WO2007105325A1 - 掘削作業機のアーム - Google Patents

Abstract

　本発明の目的は、掘削作業機の作業機を構成するアームの製造コスト及び製造工数を削減することである。クローラ式走行装置４０の上部中央に左右旋回可能に支持される上部旋回体３０に装着した作業機１０のアーム２０において、該アーム２０は、一体成形にて鋳造される部分として、アーム支点部２１と、バケット支点部２４と、バケットシリンダーボトム支点部２２とを有し、前記アーム支点部２１と前記バケット支点部２４とを汎用角型管２８にて連結し、該汎用角型管２８の上面に前記バケットシリンダーボトム支点部２２を固設して構成した。

Description

明 細 書

掘削作業機のアーム

技術分野

[0001] 本発明は、パワーショベル等に代表される掘削作業機において、作業機を構成す るアームの構造技術に関する。 背景技術

[0002] ノ^ーショベルは、油圧式ショベル式掘削機械としてよく知られている掘削作業機 である。パワーショベルの基本構造は、 自走できる下部走行体と、その上で 360度回 転できる上部旋回体がベースである。上部旋回体には、ブームとアームが備えられ、 ここにパケットなどのアタッチメントが取り付けられる。一般に、パワーショベルでは、ブ ーム、アーム及びパケットをまとめて作業部と称し、ブーム及びアームをフロントと称し ている。

[0003] アームは、アーム支点部、パケット支点部及びバケツトシリンダ一ボトム支点部の 3 つの支点部を有する筒型構造の構造体である。アームは、作業機においてブームと パケットを連結する「腕」の役割を有している。また、アームはパケットを作動させるバ ケットシリンダ一が上側に配置される。

[0004] パワーショベルの作業中のバランスを保っため、また掘削作業時の負荷に耐えるた めに、アームは強度及び軽量化が必要とされる。従来、上板及び下板に左右の側板 を溶接にて接合し、横断面が四角形であるアームが最も一般的に用いられていた。 このようなアームは強度が必要とされるブーム側部分の横断面積を大きくしている。ま た、横断面が三角形や略台形形状 (例えば、特許文献 1)であるアームも公知である 特許文献 1：特開 2004 - 211505号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかし、ブーム側部分を幅広とする側板等の製造並びに、これらの側板の溶接にて の接合は作業に多大な時間と労力を要した。部品コスト及び製造コストの浪費はすな わち製造コストの浪費である。

そこで、解決しょうとする課題は、掘削作業機の作業機を構成するアームの製造コ スト及び製造工数を削減することである。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明の解決しょうとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するため の手段を説明する。

[0007] 即ち、本発明は、クローラ式走行装置の上部中央に左右旋回可能に支持される上 部旋回体に装着した作業機のアームにおいて、該アームは、一体成形にて铸造され る部分として、アーム支点部と、パケット支点部と、バケツトシリンダ一ボトム支点部とを 有し、前記アーム支点部と前記パケット支点部とを汎用角型管にて連結し、該汎用角 型管の上面に前記バケツトシリンダ一ボトム支点部を固設した汎用角型管とから構成 されるちのである。

[0008] また、本発明は、前記アームにおいて、前記アーム支点部、パケット支点部及びバ ケットシリンダーボトム支点部はそれぞれ共通の部品とし、前記汎用角型管の長さを 変更することで、全長の異なるアームを構成するものである。

発明の効果

[0009] 本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

[0010] 本発明においては、掘削作業機のアームの構成において、一体成形の铸造部分 以外のストレート部分すなわち形状を単純にできる部分は、汎用角型管を必要長切 断するのみで製作できる。すなわち、アームの部品数を削減することができる。汎用 角型管の採用並びに部品数の削減により部品コストが削減できる。また、汎用角型管 を用いることで溶接箇所が削減するので製造工数が削減できる。

[0011] 本発明においては、前述の効果に加え、一体成形の铸造部分たる前記アーム支点 部、パケット支点部及びバケツトシリンダ一ボトム支点部はそれぞれ共通の部品とし、 汎用角型管の長さを変更するのみで、搭載する掘削作業機に応じた長さのアームを 簡単かつ低コストで複数製作することができる。つまり、掘削作業機におけるアームの 汎用 ¾を向上できる。

図面の簡単な説明 [0012] [図 1]本発明の実施例に係るパワーショベルの全体的な構成を示した斜視図。

[図 2]同じく作業機の構成を示した斜視図。

[図 3]同じくブームの構成を示した斜視図及びストレート部の断面図。

[図 4]同じくアームの構成を示した斜視図及びストレート部の断面図。

[図 5]標準ブーム及びロングフロントのブームを示した斜視図。

[図 6]標準アーム及びロングフロントのアームを示した斜視図。

符号の説明

10 作業機

20 アーム

21 アーム支点部

22 バケツトシリンダ一ボトム支点部

24 パケット支点部

28 汎用角型管

30 上部旋回体

40 クローラ式走行装置

発明を実施するための最良の形態

[0014] 次に、発明の実施の形態を説明する。

図 1は本発明の実施例に係るパワーショベルの全体的な構成を示した斜視図、図 2 は同じく作業機の構成を示した斜視図、図 3は同じくブームの構成を示した斜視図及 びストレート部の断面図である。

図 4は同じくアームの構成を示した斜視図及びストレート部の断面図、図 5は標準ブ ーム及びロングフロントのブームを示した斜視図、図 6は標準アーム及びロングフロン トのアームを示した斜視図である。

[0015] 図 1に示すように、掘削作業機としてよく知られたパワーショベル 50を本発明の実 施例とする。パワーショベル 50は掘削機械として土砂や岩を掘削するための掘削作 業機である。このパワーショベル 50はもつとも多用されている油圧式ショベルの掘削 機械であり、土砂の掘削作業を主目的に、積み込み作業を行なうことができる。

[0016] 図 1に示すように、パワーショベル 50は、大まかにはクローラ式走行装置 40、該クロ 一ラー式走行装置 40の上部中央に左右旋回可能に支持される上部旋回体 30、該 上部旋回体 30の前部左右中央に装着される作業機 10より構成されている。

クローラ式走行装置 40の前後一側には、ブレード 41が上下回動自在に配設され ている。なお、クローラ式走行装置 40は可変ゲージのクローラを用いることも可能で あり、作業時にクローラの間隔を広げることで安定性を確保できる。

上部旋回体 30の車体フレーム 31の後上部にはエンジン（図示なし）が搭載され、 該エンジンの後部は図示しな 、ボンネット及び車体フレーム 31により被覆され、両側 部はカバー 32· 32により覆われている。該カバー 32· 32の間かつエンジンの上方に は運転席 33が配置されて 、る。運転席 33の前または側部の近傍に操作レバーや口 ックレバーなどが配置されるとともに、運転席 33前方のステップ 34上にペダルなどが 配置されて運転操作部 35が構成されている。また、運転操作部 35の上方にキヤノビ 一 36又は周囲にキャビンが配設される。

図 2に示すように、作業機 10は、大まかにブーム 15、アーム 20、及びパケット 25よ り構成されている。

ここで、ブーム 15、アーム 20、及びパケット 25を駆動する装置について説明する。 車体フレーム 31の前端の左右中央部にはブームブラケット 37が左右回動可能に取 り付けられ（図 1参照）、スイングシリンダー（図示なし）により左右回動される。該ブー ムブラケット 37上部にはブーム 15の下部に設けたブーム支点部 16が、上下 (前後） 回動自在に支持されている。また、ブーム 15を回動させるために、ブームシリンダー 17がブームブラケット 37前部とブーム 15中途部のブームシリンダーロッド支点部 18 の前部との間に介装されている。さらに、アーム 20を回動させるため、アームシリンダ 一 23がブーム 15中途部のブームシリンダーロッド支点部 18とアーム 20の後端部に 設けたアーム支点部 21との間に介装されている。さらに、パケット 25を回動させるた め、バケツトシリンダ一 26がアーム 20後部のバケツトシリンダ一ボトム支点部 22とバケ ット 25との間に介装されている。

このようにして作業機 10は、ブーム 15がブームシリンダー 17の伸縮駆動により回動 可能とされ、アーム 20がアームシリンダー 23の伸縮駆動により回動可能とされ、バケ ット 25がバケツトシリンダ一 26の伸縮駆動により回動可能とされている。 これらの油圧ァクチユエータであるシリンダー 17 · 23 · 26や上部旋回体を回動させ る旋回モーターは、運転操作部 13 (図 1参照）に配設された操作レバーやペダルな どの回動操作によりコントロールバルブ（図示なし）を切り換えることで、油圧ポンプ（ 図示なし)から油圧ホースを通じて圧油を供給されて駆動するように構成されている。

[0018] 図 3に示すように、ブーム 15は中途部で前方に屈曲されて、側面視略「く」字状に 形成されている。なお、ブーム 15の構成がわかりやすいように、図 3はそれぞれのパ ーッを離して示している。

ブーム 15はブーム支点部 16、アームシリンダーロッド支点部 18、アーム支点部 19 、第一ストレート部 (第一汎用角型管） 61及び第二ストレート部 (第二汎用角型管） 62 等力も構成され、ブーム支点部 16とアームシリンダーロッド支点部 18の間に第一スト レート部 61が配置され、アームシリンダーロッド支点部 18とアーム支点部 19の間に 第二ストレート部 62が配置され、それぞれ溶接により固設される。ブーム支点部 16、 アームシリンダーロッド支点部 18及びアーム支点部 19は、一体成形による铸造部品 としている。一方、ストレート部 61 · 62は、縦と横の長さが所定長さに定められた (規 格化された)金属製の汎用角型パイプを使用している。本実施例では第一ストレート 部 61及び第二ストレート部 62は同一の汎用角型パイプを使用している。つまり、図 3 に示すように、第一ストレート部 61及び第二ストレート部 62は長さが違うのみで、第一 ストレート部 61の AA'断面及び第二ストレート部 61の 断面の断面形状は同じと している。なお、該第二ストレート部 62の断面形状を第一ストレート部 61の断面形状 より小さく構成して、多少の軽量ィ匕を図ることも可能である。

[0019] ブーム支点部 16は基部側には左右方向に軸孔 16aを開口し、枢支軸によりブーム ブラケット 37の上部に枢支される。ブーム支点部 16の他端側（上部）は第一ストレー ト部 61の断面形状に合わせた四角形状に開口し、この開口部 16bの外周に縁部を 形成して第一ストレート部 61の一端を嵌合できるようにして 、る。

[0020] アームシリンダーロッド支点部 18は、途中を側面視略「く」字形に曲折した角パイプ 状の部品にて形成され、一端（下部）の開口部 18aは第一ストレート部 61の断面形状 に合わせた四角形状に開口し、この開口部 18aの外周に縁部を形成して第一ストレ ート部 61の他端を嵌合できる構成としている。アームシリンダーロッド支点部 18の他 端 (上部）の開口部 18bは第二ストレート部 62の断面形状に合わせた四角形状に開 口し、この開口部 18bの外周に縁部を形成して第二ストレート部 62の一端を嵌合で きる構成としている。アームシリンダーロッド支点部 18の前面側の上下中途部には、 左右方向に軸孔 18cが開口され、枢支軸によりブームシリンダー 17のピストンロッド 先端を枢支できる構成としている。アームシリンダーロッド支点部 18の後面側の上下 中途には支持凸部 18d' 18dが形成され、該支持凸部 18d' 18dにそれぞれ軸孔が 左右方向に開口され、アームシリンダー 23のボトム側を枢支軸により支持する構成と している。

[0021] アーム支点部 19は基部側に第二ストレート部 62の断面形状に合わせた四角形状 の開口部 19aを形成し、この開口部 19aの外周に縁部を形成して第二ストレート部 6 2の他端 (上部）を嵌合できる構成としている。アーム支点部 19の他端 (先端）は二股 に分かれた突出部 19b · 19bを形成し、該突出部 19b · 19bにそれぞれ軸孔を左右 方向に開口し、枢支軸によりアーム 20の基部側を枢支する構成としている。なお、前 記支点部の開口側の外周とストレート部の外周を同一形状とすることで段差のない接 合が可能であり、外観を向上することができる。

[0022] 掘削機械の作業中のバランスを保っため、また掘削作業時の負荷に耐えるために 、ブームは強度及び軽量化が必要とされる。従来、上板及び下板に左右の側板を溶 接にて接合し、横断面が四角形であるブームが最も一般的に用いられてきた。

本実施例のように、ストレート部 61 · 62に同じ汎用角型パイプを用いることで、ブー ム 15の部品数 (部品の種類)を削減することができる。また、一般的に汎用角型パイ プは価格が安い。つまり、部品数削減及び汎用角型パイプの採用によってブーム 15 の部品コストを削減できる。さらに、汎用角型パイプは必要長のみ切断するのみの加 ェで、従来のように断面を形成する溶接作業がなく製造工数が削減できる。このよう にして、部品コスト及び製造工数を削減することで製造コストを削減できる。

ストレート部 61 · 62に汎用角型パイプを用いても、アームシリンダーロッド支点部 18 の上端及び下端接合面の角度を調整することで「く」の字状に形成できることは従来 と同じである。また、従来は断面積を大きくすることで必要強度を保っていた中央部 分は、铸造部品であるアームシリンダーロッド支点部 18の断面積を大きくすることで 必要強度を得ることができる。

[0023] 図 4に示すように、アーム 20は大まかにはストレート部 28の前後に支点部を設けた 構成とされている。なお、アーム 20の構成がわ力りやすいように、図 4はそれぞれの パーツを離して示して 、る。

アーム 20はストレート部 28と、その両側に配置して溶接等により固設するアーム支 点部 21とパケット支点部 24と、ストレート部 28上に設けるバケツトシリンダ一ボトム支 点部 22と、アーム支点部 21とバケツトシリンダ一ボトム支点部 22を連結するアーム補 強材 27等力も構成されている。アーム支点部 21、バケツトシリンダ一ボトム支点部 22 及びパケット支点部 24は、一体成形による铸造部品としている。一方、ストレート部 2 8は汎用角型パイプを使用している。図 4には、ストレート部 28の CC'断面の断面図 を示している。また、アーム補強材 27は板金の曲げ加工等で製作される。

[0024] アーム支点部 21は、基部側には左右方向に軸孔 21aを開口し枢支軸によりアーム シリンダー 23のピストンロッド先端を枢支でき、中途部には左右方向に軸孔 21bを開 口し枢支軸によりブーム 15の上部に枢支できる構成としている。アーム支点部 21の 他端側 (先端部）はストレート部 28の断面形状に合わせた四角形状に開口し、この開 口部 21cの外周に縁部を形成してストレート部 28の一端を嵌合できるようにして 、る

[0025] パケット支点部 24は基部側にストレート部 28の断面形状に合わせた四角形状の開 口部 24aを形成し、この開口部 24aの外周に縁部を形成してストレート部 28の他端（ 先端)を嵌合できる構成としている。パケット支点部 24の他端 (先端）には軸孔 24bを 左右方向に開口し枢支軸によりパケット 25の基部側を枢支でき、中途部には軸孔 24 cを左右方向に開口しバケツトシリンダ一 26のピストンロッド先端と連結した連結リンク 39の一端を枢支できる構成としている。なお、前記支点部の開口側の外周とストレー ト部の外周を同一形状とすることで段差のない接合が可能であり、外観を向上するこ とがでさる。

[0026] バケツトシリンダ一ボトム支点部 22は正面視逆 Uの字状に構成され、ストレート部 28 の後部上面に溶接等により固設される構成としている。また、開放側の上部に軸孔を 開口して枢支軸によりバケツトシリンダ一 26の基部側を枢支できる構成としている。そ して、該バケツトシリンダ一ボトム支点部 22の上部とアーム支点部 21との上部力 ァ ーム補強材 27により溶接等により連結固定される。

[0027] 掘削機械の作業中のバランスを保っため、また掘削作業時の負荷に耐えるために 、アームは強度及び軽量ィ匕が必要とされる。従来、上板及び下板に左右の側板を溶 接にて接合し、横断面が四角形であるアームが最も一般的に用いられてきた。

本実施例のように、ストレート部 28に汎用角型パイプを用いることで、アーム 20の部 品数を削減することができる。また、一般的に汎用角型パイプは価格が安い。つまり、 部品数削減及び汎用角型パイプの採用によってアーム 20の部品コストを削減できる 。さらに、汎用角型パイプは必要長のみ切断するのみの加工であり、従来のように断 面を形成する溶接作業がなく製造工数が削減できる。このようにして、部品コスト及び 製造工数を削減することで製造コストを削減できる。

従来はブーム側の断面積を大きくすることで必要強度を保っていたブーム側部分 は、铸造部品であるアーム支点部 21及びバケツトシリンダ一ボトム支点部 22並びに アーム補強材 27にて必要強度を得ることができる。

[0028] そして、前記ブーム 15の第一ストレート部 61及び第二ストレート部 62で使用した同 一の汎用角型パイプを、アーム 20のストレート部 28に使用することも可能である。こ のようにして、作業機 10のストレート部 28 · 61 · 62に同一の汎用角型パイプを必要長 のみ切断して製作することで、さらに製造コストも肖 IJ減することができる。

[0029] 図 5に示すように、上述したブーム 15 (標準ブーム）より全長の長いブーム 51 (ロン グブーム）がパワーショベル 50に備えられる場合もある。ブーム及びアームをフロント と称して 、ることから、このような標準より長 、ブームやアームを備えた掘削機械を一 般にロングフロント又はハイリフトフロントと呼ぶ。ロングフロントは作業半径を広げるた め或いはより深 、位置を掘削するために採用され、ハイリフトフロントは通常より高 ヽ 位置まで届力せるために採用される。

本実施例では、標準ブーム 15のストレート部 61 · 62の長さをそれぞれ長くしたスト レート部 71 · 72と、標準ブーム 15同様のブーム支点部 16、アームシリンダーロッド支 点部 18及びアーム支点部 19にてロングブーム 51を構成可能として 、る。

このように汎用角型管の長さを変更するのみで、搭載する掘削作業機に応じた長さ のブームを複数製作することができる。つまり、同機種の掘削作業機におけるブーム の汎用性を向上し機種全体での製造コストを削減できる。

ただし、第一ストレート部 61を延長した場合には、同一ブームシリンダー使用するた めに、そのピストンロッド先端を支持する支持部を第一ストレート部 61の上前面に設 ける必要があり、また、第二ストレート部 62を延長した場合上に、同じアームシリンダ 一を使用ために、そのボトム側の支持部を第二ストレート部 62の後上部に設ける必 要がある。

[0030] 以上のように、前記ブーム支点部 16、アームシリンダーロッド支点部 18及びアーム 支点部 19は同一とし、前記第一ストレート部 61と第二ストレート部 62の何れか一方ま たは両方の長手方向の長さを変更した全長の異なるブームを、ブームブラケット 37に 装着して作業可能に構成したので、汎用角型管の長さを変更するのみで搭載する掘 削作業機に応じた長さのブームを複数製作することができる。つまり、同機種の掘削 作業機におけるブームの汎用性を向上できる。

[0031] 図 6に示すように、上述したアーム 20 (標準アーム）より全長の長いアーム 52 (ロン グアーム）がパワーショベル 50に備えられる場合もある。

本実施例では、標準アーム 20のストレート部 28の全長を長くしたストレート部 29と、 標準アーム 20同様のアーム支点部 21、バケツトシリンダ一ボトム支点部 22及びバケ ット支点にてロングアーム 52を構成可能としている。なお、アーム補強材 27は必要に 応じて長さを変えることが好まし 、。

このように汎用角型管の長さを変更するのみで、搭載する掘削作業機に応じた長さ のアームを複数製作することができる。つまり、同機種の掘削作業機におけるアーム の汎用性を向上し機種全体での製造コストを削減できる。

[0032] 本実施例では、パワーショベル 50においてブーム 15及びアーム 20のストレート部 28 · 61 · 62に汎用角型パイプを用いることで製造コストを削減可能とした。本発明は パワーショベル 50に限定されるものではなぐブーム又はアームを有する他の掘削機 械にも適用可能である。

産業上の利用可能性

[0033] 本発明の活用例として、掘削作業機が挙げられる。

Claims

請求の範囲

[1] クローラ式走行装置の上部中央に左右旋回可能に支持される上部旋回体に装着 した作業機のアームにおいて、

該アームは、一体成形にて铸造される部分として、アーム支点部と、パケット支点部 と、バケツトシリンダ一ボトム支点部とを有し、前記アーム支点部と前記パケット支点部 とを汎用角型管にて連結し、該汎用角型管の上面に前記バケツトシリンダーボトム支 点部を固設して構成されることを特徴とするアーム。

[2] 前記アーム支点部、パケット支点部及びバケツトシリンダ一ボトム支点部はそれぞれ 共通の部品とし、前記汎用角型管の長さを変更することで、全長の異なるアームを構 成することを特徴とする請求項 1記載のアーム。