JP6732233B2

JP6732233B2 - アタッチメント着脱装置

Info

Publication number: JP6732233B2
Application number: JP2016236953A
Authority: JP
Inventors: 田口　裕一; 裕一田口
Original assignee: TAGUCHI CREATE CO., LTD.
Current assignee: TAGUCHI CREATE CO., LTD.
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2020-07-29
Anticipated expiration: 2036-12-06
Also published as: JP2018091090A

Description

本発明は、建設機械のアームや操作シリンダのロッド又はリンクとアタッチメントとに介在するアタッチメント着脱装置に関する。

アタッチメントの交換を容易にする目的で、建設機械のアームや操作シリンダのロッド又はリンクとアタッチメントとに介在するアタッチメント着脱装置が利用される（例えば特許文献１）。特許文献１は、アタッチメントの一方のピン（ピン部材）を係合保持する固定フック（第１保持部材）と、アタッチメントの他方のピンを係合保持する可動フック（第２保持部材）とを備え、可動フックを移動させる間隔調整保持機構が設けられたアタッチメント着脱装置（アタッチメント交換装置）を開示する（特許文献１・［請求項１］）。

間隔調整保持機構は、ロック部材が設けられたスクリューロッドを挙げている。スクリューロッドは、固定フックが設けられるアーム取付け部材に取り付けられる（特許文献１・［請求項２］）。また、固定フック及び可動フックは、それぞれのフック状保持部の開口縁（開口側）を互いに逆向き（反対方向）に設ける構成である（特許文献１・［請求項３］）。

特許文献１が開示するアタッチメント着脱装置は、アタッチメントの交換作業を容易にする（特許文献１・［0026］）。また、間隔調整保持機構をスクリューロッドとすれば、可動フックの移動によりアタッチメントの交換作業を容易にする（特許文献１・［0027］）。更に、固定フック及び可動フックの開口縁を互いに逆向き（反対方向）に設けるとアタッチメントのピンが抜け落ちることを確実に防止できる（特許文献１・［0028］）。

特開平07-305373号公報

近年、海外でアタッチメント着脱装置に対する安全基準が引き上げられ、アタッチメントの分離作業の途中でアタッチメントのピンがアタッチメント着脱装置から意図せず解放されないことが求められている。この安全基準の観点から見た場合、特許文献１が開示するアタッチメント着脱装置は、ひとたびスクリューロッドを緩めると、アタッチメントのピンが固定フック及び可動フックいずれからでも容易に外れる状態となり、分離作業の途中でアタッチメントのピンがアタッチメント着脱装置から意図せず解放される虞がある。

これから、特許文献１が開示するアタッチメント着脱装置に対して、アタッチメントのピンの保持及び解除を独立して制御できるロック機構を設け、前記ロック機構が分離作業の完了まで解除されないようにすることが検討される。しかし、独立して制御できるロック機構を設けることは、アタッチメント着脱装置を複雑化し、取り扱いを不便にしたり、故障を招きやすくしたりするほか、製造コストの高騰を招き、好ましくない。そこで、アタッチメントの分離作業の途中でアタッチメントのピンが意図せず解放されないアタッチメント着脱装置を、簡素かつ廉価に実現するため、検討した。

検討の結果開発したものが、建設機械のアームや操作シリンダのロッド又はリンクとアタッチメントとに介在するアタッチメント着脱装置であって、アームに接続するアーム接続部に設けられ、アタッチメントの一方のピンを掛合させる固定フックと、アーム接続部に支持されて固定フックに対して直線的に接近離反し、アタッチメントの他方のピンを掛合させる可動フックと、アーム接続部に支持されて可動フックの移動方向に揺動し、固定フックの開放縁を閉鎖又は開放する閉鎖フックとを備え、可動フックは、移動方向に延在する直線溝と前記直線溝の固定フック寄り端から曲がった斜め溝とからなるカム溝を設け、閉鎖フックは、前記カム溝に掛合する作動ピンを設けたことを特徴とするアタッチメント着脱装置である。

固定フック又は可動フックの開放縁は、アタッチメントの一方又は他方のピンが固定フック又は可動フックの内外に通過する開放部分である。開放縁を挟む両端は、アタッチメントの一方又は他方のピンの外径以上に離れている。閉鎖フックが可動フックの開放縁を閉鎖するとは、開放縁を完全になくす、又は開放縁を挟む端部の一方と閉鎖フックの端部との距離を、アタッチメントの一方又は他方のピンの外径未満にすることを意味する。閉鎖フックが可動フックの開放縁を開放するとは、開放縁を挟む端部の一方と閉鎖フックの端部との距離を、アタッチメントの一方又は他方のピンの外径以上にすることを意味する。

本発明のアタッチメント着脱装置は、可動フックに設けたカム溝に作動ピンを掛合させ、前記可動フックの移動に応じて揺動する閉鎖フックにより、固定フックの開放縁を閉鎖又は開放する。閉鎖フックは、可動フックが固定フックから遠ざかって作動ピンをカム溝の斜め溝に掛合させると揺動し、固定フックの開放縁を開く。アタッチメントの一方のピンは、開放縁を開いた固定フックに掛合でき、容易に解放される。また、閉鎖フックは、可動フックが固定フックに接近して作動ピンをカム溝の直線溝に掛合させると揺動し、固定フックの開放縁を閉じる。アタッチメントの一方のピンは、開放縁を閉じた固定フックに掛合していると、解放されない。

本発明のアタッチメント着脱装置は、作動ピンがカム溝の直線溝に掛合している限り、閉鎖フックが固定フックの開放縁を塞ぎ続けるので、前記固定フックに掛合させたアタッチメントの一方のピンが不用意に解放されない。このため、固定フック及び可動フックは、アタッチメントのピンを掛合できれば、それぞれの開放縁をどの方向に開いてもよい。ここで、固定フック及び可動フックは、それぞれの開放縁を互いが遠ざかる方向に開いていると、アタッチメント着脱装置にアタッチメントを装着した状態で可動フックを固定フックから遠ざけて、閉鎖フックを揺動させて固定フックの開放縁を開放できなくする。

可動フックは、アーム接続部にチューブ又はロッドの一方が支持された直動シリンダの前記チューブ又はロッドの他方を接続し、前記直動シリンダのロッドの伸縮に応じて固定フックに接近離反させる。本発明は、固定フックに掛合させたアタッチメントの一方のピンを閉鎖フックで拘束するため、直動シリンダにロック機構の有無を問わない。また、可動フックは、アーム接続部に支持された送りねじに螺合する移動ブロックを設け、前記送りねじの手動又は自動の回転に応じて固定フックに接近離反させる。送りねじ及び移動ブロックは、送り機構を構成する。本発明は、固定フックに掛合させたアタッチメントの一方のピンを閉鎖フックで拘束するため、前記直動シリンダ同様、送りねじにロック機構の有無を問わない。

本発明は、アタッチメントの分離作業の途中でアタッチメントのピンが意図せず解放されないアタッチメント着脱装置を、簡素かつ廉価に実現する。これは、可動フックに設けたカム溝に作動ピンを掛合させ、前記可動フックの位置により揺動する閉鎖フックにより固定フックの開放縁を閉鎖又は開放する構成による効果である。可動フックのカム溝と閉鎖フックの作動ピンとの組み合わせは、簡素かつ廉価に構成できる。このため、閉鎖フックは、作動不良が起きにくく、固定フックがアタッチメントの一方のピンを確実に保持させ、前記保持状態を安定させる。

固定フック及び可動フックそれぞれの開放縁を互いが遠ざかる方向に開くと、可動フックを固定フックから遠ざけて閉鎖フックが揺動させることにより固定フックの開放縁を開放できなくなる。これは、アタッチメント着脱装置からアタッチメントを不用意な脱落させない利点になる。更に、可動フックを固定フックに近づけて前記可動フックからアタッチメントの他方のピンを解放した後、改めて可動フックを固定フックから遠ざけなければならず、可動フックからアタッチメントの他方のピンを解放した後も、固定フックがアタッチメントの一方のピンを保持し続ける安全性が確保される。

可動フックは、直動シリンダを移動手段として固定フックに接近離反する場合、素早く固定フックに接近離反できる。また、可動フックは、送りねじ及び移動ブロックから構成される送り機構を移動手段として固定フックに接近離反する場合、移動量を細かく設定できる。本発明のアタッチメント着脱装置は、アタッチメントの着脱に際する可動フックの移動量が多くなるため、可動フックを素早く移動できる直動シリンダが好ましい。送り機構は、移動ブロックの移動が比較的ゆっくりとなるが、電動モータ等の駆動手段により送りねじを自動で回せば、移動ブロックを早く移動できる。

本発明を適用したアタッチメント着脱装置の一例を表す正面図である。本例のアタッチメント着脱装置の左側面図である。本例のアタッチメント着脱装置の右側面図である。アタッチメントを取り付ける手順１を表す正面図である。アタッチメントを取り付ける手順２を表す正面図である。アタッチメントを取り付ける手順３を表す正面図である。アタッチメントを取り付ける手順４を表す正面図である。アタッチメントを取り付ける手順５を表す正面図である。本発明を適用したアタッチメント着脱装置の別例を表す正面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。本発明のアタッチメント着脱装置１は、図１〜図３に見られるように、アーム６（後掲図５参照）に接続するアーム接続部２に設けられ、アタッチメント７（後掲図５参照）の一方のピン71を掛合させる固定フック３と、アーム接続部２に支持されて固定フック３に対して直線的に接近離反し、アタッチメント７の他方のピン72を掛合させる可動フック4と、アーム接続部2に支持されて固定フック３に対するアタッチメント７の一方のピン71の掛合方向に揺動し、固定フック２の開放縁31を閉鎖又は開放する閉鎖フック５とを備えて構成される。

説明の便宜上、アタッチメント着脱装置１の上下は図１中上下、同前後は図１中左右、そして同左右は図１中紙面手前及び奥とする。アーム接続部２は、従来のアタッチメント接続装置と大きく異ならない構成で、それぞれアーム接続ピン孔211及びリンク接続ピン孔212を設けた一対の本体板21が、平板状の接続板22と、前記接続板22より上側の屈曲断面の補強板23とを挟んで一体化されている。本例のアーム接続部２は、前記接続板22より下側に、固定フック３、可動フック４、閉鎖フック５、そして可動フック４の移動手段である直動シリンダ（油圧シリンダ）44を配置している。

固定フック３は、本体板21を接続板22より下側に延長した固定フック構成板32に固定フック端部33を設けて構成される。固定フック構成板32は、前縁が後方に向けて湾曲しながら傾斜する側面視略三角状で、下端角部を切り欠いた部分に側面視半円弧状の金属リングを宛てがって固定フック端部33を構成する。固定フック構成板32は、後述する可動フック構成板421やフックレバー51を挟む位置関係にある。本例の固定フック３は、本体板21の延長部分である左右一対の固定フック構成板32から構成されるため、左右一対ある。本例の固定フック３の開放縁31は、固定フック端部33の開放部分で、後側かつやや下側に傾斜した向きに開放している（図１中仮想線参照）。

可動フック４は、本体板21に挟まれて前後に移動する移動ベース42から下方に降ろした可動フック構成板421に可動フック端部45を設けて構成される。可動フック構成板421は、前後中間位置を下方に突出させた側面視変形五角形状で、下端角部を切り欠いた部分に側面視半円弧状の金属リングを宛てがって可動フック端部45を構成する。可動フック構成板421は、固定フック構成板32の内面に外面を摺接させる位置関係にある。本例の可動フック４は、移動ベース42から降ろされた左右一対の可動フック構成板421から構成されるため、左右一対ある。本例の可動フック４の開放縁41は、可動フック端部45の開放部分で、前側に向けて開放している（図１中仮想線参照）。これにより、固定フック３と可動フック４とは、互いの開放縁31,41を前後逆向きに開放し、アタッチメント７のピン71,72をそれぞれ内側から掛合する。

本例の移動ベース42は、本体板21に挟まれたブロック状で、後述するように、直動シリンダ44のチューブ441を貫通させるために中空になっている。また、本例の移動ベース42は、閉鎖フック５を設けたフックレバー51を挟むように、左右一対の可動フック構成板421を降ろしている。そして、本例の移動ベース42は、左右に張り出したスライダ423が、本体板21の内面に形成された前後に延在する段差であるスライダガイド213と接続板22とに挟まれることにより、がたつきなく前後方向へ直線的に移動自在になっている。

本例の移動ベース42は、前側端にチューブ固定板422を設け、後方に向けてロッド422を突出させる直動シリンダ441のチューブ441を貫通させ、かつ前記チューブ固定板422を固定している。直動シリンダ44は、本体板21に挟まれて位置固定されたロッド固定ブロック214にロッド422の前端を固着している。これにより、直動シリンダ44がロッド422を伸縮させると、伸縮する前記ロッド422に対して相対的にチューブ441が前後し、前記チューブ441を固定した移動ベース42が前後に移動する結果、前記移動ベース42に設けられた可動フック４が固定フック３に対して接近離反する。

本例のアタッチメント着脱装置１は、可動フック４の移動方向に延在する直線溝431と前記直線溝431の後端（固定フック３寄り端）から下方に曲がった斜め溝432とからなるカム溝43を可動フック４に設け、閉鎖フック５を設けたフックレバー51から突出する作動ピン511を前記カム溝43に掛合させる。本例のカム溝43は、左右の可動フック構成板421の対向する内面に左右一対形成され、外部から見えない（図１中破線表示）。カム溝43は、可動フック４の移動に同期して前後に移動できればよいので、例えばカム溝を形成した別体のブロックを可動フック構成板421に取り付けるようにしてもよい。

閉鎖フック５は、左右に張り出した揺動軸512をそれぞれ固定フック構成板32の内面に軸着したフックレバー51に、作動ピン411及び閉鎖フック端部52を設けた構成である。フックレバー51は、側面視が下方に凸で扁平な二等辺三角形状で、左右の可動フック構成板421の対向する内面の間隔の幅であるブロックから構成される。揺動軸512は、フックレバー51の前後中間位置から左右に突出する。作動ピン41は、フックレバー51の前端から左右に突出し、左右の可動フック構成板421の内面に掲載されたカム溝43それぞれに掛合させる。閉鎖フック端部52は、フックレバー51の後端を下方に向けて円弧状に１／４円ほどの長さに曲げて形成される。

本例のアタッチメント着脱装置１にアタッチメント７を取り付ける手順（図４〜図８参照）を説明する。アタッチメント着脱装置１は、図４に見られるように、予めアーム接続ピン孔212に装着するアーム連結ピン64を介してアーム６を接続し、リンク接続ピン孔211に装着するリンク連結ピン65を介してリンク61を接続しておく。本例の建設機械は、アタッチメント７を揺動させる操作シリンダ（図示略、油圧シリンダ）のロッド63を、リンク61を介してアタッチメント着脱装置１に連結し、アーム６に支持させたリンクレバー62に前記ロッド63及びリンク61の接続軸を揺動自在に支持させている。

本例のアタッチメント着脱装置１は、固定フック３と可動フック４とがアタッチメント７のピン71,72をそれぞれ内側から掛合する構成であるから、アタッチメント７を接続する際に、可動フック４を固定フック３にできる限り接近させ、それぞれの固定フック端部33と可動フック端部45との距離を小さくし、アタッチメント７のピン71,72の間に固定フック３及び可動フック４が差し込めるようにする必要がある。具体的には、固定フック端部33及び可動フック端部45それぞれの突端を結ぶ最短距離が、アタッチメント７のピン71,72の周面を結ぶ最短距離より短くなれば、アタッチメント７のピン71,72の間に固定フック３及び可動フック４が差し込める。

しかし、本発明のアタッチメント着脱装置１は、まず直動シリンダ44のロッド442を伸ばすことにより可動フック４を固定フック３からできる限り遠ざけ、固定フック端部33と可動フック端部45との距離を大きくする。これにより、移動しない固定フック構成板32に支持された閉鎖フック５のフックレバー51が位置固定されているのに対し、移動する可動フック構成板421に形成されたカム溝43が相対的に前記フックレバー51から遠ざかり、フックレバー51の作動ピン511がカム溝43の傾斜溝512に移る。これにより、フックレバー51が閉鎖フック端部52を持ち上げるように揺動し、固定フック３の開放縁31を完全に開放する（図４参照）。

このとき、可動フック４の開放縁41も開放しているが、本例のアタッチメント着脱装置１は、図５に見られるように、固定フック３にアタッチメント７の一方のピン71を先行して掛合させる。アタッチメント７の一方のピン71が当接する固定フック端部33の内周縁は、前記ピン71と同心かつ同径の円弧なので、アタッチメント７とアタッチメント着脱装置１との位置関係や姿勢が一様でなくても、ピン71と固定フック端部33とを同軸に揃えれば、固定フック３にアタッチメント７の一方のピン71を掛合できる。固定フック３は、アタッチメント７の一方のピン71に前側から掛合させているだけなので、アタッチメント着脱装置１を前方に移動させたり、アタッチメント７を後方に移動させたりすれば、アタッチメント７の一方のピン71の掛合が解除される。

こうして固定フック３にアタッチメント７の一方のピン71が掛合した状態で、図６に見られるように、直動シリンダ44のロッド442を縮めて可動フック４を固定フック３に近づけて、固定フック端部33と可動フック端部45との距離をできる限り小さくする。これにより、移動しない固定フック構成板32に支持された閉鎖フック５のフックレバー51が位置固定されているのに対し、移動する可動フック構成板421に形成されたカム溝43が相対的に前記フックレバー51に近づき、フックレバー51の作動ピン511がカム溝43の直線溝511に移る。これにより、フックレバー51が閉鎖フック端部52を下げるように揺動し、固定フック３の開放縁31を閉鎖する。

既述したように、閉鎖フック５が固定フック３の開放縁31を開放している状態では、アタッチメント７の一方のピン71は、固定フック３との掛合を容易に解除することができるが、閉鎖フック５が固定フック３の開放縁31を閉鎖すると、前記ピン71が固定フック３から解放されなくなる。固定フック３の固定フック端部33の内周縁とアタッチメント７の一方のピン71とは同軸かつ同径であるので、固定フック３から解放されない状態でもピン71は自転できる。これにより、固定フック３にピン71を掛合させた状態のアタッチメント７は、図７に見られるように、前記ピン71を中心に揺動させて他方のピン72を持ち上げ、固定フック３に近づけていた可動フック４の前方に位置させることができる。

こうして固定フック４の前方にアタッチメント７の他方のピン72が位置した状態で、図８に見られるように、直動シリンダ44のロッド442を伸ばして可動フック４を固定フック３から遠ざけると、可動フック４が前記ピン72に後方から掛合し、アタッチメント着脱装置１に対するアタッチメント７の取付が完了する。ここで、前方に可動フック４を移動させても、固定フック端部33と可動フック端部45との距離が最大限に開かないので、作動ピン511はカム溝43の直線溝431に留まったままであり、フックレバー51を揺動させない。これは、閉鎖フック５が固定フック３を閉鎖していることを意味する。

図示を省略するが、アタッチメント着脱装置１からアタッチメント７を取り外す場合、上述までと逆の手順となる。まず、可動フック４を固定フック３に近づけるように移動させ、可動フック４からアタッチメント７の他方のピン72を外す（図７参照）。可動フック４は、前記他方のピン72の掛合が解除される程度に移動すればよく、固定フック３に最大限近づける必要はない。この段階では、アタッチメント７の一方のピン71は閉鎖フック５により固定フック３に保持されており、アタッチメント７が不用意にアタッチメント着脱装置１から脱落する虞はない。

他方のピン72が可動フック４から外れたアタッチメント７は、固定フック３に保持された一方のピン71を軸に揺動して傾く（図６参照）ことにより、可動フック４を固定フック３から前方へ移動させることができるようになる（図５参照）。これにより、可動フック４を固定フック３から最大限遠ざけると、作動ピン511がカム溝43の傾斜溝432に移り、フックレバー61が揺動して閉鎖フック５が固定フック３の開放縁31を解放する（図５参照）。こうして、アタッチメント着脱装置１からアタッチメント７を取り外すことができる。このように、本発明のアタッチメント着脱装置１によれば、アタッチメント７の取付開始直後から取外完了直前までの間、一方のピン71が固定フック３に保持し続けられるので、アタッチメント７の不用意な脱落が防止される。

アタッチメント着脱装置１にアタッチメント７を取り付けた状態で、外部からの衝撃によって、可動フック４が勝手に動く可能性がある。可動フック４は、直動シリンダ44が接続されているので、前記衝撃によって大きく移動することはない。このため、仮にアタッチメント７の他方のピン72が可動フック４から外れるような事態に陥っても、閉鎖フック３が固定フック３を閉鎖し続けるので、アタッチメント７の一方のピン71が固定フック３に保持され続け、前記アタッチメント７をアタッチメント着脱装置１から脱落させることがない。

可動フック４は、固定フック３に対して直線的に接近離反すればよいので、移動手段が直動シリンダ44に限られない。例えば図９に見られる別例のアタッチメント着脱装置１のように、可動フック４の移動手段として送りねじ機構を利用することもできる。別例１のアタッチメント着脱装置１は、接続板22後端に設けた送りネジモータ215と、前記接続板22前端に設けた送りネジ支持板217との間に送りネジ216を架け渡し、可動フック４の移動ベース42に設けた移動ブロック424を前記送りネジ216に螺合させた送りねじ機構を構成する。送りねじ機構以外の構成は、上記例示（図１〜図３参照）と同じであるため、説明を省略する。

別例１のアタッチメント装置１は、可動フック４の移動手段が送りねじ機構に代わったに過ぎないから、上記例示（図１〜図３参照）と同じ手順を踏んで、アタッチメント７を着脱できる。直動シリンダ44と異なり、送りネジモータ215を用いるほかに送りネジ216を回転させることが難しいため、別例１のアタッチメント装置１は、外力による可動フック４の移動が考えにくく、アタッチメント７のピン71,72双方はもちろん、いずれか一方だけが固定フック３又は可動フック４から外れる虞が少ない。これから、移動手段として送りねじ機構を用いた場合、アタッチメント７が不用意に脱落する虞を更に少なくして、アタッチメント着脱装置１の安全性をより高めることができる。

１アタッチメント着脱装置
２アーム接続部
21 本体板
22 接続板
23 補強板
３固定フック
31 固定フックの開放縁
32 固定フック構成板
４可動フック
41 可動フックの開放縁
42 移動ベース
43 カム溝
44 直動シリンダ
441 チューブ
442 ロッド
５閉鎖フック
51 フックレバー
６アーム
61 リンク
62 リンクレバー
63 操作シリンダのロッド
64 アーム連結ピン
65 リンク連結ピン
７アタッチメント
71 一方のピン
72 他方のピン

Claims

建設機械のアームや操作シリンダのロッド又はリンクとアタッチメントとに介在するアタッチメント着脱装置であって、
アームに接続するアーム接続部に設けられ、アタッチメントの一方のピンを掛合させる固定フックと、
アーム接続部に支持されて固定フックに対して直線的に接近離反し、アタッチメントの他方のピンを掛合させる可動フックと、
アーム接続部に支持されて可動フックの移動方向に揺動し、固定フックの開放縁を閉鎖又は開放する閉鎖フックとを備え、
可動フックは、移動方向に延在する直線溝と前記直線溝の固定フック寄り端から曲がった斜め溝とからなるカム溝を設け、
閉鎖フックは、前記カム溝に掛合する作動ピンを設けたことを特徴とするアタッチメント着脱装置。
固定フック及び可動フックは、それぞれの開放縁を互いが遠ざかる方向に開いた請求項１記載のアタッチメント着脱装置。
可動フックは、アーム接続部にチューブ又はロッドの一方が支持された直動シリンダの前記チューブ又はロッドの他方を接続し、前記直動シリンダのロッドの伸縮に応じて固定フックに接近離反する請求項１又は２いずれか記載のアタッチメント着脱装置。
可動フックは、アーム接続部に支持された送りねじに螺合する移動ブロックを設け、前記送りねじの手動又は自動の回転に応じて固定フックに接近離反する請求項１又は２いずれか記載のアタッチメント着脱装置。