JP5890041B2 - 建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置 - Google Patents

Description

本発明は、建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置に関し、より詳しくは、リフトアームにより作業ツール（例えば、バケット）が上昇する場合においても、前記作業ツールが内側に向かって傾斜する傾動現象が生じるのを防止することで、作業ツールの高さに応じた姿勢の変化量を減少させ、かつ地面姿勢での力（例えば、吊り上げ力）を高めることができる、建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置に関する。
また、本発明は、リンケージを操作する主要な角度の諸元が、従来の一般の作業環境と同様であるため、特別の訓練を受けていない初心者でも違和感無く直ぐに使える、建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置に関する。

種々の建設重機のうち、特に小型ショベル（Ｓｈｏｖｅｌ）系の掘削機やホイールローダー（Ｗｈｅｅｌ ｌｏａｄｅｒ）などのような機械においては、その前方に作業装置が取り付けられており、作業装置は、油圧装置により作動されるリンケージ（Ｌｉｎｋａｇｅ）と、当該リンケージに連結されたバケット（Ｂｕｃｋｅｔ）のような作業ツールを含んでなる。
従って、地面姿勢では、作業ツールを用いて土砂、肥料、雪などの作業対象物を掘削又はくみ上げる作業を行い、リフトアームにより作業ツールを上昇させた場合は、ダンプ作業を行うなど、種々の作業を行うことができる。
なお、上述のような機械については、特許文献１、特許文献２などの様々な文献に示されており、特に、図１に示されるような「Ｚ ＢＡＲ」と呼ばれる機械や、図２に示されるような「Ｐａｒａｌｌｅ ｏｒ Ｔｏｏｌ Ｃａｒｒｉｅｒ（ＴＣ）」と呼ばれる機械は、現在、現場で多く使用されている。
しかし、前記「Ｚ ＢＡＲ」と呼ばれる機械は、図１に示されるように、リンケージに連結されたバケット（作業ツール）を上昇させる場合、バケットの地面に対する水平が保たれなくなり内側に向かって傾斜する傾動（又は「ｃｒｏｗｄ」という）現象が発生することがあり、バケットの高さに応じた姿勢の変化量が大きく、作業者が操作することに難点があった。

一方、前記「Ｐａｒａｌｌｅ ｏｒ Ｔｏｏｌ Ｃａｒｒｉｅｒ（ＴＣ）」と呼ばれる機械は、図２に示されるように、リンケージに連結されたフォーク（作業ツール）を上昇させる場合、フォークが地面に対して水平を継続して維持しているため、フォークの高さに応じた姿勢の変化量はほとんどないか又は非常に少ない変化量であるが、フォークに加えられる力が小さくなるという問題点を持っている。
即ち、従来は、バケットやフォークなどのような作業ツールを作動させるリンケージの構造的な問題によって、作業ツールを上昇させる場合、高さに応じた姿勢の変化量が大きくなるという問題点があり、又は、高さに応じた姿勢の変化量がほとんどない場合は、バケットの吊り上げ力が小さくなるという問題点がある。

韓国登録特許第９９８０９７号公報 韓国公開特許第２０１０−５７２５７号公報

本発明は、上述の問題点を解決するために創案されたものであって、本発明の目的は、リフトアームにより作業ツールが上昇した場合においても、前記作業ツールが内側に向かって傾斜する傾動現象が生じるのを防止することで、作業ツールの高さに応じた姿勢の変化量を減少させ、かつ地面姿勢での力を高めることができる、建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上述した目的に加えて、リンケージを操作する主要な角度の諸元が、従来の一般の作業環境と同様であるため、特別の訓練を受けていない初心者でも違和感無く直ぐに使える、建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置は、走行装置の前方に連結されるベースフレーム；前記ベースフレームの上部両側にそれぞれ設けられたサイドブラケット；一端は前記サイドブラケットの上部に回動可能に連結され、他端はバケットに回動可能に連結されたリフトアーム；一端は前記サイドブラケットの下部に回動可能に連結され、他端は前記リフトアームの長さ方向中心側に回動可能に連結されたリフトシリンダ；前記ベースフレームの上部中心側に設けられたセンターブラケット；一端が前記センターブラケットに回動可能に連結されたパラレルリンク；下部が前記パラレルリンクの他端に回動可能に連結されたパラレルレバー；一端が前記パラレルレバーの上部に回動可能に連結されたバケットシリンダ；上部は前記バケットシリンダの他端に回動可能に連結され、下部はプッシュリンクを介して前記バケットに回動可能に連結される傾動レバー；及び一端部は前記パラレルレバーの中心側に回動可能に連結され、他端部は前記傾動レバーの中心側に回動可能に連結される連結軸部；を含むことを特徴とする。

この時、前記連結軸部は、両端が前記一対のリフトアームにそれぞれ固定された固定軸；一端は前記固定軸に固定され、他端は前記パラレルレバーの中心側に回動可能に連結された第１の連結軸；及び、前記第１の連結軸の両側にそれぞれ設けられ、一端は前記固定軸に回動可能に連結され、他端は前記傾動レバーの中心側に回動可能に連結された第２の連結軸；を含むことが好ましい。

また、前記パラレルレバーは、側端面が二等辺三角形形状を呈し、前記パラレルリンク、バケットシリンダ及び第１の連結軸は、それぞれ前記二等辺三角形の頂点付近に回動可能に連結されていることが好ましい。
更に、前記リフトシリンダとバケットシリンダとは、それぞれシリンダロッドが、バケットに向かう前方側に臨むように設けられており、作動油圧は、シリンダのヘッド側に供給されることが好ましい。

上述のような本発明によれば、パラレルレバーとパラレルリンクが、作業ツールが内側に向かって曲がらないように作動することで、作業ツールが上昇する場合においても、前記作業ツールが内側に向かって傾斜する傾動現象が生じるのを防止して、作業ツールの高さに応じた姿勢の変化量を減少させることができる。
また、作動油圧が各シリンダのヘッド側に供給されると、作動油圧がシリンダのロッド側に供給される場合に比べて、より多くの流量が一時供給可能であるため、地面姿勢での吊り上げ力やパワーを高めることができる。
更に、パラレルリンケージを作動させるシリンダが、従前と同様に２つ備えられており、その作動関係が類似しているため、リンケージを操作する主要な角度の諸元が一般の作業環境と同様であるため、特別の訓練を受けていない初心者でも違和感無く直ぐに使用することが可能である。

図１は、リンケージにより作業ツールを作動させる、従来の建設重機の一例を示す図である。 図２は、リンケージにより作業ツールを作動させる、従来の建設重機の他の一例を示す図である。 図３は、本発明に係る建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置を示す斜視図である。 図４は、本発明に係る建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置を示す透視図である。 図５は、本発明に係る建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置のシリンダを示す透視図である。 図６は、本発明に係る建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置の作動状態を示す連続図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施例に係る建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置について詳述する。
但し、以下、パラレルリンケージにより作動される作業ツールとして、バケットを例に説明し、また、種々の建設重機のうち、ホイールローダーを例に説明する。
しかし、本発明は、これらに限定されず、作業ツールとして、フォーク（ｆｏｒｋ）をはじめとした種々のものを使用することができ、建設重機として、ショベル（ｓｈｏｖｅｌ）のような種々の重機に適用できることは言うまでもない。

図３及び図４に示されるように、本発明に係る建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置は、作業ツールであるバケットＢを上昇又は下降させる構成として、ベースフレーム１１０、サイドブラケット１１１、リフトアーム１２０及びリフトシリンダ１３０を含む。
また、上昇又は下降中であるバケットＢの姿勢を直す構造として、センターブラケット１１２、パラレルリンク１４０、パラレルレバー１５０、バケットシリンダ１６０、傾動レバー１７０及び連結軸部１８１、１８２、１８３を含む。連結軸部１８１、１８２、１８３は、固定軸１８１、第１の連結軸１８２及び第２の連結軸１８３から構成される。
この時、ベースフレーム１１０は、走行装置と運転席を備えたホイールローダーの前方に連結される部分であり、通常、ホイールローダーの前方に回転可能に連結され得るように、後端部に操向ブラケットが設けられている。
従って、上記のような構成を有する作業装置が、設定角度でホイールローダーの前方から左右方向へ回転するようにし、作業装置を支持する。

サイドブラケット１１１は、前記ベースフレーム１１０の上部両側にそれぞれ設けられている。
また、リフトアーム１２０とリフトシリンダ１３０とが連結される上部と下部には、それぞれ回動ブラケットが挿入固定されており、サイドブラケット１１１の上部と下部に、リフトアーム１２０とリフトシリンダ１３０とがそれぞれ回動可能に連結される。
リフトアーム１２０は、リフトシリンダ１３０から動力を伝達されてバケットＢを上昇又は下降させるものであり、ベースフレーム１１０の両側にそれぞれ固定されているサイドブラケット１１１にそれぞれ連結され、一端はサイドブラケット１１１の上部に回動可能に連結され、他端はバケットＢに回動可能に連結される。
このようなリフトアーム１２０は、例えば、全体として長尺な湾曲した「Ｓ」字形状を呈している。
リフトシリンダ１３０としては、リフトアーム１２０を作動させるもので、油圧シリンダが使用され、一端はサイドブラケット１１１の下部に回動可能に連結され、他端はリフトアーム１２０の長さ方向中心側に回動可能に連結される。リフトシリンダ１３０は一対をなしており、一対のリフトアーム１２０をそれぞれ作動させる。
特に、リフトシリンダ１３０のシリンダヘッド側が、前記一端であってサイドブラケット１１１に連結され、シリンダから引き出されるシリンダロッドの先端部が、前記他端であってリフトアーム１２０に連結され、また、前記シリンダロッドを引き出す作動油圧は、シリンダヘッド側に供給される。

図５に示されるように、シリンダロッド側は、シリンダヘッド側よりも、シリンダロッドの体積分だけシリンダの内部空間が小さくなっている。従って、シリンダヘッド側へ作動油圧を供給すると、シリンダロッド側へ作動油圧を供給する場合に比べて、一時供給可能な流量が多くなるため、より強い力を提供する。
また、リフトシリンダ１３０は、「Ｓ」字形を呈するリフトアーム１２０の中心側に形成された屈曲部に連結されているため、リフトシリンダ１３０のシリンダロッドが引き出されると、リフトアーム１２０をより強い力で押すようになる。

センターブラケット１１２は、ベースフレーム１１０の上部中心側に設けられて前記サイドブラケット１１１との間に配置され、内部にはヒンジブラケットが固定されていて、ヒンジブラケットにパラレルリンク１４０を嵌合した後、回転ピンを組み込むと、パラレルリンク１４０を可動可能に支持することが可能となる。
パラレルリンク１４０は、一端はセンターブラケット１１２に回動可能に連結され、他端はパラレルレバー１５０の下部に回動可能に連結される。
パラレルレバー１５０は、バケットシリンダ１６０とバケットＢとを連動させるものであり、図面上において、パラレルレバー１５０の下部にはパラレルリンク１４０の他端が回動可能に連結され、上部にはバケットシリンダ１６０のヘッド側が回動可能に連結され、その中心側には連結軸部１８１、１８２、１８３の第１の連結軸１８２が回動可能に連結される。
特に、パラレルレバー１５０の側端面が略二等辺三角形形状であり、この時、パラレルリンク１４０、バケットシリンダ１６０及び連結軸部１８１、１８２、１８３の第１の連結軸１８２がそれぞれ頂点付近に回動可能に連結されているため、これらが互いに安定的に連動される。

バケットシリンダ１６０としては、バケットＢの角度を調節して掘削姿勢やダンプ姿勢を取らせることができるもので、油圧シリンダが使用され、一端は前記パラレルレバー１５０の上部に回動可能に連結され、他端は傾動レバー１７０の上部に回動可能に連結される。
このようなバケットシリンダ１６０は、リフトシリンダ１３０と同様に、シリンダヘッド側が前記一端であってパラレルレバー１５０に連結され、シリンダから引き出されるシリンダロッドの先端部が前記他端であって傾動レバー１７０に連結され、この時、作動油圧は、シリンダヘッド側に供給されることで、より強い力を提供できるようにする。
傾動レバー１７０は、梃子の働きをしてバケットシリンダ１６０の動力をバケットＢに伝達するものであり、その上部はバケットシリンダ１６０の他端に回動可能に連結され、下部はプッシュリンク１７１を介してバケットＢに回動可能に連結される。即ち、傾動レバー１７０の下部には、プッシュリンク１７１が回動可能に連結され、プッシュリンク１７１は、バケットＢに回動可能に連結される。

連結軸部１８１、１８２、１８３は、前記傾動レバー１７０を回動可能に支持するものであり、一端部はレバー１５０の中心付近に回動可能に連結され、他端部は傾動レバー１７０の中心付近に回動可能に連結される。
このような連結軸部１８１、１８２、１８３としては、例えば、固定軸１８１、第１の連結軸１８２及び第２の連結軸１８３で構成することができるが、固定軸１８１の両端は、一対のリフトアーム１２０にそれぞれ固定され、第１の連結軸１８２は、固定軸１８１の中心側に固定され、第２の連結軸は、前記第１の連結軸１８２の両側部において固定軸１８１に固定される。
また、第１の連結軸１８２は、一端は固定軸１８１に固定され、他端はパラレルレバー１５０の中心側に回動可能に連結され、また、第２の連結軸１８３は、一端は固定軸１８１に固定され、他端は傾動レバー１７０の中心側に回動可能に連結される。

上述した構成によれば、図６に示されるように、作業者がリフトシリンダ１３０を作動させてシリンダロッドの引き込み又は引き出しを行うと、リフトアーム１２０がサイドブラケット１１１に支持された状態で回動しながらバケットＢを上昇又は下降させる。
また、リフトアーム１２０が上昇又は下降すると、リフトアーム１２０に連結された連結軸部１８１、１８２、１８３をはじめとして、パラレルリンク１４０、パラレルレバー１５０、バケットシリンダ１６０及び傾動レバー１７０が共に上昇又は下降する。
また、上述のような状態で、作業者がバケットシリンダ１６０を作動させてシリンダロッドを引き込むと、傾動レバー１７０の上部が引っ張られてバケットＢが前方に傾斜し、逆にシリンダロッドを引き出すと、傾動レバー１７０の上部が前方に回動されてバケットＢが内側に向かって傾斜し、掘削やダンプのような種々の作業を行えるようになる。
特に、本発明は、リフトアーム１２０によりバケットＢが上昇すると、その上昇角度に応じてパラレルリンク１４０とパラレルレバー１５０が自動的に折れて、バケットＢの上昇時に内側に傾斜する傾動（又は、ｃｒｏｗｄ）現象が生じるのが防止されるため、バケットＢが作業面に対して常時水平を維持するようになる。即ち、本発明では、バケットＢの高さに応じた姿勢の変化量が非常に小さくなる。
従って、作業者がバケットＢを注視しながら上昇高さを操作するとき、同じ基準で上昇高さを判断できるため、精密な制御を行える。

また、バケットＢの上昇時、作業者の操作とは無関係に姿勢が変化し続けるのを防止するため、ダンプなどのためにバケットＢの角度を操作するとき、安定した姿勢で必要分だけ傾斜させることを容易にする。
また、傾動レバー１７０とパラレルレバー１５０とのそれぞれの中心部が連結軸部１８１、１８２、１８３に独立に回動可能に連結されているため、バケットシリンダ１６０の駆動時、傾動レバー１７０とパラレルレバー１５０の姿勢をより細かく調節することが可能であるため、上述の効果を一層向上できる。

更に、作動油圧が各シリンダのヘッド側に供給されると、作動油圧がシリンダロッド側に供給される場合に比べて、より多くの流量を一時供給することができるため、地面姿勢での吊り上げ力を一層高めるようになる。
また、バケットＢの上昇はリフトシリンダ１３０が担当し、バケットＢの角度はバケットシリンダ１６０が担当しているが、このような操作の諸元は、従来から使用してきた一般のホイールローダーにおける作業環境と同様であるため、特別の訓練を受けていない初心者でも違和感無く直ぐに使えるようになる。

以上、本発明の特定の実施例を挙げて詳述してきたが、本発明の思想及び範囲は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に修正及び変更して実施できることは、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば理解できるだろう。
従って、上述の実施例は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明の範疇を完全に理解できるように助けるために提供されるもので、あくまでも例示に過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明は、特許請求の範囲により定義される。

本発明は、作業ツールが内側に向かって傾斜する傾動現象が生じるのを防止して、作業ツールの高さに応じた姿勢の変化量を減少させることができる、建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置に適用可能である。

１１０ ベースフレーム
１１１ サイドブラケット
１１２ センターブラケット
１２０ リフトアーム
１３０ リフトシリンダ
１４０ パラレルリンク
１５０ パラレルレバー
１６０ バケットシリンダ
１７０ 傾動レバー
１７１ プッシュリンク
１８１ 固定軸
１８２ 第１の連結軸
１８３ 第２の連結軸
Ｂ バケット

Claims (3)

1. 走行装置の前方に連結されるベースフレーム（１１０）；
   一端は前記ベースフレーム（１１０）に回動可能に連結され、他端はバケット（Ｂ）に回動可能に連結されたリフトアーム（１２０）；
   一端は前記ベースフレーム（１１０）に回動可能に連結され、他端は前記リフトアーム（１２０）の長さ方向中心側に回動可能に連結されたリフトシリンダ（１３０）；
   一端が前記ベースフレーム（１１０）に回動可能に連結されたパラレルリンク（１４０）；
   下部が前記パラレルリンク（１４０）の他端に回動可能に連結されたパラレルレバー（１５０）；
   一端が前記パラレルレバー（１５０）の上部に回動可能に連結されたバケットシリンダ（１６０）；
   上部は前記バケットシリンダ（１６０）の他端に回動可能に連結され、下部はプッシュリンク（１７１）を介して前記バケット（Ｂ）に回動可能に連結される傾動レバー（１７０）；及び
   一端部は前記パラレルレバー（１５０）の中心側に回動可能に連結され、他端部は前記傾動レバー（１７０）の中心側に回動可能に連結される連結軸部（１８１、１８２、１８３）；
   を含み、
   前記連結軸部（１８１、１８２、１８３）が、
   両端が前記一対のリフトアーム（１２０）にそれぞれ固定された固定軸（１８１）；
   一端が前記固定軸（１８１）に固定され、他端が前記パラレルレバー（１５０）の中心側に回動可能に連結された第１の連結軸（１８２）；及び
   一端が前記固定軸（１８１）に固定され、他端が前記傾動レバー（１７０）の中心側に回動可能に連結された第２の連結軸（１８３）；
   を含むことを特徴とする建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置。
2. 前記パラレルレバー（１５０）が、側端面が二等辺三角形形状を呈し、前記パラレルリンク（１４０）、バケットシリンダ（１６０）及び第１の連結軸（１８２）が、それぞれ前記二等辺三角形の頂点付近に回動可能に連結されている請求項１に記載の建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置。
3. 前記パラレルリンク（１４０）と前記パラレルレバー（１５０）とが、
   前記バケットシリンダ（１６０）の駆動無しに前記リフトアームが上昇すると、前記パラレルリンク（１４０）と前記ベースフレーム（１１０）との連結部位と、前記パラレルレバー（１５０）と前記バケットシリンダ（１６０）との連結部位とが接近する方向に相対回動する請求項１から２のいずれかに記載の建設重機用パラレルリンケージタイプの作業装置。