JP4781441B2

JP4781441B2 - グラップル

Info

Publication number: JP4781441B2
Application number: JP2009038701A
Authority: JP
Inventors: 茂也多田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-02-21
Filing date: 2009-02-21
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2029-02-21
Also published as: CN101812855B; JP2010196245A; CN101812855A

Description

本発明は、作業機のアームに取付けられ、各種廃棄物（スクラップ）や各種チップ等を把持して積み込み、積み降ろし、集積等の作業を行なう場合に使用するグラップルに関する。

産業廃棄物等のトラックへの積み込み、積み降ろし、集積等の作業を行なうグラップルは、例えば油圧ショベルのバケットの代わりに作業用アームの先端に油圧シリンダにより回動可能に、あるいは吊り下げて取付けられる。このようなグラップルは、特許文献１に記載されているように、作業機の作業用アームに取付けられる上部構造体と、この上部構造体の下部に取付けられる下部フレームと、この下部フレームの外側に開閉可能に取付けられる複数本の爪および爪開閉用の油圧シリンダとを備える。下部フレームは底面に底板を溶接し、その底板には下部フレーム内の油圧ホース等の油圧機器の交換等、保守点検するための開口部を有する。そしてこの開口部には、下部フレーム内の油圧機器保護のため、カバーをボルトにより取付けて開口部を閉塞している。

特開２００５−２４０４３１号公報

前述した従来のグラップルによりスクラップ等の処理対象物を把持する場合、処理対象物がカバーに当接し、爪の強い把持力が処理対象物を介してカバーに加わったり、グラップルの処理対象物に対する押付力の反力がカバーに加わると、カバーを底板に取付けているボルトに力が加わってボルトが折損し、カバーが落下する虞があるという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、下部フレームの底板の開口部を閉塞するカバーを取付けるボルトの折損とこれに伴うカバーの落下の虞がない構造のグラップルを提供することを目的とする。

請求項１のグラップルは、作業機のアームに取付けられる上部構造体の下部に設けられ、周囲に複数本の爪と爪開閉用の油圧シリンダが取付けられる下部フレームと、
前記下部フレームの底面に固定された底板と、
前記底板に設けられた円形の開口部と、
中心に取付穴を有し、前記開口部の半径方向および上方への移動が規制された態様で前記開口部に回動可能に嵌合される前記開口部閉塞用の円形のカバーと、
前記底板の上面に置かれる前記カバー支持用のサポートと、
前記サポートの前記開口部の周方向の回動を規制する手段と、
前記サポートに設ける雌ねじ部材に上部のねじ部を螺合するか、または前記サポートに固定されて下部のナット螺合用ねじ部を下側にして取付けるカバー取付ボルトと、
前記カバー取付ボルトに外嵌されると共に、前記カバーの取付穴に相対的に回動可能に内嵌され、前記サポートと前記カバー取付ボルト下端の頭部との間、または前記サポートと前記カバー取付ボルト下端に螺合するナットとの間に介装して前記カバーの回動を許容する上下の微小隙間を前記カバーと前記底板との間に生じさせる円筒状のスペーサとを備えたことを特徴とする。

請求項２のグラップルは、請求項１に記載のグラップルにおいて、
前記スペーサと前記カバー取付ボルトの頭部または前記ナットとの間に、前記微小隙間調整用のシムを介装したことを特徴とする。

請求項３のグラップルは、請求項１または２に記載のグラップルにおいて、
前記サポート回動規制手段として、前記底板上に設けられ、前記上部構造体と前記爪開閉用の油圧シリンダとの間に配設される油圧ホースを中継する継手の取付座を用いたことを特徴とする。

請求項１の発明においては、サポートとカバー取付ボルトの頭部またはナットとの間で挟持されるスペーサにはカバー取付ボルトの締付力が加わるが、カバーにはこの締付力が加わらず、カバーは底板に対して回動可能に装着される。また、カバーを支持しているサポートは、底板上に置かれているので、底板に対して移動可能である。このため、グラップルにより処理対象物を把持した際、あるいは処理対象物からグラップル押付力の反力を受けた場合等において、把持力や反力が処理対象物を介してカバーに加わると、カバーが回動してその力を逃がす。また、仮にカバーに前記処理対象物より半径方向に移動する力が加わったとしても、前記サポートは底板上に置かれて移動可能であるから、サポート、カバー取付ボルトおよびサポートは底板に対して移動する。このため、カバー取付ボルトに無理な力がかからず、カバー取付ボルトの折損によるカバーの落下を防止することができる。

請求項２の発明によれば、前記スペーサと前記カバー取付ボルトの頭部または前記ナットとの間に、前記微小隙間調整用のシムを介装したので、シムの枚数でサポートとカバー取付ボルトの頭部またはナットとの間隔を調整することにより、カバーと底板との上下方向の微小隙間を、カバーの回動が可能でかつガタが最小となる程度に設定できる。このため、スペーサの上下寸法や底板の厚さの精度を高く製造する必要がなくなり、製造が容易となる。また、カバーと底板との隙間を最小に設定することができるので、ガタの小さいカバーの取付構造が実現できる。

請求項３の発明によれば、底板上に設ける油圧ホース中継継手の取付座をサポートの回動を規制する手段として兼用したので、部品点数を削減できる。

本発明を適用するグラップルの一実施の形態を示す一部省略側面図である。この実施の形態のグラップルの内部構造を示す断面図である。図１のグラップルの底板部を示す底面図である。この実施の形態の下部フレーム内の油圧機器の配置を示す側面図である。この実施の形態のサポートの取付構造を示す平面図である。図５のＡ−Ａ断面図である。図６の部分拡大図である。本発明のサポートの他の取付構造を示す平面図である。図８のＢ−Ｂ断面図である。

図１は本発明のグラップルの一実施の形態を爪の一部を除いて示す側面図である。このグラップルは、油圧ショベル等の作業機の作業用アーム（図示せず）に取付けられる上部構造体１と、この上部構造体１の下部に設けられ、５角筒状をなす下部フレーム２とを備える。下部フレーム２の筒部２ａの外面には、周方向に等間隔を有して設けられた２枚の平行板３ａを有する複数個のブラケット３を設ける。２ｂは下部フレーム２の各コーナー部に設けた補強部である。各ブラケット３にピン４を中心に開閉可能に断面形状が４角形の中空構造をなす爪５を取付ける。６は爪開閉用の油圧シリンダであり、各油圧シリンダ６は、一端をブラケット３にピン８により連結し、他端を爪５にピン９により連結して爪５内に収容して取付けられる。この実施の形態においてはブラケット３および爪５が５本ずつ設けられる例を示しているが、本発明はこれらのブラケット３や爪５が２本以上設けられるグラップルに適用できる。また、油圧シリンダ６は爪５の外部に設ける場合もある。

上部構造体１は、油圧モータ１０により前記下部フレーム２を旋回する旋回装置１１と、この旋回装置１１上に設けられたブラケット１２とを有し、このブラケット１２は作業用アームにピン付けするためのボス１３と、作業用アームに取付けられるリンクに連結するためのボス１４とを有する。なお、作業機の作業用アームに油圧シリンダにより回動可能に取付けるのではなく、垂下して取付ける構造のものとして用いることも可能である。

図２の断面図および図３の底面図に示すように、下部フレーム２の底面には底板２ｃを溶接により固定する。この例では底板２ｃの外周のブラケット３、３間に凹部１６を形成し、この凹部１６およびその上のコーナー部の切欠部にこれらに沿う曲板１７を溶接している。また、底板２ｃには、凹部１６に沿って補強板１８を溶接している。これにより、爪５からブラケット３を介して底板２ｃや平面部２ａに加わる力による応力集中を緩和し、下部フレーム２の強度を向上させている。

旋回装置１１の中心には、油圧シリンダ６への作動油の供給を行なうためにブラケット１２側の非旋回部と下部フレーム２側の旋回部との油路を接続するセンタージョイント２０を設ける。図４の側面図および図６の断面図に示すように、底板２上にはその一部となる上板２ｄが溶接される。図４において、２０は旋回装置１１の非旋回部と旋回部の油圧回路を接続するセンタージョイント、２１はこのセンタージョイント２０と油圧シリンダ６とを接続する油圧ホース、２２は油圧ホース２１を中継する継手、２４はこの継手２２を取付ける取付座である。この取付座２４は、各爪５の開閉用油圧シリンダ６に対応させて、上板２ｄ上に等間隔に固定される。各取付座２４はそれぞれ２個の取付穴２４ａを有し、各取付穴２４ａに継手２２にねじ部を挿通してナット２３を螺合することにより、継手２２が取付座２４に取付けられる。継手２２と油圧シリンダ６との間の油圧ホース（図示せず）は、下部フレーム２の筒部２ａに設けた開口部２５（図２参照）を通して配設する。

図２と図６の断面図に示すように、上板２ｄには円形の開口部２９ａを設ける。底板２ｃには、開口部２９ａの直径より大きい直径を有する円形の開口部２９ｂを設ける。そして、開口部２９ａ，２９ｂが同心となるように上板２ｄを底板２ｃに重ねて溶接することによって段部２９ｃを有する開口部２９を形成する。２７はこの開口部２９を塞ぐカバーである。このカバー２７の外径は、上板２ｄの開口部２９ａの直径より大きく、底板３０の開口部２９ｂの直径よりやや小さく形成することにより、開口部２９ｂ内に下記の取付構造により回動可能に、かつ上方への移動を上板２ｄで規制した態様で収容される。

３１はカバー取付ボルト、３２は底板２ｃ上に置かれるカバー２７取付け用のサポート、３３はサポート３２とボルト３１の頭部３１ａとの間に介装する円筒状のスペーサ、３４はボルト３１を挿通しスペーサ３３とボルト頭部３１ａとの間に介装したワッシャである。このワッシャ３４はボルト３１の頭部３１ａと一体をなす構造であってもよい。

３５はサポート３２上に溶接した円筒体、３６はこの円筒体３５上に溶接した雌ねじ部材（ナット）である。この実施の形態のサポート３２は、中心にボルト３１を挿通する円穴３２ａを有する。また、このサポート３２は、図５に示すように、直板部３２ｂの一端に分岐部３２ｃ，３２ｄを形成し、直板部３２ｂの端部と分岐部３２ｃ，３２ｄをそれぞれ前記取付座２４の間に置いて開口部２９ａを跨ぐにように上板２ｄ上に置くことによりセットされる。このとき、直板部３２ｂの端部および分岐部３２ｃ，３２ｄと取付座２４との間に隙間Ｇが形成され、サポート３２はカバー２７の動きに呼応して底板２ｃ上を移動可能である。

図６とその部分拡大図である図７に示すように、この実施の形態のカバー２７は３枚の円板３８，３９，４０を重ねて溶接することにより構成される。そして上円板３８はその中心に前記スペーサ３３の外径よりやや大きな内径の前記円穴２７ａを有する。中円板３９はその中心にワッシャ３４の外径よりやや大きな円穴３９ａを有する。下円板４０は、ボルト３１の保護のために設けたもので、下円板４０の下面はボルト３１の頭部の下面より下側に位置する。下円板４０の円穴４０ａはワッシャ３４を挿通可能なサイズでかつボルト３１の頭部３１ａに嵌合して回す工具が挿通可能なサイズを有する。

カバー２７の取付けは次のようになされる。円筒体３５および雌ねじ部材３６を固着したサポート３２を図５に示したように上板２ｄ上にセットしておく。そしてスペーサ３３およびワッシャ３４を嵌めたボルト３１をカバー２７の円穴２７ａ内に挿通し、ボルト３１をサポート３２の中心の円穴３２ａ、円筒体３５にそれぞれ挿通し、ボルト３１の上端のねじ部３１ｂを雌ねじ部材３６に螺合し、締め付ける。

このとき、カバー２７をスペーサ３３に対して回動可能とする。すなわち、スペーサ３３の上下方向の高さ、すなわちサポート３２の下面とワッシャ３４との間の間隔が、上板２ｄの厚みとカバー２７の上円板３８の厚みとを加えた総和の厚みよりわずかに大きくなるように設定する。これにより、上板２ｄの下面とカバー２７の上面との間に上下方向に微小隙間ｇ（図７参照）が形成され、ボルト３１の締付力でサポート３２とワッシャ３４との間でスペーサ３３を強く挟持しても、この締付力はカバー２７には加わらず、カバー２７はボルト３１（スペーサ３３）を中心に回動可能とした状態で保持することができる。また、前述のように、サポート３２はカバー２７の動きに呼応して移動可能である。

このため、グラップルにより処理対象物を把持した際、あるいは処理対象物からグラップル押付力の反力を受けた場合等において、処理対象物を介して把持力や反力がカバー２７に加わると、カバー２７が回動してその力を逃がす。また、仮にカバー２７に処理対象物が衝突し、これによってスペーサ３３やボルト３１に半径方向に移動する力が加わり、カバー２７がその外周と底板２ｃの開口部２９ｂの内周との間の隙間分だけ移動したとしても、サポート３２は底板２ｃ上に置かれて移動可能であるから、サポート３２、ボルト３１およびスペーサ３３は底板２ｃに対して移動する。このため、ボルト３１に無理な力がかからず、ボルト３１の折損によるカバー２７の落下を防止することができる。

また、ボルト３１をワッシャ３４、スペーサ３３、サポート３２、円筒体３５に挿通して雌ねじ部材３６に螺合することによってカバー２７を開口部２９に取付けたり、ボルト３１を取付け時と逆に回してカバー２７を外すため、サポート３２を底板２ｃ上で回り止めすることは必要である。このサポート３２の回り止めのため、上板２ｄ上に設ける油圧ホース中継継手２２の取付座２４をサポート３２の回動を規制する手段として兼用したので、部品点数を削減できる。ボルト３１をサポート３２から外してカバー２７を取外した状態では、サポート３２を横移動させ、さらに傾斜させることにより、開口部２９から下方に抜き取ることができるので、サポート３２等が油圧ホース２１の交換等の保守点検作業の邪魔になることはない。

なお図６、図７に示した実施の形態においては、サポート３２上に円筒体３５を固着することにより、ボルト３１として長いものを使用する構成としている。これにより、ボルト３１の弾性をその長さ分だけ増大させ、ボルト３１に作用する力を可及的に弾性的に（柔軟に）受けるようにしてボルト３１の弛み止めを図っている。

また、この実施の形態においては、図７に示すように、スペーサ３３とボルト３１の頭部３１ａ（ワッシャ３４）との間に、カバー２７と上板２ｄとの微小隙間ｇを調整するためのシム４１を介装している。

図７に示すようにシム４１を設け、このシム４１の枚数でサポート３２とボルト３１の頭部３１ａの間隔を調整することにより、カバー２７と底板２ｃとの上下方向の微小隙間ｇをカバー２７の回動が可能でかつガタが最小となる程度に設定できる。このため、スペーサ３３の上下寸法や底板２ｃ（上板２ｄ）の厚さの精度を高く設定する必要がなくなり、製造が容易となる。また、カバー２７と底板２ｃとの隙間を最小に設定することができるので、ガタの小さいカバー２７の取付構造が実現できる。

上記実施の形態においては、下部フレーム２に爪５が５本設けられる例について示したが、爪５が４本の場合には、図８に示すように、前記サポート３２の代わりに直板状のサポート３２Ｘを、その両端を継手２２の取付座２４の間に周方向に多少の隙間を持たせて配置する。

また、この実施の形態においては、図９に示すように、ボルト３１の向きを上下逆にしている。この場合、ボルト３１の頭部３１ａはサポート３２Ｘに対し、それぞれ互いに溶接されるワッシャ３７、円筒体３５を介して溶接により固定される。この場合、ねじ部３１ｂは下向きとなり、ねじ部３１ｂにスペーサ３３を外嵌し、シム４１、ワッシャ３４を介してナット４２を螺合してスペーサ３３を締め付け、カバー２７を回動可能に支持する。この実施の形態においても、ナット４２を弛緩することにより、カバー２７を開口部２６に着脱することができる。

上記実施の形態においては、スペーサ３３をサポート３２,３２Ｘと別体に構成したが、スペーサ３３をサポート３２と一体に構成してもよい。また、本発明は、上部構造体１と下部フレーム２との間に旋回装置８を持たない非旋回型のグラップルにも適用することができる。

１：上部構造体、２：下部フレーム、２ａ：筒部、２ｂ：補強部、２ｃ：底板、２ｄ：上板、３：ブラケット、４：ピン、５：爪、６：爪開閉用の油圧シリンダ、８，９：ピン、１０：油圧モータ、１１：旋回装置、１２：ブラケット、１３，１４：ボス、１６：凹部、１７：曲板、１８：補強板、２０：センタージョイント、２１：油圧ホース、２２：継手、２３：ナット、２４：取付座、２７：カバー、２７ａ：取付穴、２９，２９ａ，２９ｂ：開口部、２９ｃ：段部、３１：カバー取付ボルト、３１ａ：頭部、３１ｂ：ねじ部、３２，３２Ｘ：サポート、３３：スペーサ、３４：ワッシャ、３５：円筒体、３６：雌ねじ部材（ナット）、３７：ワッシャ、３８〜４０：円板、３９ａ，４０ａ：円穴、４１：シム、４２：ナット

Claims

作業機のアームに取付けられる上部構造体の下部に設けられ、周囲に複数本の爪と爪開閉用の油圧シリンダが取付けられる下部フレームと、
前記下部フレームの底面に固定された底板と、
前記底板に設けられた円形の開口部と、
中心に取付穴を有し、前記開口部の半径方向および上方への移動が規制された態様で前記開口部に回動可能に嵌合される前記開口部閉塞用の円形のカバーと、
前記底板の上面に置かれる前記カバー支持用のサポートと、
前記サポートの前記開口部の周方向の回動を規制するサポート回動規制手段と、
前記サポートに設ける雌ねじ部材に上部のねじ部を螺合するか、または前記サポートに固定されて下部のナット螺合用ねじ部を下側にして取付けるカバー取付ボルトと、
前記カバー取付ボルトに外嵌されると共に、前記カバーの取付穴に相対的に回動可能に内嵌され、前記サポートと前記カバー取付ボルト下端の頭部との間、または前記サポートと前記カバー取付ボルト下端に螺合するナットとの間に介装して前記カバーの回動を許容する上下の微小隙間を前記カバーと前記底板との間に生じさせる円筒状のスペーサとを備えたことを特徴とするグラップル。
請求項１に記載のグラップルにおいて、
前記スペーサと前記カバー取付ボルトの頭部または前記ナットとの間に、前記微小隙間調整用のシムを介装したことを特徴とするグラップル。
請求項１または２に記載のグラップルにおいて、
前記サポート回動規制手段として、前記底板上に設けられ、前記上部構造体と前記爪開閉用の油圧シリンダとの間に配設される油圧ホースを中継する継手の取付座を用いたことを特徴とするグラップル。