JPH0726423B2 - 建設機械の付属品着脱機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔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工事
を行な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。

〔従来の技術〕

建設機械、特に掘削機、バックホー等と呼ばれる溝掘
り、穴掘りの機械においては、その作業目的のためにア
ームに取り付ける付属品を取替えることが多いものであ
った。

従来より盛んに土木工事、建設工事では掘削機が用いら
れており、この掘削機では土砂を掘出すためのバケット
がアームの先端に連結される構成であった。そして、こ
のアームとバケットを油圧シリンダーによって揺動させ
ることにより、土砂を掘取ったり、溝を形成する作業に
盛んに利用されていた。

しかしながら、掘削機はアームの先端にバケットを取付
けて、単純に穴掘りの作業をするだけでなく、その機構
を利用して他の作業に転用することもあった。つまり、
アームに取り付けたバケットの代わりに、アームに他の
付属品を連結し、特定の土木作業や建築作業に用いられ
ることもあった。例えば、掘削幅の異なったバケットを
取り付け、土砂の硬さや溝の幅に適合させて作業する場
合もある。また、アームの先端にブレーカーを連結した
り、グリップを付けて破壊作業や荷役作業に用いる場合
もあった。これら各種の付属品を組み合わせることで、
掘削機を各種の工事に使用することができ、作業現場で
の応用性が向上するものであった。

このような付属品の変更、接続を行なう場合、従来にお
いては、アームの先端に取付けてあるバケットを取外
し、他用途の付属品を手作業で連結させていた。この作
業では、先ずアームとバケットを結合しているピンを取
外し、バケットをアームから離す。そして、他の付属品
をアームに接続した後、付属品とアームを貫通するよう
にピンを挿入し、両者の連結を行なっていた。この掘削
機の用途変更のための付属品の着脱の作業は入力で行な
われ、ピンの抜き差し、および付属品の取り換えには作
業時間がかかり、作業員が数名必要とされた。このよう
な、取り換えのために時間と人員がかかると、作業現場
での効率が妨げられるものである。このため、作業をす
る目的に合わせた付属品をアームの自由に着脱すること
ができることとなれば、現場での労働人員、時間の効率
が非常に高まるものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このため、掘削機を操作しているオペレーターのみで、
アームの先端に取付けてある付属品を着脱でき、他の用
途の付属品と交換することができるならば取り換えのた
めの他の作業員を必要としないものである。

そして、掘削機のオペレーター単独で取り換えの作業が
でき、従来のようにアームに貫通させたピンの抜き差し
等の作業が不用となれば、作業が安全となり、取り換え
のための時間が減少でき、極めて作業能率の高いものと
なるものである。

このため本出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（特開平4-83023号公報））。

この新しく提案された構成では、逆方向に向けられた一
対の爪によってバケット等の付属品を連結させるもので
あった。このため、常時爪を拡げるように作用させてお
かなければ付属品が落下してしまう欠点があった。この
ため、一度爪と付属品とを連結したならば、油圧シリン
ダーに常時油圧を加えなければならなかった。このこと
から、油圧を加えなくとも、常時バケット等の付属品を
連結できる付属品着脱機構が望まれていた。

〔問題点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設けら
れた連結体と、この連結体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
左右方向に出没する一対の係合ピンを設け、各係合ピン
には軸線と直角に作動ピンを起立させ、この係合ピンに
接近してその軸線方向とは直角方向に進退する作動板を
設け、各作動ピンをこの作動板に形成した移動方向と傾
斜させた案内長穴に係合させたことを特徴とする建設機
械の付属品着脱機構を提供するものである。

〔作用〕

本発明では、アームの先端には左右方向に出没できる一
対の係合ピンを設けてある。この係合ピンをアームの先
端に収納させた状態で、アームの先端をバケット等の付
属品の連結部部分に挿入させる。次いで、付属品のピン
穴の位置と軸線が一致した時、係合ピンを突出させて付
属品ととアームと連結させることができる。突出させた
係合ピンは内部に戻らず、常時補助力を必要とせず両者
は連結状態を維持することができる。

これらの一連の着脱の操作は、掘削機の座席にいるオペ
レーターが操作することで作業することができ、ピンの
抜き差しや、付属品を取り替えるための他の作業員を必
要としない。そして、バケットやブレーカー等の従来よ
り応用作業のために用いられている付属品には、それぞ
れ平行にピンを挿入するためのピン穴が開けてあるた
め、これらの穴を利用することで容易にアームと付属品
の接続および解除をすることができる。

そして、この係合ピンを駆動させるためには、作動板に
形成した傾斜した案内穴と、この案内穴に係合して係合
ピンに固定した作動ピンによって行われるため、係合ピ
ンの前進、後退のいずれも操作することができる。この
ため、付属品とアームの接続、解除は確実となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図は、本発明の一実施例を掘削機のアームの先端内
部に収納させた状態を示す掘削機全体の斜視図である。

エンジン等を搭載した車体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
抑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。

そして、ブーム３の上端にはやや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が介在させてある。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先端には立上げリンク９が左
右に連結してある。そして、この立上げリンク９のそれ
ぞれの下端は前記アーム５の先端部の両側に連結してあ
る。

また、シリンダーロッド８の先端にはややコの字形をし
た爪ホルダー10の両端が連結してあり、この爪ホルダー
10の先端にはフック11が固定してある。このフック11
は、爪状をしており、それぞれが上方に向けられてい
る。この爪ホルダー10の平行となった左右片の間にはピ
ン12によって支持リンク13が連結してあり、支持リンク
13の下端は前記アーム５の先端上面にピン14で連結され
ている。これらの立上げリンク９、爪ホルダー10、支持
リンク13、アーム５によって、側面から視てやや平行四
辺形状をしたリンクが形成されていることになる。そし
て、アーム５の先端の左右側面には、アーム５の側面か
らそれぞれ出没できる係合ピン15、16が設けてある。

この第１図で示すバケット17は従来から周知の構造であ
り、このバケット17の外周の一部には取付体18が固定し
てあり、この取付体18の上部には引っ掛けピン19が固定
してある。この引っ掛けピン19はバケット17に従来から
使われている取付け用のピン穴に固定したものである。
そして、取付け体18の下方にはピン穴20、21が開口して
あり、このピン穴20、21は従来のバケット17をアーム５
に連結するためのピンを挿通するための穴である。な
お、引っ掛けピン19の軸線と、ピン穴20、21を結ぶ軸線
とは平行となっている。

次に、第２図において前記付属品着脱機構の付近を拡大
して説明する。

前記シリンダーロッド８の先端にはピン25が貫通させて
あり、このピン25の左右にはややコの字形となった爪ホ
ルダー10の両端が挿通させてある。そして、爪ホルダー
10の左右外側にあっては、ピン25に立上げリンク９の上
端がそれぞれ連結させてある。また、立上げリンク９の
それぞれの下端は、アーム５の側面にピン26によって回
動自在に連結させてある。

前記爪ホルダー10は、鋼板等を折り曲げて一体となって
形成してあり、その閉鎖された前片に接近した両片間に
はピン12が軸支してあり、このピン12の中央に支持リン
ク13の上端が連結してある。また、アーム５の先端上面
には一対の軸支片27が突起させてあり、両軸支辺27間に
は支持リンク13の下端が挿入してあり、両者はピン14に
よって連結されている。

また、爪ホルダー10の前面には一対のフック11が固定し
てあるが、このフック11は例えば鋼板を切り抜いて形成
したものであり、爪ホルダー10の前面に溶接等などで固
定されている。このフック11の中央には、上方に向かっ
て半円形にえぐられたフック面28が形成してあり、この
フック面28の爪ホルダー10側に連続して傾斜した案内面
29が形成してある。

また、アーム５の先端上面には定期的な点検、保守のた
めの点検蓋50が設けてある。

次に、第３図、第４図により前記アーム５内における係
合ピン15、16の摺動を制御させる機構について説明す
る。ここで、第３図はアーム５を水平に切断した断面図
であり、第４図は駆動部分を分解した斜視図である。

前記アーム５内部には、アーム５の長さ方向と平行にな
るように駆動用の油圧シリンダー30が収納してあり、こ
の油圧シリンダー30のシリンダーロッド31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31の
先端には三角形状をした作動板32の底辺中央が連結して
あり、作動板32の左右の斜辺はアーム５の側面とそれぞ
れ一定角度になるように配置させてある。この作動板の
先端よりシリンダーロッド31に向けては、それぞれ上下
の面にガイド溝33が形成してある。作動板32の左右の斜
辺に接近して平行になるように、案内長穴51、52が上下
に貫通開口させてある。

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34、35が平行に固定してあり、この案内体34の下面と
案内体35の上面との間隔は前記作動板32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34、35のそれ
ぞれの中央にはガイド突起36、37が形成してあり、これ
らのガイド突起36、37は前記ガイド溝33と噛み合うよう
に設定してある。このガイド溝33、ガイド突起36、37が
噛み合い、しかも案内体34、35の内面に作動板32の上下
面が接触することで、この作動板32はシリンダーロッド
31の力によって作動され、しかもその作動方向は常に直
線方向になるように保持されていることになる。

次に、前記係合ピン15、16の形状に付いて説明する。

これらの係合ピン15、16はその外径が前記ピン穴20、21
の内径より少し小さい程度に形成してた丸棒状をしたも
のである。一方の係合ピン15の内部には同軸状に摺動穴
40が形成してあり、この係合ピン15の端面であって摺動
穴40開口側からは、その軸線に直角となるように断面矩
形の挿通溝41が加工してある。この挿通溝41の内部の底
面は傾斜した作動面42、43となっており、この作動面4
2、43の傾斜角度は前記作動板32の斜辺の傾斜角度と一
致させてある。また、この係合ピン15の摺動穴40側の外
周上面にはピン穴53が形成してあり、このピン穴53には
前記案内長穴51を通過させた作動ピン55を固定させてあ
る。

次に、他方の係合ピン16の外径はピン穴21の内径よりも
少し小さく形成してあり、全体が一体構造となってい
る。この係合ピン16のアーム５の内部側は、径小となっ
た挿入部44、45が形成してあり、この挿入部44、45は前
記摺動穴40に挿通できる外径となっている。そして、こ
の挿入部44、45の中央には、係合ピン16の軸線と直角に
なるように挿通溝46が切り込まれていて、この挿通溝46
の底面は傾斜した作動面47となっており、作動面47の傾
斜角度は前記作動板32の斜辺の傾斜角度と一致させてあ
る。また、この係合ピン16の外周中央の上面にはピン穴
54が形成てあり、このピン穴54には前記案内長穴52を通
過させた作動ピン56を固定させてある。

これらの係合ピン15、16、作動板32の組立の順序を第５
図と共に説明する。この組立においては、前記点検蓋50
をアーム５より取外し、点検穴60を開放させておく。

まずシリンダーロッド31を油圧シリンダー30の内部側に
引き込め、作動板32を案内体34、35から引き離した位置
で停止させておく。第４図がその引き離した状態の時で
ある。そして、アーム５の側面開口58、59より係合ピン
15、16をそれぞれ挿通し、係合ピン16の挿入部44、45を
係合ピン15の摺動穴40に挿入させる。このとき挿通溝4
1、46とはそれぞれの面が一致するように位置させてお
く。この挿入部44、45が摺動穴40の最奥にまで挿入され
たときには、係合ピン15、16の両端はアーム５の側面よ
りも突出せず、アーム５の側面と各係合ピン15、16の頭
部は同一の面に位置している。

このように、係合ピン15、16の配置が終了したならば油
圧シリンダー30を作動させ、シリンダーロッド31を押し
出すと、作動板32は挿通溝41、46を通過し、案内体34、
35の隙間に挿入される。このときガイド溝33にはガイド
突起36、37が噛み合い、摺動において作動板32が左右に
振れないように規制している。作動板32の先端を案内体
34、35の隙間に挿入し、この作動板32の両側の斜面が作
動面42、43、47に接触したならば、一時その状態で油圧
シリンダー30の動作を停止させる。そして、点検穴60よ
り作動ピン55、56を挿入し、作動ピン55をピン穴53を通
過させ、案内長穴51に挿通させ、作動ピン56をピン穴54
を通過させ、案内長穴52に挿通させる。このため、係合
ピン15、16と作動板32はこれら作動ピン55、56によって
連結されたことになる。そして、この組立が終了したな
らば、点検穴60を点検蓋50で塞ぐ。

このように組み立てたので、油圧シリンダー30を作動さ
せて、シリンダーロッド31を伸縮させると、作動板32は
案内体34、35に案内されて進退する。そして、この作動
板32の進退により、案内長穴51、52に挿通してある作動
ピン55、56は案内長穴51、52内を摺動することになる。
この案内長穴51、52は作動板32の移動方向と傾斜させて
あるため、作動板32の移動によって作動ピン55、56には
分力が発生し、作動ピン55、56を左右逆方向に移動させ
るよう作用する。このため、係合ピン15、16は第４図中
で左右方向に移動し、結果として油圧シリンダー30の作
用によって係合ピン15、16はアーム５の側面左右から出
没することになる。

次に、第６図とともに本実施例の作用について説明す
る。この第６図の説明では、バケット17をアーム５の先
端に連結させる動作を説明するものである。

バケット17をアーム５に連結させるには、前述の油圧シ
リンダー30を作動させ、シリンダーロッド31を引き込め
ておく。このため、案内長穴51、52は作動ピン55、56を
アーム５の中央に引き寄せておき、アーム５の側面より
係合ピン15、16の頭部を内部に押し込めておく。係合ピ
ン15、16はそれぞれ摺動穴40と挿入部44、45によって連
結されているため、両者は案内されながら内部方向に押
し込められる。付属品の取り換えのために、予めこの準
備をしておかなければバケット17はアーム５に連結させ
ることはできない。

先ず、第６図Ａでは、アーム５の先端にはなんら土木作
業のための付属品、ここではバケット17、が取り付けら
れていない状態を示し、これからバケット17を連結させ
るための動作をすることになる。

この作業開始前においては、バケットシリンダー７はそ
の全長を最大限にまで伸ばしておき、フック11をなるべ
く前方に向けさせておく。この状態で油圧シリンダー
４、６を操作することでブーム３、アーム５を上下に揺
動させ、フック11をバケット17の係合ピン19に接近させ
る。係合ピン19はフック11の案内面29に接触しながらフ
ック面28に案内され、係合ピン19はフック11に容易に引
っ掛けることができる。

そして、フック11のフック面28に係合ピン19の外周を接
触させたならば、油圧シリンダー４および６を操作し
て、アーム５を少し俯抑させる。この状態は第６図Ｂで
示される。

この図で示されるように、フック11に係合ピン19が引っ
掛けられ、バケット17はそのまま吊り上げられる。この
第６図Ｂのように、フック11でバケット17が吊り下げら
れてままの状態でバケットシリンダー７を縮小させる。
すると、立上げリンク９はピン26を中心として図中時計
方向に回動し、爪ホルダー10を第６図中において右方向
に引っ張ることになる。このためフック11およびバケッ
ト17全体も右方向に引き寄せられ、相対的にバケット17
の取付け体15はアーム５の先端方向に接近させられるこ
とになる。するとアーム５の先端が取付け体18の間に挿
入されることになり、ついには係合ピン15、16とピン穴
20、21との中心軸が一致した所まで移動させられる。

このように、係合ピン15とピン穴20とが、係合ピン16と
ピン穴21とがそれぞれの中心軸が一致した状態で油圧シ
リンダー30を作動させ、シリンダーロッド31を押し出さ
せる。すると、作動板32はシリンダーロッド31によって
押し出され、案内体34、35の方向に移動する。この作動
板32に形成した案内長穴51、52には作動ピン55、56が貫
通させてあるため、傾斜した案内長穴51、52は作動ピン
55、56を押し、係合ピン15、16を左右に押し動させる。
従って、係合ピン15、16はそれぞれアーム５の側面より
外方に突出するように摺動する。このときの動作は第３
図においてＦで示す方向に移動させられることになる。
こうして、係合ピン15はピン穴20に挿入され、係合ピン
16はピン穴21に挿入され、この係合ピン15、16によって
バケット17はアーム５に回転自在に連結される。この連
結された状態は第６図Ｃで示され、この後アーム５の先
端にはバケット17が連結されたことと同じこととなり、
通常の掘削機と同様の作業を行うことができる。

前述とは逆に、アーム５の先端よりバケット17を取外す
には、バケット17を地面におき油圧シリンダー30を逆方
向に動作させ、シリンダーロッド31を引き込める。シリ
ンダーロッド31によって作動板32が移動し、案内長穴5
1、52の間隔が狭められるために両作動ピン55、56はア
ーム５の中心に引き寄せられ、結果として２つの係合ピ
ン15、16はアーム５の側面開口58、59内に収納され、係
合ピン15、16とピン穴20、21の連結が開放される。その
後の操作は、第６図Ｃ、Ｂ、Ａの順によって行わせる。

このようにして、各係合ピン15、16の押し出しの操作
は、操縦席に座ったオペレーターが行うことができる。
従って、各種の付属品をアーム５に係合させるには、オ
ペレーターが運転席に座ったままの状態で操作して自由
に選択して取付けることができる。

次に、第７図、第８図において本発明の他の実施例につ
いて説明する。この実施例においては第一の実施例と共
通の機構に付いては同一の番号を付し、詳細な説明を省
略してある。

前記シリンダーロッド31の先端には、コの字形に形成し
た作動体70の中央が接続してあり、この作動体70の開口
を前方に向けてある。この作動体70は上下にそれぞれ三
角形状をした側部71と72を有しており、上方の側部71に
はその斜辺に接近して案内長穴73が開口してあり、下方
の側部72にはその斜辺に接近して案内長穴74が開口して
ある。次に、各係合ピン15、16のアーム５内部では、係
合ピン15、16の軸線に沿って90度づづに区分され、対称
形となった２カ所が削り取られている。このため、各係
合ピン15、16の半分は円弧部75、76、77、78が形成され
たことになる。そして、この円弧部75、76と円弧部77、
78は周方向に90度ずらして位置させてあるため、両係合
ピン15、16は相互に摺動させることができる。

そして、円弧部76の下面と円弧部77の上面にはピン穴7
9、80が形成してあり、このピン穴79には案内長穴74を
通過させた作動ピン81が挿入することができ、ピン穴80
には案内長穴73を通過させた作動ピン82が挿入すること
ができるように組み立てられる。

この第二の実施例の作用を説明する。

この実施例における係合ピン15、16の半分には90度の角
度で切込みが形成してあり、長さ方向に延びた円弧部7
5、76、77、78が残してあるが、各係合ピン15、16の円
弧部75、76、77、78は互いに違いに組み合わせてあるの
で、係合ピン15、16はその長さ方向に自由に摺動するこ
とができる。そして、油圧シリンダー30のシリンダーロ
ッド31を伸縮させると、シリンダーロッド31に接続した
作動体70も同時に長さ方向に移動する。この作動体70の
移動により案内長穴73、74に挿通した作動ピン81、82は
案内長穴73、74が傾斜していることから発生する分力が
作用し、作動ピン81、82はそれぞれ左右方向に押される
力が加えられる。このため、作動ピン81、82が固定して
ある係合ピン15、16は左右にそれぞれ逆方向に作用力が
働き、各係合ピン15、16はアーム５の側面から出没する
ことになる。

この実施例では、各係合ピン15、16は円弧部75、76、7
7、78で接触して組み合わせれているので、両者に加わ
る曲げ応力に対して強い耐応力がある。また、各係合ピ
ン15、16の側面を四等分して側面から切削加工するだけ
であるので、製造が容易であり、組立も簡単となる。

〔効果〕

本発明は上述のように構成したので、簡単な機構であり
ながら従来の掘削機の先端に各種の付属品を連結させる
ことができる。そして、この機構においては、付属品に
係合ピンとピン穴を設けておけば、アームの係合ピンを
自由にピン穴に挿入させて連結させることができる。

しかも、この係合ピンの摺動における作用力は前進、後
退のいずれにおいても作動し、アームと付属品の着脱が
確実になる。このことから、付属品の接続作業で、オペ
レーターが運転席に座っているだけでその操作をするこ
とができるので、地上での作業員が不要となり、取付け
時間も短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を掘削機に適応した齢を示す
全体の斜視図、第２図はアームの先端にある着脱機構を
示す拡大斜視図、第３図はピンを出没させる機構を示す
アームの断面図、第４図は同上の各部を分解した分解斜
視図、第５図は係合ピンの組立ての手順を示す斜視図、
第６図は本実施例の作用を説明する説明図、第７図は本
発明の第二の実施例を示すアームの断面図、第８図は同
上の主要部分を分解した分解斜視図である。 １……車体、５……アーム、７……油圧シリンダーとし
てのバケットシリンダー、11……爪体としてのフック、
15、16……係合ピン、17……付属品としてのバケット、
32……作動板、51、52、73、74……案内長穴、55、56、
81、82……作動ピン、70……作動体。

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設け
   られた連結体と、この連結体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
   は左右方向に出没する一対の係合ピンを設け、各係合ピ
   ンには軸線と直角に作動ピンを起立させ、この係合ピン
   に接近してその軸線方向とは直角方向に進退する作動板
   を設け、各作動ピンをこの作動板に形成した移動方向と
   傾斜させた案内長穴に係合させたことを特徴とする建設
   機械の付属品着脱機構。