JPH1060938A - アーム駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構成によってアーム部の重心とカウン
ターウェイトの重心とを常にバランスさせ、これによっ
て省エネルギーを図ることができると共に、パワーショ
ベル等の小形機器にも適用可能なアーム駆動装置を提供
する。 【解決手段】 パワーショベル本体１の基部１３にブー
ム２を回動可能に設け、ブーム２の先端にアーム３を回
動可能に設け、アーム３の下端にバケット６を設け、ブ
ーム２の後端にカウンターウェイト１２を回動可能に設
ける。アーム３の上端部とカウンターウェイト１２の上
端部とをリンク機構１１で連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パワーショベル
等のアームを駆動するアーム駆動装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなアーム駆動装置の従来例と
しては、特公平４−１１４７７号公報記載のものを挙げ
ることができる。そして図４は、上記従来のアーム駆動
装置を示す側面図である。同図において４１はクレーン
台であり、４３は、このクレーン台４１に回転可能に取
り付けられた基部である。またこの基部４３には、主ア
ーム３２が、その中間部を水平軸３２ａで軸支して設け
られ、この水平軸３２ａを中心に略垂直面内で回動可能
となっている。さらにこの主アーム３２の先端側（同図
において左端側）には、補助アーム３３が、その中間部
を水平軸３３ａで軸支して設けられ、上記主アーム３２
と同様に、水平軸３３ａを中心に略垂直面内で回動可能
となっている。そして補助アーム３３の先端（同図にお
ける左端）には、作業機構としてバケット３６が取り付
けられている。また同図において３４は、上記主アーム
３２を略垂直面内で回動させる第１シリンダであり、３
５は、上記補助アーム３３を同様に略垂直面内で回動さ
せる第２シリンダである。

【０００３】上記のようなアーム駆動装置においては、
補助アーム３３の先端に設けたバケット３６の可動範囲
を大きくするため、主アーム３２及び補助アーム３３の
いずれについても水平軸３２ａ、３３ａをその中央より
も後端側に位置させ、先端側をより長くしている。従っ
てバケット３６の取り付けられた補助アーム３３と主ア
ーム３２とによって構成されるアーム部全体の重心位置
は、主アーム３２を軸支する水平軸３２ａよりも先端側
に位置することになる。そのため主アーム３２の水平軸
３２ａよりも後端側にカウンターウェイトを設けて上記
重心とバランスさせ、第１シリンダ３４にかかる負荷を
軽減することが従来より行われてきた。しかしながら補
助アーム３３を回動させるとアーム部全体の重心位置が
移動するため、カウンターウェイトを主アームの後端側
に固定して設けたのでは、上記重心と常にバランスさせ
ることは困難であった。

【０００４】そこで上記従来のアーム駆動装置では、主
アーム３２の後端に略垂直面内で回動可能なビーム４２
ａを設け、このビームの先端側にカウンターウェイト４
２を設けると共に、ビーム４２ａを回動させる第３シリ
ンダ３７を主アーム３２の後端側に設けている。そして
この第３シリンダ３７は、貯蔵タンク４８、ポンプ４
９、３位置弁５０及び導管４７等から成る油圧回路によ
り、上記第２シリンダ３５と連動して駆動されるように
なっている。すなわち、第２シリンダ３５のロッド３５
ａが伸長して補助アーム３３の先端が矢印Ａの方向に移
動したときには、第３シリンダ３７のロッド３７ａは上
記油圧回路の作用によって短縮する方向に駆動されるの
である。従ってカウンターウェイト４２の重心は主アー
ム３２を軸支する水平軸３２ａ側へと移動し、補助アー
ム３３の回動によって水平軸３２ａ側へ近接するように
移動したアーム部全体の重心とバランスをとることがで
きる。また反対に第２シリンダ３５のロッド３５ａが短
縮して補助アーム３３の先端が矢印Ｂの方向に移動する
ときには、上記第３シリンダ３７のロッドは上記とは逆
に伸長する方向に駆動され、この場合にもアーム部全体
の重心をカウンターウェイト４２でバランスさせること
ができる。

【０００５】上記のように従来のアーム駆動装置では、
補助アーム３３を回動させても常にカウンターウェイト
４２によってアーム部をバランスさせることができ、第
１シリンダ３４にかかる負荷を軽減して省エネルギーを
図ることができるようになっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のアーム駆動装置では、油圧回路の作用によって補助ア
ーム３３の回動とビーム４２ａの回動とを連動させてい
る。従って主アーム３２を常にバランスさせ、これによ
って省エネルギーを図ることができるという利点を生ず
る一方で、次のような欠点を生じていた。すなわち、 ビーム４２ａを回動させるための第３シリンダ３７
や、この第３シリンダ３７へ油圧を供給するための導管
４７、３位置弁５０等が必要となり、部品点数が増加し
てこれがコストアップを招く一因となる、 第２シリンダ３５のみに油圧を供給する回路と比較し
て著しく複雑な構成となっているため、例えばパワーシ
ョベル等のように比較的小形の機器に適用するのは困難
である、 補助アーム３３を回動させるときには第２シリンダ３
５のみならず第３シリンダ３７をも作動させるため、動
きが遅くなり、指令に対する応答が悪くなる、 第２シリンダ３５と第３シリンダ３７とを閉回路で連
結しているため、初期設定やシリンダ３５、３７の内部
もれに対する調整が容易でない、 導管４７や３位置弁５０等においてどうしてもロスが
生じるため、省エネルギー効果が減少する、 ということである。

【０００７】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、簡素な構成によ
ってアーム部の重心とカウンターウェイトの重心とを常
にバランスさせ、これによって省エネルギーを図ること
ができると共に、パワーショベル等の小形機器にも適用
可能なアーム駆動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１のアーム
駆動装置は、略垂直面内で回動可能に基部１３に支持さ
れた第１アーム２と、この第１アーム２の一端側に、そ
の中間部を回動中心３ａとして略垂直面内で回動可能に
設けられると共にその下端側を作業機構部とし、少なく
ともこの作業機構部がバケット等の作業機構６を備えた
状態においてはその重心が上記回動中心３ａよりも下端
側に位置する第２アーム３、６とを備え、上記第１アー
ム２と第２アーム３、６とによってアーム部１０を構成
し、上記第１アーム２は、少なくとも上記作業機構部が
バケット等の作業機構６を備えた状態においては上記ア
ーム部１０全体の重心位置よりも反第２アーム側を回動
中心２ａとして成り、さらに第１アーム２を回動させる
第１回動手段４と、第２アーム３、６を回動させる第２
回動手段５と、重錘１２とを備え、第２アーム３、６を
回動させることによって生じるアーム部１０全体の重心
移動を打ち消す方向に上記重錘１２の重心を移動させる
重心移動機構を設けたアーム駆動装置において、上記重
心移動機構は、上記第２アーム３、６の回動中心３ａよ
りも上端側と重錘１２とを連結するリンク機構１１であ
ることを特徴としている。

【０００９】ここで「作業機構部」という用語には、
「バケット等の作業機構を取り付けた部分」という意味
と、「バケット等の作業機構を取り付けるように成され
た部分」という意味との双方が含まれる。

【００１０】従って「第２アーム」及び「アーム部」に
は、上記作業機構部がバケット等の作業機構を備えてい
るときにはこの作業機構も含まれる。

【００１１】上記請求項１のアーム駆動装置では、リン
ク機構１１によって重錘１２の重心を移動させるという
簡素な構成により、アーム部１０の重心移動を打ち消し
て第１回動手段４の負荷を常に適切に軽減し、省エネル
ギーを図ることが可能となる。従って油圧回路が複雑と
なることに基づく従来例の欠点を解消することが可能と
なる。

【００１２】また請求項２のアーム駆動装置は、上記重
錘１２は、第１アーム２の回動中心２ａよりも反第２ア
ーム側に重心を位置させていることを特徴としている。

【００１３】上記請求項２のアーム駆動装置では、重錘
１２自身の自重によってアーム部１０の重心に加わる力
とバランスさせることが可能となる。

【００１４】さらに請求項３のアーム駆動装置は、上記
重錘１２は、第１アーム２の回動中心２ａよりも反第２
アーム側に設置されていることを特徴としている。

【００１５】上記請求項３のアーム駆動装置では、重錘
１２の自重をより効果的に第１アーム２に加え、アーム
部１０の重心に加わる力とバランスさせることが可能と
なる。

【００１６】請求項４のアーム駆動装置は、上記重錘１
２は、その重心から偏した位置を回動中心１２ａとし、
上記リンク機構１１によって回動させられることによっ
てその重心位置を移動させることを特徴としている。

【００１７】上記請求項４のアーム駆動装置では、回動
によって重錘１２の重心位置を位動させているので、さ
らにその構成を簡素なものとすることが可能となる。

【００１８】請求項５のアーム駆動装置は、上記アーム
部１０は、パワーショベルのアーム部１０であることを
特徴としている。

【００１９】上記請求項５のアーム駆動装置では、簡素
な構成により、パワーショベルの省エネルギーを図るこ
とが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】次にこの発明のアーム駆動装置の
具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に
説明する。

【００２１】図３は、上記アーム駆動装置を備えたパワ
ーショベルの側面図である。同図において１はパワーシ
ョベル本体、２はブーム、３はアーム、６は作業機構と
してアーム３に取り付けられたバケットである。そして
この状態においてブーム２が第１アームに相当し、アー
ム３とバケット６とによって第２アームを構成し、ブー
ム２とアーム３とバケット６とによってアーム部１０を
構成している。また同図において４は上記ブーム２を回
動させるブームシリンダ（第１回動手段）であり、５は
上記アーム３を回動させるアームシリンダ（第２回動手
段）であり、１１は後述するリンク機構である。

【００２２】図１は、上記アーム部１０の機構及び動作
を説明するための模式図である。同図に示すように、ア
ーム３は、水平軸３ａによってその中間部上端側を軸支
され、この水平軸３ａを中心として略垂直面内で回動可
能となるようブーム２の先端部に取り付けられている。
そして上記アーム３の下端部にはバケット６が取り付け
られている。上述のようにこのアーム３とバケット６と
によって第２アームを構成しているが、この第２アーム
の重心は同図のＡで示すように上記水平軸３ａよりもア
ーム３の下端側に位置している。一方、上記ブーム２
は、水平軸２ａによってその中間部後端側を軸支され、
この水平軸２ａを中心として略垂直面内で回動可能とな
るよう基部１３に取り付けられている。この基部１３
は、パワーショベル本体１に固定して設けられたもので
ある。そして上述のように、このブーム２とアーム３と
バケット６とによってアーム部１０を構成しているが、
このアーム部１０の重心は同図のＺ₁ で示すように上記
水平軸２ａよりもブーム２の先端側（同図における右
側）に位置している。またブームシリンダ４は、その基
端部が基部１３に取り付けられ、そしてロッド４ａの先
端が上記水平軸２ａよりも先端側のブーム２に取り付け
られている。一方アームシリンダ５は、その基端部がブ
ーム２に取り付けられ、ロッド５ａの先端が上記水平軸
３ａよりも上端側のアーム３に取り付けられている。さ
らに同図における１２はカウンターウェイト（重錘）で
あり、側面形状は概略正方形状であって、その下部側に
は取り付けのための凸部１２ｂが形成されている。そし
てこのカウンターウェイト１２は、水平軸１２ａによっ
て上記凸部１２ｂを軸支され、この水平軸１２ａを中心
として略垂直面内で回動可能となるよう上記ブーム２の
後端、すなわちブーム２の回動中心となる水平軸２ａよ
りも反第２アーム側に取り付けられている。従って同図
のＷ₁ で示すように、カウンターウェイト１２の重心も
上記水平軸２ａよりも反第２アーム側に位置している。
そしてこのカウンターウェイト１２の上端と上記アーム
３の上端とが、同図に示すような３分割構成のリンク機
構１１によって連結されている。

【００２３】図２は、図１に示す状態からアームシリン
ダ５のロッド５ａを短縮させ、バケット６がより前方
（同図における右方）に位置するようアーム３を回動さ
せた状態を示している。この図に示すようにバケット６
を前方に位置させる方向にアーム３を回動すると、この
アーム３の上端はこれと反対に、より後方に移動するこ
とになる。そしてこのアーム３の上端はリンク機構１１
によってカウンターウェイト１２の上端と連結されてい
るから、カウンターウェイト１２は、水平軸１２ａを中
心としてその上端を後方（同図における左方）に移動さ
せるように回動することになる。従って第２アームの重
心Ａが前方に移動することによってアーム部１０の重心
位置が同図に示すＺ₁ からＺ₂ へと前方に移動するのに
対し、カウンターウェイト１２の回動に従ってその重心
位置は同図に示すＷ₁ からＷ₂ へと後方に移動する。

【００２４】また、図示はしていないが、上記とは反対
にアームシリンダ５のロッド５ａを伸長させ、バケット
６を図１の状態からさらに後方へ位置させる場合にも、
アーム３の上端とカウンターウェイト１２の上端とを連
結するリンク機構１１の作用により、アーム部１０の重
心が図１に示すＺ₁ から後方へと移動するのに対し、カ
ウンターウェイト１２の重心は同図に示すＷ₁ から前方
へと移動する。

【００２５】上記のように構成されたアーム駆動装置で
は、アーム部１０の重心にかかる荷重及び自重によって
バケット６を下降させる方向のモーメントがブーム２に
生じる。一方、このブーム２の後端にはカウンターウェ
イト１２が取り付けられ、その重心位置はブーム２を軸
支する水平軸２ａよりも反第２アーム側に位置している
から、このカウンターウェイト１２の自重によってブー
ム２にはバケット６を上昇させる方向のモーメントが生
じることになる。従ってこれらの両モーメントをバラン
スさせることにより、ブームシリンダ４にかかる負荷を
軽減し、必要な動力を減少させて省エネルギーを図るこ
とができる。またアーム１０の重心が移動すると、この
移動方向と反対にカウンターウェイト１２の重心が連動
して移動するから、常に上記両モーメントをバランスさ
せておくことができる。そしてこのようにカウンターウ
ェイト１２を連動させるのはリンク機構１１によって行
っている。従って油圧回路によってカウンターウェイト
１２を連動させていた従来例と比較すると、その構成が
著しく簡素となり、上記のようにパワーショベルのよう
な小形機器に適用することができるようになると共に、
油圧回路を用いることに起因して生じていた種々の欠点
をすべて解決することができる。

【００２６】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。上記ではカウンターウェイト１２をブーム
２の後端において水平軸１２ａで軸支したが、これは例
えばブーム２を軸支する水平軸２ａと同軸上で軸支する
ようにしてもよい。カウンターウェイト１２の重心がブ
ーム２の回動中心２ａよりも後方に位置していれば、カ
ウンターウェイト１２とアーム部１０の一部分とはリン
ク機構１１によって機械的に連結されているから、上記
のようにしてもカウンターウェイト１２によってアーム
部１０に生じるモーメントを打ち消すことができる。ま
たカウンターウェイト１２は、回動によって重心を移動
させる上記構成の他、ブーム２上をスライドして重心を
移動させるような構成としてもよい。さらに、上記では
カウンターウェイト１２によってアーム部１０に生じる
モーメントの相殺とアーム部１０の重心移動に対する調
整との双方を行っているが、これは例えばブーム２の後
端に固定して設けたモーメント相殺用のカウンターウェ
イトと、リンク機構１１に連結され、アーム部１０の重
心が移動した分を相殺するための調整用の可動重錘とを
別々に設けるようにしてもよい。このようにすると可動
重錘の重量は小さくてもよくなるし、またその取り付け
位置の自由度が大きくなるので、リンク機構１１をさら
に簡素なものとすることができる。また上記ではアーム
駆動装置をパワーショベルに適用したが、その他ローダ
等にも適用することができる。そしてリンク機構１１
は、上記では３分割構成としたが、ブーム２の長さ等に
従って分割なし〜４分割構成程度に変更することができ
る。

【００２７】

【発明の効果】上記請求項１のアーム駆動装置では、リ
ンク機構によって重錘の重心を移動させるという簡素な
構成により、アーム部の重心移動を打ち消して第１回動
手段の負荷を常に適切に軽減し、省エネルギーを図るこ
とが可能となる。従って油圧回路が複雑となることに基
づく従来例の欠点を解消することが可能となる。

【００２８】また請求項２のアーム駆動装置では、重錘
自身の自重によってアーム部の重心に加わる力とバラン
スさせることが可能となる。

【００２９】さらに請求項３のアーム駆動装置では、重
錘の自重をより効果的に第１アームに加え、アーム部の
重心に加わる力とバランスさせることが可能となる。

【００３０】請求項４のアーム駆動装置では、回動によ
って重錘の重心位置を位動させているので、さらにその
構成を簡素なものとすることが可能となる。

【００３１】請求項５のアーム駆動装置では、簡素な構
成により、パワーショベルの省エネルギーを図ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のアーム駆動装置の一実施形態につい
て、その構成と作用とを説明するための模式図である。

【図２】上記アーム駆動装置の構成と作用とを説明する
ための模式図である。

【図３】上記アーム駆動装置を適用したパワーショベル
の側面図である。

【図４】従来例のアーム駆動装置の側面図である。

【符号の説明】

１ パワーショベル本体 ２ ブーム ２ａ 水平軸 ３ アーム ３ａ 水平軸 ４ ブームシリンダ ５ アームシリンダ ６ バケット １０ アーム部 １１ リンク機構 １２ カウンターウェイト １２ａ 水平軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略垂直面内で回動可能に基部（１３）に
   支持された第１アーム（２）と、この第１アーム（２）
   の一端側に、その中間部を回動中心（３ａ）として略垂
   直面内で回動可能に設けられると共にその下端側を作業
   機構部とし、少なくともこの作業機構部がバケット等の
   作業機構（６）を備えた状態においてはその重心が上記
   回動中心（３ａ）よりも下端側に位置する第２アーム
   （３）（６）とを備え、上記第１アーム（２）と第２ア
   ーム（３）（６）とによってアーム部（１０）を構成
   し、上記第１アーム（２）は、少なくとも上記作業機構
   部がバケット等の作業機構（６）を備えた状態において
   は上記アーム部（１０）全体の重心位置よりも反第２ア
   ーム側を回動中心（２ａ）として成り、さらに第１アー
   ム（２）を回動させる第１回動手段（４）と、第２アー
   ム（３）（６）を回動させる第２回動手段（５）と、重
   錘（１２）とを備え、第２アーム（３）（６）を回動さ
   せることによって生じるアーム部（１０）全体の重心移
   動を打ち消す方向に上記重錘（１２）の重心を移動させ
   る重心移動機構を設けたアーム駆動装置において、上記
   重心移動機構は、上記第２アーム（３）（６）の回動中
   心（３ａ）よりも上端側と重錘（１２）とを連結するリ
   ンク機構（１１）であることを特徴とするアーム駆動装
   置。
2. 【請求項２】 上記重錘（１２）は、第１アーム（２）
   の回動中心（２ａ）よりも反第２アーム側に重心を位置
   させていることを特徴とする請求項１のアーム駆動装
   置。
3. 【請求項３】 上記重錘（１２）は、第１アーム（２）
   の回動中心（２ａ）よりも反第２アーム側に設置されて
   いることを特徴とする請求項２のアーム駆動装置。
4. 【請求項４】 上記重錘（１２）は、その重心から偏し
   た位置を回動中心（１２ａ）とし、上記リンク機構（１
   １）によって回動させられることによってその重心位置
   を移動させることを特徴とする請求項３のアーム駆動装
   置。
5. 【請求項５】 上記アーム部（１０）は、パワーショベ
   ルのアーム部（１０）であることを特徴とする請求項１
   〜請求項４のいずれかのアーム駆動装置。