JP6915952B2

JP6915952B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP6915952B2
Application number: JP2017076889A
Authority: JP
Inventors: 健太郎中山; 亮介苧野; 孝輔赤井; 和弘名田
Original assignee: Caterpillar SARL
Current assignee: Caterpillar SARL
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2021-08-11
Anticipated expiration: 2037-04-07
Also published as: JP2018178442A

Description

本発明は、外力による運転室の変形を抑制する運転室保護部材を備えた作業機械に関する。

油圧ショベルなどの作業機械は、不整地や傾斜地などでも作業をするため、足場の悪い作業場では、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度、作業装置の作業姿勢およびバケット荷重などによっては転倒するおそれもある。

このような転倒時などの横荷重により運転室すなわちキャブが変形することを防止するために、従来、キャブの後部の側面に対向して横並びにキャブ側支体を備えるものが知られている（例えば、特許文献１および２参照。）。

特開２００７−８５０１７号公報特開２００４−３３０８０７号公報

上記のキャブ側支体は、旋回フレームの中央部に位置するメインフレームの一対の縦板のうち、キャブ側に位置する一方の上面板に溶接されている。このような溶接の際、上面板の長手方向、すなわち前後方向に沿わせる場合には、溶接ひずみが生じやすく、キャブの側部との距離を適切に設定するためにさらなる構成や追加の作業が必要となる。

また、メインフレームの縦板および上面板には、長手方向に大きな荷重が加わることから、キャブ側支体を長手方向に沿わせて溶接する場合、溶接端部に応力が集中するため、溶接強度の向上などの課題が生じる。

一方、作業装置のブームの背面には、各シリンダへと接続される配管、各種センサ用の配線、アタッチメント用の配管および配線などが設けられ、これらの固定やバルブ類の設置のために、縦板の上面板にブラケットが設けられる場合があるが、このブラケットでも、その取付け方法によっては、上記のキャブ側支体と同様の課題が生じる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、運転室の側部と運転室保護部材の支持板との距離を適切に設定できるとともに、上面板に対して運転室保護部材を強固に固定できる作業機械を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、上面板を備える機体と、機体に作動可能に突設された作業装置と、機体にて作業装置に隣接する側方に配置された運転室と、運転室の側方に配置され、外力による運転室の変形時にこの運転室に当接することでこの運転室の変形を抑制する運転室保護部材とを具備し、運転室保護部材は、機体の上面板に対してこの上面板の長手方向と交差する方向に沿って溶接され、上面板の長手方向に離れて位置する互いに別体の複数のリブと、これらリブに亘り取り付けられて機体の上面板に対して離れて位置し、運転室の側方に対向する支持板とを備えた作業機械である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の作業機械における運転室保護部材の支持板が、運転室側と反対側に作業装置を作動させる作動装置の少なくとも一部が固定される作業機械である。

請求項１記載の発明によれば、運転室保護部材は、互いに別体の複数のリブを上面板の長手方向に対して交差する方向に沿って上面板の長手方向に離れた位置にそれぞれ溶接することで、仮にこの溶接の際に溶接ひずみが生じたとしても、各リブは上面板に対して、この上面板の長手方向に傾きが生じるだけで、運転室との距離方向への影響が少ないため、運転室の側部と、リブに亘り取り付けられて機体の上面板に対して離れて位置する支持板との距離を適切に設定することが可能となるとともに、上面板の長手方向に大きな荷重が加わった場合でも、各リブと上面板との溶接部に応力集中が生じたり浮きが生じて溶接部が破損したりしにくく、上面板に対して運転室保護部材を強固に固定できる。

請求項２記載の発明によれば、運転室保護部材の支持板の運転室と反対側に作動装置の少なくとも一部を支持することで、外力による運転室の変形を抑制する機能と、作動装置の少なくとも一部を支持する固定ブラケットの機能とを運転室保護部材に兼ねさせることができる。

本発明に係る作業機械の一実施の形態の要部の斜視図である。同上作業機械の要部の側面図である。同上作業機械の要部を拡大した後面図である。同上作業機械の全体を示す側面図である。

以下、本発明を、図１乃至図４に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。

図１乃至図４において、11は作業機械であり、本実施の形態において、この作業機械11は、例えば油圧ショベル型の作業機械とする。

作業機械11は、機体12を備えている。また、この作業機械11は、機体12に作動可能に突設された作業装置13を備えている。さらに、この作業機械11は、機体12に設けられた運転室であるキャブ14を備えている。また、この作業機械11は、運転室保護部材であるキャブ側支体15を備えている。

機体12は、履帯式の下部走行体21およびこの下部走行体21に旋回可能に設けられた上部旋回体22を備えている。また、この機体12は、図１乃至図３に示されるメインフレーム（センタフレーム）23を備えている。このメインフレーム23は、前後方向に長尺で、上部旋回体22を構成する旋回フレーム24の中央部に位置し、作業装置13を機体12に対して軸支するフレーム構造体である。このメインフレーム23は、左右部に位置する１対の縦板26，26を備えている。また、このメインフレーム23は、上面板27，27を備えている。さらに、このメインフレーム23は、斜板28を備えている。また、このメインフレーム23は、図示されない後板を備えている。さらに、このメインフレーム23は底板30を備えている。また、このメインフレーム23は、補強板31を備えている。さらに、このメインフレーム23は、エンジン取付台を備えていてもよい。また、このメインフレーム23は、旋回軸受部を備えていてもよい。そして、このメインフレーム23は、縦板26，26、上面板27，27、斜板28、後板、および、底板30により、前後方向に長手状のボックス形に形成されている。

縦板26，26は、前後方向に沿って長手状に形成されている。すなわち、これら縦板26，26は、左右方向に板厚を有している。これら縦板26，26は、縦板本体部26a，26aを備えている。また、これら縦板26，26は、作業装置13を軸支するブラケット部26b，26bを備えている。そして、これら縦板本体部26a，26aとブラケット部26b，26bとが一体に形成されている。

縦板本体部26a，26aは、後部から前部に向かって徐々に上方に突出するように、すなわち高さが高くなるように形成されている。

ブラケット部26b，26bは、縦板本体部26a，26aの前端部にて上方に向かって突出するように形成されている。これらブラケット部26b，26bは、キャブ14の後部寄りの側方に位置している。これらブラケット部26b，26bには、作業装置13の後端部である基端部が図示されないピン（ブームフートピン）により回動自在に軸支されて、作業装置13が前方へ突出されている。

上面板27，27は、メインフレーム23の上部を構成するものである。これら上面板27，27は、縦板26，26の上部に沿って溶接されている。すなわち、これら上面板27，27は、機体12（メインフレーム23）の長手方向である前後方向に沿って長手方向を有するとともに、上下方向に板厚を有している。言い換えると、上面板27，27は、縦板26，26に対して略垂直な横板部となっている。また、これら上面板27，27は、縦板本体部26a，26aの上部に位置する上面板本体部27a，27aを備えている。さらに、これら上面板27，27は、ブラケット部26b，26bの上部に位置する取付板部27b，27bを備えている。そして、これら上面板本体部27a，27aと取付板部27b，27bとが一体に形成されている。

上面板本体部27a，27aは、前後方向に沿って長手状に形成されている。

取付板部27b，27bは、ブラケット部26b，26bの後側の上部に位置している。このため、これら取付板部27b，27bは、後部から前部に向かって上方に傾斜して配置されている。

斜板28は、縦板26，26の前部間に溶接されている。具体的に、この斜板28は、ブラケット部26b，26b間に溶接されている。したがって、この斜板28は、作業装置13の後部に対向して位置している。そして、この斜板28は、前方に向かって下方に傾斜して配置されている。

後板は、縦板26，26の後端間に、左右方向、すなわちメインフレーム23の長手方向に対して交差（直交）する方向に沿って溶接されている。

底板30は、縦板26，26間に複数掛け渡されて溶接されている。

補強板31は、縦板26，26の内側面間に、左右方向、すなわちメインフレーム23の長手方向に対して交差（直交）する方向に沿って溶接されている。

エンジン取付台は、エンジンを支持するものである。このエンジン取付台は、例えば縦板26，26の後部にて上面板27，27を避けて縦板26の側面、あるいはその他のフレーム部分に取り付けられる。

旋回軸受部は、下部走行体21に対して旋回フレーム24を旋回可能に取り付ける部分である。この旋回軸受部は、底板30に対し例えばボルト締結されている。

作業装置13は、キャブ14の前部の側方に隣接して機体12に配置されている。具体的に、この作業装置13は、基端部を構成する腕部としてのブーム34が、上部旋回体22（メインフレーム23の縦板26，26（ブラケット部26b，26b）間）にてピン（ブームフートピン）により回動可能に軸支されてキャブ14の側方に隣接して位置する。そして、この作業装置13は、ブーム34が上部旋回体22により上下方向に回動自在に軸支されてブームシリンダ35により回動され、ブーム34の先端にアーム36が回動自在に軸連結されてアームシリンダ37により回動され、アーム36の先端にバケット38が回動自在に軸連結されてバケットシリンダ39により回動される。

キャブ14は、機体12および作業装置13を操作するオペレータを保護するものである。このキャブ14は、機体12上の前部の左右方向一側、例えば左側に設けられている。すなわち、このキャブ14は、作業装置13およびメインフレーム23の側方に位置して配置されている。このキャブ14は、フロントピラー40，40を備えている。また、このキャブ14は、リアピラー41，41を備えている。さらに、このキャブ14は、センターピラー42を備えている。また、このキャブ14は、フロントヘッド部43を備えている。さらに、このキャブ14は、リアヘッド部44を備えている。また、このキャブ14は、天井パネル45を備えている。さらに、このキャブ14は、リアパネル46を備えている。また、このキャブ14は、前窓47を備えている。さらに、このキャブ14は、後窓48を備えている。また、このキャブ14は、横窓49，50を備えている。さらに、このキャブ14は、天窓51を備えていてもよい。そして、キャブ14の内部には、図示しないが、オペレータが着座する運転席、オペレータが操作する操作レバー、操作ペダル、モニタなどがそれぞれ配置されている。

フロントピラー40，40は、キャブ14の前部から天井部に亘って位置して左右部にそれぞれ配置されている。これらフロントピラー40，40は、例えば異形鋼管であってもよい。

リアピラー41，41は、キャブ14の後部に位置して左右部にそれぞれ配置されている。これらリアピラー41，41の上端部には、フロントピラー40，40の後端部が連結されている。

センターピラー42は、キャブ14の一側部である左側、すなわち作業装置13に対して反対側に位置している。このセンターピラー42は、フロントピラー40とリアピラー41との間に位置し、上端部がフロントピラー40に連結されている。そして、フロントピラー40とセンターピラー42との間に、オペレータが乗降時に開閉するドア52が設けられている（図４）。

フロントヘッド部43は、左右方向に沿って位置し、キャブ14の前部にてフロントピラー40，40の上部間を連結するものである。

リアヘッド部44は、左右方向に沿って位置し、リアピラー41，41の上部間を連結するものである。

天井パネル45は、キャブ14の天井部にてフロントピラー40，40とリアピラー41，41との間に配置されている。

リアパネル46は、リアピラー41，41間の後窓48よりも下側に配置されている。

前窓47は、キャブ14の前面にて、フロントピラー40，40およびフロントヘッド部43に囲まれて位置している。

後窓48は、キャブ14の後面にて、リアピラー41，41、天井パネル45、および、リアパネル46に囲まれて位置している。

横窓49は、キャブ14の左側面にて、フロントピラー40およびセンターピラー42との間、および、センターピラー42とフロントピラー40およびリアピラー41との間に囲まれて位置している。すなわち、この横窓49は、一部がドア52に設けられている。

横窓50は、キャブ14の右側面にて、フロントピラー40およびリアピラー41に囲まれて位置している。この横窓50は、作業装置13（ブーム34）に対向して位置している。

天窓51は、キャブ14の天井部にて天井パネル45の前部に配置されている。この天窓51は、フロントヘッド部43を介して前窓47と隣接している。この天窓51は、開閉可能に設けられていてもよい。

キャブ側支体15は、キャブ14の後部の側方に配置され、例えば作業機械11の転倒時などの横荷重などの外力Ｆによるキャブ14の変形時にこのキャブ14に当接することでこのキャブ14の変形（ねじれ変形）を抑制するものである。すなわち、このキャブ側支体15は、キャブ14を外力Ｆによる変形に対して保護するものである。このキャブ側支体15は、機体12（メインフレーム23）に固定されている。また、このキャブ側支体15は、リブ55を備えている。さらに、このキャブ側支体15は、支持板（プレート）56を備えている。そして、このキャブ側支体15には、作動装置57（図１）の少なくとも一部が固定されていてもよい。

リブ55は、キャブ側支体15を機体12（メインフレーム23）の上面板27に対して固定するとともに、支持板56を外力Ｆに対して補強するものである。このリブ55は、上面板27および支持板56のそれぞれに対して略垂直となるように配置されている。すなわち、このリブ55は、キャブ14側の縦板26上に位置する上面板27（取付板部27b）に溶接される上面板溶接部55aと、支持板56のキャブ14に対向する支持面59とは反対側の背面側、すなわちキャブ14側とは反対側の面である取付面60に溶接される支持板溶接部55bとを備える略三角形（略Ｌ字）板状に形成されている。このリブ55は、単数でも複数でもよいが、本実施の形態においては例えば一対設けられている。リブ55，55は、互いに離れた位置で略平行となるように配置されている。そして、各リブ55は、機体12（メインフレーム23））の上面板27（取付板部27b）に対して、この上面板27の長手方向である前後方向と交差、例えば直交する方向である左右方向に沿って溶接されている。すなわち、各リブ55は、上面板溶接部55aが上面板27を左右方向に横切るように溶接されている。このため、各リブ55は、上面板27に対して略直交するように、すなわち前後方向に板厚を有するように配置されている。換言すれば、縦板26、上面板27、および、リブ55は、それぞれ板厚方向が互いに略直交するように配置されている。

支持板56は、外力Ｆにより変形したキャブ14に当接することで外力Ｆの一部を受けて、キャブ14の変形を抑制するものである。この支持板56は、リブ55（上面板溶接部55a）が上面板27に溶接された状態で、機体12（メインフレーム23）に対して離れて位置し、キャブ14の側方に対向している。具体的に、この支持板56は、機体12（メインフレーム23）に対して上方に離れて位置し、キャブ14の後部であるリアピラー41（リアピラー41およびリアパネル46）の側方に対向している。言い換えると、この支持板56は、横窓50に対して離れた位置で、この横窓50の後部に対向している。また、この支持板56は、例えば本実施の形態において、上面板27のキャブ14側の縁部と略面一に位置している（図３）が、上面板27のキャブ14側の縁部に対してキャブ14側に位置していてもよい。さらに、この支持板56は、キャブ14の側部に対して、このキャブ14に対向する支持面59が略一定の距離を保って（略平行に）配置されている。なお、この支持板56は、任意の形状とすることができるが、本実施の形態では例えば五角形状に形成されている。例えば、この支持板56は、キャブ側支体15が機体12（メインフレーム23）に固定された状態で、上面板27（取付板部27b）に対して略平行となるように配置される辺部56aと、この辺部56aの両端部からこの辺部56aに対して略垂直に立ち上がる一対の辺部56b，56cと、辺部56bと連続し水平方向に沿うように配置される辺部56dと、辺部56cと連続するとともに辺部56dと最短距離で連続するように、すなわち垂直方向に沿うように配置される辺部56eとを備えている（図２）。

作動装置57は、作業装置13を作動させるものである。具体的に、この作動装置57は、例えばバルブや配管などの、シリンダ35，37，39やアタッチメントなどの流体圧アクチュエータ（油圧アクチュエータ）に対して作動流体（作動油）を給排することで作業装置13を作動させるための作動流体給排装置（作動油給排装置）、あるいは、作業装置13に配置された各種センサに接続される配線などを備えている。また、この作動装置57は、キャブ側支体15の支持板56のキャブ14側とは反対側の面、すなわち支持板56の背面側、換言すればリブ55が溶接されている面側である取付面60に対して、例えばブラケット63を介してボルト64などにより固定されている（図１）。より詳細に、この作動装置57は、したがって、キャブ側支体15は、作動装置57を作業装置13（ブーム34）の基端部近傍に固定する固定ブラケットとして兼用される。そして、この作動装置57は、例えば配管や配線などの長尺部材が作業装置13の先端側に向かうように設けられている。

次に、図示された実施の形態の作用効果を説明する。

キャブ側支体15は、まず、上面板27（取付板部27b）に対してリブ55（上面板溶接部55a）を溶接する。このとき、リブ55は、上面板27の長手方向である前後方向に対して交差、例えば直交する方向に沿って溶接する。本実施の形態において、リブ55は、上面板27（取付板部27b）に対して、この上面板27の長手方向である前後方向に離れた位置に、この前後方向対して交差（直交）する方向に一対それぞれ溶接する。この溶接の際、各リブ55は、上面板27に対して、本実施の形態では例えばそれぞれ表裏を隅肉溶接するが、各リブ55の板厚によっては、それぞれ開先溶接とすることもできる。したがって、本実施の形態の場合、上面板27の長手方向に対して交差（直交）する溶接線が４本生じるようになっている。なお、キャブ側支体15は、支持板56に対してリブ55（支持板溶接部55b）を溶接することで予め製造し、リブ55（上面板溶接部55a）を上面板27（取付板部27b）に対して上面板27の長手方向である前後方向と交差（直交）する方向に沿って溶接してもよい。

このように、キャブ側支体15は、リブ55を上面板27の長手方向（前後方向）に対して交差（直交）する方向に沿って溶接することで、仮にこの溶接の際に溶接ひずみが生じたとしても、リブ55は上面板27に対して、この上面板27の長手方向である前後方向に傾きが生じるだけで、キャブ14との距離方向である左右方向への影響が少ない。このため、キャブ14の側部と、リブ55に取り付けられて機体12（メインフレーム23）の上面板27に対して離れて位置する支持板56との距離を適切に設定することが可能となる。

また、リブ55が上面板27に対して長手方向である前後方向に対して直交する向きに位置するので、上面板27に対するリブ55の溶接は、リブ55の表裏部分だけとなり、上面板27の長手方向に幅広とならないように溶接される。このため、縦板26および上面板27の長手方向に大きな荷重が加わった場合でも、リブ55と上面板27との溶接部に応力集中が生じたり、キャブ側支体15に浮きが生じて溶接部が破損したりしにくい。すなわち、上面板27に対してキャブ側支体15を強固に固定できる。

そして、例えば作業機械11の転倒時など、作業装置13とは反対側のキャブ14の側部に作業装置13側に向かう外力Ｆが作用した場合には、作業装置13のブーム34がキャブ14の前側の側部を支持するとともに、キャブ側支体15がキャブ14の後側の側部を支持することで、外力Ｆをキャブ14の全体に分散させることが可能となり、キャブ14のねじれ変形を抑制できる。

また、キャブ側支体15は、キャブ14の後部のリアピラー41の側部に対向して配置されることから、作業機械11のレイアウト上、作業装置13の軸支部（ブームフートピン）近傍に位置する。このため、キャブ側支体15は、支持板56のキャブ14と反対側である取付面60に作動装置57の少なくとも一部を支持することも可能となり、外力Ｆによるキャブ14の変形を抑制する機能と、作動装置57の少なくとも一部を支持する固定ブラケットの機能とを、キャブ側支体15に兼ねさせることができる。したがって、固定ブラケットを別途設ける必要がなく、部品点数の削減が可能となり、作業機械11の製造性の向上やコスト減に寄与することができる。

本発明は、油圧ショベルなどの作業機械の製造業、販売業などに携わる事業者にとって産業上の利用可能性がある。

11 作業機械
12 機体
13 作業装置
14 運転室であるキャブ
15 運転室保護部材であるキャブ側支体
27 上面板
55 リブ
56 支持板
57 作動装置

Claims

上面板を備える機体と、
機体に作動可能に突設された作業装置と、
機体にて作業装置に隣接する側方に配置された運転室と、
運転室の側方に配置され、外力による運転室の変形時にこの運転室に当接することでこの運転室の変形を抑制する運転室保護部材とを具備し、
運転室保護部材は、
機体の上面板に対してこの上面板の長手方向と交差する方向に沿って溶接され、上面板の長手方向に離れて位置する互いに別体の複数のリブと、
これらリブに亘り取り付けられて機体の上面板に対して離れて位置し、運転室の側方に対向する支持板とを備えた
ことを特徴とする作業機械。
運転室保護部材の支持板は、運転室側と反対側に作業装置を作動させる作動装置の少なくとも一部が固定される
ことを特徴とする請求項１記載の作業機械。