WO2013132683A1

WO2013132683A1 - 建設機械のキャブフレームおよびその塗装方法

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Publication number: WO2013132683A1
Application number: PCT/JP2012/073652
Authority: WO
Inventors: 信行太田; 慎二郎大木
Original assignee: 株式会社小松製作所
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-09-12
Also published as: US20140354010A1; CN103987616B; EP2824018A1; US9010846B2; EP2824018B1; EP2824018A4; CN103987616A; JP5654508B2; JP2013184535A

Abstract

　外周の一部に開放部（３０）を有する主構造体（１０）と、開放部（３０）を覆うとともに、主構造体（１０）から突出するように該主構造体（１０）に対して分割自在に連結される従構造体としての後部構造体（２０）とを備え、主構造体（１０）および後部構造体（２０）には、互いの連結時に対向した状態で連結される連結部（３２，４２）が設けられ、後部構造体（２０）は、主構造体（１０）へ連結する向きが反転した状態で連結部（３２，４２）を介して主構造体（１０）に仮固定自在に設けられ、後部構造体（２０）が反転して主構造体（１０）に連結された状態では、後部構造体（２０）が主構造体（１０）内に収容される。

Description

建設機械のキャブフレームおよびその塗装方法

　本発明は、例えば大型のホイールローダなどの建設機械のキャブフレームおよびその塗装方法に関する。

　従来、ホイールローダや、ブルドーザ、パワーショベルのように、オペレータが乗り込む箱状のキャブを備えた建設機械が知られている。このような建設機械のキャブは、金属製の板材を溶接等して組み立てられたキャブフレームを備えて構成される。キャブフレームは、車体に搭載される前の段階で単独で塗装されるのであり、キャブフレームの塗装方法としては、カチオン電着塗料が入った電着槽内にキャブフレームを浸漬させるカチオン塗装が一般的である。

　ところで、建設機械の大型化に伴い、キャブ内にはオペレータシートのみならず、トレーナーシートを設ける場合がある。このような場合には、キャブ内の空間を大きく確保する必要性から、キャブ自身も大きなサイズに設計される。また、オペレータシートを前方にスライドさせることなくリクライニングさせたいという要望もあり、このためにもキャブ後方の空間を大きくして対応する必要があり、サイズの拡張は免れない。

　しかし、キャブのサイズが大きくなると、キャブフレームも必然的に大きくなり、キャブフレーム全体を電着槽に投入することができないという問題が生じる。そこで、キャブフレームを複数に分割するとともに、分割したフレームを個々に電着槽に浸漬させて塗装し、塗装後に一体化することが考えられる。特許文献１には、塗装を目的としている訳ではないが、キャブフレームを２分割して生産性を向上させる技術が提案されており、この技術をキャブの塗装に利用するのである。

特開２００６－３６００２号公報

　しかしながら、特許文献１の技術を利用して塗装すると、２分割された各フレームを個別に電着槽に投入することになるため、塗装工数が増え、かえって生産性が低下するという問題がある。

　本発明の目的は、大きなサイズでも塗装工数を増やすことなく効率的に塗装できる建設機械のキャブフレームおよびその塗装方法を提供することにある。

　第１発明に係る建設機械のキャブフレームは、外周の一部に開放部を有する主構造体と、前記開放部を覆うとともに、前記主構造体から突出するように該主構造体に対して分割自在に連結される従構造体とを備え、前記主構造体および前記従構造体には、互いの連結時に対向した状態で連結される連結部が設けられ、前記従構造体は、前記主構造体へ連結する向きが反転した状態で前記連結部を介して前記主構造体に固定自在に設けられ、前記従構造体が反転して前記主構造体に連結された状態では、前記従構造体が前記主構造体内に収容されることを特徴とする。

　第２発明に係る建設機械のキャブフレームは、前記従構造体は、前記主構造体の後側の開放部を覆うように連結される後部構造体として構成され、前記主構造体は、四方に離間して立設された中空の支柱を含んで構成されていることを特徴とする。

　第３発明に係る建設機械のキャブフレームは、前記主構造体および前記後部構造体の各連結部の左右両側は、前記建設機械の転倒時乗員保護構造（ロップス）用の支柱に近接することを特徴とする。

　第４発明に係る建設機械のキャブフレームの塗装方法は、外周の一部に開放部を有する主構造体と、前記開放部を覆うとともに、前記主構造体から突出するように該主構造体に対して連結される従構造体とを備え、かつ前記主構造体および前記従構造体が互いの連結部にて分割自在に構成された建設機械のキャブフレームの塗装方法であって、前記キャブフレームを塗装槽に浸漬させる際には、前記従構造体を前記主構造体へ連結する向きが反転した状態で前記連結部を介して前記主構造体に固定することで、前記従構造体を前記主構造体内に収容させることを特徴とする。

　第１、第４発明によれば、キャブフレームを主構造体と従構造体とに分割自在に構成し、本来従構造体を主構造体に対して突出して連結するところ、塗装を施す際には、従構造体の連結方向を反転させて連結させることにより、従構造体を主構造体内に収容させる。こうすることで、従構造体の主構造体からの突出部分が略なくなるため、キャブフレームとしての外径寸法を小さくでき、塗装槽に確実に浸漬させることができて、生産性を向上させることができる。
　なお、塗装を施す場合に限らず、キャブフレームの移動や輸送に際して従構造体を主構造体内に収容することで、キャブフレームの荷姿をコンパクトにでき、作業時の取扱性を向上させることも可能である。

　第２発明よれば、主構造体には四方に離間した位置に中空の支柱を設けるので、主構造体の剛性を大きくでき、従構造体を本来の向きで連結させたり、反転させた向きで連結させたりしても、主構造体の変形等を防止できる。
　また、従構造体の外径寸法、特に主構造体からの突出寸法が異なるものを複数用意しておくことで、機種や仕様の異なる建設機械に対応させることができる。そして、この場合でも、主構造体側が十分な剛性を有することで、いずれの従構造体をも確実に連結させることができる。

　第３発明によれば、主構造体および従構造体の互いの連結部がロップスフレームでより確実にガードされるため、連結部からの破損を抑制でき、より頑丈にできる。

本発明の一実施形態に係る建設機械の全体を示す側面図。前記建設機械に搭載されるキャブのキャブフレームを示す分解斜視図。前記キャブフレームを示す側断面図。前記キャブフレームの平断面を示す斜視図。塗装時の前記キャブフレームを示す分解斜視図。塗装時の前記キャブフレームを示す側断面図であり、図５のVI－VI断面図。塗装時の前記キャブフレームの腰部を示す平断面図であり、図５のVII－VII断面図。前記キャブフレームの塗装方法を説明するための工程図。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本実施形態に係る建設機械としての大型のホイールローダ１を示す側面図である。なお、以下の説明において、前後左右の各方向としては、図１に示すキャブ６内でオペレータが着座した状態での前後左右と同一の方向である。

　図１において、ホイールローダ１は、前部車体２Ａと後部車体２Ｂとで構成される車体２を備えている。前部車体２Ａの前方（図１中の左方）には、掘削・積込用のバケット３がブーム、ベルクランク、連結リンク、バケットシリンダ、ブームシリンダ等で構成される油圧式の作業機駆動機構４を介して取り付けられている。

　後部車体２Ｂは、厚板の金属板等で構成された後部車体フレーム５を有している。後部車体フレーム５の前側には、オペレータが乗り込む箱状のキャブ６が設けられ、後部車体フレーム５の後側には、図示しないエンジンや、エンジンによって駆動される油圧ポンプ等が搭載されている。

　後部車体フレーム５には、車両転倒時にキャブ６を保護するロップス(転倒時乗員保護
構造：ＲＯＰＳ；Roll Over Protective Structure)フレーム７が設けられている。ここで、ロップスフレーム７は、キャブ６の後側の左右両側において、後部車体フレーム５上に立設された一対の支柱８と、支柱８の上部に架け渡された保護部９とを備えている。保護部９は庇状とされて前方側に延出し、キャブ６の上方を覆っている。

　図２～図４には、キャブ６のキャブフレーム６Ａが示されている。キャブフレーム６Ａは、前方側に配置される大きな主構造体１０と、主構造体１０の後方側に分割自在に連結される従構造体としての後部構造体２０とで構成される。主構造体１０および後部構造体２０は共に、所定の形状に加工された金属製の板材や中空の型材を互いに溶接することで組み立てられる。

　具体的に主構造体１０は、それぞれサブアッセンブリされた左右の枠状のサイドパネル１１，１２と、左右両端がサイドパネル１１，１２の前方下部側に接合されるフロントパネル１３と、サイドパネル１１，１２の上部に架け渡されて天井部分を形成するルーフパネル１４とを備える。

　枠状とされた左側のサイドパネル１１の開口部分には、最終的にオペレータの出入り用のドアが取り付けられ、同じく枠状とされた右側のサイドパネル１２の開口部分には、ガラス窓が嵌め込まれる。サイドパネル１１，１２にはそれぞれ、中空とされた前後の支柱１５，１６が用いられ、剛性向上が図られている。後側の支柱１６の断面の大きさは、前側の支柱１５の断面よりも格段に大きく、後側の支柱１６は大きな背面部分を有した平断面Ｌ字型に形成されている。これらの支柱１５，１６は、主構造体１０において、四方に離間して位置することになる。

　フロントパネル１３は、左右方向の中央部分が前方に突出するよう、平面視で左右両側が後方に折曲した形状とされ、キャブ６内に配置されるコンソール部分の前側を覆うことになる。サイドパネル１１，１２、フロントパネル１３、およびルーフパネル１４にて区画される前側の開口部分には、フロントパネル１３の折曲部分で左右に付き合わされる３枚のフロントガラスが嵌め込まれる。

　ルーフパネル１４は、詳細な図示を省略するが、四周枠組みされた枠体の上部に板材１７を取り付けた構造である。枠体はすなわち、サイドパネル１１，１２の支柱１５の上端間に架け渡される中空の横材１８、支柱１６の上端間に架け渡される中空の横材１９、およびこれらの横材１８，１９の端部間に直接またはガセットプレートを介して架け渡される中空の前後部材を備えて構成される。サイドパネル１１，１２およびルーフパネル１４で区画される後側の開放部３０は後部構造体２０によって塞がれる。

　後部構造体２０は、左右の側面部２１，２２、これら側面部２１，２２の上端間に架け渡される天面部２３、側面部２１，２２の後方下部側間に設けられた背面部２４、側面部２１，２２および天面部２３の前側の辺縁に沿って連続したフランジ４０を備える。各面部２１，２２，２３，２４で区画される後側の開口部分には、オペレータの後方視界を確保するためにリアガラスが嵌め込まれる。

　側面部２１，２２および天面部２３の前後方向投影形状は、開放部３０よりもわずかに小さい寸法形状となっている。後部構造体２０のフランジ４０を除く部分の左右の幅寸法は凡そ、サイドパネル１１，１２を構成する支柱１６の背面部分の幅寸法分だけ小さい。このため、主構造体１０と後部構造体２０とを一体に連結し、キャブフレーム６Ａとして組み上げた状態では、キャブフレーム６Ａ後方の左右両側の角部分において、内方側に入り込んだ入り隅が形成される。そして、これらの入り隅に対応してロップスフレーム７の支柱８が位置し、後述の連結部３２，４２と近接することになる（図４参照）。

　主構造体１０および後部構造体２０は共に、床面を形成する底部分が存在しない。主構造体１０および後部構造体２０をキャブフレーム６Ａとして一体に連結した後、後部車体フレーム５（図１参照）上に搭載する場合には、平面視にて略６角形状とされた図示しないフロアプレートが用いられる。すなわち、フロアプレートの前方側に主構造体１０部分が載置され、その後方側に後部構造体２０部分が載置される。そして、フロアプレートの上面がキャブ６の床面となる。

　このため、主構造体１０および後部構造体２０の内部下側には、下端から所定の高さの位置に水平なフランジ１０Ａ，２０Ａが設けられている。フランジ１０Ａ，２０Ａは、各構造体１０，２０の外形に沿って連続して設けられており、フロアプレートの上面にあてがわれて、下方からのボルトによって当該フロアプレートに固定される。また、フロアプレートの下面と後部車体フレーム５との間の適宜な位置には、キャブ６の振動やローリング、ピッチング等を抑制するダンパーマウントが介装される。

　次に、主構造体１０および後部構造体２０の連結部分の構造について説明する。
　主構造体１０の外周の一部である後側には、サイドパネル１１，１２およびルーフパネル１４で区画された開放部３０が形成され、前述したように、この開放部３０を覆うように後部構造体２０が連結される。各構造体１０，２０が連結された状態では、互いの内部空間が連通し、キャブ６内に大きな空間が確保される。

　主構造体１０において、サイドパネル１１，１２の鉛直な背面およびルーフパネル１４後部の鉛直な端面には、開放部３０に臨んだ辺縁に沿って複数のボルト孔３１が設けられている。これらのボルト孔３１は、左右方向の中心を通る鉛直な対象線Ｃ１を境として左右線対称の位置に設けられ、ボルト孔３１が設けられた部分により主構造体１０側での全体門型状の連結部３２が形成されている。ボルト孔３１の裏側には、裏ナット３３（図７参照）が溶接等によって固着されている。

　一方の後部構造体２０において、フランジ４０には、ボルト孔３１に対応した挿通孔４１が設けられている。従って、これらの挿通孔４１も左右の中心を通る鉛直な対象線Ｃ２を境に左右線対称の位置に配置されることとなり、挿通孔４１が設けられたフランジ４０を含んで後部構造体２０側の連結部４２が形成されている。

　主構造体１０の連結部３２に対し、これと対向する後部構造体２０の連結部４２を当接させ、挿通孔４１に挿通されたボルト５０（図７参照）をボルト孔３１に通して裏ナット３３に螺合させることで、各構造体１０，２０同士を連結させる。

　以下には、キャブフレーム６Ａの塗装時の態様について説明する。
　図５において、キャブフレーム６Ａの塗装にあたっては、主構造体１０に対して後部構造体２０が前後を反転させた向きで連結される。後部構造体２０の連結部４２に設けられた複数の挿通孔４１は、左右線対称の位置にあることから、後部構造体２０の前後の向きを反転させても、挿通孔４１の配置に変わりはなく、主構造体１０の連結部３２に設けられたボルト孔３１と対向することになる。

　図６に示すように、前後を反転させた後部構造体２０を主構造体１０に連結すると、後部構造体２０の側面部２１，２２、天面部２３、および背面部２４で形成される箱状部分は、主構造体１０の開放部３０を通して内部に収容され、主構造体１０から後方へ突出する部分がほぼなくなる。従って、キャブフレーム６Ａ全体の特に前後寸法は、後部構造体２０の分だけ短くなり、カチオン塗装での塗装槽である電着槽内にキャブフレーム６Ａを丸ごと浸漬させることが可能になる。

　図７には、塗装時の主構造体１０および後部構造体２０の連結部分の一部が平断面として示されている。主構造体１０の内部に後部構造体２０を収容するように連結すると、互いの連結部３２，４２のボルト孔３１および挿通孔４１が対向する。これらボルト孔３１および挿通孔４１にはボルト５０が挿入され、ボルト孔３１の裏側に固着された裏ナット３３に螺合される。

　この際、各連結部３２，４２間には、ボルト５０に挿通されたワッシャ５１が介装される。塗装時の連結では、ボルト５０は完全に締め上げられていない状態で固定される。このため、各連結部３２，４２同士は、ワッシャ５１の厚みよりもわずかに大きい隙間分だけガタを持って離間することになり、この隙間を有することで、電着塗装が各連結部３２，４２の対向面にも確実に施されることになる。

　このような連結は、他のボルト孔３１および挿通孔４１の箇所でも同様である。ただし、塗装時には、全てのボルト孔３１および挿通孔４１にてボルト５０を螺合させる必要はなく、塗装ラインにて外れてしまうなど、支障を来たさない程度の箇所で固定されていればよい。また、このことからすれば、ボルト孔３１および挿通孔４１は、全体が左右線対称の位置に配置されていなくともよく、ボルト５０での固定が行われる少なくとも一対のボルト孔３１の配置を左右線対称とし、かつ少なくとも一対の挿通孔４１の配置を左右線対称としておけばよい。

　以下には、キャブフレーム６Ａの塗装方法を図８に基づいて説明する。
　図８において、キャブ製造ライン１００にてそれぞれ製造された主構造体１０および後部構造体２０を、電着塗装ライン１１０に搬入する前に先ず、メタルワイプ工程１０１にて拭き取り作業を行う。このメタルワイプ工程１０１では、主構造体１０および後部構造体２０に付着している鉄粉などをウエスにて拭き取る。この後、後部構造体２０の前後の向きを反転させ、反転させた後部構造体２０を図６に示すように主構造体１０に固定して互いに一体にする。

　電着塗装ライン１１０では初めに、一体とされた各構造体１０，２０に対して、湯洗→予備脱脂→脱脂→水洗→表面処理→化成→純水洗といった前処理を施す（前処理工程１１１）。次いで、前処理された各構造体１０，２０をカチオン電着塗料で満たされた電着槽内に浸漬させ、各構造体１０，２０に電着塗装を施す（電着塗装工程１１２）。そして、各構造体１０，２０を純水にて洗浄し、乾燥炉に搬入して乾燥させる（乾燥工程１１３）。

　乾燥工程１１３の後には、ボルト５０を外して各構造体１０，２０の固定を解除し、後部構造体２０を主構造体１０から分離し、前後を反転させて主構造体１０に対して正規の向きで連結し、本来のキャブフレーム６Ａを得る（建付工程１１４）。さらに、建付け後のキャブフレーム６Ａを上塗り塗装ライン１２０に搬入する。上塗り塗装ライン１２０では、上塗りロボット等を稼動させてキャブフレーム６Ａに対して上塗り塗装を施す。なお、最終的に完成したキャブフレーム６Ａでは、互いの連結部３２，４２間にシール材が充填され、気密性が確保されるようになっている。

　なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
　例えば、前記実施形態では、本発明の従構造体として後部構造体２０を採用し、後部構造体２０に対して主構造体１０の大きさを大きくすることで、塗装時には後部構造体２０を主構造体１０の内部に収容するようにしたが、主構造体として後方側の大きな構造体を採用し、従構造体として主構造体の前方に連結される前部構造体を採用し、塗装時にはその前部構造体を主構造体の内部に収容してもよい。

　また、前記実施形態では、キャブフレーム６Ａの前後方向の長さ寸法が電着槽の許容を越えることから、主構造体１０と後部構造体２０とに分割可能に構成したが、キャブフレームの左右方向の幅寸法が大きく、電着槽の許容を越える場合には、キャブフレームを左右のサイドパネルからなる一対の側部構造体（従構造体）と、これらの側部構造体の間の主構造体とに３分割したり、一方のサイドパネルで側部構造体（従構造体）を構成し、他の部分で主構造体を構成して２分割構造にしたりするなど、本発明は前記実施形態のように前後に分割可能に構成される形態に限定されない。

　さらに、主構造体を機種や仕様の異なる建設機械に共通に用いるとともに、従構造体を機種やオプション等の仕様が異なる毎に前後寸法等の違うものを用意し、種々の建設機械に対応させてもよい。

　本発明は、ホイールローダのキャブフレームに利用できる他、ブルドーザ、パワーショベル、モータグレーダ、ダンプトラックなどに搭載される箱状のキャブのキャブフレームに利用できる。

　１…建設機械であるホールローダ、６…キャブ、６Ａ…キャブフレーム、８…転倒時乗員保護構造用の支柱、１０…主構造体、１５，１６…主構造体の支柱、２０…従構造体である後部構造体、３０…開放部、３２，４２…連結部。

Claims

　外周の一部に開放部を有する主構造体と、
　前記開放部を覆うとともに、前記主構造体から突出するように該主構造体に対して分割自在に連結される従構造体とを備え、
　前記主構造体および前記従構造体には、互いの連結時に対向した状態で連結される連結部が設けられ、
　前記従構造体は、前記主構造体へ連結する向きが反転した状態で前記連結部を介して前記主構造体に固定自在に設けられ、
　前記従構造体が反転して前記主構造体に連結された状態では、前記従構造体が前記主構造体内に収容される
　ことを特徴とする建設機械のキャブフレーム。
　請求項１に記載の建設機械のキャブフレームにおいて、
　前記従構造体は、前記主構造体の後側の開放部を覆うように連結される後部構造体として構成され、
　前記主構造体は、四方に離間して立設された中空の支柱を含んで構成されている
　ことを特徴とする建設機械のキャブフレーム。
　請求項２に記載の建設機械のキャブフレームにおいて、
　前記主構造体および前記後部構造体の各連結部の左右両側は、前記建設機械の転倒時乗員保護構造用の支柱に近接する
　ことを特徴とする建設機械のキャブフレーム。
　外周の一部に開放部を有する主構造体と、前記開放部を覆うとともに、前記主構造体から突出するように該主構造体に対して連結される従構造体とを備え、かつ前記主構造体および前記従構造体が互いの連結部にて分割自在に構成された建設機械のキャブフレームの塗装方法であって、
　前記キャブフレームを塗装槽に浸漬させる際には、前記従構造体を前記主構造体へ連結する向きが反転した状態で前記連結部を介して前記主構造体に固定することで、前記従構造体を前記主構造体内に収容させる
　ことを特徴とする建設機械のキャブフレームの塗装方法。