JP2006037393A - ブームスイング型油圧ショベルのアタッチメント - Google Patents

Abstract

【課題】 深堀が可能であり、水平に突き出した状態での安定性が高いブームスイング型油圧ショベルのアタッチメントを提供する。
【解決手段】 スイングブラケット２と、下側ブーム３と、上側ブーム４と、アーム５と、バケット６とを有してなるブームスイング型油圧ショベルのアタッチメント１であって、上側ブーム４と下側ブーム３とはそれぞれブーム連結ピン４ａの外方に延長されており、上側ブーム４の延長部分４ｂの先端とスイングブラケット２とはリンクロッド１０により連結されており、下側ブーム３の延長部分３ｂの先端にはアームシリンダ８のボトム側がピン８ａを介して連結されていて、上側ブーム４と下側ブーム３との間の開口角度は下側ブームを最も上げたときと最も下げたときに大きく、その中間で最も小さくなるようになっている。
【選択図】 図２

Description

本発明はブームスイング型油圧ショベルに係り、特に深堀が可能であり、アタッチメントを水平に突き出した状態で旋回中心からバケット先端までの長さを短くして安定性が向上し、アタッチメントを上方に持ち上げたとき前方旋回半径が小さくなるブームスイング型油圧ショベルのアタッチメントに関する。

小型油圧ショベルでは、車体位置を変えずに車幅側方付近に側溝を掘ることができることが必須機能となっており、そのためにブームオフセット方式とブームスイング方式とがある。ブームオフセット方式は、ブームを下側ブームと上側ブームに２分割し、上側ブームを下側ブームに対して水平方向に揺動可能とするとともに、下側ブームとアームとの間に平行リンク機構を設け、下側ブームと上側ブームとの間に平行リンク駆動用のシリンダを設けたものであり、そのシリンダを駆動することにより平行リンク機構の作用でアームが下側ブームに対して平行移動し、これにより側溝の掘削時に上部旋回体を旋回させることなく車幅側方付近に溝を掘ることができる。ブームスイング方式は、上部旋回体の前方の略中央に水平方向にスイング可能なスイングブラケットを設け、このスイングブラケットに、ブーム、アーム、バケットなどのアタッチメントを取り付けたものであり、上部旋回体を旋回させ、かつ、スイングブラケットをスイングさせてアタッチメント全体を上部旋回体と逆の水平方向にスイングさせることにより側溝を掘ることができる。そして、このブームスイング方式の掘削機に設けられるブームは通常、先端側が下方に一定の角度折れ曲がったモノブームが用いられる。

ブームを地表付近まで下げたときには転倒モーメントを小さくするため上記角度（ブーム開口角度）は比較的小さいことが好ましく、ブームを下げたときには深堀のため、ブームを上げたときには前方旋回半径を小さくするため、ブーム開口角度が大きいことが好ましい。このためブームを下側ブームと上側ブームに２分割し、油圧シリンダを用いてブーム開口角度を変化させることが提案されている。

図３は特許文献１に開示されたかかる２分割式のブームを有するブームスイング型油圧ショベル側面図である。図において、Ａは下部走行体、Ｂは上部旋回体、Ｃはアタッチメント、Ｐはスイングピンである。スイングピンＰは上部旋回体Ｂの前方に垂直に取り付けられている。ａはスイングピンＰによって水平旋回可能に支持されたスイングブラケットである。スイングブラケットａは図示しない油圧シリンダにより駆動される。ｂは下側ブームであり、スイングブラケットａの先端に設けられたピンｂ_１によって垂直旋回可能に支持されており、ブームシリンダｆによって駆動される。ｃは上側ブームであり、下側ブームｂの先端に設けられたピンｃ_１によって垂直旋回可能に支持されており、ブーム開口角度調節シリンダｇによって駆動される。ｄはアームであり、上側ブームｃの先端に設けられたピンｄ_１によって垂直旋回可能に支持されており、アームシリンダｈによって駆動される。ｅはバケットであり、アームｄの先端に垂直旋回可能に支持されており、バケットシリンダｉによって駆動される。

特開平９−１０５１４７号

このようにブーム開口角度調節シリンダｇによってブーム開口角度を調節するようにすると、製造コストが上昇するとともに、運転の操作が複雑になる。そこでリンク機構を用いて、下側ブームｂの俯仰の角度に応じてブーム開口角度を自動的に調節することが提案されている。

図４は特許文献２に開示された、かかる２分割式のブームを有するブームスイング型油圧ショベル側面図である。なお、本図において図３と共通の部分については同じ記号を付しており、重複した説明は省略する。特許文献２に開示された発明は、図４に示すように上部旋回体Ｂは下部走行体Ａの車幅内で旋回可能なサイズを有しており、下側ブームｂを最も上げて、かつ、アームｄを折りたたんだ状態にすると、図のようにアタッチメントＣも旋回半径Ｒ内に収まり、車幅内で旋回可能になるようにしたものである。この発明が図３に示す発明と異なる点は、主にブーム開口角度調節シリンダｇの替わりにリンク機構を用いていることなので、リンク機構について説明する。

ｊはリンクロッドであり、ピンｊ_１によってスイングブラケットａと、ピンｊ_２によって上側ブームｃとそれぞれ連結されている。下側ブームｂとスイングブラケットａを連結するピンｂ_１の位置はスイングピンＰの上部後方であり、ピンｊ_１の位置はさらにその後方である。このようなリンク機構を用いたので、下側ブームｂを最も上げたときのブーム開口角度αは最も大きく、下側ブームｂを最も下げたときのブーム開口角度γは次に大きく、その中間で、ピンｂ_１とピンｄ_１の高さがほぼ等しいときのブーム開口角度βは最も小さい。

特開平７−２４３２２３号

以上述べたように図４に示す発明では、アタッチメントＣを上げた状態にしたときにはアタッチメントＣを含む上部旋回体Ｂを車幅内で旋回可能にするため、ピンｂ_１の位置はスイングピンＰの上部後方であり、ブーム開口角度αを非常に大きくしている。そのため、ブーム開口角度βをあまり小さくできず、転倒モーメントを充分小さくできないし、ブーム開口角度γを充分大きくできないので、掘り下げ深さを充分大きくできないという問題がある。一方ブーム開口角度βを小さくした状態で、アームシリンダｈを伸ばして上側ブームｃとアームｄとの間の角度を小さくしすぎると、その状態でバケットｅを旋回させたときにバケットｅの先端がブームシリンダｆと干渉する虞がある。さらに、作業現場によっては、下側ブームｂを最も上げて、かつ、アームｄを折りたたんだ状態にしたときに、アタッチメントＣが旋回半径Ｒ内に収まらなくてもよい場合もある。

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あり、ブーム開口角度γを充分大きくできて、掘り下げ深さを充分大きくできるとともに、ブーム開口角度βを小さくしたときにアームｄを折りたたむ角度を、バケットｅの先端がブームシリンダｆと干渉しない程度に制限することができるブームスイング型油圧ショベルのアタッチメントを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明のブームスイング型油圧ショベルのアタッチメントは上部旋回体前方に設けられた垂直なスイングピンによって水平旋回可能に支持されたスイングブラケットと、基端部がスイングブラケットに垂直旋回可能に支持された下側ブームと、基端部が下側ブームの先端側のブーム連結ピンにより垂直旋回可能に支持された上側ブームと、基端部が上側ブームの先端に垂直旋回可能に支持にされたアームと、アーム先端に垂直旋回可能に支持にされたバケットとを有してなるブームスイング型油圧ショベルのアタッチメントであって、上側ブームと下側ブームとはそれぞれブーム連結ピンの外方に延長されており、上側ブームの延長部分の先端とスイングブラケットとはリンクロッドにより連結されており、下側ブームの延長部分の先端にはアームシリンダのボトム側がピンを介して連結されていて、上側ブームと下側ブームとの間の開口角度は下側ブームを最も上げたときと最も下げたときに大きく、その中間で最も小さくなるようになっている。

そして、下側ブームの基端部を支持する水平ピンはスイングブラケット上でスイングピンのほぼ真上にあり、リンクロッドの基端部を支持する水平ピンはスイングブラケット上で下側ブームの基端部を支持する水平ピンの前方上方に位置しているのが好ましい。

次に本発明の作用を説明する。上側ブームのブーム連結ピンより外方への延長部分の先端とスイングブラケットとがリンクロッドにより連結され、下側ブームの基端部を支持する水平ピンはスイングブラケット上でスイングピンのほぼ真上にあり、リンクロッドの基端部を支持する水平ピンはスイングブラケット上で、下側ブームの基端部を支持する水平ピンの前方上方に位置しているので、上側ブームと下側ブームとの間の開口角度（以下ブーム開口角度という。）は下側ブームを最も上げたときと最も下げたときにほぼ同じになって最も大きく、その中間、すなわち、上側ブームの先端の高さが下側ブームの基端の高さとほぼ同じになった状態で最も小さくなるようになる。さらに、下側ブームのブーム連結ピンより外方への延長部分の先端とアームシリンダーボトム側がピンを介して連結されているので、ブーム開口角度が小さくなると、アームシリンダをアームの基端部から離れる方向に引っ張ることになって、上側ブームとアームとのなす角度が大きくなり、アームシリンダが最も伸びた状態でも、バケットを旋回させたときにバケット先端がブームシリンダと干渉することがない。

以上述べたように、本発明のブームスイング型油圧ショベルのアタッチメントは、次のような優れた効果を有する。（１）リンク機構を使用することにより、図３を用いて説明した従来技術のようなブーム開口角度調節シリンダを使用することなしに、ブーム開口角度は下側ブームを最も上げたときと最も下げたときに大きく、その中間で最も小さくなるようになっていて、アタッチメントを前方に突き出した状態での油圧ショベルの安定性が高く、下側ブームを上げたときに掘削高さを拡大できるとともに、前方旋回半径を小さくでき、下げたとき掘削深さを拡大できる。（２）さらに、下側ブームのブーム連結ピンより外方への延長部分の先端とアームシリンダーボトム側がピンを介して連結されているので、アタッチメントを前方に突き出した状態でアームを折りたたんだときに、バケット先端がブームシリンダと干渉することがない。

以下本発明の１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明のアタッチメントを有するブームスイング型油圧ショベルの側面図であり、ブームを昇降させたときのアタッチメントの各姿勢を示している。図２はアタッチメントの各姿勢における側面図であり、（Ａ）は下側ブームを最も上げた状態、（Ｂ）は下側ブームが中間の高さの状態、（Ｃ）は下側ブームを最も下げた状態、をそれぞれ示しており、アームとバケットは抱き込むように折りたたんだ状態に示されている。

これらの図において、Ａは下部走行体、Ｂは上部旋回体、Ｐはスイングピンである。１はアタッチメントである。２はスイングブラケットであり、上部旋回体Ｂ前方に設けられた垂直なスイングピンＰによって水平旋回可能に支持され、図示しないスイングシリンダによって駆動されている。３は下側ブームであり、基端部がスイングブラケット２に水平なピン３ａを介して垂直旋回可能に支持されており、先端側は後で述べるブーム連結ピン４ａの外方に延長されている。

４は上側ブームであり、基端部が下側ブーム３の先端側のブーム連結ピン４ａにより垂直旋回可能に支持されている。上側ブーム４は基端部付近で先方側が上方、すなわち、ブーム開口角度が大きくなる方向に折れ曲がっており、基端側はブーム連結ピン４ａの外方に延長されている。５はアームであり、基端部が上側ブーム４の先端に垂直旋回可能に支持にされている。６はバケットであり、アーム５先端に垂直旋回可能に支持にされている。なお、アタッチメント１はスイングブラケット２、下側ブーム３、上側ブーム４、アーム５、バケット６などを有してなる。７はブームシリンダであり、ボトム側が水平ピンを介してスイングブラケット２に連結されており、ピストンロッド側が水平ピンを介して下側ブーム３の先端付近の下面と連結していて、伸縮することにより下側ブーム３を駆動して俯仰させる。８はアームシリンダで、ボトム側が水平なピン８ａを介して下側ブーム３の延長部分３ｂの先端に連結されており、ピストンロッド側が水平ピン８ｂを介してアーム５の基端側のブラケット５ｂと連結されていて伸縮することによりアーム５を旋回させる。９はバケットシリンダであり、伸縮することによりバケット６を旋回させる。

１０はリンクロッドであり、基端部は水平なピン１０ａを介してスイングブラケット２に連結されており、先端部は水平なピン１０ｂを介して、上側ブーム４のブーム連結ピン４ａの外方への延長部分４ｂの先端と連結されている。下側ブーム３の基端部を支持する水平ピン３ａはスイングブラケット２上でスイングピンＰのほぼ真上にあり、リンクロッド１０の基端部を支持する水平ピン１０ａはスイングブラケット２上で、下側ブーム３の基端部を支持する水平ピン３ａの前方上方に位置している．

次に本実施形態の作用を説明する。上側ブーム４のブーム連結ピン４ａより外方への延長部分４ｂの先端とスイングブラケット２とがリンクロッド１０により連結され、下側ブーム３の基端部を支持する水平ピン３ａはスイングブラケット２上でスイングピンＰのほぼ真上にあり、リンクロッド１０の基端部を支持する水平ピン１０ａはスイングブラケット２上で、下側ブーム２の基端部を支持する水平ピン３ａの前方上方に位置しているので、ブーム開口角度は下側ブーム３を最も上げたときと最も下げたときにほぼ同じになって最も大きく、その中間、すなわち、上側ブーム４の先端の高さが下側ブーム３の基端の高さとほぼ同じになった状態で最も小さくなるようになる。なお、ブーム開口角度はブーム連結ピン４ａの中心と水平ピン３ａの中心とを結ぶ線分と、ブーム連結ピン４ａの中心と水平ピン５ａの中心とを結ぶ線分との間の角度であり、下側ブーム３を最も上げたときのブーム開口角度をα、下側ブーム３を最も下げたときのブーム開口角度をγ、上側ブーム４の先端の高さが下側ブーム３の基端の高さとほぼ同じになった状態のときのブーム開口角度をβとすると、この実施例ではαとγがほぼ等しく約１２６°であり、βは約９７°であった。これを図２について説明する。下側ブーム３を旋回させたときのブーム連結ピン４ａの中心の軌跡を図のようにＸで表すと、図２（Ａ）および（Ｃ）に示す状態ではピン１０ｂの中心の位置はほぼ軌跡Ｘ上にあるのに対し、図２（Ｂ）に示す状態ではピン１０ｂの中心の位置は軌跡Ｘの外側に離れている。このように作図をすることによって、α、β、γを所望の値に決めることができる。また、図２（Ａ）に示す状態ではαが大きくκが小さいので前方旋回半径を小さくすることができる。

さらに、下側ブーム３のブーム連結ピン４ａより外方への延長部分３ｂの先端とアームシリンダ８のボトム側がピン８ａを介して連結されているので、ブーム開口角度が小さくなると、アームシリンダ８をアーム５の基端部から離れる方向に引っ張ることになって、上側ブーム４とアーム５とのなす角度が大きくなり、図２に示すように、アームシリンダ８が最も伸びた状態（上側ブーム４とアーム５とのなす角度が最も小さい状態）でも、バケット６を旋回させたときに、図２（Ｂ）に示すようにバケット６先端の軌跡Ｙがブームシリンダ７と干渉することがない。具体例について説明すると、αとγがほぼ等しく約１２６°であるときには、κとμは約５６°、βが約９７°であるときにはλは約７１°であった。

本発明は以上述べた実施形態に限られるものではなく、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。

本発明のアタッチメントを有するブームスイング型油圧ショベルの側面図である。 アタッチメントの各姿勢における側面図であり、（Ａ）は下側ブームを最も上げた状態、（Ｂ）は下側ブームが中間の高さの状態、（Ｃ）は下側ブームを最も下げた状態、をそれぞれ示している。 従来のブームスイング型油圧ショベル側面図である。 従来のブームスイング型油圧ショベル側面図である。

符号の説明

１ アタッチメント
２ スイングブラケット
３ 下側ブーム
４ 上側ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ リンクロッド

Claims (2)

1. 上部旋回体前方に設けられた垂直なスイングピンによって水平旋回可能に支持されたスイングブラケットと、基端部がスイングブラケットに垂直旋回可能に支持された下部ブームと、基端部が下部ブームの先端側のブーム連結ピンにより垂直旋回可能に支持された上部ブームと、基端部が上部ブームの先端に垂直旋回可能に支持にされたアームと、アーム先端に垂直旋回可能に支持にされたバケットとを有してなるブームスイング型油圧ショベルのアタッチメントであって、上部ブームと下部ブームとはそれぞれブーム連結ピンの外方に延長されており、上部ブームの延長部分の先端とスイングブラケットとはリンクロッドにより連結されており、下部ブームの延長部分の先端にはアームシリンダーボトム側がピンを介して連結されていて、上部ブームと下部ブームとの間の開口角度は下部ブームを最も上げたときと最も下げたときに大きく、その中間で最も小さくなるようになっていることを特徴とするブームスイング型油圧ショベルのアタッチメント。
2. 下部ブームの基端部を支持する水平ピンはスイングブラケット上でスイングピンのほぼ真上にあり、リンクロッドの基端部を支持する水平ピンはスイングブラケット上で下部ブームの基端部を支持する水平ピンの前方上方に位置している請求項１記載のブームスイング型油圧ショベルのアタッチメント。

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