JP3699385B2

JP3699385B2 - 作業機械のクイックカプラ装置

Info

Publication number: JP3699385B2
Application number: JP2001336194A
Authority: JP
Inventors: 修一波左間; 裕康西川; 貴宏岩本
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2021-11-01
Also published as: JP2003138597A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機械のクイックカプラ装置、さらに詳しくは、作業機械の作業腕に作業装置を着脱自在にかつ迅速に連結するためのクイックカプラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作業機械の典型例である例えば油圧ショベルは、その作業腕であるアームの先端に装着される作業装置を異なったものと交換することにより、種々の作業を遂行することができる。例えば、バケットを装着することにより土砂の掘削、積込作業が、油圧ブレーカを装着することにより採石、路面破砕作業が、圧砕機を装着することにより構造物の解体作業がそれぞれ遂行される。したがって、バケット、ブレーカ、圧砕機などの種々の作業装置を適宜に着脱交換すれば、一台の油圧ショベルを多目的、多機能に用いることができる。
【０００３】
そこでこの種の作業機械には、作業装置を作業腕に着脱自在に、かつ迅速に、そして運転席からの操作で連結することができる、クイックカプラ装置が開発され用いられている。クイックカプラ装置の典型例は、例えば、作業腕に摺動自在に備えられた一対のピン各々の先端部を、作業腕から突出させ作業装置に挿通させる位置と、作業腕の中に引込める位置との間で移動させる連結ピン構造を備えている。
【０００４】
このクイックカプラ装置の具体例が、実開平５−８７０４８号公報に開示されている。同公報の図１を参照してその符号を括弧で併記し説明すると、作業腕であるアーム（１ｂ）のボス（６）内に、その延在方向の外方に向かって一対のピン（９、９）がそれぞれにピストン（１０）を有して備えられている。一対のピストン（１０、１０）の間及びピストン（１０）それぞれのピン（９）側に圧油を交互に給排することにより、ピン（９、９）はその先端部がボス（６）の端面から突出する位置とボス（６）内に引込まれる位置との間を移動する。一対のピン（９、９）を突出位置に位置付けるとピン（９）の先端部は作業装置であるバケット（１ｃ）の一対のボス（１４、１４）にそれぞれ挿通されアーム（１ｂ）にバケット（１ｃ）が連結される。ピン（９、９）を引込位置に位置付けるとアーム（１ｂ）とバケット（１ｃ）の連結が解除される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したとおりの形態の従来のクイックカプラ装置には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００６】
（１）ピンが片持ち構造：
「突出位置」においてピンは、先端部が突出した片持ち構造になり、また後述の構造上の理由から基端部に十分な支持長さが得られない。したがって、作業装置が連結された状態でピンに作業装置の重量、負荷などが作用すると、ピンの基端部は作業腕の中で傾き、ピンと軸受孔、ピストンと摺動孔などとの間でかじり、そして損傷などが発生しやすい。これが進行すると、ピンの摺動不具合、油漏れなどが発生する。
【０００７】
（２）ピンの軸受長さ：
シリンダ機構からなるピン駆動手段が一対のピンの間に備えられるので、限られた作業腕の幅の中で、作業装置を連結及び解除するためのピンの作動ストロークを大きく、すなわち軸受の長さを大きくするのが難しい。上述の片持ち構造を改善するために、作業腕のピンの突出先端側に軸受を備え両持ち構造にすると、ピンの軸受長さはさらに限定され小さくなる。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、作業腕に備えられる一対のピンが作業装置の軸受孔に出入り自在に挿通されるクイックカプラ装置において、ピンを両持ち構造にするとともに、ピンの軸受長さを大きくすることができるようにした作業機械のクイックカプラ装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記技術的課題を解決するクイックカプラ装置として、作業腕の幅方向に延びる軸線上の両端部それぞれに備えられた内側軸受孔及び外側軸受孔と、作業装置に備えられた一対の装置軸受孔と、装置軸受孔の各々を該外側軸受孔及び内側軸受孔の間それぞれに位置付けた状態でこれらの軸受孔に自在に挿通される一対のピンと、このピンを抜き差しさせるピン駆動手段とを備え、
該ピンの各々は、作業腕の幅方向の外方から外側軸受孔、装置軸受孔、及び内側軸受孔に挿通された「差込位置」と、内側軸受孔及び装置軸受孔から引き抜かれ先端部が外側軸受孔に挿通されている「引抜位置」との間で駆動され、該作業腕に作業装置が着脱自在に連結される、ことを特徴とする作業機械のクイックカプラ装置が提供される。
【００１０】
そして、ピンを作業腕の幅方向の外方から出し入れするようにし、一対のピンの間のピン駆動手段を除き、ピンの作動ストロークを大きく、軸受長さを大きく、そしてピンを両持ち構造にすることができるようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された作業機械のクイックカプラ装置について、典型的な作業機械である油圧ショベルにおける好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１３】
図１を参照して説明すると、全体を番号２で示す油圧ショベルは、下部走行体４と、下部走行体４上に水平方向に旋回自在に取付けられた上部旋回体６とを備え、上部旋回体６には運転室８及びフロント作業機１０が備えられている。フロント作業機１０は、上部旋回体６に上下方向に揺動自在に支持されたブーム１０ａ、上部旋回体６とブーム１０ａとの間に介在されたブーム作動シリンダ１０ｂ、ブーム１０ａの先端に上下方向に揺動自在に支持された作業腕であるアーム１０ｃ、ブーム１０ａとアーム１０ｃとの間に介在されたアーム作動シリンダ１０ｄ、アーム１０ｃの先端に本発明に従って構成されたクイックカプラ装置１２を介し上下方向に揺動自在に支持された作業装置であるバケット１０ｅ、並びにアーム１０ｃとバケット１０ｅとの間に介在されたバケットリンク１０ｆ及びバケット作動シリンダ１０ｇを備えている。
【００１４】
クイックカプラ装置１２について図２〜図４を参照して説明する。クイックカプラ装置１２は、アーム１０ｃの先端に幅方向に延びる軸線１４上の両端部それぞれに備えられた内側軸受孔１６及び外側軸受孔１８と、バケット１０ｅに備えられた一対の装置軸受孔２０、２０と、装置軸受孔２０、２０各々を外側軸受孔１８及び内側軸受孔１６の間それぞれに位置付けた状態でこれらの軸受孔に自在に挿通される一対のピン２２、２２と、このピン２２を軸受孔に抜き差しさせるピン駆動手段２４とを備えている。クイックカプラ装置１２は、軸線１４方向において実質上対称に形成されている。また、構成部品は、シールなどを除き、基本的に鋼製部材により形成されている。
【００１５】
一対のピン２２、２２の各々は、アーム１０ｃの幅方向（図２、図３の左右方向）の外方から外側軸受孔１８、装置軸受孔２０、及び内側軸受孔１６に挿通された「差込位置（図２）」と、少なくとも先端部が内側軸受孔１６及び装置軸受孔２０から引き抜かれた「引抜位置（図３）」との間で駆動される。
【００１６】
アーム１０ｃの先端部には、軸線１４方向の両端部に、バケット１０ｅの一対の装置軸受孔２０、２０が位置付けられる空間２６がそれぞれ形成され、軸線１４上にはこの空間２６を跨いで延び両端部がアーム１０ｃの外方に開口した貫通孔２８が形成されている。空間２６、２６各々の内方側の貫通孔２８の端部には、内側軸受孔１６を形成する筒状の軸受３０及び空間２６側にシール３２が取付けられている。空間２６、２６各々の外方側の貫通孔２８には、その全長に渡り外側軸受孔１８を形成する筒状の軸受３４が取付けられている。内側軸受孔１６及び外側軸受孔１８の孔径は実質上同一に形成されている。
【００１７】
バケット１０ｅに備えられる一対の装置軸受孔２０、２０は、バケット１０ｅに備えられた一対のブラケット３６、３６（図４）それぞれに取付けられたボス３８に、同一軸線４０上で貫通し形成されている。一対のボス３８、３８の軸線４０方向の、間隔及び幅は、アーム１０ｃの内側軸受孔１６及び外側軸受孔１８の間の空間２６に挿脱自在となるように形成されている。装置軸受孔２０の孔径は、内側軸受孔１６及び外側軸受孔１８と実質上同一に形成されている。
【００１８】
ピン２２は、内側軸受孔１６、装置軸受孔２０及び外側軸受孔１８に自在に挿通される外径、及び少なくともこれら全てに同時に挿通する長さを有している。ピン２２は、アーム１０ｃの外方側の外方端にピン駆動手段２４に連結される平板帯状の連結部材４２が一体的に取付けられている。ピン２２の内方端には、内側軸受孔１６、装置軸受孔２０、及び外側軸受孔１８に自在に挿入するための面取り４４が形成されている。
【００１９】
ピン２２を抜き差しするピン駆動手段２４は、アーム１０ｃ内に、内側軸受孔１６及び外側軸受孔１８の軸線１４と実質上平行な軸線４６上に配設され、伸縮自在な流体圧シリンダである油圧シリンダ４８を備えている。
【００２０】
油圧シリンダ４８は、一対の複動式の油圧シリンダ４８ａ、４８ａを各々のヘッド側の端同士を当接させ内部を連通させた形態で、それぞれのロッド４８ｂをアーム１０ｃの外方に突出させて備えられている。ロッド４８ｂの突出した先端部には雄ねじ部４８ｃが備えられ、雄ねじ部４８ｃはピン２２の連結部材４２に挿通されナット５０により固定されている。油圧シリンダ４８ａの各々は、ロッド側がロッド側配管５２により、ヘッド側がヘッド側配管５４により、上部旋回体６（図１）に備えられた油圧制御装置５６に接続されている。
【００２１】
油圧シリンダ４８ａの伸縮ストロークは、ロッド４８ｂに連結部材４２を介し連結されたピン２２が、油圧シリンダ４８ａを一杯に収縮させた状態（図２）において、外側軸受孔１８、装置軸受孔２０、及び内側軸受孔１６に挿通し先端部が内側軸受孔１６から内方に突出する「差込位置」になるように、また一杯に伸張させた状態において、ピン２２の先端部が内側軸受孔１６及び装置軸受孔２０から引き抜かれ外側軸受孔１８に挿通している「引抜位置」になるように規定されている。
【００２２】
油圧制御装置５６について図５を参照して説明する。油圧制御装置５６は、ロッド側配管５２およびヘッド側配管５４を油圧源としての油圧ポンプ５８、又は油タンク６０に切換え接続する二位置の電磁切換弁６２、及びそれを切換操作する電気スイッチ６４を備えている。油圧ポンプ５８と電磁切換弁６２とを結ぶ管路６６には、油圧シリンダ４８に供給する油圧力を所定の圧力に維持するための、アキュムレータ６８、油圧ポンプ５８の方向への逆流を止める逆止弁７０、圧力スイッチ７２、リリーフ弁７４、開閉弁７６などを備え、アキュムレータ６８の圧力が所定の圧力になると油圧ポンプ５８の吐出油を開閉弁７６により油タンク６０に解放し所定の圧力が維持される。
【００２３】
上述のように構成されたクイックカプラ装置１２の作動、並びにアーム１０ｃへのバケット１０ｅの連結及び連結解除について説明する。
【００２４】
（１）ピン「差込位置」バケット連結（図２）：
一対のピン２２、２２がアーム１０ｃの外方に引き抜かれた状態（図３）において、バケット１０ｅの一対の装置軸受孔２０、２０を、それぞれアーム１０ｃの空間２６に位置付け、ピン駆動手段２４（図５）の油圧制御装置５６の電気スイッチ６４をオンにして電磁切換弁６２を切換え、ロッド側配管５２に油圧ポンプ５８の圧油を供給し、ヘッド側配管５４をタンク６０に解放する。かくすることにより、一対のピン２２、２２はそれぞれ軸線１４上をアーム１０ｃの内方に摺動し、それぞれの先端部はバケット１０ｅの装置軸受孔２０を貫通し、内側軸受孔１６に挿通され、バケット１０ｅはアーム１０ｃに連結される。この時一対のピン２２、２２は「差込位置（図２）」に、油圧制御装置５６のアキュムレータ６８及び圧力スイッチ７２の作用により規定された油圧力によって付勢され保持される。
【００２５】
（２）ピン「引抜位置」バケット連結解除（図３）：
バケット１０ｅがアーム１０ｃに連結された上述の「差込位置（図２）」において、油圧制御装置５６の電気スイッチ６４をオフにし電磁切換弁６２を切換え、ヘッド側配管５４に油圧ポンプ５８の圧油を供給し、ロッド側配管５２を油タンク６０に解放すると、一対のピン２２、２２は、それぞれアーム１０ｃの外方に摺動し、それぞれの先端部は内側軸受孔１６及び装置軸受孔２０から引き抜かれ、外側軸受孔１８内に引き込まれる。かくして、バケット１０ｅとアーム１０ｃの連結が解除される。この時一対のピン２２、２２は「引抜位置（図３）」に、油圧制御装置５６のアキュムレータ６８及び圧力スイッチ７２の作用により規定された油圧力によって付勢され保持される。
【００２６】
上述したとおりのクイックカプラ装置１２の作用について説明する。
【００２７】
（１）ピンが確実に支持される：
一対のピン２２、２２は、バケット１０ｅを連結した「差込位置（図２）」において、外側軸受孔１８、装置軸受孔２０、及び内側軸受孔１６に挿通され、ピン２２は一端部が外側軸受孔１８に他端部が内側軸受孔１６にそれぞれ支持された両持ち構造になる。したがって、従来の片持ち構造に比べ、ピンの支持強度が向上し、作業装置であるバケットの重量、負荷などが作用してもピンは傾きにくく、作業腕であるアームにピンは確実に支持される。
【００２８】
（２）ピンの軸受長さを大きくできる：
一対のピン２２、２２をアーム１０ｃの幅方向の外方からピン駆動手段２４により出し入れするようにし、ピン２２、２２の間にピン駆動手段を設けていないので、ピンの作動ストローク、すなわち軸受長さを大きくすることができる。
【００２９】
（３）漏れ、ピン作動不具合が除かれる：
また、ピン２２が出し入れされる軸受孔１８、１６の部分に従来のようにピン駆動手段のシリンダが形成されていないので、従来のクイックカプラ装置におけるシリンダの漏れ、ピン作動不具合などの問題も除かれる。
【００３０】
（４）安定したピン引抜位置：
さらに、ピン「引抜位置」において一対のピン２２、２２各々の先端部を外側軸受孔１８の中で保持するようにしたので、「引抜位置」においてピン２２が外側軸受孔１８から外れシリンダ４８ａのロッド４８ｂを中心にピン２２が回転するようなことがなく、ピン２２は安定して保持される。
【００３１】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。例えば、本実施の形態においてクイックカプラ装置１２は、作業腕としてのアーム１０ｃの部分に適用されたが、図１に示すバケットリンク１０ｆとバケット１０ｅとの連結部など、任意の部分に適宜に用いることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に従って構成されたクイックカプラ装置によれば、作業腕に備えられる一対のピンが作業装置の軸受孔に出入り自在に挿通されるクイックカプラ装置において、ピンを両持ち構造にするとともに、ピンの軸受長さを大きくすることができるようにした作業機械のクイックカプラ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された作業機械のクイックカプラ装置を備えた、典型的な作業機械である油圧ショベルの側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢印方向に見てピン「差込位置」で示した拡大断面図。
【図３】図１のＡ−Ａ矢印方向に見てピン「引抜位置」で示した拡大断面図。
【図４】図１のクイックカプラ装置の部分をＢ矢印方向に見て、作業腕であるアームと作業装置であるバケットとをピン「引抜位置」の連結解除状態で示した拡大斜視図。
【図５】ピン駆動手段の油圧回路図。
【符号の説明】
２：油圧ショベル（作業機械）
１０ｃ：アーム（作業腕）
１０ｅ：バケット（作業装置）
１２：クイックカプラ装置
１６：内側軸受孔
１８：外側軸受孔
２０：装置軸受孔
２２：ピン
２４：ピン駆動手段
４８：油圧シリンダ（流体圧シリンダ）

Claims

作業腕の幅方向に延びる軸線上の両端部それぞれに備えられた内側軸受孔及び外側軸受孔と、作業装置に備えられた一対の装置軸受孔と、装置軸受孔の各々を該外側軸受孔及び内側軸受孔の間それぞれに位置付けた状態でこれらの軸受孔に自在に挿通される一対のピンと、このピンを抜き差しさせるピン駆動手段とを備え、
該ピンの各々は、作業腕の幅方向の外方から外側軸受孔、装置軸受孔、及び内側軸受孔に挿通された「差込位置」と、内側軸受孔及び装置軸受孔から引き抜かれ先端部が外側軸受孔に挿通されている「引抜位置」との間で駆動され、該作業腕に作業装置が着脱自在に連結される、ことを特徴とする作業機械のクイックカプラ装置。