JP4869082B2 - 作業具装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、ローダ装置、掘削機等の作業車両にバケット、パレットフォーク、マニアフォーク、ロールグラブ等の作業具を装着するための作業具装着装置に関する。

この種の従来技術においては、例えば、特許文献１に開示されているように、「ブームに各種の作業装置を交替して使用可能な建設機械の作業装置の脱着装置であって、前記ブームとヒンジとが結合されるリンクと、前記作業装置の背面部に装着されて前記リンクの上部と下部とをそれぞれ支持する上部ガイドと下部ガイドと、前記上部ガイドと前記リンクの上部の間に形成された所定間隔の隙間と、前記作業装置の背面部左右両側に装着されて前記リンクの左右方向誘導を拘束する固定板と、前記隙間に挿入されるか前記隙間から抜出ることによって前記リンクに対し前記作業装置を結合されるか解除されるパンタグラフ式脱着手段と、を含む建設機械の作業装置の脱着装置（特許請求の範囲）」がある。

前記脱着手段は、前記リンクに結合されるレバーと、前記レバーの中央部の一支点にヒンジ結合され、かつ左右両側方向に延長されるキーと、前記レバーの中央部の前記一支点にヒンジ結合され、下向に延長される取手と、から構成され：前記バケットの前記上部ガイド両端に前記キーと結合されるキー溝が形成されることにより、前記取手の上下方向操作によって前記キーが前記キー溝に対し収納締結されるようになっている。
特開平０７−０１８６９４号公報

前記従来技術においては、上部ガイドは奥部から口部へ開口が次第に大きくなる外広がり凹部となっており、上部ガイドとリンクの上部の間に隙間を形成し、この隙間をキー溝として、そのキー溝にパンタグラフ式脱着手段のキーを挿入することによりリンクに対し作業装置を結合しているので、上下間隔である前記隙間をシビアに形成しなくてはならなく、上部ガイドとリンクの結合に上下のガタが生じると、外広がり凹部のため前後のガタも生じ易くなっている。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決できるようにした作業具装着装置を提供することを目的とする。

本発明は、作業具の上係合凹部と装着体の上係合部とを係合した状態で前後位置規制ができ、上下寸法をラフに形成しても、また上下方向にガタが生じても、前後方向のガタが生じ難く、作業具を適正に装着しておけるようにした作業具装着装置を提供することを目的とする。

本発明における課題解決のための具体的手段は、次の通りである。
第１に、作業具２の背面２ａのブラケット３に上下係合凹部４Ｕ、４Ｄと係止孔５とが設けられ、ブーム６の先端に作業具シリンダ７によって前後揺動される装着体８が横軸９を介して枢支され、この装着体８に前記作業具２の上下係合凹部４Ｕ、４Ｄにそれぞれ係合する上下係合部１１Ｕ、１１Ｄが設けられるとともに、前記係止孔５に係脱自在に係合するロックピン１２を有するロック手段１３が設けられており、前記上係合凹部４Ｕには上係合部１１Ｕの前後位置を規制する互いに略平行な前後規制面４ｂ、４ｃが形成されていることである。

第２に、前記係止孔５はロックピン１２より大径に形成され、その係止孔５の中心は、上下係合凹部４Ｕ、４Ｄに上下係合部１１Ｕ、１１Ｄを係合したときにロックピン１２の中心より前側に偏位されていることである。
第３に、前記上係合凹部４Ｕは前後規制面４ｂ、４ｃと奥面４ａとの間にぬすみ４ｄが形成されていることである。
第４に、前記ブラケット３は上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間に背方へ山形に突出していて上係合部１１Ｕを上係合凹部４Ｕに案内する上傾斜面１４Ｕが形成され、作業具２の底面２ｂを水平姿勢にした状態で、前記下係合部１１Ｄは横軸９より下方に配置され、前記係止孔５は山形状ブラケット３の頂部１４ａの前方に形成されていることである。

第５に、前記装着体８は、左右一対の略Ｌ字状支持部材１７と中央の略Ｌ字状連結部材１８とを上下杆材１９Ｕ、１９Ｄで連結されており、前記支持部材１７のコーナ部が横軸９に枢支され、上下の杆材１９Ｕ、１９Ｄで上下係合部１１Ｕ、１１Ｄが形成され、前記連結部材１８のコーナ部に作業具シリンダ７が連結され、連結部材１８と支持部材１７との間にロック手段１３が配置されていることである。
前記作業具装着装置１の作用は、次の通りである。
作業具２を地上に載置した状態で、作業具シリンダ７を操作して装着体８を前後揺動して上係合部１１Ｕを作業具２の背面２ａのブラケット３の上係合凹部４Ｕに係合させ、その状態からブーム６を上昇させて上係合部１１Ｕで作業具２を持ち上げると、作業具２は上係合部１１Ｕを中心に揺動して垂下状態になり、下係合凹部４Ｄが下係合部１１Ｄに係合するようになる。

作業具２の上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間寸法と装着体８の上下係合部１１Ｕ、１１Ｄ間寸法とが正確に一致するように形成されているならばよいが、当然に許容公差は存在するものであり、上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間寸法公差より上下係合部１１Ｕ、１１Ｄ間寸法公差が小さく設定されている。
両寸法が一致する場合、また、作業具２の上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間寸法より装着体８の上下係合部１１Ｕ、１１Ｄ間寸法が大であるならば、前記上係合部１１Ｕが上係合凹部４Ｕの奥面４ａに当接した状態で、下係合凹部４Ｄに下係合部１１Ｄが係合する。

作業具２の上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間寸法より装着体８の上下係合部１１Ｕ、１１Ｄ間寸法が小であるならば、前記上係合部１１Ｕが上係合凹部４Ｕの奥面４ａまで係合した後、下係合部１１Ｄが下係合凹部４Ｄの入り口部分に当接し、作業具２を僅かに持ち上げる。作業具２は僅かに持ち上げられても、互いに略平行な前後規制面４ｂ、４ｃが上係合部１１Ｕの前後位置を規制可能であるので、持ち上げられた状態の作業具２の前後位置を規制する。
前記前後規制面４ｂ、４ｃは上下方向に所要寸法の幅を有するので、上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間寸法と上下係合部１１Ｕ、１１Ｄ間寸法との誤差が大小あっても、上係合凹部４Ｕと上係合部１１Ｕとの前後位置規制は保障される。

作業具２に加わる負荷は後向きが主であるので、装着体８の上下係合部１１Ｕ、１１Ｄ、特に下係合部１１Ｄが前記負荷を支持する。特に、作業具２の底面２ｂを水平姿勢にした状態で、下係合部１１Ｄが横軸９より下方に配置され、係止孔５が山形状上下傾斜面１４Ｕ、１４Ｄの頂部１４ａの前方に形成されていると、作業具２で土石を掘削するとき、下係合部１１Ｄには後方向の負荷が、上係合部１１Ｕには前方向のモーメントが加わる。なお、ロックピン１２に前後方向のモーメントが加わる状態も生じうる。
また、上下係合部１１Ｕ、１１Ｄが同時に前方からの負荷を受けたとき、横軸９を境にして上下に離れた位置で負荷を支持するので、横軸９と上係合部１１Ｕとで負荷を支持する場合よりも上下方向のスパンが長くなり、安定的にかつ堅牢に支持できる。

前記上下係合凹部４Ｕ、４Ｄに上下係合部１１Ｕ、１１Ｄを係合した状態でロック手段１３を操作してロックピン１２を移動させると、ロックピン１２は作業具２の係止孔５に係合して装着体８に対して作業具２の装着をロックする。
前記係止孔５はロックピン１２より大径に形成され、その係止孔５の中心は、上下係合凹部４Ｕ、４Ｄに上下係合部１１Ｕ、１１Ｄを係合したときにロックピン１２の中心より前側に偏位されているので、初期状態では装着体８に対する作業具２の前方移動を厳格に規制する。長期使用によりへたりを生じたときには係止孔５の中心はロックピン１２の中心側に位置することになり、係止孔５へのロックピン１２の挿入は容易になり、作業具２と装着体８との間の上下方向の位置ずれを許容する範囲が広がる。

前記上係合凹部４Ｕは前後規制面４ｂ、４ｃと奥面４ａとの間にぬすみ４ｄが形成されていることにより、上係合凹部４Ｕの全内周面をシビアに形成する必要がなく、前後規制面４ｂ、４ｃの寸法管理を適正にしておけばよいので、上係合凹部４Ｕの加工が容易にできる。
前記装着体８は、左右一対の略Ｌ字状支持部材１７と中央の略Ｌ字状連結部材１８とを上下杆材１９Ｕ、１９Ｄで連結することにより、軽量でかつ安価に形成でき、ロック手段１３も設け易くなる。

前記作業具２の離脱・取り換えは、ロックピン１２を係止孔５から離脱して退避状態で退避保持部材３９に保持させておいて、装着体８を前記装着動作と逆の動作をさせればよい。

本発明によれば、作業具の上下係合凹部及び装着体の上下係合部の上下寸法をラフに形成しても、また長期使用により上下方向にガタが生じても、前後方向のガタが生じ難く、上下係合凹部及び上下係合部のへたりが減少し、作業具を適正に装着しておくことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２において、２６はローダ作業機２７のローダ装置であり、ローダ作業機２７の車体に装着した左右支持フレーム２８のマスト部２８Ａの上端にブーム６の基部を枢支軸２９を介して支持し、このブーム６とマスト部２８Ａの中途部との間に設けたブームシリンダ３０により、ブーム６を上下揺動自在にしている。
前記ブーム６には長手方向中途部に枢支ブラケット３１を介して揺動体３２が枢支され、先端に装着体８が枢支されている。揺動体３２の一端（上端）とマスト部２８Ａとの間に作業具シリンダ７が連結され、揺動体３２の他端（下端）と装着体８の長手方向中途部とはリンク３３で連結されている。

前記装着体８はブーム６の先端に横軸９を介して前後揺動自在に支持されていて、作業具２を着脱自在に装着している。この装着体８には、作業具２を装着するための上下係合部１１Ｕ、１１Ｄとロック手段１３とが設けられている。作業具２にはバケット、パレットフォーク、マニアフォーク、ロールグラブ等が適用される。
図１〜９において、作業具２にバケットを適用したローダ装置２６を図示しており、作業具２は背面２ａと底面２ｂとが円弧面２ｃで連続しており、底面２ｂを水平にした状態で背面２ａは前傾姿勢となる。

前記背面２ａの上部から円弧面２ｃにかけて左右一対のブラケット３が設けられており、この左右両ブラケット３には、上下係合部１１Ｕ、１１Ｄにそれぞれ係合する上下係合凹部４Ｕ、４Ｄと、上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間でロック手段１３のロックピン１２が係脱自在に係合する係止孔５とが設けられている。
前記作業具２の左右各ブラケット３は、上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間が背方へ突出した山形状に形成されており、その山形形状により上下傾斜面１４Ｕ、１４Ｄが形成されている。

図１，５、６において、前記上係合凹部４Ｕは内周面がＵ字形状であり、前後内面が互いに略平行（平行及び僅かに傾斜している場合を含む）な前後規制面４ｂ、４ｃとなっており、上係合部１１Ｕが係合したとき、前後規制面４ｂ、４ｃがともに上係合部１１Ｕに近接する状態になり、上係合凹部４Ｕの奥面４ａから離れた状態でも前後位置を規制可能にしている。
この前後規制面４ｂ、４ｃは上下方向に所要の幅を有し、上係合部１１Ｕの上下方向の位置が少し変わっても、その前後位置を規制可能である。前記前後規制面４ｂ、４ｃと奥面４ａとの間にはぬすみ４ｄが形成されており、上係合凹部４Ｕをラフに形成でき、寸法管理を容易にできるようにしている。

前記下係合凹部４Ｄは円弧形状の奥部から口部へ次第に広がる外広がり形状である。下係合凹部４Ｄの下面は、上係合凹部４Ｕが上係合部１１Ｕに係合して作業具２が上係合部１１Ｕを中心に揺動したときに、下係合部１１Ｄに係合するに必要な形状に形成され、上面は下傾斜面１４Ｄと連続するが、下係合部１１Ｄが上方へ若干移動するのを許容する形状、即ち、下係合凹部４Ｄの奥部から口部へいくに従って、上係合凹部４Ｕを中心とする下係合部進入軌跡Ｓ（図６に示す）から上方へ離れる形状になっている。
前記作業具２の上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間寸法（下係合凹部４Ｄから上係合凹部４Ｕの奥面４ａまでの寸法）と装着体８の上下係合部１１Ｕ、１１Ｄ間寸法（下係合部１１Ｄから上係合部１１Ｕの上面までの寸法）とは同一寸法に正確に形成するが、作業具２の上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間寸法公差より装着体８の上下係合部１１Ｕ、１１Ｄ間寸法公差が小さく設定されている。例えば、上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間寸法の公差を±１にすると、上下係合部１１Ｕ、１１Ｄ間寸法の公差は±０．５に設定される。

加工により許容範囲内の誤差が生じて、作業具２の上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ間寸法より装着体８の上下係合部１１Ｕ、１１Ｄ間寸法が大であるならば、上係合部１１Ｕが上係合凹部４Ｕの奥面４ａに当接した状態で、下係合凹部４Ｄに下係合部１１Ｄが係合し、小であるならば、上係合部１１Ｕが上係合凹部４Ｕの奥面４ａまで係合した後、下係合部１１Ｄが下係合凹部４Ｄの入り口部分（円弧形上部の上側端部）に当接し、作業具２を僅かに持ち上げることになる。
作業具２はこのように僅かに持ち上げられても、互いに略平行な前後規制面４ｂ、４ｃが上係合部１１Ｕの前後位置を規制可能であるので、持ち上げられた状態の作業具２の前後位置は規制される。

上傾斜面１４Ｕは山形の頂部１４ａから前上方へ延び、前規制面４ｂと面一状に連続しており、上係合部１１Ｕが当接してから上係合凹部４Ｕの前後規制面４ｂ、４ｃ間へスムーズに挿入されるように案内している。
下傾斜面１４Ｄは頂部１４ａから前下方へ延び、下係合凹部４Ｄの前上面と連続しており、下傾斜面１４Ｄは下係合凹部４Ｄの前上面と面一状に形成させてもよいが、下傾斜面１４Ｄは下係合部１１Ｄを案内するものでないので、下係合凹部４Ｄの前上面より１段低いぬすみ部１４ｂを形成しておく方がよい。

作業具２の底面２ｂを水平姿勢にした状態で、前記係止孔５は山形の頂部１４ａの前方に位置し、ロックピン１２より大径に形成され、ロックピン１２が係止孔５に対して若干上下にずれても挿入できるようになっている。
図３、４、７〜９において、前記装着体８は、２枚板を連結片８ａで連結した左右一対の略Ｌ字状支持部材１７と中央で左右一対の略Ｌ字状連結部材１８とを上下杆材１９Ｕ、１９Ｄで連結して形成されており、前記支持部材１７のコーナ部が横軸９に枢支され、上下の杆材１９Ｕ、１９Ｄで上下係合部１１Ｕ、１１Ｄが形成され、板材と杆材との枠構造となっている。

作業具２を装着して底面２ｂを水平姿勢にした状態で、前記下係合部１１Ｄは作業具２の円弧面２ｃの後方で底面２ｂの近傍に位置し、横軸９より下方に配置され、上下係合部１１Ｕ、１１Ｄは横軸９を境にして上下に離れて位置する。
８ｂは支持部材１７の上部に設けられた左右ガイド片であり、装着時に作業具２のブラケット３との左右関係を案内する。８ｃは下係合部１１Ｄの後面に設けられた当接片であり、作業具２をダンプ動作させたときにブーム６と当接する。
図４、６〜９において、前記連結部材１８のコーナ部に作業具シリンダ７で押し引きされるリンク３３がピン３４を介して連結され、連結部材１８と左右各支持部材１７との間にロック手段１３が配置されている。

前記ロック手段１３は、連結部材１８とこれに対面する支持部材１７とに跨って挿通されたロックピン１２と、このロックピン１２に嵌合固定されたストッパ３７と、このストッパ３７と連結部材１８との間に設けられていてロックピン１２を支持部材１７側へ弾圧しているスプリング３８と、前記支持部材１７に固着の退避保持部材３９とを有し、前記ストッパ３７にはＵ字杆で形成されたハンドル４０と係止ピン４１とが固着されている。
前記退避保持部材３９には係止ピン４１を移動案内する溝３９ａと、ストッパ３７を連結部材１８側へ移動した状態で回動することにより係止可能になる係止部３９ｂとが形成されている。

ロックピン１２は連結部材１８に挿通されている端部側が支持部材１７側より小径になっており、その間の段差１２ａが連結部材１８に当接可能になっており、ロックピン１２を退避させるとき、段差１２ａが連結部材１８に当接して、ロックピン１２の先端が支持部材１７から離脱することがないように形成されている。
装着体８から作業具２を離脱させるとき、図７の左側に示す状態から、ハンドル４０を把持してスプリング３８に抗してストッパ３７及びロックピン１２を右方向へ移動することにより、ロックピン１２は係止孔５との係合状態から抜け出し、係止ピン４１は溝３９ａ内を移動し、段差１２ａが連結部材１８に当接し、係止ピン４１が溝３９ａから離脱したときまたは段差１２ａが当接したときにハンドル４０を回動すると、係止ピン４１が係止部３９ｂに係止され、図４の右側に示す状態となり、かつその状態を維持する。

逆に、装着体８に作業具２を装着させるとき、図４の右側に示す状態から、ハンドル４０を回動し、係止ピン４１を係止部３９ｂから離脱させて溝３９ａに対向させると、スプリング３８の弾発力でロックピン１２はブラケット３の係止孔５へ挿入されることになる。
製作初期、前記係止孔５とロックピン１２とは、図１、５に示すように、上下係合凹部４Ｕ、４Ｄに上下係合部１１Ｕ、１１Ｄを係合したときに、係止孔５の中心がロックピン１２の中心より前側に偏位するように形成されており、作業具２と装着体８とが繰り返し荷重によってへたりを生じたとき、係止孔５の中心がロックピン１２の中心側に近づくようになり、ロックピン１２の進入がより容易になる。

図１０において、作業具２にパレットフォークを適用しており、作業具２の背面にはバケットと同様にブラケット３が固定され、このブラケット３に上下係合凹部４Ｕ、４Ｄ及び係止孔５が形成され、装着体８に着脱自在に装着されている。
なお、本発明は前記実施形態における各部材の形状及びそれぞれの前後・左右・上下の位置関係は、図１〜１０に示すように構成することが最良である。しかし、前記実施形態に限定されるものではなく、部材、構成を種々変形したり、組み合わせを変更したりすることもできる。

例えば、作業具装着装置をフロントローダ、掘削機等の作業車両に設けて、バケット、パレットフォーク、マニアフォーク、ロールグラブ等の作業具の装着に適用してもよい。また、製作初期から係止孔５の中心とロックピン１２の中心とを一致させるようにしたり、上係合凹部４Ｕにぬすみ４ｄを形成しなかったりしてもよい。

本発明の実施の形態を示す作業具装着装置の要部の側面図である。 ローダ装置全体の側面図である。 作業具装着装置の要部の分解斜視図である。 作業具装着装置の背面図である。 作業具装着装置の装着状態を示す要部の拡大側面図である。 作業具装着装置の離脱状態を示す要部の拡大側面図である。 装着体の背面図である。 装着体の平面図である。 ロック手段を示すの拡大背面図である。 パレットフォークを適用したローダ装置全体の側面図である。

符号の説明

１ 作業具装着装置
２ 作業具
３ ブラケット
４Ｕ 上係合凹部
４Ｄ 下係合凹部
４ａ 奥面
４ｂ 前規制面
４ｃ 後規制面
４ｄ ぬすみ
５ 係止孔
６ ブーム
７ 作業具シリンダ
８ 装着体
９ 横軸
１１Ｕ 上係合部
１１Ｄ 下係合部
１２ ロックピン
１３ ロック手段
１４Ｕ 上傾斜面
１４Ｄ 下傾斜面
１７ 支持部材
１８ 連結部材
１９ 杆部材
２６ ローダ装置
２７ ローダ作業機

Claims (3)

1. 作業具（２）の背面（２ａ）のブラケット（３）に上下係合凹部（４Ｕ、４Ｄ）と係止孔（５）とが設けられ、ブーム（６）の先端に作業具シリンダ（７）によって前後揺動される装着体（８）が横軸（９）を介して枢支され、この装着体（８）に前記作業具（２）の上下係合凹部（４Ｕ、４Ｄ）にそれぞれ係合する上下係合部（１１Ｕ、１１Ｄ）が設けられるとともに、前記係止孔（５）に係脱自在に係合するロックピン（１２）を有するロック手段（１３）が設けられており、
   前記上係合凹部（４Ｕ）には上係合部（１１Ｕ）の前後位置を規制する互いに略平行な前後規制面（４ｂ、４ｃ）が形成されており、
   前記係止孔（５）はロックピン（１２）より大径に形成され、その係止孔（５）の中心は、上下係合凹部（４Ｕ、４Ｄ）に上下係合部（１１Ｕ、１１Ｄ）を係合したときにロックピン（１２）の中心より前側に偏位されていることを特徴とする作業具装着装置。
2. 前記上係合凹部（４Ｕ）は前後規制面（４ｂ、４ｃ）と奥面（４ａ）との間にぬすみ（４ｄ）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の作業具装着装置。
3. 前記ブラケット（３）は上下係合凹部（４Ｕ、４Ｄ）間に背方へ山形に突出していて上係合部（１１Ｕ）を上係合凹部（４Ｕ）に案内する上傾斜面（１４Ｕ）が形成され、
   作業具（２）の底面（２ｂ）を水平姿勢にした状態で、前記下係合部（１１Ｄ）は横軸（９）より下方に配置され、
   前記係止孔（５）は山形状ブラケット（３）の頂部（１４ａ）の前方に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業具装着装置。

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