JP2867221B2 - 油圧式バックホーの作業機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧式バックホーの作
業機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１８に示す従来の油圧式バックホー５
０は、バケット７の刃先８による掘削作業時の最大作業
高さＨを大きくするためにブーム１に対するアーム２の
回転角θを最大となるようにして作業を行っている。

【０００３】ところで、従来の油圧式バックホー５０の
アーム２の回転時の刃先力について図１９，図２０によ
り説明する。図２０に示すブーム１，アーム２，バケッ
ト７からなる作業機５３のブーム１は揺動しない時であ
って、図２０に示すアームシリンダ４を伸長する時のバ
ケツト７の刃先力Ｆ_E は、ピン３からバケット７の先端
までの距離をＲ、ピン３からピン６までの距離をｒ、ア
ームシリンダ４の推力をＦ₀ 、ピン３からアームシリン
ダ４の軸中心線への垂線の長さ（回転モーメント半径）
をＬ、バケット７の刃先力をＦ_E とすると、 Ｆ_E ＝（Ｌ×Ｆ₀ ）／Ｒ ・・・・・（１） となる。また、Ｌ_max ＝ｒ であるから、最大刃先力Ｆ
_Emaxは、 Ｆ_Emax＝（Ｌ_max ×Ｆ₀ ）／Ｒ＝（ｒ×Ｆ₀ ）／Ｒ となる。この最大刃先力Ｆ_Emaxにおけるアーム２の回動
角を、即ち、アームシリンダ４の最小ストローク時か
ら、最大回転モーメント半径Ｌ_max までのアーム２の回
動角を、φとし、上記の関係をグラフに表すと図２２に
示すようになり、図の横軸はアーム２の回転角θ、縦軸
はバケット刃先力Ｆ_E である。θ＝φの時（曲線Ｑｂ）
刃先力Ｆ_E は最大となり、アーム２の掘削開始時の回転
角θが大きい（θ4 ）ときは曲線Ｑa の位置となり、ア
ーム２の掘削終了時の回転角θが小さい（θ2 ）ときは
曲線Ｑc の位置となり刃先力Ｆ_E は低下するようになっ
ている。

【０００４】図２３に示すアームとブームとを４節リン
ク機構で連結する先行技術として例えば、実開平４−１
５６３７号公報があり、図において、ブーム１は、先端
部が第１支点となるピン４３と、ブーム１の先端部近傍
に第４支点となるピン４６を設けている。この第１支点
となるピン４３とアーム２を連結し、第４支点となるピ
ン４６と第１リンク４２の一端と連結している。アーム
シリンダ４と第１リンク４２の他端は第３支点となるピ
ン４５と連結している。このアーム２の他端には第２支
点となるピン４４を設けている。第２リンク４１の一端
は、第２支点となるピン４４と連結し、他端は、第３支
点となるピン４５と連結している。この４節リンクによ
ると、ブーム１に対してアーム２を折りたたんだときの
ブーム１とアーム２とのなす角度θA を小さくできるの
でブーム１の高さを低くできると共に、全高の大きいア
タッチメント（作業部材）７ｃを装着状態で輸送ができ
るものである。

【０００５】図２４に示す従来の油圧式バックホーによ
る水道管工事の作業状態について説明する。車両本体５
１にブラケツト６１をピン６２で取着し、このブラケツ
ト６１にブーム１をピン６３で取着している。このブー
ム１の先端部にアーム２をピン３で取着している。この
アームシリンダ４の一端はブーム１に固着したブラケッ
ト１ｂにピン５で取着し、他端はピン６でアーム２に取
着している。アーム２の先端部はピン６４でバケット７
を取着している。このブーム１を取着するピン６３とピ
ン３を結ぶ線９０と、アーム２を取着するピン３とピン
６４を結ぶ線９３のアーム回転角θの範囲内をアーム２
がアームシリンダ４の伸縮により回転可能となってい
る。水道管工事は、建物８１の周辺の管埋設を行うもの
で、塀８２や側溝８３の地下８６に管埋設用の穴８４を
掘る作業を行っている。

【０００６】図２５に示す従来の油圧式バックホーによ
るビル等の解体工事の作業状態について説明する。尚、
図２４と同一符号を付したものは同一部品であり説明は
省略する。アーム２の先端部はピン６４でブレーカ７ａ
を取着しいる。ビル等の解体工事は、天井８７ａ，柱の
梁８７ｂ，壁８７ｃをブレーカ７ａで破砕している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１９に示
すように従来の作業機５３はブーム１，アーム２，アー
ムシリンダ４は３節を構成しているためアーム２の回転
角にはおのずと制約があり、最大作業リーチでの充分な
掘削力と作業範囲が得られないとの問題がある。

【０００８】このため油圧式バックホーの最大作業リー
チでのアーム２による作業性を向上するために図２２に
示すアームの回転角θを大きくして、作業範囲をＥ0 か
らＥ1 に広くする必要がある。特に、最大作業リーチに
よる掘削始めのアーム高角度側のアーム回転角θ4 での
アーム刃先力ＦE 曲線ＱのＱa 位置を増大することが必
要となっている。更に、アーム回転角θ＝φでの最大ア
ーム刃先力ＦE 曲線ＱのＱb 位置から掘削終了のアーム
低角度側のアーム回転角θ2 でのアーム刃先力Ｆ_E 曲線
ＱのＱc 位置も増大して急激な刃先力の低下がないよう
にすることも必要である。

【０００９】図２３に示すアームとブームとを４節リン
ク機構で連結する先行技術である実開平４−１５６３７
号公報においては、ブーム１に対してアーム２を折りた
たんだときのブーム１とアーム２とのなす角度θA を小
さくして、ブーム１の高さを低くすると共に、全高の大
きいアタッチメント（作業部材）７ｃを装着状態で輸送
性を向上できるものであり、アーム回転角を大きくしア
ーム刃先力を増大することは考慮されていなかった。

【００１０】また、図２４に示す従来の油圧式バックホ
ーによる水道管工事においては、バケット７がアーム２
の回転角θ（軸線９０と軸線９３とのなす角）の範囲し
か回動できないので、建物８１の周辺の管埋設を行うと
きに、塀８２や側溝８３が障害となって地下８６の管埋
設用の穴８４を掘る作業が困難であり、穴８４掘りは人
力に頼っているのが実情であり作業効率が悪いとの問題
がある。従ってアーム２を上方へ屈折させて地下の穴８
４を掘削できるようにアーム２の作業範囲を広げる必要
がある。

【００１１】更に、図２５に示す従来の油圧式バックホ
ーによるビル等の解体工事においても、同様にブレーカ
７ａがアーム２の回転角θ（軸線９０と軸線９３とのな
す角）の範囲しか回動できないので、ビル等の解体作業
時に上方にある柱の梁８７ｂ等が障害となってブレーカ
７ａによる破砕作業が困難であるとの問題がある。従っ
てアーム２を上方へ屈折させて障害物を避けて破砕でき
るようにアーム２の作業範囲を広げる必要がある。

【００１２】本発明は、上記従来の問題点に着目し、ア
ームの作業範囲全域にわたってバケット刃先力が大き
く、特に掘削開始時のアーム回転角の高角度側域でのバ
ケット刃先力が大きくすると共に、アームを上方へ屈折
して上方の作業範囲を拡大できる油圧式バックホーの作
業機を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明に係る油圧式バックホーの作業機の第１の発明にお
いては、車両本体のブラケットに取着したブームと、こ
のブームの先端部の第１支点に連結されるアームと、ア
ームの他端と連結する作業部材と、一端をブームに連結
し、他端をアームシリンダに連結する第１リンクと、一
端をアームの一端側に設けた第２支点に、他端を第１リ
ンクの一端と連結する第２リンクからなる油圧式バツク
ホーの作業機であって、第１リンクの一端側はブームの
先端部あるいはブームの先端部より後方側で連結すると
共に、かつ、前記第２リンクは、油圧式の補正シリンダ
である構成としたものである。

【００１４】また、上記構成において、前記アームシリ
ンダと前記補正シリンダとの作動油圧回路が、前記アー
ムシリンダのヘッド側油室と前記補正シリンダのボトム
側油室とを接続する回路を備えた直列回路を構成したも
のである。

【００１５】更に、上記構成において、前記第１リンク
の他端とアームシリンダとを連結する第３支点は、アー
ムシリンダと第１リンクとを連結する支点と、補正シリ
ンダと第１リンクとを連結する支点とが所定量離間した
二つの支点としたものである。

【００１６】本発明に係る油圧式バックホーの作業機の
第２の発明においては、車両本体のブラケットに取着し
たブームと、このブームの先端部の第１支点に連結され
るアームと、アームの他端と連結する作業部材と、一端
をブームの先端部より後方側に、他端をアームシリンダ
に連結する第１リンクと、一端をアームの一端側に設け
た第２支点に、他端を第１リンクの一端と連結する第２
リンクからなる油圧式バツクホーの作業機であって、前
記第１支点と前記第２支点との支点間距離と、前記第２
リンクの軸中心間距離と、前記第１リンクの軸中心間距
離との比率が、ほぼ２：２：３である構成としたもので
ある。

【００１７】本発明に係る油圧式バックホーの作業機の
第３の発明においては、車両本体のブラケットに取着し
たブームと、このブームの先端部の第１支点に連結され
るアームと、アームの他端と連結する作業部材と、一端
をブームの先端部より後方側に、他端をアームシリンダ
に連結する第１リンクと、一端をアームの一端側に設け
た第２支点に、他端を第１リンクの一端と連結する第２
リンクからなる油圧式バツクホーの作業機であって、前
記第１支点と前記第２支点との支点間距離と、前記第２
リンクの軸中心間距離と、前記第１リンクの軸中心間距
離との比率が、ほぼ１：０．８７：１．２５である構成
としたものである。

【００１８】本発明に係る油圧式バックホーの作業機の
第４の発明においては、車両本体のブラケットに取着し
たブームと、このブームの先端部の第１支点に連結され
るアームと、アームの他端と連結する作業部材と、一端
をブームの先端部より後方側に、他端をアームシリンダ
に連結する第１リンクと、一端をアームの一端側に設け
た第２支点に、他端を第１リンクの一端と連結する第２
リンクからなる油圧式バツクホーの作業機であって、前
記車両本体のブラケットにブームを取着する軸とブーム
の先端部とアームを取着する軸とを結ぶ軸線の基準線か
らブームの先端部とアームを取着する軸とアームの先端
部と作業部材を連結する軸とを結ぶ軸線のアーム回転角
を時計回り方向に１８０°以上としたものである。

【００１９】そして、上記構成において、ブームの先端
部とアームを取着する軸を支点として回動するアームの
回転角を２７０°以下としたものである。

【００２０】

【作用】上記構成によれば、油圧式バックホーの作業機
の第１の発明は、アームシリンダ先端及び第１リンク他
端に共有に設けられてなる第３支点と、アームの第２支
点に軸着する第２リンクを油圧式の補正シリンダとし、
アームシリンダのヘツド側油室と補正シリンダのボトム
側油室とを接続する直列回路を構成したため、アームシ
リンダを伸長すると補正シリンダもそれに対応して伸長
するので第１リンクの回転角は小さくとも、アームの回
転角を大きくすることができる。したがって、アームシ
リンダによる回転モーメント半径が大きくなるので、ア
ームの回転力が増大して刃先力が大きくなると共に、ア
ームの回転角を大きくできるので作業範囲も広くするこ
とが可能である。

【００２１】油圧式バックホーの作業機の第２の発明
は、第１支点と第２支点との支点間距離と、第２リンク
の軸中心間距離と、第１リンクの軸中心間距離との比率
が、ほぼ２：２：３である構成としてからアームシリン
ダを伸縮し、４節リンク機構でアーム揺動を行うとアー
ム回転力の増大に伴う刃先力の増大、アーム回転角の増
大に伴う作業範囲の拡大が得られる。

【００２２】油圧式バックホーの作業機の第３の発明
は、第１支点と第２支点との支点間距離と、第２リンク
の軸中心間距離と、第１リンクの軸中心間距離との比率
が、ほぼ１：０．８７：１．２５としたから、アーム回
転角の高角度側で、刃先力が増大することが可能であ
る。

【００２３】油圧式バックホーの作業機の第４の発明
は、車両本体のブラケットにブームを取着する軸とブー
ムの先端部とアームを取着する軸とを結ぶ軸線に対し
て、ブームの先端部とアームを取着する軸とアームの先
端部と作業部材を連結する軸とを結ぶ軸線までのアーム
回転角θB （θD)を１８０°以上としたから水道管工事
やビル等の解体工事における障害物がある場所において
もアームを上方へ屈折させて障害物を回避して作業が可
能となる。

【００２４】更に、地下にあってブームを地面以下の所
定状態に下げた状態で水道管の下側の工事や、ビル等の
途中に低い障害物がある解体工事など場所においては、
アームがブームの先端部とアームを取着する軸を支点と
して、アームの回転角θB （θD ）をバケットの掘削範
囲である２７０°以下の範囲で回動可能としたから水道
管工事の管埋設用の穴を掘る作業や上部の途中に低い障
害物があるビル等の解体工事での破砕作業が容易に行う
ことが可能となる。

【００２５】

【実施例】以下に本発明に係る油圧式バックホーの作業
機の一実施例について、図１乃至図１７を参照して説明
する。尚、図１乃至図１７において同一部品については
同一符号を付して説明する。

【００２６】先ず、本発明に係る油圧式バックホーの作
業機の第１実施例について図１乃至図９により説明す
る。作業機要部を示す図１において、ブーム１の先端部
は、第１支点となるピン３を介して、アーム２の一端及
び第１リンク１０の一端と連結している。なお、このピ
ン３は、従来技術の図２３において、ピン４３（第１支
点）に対してピン４６（第４支点）が同一位置となる場
合に相当する。従って、ピン３は、第１支点であると共
に、図２３の第４支点も兼ねている。また、アーム２
は、第１支点（ピン３）に対して他端が、第２支点とな
るピン１２を介して補正シリンダ１１の後端部と連結
し、アーム２先端がバケット７を回動自在に装着してい
る。この補正シリンダ１１は、図２３の第２リンク４１
に対応する。また、第１リンク１０の他端は、ピン１３
を介して補正シリンダ１１の先端部と、ピン６を介して
アームシリンダ４の先端部と、それぞれ連結している。
このアームシリンダ４の後端部は、車両本体（図示せ
ず）側の位置で、ピン５を介してブーム１と連結してい
る。なお、ピン１３とピン６とは、共にリンク機構にお
ける支点となるが、ピン１３、６を同一位置としてもよ
い。この場合は、図２３のピン４５と対応し、第３支点
となる。さらに、第１リンク１０の一端は、ピン３と連
結する場合を述べたが、この一端が、ピン３より車両本
体（図示せず）側位置で、ブーム１に軸着させて、４節
リンク機構としても良い。

【００２７】第１実施例の油圧回路を示す図２におい
て、アームシリンダ４のヘッド側油室２０と補正シリン
ダ１１のボトム側油室２３とは、回路２４により接続さ
れている。また、アームシリンダ４のボトム側油室２１
と補正シリンダ１１のヘッド側油室２２とは、切換弁２
５を介して、油圧ポンプ２６およびオイルタンク２７と
接続している。これらにより、本油圧回路は、直列回路
を構成している。

【００２８】次に作動ついて図３，図４にて説明する。
図３は、前述のピン６とピン１３との位置が一致した場
合の構成例を示している。ここで、ピン３をＡ、ピン５
をＢ、ピン６をＣとすると、Ａ−Ｂ−Ｃは閉じた三角形
を形成している。また、ピン１２をＤとすると、Ａ−Ｃ
−Ｄも閉じた三角形を形成している。これらの作動に関
し、図４に示すように、長さＭのアームシリンダ４が、
ΔＭだけ伸びてＭ＋ΔＭになると、これに対応して第１
リンク１０は角度α回動して、点Ｃは点Ｃ₁ に移動す
る。このとき、補正シリンダ１１が伸縮しなければ、点
Ｃの移動に対応して点Ｄは点Ｄ₁ に移動し、アーム２も
αだけ回動する。

【００２９】ところで、アームシリンダ４と補正シンダ
１１とは、図２のごとく直列回路を構成しているため、
アームシリンダ４の伸びΔＭに対応して、補正シリンダ
１１の長さＮはΔＮだけ伸びて、Ｎ＋ΔＮとなる。この
伸びに対応して、点Ｄ₁ は点Ｄ₂ に移動するので、アー
ム２はさらにΔβだけ回動し、アーム２の回動角は、α
＋Δβ＝β となる。すなわち、アームシリンダ４のス
トロークがΔＭ変化したとき、第１リンク１０の回動角
はαであるが、アーム２の回動角はβ（＞α）となる。
このように、伸縮可能な補正シリンダ１１を用いること
で、アームシリンダ４の伸縮による回動角を、補正シリ
ンダ１１が増幅してアーム２を回動する。これにより、
アーム２の所定の回動角を得るためには、アームシリン
ダ４のストロークは、図２０に示す従来技術に比して小
さくてよいので、第１リンク１０の回動角は、アーム２
の回動角より小さくできる。

【００３０】図５の（ａ）は従来技術を示し、図５の
（ｂ）は第１実施例を示している。従来技術と第１実施
例との回動角の違いによる作動を表すものである。アー
ム２の回動角を同一のα₂ とすると、従来技術ではアー
ム２がα₂ 回動するのに対して、本実施例の第１リンク
１０の回動角は、α₂ より小角度のα₃ である。このこ
とは、例えば、最大回転モーメント半径Ｌ_max となる回
動角φ（図２０の従来技術参照）を中心とする場合、第
１リンク１０の回動角変化が小さくても、所定のアーム
回転角が得られることになる。従って、図５の（ａ）に
示す従来技術の回転モーメント半径Ｌ₁ に対して、本実
施例の回転モーメント半径はＬ₃ と大きくなる。即ち、
図２０の従来技術で説明した上記（１）式より、本実施
例の作業機は刃先力Ｆ_E が大きくなる。

【００３１】この刃先力Ｆ_E を示す図６において、曲線
Ｐは本実施例、曲線Ｑは従来技術である。図から明らか
なように、バケット７の掘削開始時のアーム高角度側の
アーム回転角θ4 の位置での刃先力Ｆ_E は、Ｆ_E1 から
Ｆ_E2 に増大し、バケット７の掘削終了時のアーム低角
度側のアーム回転角θ2 の位置での刃先力Ｆ_E は、Ｆ_E3
からＦ_E4 に増大している。従って、図２２に示した一
点鎖線の理想線に近づくと共に、本実施例の作業機が有
用であることが分かる。

【００３２】次に、第１実施例の作業範囲について図
７，図８により説明する。前述の如く、アーム回転角θ
を従来と同一にする場合、第１リンク１０の回動角を小
さくできる。したがって、図７の実線に示すように、従
来技術と同じアーム高角度側のアーム回転角θ4 の位置
でも、ブーム１とリンク１０との干渉までには、距離Ｓ
なる余裕がある。即ち、アームシリンダ４のストローク
を更に小さくすることにより、点Ｃは点Ｃ₂ に移動し
て、第１リンク１０は角度γ回動する。同時に、補正シ
リンダ１１ストロークの減少により、アーム２は角度Δ
γ回動する。従って、アーム２が、高角度側にγ＋Δγ
回動することになる。図８に示すように、アーム高角度
側のアーム回転角θ4 の位置において、従来（曲線Ｑ）
のθ4 に対して、本実施例（曲線Ｐ）では、更なる高ア
ーム回転角が得られる。これにより、図９に示すよう
に、従来の作業範囲Ｈより範囲ｈ大きい作業範囲Ｈ₁ と
なり、作業能率が向上する。

【００３３】次に、本発明に係る油圧式バックホーの作
業機の第２実施例について図１０乃至図１２により説明
する。図１０において、ブーム１の先端には、アーム２
の一端が第１支点となるピン３を介して、回動自在に装
着されている。また、ブーム１は、ピン３より車両本体
（図示せず）側位置で、第４支点となるピン３５を介し
て、第１リンク３２の一端を軸着している。アーム２
は、ピン３（第１支点）とは異なる他の一端に、第２支
点となるピン３３を介して、第２リンク３１の一端を軸
着している。この第２リンク３１の他端と、第１リンク
３２の他端は、第３支点となるピン３４を介して、アー
ムシリンダ４の先端に連結されている。このアームシリ
ンダ４の後端は、ピン５を介して、ブーム１に軸着され
ている。以上により、アーム２とブーム１とを４節リン
ク機構で連結している。従って、アームシリンダ４の伸
縮により、アーム２は、第２リンク３１及び第１リンク
３２を介して、回動する。

【００３４】また、ピン３（第１支点）とピン３３（第
２支点）との支点間距離をＸ、第２リンク３１のピン３
３とピン３４（第３支点）との軸中心間距離をＹ、第１
リンク３２のピン３４とピン３５（第４支点）との軸中
心間距離をＺとすると、Ｘ：Ｙ：Ｚの比率（リンク比）
は、ほぼ２：２：３である。上記構成のリンク比は、従
来の刃先力性能線図（図２２参照）に対して、掘削開始
となる最大アーム回転角θ4 をさらに大きくすると共
に、刃先力Ｆ_E の増大を図るものである。従って、４節
リンクの従来作業機（図２３参照）に示すブーム１に対
してアーム２を折りたたんだときのブーム１とアーム２
とのなす角度θA を小さくして、ブーム１の高さを低く
できると共に、全高の大きいアタッチメント（作業部
材）７ｃを装着状態で輸送性を向上させることとは、実
質的に異なる。

【００３５】図１１は、第２実施例（曲線Ｐ1 ）の刃先
力Ｆ_E とアーム回転角θ範囲を示す刃先力性能線図であ
る。図に示す従来技術（曲線Ｑ）に対する第２実施例
（曲線Ｐ1 ）のリンク比をほぼ２：２：３としたときの
改良点を下記に示す。 （１）最大刃先力Ｆ_Emax（第２実施例の曲線Ｐb 位置）
を１とした時に、従来と同じθ4 上の掘削開始となるθ
4 位置の刃先力Ｆ_E5 （第２実施例の曲線Ｐa 位置）を
０．８２としている。これに対して従来は最大刃先力Ｆ
_Emax（従来の曲線Ｑb 位置）を１とした時に、掘削開始
となる刃先力Ｆ_E1 （従来の曲線Ｑa 位置）は０．５７
であり、本実施例の掘削開始の刃先力は、従来の０．５
７から本案の０．８２に増加している。すなわち、従来
に比べて約４５％増大している。また、本実施例におけ
る、刃先力曲線Ｐ1 の従来と同等の刃先力Ｆ_E1 の位置
では、アーム高角度側へのアーム回転角θが従来のθ3
〜θ4 のＥa に対して、本実施例ではθ3 〜θ5 のＥc
となり約４０％大きくしている。 （２）また、最大刃先力Ｆ_Emax（第２実施例の曲線Ｐb
位置）を１とした時に、掘削終了となる刃先力Ｆ_E6
（第２実施例の曲線ＰC 位置）を０．４５としている。
従来は最大刃先力Ｆ_Emax（従来の曲線Ｑb 位置）を１と
した時に、掘削終了となる刃先力Ｆ_E3 （従来の曲線ＱC
位置）は０．３９であり、従来の０．３９から本案の
０．４５に増加している。すなわち、従来に比べて約１
７％増大している。この第２実施例における、刃先力曲
線Ｐ1 の従来と同等の刃先力Ｆ_E3 の位置ではアーム低
角度側へのアーム回転角θが従来のθ3 〜θ2 のＥb に
対して、本実施例ではθ3 〜θ1 のＥd となり約１０％
大きくしてある。 （３）アームの回転角θは従来のＥ0 からＥ2 に大きく
して、特に、アーム高角度側への作業範囲を従来より広
げてバケットの食い込性を良くしてある。 上記（１）〜（３）に記載した本実施例は、図から明ら
かなように、バケット掘削時の刃先力を従来のＦ_E1 か
らＦ_E5 （Ｑa からＰa 位置) へ約４５％増大し、刃先
力Ｆ_Emaxから掘削終了となるＦ_E6 （Ｐb からＰc 位置)
への刃先力低下を従来に対して上回るようにしてあ
り、即ち本実施例はアーム高角度側での刃先力を増大す
ることと、アームの作業範囲を大きくすることを重視し
ているものである。

【００３６】これにより、図１２に示すように、作業範
囲は従来（Ｈ）に対してｈ₁ 大きいＨ₂ であり、最大作
業高さが大きくなり、作業能率が向上する。

【００３７】次に、本発明に係る油圧式バックホーの作
業機の第３実施例について、図１３乃至図１５を参照し
て説明する。第３実施例は、従来技術の図１９乃至図２
２と対比して説明する。図１３に示す油圧式バックホー
５０の車体重量ＷＧ，ブーム１の長さＲＢ，アーム長さ
ＲＡ，アーム先端部からバケツト刃先までの長さＲｂ，
ブーム先端部からバケツト刃先までの長さＲ，およびア
ームシリンダ４の長さＷと推力Ｆ₀ の基本構成は従来技
術の図１９と同一とした時の本実施例による油圧式バッ
クホー５０のアーム２の回転時の刃先力Ｆ_E は、下記の
関係式となる。

【００３８】図１４の本実施例と図２１の従来技術を比
較して説明する。先ず図１４において、アームシリンダ
４の長さをＷ、第３支点３４を中心としてピン５方向と
第４支点３５方向とのなす角度をω1 、第３支点３４を
中心として第２支点３３方向と第４支点３５方向とのな
す角度をω2 、第２支点３３を中心として第１支点３方
向と第３支点３４方向とのなす角度をω3 、第４支点３
５からアームシリンダ４の軸中心線への垂線の長さをＬ
4 、第４支点３５から第２リンク３１の軸中心線への垂
線の長さをＬ5 、第１支点３から第２リンク３１の軸中
心線への垂線の長さをＬ6 、としてある。また、従来技
術の図２０と同様に、アームシリンダ４の推力がＦ₀ 、
第１支点３からバケット７の先端までの距離がＲであ
る。また、本実施例のリンク比１：０．８７：１．２５
を、１：ｋ1 ：ｋ2 と表示する。かかる構成におけるバ
ケット７の刃先力Ｆ_EP は、 Ｆ_EP ＝Ｆ₀ ×（Ｌ4 ×Ｌ6 ）／（Ｌ5 ×Ｒ） ＝Ｆ₀ ×（ｋ2 ・Ｚ・sin ω1 ×sin ω3 ・Ｘ）／（ｋ2 ・Ｚ・ sin ω2 ×Ｒ） ・・・・・（２） となる。

【００３９】一方、従来技術は図２１において、アーム
シリンダ４の長さをＷ、ピン６を中心としてピン５方向
とピン３方向とのなす角度をω4 、とする。他の符号
は、図１４と同じである。かかる構成におけるバケット
７の刃先力Ｆ_E は、 Ｆ_E ＝Ｆ₀ ×ｒ・sin ω4 ／Ｒ ・・・・・（３） となる。ここで、本実施例の刃先力Ｆ_E7 と従来の刃先
力Ｆ_E との比をとると、（２）、（３）式より、 Ｆ_EP ／Ｆ_E ＝（Ｘ・sin ω1 ・sin ω3 ）／（ｒ・sin ω4 ・sin ω2 ） となる。ところで、ω1 、ω2 、ω3 、ω4 は、Ｘ、ｋ
1 、ｋ2 、Ｗの関数として与えられる。従って、刃先力
Ｆ_EP の相対的効果は、Ｗに対して、Ｘ、ｋ1 、ｋ2 、
即ちＸ、Ｙ、Ｚにより決定される。

【００４０】図１５は、第３実施例（曲線Ｐ２）の刃先
力Ｆ_E とアーム回転角θ範囲を示す刃先力性能線図であ
る。図に示す従来技術（曲線Ｑ）に対する第３実施例
（曲線Ｐ２）のリンク比をほぼ１：０．８７：１．２５
としたときの改良点を下記に示す。 （１）最大刃先力Ｆ_Emax（第３実施例の曲線Ｐb 位置）
を１とした時に、従来と同じθ4 上の掘削開始となるθ
4 位置の刃先力Ｆ_E7 （第３実施例の曲線Ｐa 位置）を
０．８としている。これに対して従来は最大刃先力Ｆ
_Emax（従来の曲線Ｑb 位置）を１とした時に、掘削開始
となる刃先力Ｆ_E1 （従来の曲線Ｑa 位置）は０．６５
であり、従来の０．６５から本案では０．８に増加して
いる。すなわち、本実施例の掘削開始の刃先力は従来に
比べて約２０％増大している。 （２）また、最大刃先力Ｆ_Emax（第３実施例の曲線Ｐb
位置）を１とした時に、掘削終了となる刃先力Ｆ_E8
（第３実施例の曲線Ｐc 位置）を０．５４としている。
これに対して従来は最大刃先力Ｆ_Emax（従来の曲線Ｑb
位置）を１とした時に、掘削終了となる刃先力Ｆ_E3
（従来の曲線Ｑc 位置）は０．５であり、従来の０．５
から本案では０．５４に増加している。すなわち、本実
施例の掘削終了の刃先力は従来に比べて約１０％増大し
ている。 （３）アームの回転角θは従来のＥ0 と同じにしている
が、従来はアーム回転角θがθ3b〜θ4 のＥg,θ3b〜θ
2 のＥh であり、本実施例はアーム回転角θがθ3a〜θ
4 のＥe,θ3a〜θ2 のＥf としたので刃先力が急激に低
下しないようにしてある。 上記（１）〜（３）に記載した本実施例は、図から明ら
かなように、バケット掘削時の刃先力を従来のＦ_E1 か
らＦ_E7 （Ｑa からＰa 位置) へ約２０％増大し、刃先
力Ｆ_Emaxから掘削終了となるＦ_E8 （Ｐb からＰc 位置)
への刃先力低下を従来に対して１０％上回るようにし
てあり、即ち本実施例はアーム高角度側での刃先力を増
大すること、掘削終了時のアーム刃先力の急激な低下が
ないようにしてある。

【００４１】次に、本発明に係る油圧式バックホーの作
業機の第４実施例について、図１６を参照して説明す
る。尚、図２４と同一符号を付したものは同一であり説
明は省略する。

【００４２】図１６に示すアーム２の先端部に回転式掘
削機７b が取着されている。ブーム１のブラケット１ｃ
は、従来のブラケット（図２４の１ｂに相当する。）に
対して車両本体側に位置して固着し、アームシリンダ６
５のボトム側をピン５で取着している。このアームシリ
ンダ６５は、従来のアームシリンダ（図２４の４に相当
する。）に対して最大ストロークは長くしてある。すな
わち、図１６に示す基準線９０に対してアーム２が２７
０°以下の範囲で回転するように設定したシリンダスト
ロークを持つアームシリンダ６５としてある。また、ブ
ーム１の先端には、アーム２の一端が第１支点となるピ
ン３を介して、回動自在に装着されている。また、ブー
ム１は、ピン３より車両本体５１側位置で、第４支点と
なるピン７０ａを介して、第１リンク７０の一端を軸着
している。アーム２は、ピン３（第１支点）とは異なる
他の一端に、第２支点となるピン７１ａを介して、第２
リンク７１の一端を軸着している。この第２リンク７１
の他端と、第１リンク７０の他端は、第３支点となるピ
ン７０ｂを介して、アームシリンダ６５の先端に連結さ
れている。このアームシリンダ６５の後端は、ピン５を
介して、ブーム１に軸着されている。以上により、アー
ム２とブーム１とを４節リンク機構で連結している。従
って、アームシリンダ６５の伸縮により、アーム２は、
第２リンク７１及び第１リンク７０を介して、回動す
る。

【００４３】上記車両本体５１のブラケット６１にブー
ム１を取着するピン６３とブーム１の先端部とアーム２
を取着するピン３とを結ぶ軸線を基準線として、ブーム
１の先端部とアーム２を取着するピン３とアーム２先端
部と回転式掘削機７ｂを連結するピン６４を結ぶ軸線ま
でのアーム回転角θB を時計回り方向に１８０°以上回
転可能としている。また、ブーム１の先端部とアーム２
を取着するピン３を支点として回転するアームの回転角
θB を２７０°以下の範囲で回転可能としている。

【００４４】このようであるから、車両本体５１のブラ
ケット６１にブームを取着するピン６３とブーム１の先
端部とアーム２を取着するピン３とを結ぶ軸線９０に対
して、ブーム１の先端部とアーム２を取着するピン３と
アームの先端部と回転式掘削機７ｂを連結するピン６４
とを結ぶ軸線９１までのアーム回転角θB を１８０°以
上としたから水道管工事やビル等の解体工事における障
害物がある場所においてもアームを上方へ屈折させて障
害物を回避して作業が可能となる。

【００４５】更に、地下にあってブームを地面以下の所
定状態に下げた状態で水道管の下側の工事や、ビル等の
途中に低い障害物がある解体工事など場所においては、
アーム２がブーム１の先端部とアーム２を取着するピン
３を支点として、アーム２の回転角θB をより屈曲角度
の大きいバケットの掘削範囲である２７０°以下の範囲
まで回動可能としたから水道管工事の管埋設用の穴を掘
ったり、あるいは、ビル等の途中に低い障害物がある壁
でも、障害物の高さ以上の壁等の解体工事の作業を容易
に行うことが可能となる。

【００４６】本発明に係る油圧式バックホーの作業機の
第５実施例について、図１７を参照して説明する。尚、
図１６，図２５と同一符号を付したものは同一であり説
明は省略する。

【００４７】図１７に示すアーム２の先端部にブレーカ
７ａが取着されている。ブーム１のブラケット１ｃは、
従来のブラケット（図２５の１ｂに相当する。）に対し
て車両本体側に位置して固着し、アームシリンダ６５の
ボトム側をピン５で取着している。このアームシリンダ
６５は、従来のアームシリンダ（図２５の４に相当す
る。）に対して最大ストロークは長くしてある。

【００４８】上記車両本体５１のブラケット６１にブー
ム１を取着するピン６３とブーム１の先端部とアーム２
を取着するピン３とを結ぶ軸線を基準線として、ブーム
１の先端部とアーム２を取着するピン３とアーム２先端
部とブレーカ７a を連結するピン６４を結ぶ軸線までの
アーム回転角θD を時計回り方向に１８０°以上回転可
能としている。また、ブーム１の先端部とアーム２を取
着するピン３を支点として回転するアームの回転角θD
を２７０°以下の範囲で回転可能としている。

【００４９】このようであるから、車両本体５１のブラ
ケット６１にブームを取着するピン６３とブーム１の先
端部とアーム２を取着するピン３とを結ぶ軸線９０に対
して、ブーム１の先端部とアーム２を取着するピン３と
アームの先端部とブレーカ７ａを連結するピン６４とを
結ぶ軸線９２までのアーム回転角θD を１８０°以上と
したからビル等の解体工事における障害物がある場所に
おいてもアームを上方へ屈折させて障害物を回避して作
業が可能となる。

【００５０】更に、ビル等の途中に低い障害物がある解
体工事など場所においては、アーム２がブーム１の先端
部とアーム２を取着するピン３を支点として、アーム２
の回転角θD をバケットの掘削範囲である２７０°以下
の範囲で回動可能としたからビル等の障害物がある狭い
場所においてもアームを上方へ回転させて障害物を回避
し、ブレーカ７ａでビルの天井８７ａ，柱の梁８７ｂ，
壁８７ｄをブレーカ７ａで破砕作業が可能となる。すな
わち、ビル等の途中に低い障害物がある壁でも、障害物
の高さ以上の壁等の解体工事の作業を容易に行うことが
可能となる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、アームシリンダ先
端及び第１リンク他端に共有に設けられてなる第３支点
と、アームの第２支点に軸着する第２リンクを油圧式の
補正シリンダとし、アームシリンダのヘツド側油室と補
正シリンダのボトム側油室とを接続する直列回路を構成
したため、アームシリンダを伸長すると補正シリンダも
それに対応して伸長するので第１リンクの回転角は小さ
くとも、アームの回転角を大きくすることができる。し
たがって、アームシリンダによる回転モーメント半径が
大きくなるので、アームの回転力が増大して刃先力が大
きくなると共に、アームの回転角も大きくなって作業範
囲も広くなり作業能率が向上する。

【００５２】また、補正シリンダの替わりに第２リンク
を設けた場合に第１支点と第２支点との支点間距離と、
第２リンクの軸中心間距離と、第１リンクの軸中心間距
離との比率が、ほぼ２：２：３である構成としたからア
ームシリンダを伸縮し、４節リンク機構でアーム揺動を
行うとアーム回転力の増大に伴う刃先力の増大、アーム
回転角の増大に伴う作業範囲の拡大が得られるので作業
能率が向上する。

【００５３】更に、第１支点と第２支点との支点間距離
と、第２リンクの軸中心間距離と、第１リンクの軸中心
間距離との比率が、ほぼ１：０．８７：１．２５である
構成とすると、アーム掘削開始時のアーム回転角の高角
度側での刃先力が増大することができると共に、アーム
回転角の低角度側での刃先力も急激に低下しないので作
業能率が向上する。

【００５４】また、車両本体のブラケットにブームを取
着する軸とブームの先端部とアームを取着する軸とを結
ぶ軸線に対して、ブームの先端部とアームを取着する軸
とアームの先端部と作業部材を連結する軸とを結ぶ軸線
までのアーム回転角θB （θD)を１８０°以上としたか
ら水道管工事やビル等の解体工事における障害物がある
場所においてもアームを上方へ屈折させて障害物を回避
して作業が可能となり作業能率が向上する。

【００５５】そして、水道管工事やビル等の解体工事に
おける障害物がある場所において、アームがブームの先
端部とアームを取着する軸を支点として、アームの回転
角θB （θD ）を２７０°以下の範囲で回動可能とした
から水道管工事の管埋設用の穴を掘る作業やビル等の解
体工事での破砕作業が容易に行うことが可能となり作業
能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の油圧式バックホーの作業機の要部
側面図である。

【図２】第１実施例の油圧回路図である。

【図３】第１実施例の作業機の模式図である。

【図４】第１実施例の作業機の作動を説明するための模
式図である。

【図５】第１実施例の作業機と従来の作業機の作動説明
図である。

【図６】第１実施例と従来の作業機の刃先力性能線図で
ある。

【図７】第１実施例の作業機の第１リンク作動説明図で
ある。

【図８】第１実施例と従来技術とにおけるアーム刃先力
性能線図である。

【図９】第１実施例の作業機を装着した油圧式バックホ
ーの作業範囲説明図である。

【図１０】第２実施例の油圧式バックホーの作業機の要
部側面図である。

【図１１】第２実施例と従来の作業機の刃先力性能線図
である。

【図１２】第２実施例の作業機を装着した油圧式バック
ホーの作業範囲説明図である。

【図１３】第３実施例の作業機説明図である。

【図１４】第３実施例の作業機の作動を説明するための
模式図である。

【図１５】第３実施例と従来の作業機の刃先力性能線図
である。

【図１６】第４実施例の作業機要部説明図である。

【図１７】第５実施例の作業機要部説明図である。

【図１８】従来の油圧式バックホーの上方掘削作業状態
説明図である。

【図１９】従来の油圧式バックホーの作業機の要部側面
図である。

【図２０】従来の油圧式バックホーの作業機の作動を説
明するための模式図である。

【図２１】従来の油圧式バックホーの作業機の作動を説
明するための模式図である。

【図２２】従来の作業機の刃先力性能線図である。

【図２３】従来の油圧式バックホーの作業機側面図であ
る。

【図２４】従来の油圧式バックホーの作業状態の１例を
説明する図である。

【図２５】従来の油圧式バックホーの作業状態の他の例
を説明する図である。

【符号の説明】

１…ブーム、２…アーム、３，６，１２，１３，３３，
３４，３５…ピン、４…アームシリンダ、１０…第１リ
ンク、１１…補正シリンダ、３１…第２リンク、３２…
第１リンク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江川 正 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所 大阪工場内 (72)発明者 杉山 清 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所 大阪工場内 (56)参考文献 実開 昭52−86203（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−31872（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−15848（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−160660（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02F 3/32 E02F 3/38

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両本体のブラケットに取着したブーム
   と、このブームの先端部の第１支点に連結されるアーム
   と、アームの他端と連結する作業部材と、一端をブーム
   に連結し、他端をアームシリンダに連結する第１リンク
   と、一端をアームの一端側に設けた第２支点に、他端を
   第１リンクの一端と連結する第２リンクからなる油圧式
   バツクホーの作業機において、第１リンクの一端側はブ
   ームの先端部あるいはブームの先端部より後方側で連結
   すると共に、かつ、前記第２リンクは、油圧式の補正シ
   リンダであることを特徴とする油圧式バックホーの作業
   機。
2. 【請求項２】 前記アームシリンダと前記補正シリンダ
   との作動油圧回路が、前記アームシリンダのヘッド側油
   室と前記補正シリンダのボトム側油室とを接続する回路
   を備えた直列回路を構成することを特徴とする請求項１
   記載の油圧式バックホーの作業機。
3. 【請求項３】 前記第１リンクの他端とアームシリンダ
   とを連結する第３支点は、アームシリンダと第１リンク
   とを連結する支点と、補正シリンダと第１リンクとを連
   結する支点とが所定量離間した二つの支点であることを
   特徴とする請求項１記載の油圧式バックホーの作業機。
4. 【請求項４】 車両本体のブラケットに取着したブーム
   と、このブームの先端部の第１支点に連結されるアーム
   と、アームの他端と連結する作業部材と、一端をブーム
   の先端部より後方側に、他端をアームシリンダに連結す
   る第１リンクと、一端をアームの一端側に設けた第２支
   点に、他端を第１リンクの一端と連結する第２リンクか
   らなる油圧式バツクホーの作業機において、前記第１支
   点と前記第２支点との支点間距離と、前記第２リンクの
   軸中心間距離と、前記第１リンクの軸中心間距離との比
   率が、ほぼ２：２：３であることを特徴とする油圧式バ
   ックホーの作業機。
5. 【請求項５】 車両本体のブラケットに取着したブーム
   と、このブームの先端部の第１支点に連結されるアーム
   と、アームの他端と連結する作業部材と、一端をブーム
   の先端部より後方側に、他端をアームシリンダに連結す
   る第１リンクと、一端をアームの一端側に設けた第２支
   点に、他端を第１リンクの一端と連結する第２リンクか
   らなる油圧式バツクホーの作業機において、前記第１支
   点と前記第２支点との支点間距離と、前記第２リンクの
   軸中心間距離と、前記第１リンクの軸中心間距離との比
   率が、ほぼ１：０．８７：１．２５であることを特徴と
   する油圧式バックホーの作業機。
6. 【請求項６】 車両本体のブラケットに取着したブーム
   と、このブームの先端部の第１支点に連結されるアーム
   と、アームの他端と連結する作業部材と、一端をブーム
   の先端部より後方側に、他端をアームシリンダに連結す
   る第１リンクと、一端をアームの一端側に設けた第２支
   点に、他端を第１リンクの一端と連結する第２リンクか
   らなる油圧式バツクホーの作業機において、前記車両本
   体のブラケットにブームを取着する軸とブームの先端部
   とアームを取着する軸とを結ぶ軸線の基準線からブーム
   の先端部とアームを取着する軸とアームの先端部と作業
   部材を連結する軸とを結ぶ軸線のアーム回転角を時計回
   り方向に１８０°以上としたことを特徴とする油圧式バ
   ックホーの作業機。
7. 【請求項７】 請求項６において、ブームの先端部とア
   ームを取着する軸を支点として回動するアームの回転角
   を２７０°以下としたことを特徴とする油圧式バックホ
   ーの作業機。