JPH03224916A

JPH03224916A - アーム部材の回動装置

Info

Publication number: JPH03224916A
Application number: JP1805490A
Authority: JP
Inventors: Katsusuke Awano; 粟野　勝介; Hiroshi Nosaka; 野坂　寛; Fumihiko Ishise; 文彦石瀬; Makoto Samejima; 誠鮫島
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1990-01-30
Publication date: 1991-10-03
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: JP2682550B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はパワーショベルやクレーン等に設備すれるフロ
ント構造物のような多関節機構の駆動装置に関し、特に
、該関節機構の腕を構成するブーム、アーム、パケット
等のような部材（本願明細書中においては、アーム部材
で代表する）を回動駆動する装置に関する。

従来の技術第８図に従来の油圧パワーショベルの外観を示す。下部
走行体１上に上部旋回体２が旋回自在に搭載されており
、上部旋回体２にフロント部３が取り付けられている。

フロント部３はブーム４、アーム５、パケット６を回動
自在に連結して構成されており、ブーム４、アーム５、
パケット６の作動は、それぞれについて１本又はパワー
増強のために並列に設けられた２本（同一の作用をなす
）の油圧シリンダ？、８．９により達成される。

この油圧パワーショベルは、矢印で示す５つの動作が可
能である。すなわち、下部走行体１の前進・後進、上部
旋回体２の右旋回・左旋回、ブーム用油圧シリンダ７に
よるブーム４の上げ・下げ、アーム用油圧シリンダ８に
よるアーム５の上げ・下げ、パケット用油圧シリンダ９
によるパケット６の排土・すくいの動作が可能である。

１０はアーム５をブーム４に回動自在に支持する回動支
点である。また、下部走行体１及び上部旋回体２は図示
しない油圧モータで駆動される。

また、本願発明者等により、上記ブーム４、アーム５、
及びパケット６の回動を、直線的に運動する油圧シリン
ダでなく、油圧による回転モータにより回動するように
した構造が提案されている（特願平１−４９７　’９８
号）。

発明が解決しようとする課題しかし、第８図に示したような構造においては、ブーム
、アーム、パケットの作動は、１本又は同一の作用をな
す２本の油圧シリンダの直線的な伸縮運動を回転運動に
変換することによりなされ、その変換範囲は構造的に最
大でも１８０°を越えることができず、その運動範囲が
狭く、狭あい地での作業に支障があるという問題があっ
た。

また、本願発明者等による油圧モータを採用した構造に
よれば、運動範囲の制約は少なくなるものの、油圧モー
タは油圧シリンダと比較してトルクが小さく、また、油
漏れ等が多いためにブーム、アーム、パケット等の帯留
性が悪くなるおそれがあるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、直線運動型シリンダ手段を用い
た駆動であって、３６０°以上の回動が可能なアーム部
材の回動装置を提供することである。

課題を解決するための手段第１図及び第２図は本発明の原理構成を示す図であり、
第１図は側面図、第２図は正面図である。

本装置は、その一端部近傍が回動自在に軸１１により支
持されたアーム部材１２を、任意の位置で停止可能な２
本の直線運動型シリンダ手段、即ち、第１シリンダ手段
１３、及び第２シリンダ手段１４の伸縮により回動する
ものであり、第１及び第２シリンダ手段１３．１４はア
ーム部材１２を挟んで配置するとともに、第１及び第２
シリンダ手段１３．１４の一端は、それぞれ支持手段１
５に回動自在に軸１６により同軸上に支持しである。そ
して、第１及び第２シリンダ手段１３，１４の他端は、
アーム部材１２にその回転中心軸１１と異なる位置で、
且つ、互いに離間した位置に、それぞれ回動自在に軸１
７．１８により取り付け、第１及び第２シリンダ手段１
３．１４の伸縮の組み合わせによりアーム部材１２を任
意の位置で停止可能に回動するように構成しである。

尚、同図はアーム部材１２の長手方向が第１及び第２シ
リンダ手段１３．１４の支持部材１５に対する回動中心
とアーム部材１２の回動中心を結ぶ線（以下、中心線Ｘ
−Ｘ）と一致した状態を示一しており、この状態において、軸１７．１８は中心線Ｘ
−ｘに対して対称な位置となるように配置している。

作　　　用第３図（ａ）〜げ）は本発明によるアームの回動装置の
動作の説明図であり、アーム部材１２が回転するときの
代表的な位置が示されている。また、表１に第３図（ａ
）〜（ｆ）に対応して、アーム部材１２を反時計回りに
一様に回転させるときの第１及び第２シリンダ手段１３
．１４の制御例が示されている。尚、表１において、「
＆」はシリンダ手段を縮ませることを意味し、「９」は
シリンダ手段を伸ばすことを意味し、「−」はシリンダ
手段が無抵抗状態、即ち、外力により抵抗無く自由に動
作できる状態（フリー状態）を意味している。

一表１ニジリンダ手段の制御例便宜的に、第２シリンダ手段１４が最も縮んだ状態（第
３図（ａ）の位置）から反時計方向に回転するものとす
る。この状態から第１シリンダ手段１３を縮ませ、第２
シリンダ手段１４をフリー状態とすることにより回転を
開始する。アーム部材１２の先端部が真下を向いた状態
となったならば（（６）図）、第１シリンダ手段１３を
フリー状態、第２シリンダ手段１４を第１シリンダ手段
１３が最も縮んだ状態（（Ｃ）図）となるまで伸ばす。

次いで、第１及び第２シリンダ手段１３．１４の両方を
伸ばし、第２シリンダ手段１４が最も伸びた状態（（６
）図）になったならば、第１シリンダ手段１３はそのま
ま伸ばし、第２シリンダ手段１４をフリー状態にする。

アーム部材１２の先端部が真上を向いた状態（（ｅ）図
）となったならば、第１シリンダ手段１３をフリー状態
とし、第２シリンダ手段１４を第１シリンダ手段１３が
最も伸びた状態（げ）図）となるまで伸ばす。さらに、
この状態から第１及び第２シリンダ手段１３．１４の両
方を第２シリンダ手段１４が最も縮んだ状態となるまで
縮ませることにより、（ａ）図の状態に戻る。

また、アーム部材１２を時計回りに回転させるときは、
時計回りのトルクが発生するように、表１の制御を反対
にすればよく、反時計回りの場合の制御を参照すること
により容易に理解できるのでその説明は省略する。

上述したように、本発明によるアーム部材の回動装置を
用いることにより、３６０°以上の回動が自在に行え、
表１に示したように第１及び第２シリンダ手段１３．１
４を制御することにより、スムーズな回動をなすことが
できる。即ち、シリンダ手段１３．１４が伸びから縮み
へ、あるいは、縮みから伸びへとその運動方向が変化す
る途中に、フリー状態を設けてあり、これにより、シリ
ンダ手段の運動方向が逆向きになるときの衝撃が緩和さ
れるのである。

実施例以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第４図は本発明を油圧パワーショベルに適用した場合の
概略構成を示す正面図、第５図はその側面図である。下
部走行体２１上には上部旋回体２２が旋回自在に搭載さ
れており、上部旋回体２２にはフロント部２３が取り付
けられている。フロント部２３は、上部旋回体２２を構
成するフレームにピン２４により回動自在に支持された
門型形状のロアブーム２５、ロアブーム２５にピン２６
により回動自在に連結されたアッパブーム２７、アッパ
ブーム２７にピン２８により回動自在に連結されたアー
ム２９、及びアーム２９にピン３０により回動自在に連
結されたパケット３１から構成される。

３２．３２はロアブーム２５を回動駆動する左右で一対
のロアブームシリンダであり、ロアブームシリング３２
．３２の一端部は上部旋回体２２のフレームにピン３３
．３３により回動自在に支持され、他端側の作動軸先端
はロアブーム２５にピン３４．３４により回動自在に取
り付けられている。

アッパブーム２７の回動には本発明が適用されている。

即ち、第１アツパブームシリンダ３５、第２アツパブー
ムシリンダ３６は、それぞれアッパブーム２７を挟んで
配置され、第１アツパブームシリンダ３５、第２アツパ
ブームシリンダ３６の一端部は、それぞれロアブーム２
５の内側にピン３７により回動自在に支持され、第１ア
ツパブームシリンダ３５、第２アツパブームシリンダ３
６の他端側の作動軸先端がアッパブーム２７のピン２６
による回動中心位置と異なり、且つ、互いに異なる位置
に、それぞれピン３８．３９により回動自在に取り付け
られている。尚、第１アツパブームシリンダ３５、第２
アツパブームシリンダ３６は同一仕様のシリンダを用い
、ピン３８，３９はアッパブーム２７の回動面内で、ピ
ン２６と　０− ピン２８を結んだ線に対して対称となるような位置に設
けられ、また、ピン３７はピン２４とピン２６を結ぶ線
上に位置するように設けられている。

３９はアーム２９を回動駆動するアームシリンダであり
、アームシリンダ３９の一端部はロアブーム２７に回動
自在に支持され、他端側の作動軸先端はアーム２９に回
動自在に取り付けられている。４０はパケット３１を回
動駆動するパケットシリンダであり、パケットシリンダ
４０の一端部はアーム２９に回動自在に支持され、他端
側の作動軸先端はリンク４１を介してパケット３１に取
り付けられている。

また、上部旋回体２２には図示は省略しているが、エン
ジン、油圧ポンプ、油圧制御手段等が設けられており、
これら駆動・制御手段から配管、バルブ等を介して各シ
リンダ３２，３５．３６゜３９．４０に作動油が供給さ
れ、ロアブーム２５、アッパブーム２７、アーム２９、
及びパケット３１が任意の位置で停止可能に回動駆動さ
れるようになっている。

次に、以上のように構成されたパワーショベルの作動に
ついて第６図及び第７図を参照して説明する。下部走行
体２１と上部旋回体２２の作動は、第８図に示したよう
な従来の油圧ショベルと同様なのでその説明を省略する
。第６図は、図の左側Ａの状態で掘削、Ｂの状態で運搬
、Ｃの状態で排土する様子を示している。４３は土砂を
積み込むためのダンプトラックである。第６図から明ら
かなように、第８図で示した従来のパワーショベルで必
要であった上部旋回体の旋回動作が不要であることが理
解されよう。

即ち、フロント部２３を図示Ａ位置からＢ位置に移動す
るときは、ロアブームシリンダ３２は伸び動作、第１及
び第２アツパブームシリンダ３５゜３６は縮み動作、ア
ームシリンダ３９は伸び動作、パケット３１は中の土砂
がこぼれないように水平に保つように動作するよう制御
する。このようにして、パケット３１が門型のロアブー
ム２５の内側で、且つ、上部旋回体２２の上部を通過し
Ｂ位置に達する。

Ｂ位置からＣ位置に移動するときには、ロアブーム２５
は垂直位置で停止した状態で、アームシリンダ３９を縮
み動作せしめながら、第１及び第２アッパブームシリン
グ３５．３６を第７図及び表２に示されるように動作せ
しめることにより実現される。

即ち、第７図を参照すると、（ａ）〜（６）はこの順に
回転が行われることを示しており、このときの第１アツ
パブームシリンダ３５及び第２アツパブームシリンダ３
６の制御が表２に示されている。尚、表２において、「
８」はシリンダ手段を縮ませることを意味し、「ｔ」は
シリンダ手段を伸ばすことを意味し、「−」はシリンダ
手段が無抵抗状態、即ち、外力により抵抗無く自由に動
作できる状態（フリー状態）を意味している。

−１３＝第１アツパブームシリンダ３５及び第２アツパブームシ
リンダ３６の両方を縮ませることにより、（ａ）図の状
態、即ち、第６図のＢ位置の状態を得ている。この状態
から第１アツパブームシリンダ３５をさらに縮ませると
ともに、第２アツパブームシリンダ３６はフリー状態に
し、（ｂ）図の状態を得る。次いで、第１アツパブーム
シリンダ３５はフリー状態にするとともに、第２アツパ
ブームシリンダ３６を伸ばし、（Ｃ）図の状態を得る。

さらに、第１アツパブームシリンダ３５及び第２アツパ
ブームシリンダ３６の両方を伸ばして、（ｄ）図の状態
、即ち、第６図のＣ位置の状態を得ることができ、この
状態でパケットシリンダ４０を縮ませることにより、パ
ケット３１内の土砂をダンプトラック４３に排土するこ
とができる。

このように、本実施例によれば、アッパブーム２７の回
動範囲は３６０°以上となっており、ショベル前方で掘
削した土砂を、上部旋回体２２を旋回することなく、後
方のダンプトラック４３に排土することが可能であり、
直線運動型シリンダ　１４− 手段を用いた従来構造のパワーショベルでは作業が不可
能であった狭あい地での作業が可能となる。

また、フロント部２３を構成するロアブーム２５、アッ
パブーム２７、アーム２９、及びパケット３１は、直線
運動型のシリンダ手段により動作するように構成してあ
り、従来の油圧モータを用いた構成と比較して、トルク
が大きく油漏れ等も少ないから、ロアブーム２５、アッ
パブーム２７、アーム２９、及びパケット３１の帯留性
が向上する。

さらに、第１アツパブームシリンダ３５及び第２アツパ
ブームシリンダ３６の動作が反転するときに、フリー状
態（シリンダが無抵抗の状態）を経るようにしているか
ら、シリンダ反転時の衝撃がアッパブーム２７に伝わる
ことなくスムーズな回動を実現できる。

尚、上記実施例は本発明をアッパブーム２７に適用した
ものであるが、アーム２９、パケット３１等にも適用し
うろことはいうまでもない。

発明の効果本発明は以上詳述したように構成したから、直線運動型
シリンダ手段を用いた駆動であって、３６０°以上の回
動をスムーズに行うことができるアーム部材の回動装置
を提供することができるという効果を奏する。

特に、本発明をパワーショベル等の作業機械に適用する
ことにより、従来行うことができなかった狭あい地での
作業を可能とし、作業性能を大幅に向上することができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示す側面図、第２図は同じ
く正面図、第３図は同じく動作の説明図、第４図は本発明実施例に係るパワーショベルの正面図、第５図は同じく側面図、第６図は本発明実施例に係るパワーショベルの掘削、移
動、排土の一連の作業を示す図、第７図は第６図の要部
の動作説明図、第８図は従来の代表的な油圧パワーショベルの側面図で
ある。１．１６，１７．１８・・・回動軸、２・・・アーム部材、３・・・第１シリンダ手段、４・・・第２シリンダ手段、５・・・支持部材。

Claims

【特許請求の範囲】その一端部近傍が回動自在に支持されたアーム部材を、
直線運動型シリンダ手段の伸縮により回動するアーム部
材の回動装置において、第１及び第２シリンダ手段の一端を、それぞれ支持手段
に回動自在に支持し、前記第１シリンダ手段の他端を、前記アーム部材の回動
中心と異なる位置に回動自在に取り付け、前記第２シリ
ンダ手段の他端を、前記アーム部材の回動中心と異なり
、且つ、前記第１シリンダ手段のアーム部材側回動中心
と異なる位置に回動自在に取り付け、前記第１及び第２シリンダ手段の伸縮の組み合わせによ
り前記アーム部材を任意の位置で停止可能に回動するよ
うにしたことを特徴とするアーム部材の回動装置。