JP3666584B2 - 建設機械のアタッチメント用旋回装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械に使用するアタッチメントについて、フリー旋回方式(又は当て廻し)による旋回量の加減と、アタッチメント使用時の旋回防止とを両立させる旋回装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械に使用するアタッチメント(例えば破砕爪等)は、本体アームに対して動力付又は動力無の旋回装置を介して接続し、適宜旋回させて使用できるようにしている。動力無の旋回装置は、内部にアタッチメントの旋回量を制限する機構を備えており、例えばアタッチメントを現場の壁等にぶつけて得られる衝突力によって、一定量だけ旋回を許す。こうしたアタッチメントの旋回方式を「フリー旋回方式(動力無＝フリーで旋回する)」又は「当て廻し(アタッチメントを壁等に「当て」て「廻す」)」と呼ぶ(以下、当て廻しで代表)。旋回装置の構造が簡素化され、別途動力を要せず、アタッチメントを直感的に旋回させる操作方法が好まれて、現在でも多用されている。
【０００３】
当て廻しに用いる旋回装置は、旋回自在に連結している基部及び旋回部を旋回方向で断続的に係合するように旋回限定部材を押し付け、前記旋回限定部材の係合により過剰な旋回を規制する構成である。例えば、基部から旋回部に向けて伸長するバネで金属球(旋回限定部材)を押圧し、旋回部に設けた嵌合孔に金属球を嵌め込む構成(ノッチ式)がある。このノッチ式では、アタッチメントの旋回停止位置は嵌合孔の間隔に制限されたり、嵌合孔が周回方向で断続的に並んでいるため、旋回部の旋回時に嵌合孔間で金属球が旋回部の摺動面に擦れて傷つけてしまう欠点があるほか、経時的な基部又は旋回部の劣化、場合によっては破損を招く問題があり、改善が望まれている。
【０００４】
上記問題を解決するものとして、例えば特開平10-237901号「アタッチメントの旋回ブレーキ装置」では、上記摺接部材として油圧駆動のブレーキシリンダを用いる技術を開示している。構造的に常時摩擦力を発生させるのではなく、必要時にブレーキシリンダを作動させて摩擦力を発生させることにより、経時的な基部又は旋回部の劣化や破損を防止している。また、適宜ブレーキシリンダを作動させるため、摺接するシリンダ端の磨耗に伴う摩擦力の変動を気にしなくてよい利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
当て廻しによるアタッチメントの旋回の利点は、アタッチメントの旋回のためだけに別途動力機構を要しない点が大きい。この観点から、上記特開平10-237901号は、制動機構のために油圧配管(動力機構)が必要となり、また摩擦力の発生及び解除を実現するには、手動による操作系や自動化に伴う制御系が必要となり、装置構成が複雑になる問題がある。
【０００６】
そこで、(1)別途動力機構を必要としない簡素な構成であり、(2)当然に手動による操作系や自動化に伴う制御系を必要としない制動機構を構成し、しかし(3)摺接部材の磨耗による制動力の変動や、経時的な基部又は旋回部の劣化や破損を招かない制動機構を備えた旋回装置を開発するため、検討した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
検討の結果開発したものが、建設機械のアームに取り付けるアタッチメントの旋回装置において、旋回自在に連結している基部及び旋回部の一方に周回ラックを、他方に制動ギアを設けてなり、制動ギアは回動規制力により回動を減衰方向に規制しており、この制動ギアを周回ラックに噛合することで、基部に対する旋回部の旋回規制や、アタッチメント使用時の旋回防止を図る建設機械のアタッチメント用旋回装置である。
【０００８】
本発明の旋回装置は、相対的な旋回関係にある基部又は旋回部の一方から他方へと直接働く制動機構を構成するのではなく、基部又は旋回部に設けた周回ラックに噛合する制動ギアに回動規制力を与えて、間接的に旋回規制や旋回防止を図る。周回ラックは、例えば基部又は旋回部中心に設けるスイベルジョイント外面に設けて制動ギアを外接する構成や、逆に基部又は旋回部の外周壁内面に設けて制動ギアを内接する構成を示すことができる。例えば、制動ギアを旋回部に、周回ラックを基部に割り当てた場合、回動軸を旋回部に設けた制動ギアをピニオンとして周回ラックに外接又は内接して噛合する。
【０００９】
制動ギアの回動規制力は、回動を減衰方向に規制していればどのように発生させてもよいが、簡易には、制動ギアに連動して回動する回転摩擦板を、この制動ギアに連動しない受側摩擦板に圧接することで発生させた内部摩擦力を回動規制力とする。内部摩擦力は、回動による制動ギアの運動エネルギーを熱又は音に変換し、回動を減衰方向に規制できる。この内部摩擦力はあくまで制動ギアの回動規制が目的であり、基部又は旋回部に直接働くわけではないので、磨耗による劣化や破損は生じない利点がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明の旋回装置１を適用した大割機(アタッチメント)２の部分破断正面図、図２は旋回装置１の平面図、図３は制動ギア３の内部構造の一例を表す断面図である。本発明の旋回装置１は、図１に見られるように、旋回を要するアタッチメント２をアーム４に取り付けるための接続部として、基部５をアーム４に、旋回部６をアタッチメント２に接続する。アタッチメント２への油圧配管は、スイベルジョイント８を通して配管しており、旋回部６外面にはアタッチメント２のシリンダ保護用のガード７を取り付けている。
【００１１】
旋回装置１は、基部５及び旋回部６をスイベルジョイント８を介して連結した構造で、アタッチメント２を取り付けた旋回部６がスイベルジョイント８内に定まる仮想的な旋回軸を中心に旋回する。本例では、旋回部６外周内面に周回ラック９を刻設しており、基部５に固定した制動ギア３を周回ラック９に噛合している。本例の制動ギア３は、図２に見られるように１基のみだが、複数基設けてもよい。
【００１２】
制動ギア３は、図３に見られるように、制動ギア３に連動して回動する回転摩擦板11をスプリング12で押圧し、制動ギア３に連動しない受側摩擦板13に圧接している。受側摩擦板13は、ギアケース14に固着してもよいが、本例ではギアケース14に対してスペーサ15を介装して、回動自由に受側摩擦板13をギアケース14に内蔵している。この場合、多層にした回転摩擦板の間へ受側摩擦板を介装し、全体をスプリングで押圧して内部摩擦力を発生させてもよい。
【００１３】
回転摩擦板11は、スプリング12により常時受側摩擦板13に対して圧接して内部摩擦力を発生させており、制動ギア３が回転し始めると、回動規制力となって回動を減衰方向に規制する。すなわち、この内部摩擦力が制動ギア３に噛合する周回ラック９、ひいては旋回部６の旋回を規制又は防止する。また、図２を見れば明らかなように、周回ラック９に対して制動ギア３(ピニオン)は小さく、制動ギア３の回転によって周回ラック９を移動させることは難しい。すなわち、アーム４側の変位によって勝手にアタッチメント２が旋回することはない。このように、基部５へ制動ギア３、旋回部６へ周回ラック９を割り当てることにより、旋回部６の旋回防止を確実に図ることができる。
【００１４】
基本的には、本発明の旋回装置１は基部５に対して完全に旋回部６を固定しているわけではないので、大割機(アタッチメント)２を当て廻しによって、自由な旋回量で自在に旋回できる。しかし、旋回のための運動エネルギーが制動ギア３による旋回規制又は防止にかかる回動規制力＝内部摩擦力を上回るものでなければ、旋回を許さない。どの程度の衝撃力で旋回を許すかは、制動ギア３に回動規制力、本例の場合は内部摩擦力の大小により加減できる。
【００１５】
このように、本発明の旋回装置１では旋回規制又は防止のみで、他に旋回を規制したり、防止する機構を有していないため、基部に対する旋回部の旋回量は連続的で、作業者の希望する旋回方向及び旋回量を得ることができる。本発明における制動ギアは、あくまで過剰な旋回、容易な旋回を規制及び防止するものであるから、別に旋回角度や旋回方向を規制しても何ら作用又は効果を害されない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の旋回装置は、(1)別途動力機構を必要としない簡素な構成である。これは、旋回装置のために油圧配管やその他の動力供給ラインを必要としないことを意味し、本発明の旋回装置の使用の制約をなくす効果をもたらす。この結果、(2)当然に手動による操作系や自動化に伴う制御系を必要としない。すなわち、従来からの直感的な当て廻しによるアタッチメントの旋回を可能にしている。保守として、制動ギアのメンテナンス又は回動規制力を発生させる部材の交換等が考えられるが、制動ギアを一体として交換することも可能である。そして、この制動ギアの交換作業は非常に容易であり、コスト的に実用範囲内におさめることができる利点をもたらす。
【００１７】
また、(3)摺接部材の磨耗による制動力の変動や、経時的な基部又は旋回部の劣化や破損を招かない制動機構を備えている点にある。これは従来と異なり、基部又は旋回部に対して直接的に制動機構を設けたのではなく、制動ギアを介して間接的に制動作用を発揮させることによる効果である。裏返せば、制動ギアは、回動規制力を発揮するように内部構造を特定でき、例えば内部摩擦力を用いる場合も、内部摩擦力を発生させる専用の摩擦板を用いることができる。
【００１８】
そして、(4)本発明は、従来のノッチ式では不可能であった連続的な旋回を実現した効果を有する。ノッチ式では、金属球と嵌合孔との係合を利用するため、どうしても嵌合孔の位置に旋回量が規制されていた。これに対し、本発明では旋回量を断続的に制限する部材が存在せず、作業者の希望する旋回方向及び旋回量を得ることができる。これが、実用上作業効率の向上をもたらすという本発明の効果になっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の旋回装置を適用した大割機の部分破断正面図である。
【図２】旋回装置の平面図である。
【図３】制動ギアの内部構造の一例を表す断面図である。
【符号の説明】
１ 旋回装置
２ 大割機(アタッチメント)
３ 制動ギア
５ 基部
６ 旋回部
８ スイベルジョイント
９ 周回ラック

Claims (2)

1. 建設機械のアームに取り付けるアタッチメントの旋回装置において、旋回自在に連結している基部及び旋回部の一方に周回ラックを、他方に制動ギアを設けてなり、制動ギアは回動規制力により回動を減衰方向に規制しており、該制動ギアを周回ラックに噛合することで、間接的に基部に対する旋回部の旋回規制やアタッチメント使用時の旋回防止を図ることを特徴とする建設機械のアタッチメント用旋回装置。
2. 回動規制力は、制動ギアに連動して回動する回転摩擦板を該制動ギアに連動しない受側摩擦板に圧接することで発生させた内部摩擦力である請求項１記載の建設機械のアタッチメント用旋回装置。

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