JP2008308327A - 自走式作業機械のグラップル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の把持アームの連動性を高めることができ、作業効率の向上を図ることができる自走式作業機械のグラップル装置を提供する。
【解決手段】自走式作業機械の幅方向に回動可能にそれぞれ設けられ、対象物１０を把持可能な一対の把持アーム３１Ｌ，３１Ｒと、これら把持アーム１０Ｌ，１０Ｒを開閉駆動する把持アーム用シリンダ２９とを備えた自走式作業機械のグラップル装置２１において、把持アーム３１Ｌ，３１Ｒを開く方向の付勢力をそれぞれ付与する複数の引張スプリング４５を設ける。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば対象物を挟み込んで持ち運ぶ作業に好適な自走式作業機械のグラップル装置に関する。

従来、例えば円柱状の対象物等を挟み込んで持ち運ぶ作業に好適な自走式作業機械として、上下方向に回動可能な作業機の先端部にグラップル装置を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のグラップル装置の一例として、作業機（ローダアーム）の先端部に回動可能に取り付けられたベースと、このベースに対し左右方向に回動可能に設けられた左右一対の把持アームと、ベースの左側にシリンダ部が回動可能に連結され、左の把持アームにピストンロッド部が回動可能に連結された左の油圧シリンダと、ベースの右側にシリンダ部が回動可能に連結され、右の把持アームにロッド部が回動可能に連結された右の油圧シリンダとを備えた構成が開示されている。そして、例えば左右の油圧シリンダをそれぞれ駆動して左右の把持アームを閉じる（狭める）ことにより、対象物を挟み込むようになっている。

また、特許文献１に記載のグラップル装置の他の例として、作業機の先端部に回動可能に取り付けられたベースと、このベースの長手方向にスライド可能に設けられた左右一対の把持アームと、これら左右一対の把持アームの間に連結された油圧シリンダとを備えた構成が開示されている。そして、例えば油圧シリンダを縮短駆動して左右の把持アームを閉じることにより、対象物を挟み込むようになっている。

特開平３−８７１１５号公報

しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
すなわち、把持アームの回動機構又はスライド機構は、製作上の理由から、その回動抵抗又はスライド抵抗にバラツキが生じる。そのため、例えば左右の把持アームをそれぞれ駆動する左右の油圧シリンダを備えたグラップル装置では、左右の油圧シリンダの駆動力が同じ（言い換えれば、左右の油圧シリンダへの供給圧力が同じ）であっても、一方の把持アームの動作に比べて、他方の把持アームの動作が遅れる可能性があった。また、例えば左右の把持アームの間に連結された油圧シリンダを備えたグラップル装置では、一方の把持アームの動作が完了してから、他方の把持アームが動作を開始する可能性があった。そして、このように左右の把持アームの連動性が悪いと、例えば左右の把持アームを必要以上に開く必要が生じたり、開き動作の時間が長くなったりするので、作業効率が低下していた。

本発明の目的は、一対の把持アームの連動性を高めることができ、作業効率の向上を図ることができる自走式作業機械のグラップル装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、自走式作業機械の幅方向に可動可能にそれぞれ設けられ、対象物を把持可能な一対の把持アームと、前記一対の把持アームを開閉駆動するアクチュエータとを備えた自走式作業機械のグラップル装置において、前記一対の把持アームを開く方向の付勢力をそれぞれ付与する複数の弾性体を設ける。

（２）上記目的を達成するために、また本発明は、上下方向に回動可能な作業機の先端部に設けた本体フレームと、前記本体フレームに対し自走式作業機械の幅方向に可動可能にそれぞれ設けられ、対象物を把持可能な一対の把持アームと、前記一対の把持アームを開閉駆動するアクチュエータとを備えた自走式作業機械のグラップル装置において、前記一対の把持アームを開く方向の付勢力をそれぞれ付与する複数の弾性体を設ける。

（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記アクチュエータは、前記一対の把持アームの間に連結されて伸縮駆動するシリンダである。

本発明によれば、一対の把持アームの連動性を高めることができ、作業効率の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の自走式作業機械のグラップル装置の一実施形態が適用された小型の自走式作業機械の全体構造を表す側面図であり、図２は、上面図である。なお、以降、運転席に着座した運転者の前側（図１及び図２中左側）、後側（図１及び図２中右側）、左側（図１中紙面に向かって手前側、図２中下側）、右側（図１中紙面に向かって奥側、図２中上側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。

これら図１及び図２において、自走式作業機械は、基礎構造をなす車体フレーム１と、この車体フレーム１の下部に設けた走行装置２と、車体フレーム１の後方側に設けたパワーユニット３と、このパワーユニット３の上部に設けた運転席（座席）４と、車体フレーム１の前方側に設けた作業機支持フレーム５及び操作部フレーム６と、作業機支持フレーム５に上下方向に回動可能に（俯仰可能に）設けた作業機７とを備えている。操作部フレーム６には、前後方向に手動操作可能なＨＳＴ入力レバー８と、前後方向に手動操作可能な走行レバー９と、前後方向に手動操作可能な左旋回レバー１０Ｌ及び右旋回レバー１０Ｒと、前後方向及び左右方向に手動操作可能な十字操作式の作業機操作レバー１１と、前後方向に手動操作可能な把持アーム操作レバー１２とが設けられている。

走行装置２は、車体フレーム１の下部に設けたトラックフレーム１３と、このトラックフレーム１３の左右両側後方に回転可能に支持された左右の駆動輪（スプロケット）１４と、トラックフレーム１３の左右両側前方に回転可能に支持された左右の第１従動輪１５と、駆動輪１４の下方において回転可能に支持された左右の第２従動輪１６と、これら駆動輪１４、第１従動輪１５、第２従動輪１６からなる３つの動輪にそれぞれ巻き回した左右の履帯１７と、左右両側の第１従動輪１５と第２従動輪１６の間に回転自在に支持され、履体１７の接地部を支持する左右それぞれ例えば３つの転輪１８とを備えている。

作業機７は、作業機支持フレーム５に上下方向に回動可能に接続されたリフトアーム１９と、このリフトアーム１９の先端部に上下方向に回動可能に接続され、例えば円柱状の対象物２０等を把持可能なグラップル装置２１とを備えている。なお、グラップル装置２１は、作業内容に応じてバケット等に取り替えることが可能である。

リフトアーム１９は、左右一対のアームフレーム２２と、これら左右のアームフレーム２２の間に連結された連結部材２３，２４とで一体構成されている。リフトアーム１９の後方側連結部材２３には、リフトアーム用シリンダ（複動式）２５の上端側が回動可能に接続され、このリフトアーム用シリンダ２５の下端側は作業機支持フレーム５に回動可能に接続されている。そして、リフトアーム用シリンダ２５の伸縮駆動に応じて、リフトアーム１９が俯仰動作するようになっている。

また、リフトアーム１９の前方側連結部材２４には、ベルクランク２６（リンク本体）の中間部が回動可能に支持されている。このベルクランク２６の一方側（図１中下側）には接続バー２７が回動可能に接続され、この接続バー２７の先端部がグラップル装置２１に回動可能に接続されている。ベルクランク２６の他方側（図１中上側）にはグラップル用シリンダ（複動式）２８の前端側が回動可能に接続され、このグラップル用シリンダ２８の後端側が作業機支持フレーム５に回動可能に接続されている。そして、グラップル用シリンダ２８の伸縮駆動に応じて、リフトアーム１９に対するグラップル装置２１の傾斜角度が変化する（俯仰動作する）ようになっている。

パワーユニット３は、詳細を図示しないが、原動機としてのエンジンと、このエンジンの動力を左右の駆動輪１４に伝達するための油圧式無段変速機（ＨＳＴ）及びギア機構を備えている。この油圧式無段変速機は、メインクラッチ機構を介しエンジンの出力軸に接続された可変容量型の走行用油圧ポンプと、この走行用油圧ポンプと閉回路を構成するように接続され、その吐出圧油により駆動する油圧モータとを内蔵している。ギア機構は、油圧モータの動力を所定の減速比で減速しつつ２つに分配し、その分配した動力を左右のクラッチ機構を介し左右の駆動輪１４にそれぞれ伝達するようになっている。

ＨＳＴ入力レバー８は、例えばロッド（ワイヤでもよい）を介し上記メインクラッチ機構に機械的に連結されている。そして、例えばＨＳＴ入力レバー８を所定の前方位置に操作することで、メインクラッチ機構を接続位置に切り換え、走行用油圧ポンプを駆動させるようになっている。一方、例えばＨＳＴ入力レバー９を所定の後方位置に操作することで、メインクラッチ機構を遮断位置に切り換え、走行用油圧ポンプを停止させるようになっている。

走行レバー９は、例えばロッド（ワイヤでもよい）を介し走行用油圧ポンプの斜板の傾転を可変に調整する公知の斜板調整機構（図示せず）に機械的に連結されている。そして、例えば走行レバー９を中立位置から前方側に操作することで、その操作量に応じて走行用油圧ポンプの斜板の傾転を一方側に切り換え、走行用油圧ポンプからの圧油を油圧モータに供給し一の方向に回転させて駆動輪１４を一の方向に回転させ、対応する速度で走行装置２を前進させる。一方、例えば走行レバー９を中立位置から後方側に操作することで、その操作量に応じて走行用油圧ポンプの斜板の傾転を他方側に切り換え、この走行用油圧ポンプからの圧油を油圧モータに供給し他の方向に回転させて駆動輪１４を他の方向に回転させ、対応する速度で走行装置２を後進させるようになっている。

左旋回レバー１０Ｌは、例えばロッド（ワイヤでもよい）を介し上記左のクラッチ機構に機械的に連結され、右旋回レバー１０Ｒは、例えばロッド（ワイヤでもよい）を介し上記左のクラッチ機構に機械的に連結されている。そして、例えばローダを走行させつつ左（又は右、以降かっこ内対応同じ）に曲がらせたい場合は、左旋回レバー１０Ｌ（又は右旋回レバー１０Ｒ）のみを所定の後方位置に操作することにより、左側（又は右側）駆動輪１４への駆動力が伝達が遮断される一方で右側（又は左側）駆動輪１４への駆動力が伝達されるので、左（又は右）へ曲がるようになっている。

また、パワーユニット３は、詳細を図示しないが、エンジンによって駆動する作業機用油圧ポンプと、この作業機用油圧ポンプからリフトアーム用シリンダ２５、グラップル用シリンダ２８、及び後述する把持アーム用シリンダ２９（図３参照）への圧油の流れをそれぞれ制御するリフトアーム用コントロールバルブ、グラップル用コントロールバルブ、及び把持アーム用コントロールバルブとを備えている。

作業機操作レバー１１は、例えばロッド（ワイヤでもよい）を介しリフトアーム用コントロールバルブ及びグラップル用コントロールバルブに機械的に連結されている。そして、例えば作業機操作レバー１１の前後方向の操作量に応じてリフトアーム用コントロールバルブが切り換えられ、リフトアーム用シリンダ２５が駆動するようになっている。また、例えば作業機操作レバー１１の左右方向の操作量に応じてグラップル用コントロールバルブが切り換えられ、グラップル用シリンダ２８が駆動するようになっている。

把持アーム操作レバー１２は、例えロッド（ワイヤでもよい）を介し把持アーム用コントロールバルブに機械的に連結されている。そして、例えば把持アーム操作レバー１２の操作に応じてリフトアーム用コントロールバルブが切り換えられ、把持アーム用シリンダ２９が駆動するようになっている。

次に、本発明の要部であるグラップル装置２１の詳細構造を説明する。図３は、グラップル装置２１の詳細構造を表す上面図であり、図４は、側面図である。また、図５は、図３中断面Ｖ−Ｖ’による断面図である。また、図６は、左右の把持アームの動作を説明するための上面図である。

これら図３〜図６において、グラップル装置２１は、リフトアーム１９の先端部に上下方向に回動可能に接続された本体フレーム３０と、この本体フレーム３０に対し左右方向（言い換えれば、自走式作業機械の幅方向）に回動可能に設けられた左右一対の把持アーム３１Ｌ，３１Ｒと、これら把持アーム３１Ｌ，３１Ｒの間に連結された把持アーム用シリンダ２９とを備えている。

本体フレーム３０は、左右方向に延びる上下の角フレーム３２と、これら上下の角フレーム３２の左右両側端部にそれぞれ接合された左右の側板３３と、上下の角フレーム３２の間に接合され、接続バー２５の先端部が回動可能に接続される第１ブラケット３４と、第１ブラケット３４の左右両側にそれぞれ位置し、上下の角フレーム３２の間に接合された左右の補強板３５と、これら左右の補強板３５にそれぞれ設けられ、リフトアーム１９（詳細には、左右のアームフレーム２２）の先端部が回動可能に接続される左右の第２ブラケット３６とで構成されている。

左の把持アーム３１Ｌは、例えば、側方から見てＵ字形に、かつ上方から見て婉曲するように形成された丸パイプ３７と、この丸パイプ３７の後方側端部に接合された角パイプ３８と、この角パイプ３８の上方側に設けられた上側ブラケット３９と、角パイプ３８の下方側に設けられた下側ブラケット４０とで構成されている。本体フレーム３０の上下の角フレーム３２には、鉛直方向を軸心としたボス４１がそれぞれ設けられ、これらボス４１にブッシュ４２がそれぞれ嵌着されている。そして、左の把持アーム３１Ｌの上側ブラケット３９に固着された回動ピン４３は、上側の角フレーム３２のブッシュ４２に摺動可能に挿通され、下側ブラケット４０に固着された回動ピン４３は、下側の角フレーム３２のブッシュ４２に摺動可能に挿通されている。これにより、左の把持アーム３１Ｌは、本体フレーム３０に回動可能に接続されている。なお、右の把持アーム３１Ｒも、左の把持アーム３１Ｌと同様の構成である。

また、左の把持アーム３１Ｌの上側ブラケット３９及び右の把持アーム３１Ｒの上側ブラケット３９は、本体フレーム３０の後方側に延在し、それぞれ連結ピン４４を介し把持アーム用シリンダ２９のロッド部及びシリンダ部に連結されている。そして、例えば把持アーム用シリンダ２９が伸長駆動すると、左右の把持アーム３１Ｌ，３１Ｒがともに外側に向かって回動し（言い換えれば、左右の把持アーム３１Ｌ，３１Ｒが閉じ）、一方、例えば把持アーム用シリンダ２９が縮短駆動すると、左右の把持アーム３１Ｌ，３１Ｒがともに内側に向かって回動する（言い換えれば、左右の把持アーム３１Ｌ，３１Ｒが開く）ようになっている。

そして、本実施形態の大きな特徴として、左の把持アーム３１Ｌと本体フレーム３０との間には引張スプリング４５が連結されており、この引張スプリング４５は、左の把持アーム３１Ｌを開く方向の付勢力を付与するようになっている。同様に、右の把持アーム３１Ｒと本体フレーム３０との間には引張スプリング４５が連結されており、この引張スプリング４５は、右の把持アーム３１Ｒを開く方向の付勢力を付与するようになっている。これら引張スプリング４５の付勢力は、例えば把持アーム３１Ｌ，３１Ｒの回動抵抗（詳細には、ブッシュ４２に対する回動ピン４３の摺動抵抗）より大きくなるように設定されている。

以上のように構成された本実施形態の動作及び作用効果を説明する。

例えば対象物２０の持ち運び作業を行う場合、まず、運転者が把持アーム操作レバー１２を操作して、把持アーム用シリンダ２９が伸長駆動させると、左右の把持アーム３１Ｌ，３１Ｒが閉じて対象物２０を把持する。そして、作業機操作レバー１１を操作して、リフトアーム１９を上方向に回動させて対象物２０を持ち上げ、走行レバー９等を操作して、自走式作業機械を走行させて所望の位置へと移動する。その後、作業機操作レバー１１を操作して、リフトアーム１９を下方向に回動させて対象物２０を下ろし、把持アーム用操作レバー１２を操作して、把持アーム用シリンダ２９を縮短駆動させると、左右の把持アーム３１Ｌ，３１Ｒが開いて対象物２０を放す。このとき、本実施形態では、引張スプリング４５が左右の把持アーム３１Ｌ，３１Ｒを開く方向の付勢力をそれぞれ付与するので、把持アーム３１Ｌ，３１Ｒの回動抵抗を打ち消すことができ、把持アーム３１Ｌ，３１Ｒの連動性を高めることができる。これにより、例えば把持アーム３１Ｌ，３１Ｒの開き動作を必要最小限に抑えたり、開き動作の時間を短縮したりすることができるため、作業効率の向上を図ることができる。また、例えば左右のアーム３１Ｌ，３１Ｒを連動させるためのリンク機構を設ける場合に比べ、スペース及びコストの低減を図ることができる。

なお、上記一実施形態においては、左右の把持アームの間に連結した把持アーム用シリンダ２９を備えた構造を例にとって説明したが、これに限られない。このような変形例を図７及び図８により説明する。

図７は、本変形例によるグラップル装置の詳細構造を表す上面図であり、図８は、側面図である。なお、これら図７及び図８において、上記一実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本変形例では、グラップル装置４６は、リフトアーム１９の先端部に上下方向に回動可能に接続された本体フレーム３０と、この本体フレーム３０に対し左右方向（言い換えれば、自走式作業機械の幅方向）に回動可能に設けられた左右一対の把持アーム３１Ｌ，３１Ｒと、左の把持アーム３１Ｌと本体フレーム３０との間及び右の把持アーム３１Ｒと本体フレーム３０との間にそれぞれ連結された左右の把持アーム用シリンダ２９とを備えている。また、左の把持アーム３１Ｌと本体フレーム４７との間及び右の把持アーム３１Ｒと本体フレーム３０との間には引張スプリング４５が連結されている。

以上のように構成された本変形例においても、上記一実施形態同様、左右の把持アーム３１Ｌ，３１Ｒの連動性を高めることができ、作業効率の向上を図ることができる。

また、上記一実施形態においては、把持アーム３１Ｌ，３１Ｒを開く方向の付勢力をそれぞれ付与する弾性体として、引張スプリング４５を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、引張スプリング４５に代えて、例えば伸縮性の紐状ゴム等を設けてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記一実施形態においては、把持アーム３１Ｌ，３１Ｒを左右方向に回動させる構造（回動機構）を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば把持アーム３１Ｌ，３１Ｒを左右方向にスライドさせる構造（スライド機構）としてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記一実施形態においては、作業機７の先端部に上下方向に回動可能にグラップル装置２１を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば作業機７の先端部に左右方向に回動可能に設けてもよいし、また例えば車体側に直接設けてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。

本発明の自走式作業機械のグラップル装置の一実施形態が適用された自走式作業機械の全体構造を表す側面図である。 本発明の自走式作業機械のグラップル装置の一実施形態が適用された自走式作業機械の全体構造を表す上面図である。 本発明の自走式作業機械のグラップル装置の一実施形態の詳細構造を表す上面図である。 本発明の自走式作業機械のグラップル装置の一実施形態の詳細構造を表す側面図である。 図３中断面Ｖ−Ｖによる断面図である。 本発明の自走式作業機械のグラップル装置の一実施形態の動作を説明するための上面図である。 本発明の自走式作業機械のグラップル装置の一変形例の詳細構造を表す上面図である。 本発明の自走式作業機械のグラップル装置の一変形例の詳細構造を表す側面図である。

符号の説明

７ 作業機
２０ 対象物
２１ グラップル装置
２９ 把持アーム用シリンダ
３０ 本体フレーム
３１Ｌ，３１Ｒ 把持アーム
４５ 引張スプリング（弾性体）
４６ グラップル装置

Claims (3)

1. 自走式作業機械の幅方向に可動可能にそれぞれ設けられ、対象物を把持可能な一対の把持アームと、前記一対の把持アームを開閉駆動するアクチュエータとを備えた自走式作業機械のグラップル装置において、
   前記一対の把持アームを開く方向の付勢力をそれぞれ付与する複数の弾性体を設けたことを特徴とする自走式作業機械のグラップル装置。
2. 上下方向に回動可能な作業機の先端部に設けた本体フレームと、前記本体フレームに対し自走式作業機械の幅方向に可動可能にそれぞれ設けられ、対象物を把持可能な一対の把持アームと、前記一対の把持アームを開閉駆動するアクチュエータとを備えた自走式作業機械のグラップル装置において、
   前記一対の把持アームを開く方向の付勢力をそれぞれ付与する複数の弾性体を設けたことを特徴とする自走式作業機械のグラップル装置。
3. 請求項１又は２記載の自走式作業機械のグラップル装置において、前記アクチュエータは、前記一対の把持アームの間に連結されて伸縮駆動するシリンダであることを特徴とする自走式作業機械のグラップル装置。

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