WO1996030597A1 - Articulation pour pelle hydraulique - Google Patents

Description

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一 1 - 明 細 害 油圧ショベル用リ ンク装匿 技 術 分 野

本発明は、 油圧ショベルのリ ンク装匿に係り、 特に構造が簡単で水平掘削可能 な油圧ショベルのリ ンク装置に関する。 背 景 技 術

従来、 通常の油圧ショベルのリ ンク機構として、 図 4に示す技術が知られてい る。 下部走行体 3 0に搭戴された上部旋回体 3 1 には、 ブーム 2がブームフー 卜 ピン 1 により起伏自在に装着されている。 ブームシリ ンダ 5は、 一端がブームボ トムビン 3により上部旋回体 3 1 に連結され、 他端がブームへッ ドビン 1 8 によ りブーム 2に連結されており、 伸縮してブーム 2を起伏させる。 ブーム 2の先端 には、 アーム 7がアームフートピン 6により揺動自在に装着されている。 アーム シリ ンダ 1 0は、 一端がアームボトムピン 8によりブーム 2に連結され、 他端が アームへッ ドビン 9によりアーム 7の後端に連結されており、 伸縮してアーム 7 を揺動させる。

アーム 7の先端には、 バゲッ ト 1 2がバゲッ トフ一トビン 1 1 により揺動自在 に装着されている。 バゲッ トシリ ンダ 1 7は、 一端がバゲッ 卜ボトムピン 1 6に よりアーム 7と連結し、 他端がバゲッ トヘッ ドピン 1 3、 バゲッ トリ ンク 1 4及 びバゲッ ト リ ンクピン 1 5を介してバゲッ ト 1 2と連結されている。 バゲッ 卜シ リ ンダ 1 7が伸縮してバケツ ト 1 2を揺動させる。 掘削作業を行う場合には、 ブ 一ムシリ ンダ 5を伸縮してブーム 2を起伏させ、 バゲッ ト 1 2の先端の刃先 2 3 を掘削場所に当接させる。 つぎにアームシリ ンダ 1 0を伸長してアーム 7の先端 を引き寄せて掘削する。 つぎにバゲッ トシリ ンダ 1 7を伸長してバゲッ ト 1 2を 手前に引き起こし、 土砂をすく いこむ。 O 96/30597 / 0

一 2一 しかしながら地表面を水平に掘削する埸合、 バケツ ト 1 2の刃先 2 3を水平な 地表面 A— Bに当接させて、 アーム 7を引き寄せると、 刃先 2 3は、 円弧 P— Q — Rのように運動して、 水平に移動せず地表面より下がる。 このため、 アーム 7 の揺動に合わせてアームフー トビン 6の位 Sを上下させる必要がある。 すなわち アームシリ ンダ 1 0とブームシリ ンダ 5とを同時に適量だけ作動させ、 刃先 2 3 が水平に移動するようにしなければならず、 掘削面の平面度は極めて不正確とな り、 オペレータの熟練を必要とする。

この問題を解決するため、 図 5に示すように、 ブーム 2 とアーム 7 との間に、 レベル用油圧シリ ンダ 5 3を配設することが知られている （例えば、 日本実公昭 5 9 — 3 5 6 5 9号参照） 。 レベル用油圧シリ ンダ 5 3のピス ト ンロッ ド 5 3 a の押出側油室及び引込側油室は、 それぞれ配管 5 6 . 5 7によってブームシリ ン ダ 5のピス ト ンロッ ド 5 aの押出側油室及び引込側油室に連通している。 これに より、 アーム 7の動きに連動してブーム 2を伏仰させ、 バゲッ ト 1 2の先端 2 3 が直線上を移動するようにしている。

しかしながら、 上記構成では、 レベル用油圧シリ ンダ 5 3及び配管 5 6 , 5 7 が必要となり、 構造が複雑で製造コス 卜も高く 、 しかも高精度の水平掘削が難し いという問題がある。 発 明 の 開 示

本発明は、 かかる従来技術の問題点を解消するためになされたもので、 構造が 簡単で水平掘削が可能な油圧ショベル用リ ンク装置を経済的に提供することを目 的とする。

本発明に係る油圧ショベル用リ ンク装置は、

ブームフー ト ピンにより車体に起伏自在に装着され、 ブームシリ ンダボトムピン を介して一端を車体に装着してなるブームシリ ンダにより揺動されるブームと、 ブームの先端にアームフー トピンにより揺動自在に装着されて、 アームシ リ ンダ により揺動されるアームと、 アームの先端にバケツ 卜フー ト ピンにより揺動自在 に装着されて、 バゲッ トシリ ンダにより摇動されるバゲッ 卜とを備えた油圧ショ ベルの作業機において、

ブームにブームピンにより揺動自在に連結した第 1支点、 ブームシリ ンダにブー ムへッ ドビンにより揺動自在に連結した第 2支点、 及びアームピンを装着した第 3支点を有するパワーレバーと、

アームに取着されたアームパワーピンに一端を連結し、 アームピンに他端を連結 したパワーロッ ドとを備えることを特徴とする。

また、 バゲッ 卜の刃先先端がアームフー ト ピンを通る鉛直線と地表面との交点 上に位置した状態で、 ブームピン、 ブームヘッ ドピン及びブームボ トムピンは、 —直線上に位置していることが望ま しい。 また、 ブームピンとアームピンとを結 ぶ直線と、 アームフー ト ピンとアームパワーピンとを結ぶ直線とは、 ほぼ平行で あることが望ま しい。 更に、 ブームピンとアームフー ト ピンとを結ぶ直線と、 ァ ームピンとアームパワーピンとを結ぶ直線とは、 ほぼ平行であることが望ま しい また、 バケツ 卜の刃先先端がアームフー ト ピンを通る鉛直線と地表面との交点 上に位置した状態で、 ブームピンとブームボ トムピンとを結ぶ直線からブームフ 一ト ピンまでの垂直距離を r 1 、 ブームピンからブームへッ ドビンまでの距離を r 2 、 ブームフー ト ピンからアームフー ト ピンを通る鉛直線までの垂直距離を L 1 、 及び前記交点からアームフー ト ピンまでの距離を L 2 とすると、 比 r 1 / X 2 と比 L I / L 2 とは、 ほぼ等しいことが望ま しい。 なお、 比 r l / r 2 と比 L 1 / L 2 とがほぼ等しい範囲で、 r 2 力 （ r l x L 2 Z L l ) より小さい範囲が より好ま しい。

また、 バゲッ 卜の刃先先端がアームフー ト ピンを通る鉛直線と地表面との上に 位置した状態で、 ブームピンとブームへッ ドビンとブームボ トムピンとは一直線 上に位 Sし、 この一直線上に位置した状態から、 バケツ ト シリ ンダの伸縮を固定 したままでアームを車体前方に操作したとき、 刃先の先端がほぼ直線上を移動す るように、 ブームピンとブームへッ ドビンとの距離が設定されることが望ま しい 。 更に、 直線掘削を行わないときには、 パワーロッ ドを取り外すと共に、 パワー レバーがブームピン回りを揺動しないように固定するとよい。

かかる構成によれば、 ブームシリ ンダをロックした伏態で、 バゲッ トの刃先を 掘削場所に当接させてアームを掘削方向に摇動させると、 アームがアームフー ト ピン回りを反時計方向に回転するので、 パワーレバーは、 パワーロッ ドを介して ブームピン回りに反時計方向に回転する。 このときブームシリ ンダが伸縮しない ためブームが起立することになり、 バケツ 卜の刃先がその分上昇するので、 バゲ ッ 卜の刃先は、 直線状に移動する。 より正確には、 バケツ 卜の刃先は、 わずかに 中間で高くなる傾向で、 ほぼ直線上を移動する。

また、 ブームピン等を一直線上に位置するように構成する場合、 交点上に刃先 先端が位置した状態から、 さらにアームを掘削方向に操作することにより、 パヮ 一レバーは、 パワーロッ ドを介してブームピン回りに反時計方向に回転する。 こ のときブームシリ ンダが伸縮しないためにブームが伏することになり、 バゲッ ト の刃先がその分下降するため、 バケツ 卜の刃先は、 直線状に移動する。 更に、 ブ ームビンとアームピンとを結ぶ直線と、 アームフー トビンとアームパワーピンと を結ぶ直線とがほぼ平行か、 あるいはブームピンとアームフー トピンとを結ぶ直 線と、 アームピンとアームパワーピンとを結ぶ直線とがほぼ平行であれば、 バゲ ッ 卜の刃先は、 より直線状に移動できる。

距離 r l と距離 r 2 との比 r l / r 2 と、 距離 L 1 と距離 L 2 との比 L I / L 2 とがほぼ等しければ、 刃先の移動は、 ほぼ直線状になる。 なお、 距離 r 2 が r 1 X L 2 / L I より少し小い場合、 誤差を最も小さ くすることができる。 さらに 、 バケツ トシリ ンダの伸縮を固定した状態で、 バケツ 卜の刃先の先端がほぼ直線 上を移動するように、 距離 r 2 を設定することで、 アームの押出し作業において も直線の均し作業ができる。 また、 直線掘削を行わないとき、 パワーロッ ドを取 り外し、 かつパワーレバーをブームに固定することにより、 通常の油圧ショベル として使用できる。 図面の簡単な説明

図 1 は本発明に係るリ ンク装匿の第 1実施例の構成を示す油圧ショベルの側面 図、

図 2は図 1のアームを垂直にした場合の各部の関係寸法を説明するための油圧シ ョベルの側面図、

図 3は本発明に係るリ ンク装置の第 2実施例の構成を示す油圧ショベルの側面図 図 4は従来技術に係る通常のリ ンク機構を備えた油圧ショベルの側面図、 図 5は別の従来技術に係る油圧ショベルの側面図である。 発明を実施するための最良の形態

本発明に係る油圧ショベル用リ ンク装匿の好ましい実施例について、 図面を参 照して以下に詳述する。

図 1 において、 下部走行体 3 0に搭載された上部旋回体 3 1 には、 ブームフー トビン 1 によりブーム 2が起伏自在に装着されている。 ブーム 2の中央近傍には 、 3箇所の支点を有する三角形のパワーレバー 1 9の第 1支点が、 ブームピン 4 により揺動自在に装着されている。 ブームシリ ンダ 5の一端はブームボトムピン 3により上部旋回体 3 1 に連結し、 他端はブームへッ ドビン 1 8によりパワーレ バー 1 9の第 2支点に連結している。

ブーム 2の先端には、 アーム 7がアームフー トピン 6により揺動自在に装着さ れている。 アーム 7は、 後端がアームへッ ドビン 9によりアームシリ ンダ 1 0 と 連結しており、 アームシリ ンダ 1 0の伸縮により揺動する。 アーム 7の先端には 、 バゲッ ト 1 2がバゲッ トフ一トビン 1 1 により揺動自在に装着されている。 バ ケッ トシリ ンダ 1 7の一端はバケッ トボトムピン 1 6によりアーム 7 と連結し、 他端はバゲッ トへッ ドビン 1 3 、 ノくケッ トリ ンク 1 4及びバゲッ ト リ ンクピン 1 5を介してバゲッ ト 1 2 と連結している。 バゲッ ト 1 2は、 ノくケッ トシリ ンダ 1 7の伸縮により揺動する。 パワーロッ ド 2 2の一端はアームピン 2 0によりパワーレバ一 1 9の第 3支点 に連結し、 他端はアームパワーピン 2 1 によりアーム 7 に連結しており、 ブーム シリ ンダ 5を伸縮することによりブーム 2 は起伏する。 ブームピン 4 とアームピ ン 2 0 とを結ぶ直線と、 アームフー ト ピン 6 とアームパワーピン 2 1 とを結ぶ直 線とはほぼ平行であり、 ブームピン 4 とアームフー ト ピン 6 とを結ぶ直線と、 ァ ームピン 2 0 とアームパワーピン 2 1 とを結ぶ直線とはほぼ平行である。 即ち、 ブームピン 4 とアームフー ト ピン 6 とアームパワーピン 2 1 とアームピン 2 0 と は、 ほぼ平行四辺形を形成している。

図 2 において、 アームフー ト ピン 6を通る鉛直線と地表面 A— Bとの交点 Cに 、 バケツ ト 1 2の刃先 2 3の先端を一致させたとき、 ブームピン 4 とブームへッ ドビン 1 8 とブ一ムボ トムピン 3 とは、 一直線上にある。 この状態において、 ブ —ムフー ト ピン 1 から、 ブームピン 4 とブームボ トムピン 3 とを結ぶ直線までの 距離を r 1 、 ブームピン 4からブームへッ ドビン 1 8 までの距離を r 2、 ブーム フー ト ピン 1 から、 アームフー ト ピン 6を通る鉛直線までの距離を L 1 、 アーム フー ト ピン 6から刃先 2 3の先端までの距離を L 2 とする。 これらの関係は、 比 1" 1 / 2 と比 1 /し 2 とがほぼ等しく 、 どちらかと言えば、 やや、 r 2 < r 1 L 2 / L 1 となっている。

地表を水平に掘削する場合、 図 1 に示すようにアームシリ ンダ 1 0を短縮して アーム 7を前方に張り出し、 バケツ 卜 1 2の刃先 2 3の先端を地表面 A— Bに当 接させる。 つぎにアームシリ ンダ 1 0を伸長させてアーム 7を手前に引き寄せる 。 アーム 7 は、 図 2 に示すように垂直姿勢になりながらパワーロッ ド 2 2 を介し てパワーレバー 1 9を揺動させ、 ブーム 2を起立させる。 刃先 2 3が C点を過ぎ ると、 再びブーム 2 は俯伏する。 このとき各部の寸法比率が前述のような関係に あるため、 刃先 2 3の先端は、 わずかに中高傾向になるが、 ほぼ地表面 A— Bに 沿って水平に移動する。 すなわちオペレータは、 アームシリ ンダ 1 0を操作する だけで、 容易に水平掘削を行う ことができる。

図 3 はリ ンク装置の第 2実施例の構成を示す。 ブーム 2 には、 3箇所の支点を 有するパワーレバー 1 9 aの中間支点が、 ブームピン 4 aにより揺動自在に装着 されている。 パワーレバー 1 9 aの下方の支点は、 ブームヘッ ドピン 1 8 aによ りブームシリ ンダ 5のへッ ド部と連結している。 パワーレバー 1 9 aの上部の支 点は、 アームビン 2 0 aによりパワーロッ ド 2 2 aの一端に連結している。 パヮ 一口ッ ド 2 2の他端は、 アームパワーピン 2 1 aによりアーム 7の後端に連結し ている。 他の部分は第 1実施例と同様である。

アームピン 2 0 aとブームピン 4 aとを結ぶ直線と、 アームパワーピン 2 1 a とアームフー トピン 6 とを結ぶ直線とはほぼ平行であり、 アームパワーピン 2 1 aとアームピン 2 0 aとを結ぶ直線と、 アームフー トピン 6とブームピン 4 aと を結ぶ直線とはほぼ平行である。 すなわちアームピン 2 0 aとアームパワーピン 2 1 aとアームフー トピン 6とブームピン 4 aとはほぼ平行四辺形を形成してい る。 作動は第 1実施例と同様である。

以上詳述した本発明の構成により、

( 1 ) 簡単な構成により、 リ ンク装置の寸法構成は直線掘削との誤差が最小とな るように設定してあるので、 コス トが低滅される。 また、 アーム （即ち、 アーム 操作弁） を操作するだけで精度の高い水平掘削や法面の直線掘削が可能となるた め、 オペレータの疲労軽減と作業性の向上を図ることができる。

( 2 ) 重掘削では刃先反力によりブームが起立しょうとするため、 これに抗して ブームシリ ンダロッ ド側に圧力が発生する。 これにより、 パワーレバ一及びパヮ 一リ ンクを介して、 アームが掘削方向に引張られるため、 アーム掘削力が増大す る。

( 3 ) 直線掘削を行わない場合、 パワーロッ ドを取り外し、 パワー レバーをブー ムに固定することで、 通常の油圧ショベルと して使用できる。 産業上の利用可能性

本発明は、 アームを操作するだけの簡単な作業により、 高精度に水平掘削及び 法面の直線掘削ができて、 オペレータの疲労軽減と作業性向上が得られ、 またァ ーム掘削力が増大できる油圧ショベル用リ ンク装 Sとして有用である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ブームフー トピン（1) により車体に起伏自在に装着され、 ブームシリ ンダボ トムピン（3) を介して一端を車体に装着してなるブームシ リ ンダ（5) により揺動 されるブーム（2) と、 前記ブーム（2) の先端にアームフー トピン（6) により揺動 自在に装着されて、 アームシリ ンダ（10)により揺動されるアーム（7) と、 前記ァ ーム（7) の先端にバゲッ トフー トピン（11 )により揺動自在に装着されて、 バゲッ トシリ ンダ（17)により揺動されるバゲッ ト（12)とを備えた油圧ショベルの作業機 において、

前記ブーム（2) にブームピン（4) により揺動自在に連結した第 1支点、 前記ブー ムシリ ンダ（5) にブームへッ ドビン（18)により揺動自在に連結した第 2支点、 及 びアームピン（20)を装着した第 3支点を有するパ'ヮ一レバー（19)と、

前記アーム（7) に取着されたアームパワーピン（21)に一端を連結し、 前記アーム ピン（20)に他端を連結したパワー口ッ ド（22)とを備えることを特徴とする油圧シ ョベル用リ ンク装置。

2 . 請求の範囲 1記載の油圧ショベル用リ ンク装置において、

前記バゲッ 卜（12)の刃先（23)先端が前記アームフー 卜ピン（6) を通る鉛直線と地 表面との交点（C) 上に位置した状態で、 前記ブームピン（4) 、 前記ブームへッ ド ピン（18)及び前記ブームボトムピン（3) は、 一直線上に位置していることを特徴 とする油圧シ ョベル用リ ンク装置。

3 . 請求の範囲 1記載の油圧ショベル用リ ンク装置において、

前記ブームピン（4) と前記アームピン（20)とを結ぶ直線と、 前記アームフー 卜ピ ン（6) と前記アームパワーピン（21 )とを結ぶ直線とは、 ほぼ平行であることを特 徴とする油圧ショベル用リ ンク装置。

4 . 請求の範囲 1記載の油圧ショベル用リ ンク装置において、 前記ブームピン（4) と前記アームフー トピン（6) とを結ぶ直線と、 前記アームピ ン（20)と前記アームパワーピン（21)とを結ぶ直線とは、 ほぼ平行であることを特 徴とする油圧ショベル用リ ンク装置。

5 . 請求の範囲 1記載の油圧ショベル用リ ンク装置において、

前記バゲッ ト（12)の刃先（23)先端が前記アームフートピン（6) を通る鉛直線と地 表面との交点（C) 上に位置した状態で、 前記ブームピン（4) と前記ブームボトム ピン（3) とを結ぶ直線から前記ブームフー トピン（1 ) までの垂直距離を r l 、 前 記ブームピン（4) から前記ブームへッ ドビン（18)までの距離を r 2 、 前記ブーム フー トピン（1) から前記アームフー ト ピン（6) を通る鉛直線までの垂直距離を L 1 、 及び前記交点（C) から前記アームフー トピン（6) までの距離を L 2 とすると 、 比 r l / r 2 と比 L I Z L 2 とは、 ほぼ等しいことを特徴とする油圧シ ョベル 用リ ンク装置。

6 . 請求の範囲 1記載の油圧ショベル用リ ンク装置において、

前記バゲッ 卜（12)の刃先（23)先端が前記アームフー 卜ピン（6) を通る鉛直線と地 表面との交点（C) 上に位置した状態で、 前記ブームピン（4) と前記ブームへッ ド ピン（18)と前記ブームボトムピン（3) とは一直線上に位置し、 前記一直線上に位 置した状態から、 前記バゲッ トシリ ンダ（17)の伸縮を固定したままで前記アーム (7) を車体前方に操作したとき、 前記刃先（23)の先端がほぼ直線上を移動するよ うに、 前記ブームピン（4) と前記ブームへッ ドビン（18)との距離 r 2 が設定され ることを特徴とする油圧シ ョベル用リ ンク装置。

7 . 請求の範囲 1記載の油圧シ ョベル用リ ンク装置において、

直線掘削を行わないときには、 前記パワーロッ ド（22)を取り外すと共に、 前記パ ワーレバー（19)が前記ブームピン（4) 回りを揺動しないように固定することを特 徴とする油圧シ ョベル用リ ンク装置。