特許 6241949 作業用走行機体におけるフロントアタッチメント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6241949

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】作業用走行機体におけるフロントアタッチメント

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/40 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   E02F3/40 A

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-256339(P2014-256339)

(22)【出願日】2014年12月18日

(65)【公開番号】特開2016-117989(P2016-117989A)

(43)【公開日】2016年6月30日

【審査請求日】2016年11月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】505236469

【氏名又は名称】キャタピラー エス エー アール エル

(74)【代理人】

【識別番号】100085394

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 哲夫

(74)【代理人】

【識別番号】100165456

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 佑子

(72)【発明者】

【氏名】安藤 博昭

(72)【発明者】

【氏名】井口 亮

(72)【発明者】

【氏名】石塚 英貴

(72)【発明者】

【氏名】山田 晃廉

【審査官】 岡村 典子

(56)【参考文献】

【文献】 実公昭４８−００１５２１（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 実開平０７−０４２３５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特許第４９３６７８４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 実開平０２−１３６１４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−３３６２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００１１１５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ３／４０

Ｂ０２Ｃ １／０６

Ｂ６６Ｃ １／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アームの先端部に揺動自在に設けられる第一作動体と、アームの中間部に揺動自在に設けられる第二作動体と、基端部がアームに設けられ、先端部が第二作動体の基端部に設けられる油圧シリンダと、第一作動体と第二作動体とを連結する連結リンクとを備え、油圧シリンダの伸縮作動に伴い第一作動体と第二作動体とが開閉作動するように構成した作業用走行機体におけるフロントアタッチメントであって、前記第一作動体と連結リンクとの連結部に、伸長している油圧シリンダが縮小する過程で第二作動体の閉作動を先行して行わせて第一作動体の閉作動を遅延させる作動遅延手段を設けたことを特徴とする作業用走行機体におけるフロントアタッチメント。

【請求項2】

作動遅延手段は、第一作動体に設けた長孔と、該長孔に移動自在となるよう連結リンクに設けたピンとを備え、油圧シリンダが縮小する前半過程ではピンが長孔を移動することにより第二作動体のみの閉作動を先行して行わせ、ピンが長孔の移動端に移動した以降に油圧シリンダが縮小する後半過程では第一作動体、第二作動体がともに閉作動を行うようにして第一作動体の閉作動が第二作動体の閉作動に対して遅延するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の作業用走行機体におけるフロントアタッチメント。

【請求項3】

第一作動体はバケット、第二作動体はリッパであることを特徴とする請求項１または２記載の作業用走行機体におけるフロントアタッチメント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧ショベル等の作業用走行機体におけるフロントアタッチメントの技術分野に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、油圧ショベル等の作業用走行機体においては、フロントアタッチメントとしてバケット等の第一作動体と、リッパ等の第二作動体とを開閉自在に設け、第二作動体で掘削した掘削物を第一作動体で掬い上げたり、両作動体で例えば木材を把持（挟持）するようにしたものが知られている（例えば特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平２-１３６１４８号公報

【特許文献2】特許第４９３６７８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のものは各作業アームにそれぞれ専用の油圧シリンダを設けて両作動体を開閉するように構成したものであるため、部品点数が多くなると共に、これら２本の油圧シリンダを各別に作動させるための機構が複雑で、煩雑な操作が必要になり、特に熟練していないオペレータにとっては多大な作業負担がってしまうという問題がある。
これに対し特許文献２のものは、一つの油圧シリンダで両作動体の開閉作動を行うようにし、これにより部品点数が多くなってしまったりオペレータへの作業負担が大きい等の前記特許文献１の持つ欠点を解消しているが、このものは油圧シリンダを伸縮作動した場合に、両作動体が同時的に開閉作動することになるため、単に把持作業をするような場合にはあまり支障はないが、例えば第二作動体で掘削したものを第一作動体で掬い取るような二つの作業をする場合、掬い取り作業が早すぎることになって作業性が劣るという問題があり、ここに本発明の解決すべき課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、アームの先端部に揺動自在に設けられる第一作動体と、アームの中間部に揺動自在に設けられる第二作動体と、基端部がアームに設けられ、先端部が第二作動体の基端部に設けられる油圧シリンダと、第一作動体と第二作動体とを連結する連結リンクとを備え、油圧シリンダの伸縮作動に伴い第一作動体と第二作動体とが開閉作動するように構成した作業用走行機体におけるフロントアタッチメントであって、前記第一作動体と連結リンクとの連結部に、伸長している油圧シリンダが縮小する過程で第二作動体の閉作動を先行して行わせて第一作動体の閉作動を遅延させる作動遅延手段を設けたことを特徴とする作業用走行機体におけるフロントアタッチメントである。
請求項２の発明は、作動遅延手段は、第一作動体に設けた長孔と、該長孔に移動自在となるよう連結リンクに設けたピンとを備え、油圧シリンダが縮小する前半過程ではピンが長孔を移動することにより第二作動体のみの閉作動を先行して行わせ、ピンが長孔の移動端に移動した以降に油圧シリンダが縮小する後半過程では第一作動体、第二作動体がともに閉作動を行うようにして第一作動体の閉作動が第二作動体の閉作動に対して遅延するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の作業用走行機体におけるフロントアタッチメントである。
請求項３の発明は、第一作動体はバケット、第二作動体はリッパであることを特徴とする請求項１または２記載の作業用走行機体におけるフロントアタッチメントである。

【発明の効果】

【0006】

請求項１の発明とすることにより、一つの油圧シリンダが縮小する過程において、まず第二作動体が単独で閉作動をし、しかる後、第一、第二作動体が共に閉作動することになる結果、第二作動体で掘削したものを第一作動体で掬い取るような時間差のある作業を円滑に行うことが、熟練していないオペレータであっても簡単にできる。
請求項２の発明とすることにより、第二作動体の閉作動を先行して行わせて第一作動体の閉作動を遅延させる作動遅延手段を簡単に構成することができる。
請求項３の発明とすることにより、硬い土壌の掘削において、最初にリッパで掘削したものを、時間差をおいてバケットで掬い取ることができることになって作業性が向上すると共に、この掘削、掬い取り作業の全てをバケットで行う場合のようにバケットが早期に損耗してしまうことを回避できることになる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】油圧ショベルの全体側面図である。

【図2】フロントアタッチメントの側面図である。

【図3】フロントアタッチメントの要部斜視図である。

【図4】アームが巻込み姿勢のときに油圧シリンダが最伸長した状態を示す側面図である。

【図5】アームが巻込み姿勢のときに油圧シリンダが縮小してピンが長孔の移動端に移動した状態を示す側面図である。

【図6】アームが巻込み姿勢のときに油圧シリンダが最縮小した状態を示す側面図である。

【図7】アームが垂直姿勢のときに油圧シリンダが最伸長した状態を示す側面図である。

【図8】アームが垂直姿勢のときに油圧シリンダが縮小してピンが長孔の移動端に移動した状態を示す側面図である。

【図9】アームが垂直姿勢のときに油圧シリンダが最縮小した状態を示す側面図である。

【図10】アームが上げ姿勢のときに油圧シリンダが最伸長した状態を示す側面図である。

【図11】アームが上げ姿勢のときに油圧シリンダが縮小してピンが長孔の移動端に移動した状態を示す側面図である。

【図12】アームが上げ姿勢のときに油圧シリンダが最縮小した状態を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。図面において、１は油圧ショベルの走行機体であって、該走行機体１は、クローラ式の下部走行体２に上部旋回体３を縦軸回りに旋回自在に搭載しているが、該上部旋回体２には、後述するフロント作業部４、運転室（キャブ）５、エンジンルーム６、カウンタウエイト７等の各種の部材装置が設けられていること等は何れも従来通りである。

【0009】

前記フロント作業部４は、上部旋回体３に基端部が揺動自在に軸支され、ブームシリンダ８ａの伸縮作動により揺動するブーム８、該ブーム８の先端部に支軸９ａを介して揺動自在に軸支され、アームシリンダ９ｂの伸縮作動により揺動するアーム（スティック）９、該アーム９の先端部（前端部）に、本発明が実施されたフロントアタッチメントＡが設けられているが、該フロントアタッチメントＡは次のように構成されている。まず、アーム９の先端部に支軸１０ａを介して揺動自在に軸支されるバケット（本発明の「第一作動体」に相当する。）１０が設けられ、アーム９の長さ方向中間部に第一支軸１１ａを介してリッパ（本発明の「第二作動体」に相当する。）１１の中間部が揺動自在に軸支されているが、該リッパ１１は、硬い地面や岩盤を砕くための爪部１１ｂがバケット１０の開口部１０ｂに対して走行機体１側（後側）で対向するよう設けられているが、該爪部１１ｂは一本状であっても、例えば二本状、三本状等に分岐したフォーク形状のものであっても勿論よい。

【0010】

リッパ１１には、バケット開口部１０ｂとは反対側（前側）に延出する基端部１１ｃが設けられるが、該基端部１１ｃは、アーム９の基端部に第一支軸１２ａを介して揺動自在に軸支され、前方にロッド１２ｂが突出するように設けた油圧シリンダ１２の該ロッド１２ｂの先端部に第二支軸１２ｃを介して揺動自在に軸支されている。
さらにリッパ１１の爪部１１ｂ側の中間部には第二支軸１１ｄを介して連結リンク１３の一端部が揺動自在に軸支されている。該連結リンク１３の他端部（前端部）にはピン１３ａが設けられるが、該ピン１３ａは、バケット１０の本体とは反対側（前側）に突出する基端部１０ｃに設けた長孔（本発明の「作動遅延手段」に相当する。）１０ｄに移動自在に貫通支持されている。前記長孔１０ｄは、本実施の形態では、バケット支軸１０ａを軸心とする円弧Ｂから外れるよう、例えば接線Ｃとなって上方傾斜状に切り欠き形成されている。
因みに、長孔１０ｄを円弧Ｂに沿うように形成した場合、後述するようにピン１３ａによる長孔上側周縁１０ｅによる支持がなくなるため、バケット１０は、油圧シリンダの縮小に合わせて自重揺動することになって本発明は成り立たない。
そしてこのものでは、図７に示すように、アーム支軸９ａからの垂線（アーム垂線）Ｄ上にバケット支軸１０ａが位置した垂直姿勢のとき、バケット重心Ｅはアーム垂線Ｄよりも前方に位置し、この状態ではバケット１０は後方に自重揺動しようとし、これによってバケット１０は、長孔１０ｄの上端１０ｅにピン１３ａが当接する姿勢に維持されるようになっている。

【0011】

そして図４〜６では、バケット支軸１０ａがアーム支軸９ａからの垂線（アーム垂線）Ｄよりも走行機体１側（後側）に位置する場合（アーム巻込み姿勢）のときに油圧シリンダ１２を伸縮移動させたときのフロントアタッチメントＡの動きを示しているが、油圧シリンダ１２が最も伸長した状態にしたとき（図４参照）では、バケット１０は、バケット重心Ｅが長孔１０ｄの範囲内においてバケット支軸１０ａからの垂線（バケット垂線）Ｋ上に位置する設定になっており、これによってバケット１０は、長孔上端１０ｅにピン１３ａが当接する姿勢（図４の仮想線の姿勢）から垂下して長孔１０ｄの中間位置に位置する設定になっている。
この状態から油圧シリンダ１２を縮小させていくと、シリンダ第二支軸１２ｃは、油圧シリンダ１２の中心線Ｆと第二支軸１２ｃシリンダ第一支軸１２ａを中心とする円弧Ｇとの交点に位置することになり、このときリッパ１１は、該円弧Ｇに連動する状態で第一支軸１１ａを支点として爪部１１ｂが下側に向けて揺動する一方、第二支軸１１ｄは、第一支軸１１ａを支点とする円弧Ｈの。揺動をすることになる。そうすると連結リンク１３は、第二支軸１１ｄの揺動に連動して移動するが、ピン１３ａは、長孔１０ｄの上側周縁１０ｇに支持される状態となって長孔１０ｄの下端（前端）１０ｆに向けて移動し、そしてピン１３ａが長孔下端１０ｆに当接（図５参照）するまでの前半の縮小過程のあいだは、ピン１３ａが長孔下端１０ｆを前方に押しやってのバケット１０の掬い上げ作動がないことになって、このあいだバケット１０の掬い上げ作動が遅延することになり、リッパ１１のみが第一支軸１１ａを支点とする爪部１１ｂの下側揺動による掘削作業を行うことになる。
この状態から更に油圧シリンダ１２を縮小させて最も縮小する状態に移動（図６参照）するまでの後半の縮小過程のあいだでは、リッパ１１は第二支軸１１ｄの円弧Ｈに沿う下方揺動をして前記リッパ１１の前記揺動作業が継続されると同時に、ピン１３ａは、リッパ第二支軸１１ｄを中心とする円弧Ｉとバケット支軸１０ａを中心とする円弧Ｊとの交点位置まで長孔下端１０ｆを前方下方に押しやることになってバケット１０は開口部１０ｂが上動する掬い上げ作動をすることになり、これによってリッパ爪部１１ｂがバケット開口部１０ｂを塞ぐ姿勢となるようになっている。

【0012】

つぎに図７〜９では、バケット支軸１０ａがアーム支軸９ａからの垂線Ｋ上に位置する場合（アーム垂直姿勢）のときに油圧シリンダ１２を伸縮移動させたときのフロントアタッチメントＡの動きを示している（以降、円弧等の関係記載は同じであるので省略する。）が、油圧シリンダ１２が最も伸長した状態にしたとき（図７参照）では、バケット１０は、バケット重心Ｅがアーム垂線Ｄよりも前方に位置する姿勢になっており、これによってバケット１０は、アーム垂線Ｄ側に向けて自重揺動しようとすることになって、長孔上端１０ｅにピン１３ａが当接する姿勢になっている。
この状態から油圧シリンダ１２を伸長させていくと、リッパ１１は、第一支軸１１ａを支点として爪部１１ｂが下側に向けて揺動する一方、第二支軸１１ｄは、第一支軸１１ａを支点とする揺動をすることになるが、バケット１０は、ピン１３ａが長孔１０ｄの上側周縁１０ｇに支持される状態となってピン１３ａが長孔１０ｄの下端（前端）１０ｆに向けて移動し、そしてピン１３ａが長孔下端１０ｆに当接（図８参照）するまでの前半の縮小過程のあいだは、ピン１３ａが長孔下端１０ｆを前方に押しやってのバケット１０の掬い上げ作動がないことになって、このあいだバケット１０の掬い上げ作動が遅延することになり、リッパ１１のみが第一支軸１１ａを支点とする爪部１１ｂの下側揺動による掘削作業を行うことになる。
この状態から更に油圧シリンダ１２を縮小させて最も縮小する状態に移動（図９参照）するまでの後半の縮小過程のあいだでは、前記リッパ１１の前記揺動作業が継続されると同時に、ピン１３ａが長孔下端１０ｆを前方下方に押しやることになってバケット１０は開口部１０ｂが上動する掬い上げ作動をすることになり、これによってリッパ爪部１１ｂがバケット開口部１０ｂを塞ぐ姿勢となるようになっている。

【0013】

さらに図１０〜１２では、バケット支軸１０ａがアーム垂線Ｄよりも前方側に位置する場合（アーム上げ姿勢）のときに油圧シリンダ１２を伸縮移動させたときのフロントアタッチメントＡの動きを示しているが、油圧シリンダ１２を最も伸長させた状態にしたとき（図１０参照）では、バケット１０は、バケット重心Ｅがアーム垂線Ｄよりも前方に位置する姿勢になっており、これによってバケット１０は、アーム垂線Ｋ側に向けて自重揺動しようとなって長孔上端１０ｅにピン１３ａが当接する姿勢になっている。
この状態から油圧シリンダ１２を伸長させていくと、リッパ１１は、第一支軸１１ａを支点として爪部１１ｂが下側に向けて揺動する一方、第二支軸１１ｄは、第一支軸１１ａを支点とする揺動をすることになるが、バケット１０は、ピン１３ａが長孔１０ｄの上側周縁１０ｇに支持される状態となってピン１３ａが長孔１０ｄの下端（前端）１０ｆに向けて移動し、そしてピン１３ａが長孔下端１０ｆに当接（図１１参照）するまでの前半の縮小過程のあいだは、ピン１３ａが長孔下端１０ｆを前方に押しやってのバケット１０の掬い上げ作動がないことになって、このあいだバケット１０の掬い上げ作動が遅延することになり、リッパ１１のみが第一支軸１１ａを支点とする爪部１１ｂの下側揺動による掘削作業を行うことになる。
この状態から更に油圧シリンダ１２を縮小させて最も縮小する状態に移動（図１２参照）するまでの後半の縮小過程のあいだでは、前記リッパ１１の前記揺動作業が継続されると同時に、ピン１３ａが長孔下端１０ｆを前方下方に押しやることになってバケット１０は開口部１０ｂが上動する掬い上げ作動をすることになり、これによってリッパ爪部１１ｂがバケット開口部１０ｂを塞ぐ姿勢となるようになっている。

【0014】

叙述の如く構成された本発明を実施するための形態において、アーム９にバケット１０とリッパ１１とが設けられたものにおいて、伸長している油圧シリンダ１２を縮小させていった場合、前半の縮小過程ではバケット１０とリッパ１１とを連結する連結リンク１３に設けたピン１３ａがバケット１０に設けた長孔１０ｄを上端１０ｅ（若しくは途中）から下端１０ｆに移動することになるが、この前半の縮小過程では、バケット１０は掬い上げ揺動はすることなく停止した遅延姿勢に維持され、リッパ１１の爪部１１ｂが下動（閉鎖側に移動）して掘削作動をすることになる。
そしてピン１３ａが長孔１０ｄの下端１０ｆに達した以降の後半の縮小過程では、リッパ１３の閉鎖側の下動が続行されると共に、ピン１３ａが長孔下端１０ｆに当接してバケット１０の基端部１０ｃを前方側に押圧することになってバケット１０は開口部１０ｂが上動する掬い取り作動をし、リッパ１１はバケット開口部１０ｂを塞ぐように作動することになる。

【0015】

このように本発明が実施されたものにおいては、アーム９にバケット１０とリッパ１１とが一つの油圧シリンダ１２の伸縮作動に連動して開閉作動をすることになるが、この場合において、油圧シリンダの前半の伸縮過程においてはリッパ１１のみが閉作動をすることになってバケット１０は停止したままの遅延姿勢を維持し、そしてピン１３ａが長孔１０ｄの移動端である前端１０ｆに達した以降の後半の縮小過程になると、リッパ１２と共にバケット１０も閉作動を行うことになる。つまり、バケット１０は、一つの油圧シリンダ１２が縮小する過程で、リッパ１１に対して時間差を存する状態で後から閉作動することになり、掘削作業により掘削された掘削物をバケット１０で後から時間差を置いた遅延状態で掬い取り作業ができることになって、一連の掘削掬い取り作業が時間差を有する状態ででき、作業性が向上する。
そしてこの時間差があるリッパ１２による掘削作業とバケット１０による掬い取り作業とが一つの油圧シリンダ１２の伸縮作業でできるため、構造の簡略化が達成できると共に、熟練していないオペレータであっても簡単に操作ができることになる。
しかも固い土壌を掘削するような場合に、リッパ１２で掘削した土壌をバケット１０で掬い取ることになるため、掘削および掬い取り作業の両者をバケット１０単独で行う場合に比してバケット１０の損耗を低減できることになる。

【0016】

しかもこのものは、バケット１０の閉作動がリッパ１１の閉作動に対して遅延する構成を、バケット１０とリッパ１１とを連結する連結リンク１３に設けたピン１３ａが、バケット１０に設けた長孔１０ｄを移動することでできるようにしたから、遅延機構の構成が簡単になる。

【0017】

なお、本発明は前記実施の形態に限定されないものであることは勿論であって、バケットに代えてリッパのような作動体とすることもでき、また遅延機構としては、長孔を連結リンクに設け、ピンをバケットに設けるようにしても実施することができる。

【0018】

因みに、長孔１０ｄの形状は、油圧シリンダ１２が最伸長状態から前半の縮小作動に基づいて決定されるものであり、その場合においてピン１３ａが当接する長孔１０ｄの上端（基端）１０ｅと下端（先端）１０ｆの各位置を決定し、この位置間を直線で結ぶようにすることで前半の縮小過程でバケットが揺動しないように設定することができ、前記実施の形態のように接線に限定されないものであることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0019】

本発明は、油圧ショベル等の作業用走行機体に設けられるフロントアタッチメントとして利用することができる。

【符号の説明】

【0020】

１ 走行機体
９ アーム
９ｂ アームシリンダ
１０ バケット
１０ａ 支軸
１０ｂ 開口部
１０ｄ 長孔
１１ リッパ
１１ａ 第一支軸
１１ｂ 爪部
１１ｃ 基端部
１１ｄ 第二支軸
１２ 油圧シリンダ
１２ａ 第一支軸
１２ｂ ロッド
１２ｃ 第二支軸
１３ 連結リンク
１３ａ ピン
Ｄ アーム垂線
Ｅ バケット重心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】