JP4936784B2 - ショベル系掘削機の開閉アタッチメント - Google Patents

Description

本発明は、ショベルやバックホウなどのショベル系掘削機にフロントアタッチメントとして装着されているバケットと交換して使用され、対象物の把持及び切断作業を行うことが可能な開閉アタッチメントであって、例えば伐採して集積した草木類などの対象物を、嵩張らないように切断した状態で移送用車両に積載して他の場所に移動する場合などに利用することができる。

ショベル系掘削機では、例えば特許文献１などにも開示されているように、走行車両のブーム部に対して通常は掘削作業を行うバケットをフロントアタッチメントとして装着すると共に、作業内容に応じて切断作業用のカッターや把持作業用のフォーククロー或いは破砕作業用のクラッシャーなど、他のフロントアタッチメントと交換して使用するようにしている。

しかしながら、作業内容によってその都度アタッチメントを交換するのは容易ではないので、交換頻度を少なくするためには用途に応じた複数の機能を備えているアタッチメントであることが望ましく、これらの要求に適合させるための提案として、例えば特許文献２や特許文献３などにも開示されているように、一つのアタッチメントによって把持作業と切断作業の双方を可能にしたものもある。
特許第３３５６４０９号公報 特開２０００−３１４２３８号公報 特開２００２−２９５０２８号公報

特許文献２，３のフロントアタッチメントは、アームと油圧シリンダ（バケット用シリンダ）で構成されたショベル系掘削機本体側のブーム部に対し、アームの先端に一対の開閉アームを枢着すると共に、油圧シリンダのシリンダロッド先端にはリンク機構を介して一方の開閉アームに連結し、油圧シリンダを操作してシリンダロッドを伸縮作動することによって、開閉アームを開閉作動するようにしている。

上記開閉アームには、一方又は双方の基端側内面から突出する態様で切断刃が一体に形成され、シリンダロッドを伸縮作動させた際にはアームの先端に枢着した固定の連結軸を回動支点として、各開閉アームが揺動回転しながら先端側の内面によって対象物を把持すると共に、各開閉アームの基端側内面に設けた切断刃によって対象物を切断するようにしている。

しかしながら、これらの特許文献２，３などによる先行技術の場合には、基端側にのみ切断刃が設けられているので、先端側で把持した対象物を切断することができず、把持した全ての対象物に対して均一に切断を行うことができないこと、把持操作を行う際に、内面から突出した切断刃が把持の妨げになって、把持できる対象物の量が減少すると共に、脱落して把持を不安定にする恐れがあること、などの課題があった。

また、固定の連結軸を回動支点として各開閉アームが揺動回転する構造であるから、例えば集積場所の近傍に障害物がある場合には、各開閉アームを全開状態のままで対象物に接近することができず、これを回避するために予め全開状態より閉じた状態で対象物に接近させるようにすると、走行車両の運転席からシリンダロッドを所望の長さに伸長させる操作が容易ではないこと、切断刃によって対象物を押し切り式に切断するので、切断刃に大きな負荷が印加されて故障の要因になる恐れがあること、などの課題があった。

そこで本発明では、これら従来技術の課題を解決し得るショベル系掘削機の開閉アタッチメントを提供するものであって、特に対象物に対する把持機能を損なうことなく、対象物に対する切断を容易且つ確実に行うことができること、集積場所の近傍に障害物がある場合でも、各開閉アームを簡単な操作で容易に対象物に接近することができること、切断刃を鋏式に作動して対象物を少ない力で容易且つ確実に切断できるようにした。

本発明は、アームと油圧シリンダを備えたショベル系掘削機本体側のブーム部に対し、切断部を設けた一対の第１及び第２アームを枢着した開閉アームが、リンク機構を介して開閉可能に連結されると共に、油圧シリンダの操作でシリンダロッドを伸縮させると、開閉する第１及び第２アーム間で把持及び切断作業が可能なフロントアタッチメントであって、通常は掘削作業を行うためにブーム部に装着しているバケットと交換して使用する開閉アタッチメントを実施対象とする。

この開閉アタッチメントにおける切断部は、第１アームに設けた各側板間の内側から切断刃を平行状に突出させて装着し、第２アームの各外側側板間の内側に２枚の内側側板を平行状に設けると共に、各内側側板間には切断刃が嵌入する長溝状の隙間を設け、第１及び第２アームで把持した対象物を切断刃と各内側側板によって切断するようにしたことを特徴とする。（請求項１）

請求項１の開閉アタッチメントは、第１及び第２アームの後端部の手前を交差して枢着させて開閉支点にすると共に、第１及び第２アームの後端側とブーム部のアーム及びシリンダロッドの先端側を連結するリンク機構には、シリンダロッドの伸縮作動に連動して起伏状に揺動回転させ、開閉時における開閉支点を前方下方と後方上方の間で傾斜状に前進又は後退移動させる揺動リンクを設けた形態を採ることができる。（請求項２）

請求項２におけるリンク機構は、第１アームの後端部をブーム部のアーム先端部に第２アームの後端部をブーム部のシリンダロッドの先端部に枢着すると共に、アーム先端部より手前側に一端側を枢着した揺動リンクの他端側をシリンダロッドの先端部に枢着して構成した四節リンク機構を用いる形態を採ることができる。（請求項３）

請求項１〜３の開閉アタッチメントにおける切断刃は、第１アームの長手方向に沿った刃先面を内向き湾曲状に形成した形態（請求項４）を採ることができると共に、請求項１〜４の開閉アタッチメントにおける切断刃は、第１アームに対して着脱可能に装着する形態（請求項５）を採ることができる。

この開閉支点の移動によって、開閉アームが閉じる際には第１アームの先端側が次第に下降する円弧状の軌跡を描くと共に、第２アームの先端側が次第に上昇する円弧状の軌跡を描きながら全閉状態に移行し、開閉アームが開く際には反対の軌跡を描きながら全開状態に移行され、閉じる際に第１及び第２アームで対象物を把持したり、内側に設けた切断部で把持した対象物を切断することができる。

また、請求項１における切断部は刃先面を湾曲状に形成して第１アームの内側から平行状に突出させて装着した切断刃と、第２アームの内側に設けた２枚の各前方側板とで構成され、切断刃は各前方側板の間に形成した長溝状の隙間へスライド可能に嵌入して対象物を切断する形態（請求項２）を採ったり、請求項１又は請求項２における切断刃は第１アームに対して着脱可能に装着する形態（請求項３）を採ることが可能である。

請求項１の開閉アタッチメントでは、第１アームの長手方向に対して広い領域で切断刃が装着されているので、従来技術のように切断刃が局部的に装着した場合と違って、把持した対象物を均一に切断することが可能であり、第２アームには切断刃が突出していないので、対象物に対する把持を阻害することなく確実に把持することができると共に、把持した対象物を容易且つ確実に切断することができる。

請求項２の開閉アタッチメントでは、開閉支点の移動によって、開閉アームが閉じる際には第１アームの先端側が次第に下降する円弧状の軌跡を描くと共に、第２アームの先端側が次第に上昇する円弧状の軌跡を描きながら全閉状態に移行し、開閉アームが開く際には反対の軌跡を描きながら全開状態に移行され、第２アームが集積された対象物を掬い上げるようにして持ち上げ、持ち上げた対象物を第１アームが抱え込むようにして容易且つ確実に把持又は切断を行うことができる。

また、第１アームの内側に装着した切断刃が第２アームの各内側側板間に形成した長溝状の隙間へスライド可能に嵌入するが、開閉支点が前進移動した際における第１アームの前進距離は第２アームの前進距離より長くなるので、切断刃は長溝状の隙間に沿って前方へスライドしながら鋏形式で切断作業が行われ、一定の開閉支点で開閉作動して押し切りする従来技術とは異なり、対象物を少ない力で容易且つ確実に切断することができる。

さらに、開閉支点の移動によって第１アームの先端側が前進しながら降下して全閉状態に移行すると共に、後退しながら上昇して全開状態に移行するので、対象物を集積した場所の周辺特に上部側に例えば屋根などの障害物がある場合でも、一定の開閉支点で開閉作動を行う従来技術のように、本体側のブーム部を操作してアタッチメント全体を前進又は後退させる煩雑な操作を行わずに使用することが可能である。

請求項３の開閉アタッチメントでは、開閉アームをブーム部に連結して開閉支点を移動させながら第１及び第２アームの開閉操作を行うリンク機構として、揺動リンクを一片として構成した四節リンク機構を用いることにより、構造が簡単で安価なものにすることができると共に、本体側のブーム部と連結する箇所も少ないので、バケットとの交換作業も容易且つ迅速に行うことができる。

請求項４の開閉アタッチメントでは、切断刃の刃先面を第１アームの長手方向に沿って内向き湾曲状に形成することにより、対象物に対する把持作業を容易にすることができると共に、把持した対象物が先端側へ逃げないように係止して切断刃をスライドさせながら、容易且つ確実に切断作業を行うことができる。

請求項５の開閉アタッチメントでは、切断刃を第１アームに対して着脱可能に装着することにより、切断作業が不要な場合には切断刃を取り外して把持作業専用にすることができると共に、切断する対象物に適合する切断刃を選択して交換使用したり、切断刃が損傷又は摩耗した際に交換することも容易である。

本発明によるショベル系掘削機の開閉アタッチメントについて、本発明を適用した好適な実施形態を示す図１〜６の添付図面に基づいて詳細に説明すると、図１は開閉アームを全開状態にした開閉アタッチメント１の側面図を示し、図２は開閉アームを全閉状態にした開閉アタッチメント１の側面図を示し、図３は開閉アームの第１アームを側面図及び平面図で示し、図４は開閉アームの第２アームを側面図及び平面図で示し、図５は開閉アームを全開状態から全閉状態に操作する動作説明を側面図で示し、図６は開閉アームを全閉状態にして切断作業を行う際の動作を正面図で示す。

ショベル系掘削機本体（図示を省略）に対し、本体側に設けたブーム部２のアーム２Ａと油圧シリンダ２Ｂの先端に、通常装着している掘削作業用のバケットと交換して開閉アタッチメント１を装着するが、開閉アタッチメント１は揺動リンク５を含むリンク機構を介して開閉アーム３と連結し、第１及び第２アーム３Ａ，３Ｂで構成した開閉アーム３に切断刃６を設け、油圧シリンダ２Ｂを操作してシリンダロッド４を伸縮作動させると、開閉アーム３を図１の全開状態と図２の全閉状態の間で開閉作動が行われる。

第１アーム３Ａは、図３で詳細を示すように内向きの湾曲状で先細に形成した２枚の各側板７（７ａ，７ｂ）を一定の間隔で平行状に配置させ、各側板７間はＵ字状の切欠部８ａを形成した補強板８で先端側の底面を連結すると共に、各側板７間に架設した固定軸Ｓ１，Ｓ２によって中間部を連結し、各側板７間の中央には取付け板９を各側板７と平行状に配置させ、取付け板９は先端側の基部を溶接などで補強板８に固着すると共に、中間部には架設した固定軸Ｓ１，Ｓ２を挿通させて係止保持している。

また、第１アーム３Ａの取付け板９には刃先を形成した先端側が側板７より突出する態様で切断刃６を沿わせ、基部側をねじ手段で固着して着脱可能に装着すると共に、刃先を形成した先端側は内向きの湾曲状に形成し、各側板７の基端側にはブーム部２のアーム２Ａと連結するための軸孔１０ａ，１０ｂを備えた取付部１０及び、開閉アーム３の第２アーム３Ｂと連結するための軸孔１１ａ，１１ｂを備えた取付部１１が設けられている。

第２アーム３Ｂは、図４で詳細を示すように内向きの湾曲状で先細に形成した４枚の前方側板１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）を平行状に配置させ、内外に配置した２枚の各前方側板１２ａ，１２ｂ間及び１２ｃ，１２ｄ間はＵ字状の切欠部１３ａを形成した補強板１３で先端側の底面を連結すると共に、内側で隣接する２枚の各前方側板１２ｂ，１２ｃ間には間隔保持板１４を設け、間隔保持板１４を介して各前方側板１２ｂ，１２ｃ間を溶接などで固着し、４枚の各前方側板１２の中間部には固定軸Ｓ３，Ｓ４を架設状態で装着して係止保持している。

また、各前方側板１２の上方には２枚の後方側板１５（１５ａ，１５ｂ）を、各側板７より狭い間隔で平行状に配置させ、各後方側板１５は先端側を固定軸Ｓ３に挿通させて固着状態で連結すると共に、中間部は開閉アーム３の第１アーム３Ａと連結するための軸孔１６ａ，１６ｂを備えた筒状の取付部１６で連結し、基端側にはブーム部２のシリンダロッド４と連結するための軸孔１７ａ，１７ｂを備えた取付部１７が設けられている。

開閉アタッチメント１は、第１アーム３Ａと第２アーム３Ｂの後端部の手前を交差状態にし、取付部１１に形成した軸孔１１ａ，１１ｂと取付部１６に形成した軸孔１６ａ，１６ｂを整合させ、これらの軸孔に連結軸Ｐ１を挿通して枢着することによって、連結軸Ｐ１を開閉支点とした開閉可能な開閉アーム３が構成されるので、この開閉アーム３に対して揺動リンク５を含むリンク機構を介在させ、ブーム部２のアーム２Ａと油圧シリンダ２Ｂの先端側を連結している。

すなわち、第１アーム３Ａの取付部１０に形成した軸孔１０ａ，１０ｂに連結軸Ｐ２を挿通し、第１アーム３Ａの後端部をアーム２Ａの先端部に対して回動可能に枢着させ、第２アーム３Ｂの取付部１７に形成した軸孔１７ａ，１７ｂに連結軸Ｐ３を挿通し、第２アーム３Ｂの後端部を油圧シリンダ２Ｂのシリンダロッド４の先端部に対して回動可能に枢着させ、揺動リンク５は一端側をアーム２Ａの先端部より手前に連結軸Ｐ４を介して枢着すると共に、他端側は連結軸Ｐ３を介してシリンダロッド４の先端部に枢着している。

これにより、開閉アタッチメント１には各連結軸Ｐ１〜Ｐ４で枢着した四節リンクが構成され、油圧シリンダ２Ｂのシリンダロッド４を縮短した図５の実線で示す状態では、油圧シリンダ２Ｂで他端側が後方へ牽引された揺動リンク５は、一端側の連結軸Ｐ４を揺動支点にして起立状態になると共に、第２アーム３Ｂの後端部も同時に牽引されるので、第１アーム３Ａと第２アーム３Ｂは連結軸Ｐ１を開閉支点として開く方向に回動され、開閉アーム３を全開状態にすることができる。

一方、油圧シリンダ２Ｂのシリンダロッド４を伸長した図５の破線で示す状態では、油圧シリンダ２Ｂで他端側が前方へ押圧された揺動リンク５は、一端側の連結軸Ｐ４を揺動支点にして傾斜状態になると共に、第２アーム３Ｂの後端部も同時に押圧されるので、第１アーム３Ａと第２アーム３Ｂは連結軸Ｐ１を開閉支点として閉じる方向に回動され、開閉アーム３を全閉状態にすることができる。

この開閉アタッチメント１では、シリンダロッド４の伸縮による揺動リンク４の起伏作動に連動して、第１アーム３Ａと第２アーム３Ｂの開閉支点である連結軸Ｐ１の位置が、前方の斜め下方と後方の斜め上方の間を傾斜状に移動しながら、前進又は後退して開閉アーム３の開閉作動が行われるので、閉じる際には第１アーム３Ａの先端側が次第に下降する円弧状の軌跡を描き、第２アーム３Ｂの先端側が次第に上昇する円弧状の軌跡を描きながら全閉状態に移行し、開く際には反対の軌跡を描きながら全開状態に移行される。

これにより、第２アーム３Ｂが集積された対象物を掬い上げるようにして持ち上げると共に、持ち上げた対象物を第１アーム３Ａが抱え込むようにして把持することができるので、固定した開閉支点の位置で開閉作動を行う従来技術のように、ブーム部を操作してアタッチメント全体を前進又は後退させる必要がないと共に、上方に位置する第１アーム３Ａの先端側が前進しながら降下又は後退しながら上昇するので、集積場所の周辺特に上部側に例えば屋根などの障害物がある場合でも使用することができる。

また、開閉アーム３には図６で詳細を示すように、第１アーム３Ａの内側に装着して刃先面を湾曲状に形成した切断刃６と、第２アーム３Ｂの内側に設けた２枚の各前方側板１２ｂ，１２ｃとの間で切断部が構成され、間隔保持板１４で各前方側板１２ｂ，１２ｃ間に確保された長溝状の隙間Ｇに切断刃６が嵌入して対象物を切断するが、開閉アーム３が閉じる際における第１アーム３Ａの前進距離は第２アーム３Ｂの前進距離より長いので、切断刃６は長溝状の隙間Ｇに沿って前方へスライドしながら切断作業が行われる。

この切断部では、第１アーム３Ａの長手方向に対して広い領域で切断刃６が装着され、刃先を湾曲状に形成しているので、従来技術のように切断刃が局部的に装着した場合と違って、把持した対象物を均一に切断することが可能であると共に、対象物に対する把持機能を損なうこともなく、しかも対象物を単に押し切りする場合とは異なり、切断刃６を前方へスライドさせながら鋏形式で切断が行われるので、対象物を少ない力で容易且つ確実に切断でき、不要な場合は切断刃６を取り外して把持作業専用にもできる。

従って、集積場所に集められた対象物を開閉アーム３で掬い上げて把持し、移送用車両に搭載して焼却処理その他の目的で他の場所に移送することができるが、例えば伐採した比較的長尺な樹木類などのように嵩張る対象物に対しては、集積場所で予め短尺に切断した後に移送用車両に搭載するか、把持した対象物を移送用車両の上方で切断しながら搭載し、減容化して嵩張ることなく大量に搭載して移送する場合などに好適である。

本発明を適用した実施形態による開閉アタッチメントであって、開閉アームを全開状態にした側面図を示す。 本発明を適用した実施形態による開閉アタッチメントであって、開閉アームを全閉状態にした側面図を示す。 図１及び図２の開閉アタッチメントにおける開閉アームの第１アームであって、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）を平面図を示す。 図１及び図２の開閉アタッチメントにおける開閉アームの第２アームであって、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）を平面図を示す。 図１及び図２の開閉アタッチメントにおける開閉アームを全開状態から全閉状態に操作する動作説明を側面図で示す。 図１及び図２の開閉アタッチメントにおける開閉アームを全閉状態にして切断作業を行う際の動作を正面図で示す。

符号の説明

１ 開閉アタッチメント
２ ブーム部
２Ａ アーム
２Ｂ 油圧シリンダ
３ 開閉アーム
３Ａ 第１アーム
３Ｂ 第２アーム
４ シリンダロッド
５ 揺動リンク
６ 切断刃
７（７ａ，７ｂ） 側板
８，１３ 補強板
８ａ，１３ａ 切欠部
９ 取付け板
１０，１１，１６，１７ 取付部
１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ 軸孔
１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ） 前方側板
１４ 間隔保持板
１５（１５ａ，１５ｂ） 後方側板
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 固定軸
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 連結軸

Claims (5)

1. アームと油圧シリンダを備えたショベル系掘削機本体側のブーム部に対し、切断部を設けた一対の第１及び第２アームを枢着した開閉アームが、リンク機構を介して開閉可能に連結されると共に、油圧シリンダの操作でシリンダロッドを伸縮させると、開閉する第１及び第２アーム間で把持及び切断作業が可能なフロントアタッチメントであって、
   前記切断部は、第１アームに設けた各側板間の内側から切断刃を平行状に突出させて装着し、第２アームの各外側側板間の内側に２枚の内側側板を平行状に設けると共に、各内側側板間には切断刃が嵌入する長溝状の隙間を設け、第１及び第２アームで把持した対象物を切断刃と各内側側板によって切断することを特徴とするショベル系掘削機の開閉アタッチメント。
2. 第１及び第２アームの後端部の手前を交差して枢着させて開閉支点にすると共に、第１及び第２アームの後端側とブーム部のアーム及びシリンダロッドの先端側を連結するリンク機構には、シリンダロッドの伸縮作動に連動して起伏状に揺動回転させ、開閉時における開閉支点を前方下方と後方上方の間で傾斜状に前進又は後退移動させる揺動リンクを設けた請求項１に記載したショベル系掘削機の開閉アタッチメント。
3. 前記リンク機構は、第１アームの後端部をブーム部のアーム先端部に第２アームの後端部をブーム部のシリンダロッドの先端部に枢着すると共に、アーム先端部より手前側に一端側を枢着した揺動リンクの他端側をシリンダロッドの先端部に枢着して構成した四節リンク機構を用いる請求項２に記載したショベル系掘削機の開閉アタッチメント。
4. 前記切断刃は、第１アームの長手方向に沿った刃先面を内向き湾曲状に形成した請求項１〜３のいずれかに記載したショベル系掘削機の開閉アタッチメント。
5. 前記切断刃は、第１アームに対して着脱可能に装着する請求項１〜４のいずれかに記載したショベル系掘削機の開閉アタッチメント。

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