(57)【要約】【課題】油圧ショベルのアーム先端部に連結されたブレーカ等のアタッチメントを適切な作業姿勢に簡単に姿勢調整することができるようにしたアタッチメント装置を提供することである。【解決手段】油圧ショベルＡのアーム２の先端部にアームピン１０を介してブレーカＢを揺動自在に連結し、そのブレーカＢがアーム２の先端部に吊り下げ支持される状態で、ブレーカＢの重心を通る鉛直線上に前記アームピン１０をほぼ一致させる。アームピン１０を中心にブレーカＢを揺動させるバケットシリンダ９の油圧回路中に、バケットシリンダ９を負荷状態と無負荷状態とに切換える切換えバルブを組込み、その切換えバルブの操作によりバケットシリンダ９を無負荷状態とすることによってブレーカＢがアームピン１０を中心に揺動して適切な姿勢状態となるようにする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械におけるアームの先端部に土木作業用アタッチメントを揺動自在に取付け、そのアタッチメントを揺動用シリンダの伸縮によってアームに対する連結位置を中心に揺動させるようにした建設機械におけるアタッチメント装置において、前記揺動用シリンダを伸縮させる油圧回路中に、その揺動用シリンダを負荷状態と無負荷状態とに選択的に切換える切換えバルブを組込み、前記アームに対するアタッチメントの連結位置をアタッチメントの作用点とアタッチメントの重心を結ぶ直線上にほぼ一致させたことを特徴とする建設機械におけるアタッチメント装置。
【請求項２】
前記切換えバルブのＡポートと揺動用シリンダのピストン前室を連通する第１油路および切換えバルブのＢポートと揺動用シリンダのピストン後室とを連通する第２油路のそれぞれに絞りを設けた請求項１に記載の建設機械におけるアタッチメント装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧ショベル等の建設機械におけるアタッチメント装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル等の建設機械におけるアーム先端部に取付けて各種の土木作業を行うアタッチメントとして、アスファルト路面等の被破砕物を破砕するブレーカや地面や法面の締め固めを行う転圧機等が知られている。
【０００３】
図６は、建設機械としての油圧ショベルＡにアタッチメントとしてのブレーカＢ１　を取付けたアタッチメント装置を示している。
【０００４】
ここで、油圧ショベルＡは、ブーム１およびアーム２を有し、前記ブーム１はブームシリンダ３の伸縮によって車体４上のピン５を中心に揺動される。また、アーム２はその後端部がブーム１の先端部にピン６を介して回転自在に支持され、アームシリンダ７の伸縮によって前記ピン６を中心に揺動される。
【０００５】
アーム２の先端部には二接リンク８の一端部が揺動自在に支持され、その二接リンク８の中央部に揺動用シリンダとしてのバケットシリンダ９の一端部が連結され、そのバケットシリンダ９の他端部がアーム２の後端部に連結されている。
【０００６】
ブレーカＢ１　は、シリンダ６０と、そのシリンダ６０の先端部に装着されて軸方向に移動可能なチゼル６１と、前記シリンダ６０を支持するブラケット６２を有している。ブラケット６２は２枚の側枠６２ａを有し、各側枠６２ａの上部がアームピン１０およびバケットピン１１を介して、アーム２の先端部および二接リンク８の他端部に連結されており、前記アームピン１０は、ブレーカＢ１　のシリンダ６０およびチゼル６１の軸心延長線より一側方に片寄った位置に設けられている。
【０００７】
上記の構成から成るアタッチメント装置においては、ブームシリンダ３、アームシリンダ７およびバケットシリンダ９を同時に操作して、チゼル６１の軸心が被破砕物に対して垂直となるようブレーカＢ１　の姿勢を調整し、チゼル６１の先端を被破砕物に押し付けた状態で、シリンダ６０内に組込まれた摺動可能なピストンを上下動させ、そのピストンの下降時にチゼル６１を打撃して被破砕物を破砕するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、油圧ショベルＡを用いる破砕作業において、ブレーカＢ１　による破砕位置が油圧ショベルＡの操作室から離れているため、ブームシリンダ３、アームシリンダ７およびバケットシリンダ９の同時操作によって被破砕物に先端を押し付けたチゼル６１を垂直状態に保持すると共に、そのチゼル６１の軸心にシリンダ６０の軸心が一致するようシリンダ６０の姿勢を制御することはきわめて困難であり、チゼル６１とシリンダ６０の相互間に傾きが生じている場合が多い。
【０００９】
この場合、チゼルに付与される打撃力はシリンダとチゼルの接触部に負荷されるため、被破砕物に大きな衝撃力を負荷することができず、被破砕率を低下させるという問題が生じる。
【００１０】
また、チゼルの打撃時に、チゼルに曲げ応力が作用し、その曲げ応力によってチゼルに曲がりが生じたり、折損したりするという問題が生じる。
【００１１】
さらに、シリンダ６０内にはチゼル６１を摺動自在に支持するブッシュが組み込まれており、そのブッシュとチゼルの接触部に偏摩耗が生じたり、接触部において焼付きが生じたりするという問題が生じる。
【００１２】
また、油圧ショベルＡのアーム２の先端部に地面の締め固めを行う転圧機を取付けたアタッチメント装置においては、その転圧機の転圧板を地面に対して面接触する状態に転圧機の姿勢を調整することが困難であって、地面に対して転圧板が傾くことが多く、転圧板の全面で地面を転圧することができない場合がある。
【００１３】
この発明の課題は、ブレーカや転圧機等の土木作業用アタッチメントを適切な作業姿勢に簡単に短時間で姿勢調整することができるようにして、作業時にアタッチメントの連結部等に過大な負荷がかからないようにした建設機械におけるアタッチメント装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、建設機械におけるアームの先端部に土木作業用アタッチメントを揺動自在に取付け、そのアタッチメントを揺動用シリンダの伸縮によってアームに対する連結位置を中心に揺動させるようにした建設機械におけるアタッチメント装置において、前記揺動用シリンダを伸縮させる油圧回路中に、その揺動用シリンダを負荷状態と無負荷状態とに選択的に切換える切換えバルブを組込み、前記アームに対するアタッチメントの連結位置をアタッチメントの作用点とアタッチメントの重心を結ぶ直線上にほぼ一致させた構成を採用している。
【００１５】
ここで、アタッチメントはシリンダの先端部に装着されて軸方向に移動可能なチゼルによって被破砕物を破砕するブレーカであってもよく、あるいは、ケーシング内に組込まれた振動発生装置によって前記ケーシングの下部に取付けられた転圧板を振動させるようにした転圧機であってもよい。また、杭の上部を保持するホルダに上下方向の振動を与えるようにした杭打ち機であってもよい。
【００１６】
これらの各種のアタッチメントの作用点とは、アタッチメントがブレーカの場合は、チゼルの先端をいい、転圧機の場合は転圧板の中央をいう。また、杭打ち機の場合は杭の連結位置をいう。
【００１７】
いま、例えば、建設機械のアーム先端部にアタッチメントとしてのブレーカを取付けた場合において、切換えバルブの操作によって揺動用シリンダを無負荷状態に切換えると、ブレーカはアームに対する連結位置を通る鉛直線上に重心が配置される位置まで揺動し、ブレーカのシリンダおよびチゼルはその軸心が上記鉛直線と一致する状態に保持される。そこで、アームの揺動等によりブレーカを下降させてチゼルの先端を被破砕物に当接させ、その当接後に、切換えバルブの操作によって揺動用シリンダを負荷状態に切換えることによって、ブレーカのシリンダおよびチゼルは被破砕物に直交する垂直状態に保持され、チゼルに軸方向の打撃力を付与することができる適切な作業姿勢を得ることができる。
【００１８】
また、チゼルを打撃し、そのチゼルが被破砕物内に侵入して、チゼルの姿勢が安定する状態で揺動用シリンダを無負荷状態に切り換えると、建設機械のブームやアームを動かしても、ブレーカのシリンダは、その軸心がチゼルの軸心に一致する状態に常に保持される。
【００１９】
このため、ピストンの往復動によってチゼルを常に軸方向に打撃することができ、被破砕物を効率よく破砕することができると共に、チゼルに曲げ応力が付与されることもないため、チゼルが折れ曲がったり、折損したりするのを防止することができる。
【００２０】
この発明にかかる建設機械におけるアタッチメント装置において、前記切換えバルブのＡポートと揺動用シリンダのピストン前室を連通する第１油路および切換えバルブのＢポートと揺動用シリンダのピストン後室とを連通する第２油路のそれぞれに絞りを設けることによって、揺動用シリンダの無負荷状態への切換え時に、揺動用シリンダのピストン前室の圧油およびピストン後室の圧油は絞りにより流量が絞られてタンクに戻されるため、ブレーカ等のアタッチメントが鉛直状態に急激に戻されるのを防止することができる。このため、アタッチメントが鉛直状態に戻される途中にそのアタッチメントが障害物に当接しても衝撃力は弱く、アームとアタッチメントの連結部等に過大な負荷がかかるのを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、この発明に係るアタッチメント装置の第１の実施形態を示す。図示のように、アタッチメント装置は、建設機械としての油圧ショベルＡと、アタッチメントとしてのブレーカＢとから成る。
【００２２】
ここで、油圧ショベルＡは、図６に示す油圧ショベルＡと同一であるため、同一の部品に同一の符号を付して説明を省略する。
【００２３】
図２（Ｉ）、（ＩＩ）に示すように、ブレーカＢはブラケット２０と、そのブラケット２０に支持されたシリンダ３０を有している。ブラケット２０は２枚の側枠２１を有し、各側枠２１の上部には２個のピン孔２２、２３が設けられ、一方のピン孔２２に挿入されたアームピン１０を介してアーム１０の先端部に各側枠２１の上部が揺動自在に支持されている。また、他方のピン孔２３に挿入されたバケットピン１１を介して二接リンク８の他端部に各側枠２１の上部が連結されている。
【００２４】
シリンダ３０の先端部にはチゼル３１が装着されている。チゼル３１は軸方向に移動可能とされている。シリンダ３０の内部には図では省略したがピストンが摺動自在に組込まれ、そのピストンはシリンダ内に供給される油圧によって昇降動され、下降時にチゼル３１の上端を打撃するようになっている。
【００２５】
上記の構成から成るブレーカＢの重心は、チゼル３１のほぼ軸心延長線上に配置されている。また、チゼル３１の軸心延長線とほぼ一致する位置にブラケットＢの揺動中心となるアームピン１０が配置されている。
【００２６】
図３は、油圧ショベルＡのバケットシリンダ９を作動させる油圧回路を示す。油圧ポンプ４０の吐出口に接続された給油通路４１は４ポート３位置切換弁から成る操作バルブ４２のＰポートに接続され、その操作バルブ４２のＴポートは排油通路４３を介してタンク４４に接続されている。
【００２７】
操作バルブ４２のＡポートは第１通路４５を介してバケットシリンダ９のピストン前室９ａに接続され、また、操作バルブ４２のＢポートは第２通路４６を介してバケットシリンダ９のピストン後室９ｂに接続されている。
【００２８】
上記操作バルブ４２は、油圧ショベルＡの操作室に設けられたバケット操作レバー４７の操作によって切換えられる。ここで、バケット操作レバー４７の操作によって操作バルブ４２の第１パイロットポートＰ１　にパイロット圧を供給すると、油圧ポンプ４０からの圧油はバケットシリンダ９のピストン前室９ａに供給されてバケットシリンダ９が収縮する。一方、バケット操作レバー４７の操作によって操作バルブ４２の第２パイロットポートＰ２　にパイロット圧を供給すると、油圧ポンプ４０からの圧油はバケットシリンダ９のピストン後室９ｂに供給され、バケットシリンダ９が伸長する。
【００２９】
第１通路４５から分岐された第１油路４８ａおよび第２通路４６から分岐された第２油路４８ｂは、切換えバルブ４９のＡポートおよびＢポートに接続され、その切換えバルブ４９のＴポートに接続された第３油路４８ｃは前記排油通路４３に接続されている。
【００３０】
第１油路４８ａにはチェックバルブＶ１　と可変絞りＶ２　とが並列に組込まれ、また、第２油路４８ｂにもチェックバルブＶ３　と可変絞りＶ４　とが並列に組込まれている。
【００３１】
切換えバルブ４９はソレノイド４９ａによって切換えられ、そのソレノイド４９ａを励磁すると、バケットシリンダ９のピストン前室９ａおよびピストン後室９ｂが排油通路４３を介してタンク４４に連通し、バケットシリンダ９は無負荷状態とされる。また、ソレノイド４９ａの励磁を解除すると、バケットシリンダ９は負荷状態に戻る。
【００３２】
なお、切換えバルブ４９はマニュアル操作型のものであってもよく、あるいは、操作バルブ４２と同様に、パイロット圧によって切換えるパイロット圧切換型のものであってもよい。
【００３３】
第１の実施形態で示すアタッチメント装置は上記の構造から成り、図４は、図１に示すブームシリンダ３およびアームシリンダ７の操作によりブーム１およびアーム２を揺動させて、アーム２の先端を下向きとし、そのアーム２の先端部に連結されたブラケット２０を被破砕物Ｗの上方に配置させた状態を示す。
【００３４】
被破砕物Ｗの破砕に際しては、図１に示す油圧ショベルＡのブーム１およびアーム２を揺動させて図４に示すように、被破砕物Ｗの上方にブレーカＢを配置したのち、図３に示す切換えバルブ４９のソレノイド４９ａに通電して励磁状態とし、バケットシリンダ９を、そのピストン前室９ａおよびピストン後室９ｂがタンク４４に連通する無負荷状態に切換える。その切換えによって、バケットピン１１の拘束がなくなり、ブレーカＢに、アームピン１０を中心とする反時計方向のモーメントが作用する。
【００３５】
このため、ブレーカＢはアームピン１０を中心に揺動し、そのブレーカＢの重心がアームピン１０を通る鉛直線上に配置されると、ブレーカＢが停止し、図４の鎖線（イ）で示すように、ブレーカＢのシリンダ３０およびチゼル３１は上記アームピン１０を通る鉛直線上に軸心が一致する状態とされる。
【００３６】
ここで、バケットシリンダ９の無負荷状態への切換えによってブレーカＢが鉛直状態に戻されるとき、バケットシリンダ９のピストン前室９ａおよびピストン後室９ｂの圧油は可変絞りＶ２　、Ｖ４　により流量が絞り込まれてタンク４４に戻されるため、ブレーカＢは鉛直方向にゆっくり揺動する。このため、その揺動途中にブレーカＢが障害物に衝突しても衝突力は弱く、アームピン１０等に過大な負荷がかかることはない。
【００３７】
ブレーカＢのシリンダ３０およびチゼル３１が鉛直状態とされた状態でブームシリンダ３を操作してブーム１を下向きに揺動させると、チゼル３１の先端が被破砕物Ｗに押し付けられ、その押し付け状態で切換えバルブ４９を操作してバケットシリンダ９を負荷状態に切り換えると、ブレーカＢのシリンダ３０はチゼル３１の軸心にほぼ一致する状態に固定され、ブレーカＢは被破砕物Ｗを破砕する適切な姿勢とされる。
【００３８】
シリンダ３０の固定後、チゼル３１を押し付け状態に保持して、ブレーカＢのシリンダ３０内に組み込まれた図示省略のピストンをシリンダ３０内に供給される油圧によって往復動させると、ピストンの下降時にチゼル３１が打撃される。この場合、チゼル３１とシリンダ３０とはほぼ同軸上に配置されているため、チゼル３１は軸方向に打撃され、チゼル３１に曲げ応力が作用することはない。
【００３９】
上記のように、チゼル３１をピストンによって打撃することにより、チゼル３１は被破砕物Ｗに打ち込まれ、その打ち込みによって被破砕物Ｗは破砕される。
【００４０】
ここで、チゼル３１が被破砕物Ｗに侵入したにも拘わらず被破砕物Ｗが破砕せず、チゼル３１が安定した状態に保持されると、切換えバルブ４９を操作してバケットシリンダ９を無負荷状態に切換え、その切換え後にブレーカＢのシリンダ３０内に組み込まれたピストンを往復動させてチゼル３１を繰り返し打撃する。
【００４１】
このとき、バケットシリンダ９は無負荷状態であるため、ブームシリンダ３に付与される油圧によりブーム１およびアーム３がアームピン１０を中心に揺動しても、ブレーカＢのシリンダ３０はチゼル３１と同軸上に保持される。
【００４２】
このため、ブレーカＢのシリンダ３０内に組み込まれたピストンの往復動によってチゼル３１は常に軸方向に打撃されることになり、被破砕物Ｗに対して効果的に衝撃力を付与することができ、被破砕物Ｗを能率よく破砕することができる。
【００４３】
また、シリンダ３０とチゼル３１とが相対的に角度をとることがないため、チゼル３１に曲げ応力が作用することはなく、チゼル３１の折れ曲がりや折損を防止することができると共に、チゼル３１とシリンダ３０の摺動面に偏摩耗が生じるのを防止することができる。
【００４４】
なお、岩盤や切羽の切削など、被破砕物Ｗの形状や破砕位置によりブレーカＢを水平方向や斜めに傾けて使用する場合がある。このときは、先ず、バケットシリンダ９を負荷状態としてブレーカＢの動きを拘束したままで被破砕物Ｗを打撃し、チゼル３１の先端が被破砕物Ｗに少し侵入したときにバケットシリンダ９を無負荷状態に切換えて打撃作用を継続する。
【００４５】
図５は、この発明に係るアタッチメント装置の第２の実施形態を示す。この第２の実施形態では、小型の油圧ショベルＡのアーム２の先端部にアタッチメントとしての転圧機Ｃを取付けている点で第１の実施形態で示すアタッチメント装置と相違している。
【００４６】
このため、第１の実施形態と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
アタッチメントとしての転圧機Ｃは、ケーシング５０と、そのケーシング５０を弾性支持するブラケット５１を有し、前記ケーシング５０の内部に組込まれた図示省略の振動発生装置を作動させてケーシング５０の下部に設けられた転圧板５２を振動させるようにしている。
【００４８】
ここで、ケーシング５０の上部には対向一対の連結板５３が取付けられ、その連結板５３がアームピン１０およびブラケットピン１１を介して油圧ショベルＡのアーム２の先端部および二接リンク８の他端部に連結されており、前記転圧板５２の中心を通って転圧板５２に直交する直線とほぼ一致する位置に転圧機Ｃの重心およびアームピン１０が配置されている。
【００４９】
上記の構成から成るアタッチメント装置においては、転圧機Ｃの転圧板５２の下面が転圧面に全面接触するよう転圧機Ｃの姿勢を調整したのち、振動発生装置を作動させ、振動力が付与される転圧板５２によって転圧面を転圧する。
【００５０】
例えば、図５（Ｉ）に示すような法面Ｄの転圧に際し、転圧機Ｃの姿勢調整に際しては、バケットシリンダ９を負荷状態としアームピン１０を中心とする転圧機Ｃの揺動を阻止する状態において、ブーム１およびアーム２を揺動させて法面Ｄに転圧板５２を接触させる。
【００５１】
転圧板５２が法面Ｄに全面接触する場合は、その状態で転圧作業を行うが、ブーム１およびアーム２の揺動のみでは転圧板５２の全面が法面Ｄに接触することは殆どなく、図５（Ｉ）に示すように、転圧板５２の一部が法面Ｄに接触される場合が多い。
【００５２】
この場合、バケットシリンダ９を無負荷状態に切換えたのち、ブーム１あるいはアーム２を揺動させて転圧機Ｃを法面Ｄに押し付ける。
【００５３】
上記のような操作において、バケットシリンダ９を無負荷状態に切換えると、転圧機Ｃはアームピン１０を中心として揺動自在となり、その状態で転圧機Ｃを法面Ｄに押し付けることにより、アームピン１０を中心にして転圧機Ｃが揺動して、図５（ＩＩ）に示すように、転圧板５２が法面Ｄに全面接触することになり、転圧機Ｃを適切な作業姿勢にきわめて簡単に姿勢調整することができる。
【００５４】
なお、水平面に対する転圧機Ｃの姿勢調整に際しては、アーム１の先端部下方に転圧機Ｃが配置される状態でバケットシリンダ９を無負荷状態に切換える。その切換えにより、転圧機Ｃの重心がアームピン１０を通る鉛直線から左右にオフセットされている場合、転圧機Ｃに回転モーメントが作用して、上記鉛直線上に重心が一致する位置まで転圧機Ｃが揺動し、転圧板５２がほぼ水平の状態に保持される。
【００５５】
そこで、ブーム１あるいはアーム２を揺動させて転圧機Ｃの転圧板５２を水平面に押し付けることにより、転圧板５２は水平面に全面接触し、転圧機Ｃをきわめて容易に姿勢調整することができる。
【００５６】
転圧機Ｃの姿勢調整後は、バケットシリンダ９を負荷状態に切換えて転圧板５２を転圧面にほぼ平行する状態に保持して転圧作業を行うようにする。
【００５７】
実施の形態では、アタッチメントとしてブレーカＢおよび転圧機Ｃを示したが、アタッチメントはこれらに限定されるものではない。例えば、杭の上部を保持するホルダに振動を与えて杭を打込むようにした杭打ち機であってもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、揺動用シリンダを無負荷状態に切換えることによってアームの先端部に連結されたアタッチメントは揺動可能な状態とされるため、アタッチメントを適切な作業姿勢に簡単に、短時間で姿勢調整することができる。
【００５９】
また、アタッチメントがブレーカの場合、チゼルと同軸上にシリンダを常に保持することができるため、シリンダ内に組み込まれたピストンによってチゼルを確実に軸方向に打撃することができ、被破砕物をきわめて効果的に破砕することができる。
【００６０】
さらに、シリンダとチゼルは常に同軸上に保持されるため、ピストンがチゼルを打撃する際にチゼルに曲げ応力が負荷されることがなく、チゼルに曲がりが生じたり、折損したりするのを防止することができると共に、シリンダとチゼルの摺動面に偏摩耗が生じたり、焼付きが生じたりするのを防止することができる。
【００６１】
また、揺動用シリンダを無負荷状態に切換えたとき、その揺動用シリンダのピストン前室およびピストン後室の圧油を絞りにより流量を絞ってタンクに戻すようにしたので、ブレーカ等のアタッチメントが鉛直状態に急激に戻されるのを防止することができる。このため、アームとアタッチメントの連結部等の破損防止に効果を挙げることができると共に、アタッチメントを鉛直状態から傾ける場合においても低速度で姿勢を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るアタッチメント装置の第１の実施形態を示す正面図
【図２】（Ｉ）は図１のブレーカ取付け部を拡大して示す正面図、（ＩＩ）は側面図
【図３】図１に示すバケットシリンダの油圧回路図
【図４】被破砕物の破砕開始前の状態を示す正面図
【図５】この発明に係るアタッチメント装置の第２の実施形態を示し、（Ｉ）は転圧機の姿勢調整前の状態を示す正面図、（ＩＩ）は姿勢調整後の状態を示す正面図
【図６】従来のアタッチメント装置を示す正面図
【符号の説明】
Ａ　油圧ショベル（建設機械）
Ｂ　ブレーカ
Ｃ　転圧機
２　アーム
９　バケットシリンダ（揺動用シリンダ）
９ａ　ピストン前室
９ｂ　ピストン後室
４８ａ　第１油路
４８ｂ　第２油路
４９　切換えバルブ
Ｖ２　、Ｖ４　　可変絞り（絞り）
【図１】
2004052280.tif 000003
【図２】
2004052280.tif 000004
【図３】
2004052280.tif 000005
【図４】
2004052280.tif 000006
【図５】
2004052280.tif 000007
【図６】
2004052280.tif 000008