JP5289372B2 - 作業機のブームロック装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブームを備えたトラクタ・ローダ・バックホー等の作業機のブームロック装置に関する。

従来、ＴＬＢに適用されるバックホーの回動ロック構造が知られている。
この回動ロック構造は、枠体に縦軸を介してスイングブラケットを支持し且つこのスイングブラケットに横軸を介してブームを支持したバックホーに適用するものであって、ブームに取り付けられたロック板にピン孔が形成され、このピン孔が、ブームを略収納姿勢にしたときに枠体とスイングブラケットとに形成されたピン孔と同芯となってロックピンが挿入可能となることで、ブームの回動をロックしている（特許文献１参照）。

実開平１−１７４４５６号公報

しかしながら、上記従来のバックホーの回動ロック構造は、ロック板を介して、ブームとスイングブラケットとの間でロックを行うものであって、スイングブラケットのスイング時に長いロック板が邪魔になると共に、ロック板のピン孔に応力が集中する問題がある。
本発明は、このような点に鑑みて、ブームの背面側のブームシリンダに係止部を設けて、この係止部にロックピンに設けた嵌合部を嵌合することで、ブームシリンダをロックすることにより集中する応力を減らすことができると同時に、コンパクトに構成できるようにした作業機のブームロック装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、以下の技術的手段を採用した。
第１に、機体２に縦軸３を介して枢支されたスイングブラケット４と、このスイングブラケット４にブーム横軸５を介して枢支され且つ先端側で作業具６を支持するブーム７と、このブーム７の背面側に配置され且つ前記スイングブラケット４にシリンダ横軸８を介して下端部が枢支されたブーム用のブームシリンダ９とを備えている作業機のブームロック装置であって、
前記スイングブラケット４とブームシリンダ９との間には前記スイングブラケット４に設けられたロックステー１０とこのロックステー１０に挿脱自在なロックピン１１とが配備され、このロックピン１１は、前記ブームシリンダ９に設けられた係止部１２と嵌合可能な嵌合部１３を有していることを特徴とする。

第２に、前記ロックピン１１の嵌合部１３とブームシリンダ９の係止部１２とは、一方が棒状部材であり、他方が前記棒状部材に嵌合する略Ｕ字型部材であって、この略Ｕ字型部材は、前記棒状部材がブーム下降時に動く方向に対して略直交する当接面１４で前記棒状部材と当接していることを特徴とする。
第３に、前記機体２上に操縦部１５が設けられており、
前記ロックピン１１は、上方突出した挿脱用の挿脱把持部１６を有していて、
前記ロックステー１０は、下部から上部にかけて前記操縦部１５に近づく方向に傾斜していてロックピン１１を操縦部１５側から挿脱自在なピン孔１７を穿設していることを特徴とする。

これらの特徴により、スイングブラケット４とブームシリンダ９との間でロックステー１０に挿脱自在で且つブームシリンダ９の係止部１２と嵌合可能な嵌合部１３を有したロックピン１１を配備することで、運搬時における上昇位置で回動をロックしたときのブーム７及び作業具６等の荷重を、より機体２に近いブームシリンダ９を介して支える、つまり
テコの原理によりブーム７の回転中心からより離れた方が、ロックステー１０やロックピン１１にかかる応力を小さくでき、部材のコンパクト化が図れる。

また、ロックピン１１の嵌合部１３とブームシリンダ９の係止部１２とは、一方が棒状部材で、他方が略Ｕ字型部材であって、この略Ｕ字型部材に棒状部材がブーム下降時に動く方向に対して略直交する当接面１４を設けることで、ブーム７が下降するときにロックピン１１にかかるブーム７等の荷重を、略Ｕ字型部材が真正面で受け止められるため、係止部１２と嵌合部１３とが容易に嵌合できると共に、嵌合状態が確実に保持される。

さらに、ロックステー１０に操縦部１５に近づく方向に傾斜し且つ挿脱把持部１６を有したロックピン１１を操縦部１５側から挿脱自在なピン孔１７を穿設することで、車体から降りなくとも、操縦部１５からロックピン１１の挿脱が可能となり、ブームロックの操作性が向上する。

本発明によると、ブーム背面側のブームシリンダに係止部に、ロックピンに設けた嵌合部を嵌合することで、ブームシリンダをロックした際の応力集中を抑え、部材のコンパクト化を図ることができる。

本発明に係るブームロック装置を備えた作業機の側面図である。 ブームロック装置の要部側面図である。 ブームロック装置の斜視図である。 ブームロック装置の平面図である。 ブームロック装置の要部斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１〜５には、本発明に係る作業機（トラクタ・ローダ・バックホー）２１のブームロック装置１が示されている。
図１は、図示しないトラクタの後部に着脱自在に取り付けられるバックホーＢを図示している。なお、トラクタの前部にフロントローダ（図示省略）を設けると共に、後部に図１に示すバックホーＢを設けることにより、トラクタ・ローダ・バックホー（作業機）２１が構成される。

前記バックホーＢは、トラクタの後部に着脱自在に連結される機体（メインフレーム）２と、この機体２の後部に上下方向の縦軸３回りに左右揺動自在に支持されたスイングブラケット４と、このスイングブラケット４を左右に揺動するためのスイングシリンダ２２と、スイングブラケット４に取り付けられた掘削作業装置２３と、この掘削作業装置２３の後述するブーム７の昇降をロックするブームロック装置１とを備えている。

なお、バックホーＢの前後方向は、トラクタの前後方向と一致させている。
前記機体２の上部には、コントロールボックス２４、運転席２５等を有する操縦部１５が設けられ、機体２の左右両側にはアウトリガー装置２６が配備されている。
機体２は、後部が二股状とされていてスイングブラケット４を支持する上下１対の支持部２ａが設けられている。また、スイングブラケット４は、前部が二股状とされ、前記支持部２ａと連結される上下１対の軸受部４ａが設けられており、上下各軸受部４ａが機体２の上下支持部２ａに縦軸３を介してそれぞれ連結されている。

掘削作業装置２３は、前記スイングブラケット４に左右方向にのびるブーム横軸５回りに昇降自在に枢支連結されたブーム７と、このブーム７の先端側に横軸回りに揺動自在に枢支連結されたアーム２８と、このアーム２８の先端側に横軸回りにスクイ・ダンプ動作自在に枢支連結されたバケット（作業具）６とを備えている。
また、掘削作業装置２３は、前記ブーム７の背面側に配置され且つブーム７を昇降させるブーム用のブームシリンダ９と、前記アーム２８を揺動させるアーム用のアームシリンダ２９と、バケット６をスクイ・ダンプ動作させるバケット用のバケットシリンダ３０とを備えており、各シリンダ９、２９、３０は油圧シリンダからなる。

図１に示すように、ブーム７は、側面視でくの字状のブーム本体部３１を有しており、このブーム本体部３１の先端部（上端部）側にアーム取付部３２が形成されている。ブーム本体部３１の基部（下端部）には、ブーム７をスイングブラケット４にブーム横軸５を介して枢支するためのブーム連結部３３が形成され、ブーム本体部３１の長手方向中途部であってブーム７背面側にブームシリンダ９の上端部とアームシリンダ２９の基部を連結枢支するシリンダ連結部３４が形成されている。

ブーム本体部３１は、先端部から基部までが上下側壁および左右側壁によって筒状または箱状とされ、横断面が略四角形状とされている。
コントロールボックス２４には、トラクタに設けられた油圧ポンプから送られる作動油を制御する制御弁が設けられており、この制御弁とブームシリンダ９等とが油圧ホースで接続されている。

前記ブームシリンダ９は、ブーム７の背面側（つまり、ブームシリンダ９をブーム本体部３１から離して操縦部１５側）に配置されており、シリンダチューブ９ａと、このシリンダチューブ９ａ内で摺動可能なピストンに連結されたシリンダロッド９ｂとを有し、伸縮自在に構成されている。また、ブームシリンダ９は、シリンダロッド９ｂが下方、シリンダチューブ９ａが上方となる向きに配置している。

このシリンダロッド９ｂの先端部（下端部）が前記スイングブラケット４の後上部（ブーム横軸５より上方）にシリンダ横軸８を介して揺動自在に枢支連結され、前記シリンダチューブ９ａの上端部がシリンダ連結部３４に横軸回りに枢支連結されている。
したがって、ブームシリンダ９が伸張することでブーム７は下降し、収縮することでブーム７が上昇することとなり、作業機２１の運搬時等で、掘削作業装置２３を折りたたみ、ブーム７が最上位置又はブームシリンダ９が前傾姿勢（以下、ロック姿勢Ｒとする）にある時、ブームシリンダ９は最も収縮した状態となる。

シリンダチューブ９ａの背面側には、後述するロックピン１１の嵌合部１３と嵌合する棒状の係止部１２が左外方へ突出状に固着されている（図４参照）。
図１〜４に示す如く、前記ブームロック装置１は、スイングブラケット４に設けられたロックステー１０と、このロックステー１０に挿脱自在なロックピン１１と、前記ブームシリンダ９に設けた係止部１２とを有している。

前記ロックステー１０は、スイングブラケット４の上面にボルト等の締結具３６によって取付固定される取付部１０ａ（図３、４参照）と、前記ロックピン１１が挿入可能なピン孔１７を設けたソケット部１０ｂとを有している。
取付部１０ａは、プレート状であって、スイングブラケット４の上面から左後方へ突出状（ブームシリンダ９の左前方）に設けられ、この突出部分から前記ソケット部１０ｂが立設している。ソケット部１０ｂは、ブームシリンダ９の直前から側方へずれた左外方に位置し（図４参照）、前記ピン孔１７が貫通した筒状に形成されている。このピン孔１７は、ソケット部１０ｂ内部に同軸状に穿設されており、ピン孔１７の穿設方向は、下部から上部にかけて前方の操縦部１５に近づく方向に傾斜している。

これによって、ピン孔１７に挿入したロックピン１１も、下部から上部にかけて操縦部１５に近づく方向に傾斜することとなる。したがって、ロックピン１１を抜く際には、操縦部１５に向かって前上方へ引けばよい。
なお、後述するように、ロックしたブーム７が下降するときにかかる荷重を、ロックピン１１及びロックステー１０で支えられるように、ロックステー１０は、締結具３６によってスイングブラケット４に強固に固定されている。

また、ロックステー１０には、取付部１０ａからソケット部１０ｂにわたるリブ１０ｃが取付部１０ａの突出方向（ロックした時にブーム７等の荷重がかかる方向）に沿って形成されている（図３〜５参照）。
前記ロックピン１１は、下部１１ａが前記ピン孔１７に挿入可能なピン本体１１ｂと、このピン本体１１ｂの上部に径外方向突出状に取り付けられていてブームシリンダ９の係止部１２に嵌合可能な嵌合部１３と、前記ピン本体１１ｂの上端から上方突出した挿脱把持部１６とを有している。

ロックピン１１をソケット部１０ｂに挿入されたときには、上述の如く、ブームシリンダ９の左外方に下部１１ａが位置し（図４参照）、ピン本体１１ｂは、上部にいくにつれて前方に移行するように傾斜することとなる。
この傾斜しているピン本体１１ｂの上部で且つ前記係止部１２に対応する位置に、前記嵌合部１３が設けられている。

嵌合部１３は、板材を湾曲させた略Ｕ字型部材であって、下方開口する向きでピン本体１１ｂに固着されている。したがって、ロックピン１１をピン孔１７に差し込むことで、棒状の係止部１２に対して嵌合部１３を上から被せ、嵌合部１３を係止部１２に嵌合させることができる。
被せた嵌合部１３を介してロックピン１１には、自重によりブーム７及びブームシリンダ９の下降方向（ロックピン１１にとっては径方向）に負荷がかかる。つまり、嵌合部１３は、略Ｕ字型部材におけるブームシリンダ９側の端片部１３ａにある当接面１４で係止部１２と当接して、ブーム７及びブームシリンダ９等を支えることとなる（図１、２参照）。

この当接面１４は、前記ブームシリンダ９側の端片部１３ａの内面に形成されており、ブーム７等の下降方向の負荷を真正面から受け止められるように、ブーム下降時に係止部１２が動く方向に対して略直交するように設定されている。
ここで、係止部１２は、ブーム下降時にシリンダ横軸８回りの円弧に沿って動くと同時に、ブームシリンダ９の伸張によって、シリンダ横軸８から離れる方向にも動く。

したがって、図２の１点鎖線の矢印Ｓ’で示したように、ブーム下降時に係止部１２が動く方向とは、側面視でシリンダ横軸８と係止部１２とを結ぶ直線に対して略直交する向きよりも、若干上向き（図２の実線の矢印Ｓ参照）となる。
よって、嵌合部１３の当接面１４が、係止部１２がブーム下降時に動く方向に対して略直交するように、前記当接面１４は、矢印Ｓに略直交するように形成されている。

前記挿脱把持部１６は、ピン本体１１ｂの上端から長手方向に沿ってさらに上方へ突出して形成され、挿脱把持部１６上部のフック部１６ａは、操縦部１５のコントロールボックス２４の略半分の高さまで届いている。
したがって、作業者は、ロックピン１１がロックステー１０に挿入されていても、操縦部１５からコントロールボックス２４越しに挿脱把持部１６のフック部１６ａを把持して、引き抜くことが可能となる（図１中の１点鎖線参照）。

ブームロック装置１の使用態様を説明する。
掘削作業後に、作業者は、操縦部１５のコントロールボックス２４を操作して、ブーム７を最上位置まで上昇させ、アーム２８及びバケット６は内側へ屈曲状に折りたたんで、ブーム７をロック姿勢Ｒとする。
このとき、ブームシリンダ９がブーム７よりも、スイングブラケット４の上面及び操縦部１５に一番近い位置にくることとなり、作業者が、操縦部１５側（コントロールボックス２４の前方位置）から挿脱把持部１６を把持してロックピン１１をロックステー１０へ挿入することが可能となる。

ロックピン１１の挿入時には、嵌合部１３が係止部１２に被さるようにロックピン１１の周方向位置をあわせることで、嵌合部１３が係止部１２に嵌合する。
嵌合後に、掘削作業装置２３のコントロールを切ったり、作業機２１のエンジンを止めても、ブームシリンダ９等が下降するときにかかる負荷を、嵌合部１３の当接面１４で真正面から受け止めることができ、係止部１２と嵌合部１３とが容易に嵌合できると共に、この嵌合状態が確実に保持される。

また、ロック姿勢Ｒであるブーム７の回動をロックしたときにかかるブーム７、アーム２８、バケット６等の荷重を、ブーム７を直接支えるのではなく、スイングブラケット４の上面及び機体２（操縦部１５）により近い部材であるブームシリンダ９を介して支えること、すなわちブーム７の回転中心からより離れた位置で支えることが可能となる。
このように、ブーム７を支えるロックステー１０やロックピン１１を、ブーム７の回転中心からより離すことで、テコの原理によりロックピン１１等にかかる応力が小さくなる。このため、強度を上げるためにブーム７を支える部材を大きくする必要がなくなり、部材のコンパクト化が図れる。

さらに、ロックステー１０に操縦部１５に近づく方向に傾斜し且つ挿脱把持部１６を有したロックピン１１を操縦部１５側から挿脱自在なピン孔１７を穿設することで、車体から降りなくともロックピン１１の挿脱が可能となり、ブームロックの操作性が向上する。
再び掘削作業をする際には、ブーム７をコントロール下においた後で、操縦部１５側からロックピン１１を引き抜けばよい。

また、掘削作業中におけるロックピン１１は、係止部１２と嵌合部１３との嵌合を解いた後、再びロックピン１１をロックステー１０に挿入することで保持してもよい。このとき、ロックピン１１は、ソケット部１０ｂを貫通するピン孔１７に沿って下に落ち、下部１１ａの先端（下端）がスイングブラケット４の上面に当接して止まる。
この下に落ちた分だけ、ロックピン１１の嵌合部１３も下方に移動（つまりロック姿勢Ｒ時のブームシリンダ９の係止部１２よりも下方に位置する。したがって、ブーム７がどんなに上昇しても係止部１２が嵌合部１３に当たることはなく、ブーム７の回動に支障はない。

嵌合部１３を係止部１２に嵌合させずにロックピン１１をロックステー１０に差し込んだ場合、嵌合部１３の重さで、ロックピン１１が周方向に回転し、嵌合部１３が最も下にきた位置で止まることとなる。
よって、嵌合部１３は、係止部１２からさらに遠ざかり当たることはない。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。作業機のブームロック装置１等の各構成又は全体の構造、形状、寸法などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

作業機２１は、トラクタ・ローダ・バックホーに限らず、ブームを備えた旋回作業機や、フロントローダ等であってもよい。
ブームシリンダ９の係止部１２が棒状部材であり、ロックピン１１の嵌合部１３が略Ｕ字状部材であるが、逆に、係止部１２が略Ｕ字状部材で形成し、ロックピン１１の嵌合部１３を棒状部材で形成してもよい。

この場合には、ブームシリンダ９の背面側に固着される略Ｕ字状部材は、ロックピン１１が挿脱可能となるように、上方開口する向きに取り付けられている。
このように、係止部１２と嵌合部１３との嵌合関係が逆になっても、掘削作業中にロックピン１１をロックステー１０に差し込めば、ロックピン１１の下端がスイングブラケット４の上面まで下に落ちるため、ブーム７が回動しても係止部１２が嵌合部１３に当たることはない。

ブームシリンダ９は、上下逆にして、シリンダチューブ９ａが下方、シリンダロッド９ｂが上方となる向きに配置されていてもよい。
この場合、シリンダチューブ９ａに取り付けられた係止部１２は、ブーム下降時にシリンダ横軸８回りの円弧に沿って動く。よって、嵌合部１３の当接面１４を、係止部１２がブーム下降時に動く方向に対して略直交させるには、側面視でシリンダ横軸８と係止部１２とを結ぶ直線に対して略直交するように設定することとなる（図２中の矢印Ｓ’参照）。

またこのとき、ブームシリンダ９用の油圧ホースは、シリンダチューブ９ａの下方から連結されることとなる。
ロックステー１０のソケット部１０ｂは、内部のピン孔１７を貫通させず、有底の筒状に形成してもよい。

１ 作業機のブームロック装置
２ 機体
３ 縦軸
４ スイングブラケット
５ ブーム横軸
６ 作業具
７ ブーム
８ シリンダ横軸
９ ブームシリンダ
１０ ロックステー
１１ ロックピン
１２ 係止部
１３ 嵌合部
１４ 当接面
１５ 操縦部
１６ 挿脱把持部
１７ ピン孔
２１ 作業機（トラクタ・ローダ・バックホー）

Claims (3)

1. 機体（２）に縦軸（３）を介して枢支されたスイングブラケット（４）と、このスイングブラケット（４）にブーム横軸（５）を介して枢支され且つ先端側で作業具（６）を支持するブーム（７）と、このブーム（７）の背面側に配置され且つ前記スイングブラケット（４）にシリンダ横軸（８）を介して下端部が枢支されたブーム用のブームシリンダ（９）とを備えている作業機のブームロック装置であって、
   前記スイングブラケット（４）とブームシリンダ（９）との間には前記スイングブラケット（４）に設けられたロックステー（１０）とこのロックステー（１０）に挿脱自在なロックピン（１１）とが配備され、このロックピン（１１）は、前記ブームシリンダ（９）に設けられた係止部（１２）と嵌合可能な嵌合部（１３）を有していることを特徴とする作業機のブームロック装置。
2. 前記ロックピン（１１）の嵌合部（１３）とブームシリンダ（９）の係止部（１２）とは、一方が棒状部材であり、他方が前記棒状部材に嵌合する略Ｕ字型部材であって、この略Ｕ字型部材は、前記棒状部材がブーム下降時に動く方向に対して略直交する当接面（１４）で前記棒状部材と当接していることを特徴とする請求項１に記載の作業機のブームロック装置。
3. 前記機体（２）上に操縦部（１５）が設けられており、
   前記ロックピン（１１）は、上方突出した挿脱用の挿脱把持部（１６）を有していて、
   前記ロックステー（１０）は、下部から上部にかけて前記操縦部（１５）に近づく方向に傾斜していてロックピン（１１）を操縦部（１５）側から挿脱自在なピン孔（１７）を穿設していることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業機のブームロック装置。

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