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発明の名称 ピン連結構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−70817(P2007−70817A)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
出願番号 特願2005−256111(P2005−256111)
出願日 平成17年9月5日(2005.9.5)
代理人 【識別番号】100089749
【弁理士】
【氏名又は名称】影井 俊次
発明者 渡辺 智則
要約 課題
溶接,機械加工,連結ピンの組み付けという工程手順に影響を与えることなく、連結ピンの回り止め及び抜け止め機能を確実に発揮させる。

解決手段
連結ピン12の端部に取り付けたつば部16の両側縁部には傾斜側面17が形成されて断面形状が概略台形となっており、またベース部材を構成する連結板部10の表面には、つば部16の配設位置を挟んだ両側の位置に左右一対からなるねじ座18が溶接手段により固着して設けられ、これらのねじ座18には、つば部16の傾斜側面17の傾斜角と概略一致する傾斜を有するテーパ面21が形成され、かつねじ座18のつば部16に対面する側面部18aに当接する当接面22を設けたストッパ部材20がボルト23により装着されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
建設機械のフロント作業機を構成し、相対回動する2部材を連結ピンにより連結し、この連結ピンの端部に、その軸線と直交する方向につば部を連結して設け、前記2部材のうちいずれか一方の部材をベース部材として、このベース部材に回り止め及び抜け止め手段により前記つば部を固定する構成としたピン連結構造において、
前記ベース部材の前記つば部が配置される部位を挟んだ両側の位置に溶接手段によってねじ座を装着し、
前記つば部には、前記ねじ座と対面する側部に前記ベース部材側に向けて立ち下がる傾斜側面を形成し、
前記ねじ座には、前記つば部の傾斜側面に対応するテーパ面を形成したストッパ部材をボルトにより固定する
構成としたことを特徴とするピン連結構造。
【請求項2】
前記ストッパ部材と前記ねじ座とには前記ベース部材の表面と概略直交する方向に形成した当接面を有する構成としたことを特徴とする請求項1記載のピン連結構造。
【請求項3】
前記当接面は前記ボルトを中心とした円弧面形状であることを特徴とする請求項2記載のピン連結構造。
【請求項4】
前記ストッパ部材は、前記ねじ座に対してシムにより高さ調整可能とした状態でボルト止めする構成としたことを特徴とする請求項2または請求項3記載のピン連結構造。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、油圧ショベルのフロント作業機を構成するブームとアーム等のように、建設機械のフロント作業機を構成する2部材間をピンにより相対回動可能に連結するピン連結構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
建設機械として、例えば油圧ショベルは、土砂の掘削その他の作業を行うために、フロント作業機を有している。このフロント作業機は、上部旋回体に俯仰動作可能に装着したブームと、このブームの先端に上下方向に回動可能に連結したアームと、このアームの先端にリンク機構を介して相対回動可能に連結したバケット等のフロントアタッチメントとで構成される。そして、ブームとアームとの間や、アームとバケットとの間等は連結ピンを用いて相対回動可能に連結されている。
【0003】
連結ピンは相互に回動可能に連結される2部材のうちの一方の部材と摺動するが、他方の部材に対して回らないようになし、しかもピン挿通孔から抜けないように装着される。例えば、ブームとアームとの間の連結部では、連結ピンに、その軸線と直交する方向のつば部を取り付けて、このつば部をブームの先端側部に当接させて、つば部が連結ピンの軸回りに回動しないように回り止め規制をすると共に、連結ピンの軸線方向に移動しないように、つまり抜け止めされるようになっている。
【0004】
この連結ピンの回り止め及び抜け止め手段の構成としては、例えば特許文献1に示されている。この特許文献1の開示によれば、連結ピンの端部につば部を取り付けて、このつば部をブームの先端部若しくはアームの基端部のうちの外側に位置する部材、通常はブームの表面に当接させるように装着される。このつば部を固定的に保持することによって、連結ピンの回り止め及び抜け止めが行われる。即ち、回り止め部材は、このブームの表面につば部の先端部が挿入され、この先端両側縁部を規制するために、左右の規制壁部材または規制壁を設けた概略コ字状の板体から構成される。この回り止め部材は溶接手段によりブーム側面に固着して設け、その両規制壁をつば部の両側縁部に当接させることによって、つば部に連結した連結ピンがブームに対して相対回転しないように保持される。また、抜け止め手段としては、回り止め部材の表面に当接させた抜け止めプレートから構成され、この抜け止めプレートはつば部を覆うように装着され、抜け止め部材をボルトにより回り止め部材に締着するように組み付けられる。
【0005】
これによって、簡単な構成で、連結ピンの回り止め及び抜け止めとの機能を発揮することになり、ブームとアームとの間等における相対回動可能な連結部を安定的に保持することができ、連結ピンの磨耗の抑制等が図られることになる。
【特許文献1】特開平8−158400号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、前述した特許文献1にはなお問題点がない訳ではない。即ち、連結ピンに取り付けたつば部を確実に固定するには、その先端両側部が回り止め部材の両規制壁と面接触し、かつ抜け止めプレートを回り止め部材に固定した状態で、この抜け止めプレートがつば部の表面と密着していることが必要である。もし、つば部と回り止め部材との間に隙間が生じていると、フロント作業機の作動時に、つば部に連結ピンを中心として回動させる力が作用して、回り止め部材と繰り返し衝突することになる。機械の稼働条件がフロント作業機にあまり大きな負荷が生じないような場合であればともかく、砕石現場等のように、大きな荷重が作用する過酷な条件下が稼働する場合には、極めて大きな衝撃がその間に繰り返し発生して、長い期間の間には、隙間が徐々に拡大することになり、益々衝撃の度合いが大きくなり、やがては回り止め部材が破損する可能性もある。また、つば部と抜け止め部材との間も同様に、その間に僅かでも隙間があると、抜け止め部材に衝撃が加わり、この衝撃が繰り返されると、ボルトが緩んだり、変形したりする等という問題点を生じることになる。
【0007】
以上のことから、連結ピンの回り止め及び抜け止め機能を長期間にわたって安定的に発揮させるためには、この連結ピンに取り付けたつば部が回り止め部材及び抜け止め部材と確実に面接触するように、それぞれの寸法管理を厳格にすると共に、それらの取付位置関係が厳格に管理されていなければならない。
【0008】
ところで、フロント作業機を組み立てる際には、まず鋼板を溶接してブームやアームを構成する缶組み構造物を形成することになり、ブームとアームとの連結部を構成するピン孔加工等を含む機械加工は溶接工程より後の工程となる。つまり、溶接工程と機械加工工程とは別工程となり、しかも溶接工程は機械加工工程より先行することになる。ブーム等に固着される回り止め部材も溶接手段により行われることから、この溶接工程の一環として回り止め部材を溶接するのが一般的である。そして、この溶接工程の後、機械加工工程でブームとアームとの連結部にそれぞれピン孔が穿設される。そして、その後に別途形成したつば部を設けた連結ピンをこのピン孔に挿入して、抜け止めプレートをボルトで締着することになる。
【0009】
以上のように、予め溶接されている回り止め部材に対して、その後に穿設されるピン孔を正確に位置合わせするのは極めて困難であり、つば部の先端両側部が回り止め部材の両規制壁の間に配置できない場合を考慮して、むしろ規制壁間の間隔をつば部の先端部分の幅寸法より僅かに大きくする傾向にあり、その間に隙間が生じるのを防止することができない。また、抜け止めプレートとつば部との当接面についても同様であり、この抜け止めプレートを回り止め部材にねじ止めしたときに、その間に締め付け力を確実に作用させるために、むしろつば部の厚みを若干薄くして、このつば部と抜け止めプレートとの間に僅かな隙間が形成される寸法関係とするのが一般的である。
【0010】
要するに、フロント作業機の構成部品の製造及び組み立ての工程を勘案すれば、連結ピンに取り付けたつば部を完全に固定するのは実際上では困難である等といった問題点がある。
【0011】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、溶接,機械加工,連結ピンの組み付けという工程手順に影響を与えることなく、連結ピンの回り止め及び抜け止め機能を確実に発揮させることにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前述した目的を達成するために、本発明は、建設機械のフロント作業機を構成し、相対回動する2部材を連結ピンにより連結し、この連結ピンの端部に、その軸線と直交する方向につば部を連結して設け、前記2部材のうちいずれか一方の部材をベース部材として、このベース部材に回り止め及び抜け止め手段により前記つば部を固定する構成としたピン連結構造であって、前記ベース部材の前記つば部が配置される部位を挟んだ両側の位置に溶接手段によってねじ座を装着し、前記つば部には、前記ねじ座と対面する側部に前記ベース部材側に向けて立ち下がる傾斜側面を形成し、前記ねじ座には、前記つば部の傾斜側面に対応するテーパ面を形成したストッパ部材をボルトにより固定する構成としたことをその特徴とするものである。
【0013】
ストッパ部材のテーパ面をつば部のテーパ面に当接させることにより、連結ピンの回り止め機能と抜け止め機能とを発揮させるようにしている。ただし、1個のストッパ部材は一方向にしか回り止め機能を発揮しないことから、つば部を両側からストッパ部材で挟み込むように装着する。ねじ座を予め溶接し、後に機械加工によりピン孔を穿設したときに、それらに多少の相対位置ずれがあっても、ストッパ部材のテーパ面をつば部の傾斜側面に当接させるように組み付けることができる。
【0014】
ストッパ部材に作用する荷重はベース部材に溶接したねじ座に伝達され、このねじ座を介してベース部材に支承させるのが望ましい。このためには、ストッパ部材とねじ座とにベース部材の表面と概略直交する方向に形成した当接面を持たせる。そして、ストッパ部材のテーパ面がつば部の傾斜側面に圧接されたときの反力によって、当接面同士の圧接力が得られる。
【0015】
ここで、ねじ座を溶接する際に、その側面がそれ以後に装着されるつば部の側面と平行になっておれば確実に当接面同士を面接触させることができる。つまり、その間の間隔が多少変化していても、確実に面接触させることができる。さらに、当接面がボルトを中心とした円弧面形状となるように形成しておけば、ねじ座の側面とつば部の側面との平行度も要求されない。ストッパ部材のテーパ面をつば部の傾斜側面に当接させたときに、このストッパ部材がねじ座から多少浮き上がっていることもある。そうなると、ボルトに曲げ荷重が作用し、またボルトが緩む方向の力が作用する。このような事態を防止するために、ストッパ部材とねじ座との間にシムを介装させて、その間に隙間が生じないようにするのが望ましい。
【発明の効果】
【0016】
以上のように構成することによって、連結ピンに取り付けたつば部を確実に固定することができ、建設機械を極めて高い負荷状態で稼働させても、つば部を安定的に保持することができ、もって連結ピンの磨耗や損傷を防止できて、長寿命化が図られる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の実施の一形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、図1に建設機械の一例として、油圧ショベルの全体構成を示す。同図において、1は下部走行体、2は上部旋回体である。上部旋回体2には、土砂の掘削等の作業を行うフロント作業機3が設けられており、またこの機械を操作するためのオペレータが搭乗するキャブ4やエンジン,油圧ポンプ等の機器類を収容する建屋5等が上部旋回体2に設置されている。フロント作業機3は、上部旋回体2のフレームに俯仰動作可能に装着したブーム3aと、このブーム3aの先端に上下方向に回動可能に連結したアーム3bと、アーム3bの先端にリンク機構を介して回動可能に連結され、土砂等の掘削作業を実行するバケット3cとから構成される。なお、図示したフロント作業機3はバックホー型のものであり、これ以外にもローダ型等のフロント作業機として構成することもできる。
【0018】
図2にブーム3aとアーム3bとの連結部の断面を示す。ブーム3aとアーム3bとは相互に相対回動に連結されている。このために、ブーム3aの先端には一対の連結板部10,10が設けられており、アーム3bの基端側の連結部11は、これら連結板部10,10間の位置に配置されて、連結ピン12により相対回動可能に連結されている。このために、連結部11にはピン挿通孔13が、また連結板部10,10にはピン挿通孔14がそれぞれ穿設されて、連結ピン12はこれらピン挿通孔13,14を貫通するように装着されることになる。なお、図中において、15は連結ピン12の磨耗を抑制するために、ピン挿通孔13,14に挿通させたブッシュである。
【0019】
ブーム3aとアーム3bとの間の相対的な回動動作を円滑に行い、連結ピン12の磨耗を抑制するために、連結ピン12はブーム3aの連結板部10に対しては固定的に保持され、アーム3bの連結部11が連結ピン12の軸回りに回動可能となっている。つまり、連結ピン12はブーム3aの連結板部10に対して回り止めされている。また、連結ピン12はその軸線方向に動かないように規制されて、抜け止め機能を発揮するようになっている。このように、連結ピン12の回り止め及び抜け止め手段の構成を図3乃至図5に示す。
【0020】
図3及び図4に示したように、連結ピン12には、その一方の端部に、つば部16が取り付けられている。このつば部16は金属板体からなり、連結ピン12の端面に溶接等の手段で固着されている。つば部16は、その連結ピン12への固着部から一方向に向けて、この連結ピン12の軸線と直交するように張り出しており、先端に向かうに応じて幅寸法が連続的に減少するようになっている。なお、つば部の形状としては、均一な幅寸法を有するものであっても良い。そして、連結ピン12はつば部16の取り付け側とは反対側から一方のピン挿通孔14から他方のピン挿通孔14に貫通するようにして装着され、つば部16は連結板部10の表面に当接している。従って、このつば部16が当接している連結板部10がベース部材となる。
【0021】
つば部16の両側縁部において、その先細となった先端から基端側の所定の位置までは、つまり連結ピン12への連結部側に向けて所定の長さ分は傾斜側面17となっている。傾斜側面17はつば部16の左右両側において、連結板部10への当接部に向けて所定の角度立ち下がるように傾斜させたものである。従って、つば部16における傾斜側面17が形成されている部位の断面形状は概略台形となる。
【0022】
ベース部材を構成する連結板部10の表面には、つば部16の配設位置を挟んだ両側の位置に左右一対からなるねじ座18が溶接手段により固着して設けられている。ねじ座18は、好ましくはつば部16の厚みより高い厚み寸法を有する四角形状の金属ブロックから構成され、その側面18aは、図5に示したように、つば部16が所定の位置に配置されたときに、傾斜側面17の稜線と概略平行になる位置に配設される。また、このねじ座18には後述するボルト23が螺挿されるねじ孔19が穿設されている。
【0023】
各々のねじ座18には、ストッパ部材20がその表面に当接させ固定されるようになっている。ストッパ部材20はねじ座18の表面に当接させるようにして載置される載置部20aに作用部20bを連設したものから構成される。作用部20bには、つば部16の傾斜側面17の傾斜角と概略一致する傾斜を有するテーパ面21が形成されており、このテーパ面21はつば部16の傾斜側面17と当接するように装着されるものである。また、作用部20bには、ねじ座18のつば部16に対面する側面部18aに当接する当接面22が形成されている。従って、ストッパ部材20は、そのテーパ面21がつば部16の傾斜側面17に当接し、かつ当接面22がねじ座18の側面18aに当接するようにして組み込まれるようになっている。
【0024】
そして、ストッパ部材20の載置部20aには、図示は省略するが、ボルト挿通孔が穿設されており、この載置部20aをねじ座18の表面に当接させて、ボルト23をこのボルト挿通孔を貫通させて、ねじ座18に設けたねじ孔19に螺挿されるようになっており、これによってストッパ部材20はねじ座18に固定されることになる。なお、ストッパ部材20に設けられるボルト挿通孔はボルト23を遊嵌状に挿通させるものである。
【0025】
連結ピン12の回り止め及び抜け止め手段は以上のように構成されるものであって、フロント作業機3を構成するブーム3a及びアーム3bはそれぞれ独立に金属板材を溶接することにより缶組構造とする。そして、この溶接工程においては、油圧シリンダを連結するためのブラケット等も取り付けられる。また、ねじ座18は溶接によりベース部材となる連結板部10の表面に固着されることから、溶接工程の一環としてこのねじ座18の溶接も行われる。ここで、ねじ座18は必ずしも厳格な位置調整の必要はないが、後につば部16を組み込んだときに、その側面18aがつば部16の左右両側の傾斜側面17と概略平行になる位置に装着する。
【0026】
以上のようにしてそれぞれ缶組構造となったブーム3aとアーム3bとには、それぞれピン挿通孔13,14が穿設される。ブーム3a側の連結板部10には一対からなるねじ座18が設けられており、この連結板部10にピン挿通孔14が穿設される。このピン挿通孔14を穿設する際には、ねじ座18と所定の位置関係となるように位置調整がなされる。つまり、ピン挿通孔14に連結ピン12を装着して、この連結ピン12に固定されているつば部16を連結板部10の表面に当接させたときに、このつば部16の左右両側に形成されている傾斜側面17がねじ座18と概略平行になるように調整される。
【0027】
前述した機械加工が終了した後、連結ピン12を組み付けることによりブーム3aとアーム3bとが相対回動可能に連結される。連結ピン12に装着したつば部16を、連結板部10の表面に溶接手段により固着した左右一対のねじ座18,18の間に配置される。そして、ストッパ部材20を各ねじ座18に装着する。このストッパ部材20は、その作用部20bにつば部16に当接するテーパ面21と、ねじ座18の側面に当接する当接面22が形成されているので、ねじ座18の側面18aに当接面22を当接させた状態で、そのテーパ面21をつば部16の傾斜側面17に当接させて、ボルト23をねじ座18のねじ孔19に螺挿させて締着する。これによって、ストッパ部材20は連結板部10側に向けて押圧され、両ストッパ部材20のテーパ面21はつば部16の左右の傾斜側面17に圧接すると共に、当接面22がねじ座18の側面18aに密着することになる。
【0028】
以上のことから、つば部16の左右に設けた傾斜側面17は両ストッパ部材20のテーパ面21,21間に挟持されることになり、かつ連結板部10の表面に押し付けられるようになる。つまり、つば部16は回り止めされると共に、抜け止め機能を発揮することになる。しかも、ねじ座18はつば部16の側面と概略平行に配置されていることから、ボルト23の締着によって、ストッパ部材20の当接面22がねじ座18の側面18aに押圧され、テーパ面21とつば部16の傾斜側面17とを密着させる。その結果、フロント作業機3により土砂の掘削等の作業を行う際における作業負荷が極めて大きいものであっても、つば部16に作用する荷重はストッパ部材20からねじ座18を介して連結板部10に確実に受承され、その間は静止状態に保たれる。つまり、連結ピン12は確実に回り止め及び抜け止めがなされ、つば部16が不安定になることによる衝撃等が作用することがなく、連結ピンの回り止め及び抜け止め手段の長寿命化が図られる。
【0029】
ところで、ストッパ部材20は、そのテーパ面21がつば部16の傾斜側面17と当接しているが、当接面22がねじ座18に当接しているので、ねじ座18とつば部16との間隔が狭い場合には、ストッパ部材20の載置部20aはねじ座18の表面から浮き上がってしまう。そうなると、油圧ショベルの稼働中にボルト23が緩む可能性がある。そこで、図6に示したように、ストッパ部材20の載置部20aとねじ座18との間にシム30を装着して、その間に隙間が生じないように調整すると共に、ワッシャ31によって緩み止めを行うようにすれば良い。
【0030】
また、前述した実施の形態では、連結板部10に溶接されるねじ座18は、連結ピン12を装着したときにおけるつば部16の側面との間に平行度を持たせることが要求される。しかしながら、図7に示した構成を採用すれば、ねじ座はつば部に対して平行でなくても差し支えない。即ち、この図7に示したねじ座48は、そのつば部16に対面する側の側面がボルト23を中心とした円弧面48aとなっている。一方、ストッパ部材40の当接面42をねじ座48の円弧面48aと曲率半径が一致する円弧面形状とする。これによって、ストッパ部材40は、そのテーパ面41を任意の方向に向けた状態でも固定可能となる。従って、つば部16をねじ座48,48間に配置して、ストッパ部材40を装着する際に、前述した円弧面48aに沿って回動させることによって、テーパ面41をつば部16の傾斜側面17に倣わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】建設機械の一例としての油圧ショベルの全体構成図である。
【図2】フロント作業機を構成するブームとアームとの連結部の断面図である。
【図3】連結ピンの回り止め及び抜け止め部材の構成を示す正面図である。
【図4】図3のX−X位置での断面図である。
【図5】ストッパ部材の装着前の状態を示す図3と同様の正面図である。
【図6】ねじ座とストッパ部材との間に生じる隙間を調整した状態を示す拡大断面図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態を示す図3と同様の正面図である。
【符号の説明】
【0032】
3 フロント作業機 3a ブーム
3b アーム 10 連結板部
11 連結部 12 連結ピン
13,14 ピン挿通孔 16 つば部
17 傾斜側面 18,48 ねじ座
19,49 ねじ孔 20,40 ストッパ部材
21,41 テーパ面 22 当接面
23 ボルト 48a 円弧面




 

 


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