(57)【要約】      （修正有）【課題】縦板の板厚の増加を抑えてコストを低減させることができるカウンタウエイトを提供する。【解決手段】土台８上に立てて設けられた縦板１０には、上下方向Ｚの中央部に凹部１０ａが設けられている。凹部１０ａは、縦板１０の前後方向Ｙの幅が縦板１０の上下方向Ｚの中央に向かって漸減するように、縦板１０の後面板３側の端が前面板２の方に凹むことで形成されている。【選択図】図４
2015168949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械の上部旋回体に設けられ、前面板、後面板、上面板、下面板、および、左右の側面板によって中空状に形成された内部に内部充填材が充填されるカウンタウエイトにおいて、
前記下面板から上方に突出するように設けられ、前記下面板に固着された土台と、
前記土台上に立てて設けられて前記前面板に直交するように配置され、前記土台および前記前面板に固着された縦板と、
を有し、
前記縦板には、上下方向の中央部に凹部が設けられており、
前記凹部は、前記縦板の前後方向の幅が前記縦板の上下方向の中央に向かって漸減するように、前記縦板の前記後面板側の端が前記前面板の方に凹むことで形成されていることを特徴とするカウンタウエイト。
【請求項２】
前記縦板の前後方向の幅が最も狭い箇所は、前記縦板の上下方向の中央よりも下方に位置していることを特徴とする請求項１に記載のカウンタウエイト。
【請求項３】
前記縦板の前後方向における前記凹部の深さは、前記縦板の前後方向の幅が最も広い箇所における前記前後方向の幅の１／２であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカウンタウエイト。
【請求項４】
前記縦板の前後方向における前記凹部の深さは、前記縦板の前後方向の幅が最も広い箇所における前記前後方向の幅の１／２未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカウンタウエイト。
【請求項５】
前記土台から上方に突出するように設けられて、前記土台に固着され、前記上部旋回体と前記土台とを締結する締結部材が挿し通されるねじ止め部材をさらに有し、
前記縦板の少なくとも下端と前記ねじ止め部材とが固着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカウンタウエイト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に用いられるカウンタウエイトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に設けられた作業機械においては、上部旋回体の前部に設けた作業装置とバランスさせるために、内部に内部充填材が充填されたカウンタウエイトを上部旋回体の後部に設けている。
【０００３】
カウンタウエイトの後面板の表面は、作業機械の外観の一部を成している。そこで、特許文献１には、カウンタウエイトの後面板の表面に溶接歪が発生するのを防止したカウンタウエイトが開示されている。このカウンタウエイトにおいては、カウンタウエイトを上部旋回体の旋回フレームに取り付けるためのマウント部材と、カウンタウエイト全体の強度を高めるためにカウンタウエイト内に配置した補強板とを、後面板から離間させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、縦板（補強板）には、カウンタウエイトの左右方向に内部充填材を流動させるための穴が中央部に設けられている。そのため、縦板は、中央部において強度が低くなっている。
【０００６】
そして、カウンタウエイト内において内部充填材が前後方向に揺れると、縦板も巻き込まれて揺れる。ここで、縦板の下端はマウント部材の上面に溶接されている。そのため、縦板が揺れると、縦板の下端に大きな応力が発生する。
【０００７】
そこで、縦板の疲労強度を向上させるために、縦板の板厚を厚くすることが考えられる。しかし、縦板の板厚を厚くすると、コストが高くなる。
【０００８】
本発明の目的は、縦板の板厚の増加を抑えてコストを低減させることが可能なカウンタウエイトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、作業機械の上部旋回体に設けられ、前面板、後面板、上面板、下面板、および、左右の側面板によって中空状に形成された内部に内部充填材が充填されるカウンタウエイトにおいて、前記下面板から上方に突出するように設けられ、前記下面板に固着された土台と、前記土台上に立てて設けられて前記前面板に直交するように配置され、前記土台および前記前面板に固着された縦板と、を有し、前記縦板には、上下方向の中央部に凹部が設けられており、前記凹部は、前記縦板の前後方向の幅が前記縦板の上下方向の中央に向かって漸減するように、前記縦板の前記後面板側の端が前記前面板の方に凹むことで形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、縦板の上下方向の中央部に凹部を設けることで、縦板の後面板側の端と後面板との間に内部充填材が流動する通路を形成することができる。これにより、カウンタウエイト内で内部充填材を好適に流動させることができる。そして、縦板において、土台に固着されている下端よりも凹部に応力が集中するように、凹部の形状および寸法を設定している。一般に、応力は、別の物体との接触部に集中する。また、応力は、一様な形状が変化する形状変化部に集中する。縦板に凹部を形状変化部として設けることで、凹部に応力が集中する。そして、縦板と土台との接触部である下端よりも、形状変化部である凹部に応力が集中するように、凹部の形状および寸法を設定することで、土台に固着されている縦板の下端に応力が集中するのを回避することができる。これにより、縦板の板厚の増加を抑えることができるから、コストを低減させることができる。ただし、形状変化部である凹部において、段のように形状が急激に変化すると、角に応力が集中しすぎて疲労破壊するおそれがある。そこで、縦板の前後方向の幅が縦板の上下方向の中央に向かって漸減するように、縦板の後面板側の端を前面板の方に凹ませて、凹部を形成する。これにより、凹部に応力を集中させながら、応力の過度の集中による疲労破壊を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】作業機械の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１をＣ方向から見た透過斜視図である。
【図５】縦板の側面図である。
【図６】図１をＣ方向から見た透過斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
（作業機械の構成）
本発明の実施形態によるカウンタウエイト１は、斜視図である図１に示すように、作業機械２０に設けられている。作業機械２０は、例えば油圧ショベルなどである。作業機械２０は、下部走行体２１と、上部旋回体２３と、キャブ２５と、を備える。
【００１４】
下部走行体２１は、作業機械２０を走行させる部分であり、例えばクローラ式である。上部旋回体２３は、下部走行体２１に旋回機構（図示せず）を介して搭載され、下部走行体２１に対して旋回可能である。キャブ２５は、作業機械２０の運転室である。キャブ２５は、上部旋回体２３に取り付けられる。
【００１５】
上部旋回体２３は、旋回フレーム２６と、上部旋回体２３の前部に設けられる作業装置２７と、上部旋回体２３の後部に設けられるカウンタウエイト１と、を備える。旋回フレーム２６は、旋回機構に取り付けられる構造物である。作業装置２７（アタッチメント）は、旋回フレーム２６の前部に取り付けられる。作業機械２０が油圧ショベルの場合、作業装置２７は、ブーム、アーム、及びバケット等である。カウンタウエイト１は、作業装置２７とバランスさせるために、旋回フレーム２６の後部に取り付けられる、おもりである。ここで、上部旋回体２３の左右方向を、上部旋回体左右方向Ｘとする。また、上部旋回体２３の前後方向を、上部旋回体前後方向Ｙとする。また、上部旋回体２３の上下方向を、上部旋回体上下方向Ｚとする。
【００１６】
（カウンタウエイトの構成）
カウンタウエイト１は、図１のＡ−Ａ断面図である図２に示すように、前面板２、後面板３、上面板４、下面板５、および、左右の側面板（図示せず）によって内部が中空状に形成されている。カウンタウエイト１の内部には、コンクリートや鉄片等からなる内部充填材（図示せず）が充填されている。内部充填材の量は、作業装置２７の重量に応じて調整される。
【００１７】
カウンタウエイト１は、下面板５から上方に突出するように設けられた土台８を有している。この土台８は、カウンタウエイト１を旋回フレーム２６に取り付けるためのものである。土台８の前端は、前面板２に溶接されている。土台８の後端は、後面板３から離隔されている。
【００１８】
図２のＢ−Ｂ断面図である図３に示すように、土台８は、上部旋回体左右方向Ｘに間隔をあけて一対設けられている。土台８は、断面コ字形状の鋼材によって形成され、下面板５上から上方に突出するように配置されている。そして、土台８の両下端は、下面板５に溶接されている。また、土台８の下方において、下面板５には、旋回フレーム２６の図示しない鉄骨を土台８内に配置するための穴が設けられている。
【００１９】
図２に示すように、土台８の上面には、一対のボルト穴８ａ，８ｂが設けられている。ボルト穴８ａは、前面板２の近傍に設けられている。また、ボルト穴８ｂは、土台８の後端近傍に設けられている。これらボルト穴８ａ，８ｂには、下面板５の穴から土台８内に挿入されたボルト（締結部材）３１が挿入される。
【００２０】
また、カウンタウエイト１は、土台８から上方に突出するように設けられた一対のねじ止め部材９ａ，９ｂを有している。これらねじ止め部材９ａ，９ｂは、ボルト穴８ａ，８ｂの上方において、土台８の上面に溶接されている。ねじ止め部材９ａは、ボルト穴８ａの上方に設けられており、その前面は前面板２に溶接されている。ねじ止め部材９ｂは、ボルト穴８ｂの上方に設けられており、その後面は、後面板３から離隔されている。
【００２１】
図３に示すように、ねじ止め部材９ａ，９ｂは、直方体形状をしている。そして、土台８の内側からボルト穴８ａ，８ｂに挿入された図示しないボルト３１がねじ止め部材９ａ，９ｂに挿し通され、ねじ止め部材９ａ，９ｂに螺合されることで、上部旋回体２３の旋回フレーム２６と土台８とが締結される。これにより、カウンタウエイト１が旋回フレーム２６に固定される。
【００２２】
また、カウンタウエイト１は、図２に示すように、土台８上に立てて設けられた縦板１０を有している。この縦板１０は、カウンタウエイト１全体の強度を高めるものである。縦板１０は、前面板２に直交するように配置されている。即ち、縦板１０の両面は、上部旋回体左右方向Ｘに向いている。縦板１０の前端は、前面板２に溶接されている。また、縦板１０の下端は、土台８に溶接されている。縦板１０の後端は、後面板３から離隔されている。縦板１０の上端は、上面板４、および、後述する吊り部材１１に溶接されている。
【００２３】
図３に示すように、縦板１０は、上部旋回体左右方向Ｘに間隔をあけて一対設けられている。即ち、縦板１０は、一対の土台８の各々に設けられている。
【００２４】
図２に示すように、縦板１０には、上部旋回体上下方向Ｚの中央部に凹部１０ａが設けられている。この凹部１０ａは、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙの幅が縦板１０の上部旋回体上下方向Ｚの中央に向かって漸減するように、縦板１０の後面板３側の端１０ｂが前面板２の方に凹むことで形成されている。
【００２５】
このように、縦板１０の上部旋回体上下方向Ｚの中央部に凹部１０ａを設けることで、縦板１０の後面板３側の端１０ｂと後面板３との間に内部充填材が流動する通路を形成することができる。これにより、カウンタウエイト１内で内部充填材を好適に流動させることができる。
【００２６】
各縦板１０の上部において、縦板１０の側面には、吊り部材１１が溶接されている。これら一対の吊り部材１１は、カウンタウエイト１を吊上げおよび吊下げる際に使用されるものであって、カウンタウエイト１の吊上げ時等の強度を確保するものである。
【００２７】
吊り部材１１の上部は、上面板４を貫通している。吊り部材１１の上部には、図示しない吊り具がかけられる穴１１ａが形成されている。吊り部材１１は、上面板４に溶接されている。
【００２８】
また、前面板２の土台８との接合部には、補強板１２が貼り付けられている。この補強板１２は、上部旋回体２３の振動等によって前面板２の土台８との接合部に発生する応力に対して、前面板２全体の板厚を増加させることなく前面板２の強度を向上させるものである。
【００２９】
また、縦板１０の上部には、接続部材１３が固定されている。この接続部材１３には、後面板３の上端が溶接されている。即ち、この接続部材１３は、縦板１０の上部と後面板３の上端とを接続するものである。
【００３０】
ここで、一般に、応力は、別の物体との接触部に集中する。図１をＣ方向から見た透過斜視図である図４に示すように、縦板１０においては、土台８との溶接部である下端に応力が集中する。カウンタウエイト１内において内部充填材が前後方向に揺れると、縦板１０も巻き込まれて揺れる。縦板１０が揺れると、縦板１０の下端に応力が集中する。
【００３１】
また、一般に、応力は、一様な形状が変化する形状変化部に集中する。縦板１０に凹部１０ａを形状変化部として設けることで、凹部１０ａに応力が集中する。
【００３２】
そこで、本実施形態においては、縦板１０において、土台８に溶接されている下端よりも、凹部１０ａに応力が集中するように、凹部１０ａの形状および寸法が設定されている。
【００３３】
具体的には、縦板１０の側面図である図５に示すように、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙの幅が最も狭い箇所が、縦板１０の上部旋回体上下方向Ｚの中央よりも下方に位置するように設定されている。
【００３４】
また、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙにおける凹部１０ａの深さａが、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙの幅が最も広い箇所における上部旋回体前後方向Ｙの幅ｂの１／２未満に設定されている。
【００３５】
縦板１０と土台８との接触部である下端よりも、形状変化部である凹部１０ａに応力が集中するようにすることで、土台８に溶接されている縦板１０の下端に応力が集中するのを回避することができる。これにより、縦板１０の板厚を薄くすることができるから、コストを低減させることができる。
【００３６】
また、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙの幅が最も狭い箇所を、縦板１０の上部旋回体上下方向Ｚの中央よりも下方に位置させることで、縦板１０と土台８との接触部である下端に集中しようとする応力を、形状変化部である凹部１０ａに好適に集中させることができる。
【００３７】
また、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙにおける凹部１０ａの深さａを、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙの幅が最も広い箇所における上部旋回体前後方向Ｙの幅ｂの１／２未満にすることで、凹部１０ａに応力を好適に集中させながら、縦板１０の強度を確保することができる。
【００３８】
なお、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙにおける凹部１０ａの深さａは、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙの幅が最も広い箇所における上部旋回体前後方向Ｙの幅ｂの１／２であってもよい。この場合、凹部１０ａに応力を好適に集中させながら、カウンタウエイト１内で内部充填材を好適に流動させることができる。
【００３９】
なお、形状変化部である凹部１０ａにおいて、段のように形状が急激に変化すると、角に応力が集中しすぎて疲労破壊するおそれがある。そこで、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙの幅が縦板１０の上部旋回体上下方向Ｚの中央に向かって漸減するように、縦板１０の後面板３側の端１０ｂを前面板２の方に凹ませて、凹部１０ａを形成する。これにより、凹部１０ａに応力を集中させながら、応力の過度の集中による疲労破壊を抑制することができる。
【００４０】
また、図４に示すように、縦板１０の下部とねじ止め部材９ａ，９ｂとをそれぞれ溶接している。具体的には、ねじ止め部材９ａおよびねじ止め部材９ｂの側面を縦板１０の下部に溶接している。
【００４１】
縦板１０の下部とねじ止め部材９ａ，９ｂとを溶接することで、縦板１０と土台８との接触部である下端を含む縦板１０の下部の剛性を高めることができる。これにより、縦板１０の下部と凹部１０ａとの間で剛性差が大きくなるので、凹部１０ａに応力が集中しやすくなる。よって、凹部１０ａの上部旋回体前後方向Ｙの深さを浅めにすることができるので、縦板１０の強度を高めることができる。
【００４２】
（変形例）
なお、図１をＣ方向から見た透過斜視図である図６に示すように、ねじ止め部材９ａおよびねじ止め部材９ｂの上面に縦板１０の下端を溶接してもよい。この場合、図４に示す場合よりも縦板１０の下部の剛性は低くなるが、それでも、縦板１０と土台８との接触部である下端を含む縦板１０の下部の剛性を高めることができる。その結果、縦板１０の下部と凹部１０ａとの間で剛性差が大きくなり、凹部１０ａに応力が集中しやすくなるので、凹部１０ａの上部旋回体前後方向Ｙの深さを浅めにすることができる。
【００４３】
（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るカウンタウエイト１によると、縦板１０の上部旋回体上下方向Ｚの中央部に凹部１０ａを設けることで、縦板１０の後面板３側の端１０ｂと後面板３との間に内部充填材が流動する通路を形成することができる。これにより、カウンタウエイト１内で内部充填材を好適に流動させることができる。そして、縦板１０において、土台８に溶接（固着）されている下端よりも凹部１０ａに応力が集中するように、凹部１０ａの形状および寸法を設定している。一般に、応力は、別の物体との接触部に集中する。また、応力は、一様な形状が変化する形状変化部に集中する。縦板１０に凹部１０ａを形状変化部として設けることで、凹部１０ａに応力が集中する。そして、縦板１０と土台８との接触部である下端よりも、形状変化部である凹部１０ａに応力が集中するように、凹部１０ａの形状および寸法を設定することで、土台８に溶接されている縦板１０の下端に応力が集中するのを回避することができる。これにより、縦板１０の板厚の増加を抑えることができるから、コストを低減させることができる。ただし、形状変化部である凹部１０ａにおいて、段のように形状が急激に変化すると、角に応力が集中しすぎて疲労破壊するおそれがある。そこで、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙの幅が縦板１０の上部旋回体上下方向Ｚの中央に向かって漸減するように、縦板１０の後面板３側の端１０ｂを前面板２の方に凹ませて、凹部１０ａを形成する。これにより、凹部１０ａに応力を集中させながら、応力の過度の集中による疲労破壊を抑制することができる。
【００４４】
また、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙの幅が最も狭い箇所を、縦板１０の上部旋回体上下方向Ｚの中央よりも下方に位置させる。これにより、縦板１０と土台８との接触部である下端に集中しようとする応力を、形状変化部である凹部１０ａに好適に集中させることができる。
【００４５】
また、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙにおける凹部１０ａの深さａを、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙの幅が最も広い箇所における上部旋回体前後方向Ｙの幅ｂの１／２未満にすることで、凹部１０ａに応力を好適に集中させながら、縦板１０の強度を確保することができる。
【００４６】
なお、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙにおける凹部１０ａの深さａを、縦板１０の上部旋回体前後方向Ｙの幅が最も広い箇所における上部旋回体前後方向Ｙの幅ｂの１／２にしてもよい。これにより、凹部１０ａに応力を好適に集中させながら、カウンタウエイト１内で内部充填材を好適に流動させることができる。
【００４７】
また、縦板１０の少なくとも下端とねじ止め部材９ａ，９ｂとを溶接（固着）することで、縦板１０と土台８との接触部である下端を含む縦板１０の下部の剛性を高めることができる。これにより、縦板１０の下部と凹部１０ａとの間で剛性差が大きくなるので、凹部１０ａに応力が集中しやすくなる。よって、凹部１０ａの上部旋回体前後方向Ｙの深さを浅めにすることができるので、縦板１０の強度を高めることができる。
【００４８】
（本実施形態の変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４９】
１  カウンタウエイト
２  前面板
３  後面板
４  上面板
５  下面板
８  土台
８ａ，８ｂ  ボルト穴
９ａ，９ｂ  ねじ止め部材
１０  縦板
１０ａ  凹部
１０ｂ  端
１１  吊り部材
１１ａ  穴
１２  補強板
１３  接続部材
２０  作業機械
２１  下部走行体
２３  上部旋回体
２５  キャブ
２６  旋回フレーム
２７  作業装置
３１  ボルト（締結部材）
【図１】
2015168949.tif 000003
【図２】
2015168949.tif 000004
【図３】
2015168949.tif 000005
【図４】
2015168949.tif 000006
【図５】
2015168949.tif 000007
【図６】
2015168949.tif 000008