JP2019002173A - シリンダリンク機構及びこれを備えた産業用機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブーム及びアーム操作を容易にし、経験や技能に依存することなく作業に必要な動きを提供する。【解決手段】 動作部１は、ブーム２と、アーム３と、ブーム支持部７と、第一のシリンダ４と、第二のシリンダ５を有する。ブーム２は、ブーム支持部７に回動可能に支持軸８を用いて枢支され、ブーム２とアーム３は、相互に回動可能に支持軸６を用いて枢支される。第一のシリンダ４の基端部１０及び第二のシリンダ５の基端部１２は、ブームの両端部にブーム２を介し、ブーム支持部７に回動可能に支持軸１３、１４を用いて枢支される。第一のシリンダ４の作動端部９は、アーム３に回動可能に枢支される。第二のシリンダ５の作動端部１１は、ブーム２に固定される。【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベル、ロボット等の産業用機械に使用することのできるシリンダリンク機構及びこれを備えた産業用機械に関する

現在、産業用機械として、一般的に使用されている油圧ショベルの構造は、図７に示すように、一般的にその動作部であるア−ム４５、ブーム４６に、それぞれシリンダ４３、４４を設置し、これを伸縮させて個別に作業するようになっている。このような油圧ショベルにおける作業機の動力源はブーム、アームにそれぞれ接続された油圧シリンダであるが、それぞれ単体で使用するものであるため、その力は、設置されたシリンダの能力による。

そこで、従来と同じ大きさのブ−ムおよびア−ムを使用して必要時より大きな力を出せるようにしたものに、例えば、実開平１−１０２２３９号公報や実公平３−３２５９６号公報等に開示された倍力機構がある。

実開平１−１０２２３９号は、ア−ムの上部に下側に向かって適宜間隔の複数個のピン穴を設け、ア−ム穴に対するブ−ム先端、およびア−ムシリンダのロッドの位置をピンにより差し替えて取付けて掘削力の増大を図るようにした考案が開示されている。

実公平３−３２５９６号は、堅い地盤を掬い上げるときに、バケットシリンダのピストンロッドとバケットの上部に位置する第１リンクとの角度を９０°になるように別に付設したシリンダによりバケットシリンダのボトム側を移動させて最大モ−メントにより掬い上げ操作を容易にする考案が開示されている。

実開平１−１０２２３９号公報 実公平３−３２５９６号公報

しかしながら、文献１に記載の方法では、ピンの差し替えに時間が掛かりワンタッチで行うことができないという問題がある。また、文献２に記載の方法では、付設シリンダ内のばね力に抗する必要があり、さらにバケットシリンダのボトム側のピンが付設シリンダ先端のガイド内を滑るときに生ずる摩擦ロスが大きいために移動が困難である。
さらに、一般的に使用されている油圧ショベルの構造では、ブーム、アームの駆動を個別に操作する必要があるため、操作に十分な経験を必要とし、特には、アームの水平方向の操作に熟練の技術が必要となる上、アームの動力源であるシリンダが一つであるため、押出力が弱くなるという問題があった。

そこで、本願発明はこれらの従来技術における問題に鑑み、ブーム及びアーム操作を容易にし、経験や技能に依存することなく作業に必要な動きを提供することを目的としてなされたものである。

前記従来技術の問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下の構成により問題点を解決することができることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、動作部とその動作部を駆動操作するための操作部とを有し、
前記動作部は、ブームと、アームと、前記ブーム支持部と、第一のシリンダと、第二のシリンダと、を有し、前記操作部は、一対の操作部とからなり、前記一対の操作部の一方は、第一の操作部と、第一の操作部支持部と、第三の一対のシリンダと、を有し、前記一対の操作部の他方は、第二の操作部と、第二の操作部支持部と、第四の一対のシリンダと、を有し、前記第一の操作部は、前記第一の操作部支持部に回動可能に枢支され、前記第三の一対のシリンダは、前記第一の操作部の端部に、前記第一の操作部を操作することによって共に伸縮するように固定され、前記第二の操作部は、前記第二の操作部支持部に回動可能に枢支され、前記第四の一対のシリンダの一方の端部と他方の端部は、前記第二の操作部を操作したときに、一方のシリンダと他方のシリンダが逆に伸縮するように、前記第二の操作部枢支位置を介して、それぞれ固定され、前記ブームと前記アームとは、相互に回動可能に枢支され、前記ブームは、前記ブーム支持部に回動可能に枢支され、前記ブームの両端部であって、前記ブーム支持部に、第一のシリンダの基端部と第二のシリンダの基端部とが回動可能に枢支され、前記第一のシリンダの作動端部とアームとが回動可能に枢支され、前記第二のシリンダの作動端部はブームに固定され、前記第一のシリンダと、前記第三及び前記第四のシリンダの作動端の一方とが中空管を用いて接続され、前記第二のシリンダと、前記第三及び前記第四のシリンダの作動端の他方とが中空管を用いて接続されることを特徴とする。

本発明のシリンダリンク機構によれば、ブーム及びアーム操作を容易にし、経験や技能に依存することなく作業に必要な動きを提供することができる。

本発明に係る動作部についての側面図である。 本発明に係る第一の操作部についての側面図及び正面図である。 本発明に係る第二の操作部についての側面図及び正面図である。 本発明に係る全体斜視図である。 本発明に係る動作部の動作の一態様を説明するための図である。 本発明に係る動作部の動作の一態様を説明するための図である。 現在一般的に使用されている油圧ショベルの構造図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。

図１を用いて、動作部１について詳細に説明する。動作部１は、ブーム２と、アーム３と、ブーム支持部７と、第一のシリンダ４と、第二のシリンダ５を有している。
ブーム２は、ブーム支持部７に回動可能に支持軸８を用いて枢支され、ブーム２とアーム３は、相互に回動可能に支持軸６を用いて枢支される。更に、第一のシリンダ４及び第二のシリンダ５の各々は、作動端部９、１１及び基端部１０、１２を有している。第一のシリンダ４の基端部１０及び第二のシリンダ５の基端部１２は、ブームの両端部にブーム２を介し、ブーム支持部７に回動可能に支持軸１３、１４を用いて枢支される。第一のシリンダ４の作動端部９は、アーム３に回動可能に枢支される。第二のシリンダ５の作動端部１１は、ブーム２に固定される。このように前記第一のシリンダ４を固定することにより、第一のシリンダ４を駆動させると、ブーム２及びアーム３を動作させることができる。なお、本発明に用いるシリンダの基端部とは、ピストンが収納されているケース側の端部であり、作動端部とは、ビストン側の端部のことである。また、基端部には、中空管を接続することができる構造となっている。

次いで、本発明に係る操作部について説明する。操作部は、一対の操作部からなり、一対の操作部の一方（以下、操作部１５という。）について図２を用いて説明し、一対の操作部の他方（以下、操作部という。）について図３を用いて説明する。
操作部１５は、第一の操作部１６と、第一の操作部支持部１７，１８と、第三の一対のシリンダ１９、２０を有している。さらに、シリンダ１９、２０の各々は、作動端部及び基端部を有している（図示せず）。
第一の操作部１６は、第一の操作部支持部１７、１８に支持軸２３を用いて回動可能に枢支され、一対のシリンダ１９、２０の作動端部は、第一の操作部１６の端部に支持軸２４を用いて固定される。このように固定することによって、第一の操作部１６を支持軸２３を中心に回動させると、一対のシリンダ１９、２０は共に伸縮させることができる。
また、第一の一対のシリンダ１９、２０の基端部は、第一の一対のシリンダ固定部に支持軸２５を用いて固定される。

次いで、図３を用いて、操作部２６について説明する。
操作部２６は、第二の操作部２７と、第二の操作部支持部２８，２９と、第三の一対のシリンダ３０、３１を有している。さらに、シリンダ３０、３１の各々は、作動端部及び基端部を有している（図示せず）。
第二の操作部２７は、第二の操作部支持部２８、２９に支持軸３４を用いて回動可能に枢支される。また、一対のシリンダ３０、３１の作動端部は、第二の操作部２７の前記枢支位置を介して支持軸３７、３８を用いて固定される。このように固定することによって、第二の操作部２７を、支持軸３４を中心に回動させたとき、シリンダ３０とシリンダ３１を互いに逆方向に伸縮させることができる。また、第二の一対のシリンダ３０、３１の基端部は、第二の一対のシリンダ固定部３２、３３に支持軸３５、３６を用いて固定される。

次いで、図４を用いて、前記動作部１、操作部１５及び操作部２６との連結関係について説明する。 動作部１における第一のシリンダ４の基端部と、操作部１５のシリンダ１９の基端部と、操作部２６のシリンダ３０の基端部とを中空管３９を用い、三方コック等（図示せず）を用いて接続する。また、動作部１における第二のシリンダ５の基端部と、操作部１５のシリンダ２０の基端部と、操作部２６のシリンダ３１の基端部とを中空間４０を用い、三方コック等（図示せず）を用いて接続する。このように接続することで、第一の操作部１６、第二の操作部２７を操作することにより、第一のシリンダ及び第二のシリンダを同時に動作させることができる。

次に本発明に係るシリンダリンク機構の動作の一態様を図５及び図６を用いて説明する。図５は、ブーム２をブーム支持部７に対して垂直となるように調節した状態である。次いで、第一の操作部１６を固定し、第二の操作部２７を操作し、前方に倒すと（図４において、シリンダ設置方向に倒すことをいう）、シリンダ３０は、そのシリンダを縮む方向に、シリンダ３１は、そのシリンダを伸ばす方向に動作する。ここで、シリンダ３０と第一のシリンダ４は中空管を通じて接続されているから、第一のシリンダ４には、シリンダが伸びる方向にベクトルが加わることになる。一方、シリンダ３１と第二のシリンダ５は、中空管を通じて接続されているから、第二のシリンダ５には、シリンダが縮む方向にベクトルが加わることになる。このようにブーム２には第一のシリンダからのベクトルと第二のシリンダからのベクトルが作用して、図５中のC方向にブーム２とアーム３は共に動作する。そして、アーム３の先端が設置面に接したときに、この動作は停止する（状態X）。係る状態から、第二の操作部２７を前方に倒した距離分を、後方に戻すと（第二の操作部２７を元の位置に戻すと）、前記とは逆方向のベクトルがブーム２に作用して、図５中のD方向にブームとアームは動作し、元の状態にて停止する。

次いで、図６を用いて、前記図５の動作中のある状態から、第一の操作部１６を操作した場合について説明する。前記状態から、第一の操作部１６を前方に倒すと（図４において、シリンダ設置方向に倒すと）、シリンダ１９及びシリンダ２０は共にシリンダが伸びる方向に動作する。ここで、シリンダ１９と第一のシリンダ４及びシリンダ２０と第二のシリンダ５は、中空管を通じて接続されているから、第一のシリンダ４及び第二のシリンダ５には、共にシリンダが縮む方向にベクトルが作用する。その結果として、ブーム２は、図６中のE方向に動作する。また、このときアーム３は、支持軸８と先端４１を結ぶ直線４２に沿って動作する。また、第一の操作部１６を前方に倒した距離分を、後方に戻すと（元の位置に戻すと）、前記とは逆方向のベクトルがブーム２に作用して、ブーム２は、図６中のF方向に動作する。また、このときアーム３は、支持軸８と先端４１を結ぶ直線４２に沿って動作する。

したがって、本発明の動作の一態様として、アーム３の先端４１を下記のように動作させることができる。まず、支持軸８とアーム３の先端４１とを結ぶ直線上に、面との接点が存在するように（一例として、図６中の動作部の設置面）アームの位置を調節する。次いで、第一の操作部１６及び第二の操作部２６を動作すると、アーム３の先端４１が前記面と接する。さらに、第一の操作部１６及び第二の操作部２６を操作すると、アームの先端４１は、前記面に沿って動作する。なお、動作部１、操作部１５及び動作部２６が同一面にある必要はない。また、前記接点が存在する面上に動作部１が設置されている必要もない。さらに、前記面に対して、任意の高さの位置に動作部を設置してもよい。以上より、本発明に係るシリンダリンク機構は、動力源となるシリンダを二つ利用し、アームの先端を水平に動作させることが可能である。これにより、アームの押出力の向上が可能になる。

本発明に係るシリンダリンク機構を油圧ショベル、ロボット等の産業用機械に適用して、適宜、利用することも可能である。

Claims (2)

1. 動作部とその動作部を駆動操作するための操作部とを有し、
   前記動作部は、ブームと、アームと、前記ブーム支持部と、第一のシリンダと、第二のシリンダと、を有し、
   前記操作部は、一対の操作部とからなり、前記一対の操作部の一方は、第一の操作部と、第一の操作部支持部と、第三の一対のシリンダと、を有し、
   前記一対の操作部の他方は、第二の操作部と、第二の操作部支持部と、第四の一対のシリンダと、を有し、
   前記第一の操作部は、前記第一の操作部支持部に回動可能に枢支され、
   前記第三の一対のシリンダは、前記第一の操作部の端部に、前記第一の操作部を操作することによって共に伸縮するように固定され、
   前記第二の操作部は、前記第二の操作部支持部に回動可能に枢支され、
   前記第四の一対のシリンダの一方の作動端部と他方の作動端部は、前記第二の操作部を操作したときに、一方のシリンダと他方のシリンダが逆に伸縮するように、前記第二の操作部枢支位置を介して、それぞれ固定され、
   前記ブームと前記アームとは、相互に回動可能に枢支され、
   前記ブームは、前記ブーム支持部に回動可能に枢支され、前記ブームの両端部であって、前記ブーム支持部に、第一のシリンダの基端部と第二のシリンダの基端部とが回動可能に枢支され、
   前記第一のシリンダの作動端部とアームとが回動可能に枢支され、
   前記第二のシリンダの作動端部はブームに固定され、
   前記第一のシリンダと、前記第三及び前記第四のシリンダの作動端の一方とが中空管を用いて接続され、
   前記第二のシリンダと、前記第三及び前記第四のシリンダの作動端の他方とが中空管を用いて接続されることを特徴とするシリンダリンク機構
2. 請求項１に記載のシリンダリンク機構を用いた産業用機械

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