(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右両サイドフレームと、両端部がこの両サイドフレームに溶接された横桟を含む格子部とを備えたルーフガードを、天窓を備えたキャビンのルーフ上面に上記天窓を覆う状態で取付けて成る建設機械のキャビンルーフガード装置において、上記両サイドフレームを、断面視で垂直辺と水平辺から成るＬ字形に形成し、上記垂直辺が上向きでルーフ幅方向の外側に位置し、かつ、上記横桟が上記水平辺間に架け渡された状態で上記両サイドフレームと上記格子部を結合してルーフガードを構成したことを特徴とする建設機械のキャビンルーフガード装置。
【請求項２】
上記ルーフガードを、両サイドフレームの垂直辺が上記キャビンのルーフ幅内に位置し、上記水平辺が上記天窓の幅外に位置するように寸法設定しかつルーフ上面に取付けたことを特徴とする請求項１記載の建設機械のキャビンルーフガード装置。
【請求項３】
上記ルーフガードの両サイドフレームの垂直辺と水平辺をＬ字形に一体成形したことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械のキャビンルーフガード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はショベル等の建設機械において、キャビン(運転室)の天窓付きルーフを落下物から防護するためのキャビンルーフガード装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５，６に示すように、たとえばショベルのキャビン１には、上方視界を確保するための天窓２が設けられ、この天窓２を含めたルーフ３を落石等の落下物から防護するためのルーフガード４がルーフ３上に取付けられてキャビンルーフガード装置が構成される(特許文献１〜３参照)。
【０００３】
図５中、５はキャビン前面の上部を覆う前面上部ガード装置、６は同下部を覆う前面下部ガード装置である。
【０００４】
なお、図５には、キャビンルーフガード装置(以下、単にルーフガード装置という)としてルーフ３の前半部のみを防護する前部防護型のものを例示しているが、ルーフ全面を一括して覆う全面防護型のものもある。この場合、天窓２を覆う前半部は上方視界を確保するために格子構造とされる。
【０００５】
また、天窓２を含むルーフ前半部を防護する前部ルーフガード装置と、後半部を防護する後部ルーフガード装置とに分けて設けられる前後分離型のものも公知である。
【０００６】
本発明は、前部防護型のルーフガード装置、全面防護型のルーフガード装置、及び前後分離型における前部ルーフガード装置のいずれにも適用することができる。
【０００７】
ルーフガード４は、図６〜図８に示すように、左右両サイドフレーム７，７と、この両サイドフレーム７，７の内側に取付けられた格子部８とによって構成される。図７中、９は両サイドフレーム７，７の後端部間に取付けられた後板である。
【０００８】
格子部８は、両サイドフレーム７，７の内側面に両端が溶接された前後複数の横桟１０と、左右に間隔を置いて隣り合う横桟間に取付けられた多数の縦桟１１とによって格子構造とされる。
【０００９】
従来のルーフガード装置においては、ルーフガード４を構成する両サイドフレーム７，７を、落下荷重に対して変形しないように十分な強度、剛性を確保する観点から、図６，８に示すように四角の閉断面、すなわち四角筒状に形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開昭４−５３８５５号公報
【特許文献２】特開平８−１０９６５８号公報
【特許文献３】特開２００６−１７７１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、両サイドフレーム７，７が高強度・高剛性に構成される一方、格子部８は上方視界を妨げないように平板材を縦横に組み合わせただけのものであるため、サイドフレーム７，７と比較して強度、剛性が低くなる。つまり、両サイドフレーム７，７と格子部８の強度・剛性のギャップが大きくなる。
【００１２】
この結果、格子部８に落下物による荷重Ｗ(図８参照)が加わると、荷重が両サイドフレーム７，７及びルーフ３に分散されずに格子部８に集中する。
【００１３】
これにより、荷重作用時の格子部８の応力が大きくなり、格子部８の変位量αそのものは両サイドフレーム７，７によって抑えられる反面、格子部８が受けるダメージは大きくなるため、格子部８が破損(所謂「格子切れ」)し易くなる。
【００１４】
このため、両サイドフレーム７，７よりも格子部８に落下物が当たる確率が高いルーフガード装置にとって防護機能の点で不利となっていた。
【００１５】
また、両サイドフレーム７，７を閉断面としたことによって次の問題が生じていた。
【００１６】
(ｉ)  図６に示すように、キャビン１内から見て両サイドフレーム７，７が天窓２を通して視界に入るため、作業時に有効な視界(作業視界)θが狭くなる。
【００１７】
(ｉｉ)  一対のＬ形材を溶接して両サイドフレーム７，７を構成するため、溶接量が多くなり、コストアップするととともに重くなる。
【００１８】
図６中、Ｐはキャビン内のオペレータの標準的な視点(アイポイント)である。
【００１９】
なお、上記(ｉ)の課題の解決策として、両サイドフレーム７，７が視界の妨げとならないようにルーフガード４全体の幅寸法(ガード幅)を大きくすることが考えられるが、こうするとルーフガード４がルーフ幅外に突出して作業時や機械のトラック輸送時に障害となるため得策でない。
【００２０】
そこで本発明は、落下荷重に対する格子部の応力集中を避けてその破損を防止し、かつ、ガード幅を広げることなく上方作業視界を改善できるとともにコストダウンを実現することができる建設機械のキャビンルーフガード装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、左右両サイドフレームと、両端部がこの両サイドフレームに溶接された横桟を含む格子部とを備えたルーフガードを、天窓を備えたキャビンのルーフ上面に上記天窓を覆う状態で取付けて成る建設機械のキャビンルーフガード装置において、上記両サイドフレームを、断面視で垂直辺と水平辺から成るＬ字形に形成し、上記垂直辺が上向きでルーフ幅方向の外側に位置し、かつ、上記横桟が上記水平辺間に架け渡された状態で上記両サイドフレームと上記格子部を結合してルーフガードを構成したものである。
【００２２】
この構成によれば、両サイドフレームと格子部の強度・剛性のギャップが小さくなり、格子部に落下荷重が作用したときに、両サイドフレームが格子部に引っ張られて内側に変位する。すなわち、荷重が、格子部だけでなく両サイドフレーム、及び両サイドフレームを通じてルーフに伝達され、広い範囲に分散される。
【００２３】
この結果、ルーフガード全体としての変位は従来よりも大きくなるものの、格子部に作用する応力は軽減される。
【００２４】
また、格子部の変位量が一定値に達すると、格子部がルーフと干渉することによってエネルギーが吸収され、格子部の変位が抑えられる。
【００２５】
以上の点により、落下荷重による格子部の破損を防止し、ルーフガードによる防護効果を向上させることができる。
【００２６】
また、両サイドフレームをＬ字形の開断面形状としたこと、及び垂直辺が上向きでルーフ幅方向の外側に位置することにより、
(Ｉ)  両サイドフレームがキャビン内からの視界に入る可能性が低くなるため、ガード幅を広げることなく上方作業視界を改善し、
(ＩＩ)  垂直辺と水平辺を別部材として溶接する場合に、従来装置の閉断面サイドフレームと比べて溶接量を大幅に削減しコストダウンすることができ、
(ＩＩＩ)  両サイドフレームを軽量化することができる。
【００２７】
本発明において、上記ルーフガードを、両サイドフレームの垂直辺が上記キャビンのルーフ幅内に位置し、上記水平辺が上記天窓の幅外に位置するように寸法設定しかつルーフ上面に取付けるのが望ましい(請求項２)。
【００２８】
この構成によれば、ルーフガードがルーフ幅外に突出しないという条件を満足しながらキャビン内からの上方作業視界を拡大することができる。
【００２９】
また本発明において、上記ルーフガードの両サイドフレームの垂直辺と水平辺をＬ字形に一体成形してもよい(請求項３)。
【００３０】
こうすれば、サイドフレームを溶接なしで構成できるため、一層のコストダウンと軽量化を実現することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、落下荷重に対する格子部の応力集中を避けてその破損を防止し、かつ、ガード幅を広げることなく上方作業視界を改善できるとともにコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るルーフガード装置を備えたキャビンの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【図３】実施形態に係るルーフガードの斜視図である。
【図４】同ルーフガードの一部拡大断面図である。
【図５】従来のルーフガード装置を備えたキャビンの側面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線拡大断面図である。
【図７】従来のルーフガードの斜視図である。
【図８】従来のルーフガードの一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。
【００３４】
図１，２に示すように、キャビン１の天窓２を含めたルーフ３の上面に、実施形態に係るルーフガード１３が取付けられて実施形態に係るルーフガード装置が構成される。
【００３５】
ルーフガード１３は、基本的には従来同様、左右両サイドフレーム１４，１４と、この両サイドフレーム１４，１４の内側に取付けられた格子部１５とによって構成される。図１，３中、１６は両サイドフレーム１４，１４の後端部間に取付けられた後板である。
【００３６】
実施形態において、両サイドフレーム１４，１４は、図２〜図４に示すように、断面視で垂直辺１４ａと水平辺１４ｂから成る大略Ｌ字形に形成され、垂直辺１４ａがガード幅方向(ルーフ幅方向)の外側、水平辺１４ｂが内側にそれぞれ位置し、
(ｉｉ)  垂直辺１４ａが上向きとなる
状態で格子部１５と結合される。
【００３７】
なお、垂直辺１４ａと水平辺１４ｂはそれぞれ平板で形成され、これらを大略Ｌ字形に溶接結合してサイドフレーム１４が構成されている。
【００３８】
但し、垂直、水平両辺１４ａ，１４ｂをＬ字形に一体成形しても(断面Ｌ形の部材を用いても)よい。
【００３９】
格子部１５は、前後複数の横桟１７と、左右に間隔を置いて隣り合う横桟間に取付けられた多数の縦桟１８とによって格子構造とされる。
【００４０】
各横桟１７は、両端部が両サイドフレーム１４，１４の水平辺１４ｂの上面及び垂直辺１４ａの内側面に当接した状態で、この当接部分(少なくとも水平辺１４ｂとの当接部分)で溶接固定されている。
【００４１】
このルーフガード１３は、図２に示すように、両サイドフレーム１４，１４の垂直辺１４ａがルーフ３の幅Ａ内に位置し、水平辺１４ｂが天窓２の幅Ｂ外に位置するように寸法設定されかつルーフ上面に取付けられる。
【００４２】
なお、横桟１７及び縦桟１８は、それぞれキャビン１内からの上方視界の妨げとならないようにアイポイントＰ(図４参照)からの視線に沿った傾斜姿勢で取付けられている。
【００４３】
このルーフガード装置によると、両サイドフレーム１４，１４を断面視で垂直辺１４ａと水平辺１４ｂから成るＬ字形に形成し、複数の横桟１７を両サイドフレーム１４，１４の水平辺１４ｂ，１４ｂ間に架け渡した状態で、両サイドフレーム１４，１４と格子部１５を結合してルーフガード１３を構成したから、両サイドフレーム１４，１４格子部１５の強度・剛性のギャップが小さくなる。
【００４４】
これにより、図４に示すように格子部１５に落下荷重Ｗが作用したときに、両サイドフレーム１４，１４が格子部１５に引っ張られて内側に変位する。すなわち、荷重Ｗが、格子部１５だけでなく両サイドフレーム１４，１４、及び両サイドフレーム１４，１４を通じてルーフ３に伝達され、広い範囲に分散される。
【００４５】
この結果、ルーフガード全体としての変位量βは従来よりも大きくなるものの、格子部１５に作用する応力は軽減される。
【００４６】
また、格子部１５の変位量βが一定値に達すると、格子部１５がルーフ３と干渉することによってエネルギーが吸収され、格子部１５の変位が抑えられる。
【００４７】
以上の点により、落下荷重Ｗによる格子部１５のダメージを抑えてその破損を防止し、ルーフガード１３による防護効果を向上させることができる。
【００４８】
発明者は、ルーフガードの落下荷重による変位について、本発明品及び図６〜図８に示す従来品の解析を行った。
【００４９】
解析は、サイドフレーム１４，７に対して影響が出る格子部１５，８の中央部に負荷(
ＦＯＰＳ−ＩＩレベル)を加えて実施した。
【００５０】
条件は、
本発明品    両サイドフレーム１４，１４の板厚３．２ｍｍ
従来品      両サイドフレーム７，７の板厚２．３ｍｍ
で格子部１５，８の横桟１７，１０及び縦桟１８，１１の板厚はともに６ｍｍとした。
【００５１】
その結果、格子部１５，８の変位量は、本発明品(β)で１７３．６ｍｍ、従来品(α)で１４２．９ｍｍであった。
【００５２】
一方、格子部１５，８の応力は、本発明品で４９４．６Ｎ／平方ｍｍであったのに対し、従来品で６３２．５Ｎ／平方ｍｍであった。
【００５３】
すなわち、格子部１５の変位量βは増加するものの、格子部１５に作用する応力は従来品よりも低下した。
【００５４】
これは、従来品ではサイドフレーム７の応力は格子部８との結合部位しか発生せず、その分、格子部８に応力が集中するのに対し、本発明品では格子部１５からサイドフレーム１４に応力が伝達され、分散されているためと解される。
【００５５】
また、両サイドフレーム１４，１４をＬ字形の開断面形状としたこと、及び垂直辺１４ａが上向きでルーフ幅方向の外側に位置することにより、次の効果を得ることができる。
【００５６】
(Ｉ)  両サイドフレーム１４，１４がキャビン１内からの上方作業視界に入る可能性が低くなる。
【００５７】
この場合、実施形態では、両サイドフレーム１４，１４の垂直辺１４ａがルーフ３の幅Ａ内に位置し、水平辺１４ｂが天窓２の幅Ｂ外に位置するように寸法設定しかつルーフ上面に取付けているため、両サイドフレーム１４，１４がキャビン１内から天窓２を通した上方作業視界に入る可能性がより低くなり、図２に示す視界θ２を従来(図２，６のθ１)よりも確実に広げることができる。
【００５８】
(ＩＩ)  実施形態のように垂直辺１４ａと水平辺１４ｂを別部材として溶接する場合に、従来装置の閉断面サイドフレーム７と比べて溶接量を大幅に削減しコストダウンすることができる。
【００５９】
(ＩＩＩ)  両サイドフレーム１４，１４を軽量化することができる。
【００６０】
なお、両サイドフレーム１４，１４の垂直辺１４ａと水平辺１４ｂをＬ字形に一体成形すれば、サイドフレーム１４，１４を溶接なしで構成できるため、一層のコストダウンと軽量化を実現することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  キャビン
２  天窓
３  ルーフ
１３  ルーフガード
１４，１４  左右両サイドフレーム
１４  両サイドフレーム
１４ａ  サイドフレームの垂直辺
１４ａ  同、水平辺
１５  格子部
１７  格子部の横桟
１８  同、縦桟
【図１】
0005626231.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005626231.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005626231.tif 000008
【図８】
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