JP6485657B2

JP6485657B2 - 高所作業機

Info

Publication number: JP6485657B2
Application number: JP2017147039A
Authority: JP
Inventors: 隆則河島
Original assignee: 有限会社河島農具製作所
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: JP2019026421A

Description

この発明は、果樹園等における果樹採取、果樹消毒、果樹の手入れなどの高所での農作業を行うのに適した高所作業機に関する。

この種の従来技術としては、昇降機構で分類すると、ブームが上下に回動、伸縮するブーム形式や支持脚を交差させてリフトするシザース形式がある。ブーム形式の場合（例えば、特許文献１の図１）は、作業機本体に設けた支柱の回転支点を中心にして回動自在に固定している棒状の構造物であるブームを電動又は油圧シリンダによって折り曲げ角度を変えることで上下に昇降させ、更に、ブームの内部にスライド自在に挿入しているもう一つのブームを別途設けたシリンダで長さ方向に伸縮自在とし、この２つのシリンダでブームの先端に固定している作業者の乗るゴンドラの高さ位置を定めるようにしている。また、この２つのシリンダとは別に前記支柱を作業機本体に対して水平方向に回動させるシリンダをも設けている。一方、シザース形式の場合（特許文献２の図１９）には、はさみのように交差する支持脚を組み合わせてその交差角をシリンダ等で変動させてリフトの高さ、即ちゴンドラの高さを調整している。この形式の高所作業機の場合には、支持脚を増やすことによりリフト高さを増大させることができ、しかも作業機本体自体もコンパクトに保つことが出来る。また、真上にリフト出来るので、搭乗位置とリフトアップ時の水平方向位置は同じであり、位置合わせの手間がない。

特開２０１５−２１４３９９号公報特開平８−３３７３９６号公報

上記したブーム形式の場合には、支柱部に設けたブームの回転支点を中心にしてその角度を変えるためのシリンダと、ブーム自体を伸縮するためのシリンダとの２つの押出し用のシリンダが必要で、それぞれのシリンダに操縦桿によって制御するための配線や配管が必要となる。また、支柱部の回転支点を中心にブームの角度を変えることによって高さ位置を調整するため、上昇時のブーム先端のゴンドラの地面に対する水平方向位置が、下降時の搭乗位置とは大きくずれてしまい、その結果、上昇後に作業機を移動させて作業位置を再調整する必要が生じる問題点がある。

シザース形式の場合には、ブーム形式と車体全長が同じである時、支持脚の交差が１つだとシザース形式の方がリフト高さが低くなるため、交差する支持脚の上に更に別の交差する支持脚を設ける必要が生じ、部品点数を増やさないとリフト高さが高くならないという問題点がある。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、ブーム形式とシザース形式の双方の利点を取り入れて、ブーム先端に固定するゴンドラの水平方向位置が昇降前後でほぼ同じ位置を保ちながら方向回転も簡単で、リフト高さも十分に得られる高所作業機を提供することを目的とするものである。

上記の課題の解決手段は、２条のクローラに両側を支持されつつ走行し前方端が前記クローラの中間部に位置し後方端が前記クローラの後端と略同一位置に位置している作業機本体と、該作業機本体の前記前方端の中央位置に軸を中心に水平回動シリンダの押引によって水平方向に回動自在に設けられた回動アームと、該回動アームの先端側の側面に固定された水平回動ブラケットと、該水平回動ブラケットに一端側を上下方向に回動自在に固定された第１ブームと、前記水平回動ブラケットに一端側が上下方向に回動自在に固定され他端側が前記第１ブームに上下方向に回動自在に固定されることにより前記第１ブームの一端側を中心に前記第１ブームを上下方向に回動させる垂直回動用シリンダと、前記第１ブームの他端側の側面に下端側を軸によって上下方向に回動自在に固定された垂直方向姿勢を維持する垂直方向長手状の上下動ブラケットと、該上下動ブラケットの上端側に一端側が上下方向に回動自在に固定され他端側に垂直方向姿勢を維持するゴンドラを上下方向に回動自在に固定した第２ブームと、前記上下動ブラケットの前記第２ブームの一端側との固定位置より下方位置で一端側が上下方向に回動自在に固定され他端側が前記第２ブームに上下方向に回動自在に固定された突上げ用シリンダと、を具備することを特徴とする高所作業機としたことにある。

前記垂直回動用シリンダが複動式油圧シリンダで、前記突上げ用シリンダが単動式油圧シリンダであり、前記垂直回動用シリンダの動作に前記突上げ用シリンダの動作が連動するように前記垂直回動用シリンダと前記突上げ用シリンダとを油圧配管で接続したことにある。

前記水平回動ブラケットの水平方向に回動する回動軸が、高所作業機の中心付近の位置であることにある。

前記水平回動ブラケットの前記作業機本体への固定が、水平回動用シリンダによって水平方向に回動する回動アームを介しての固定であることにある。

前記垂直方向姿勢を維持する上下動ブラケットにおける垂直方向姿勢の維持が、前記第１ブームと平行になるように、一端側が前記水平回動ブラケットに上下方向に回動自在に固定され、他端側が前記上下動ブラケットに上下方向に回動自在に固定された第１平行リンクによるものであることにある。

前記垂直方向姿勢を維持するゴンドラにおける垂直方向姿勢の維持が、前記第２ブームと平行になるように、一端側が前記上下動ブラケットに上下方向に回動自在に固定され、他端側が前記ゴンドラに上下方向に回動自在に固定された第２平行リンクによるものであることにある。

前記第２平行リンクに長さ調整部を具備することにある。

上記解決手段によると、作業者の乗るゴンドラは、水平回動ブラケットに一端側を上下方向に回動自在に固定した第１ブームの垂直回動用シリンダによる上昇角度への押出しと、前記第１ブームの他端側に上下方向に回動自在に固定した上下動ブラケットに上下方向に回動自在に固定した第２ブームの突上げ用シリンダによる上昇角度への突上げによって所望の高さ位置まで上昇させることができる。又、ゴンドラは接地面に近い搭乗位置から上昇時の作業位置までほぼ垂直に上昇するので、前後方向の水平方向の位置決めのために作業機本体を移動させる必要がなく簡単である。更に、左右方向の位置決めの場合には、水平回動ブラケットを水平方向に回動させることで簡単に行えて作業能率が向上する。又、ゴンドラの上昇高さは、上下動ブラケットの長さ、第１ブームの上昇角度、第２ブームの上昇角度によって定まるので、各部材は比較的短い長さであっても高い位置まで上昇することが可能となり、又、各部材が短いので、作業休止時や運搬時における折り畳みの際の外形上の縮小化を図ることが出来、収納スペースを小さくできる効果が得られる。

突上げ用シリンダと垂直回動用シリンダとを油圧配管で接続し、突上げ用シリンダの動作を垂直回動用シリンダの動作に連動させると、昇降時における操縦桿の操作は垂直回動用シリンダに対する操作だけでよく、操縦桿からの突上げ用シリンダに対する配線や配管が不要となり、簡素化を図ることができる。

水平回動ブラケットの水平方向に回動する回動軸を、高所作業機の中心付近の位置に設けると、第１ブーム、上下動ブラケット、第２ブーム及びゴンドラの水平方向に回動する時の回動中心も高所作業機の中心付近となり、それらの機体からの突出が抑えられ、機体全長も抑えられる。ここでいう高所作業機の中心付近は、中心に近いほど良いが、例えば、前後方向はゴンドラ先端から上下動ブラケット後端までの長さを５等分し、幅方向は作業機本体の幅方向の長さを３等分したときに、その中央となる範囲が好適である。

回動アームが回動することにより、回動アームを介して水平回動ブラケットが回動するので、回動アームの長さ距離分だけ左右方向への移動距離が増え、ゴンドラの作業者の作業範囲が拡大する。また、回動角度の調整はシリンダのピストンの伸縮によって行えるので簡単である。

第１平行リンクにより上下動ブラケットは常時垂直方向姿勢が維持できる。

第２平行リンクによりゴンドラは常時垂直方向姿勢が維持できる。

第２平行リンクに長さ調整部を具備した場合には、ゴンドラの高さや角度の微調整をすることが出来、使いやすさと作業能率の一層の向上を図ることが出来る。

この発明の高所作業機の実施形態の全体斜視図実施形態の高所作業機のゴンドラを少し上げて右に旋回させた時の斜視図回動アームの駆動説明平面図実施形態の高所作業機のゴンドラを上昇させる際のゴンドラの最上昇位置付近における垂直回動用シリンダと突上げ用シリンダの模式図実施形態の高所作業機のゴンドラを下降させる際のゴンドラの最下降位置付近における垂直回動用シリンダと突上げ用シリンダの模式図この発明の高所作業機の実施形態のゴンドラ最下降位置と最上昇位置の説明図従来のブーム形式の高所作業機のゴンドラ最下降位置と最上昇位置の説明図

この発明の高所作業機の最良の実施形態について、以下、図に基づいて説明する。高所作業機１は、図１、図２に示すように、作業機本体２が走行手段として２条のクローラ３に両側を支持されつつ走行し、前方端がクローラ３の中間部に位置し、後方端がクローラ３の後端と略同一位置に位置している。ここでは走行手段としてクローラを用いたが、車輪等でもよく、他の走行可能な車体に作業機本体２を積載する等でもよい。そして、作業機本体２の前方端の略中央位置には、図３に示すように、軸４を中心に水平回動用シリンダ５の押引きによって水平方向に回動自在な回動アーム６が設けられ、該回動アーム６の先端側の側面には水平回動ブラケット８が固定されている。該水平回動ブラケット８には第１ブーム９の一端側が軸１０により上下方向に回動自在に固定されている。そして、垂直回動用シリンダ１１の一端側が軸１２によって前記水平回動ブラケット８の下方に上下方向に回動自在に固定されると共に、他端側が軸１３によって前記第１ブーム９の軸１０寄りの中間部に上下方向に回動自在に固定されているので、垂直回動用シリンダ１１の押引きにより、前記第１ブーム９は前記軸１０を中心に上下方向に回動する。

前記第１ブーム９の他端側の側面には軸１４によって上下方向に回動自在に上下動ブラケット１５が固定されている。また、第１平行リンク１６の一端側が軸１７によって前記水平回動ブラケット８の前記軸１０の上方に上下方向に回動自在に固定されると共に、他端側が軸１８によって前記上下動ブラケット１５の側面に前記軸１４の上方で上下方向に回動自在に固定されている。軸１０と軸１７の間隔距離と、軸１４と軸１８の間隔距離とが同じとなるように設定しておくことで、第１ブーム９と第１平行リンク１６は常に平行を保ち、第１ブーム９の軸１０を中心とする回動角度に係らずに、上下動ブラケット１５は作業機本体２に対して常時垂直状態を維持できる構成になっている。

第２ブーム２０の一端側は軸２４によって前記上下動ブラケット１５に上下方向に回動自在に固定され、他端側は軸２６によってゴンドラ２５が上下方向に回動自在に固定されている。前記ゴンドラ２５は、作業者が乗って操縦できる操縦桿を具備している。また、第２平行リンク２８の一端側が軸２７によって前記ゴンドラ２５の軸２６の上方に上下方向に回動自在に固定され、ここから中間部分は前記第２ブーム２０の内部を通過し、他端側が軸３０によって前記上下動ブラケット１５の軸２４の上方に上下方向に回動自在に固定されている。前記第２平行リンク２８は長さ調整部２９を有し、長さが調整可能になっている。ここで、第２平行リンク２８は第２ブーム２０の内部を通過させたが、第２ブーム２０の外部に設けても構わない。また、前記第１ブーム９の外部に設けていた前記第１平行リンク１６を、第１ブーム９の内部を通過させても構わない。平行リンクをブームの内部を通過させる場合は、リンクの安全が保たれると同時に省スペース化を図ることが出来る。

突上げ用シリンダ３１の一端側が軸１９によって前記上下動ブラケット１５の下方に上下方向に回動自在に固定され、他端側が軸２１によって前記第２ブーム２０の中間部に上下方向に回動自在に固定されている。従って、突上げ用シリンダ３１のピストンの押引きによって、第２ブーム２０は軸２４を中心に上下方向に回動する。ここで、前記軸２６と前記軸２７の間隔距離と、前記軸２４と前記軸３０の間隔距離とが同じとなるように設定しておくことで、第２ブーム２０と第２平行リンク２８とは常に平行を保ち、第２ブーム２０の軸２４を中心とする回動角度に係らずに、ゴンドラ２５は上下動ブラケット１５に対して垂直方向に平行状態を維持できるので、結局のところ、作業機本体２に対して常時垂直状態を維持できる構成になっている。

この実施形態では、図４、図５に示すように、垂直回動用シリンダ１１は複動式の油圧シリンダであり、密閉されたシリンダ本体１１ｂは内部を摺動自在なピストン１１ｄによって第１圧力室１１ｃと第２圧力室１１ｅに区切られている。ピストン１１ｄには第２圧力室１１ｅを貫くロッド１１ａが固定されており、ピストン１１ｄがシリンダ本体１１ｂの内部を摺動すると、ロッド１１ａもそれに伴って移動する。また、突上げ用シリンダ３１は単動式の油圧シリンダであり、シリンダ本体３１ｂの内部を摺動可能なピストン３１ｄによって常圧室３１ｅと密閉された圧力室３１ｃとに区切られている。ピストン３１ｄには常圧室３１ｅを貫くロッド３１ａが固定されており、ピストン３１ｄがシリンダ本体３１ｂの内部を摺動すると、ロッド３１ａもそれに伴って移動する。そして、突上げ用シリンダ３１の圧力室３１ｃと垂直回動用シリンダ１１の第２圧力室１１ｅとが油圧配管３４で接続されており、垂直回動用シリンダ１１の第１圧力室１１ｃと、作業機本体２の内部に収納されている油圧ポンプ及び油圧タンクを有する油圧パッケージ３２とが油圧配管３３で接続されている。

以上のような構成を有するこの発明の高所作業機の作用について説明する。まず、果樹園等の作業場所の下方位置まで高所作業機１をクローラ３で走行させてから、ゴンドラ２５を搭乗位置まで下降させて、作業者がゴンドラ２５に乗って操縦桿を操作して採取できる位置までゴンドラ２５を上昇させて果樹採取等の作業を行う。この時、必要に応じて高所作業機１の水平回動用シリンダ５のピストンを作動させて左右方向の位置を予め定めておく。図３に示すように、水平回動用シリンダ５のロッドが伸びる方向へピストンを作動させると、軸４を中心として回動アーム６は矢印イ方向に回動するので、水平回動ブラケット８も同方向へ、又、ロッドが縮む方向へピストンを作動させると逆の矢印ロ方向へ回動する。第１ブーム９、上下動ブラケット１５及び第２ブーム２０を介して水平回動ブラケット８に固定され、軸４に対して同じ側にあるゴンドラ２５も、水平回動ブラケット８と同じ方向へ回動する。

ゴンドラ２５を上昇させる際は、垂直回動用シリンダ１１のロッド１１ａを伸ばすようにゴンドラ２５に設けられた操縦桿によって操作を行う。図４の模式図に示すように、油圧パッケージ３２から油圧配管３３を経由して垂直回動用シリンダ１１の第１圧力室１１ｃに作動油を送り込むと、送り込んだ油量の分、第１圧力室１１ｃの体積が増える方向にピストン１１ｄが摺動し、ロッド１１ａが伸びる。それによって第１ブーム９は軸１０を中心にして上方へ回動するので、この第１ブーム９の他端側に軸１４によって回動自在に固定された上下動ブラケット１５もこれにつれて上昇する。また、垂直回動用シリンダ１１のロッド１１ａが伸びるのに伴って、第２圧力室１１ｅの体積は減少するため、その分の第２圧力室１１ｅの作動油は、油圧配管３４を経由して第２圧力室１１ｅと接続している突上げ用シリンダ３１の圧力室３１ｃへと送られる。それによって突上げ用シリンダ３１の圧力室３１ｃの体積が増加する方向へとピストン３１ｄが摺動し、ロッド３１ａが伸びる。従って、垂直回動用シリンダ１１のロッド１１ａを伸ばすと、それに連動して突上げ用シリンダ３１のロッド３１ａも伸びるようになっている。突上げ用シリンダ３１の一端側は軸１９によって上下動ブラケット１５に回動自在に固定され、他端側は軸２１によって第２ブーム２０に回動自在に固定されており、突上げ用シリンダ３１のロッド３１ａが伸びると、第２ブーム２０は軸２４を中心にして上方へ回動するので、この第２ブーム２０の他端側に軸２６によって回動自在に固定されたゴンドラ２５も上昇する。垂直回動用シリンダ１１と突上げ用シリンダ３１のロッドの動きは連動するため、操縦者は昇降時に垂直回動用シリンダ１１のロッド１１ａの伸び縮みの操作を行うだけでよい。採取作業に適した位置までゴンドラ２５が上昇すると、垂直回動用シリンダ１１のロッド１１ａを停止させる操作を行い、静止状態を保持する。その後、作業の進捗状況に応じてゴンドラ２５を左右方向へ移動させる際には水平回動用シリンダ５のロッドの伸び縮みの操作を行い、上下方向に移動させる場合には垂直回動用シリンダ１１のロッドの伸び縮みの操作をして、作業を進める。更に、場所を移動する場合には、クローラ３を駆動させて移動する。このような操作は全てゴンドラ２５に具備された操縦桿により、搭乗したままの状態で行うことができるので作業能率が向上する。

作業終了時にゴンドラ２５を下降させる際には、垂直回動用シリンダ１１のロッド１１ａを縮ませる操作を行う。図５の模式図に示すように、垂直回動用シリンダ１１の第１圧力室１１ｃの作動油は油圧配管３３を経由して油圧パッケージ３２に戻って、第１圧力室１１ｃの体積が減少する方向にピストン１１ｄが摺動し、ロッド１１ａは縮む。その際、第２圧力室１１ｅの体積の増加分の作動油が、突上げ用シリンダ３１の圧力室３１ｃから油圧配管３４を経由して第２圧力室１１ｅに流入するため、圧力室３１ｃの体積が減少する方向へとピストン３１ｄが摺動し、ロッド３１ａも縮む。従って、上昇時とは逆に、垂直回動用シリンダ１１のロッド１１ａが縮むことで、第１ブーム９が軸１０を中心にして下方へ回動して上下動ブラケット１５が下降すると共に、突上げ用シリンダ３１のロッド３１ａも連動して縮み、第２ブーム２０が軸２４を中心として下方へ回動してゴンドラ２５が下降し、元の搭乗位置まで戻ることとなる。昇降時は、前記した第１平行リンク１６及び第２平行リンク２８によって、ゴンドラ２５は作業機本体２に対して垂直方向位置を維持するので、走行地面が水平地である場合にはゴンドラ２５の床面も水平面を保つ。ここでは、垂直回動用シリンダに複動式の油圧シリンダを、突上げ用シリンダに単動式の油圧シリンダを用いて、それらの伸縮の動作を連動するようにしたが、垂直回動用シリンダと突上げ用シリンダの両方に単動式の油圧シリンダを用い、連動させずにそれぞれに制御するための配管や配線を設けてもよい。ただしこの場合は配管や配線の数が増えてしまう。また、油圧シリンダではなく、他の伸縮の制御をできる手段を用いてもよい。またその場合、２つの伸縮手段の伸縮が連動するように出来れば尚よい。

この発明の高所作業機１のゴンドラ２５の最下降位置と最上昇位置を示す図６と、従来のブーム形式の高所作業機のゴンドラの最下降位置と最上昇位置を示す図７とを比較すると、最上昇位置の高さＨと最下降位置の高さＬがそれぞれ同じである場合、この発明のゴンドラ２５は、第１ブーム９と第２ブーム２０との上下動ブラケット１５を介してのリンク機構によって、Ｃ１の矢印で示すように、ほぼ垂直方向に上昇するため、最下降位置と最上昇位置のゴンドラ２５の水平方向位置はほぼ同じとなり（Ｓ１≒０）、作業位置の真下にゴンドラ２５を位置させておけば、搭乗後に水平方向の位置合わせのために高所作業車１の移動をする必要もなくなる利点がある。又、真直ぐ上昇するので搭乗者は安心して搭乗できる利点がある。これに対して、従来のブーム形式の高所作業機では、ゴンドラは曲線Ｃ２を描いて上昇するために、最下降位置と最上昇位置の水平方向位置が大きく異なり（Ｓ２≫Ｓ１）、上昇後に位置合わせのための操作が必要になるか、又は、予め曲線Ｃ２を予想して高所作業機を作業位置とは異なる位置に停車させなければならない。

更に、倉庫に収納する場合や、地面に停車しておく場合等でも、ゴンドラの最下降位置における高所作業機の前後方向の長さは、この発明の高所作業機１の方が従来のブーム形式の高所作業機よりも短くなり（Ｌ１＜Ｌ２）、又、この発明の高所作業機１は前記のように第１ブーム９と第２ブーム２０との上下動ブラケット１５を介してのリンク機構を採用しているので、ゴンドラの最下降位置における高所作業機の高さである地表面から上下動ブラケット１５の頂部までの距離は、従来の地表面から支柱部の頂部までの距離よりも短くなり（Ｈ１＜Ｈ２）、長さ、高さがいずれも小さくなって、空間占有スペースの縮小化を図ることが出来る利点がある。

果樹園等の高所で作業をする場合に有効に利用できるので、収穫作業、散薬作業等の能率向上が図られて、農業分野における産業に大きく貢献できる。

１高所作業機
２作業機本体
３クローラ
５水平回動用シリンダ
６回動アーム
８水平回動ブラケット
９第１ブーム
１１垂直回動用シリンダ
１５上下動ブラケット
１６第１平行リンク
２０第２ブーム
２５ゴンドラ
２８第２平行リンク
２９長さ調整部
３１突上げ用シリンダ
３４油圧配管

Claims

２条のクローラに両側を支持されつつ走行し前方端が前記クローラの中間部に位置し後方端が前記クローラの後端と略同一位置に位置している作業機本体と、
該作業機本体の前記前方端の中央位置に軸を中心に水平回動シリンダの押引によって水平方向に回動自在に設けられた回動アームと、
該回動アームの先端側の側面に固定された水平回動ブラケットと、
該水平回動ブラケットに一端側を上下方向に回動自在に固定された第１ブームと、
前記水平回動ブラケットに一端側が上下方向に回動自在に固定され他端側が前記第１ブームに上下方向に回動自在に固定されることにより前記第１ブームの一端側を中心に前記第１ブームを上下方向に回動させる垂直回動用シリンダと、
前記第１ブームの他端側の側面に下端側を上下方向に軸によって回動自在に固定された垂直方向姿勢を維持する垂直方向長手状の上下動ブラケットと、
該上下動ブラケットの上端側に一端側が上下方向に回動自在に固定され他端側に垂直方向姿勢を維持するゴンドラを上下方向に回動自在に固定した第２ブームと、
前記上下動ブラケットの前記第２ブームの一端側との固定位置より下方位置で一端側が上下方向に回動自在に固定され他端側が前記第２ブームに上下方向に回動自在に固定された突上げ用シリンダと、を具備することを特徴とする高所作業機。
前記垂直回動用シリンダが複動式油圧シリンダで、前記突上げ用シリンダが単動式油圧シリンダであり、前記垂直回動用シリンダの動作に前記突上げ用シリンダの動作が連動するように前記垂直回動用シリンダと前記突上げ用シリンダとを油圧配管で接続したことを特徴とする請求項１に記載の高所作業機。
前記垂直方向姿勢を維持する上下動ブラケットにおける垂直方向姿勢の維持が、前記第１ブームと平行になるように、一端側が前記水平回動ブラケットに上下方向に回動自在に固定され、他端側が前記上下動ブラケットに上下方向に回動自在に固定された第１平行リンクによるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高所作業機。
前記垂直方向姿勢を維持するゴンドラにおける垂直方向姿勢の維持が、前記第２ブームと平行になるように、一端側が前記上下動ブラケットに上下方向に回動自在に固定され、他端側が前記ゴンドラに上下方向に回動自在に固定された第２平行リンクによるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高所作業機。
前記第２平行リンクに長さ調整部を具備することを特徴とする請求項４に記載の高所作業機。