JP6950864B2 - ブーム - Google Patents

Description

本発明は、移動式クレーンや高所作業車などの作業車に装備されるブームに関するものである。

従来から、電気工事に使用される高所作業車には、ブーム先端の作業台が活線に触れることもあるため、ブームに電気絶縁性が要求されてきた。そのため、ブームを構成する一部のブーム段のみを電機絶縁性に優れたＦＲＰ素材で構成する技術が採用されている（例えば、特許文献１を参照）。

加えて、近年では、ブームの軽量化を目的として、軽量で強度の高いＦＲＰ素材を使用することが提案されてきている。高所作業車に装備されるＦＲＰ素材のブームでは、摩擦熱による温度上昇に起因する劣化を防止するため、面圧を下げる大きいスライドプレートを使用している。また、ＦＲＰ素材のブームでは、砂等の異物が噛み込むことでブームが摩耗して強度が低下するおそれがあるため、ローラを使用した回転支持方式も採用されている。

特許第４９５９１４８号公報

しかしながら、移動式クレーンなどでブームに作用する反力が大きくなる場合には、上述した対策（大きいスライドプレートやローラ）はいずれも現実的ではない。そのため、軽量であり、かつ、耐摩耗性に優れたブームが望まれていた。

そこで、本発明は、軽量であり、かつ、耐摩耗性に優れたブームを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明のブームは、外側ブーム部材と内側ブーム部材とによって入れ子状に構成されるブームであって、前記外側ブーム部材には、前記内側ブーム部材を摺動可能に支持するためのスライドプレートが取り付けられ、前記内側ブーム部材は、前記スライドプレートに接する位置に設置される耐摩耗性素材と、前記スライドプレートに接しない位置に設置されるＦＲＰ素材と、によって構成される。

さらに、別形態の本発明のブームは、外側ブーム部材と内側ブーム部材とによって入れ子状に構成されるブームであって、前記内側ブーム部材には、前記外側ブーム部材に摺動可能に支持されるためのスライドプレートが取り付けられ、前記外側ブーム部材は、前記スライドプレートに接する位置に設置される耐摩耗性素材と、前記スライドプレートに接しない位置に設置されるＦＲＰ素材と、によって構成される。

このように、本発明のブームは、外側ブーム部材と内側ブーム部材とによって入れ子状に構成されるブームであって、外側ブーム部材には、内側ブーム部材を摺動可能に支持するためのスライドプレートが取り付けられ、内側ブーム部材は、スライドプレートに接する位置に設置される耐摩耗性素材と、スライドプレートに接しない位置に設置されるＦＲＰ素材と、によって構成される。このような構成によって、軽量であり、かつ、耐摩耗性に優れたブームを提供することができる。

さらに、別形態の本発明のブームは、外側ブーム部材と内側ブーム部材とによって入れ子状に構成されるブームであって、内側ブーム部材には、外側ブーム部材に摺動可能に支持されるためのスライドプレートが取り付けられ、外側ブーム部材は、スライドプレートに接する位置に設置される耐摩耗性素材と、スライドプレートに接しない位置に設置されるＦＲＰ素材と、によって構成される。このような構成によって、軽量であり、かつ、耐摩耗性に優れたブームを提供することができる。

ラフテレーンクレーンの側面図である。 実施例１のブームの長さ方向の構成について説明する説明図である。 実施例１のブームの先端側の断面図である。 ＦＲＰ素材の最外層に埋設された鉄板の断面図である。 ＦＲＰ素材の最外層の表面に接着される鉄板の断面図である。 ＦＲＰ素材の最外層の表面に塗装される耐摩耗性塗料の断面図である。 実施例２のブームの長さ方向の構成について説明する説明図である。 実施例２のブームの基端側の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の実施例では、クレーン（移動式クレーン）としてラフテレーンクレーン１に本発明のブーム２０が搭載される場合について説明するが、これに限定されるものではなく、オールテレーンクレーン、カーゴクレーン、又はトラッククレーン等の他の移動式クレーンや、高所作業車などの作業車にも本発明を適用できる。以下では、内側ブーム部材のみにＦＲＰ素材を使用する場合を実施例１とし、内側ブーム部材及び外側ブーム部材の両方にＦＲＰ素材を使用する場合を実施例２として説明する。

本実施例では、先端側となる内側ブーム部材のみにＦＲＰ素材を使用する場合について説明する。

（クレーンの全体構成）
本実施例のラフテレーンクレーン１は、図１に示すように、走行機能を有する車両の本体部分となる車体部１０と、車体部１０の四隅に設けられたアウトリガ１１，・・・と、車体部１０に水平旋回可能に取り付けられた旋回台１２と、旋回台１２に立設されたブラケット１３に取り付けられたブーム２０と、を備えている。

アウトリガ１１は、スライドシリンダを伸縮することで車体部１０から幅方向外側にスライド張出／スライド格納可能であるとともに、ジャッキシリンダを伸縮することで車体部１０から上下方向にジャッキ張出／ジャッキ格納可能である。

旋回台１２は、旋回用モータの動力を伝達されるピニオンギヤを有しており、このピニオンギヤが車体部１０に設けた円形状のギヤに噛み合うことで旋回軸を中心に回動する。旋回台１２は、前方右側に配置された運転室１８と、後方中央に配置されたブラケット１３と、後方下部に配置されたカウンタウェイト１９と、を有している。

ブーム２０は、基端ブーム２０１と中間ブーム２０２と先端ブーム２０３とによって入れ子状に構成されており、内部に配置された伸縮シリンダによって伸縮できるようになっている。先端ブーム２０３の最先端のブームヘッド２０４にはシーブが配置され、シーブにワイヤロープ１６が掛け回されてフックブロック１７が吊下げられている。なお、ここでは、３段構成のブーム２０について説明したが、ブーム２０の段数構成については限定されるものではなく、２段以上のブーム２０であれば、本発明を適用することができる。

最も外側の基端ブーム２０１は、付け根部がブラケット１３に水平に設置された支持軸に回動自在に取り付けられており、支持軸を回転中心として上下に起伏できるようになっている。さらに、ブラケット１３と基端ブーム２０１の下面との間には、起伏シリンダ１５が架け渡されており、起伏シリンダ１５を伸縮することでブーム２０全体を起伏することができる。なお、図示しないが、先端ブーム２０３の先端側に、さらにジブ（不図示）を取り付けることもできる。

（ブームの断面の構成）
以下、入れ子状に構成されるブーム２０（２０１〜２０３）の中から任意に選択した連続する２つのブーム部材について、外側ブーム部材３０と内側ブーム部材４０として説明する。例えば、中間ブーム２０２が外側ブーム部材３０であり、先端ブーム２０３が内側ブーム部材４０である。

そして、図２に示すように、本実施例の外側ブーム部材３０には、内側ブーム部材４０を摺動可能に支持するためのスライドプレート３２、・・・が取り付けられている。より詳細に言えば、外側ブーム部材３０は、スライドプレート３２、・・・を先端側（前方）の内面に有する。なお、内側ブーム部材４０は、スライドプレート４３、・・・を基端側（後方）の外面に有する。図２におけるブーム２０の先端側の断面であるＡ−Ａ矢視断面を図３に示す。

外側ブーム部材３０の先端部近傍は、図３に示すように、薄い鉄板によって角丸の四角形に構成されるものであり、角丸の四角形断面の本体３１と、内側ブーム部材４０を摺動可能に支持する複数のスライドプレート３２、・・・と、を備えている。なお、外側ブーム部材３０の形状は、四角形、六角形、下側ラウンド形など、どのような形状であっても本発明を適用できる。

スライドプレート３２は、合成樹脂等によって板状に形成されるものであり、外側ブーム部材３０と内側ブーム部材４０との間の摩擦を小さくするために、両者間の所定箇所に配置される。スライドプレート３２は、断面内では、例えば図３に示すように、隅角部の近傍などに配置することができる。他にも、隅角部にＬ字状に形成されたスライドプレートを配置することなども多い。スライドプレート３２は、ブーム２０の長さ方向については、外側ブーム部材３０の先端部の内面に配置される。

内側ブーム部材４０は、図３に示すように、全体として角丸の四角形に構成されるものであり、その外面において、スライドプレート３２に接する位置に設置される耐摩耗性素材としての鉄板４１と、スライドプレート３２に接しない位置に設置されるＦＲＰ素材４２と、によって構成される。ただし、基本的に荷重が作用した状態で接することはないため、上部に配置された２つの鉄板４１、４１はなくてもよい。なお、内側ブーム部材４０の形状は、四角形、六角形、下側ラウンド形など、どのような形状であっても本発明を適用できる。鉄板４１は、ブーム２０の長さ方向については、スライドプレート３２に接する長さの全長にわたって配置される。すなわち、鉄板４１は、内側ブーム部材４０の基端部及び先端部の一部を除いた略全長に配置される。

耐摩耗性素材としては、所定の耐摩耗性能があればどのような素材であってもよいが、例えば、熱処理した炭素鋼、黒鉛を含有する鉄板を含む金属板や、ナイロン、又は高密度ポリエチレンを含む樹脂板などがある。なお、耐摩耗性素材としての鉄板４１の表面には、スライドプレート３２を劣化させにくい性質の潤滑油を塗布することも可能である。

ＦＲＰ素材４２は、いわゆるＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）であり、軽量かつ強度・剛性が高いことが特徴である。ＦＲＰ素材４２の外面には、以下の第１〜第３の態様において説明するように、耐摩耗性素材としての鉄板４１、４１Ａ、又は耐摩耗性塗料４１Ｂが設置されている。

第１の態様として、図４に示すように、耐摩耗性素材としての鉄板４１は、スライドプレート３２に接する位置において、ＦＲＰ素材４２の最外層に埋設されることが好ましい。すなわち、ＦＲＰ素材４２の表面近傍に、ＦＲＰ素材４２の製造工程の途中において鉄板４１を構造的に埋め込むことで、ＦＲＰ素材４２の表面に耐摩耗性の高い層を構築している。

第２の態様として、図５に示すように、耐摩耗性素材としての鉄板４１Ａを、スライドプレート３２に接する位置において、ＦＲＰ素材４２の最外層の表面に接着されることも好ましい。すなわち、ＦＲＰ素材４２の表面に接着剤を塗布し、鉄板４１Ａを貼り付けることで、ＦＲＰ素材４２の表面に耐摩耗性の高い層を構築している。

第３の態様として、図６に示すように、耐摩耗性素材としての耐摩耗性塗料４１Ｂを、スライドプレート３２に接する位置において、ＦＲＰ素材４２の最外層の表面に塗装されることも好ましい。耐摩耗性塗料４１Ｂとしては、例えば、エポキシ系やフッ素系の樹脂塗料などが考えられる。さらに、これらのエポキシ系やフッ素系の樹脂塗料を複数の層に分けて重ねて塗装することも好ましい。

（作用・効果）
次に、本実施例のブーム２０の奏する作用・効果を列挙して説明する。

（１）上述してきたように、本実施例のブーム２０は、外側ブーム部材３０と内側ブーム部材４０とによって入れ子状に構成されるブーム２０であって、外側ブーム部材３０は、内側ブーム部材４０を摺動可能に支持するスライドプレート３２を有し、内側ブーム部材４０は、スライドプレート３２に接する位置に設置される耐摩耗性素材としての鉄板４１と、スライドプレート３２に接しない位置に設置されるＦＲＰ４２素材と、によって構成されている。このような構成であれば、軽量であり、かつ、耐摩耗性に優れたブームを提供することができる。

（２）また、耐摩耗性素材は、スライドプレート３２に接する位置において、ＦＲＰ素材４２の最外層に埋設される鉄板４１であることが好ましい。このような構成であれば、ＦＲＰ素材４２の中に耐摩耗性材料である鉄板４１を強固に固定することができる。

（３）さらに、耐摩耗性素材は、スライドプレート３２に接する位置において、ＦＲＰ素材４２の最外層の表面に接着される鉄板４１Ａであることも好ましい。このような構成であれば、構造の大幅な改良を要することなく、簡易な手法によってＦＲＰ素材４２の中に耐摩耗性材料である鉄板４１Ａを配置できる。

（４）また、耐摩耗性素材は、スライドプレート３２に接する位置において、ＦＲＰ素材４２の最外層の表面に塗装される耐摩耗性塗料４１Ｂであるも好ましい。このような構成であれば、構造の大幅な改良を要することなく、簡易な手法によってＦＲＰ素材４２の中に耐摩耗性材料を配置できる。

本実施例では、内側ブーム部材及び外側ブーム部材の両方にＦＲＰ素材を使用する場合について説明する。なお、実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

（クレーンの全体構成）
クレーンの全体構成は、実施例１と同様であるから説明を省略する。

（ブームの断面の構成）
以下、実施例１と同様に、入れ子状に構成されるブーム２０（２０１〜２０３）の中から任意に選択した連続する２つのブーム部材について、外側ブーム部材５０と内側ブーム部材６０として説明する。例えば、中間ブーム２０２が外側ブーム部材５０であり、先端ブーム２０３が内側ブーム部材６０である。

そして、図７に示すように、本実施例の内側ブーム部材６０には、外側ブーム部材５０に摺動可能に支持されるためのスライドプレート６２、・・・が取り付けられている。より詳細に言えば、内側ブーム部材６０は、スライドプレート６２、・・・を基端側（後方）の外面に有する。なお、外側ブーム部材５０は、スライドプレート５３、・・・を先端側（前方）の内面に有する。図７におけるブーム２０の基端側の断面であるＢ−Ｂ矢視断面を図８に示す。

ここにおいて、外側ブーム部材５０の「先端側」と内側ブーム６０の関係については実施例１と略同様であるから説明を省略し、以下では内側ブーム６０の「基端側」と外側ブーム５０の関係について説明する。

内側ブーム部材６０の基端部近傍は、図８に示すように、薄い鉄板によって角丸の四角形に構成されるものであり、角丸の四角形断面の本体６１（先端部近傍と基端部近傍を除く大部分はＦＲＰ素材６１ａと鉄板６１ｂによって構成されている）と、外側ブーム部材５０に摺動可能に支持されるための複数のスライドプレート６２、・・・と、を備えている。なお、内側ブーム部材６０の形状は、四角形、六角形、下側ラウンド形など、どのような形状であっても本発明を適用できる。

スライドプレート６２は、合成樹脂等によって板状に形成されるものであり、外側ブーム部材５０と内側ブーム部材６０との間の摩擦を小さくするために、両者間の所定箇所に配置される。スライドプレート６２は、断面内では、例えば図８に示すように、隅角部の近傍などに配置することができる。他にも、隅角部にＬ字状に形成されたスライドプレートを配置することなども多い。スライドプレート６２は、ブーム２０の長さ方向については、内側ブーム部材６０の基端部の外面に配置される。

外側ブーム部材５０は、図８に示すように、全体として角丸の四角形に構成されるものであり、その内面において、スライドプレート６２に接する位置に設置される耐摩耗性素材としての鉄板５１と、スライドプレート６２に接しない位置に設置されるＦＲＰ素材５２と、によって構成される。ただし、基本的に荷重が作用した状態で接することはないため、下部に配置された２つの鉄板５１、５１はなくてもよい。なお、外側ブーム部材５０の形状は、四角形、六角形、下側ラウンド形など、どのような形状であっても本発明を適用できる。鉄板５１は、ブーム２０の長さ方向については、スライドプレート６２に接する長さの全長にわたって配置される。すなわち、鉄板５１は、基端部及び先端部の一部を除いた外側ブーム部材５０の略全長に配置される。耐摩耗性素材やＦＲＰ素材５２の詳細については実施例１と略同様であるから説明を省略する。

ＦＲＰ素材５２の内面には、図示しないが、実施例１の第１〜第３の態様において説明したのと同様に、耐摩耗性素材としての鉄板、又は耐摩耗性塗料が設置されている。すなわち、第１の態様として、図４と同様に、耐摩耗性素材としての鉄板（５１）が、スライドプレート６２に接する位置において、ＦＲＰ素材５２の最外層に埋設されることが好ましい。また、第２の態様として、図５と同様に、耐摩耗性素材としての鉄板（５１Ａ）を、スライドプレート６２に接する位置において、ＦＲＰ素材５２の最外層の表面に接着されることも好ましい。さらに、第３の態様として、図６と同様に、耐摩耗性素材としての耐摩耗性塗料（５１Ｂ）を、スライドプレート６２に接する位置において、ＦＲＰ素材５２の最外層の表面に塗装されることも好ましい。

（作用・効果）
次に、本実施例のブーム２０の奏する作用・効果を説明する。

（１）上述してきたように、本実施例のブーム２０は、外側ブーム部材５０と内側ブーム部材６０とによって入れ子状に構成されるブーム２０であって、内側ブーム部材６０には、外側ブーム部材５０に摺動可能に支持されるためのスライドプレート６２が取り付けられ、外側ブーム部材５０は、スライドプレート６２に接する位置に設置される耐摩耗性素材としての鉄板５１と、スライドプレート６２に接しない位置に設置されるＦＲＰ５２素材と、によって構成されている。このような構成であれば、軽量であり、かつ、耐摩耗性に優れたブームを提供することができる。

なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施例１、２を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例１、２に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例１、２ではブーム２０の一部の段にＦＲＰ素材を使用するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、すべてのブーム２０１〜２０３にＦＲＰ素材を使用することももちろんできる。

そして、実施例１、２では特に限定しなかったが、本発明のブーム２０（３０、４０、５０、６０）は、複数段構成のブーム部材（要素）のうちの特定のブーム部材間のみに適用することもできるし、すべてのブーム部材間に適用することもできる。

さらに、ブーム２０の先端に取り付けられるジブにも本発明を適用することができる。例えば、ジブが２段構成の場合には、基端側（外側）ジブ部材と先端側（内側）ジブ部材の両方をＦＲＰ素材とし、先端側ジブ部材のスライドプレートに接する位置に耐摩耗性素材を使用し、接しない位置にＦＲＰ素材を使用するように構成することなどができる。このようにジブをＦＲＰ素材と耐摩耗性素材との複合構成とすることで、軽量化の効果がきわめて大きくなる。

実施例２では、内側ブーム部材６０及び外側ブーム部材５０の両方にＦＲＰ素材を使用するものとして説明したが、外側ブーム部材５０のみにＦＲＰ素材を使用する場合であっても、外側ブーム部材５０は同様の構成となる。

１：ラフテレーンクレーン；
２０：ブーム；
２０１：基端ブーム； ２０２：中間ブーム； ２０３：先端ブーム；
３０：外側ブーム部材；
３１：本体； ３２：スライドプレート；
４０：内側ブーム部材；
４１：鉄板（埋込）； ４１Ａ：鉄板（接着）； ４１Ｂ：耐摩耗性塗料（塗装）；
４２：ＦＲＰ素材； ４３：スライドプレート；
５０：外側ブーム部材；
５１：鉄板（埋込）； ５２：ＦＲＰ素材； ５３：スライドプレート；
６０：内側ブーム部材；
６１：本体； ６２：スライドプレート；

Claims (6)

1. 外側ブーム部材と内側ブーム部材とによって入れ子状に構成されるブームであって、
   前記外側ブーム部材には、前記内側ブーム部材を摺動可能に支持するためのスライドプレートが取り付けられ、
   前記内側ブーム部材は、前記スライドプレートに接する位置に設置される耐摩耗性素材と、前記スライドプレートに接しない位置に設置されるＦＲＰ素材と、によって構成され、
   前記耐摩耗性素材は、前記スライドプレートに接する位置において、前記ＦＲＰ素材の最外層に埋設される鉄板である、ブーム。
2. 外側ブーム部材と内側ブーム部材とによって入れ子状に構成されるブームであって、
   前記内側ブーム部材には、前記外側ブーム部材に摺動可能に支持されるためのスライドプレートが取り付けられ、
   前記外側ブーム部材は、前記スライドプレートに接する位置に設置される耐摩耗性素材と、前記スライドプレートに接しない位置に設置されるＦＲＰ素材と、によって構成され、
   前記耐摩耗性素材は、前記スライドプレートに接する位置において、前記ＦＲＰ素材の最外層に埋設される鉄板である、ブーム。
3. 外側ブーム部材と内側ブーム部材とによって入れ子状に構成されるブームであって、
   前記外側ブーム部材には、前記内側ブーム部材を摺動可能に支持するためのスライドプレートが取り付けられ、
   前記内側ブーム部材は、前記スライドプレートに接する位置に設置される耐摩耗性素材と、前記スライドプレートに接しない位置に設置されるＦＲＰ素材と、によって構成され、
   前記耐摩耗性素材は、前記スライドプレートに接する位置において、前記ＦＲＰ素材の最外層の表面に接着される鉄板である、ブーム。
4. 外側ブーム部材と内側ブーム部材とによって入れ子状に構成されるブームであって、
   前記内側ブーム部材には、前記外側ブーム部材に摺動可能に支持されるためのスライドプレートが取り付けられ、
   前記外側ブーム部材は、前記スライドプレートに接する位置に設置される耐摩耗性素材と、前記スライドプレートに接しない位置に設置されるＦＲＰ素材と、によって構成され、
   前記耐摩耗性素材は、前記スライドプレートに接する位置において、前記ＦＲＰ素材の最外層の表面に接着される鉄板である、ブーム。
5. 外側ブーム部材と内側ブーム部材とによって入れ子状に構成されるブームであって、
   前記外側ブーム部材には、前記内側ブーム部材を摺動可能に支持するためのスライドプレートが取り付けられ、
   前記内側ブーム部材は、前記スライドプレートに接する位置に設置される耐摩耗性素材と、前記スライドプレートに接しない位置に設置されるＦＲＰ素材と、によって構成され、
   前記耐摩耗性素材は、前記スライドプレートに接する位置において、前記ＦＲＰ素材の最外層の表面に塗装される耐摩耗性塗料である、ブーム。
6. 外側ブーム部材と内側ブーム部材とによって入れ子状に構成されるブームであって、
   前記内側ブーム部材には、前記外側ブーム部材に摺動可能に支持されるためのスライドプレートが取り付けられ、
   前記外側ブーム部材は、前記スライドプレートに接する位置に設置される耐摩耗性素材と、前記スライドプレートに接しない位置に設置されるＦＲＰ素材と、によって構成され、
   前記耐摩耗性素材は、前記スライドプレートに接する位置において、前記ＦＲＰ素材の最外層の表面に塗装される耐摩耗性塗料である、ブーム。

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