(57)【要約】【課題】オフセットフロントを形成する作業装置に備えられる第３ブームの軽量化が可能で、かつ必要強度を保つことができる建設機械の提供。【解決手段】本発明は、上下方向の回動可能に設けた第１ブーム９と、この第１ブーム９の先端側に揺動可能に設けた第２ブーム１０と、この第２ブーム１０の先端側に揺動可能に設けた第３ブーム１１とを有し、第３ブーム１１にアームシリンダ２４が連結されるブラケット２６を設けた超小旋回型油圧ショベルにあって、第３ブーム１１の縦断面形状を、互いに対向して平行に配置される上部壁１１Ａ１及び下部壁１１Ａ２と、これらの上部壁１１Ａ１と下部壁１１Ａ２に連設され、ブラケット２６の外表面よりも外方に膨らむ中間壁とを有する形状に形成し、上部壁１１Ａ１と外方に膨らむ中間壁とを接続する部位に、ブラケット２６の根本部分を接続してある。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、前記本体に取り付けられ、オフセットフロントを形成する作業装置とを備え、
前記作業装置は、基端側が前記本体に上下方向の回動可能に設けられ、ブームシリンダによって駆動される第１ブームと、前記第１ブームの先端側に左右方向の揺動可能に設けられ、オフセットシリンダにより駆動される第２ブームと、前記第２ブームの先端側に左右方向の揺動可能に設けた第３ブームと、前記第３ブームに上下方向の回動可能に設けられ、アームシリンダにより駆動されるアームと、前記アームの先端側に設けた作業具とを備え、前記第３ブームに前記アームシリンダが連結されるブラケットを設けた建設機械において、
前記第３ブームの縦断面形状を、互いに対向して平行に配置される上部壁及び下部壁と、これらの上部壁及び下部壁に連設され、前記ブラケットの外表面よりも外方に膨らむ中間壁とを有する形状に形成し、
前記上部壁と前記外方に膨らむ中間壁とを接続する部位に、前記ブラケットの根本部分を接続したことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械において、
前記第３ブームの前記中間壁が傾斜壁を含むことを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項２に記載の建設機械において、
前記第３ブームの縦断面形状を五角形以上の多角形状に形成したことを特徴とする建設機械。
【請求項４】
請求項３に記載の建設機械において、
前記第３ブームの縦断面形状を八角形に形成したことを特徴とする建設機械。
【請求項５】
請求項１に記載の建設機械において、
前記第３ブームの前記中間壁を円弧形状に形成したことを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフセットフロントを形成する第１ブーム、第２ブーム、及び第３ブームを有する作業装置を備えた油圧ショベル等の建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械、特にオフセットフロントを形成する作業装置を備えたミニショベルは、一般に超小旋回型油圧ショベルと呼ばれており、側溝掘りなどの作業に適している。この種の従来のオフセットフロントを形成する作業装置を備えた超小旋回型油圧ショベルが、特許文献１に開示されている。この従来技術は、本体を形成する旋回体と、この旋回体の前側位置に取り付けられ、オフセットフロントを形成する作業装置とを備えている。
【０００３】
作業装置は、基端側が旋回体に上下方向の回動可能に設けられ、ブームシリンダによって駆動される第１ブームと、この第１ブームの先端側に左右方向の揺動可能に設けられ、オフセットシリンダにより駆動される第２ブームと、この第２ブームの先端側に左右方向の揺動可能に設けた第３ブームとを備えている。
【０００４】
また、この作業装置は、第３ブームに上下方向の回動可能に設けられ、アームシリンダにより駆動されるアームと、このアームの先端側に設けられ、作業具シリンダによって駆動される作業具、例えばバケットとを備えている。前述した第３ブームには、アームシリンダが連結されるブラケットを設けてある。
【０００５】
ブームシリンダ、オフセットシリンダ、アームシリンダ、及び作業具シリンダ等のアクチュエータには、旋回体上に設置される油圧ポンプ及び方向切替弁を介して圧油を導く配管が接続されている。例えば、油圧ポンプから吐出される圧油が配管を介して導かれることにより、ブームシリンダが作動し、第１ブームが上下方向に回動する。また、第１，第３ブームを連結するリンクが、オフセットシリンダの伸縮により第２ブームと平行に動き揺動を行う。前述の動作の間、第３ブームは、例えば側溝掘りを行う際に通常の掘削時にかかる上下方向の荷重を受ける。そのため第３ブームは強度が必要となり、重量が増える傾向にある。
【０００６】
超小旋回型油圧ショベルは、道路などの狭い作業領域内においても作業が可能なように、機体すなわち旋回体等の大きさには限りがある。これに伴って、旋回体の後方に配置され、重量バランスを確保するカウンタウェイトの大きさに制限を受ける。したがって、機体の安定性の向上のためには、カウンタウェイトの重量を増やすだけでなく、作業装置自体を軽量化することが有効になる。また、作業装置を軽くすると掘削作業時の作業装置の振れも軽減できるため、操作性の向上も実現できる。さらには、作業装置の操作時に必要な動力を小さくして省エネを実現できる。このようなことから作業装置は軽量化することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２２２８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前述した従来技術における第３ブームは掘削時に上下、左右方向から荷重を受ける。オフセットフロントを形成する作業装置は構成部品の点数が多く、さらに各部位が回転運動を行うためにそれらの部品がピンで連結されている。そのため受けた荷重は、例えば構造物の各壁部の接合部や、構造物に接続されるブラケットの根本部分などの構造的に弱い部分に集中応力として与えられやすい。
【０００９】
前述した従来の第３ブームは、互いに並行に配置される上部壁及び下部壁と、これらの上部壁及び下部壁に連設される中間壁とを備えているが、縦断面形状が四角形となっている。これに伴って、各壁部の接続部である四隅や、第３ブームに接続され、アームシリンダが連結されるブラケットの根元部分に集中応力がかかりやすい。このようなことから、第３ブームの強度を確保するために、各壁部の肉厚を増やすか、四隅やブラケットの根元部分に、集中応力を避ける大きな隅Ｒを設ける必要があり、これによって従来にあっては第３ブームの重量が増える傾向にあった。
【００１０】
このように、第３ブームの強度を確保しようとすると重量が増える傾向にあるが、機体の安定性、作業装置の操作性、省エネ性の向上等の観点からは、前述のように第３ブームの軽量化の要求がある。
【００１１】
本発明は、前述した従来技術における実情からなされたもので、その目的は、オフセットフロントを形成する作業装置に備えられる第３ブームの軽量化が可能で、かつ必要強度を保つことができる建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために、本発明は、本体と、前記本体に取り付けられ、オフセットフロントを形成する作業装置とを備え、前記作業装置は、基端側が前記本体に上下方向の回動可能に設けられ、ブームシリンダによって駆動される第１ブームと、前記第１ブームの先端側に左右方向の揺動可能に設けられ、オフセットシリンダにより駆動される第２ブームと、前記第２ブームの先端側に左右方向の揺動可能に設けた第３ブームと、前記第３ブームに上下方向の回動可能に設けられ、アームシリンダにより駆動されるアームと、前記アームの先端側に設けた作業具とを備え、前記第３ブームに前記アームシリンダが連結されるブラケットを設けた建設機械において、前記第３ブームの縦断面形状を、互いに対向して平行に配置される上部壁及び下部壁と、これらの上部壁及び下部壁に連設され、前記ブラケットの外表面よりも外方に膨らむ中間壁とを有する形状に形成し、前記上部壁と前記外方に膨らむ中間壁とを接続する部位に、前記ブラケットの根本部分を接続したことを特徴としている。
【００１３】
このように構成した本発明は、第３ブームの上部壁と下部壁に連設される中間壁を、第３ブームに設けられブームシリンダが連設されるブラケットの外表面よりも外方に膨らむ形状としたことから、ブラケットの根元部分に伝えられる上下方向の荷重を小さくして下方に伝えることができる。これにより、各壁部の接続部における集中応力を小さく抑えることができ、第３ブームの壁部を十分な強度を確保し得る範囲内において薄く形成し、各壁部の接続部に形成する隅Ｒを小さくすることができる。したがって本発明は、オフセットフロントを形成する作業装置に備えられる第３ブームの軽量化が可能で、かつ必要強度を保つことができる。
【００１４】
また本発明は、前記発明において、前記第３ブームの前記中間壁が傾斜壁を含むことを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、前記発明において、前記第３ブームの縦断面形状を五角形以上の多角形状に形成したことを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、前記発明において、前記第３ブームの縦断面形状を八角形に形成したことを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、前記発明において、前記第３ブームの前記中間壁を円弧形状に形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る建設機械は、オフセットシリンダを形成する作業装置に備えられる第３ブームの上部壁と下部壁に連設される中間壁を、第３ブームに設けられアームシリンダに連設されるブラケットの外表面よりも外方に膨らむ形状としたことから、第３ブームの軽量化が可能で、かつ必要強度を保つことができる。これにより本発明は従来に比べて製作費を低減でき、本体の安定性、作業装置の操作性、及び省エネ性に優れた信頼性の高い建設機械を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る建設機械の一実施形態を構成する超小旋回型油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】本実施形態の平面図である。
【図３】本実施形態に備えられるオフセットフロントを形成する作業装置を示す側面図である。
【図４】図３に示す作業装置の平面図である。
【図５】図３，４に示す作業装置に備えられる第３ブーム部分の側面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明に係る建設機械に備えられる第３ブームの別の例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る建設機械の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
本発明に係る建設機械は例えば超小旋回型油圧ショベルであり、図１，２に示すように、一対の履帯１Ａを有する走行体１と、この走行体１の前側位置に昇降可能に設けた排土板２と、この走行体１の上に旋回可能に設けられ、本体を形成する旋回体３と、この旋回体３の前側位置に配置され、上下方向に回動可能に設けられ、オフセットフロントを形成する作業装置８とを備えている。
【００２２】
旋回体３は、走行体１上に旋回装置を介して旋回可能に設けられ、略円形の厚板から成る旋回フレーム４と、この旋回フレーム４の左右両側のうちの左側に設けたキャノピ５と、旋回フレーム４の右側及びキャノピ５の後側に配置され、原動機すなわちエンジン、油圧源すなわち油圧ポンプ（いずれも図示せず）等を収容した建屋カバー６と、旋回フレーム４の後部に位置して、旋回フレーム４と建屋カバー６との間に配設した円弧状のカウンタウェイト７とを備えている。旋回フレーム４の左右方向の中央部には、後述の第１ブーム９が取り付けられるブラケット４Ａが前後方向に伸長して上向きに突設してある。
【００２３】
ここで、旋回体３は図２に示すように、キャノピ５、建屋カバー６、及びカウンタウェイト７が、旋回中心Ｏ−Ｏからカウンタウェイト７の後面までの旋回半径Ｒ内に収まり、かつ、走行体１に設けた履帯１Ａの間隔によって定まる車幅Ｗ内に収まるように構成してある。
【００２４】
作業装置８は、後述する第１ブーム９、第２ブーム１０、第３ブーム１１、アーム１２、及びバケット１３等を備えている。この作業装置８は、小旋回姿勢をとったときには、旋回体３のキャノピ５、建屋カバー６、カウンタウェイト７と共に、前述の旋回半径Ｒ内に収まるようになっている。
【００２５】
作業装置８の第１ブーム９は、旋回体３に上下方向の回動可能に設けられ、第２ブーム１０と共に「く」の字状に屈曲した形状をしている。この第１ブーム９は、図３，４に示すように、上部壁９Ａ、下部壁９Ｂ、左側壁９Ｃ、及び右側壁９ｄを有する角筒体として形成され、その基端部は図１に示すフート部１４となっていて、旋回フレーム４のブラケット４Ａに回動可能にピン結合されている。第１ブーム９は、旋回フレーム４との間に配置したブームシリンダ１５により、上下方向に回動可能となっている。
【００２６】
ここで、第１ブーム９は、先端側近傍の上部部位が「く」の字状に屈曲した屈曲部１６となり、この屈曲部１６は、第１ブーム９を「く」の字状に形成したことにより、作業装置８が小旋回姿勢をとったときに、旋回半径Ｒに最接近する部位となっている。また、屈曲部１６の近傍に位置する第１ブーム９の左側壁９Ｃには、後述のオフセットシリンダ１７、リンク１８を取り付けるための複数のブラケット１９が突設されている。
【００２７】
第１ブーム９の先端側に左右方向の揺動可能に設けた第２ブーム１０も、図３，４に示すように、上部壁１０Ａ、下部壁１０Ｂ、左側壁１０Ｃ、右側壁１０Ｄを有する角筒体として形成され、その基端側を第１ブーム９の先端側にピン２０によって回動可能に結合させてある。また、第２ブーム１０の左側壁１０Ｃには、長手方向の中間部に位置するようにブラケット２１が突設され、このブラケット２１と第１ブーム９側のブラケット１９との間にはオフセットシリンダ１７を配設してある。このオフセットシリンダ１７により、第２ブーム１０が第１ブーム９に対して左右方向に揺動可能となっている。
【００２８】
第２ブーム１０の先端側に左右方向の揺動可能に設けた第３ブーム１１は、図３に示すように、その基端側を第２ブーム１０の先端側にピン２２によって揺動可能に連結させてある。また、第３ブーム１１には、リンク１８を取り付けるための一対のブラケット２３と、後述のアームシリンダ２４が揺動可能に連結される一対のブラケット２６とを、それぞれ一体に設けてある。
【００２９】
リンク１８は、第１ブーム９と第３ブーム１１との間を連結するものであり、このリンク１８は、両端側が第１ブーム９側のブラケット１９と、第３ブーム１１側のブラケット２３とに回動可能にピン結合され、これらのブラケット１９，２３と第２ブーム１０との間で平行リンク機構を構成している。リンク１８は、第２ブーム１０がオフセットシリンダ１７により第１ブーム９に対して左右方向に揺動するときに、第３ブーム１１を第２ブーム１０の先端側でこれとは逆向きに揺動させることにより、アーム１２を第１ブーム９に対して常に平行状態に保持する。
【００３０】
第３ブーム１１の先端側に上下方向の回動可能にピン結合されたアーム１２の基端側には、一対のブラケット２５が一体に設けられ、これらのブラケット２５と第３ブーム１１のブラケット２６の間にはアームシリンダ２４を設けてある。ここで、アームシリンダ２４は、第３ブーム１１のブラケット２６にピン結合されることにより、第２ブーム１０の上側に配置され、第３ブーム１１及びアーム１２と共に第２ブーム１０の先端側で左右方向に揺動する。アーム１２は、アームシリンダ２４により第３ブーム１１に対して上下方向に回動可能となっている。
【００３１】
アーム１２の先端側には、上下方向に回動可能にピン結合された作業具、例えばバケット１３を設けてあり、このバケット１３とアーム１２との間にはバケットリンク２７を設けてあり、このバケットリンク２７とアーム１２のブラケット２５との間に、作業具シリンダ２８を設けてある。バケット１３は、作業具シリンダ２８によりバケットリンク２７を介してアーム１２の先端側で上下方向に回動し、土砂の掘削作業等を行う。
【００３２】
図５，６に示すように、本実施形態に備えられる第３ブーム１１は、例えば一体物の鋳物で作製してある。この第３ブーム１１の縦断面形状を、互いに対向して平行に配置される上部壁１１Ａ１及び下部壁１１Ａ２と、これらの上部壁１１Ａ１と下部壁１１Ａ２に連設され、ブラケット２６の外表面よりも外方に膨らむ中間壁とを有する形状に形成してある。この第３ブーム１１の中間壁は、例えば傾斜壁を含んでいる。この第３ブーム１１の縦断面形状を、五角形以上の形状、例えば八角形に形成してある。
【００３３】
上部壁１１Ａ１と外方に膨らむ中間壁とを接続する部位にアームシリンダ２４が連結される一対のブラケット２６のそれぞれの根本部分を接続してある。
【００３４】
図６に示すように、第３ブーム１１の中間壁は、ブラケット２３が設けられる左側の中間壁と、この左側の中間壁に対向して設けられる右側の中間壁とを含んでいる。左側の中間壁は、上部壁１１Ａ１に連設され、傾斜壁を形成する第１左側壁１１Ａ３と、この第１左側壁Ａ３に連設され、上下方向に直線状に設けられる第２左側壁１１Ａ４と、この第２左側壁１１Ａ４に連設され、傾斜壁を形成して下部壁１１Ａ２に接続される第３左側壁１１Ａ５とを含んでいる。
【００３５】
右側の中間壁は、上部壁１１ａ１に連設され、傾斜壁を形成する第１右側壁１１Ａ６と、この第１右側壁１１Ａ６に連設され、上下方向に直線状に設けられる第２右側壁１１Ａ７と、この第２右側壁１１Ａ７に連設され、傾斜壁を形成して下部壁１１Ａ２に接続される第３右側壁１１Ａ８とを含んでいる。
【００３６】
前述した上部壁１１Ａ１及び下部壁１１Ａ２と、左側の中間壁に含まれる第１左側壁１１Ａ３、第２左側壁１１Ａ４、第３左側壁１１Ａ５と、右側の中間壁に含まれる第１右側壁１１Ａ６、第２右側壁１１Ａ７、第３右側壁１１Ａ８とによって、前述したように八角形が形成されている。
【００３７】
第３ブーム１１を八角形に形成することに伴って、左側の中間壁に含まれる第２左側壁１１Ａ４の外表面よりも内側に、一対のブラケット２６のうちの一方のブラケット２６の外表面が位置するように構成してあり、右側の中間壁に含まれる第２右側壁１１Ａ７の外表面よりも内側に、一対のブラケット２６のうちの他方のブラケット２６の外表面が位置するように構成してある。
【００３８】
このように構成した本実施形態は、第３ブーム１１の縦断面形状を八角形とし、上部壁１１Ａ１と下部壁１１Ａ２に連設される左側の中間壁（第１左側壁１１Ａ３、第２左側壁１１Ａ４、第３左側壁１１Ａ５）、及び右側の中間壁（第１右側壁１１Ａ６、第２右側壁１１Ａ７、第３右側壁１１Ａ８）のそれぞれを、ブラケット２６の外表面よりも外方に膨らむ形状としたことから、一対のブラケット２６の根元部分のそれぞれに伝えられる上下方向の荷重を小さくして下方の壁部に伝えることができる。これにより、各壁部の接続部における集中応力を小さく抑えることができ、第３ブーム１１の壁部を十分な強度を確保し得る範囲内において薄く形成し、各壁部の接続部に形成する隅Ｒを小さくすることができる。
【００３９】
したがって本実施形態は、オフセットフロントを形成する作業装置８に備えられる第３ブーム１１の軽量化が可能で、かつ必要強度を保つことができる。これにより本実施形態は、製作費を低減でき、本体を形成する旋回体の安定性、作業装置８の操作性、及び省エネ性に優れた信頼性の高い超小旋回型油圧ショベルを実現させることができる。
【００４０】
また、本実施形態に備えられる第３ブーム１１は、ブラケット２３，２６と共に鋳物で一体形成したものであるが、一般に鋳物で形成するための湯流れを考慮した際に、形状を滑らかにするために必要以上の肉厚が形成されやすい。これに対して、本実施形態におけるように第３ブーム１１の縦断面形状を八角形とすることにより、形状自体が滑らかなものとなり、これにより肉厚となる部位を減少させることができ、鋳物成形に伴う第３ブーム１１の重量増加も防ぐことができる。
【００４１】
なお、第３ブーム１１の縦断面形状を例えば五角形とする場合、図６に示すブラケット２３が設けられる左側の中間壁を一対のブラケット２６のうちの一方のブラケット２６の外表面よりも外方に膨らむ壁部とし、右側の中間壁を従来と同様の直線状の壁部とすると都合が良い。このように五角形を構成した場合には、ブラケット２３側における各壁部の接続部における応力集中を緩和させることができる。
【００４２】
図７は本発明に係る建設機械に備えられる第３ブームの別の例を示す縦断面図である。この図７に示す第３ブーム１１は、上部壁１１ａ１と下部壁１１ａ２に連設される中間壁をブラケット２６の外表面よりも外方に膨らむ円弧形状としたものである。すなわち、この図７に示す第３ブーム１１の別の例では、上部壁１１Ａ１と下部壁１１Ａ２とを接続する一対の中間壁のうちの一方の中間壁、すなわち左側の中間壁を外方に膨らむ左弧状壁１１ｂ１に形成してあり、一対の中間壁のうちの他方の中間壁、すなわち右側の中間壁を外方に膨らむ右弧状壁１１Ｂ２に形成してある。このように構成したものも、前述した実施形態と同等の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００４３】
３  旋回体（本体）
７  カウンタウェイト
８  作業装置
９  第１ブーム
１０  第２ブーム
１１  第３ブーム
１１Ａ１  上部壁
１１Ａ２  下部壁
１１Ａ３  第１左側壁（中間壁）
１１Ａ４  第２左側壁（中間壁）
１１Ａ５  第３左側壁（中間壁）
１１Ａ６  第１右側壁（中間壁）
１１Ａ７  第２右側壁（中間壁）
１１Ａ８  第３右側壁（中間壁）
１１Ｂ１  左弧状壁（中間壁）
１１Ｂ２  右弧状壁（中間壁）
１２  アーム
１３  バケット（作業具）
１５  ブームシリンダ
１７  オフセットシリンダ
１８  リンク
２４  アームシリンダ
２６  ブラケット
【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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【図７】
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