JP2013139330A

JP2013139330A - 把持装置

Info

Publication number: JP2013139330A
Application number: JP2012001174A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Yoshikawa; 洋一吉川; Satoshi Tanaka; 聡田中; Hirotaka Tanaka; 大貴田中
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2032-01-06
Also published as: JP5938906B2

Abstract

【課題】把持力を高め、かつ、微調整を可能とする。
【解決手段】対象物Ｐを掴む左右の把持アーム２６，２７を、作業機械に取付けられるアーム支持部材２２に対して、力点側端部を上にして共通のアーム支軸２９を中心に回動可能に取付けるとともに、両把持アーム２６，２７の力点側の端部間に開閉シリンダ２８を取付け、この開閉シリンダ２８の伸縮作動により両把持アーム２６，２７を互いに反対方向に同時に回動させて開閉運動を行い、かつ、両把持アーム２６，２７及び開閉シリンダ２８から成る把持ブロック２３をアーム支軸２９まわりに揺動し得るように構成した。
【選択図】図４

Description

本発明はトンネル工事用のハンドリング機等に使用される把持装置に関するものである。

たとえば地下鉄用のトンネル内壁に補強用のセグメントと称されるパネル材を取付けるハンドリング機は、ショベルの作業アタッチメントの先端(作業アーム先端)に把持装置を取付けて構成され、把持装置でパネル材を掴み、ベースマシンの走行、旋回、作業アタッチメントの屈伸運動を利用してパネル材をトンネル内壁の所定位置に位置合わせし、装着する作業を行う。

従来、この種の把持装置として、図１１に示すものが一般に知られている。

すなわち、機械(上記ハンドリング機では作業アタッチメントのアーム)に取付けられるフレーム１の下面前後両側にブラケット２を取付けてアーム支持部材３を構成し、ブラケット２に左右の把持アーム４，５を別々のアーム支軸６，７まわりに回動可能に取付けるとともに、両把持アーム４，５の力点側端部(上端部)間に跨って開閉シリンダ(油圧シリンダ)８を取付け、この開閉シリンダ８の伸縮作動により両アーム４，５を互いに反対方向に同時に回動させて開閉運動を行うように構成されている(特許文献１参照)。

図１１中、９，９は両把持アーム４，５と開閉シリンダ８とを連結するシリンダ連結ピン、１０は左右両把持アーム４，５を同調作動させるための同調機構である。

特開平１０−１６９２１４号公報

上記公知技術によると、次の問題があった。

(Ａ) 把持力について
両把持アーム４，５が左右別々のアーム支軸６，７によってブラケット２に取付けられているため、いいかえれば両把持アーム４，５の開閉支点(アーム支軸中心)Ｘが、開閉中心線Ｏに対して左右方向にずれているため、開閉支点Ｘと作用点(ここでは把持アーム下端としている)Ｙとを結ぶ直線Ｌが開閉中心線Ｏに対して角度αを持って傾斜する。

この構成によると、開閉シリンダ８によって両把持アーム４，５に加えられる支点Ｘまわりの力Ｆが作用点Ｙに斜めに働くため、対象物を掴む力として働く水平成分が小さくなり、その分、把持力が低下する。

(Ｂ) 微調整機能について
両把持アーム４，５と開閉シリンダ８から成る把持ブロックＢは、アーム支持部材３、つまり作業アタッチメントに対して固定され、不動の状態となっているため、対象物取付時の位置合わせはすべて作業アタッチメントの操作でしか行えない。

このため、対称物のわずかな移動やボルト穴合わせといった微調整がきわめて面倒となり、この点でも作業効率が悪化していた。

そこで本発明は、把持力を高め、かつ、微調整を可能として作業効率を向上させることができる把持装置を提供するものである。

上記課題を解決する手段として、本発明においては、対象物を掴む左右の把持アームを、作業機械に取付けられるアーム支持部材に対して、力点側端部を上にして共通のアーム支軸を中心に回動可能に取付けるとともに、上記左右両把持アームの力点側の端部間に開閉シリンダを取付け、この開閉シリンダの伸縮作動により上記左右両把持アームを互いに反対方向に同時に回動させて開閉運動を行い、かつ、上記両把持アーム及び開閉シリンダから成る把持ブロックを上記アーム支軸まわりに揺動し得るように構成したものである。

このように、左右両把持アームを共通のアーム支軸を中心として開閉させる単軸構造、すなわち、両把持アームの作用点が開閉中心線上に位置し、開閉支点と作用点を結ぶ直線が開閉中心線と一致する構成をとることにより、開閉シリンダによって両把持アームに加えられる支点まわりの力をそのまま把持力として作用点に作用させることができる。

従って、公知技術と比較して把持力を増加させることができる。

また、両把持アームと開閉シリンダから成る把持ブロックがアーム支軸まわりに揺動可能であるため、この把持ブロックの揺動作用により、対象物のわずかな移動やボルト穴合わせといった微調整を人力で行うことが可能となる。

これにより、とくにハンドリング機のように位置合わせやボルト穴合わせ等の細かな操作を要する機械において作業効率を向上させることができる。

また、本発明においては、上記把持ブロックの揺動運動を規制する揺動規制手段を設けるのが望ましい(請求項２〜５)。

こうすれば、把持ブロックの過大な揺動運動によってブロック各部(たとえば開閉シリンダとその配管)がアーム支持部材と衝突して損傷したり、微調整が困難となったりする弊害を回避することができる。

この場合、上記揺動規制手段は、少なくとも上記両把持アームの全開状態で上記把持ブロックの揺動運動を規制するように構成するのが望ましい(請求項３)。

この構成によれば、アームを開いて対象物を掴みにいくときに把持ブロックの揺動を規制する(揺動不能としまたは揺動量を抑制する)ため、対象物を掴み易くなり、作業性が良いものとなる。

また、上記把持アームとアーム支持部材の一方に規制ピンを設けるとともに、他方に、上記両把持アームの開閉ストローク内で上記規制ピンの移動を許容する規制穴を設けることによって上記揺動規制手段を構成するのが望ましい(請求項４，５)。

この構成によれば、揺動規制手段として、把持アーム外に、同アームに当接して揺動角度を規制する規制部材を設ける場合のような外部への突出物が無いため、作業がし易い。

ここで、上記規制ピン及び規制穴を、上記アーム支軸を挟んで左右対称に設け、上記規制ピンが、
(ｉ) 上記両把持アーム間に対象物を掴んだ状態で上記規制穴の中間に位置し、
(ｉｉ) 上記両把持アームの開き動作時に上記規制穴の一端側に向けて、閉じ動作時に他端側に向けてそれぞれ移動する
ように構成するのが望ましい(請求項５)。

こうすれば、対象物を掴んだ状態、すなわち微調整が必要なときにのみ把持ブロックが揺動し、全開または全閉状態では揺動規制される(揺動不能となり、または揺動抑制される)ため、把持ブロックの不必要な揺動を抑えて作業性を良くすることができる。

本発明において、上記アーム支持部材を、作業機械に取付けられるフレームと、このフレームの下端に下向きに突設されたブラケットとによって構成し、上記左右両把持アームを、上記力点側の端部及び上記開閉シリンダが上記フレームの下端よりも上方に位置する状態で上記ブラケットに上記アーム支軸によって取付けるのが望ましい(請求項６)。

この構成によれば、図１１に示すように両把持アーム４，５を、力点側の端部及び開閉シリンダ８がフレーム１の下端よりも下方に位置する状態でブラケット２にアーム支軸６，７によって取付ける公知構造と比較して、装置の上下方向寸法を縮小できる可能性が高くなる。

一方、本発明において、上記アーム支持部材に前後一対のストッパを下向きに突設し、このストッパは、水平な底壁上に垂直壁が突設された対象物の上記垂直壁を両把持アームによって掴んだ状態で先端が上記底壁に近接または当接することによって、上記掴み位置を中心とした対象物の傾動を規制するように構成するのが望ましい(請求項７，８)。

この構成によれば、対象物の傾動を規制できるため、対象物の位置合わせがやり易くなる。

しかも、前後両側に把持ブロックを設けて対象物を前後二個所で掴む構成をとった場合と比較して、装置全体が小型、軽量ですむ。

また、対象物を、垂直壁が上向きまたは横向きとなる状態でトンネル内壁等に取付ける場合に、対象物をストッパでトンネル内壁等に押し付け支持した状態で両把持アームを開いて対象物を解放し、ボルト穴合わせを行う等、作業の融通性が高まるため、作業効率向上に寄与する。

この場合、上記ストッパを、上記左右両把持アームの開閉中心線を挟んで左右両側に設けるのが望ましい(請求項８)。

こうすれば、上記作業時のストッパによる対象物の支持をさらに安定なものとすることができる。

本発明によると、把持力を高め、かつ、微調整を可能として作用効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る把持装置を備えたハンドリング機による作業状況の一例を示す図である。第１実施形態に係る把持装置のアーム全閉じ状態の正断面図である。同、アーム全開状態の正断面図である。同、対象物掴み状態の正断面図である。同装置の把持ブロックの揺動状態を示す正断面図である。図２ＶＩ−ＶＩ線断面図である。本発明の第２実施形態に係る把持装置の図６相当図である。本発明の第３実施形態に係る把持装置の正断面図である。図８ＩＸ−ＩＸ線断面図である。本発明の第４実施形態に係る把持装置の正断面図である。公知の把持装置の側面図である。

第１実施形態(図１〜図６参照)
図１は、第１実施形態に係る把持装置を備えたハンドリング機の作業状況を示す。

このハンドリング機は、下部走行体１１上に上部旋回体１２が地面に対して鉛直な軸のまわりに旋回自在に搭載されて成るベースマシン１３の上部旋回体１２に作業アタッチメント１４を取付けて構成され、たとえば図示のように地下鉄用のトンネルＴの内壁に補強用のセグメントと称されるパネル材Ｐを取付ける場合に使用される。

作業アタッチメント１４は、起伏自在なブーム１５の先端に作業アーム１６、この作業アーム１６の先端に把持装置１７がそれぞれ取付けられて構成され、ブーム、作業アーム、把持装置各シリンダ(図示省略)の伸縮作動により起伏及び屈伸運動を行う。

１８は把持装置シリンダの伸縮運動を把持装置１７に伝えるリンク機構である。

パネル材Ｐは、図４〜図６に示すように底壁１９と、この底壁１９の左右両側と中間に突設された垂直壁２０，２０，２１を備え、把持装置１７により中間の垂直壁(以下、掴み壁という)２１が掴まれてトンネル内壁の取付位置まで運ばれ、ボルト止めされる。

把持装置１７の構成を図２〜図６によって詳述する。

この把持装置１７は、作業アタッチメント１４(作業アーム１６及びリンク機構８)に取付けられるアーム支持部材２２と、把持ブロック２３とによって構成される。

アーム支持部材２２は、下端に水平なベース２４ａを備えたフレーム２４と、ベース２４ａの前後両側下面に下向きに突設されたブラケット２５から成り、図２に示すようにフレーム２４が作業アーム１６及びリンク機構１８にそれぞれピン連結される。

なお、この明細書における「上下」「左右」は、把持装置１７を垂下させた状態での上下、左右をいう。

把持ブロック２３は、対象物であるパネル材Ｐの掴み壁２１を掴む左右の把持アーム２６，２７と、この両把持アーム２６，２７を開閉させる開閉シリンダ２８とによって構成される。

両把持アーム２６，２７は、アーム支持部材２２のブラケット２５に対し、上端部が力点側端部、下端部が作用点側端部となる状態(力点側端部が上になる状態)で、開閉中心線Ｏ上に配置された共通のアーム支軸２９を中心に回動可能に取付けられている。

開閉シリンダ２８は、ロッド端が左把持アーム２６の上端部に、チューブ端が右把持アーム２７の上端部にそれぞれシリンダ連結ピン３０，３０によって取付けられている。

こうして、図２〜図４に示すように開閉シリンダ２８の伸縮作動によって左右両把持アーム２６，２７が互いに反対方向に同時に回動して開閉運動を行い、かつ、図５に示すように把持ブロック２３全体がアーム支軸２９まわりに揺動し得るように構成されている。

このように、左右両把持アーム２６，２７を共通のアーム支軸２９を中心として開閉させる単軸構造、すなわち、両把持アーム２６，２７の作用点Ｙが開閉中心線Ｏ上に位置し、開閉支点Ｘと作用点Ｙを結ぶ直線が開閉中心線Ｏと一致する構成をとることにより、開閉シリンダ２８によって両把持アーム２６，２７に加えられる開閉支点Ｘまわりの力をそのまま把持力として作用点Ｘに作用させることができる。

また、両把持アーム２６，２７と開閉シリンダ２８から成る把持ブロック２３全体がアーム支軸２９まわりに揺動可能であるため、この把持ブロック２３の揺動作用により、対象物のわずかな移動やボルト穴合わせといった微調整を人力で行うことが可能となる。

これにより、とくにこの実施形態のハンドリング機のように位置合わせや穴合わせ等の細かな操作を要する機械において作業効率及を向上させることができる。

また、第１実施形態においては、次の構成がとられている。

(Ｉ) 各図に示すように、右両把持アーム２６，２７は、力点側の端部及び開閉シリンダ２８がフレーム２４の下端(ベース２４ａ)よりも上方、すなわち、フレーム２４内に位置する状態でブラケット２５にアーム支軸２９によって取付けられている。

この構成によれば、図１０に示すように両把持アーム４，５を、力点側の端部及び開閉シリンダ８がフレーム１の下端よりも下方に位置する状態でブラケット２にアーム支軸６，７によって取付ける公知構造と比較して、装置の上下方向寸法を縮小できる可能性が高くなる。

(ＩＩ) 把持ブロック２３が無規制で揺動すると、同ブロック２３の過大な揺動運動によってブロック各部、たとえば開閉シリンダ２８とその油圧配管がフレーム２４に衝突して損傷したり、対象物(パネル材Ｐ)を掴みにくくなったり、微調整が困難となったりする。

そこで、把持ブロック２３の揺動角度を規制する揺動規制手段として、アーム支軸２９を挟んだ左右両側において、把持アーム２６，２７に規制ピン３１が設けられるとともに、ブラケット２５に、両把持アーム２６，２７の開閉ストローク内で規制ピン３１の移動を許容する規制穴３２が設けられている。

規制穴３２は、アーム支軸２９を中心とする円弧に沿った長穴として形成されている。但し、長穴の長軸距離相当の直径を持った大径穴としてもよい。

また、規制ピン３１及び規制穴３２はアーム支軸２９を中心として左右対称に配置され、規制ピン３１が、両把持アー２６，２７ム間にパネル材Ｐを掴んだ図４の状態(半開き状態)で規制穴３２の中間に位置し、両把持アーム２６，２７の開き動作時に規制穴３２の上端側に向けて、閉じ動作時に下端端側に向けてそれぞれ移動するように構成されている。

この構成によると、第１に、過大な揺動運動によってブロック各部がフレーム２４と衝突して損傷したり、微調整が困難となったりする弊害を回避することができる。

第２に、揺動規制手段として、把持アーム２６，２７外、たとえばフレーム２４またはブラケット２５に、同アーム２６，２７に当接して揺動角度を規制する規制部材を設ける場合のような外部への突出物が無いため、作業がし易い。

第３に、規制ピン３１及び規制穴３２を、アーム支軸２９を挟んで左右対称に設け、上記のようにパネル材Ｐを掴んだ状態、すなわち微調整が必要なときにのみ、規制ピン３１を規制穴３２の中間に位置させて把持ブロック２３の揺動を許容し、全開または全閉状態では揺動規制される)ため、把持ブロック２３の不必要な揺動を抑えて作業性を良くすることができる。

また、両把持アーム２６，２７を開いてパネル材Ｐを掴みにいくときに把持ブロック２３の揺動を規制するため、パネル材Ｐを掴み易くなり、作業性が良いものとなる。

なお、アーム全開状態では、上記のように把持ブロック２３を揺動不能とするのが望ましいため、アーム全開で規制ピン３１が規制穴３２の上端に位置するように規制ピン３１と規制穴３２の関係(規制穴３２の寸法、規制ピン３１と規制穴３２の位置関係)が設定されている。

但し、アーム全閉状態では、把持ブロック２３を揺動不能としてもよいし、若干の揺動を許容してもよい。後者の場合はアーム全閉状態で規制ピン３１が規制穴３２の下端近くに位置するように上記関係を設定すればよい。

第２実施形態(図７参照)
第２及び第３実施形態では第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、アーム支持部材２２におけるフレーム２４のベース２４ａが前後(図７の左右)に長く形成されるとともに、装置中心を挟んだ前後両側にブラケット２５，２５が設けられ、把持ブロック２３，２３がこの両側ブラケット２５，２５に前後対称配置でアーム支軸２９，２９によって取付けられている。

把持ブロック２３，２３そのものの構成は第１実施形態と同じである。

この構成によれば、長尺のパネル材Ｐを長さ方向の二個所で掴むことができるため、パネル材Ｐの前後の傾きを防止することができる。

第３実施形態(図８，９参照)
第２実施形態によると、前後両側に把持ブロック２３，２３を設けるため、把持装置１７全体が大型化及び重量化する。

そこで第３実施形態では、把持ブロック２３を一つだけ設ける第１実施形態の構成を前提として、フレーム２４のベース２４ａの下面における開閉中心線Ｏを挟んだ左右両側(計四個所)に前後一対のストッパ３３，３３が下向きに突設されている。

この各ストッパ３３…は、パネル材Ｐの垂直壁２１を両把持アーム２６，２７によって掴んだ状態で先端がパネル材底壁１９に当接する(または僅かの隙間を置いて近接する)長さをもって突設され、掴み位置を中心としたパネル材Ｐの前後の傾動を規制(防止または僅かに制限)するように構成されている。

この第３実施形態によれば、パネル材Ｐの傾動を抑制できるため、パネル材Ｐの位置合わせがやり易くなる。

しかも、前後両側に把持ブロック２３を設ける第２実施形態と比較して、把持装置１７全体が小型、軽量ですむ。

また、図示のようにストッパ３３…を、パネル材掴み状態でパネル材Ｐの底壁１９に当接する長さ寸法に設定しておけば、パネル材Ｐを、垂直壁２１が上向きまたは横向きとなる状態でトンネル内壁に取付ける場合に、パネル材Ｐをストッパ３３…でトンネル内壁に押し付け支持した状態で両把持アーム２６，２７を開いてパネル材Ｐを解放し、ボルト穴合わせを行う等、作業の融通性が高まるため、作業効率向上に寄与する。

この場合、前後一対のストッパ３３が開閉中心線Ｏを挟んで左右両側に計四本設けられているため、上記作業時のストッパ３３…によるパネル材Ｐの支持をさらに安定なものとすることができる。

第４実施形態(図１０参照)
第４実施形態においては、揺動規制手段の他の構成として、アーム支持部材２２におけるフレーム２４のベース２４ａの上面において、開閉中心線Ｏを挟んだ左右両側に揺動規制部材３４，３４が設けられ、図示のように両把持アーム２６，２７の全開状態で同アーム２６，２７に内側から当接(または近接)して把持ブロック２３の揺動を阻止(またはほぼ阻止)するように構成されている。

揺動規制部材３４，３４は、ベース２４ａに固定された止めブロック３５と、この止めブロック３５に外向き水平に突設された止めロッド３６から成り、止めロッド３６の先端が両把持アーム２６，２７の力点側端部近くの内側面に当接(または近接)して両把持アーム２６，２６の全開状態での揺動を規制する。

なお、止めロッド３６は、図示のようにボルトを止めブロック３５にねじ込んで取付けてもよいし、ロッド材を止めブロック３５に溶接してもよい。

この構成によれば、アーム２６，２７を開いてパネル材Ｐを掴みにいくときに把持ブロック２３の揺動を規制してパネル材Ｐを掴み易くなる点の効果を得ることができる。

ところで、本発明は実施形態で挙げたトンネル工事用のハンドリング機以外のハンドリング機、または破砕機、解体機にも使用することができる。

１１作業機械としてのハンドリング機の下部走行体
１２同、上部旋回体
１３同、ベースマシン
１４同、作業アタッチメント
１５作業アタッチメントを構成するブーム
１６同、作業アーム
１７把持装置
１８リンク機構
Ｔトンネル
Ｐ対象物としてのパネル材
１９パネル材底壁
２１同、垂直壁
２２アーム支持部材
２３把持ブロック
２４アーム支持部材を構成するフレーム
２４ａフレームのベース
２５アーム支持部材を構成するブラケット
２６，２７左右両把持アーム
２８開閉シリンダ
２９アーム支軸
３０シリンダ連結ピン
Ｘ両把持アームの開閉支点
Ｙ同作用点
Ｏ開閉中心線
３１揺動規制手段を構成する規制ピン
３２同、規制穴
３３ストッパ
３４揺動規制手段としての揺動規制部材

Claims

対象物を掴む左右の把持アームを、作業機械に取付けられるアーム支持部材に対して、力点側端部を上にして共通のアーム支軸を中心に回動可能に取付けるとともに、上記左右両把持アームの力点側の端部間に開閉シリンダを取付け、この開閉シリンダの伸縮作動により上記左右両把持アームを互いに反対方向に同時に回動させて開閉運動を行い、かつ、上記両把持アーム及び開閉シリンダから成る把持ブロックを上記アーム支軸まわりに揺動し得るように構成したことを特徴とする把持装置。
上記把持ブロックの揺動運動を規制する揺動規制手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の把持装置。
上記揺動規制手段は、少なくとも上記両把持アームの全開状態で上記把持ブロックの揺動運動を規制するように構成したことを特徴とする請求項２記載の把持装置。
上記把持アームとアーム支持部材の一方に規制ピンを設けるとともに、他方に、上記両把持アームの開閉ストローク内で上記規制ピンの移動を許容する規制穴を設けることによって上記揺動規制手段を構成したことを特徴とする請求項２記載の把持装置。
上記規制ピン及び規制穴を、上記アーム支軸を挟んで左右対称に設け、上記規制ピンが、
(ｉ) 上記両把持アーム間に対象物を掴んだ状態で上記規制穴の中間に位置し、
(ｉｉ) 上記両把持アームの開き動作時に上記規制穴の一端側に向けて、閉じ動作時に他端側に向けてそれぞれ移動する
ように構成したことを特徴とする請求項４記載の把持装置。
上記アーム支持部材を、作業機械に取付けられるフレームと、このフレームの下端に下向きに突設されたブラケットとによって構成し、上記左右両把持アームを、上記力点側の端部及び上記開閉シリンダが上記フレームの下端よりも上方に位置する状態で上記ブラケットに上記アーム支軸によって取付けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の把持装置。
上記アーム支持部材に前後一対のストッパを下向きに突設し、このストッパは、水平な底壁上に垂直壁が突設された対象物の上記垂直壁を両把持アームによって掴んだ状態で先端が上記底壁に近接または当接することによって、上記掴み位置を中心とした対象物の傾動を規制するように構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の把持装置。
上記ストッパを、上記左右両把持アームの開閉中心線を挟んで左右両側に設けたことを特徴とする請求項７記載の把持装置。