(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体上に上部旋回体を旋回自在に搭載し、その上部旋回体にブーム及びブームシリンダを含む作業アタッチメントを備えた建設機械に取り付けられるアタッチメントスイング装置であって、
上記上部旋回体の旋回フレーム前端部に設けられ、上記作業アタッチメントを取り外した後の上記旋回フレームに残されているブーム取付部及びブームシリンダ取付部に接続し得る接続部を有する接続用ブラケットと、
この接続用ブラケットの前端部に対し垂直軸まわりに回動可能に連結されるスイングブラケットと、
上記スイングブラケットと上記接続用ブラケットとに架設されるシリンダと、を備えてなることを特徴とするアタッチメントスイング装置。
【請求項２】
上記アタッチメントスイング装置が、上記建設機械に対して着脱自在に構成されている請求項１記載のアタッチメントスイング装置。
【請求項３】
上記シリンダが、上記垂直軸の左右両側に配置される２本のシリンダからなる請求項１または２記載のアタッチメントスイング装置。
【請求項４】
上記シリンダの少なくとも上面にカバーが付設されている請求項１〜３のいずれかに記載のアタッチメントスイング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のアタッチメントスイング装置を備える建設機械であって、上記アタッチメントスイング装置のスイングブラケットに上記作業アタッチメントが取り付けられ、上記接続用ブラケットが上記ブーム取付部及びブームシリンダ取付部に接続されていることを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上部旋回体に装備される作業アタッチメントを左右方向に回動させることができるアタッチメントスイング装置及びそれを備えた建設機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアタッチメントスイング機能を備えた油圧ショベルの構成を図７に示す。
【０００３】
同図において、上部旋回体５０の前部に上下方向及び左右方向に揺動する作業アタッチメント５１が備えられている。この作業アタッチメント５１は、ブーム５２，アーム５３及びバケット５４から構成され、ブーム５２の基部５２ａは、旋回フレームに固定されているフロントブラケット５５に対し垂直軸まわりに回動できるように連結されたスイングブラケット５６に支持されている。
【０００４】
このスイングブラケット５６の側方にはアーム部５６ａが突設されており、このアーム部５６ａに、スイングシリンダのロッド５７の先端部が連結されている。従って、スイングシリンダを伸縮させると、作業アタッチメント５１が矢印Ａ方向またはＢ方向にスイングし、例えば壁際での側溝掘削をスムーズに行うことができる。
【０００５】
このアタッチメントスイング機能は側溝掘削に限らず、建物を解体する場合にも使用されている。例えば、側壁に沿ってその壁面をはつるような場合、ブームを側壁側にスイングさせた状態で作業アタッチメント５１を操作し、側壁のはつりが行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような解体作業にはパワーが要求されるが、比較的大型の油圧ショベルにはアタッチメントスイング機能を搭載していないことが多い。そこで既存の油圧ショベルにアタッチメントスイング機能を搭載することが検討されているが、上部旋回体を大幅に改造しなければならず、多大な時間とコストが費やされるという問題がある。
【０００７】
具体的には、アタッチメントスイング機能を付加しようとすると、旋回フレーム右側に配置されている機器類を取り外し、旋回フレームの一部を切断して旋回フレームをかさ上げし、かさ上げによって形成された空間にスイングブラケットを回動させるスイングシリンダを収納することになる。
【０００８】
本発明は以上のような既存の油圧ショベルにアタッチメントスイング機能を付加する場合における課題を考慮してなされたものであり、旋回フレームを改造することなく、簡便にアタッチメントスイング機能を付加することができるアタッチメントスイング装置及びそれを備えた建設機械を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアタッチメントスイング装置は、下部走行体上に上部旋回体を旋回自在に搭載し、その上部旋回体にブーム及びブームシリンダを含む作業アタッチメントを備えた建設機械に取り付けられるアタッチメントスイング装置であって、このアタッチメントスイング装置が、上記上部旋回体の旋回フレーム前端部に設けられ、上記作業アタッチメントを取り外した後の上記旋回フレームに残されているブーム取付部及びブームシリンダ取付部に接続し得る接続部を有する接続用ブラケットと、この接続用ブラケットの前端部に対し垂直軸まわりに回動可能に連結されるスイングブラケットと、上記スイングブラケットと上記接続用ブラケットとに架設されるシリンダと、を備えてなることを要旨とする。
【００１０】
本発明のアタッチメントスイング装置に従えば、旋回フレームから作業アタッチメントを取り外し、旋回フレームに残されたブーム取付部及びブームシリンダ取付部に、垂直軸まわりに回動可能なスイングブラケット及びそのスイングブラケットを回動させるシリンダを一体に備えた接続用ブラケットを取り付け、上記スイングブラケットに作業アタッチメントを取り付けることができるように構成したため、上部旋回体を何ら改造することなく既存の建設機械に対しアタッチメントスイング機能を簡便に付加することができる。
【００１１】
上記アタッチメントスイング装置は、建設機械に対して着脱自在に構成することが好ましい。また、上記シリンダは、垂直軸の左右両側に配置される２本のシリンダから構成することが好ましい。
【００１２】
このようにスイングブラケットの回動動作を二本のシリンダで分担すると、シリンダの押し力と引き力を同じにすることができ、一本のシリンダでスイングブラケットを回動する場合のようにトルク差（ロッドを伸長させるときの最大トルクとロッドを縮小させるときの最小トルクとの差）が大きくなることを解消することができる。
【００１３】
それにより、作業アタッチメントを例えば側壁に押し付けながらはつり作業を行う場合に、作業アタッチメントを左右どちらにスイングさせても同じ押し付け力を得ることができるようになる。また、１本シリンダ構成のように最大トルクに合わせて機体の剛性を高める必要もなくなる。
【００１４】
また、上記シリンダの少なくとも上面にカバーを付設すれば、上部旋回体のカバー外である接続用ブラケット上にシリンダを配置してもシリンダに土砂等が付着せず、安定したアタッチメントスイング動作を得ることができる。
【００１５】
本発明に係る建設機械は、上記アタッチメントスイング装置を備える建設機械であって、上記アタッチメントスイング装置のスイングブラケットに上記作業アタッチメントが取り付けられ、上記接続用ブラケットが上記ブーム取付部及びブームシリンダ取付部に接続されていることを要旨とする。
【００１６】
本発明の建設機械に従えば、既存の建設機械に対しアタッチメントスイング機能を簡便に付加することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る建設機械としての油圧ショベルの一実施形態を示したものである。
【００１９】
同図において、油圧ショベル１は、クローラ２ａを装着した下部走行体２上に上部旋回体３を旋回自在に搭載している。
【００２０】
この上部旋回体３の前部左側にはキャビン４、後部にはエンジンルーム５がそれぞれ配置され、前部中央から前方に向けて旋回フレーム（図示しない）から接続用ブラケット６が突出している。
【００２１】
この接続用ブラケット６に対し、垂直軸まわりに回転できるようにスイングブラケット７が連結されており、このスイングブラケット７に作業アタッチメント８が取り付けられている。
【００２２】
作業アタッチメント８は、ブーム９と、そのブーム９の先端部に接続されるアーム１０と、そのアーム１０の先端部に接続されるバケット１１とから構成される。
【００２３】
ブーム９の先端側下部９ａとスイングブラケット７のブームシリンダ取付部７ａにブームシリンダ１２が架設されており、その伸縮動作によってブーム９が起伏するようになっている。
【００２４】
また、アーム１０の後端部１０ａとブーム後端側上部９ａにアームシリンダ１３が架設されており、その伸縮動作によってアーム１０を前後方向に揺動させるようになっている。
【００２５】
また、バケット１１とアーム後端側上部１０ｂとにバケットシリンダ１４が架設されており、その伸縮動作によってバケット１１を前後方向に揺動させるようになっている。
【００２６】
図２は、上記接続用ブラケット６に連結されたスイングブラケット７を揺動させるアタッチメントスイング装置の構成を拡大して示したものである。
【００２７】
同図において、接続用ブラケット６は、旋回フレームの前端部に設けられているブーム取付部（図示しない）に連結し得る第１ボス（連結部）６ａと、同じく旋回フレームの前端部に設けられているブームシリンダ取付部に連結し得る第２ボス（連結部）６ｂとを備えている。
【００２８】
６ｃは接続用ブラケット６を構成している三角形状の縦板であり、その後端部に上記第１ボス６ａが配置され、その下部にリブ板６ｄを介して上記第２ボス６ｂが配置されている。
【００２９】
縦板６ｃの周縁部には板状のフレーム６ｅ及び６ｆが周設されており、このフレーム６ｅ，６ｆと縦板６ｃとはＨ字状に組み立てられている。
【００３０】
フレーム６ｅの縦板部６ｅ′にはコ字状の連結部６ｇが溶接されている。この連結部６ｇにおける上板６ｈ先端部には上側ボス６ｈ′、下板６ｉ先端部には下側ボス６ｉ′がそれぞれ形成され、両ボス６ｈ′及び６ｉ′は同軸上（回転軸Ｒ．Ａ上）に配置されている。
【００３１】
また、上板６ｈと下板６ｉとを挟み込むようにしてスイングブラケット７の連結部７ｂが係合される。
【００３２】
この連結部７ｂは、底板７ｃと、その底板７ｃから立ち上げられ接続用ブラケット６側に向けて鉤状に折り曲げられた縦板７ｄと、その縦板７ｄから接続用ブラケット６側に向けて平行して延設され、上板６ｈと下板６ｉの間に挿入される中板７ｅ及び中板７ｆとを有している。
【００３３】
縦板７ｄにおける折曲部７ｄ′と上板６ｈと中板７ｅとは、第１の連結ピン１５を介して連結され、また、中板７ｆと下板６ｉと底板７ｃとは、第２の連結ピン１６を介して連結されている。なお、１７及び１８は、連結ピン１５，１６の抜けを防止するためのボルトであり、連結ピン１５，１６を貫通して中板７ｆ及び７ｆにそれぞれ固定されるようになっている。
【００３４】
上記連結ピン１５及び１６によって連結されたスイングブラケット７は、回転軸Ｒ．Ａまわりに左右（車体幅方向）に回動することができる。
【００３５】
また、縦板７ｄ前面の左右両側にはブーム９の基端部を連結するためのボス部７ｇを有する縦板７ｈ，７ｈ（手前側のみ図示）がそれぞれ形成され、また、底板７ｃ上面の中央にはブームシリンダ１２のボトム側ブッシュを連結するためのボス部７ｉを備えた一対のブームシリンダ取付部７ａが形成されている。
【００３６】
さらに、各縦板７ｈの上部には当て板７ｊを介して一対の取付板７ｋ，７ｌが取り付けられている。この取付板７ｋ，７ｌの間に、スイングブラケット７を揺動させるスイングシリンダ１９のロッド側ブッシュ１９ａが挿入され、ピン２０を用いて連結される。
【００３７】
一方、スイングシリンダ１９のヘッド側ブッシュ１９ｂは、接続用ブラケット６におけるフレーム６ｅ後部の上面に設けられた一対の取付板６ｊ及び６ｋの間に挿入され、ピン２１を用いて連結される。
【００３８】
図３は図２の平面図を示したものである。
【００３９】
図３に示すように、接続用ブラケット６のフレーム６ｅ上にはスイングシリンダ１９と左右略対称の位置に別のスイングシリンダ２２が配置されている。
【００４０】
このスイングシリンダ２２もまた接続用ブラケット６及びスイングブラケット７間に架設されており、その連結構造は上記したスイングシリンダ１９と同様である。
【００４１】
ただし、取付板７ｋ´は上記した取付板７ｋよりも後方に長く延設されている。
【００４２】
これは、図４に示すように、スイングシリンダ２２の伸縮量をスイングシリンダ１９のそれよりも大きくし、作業アタッチメント８を左方向よりも右方向に大きくスイングさせるためである。なお、本実施形態では左方向回転角を５０°、右方向回転角を８０°に設定している。
【００４３】
また、図３において、スイングシリンダ１９及び２２は、カバー２３及び２４によってそれぞれ保護されており、その断面構成を図３のＤ−Ｄ断面図である図５に示す。
【００４４】
図３及び図５の両図において、カバー２３及び２４は基本的に同じ構成からなり、左右対称に配置されている。
【００４５】
カバー２３を代表して説明すると、スイングシリンダのチューブ外周面に二つ割りの止め金具２５が巻き付けられボルトナット２６で固定される。この止め金具２５の一部に雌ねじ部を備えた軸体２７が突設されており、この軸体２７を通してカバー２３が装着され、スプリングワッシャ２８及びナット２９でカバー２３を押えている。
【００４６】
カバー２３にはシリンダ伸縮方向に長孔２３ａが形成されており、スイングシリンダ１９が伸長するときは上記軸体２７を摺動しながら移動することができるようになっている。なお、カバー２３の前側端部は連結ピン１５の鍔部に固定されている。
【００４７】
ここで、１本のスイングシリンダでスイングブラケットを揺動させる図６に示す従来構成と２本のスイングシリンダを用いた本実施形態についてトルクを比較する。
【００４８】
同図において、４０はスイングブラケット、４１は旋回フレームから延設されたブラケット、４２はスイングシリンダである。
【００４９】
スイングブラケットの回転中心をＲ，スイングシリンダ４２のロッドピン中心をＰ１，スイングシリンダ４２のボトムピン中心をＣとする。
【００５０】
スイングシリンダ４２のヘッド側に圧油を導入すると、スイングブラケット４０は回転中心Ｒを軸として左方向に回転し、ロッドピン中心Ｐ１はＰ２位置まで半径ｒの円弧で５０°回転する。
【００５１】
これとは逆に、スイングシリンダ４２のロッド側に圧油を導入すると、スイングブラケット４０は回転中心Ｒを軸として右方向に回転し、ロッドピン中心はＰ３位置まで８０°回転する。
【００５２】
スイングブラケット４０の揺動においてスイングブラケット４０を回転させるアームの長さは最大で半径ｒとなり、アームの最小長さはＰ２とＰ３とを結ぶ線分と回転中心Ｒとの垂直距離ｒ´となる。この距離ｒ´は、
ｒ×ｓｉｎ２５°＝０．４２３ｒとなる。
【００５３】
仮にスイングシリンダ４２のヘッド側面積とロッド側面積が２：１であるとすると、最大トルクは２ｒとなり、最小トルクは０．４２３ｒとなる。
【００５４】
従って、１本のスイングシリンダでは最大トルクを基準としてそれに耐えるように上部旋回体の剛性を高めなければならず、その結果、必要以上の補強部材が使用されることになり重量の増加に加えてコストアップが避けられなかった。
【００５５】
これに対し、本実施形態のように、接続用ブラケット６上に２本のスイングシリンダ１９，２２を配置したものでは、作業アタッチメント８を右側に振る場合には、左側のスイングシリンダ１９のヘッド側に圧油を導入しつつ右側のスイングシリンダ２２のロッド側に圧油を導入すればよく、また、作業アタッチメント８を左側に振る場合には、右側のスイングシリンダ２２のヘッド側に圧油を導入しつつ左側のスイングシリンダ１９のロッド側に圧油を導入すればよい。
【００５６】
このようにスイング動作を２本のシリンダで分担することにより、最大トルクと最小トルクの差を小さくすることができる。トルク差が小さければ最大トルクに合わせて剛性を高める必要がなく、既存の油圧ショベルを改造する必要がないという利点がある。
【００５７】
しかしながら、スイング動作を２本のスイングシリンダで分担するにあたり、キャビン４と右側カバー３ａに挟まれた接続用ブラケット６上の狭い空間にスイングシリンダ１９，２２を配置する（図４参照）本実施形態の構成では、従来構成のようにアーム長さ（半径ｒ）を大きく取れない不利がある（図６参照）。
【００５８】
アーム長さが例えば０．５ｒしか取れなければ、シリンダの面積を２倍にしなければならない。そこで、スイングシリンダ１９，２２のロッド側面積を例えばシリンダに要求される圧力等に基づいて０．６６７、ヘッド側の面積を１．３３３に設定すると、最大トルクは、０．５ｒ×（０．６６７＋１．３３３）＝１．０ｒとなり、アーム長さを大きく取れない点を解消することができる。また、作業アタッチメントを左右いずれの方向にスイングさせても略同じ押し力が得られる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１及び２の本発明によれば、上部旋回体を一切、改造することなく既存の建設機械に対し作業アタッチメントを左右方向に回動させるスイング機能を付加することができる。
【００６０】
請求項３の本発明によれば、アタッチメントスイング動作を２本のシリンダで分担するように構成したため、作業アタッチメントを備えたスイングブラケットを左右にスイングさせるときのシリンダの押し力と引き力が同じとなり、一本のシリンダで押し引きする場合と比較して最大トルクと最小トルクの差を小さくすることができる。それにより、作業アタッチメントを左右どちらにスイングさせても略同じパワーで作業を行うことができるようになり、且つ剛性を高めるための改造が不要になる。
【００６１】
請求項４の本発明によれば、上記シリンダの少なくとも上面にカバーを付設したため、シリンダを上部旋回体のカバー外に配置してもシリンダの摺動部分に土砂等が付着せず、作業アタッチメントを安定してスイングさせることができる。
【００６２】
請求項５の本発明によれば、既存の建設機械に対し作業アタッチメントを左右方向に回動させるスイング機能を簡便に付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスイング機能付き油圧ショベルの全体図である。
【図２】図１のスイングブラケット部分の拡大図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】作業アタッチメントのスイング動作を説明する平面図である。
【図５】スイングシリンダのカバー断面を示す図３のＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】従来の１本スイングシリンダによる動作を説明する説明図である。
【図７】従来のスイング機能付き油圧ショベルの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  油圧ショベル
２  下部走行体
３  上部旋回体
４  キャビン
５  エンジンルーム
６  接続用ブラケット
６ｇ  連結部
７  スイングブラケット
７ａ  ブームシリンダ取付部
７ｂ  連結部
８  作業アタッチメント
９  ブーム
１０  アーム
１１  バケット
１２  ブームシリンダ
１３  アームシリンダ
１４  バケットシリンダ
１５，１６  連結ピン
１９，２２  スイングシリンダ
２３，２４  カバー
【図１】
0003626713.tif 000002
【図２】
0003626713.tif 000003
【図３】
0003626713.tif 000004
【図４】
0003626713.tif 000005
【図５】
0003626713.tif 000006
【図６】
0003626713.tif 000007
【図７】
0003626713.tif 000008