(57)【要約】【課題】アタッチメントの動きを阻害することなく、複数部材で構成される腕体の形状を簡易かつ迅速に変更できる機構を備えた作業機械を提供すること。【解決手段】第一部材４ａと第一部材４ａに回動可能に連結される第二部材４ｂとを有する腕体４を備えた作業機械Ｎ１は、第一部材４ａと第二部材４ｂとの間の角度を変化させるのに必要十分な力を発生させるシリンダ２０を備える。また、作業機械Ｎ１は、シリンダ２０が変化させた第一部材４ａと第二部材４ｂとの間の角度を固定する固定機構を更に備える。【選択図】  図７
2009121094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一部材と該第一部材に回動可能に連結される第二部材とを有する腕体を備えた作業機械であって、
前記第一部材と前記第二部材との間の角度を変化させるのに必要十分な力を発生させるシリンダ、
を備えることを特徴とする作業機械。
【請求項２】
第一部材と該第一部材に回動可能に支持される第二部材とを有する腕体を備えた作業機械であって、
前記第一部材と前記第二部材との間の角度を変化させるシリンダを備え、
前記シリンダは、前記第一部材又は前記第二部材に収容される、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
前記シリンダが変化させた前記第一部材と前記第二部材との間の角度を固定する固定機構を更に備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の作業機械。
【請求項４】
前記固定機構は、着脱可能な連結リンクを含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の作業機械。
【請求項５】
前記固定機構は、固定ピンを含む、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数部材で構成される腕体を備えた作業機械に関し、より具体的には、複数部材で構成される腕体の形状を簡易かつ迅速に変更できる機構を備えた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブームを基端部材と先端部材とからなる二つの部材に分割し、その先端部材をその基端部材に対して複数の角度で固定できるようにした作業機械が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１及び図２は、特許文献１に記載の作業機械の構成図であり、図３及び図４は、それぞれ、図１における領域ＩＩＩ、及び、図２における領域ＩＶの拡大図である。なお、図３及び図４は、固定機構をブーム４の腹面側から見た図（矢印Ｆの方向から見た図）を併せて示している。
【０００４】
図１及び図２において、作業機械Ｐ１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３を旋回自在に搭載している。
【０００５】
また、上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５及びバケット６、並びに、これらをそれぞれ駆動するアクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９から構成されるアタッチメントを備える。
【０００６】
また、図３及び図４に示すように、作業機械Ｐ１は、基端部材４ａと先端部材４ｂとを軸支部１０において回動可能に連結しながら、基端部材４ａに配置される一対のピン穴４ａ１と先端部材４ｂに配置される一対のピン穴４ｂ１とを合わせてロックピン（固定ピン）１１を貫通させることで、基端部材４ａと先端部材４ｂとを固定的に連結し、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを所定角度で固定する。
【０００７】
なお、基端部材４ａ及び先端部材４ｂのそれぞれには、複数対のピン穴（基端部材４ａにおけるピン穴４ａ１及び４ａ２、並びに、先端部材４ｂにおけるピン穴４ｂ１及び４ｂ２がある。）が配置されており、それら複数対のピン穴からそれぞれ所望とする一対のピン穴の組み合わせを選択することで、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを選択できるようにする（図１及び図２はそれぞれ、異なるピン穴を利用している状態を示す。）。
【０００８】
また、上述のような構成に加え、両端にピン穴を備えた連結リンクを用い、第一ブーム体（先端部材）と第二ブーム体（基端部材）とを固定的に連結し、その先端部材とその基端部材との間の角度を所定角度で固定できるようにした作業機械も知られている（例えば、特許文献２参照。）
図５及び図６は、特許文献２に記載の作業機械の構成図であり、図６は、図５における領域ＶＩの拡大図である。ここで、図１〜図４に示す作業機械Ｐ１と共通する部材については、同じ参照番号を用いることとする。
【０００９】
図５及び図６に示すように、作業機械Ｐ２は、基端部材４ａと先端部材４ｂとを軸支部１０において回動可能に連結しながら、基端部材４ａに配置されるピン穴４ａ１と先端部材４ｂに配置されるピン穴４ｂ１との間に連結リンク１３を配置することにより、基端部材４ａと先端部材４ｂとを固定的に連結し、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを所定角度で固定する。
【００１０】
なお、基端部材４ａ又は先端部材４ｂには、長さの異なる連結リンク１３群から所望とする長さの連結リンク１３を選択することで、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを選択できるようにする。また、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αは、ブーム間シリンダ１２を用いて調整される。
【特許文献１】特開２００６−２７４７２５号公報
【特許文献２】特開２００５−３３６７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１は、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを所望の角度まで変化させるための機構を開示しておらず、基端部材４ａに配置される複数対のピン穴４ａ１、４ａ２のうちの一対のピン穴と先端部材４ｂに配置される複数対のピン穴４ｂ１、４ｂ２のうちの一対のピン穴とを如何なる力をもって組み合わせるようにするかを明らかにしていない。
【００１２】
また、特許文献２の作業機械Ｐ２は、図５及び図６に示すように、ブーム４の腹面側であって、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間に、アタッチメント（作業機械における腕体の組み合わせであり、例えば、ブーム４、アーム５及びバケット６で構成される。）の自重に加え作業反力をも受け止めることができる太いブーム間シリンダ１２を備え、その太いブーム間シリンダ１２を用いて基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを変化させるようにするが、ブーム４の腹面側に突き出たその太いブーム間シリンダ１２が、そのアタッチメントの総重量を増大させ更にはそのアタッチメントの動きを鈍くしてしまうほか、その突出した太いブーム間シリンダ１２にバケット６が接触しないようそのアタッチメントの作業範囲をより狭い範囲に制限する必要を生じさせてしまう。
【００１３】
そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、アタッチメントの動きを阻害することなく、複数部材で構成される腕体の形状を簡易かつ迅速に変更できる機構を備えた作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第一の発明に係る作業機械は、第一部材とその第一部材に回動可能に連結される第二部材とを有する腕体を備えた作業機械であって、その第一部材とその第二部材との間の角度を変化させるのに必要十分な力を発生させるシリンダを備えることを特徴とする。なお、腕体とは、ブーム及びアームを含むものとする。
【００１５】
また、第二の発明に係る作業機械は、第一部材とその第一部材に回動可能に支持される第二部材とを有する腕体を備えた作業機械であって、その第一部材とその第二部材との間の角度を変化させるシリンダを備え、そのシリンダは、その第一部材又はその第二部材に収容されることを特徴とする。
【００１６】
また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る作業機械であって、そのシリンダが変化させたその第一部材とその第二部材との間の角度を固定する固定機構を更に備えていてもよい。
【００１７】
また、第四の発明は、第三の発明に係る作業機械であって、その固定機構は、着脱可能な連結リンクを含んでいてもよい。
【００１８】
また、第五の発明は、第三又は第四の発明に係る作業機械であって、その固定機構は、固定ピンを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、アタッチメントの動きを阻害することなく、複数部材で構成される腕体の形状を簡易かつ迅速に変更できる機構を備えた作業機械を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例】
【００２１】
図７及び図８は、本発明に係る機構を備えた作業機械の構成例を示す図であり、図９及び図１０は、それぞれ、図７における領域ＩＸ、図８における領域Ｘの拡大図である。なお、図９及び図１０は、固定機構をブーム４の腹面側から見た図（矢印Ｆの方向から見た図）を併せて示し、図１〜図４に示す作業機械Ｐ１又は図５及び図６に示す作業機械Ｐ２と共通する部材については、同じ参照番号を用いることとする。
【００２２】
図７及び図８において、作業機械Ｎ１は、基端部材（ボトムブーム）４ａと先端部材（トップブーム）４ｂとの間の角度αを変えるためのアシストシリンダ２０をトップブーム４ｂの内部に搭載し、バケット６の代わりに圧砕機６'を備える点で作業機械Ｐ１と異なるが他の構成要素については作業機械Ｐ１と共通する。
【００２３】
アシストシリンダ２０は、アタッチメントに作業反力が掛かっていない状態でボトムブーム４ａとトップブーム４ｂとの間の角度αを変えるのに必要十分な力を発揮することができ、アタッチメントに掛かる作業反力にも耐え得るような力を必要としないために小型軽量化が実現されている。
【００２４】
そのため、アシストシリンダ２０は、作業機械Ｐ２における、ブームの腹面側に突出したブーム間シリンダ１２のような太さ（アタッチメントに掛かる作業反力に耐えるための設計を意味する。）を必要とせず、トップブーム４ｂ内への収容が可能となる。なお、アシストシリンダ２０は、トップブーム４ｂ内へ収容される代わりに、ボトムブーム４ａ内に収容されていてもよい。
【００２５】
また、アシストシリンダ２０は、ボトムブーム４ａ又はトップブーム４ｂへ収容されながらも、アタッチメントに掛かる作業反力に耐える力を発揮できるものであってもよい。
【００２６】
この場合、アシストシリンダ２０は、ボトムブーム４ａとトップブーム４ｂとの間の角度αを変えるという機能に加え、アタッチメントに作業反力が掛かった場合にも角度αをそのままに維持する機能をも実現するので、ロックピン１１や連結リンク１３等で構成される角度αの固定機構を省略させることができる。
【００２７】
なお、図７は、角度αを最小に設定し、例えば、３階建て程度の高さでの圧砕を可能とした作業機械Ｎ１の状態を示し、図８は、角度αを最大に設定し、より高い位置での圧砕を可能とした作業機械Ｎ１の状態を示す。
【００２８】
また、図９に示すように、図７の状態における作業機械Ｎ１は、作業機械Ｐ１と同様に、基端部材４ａと先端部材４ｂとを軸支部１０において回動可能に連結しながら、基端部材４ａに配置される一対のピン穴４ａ１と先端部材４ｂに配置される一対のピン穴４ｂ１とを組み合わせてロックピン１１を貫通させることで、基端部材４ａと先端部材４ｂとを固定的に連結する固定機構を形成し、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを所定角度で固定する。
【００２９】
この場合、アシストシリンダ２０は、例えば、最も収縮した状態となり、アタッチメントに掛かる作業負荷は、ロックピン１１によって形成される固定機構が担うこととなる。
【００３０】
また、図１０に示すように、図８の状態における作業機械Ｎ１は、作業機械Ｐ２と同様に、基端部材４ａと先端部材４ｂとを軸支部１０において回動可能に連結しながら、基端部材４ａに配置される一対のピン穴４ａ１、及び、先端部材４ｂに配置される一対のピン穴４ｂ１と、二つの連結リンク１３のそれぞれの両端に配置されるピン穴とを組み合わせて２本のロックピン１１を貫通させることで、基端部材４ａと先端部材４ｂとを固定的に連結する固定機構を形成し、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを所定角度で固定する。
【００３１】
この場合、アシストシリンダ２０は、例えば、最も伸張した状態となり、アタッチメントに掛かる作業負荷は、ロックピン１１及び連結リンク１３によって形成される固定機構が担うこととなる。
【００３２】
何れの場合においても、アシストシリンダ２０は、基端部材４ａに配置される一対のピン穴４ａ１、及び、先端部材４ｂに配置される一対のピン穴４ｂ１が、それぞれ所望とする位置に配置されるようユーザによるレバー操作等を介し無段階に伸縮操作されてもよいが、角度αが二段階で切り換えられる場合には、アシストシリンダ２０が最も伸張したときに双方のピン穴が第一の段階で合致する配置となり、かつ、アシストシリンダ２０が最も収縮したときに双方のピン穴が第二の段階で合致する配置となるようユーザによるボタン操作等を介し二者択一で伸縮操作されてもよい。
【００３３】
なお、作業機械Ｎ１は、基端部材４ａ又は先端部材４ｂに複数対のピン穴を配置し、それら複数対のピン穴から所望とする一対のピン穴をユーザに選択させることで、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを選択させるようにしてもよく、長さの異なる複数の連結リンク１３群から所望とする長さの連結リンク１３をユーザに選択させることで、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを選択させるようにしてもよい。
【００３４】
次に、図９及び図１０を参照しながら、作業機械Ｎ１におけるブーム４の形状を変化させるための作業手順について説明する。
【００３５】
最初に、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを最小としてブーム４を屈折させた状態（図９参照。以下、「屈折状態」とする。）から、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを最大としてブーム４を真っ直ぐにさせた状態（図１０参照。以下、「ストレート状態」とする。）へブーム４の形状を変化させる際の作業手順について説明する。
【００３６】
ユーザは、ボトムブーム４ａにおける一対のピン穴４ａ１、及び、トップブーム４ｂにおける一対のピン穴４ｂ１を貫通するロックピン１１を手動で引き抜き、トップブーム４ｂが軸支部１０の周りを自由に回転できるようにする。
【００３７】
なお、ロックピン１１は、アシストシリンダ２０の下端にある穴を貫通しているが、アシストシリンダ２０からの力の影響は受けていない。アシストシリンダ２０が持つ角度αを変化させる機能と、ロックピン１１が持つ角度αを固定させる機能とは別個独立のものだからである。
【００３８】
この場合、ユーザは、アシストシリンダ２０を僅かに伸縮させてロックピン１１に掛かる負荷を取り除くようにしてもよい。ロックピン１１を僅かな力で引き抜くことができるようにするためである。
【００３９】
その後、ユーザは、運転席付近に設置された操作レバー等を操作することによりアシストシリンダ２０を伸張させ、ボトムブーム４ａとトップブーム４ｂとの間の角度αを最大にして一時的に固定する。
【００４０】
その後、ユーザは、両端にピン穴を有する二つの連結リンク１３をボトムブーム４ａとトップブーム４ｂとの間に差し込み、連結リンク１３の下端にあるピン穴とボトムブーム４ａにおけるピン穴４ａ１とを合わせて下方ロックピン１１を貫通させ、かつ、連結リンク１３の上端にあるピン穴とトップブーム４ｂにおけるピン穴４ｂ１とを合わせて上方ロックピン１１を貫通させる。
【００４１】
このようにして、ユーザは、ボトムブーム４ａとトップブーム４ｂとを固定的に連結し、屈折状態からストレート状態への形状変化を終了させる。
【００４２】
次に、ストレート状態から屈折状態へ変化させる際の作業手順について説明する。
【００４３】
最初に、ユーザは、ボトムブーム４ａにおける一対のピン穴４ａ１、及び、連結リンク１３の下端にあるピン穴を貫通する下方ロックピン１１を手動で引き抜き、かつ、トップブーム４ｂにおける一対のピン穴４ｂ１、及び、連結リンク１３の上端にあるピン穴を貫通する上方ロックピン１１を手動で引き抜く。
【００４４】
この場合、ユーザは、アシストシリンダ２０を僅かに伸縮させて二つのロックピン１１に掛かる負荷を取り除くようにしてもよい。二つのロックピン１１を僅かな力で引き抜くことができるようにするためである。
【００４５】
更に、ユーザは、二つの連結リンク１３をボトムブーム４ａとトップブーム４ｂとの間から取り除くようにする。トップブーム４ｂが軸支部１０の周りを自由に回転できるようにするためである。
【００４６】
その後、ユーザは、アシストシリンダ２０を収縮させ、ボトムブーム４ａとトップブーム４ｂとの間の角度αを最小にして一時的に固定する。
【００４７】
その後、ユーザは、ボトムブーム４ａにおけるピン穴４ａ１とトップブーム４ｂにおけるピン穴４ｂ１とを合わせてロックピン１１を貫通させ、ボトムブーム４ａとトップブーム４ｂとを固定的に連結し、ストレート状態から屈折状態への形状変化を終了させる。
【００４８】
次に、図１１及び図１２を参照しながら、従来の作業機械の輸送時の姿勢と本発明に係る作業機械の輸送時の姿勢を比較する。
【００４９】
図１１は、従来の作業機械Ｐ２の輸送時における姿勢を示す図であり、図１１（Ａ）は、基端部材４ａと先端部材４ｂとの間の角度αを最小としてブーム４を屈折させながらアタッチメントを折りたたんだ状態を示し、図１１（Ｂ）は、角度αを最大としてブーム４を真っ直ぐにさせながらアタッチメントを折りたたんだ状態を示す。
【００５０】
また、図１２は、本発明に係る作業機械Ｎ１の輸送時における姿勢を示す図であり、図１２（Ａ）は、角度αを最小としてブーム４を屈折させながらアタッチメントを折りたたんだ状態を示し、図１２（Ｂ）は、角度αを最大としてブーム４を真っ直ぐにさせながらアタッチメントを折りたたんだ状態を示す。
【００５１】
なお、Ｈ１〜Ｈ４は、それぞれの状態における輸送高さを示し、作業機械Ｐ２及び作業機械Ｎ１の輸送高さをより正確に比較のために、作業機械Ｎ１は、圧搾機６'の代わりにバケット６を装着しているものとする。
【００５２】
図１１に示すように、作業機械Ｐ２は、ブーム４の腹面側に突き出したブーム間シリンダ１２を備えるので、バケット６とブーム間シリンダ１２との間の干渉を避けるため、アーム５及びバケット６の抱え込み度合いを制限する必要がある。
【００５３】
一方、図１２に示すように、作業機械Ｎ１は、ブーム４の腹面側にブーム間シリンダ１２を備える代わりに、アシストシリンダ２０をトップブーム４ｂに収容させているため、作業機械Ｐ２のときのようにアーム５及びバケット６の抱え込み度合いを制限する必要がない。
【００５４】
その結果、作業機械Ｎ１においてブームを屈折させた場合の輸送高さＨ３は、作業機械Ｐ２における対応する輸送高さＨ１より小さいものとなり、また、作業機械Ｎ１においてブームを真っ直ぐにさせた場合の輸送高さＨ４も、作業機械Ｐ２における対応する輸送高さＨ２より小さいものとなることが分かる。
【００５５】
以上の構成により、作業機械Ｎ１は、ボトムブーム４ａとトップブーム４ｂとの間の角度を変化させる機能（以下、「第一機能」とする。）、及び、アタッチメントに作用する作業反力に耐える機能（以下、「第二機能」とする。）という、従来のブーム間シリンダ１２が持つ二つの機能を分離し、第一機能をアシストシリンダ２０に担当させ、第二機能をロックピン１１又は連結リンク１３等で構成される固定機構に担当させるので、アシストシリンダ２０の小型化、軽量化を実現させることができる。
【００５６】
また、作業機械Ｎ１は、アシストシリンダ２０をブーム４内に収容することで、ブーム４の形状を簡易かつ迅速に変更できるようにしながらも、アタッチメントの動きを阻害しないようにすることができる。
【００５７】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００５８】
例えば、上述の実施例において、軸支部１０は、図７〜図１０に示すように、ブーム４の背面寄りに配置されているが、ブーム４の腹面寄り又は腹面側と背面側との中間部分に配置されてもよい。これにより、作業機械Ｎ１は、アシストシリンダ２０のブーム４内における収容位置に対する自由度を向上させることができる。
【００５９】
また、上述の実施例において、アシストシリンダ２０は、トップブーム４ｂに一つ収容されているが、複数のアシストシリンダ２０がボトムブーム４ａ又はトップブーム４ｂに収容されていてもよく、アシストシリンダ２０がボトムブーム４ａ及びトップブーム４ｂのそれぞれに一つずつ収容されていてもよい。
【００６０】
より小型のアシストシリンダ２０を複数個用いながら、角度αを変化させるのに必要十分な力を発揮できるようにするためである。
【００６１】
また、上述の実施例において、作業機械Ｎ１は、ボトムブーム４ａとトップブーム４ｂとの間の角度を固定するためにロックピン１１を使用するが、ボルト及びナット等の他の締め付け部材を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来の作業機械の構成例を示す図（その１）である。
【図２】従来の作業機械の構成例を示す図（その２）である。
【図３】図１における領域ＩＩＩの拡大図である。
【図４】図２における領域ＩＶの拡大図である。
【図５】従来の作業機械の構成例を示す図（その３）である。
【図６】図５における領域ＶＩの拡大図である。
【図７】本発明に係る作業機械の構成例を示す図（その１）である。
【図８】本発明に係る作業機械の構成例を示す図（その２）である。
【図９】図７における領域ＩＸの拡大図である。
【図１０】図８における領域Ｘの拡大図である。
【図１１】従来の作業機械の輸送時における姿勢を示す図である。
【図１２】本発明に係る作業機械の輸送時における姿勢を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
２    下部走行体、３    上部旋回体、４    ブーム、４ａ    基端部材、４ａ１、４ａ２    基端部材ピン穴、４ｂ    先端部材、４ｂ１、４ｂ２    先端部材ピン穴、５    アーム、６    バケット、６'    圧砕機、７    ブームシリンダ、８    アームシリンダ、９    バケットシリンダ、１０    軸支部、１１    ロックピン、１２    ブーム間シリンダ、１３    連結リンク、２０    アシストシリンダ、Ｐ１、Ｐ２、Ｎ１    作業機械、α    ブーム間角度
【図１】
2009121094.tif 000003
【図２】
2009121094.tif 000004
【図３】
2009121094.tif 000005
【図４】
2009121094.tif 000006
【図５】
2009121094.tif 000007
【図６】
2009121094.tif 000008
【図７】
2009121094.tif 000009
【図８】
2009121094.tif 000010
【図９】
2009121094.tif 000011
【図１０】
2009121094.tif 000012
【図１１】
2009121094.tif 000013
【図１２】
2009121094.tif 000014