(57)【要約】【課題】アームによる作業範囲を阻害することなく、間伐材、伐採木材等の搬出が容易にかつ安全に行なえる建設機械を得る。【解決手段】ブーム（６）の先端部にアーム（７）を回動可能に取り付け、該アーム（７）の回動端部にバケット、グラップル、フォーク等の作業用アタッチメント（８）を設けてなる建設機械（５）において、前記ブーム（６）のアーム（７）寄りの先端部に、油圧回転装置（１２）と、該油圧回転装置（１２）の出力部（１７）に連結されるワイヤ（３０）巻取り用のドラム（１１）とを有してなるウインチ（１０）を設ける。また、前記ブーム（６）の先端部の両側に２個のウインチ（１０）を互いに対向させて設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブーム（６）の先端部にアーム（７）を回動可能に取り付け、該アーム（７）の回動端部にバケット、グラップル、フォーク等の作業用アタッチメント（８）を設けてなる建設機械（５）において、前記ブーム（６）のアーム（７）寄りの先端部にウインチ（１０）を設け、該ウインチ（１０）は、油圧回転装置（１２）と、該油圧回転装置（１２）の出力部（１７）に連結されるワイヤ（３０）巻取り用のドラム（１１）とを有してなることを特徴とする建設機械。  
【請求項２】
ブーム（６）の先端部の両側に２個のウインチ（１０）を互いに対向させて設けたことを特徴とする請求項１記載の記載の建設機械。
【請求項３】
油圧回転装置（１２）は、インナ部材（１３）の外周部に半径方向外端が開口したシリンダ（１４）を円周方向に所定ピッチで形成し、各シリンダ（１４）にピストン（１５）を摺動可能に嵌合させるとともに、該ピストン（１５）の頭部にボール（１６）を自転可能に設け、前記インナ部材（１３）の外周部をアウタ部材（１７）により包囲するとともに、該アウタ部材（１７）の内周部に前記ボール（１６）が転動可能な波形カム面（１９）を形成し、該波形カム面（１９）の一方の斜面（１９ｂ）に対面するシリンダ室（１４ａ）に作動油を供給するとともに、波形カム面（１９）の他方の斜面（１９ｃ）に対面するシリンダ室（１４ｂ）の作動油を回収する油圧回路（２３）を設けてなり、前記インナ部材（１３）を建設機械（５）のブーム（６）に固定し、前記アウタ部材（１７）にワイヤ（３０）巻取り用のドラム（１１）を同軸に固定したことを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バケット、グラップル、フォーク等の作業用アタッチメントを有する建設機械に関し、特に、間引きされた間伐材が容易にかつ安全に搬出できる機能を備えた建設機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、長くしたブームの先端部にウインチケーブルをガイドするローラーガイドを取り付けるとともに、該ブームの基部にウインチケーブルを巻き取るローラを取り付け、前記ブームの上下中間部に、グリッパを有する折畳み可能なアームを取り付けてなるクローラークレーンがあった。
【０００３】
前記クローラークレーンは、ウインチケーブルを引き出してその先端部を伐採された箇所の木材に巻付け、次いで前記ローラーを巻き取り方向に回転させ、ウインチケーブルをローラーガイドでガイドしながら巻き取り、前記木材をクローラークレーン位置まで引き寄せる。このとき、前記アームで地面を支え、クローラクレーンを安定させる。次いで、アームを作動させて前記引き寄せた木材をトラック等に載置する。
【０００４】
前記従来のものは、ブームが長くなってたので山間地への持ち運びが困難になるものであった。また、長くしたブームの上下中間部にグリッパを有するアームを取り付けていたので、アームによる作業時にブームを旋回、あるいは起倒させようとすると、該ブームの先端部が近くの樹木、あるいは崖等の障害物に接触することになる。このため、前記アームによる作業範囲が制限されるものであった。さらに、ローラをブームの基部に取り付けてウインチケーブルを巻き取るようにしていたので装置が大型になるとともに、作業員が前記ローラに接触し易くなり、安全性に乏しいものであった。
【特許文献１】特開２００２−５８３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ワイヤを巻き取るウインチを建設機械のブームの先端部に取り付けることにより、アームによる作業範囲を阻害することなく、間伐材、伐採木材等の搬出が容易にかつ安全に行なえる新規な建設機械を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、ブームの先端にアームを回動可能に取り付け、該アームの回動端部にバケット、グラップル、フォーク等の作業用アタッチメントを設けてなる建設機械において、前記ブームのアーム寄りの先端部にウインチを設け、該ウインチは、油圧回転装置と、該油圧回転装置の出力部に連結されるワイヤ巻取り用のドラムとを有してなる構成にしたものである。
請求項２に係る発明は、前記ブームの先端部の両側に２個のウインチを互いに対向させて設けたものである。
請求項３に係る発明は、前記油圧回転装置は、インナ部材の外周部に半径方向外端が開口したシリンダを円周方向に所定ピッチで形成し、各シリンダにピストンを摺動可能に嵌合させるとともに、該ピストンの頭部にボールを自転可能に設け、前記インナ部材の外周部をアウタ部材により包囲するとともに、該アウタ部材の内周部に前記ボールが転動可能な波形カム面を形成し、該波形カム面の一方の斜面に対面するシリンダ室に作動油を供給するとともに、波形カム面の他方の斜面に対面するシリンダ室の作動油を回収する油圧回路を設けてなり、前記インナ部材を建設機械のブームに固定し、前記アウタ部材にワイヤ巻取り用のドラムを同軸に固定するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願の請求項１に係る発明は、ウインチをブームのアーム寄りの先端部に設けたので、アタッチメントによる作業時には、ブーム及びアームを従来と同様に大きく回動させることができ、該アタッチメントによる作業範囲が制限されなくなる。また、ウインチによる間伐材、伐採木材等を搬出する際には、該ウインチがブームの先端部でワイヤを巻き取ることになるので、この巻取り時に作業員がウインチに触れることがなくなり、前記間伐材、伐採木材等を安全に搬出することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、ブームの先端部に２個のウインチ設けたので、各ウインチで別個のワイヤを巻き取ることによって間伐材等の搬出量を増大させたり、あるいは一本のワイヤの一端を一方のウインチに連結し、該ワイヤの他端を他方のウインチに連結し、各ウインチを交互に正逆回転させることによって前記ワイヤを往復動させ、間伐材等の搬出作業を容易にしたりすることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、油圧回転装置を、ピストン及びボールが放射状に配置されたインナ部材と、内周部に波形カム面が形成されたアウタ部材とを同軸に嵌合させ、前記インナ部材を建設機械のブームに固定し、前記アウタ部材にドラムを同軸に固定するようにしたので、ウインチの軸長が短くなってブームから外側方に大きく突出しなくなる。このため、ブーム及び作業用アタッチメントの動作が阻害されなくなり、建設機械本来の作業が円滑に行なわれることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図１は本発明による集材状態を示す全体図、図２は本発明による建設機械の要部斜視図、図３は本発明による滑車の強度物への係止状態を示す斜視図、図４は本発明による間伐材の係止状態を示す斜視図、図５は本発明によるウインチ取り付け部の平面図、図６は本発明によるウインチの側面断面図、図７は本発明による油圧回転装置の部分断面正面図である。
【００１１】
図１〜図５において、１は多数の樹木Ｗが植林された山林、３は山林１の中腹部に建設された樹木管理用の道路であり、該道路３の所定箇所に比較的広目の集材置き場３ａが造成され、該集材置き場３ａにトラック４により運搬された建設機械５が設置されている。該建設機械５は、５〜６トン積みの小型のパワーショベルからなり、図２に示すように、本体５ａにブーム６、該ブーム６の先端部に取り付けたアーム７を有し、アーム７の先端部に、作業用アタッチメント８、本例ではグラップルが取り付けられている。
【００１２】
前記ブーム６の先端部の左右両側に、図５に示すように、一対のウインチ１０（１０−１，１０−２）を互いに対向させて同軸に取り付ける。各ウインチ１０−１，１０−２は個別に正逆回転されるようになっている。なお、各ウインチ１０−１，１０−２は運転者Ｍ１がリモートコントロールＲ（図２）を操作することによって遠隔制御されるようになっている。前記各ウインチ１０−１，１０−２から引き出されたワイヤ３０（３０−１，３０−２）の先端部同士は互いに連結され、該ワイヤ３０−１，３０−２の先端側に滑車３１を転動可能に取り付ける。即ち、前記滑車３１は、図３に示すようにフック３１ｃを有する枠体３１ａに溝付きのプーリー３１ｂを回転自在に取り付けてなり、該プーリー３１ｂの溝部に前記ワイヤ３０−１，３０−２の先端側を係止する。
【００１３】
山林１内の間伐材Ｗ２を搬出（集材）する際には、まず、図３に示すように、前記滑車３１を伐採した間伐材Ｗ２が存在する部位の大きな樹木Ｗ１（強度物）位置まで引出し、そのフック３１ｃを樹木Ｗ１に巻付けた止めワイヤ３２に係止し、各ウインチ１０を予備作動させてワイヤ３０に所定の張力を付与してウインチ１０と滑車３１との間のワイヤ３０−１，３０−２を地面から所定の高さ位置、つまり取り付け作業者Ｍ２の身長に相当する部位まで離間させる。なお、間伐材Ｗ２が存在する部位に大きな岩が有る場合は、この岩に前記滑車３１を係止するようにしてもよい。
【００１４】
次いで、取り付け作業者Ｍ２が、図３、図４に示すように連結ワイヤ３３の一端部を間伐材Ｗ２に巻き付け、その他端部（先端部）をフック３４を介して、例えば右部側のワイヤ３０−２に係止する。この場合、前記ワイヤ３０（３０−１，３０−２）は、図４に示すように、３本の小径ワイヤ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを緩く縒り合わせた多重ワイヤとし、各小径ワイヤ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ上に短尺な金属筒製の締め具３０ｄを所定ピッチで嵌合させるとともに、該締め具３０ｄをかしめることにより、前記各小径ワイヤ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを所定ピッチで一体的に連結し、各締め具３０ｄ間の小径ワイヤ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを手作業で容易に半径方向に離間できるようにする。これにより、取り付け作業者Ｍ２は、上部側一本の小径ワイヤ３０ａを上方に離間させ、下部側２本の小径ワイヤ３０ｂ，３０ｃに前記フック３４を係止することができ、この係止作業が容易かつ迅速に行なえるようにする。なお、前記各小径ワイヤ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは単に並列に集合させるようにしてもよい。また、小径ワイヤの本数は３本以上としてもよい。
【００１５】
前記係止作業が終了した時点で、取り付け作業者Ｍ２が建設機械５側の運転者Ｍ１に合図する。運転者Ｍ１は、この合図を確認してモートコントロールＲを操作し、右部側のウインチ１０−２を巻取り方向に作動させ、前記連結ワイヤ３３、右部側のワイヤ３０−２を介して間伐材Ｗ２を建設機械５に向けて搬出する。ここで、前記連結ワイヤ３３の先端部に取り付けるフック３４は、図４の拡大部で示すように、内側円弧部３４ａを浅い半円弧状にするとともに、該内側円弧部３４ａの開放端部に円弧状の面取り部３４ｂを形成してなる。これにより、ウインチ１０−２（又は１０−１）部に到来したフック３４が、図４において右回転方向に所定角度回転されると、該フック３４が前記下部側の２本の小径ワイヤ３０ｂ，３０ｃから自動的に離脱することになる。
【００１６】
即ち、フック３４の前記内側円弧部３４ａと下部側２本の小径ワイヤ３０ｂ，３０ｃとの係合（接触）位置は、フック３４が後方（滑車３１方向）に回動するに従って次第に内側円弧部３４ａの開放端部側に移動することになる。この開放端部には円弧状の面取り部３４ｂが形成されているので、フック３４の後方への回動量が所定値になって前記面取り部３４ｂが小径ワイヤ３０ｂ，３０ｃ部に到来すると、フック３４が小径ワイヤから自動的に離脱することになる。これにより、間伐材Ｍ２が建設機械５の設置された集材置き場３ａ部位に到来した際に、前記連結ワイヤ３３が後方（滑車３１方向）に大きく傾斜するように設定しておけば、前記フック３４が集材置き場３ａ部位で小径ワイヤ３０ｂ，３０ｃから自動的に離脱することとなり、建設機械５側の運転者Ｍ１による間伐材Ｗ２の離脱作業が容易かつ迅速に行なえることになる。
【００１７】
前記各ウインチ１０−１，１０−２は略同様の構造からなり、そのうち、右部のウインチ１０−２を代表して図６、図７により説明する。図６、図７において１０−２はウインチであり、ワイヤ３０（３０−２）を巻取り、巻き出しするドラム１１と、該ドラム１１を正逆回転させる油圧回転装置１２とからなり、油圧回転装置１２は建設機械５に装備した油圧によって回転されるようになっている。
【００１８】
前記油圧回転装置１２について説明すると、１３はブーム６に固定されるインナ部材であり、短尺な円柱ブロックの外周部８か所にシリンダ１４を等ピッチで放射状に形成するとともに、各シリンダ１４の半径方向外端を開口させる。前記各シリンダ１４にピストン１５を摺動可能に嵌合させるとともに、該ピストン１５をシリンダ１４内に収容したピストンばね１５ａにより半径方向外方に押圧付勢する。各ピストン１５の半径方向外端、つまり頭部は半球面状に形成し、この部にボール１６を自転可能に載置する。該ボール１６はシリンダ１４の内面に密接して摺動可能に嵌合する径とする。
【００１９】
前記インナ部材１３の外周部にアウタ部材１７（出力部）を同軸に嵌合させる。該アウタ部材１７は短尺な円筒状に形成して前記インナ部材２の外周部を包囲し、その外周側でベアリング１８を介してインナ部材１３側に回転自在に支持する。前記アウタ部材１７の内周部にインナ部材１３側の各ボール１６が転動可能な波形カム面１９を形成する。即ち、図７に示すように、ボール１６の径よりも若干大きい半径となる円弧カム面１９ａを円周方向に１０個等ピッチで形成するとともに、各円弧カム面１９ａ同士を小径の円弧面で滑らかに接続する。
【００２０】
前記インナ部材１３の軸心部に芯軸２０及び該芯軸２０の外周に嵌合させた筒状のディストリビュータ２１を貫通させ、該ディストリビュータ２１はアウタ部材１７側に一体的に連結してインナ部材１３に対して相対回転可能とする。前記芯軸２０はインナ部材１３側に一体的に連結するとともに、右端部をインナ部材１３から右方に突出させ、その軸心部にドレン油路２０ａを、その外周部に複数の連絡油路２０ｂを貫通形成する。図６において、２４はアウタ部材１７の右端部に取り付けた回転継手であり、芯軸２０の右端部外周に回転自在に嵌合させ、前記各連絡油路２０ｂを他の機器に接続するためのものである。なお、前記連絡油路２０ｂ、及び回転継手２４は省略してもよい。
【００２１】
前記インナ部材１３とディストリビュータ２１との間に、アウタ部材１７を一方向に回転（正転）、又は他方向に回転（逆転）させる油圧回路２３を形成する。該油圧回路２３は、アウタ部材１７を正転させる際に作動油が供給される正転油路２３ａ、及びアウタ部材１７を逆転させる際に作動油が供給される逆転油路２３ｂを有する。即ち、インナ部材１３の軸心部に各シリンダ１４の底部からディストリビュータ２１の外周に向かう油孔１３ａを形成し、ディストリビュータ２１の外周部に正転油路２３ａに接続される第１分配路２１ａと、逆転油路２３ｂに接続される第２分配路２１ｂとを円周方向に交互に配列形成する。
【００２２】
前記第１分配路２１ａは、図７に示すように、所定のボール１６ａが波形カム面１９のうちの一方の斜面１９ｂに対面した際に該ボール１６ａを有するシリンダ１４の油孔１３ａ−１と連通するように、また、前記第２分配路２１ｂは、所定のボール１６ｂが波形カム面１９のうちの他方の斜面１９ｃに対面した際に該ボール１６ｂを有するシリンダ１４の油孔１３ａ−２と連通するように配列形成する。また、前記アウタ部材１７（出力部）の右端側にフランジ１１ａ、１１ａ付きのドラム１１を同軸に配置してボルト締め固定し、ウインチ１０（１０−２）を構成する。
【００２３】
そして、図５に示す右部側のウインチ１０−２で間伐材Ｗ２を搬出する際には、運転者Ｍ１がリモートコントロールＲを操作して右側のウインチ１０−２に巻取り方向（正転方向）の作動指令を発する。さすれば、右部の油圧回転装置１２の正転油路２３ａ（図６）に作動油が供給され、該作動油が図７に示すディストリビュータ２１の第１分配路２１ａから波形カム面１９の一方の斜面１９ｂと対面するシリンダ室１４ａに流入し、該シリンダ室１４ａ内のピストン１５が半径方向外方に移動し、該ピストン１５に支持されたボール１６ａが前記一方の斜面１９ｂを押し、アウタ部材１７、従ってドラム１１を図７において右回転、つまりワイヤ３０−２の巻き取り方向に回転させ、前述した連結ワイヤ３３、右部側のワイヤ３０−２を介して間伐材Ｗ２を建設機械５方向に向けて搬出することになる。
【００２４】
前記アウタ部材１７の右回転により、波形カム面１９の他方の斜面１９ｃに対面するボール１６ｂは、該斜面１９ｃによって軸心方向に押圧され、該ボール１６ｂを支持するピストン１５を軸心方向に移動させ、そのシリンダ室１４ｂ内の作動油がディストリビュータ２１の第２分配路２１ｂ（回収路）に排出されることになる。
【００２５】
この場合、図５に示す左部のウインチ１０−１は空転状態とし、前記右部側のワイヤ３０−２が右部のウインチ１０−２によって巻き取られるに従って左部のウインチ１０−１から左部側のワイヤ３０−１が巻き出されることになる。この場合、前記左部のウインチ１０−１は、ピストン１５がピストンばね１５ａ、及び逆転油路２３ｂ（図６）側の作動油の残圧によって波形カム面１９方向に押圧付勢され、空転時において各ピストン１５が往復作動するため、空転時の抵抗（制動力）が大きくなる。これにより、ワイヤ３０−１，３０−２に所定の張力が付与され、不用意な弛みが防止されるとともに、間伐材Ｍ２の前進側端部を、図３に示すように、ワイヤワイヤ３０−１，３０−２の張力によって地面から浮き上がらせて搬出することになり、間伐材Ｍ２が障害物に衝突するのを回避しながらこれを搬出することになる。
【００２６】
また、図５に示す左部側のウインチ１０−１で間伐材Ｗ２を搬出する際には、運転者Ｍ１がリモートコントロールＲを操作して左部のウインチ１０−１に巻取り方向の作動指令を発する。さすれば、前述と同様にして左部側のウインチ１０−１が巻取り方向に回転し、連結ワイヤ３３、左部側のワイヤ３０−１を介して間伐材Ｗ２を建設機械５に向けて搬出するとともに、図５に示す右部のウインチ１０−２が空転状態となり、該右部のウインチ１０−２の空転抵抗によって、前述と同様にワイヤ３０−１，３０−２に所定の張力が付与されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による集材状態を示す全体図である。
【図２】本発明による建設機械の要部斜視図である。
【図３】本発明による滑車の強度物への係止状態を示す斜視図である。
【図４】本発明による間伐材の係止状態を示す斜視図である。
【図５】本発明によるウインチ取り付け部の平面図である。
【図６】本発明によるウインチの側面断面図である。
【図７】本発明による油圧回転装置の部分断面正面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    山林
３    道路
３ａ  集材置き場
４    トラック
５    建設機械
５ａ  本体
６    ブーム
７    アーム
８    作業用アタッチメント
１０（１０−１，１０−２）    ウインチ
１１    ドラム
１１ａ  フランジ
１２    油圧回転装置
１３    インナ部材
１３ａ（１３ａ−１，１３ａ−２）  油孔
１４    シリンダ
１４ａ，１４ｂ  シリンダ室
１５    ピストン
１５ａ  ピストンばね
１６（１６ａ，１６ｂ）  ボール
１７    アウタ部材（出力部）
１８    ベアリング
１９    波形カム面
１９ａ  円弧カム面
１９ｂ  一方の斜面
１９ｃ  他方の斜面
２０    芯軸
２０ａ  ドレン油路
２０ｂ  連絡油路
２１    ディストリビュータ
２１ａ  第１分配路
２１ｂ  第２分配路（回収路）
２３    油圧回路
２３ａ  正転油路
２３ｂ  逆転油路
２４    回転継手
３０（３０−１，３０−２）    ワイヤ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ    小径ワイヤ
３０ｄ  締め具
３１    滑車
３１ａ  枠体
３１ｂ  プーリー
３１ｃ  フック
３２    止めワイヤ
３３    連結ワイヤ
３４    フック
３４ａ  円弧部
３４ｂ  面取り部
Ｗ      樹木
Ｗ１    大きな樹木（強度物）
Ｗ２    間伐材
Ｍ１    運転者
Ｍ２    取り付け作業者
Ｒ      リモートコントロール
【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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