JP2009191534A - 建設機械の伸縮アーム - Google Patents

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淳次 小川
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Abstract

【課題】ラックとピニオン、及びチェーンとスプロケットによる伸縮アームの伸縮作動を安定させるとともに、耐久性の向上させた建設機械の伸縮アームを提供する。
【解決手段】ベースに回動可能に連結されるアーム主幹10aに、筒状の第1スライドアーム10b、第2スライドアーム10cを順次摺動可能に嵌合させ、アーム主幹10aと第1スライドアーム10bとに固定ラック26と可動ラック27とを互いに対面させて設けるとともに、両者にピニオン28を噛み合わせ、該ピニオン28をシリンダ29により前後方向に移動させる。また第1スライドアーム10bの前端部と後端部とに前進スプロケット30と後進スプロケット31とを設け、各スプロケットにチェーン32、33を巻回し、その一端と他端を第2スライドアーム10cとアーム主幹10aに係止する。
【選択図】図3

Description

本発明は、アーム主幹に複数のスライドアームを摺動可能に嵌合させたテレスコープ式伸縮アームに関するものである。
伸縮アームを小型にして迅速な伸縮、及び伸縮ストロークが大きくできるようにすると、山間地での樹木の押し倒し及び収集等が建設機械で行なえ、伐採作業者の労力及び身の危険を低減することができる。また、建築現場において、建物の倒壊作業等が効率良く行なえることになる。
従来の技術として、アーム主幹に第1、第2スライドアームを順次摺動可能に嵌合させ、一段目の第1スライドアームをラックとピニオンにより、二段目のスライドアームをチェーンにより伸縮させるようにしたものがあった。
このものは、伸縮アームを小型にしながら、伸縮が迅速に行なえ、また伸縮ストロークを大きくすることができる、という利点はあったが、作動の安定性、耐久性において、必ずしも満足できるものではなかった。
特許第3478511号公報
本発明は、ラックとピニオン、及びチェーンとスプロケットによる伸縮作動が安定するとともに、耐久性が向上する建設機械の伸縮アームを得ることを目的とする。
本発明は、前記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項1に係る発明は、ベースに筒状のアーム主幹を前方及び上方に向けて回動可能に連結し、該アーム主幹に筒状の第1スライドアームを、該第1スライドアームに第2スライドアームを順次摺動可能に嵌合させ、前記アーム主幹と前記第1スライドアームとに前後方向に延出する固定ラックと可動ラックとを互いに対面させて設け、前記固定ラックと可動ラックとにピニオンを噛み合わせるとともに、該ピニオンを前後方向に移動させるシリンダを設けてなる一次伸縮装置を設け、前記第1スライドアームの前端部と後端部とに上下軸心を中心として回転する前進スプロケットと後進スプロケットとを設け、前記前進スプロケットに前進チェーンを巻回するとともに該前進チェーンの一端と他端とを前記第2スライドアームの後部と前記アーム主幹とに係止し、前記後進スプロケットに後進チェーンを巻回するとともに該後進チェーンの一端と他端とを前記第2スライドアームの前部と前記アーム主幹とに係止してなる二次伸縮装置を設け、前記前進スプロケット及び後進スプロケットのチェーン出入り歯部にチェーンガイドを近接配置する構成にしたものである。
請求項2に係る発明は、前記チェーンガイドが近接する前進スプロケット及び後進スプロケットの歯部に潤滑油の供給口を配置したものである。
請求項3に係る発明は、前記前進チェーンはダブルチェーンとし、後進チェーンはシングルチェーンとしたものである。
請求項4に係る発明は、前記アーム主幹と第1スライドアーム、及び第1スライドアームと第2スライドアームとの間にスライダを設け、該スライダはホルダの摺動面側に潤滑油を含浸するシュー、及び該シューに潤滑油を供給する油路を設けたものである。
本願の請求項1に係る発明は、ピニオンがシリンダによって前方に移動されると、可動ラックを介して第1スライドアームが伸長作動(前進)され、前進チェーンに張力が発生して前進スプロケットが回転されつつ、前進チェーンの他端が前方に移動し、第2スライドアームを伸長(前進)作動させることになる。また、前記ピニオンがシリンダによって後方に移動されると、後進チェーンに張力が発生して後進スプロケットが回転されつつ、後進チェーンの他端が後方に移動して前記第2スライドアームを短縮作動(後進)させることになる。この場合、前記可動ラックは動滑車の機能を発揮し、第1スライドアーム及び第2スライドアームはピニオンの前後移動量、従ってシリンダのストロークに対して少なくとも2倍の前後移動量となり、小型のシリンダによって第1スライドアーム及び第2スライドアームを迅速に、かつ大きく伸縮させることができる。
また、前記前進チェーン及び後進チェーンがチェーンガイドに案内されて前進スプロケット及び後進スプロケットに巻かれることになり、各チェーンが各スプロケットから離脱しなくなり、チェーンによる第2スライドアームの伸縮作動が安定することになる。
請求項2に係る発明は、供給口から潤滑油が流出すると、該潤滑油がチェーンガイド、及びスプロケットの歯部に付着し、チェーンガイドの案内機能が向上するとともに、チェーンガイド、チェーン、及びスプロケットの摩耗が低減することになる。
請求項3に係る発明は、前記前進チェーンをダブルチェーンとしたので、該前進チェーンによる第2スライドアームの推力が高くなり、負荷の大きい樹木、建物等を容易に押し倒すことができる。
請求項4に係る発明は、潤滑油がスライダのシューに含浸されるので、アーム主幹と第1スライドアーム、及び第1スライドアームと第2スライドアームとの摺動抵抗を長期に亘たってが小さくすることができ、伸縮アームの伸縮作動が長期に亘たって安定することになる。
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図1は本発明による伸縮アームの作動初期の状態を示す側面図、図2は本発明による樹木の押し倒し状態を示す側面図、図3は本発明による伸縮アームの伸長状態を示す説明用要部断面側面図、図4は本発明による伸縮アームの格納状態を示す側面図、図5は図3のV-V相当の拡大断面図、図6は図5のA部拡大断面図、図7は前進チェーンをガイドするチェーンガイドの正面図、図8は図7の左側面図、図9は図5のIX-IX相当におけるチェーンテンショナー部の断面図、図10は図3のX-X相当の要部拡大断面図、図11は後進チェーンをガイドするチェーンガイドの正面図、図12は図11の左側面図、図13は図5のB部拡大断面図、図14は図13の矢印Cにおけるスライダ部の平面図、図15は図14のXV-XV拡大断面図である。
図1において、1は樹木の押し倒し及び収集等を行なう建設機械であり、該建設機械1は、走行用のクローラ3を有するボデイ2の上部に本体部5が上下軸心を中心として旋回可能に取り付けられ、該本体部5は旋回するベース6に運転室7、伸縮アーム10、エンジン等が取り付けられている。前記伸縮アーム10は支持装置15によって上下方向に回動される。
前記伸縮アーム10は、図2、図3に示すように、筒状のアーム主幹10aに順次小断面積にした第1スライドアーム10b、第2スライドアーム10cが摺動可能に嵌合されている。前記アーム主幹10a、第1スライドアーム10b、第2スライドアーム10cは、図5に示すように、それぞれ断面略八角形の筒体にして順次嵌合させるとともに、上下のコーナー部をなす斜辺部、及び下辺にスライダユニット(スライダ)11を介装し、該スライダユニット11を介して互いに摺動可能とする。
前記スライダユニット11は、図13に示すように、第1スライドアーム10b(又はアーム主幹10a)にホルダ12を、調節ボルト12aを介して内外方向に移動調節可能に取り付け、該ホルダ12の摺動面側に潤滑油を含浸するシュー13を取り付けてなる。前記ホルダ12は、図14、図15に示すように、ホルダ12の摺動方向両端に幅方向に延びる保持溝12bを形成し、該保持溝12bにフェルト、多孔性樹脂等、含油性のシュー13を嵌合固着する。また、保持溝12bの幅方向中心部に前記各保持溝12bを連通させる油溝(油路)12cを形成し、該油溝12cの長手方向中心部にグリス等の潤滑油を供給するノズル管14(図13)を接続する。これにより、ノズル管14から供給された潤滑油が油溝12cを経て各シュー13に供給され、該シュー13によって潤滑油が含浸され、アーム主幹10a、第1スライドアーム10b及び第2スライドアーム10cの私有動部に潤滑油が長期に亘たって供給されることになる。
前記伸縮アーム10は支持装置15によって本体部5に起倒可能に支持される。該支持装置15は、図1に示すようになっている。即ち、本体部5のベース6に支柱16を起立固定し、該支柱16に支点ピンP1を介して作動ブラケット17を上下回動可能に連結する。該作動ブラケット17は前方(図1において左方)に回動され、この状態で支柱16と作動ブラケット17とに第1作動シリンダ18を連結し、該第1作動シリンダ18を伸縮作動させることによって前記作動ブラケット17を、支点ピンP1を中心として上下方向に回動させる。
前記作動ブラケット17の前端部に支点ピンP2を介して連結ブラケット21を上下回動可能に連結し、該連結ブラケット21を後方(図1において右方)に向け、その後端部と前記作動ブラケット17の後端部とに第2作動シリンダ19を連結し、該第2作動シリンダ19を伸縮作動させることによって前記連結ブラケット21を、支点ピンP2を中心として上下方向に回動させる。
前記伸縮アーム10のアーム主幹10aの下側部にレール20を前後方向に延出させて固定し、該レール20を前記連結ブラケット21に前後摺動可能に取り付ける。レール20は連結ブラケット21に対して前方又は後方に移動された際に、ピン等により連結ブラケット21に固定(係止)されるようになっている。即ち、作業時には図1に示すように、伸縮アーム10を連結ブラケット21に対して前方に移動させ、該連結ブラケット21をレール20の後部にピン止め固定する。これにより、前記伸縮アーム10を本体部5から前方に向けて大きく突出させる。
また、建設機械1を運搬する際には、図4に示すように、伸縮アーム10を連結ブラケット21に対して後方に移動させ、該連結ブラケット21をレール20の前部にピン止め固定する。これにより、前記伸縮アーム10を本体部5と大きくオーバーラップさせて該伸縮アーム10の前後端が本体部5から大きく突出しないようにする。
前記アーム主幹10aの後端部を、係止具22を介して本体部5の後端部に係止する。即ち、図1に示すように、アーム主幹10aの後端部と本体部5の後端部とにボルト孔付きの係止ブラケット22a,22bを取り付け、図4に示すように、伸縮アーム10を本体部5と大きくオーバーラップさせた際に、アーム主幹10a側の係止ブラケット22aを本体部5側の係止ブラケット22bに合致させ、両者のボルト孔に連結ボルトを挿通して前記アーム主幹10aの後端部を本体部5に固定する。これにより、建設機械1をトラック搬送する際に、伸縮アーム10が振動等で不用意に回動するのを防止する。
前記伸縮アーム10は伸縮装置25によって伸縮作動される。該伸縮装置25は、第1スライドアーム10bを伸縮作動させる一次伸縮装置25−1、第2スライドアーム10cを伸縮作動させる二次伸縮装置25−2からなり、図3に示すようになっている。まず、一次伸縮装置25−1は、アーム主幹10aの内面と第1スライドアーム10bの外面とに、左右(前後)方向に延びる固定ラック26と可動ラック27とを互いに対面させて固定し、固定ラック26と可動ラック27とにピニオン28を転動可能に噛み合わせ、該ピニオン28をアーム主幹10aの後部に取り付けた油圧式のシリンダ29によって前後方向に移動させる。なお、前記ピニオン28はギヤ比が2倍となる小径のピニオンと大径のピニオンとを同軸かつ一体的に連結し、小径のピニオンを固定ラック26に、大径のピニオンを可動ラック27にそれぞれ噛み合わせ、これにより第1スライドアーム10bの伸縮ストロークがピニオン28の移動ストローク、従ってシリンダ29の伸縮ストロークの3倍となるようにしている。
次に、二次伸縮装置25−2は、図3に示すように、第1スライドアーム10bの前端部(図3において左端部)に前進スプロケット30を、該第1スライドアーム10bの後端部(図3において右端部)に後進スプロケット31をそれぞれ回転自在に取り付け、前記前進スプロケット30に前進チェーン32を、前記後進スプロケット31に後進チェーン33をそれぞれ懸回する。前記前進スプロケット30及び後進スプロケット31は、図5、図10に示すように、第1スライドアーム10bの左右両側に上下軸心として回転可能取り付ける。
前記前進スプロケット30は、図5に示すように、上下一対のダブルスプロケットとし、該ダブルスプロケットにダブルチェーンからなる前進チェーン32を懸回する。また、前記後進スプロケット31は、図10に示すように、一枚のシングルスプロケットとし、該シングルスプロケットにシングルチェーンからなる後進チェーン33を懸回する。
図3に示すように、前記前進チェーン32は、前進スプロケット30部で反転した一端(前端)32aを第2スライドアーム10cの後部に係止し、前進スプロケット30部で反転した他端(後端)32bをアーム主幹10aの前部に取り付けた前進チェーンテンショナー34に係止する。また、前記後進チェーン33は、後進スプロケット31部で反転した一端(前端)を33aを第2スライドアーム10cの前部に係止し、後進スプロケット31部で反転した他端(後端)33bをアーム主幹10aの前部に取り付けた後進チェーンテンショナー35に係止する。
前記前進チェーンテンショナー34及び後進チェーンテンショナー35は、図9に示すようになっている。即ち、前進チェーン32の他端32b、後進チェーン33の他端33bにねじ棒34a,35aを連結し、該ねじ棒34a,35aをアーム主幹10aに固定したばね座34b,35bに摺動可能に挿通し、該挿通したねじ棒34a,35aの先端部にコイルばね、ゴム等の弾性体34c,35c、ばね受け34d,35d、及びナット34e,35eを先端側から順次嵌合させ、ナット34e,35eを操作してコイルばね34c,35cの圧縮量を変化させることにより、前記前進チェーン32及び後進チェーン33の張力を調節する。
前述のようにして構成した伸縮装置25は、一次伸縮装置25−1によって第1スライドアーム10bが伸長作動(前進)されると、前進チェーン32に張力が発生し、前進スプロケット30が図3において左回転されつつ、前進チェーン32の一端32aが前方に移動して第2スライドアーム10cを伸長作動(前進)させる(図2、図3)。逆に、一次伸縮装置25−1によって第1スライドアーム10bが短縮作動(後進)されると、後進チェーン33に張力が発生し、後進スプロケット31が図3において右回転されつつ、後進チェーン33の一端33aが後方に移動して第2スライドアーム10cを短縮作動(後進)させる。
前記前進スプロケット30及び前進チェーン32は、図5、図6に示すように、第1スライドアーム10bの左右両側に一対、上下軸心を中心として回転自在に取り付けるとともに、前進スプロケット30は同歯数及び同モジュールとなる2枚のスプロケット30a,30b(図6)を上下同軸に有するダブルスプロケットとし、前進チェーン32は前記ダブルスプロケットに噛み合うダブルチェーンとし、これにより大きな推力(伸長作動)に耐えるようにする。
また、前記後進スプロケット31及び後進チェーン33は、図10に示すように、第1スライドアーム10bの左右両側に一対、上下軸心を中心として回転自在に取り付けるとともに、後進スプロケット31は1枚からなるシングルスプロケットとし、後進チェーン33は前記シングルスプロケットに噛み合うシングルチェーンとする。
前記前進スプロケット30及び後進スプロケット31は、図6及び図10に示す前進スプロケットケース38及び後進スプロケットケース39を介して第1スライドアーム10bに取り付けられる。該前進、後進スプロケットケース38,39は、上下壁38a、39a及び左右壁38b、39bを有する箱状に形成され、上下壁38a,39aにより前進スプロケット30及び後進スプロケット31をベアリングを介して回転自在に支持し、左右壁38b、39bにプラスチック製の前進チェーンガイド40及び後進チェーンガイド41を取り付け、該チェーンガイド40,41により各スプロケットケース38,39内を通過する前進チェーン32及び後進チェーン33を前進スプロケット30及び後進スプロケット31の歯部に案内する。
前記前進チェーンガイド40は、図7、図8に示すように、長方形状基板の内面側に、上下端部で前後方向に延びる上下一対の規制凸条40aと、上下中心部で前後方向に延びる1個の逃げ溝40bとを形成する。そして、前記規制凸条40aを前進スプロケット30の歯先部に接近させ、該規制凸条40aで前進チェーン(ダブルチェーン)32の上下のローラー部を前進スプロケット30の歯底部に押し込むとともに、該規制凸条40aの上下縁部で前記前進チェーンのリンク部の上下動を規制し、前進チェーン32が前進スプロケット30から外れるのを防止する。
また、前記後進チェーンガイド41は、図11、図12に示すように、長方形状基板の内面側に、上下端部で前後方向に延びる丈の高い側部規制凸条41aと、上下中心部で前後方向に延びる広幅な嵌合溝41bと、該嵌合溝41bの上下中心部で前後方向に延びる丈の低いセンター規制凸条41cとを形成する。そして、前記センター規制凸条41cを後進スプロケット31の歯先部に接近させ、該センター規制凸条41cで後進チェーン(シングルチェーン)32のローラー部を後進スプロケット31の歯底部に押し込むとともに、後進チェーン32を前記嵌合溝41bに嵌合させ、側部規制凸条41aの上下縁部で前記後進チェーンのリンク部の上下動を規制し、後進チェーン32が後進スプロケット31から外れるのを防止する。
図5、図6に示すように、前記前進スプロケットケース38の上部壁38aに短い給油パイプ43を接続し、該給油パイプの上端に給油カップ44を接続する。前記給油パイプ43の下端(給油口)34aは前進チェーンガイド40寄りに配置し、この部から前進スプロケット30の歯部に向けて開口させ、給油パイプ43から流下する潤滑油が前記前進チェーンガイド40、及び前進スプロケット30の歯部に向かうようにし、これにより、前進チェーン32及び、スプロケット30及び前進チェーンガイド40の磨耗を低減する。なお、後進スプロケットケース39の上部壁39aにも前述と同様の給油パイプ及び給油カップを取り付け、該給油パイプから後進スプロケット31の歯部及び後進チェーンガイド41部に潤滑油を供給し、後進チェーン33、後進スプロケット31及び後進チェーンガイド41の磨耗を低減するようにしてもよい。
前記第2スライドアーム10cの先端部には押し具46が取り付けられている。該押し具46は、図1に示すように、側面視L型をなし、下部に前方に向ってY型に広がる凹型の当接部46aが形成され、該当接部46aが、図2に示すように、立っている樹木Wの幹に嵌合係止し、該樹木Wを押し倒すようになっている。前記押し具46は、第2スライドアーム10cの先端部に固定された頭部ブラケット45の前面側に配置され、その上端部をボルト・ナットからなる連結ピンP3により前後方向に回動可能に連結する。前記頭部ブラケット45は、下端部にワイヤクレーン、グラブバケット等のアタッチメント47(図1)が取り付けられ、該アタッチメント47は、押し倒した樹木Wを引き抜いたり、切断された樹木Wを建設機械1に向けて引き寄せたりするためのものである。
前述したクローラ3は、ボディ2の両側に固定されたクローラフレーム2aに周回可能に取り付けてなり、前記クローラフレーム2aの外側部の前後方向中間部に支点ピンP4を側方に向けて突出固定し、該支点ピンP4に側部補助脚50を回動可能に取り付け、脚シリンダ51によって後方及び下方に回動させる。前記支ピンP4は地面(水平面)に対して約43度上向きに傾斜され、脚シリンダ51が伸長作動すると、図1、図2に示すように、支点ピンP4を中心として下向きに回動され、下端の接地パッドがクローラ3から外側方に露出して地面に約43度の角度で接近又は当接し、建設機械1の横転を阻止する。また、前記脚シリンダ51が短縮作動されると、図4に示すように、前記支点ピンP4を中心として後方(右方)に回動されてクローラフレーム2aに沿う前後向きになるとともに、前記クローラ3内に格納され、建設機械1の走行が円滑に行われるようにする。
本発明による伸縮アームの作動初期の状態を示す側面図である。 本発明による樹木の押し倒し状態を示す側面図である。 本発明による伸縮アームの伸長状態を示す説明用要部断面側面図である。 本発明による伸縮アームの格納状態を示す側面図である。 図3のV-V相当の拡大断面図である。 図5のA部拡大断面図である。 前進チェーンをガイドするチェーンガイドの正面図である。 図7の左側面図である。 図5のIX-IX相当におけるチェーンテンショナー部の断面図である。 図3のX-X相当の要部拡大断面図である。 後進チェーンをガイドするチェーンガイドの正面図である。 図11の左側面図である。 図5のB部拡大断面図である。 図13の矢印Cにおけるスライダ部の平面図である。 図14のXV-XV拡大断面図である。
符号の説明
1 建設機械の伸縮アーム
2 ボディ
3 クローラ
5 本体部
6 ベース
10 伸縮アーム
10a アーム主幹
10b 第1スライドアーム
10c 第2スライドアーム
11 スライダーユニット(スライダ)
12 ホルダ
12a 調節ボルト
12b 保持溝
12c 油溝(油路)
13 シュー
14 ノズル管
15 支持装置
16 支柱
17 作動ブラケット
18 第1シリンダ
19 第2シリンダ
20 レール
21 連結ブラケット
22 係止具
22a,22b 係止ブラケット
25 伸縮装置
25−1 一次伸縮装置
25−2 二次伸縮装置
26 固定ラック
27 可動ラック
28 ピニオン
29 シリンダ
30 前進スプロケット
31 後進スプロケット
32 前進チェーン
32a 一端(前端)
32b 他端(後端)
33 後進チェーン
33a 一端(前端)
33b 他端(後端)
34 前進チェーンテンショナー
34a ねじ棒
34b ばね座
34c 弾性体
34d ばね受け
34e ナット
35 後進チェーンテンショナー
35a ねじ棒
35b ばね座
35c 弾性体
35d ばね受け
35e ナット
P1〜P4 支点ピン
38 前進スプロケットケース
38a 上下壁
38b 左右壁
39 後進スプロケットケース
39a 上下壁
39b 左右壁
40 前進チェーンガイド
40a 規制凸条
40b 逃げ溝
41 後進チェーンガイド
41a 側部規制凸条
41b 嵌合溝
41c センター規制凸条
43 給油パイプ
43a 下端(給油口)
44 給油カップ
45 頭部ブラケット
46 押し具
46a 当接部
47 アタッチメント
50 側部補助脚
51 脚シリンダ

Claims (4)

  1. ベースに筒状のアーム主幹(10a)を前方及び上方に向けて回動可能に連結し、該アーム主幹(10a)に筒状の第1スライドアーム(10b)を、該第1スライドアーム(10b)に第2スライドアーム(10c)を順次摺動可能に嵌合させ、前記アーム主幹(10a)と前記第1スライドアーム(10b)とに前後方向に延出する固定ラック(26)と可動ラック(27)とを互いに対面させて設け、前記固定ラック(26)と可動ラック(27)とにピニオン(28)を噛み合わせるとともに、該ピニオン(28)を前後方向に移動させるシリンダ(29)を設けてなる一次伸縮装置(25−1)を設け、前記第1スライドアーム(10b)の前端部と後端部とに上下軸心を中心として回転する前進スプロケット(30)と後進スプロケット(31)とを設け、前記前進スプロケット(30)に前進チェーン(32)を巻回するとともに該前進チェーン(32)の一端と他端とを前記第2スライドアーム(10c)の後部と前記アーム主幹(10a)とに係止し、前記後進スプロケット(31)に後進チェーン(33)を巻回するとともに該後進チェーン(33)の一端と他端とを前記第2スライドアーム(10c)の前部と前記アーム主幹(10a)とに係止してなる二次伸縮装置(25−2)を設け、前記前進スプロケット(30)及び後進スプロケット(31)とのうち、少なくとも前進スプロケット(30)のチェーン出入り歯部にチェーンガイド(40)を近接配置したことを特徴とする建設機械の伸縮アーム。
  2. チェーンガイド(40)が近接するスプロケット(30,31)の歯部に潤滑油の供給口(14)を配置したしたことを特徴とする請求項1記載の建設機械の伸縮アーム。
  3. 前進チェーン(32)はダブルチェーンとし、後進チェーン(33)はシングルチェーンとしたことを特徴とする請求項1又は2記載の建設機械の伸縮アーム。
  4. アーム主幹(10a)と第1スライドアーム(10b)、及び第1スライドアーム(10b)と第2スライドアーム(10c)との間にスライダ(11)を設け、該スライダ(11)はホルダ(12)の摺動面側に潤滑油を含浸するシュー(13)、及び該シュー(13)に潤滑油を供給する油路(12c)を設けたことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の建設機械の伸縮アーム。
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