(57)【要約】【課題】２分割されたブーム間の角度が伸縮シリンダにより変更可能な作業機械において、地下掘削作業の際に前記伸縮シリンダが地面と接触しにくくなるようにする。【解決手段】基端部が作業機械本体１４に回動可能に連結されたブーム３２を備えた作業機械において、ブーム３２は、基端側のボトムブーム３２Ａと先端側のトップブーム３２Ｂとに分割された構造となっており、且つ、ボトムブーム３２Ａの先端部とトップブーム３２Ｂの基端部とが回動可能にピン４８にて連結されており、ボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとの間には、ピン４８を中心としてボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとがなす角を変更可能な伸縮機構３８Ｂが設けられ、且つ、伸縮機構３８Ｂのトップブーム３２Ｂ側の端部が、トップブーム３２Ｂの側方部３２Ｂ１に連結されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端部が作業機械本体に回動可能に連結されたブームを備えた作業機械において、
前記ブームは、基端側のボトムブームと先端側のトップブームとに分割された構造となっており、且つ、該ボトムブームの先端部と該トップブームの基端部とが回動可能にピンにて連結されており、
前記ボトムブームと前記トップブームとの間には、前記ピンを中心として該ボトムブームと該トップブームとがなす角を変更可能な伸縮機構が設けられ、且つ、
該伸縮機構の前記トップブーム側の端部が、前記トップブームの側方部に連結されていることを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１において、
前記伸縮機構が、前記トップブームの両側方部に一対設けられていることを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記伸縮機構の前記ボトムブーム側の端部が、前記ボトムブームの側方部に連結されていることを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記伸縮機構は、油圧シリンダであることを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記ボトムブームと前記トップブームとが、アダプタを介して連結されていることを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械（例えば建設機械の油圧ショベル等の作業機械）に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルは、掘削作業や建築物の解体作業等に用いられている。掘削作業および建築物の解体作業は１台の油圧ショベルで行うことが可能である。ここで、掘削作業の際には地中深く掘削可能な点でブーム形状は下方にへ字状に屈曲したベンド形状が有利であり、建築物の解体作業の際にはより高所に到達できる点でブーム形状はストレート形状が有利である。
【０００３】
このため、作業内容を切り換える際には適切な形状のブームに交換することが好ましい。しかし、ブームを交換するためには、予め複数の形状のブームを用意しておく必要がある。また、油圧配管の存在等のため交換作業には手間がかかる。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、図４に示されるように、ブームを長手方向に２分割し、２分割されたブーム同士の接合部に複数のピン穴を設けて、２分割されたブームを、ベンド形状のときはピン穴ａ、ストレート形状のときはピン穴ｂに選択的に固定する技術が開示されている。図４は、この技術を用いてブーム形状を変更した油圧ショベルの例を示す図であり、図４（Ａ）はブーム形状がベンド形状の場合であり、図４（Ｂ）はブーム形状がストレート形状の場合である。符号１００は油圧ショベル、符号１０２Ａは２分割されたブーム１０２のうちの基端側のボトムブーム、符号１０２Ｂは２分割されたブーム１０２のうちの先端側のトッブブームである。この技術によれば、ブーム１０２を交換することなくブーム形状をベンド形状およびストレート形状に変更することができる。
【０００５】
このように、特許文献１に開示された技術は、２分割されたブーム１０２（ボトムブーム１０２Ａ、トッブブーム１０２Ｂ）間の角度を選択して固定することができる。しかし、任意の角度に変更することはできない。
【０００６】
これに対し、特許文献２には、２分割されたブーム間の内側に伸縮シリンダを設け、２分割されたブーム間の角度を任意に変更することができるようにした技術が開示されている。図５は、この技術を用いてブーム形状を変更した油圧ショベルの例を示す図であり、図５（Ａ）はブーム形状がベンド形状の場合であり、図５（Ｂ）はブーム形状がストレート形状の場合である。符号１１０は油圧ショベル、符号１１２Ａは２分割されたブーム１１２のうちの基端側のボトムブーム、符号１１２Ｂは２分割されたブーム１１２のうちの先端側のトッブブーム、符号１１４は伸縮シリンダである。この技術によれば、２分割されたブーム１１２（ボトムブーム１１２Ａ、トッブブーム１１２Ｂ）間の角度を伸縮シリンダ１１４により変更することができるので、該角度を任意に変更することができるだけでなく、該角度を変更する際の作業性も向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７４７２５号公報
【特許文献２】実公平４−４０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図６に示すように、特許文献２で開示された技術では、地下を掘削する作業を行う際、伸縮シリンダ１１４が地面１１６と接触して損傷を受けるおそれがあった。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、２分割されたブーム（ボトムブームおよびトッブブーム）間の角度が伸縮シリンダにより変更可能な作業機械において、地下を掘削する作業の際に前記伸縮シリンダが地面と接触しにくい作業機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基端部が作業機械本体に回動可能に連結されたブームを備えた作業機械において、前記ブームは、基端側のボトムブームと先端側のトップブームとに分割された構造となっており、且つ、該ボトムブームの先端部と該トップブームの基端部とが回動可能にピンにて連結されており、前記ボトムブームと前記トップブームとの間には、前記ピンを中心として該ボトムブームと該トップブームとがなす角を変更可能な伸縮機構が設けられ、且つ、該伸縮機構の前記トップブーム側の端部が、前記トップブームの側方部に連結されていることにより、上記課題を解決したものである。
【００１１】
ここで、伸縮機構の端部がトップブームまたはボトムブームに「連結」されているとは、伸縮機構の端部が直接トップブームまたはボトムブームに連結されている場合だけでなく、例えば回動ピンやブラケットを介して間接的に連結されている場合も含む概念である。また、トップブームおよびボトムブームの「側方部」とは、トップブームおよびボトムブームの各面のうち、トップブームおよびボトムブームが回動する面と略平行な面のことである。この略平行な面は、平面だけでなく曲面も含まれる概念である。
【００１２】
本発明では、ピンを中心としてボトムブームとトップブームとがなす角を変更可能な伸縮機構の一端がトップブームの側方部に連結されているので、地下掘削作業においても、該伸縮機構が地面と接触することは起こりにくく、該伸縮機構が損傷することが防止される。
【００１３】
前記伸縮機構を前記トップブームの両側方部に一対設けることにより、ボトムブームとトップブームとがなす角の変更を安定的に行うことができる。
【００１４】
また、前記伸縮機構の前記ボトムブーム側の端部が、前記ボトムブームの側方部に連結されている場合には、地下掘削作業において、前記伸縮機構の位置はより上側となり、伸縮機構が地面と接触することはより起こりにくくなる。
【００１５】
前記伸縮機構としては、例えば油圧シリンダを用いることができる。
【００１６】
前記ボトムブームと前記トップブームとは、アダプタを介して連結されていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、地下掘削作業においても、ピンを中心としてボトムブームとトップブームとがなす角を変更可能な伸縮機構が地面と接触することが起こりにくく、該伸縮機構が損傷することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す側面図であり、（Ａ）トップブームが閉じた状態の場合（ブーム形状がベンド形状の場合）、（Ｂ）トップブームが開いた状態の場合（ブーム形状がストレート形状の場合）。
【図２】本実施形態に係る油圧ショベルにおいて、ボトムブームとトップブームとの連結部の構成を示す拡大図であり、（Ａ）トップブームが閉じた状態の場合（ブーム形状がベンド形状の場合）、（Ｂ）トップブームが開いた状態の場合（ブーム形状がストレート形状の場合）。
【図３】本実施形態に係る油圧ショベルによって地下掘削作業を行っている状況を示す側面図であり、（Ａ）トップブームが閉じた状態の場合（ブーム形状がベンド形状の場合）、（Ｂ）トップブームが開いた状態の場合（ブーム形状がストレート形状の場合）。
【図４】特許文献１に記載の技術を用いてブーム形状を変更した油圧ショベルの例を示す図であり、（Ａ）ブーム形状がベンド形状の場合、（Ｂ）ブーム形状がストレート形状の場合。
【図５】特許文献２に記載の技術を用いてブーム形状を変更した油圧ショベルの例を示す図であり、（Ａ）ブーム形状がベンド形状の場合、（Ｂ）ブーム形状がストレート形状の場合。
【図６】特許文献２に記載の技術が用いられた油圧ショベルにより、地下掘削作業を行っている状況を示す図であり、（Ａ）トップブームが閉じた状態の場合（ブーム形状がベンド形状の場合）、（Ｂ）トップブームが開いた状態の場合（ブーム形状がストレート形状の場合）。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る作業機械の好適な実施形態の例として油圧ショベルを取り上げ、以下図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す側面図であり、図１（Ａ）はトップブームが閉じた状態の場合（ブーム形状がベンド形状の場合）であり、図１（Ｂ）はトップブームが開いた状態の場合（ブーム形状がストレート形状の場合）である。図２は、本実施形態に係る油圧ショベルにおいて、ボトムブームとトップブームとの連結部の構成を示す拡大図であり、図２（Ａ）はトップブームが閉じた状態の場合（ブーム形状がベンド形状の場合）であり、図２（Ｂ）はトップブームが開いた状態の場合（ブーム形状がストレート形状の場合）である。
【００２１】
この油圧ショベル１０は、下部走行体１２と、上部旋回体（作業機械本体）１４と、アーム機構１６と、を備える。
【００２２】
上部旋回体（作業機械本体）１４は、下部走行体１２に旋回可能に連結されており、図示せぬ旋回用油圧モータから駆動力を供給されて旋回することができるようになっている。また、上部旋回体１４は、前側にキャブ（運転室）３０を備え、そのキャブ３０の横にはアーム機構１６が取り付けられている。
【００２３】
アーム機構１６は、ブーム３２（ボトムブーム３２Ａ、トップブーム３２Ｂ）、アーム３４、バケット３６からなるリンクと、それらをそれぞれ駆動するボトムブーム開閉シリンダ（伸縮機構）３８Ａ、トップブーム開閉シリンダ（伸縮機構）３８Ｂ、アームシリンダ（伸縮機構）４０、バケットシリンダ（伸縮機構）４２と、連結アダプタ４４で構成されている。連結アダプタ４４はボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとを連結するためのアダプタである。
【００２４】
ブーム３２は、ボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとからなる分割構造であり、ボトムブーム３２Ａの基端部は、上部旋回体（作業機械本体）１４に回動可能に連結されている。ボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂは、連結アダプタ４４、連結ピン４６、回動ピン４８を介して回動可能に連結されている。
【００２５】
上部旋回体１４とボトムブーム３２Ａとの間には、ボトムブーム開閉シリンダ３８Ａが設けられている。ボトムブーム開閉シリンダ３８Ａの両端部は、それぞれ上部旋回体１４およびボトムブーム３２Ａと回動可能に連結されており、ボトムブーム開閉シリンダ３８Ａが伸びることによりボトムブーム３２Ａは立ち上がり、ボトムブーム開閉シリンダ３８Ａが縮むことによりボトムブーム３２Ａは前方に（水平方向に）倒れる。
【００２６】
ボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとの間には、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂが設けられている。トップブーム開閉シリンダ３８Ｂの両端部は、それぞれボトムブーム３２Ａおよびトップブーム３２Ｂと回動可能に連結（詳しい連結状態は図２を用いて後述する）されており、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂが伸びることによりトップブーム３２Ｂは開き（図１（Ｂ））、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂが縮むことによりトップブーム３２Ｂは閉じる（図１（Ａ））。
【００２７】
アーム３４は、その腹面側の基端部寄りの地点で、ブーム３２（トップブーム３２Ｂ）の先端部と回動可能に連結している。アームシリンダ４０は、後端部がトップブーム３２Ｂの背面に回動可能に連結しているとともに、先端部がアーム３４の基端部と回動可能に連結している。アームシリンダ４０が伸びることによりアーム３４は閉じ、アームシリンダ４０が縮むことによりアーム３４は開く。
【００２８】
バケット３６は、基端部がアーム３４の先端部と回動可能に連結している。バケットシリンダ４２は、後端部がアーム３４の背面に回動可能に連結しているとともに、先端部がバケット３６の基端部と回動可能に連結している。バケットシリンダ４２が伸びることによりバケット３６は閉じ、バケットシリンダ４２が縮むことによりバケット３６は開く。
【００２９】
次に、ボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとの連結部の構成、ならびにトップブーム３２Ｂおよびボトムブーム３２Ａとトップブーム開閉シリンダ３８Ｂおよびボトムブーム開閉シリンダ３８Ａとの連結部の構成を、図２を用いて詳細に説明する。
【００３０】
図２に示すように、ボトムブーム３２Ａの先端部３２Ａ１には略三角形状の連結アダプタ４４が連結ピン４６により固定されている。また、トップブーム３２Ｂの基端部３２Ｂ０と連結アダプタ４４は、回動ピン４８により回動可能に連結されている。ボトムブーム３２Ａの先端部３２Ａ１の腹面３２Ａ２（図１において前方側の面、図２において下側の面）には、２つのブラケット３２Ａ３が並列に（図１、図２において紙面と垂直方向に並んで）設けられている。
【００３１】
トップブーム開閉シリンダ３８Ｂは、ボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとの間に、回動ピン４８よりも内側に、並列に（図１、図２において紙面と垂直方向に並んで）２つ（トップブーム３２Ｂの両側方部にそれぞれ１つずつ）設けられている。２つのトップブーム開閉シリンダ３８Ｂのどちらも、先端部は回動ピン５０によりトップブーム３２Ｂのそれぞれの側面（側方部）３２Ｂ１にそれぞれ回動可能に連結されており、後端部は回動ピン５２によりブラケット３２Ａ３にそれぞれ回動可能に連結されている。
【００３２】
このため、該２つのトップブーム開閉シリンダ３８Ｂが伸縮することにより、回動ピン４８を中心としてトップブーム３２Ｂとボトムブーム３２Ａとがなす角を変更することができる。トップブーム開閉シリンダ３８Ｂが縮むと、図２（Ａ）、図１（Ａ）に示すように、トップブーム３２Ｂとボトムブーム３２Ａとがなす角が小さくなりトップブーム３２Ｂが閉じた状態となり、ブーム３２はベンドブームとなる。トップブーム開閉シリンダ３８Ｂが伸びると、図２（Ｂ）、図１（Ｂ）に示すように、トップブーム３２Ｂとボトムブーム３２Ａとがなす角が大きくなりトップブーム３２Ｂが開いた状態となり、ブーム３２はストレートブームとなる。
【００３３】
また、２つのトップブーム開閉シリンダ３８Ｂのどちらも、先端部は回動ピン５０によりトップブーム３２Ｂのそれぞれの側面３２Ｂ１にそれぞれ回動可能に連結されているので、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂはトップブーム３２Ｂの両側方部に一対設けられていることになる。このため、本実施形態では、ボトムブームとトップブームとがなす角の変更を安定的に行うことができる。
【００３４】
なお、上部旋回体１４とボトムブーム３２Ａとの間に設けられたボトムブーム開閉シリンダ３８Ａも、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂと同様に、並列に（図１、図２において紙面と垂直方向に並んで）２つ設けられており、どちらのボトムブーム開閉シリンダ３８Ａも、先端部は回動ピン５４によりボトムブーム３２Ａのそれぞれの側面３２Ａ４にそれぞれ回動可能に連結されており、後端部は上部旋回体１４にそれぞれ回動可能に連結されている。このため、該２つのボトムブーム開閉シリンダ３８Ａが伸縮することにより、ボトムブーム３２Ａの上部旋回体１４に対する角度を変更することができる。図２（および後記する図３）に示す状態は、ボトムブーム開閉シリンダ３８Ａが縮んで、ボトムブーム３２Ａの上部旋回体１４に対する角度が小さくなっており、ボトムブーム３２Ａが前方に（水平方向に）倒れた状態である。図１に示す状態は、ボトムブーム開閉シリンダ３８Ａが伸びて、ボトムブーム３２Ａの上部旋回体１４に対する角度が大きくなっており、ボトムブーム３２Ａが上方に立ち上がった状態である。
【００３５】
図３は、本発明の実施形態に係る油圧ショベル１０によって地下掘削作業を行っている状況を示す側面図であり、図３（Ａ）はトップブームが閉じた状態の場合（ブーム形状がベンド形状の場合）であり、図３（Ｂ）はトップブームが開いた状態の場合（ブーム形状がストレート形状の場合）である。
【００３６】
本実施形態に係る油圧ショベル１０において、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂの先端部は、トップブーム３２Ｂの側面３２Ｂ１に連結されているので、図３に示すように、トップブーム３２Ｂの基端側を除き、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂは、地下掘削作業時にトップブーム３２Ｂの腹面３２Ｂ２よりも上側に位置する。このため、地下掘削作業においても、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂが地面５０と接触することは起こりにくく、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂが損傷することが防止される。
【００３７】
なお、以上説明した実施形態では、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂの後端部は、（図２および図３においてボトムブーム３２Ａの腹面３２Ａ２よりも下方に位置する）ブラケット３２Ａ３を介してボトムブーム３２Ａと回動可能に連結しているが、ボトムブーム３２Ａの側面（側方部）３２Ａ４に回動ピンを介して回動可能に連結させてもよい。これにより、図２および図３においてトップブーム開閉シリンダ３８Ｂの位置はより上側となり、地下掘削作業において、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂが地面と接触することはより起こりにくくなる。
【００３８】
また、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂは、ボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとの間に回動ピン４８よりも内側に設けたが、ボトムブーム３２Ａおよびトップブーム３２Ｂのそれぞれの側面に、回動ピン４８よりも外側に張り出させたブラケットを固定し、該ブラケットの外側に張り出した部位にトップブーム開閉シリンダ３８Ｂの両端部をそれぞれ回動可能に連結して、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂを回動ピン４８よりも外側に設けてもよい。これにより、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂが地面と接触することはさらにより起こりにくくなる。
【００３９】
また、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂの両端部を、回動ピン５０、５２により回動可能にそれぞれボトムブーム３２Ａおよびトップブーム３２Ｂに連結させたが、トップブーム開閉シリンダ３８Ｂの両端部のうちの少なくとも一方をボトムブーム３２Ａまたはトップブーム３２Ｂに回動可能に連結させるように構成してもよい。
【００４０】
また、ボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとの連結においては、略三角形状の連結アダプタ４４を用いたが、ボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとが回動可能に連結できれば、ボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとを連結するための連結アダプタの形状はこれに限定されない。また、ボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとが回動可能に連結できれば、連結アダプタを用いずにボトムブーム３２Ａとトップブーム３２Ｂとを直接に連結してもよい。
【００４１】
また、以上説明した実施形態で用いる伸縮シリンダ３８Ａ、３８Ｂ、４０、４２の伸縮を駆動する動力源は特に限定されず、例えば油圧や電力を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
分割ブーム構造を備えた建設機械等の作業機械（例えば油圧ショベル）に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…油圧ショベル
１２…下部走行体
１４…上部旋回体（作業機械本体）
１６…アーム機構
３２…ブーム
３２Ａ…ボトムブーム
３２Ｂ…トップブーム
３２Ａ１…先端部
３２Ｂ０…基端部
３２Ａ２、３２Ｂ２…腹面
３２Ａ３…ブラケット
３２Ａ４、３２Ｂ１…側面（側方部）
３４…アーム
３６…バケット
３８Ａ…ボトムブーム開閉シリンダ（伸縮機構）
３８Ｂ…トップブーム開閉シリンダ（伸縮機構）
４０…アームシリンダ（伸縮機構）
４２…バケットシリンダ（伸縮機構）
４４…連結アダプタ
４６…連結ピン
４８、５０、５２、５４…回動ピン
【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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