JP2009144335A - 建設機械の作業装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】制振材や吸音材を充填することなく、フロント構造物の内部の共鳴を抑制することができる建設機械の作業装置の提供。
【解決手段】中空構造体から成り、油圧ショベルの車体である旋回体2に上下方向に回動可能に設けられ、その内部に強度を高める隔壁12を備えたフロント構造物5を備えた建設機械の作業装置であって、隔壁12によって形成される閉塞空間部18内の、油圧ショベルの駆動に伴って発生する定在波21に基づいた所定の位置に、騒音低減用の仕切り板20を備えた構成にした。
【選択図】図4
【解決手段】中空構造体から成り、油圧ショベルの車体である旋回体2に上下方向に回動可能に設けられ、その内部に強度を高める隔壁12を備えたフロント構造物5を備えた建設機械の作業装置であって、隔壁12によって形成される閉塞空間部18内の、油圧ショベルの駆動に伴って発生する定在波21に基づいた所定の位置に、騒音低減用の仕切り板20を備えた構成にした。
【選択図】図4
Description
建設機械の動作時に、中空構造体から成るフロント構造物の内部で生じる振動、及び共鳴による騒音を低減する建設機械の作業装置に関する。
この種の建設機械の作業装置としては、特許文献1に示すものがある。この特許文献1には、建設機械である油圧ショベルのフロント構造物が開示されている。このフロント構造物としては、例えば、中空構造体から成るアーム、及びブームなどがある。これらのアーム、及びブームの内部には、強度部材としての仕切り板、すなわち隔壁を有し、この隔壁によって形成される長手方向略中央部に制振材やウレタン等の吸音材を充填している。これにより、アーム、及びブームの内部全域に制振材や吸音材を充填することなく、アームやブームの内部で生じる振動を低減することができるので、共鳴を抑制することができ、アームやブームから発生する騒音を低減している。
特開2002−274441公報
しかしながら、前述した特許文献1に示されるような従来の建設機械の作業装置では、油圧ショベルのフロント構造物であるアームやブーム等から生じる騒音を低減するために、制振材や吸音材などの部材が必要となるだけでなく、制振材や吸音材を中空構造体内部に充填する煩雑な作業により、フロント構造物の製作に要する作業工数が増加するという問題があった。
本発明は、このような従来技術の実状を考慮してなされたもので、その目的は、制振材や吸音材を充填することなく、フロント構造物の内部の共鳴を抑制することができる建設機械の作業装置を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明は、中空構造体から成り、建設機械の車体に上下方向に回動可能に設けられ、その内部に強度を高める隔壁を有するフロント構造物を備えた建設機械の作業装置において、前記隔壁によって形成される閉塞空間部内の、前記建設機械の駆動に伴って発生する定在波に基づく所定の位置に、この閉塞空間部内を仕切る騒音低減用の仕切り板を設けたことを特徴としている。
本発明者らは、前述のフロント構造物から生じる騒音は、フロント構造物を有する建設機械の動作時、例えばエンジン、ポンプ、冷却器等の動作時に生じる振動がフロント構造物に伝播することにより、これらの周波数とフロント構造物の中空構造体内部の閉塞空間の持つ固有の振動数とが一致して、共鳴状態となり、音圧レベルの振幅が最大となる腹と振幅が最小となる節とを有する定在波がフロント構造物の内部の閉塞空間に生じることが原因であることに着目し、建設機械の動作時にフロント構造物の内部に生じる定在波を予め計算及び解析によって予測し、この予測された低在波に基づいて所定の位置に前述の閉塞空間部内を仕切る騒音低減用の仕切り板を設けたことから、前述の閉塞空間部内の閉塞空間の領域を変えることができ、定在波を生じる共鳴周波数を変更することができる。これにより、フロント構造物の内部に制振材や吸音材を充填することなく、フロント構造物の内部の振動を低減でき、フロント構造物の内部の共鳴を抑制することができる。
また、本発明は、前記発明において、前記フロント構造物は、上板、下板および左右の側板とから成る箱状の中空構造物からなり、前記隔壁は、前記中空構造体の内部空間を複数の閉塞空間に分割するように設けられることを特徴としている。
さらに、本発明は、前記発明において、前記仕切り板が前記フロント構造物の長手方向に対し、直交して設けられたことを特徴としている。このように構成した本発明は、仕切り板によって、よりフロント構造物の強度を高めることができる。
また、本発明は、前記発明において、前記車体には、運転室が設けられるとともに、前記フロント構造物は、前記運転室の側面近傍を回動するように設けられ、前記仕切り板は、前記フロント構造物の回動時に前記運転室の側方および側方近傍を通過する前記閉塞空間内に設けられることを特徴としている。
さらに、本発明は、前記発明において、前記隔壁が前記仕切り板を兼ねることを特徴としている。このように構成した本発明は、仕切り板の数を少なくすることができる。
また、本発明は、前記発明において、前記仕切り板を前記中空構造体内に生じる定在波の節、又は腹にあたる位置に配置したことを特徴としている。
本発明は、建設機械のフロント構造物の内部の閉塞空間部内に設けられ、建設機械の駆動に伴って発生する定在波に基づく所定の位置に閉塞空間部内を仕切る騒音低減用の仕切り板を設けたことから、この仕切り板によって前述の閉塞空間部内の閉塞空間の領域を変えることができ、これにより、定在波を生じる共鳴周波数を変更することができるので、フロント構造物の内部に制振材や吸音材などを充填することなく、フロント構造物の内部の共鳴を抑制することができる。したがって、従来のような制振材や吸音材をフロント構造物の内部に充填する煩雑な作業を要せず、また、仕切り板をフロント構造物の内部に設ける作業は、フロント構造物の製作過程で溶接等により比較的容易に行うことができ、これらによって、従来よりもフロント構造物の製作に要する作業工数を低減させることができる。
以下、本発明に係る建設機械の作業装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る建設機械の作業装置の一実施形態を備えた建設機械の一例として挙げた油圧ショベルの側面図である。図2は、図1に示す油圧ショベルに備えられる本実施形態に係る作業装置を構成するブームの側面図、図3は、図2のA矢視から見た要部断面図である。図4は、本実施形態に備えられる騒音低減用の仕切り板の設置位置の一例を示す図、図5は、本実施形態において得られる変化した定在波を示す図である。
本実施形態が備えられる建設機械、例えば油圧ショベルには、図1に示すように、走行体1と、この走行体1上に配置され、運転室3、カウンタウェイト4などを有する車体である旋回体2と、この旋回体2に上下方向に回動可能に設けられるフロント構造物5とを備えている。フロント構造物5は、後述するブーム6と、このブーム6に回動可能に設けられるアーム7とを備え、このアーム7には、作業具としてのバケット8が回動可能に設けられる。また、このフロント構造物5は、中空構造体から成っている。前述のブーム6、アーム7、及びバケット8のそれぞれは、油圧アクチュエータ、すなわちブームシリンダ9、アームシリンダ10、バケットシリンダ11の伸縮動作によって回動可能となっている。また、前述のブーム6、及びアーム7を有するフロント構造物5には、このフロント構造物5の強度を高め、内部空間を閉塞する強度部材としての隔壁12が設けられる。
なお、ブーム6は、運転室3の側面近傍を回動範囲として旋回体2の中央前方部に設けられる。
本実施形態の要部を、フロント構造物5の図2,3に示すブーム6で説明する。これらの図2,3に示すように、ブーム6には、基端側に不図示のフートピンが挿通されるボス13が設けられ、このボス13にフートピンが挿通されて旋回体2に回動可能に連結される。また、ブーム6は、基端部がボス13に固着された上板6a、下板6bおよび左右の側板6cによって箱状の中空構造体として形成され、その内部には前述の強度部材としての2枚の隔壁12が設けられる。そして、この隔壁12によって中空構造体の内部空間を複数の閉塞空間部17、閉塞空間部18、及び閉塞空間部19に分割している。前述の閉塞空間部17は、ボス13の近傍に位置するフートピン側部分14を形成し、前述の閉塞空間18は、ブーム6の中央に位置し、ブームシリンダ9の取付部を有する中間部15を形成し、前述の閉塞空間部19は、ブーム6の先端に位置し、アーム7の取付部を有する先端側部分16を形成している。
また、図3に例示するように、ブーム6の中間部15は、上板6a、下板6b、及び2枚の側板6cによって四角形の断面部分18aを有する中空構造となっている。なお、前述の2枚の隔壁12は、例えば、中空構造体を形成する上板6a、下板6b、2枚の側板6cと同一材料の四角形の鋼板から成り、ブーム6の延在方向(長手方向)に対して垂直になる(図2参照)ように、その4辺が上板6a、下板6b、2枚の側板6cに溶接されている。
また、前述の閉塞空間部17,18,19は、通常、それぞれの持つ箱形状やこれらの閉塞空間部17,18,19内に含まれる物質(例えば空気)の密度等により、それぞれ固有の共鳴周波数を持っている。例えば、図示しないエンジン、ポンプ、冷却器等の動作により生じる振動がブーム6へ伝わり、前述の中間部15の閉塞空間部18が持つ固有の共鳴周波数と一致することによって共鳴状態となると、例えば、図4に示すような音圧レベルの振幅が最大となる腹21bと振幅が最小となる節21aとを有する定在波21が生じて、大きな騒音が発生する。
このような定在波21によって生ずる騒音を低減する為に、特に本実施形態では、強度部材としての隔壁12によって形成される中間部15の閉塞空間18内に、油圧ショベルの駆動、例えば前述したエンジン、ポンプ、冷却器等の動作時に伴って発生する定在波21を考慮してこれに基づいた所定の位置に、この閉塞空間部18内を仕切る騒音低減用の仕切り板20を設けている。なお、この仕切り板20は、例えば、ブーム6の上板6a、下板6b、及び2枚の側板6cと、2枚の隔壁12と同一材料としている。また、仕切り板20は、図2に示すように、前述の閉塞空間部18を第1閉塞空間部18bと第2閉塞空間部18cに分断している。
さらに、仕切り板20は、ブーム6の隔壁12とは、別体に設けられているとともに、ブーム6の長手方向に対し、直交して設けられている。
そして仕切り板20の設置位置は、前述したように定在波に基づき、例えば、図2、図4に示すように、定在波21の節21aとなる位置に設けてある。なお、仕切り板20を図4に示す定在波21の腹21bの位置に設けるようにしてもよい。この仕切り板20の設置位置は、前述の中間部15の閉塞空間部18に生じる定在波21の波長λを考慮して、後述のように定めてある。例えば、解析や計算により、中間部15の閉塞空間部18に周波数fの定在波21が生じ、その閉塞空間18内の音速がcであると予測されたとすると、定在波の波長λは、
定在波の波長λ=閉塞空間18内の音速c/定在波21の周波数f
の式によって求められる。そして、図4に示すように、仕切り板20を、例えば、図中右側の隔壁12からブーム6の長手方向に設置距離Lだけ離れた定在波21の節21aに設けた場合には、この仕切り板20の設置距離Lは、
L=λ×n/4 においてn=1として、
L=λ×1/4
の式によって求められる。なお、定在波21の腹21bに設ける場合には、仕切り板20の設置位置をn=2として、
L=λ×2/4=λ×1/2の式によって求めればよい。
定在波の波長λ=閉塞空間18内の音速c/定在波21の周波数f
の式によって求められる。そして、図4に示すように、仕切り板20を、例えば、図中右側の隔壁12からブーム6の長手方向に設置距離Lだけ離れた定在波21の節21aに設けた場合には、この仕切り板20の設置距離Lは、
L=λ×n/4 においてn=1として、
L=λ×1/4
の式によって求められる。なお、定在波21の腹21bに設ける場合には、仕切り板20の設置位置をn=2として、
L=λ×2/4=λ×1/2の式によって求めればよい。
前述の仕切り板20は、以下の手順によって、中間部15の閉塞空間部18内に設けられる。
まず、油圧ショベルの駆動に伴って発生する振動により、前述の中間部15内に生じる定在波21、及び中間部15内の音速cを前述した解析及び計算により予測する。次に、予測した隔壁12から設置距離L離れた定在波21の節21aの位置に、仕切り板20を上板6a、下板6b、2枚の側板6cに溶接等によって固定する。
これによって、閉塞空間部18が第1閉塞空間部18b、第2閉塞空間部18cの2つの領域に分かれ、図5に示すように、油圧ショベルの駆動に伴って発生する定在波21の波形が変形する。これにより、中間部15内の閉塞空間部18が持つ固有の共鳴周波数を変更することができ、ブーム6内部の共鳴を抑制することができる。
このように構成した本実施形態では、前述のブーム6の中間部15の閉塞空間部18内を仕切る騒音低減用の仕切り板20を定在波の節21aに設けたことから、この仕切り板20によって閉塞空間部18内の領域を閉塞空間部18bと閉塞空間部18cの2つの領域に変えることができる。これにより、前述のように、定在波21を生じる共鳴周波数を変更することができるので、フロント構造物5であるブーム6内に制振材や吸音材などを充填することなく、この中間部15内の共鳴を抑制することができる。そしてこの仕切り板20の取付作業は、ブーム6を製作する過程で溶接などによって比較的容易に行うことができるので、ブーム6を中空構造体として形成した後で、制振材や吸音材をブーム6の中間部15内に充填するような煩雑な作業を要せず、これらによって、ブーム6の製作に要する作業工数を低減させることができる。
なお、本実施形態では、仕切り板20を前述の中間部15の閉塞空間部18内に生じる定在波21の節21aに設けたが、前述のように、図4に示す定在波21の腹21bに設けてもブーム6の中間部15内に生じる騒音を低減することができる。
また、閉塞空間部17,19について仕切り板20を設ける場合も、上述による考え方と同様にして設けることができる。
なお、上述では、仕切り板20を前述の中間部15の閉塞空間部18内に設けたが、特にこの仕切り板20をブーム6の回動時に運転室3の側方または近傍を通過する閉塞空間部17に設けることで、この部分の騒音が低減でき、運転室へ伝播する騒音が低減でき、オペレータに対する騒音を低減することができる。
また、仕切り板20をブーム6の隔壁12とは別体に設けたが、隔壁12が仕切り板20を兼ねるように構成してもよい。このように構成した場合には、前述した実施形態と同様に騒音を低減することができるとともに、仕切り板の数を少なくすることができる。これにより、製作コストを安価とすることができるとともに、ブーム6の製作に要する作業工数を低減できる。
また、仕切り板20と、ブーム6の上板6a、下板6b、及び2枚の側板6cと、隔壁12とを同一材料とすることにより、ブーム6の製作やリサイクルにかかる労力を低減することができる。
また、仕切り板20をブーム6の長手方向に対し、直交するように設けてあるが、ブーム6の長手方向に沿うように、仕切り板20を設けても、ブーム6に生じる騒音を低減することができる。
さらに、仕切り板20がブーム6の上板6a、下板6b、及び2枚の側板6cと、隔壁12と同一材料から成る鋼板によって製作されているが、この仕切り板20を、例えば木材などの別の材料から成る部材としてもブーム6から生じる騒音を低減することができる。
なお、本実施形態では、ブーム6に騒音低減用の仕切り板20を設けてあるが、アーム7に適用してもよい。このようにした場合は、アーム7から生じる騒音を低減することができる。
3 運転室
5 フロント構造物
6 ブーム
6a 上板
6b 下板
6c 側板
7 アーム
12 隔壁
13 フートピン
14 フートピン側部分
15 中間部
16 先端側部分
17 閉塞空間部
18 閉塞空間部
18b 第1閉塞空間部
18c 第2閉塞空間部
19 閉塞空間部
20 仕切り板
21 定在波
21a 節
21b 腹
5 フロント構造物
6 ブーム
6a 上板
6b 下板
6c 側板
7 アーム
12 隔壁
13 フートピン
14 フートピン側部分
15 中間部
16 先端側部分
17 閉塞空間部
18 閉塞空間部
18b 第1閉塞空間部
18c 第2閉塞空間部
19 閉塞空間部
20 仕切り板
21 定在波
21a 節
21b 腹
Claims (6)
- 中空構造体から成り、建設機械の車体に上下方向に回動可能に設けられ、その内部に強度を高める隔壁を有するフロント構造物を備えた建設機械の作業装置において、
前記隔壁によって形成される閉塞空間部内の、前記建設機械の駆動に伴って発生する定在波に基づく所定の位置に、この閉塞空間部内を仕切る騒音低減用の仕切り板を設けたことを特徴とする建設機械の作業装置。 - 請求項1に記載の発明において、
前記フロント構造物は、上板、下板および左右の側板とから成る箱状の中空構造物からなり、前記隔壁は、前記中空構造体の内部空間を複数の閉塞空間に分割するように設けられることを特徴とする建設機械の作業装置。 - 請求項1または2に記載の発明において、
前記仕切り板が前記フロント構造物の長手方向に対し、直交して設けられたことを特徴とする建設機械の作業装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、
前記車体には、運転室が設けられるとともに、前記フロント構造物は、前記運転室の側面近傍を回動するように設けられ、
前記仕切り板は、前記フロント構造物の回動時に前記運転室の側方および側方近傍を通過する前記閉塞空間内に設けられることを特徴とする建設機械の作業装置。 - 請求項1に記載の発明において、
前記隔壁が前記仕切り板を兼ねることを特徴とする建設機械の作業装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の発明において、
前記仕切り板を前記中空構造体内に生じる定在波の節、又は腹にあたる位置に配置したことを特徴とする建設機械の作業装置。
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2007
- 2007-12-11 JP JP2007319674A patent/JP2009144335A/ja active Pending
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