JP2007284986A - ショベル系掘削機の切断又は把持用アタッチメント - Google Patents

Abstract

【課題】
開閉専用の油圧シリンダ及び油圧配管を省略し、アタッチメントの構造が簡単で且つ安価に製造できること、油圧配管が邪魔になって切断又は把持作業を阻害したり、故障の要因となって耐久寿命を低下させたり、メンテナンス回数の増加などを解消する。
【解決手段】
ブーム部１のアーム２先端に固定支持部１０Ａの基端側を連結して支持させ、固定支持部１０Ａの先端側には開閉部１０Ｂに設けた一対の各開閉アーム１１，１２を略水平面上に沿って開閉可能に連結すると共に、伸縮ロッド６先端のリンク部材７と各開閉アーム１１，１２の上面側との間を開閉操作部１０Ｃで連結し、開閉操作部１０Ｃに設けた１０Ｃ揺動可能な２本の各開閉操作ロッド２２，２３を介して伸縮ロッド６の直線運動を揺動回転運動に変換させ、各開閉アーム１１，１２に水平方向の開閉力として伝達するショベル系掘削機の切断又は把持用アタッチメント。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パワーショベルなどのショベル系掘削機にフロントアタッチメントとして装着されているバケットと交換し、対象物の切断又は把持作業を行うフロントアタッチメントであって、例えば直立した樹木などの切断又は引き抜いて伐採作業を行う場合などに好適なショベル系掘削機の切断又は把持用アタッチメントに関する。

ショベル系掘削機では、例えばパワーショベルカーなどの走行車両に対してブーム部が旋回可能に装着され、ブーム部１は例えば図１で示すようにアーム２と油圧シリンダ（バケット用シリンダ）３及びリンク機構４で構成されており、アーム２の先端をバケット５に連結すると共に、油圧シリンダ３は伸縮ロッド６の先端をアーム２の先端側及びバケット５にリンク機構４を介して連結している。

リンク機構４は、伸縮ロッド６の先端をアーム２の先端側に連結するリンク部材７と、伸縮ロッド６の先端をバケット５に連結するリンク部材８を備え、各連結個所を枢着軸Ｐ１〜Ｐ４で連結して平行リンク式に構成し、油圧シリンダ３の伸縮作動でバケット５をバックホウ式に揺動回転させて掘削作業が行われる。尚、符号９はアーム２に設けた取付けブラケットであり、バケット５の構造によって使用される場合がある。

また、バケットは作業内容に応じて他のフロントアタッチメントと交換して使用されるが、例えば解体作業などで木材や鉄筋などを切断する場合は切断作業用のカッターを、切断した木材や鉄筋などを掴み上げる場合には把持作業用のフォーククローを、岩盤などを穿孔掘削する場合は穿孔作業用のアースドリルを、岩石などの塊状物を破砕する場合は破砕作業用のクラッシャーを使用する。

このように、バケットと互換の各種フロントアタッチメントを用い、一台のショベル系掘削機によって異なった複数の作業を行うようにすると、専用のアタッチメントを装着した複数台のショベル系掘削機を用意する必要がないので、設備費用を低減することができると共に、特に作業空間が狭い作業現場の場合には有効であるが、その際には交換用のアタッチメントの構造が簡単で且つ着脱する交換作業が容易であることが望まれる。

これらバケットと互換の各種フロントアタッチメントのなかで、上記した切断作業用のカッターと把持作業用のフォーククローなどの機能を兼用するようにし、直立した樹木などを切断したり、把持して引き抜くことによって伐採作業を行うフロントアタッチメントの提案として、例えば特許文献１〜４などに開示されている先行技術がある。

特公平７−０８１６５号公報 特開平７−１４７８５０号公報 特開平８−２２８６１５号公報 特開２０００−６９８６６号公報

しかしなから、これらの特許文献を含む先行技術の場合には、ブーム部に装着した油圧シリンダ（バケット用シリンダ）とは別に、切断又は把持用アタッチメント中に開閉用の油圧シリンダを内蔵させ、この開閉用の油圧シリンダの伸縮作動で切断刃を設けた一対の開閉アームを開閉作動し、直立した樹木などを切断したり、把持して引き抜くなどの伐採作業を行うようにしている。

このように、切断又は把持用アタッチメント中に開閉用の油圧シリンダを内蔵させた構造にすると、単に油圧シリンダの追加に止まらずにブーム部の油圧配管に接続した油圧配管が必要になるので、アタッチメントの製造コストを高騰させると共に、接続した油圧配管が邪魔になって切断又は把持作業を阻害したり、故障の要因となって耐久寿命を低下させたり、メンテナンスの回数を増加させたりする恐れがある。

また、従来技術ではショベル系掘削機の本体側に装着されているブーム部を利用し、特にブーム部に装着した油圧シリンダ（バケット用シリンダ）で開閉アームを操作する切断又は把持用アタッチメントを構成した場合には、水平軸を支点として水平軸の周りでバケットを揺動回転させている関係上、開閉アームは垂直面上で開閉作動する形態になるので、直立した樹木などを切断したり、把持して引き抜くなどの伐採作業を行うことが困難であった。

そこで本発明では、これら従来技術の課題を解決し得るショベル系掘削機の切断又は把持用アタッチメントを提供するものであって、特にブーム部に装着した油圧シリンダ（バケット用シリンダ）を利用し、アタッチメント中に装着した一対の開閉アームを水平面上又は水平面に対して俯角又は仰角の傾斜面に沿って開閉作動できるようにし、先行技術における上記した課題を解決するものである。

本発明によるショベル系掘削機の切断又は把持用アタッチメントは、固定支持部と開閉部及び開閉操作部で構成され、ショベル系掘削機の本体側に装着したアームの先端側と油圧シリンダの伸縮ロッド先端をリンク部材で連結したブーム部に対し、ブーム部のアーム先端に固定支持部の基端側を連結して支持させ、固定支持部の先端側には開閉部に設けた一対の各開閉アームを略水平面上に沿って開閉可能に連結すると共に、伸縮ロッド先端のリンク部材と各開閉アームの上面側との間を開閉操作部で連結し、当該開閉操作部に設けた揺動可能な開閉操作ロッドを介して伸縮ロッドの直線運動を揺動回転運動に変換させ、開閉アームに水平方向の開閉力として伝達するようにした。（請求項１）

また、前記ブーム部のアームとアタッチメントの固定支持部の間には、連結する長さを可変すして固定支持部に対するアームの傾斜角度を変えると共に、固定支持部及び開閉部を起伏させて俯角又は仰角状に姿勢を制御する姿勢制御手段を設けた形態を採ることができる。（請求項２）

本発明によるショベル系掘削機の切断又は把持用アタッチメントは、ショベル系掘削機のブーム部に標準装備されているバケットを取り外し、付け替えた状態でブーム部によって操作されるものであって、特にブーム部に装着した油圧シリンダ（バケット用シリンダ）を伸縮作動させると、この伸縮作動が切断又は把持用アタッチメンに装着した開閉操作部を介して、開閉部に設けた一対の各開閉アームに対して水平方向の開閉力として伝達される。

従って、ブーム部に装着した油圧シリンダ（バケット用シリンダ）を利用し、アタッチメント中に装着した一対の開閉アームを水平面上に沿って開閉作動させることが可能となり、従来技術では必要としていた開閉専用の油圧シリンダ及び油圧配管を省略することができるので、アタッチメントの構造が簡単で且つ安価に製造できると共に、従来技術の課題であった油圧配管が邪魔になって切断又は把持作業を阻害したり、故障の要因となって耐久寿命を低下させたり、メンテナンスの回数を増加させることなどを解消することができる。

また、ブーム部に対するバケットと切断又は把持用アタッチメントの取付け構造に互換性があって交換作業を容易にしているので、予め切断又は把持用アタッチメントを用意して作業現場で交換作業を行うことが可能であり、バケットによる掘削作業と切断用アタッチメントによる樹木などの切断作業又は、把持用アタッチメントによる樹木などの引き抜き作業など、パワーショベルカーなどの一台のショベル系掘削機を用いて複数の作業を行うことができるので、設備費用の削減を図ることができると共に、狭い作業現場でも作業を能率良く行うことができる。

さらに、請求項２のようにブーム部のアームとアタッチメントの固定支持部の間に姿勢制御用の連結手段を設け、固定支持部及び開閉部を起伏させて俯角又は仰角状に姿勢を制御すると、例えば傾斜地などにおける樹木の切断や引き抜き作業を容易に行うことが可能であって、特に把持用アタッチメントの場合には姿勢制御用の連結手段として油圧シリンダを装着すると、樹木を把持して梃子式に作動させると容易に引き抜くことができる。

本発明のショベル系掘削機の切断又は把持用アタッチメントについて、本発明を切断アタッチメントであるカッターユニット１０に適用した実施形態を示す図２〜６の添付図面に基づいて詳細に説明すると、図２〜６はショベル系掘削機の本体側に装着したブーム部１に対して、バケット５の替わりに本発明が適用されたカッターユニット１０を装着し、ブーム部１に装着した油圧シリンダ（バケット用シリンダ）によって、カッターを略水平面上に沿って開閉作動させるようにした実施例図である。

各図面では、図２はブーム部１の先端側にカッターユニット１０を装着した側面図を示し、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は図２における矢印方向ａ，ｂ，ｃから見た各部分の平面図を示し、図４は図３（ａ）の分解斜視図を示し、図５及び図６は動作状態の説明図を示すが、これらの図面中ではショベル系掘削機の本体側に装着したブーム部１は、図１と共通の部材には同一の符号を付して説明する。

カッターユニット１０は、ブーム部１のアーム２側に連結する固定支持部１０Ａと、固定支持部１０Ａの先端側に装着する開閉部１０Ｂと、ブーム部１の油圧シリンダ３の伸縮ロッド６側と開閉部１０Ｂの間に装着する開閉操作部１０Ｃで構成され、油圧シリンダ３の伸縮ロッド６を伸縮作動させると、固定支持部１０Ａの先端側に枢着した開閉部１０Ｂに対し、開閉操作部１０Ｃの開閉操作ロッドを介して水平方向の開閉力に変換され、開閉部１０Ｂに設けた各開閉アーム１１，１２を略水平面上に沿って開閉する構造である。

カッターユニット１０は、内側面に切断刃１１ａ，１２ａを取付けた各開閉アーム１１，１２を左右対向状に配置させた開閉部１０Ｂを設け、各開閉アーム１１，１２の基部側を上下の各支持プレート１３，１４で狭持すると共に、各支持プレート１３，１４の間は先端側を枢着軸Ｐ５で連結した固定支持部１０Ａによって、各開閉アーム１１，１２を開閉可能に支持しており、各開閉アーム１１，１２の上面には連結用ブラケット１５，１６を設け、各支持プレート１３，１４の中間から後端側の間にはスペーサ部材１７を介して固定軸Ｓ１で連結している。

支持プレート１３には、板面から起立した連結用プレート１８，１９を平行状に設け、連結用プレート１８，１９の間には枢着軸Ｐ６，Ｐ７を介してアーム２及び支持ロッド２０の先端を回動可能に連結すると共に、支持ロッド２０の基端は枢着軸Ｐ８を介して取付けブラケット９に連結させ、アーム２の先端側と油圧シリンダ３の伸縮ロッド６の先端との間には、前後対向状にリンク部材７を架設して枢着軸Ｐ９，Ｐ１０で連結している。

支持ロッド２０は、固定支持部１０Ａに対してアーム２を所定の傾斜角度で固定しており、図示の実施例では固定支持部１０Ａ及び開閉部１０Ｂが略水平状になるように、カッターユニット１０の姿勢を設定しているが、支持ロッド２０の長さを可変して俯角（開閉部１０Ｂ側が下向き傾斜状）又は仰角（開閉部１０Ｂ側が上向き傾斜状）の傾斜面になるように姿勢を変えることが可能である。

例えば、図示の実施例のように支持ロッド２０に対して所定間隔毎に複数の取付け孔２０〜２０ｃを設け、これら取付け孔２０〜２０ｃのいずれかを選択して枢着軸Ｐ８で取付けブラケット９に連結させると、支持ロッド２０の長さを長くした場合には固定支持部１０Ａの後端側に対して枢着軸Ｐ６を支点に回転し、固定支持部１０Ａの先端側及び開閉部１０Ｂが上向き傾斜状になると共に、支持ロッド２０の長さを短くした場合には固定支持部１０Ａの先端側及び開閉部１０Ｂが下向き傾斜状になる。

また、複数本の長さが異なる定尺の支持ロッド２０を用意しておき、付け替えることによって姿勢を変える形態を採ったり、支持ロッド２０の替わりに油圧シリンダを用いて連続状に姿勢を変える形態を採ることも可能であり、例えば傾斜地にある樹木を切断する際などに利用できるが、姿勢を変える必要がない場合における別の形態として、取付けブラケット９及び支持ロッド２０を省略し、枢着軸Ｐ９と枢着軸Ｐ６又は枢着軸Ｐ７の間にリンク部材を架設して連結しても良い。

開閉操作部１０Ｃは、ブーム部１に装着した油圧シリンダ３の伸縮ロッド６を伸縮作動させることによって、この伸縮作動による直線運動をカッターユニット１０の開閉部１０Ｂに設けた一対の各開閉アーム１１，１２に対し、揺動回転運動に変換して水平方向の開閉力として伝達するための動力変換機構であって、開閉操作ロッド２２，２３の基端部はブーム部１側の伸縮ロッド６の先端側に対して、垂直面及び俯角の傾斜面に沿って揺動回転が可能な状態で連結されていると共に、開閉操作ロッド２２，２３の先端部は開閉部１０Ｂの連結用ブラケット１５，１６に対して、垂直面及び仰角の傾斜面に沿って揺動回転が可能な状態で連結されている。

図示の実施例では、図４の分解斜視図で詳細を示すように、ブーム部１に対してリンク部材７の枢着軸Ｐ１０に巻装する態様で伸縮ロッド６の先端側に連結支持板２１を取り付け、連結支持板２１には枢着軸Ｐ１１，Ｐ１２を介して開閉操作ロッド２２，２３の基端部を連結すると共に、開閉操作ロッド２２，２３の先端部には枢着軸Ｐ１３，Ｐ１４を介して連結支持板２４，２５を取り付け、連結支持板２４，２５は枢着軸Ｐ１５，Ｐ１６を介して各開閉アーム１１，１２の連結用ブラケット１５，１６に連結している。

このように、開閉操作ロッド２２，２３は伸縮ロッド６の伸縮作動に対応して、自在に揺動回転できるように構成されており、伸縮ロッド６が伸縮作動すると、予め下向きで先端側を拡径してハの字状に配置されている各開閉操作ロッドロッド２２，２３を介して、各開閉アーム１１，１２に伝達される際には、枢着軸Ｐ５を支点として水平面又は水平面に対して俯角又は仰角の傾斜面に沿った揺動回転力として作用するので、各開閉アーム１１，１２を略水平面上に沿って開閉させることができる。

すなわち、図５で示すように油圧シリンダ３の伸縮ロッド６を縮める方向Ｆ１ａに作動させると、リンク部材７は枢着軸Ｐ９を支点として枢着軸Ｐ１０側が時計方向Ｆ２ａへ回転するので、先端側が連結支持板２４，２５を介して連結用ブラケット１５，１６に枢着している開閉操作ロッドロッド２２，２３には、傾斜角度を大きくする方向Ｆ３ａと油圧シリンダ３側へ引き寄せる方向Ｆ４ａの力が作用することになる。

これにより、予め下向きで先端側を拡径してハの字状に配置されている各開閉操作ロッドロッド２２，２３には、先端側に対して水平方向Ｆ５ａの牽引力が作用すると共に、この牽引力によって各開閉アーム１１，１２には枢着軸Ｐ５を支点として開く方向Ｆ６ａの力が作用し、各開閉操作ロッドロッド２２，２３は枢着軸Ｐ１０と枢着軸Ｐ１１又は枢着軸Ｐ１２を支点に先端側が揺動するので、各開閉アーム１１，１２を図５で示すような全開状態にすることができる。

また、図６で示すように油圧シリンダ３の伸縮ロッド６を伸ばす方向Ｆ１ｂに作動させると、リンク部材７は枢着軸Ｐ９を支点として枢着軸Ｐ１０側が反時計方向Ｆ２ｂへ回転するので、先端側が連結支持板２４，２５を介して連結用ブラケット１５，１６に枢着している開閉操作ロッドロッド２２，２３には、傾斜角度を小さくする方向Ｆ３ｂと油圧シリンダ３とは反対側へ押し出す方向Ｆ４ｂの力が作用することになる。

これにより、予め下向きで先端側を拡径してハの字状に配置されている各開閉操作ロッドロッド２２，２３には、先端側に対して水平方向Ｆ５ｂの押圧力が作用すると共に、この押圧力によって各開閉アーム１１，１２には枢着軸Ｐ５を支点として閉じる方向Ｆ６ｂの力が作用し、各開閉操作ロッドロッド２２，２３は枢着軸Ｐ１０と枢着軸Ｐ１１又は枢着軸Ｐ１２を支点に先端側が揺動するので、各開閉アーム１１，１２を図６で示すような全閉状態にすることができる。

従って、パワーショベルカーなどのショベル系掘削機のブーム部１に装着されているバケットをカッターユニット１０と交換し、バケット用シリンダとしてブーム部１側に装着されている油圧シリンダ３の伸縮ロッド６を伸縮作動させることによって、各開閉操作ロッドロッド２２，２３を介して各開閉アーム１１，１２を略水平面上に沿って開閉作動し、樹木などを容易に切断することができる。

特に、特許文献などの従来技術のようにバケット用シリンダとは別途に開閉用のシリンダを設ける必要がないと共に、開閉用のシリンダのためにブーム部１側からカッターユニット１０側へ油圧配管で接続する必要がないので、これらの省略でカッターユニット１０の構造が簡単になって且つ安価に製造できること、その他の課題であった油圧配管が邪魔になって切断又は把持作業を阻害したり、故障の要因となって耐久寿命を低下させたり、メンテナンスの回数を増加させたりすることなどを解消することができる。

また、バケット５からカッターユニット１０へ交換する際には、図１における枢着軸Ｐ２を抜いてリンク部材７，８を取り外し、替わりの枢着軸Ｐ１０にリンク部材７を付け直すと共に、連結支持板２１を介して開閉操作ロッドロッド２２，２３の基端側を連結し、枢着軸Ｐ３を抜いてバケット５を取り外して替わりの枢着軸Ｐ６で連結用プレート１８，１９に連結し、取付けブラケット９，９と連結用プレート１８，１９の間に支持ロッド２０を、枢着軸Ｐ７，Ｐ８によって連結する。

従って、予めカッターユニット１０を用意しておけば、作業現場における付け替え作業を容易に行うことが可能であり、これによってバケット５による掘削作業とカッターユニット１０による切断作業の双方を、一台のパワーショベルカーなどのショベル系掘削機を用いて行うことができるので、設備費用の削減を図ることができると共に、狭い作業現場でも作業を能率良く行うことができる。

なお、図示の実施例では樹木などを切断するカッターユニット１０に付いて説明したが、樹木などを把持して引き抜く場合に使用できる把持用のアタッチメントに適用することも可能であり、その際には例えば各開閉アーム１１，１２に取り付けた切断刃１１a，１２aを単に取り外した構造や、切断刃１１a，１２aに替えて把持するのに適した把持片を装着した構造を採ることができる。

把持用のアタッチメントに適用した場合には、油圧シリンダ３の伸縮ロッド６を縮めて樹木の根元を各開閉アーム１１，１２で把持した後に、ショベルカーなどのショベル系掘削機の本体側に装着しているブームシリンダなどを操作し、カッターユニット１０の後端側を持ち上げることによって梃子式に樹木などを引き抜くことが可能である。

また、図示の実施例における支持ロッド２０に替えて油圧シリンダを装着すると、この油圧シリンダの伸縮ロッドを伸縮作動することによって、カッターユニット１０の姿勢を水平状や俯角又は仰角状に所望角度で連続して変えることが可能であるから、例えば傾斜地にある樹木を切断したり把持する際などに利用できると共に、樹木などを把持した状態で油圧シリンダの伸縮ロッドを伸縮作動させると、梃子式に樹木などを容易に引き抜くことが可能である。

なお、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、要旨の範囲内において各種の変形を採り得るものであって、例えば開閉操作部１０Ｃはブーム部１側に設けた伸縮ロッド６の直線運動を揺動回転運動に変換し、カッターユニット１０の各開閉アーム１１，１２に対して水平方向の開閉力として伝達できる機構ならば、公知の他の動力変換機構に置き換えた形態を採ることも可能である。

また、図示の実施例では一対の各開閉アーム１１，１２の双方を可動させて開閉操作を行うようにしているが、いずれか一方を可動アームにいずれか他方を固定アームにし、その際には可動アーム側に開閉操作ロッドを連結すると共に、当該開閉操作ロッドを油圧シリンダの伸縮ロッドで操作することによって、可動アームを開閉操作する形態を採ることも可能である。

また、ブーム１側のアーム２を固定支持部１０Ａに連結して支持すると共に、カッターユニット１０の姿勢を変えるために姿勢制御用の連結手段として設けた支持ロッド２０を、例えばターンバックルなとのように長さを可変できる他の手段にするなど、同様に機能する公知の各種形態に置換させた形態を採ることができる。

本発明の実施対象であるショベル系掘削機にフロントアタッチメントとしてブーム部に装着したバケットの動作状態の説明図である。 本発明を切断アタッチメントであるカッターユニットに適用した実施形態であって、ブーム部の先端側にカッターユニットを装着した側面図である。 図２のカッターユニットにおける部分平面図であって、（ａ）は矢印方向ａ側から見た部分平面図を、（ｂ）は矢印方向ｂ側から見た部分平面図を、（ｂ）は矢印方向ｂ側から見た部分平面図を、それぞれ示す。 図３（ａ）の部分平面図を分解斜視図で示す。 図２のカッターユニットにおける各開閉アームを全開状態にした動作状態の説明図であって、（ａ）は側面図で（ｂ）は平面図で示す。 図２のカッターユニットにおける各開閉アームを全閉状態にした動作状態の説明図であって、（ａ）は側面図で（ｂ）は平面図で示す。

符号の説明

１ ブーム部（ショベル系掘削機の）
２ アーム
３ 油圧シリンダ（バケット用シリンダ）
４ リンク機構
５ バケット（掘削用アタッチメント）
６ 伸縮ロッド（油圧シリンダの）
７，８ リンク部材
９ 取付けブラケット
１０ カッターユニット（切断用アタッチメント）
１０Ａ 固定支持部
１０Ｂ 開閉部
１０Ｃ 開閉操作部
１１，１２ 開閉アーム
１１ａ，１２ａ 切断刃
１３，１４ 支持プレート
１５，１６ 連結用ブラケット
１７ スペーサ部材
１８，１９ 連結用プレート
２０ 支持ロッド
２１，２４，２５ 連結支持板
２２，２３ 開閉操作ロッド
Ｆ１〜Ｆ６ 移動方向
Ｐ１〜Ｐ１６ 枢着軸
Ｓ１ 固定軸

Claims (2)

1. 固定支持部と開閉部及び開閉操作部で構成され、ショベル系掘削機の本体側に装着したアームの先端側と油圧シリンダの伸縮ロッド先端をリンク部材で連結したブーム部に対し、ブーム部のアーム先端に固定支持部の基端側を連結して支持させ、固定支持部の先端側には開閉部に設けた一対の各開閉アームを略水平面上に沿って開閉可能に連結すると共に、伸縮ロッド先端のリンク部材と各開閉アームの上面側との間を開閉操作部で連結し、当該開閉操作部に設けた揺動可能な開閉操作ロッドを介して伸縮ロッドの直線運動を揺動回転運動に変換させ、開閉アームに水平方向の開閉力として伝達することを特徴としたショベル系掘削機の切断又は把持用アタッチメント。
2. 前記ブーム部のアームとアタッチメントの固定支持部の間には、連結する長さを可変すして固定支持部に対するアームの傾斜角度を変えると共に、固定支持部及び開閉部を起伏させて俯角又は仰角状に姿勢を制御する姿勢制御用の連結手段を設けた請求項１に記載したショベル系掘削機の切断又は把持用アタッチメント。

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