JP4978704B2

JP4978704B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP4978704B2
Application number: JP2010039803A
Authority: JP
Inventors: 修自岡田; 公人湯川; 久明高橋; 幹松井; 洋竹内; 大志三裏
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: JP2011174310A

Description

本発明は作業アタッチメントのアームを伸縮自在に構成した作業機械に関するものである。

油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。

油圧ショベルは、図１３，１４に示すように下部走行体１と上部旋回体２とから成るベースマシン３と、上部旋回体２に装着された作業アタッチメント４とによって構成される。

作業アタッチメント４は、上部旋回体２に起伏自在に取付けられたブーム５の先端にアーム６、このアーム６の先端にバケット７がそれぞれ左右方向の水平軸まわりに回動可能に取付けられて成り、これらがブーム、アーム、バケット各シリンダ８，９，１０によって作動する。

この油圧ショベルにおいて、作業範囲の拡大を目的として、図示のようにアーム６が伸縮自在に構成されたアーム伸縮式のもの(以下、アーム伸縮式ショベルという)が公知である。

このアーム伸縮式ショベルにおいて、アーム６は、ブーム５にアームフットピン１１によって取付けられた固定アーム１２と、この固定アーム１２の上面(アーム６を立てた状態では前面)にアーム長さ方向にスライド自在に取付けられたスライドアーム１３と、このスライドアーム１３をスライドさせるように両アーム１２，１３間に設けられたアーム伸縮シリンダ１４(図１３のみに示す)、それに図示しないローラ装置等によって構成され、スライドアーム１３の先端にバケット７が取付けられる。

このようなアーム伸縮式ショベルの構成は特許文献１に示されている。

なお、ここでは、固定、スライド両アーム１２，１３が上下に重なって配置される所謂上下式のアーム伸縮式ショベルを例示しているが、固定アーム１２を断面Ｕ字形、スライドアーム１３を箱形にそれぞれ形成し、固定アーム１２にスライドアーム１３を嵌合させた所謂ボックス式のものも公知である(特許文献２参照)。

このアーム伸縮式ショベルにおいて、バケット７(またはバケット７とバケットシリンダ１０とをつなぐリンク等)に吊りフック１５を取付け、クレーン作業を行う場合がある。

このクレーン仕様では、アーム６の伸縮による大きな荷重変動を避けるために、アーム６を最縮状態にロックし、かつ、この最縮ロック状態をセンサで検知する構成がとられる。

具体的には、図１５〜図１７に示すように、固定、スライド両アーム１２，１３の基端部にそれぞれ左右一対ずつのブラケット１６，１７が、アーム最縮状態で固定アーム側ブラケット１６を外側にして内外に対向するように上向き(ブラケット１６)または後向き(ブラケット１７)に突出して設けられている。

この両ブラケット１６，１７には、アーム最縮状態で合致するロック穴１８，１９が設けられ、ロックピン２０がこの両ロック穴１８，１９に跨って挿入されることにより、固定アーム１２に対しスライドアーム１３が固定されてアーム６が最縮状態にロックされる。

このロック操作は、ロックピン２０を着脱する姿勢として予め決められたロックピン着脱用アーム姿勢、すなわち、図１４に示すようにアーム６をブーム５側にほぼ水平に抱き込んで地上に倒し、ブラケット１６，１７を低い位置に設定した駐機姿勢、またはこの駐機姿勢に近いアーム姿勢(アーム６が少し先上がりに傾斜してブーム側に抱き込まれた姿勢等)で行われる。

また、図１５に示すように、左右一方の固定アーム側ブラケット１６に、ロックピン２０が挿入されたこと、つまり、アーム６が最縮状態であること、及びこの状態にロックされたこと(最縮ロック状態)を検知するセンサ(光センサや磁気センサ等)２１が設けられ、このセンサ２１によって最縮ロック状態が検知されたときに、たとえば運転室内のランプが点灯してオペレータにその旨を表示する。

これにより、アーム６がロックされていないアンロック状態での不適正なクレーン作業を抑止するという効果が得られる。

なお、この抑止効果を高めるために、センサ２１が最縮ロック状態を検知しない限り、クレーン作業を行えないか、作業を制限する構成をとることもできる。

図１５，１７中、２２はセンサ２１を保持するセンサホルダー、２３はセンサ２１を外側から防護するセンサカバーである。

実開平７−２５４７号公報特開２００３−１６５６９１号公報

ところが、上記のように固定、スライド両アーム１２，１３のブラケット(以下、固定側ブラケット、スライド側ブラケットという)１６，１７同士をピン連結してスライドアーム１３をロックするブラケットロック方式をとる場合に、従来のロック構造では、図１６，１７に示すようにロックピン２０が固定側ブラケット１６単独でも、つまりアーム６が伸びた状態でもロック穴１８に挿入(空打ち)可能で、かつ、このロックピン挿入状態がセンサ２１で検知されてしまう。

いいかえれば、アーム最縮ロック状態でないにもかかわらず「アーム最縮ロック状態」と誤検知されてしまう。

このため、オペレータが誤って、または何らかの意図を持って上記「空打ち」操作を行うと、上記誤検知によって不適正なクレーン作業の抑止機能が発揮されなくなる。

なお、特許文献２には、固定、スライド両アーム同士を互いの嵌合部分で直接ロックピンにより連結して最縮ロックする構成が開示されている。

このアーム直接ロック方式では「空打ち」そのものが発生するおそれはないが、上記のようにブラケット１６，１７同士をロックピンで連結するブラケットロック方式をとる機械において上記問題が発生し、その解決が待たれていた。

そこで本発明は、ブラケットロック方式を前提として、アーム最縮ロック状態でのみセンサによるロックピンの検知を可能として、誤検知を確実に防止することができる作業機械を提供するものである。

請求項１の発明は、ベースマシンに作業アタッチメントが取付けられ、この作業アタッチメントは、ベースマシンに起伏自在に取付けられたブームと、このブームの先端に水平軸まわりに回動可能に取付けられたアームとを備え、このアームは、上記ブームに取付けられた固定アームと、この固定アームに対してアーム長さ方向にスライド自在に取付けられたスライドアームと、このスライドアームをスライドさせてアームを伸縮させる伸縮シリンダとを具備し、上記固定、スライド両アームの基端部にアーム最縮状態で内外方向に対向するブラケットが設けられ、この両ブラケットにアーム最縮状態で合致するロック穴が設けられ、このロック穴にロックピンが挿入されることによってアームが最縮状態にロックされるように構成されるとともに、上記両ブラケットの一方に、上記ロックピンが挿入されたことを検知するセンサが設けられた作業機械において、上記両ブラケットのロック穴のうち、上記センサが設けられた側のブラケットのロック穴を、上記ロックピンがセンサの検知域にある検知位置と、センサの検知域から外れる非検知位置との間で移動し得る移動代を持ち、かつ、同ロック穴のみにロックピンが挿入された状態で上記非検知域に移動するルーズ穴として形成し、他方のロック穴を、上記ロックピンをセンサの検知域に保持し得るピン保持穴として形成したものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記ルーズ穴であるロック穴を、上記ロックピンを着脱する姿勢として予め決められたロックピン着脱用アーム姿勢でロックピンが自重落下する方向に長い長穴として形成したものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、上記センサを上記固定アームのブラケットに設けたものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの構成において、上記ロックピンの一端部にピン側抜け止め穴、上記両ブラケットのうち、センサが設けられていない側のブラケットに、上記ピン側抜け止め穴に対応するブラケット側抜け止め穴を持った抜け止め部材をそれぞれ設け、上記ロックピンを抜け止めする抜け止めピンを上記ピン側及びブラケット側両抜け止め穴に跨って挿入するように構成したものである。

本発明によると、ブラケットロック方式において、センサが取付けられた側のブラケットのロック穴を、ロックピンが検知位置と非検知位置との間で移動し得る移動代を持ち、かつ、同ロック穴のみにロックピンが挿入された状態で非検知域に移動するルーズ穴として形成し、他方のロック穴を、ロックピンをセンサの検知域に保持し得るピン保持穴として形成したから、ロックピンをルーズ穴のみに挿入した状態ではロックピンがセンサの検知域から外れ、センサで検知されない。

つまり、ロックピンの検知は、同ピンを両ブラケットのロック穴に跨って挿入した「アーム最縮ロック状態」でのみ可能となる。

このため、誤検知を確実に防止し、たとえばクレーン仕様に転換されるショベルにおいて不適正なクレーン作業の抑止効果を高めることができる。

ここで、ルーズ穴であるロック穴は、アーム最縮ロック状態以外でロックピンがセンサ検知域から外れる方向に移動するように移動代を持った穴であればよい。

従って、同ロック穴は、長穴でもよいし、全方向に移動代を持った大径の穴(所謂バカ穴)でもよい。

長穴とする場合、基本的には、前記したロックピン着脱用のアーム姿勢(基本的には駐機姿勢)でロックピンが自重落下すればよいから、請求項２の発明のように上記アーム姿勢で下向きに長い長穴であれば所期の目的は達成できる。

また、このような長穴とすれば、長穴寸法が必要最小限に短くてすむため、センサ取付構造等の関連部分の構成とその加工が簡単になる。

但し、本来のロックピン着脱用アーム姿勢でなく、バケットを伏せて接地させるアーム姿勢等の他のアーム姿勢でロックピンが挿入される場合があることを考慮し、上下逆転姿勢でもロックピンが自重落下する上下両方向に長い長穴としてもよい。

また、請求項３の発明によると、センサを固定アーム側ブラケットに設けたから、ベースマシンからセンサまでの距離、すなわち、センサ配線が最短ですむ。このため、配線構造が簡単となるとともに、センサをスライドアームのブラケットに設けた場合のようにセンサ配線が可動部分に引っかかって破損するおそれがない。

請求項４の発明によると、ロックピンが、センサが設けられた側のブラケットと、他方のブラケットのロック穴に跨って挿通されない限り、抜け止めピンによるロックピンの抜け止めができない。

つまり、アーム最縮以外では抜け止めピン３６の抜け止めができず、またこのまま作業に入ると同ピン３６が抜け落ちるため、「から打ち」を抑止する効果が得られる。

本発明の基本実施形態に係るアーム伸縮式ショベルのアームの斜視図である。 (ａ)は図１の破線丸囲い部分Ａの拡大図、(ｂ)は駐機姿勢での同部分Ａの拡大図である。図２(ａ)の部分をさらに拡大し分解した斜視図である。図１の状態からアームを伸長させた状態の斜視図である。 (ａ)は図４の破線丸囲い部分Ｂの拡大図である。図２(ｂ)のＶＩ−ＶＩ線拡大断面図である。固定アームのブラケットのみにロックピンを挿入した状態の図６相当図である。図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。本発明の他の実施形態の１を示す図８相当図である。本発明の他の実施形態の２を示す図８相当図である。本体の他の実施形態の３を示す図６相当図である。本発明の他の実施形態の４を示す図６相当図である。従来のアーム伸縮式ショベルの概略側面図である。同ショベルの駐機姿勢の概略側面図である。図１４のＸＶ−ＸＶ線拡大断面図である。アームの伸長状態の拡大斜視図である。図１６の丸囲い部分Ｃの拡大図である。

本発明の実施形態を図１〜図１２によって説明する。

実施形態では、固定、スライド両アーム１２，１３が上下に重なって配置される上下式のアーム伸縮式ショベルを適用対象としている。

以下の実施形態において、
(ｉ) スライドアーム１３がアーム伸縮シリンダ１４によってスライドする点、
(ｉｉ) 固定アーム１２がブームの先端に取付けられ、スライドアーム１３の先端にバケットが取付けられる点、
(ｉｉｉ) クレーン仕様でバケット７等に吊りフックが取付けられる点
は、図１３〜図１７に示す従来技術と同じである。

基本実施形態(図１〜図８参照)
固定、スライド両アーム１２，１３の基端部にそれぞれ左右一対ずつのブラケット２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが、図１〜図３，６，７に示すアーム最縮状態で固定アーム側ブラケット２４ａ，２４ｂを外側にして内外方向に対向する状態で設けられている。

固定アーム側ブラケット２４ａ，２４ｂには固定側ロック穴２６，２６、スライドアーム側ブラケット２５ａ，２５ｂにはスライド側ロック穴２７，２７が、それぞれアーム最縮状態で合致する状態で設けられ、ロックピン２８がこの両ロック穴２６，２７に跨って挿入されることによって、アーム６が最縮状態にロックされる。

また、固定アーム側の両ブラケット２４ａ，２４ｂのうち、ロックピン先端側のブラケット２４ａの外面に、ロックピン２８が挿入されたことを検知するセンサ(光センサや磁気センサ等)２９がロックピン２８の先端面に対向する配置で設けられ、このセンサ２９によってアーム最縮ロック状態が検知されたときに、たとえば運転室内のランプが点灯してオペレータにその旨が表示されるように構成されている。

センサ２９は、図３，６，７等に示すように、固定側ブラケット２４に設けられたセンサホルダ３０内に円盤状のセンサ受け３１を介して取付けられ、ロックピン２８の先端面を検知する。

なお、センサホルダ３０は、鍔付き円筒状で、かつ、ロックピン２８の移動を許容し得るように円周一部が切り欠かれた形状となっている。

また、図６に示すようにセンサ２９はセンサ受け３１の内面よりも外側に設置され、ロックピン挿入時に同ピン先端面がこのセンサ受け３１内面に当接することにより、ロックピン先端面との衝突によるセンサ２９の破損が防止される。

図２，３，５〜７中、３２はセンサ２９を外側から防護するセンサカバーである。

なお、図２，５の各(ａ)及び図３はアーム６をほぼ水平にした状態でのアーム基端部、図２，５の各(ｂ)はアーム６を図１４に示すロックピン着脱用アーム姿勢でのアーム基端部をそれぞれ示す。

一方、図６，７に示すように、ロックピン基端側の固定アーム側ブラケット２４ｂの外面に、リング状の抜け止めカラー(抜け止め部材)３３が設けられている。

この抜け止めカラー３３及びロックピン基端部にそれぞれ抜け止め穴３４，３５が設けられ、抜け止めピン３６がこの抜け止め穴３４，３５に跨って挿入されることにより、ロックピン２８が抜け止めされる。

固定側、スライド側両ロック穴２６，２７のうち、スライド側ロック穴２７は、ロックピン２８を挿入するのに必要最小限の直径を持った通常の丸穴として形成され、ロックピン２８がこのスライド側ロック穴２７によってセンサ２９の検知域に保持される。

これに対し、固定側ロック穴２６は、ロックピン２８の移動代を持ったルーズ穴、具体的にはロックピン着脱用アーム姿勢での上下方向に長い長穴、さらに詳しくは、図８に示すように同アーム姿勢でのロックピン２８の挿入位置(スライド側ロック穴２７に対応する位置)から下向きに延びる長穴として形成されている。

図１、図２、図６及び図８実線は、アーム最縮ロック状態、すなわち、ロックピン着脱用アーム姿勢でロックピン２８を固定側及びスライド側両ロック穴２６，２７に跨って挿入した状態を示す。

この状態では、ロックピン２８は、スライド側ロック穴２７により、ピン先端面がセンサ２９に対向してセンサ２９の検知域に入る正規の姿勢に保持されるため、ロックピン２８がセンサ２９によって正しく検知される。

一方、図７及び図８二点鎖線は、オペレータが誤って、あるいは何らかの意図を持って、スライドアーム１３を伸ばした状態で固定側ロック穴２６のみにロックピン２８を挿入した状態を示す。

この状態では、ロックピン２８がスライド側ロック穴２７による支持を失い、図７に示すように抜け止めピン３６を支点として、固定側ロック穴２６内で先下がりの傾斜姿勢に自重落下するため、ロックピン先端面がセンサ２９の検知域から外れる。

いいかえれば、このロックピン状態でセンサ２９がロックピン２８を検知できないようにその検知域が設定されている。

従って、ロックピン２８がセンサ２９によって検知されず、たとえばランプ点灯による表示も行われない。

このように、ロックピン２８の検知は、同ピン２８を両ブラケット２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂのロック穴２６，２７に跨って挿入した「アーム最縮ロック状態」でのみ可能となる。このため、誤検知を確実に防止し、不適正なクレーン作業の抑止効果を高めることができる。

この場合、センサ２９を固定アーム側ブラケット２４ａに設けたから、図１３に示すベースマシン３(上部旋回体２)からセンサ２９までの距離、すなわち、センサ配線が最短ですむ。このため、配線構造が簡単となるとともに、スライドアーム側ブラケット２５ａ，２５ｂの一方に設けた場合のようにセンサ配線が可動部分に引っかかって破損するおそれがない。

また、固定側ロック穴２６をロックピン着脱用アーム姿勢で下向きに長い長穴としているため、長穴寸法が必要最小限に短くてすむ。このため、センサホルダ３０をはじめとするセンサ取付構造等の関連部分の構成とその加工が簡単になる。

他の実施形態
(１) ロックピン２８が、ロックピン着脱用アーム姿勢でなく、バケットを伏せて接地させるアーム姿勢等の他のアーム姿勢で挿入されることが考えられる。

そこで、図９に示すように、固定側ロック穴(長穴)２６を、ロックピン着脱用アーム姿勢での上下両方向に長い長穴としてもよい。

また、図１０に示すように同ロック穴２６を全方向に長いルーズ穴、つまり、ロックピン２８よりも大径のバカ穴としてもよい。

(２) 上記実施形態では、ロックピン２８の「空打ち」時に同ピン２８が抜け止めピン３６を支点として先下がりの傾斜姿勢に自重落下する構成をとったが、たとえば抜け止めカラー３３の抜け止め３４を長穴とすることにより、ロックピン２８が水平姿勢で自重落下する構成をとってもよい。

(３) 図１１に示すように、スライドアーム側両ブラケット２５ａ，２５ｂのうち、ロックピン基端側のブラケット２５ｂを、同じ側の固定アーム側ブラケット２４ｂの外側に配置するとともに、同ブラケット２５ｂの外面に抜け止めカラー３３を設け、抜け止めピン３６をスライドアーム側ブラケット２５ｂの外側で抜け止め穴３４，３５に差し込むように構成してもよい。

こうすれば、アーム最縮以外では抜け止めピン３６の抜け止めができず、またこのまま作業に入ると同ピン３６が抜け落ちるため、「から打ち」を抑止する効果が得られる。

(４) 上記実施形態では、固定アーム側ブラケット２４ａ，２４ｂでロックピン２８の検知及び抜け止めを行う構成をとったが、図１２に示すようにスライドアーム側ブラケット２５ａ，２５ｂでロックピン２８の検知及び抜け止めを行う構成をとってもよい。

この場合、スライド側ロック穴２７，２７をルーズ穴、固定側ロック穴を保持穴としてそれぞれ形成することになる。

(５) 上記実施形態では、ロックピン２８の先端面に対向してセンサ２９を配置し、同ピン先端面をセンサ２９で検知する構成をとったが、ロックピン２８の一端部または中間部の側面をセンサ２９で検知する構成をとってもよい。

(６) 上記実施形態では、固定アーム１２とスライドアーム１３を上下に重ねて配置した上下式のアーム６を例示したが、本発明は、特許文献２に示されるような所謂ボックス式のものに対しても、両アームを基端側のブラケットでロックする構成をとる場合に上記同様に適用することができる。

また、本発明はショベルに限らず、アーム伸縮式の破砕機や解体機等の他の作業機械であって、必要に応じてアームを最縮ロックし、かつ、これをセンサで検知する構成をとるものにも適用することができる。

１ベースマシンの下部走行体
２同、上部旋回体
３ベースマシン
４作業アタッチメント
５ブーム
６アーム
１２アームを構成する固定アーム
１３同、スライドアーム
１４アーム伸縮シリンダ
１５吊りフック
２４ａ，２４ｂ固定アーム側ブラケット
２５ａ，２５ｂスライドアーム側ブラケット
２６固定側ロック穴
２７スライド側ロック穴
２８ロックピン
２９センサ
３３カラー(抜け止め部材)
３４，３５抜け止め穴
３６抜け止めピン

Claims

ベースマシンに作業アタッチメントが取付けられ、この作業アタッチメントは、ベースマシンに起伏自在に取付けられたブームと、このブームの先端に水平軸まわりに回動可能に取付けられたアームとを備え、このアームは、上記ブームに取付けられた固定アームと、この固定アームに対してアーム長さ方向にスライド自在に取付けられたスライドアームと、このスライドアームをスライドさせてアームを伸縮させる伸縮シリンダとを具備し、上記固定、スライド両アームの基端部にアーム最縮状態で内外方向に対向するブラケットが設けられ、この両ブラケットにアーム最縮状態で合致するロック穴が設けられ、このロック穴にロックピンが挿入されることによってアームが最縮状態にロックされるように構成されるとともに、上記両ブラケットの一方に、上記ロックピンが挿入されたことを検知するセンサが設けられた作業機械において、上記両ブラケットのロック穴のうち、上記センサが設けられた側のブラケットのロック穴を、上記ロックピンがセンサの検知域にある検知位置と、センサの検知域から外れる非検知位置との間で移動し得る移動代を持ち、かつ、同ロック穴のみにロックピンが挿入された状態で上記非検知域に移動するルーズ穴として形成し、他方のロック穴を、上記ロックピンをセンサの検知域に保持し得るピン保持穴として形成したことを特徴とする作業機械。
上記ルーズ穴であるロック穴を、上記ロックピンを着脱する姿勢として予め決められたロックピン着脱用アーム姿勢でロックピンが自重落下する方向に長い長穴として形成したことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
上記センサを上記固定アームのブラケットに設けたことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械。
上記ロックピンの一端部にピン側抜け止め穴、上記両ブラケットのうち、センサが設けられていない側のブラケットに、上記ピン側抜け止め穴に対応するブラケット側抜け止め穴を持った抜け止め部材をそれぞれ設け、上記ロックピンを抜け止めする抜け止めピンを上記ピン側及びブラケット側両抜け止め穴に跨って挿入するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業機械。