(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
たとえば地下鉄用のトンネル内壁に補強用のセグメントと称されるパネル材を取付けるハンドリング機は、ショベルの作業アタッチメントの先端(作業アーム先端)に把持装置を取付けて構成され、把持装置でパネル材を掴み、ベースマシンの走行、旋回、作業アタッチメントの屈伸運動を利用してパネル材をトンネル内壁の所定位置に位置合わせし、装着する作業を行う。
【0003】
従来、この種の把持装置として、
図11に示すものが一般に知られている。
【0004】
すなわち、機械(上記ハンドリング機では作業アタッチメントのアーム)に取付けられるフレーム1の下面前後両側にブラケット2を取付けてアーム支持部材3を構成し、ブラケット2に左右の把持アーム4,5を別々のアーム支軸6,7まわりに回動可能に取付けるとともに、両把持アーム4,5の力点側端部(上端部)間に跨って開閉シリンダ(油圧シリンダ)8を取付け、この開閉シリンダ8の伸縮作動により両アーム4,5を互いに反対方向に同時に回動させて開閉運動を行うように構成されている(特許文献1参照)。
【0005】
図11中、9,9は両把持アーム4,5と開閉シリンダ8とを連結するシリンダ連結ピン、10は左右両把持アーム4,5を同調作動させるための同調機構である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記公知技術によると、次の問題があった。
【0008】
(A) 把持力について
両把持アーム4,5が左右別々のアーム支軸6,7によってブラケット2に取付けられているため、いいかえれば両把持アーム4,5の開閉支点(アーム支軸中心)Xが、開閉中心線Oに対して左右方向にずれているため、開閉支点Xと作用点(ここでは把持アーム下端としている)Yとを結ぶ直線Lが開閉中心線Oに対して角度αを持って傾斜する。
【0009】
この構成によると、開閉シリンダ8によって両把持アーム4,5に加えられる支点Xまわりの力Fが作用点Yに斜めに働くため、対象物を掴む力として働く水平成分が小さくなり、その分、把持力が低下する。
【0010】
(B) 微調整機能について
両把持アーム4,5と開閉シリンダ8から成る把持ブロックBは、アーム支持部材3、つまり作業アタッチメントに対して固定され、不動の状態となっているため、対象物取付時の位置合わせはすべて作業アタッチメントの操作でしか行えない。
【0011】
このため、対象物のわずかな移動やボルト穴合わせといった微調整がきわめて面倒となり、この点でも作業効率が悪化していた。
【0012】
そこで本発明は、把持力を高め、かつ、微調整を可能として作業効率を向上させることができる把持装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、対象物を掴む左右の把持アーム
が、作業機械に取付けられるアーム支持部材に対して、点側端部を上にして共通のアーム支軸を中心に回動可能に取付け
られているとともに、上記左右両把持アームの力点側の端部間に開閉シリンダ
が取付け
られ、この開閉シリンダの伸縮作動により上記左右両把持アームを互いに反対方向に同時に回動させて開閉運動を行い、かつ、上記アーム支持部材に対して、上記両把持アーム及び開閉シリンダから成る把持ブロック全体を上記アーム支軸まわりに揺動し得るように構成
され、上記把持ブロックの揺動運動を規制する揺動規制手段が設けられ、上記把持アームとアーム支持部材の一方に設けられた規制ピンと、上記把持アームとアーム支持部材の他方に設けられて上記両把持アームの開閉ストローク内で上記規制ピンの移動を許容する規制穴と、によって上記揺動規制手段が構成されているものである。
【0014】
このように、左右両把持アームを共通のアーム支軸を中心として開閉させる単軸構造、すなわち、両把持アームの作用点が開閉中心線上に位置し、開閉支点と作用点を結ぶ直線が開閉中心線と一致する構成をとることにより、開閉シリンダによって両把持アームに加えられる支点まわりの力をそのまま把持力として作用点に作用させることができる。
【0015】
従って、公知技術と比較して把持力を増加させることができる。
【0016】
また、両把持アームと開閉シリンダから成る把持ブロックがアーム支軸まわりに揺動可能であるため、この把持ブロックの揺動作用により、対象物のわずかな移動やボルト穴合わせといった微調整を人力で行うことが可能となる。
【0017】
これにより、とくにハンドリング機のように位置合わせやボルト穴合わせ等の細かな操作を要する機械において作業効率を向上させることができる。
【0018】
また、本発明においては、上記把持ブロックの揺動運動を規制する揺動規制手段
が設け
られている。
【0019】
こ
れにより、把持ブロックの過大な揺動運動によってブロック各部(たとえば開閉シリンダとその配管)がアーム支持部材と衝突して損傷したり、微調整が困難となったりする弊害を回避することができる。
【0020】
さらに、本発明においては、上記把持アームとアーム支持部材の一方に設けられた規制ピンと、上記把持アームとアーム支持部材の他方に設けられて上記両把持アームの開閉ストローク内で上記規制ピンの移動を許容する規制穴と、によって上記揺動規制手段が構成されている。
【0021】
これにより、揺動規制手段として、把持アーム外に、同アームに当接して揺動角度を規制する規制部材を設ける場合のような外部への突出物が無いため、作業がし易い。
【0022】
この場合、上記揺動規制手段は、少なくとも上記両把持アームの全開状態で上記把持ブロックの揺動運動を規制するように構成
されているのが望ましい
。
【0023】
この構成によれば、アームを開いて対象物を掴みにいくときに把持ブロックの揺動を規制する(揺動不能としまたは揺動量を抑制する)ため、対象物を掴み易くなり、作業性が良いものとなる。
【0024】
ここで、上記規制ピン及び規制穴
は、上記アーム支軸を挟んで左右対称に設け
られ、上記規制ピン
は、
(i) 上記両把持アーム間に対象物を掴んだ状態で上記規制穴の中間に位置し、
(ii) 上記両把持アームの開き動作時に上記規制穴の一端側に向けて、閉じ動作時に他端側に向けてそれぞれ移動する
ように構成
されているのが望ましい
。
【0025】
こうすれば、対象物を掴んだ状態、すなわち微調整が必要なときにのみ把持ブロックが揺動し、全開または全閉状態では揺動規制される(揺動不能となり、または揺動抑制される)ため、把持ブロックの不必要な揺動を抑えて作業性を良くすることができる。
【0026】
本発明において、上記アーム支持部材
は、作業機械に取付けられるフレームと、このフレームの下端に下向きに突設されたブラケットとによって構成
され、上記左右両把持アーム
は、上記力点側の端部及び上記開閉シリンダが上記フレームの下端よりも上方に位置する状態で上記ブラケットに上記アーム支軸によって取付け
られているのが望ましい
。
【0027】
この構成によれば、
図11に示すように両把持アーム4,5を、力点側の端部及び開閉シリンダ8がフレーム1の下端よりも下方に位置する状態でブラケット2にアーム支軸6,7によって取付ける公知構造と比較して、装置の上下方向寸法を縮小できる可能性が高くなる。
【0028】
一方、本発明において、上記アーム支持部材に前後一対のストッパ
が下向きに突設
され、このストッパは、水平な底壁上に垂直壁が突設された対象物の上記垂直壁を両把持アームによって掴んだ状態で先端が上記底壁に近接または当接することによって、上記掴み位置を中心とした対象物の傾動を規制するように構成
されているのが望ましい
。
【0029】
この構成によれば、対象物の傾動を規制できるため、対象物の位置合わせがやり易くなる。
【0030】
しかも、前後両側に把持ブロックを設けて対象物を前後二個所で掴む構成をとった場合と比較して、装置全体が小型、軽量ですむ。
【0031】
また、対象物を、垂直壁が上向きまたは横向きとなる状態でトンネル内壁等に取付ける場合に、対象物をストッパでトンネル内壁等に押し付け支持した状態で両把持アームを開いて対象物を解放し、ボルト穴合わせを行う等、作業の融通性が高まるため、作業効率向上に寄与する。
【0032】
この場合、上記ストッパ
は、上記左右両把持アームの開閉中心線を挟んで左右両側に設け
られているのが望ましい
。
【0033】
こうすれば、上記作業時のストッパによる対象物の支持をさらに安定なものとすることができる。
【発明の効果】
【0034】
本発明によると、把持力を高め、かつ、微調整を可能として作用効率を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0036】
第1実施形態(
図1〜
図6参照)
図1は、第1実施形態に係る把持装置を備えたハンドリング機の作業状況を示す。
【0037】
このハンドリング機は、下部走行体11上に上部旋回体12が地面に対して鉛直な軸のまわりに旋回自在に搭載されて成るベースマシン13の上部旋回体12に作業アタッチメント14を取付けて構成され、たとえば図示のように地下鉄用のトンネルTの内壁に補強用のセグメントと称されるパネル材Pを取付ける場合に使用される。
【0038】
作業アタッチメント14は、起伏自在なブーム15の先端に作業アーム16、この作業アーム16の先端に把持装置17がそれぞれ取付けられて構成され、ブーム、作業アーム、把持装置各シリンダ(図示省略)の伸縮作動により起伏及び屈伸運動を行う。
【0039】
18は把持装置シリンダの伸縮運動を把持装置17に伝えるリンク機構である。
【0040】
パネル材Pは、
図4〜
図6に示すように底壁19と、この底壁19の左右両側と中間に突設された垂直壁20,20,21を備え、把持装置17により中間の垂直壁(以下、掴み壁という)21が掴まれてトンネル内壁の取付位置まで運ばれ、ボルト止めされる。
【0041】
把持装置17の構成を
図2〜
図6によって詳述する。
【0042】
この把持装置17は、作業アタッチメント14(作業アーム16及びリンク機構8)に取付けられるアーム支持部材22と、把持ブロック23とによって構成される。
【0043】
アーム支持部材22は、下端に水平なベース24aを備えたフレーム24と、ベース24aの前後両側下面に下向きに突設されたブラケット25から成り、
図2に示すようにフレーム24が作業アーム16及びリンク機構18にそれぞれピン連結される。
【0044】
なお、この明細書における「上下」「左右」は、把持装置17を垂下させた状態での上下、左右をいう。
【0045】
把持ブロック23は、対象物であるパネル材Pの掴み壁21を掴む左右の把持アーム26,27と、この両把持アーム26,27を開閉させる開閉シリンダ28とによって構成される。
【0046】
両把持アーム26,27は、アーム支持部材22のブラケット25に対し、上端部が力点側端部、下端部が作用点側端部となる状態(力点側端部が上になる状態)で、開閉中心線O上に配置された共通のアーム支軸29を中心に回動可能に取付けられている。
【0047】
開閉シリンダ28は、ロッド端が左把持アーム26の上端部に、チューブ端が右把持アーム27の上端部にそれぞれシリンダ連結ピン30,30によって取付けられている。
【0048】
こうして、
図2〜
図4に示すように開閉シリンダ28の伸縮作動によって左右両把持アーム26,27が互いに反対方向に同時に回動して開閉運動を行い、かつ、
図5に示すように把持ブロック23全体がアーム支軸29まわりに揺動し得るように構成されている。
【0049】
このように、左右両把持アーム26,27を共通のアーム支軸29を中心として開閉させる単軸構造、すなわち、両把持アーム26,27の作用点Yが開閉中心線O上に位置し、開閉支点Xと作用点Yを結ぶ直線が開閉中心線Oと一致する構成をとることにより、開閉シリンダ28によって両把持アーム26,27に加えられる開閉支点Xまわりの力をそのまま把持力として作用点Xに作用させることができる。
【0050】
従って、公知技術と比較して把持力を増加させることができる。
【0051】
また、両把持アーム26,27と開閉シリンダ28から成る把持ブロック23全体がアーム支軸29まわりに揺動可能であるため、この把持ブロック23の揺動作用により、対象物のわずかな移動やボルト穴合わせといった微調整を人力で行うことが可能となる。
【0052】
これにより、とくにこの実施形態のハンドリング機のように位置合わせや穴合わせ等の細かな操作を要する機械において作業効率を向上させることができる。
【0053】
また、第1実施形態においては、次の構成がとられている。
【0054】
(I) 各図に示すように、右両把持アーム26,27は、力点側の端部及び開閉シリンダ28がフレーム24の下端(ベース24a)よりも上方、すなわち、フレーム24内に位置する状態でブラケット25にアーム支軸29によって取付けられている。
【0055】
この構成によれば、
図11に示すように両把持アーム4,5を、力点側の端部及び開閉シリンダ8がフレーム1の下端よりも下方に位置する状態でブラケット2にアーム支軸6,7によって取付ける公知構造と比較して、装置の上下方向寸法を縮小できる可能性が高くなる。
【0056】
(II) 把持ブロック23が無規制で揺動すると、同ブロック23の過大な揺動運動によってブロック各部、たとえば開閉シリンダ28とその油圧配管がフレーム24に衝突して損傷したり、対象物(パネル材P)を掴みにくくなったり、微調整が困難となったりする。
【0057】
そこで、把持ブロック23の揺動角度を規制する揺動規制手段として、アーム支軸29を挟んだ左右両側において、把持アーム26,27に規制ピン31が設けられるとともに、ブラケット25に、両把持アーム26,27の開閉ストローク内で規制ピン31の移動を許容する規制穴32が設けられている。
【0058】
規制穴32は、アーム支軸29を中心とする円弧に沿った長穴として形成されている。但し、長穴の長軸距離相当の直径を持った大径穴としてもよい。
【0059】
また、規制ピン31及び規制穴32はアーム支軸29を中心として左右対称に配置され、規制ピン31が、両把持アーム26,27ム間にパネル材Pを掴んだ
図4の状態(半開き状態)で規制穴32の中間に位置し、両把持アーム26,27の開き動作時に規制穴32の上端側に向けて、閉じ動作時に下端端側に向けてそれぞれ移動するように構成されている。
【0060】
この構成によると、第1に、過大な揺動運動によってブロック各部がフレーム24と衝突して損傷したり、微調整が困難となったりする弊害を回避することができる。
【0061】
第2に、揺動規制手段として、把持アーム26,27外、たとえばフレーム24またはブラケット25に、同アーム26,27に当接して揺動角度を規制する規制部材を設ける場合のような外部への突出物が無いため、作業がし易い。
【0062】
第3に、規制ピン31及び規制穴32を、アーム支軸29を挟んで左右対称に設け、上記のようにパネル材Pを掴んだ状態、すなわち微調整が必要なときにのみ、規制ピン31を規制穴32の中間に位置させて把持ブロック23の揺動を許容し、全開または全閉状態では揺動規制される)ため、把持ブロック23の不必要な揺動を抑えて作業性を良くすることができる。
【0063】
また、両把持アーム26,27を開いてパネル材Pを掴みにいくときに把持ブロック23の揺動を規制するため、パネル材Pを掴み易くなり、作業性が良いものとなる。
【0064】
なお、アーム全開状態では、上記のように把持ブロック23を揺動不能とするのが望ましいため、アーム全開で規制ピン31が規制穴32の上端に位置するように規制ピン31と規制穴32の関係(規制穴32の寸法、規制ピン31と規制穴32の位置関係)が設定されている。
【0065】
但し、アーム全閉状態では、把持ブロック23を揺動不能としてもよいし、若干の揺動を許容してもよい。後者の場合はアーム全閉状態で規制ピン31が規制穴32の下端近くに位置するように上記関係を設定すればよい。
【0066】
第2実施形態(
図7参照)
第2及び第3実施形態では第1実施形態との相違点のみを説明する。
【0067】
第2実施形態においては、アーム支持部材22におけるフレーム24のベース24aが前後(
図7の左右)に長く形成されるとともに、装置中心を挟んだ前後両側にブラケット25,25が設けられ、把持ブロック23,23がこの両側ブラケット25,25に前後対称配置でアーム支軸29,29によって取付けられている。
【0068】
把持ブロック23,23そのものの構成は第1実施形態と同じである。
【0069】
この構成によれば、長尺のパネル材Pを長さ方向の二個所で掴むことができるため、パネル材Pの前後の傾きを防止することができる。
【0070】
第3実施形態(
図8,9参照)
第2実施形態によると、前後両側に把持ブロック23,23を設けるため、把持装置17全体が大型化及び重量化する。
【0071】
そこで第3実施形態では、把持ブロック23を一つだけ設ける第1実施形態の構成を前提として、フレーム24のベース24aの下面における開閉中心線Oを挟んだ左右両側(計四個所)に前後一対のストッパ33,33が下向きに突設されている。
【0072】
この各ストッパ33…は、パネル材Pの垂直壁21を両把持アーム26,27によって掴んだ状態で先端がパネル材底壁19に当接する(または僅かの隙間を置いて近接する)長さをもって突設され、掴み位置を中心としたパネル材Pの前後の傾動を規制(防止または僅かに制限)するように構成されている。
【0073】
この第3実施形態によれば、パネル材Pの傾動を抑制できるため、パネル材Pの位置合わせがやり易くなる。
【0074】
しかも、前後両側に把持ブロック23を設ける第2実施形態と比較して、把持装置17全体が小型、軽量ですむ。
【0075】
また、図示のようにストッパ33…を、パネル材掴み状態でパネル材Pの底壁19に当接する長さ寸法に設定しておけば、パネル材Pを、垂直壁21が上向きまたは横向きとなる状態でトンネル内壁に取付ける場合に、パネル材Pをストッパ33…でトンネル内壁に押し付け支持した状態で両把持アーム26,27を開いてパネル材Pを解放し、ボルト穴合わせを行う等、作業の融通性が高まるため、作業効率向上に寄与する。
【0076】
この場合、前後一対のストッパ33が開閉中心線Oを挟んで左右両側に計四本設けられているため、上記作業時のストッパ33…によるパネル材Pの支持をさらに安定なものとすることができる。
【0077】
第4実施形態(
図10参照)
第4実施形態においては、揺動規制手段の他の構成として、アーム支持部材22におけるフレーム24のベース24aの上面において、開閉中心線Oを挟んだ左右両側に揺動規制部材34,34が設けられ、図示のように両把持アーム26,27の全開状態で同アーム26,27に内側から当接(または近接)して把持ブロック23の揺動を阻止(またはほぼ阻止)するように構成されている。
【0078】
揺動規制部材34,34は、ベース24aに固定された止めブロック35と、この止めブロック35に外向き水平に突設された止めロッド36から成り、止めロッド36の先端が両把持アーム26,27の力点側端部近くの内側面に当接(または近接)して両把持アーム26,26の全開状態での揺動を規制する。
【0079】
なお、止めロッド36は、図示のようにボルトを止めブロック35にねじ込んで取付けてもよいし、ロッド材を止めブロック35に溶接してもよい。
【0080】
この構成によれば、アーム26,27を開いてパネル材Pを掴みにいくときに把持ブロック23の揺動を規制してパネル材Pを掴み易くなる点の効果を得ることができる。
【0081】
ところで、本発明は実施形態で挙げたトンネル工事用のハンドリング機以外のハンドリング機、または破砕機、解体機にも使用することができる。