ｂ）は、油圧シリンダ３９が最も後傾した状態である。図９（ｂ）では、油圧シリンダ３９と着脱フレーム５３の重心はトラニオン４７を通る鉛直線を越えて後側まで傾かない角度を保持している。

図１０は図９（ｂ）の状態から、さらに油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａが伸長した状態を示す。図９（ｂ）の状態からさらに油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａが伸長すると、第１及び第２のガイドローラ６３，６５が第２の転動面１７Ｆを越え、旋回フレーム１７の後端部１７Ａの上端１７Ｈに至る。このタイミングで第２のピン６１が、第１のガイド溝１７Ｂの入口に達する（図１０（ａ））。

そして、さらにシリンダロッド３９Ａが伸長すると、第２のピン６１は第１のガイド溝１７Ｂに案内され、第１のガイド溝１７Ｂ内を移動する。その際、第２のピン６１は着脱フレーム５３に引き上げられる形で第１のガイド溝１７Ｂの最深部に収まっていく（図１０（ｂ））。そして、最後は、第２のピン６１を支点に着脱フレーム５３が回転し、取り付け位置に納まる。このように図１０（ａ）では、第２のピン６１を第１のガイド溝１７Ｂにガイドし、図１０（ｂ）で第２のピン６１が旋回フレーム１７の後端部１７Ａを引っ掛けるような動作となる。

着脱フレーム５３が取り付け位置に納まると、ピン挿入孔６８が旋回フレーム１７の後端部１７Ａに形成されたピン挿通孔１７Ｄと重なる。この状態で、ピン挿入孔６８とピン挿通孔１７Ｄが一致するので、結合ピン７３をピン挿入孔６８から挿入して着脱フレーム５３を旋回フレーム１７の後端部１７Ａと結合し、固定する。本実施形態では、この結合までに至る過程で、第１及び第２のガイド溝１７Ｂ，１７Ｃと係合する第１及び第２のピン５７，６１以外の接続構造体要素との当該第１及び第２のガイド溝１７Ｂ，１７Ｃとの係合を回避するように構成されている。

これが図６（ｃ）に示した状態であり、この状態から図６（ｄ）及び図６（ｅ）の状態に移行することにより、旋回フレーム１７の後端部１７Ａにカウンタウエイト１１を搭載することができる。カウンタウエイト１１を取り外す際は、これまでに説明した搭載動作を逆にたどればよい。

図１１は油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａの収縮時にシリンダロッド３９Ａがシリンダロッド軸回りに回転することを防止する構成を示す図である。シリンダロッド３９Ａのロッド長が短く、着脱フレーム５３が旋回フレーム１７の後端部１７Ａを挟み込んでいない状態では、レール７１はシリンダロッド３９Ａの回り止めとして使用される。すなわち、シリンダロッド３９Ａの先端に着脱フレーム５３の重量が加わるので、図７（ａ）からシリンダロッド３９Ａが少しだけ伸びた状態においては、着脱フレーム５３がシリンダロッド軸回りに回転しようとする。規制部材５３Ａがレール７１を挟み込んで規制することで、着脱フレーム５３がシリンダロッド軸回りに回転することを防止する。このような場合、レール７１がなければ、着脱フレーム５３の向きが回転することで変わってしまい、旋回フレーム１７から外れてしまうおそれがある。

本実施形態の特徴は、カウンタウエイト着脱装置１９を前側重心とした状態でカウンタウエイト１１を取り付け、及び取り外し可能としたことにある。これにより、カウンタウエイト着脱装置１９を大幅に軽量化することが可能となった。特許文献１におけるカウンタウエイト着脱装置を前側重心としたまま旋回フレームに取り付ける際の問題点は、旋回フレーム又は着脱フレームが保持するガイドピンと、このガイドピンに対向する着脱フレームがガイドすべきポイントよりも手前の段階で干渉してしまうことであった。

本実施形態では、この干渉を防止するために第１及び第２のガイドローラ６３，６５を使用して旋回フレーム１７の後端部１７Ａの端面における第１及び第２の転動面１７Ｅ，１７Ｆのラインに沿って着脱フレーム５３を持ち上げことができるようにした。また、ガイドピンである第２のピン６１を着脱フレーム５３側に設置したので、旋回フレーム１７の更なる軽量化を図ることができる。その際、旋回フレーム１７側にガイドを設けると、ガイドローラの引っ掛かりが懸念されるが、これに対しては、ガイドローラを２つ（第１及び第２のガイドローラ６３，６５）としたことにより、この問題を解消した。

以上のように、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。なお、以下の説明では、特許請求の範囲における各構成要素と本実施形態の各部について対応を取り、両者の用語が異なる場合には前者をかっこ書きで示し、また、対応する参照符号を付して両者の対応関係を明確にした。

（１） 本実施形態では、クローラクレーン（建設機械）１の旋回フレーム（機体フレーム）１７に取り付けられるカウンタウエイト１１を載置するベースプレート（載置台）３３と、旋回フレーム１７の後端部１７Ａに支持され、ベースプレート３３に載置されたカウンタウエイト１１をベースプレート３３とともに昇降させる油圧シリンダ３９と、旋回フレーム（機体フレーム）１７と油圧シリンダ３９のシリンダロッド３９Ａとを接続する着脱フレーム（接続構造体）５３と、を有するカウンタウエイト着脱装置（カウンタウエイト装置）１９において、着脱フレーム５３をシリンダロッド３９Ａに対して回動可能に軸支する第１のピン（回動支軸）５７と、着脱フレーム５３の自由端（第２のピン６１設置）側をシリンダロッド３９Ａの伸縮状態に応じて旋回フレーム１７の後端部１７Ａ側で案内し、当該後端部１７Ａの上端１７Ｈより下方で旋回フレーム１７と結合される案内結合部と、旋回フレーム１７の自由端側の第１のピン（回動支軸）５７周りへの回動を規制するレール（案内部材）７１と、を備えた構成とした。

このように構成すると、案内結合部が旋回フレーム１７の後端部１７Ａに一体に設けられ、着脱フレーム５３の上端１７Ｈより下方で着脱フレーム５３と結合するので、従来から使用されてきたブラケットの取り外しは不要となる。また、従来のように接続するためのフレームを後側重心にする必要がないので、後側重心にするためのウエイトが不要となり、フレームである着脱フレーム５３の重量は軽量化される。そのため、着脱フレーム５３を前側重心とした状態でカウンタウエイト１１の取り付け、及び取り外しが可能となる。

（２） 本実施形態では、前記案内結合部が、前記着脱フレーム５３と結合するための位置決めを行う第１のガイド溝（ガイド溝）１７Ｂ、当該第１のガイド溝１７Ｂを含み、当該第１のガイド溝１７Ｂと係合する第２のピン（係合部材）６１以外の接続構造体要素と当該第１のガイド溝１７Ｂとの係合を阻止して着脱フレーム５３を導く第１及び第２の転動面（ガイド面）１７Ｅ，１７Ｆ、及び第１のガイド溝１７Ｂへ第２のピン６１が係合して位置決めされた状態で、着脱フレーム５３と旋回フレーム１７とを結合する結合部材を装着するピン挿通孔（結合部材装着部）１７Ｄを備えた構成とした。

このように構成すると、第２のピン６１が第１のガイド溝１７Ｂに嵌入する以外は、当該第１のガイド溝１７Ｂへの接続構造体要素の嵌入が阻止される。そのため、第２のピン６１以外の接続構造体要素の第１のガイド溝１７Ｂへの嵌入による着脱フレーム５３と旋回フレーム１７との係合を防止することができ、カウンタウエイト着脱装置１９の誤作動の防止が可能となる。

（３） 本実施形態では、前記結合部材が結合ピン７３であり、前記結合部材装着部が、位置決め時に着脱フレーム５３に形成されたピン挿入孔６８と合致し、旋回フレーム１７の後端部（案内結合部）１７Ａに形成されたピン挿通孔１７Ｄである構成とした。

このように構成すると、位置決め時に着脱フレーム５３に形成されたピン挿入孔６８と旋回フレーム１７の後端部１７Ａの上端１７Ｈより下方に形成されたピン挿通孔１７Ｄが合致するので、ピン挿入孔６８からピン挿通孔１７Ｄに結合ピン７３を挿通させ、ピン挿入孔６８とピン挿通孔１７Ｄ内に保持させるだけで、着脱フレーム５３と旋回フレーム１７の後端部１７Ａを結合することができる。

（４） 本実施形態では、前記第１及び第２の転動面１７Ｅ，１７Ｆにガイドされる前記接続構造体要素が、予め設定された間隔で配置された第１及び第２の２個のガイドローラ６３，６５を含み、一方のガイドローラ６３（６５）の前記第１のガイド溝１７Ｂへの嵌入を他方のガイドローラ６５（６３）が前記第１及び／又は第２の転動面１７Ｅ，１７Ｆ上を転動することにより阻止する構成とした。

このように構成すると、旋回フレーム１７の後端部１７Ａの端面形状と第１及び第２のガイドローラ６３，６５の位置設定だけで、第２のピン６１だけを第１のガイド溝１７Ｂに嵌入させ、着脱フレーム５３に形成されたピン挿入孔６８と旋回フレーム１７の後端部１７Ａに形成されたピン挿通孔１７Ｄを合致させることができる。

（５） 本実施形態では、油圧シリンダ３９がトラニオン（搖動支軸）４７に関し軸方向で回転可能に支持され、着脱フレーム５３及び油圧シリンダ３９を含むウエイト昇降ユニット３５の重心位置がトラニオン４７を通る鉛直線よりも前記旋回フレーム１７側に位置する前側重心となる構成とした。

このように構成すると、ウエイト昇降ユニット３５の重心位置を、トラニオン４７を通る鉛直線よりも旋回フレーム１７側から離れた後側重心にする必要がないので、後側重心にするための余分なウエイトが不要となり、コストの低減を図ることができるとともに、取り扱いが容易となり操作性の向上を図ることができる。

（６） 本実施形態に係るカウンタウエイト装置を備えたクローラクレーン（建設機械）１００によれば、前記（１）ないし（５）で述べた効果を奏することができる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１ クローラクレーン（建設機械）
１１ カウンタウエイト
１７ 旋回フレーム１７（機体フレーム）
１７Ａ 後端部
１７Ｂ 第１のガイド溝（ガイド溝）
１７Ｃ 第２のガイド溝（ガイド溝）
１７Ｄ ピン挿通孔（結合部材装着部）
１７Ｅ 第１の転動面（ガイド面）
１７Ｆ 第２の転動面（ガイド面）
１７Ｈ 上端
１９ カウンタウエイト着脱装置（カウンタウエイト装置）
３３ ベースウエイト（載置台）
３５ ウエイト昇降ユニット
３９ 油圧シリンダ
４７ トラニオン（搖動支軸）
５３ 着脱フレーム（接続構造体）
５７ 第１のピン（回動支軸）
６１ 第２のピン（係合部材）
６３ 第１のガイドローラ
６５ 第２のガイドローラ
６７ 第３のガイドローラ
６８ ピン挿入孔
７１ レール（案内部材）
７３ 結合ピン（結合部材）

Claims (6)

1. 建設機械の機体フレームに取り付けられるカウンタウエイトを載置する載置台と、
   前記機体フレームの後端部に支持され、前記載置台に載置されたカウンタウエイトを前記載置台とともに昇降させる油圧シリンダと、
   前記機体フレームと前記油圧シリンダのシリンダロッドとを接続する接続構造体と、
   を有するカウンタウエイト装置において、
   前記接続構造体を前記シリンダロッドに対して回動可能に軸支する回動支軸と、
   前記接続構造体の自由端側を前記シリンダロッドの伸縮状態に応じて前記機体フレームの後端部側で案内し、当該後端部の上端より下方で前記接続構造体と結合される案内結合部と、
   前記接続構造体の前記自由端側の前記回動支軸周りへの回動を規制する案内部材と、
   を備えたことを特徴とするカウンタウエイト装置。
2. 請求項１に記載のカウンタウエイト装置において、
   前記案内結合部が、前記接続構造体と結合するための位置決めを行うガイド溝、当該ガイド溝を含み、当該ガイド溝と係合する係合部材以外の接続構造体要素との当該ガイド溝との係合を回避して前記接続構造体を導くガイド面、及び前記ガイド溝へ前記係合部材が係合して位置決めされた状態で、前記接続構造体と前記機体フレームとを結合する結合部材を装着する結合部材装着部を備えたことを特徴とするカウンタウエイト装置。
3. 請求項２に記載のカウンタウエイト装置において、
   前記結合部材が結合ピンであり、
   前記結合部材装着部が前記位置決め時に前記接続構造体に形成されたピン挿入孔と合致し、前記案内結合部に形成されたピン挿通孔であることを特徴とするカウンタウエイト装置。
4. 請求項２に記載のカウンタウエイト装置において、
   前記ガイド面にガイドされる前記接続構造体要素が、予め設定された間隔で配置された２個のガイドローラを含み、一方のガイドローラの前記ガイド溝への嵌入を他方のガイドローラの前記ガイド面への転動で阻止することを特徴とするカウンタウエイト装置。
5. 請求項２に記載のカウンタウエイト装置において、
   前記油圧シリンダを搖動可能に軸支する搖動支軸を備え、
   前記接続構造体は重心位置が前記搖動支軸を通る鉛直線よりも前記機体フレーム側に位置する前側重心であることを特徴とするカウンタウエイト装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のカウンタウエイト装置を備えたことを特徴とする建設機械。