JP2012012774A

JP2012012774A - 作業機械

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Publication number: JP2012012774A
Application number: JP2010147408A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Irie; 克哉入枝; Hiroyuki Horimoto; 弘之堀本
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: JP5636767B2

Abstract

【課題】足元作業性と狭所作業性を両立させる。
【解決手段】ベースマシン２３に作業アタッチメント２４が装着され、この作業アタッチメント２４は、メイン、フロント両ブーム２９，３０をピン連結して成るブーム２５の先端にインターブーム２６、このインターブーム２６にアーム２７、このアーム２７の先端に作業装置２８がそれぞれ取付けられて構成される解体機において、ブーム最大起こし状態で、フロントブーム３０に対するインターブーム２６の取付点３８が、地面に対して垂直な直線であってブーム起伏支点３５を通る起伏支点ラインＬよりも後方に位置するように、メインブーム２９に対してフロントブーム３０を後反り状態で連結した。
【選択図】図１

Description

本発明はベースマシンに作業アタッチメントを取付けて構成される解体機等の作業機械に関するものである。

高層建造物の解体に使用される超ロングアタッチメント付きの解体機(超ロング解体機)を例にとって背景技術を説明する。

この解体機は、図６に示すようにクローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に垂直軸まわりに旋回自在に搭載された上部旋回体２とから成るベースマシン３の前部に超ロングの作業アタッチメント４が装着されて構成される。

この作業アタッチメント４は、ベースマシン３(上部旋回体２)に起伏自在に取付けられたブーム５と、作業範囲の拡大を目的としてこのブーム５の先端に水平軸まわりに回動可能に取付けられた短尺のインターブーム６と、このインターブーム６の先端に水平軸まわりに回動可能に取付けられたアーム７と、このアーム７の先端に取付けられた作業装置８(図例ではニブラと称される圧砕装置を示す)とを具備する。

ブーム５は、下段側のメインブーム９に上段側のフロントブーム１０が着脱自在にピン連結されて成り、ベースマシン３とメインブーム９の組と、メインブーム９を除く作業アタッチメント４の組とに分解されて輸送される。

なお、フロントブーム１０は、通常、複数段のブーム体を着脱自在に連結して構成されるが、ここでは図の簡略化のため単一のものとして示す。

また、作業アタッチメント４を作動させるシリンダ(油圧シリンダ)として、ブーム５(アタッチメント全体)を起伏させるブームシリンダ１１と、インターブーム６を作動させるインターブームシリンダ１２と、アーム７を作動させるアームシリンダ１３、それに作業装置８を作動させる作業装置シリンダ１４が設けられている。

図６中、１５はブーム５の起伏支点となるブームフットピン、１６，１７はメイン、フロント両ブーム９，１０をブーム水平状態での上下両側で連結するブーム連結ピン、１８はブーム先端に対するインターブーム６の取付ピン、Ｏは上部旋回体２の旋回中心である。

また、図６において、αはメイン、フロント両ブーム９，１０のなす角度(ピン１５，１６を通る直線とピン１６，１８を通る直線のなす角度として示す)であって、１８０°未満となっている。

以上の構成は特許文献１，２に示されている。

特開２００７−２０３２２１号公報実開平５−６７６５２号公報

この超ロング解体機での解体作業は、通常、高所からＧＬ付近までの上下に長い作業領域Ａが必要とされるため、長いアーム７を取付けたロングアーム仕様に設定される。

なお、作業領域Ａは、作業装置８が取付けられたアーム先端ピンの可動領域として図示している。

ところが、ベースマシン３と解体対象となる建造物との距離を十分とることができない狭い現場や機械後方に障害物がある現場のように、建造物に接近して作業せざるを得ない状況では、長いアーム７が却って障害となって作業が困難となる。すなわち、「狭所作業性」が悪くなる。

そこで、このような状況に対しては、二点鎖線で示すようにロングアーム７よりも短いアーム(標準アームという)７ｓを取付けた標準アーム仕様としている。

このときの作業領域は破線で示すＢとなり、上方作業時に機械の近くをアーム先端が移動するため、建造物に接近しての作業が可能となる。

しかし、この標準アーム仕様では、ＧＬ付近での下方作業域がベースマシン３から遠くなり、ベースマシン３の近くでの作業に不利となる。すなわち、「足元作業性」が悪くなる。

いいかえれば、従来の機械では、「足元作業性」と「狭所作業性」の一方が犠牲になっていた。

このため、ユーザー側では、作業現場に応じて二種類の仕様を使い分けなければならないことで使い勝手が悪く、メーカー側では二種類の仕様を設定しなければならないことで開発や在庫管理等の面で不利となっていた。

この問題は解体機に限らず、作業装置８としてバケットを取付けるロングレンジショベルや、ブレーカを取付ける破砕機等にも同様にあり、この点の解決が望まれていた。

そこで本発明は、「足元作業性」と「狭所作業性」を両立させることができる作業機械を提供するものである。

請求項１の発明は、ベースマシンに作業アタッチメントが取付けられ、この作業アタッチメントは、上記ベースマシンに起伏自在に取付けられたブームの先端に、アーム及びアーム先端に取付けられる作業装置を含むフロント部材が左右方向の水平軸まわりに回動可能に取付けられて成り、上記ブームを最大限に起こしたブーム最大起こし状態で、上記ブーム先端のフロント部材取付点が、地面に対して垂直な直線であって上記ブームの起伏支点を通る起伏支点ラインよりも後方に位置するように構成されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記フロント部材は、上記ブームの先端にインターブーム、このインターブームの先端にアーム、このアームの先端に作業装置がそれぞれ左右方向の水平軸まわりに回動可能に取付けられて成り、上記ブーム最大起こし状態で、上記フロント部材取付点であるインターブーム取付点が上記起伏支点ラインよりも後方に位置するように構成されたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、上記ブームは、ブームシリンダによって起伏する状態で上記ベースマシンに取付けられたメインブームと、先端に上記フロント部材が取付けられるフロントブームとから成り、このフロントブームはメインブームに対し、上記ブーム最大起こし状態で上記フロント部材の取付点が上記起伏支点ラインよりも後方に位置するように後反り状態で取付けられたものである。

請求項４の発明は、請求項３の構成において、上記メインブームとフロントブームとは、互いの端部で複数のピンによって連結され、上記ブーム最大起こし状態で上記フロント部材取付点が上記起伏支点ラインよりも後方に位置する第１のフロントブーム取付状態と、フロント部材取付点が起伏支点ラインよりも前方に位置する第２のフロントブーム取付状態との間で転換可能となるように両ブームに連結用のピン穴が設けられたものである。

本発明によると、ブーム最大起こし状態で、アーム及び作業装置を含むフロント部材の対ブーム取付点(請求項２ではフロント部材がインターブームとアームと作業装置とによって構成される最も一般的な超ロングアタッチメント付きの機械におけるインターブーム取付点)が、地面に対して垂直な直線であってブーム起伏支点を通る起伏支点ラインよりも後方に位置する(従来の機械と比較してブームが後反りとなる)ように構成したから、従来機械のロングアーム仕様での長所である足元作業性と、標準アーム仕様での長所である狭所作業性を両立させることが可能となる。

このため、ユーザー側では現場や作業内容に応じて二種類の仕様機を使い分ける必要がなくなって使い勝手が良くなり、メーカー側では仕様別の開発や在庫管理のロスがなくなる。

ここで、請求項３，４の発明によると、ブームがメイン、フロント両ブームによって構成される一般的な機械において、フロントブームをメインブームに対し、ブーム最大起こし状態でフロント部材取付点が起伏支点ラインよりも後方に位置するように後反り状態で取付けたから、メインブーム側(形状、起伏支点、最大起こし角度等)は従来と同じままで、フロントブーム側のみについて、上記後反り状態が得られるように対メインブーム取付構造(たとえば両ブームをピン連結する機械ではピン穴の位置)を変える等の小規模の改造を加えればよい。

このため、既存の機械に対しても、フロントブームのみを取り替え、あるいはピン穴を増設する等の最小限の改造によって低コストで対応することができる。

ところで、フロントブームを後反り状態で取付けると、機械の後方安定度が低下する。この問題に対しては、予め、アーム先端の可動領域内に、機械の後方転倒のおそれがある危険領域を設定しておき、アーム先端がこの危険領域に侵入しないように警報を発したりアタッチメント作動を制限したりすることで対処することができる。

但し、こうすることで安全性は確保できても、アタッチメント作動範囲に制限を受けることでオペレータの精神的な負担は従来機械よりも大きくなる。

この点、請求項４の発明によると、メイン、フロント両ブームをピン連結する機械において、ブーム最大起こし状態でフロント部材取付点が起伏支点ラインよりも後方に位置する第１のフロントブーム取付状態(本発明本来のフロントブーム後反り仕様)と、フロントブーム取付点が起伏支点ラインよりも前方に位置する第２のフロントブーム取付状態(従来仕様)との間で転換可能となるように両ブームに連結用のピン穴を設けたから、現場の状況やオペレータの要望に応じて機械の仕様をフロントブーム後反り仕様と従来仕様の間で任意に変更することができる。

本発明の第１実施形態に係る解体機を示す概略側面図である。同解体機において機械の後方安定度を確保するための制御装置のブロック構成図である。同装置の作用を説明するためのフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る解体機を示す概略側面図である。 (ａ)(ｂ)は図４実線の状態と二点鎖線の状態でのメイン、フロント両ブームの連結状態を示す一部拡大図である。従来の解体機を示す概略側面図である。

本発明の実施形態を図１〜図５によって説明する。

以下の実施形態において、次の点は図６に示す解体機と同じである。

(ｉ) クローラ式の下部走行体２１と、この下部走行体２１上に垂直軸まわりに旋回自在に搭載された上部旋回体２２とから成るベースマシン２３の前部に超ロングの作業アタッチメント２４が装着されて解体機が構成される点。

(ｉｉ) 作業アタッチメント２４は、ベースマシン２３(上部旋回体２２)に起伏自在に取付けられたブーム２５と、作業範囲の拡大を目的としてこのブーム２５の先端に水平軸まわりに回動可能に取付けられた短尺のインターブーム２６と、このインターブーム２６の先端に水平軸まわりに回動可能に取付けられたアーム２７と、このアーム２７の先端に水平軸まわりに回動可能に取付けられた作業装置(図例ではニブラと称される圧砕装置を示す)２８とを具備する点。

(ｉｉｉ) ブーム２５は、下段側のメインブーム２９に上段側のフロントブーム３０が着脱自在にピン連結されて成り、ベースマシン２３とメインブーム２９の組と、メインブーム２９を除く作業アタッチメント２４の組とに分解されて輸送される点。

(ｉｖ) 作業アタッチメント２４を作動させるシリンダ(油圧シリンダ)として、ブーム２５(アタッチメント全体)を起伏させるブームシリンダ３１と、インターブーム２６を作動させるインターブームシリンダ３２と、アーム２７を作動させるアームシリンダ３３、それに作業装置２８を作動させる作業装置シリンダ３４が設けられている点。

第１実施形態(図１〜図３参照)
図１中、３５はブーム２５の起伏支点となるブームフットピン、３６，３７はメイン、フロント両ブーム２９，３０をブーム水平状態での上下両側で連結するブーム連結ピン、３８はインターブーム２６の対ブーム取付ピン、３９はアーム２７の対インターブーム取付ピン、４０は作業装置２８の対アーム取付ピン(アーム先端ピン)、Ｏは上部旋回体２の旋回中心である。

この解体機においては、インターブーム２６とアーム２７と作業装置８とを備えたフロント部材の対ブーム取付点、すなわち、インターブーム２６の対フロントブーム取付ピン３８が、図示のようにブーム２５を最大限に起こした状態(ブーム最大起こし状態)で、地面に対して垂直な直線であってブーム起伏支点(ブームフットピン３５の中心)を通る起伏支点ラインＬよりも後方に位置するように、フロントブーム３０がメインブーム２９に対して後反り状態で取付けられている。

図１において、βは両ブーム２９，３０のなす角度(ピン３５，３６を通る直線とピン３６，３８を通る直線のなす角度して示す)であり、１８０°以上となる。

図１中、Ｃはアーム２７として従来のロングアーム７と同じ長さのものを取付けた場合の作業領域を示す。

なお、この作業領域Ｃはアーム先端ピン４０の可動領域として示し、太線より図左側が安全に作業し得る領域、太線より右側の斜線を付した領域が後方転倒のおそれがある危険領域をそれぞれ示す。

この解体機によると、図示のように上方作業時及び下方作業時に、従来のロングアーム仕様での作業領域Ａとほぼ同等のレベルを確保しながら、上方作業時に従来の標準アーム仕様での作業領域Ｂと同様に機械の近くをアーム先端が移動する。

従って、機械を建造物に接近させながら、高所からＧＬ付近までの上下に長い作業領域を確保すること、つまり、「足元作業性」と「狭所作業性」を両立させることが可能となる。

また、この第１実施形態では、フロントブーム３０をメインブーム２９に後反り状態(β＞１８０°)で取付けることにより、ブーム最大起こし状態でインターブーム取付点(取付ピン)３８が起伏支点ラインＬよりも後方に位置する構成としたから、メインブーム側(形状、起伏支点、最大起こし角度等)は従来と同じままで、フロントブーム側のみについて、上記後反り状態が得られるように対メインブーム取付構造(たとえば両ブームをピン連結する機械ではピン穴の位置)を変える等の小規模の改造を加えればよい。

このため、既存の機械に対しても、フロントブーム３０のみを取り替え、あるいはピン穴を増設する等の最小限の改造によって低コストで対応することができる。

ところで、フロントブーム３０を後反り状態で取付けると、機械の後方安定度が低下する。

そこでこの実施形態では、後方安定度を確保するための構成がとられている。

これを図２，３によって説明する。

センサとして、ブーム２５の角度(たとえば対地角度)を検出するブーム角度センサ４１と、インターブーム２６の対ブーム角度を検出するインターブーム角度センサ４２と、アーム２７の対インターブーム角度を検出するアーム角度センサ４３が設けられ、これらよって検出された角度がコントローラ４４に入力される。

このコントローラ４４には、機械の危険側の動きを制限する手段として、ブーム、インターブーム、アーム各シリンダ回路におけるコントロールバルブ作動用のパイロットラインに設けられた作業規制弁(たとえば電磁比例弁。ここでは一つのものとして示す)４５と警報ブザー４６とが接続され、これらによって機械の危険側の作動が規制される。

図３のフローチャートを併用してこの点の作用を説明する。

コントローラ４４には、たとえば機械の出荷時に、ブームフットピン３５、インターブーム取付ピン３８、アーム取付ピン３９の位置関係と、アーム取付ピン３９の可動領域のうち機械の後方転倒のおそれがある危険領域Ｄ(図１参照)とがインプットされる。

作業開始とともにステップＳ１でブーム、インターブーム、アーム各角度が検出され、ステップＳ２でこの各角度に基づいてアーム先端位置(アーム先端ピン４０の位置)が算出される。

ステップＳ３では、算出されたアーム先端位置が危険領域Ｄ内にあるか否かが判断され、ＮＯ(危険領域内にない)と判断されたときは、ステップＳ４で警報ブザー非作動、作業制限無しの処理が行われた後、ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ３でＹＥＳ(危険領域内にある)となると、ステップＳ５，Ｓ６で警報ブザー４６に作動信号、作業規制弁４５に作業制限信号がそれぞれ出力されてステップＳ１に戻る。

これにより、警報ブザー４６が警報作動してオペレータに危険事態を通報するとともに、作業規制弁４５が作動してアタッチメント作動に制限を加える。

この場合、ブーム、インターブーム、アーム各シリンダ３１〜３３の作動を制限してもよいし、実際に動いているシリンダのみの作動を制限してもよい。

また、制限の仕方として、危険側のシリンダ作動を「停止」させてもよいし、同シリンダ作動を減速させ、警報に応えたオペレータの危険回避操作を待つようにしてもよい。

あるいは、警報のみを行い、とくに作業規制は加えないようにしてもよい。

第２実施形態(図４，５参照)
第１実施形態との相違点のみを説明する。

第２実施形態においては、メインブーム２９とフロントブーム３０とが、図４実線及び図５(ａ)に示すようにブーム最大起こし状態でインターブーム２６の対フロントブーム取付ピン３８が起伏支点ラインＬよりも後方に位置する第１のフロントブーム取付状態と、図４二点鎖線及び図５(ｂ)に示すように同ピン３８が起伏支点ラインＬよりも前方に位置する第２のフロントブーム取付状態(図６に示す従来機械と同じ取付状態)との間で転換可能に構成されている。

具体的には、図５に示すようにメインブーム２９の先端部におけるブーム水平状態での上下両側に上部、下部両ピン穴４７，４８が設けられている。

一方、フロントブーム３０の基端部におけるブーム水平状態での上側に上部ピン穴４９が設けられるとともに、この上部ピン穴４９の中心を中心とする円弧上に二つの下部ピン穴(第１、第２両下部ピン穴)５０，５１が設けられている。

この構成において、図５(ａ)に示すように、メイン、フロント両ブーム２９，３０の上部ピン穴４７，４９に上部ピン３６、メインブーム２９の下部ピン穴４８とフロントブーム３０の第１下部ピン穴５０とに下部ピン３７がそれぞれ挿入されることによって第１のフロントブーム取付状態となる。

なお、図５において、ピンが挿入されたピン穴に斜線を付している。

この状態から、下部ピン３７を抜き、フロントブーム３０を上部ピン３６を中心に前方に回動させて第２下部ピン穴５１をメインブーム２９の下部ピン４８に一致させ、この一致したピン穴４８，５１に下部ピン３７を挿入することによって第２のフロントブーム取付状態に転換することができる。

この構成によると、現場の状況やオペレータの要望に応じて機械の仕様をフロントブーム後反り仕様(第１のフロントブーム取付状態)と、従来仕様(第２のフロントブーム取付状態)の間で任意に変更することができる。

なお、この第２実施形態の変形形態として、フロントブーム３０の基端部におけるブーム水平状態での上側に第１、第２両ピン穴を設け、フロントブーム３０を下部ピンを中心に回動させて第１及び第２両フロントブーム取付状態に転換させるようにしてもよい。

また、メインブーム２９側の上部または下部に二つのピン穴を設け、フロントブーム３０側の上部または下部ピン穴をこの二つのピン穴に選択的に一致させる構成をとってもよい。

こうすれば、従来のフロントブームをそのまま使用することができる。

他の実施形態
(１) 上記両実施形態では、ブーム２５を構成するメイン、フロント両ブーム２９，３０をピン連結する構成を前提として、フロントブーム３０を後反り状態で取付ける構成をとったが、ブーム２５全体としてくの字の後反り形状に一体に形成してもよい。

(２) メイン、フロント両ブーム２９，３０の連結状態は図６に示す従来機械と同じとしながら、ブームシリンダ３１のシリンダストロークを従来よりも増加させ、同シリンダ最伸状態(ブーム最大起こし状態)でフロント部材取付点が起伏支点ラインＬよりも後方に位置する構成をとってもよい。

こうすれば、既存機械に対してブームシリンダ３１を取り替えるだけでよいため、改造がより少なくてすみ、改造のためのコストも安くてすむ。

また、フロント部材取付点が起伏支点ラインよりも後方に位置する状態と、起伏支点ラインよりも前方に位置する状態との間の転換をブームシリンダ３１の伸縮操作のみによって簡単にかつ連続して行うことができる。

(３) 上記両実施形態では、ブーム２５の先端にインターブーム２６を介してアーム２７を取付けるアタッチメント構成をとったが、ブーム２５の先端にアーム２７を直接取付けるアタッチメント構成をとってもよい。

この場合、アーム２７と作業装置２８とでフロント部材が構成され、アーム取付点がフロント部材取付点となる。

１下部走行体
２上部旋回体
３ベースマシン
４作業アタッチメント
２１下部走行体
２２上部旋回体
２３ベースマシン
２４作業アタッチメント
２５ブーム
２６フロント部材を構成するインターブーム
２７同、アーム
２８同、作業装置
２９ブームを構成するメインブーム
３０同、フロントブーム
３１ブームシリンダ
３２インターブームシリンダ
３３アームシリンダ
３４作業装置シリンダ
３５ブームの起伏支点となるブームフットピン
Ｌ起伏支点ライン
３６メイン、フロント両ブームを連結する上部ピン
３７同、下部ピン
３８インターブーム取付ピン(フロント部材取付点)
４７メインブームの上部ピン穴
４８同、下部ピン穴
４９フロントブームの上部ピン穴
５０同、第１下部ピン穴
５１同、第２下部ピン穴

Claims

ベースマシンに作業アタッチメントが取付けられ、この作業アタッチメントは、上記ベースマシンに起伏自在に取付けられたブームの先端に、アーム及びアーム先端に取付けられる作業装置を含むフロント部材が左右方向の水平軸まわりに回動可能に取付けられて成り、上記ブームを最大限に起こしたブーム最大起こし状態で、上記ブーム先端のフロント部材取付点が、地面に対して垂直な直線であって上記ブームの起伏支点を通る起伏支点ラインよりも後方に位置するように構成されたことを特徴とする作業機械。
上記フロント部材は、上記ブームの先端にインターブーム、このインターブームの先端にアーム、このアームの先端に作業装置がそれぞれ左右方向の水平軸まわりに回動可能に取付けられて成り、上記ブーム最大起こし状態で、上記フロント部材取付点であるインターブーム取付点が上記起伏支点ラインよりも後方に位置するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
上記ブームは、ブームシリンダによって起伏する状態で上記ベースマシンに取付けられたメインブームと、先端に上記フロント部材が取付けられるフロントブームとから成り、このフロントブームはメインブームに対し、上記ブーム最大起こし状態で上記フロント部材の取付点が上記起伏支点ラインよりも後方に位置するように後反り状態で取付けられたことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械。
上記メインブームとフロントブームとは、互いの端部で複数のピンによって連結され、上記ブーム最大起こし状態で上記フロント部材取付点が上記起伏支点ラインよりも後方に位置する第１のフロントブーム取付状態と、フロント部材取付点が起伏支点ラインよりも前方に位置する第２のフロントブーム取付状態との間で転換可能となるように両ブームに連結用のピン穴が設けられたことを特徴とする請求項３記載の作業機械。