JP2001200550A - 可変四節リンクによるブーム支持機構を備えた作業機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 四節リンク機構を利用して作業機高さを高め
ることなく合理的に揚重作業が実施できる可変四節リン
クによるブーム支持機構を備えた作業機を提供する。 【解決手段】 車輌の上部旋回体３上に基端を取付ピン
４，７で支持される所要長さの第１リンク５および第３
リンク（ブームシリンダ６）と、これら第１リンク５お
よび第３リンク（ブームシリンダ６）の先端によって連
結ピン４ａ，９で連結されて支持される伸縮ブーム１１
と、前記第３リンクのブーム連結ピン９に一端を連結さ
れるとともに他端を前記第１リンク５の基部にピン９′
で連結されるリンクシリンダ８とを備えて構成され、伸
縮ブーム１１の先端に揚重作業装置２０が付設されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低姿勢で作業を行
わせることができるブームを備え、かつそのブームの姿
勢を変えて作業時あるいは輸送時に対応できるようにさ
れた可変四節リンクによるブーム支持機構を備えた揚重
作業機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、建設作業現場で掘削土の搬出作業
などを行う作業機において、その作業現場の状況によっ
て作業機高さに制限を受けるような場合が多くなってい
る。例えば、ビル建設工事において逆打ち工法と呼ばれ
る地上部から上方に構築すると同時に、地下方向にも掘
下げて地下部の構築を行うような作業が行われている。

【０００３】このような逆打ち工法での掘削現場で掘削
される土砂を搬出するには、例えば地下での随道掘削工
事のように掘削搬出個所を特定して、その位置に地中か
ら掘削された土砂を定置式の土砂搬出装置で地上まで運
び上げた後ダンプトラックに移して搬出するような手法
が行えない。そのために、地下掘削された土砂は短期の
内に搬出個所を変えて地上部に運び出してダンプトラッ
クによって処理場に運ばれることになっている。

【０００４】このようなことから、掘削された土砂は、
建築作業が進行している構築物の内部において地下から
地上部に運び上げると同時に、ダンプトラックに移して
搬出させる必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような高さの制約
を受ける工事現場において掘削土の搬出作業を行うに
は、移動が容易でしかも土砂などの揚重ができる作業機
が要求されている。しかしながら、構築されつつある構
築物の内部で揚重作業を行うには、その作業機に高さ制
限が生じ、一般に使用されるようなクローラクレーンの
ような機械ではジブが高さ制限を遥かに越えて使用でき
ないという問題がある。

【０００６】このようなことから、設置スペースのある
工事現場ではベルトコンベアを多段に配置して、地下の
掘削個所からコンベアで地上部に土砂を運び出すという
ような大掛かりな工法に依存せざるを得ないのが現状で
ある。このほかは、クレーンを持ち込んでその搬出個所
のみ地上に構築される建物の構築部を組立てずに残して
作業を進め、土砂搬出作業が終わった後で、組立てられ
なかった部分を仕上げるというような手段を講じてい
る。このような、いわゆるダメが残ると作業効率が悪く
全体の工期が遅れるという問題がある。

【０００７】このほかに、市街地で工事現場の周囲や上
部に空中線その他の障害物がある場合、作業機の動作に
高さ制限を受けることがしばしば見受けられる。このよ
うな高さの制約を受ける工事現場での揚重作業に際して
も、当然背を高くして作業する形式の作業機は使用でき
ない。したがって、このような工事現場では、その状況
に合わせるべく、やむを得ず手数の掛かる手段で対応し
ており、当然工費がかさむという問題点がある。

【０００８】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、四節リンク機構を利用して作業機
高さを高めることなく合理的に揚重作業が実施できる可
変四節リンクによるブーム支持機構を備えた作業機を提
供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述さ
れた目的を達成するために、本発明による可変四節リン
クによるブーム支持機構を備えた作業機は、作業機支持
構造体に基端をピン支持される所要長さの第１リンクお
よび第３リンクと、これら第１リンクおよび第３リンク
の先端によってピン連結されて支持されるブームと、前
記ブームに一端を連結されるとともに他端を前記第１リ
ンクまたは第３リンクの基部にピン連結されるリンクシ
リンダとを備えて、前記第３リンクまたは第１リンクを
ブーム起伏シリンダで構成され、ブームの先端に作業用
機器が付設されていることを特徴とするものである。

【００１０】このように構成される本発明においては、
作業機支持構造体として例えば履帯走行式車輌の上部旋
回体上に搭載して使用され、ブーム先端に付設される作
業用機器を操作するのに、第１リンクと第３リンクを一
定に保ったままでリンクシリンダを伸縮作動させると、
四節リンクを構成する第１，第３リンクと第２リンクの
役目をするブームがそれぞれの位置関係を保持したまま
でブームとの取付点の周りを回動変位して、ブームを水
平に保って進退させることができる。また、ブームシリ
ンダ（第１または第３リンク）を伸縮操作することによ
り、ブームを起伏させて作業をすることができる。

【００１１】本発明によれば、ブームの支持機構に四節
リンク機構を採用することで、高さ制限を受ける工事現
場などで、作業機姿勢の制約を受けることなく揚重作業
が行えるという効果がある。また、ブームを後退動作さ
せたとき、その後端部が大きく移動しないようにできる
ので、例えば小旋回型のベースマシーン（履帯走行式車
輌）に搭載して旋回半径からの飛び出しをなくし、狭隘
な作業現場で有効に作業できるという利点がある。ま
た、ブームシリンダを作動させてブームを低い姿勢にす
ることによって分解することなく、作業車輌の輸送時に
おける寸法制限内に収めて輸送できるという効果があ
る。

【００１２】前記ブームを支持する第１リンクと第３リ
ンクとは、作業機支持構造体に取り付くそれらリンクの
基端間距離Ｌ_１とブームに連結される先端間距離Ｌ_２と
がほぼ等間隔にされるのがよい。こうすると、四節平行
リンクが形成されて、リンクシリンダの作動によってブ
ームを水平に保って移動できるので、揚重搬送物を荷振
れさせずに安定状態で移動させることができるという効
果がある。

【００１３】また、前記ブームはスライド伸縮構造にさ
れるのがよい。こうすると、ベースブーム内に伸縮駆動
機を設置して、この伸縮駆動機により先端ブームをベー
スブームからスライドさせて伸縮させるようにすること
で、その先端ブームの先端部に付される作業装置を大き
く移動させることができ、ブームを支持する四節リンク
機構の作動と相俟って、低い姿勢で広い範囲に移動させ
て作業することができる。

【００１４】前記ブームの先端部には、アームを基端部
で上下動可能に軸着され、そのアームに作業用機器がブ
ーム先端部に付設されるチルトシリンダによって上下動
可能に付設されるのがよい。このようにされると、その
アームに作業機器を取付けて揚重作業などが行えるよう
にして、作業機の輸送時などにアームを折畳むようにす
ることで大きく分解することなく姿勢を低く収めること
ができるという利点がある。

【００１５】前記第３リンクのブーム起伏シリンダの縮
み側ストロークエンド時のリンク長さが第１リンク長さ
とほぼ同一であるのが好ましい。こうすると、第３リン
ク長さを容易に第１リンク長さとほぼ同一とすることが
できるので、容易に平行四節リンクになり、ベースブー
ムの姿勢をいつも同一に保つことができる。この状態で
ベースブームをグランドラインに水平になるようにして
おけば、先端作業機は常時水平であり、いろいろな作業
に非常に好都合である。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明による可変四節リン
クによるブーム支持機構を備えた作業機の具体的な実施
の形態につき、図面を参照しつつ説明する。

【００１７】図１に本発明の可変四節リンクによるブー
ム支持機構を備えた揚重作業機の一実施例正面図が示さ
れている。

【００１８】この実施例の揚重作業機１は、履帯走行式
の車輌２における上部旋回体３に設置されたものであ
り、その上部旋回体３上に基端を取付ピン４で支持され
る所要長さの第１リンク５と、この第１リンク５から所
要距離Ｌ_１離れて前側位置で基端を取付ピン７で支持さ
れるブームシリンダ６と、前記第１リンク５の基部５ａ
前面に基端をピン９′で連結されて先端を前記ブームシ
リンダ６の先端部と同一軸線上で連結ピン９で連結され
るリンクシリンダ８によってブーム支持機構１０が構成
され、このブーム支持機構１０によって所要長さの伸縮
ブーム１１を支持し、その伸縮ブーム１１の先端に揚重
作業装置２０が付されてなるものである。なお、図中符
号３Ａは運転室である。

【００１９】前記伸縮ブーム１１は、所要長さのベース
ブーム１２とその内部にスライド可能に嵌合挿入される
先端ブーム１３とで構成され、ベースブーム１２の基部
下側に下向き突設のブラケット１３ａで、前記ブーム支
持機構１０のブームシリンダ６とリンクシリンダ８の先
端を連結ピン９および第１リンク５の上端を連結ピン４
ａによって連結支持されている。

【００２０】前記ブーム支持機構１０におけるブームシ
リンダ６の先端の連結ピン９と前記第１リンク５先端の
連結ピン４ａ間の距離Ｌ_２は、前記上部旋回体３上にお
けるブームシリンダ６の取付ピン７と第１リンク５の取
付ピン４との距離Ｌ_１と等しくなるようにしてあるのが
好ましい。こうして、ブームシリンダ６のロッド６ａの
突き出しによるそのブームシリンダ６の長さが第１リン
ク５と同じになるようにすることで、これら第１リンク
５と第３リンクであるブームシリンダ６の軸心線を平行
にして四節平行リンクを構成することになる。なお、こ
の状態となるように、リンクシリンダ８のロッド８ａを
伸長させて連結される。

【００２１】伸縮ブーム１１には、ベースブーム１２内
部に直動の駆動機としてブーム伸縮シリンダ１４が組込
まれ、そのブーム伸縮シリンダ１４のロッド（図示省
略）先端を先端ブーム１３の後端部に接続してスライド
伸縮するようになされている。

【００２２】このようにされた伸縮ブーム１１の先端部
には、内部にチルトシリンダ１５が付設され、基端を先
端ブーム１３の先端に軸支１６ａされる所要長さのアー
ム１６を前記チルトシリンダ１５のロッド１５ａ端と連
結されて、常時はアーム１６が水平状態に保たれるよう
にされている。このようにされるアーム１６には、その
下側に揚重作業装置２０が付設されている。なお、この
実施例において使用される前記揚重作業装置２０は、縦
軸で回転する巻胴を備えた昇降装置２１により操作され
る吊下げ索２２と開閉索２３によって昇降自在にされた
クラムシェルバケット２５を備えるものである。

【００２３】このように構成される本実施例の揚重作業
機１は、履帯走行式の車輌２を駆動して工事現場におけ
る所要位置に移動して作業を行うことができる。

【００２４】図２に、ブーム支持機構による伸縮ブーム
の動作態様説明図が示されている。伸縮アーム１１は、
ブーム支持機構１０のリンクシリンダ８を作動して、図
１の状態から、例えば、そのロッド８ａを引き込むと、
連結ピン９の位置が図上右方向に引き寄せられるように
作動して、長さに変化のない第１リンク５およびブーム
シリンダ６（第３リンク）がそれぞれの基部における取
付ピン４，７の周りに回動して平行運動により図２にお
ける右方向に移動される。そして、リンクシリンダ８の
ロッド８ａが最大量後退すると、図２に実線ａで表わさ
れるように、移動して伸縮ブーム１１を後退させる。こ
の間伸縮ブーム１１は水平状態を保って移動する。予
め、ブーム支持機構１０を構成する各部材の寸法を適正
に設定しておけば、図２によって示されるように、伸縮
ブーム１１が最も後退した状態で、その後端が搭載され
る上部旋回体３の後端より突出すことなく停止できる。
そして、この状態で水平に保たれた伸縮ブーム１１は最
も高い位置となる。

【００２５】また、前記リンクシリンダ８のロッド８ａ
を突出すように操作すれば、前記動作と逆に作動して図
上左方向に移動変位され、そのロッド８ａを最大ストロ
ーク前進させると図上二点鎖線ｂで示されるように伸縮
ブーム１１を前方に移動させることができる。この際
に、ブーム支持機構１０の第１リンク５と第３リンク
（ブームシリンダ６）は、長さに変わりがないので平行
運動により伸縮ブーム１１を正常位置（図１で示され
る）よりやや低い状態で水平に保って前進変位する。

【００２６】また、ブーム支持機構１０におけるリンク
シリンダ８を定常状態（図１で示される状態）に保って
第３リンクであるブームシリンダ６を作動させて、その
ロッド６ａを前進させると、第１リンク５とリンクシリ
ンダ８はそれぞれの伸縮ブーム１１との位置関係を保持
したままで第１リンク５の取付ピン４の周りに図上時計
方向に回動し、二点鎖線ｃで表わされるように変位して
伸縮ブーム１１先端部が持上げられる。

【００２７】また、ブーム支持機構１０におけるブーム
シリンダ６のロッド６ａを後退させると、前記同様に第
１リンク５とリンクシリンダ８はそれぞれの伸縮ブーム
１１との位置関係を保持したままであるから、ロッド６
ａの後退に伴ない第１リンク５の取付ピン４の周り反時
計方向に回動され、最大限ロッド６ａが後退すると、図
上二点鎖線ｄで表わされるように伏せる状態になる。

【００２８】さらに、伸縮ブーム１１は、伸縮構造にな
っているので、ブーム伸縮シリンダ１４を作動させて前
記ブーム支持機構１０における動作に加えて先端ブーム
１３を伸長させれば、伸縮ブーム１１を正常姿勢（図１
で示す）から最大仰角位置まで起こして作業を行うよう
にすれば、伸縮ブーム１１の先端にアームによって支持
される揚重作業装置２０を上限位置まで引き上げた状態
で、図上斜線Ａによって囲まれる範囲で揚重物の取扱い
ができることになる。また、伸縮ブーム１１を伏せる方
向に操作すれば、図上斜線Ｂによって囲まれる範囲で揚
重作業を行うことができる。

【００２９】したがって、例えば、地下工事における掘
削土などを搬出する現場において、図２で示されるよう
に、本実施例の揚重作業機１を用いて掘削土の排出作業
を行うには、開口部Ｃ近くに車輌２を停止させて、伸縮
ブーム１１をブーム支持機構１０におけるリンクシリン
ダ８を作動させて定常位置から後退位置（ａで示す）に
水平状態を保ったままで移動させ、揚重作業装置２０が
開口部Ｃ上に位置させて後、昇降装置２１を作動させて
クラムシェルバケット２５を開口部Ｃ内に吊降ろし、掘
削土をつかんで引き上げて、そのまま水平状態を保った
ままブーム支持機構１０のリンクシリンダ８のロッド８
ａを突出すように作動させると、前述のように第１リン
ク５および第３リンク（ブームシリンダ６）が開口部側
に回動変位して伸縮ブーム１１を前方に移動させ、先端
部に吊り下げられている揚重作業装置２０のクラムシェ
ルバケット２５を待機しているダンプトラック３０の荷
台上に移動させることができる。

【００３０】そこで、前記ブーム支持機構１０による伸
縮ブーム１１の前進を制御することにより、図２におけ
る移動範囲Ａの適宜位置でクラムシェルバケット２５を
開いて掴み上げた土砂を荷台上に排出して積み込む。以
後伸縮ブーム１１を後退させて開口部Ｃの上部位置にク
ラムシェルバケット２５を移動させ、開口部Ｃ内に吊降
ろして掘削土を掴み、上部まで引き上げると前記動作を
行ってダンプトラック３０の荷台上へ移動させて掴み上
げた土砂を排出する、という操作を繰り返し掘削土をダ
ンプトラックへ積み込む作業を行うことができる。この
際、ブーム伸縮シリンダ１４を作動させることにより、
先端ブーム１３を伸長させて揚重作業装置２０のクラム
シェルバケット２５を遠位置まで移動させて荷台に土砂
を積み込むことができる。なお、伸縮ブーム１１を水平
動作させるだけでは積み込みがうまくできない場合に
は、ブームシリンダ６を作動させることにより、前述の
ようにブーム先端を持上げることができるのでクラムシ
ェルバケット２５を水平移動位置よりも高くすることが
できる。この際、必要に応じて伸縮ブーム１１先端のチ
ルトシリンダ１５を操作してアーム１６を少し下げるよ
うにすることで、揚重作業装置２０の支持部を水平に保
つことができる。

【００３１】このようにして、本実施例の揚重作業機１
は、一般のブームを備えた作業機のように、目的の作業
を行うに際してブーム先端部に取付く揚重作業装置を高
く持上げることなく作業ができるので、高さ制約を受け
るような工事現場において使用するのにふさわしいもの
であるといえる。したがって、例えば前述の逆打ち工法
による建設作業現場や市街地における上部に障害物があ
って作業高さが制限される工事現場、あるいは橋梁の下
での作業など高さ制約を受ける場合に有効に機能する作
業機であるといえる。

【００３２】また、この揚重作業機１は、輸送時に輸送
高さ制限を受けることになるが、前述のようにブーム支
持機構１０におけるブームシリンダ６を作動させて伸縮
ブーム１１を伏せることができるので、輸送時には、揚
重作業装置２０を最上位に引き上げた状態で、第１リン
ク５とリンクシリンダ８を定常に保ってブームシリンダ
６を作動させ、そのロッド６ａを引き込んで伸縮ブーム
１１を伏せ、揚重作業装置２０のクラムシェルバケット
２５の下端が接地する位置で、一旦伸縮ブーム１１の伏
せ動作を止め、チルトシリンダ１５のロッド１５ａ端と
アーム１６との連結ピン１５ｂを抜いてアーム１６をフ
リーにし、その後に伸縮ブーム１１をさらに伏せるよう
にすることで、図３（ａ）で示されるように、揚重作業
機１の高さを低くできる。

【００３３】こうして姿勢を低くした後は、アーム１６
とそれに付設される揚重作業装置２０をブーム先端から
取外し、車輌２上の上部旋回体３に支持されるブーム支
持機構１０ならびに伸縮ブーム１１を分解することな
く、図３（ｂ）に示されるように、低床トレーラ３１に
搭載して輸送することができる。このように低床トレー
ラ３１に搭載された揚重作業機１の運転室３Ａ頂部まで
の高さｈが道路交通法規によって決められた制限高さ以
内に収めることが可能になる。したがって、ブーム先端
に取付けられる揚重作業装置２０のみを分離して運搬で
きることになり、取扱いが便利であるという利点があ
る。なお、分離された揚重作業装置２０は、別途トラッ
ク（図示せず）に搭載して運搬され、次の作業現場で組
立てて使用される。

【００３４】なお、本実施例の揚重作業機１におけるブ
ーム先端部に取り付ける揚重用の機器としては、前記の
昇降装置２１を備える揚重作業装置２０に限定されるも
のではなく、このほかに、図示省略するがフォークを取
り付けてチルトシリンダ１５によって操作できるように
すること、あるいは開閉動作ができる抱え部材を一対備
える掴み装置を取り付けてポールや木材などを掴んで搬
送するような機器を使用することが可能である。

【００３５】また、図４に揚重作業機の他の実施例図が
示される。この実施例の揚重作業機１Ａは、伸縮ブーム
１１の先端に滑車２６が取付けられて上部旋回体３上に
別途搭載の巻上げ機２７によって駆動される吊上げ索２
８を、一端をその伸縮ブーム１１の先端部に取付けられ
て滑車２６を巡らせてフックブロック２９を吊下げ、こ
のフックブロック２９によって所要の資材などを揚降さ
せるようにするクレーン構造にされたものである。な
お、主要部を前記実施例と同様に構成されていているの
で、それら前記実施例と同一もしくは同様の構造につい
ては同一の符号を付して説明を省略している。

【００３６】このようにされたクレーン構造の揚重作業
機１Ａにおいても、前記実施例と同様に姿勢を低くして
広範囲での揚重作業を行うことができるので、高さの制
約がある作業現場で有効に作業を行わせることができ
る。

【００３７】上述の実施例によれば、作業機を搭載する
車輌として履帯走行式の車輌によるものについて説明し
たが、車輪を備える車輌であってもよい。また、必要に
応じて定置されたベース上で旋回台に搭載するようにし
てもよい。また、ブームの起伏操作をするブームシリン
ダを第３リンクに適用した実施例で説明したが、第１リ
ンクをブームシリンダに置きかえるようにしても同様の
効果が得られる。さらに、ブームについては、伸縮式の
みならず単一のブームであってもよい。また、ブーム支
持機構について、必要に応じて第１リンクと第３リンク
の取付ピンの間隔と連結ピンの間隔を異なるように構成
することもできる。

【００３８】上記実施例における車輌の上部旋回体３は
本発明の作業機支持構造体に、ブームシリンダ６はブー
ム起伏シリンダに、揚重作業装置２０は揚重作業用機器
に、それぞれ対応する。

【００３９】上述の可変四節リンクによるブーム支持機
構を備えた作業機としては、揚重作業のみならず他の建
設作業機にも採用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の可変四節リンクによるブーム
支持機構を備えた揚重作業機の一実施例正面図である。

【図２】図２は、ブーム支持機構による伸縮ブームの動
作態様説明図である。

【図３】図３は、本実施例の揚重作業機を輸送する時の
態様を表わす図で、姿勢を低く収める操作時を示す図
（ａ）、およびトレーラに搭載された態様を示す図
（ｂ）である。

【図４】図４は、揚重作業機の他の実施例図である。

【符号の説明】

１ 揚重作業機 ２ 履帯走行式の車輌 ３ 上部旋回体 ４，７ 取付ピン ４ａ，９ 連結ピン ５ 第１リンク ６ ブームシリンダ（第３リンク） ６ａ ブームシリンダのロッド ８ リンクシリンダ ８ａ リンクシリンダのロッド １０ ブーム支持機構 １１ 伸縮ブーム １２ ベースブーム １３ 先端ブーム １４ ブーム伸縮シリンダ １５ チルトシリンダ １６ アーム ２０ 揚重作業装置 ２１ 昇降装置 ２５ クラムシェルバケット ２６ 滑車 ２７ 巻上げ機 ２８ 吊上げ索 ２９ フックブロック ３０ ダンプトラック ３１ 低床トレーラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F205 AA07 AC02 BA06 CA03 CA10 CB02 KA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業機支持構造体に基端をピン支持され
   る所要長さの第１リンクおよび第３リンクと、これら第
   １リンクおよび第３リンクの先端によってピン連結され
   て支持されるブームと、前記ブームに一端を連結される
   とともに、他端を前記第１リンクまたは第３リンクの基
   部にピン連結されるリンクシリンダとを備えて、前記第
   ３リンクまたは第１リンクをブーム起伏シリンダで構成
   され、ブームの先端に作業用機器が付設されていること
   を特徴とする可変四節リンクによるブーム支持機構を備
   えた作業機。
2. 【請求項２】 前記ブームを支持する第１リンクと第３
   リンクとは、作業機支持構造体に取り付くそれらリンク
   の基端間距離Ｌ_１とブームに連結される先端間距離Ｌ_２
   とがほぼ等間隔にされる請求項１に記載の可変四節リン
   クによるブーム支持機構を備えた作業機。
3. 【請求項３】 前記ブームはスライド伸縮構造にされる
   請求項１に記載の可変四節リンクによるブーム支持機構
   を備えた作業機。
4. 【請求項４】 前記ブームの先端部には、アームを基端
   部で上下動可能に軸着され、そのアームに作業用機器が
   ブーム先端部に付設されるチルトシリンダによって上下
   動可能に付設される請求項１に記載の可変四節リンクに
   よるブーム支持機構を備えた作業機。
5. 【請求項５】 前記第３リンクのブーム起伏シリンダの
   縮み側ストロークエンド時のリンク長さが第１リンク長
   さとほぼ同一であることを特徴とする請求項１または２
   に記載の可変四節リンクによるブーム支持機構を備えた
   作業機。