(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削作業車に枢着されるブーム（６）と、該ブーム（６）の先端部に枢着されるアーム（５）と、該アーム（５）の先端部に枢着されるバケット（４）とで構成され、該アーム（５）をブーム（６）の背面側に配設したアームシリンダ（１０）により回動動作し、該バケット（４）をアーム（５）の背面側に配設したバケットシリンダ（９）により回動動作するバックホー作業機において、該ブーム（６）とアーム（５）の回動支点（１５）を、ブーム（６）の側面における短手方向の中心線（６ａ）よりも、前記アームシリンダ（１０）配設側方向へ、寸法（ｗ）だけずらして配置し、該アームシリンダ（１０）の最縮小時に、該ブーム（６）の反アームシリンダ配設側面と、アーム（５）の反作業具シリンダ配設側面とのなす角度（α）が１８０度以上となるように構成し、該アームシリンダ（１０）のアーム側端部と、該アーム（５）とをバケットシリンダブラケット（３０）を介して連結し、該アームシリンダ（１０）を最縮小状態とした場合における、該アーム（５）とアームシリンダ（１０）との間の該バケットシリンダブラケット（３０）の連結部（３０ａ）と、該ブーム（６）に設けたアームシリンダボトムブラケット（３１）とアームシリンダ（１０）との支持支点（３１ａ）とを結ぶ中心線（Ｐ１）を設定すると、該中心線（Ｐ１）と、前記ブーム（６）とアーム（５）との間の回動支点（１５）の中心を通過し、前記中心線（Ｐ１）と並行な線、との間の垂直距離（Ｌ１）が、該アームシリンダ（１０）を最伸長状態とした場合における、前記連結部（３０ａ）とアームシリンダボトムブラケット（３１）の支持支点（３１ａ）とを結ぶ中心線（Ｐ２）と、該回動支点（１５）の中心を通過し、前記中心線（Ｐ２）と並行な線、との間の垂直距離（Ｌ２）よりも大きくなるように、前記バケットシリンダブラケット（３０）を形成したことを特徴とするバックホー作業機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削作業車に搭載されるバックホー作業機の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、掘削作業車に搭載されるバックホー作業機として、例えば、掘削作業車に枢着されるブームと、該ブームの先端部に枢着されるアームと、該アームの先端部に枢着される作業具とで構成されるものが知られている。このようなバックホー作業機においては、例えば図８に示すように、アーム９２が、該アーム９２とブーム９１との間に介装されるアームシリンダ９４を伸縮駆動することによりブーム９１に対して回動動作され、作業具であるバケット９３が、該バケット９３とアーム９２との間に介装される作業具シリンダ９５を伸縮駆動することによりアーム９２に対して回動動作されている。該アームシリンダ９４はブーム９１の背面側に配設されており、作業具シリンダ９５はアーム９２の背面側に配設されている。そして、ブーム９１の反アームシリンダ配設側面と、アーム９２の反作業具シリンダ配設側面とがなす角度は、アームシリンダ９４が伸長すると小さくなり、該アームシリンダ９４が縮小すると大きくなるように構成されており、アームシリンダ９４の最縮小時には該角度は最大となるが、このブーム９１とアーム９２とがなす角度βは最大でも１８０度よりも小さい角度となるように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の如く、アームシリンダ９４によりアーム９２を回動動作し、ブーム９１とアーム９２とがなす前記角度βが１８０度よりも小さくなるように構成したバックホー作業機においては、図８に示すように、掘削作業時に既設配管９６等の障害物の下方を掘削することが困難であり、このような箇所は人手により掘削していた。また、バックホー作業機が小型であった場合には、掘削作業範囲が狭かったり、垂直掘削深さが浅かったりするため、これを補うために大型のバックホー作業機にて作業を行うこととなるが、バックホー作業機が大型になると重量が重くなったり、作業機が広いスペースを占有してしまう等の問題があった。このような問題を解決するためには、ブームとアームとのなす前記角度を１８０度よりも大きくすることが考えられるが、図９に示すように、ブーム１０１とアーム１０２との連結部に中間リンク１１０を回動自在に設け、該中間リンク１１０とブームに固設されるブラケット１０５との間にアームシリンダ１０４を介装するとともに、該中間リンク１０４とアーム１０２に固設されるブラケット１１２との間に補正シリンダ１１１を介装し、該アームシリンダ１０４と補正シリンダ１１１との両方を縮小させることによって、ブームとアームとのなす角度が１８０度よりも大きくなるように構成したものがある。しかし、このように、従来の構成に中間リンク１０４や補正シリンダ１１１を追加して、該アームシリンダ１０４と補正シリンダ１１１とによりアーム１０２を回動動作させ、ブーム１０１とアーム１０２とのなす角度が１８０度よりも大きくなるように構成した場合、バックホー作業機の構造が複雑となって操作が難しくなったり、重量が重くなったりする等の問題がある。そこで、本発明においては、従来の構造で大きな掘削力を確保しつつ、広い作業範囲を得ることができるバックホー作業機を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の手段を説明する。
【０００５】
掘削作業車に枢着されるブーム（６）と、該ブーム（６）の先端部に枢着されるアーム（５）と、該アーム（５）の先端部に枢着されるバケット（４）とで構成され、該アーム（５）をブーム（６）の背面側に配設したアームシリンダ（１０）により回動動作し、該バケット（４）をアーム（５）の背面側に配設したバケットシリンダ（９）により回動動作するバックホー作業機において、該ブーム（６）とアーム（５）の回動支点（１５）を、ブーム（６）の側面における短手方向の中心線（６ａ）よりも、前記アームシリンダ（１０）配設側方向へ、寸法（ｗ）だけずらして配置し、該アームシリンダ（１０）の最縮小時に、該ブーム（６）の反アームシリンダ配設側面と、アーム（５）の反作業具シリンダ配設側面とのなす角度（α）が１８０度以上となるように構成し、該アームシリンダ（１０）のアーム側端部と、該アーム（５）とをバケットシリンダブラケット（３０）を介して連結し、該アームシリンダ（１０）を最縮小状態とした場合における、該アーム（５）とアームシリンダ（１０）との間の該バケットシリンダブラケット（３０）の連結部（３０ａ）と、該ブーム（６）に設けたアームシリンダボトムブラケット（３１）とアームシリンダ（１０）との支持支点（３１ａ）とを結ぶ中心線（Ｐ１）を設定すると、該中心線（Ｐ１）と、前記ブーム（６）とアーム（５）との間の回動支点（１５）の中心を通過し、前記中心線（Ｐ１）と並行な線、との間の垂直距離（Ｌ１）が、該アームシリンダ（１０）を最伸長状態とした場合における、前記連結部（３０ａ）とアームシリンダボトムブラケット（３１）の支持支点（３１ａ）とを結ぶ中心線（Ｐ２）と、該回動支点（１５）の中心を通過し、前記中心線（Ｐ２）と並行な線、との間の垂直距離（Ｌ２）よりも大きくなるように、前記バケットシリンダブラケット（３０）を形成したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【０００７】
図１は本発明のバックホー作業機を搭載した掘削作業車を示す全体側面図、図２はアームとブームとの連結部を示す側面図、図３は従来のアームとブームとの連結部を示す図、図４はブームの反アームシリンダ配設面とアームの反バケットシリンダ配設面とがなす角度を示す側面図、図５はバックホー作業機の既設配管の下方を掘削する様子を示す図、図６はバックホー作業機のダンプ高さを示す側面図、図７はアームシリンダストロークとアーム掘削力との関係を示す図、図８は従来のバックホー作業機により既設配管近傍を掘削する様子を示す図、図９は従来、中間リンクや補正シリンダをバックホー作業機に付設して、ブームとアームとのなす角度が１８０度よりも大きくなるように構成した例を示す側面図である。
【０００８】
まず、本発明のバックホー作業機を搭載した掘削作業車の概略構成について説明する。図１において、掘削作業車は、クローラ式走行装置１の上部中央に旋回体２を左右旋回可能に支持しており、該クローラ式走行装置１の前後一端部には、ブレード３を上下回動自在に配設している。旋回体２の上方にはエンジン等を被覆するボンネット１４が配設されるとともに、操作レバーやシート等で構成される運転操作部を覆うキャビン８が配設されている。
【０００９】
また、旋回体２の前端部にはブームブラケット１２が左右回動自在に取り付けられ、該ブームブラケット１２にはブーム６の下端部が上下回動自在に枢着されている。ブーム６は途中部で前方に屈曲して、側面視において略「く」字状に形成されており、該ブーム６の先端部にはアーム５が回動自在に枢着され、該アーム５の先端部には作業具であるバケット４が回動自在に枢着されている。これらのブーム６、アーム５、及びバケット４等によりバックホー作業機７が構成されている。
【００１０】
次に、バックホー作業機７について説明する。前記ブーム６はブームシリンダ１１により回動動作され、アーム５はアームシリンダ１０により回動動作され、バケット４は作業具シリンダとしてのバケットシリンダ９により回動動作されている。
該ブームシリンダ１１、アームシリンダ１０、及びバケットシリンダ９は油圧シリンダに構成され、各シリンダ９・１０・１１は旋回台２のボンネット１４内に配設される油圧ポンプから油圧ホースを通じて作動油を供給することにより伸縮駆動されている。
【００１１】
また、ブームシリンダ１１はブームブラケット１２とブーム６の途中部前面に設けられたブームシリンダブラケット３６との間に介装され、ブーム６の背面側に配置されるアームシリンダ１０は、該ブーム６の途中部に固設されるアームシリンダボトムブラケット３１とアーム５背面側の基端部に設けられるバケットシリンダブラケット３０との間に介装され、アーム５の背面側に配置されるバケットシリンダ９は、前記バケットシリンダブラケット３０とバケット４に連結されるバケットブラケット２９との間に介装されている。
【００１２】
そして、アームシリンダ１０を伸縮駆動してアーム５を回動動作させると、ブーム６の反アームシリンダ配設側面と、アーム５の反バケットシリンダ配設側面とのなす角度αが変化することとなり、該アームシリンダ１０の最伸長時には角度αが最小となり、該アームシリンダ１０の最縮小時には角度αは最大となる。
【００１３】
図２に示すように、ブーム６とアーム５との連結部において、該アーム５の回動支点１５は、ブーム６の側面における短手方向の中心線６ａよりも寸法ｗだけアームシリンダ１０配設側方向へずらして配置されている。これに対して、従来のバックホー作業機においては、図３に示すように、ブーム９１とアーム９２との連結部におけるアーム９２の回動支点９７は、ブーム９１の側面における短手方向の中心線９１ａと同じ位置に配置されている。即ち、本バックホー作業機７においては、回動支点１５をアームシリンダ１０配設側方向へずらして配置することで、アーム５に固設されるバケットシリンダブラケット３０のアームシリンダ１０との連結部３０ａをブーム６の背面６ｂから離した位置に配置するようにしている。
【００１４】
ここで、アームシリンダ１０は、その両端部を前記アームシリンダボトムブラケット３１及びバケットシリンダブラケット３０に回動自在に支持されており、該アームシリンダ１０を伸縮すると、該アームシリンダ１０のバケットシリンダブラケット３０との連結部３０ａは、前記回動支点１５を中心にした円弧状の軌跡ｋを描く。そして、アームシリンダ１０を縮小して、角度αが大きくなる方向へアームを回動させる場合、該アームシリンダ１０を最縮小位置近傍まで縮小すると、該アームシリンダ１０を縮小するにつれて、連結部３０ａがブーム６の背面６ｂへ近づく方向へ回動し、アームシリンダ１０とブーム６の背面６ｂとの間隔ｄが狭くなる。
【００１５】
従って、前述の如く、アーム５の回動支点１５をアームシリンダ配設側方向へずらして配置し、連結部３０ａをブーム６の背面６ｂから離した位置に配置するように構成して前記間隔ｄを広くとることで、アームシリンダ１０の縮小量、即ちアーム５の回動量を増加することができ、前記角度αの最大角度αmax を大きくすることが可能となる。そして、本例の場合、最大角度αmax が１８０度よりも大きくなるように構成している。
【００１６】
このように、アーム５の回動支点１５をアームシリンダ配設側方向へずらして配置することにより、アーム５とブーム６とがなす最大角度αmax を１８０度よりも大きくすることが、従来の構成と同様の構成、即ちアーム５とブーム６との間に介装したアームシリンダ１０により該アーム５を回動動作させる構成で実現することが可能となり、簡単・軽量な構成、且つ容易な操作を保ちながら、バックホー作業機の作業範囲を広くすることができる。そして、最大角度αmax が大きくなるように構成することで、図４に示す角度αの最小角度αmin から最大角度αmax までの範囲であるアーム５の作動範囲を広くとることができるので、小型のバックホー作業機７においても大きな作業範囲を確保することが可能となる。
【００１７】
このように、ブーム６とアーム５とのなす最大角度αmax が１８０度以上となるように構成することで、アーム５の先端部に連結されるバケット４の返り量を大きくすることができ、図１に示す、掘削作業時における最大垂直掘削深さＤmax を深くすることができる。また、角度αmax を１８０度以上としてバケット４の返り量が大きくなることにより、図５に示すように、該バケット４を既設配管３９の下方にまで回り込ませて掘削することが可能となる。
【００１８】
さらに、図６に示すように、浄化槽２０等の埋設作業を行う場合には、バックホー作業機７により埋設用の穴を掘削した後、トラック等により現場まで運搬されてきた浄化槽２０をバックホー作業機７のアーム５先端に吊り下げて、掘削した穴まで移動させるが、前述の如く角度αmax を１８０度以上とすることで、該角度αmax を１８０度以下とした場合よりも、アーム５先端部の高さ、即ちバックホー作業機のダンプ高さＨを高くすることができるので、より大型の（特に高さが高い）浄化槽２０を移動させることが可能となる。
【００１９】
また、本バックホー作業機７においては、図２に示すように、アームシリンダ１０を最縮小状態とした場合における、前記連結部３０ａとアームシリンダボトムブラケット３１の支持支点３１ａとを結ぶ中心線Ｐ１と、回動支点１５の中心を通過し、前記中心線Ｐ１と並行な線との間の垂直距離Ｌ１が、アームシリンダ１０を最伸長状態とした場合における、連結部３０ａとアームシリンダボトムブラケット３１の支持支点３０ａとを結ぶ中心線Ｐ２と、回動支点１５の中心を通過し、前記中心線Ｐ１と並行な線との間の垂直距離Ｌ２よりも大きくなるように、バケットシリンダブラケット３０を形成している。図７にはアームシリンダ１０の伸縮量（アームシリンダストローク）に対するアーム５の掘削力Ｆの変化を示しているが、前記垂直距離Ｌ１が垂直距離Ｌ２よりも大きくなるように構成することで、アームシリンダ１０が最縮小状態にある場合のアーム５の掘削力Ｆａを、アームシリンダ１０が最伸長状態にある場合のアーム５の掘削力Ｆｂよりも大きくすることができる。
【００２０】
即ち、バックホー作業機７のアーム５の掘削力Ｆは該アーム５の回動力に比例し、アーム５の回動力はアームシリンダ１０の伸縮方向とアーム５の回動方向とがなす角度によって変化する。そして、アームシリンダ１０の伸縮方向とアーム５の回動方向とが平行に近くなるに従ってアーム５の回動力は大きくなり、アームシリンダ１０の伸縮方向とアーム５の回動方向とが垂直に近くなるに従ってアーム５の回動力は小さくなる。
【００２１】
従って、前述の如く、アームシリンダ１０の最縮小時の中心線Ｐ１と回動支点１５との間の垂直距離Ｌ１を、アームシリンダ１０の最伸長時の中心線Ｐ２と回動支点１５との間の垂直距離Ｌ２よりも大きく構成することで、アームシリンダ１０の最縮小時におけるアームシリンダ１０の伸縮方向とアーム５の回動方向とは、アームシリンダ１０の最伸長時におけるアームシリンダ１０の伸縮方向とアーム５の回動方向とよりも平行に近くすることができ、アームシリンダ１０の最縮小状態におけるアーム５の掘削力Ｆａを、アームシリンダ１０の最伸長状態におけるアーム５の掘削力Ｆｂよりも掘削力差ΔＦだけ大きくすることができるのである。
【００２２】
これにより、アーム５の最大回動角度である前記最大角度αを１８０度以上と大きく構成し、アーム５が最大角度αmax まで回動され大きな力がかかり易い状態で作業を行う場合でも、該アーム５の掘削力を充分に確保することができ、広い作業範囲で確実な掘削作業を行うことが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
掘削作業車に枢着されるブーム（６）と、該ブーム（６）の先端部に枢着されるアーム（５）と、該アーム（５）の先端部に枢着されるバケット（４）とで構成され、該アーム（５）をブーム（６）の背面側に配設したアームシリンダ（１０）により回動動作し、該バケット（４）をアーム（５）の背面側に配設したバケットシリンダ（９）により回動動作するバックホー作業機において、該アームシリンダ（１０）の最縮小時に、該ブーム（６）の反アームシリンダ配設側面と、アーム（５）の反作業具シリンダ配設側面とのなす角度（α）が１８０度以上となるように構成したので、アームの作動範囲を広くとることができ、小型のバックホー作業機においても大きな作業範囲を確保することが可能となる。
また、アームの先端部に連結されるバケット等の作業具の返り量を大きくすることができ、掘削作業時における最大垂直掘削深さを深くすることができる。
また、前記角度を１８０度以上として作業具の返り量が大きくなることにより、作業具を既設配管の下方にまで回り込ませて掘削することが可能となり、作業効率を向上して人手を削減することが可能となる。
さらに、アーム先端部の高さ、即ちバックホー作業機のダンプ高さを高くすることができるので、浄化槽等の埋設作業を行う場合には、浄化槽をアーム先端に吊り下げて移動させる際に、より大型の（特に高さが高い）浄化槽等を掘削した穴まで移動させることが可能となる。
【００２４】
更に、該ブーム（６）とアーム（５）の回動支点（１５）を、ブーム（６）の側面における短手方向の中心線（６ａ）よりも、前記アームシリンダ（１０）配設側方向へ、寸法（ｗ）だけずらして配置したので、アームとブームとがなす最大角度を１８０度よりも大きくすることが、従来の構成と同様の構成、即ちアームとブームとの間に介装したアームシリンダにより該アームを回動動作させる構成で実現することが可能となり、簡単・軽量な構成、且つ容易な操作を保ちながら、バックホー作業機の作業範囲を広くすることができる。
【００２５】
更に、該アームシリンダ（１０）のアーム側端部と、該アーム（５）とをバケットシリンダブラケット（３０）を介して連結し、該アームシリンダ（１０）を最縮小状態とした場合における、該アーム（５）とアームシリンダ（１０）との間の該バケットシリンダブラケット（３０）の連結部（３０ａ）と、該ブーム（６）に設けたアームシリンダボトムブラケット（３１）とアームシリンダ（１０）との支持支点（３１ａ）とを結ぶ中心線（Ｐ１）を設定すると、該中心線（Ｐ１）と、前記ブーム（６）とアーム（５）との間の回動支点（１５）の中心を通過し、前記中心線（Ｐ１）と並行な線、との間の垂直距離（Ｌ１）が、該アームシリンダ（１０）を最伸長状態とした場合における、前記連結部（３０ａ）とアームシリンダボトムブラケット（３１）の支持支点（３１ａ）とを結ぶ中心線（Ｐ２）と、該回動支点（１５）の中心を通過し、前記中心線（Ｐ２）と並行な線、との間の垂直距離（Ｌ２）よりも大きくなるように、前記バケットシリンダブラケット（３０）を形成したので、アームシリンダの最縮小状態におけるアームの掘削力を、アームシリンダの最伸長状態におけるアームの掘削力よりも大きくすることができる。
これにより、アームの最大回動角度大きく構成し、アームが最大角度まで回動され大きな力がかかり易い状態で作業を行う場合でも、該アームの掘削力を充分に確保することができ、広い作業範囲で確実な掘削作業を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のバックホー作業機を搭載した掘削作業車を示す全体側面図である。
【図２】  アームとブームとの連結部を示す側面である。
【図３】  従来のアームとブームとの連結部を示す図である。
【図４】  ブームの反アームシリンダ配設面とアームの反バケットシリンダ配設面とがなす角度を示す側面図である。
【図５】  バックホー作業機の既設配管の下方を掘削する様子を示す図である。
【図６】  バックホー作業機のダンプ高さを示す側面図である。
【図７】  アームシリンダストロークとアーム掘削力との関係を示す図である。
【図８】  従来のバックホー作業機により既設配管近傍を掘削する様子を示す図である。
【図９】  従来、中間リンクや補正シリンダをバックホー作業機に付設して、ブームとアームとのなす角度が１８０度よりも大きくなるように構成した例を示す側面図である。
【符号の説明】
２  旋回体
４  バケット
５  アーム
６  ブーム
６ａ  （短手方向の）中心
６ｂ  背面
７  バックホー作業機
９  バケットシリンダ
１０  アームシリンダ
１５  回動支点
３０  バケットシリンダブラケット
３０ａ  連結部
α  ブームの反アームシリンダ配設側面とアームの反作業具シリンダ配設側面とのなす角度
Ｌ１  （アームシリンダの最縮小時の）バケットシリンダブラケットの連結部とアームの回動支点との間の間隔
Ｌ２  （アームシリンダの最伸長時の）バケットシリンダブラケットの連結部とアームの回動支点との間の間隔
【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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【図８】
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【図９】
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