JP2005350948A - 油圧ショベルの保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業中車体が転倒しても運転室内のオペレータを確実に保護できる油圧ショベルの保護装置を提供する。
【解決手段】自走自在な走行体１と、走行体１上に旋回自在に設けられた旋回体２と、旋回体２の前部に装着された作業機１１と、作業機１１の側方に設置された運転室１８とを備えた油圧ショベルの運転室１８の作業機１１側近傍に、油圧ショベルが転倒した際運転室１８の上部を側方から支持する保護手段２２を設置したもので、作業中油圧ショベルが運転室１８側から転倒した場合でも、運転室１８の最も剛性の高い屋根１８ａ付近に保護手段２２が当接して外力を支持するため、運転室１８が大きく変形したり、潰れるのを未然に防止することができ、これによって運転室１８内のオペレータを確実に保護することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、作業中に車体が転倒しても、運転室内のオペレータを確実に保護することができる油圧ショベルの保護装置に関する。

建設機械が作業を行う作業現場の多くは、不整地や山間地、ビル等の建造物の解体現場等であることから、作業中誤って車体が転倒することを想定しておく必要がある。
このためブルドーザやホイールローダ等の建設機械には、車体の転倒からオペレータを保護する目的でＲＯＰＳ規格がＩＳＯ３７４１やＪＩＳＡ８９１０で制定され、実施されている。
建設機械のＲＯＰＳ規格とは、車体に設置された運転室の剛性や強度を高めることにより、作業中車体が転倒した場合でも、運転室が破損しない構造を採用することを規定したもので、これによって運転室に搭乗しているオペレータを保護することを目的としている（例えば特許文献１）。

一方油圧ショベルは、自走自在な走行体上に旋回体が旋回自在に設置され、旋回体に作業機と運転室が設置された構造となっており、運転室は作業機を構成するブームの側方、例えば左側に設置されているが、ＲＯＰＳ規格については現在検討中であり、まだ正式に制定されていない。
このため従来の油圧ショベルのほとんどはＲＯＰＳ規格を採用していないが、近年では油圧ショベルの作業用途が拡大されるのに伴い、作業中車体が転倒した場合に、オペレータを確実に保護することが急務となっている。
特開２００２−４６６５７号公報

前記特許文献１に記載されたクローラ式不整地運搬車は、キャビンをＲＯＰＳ構造とした上、さらにキャビンとメインフレームまたはメインフレーム近傍を補強部材により連結することにより、運搬車が転倒した際フロアフレームが変形するのを防止して、キャビン内のオペレータを保護するように構成されている。

しかし油圧ショベルには、作業時の振動等が運転室内に伝播するのを防止して運転室内の居住性を向上するため、車体フレームと運転室の間に防振ゴム等の防振手段が設けられている。
このため車体フレームと運転室がそれぞれ異なる振動をするため、前記特許文献１のように運転室と車体フレームを補強部材で連結した場合、補強部材に異常な振動が発生して、補強部材の取り付け部や補強部材自体が早期に破損する上、補強部材が運転室の防振機能を低下させるため、居住性が損なわれる等の問題がある。

また油圧ショベルは前述したように作業機の側方に運転室が設置された特異の構造となっていることから、車体が作業機側より転倒した場合は、作業機により運転室が保護されるため、転倒による被害は少なくなるが、運転室側から転倒した場合は、運転室を保護するものがないことから、被害が大きくなる。
このため運転室の外側に保護装置を設置することも考えられるが、この方法では車体が転倒した場合にも耐えられる強度を有する強固な保護装置が必要となることから、保護装置が大型かつ大重量となるため保護装置が高価となると共に、作業中保護装置が周辺の障害物に接触して破損したり、オペレータが運転室へ乗降する際に邪魔になる等の問題もある。

本発明は、かかる問題を改善するためになされたもので、作業中車体が転倒しても運転室内のオペレータを確実に保護できる油圧ショベルの保護装置を簡単な構成で提供することを目的とするものである。

本発明の油圧ショベルの保護装置は、自走自在な走行体と、走行体上に旋回自在に設けられた旋回体と、旋回体の前部に装着された作業機と、作業機の側方に設置された運転室とを備えた油圧ショベルの保護装置であって、運転室の作業機側近傍に、油圧ショベルが転倒した際運転室の上部を側方から支持する保護手段を設置したものである。

前記構成により、作業中油圧ショベルが運転室側から転倒した際に運転室に加わる過大な外力を、運転室の最も剛性の高い屋根付近に当接する保護手段が支持するため、運転室が大きく変形したり、潰れるのを未然に防止することができ、これによって運転室内のオペレータを確実に保護することができる。
また運転室とメインフレームとの間を従来のように連結部材により連結する必要がないため、防振手段により車体フレームに運転室が弾性支持された防振構造の油圧ショベルであっても防振機能が損なわれることがなく、運転室の居住性が損なわれることがない上、保護手段が早期に疲労破壊を起こすこともないため、耐久性も向上する。
さらにＲＯＰＳ規格を採用していない既存の運転室に何等改造を加えることなく、転倒時の安全性を高めることができるため、運転室の剛性を上げて安全性を高めたり、運転室の外側に剛性の高い保護部材を設けて安全性を高めた従来のものに比べて、運転室の軽量化と部品コストの低減が図れる。

本発明の油圧ショベルの保護装置は、保護手段を、旋回体の底部に前後方向に並設された一対のメインフレームの一方に立設され、かつ運転室の屋根とほぼ同じ高さの主保護部材と、主保護部材の上部とメインフレームの他方との間に斜めに設けられた副保護部材とから構成したものである。

前記構成により、油圧ショベルの転倒時運転室に加わる過大な外力により運転室に発生する回転モーメントを保護手段が軸力に変換し、かつ主保護部材と副保護部材とで分散して支持するため、運転室に加わる過大な外力に対して保護手段が変形したり、破損することがない上、主保護部材と副保護部材とを合理的に配置したことにより、小型軽量な保護手段であっても高い剛性及び強度が得られるようになる。

本発明の油圧ショベルの保護装置は、保護手段を、旋回体の底部に前後方向に並設された一対のメインフレームの一方に立設され、かつ運転室の屋根とほぼ同じ高さの主保護部材と、保護部材の前方に設けられ、かつ主保護部材の上部とメインフレームの一方との間に斜めに設けられた副保護部材と、主保護部材の上部とメインフレームの他方との間に斜めに設けられた副保護部材とから構成したものである。

前記構成により、油圧ショベルの転倒時運転室の斜め前方から加わる過大な外力に対して、主保護部材と複数の副保護部材が分散して支持するため、運転室に加わる過大な外力に対して保護手段が変形したり、破損することがない上、主保護部材と副保護部材とを合理的に配置したことにより、小型軽量な保護手段であっても高い剛性及び強度が得られるようになる。

本発明の油圧ショベルの保護装置は、保護手段を、旋回体の底部に前後方向に並設された一対のメインフレームの一方に立設され、かつ運転室の屋根とほぼ同じ高さの主保護部材と、主保護部材の上部とメインフレームの他方との間に斜めに設けられた副保護部材と、主保護部材の上部と運転室の後面に沿って斜めに設けられた副保護部材とから構成したものである。

前記構成により、油圧ショベルの転倒時運転室の斜め前方から加わる過大な外力に対して、主保護部材と複数の副保護部材が分散して支持するため、運転室に加わる過大な外力に対して保護手段が変形したり、破損することがない上、主保護部材と副保護部材とを合理的に配置したことにより、小型軽量な保護手段であっても高い剛性及び強度が得られるようになる。

本発明の油圧ショベルの保護装置は、メインフレームの他方と副保護部材の下端との間に、メインフレームの変位を吸収する支承手段を介在させたものである。

前記構成により、油圧ショベルの作業中に作業機に加わる負荷によってメインフレームが変位しても、支承手段が変位を吸収するため、主保護部材と副保護部材の接合部に過大な応力が発生することがなく、これによって接合部が早期に疲労したり、破損するのを未然に防止することができる。

本発明の油圧ショベルの保護装置によれば、作業中油圧ショベルが運転室側から転倒した場合でも、運転室の最も剛性の高い屋根付近に保護手段が当接して外力を支持するため、運転室が大きく変形したり、潰れるのを未然に防止することができ、これによって運転室内のオペレータを確実に保護することができる。

本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１は油圧ショベルの側面図、図２は作業機を取り外した状態の油圧ショベルの斜視図、図３は同正面図、図４は同平面図、図５は図４のＡ円内の拡大斜視図である。
図１に示す油圧ショベルは、自走自在な走行体１と、走行体１上に旋回自在に設置された旋回体２とよりなる。
走行体１は、センタフレーム３ａと、その両側に互に平行するよう設けられた一対のサイドフレーム３ｂよりなるトラックフレーム３を有していて、各サイドフレーム３ｂの一端側にはアイドラ４が前後移動自在に支承されており、他端側には油圧モータよりなる走行モータ５により回転駆動されるスプロケット６が設けられている。
アイドラ４とスプロケット６の間には無端状の履帯７が捲装されていて、この履帯７をスプロケット６で駆動することにより、走行体１が自走できるようになっていると共に、サイドフレーム３ｂの上下部には、複数の転輪８が回転自在に支承されている。

旋回体２の底部は、車幅方向に離間し、かつ旋回体２の前部から後部にかけて設けられた一対のメインフレーム１０ａを有する車体フレーム１０により構成されていて、これらメインフレーム１０ａの前部に、図２に示すようブームブラケット１０ｂと、これらブームブラケット１０ｂの前方にシリンダブラケット１０ｃが突設されており、これらブラケット１０ｂ，１０ｃに作業機１１が装着されている。
作業機１１は図１及び図２に示すように、基端がメインフレーム１０ａのブームブラケット１０ｂに枢着され、ブームシリンダ１２により起伏自在なブーム１３と、ブーム１３の先端に基端側が枢着され、アームシリンダ１４により回動自在なアーム１５と、アーム１５の先端に枢着され、バケットシリンダ１６により回動自在なバケット１７とより構成されており、ブームシリンダ１２の下端部がメインフレーム１０ａのシリンダブラケット１０ｃに枢着されている。
車体フレーム１０の前部には、ブーム１３の左側方に運転室１８が防振ゴム等の防振手段（図示せず）を介して設置され、車体フレーム１０の後部には、ボンネットカバー１９ａにより覆われたエンジン室１９が設置されていて、このエンジン室１９内に動力用のエンジン（図示せず）が収容されており、車体フレーム１０の後端にはカウンタウエイト２０が取り付けられている。

一方ブーム１３の左側方に設置された運転室１８は、左側面に開閉自在な扉１８ｂが設けられていて、この扉１８ｂを開放することにより運転室１８内にオペレータが乗降できるようになっており、運転室１８の作業機１１側後部には、運転室１８を保護する保護手段２２が設置されている。
保護手段２２は、油圧ショベルによる作業中に油圧ショベルが運転室１８側より転倒した場合に運転室１８が変形したり、潰れるのを防止することにより運転室１８内のオペレータを保護するもので、旋回体２の下部に設けられた車体フレーム１０のメインフレーム１０ａに下端が固着された主保護部材２２ａと、主保護部材２２ａの上端とメインフレーム１０ａとの間に斜めに設けられた副保護部材２２ｂとからなる。

主保護部材２２ａは、油圧ショベルが運転室１８側から転倒した際、運転室１８がブーム１３側へ倒れ込むのを上端部で支持するため、運転室１８の屋根１８ａとほぼ同じ高さの角鋼管や丸鋼管により形成されていて、運転室１８の後面とほぼ同じ位置か、これよりやや前側位置で下端が溶接等の手段で一方のメインフレーム１０に固着されている。
主保護部材２２ａの上端と他方のメインフレーム１０の間に斜めに設けられた副保護部材２２ｂは、運転室１８の荷重が主保護部材２２ａの上端に作用した場合、主保護部材２２ａが作業機１１側へ変形するのを防止するためトラス構造を採用しており、これによって主保護部材２２ａの剛性が格段に向上することから、油圧ショベルが転倒した際にも運転室１８を確実に保護できるようになる。

また車体フレーム１０を構成する一対のメインフレーム１０ａは、作業機１１に過大な負荷が作用した場合、各メインフレーム１０ａの間の距離が微妙に変化することがある。
このため保護手段２２の主保護部材２２ａを一方のメインフレーム１０ａに取り付け、副保護部材２２ｂを他方のメインフレーム１０ａに取り付けた場合、各メインフレーム１０ａ間の距離が変化すると、主保護部材２２ａと副保護部材２２ｂの接合部に過大な負荷が作用して破損の原因となる。
これを防止するため、副保護部材２２ｂの下部とメインフレーム１０ａの間に図５に示すように球面軸受けよりなる支承手段２３を設けている。
支承手段２３は、副保護部材２２ｂの下面に固着された凸球面部２３ａとこの凸球面部２３ａが摺動自在に当接された凹球面部材２３ｂとからなり、凹球面部材２３ｂは、溶接等の手段でメインフレーム１０ａの内側面に固着されている。
また各メインフレーム１０ａ間が拡開する方向にメインフレーム１０ａに作業時の負荷が作用した場合、凸球面部材２３ａが凹球面部材２３ｂより抜け外れることがあるので、凹球面部材２３ｂの近傍に設けられた支持板２３ｃにほぼＵ字形の抜け止め部材２３ｄが固着されていて、この抜け止め部材２３ｄのＵ字状部を凸球面部材２３ａに近接するよう副保護部材２２ｂに嵌合することにより、凸球面部材２３ａが凹球面部材２３ｂより抜け外れるのを防止している。

次に前記構成された油圧ショベルの保護装置の作用を説明する。
油圧ショベルは主として掘削作業を行うことが多いが、例えば山積みされた土砂の上で掘削や積み込み作業を行ったり、崖下を上方から掘削し、もしくはビル等の解体作業を行っている際、車体が転倒した場合を想定する。
このとき油圧ショベルは作業機１１のブーム１３側方に運転室１８が設置されているため、作業機１１側から転倒した場合、運転室１８の屋根１８ａより高さが高い作業機１１のブーム１３により保護されるため、転倒等による運転室１８のダメージは少ないが、運転室１８側より転倒した場合、運転室１８の特に屋根１８ａ附近に車体重量が負荷として作用することになる。

その結果運転室１８は、防振手段を支点に作業機１１側へ倒れ込んで、運転室１８の屋根１８ａの反対側が保護手段２２を構成する主保護部材２２ａの上端部附近に接触する。
そして運転室１８の屋根１８ａの部分に圧縮荷重として作用する過大な負荷を、主保護部材２２ａと副保護部材２２ｂが分散して支持するため、過大な負荷に対して運転室１８が押し潰されることがなく、これによって運転室１８内のオペレータを確実に保護することができるようになる。
また保護手段２２の主保護部材２２ａは斜めに設けられた副保護部材２２ｂにより補強されたトラス構造となっていることから、主保護部材２２ａに大型でかつ重量の重い補強部材を使用する必要がないため、保護手段２２が大型かつ大重量となったり、高価となることもない。

一方作業機１１による作業中は、車体フレーム１０のメインフレーム１０ａ間に取り付けられた作業機１１に加わる負荷によりメインフレーム１０ａ間の距離が微妙に変化するが、保護手段２２の一方を構成する副保護部材２２ｂの下端とメインフレーム１０ａの間に球軸受けよりなる支承手段２３が設けられていて、メインフレーム１０ａの変形を許容するため、主保護部材２２ａと副保護部材２２ｂの接合部に過大な応力が発生することがない。

なお前記実施の形態では、保護手段２２を主保護部材２２ａと副保護部材２２ｂの２柱式としたが、図６ないし図９に示す変形例のように副保護部材２２ｂを複数本により形成した３柱式としてもよい。
すなわち図６及び図７に示す変形例では、前記実施の形態で説明した主保護部材２２ａと副保護部材２２ｂとからなる保護手段２２に、主保護部材２２ａの上端から斜め前方に延設された別の副保護部材２２ｃを設け、この副保護部材２２ｃを主保護部材２２ａの前方でメインフレーム１０ａに溶接等の手段で固着した構成となっており、主保護部材２２ａの上端に作用する負荷に対して主保護部材２２ａが前方へ倒れるのを副保護部材２２ｃが阻止するようになっている。

また図８及び図９に示す変形例では、油圧ショベルが転倒した際、運転室１８前方の屋根１８ａ部分に負荷が作用した場合にも十分な保護機能が得られるように主保護部材２２ａを予め傾斜させた状態でメインフレーム１０ａに固着されている。
そして主保護部材２２ａの上端とメインフレーム１０ａの間に斜めに設けられた副保護部材２２ｂと別に設けた副保護部材２２ｃを運転室１８の後面に沿って斜めに設けた構成となっている。
これによって運転室１８の屋根１８ａ前方より作用する負荷により運転室１８ａが後方へ回動した場合でも、主保護部材２２ａと複数の副保護部材２２ｂ、２２ｃにより運転室１８の倒れ込みを阻止するため、運転室１８内のオペレータを確実に保護することができる。

なお図１０は支承手段２３の変形例を示すもので、前記実施の形態では、支承手段２３に球軸受けを使用したが、図１０の変形例で示すように、副保護部材２２ｂの下端に、長手方向に細長い長孔２３ｅを穿設して、この長孔２３ｅに挿入したボルト等の固着具２５により副保護部材２２ｂの下端をメインフレーム１０ａに設けた支持ブロック２３ｆに取り付けるようにしてもよい。
この場合副保護部材２２ｂは、長手方向の移動と、固着具２５を中心とする回動が可能になるため、メインフレーム１０ａの変形に十分に対応することができる。
また前記実施の形態では、保護手段２２の主保護部材２２ａと副保護部材２２ｂ、２２ｃにトラス構造を採用したが、ラーメン構造にしてもよい。

本発明の実施の形態になる保護装置が装着された油圧ショベルの側面図である。 本発明の実施の形態になる保護装置が装着された油圧ショベルの作業機を取り外した状態の斜視図である。 本発明の実施の形態になる保護装置が装着された油圧ショベルの作業機を取り外した状態の正面図である。 本発明の実施の形態になる保護装置が装着された油圧ショベルの作業機を取り外した状態の平面図である。 図４のＡ円内の拡大斜視図である。 本発明の実施の形態になる油圧ショベルの保護装置の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態になる油圧ショベルの保護装置の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態になる油圧ショベルの保護装置の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態になる油圧ショベルの保護装置の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態になる油圧ショベルの保護装置に使用された支承手段の変形例を示す側面図である。

符号の説明

１ 走行体
３ 旋回体
１０ａ メインフレーム
１１ 作業機
１８ 運転室
１８ａ 屋根
２２ 保護手段
２２ａ 主保護部材
２２ｂ 副保護部材
２２ｃ 副保護部材
２３ 支承手段
２３ａ 凸球面部
２３ｂ 凹球面部
２３ｃ 支持板
２３ｄ 抜け止め部材

Claims (5)

1. 自走自在な走行体と、前記走行体上に旋回自在に設けられた旋回体と、前記旋回体の前部に装着された作業機と、前記作業機の側方に設置された運転室とを備えた油圧ショベルの保護装置であって、前記運転室の前記作業機側近傍に、前記油圧ショベルが転倒した際前記運転室の上部を側方から支持する保護手段を設置したことを特徴とする油圧ショベルの保護装置。
2. 前記保護手段を、前記旋回体の底部に前後方向に並設された一対のメインフレームの一方に立設され、かつ前記運転室の屋根とほぼ同じ高さの主保護部材と、前記主保護部材の上部と前記メインフレームの他方との間に斜めに設けられた副保護部材とから構成してなる請求項１に記載の油圧ショベルの保護装置。
3. 前記保護手段を、前記旋回体の底部に前後方向に並設された一対のメインフレームの一方に立設され、かつ前記運転室の屋根とほぼ同じ高さの主保護部材と、前記保護部材の前方に設けられ、かつ前記主保護部材の上部と前記メインフレームの一方との間に斜めに設けられた副保護部材と、前記主保護部材の上部と前記メインフレームの他方との間に斜めに設けられた副保護部材とから構成してなる請求項１に記載の油圧ショベルの保護装置。
4. 前記保護手段を、前記旋回体の底部に前後方向に並設された一対のメインフレームの一方に立設され、かつ前記運転室の屋根とほぼ同じ高さの主保護部材と、前記主保護部材の上部と前記メインフレームの他方との間に斜めに設けられた副保護部材と、前記主保護部材の上部と前記運転室の後面に沿って斜めに設けられた副保護部材とから構成してなる請求項１に記載の油圧ショベルの保護装置。
5. 前記メインフレームの他方と前記副保護部材の下端との間に、前記メインフレームの変位を吸収する支承手段を介在させてなる請求項１ないし４の何れかに記載の油圧ショベルの保護装置。
   

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