(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体の上部に旋回ベアリングを介して旋回自在に取り付けられた作業機械の旋回フレームであって、前記旋回ベアリングに固定されることによって当該旋回ベアリングに拘束される被拘束部分を有する底板と、前記底板に立設された一対の縦板と、前記一対の縦板の後端部に連結され、カウンターウェイトが取り付け可能な形状を有する一対のカウンターウェイト取付け部とを備えており、前記一対の縦板のうちの少なくとも一方の縦板には少なくとも１つの貫通孔が形成された旋回フレームの設計方法であって、
前記少なくとも１つの貫通孔を、前記一対のカウンターウェイト取付け部に取り付けられる前記カウンターウェイトによって前記一対の縦板に与えられる荷重によって前記縦板の内部に生じる応力に基づいて求められた力線を避けた位置に、配置する工程を含んでおり、
前記工程では、前記力線を、前記縦板と前記旋回ベアリングとの垂直方向における交差位置、前記カウンターウェイトの重心位置、および前記カウンターウェイトが前記カウンターウェイト取付け部に締結される締結位置が設定された状態で、前記カウンターウェイトの重心位置に荷重を与えるという条件をコンピュータに与えることによって、前記旋回フレームの応力解析を行い、ついで、応力解析結果の総和から前記縦板に発生するひずみエネルギー分布と主応力ベクトル線図を求め、前記主応力ベクトル線図に基づいて前記力線の角度を決定し、さらに、前記ひずみエネルギー分布に基づいて前記ひずみエネルギーが高い箇所が前記力線の始点あるいは終点として設定することによって、求める、
作業機械の旋回フレームの設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械の旋回フレームの設計方法であって、当該方法により設計されている前記旋回フレームでは、
前記一対の縦板は、それぞれ、前方から後方へ向かうにつれて低くなる上面を有するテーパ部分と、当該テーパ部分の後端から後方へ前記テーパ部分の前記上面の傾斜角度よりも小さい傾斜角度で延びる上面を有し、エンジンを下方から支持することが可能な高さを有する支持部分と、を有しており、
前記カウンターウェイト取付け部は、前記支持部分の後端部に連結され、
前記少なくとも１つの貫通孔は、前記テーパ部分の前記上面と前記支持部分の前記上面との境界部の下方に形成された第１貫通孔を含む、
作業機械の旋回フレームの設計方法。
【請求項３】
請求項２に記載の作業機械の旋回フレームの設計方法であって、当該方法により設計されている前記旋回フレームでは、
前記縦板の前記第１貫通孔は、前記作業機械の駆動部分を駆動するための作動油の流通をするための作動油流通用の配管が貫通可能な大きさを有する
作業機械の旋回フレームの設計方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業機械の旋回フレームの設計方法であって、当該方法により設計されている前記旋回フレームでは、
前記一対の縦板は、それぞれ、前方から後方へ向かうにつれて低くなる上面を有するテーパ部分と、当該テーパ部分の後端から後方へ前記テーパ部分の前記上面の傾斜角度よりも小さい傾斜角度で延びる上面を有し、エンジンを下方から支持することが可能な高さを有する支持部分と、を有しており、
前記カウンターウェイト取付け部は、前記支持部分の後端部に連結され、
前記少なくとも１つの貫通孔は、前記テーパ部分において、前記交差位置よりも前記テーパ部分の前記上面と前記支持部分の前記上面との境界部に近い位置であって、当該テーパ部分における底面よりも前記上面に近い位置に形成された第２貫通孔を含む、
作業機械の旋回フレームの設計方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業機械の旋回フレームの設計方法であって、当該方法により設計されている前記旋回フレームでは、
前記一対の縦板は、それぞれ、前方から後方へ向かうにつれて低くなる上面を有するテーパ部分と、当該テーパ部分の後端から後方へ前記テーパ部分の前記上面の傾斜角度よりも小さい傾斜角度で延びる上面を有し、エンジンを下方から支持することが可能な高さを有する支持部分と、を有しており、
前記カウンターウェイト取付け部は、前記支持部分の後端部に連結され、
前記少なくとも１つの貫通孔は、前記支持部分の前後方向の中間位置であって当該支持部分における底面よりも前記上面に近い位置に形成された第３貫通孔を含む、
作業機械の旋回フレームの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械の旋回フレームの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されるパワーショベルなどの作業機械は、下部走行体と上部旋回体を有している。上部旋回体は、下部走行体の上に旋回ベアリングを介して垂直軸回りに水平方向に旋回することが可能である。
【０００３】
上部旋回体は、台座部分として、旋回ベアリングに連結された旋回フレームを有する。上記の旋回フレームには、エンジンなどの機械類が取り付けられる。
【０００４】
旋回フレームは、前記旋回ベアリングに拘束された底板と、当該底板に立設された一対の縦板とを備えている。例えば、前記一対の縦板は、それぞれの後方側において、エンジンが配置される支持部分が形成されている。支持部分の高さは、エンジンの取付位置の高さを低くするために、縦板の前方側の部分の高さよりも低く設定されている。エンジンは、支持部分の上にエンジンマウントを介してエンジンが載置される。支持部分の後端部には、カウンターウェイトが取付け可能なカウンターウェイト取付部分が連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の旋回フレームでは、上記のように、エンジンをなるべく低い位置に配置されるために、縦板の後方側には、前方側の部分よりも背が低い支持部分が形成されている。この支持部分は、縦板の前方側の部分と比べて断面積が小さいにもかかわらず、支持部分の後端部に連結されたカウンターウェイト取付け部を介してカウンターウェイトの荷重を受ける必要がある。そのため、支持部分の剛性の確保が重要である。
【０００７】
一方、上部旋回体には、機器類を接続する配管が多数配置されるので、配管の配置を簡易するために、縦板に配管が通る貫通孔を形成することが考えられる。しかし、エンジンの下方に配管（作動油用のデリベリ配管など）を通すために、縦板における支持部分やその周辺部に貫通孔を形成した場合、縦板の剛性が低下することが懸念される。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、旋回フレームの剛性の低下を抑えながら縦板に貫通孔を設けることが可能な作業機械の旋回フレームの設計方法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】
【０００９】
上記課題を解決するためのものとして、本発明の作業機械の旋回フレームの設計方法は、下部走行体の上部に旋回ベアリングを介して旋回自在に取り付けられた作業機械の旋回フレームであって、前記旋回ベアリングに固定されることによって当該旋回ベアリングに拘束される被拘束部分を有する底板と、前記底板に立設された一対の縦板と、前記一対の縦板の後端部に連結され、カウンターウェイトが取り付け可能な形状を有する一対のカウンターウェイト取付け部とを備えており、前記一対の縦板のうちの少なくとも一方の縦板には少なくとも１つの貫通孔が形成された旋回フレームの設計方法であって、前記少なくとも１つの貫通孔を、前記一対のカウンターウェイト取付け部に取り付けられる前記カウンターウェイトによって前記一対の縦板に与えられる荷重によって前記縦板の内部に生じる応力に基づいて求められた力線を避けた位置に、配置する工程を含んでおり、前記工程では、前記力線を、前記縦板と前記旋回ベアリングとの垂直方向における交差位置、前記カウンターウェイトの重心位置、および前記カウンターウェイトが前記カウンターウェイト取付け部に締結される締結位置が設定された状態で、前記カウンターウェイトの重心位置に荷重を与えるという条件をコンピュータに与えることによって、前記旋回フレームの応力解析を行い、ついで、応力解析結果の総和から前記縦板に発生するひずみエネルギー分布と主応力ベクトル線図を求め、前記主応力ベクトル線図に基づいて前記力線の角度を決定し、さらに、前記ひずみエネルギー分布に基づいて前記ひずみエネルギーが高い箇所が前記力線の始点あるいは終点として設定することによって、求める、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明は、縦板がカウンターウェイトから受ける曲げ荷重によって当該縦板に生じる応力（あるいはひずみ）が大きい部分を避けて貫通孔を形成することにより、旋回フレームの剛性の低下を抑制するものである。本発明者は、このような応力（あるいはひずみ）が大きい部分を線状につなげたものを力線として把握することによって当該力線との関係において貫通孔の形成位置を決定することが可能であることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明の旋回フレームの設計方法では、一対のカウンターウェイト取付け部に取り付けられるカウンターウェイトによって一対の縦板に与えられる荷重によって縦板の内部に生じる応力に基づいて、縦板の内部を通る力線を一義的に求める。具体的には、力線を、縦板と旋回ベアリングとの垂直方向における交差位置、カウンターウェイトの重心位置、およびカウンターウェイトがカウンターウェイト取付け部に締結される締結位置が設定された状態で、カウンターウェイトの重心位置に荷重を与えるという条件をコンピュータに与えることによって、旋回フレームの応力解析を行い、ついで、応力解析結果の総和から縦板に発生するひずみエネルギー分布と主応力ベクトル線図を求め、主応力ベクトル線図に基づいて力線の角度を決定し、さらに、ひずみエネルギー分布に基づいてひずみエネルギーが高い箇所が力線の始点あるいは終点として設定することによって、求める。縦板におけるこの力線が通る部分では、応力（あるいはひずみ）が大きいので、その部分に貫通孔を形成すれば縦板の剛性が低下するおそれがある。そこで、本発明では、上記のように、縦板におけるこの力線を避けた位置に貫通孔を配置することにより、旋回フレームの剛性の低下を抑えながら縦板に貫通孔を設けることを達成している。
【００１２】
上記の作業機械の旋回フレームの設計方法であって、当該方法により設計されている前記旋回フレームでは、前記一対の縦板は、それぞれ、前方から後方へ向かうにつれて低くなる上面を有するテーパ部分と、当該テーパ部分の後端から後方へ前記テーパ部分の前記上面の傾斜角度よりも小さい傾斜角度で延びる上面を有し、エンジンを下方から支持することが可能な高さを有する支持部分と、を有しており、前記カウンターウェイト取付け部は、前記支持部分の後端部に連結され、前記少なくとも１つの貫通孔は、前記テーパ部分の前記上面と前記支持部分の前記上面との境界部の下方に形成された第１貫通孔を含むことが好ましい。
【００１３】
一対のカウンターウェイト取付け部にカウンターウェイトが取り付けられた状態では、縦板において垂直断面の断面積の変化率が最も大きく変化する部分である、テーパ部分の上面と支持部分の上面との境界部に応力集中が発生しやすく、上記の力線が当該境界部を通る位置に存在することが旋回フレームの応力解析によって確認されている。また、縦板がその後端部にカウンターウェイトの荷重がかけられて片持ち梁と同様の条件になった状態では、上記の力線は、縦板の前後方向へ延びながら境界部を通り、当該境界部の斜め下前方および斜め下後方にのびる経路をとることも応力解析によって確認されている。したがって、この応力解析の結果から力線が当該境界部の下方には力線が通らないことが導き出される。そこで、上記のように、縦板におけるテーパ部分の上面と支持部分の上面との境界部の下方の位置に貫通孔として第１貫通孔を設けることにより、上記の力線を確実に避けて第１貫通孔を設けることが可能である。よって、旋回フレームの剛性の低下を抑えながら縦板に第１貫通孔を設けることを達成している。
【００１４】
上記の作業機械の旋回フレームの設計方法であって、当該方法により設計されている前記旋回フレームでは、前記縦板の前記第１貫通孔は、前記作業機械の駆動部分を駆動するための作動油の流通をするための作動油流通用の配管が貫通可能な大きさを有するのが好ましい。
【００１５】
かかる構成によれば、作動油用の配管を縦板の境界部の下方に位置する第１貫通孔を通して配索することが可能になるので、前記作動油用の配管に接続される機器の配置の自由度が向上する。例えば、作動油を圧縮するオイルポンプと作動油の流れを制御するコントロールバルブとを連結する作動油用の配管が、縦板に形成された第１貫通孔を通してエンジンの下方に配索されることにより、当該オイルポンプとコントロールバルブとをエンジンに干渉されることなく、縦板の両側に分かれて配置することが可能になる。これにより、上部旋回体におけるオイルポンプとコントロールバルブの配置の自由度が向上する。
【００１６】
上記の作業機械の旋回フレームの設計方法であって、当該方法により設計されている前記旋回フレームでは、前記一対の縦板は、それぞれ、前方から後方へ向かうにつれて低くなる上面を有するテーパ部分と、当該テーパ部分の後端から後方へ前記テーパ部分の前記上面の傾斜角度よりも小さい傾斜角度で延びる上面を有し、エンジンを下方から支持することが可能な高さを有する支持部分と、を有しており、前記カウンターウェイト取付け部は、前記支持部分の後端部に連結され、前記少なくとも１つの貫通孔は、前記テーパ部分において、前記交差位置よりも前記テーパ部分の前記上面と前記支持部分の前記上面との境界部に近い位置であって、当該テーパ部分における底面よりも前記上面に近い位置に形成された第２貫通孔を含むことが好ましい。
【００１７】
縦板のテーパ部分の上面は、後方へ向かうにしたがって低くなるので、当該テーパ部分の後端側の境界部に近い位置では、テーパ部分の高さが低くなっている。しかし、テーパ部分の高さが低い境界部の近傍においても、当該テーパ部分における底面よりも前記上面に近い位置であれば、境界部を通って斜め下前方へ延びる力線を遮らない位置になることが上記の旋回フレームの応力解析によって確認されている。そこで、上記の構成のように、縦板と旋回ベアリングとの垂直方向における交差位置よりも境界部に近い位置であって、当該テーパ部分における底面よりも前記上面に近い位置に貫通孔として第２貫通孔が形成されることにより、旋回フレームの剛性の低下を抑えながら縦板に第２貫通孔を設けることが可能である。
【００１８】
上記の作業機械の旋回フレームの設計方法であって、当該方法により設計されている前記旋回フレームでは、前記一対の縦板は、それぞれ、前方から後方へ向かうにつれて低くなる上面を有するテーパ部分と、当該テーパ部分の後端から後方へ前記テーパ部分の前記上面の傾斜角度よりも小さい傾斜角度で延びる上面を有し、エンジンを下方から支持することが可能な高さを有する支持部分と、を有しており、前記カウンターウェイト取付け部は、前記支持部分の後端部に連結され、前記少なくとも１つの貫通孔は、前記支持部分の前後方向の中間位置であって当該支持部分における底面よりも前記上面に近い位置に形成された第３貫通孔を含むことが好ましい。
【００１９】
縦板におけるエンジンを支持する背の低い支持部分においても、支持部分の前後方向の中間位置であって当該支持部分における底面よりも前記上面に近い位置であれば、境界部を通って斜め下後方へ延びる力線を遮らない位置になることが、上記の旋回フレームの応力解析によって確認されている。そこで、上記の構成のように、支持部分の前後方向の中間位置であって当該支持部分における底面よりも前記上面に近い位置に貫通孔として第３貫通孔が形成されることにより、旋回フレームの剛性の低下を抑えながら縦板に第３貫通孔を設けることが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の作業機械の旋回フレームの設計方法によれば、旋回フレームの剛性の低下を抑えながら縦板に貫通孔を設けることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の設計方法で設計される作業機械の旋回フレームの側面図である。
【図２】図１の旋回フレームの正面図である。
【図３】図１の旋回フレームの平面図である。
【図４】（ａ）は図１の旋回フレームにおいて、カウンターウェイトの荷重によって縦板に生じるひずみエネルギー分布から導き出された力線を示す図、（ｂ）は（ａ）の旋回フレームの平面図である。
【図５】（ａ）は図１の旋回フレームにおいて、力線を避けた位置に形成された第１〜第３貫通孔の配置を示す図、（ｂ）は（ａ）の旋回フレームの平面図である。
【図６】図１の旋回フレームにはオイルポンプとコントロールバルブとが取り付けられ、これらが縦板の第１貫通孔を通る作動油用の配管によって連結されている状態を示す図である。
【図７】図６の旋回フレーム取り付けられた機器類の配置を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の作業機械の旋回フレームの設計方法の実施形態についてさらに詳細に説明する。
【００２３】
図１〜３に示される本実施形態の設計方法で設計される作業機械の旋回フレーム１は、下部走行体および上部旋回体を有する作業機械（例えば、パワーショベルなど）における当該上部旋回体の台座部分を構成する。旋回フレーム１は、下部走行体の上部に旋回ベアリングＢを介して旋回自在に取り付けられる。
【００２４】
旋回フレーム１は、底板２と、一対の縦板３と、一対のカウンターウェイト取付け部４と、複数のエンジンマウント５とを備えている。
【００２５】
底板２は、旋回ベアリングＢに固定されることによって当該旋回ベアリングＢに拘束される被拘束部分２ａを有する。被拘束部分２ａは、旋回ベアリングＢの外周円よりも大きい面積を有する。
【００２６】
一対の縦板３は、底板２に対して直角に立設されている。具体的には、一対の縦板３は、互いに離間した位置で平行に延びるように底板２の上に立てられ、底板２に溶接などによって接合されている。
【００２７】
一対の縦板３は、それぞれ、テーパ部分３ａと、支持部分３ｂとを有する。テーパ部分３ａは、前方から後方へ向かうにつれて低くなる上面３ａ１を有する、支持部分３ｂは、当該テーパ部分３ａの後端から後方へ水平に延びる上面３ｂ１を有する。支持部分３ｂの高さは、エンジンＥを下方から支持することが可能な高さに設定されている。
【００２８】
なお、支持部分３ｂの上面３ｂ１は、テーパ部分３ａの上面３ａ１の傾斜角度よりも小さい傾斜角度で後方へ延びていればよく、本発明では支持部分３ｂの上面３ｂ１が水平に延びることに限定されない。
【００２９】
一対のカウンターウェイト取付け部４は、カウンターウェイトＣＷが取り付け可能な形状（例えば直方体の箱形形状など）を有する。カウンターウェイト取付け部４は、支持部分３ｂの後端部に連結されている。
【００３０】
本実施形態における旋回フレーム１の設計方法によれば、一対の縦板３のうちの一方の縦板３には、貫通孔（例えば図１の第１貫通孔６）が形成される。この貫通孔は、一対のカウンターウェイト取付け部４に取り付けられるカウンターウェイトＣＷによって一対の縦板３に与えられる曲げ荷重によって縦板３の内部に生じる応力から算出した主応力の向きと大きさから求められた力線Ｌ（図４（ａ）参照）を避けた位置に、配置される。なお、力線の求め方については後段で具体的に説明する。
【００３１】
この力線Ｌは、縦板３がカウンターウェイトＣＷから受ける曲げ荷重によって当該縦板３に生じる応力（あるいはひずみ）が大きい部分を線状につなげたものに対応するものである。本実施形態の旋回フレーム１の設計方法では、この力線Ｌを避けて貫通孔を形成することにより、旋回フレームの剛性の低下を抑制するものである。
【００３２】
すなわち、一対のカウンターウェイト取付け部４にカウンターウェイトＣＷが取り付けられた状態では、カウンターウェイトＣＷによって一対の縦板３に与えられる曲げ荷重によって縦板３の内部に応力が生じるが、その応力から算出した主応力の向きと大きさから縦板３の内部を通る力線Ｌが一義的に求められる。縦板３におけるこの力線Ｌが通る部分では、応力（あるいはひずみ）が大きいので、その部分に貫通孔を形成すれば縦板３の剛性が低下するおそれがある。そこで、本実施形態の旋回フレーム１の設計方法では、上記のように、縦板３におけるこの力線Ｌを避けた位置に貫通孔（第１貫通孔６など）を配置する工程を含むことにより、縦板３を含む旋回フレーム１の剛性の低下を抑えながら縦板３に貫通孔を設けることを達成している。
【００３３】
縦板３に設けられる貫通孔には、例えば、図４（ａ）に示されるように、第１貫通孔６、第２貫通孔７および第３貫通孔８のうちの少なくとも１つが含まれる。これら第１貫通孔６、第２貫通孔７および第３貫通孔８は、すべて縦板３に形成されてもよいし、これら貫通孔６〜８のうちのいずれか１つまたは２つが形成されてもよい。
【００３４】
第１貫通孔６は、図１に示されるようなテーパ部分３ａの上面３ａ１と支持部分３ｂの上面３ｂ１との境界部３ｃの下方に形成されている。
【００３５】
なお、一対の縦板３のうちの少なくとも一方の縦板３に第１貫通孔６が形成されていればよく、一対の縦板３それぞれに形成されていてもよい。
【００３６】
縦板３の第１貫通孔６は、作業機械の駆動部分を駆動するための作動油の流通をするための配管Ｔが貫通可能な大きさを有する。作動油流通用の配管Ｔは、例えば、オイルポンプから吐出される作動油の流通のためのデリベリ配管などである。
【００３７】
複数（本実施形態では４個）のエンジンマウント５は、それぞれ、エンジンＥを載置することが可能な形状を有する。図１および図３では、４個のエンジンマウント５のうち旋回フレーム１の前方側の２個のエンジンマウント５は、テーパ部分３ａにおける境界部３ｃの直前の位置に連結され、後方側の２個のエンジンマウント５は、支持部分３ｂに連結されている。４個のエンジンマウント５の上面の高さは、エンジン側の取り付け部の寸法に合うように特定の高さになるように設定される。したがって、エンジンＥは、４個のエンジンマウント５の上面に載置されてねじなどで当該エンジンマウント５に固定される。これにより、エンジンＥは、４個のエンジンマウント５によって、支持部分３ｂおよび境界部３ｃの上方の位置で安定した状態で水平に支持される。
【００３８】
上記のように図１に示される旋回フレーム１では、縦板３におけるテーパ部分３ａの上面３ａ１と支持部分３ｂの上面３ｂ１との境界部３ｃの下方に貫通孔として第１貫通孔６が形成されているので、第１貫通孔６を形成することによる旋回フレーム１の剛性を低下が抑えられている。その理由は以下のとおりである。
【００３９】
一対のカウンターウェイト取付け部４にカウンターウェイトＣＷが取り付けられた状態では、縦板３において垂直断面の断面積の変化率が最も大きく変化する部分である、テーパ部分３ａの上面３ａ１と支持部分３ｂの上面３ｂ１との境界部３ｃに応力集中が発生しやすく、上記の力線Ｌが当該境界部３ｃを通る位置に存在することが後述の旋回フレーム１の応力解析によって確認されている。また、縦板３がその後端部にカウンターウェイトＣＷの荷重がかけられて片持ち梁と同様の条件になった状態では、上記の力線Ｌは、縦板３の前後方向へ延びながら境界部３ｃを通り、当該境界部３ｃの斜め下前方（図４（ａ）の部分Ｌ１参照）および斜め下後方（同部分Ｌ２参照）にのびる経路をとることも応力解析によって確認されている。したがって、この応力解析の結果から力線Ｌが当該境界部３ｃの下方には力線Ｌが通らないことが導き出される。そこで、上記の本実施形態の設計方法のように、縦板３におけるテーパ部分３ａの上面３ａ１と支持部分３ｂの上面３ｂ１との境界部３ｃの下方の位置に貫通孔として第１貫通孔６を設けることにより、上記の力線Ｌを確実に避けて第１貫通孔６を設けることが可能である。よって、旋回フレーム１の剛性の低下を抑えながら縦板３に第１貫通孔６を設けることを達成している。
【００４０】
また、本実施形態の設計方法で設計される旋回フレーム１では、縦板３の第１貫通孔６は、作業機械の駆動部分を駆動するための作動油の流通をするための作動油流通用の配管Ｔが貫通可能な大きさを有する。そのため、作動油用の配管Ｔを縦板３の境界部３ｃの下方に位置する第１貫通孔６を通して配索することが可能になるので、作動油用の配管Ｔに接続される機器の配置の自由度が向上する。例えば、図６〜７に示されるように、作動油を圧縮するオイルポンプＨＰと作動油の流れを制御するコントロールバルブＣＶとを連結する作動油流通用の一対の配管Ｔ（すなわち、デリベリ配管Ｔ）が、縦板３に形成された第１貫通孔６を通してエンジンＥの下方に配索される。これにより、当該オイルポンプＨＰとコントロールバルブＣＶとをエンジンＥに干渉されることなく、縦板３の両側に分かれて配置することが可能になる。その結果、上部旋回体におけるオイルポンプＨＰとコントロールバルブＣＶの配置の自由度が向上する。
【００４１】
また、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、上記の第１貫通孔６とは別にさらに他の貫通孔として第２貫通孔７を設ける場合には、当該第２貫通孔７は、テーパ部分３ａにおいて、縦板３と旋回ベアリングＢとの垂直方向における交差位置Ｐよりも境界部３ｃに近い位置であって、当該テーパ部分３ａにおける底面３ａ２よりも上面３ａ１に近い位置に形成されてもよい。この場合も、旋回フレーム１の剛性の低下を抑えながら縦板３に第２貫通孔７を設けることが可能である。
【００４２】
その理由は次の通りである。縦板３のテーパ部分３ａの上面３ａ１は、後方へ向かうにしたがって低くなるので、当該テーパ部分３ａの後端側の境界部３ｃに近い位置では、テーパ部分３ａの高さが低くなっている。しかし、テーパ部分３ａの高さが低い境界部３ｃの近傍においても、当該テーパ部分３ａにおける底面３ａ２よりも上面３ａ１に近い位置であれば、境界部３ｃを通って斜め下前方へ延びる力線Ｌを遮らない位置になることが以下の旋回フレーム１の応力解析によって確認されている。そこで、上記の構成のように、縦板３と旋回ベアリングＢとの垂直方向における交差位置Ｐよりも境界部３ｃに近い位置であって、当該テーパ部分３ａにおける底面３ａ２よりも上面３ａ１に近い位置に第２貫通孔７が形成されることにより、旋回フレーム１の剛性の低下を抑えながら縦板３に第２貫通孔７を設けることが可能である。
【００４３】
さらに、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、上記の第１貫通孔６および第２貫通孔７の他にさらに他の貫通孔として第３貫通孔８を設ける場合には、当該第３貫通孔８は、支持部分３ｂの前後方向の中間位置であって当該支持部分３ｂにおける底面３ｂ２よりも上面３ｂ１に近い位置に形成されてもよい。この場合も、旋回フレーム１の剛性の低下を抑えながら縦板３に第３貫通孔８を設けることが可能である。
【００４４】
その理由は次の通りである。縦板３におけるエンジンＥを支持する背の低い支持部分３ｂにおいても、支持部分３ｂの前後方向の中間位置であって当該支持部分３ｂにおける底面３ｂ２よりも上面３ｂ１に近い位置であれば、境界部３ｃを通って斜め下後方へ延びる力線Ｌの部分Ｌ２（（図４（ａ）参照））を遮らない位置になることが以下の旋回フレーム１の応力解析によって確認されている。そこで、上記の構成のように、支持部分３ｂの前後方向の中間位置であって当該支持部分３ｂにおける底面３ｂ２よりも上面３ｂ１に近い位置に第３貫通孔８が形成されることにより、旋回フレーム１の剛性の低下を抑えながら縦板３に第３貫通孔８を設けることが可能である。
【００４５】
（力線の求め方および貫通孔の位置の決め方についての説明）
本実施形態の旋回フレーム１の設計方法では、力線Ｌを、以下のように旋回フレーム１の応力解析によって決定する。そして、貫通孔の第１〜第３貫通孔６〜８の位置を、この力線Ｌを避けた位置になるように決定する。
【００４６】
ここでは、旋回フレーム１が受ける荷重のうち、カウンターウェイトＣＷから受ける荷重が最も大きいので、カウンターウェイトＣＷから受ける荷重に着目して、旋回フレーム１の応力解析を行う。
【００４７】
旋回フレーム１は、カウンターウェイトＣＷがカウンターウェイト取付け部４に取り付けられた状態では、カウンターウェイトＣＷから下方向への荷重を常時受けている。
【００４８】
また、旋回フレーム１は、作業機械の動作中では、底板２が旋回ベアリングＢに結合された状態で、上下方向にゆれたり、左右方向に旋回したり、または上部旋回体ととともに前後方向に移動する。このとき、旋回フレーム１は、カウンターウェイト取付け部４に取り付けられたカウンターウェイトＣＷが上下、左右、前後方向に移動するときに発生する荷重をそれぞれの方向に受ける。
【００４９】
そのため、旋回フレーム１は、カウンターウェイトからの上記の荷重を受けることによって揺れや変形をするおそれがある。そこで、これらの揺れや変形を抑えるために縦板３での剛性を確保する必要性がある。
【００５０】
そこで、縦板３の剛性を確保しながら貫通孔を縦板３に開けるために、以下のような応力解析を用いて図４（ａ）に示される縦板３の内部に生じる力線Ｌを求め、当該力線Ｌを避けて貫通孔の位置を決定する。
【００５１】
なお、ここでいう力線Ｌとは、縦板３の内部の応力場の流れを表す応力線に相当するものであり、当該力線Ｌは縦板３の主応力方向から求められる。より具体的には、主応力ベクトル図から主応力ベクトルの大きさと方向から力線Ｌが求められる。
【００５２】
具体的には、以下の手順で貫通孔の位置の決定が行われる。
【００５３】
まず応力解析をする前の事前の準備として、図４（ａ）に示されるように、旋回フレーム１の縦板３と旋回ベアリングＢとの垂直方向における交差位置Ｐ、カウンターウェイトＣＷの重心位置Ｇ，およびカウンターウェイトＣＷがカウンターウェイト取付け部４に締結される締結位置Ｋが設定される。
【００５４】
これらの位置を設定後、カウンターウェイトＣＷの上下、左右、前後方向における一方向のみ（例えば下方向のみ、左方向のみなど）にそれぞれの方向について、カウンターウェイトＣＷの重心位置に荷重を与えるという条件をコンピュータに与えることによって、旋回フレーム１の応力解析を行う。
【００５５】
次いで、カウンターウェイトＣＷの上下、左右、前後方向についてのそれぞれの方向に荷重をかけた場合の応力解析結果に基づいて、これらの応力解析結果の総和から縦板３に発生するひずみエネルギー分布と主応力ベクトル線図が求められる。
【００５６】
そして、これらのひずみエネルギー分布と主応力ベクトル線図から縦板３の内部に生じる力線Ｌが想定される。例えば、主応力ベクトル線図に基づいて、力線Ｌの角度が決定される。また、ひずみエネルギー分布に基づいて、ひずみエネルギーが高い箇所が力線Ｌの始点あるいは終点として設定される。この手法の順序をとることで、例えば図４（ａ）に示される力線Ｌが想定される。すなわち、力線Ｌは、コンピュータなどによる応力解析で求めた主応力の分布のうち当該主応力が大きい部分を結んだ線状の部分によって画定される。
【００５７】
上記のように縦板３を応力解析した場合、曲げを受ける梁部材に近いひずみエネルギー分布、主応力ベクトルが示される。そのため、想定される力線Ｌは、図４（ａ）に示されるようにトラス構造のようになる。具体的には、図４（ａ）に示される力線Ｌは、縦板３の内部を前方から後方側へ向けてジグザグに延びた形状を有する。より具体的には、力線Ｌは、異なる方向に延びながら互いにつながる５本の直線で構成される。
【００５８】
図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、旋回フレーム１の前後方向において、力線Ｌの前側の端部は、縦板３と旋回ベアリングＢとの垂直方向における交差位置Ｐに位置する。力線Ｌは、この交差位置Ｐを始点として、後方へジグザグに延び、境界部３ｃを経由した後、支持部分３ｂの上面３ｂ１の後端を終点として終わる。
【００５９】
具体的には、力線Ｌは、まず、交差位置Ｐから斜め上後方延びてテーパ部分３ａの上面３ａ１の位置３ｄに当たる。力線Ｌは、さらに、力線Ｌが当たった上面３ａ１の位置３ｄで折れ曲がって斜め下後方へ延びてテーパ部分３ａの底面３ａ２の位置３ｅに当たる。そして、力線Ｌは、力線Ｌが当たった底面３ａ２の位置３ｅで折れ曲がって斜め上後方へ延びてテーパ部分３ａの上面３ａ１と支持部分３ｂの上面３ｂ１との境界部３ｃに当たる。そして、力線Ｌは、境界部３ｃで折れ曲がって斜め下後方へ延びて支持部分３ｂの底面３ｂ２に当たる。そして、力線Ｌは、底面３ｂ２における力線Ｌが当たった位置３ｆで折れ曲がって斜め上後方へ延びて支持部分３ｂの上面３ｂ１の後端に当たって終わる。
【００６０】
なお、上記の力線Ｌは、５本の直線で構成されているが、これに限定されない。旋回フレーム１の寸法および縦板３の寸法次第では、力線Ｌを構成する直線は、３本あるいは４本になることがある。
【００６１】
この想定された力線Ｌの上に貫通孔が形成された場合、貫通孔によって力線Ｌが分断されるので、縦板３の剛性が大きく低下すると考えられる。そこで、力線Ｌを避けた位置にこれら貫通孔を設ければ、縦板３の剛性の低下を抑えることができると考えられる。
【００６２】
具体的には、図４（ａ）に示されるように、第１貫通孔６は、テーパ部分３ａの上面３ａ１と支持部分３ｂの上面３ｂ１との境界部３ｃの下方の位置に形成されることにより、上記の力線Ｌ（具体的には、境界部３ｃから斜め下前方へ延びる部分Ｌ１および斜め下後方へ延びる部分Ｌ２）を避けた位置に形成される。したがって、上記のように、第１貫通孔６を作動油流通用の配管Ｔ（デリベリ配管など）を通すための孔として用いることにより、縦板３の剛性の低下を抑えながら配管を通す孔を確保することが可能である。
【００６３】
また、第２貫通孔７は、テーパ部分３ａにおいて、縦板３と旋回ベアリングＢとの垂直方向における交差位置Ｐよりも境界部３ｃに近い位置であって、当該テーパ部分３ａにおける底面３ａ２よりも上面３ａ１に近い位置に形成されることにより、上記の力線Ｌ（具体的には、境界部３ｃから斜め下前方へ延びる部分Ｌ１）を避けた位置に形成される。さらに、第３貫通孔８は、支持部分３ｂの前後方向の中間位置であって当該支持部分３ｂにおける底面３ｂ２よりも上面３ｂ１に近い位置に形成されることにより、上記の力線Ｌ（具体的には、境界部３ｃから斜め下後方へ延びる部分Ｌ２）を避けた位置に形成される。したがって、縦板３の剛性の低下を抑えながら第１貫通孔６の他に第２貫通孔７および第３貫通孔８をさらに確保することが可能である。これら第２貫通孔７および第３貫通孔８は、作動油流通用の配管Ｔ（デリベリ配管など）を通すために用いてもよいし、他の配管や電線などを通すための孔に用いてもよい。
【００６４】
これらの第１〜第３貫通孔６〜８の位置は、縦板３における力線Ｌを避けた位置であれば縦板３の剛性を抑えながら第１〜第３貫通孔６〜８を形成することが可能であるが、好ましくは、力線Ｌを構成する複数の直線のうち２本の直線ではさまれた頂点の内角２等分線の線上で、その頂点から可能な限り遠い点ＴＣであること、および力線Ｌと縦板３の周面（フレーム）の一部とで形成される領域内にあることを満たす位置にあるのが好ましい。その理由は、力線Ｌを構成する複数の直線のうち２本の直線がそれぞれ三角形の２辺を形成しているので、上記のように頂点から遠い点ＴＣの位置に第１〜第３貫通孔６〜８を形成することにより、これら力線Ｌを構成する２本の直線のいずれからも離れることが可能になる。また、縦板３の周面（具体的には、上面および底面）は、図示しないフランジなどが接合されて拘束されているので、大きな応力を受けるが、上記の点ＴＣの位置に第１〜第３貫通孔６〜８を形成することにより、当該縦板３の周面からも離れることが可能になる。
【００６５】
なお、図４（ａ）に示される力線Ｌは、分かりやすくするために、同じ幅の５本の直線で構成されたものが示されているが、上記の手法で具体的に力線Ｌを求めた場合には、図５（ａ）に示される力線Ｌのようになる。すなわち、図５（ａ）に示される具体的な手法で作成された力線Ｌでは、力線Ｌを構成する５本の直線の幅は、それぞれ縦板３の上面および底面に近づくにしたがって太くなる。この想定される力線Ｌを避けるように第１〜第３貫通孔６〜８を設けることにより、上部旋回体のセンターセクションを構成する旋回フレーム１の剛性低下を最低限に抑えることが可能である。
【００６６】
なお、上記の縦板３は、前方から後方へ向かうにつれて低くなる上面を有するテーパ部分３ａと、当該テーパ部分３ａの後端から後方へ当該テーパ部分３ａの上面３ａ１の傾斜角度よりも小さい傾斜角度で延びる上面３ｂ１を有し、エンジンを下方から支持することが可能な高さを有する支持部分３ｂとを有しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の設計方法で設計される縦板には、テーパ部分の上面と支持部分の上面が同じ傾斜角度で連続して延び、当該テーパ部分の上面と支持部分との上面の境界部において垂直断面の断面積の変化率が変化しないもの（例えば、前方端部から後方端部まで全体的に連続的に低くなる上面を有する縦板など）も含まれる。この場合も、力線を避ける位置に貫通孔を形成することにより、縦板の旋回フレームの剛性の低下を抑えながら縦板に貫通孔を設けることを達成している。
【符号の説明】
【００６７】
１  旋回フレーム
２  底板
２ａ  被拘束部分
３  縦板
３ａ  テーパ部分
３ｂ  支持部分
３ｃ  境界部
４  カウンターウェイト取付け部
６  第１貫通孔
７  第２貫通孔
８  第３貫通孔
Ｂ  旋回ベアリング
ＣＷ  カウンターウェイト
Ｅ  エンジン
Ｌ  力線
Ｐ  交差位置
【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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