(57)【要約】【課題】  作業機械の作業部材構造及び作業装置に関し、簡素な構成により、剛性を十分に確保できるようにする。【解決手段】  互いに対向して配置された２枚の側板１０ａ，１０ｂと、各側板１０ａ，１０ｂの上縁部に溶着された天板１５ａと、各側板１０ａ，１０ｂの下縁部に溶着された底板１５ｂと、各側板１０ａ，１０ｂの一端部１１ａ，１１ｂから延びるように配置され、且つ、各側板１０ａ，１０ｂの外面にそれぞれ互いに対向するように溶着され、他の機械関連要素１０３に対して揺動可能に枢着するための枢着孔１３ａ，１３ｂが形成された２枚の板状ブラケット１２ａ，１２ｂとをそなえた、作業機械の作業部材構造であって、枢着孔１３ａ，１３ｂの軸心と平行な軸心をもつ円筒部材３０を、各側板１０ａ，１０ｂを貫通して設けるとともに、天板１５ａ及び底板１５ｂの一端部１４ａ，１４ｂを円筒部材３０の外周面に溶着する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置された２枚の側板と、
上記の２枚の側板の各上縁部に溶着された天板と、
上記の２枚の側板の各下縁部に溶着された底板と、
上記の２枚の側板の一端部から延びるように配置され、且つ、上記の２枚の側板の外面にそれぞれ互いに対向するように溶着され、他の機械関連要素に対して揺動可能に枢着するための枢着孔が形成された２枚の板状ブラケットとをそなえた、作業機械の作業部材構造であって、
該枢着孔の軸心と平行な軸心をもつ円筒部材が上記の２枚の側板を貫通して設けられるとともに、該天板及び該底板の一端部が該円筒部材の外周面に溶着されている
ことを特徴とする、作業機械の作業部材構造。
【請求項２】
該作業部材が、作業機械に備えられるブームである
ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械の作業部材構造。
【請求項３】
上記の他の機械関連要素が、作業機械に備えられるスティックである
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の作業機械の作業部材構造。
【請求項４】
請求項２記載のブームと、該ブームの先端に接続されるスティックとをそなえた作業装置であって、
作業時に該ブームと該スティックとがその全長において略均等に歪みが生じるように該ブーム及び該スティックの剛性が設定されている
ことを特徴とする、作業装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械の例えばブームやスティックなどの作業部材の構造、及び、これら作業部材からなる作業装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設作業において、油圧ショベルは重要な作業機械であり、大型のものから小型のものまで、種々の大きさの油圧ショベルが製造され、作業環境や作業目的に応じて使い分けられている。
例えば一般的な小型油圧ショベル１００は、図３に示すように、クローラ（履帯）１０６を有する下部走行体１０５上に、上部旋回体１０１をそなえて構成されている。上部旋回体１０１の前部には、ブーム１０２，スティック１０３，バケット１０４などの作業部材からなる作業装置１１１が設けられており、これらブーム１０２，スティック１０３，バケット１０４はそれぞれブームシリンダ１１２，スティックシリンダ１１３，バケットシリンダ１１４によりその動作が制御される。なお、ブーム１０２には、ブームシリンダ１１２のロッド側端部を係止するブラケット１２０と、スティックシリンダ１１３の基端部を係止するブラケット１２１と、ブラケット１２１に固設された機体吊り上げ用フック（アイプレート）１２２とが設けられている。
【０００３】
また、上部旋回体１０１の後部には、運転操作席１０９と、支柱（高剛性部材）１０７によって支持されたキャノピ（運転操作席屋根）１１０とが設けられている。なお、支柱１０７にも、機体吊り上げ用フック（アイプレート）１１７が設けられている。
ところで、従来の油圧ショベル１００のブーム１０２は、図４に示すように側面視で中間部が屈曲した「くの字」形状に形成されており、その基端部（一端部）５１は上部旋回体１０１の前部に揺動可能に枢着され、先端部（他端部）５０はスティック１０３に枢着されている。ここで、ブーム１０２の先端部５０の構造について図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照しながら説明する。図５（ａ）は図４のＥ方向から見た平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＦ−Ｆ矢視断面図である。
【０００４】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ブーム１０２は、機械左右幅方向に互いに対向して配置された鋼製の２枚のサイドプレート６０ａ，６０ｂと、サイドプレート６０ａ，６０ｂの各上縁部に溶着された鋼製のトッププレート６５ａと、サイドプレート６０ａ，６０ｂの各下縁部に溶着された鋼製のボトムプレート６５ｂとにより、内部が中空状に形成されている。そして、ブーム１０２の先端部５０において、トッププレート６５ａの先端部６４ａ及びボトムプレート６５ｂの先端部６４ｂは、サイドプレート６０ａの先端部６１ａ及びサイドプレート６０ｂの先端部６１ｂよりも短く設定されており、トッププレート６５ａの先端部６４ａとボトムプレート６５ｂの先端部６４ｂとの間には、これらトッププレート６５ａの先端部６４ａとボトムプレート６５ｂの先端部６４ｂとを接続するバッキングプレート６６が設けられている。バッキングプレート６６は、上下方向で切断したときの断面形状が「コの字」形状（図５では左右逆の「コの字」形状）に形成されており、その上辺部６６ａがトッププレート６５ａの裏面に溶着されるとともに、下辺部６６ｂがボトムプレート６５ｂの裏面に溶着されている。
【０００５】
また、先端プレート６７が、その一端部６７ａをバッキングプレート６６の上辺部６６ａに溶着されるとともに、他端部６７ｂをバッキングプレート６６の下辺部６６ｂに溶着されて設けられている。先端プレート６７には３つの屈曲部６７ｃ，６７ｄ，６７ｅが形成されており、先端プレート６７は、これら３箇所の屈曲部６７ｃ，６７ｄ，６７ｅで屈曲し、一端部６７ａから他端部６７ｄにかけて図５中の右側に膨らむような屈曲形状となっている。これにより、バッキングプレート６６と先端プレート６７とにより機械左右幅方向へ延びる中空空間６８が形成されるようになっている。
【０００６】
また、中空空間６８を閉塞するように互いに対向して配設された２つのブラケット６２ａ，６２ｂが、サイドプレート６０ａ，６０ｂ及び先端プレート６７に溶着されている。ブラケット６２ａ，６２ｂは、先端プレート６７よりもブーム１０２先端側へ延びて形成されており、これらブラケット６２ａ，６２ｂのブーム１０２先端側には、ブーム１０２を上部旋回体１０１の前部に枢着するための枢着孔６３ａ，６３ｂがそれぞれ形成されている。
【０００７】
従来の作業部材としてのブーム１０２は上述のように構成されているので、バッキングプレート６６と先端プレート６７とにより形成される閉じた中空空間６８により、ブーム１０２の剛性，強度を確保させることができ、特に、ねじれ剛性，ねじれ強度を高めることができるようになっている。なお、このような技術は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００８】
また、ブーム１０２の先端部５０としては、例えば図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す構造も知られている。図６（ａ）は図４のＥ方向から見た平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＧ−Ｇ矢視断面図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ブーム１０２は、機械左右幅方向に互いに対向して配置された鋼製のサイドプレート８０ａ，８０ｂと、サイドプレート８０ａ，８０ｂの各上縁部に溶着された鋼製のトッププレート８５ａと、サイドプレート８０ａ，８０ｂの各下縁部に溶着された鋼製のボトムプレート８５ｂとにより、内部が中空状に形成されている。そして、ブーム１０２の先端部５０において、トッププレート８５ａの先端部８４ａ及びボトムプレート８５ｂの先端部８４ｂは、サイドプレート８０ａの先端部８１ａ及びサイドプレート８０ｂの先端部８１ｂとそれぞれ略同じ長さに設定されており、トッププレート８５ａの先端部８４ａ及びボトムプレート８５ｂの先端部８４ｂよりも内部側には、トッププレート６５ａとボトムプレート６５ｂとを接続する平板状のバッフルプレート８６が溶着されている。
【０００９】
また、先端プレート８７が、その一端部８７ａをトッププレート８５ａの先端部８４ａの裏面に溶着されるとともに、他端部８７ｂをボトムプレート８５ｂの先端部８４ｂの裏面に溶着されて設けられている。先端プレート８７には３つの屈曲部８７ｃ，８７ｄ，８７ｅが形成されており、先端プレート８７は、これら３箇所の屈曲部８７ｃ，８７ｄ，８７ｅで屈曲し、一端部８７ａから他端部８７ｂへかけて図６中の右側に膨らむような形状となっている。これにより、バッフルプレート８６と先端プレート８７とにより機械左右幅方向へ延びる中空空間８８が形成されるようになっている。
【００１０】
また、中空空間８８を閉塞するように互いに対向して配設された２つのブラケット８２ａ，８２ｂが、サイドプレート８０ａ，８０ｂ及び先端プレート８７に溶着されている。ブラケット８２ａ，８２ｂは、先端プレート８７よりもブーム１０２先端側へ延びて形成されており、これらブラケット８２ａ，８２ｂのブーム１０２先端側には、ブーム１０２を上部旋回体１０１の前部に枢着するための枢着孔８３ａ，８３ｂがそれぞれ形成されている。
【００１１】
このような構成によっても、バッフルプレート８６と先端プレート８７とにより形成される閉じた中空空間８８により、ブーム１０２の剛性，強度を確保させることができ、特に、ねじれ剛性，ねじれ強度を高めることができるようになっている。
【特許文献１】特開平９−２４２１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した従来技術では、構造が複雑であるため、ブーム１０２を組み立てる際の溶接作業も複雑になってしまう。例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す構造では、トッププレート６５ａ，ボトムプレート６５ｂ，サイドプレート６０ａ及びサイドプレート６０ｂを溶着した後、バッキングプレート６６をトッププレート６５ａ及びボトムプレート６５ｂに溶着してから、ブラケット６２ａ，６２ｂと一体となった先端プレート６７をバッキングプレート６６に溶着する必要がある。また、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す構造では、トッププレート８５ａ，ボトムプレート８５ｂ，サイドプレート８０ａ及びサイドプレート８０ｂをすべて溶着する途中でバッフルプレート８６を溶着しておき、その後、ブラケット８２ａ，８２ｂと一体となった先端プレート８７をトッププレート８５ａ及びボトムプレート８５ｂに溶着する必要がある。
【００１３】
また、従来の技術では、このようなバッキングプレート６６やバッキングプレート８６を設けなければならないため、ブーム１０２の重量が増大してしまうという課題もある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成により、剛性を十分に確保できるようにした、作業機械の作業部材構造及び作業装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このため、請求項１記載の本発明の作業機械の作業部材構造は、互いに対向して配置された２枚の側板と、上記の２枚の側板の各上縁部に溶着された天板と、上記の２枚の側板の各下縁部に溶着された底板と、上記の２枚の側板の一端部から延びるように配置され、且つ、上記の２枚の側板の外面にそれぞれ互いに対向するように溶着され、他の機械関連要素に対して揺動可能に枢着するための枢着孔が形成された２枚の板状ブラケットとをそなえた、作業機械の作業部材構造であって、該枢着孔の軸心と平行な軸心をもつ円筒部材が上記の２枚の側板を貫通して設けられるとともに、該天板及び該底板の一端部が該円筒部材の外周面に溶着されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項２記載の本発明の作業機械の作業部材構造は、請求項１記載の構造において、該作業部材が、作業機械に備えられるブームであることを特徴としている。なお、この場合、該一端部が該ブームの先端部であることが好ましい。
請求項３記載の本発明の作業機械の作業部材構造は、請求項１又は２記載の構造において、上記の他の機械関連要素が、作業機械に備えられるスティックであることを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の本発明の作業装置は、請求項２記載のブームと、該ブームの先端に接続されるスティックとをそなえた作業装置であって、作業時に該ブームと該スティックとがその全長において略均等に歪みが生じるように該ブーム及び該スティックの剛性が設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の作業機械の作業部材構造によれば、作業部材にかかる荷重を円筒部材で受けることができる。特に、円筒部材には屈曲部が形成されてないため、効率よく荷重を受けることが可能である。また、従来のようなバッキングプレートやバッフルプレートなどの部材を設ける必要がないので、部品点数を減らすことができ、これにより、作業部材の重量を低減することができるとともに、製造コストを低減することができる。また、構成が簡素であるため、溶接作業も容易である。さらに、作業部材の剛性，強度も十分に確保することができ、ねじれ剛性，ねじれ強度を高めることが可能である。
【００１８】
また、本発明の作業装置によれば、荷重を分散させることができ、低剛性であっても、十分な強度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１，図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の一実施形態としての作業機械の作業部材構造を説明するためのもので、図１はその側面図、図２（ａ）は図１のＡ方向から見た平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、図１において、前述した従来例のものと同一の部位については同一の符号を用いて示している。
【００２０】
本実施形態にかかる作業機械は例えば小型油圧ショベルであり、作業部材はこのような作業機械に備えられるブーム，スティック，バケットなどの部材である。本実施形態では、一例として、小型油圧ショベルのブーム構造について説明する。
図１に示すように、本実施形態にかかる油圧ショベルのブーム４２は、側面視で中間部が屈曲した「くの字」形状に形成されており、その基端部（一端部）４１は油圧ショベルの上部旋回体（図３中の符号１０１参照。他の機械関連要素）の前部に揺動可能に枢着され、先端部（他端部）４０は油圧ショベルのスティック（図３中の符号１０３参照。他の機械関連要素）に枢着されている。
【００２１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ブーム４２は、機械左右幅方向に互いに対向して配置された鋼製の２枚のサイドプレート（側板）１０ａ，１０ｂと、サイドプレート１０ａ，１０ｂの各上縁部に溶着された鋼製のトッププレート（天板）１５ａと、サイドプレート１０ａ，１０ｂの各下縁部に溶着された鋼製のボトムプレート（底板）１５ｂとにより、内部が中空状に形成されている。そして、ブーム４２の先端部４０において、トッププレート１５ａの先端部１４ａ及びボトムプレート１５ｂの先端部１４ｂは、サイドプレート１０ａの先端部１１ａ及びサイドプレート１０ｂの先端部１１ｂよりも長く設定されている。
【００２２】
また、トッププレート１５ａのサイドプレート１０ａの先端部１１ａ及びサイドプレート１０ｂの先端部１１ｂよりもはみ出した部分〔図２（ｂ）中、サイドプレート１０ａの先端部１１ａよりも右側の部分〕に屈曲部２２ａが形成されており、トッププレート１５ａは、この屈曲部２２ａから先端部１４ａにかけてボトムプレート１５ｂ側〔図２（ｂ）中、下側〕へ屈曲して形成されている。一方、ボトムプレート１５ｂのサイドプレート１０ａの先端部１１ａ及びサイドプレート１０ｂの先端部１１ｂよりもはみ出した部分〔図２（ｂ）中、サイドプレート１０ａの先端部１１ａよりも右側の部分〕に屈曲部２２ｂが形成されており、ボトムプレート１５ｂは、この屈曲部２２ｂから先端部１４ｂにかけてトッププレート１５ａ側〔図２（ｂ）中、上側〕へ屈曲して形成されている。なお、トッププレート１５ａとボトムプレート１５ｂとの間には、従来のようなバッキングプレートやバッフルプレートは何ら設けられていない。
【００２３】
また、サイドプレート１０ａの外壁面（外面）及びサイドプレート１０ｂの外壁面（外面）にはそれぞれ互いに対向するように２枚の鋼製の板状ブラケット（単にブラケットという）１２ａ，１２ｂが溶着されている。これら２枚のブラケット１２ａ，１２ｂは、トッププレート１５ａの側縁部及びボトムプレート１５ｂの側縁部にも溶着されている。また、ブラケット１２ａ，１２ｂは、サイドプレート１０ａの先端部１１ａ，サイドプレート１０ｂの先端部１１ｂ，トッププレート１５ａの先端部１４ａ，ボトムプレート１５ｂの先端部１４ｂから延びるように配置されている〔即ち、図２（ａ）及び図２（ｂ）中、さらに右側へ延設されている〕。
【００２４】
また、ブラケット１２ａ，１２ｂに対して垂直に貫通する円筒形状の（即ち、中空空間３１を有する）チューブ（円筒部材）３０が設けられている。具体的には、チューブ３０は、ブラケット１２ａ，１２ｂにおけるトッププレート１５ａの先端部１４ａとボトムプレート１５ｂの先端部１４ｂとの間の位置を貫通している。チューブ３０は、鋼製であってブラケット１２ａ，１２ｂに溶着されている。また、チューブ３０の中空空間３１は、図５及び図６に示す従来の中空空間６８，８８に比べて格段に小さく形成されており、チューブ３０の厚みは、ここでは、図５及び図６に示す従来の先端プレート６７，８７の厚みと略同様に設定されている。そして、このようなチューブ３０の外周面に、トッププレート１５ａの先端部１４ａ及びボトムプレート１５ｂの先端部１４ｂが溶着されている。
【００２５】
さらに、ブラケット１２ａ，１２ｂのサイドプレート１０ａ，サイドプレート１０ｂ，トッププレート１５ａ，ボトムプレート１５ｂ及びチューブ３０と干渉しない位置には、前述したスティック１０３（図３参照）に対して揺動可能に枢着するための枢着孔１３ａ，１３ｂが形成されている。枢着孔１３ａ，１３ｂは、チューブ３０の軸心と平行な軸心を有している。つまり、枢着孔１３ａ，１３ｂも、チューブ３０と同様に、ブラケット１２ａ，１２ｂに対して垂直に形成されている。
【００２６】
本発明の一実施形態としての作業機械の作業部材構造は、上述のごとく構成されているので、次のような作用・効果が得られる。すなわち、チューブ３０により、従来の中空空間６８，８８（図５及び図６参照）の機能と同様に、油圧ショベルの作業時にブーム４２にかかる荷重を受けることができる。特に、本実施形態にかかるチューブ３０には、従来のような屈曲部〔図５（ｂ）に示す符号６７ｃ，６７ｄ，６７ｅや、図６（ｂ）に示す符号８７ｃ，８７ｄ，８７ｅ〕が形成されてないため、効率よく荷重を受けることが可能である。
【００２７】
また、本実施形態にかかるブーム４２の構造では、従来のようなバッキングプレート６６やバッフルプレート８８などの部材を設ける必要がないので、部品点数を減らすことができる。これにより、ブーム４２の重量を低減することができるとともに、製造コストを低減することができる。また、このように構成が簡素であるため、溶接作業も容易である。例えば、ブーム４２の構造では、トッププレート１５ａ，ボトムプレート１５ｂ，サイドプレート１０ａ及びサイドプレート１０ｂを溶着した後、チューブ３０が溶着されて一体となったブラケット１２ａ，１２ｂをサイドプレート１０ａ，１０ｂに溶着し、トッププレート１５ａの先端部１４ａ及びボトムプレート１５ｂの先端部１４ｂとチューブ３０とを溶着するだけでよい。
【００２８】
さらに、ブーム４２の剛性，強度も十分に確保することができ、ねじれ剛性，ねじれ強度を高めることが可能である。
また、チューブ３０を用いる場合、量産される鋼製のパイプ等を利用することができ、従来の構造に比べて、ブーム４２端部の剛性や強度に関し、製品毎のバラツキを少なくすることができ、安全係数を過剰に設定しなくてもよくなり、この点からチューブ３０の剛性，強度の設定を小さいものにできる。このような構造をブーム４２及び図３に示すスティック１０３の各端部あるいは適宜の端部に利用することにより、ブーム，スティックなどからなる作業装置の大幅な軽量化を進めることができ、特に、今まで、ブームは基本的に剛性が高い程良しとしていた技術思想に対し、ブーム，スティック等の作業装置の全体（ブーム，スティックの全長）において、作業時に加わる負荷に対して歪みが略均等に発生するように、ブームの剛性を低めに設定することも（即ち、しなやかなブームやスティックとすることも）容易となる。この場合、ブームやスティックにおいて、荷重を分散させることができ、低剛性であっても、十分な強度を得ることができる。
【００２９】
また、図３及び図４に示すように、従来はブーム１０２に機体吊り上げ用のフック１２２を設けていたが、フック１２２は油圧配管に近接していたため、配管設計の自由度が制限されていた。しかし、本実施形態にかかるブーム４２によれば、チューブ３０の中空孔を機体吊り上げ用のフックとして利用することができるので、従来のようなフック１２２を設ける必要がなく、配管設計の自由度が高まるとともに、ブーム４２の重量をさらに低減することが可能となる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本実施形態では小型油圧ショベルに適用した場合について説明したが、大型の油圧ショベルに適用することももちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態としての作業機械の作業部材構造を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態としての作業機械の作業部材構造を示すもので、（ａ）は図１のＡ方向から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図３】一般的な小型油圧ショベルを示す側面図である。
【図４】従来の作業機械の作業部材構造を示す側面図である。
【図５】従来の作業機械の作業部材構造を示すもので、（ａ）は図４のＥ方向から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ矢視断面図である。
【図６】従来の作業機械の作業部材構造を示すもので、（ａ）は図４のＥ方向から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０ａ，１０ｂ  サイドプレート（側板）
１１ａ，１１ｂ  サイドプレートの先端部
１２ａ，１２ｂ  ブラケット（板状ブラケット）
１３ａ，１３ｂ  枢着孔
１４ａ  トッププレートの先端部
１４ｂ  ボトムプレートの先端部
１５ａ  トッププレート（天板）
１５ｂ  ボトムプレート（底板）
２２ａ  トッププレートの屈曲部
２２ｂ  ボトムプレートの屈曲部
３０  チューブ（円筒部材）
３１  チューブの中空空間
４０  ブームの先端部（他端部）
４１  ブームの基端部（一端部）
４２  ブーム（作業部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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