(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業腕に同一軸線上を接近及び離反方向に摺動自在にピストン摺動孔に軸支された一対のピンの各々が、ピストン摺動孔の開口端側に設けられた軸受孔からそれぞれの先端部を外方に突出させて作業装置に備えられた取付孔を貫通し作業腕に備えられた支持孔に挿入される「突出位置」と、該先端部が支持孔及び取付孔から抜き出され該軸受孔の中に引き込められる「引込位置」との間を、該作業腕に備えられたピン駆動手段によるピストン摺動孔への圧油の給排により移動され、該作業腕に該作業装置が着脱自在に連結される、ことを特徴とする作業機械のクイックカプラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機械のクイックカプラ装置、さらに詳しくは、作業機械の作業腕に作業装置を、着脱自在にかつ迅速に連結するためのクイックカプラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作業機械の典型例である例えば油圧ショベルは、その作業腕であるアームの先端にピンを介して装着される作業装置を、異なったものと交換することにより、種々の作業を遂行することができる。例えば、バケットを装着することにより土砂の掘削、積込作業が、油圧ブレーカを装着することにより採石、路面破砕作業が、圧砕機を装着することにより構造物の解体作業が、それぞれ遂行される。したがって、バケット、ブレーカ、圧砕機などの種々の作業装置を適宜に着脱交換すれば、一台の油圧ショベルを、多目的、多機能に用いることができる。
【０００３】
そこでこの種の作業機械には、作業装置を作業腕に着脱自在に、かつ迅速に、そして運転席からの操作で連結することができる、クイックカプラ装置が開発され実用に供されている。クイックカプラ装置の典型例は、例えば、作業腕に摺動自在に配設された一対のピン各々の先端部を、作業腕から突出させ作業装置に挿通させる位置と作業腕の中に引込める位置との間で移動させる、連結ピン構造を備えている。
【０００４】
クイックカプラ装置の具体例が、実開平５−８７０４８号公報に開示されている。このクイックカプラ装置は、同公報の図１を参照しその符号を括弧で併記して説明すると、作業腕であるアーム（１ｂ）のボス（６）内に、その延在方向の外方に向かって一対のピン（９、９）がそれぞれにピストン（１０）を有して備えられ、一対のピストン（１０、１０）の間及びピストン（１０）それぞれのピン（９）側に圧油を交互に給排することにより、ピン（９、９）はその先端部がボス（６）の端面から突出する位置とボス（６）内に引込まれる位置との間を移動する。一対のピン（９、９）を「突出位置」に位置付けるとピン（９）の先端部は作業装置であるバケット（１ｃ）の一対のボス（１４、１４）にそれぞれ挿通され、アーム（１ｂ）にバケット（１ｃ）が連結される。ピン（９、９）を「引込位置」に位置付けるとアーム（１ｂ）とバケット（１ｃ）の連結が解除される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したとおりの形態の従来のクイックカプラ装置には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００６】
すなわち、一対のピンは「突出位置」において、先端部が突出した片持ち構造になり、構造上基端部に十分な支持長さが得られない。したがって、先端部が作業装置に連結された状態でピンに作業装置の重量、作業装置に加わる負荷などが作用すると、ピンの基端部は作業腕の中で傾き、ピン、ピストンと、その軸受孔、摺動孔などとの間で、かじり、そして損傷などが発生しやすい。そしてこれが進行すると、油漏れ、ピンの摺動不具合などが発生する。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、作業腕に一対のピンが出入自在に備えられピンが作業装置の取付孔に挿通されるクイックカプラ装置において、作業腕からピンの先端部を突出させ作業装置に連結させた状態においてピンに作業装置の負荷などが作用しても、ピンに傾きを発生させないように、ピンを作業腕に確実に支持することができるようにした、作業機械のクイックカプラ装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、上記技術的課題を解決するクイックカプラ装置として、作業腕に同一軸線上を接近及び離反方向に摺動自在にピストン摺動孔に軸支された一対のピンの各々が、ピストン摺動孔の開口端側に設けられた軸受孔からそれぞれの先端部を外方に突出させて作業装置に備えられた取付孔を貫通し作業腕に備えられた支持孔に挿入される「突出位置」と、該先端部が支持孔及び取付孔から抜き出され該軸受孔の中に引き込められる「引込位置」との間を、該作業腕に備えられたピン駆動手段によるピストン摺動孔への圧油の給排により移動され、該作業腕に該作業装置が着脱自在に連結される、ことを特徴とする作業機械のクイックカプラ装置が提供される。
【０００９】
そして、突出したピンの先端部を支持し、基端部と先端部の両方を作業腕に支持した両持ちにして、ピンを確実に支持する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された作業機械のクイックカプラ装置について、典型的な作業機械である油圧ショベルにおける好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１１】
図１を参照して説明すると、全体を番号２で示す油圧ショベルは、下部走行体４と、下部走行体４上に水平方向に旋回自在に取付けられた上部旋回体６とを備え、上部旋回体６には運転室８及びフロント作業機１０が備えられている。フロント作業機１０は、上部旋回体６に上下方向に揺動自在に支持されたブーム１０ａ、上部旋回体６とブーム１０ａとの間に介在されたブーム作動シリンダ１０ｂ、ブーム１０ａの先端に上下方向に揺動自在に支持された作業腕であるアーム１０ｃ、ブーム１０ａとアーム１０ｃとの間に介在されたアーム作動シリンダ１０ｄ、アーム１０ｃの先端に本発明に従って構成されたクイックカプラ装置１２を介して上下方向に揺動自在に支持された作業装置であるバケット１０ｅ、並びにアーム１０ｃとバケット１０ｅとの間に介在されたバケットリンク１０ｆ及びバケット作動シリンダ１０ｇを備えている。
【００１２】
図２〜図５を参照してクイックカプラ装置１２について説明する。主として図２及び図４を参照して説明すると、クイックカプラ装置１２は、アーム１０ｃの先端部のボス１４に同一軸線１５上を接近及び離反方向に摺動自在に配設された一対のピン１６、１６の各々が、その軸受孔１８、１８からそれぞれの先端部を外方に突出させてバケット１０ｅに備えられた取付孔２０を貫通しアーム１０ｃのブラケット３４に備えられた支持孔２２に挿入される「突出位置（図２の状態）」と、軸受孔１８、１８の中に引き込められる「引込位置（図３の状態）」との間を、アーム１０ｃを介して上部旋回体６（図１）に備えられたピン駆動手段２４の油圧により移動される。一対のピン１６、１６を備えた連結ピン構造１２は、軸線１５方向（図２の左右方向）において実質上対象に形成されている。
【００１３】
ボス１４は、内径部に軸線１５方向に延びる一対のピストン摺動孔１４ａ、１４ａを備え、中央部が連通孔１４ｂにより連通されている。ピストン摺動孔１４ａ、１４ａ各々の開口端側には、筒状の軸受２６及びその外方にシール２８がそれぞれ取付けられている。また、ピン駆動手段２４の、伸張側配管３０が連通孔１４ｂに、収縮側配管３２がピストン摺動孔１４ａ、１４ａ各々の軸受２６側端に、それぞれ接続されている。
【００１４】
アーム１０ｃにはさらに、ピストン摺動孔１４ａ、１４ａそれぞれの軸線１５方向外方に、所定の幅で一体的に、ブラケット３４、３４が備えられ、ブラケット３４には、軸線１５上に上述の軸受２６と実質的に同一の軸受３６が取付けられている。この軸受３６により、ピン１６の先端部を上述の「突出位置」において支持する支持孔２２が形成されている。
【００１５】
ボス１４及びブラケット３４の部分は、鋼製部材を相互に溶接してアーム１０ｃに一体に形成されている。鋼鋳物などによって一体に形成してもよい。
【００１６】
ピン１６は、鋼により形成され、軸受孔１８及び支持孔２２を摺動自在に形成された主要部分であるピン部１６ａと、ピン部１６ａよりも大径を成し軸線１５方向の内方側の端にピストン摺動孔１４ａを摺動自在に形成されたピストン部１６ｂとを備えている。
【００１７】
バケット１０ｅは、その一対のブラケット３８、３８それぞれに取付けられたボス４０に、同一軸線４１（図４）上に取付孔２０が貫通して配設されている。一対のボス４０、４０の軸線４１方向の間隔及びそれぞれの幅は、アーム１０ｃの軸受孔１８と支持孔２２の間に挿脱自在に形成されている。取付孔２０の孔径は、軸受孔１８及び支持孔２２と実質上同一に形成されている。
【００１８】
ピン駆動手段２４は、ピストン摺動孔１４ａに圧油を給排してピン１６を軸線１５方向に摺動させる、上部旋回体６（図１）に備えられた油圧制御装置４２、並びに油圧制御装置４２とピストン摺動孔１４ａ、１４ａとを結ぶ前述の伸張側配管３０及び収縮側配管３２を備えている。
【００１９】
図５を参照して油圧制御装置４２について説明する。油圧制御装置４２は、伸張側配管３０及び収縮側配管３２を油圧源としての油圧ポンプ４４、又は油タンク４６に切換え接続する二位置の電磁切換弁４８、及びそれを切換操作する電気スイッチ５０を備えている。油圧ポンプ４４と電磁切換弁４８とを結ぶ管路５２には、ピストン摺動孔１４ａに供給する油圧力を所定の圧力に維持するための、アキュムレータ５４、油圧ポンプ４４の方向への逆流を止める逆止弁５６、圧力スイッチ５８、リリーフ弁６０、開閉弁６２などを備え、アキュムレータ５４の圧力が所定の圧力になると油圧ポンプ４４の吐出油を開閉弁６２により油タンク４６に解放し、所定の圧力が維持される。
【００２０】
図２〜図５を参照して上述のように構成されたクイックカプラ装置１２における一対のピン１６、１６の「突出位置」及び「引込位置」への作動、また作業装置であるバケット１０ｅの着脱について説明する。
【００２１】
（１）ピン「突出位置」（図２）：
アーム１０ｃのピン１６、１６がボス１４の内方に引込んだ状態（図３）において、バケット１０ｅの一対の取付孔２０、２０を、それぞれアーム１０ｃの軸受孔１８及び支持孔２８の間に位置付け、ピン駆動手段２４の油圧制御装置４２の電気スイッチ５０をオンにして電磁切換弁４８を切換え、ヘッド側配管３０に油圧ポンプ４４の圧油を供給し、ロッド側配管３２をタンク４６に解放する。かくすることにより、一対のピン１６、１６は、それぞれ軸線１５上を外方に摺動し、それぞれの先端部はバケット１０ｅの取付孔２０を貫通し、ブラケット３４の支持孔２２に挿通され、バケット１０ｅはアーム１０ｃに連結される。この時一対のピン１６、１６は「突出位置」に、油圧制御装置４２のアキュムレータ５４及び圧力スイッチ５８の作用により規定された油圧力によって、その位置に付勢され保持される。
【００２２】
（２）ピン「引込位置」（図３）：
上述のバケット１０ｅがアーム１０ｃに連結された「ピン突出位置」（図２）において、油圧制御装置４２の電気スイッチ５０をオフにし電磁切換弁４８を切換え、ロッド側配管３２に油圧ポンプ４４の圧油を供給し、ヘッド側配管３０を油タンク４６に解放すると、一対のピン１６、１６は、それぞれ軸線１５上を内方に摺動し、それぞれの先端部は、ブラケット３４の支持孔２２、バケット１０ｅの取付孔２２から抜き出され、軸受孔１８内に引込まれる。かくして、バケット１０ｅとアーム１０ｃの連結は解除される。この時一対のピン１６、１６は、「引込位置」に、油圧制御装置４２のアキュムレータ５４及び圧力スイッチ５８の作用により規定された油圧力によって、その位置に付勢され保持される。
【００２３】
上述したとおりのクイックカプラ装置１２の作用について説明する。
【００２４】
（１）ピンが確実に支持される。
一対のピン１６、１６は、バケット１０ｅを連結した「突出位置（図２）」において、その先端部はバケット１０ｅの取付孔２０を貫通しアーム１０ｃのブラケット３４の支持孔２２に挿通される。そしてピン１６は、一端部が軸受孔１８に、他端部の先端部が支持孔２２に支持された両持ち構造になる。したがって、ピン１６の支持強度は向上し、作業装置であるバケット１０ｅの重量、負荷などが作用しても傾きにくく、ピン１６は作業腕であるアーム１０ｃに確実に支持される。
【００２５】
（２）漏れ、ピン摺動不具合が除かれる：
したがってピン１６の傾きが防止されるから、ピン１６とその摺動孔１４ａ、軸受孔１８などとの間のかじり、損傷などの問題、それによる油漏れ、ピン摺動不具合などの問題も除かれる。
【００２６】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００２７】
（１）ピン駆動手段：
本実施の形態においては、ピン駆動手段２４は、一対のピン１６、１６に作動油を直接給排するものであるが、一対のピン各々にリンク、ケーブル、あるいはラック歯車などの手段を連結し、これに流体圧シリンダ、流体圧あるいは電動のモータなどの駆動手段を連結してもよい。
【００２８】
（２）作業腕：
本実施の形態においては、クイックカプラ装置１２は作業腕としてのアーム１０ｃの部分に適用されたが、図１に示すバケットリンク１０ｆとバケット１０ｅとの連結部など、任意の部分に適宜に用いることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に従って構成されたクイックカプラ装置によれば、作業腕に一対のピンが出入自在に備えられピンが作業装置の取付孔に挿通されるクイックカプラ装置において、作業腕からピンの先端部を突出させ作業装置に連結させた状態においてピンに作業装置の負荷などが作用しても、ピンに傾きを発生させないように、ピンを作業腕に確実に支持することができるようにした、作業機械のクイックカプラ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された作業機械のクイックカプラ装置を備えた、典型的な作業機械である油圧ショベルの側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢印方向に見て、ピン「突出位置」で示した拡大断面図。
【図３】図１のＡ−Ａ矢印方向に見て、ピン「引込位置」で示した拡大断面図。
【図４】図１のクイックカプラ装置の部分をＢ矢印方向に見て、作業腕であるアームと作業装置であるバケットとをピン「引込位置」の切り離し状態で示した拡大斜視図。
【図５】ピン駆動手段の油圧回路図。
【符号の説明】
２：油圧ショベル（作業機械）
１０ｃ：アーム（作業腕）
１０ｅ：バケット（作業装置）
１２：クイックカプラ装置
１５：軸線
１６：ピン
１８：軸受孔
２０：取付孔
２２：支持孔
２４：ピン駆動手段
【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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