JP3920989B2 - パワーショベルのアタッチメントの装着構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、掴み爪装置などの作業用アタッチメントをパワーショベルのアームの先端に装着する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パワーショベルは、揺動するアームの先端にバケットシリンダで揺動駆動されるバケット（ショベル）を備えている。バケットはその揺動動作を可能にするために、アームの先端に水平方向のピンで枢着されている。一方バケットシリンダのロッドは、基端をアームに枢着した揺動リンクの先端に連結されており、この揺動リンクの先端から延びる連結リンクを介してバケットに連結されている。このような揺動リンクと連結リンクを介在させてバケットシリンダとバケットとを連結することにより、バケットの揺動角を大きくすることができる。このような構造を採用している関係上、アームの先端にはバケットを枢着するためのピン孔と、揺動リンクの基端を枢着するためのピン孔とが設けられている。
【０００３】
パワーショベルは、アームの先端に装着されたバケットで土砂等を掘削や運搬するのに主に用いられるが、アームの先端にバケットに代えて他の作業用アタッチメントを装着することにより、土砂等の掘削や運搬以外の作業にも用いられる。装着される作業用アタッチメントとしては、たとえばクラムシェルや破砕機や掴み爪装置等がある。このようなアタッチメントは、作業内容に応じたものをアームの先端に取り付けて使用するので、対応する作業の前後にアタッチメントの着脱作業が必要である。たとえば掴み爪装置を用いて廃材や丸太の運搬を行うときは、その作業の前にアームの先端からバケットを外して掴み爪装置を取り付ける作業が必要であり、またその作業の後には掴み爪装置を取り外してバケットを再度装着する作業が必要である。このようなアタッチメントの装脱作業は、できるだけ簡単にかつ短時間で行い得ることが望ましい。
【０００４】
掴み爪装置は、爪を軸支するブラケットをアームの先端に揺動不能に固定し、バケットシリンダの伸縮で爪の開閉を行う。従ってアームの先端に固定される掴み爪装置と揺動自在に装着されるバケットとでは、その装着構造は異なるものとならざるを得ないが、できるだけ共通の部品を用いるのが、経済性及び作業性の点で好ましい。そこで従来は、バケットを枢着しているピンと揺動リンクの基端を枢着しているピンとの２本のピンを利用して、掴み爪装置のブラケットを揺動不能に固定する構造が広く用いられていた。
【０００５】
ところが上記構造では、作業用アタッチメントの交換を行うとき、２本のピンを取り外す必要があって、作業が面倒になる。そこでアタッチメント交換時の作業性を改善するために、揺動リンクを枢着しているピンを抜かないでアタッチメントの交換を行う構造が種々提唱されている。
【０００６】
たとえば実開昭６３−５１５０号公報に示された構造では、掴み爪装置のブラケットにアームの下方に延びる下顎を設け、当該ブラケットをバケット枢着用のピンでアームの先端に枢着するとともに、アームの上方から嵌め込んだ門形の部材とブラケットの下顎とをねじで締結することにより、掴み爪装置のバケット枢着ピンまわりの揺動を固定する構造を採用している。
【０００７】
また実開平３−１１５７６８公報に示されたものでは、掴み爪装置のブラケットにアーム側に向くＵ字孔を設け、当該ブラケットをアームの先端側から差し込むことによって、揺動リンク枢着用のピンの両端をＵ字孔に嵌め込んだ状態で、バケット枢着ピンで当該ブラケットをアームの先端に固定することにより、掴み爪装置のバケット枢着ピンまわりに揺動を固定する構造を採用している。
【０００８】
また特開平５−２９５９０１号公報に開示された構造では、掴み爪装置のブラケットに設けたアームの下方に延びる下顎の先端にカムを設け、このカムの回動動作により上下の顎でアームを上下方向に挟持することにより、掴み爪装置がバケット枢着ピンまわりに回動するのを防止している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
パワーショベルで行われる作業は、負荷の大きな重作業であり、土砂の掘削や廃材等の搬送時に予想外の力が作用したり、摺動部に土砂が侵入したりする可能性の高い作業である。従って構造が簡単でかつ堅牢であり、機能の安定した破損しにくい構造であることが要求される。このような観点から見た場合、上記従来構造はいずれも一長一短があり、必ずしも充分満足すべき構造であるとは言えない。
【００１０】
この発明は、より構造が単純で頑丈であり、大きな負荷や外力に耐えて作業用アタッチメントをパワーショベルのアームの先端に安定に保持することができ、しかも着脱作業が容易なパワーショベルのアタッチメントの装着構造を得ることを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明のパワーショベルのアタッチメントの装着構造は、ブラケット１でパワーショベルのアーム２の先端に装着されるパワーショベルの作業用アタッチメントの装着構造であって、前記ブラケット１は、バケット枢着ピン８を挿通する透孔９と、アームの先端部上下に延びる上下の顎３、４を備え、上下の顎３、４は各先端にバケット枢着ピン８と平行なピン２１で枢支された押え部材１９を備え、上下の顎の一方３はブラケット１に固定され、他方４はバケット枢着ピン８と平行な基端ピン１０まわりに揺動可能にブラケット１に装着され、かつ当該揺動可能な顎４をアーム挟持方向に付勢するねじ装置６を備えている。
【００１２】
また請求項２のパワーショベルのアタッチメントの装着構造は、上記構造のものにおいて、ねじ装置６は凸球面と凹球面との当接により揺動顎４に付勢力を伝達しており、揺動顎４の基端ピン１０が偏心ピンないし偏心スリーブ付きピンであることを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】
この発明の装着構造では、掴み爪装置などの作業用アタッチメントが、バケット枢着ピン８とアームの先端部を上下から挟持する上下の顎３、４とにより、アームの先端に回動不能に固定される。アーム先端の上下面に当接する押え部材１９はピン２１まわりに揺動可能であり、従って押え部材１９の押え面１９ａはアームの上下面と確実に面接触し、アームを損傷させることなく強固な力でアームを挟持して作業用アタッチメントを保持できる。またこの挟持力は揺動可能に装着した顎４をねじ装置６で付勢することにより付与されるので、単純な構造で強固かつ安定した挟持力を付与することができる。
【００１４】
ねじ装置６が凸球面と凹球面との当接により揺動顎４に付勢力を伝達する構造は、簡単な構造で強固な固定力を発揮させるのに有効である。この場合において、揺動可能にした顎４の基端を枢支する基端ピン１０を偏心ピンないし偏心スリーブ１８付きピンとした構造は、偏心したピンないしスリーブの回動により、揺動可能な顎４とブラケット１との相対位置関係を調整して、ねじ２５の先端面２５ａと受台４ｄの球面接触を維持することができ、ねじ装置６の強大な付勢力をアーム２の挟持力として確実に揺動顎４に伝達できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下この発明の装着構造を備えた掴み爪装置を示す図１ないし図５を参照して、この発明の実施形態を説明する。
【００１６】
掴み爪装置のブラケット１は、パワーショベルのアーム２の両側に位置する２枚のブラケット板１ａからなり、この２枚のブラケット板はその間に溶着された上顎３、爪枢支ピン５、５及びねじ装置６の固定板２３によって連結されて一体化されている。ブラケット１には、バケット枢着ピン８を挿通する透孔９が設けられており、また基端ピン１０によって下顎（揺動顎）４が枢着されている。ブラケット１は前記透孔１０とアーム先端のバケット取付孔とを貫通するバケット枢着ピン８でアーム２の先端に枢着され、かつねじ装置６によって上方に付勢される下顎４と上顎３とでアーム２の上下面を挟持することにより、アーム２の先端に固定状態で装着される。
【００１７】
掴み爪装置の上下の爪１１ａ、１１ｂはそれぞれ爪枢支ピン５、５に基端を枢着されて当該ピンまわりに揺動して開閉される。上爪１１ａと下爪１１ｂとはそれぞれ爪枢支ピン５、５の反対側にく字状に屈曲して延びる連動腕１２ａ、１２ｂを備えており、この連動腕相互を連動リンク１３で連結することにより、上爪１１ａと下爪１１ｂとは連動して略対称に開閉される。
【００１８】
アーム２の先端部には、揺動リンク１４の基端が枢着されており、この揺動リンクの先端の連結ピン１５と上爪１１ａに設けたバケット駆動ピン１７とが連結リンク１６で連結されており、連結ピン１５には図示しないバケットシリンダのロッドが連結されている。
【００１９】
このロッドの伸縮により、連結リンク１６を介して上爪１１ａが駆動され、上下の爪１１ａ、１１ｂが開閉される。揺動リンク１４、連結ピン１５、連結リンク１６、バケット駆動ピン１７及びバケット枢着ピン８は、バケット用のものがそのまま用いられており、バケットと掴み爪装置とを交換するときは、バケット駆動ピン１７及びバケット枢着ピン８のみを取り外して交換を行う。
【００２０】
下顎４とねじ装置６の詳細は、図２ないし図５に示されている。下顎４は両側の２個の腕部材４ａを備え、両腕部材の間に受板４ｂが溶着されている。下顎４の基端はボルト２０で基端ピン１０に固定されており、基端ピン１０は２枚のブラケット板１ａに偏心スリーブ１８を介して枢着されている。また、図５には基端ピン１０を偏心ピンとした構造も示している。
【００２１】
下顎４及び上顎３の先端には、押え部材１９がピン２１まわりに揺動自在に取り付けられており、押え部材の押え面１９ａがアームの上下面に倣って揺動して、上下の押え部材１９、１９がアームの上下面と面接触して、アームを挟持するようになっている。
【００２２】
ねじ装置６は、２枚のブラケット板１ａ、１ａに両端を溶着された２枚の固定板２３ａ、２３ｂの間に溶着したナット部材２４にねじ２５が螺合した構造で、このねじ２５の先端が下顎４の受板４ｂを押動して下顎４を上方に付勢する。ねじ２５の先端面２５ａは、凸球面となっており、この先端面に当接する受面板４ｃの受面４ｄは、同じ曲率の凹球面となっている。ねじ２５の先端部には、円周溝２５ｂが設けられており、取付ねじ２６で受板４ｂに受面板４ｃと共に固定された二つ割れのフランジ部材の内フランジ２７がこの円周溝２５ｂに緩く嵌合している。ねじ２５が後退したとき、この内フランジに引かれて下顎４は下方に揺動する。ねじ２５が前進するときは、ねじ先端の凸球面と受板の凹球面との面接触により、強大な付勢力が下顎４に伝達される。
【００２３】
ねじ２５の基端には、ねじを回動させるための六角頭２５ｄが形成されており、ねじ２５の回転後、この六角頭２５ｄにロックプレート２８を嵌合する。ロックプレート２８は、図６に示すように、外周に偶数個の辺２８ａを備えた正多角形で、内周（六角頭２５ｄの嵌合孔）を矩形孔２８ｂとしたものや、内周を角数が偶数個の正多角星形孔２８ｃとしたものである。固定板２３ａ、２３ｂに取り付けた回り止めプレート２９は、ロックプレート２８の外周辺２８ａに接するように設けられており、ロックプレート２８及びねじ２５の回転を阻止し、ねじの緩みを防止する。さらにこの六角頭から突出する部分には、緩み止めのためのロックプレート２８が脱落しないように、割りピン３０が設けられている。前記の下顎４の基端を枢支する基端ピン１０を偏心ピンないし偏心スリーブ１８付きピンとした構造は、下顎４の基端がねじ２５の軸直角方向に移動できるため、ねじ２５が進退して下顎４が揺動しても、受面４ｄとねじ２５の先端面２５ａの球面接触を維持し、強大な付勢力を下顎４に伝達できる。
【００２４】
パワーショベルのアーム２に掴み爪装置を着脱するとき、前記バケット駆動ピン１７及びバケット枢着ピン８の装脱とともに、下顎４の開閉が行われる。掴み爪装置を装脱する際の下顎４の開閉量はわずかでよいが、アーム２の太さはパワーショベルのメーカにより、また同じメーカのものであっても機種や大きさによって異なる寸法となっている。アーム太さの異なる種々のパワーショベルに掴み爪装置を装着可能にするには、アーム２の太さに対応して下顎４を開閉できるように下顎の揺動量を大きくしなければならない。
【００２５】
しかし、基端ピン１０のねじ２５の軸直角方向への移動量に制限があり、受面４ｄとねじ２５の先端面２５ａとの球面接触が保障されなくなる。この問題は、上顎３と下顎４との間隔を充分に大きく設定しておき、アーム２が細いときは適宜上下の押え部材１９、１９の押え面にねじでスペーサ板３２を取り付けることで解決できる。このような構造により、掴み爪を取り付けるアーム２の太さが変化しても、ねじ先端と受板相互及びアーム上下面と押え部材相互の間の面接触状態を保持して、ねじ２５の付勢力を円滑に下顎４に伝達して、上下の顎３、４でアーム２を確実に挟持して、ブラケット１をアーム２の先端に固定することができる。
【００２６】
下顎４の基端ピン１０による枢着部分及びねじ２５とナット部材２４との螺合部分には、大きな面圧下での摺動作用が生ずるので、グリースニップル３１を設けてその摺動面にグリースを供給できるようにしてある。さらに図には示してないが、ねじ２５の先端と受面板４ｃの受面４ｄとの間にも同様にグリースを供給できる構造とするのが好ましい。なおねじ装置６をいわゆるトラニオン構造によりブラケット１と下顎４との間に装架する構造とすることも考えられるが、上記実施形態で示した構造が装置構造を小型かつ単純化することができ、大きな外力が作用する中での強度及び耐久性の点で優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパワーショベルのアタッチメントの装着構造を示す正面図
【図２】ねじ装置の一部断面正面図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【図４】図２の一部断面下視図
【図５】基端ピンが偏心ピンである断面図
【図６】ロックプレートの説明図
【符号の説明】
１ ブラケット
２ アーム
３ 上顎
４ 下顎
６ ねじ装置
８ バケット枢着ピン
９ 透孔
10 基端ピン
18 偏心スリーブ

Claims (2)

1. ブラケット(1) でパワーショベルのアーム(2) の先端に装着されるパワーショベルの作業用アタッチメントの装着構造であって、前記ブラケット(1) は、バケット枢着ピン(8) を挿通する透孔(9) と、アームの先端部上下に延びる上下の顎(3,4) を備え、上下の顎(3,4) は各先端にバケット枢着ピン(8) と平行なピン(21)で枢支された押え部材(19)を備え、上下の顎の一方(3) はブラケット(1) に固定され、他方(4) はバケット枢着ピン(8) と平行な基端ピン(10)まわりに揺動可能にブラケット(1) に装着され、かつ当該揺動可能な顎(4) をアーム挟持方向に付勢するねじ装置(6) を備えていることを特徴とする、パワーショベルのアタッチメントの装着構造。
2. ねじ装置(6) は凸球面と凹球面との当接により揺動顎(4) に付勢力を伝達しており、揺動顎(4) の基端ピン(10)が偏心ピンないし偏心スリーブ付きピンであることを特徴とする、請求項１記載のパワーショベルのアタッチメントの装着構造。

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