JP2023140773A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】フック及びクイックヒッチを、互いに干渉することなくアームの先端に取り付け可能な作業機械を提供する。【解決手段】作業機械は、車体と、車体に起伏可能に連結されたブームと、ブームの先端に回動可能に連結されたアームと、アームの先端に回動可能に連結されたクイックヒッチと、クイックヒッチに着脱可能に係止されたアタッチメントと、アームの先端で荷物を吊下するフックと、アーム、クイックヒッチ、及びフックを挟んで車体の幅方向に対向配置される一対の連結リンクとを備え、一対の連結リンクそれぞれは、アームの先端に回動可能に連結される第１連結部と、クイックヒッチに回動可能に連結される第２連結部と、第１連結部及び第２連結部を結んだ直線を挟んでアームと反対側において、フックに回動可能に連結される第３連結部とを備え、第２連結部及び第３連結部の距離は、フックの全長より長い。【選択図】図１

Description

本発明は、フック及びクイックヒッチを備える作業機械に関する。

特許文献１には、バケットのリンクにフックを取り付けて吊作業を行える作業機械が開示されている。このような作業機械によれば、バケットによる掘削作業に加えて、フックによる吊作業を行うことができる。

また、特許文献２には、作業用途に応じたアタッチメントの付け替え作業を簡略化するために、アームの先端に取り付けられるクイックヒッチが開示されている。このような作業機械によれば、アタッチメントを簡単に付け替えることができるので、複数種類の作業を１台で実施することができる。

特開２００３－１２２６７号公報 特開２００４－３６６３５号公報

そして、特許文献１に記載のフックと、特許文献２に記載のクイックヒッチとをアームの先端に取り付ければ、作業機械でさらに多くの種類の作業を実施することができる。しかしながら、フックを搭載した作業機械にクイックヒッチを取り付けると、吊作業時にフックがクイックヒッチに干渉するという課題がある。

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、フック及びクイックヒッチを、互いに干渉することなくアームの先端に取り付け可能な作業機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、車体と、前記車体に起伏可能に連結されたブームと、前記ブームの先端に回動可能に連結されたアームと、前記アームの先端に回動可能に連結されたクイックヒッチと、前記クイックヒッチに着脱可能に係止されたアタッチメントと、前記アームの先端で荷物を吊下するフックと、前記アーム、前記クイックヒッチ、及び前記フックを挟んで前記車体の幅方向に対向配置される一対の連結リンクとを備える作業機械において、一対の前記連結リンクそれぞれは、前記アームの先端に回動可能に連結される第１連結部と、前記クイックヒッチに回動可能に連結される第２連結部と、前記第１連結部及び前記第２連結部を結んだ直線を挟んで前記アームと反対側において、前記フックに回動可能に連結される第３連結部とを備え、前記第２連結部及び前記第３連結部の距離は、前記フックの全長より長いことを特徴とする。

本発明によれば、フック及びクイックヒッチを、互いに干渉することなくアームの先端に取り付け可能な作業機械を得ることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る作業機械の側面図である。 フロント作業機の先端の拡大斜視図である。 フック及び三角リンクの分解斜視図である。 アームを姿勢変化させたときのクイックヒッチ及びフックの位置関係を示す側面図である。 変形例に係る三角リンクの側面図である。

本発明に係る作業機械の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る油圧ショベル１の側面図である。なお、本明細書中の前後左右は、特に断らない限り、油圧ショベル１に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。

油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２に支持された上部旋回体３とを備える。下部走行体２及び上部旋回体３は、車体の一例である。下部走行体２は、左右一対のクローラを備える。そして、走行モータ（図示省略）の回転が伝達されて左右一対のクローラが回転すると、油圧ショベル１が走行する。但し、下部走行体２は、クローラに代えて、装輪式であってもよい。

上部旋回体３は、下部走行体２に旋回可能に支持されている。上部旋回体３は、ベースとなる旋回フレーム５と、旋回フレーム５の前方左側に配置されたキャブ（運転席）７と、旋回フレーム５の前端中央に上下方向に回動可能に取り付けられたフロント作業機１０と、旋回フレーム５の後部に配置されてフロント作業機１０との重量バランスを取るカウンタウェイト６とを主に備える。

キャブ７には、油圧ショベル１を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。キャブ７の内部には、オペレータが着席するシート（図示省略）と、シートに着席したオペレータが操作する操作装置（ステアリング、ペダル、レバー、スイッチなど）が配置されている。そして、キャブ７に搭乗したオペレータが操作装置を操作することによって、下部走行体２が走行し、上部旋回体３が旋回し、フロント作業機１０が動作する。

フロント作業機１０は、上部旋回体３に支持されて様々な作業（例えば、掘削作業、解体作業、吊作業）を行う。フロント作業機１０は、ブーム１１と、アーム１２と、クイックヒッチ１３と、バケット１４（アタッチメント）と、フック１５と、一対の三角リンク１６（連結リンク）と、直線リンク１７と、ブームシリンダ１８と、アームシリンダ１９と、アタッチメントシリンダ２０とを主に備える。

ブーム１１は、左右方向（上部旋回体３の幅方向）に延びるピン（図示省略）周りに回動（起伏）可能に上部旋回体３に連結されている。ブームシリンダ１８は、一端（シリンダチューブ側）が上部旋回体３に回動可能に支持され、他端（シリンダロッド側）がブーム１１に回動可能に支持されている。そして、ブーム１１は、ブームシリンダ１８が伸長することによって起立し、ブームシリンダ１８が縮小することによって倒伏する。

アーム１２は、左右方向に延びるピン２１周りに回動可能にブーム１１の先端に連結されている。アームシリンダ１９は、一端（シリンダチューブ側）がブーム１１に回動可能に支持され、他端（シリンダロッド側）がアーム１２に回動可能に支持されている。そして、アーム１２は、アームシリンダ１９が伸長することによって先端が上部旋回体３から離れる向き（前方、上方）に回動し、アームシリンダ１９が縮小することによって先端が上部旋回体３に近づく向き（後方、下方）に回動する。

クイックヒッチ１３は、左右方向に延びるピン２２周りに回動可能にアーム１２の先端に回動可能に連結され、左右方向に延びるピン２４周りに回動可能に一対の三角リンク１６に連結されている。また、クイックヒッチ１３は、バケット１４を着脱可能に係止している。そして、クイックヒッチ１３は、アタッチメントシリンダ２０が伸縮することによって、ピン２２周りにバケット１４と一体回動する。

バケット１４は、クイックヒッチ１３に着脱可能に支持されている。また、アタッチメントの具体例はバケット１４に限定されず、グラップル、カッタ、ブレーカなどでもよい。ここで、「着脱可能」とは、ブームシリンダ１８、アームシリンダ１９、及びアタッチメントシリンダ２０を所定の順序で伸縮させることによって、作業現場でバケット１４を容易に着脱できることを指す。より詳細には、クイックヒッチ１３は、バケット１４に取り付けられて左右方向に延びるピン１４ａ、１４ｂを係止するフックを備える。クイックヒッチ１３によるバケット１４の係止構造は既に周知なので、詳細な説明は省略する。

フック１５は、左右方向に延びるピン２５周りに回動可能に一対の三角リンク１６に連結されている。換言すれば、フック１５は、一対の三角リンク１６を介してアーム１２の先端に回動可能に支持されている。フック１５は、荷物を吊下可能に構成されている。フック１５の具体的な構造は既に周知なので、詳細な説明は省略する。

一対の三角リンク１６は、アーム１２、クイックヒッチ１３、フック１５、直線リンク１７、及びアタッチメントシリンダ２０それぞれを回動可能に連結する。また、一対の三角リンク１６は、ブーム１１、アーム１２、及びクイックヒッチ１３の姿勢に拘わらず、クイックヒッチ１３に干渉しない位置でフック１５を支持する。

図２は、フロント作業機１０の先端の拡大斜視図である。図３は、フック１５及び三角リンク１６の分解斜視図である。図２及び図３に示すように、油圧ショベル１は、左右一対の三角リンク１６を備える。より詳細には、一対の三角リンク１６は、アーム１２、クイックヒッチ１３、及びフック１５を挟んで、上部旋回体３の幅方向に対向配置されている。但し、左右の三角リンク１６の構成は共通する。直線リンク１７についても同様である。

三角リンク１６は、左右方向から側面視したときに、概ね三角形の外形を呈する。三角リンク１６は、第１連結部３１と、第２連結部３２と、第３連結部３３と、第１ロッド３４と、第２ロッド３５と、第３ロッド３６とで構成される。三角リンク１６は、例えば、鋳造によって一体形成されてもよいし、各構成部品３１～３６を溶接して構成されていてもよい。

第１連結部３１、第２連結部３２、及び第３連結部３３は、三角形の頂点に相当する位置に配置される。また、第１連結部３１、第２連結部３２、及び第３連結部３３は、左右方向に延びるピン２３、２４、２５が挿入される円環形状（円筒形状）の外形を呈する。すなわち、第１連結部３１、第２連結部３２、及び第３連結部３３には、厚み方向（左右方向）に貫通する貫通孔３７が形成されている。

図１に示すように、第１連結部３１は、ピン２３を介して直線リンク１７及びアタッチメントシリンダ２０に回動可能に連結されている。また、第２連結部３２は、ピン２４を介してクイックヒッチ１３に回動可能に連結されている。さらに、第３連結部３３は、ピン２５を介してフック１５に回動可能に連結されている。

ここで、第３連結部３３は、第１連結部３１及び第２連結部３２を結ぶ直線（すなわち、後述する第１ロッド３４）を挟んで、アーム１２と反対側に位置している。換言すれば、第３連結部３３は、第１連結部３１及び第２連結部３２を結ぶ直線を挟んで、アーム１２及びクイックヒッチ１３を連結するピン２２と反対側に位置している。

そして、アタッチメントシリンダ２０は、一端（シリンダチューブ側）がアーム１２に回動可能に支持され、他端（シリンダロッド側）がピン２３周りに回動可能に第１連結部３１に連結されている。また、直線リンク１７は、一端がピン２３周りに回動可能に第１連結部３１に連結され、他端がピン２６周りに回動可能にアーム１２に支持されている。

図１において、アタッチメントシリンダ２０を伸長させると、三角リンク１６及び直線リンク１７がピン２６周りに反時計回りに回動する。これにより、第２連結部３２に連結されたクイックヒッチ１３がバケット１４と共に、ピン２２周りに反時計回りに回動（クラウド）する。一方、アタッチメントシリンダ２０を縮小させると、三角リンク１６及び直線リンク１７がピン２６周りに時計回りに回動する。これにより、第２連結部３２に連結されたクイックヒッチ１３がバケット１４と共に、ピン２２周りに時計回りに回動（ダンプ）する。

図２及び図３に示すように、第１ロッド３４、第２ロッド３５、及び第３ロッド３６は、三角形の辺に相当する位置に配置される。より詳細には、第１ロッド３４は、第１連結部３１及び第２連結部３２を接続する。また、第２ロッド３５は、第２連結部３２及び第３連結部３３を接続する。さらに、第３ロッド３６は、第１連結部３１及び第３連結部３３を接続する。

本実施形態に係る第１ロッド３４、第２ロッド３５、及び第３ロッド３６の横断面（延設方向に直交する断面）は、四角形である。但し、第１ロッド３４、第２ロッド３５、及び第３ロッド３６の横断面の形状は、円、楕円などでもよい。さらに、第１ロッド３４、第２ロッド３５、及び第３ロッド３６で囲まれた領域には、三角リンク１６を厚み方向（上部旋回体３の幅方向）に貫通する貫通孔３７が形成されている。三角リンク１６を左右方向から側面視したとき、本実施形態に係る貫通孔３７の形状は、三角形である。但し、貫通孔３７の形状は、前述の例に限定されない。

本実施形態において、第１ロッド３４、第２ロッド３５、及び第３ロッド３６の長さの関係は、以下の通りである。なお、第１ロッド３４の長さとは第１連結部３１及び第２連結部３２の距離と言い換えることができ、第２ロッド３５の長さとは第２連結部３２及び第３連結部３３の距離と言い換えることができ、第３ロッド３６の長さとは第１連結部３１及び第３連結部３３の距離と言い換えることができる。

本実施形態では、第１ロッド３４及び第２ロッド３５は、同じ長さである。また、第３ロッド３６は、第１ロッド３４及び第２ロッド３５より短い。すなわち、三角リンク１６は、第３ロッド３６を底辺とする概ね二等辺三角形の外形を呈する。但し、第１ロッド３４、第２ロッド３５、及び第３ロッド３６の長さの関係は、前述の例に限定されない。

他の例として、第２ロッド３５及び第３ロッド３６を同じ長さとし、第１ロッド３４を第２ロッド３５及び第３ロッド３６より短くして、第１ロッド３４を底辺とする二等辺三角形としてもよい。さらに他の例として、第２ロッド３５を第１ロッド３４及び第３ロッド３６より長くして、第２ロッド３５を斜辺とする直角三角形としてもよい。

また、第２ロッド３５（換言すれば、第１連結部３１及び第２連結部３２の距離、またはピン２３、２４の距離）は、フック１５の全長より長い。これにより、フック１５は、後述する作業位置及び格納位置の間を、ピン２５周りに回動することができる。

作業位置は、第２ロッド３５（第２連結部３２及び第３連結部３３を結ぶ直線）を挟んで第１連結部３１と反対側に先端があるフック１５の位置である。作業位置は、吊作業を行うときのフック１５の位置である。一方、格納位置は、先端が第２連結部３２を向いた状態で、第２ロッド３５に沿うフック１５の位置である。すなわち、格納位置のフック１５は、第２ロッド３５に沿うように、一対の三角リンク１６の内側に進入する。格納位置は、吊作業を行わないとき（換言すれば、アタッチメントによる作業を行うとき）のフック１５の位置である。

さらに、図２に示すように、一対の三角リンク１６は、ロック部３８を備える。ロック部３８は、フック１５をロック位置にロックするものである。ロック部３８は、例えば、フック１５を係止するピン、フック１５を挟持するクリップ等でもよい。また、ロック部３８は、フック１５のロックと、ロックの解除とを切り替え可能に構成されている。ロック部３８の具体的な構造は既に周知なので、詳細な説明は省略する。

図４は、アーム１２を姿勢変化させたときのクイックヒッチ１３及びフック１５の位置関係を示す側面図である。図４に示すように、フック１５による吊作業を行うときは、バケット１４をクラウド（アタッチメントシリンダ２０を伸長）させた状態で行う。

そして、図４（Ａ）に示すように、アーム１２の先端が前下方を向くようにアームシリンダ１９を伸長させると、前後方向におけるクイックヒッチ１３とフック１５との間隔が広がる。換言すれば、鉛直方向に対する第２ロッド３５のなす角が大きくなる。これにより、吊作業の際に、フック１５及びフック１５に吊下した吊荷やワイヤが干渉しない。但し、アーム１２の先端が前下方を向いた状態では、旋回半径を大きくできないと共に、吊荷の吊高さを確保することができない。

そこで、旋回半径を大きくすると共に吊高さを高くするためには、アーム１２の先端が前方を向くように、アームシリンダ１９を縮小させる。そうすると、図４（Ｂ）に示すように、前後方向におけるクイックヒッチ１３とフック１５との間隔が狭くなる。換言すれば、鉛直方向に対する第２ロッド３５のなす角が小さくなる。

しかしながら、本実施形態に係る三角リンク１６は、第１連結部３１及び第２連結部３２を結んだ直線を挟んでアーム１２の先端と反対側の第３連結部３３でフック１５を支持するので、フック１５がクイックヒッチ１３に干渉しないアーム１２の回動範囲を広げることができる。

上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。

上記の実施形態によれば、一対の三角リンク１６の第３連結部３３にフック１５を取り付けることによって、クイックヒッチ１３とフック１５との干渉を避けて、吊作業を行うことができる。特に、クイックヒッチ１３とフック１５との干渉回避効果は、第２ロッド３５が長いほど高くなり、第３ロッド３６が長いほど高くなり、第１ロッド３４及び第２ロッド３５のなす角が大きいほど高くなる。

また、上記の実施形態によれば、一対の三角リンク１６それぞれの中央に貫通孔３７を設けたことによって、掘削作業中に一対の三角リンク１６の間に進入した土砂が排出されやすくなる。その結果、一対の三角リンク１６の間に土砂が詰まって、フック１５が格納位置から作業位置に回動できないことを防止できる。また、貫通孔３７を設けることによって、一対の三角リンク１６を軽量化することができる。

また、上記の実施形態によれば、第２ロッド３５をフック１５の全長より長くすることによって、第２ロッド３５に沿ってフック１５を格納することができる。また、格納位置のフック１５の先端を第２連結部３２に向けることによって、作業位置及び格納位置の間のフック１５の回動角が小さくなるので、掘削作業中などに意図せずフック１５が格納位置から作業位置に回動したとしても、構成部品に負荷される荷重を低減できる。

なお、第３ロッド３６を長くすると、干渉回避効果は高まるものの、一対の三角リンク１６の剛性低下によって吊荷重が低下する可能性がある。そこで、第３ロッド３６の太さ（横断面の断面積）を、第１ロッド３４及び第２ロッド３５と比較して太くしてもよい。これにより、干渉回避効果及び吊荷重の両方を増大させることができる。

また、図１に示すように、油圧ショベル１を輸送姿勢（ブームシリンダ１８、アームシリンダ１９、アタッチメントシリンダ２０を最大まで縮小した姿勢）にしたとき、第３連結部３３が地面に接触する。これは、第３ロッド３６を長くするほど顕著になる。そこで、図５に示すように、第１ロッド３４Ａ、３４Ｂ及び第２ロッド３５Ａ、３５Ｂのなす角（換言すれば、第３ロッド３６Ａ、３６Ｂの長さ）を可変にしてもよい。図５は、変形例に係る三角リンク１６Ａ、１６Ｂの側面図である。

図５に示すように、変形例に係る三角リンク１６Ａ、１６Ｂは、第１連結部３１Ａ、３１Ｂ、第２連結部３２Ａ、３２Ｂ、第３連結部３３Ａ、３３Ｂ、第１ロッド３４Ａ、３４Ｂ、第２ロッド３５Ａ、３５Ｂ、第３ロッド３６Ａ、３６Ｂで構成される点で、上記の実施形態に係る三角リンク１６と共通する。

一方、変形例に係る三角リンク１６Ａ、１６Ｂは、第１ロッド３４Ａ、３４Ｂと第２ロッド３５Ａ、３５Ｂとのなす角が可変である点で、上記の実施形態に係る三角リンク１６と相違する。第１ロッド３４Ａ、３４Ｂと第２ロッド３５Ａ、３５Ｂとのなす角を可変にするためには、例えば以下の方法が考えられる。

一例として、図５（Ａ）に示す三角リンク１６Ａは、伸縮可能な第３ロッド３６Ａを備える。第３ロッド３６Ａの具体例としては、直径の異なる円筒を伸縮させる多段式シリンダなどを採用できる。他の例として、図５（Ｂ）に示す三角リンク１６Ｂは、屈曲可能な第３ロッド３６Ｂを備える。さらに図示は省略するが、他の例として、三角リンクは、ベルトスリングで構成された第３ロッドを備えてもよい。

上記の変形例によれば、吊作業を行う際には第１ロッド３４Ａ、３４Ｂと第２ロッド３５Ａ、３５Ｂとのなす角を大きくし、油圧ショベル１を輸送する際には第１ロッド３４Ａ、３４Ｂと第２ロッド３５Ａ、３５Ｂとのなす角を小さくすればよい。これにより、吊作業時のクイックヒッチ１３及びフック１５の干渉を回避すると共に、輸送時に三角リンク１６Ａ、１６Ｂが地面に接触するのを防止できる。

上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
５ 旋回フレーム
６ カウンタウェイト
７ キャブ
１０ フロント作業機
１１ ブーム
１２ アーム
１３ クイックヒッチ
１４ バケット
１５ フック
１６，１６Ａ，１６Ｂ 三角リンク
１７ 直線リンク
１８ ブームシリンダ
１９ アームシリンダ
２０ アタッチメントシリンダ
１４ａ，１４ｂ，２１，２２，２３，２４，２５，２６ ピン
３１，３１Ａ，３１Ｂ 第１連結部
３２，３２Ａ，３２Ｂ 第２連結部
３３，３３Ａ，３３Ｂ 第３連結部
３４，３４Ａ，３４Ｂ 第１ロッド
３５，３５Ａ，３５Ｂ 第２ロッド
３６，３６Ａ，３６Ｂ 第３ロッド
３７ 貫通孔
３８ ロック部

Claims (5)

1. 車体と、
   前記車体に起伏可能に連結されたブームと、
   前記ブームの先端に回動可能に連結されたアームと、
   前記アームの先端に回動可能に連結されたクイックヒッチと、
   前記クイックヒッチに着脱可能に係止されたアタッチメントと、
   前記アームの先端で荷物を吊下するフックと、
   前記アーム、前記クイックヒッチ、及び前記フックを挟んで前記車体の幅方向に対向配置される一対の連結リンクとを備える作業機械において、
   一対の前記連結リンクそれぞれは、
   前記アームの先端に回動可能に連結される第１連結部と、
   前記クイックヒッチに回動可能に連結される第２連結部と、
   前記第１連結部及び前記第２連結部を結んだ直線を挟んで前記アームと反対側において、前記フックに回動可能に連結される第３連結部とを備え、
   前記第２連結部及び前記第３連結部の距離は、前記フックの全長より長いことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   一対の前記連結リンクそれぞれは、
   前記第１連結部及び前記第２連結部を接続する第１ロッドと、
   前記第２連結部及び前記第３連結部を接続する第２ロッドと、
   前記第１連結部及び前記第３連結部を接続する第３ロッドとを備え、
   前記第１ロッド、前記第２ロッド、及び前記第３ロッドで囲まれる領域には、一対の前記連結リンクそれぞれを厚み方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする作業機械。
3. 請求項２に記載の作業機械において、
   前記第２ロッドは、前記フックの全長より長く、
   前記フックは、
   前記第２ロッドを挟んで前記第１連結部と反対側に先端が位置する作業位置と、
   先端が前記第２連結部を向いた状態で前記第２ロッドに沿う格納位置との間を回動可能に前記第３連結部に連結され、
   一対の前記連結リンクは、前記フックを前記格納位置にロックするロック部を備えることを特徴とする作業機械。
4. 請求項２に記載の作業機械において、
   前記第３ロッドは、前記第１ロッド及び前記第２ロッドより太いことを特徴とする作業機械。
5. 請求項２に記載の作業機械において、
   一対の前記連結リンクそれぞれは、前記第１ロッド及び前記第２ロッドのなす角が可変であることを特徴とする作業機械。

Images