(57)【要約】      （修正有）【課題】バックホー動作及びローディング動作のいずれも可能な建設機械のブームアーム機構を提供する。【解決手段】建設機械１０のブームアーム機構２０は、ブーム２１と、アーム２３と、回動軸１Ａの近傍で回動軸１Ａよりもアーム２３の背側寄りの回動軸１Ｂにてアーム２３と連結されたバケットシリンダ２５と、回動軸１Ｄの近傍の回動軸１Ｃにてアーム２３と連結され、回動軸１Ｅにてバケットシリンダ２５と連結されたＩリンク部材２６と、回動軸１ＥにてＩリンク部材２６及びバケットシリンダ２５と連結され、回動軸１Ｆにて作業工具４０と連結されたＨリンク部材２７とを有し、バックホー動作用作業工具４０は、Ｉリンク部材２６及びＨリンク部材２７がアーム２３より外側に突出する位置にて、ローディング動作用作業工具は、Ｉリンク部材２６及びＨリンク部材２７がアーム２３より内側に突出する位置にて取り付けられる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
下部走行装置（12）と上部旋回装置（11）を有する建設機械（10）に取り付けられるブームアーム機構（20）であって、
前記上部旋回装置（11）に連結されたブーム（21）と、
第１の回動軸（1A）にて前記ブーム（21）と連結されかつ第４の回動軸（1D）にて作業工具（40）と連結されたアーム（23）と、
前記第１の回動軸（1A）の近傍で該第１の回動軸（1A）よりも前記アーム（23）の背側寄りに位置する第２の回動軸（1B）にて前記アーム（23）と連結されたバケットシリンダ（25）と、
前記第４の回動軸（1D）の近傍の第３の回動軸（1C）にて前記アーム（23）と連結されかつ第５の回動軸（1E）にて前記バケットシリンダ（25）と連結されたＩリンク部材（26）と、
前記第５の回動軸（1E）にて前記Ｉリンク部材（26）及び前記バケットシリンダ（25）と連結されかつ第６の回動軸（1F）にて作業工具（40）と連結されたＨリンク部材（27）と、を有し、
バックホー動作を行う作業工具（40）は、前記Ｉリンク部材（26）及び前記Ｈリンク部材（27）が前記アーム（23）より外側に突出する位置にて取り付けられ、かつ、
ローディング動作を行う作業工具（40）は、前記Ｉリンク部材（26）及び前記Ｈリンク部材（27）が前記アーム（23）より内側に突出する位置にて取り付けられる、建設機械のブームアーム機構。
【請求項２】
側面視にて、前記第１の回動軸（1A）及び前記第４の回動軸（1D）を通る直線（e）と、前記第１の回動軸（1A）から前記アーム（23）の背側に向かって延びて前記第２の回動軸（1B）を通る直線（d）とが所定の鋭角（f）をなすと共に、
側面視にて、前記第１の回動軸（1A）及び前記第４の回動軸（1D）を通る直線（e）と、前記第４の回動軸（1D）から前記アーム（23）の背側に向かって延びて前記第３の回動軸（1C）を通る直線（c）とが別の所定の鋭角（g）をなしている、請求項１に記載の建設機械のブームアーム機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のブームアーム機構（20）を取り付けた建設機械。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、バケットローダーやパワーショベル等の建設機械に関し、特に建設機械に取り付けるブームアーム機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
クローラやホイールの下部走行装置の上に旋回可能に設けられた上部旋回装置を有する建設機械が知られている上部旋回装置には、種々の作業を行うためにブームアーム機構が取り付けられる。ブームアーム機構は、ブーム、アーム、油圧シリンダ、リンク部材等から構成されている。ブームアーム機構の先端には、所定の作業に適したショベル、バケット、ブレーカー等の作業工具が取り付けられる。
【０００３】
図８（ａ）（ｂ）はそれぞれ、従来のブームアーム機構を取り付けた建設機械の一例の概略側面図である。このような建設機械は、例えば特許文献１、２に開示されている。図８（ａ）に示すように、建設機械１０は、ここではクローラである下部走行装置１２と、上部旋回装置１１とを有する。上部旋回装置１１にはブームアーム機構１２０が取り付けられている。ブームアーム機構１２０は、上部旋回装置１１に連結されたブーム１２１と、ブーム１２１の先端の回動軸１０１Ａで連結されたアーム１２３とを有する。このブームアーム機構１２０は、バックホー動作専用であり、アーム１２３の先端の回動軸１０１Ｄにはバックホー動作を行う作業工具（ショベル）４０の一部が連結されている。
【０００４】
ブームシリンダ１２２が伸縮することにより、ブーム１２１が、上部旋回装置１１に対して回動可能である。アームシリンダ１２４が伸縮することにより、アーム１２３が、ブーム１２１に対して回動可能である。
【０００５】
バケットシリンダ１２５の一端は回動軸１０１Ｂにてアーム１２３と連結されている。Ｉリンク部材１２６の一端は、回動軸１０１Ｄの近傍の回動軸１０１Ｃにてアーム１２３と連結されている。Ｉリンク部材１２６の他端は、回動軸１０１Ｅにてバケットシリンダ１２５の他端と連結されている。Ｈリンク部材１２７は、一端が回動軸１０１ＥにてＩリンク部材１２６及びバケットシリンダ１２５と連結され、他端は回動軸１０１Ｆにて作業工具４０の別の一部に連結されている。バケットシリンダ１２５が伸縮することにより、作業工具４０は、アーム１２３に対して回動可能である。
【０００６】
図８（ｂ）は、図８（ａ）と同じ建設機械１０に別のブームアーム機構２２０及び作業工具４０を取り付けた例を示す。ブームアーム機構２２０は、図８（ａ）のものと基本的な構成要素は共通するが、ローディング動作専用である。ここでは作業工具４０は、ローディング動作を行うバケットである。また、図８（ａ）のブームアーム機構１２０に比べて図８（ｂ）のブームアーム機構２２０は最大到達半径が小さい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１２９７１４号公報
【特許文献２】実用新案登録第３２１２７６９号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、図８（ａ）のバックホー動作の形態から図８（ｂ）のローディング動作の形態に変更する場合、ブームアーム機構と作業工具の両方を交換する必要があった。また、小断面トンネルなどの狭い空間では、土砂などの積み込みの際に小型のバックホーショベル又は中型のローディングバケットが用いられるが、バックホー動作を行う作業工具とローディング動作を行う作業工具は、各々専用機に取り付けられているため、建設機械も含む機械全体の入れ替え作業が必要であった。さらに、作業工具がブレーカーやカットドラム等である場合も、各々専用機に取り付けられているため、機械全体の入れ替え作業が必要であった。
【０００９】
ブームアーム機構と作業工具を交換すること、さらに建設機械も含めて全体を交換することは、機械コスト及び作業負担が大きいという問題があった。
【００１０】
本考案の目的は、建設機械のブームアーム機構において、バックホー動作を行う作業工具とローディング動作を行う作業工具のいずれも取り付け可能なブームアーム機構及び建設機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本考案は以下の構成を提供する。なお、括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付するものである。
【００１２】
−  本考案の態様は、下部走行装置（12）と上部旋回装置（11）を有する建設機械（10）に取り付けられるブームアーム機構（20）であって、
前記上部旋回装置（11）に連結されたブーム（21）と、
第１の回動軸（1A）にて前記ブーム（21）と連結されかつ第４の回動軸（1D）にて作業工具（40）と連結されたアーム（23）と、
前記第１の回動軸（1A）の近傍で該第１の回動軸（1A）よりも前記アーム（23）の背側寄りに位置する第２の回動軸（1B）にて前記アーム（23）と連結されたバケットシリンダ（25）と、
前記第４の回動軸（1D）の近傍の第３の回動軸（1C）にて前記アーム（23）と連結されかつ第５の回動軸（1E）にて前記バケットシリンダ（25）と連結されたＩリンク部材（26）と、
前記第５の回動軸（1E）にて前記Ｉリンク部材（26）及び前記バケットシリンダ（25）と連結されかつ第６の回動軸（1F）にて作業工具（40）と連結されたＨリンク部材（27）と、を有し、
バックホー動作を行う作業工具（40）は、前記Ｉリンク部材（26）及び前記Ｈリンク部材（27）が前記アーム（23）より外側に突出する位置にて取り付けられ、かつ、
ローディング動作を行う作業工具（40）は、前記Ｉリンク部材（26）及び前記Ｈリンク部材（27）が前記アーム（23）より内側に突出する位置にて取り付けられる。
−  上記態様において、側面視にて、前記第１の回動軸（1A）及び前記第４の回動軸（1D）を通る直線（e）と、前記第１の回動軸（1A）から前記アーム（23）の背側に向かって延びて前記第２の回動軸（1B）を通る直線（d）とが所定の鋭角（f）をなすと共に、
側面視にて、前記第１の回動軸（1A）及び前記第４の回動軸（1D）を通る直線（e）と、前記第４の回動軸（1D）から前記アーム（23）の背側に向かって延びて前記第３の回動軸（1C）を通る直線（c）とが別の所定の鋭角（g）をなしていることが、好適である。
−  本考案の別の態様は、上記いずれかの態様のブームアーム機構（20）を取り付けた建設機械である。
【考案の効果】
【００１３】
本考案によれば、バックホー動作を行う作業工具とローディング動作を行う作業工具のいずれも取り付け可能なブームアーム機構が実現される。したがって、狭い空間で積み込みや掘削などを複数の種類の作業工具を用いて行う場合も、一台の建設機械及び一つのブームアーム機構を用いて、作業工具を交換するだけでよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本考案のブームアーム機構を取り付けた建設機械の一例の概略側面図であり、バックホー動作を行う作業工具を取り付けた状態を示している。
【図２】図２は、本考案と従来のそれぞれのブームアーム機構を比較するための概略側面図であり、（ａ）は本考案のブーム、（ｂ）は従来のブーム、（ｃ）は本考案のアーム、（ｄ）は従来のアームをそれぞれ示している。
【図３】図３（ａ）は、Ｈリンク部材とＩリンク部材の概略的な展開平面図であり、（ｂ）はＨリンク部材の概略側面図、（ｃ）はＩリンク部材の概略側面図である。
【図４】図４は、本考案の建設機械の一例の側面図であり、ローディング動作を行う作業工具を取り付けた状態を示している。
【図５】図５は、本考案の建設機械の一例の側面図であり、ローディング動作を行う別の作業工具を取り付けた状態を示している。
【図６】図６は、本考案の建設機械の一例の側面図であり、ローディング動作を行うさらに別の作業工具を取り付けた状態を示している。
【図７】図７は、本考案の建設機械の一例の側面図であり、ローディング動作を行うさらに別の作業工具を取り付けた状態を示している。
【図８】図８（ａ）（ｂ）はそれぞれ、従来のブームアーム機構を取り付けた建設機械の一例の概略側面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
以下、本考案の実施例を示した図面を参照して本考案の実施形態を説明する。
図１は、本考案によるブームアーム機構２０を取り付けた建設機械１０の一例の概略側面図である。
【００１６】
図１に示すように、建設機械１０は、クローラである下部走行装置１２の上に上部旋回装置１２が設けられている。別の例として、下部走行装置１２はホイールでもよい。上部旋回装置１１は、旋回軸の周りで旋回可能である。上部旋回装置１１から前方に延在するようにブームアーム機構２０が取り付けられている。
【００１７】
本考案のブームアーム機構２０を取り付ける建設機械１０は、中型（機械質量１４ｔ未満、定格出力７０ｋｗ以下）のものが好ましい。しかしながら、必要に応じて小型（機械質量８ｔ未満、定格出力５０ｋｗ以下）のものを用いてもよい。ブームアーム機構２０は、最大到達半径が比較的短い（ショートリーチ）ものである。作業工具も含む最大到達半径は、例えば作業工具が図１に示すバックホー動作を行うショベルの場合、６ｍ〜８ｍの範囲であるが、この範囲に限定はしない。本考案によるショートリーチのブームアーム機構２０は、図８（ｂ）に示した従来の短尺のブームアーム機構２２０とは異なる構造を有する。
【００１８】
なお、本明細書に記載の「回動軸」は、側面図である図１の紙面に垂直な水平方向に延在している。実際の構成では、回動軸を幾何学的中心軸とする取付孔が各部材に形成されており、双方の部材の取付孔を重ねて取付ピンを貫通させている。連結された双方の部材は、回動軸の周りで相対的に回動可能である。この回動動作は鉛直面内で行われる。回動動作は、以下に記載する複数の油圧シリンダの伸縮を制御することにより行われる。
【００１９】
また、本明細書に記載の各部材の位置を表現する「内側」は建設機械の旋回軸に対して近い方を意味し、「外側」は旋回軸に対して遠い方を意味する。
【００２０】
図１を参照してブームアーム機構２０の基本的構成を説明する。ブームアーム機構２０は、上部旋回装置１１に対し回動可能に連結されたブーム２１を有する。アーム２３の一端は、回動軸１Ａにてブーム２１の先端と連結され、アーム２３の他端は、回動軸１Ｄにて作業工具４０と連結されている。本例では、作業工具４０は、バックホー動作を行うショベルである。
【００２１】
ブームシリンダ２２は、その一端（図示せず）が上部旋回装置１１と連結されている。ブームシリンダ２２の他端は、ブーム２１の先端近傍に位置する回動軸に連結されている。ブームシリンダ２２が伸縮することにより、ブーム２１は、上部旋回装置１１に対して回動する。
【００２２】
アームシリンダ２４は、その一端（図示せず）がブーム２１に連結されている。アームシリンダ２４の他端は、アーム２３の一端近傍に位置する回動軸に連結されている。アームシリンダ２４が伸縮することにより、アーム２３は、回動軸１Ａの周りでブーム２１に対して回動する。
【００２３】
バケットシリンダ２５は、その一端が回動軸１Ｂにてアーム２３と連結されている。回動軸１Ｂは、回動軸１Ａの近傍にあり、かつアーム２３の幅方向において回動軸１Ａよりもアーム２３の背側寄りに位置する。Ｉリンク部材２６は、その一端が回動軸１Ｄの近傍の回動軸１Ｃにてアーム２３と連結され、その他端が回動軸１Ｅにてバケットシリンダ２５の他端と連結されている。
【００２４】
Ｈリンク部材２７は、その一端が回動軸２ＥにてＩリンク部材２６の他端及びバケットリング２５の他端と連結され、その他端が回動軸１Ｆにて作業工具４０と連結されている。バケットシリンダ２５が伸縮することにより、作業工具４０は、回動軸１Ｄの周りでアーム２３に対して回動する。
【００２５】
図１では、ブームアーム機構２０に作業工具４０としてバックホーショベルが取り付けられている。バックホー動作を行う作業工具４０の場合、Ｉリンク部材２６及びＨリンク部材２７がアーム２３より外側（背側）に突出する位置にて取り付けられる。このとき、バケットシリンダ２５の他端はアーム２３より外側に位置している。これによりブームアーム機構２０は、バックホー動作を行うことができる。
【００２６】
図２は、図１に示した本考案のブームアーム機構を、図８（ｂ）に示した従来のブームアーム機構と比較するための概略側面図であり、（ａ）は本考案のブーム、（ｂ）は従来のブーム、（ｃ）は本考案のアーム、（ｄ）は従来のアームをそれぞれ示している。
【００２７】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、本考案のブーム２１と従来のブーム２２１とは、基本的な構成は類似しているが、本考案のブーム２１が若干長い点、ブームシリンダ取付ピンの位置が異なる点において相違する。ブームとしての機能には大きな差はない。
【００２８】
図２（ｃ）（ｄ）に示す本考案のアーム２３と従来のアーム２２３との最も大きな相違点は、バケットシリンダの取付ピンの位置すなわち回動軸１Ｂの位置である。図２（ｄ）に示す従来のアーム２２３では、側面視にて回動軸２０１Ａ及び回動軸２０１Ｄを通る直線ｅ上に回動軸２０１Ｂが位置する。従来のアーム２２３はローディング動作専用であるので、回動軸２０１Ｂがアーム２２３の腹近傍に位置する。アーム２２３の場合、図８（ｂ）に示すようにＩリンク部材２２６及びＨリンク部材２２７はアーム２２３より内側に位置する。従来のアーム２２３ではバックホー動作は行えない。
【００２９】
また、図８（ａ）に示したバックホー動作専用の従来のアーム１２３では、回動軸１０１Ｂがアーム１２３の背に位置する。アーム１２３の場合、図８（ａ）に示すようにＩリンク部材１２６及びＨリンク部材１２７はアーム１２３より外側に位置する。従来のアーム１２３ではローディング動作は行えない。
【００３０】
それに対し、図２（ｃ）に示す本考案のアーム２３上の回動軸１Ｂは、側面視にて、回動軸１Ａ及び回動軸１Ｄを通る直線ｅ上にはなく、直線ｅと所定の鋭角ｆをなす直線ｄ上にある。直線ｄは、側面視にて、回動軸１Ａ及び回動軸１Ｂを通る直線であり、回動軸１Ａからアーム２３の背側に向かって傾斜して延びている。よって、本考案のアーム２３上の回動軸１Ｂは、回動軸１Ａに対してアーム２３の背側に寄った位置にある。
【００３１】
また、アーム２３上の回動軸１Ｃは、側面視にて、回動軸１Ａ及び回動軸１Ｄを通る直線ｅと所定の鋭角ｇをなす直線ｃ上にある。直線ｃは、回動軸１Ｄ及び回動軸１Ｃを通る直線であり、回動軸１Ｄからアーム２３の背側に向かって傾斜して延びている。なお、回動軸１Ｃと回動軸１Ｄは、従来とほぼ同じ位置である。
【００３２】
本考案のアーム２３を用いることによって、バックホー動作もローディング動作も行うことが可能である。すなわち、バックホー動作及びローディング動作の双方において、アーム２３上の各回動軸１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ同士の距離Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ、Ｌｅを含め、位置関係は同じである。
【００３３】
図３（ａ）は、図１に示したＨリンク部材２７とＩリンク２６部材の概略的な展開平面図であり、（ｂ）はＨリンク部材２７の概略側面図、（ｃ）はＩリンク部材２６の概略側面図である。Ｉリンク部材２６は、アームの両側に配置される一対の部材からなる。これらのリンク部材の具体的形状は一例である。
【００３４】
以上のようなアーム２３の構成によって、本考案のブームアーム機構２０は、バックホー動作も、ローディング動作も行うことができる。したがって、バックホー動作を行う作業工具も、ローディング動作を行う作業工具も取り付けることが可能である。
【００３５】
図４は、図１に示した建設機械１０及びブームアーム機構２０に、作業工具４０としてローディングバケットを取り付けた状態を示す概略側面図である。
【００３６】
ローディング動作を行う作業工具４０の場合、Ｉリンク部材２６及びＨリンク部材２７がアーム２３より内側（腹側）に突出する位置にて取り付けられる。このとき、バケットシリンダ２５の他端はアーム２３より内側に位置している。これによりブームアーム機構２０は、ローディング動作を行うことができる。
【００３７】
バックホー動作の作業工具からローディング動作の作業工具に、又はその逆に交換する際には、先ず、回動軸１Ｄと回動軸１Ｆの取付ピンを取り外して現在の作業工具を取り外す。その後、Ｉリンク部材２６及びＨリンク部材２７の位置をアーム２３の外側から内側に、又はその逆に変更し、次の作業工具を回動軸１Ｄと回動軸１Ｆに取付ピンで連結する。
【００３８】
図５は、図１に示した建設機械１０及びブームアーム機構２０に、作業工具４０としてブレーカーを取り付けた状態を示す概略側面図である。ブレーカーはローディング動作を行う作業工具である。
【００３９】
図６は、図１に示した建設機械１０及びブームアーム機構２０に、作業工具４０としてカッタードラムを取り付けた状態を示す概略側面図である。カッタードラムはローディング動作を行う作業工具である。
【００４０】
図７は、図１に示した建設機械１０及びブームアーム機構２０に、作業工具４０として開閉式バケットを取り付けた状態を示す概略側面図である。開閉式バケットはローディング動作を行う作業工具である。
【００４１】
以上の通り、本考案では、一台の建設機械１０及び一つのブームアーム機構２０を用いてバックホー動作もローディング動作も行うことができる。また、本考案では、一つのブームアーム機構２０に、ローディング動作を行う各種の作業工具を取り付けることができる。したがって、狭い空間での作業においても、１台の建設機械１０と一つのブームアーム機構２０のみを用い、作業工具４０を適宜交換することによって効率的に作業することができる。
【００４２】
以上に述べた本考案の各実施形態では、好適例としてショートリーチのブームアーム機構を示し説明したが、本考案の原理は、建設機械及びブームアーム機構の大きさに関係なく適用可能である。したがって、ここで開示した実施形態以外にも多様な変形形態が可能であり、それらについても本考案に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４３】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ：回動軸
１０：建設機械
１１：上部旋回装置
１２：下部走行装置
２０：ブームアーム機構
２１：ブーム
２２：ブームシリンダ
２３：アーム
２４：アームシリンダ
２５：バケットシリンダ
２６：Ｉリンク部材
２７：Ｈリンク部材
４０：作業工具
１２０、２２０：ブームアーム機構（従来）
１２１、２２１：ブーム（従来）
１２３、２２３：アーム（従来）
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ、１０１Ｅ、１０１Ｆ：回動軸（従来）
２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０１Ｄ、２０１Ｅ、２０１Ｆ：回動軸（従来）
【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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