JPH04312625A - 建設機械のバケット着脱機構 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土砂を掘取ったり、整
地するために用いられる建設機械に関し、特に、アーム
の先端に各種の土木作業を行うための付属品を着脱自在
に連結させることができる建設機械の付属品着脱機構に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、建設機械、特に掘削機、バッ
クホーと呼ばれる溝掘り、穴掘りの作業に用いられる機
械においては、その作業目的のためにアームに取付ける
付属品を取り替えることが多いものであった。土木工事
、建設工事ではこの掘削機が盛んに用いられていた。 この掘削機では、土砂を掘り取るためのバケットがアー
ムの先端に連結された構成である。このアームとバッケ
トを油圧シリンダーによって上下方向に揺動させること
で、土砂を掘り取ったり、溝を形成する作業で省力化と
作業効率の向上を図ることが可能となった。

【０００３】しかしながら、昨今では掘削機を単純な穴
掘りの作業だけの目的に用いず、その機構を利用して他
の作業目的に転用することも多くなってきた。つまり、
アームに取り付けたバケットに他の作業のための付属品
を連結し、特定の土木作業や、建築作業に用いる応用が
盛んになってきている。例えば、掘削幅の異なったバケ
ットを取り付けて、土砂の硬さや溝の幅に適合させて作
業することもある。また、アームの先端にブレーカーを
連結したり、グリップを取り付けて破壊作業や荷役作業
に用いることもあった。これら各種の付属品をアームと
組み合わせることで、掘削機を各種の工事作業に使用す
ることができ、作業現場での応用性を広めることができ
るようになった。

【０００４】このようなアームの先端への付属品の変更
を行う場合において、従来の取付け変更の作業は煩雑な
ものであった。まず、アームの先端に取り付けてあるバ
ケットを取外し、他の用途の付属品を手作業で連結させ
なければならなかった。この手作業においては、必ずア
ームとバケットを結合している２本の連結ピンを取外し
、バケットをアームから引き離さなければならない。 次いで、他の付属品をアームに結合した後に、付属品と
アーム間に連結ピンを挿入しなければならないものであ
った。

【０００５】そして、この掘削機への付属品の着脱の一
連の作業は人力で行われていた。しかも、着脱の作業の
ために作業員が複数名必要とされ、作業人員が必要とさ
れるので作業現場での効率が妨げられていた。また、ピ
ンの抜き差し及び付属品の取替には作業時間が掛かり、
作業現場で最適な付属品を付け替えることが迅速に対応
することができないものであった。

【０００６】このような理由により、作業をする現場で
の使用目的に合わせて、付属品をアームの先端に迅速に
着脱することができ、必要とする作業員を減少すること
ができれば、土木建築作業の現場では作業の効率を高め
ることができるものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、掘削機を操作
しているオペレーターのみでアームの先端に取り付けた
付属品を着脱でき、他の用途の付属品と交換することが
できるならば、取替のために他の作業員を必要とせず、
作業員の減少が図ることができる。更には、このアーム
と付属品の連結において、両者を単なる引っ掛ける結合
ではなく、ピン連結による軸穴同士の結合であれば、付
属品やアームに大きな作用力を加えても充分に保持して
機構の変形が少ないものである。

【０００８】このため、本願の発明者と同一の発明者は
、この問題を解決するためにアームの先端に上下に拡縮
できる一対の係合爪を設けた付属品着脱機構を提案して
いる（特願平２年１９６７６３号、特願平２年２５０６
９７号）。同様に、アームの先端の上側には爪を設け、
この爪の下方には左右に伸縮できる連結ピンを設けた構
成のものも提案している（特願平２年２４３２０３号、
特願平２年２４３２０４号）。更には、アームの先端に
は水平な溝を開口しておき、アームの先端上方にある爪
で付属品を引っ掛けた後、付属品に固定した連結棒をこ
の溝の内部に挿入して掴む構成も提案している（特願平
２年３０５５５８号）。

【０００９】これらの新しく提案された構成では、その
構成が極めて複雑となり、アームと付属品の連結がピン
連結ではなく、上向きの爪によって係合しているため、
付属品に大きな作用力が加えられると爪が変形し、長期
的な使用に耐えることができにくいものであった。また
、アームと付属品間では、その作業中において両者が回
動して動作することが多く、このため両者はピン穴と連
結ピンによるピン結合の連結が好ましいものであった。

【００１０】このようなことから、アームと付属品の連
結を容易にし、連結ピンを挿入するピン穴の位置決めが
簡易になり、付属品とアームをピン連結できる建設機械
の付属品着脱機構の開発が望まれていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、移動できる車
体と、この車体上に載置されて上下に揺動できるアーム
と、このアームの先端に着脱自在に係合されて土木作業
を行う付属品とからなる建設機械において、アームの先
端には上方に向けて延長した係合爪と係合ピンを挿通す
るピン穴を設け、付属品には係合爪と係止される引っ掛
けピンと係合ピンを挿通するピン穴を設け、係合爪で引
っ掛けピンを係合させた後で係合ピンをアームのピン穴
と付属品のピン穴に挿通することでアームに付属品を着
脱させることができることを特徴とする建設機械の付属
品の着脱機構を提供するものである。

【００１２】

【作用】本発明では、アームの先端には上方に向いた一
対の係合爪を形成した係合リンクが設けてあり、この係
合リンクの下方にはピン孔が形成されている。そして、
付属品には係合爪が引っ掛けられる連結棒が固定されて
おり、この連結棒から所定の距離を離れた位置にはピン
穴が開口されている。アームと付属品を結合させるには
、アームを上下に揺動して係合爪で連結棒を引っ掛け、
アームに付属品を吊り下げる。次いで、係合リンクを揺
動させると、係合リンクのピン穴と付属品のピン穴が同
軸の位置となり、両ピン穴に連結ピンを挿入するとアー
ムに付属品を連結することができる。予め、係合爪とピ
ン穴の間隔、連結棒とピン穴の間隔を一致させてあるの
で、２つのピン穴の位置合わせは正確に行うことができ
、連結ピンをピン穴に挿入するのは容易となる。この構
成では、アームと付属品の結合はピン結合となっている
ため、両者の回動は円滑となり、強硬に保持できるので
、作業中に付属品に強力な力を加えても部材が変形する
恐れが少ないものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。この実施例において、図１乃至図６は本発明の第一
の実施例を示すものである。この実施例において、図１
はアームの先端に付属品着脱機構を設けた状態を示す掘
削機全体の斜視図であり、図２は掘削機のアームの先端
部分を示す拡大図であり、図３はアームの先端部分の断
面図である。

【００１４】エンジン等を収納した車体１の下部左右に
はそれぞれクローラー２が設けてあり、このクローラー
２によって車体１は前後左右に自由に移動することがで
きる。そして、車体１の前方にはややくの字形に曲げら
れたブーム３が上下に揺動自在に取り付けられている。 このブーム３のほぼ中央の左右と車体１の前面の間には
、それぞれ俯仰用の油圧シリンダー４が介在させてあり
、この油圧シリンダー４によってブーム３は上下に揺動
されるようになっている。

【００１５】そして、ブーム３の上端には細長い形状を
したアーム５が上下に揺動自在に連結してあり、ブーム
３の背面中央とアーム５の後端の間には揺動用の油圧シ
リンダー６を介在させてある。この油圧シリンダー６に
よって、アーム５はブーム３に対し上下に揺動させるこ
とができる。また、このアーム５の背面中央にはバケッ
トシリンダー７の後端が連結してあり、このバケットシ
リンダー７のシリンダーロッド８の先端の左右には立上
リンク９が連結してある。そして、これら立上リンク９
のそれぞれの下端は前記アーム５の先端付近の両側に連
結してある。また、シリンダーロッド８の先端には一対
の連結リンク１０が平行に連結してあり、この連結リン
ク１０はアーム５の先方に向けられている。これらの連
結リンク１０の先端とアーム５の先端との間には、間隔
をおいて平行に係合リンク１１が配置してあり、この係
合リンク１１は揺動自在に連結してある。これらのアー
ム５、立上リンク９、連結リンク１０、係合リンク１１
によって回動自在のリンク機構が形成されている。そし
て、各係合リンク１１のそれぞれの前面上部には上方に
向けて突起した係合爪１２が形成してある。また、アー
ム５の先端と係合リンク１１の下端における回動自在の
結合部分には、その左右方向にピン穴１３が貫通して開
口してある。

【００１６】この図１において示されたバケット１５は
従来から周知の形状のものであり、このバケット１５の
外周には平板状をした一対の取付け体１６が平行に固定
してある。この取付け体１６の間（バケット１５の底方
向）には引っ掛けピン１７が固定してあり、両取付け体
１６のそれぞれにはピン穴１８が開口してある。この引
っ掛けピン１７とピン穴１８は、従来の構成のバケット
１５に開口させてある着脱のためのピン穴をそのまま利
用したものであってもよく、引っ掛けピン１７はバケッ
ト１５の底方向に位置した両ピン穴間に固着され、ピン
穴１８は従来のバケット１５に開口されている着脱のた
めのピン穴をそのまま転用してもかまわない。さらに、
アーム５とバケット１５を連結するために、細長い連結
ピン１９が用意されており、この連結ピン１９はピン穴
１３とピン穴１８に挿入することができるものである。

【００１７】次に、図２はアーム５の先端付近に構成さ
れた付属品着脱機構を示す拡大である。前記シリンダー
ロッド８の先端には左右方向にピン２１が挿通してあり
、シリンダーロッド８の左右に密着させて連結リンク１
０がピン２１に回動自在に挿通してある。また、この連
結リンク１０の左右にはそれぞれ立上リンク９の上端が
密着させてあり、この立上リンク９もピン２１に回動自
在に挿通してある。これらの立上リンク９のそれぞれの
下端は、アーム５の先端付近でピン２２により回動自在
に連結してある。前記係合リンク１１はアーム５の先端
の左右に平行に配置されており、それぞれの上部は下部
よりも幅広に形成されており、それぞれの上部前面（図
２中において左側）には上方に向けて延長した係合爪１
２が突起させてある。これらの係合爪１２により、係合
リンク１１の上部には断面がＵ字形となった係合溝２３
が形成されることになる。この係合リンク１１の上端は
ピン２４によって連結リンク１０の先端と揺動自在に連
結されており、ピン２４の中心であって連結リンク１０
の間にはカーラー２５が介在させてある。また、係合リ
ンク１１のそれぞれの下端は軸受２６によってアーム５
の先端と揺動自在に連結されている。この軸受２６の中
心にはピン穴１３が貫通して開口してある。この係合溝
２３の底部（図において下部の奥の位置）とピン穴１３
との間隔は、図１における引っ掛けピン１７の側面とピ
ン穴１８の間隔と一致させてある。

【００１８】図３は、アーム５の先端付近を示す断面図
であり、この図ではピン穴１３、１８に連結ピン１９が
挿通され、アーム５の先端にバケット１５が連結された
状態を示すものである。

【００１９】前記アーム５の先端には内部が中空で両端
がフランジ形となった軸支体３０が固定してあり、この
軸支体３０の両側面には前記係合リンク１１の下端が接
触させてある。そして、この係合リンク１１と軸支体３
０の間には、一側がフランジとなった軸受２６が挿通し
てあり、この軸受２６の他端にはリング形をした当て板
３１が接触させてあり、当て板３１と軸受２６とはネジ
３２によって連結されていて、当て板３１と係合リンク
１１とはネジ３３によって連結されている。この当て板
３１が一方の係合リンク１１と固定されることで、両係
合リンク１１がアーム５に対して自由に回動することが
でき、かつ、アーム５から脱落しないように保持してい
る。この軸受２６の中央の内部に左右に貫通している穴
が前記ピン穴１３と対応することになる。この軸受２６
の側面と当て板３１の側面にはそれぞれバケット１５の
取付け体１６の内面を接触させ、取付け体１６のピン穴
１８と軸受２６のピン穴１３に連結ピン１９を挿通させ
ることでアーム５の先端に取付け体１６を回動自在に連
結させることができる。なお、連結ピン１９の先端には
座金３４を挿通し、その後連結ピン１９の先端に割りピ
ン３５を挿通することで連結ピン１９がアーム５から抜
け落ちるのを防止している。

【００２０】次に、図４、図５、図６により、アーム５
の先端にバケット１５を装着する作用に付いて説明する
。この説明において、地面に置かれたバケット１５に対
し、ブーム３、アーム５を揺動させることで掘削機に搭
乗した作業者が単独で両者を結合させる手順に付いて説
明する。

【００２１】図４では、アーム５の先端には何ら土木作
業の付属品（ここではバケット１５）が取り付けられて
いない状態を示し、この状態からバケット１５をアーム
５の先端に装着させるための動作を開始することになる
。

【００２２】この装着の作業を開始する以前では、バケ
ットシリンダー７を作動してシリンダーロッド８を最大
限にまで延ばしておき、係合爪１２がなるべく前方に傾
くように傾斜させておく。この状態で油圧シリンダー４
、６を協調して操作することでブーム３、アーム５を上
下に揺動させ、係合爪１２を引っ掛けピン１７の下方に
向けて挿通し、引っ掛けピン１７を係合溝２３内に挿入
させる。この係合溝２３はＵ字形に形成されているので
、引っ掛けピン１７は容易に係合溝２３の内部に挿入さ
せることができる。

【００２３】そして、図５は係合溝２３の内部空間に引
っ掛けピン１７が挿通された状態を示すものである。こ
の状態の後に、油圧シリンダー４、６を協調して作動さ
せてアーム５を少し上方に持ち上げるとともに、バケッ
トシリンダー７を縮小させて立上げリンク９を図中で時
計方向に回動させる。立上げリンク９の回動により連結
リンク１０が引っ張られ、係合リンク１１は軸受２６を
中心にして回動し、係合溝２３の最奥に引っ掛けピン１
７を摺動させる。このため、係合溝２３によってバケッ
ト１５が引っ掛けられ、係合リンク１１を介してアーム
５の先端にバケット１５が保持されたことになる。

【００２４】係合溝２３に引っ掛けピン１７が引っ掛か
ったままでなおもバケットシリンダー７が縮小すると、
図６で示すように、バケット１５はその自重で反時計方
向に回動し、ピン穴１８とピン穴１３が同軸に位置する
ことになる。この図６のように、バケットシリンダー７
が縮小して係合リンク１１が立上られると、引っ掛けピ
ン１７は係合溝２３の最奥にまで摺動するが、この状態
となると係合溝２３とピン穴１３の間隔と引っ掛けピン
１７とピン穴１８の間隔が等しいため、二つのピン穴１
３、１８の軸線は必ず同一に位置することになる。この
図６の状態となった時に、掘削機の作業員が車体１より
降りて、ピン穴１８から連結ピン１９を挿入する。連結
ピン１９はピン穴１８とピン穴１３を通過して、アーム
５を貫通することになる。このことにより、アーム５の
先端にバケット１５が連結ピン１９でピン連結されたこ
とになる。この後、連結ピン１９の先端に座金３４を挿
通し、割りピン３５を連結ピン１９の先端に差し込むこ
とで、連結ピン１９はアーム５から抜け落ちなくなる。

【００２５】なお、バケット１５をアーム５の先端から
取外すには、この手順とは逆に図６、図５、図４の順で
作業することにより、アーム５の先端からバケット１５
を取外すことができる。

【００２６】次に、本発明の第二の実施例を図７、図８
により説明する。前記第一の実施例においては、連結ピ
ン１９をピン穴１３、１８に挿入するためには手作業で
行わなければならないが、この第二の実施例においては
、連結ピン３７、３８をアーム５の側面から油圧によっ
て出没させることができ、自動的に着脱を行わせること
ができるものである。ここで図７はアーム５を水平に切
断した断面図であり、図８は駆動部分を分解した斜視図
である。

【００２７】前記アーム５の内部には、アーム５の長さ
方向と平行に駆動用の油圧シリンダー４０が収納してあ
り、この油圧シリンダー４０のシリンダーロッド４１は
アーム５の前方に向けられている。そして、シリンダー
ロッド４１の先端には三角形状をした作動板４２の底辺
中央が連結してあり、作動板４２の左右の斜辺はアーム
５の側面とそれぞれ一定角度で傾斜するように配置して
ある。この作動板４２の先端よりシリンダーロッド４１
に向けて、作動板４２の上下面にはガイド溝４３が形成
してある。また、アーム５の先端には上下にブロック状
をした案内体４４、４５が平行に固定してあり、この案
内体４４の下面と案内体４５の上面との間隔は前記作動
板４２の厚みより少し大きい程度に設定してある。これ
ら案内体４４、４５のそれぞれの中央にはガイド突起４
６、４７が形成してあり、これらのガイド突起４６、４
７は前記ガイド溝４３と噛み合わせてある。このガイド
溝４３、ガイド突起４６、４７が噛み合い、しかも案内
体４４、４５の内面に作動板４２の上下面が接触するこ
とで、この作動板４２はシリンダーロッド４１の力によ
って摺動し、しかもその移動は直線状となるように保持
される。

【００２８】次に、前記連結ピン３７、３８の形状につ
いて説明する。これらの連結ピン３７、３８はその外形
が前記摺動穴７０、７１の内径より少し小さい程度に形
成した丸棒状をしたものである。一方の連結ピン３７の
内部には同軸上に摺動穴５０が形成してあり、この連結
ピン３７の端面であって摺動穴５０の開口側にはその軸
線と直角になるように断面矩形の挿通溝５１が加工して
ある。この挿通溝５１の内部の底面は傾斜した作動面５
２、５３となっており、この作動面５２、５３の傾斜角
度は前記作動板４２の斜辺の傾斜角度と一致させてある
。

【００２９】次に、他方の連結ピン３８の外径は摺動動
溝７１の内径よりも少し小さく形成してあり、この連結
ピン３８のアーム５の内部側はその外径が径小となった
挿入部５４、５５が加工してあり、この挿入部５４、５
５は前記摺動穴５０に挿通できる形状となっている。こ
の挿入部５４、５５の中央には連結ピン３７の軸線と直
角となるように挿通溝５６が加工してあり、この挿通溝
５６の底面は傾斜した作動面５７となっており、作動面
５７の傾斜角度は前記作動板４２の斜辺の傾斜角度と一
致させてある。

【００３０】この実施例においては、アーム５の先端両
側からは連結ピン３７、３８が油圧により自動的に出没
させることができるものであり、連結ピン３７はアーム
５の側面に開口した摺動穴７０に挿通されており、連結
ピン３８はアーム５の先端側面に開口された摺動穴７１
に摺動自在に挿通されている。そして、連結ピン３７の
アーム５の内側の位置には上下に止めピン６０、６１が
突起させてあり、この連結ピン３７の外周であって止め
ピン６０、６１とアーム５の内壁との間には、コイル状
をしたバネ６２が介在させてある。また、連結ピン３８
の外周であってアーム５の内部の位置には上下に止めピ
ン６３、６４が突起させてあり、この連結ピン３８の外
周であって止めピン６３、６４とアーム５の内壁との間
にはコイル状をしたバネ６５が介在させてある。

【００３１】これらバネ６２、６５によって連結ピン３
７、３８はそれぞれアーム５の中心方向に常に付勢され
ている。このため、油圧シリンダー４０を作動させてシ
リンダーロッド４１を押し出して場合には、前述のよう
に作動板４２の斜辺が作動面５２、５３、５７と接触し
、バネ６２、６５を圧縮させながら連結ピン３７、３８
をアーム５の側面より突出させることができる。しかし
、シリンダーロッド４１を縮小させ、図７中で作動板４
２を右側に移動させるとすれば作動板４２からの分力が
なくなるため、連結ピン３７、３８はそれぞれバネ６２
、６５の弾力によりアーム５の内側に引き込められる。

【００３２】このようにして、油圧シリンダー４０を作
動させることで、連結ピン３７、３８はアーム５の側面
から出没させることができる。このため、バケット１５
をアーム５の先端に取り付ける場合には、図６のように
係合爪１２に引っ掛けピン１７を係止させて、係合リン
ク１１にバケット１５を保持させた後で油圧シリンダー
４０を伸長させる。すると、シリンダーロッド４１が伸
長されて自動的に連結ピン３７、３８が摺動溝７０、７
より突出し、自動的に連結ピン３７、３８をピン穴１８
に挿入させることができる。この構成では、掘削機の操
縦席に座った作業員が操作機器を操作することで、連結
ピン３７、３８を出没させることができる。このため、
この実施例では作業員が掘削機から乗降して、第一の実
施例のように連結ピン１９を着脱させる必要がなくなり
、バケット１５の着脱作業が迅速になる特徴がある。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
単な構成であるが従来の掘削機のアームの先端に各種の
付属品を着脱させることができる。そして、従来の掘削
機のアームに係合爪を持つリンクを連結するだけの構成
であり、アームに大きな改造をする必要がない。このた
め、従来の掘削機をそのまま利用することができ、バケ
ット等の建築・土木のために用いる付属品においても、
係合爪と係合する引っ掛けピンを固着するだけの改造で
互換性があり、大きな改造を必要としないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】掘削機にバケットを連結させるための構成を示
す全体の斜視図である。

【図２】掘削機のアームの先端付近の構成を示す拡大斜
視図である。

【図３】アームの先端にバケットを装着した状態を示す
断面図である。

【図４】アーム先端にバケットを装着する前の状態を示
す説明図である。

【図５】バケットをアームの先端を引っ掛けた状態を示
す説明図である。

【図６】連結ピンによりアームとバケットを連結した状
態を示す説明図である。

【図７】第二の実施例におけるアーム内部の断面図であ
る。

【図８】第二の実施例における連結ピンの駆動機構を示
す分解斜視図である。 １　　車体 ３　　ブーム ５　　アーム ７　　バケットシリンダー ９　　立上げリンク １０　　連結リンク １１　　係合リンク １２　　係合爪 １３　　ピン穴 １５　　バケット １７　　引っ掛けピン １８　　ピン穴 １９　　連結ピン ２３　　係合溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　移動できる車体と、この車体上に載置
   されて上下に揺動できるアームと、このアームの先端に
   着脱自在に係合されて土木作業を行う付属品とからなる
   建設機械において、アームの先端には上方に向けて延長
   した係合爪と係合ピンを挿通するピン穴を設け、付属品
   には係合爪と係止される引っ掛けピンと係合ピンを挿通
   するピン穴を設け、係合爪で引っ掛けピンを係合させた
   後で係合ピンをアームのピン穴と付属品のピン穴に挿通
   することでアームに付属品を着脱させることができるこ
   とを特徴とする建設機械の付属品の着脱機構。