JP2005271602A

JP2005271602A - 建設機械

Info

Publication number: JP2005271602A
Application number: JP2004083392A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Takano; 善之高野; Kenichi Shimizu; 賢一清水; Takeshi Endo; 武士遠藤; Taiji Kimura; 泰治木村
Original assignee: Komatsu Zenoah Co; Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Zenoah Co; Komatsu Ltd
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-10-06
Also published as: CN1673465A; EP1580332A2; KR20060043739A; US20050204590A1; EP1580332A3

Abstract

【課題】本発明の課題は、部品点数、組み立て工数が削減されコストの低減が図れるとともに、信頼性向上および重量低減を達成し得る建設機械を提供することにある。
【解決手段】本発明に関わる建設機械は、下部走行体(２)と、その上部に旋回自在に取着される上部旋回体(３)と、該上部旋回体(３)の前方部に可動的に支持される作業機(１０)とを具備する建設機械(１)であって、上部旋回体(３)の土台であるフレーム組立体(Ｒa)において、少なくとも、作業機(１０)を支持する作業機支持部(Ｒｂ)と、該作業機支持部(Ｒｂ)から後方に向って側方に広がって延在する右縦リブ(Ｒs1)および左縦リブ(Ｒs2)と、作業機支持部(Ｒｂ)および右縦リブ(Ｒs1)および左縦リブ(Ｒs2)のそれぞれの下縁部(Ｒｂ2、Ｒs11、Ｒs21)を接続して内方に延在する底板(Ｒt)とを、溶接可能な材料を用いて鋳物で製造することを特徴としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、建設機械に係り、より詳細には建設機械の上部旋回体の土台をなすフレーム組立体に関する。

特許文献１によれば、バックホー１００は、その右側面図である図５に示すように、下部の走行装置１０２と、上部の旋回体１０３と、該旋回体１０３に備えられた掘削装置１０４等から主構成されている。

上部の旋回体１０３の土台であり、その底面部に配設される旋回フレームＦは、分解図である図６に示すように、掘削装置１０４が水平方向に旋回自在に軸支持される支持体１１１が設けられている。

上記構成により、バックホー１００の掘削装置１０４による作業によって掘削装置１０４を支持する旋回フレームＦには、様々な荷重が印加されるため、所定の強度が要求される。

この旋回フレームＦは、所定の大きさを必要とすることから、図６に示すように、板金により製造されている。

一方、小型機における旋回フレームにおいては、その大きさが比較的小さいことから、特許文献２に記載されたターニングフレーム(特許文献１の旋回フレームに相当)(図示せず)のように、鋳物により製造される場合がある。
特開２００２−１４６８３４号公報特開２００３−２０６８３号公報

ところで、上述の旋回フレームは、特許文献１に記載されるように板金により製造される場合には、それぞれ最適な肉厚の鋼板を選択することにより重量の増加を抑えられるという利点は有するものの、部品点数が多く、また、構成部品間を溶接により接合することから溶接工数が多く、コストが上昇するという問題がある。

また、各構成部品間は、部品ｂ１、ｂ２間の接合部の断面図である図４(ｂ)に示すように、互いに当接して組立られるため、接合部に尖鋭な溝部が形成されることになり応力集中が発生し易く、強度の確保が困難であるという難点がある。

そのため、稼動時の応力集中の発生を防止することを目的に、接合作業に際して接合部に滑らかなＲ部を形成するため、溶接による接合作業に加え、詰め作業、研削作業等が必要となっており、設計、製造作業に余分な負担をもたらし、作業量の増加を招来している。

一方、旋回フレームを鋳物により製造する場合には、形状の自由度を有するという利点が有り、部品点数、組立工数が削減されるものの、薄肉にした場合に成形材料の流れ悪く巣ができる、部品の大きさによっては型内に成形材料が行き渡るまでに冷却してしまい、歩留りが悪いという不都合がある。

そのため、鋳物の場合には、このような製造上の制約から所定の肉厚が必要となっており、例えば、１０ｍｍ厚でよいところ２５ｍｍ厚必要となり、重量が増加するという問題がある。

本発明は上記実状に鑑み、部品点数、組み立て工数が削減され、コストの低減を図れるとともに、信頼性向上および重量低減を達成し得る建設機械の提供を目的とする。

上記目的を達成するべく、本発明の請求項１に関わる建設機械は、
下部走行体と、その上部に旋回自在に取着される上部旋回体と、該上部旋回体の前方部に可動的に支持される作業機とを具備する建設機械であって、
前記上部旋回体の土台であるフレーム組立体において、少なくとも、前記作業機を支持する作業機支持部と、該作業機支持部から後方に向って側方に広がって延在する右縦リブおよび左縦リブと、前記作業機支持部および前記右縦リブおよび前記左縦リブのそれぞれの下縁部を接続して内方に延在する底板とを、溶接可能な材料を用いて鋳物で製造することを特徴としている。

本発明の請求項２に関わる建設機械は、請求項１に関わる建設機械において、
前記フレーム組立体において、前記右縦リブおよび左縦リブのそれぞれの後方端縁部を接続する後縦リブを、前記作業機支持部、前記右縦リブ、左縦リブ、および底板とともに鋳物で製造することを特徴としている。

本発明の請求項３に関わる建設機械は、請求項１または請求項２に関わる建設機械において、前記鋳物の材料は、鋳鋼であることを特徴としている。

以上、詳述した如く、本発明の請求項１に関わる建設機械によれば、フレーム組立体における作業機支持部と右縦リブおよび左縦リブと底板とを溶接可能な材料の鋳物で製造するため、溝部にＲ部を設ける、応力を受ける箇所を厚肉にする等により耐荷重強度の向上が図れ、機械的信頼性の向上が可能である。

また、形状、肉厚の最適化が行え、重量の低減が図れる。

さらに、部品点数が削減されるとともに溶接工数が削減され、製造コストの低減が図れる。

従って、信頼性が高く、しかも重量の低減が可能である低コストの建設機械を実現できる。

本発明の請求項２に関わる建設機械によれば、さらに、後縦リブを鋳物で一体成形するので、さらなる高強度構造体が得られる。

本発明の請求項３に関わる建設機械によれば、鋳物の材料に鋳鋼を用いるので、容易かつ安価に製造できる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

本発明の実施例に係る油圧ショベル(建設機械)１は、右側面図の図１に示すように、移動するための履帯ｒが設置される下部走行体２と、その上部に旋回自在に取着され、作業者が乗車して作業を行うための上部旋回体３とを備えている。

下部走行体２は、トラックフレーム４ｒ、４ｌの両端部に駆動輪５と遊動輪６とをそれぞれ装着しており、駆動輪５と遊動輪６との間には履帯ｒを巻装している。

また、下部走行体２の前部には、バケット１０ｃで掘り返した土を埋め戻す際に使用されるブレードｂが、排土板としての所定動作が行い得るように揺動自在に配設されている。

上部旋回体３には、その上部に作業者が着座して作業を行うオペレータシート３ａが配設され、その前方には、油圧駆動されるブーム１０ａ、アーム１０ｂ、及びアーム１０ｂの先端に取着された掘削用のバケット１０ｃを有する作業機１０が、上下方向に揺動自在に軸支されるとともに、ブーム取り付け部(作業機支持部)Ｒｂに鉛直方向に配設される支持軸(図示せず)廻りに水平方向に旋回自在に支持されている。

このような構成であるため、油圧ショベル１においては、作業機１０のバケット１０ｃによる掘削作業が行われることにより、バケット１０ｃによる作業荷重が、アーム１０ｂ、ブーム１０ａを介して作業機１０の支持部であるブーム取り付け部Ｒｂに伝達され、ブーム取り付け部Ｒｂには、様々な或いは過大な荷重が印加されることになる。

この前方の作業機１０に加わる作業荷重との重量バランスをとるため、上部旋回体３の後部には、カウンタウェイトｗが配設されている。

上記構成の油圧ショベル１は、動力源のエンジンを駆動させ、油圧ポンプにより、そのエネルギーを油圧に変換し走行用の油圧モータを駆動することにより動力を駆動輪５に伝達し、駆動輪５を回転させることにより、履帯ｒを回転駆動して走行が行われ、また、バケット１０ｃ、ブレードｂを用いた各種作業が行われる。

上部旋回体３におけるオペレータシート３ａの下方の外装パネル３ｐ内には、エンジンが収納され、また、機体のフロアＦの下方の下部外装パネル３ｐ1内には、油圧のバルブ類、上部旋回体３を下部走行体２に対して旋回させる旋回用モータ、及び配管等が収納されている。

さらに、上部旋回体３のフロアＦ、オペレータシート３ａの前方から向って左側の外装パネル３ｐ内には、前方から燃料タンク、作動油タンク、バッテリー、およびエンジン冷却用のラジエータ、ファン等が収納されている。

上部旋回体２は、図２に示すレボルビングフレーム(Revolving Frame：以下、レボフレームと称す)アッセンブリ(フレーム組立体)Ｒaを、土台として下部外装パネル３ｐ1内に有している。

レボフレームアッセンブリＲaは、図３に示すレボフレームＲに、複数の所定の形状の鋼板の部材等を、溶接し接合して製造されている。

レボフレームＲは、鋳鋼を用いて鋳物で一体成形されており、前方部にはブーム取り付け部Ｒｂが設けられ、このブーム取り付け部Ｒｂは、作業機１０が水平方向に旋回自在に支持される軸が上下方向に挿通される貫通孔Ｒｂ1を有している。

作業機１０が支持されるブーム取り付け部Ｒｂには、前述したように、作業機１０から様々な作業荷重が伝達されるとともに、レボフレームＲ全体には、上部旋回体３の自重等の荷重が加わることから、レボフレームＲは、所定の耐荷重強度を有するように構成されている。

すなわち、レボフレームＲにおいては、ブーム取り付け部Ｒｂから、右縦リブＲs1、左縦リブＲs2が、後方に向って側方に広がり上面視で略三角形を形成するように延在し立設され、これらの右縦リブＲs1、左縦リブＲs2のそれぞれの後方端縁部に接続して後縦リブＲuが立設されている。

また、レボフレームＲには、底板Ｒtが下面板として、ブーム取り付け部Ｒｂの下縁部Ｒｂ2、右縦リブＲs1の下縁部Ｒs11、左縦リブＲs2の下縁部Ｒs21を接続する態様で内方に延在するとともに、スゥイベル・ジョイントが貫通するため等の所要の孔Ｒt1、Ｒt2、Ｒt3が設けられ成形されている。

上述のブーム取り付け部Ｒｂ、右縦リブＲs1、左縦リブＲs2、後縦リブＲu、および底板Ｒtが、必要とされる耐荷重強度を主に確保するためのレボフレーム主要部を形成している。

なお、右縦リブＲs1における下縁部Ｒs11の外側面には、バルブ載置板Ｒ3が、開口Ｒ31を有して外方に向けて成形されている。

上記構成のレボフレームＲは、鋳物で一体成形されるため、鋳物の特質である設計自由度を生かし、例えば、底板Ｒtと左縦リブＲs2との接続部の断面図である図４(ａ)に示すように、接合部に尖鋭な溝部を形成することなくＲ部を形成し、また、角部にも尖鋭な角部を形成することなくＲ部を形成している。そのため、応力集中の発生が未然に防止され、耐荷重強度の向上が図られている。

一方、従来の板金による製造方法の場合は、図４(ｂ)に示すように、部品ｂ１、ｂ２間の接合部には、部品ｂ１、ｂ２を互いに当接するために尖鋭な溝部が形成され、溶接ｙにより接合される。そのため、応力集中の発生が起こり易い。

また、レボフレームＲは、荷重が強く加わり強度が必要な箇所は、肉厚が厚く成形され、一方、強度が必要でない箇所は薄肉に成形されることで、それぞれ最適な肉厚が選択され成形されている。

このようにして、レボフレームアッセンブリＲaにおいて、荷重が大きく印加される主要部であるレボフレームＲを、高強度構造であり、かつ軽量に製造している。

このレボフレームＲに対して、図２に示すように、上板Ｒa1が、ブーム取り付け部Ｒｂ、右縦リブＲs1、および左縦リブＲs2のそれぞれの上縁部に溶接により接合されている。

この上板Ｒa1の接合により、右縦リブＲs1、左縦リブＲs2のそれぞれの上縁部が支持されるとともに、右縦リブＲs1、左縦リブＲs2のそれぞれの下縁部が、底板Ｒtに接続して成形されるため、上板Ｒa1、右縦リブＲs1、左縦リブＲs2、および底板Ｒtが、四角形様の箱形状を呈し、それぞれの部材が互いに支持し合い、高強度の構造を形成している。

さらに、レボフレームＲに対して、エンジン熱の伝播を防止するための仕切り板Ｒa2が溶接され、さらに、燃料タンク、作動油タンク等が載置されるタンク載置板Ｒa3が溶接され、その他のＲa4、Ｒa5、…等の板金部材が溶接されている。

このようにして、レボフレームアッセンブリＲaにおいては、Ｒa2、Ｒa3、Ｒa4、Ｒa5、…等の強度不要部および鋳物では成形材料の行き渡り難い箇所については、板金の薄板材を溶接している。

こうして製造されたレボフレームアッセンブリＲaにおいて、図２に示すように、Ａ部にバルブ類が配設され、また、Ｂ部にエンジンが配設され、また、Ｃ部に旋回モータ、配管等が配設され、また、Ｄ部に燃料タンク、作動油タンクが配設され、また、Ｅ部にバッテリー、ラジエター等が配設されている。

上記構成によれば、レボフレームアッセンブリＲaにおける高強度が要求される主要部のレボフレームＲを、鋳物で一体成形し、型部品の自由度を利用して各部の肉厚を最適化するとともに、溝部、角部にＲ部を形成している。

そのため、応力集中が防止され所定の強度を確保でき、機械的信頼性の向上が可能である。

また、レボフレームＲを鋳鋼を用いて鋳物で成形するので安価である。

加えて、レボフレームアッセンブリＲaにおける強度不要部等は、最適な板厚の薄肉の板金材を用いるため、重量の低減が可能である。

また、レボフレームアッセンブリＲaの主要部を鋳物で一体成形したので、部品点数が削減するとともに、溶接作業箇所が減少して溶接工数が削減され、製造コストの低減が図れる。

なお、上述の実施例においては、レボフレームＲの材料として鋳鋼を用いたが、溶接可能な材料であれば、鋳鋼に限定されることはない。

また、上述の実施例においては、ブーム取り付け部Ｒｂ、右縦リブＲs1、左縦リブＲs2、後縦リブＲu、および底板Ｒtを鋳物で一体成形する構成を例示したが、ブーム取り付け部Ｒｂ、右縦リブＲs1、左縦リブＲs2、および底板Ｒtを鋳物で一体成形し、後縦リブＲuは、板金で製造し溶接して接合してもよい。

この場合も、一体成形部分を高強度に成形することにより所定の耐荷重強度を有する構造体が得られる。

また、右縦リブＲs1、左縦リブＲs2、および後縦リブＲuを立設する構成を例示したが、それぞれのリブを鉛直方向に対して傾斜をもたせて設ける、その他、それぞれのリブに水平方向の補強リブを設ける等、右縦リブＲs1、左縦リブＲs2、および後縦リブＲuの形状は、実施例に限定されるものではない。

また、ブーム取り付け部Ｒｂの形状も、作業機１０を可動的に支持する構成であれば、実施例の構成に限定されない。

なお、上記実施例では、建設機械として油圧ショベルを例示したが、類似の構成を有する油圧ショベル以外の他の建設機械についても本発明に係る建設機械を有効に適用し得ることは言うまでもない。

例えば、油圧ショベル以外にクローラダンプ、ブルドーザ、農業機械等に本発明を有効に活用できる。

本発明に関わる実施例の油圧ショベルを示す右側面図。本発明の実施例の油圧ショベルのレボフレームアッセンブリを示す斜視図。本発明の実施例のレボフレームアッセンブリにおけるレボフレームの斜視図。 (ａ)および(ｂ)は、本発明の実施例のレボフレームにおける底板と左縦リブとの接続部を示す断面図、および、従来の板金による接合部を示す断面図。従来のバックホーを示す右側面図。従来のバックホーにおける旋回フレームの分解状態を示す斜視図。

符号の説明

１…油圧ショベル(建設機械)、
２…下部走行体、
３…上部旋回体、
１０…作業機、
Ｒa…レボフレームアッセンブリ(フレーム組立体)、
Ｒｂ…ブーム取り付け部(作業機支持部)、
Ｒｂ2…ブーム取り付け部の下縁部(作業機支持部の下縁部)、
Ｒs1…右縦リブ、
Ｒs11…右縦リブの下縁部、
Ｒs2…左縦リブ、
Ｒs21…左縦リブの下縁部、
Ｒs2…左縦リブ、
Ｒt…底板、
Ｒu…後縦リブ。

Claims

下部走行体(２)と、その上部に旋回自在に取着される上部旋回体(３)と、該上部旋回体(３)の前方部に可動的に支持される作業機(１０)とを具備する建設機械(１)であって、
前記上部旋回体(３)の土台であるフレーム組立体(Ｒa)において、少なくとも、前記作業機(１０)を支持する作業機支持部(Ｒｂ)と、該作業機支持部(Ｒｂ)から後方に向って側方に広がって延在する右縦リブ(Ｒs1)および左縦リブ(Ｒs2)と、前記作業機支持部(Ｒｂ)および前記右縦リブ(Ｒs1)および前記左縦リブ(Ｒs2)のそれぞれの下縁部(Ｒｂ2、Ｒs11、Ｒs21)を接続して内方に延在する底板(Ｒt)とを、溶接可能な材料を用いて鋳物で製造する
ことを特徴とする建設機械。
前記フレーム組立体(Ｒa)において、前記右縦リブ(Ｒs1)および左縦リブ(Ｒs2)のそれぞれの後方端縁部を接続する後縦リブ(Ｒu)を、前記作業機支持部(Ｒｂ)、前記右縦リブ(Ｒs1)、左縦リブ(Ｒs2)、および底板(Ｒt)とともに鋳物で製造する
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
前記鋳物の材料は、鋳鋼である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の建設機械。