JP4332695B2 - ショートリーチ式作業機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルや共同溝，暗渠の内部等のように、狭い空間内で土砂の掘削や岩石等の破砕、その他の作業に好適に用いられるショートリーチ式作業機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、トンネル等の狭い通路を形成するために、油圧ショベルが用いられるが、この油圧ショベルは狭い空間内で、前方の土砂や岩盤等を破砕しながら掘り進み、また通路等に溜った掘削土砂を除去する作業を行うものである。この種の作業を行う油圧ショベルは、それに装着されるフロント作業機の可動範囲が著しく制約される。このために、フロント作業機の構成としては、ブームにフロントアタッチメントを直結し、通常、その間に介在させるアームを設けないことにより、可動範囲を制限した、所謂ショートリーチ式として構成する。ここで、ブームに装着されるフロントアタッチメントの代表的なものとしては、土砂の掘削を行うバケットと、岩盤等を破砕するブレーカとであり、勿論、作業の種類等によっては、これら以外のフロントアタッチメントも装着される場合がある。
【０００３】
トンネルの内部等は狭い空間であり、フロント作業機の可動範囲を小さくするだけでなく、下部走行体及び上部旋回体のサイズも小さくする必要がある。つまり、油圧ショベルの車幅を狭くし、旋回半径も小さくする。ただし、通路の前方の土砂を掘削したり、岩石等を破砕する作業には、極めて大きな作業負荷が生じることから、ブーム及びフロントアタッチメントからなるフロント作業機は、高い強度のものとしなければならない。従って、油圧ショベルの本体部、つまり下部走行体及び上部旋回体のサイズのサイズに比較して、大きなフロント作業機が装着される。
【０００４】
ショートリーチ式作業機械による掘削作業において、前方の地層が軟弱な場合は、ブームにバケットを連結して掘削を進めて行けば良い。一方、硬い地層は、大きな岩石が存在する場合等にあっては、バケットでは掘り進めない。ブレーカをフロントアタッチメントとして用いるのは、このような場合である。例えば、掘削しようとする位置に大きな岩石が埋まっている場合には、バケットですくい取ることができる程度の大きさにまで破砕しなければ、この岩石を除去することはできない。
【０００５】
フロントアタッチメントとしてブレーカを装着して、前方に位置する岩石を破砕する際には、岩石に対してブレーカの先端を正確に狙撃しなければならない。この操作はオペレータがキャブ内で行うことから、オペレータはブレーカの先端の位置及び方向を正確に確認できなければならない。また、ブレーカの先端を岩石に対して所定の位置で、所定の方向から衝当させるようにしなければ、円滑に破砕できない。従って、上部旋回体を旋回させることによりブレーカの角度を制御する必要がある。一方、トンネル掘削等の作業は、太陽光が得られないので、機械に装着した照明ランプからの照明光の照射下で作業が行われることになる。このために、かなり暗い状況下で掘削作業が行われることになる。このために、ブレーカの先端位置を正確に認識するのが困難であり、またフロントアタッチメントとして、バケットを装着して土砂を掘削した時に、オペレータはその状態を確認するのが困難な場合が多い。
【０００６】
以上のことから、フロントアタッチメントとしてバケットを装着した時には、バケットはできるだけキャブに近い位置に配置され、またブレーカを装着した時においては、このブレーカをキャブにできるだけ近い位置とするだけでなく、上部旋回体の旋回中心とブレーカの中心軸線の延長線とがほぼ一致する状態となっている方が望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上部旋回体には、オペレータが搭乗するキャブ、つまり運転室が設置され、このキャブ内には、操作レバー等の操作手段が設けられると共に、コントロールボックス，各部の制御機構，表示パネル等、各種の機構が設置される。さらに、キャブ内における居住性の向上を図るために、エアコンが搭載され、また室内の密閉性を良好にして、外部からの騒音を遮断し、かつ砂埃等の異物が入り込まないようにしている。さらにまた、キャブは上部旋回体に対して防振支持されるようになっている。
【０００８】
以上のように、キャブの構造は複雑なものであり、できるだけ多種類の油圧ショベルに同じキャブを設置するようになし、もってキャブの汎用性を高めることにより、量産効果で価格の低減を図る必要がある。油圧ショベルの一種としてのショートリーチ式の作業機械は、通常の油圧ショベルと比較すると、アームを設けないフロント作業機を使用するという点だけが相違し、それ以外は通常の油圧ショベルと何等変わるところはない。ただし、用途が限定されているので、専用の機械として構成するのではなく、できるだけ一般の油圧ショベルと構成を共用化する。従って、汎用性に配慮したキャブがこのショートリーチ式作業機械にも設置されることになる。
【０００９】
既に説明したように、トンネルの掘削等の作業を行う際には、狭所での作業である関係から、車両、つまり下部走行体及び上部旋回体はコンパクトな構成としなければならない。しかしながら、岩盤の破砕等の作業も含むことから、フロント作業機は高い強度を備える必要があり、車両の大きさと比較してフロント作業機、特にブームは大型のものを用いる。しかも、前述したように、キャブの汎用性を考慮すると、コンパクトな上部旋回体に設置されるにも拘らず、キャブが比較的大きなものとなる。
【００１０】
以上のことから、キャブの装着位置と、フロント作業機の中心線位置との間にはかなり広い間隔が生じることになり、かつフロント作業機の中心線位置の延長線は、上部旋回体の旋回中心から大きくずれてしまう。その結果、フロント作業機に装着されるフロントアタッチメントとしてのブレーカの操作性が極めて悪くなる。また、フロントアタッチメントの先端部分、つまりブレーカのチゼルやバケットに対する視認性が悪くなる結果、それらの操作性に問題が生じる等といった不都合がある。
【００１１】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、フロント作業機を構成するフロントアタッチメントを、キャブと干渉しない範囲内で、このキャブに近接した位置に配置できるようにすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、下部走行体上に旋回可能に設けた上部旋回体に一対の取付ブラケットを設けて、ブームの先端にフロントアタッチメントを着脱可能に装着した作業手段のブーム基端部を俯仰動作可能に連結して設け、かつこの取付ブラケットに隣接する位置にキャブを設置したショートリーチ式作業機械であって、前記ブームは、その基端部を幅広部で、先端側を幅狭部となし、前記キャブ側の側面を真っ直ぐ前方に延在させ、この真っ直ぐな側面と反対側の側面は前記幅広部から前記幅狭部に向けて傾斜する移行部となし、前記ブームの前記幅広部を構成する基端側の軸線は前記一対の取付ブラケットの中間位置に配置して、このブームの先端に連結した前記フロントアタッチメントの軸線を前記基端側軸線に対して前記キャブ側に近接するように所定量オフセットさせ、前記上部旋回体と前記ブームとの間にブームシリンダを連結して設け、また前記ブームの先端と前記フロントアタッチメントとの間にリンク手段を設けて、このリンク手段と前記ブームとの間の位置にリンク駆動シリンダを連結して設け、これらブームシリンダ及びリンク駆動シリンダは、前記ブームの下板側に配置し、かつこのブーム下板の両側部の範囲内に配置する構成としたことをその特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の一形態について説明する。まず、図１はフロント作業機のフロントアタッチメントとしてバケットを取り付けた作業機械の外観図、図２はブレーカを装着した作業機械の外観図、図３は図２の左側面図である。
【００１４】
まず、図１において、１は履帯を有する走行手段であり、これら左右の走行手段１は走行体フレーム２を介して連結されており、これら走行手段１と走行体フレーム２とから下部走行体３が構成される。下部走行体３には、旋回装置４を介して上部旋回体５が旋回可能に設置されている。上部旋回体５には、キャブ６が設置されており、このキャブ６と並ぶ位置に一対の取付ブラケット７（図３及び図４参照）が取り付けられており、この取付ブラケット７にフロント作業機１０が装着される。また、キャブ６及び取付ブラケット７の後方位置には機械室の建屋８が設けられている。フロント作業機１０は、上部旋回体５の取付ブラケット７に俯仰動作可能に連結したブーム１１を有し、このブーム１１の先端には、フロントアタッチメントとして、図１のバケット１２または図２のブレーカ１３が交換可能に連結して設けられる。
【００１５】
図３及び図４にブレーカ１３を装着した作業機械の構成を、図５ないし図７にフロント装置１０の詳細な構成を示す。これらの図から明らかなように、フロント作業機１０を構成するブーム１１は、連結ピン１４を介して取付ブラケット７に枢動可能に連結されており、上部旋回体５のフレームと、ブーム１１との間には、図５に示すブーム駆動シリンダ１５が、そのロッド側がブーム１１に、チューブ側が上部旋回体５のフレーム（図示不）連結して設けられ、このブーム駆動シリンダ１５を作動させることによって、ブーム１１は連結ピン１４を中心として上下方向に回動させることができるようになっている。つまり、ブーム駆動シリンダ１５によりブーム１１は俯仰動作可能となっている。
【００１６】
図１のバケット１２は連結ピン１６によりブーム１１の先端に枢動可能に連結されている。このバケット１２は一端がブーム１１に枢着したリンク駆動シリンダ１７によって、連結ピン１６を中心として上下方向に回動する関節運動できるように連結されている。このために、リンク駆動シリンダ１７とバケット１２との間にはリンク機構１８が介装されている。リンク機構１８は平行四辺形リンクを構成するものであり、ブーム１１とリンク駆動シリンダ１７との間には、第１のリンク板１８ａが枢着され、また一端がこの第１のリンク板１８ａ及びリンク駆動シリンダ１７に枢着され、他端がバケット１２に枢着した第２のリンク板１８ｂとから構成される。
【００１７】
図３のブレーカ１３はチゼル１９とチゼル駆動部材２０とから構成されるものであり、チゼル駆動部材２０は油圧駆動によりチゼル１９を所定ストロークだけ前後動させることができるようになっている。そして、チゼル駆動部材２０の基端部には取付部材２１が連結して設けられており、この取付部材２１にはブーム１１の先端が連結ピン１６により枢動可能に連結されており、リンク駆動シリンダ１７とブーム１１との間に第１のリンク板１８ａが枢着され、またリンク駆動シリンダ１７と取付部材２１との間には第２のリンク板１８ｂが枢着されて、やはり平行四辺形リンクが構成される。
【００１８】
図１にバケット１２の可動範囲を仮想線で示し、また図２にブレーカ１３の可動範囲を仮想線で示す。これらの図から明らかなように、ブームとフロントアタッチメントとの間にアームを介在させた通常の油圧ショベルと比較して、これらバケット１２，ブレーカ１３からなるフロントアタッチメントの可動範囲は小さくなっている。これがショートリーチ式作業機械と呼ばれる所以である。
【００１９】
ところで、図４から明らかなように、ブーム１１は、軸線方向において、均一な幅を有する形状となっているのではなく、その基端部側から所定の長さ分は幅広部１１ａとなり、先端部は幅狭部１１ｂとなっている。そして、幅広部１１ａと幅狭部１１ｂとの間には連続的に幅寸法が減少する移行部１１ｃとなっている。ブーム１１は、このように、軸線方向に向けて幅寸法が変化するが、キャブ６側に面する側板１１Ｌは真直ぐな面を形成し、移行部１１ｃを構成する傾斜面はその反対側の側板１１Ｒにのみ形成されている。
【００２０】
以上のように構成することによって、ブーム１１の基端側中心軸線をＣ１とした時に、このブーム１１の先端に連結したブレーカ１３の中心軸線Ｃ２となり、これら両中心軸線Ｃ１，Ｃ２はΔＳだけキャブ６側にシフトするようにオフセットしている。つまり、ブレーカ１３の位置はブーム１１に対してオフセット量ΔＳだけキャブ６側に近接する方向に偏寄した状態となっている。しかも、上部旋回体５の旋回中心をＯとした時に、ブーム１１の基端部はこの旋回中心Ｏから図中における右側の位置となっているが、ブレーカ１３の中心軸線Ｃ２の延長線位置は、旋回中心Ｏの位置乃至その近傍に位置させることができる。
【００２１】
而して、ブーム１１の先端側は幅狭部１１ｂとなっているが、ブレーカ１３を駆動した時に（またはバケット１２を駆動した時に）、このブレーカ１３が受ける荷重はブーム１１及び連結ピン１４を介して上部旋回体５に取り付けた取付ブラケット７に受承されることになる。従って、ブーム１１のうち、最も高い強度が要求されるのは、連結ピン１４への連結部及びその近傍位置であり、ブーム１１のこの部分は幅広部１１ａとなっているので、高い強度を保有している。とりわけ、ブレーカ１３により強固な岩盤を破砕する際等において、このブレーカ１３に作用する反力が上部旋回体５に有効に受承されることになり、効率的かつ確実に岩盤を破砕することができる。
【００２２】
そして、ブレーカ１３の中心軸線Ｃ２の延長線が旋回中心Ｏと一致するかその近傍に位置し、かつキャブ６に近い位置となっている。従って、キャブ６の内部からのブレーカ１３のチゼル１９に対する視認性が良好となり、かつ上部旋回体５を左右に旋回させた時に、チゼル１９はこの上部旋回体５の旋回中心Ｏを中心として左右に旋回することになる。その結果、ブレーカ１３のチゼル１９を被破砕物に対して所望する位置で、所望の角度から突き当てることができるようになり、その狙撃性が極めて高くなる。また、フロントアタッチメントとしてバケット１２を装着した場合でも、このバケット１２をキャブ６に近い位置で作動することになり、やはりキャブ６内からのバケット１２の視認性が良好となる。その結果、バケット１２の操作性が良好となる。特に、トンネル内等の暗所での作業時には、キャブ６の上部に設置した照明ランプ２２を点灯させるが、この照明ランプ２４からの照明光だけではバケット１２やブレーカ１３を十分に明るく照明することはできない。このために、フロントアタッチメントはできるだけキャブ６に近い位置にある方が有利であり、ブーム１１に対してフロントアタッチメントをキャブ６に近い側にオフセットさせているから、バケット１２及びブレーカ１３の操作性の点でも有利になる。
【００２３】
また、図５及び図６から明らかなように、ブーム駆動シリンダ１５及びリンク駆動シリンダ１７はブーム１１の下板１１Ｂ側に配置されている。しかも、ブーム駆動シリンダ１５のブーム１１への取付部２３と、リンク駆動シリンダ１７におけるブーム１１への取付部２４及びリンク機構１８への連結部は、ブーム１１の下板１１Ｂの幅寸法の内部に位置している。つまり、図４から明らかなように、ブーム１１の上板１１Ｕ側から見た時に、前述した２本のシリンダ１５，１７は完全にブーム１１の下部に隠れ、左右には全く張り出していない。しかも、図７に示したように、ブレーカ１３を装着した時には、ブーム駆動シリンダ１５及びリンク駆動シリンダ１７の前面にはブレーカ１３のチゼル駆動部材２０が位置している。従って、このように構成した結果、フロント作業機１０が作動している間にトンネルの側壁等にシリンダ１５，１７が衝突することがなく、また上部側から岩石等が落下しても、シリンダ１５，１７に落下物が衝突するおそれもない。また、ブレーカ１３のチゼル１９で岩石等を破砕する際にも、破砕物がシリンダ１５，１７に衝突するのを防止できる。従って、シリンダ１５，１７はブーム１１によりほぼ完全にガードされるようになっている。
【００２４】
さらに、前述したように、ブーム１１は先端部分がキャブ６側に偏寄している。しかしながら、図５から明らかなように、ブーム駆動シリンダ１５の先端は、ブーム１１における移行部１１ｃのほぼ中間位置に設けた取付部２３に連結されており、ほぼブーム１１の中心軸線Ｃ１に沿って延在されている。従って、ブーム駆動シリンダ１５を作動させた時に、ブーム１１に曲げ荷重が作用するのを抑制することができる。また、フロントアタッチメントとしてのブレーカ１３（及びバケット１２）を駆動するためのリンク駆動シリンダ１７は、側板１１Ｌ側に偏寄した位置に設けられている。この位置は、フロントアタッチメント側の中心軸線Ｃ２とほぼ一致しており、従ってリンク駆動シリンダ１７を駆動した時に、ブレーカ１３またはバケット１２からなるフロントアタッチメントに対して曲げ方向の荷重が作用することもない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、フロント作業機を構成するフロントアタッチメントを、キャブと干渉しない範囲内で、このキャブに近接した位置に配置できるようになる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】フロントアタッチメントとしてバケットを装着した状態を示す作業機械の外観図である。
【図２】フロントアタッチメントとしてブレーカを装着した状態を示す作業機械の外観図である。
【図３】図２の左側面図である。
【図４】下部走行体及び上部旋回体を仮想線で示した図２の平面図である。
【図５】ブレーカを装着したフロント作業機の正面図である。
【図６】図５の底面図である。
【図７】図５の左側面図である。
【符号の説明】
３ 下部走行体 ５ 上部旋回体
６ キャブ ７ 取付ブラケット
１０ フロント作業機 １１ ブーム
１１ａ 幅広部 １１ｂ 幅狭部
１１ｃ 移行部 １２ バケット
１３ ブレーカ １４ 連結ピン
１５ ブーム駆動シリンダ １７ リンク駆動シリンダ
１８ リンク機構 １９ チゼル
２０ チゼル駆動部材

Claims (3)

1. 下部走行体上に旋回可能に設けた上部旋回体に一対の取付ブラケットを設けて、ブームの先端にフロントアタッチメントを着脱可能に装着した作業手段のブーム基端部を俯仰動作可能に連結して設け、かつこの取付ブラケットに隣接する位置にキャブを設置したショートリーチ式作業機械において、
   前記ブームは、その基端部を幅広部で、先端側を幅狭部となし、前記キャブ側の側面を真っ直ぐ前方に延在させ、この真っ直ぐな側面と反対側の側面は前記幅広部から前記幅狭部に向けて傾斜する移行部となし、
   前記ブームの前記幅広部を構成する基端側の軸線は前記一対の取付ブラケットの中間位置に配置して、このブームの先端に連結した前記フロントアタッチメントの軸線を前記基端側軸線に対して前記キャブ側に近接するように所定量オフセットさせ、
   前記上部旋回体と前記ブームとの間にブームシリンダを連結して設け、また前記ブームの先端と前記フロントアタッチメントとの間にリンク手段を設けて、このリンク手段と前記ブームとの間の位置にリンク駆動シリンダを連結して設け、これらブームシリンダ及びリンク駆動シリンダは、前記ブームの下板側に配置し、かつこのブーム下板の両側部の範囲内に配置する
   構成としたことを特徴とするショートリーチ式作業機械。
2. 前記ブームシリンダは前記ブームの基端側軸線とほぼ一致する位置に装着し、また前記リンク駆動シリンダは前記ブームの先端側軸線とほぼ一致する位置に装着する構成としたことを特徴とする請求項１記載のショートリーチ式作業機械。
3. 前記ブームに装着される前記フロントアタッチメントは、少なくとも先端にチゼルを設けたブレーカであり、このチゼルの軸線を前記ブームの基端側軸線から前記キャブ側にオフセットさせる構成としたことを特徴とする請求項１記載のショートリーチ式作業機械。

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