JP5430606B2

JP5430606B2 - 双腕型作業機

Info

Publication number: JP5430606B2
Application number: JP2011095391A
Authority: JP
Inventors: 拓也桑原
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2031-04-21
Also published as: JP2012225103A

Description

本発明は、下部走行体上に旋回フレームを設置し、この旋回フレームの前部に２つの作業用フロントを備えて構成される双腕型作業機に関する。

双腕型作業機は、例えば特許文献１〜４に開示されているように、旋回フレームの前部に２つの作業用フロントを備えている。このような双腕型作業機は、各フロントの先端に取付ける作業具を作業目的に応じて選択することによって、より多種の作業が行なえたり、１台の作業機で２台分の役目を果たして作業が行なえるという特徴を有している。

このような従来の双腕型作業機は、旋回フレームの前部の左右両側を前方にそれぞれ延出させてその各延出部にそれぞれ水平揺動可能に作業用フロントを取付けて構成されている。各延出部は作業機全体の左右の幅が輸送制限幅内に収まるように、各延出部の外側の縁が前方に直線状に延びるように形成されている。

特開２００５−２３２９５０号公報特開２００９−１２１０９７号公報特開２０１０−４７９４６号公報特開２０１０−１２１３３７号公報

双腕型作業機においては、その処理能力向上やより高層の構築物の解体等に適用可能とするため、大型化が要求される。双腕型作業機の大型化のためには、作業用フロントも大型化する必要があるので、左右の作業用フロント間の間隔を拡げる必要がある。しかしながら、従来の双腕型作業機においては、作業用フロントを取付ける延出部は、作業機全体の左右の幅が輸送制限幅内に収まるように、外側の縁が前方に直線状に延びた構造を有しているので、左右のフロント取付け部の間隔を拡げることが困難である。このため、双腕型作業機の大型化の要求に応えることが困難であるという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、双腕型作業機の大型化の実現が可能になると共に、比較的軽量化された部材によって構成することが可能であって、輸送も容易となるフロント取付け構造を有する双腕型作業機を提供することを目的とする。

請求項１の双腕型作業機は、下部走行体上に旋回フレームを設置し、前記旋回フレームに運転室およびパワーユニットを搭載して上部旋回体を構成するとともに、前記旋回フレームの前部の左右にそれぞれ作業用フロントを取付けてなる双腕型作業機において、
前記旋回フレームの前部の左右に設ける作業用フロント取付け部を、旋回フレームと一体をなすベース部と、フロントブラケットとにより構成し、
前記ベース部を、左右の側面が開口された中空状に構成するとともに、後側より前側が作業機の中央側に寄るように傾斜させて形成し、
前記フロントブラケットに、揺動ブラケットを介して前記作業用フロントを水平揺動可能に取付け、
前記ベース部の側面開口部に前記フロントブラケットを挿入してピンにより前記ベース部に分離可能に取付ける構造としたことを特徴とする。

請求項２の双腕型作業機は、請求項１に記載の双腕型作業機において、
前記ベース部の前面を、作業機の側面側より中央側が後方に凹むように傾斜させて形成したことを特徴とする。

請求項３の双腕型作業機は、請求項１または２に記載の双腕型作業機において、
前記フロントブラケットの前記揺動ブラケットへの取付け部側を前記ベース部へのピン付け部側より狭幅をなすテーパー形に形成し、
前記フロントブラケットの前記揺動ブラケットへの取付け部側が前記旋回フレームの側面よりも外側でかつ前記ベース部より前側となるように、前記フロントブラケットを作業機の前後方向に対して傾斜させて前記ベース部に取付けたことを特徴とする。

請求項１の発明は、フロント取付け部をベース部とフロントブラケットとに分割して組合せる構造としたので、輸送時にはフロントブラケットおよび作業用フロントをベース部から分離して輸送することが可能となり、左右の作業用フロントの間隔を従来より拡大することが可能となり、双腕型作業機の大型化が可能となる。

また、ベース部の側面を傾斜させて形成したので、作業機のバランスの関係上、フロントブラケットの揺動ブラケット取付け部をベース部より前方に位置させる際に、平面視がＬ字形ではなく、例えばテーパー形等のように、作業機の内側となる側面が直線状等、フロントブラケットの左右方向に作用する力に対して応力集中が緩和されたフロントブラケットの形状が容易に採用可能となる。そしてこのように応力集中が緩和された構造が採用可能となることによって、より薄い板厚からなる板材によってフロントブラケットを構成することができ、フロントブラケットの軽量化が可能となる。

また、ベース部を中空状に形成し、フロントブラケットをベース部内に旋回フレームの側方から挿入してピンにより結合する構造としたので、作業用フロントの連結部を旋回フレームの側方に設ける構造が容易に実現可能になるとともに、取付け強度の高い構造が実現できる。

請求項２の発明は、ベース部の前面を、作業機の側面側より中央側が後方に凹むように傾斜させて形成したので、旋回フレームの前面を旋回フレームの左右方向に形成した場合に比較して、旋回フレーム全体を小型、軽量化することができる。

請求項３の発明は、フロントブラケットをその平面視がテーパー形をなすように形成したので、フロントブラケットに左右方向に作用する応力に対して応力集中が緩和される。また、フロントブラケットの揺動ブラケットの取付け部が旋回フレームの側面よりも外側でかつ前記ベース部より前側となるように、作業機の前後方向に対して前記フロントブラケットを傾斜させてフロントブラケットをベース部に取付けたので、作業用フロントを含めた全体の重量バランスが良好な双腕型作業機を構成することができる。

本発明の双腕型作業機の一実施の形態を示す側面図である。本実施の形態の作業機の正面図である。本実施の形態の作業機の平面図である。（Ａ）は本実施の形態の旋回フレームの正面図、（Ｂ）はその側面図、（C）はその平面図、（D）は（C）の一部拡大平面図である。本実施の形態の運転室の設置構造を示す側面図である。本実施の形態の作業用フロントの取付け部の構造を示す平面図である。本実施の形態の作業用フロント取付け部の構造を示す一部断面側面図である。本発明の比較例を示す図６相当平面図である。

図１は本発明の双腕型作業機の一実施の形態を示す側面図、図２はその正面図、図３はその平面図である。図１〜図３において、１はクローラ式下部走行体、２はこの下部走行体１上に旋回装置３を介して設置した上部旋回体である。この上部旋回体２は、旋回フレーム２ａ上に原動機や油圧ポンプ等からなるパワーユニット４と運転室５とカウンタウエイト６等を搭載して構成される。

旋回フレーム２ａの前部の右側、左側にはそれぞれ作業用フロント７Ａ，７Ｂを取付けるための作業用フロント取付け部８Ａ，８Ｂが設けられている。これらの作業用フロント取付け部８Ａ，８Ｂは、それぞれ旋回フレーム２ａと一体のベース部８０Ａ，８０Ｂと、後述の構造により各ベース部８０Ａ，８０Ｂに着脱可能に取付けられるフロントブラケット８１Ａ，８１Ｂとの分割構造により構成している。フロントブラケット８１Ａ、８１Ｂは、揺動ブラケット１０Ａ，１０Ｂを縦ピン１１Ａ，１１Ｂを介して揺動用油圧シリンダ１２Ａ，１２Ｂの伸縮により水平揺動可能に取付けたものである。

図１に示すように、この実施の形態の右側の作業用フロント７Ａは、揺動ブラケット１０Ａの頂部に取付けられ、油圧シリンダ１３により俯仰される第１ブーム１４と、第１ブーム１４の先端に油圧シリンダ１５により回動可能に取付けられた第２ブーム１６と、第２ブーム１６の先端に油圧シリンダ１７により回動可能に取付けられた第３ブーム１８と、第３ブーム１８の先端に油圧シリンダ１９およびリンク２０，２１により回動可能に取付けられた破砕具２２とからなる。破砕具２２は、一対の破砕用爪２２ａを油圧シリンダ２２ｂによって開閉することにより、家屋やスクラップ等の対象物の破砕あるいは切断を行なうものである。

一方、左側の作業用フロント７Ｂは、前述と同様のサイズ、形状のブーム１４，１６，１８とこれらを俯仰あるいは回動させる油圧シリンダ１３，１５，１７，１９およびリンク２０，２１と、ホーク２３からなる。ホーク２３は一対の爪２３ａを油圧シリンダ（図示せず）により開閉することによって家屋やスクラップ等の対象物の把持を行なうものである。

このような作業用フロント７Ａ，７Ｂを備えることにより、家屋等の解体を行なう際に、ホーク２３で解体すべき部材を把持しておき、破砕具２２でその部材の切断や破砕を行ない、ホーク２３で所定の場所に移動させるという作業を行なうことが可能となり、１台で２台分の作業を行なわせることが可能となる。

なお、作業用フロント７Ａ，７Ｂは、本実施の形態のように、作業具２２，２２３以外が同形、同サイズに構成される場合と、異なる形あるいは異なるサイズに構成される場合がある。また、作業用フロント７Ａ，７Ｂは、本実施の形態のように３本のブームを組み合わせたもののみならず、ブーム、アームにより構成したもの等、他の構成を採用してもよい。また、各作業用フロント７Ａ，７Ｂの先端に取付けられる作業具も、図示例の他に、ブレーカやバケット等、他の作業具が取付けられる場合もあり、同じ作業具が取付けられる場合もある。

図４は旋回フレーム２ａの構造を示すものであり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれその正面図、側面図、平面図である。また、（Ｄ）は（Ｃ）の一部拡大平面図である。図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、旋回フレーム２ａには後方よりカウンタウエイト６の搭載部２６、パワーユニット４の搭載部２７、旋回装置３の設置部２８が設けられる。本実施の形態においては、旋回フレーム２ａの前部に、前方に突出させて、運転室５を搭載するための突出フレーム２９を溶接によりあるいは旋回フレーム２ａの一部を延長させて一体に形成する。この突出フレーム２９は、作業用フロント７Ａ，７Ｂの取付け部８Ａ，８Ｂよりも前方に位置する。

図４（Ｄ）に示すように、突出フレーム２９は、ゴム等の緩衝材を介して運転室５を取付けるための複数の孔２９ａを有する。図５の側面図に示すように、運転室５の底板５ａに緩衝材３０を固定し、この緩衝材３０を突出フレーム２９に設けた孔２９ａに挿着して突出フレーム２９上に載せ、ボルト、ナット等の固定具３１によってこの緩衝材３０を突出フレーム２９に固定することにより運転室５を突出フレーム２９上に設置する。なお、図５において、５ｂは運転室５の上面および前面を覆うように設けられたガードであり、落下物から運転室５を護るものである。このように運転室５は突出フレーム２９上に設置されるため、図１、図３に示すように運転室５の横に揺動ブラケット１０Ａ，１０Ｂないしはブーム１４のブームフートが位置する。

次に作業用フロント取付け部８Ａ，８Ｂにおけるベース部８０Ａ，８０Ｂに対するフロントブラケット８１Ａ，８１Ｂの取付け構造について説明する。図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ベース部８０Ａ，８０Ｂは、旋回フレーム２ａを構成する上板部３２と下板部３３と前板部３４と後板部３５と旋回フレーム２ａの中心部に設けられている縦板部３６とにより形成され、これらの部材３２〜３６によって囲まれた側面開口の中空部３７を形成した中空状をなす。上板部３２と下板部３３には、フロントブラケット８１Ａ，８１Ｂに設けたピン３９（図６、図７参照）を挿着するボス４０が、左右にそれぞれ２個ずつ設けられている。図４（Ｃ）に示すように、ベース部８０Ａ，８０Ｂは、左右の側面４１を、後側より前側が作業機の中央側に寄るように傾斜させて形成する。また、前板部３４からなる前面は、作業機の側面側より中央側が後方に凹むように傾斜させた構造に形成する。

図６は作業用フロント取付け部８Ａに対するフロントブラケット８１Ａの取付け構造と、フロントブラケット８１Ａに対する揺動ブラケット１０Ａの取付け構造を示す平面図、その一部断面側面図である。図６、図７に示すように、フロントブラケット８１Ａには、縦ピン１１Ａを中心として、揺動用油圧シリンダ１２Ａにより水平揺動可能に揺動ブラケット１０Ａが取付けられる。揺動ブラケット１０Ａは前記第１ブーム１４のブームフートをピン付けするボス４４と、油圧シリンダ１３の端部をピン付けするボス４５とを有する。

フロントブラケット８１Ａは、上板部５４と、下板部５５と、左右の側板部５６，５７と、背板部５８を互いに溶接することにより、揺動ブラケット１０Ａの取付け部側がベース部８０Ａへのピン３９による取付け部側より狭幅をなすテーパー形のボックス状に形成する。このフロントブラケット８１Ａは、ベース部８０Ａの中空部３７に対して挿入可能なサイズを有する。このフロントブラケット８１Ａのベース部８０Ａ側に、ベース部８０Ａの上下各２個のボス４０に対してそれぞれ挿脱される上下２本のピン３９を保持する２つのピン駆動装置４６を備える。

図７に示すように、各ピン駆動装置４６は、フロントブラケット８１Ａに縦に固定された円筒４７の上下に、ベース部８０Ａの上板部３２および下板部３３に設けた４０に挿脱するピン３９を上下動可能に内嵌する。円筒４７内には油圧シリンダ４８を同心に固定する。そして油圧シリンダ４８のチューブ４８ａの上下に上下動可能に２本のピストンロッド４８ｂを有し、各ピストンロッド４８ｂにそれぞれ上下のピン３９を固定する。

このピン駆動装置４６において、油圧シリンダ４８の中央の油室５０に圧油が供給されると、上方のピン３９について示すように、ピストンロッド４８ｂがチューブ４８ａから突出する方向に動き、作業用フロント取付け部８Ａのボス４０に挿着され、ピン結合がなされる。反対に油室５１側に圧油が供給されると、下側のピン３９について示すように、ピストンロッド４８ｂがチューブ４８ａに没入する方向に動かされてピン３９が作業用フロント取付け部８Ａのボス４０から抜け出し、ピン結合が解かれる。左側のベース部８０Ｂやフロントブラケット８１Ｂは、右側のベース部８０Ａやフロントブラケット８１Ａに対して対象形に形成される。

上述したように、本実施の形態の作業機は、作業用フロント７Ａ，７Ｂを取付けるフロント取付け部８Ａ，８Ｂを、旋回フレーム２ａに一体に設けたベース部８０Ａ，８０Ｂと、揺動ブラケット１０Ａ，１０Ｂを取付けたフロントブラケット８１Ａ，８１Ｂとに分割し、両者を分離可能としたので、輸送時にはフロントブラケット８１Ａ，８１Ｂをベース部８０Ａ，８０Ｂから分離して輸送することが可能となり、作業用フロント７Ａ，７Ｂ間の間隔を大きく設定した大型の双腕型作業機を容易に実現することができる。

また、ベース部８０Ａ，８０Ｂを中空状に形成し、フロントブラケット８１Ａ，８１Ｂをベース部８０Ａ，８０Ｂ内に旋回フレーム２ａの側方から挿入してピン３９により結合する構造としたので、作業用フロント７Ａ，７Ｂの連結部を旋回フレーム２ａの側方に設ける構造が容易に実現可能になるとともに、取付け強度の高い構造が実現できる。

また、ベース部の側面を後方より前方側が作業機の中央側に寄るように傾斜させて形成したので、作業機のバランスの関係上、フロントブラケットの揺動ブラケット取付け部をベース部より前方に位置させる際に、平面視がＬ字形ではなく、例えば本実施の形態で示したテーパー形等のように、応力集中が緩和されたフロントブラケット８１Ａ，８１Ｂの形状が容易に採用可能となる。

図８はこの応力集中について、本発明の構造と対比して説明するために描いた比較例を示す平面図である。図８は、従来構造を踏襲して、旋回フレーム２ａに設けるベース部６０をその側面６１が前後方向に向く形状に形成したものである。この図８の構造によれば、フロントブラケット６２による揺動ブラケット１０Ａの縦ピン１１Ａによる取付け位置を図６に示す縦ピン１１Ａと同位置にするには、フロントブラケット６２を、ベース部６０から外方に突出した部分６２ａと、その突出部６２ａから前方に向かう部分６２ｂとからなるＬ字形に形成せざるを得ない。

しかしこのようにＬ字形にフロントブラケット６２を構成すると、フロントブラケット６２に左右方向の力が作用した場合、折り曲げ部６２ｃに応力が集中するので、この応力集中に耐えるには、フロントブラケット６２を板厚の厚い板材で構成する必要がある。一方、本願発明のように、ベース部８０Ａの側面４１を前後方向に対して傾斜した形状とすることにより、フロントブラケット８１Ａをテーパー形のように、側板５２，５３が前後方向に対して直線状をなす構造が採用し易くなり、応力集中が緩和される。そしてこのように応力集中が緩和されることによって、より薄い板厚からなる板材によってフロントブラケット８１Ａを構成することができ、フロントブラケット８１Ａの軽量化が可能となる。

また、フロントブラケット８１Ａ，８１Ｂにおける揺動ブラケット１０Ａ，１０Ｂの取付け部が、旋回フレーム２ａの側面よりも外側でかつベース部８０Ａ，８０Ｂより前側となるように、作業機の前後方向に対してフロントブラケット８１Ａ，８１Ｂの内側側面を傾斜させてフロントブラケット８１Ａ，８１Ｂをベース部８０Ａ，８０Ｂに取付けたので、作業用フロント７Ａ，７Ｂを含めた全体の重量バランスが良好な双腕型作業機を実現することができる

また、本実施の形態においては、ベース部８０Ａ，８０Ｂの前板部３４で構成される前面を、作業機の側面側より中央側が後方に凹むように傾斜させて形成したので、旋回フレーム２ａの前面を傾斜させずに、旋回フレーム２ａの左右方向に形成した場合に比較して、旋回フレーム２ａ全体を小型、軽量化することができる。

以上本発明を実施の形態により説明したが、本発明を実施する場合、上記実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加が可能である。

１：下部走行体、２：上部旋回体、２ａ：旋回フレーム、３：旋回装置、４：パワーユニット、５：運転室、６：カウンタウエイト、７Ａ，７Ｂ：作業用フロント、８Ａ，８Ｂ：作業用フロント取付け部、１０Ａ，１０Ｂ：揺動ブラケット、１２Ａ，１２Ｂ：揺動用油圧シリンダ、１３，１５，１７，１９：油圧シリンダ、１４：第１ブーム、１６：第２ブーム、１８：第３ブーム、２０，２１：リンク、２２：破砕具、２３：ホーク、２６：カウンタウエイト搭載部、２７：パワーユニット搭載部、２８：旋回装置設置部、２９：突出フレーム、３０：緩衝材、３１：固定具、３２：上板部、３３：下板部、３４：前板部、３５：後板部、３６：縦板部、３７：中空部、３９：ピン、４０：ボス、４１：側面、４４，４５：ボス、４６：ピン駆動装置、４７：円筒、４８：油圧シリンダ、４８ａ：チューブ、４８ｂ：ピストンロッド、５０，５１：油室、５４：上板部、５５：下板部、５６，５７：側板部、５８：背板部、８０Ａ，８０Ｂ：ベース部、８１Ａ，８１Ｂ：フロントブラケット

Claims

下部走行体上に旋回フレームを設置し、前記旋回フレームに運転室およびパワーユニットを搭載して上部旋回体を構成するとともに、前記旋回フレームの前部の左右にそれぞれ作業用フロントを取付けてなる双腕型作業機において、
前記旋回フレームの前部の左右に設ける作業用フロント取付け部を、旋回フレームと一体をなすベース部と、フロントブラケットとにより構成し、
前記ベース部を、左右の側面が開口された中空状に構成するとともに、後側より前側が作業機の中央側に寄るように傾斜させて形成し、
前記フロントブラケットに、揺動ブラケットを介して前記作業用フロントを水平揺動可能に取付け、
前記ベース部の側面開口部に前記フロントブラケットを挿入してピンにより前記ベース部に分離可能に取付ける構造としたことを特徴とする双腕型作業機。
請求項１に記載の双腕型作業において、
前記ベース部の前面を、作業機の側面側より中央側が後方に凹むように傾斜させて形成したことを特徴とする双腕型作業機。
請求項１または２に記載の双腕型作業機において、
前記フロントブラケットの前記揺動ブラケットへの取付け部側を前記ベース部へのピン付け部側より狭幅をなすテーパー形に形成し、
前記フロントブラケットの前記揺動ブラケットへの取付け部側が前記旋回フレームの側面よりも外側でかつ前記ベース部より前側となるように、前記フロントブラケットを作業機の前後方向に対して傾斜させて前記ベース部に取付けたことを特徴とする双腕型作業機。