特許 7436332 掴み装置および作業機

(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】

(24)【登録日】2024-02-13

(45)【発行日】2024-02-21

(54)【発明の名称】掴み装置および作業機

(51)【国際特許分類】

   E02D 13/00 20060101AFI20240214BHJP

【ＦＩ】

E02D13/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020147840

(22)【出願日】2020-09-02

(65)【公開番号】P2022042417

(43)【公開日】2022-03-14

【審査請求日】2022-12-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】森 裕也

(72)【発明者】

【氏名】松本 厚

(72)【発明者】

【氏名】景山 早人

(72)【発明者】

【氏名】打越 聡

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５６－１４４１４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５５－０８８４４２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業機に取り付けられる掴み装置であって、
基部と、
該基部に設けられた掴み部であって、対象物を掴む掴み部と、
前記基部に設けられた付与部であって、前記掴み部によって掴まれた前記対象物の一端部に当接する当接部と、該当接部を前記基部から離間する方向に駆動する駆動部と、を有し、前記対象物に前記基部から離間する方向の力を付与する付与部と、
前記付与部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記当接部は、前記掴み部によって掴まれた前記対象物から離間可能であり、
前記制御部は、前記付与部により前記対象物に力を付与する作業を行う場合に、前記当接部を前記掴み部によって掴まれた前記対象物に当接させる一方、前記付与部により前記対象物に力を付与する作業とは異なる作業を行う場合には、前記当接部が前記対象物に当接しないように前記当接部を前記掴み部によって掴まれた前記対象物から離間させる、掴み装置。

【請求項2】

前記対象物を吸着する吸着部と、
前記吸着部を前記対象物に当接させる当接状態と、前記吸着部を前記対象物から離間させる離間状態と、に駆動可能な吸着アームと、を備え、
前記吸着部は、前記掴み部によって前記対象物を掴んだ状態で、前記吸着アームによって前記対象物から離間可能である、請求項１に記載の掴み装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記付与部により前記対象物に力を付与する動作を行う前に、前記吸着アームの動作を制御して、前記吸着部を前記対象物から離間させる、請求項２に記載の掴み装置。

【請求項4】

前記当接部は、前記対象物の一端部の動きを規制する規制部を備える請求項１に記載の掴み装置。

【請求項5】

前記付与部は、前記対象物に前記基部から離間する方向の力を周期的または断続的に付与する請求項１から４のいずれか１項に記載の掴み装置。

【請求項6】

請求項１から５の何れか１項に記載の掴み装置が取り付けられた作業機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バックホーなどの作業機に取り付けられる掴み装置と、当該作業機とに関する。

【背景技術】

【0002】

上記掴み装置の一例として、特許文献１に記載の矢板類打込み装置が挙げられる。該矢板類打込み装置は、作業機であるパワーショベルのアームの先端に取り付けられるものである。上記矢板類打込み装置は、横倒し状態に置かれた矢板、杭などの矢板類を固定板および揺動爪によって掴み、上記アームの操作によって、上記矢板類を直立状態とし、かつ所定の打込み位置まで移動させて打込み作業を行うものである。また、上記固定板には電磁石が取り付けられており、該電磁石の吸着面が上記揺動爪側に露出するようにしている。これにより、積層状態にある上記矢板類を、その最上層から順次掴みかつ打込みすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平８－４１８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記打込み作業では、上記矢板類に鉛直下向きの力を付与する必要がある。しかしながら、一般に、パワーショベル、バックホーなどの作業機は、その構造上、鉛直下向きの力を精度よく付与することが困難である。このため、従来は、上記作業機が上記矢板類を所定の打込み位置に配置し、その後、別の作業機を用いたり、人がハンマーで叩いたりして、上記打込み作業を行っていた。

【0005】

本発明の一態様は、対象物の打込み作業を適切に行うことができる掴み装置などを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る掴み装置は、作業機に取り付けられる掴み装置であって、基部と、該基部に設けられた掴み部であって、対象物を掴む掴み部と、前記基部に設けられた付与部であって、前記掴み部によって掴まれた前記対象物の一端部に当接して、前記対象物に前記基部から離間する方向の力を付与する付与部と、を備える。

【0007】

上記の構成によると、掴み装置は、掴み部が掴んだ対象物に対し、基部から離間する方向の力を付与部が付与することができる。従って、前記掴み装置を取り付けた作業機によって、前記基部から離間する向きが鉛直下向きとなるように前記掴み装置が配置される場合、前記付与部は、前記対象物に対し鉛直下向きの力を付与することができる。その結果、前記対象物の打込み作業を適切に行うことができる。

【0008】

本態様に係る掴み装置では、前記付与部は、前記対象物の一端部に当接する当接部と、該当接部を前記基部から離間する方向に駆動する駆動部と、を備えてもよい。この場合、前記駆動部により、前記基部から離間する方向に、前記当接部を移動させて前記対象物を押し出すことができる。なお、前記駆動部の駆動方式の一例としては、ブレーカ、油圧シリンダなどの駆動方式が挙げられる。

【0009】

本態様に係る掴み装置では、前記当接部は、前記対象物の一端部の動きを規制する規制部を備えてもよい。この場合、前記対象物の一端部の動きが規制されることにより、前記対象物の他端部の動きが規制される。その結果、前記打込み作業を精度よく行うことができる。

【0010】

本態様に係る掴み装置では、前記当接部は、前記掴み部によって掴まれた前記対象物から離間可能であってもよい。この場合、前記当接部は、前記打込み作業以外では前記対象物から離間させておき、前記打込み作業では前記対象物に当接させることができる。これにより、前記打込み作業以外において、前記対象物に外力が作用して、該外力が前記当接部に伝播し、その結果、前記外力によって前記当接部が破損することを防止できる。

【0011】

本態様に係る掴み装置では、前記付与部は、前記対象物に前記基部から離間する方向の力を周期的または断続的に付与してもよい。この場合、一度では、前記対象物を地中に打ち込めない場合であっても、周期的または断続的に幾度も打ち込むことで、地中に前記対象物を打ち込むことができる。

【0012】

本発明の他の態様に係る作業機は、上記構成の掴み装置が取り付けられている。上記の構成によれば、上述の掴み装置と同様の効果を奏することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の一態様によれば、対象物の打込み作業を適切に行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る掴み装置の概略構成を示す正面図であり、一部を切り欠いて示す図である。

【図2】上記掴み装置の概略構成を示す側面図であり、一部を切り欠いて示す図である。

【図3】上記掴み装置によって、矢板類を持ち上げる動作を説明する図であり、一部を切り欠いて示す図である。

【図4】上記掴み装置によって、矢板類を打ち込む動作を説明する図であり、一部を切り欠いて示す図である。

【図5】本発明の他の実施形態に係る掴み装置の概略構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、適宜その説明を省略する。

【0016】

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について、図１～図４を参照して説明する。

【0017】

（掴み装置の構成）
図１および図２は、それぞれ、本実施形態に係る掴み装置１の概略構成を示す正面図および側面図である。掴み装置１は、バックホーなどの作業機のアーム１１の先端に着脱可能に取り付けられる作業具である。本実施形態では、掴み装置１は、横倒し状態に置かれた矢板、杭などの矢板類３０（対象物）を掴み、アーム１１の操作によって、矢板類３０を直立状態とし、かつ所定の打込み位置まで移動させて打込み作業を行うものである。

【0018】

図１および図２に示すように、掴み装置１は、基部１２、掴み部１３、吸着アーム１４、吸着部１５、制御部１６、および、押出部２０（付与部）を備える。さらに、掴み装置１は、掴み部１３および吸着アーム１４をそれぞれ駆動するための油圧シリンダ１３１・１４１を備える。なお、図１および図２では、基部１２の内部構成を明示するために、基部１２の一部を切り欠いて示している。

【0019】

基部１２は、作業機のアーム１１の先端にクイックカプラ等の着脱機構により着脱可能に取り付けられる接続部材であると共に、掴み装置１の各部が取り付けられる取付部材でもある。

【0020】

掴み部１３は、矢板類３０を掴む機構を有しており、複数の爪を備えている。本実施形態では、掴み部１３は、複数の油圧シリンダ１３１によって駆動されているが、これに限定されるものではなく、例えばモータによって駆動されてもよいし、１つの油圧シリンダ１３１とリンク機構とによって駆動されてもよい。また、掴み部１３における対象物と当接する面は、対象物に密着し易いように対象物の形状に対応した形状（例えば平面形状、湾曲形状、あるいは凹凸形状等）を有していてもよい。なお、掴み部１３は、公知のものを利用できるので、その詳細な説明を省略する。

【0021】

油圧シリンダ１３１が伸長状態である場合、掴み部１３は閉じており、矢板類３０を把持する把持状態となる。一方、油圧シリンダ１３１が収縮状態である場合、掴み部１３は開いており、矢板類３０を解放する解放状態となる。

【0022】

吸着アーム１４は、矢板類３０に対し吸着部１５を当接または離間させるための機構である。油圧シリンダ１４１が伸長状態である場合、矢板類３０に吸着部１５が当接した当接状態となる。一方、油圧シリンダ１４１が収縮状態である場合、矢板類３０から吸着部１５が離間した離間状態となる。なお、本実施形態では、吸着アーム１４は、基部１２に取り付けられた油圧シリンダ１４１によって駆動されているが、これに限定されるものではなく、例えばモータによって駆動されてもよい。

【0023】

吸着部１５は、矢板類３０を吸着する部材であり、吸着アーム１４の先端に設けられている。本実施形態では、吸着部１５は、電磁石１５１を備え、電磁石１５１に通電することにより発生する磁気によって矢板類３０を吸着することができる。なお、吸着部１５における対象物と当接する面は、対象物に密着し易いように対象物の形状に対応した形状（例えば平面形状、湾曲形状、あるいは凹凸形状等）を有していてもよい。また、吸着部１５は電磁石以外の方法により矢板類３０を吸着するものであってもよい。

【0024】

図２に示すように、掴み部１３および吸着アーム１４は相互に干渉しないように配置されている。従って、掴み部１３および吸着アーム１４は互いに独立して動作することができる。

【0025】

制御部１６は、掴み装置１における各部を制御するものである。制御部１６は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを含むコンピュータによって構成される。そして、各部の動作制御は、制御プログラムをコンピュータに実行させることによって行われる。

【0026】

押出部２０は、基部１２に設けられ、矢板類３０の一端部に当接して、基部１２から離間する向きに押し出すものである。具体的には、押出部２０は、基部１２に配置された油圧機構２１（駆動部）と、油圧機構２１と矢板類３０との間に配置された当接部２２とを備える。

【0027】

油圧機構２１は、基部１２から離間する向きに当接部２２を押し出すように駆動するものである。油圧機構２１の駆動方式の一例としては、ブレーカ、油圧シリンダなどの駆動方式が挙げられる。すなわち、油圧機構２１は、当接部２２に基部１２から離間する方向の力を連続的に付与するものであってもよいし、上記力を周期的に付与するものであってもよいし、上記力を断続的に付与するものであってもよい。上記力を周期的または断続的に付与する場合、一度では、矢板類３０を地中に打ち込めない場合であっても、周期的または断続的に幾度も打ち込むことで、地中に矢板類３０を打ち込むことができる。

【0028】

なお、油圧機構２１は、公知のものを利用できるので、その詳細な説明を省略する。また、油圧機構２１の代わりにモータを設けてもよい。

【0029】

当接部２２は、矢板類３０の一端部に当接するものである。油圧機構２１の駆動によって当接部２２が押し出され、これにより矢板類３０が押し出されることになる。

【0030】

また、当接部２２は、掴み部１３によって掴まれた矢板類３０から離間可能となっている。これにより、当接部２２は、上記打込み作業以外では矢板類３０から離間させておき、上記打込み作業では矢板類３０に当接させることができる。従って、上記打込み作業以外において、矢板類３０に外力が作用して、該外力が当接部２２に伝播し、その結果、上記外力によって当接部２２が破損することを防止できる。

【0031】

また、当接部２２は、矢板類３０の一端部が差し込み可能な溝部２２１（規制部）を備える。これにより、矢板類３０の一端部の動きが規制されることになり、打込みの先端となる矢板類３０の他端部の動きを規制することができる。その結果、上記打込み作業を精度よく行うことができる。なお、溝部２２１の代わりに、矢板類３０の一端部が嵌合する凹部を当接部２２に設けてもよい。

【0032】

（矢板類の持ち上げ作業）
図３は、掴み装置１によって、矢板類３０を持ち上げる動作を説明する図であり、一部を切り欠いて示している。図３に示すように、矢板類３０の持ち上げ動作開始時、掴み装置１は、掴み部１３を解放状態とし、吸着部１５を当接状態とする。そして、吸着部１５にて矢板類３０を吸着し、積み重ねられた矢板類３０の一枚のみを、作業機のアーム１１によって持ち上げる。この時、矢板類３０は、吸着部１５の吸着力のみで保持されている。

【0033】

次に、図１に示すように、掴み部１３を把持状態にして、矢板類３０を掴む。この時、矢板類３０は、吸着部１５の吸着力に加え、掴み部１３の把持力によって掴まれている。

【0034】

（矢板類３０の打込み作業）
図４は、掴み装置１によって、矢板類３０を地中に打ち込む動作を説明する図であり、一部を切り欠いて示している。作業機の操作者は、矢板類３０を鉛直方向に立てた状態として、所定位置に配置するよう操作し、掴み装置１に打込み作業を指示する。

【0035】

このとき、掴み装置１の制御部１６の制御によって、図４に示すように、吸着部１５を離間状態とし、当接部２２を矢板類３０の一端部に当接した状態とする。そして、油圧機構２１によって当接部２２を、基部１２から離間する方向に押し出す。これにより、矢板類３０が鉛直下向きに押し出されて、打込み作業が行われる。

【0036】

以上のように、本実施形態では、吸着部１５および掴み部１３が矢板類３０に対する接離（接触（当接）および離間）をそれぞれ独立して行うことができる。これにより、吸着部１５が吸着した矢板類３０を掴み部１３が掴み、掴み部１３が矢板類３０を掴んだ状態で吸着部１５を矢板類３０から離間させることができる。その結果、打込み作業などの各種作業によって矢板類３０に加わる衝撃が吸着部１５に伝播することを抑制することができる。

【0037】

また、制御部１６は、押出部２０の油圧機構２１を動作させる前に、吸着部１５を矢板類３０から離間させるように制御するので、打込み作業によって矢板類３０に加わる衝撃が吸着部１５に伝わることを確実に抑制することができる。

【0038】

また、押出部２０の油圧機構２１および当接部２２によって、矢板類３０に対し鉛直下向きの力を付与することができ、矢板類３０を鉛直下向きに押し出すことができる。その結果、矢板類３０の打込み作業を適切に行うことができる。

【0039】

なお、本実施形態では、吸着部１５、掴み部１３、および押出部２０の動作を制御部１６が制御するものとしたが、これに限らず、これら各部の動作の一部または全部をオペレータが図示しない操作手段により手動操作するようにしてもよい。

【0040】

また、本実施形態では、押出部２０の油圧機構２１が当接部２２を押し出すように駆動することにより矢板類３０を地中に打ち込むものとしたが、これに限らず、作業機によるアーム１１の押し下げと押出部２０による当接部２２の押し出しとの併用により矢板類３０を地中に打ち込むようにしてもよい。すなわち、押出部２０は、対象物に当該対象物を地中に打ち込むための力を付与するものであってもよく、当該対象物の地中への打込みを補助するための力を付与するものであってもよい。また、押出部（付与部）２０は、対象物に振動を与えることにより矢板類３０を打ち込むものであってもよい。

【0041】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図５を参照して説明する。

【0042】

図５は、本実施形態に係る掴み装置１における概略構成を示すブロック図である。本実施形態の掴み装置１は、図１～図４に示す掴み装置１に比べて、吸着部１５において電磁石１５１に代えて真空吸着パッド１５２が設けられている点と、真空ポンプ３１、圧力センサ３２（検出部）、および点灯部３３（報知部）が新たに設けられている点とが異なり、その他の構成は同様である。

【0043】

真空吸着パッド１５２は、矢板類３０に当接して真空吸着するための部材である。真空ポンプ３１は、矢板類３０と真空吸着パッド１５２との間を真空（低圧）にするためのものである。なお、真空吸着パッド１５２および真空ポンプ３１は、公知のものを利用できるので、その詳細な説明を省略する。

【0044】

圧力センサ３２は、真空吸着パッド１５２と真空ポンプ３１との間に設けられ、矢板類３０と真空吸着パッド１５２との間の圧力を検出するものである。圧力センサ３２は、検出信号を制御部１６に送信する。

【0045】

点灯部３３は、報知用の点灯を行うものであり、作業機の操作者が視認し易い位置に設けられる。従って、点灯部３３は、作業機の本体、ブーム、またはアームに設けられてもよい。また、点灯部３３は、吸着状態に応じて点灯状態と消灯状態とに切り替わるものであってもよく、吸着状態に応じて点灯色が変化するものであってもよい。また、点灯部３３の代わりに、各種情報を表示するディスプレイを設けてもよい。この場合、吸着状態を示すアイコン等の表示／非表示を切り替えるようにしてもよく、アイコン等の表示色を変更するようにしてもよい。

【0046】

図５に示すように、制御部１６は、圧力取得部１６１と点灯制御部１６２とを備えている。圧力取得部１６１は、圧力センサ３２からの検出信号を取得し、取得した検出信号から、上記圧力の値を算出するものである。圧力取得部１６１は、算出した圧力の値を点灯制御部１６２に送出する。点灯制御部１６２は、圧力取得部１６１からの圧力の値が、矢板類３０を持ち上げるのに十分低い値である場合に、点灯部３３が点灯するように制御するものである。

【0047】

上記の構成によると、作業機の操作者は、点灯部３３を参照することにより、真空吸着パッド１５２が矢板類３０を確実に吸着しているかを判断することができる。

【0048】

なお、本実施形態では、吸着部１５が真空吸着パッド１５２を備え、圧力取得部（検出部）１６１が圧力センサ３２による矢板類３０と真空吸着パッド１５２との間の圧力の検出結果に基づいて、矢板類３０の吸着状態を判断する構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、吸着部１５が電磁石１５１を備え、検出部（図示せず）が電磁石１５１による磁束の変化に基づいて矢板類３０の吸着状態を検出するようにしてもよい。より具体的には、例えば、電磁石１５１のコイルを直流電源により励磁したときの起磁力で発生する磁束を、ホール素子、磁気抵抗素子などの磁気センサ、あるいは探りコイル（サーチコイル）等で計測することにより、吸着状態を検出するようにしてもよい。

【0049】

また、本実施形態では、矢板類３０の吸着状態を点灯部３３の点灯状態によって報知する構成について説明したが、これに限らず、例えば、音声によって報知するようにしてもよく、点灯部３３の点灯状態と音声との両方によって報知するようにしてもよい。

【0050】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【0051】

例えば、上記実施形態では、当接部２２に溝部２２１が設けられているが、当接部２２は、矢板類３０が当接する面が平坦な面であってもよい。この場合、当接部２２は、種々の形状の矢板類３０に対応することができる。

【0052】

また、上記実施形態では、掴み装置１の各部を制御する制御部１６が掴み装置１の基部１２に設けられているが、制御部１６の一部または全部の機能が、作業機の本体に設けられていてもよい。また、上記実施形態では、矢板類３０に力を付与する押出部２０を備えている構成について説明したが、これに限らず、押出部２０を省略し、掴み部１３と吸着部１５とを備える構成としてもよい。また、上記実施形態では、矢板類３０を吸着する吸着部１５を備えている構成について説明したが、これに限らず、吸着部１５を省略し、掴み部１３と押出部２０とを備える構成としてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１ 掴み装置
１１ アーム
１２ 基部
１３ 掴み部
１４ 吸着アーム
１５ 吸着部
１６ 制御部
２０ 押出部（付与部）
２１ 油圧機構（駆動部）
２２ 当接部
３０ 矢板類（対象物）
３１ 真空ポンプ
３２ 圧力センサ（検出部）
３３ 点灯部（報知部）
１３１・１４１ 油圧シリンダ
１５１ 電磁石
１５２ 真空吸着パッド
１６１ 圧力取得部
１６２ 点灯制御部
２２１ 溝部（規制部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】