(57)【要約】【課題】オフセット式掘削機本体の大きさに応じて決められるブームの長さを変えずに、掘削深さの増大を図ることができ、またブームシリンダを最伸長にしたときの姿勢のコンパクト化が図れるオフセット式掘削機の作業機構を提供することにある。【解決手段】第１ブーム５０の先端にブームシリンダ１６の先端を水平方向の連結ピン１０１で連結する連結部５１を設け、この連結部５１に第２ブーム６０の後端を対向させ垂直方向の揺動連結ピン８０ａで連結して第１揺動連結部８０を構成し、ブームシリンダ１６の連結ピン１０１の軸線と揺動連結ピン８０ａの軸線とはほぼ交差する位置乃至その近傍に配置される。【選択図】        図１
2004176505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後端が掘削機の旋回体に連結される第１ブームと、後端が前記旋回体に連結され、先端が前記第１ブームに連結され前記第１ブームを上下方向に回動可能に駆動させるブームシリンダと、前記第１ブームの先端に第１揺動連結部を介して左右方向に揺動可能に連結される第２ブームと、この第２ブームの先端に第２揺動連結部を介して左右方向に揺動可能に連結される第３ブームと、この第３ブームに上下方向に回動可能に連結されるアームと、このアームに上下方向に回動可能に連結されるアタッチメントと、前記第１ブームと前記第３ブームとをオフセットさせるオフセット機構とを備えたオフセット式掘削機の作業機構において、
前記第１揺動連結部には前記第１ブームと前記第２ブームとの間を揺動連結ピンで連結し、前記ブームシリンダの前記第１ブームに取付けられる連結ピンを前記揺動連結ピンの軸線と直交する位置またはその近傍位置に配置する
構成としたことを特徴とするオフセット式掘削機の作業機構。
【請求項２】
前記第１揺動連結部は、前記第１ブームの先端に突出部を設け、前記第２ブームの後端にこの突出部を上下から挟み込むブラケットを設けて、これら両ブラケットと前記突出部との間を前記揺動連結ピンで連結するように構成したことを特徴とする請求項１記載のオフセット式掘削機の作業機構。
【請求項３】
前記オフセット機構は、前記第１ブームと第２ブームとの間に設けたオフセットシリンダ、前記第１ブームと第３ブームとの間に設けた平行リンクとからなり、これらオフセットシリンダ及び平行リンクは、前記第１ブームの上板近傍において、前記ブームシリンダの取付け部と干渉しない位置に固定する構成としたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のオフセット式掘削機の作業機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の掘削機に関するものであり、特に旋回体に取付けられたブームに対してアーム及びアタッチメントを左右方向に揺動可能なオフセット機構を備えた作業機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル等のオフセット式掘削機は、例えば、左右一対の無限軌道体を有する走行体と、この走行体上に、旋回装置を介して旋回可能な旋回体とからなる掘削機本体から大略構成され、旋回体には作業機構が設けられる。作業機構を構成するブームは３分割されており、旋回体のフレームに対して上下方向に回動可能に設けた第１ブームと、この第１ブームの先端に左右方向に揺動可能に連結した第２ブームと、この第２ブームの先端に左右方向に揺動可能に設けた第３ブームとから構成される。そして、第１ブームと第２ブームの間には、第１ブームに対して第３ブームをオフセットさせるためのオフセットシリンダと、第１ブームの向きと第３ブームの向きが同じ向きになるように平行リンクとがそれぞれ掛け渡されており、これらでオフセット機構が構成される。
【０００３】
第１、第２、第３ブームで構成された多関節ブームの先端に、通常用いられるアームが、またその先にアタッチメントとして、例えばバケットがそれぞれ上下方向に回動可能に連結されて、それぞれを駆動するシリンダが設けられ、おもに側溝掘り等に供されている。そして、第１ブームを最大に持ち上げたときに作業機構の後端が、旋回体の後端部からはみ出さないようにし旋回半径を小さくする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、オフセット式掘削機の作業機構において、ブームシリンダが１本で構成されているものがある（例えば、特許文献２参照。）が、通常は、ブームシリンダはブームの左右に２本配置されて構成されるのが一般的である。第１ブームと第２ブームとの間の揺動連結部において、その第１ブームの側面部には、オフセットシリンダ用ブラケットと平行リンク用のブラケットが溶接等により固設されている。したがって、第１ブームにおけるブームシリンダ先端の取付け位置は、これらのブラケットが取付けられている位置を避けてそれより後方となっている。逆にいえばこれらブラケットの位置は、ブームシリンダ先端の取付け位置よりも前側になっている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−７３４０３号（第３−６頁、図１、図３）
【０００６】
【特許文献２】
実用新案登録第２５５７０４８号（図１）
【０００７】
【特許文献３】
特開平１１−５０４８６号（図１、図５、図７、図９、図１１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、オフセット式掘削機は側溝掘り作業を主体とするものであり、したがって特に、作業機構をオフセットした状態でより深く掘削できることが望まれる。また、オフセット式掘削機は市街地における作業が多く、したがって作業機構を持ち上げて旋回時姿勢にした状態で作業機構の旋回半径をできるだけ小さくする必要がある。
【０００９】
これらの要求に対する問題点について、図面を参照して説明する。図６はオフセット式掘削機の一例としての油圧ショベルの側面図であって、掘削状態を示している。この図６において、１は走行体、２は走行体１に対し旋回可能に支承された旋回体、３は旋回体２に設けられた運転室、４は旋回体２の後部に設けられたカウンタウエイトである。
【００１０】
５は第１ブーム、６は第２ブーム、７は第３ブームであり、これらによって多関節ブームが構成される。第１ブーム５の後端は旋回体２の前部に設けられた不図示のブラケットに連結されている。第１ブーム５と第２ブーム６とは第１揺動連結部８により、また第２ブーム６と第３ブーム７とは第２揺動連結部９によりそれぞれ左右に揺動可能に連結されている。さらに、第１ブーム５の側面には、図６の例では左側に突出して固設されたそれぞれ一対からなるブラケット５ａと第２ブーム６に突出して固設されたブラケット６ａとの間にはオフセットシリンダ１４が掛け渡され、また第１ブーム５に突出して固設されたブラケット５ｂ（一方のブラケット５ａと共用される）と第３ブーム７に突出して固設されたブラケット７ａとの間には平行リンク１５が掛け渡されており、第１揺動連結部８、第２揺動連結部９と平行リンク１５及びオフセットシリンダ１４でもってオフセット機構を構成し、オフセットシリンダ１４の伸縮により第３ブームを左右にオフセットできるように構成されている。
【００１１】
１６はブームシリンダであって、その後端は旋回体２の不図示のブラケットに連結され先端は第１ブーム５に水平連結ピン部１０を介して左右の側から２本連結されている。このブームシリンダ１６を伸縮することで第１ブーム５を上下方向に回動することができるようになっている。１７はアームで第３ブーム７の先端ピン部１１で連結され第３ブーム７に連結されたアームシリンダ１２の伸縮により上下方向に回動するようになっている。１８はアタッチメントとしてのバケットで、アーム１７に設けられているバケットシリンダ１９により上下方向に回動するようになっている。
【００１２】
図６では、土砂の掘削を行っている状態が示されているが、図７には旋回姿勢を示している。図６に示されているのは最も深堀状態であり、また図７の旋回姿勢では、作業機構が最もコンパクトになるように折り畳まれた小旋回姿勢となっている。したがって、最深堀状態では、ブームシリンダ１６は最縮小状態となり、旋回姿勢では、ブームシリンダ１６は最伸長状態となる。図７において、小旋回姿勢を取る際には、作業機構は旋回体２の後端部、即ちカウンタウエイト４の後端部より後方に突出しないようにする必要がある。もし、作業機構がカウンタウエイト４の後端部より後方に突出すると、旋回時に周囲の構築物等と衝突するおそれがあり、また人や車両等がこの旋回範囲内に入らないように規制しなければならない。
【００１３】
ここで、図６の掘削姿勢において、最深堀状態では、バケット１８の先端ができるだけ深い位置まで届くようにする。このためには、まず、第１ブーム５を水平に近い状態として、第２ブーム６、第３ブーム７及びアーム１７を下方に向けてほぼ一直線となるようにする。
【００１４】
また、図７の旋回姿勢において、旋回体２の旋回中心をＲとしたときに、後方旋回半径Ｒ０は、この旋回中心Ｒからカウンタウエイト４の後端部までの間隔とする（小旋回タイプ）。そして、この後方旋回半径Ｒ０は、好ましくは走行体１の幅寸法と同じか、それより短くする。作業機構のブームを上方に向けて、アーム１７をブーム側に折り畳んだときに、最も後方に突出するのは、第１ブーム５である。第１ブーム５の先端側は前方に曲げられているので、具体的には第１ブーム５の上面における曲げ始点部が最も後方に突出する部分であり、図７にＲ１で示したのが作業機構の後方側旋回半径となる。
【００１５】
さらに、作業機構を最もコンパクトに折り畳んだときに、旋回中心Ｒから前方側の旋回半径はＦ１となる。この前方側の旋回半径Ｆ１もできれば旋回体２の前端部から作業機構の前端部、具体的にはアーム１７の第３ブーム７への連結部が旋回体２の前方に突出しないか、若しくは突出してもできるだけ僅かな突出量とする方が、旋回時の安全確保等の面から望ましい。
【００１６】
最深堀姿勢では、ブームシリンダ１６が最縮小状態となり、小旋回姿勢では、ブームシリンダ１６が最伸長状態となることから、ブームシリンダ１６のストロークはこれらの姿勢状態に大きな影響を与える。図７から明らかなように、第１ブーム５の後端部から後方旋回半径Ｒ０までには、間隔Ｄがあることから、ブームシリンダ１６をもっと伸長させれば、後方旋回半径Ｒ０により近づけることができ、前方側の旋回半径Ｆ１を短くすることができる。
【００１７】
ただし、ブームシリンダ１６のストロークが定まっているので、第１ブーム５がより後方にまで上げられるようにすると、図６の掘削姿勢において、第１ブーム５の角度が立ってくる。そうすると、最深堀状態におけるバケット１８の先端が届く位置が短くなってしまう。したがって、側溝堀の深さが制約されることになる。
【００１８】
ここで、ブームシリンダ１６の基端部は、第１ブーム５の旋回体２への取付けられるから、その位置を変えることはできない。また、ブームシリンダ１６の先端ピン１０の取付け位置はオフセット機構が第１ブーム５に連結されているので、その位置が規制される。したがって、ブームシリンダ１６の全長を長くして、そのストロークを大きくできないために、前述したような不都合が生じていた。
【００１９】
そこで本発明の目的は、ブームシリンダの第１ブームへの取付け位置を第２ブームへの連結部乃至その近傍にまで延在させることにより、そのストロークを長くすることができ、もって後方旋回半径が旋回体の後端部からはみださないようにして、掘削深さの増大を図ることができるようにすることにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、後端が掘削機の旋回体に連結される第１ブームと、後端が前記旋回体に連結され、先端が前記第１ブームに連結され前記第１ブームを上下方向に回動可能に駆動させるブームシリンダと、前記第１ブームの先端に第１揺動連結部を介して左右方向に揺動可能に連結される第２ブームと、この第２ブームの先端に第２揺動連結部を介して左右方向に揺動可能に連結される第３ブームと、この第３ブームに上下方向に回動可能に連結されるアームと、このアームに上下方向に回動可能に連結されるアタッチメントと、前記第１ブームと前記第３ブームとをオフセットさせるオフセット機構とを備えたオフセット式掘削機の作業機構であって、前記第１揺動連結部には前記第１ブームと前記第２ブームとの間を揺動連結ピンで連結し、前記ブームシリンダの前記第１ブームに取付けられる連結ピンを前記揺動連結ピンの軸線と直交する位置またはその近傍位置に配置する構成としたことを特徴としている。
【００２１】
このように、ブームシリンダの第１ブームへの連結位置と第１揺動連結部の揺動ピンの位置をほぼ一致させることで、実質的に第１ブームの先端位置にブームシリンダが連結される。このために、多関節ブーム全体の長さが同じとした場合、第１ブーム，第２ブームの長さを短縮させた分だけ第３ブームの長さを長くすることができる。この第３ブームは掘削深さに大きな影響を与えるものであり、第３ブームを長くすることにより最深堀時の深さをより深くすることができる。また、第１ブームの長さを変えないときには、ブームシリンダの連結位置をより前方側とすることができる。その結果、ブームシリンダのストロークを長くすることができ、作業機構を小旋回状態の姿勢とするときに、第１ブームを大きく上げることができ、よりコンパクトになる。さらに、第２ブームの長さを長くすることも可能になる。そうすれば、左右へのオフセット範囲を拡大することができる。
【００２２】
オフセット機構は第１ブームに対して、その側面部には配置できないことになる。そこで、第１ブームにおける余剰スペースをオフセット機構を構成するオフセットシリンダ及び平行リンクの取付け位置とする。ブームシリンダの動きと干渉しなければ良い訳であるが、第１ブームの先端部分には曲げ部が存在しており、下板側より上板側の方が緩やかに曲がっている。したがって、この上板またはその近傍に固定するのが望ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図１乃至図５を参照して説明する。ここで、多関節ブームの全長は前述した従来技術のものと同じとして、第１ブーム及び第２ブームを短縮して、第３ブームを長くしたものが図１及び図２に示されており、図４はブームシリンダのストロークを長くしたもの、図５は第２ブームを長くしたものが示されている。
【００２４】
図１はオフセット式掘削作業機の側面図であって、最深堀状態を示し、図２は小旋回状態を示している。これらの図において、５０は第１ブーム、６０は第２ブーム、７０は第３ブームをそれぞれ示し、これらにより３分割された多関節ブームが構成される。第３ブーム７０の先端部にはアーム１７が上下方向に回動可能に連結されており、またアーム１７の先端にはバケット１８が上下方向に回動可能に連結されている。以上の点については、従来技術のものと格別の差異はない。
【００２５】
ブームシリンダ１６は、その一端（シリンダ側）が旋回体２に連結されており、他端（ロッド側）は第１ブーム５０に連結されている。第１ブーム５０の先端部と第２ブーム６０の基端部との間は、第１揺動連結部８０により左右方向に揺動可能に連結されている。また、第２ブーム６０の先端部と第３ブーム７０の基端部との間は第２揺動連結部９０により左右方向に揺動可能に連結されている。そして、第１ブーム５０と第２ブーム６０との間にはオフセットシリンダ１４が設けられ、また第１ブーム５０と第３ブーム７０との間には平行リンク１５が設けられている（なお、図１及び図２には平行リンク１５は表れない）。以上の点についても、従来技術と同様である。
【００２６】
図３に第１ブーム５０と第２ブーム６０との間の第１揺動連結部８０の位置での断面を示す。図中において、５０ａは第１ブーム５０の左右の側板、５０ｂはボスで側板５０ａに溶接により固定されている。ブームシリンダ１６の先端（ロッド）がこれらボス５０ｂの両端部に合わせられブーム連結用つば付きピン１０１が挿入され、抜け止めストッパ１０２及びボルト１０３にて連結される。第１ブーム５０の側板５０ａの内側上下には揺動連結用のボス材５０ｃ，５０ｄが溶接等によりそれぞれ固設されており、これらのボス材５０ｃ，５０ｄの上下を第２ブーム６０の後端から延設されたブラケット６１，６２で挟持し、その上下方向から揺動連結用つば付きピン８０ａをそれぞれに挿入し、ボルト８０ｂでブラケット６１，６２に固定して第１ブーム５０と第２ブーム６０が揺動可能に連結される。さらに、５０ｅ及び５０ｆは第１ブーム５０の上板と下板を示す。
【００２７】
ブームシリンダ１６の水平連結ピン１０１は、この第１ブーム５０における軸線と直交する断面、即ち図３にＡ−Ａで示した断面位置で揺動用連結ピン８０ａとほぼ交差するように配置されている。ただし、水平連結ピン１０１の位置はこの揺動用連結ピン８０ａの位置から多少ずれていても良い。なお、この例ではブーム連結ピン１０１を左右に貫通させ揺動連結ピン８０ａを上下分割型としたが、逆に揺動連結ピンを上下貫通させるようにしてもよい。またブームシリンダ１６の連結部５１を第１ブーム５０の先端に突設して設けたが、第１ブーム５０の上板５０ｅと下板５０ｆを先端まで延ばしこの上下板の先端部をボス材として形成しこれを第２ブーム６０の後端ブラケット６０ａ，６０ｂで挟むようにして揺動ピンで連結する構成としてもよい。
【００２８】
ブームシリンダ１６は、第１ブーム５０の左右両側に設けられており、このために、オフセット機構を構成するオフセットシリンダ１４及び平行リンク１５の基端部は第１ブーム５０に連結されるが、その連結位置は第１ブーム５０の側板５０ａには設けられていない。そこで、上板５０ｄの位置（若しくは側板５０ａの上部位置）から左右に張り出すように設けたブラケット５１ａ，５１ｂにそれぞれピンによって水平方向に回動可能に連結されている。オフセットシリンダ１４の先端部は第２ブーム６０の側部に取付けたブラケット６１に水平方向に回動可能に連結されており、また平行リンク１５の先端部は第３ブーム７０の側部に設けた不図示のブラケットにピンで回動可能に連結されている。
【００２９】
以上のように、第１ブーム５０の側部に、ブームシリンダ１６の先端の取付け部を、他の部材により規制されず、第２ブーム６０との間における第１揺動連結部８０の位置またはその近傍の位置にブームシリンダ１６を取付けている。ここで、第１ブーム５０の先端部は下方に向けて曲げられていることから、ブームシリンダ１６の取付け位置は第１ブーム５０の曲がった部分より前方に位置するようになる。また、第１ブーム５０が下方に曲がっており、前述したオフセットシリンダ１４及び平行リンク１５の基端側の取付け用ブラケット５１ａ，５１ｂを曲率半径が大きい上部側に設けていることから、それらの取付け部として広い面を利用することができる。
【００３０】
したがって、このブームシリンダ１６の取付け位置を従来技術のものと同じ位置とすれば、第１揺動連結部８０をブームシリンダ１６の取付け部に近づけた分だけ第１ブーム５０の長さを短縮できる。そして、ブーム全体の長さを変えないとすれば、第１ブーム５０を短縮した分だけ第３ブーム７０の長さを長くすることができる。つまり、深堀姿勢としたときに、図６における従来技術の第３ブーム７の長さＬ１に対して、図１に示した第３ブーム７０の長さはこのＬ１より十分長いＬ２とすることができる。このように、第３ブーム７０を長くした分だけ掘削深さを深くすることができる。また、３分割されたブームのうち、第１ブーム５０には最も大きな荷重が作用するものであり、したがってこの第１ブーム５０の長さを短縮すれば、その分だけ全体としての作業機構の重量が軽量化される。
【００３１】
側溝を掘削する際等において、図１に示したように、掘削深さを決定付けるものは、アーム１７と第３ブーム７０との全長であり、第３ブーム７０を長尺化することによって、より深く掘削することができるようになる。また、第１ブーム５０において、ブームシリンダ１６の取付け位置が、その曲げの入った部位より先端側に位置しているので、ブームシリンダ１６を最縮小状態にしたときには、第１ブーム５０はより水平に近い状態となる。この点からも、掘削深さをより深くすることができる。
【００３２】
そして、このように掘削深さがより深くなるにもかかわらず、図２に示したように、作業機構が小旋回姿勢を取る際においては、その旋回中心Ｒから後方旋回半径Ｒ０に対して、作業機構の後方側旋回半径は、図６に示した従来技術の後方側旋回半径Ｒ１とほぼ同じＲ１´となる。また、前方側の旋回半径も従来技術の前方側旋回半径Ｆ１と実質的に同じのＦ１´となる。
【００３３】
また、図４に示したように、第１ブーム１５０，第２ブーム１６０及び第３ブーム１７０の長さを変えないとすれば、ブームシリンダ１１６の水平連結ピン部１１０の第１ブーム１５０への取付け位置がより先端側となる。このために、ブームシリンダ１１６の全長、つまりストロークを長くすることができるようになる。その結果、図４において、作業機構の後方側旋回半径はＲ２となって、旋回体２の後方旋回半径Ｒ０とほぼ同じになる。このように、作業機構を小旋回姿勢としたときに、旋回体２の後方旋回半径Ｒ０内に作業機構の後方側旋回半径Ｒ２を配置しているにも拘らず、前方側旋回半径がＦ２となり、運転室３の前部から殆ど突出しないように作業機構をコンパクトに折り畳むことができる。
【００３４】
さらに、図５に示したように、第２ブーム２６０の長さを長くすると、オフセットシリンダ１４を伸縮させることによって、第１ブーム２５０に対する第３ブーム２７０のシフト量が同図に仮想線で示したオフセット範囲となり、左右に大きくオフセットさせることができる。その結果、側溝堀を行なう際等において、溝幅を大きくできる等の点で作業性が向上することになる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、ブームシリンダの先端取付け位置と揺動連結部の位置をほぼ一致させることで、多関節ブームの全長を変えることなく、作業機構を構成する第１，第２，第３ブームの長さ等のいろいろな組合せバリエーションが増し、作業機構としてのより良い機能・性能アップが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の作業機構を備えたオフセット式掘削作業機の側面図であって、第３ブームの長さを長くして、土砂を掘削する際における最深堀状態を示す図である。
【図２】図１のオフセット式掘削作業機の側面図であって、小旋回姿勢を取らせた状態を示す図である。
【図３】図１の矢印Ａ−Ａで示した断面図である。
【図４】本発明の作業機構を備えたオフセット式掘削作業機の側面図であって、ブームシリンダを長くして、小旋回姿勢を取らせた状態を示す図である。
【図５】本発明の作業機構を備えたオフセット式掘削作業機において、第２ブームを長くしたものであって、そのときのオフセット範囲を示す平面図である。
【図６】従来のオフセット式掘削機の一例としての油圧ショベルの側面図である。
【図７】図６に示すブームシリンダ１６を最伸長にし作業機構を最大に持ち上げたときの側面図である。
【符号の説明】
５ｇ，６ｃ      ブラケット
５ｈ，７ｂ      ブラケット
１０，１１０    連結ピン部
１４            オフセットシリンダ
１５            平行リンク
１６，１１６    ブームシリンダ
５０，１５０，２５０    第１ブーム
５０ａ          側板
５０ｂ          ボス
５０ｃ，５０ｄ  ボス材
５１            連結部
５２，６３      ブラケット
５３            ブラケット
６０，１６０，２６０    第２ブーム
６１            ブラケット
７０，１７０，２７０    第３ブーム
８０            第１揺動連結部
８０ａ          揺動連結ピン
９０            第２揺動連結部
１０１          連結ピン
１０２          ストッパ
【図１】
2004176505.tif 000003
【図２】
2004176505.tif 000004
【図３】
2004176505.tif 000005
【図４】
2004176505.tif 000006
【図５】
2004176505.tif 000007
【図６】
2004176505.tif 000008
【図７】
2004176505.tif 000009