JP2003105794A - 操作アームの制振機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作アームの振動や騒音を抑制し、操作アー
ムの油圧シンリダが損傷を受けないようにした操作アー
ムの制振機構を提供する。 【解決手段】 操作アーム(11)側の第１ブラケット部(3
1)、又は作業器具(20)側の第２ブラケット部(32)に少な
くとも1 対の弾性部材(323,324)を設けて第２ブラケッ
ト部又は第１ブラケット部の一部を弾性挟持して振動を
減衰させる一方、第２ブラケット部又は第１ブラケット
部と当接して相互に異なる３つの方向の少なくとも１つ
の方向への移動を規制する位置規制部材(314,315,331,3
40)を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は操作アームの制振
機構に関し、例えば振動式バケット装置や削岩機等を操
作するパワーショベル等の操作アームに最適な制振装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、下水管工事やケーブル埋設工事
等においては、作業の安全性を確保すべく、掘削溝の側
壁に鋼矢板や土留パネルを配置して側壁面の崩れを防止
することが行われる。

【０００３】鋼矢板や土留パネルは工事完了後に引き抜
く必要があるが、工事現場に適当な引抜き設備がないこ
とが多く、掘削溝を土砂で埋め戻した後、バケット装置
のフック等に引っ掛けたワイヤーロープ等で引き抜くこ
とが行われている。

【０００４】しかし、鋼矢板や土留パネルの引抜き作業
は単にパワーショベルのアーム持ち上げ力のみで行って
いたので、引き抜き難く、アームを左右に振って鋼矢板
等と埋め戻し土砂との間に隙間を形成してつつ引き抜く
必要があって、作業が非常に煩雑であり、作業効率も悪
いという問題があった。

【０００５】これに対し、本件発明者はバケットに振動
を発生する起振部を設け、パワーショベル等の操作アー
ムの対象物に対する操作力を起振部の振動力に応じて繰
り返し変動させるようにした振動式バケット装置を開発
し、出願するに至った（特開平１０−２２７０４１号公
報参照）。

【０００６】上述の振動式バケット装置は鋼矢板や土留
パネル等の土中埋設物を簡単に引き抜くことができ、又
埋戻し土砂等を簡単に転圧でき、さらにはバケットの一
部を格子状、スリット状又はグリッド状とすることによ
って土砂の篩にも利用できるという利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の振動式
バケット装置ではバケット作業中にバケットを地面に押
し付ける反作用として起振部の振動が操作アームに伝わ
り、操作アームがガタガタと振動して騒音を発生し、パ
ワーショベルの運転者や周囲の作業者に不安感や違和感
を与えるおそれがあるばかりでなく、操作アームの油圧
シリンダが損傷を受けるおそれがあった。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑み、操作アーム
の振動や騒音を抑制して不安感や違和感を与えず、しか
も操作アームの油圧シンリダが損傷を受けないようにし
た操作アームの制振機構を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本件発明者は上述の課題
を解決すべく鋭意研究した結果、操作アームと振動式バ
ケット装置との間にゴムや合成樹脂等の制振部材を介在
させる方法を着目するに至った。しかし、単に制振部材
を介在させると、バケット作業時に制振部材が弾性変形
して操作アームの操作力が弱められてバケットに上手く
伝わらず、バケット作業の操作性が低下してしまう。

【００１０】そこで、本発明に係る操作アームの制振機
構は、作業器具を起振部によって加振しながら上記作業
器具に操作力を加えて所定の作業を行わせる操作アーム
おいて上記作業器具の作業性を維持しつつ、上記起振部
の振動が上記操作アームに伝わるのを抑制する制振機構
であって、上記操作アームの先端部に設けられる第１ブ
ラケット部と、上記作業器具の後端に設けられる第２ブ
ラケット部と、上記第１ブラケット部又は第２ブラケッ
ト部に設けられ、上記第２ブラケット部又は第１ブラケ
ット部の一部を弾性挟持し、上記両ブラケット部の間で
伝わる振動を減衰させる少なくとも１対の弾性部材と、
上記第１ブラケット部及び／又は第２ブラケット部に設
けられ、上記第２ブラケット部又は第１ブラケット部と
当接して相互に異なる３つの方向の少なくとも１つの方
向への移動を規制する位置規制部材と、を備えたことを
特徴とする。

【００１１】本発明の特徴の１つは第１、第２のブラケ
ット部の間に弾性部際を介設するようにした点にある。
これにより、弾性部材が起振部から操作部材に伝わる振
動を減衰させるので、操作アームがガタガタと振動して
騒音を発生することは少なく、パワーショベルの運転者
や周囲の作業者に与える不安感や違和感を解消でき、又
操作アームの油圧系、例えば油圧シリンダが損傷を受け
るのを防止できる。

【００１２】本発明の他の特徴は第１、第２のブラケッ
ト部の相対移動を規制する位置規制部材を設けるように
した点にある。これにより、位置規制部材によって操作
アームと作業器具との間の相互に異なる３方向の少なく
とも１方向の相対位置が規制されて弾性部材がむやみに
変形するのが阻止されるので、大きな操作力を作業器具
に加える時、即ち起振力を必要とする時にのみ、操作ア
ームの操作力がそのまま効率よく作業器具に伝わり、作
業器具の作業性が損なわれることもない。

【００１３】なお、通常の作業時には弾性部材が弾性変
形して上手く作業器具を扱えないおそれがあるが、弾性
部材の硬度を適度に設定することにより、作業器具の取
り扱い性を確保できる。

【００１４】相互に異なる３つの方向は操作アームの操
作力を確実に作業器具に伝える上で、相互に直交する３
つの方向であるのがよく、上下、左右及び前後の３方向
とするのが好ましい。

【００１５】起振部は作業器具に搭載してもよいが、制
振機構の第２ブラケットに搭載することもできる。

【００１６】即ち、本発明に係る操作アームの制振機構
は、作業器具を起振部によって加振しながら上記作業器
具に操作力を加えて所定の作業を行わせる操作アームお
いて上記作業器具の作業性を維持しつつ、上記起振部の
振動が上記操作アームに伝わるのを抑制する制振機構で
あって、上記操作アームの先端部に着脱可能に取付けら
れる第１ブラケット部と、上記作業器具の後端に着脱可
能に取付けられ、上記起振部が搭載された第２ブラケッ
ト部と、上記第１ブラケット部又は第２ブラケット部に
設けられ、上記第２ブラケット部又は第１ブラケット部
の一部を弾性挟持し、上記両ブラケット部の間で伝わる
振動を減衰させる少なくとも１対の弾性部材と、上記第
１ブラケット部及び／又は第２ブラケット部に設けら
れ、上記第２ブラケット部又は第１ブラケット部と当接
して相互に異なる３つの方向の少なくとも１つの方向へ
の移動を規制する位置規制部材と、を備えたことを特徴
とする。

【００１７】このように、第２ブラケット部に起振部を
搭載すると、起振機能を有する制振機構をモジュール化
する、即ち１つのブラケット装置とすることができ、既
存の作業器具、例えば起振部を搭載しないバケット装置
にも本発明を適用することができ、その実用的な効果は
非常に大きい。

【００１８】操作アームの操作性を維持する上で、操作
アームと作業器具との間の上下方向、左右方向又は前後
方向の少なくとも１方向の移動を規制すればよく、作業
器具の機能に応じて適宜選択するのがよいが、２方向や
３方向の移動を規制するように構成するのがよい。

【００１９】位置規制部材は第１ブラケット部及び／又
は第２ブラケット部に設けられて第２ブラケット部又は
第１ブラケット部と当接するものであれば、どのような
形状や構造のものでもよい。

【００２０】操作アームとは駆動設備又は駆動車両から
延びる操作アームをいう。駆動車両とはパワーショベル
やホイール式ショベル等、バケット装置を備えた車両
を、駆動設備とはボックホウ船等、バケット装置を備え
た設備をいう。

【００２１】作業器具はパワーショベル等の操作アーム
に取付けられて所定の作業を行うものであればよく、バ
ケット装置や削岩機を採用できる。

【００２２】バケット装置はバケットの一部が多孔状、
網目状、格子状又はグリッド状をなし、篩作業を行える
ようになした請ものであってもよい。

【００２３】第１ブラケット部は操作アームの先端部に
設けられることができればどのような形態でもよいが、
パワーショベル等にて採用されている既存の操作アーム
の形態を考慮すると、第１ブラケット部は連結ピンによ
って操作アームの先端が連結される形状をなすのがよ
い。しかも、第１ブラケット部の一部が弾性部材によっ
て確実に弾性挟持されるように、第１ブラケット部の下
部には弾性部材によって弾性挟持されるプレート部が形
成されているのがよい。

【００２４】また、第２ブラケット部は作業器具、例え
ばバケット装置におけるバケットの上端部を利用して構
成してもよく、又作業器具とは別体に構成し、作業器具
に取付けられるようにしてもよい。いずれの場合であっ
ても第１ブラケット部又は第２ブラケット部は弾性部材
が第２ブラケット部又は第１ブラケット部の一部を確実
に弾性挟持するように、少なくとも１つの側面コ字形状
部分を含み、該側面コ字状部分に弾性部材が対向して取
付けられるのが好ましい。

【００２５】起振部はクランク式やナックル式、あるい
はシリンダ式のものでもよいが、バケット装置に搭載す
る場合には小型化の可能な偏心ウエイト式がよい。

【００２６】起振部を偏心ウエイト方式とする場合、ハ
ウジング、ハウジング内に回転自在に支持された少なく
とも１つの回転軸、回転軸を駆動するモータ及び回転軸
に偏心して取付けられたウエイトから構成することがで
きる。かかる偏心ウエイト方式の場合、その振動は回転
軸を中心として半径方向を指向するので、アーム操作力
を正弦波状に繰り返し変動させることができる。

【００２７】偏心ウエイト方式の場合、回転軸は１つで
もよいが、作業器具には振動とともに捻じれ力が作用す
るおそれがある。そこで、複数の回転軸をバケット本体
幅方向に延びかつ相互に平行に支持し、モータによって
複数の回転軸を同期して相互に逆方向に駆動させ、各回
転軸のウエイトの回転によってバケット本体に作用する
捻じれ力を相互に打ち消し合わせるのがよい。

【００２８】一般的に、加振力は適用する状況によって
必要な大きさが変わることが多い。そこで、ウエイト
を、回転軸に固定された固定ウエイトと、回転軸に取付
け位置を調整可能に取付けられた調整ウエイトから構成
すると、調整ウエイトの取付け位置を変化させることに
より振動力を調整することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す具体例
に基づいて詳細に説明する。図１ないし図６は本発明に
係る操作アームの制振機構の好ましい実施形態を示し、
これはバケット装置を操作するパワーショベルの操作ア
ームに適用した例である。図に示すように、パワーショ
ベル１０は運転席１２を有する本体１３が旋回可能に設
けられ、本体１３には操作アーム１１が前方に延びて設
けられ、運転席１２での操作にて操作アーム１１の油圧
シリンダを伸縮させることにより操作アーム１１は自由
に前後及び上下に首振りできるように構成され、操作ア
ーム１１の先端にはバケット装置（作業器具）２０がブ
ラケット部３０によって取付けられている。

【００３０】このバケット装置２０においてバケット２
１は正面が開口したボックス形状をなし、バケット２１
の上端壁面には収容凹所２２が幅方向（左右方向）に延
びて形成され、該収容凹所２２には起振装置（起振部）
２３が収容されてボルトによって固定されている。な
お、起振装置２３は振動を発生することができれば、ど
のような方式のものでもよく、公知の起動装置、例えば
特開平１０−２２７０４１号公報記載の起振装置を採用
することができる。

【００３１】他方、ブラケット部３０は第１ブラケット
部３１と第２ブラケット部３２とから構成されている。
第１ブラケット部３１は四角形状のプレート（プレート
部）３１１上に一対の取付けプレート３１０を相互に操
作アーム１１の先端取付け部分の間隔をあけて平行に固
定して構成され、取付けプレート３１０には操作アーム
１１の先端取付け部分の２つのピン穴（図示せず）と一
致する位置に２つのピン穴３１３が形成され、操作アー
ム１１と取付けプレート３１０のピン穴３１３を一致さ
せて連結ピンを圧入することによって操作アーム１１と
取付けプレート３１０とが連結されるようになってい
る。

【００３２】また、第１ブラケット部３１のプレート３
１１の裏面の四隅には後述の側面逆Ｌ字状ブラケット３
２１と当接して第１ブラケット部３１の前後方向の移動
を規制するストッパープレート３１４及び側面逆Ｌ字状
ブラケット３２１と当接して第１ブラケット部３１の幅
方向（左右方向）の移動を規制するストッパープレート
３１５が固定され、又プレート３１１の裏面の前側中央
には後述の第２ブラケット部３２のベースブラケット３
２０と当接して第１ブラケット部３１の下方への移動を
規制するストッパープレート３４０が固定されている。

【００３３】第２ブラケット部３２は側面逆Ｌ字状をな
す２枚のベースブラケット３２０を含み、ベースブラケ
ット３２０はバケット２１の上端壁面の収容凹所２２の
前後両側に幅方向に延びて固定され、ベースブラケット
３２０上には側面逆Ｌ字状をなす２つの取付ブラケット
３２１が幅方向に第１ブラケット部３１の取付けプレー
ト３１０の間隔よりも少し大きな間隔をあけて固定さ
れ、ベースブラケット３２０と取付けブラケット３２１
によって側面コ字状部分が構成されている。

【００３４】この４つの側面コ字形状部分には円錐台状
の一対の弾性部材３２３、３２４が相互に対向して各々
取付けられ、両弾性部材３２３、３２４の間には第１ブ
ラケット部３１のプレート３１１が弾性挟持されてい
る。弾性部材３２３、３２４は振動の減衰機能を底中こ
となく操作アーム１１の操作力を伝える適度な硬度の材
料が用いられている。

【００３５】また、第２ブラケット部３２の前側ベース
ブラケット３２０のほぼ中央には側面逆値Ｌ字状のブラ
ケット３３０が固定され、該ブラケット３３０には第１
ブラケット部３１のプレート３１１と当接して第１ブラ
ケット部３１の上方への移動を規制するストッパープレ
ート３３１が固定されている。

【００３６】次に、使用方法について説明する。例え
ば、生コンクリートを打設する場合、バケット２１に生
コンクリートを受け、打設すべき場所までパワーショベ
ル１０を走行させ、バケット２１を傾けて生コンクリー
トを打設する。その後、起振装置２３を作動させると、
振動が発生する。そこで、バケット２１の底部を打設し
た生コンクリートの上面に押し付けると、コンクリート
が加振されて巻き込まれたエアーを抜くことができ、コ
ンクリートを締め付けることができる。

【００３７】また、道路を掘削する場合、起振装置２３
を作動させた状態で、操作アーム１１を操作してバケッ
ト２１の爪を路面に押し付けると、爪には起振装置２３
からの振動が伝わるので、路面が多少固くてもバケット
２１の爪を確実に路面に喰い込ませることができ、バケ
ット２１を手前に引っ張ると、土砂を簡単に掬うことが
できる。

【００３８】掘削した土砂を埋め戻す場合にはバケット
２１で土砂を掬って掘削溝に戻した後、起振装置２３を
作動させた状態で、バケット２１の底部を埋め戻した土
砂の上面に押し付けると、土砂を転圧を行うことができ
る。

【００３９】掘削溝内に埋設した鋼矢板等を引き抜く場
合にはワイヤーロープをバケット２１のフック等に、ワ
イヤーロープの両端フックを鋼矢板のフック受けに各々
引っ掛け、その状態で操作アーム１１を上方に引き上げ
つつ、起振装置２３を作動させると、起振装置２３の振
動がバケット２１及びワイヤーロープを介して鋼矢板に
伝わるので、従来のような操作アーム１１の首振りを行
うことなく、鋼矢板を簡単に引き抜くことができる。

【００４０】以上のようにバケット作業を行っている際
に、第１、第２ブラケット部３１、３２の間に弾性部材
３２３、３２４が介在されているので、起振装置２３の
振動は弾性部材３２３、３２４によって減衰され、第１
ブラケット部３１、従って操作アーム１１側に直接伝わ
ることはなく、操作アーム１１がガタガタと振動して発
生する騒音は大幅に減少され、パワーショベルの運転者
や周囲の作業者に与える不安感や違和感を解消でき、又
操作アーム１１の油圧系、例えば油圧シリンダが損傷を
受けるのを防止できる。

【００４１】また、第１、第２のブラケット部３１、３
２の間に弾性部材３２３、３２４を介在させると、弾性
部材３２３、３２４が大きく弾性変形して操作アーム１
１の操作力がバケット装置２０に上手く伝わらないおそ
れがある。しかし、操作アーム１１によってバケット２
１を強く押え、あるいは引っ張る場合にはストッパープ
レート３１４、３１５、３４０、３３１がブラケット３
２１、第１ブラケット部３１のプレート３１１又は第２
ブラケット部３２のベースブラケット３２０に当接して
弾性部材３２３、３２４の大きな弾性変形を規制し、操
作アーム１１の操作力が当接箇所を介して第２ブラケッ
ト部３２に伝わるので、バケット作業性が低下するのを
防止できる。

【００４２】図７は第２の実施形態を示す。本例では第
２ブラケット部３２を一体的なプレートを用いて構成
し、収容凹所を形成して起振装置２３を収容固定すると
ともに、底部に連結ピンＰのピン穴を形成し、バケット
装置２０と連結できるようにしている。

【００４３】このように、ブラケット部３０をバケット
装置２０とは別体のブラケット装置として構成し、しか
も起振装置２３を搭載するようにしてもよい。なお、他
の部分の構造は第１の実施形態と同様であるので、詳細
な説明は省略する。

【００４４】なお、上記の例ではバケット装置に適用し
た例を説明したが、他の作業器具、例えば削岩機に適用
することもでき、図２における第２ブラケット部３２の
ベースブラケット３２０を削岩機に固定した構造を採用
すればよい。

【００４５】図８は第３の実施形態を示し、これは削岩
機に適用した例である。削岩機５０の上端には第１の実
施形態と同様の構造のブラケット部３０が搭載され、パ
ワーショベルの操作アーム１１の先端に取付けられるよ
うになっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る操作アームの制振機構の好まし
い実施形態を備えたパワーショベルを示す概略斜視図で
ある。

【図２】 上記実施形態を示す分解斜視図である。

【図３】 上記実施形態を示す側面図である。

【図４】 上記実施形態を示す分解図である。

【図５】 上記実施形態を示す一部正面図である。

【図６】 図５の拡大図である。

【図７】 第２の実施形態を示す側面図である。

【図８】 第３の実施形態を示す側面図である。

【符号の説明】

１０ パワーショベル（駆動車両） １１ 操作アーム ２０ バケット装置（作業器具） ２１ バケット ２２ 収納凹所 ２３ 起振装置（起振部） ３０ ブラケット部 ３１ 第１ブラケット部 ３１１ プレート ３２ 第２不ラケット部 ３２０ ベースブラケット（側面コ字形状部分） ゛ ３２１ 逆Ｌ字状ブラケット（側面コ字形状部
分） ３２３、３２４ 弾性部材 ５０ 削岩機（作業器具）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業器具を起振部によって加振しながら
   上記作業器具に操作力を加えて所定の作業を行わせる操
   作アームおいて上記作業器具の作業性を維持しつつ、上
   記起振部の振動が上記操作アームに伝わるのを抑制する
   制振機構であって、 上記操作アームの先端部に設けられる第１ブラケット部
   と、 上記作業器具の後端に設けられる第２ブラケット部と、 上記第１ブラケット部又は第２ブラケット部に設けら
   れ、上記第２ブラケット部又は第１ブラケット部の一部
   を弾性挟持し、上記両ブラケット部の間で伝わる振動を
   減衰させる少なくとも１対の弾性部材と、 上記第１ブラケット部及び／又は第２ブラケット部に設
   けられ、上記第２ブラケット部又は第１ブラケット部と
   当接して相互に異なる３つの方向の少なくとも１つの方
   向への移動を規制する位置規制部材と、を備えたことを
   特徴とする操作アームの制振機構。
2. 【請求項２】 作業器具を起振部によって加振しながら
   上記作業器具に操作力を加えて所定の作業を行わせる操
   作アームおいて上記作業器具の作業性を維持しつつ、上
   記起振部の振動が上記操作アームに伝わるのを抑制する
   制振機構であって、 上記操作アームの先端部に着脱可能に取付けられる第１
   ブラケット部と、 上記作業器具の後端に着脱可能に取付けられ、上記起振
   部が搭載された第２ブラケット部と、 上記第１ブラケット部又は第２ブラケット部に設けら
   れ、上記第２ブラケット部又は第１ブラケット部の一部
   を弾性挟持し、上記両ブラケット部の間で伝わる振動を
   減衰させる少なくとも１対の弾性部材と、 上記第１ブラケット部及び／又は第２ブラケット部に設
   けられ、上記第２ブラケット部又は第１ブラケット部と
   当接して相互に異なる３つの方向の少なくとも１つの方
   向への移動を規制する位置規制部材と、 を備えたことを特徴とする操作アームの制振機構。
3. 【請求項３】 上記３つの方向が相互に直交する方向で
   ある請求項１又は２記載の操作アームの制振機構。
4. 【請求項４】 上記３つの方向がを上下、左右及び前後
   の３方向である請求項３記載の操作アームの制振機構。
5. 【請求項５】 上記操作アームが駆動設備又は駆動車両
   から延びる操作アームである請求項１ないし４のいずれ
   かに記載の操作アームの制振機構。
6. 【請求項６】 上記作業器具がバケット装置である請求
   項１ないし５のいずれかに記載の操作アームの制振機
   構。
7. 【請求項７】 上記バケット装置はバケットの一部が多
   孔状、網目状、格子状又はグリッド状をなし、篩作業を
   行えるようになした請求項６記載の操作アームの制振機
   構。
8. 【請求項８】 上記作業器具が削岩機である請求項１な
   いし５のいずれかに記載の操作アームの制振機構。
9. 【請求項９】 上記第１ブラケット部は連結ピンによっ
   て上記操作アームの先端が連結される形状をなし、下部
   には上記弾性部材によって弾性挟持されるプレート部が
   形成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の操
   作アームの制振機構。
10. 【請求項１０】 上記第１ブラケット部又は第２ブラケ
    ット部は少なくとも１つの側面コ字形状部分を含み、該
    少なくとも１つの側面コ字状部分には上記１対の弾性部
    材が対向して取付けられている請求項１ないし９のいず
    れかに記載の操作アームの制振機構。