(57)【要約】【課題】回転体を、機械的にかつ細かな角度ピッチでロックする。【解決手段】基本的に環体である３つの部品−固定側及び回転側の部材とロック媒体−から構成されるロック装置を製作し、対象となる装置に取り付ける。ロック媒体を固定側及び回転側の部材に介在させることによってロックする。ロック及びアンロック動作を遠隔操作できるように、可撓性部材をロック媒体に取付けても良い。またロック装置の一部または全てを既存のベアリングと兼用しても良い。さらにロック装置やロック装置を有するベアリングにおいて、ロック媒体の移動を流体力や弾性力によって行なうように構成しても良い。【選択図】  図５
2004332832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側及び回転側の部材とロック媒体から構成され、かつ以下に記す特徴を有する回転体のロック装置。
固定側及び回転側の部材は、共に環体であるか、もしくはどちらかが環体であれば他方が円体であり、そして共に係合部を有する。
ロック媒体は環体かまたはその一部であって、かつ固定側及び回転側の部材の係合部とそれぞれ嵌合する係合部を有する。ロック媒体が環体の一部である場合は、固定側の部材は環体の一部であっても良い。
固定側及び回転側の部材は同軸上に配置され、ロック媒体の軸方向の移動によって、回転側の部材と固定側の部材はロックまたはアンロックされる。
【請求項２】
請求項１記載のロック装置において、可撓性部材がロック媒体に接続されたロック装置。
【請求項３】
請求項１記載のロック装置において、ベアリングの可動輪を回転側の部材としたロック装置。
【請求項４】
請求項１記載のロック装置において、直線運動を行なう環体のアクチュエーターまたは直線運動を行なう環体の一部であるアクチュエーターが取付けられたロック装置。
【請求項５】
請求項１記載のロック装置を有するベアリング。
【請求項６】
請求項５記載のベアリングにおいて、ベアリングの一部がロック媒体に置換されたことを特徴とするベアリング。
【請求項７】
請求項５記載のベアリングにおいて、直線運動を行なう環体のアクチュエーターまたは直線運動を行なう環体の一部であるアクチュエーターが取付けられたベアリング。
【請求項８】
請求項５記載のベアリングにおいて、内輪と外輪の間に空間が設けられ、そこにロック媒体が入り、ロック媒体に直接作用するバネによる弾性力と流体力によって、ロックまたはアンロック状態を切り替えることを特徴とするベアリング。
【請求項９】
請求項１から８項のいずれかに記載のロック装置を有する回転体。
【請求項１０】
請求項１から８項のいずれかに記載のロック装置を有するバケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転をロックする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロックピンにより回転体をロックする技術は公知である。（例えば特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２７９７０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
はじめに背景について説明する。
本発明人は、長年に渡って油圧ショベルなどの建設機械に取り付けるバケットタイプのアタッチメント（以下バケットと呼ぶ）の開発に従事してきた。
バケットには、バケット自体を回転させるために、油圧モーターやベアリング等で構成される回転装置が取り付けれらた型式もある。
そのバケットにおいては、回転装置が維持できる力より過大な外力を受けた場合、設計者の意図に反して、バケットが回転してしまうという問題がある。
具体的には、地山等の固い土を掘削する時、掘削抵抗が油圧モーターのブレーキ弁に抗して、勝手にバケットを回転させてしまい事実上掘削が出来ないという不具合が発生していた。
そのために、単に油圧モーターだけを取付けたバケットにおいては、負荷の高い掘削作業を断念したり、または油圧モーター等が破損してしまう可能性が高くなることを承知の上で、ブレーキ弁のリリーフ圧力を高く設定して掘削していた。
またこのバケットは掴む機能も有しており、長尺物等の部材の重心を外して掴んだ場合、重力による回転モーメントが油圧モーターのブレーキ弁を抗して、バケットを回転させてしまうことも有り、大変危険であった。
【０００５】
このような現状を鑑み、本発明人は特開２００１−２７９７０２に見られるようなピンによる機械的な係止方法を開発した。この機械的な係止方法は、確実に係止できるという優れた長所がある反面、円周方向で係止される位置が穴位置等で決められ、細かい角度ピッチで係止できないという短所があった。
また他の例では、特開Ｓ５８−２４６２７らに見られるような従来の油圧シリンダによる摩擦圧接による方法が考案されている。この係止方法は、円周方向３６０度任意の位置に係止できるという長所があるが、単体ではブレーキトルクが弱いので、多数個設置しなければならず、設置場所、コストの面で実用性に乏しかった。
【０００６】
発明が解決しようとする課題は、上述のような不具合を解消させることである。
つまりバケットのような回転体を、機械的にかつ細かな角度ピッチで停止、すなわちロックすることである。
更に好ましくはそのようなロック機能を持つ装置を安価に提供することは言うまでも無い。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、基本的に環体である３つの部品−固定側及び回転側の部材とロック媒体−から構成されるロック装置を製作し、対象となる装置に取り付ける。
ロック及びアンロック動作を遠隔操作できるように、可撓性部材をロック媒体に取付けても良い。
またロック装置の一部または全てを既存のベアリングと兼用しても良い。
そのベアリングも遠隔操作できるように、ロック媒体の移動を張力や流体力や弾性力によって行なうように構成しても良い。
さらに詳細は次欄で述べる。
【０００８】
【実施例】
上記課題を解決する、請求項１項の回転体のロック装置の実施例について説明していく。
その前に回転体とは、回転する物体と回転しない固定された物体とを含む装置と定義する。
具体的には、回転機能を有する破砕機やフォークなどのアタッチメントや油圧ショベルやクレーン等の旋回体、工作機械や自動車などのいわゆる一般機械装置における回転装置などである。
ロック装置は係合部を有する３つの部品から構成される。
１つは固定側に設けられる部材で、もう１つは回転側に設けられる部材で、最後の１つはロック媒体という固定側と回転側をロックしたりアンロックしたりする部材である。
【０００９】
固定側と回転側に設けられる部材は、共に回転軸に垂直な切断面が一定であって、その縁が円である物体である。
すなわち縁が１つであるものは、図１に示すような円盤や円柱であり、縁が２つであるものは図２に示すような環や円筒である。今後、円盤や円柱を円体、環や円筒を環体と呼ぶ。
固定側と回転側の部材は、共に環体であるかまたはどちらかが環体で他方が円体である。
【００１０】
両者に設ける係合部について説明する前に、係合部を設ける面について説明する。
固定側かまたは回転側の部材として円体を選んだ場合、係合部を設けることの可能な面は、端面１と外曲面２の２箇所であり、そして環体を選択した場合は、更に内曲面３を加えて３箇所存在する。
よって固定側と回転側の部材として共に環体を選んだ場合、係合部を設けることが可能な面の組合せは、両者の面数の積により９通り存在する。図３から図５ではその内の３通りの例を示している。（残りの６通りは図示せず）
あるいは固定側と回転側の部材を環体と円体の組合せにした場合は、係合部を設けることが可能な面の組合せは、同様の計算で６通りとなる。
このように係合部を設けることが可能な面の組合せは、いろいろあるので、設計上の制約や、コストなどを考慮して適切な組合せを選択することになる。
【００１１】
それでは係合部自体について詳しく説明する。
まず図３や図６に示すように外内曲面に係合部４ａを設ける場合について説明する。
この時係合部４ａは回転軸に対して平行に設ける。係合部４ａの回転軸に垂直な断面は、角形であるが、のこ形、三角形、インボリュート等を選択してもよい。
また逆に係合部４ａは上記の凸形状と嵌合する凹形状にしてもよい。
係合部４ａの円周方向のピッチは適切に選択すればよく、離散的に設けても、スプラインとか歯車のように連続的に設けても良い。離散的に設けると、周方向のロックする角度ピッチが広がるので注意が必要である。
係合部４ａの軸方向の位置や長さについても、適切に決定すれば良いが、これらは全て後述するロック媒体の形状を左右する因子であるから、その点注意を要する。
【００１２】
次に図４や図７に示すように回転軸に垂直な面である端面に設ける係合部４ｂについて説明する。
係合部４ｂは、図７に示すように径方向に設けられ、円周上を適切に設定されたあるピッチで並んでいる。ある円筒面で切断した時に見える係合部４ｂの断面形状は、角形であるが、上述したように、のこ形、三角形などであってもよい。
また係合部４ｂは円柱を配列して構成してもよいし、前述したように逆に凹状であってもよい。
係合部４ｂの径方向の位置や長さについても、同様に適切に設定すればよい。
【００１３】
最後に固定側の部材と回転側の部材の相対位置は、同軸上であるのはもちろんであるが、軸方向の位置について言えば、固定側と回転側の部材の最も近い２つの端面の法線ベクトルが同じ向きであるか、逆向きであるかまたはその両方であるかの３通りのいずれかである。
図３から図５の例では、固定側と回転側の部材は軸方向の長さが同じで、かつ対称な位置にもあるので、両者の最も近い端面の組は２組あり、そのどちらの組においても２つの面の法線ベクトルは同じ向きである。換言すると、どちらの組の端面も同じ方向に向いている。
図８に示す例では固定側と回転側の部材の最も近い２つの端面は１組で、２つの面の法線ベクトルは逆向きである場合であって、言うなれば、端面同志は対向している。
【００１４】
今まで固定側の部材と回転側の部材について、その形状、係合部、相対位置について述べて来たが、最後にロック媒体について述べる。
ロック媒体の形状は環体が基本であるが、その一部である場合がある。
そしてロック媒体には、固定側と回転側の２つの部材に設けられた係合部とそれぞれ嵌合するように設けられた２つの係合部を有する。
例えばロック媒体に設けられる係合部は相手の係合部が凸状であれば、それと嵌合する形状の凹状であり、相手の係合部が凹状であれば、それと嵌合する形状の凸状である。それゆえロック媒体の係合部の凸凹形状の組合せは４通りあることになる。
具体的な例として図３の部材と嵌合するロック媒体５を図９、１０に示す。
ロック媒体５は環体であって、共に凹状な２つの係合部６を有しており、内側の部材とは内側の係合部６で嵌合し、外側の部材とは外側の係合部６と嵌合し、回転側と固定側は接続されることになる。
次に図４の部材と嵌合するロック媒体５の例を図１１、１２に示す。
このロック媒体５も内側の部材とは内側の係合部６で係合し、外側の部材とは外側の係合部６と係合し、回転側と固定側は接続されることになる。
最後の例として、図５の部材と係合するロック媒体５を図１３、１４に示す。
これらの３つのロック装置の実施例を見ればわかるように、部材の係合部の位置によって、ロック媒体５の大きさや形状が変わる。
また図３、５のように係合部４ａが曲面に設けられている場合は、図において上下方向両方から、ロック媒体を軸方向に移動させロックできるのに対して、図４のように端面に係合部４ｂが設けられている場合は、図において上方からしかロックできない。
そして上述したロック媒体の実施例は環体であったが、円体でも構わない場合もある。
これら３つの実施例は環体同志の部材において、係合部を配置することができる９通りの面の組合せの内の３通りを図で説明したものであるが、他の６通りや円体と環体の６通りの場合も同じように考えることができることを最後に述べておく。
【００１５】
これまでロック装置の基本的な説明をしてきたが、その技術思想の中核は、環体であるロック媒体を軸方向に移動させて、ロックまたはアンロックすると言うことである。その変化形として、ロック媒体は環体の一部であっても構わないし、環体が円体になり得る場合もあるということである。ロック媒体は環体の一部でなければならない実施例は後で出てくる。
【００１６】
さてこれから、ロック装置を具体的な装置であるバケットに取付けたいくつかの実施例について説明していくが、その前にバケットについて説明する。
バケットの平面図、側面図をそれぞれ図１５、１６に示す。またベアリングを含む断面図を図１７に示す。
このバケットは、本発明人が開発した分離した開口部を有するバケット１００であって、油圧ショベルのアーム先端に取付けられる。バケット１００は上部体１２０とベアリング２００と下部旋回体１６０の３つの部分で構成される。
【００１７】
上部体１２０の主要な構成は、ブラケット１２１、下部旋回体１６０を回転させる油圧モーター１２２、前述した油圧シリンダーに圧油を供給するスイベルジョイント１２３及びそれらを取り付ける基板１２４などである。
また上部体１２０は固定側であって、建機アーム部と結合するためのボス１２５が、ブラケット１２１に設けられている。
【００１８】
下部旋回体１６０は容器部１６１及び開口部１６２からなるバケット容器１６３と開口部１６２を枢軸１６４回りに容器部１６１に対して枢動させる油圧シリンダーを含む枢動装置とベアリング２００を接続するためのブラケット１６５と下部旋回板１６６などで構成される。
【００１９】
ベアリング２００はいわゆる旋回座とか旋回輪と言われるものであって、固定側と回転側を接続している。
【００２０】
バケット１００の使用状況を説明する。
通常は図１６に示すように、開口部１６２は容器部１６１に接して従来のバケットと同じ形状を形成し、この状態で掘削作業に使用される。
コンクリートブロックやアスファルト片等を掴みたい時は、油圧シリンダーで枢軸１６４回りに開口部１６２を枢動させる。
そして油圧モーター１２２で下部旋回体１６０つまりバケット容器１６３を上部体１２０に対して回転させて、掴んだ物体を回転させたり、バケット自体の方向換えを可能にしている。
このように、このバケット１００は掘削や掴みや回転等の複合機能を有して、土木建設作業等の効率化を促進するものである。
しかし前述した、バケットが回転するという不具合が発生している。
そこで本発明のロック装置をバケットに取り付ける。
【００２１】
以下に請求項１０記載の発明の実施例について説明して行く。
最初の実施例として図１８に示すようにベアリング２００の外側にロック装置７を取付けた実施例を説明する。
ベアリング２００の外側に設置するので、固定側の部材８と回転側の部材９は共に環体としている。
固定側の部材８の１つの端面は、基板１２４の下面と接続されている。
回転側の部材９は、ロック媒体５を上方から容易に移動できるように、固定側の部材８より大きく、外側に配置され、その１つの端面は下部旋回板１６６の上面と接続され、固定側の部材８と回転側の部材９の自由端面は逆向きである。またこの２つの自由端面は最も近い端面同志でもある。
固定側の部材８の外曲面に係合部４ａｆが、回転側の部材９の内曲面に係合部４ａｒが設けられている。
そして両者の間に、図１３に示すようなロック媒体５が、まず固定側の係合部４ａｆに案内されて降下し、回転側の係合部４ａｒと嵌合し始め、最終的に回転側の部材９の上端面と係止し、その状態を維持する。またロック媒体が抜け落ちないように、ボルト等で固定しても良い。
この実施例は、係合部を設ける面の９通りの組合せの内の１つの例であるが、もちろん他の８通りも可能である。
固定側の部材８は下向きに、回転側の部材９は上向きに取付けているが、共に上向き、すなわち両者の部材の自由端面が基板１２４より上方に出るように取付け、その状態で係合部をそれぞれ設けても構わないし、または共に下向き、すなわち両者の部材の自由端面が下部旋回板１６６より下方に出るように取付け、その状態で係合部をそれぞれ設けても構わない。
このロック装置をバケットに新設することによって、下部旋回体を細かな角度ピッチでロック可能となったが、次のような問題があった。
ロック装置７を構成する３つの部材全てが大きく、つまり薄肉大径となることで、剛性が不足して製作するのが困難であった。またロック媒体５も重たく、手動で取り外しを行うのことも困難であった。
【００２２】
そこでロック装置を小型化し、ベアリングの内側に取り付けた実施例を説明する。
図１９、２０に示すように、ロック装置７はベアリング２００の内側にあり、一部分が見える。ロック媒体５は、基板１２４があるのでその外には取りだせない。それゆえ開口部１２６を設け、そこから手を入れて、ロック媒体５を軸方向に移動させ、ロック、アンロック状態を切り替えることになる。
図２０の断面図に示すように、ベアリング２００の内側に取り付ける場合でも、スイベルジョイント１２３が存在するので、前述の実施例と同様に固定側の部材８と回転側の部材９は共に環体としている。
ベアリング２００の内側に取り付ける場合は、上下に板が存在するので、固定側の部材８の１つの端面は基板１２４の下面と必ず接続され、その自由端面は下方に向き、同様に回転側の部材９の１つの端面は下部旋回板１６６の上面と必ず接続され、その自由端面は上方に向くことになる。この場合、固定側の部材８と回転側の部材９の最も近い２つの端面の法線ベクトルは逆向きであり、それらは対向している。
また前の実施例と同様に、固定側の部材８が回転側の部材９より内側に取付けられている。これはロック媒体５を固定側の部材８の内側より外側に配置するほうが、ロック媒体５の移動が容易であるためである。
固定側の部材８の係合部は外曲面に、回転側の部材９の係合部は内曲面に設けられている。もちろん、これ以外の組合せも可能である。
図２０はロック媒体５が回転側の部材９と固定側の部材８をロックしていない状態を示しているが、そのままでは重力により落下するので、通し穴１０にボルトを通してネジ穴１１で固定する。
なおこの実施例ではロック媒体５は、固定側の部材８の係合部４ａｆと常時嵌合しており、また上下方向にいくら動いても抜け落ちず、さらに取り出す事も出来ない。
ロックするには、ロック媒体５を固定側の部材８の係合部にそって、下方に移動させ、回転側の部材９の係合部と嵌合させる。
このように内部にロック装置を設置すると、ロック装置自体は小型化されて製造は容易になりコストも下がる。
しかし設置が煩わしくなり、さらには手を基板の下に入れてロック媒体を持ち上げ、その後ボルトで固定しなければならず、ロック動作が面倒であるという問題がある。
【００２３】
そこでロック媒体を容易に移動できるようにそれを環体の一部分とした実施例を説明する。
図２１の平面図に示すように、ロック媒体５を開口部１２６から取りだせるように環体の一部分とした。手動で容易にロック媒体５を移動させて、バケットの回転をロックまたはアンロックできるようになった。
もちろん、ベアリングの外側に設置するロック装置においても、ロック媒体を環体の一部分としても構わない。
しかし手動で行なうので、建機オペレーターか近くの作業者がバケットまで行ってロック媒体を移動させなければならないという手間があった。
【００２４】
そこでロープ、ワイヤー等の可撓性部材を用いて、ロック媒体の移動を遠隔操作できるように構成した、請求項２と１０記載の実施例を以下に説明する。
図２２に示すガイドブロック１２７をロック媒体５の上方に設置する。ガイドブロック１２７は環１２８を有しており、その中をワイヤー１２９が通り、その一端はロック媒体５と接続されている。ガイドブロック１２７の下部には、突起１３０が形成されている。
この突起１３０は、ガイドブロック１２７を基板１２４に取付けた後に、ロック媒体５がワイヤー１２９により上方に移動させられた時、ロック媒体５の上面と係止して、ロック媒体５が固定側の部材の係合部から抜け落ちないストッパーの役目を果たす。もちろんこの突起１３０の代わりに基板１２４をロック媒体５の上方にくるまで延長してストッパーを兼用するようにしても良い。
ワイヤー１２９の他端は更に複数の環を通って建機の運転席まで導かれている。
オペレーターはワイヤー１２９を引っ張れば、ロック媒体５を運転席に居ながら上方に移動でき、ロックが解除されバケットを回転させることができる。
この実施例においては、運転席からバケットまでの力の伝達手段としてワイヤーやロープ等の可撓性部材を用いるのが主眼であって、バケットにおいてロック媒体に最終的に力を伝達する手段としてリンク機構や滑車などを用いても構わない。
ロック媒体５が環体の一部である実施例を示したが、ロック媒体が環体であっても、同じように周方向に複数の可撓性部材を取付けて、その張力により移動させるように構成しても良い。
このような構成は、ロック装置を有するバケットに適用されるだけでなく、ロック装置を有する回転体に適用できる。
【００２５】
次にベアリングの内輪を回転側の部材として利用した、請求項３と１０記載の実施例を説明する。
図２３に示すようにロック媒体５は環体の一部である。
図２４の断面図に示すように、ベアリング２００の内輪２０１は回転側の部材９を兼ねており、また内歯２０２は回転側の部材の係止部４ａｒを兼ねている。
固定側の部材８は、環体であって回転側の部材９の内側に配置され、その係合部４ａｆは内歯と２０２と対向するように設けられている。
ロック媒体５には取扱いが容易なように取り出し棒１２が取付けられている。
ロック媒体５は基板１２４に設けられた開口部１２６から挿入され、固定側の部材の係合部４ａｆに案内され回転側の部材の内歯２０２と嵌合しロックされる。
この場合でもロック媒体５をワイヤー等の可撓性部材で遠隔操作しても良い。
また固定側の部材は環体であるが、ロック媒体が環体の一部であるので、少なくともロック媒体と係合する部分を含むような環体の一部であっても差し支えない。
この実施例は内輪が回転側であったが、外輪が回転側である場合は、外輪を共用しても構わない。
そしてこのような構成は、ロック装置を有するバケットに適用されるだけでなく、ベアリングを有する回転体にロック装置を新設する場合に、適用できる。
【００２６】
今までの実施例からもわかるように固定側や回転側の部材とも環体にしないと物理的に設置できないが、しかし既存の装置に影響を与えなければ、円体と環体の組み合わせでも構わない。
【００２７】
ロック装置をバケットに取付けたいくつかの実施例−ベアリングの内外にロック装置を設置した例や可撓性部材をロック媒体に接続した例やベアリングの一部を回転側の部材とした例−を説明してきたが、これらのロック装置はバケットに限らず、他の回転体や旋回体に対しても適用できる。
【００２８】
次にロック媒体の移動を張力ではなくて、圧油やエア等の流体力やバネの弾性力によって行う、請求項４記載のロック装置について説明していく。
ロック媒体を軸方向に圧油やエア等の流体力やバネの弾性力によって移動させるアクチュエーター５０の下面図と断面図をそれぞれ図２５、２６に示す。
このアクチュエーター５０はロック媒体５が環体であるので、同形状であるのが大きな特徴であり、ピストン５１、ボディ５２、バネ５３、カバー５４、  Ｏリング５５等から構成されている。
ピストン５１とは作動流体から圧力を受けて直線運動を行う物体である。この実施例ではロック媒体５とピストン５１は同一部材で製造されているが、別々の部品であってもよい。ただしピストン５１の直線運動をロック媒体５に伝える為に、ピストン５１とロック媒体５はネジやキー等の締結要素により締結されるか接着剤や溶接等により接合されなければならない。
ピストン５１も環体であって、Ｏリング５５が装着され、円周上で等ピッチで複数の穴が開けられるとともにバネ５３が装着されている。
ボディ５２とは前述したピストン５１が入る物体で、そのために環状の溝が形成されている。ピストン５１にバネ５３を装着する代わりに、ボディ５２にバネ５３を装着してもよい。バネ５３はコイルバネであるが、板バネなどのその他のバネを使用してもよい。
カバー５４はピストン５１の内側と外側の２つあり、共にピストンのガイドを兼ねており、作動流体を密封するため、  Ｏリング５５を装着している。これらの密封要素はＯリング以外のシール部材でも構わない。
このように構成されたアクチュエーター５０において、ピストン５１すなわちロック媒体５はバネ５３によって常時は下方に押されているが、圧油等の作動流体を継手口５６から流入させると上方に移動する。またロック媒体を引っ張るようなバネを選定して、ロック装置を組み立てても良い。
このアクチュエーター５０によって流体を用いたロック媒体の遠隔操作が可能になり、次に述べるバケットや、他の回転体に応用できる。
【００２９】
それではこのアクチュエーターを有するロック装置をバケットに取付けた、請求項１０記載の実施例について説明する。
図２７に示すように、アクチュエーター５０はボルトで固定側の部材８に取付けられ、ロック媒体５はその固定側の部材８の係合部４ａｆと常時係合している。この状態はロック媒体が圧油によって上方に移動させられ、固定側と回転側がフリーになっている状態である。圧油の供給を停止すると、バネ５３がピストン５１を下方に押し、ロック媒体は回転側の部材９の係合部４ａｒと係合し、固定側と回転側はロックした状態になる。
共に環体である固定側の部材と回転側の部材の係合部を設ける面の組合せは９通りあることは以前に述べたが、このアクチュエーター５０は環体を直線運動させるアクチュエーターなので、そのうちのどの組合せに対するロック媒体であっても適用できる。その際にロック媒体とピストンは分割して製作しても良いことも前に述べた。
【００３０】
更にロック媒体が環体の一部である場合においても、図２８に示すように同形のアクチュエーター５０を製造し、ロック媒体を直線運動させることができる。
図２８の断面図は図２６と同じである。すなわちピストンやボディも環体の一部である。バネはピストンの周方向の長さを考慮し適切に設ければよい。カバーはこの場合一体形で製作することが可能である。
このようなアクチュエーターは前述した図２１や２３に示すようなロック媒体が環体の一部である場合に用いるが、従来のシリンダータイプを使用しても良い。
【００３１】
さてこれまでいろいろなロック装置とバケットに適用した実施例について説明してきたが、これからは、ロック装置自体をベアリングに組み込んだ実施例について説明していく。
従来のベアリングは図２９に示すような形状であって、環体同志の間に球を入れたものとみなすことができる。よってこのようなベアリングにおいても、９通りの係合部を設けることのできる面の組合せがあり、それによってロック媒体の形状や大きさが決定される。
【００３２】
ベアリングにロック装置をただ単に組み込むだけでも新たな価値が付与されるが、更に好ましくはベアリングの形状が従来と相似形であれば、従来の装置に利用しやすいというメリットがある。
そこでロック装置を組み込んだベアリングが従来のベアリングと相似形であるように、ベアリングの一部をロック媒体に置換することを考えると、ロック媒体を除くベアリングは基本的には次の３つの種類、図３０に示すように外輪の一部を除去されたもの、図３１に示すように内輪の一部を除去されたもの、図３２に示すように内輪と外輪の間に溝を設けるように除去されたものが考えられる。他にも外輪及び内輪を同時に除去することも考えられるが、これらの基本を組み合わせれば良いので割愛する。
除去された空間にロック媒体が入り、その状態で従来のベアリングに相似となる。
【００３３】
上述した３種類のベアリングにおける係合部を設ける面について説明する。
図３０に示すベアリングの場合、係合部を設けることの出来る面の組合せは外輪の上端面と内輪の外曲面の組合せ１つだけである。同様に図３１に示すベアリングの場合も、係合部を設けることの出来る面の組合せは内輪の上端面と外輪の内曲面の組合せ１つだけである。
しかし、図３２に示すベアリングの場合、内輪、外輪ともそれぞれ、面を２つずつ有するので、係合部を設置する面の組合せは４通り存在する。
このように外輪と内輪の間に環状の溝を形成する場合において、溝の底面が内輪と外輪で構成される時は係合部を設置する面の組合せは４通り存在する。そして溝の底面が内輪かまたは外輪単独で構成される時は係合部を設置する面の組合せは、後で出てくるが２通りとなる。
【００３４】
次にロック媒体について説明するが、ベアリングに設けた係合部と嵌合するように、ロック媒体に係合部をもうけることになる。
外輪の一部を除去して係合部を設けたベアリングと、それと嵌合するロック媒体を図３３に示す。ロック媒体は内輪の係合部に案内され、外輪の係合部と嵌合する。
内輪と外輪の間に溝を作り係合部を設けたベアリングと、それと嵌合するロック媒体を図３４に示す。
これは先ほどの４通りの組合せの１つであって、係合部はそれぞれ曲面に設けられ、外輪の係合部に案内され、内輪の係合部と係合する。
これらの実施例はベアリング内部にロック装置を内蔵しながらも、従来のベアリングの形状を保つことができるので、従来の装置に使用されていたベアリングと置換し易い。
【００３５】
さて、前述したバケットに用いられているベアリングに、ロック装置を内蔵した実施例について説明していくが、その前に旋回座とも呼ばれる従来のベアリングについて説明する。
従来のベアリングの断面図を図３５に示す。内輪２０１、外輪２０３、及び転動体、ここではボール２０４である、が主要な構成要素である。またこのベアリングでは、内輪２０１に内歯２０２を有しており、内輪２０１が回転することがわかる。そして締結要素として内外輪にはネジ穴２０５が設けられている。
【００３６】
ロック装置を内蔵した本発明のベアリング２００を図３６、３７に示す。
従来のベアリングは外輪２０３にネジ穴２０５を有しているので、図３０に示すような外輪を除去して、その空間をロック媒体に置換することは出来ない。それゆえに本発明のベアリングでは図３２、３４に示すように内輪２０１と外輪２０３の間に溝２０６を設け、その空間をロック媒体に置換した。
内輪２０１の係合部４ａｒは溝２０６の内曲面に、外輪２０３の係合部４ａｆも同様に溝２０６の内曲面に設けられているが、この環状の溝２０６は、内輪２０１側に形成されているので、内輪２０１と外輪２０３に係合部を設ける面の組合せは、溝２０６の下面を選択する、もう１つの場合が存在する。
この実施例では、溝２０６は内輪側に設けているが、外輪側に設けても、またボールの真上で対称となるように設けても構わない。
２つの係合部４ａｒと４ａｆの軸方向に垂直な断面は凸形状の角形である。もちろんそれぞれの係合部は、今まで述べたように角形以外であっても良いし、凹形状であっても良い。
ロック媒体は図１３、１４に示すような環体であって、ベアリング本体の溝２０６に設けられた係合部と嵌合するように凹状の角形の係合部が２つの曲面に設けられている。このロック媒体は固定側の外輪２０３の係合部４ａｆに案内され、回転側の係合部４ａｒと係合し、完全にベアリング本体の中に入る。
【００３７】
またこの実施例のように内輪と外輪の間に溝を設け、その空間をロック媒体に置換する他に、図３１に示すような内輪の一部を除去しその空間をロック媒体で置換することも可能である。
このように構成されたベアリングは、ロック媒体５の軸方向の移動によって回転を許す状態とロックする状態を選択できる。
ロック装置を内蔵するベアリングは、この実施例以外に、転動体としてローラーを使用してもよく、外歯であってもまた歯は無くても良い、また締結要素としてのネジ穴や通し穴を持たない物であっても構わない。要は少なくとも固定側と回転側の２つの部材を有するベアリングであればロック装置を含有できるのである。
この実施例は、従来のベアリングと相似形でありながらロック装置を内蔵した例であって、それを望まないならば、前から述べているようにいろいろな形状のロック装置を取り付けることができる。
【００３８】
さてこのようにロック装置付きのベアリングを製作することができるのであるが、これは前述したバケットに用いることが出来ないのである。
何故なら図１５や１７に示すバケットでは、ベアリングの上方には基板１２４が有り、更にその上方ではブラケット１２１が存在するために、それらを回避してロック媒体を移動させることが出来ないのである。
そこでロック媒体を環体の一部にして、図３８に示すようにブラケット１２１と干渉しない位置に開口部１２６を設けて、ロック媒体を出し入り出来るようにした。
こうすれば容易にベアリングのロックまたはアンロック状態を選択できる。
もちろんこのロック媒体も、取り出しが容易であるように棒を取付けても良いし、更にワイヤー等の可撓性部材で遠隔操作してもよい。
また更にロックするトルクを増加させたい時は、図で右方の位置に同様な開口部を設けて、ロック媒体を挿入してもよい。
【００３９】
次にそのロック装置を内蔵するベアリングに、前述したアクチュエーターをロック媒体の移動手段として取付けた請求項７記載の実施例について、図３９に示し簡単に説明する。
このアクチュエーターについては、以前に説明しているので、ここでの説明はしない。
ロック媒体５はバネ５３によって外輪２０３の係合部４ａｆに案内されて下降し、内輪２０１の係合部４ａｒと嵌合し、常時は外輪２０３と内輪２０１はロックされ動かない。アンロックにしたい時は、圧油等の流体を継手口５６から供給すれば、ピストン５１は上昇し、アンロック状態となり、ベアリングはフリーとなる。
このアクチュエーターの付いたロック装置を有するベアリングを前述のバケットに適用する際も、形状がほぼ相似形であり、ネジ穴２０５を利用できるので、容易に取付けできる。
このアクチュエーターを用いれば、どのような形状のロック媒体でも移動できるので、この実施例にかかわらず、固定側と回転側の係合部を如何様に設けようとも適用できる。
またロック媒体が環体の一部である場合も、図２８に示すようなアクチュエーターを用いれば良い。
そしてこのような構成は、ロック装置を有するバケットに適用されるだけでなく、ロック装置を有する他の回転体にも適用できる。
【００４０】
次に独立したアクチュエーターを用いない、弾性力と流体力がロック媒体に直接に作用するロック装置を有する、請求項８記載のベアリングに関する２つの実施例について説明する。
最初に図４０の実施例について説明する。
溝２０６はベアリングをコンパクトにするために、ボール２０４より内側の内輪２０１に設けられている。それ故に溝２０６のボール２０４に近い側壁は下側が内輪２０１、上側が外輪２０３で構成されている。
もちろん溝２０６をボール２０４から上方に遠ざければ、図３７に示すようにボールに近い溝の側壁は全て外輪となるが、ベアリングの高さが高くなり、重くなる。
その溝２０６において回転側である内輪２０１の係合部４ａｒは、ボール２０４から遠い側壁に、固定側である外輪２０３の係合部４ａｆはボール２０４に近い側壁に設けられている。
それら２つの係合部の回転軸に垂直な断面形状は、共に凸型で角形である。もちろんそれらの係合部は角形以外でも良いし、凹型でも構わない。
ロック媒体５は溝２０６に入り、上述の係合部と係合する凹型の係合部を有している。
内輪２０１には穴が複数個空けられ、そこにバネ５３が挿入されている。
ロック媒体５は常に回転側の係合部４ａｒと係合し、その係合部４ａｒに案内されつつ、バネ５３の弾性力により上方に押し上げられて、常時は固定側の係合部４ａｆと係合し、内輪と外輪をロックしている。ロックを解除したい時は、上方にある外輪２０３の継手口５６から圧油等の作動流体を供給すれば、ロック媒体５は下降し、ロックは解除される。
密封要素であるＯリング５５が溝２０６の外側に２箇所設けられ、圧油を密封している。この場合１つのＯリング５５は、ボール２０４を越えた位置に設けられているので、ボール２０４の潤滑も兼ねている。密封要素はＯリング以外に、他のシール部材を用いても良い。
【００４１】
次に２つめの図４１の実施例について説明する。
溝２０６は外輪２０３に設けられており、同様にベアリングをコンパクトにするために、ボール２０４より内側に形成されている。
ゆえにボール２０４に遠い溝２０６の側壁は下側が内輪２０１、上側が外輪２０３で構成されている。
その溝２０６において回転側である内輪２０１の係合部４ａｒは、ボール２０４から遠い側壁に、固定側である外輪２０３の係合部４ａｆはボール２０４に近い側壁に設けられている。
それら２つの係合部の回転軸に垂直な断面形状は、共に凸型で角形である。もちろんそれらの係合部は角形以外でも良いし、凹型でも構わない。
ロック媒体５は溝２０６に入り、上述の係合部と係合する凹型の係合部を有している。
外輪２０３には穴が複数個空けられ、そこにバネ５３が挿入されている。
ロック媒体５は常に固定側の係合部４ａｆと係合し、その係合部４ａｆに案内されつつ、バネ５３の弾性力により下方に押し下げられて、常時は回転側の係合部４ａｒと係合し、内輪と外輪をロックしている。ロックを解除したい時は、下方にある内輪２０１の継手口５６から圧油等の作動流体を供給すれば、ロック媒体５は上昇し、ロックは解除される。
密封要素であるＯリング５５が溝２０６の外側に２箇所設けられ、圧油を密封している。この場合１つのＯリング５５は、ボール２０４を越えた位置に設けられているので、ボール２０４の潤滑も兼ねている。密封要素はＯリング以外に、他のシール部材を用いても良い。
【００４２】
２つの実施例で共通する点がいくつかあるので、整理して述べる。
１番目は、ロック媒体５を直接作動流体で動かすという点である。逆にいうと、そうするために溝２０６を作動流体が漏れないように閉じた空間にしていると言える。
２番目はベアリングをコンパクトにするために、ボールの内側でかつボールに近い位置にロック装置を配置している点である。その必要がなければ、溝２０６をボールの上やその外側の外輪に形成しても構わない
３番目は、常時はバネ５３の弾性力でロック媒体５は外輪２０３及び内輪２０１の係合部４ａｆ、４ａｒとに係合し、外輪２０３と内輪２０１はロックされ動かないという点である。
４番目は、作動流体に圧油を用いてボール２０４を含んで密封するという点である。
５番目は、上記の特徴ゆえ、部品数も少なくて済み、安価に製造できるという点である。
【００４３】
異なる点は、異なるのは内輪２０１、外輪２０３のどちらの係合部からロック媒体が案内され、もう１つのの係合部と係合するかという点である。
換言すると、固定側の係合部４ａｆから案内されて回転側の係合部４ａｒと係合するか、回転側の係合部４ａｒから案内されて固定側の係合部４ａｆと係合するかという点である。
【００４４】
２つの実施例において、共にバネをロック媒体に収容するような構造にしてもよい。このバネ５３はコイルバネであるが、板バネなどのその他のバネを使用しても構わない。そしてロック媒体を引っ張るようなバネを選定して、ロック装置を組み立てても良い。
また作動流体を密封する空間は、ボールを含まなくても良いし、特に油以外のエア等で動作させる場合は、ボール２０４には油やグリースが給脂されているので、ボールを含まないようにしないといけない。しかし、作動流体に油を用いる場合は、転動体を含む領域を密封すれば転動体の潤滑も行える。従来はグリースや油を転動体に給脂していたので、漏れ出たグリースや油が装置や環境を汚し、また汚らしい見栄えであったが、そのような事態は解消される。
これらの実施例では、このロック装置の付いたベアリングをバケット等に適用するため、常時内輪と外輪をロックするように構成したが、その反対に常時は内輪と外輪をアンロックにするようにバネの位置や種類を変えて構成してもよい。
【００４５】
ロック媒体が作動流体に直接に動かされるロック装置を内蔵するベアリングは、従来のベアリングに相似であることから、容易に従来のベアリングと置換することができ、簡単にバケットや、他の回転体に用いることが可能である。
また、このベアリングは回転体の支持と回転のロックを同時に行ないたい用途に対しては、その役割を果すのはもちろん、部品や装置の省スペース、低価格化、モジュール化を促進するものである。
【発明の効果】
１）請求項１記載のロック装置を用いれば、回転体をロックできる。
２）それをバケットに設置する際は、既存のバケットを流用できる。ベアリングの外側に設置する際は取付が容易であり、ベアリングの内側に設置する際は、ロック装置を小型に安価に製造できる。
更にロック媒体を環体の一部とすれば、ロック媒体が小さく軽くなるので、安価に製造できると共にロック解除が容易に行える。
３）請求項２記載のロック装置を用いると、ロック媒体を安価に遠隔操作が可能になる。
４）請求項３記載のロック装置を用いると、いっそう安価にロック装置を構成できる。
５）請求項４記載のロック装置を用いても、遠隔操作が可能なロック装置を構成できる。特に既存の装置が油圧システムを有すれば、それを流用することでロック装置の自動化も可能なロックシステムを構築できる。
６）それをバケットに適用すると、可撓性部材を用いた遠隔操作システムに比べて、よりオペレーターに負担の少ないシステムが構築できる。
７）請求項５記載のベアリングは、回転体を支持する機能に回転をロックする機能も加わった新たな回転体を支える要素部品となる。
８）特に請求項６記載のベアリングは、ロック装置を内蔵しながら従来のベアリングと相似であるので、従来の装置のベアリングを置き換えるだけでロック機能を付与することができる。
９）それをバケットに適用すると、従来のベアリングを置換するだけで、ロック機能を有するバケットが安価に構成できる。
１０）請求項８記載のベアリングは、流体力によって移動可能なロック装置を内蔵し、かつ従来のベアリングとほぼ相似形であるので、従来の装置に適用し易い。特に既存の装置が油圧システムを有する場合、更に好ましい。
１１）それをバケットに適用すれば、従来のベアリングと置換するだけで遠隔操作可能なロック装置を有するバケットが安価に製造でき、自動化も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】円体である。
【図２】環体である。
【図３】共に係合部を設けられた固定側と回転側の部材の例その１である。
【図４】共に係合部を設けられた固定側と回転側の部材の例その２である。
【図５】共に係合部を設けられた固定側と回転側の部材の例その３である。
【図６】図３の部材の平面図である。
【図７】図４の部材の平面図である。
【図８】端面が対向している固定側と回転側の部材である。
【図９】図３の部材と嵌合するロック媒体である。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面である。
【図１１】図４の部材と嵌合するロック媒体である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面である。
【図１３】図５の部材と嵌合するロック媒体である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ断面である。
【図１５】バケットの平面図である。
【図１６】バケットの側面図である。
【図１７】図１５のＡ−Ａ断面である。
【図１８】ロック装置をベアリングの外側に設置した実施例である。
【図１９】ロック装置をベアリングの内側に設置した上部体の平面図である。
【図２０】図１９のＡ−Ａ断面である。
【図２１】環体の一部であるロック媒体を有するロック装置を設置した上部体の平面図である。
【図２２】可撓性部材を用いた実施例である。
【図２３】回転側の部材をベアリングの輪で代用したロック装置を設置した上部体の平面図である。
【図２４】図２３のＡ−Ａ断面図である。
【図２５】アクチュエーターの下面図である。
【図２６】図２５のＡ−Ａ断面である。
【図２７】アクチュエーターを取付けたロック装置を搭載するバケットである。
【図２８】環体の一部であるアクチュエーターの平面図である。
【図２９】従来のベアリングである。
【図３０】外輪の一部が除去されたベアリング。
【図３１】内輪の一部が除去されたベアリング。
【図３２】内輪と外輪の間に溝が形成されたベアリング。
【図３３】外輪の一部がロック媒体に置換されたベアリング。
【図３４】内輪と外輪の間に溝が形成され、そこにロック媒体が入るベアリング。
【図３５】バケットに用いられている従来のベアリング。
【図３６】バケットに用いられている従来のベアリングの内輪と外輪の間にロック装置を内蔵したベアリングの平面図。
【図３７】図３６のＡ−Ａ断面である。
【図３８】図３７のベアリングをバケットに用いた上部体の平面図である。
【図３９】アクチュエーターを取付けたベアリングの径方向断面図。
【図４０】弾性力と流体力がロック媒体に直接に作用するロック装置を内蔵したベアリングの実施例その１。
【図４１】弾性力と流体力がロック媒体に直接に作用するロック装置を内蔵したベアリングの実施例その２。
【符号の説明】
１                      端面
２                      外曲面
３                      内曲面
４ａ                                        係合部（軸と平行）
４ａｆ                    固定側の部材の係合部（軸と平行）
４ａｒ                    回転側の部材の係合部（軸と平行）
４ｂ                    係合部（軸と直交）
５                      ロック媒体
６                      ロック媒体の係合部
７                      ロック装置
８                      ロック装置の固定側の部材
９                      ロック装置の回転側の部材
１０                    通し穴
１１                    ネジ穴
１２                    取り出し棒
５０                    アクチュエーター
５１                    ピストン
５２                    ボディ
５３                    バネ
５４                    カバー
５５                    Ｏリング
５６                    継手口
１００                  バケット
１２０                  上部体
１２１                  ブラケット
１２２                  油圧モーター
１２３                  スイベルジョイント
１２４                  基板
１２５                  ボス
１２６                  開口部
１２７                  ガイドブロック
１２８                  環
１２９                  ワイヤー
１３０                  突起
１６０                  下部旋回体
１６１                  容器部
１６２                  開口部
１６３                  バケット容器
１６４                  枢軸
１６５                  ブラケット
１６６                  下部旋回板
２００                  ベアリング
２０１                  内輪
２０２                  内歯
２０３                  外輪
２０４                  ボール
２０５                  ネジ穴
２０６                  溝
【図１】
2004332832.tif 000003
【図２】
2004332832.tif 000004
【図３】
2004332832.tif 000005
【図４】
2004332832.tif 000006
【図５】
2004332832.tif 000007
【図６】
2004332832.tif 000008
【図７】
2004332832.tif 000009
【図８】
2004332832.tif 000010
【図９】
2004332832.tif 000011
【図１０】
2004332832.tif 000012
【図１１】
2004332832.tif 000013
【図１２】
2004332832.tif 000014
【図１３】
2004332832.tif 000015
【図１４】
2004332832.tif 000016
【図１５】
2004332832.tif 000017
【図１６】
2004332832.tif 000018
【図１７】
2004332832.tif 000019
【図１８】
2004332832.tif 000020
【図１９】
2004332832.tif 000021
【図２０】
2004332832.tif 000022
【図２１】
2004332832.tif 000023
【図２２】
2004332832.tif 000024
【図２３】
2004332832.tif 000025
【図２４】
2004332832.tif 000026
【図２５】
2004332832.tif 000027
【図２６】
2004332832.tif 000028
【図２７】
2004332832.tif 000029
【図２８】
2004332832.tif 000030
【図２９】
2004332832.tif 000031
【図３０】
2004332832.tif 000032
【図３１】
2004332832.tif 000033
【図３２】
2004332832.tif 000034
【図３３】
2004332832.tif 000035
【図３４】
2004332832.tif 000036
【図３５】
2004332832.tif 000037
【図３６】
2004332832.tif 000038
【図３７】
2004332832.tif 000039
【図３８】
2004332832.tif 000040
【図３９】
2004332832.tif 000041
【図４０】
2004332832.tif 000042
【図４１】
2004332832.tif 000043