| 【発明の名称】 |
流体用配管の支持装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】竹田 栄
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| 【要約】 |
【課題】油圧配管の振動モードに応じて、油圧配管のクランプ位置を振動の腹の位置から節の位置に容易に変更することを可能とする油圧配管の支持装置を提供する。
【解決手段】ブーム１の所定の位置にあらかじめ複数の取り付け座２を設けそのうちの１つを選択し、防振ゴム３、締め付け具５およびボルト６を用いて油圧配管４ａ,４ｂをクランプする。取り付け座２は、油圧配管単体のモーダル解析により振動の節の位置にあるものを選択する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 構造体に設置される流体用配管の支持装置において、流体圧脈動によって励振される流体用配管の振動モードの節の位置で、その流体用配管を前記構造体にクランプすることを特徴とする流体用配管の支持装置。
【請求項２】 構造体に３点クランプによって配置される流体用配管の支持装置において、両端のクランプ位置の間に複数の中間点クランプ位置を設定し、振動モードの節に最も近い中間点クランプ位置で流体用配管をクランプすることを特徴とする流体用配管の支持装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械のブームなどに固定される流体用配管の支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７に油圧ショベルの外観図を示す。このような油圧ショベルにおいては、油圧シリンダＣ１,Ｃ２,Ｃ３の伸縮によってブームＢＭ,アームＡＭ,バケットＢＫを駆動するが、油圧シリンダＣ２,Ｃ３に油圧を供給する油圧配管は、図８に示すようにブームＢＭの背の数カ所の位置（ａ,ｂ,ｃ）でブームＢＭにクランプされている。この油圧配管は、ポンプの脈動が起振源となって次式で示される周波数ｆで振動する。
ｆ ＝ （Ｎ／６０）×ｎ （Ｈｚ）
ただし、Ｎ：エンジン回転数ｎ：油圧ポンプのピストン数したがって、油圧配管とブームとは、油圧配管の振動を減衰し、ブームへの励振源を低減する目的で防振ゴムを介してクランプされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クランプの締め付け力は一般に高いため、防振ゴムを介して配管をクランプしたとしても十分な減衰作用を得ることができず、防振対策は不十分のままである。また、油圧配管のクランプ位置に関しては、通常、振動低減のための特別の配慮はされておらず、まして油圧配管の振動モードは一切考慮されていない。
【０００４】油圧配管のクランプ位置での振動特性は周波数ｆに応じて変化し、その振動が励振源となってブームは振動する。したがって、油圧配管がその固有振動数ｆ1に等しい周波数で振動している場合、クランプ位置が油圧配管の振動モードの腹の位置すなわちクランプの振幅が大きくなる位置にあるとブームへの励振源は最大となり、さらにその周波数ｆ1がブームの固有振動数に等しければブームは大きく共振し、その結果、共鳴音を発する等の問題が生じる。試験結果および解析結果に基づき以下にこの現象を説明する。
【０００５】図９は、油圧配管を正規の支持方法でブームに取り付け、通常の油圧リリーフ条件で油圧ポンプに負荷をかけて、その際の油圧脈動によって生じる油圧配管のクランプｂ（図８）における振動データを実測した結果であり、横軸に周波数,縦軸に振幅を示している。図９において、周波数ｆ1で振幅が極大となっており、この周波数ｆ1は油圧配管の固有振動数に相当する。図１０は、実験モーダル解析により得られた周波数ｆ1に相当する油圧配管単体の振動モードであり、横軸に油圧配管の振動モード測定位置,縦軸に振幅を示している。図１１は、図８のａ,ｂ,ｃで油圧配管をクランプした際の周波数ｆ1における油圧配管の振動モードを示すＦＥＭ解析結果であり、横軸に油圧配管の振動モード計算位置,縦軸に振幅を示している。図１１において、クランプｂの振幅はクランプａ,ｃの振幅に比べ格段に大きく、クランプｂの位置はまさに油圧配管の振動の腹の位置である。
【０００６】図１２は、図９と同様の条件により油圧配管に振動が生じたときに図１３に示すブームＢＭの腹のｄ部で実測した振動データであり、横軸に周波数,縦軸に振幅を示している。図１２において、周波数ｆ1で振幅が極大となっており、この周波数ｆ1はブームの固有振動数に相当し、油圧配管の固有振動数と一致している。図１４は、周波数ｆ1における計測部ｄ周辺の振幅分布を示している。図１４に示すように、周波数ｆ1においてブームＢＭの腹のｄ部は大きく振動している。
【０００７】以上より、油圧配管が特定周波数ｆの腹の位置でクランプされていると、ブームは油圧配管から大きな励振源を受けることとなり、ブームの振動は大きくなる。とくに、油圧配管とブームとの固有振動数である周波数ｆ1で振動している場合には、油圧配管とブームとは共振し、油圧配管の振動モードにおける腹の位置ｂで油圧配管がクランプされていると振動の共振エネルギは過大となり、その結果、ブームは共鳴し騒音の原因となってしまう。
【０００８】本発明の目的は、流体用配管を有する構造物の固有振動数下における励振源を低減し、その構造物の共鳴による騒音を防止する流体用配管の支持装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１） 一実施の形態を示す図１,２を参照して説明すると、請求項１の発明は、構造体１に設置される流体用配管の支持装置に適用され、流体圧脈動によって励振される流体用配管４Ａ,４Ｂの振動モードの節の位置で、その流体用配管４Ａ,４Ｂを構造体１にクランプすることにより上記目的を達成する。
（２） 請求項２の発明は、構造体１に３点クランプによって配置される流体用配管４Ａ,４Ｂの支持装置に適用され、両端のクランプ位置Ｌ1,Ｌ6の間に複数の中間点クランプ位置Ｌ2〜Ｌ5を設定し、振動モードの節に最も近い中間点クランプ位置Ｌ4で流体用配管４Ａ,４Ｂをクランプすることにより上記目的を達成する。
【００１０】なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
−第１の実施の形態−図１は、ブーム上に配列されたクランプの配置図であり、クランプａ,ｂ′,ｃはそれぞれ図８のクランプａ,ｂ′,ｃに対応している。図２は、図１のクランプａ,ｂ′,ｃのクランプの断面図である。図２において、ブーム１の上面に取り付け座２が固定されている。取り付け座２は、図１に示すようにブーム上のＬ1〜Ｌ6の位置に複数設けられ、その両端Ｌ1,Ｌ6の位置にクランプａ,ｃが設置されている。クランプｂ′の位置は、Ｌ2〜Ｌ5の中から後述する方法によって決定される。
【００１２】取り付け座２にはそれぞれ凹部２１およびネジ孔２２が設けられ、凹部２１の上に防振ゴム３が設置されている。防振ゴム３の上部には切り欠き部３１が設けられ、切り欠き部３１の上に２本の油圧配管４Ａ,４Ｂが設置されている。油圧配管４Ａ,４Ｂの上には切り欠き部５１を有する締め付け具５が設置され、締め付け具５には貫通孔５２が開口されている。ボルト６は、貫通孔５２を貫通して取り付け座２のネジ孔２２に螺合し、油圧配管４Ａ,４Ｂをクランプしている。このように第１の実施の形態によると、Ｌ1〜Ｌ6の位置に取り付け座２を複数設け、その中のＬ2〜Ｌ5の位置からクランプｂ′の位置を選択することができる。クランプｂ′の位置は以下の手順で決定される。
【００１３】初めに、特定周波数ｆにおける油圧配管単体の振動モードを把握する。特定周波数ｆとしては、振動がとくに問題となる油圧配管４ａ,４ｂの固有振動数ｆ1に相当する周波数とする。図１０は、前述したように実験モーダル解析によって求めた油圧配管単体の振動モードである。実験モーダル解析は、両端フリーの状態で支持された油圧配管に所定圧の作動油を充填し、ハンマリング法を用いて行うものとする。図１０に示す実験結果に基づいて、Ｌ2〜Ｌ5の位置に対応する振幅の中から振幅が最も小さくなる位置を特定する。そして、その位置Ｌ4に油圧配管のクランプｂ′を設定する。
【００１４】図３は、クランプｂ′を図１のＬ4位置に設定したときの油圧配管の振動モードを示すＦＥＭ解析結果であり、横軸にクランプ位置,縦軸に振幅を示している。図１１に示したクランプｂの振幅と比較すると、クランプｂ′の振幅は半分以下に低下している。図４は、クランプａ,ｂ′,ｃでクランプしたときのブームＢＭの腹のｄ部近傍の実測振動データであり、ブーム腹の面の振幅を示している。図４に示すように、ブームｄ部の振動は、図１４に示したクランプａ,ｂ,ｃでクランプしたときのブームｄ部の振動データと比較すると大きく低下している。これはブームの励振源であるクランプｂ′の振幅がクランプｂの振幅に比べて大きく低下していることに起因している。
【００１５】このように第１の実施の形態によると、油圧配管の中間クランプｂ′の位置を、あらかじめ設けられた複数のブーム取り付け座２の中から選択するものとし、その際、油圧配管の振動モードの節の位置にクランプするので、ブームへの励振源を低減することができる。その結果、ブームの振動を低減することができ、油圧配管とブームの共鳴による騒音を防止することができる。
【００１６】−第２の実施の形態−図５は、第２の実施の形態に係わるブーム上に配置されたクランプの配置図であり、クランプａ,ｂ″,ｃはそれぞれ図８のクランプａ,ｂ″,ｃに対応している。図６は、図５のｂ″位置におけるクランプの断面図である。なお、第１の実施の形態の図１,２と同一の箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。図５,６において、取り付け座２００には長さＬＡのスロット孔２０１が開口されている。また、防振ゴム３および締め付け具５０の中央には円孔３２および円孔５３が開口されている。ボルト７の頭部はスロット孔２０１の拡幅部２０１ａに収容され、その首下部分がスロット孔２０１,円孔３２,円孔５３を貫通してナット８で締結され、油圧配管４Ａ,４Ｂをクランプしている。ボルト７の頭部をスロット孔２０１内で摺動することにより、クランプｂ″の位置を長さＬＡの範囲で自在に変えることができる。
【００１７】クランプｂ″の位置の設定は、第１の実施の形態で述べたのと同一の手順で行われ、その位置は油圧配管単体の振動モードの振幅が最小となる位置に決定される。
【００１８】このように第２の実施の形態によると、取り付け座２００にスロット孔２０１を設けたので、そのスロット孔の長さＬＡの範囲内であればクランプｂ″の位置を任意に設定することができる。これによってクランプｂ″の位置を任意に調整することが可能となり、油圧配管単体の振動モードの振幅がまさに最小となる位置にピンポイントにクランプすることができるので、ブームの振動レベルを最小にすることができる。
【００１９】なお、以上の実施の形態における配管支持装置は、油圧ショベルのブームの油圧配管について適用したが、これに限らず流体用配管の支持装置をもつ別の構造体にも同様に適用することができ、また油圧配管以外の例えば空圧配管についても同様に適用することができる。また、クランプ数は３箇所、配管本数は２本としたがこれに限定されるものではない。
【００２０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１の発明によれば、油圧配管の振動モードの節の位置でクランプするようにしたのでブームなどの構造体への励振源を低減することとなり、その結果、構造体それ自体の振動を低減することができ、油圧配管と構造体の共鳴による騒音を防止することができる。また、請求項２の発明によれば、３点クランプによって配置される油圧配管の支持装置において、複数の取り付け座またはスロット孔を設けたので、中間クランプの位置を油圧配管の振動モードの腹の位置に容易に変更することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５５２２
【氏名又は名称】日立建機株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月３０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 冬紀
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３９４０ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１７４３１１ |
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