液压挖掘机的制作方法

本发明涉及在臂(arm)的前端部安装有铲斗(bucket)的液压挖掘机(hydraulicshovel)。

背景技术：

专利文献1中公开了一种液压挖掘机。液压挖掘机具有：悬臂(boom)；以及臂，其与悬臂的前端部连结。在臂的前端部，铲斗安装为能够转动。在臂的前端部设置有铲斗连结用凸台(铲斗连结部)。铲斗经由插入于铲斗连结用凸台(bossforbucketcoupling)的连结销(couplingpin)而安装于臂。铲斗连结用凸台相对于臂的侧板而设置于前端侧，侧板与铲斗连结用凸台之间被焊接。

专利文献1：日本实开平1-150649号公报

技术实现要素：

在专利文献1的液压挖掘机中，利用在臂的前端部安装的铲斗进行挖掘作业。因此，在臂的前端部作用有较大的冲击力。因此，期望充分确保臂的强度。

本发明就是为了解决所述问题而提出的，其目的在于提供确保臂的强度的液压挖掘机。

为了达成所述目的，本发明的某个方式的液压挖掘机具有：臂，其从前端侧朝向后方侧延伸设置；侧板，其沿着所述臂的延伸设置方向而延伸设置于所述臂；前端缘部，其形成所述侧板的前端；铲斗连结部，其设置于所述臂的前端部，从前端侧与所述侧板接合；圆筒部，其设置于所述铲斗连结部，沿着与所述侧板相交叉的方向而延伸设置；以及延伸设置部，其在所述铲斗连结部从所述圆筒部朝向后方侧延伸设置，具有与所述侧板的所述前端缘部接合的后端缘部，所述侧板的所述前端缘部以及所述延伸设置部的所述后端缘部各自的形状为圆弧形状。

附图说明

图1是概略地表示实施方式所涉及的液压挖掘机的图。

图2是概略地表示实施方式所涉及的液压挖掘机的臂的斜视图。

图3是从宽度方向的一侧观察实施方式所涉及的液压挖掘机的臂的概略图。

图4是放大表示实施方式所涉及的液压挖掘机的臂的前端部的概略图。

图5是概略地表示实施方式所涉及的液压挖掘机的臂的铲斗连结用凸台的斜视图。

图6是将实施方式所涉及的液压挖掘机的臂的铲斗连结用凸台分解为每个部件而概略地表示的斜视图。

图7是在臂的宽度方向上从内侧观察构成实施方式所涉及的液压挖掘机的臂的铲斗连结用凸台的凸台部件的概略图。

图8是图7的a-a线剖视图。

图9是概略地表示与图2至图4所示的臂不同种类的臂的斜视图。

图10是从宽度方向的一侧观察图9所示的臂的概略图。

图11是表示图2至图4所示的臂的前端部的概略图。

图12是表示与图2至图4所示的臂以及图9至图10所示的臂不同种类的臂的前端部的概略图。

具体实施方式

(第1实施方式)

图1是表示本实施方式的液压挖掘机1的图。液压挖掘机1具有行驶体4以及回旋体5。回旋体5设置于行驶体4上，能够相对于行驶体4而回旋(旋转)。

回旋体5具有驾驶室6、发动机室(engineroom)7以及配重件8。发动机室7配置于驾驶室6与配重件8之间。

在回旋体5安装有悬臂9、以及用于对悬臂9进行操作的悬臂缸10。悬臂缸10是液压缸。悬臂9由悬臂缸10驱动而相对于回旋体5转动(起伏)。

在悬臂9的前端部安装有臂11、以及用于对臂11进行操作的臂缸12。臂缸12是液压缸。臂11由臂缸12驱动而相对于悬臂9转动。

在臂11的前端部安装有作为作业配件(attachment)的铲斗13、以及用于对铲斗13进行操作的铲斗缸14。铲斗缸14是液压缸。铲斗13由铲斗缸14驱动而相对于臂11转动。

在铲斗缸(bucketcylinder)14与铲斗13之间设置有连杆机构15。通过将连杆机构设置于铲斗缸14与铲斗13之间而使得铲斗13相对于臂11的转动范围扩大。

另外，悬臂9、臂11、铲斗13、连杆机构15以及各液压缸(10、12、14)与回旋体5一起相对于行驶体4而回旋。液压挖掘机1是利用铲斗13进行砂土等的挖掘的液压式作业车。

图2以及图3是表示臂11的图。如图2以及图3所示，臂11具有上板21、一对侧板22、以及下板24。上板21、侧板22以及下板24分别沿臂11的延伸设置方向而延伸设置。上板(顶板)21、侧板22以及下板(腹板)24例如是钢制的板材。通过对上板21、侧板22以及下板24进行焊接而使得臂11形成为箱形的形状(箱形构造体)。另外，图4是以拆下上板21以及下板24的状态而表示臂11的前端部的图。如图2至图4所示，上板21以及下板24在臂11的内部相对。另外，一对侧板22彼此大致平行，在臂11的内部相对。

这里，将臂11的延伸设置方向中的安装铲斗13一侧、即设置与铲斗13的连结部一侧设为前端侧。另外，将臂11的延伸设置方向中的安装悬臂9一侧、即设置与悬臂9的连结部一侧设为后方侧。而且，将相对于臂11的延伸设置方向垂直或者大致垂直的方向中的、侧板22朝向的方向设为臂11的宽度方向。另外，将相对于臂11的延伸设置方向大致垂直、且相对于宽度方向大致垂直的方向设为臂11的上下方向。图3是从宽度方向的一侧观察臂11的图。

在臂11设置有作为与悬臂9的连结部的悬臂连结用凸台31。悬臂连结用凸台(bossforboomcoupling)31设置于臂11的后方侧部位。另外，臂11具有：托架(bracket)33，其供臂缸12安装；以及托架35，其供铲斗缸14安装。

在臂11的前端部设置有作为与铲斗13的连结部(铲斗连结部)的铲斗连结用凸台(配件连结用凸台)37。将连结销17插入于铲斗13以及铲斗连结用凸台37而使得铲斗13和臂11连结。在侧板22的前端缘部28分别从前端侧对铲斗连结用凸台37进行焊接(接合)。另外，在臂11的前端部设置有与连杆机构15连结的连杆连结用凸台39。连杆连结用凸台39设置为比铲斗连结用凸台37靠后方侧。

图5以及图6是表示铲斗连结用凸台37的图。如图5以及图6所示，铲斗连结用凸台37具有圆筒部45、以及一对延伸设置部(凸缘部)46。根据强度的观点，与通过铸造的方式进行制造相比，优选通过锻造的方式制造铲斗连结用凸台37。

圆筒部45设置于铲斗连结用凸台37的前端部。圆筒部45形成为两端开口的圆筒形状。在圆筒部45插入有对铲斗13和臂11进行连结的连结销17。圆筒部45沿延伸设置轴r延伸设置。延伸设置轴(中心轴)r成为插入于圆筒部45的连结销17的中心轴。另外，延伸设置轴r沿与侧板22相交叉(垂直或者大致垂直)的方向而延伸设置。圆筒部45的延伸设置轴r相对于臂11的延伸设置方向垂直或者大致垂直、且相对于臂11的宽度方向平行或者大致平行。

延伸设置部46分别从圆筒部45朝向后方侧延伸设置。延伸设置部46形成为相对于侧板22平行或者大致平行的平板形状。延伸设置部46彼此相对。延伸设置部46的前端部相对于圆筒部45的外周面而连续。延伸设置部46具有后端缘部47。后端缘部47设置于延伸设置部46的后方侧的端部。后端缘部47分别从前端侧与侧板22的前端缘部28的一者接合。

另外，通过使一对凸台部件41与配置于凸台部件41之间的管43接合而形成铲斗连结用凸台37。图7以及图8是表示凸台部件41的图。图7是在臂11的宽度方向上从内侧观察凸台部件41的图，图8是图7的a-a线剖视图。

凸台部件41分别具有：形成圆筒部45的一部分的环状部(ringportion)45a；以及延伸设置部46。由环状部45a分别和管43形成圆筒部45。通过锻造等方式而使得环状部45a和延伸设置部46形成为一体。

管43形成为圆筒形状，沿延伸设置轴r而延伸设置。另外，管43的内径形成为大于凸台部件41的圆筒部45的内径。

延伸设置部46分别具有后端缘部47以及凸出部51。如图4所示，后端缘部47与侧板22的前端缘部28相对且接触。臂11的宽度方向上的后端缘部47的尺寸(厚度)与臂11的宽度方向上的侧板22的尺寸(厚度)相同或者大致相同。

凸出部51在臂11的宽度方向上位于侧板22的内侧。凸出部51从后端缘部47朝向后方侧凸出。另外，凸出部51的外侧面52在宽度方向上朝向外侧，与侧板22的前端部的内侧面26相对且接触。

在将铲斗连结用凸台37与侧板22接合时，在侧板22的前端缘部28和延伸设置部46的后端缘部47接触的状态下，在侧板22的前端缘部28与延伸设置部46的后端缘部47之间从臂11的宽度方向的外侧进行焊接。由此，在侧板22的前端缘部28以及延伸设置部46的后端缘部47之间的边界部分形成接合部(焊接部)50。

侧板22的前端缘部28以及延伸设置部46的后端缘部47分别形成为以圆筒部45的延伸设置轴r为中心的圆弧形状。因此，在侧板22的前端缘部28以及延伸设置部46的后端缘部47之间的边界部分形成的接合部50，形成为以圆筒部45的延伸设置轴r为中心的圆弧形状。接合部50的圆弧形状的中心角为锐角、且小于90°。另外，在接合部50，距圆筒部45的延伸设置轴r的距离在任何部位都恒定。

下面，对本实施方式的液压挖掘机1的作用以及效果进行说明。

在本实施方式中，铲斗连结用凸台37具有圆筒部45以及延伸设置部46，圆筒部45的环状部45a和延伸设置部46通过铸造等方式而形成为一体。另外，在延伸设置部46设置有焊接用的后端缘部47。而且，在将铲斗连结用凸台37焊接于侧板22时，对侧板22的前端缘部28与铲斗连结用凸台37的后端缘部47之间进行焊接。因此，在本实施方式中，通过将延伸设置部46设置于铲斗连结用凸台37，可以对铲斗连结用凸台37与侧板22之间进行焊接，而无需将侧板22直接焊接于圆筒部45。通过在延伸设置部46与侧板22之间进行焊接，从而与将侧板22直接焊接于圆筒部45的情况相比，接合部50的强度(焊接强度)增大。另外，接合部50的强度增大，从而能够使得铲斗连结用凸台37的圆筒部45实现小径化。由此，能够实现铲斗连结用凸台37以及臂11的前端部的轻量化。

另外，在延伸设置部46设置有凸出部51。凸出部51延伸设置至比延伸设置部46的后端缘部47更靠后方侧的位置。另外，凸出部51在臂11的宽度方向上配置为比接合部50更靠内侧。因此，在从臂11的宽度方向的外侧对延伸设置部46的后端缘部47与侧板22的前端缘部28之间进行焊接而形成接合部50时，凸出部51与焊接时的衬垫件(加强板)同样地起作用。因此，在本实施方式中，通过设置凸出部51，从而无需设置衬垫件(加强板)等新的部件就能够容易且可靠地进行铲斗连结用凸台37相对于侧板22的焊接。

另外，液压挖掘机1利用在臂11的前端部安装的铲斗13而进行砂土等的挖掘作业。因此，与臂11的后方侧部位、悬臂9相比，在臂11的前端部经由用于与铲斗13连结的连结销17而作用有更大的冲击力。因此，在形成于臂11的前端部的接合部50作用有较大的冲击力。

例如，在作业时，有时在铲斗连结用凸台37的圆筒部45作用有沿着臂11的延伸设置方向的销载荷f1(参照图3)。这里，销载荷f1是沿着臂11的延伸设置方向而将臂11的前端部向后方侧按压的压缩载荷。销载荷f1从铲斗连结用凸台37的前端部向后方侧传递，经由接合部50而传递至侧板22。

在本实施方式中，接合部50形成为以圆筒部45的延伸设置轴r为中心的圆弧形状，而不是相对于臂11的上下方向垂直的直线形状。因此，在接合部50，铲斗连结用凸台37和侧板22的接触面形成为以圆筒部45的延伸设置轴r为中心的圆弧形状，并非相对于臂11的上下方向垂直的直线形状。另外，在接合部50，铲斗连结用凸台37从包含与臂11的延伸设置方向不同的方向在内的多个方向与侧板22抵接。因此，在销载荷f1在接合部50从铲斗连结用凸台37传递至侧板22时，销载荷f1向包含与臂11的延伸设置方向不同的方向在内的多个方向分散。由此，与接合部50是笔直的情况相比，向侧板22传递的销载荷f1中的沿着臂11的延伸设置方向的力减小。即，通过使接合部50形成为圆弧形状，从而与接合部50是笔直的情况相比，传递至侧板22的压缩力降低。通过降低传递至侧板22的压缩力而防止在侧板22产生屈曲。而且，通过防止在侧板22产生屈曲而使得臂11的强度提高。另外，通过提高臂11的强度，即使在减小圆筒部45的情况下，也能够确保臂11的强度，能够实现圆筒部45的小径化。

另外，在作业时，有时沿着上下方向的销载荷f2(参照图3)作用于铲斗连结用凸台37的圆筒部45。在该情况下，利用销载荷f2而使得要以相对于悬臂9的连结部(31、33)为支点使臂11弯曲的弯曲载荷作用于臂11。而且，在臂11的前端部的接合部50，距与悬臂9的连结部(31、33)的距离较大，因此与臂11的后方侧部位相比，因销载荷f2而起作用的弯曲载荷变大。在接合部50，利用销载荷f2而起作用的弯曲载荷，作为要使得铲斗连结用凸台37相对于侧板22在上下方向上移动的剪切力而起作用。

在本实施方式中，接合部50形成为以圆筒部45的延伸设置轴r为中心的圆弧形状，而不是与臂11的上下方向垂直的直线形状。因此，在本实施方式中，在接合部50处侧板22和铲斗连结用凸台37的接触面不沿因销载荷f2而作用于接合部50的剪切力(弯曲载荷)的作用方向。另外，在接合部50，铲斗连结用凸台37从包含与臂11的延伸设置方向不同的方向在内的多个方向与侧板22抵接。因此，通过使接合部50形成为圆弧形状，与接合部50笔直地形成的情况相比，作用于接合部50的剪切力降低，从而利用剪切力而抑制了铲斗连结用凸台37相对于侧板22的移动。

这样，通过使接合部50形成为以铲斗连结用凸台37的圆筒部45的延伸设置轴r为中心的圆弧形状，由此提高了接合部50相对于作用于接合部50的剪切力的接合强度。

图9以及图10是表示与图2至图4所示的臂11不同种类的臂11的图。图9以及图10所示的臂11相对于图2至图4所示的臂11，强度、延伸设置方向上的长度、侧板22的厚度等不同。

在本实施方式中，无论臂11的前端形状如何，都能够使得接合部50形成为相同的形状，因此即使在使用例如图9以及图10所示的臂11那样的与图2至图4所示的臂11不同种类的臂11的情况下，也能够使用相同形状的铲斗连结用凸台37。因此，能够实现相对于多种臂11的铲斗连结用凸台37的共用。由此，与使用分别对应于多种臂11的铲斗连结用凸台37的情况相比，能够削减设计、强度计算、应力解析以及模具制造等所耗费的费用等。

图11是表示图2至图4所示的臂11的前端部的图。另外，图12是表示与图2至图4所示的臂11以及图9至图10所示的臂11不同种类的臂11的前端部的图。图12所示的臂11相对于图11所示的臂11，上板21与下板24之间的角度θ不同。对于图12的臂11而言，与图11的臂11相比，上板21与下板24之间的角度θ更小。因此，对于图12的臂11而言，与图11的臂11相比，接合部50所形成的圆弧形状的中心角α更小。

在本实施方式中，接合部50形成为以圆筒部45的延伸设置轴r为中心的圆弧形状。因此，在本实施方式中，接合部50所形成的圆弧形状的中心角α在图11的臂11与图12的臂11之间变化，由此使得下板24和接合部50的接触部分p1的接合部50的切线l1的、相对于延伸设置轴r的位置关系发生变化。而且，接触部分p1的接合部50的切线l与下板24之间的角度β1的变化在图11的臂11与图12的臂11之间减小。

即，在本实施方式中，通过使接合部50形成为圆弧形状，从而与接合部50形成为直线形状的情况相比，即使上板21与下板24之间的角度θ根据臂11的种类而变化，也能够减小接触部分p1的、下板24与接合部50之间的角度β1的变化(差)。同样地，即使上板21与下板24之间的角度θ根据臂11的种类而发生变化，也能够减小上板21与接合部50的接触部分p2的、上板21与接合部50(切线l2)之间的角度β2的变化(差)。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，在实施阶段，可以在未脱离其主旨的范围内实施各种变形。另外，可以适当地组合实施各实施方式，在该情况下，能够获得组合的效果。并且，上述实施方式中包含各种发明，可以通过从公开的多个技术特征中选择的组合而提取出各种发明。例如，即使从实施方式中示出的所有技术特征中删除几项技术特征，在能够解决问题、且获得效果的情况下，也能够提取出删除了该技术特征后的结构作为发明。