(57)【要約】【課題】油圧ショベルのトラックフレームとメインフレーム等のような建設機械の構造体同士を結合する際に、両者を容易且つ迅速に位置決めできる位置決め装置を提供する。【解決手段】トラックフレーム１とメインフレーム５とが正規の位置関係で結合されたときに互いに嵌合するように、トラックフレーム１の旋回輪４の外輪４ｂに一対のノックピン４２を立設し、メインフレーム５に一対のノック孔４３を穿設する。パレットベース１７上にトラックフレーム１を載置してエアパレット１６により浮揚状態とし、ＸＹテーブル１８によりＸ及びＹ方向に位置調整した上でメインフレーム５を下降させる。各ノックピン４２がノック孔４３内に挿入される過程で、ノックピン４２のテーパ箇所がノック孔４３の内周に摺接して浮揚状態のパレットベース１７を移動させ、トラックフレーム１とメインフレーム５とを正規の位置関係へと案内する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の構造体が載置される載置台と、
前記載置台上の第１の構造体に対して第２の構造体を上方から接近させて結合する移送・結合機構と、
前記第１の構造体と前記第２の構造体との相対位置を検出する位置検出部と、
前記第２の構造体の接近方向と直交するＸ方向及びＹ方向に前記載置台を床面に沿って駆動することで前記第１の構造体と前記第２の構造体の相対位置を粗動調整可能な載置台駆動機構と、
前記第２の構造体に対して前記第１の構造体を所定の位置関係とすべく、前記位置検出部により検出された相対位置に基づき前記載置台駆動機構を駆動制御する制御部と、
前記載置台駆動機構により粗動調整された前記載置台をＸ方向及びＹ方向への位置変位が許容された浮揚状態とする浮揚状態生成機構と
を備えたことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記浮揚状態生成機構は、前記載置台の下面に設けられたエアバッグ と前記床面との間に圧縮空気を流通させて空気層を形成することにより前記載置台を浮揚状態とするエアパレットである
ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記第１の構造体と前記第２の構造体とにそれぞれ設けられ、前記移送・結合機構による前記第１の構造体に対する前記第２の構造体の接近に伴って互いに係合し、浮揚状態の前記載置台と共に前記第１の構造体をＸ方向及びＹ方向に移動させて所定の位置関係へと案内するガイド機構をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記ガイド機構は、前記第１の構造体と前記第２の構造体との何れか一方に設けられたテーパ状をなすノックピンと、他方に設けられて前記ノックピンが挿入されるノック孔とからなる
ことを特徴とする請求項３に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記載置台駆動機構は、クランプ機構を介して前記載置台に連結され、モータで回転駆動される送りネジにより前記載置台をＸ方向及びＹ方向に位置調整可能なＸＹテーブルであり、
前記クランプ機構は、前記浮揚状態生成機構により前記載置台が浮揚状態とされたときに、クランプを解除して前記ＸＹテーブルから前記載置台を切り離す
ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記ガイド機構は、前記第１の構造体と前記第２の構造体との何れか一方に設けられたテーパ状をなす一対のノックピンと、他方に設けられて前記ノックピンが挿入される一対のノック孔とからなり、
前記載置台駆動機構は、前記載置台をＸＹ面上での回転方向への姿勢変化を含めてＸ方向及びＹ方向に位置調整可能とされている
ことを特徴とする請求項３に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記載置台駆動機構は、前記載置台の互いに離間した２箇所にそれぞれ相対回転許容機構を介して相対回転可能に連結された一対のＸＹテーブルからなり、各ＸＹテーブルの作動量を調整することにより、前記載置台をＸＹ面上での回転方向への姿勢変化を含めてＸ方向及びＹ方向に位置調整可能とされている
ことを特徴とする請求項６に記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記相対回転許容機構は、前記載置台と前記各ＸＹテーブルとの何れか一方に設けられたベアリング部材と、他方に設けられてベアリング部材に回転可能に挿入された操作ピンとからなる
ことを特徴とする請求項７に記載の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械を構成する構造体同士を結合する際の位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、この種の建設機械の一つである油圧ショベルは、走行用のクローラを備えた下部走行体のトラックフレーム上に旋回装置を介して上部旋回体のメインフレームが連結され、このメインフレームにバケット等を備えた作業フロントが取り付けられている。上部旋回体にはエンジンを動力源とするＨＳＴの油圧ポンプから吐出された作動油が旋回装置やクローラを駆動するための油圧モータに供給され、これにより上部旋回体の旋回やクローラの駆動がなされる。上部旋回体の旋回を許容しつつ、下部走行体に搭載されたクローラの油圧モータへの作動油の供給や回収を行うために、作動油は旋回装置の旋回中心に配設されたスイベルジョイントを介して中継されている。
【０００３】
下部走行体のトラックフレーム上には旋回装置の旋回レース台が結合され、この旋回レース台により上部旋回体の旋回が案内される。下部走行体の予め設定した正規位置を中心として上部旋回体を旋回させるには、旋回レース台の旋回中心を正規位置に一致させる必要がある。そこで油圧ショベルの製造工程では、例えば特許文献１に記載された位置決め装置等が使用され、トラックフレーム上で旋回レース台を位置決めした上で組立作業が実施されている。
【０００４】
旋回レース台を結合後のトラックフレームには、上部旋回体のメインフレームが結合されるが、その際にも、旋回レース台の旋回中心に対するメインフレームの位置決めが必要になる。例えば、旋回装置の旋回中心に対して上記したスイベルジョイントの軸線が一致しないと故障等の要因になるため、そのような事態を防止するためである。
【０００５】
従来のメインフレームの位置決めは、作業者による手作業で実施されていた。具体的には、上部旋回体のメインフレームをホイスト等で吊り上げてトラックフレームの旋回レース台の直上に移送し、旋回レース台とメインフレームとの位置関係を確認・調整しながら位置決めした上で、両者をボルト等により結合していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭５８−２７３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の作業者の手作業による位置決めは、以下の要因により実施し難い上に時間を要する非効率的なものであった。
即ち、ホイストにより吊下されたメインフレームは位置を調整する度に揺れを生じ、数ｔ〜十数ｔ程度の重量物であるメインフレームの揺れは簡単には収まらないため、位置調整にかなりの手間と時間を要する。また、旋回レース台とメインフレームとの位置関係を確認するには、作業者が旋回レース台を内部から覗き込む必要があり、この点も位置決め作業を実施し難くしている。このため、この位置決め作業を容易且つ迅速に実施できる位置決め装置が従来から要望されていた。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、油圧ショベルのトラックフレームとメインフレーム等のような建設機械の構造体同士を結合する際に、両者を容易且つ迅速に位置決めすることができる位置決め装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の位置決め装置は、第１の構造体が載置される載置台と、前記載置台上の第１の構造体に対して第２の構造体を上方から接近させて結合する移送・結合機構と、前記第１の構造体と前記第２の構造体との相対位置を検出する位置検出部と、前記第２の構造体の接近方向と直交するＸ方向及びＹ方向に前記載置台を床面に沿って駆動することで前記第１の構造体と前記第２の構造体の相対位置を粗動調整可能な載置台駆動機構と、前記第２の構造体に対して前記第１の構造体を所定の位置関係とすべく、前記位置検出部により検出された相対位置に基づき前記載置台駆動機構を駆動制御する制御部と、前記載置台駆動機構により粗動調整された前記載置台をＸ方向及びＹ方向への位置変位が許容された浮揚状態とする浮揚状態生成機構とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の位置決め装置によれば、建設機械の構造体同士を結合する際に、両者を容易且つ迅速に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の位置決め装置により位置決めされるトラックフレームとメインフレームを示す斜視図である。
【図２】実施形態の位置決め装置を示す斜視図である。
【図３】図２とは別の角度から見た位置決め装置を示す斜視図である。
【図４】ＴＦ位置調整装置のパレットベース上のトラックフレームとＭＦ移送・結合装置のハンガー体により直上に移送されたメインフレームとの関係を示す図２のＡ矢視図である。
【図５】ＴＦ位置調整装置を斜め上方より見た斜視図である。
【図６】ＴＦ位置調整装置を斜め下方より見た斜視図である。
【図７】エアパレットの内部構成を示す図６のVII-VII線断面図である。
【図８】ＸＹテーブルの詳細を示す斜視図である。
【図９】位置決め装置の電気的な構成を示す制御ブロック図である。
【図１０】ノックピンとノック孔による案内作用を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を油圧ショベルのトラックフレーム（本発明の第１の構造体に相当）とメインフレーム（本発明の第２の構造体に相当）とを位置決めする位置決め装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の位置決め装置により位置決めされるトラックフレームとメインフレームを示す斜視図であり、まず、同図に基づき各フレームの概略構成を説明する。
【００１３】
トラックフレーム１には左右一対のクローラ２が備えられて油圧ショベルの下部走行体が構成され、トラックフレーム１上には旋回装置の環状をなす旋回レース台３が結合されている。旋回レース台３の上部にはベアリングとして機能する旋回輪４が配設され、図示はしないが、その内輪４ａが旋回レース台３にボルトで締結されている。
【００１４】
旋回輪４の外輪４ｂには上方からメインフレーム５がボルトにより締結され、これによりメインフレーム５がトラックフレーム１と結合されて旋回輪４により旋回を案内される。旋回レース台３の中心（旋回中心Ｌに相当）にはスイベルジョイント６が配設されてメインフレーム５側の油圧配管と接続され、メインフレーム５の旋回位置に関わらずトラックフレーム１との間で作動油が中継される。図示はしないがメインフレーム５上には、運転室、機械室、カウンタウエイト及び作業フロント等が設置され、これにより油圧ショベルの上部旋回体が構成される。
旋回輪４の外輪４ｂとメインフレーム５との結合箇所は、本発明の特徴部分に関わるため後に詳述する。
【００１５】
そして、本実施形態の位置決め装置８は、トラックフレーム１の旋回レース台３にメインフレーム５を結合する際に、両者を位置決めする役割を果たしており、その位置決め作業を、従来の作業者による手作業に代えて自動的に実行する。
【００１６】
図２は本実施形態の位置決め装置を示す斜視図、図３は同じく別の角度から見た位置決め装置を示す斜視図である。
本実施形態の位置決め装置８は、トラックフレーム１が載置されるトラックフレーム位置調整装置９（以下、ＴＦ位置調整装置９と略す）を中心に構成されており、このＴＦ位置調整装置９に備えられた位置調整機能により平面上（以下に述べるＸＹ面上）のトラックフレーム１の位置が調整された上でメインフレーム５が上方から結合される。
【００１７】
そのために位置決め装置８にはＴＦ位置調整装置９の他に、ＴＦ位置調整装置９にトラックフレーム１を搬入するトラックフレーム搬入台車１０（以下、ＴＦ搬入台車と略す）、メインフレーム５を結合後のトラックフレーム１をＴＦ位置調整装置９から搬出するトラックフレーム搬出台車１１（以下、ＴＦ搬出台車と略す）、ＴＦ位置調整装置９に載置されたトラックフレーム１の直上までメインフレーム５を移送し、下降に伴ってトラックフレーム１の旋回レース台３に結合するメインフレーム移送・結合装置１２（本発明の移送・結合機構に相当し、以下、ＭＦ移送・結合装置と略す）、メインフレーム５をＭＦ移送・結合装置１２に搬入するメインフレーム搬入台車１３（以下、ＭＦ搬入台車と略す）、及びトラックフレーム１とメインフレーム５との相対的な位置を検出する位置検出装置１４（本発明の位置検出部に相当）が備えられている。
【００１８】
以下、各セクションを順次説明するが、便宜上、ＴＦ位置調整装置９によりトラックフレーム１が位置調整される平面上の互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向と称し、これらの方向と直交するＭＦ移送・結合装置１２によりメインフレーム５が下降する上下方向をＺ方向と称する。
【００１９】
［ＴＦ位置調整装置９］
図４はＴＦ位置調整装置９のパレットベース上のトラックフレーム１とＭＦ移送・結合装置１２のハンガー体により直上に移送されたメインフレーム５との関係を示す図２のＡ矢視図、図５はＴＦ位置調整装置９を斜め上方より見た斜視図、図６は同じくＴＦ位置調整装置９を斜め下方より見た斜視図、図７はエアパレットの内部構成を示す図６のVII-VII線断面図である。
【００２０】
図４，５に示すように全体としてＴＦ位置調整装置９は、４つのエアパレット１６（本発明の浮揚状態生成機構に相当）を備えたパレットベース１７（本発明の載置台に相当）、及びパレットベース１７をＸ方向及びＹ方向に位置調整（本発明の粗動調整に相当）する一対のＸＹテーブル１８（本発明の載置台駆動機構に相当）から構成されている。
【００２１】
図５〜７に示すように、パレットベース１７は四角板状をなして工場の床面Ｆに載置され、その上面をトラックフレーム１が載置される載置面１７ａとし、下面の四隅にはそれぞれエアパレット１６が設けられている。図４，５に示すように各エアパレット１６は、中心の円形状をなす座面１６ａ、座面１６ａを取り囲む環状をなすエアバッグ１６ｂ、及び座面１６ａとエアバッグ１６ｂとの間に形成された環状の空間であるエアチャンバ１６ｃからなる。エアバッグ１６ｂ及びエアチャンバ１６ｃの内部には、それぞれエア供給路１６ｄを介して図示しないエア供給源から圧縮空気が供給されるようになっている。
【００２２】
圧縮空気が供給されないときの各エアパレット１６は座面１６ａを工場の床面Ｆに当接させ、それぞれの座面１６ａによりパレットベース１７の重量（さらには載置されているトラックフレーム１等の重量）が支えられている。このとき床面Ｆと座面１６ａとの間には、両者間の摩擦係数及びパレットベース１７の重量に応じた摩擦が発生しているため、Ｘ方向及びＹ方向へのパレットベース１７の移動が困難な状況にある。
【００２３】
エア供給路１６ｄを経て圧縮エアが供給されると、エアバッグ１６ｂが膨張して座面１６ａが床面Ｆから離間すると共に、エアチャンバ１６ｃ内に供給された圧縮空気がエアバッグ１６ｂと床面Ｆとの間を流通して空気層を形成しながら外部に排出される。パレットベース１７の重量は上記と相違ないものの、圧縮空気の介在により摩擦係数が激減することから、パレットベース１７はＸ方向及びＹ方向に容易に移動可能な状態（以下、浮揚状態と称する）に切り換えられる。
【００２４】
図５に示すように、パレットベース１７の主としてＹ方向に互いに離間した２箇所にはそれぞれ操作アーム１７ｂがＸ方向及びＹ方向に向けて延設され、各操作アーム１７ｂの先端に上記したＸＹテーブル１８がそれぞれ連結されている。各ＸＹテーブル１８の基本構成は同一であるため、代表として一方について説明する。
【００２５】
図８はＸＹテーブル１８の詳細を示す斜視図である。
ＸＹテーブル１８は、Ｘ方向送り機構１９とＹ方向送り機構２０とを組み合わせて構成されている。Ｙ方向送り機構２０のベース板２０ａは床面Ｆ上に固定され、このベース板２０ａ上の一対のガイドレール２０ｂに案内されて、モータ２０ｃで回転駆動される送りネジ２０ｄによりＸ方向送り機構１９のベース板１９ａがＹ方向に移動される。またＸ方向送り機構１９のベース板１９ａ上の一対のガイドレール１９ｂに案内されて、モータ１９ｃで回転駆動される送りネジ１９ｄによりチャック台２１がＸ方向に移動される。
【００２６】
チャック台２１上にはリニアボールベアリング２３（本発明のベアリング部材、相対回転許容機構に相当）が載置され、Ｙ方向に沿った両側からエアチャック２２（本発明のクランプ機構に相当）により位置変位不能にクランプされている。リニアボールベアリング２３の内部には、パレットベース１７の操作アーム１７ｂから垂下された操作ピン１７ｃ（本発明の相対回転許容機構に相当）が上方から回転可能に挿入されている。
なお、リニアボールベアリング２３と操作ピン１７ｃを逆転させて、ＸＹテーブル１８側に操作ピン１７ｃを設け、パレットベース１７の操作アーム１７ｂ側にリニアボールベアリング２３を設けてもよい。
【００２７】
従って、エアチャック２２のクランプ状態では、ＸＹテーブル１８がエアチャック２２、リニアボールベアリング２３及び操作ピン１７ｃを介して操作アーム１７ｂに連結される。このため、Ｘ方向送り機構１９及びＹ方向送り機構２０の作動に応じて、エアチャック２２と共にリニアボールベアリング２３が図８中に示すＸ方向及びＹ方向に移動し、その移動が操作ピン１７ｃを介してパレットベース１７の操作アーム１７ｂに伝達される。
他方のＸＹテーブル１８についてもＸＹ面上での姿勢を90°変更しただけで、基本構成については同様であるため、重複する説明は省略する。
【００２８】
そして、エアパレット１６によるパレットベース１７の浮揚状態において、各ＸＹテーブル１８の作動によりリニアボールベアリング２３が同一方向且つ同一量で移動すると、それぞれの移動が各操作アーム１７ｂを介してパレットベース１７に伝達され、パレットベース１７は伝達された移動方向に対応してＸＹ面上を平行移動する。
【００２９】
また、上記のように各操作アーム１７ｂはパレットベース１７に対してＹ方向に離間して配置されているため、各ＸＹテーブル１８のリニアボールベアリング２３のＸ方向への作動量が相違すると、その差分に応じてパレットベース１７にはＸＹ面上での回転方向の姿勢変化が付与される。なお、このときパレットベース１７と各ＸＹテーブル１８との間には相対的な姿勢変化を生じるが、この姿勢変化はリニアボールベアリング２３と操作ピン１７ｃとの相対回転により許容される。結果として、各ＸＹテーブル１８のＸ方向及びＹ方向への作動量を適宜調整することにより、パレットベース１７は回転方向への姿勢変化を含めてＸ方向及びＹ方向に任意に位置調整される。
【００３０】
一方、リニアボールベアリング２３に対するエアチャック２２のクランプが解除されると、各ＸＹテーブル１８がＸ方向やＹ方向に作動しても、その作動がエアチャック２２からリニアボールベアリング２３に伝達されずパレットベース１７は移動しない。この状況は、各ＸＹテーブル１８からパレットベース１７が切り離されたことを意味し、パレットベース１７が浮揚状態にあるときには、ＸＹテーブル１８に拘束されることなくＸＹ面上で外力を受けた方向に任意に移動可能となる。
【００３１】
［ＴＦ搬入台車１０及びＴＦ搬出台車１１］
以上のように構成されたＴＦ位置調整装置９に隣接して、図２に示すように工場の床面Ｆ上には一対のレール２５がＹ方向に沿って敷設されている。このレール２５上を上記したＴＦ搬入台車１０が移動してトラックフレーム１をＴＦ位置調整装置９のパレットベース１７上に搬入する。同じく工場の床面Ｆ上には、ＴＦ位置調整装置９に隣接して一対のレール２６がＸ方向に沿って敷設されている。このレール２６上を上記した搬出台車１１が移動して、後述するようにメインフレーム５と結合された後のトラックフレーム１をパレットベース１７上から搬出する。
【００３２】
［ＭＦ移送・結合装置１２］
一方、図２〜４に示すように全体としてＭＦ移送・結合装置１２は、保持アーム２７ａによりメインフレーム５を保持してＺ方向に移送するハンガー体２７、ハンガー体２７をＸ方向に案内するＸ方向フレーム体２８、及びＸ方向フレーム体２８をＹ方向に案内するＹ方向フレーム体２９から構成されている。
【００３３】
Ｙ方向フレーム体２９は、ＴＦ位置調整装置９の直上からＹ方向に沿って延設された直方体状の枠組みであり、その上部にはＹ方向に延びる一対のレール２９ａが設けられている。以下、Ｙ方向フレーム体２９内のＴＦ位置調整装置９の直上の領域を結合スペース２９ｂと称し、これに隣接する領域を搬入スペース２９ｃと称する。Ｙ方向フレーム体２９のレール２９ａ間には平面視で四角枠状をなすＸ方向フレーム体２８が架け渡され、Ｘ方向フレーム体２８はレール２９ａに案内されながらＹ方向駆動装置３４（図９に示す）により搬入スペース２９ｃと結合スペース２９ｂとの間で移動する。
【００３４】
Ｘ方向フレーム体２８にはＸ方向に延びる一対のレール２８ａが設けられ、これらのレール２８ａ間にハンガー体２７の走行フレーム２７ｂが架け渡され、走行フレーム２７ｂはレール２８ａに案内されながらＸ方向駆動装置３３（図９に示す）によりＸ方向に移動する。走行フレーム２７ｂには一対の保持アーム２７ａが吊下され、各保持アーム２７ａの下端には掛止爪２７ｃが設けられている。これらの保持アーム２７ａは接離駆動装置３５（図９に示す）により互いに接離する方向に駆動されると共に、昇降駆動装置３６（図９に示す）によりＺ方向に沿って昇降される。
【００３５】
従って、図４に実線で示すように、保持アーム２７ａを互いに接近させて掛止爪２７ｃを油圧ショベルのメインフレーム５の両側に下方から当接させるとメインフレーム５が保持され、Ｘ，Ｙ，Ｚの任意の方向に移動可能となる。また図４に仮想線で示すように、この状態から保持アーム２７ａを互いに離間させると、掛止爪２７ｃからメインフレーム５が解放される。
【００３６】
［ＭＦ搬入台車１３］
図２，３に示すように、工場の床面Ｆ上にはＹ方向に沿って一対のレール３１が敷設され、レール３１の一端はＹ方向フレーム体２９の搬入スペース２９ｃ内に位置し、他端はＹ方向フレーム体２９の外部に位置している。このレール上を上記したＭＦ搬入台車１３が移動し、Ｙ方向フレーム体２９の外部から搬入スペース２９ｃ内にメインフレーム５が搬入される。
【００３７】
［位置検出装置１４］
図４に示すように、ＴＦ位置調整装置９の近接位置には上記した位置検出装置１４が設置され、トラックフレーム１とメインフレーム５との相対的な位置関係（例えば、以下に説明するノックピン４２とノック孔４３との位置関係）を検出するようになっている。なお、位置検出装置１４の検出原理は限定されるものではなく、例えばカメラにより撮像した画像を解析して相対位置を判定したり、或いは超音波を利用して相対位置を検出したりする等、種々の検出原理を任意に採用可能である。
【００３８】
以上のように構成された位置決め装置８は、図９に示す制御装置３２（本発明の制御部に相当）により制御される。そのために制御装置３２の入力側には、位置検出装置１４等の各種センサ類が接続されている。また制御装置３２の出力側には、ＴＦ位置調整装置９を構成するエアパレット１６、ＸＹテーブル１８及びエアチャック２２、ＴＦ搬入台車１０、ＴＦ搬出台車１１、ＭＦ移送・結合装置１２を構成するＸ方向駆動装置３３、Ｙ方向駆動装置３４、接離駆動装置３５及び昇降駆動装置３６、ＭＦ搬入台車１３等のデバイス類が接続され、それぞれ制御装置３２により駆動制御される。
【００３９】
一方、本実施形態の位置決め装置８では、トラックフレーム１及びメインフレーム５にも従来とは異なる構成が付加されており、以下に説明する。
［トラックフレーム１及びメインフレーム５］
メインフレーム５との結合に際して、図１，４に示すように、事前にトラックフレーム１上には旋回レース台３が結合されて旋回輪４の内輪４ａが締結されている。外輪４ｂの上方に面した接合面３８には多数のボルト孔３９が周方向に列設され、これらのボルト孔３９に対応して、メインフレーム５の下方に面した接合面４０には図示しない多数の雌ネジが形成されている。そして、外輪４ｂの接合面３８にメインフレーム５の接合面４０を重ね合わせた上で、各ボルト孔３９に下方から図示しないボルトが挿入されて雌ネジに螺合することで互いに締結される。これによりトラックフレーム１とメインフレーム５とが正規の位置関係で結合され、自ずとスイベルジョイント６の軸線が旋回装置の旋回中心Ｌと一致する。
【００４０】
ボルト孔３９と雌ネジとを一致させるために、従来の手作業による位置決めに代えて、本実施形態ではＴＦ位置調整装置９により自動的に位置決めがなされるが、ある程度の調整誤差が生じてボルト孔３９と雌ネジとを完全一致できない場合があり得る。そこで本実施形態では、トラックフレーム１とメインフレーム５とを正規の位置関係とするための微調整に関しても、ノックピンとノック孔（共に本発明のガイド機構に相当）との嵌合を利用して自動化を図っている。
【００４１】
具体的には図１，４に示すように、トラックフレーム１側の接合面３８の旋回中心Ｌを挟んで180°対向する２位置に、上方に向けてテーパ状に尖ったノックピン４２が立設されている。また、メインフレーム５側の接合面４０の旋回中心Ｌを挟んで180°対向し、且つＹ方向に並んだ２位置（換言するとＸ方向で同一の２位置）にノック孔４３が穿設されている。ノックピン４２は旋回輪４の外輪４ｂの回転に伴って周方向に位置変位するが、各ノックピン４２がメインフレーム５側のノック孔４３にそれぞれ嵌合したときに全てのボルト孔３９と雌ネジとが一致するように、接合面３８上でのボルト孔３９に対するノックピン４２の位置、及び接合面４０上での雌ネジに対するノック孔４３の位置がそれぞれ設定されている。
【００４２】
次いで、制御装置３２により実行されるトラックフレーム１とメインフレーム５との位置決め作業について説明する。
作業開始前の初期状態では、ＭＦ移送・結合装置１２のＸ方向フレーム体２８と共にハンガー体２７が搬入スペース２９ｃまで移動されており、ＴＦ位置調整装置９の各ＸＹテーブル１８のエアチャック２２によりリニアボールベアリング２３がクランプされている。
【００４３】
まず、ＴＦ搬入台車１０によりＴＦ位置調整装置９のパレットベース１７上にトラックフレーム１が搬入される。搬入前または搬入後の何れのタイミングでもよいが、旋回輪４の外輪４ｂの接合面３８上で一対のノックピン４２がＹ方向に並ぶように（後に直上に移送されるメインフレーム５のノック孔４３と対応するように）、作業者の目分量により旋回輪４の外輪４ｂが回転されてノックピン４２の大雑把な位置調整が行われる。
【００４４】
トラックフレーム１の搬入と並行して、ＭＦ移送・結合装置１２のＹ方向フレーム体２９の搬入スペース２９ｃ内に、ＭＦ搬入台車１３によりメインフレーム５が搬入される。図３中に矢印で示すように、メインフレーム５はハンガー体２７の保持アーム２７ａに保持された後に上昇し、さらにＸ方向フレーム体２８と共に結合スペース２９ｂへと移動された後に下降する。結果として図４に示すように、トラックフレーム１の直上にメインフレーム５が位置し、互いの接合面３８，４０が所定間隔をおいて相対向する。
【００４５】
次いで、圧縮空気の供給によりＴＦ位置調整装置９の各エアパレット１６が作動し、パレットベース１７が浮揚状態に切り換えられる。これと並行して位置検出装置１４によりトラックフレーム１とメインフレーム５との位置関係が検出され、その検出情報に基づき制御装置３２により各ＸＹテーブル１８が駆動制御される。浮揚状態のパレットベース１７はＸＹテーブル１８により容易に移動し、載置面１７ａ上に載置されたトラックフレーム１も移動する。上記のように検出情報に基づくパレットベース１７の移動は、Ｘ方向やＹ方向のみならずＸＹ面上での回転方向への姿勢変化も含む。このため、メインフレーム５側の各雌ネジに対してトラックフレーム１側の各ボルト孔３９の位置がＸ方向やＹ方向にズレを生じている場合は無論、回転方向にズレを生じている場合であっても、そのズレを解消する方向に位置調整がなされる。
【００４６】
位置調整が完了するとエアチャック２２のクランプが解除され、各ＸＹテーブル１８からパレットベース１７が切り離される。浮揚状態を継続しているパレットベース１７は、ＸＹテーブル１８に拘束されることなくＸＹ面上での移動を許容されることから、パレットベース１７上のトラックフレーム１は外力を与えた方向に容易に移動可能となる。
【００４７】
次いで、ハンガー体２７の保持アーム２７ａと共にメインフレーム５が下降される。ＸＹテーブル１８による位置調整には多少の誤差が含まれるため、ボルト孔３９と雌ネジとが完全一致しないこともあり、この場合には必然的に各ノックピン４２と各ノック孔４３も完全一致しない。しかしながら、各ノックピン４２の先端がＸ方向及びＹ方向でノック孔４３の内径に収まる程度には位置調整されているため、図１０（ａ）に示すように、メインフレーム５の下降に伴って各ノックピン４２の先端がノック孔４３内に挿入される。
【００４８】
そして、トラックフレーム１とメインフレーム５との接近方向への位置変位により各ノックピン４２は次第にノック孔４３内に挿入され、挿入の過程では、図１０（ｂ）に示すように各ノックピン４２のテーパ箇所がノック孔４３の内周（詳しくは、周縁の角部）に摺接（本発明の互いに係合に相当）する。この摺接によりメインフレーム５の重量がＸＹ面上に沿った駆動力に変換され、各ノックピン４２に作用する。結果として浮揚状態のパレットベース１７と共にトラックフレーム１は、ＸＹ面上での回転方向への姿勢変化も含めてＸ方向及びＹ方向に移動する。
【００４９】
互いの接合面３８，４０が当接した時点では、図１０（ｃ）に示すように各ノックピン４２が対応するノック孔４３内に完全に嵌合し、トラックフレーム１側のボルト孔３９とメインフレーム５側の雌ネジとが全て一致する。結果として、トラックフレーム１とメインフレーム５とが正規の位置関係、詳しくはトラックフレーム１側の各ボルト孔３９とメインフレーム５側の各雌ネジとを完全一致させた位置関係に案内され、位置決めが完了する。
【００５０】
そして、作業者によりトラックフレーム１の各ボルト孔３９に下方からボルトが挿入されて、メインフレーム５の雌ネジに螺合して締結されると、トラックフレーム１とメインフレーム５とが結合される。これによりＴＦ位置調整装置９上での作業が完了し、メインフレーム５と結合後のトラックフレーム１がＴＦ搬出台車１１によりパレットベース１７上から搬出される。その後は、パレットベース１７上に新たなトラックフレーム１がＴＦ搬入台車１０により搬入され、上記と同様の手順で位置決め作業が繰り返される。
【００５１】
以上の説明から明らかなように本実施形態の位置決め装置８によれば、トラックフレーム１とメインフレーム５とを正規の位置関係に自動的に位置決めすることができる。
即ち、従来の作業者の手作業による位置決めでは、ホイストに吊下されたメインフレームの揺れが簡単には収まらない上に、作業者が旋回レース台を内部から覗き込んで位置確認する必要があるため、位置決め作業に多大な手間と時間を要していた。
【００５２】
これに対して本実施形態では、ＭＦ移送・結合装置１２によりメインフレーム５がトラックフレーム１の直上まで迅速に移送されると共に、このメインフレーム５に対して、ＴＦ位置調整装置９のＸＹテーブル１８によりパレットベース１７上のトラックフレーム１が迅速に位置調整される。加えて、その際の位置関係を作業者が確認する必要もない。
【００５３】
しかも、ＸＹテーブル１８による位置調整の後に、エアチャック２２のクランプを解除して、エアパレット１６により浮揚状態にあるパレットベース１７を各ＸＹテーブル１８から切り離した上で、ノック孔４３へのノックピン４２の挿入によりトラックフレーム１とメインフレーム５と正規の位置関係へと案内している。このため、仮にＸＹテーブル１８による位置調整の誤差が生じていたとしても、その位置関係が微調整されて、ボルト孔と雌ネジとを完全一致させた正規の位置関係に位置決めすることができる。このように正規の位置関係への位置決めを微調整まで含めて完全自動化したことから、本実施形態によればトラックフレーム１とメインフレーム５を容易且つ迅速に位置決めすることができる。
【００５４】
無論、トラックフレーム１とメインフレーム５との結合後にはスイベルジョイント６の軸線が旋回装置の旋回中心Ｌと一致するため、旋回装置が作動してもスイベルジョイント６には無理な力が作用せず、その故障を未然に防止できるという効果も得られる。
【００５５】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、油圧ショベルのトラックフレーム１とメインフレーム５とを結合するための位置決め装置８として具体化したが、これに限るものではなく、例えばクレーン車両に具体化してもよい。周知のようにクレーン車両は、走行輪を備えた下部走行体上に旋回レース台を介してブームを備えた上部作業体を旋回可能に結合してなる。このため、下部走行体上の旋回レース台に上部作業体を結合する際の位置決めのために、本発明の位置決め装置を適用することができる。
また、位置決めの対象となる構造体は、油圧ショベルやクレーン車両のような結合後に旋回動作するものに限らない。建設機械を構成する構造体同士を結合のための位置決め装置であれば、任意に適用可能である。
【００５６】
また上記実施形態では、トラックフレーム１側の旋回輪４の外輪４ｂに一対のノックピン４２を設け、メインフレーム５側に一対のノック孔４３を設けたが、これに限るものではない。例えば両者を逆転させて、トラックフレーム１側にノック孔４３を設け、メインフレーム５側にノックピン４２を設けてもよい。
【００５７】
また、旋回装置の旋回中心Ｌに単一のノックピン４２及びノック孔４３を配設してもよい。この場合には、互いの嵌合によりトラックフレーム１とメインフレーム５とが旋回中心Ｌで位置決めされるものの、旋回輪４の外輪４ｂが回転方向に位置決めされない。このため、外輪４ｂの各ボルト孔３９をメインフレーム５の各雌ネジに一致させるために、作業者が外輪４ｂを回転操作する必要が生じる。しかし、既に旋回中心Ｌが位置決めされているため、この場合でも従来の完全な手作業に比較すれば容易且つ迅速に位置決めすることができる。
そして、この場合にはトラックフレーム１の位置調整の際に回転方向に姿勢変化させる必要がなくなるため、単一のＸＹテーブル１８によりトラックフレーム１の位置調整を実施可能となる。
【００５８】
また、トラックフレーム１側の旋回輪４の外輪４ｂにノックピン４２を設けることなく、回転しない箇所に設けてもよい。例えば、旋回輪４の内輪４ａ近傍の180°対向する２位置にノックピン４２を設けても、メインフレーム５側のノック孔４３との嵌合によりスイベルジョイント６の軸線を旋回中心Ｌに一致させることができる。そして作業者が外輪４ｂを回転操作すれば、ボルト孔３９と雌ネジとが一致した正規の位置関係で位置決め可能なため、従来の手作業に比較すれば容易且つ迅速に実施できる。なお、トラックフレーム１とメインフレーム５との結合後には、メインフレーム５の回転を許容するために内輪４ａからノックピン４２を引き抜いて除去すればよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  トラックフレーム（第１の構造体）
３  旋回レース台
５  メインフレーム（第２の構造体）
１２  ＭＦ移送・結合装置（移送・結合機構）
１４  位置検出装置（位置検出部）
１６  エアパレット（浮揚状態生成機構）
１６ｂ  エアバッグ
１７  パレットベース（載置台）
１７ｃ  操作ピン（相対回転許容機構）
１８  ＸＹテーブル（載置台駆動機構）
１９ｃ,２０ｃ  モータ
１９ｄ,２０ｄ  送りネジ
２２  エアチャック（クランプ機構）
２３  リニアボールベアリング（ベアリング部材、相対回転許容機構）
３２  制御装置（制御部）
４２  ノックピン（ガイド機構）
４３  ノック孔（ガイド機構）
Ｆ  床面
【図１】
2020045718.tif 000003
【図２】
2020045718.tif 000004
【図３】
2020045718.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月13日(2019.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の構造体が載置される載置台と、
前記載置台上の第１の構造体に対して第２の構造体を上方から接近させて結合する移送・結合機構と、
前記第１の構造体と前記第２の構造体との相対位置を検出する位置検出部と、
前記第２の構造体の接近方向と直交するＸ方向及びＹ方向に前記載置台を床面に沿って駆動することで前記第１の構造体と前記第２の構造体の相対位置を粗動調整可能な載置台駆動機構と、
前記第２の構造体に対して前記第１の構造体を所定の位置関係とすべく、前記位置検出部により検出された相対位置に基づき前記載置台駆動機構を駆動制御する制御部と、
前記載置台駆動機構により粗動調整された前記載置台をＸ方向及びＹ方向への位置変位が許容された浮揚状態とする浮揚状態生成機構と、
前記第１の構造体と前記第２の構造体とにそれぞれ設けられ、前記移送・結合機構による前記第１の構造体に対する前記第２の構造体の接近に伴って互いに係合し、浮揚状態の前記載置台と共に前記第１の構造体をＸ方向及びＹ方向に移動させて所定の位置関係へと案内するガイド機構と
を備え、
前記ガイド機構は、前記第１の構造体と前記第２の構造体との何れか一方に設けられたテーパ状をなす一対のノックピンと、他方に設けられて前記ノックピンが挿入される一対のノック孔とからなり、
前記載置台駆動機構は、前記載置台の互いに離間した２箇所にそれぞれ相対回転許容機構を介して相対回転可能に連結された一対のＸＹテーブルからなり、各ＸＹテーブルの作動量を調整することにより、前記載置台をＸＹ面上での回転方向への姿勢変化を含めてＸ方向及びＹ方向に位置調整可能とされている
ことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
第１の構造体が載置される載置台と、
前記載置台上の第１の構造体に対して第２の構造体を上方から接近させて結合する移送・結合機構と、
前記第１の構造体と前記第２の構造体との相対位置を検出する位置検出部と、
前記第２の構造体の接近方向と直交するＸ方向及びＹ方向に前記載置台を床面に沿って駆動することで前記第１の構造体と前記第２の構造体の相対位置を粗動調整可能な載置台駆動機構と、
前記第２の構造体に対して前記第１の構造体を所定の位置関係とすべく、前記位置検出部により検出された相対位置に基づき前記載置台駆動機構を駆動制御する制御部と、
前記載置台駆動機構により粗動調整された前記載置台をＸ方向及びＹ方向への位置変位が許容された浮揚状態とする浮揚状態生成機構と
を備え、
前記載置台駆動機構は、クランプ機構を介して前記載置台に連結され、モータで回転駆動される送りネジにより前記載置台をＸ方向及びＹ方向に位置調整可能なＸＹテーブルであり、
前記クランプ機構は、前記浮揚状態生成機構により前記載置台が浮揚状態とされたときに、クランプを解除して前記ＸＹテーブルから前記載置台を切り離す
ことを特徴とする位置決め装置。
【請求項３】
前記浮揚状態生成機構は、前記載置台の下面に設けられたエアバッグと前記床面との間に圧縮空気を流通させて空気層を形成することにより前記載置台を浮揚状態とするエアパレットである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記相対回転許容機構は、前記載置台と前記各ＸＹテーブルとの何れか一方に設けられたベアリング部材と、他方に設けられてベアリング部材に回転可能に挿入された操作ピンとからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の位置決め装置は、第１の構造体が載置される載置台と、前記載置台上の第１の構造体に対して第２の構造体を上方から接近させて結合する移送・結合機構と、前記第１の構造体と前記第２の構造体との相対位置を検出する位置検出部と、前記第２の構造体の接近方向と直交するＸ方向及びＹ方向に前記載置台を床面に沿って駆動することで前記第１の構造体と前記第２の構造体の相対位置を粗動調整可能な載置台駆動機構と、前記第２の構造体に対して前記第１の構造体を所定の位置関係とすべく、前記位置検出部により検出された相対位置に基づき前記載置台駆動機構を駆動制御する制御部と、前記載置台駆動機構により粗動調整された前記載置台をＸ方向及びＹ方向への位置変位が許容された浮揚状態とする浮揚状態生成機構と、前記第１の構造体と前記第２の構造体とにそれぞれ設けられ、前記移送・結合機構による前記第１の構造体に対する前記第２の構造体の接近に伴って互いに係合し、浮揚状態の前記載置台と共に前記第１の構造体をＸ方向及びＹ方向に移動させて所定の位置関係へと案内するガイド機構とを備え、前記ガイド機構は、前記第１の構造体と前記第２の構造体との何れか一方に設けられたテーパ状をなす一対のノックピンと、他方に設けられて前記ノックピンが挿入される一対のノック孔とからなり、前記載置台駆動機構は、前記載置台の互いに離間した２箇所にそれぞれ相対回転許容機構を介して相対回転可能に連結された一対のＸＹテーブルからなり、各ＸＹテーブルの作動量を調整することにより、前記載置台をＸＹ面上での回転方向への姿勢変化を含めてＸ方向及びＹ方向に位置調整可能とされていることを特徴とする。