(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体より順次回動自在に連結するブームおよびアーム(12)と、このアーム(12)先端に連結されるバケットやブレーカ等の作業具(11)と、アーム(12)に回動自在に取着され、かつ、バケットシリンダにより作業具(11)を回動せしめる作業機リンク(13)と、アーム(12)および作業機リンク(13)と作業具(11)に固着したブラケット(11a)とを作業機着脱部材により連結してなる建設機械の作業機着脱装置において、前記作業機着脱部材は、前記アーム(12)および作業機リンク(13)のそれぞれの先端部に固着し、内側の合せ面に作業具に固設された連結ピン(14,15)と係合する半円状の係合部(22a,22a) 、および、係合凹部(21d,21d) を有する半分割された第１係合部材(22A,22B) と、この第１係合部材(22A,22B)に対向して、内側の合せ面に作業具に固設された連結ピン(14,15) と係合する半円状の係合部(21a,21a) 、および、係合凸部(22d,22d) を有し、第１係合部材(22A,22B)に対して開閉自在で半分割された第２係合部材(21,21) とを備え、前記第１係合部材(22A,22B) に対向して配設される前記第２係合部材(21,21)は、先端側はボルト(19)で締結され、後端側は係合凸部(22d,22d) が第１係合部材(22A,22B) の係合凹部(21d,21d) で係合され、作業具(11)をアーム(12)および作業機リンク(13)に着脱自在としたことを特徴とする建設機械の作業機着脱装置。
【請求項２】
請求項１記載の建設機械の作業機着脱装置において、前記第１係合部材(22A,22B) の先端部に設けた係合突起部(21e,21e) と、前記第２係合部材(21,21) の先端部に設けた係合切欠部(22e,22e) とを有し、作業具(11)を装着時に係合突起部(21e,21e) と係合切欠部(22e,22e) とを当接して係合せしめることを特徴とする建設機械の作業機着脱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械の作業機のアーム先端部に、作業機着脱部材を介してバケットやブレーカ等の作業具を着脱自在にした油圧ショベルの作業機着脱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルは、砂利・土の採取、道路工事、圃場整備、土地造成、上下水道工事、建築基礎工事などに幅広く使われている。これらの作業に用いる各種バケットの他に、油圧ブレーカ、クラッシャなど各種の作業機アタッチメントが開発、提供されている。一般に小規模工事の場合は、投入する油圧ショベルの台数が少なく、１台の油圧ショベルで幾通りもの作業を遂行する必要があり、これらの各種作業機アタッチメントを有効に活用することによって効率的な工事を可能としている。
【０００３】
従来の油圧ショベルについて、図９，図１０により説明する。図９に示すように、油圧ショベル３０は上部旋回体３１（以下、車体３１と言う。）を備えている。この車体３１には作業機４０を取着している。作業機４０はブーム４１、アーム４２およびバケット４３を備え、各油圧シリンダ４４，４５，４６により駆動されるようになっている。
次に、油圧ショベル３０の使い方について説明する。
図９に示すように、アーム４２の先端にバケット４３を取着し、土砂等の掘削作業を行う場合が多く、この地盤を掘削中に岩塊等がでた場合は図１０に示すようにアーム４２にブレーカ４８を取着して岩塊小割り作業を行っている。
このように、通常は１台の油圧ショベルでバケット作業やブレーカ作業を行っているので、バケットからブレーカへの交換を行うために作業が中断するとの問題がある。
【０００４】
最近は、バケットやブレーカ等の作業具の交換を容易にするために、クイックカプラを用いられている。このクイックカプラは図１１に示すように、、アーム５１はリンク５４を介してバケットシリンダ５２およびリンク５３と連結している。クイックカプラ５０は、アーム５１の先端部とピン５０ａにより連結し、リンク５３とピン５０ｂにより回動自在に連結すると共に、バケット５５のブラケット５５ａの一端とピン５０ｃにより連結し、ブラケット５５ａの他端とピン５０ｄにより連結している。
ところが、図１１に示す４点支持のクイックカプラは、クイックカプラ５０を用いないときのバケット刃先までの回動半径Ｒ0 に対して、クイックカプラ５０を用いるとアーム５１のピン５０ａを中心としてバケット５５が回動するので、回動半径Ｒとなる。
このため、クイックカプラを用いたときはバケット刃先力ＦE は、Ｒ0 ／Ｒに比例して低下し、クイックカプラを使用しない場合と同等の刃先力を得ることができないとの問題がある。
【０００５】
このような問題点を解決するために、例えば、実開平２−５４４０号が出願されている。この出願内容は、バケット等のエンドアタッチメントを建設機械本体側のアームおよび操作リンクの先端に連結ピンを介して着脱自在連結するようにしたエンドアタッチメント取付装置において、アタッチメントの本体上部に溶接されたブラケットにピンを介して前後２個の半割れボスを回動自在に枢着し、該半割れボスをそれぞれ前記ブラケットに対して開閉自在とすると共に、前記ブラケットには前後２個の半円形上向き凹部，前記２個の半割れボスには半円形下向き凹部を設け、半割れボスを閉じたとき該凹部によって前記連結ピンを支持することができるようにしたことを特徴とする。
また、ブラケットの半円形上向き凹部の底部に嵌入孔を、半割れボスの半円形下向き凹部に嵌入孔をそれぞれ設け、連結ピンの抜止用固定ピンの上下両端部を該嵌入孔に嵌入固定できるようにしたことを特徴とする、建設機械のエンドアタッチメント取付装置が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示すクイックカプラを用いたときはバケット刃先力ＦE は、Ｒ0 ／Ｒに比例して低下し、クイックカプラを使用しない場合と同等の刃先力を得ることができないとの問題がある。
また、回動半径が大きくなるに伴ってバケット刃先の作動角度も大きくなるので、クイックカプラを用いないときの運転感覚で作業機を操作すると、ブームの下面やアームの背面あるいは運転室にバケット刃先を衝突させてしまうとの問題がある。
したがって、クイックカプラを用いないときと同等のバケット刃先の作動角度とする必要がある。
【０００７】
前記実開平２−５４４０号に記載されている、アタッチメントの本体上部に溶接されたブラケットに取着する連結ピンを前後２個の半割れボスを閉じてボルトで締結するだけの構造では、半割れボスに転石等が衝突したときに過大な力が作用してボルトが折損する。
また、ブラケットに取着する連結ピンおよび半割れボスに嵌入孔を設けて、この嵌入孔に抜止用固定ピンを挿入する構造では、連結ピン径を大きくして強度不足を補う必要がある。さらに連結ピンの嵌入孔のノッチ効果等により連結ピンが折損する等の問題がある。
このようなバケットとアームを連結する最も重要な連結ピンに嵌入孔を設けることは安全上問題となる。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点に着目し、バケットやブレーカ等の作業具の回動半径が変わらないようにして、転石等と衝突しても変形やボルトの折損することがなく、バケットやブレーカ等の作業具を確実に固定して耐久性が向上し、しかも、製作が簡単となる作業機着脱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するために、本発明に係るバケットやブレーカ等の作業具を交換可能とする建設機械の作業機着脱装置の第１発明は、車体より順次回動自在に連結するブームおよびアーム１２と、このアーム１２先端に連結されるバケットやブレーカ等の作業具１１と、アーム１２に回動自在に取着され、かつ、バケットシリンダにより作業具１１を回動せしめる作業機リンク１３と、アーム１２および作業機リンク１３と作業具１１に固着したブラケット１１ａとを作業機着脱部材により連結してなる建設機械の作業機着脱装置において、前記作業機着脱部材は、前記アーム１２および作業機リンク１３のそれぞれの先端部に固着し、内側の合せ面に作業具に固設された連結ピン１４，１５と係合する半円状の係合部２２ａ，２２ａ、および、係合凹部２１ｄ，２１ｄを有する半分割された第１係合部材２２Ａ，２２Ｂと、この第１係合部材２２Ａ，２２Ｂに対向して、内側の合せ面に作業具に固設された連結ピン１４，１５と係合する半円状の係合部２１ａ，２１ａ、および、係合凸部２２ｄ，２２ｄを有し、第１係合部材２２Ａ，２２Ｂに対して開閉自在で半分割された第２係合部材２１，２１とを備え、前記第１係合部材２２Ａ，２２Ｂに対向して配設される前記第２係合部材２１，２１は、先端側はボルト１９で締結され、後端側は係合凸部２２ｄ，２２ｄが第１係合部材２２Ａ，２２Ｂの係合凹部２１ｄ，２１ｄで係合され、作業具１１をアーム１２および作業機リンク１３に着脱自在に構成したものである。
上記構成によれば、第２係合部材２１，２１の係合凸部２２ｄ，２２ｄは、第１係合部材２２Ａ，２２Ｂの係合凹部２２ｄ，２２ｄに当接するまで閉作動する。このため、第２係合部材２１，２１は連結ピン１４，１５を挟んで、アーム１２および作業機リンク１３の先端部に固着する第１係合部材２２Ａ，２２Ｂに係合するようになっている。
これにより、第１係合部材２１が確実に固定されるので、前後方向に負荷が加わっても作業機着脱部材の変形等が防止される。
したがって、第１係合部材、第２係合部材の耐久性が向上するので油圧ショベル等の建設機械の作業機着脱装置に有用である。
【００１０】
第２発明は、第１発明の構成において、前記第１係合部材２２Ａ，２２Ｂの先端部に設けた係合突起部２１ｅ，２１ｅと、前記第２係合部材２１，２１の先端部に設けた係合切欠部２２ｅ，２２ｅとを有し、作業具１１を装着時に係合突起部２１ｅ，２１ｅと係合切欠部２２ｅ，２２ｅとを当接して係合せしめる構成としたものである。
上記構成によれば、第２係合部材２１，２１の係合切欠部２２ｅ，２２ｅは、アーム１２および作業機リンク１３の先端部に固着する第１係合部材２２Ａ，２２Ｂの係合突起２１ｅ，２１ｅと嵌着するようになっている。このため、第１係合部材２２Ａ，２２Ｂおよび第２係合部材２１，２１に転石等が衝突して横荷重が加わっても、係合切欠部２２ｅ，２２ｅと係合突起２１ｅ，２１ｅとで受け持つ構造となっている。
これにより、係合切欠部２２ｅ，２２ｅと係合突起２１ｅ，２１ｅとで確実に固定できる構造となっており、第１係合部材２２Ａ，２２Ｂと第２係合突起２１，２１を取付けるボルトに剪断力は作用しない。
したがって、作業機着脱装置の耐久性が向上すると共に、作業具の交換作業も容易であり建設機械の作業機着脱装置として有用である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る建設機械の作業機着脱装置の実施例を図１乃至図８により説明する。図１は本発明のアタッチメント着脱装置を用いてバケットをアームおよび作業機リンクに結合した状態を示す図である。図２は、バケットをアームおよび作業機リンクから取外した状態を示す図である。
先ず、図１，図２に示す作業機着脱装置について説明する。
アーム１２の先端部には、内側が半円状の係合部を有する第１係合部材２２Ａが固着している。第１係合部材２２Ａに対向して配設される第２係合部材２１はヒンジピン２３により開閉自在となっている。
バケット１１にブラケット１１ａが固着している。このブラケット１１ａの下端部には連結用のピン１４が配設されている。前記アーム１２の先端部は、第１係合部材２２Ａと第２係合部材２１とにより前記ピン１４を挟んでボルト１９により締結し、バケット１１のブラケット１１ａと連結している。アーム１２は作業機リンク１２ａと連結している。この作業機リンク１２ａの上端部には図示しないバケットシリンダのロッド部と連結している。作業機リンク１２ａは作業機リンク１３と連結している。この作業機リンク１３の先端部には内側が半円状の係合部を有する第１係合部材２２Ｂが固着している。この第１係合部材２２Ｂに対向して配設される第２係合部材２１はヒンジピン２３により開閉自在となっている。
バケット１１のブラケット１１ａの上端部には連結用のピン１５が配設されている。前記作業機リンク１３の先端部は、第１係合部材２２Ｂと第２係合部材２１とにより前記ピン１５を挟んでボルト１９により締結し、バケット１１のブラケット１１ａと連結している。
作業機着脱部材は、アーム１２および作業機リンク１３の先端部に固着する第１係合部材２２Ａ，２２Ｂ，この第１係合部材２２Ａ，２２Ｂに対向して配設される第２係合部材２１，２１，ヒンジピン２３，２３，締結ボルト１９，１９からなっている。
尚、図１，図２はバケットおよび作業機着脱部材を左側面から見た図で説明している。図に示すバケット１１のブラケット１１ａは反対側にも固着してあり、２つのブラケット１１ａ，１１ａを有する。
この作業機着脱部材は、第１係合部材２２Ａ，２２Ｂと、この第１係合部材２２Ａ，２２Ｂに対向する第１係合部材２１，２１とは半割り状に構成されている。この作業機着脱部材は、アーム１２側と作業機リンク１３側とは同一構成であるので、以下、作業機リンク１３側の作業機着脱部材についてのみ説明する。
【００１２】
次に、図１の断面Ａ−Ａの図３に示すように、バケット１１の左右のブラケット１１ａ、１１ａに連結ピン１５が配設されている。この連結ピン１５にはブラケット１１ａ，１１ａから抜け出すのを防止する抜止ピン１６が取着されている。この連結ピン１５の外周にはブッシュ１７，１７が挿着している。このブッシュ１７，１７は図１に示す作業機リンク１３の先端に固着する第１係合部材２２Ｂの内筒部２２ａと第２係合部材２１の内筒部２１ａとにより挟着されている。このブッシュ１７，１７の外端部には環状のシール１８，１８を嵌着している。シール１８，１８は連結ピン１５の外周部に当接し、ブッシュ１７，１７の内筒部１７ｂに封入するオイルの漏洩を防止している。
このように構成されており、図１に示すバケット１１は図示しないバケットシリンダの推力が作業機リンク１３を介して伝達されて回動自在となっている。
【００１３】
次に、作業機着脱部材の詳細について図１のＹ視図の図４，図４の断面Ｂ−Ｂの図５により説明する。
図４，図５に示すように、ヒンジピン２３は図１に示す作業機リンク１３の先端部に固着する第１係合部材２２Ｂのボス部２２ｂと第２係合部材２１の二股部２１ｂとを連結している。係合ピン２４はボス部２２ｂとヒンジピン２３とを係合させている。第２係合部材２１はヒンジピン２３を支点として開閉自在となっている。
【００１４】
図１のＺ視図を図６により説明する。第２係合部材２１の係合切欠部２２ｅおよび作業機リンク１３の先端部に固着する第１係合部材２２Ｂの係合突起２１ｅとは嵌着するようになっている。これにより、第１係合部材２２Ｂおよび第２係合部材２１に転石等が衝突して横荷重が加わっても、この第１係合部材２２Ｂの係合係合突起２１ｅと第２係合部材２２Ｂの係合切欠部２２ｅとで受け持つ構造となっている。
【００１５】
図６の断面Ｃ−Ｃを図７，第１係合部材２２Ｂおよび第２係合部材２１の斜視図の図８により説明する。作業機リンク１３の先端部に固着する第１係合部材２２Ｂと第２係合部材２１とはブッシュ１７を介して連結ピン１５を挟んでボルト１９により締結している。
第２係合部材２１は、ヒンジピン２３を支点として上方へ回動すると２点鎖線で示す状態となる。これにより、第２係合部材２１と作業機リンク１３の先端部に固着する第１係合部材２２Ｂとは連結ピン１５から離脱することができる。
この第１係合部材２２Ｂにはブッシュ１７の外周部が当接する内筒部２２ａの近傍に円弧状の切欠部２２ｃが形成されている。この切欠部２２ｃから延設する係合凹部２１ｄが形成されている。
第２係合部材２１は２点鎖線で示す状態から押し下げると、同部材２１の係合凸部２２ｄが前記切欠部２２ｃに沿って係合凹部２１ｄに当接するまで回動する。このため、第２係合部材２１は連結ピン１５およびブッシュ１７を挟んで作業機リンク１３の先端部に固着する第１係合部材２２Ｂに係合し、ボルト１９により締結するようになっている。
これにより、第１係合部材２２Ｂに対向して配設される第２係合部材２１，２１は、先端側はボルト１９で締結され、後端側は係合凸部２２ｄが第１係合部材２２Ｂの係合凹部２１ｄで係合されるので、ボルト１９やヒンジピン２３には過大な曲げ力は作用しない。
上記説明の第１係合部材２２Ｂを第１係合部材２２Ａに置換えるとアーム１２側の作業機着脱装置と同じ構成となる。
【００１６】
次に、図１乃至図８に示す作業機着脱部材の作動について説明する。
バケットやブレーカ等の作業具１１は、下記の着脱装置を用いることにより、アーム１２および作業機リンク１３との着脱が可能となっている。
第２係合部材２１，２１の係合凸部２２ｄ，２２ｄは、第１係合部材２２Ａ，２２Ｂの係合凹部２２ｄ，２２ｄに当接するまで閉作動する。
このため、第２係合部材２１，２１は連結ピン１４，１５を挟んで、アーム１２および作業機リンク１３の先端部に固着する第１係合部材２２Ａ，２２Ｂに係合するようになっている。
これにより、第１係合部材２１が確実に固定されるので、前後方向に負荷が加わっても作業機着脱部材の変形等が防止される。
【００１７】
第２係合部材２１，２１の係合切欠部２２ｅ，２２ｅは、アーム１２および作業機リンク１３の先端部に固着する第１係合部材２２Ａ，２２Ｂの係合突起２１ｅ，２１ｅと嵌着するようになっている。このため、第１係合部材２２Ａ，２２Ｂおよび第２係合部材２１，２１に転石等が衝突して横荷重が加わっても、係合切欠部２２ｅ，２２ｅと係合突起２１ｅ，２１ｅとで受け持つ構造となっている。これにより、係合切欠部２２ｅ，２２ｅと係合突起２１ｅ，２１ｅとで確実に固定できる構造となっており、第１係合部材２２Ａ，２２Ｂと第２係合突起２１，２１を取付けるボルトに剪断力は作用しない。
このように、従来技術の実開平２−５４４０号に記載の作業機着脱装置の問題点である、アタッチメントの本体上部に溶接されたブラケットに取着する連結ピンを前後２個の半割れボスを閉じてボルトで締結するだけの構造では、半割れボスに転石等が衝突したときに過大な力が作用してボルトが折損する。
また、ブラケットに取着する連結ピンおよび半割れボスに嵌入孔を設けて、この嵌入孔に抜止用固定ピンを挿入する構造では、連結ピン径を大きくして強度不足を補う必要がある。さらに連結ピンの嵌入孔のノッチ効果等により連結ピンが折損する等の問題に対して、
本発明の建設機械の作業機着脱装置によれば、これらの問題点を全て解消することができる。
【００１８】
本発明の作業機着脱装置を油圧ショベルを一例として説明したが、これ以外のホイールローダやクレーン車等の建設機械、産業車両等のブーム、またはアームの先端に作業具を着脱する作業機着脱装置に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建設機械の作業機着脱装置の装着状態を説明する図である。
【図２】同、作業具を作業機着脱装置から取外した状態を説明する図である。
【図３】同、図１の断面Ａ−Ａ図である。
【図４】同、図１のＹ視図である。
【図５】同、図４の断面Ｂ−Ｂ図である。
【図６】同、図１のＺ視図である。
【図７】同、図６の断面Ｃ−Ｃ図である。
【図８】同、作業機着脱装置の斜視図である。
【図９】従来の油圧ショベルのバケット作業の説明図である。
【図１０】従来の油圧ショベルのブレーカ作業の説明図である。
【図１１】従来のクイックカプラの説明図である。
【符号の説明】
１１  作業具
１１ａ  ブラケット
１２  アーム
１３  作業機リンク
１４，１５  連結ピン
２１ａ，２２ａ  半円状の係合部
２１  第２係合部材
２１ｄ  係合凹部
２１ｅ  係合突起部
２２ｄ  係合凸部
２２ｅ  係合切欠部
２２Ａ，２２Ｂ  第１係合部材
２２ｃ  円弧状の切欠部
２３  ヒンジピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図１１】
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