JP7279579B2 - 作業機 - Google Patents

Description

本発明は、伸縮ブームを備える作業機に関する。

従来、複数のブーム要素が入れ子状（テレスコピック状ともいう）に重なって配置された伸縮ブームを備える移動式クレーンが知られている（例えば、特許文献１参照）。伸縮ブームは、例えば、最も内側のブーム要素の内部に配置された伸縮用アクチュエーターによって、１段ずつ伸縮可能に構成される。

具体的には、伸縮ブームにおいて、内外に隣り合うブーム要素同士は、ブーム連結ピン（以下、「Ｂピン」と称する）によって連結されている。Ｂピンによる連結が解除されると、外側のブーム要素に対して内側のブーム要素が伸縮方向に移動可能となる。移動可能なブーム要素は、シリンダー連結ピン（以下、「Ｃピン」と称する）によって、伸縮用アクチュエーターの可動部と連結される。伸縮用アクチュエーターは、例えば、ピストンロッド部及びシリンダー部を有する油圧シリンダーで構成され、シリンダー部が可動部として機能してブーム要素を伸縮させる。

また、Ｂピン及びＣピンの挿抜動作は、伸縮用アクチュエーターの可動部に設けられたピン挿抜用アクチュエーターによって排他的に制御され、Ｂピンによるブーム要素同士の連結状態と、Ｃピンによるシリンダー・ブーム間の連結状態とが、同時に解除されないようになっている（いわゆるインターロック）。

特開２０１２－９６９２８号公報

ところで、従来は、ピン挿抜用アクチュエーターとして油圧式のアクチュエーターが用いられており、伸縮ブームの周辺に、アクチュエーターに作動油を供給するための配管や油圧回路が設けられている。このため、伸縮ブームの周辺における設計が空間的に制限され、伸縮ブームを小型化及び軽量化する上で、制約となる虞がある。
また、作動油の粘度が環境温度等により変化するため、動作時間が不安定であり、特に低温環境において影響が大きく、動作不良の原因となる。

本発明の目的は、伸縮ブームの周辺における設計の自由度及びブーム伸縮時の信頼性を向上できる作業機を提供することである。

本発明に係る作業機は、
伸縮可能に重なる第１ブーム及び第２ブームを有する伸縮ブームと、
前記第１ブームを前記第２ブームに対して伸縮方向に移動させる伸縮用アクチュエーターと、
前記伸縮用アクチュエーターの可動部に設けられた電気的駆動源と、
前記伸縮用アクチュエーターと前記第１ブームとを連結する第１固定ピンと、
前記電気的駆動源の動力に基づいて動作し、前記第１固定ピンを挿抜することにより、前記伸縮用アクチュエーターと前記第１ブームとの連結状態と非連結状態とを切り換える第１連結機構と、
前記第１ブームと前記第２ブームとを連結する第２固定ピンと、
前記電気的駆動源の動力に基づいて動作し、前記第２固定ピンを挿抜することにより、前記第１ブームと前記第２ブームとの連結状態と非連結状態とを切り換える第２連結機構と、
前記電気的駆動源と前記第１連結機構又は前記第２連結機構との間に配置され、前記電気的駆動源から前記第１連結機構又は前記第２連結機構への動力伝達経路を構成する機械要素に作用する負荷を所定値以下に保持するトルクリミッターと、
を備える。

本発明によれば、伸縮ブームの周辺における設計の自由度及びブーム伸縮時の信頼性の向上を図ることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る移動式クレーンの走行時の状態を示す図である。 図２は、移動式クレーンの作業時の状態を示す図である。 図３Ａ～図３Ｃは、伸縮ブームの構造及び伸長動作を説明するための模式図である。 図４Ａ～図４Ｃは、伸縮ブームの構造及び伸長動作を説明するための模式図である。 図５は、伸縮装置の全体斜視図である。 図６は、ピン挿抜用アクチュエーターの斜視図である。 図７は、ピン挿抜用アクチュエーターをＺ方向＋側から見た平面図である。 図８は、ピン挿抜用アクチュエーターをＹ方向＋側から見た側面図である。 図９は、ピン挿抜用アクチュエーターとＢピン保持部とが係合している状態を示す斜視図である。 図１０は、ピン挿抜用アクチュエーターとＢピン保持部とが係合している状態をＸ方向－側から見た正面図である。 図１１は、ピン挿抜用アクチュエーターの内部構造を示す図である。 図１２は、ピン挿抜用アクチュエーターの内部構造を示す図である。 図１３は、ピン挿抜用アクチュエーターの内部構造を示す図である。 図１４は、ピン挿抜用アクチュエーターの構成を模式的に示す図である。 図１５Ａ、図１５Ｂは、シリンダー連結モジュールの抜き状態及びブーム連結モジュールの抜き状態を示す図である。 図１６Ａ～図１６Ｃは、ロック機構の動作及び作用を説明するための模式図である。 図１７Ａ～図１７Ｃは、シリンダー連結モジュールの動作を説明するための模式図である。 図１８Ａ～図１８Ｃは、ブーム連結モジュールの動作を説明するための模式図である。 図１９は、伸縮ブームの伸長動作時の制御の一例を示すタイミングチャートである。 図２０は、モーターアシスト処理を適用した伸縮ブームの伸長動作時の制御の一例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態では、本発明に係る作業機の一例である移動式クレーン１について説明する。

＜移動式クレーン＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る移動式クレーン１の走行時の状態を示す図である。図２は、移動式クレーン１の作業時の状態を示す図である。図１、図２に示す移動式クレーン１は、上部旋回体１０及び下部走行体２０を備える、いわゆるラフテレーンクレーンである。

上部旋回体１０は、旋回フレーム１１、キャビン１２（運転室）、起伏シリンダー１３、ジブ１４、フック１５、ブラケット１６、伸縮ブーム３０、カウンターウエイトＣＷ、及び巻上装置（ウインチ、図示略）等を備える。

旋回フレーム１１は、旋回支持体（図示略）を介して、下部走行体２０に旋回可能に支持される。旋回フレーム１１に対して、キャビン１２、起伏シリンダー１３、ブラケット１６、伸縮ブーム３０、カウンターウエイトＣＷ、及び巻上装置（図示略）等が取り付けられる。
キャビン１２は、例えば、旋回フレーム１１の前部に配置される。キャビン１２には、オペレーターが着座するシート、各種計器類の他、クレーン作業及び走行運転を行う際に使用する操作部、表示部及び音声出力部等が配置される。
起伏シリンダー１３は、旋回フレーム１１と伸縮ブーム３０との間に架設される。起伏シリンダー１３の伸縮により、所定の起伏角度範囲（例えば、０°～８４°）で伸縮ブーム３０が起伏される。
ジブ１４は、揚程を拡大する場合に、伸縮ブーム３０の先端（ブームヘッド）に回動可能に装着される。ジブ１４は、前方に向けて回動することにより、伸縮ブーム３０の前方に張り出される。
フック１５は、かぎ形状を有する吊り具であり、主巻フック及び補巻フックを有する。フック１５は、伸縮ブーム３０の先端部又はジブ１４の先端部のシーブに掛け回されたワイヤーロープ１９に取り付けられる。巻上装置（図示略）によるワイヤーロープ１９の巻上げ又は繰出しに伴い、フック１５が昇降する。
カウンターウエイトＣＷは、旋回フレーム１１の後部に装着される。カウンターウエイトＣＷは複数の単位ウエイトを有し、単位ウエイトの組合せによって異なる重量となるように設定することができる。

伸縮ブーム３０は、支持軸（フートピン、符号略）を介して、ブラケット１６に回動可能に取り付けられる。伸縮ブーム３０は、先端ブーム３１、中間ブーム３２、及び基端ブーム３３を含む複数のブーム要素を有し、これらのブーム要素が入れ子状に重なって配置されている（いわゆるテレスコピック構造）。複数のブーム要素のうち、先端ブーム３１及び中間ブーム３２は、内部に配置された伸縮用アクチュエーター４０（図５参照）が伸縮することにより、基端ブーム３３に対して、伸縮方向にスライドして伸縮する。一方、基端ブーム３３は、伸縮方向へ移動不能となっている。伸縮ブーム３０は、内側に配置されたブーム要素（つまり、先端ブーム３１）から順に伸長することにより、図１に示す収縮状態から図２に示す伸長状態に状態遷移する。

また、先端ブーム３１の先端部には、シーブ（符号略）を有するブームヘッド（符号略）が配置される。また、ブームヘッドには、バケットなどの作業用アタッチメントが取り付けられる場合もある。なお、伸縮ブーム３０において、中間ブーム３２の段数は特に限定されない。

下部走行体２０は、車体フレーム２１、車輪２２、２３、アウトリガーＯＲ１、ＯＲ２、及びエンジン（図示略）等を備える。

車輪２２、２３には、トランスミッション（図示略）を介してエンジンの駆動力が伝達される。移動式クレーン１は、エンジンの駆動力によって車輪２２、２３が回転することにより走行する。また、車輪２２、２３の操舵角（走行方向）は、キャビン１２に設けられたハンドル（図示略）の操作に伴い変化する。

アウトリガーＯＲ１、ＯＲ２は、走行時には車体フレーム２１に収納される。一方、アウトリガーＯＲ１、ＯＲ２は、作業時（上部旋回体１０の動作時）に、水平方向及び垂直方向に張り出し、車体全体を持ち上げて支持し、姿勢を安定させる。

このように、移動式クレーン１は、下部走行体２０の走行部に車輪２２、２３を使用した自走クレーンであり、一つの運転室から走行操作とクレーン操作を行うことができる。
なお、移動式クレーンとしては、ラフテレーンクレーンの他に、例えば、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、又は積載形トラッククレーン（カーゴクレーンともいう）が挙げられる。

＜伸縮ブーム＞
図３Ａ～図３Ｃ及び図４Ａ～図４Ｃは、伸縮ブーム３０の構造及び伸長動作を説明するための模式図である。図３Ａ～図３Ｃ及び図４Ａ～図４Ｃは、伸縮ブーム３０の幅方向に沿う縦断面であり、図中右側が伸縮ブーム３０の基端側、図中左側が伸縮ブーム３０の先端側である。ここでは、説明を簡略化するため、中間ブーム３２が１段編成の伸縮ブーム３０を例示して説明する。

図３Ａ～図３Ｃ及び図４Ａ～図４Ｃに示すように、伸縮ブーム３０は、従来から知られている伸縮ブームとほぼ同様の構成を有する。伸縮ブーム３０は、例えば、伸縮軸に関して、幅方向に対称な構造を有する。伸縮ブーム３０の内部には、伸縮ブーム３０を伸縮させるための伸縮装置Ａが配置される。

伸縮ブーム３０において、先端ブーム３１と中間ブーム３２は、先端ブーム３１に設けられたブーム連結ピン（以下、「Ｂピン」と称する）３１５によって連結され、中間ブーム３２と基端ブーム３３は、中間ブーム３２に設けられたＢピン３２５によって連結される。また、先端ブーム３１、中間ブーム３２、基端ブーム３３は、それぞれ、シリンダー連結ピン（以下、「Ｃピン」と称する）１５０によって、伸縮用アクチュエーター４０と連結される。Ｃピン１５０により伸縮用アクチュエーター４０と連結された先端ブーム３１又は中間ブーム３２が、伸縮対象のブーム要素となる。

先端ブーム３１は、筒形状を有し、伸縮装置Ａを収容可能な内部空間を有する。先端ブーム３１は、基端部に、Ｃピン受部３１１、Ｂピン保持部３１４、及びＢピン３１５を有する。

一対のＣピン受部３１１は、それぞれ、ピン挿抜用アクチュエーター５０に設けられたＣピン１５０（第１固定ピン）と係脱可能に構成される。Ｃピン受部３１１は、例えば、互いに同軸上に配置される。
Ｂピン保持部３１４は、Ｃピン受部３１１の基端側において、先端ブーム３１のフレームに固定され、Ｂピン３１５（第２固定ピン）を進退可能に保持する。一対のＢピン３１５は、Ｂピン保持部３１４に、例えば、同軸となるように配置され、付勢部材の付勢力により、外側の中間ブーム３２に向かって、互いに反対方向に付勢される。つまり、Ｂピン３１５は、先端ブーム３１の伸縮が行われない通常時は、付勢部材の付勢力により、中間ブーム３２の基端側Ｂピン受部３２２又は先端側Ｂピン受部３２３に挿通され、この状態で維持される。

中間ブーム３２は、筒形状を有し、先端ブーム３１を収容可能な内部空間を有する。中間ブーム３２は、基端部に、Ｃピン受部３２１、基端側Ｂピン受部３２２及びＢピン保持部３２４を有し、先端部に、先端側Ｂピン受部３２３を有する。

一対のＣピン受部３２１は、それぞれ、Ｃピン１５０（第１固定ピン）と係脱可能に構成される。Ｃピン受部３２１は、例えば、互いに同軸上に配置される。
一対の基端側Ｂピン受部３２２は、Ｃピン受部３２１の基端側に設けられ、互いに同軸上に配置される。一対の先端側Ｂピン受部３２３は、中間ブーム３２の先端部に設けられ、互いに同軸上に配置される。基端側Ｂピン受部３２２及び先端側Ｂピン受部３２３は、それぞれ、先端ブーム３１のＢピン３１５を挿抜可能に構成される。
Ｂピン保持部３２４は、基端側Ｂピン受部３２２よりも基端側において、中間ブーム３２のフレームに固定され、Ｂピン３２５（第２固定ピン）を進退可能に保持する。一対のＢピン３２５は、Ｂピン保持部３２４に、例えば、同軸となるように配置され、付勢部材の付勢力により、外側の基端ブーム３３に向かって、互いに反対方向に付勢される。つまり、Ｂピン３２５は、中間ブーム３２の伸縮が行われない通常時は、付勢部材の付勢力により、基端ブーム３３の基端側Ｂピン受部３３２又は先端側Ｂピン受部３３３に挿通され、この状態で維持される。

基端ブーム３３は、筒形状を有し、中間ブーム３２を収容可能な内部空間を有する。基端ブーム３３は、基端部に、基端側Ｂピン受部３３２を有し、先端部に、先端側Ｂピン受部３３３を有する。

一対の基端側Ｂピン受部３３２は、互いに同軸上に配置される。一対の先端側Ｂピン受部３３３は、基端ブーム３３の先端部に設けられ、互いに同軸上に配置される。基端側Ｂピン受部３３２及び先端側Ｂピン受部３３３は、それぞれ、中間ブーム３２のＢピン３２５を挿抜可能に構成される。

Ｂピン３１５、３２５は、ピン挿抜用アクチュエーター５０が備えるブーム連結モジュール２００の動作に基づいて、自身の軸方向に変位する。
具体的には、Ｂピン３１５は、中間ブーム３２の基端側Ｂピン受部３２２又は先端側Ｂピン受部３２３に架け渡されるように挿通される。これにより、先端ブーム３１と中間ブーム３２とが連結され、連結状態となる。一方、Ｂピン３１５が、中間ブーム３２の基端側Ｂピン受部３２２又は先端側Ｂピン受部３２３から抜脱されると、先端ブーム３１と中間ブーム３２との連結が解除され、非連結状態となる。
Ｂピン３２５は、基端ブーム３３の基端側Ｂピン受部３３２又は先端側Ｂピン受部３３３に架け渡されるように挿通される。これにより、中間ブーム３２と基端ブーム３３とが連結され、連結状態となる。一方、Ｂピン３２５が、基端ブーム３３の基端側Ｂピン受部３３２又は先端側Ｂピン受部３３３から抜脱されると、中間ブーム３２と基端ブーム３３との連結が解除され、非連結状態となる。

先端ブーム３１は、Ｂピン３１５により中間ブーム３２と連結された連結状態において、中間ブーム３２に対して伸縮方向に移動不能となり、非連結状態において、中間ブーム３２に対して伸縮方向に移動可能となる。同様に、中間ブーム３２は、Ｂピン３２５により基端ブーム３３と連結された連結状態において、基端ブーム３３に対して伸縮方向に移動不能となり、非連結状態において、基端ブーム３３に対して伸縮方向に移動可能となる。

Ｃピン１５０は、ピン挿抜用アクチュエーター５０が備えるシリンダー連結モジュール１００の動作に基づいて、自身の軸方向に変位する。
具体的には、先端ブーム３１、及び中間ブーム３２は、Ｃピン１５０がＣピン受部３１１、３２１に係合した係合状態、又は、Ｃピン１５０がＣピン受部３１１、３２１から脱離した非係合状態のいずれか一方の状態をとる。先端ブーム３１及び中間ブーム３２は、係合状態において、伸縮用アクチュエーター４０の可動部（本実施の形態では、シリンダー部４２）とともに伸縮方向に移動可能となる。中間ブーム３２が移動するときは、Ｂピン３１５を介して中間ブーム３２に連結されている先端ブーム３１も一緒に伸縮方向に移動する。

伸縮ブーム３０の伸長動作を簡単に説明すると、以下のとおりである。
図３Ａは、伸縮ブーム３０の全縮状態を示している。この状態では、先端ブーム３１は、中間ブーム３２内に収容され、中間ブーム３２に対してＢピン３１５を介して連結されており、伸長方向（図３Ｃ参照）に移動不能である。また、先端ブーム３１のＣピン受部３１１にＣピン１５０が係合しており、先端ブーム３１とシリンダー部４２とが係合状態となっている。
図３Ｂに示すように、中間ブーム３２の基端側Ｂピン受部３２２からＢピン３１５が抜脱され（図３Ｂの破線で囲まれた部分参照）、先端ブーム３１と中間ブーム３２は非連結状態となり、先端ブーム３１は、伸長方向に移動可能となる。
図３Ｃに示すように、伸縮用アクチュエーター４０が動作してシリンダー部４２が伸長方向に移動することに伴い、先端ブーム３１が先端側に移動する。

図４Ａに示すように、先端ブーム３１が所定位置まで移動した後、中間ブーム３２の先端側Ｂピン受部３２３にＢピン３１５が挿通され（図４Ａの破線で囲まれた部分参照）、先端ブーム３１と中間ブーム３２は連結状態となり、先端ブーム３１は、伸長方向に移動不能となる。
図４Ｂに示すように、先端ブーム３１のＣピン受部３１１とＣピン１５０との係合が解除され（図４Ｂの破線で囲まれた部分参照）、先端ブーム３１から分離してシリンダー部４２だけが収縮状態に復帰可能となる。
そして、図４Ｃに示すように、シリンダー部４２が収縮状態に復帰し、中間ブーム３２のＣピン受部３２１とＣピン１５０とが係合して、中間ブーム３２とシリンダー部４２とが係合状態となる。
なお、中間ブーム３２を伸長する場合には、上記と同様の動作が行われる。また、先端ブーム３１又は中間ブーム３２を収縮する場合には、上記と逆方向の動作が行われる。

＜伸縮装置＞
上述した伸縮ブーム３０の伸長動作及び収縮動作は、伸縮ブーム３０に内蔵された伸縮装置Ａによって行われる。伸縮装置Ａは、伸縮ブーム３０の全縮状態（図３Ａに示す状態）において、先端ブーム３１の内部空間に配置される。伸縮装置Ａの詳細な構成について、以下に説明する。

図５は、伸縮装置Ａの外観斜視図である。以下において、伸縮装置Ａを構成する各構成要素については、伸縮装置Ａに組み込まれた状態を基準として、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用して説明する。後述する図においても共通の直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で示している。直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、Ｘ方向は、伸縮ブーム３０の伸縮方向に一致する。Ｘ方向＋側は、伸縮ブーム３０の先端側であり、Ｘ方向－側は、伸縮ブーム３０の基端側である。Ｚ方向は、例えば、伸縮ブーム３０の起伏角度が０°の倒伏状態において、移動式クレーン１の上下方向に一致する。Ｙ方向は、Ｘ方向及びＺ方向と直交し、例えば、伸縮ブーム３０の幅方向に一致する。

図５に示すように、伸縮装置Ａは、伸縮用アクチュエーター４０及びピン挿抜用アクチュエーター５０を備える。ピン挿抜用アクチュエーター５０は、例えば、伸縮用アクチュエーター４０の基端側に、シリンダー部４２とともに移動可能に配置される。

伸縮用アクチュエーター４０は、ピストンロッド部４１（図３Ａ等参照）及びシリンダー部４２を有する油圧シリンダーである。伸縮用アクチュエーター４０は、Ｃピン１５０（図３Ａ等参照）を介してシリンダー部４２に連結されたブーム要素（例えば、先端ブーム３１又は中間ブーム３２）を伸縮方向に移動させる。シリンダー部４２は、例えば、レール付きのシリンダーフレーム４３を有する。シリンダーフレーム４３のレール（図示略）は、伸縮ブーム３０に設けられたレール溝に係合される。これにより、シリンダー部４２は、伸縮ブーム３０に沿って、伸縮方向に安定した姿勢で摺動することができる。なお、伸縮用アクチュエーター４０の主要構造は、公知の油圧シリンダーとほぼ同様であるため、詳しい説明は省略する。

ピン挿抜用アクチュエーター５０の構成を図６～図１０に示す。図６～図８は、それぞれ、ピン挿抜用アクチュエーター５０の斜視図、Ｚ方向＋側から見た平面図、Ｙ方向＋側から見た側面図である。図９、図１０は、それぞれ、ピン挿抜用アクチュエーター５０とＢピン保持部３１４とが係合している状態の斜視図、Ｘ方向－側から見た正面図である。
図６～図１０では、一対のＣピン１５０を「Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂ」として区別して示している。また、図９、図１０では、一対のＢピン３１５を「Ｂピン３１５Ａ、３１５Ｂ」として区別して示している。

図６～図８に示すように、ピン挿抜用アクチュエーター５０は、シリンダー部４２のＸ方向－側（基端側）に配置され、シリンダー部４２とともに、伸縮方向に移動するようになっている。ピン挿抜用アクチュエーター５０は、電動モーター５１（電気的駆動源）、ブレーキ５２、伝達機構５３、位置検出装置５４、ロック機構５５（図１１等参照）、シリンダー連結モジュール１００（第１連結装置）及びブーム連結モジュール２００（第２連結装置）を備える。伝達機構５３は、クラッチ６１、減速機６２及びトルクリミッター６３を含む（図１４参照）。

各構成要素は、ハウジング５８内に配置され、ユニット化されている。これにより、ピン挿抜用アクチュエーター５０の小型化、生産性の向上、及び、システムの信頼性の向上を図ることができる。具体的には、ハウジング５８は、箱状の第１ハウジング５８１及び箱状の第２ハウジング５８２を有する。

第１ハウジング５８１は、内部空間に、シリンダー連結モジュール１００を収容する。シリンダー連結モジュール１００のＣピン１５０Ａ、１５０Ｂは、それぞれ、例えば第１ハウジング５８１のＹ方向両端部から進退可能に配置される。第１ハウジング５８１には、伸縮用アクチュエーター４０のピストンロッド部４１（図３Ａ等参照）がＸ方向に挿通される。第１ハウジング５８１のＸ方向＋側の側壁には、シリンダー部４２の端部が固定される。

第２ハウジング５８２は、第１ハウジングのＺ方向＋側に設けられる。第２ハウジング５８２は、内部空間に、ブーム連結モジュール２００を収容する。ブーム連結モジュール２００のＢピン用ラックバー２２０Ａは、例えば第２ハウジング５８２のＹ方向一端部から進退可能に配置され、Ｂピン用ラックバー２２０Ｂは、例えば他端部から進退可能に配置される。また、第２ハウジング５８２には、伝達機構５３の伝達軸５６（図１２参照）がＸ方向に挿通される。

電動モーター５１は、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００を動作させる電気的駆動源である。電動モーター５１は、例えば、電磁力を利用して回転運動を出力する回転式モーターで構成される。回転式モーターとしては、例えば、ブラシモーター（ＤＣモーター）、ブラシレスＤＣモーター、ステッピングモーター等、各種の電磁モーターを適用できる。電動モーター５１の動作は、制御装置７０（図１４参照）によって制御される。

電動モーター５１は、伝達機構５３を介して、第２ハウジング５８２に支持される。電動モーター５１の出力軸（図示略）は、Ｘ方向に延在する。電動モーター５１は、例えば、伝達機構５３の機械要素としてピストンロッド部４１の外周に配置されたリングギヤ（図示略）と電動モーター５１の出力軸が噛合するように配置される。電動モーター５１をこのような配置とすることにより、Ｙ方向及びＺ方向におけるピン挿抜用アクチュエーター５０の小型化を図ることができる。

電動モーター５１は、大型薄型モーターや面対向モーター等の偏平モーターを適用して、シリンダーフレーム４３内に配置することもできる。この場合、コンパクトな構成が可能となる上、シリンダーフレーム４３が保護カバーとして機能し、ブーム伸縮動作中の干渉による破損リスクを低減できる。また、モーター外径が大きいことを活かして、モーターの出力軸から直接大径のリングギヤに動力を伝達することにより、減速比を小さくすることができ、Ｃピン用付勢機構１６０又はＢピン用付勢機構２４０による入り動作中のイナーシャを低減することもできる。

電動モーター５１は、電力供給用ケーブルを介して、例えば、上部旋回体１０（図１参照）に配置された電源装置（図示略）と接続される。また、電動モーター５１は、制御信号伝送用ケーブルを介して、例えば、上部旋回体１０に配置された制御装置７０と接続される。これらのケーブルは、伸縮ブーム３０の基端部又は上部旋回体１０（図１参照）に設けられたコードリールにより、繰り出し及び巻き取り可能である。
電力供給用ケーブル及び制御信号伝送用ケーブルは、配線スペースが小さく、自由に引き回すことができるので、油圧アクチュエーターの配管や油圧回路を設ける場合に比較して、伸縮ブーム３０周りの設計の自由度が格段に向上する。

また、電動モーター５１は、手動ハンドル（図示略）により操作可能な手動操作部５１１を有する。手動操作部５１１は、ピン挿抜用アクチュエーター５０（具体的には、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００）の状態遷移を、手動で行うためのものである。モーター故障時などに、手動ハンドルにより手動操作部５１１を回すことにより、電動モーター５１の出力軸が回転してピン挿抜用アクチュエーター５０の状態を遷移し、Ｂピン３１５、３２５及びＣピン１５０を挿抜することができる。

本実施の形態では、１個の電動モーター５１により、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００を動作させる。なお、電動モーター５１として、シリンダー連結モジュール１００用モーターと、ブーム連結モジュール２００用モーターを別々に設けてもよい。例えば、伝達機構５３のリングギヤ（図示略）に電動モーター５１の出力軸が接続される場合、リングギヤの外周であれば電動モーター５１の配置は特に制限されないため、電動モーター５１として複数台の小型モーターを容易に配置することができる。また、モーターの台数を増減することで必要なトルクを得ることができるので、１種類のモーターで対応でき、他機種の設計にも容易に適用することができる。

ブレーキ５２は、電動モーター５１に対して制動力を付与する。ブレーキ５２は、例えば、電磁力を利用して制動を行う電磁ブレーキで構成される。ブレーキ５２の動作は、制御装置７０によって制御される。

ブレーキ５２は、電動モーター５１の停止状態（非通電状態）において、電動モーター５１の出力軸の回転を規制する。ブレーキ５２は、例えば、シリンダー連結モジュール１００の抜き状態又はブーム連結モジュール２００の抜き状態において動作する。これにより、電動モーター５１の停止状態において、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００の抜き状態が維持される。モータートルクにより抜き状態を維持する場合に比較して、省電力化を図ることができ、また、ロック状態となることによる電動モーター５１の発熱を防止することができる。

また、ブレーキ５２は、制動時において、シリンダー連結モジュール１００又はブーム連結モジュール２００に所定の大きさの外力が作用した場合には、電動モーター５１の回転（つまり、滑り）を許容してもよい。これにより、ピン挿抜用アクチュエーター５０の機械要素（例えば、電動モーター５１及び各ギヤなど）が、過負荷により損傷するのを防止することができる。

ブレーキ５２は、伝達機構５３の減速機６２よりも前段に配置されるのが好ましい。前段とは、電動モーター５１の動力がシリンダー連結モジュール１００又はブーム連結モジュール２００に伝達される動力伝達経路における上流側（Ｘ方向－側）であり、電動モーター５１の上流側を含む。一方、後段とは、電動モーター５１の動力伝達経路における下流側（Ｘ方向＋側）である。本実施の形態では、ブレーキ５２は、電動モーター５１よりもＸ方向－側（つまり、電動モーター５１を中心として伝達機構５３と反対側）に、電動モーター５１と同軸上に配置されている。ブレーキ５２をこのような配置とすることにより、Ｙ方向及びＺ方向におけるピン挿抜用アクチュエーター５０の小型化を図ることができる。また、ブレーキ５２を減速機６２よりも前段に配置する場合、減速機６２よりも後段に配置する場合に比較して、電動モーター５１の停止状態を維持するために必要なブレーキトルクが小さくなるので、ブレーキ５２の小型化を図ることができる。

なお、ブレーキ５２には、機械式又は電磁式などの各種ブレーキ装置を適用することができる。また、ブレーキ５２の位置は、本実施形態の位置に限定されない。

伝達機構５３は、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００に、電動モーター５１の動力（つまり、回転運動）を伝達する。伝達機構５３は、第２ハウジング５８２に配置される。伝達機構５３は、クラッチ６１、減速機６２、及びトルクリミッター６３等を有する（図１４参照）。伝達機構５３は、例えば、ピストンロッド部４１の外周に配置されるリングギヤ（図示略）と、リングギヤに噛合する伝達ギヤを有し、クラッチ６１、減速機６２、及びトルクリミッター６３は、伝達ギヤに接続された伝達軸５６に配置される。

クラッチ６１は、電動モーター５１の動力を伝達する動力伝達経路に配置され、動力を任意に断続してシリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００に伝達する。クラッチ６１は、例えば、動力伝達経路において、減速機６２の前段（本実施の形態では、電動モーター５１と減速機６２の間）に配置される。クラッチ６１をこのような配置とすることにより、クラッチ６１の伝達トルク容量を小さくすることができ、クラッチ６１の小型化を図ることができる。

クラッチ６１には、例えば、電磁クラッチ、機械式クラッチ、又はトルクダイオードを適用することができる。これらの構成は公知であるので、簡単に説明する。

電磁クラッチは、入力軸から出力軸への動力伝達を、電磁的に伝達／遮断する機械要素である。電磁クラッチを適用する場合、クラッチ６１の動作は、例えば、制御装置７０によって制御される。なお、クラッチ６１の動作を電動モーター５１と連動させる場合、クラッチ６１を個別に制御する必要はない。

機械式クラッチは、入力軸と出力軸が互いに噛み合うことにより動力を伝達する機械要素である。機械式クラッチを適用する場合、クラッチ６１は、入力軸から出力軸へ動力を伝達する一方、出力軸から入力軸への動力は遮断し、一方向のみに動力を伝達するワンウェイクラッチが好適である。
トルクダイオードは、入力軸から出力軸へ動力を伝達する一方、出力軸から入力軸への動力は遮断する機械要素である。
機械式クラッチ及びトルクダイオードを適用する場合、制御装置７０等による電気的な制御は不要である。

減速機６２は、電動モーター５１の回転を減速して出力する。減速機６２は、例えば、減速機ケース（符号略）に収容された遊星歯車機構で構成され、入力軸及び出力軸はＸ方向に延在する。減速機６２をこのような配置とすることにより、Ｙ方向及びＺ方向におけるピン挿抜用アクチュエーター５０の小型化を図ることができる。

トルクリミッター６３は、電動モーター５１の動力を伝達する動力伝達経路に配置され、動力伝達経路を構成する機械要素（例えば、電動モーター５１）に作用するトルクを所定値以下に保持する過負荷保護装置である。トルクリミッター６３は、例えば、動力伝達経路において、減速機６２の後段に配置される。トルクリミッター６３をこのような配置とすることにより、減速機６２の前段に配置する場合に比較して、トルク設定値の公差やばらつきの影響を小さくすることができる。また例えば、トルクリミッター６３は、動力伝達経路において、減速機６２の前段に配置されてもよい。この場合、トルク設定値が小さくなるので、トルクリミッター６３の小型化を図ることができる。

なお、電動モーター５１を駆動したままトルクリミッター６３が滑り続けることで、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００に所定のトルクを与え続けることができる。したがって、トルクリミッター６３をブレーキ５２の代用として使用し、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００の抜き状態を維持することができる。また、電動モーター５１はロック状態とならないので、過負荷による発熱も生じない。

トルクリミッター６３は、例えば、クラッチ６１の出力軸（伝達機構５３の伝達軸５６）に取り付けられ、所定値よりも大きいトルクが生じた場合に、入力側要素と出力側要素が滑りながら接合する摩擦式トルクリミッターで構成される。

位置検出装置５４は、電動モーター５１の出力（例えば、出力軸の回転）に基づいて、Ｃピン１５０及びＢピン３１５、３２５の変位を検出する。位置検出装置５４は、例えば、Ｃピン１５０又はＢピン３１５、３２５の基準位置（図１７Ａ及び図１８Ａ参照）からの移動方向（回転方向）及び移動量（回転角度）を検出する。

位置検出装置５４は、例えば、ロータリーエンコーダーやポテンショメーター等の角度センサーで構成され、電動モーター５１の出力軸の回転量に応じた情報（例えば、パルス信号、コード信号）を出力する。ロータリーエンコーダーは、入力軸の回転変位を、内蔵した格子円盤を利用して検出し、出力する。ポテンショメーターは、回転角度の変化を抵抗値の変化に変換して出力する。
ロータリーエンコーダーの出力方式は特に限定されず、測定開始位置からの回転量（回転角度）に応じたパルス信号（相対角度信号）を出力するインクリメンタル方式でもよいし、基準点に対して絶対的な角度位置に対応したコード信号（絶対角度信号）を出力するアブソリュート方式でもよい。
位置検出装置５４をアブソリュート方式のロータリーエンコーダーで構成した場合、非通電状態から通電状態に復帰した場合でも、Ｃピン１５０及びＢピン３１５、３２５の絶対位置を検出することができる。

位置検出装置５４は、電動モーター５１の出力軸に直接設けられてもよいし、電動モーター５１の出力軸とともに回転する回転部材（例えば、回転軸、ギヤなど）に設けられてもよい。
本実施形態では、位置検出装置５４は、伝達機構５３（トルクリミッター６３）の後段（Ｘ方向＋側）において、伝達軸５６に設けられ、伝達軸５６の回転量に応じた情報を出力する。この場合、位置検出装置５４には、伝達軸５６の回転数（回転速度）に対して十分な分解能が得られるロータリーエンコーダーが好適である。
なお、伝達軸５６には、シリンダー連結モジュール１００のＣピン用欠歯歯車１１０、及び、ブーム連結モジュール２００のＢピン用欠歯歯車２１０が固定されているため、位置検出装置５４の検出結果は、Ｃピン用欠歯歯車１１０及びＢピン用欠歯歯車２１０の回転量に応じた情報ともいえる。

なお、位置検出装置５４は、上述のロータリーエンコーダーに限定されず、例えば、リミットスイッチで構成されてもよいし、近接センサーで構成されてもよい。リミットスイッチは、減速機６２よりも後段に配置され、電動モーター５１の出力に基づいて機械的に作動する。また、近接センサは、減速機６２よりも後段において、電動モーター５１の出力に基づいて回転する回転部材に対向して配置され、上記回転部材との距離に基づいて検出信号を出力する。位置検出装置５４の検出結果は、制御装置７０に出力される。
ただし、近接センサーやリミットスイッチは、例えば、Ｃピン１５０及びＢピン３１５、３２５それぞれの入り状態及び抜き状態を検出できる位置に設けられ、Ｃピン１５０及びＢピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂと少なくとも同数だけ必要となる。これに対して、ロータリーエンコーダーを適用した場合、１つの検出センサーにより、Ｃピン１５０及びＢピン３１５、３２５それぞれの状態を検出できるので、部品点数を低減でき、低コスト化を図ることができる。

また、位置検出装置５４の配置は、本実施形態に限定されない。例えば、位置検出装置５４は、減速機６２よりも前段に配置されてもよい。すなわち、位置検出装置５４は、減速機６２により減速される前の電動モーター５１の回転に基づいて、制御装置７０に出力する情報を取得してもよい。位置検出装置５４が減速機６２の前段に配置される方が、減速機６２の後段に配置される場合に比較して、高い分解能を得ることができる。

制御装置７０は、例えば、演算／制御装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）、入力端子、出力端子などを有する車載コンピュータである。制御装置７０は、位置検出装置５４の出力に基づいて、Ｃピン１５０又はＢピン３１５、３２５の位置に関する情報を演算する。演算においては、位置検出装置５４の出力と、Ｃピン１５０及びＢピン３１５、３２５の位置に関する情報（例えば、基準位置からの移動量）との相関関係を示すデータ（テーブル、マップなど）が用いられる。このデータは、例えば、ＲＯＭに記憶される。

制御装置７０は、例えば、位置検出装置５４の出力に基づく演算により、Ｃピン１５０と、先端ブーム３１又は中間ブーム３２のＣピン受部３１１、３２１とが、係合状態（例えば、図３Ａに示す状態）にあるか非係合状態（例えば、図４Ｂに示す状態）にあるか、すなわち、ピン挿抜用アクチュエーター５０と先端ブーム３１又は中間ブーム３２との連結状態を判断する。
また、制御装置７０は、伸縮対象が先端ブーム３１である場合、位置検出装置５４の検出結果に基づく演算により、先端ブーム３１のＢピン３１５と中間ブーム３２とが、係合状態（図３Ａ、図３Ｃ等参照）にあるか、非係合状態（図３Ｂ参照）にあるか、すなわち、先端ブーム３１と中間ブーム３２との連結状態を判断する。同様に、制御装置７０は、伸縮対象が中間ブーム３２である場合、位置検出装置５４の検出結果に基づく演算により、中間ブーム３２と基端ブーム３３との連結状態を判断する。
制御装置７０は、演算結果に基づいて、例えば、電動モーター５１、ブレーキ５２、クラッチ６１等の動作制御を含む、ピン挿抜用アクチュエーター５０の各種制御を実行する。なお、ピン挿抜用アクチュエーター５０の各種制御を実行するに際して、例えば、伸縮ブーム３０や伸縮用アクチュエーター４０に設けられる各種センサーを用いて、伸縮ブーム３０又は伸縮用アクチュエーター４０の状態を示す情報を取得してもよい。

図１１～図１４を参照して、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００について説明する。図１１～図１３は、ピン挿抜用アクチュエーター５０の内部構造を示す図である。図１４は、ピン挿抜用アクチュエーター５０の構成を模式的に示す図である。
図１１～図１４では、電動モーター５１が停止状態であり、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００が動作していない中立状態を示している。中立状態では、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００は、ともに入り状態となっている。中立状態は、例えば、Ｃピン用ラックバー１２０及びＢピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂの移動がストッパー（図示略）により機械的に規制されることにより保持される。なお、Ｃピン用付勢機構１６０の付勢力とＢピン用付勢機構２４０の付勢力が釣り合うことにより、中立状態が保持されるように構成してもよい。

また、ブーム連結モジュール２００の抜き状態及びシリンダー連結モジュール１００の抜き状態を図１５Ａ、図１５Ｂに示す。図１５Ａに示すように、シリンダー連結モジュール１００の抜き状態において、ブーム連結モジュール２００は、入り状態に保持される。図１５Ｂに示すように、ブーム連結モジュール２００の抜き状態において、シリンダー連結モジュール１００は、入り状態に保持される。

シリンダー連結モジュール１００は、電動モーター５１の動力（つまり、回転運動）に基づいて動作し、入り状態（図１１参照）と、抜き状態（図１５Ａ参照）との間を状態遷移する。
シリンダー連結モジュール１００の入り状態とは、先端ブーム３１又は中間ブーム３２のＣピン受部３１１、３２１とＣピン１５０とを係合させ、それぞれのブーム要素とピン挿抜用アクチュエーター５０とを連結する状態である。この連結状態では、シリンダー部４２及びピン連結用アクチュエーター５０とともに、先端ブーム３１及び中間ブーム３２が移動可能となる（図３Ｂ、図１５Ｂ等参照）。
一方、シリンダー連結モジュール１００の抜き状態とは、先端ブーム３１又は中間ブーム３２のＣピン受部３１１、３２１からＣピン１５０を脱離させ、それぞれのブーム要素とピン連結用アクチュエーター５０とを分離する状態である。この非連結状態では、シリンダー部４２及びピン連結用アクチュエーター５０は、それぞれのブーム要素から独立して移動可能となる（図４Ｂ、図１５Ａ等参照）。

ブーム連結モジュール２００は、電動モーター５１の動力（つまり、回転運動）に基づいて動作し、入り状態（図１１参照）と、抜き状態（図１５Ｂ参照）との間を状態遷移する。
ブーム連結モジュール２００の入り状態とは、例えば、中間ブーム３２の基端側Ｂピン受部３２２又は先端側Ｂピン受部３２３にＢピン３１５を挿通させ、先端ブーム３１と中間ブーム３２とを連結する状態である。この連結状態では、先端ブーム３１は、中間ブーム３２に対して伸縮方向に移動不能となる（図３Ａ、図１５Ａ等参照）。
一方、ブーム連結モジュール２００の抜き状態とは、例えば、中間ブーム３２の基端側Ｂピン受部３２２又は先端側Ｂピン受部３２３からＢピン３１５を脱離させ、先端ブーム３１と中間ブーム３２とを分離する状態である。この非連結状態では、先端ブーム３１は、中間ブーム３２に対して、伸縮方向に移動可能となる（図３Ｂ、図１５Ｂ等参照）。

シリンダー連結モジュール１００は、図１１～図１４に示すように、Ｃピン用欠歯歯車１１０、Ｃピン用ラックバー１２０、第１歯車群１３０、第２歯車群１４０、Ｃピン１５０、及び、Ｃピン用付勢機構１６０を有する。各機械要素１１０～１６０は、第１連結機構の構成部材の一例である。以下の説明では、Ｃピン１５０を、「Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂ」として区別して示す。

なお、本実施形態では、シリンダー連結モジュール１００に、一対のＣピン１５０Ａ、１５０Ｂが組み込まれているが、Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂは、シリンダー連結モジュール１００から独立して設けられてもよい。

Ｃピン用欠歯歯車１１０は、略円輪板状の歯車であり、外周面の一部に歯部１１１（図１２参照）を有する。Ｃピン用欠歯歯車１１０は、伝達機構５３の伝達軸５６に外嵌固定され、伝達軸５６とともに回転する。Ｃピン用欠歯歯車１１０は、ブーム連結モジュール２００のＢピン用欠歯歯車２１０とともにスイッチギヤＧ（図１４参照）を構成する。電動モーター５１の動力は、スイッチギヤＧにより、シリンダー連結モジュール１００とブーム連結モジュール２００のうちの何れか一方に択一的に伝達される。

本実施形態では、スイッチギヤＧを構成するＣピン用欠歯歯車１１０及びＢピン用欠歯歯車２１０はそれぞれ、第１連結機構であるシリンダー連結モジュール１００及び第２連結機構であるブーム連結モジュール２００に組み込まれているが、スイッチギヤＧは、第１連結機構及び第２連結機構から独立して設けられてもよい。
また、スイッチギヤＧは、Ｃピン用欠歯歯車１１０及びＢピン用欠歯歯車２１０として機能すればよく、例えば、図１４に示すように、１つの欠歯歯車で構成されてもよい。

以下の説明において、シリンダー連結モジュール１００が、入り状態（図１１参照）から抜き状態（図１５Ａ参照）に状態遷移する際の、Ｃピン用欠歯歯車１１０の回転方向（図１４におけるＲ１方向）を「正方向」、抜き状態から入り状態に状態遷移する際の、Ｃピン用欠歯歯車１１０の回転方向（図１４におけるＲ２方向）を「逆方向」と称する。
Ｃピン用欠歯歯車１１０の歯部１１１を構成する凸部のうち、Ｃピン用欠歯歯車１１０の正方向端部に設けられた凸部が、位置決め歯（図示省略）である。

Ｃピン用ラックバー１２０は、例えば、一方向に伸びる軸部材であって、Ｃピン用欠歯歯車１１０の下側（Ｚ方向－側）に、Ｙ方向に沿って配置される。
Ｃピン用ラックバー１２０は、Ｃピン用欠歯歯車１１０に近い側（Ｚ方向＋側）の面に入力側ラック部１２１を有し、Ｃピン用欠歯歯車１１０から遠い側（Ｚ方向－側）の面に２つの出力側ラック部１２２、１２３を有する。

入力側ラック部１２１は、シリンダー連結モジュール１００が入り状態（図１１参照）から抜き状態（図１５Ａ参照）に状態遷移する際にのみ、Ｃピン用欠歯歯車１１０の歯部１１１と噛合する。
具体的には、シリンダー連結モジュール１００の入り状態において、入力側ラック部１２１におけるＹ方向＋側の第１端面（図示略）は、Ｃピン用欠歯歯車１１０の歯部１１１における位置決め歯（図示省略）と当接、又は僅かな隙間を介してＹ方向に対向している。この状態において、Ｃピン用欠歯歯車１１０がＲ１方向に回転すると、位置決め歯が第１端面をＹ方向＋側に押して、Ｃピン用ラックバー１２０がＹ方向＋側に移動する。そして、位置決め歯よりも逆方向に形成された歯部１１１が、入力側ラック部１２１と順次噛合する。これにより、Ｃピン用ラックバー１２０は、Ｃピン用欠歯歯車１１０のＲ１方向の回転に伴い、Ｙ方向＋側に移動する。
なお、図１１に示すシリンダー連結モジュール１００の入り状態から、Ｃピン用欠歯歯車１１０がＲ２方向に回転した場合には、入力側ラック部１２１は、Ｃピン用欠歯歯車１１０の歯部１１１と噛合しない。

このように、Ｃピン用ラックバー１２０は、Ｃピン用欠歯歯車１１０の回転に伴い、自身の長手方向（Ｙ方向）に移動する。Ｃピン用ラックバー１２０は、シリンダー連結モジュール１００の入り状態において最もＹ方向－側に位置し（図１１参照）、抜き状態において最もＹ方向＋側に位置する（図１５Ａ参照）。
すなわち、シリンダー連結モジュール１００の入り状態（中立状態）において、Ｃピン用欠歯歯車１１０がＲ１方向に回転すると、Ｃピン用ラックバー１２０は、Ｙ方向＋側に移動し、抜き状態に遷移する。一方、シリンダー連結モジュール１００の抜き状態において、Ｃピン用欠歯歯車１１０がＲ２方向に回転すると、Ｃピン用ラックバー１２０は、Ｙ方向－側に移動し、入り状態に遷移する。

出力側ラック部１２２、１２３は、それぞれ、第１歯車群１３０、第２歯車群１４０と噛合する。

第１歯車群１３０は、例えば、駆動歯車１３１、中間歯車１３２及び従動歯車１３３を有する。各歯車要素は、平歯車で構成される。
具体的には、駆動歯車１３１は、Ｃピン用ラックバー１２０の出力側ラック部１２２及び中間歯車１３２と噛合する。中間歯車１３２は、駆動歯車１３１及び従動歯車１３３と噛合する。従動歯車１３３は、中間歯車１３２及び一方のＣピン１５０Ａのピン側ラック部１５１と噛合する。

シリンダー連結モジュール１００が入り状態であるとき、駆動歯車１３１は、Ｃピン用ラックバー１２０の出力側ラック部１２２におけるＹ方向＋側の端部又は端部寄りの部分と噛合する。また、従動歯車１３３は、一方のＣピン１５０Ａのピン側ラック部１５１におけるＹ方向－側の端部と噛合する。

第２歯車群１４０は、例えば、駆動歯車１４１及び従動歯車１４２を有する。各歯車要素は、平歯車で構成される。
具体的には、駆動歯車１４１は、Ｃピン用ラックバー１２０の出力側ラック部１２３及び従動歯車１４２と噛合する。従動歯車１４２は、駆動歯車１４１及び他方のＣピン１５０Ｂのピン側ラック部１５１と噛合する。

シリンダー連結モジュール１００が入り状態であるとき、駆動歯車１４１は、Ｃピン用ラックバー１２０の出力側ラック部１２３におけるＹ方向＋側の端部又は端部寄りの部分と噛合する。また、従動歯車１４２は、他方のＣピン１５０Ｂのピン側ラック部１５１におけるＹ方向＋側の端部と噛合する。

第１歯車群１３０では、駆動歯車１３１と従動歯車１３３が中間歯車１３２を介して接続されているのに対して、第２歯車群１４０では、駆動歯車１４１と従動歯車１４２が直接接続されている。したがって、第１歯車群１３０の従動歯車１３３の回転方向と、第２歯車群１４０の従動歯車１４２の回転方向は逆方向となる。

一対のＣピン１５０Ａ、１５０Ｂは、例えば、Ｙ方向において互いに同軸となるように配置される。Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂは、伸縮用アクチュエーター４０のピストンロッド部４１の中心に関して対称であることが好ましい。これにより、ピストンロッド部４１に曲げ応力が生じるのを防止できるとともに、高さ方向（Ｚ方向）の寸法を小さくすることができる。
なお、Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂは、伸縮方向（Ｘ方向）に関して左右対称に配置されていればよく、例えば、互いにＺ方向にずれた位置に配置されてもよいし、ピストンロッド部４１に対して偏心した位置（例えば、ピストンロッド部４１のＺ方向－側）に設けられてもよい。
以下において、Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂの先端部とは、互いに遠い側の端部であり、基端部とは互いに近い側の端部である。

Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂは、外周面にピン側ラック部１５１を有する。一方のＣピン１５０Ａのピン側ラック部１５１は、第１歯車群１３０の従動歯車１３３と噛合する。他方のＣピン１５０Ｂのピン側ラック部１５１は、第２歯車群１４０の従動歯車１４２と噛合する。

Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂは、それぞれ、従動歯車１３３、１４２の回転に伴い、自身の軸方向（Ｙ方向）に移動する。具体的には、一方のＣピン１５０Ａは、シリンダー連結モジュール１００が入り状態から抜き状態に状態遷移する際に、Ｙ方向－側に移動し、抜き状態から入り状態に状態遷移する際に、Ｙ方向＋側に移動する。他方のＣピン１５０Ｂは、シリンダー連結モジュール１００が入り状態から抜き状態に状態遷移する際に、Ｙ方向＋側に移動し、抜き状態から入り状態に状態遷移する際に、Ｙ方向－側に移動する。つまり、上述の状態遷移において、Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂは、Ｙ方向において互いに反対方向に移動する。

Ｃピン用付勢機構１６０は、Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂを、互いに離れる方向に付勢する。Ｃピン用付勢機構１６０は、例えば、一対の圧縮コイルばねで構成される。本実施の形態では、Ｃピン用付勢機構１６０は、Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂの基端側に配置され、Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂを、先端側に向けて付勢する。
電動モーター５１がＲ１方向に回転してシリンダー連結モジュール１００が抜き状態（図１５Ａ参照）となった後、電動モーター５１の動作が停止すると、シリンダー連結モジュール１００は、Ｃピン用付勢機構１６０の付勢力によって入り状態に自動復帰する。ただし、ブレーキ５２が動作している場合には、シリンダー連結モジュール１００は入り状態に自動復帰せず、抜き状態が保持される。

なお、Ｃピン用付勢機構１６０は、Ｃピン１５０Ａ、１５０Ｂに直接的に付勢力を作用させてもよいし、他の部材を介して付勢力を作用させてもよい。また、Ｃピン用付勢機構１６０を省略し、電動モーター５１の動力に基づいて、シリンダー連結モジュール１００が抜き状態から入り状態へと状態遷移するようにしてもよい。この場合でも、フェイルセーフの観点から、Ｃピン用付勢機構１６０を設けて、モーター故障時に安全側である入り状態に復帰するように構成することが好ましい。

ブーム連結モジュール２００は、図１１～図１３に示すように、Ｂピン用欠歯歯車２１０、一対のＢピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂ、同期歯車２３０（図１４参照）、及び、Ｂピン用付勢機構２４０を有する。各機械要素２１０～２４０は、第２連結機構の構成部材の一例である。以下の説明では、Ｂピン３１５を、「Ｂピン３１５Ａ、３１５Ｂ」として区別して示す。また、ブーム連結モジュール２００がＢピン３１５に作用する場合について説明するが、Ｂピン３２５に作用する場合も同様である。

Ｂピン用欠歯歯車２１０は、略円輪板状の歯車であり、外周面の一部に歯部２１１を有する。Ｂピン用欠歯歯車２１０は、伝達軸５６において、Ｃピン用欠歯歯車１１０よりもＸ方向＋側に外嵌固定され、伝達軸５６とともに回転する。前述の通り、Ｂピン用欠歯歯車２１０は、シリンダー連結モジュール１００のＣピン用欠歯歯車１１０とともにスイッチギヤＧ（図１４参照）を構成する。

以下の説明において、ブーム連結モジュール２００が、入り状態（図１１参照）から抜き状態（図１５Ｂ参照）に状態遷移する際の、Ｂピン用欠歯歯車２１０の回転方向（図１４におけるＲ２方向）を「正方向」、抜き状態から入り状態に状態遷移する際の、Ｂピン用欠歯歯車２１０の回転方向（図１４におけるＲ１方向）を「逆方向」と称する。
Ｂピン用欠歯歯車２１０の歯部２１１を構成する凸部のうち、Ｂピン用欠歯歯車２１０の正方向端部に設けられた凸部が、位置決め歯（符号略）である。

つまり、ブーム連結モジュール２００が入り状態から抜き状態に状態遷移する際のＢピン用欠歯歯車２１０の回転方向Ｒ２は、シリンダー連結モジュール１００が入り状態から抜き状態に状態遷移する際のＣピン用欠歯歯車１１０の回転方向Ｒ１と逆である。

一対のＢピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂは、例えば、一方向に伸びる軸部材であって、Ｂピン用欠歯歯車１１０の上側（Ｚ方向＋側）に、Ｙ方向に沿って互いに平行に配置される。また、Ｂピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂは、Ｘ方向において、同期歯車２３０（図１４参照）を中心に配置される。

Ｂピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂは、それぞれ、Ｂピン保持部３１４の係止片３１４ａと係合する係合部２２１を有する。係止片３１４ａは、Ｂピン保持部３１４において、例えば、Ｙ方向両端部（Ｂピン３１５Ａ、３１５Ｂの近傍）に設けられる。

一方のＢピン用ラックバー２２０Ｂは、Ｂピン用欠歯歯車２１０に近い側の面に、駆動側ラック部２２２を有する。また、Ｂピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂは、Ｘ方向に対向する面に同期側ラック部２２３（図１４参照）を有する。同期側ラック部２２３は、それぞれ、同期歯車２３０に噛合する。

駆動側ラック部２２２は、ブーム連結モジュール２００が入り状態（図１１参照）から抜き状態（図１５Ｂ参照）に状態遷移する際にのみ、Ｂピン用欠歯歯車２１０の歯部２１１と噛合する。
具体的には、ブーム連結モジュール２００の入り状態において、駆動側ラック部２２２におけるＹ方向＋側の第１端面（図示略）は、Ｂピン用欠歯歯車２１０の歯部２１１における位置決め歯（図示略）と当接、又は僅かな隙間を介してＹ方向に対向している。この状態において、Ｂピン用欠歯歯車２１０がＲ２方向に回転すると、位置決め歯が第１端面をＹ方向＋側に押して、一方のＢピン用ラックバー２２０ＢがＹ方向＋側に移動する。
また、一方のＢピン用ラックバー２２０ＢがＹ方向＋側に移動すると、同期歯車２３０が回転して、他方のＢピン用ラックバー２２０ＡがＹ方向－側（つまり、Ｂピン用ラックバー２２０Ｂと反対側）に移動する。
なお、図１１に示すブーム連結モジュール２００の入り状態から、Ｂピン用欠歯歯車２１０がＲ１方向に回転した場合には、駆動側ラック部２２２は、Ｂピン用欠歯歯車２１０の歯部２１１と噛合しない。

このように、Ｂピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂは、それぞれ、Ｂピン用欠歯歯車２１０の回転に伴い、自身の長手方向（Ｙ方向）に移動する。一方のＢピン用ラックバー２２０Ｂは、ブーム連結モジュール２００の入り状態において、最もＹ方向－側に位置し（図１１参照）、抜き状態において、最もＹ方向＋側に位置する（図１５Ｂ参照）。また、他方のＢピン用ラックバー２２０Ａは、ブーム連結モジュール２００の入り状態において、最もＹ方向＋側に位置し（図１１参照）、抜き状態において、最もＹ方向－側に位置する（図１５Ｂ参照）。

一方のＢピン用ラックバー２２０ＢがＹ方向に移動することに伴い、Ｂピン保持部３１４の一方の係止片３１４ａとＢピン用ラックバー２２０Ｂの係合部２２１が当接する。そして、Ｂピン保持部３１４のＢピン３１５Ｂを支持する部材がＹ方向に移動することにより、Ｂピン３１５Ｂが入り状態又は抜き状態に遷移する。
同様に、他方のＢピン用ラックバー２２０ＡがＹ方向に移動することに伴い、Ｂピン保持部３１４の他方の係止片３１４ａとＢピン用ラックバー２２０Ａの係合部２２１が当接する。そして、Ｂピン保持部３１４のＢピン３１５Ａを支持する部材がＹ方向に移動することにより、Ｂピン３１５Ａが入り状態又は抜き状態に遷移する。
上述の状態遷移において、Ｂピン３１５Ａ、３１５Ｂは、Ｙ方向において互いに反対方向に移動する。

なお、一方のＢピン用ラックバー２２０ＢのＹ方向＋側への移動、及び、他方のＢピン用ラックバー２２０ＡのＹ方向－側への移動は、例えば、ハウジング５８に設けられたストッパー（図示略）との当接により規制される。

Ｂピン用付勢機構２４０は、Ｂピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂを、互いに離れる方向に付勢する。Ｂピン用付勢機構２４０は、例えば、一対の圧縮コイルばねで構成される。本実施の形態では、Ｂピン用付勢機構２４０は、Ｂピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂに内蔵され、Ｂピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂを、先端側に向けて付勢する。
電動モーター５１がＲ２方向に回転してブーム連結モジュール２００が抜き状態（図１５Ｂ参照）となった後、電動モーター５１の動作が停止すると、ブーム連結モジュール２００は、Ｂピン用付勢機構２４０の付勢力によって入り状態（図１１参照）に自動復帰する。ただし、ブレーキ５２が動作している場合には、ブーム連結モジュール２００は入り状態荷自動復帰せず、抜き状態が保持される。

なお、Ｂピン用付勢機構２４０は、Ｂピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂに直接的に付勢力を作用させてもよいし、他の部材を介して付勢力を作用させてもよい。また、Ｂピン用付勢機構２４０を省略し、電動モーター５１の動力に基づいて、ブーム連結モジュール２００が抜き状態から入り状態へと状態遷移するようにしてもよい。この場合でも、フェイルセーフの観点から、Ｂピン用付勢機構２４０を設けて、モーター故障時に安全側である入り状態に復帰するように構成することが好ましい。

ロック機構５５は、シリンダー連結モジュール１００（例えば、Ｃピン用ラックバー１２０）又はブーム連結モジュール２００（例えば、Ｂピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂ）に、電動モーター５１からの動力以外の外力が作用して、シリンダー連結モジュール１００とブーム連結モジュール２００が同時に抜き状態に状態遷移することを防止する。すなわち、ロック機構５５は、ブーム連結モジュール２００とシリンダー連結モジュール１００のうちの一方の連結機構が動作している状態において、他方の連結機構の動作を阻止する。

図１６Ａ～図１６Ｃを参照して、ロック機構５５について説明する。図１６Ａは、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００が入り状態（中立位置）にあるときの様子を示し、図１６Ｂ、図１６Ｃは、それぞれ、ブーム連結モジュール２００が入り状態から抜き状態に遷移するときの様子を示す。なお、図１６Ａ～図１６Ｃでは、シリンダー連結モジュール１００のＣピン用欠歯歯車１１０、及び、ブーム連結モジュール２００のＢピン用欠歯歯車２１０を、一体に形成したスイッチギヤＧとして示している。

図１６Ａ等に示すように、ロック機構５５は、第１凸部５５１、第２凸部５５２、及び、カム部材５５３（ロック側回転部材）を有する。
第１凸部５５１は、シリンダー連結モジュール１００のＣピン用ラックバー１２０に一体に設けられている。具体的には、第１凸部５５１は、Ｃピン用ラックバー１２０の入力側ラック部１２１に隣接する位置に設けられている。
第２凸部５５２は、ブーム連結モジュール２００の一方のＢピン用ラックバー２２０Ｂに一体に設けられている。具体的には、第２凸部５５２は、一方のＢピン用ラックバー２２０Ｂの駆動側ラック部２２２に隣接する位置に設けられている。

カム部材５５３は、略三日月形状の板状部材である。カム部材５５３は、周方向における一端に第１カム受部５５３ａを有し、他端に第２カム受部５５３ｂを有する。

カム部材５５３は、例えば、伝達軸５６において、スイッチギヤＧが外嵌固定されている位置からＸ方向にずれた位置に外嵌固定される。なお、本実施形態の場合、カム部材５５３は、Ｃピン用欠歯歯車１１０とＢピン用欠歯歯車２１０との間に外嵌固定されている。つまり、カム部材５５３は、スイッチギヤＧと同軸上に設けられており、伝達軸５６の回転に伴い、スイッチギヤＧとともに、伝達軸５６を中心軸として回転する。

なお、カム部材５５３は、スイッチギヤＧに一体的に設けられてもよい。また、カム部材５５３は、Ｃピン用欠歯歯車１１０及びＢピン用欠歯歯車２１０の少なくとも一方の欠歯歯車に一体的に設けられてもよい。

図１６Ｂに示すように、スイッチギヤＧの歯部Ｇ１がＢピン用ラックバー２２０Ｂの駆動側ラック部２２２と噛合する状態において、カム部材５５３の第１カム受部５５３ａは、第１凸部５５１よりもＹ方向＋側に位置する。すなわち、第１カム受部５５３ａと第１凸部５５１とは、Ｙ方向のわずかな隙間を介して対向する。この状態では、Ｃピン用ラックバー１２０に対してＹ方向＋側に向けて外力（図１６Ｂにおける外力Ｆａ）が作用しても、隙間によって吸収される。
Ｃピン用ラックバー１２０に対して、Ｙ方向＋側に向けてさらに大きな外力Ｆａが加わると、Ｃピン用ラックバー１２０は、図１６Ｂに二点鎖線で示す位置から実線で示す位置まで移動する。この状態において、第１凸部５５１が、第１カム受部５５３ａに当接して、Ｃピン用ラックバー１２０のＹ方向＋側への移動が防止される。

また、図１６Ｃに示すように、スイッチギヤＧの歯部Ｇ１がＣピン用ラックバー１２０の入力側ラック部１２１と噛合する状態において、カム部材５５３の第２カム受部５５３ｂは、第２凸部５５２よりもＹ方向＋側に位置する。すなわち、第２カム受部５５３ｂと第２凸部５５２とは、Ｙ方向のわずかな隙間を介して対向する。この状態では、Ｂピン用ラックバー２２０ＢにＹ方向＋側の外力（図１６Ｃにおける外力Ｆｂ）が加わっても、隙間によって吸収される。
Ｂピン用ラックバー２２０Ｂに対して、Ｙ方向＋側に向けてさらに大きな外力Ｆｂが加わると、Ｂピン用ラックバー２２０Ｂは、図１６Ｃに二点鎖線で示す位置から実線で示す位置までＹ方向＋側に移動する。この状態において、第２凸部５５２が、第２カム受部５５３ｂに当接して、Ｂピン用ラックバー２２０ＢのＹ方向＋側への移動が防止される。

＜シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００の動作＞
図１７Ａ～図１７Ｃ、図１８Ａ～図１８Ｃを参照して、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００の動作の一例について説明する。図１７Ａ～図１７Ｃ、図１８Ａ～図１８Ｃに示す動作は、例えば、先端ブーム３１を伸長する場合のシリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００の抜き動作である。
以下において、ブーム連結モジュール２００を入り状態から抜き状態に遷移させるときの電動モーター５１の回転を「正転」、シリンダー連結モジュール１００を入り状態から抜き状態に遷移させるときの電動モーター５１の回転を「逆転」と称する。

図１７Ａ～図１７Ｃは、シリンダー連結モジュール１００の動作を説明するための模式図である。図１７Ａ～図１７Ｃは、シリンダー連結モジュール１００が入り状態から抜き状態に遷移する場合の動作を示す。図１７Ａ～図１７Ｃでは、Ｃピン用欠歯歯車１１０及びＢピン用欠歯歯車２１０を、一体に形成したスイッチギヤＧとして示している。また、図１７Ａ～図１７Ｃにおいては、ロック機構５５は省略している。

図１７Ａに示すように、先端ブーム３１の伸長前の収縮状態において、シリンダー連結モジュール１００は、中立状態になっている。すなわち、Ｃピン１５０は、先端ブーム３１のＣピン受部３１１に係合しており、先端ブーム３１とシリンダー連結モジュール１００は連結状態となっている。

シリンダー連結モジュール１００が入り状態から抜き状態へと状態遷移する場合、電動モーター５１の動力は、以下の第１経路及び第２経路でＣピン１５０Ａ、１５０Ｂに伝達される。
第１経路は、Ｃピン用欠歯歯車１１０→Ｃピン用ラックバー１２０→第１歯車群１３０→一方のＣピン１５０Ａである。第２経路は、Ｃピン用欠歯歯車１１０→Ｃピン用ラックバー１２０→第２歯車群１４０→他方のＣピン１５０Ｂである。

図１７Ｂに示すように、電動モーター５１が逆転すると、Ｃピン用欠歯歯車１１０がＲ１方向に回転する。Ｃピン用欠歯歯車１１０の回転に伴い、Ｃピン用ラックバー１２０がＹ方向＋側（図１７Ａ～図１７Ｃの右側）に変位する。これに伴い、第１経路では、第１歯車群１３０を介して、一方のＣピン１５０ＡがＹ方向－側（図１７Ａ～図１７Ｃの左側）に変位する。第２経路では、第２歯車群１４０を介して、他方のＣピン１５０ＢがＹ方向＋側（図１７Ａ～図１７Ｃの右側）に変位する。つまり、シリンダー連結モジュール１００が入り状態から抜き状態へ状態遷移する際、一方のＣピン１５０Ａと他方のＣピン１５０Ｂは、互いに近づく方向に変位する。

最終的に、図１７Ｃに示すように、Ｃピン１５０Ａ、１５０ＢがＣピン受部３１１から完全に脱離し、シリンダー連結モジュール１００と先端ブーム３１は、非連結状態となる。なお、シリンダー連結モジュール１００の抜き状態から入り状態への状態遷移は、Ｃピン用付勢機構１６０の付勢力に基づいて自動的に行われる。

図１８Ａ～図１８Ｃは、ブーム連結モジュール２００の動作を説明するための模式図である。図１８Ａ～図１８Ｃは、ブーム連結モジュール２００が入り状態から抜き状態に遷移する場合の動作を示す。図１８Ａ～図１８Ｃでは、Ｃピン用欠歯歯車１１０及びＢピン用欠歯歯車２１０を、一体に形成したスイッチギヤＧとして示している。また、図１８Ａ～図１８Ｃにおいては、ロック機構５５は省略している。

図１８Ａに示すように、先端ブーム３１の伸長前の収縮状態において、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００は、中立状態になっている。すなわち、先端ブーム３１は、中間ブーム３２に対してＢピン３１５を介して連結されており、中間ブーム３２に対して伸縮方向に移動不能である。

ブーム連結モジュール２００が入り状態から抜き状態へと状態遷移する場合、電動モーター５１の動力は、Ｂピン用欠歯歯車２１０→一方のＢピン用ラックバー２２０Ｂ→同期歯車２３０→他方のＢピン用ラックバー２２０Ａという経路で伝達される。

図１８Ｂに示すように、電動モーター５１が正転すると、Ｂピン用欠歯歯車２１０がＲ２方向に回転する。Ｂピン用欠歯歯車２１０の回転に伴い、一方のＢピン用ラックバー２２０ＢがＹ方向＋側（図１８Ａ～図１８Ｃの右側）に変位する。また、同期歯車２３０が回転し、同期歯車２３０の回転を受けて他方のＢピン用ラックバー２２０ＡがＹ方向－側（図１８Ａ～図１８Ｃの左側）に変位する。つまり、ブーム連結モジュール２００が入り状態から抜き状態へ状態遷移する際、一方のＢピン用ラックバー２２０Ｂと他方のＢピン用ラックバー２２０Ａは、互いに近づく方向に変位する。これにより、Ｂピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂに接続されたＢピン保持部３１４も収縮し、Ｂピン保持部３１４に保持されているＢピン３１５が、Ｂピン受部３２２から徐々に抜脱される。

最終的に、図１８Ｃに示すように、Ｂピン３１５Ａ、３１５ＢがＢピン受部３２２から完全に脱離し、先端ブーム３１と中間ブーム３２は、非連結状態となる。なお、ブーム連結モジュール２００の抜き状態から入り状態への状態遷移は、Ｂピン用付勢機構２４０の付勢力に基づいて自動的に行われる。

＜伸縮動作時の制御＞
図１９は、伸縮ブーム３０の伸長動作時の制御の一例を示すタイミングチャートである。簡便のため、全縮状態から先端ブーム３１を伸長する場合について説明する。なお、Ｂピン３１５の入り状態、抜き状態は、ブーム連結モジュール２００の入り状態、抜き状態に対応し、Ｃピン１５０の入り状態、抜き状態は、シリンダー連結モジュール１００の入り状態、抜き状態に対応する。電動モーター５１、ブレーキ５２、及びクラッチ６１のＯＮ／ＯＦＦの切り換えは、制御装置７０によって制御される。

図１９の区間Ｔ０～Ｔ１は、伸長動作の初期の収縮状態であり、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００は、中立状態になっている（図１７Ａ、図１８Ａ参照）。すなわち、先端ブーム３１は、中間ブーム３２に対してＢピン３１５を介して連結されており、中間ブーム３２に対して伸縮方向に移動不能である。また、Ｃピン１５０は、先端ブーム３１のＣピン受部３１１に係合しており、先端ブーム３１とシリンダー部４２は連結状態となっている。
区間Ｔ０～Ｔ１における各機械要素の状態は以下の通りである。
電動モーター５１：ＯＦＦ
クラッチ６１：ＯＦＦ
ブレーキ５２：ＯＦＦ
Ｃピン１５０（シリンダー連結モジュール１００）：入り状態
Ｂピン３１５（ブーム連結モジュール２００）：入り状態

制御装置７０は、オペレーターによる伸縮ブーム３０の伸長操作を受け付けると（タイミングＴ１）、クラッチ６１をオン状態（接続状態）に制御するとともに、電動モーター５１を正転させる。Ｂピン３１５は、徐々に入り状態から抜き状態に遷移する。
区間Ｔ１～Ｔ２における各機械要素の状態は以下の通りである。
電動モーター５１：ＯＮ
クラッチ６１：ＯＮ
ブレーキ５２：ＯＦＦ
Ｃピン１５０（シリンダー連結モジュール１００）：入り状態
Ｂピン３１５（ブーム連結モジュール２００）：入り状態→抜き状態（抜き動作）

このとき、Ｂピン３１５が中間ブーム３２の基端側Ｂピン受部３２２に引っ掛かるなどして抜けにくくなっていると、電動モーター５１からブーム連結モジュール２００への動力伝達経路における回転要素がスムーズに回転できずに過負荷が生じる。そして、電動モーター５１に大電流が流れ、発熱したり焼損したりする虞がある。
本実施の形態では、動力伝達経路にトルクリミッター６３が配置されており、動力伝達経路における機械要素にかかる負荷は所定値以下に保持される。したがって、Ｂピン３１５の抜き動作時に、Ｂピン３１５が脱抜困難となっていることに起因して機械要素が損傷するのを防止することができる。

制御装置７０は、位置検出装置５４の検出結果等に基づいてＢピン３１５の状態を判断し、Ｂピン３１５が抜き状態に遷移すると（タイミングＴ２）、クラッチ６１をＯＮ状態に維持したまま、電動モーター５１を停止させる。また、ブレーキ５２をＯＮ状態にして、Ｂピン３１５の抜き状態を保持する。
なお、電動モーター５１をＯＦＦにするタイミングと、ブレーキ５２をＯＮにするタイミングは、制御装置７０により適宜制御される。例えば、ブレーキ５２をＯＮにした後、電動モーター５１をＯＦＦにすることで、Ｂピン３１５の抜き状態を確実に保持することができる。

タイミングＴ２において、Ｂピン３１５は、基端側Ｂピン受部３２２から完全に脱離し、先端ブーム３１と中間ブーム３２は、非連結状態となる。図示を省略するが、区間Ｔ２～Ｔ３では、制御装置７０は、伸縮用アクチュエーター４０を制御して、シリンダー部４２を伸長方向へと移動させる。これに伴い、シリンダー連結モジュール１００を介してシリンダー部４２に接続されている先端ブーム３１が伸長方向へと移動する。
区間Ｔ２～Ｔ３における各機械要素の状態は以下の通りである。
電動モーター５１：ＯＦＦ
クラッチ６１：ＯＮ
ブレーキ５２：ＯＮ
Ｃピン１５０（シリンダー連結モジュール１００）：入り状態
Ｂピン３１５（ブーム連結モジュール２００）：抜き状態

制御装置７０は、先端ブーム３１が所定の位置まで移動して伸長状態になると（タイミングＴ３）、クラッチ６１及びブレーキ５２をオフ状態に制御する。Ｂピン用付勢機構２４０の付勢力によって、ブーム連結モジュール２００は中立状態に復帰する。これに伴い、Ｂピン３１５は、抜き状態から入り状態へと遷移し、先端側Ｂピン受部３２３に挿通される。
区間Ｔ３～Ｔ４における各機械要素の状態は以下の通りである。
電動モーター５１：ＯＦＦ
クラッチ６１：ＯＦＦ
ブレーキ５２：ＯＦＦ
Ｃピン１５０（シリンダー連結モジュール１００）：入り状態
Ｂピン３１５（ブーム連結モジュール２００）：抜き状態→入り状態（入り動作）

このように、Ｂピン３１５の入り動作においては、Ｂピン用付勢機構２４０を利用して中立状態に復帰する。この場合、電動モーター５１からブーム連結モジュール２００への動力伝達経路が接続されていると、Ｂピン３１５の入り動作に伴い、電動モーター５１が抜き動作時の回転方向とは反対方向に回転する。そして、電動モーター５１を含む回転要素が、慣性力により中立位置で停止せず、オーバーランによりＣピン１５０を脱抜する方向にスイッチギヤＧを回転させる推力が生じる虞がある。
これに対して、本実施の形態では、動力伝達経路にクラッチ６１が配置されており、Ｂピン用付勢機構２４０を利用して中立状態に復帰する際、ブーム連結モジュール２００から電動モーター５１への動力の伝達は遮断される。したがって、Ｂピン３１５の入り動作時に、一時的にＣピン１５０が抜き状態に遷移して動作が不安定になるのを防止することができる。

制御装置７０は、Ｂピン３１５が先端側Ｂピン受部３２３に完全に係合すると（タイミングＴ４）、伸縮用アクチュエーター４０を収縮状態に戻すべく、Ｃピン１５０を抜き状態に遷移させる。すなわち、制御装置７０は、タイミングＴ５において、クラッチ６１をオン状態（接続状態）に制御するとともに、電動モーター５１を逆転させる。Ｃピン１５０は、徐々に入り状態から抜き状態に遷移する。
区間Ｔ５～Ｔ６における各機械要素の状態は以下の通りである。
電動モーター５１：ＯＮ
クラッチ６１：ＯＮ
ブレーキ５２：ＯＦＦ
Ｃピン１５０（シリンダー連結モジュール１００）：入り状態→抜き状態（抜き動作）
Ｂピン３１５（ブーム連結モジュール２００）：入り状態

このとき、Ｃピン１５０が先端ブーム３１のＣピン受部３１１に引っ掛かるなどして抜けにくくなっていると、電動モーター５１からシリンダー連結モジュール１００への動力伝達経路における回転要素がスムーズに回転できずに過負荷が生じる。そして、電動モーター５１に大電流が流れ、発熱したり焼損したりする虞がある。
本実施の形態では、動力伝達経路にトルクリミッター６３が配置されており、動力伝達経路における機械要素にかかる負荷は所定値以下に保持される。したがって、Ｃピン１５０の抜き動作時に、Ｃピン１５０が脱抜困難となっていることに起因して機械要素が損傷するを防止することができる。

制御装置７０は、位置検出装置５４の検出結果等に基づいてＣピン１５０の状態を判断し、Ｃピン１５０が抜き状態に遷移すると（タイミングＴ６）、クラッチ６１をオン状態に維持したまま、電動モーター５１を停止させる。また、ブレーキ５２をオン状態にして、Ｃピン１５０の抜き状態を保持する。

タイミングＴ６において、Ｃピン１５０は、先端ブーム３１のＣピン受部３１１から完全に脱離し、シリンダー連結モジュール１００と先端ブーム３１は、非連結状態となる。図示を省略するが、区間Ｔ６～Ｔ７では、制御装置７０は、伸縮用アクチュエーター４０を制御して、シリンダー部４２を収縮方向へと移動させる。このとき、シリンダー部４２は、先端ブーム３１、中間ブーム３２及び基端ブーム３３と非連結状態であるため、シリンダー部４２は単独で収縮方向に移動する。
区間Ｔ６～Ｔ７における各機械要素の状態は以下の通りである。
電動モーター５１：ＯＦＦ
クラッチ６１：ＯＮ
ブレーキ５２：ＯＮ
Ｃピン１５０（シリンダー連結モジュール１００）：抜き状態
Ｂピン３１５（ブーム連結モジュール２００）：入り状態

制御装置７０は、伸縮用アクチュエーター４０が収縮状態になると（タイミングＴ７）、クラッチ６１及びブレーキ５２をオフ状態に制御する。Ｃピン用付勢機構１６０の付勢力によって、シリンダー連結モジュール１００は中立状態に復帰する。これに伴い、Ｃピン１５０は、抜き状態から入り状態へと遷移し、中間ブーム３２のＣピン受部３２１と係合する。また、Ｂピン用ラックバー２２０Ａ、２２０Ｂには、中間ブーム３２のＢピン保持部３２４が係合される。
区間Ｔ７～Ｔ８における各機械要素の状態は以下の通りである。
電動モーター５１：ＯＦＦ
クラッチ６１：ＯＦＦ
ブレーキ５２：ＯＦＦ
Ｃピン１５０（シリンダー連結モジュール１００）：抜き状態→入り状態（入り動作）
Ｂピン３１５（ブーム連結モジュール２００）：入り状態

このように、Ｃピン１５０の入り動作においては、Ｃピン用付勢機構１６０を利用して中立状態に復帰する。この場合、電動モーター５１からシリンダー連結モジュール１００への動力伝達経路が接続されていると、Ｃピン１５０の入り動作に伴い、電動モーター５１が抜き動作時の回転方向とは反対方向に回転する。そして、電動モーター５１を含む回転要素が、慣性力により中立位置で停止せず、オーバーランによりＢピン３２５を脱抜する方向にスイッチギヤＧを回転させる推力が生じる虞がある。
これに対して、本実施の形態では、動力伝達経路にクラッチ６１が配置されており、Ｃピン用付勢機構１６０を利用して中立状態に復帰する際、シリンダー連結モジュール１００から電動モーター５１への動力の伝達は遮断される。したがって、Ｃピン１５０の入り動作時に、一時的にＢピン３２５が抜き状態に遷移して動作が不安定になるのを防止することができる。

Ｃピン１５０が中間ブーム３２のＣピン受部３２１と完全に係合すると（タイミングＴ８）、中立状態が保持される。なお、中間ブーム３２を伸長する場合には、上記と同様の動作が行われる。また、先端ブーム３１又は中間ブーム３２を収縮する場合には、上記と逆方向の動作が行われる。

ここで、ピン挿抜用アクチュエーター５０を構成する機械要素には、Ｂピン３１５及びＣピン１５０の抜き動作及び入り動作がスムーズに行われるように、一般には潤滑油が塗布される。この場合、周囲の環境温度や経年劣化により、潤滑油の粘度が高くなっていると、Ｂピン３１５及びＣピン１５０の挿抜動作に支障をきたす虞がある。特に、Ｂピン３１５及びＣピン１５０の入り動作は、付勢力を利用して行われるため、高粘度の潤滑油が抵抗となり、動作時間が不安定となる虞がある。

そこで、本実施の形態では、制御装置７０は、Ｃピン１５０がＣピン用付勢機構１６０の付勢力により入り状態に復帰する際、及び、Ｂピン３１５がＢピン用付勢機構２４０の付勢力により復帰する際に、電動モーター５１を動作させるモーターアシスト処理を実行する。

図２０は、モーターアシスト処理を適用した伸縮ブーム３０の伸長動作を説明するためのタイミングチャートである。
図２０に示すように、区間Ｔ３～Ｔ４においてＢピン３１５の入り動作が行われる場合に、制御装置７０は、短時間（例えば、０．０１～０．５ｓｅｃ）だけ電動モーター５１を逆転させる。また、区間Ｔ７～Ｔ８においてＣピン１５０の入り動作が行われる場合に、制御装置７０は、電動モーター５１を正転させる。これにより、潤滑油の粘度によってＣピン１５０又はＢピン３１５が移動しにくくなっている状態を電動モーター５１の動力により解除し、その後のＣピン用付勢機構１６０又はＢピン用付勢機構２４０の付勢力による中立状態への復帰をスムーズに行うことができる。

このモーターアシスト処理は、Ｂピン３１５及びＣピン１５０の入り動作時に常に行うようにしてもよいし、所定条件が成立した場合にだけ行われるようにしてもよい。所定条件は、周囲の環境温度（例えば、－１０℃以下）、使用時間等を含む。また、作業者が手動で、モーターアシスト処理を行うか否かを設定してもよい。また、Ｂピン３１５及びＣピン１５０に対して、選択的にモーターアシスト処理を行うようにしてもよい。

さらに、制御装置７０は、環境温度に応じて、モーターアシスト処理における電動モーター５１の駆動開始タイミングや駆動時間を決定してもよい。これにより、適正なモーターアシスト処理が行われるので、オーバーランによりＣピン１５０又はＢピン３１５、３２５を脱抜する方向に推力が生じるのを防止することができる。

このように、本実施の形態に係る移動式クレーン１（作業機）は、伸縮可能に重なる第１ブーム（例えば、先端ブーム３１）及び第２ブーム（例えば、中間ブーム３２）を有する伸縮ブーム３０と、第１ブームを第２ブームに対して伸縮方向に移動させる伸縮用アクチュエーター４０と、伸縮用アクチュエーター４０のシリンダー部４２（可動部）に設けられた電動モーター５１（電気的駆動源）と、伸縮用アクチュエーター４０と第１ブームとを連結するＣピン１５０（第１固定ピン）と、電動モーター５１の動力に基づいて動作し、Ｃピン１５０を挿抜することにより、伸縮用アクチュエーター４０と第１ブームとの連結状態と非連結状態とを切り換えるシリンダー連結モジュール１００（第１連結機構）と、第１ブームと第２ブームとを連結するＢピン３１５、３２５（第２固定ピン）と、電動モーター５１の動力に基づいて動作し、Ｂピン３１５、３２５を挿抜することにより、第１ブームと第２ブームとの連結状態と非連結状態とを切り換えるブーム連結モジュール２００（第２連結機構）と、電動モーター５１とシリンダー連結モジュール１００又はブーム連結モジュール２００との間に配置され、電動モーター５１からシリンダー連結モジュール１００又はブーム連結モジュール２００への動力伝達経路を構成する機械要素に作用する負荷を所定値以下に保持するトルクリミッター６３と、を備える。
具体的には、移動式クレーン１において、電動モーター５１（電気的駆動源）は、回転式の電動モーターで構成され、トルクリミッター６３は、動力伝達経路の伝達軸５６に取り付けられ前記所定値よりも大きい負荷が生じた場合に、入力側要素と出力側要素が滑りながら接合する摩擦式トルクリミッターである。

移動式クレーン１によれば、シリンダー連結モジュール１００及びブーム連結モジュール２００が電動式であるため、伸縮ブーム３０の内部空間に従来構造のような油圧回路を設ける必要がない。したがって、油圧回路が使用していたスペースを有効活用して、伸縮ブーム３０の内部空間における設計の自由度を向上できる。
また、動力伝達経路にトルクリミッター６３が配置されており、動力伝達経路における機械要素にかかる負荷は所定値以下に保持されるので、Ｃピン１５０及びＢピン３１５、３２５の抜き動作時に、Ｃピン１５０及びＢピン３１５、３２５が脱抜困難となっていることに起因して機械要素が損傷するのを防止することができる。
したがって、移動式クレーン１によれば、伸縮ブーム３０の周辺における設計の自由度及びブーム伸縮時の信頼性の向上を図ることができる。

また、移動式クレーン１は、電動モーター５１（電気的駆動源）の駆動速度を減速して出力する減速機６２を備え、トルクリミッター６３は、動力伝達経路における減速機６２の後段に配置される。これにより、減速機６２の前段に配置する場合に比較して、トルク設定値の公差やばらつきの影響を小さくすることができる。

また、移動式クレーン１は、電動モーター５１（電気的駆動源）の駆動速度を減速して出力する減速機６２を備え、トルクリミッター６３は、動力伝達経路における減速機６２の前段に配置されてもよい。これにより、トルク設定値が小さくなるので、トルクリミッター６３の小型化を図ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、電動モーター５１として、内側に配置される中空の固定子と外側に配置される回転子とを有する中空モーターを適用し、ピストンロッド部４１の外周に配置し、回転子に設けられたギヤに、伝達機構５３の伝達ギヤ（図示略）が噛合するようにしてもよい。
また、実施の形態で示した電動モーター５１の配置は一例であり、出力軸（図示略）がＹ方向又はＺ方向に延在するように電動モーター５１を配置してもよい。
また、電動モーター５１は、回転式モーターに限定されず、直線運動を出力するリニアモーター（直動型アクチュエーター）を用いることもできる。

また、本発明に係る作業機は、移動式クレーンに限定されず、伸縮ブームを備えるその他の作業機（例えば、高所作業車）にも適用できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 移動式クレーン（作業機）
３０ 伸縮ブーム
３１ 先端ブーム
３１１ Ｃピン受部
３１４ Ｂピン保持部
３１５、３１５Ａ、３１５Ｂ Ｂピン
３２ 中間ブーム
３２１ Ｃピン受部
３２２ 基端側Ｂピン受部
３２３ 先端側Ｂピン受部
３２４ Ｂピン保持部
３２５ Ｂピン
３３ 基端ブーム
Ａ 伸縮装置
４０ 伸縮用アクチュエーター
４１ ピストンロッド部
４２ シリンダー部（可動部）
５０ ピン挿抜用アクチュエーター
５１ 電動モータ（電気的駆動源）
５２ ブレーキ
５３ 伝達機構
５４ 位置検出装置
５５ ロック機構
５６ 伝達軸
６１ クラッチ
６２ 減速機
６３ トルクリミッター
１００ シリンダー連結モジュール（第１連結機構）
１１０ Ｃピン用欠歯歯車
１２０ Ｃピン用ラックバー
１３０ 第１歯車群
１４０ 第２歯車群
１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ Ｃピン
１６０ Ｃピン用付勢機構（第１付勢機構）
２００ ブーム連結モジュール（第２連結機構）
２１０ Ｂピン用欠歯歯車
２２０Ａ、２２０Ｂ Ｂピン用ラックバー
２３０ 同期歯車
２４０ Ｂピン用付勢機構（第２付勢機構）

Claims (4)

1. 伸縮可能に重なる第１ブーム及び第２ブームを有する伸縮ブームと、
   前記第１ブームを前記第２ブームに対して伸縮方向に移動させる伸縮用アクチュエーターと、
   前記伸縮用アクチュエーターの可動部に設けられた電気的駆動源と、
   前記伸縮用アクチュエーターと前記第１ブームとを連結する第１固定ピンと、
   前記電気的駆動源の動力に基づいて動作し、前記第１固定ピンを挿抜することにより、前記伸縮用アクチュエーターと前記第１ブームとの連結状態と非連結状態とを切り換える第１連結機構と、
   前記第１ブームと前記第２ブームとを連結する第２固定ピンと、
   前記電気的駆動源の動力に基づいて動作し、前記第２固定ピンを挿抜することにより、前記第１ブームと前記第２ブームとの連結状態と非連結状態とを切り換える第２連結機構と、
   前記電気的駆動源と前記第１連結機構又は前記第２連結機構との間に配置され、前記電気的駆動源から前記第１連結機構又は前記第２連結機構への動力伝達経路を構成する機械要素に作用する負荷を所定値以下に保持するトルクリミッターと、
   を備える、作業機。
2. 前記電気的駆動源は、回転式の電動モーターで構成され、
   前記トルクリミッターは、前記動力伝達経路の伝達軸に取り付けられ、前記所定値よりも大きい負荷が生じた場合に、入力側要素と出力側要素が滑りながら接合する摩擦式トルクリミッターである、請求項１に記載の作業機。
3. 前記電気的駆動源の駆動速度を減速して出力する減速機を備え、
   前記トルクリミッターは、前記動力伝達経路における前記減速機の後段に配置される、請求項１又は２に記載の作業機。
4. 前記電気的駆動源の駆動速度を減速して出力する減速機を備え、
   前記トルクリミッターは、前記動力伝達経路における前記減速機の前段に配置される、請求項１又は２に記載の作業機。

Images