JP2016097695A

JP2016097695A - ピン連結装置

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Publication number: JP2016097695A
Application number: JP2014233395A
Authority: JP
Inventors: 裕樹小嶋; Hiroki Kojima; 和治田村; Kazuharu Tamura
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2016-05-30
Anticipated expiration: 2034-11-18
Also published as: JP6361475B2

Abstract

【課題】コントローラやセンサを用いない簡易な構成によって二部材分離動作の自動化を実現する。【解決手段】連結される二部材のうち一方の部材にピン穴１３、他方の部材に連結ピン１４と脱着シリンダ１５をそれぞれ設け、脱着シリンダ１５の伸縮作動により連結ピン１４をピン穴１３に挿入される挿入位置とピン穴１３から離脱する離脱位置の間で移動させて上記二部材を連結／分離するピン連結装置において、連結ピン１４の係合溝２０にロックプレート１７を係合させて連結ピン１４を挿入位置にロックする構成とし、ロックプレート１７を駆動するロックシリンダ１６のロック解除動作後、このシリンダ動作による油圧ポンプ２２の圧力上昇によりシーケンス弁２８を開いて脱着シリンダ１５をピン離脱側に作動させる構成とした。【選択図】図１

Description

本発明はシリンダ駆動される連結ピンによって二部材を脱着可能に連結するピン連結装置に関するものである。

大型ショベルの下部走行体として用いられるクローラ式走行装置のカーボディとクローラフレームの連結部分を例にとり、図８，９によって背景技術を説明する。

大型ショベル用のクローラ式走行装置は、上部旋回体(図示しない)が旋回自在に搭載されるカーボディ１と、左右のクローラフレーム２，２と、このクローラフレーム２，２の外周に懸け回される図示しないクローラ(履帯)によって構成される。

クローラフレーム２にはピン穴３、カーボディ１には連結ピン４とこれを駆動する脱着シリンダ５がそれぞれ設けられ、図９(ａ)に示すように脱着シリンダ５の縮小状態で連結ピン４がピン穴３から離脱し、同図(ｂ)に示すように同シリンダ５の伸長作動時に連結ピン４がピン穴３に挿入される。

これにより、カーボディ１と左右のクローラフレーム２が、ショベル組立時には連結されて下部走行体が構成され、現場移動時等に両者が分離されて輸送される。

また、連結ピン４の先端部にロックピン穴６が設けられ、図９(ｂ)に示すように連結ピン挿入後、ロックピン７がロックピン穴６に手動で挿入されることにより、連結ピン４が挿入状態(カーボディ１とクローラフレーム２が連結された状態)にロックされる。

以上の構成はたとえば特許文献１に示されている。

特開２０１０−２１６０８４号公報

上記のように、ピン穴３に連結ピン４を挿入して二部材を連結し、かつ、この連結状態で連結ピン４の挿通端部にロックピン７等のロック部材を係合させてロックするロック構造付きのピン連結装置において、ピン穴３に対する連結ピン４の挿脱をシリンダ５によって自動で行なわせる構成は特許文献１に示されているように公知である。

一方、連結ピン４を挿入状態にロックするロック動作、及びこのロックを解くロック解除動作は、従来、手動操作によって行われている。

このため、このロック／ロック解除操作が面倒であるとともに、ロック部材の入れ忘れ、抜き忘れが発生し、また抜き取ったロック部材の保管のための構造と手間がかかる等の問題があった。

ここで、ロック動作については、たとえばドアのラッチ機構のような、連結ピンとロック部材の少なくとも一方にテーパ面(ガイド面)を設けるとともに、ロック部材にバネを設け、ピン挿入時にこれらの作用によって両者を自動的に係合させる公知のロック技術を応用することによって自動化が可能と考えられる。

しかし、ロック解除動作、及びその後に連結ピンを抜き取る動作を連続して自動的に行わせる技術はこれまで無く、これがロック構造付きのピン連結装置において連結／分離の完全自動化がなされていない要因となっていた。

なお、たとえばロックピンをロックシリンダでロック解除位置に移動させ、これをセンサで検出してコントローラに入力し、コントローラからの指令で弁を作動させて脱着シリンダをピン離脱側に作動させるといった電子制御によってロック解除→連結ピン離脱の二部材分離動作を自動的に行わせることは可能と考えられる。

しかし、この電子制御方式は、コントローラやセンサが必要となって構造が大がかりかつ複雑となり、設備コストが高くなる等の点で現実的でない。

そこで本発明は、コントローラやセンサを用いない簡易な構成によって二部材分離動作の自動化を実現することができるピン連結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、連結される二部材のうち一方の部材にピン穴、他方の部材に連結ピンと脱着シリンダをそれぞれ設け、上記脱着シリンダの伸縮作動により上記連結ピンを上記ピン穴に挿入される挿入位置と上記ピン穴から離脱する離脱位置の間で移動させて上記二部材を連結／分離するピン連結装置において、上記連結ピンに係合して連結ピンを上記挿入位置にロックするロック位置とこの連結ピンから離脱して上記ロックを解くロック解除位置の間で変位するロック部材と、上記ロック部材を上記ロック及びロック解除両位置間で変位させるロックシリンダと、上記脱着及びロック両シリンダを駆動するシリンダ駆動回路を具備し、このシリンダ駆動回路は、
(ｉ) 上記脱着及びロック両シリンダに圧油を供給する油圧ポンプと、上記脱着及びロック両シリンダに対する上記圧油の給排を制御する切換弁と、上記圧油を上記切換弁を介して上記脱着シリンダのピン挿入側油室に供給する第１油路と、上記圧油を上記切換弁を介して上記脱着シリンダのピン離脱側油室に供給する第２油路と、上記圧油を上記ロックシリンダのロック解除側油室に供給する第３油路を備え、
(ｉｉ) 上記第２油路にピン離脱用シーケンス弁を設け、
(ｉｉｉ) 上記二部材を分離させるための上記切換弁の操作時に、上記第３油路を通じて上記ロックシリンダのロック解除側油室に圧油を供給することによりロックシリンダをロック解除側に作動させてロック解除し、このロックシリンダの作動による上記油圧ポンプの圧力上昇により上記ピン離脱用シーケンス弁を作動させて上記脱着シリンダをピン離脱方向に作動させるように構成したものである。

この構成によれば、ロックシリンダのロック解除側への作動後、同シリンダ作動による油圧ポンプの圧力上昇に基づいてシーケンス弁を作動させ、このシーケンス弁の作動によって脱着シリンダをピン離脱側に作動させる構成、すなわち、コントローラやセンサを用いない、シリンダ駆動回路の油圧構成のみに基づく油圧シーケンス動作によって自動でロック解除→連結ピン離脱の連続動作を遂行することができる。

本発明において、上記第１油路から第４油路を分岐させて上記ロックシリンダのロック側油室に接続するとともに、この第４油路にロック用シーケンス弁を設け、上記二部材を連結するための上記切換弁の操作時に、上記第１油路を通じて上記脱着シリンダのピン挿入側油室に圧油を供給することにより脱着シリンダをピン挿入側に作動させ、この脱着シリンダの作動による上記油圧ポンプの圧力上昇により上記ロック用シーケンス弁を作動させて上記ロックシリンダをロック側に作動させるように構成するのが望ましい(請求項２)。

この構成によれば、二部材連結時に、連結ピン挿入後のロック動作、及びロック状態の保持をロックシリンダによって自動で、しかも確実に行わせることができる。

また本発明において、上記脱着シリンダとロックシリンダを直交配置で設け、上記脱着シリンダのロッド端に上記連結ピンを設ける一方、上記ロックシリンダのピストンロッドの先端部に上記ロック部材としてのロックプレートを、一端部が支点、他端部が上記連結ピンに係合して固定する作用点、上記ピストンロッドとの接続点が力点となってロック位置とロック解除位置の間で揺動可能に設け、上記連結ピンの先端近傍に、上記ロックプレートが上記ロック位置で係合する係合溝を設けるのが望ましい(請求項３)。

このように、ロック部材として揺動運動を行うロックプレートを用い、同プレートを連結ピンの係合溝に直角方向から係脱させてロック／ロック解除する構成とすることにより、ロック／ロック解除の動作をより確実に安定良く行わせることができる。

さらに、本発明において、上記連結ピンの先端部と、上記ロック部材における上記連結ピン挿入時に上記連結ピン先端部と接触する部分の少なくともいずれか一方に、上記連結ピン挿入時に上記ロック部材を上記ロック解除位置に自動的に変位させるテーパ面を設けるのが望ましい(請求項４)。

この構成によれば、二部材連結時に、ピン穴に対する連結ピンの挿入過程でロック部材を退避させる動作をテーパ面によって自動で行わせることができる。これにより、上記動作のための余分な制御が不要となり、コスト及び構造の簡素化の点で有利となる。

本発明によると、コントローラやセンサを用いない簡易な構成によって二部材分離動作の自動化を実現することができ、これにより二部材連結動作を含めた完全自動化が可能となる。

本発明の実施形態を示す全体構成図である。施形態におけるロック機構の拡大正面図である。 (ａ)〜(ｃ)は実施形態による二部材連結動作を順番に示す全体構成図である。 (ａ)〜(ｃ)は実施形態によるロック動作を順番に示す正面図である。 (ａ)(ｂ)は実施形態による二部材分離動作を順番に示す全体構成図である。 (ａ)(ｂ)は実施形態によるロック解除動作を順番に示す正面図である。 (ａ)(ｂ)は本発明の別の実施形態による二部材連結動作を示す一部拡大図である。本発明の適用例であるクローラ式走行装置の斜視図である。 (ａ)(ｂ)は従来のピン連結装置による二部材連結動作を順番に示す全体構成図である。

本発明の実施形態を図１〜図７によって説明する。

実施形態は、背景技術の説明に合わせて、ショベルの下部走行体として用いられるクローラ式走行装置のカーボディ１１と左右のクローラフレーム１２の連結部分を適用対象としている。

実施形態において、
(Ｉ) クローラフレーム１２にピン穴１３、カーボディ１１に連結ピン１４とこれを駆動する脱着シリンダ(油圧シリンダ)１５がそれぞれ設けられる点、
(ＩＩ) 図１及び図３(ａ)に示すように脱着シリンダ１５の縮小状態で連結ピン１４がピン穴１３から離脱し、図３(ｃ)に示すように同シリンダ１５の伸長作動時に連結ピン１４がピン穴１３に挿入される点
は図９に示す従来技術と同じである。

実施形態においては、脱着シリンダ１５と直交配置でカーボディ１１にロックシリンダ(油圧シリンダ)１６が設けられ、このロックシリンダ１６のロッド端部に、連結ピン１４をピン穴挿入状態にロックするロック部材としてのロックプレート１７が設けられている。

ロックプレート１７は、図２，４，６に示すように、一端部が支点、他端部が連結ピン１４に係合する作用点、ロッド端部との接続点が力点となってロック位置とロック解除位置の間で揺動しうる状態でロッド端部に取付けられている。

図２，４，６中、１８はこのロックプレート１７の揺動中心軸、１９はロックプレート１７をロッド端部に取付けるための取付ピンである。

一方、連結ピン１４には、ロックプレート１７が係合する係合溝２０が先端近傍部に全周に亘る凹溝として設けられるとともに、先端部に先すぼまり方向のテーパ面２１が形成されている。

このテーパ面２１により、ピン穴１３に対する連結ピン挿入時に、図３(ｂ)(ｃ)に示すようにロックプレート１７が押し上げられてロック解除位置に自動的に変位し、かつ、挿入後、バネ１９の力でロックプレート１７がロック位置に復帰して連結ピン１４の係合溝２０に自動係合するように構成されている。

脱着及びロック両シリンダ１５，１６を駆動するシリンダ駆動回路について説明する。

シリンダ駆動回路は、脱着、ロック両シリンダ１５，１６に圧油を供給する油圧ポンプ２２と、手動操作されて両シリンダ１５，１６に対する圧油の給排を制御する切換弁２３と、この切換弁２３を介して圧油を脱着シリンダ１５のピン挿入側油室(ヘッド側油室であって伸び側油室)１５ａに供給する第１油路２４と、切換弁２３を介して圧油を脱着シリンダ１５のピン離脱側油室(ロッド側油室であって縮み側油室)１５ｂに供給する第２油路２５と、切換弁２３を介して圧油をロックシリンダ１６のロック解除側油室１６ａに供給する第３油路２６と、第１油路２４から分岐してロックシリンダ１６のロック側油室１６ｂに接続された第４油路２７を備えている。

また、第２油路２５にピン離脱用の第１シーケンス弁２８、第４油路２７にロック用の第２シーケンス弁２９がそれぞれ設けられている。

この両シーケンス弁２８，２９は、それぞれ脱着またはロックシリンダ側からの油の排出のみを許容するチェック弁３０と、このチェック弁３０に対して並列に接続されたパイロットリリーフ弁３１から成り、油路２５，２７(油圧ポンプ２２)の圧力が設定値を超えるとパイロットリリーフ弁３１から開いてシリンダ(脱着シリンダ１５またはロックシリンダ１６)に圧油を送る。

切換弁２３は、油圧ポンプ２２及びタンクＴを両シリンダ１５，１６に対して遮断する中立位置イと、油圧ポンプ２２からの圧油を第１油路２４経由で脱着シリンダ１５のピン挿入側油室１５ａに供給するピン挿入位置ロと、圧油を第３油路２６経由でロックシリンダ１６のロック解除側油室(伸び側油室)１６ａに供給し、あるいは第２油路２５経由で脱着シリンダ１５のピン離脱側油室１５ｂに供給するピン離脱位置ハの間で切換え操作される。

なお、ロックシリンダ１６のロック側油室１６ｂはタンクＴに接続されている。

図３，５において、図の複雑化を避けるために脱着、ロック両シリンダ１５，１６、連結ピン１４、及びシーケンス弁２８，２９の構成要素等についての符号を一部省略し、この省略分については図１の符号を引用するものとする。

シリンダ駆動回路の作用を説明する。

図１はカーボディ１１とクローラフレーム２を分離させた状態を示す。

このとき切換弁２３は中立位置イにあり、脱着、ロック両シリンダ１５，１６は油圧ポンプ２２及びタンクＴに対して遮断されている。

また、ロックシリンダ１６は伸長状態となり、ロックプレート１７はロック解除状態となっている。

連結時
この状態からカーボディ１１とクローラフレーム１２を連結するときは、油圧ポンプ２２を作動させた状態で、図３(ａ)に示すように切換弁２３をピン挿入位置ロに切換える。

こうすると、ロックシリンダ１６のロック解除側油室１６ａが第３油路２６及び切換弁２３を介してタンクＴに通じるため、ロックプレート１７の自重により同油室１６ａ内の油が押し出されてタンクＴに流入する。

これにより、ロックシリンダ１６がロック側に作動(縮小作動)するため、ロックプレート１７が図２のロック解除位置から図４(ａ)のロック位置に揺動変位する。

一方、図３(ｂ)に示すように油圧ポンプ２２からの圧油が第１油路２４を通って脱着シリンダ１５のピン挿入側油室１５ａに流入するため、脱着シリンダ１５がピン挿入側にストローク作動し、連結ピン１４がピン穴１３に挿入される。

このとき、テーパ面２１の作用により、図３(ｂ)(ｃ)及び図４(ｂ)(ｃ)に示すように、連結ピン１４がロックプレート１７を押し上げながらピン穴１３を挿通する。

この場合、ロックプレート１７には自重しか作用しないため、同プレート１７は連結ピン１４の係合溝２０に係合するまでには至らないか、係合したとしても不確実あるいは不安定な状態となる。

この後、図３(ｃ)に示すように脱着シリンダ１５がピン挿入側のストロークエンドまで伸びると油圧ポンプ２２の圧力が上昇し、これが第４油路２７を通じて第２シーケンス弁２９のパイロットリリーフ弁３１に加えられることによって同リリーフ弁３１が開く。

これにより、油圧ポンプ２２からの圧油がロックシリンダ１６のロック側油室１６ｂに流入するため、同シリンダ１６がロック側に作動し、ロックプレート１７が係合溝２０に係合する。すなわち、確実にかつ安定したロック状態となる。

そして、連結完了を確認した作業員が切換弁２３を中立位置イに復帰操作すると、油の流れが停止して脱着、ロック両シリンダ１５，１６が作動不能となる。

分離時
分離時には、油圧ポンプ２２を作動させた状態で、図５(ａ)に示すように切換弁２３をピン離脱位置ハに切換え操作する。

こうすると、油圧ポンプ２２からの圧油が第３油路２６を通ってロックシリンダ１６のロック解除側油室１６ａに流入し、同シリンダ１６がロック解除側に作動するため、図６(ａ)に示すようにロックプレート１７がロック解除位置に揺動変位してロック解除される。

このとき、ロックシリンダ１６のロック側油室１６ｂ内の油は第２シーケンス弁２９のチェック弁３０、第４油路２７及び切換弁２３を通ってタンクＴに戻る。

こうしてロックシリンダ１６がロック解除側にストロークエンドまで作動すると、油圧ポンプ２２の圧力が上昇するため、図５(ｂ)に示すように第１シーケンス弁２８が開いて、油圧ポンプ２３からの圧油が脱着シリンダ１５のピン離脱側油室１５ｂに供給される。

これにより、同シリンダ１５がピン離脱側に作動し、連結ピン１４がピン穴１３から抜き出されてカーボディ１とクローラフレーム２が分離される。

この場合、脱着シリンダ１５のピン挿入側油室１５ａの油は第１油路
２４及び切換弁２３を通ってタンクＴに戻る。

そして、作業員が連結ピン離脱を確認して切換弁２３を中立復帰操作すると、図１の回路状態に戻る。

この構成によると次の効果を得ることができる。

(Ｉ) ロックシリンダ１６のロック解除動作後、このシリンダ動作による油圧ポンプ２２の圧力上昇に基づき第１シーケンス弁２８を作動させて脱着シリンダ１５をピン離脱側に作動させる構成、すなわち、コントローラやセンサを用いない、シリンダ駆動回路の油圧構成のみに基づく油圧シーケンス動作によって自動でロック解除→連結ピン離脱の連続動作を遂行することができる。

これにより、カーボディ１１とクローラフレーム２の連結／分離の完全自動化を簡易な構成によって低コストで実現することができる。

(ＩＩ) 第１油路２４から分岐させた第４油路２７に第２シーケンス弁２９を設け、カーボディ１１とクローラフレーム１２を連結するための切換弁２３の操作時に、脱着シリンダ１５のピン挿入側動作による油圧ポンプ２３の圧力上昇により第２シーケンス弁２９を作動させてロックシリンダ１６をロック側に作動させる構成としたから、連結ピン挿入後のロック動作、及びロック状態の保持をロックシリンダ１６によって自動で、しかも確実に行わせることができる。

(ＩＩＩ) ロック部材として揺動運動を行うロックプレート１７を用い、同プレート１７を連結ピン１４の係合溝２０に直角方向から係脱させてロック／ロック解除する構成としたから、ロック／ロック解除の動作をより確実に安定良く行わせることができる。

(ＩＶ) カーボディ１１とクローラフレーム１２の連結時に、ピン穴１３に対する連結ピン１４の挿入過程でロックプレート１７を退避させる動作をテーパ面２１によって自動で行わせることができる。これにより、上記動作のための余分な制御が不要となり、コスト及び構造の簡素化の点で有利となる。

他の実施形態
(１) 上記実施形態では、連結ピン１４の先端部のみに自動ロックのためのテーパ面２１を設けたが、自動ロック動作をより確実に行わせるために、図７(ａ)(ｂ)に示すように連結ピン１４の係合溝２０を形成する面にもテーパ面２１ａを形成してもよい。

あるいは、図示のようにロックプレート１７の、連結ピン１４と接触する部分の両面または片面にもテーパ面２１ｂを形成してもよい。

(２) ロック部材として、上記実施形態で挙げた、揺動式のロックプレート１７を連結ピン１４の係合溝２０に係合させる構造に代えて、連結ピン先端部にロックピン穴を設け、このロックピン穴に対してロックピンを係脱させる構造を採用してもよい。

(３) ロック用の第２シーケンス弁２９を省略し、テーパ面とバネ力により連結ピン１４にロック部材を自動係合させて連結状態にロックする構成をとってもよい。

(４) 本発明はカーボディとクローラフレームの連結部分に限らず、たとえばショベルのカウンタウェイトをベースマシン(上部旋回体)に対して油圧シリンダでピン連結する装置等、シリンダでピン連結されるロック付きのピン連結装置に広く適用することができる。

１１連結される一方の部材としてのカーボディ
１２他方の部材としてのクローラフレーム
１３ピン穴
１４連結ピン
１５脱着シリンダ
１５ａ脱着シリンダのピン挿入側油室
１５ｂ同、ピン離脱側油室
１６ロックシリンダ
１６ａロックシリンダのロック解除側油室
１６ｂ同、ロック側油室
１７ロック部材としてのロックプレート
２０係合溝
２１テーパ面
２１ａテーパ面
２１ｂテーパ面
２２油圧ポンプ
２３切換弁
Ｔタンク
２４第１油路
２５第２油路
２６第３油路
２７第４油路
２８ピン離脱用の第１シーケンス弁
２９ロック用の第２シーケンス弁
３０シーケンス弁を構成するチェック弁
３１同、パイロットリリーフ弁

Claims

連結される二部材のうち一方の部材にピン穴、他方の部材に連結ピンと脱着シリンダをそれぞれ設け、上記脱着シリンダの伸縮作動により上記連結ピンを上記ピン穴に挿入される挿入位置と上記ピン穴から離脱する離脱位置の間で移動させて上記二部材を連結／分離するピン連結装置において、上記連結ピンに係合して連結ピンを上記挿入位置にロックするロック位置とこの連結ピンから離脱して上記ロックを解くロック解除位置の間で変位するロック部材と、上記ロック部材を上記ロック及びロック解除両位置間で変位させるロックシリンダと、上記脱着及びロック両シリンダを駆動するシリンダ駆動回路を具備し、このシリンダ駆動回路は、
(ｉ) 上記脱着及びロック両シリンダに圧油を供給する油圧ポンプと、上記脱着及びロック両シリンダに対する上記圧油の給排を制御する切換弁と、上記圧油を上記切換弁を介して上記脱着シリンダのピン挿入側油室に供給する第１油路と、上記圧油を上記切換弁を介して上記脱着シリンダのピン離脱側油室に供給する第２油路と、上記圧油を上記ロックシリンダのロック解除側油室に供給する第３油路を備え、
(ｉｉ) 上記第２油路にピン離脱用シーケンス弁を設け、
(ｉｉｉ) 上記二部材を分離させるための上記切換弁の操作時に、上記第３油路を通じて上記ロックシリンダのロック解除側油室に圧油を供給することによりロックシリンダをロック解除側に作動させてロック解除し、このロックシリンダの作動による上記油圧ポンプの圧力上昇により上記ピン離脱用シーケンス弁を作動させて上記脱着シリンダをピン離脱方向に作動させるように構成した
ことを特徴とするピン連結装置。
上記第１油路から第４油路を分岐させて上記ロックシリンダのロック側油室に接続するとともに、この第４油路にロック用シーケンス弁を設け、上記二部材を連結するための上記切換弁の操作時に、上記第１油路を通じて上記脱着シリンダのピン挿入側油室に圧油を供給することにより脱着シリンダをピン挿入側に作動させ、この脱着シリンダの作動による上記油圧ポンプの圧力上昇により上記ロック用シーケンス弁を作動させて上記ロックシリンダをロック側に作動させるように構成したことを特徴とする請求項１記載のピン連結装置。
上記脱着シリンダとロックシリンダを直交配置で設け、上記脱着シリンダのロッド端に上記連結ピンを設ける一方、上記ロックシリンダのピストンロッドの先端部に上記ロック部材としてのロックプレートを、一端部が支点、他端部が上記連結ピンに係合して固定する作用点、上記ピストンロッドとの接続点が力点となってロック位置とロック解除位置の間で揺動可能に設け、上記連結ピンの先端近傍に、上記ロックプレートが上記ロック位置で係合する係合溝を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のピン連結装置。
上記連結ピンの先端部と、上記ロック部材における上記連結ピン挿入時に上記連結ピン先端部と接触する部分の少なくともいずれか一方に、上記連結ピン挿入時に上記ロック部材を上記ロック解除位置に自動的に変位させるテーパ面を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のピン連結装置。