JP3720236B2

JP3720236B2 - 作業機械のクイックカプラ装置

Info

Publication number: JP3720236B2
Application number: JP2000094627A
Authority: JP
Inventors: 裕康西川; 貴宏岩本; 俊之松本
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001279703A

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、作業機械に作業装置を迅速かつ着脱自在に連結するためのクイックカプラ装置における作業装置の「がたつき」を抑えることができるようにしたクイックカプラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルのごとき典型的な作業機械は、作業腕であるアームに装着される作業装置を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、積込などの作業が遂行され、油圧ブレーカを装着することにより採石、路面破砕などの作業が遂行され、圧砕機を装着することにより構造物の解体などの作業が遂行される。したがって、バケット、ブレーカ、圧砕機など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。そこで作業機械には、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（以下単にクイックカプラと呼ぶことがある）が用意されている。
【０００３】
図１０及び図１１を参照してこのクイックカプラの典型例を説明すると、全体を番号５０で示すクイックカプラは、固定フック５３及び可動フック５４を備えたブラケット５２と、作業装置５６に配設された連結軸５７、５８とを備えている。ブラケット５２はアーム６０に軸部材６１を介して、またブラケット５２を軸部材６１を中心にして揺動させるためのアーム６０に備えられた揺動作動リンク６２に軸部材６３を介してそれぞれ連結されている。可動フック５４を作動手段（図示していない）によって動かして、固定フック５４とともに連結軸５７、５８を離脱自在に把持することにより（図１０に示す状態）、作業装置５６はブラケット５２に着脱自在に連結される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおりの形態の従来のクイックカプラ５０には、作業装置５６を装着するときにブラケット５２に作業装置５６を容易に位置付けすることができるように、ブラケット５２とその間に挟まれる作業装置５６との間には連結軸５７、５８の軸線方向に隙間Ｓ１、Ｓ１が設けられている。同様にブラケット５２とブラケット５２の間に挟まれ連結されるアーム６０及び揺動作動リンク６２との間にも、装着のための、また揺動作動のための隙間Ｓ２、Ｓ２がそれぞれ備えられている。したがって、作業装置５６、アーム６０及び揺動作動リンク６２とブラケット５２との間には、隙間Ｓ１及びＳ２による軸線方向の相互に移動が自在な「がたつき」があり、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００５】
（１）騒音：
「がたつき」によりブラケット５２が、作業装置５６、アーム６０あるいは揺動作動リンク６２と衝突し打撃騒音が発生する。
【０００６】
（２）作業性：
「がたつき」により作業装置５６が連結軸５７、５８あるいは軸部材６１、６３の軸線方向に意図しない移動をするので、作業装置５６の位置が不安定であり、作業性能の低下、作業装置５６の位置決めが困難など、作業性が悪くなる。
【０００７】
（３）摩耗：
「がたつき」により隙間Ｓ１及び隙間Ｓ２の部分に土砂などの異物が噛み込み易く、また隙間の大きさが作業装置５６あるいはブラケット５２の軸線方向の移動によって変動するので、軸受の部分が摩耗し易い。また、摩耗が進むと隙間はさらに増加させられる。
【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、作業機械に装着されるブラケットに作業装置がフック及び連結軸を離脱自在に係合させることにより着脱自在に連結されるクイックカプラ装置における、連結軸の軸線方向の作業装置の「がたつき」を抑え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】
本発明においては、上記技術的課題を解決する作業機械のクイックカプラ装置として、作業機械に装着されるブラケットに作業装置をフック及び連結軸を離脱自在に係合させることにより着脱自在に連結させる作業機械のクイックカプラ装置において、該連結軸は実質上平行に一対備えられ、該フックは固定フック及び可動フックの一対が備えられ、該連結軸の軸線方向における該ブラケット及び作業装置の相対移動を解除自在に規制する該ブラケットに備えられた移動規制手段を備え、該移動規制手段は、該一対のフック及び連結軸の間に配設され、該連結軸の軸線方向に進退し該作業装置に接離自在に当接する当接部材を備えている、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、移動規制手段によって作業装置の「がたつき」を抑える。
【００１１】
好適実施形態においては、該移動規制手段は、該当接部材を進退させる伸縮自在な流体圧シリンダを備えている。
【００１２】
そして、当接部材を流体圧シリンダによって接離自在に作業装置に当接させ作業装置の「がたつき」を抑える。
【００１５】
【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の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。
【００１６】
図１及び図２を参照して説明すると、全体を番号２で示すクイックカプラは、典型的な作業機械である油圧ショベルの作業腕であるアーム６０に軸部材６１を介して装着されるブラケット４と、ブラケット４に連結される作業装置６に設けられた一対の連結軸７、８とを備え、ブラケット４は連結軸７、８に離脱自在に係合する固定フック１０及び可動フック１２を備えている。ブラケット４はまた、ブラケット４を軸部材６１を中心にして揺動させるためのアーム６０に備えられた揺動作動リンク６２に軸部材６３を介して連結されている。作業装置６は、離脱自在に係合されるフック１０、１２と連結軸７、８によりブラケット４に着脱自在に連結される。ブラケット４はまた、連結軸７、８の軸線方向における作業装置６の移動を解除自在に規制する移動規制手段１４を備えている。
【００１７】
主として図２を参照して作業装置６に備えられた連結軸７、８を説明すると、作業装置６はバケット６ａを備え、連結軸７、８はその端部の各々をバケット６ａの上部に間隔を置いて配設された一対のプレート６ｂ、６ｃに、所定の間隔で各々の軸線を実質上平行にして取付けられている。
【００１８】
図１とともに図３〜図５を参照してブラケット４を説明すると、ブラケット４は矩形状の板部材をＬ字状に曲げて形成された基板４ａを備え、その一面（図３において上側の面）に一対の平板状の支持部材４ｂ、４ｃが所定の間隔を置いて立設され、他面（図３において下側の面）には一対の平板状のフックプレート４ｄ、４ｅが所定の間隔を置いて支持部材４ｂ、４ｃと実質上平行に立設されている。支持部材４ｂ、４ｃの間にアーム６０及び揺動作動リンク６２がそれぞれ位置付けられ、フックプレート４ｄ、４ｅはその間隔を作業装置６のプレート６ｂ、６ｃとの間に隙間Ｓ１、Ｓ１を形成して位置付けられている。支持部材４ｂ、４ｃの各々には、軸受部Ｚ１が軸受孔４ｆを同一の軸線上にして、また軸受部Ｚ２が軸受孔４ｇを同一の軸線上にして設けられている。フックプレート４ｄ、４ｅの軸受部Ｚ１側の端部の間には連結軸８に離脱自在に係合される断面Ｕ字形状の溝を備えた固定フック１０が一体的に設けられている。フックプレート４ｄ、４ｅの軸受部Ｚ２側の端部の間には支持部材４ｂ、４ｃに揺動自在に取付けられ揺動端に連結軸７に離脱自在に係合される断面Ｕ字形状の溝を備えた可動フック１２が設けられている。
【００１９】
固定フック１０及び可動フック１２各々のＵ字形状の溝の開口部は互いに反対の方向を向けて配設されている。可動フック１２には流体圧シリンダを備えた揺動手段１３が連結され、揺動手段１３は作業機械本体の流体制御手段からの作動流体が配管（図示は省略されている）を介して供給され作動制御される。
【００２０】
図５とともに図６を参照して移動規制手段１４を説明すると、移動規制手段１４は伸縮自在な流体圧シリンダである油圧シリンダ１５を備え、油圧シリンダ１５はシリンダ本体１５ａの両端に伸縮自在な出力ロッド１５ｂ、１５ｂを同一の軸線上でそれぞれ備え、各々の先端部には当接部材１６が取付けられている。当接部材１６は小判状を成しロッド１５ｂの先端部にその伸縮方向に直交してロッド１５ｂに形成された雄ねじと当接部材１６に形成された雌ねじによって取付けられている。シリンダ本体１５ａの油室１５ｄには作業機械本体の流体制御手段からの配管（図示していない）が接続されている。ロッド１５ｂは、油室１５ｄに圧油の供給のないときにはシリンダ本体１５ａの中に設けられたばね１５ｃによって収縮方向に付勢され収縮されてれており、油室１５ｄに圧油が供給されるとばね１５ｃの付勢力に抗して伸張させられる。油圧シリンダ１５は、ブラケット４の固定フック１０及び可動フック１２の間にフック１０、１２のＵ字形状の溝の延在方向と実質上平行に位置付けられ、ブラケット４に連結される作業装置６のプレート６ｂ、６ｃの各々に一対の当接部材１６、１６がそれぞれ接離自在に当接するようにし、フックプレート４ｄ、４ｅの間にそれぞれに一体的に設けられたプレート４ｈにシリンダ本体１５ａをボルト１７によって取付けて、配設されている。
【００２１】
上述のように構成されたブラケット４のアーム６０及び揺動作動リンク６２との連結部である一対の軸受部Ｚ１の一方又は一対の軸受部Ｚ２一方の、いずれかに隙間調整手段１８が備えられている。
【００２２】
図７及び図８を参照して隙間調整手段１８を説明する。なお隙間調整手段１８は、軸受部Ｚ１及び軸受部Ｚ２ともに実質上同じものでよいから軸受部Ｚ１における関連部材を参照して説明する。隙間調整手段１８は、ブラケット４の軸受部Ｚ１に軸部材６１の軸線方向に摺動自在に挿入された筒部材２０と、筒部材２０の軸線方向における位置を調整するシム２２とを備えている。筒部材２０は、軸受部Ｚ１に挿入され軸部材６１が挿通される円筒部２０ａと、円筒部２０ａの軸線方向の一端に円筒部２０ａの外周部よりも大径に形成されたフランジ部２０ｂとを備えている。円筒部２０ａの軸線方向の長さは軸受部Ｚ１よりも長く形成されている。フランジ部２０ｂは筒部材２０のアーム６０と対向する側に設けられている。筒部材２０のフランジ部２０ｂと反対側の軸受部Ｚ１から突出した端は軸受部Ｚ１にボルト２３により取付けられた円板状のプレート２４に当接している。プレート２４と軸受部Ｚ１の端面との間にシム２２が挿入されている。シム２２は円筒部２０ａが挿通される円板状を成し複数枚が取付けられている。軸受部Ｚ１とプレート２４とには軸線方向にピン２６が挿通されており、ピン２６によって軸受部Ｚ１に対するプレート２４の回り止めがなされている。軸受部Ｚ１のプレート２４を脱着し、シム２２の枚数を減らすことによりプレート２４に当接した筒部材２０はアーム６０の方向に（図７において右方に）移動され、シム２２の枚数を増すことにより筒部材２０はアーム６０から離れる方向に（図７において左方に）移動される。かくして、筒部材２０のフランジ部２０ｂと対向したアーム６０の軸受部との間の隙間Ｓ２の大きさを必要最小限に調整することができる。
【００２３】
図１〜図６を参照して、クイックカプラ２による作業装置６の着脱について説明すると、クイックカプラ２のブラケット４に作業装置６を連結するには、先ず移動規制手段１４を収縮させた状態、すなわち移動規制手段１４の当接部材１６が作業装置６に当接しない状態にして、ブラケット４の可動フック１２を固定フック１０側に揺動させ、その状態で固定フック１０と作業装置６の一方の連結軸８とを係合させる。その後可動フック１２を他方の連結軸７の方向に動かして可動フック１２と連結軸７とを係合させる。そして、移動規制手段１４を伸張させ当接部材１６を作業装置６に当接させる。ブラケット４と作業装置６の連結を解除するには、上述の手順とは逆に、先ず移動規制手段１４を収縮させ当接部材１６を作業装置６から離し、その後可動フック１２を動かして連結軸７との係合を解除し、最後に固定フック１０と連結軸８の係合を解除する。
【００２４】
かくして、ブラケット４に作業装置６を連結した状態においては、ブラケット４に備えられた移動規制手段１４の当接部材１６が作業装置６に当接しているから、作業装置６の軸線方向の「がたつき」が抑えられる。さらに、ブラケット４とアーム６０あるいは揺動作動リンク６２との間には隙間調整手段１８が備えられ軸線方向の隙間が揺動に必要な最小限の隙間に調整されるから、ブラケット４とアーム６０及び揺動作動リンク６２との間の「がたつき」も抑えられる。そして、ブラケット４とアーム６０及び揺動作動リンク６２との間の隙間Ｓ２が摩耗などによって増加した場合には、隙間調整手段１８のシム２２の枚数を減らせばよいから容易に調整することができる。
【００２５】
上述したとおりの作業機械のクイックカプラ装置２の作用を説明する。
【００２６】
（１）騒音：
クイックカプラ２は移動規制手段１４及び隙間調整手段１８を備えているから、ブラケット４が作業装置６、アーム６０あるいは揺動作動リンク６２と衝突し打撃騒音を発生する問題は除かれる。
【００２７】
（２）作業性：
また、移動規制手段１４及び隙間調整手段１８によって、作業装置６が連結軸７、８あるいは軸部材６１、６３の軸線方向に意図しない移動をして位置が不安定になり、作業性能が低下、作業装置６の位置決めが困難など作業性を悪くする問題も除かれ、作業能率が向上する。
【００２８】
（３）摩耗：
さらに、移動規制手段１４及び隙間調整手段１８により、連結軸７、８あるいは軸部材６１、６３の軸受の部分の軸線方向の「がたつき」が抑えられるから、土砂などの異物が噛み込み軸受の部分が摩耗し易い問題も除かれる。そして軸受の部分の通常の摩耗が進んで「がたつき」が大きくなっても、伸縮可能な移動規制手段１４及び調整が可能な隙間調整手段１８によって「がたつき」を容易に減らすことができるから、摩耗により隙間がさらに増加する問題も除かれる。
【００２９】
（４）着脱容易：
クイックカプラ２の移動規制手段１４は伸縮自在であるから、作業装置６を着脱する場合には当接部材１６を着脱に支障のない位置に作業装置６から十分に離すことができるから、作業装置６の着脱が容易である。さらに、流体圧シリンダ１５によって伸縮されるから伸縮操作が簡単容易である。
【００３０】
（５）「がたつき」の抑えが確実：
移動規制手段１４はブラケット４に連結される作業装置６の一対の平行な連結軸７、８及びフック１０、１２の間に配設されているから、作業装置６を当接部材１６によってバランス良く確実に抑えることができる。また、移動規制手段１４をブラケット４に配設したから、ブラケット４に連結される作業装置の種類が変わっても個々の作業装置には当接部材１６の当接する部分を設けるだけの最小限の改造だけでよい。
【００３１】
（６）シムによる隙間の調整が容易：
隙間調整手段１８は、そのプレート２４の着脱とシム２２の枚数の増減で隙間を自在に調整できるから、隙間の調整が簡単容易である。
【００３２】
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。
【００３３】
（１）クイックカプラの形態：
本発明の実施の形態におけるクイックカプラ２は、ブラケット４に備えられた一対のフック１０、１２によって作業装置６に備えられた一対の連結軸７、８が離脱自在に係合するものであるが、クイックカプラはこの形態に限定されるものではなく連結軸とフックによって作業装置がブラケットに連結されるものであればよい。例えば、図９に示すように作業装置６にフック３０ａ、３０ｂを設け、作業機械に装着されるブラケット４０にそれぞれに離脱自在に係合する連結軸３２ａ、３２ｂを一方の３２ａを揺動部材３３によって可動連結軸にした形態でもよい。
【００３４】
（２）移動規制手段の設置位置：
また、移動規制手段１４はブラケット４の一対のフック１０、１２の間に設けられているが、作業装置の大きさ、形態などによって、ブラケット４の「がたつき」を抑えるために効果的な適宜の個所に、適宜の数を設けることができる。
【００３５】
（３）移動規制手段の構成：
さらに、移動規制手段１４は伸縮自在な流体圧シリンダ１５を備えているが、スクリューボルト、あるいは右ねじと左ねじとからなるターンバックルのような機械的に伸縮可能な手段であってもよい。
【００３６】
（４）移動規制手段の配置：
そして、移動規制手段１４には一対の当接部材１６、１６が設けられているが、作業装置、ブラケットの形態などによっては一個にして、一方向に作業装置を押しつけて移動を規制するようにしてもよい。
【００３７】
（５）隙間調整手段：
本発明の実施の形態においては、隙間調整手段１８は、シム２２を増減することにより筒部材２０の軸線方向の位置を調整するようにしたが、隙間調整手段１８は軸線方向における隙間を調整するものであればこの形態に限定されるものではない。
【００３８】
（６）隙間調整手段：
また、隙間調整手段１８は、アーム６０又は揺動作動部材６２の一方に設けられたが、両方に設けてもよい。
【００３９】
（７）移動規制手段と隙間調整手段の組合せ：
本発明の実施の形態においては、移動規制手段１４と隙間調整手段１８が備えられているが、クイックカプラ２が装着される作業機械の形態、またクイックカプラ２によって連結される作業装置の形態、種類などによって、移動規制手段１４のみを単独で用いてもよい。
【００４０】
【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、作業機械に装着されるブラケットに作業装置がフック及び連結軸を離脱自在に係合させることにより着脱自在に連結されるクイックカプラ装置における、連結軸の軸線方向の作業装置の「がたつき」を抑え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クイックカプラ装置の一実施形態を示す側面図。
【図２】図１に示す作業装置の斜視図。
【図３】図１に示すクイックカプラ装置の側面図。
【図４】図１のＡ−Ａ矢印方向に見た断面図。
【図５】図１のＢ−Ｂ矢印方向に見た断面図。
【図６】図６のＣ−Ｃ矢印方向に見た移動規制手段の断面図。
【図７】図４及び図５にＤで示した部分に隙間調整手段を備えた形態の詳細断面図。
【図８】図７のＥ−Ｅ矢印方向に見た隙間調整手段の正面図。
【図９】クイックカプラ装置のフックを作業装置に、連結軸をブラケットに備えた形態の側面図。
【図１０】従来のクイックカプラ装置の側面図。
【図１１】図１０のＦ−Ｆ矢印方向に見た断面図。
【符号の説明】
２：クイックカプラ装置
４：ブラケット
６：作業装置
７：連結軸
８：連結軸
１０：固定フック
１２：可動フック
１４：移動規制手段
１５：油圧シリンダ（流体圧シリンダ）
１６：当接部材
１８：隙間調整手段
２０：筒部材
２２：シム
５２：ブラケット
５３：固定フック
５４：可動フック：
５７：連結軸
５８：連結軸
６０：アーム（作業腕）
６１：軸部材
６２：揺動作動リンク
６３：軸部材
Ｚ１：軸受部
Ｚ２：軸受部

Claims

作業機械に装着されるブラケットに作業装置をフック及び連結軸を離脱自在に係合させることにより着脱自在に連結させる作業機械のクイックカプラ装置において、
該連結軸は実質上平行に一対備えられ、該フックは固定フック及び可動フックの一対が備えられ、
該連結軸の軸線方向における該ブラケット及び作業装置の相対移動を解除自在に規制する該ブラケットに備えられた移動規制手段を備え、
該移動規制手段は、該一対のフック及び連結軸の間に配設され、該連結軸の軸線方向に進退し該作業装置に接離自在に当接する当接部材を備えている、ことを特徴とする作業機械のクイックカプラ装置。
該移動規制手段は、該当接部材を進退させる伸縮自在な流体圧シリンダを備えている、請求項１記載の作業機械のクイックカプラ装置。