JP2010265688A - 作業機械の把持装置及びこれを備えた作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな把持力による処理対象物の把持と、微細な把持力の調整との双方が可能な作業機械の把持装置及びこれを備えた作業機械を提供すること。
【解決手段】把持駆動シリンダ１９の駆動に伴い軸Ｊ２と把持部材本体２２とを所定の位置関係に保持しつつ把持駆動シリンダ１９からの駆動力を把持部材本体２２に伝えるとともに、前記把持部材本体２２の回動により接触する処理対象物Ｐから受ける反力により弾性変形して軸Ｊ２に対する把持部材本体２２の後退変位を許容し、かつ、その弾発力により、把持部材本体２２の後退変位に伴って処理対象物Ｐに対する把持部材本体の接触圧を増加させるように、把持部材本体２２と軸Ｊ２との間に設けられたコイルばね２４と、把持部材本体２２の後退変位の進行程度を表示する表示部２３とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械の作業腕の先端に設けられ、建築解体作業や産業廃棄物の解体分別作業等を目的として処理対象物を把持するのに用いられる把持装置、及びこれを備えた作業機械に関するものである。

従来、作業機械の作業腕の先端に設けられる把持装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この把持装置は、前記作業腕の先端に装着されるフレームブラケットと、このフレームブラケットに開閉可能に設けられた一対のアームリンクと、これらアームリンクを開閉させるアームシリンダと、各アームリンクの先端にそれぞれ設けられた把持用リンクの連結体とを備えている。具体的に、把持用リンクの連結体は、複数の把持用リンクと、これらの把持用リンクの隣接するもの同士を連結するピンとを備え、最も先端の把持用リンクと前記回転式フレームとの間に設けられたワイヤ等の緊張性部材を緊張又は解放することにより、把持物の周囲に沿って折れ曲がる様に構成されている。

また、別の把持装置として、特許文献２に記載されたものが知られている。この把持装置は、前記作業腕の先端に装着される支持ブラケットと、この支持ブラケットに回動可能に取り付けられる一対の把持アームと、これらの把持アームを回動させるシリンダ装置とを備えている。このシリンダ装置は、両把持アームを互いに逆の向きに回動させることによって、これらの把持アームに把持動作を行わせる。

特許２６９１７９５号明細書 実開昭５７−８０５５４号公報

前記把持装置には、大きな把持力が要求されることがある。特に、頑強な作業対象物の粉砕を目的とするものは、極めて大きな駆動力を要することから、前記シリンダ装置として大出力のものを具備する必要がある。

また、上記のように強力な破砕等を目的とした大型の把持装置では、逆に、比較的小さな作業対象物を破壊せずに把持することは難しい。かかる強力な把持装置では、操縦者の僅かな操作によっても把持力が大きく変動するので、その操縦によって把持力を微妙に調整するのは困難である。

ここで、特許文献１の把持装置は、把持物の周囲に沿って折れ曲がった形態とされた一対の把持用リンクの連結体によって把持物を把持することができるので、把持物を破壊せずに把持することはできるものの、このように把持物の周囲に沿って折れ曲がった形態を採ることができる把持用リンクの連結体により把持物を把持することとしているため、この把持用リンクを開閉するアームシリンダとして大出力のものを採用しても、把持用リンクの連結体が変形することにより駆動力を把持物に十分に伝えることができない。

また、特許文献２には、前記把持アームの先端部に着脱可能に装着される補助把持体を備え、この補助把持体のうち処理対象物と接触する部位をゴム等の弾性体で構成し、比較的小型の処理対象物の把持にのみ当該補助把持体を装着することが開示されている。しかし、このような補助把持体を装着しても、シリンダ装置の駆動力はそのまま処理対象物に伝達されるため、その把持力の微細な調整を行うことは難しい。また、前記弾性体の厚みを増やすことには著しい限界があり、当該弾性体の弾性変形のみで把持力の急増を有効に吸収することは事実上不可能である。したがって、小型の処理対象物を把持する際に把持操作によって油圧シリンダ装置の出力が急激に増加した場合、これによる処理対象物の破損を回避することは難しい。

本発明は、このような事情に鑑み、大きな把持力による処理対象物の把持と、微細な把持力の調整との双方が可能な作業機械の把持装置及びこれを備えた作業機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、先端が変位可能な作業腕をもつ作業機械の当該作業腕の先端部に設けられ、処理対象物を把持する把持装置であって、前記作業腕の先端部に回動可能に支持された第１の把持部材と、前記作業腕の先端部に回動可能に支持され、前記第１の把持部材との間で前記処理対象物を把持するように当該第１の把持部材に対して相対的に回動可能な第２の把持部材と、前記両把持部材にそれぞれ設けられ、前記処理対象物を把持するための把持面と、伸縮動作を行うことにより、前記両把持面同士が接離するように前記両把持部材を相対的に回動させる把持駆動シリンダとを備え、前記第１の把持部材及び第２の把持部材のうちの少なくとも一方の把持部材は、前記把持駆動シリンダの駆動により相手方の把持部材に対して相対的に回動する把持部材本体と、前記把持駆動シリンダの駆動に従動するように当該把持駆動シリンダに取り付けられているとともに、前記把持部材本体に対して所定範囲内でのみ相対変位可能となるように当該把持部材本体に設けられた連結部材と、前記把持駆動シリンダの駆動に伴い前記連結部材と前記把持部材本体とを所定の位置関係に保持しつつ前記把持駆動シリンダからの駆動力を把持部材本体に伝えるとともに、前記把持部材本体の回動により接触する前記処理対象物から受ける反力により弾性変形して前記連結部材に対する把持部材本体の後退変位を許容し、かつ、その弾発力により、前記把持部材本体の後退変位に伴って前記処理対象物に対する前記把持部材本体の接触圧を増加させるように、前記把持部材本体と前記連結部材との間に設けられたばね部材と、前記両把持部材の回動位置にかかわらず前記両把持面の外側となる位置に設けられ、前記把持部材本体の後退変位の前記所定範囲内における進行程度を表示する表示部とを備えていることを特徴とする作業機械の把持装置を提供する。

この把持装置では、把持駆動シリンダの伸縮動作に伴い、この把持駆動シリンダと第１の把持部材及び第２の把持部材のうちの少なくとも一方の把持部材に含まれる把持部材本体との間に設けられたばね部材により当該把持部材本体と連結部材とが所定の位置関係に保持された状態で当該把持部材本体が閉じ方向に回動され、この把持部材本体が処理対象物に接触し、かつ、この処理対象物から受ける反力によりばね部材の弾性変形を伴いながら把持部材本体が連結部材に対して後退変位する。この把持部材本体の後退変位の範囲では、把持駆動シリンダの駆動力にかかわらず、前記処理対象物に対する把持部材本体の接触圧は、前記ばね部材の弾発力に相当する圧力となるため、当該接触圧の微細な調整を行うことが可能である。その一方、前記把持部材本体の後退変位が所定範囲を超えた時点からは、把持駆動シリンダの駆動力がそのまま処理対象物に作用するため、大きな把持力で処理対象物を把持することが可能である。

ところで、前記把持装置においては、把持部材本体の後退変位の期間中にはばね部材による弾発力が処理対象物に作用する一方、把持部材本体が後退変位の終了位置に到達した後には把持駆動シリンダの駆動力が処理対象物に作用することになるが、これら弾発力及び駆動力の何れが作用しているのかを、ばね部材の弾性変形の程度を見て判断するのは困難である。これに対し、本発明では、両把持面の外側に設けられた表示部を備えているので、処理対象物を把持するために両把持面が近接した状態であっても、これら両把持面の外側に位置する表示部を操縦者が見ることができ、これにより、把持部材本体の後退変位の進行程度を操縦者に確実に認識させることができる。

前記作業機械の把持装置において、前記表示部は、前記把持部材本体の後退変位に伴い前記ばね部材の弾性変形量よりも大きく移動するとともに、少なくとも前記把持部材本体が後退変位の終了位置に到達したことを表示することが好ましい。

この構成によれば、表示部がばね部材の弾性変形量よりも大きく移動するため、この表示部を見ることにより、ばね部材を直接見る場合よりも把持部材本体の後退変位の進行程度を操縦者に確実に判断させることができる。特に、本発明では、把持部材本体が後退変位の終了位置に到達したことも表示部によって判断することができるため、既に把持駆動シリンダの駆動力が処理対象物に加えられているにもかかわらず、未だにばね部材の弾発力により把持されているものと誤解して、処理対象物を破損してしまうといった事態を有効に抑制することができる。

前記作業機械の把持装置において、前記表示部は、前記把持部材本体の後退変位に伴い移動する指示部と、前記把持部材本体の後退変位の変位量を増大して前記指示部に伝達する増大機構とを備えていることが好ましい。

この構成によれば、増大機構によって把持部材本体の後退変位の変位量よりも大きく指示部を移動させることができる。

前記作業機械の把持装置において、前記表示部は、前記指示部の移動範囲のうち、前記把持部材本体の後退変位の開始位置から終了位置までの範囲に対応する範囲を表示する被表示部をさらに備えていることが好ましい。

この構成によれば、指示部と被表示部との位置関係によって、ばね部材の弾性変形の程度を明確に表示することができる。

前記作業機械の把持装置において、前記作業腕の先端部に対して前記把持部材本体を回動可能に軸支する回動中心軸と、前記回動中心軸と略平行な回転軸回りに前記把持部材本体に対して回動可能なリンク部材とをさらに備え、前記連結部材は、前記把持部材本体の後退変位に伴い前記リンク部材が前記把持部材本体に対して回動するように、当該リンク部材に連結され、前記ばね部材は、前記リンク部材と前記把持部材本体との間で当該リンク部材の回動に伴い弾性変形可能に設けられ、前記増大機構は、前記回転軸の回転に伴う変位量よりも大きな変位量で前記指示部を変位させることが好ましい。

この構成によれば、把持駆動シリンダの伸縮動作をリンク部材の回動動作に変換して、当該リンク部材と把持部材本体との間でばね部材を弾性変形させることができるとともに、このリンク部材の回転軸の回転動作を利用して指示部を移動させることができる。

前記作業機械の把持装置において、前記増大機構は、前記回転軸の回転に伴い回転するように当該回転軸に固定された駆動歯車と、この駆動歯車に噛合する従動歯車とを有し、前記指示部は、前記従動歯車の回転に伴い回動するように当該従動歯車に固定され、前記駆動歯車と前記従動歯車との歯車比を調整することにより、前記ばね部材の弾性変形量よりも前記指示部の変位量が大きく設定されていることが好ましい。

この構成によれば、駆動歯車と従動歯車との歯車比を変更することにより、指示部による表示範囲を容易に調整することが可能となる。

前記作業機械の把持装置において、前記作業腕の先端部に対して前記連結部材を回動可能に軸支する回動中心軸と、前記回動中心軸と略平行に延びるとともに、前記把持部材本体と前記連結部材とを互いに回動可能に連結する回動軸とをさらに備え、前記連結部材は、前記把持駆動シリンダの伸縮動作に伴い前記回動中心軸回りに回動可能となるように、当該把持駆動シリンダに連結され、前記ばね部材は、前記回動軸回りに回動する前記把持部材本体と連結部材との間で弾性変形可能に設けられ、前記把持部材本体又は前記連結部材には、前記回動軸からばね部材までの距離よりも回動軸からの距離が大きくなる位置に、前記表示部が設けられていることが好ましい。

このようにすれば、回動軸回りに互いに回動する把持部材本体と連結部材との間でばね部材が弾性変形することになるが、このばね部材を弾性変形させる把持部材本体及び連結部材の一部の回動軸回りの回動半径よりも前記指示部の回動軸回りの回動半径が大きくなるので、ばね部材の弾性変形量よりも大きく指示部を移動させることができる。

前記作業機械の把持装置において、前記把持部材本体及び前記連結部材は、予め設定された後退変位の終了位置まで前記把持部材本体が回動したときに、互いに当接する当接面をそれぞれ有し、前記両当接面が前記表示部を構成することが好ましい。

この構成によれば、連結部材及び把持部材本体のそれぞれの当接面が（指示部と表示部とが）互いにどれだけ近づいているかによって、当該把持部材本体の後退変位がどの程度進行しているのかを判断することができる。また、両当接面が当接した状態が、把持部材本体の後退変位の終了位置であると判断することができる。

前記作業機械の把持装置において、前記第１の把持部材及び前記第２の把持部材の双方が、前記把持部材本体と、前記連結部材と、前記ばね部材と、前記表示部とを含むことが好ましい。

この構成によれば、一方の把持部材のみが把持部材本体等を含む構成に比べ、把持部材本体の後退変位により把持力の調整が可能であるストローク範囲が倍増する。また、この構成によれば、両把持部材に含まれる把持部材本体の後退変位の進行の程度をそれぞれ表示部によって判断することができる。

また、本発明は、移動可能な作業機械本体と、この作業機械本体に搭載され、当該作業機械に対して先端が変位するように動作可能な作業腕とを備え、この作業腕の先端に前記把持装置が取り付けられることを特徴とする作業機械を提供する。

本発明によれば、把持部材本体に対する把持部材本体の弾性的な後退変位を利用して微細な把持力の調整を行うことができる一方、前記後退変位の変位量が所定量に到達した時点からは処理対処物を大きな把持力で把持することができる効果がある。

本発明の実施形態に係る把持装置及びこれを備えた作業機械を示した図である。 図１の把持装置を拡大して示す正面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図２の把持装置の把持動作を説明するための正面図であり、把持動作開始前の状態を示すものである。 図２の把持部材の把持動作を説明するための正面図であり、（ａ）は把持部材本体と処理対象物Ｐとが接触した状態、（ｂ）は把持部材本体が後退変位した状態をそれぞれ示している。 図２の把持部材の把持動作を説明するための断面図であり、（ａ）は図５の（ａ）に対応する状態、（ｂ）は図５の（ｂ）に対応する状態をそれぞれ示している。 本発明の別の実施形態に係る把持装置を示す断面図である。 図７の把持装置の把持動作を説明するための正面図であり、（ａ）は把持部材本体と処理対象物Ｐとが接触した状態、（ｂ）は把持部材本体が後退変位した状態をそれぞれ示している。 本発明のさらに別の実施形態に係る把持装置を示す正面図であり、（ａ）は把持装置本体と処理対象物Ｐとが接触した状態、（ｂ）は把持部材本体が後退変位した状態をそれぞれ示している。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る把持装置及びこれを備えた作業機械を示した図である。この図では、作業機械として油圧ショベルを利用したものが例示されているが、本発明に係る作業機械はこれに限られず、先端が変位可能な作業腕をもつ様々の作業機械について本発明の適用が可能である。

油圧ショベル１は、下部走行体２と、その上に旋回可能に搭載される上部旋回体３とを備えている。上部旋回体３は、旋回フレーム４を有し、旋回フレーム４上に、カウンタウェイト５、キャビン６、及び作業腕７が搭載される。

前記作業腕７は、ブーム８及びアーム９と、これらをそれぞれ駆動するためのブームシリンダ１０及びアームシリンダ１１を備えている。ブーム８は、旋回フレーム４上に起伏可能に（すなわち旋回フレーム４の左右方向の軸回りに回動可能に）搭載され、ブームシリンダ１０の伸縮により当該起伏方向に駆動される。アーム９は、ブーム８の先端部に回動可能に連結され、アームシリンダ１１の伸縮により当該回動方向に駆動される。これらブーム８及びアーム９の回動動作と、旋回フレーム４の旋回動作との組み合わせにより、当該アーム９の先端部は、自在に変位することが可能である。

なお、本発明に係る作業機械は、旋回可能なものに限られない。また、作業腕は、一の関節を有するもの、あるいは多数の関節を有するものであってもよい。

前記アーム９の先端部には、通常、図略のバケットがバケットピン１２を介して回動可能に取り付けられるとともに、バケットシリンダ１４によって当該回動方向に駆動される。具体的には、アーム９にアイドラリンク１５の一端が回動可能に取り付けられるとともに当該リンク１５の他端がバケットシリンダ１４に連結され、このアイドラリンク１５の他端に前記バケットがバケットリンクを介して連結される。そして、前記バケットシリンダ１４の伸縮によりアイドラリンク１５、バケットリンク及び図略のバケットが駆動される。そして、この実施の形態では、前記バケットに代えて作業アタッチメントとして把持装置１６が着脱可能に装着される。

この把持装置１６は、図２にも示すように、把持装置本体１７と、互いに対をなす第１の把持部材１８Ａ及び第２の把持部材１８Ｂと、これらの把持部材１８Ａ、１８Ｂを駆動するための把持駆動シリンダ１９と、各把持部材１８Ａ、１８Ｂ同士を回動可能に連結する連結ピン２０とを備えている。把持装置本体１７の後部には、取付部２１が設けられ、この取付部２１がアーム９及びアイドラリンク１５に着脱可能に連結される。

両把持部材１８Ａ、１８Ｂは、図１〜図４に示すように、処理対象物Ｐ（図４参照）を両側から把持するためのもので、それぞれ、把持部材本体２２と、コイルばね２４と、表示部２３とをそれぞれ含む。

把持部材本体２２は、その基端部が把持駆動シリンダ１９によって互いに逆向きに回動駆動されることにより、把持部材本体２２の先端部同士が互いに密着した状態（図２参照）と、把持部材本体２２の先端部が互いに離間した状態（図４参照）とに切り換えられる。

具体的に、両把持部材本体２２は、処理対象物Ｐを把持するための先端プレート２５と、この先端プレート２５を挟む一対の基端プレート２６とを備え、両基端プレート２６を貫通するピン２７を中心として回動可能となるように前記把持装置本体１７にそれぞれ連結されている。

前記先端プレート２５は、前記基端プレート２６に挟持される被挟持部５０と、この被挟持部５０の先端部に着脱可能に取り付けられる把持部５１とを備えている。前記被挟持部５０には、その表面側（把持部材１８Ａは図２の奥側、把持部材１８Ｂは図２の手前側）へ開くとともに先端側へ延びる溝５０ａが形成されている。この溝５０ａ内に基端部が挿入された把持部５１と、被挟持部５０とが４本のボルトＢ１によって固定される。このように把持部５１の側面と溝５０ａの内側面とが当接した状態で被挟持部５０と把持部５１とが固定されているので、両把持部５１による把持の際に処理対象物Ｐから受ける反力が各ボルトＢ１に生じるのを抑制することができる。また、把持部５１が被挟持部５０に対して着脱可能とされているので、長さの異なる把持部５１を準備しておけば、作業内容に応じて長さの異なる把持部５１を適宜選択することができる。また、曲げ剛性の異なる複数の把持部５１を準備しておけば、把持部５１の種類に応じて異なる把持力で処理対象物Ｐの把持を行うことができる。なお、両把持部５１は、その先端から内側に突出して相手方の把持部５１との間で処理対象物Ｐを把持可能な突出部５１ａをそれぞれ備えている。

両基端プレート２６には、当該両基端プレート２６を貫通して前記ピン２７の軸線と平行に延びる３本の軸Ｊ１、軸Ｊ２及び軸Ｊ３が設けられている。軸Ｊ１は、前記ピン２７の外側位置で両基端プレート２６を貫通している。軸Ｊ２は、前記軸Ｊ１よりも作業腕７側に設けられ、前記軸Ｊ１を中心とする円弧形状で両基端プレート２６を貫通する貫通溝２６ａ（図６参照）で摺動可能となるように、当該貫通溝２６ａ内に挿通されている。具体的に、軸Ｊ２は、貫通溝２６ａの内側端部に当接する図６の（ａ）に示す位置と、貫通溝２６ａの外側端部に当接する図６の（ｂ）に示す位置との間で当該貫通溝２６ａ内で摺動可能とされている。

また、この軸Ｊ２は、前記両基端プレート２６の間に配置された把持駆動シリンダ１９の伸縮動作する一の端部（ロッド側の端部又はヘッド側の端部）を当該両基端プレート２６に対し回動可能に軸支する。軸Ｊ３は、前記コイルばね２４を支持するためのばね支持軸２８を回動可能に軸支する。具体的に、軸Ｊ３は、両基端プレート２６の間に配置されたばね支持軸２８の基端部を回動可能に軸支する。

前記把持駆動シリンダ１９は、油圧シリンダからなり、前記両把持部材本体２２の基端部同士の間に挟まれた位置で保持される。この把持駆動シリンダ１９は、シリンダ本体１９ａと、このシリンダ本体１９ａ内に収容されるピストン１９ｂと、このピストン１９ｂからシリンダ軸方向に沿って一方の側に延びるロッド１９ｃとを有し、このロッド１９ｃの先端部が第１の把持部材１８Ａの把持部材本体２２の基端部に回動可能に連結され、前記シリンダ本体１９ａのヘッド側端部が第２の把持部材１８Ｂの把持部材本体２２の基端部に連結される。したがって、この把持駆動シリンダ１９の伸縮により、前記両把持部材本体２２が開閉方向に駆動される。

具体的に、ロッド１９ｃの先端部は、第１の把持部材１８Ａの両基端プレート２６同士の間に挟まれた状態で、当該両基端プレート２６に対し軸Ｊ２によって回動可能に軸支されている。一方、シリンダ本体１９ａのヘッド側端部は、第２の把持部材１８Ｂの両基端プレート２６同士の間に挟まれた状態で、当該両基端プレート２６に対し軸Ｊ２によって回動可能に軸支されている。つまり、把持駆動シリンダ１９の両端部（軸Ｊ２）は、両基端プレート２６に対し貫通溝２６ａに沿って所定の変位量だけ相対変位することができるように、当該両基端プレート２６に支持されている。

前記表示部２３は、リンク部材３１と、駆動歯車３２と、従動歯車３３と、指示部３４と、被表示部３５とを備えている。

前記両リンク部材３１は、前記両基端プレート２６の外側に設けられた一対のレバープレート３１ａを備えている。両レバープレート３１ａの基端部は、前記軸Ｊ１によって基端プレート２６に対して回動可能に軸支されている一方、両レバープレート３１ａの途中部は、前記軸Ｊ２により把持駆動シリンダ１９の端部に回動可能に軸支されている。また、両レバープレート３１ａの先端部には、前記ピン２７の軸線と平行に延びて両レバープレート３１ａに跨る軸Ｊ４が設けられている。この軸Ｊ４には、その軸線と直交する方向に当該軸Ｊ４を貫通する孔Ｊ４１（図３参照）が設けられ、この孔Ｊ４１に前記ばね支持軸２８が挿通している。したがって、両リンク部材３１の先端部を互いに離間させる方向に前記軸Ｊ１を中心として両リンク部材３１を回動させると、ばね支持軸２８に外装されたコイルばね２４が軸Ｊ４の側面と前記軸Ｊ３との間で押し縮められる一方、このように押し縮められた弾発力により両リンク部材３１は、その先端部が互いに近接する方向に回動する。つまり、コイルばね２４は、前記軸Ｊ２（リンク部材３１の途中部）を把持部材本体２２に対して内向きに付勢するように設けられている。

ここで、軸Ｊ１（リンク部材３１の回動軸）から軸Ｊ４（コイルばね２４を保持する部分）までの回動半径Ｒ１は、軸Ｊ１から軸Ｊ２までの回動半径Ｒ２よりも大きくされている。したがって、把持駆動シリンダ１９の駆動による軸Ｊ２の変位量よりもコイルばね２４の弾性変形量を大きくすることができる。

また、コイルばね２４は、把持駆動シリンダ１９を挟んでピン２７よりも作業腕７側（基端部側）の位置に設けられている。具体的に、本実施形態において、両レバープレート３１ａは、基端プレート２６の基端部（軸Ｊ３の配設位置）を超えて作業腕７まで延びる長手寸法を有しており、その先端位置で上記ばね支持軸２８を支持している結果、コイルばね２４は、軸Ｊ２よりも作業腕７よりの位置に配設されている。

前記駆動歯車３２は、軸Ｊ１とともに回転可能となるように、当該軸Ｊ１の外周に固定されている。この駆動歯車３２には、前記軸Ｊ１と平行する軸回りに前記把持部材本体２２に対して回動可能な従動歯車３３が噛合している。

前記指示部３４は、前記従動歯車３３とともに回転可能となるように、当該従動歯車３３の外側に固定されている。この指示部３４は、前記従動歯車３３の軸線と直交する方向に延びる棒状の部材である。指示部３４は、前記軸Ｊ１の回転に伴い、図５の（ａ）に示すようにコイルばね２４が弾性変形していない状態から、図５の（ｂ）に示すようにコイルばね２４が予め設定された量だけ弾性変形した状態までの移動範囲Ｅ１内で変位する。この移動範囲Ｅ１がコイルばね２４の弾性変形量Ｅ２よりも大きくなるように、前記駆動歯車３２と従動歯車３３の歯車比（例えば、駆動歯車３２が１／４周する間に従動歯車３３が１周する歯車比）が設定されている。そして、この指示部３４が指し示す先には、前記被表示部３５が設けられている。

被表示部３５は、前記指示部３４と協働して、前記コイルばね２４が把持駆動シリンダ１９の駆動力により弾性変形していない状態（図５の（ａ）に示す状態）から前記コイルばね２４が予め設定された量だけ弾性変形した状態（図５の（ｂ）に示す状態）までの範囲を示すものである。具体的に、被表示部３５は、前記基端プレート２６の表面に設けられ、当該基端プレート２６の表面色とは異なる色で示された円弧状の表示からなる。そして、この被表示部３５の外側の端部は、前記指示部３４の図５の（ａ）の回動位置に対応して配置されているとともに、被表示部３５の内側の端部は、前記指示部３４の図５の（ｂ）の回動位置に対応して配置されている。つまり、前記指示部３４が被表示部３５の外側の端部を指している状態は、コイルばね２４が弾性変形していないことを示し、指示部３４が被表示部３５の内側の端部を指している状態は、予め設定された分だけコイルばね２４の弾性変形が行われていることを示すことになる。

次に、この把持装置１６の作用を説明する。

この把持装置１６では、把持駆動シリンダ１９の伸縮により両把持部材１８Ａ、１８Ｂが開閉方向に駆動され、処理対象物Ｐの把持動作が行われる。まず、図４に示すように、両把持部材１８Ａ、１８Ｂが開いた状態で、当該把持部材１８Ａ、１８Ｂにおける把持部材本体２２（突出部５１ａ）が処理対象物Ｐの両外側に位置するように、作業腕７が操作される。そして、この位置で前記把持駆動シリンダ１９が伸張方向に作動することにより、コイルばね２４が一定量だけ縮んだ状態を維持した状態で、当該コイルばね２４の付勢力により、両把持部材１８Ａ、１８Ｂが閉じ方向に回動する。

前記把持動作に伴い、前記処理対象物Ｐには突出部５１ａが接触する（図５の（ａ）参照）。前記把持部材本体２２には、図６の（ａ）に示すように、コイルばね２４の弾発力により、軸Ｊ２が把持部材本体２２から内向きに変位した位置に保持されているため、前記接触開始後の把持駆動シリンダ１９の伸張動作により軸Ｊ２が把持部材本体２２に対して相対変位する。つまり、把持部材本体２２が軸Ｊ２に対して後退変位する。この後退変位によって、把持力の繊細な調整と、大きな把持力での把持の双方を可能にする。

具体的に、前記把持部材本体２２の突出部５１ａが処理対象物Ｐに接触してからしばらくは、両把持部材本体２２が閉じ方向に回動するのに伴い、前記把持部材本体２２は、その突出部５１ａが処理対象物Ｐから受ける反力により、コイルばね２４の弾性変形を伴いながら軸Ｊ２に対して後退変位する（図５の（ｂ）及び図６の（ｂ）参照）。この後退変位の開始に伴い、指示部３４は、図５の（ａ）に示す位置から図５の（ｂ）に示す位置へ向けた移動を開始する。この指示部３４を見た操縦者は、把持駆動シリンダ１９の駆動力が処理対象物Ｐに直接伝わっておらず、現時点で処理対象物Ｐに伝わっているのがコイルばね２４の弾発力であることを認識することができる。

前記後退変位が許容される範囲（図６の（ａ）の状態から図６の（ｂ）の状態までの範囲）では、前記把持駆動シリンダ１９の駆動力にかかわらず、把持部材本体２２と処理対象物Ｐとの接触圧は、コイルばね２４の弾発力に基づく圧力となる。具体的に、把持装置１６では、コイルばね２４の弾発力が作用する軸Ｊ３（力点）とピン２７（支点）との間の距離と、当該ピン２７と処理対象物Ｐの接触位置（作用点）との間の距離に応じた比率でコイルばね２４の弾発力が処理対象物Ｐに作用することになる。

したがって、この範囲では、前記把持駆動シリンダ１９による把持部材本体２２の後退変位に伴うコイルばね２４の弾発力の変化を利用して当該接触圧の微細な調整を行うことが可能であり、例えば小さな処理対象物Ｐを破壊せずに把持するといったことが可能となる。

これに対し、前記把持部材本体２２の後退変位が所定量に達すると、図６の（ｂ）に示すように、軸Ｊ２が貫通溝２６ａの外側端部に当接することにより、当該把持部材本体２２のそれ以上の後退変位が阻止される（すなわち、把持部材本体２２と軸Ｊ２とが一体化される）ため、把持駆動シリンダ１９から各把持部材本体２２に加えられる駆動力がそのまま把持力として処理対象物Ｐに加えられる。したがって、この状態で処理対象物Ｐを大きな把持力で把持することが可能であり、例えば、当該処理対象物Ｐの破砕を目的とした把持も行うことができる。このように把持部材本体２２の後退変位が所定量に達した状態においては、指示部３４が図５の（ｂ）に示すように被表示部３５の内側端を指し示すため、操縦者は、この指示部３４及び被表示部３５を見て、これから把持駆動シリンダ１９の伸張操作を行うことにより、その駆動力が直接処理対象物Ｐに伝わることを認識することができる。

ここで、前記把持装置１６は、軸Ｊ２が貫通溝２６ａの外側端部に当接した後の時点において軸Ｊ２から把持部材本体２２に対して直接駆動力が作用するように構成されているため、軸Ｊ２と処理対象物Ｐを把持する把持部材本体２２との間に他の部材を介在させることなく把持部材本体２２の後退変位を実現することができる。したがって、例えば、後退変位を実現するために把持部材本体２２を２分割して両者を相対変位するように連結する構成と比較して、処理対象物Ｐの把持や破砕を行うための構成（前記実施形態では把持部材本体２２）の強度を十分に確保することができる。

以上説明したように、前記把持装置１６では、把持駆動シリンダ１９の伸縮動作に伴い、この把持駆動シリンダ１９と把持部材本体２２との間に設けられたコイルばね２４により当該把持部材本体２２と軸Ｊ２とが所定の位置関係に保持された状態で当該把持部材本体２２が閉じ方向に回動され、この把持部材本体２２が処理対象物Ｐに接触し、かつ、この処理対象物Ｐから受ける反力によりコイルばね２４の弾性変形を伴いながら把持部材本体２２が軸Ｊ２に対して後退変位する。この把持部材本体２２の後退変位の範囲では、把持駆動シリンダ１９の駆動力にかかわらず、処理対象物Ｐに対する把持部材本体２２の接触圧は、コイルばね２４の弾発力に相当する圧力となるため、当該接触圧の微細な調整を行うことが可能である。その一方、前記把持部材本体２２の後退変位が所定範囲を超えた時点からは、把持駆動シリンダ１９の駆動力がそのまま処理対象物Ｐに作用するため、大きな把持力で処理対象物Ｐを把持することが可能である。

前記把持装置１６においては、把持部材本体２２の後退変位の期間中にはコイルばね２４による弾発力が処理対象物Ｐに作用する一方、把持部材本体２２が後退変位の終了位置に到達後には把持駆動シリンダ１９の駆動力が処理対象物Ｐに作用することになるが、これら弾発力及び駆動力の何れが作用しているのかを、コイルばね２４の弾性変形の程度を見て判断するのは困難である。これに対し、前記把持装置１６では、両突出部５１ａの外側に設けられた表示部２３（指示部３４）を備えているので、処理対象物Ｐを把持するための両突出部５１同士が近接した状態であっても、これら両突出部５１ａの外側に位置する表示部２３を操縦者が見ることができ、これにより、把持部材本体２２の後退変位の進行程度を操縦者に確実に認識させることができる。

前記実施形態のように、前記表示部２３がコイルばね２４の弾性変形量よりも大きく移動する構成とすれば、コイルばね２４の弾性変形量よりも大きく移動する表示部２３を見ることにより、コイルばね２４を直接見る場合よりも把持部材本体２２の後退変位の進行程度を操縦者に確実に判断させることができる。特に、本発明では、把持部材本体２２が後退変位の終了位置に到達したことも被表示部３５によって判断することができるため、既に把持駆動シリンダ１９が処理対象物Ｐに加えられているにもかかわらず、未だにコイルばね２４の弾発力により把持されているものと誤解して、処理対象物Ｐを破損してしまうといった事態を有効に抑制することができる。

前記実施形態のように、被表示部３５を備えた構成によれば、指示部３４と被表示部３５との位置関係によって、コイルばね２４の弾性変形の程度を明確に表示することができる。

前記実施形態のように、リンク部材３１を備えるとともに、軸Ｊ１の回転を増大させて指示部３４に伝達する構成によれば、把持駆動シリンダ１９の伸縮動作をリンク部材３１の回動動作に変換して、当該リンク部材３１と把持部材本体２２との間でコイルばね２４を弾性変形させることができるとともに、このリンク部材３１の軸Ｊ１の回転動作を利用して指示部３４を移動させることができる。

前記実施形態のように、駆動歯車３２と従動歯車３３とを備えた構成によれば、駆動歯車３２と従動歯車３３との歯車比を変更することにより、指示部３４による表示範囲を容易に調整することが可能となる。

なお、前記実施形態では、把持部材本体２２と軸Ｊ２とを相対変位可能に構成しているが、図７及び図８に示すように、把持駆動シリンダ１９に回動可能に取り付けられた連結部材３７に対して把持部材本体３８を回動可能な構成とすることもできる。

具体的に、この実施形態に係る把持装置３６は、前記作業腕７の先端に対して回動可能な一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂと、これら把持部材４２Ａ、４２Ｂを相対的に回動させる把持駆動シリンダ１９とを備えている。

両把持部材４２Ａ、４２Ｂは、前記作業腕７の取付部１７に対してピン４０回りに回動可能に取り付けられた連結部材３７と、この連結部材３７に対して回動軸４１回りに回動可能に取り付けられた把持部材本体３８と、これら連結部材３７と把持部材本体３８との間で弾性変形可能に設けられたコイルばね３９とをそれぞれ備えている。

前記連結部材３７は、前記把持駆動シリンダ１９に対して回動可能に連結された基端部３７ａと、前記回動軸４１が設けられた先端部３７ｂとを有し、これら基端部３７ａと先端部３７ｂとの間に設けられたピン４０によって前記取付部１７に回動可能に軸支されている。

前記連結部材３７と把持部材本体３８とは、連結部材３７の先端面３７ｃと、把持部材本体３８の基端面３８ａとが回動軸４１回りに互いに離間した図７に示す回動位置から、前記先端面３７ｃと基端面３８ａとが相密着した図８の（ｂ）に示す回動位置までの間で互いに回動可能に連結されている。

前記コイルばね３９は、前記ピン４０回りの連結部材３７と把持部材本体３８との回動に伴い弾性変形するように、前記連結部材３７と把持部材本体３８とに跨って設けられている。つまり、コイルばね３９は、前記連結部材３７の先端面３７ｃと把持部材本体３８の基端面３８ａとを離間させるように連結部材３７に対して把持部材本体３８を付勢している。

このコイルばね３９は、連結部材３７及び把持部材本体３８の外側の縁部よりも回動軸４１側に入った位置に設けられている。具体的に、回動軸４１から連結部材３７の外側の縁部までの回動半径は、回動軸４１からコイルばね３９までの回動半径よりも大きくされているため、連結部材３７の先端面３７ｃ又は把持部材本体３８の基端面３８ａのコイルばね３９を挟んで外側に位置する部分がコイルばね３９の変位量よりも大きく移動する表示部を構成する。より具体的に、これら先端面３７ｃと基端面３８ａとが相密着する回動位置が把持部材本体３８の後退変位の終点位置を示すことになる。

本実施形態に係る把持装置３６の作用について説明する。

図７に示す状態から、把持駆動シリンダ１９を伸張させると、コイルばね３９の付勢力により連結部材３７と把持部材本体３８との位置関係が互いに保持されたまま、両把持部材４２Ａ、４２Ｂがピン４０回りに閉方向に回動する。

この回動が進行して、把持部材本体３８に処理対象物Ｐが接触すると、図８の（ａ）に示すように、当該処理対象物Ｐから受ける反力によって把持部材本体３８が連結部材３７に対して後退変位を開始する。同図に示す状態では、連結部材３７の先端面３７ｃが把持部材本体３８の基端面３８ａに対して近接する方向に移動するため、これを見た操縦者は、処理対象物Ｐに対してコイルばね３９の弾発力が与えられていることを認識することができる。

そして、予め設定された変位量だけ把持部材本体３８が後退変位すると、図８の（ｂ）に示すように、連結部材３７の先端面３７ｃと把持部材本体３８の基端面３８ａとが当接して（連結部材３７と把持部材本体３８とが一体となって）、把持駆動シリンダ１９の駆動力がそのまま把持部材本体３８に伝わる。ここで、操縦者は、連結部材３７の先端面３７ｃと把持部材本体３８の基端面３８ａとが当接している状態を見て、把持駆動シリンダ１９の駆動力が処理対象物Ｐに伝わっていると判断することができる。

前記実施形態のように、連結部材３７と把持部材本体３８とを回動軸４１回りに回動可能とした構成によれば、回動軸４１回りに互いに回動する把持部材本体３８と連結部材３７との間でコイルばね３９が弾性変形することになるが、このコイルばね３９を弾性変形させる把持部材本体３８及び連結部材３７の一部の回動軸４１回りの回動半径よりも前記指示部（連結部材３７の先端面３７ｃの外側縁部又は把持部材本体３８の基端面３８ａの外側縁部）の回動軸４１回りの回動半径が大きくなるので、コイルばね３９の弾性変形量よりも大きく指示部を移動させることができる。

前記実施形態のように、連結部材３７の先端面３７ｃ及び把持部材本体３８の基端面３８ａを指示部及び表示部として利用する構成によれば、先端面３７ｃと基端面３８ａとがどれだけ近づいているかによって、当該把持部材本体３８の後退変位がどの程度進行しているのかを判断することができる。

図９にさらに別の実施形態を示す。

図９に示す実施形態では、前記リンク３１の回動軸Ｊ１とともに回動する第一回動部材５２と、前記把持部材本体２２（基端プレート５０）に対して軸Ｊ６回りに回動可能に軸支された第二回動部材５３と、これら両回動部材５２、５３同士を連結するレバー５４と、前記第二回動部材５３に固定された指示部材５５と、把持部材本体２２に設けられた被表示部５６とを備えている。

第一回動部材５２には、軸Ｊ１と偏心した位置に軸Ｊ５が設けられ、この軸Ｊ５によって第一回動部材５２に対してレバー５４の一端が回動可能に軸支されている。

第二回動部材５３には、軸Ｊ６と偏心した位置に軸Ｊ７が設けられ、この軸Ｊ７によって第二回動部材５３に対してレバー５４の他端が回動可能に軸支されている。

したがって、第一回動部材５２が軸Ｊ１回りに回動すると、レバー５４が回動し、このレバー５４の回動に伴い第二回動部材５３が回動する。

そして、第二回動部材５３の外周には前記指示部材５５が設けられているため、第二回動部材５３の回動に伴い、当該指示部材５５が回動変位し、この指示部材５５と被表示部５６との相対位置によって把持部材本体２２の後退変位の程度を確認することができる。

この実施形態においても、軸Ｊ１と軸Ｊ５との間の距離、又は軸Ｊ６と軸Ｊ７との間の距離を長くすることにより、コイルばね２４の弾性変形の変位量よりも大きな変位量で指示部材５５を回動させることが可能となる。

Ｅ１ 移動範囲
Ｅ２ 弾性変形量
Ｐ 処理対象物
１ 油圧ショベル（作業機械）
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
７ 作業腕
１６、３６ 把持装置
１７ 取付部
１８Ａ、１８Ｂ 把持部材
１９ 把持駆動シリンダ
２２、３８ 把持部材本体
２３ 表示部
２６ａ 貫通溝
２７ ピン
３１ リンク部材
３２ 駆動歯車
３３ 従動歯車
３４ 指示部
３５ 被表示部
３７ 連結部材
３７ｃ 先端面
３８ａ 基端面
４０ ピン
４１ 回動軸
４２Ａ、４２Ｂ 把持部材

Claims (10)

1. 先端が変位可能な作業腕をもつ作業機械の当該作業腕の先端部に設けられ、処理対象物を把持する把持装置であって、
   前記作業腕の先端部に回動可能に支持された第１の把持部材と、
   前記作業腕の先端部に回動可能に支持され、前記第１の把持部材との間で前記処理対象物を把持するように当該第１の把持部材に対して相対的に回動可能な第２の把持部材と、
   前記両把持部材にそれぞれ設けられ、前記処理対象物を把持するための把持面と、
   伸縮動作を行うことにより、前記両把持面同士が接離するように前記両把持部材を相対的に回動させる把持駆動シリンダとを備え、
   前記第１の把持部材及び第２の把持部材のうちの少なくとも一方の把持部材は、
   前記把持駆動シリンダの駆動により相手方の把持部材に対して相対的に回動する把持部材本体と、
   前記把持駆動シリンダの駆動に従動するように当該把持駆動シリンダに取り付けられているとともに、前記把持部材本体に対して所定範囲内でのみ相対変位可能となるように当該把持部材本体に設けられた連結部材と、
   前記把持駆動シリンダの駆動に伴い前記連結部材と前記把持部材本体とを所定の位置関係に保持しつつ前記把持駆動シリンダからの駆動力を把持部材本体に伝えるとともに、前記把持部材本体の回動により接触する前記処理対象物から受ける反力により弾性変形して前記連結部材に対する把持部材本体の後退変位を許容し、かつ、その弾発力により、前記把持部材本体の後退変位に伴って前記処理対象物に対する前記把持部材本体の接触圧を増加させるように、前記把持部材本体と前記連結部材との間に設けられたばね部材と、
   前記両把持部材の回動位置にかかわらず前記両把持面の外側となる位置に設けられ、前記把持部材本体の後退変位の前記所定範囲内における進行程度を表示する表示部とを備えていることを特徴とする作業機械の把持装置。
2. 前記表示部は、前記把持部材本体の後退変位に伴い前記ばね部材の弾性変形量よりも大きく移動するとともに、少なくとも前記把持部材本体が後退変位の終了位置に到達したことを表示することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の把持装置。
3. 前記表示部は、前記把持部材本体の後退変位に伴い移動する指示部と、前記把持部材本体の後退変位の変位量を増大して前記指示部に伝達する増大機構とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の作業機械の把持装置。
4. 前記表示部は、前記指示部の移動範囲のうち、前記把持部材本体の後退変位の開始位置から終了位置までの範囲に対応する範囲を表示する被表示部をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の作業機械の把持装置。
5. 前記作業腕の先端部に対して前記把持部材本体を回動可能に軸支する回動中心軸と、
   前記回動中心軸と略平行な回転軸回りに前記把持部材本体に対して回動可能なリンク部材とをさらに備え、
   前記連結部材は、前記把持部材本体の後退変位に伴い前記リンク部材が前記把持部材本体に対して回動するように、当該リンク部材に連結され、
   前記ばね部材は、前記リンク部材と前記把持部材本体との間で当該リンク部材の回動に伴い弾性変形可能に設けられ、
   前記増大機構は、前記回転軸の回転に伴う変位量よりも大きな変位量で前記指示部を変位させることを特徴とする請求項３又は４に記載の作業機械の把持装置。
6. 前記増大機構は、前記回転軸の回転に伴い回転するように当該回転軸に固定された駆動歯車と、この駆動歯車に噛合する従動歯車とを有し、
   前記指示部は、前記従動歯車の回転に伴い回動するように当該従動歯車に固定され、
   前記駆動歯車と前記従動歯車との歯車比を調整することにより、前記ばね部材の弾性変形量よりも前記指示部の変位量が大きく設定されていることを特徴とする請求項５に記載の作業機械の把持装置。
7. 前記作業腕の先端部に対して前記連結部材を回動可能に軸支する回動中心軸と、
   前記回動中心軸と略平行に延びるとともに、前記把持部材本体と前記連結部材とを互いに回動可能に連結する回動軸とをさらに備え、
   前記連結部材は、前記把持駆動シリンダの伸縮動作に伴い前記回動中心軸回りに回動可能となるように、当該把持駆動シリンダに連結され、
   前記ばね部材は、前記回動軸回りに回動する前記把持部材本体と連結部材との間で弾性変形可能に設けられ、
   前記把持部材本体又は前記連結部材には、前記回動軸からばね部材までの距離よりも回動軸からの距離が大きくなる位置に、前記表示部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の作業機械の把持装置。
8. 前記把持部材本体及び前記連結部材は、予め設定された後退変位の終了位置まで前記把持部材本体が回動したときに、互いに当接する当接面をそれぞれ有し、
   前記両当接面が前記表示部を構成することを特徴とする請求項７に記載の作業機械の把持装置。
9. 前記第１の把持部材及び前記第２の把持部材の双方が、前記把持部材本体と、前記連結部材と、前記ばね部材と、前記表示部とを含むことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の作業機械の把持装置。
10. 移動可能な作業機械本体と、この作業機械本体に搭載され、当該作業機械に対して先端が変位するように動作可能な作業腕とを備え、この作業腕の先端に請求項１〜９の何れか１項に記載の把持装置が取り付けられることを特徴とする作業機械。

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