JP2004044250A

JP2004044250A - 超小旋回油圧ショベル

Info

Publication number: JP2004044250A
Application number: JP2002203802A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Nakano; 中野　勝美; Atsushi Ogata; 尾形　淳
Original assignee: Ishikawajima Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kato Heavy Industries Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】アタッチメントを上昇させたときの先端部とキャビンとの干渉を防止する。
【解決手段】下部走行体Ａ上に旋回可能に設けられた上部旋回体Ｂの左右幅方向にアタッチメント１と運転席Ｃとを並べて配置した超小旋回油圧ショベルにおいて、上記アタッチメント１は、メインブーム２０と、中間ブーム３と、先端ブーム４とを有しており、メインブーム２０は基端側メインブーム２０Ａと、先端側メインブーム２０Ｂに分割された屈折式ブームとなっており、先端側メインブーム２０Ｂの上部に設けられた支点２１ｂと基端側メインブーム２０Ａの支点２０ａ前方に設けられた支点２１ａとを角度調整ロッド２１で連結し、基端側メインブーム２０Ａの先端近傍と中間ブーム３側面とをオフセット油圧シリンダ２２により連結してなるものである。
【選択図】　　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は機械的にアタッチメントとキャビンの干渉を防止することができる超小旋回油圧ショベルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来の超小旋回油圧ショベルのアタッチメントの斜視図であり、図２はアタッチメントの分解斜視図である。図３はアタッチメントの作動状態を示す側面図である。これらの図において、Ａは下部走行体、Ｂは上部旋回体、Ｃは運転席であり、キャビンともいう。１はアタッチメントであり、作業機ともいう。アタッチメント１は、上部旋回体Ｂに基端部が支点２ａで枢着されたメインブーム２と、メインブーム２の先端２ｂに左右方向に回転可能に枢着された中間ブーム３と、中間ブーム３の先端に左右方向に回動可能に枢着されるとともに、平行リンクロッド５によりメインブーム２と平行運動する先端ブーム４を有している。
先端ブーム４には、上下方向に回動可能にアーム６が枢着されており、アーム６の先端には上下方向に回動可能にバケット７が枢着されている。メインブーム２は、図のように先端付近が前方に屈曲している。
【０００３】
９はメインブーム２の起伏用の油圧シリンダ、１０は中間ブーム３の左右回動用のオフセット用油圧シリンダ、１１はアーム６の上下方向回動用油圧シリンダ、１２はバケット７の上下方向回動用の油圧シリンダである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
超小旋回油圧ショベルでは、アタッチメント１が運転席Ｃに隣り合って設けられているので、アタッチメント１を上昇させたとき、アタッチメント１の先端に設けられたバケット７が、運転席Ｃ付近を運動する。図３において、Ｄはアタッチメント１を種々の状態で運動させたときのバケット７の先端の軌跡である。図からわかるように、たとえば、メインブーム２の上端を最も後方まで起立させて、アーム６を折りたたみ、バケット７の上面がアームとほぼ直線になる状態から折りたたむようにすると、バケットの先端が運転席Ｃと干渉して、これを破損するおそれがある。
【０００５】
このような事態の発生を防止のため、オペレータはアーム回動用の油圧シリンダ１１やオフセット油圧シリンダ１０を適切に操作するようにすれば良い。しかし、オペレータが作業実施中にこの点に注意を払うのはきわめて面倒であり、この点を忘却したり、誤った操作をして事故を起すことがあった。
【０００６】
このような事故を防止するため、従来は運転席Ｃにアタッチメント１が侵入しないように、センサやスイッチなどで位置を判断し、油圧回路を制御するようにしていた（たとえば、実用新案登録第２５００４５２号）。
【０００７】
しかし、このようなアタッチメント１を制御するためのセンサやバルブ類は高価である。また、制御用の電気回路は外部に露出しているので、断線や故障の原因になりやすい。
【０００８】
本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、アタッチメントを上昇させたとき、アタッチメント先端部（バケットの爪の部分）が運転席と干渉する位置に入り込まないようにすることを機械的に達成することができる超小旋回油圧ショベルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の超小旋回油圧ショベルは、下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体の左右幅方向にアタッチメントと運転席とを並べて配置した超小旋回油圧ショベルにおいて、上記アタッチメントは、上部旋回体に起伏可能に枢着されたメインブームと、メインブームの先端に左右方向に回動可能に枢着された中間ブームと、中間ブームの先端に左右方向に回動可能に枢着されるとともに、平行リンクによりメインブームと平行運動する先端ブームとを有しており、メインブームは基端側メインブームと、基端側メインブームの先端に上下方向に旋回可能に枢着された先端側メインブームに分割された屈折式ブームとなっており、先端側メインブームの上部に設けられた支点と基端側メインブームの支点前方に設けられた支点とを角度調整ロッドで連結し、基端側メインブームの先端近傍と中間ブーム側面とをオフセット用油圧シリンダにより連結してなるものである。
【００１０】
基端側メインブームの先端と中間ブーム側面とを連結するオフセット用油圧シリンダの連結部は球型ジョイントであってもよい。
【００１１】
次に本発明の作用を説明する。メインブームが基端側メインブームとそれに上下方向に回動可能に枢着された先端側メインブームとに分割された屈折式になっており、先端側メインブームの上部に設けられた支点と基端側メインブームの支点より前方に設けられた支点とを角度調整ロッドで連結しているので、基端側メインブームの基端側支点と先端側メインブームの基端側支点（基端側メインブームの先端にある支点）を結ぶ直線と角度調整ロッドの中心線とは側面から見て交差している。先端側メインブームを上昇させると角度調整ロッドも上昇するが、基端側メインブーム上にある先端側メインブームの基端側の支点の画く円弧と角度調整ロッド先端側支点（先端側メインブーム上部に設けられた支点）の画く円弧は次第に接近してくる。
【００１２】
基端側メインブームの先端にある支点と角度調整ロッド先端にある支点の距離は一定なので、基端側メインブームの先端にある支点と角度調整ロッド先端にある支点とを結ぶ直線と、基端側メインブームの２つの支点間を結ぶ直線との角度は、基端側メインブームが上昇するにつれて小さくなる。したがって、基端側メインブームと先端側メインブームの間の角度（基端側メインブームの先端側の支点から中間ブームの基端側の支点のピンの中心線に下ろした法線と基端側メインブームの２つの支点間を結ぶ直線との間の角度）は、基端側メインブームが上昇するにつれて大きくなる。
【００１３】
さらに、先端ブームを運転席側にオフセットした状態で、メインブームを上昇させると、先に述べたように基端側メインブームと先端側メインブームの間の角度が大きくなるので、中間ブーム先端と基端側メインブーム先端との距離は伸びようとする。しかし、基端側メインブームの先端近傍と中間ブーム側面とはオフセット用油圧シリンダで連結されており、その長さは一定に保たれているので、伸びようとする長さに対応して、オフセット量が減少する。
【００１４】
アームを折りたたみ、バケットの上面がアームとほぼ一直線になるようにし、かつ、バケットを運転席側にシフトした状態でメインブームを上昇させると、従来の超小旋回油圧ショベルでは、キャビンと干渉するが、本発明では、基端側メインブームを上昇させると、基端側メインブームと先端側メインブームのなす角度が大きくなり、バケット先端がキャビンから前方に離れる。さらに、オフセット量が減少するので、バケットの先端は側方に離れるとともに、前方に離れるので、バケット先端の軌跡がキャビンと干渉を起さない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図４は本発明の超小旋回油圧ショベルのアタッチメントの斜視図、図５はアタッチメントの分解斜視図、図６（Ａ）はアタッチメントの部分平面図、（Ｂ）は部分側面図である。これらの図において、図１ないし図３と共通する部分については、共通の符号を付しており、重複した説明は省略する。
【００１６】
一般に超小旋回油圧ショベルは、図３に示すように、下部走行体Ａ上に上部旋回体Ｂが旋回可能に取り付けられている。上部旋回体Ｂはほぼ円形をしていて、左右幅方向にアタッチメント１と運転席（キャビン）Ｃが並んで配置されている。
【００１７】
アタッチメント１は、上部旋回体Ｂに支点２０ａを中心に起伏可能に枢支されたメインブーム２０と、メインブーム２０の先端に支点２０ｆを中心に左右方向に回動可能に枢支された中間ブーム３と、中間ブーム３の先端に支点４ｂを中心に左右方向に回動可能に枢着されるとともに、平行リンク機構２５により、メインブーム２０と平行運動する先端ブーム４を有している。メインブーム２０と先端ブーム４とが平行運動するのは、先端側メインブーム２０Ｂから張り出したブラケット２０ｇと先端ブーム４の側面から張り出したブラケット４ａ（図６参照）とが平行リンクロッド５の両端に枢着されていて、中間ブーム３と平行リンクロッド５とにより平行四辺形を形成する平行リンク機構２５になっているからである。
【００１８】
先端ブーム４には油圧シリンダ１１により支点４ｃを中心に上下方向に回動するアーム６が枢着されており、アーム６の先端には油圧シリンダ１２により、支点６ａを中心に上下方向に回動するバケット７が枢着されている。
【００１９】
メインブーム２０は、基端側メインブーム２０Ａと、基端側メインブーム２０Ａの先端に支点２０ｂを中心に上下方向に回動可能に枢着された先端側メインブーム２０Ｂに分割された屈折式ブームになっている。基端側メインブーム２０Ａは、上部旋回体Ｂ上の支点２０ａを中心に油圧シリンダー９により起伏する。油圧シリンダー９のシリンダー側は支点９ａに枢着され、ロッド側は基端側メインブーム２０Ａの先端付近の下面から張り出したブラケット上の支点９ｂに枢着されている。先端側メインブーム２０Ｂの上部に設けた支点２１ｂと、基端側メインブーム２０Ａの上部旋回体Ｂ上の支点２０ａの前方の上部旋回体Ｂ上に設けた支点２１ａとを角度調整ロッド２１で連結している。
【００２０】
また、基端側メインブーム２０Ａの先端から張り出したブラケット２０ｄの先端と中間ブーム３の先端寄りの側面から張り出したブラケット３ｂとをそれぞれフォークエンド２３、２３を介してオフセット用油圧シリンダ２２により連結している。フォークエンド２３はブラケット２０ｄには横向きに、ブラケット３ａには下向きに、それぞれ取り付けられている。このようにフォークエンド２３を介して連結しているのは、基端側メインブーム２０Ａと中間ブーム３との間に先端側メインブーム２０Ｂが介在しているので、それぞれの連結部分の動きが平面内の回転ではなく、三次元の動きになるためである。したがって、図７に示すような球型のジョイントにすれば、フォークエンド２３を介在させる必要はない。
図７において、２４は球型のジョイントである。２４ａはピン、２４ｂはピン２４ａに外嵌した外面が球面のブッシュ、２４ｃはブッシュ２４ｂに外嵌したカラーで、組み立てのため２つ割になっている。カラー２４ｃはオフセット用油圧シリンダ２２のロッドの先端に固着されている。このような構造なので、ピン２４ａの中心線２４ｄ回りの回動とピン２４ａの中心線２４ｄを含む平面内の回動が可能である。
【００２１】
次に本実施形態の作用を説明する。図８および図９は、本発明の作用を説明するための図面であり、図８（Ａ）はアタッチメント１の部分平面図、図８（Ｂ）は部分側面図である。図９は基端側メインブームを図８に示す状態からほぼ真上に起立させた状態にしたときの図面であり、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は斜め上方から見た図面である。図４ないし図９に示すように、メインブーム２０は基端側メインブーム２０Ａと、それに支点２０ｂを中心に上下方向に回動可能に枢着された先端側メインブーム２０Ｂとに分割された屈折式になっており、先端側メインブーム２０Ｂの上部に設けられた支点２１ｂと基端側メインブーム２０Ａの支点２０ａより前方に設けられた支点２１ａとを角度調整ロッド２１で連結しているので、基端側メインブーム２０Ａの基端側支点２０ａと先端側メインブーム２０Ｂの基端側支点２０ｂを結ぶ直線と角度調整ロッド２１の中心線とは側面から見て交差している。先端側メインブーム２０Ａを上昇させると角度調整ロッド２１も上昇するが、図８および図９に示すように、先端側メインブーム２０Ｂの基端側の支点２０ｂの画く円弧Ｎと角度調整ロッド２１の先端側支点２１ｂの画く円弧Ｍは次第に接近してくる。
【００２２】
基端側メインブーム２０Ａの先端にある支点２０ｂと角度調整ロッド２１の先端にある支点２１ｂの距離は、２つの支点が先端側メインブーム２０Ｂのブラケット２０ｈ上にあるので一定であり、支点２０ｂと支点２１ｂとを結ぶ直線と、支点２０ａと支点２０ｂ間を結ぶ直線との角度αは、基端側メインブーム２０Ａが上昇するにつれて小さくなる。すなわち、図８（Ａ）に示すように、基端側メインブーム２０Ａを水平からほぼ６０°上げた状態のときの角度はα_１であるが、ほぼ９０°まで上げるとα_２となり、角度が小さくなることが示されている。
したがって、基端側メインブーム２０Ａと先端側メインブーム２０Ｂの間の角度βは基端側メインブーム２０Ａが上昇するにつれて大きくなる。図８（Ａ）と図９（Ｃ）に示すように、基端側メインブーム２０Ａを水平からほぼ６０°上げたときの角度はβ_１であるが、ほぼ垂直にまで上げるとβ_２になり、角度が大きくなることが示されている。
【００２３】
さらに、先端ブーム４を運転席Ｃ側（この場合は左側）にオフセットした状態（図８（Ａ）に示す状態）で、メインブーム２０を上昇させると、先に述べたように基端側メインブーム２０Ａと先端側メインブーム２０Ｂの間の角度βが大きくなるので、中間ブーム３の先端と基端側メインブーム２０Ａの先端との距離は伸びようとする。しかし、基端側メインブーム２０Ａの先端近傍と中間ブーム３の側面とはオフセット用油圧シリンダ２２で連結されており、その長さは一定に保たれているので、延びようとする長さに対応して、オフセット量Ｓが減少する。図８（Ａ）と図９（Ｄ）に示すように、基端側メインブーム２０Ａをほぼ６０°上げたときにのオフセット量をＳ_１とすると、ほぼ９０°上げるとＳ_２になり、オフセット量Ｓが減少することが示されている。それによって、先端ブーム４の先端の支点４ｂはＴだけ前方に離れる。これらの関係を図１２に示している。
すなわち、図１２（Ａ）は基端側メインブーム２０Ａの仰角θと角度αとの関係、図１２（Ｂ）は基端側メインブーム２０Ａの仰角θと角度βとの関係、図１２（Ｃ）は基端側メインブーム２０Ａの仰角θとオフセット量Ｓとの関係をそれぞれ示すグラフである。
【００２４】
図３に従来の超小旋回油圧ショベルのアタッチメント１の先端（バケット７の爪の部分）の軌跡Ｄを示したが、その中で、本発明に関するＤ_１の部分について説明する。図１０は軌跡Ｄ_１の下端部Ｄ_ａから上端Ｄ_ｂまでのアタッチメント１の状態を示す側面図である。この間では図に示すように、バケット７の上面はアーム６に対してほぼ一直線の状態になっている。メインブーム２より先の部分の形態を図のように保ちつつ、メインブーム２をほぼ水平からほぼ１２０°まで回動させたときにバケット７の爪の先端が画く円弧がＤ_１である。このように従来例では爪はキャビンＣと干渉する。
【００２５】
図１１は本発明の超小旋回油圧ショベルのアタッチメント１の先端（バケット７の爪の部分）の軌跡Ｅを示す図である。特に運転室（キャビン）Ｃの前の部分の軌跡Ｅ_１について説明する。軌跡Ｅ_１の下部はＥ_ａ、上端はＥ_ｂであり、Ｅ_１は先端ブーム４より先の部分を図に示す形状に保ちつつ、基端側メインブーム２０Ａを図に示すように、ほぼ２０°から１００°まで上昇させたときにアタッチメント１の先端の画く軌跡である。
【００２６】
従来技術の軌跡Ｄ_１と本発明の軌跡Ｅ_１とが対応している。すなわち、本発明ではメインブーム２０が屈折式になっていることなどから、軌跡Ｄ_１はキャビンＣと干渉するの対し、軌跡Ｅ_１は軌跡Ｄ_１が前方および上方にふくらんだ形状になっているので、キャビンＣと干渉することがない。
【００２７】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。なお、メインブームを屈折式にすることについては、特許第２６３１９４２号などでも公表されており、公知である。しかし、特許第２６３１９４２号では、角度調整ロッドの基端側の支点はメインブームの基端側の支点より後方にあること、オフセット用油圧シリンダは先端側メインブームと中間ブームとを連結していることなど、本発明と構成が異なり、目的もアタッチメントを巻き込むように折りたたんで真上に起立したときに、アタッチメントの水平方向の長さを小さくして、狭小地での作業を容易にすることであって、本発明と異なる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の超小旋回油圧ショベルは、メインブームを屈折式にして、メインブームを上昇させたとき、角度調整ロッドにより基端側と先端側のメインブームの角度が大きくなるようにし、かつ、基端側メインブームの先端と中間ブームの先端とをオフセット用油圧シリンダで連結するようにしたので、アタッチメントの先端がキャビンと干渉することを機械的に防止することができ、油圧回路による防止装置よりも安価で、かつ、安全性も高いなどの優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の超小旋回油圧ショベルのアタッチメントの斜視図である。
【図２】図１に示すアタッチメントの分解斜視図である。
【図３】従来のアタッチメントの作動状態を示す側面図である。
【図４】本発明の超小旋回油圧ショベルのアタッチメントの斜視図である。
【図５】図４のアタッチメントの分解斜視図である。
【図６】（Ａ）は図４に示すアタッチメントの部分平面図である。（Ｂ）は同じく部分側面図である。
【図７】球型ジョイントの断面図である。
【図８】（Ａ）は本発明のアタッチメントの部分平面図であり、（Ｂ）は部分側面図である。
【図９】基端側メインブームを図８に示す状態からほぼ真上に上げた状態を示す図で、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は斜め上から見た図面である。
【図１０】図３に示すアタッチメント先端の軌跡Ｄ_１についてアタッチメントの状態を示す側面図である。
【図１１】本発明のアタッチメントの作動状態を示す側面図である。
【図１２】メインブームの仰角θと角度α、角度β、オフセット量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ　　　下部走行体
Ｂ　　　上部旋回体
Ｃ　　　運転席（キャビン）
１　　　アタッチメント
３　　　中間ブーム
４　　　先端ブーム
２０　　　メインブーム
２０Ａ　　基端側メインブーム
２０Ｂ　　先端側メインブーム
２１　　　角度調整ロッド
２２　　　オフセット用油圧シリンダ
２４　　　球型ジョイント
２５　　　平行リンク機構

Claims

下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体の左右幅方向にアタッチメントと運転席とを並べて配置した超小旋回油圧ショベルにおいて、上記アタッチメントは、上部旋回体に起伏可能に枢着されたメインブームと、メインブームの先端に左右方向に回動可能に枢着された中間ブームと、中間ブームの先端に左右方向に回動可能に枢着されるとともに、平行リンクによりメインブームと平行運動する先端ブームとを有しており、メインブームは基端側メインブームと、基端側メインブームの先端に上下方向に旋回可能に枢着された先端側メインブームに分割された屈折式ブームとなっており、先端側メインブームの上部に設けられた支点と基端側メインブームの支点の前方に設けられた支点とを角度調整ロッドで連結し、基端側メインブームの先端近傍と中間ブーム側面とをオフセット用油圧シリンダにより連結してなることを特徴とする超小旋回油圧ショベル。
基端側メインブームの先端と中間ブーム側面とを連結するオフセット用油圧シリンダの連結部は球型ジョイントである請求項１記載の超小旋回油圧ショベル。
アタッチメントの先端部がいかなる位置においてもキャブと干渉しないようにメインブーム、中間ブームおよび調整ロッドを配置した請求項１または請求項２記載の超小旋回油圧ショベル。