JP3728365B2

JP3728365B2 - 作業装置

Info

Publication number: JP3728365B2
Application number: JP09740097A
Authority: JP
Inventors: 康悦佐々木; 正史豊田
Original assignee: 株式会社日本除雪機製作所; 株式会社協和機械製作所
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JPH10292439A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に装着して車両を進行させながら作業を実施する作業装置に関し、さらに詳しくいえば、障害物への衝突時等の装置損傷を防止するための緩衝機構を備える作業装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なロータリ除雪車は車両本体と除雪装置とから構成され、車両本体の前部に除雪装置を装着する。その除雪装置はオーガとブロワとシュートを有しており、オーガで路上の雪をかき集めブロワによりシュートを経て路外の適宜の場所に投雪する。
【０００３】
ところで、ロータリ除雪車により除雪作業を行うのは冬季の降雪期であり、雪の無い期間は遊休設備となってしまう。そこで、除雪車の冬季以外の活用を図るために、除雪装置を取り外した車両の前部に種々の作業装置を装着できるようになっている。例えば、除雪車の前部（除雪装置を取り外した車体前部)に装着される草刈装置がある。図６，７に、除雪車両に装着して用いられる草刈装置の一例を示す。これは、道路脇の部分(例えば、高速道路の道路脇の斜面など)に生えた草を刈るための草刈装置である。もちろん、道路脇でないところや道路外での使用も可能である。
【０００４】
図６に示すように、この草刈装置は主として草刈装置本体１と、支持アーム２と、基盤フレーム３により構成される。草刈装置は、基盤フレーム３に設けられた装着腕４を介して除雪車両の前部に装着される。草刈装置の動力は、除雪車両から図示しない伝動機構で駆動される油圧モータ５の油圧によっている。なお、図６の矢印Ｓは車両進行方向を示す。
【０００５】
図７は、草刈装置の正面図である。この図に実線で示すように、支持アーム２を折りたたむことによって、草刈装置本体１は除雪車両の前方に保持される。この状態は、保管時あるいは回送時等の非作業状態であり、支持アーム２が折りたたまれることによって車両バランスを良好に保つことができる。また、図に２点鎖線で示すように、支持アーム２を伸長させることによって草刈装置本体１が車両側方に張り出され、作業可能状態となる。
【０００６】
ところで、図７に２点鎖線で示すような支持アーム２を伸長させた状態での作業中に、草刈装置本体１が障害物に衝突することがある。道路脇の草地の中には思わぬ障害物が存在することがあり、草が伸びているときには車両運転者がその障害物を確認できず、草刈装置をぶつけることがある。そのような場合における草刈装置の損傷を防ぐために、安全装置が設けられたものがある。図６，７に示す草刈装置では、第２アーム１２の中間部に安全装置６が設けられている。
【０００７】
第２アーム１２はその略中央部分が２枚の板状部材で構成され、その２枚の板状部材が回動可能に枢着されている。そして、一方の板状部材の上に安全装置６が固着されている。安全装置内部には、スプリングが内蔵され、そのスプリングによって安全装置外に突出するよう付勢されたロッドが内蔵されている。ロッドが突出する部分の板状部材には孔が設けられ、その穴に嵌まり込んだロッドの先端が板状部材から突出してもう一方の板状部材の端部に当接することにより、２枚の板状部材の回動が規制されている。
【０００８】
そして、草刈作業中に草刈装置が障害物に衝突した場合、草刈装置本体１は障害物によりその前進をはばまれ、一方、車両自体はすぐには停止できず前進を続ける。そのため、支持アーム２に負荷がかかる。その負荷が所定値よりも大きくなると、第２アーム１２の２枚の板状部材が回動しようとして、安全装置６のスプリングの力に抗してロッドを装置内に押し込ませる。ロッドが押し込まれることにより２枚の板状部材が回動し、第２アーム１２がその中途で折れ曲がって草刈装置本体１が後方に移動することにより、衝突時の負荷が逃がされる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成の緩衝機構(以下、安全装置６が装着された部分の支持アーム１２を含め、安全装置として作用する部分全体を緩衝機構と呼ぶ)の場合、安全装置作動後は屈折した第２アーム１２を人力により伸長させ、当初の状態に復帰させなければならず、運転者(作業者)が車両から降りて復帰作業を行う手間がかかるという問題があった。
【００１０】
また、この緩衝機構は、非作業状態と作業状態（図６に実線で示す状態と２点鎖線で示す状態)の間のどの位置においても安全装置が作動しうるものであり、非作業状態で何らかの原因により安全装置が作動した場合には、安全装置６から先の部分が勝手に動いてしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は、除雪車両等に装着される作業装置であって、支持アームにより作業装置本体を車両側方に張り出して作業を行う作業装置に設けられた従来の緩衝機構における上述の問題を解決し、安全装置作動後に自動的に当初状態(安全装置非作動状態)にリセットすることのできる作業装置の緩衝機構を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、支持アームにより作業装置本体部を作業位置に保持するよう構成された作業装置の前記支持アームに設けられた緩衝機構であって、２つの構成部材が枢着されて屈折可能に設けられた支持アームの屈折支点部に、通常時アームの屈折を規制するとともに所定以上の負荷によりアームの屈折を許容するよう作動する安全装置を備える緩衝機構を有する作業装置において、前記安全装置が備えられた支持アームに油圧シリンダを並設し、該シリンダ両端部を前記２つの構成部材のそれぞれに枢着し、該シリンダを伸長させることにより前記支持アームの屈折状態を解除するとともに前記安全装置を非作動状態にリセット可能とし、前記油圧シリンダの伸長側油室と収縮側油室とを結ぶ連絡管路と、該連絡管路中に配置されて作動油の流通状態と遮断状態とを切り換える切換弁とを設け、作業装置の作業時は、前記切換弁を流通状態に切り換えて前記連絡管路を自由管路とするとともに、前記切換弁を遮断状態にして前記油圧シリンダへ供給する油圧の方向を切り替えることにより、前記油圧シリンダの伸長と収縮とを制御可能なことにより解決される。
【００１３】
さらに、本発明は、前記の課題を解決するために、前記作業装置本体部の前記作業位置から非作業位置への格納時は、前記油圧シリンダを伸長させて前記支持アームの屈折状態を解除するとともに前記安全装置を非作動状態にリセットすることを提案する。
【００１４】
さらに、本発明は、前記の課題を解決するために、前記作業装置本体部が所定の作業範囲内にあるときにのみ前記切換弁を流通状態に切り換え、前記作業装置本体部が作業範囲以外にあるときは前記切換弁を遮断状態に切り換えることを提案する。
【００１５】
さらに、本発明は、前記の課題を解決するために、前記作業装置が草刈装置であることを提案する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態が装着された草刈装置を示す正面図である。この図に示す草刈装置の基本的構成は図６及び図７に示したものと同様である。すなわち、基盤フレーム３上に支持アーム２を介して草刈装置本体１が支持される。基盤フレーム３と第１アーム１１の間には第１シリンダ１３が架設され、第１アーム１１と第２アーム１２の間には第２シリンダ１４が架設される。さらに、第２アーム１２と草刈装置本体１の間には第３シリンダ１５が架設される。これら３本の油圧シリンダにより、支持アーム２の折り曲げと伸長及び草刈装置本体１の左右傾斜が行われる。
【００１７】
本実施形態の草刈装置には、安全装置６の下部位置に作動規制シリンダ７が装着されている。この部分の、安全装置６，第２アーム１２，作動規制シリンダ７等で構成される緩衝機構を詳しく示す拡大図が図２であり、その緩衝機構の作用を説明するのが図３である。なお、図２は緩衝機構の側面図となっており、図３は、それを上方から見た平面図となっている。ただし、図２と図３では左右の位置関係が逆に示されている。
【００１８】
これらの図に示すように、第２アームの板状部材１２ａに安全装置(シャーピンレス安全装置)６が固定されている。安全装置６の内部にはスプリング８が内蔵され、同じく装置内中心部に内蔵されたロッド９を下方に付勢している。板状部材１２ａにはロッド９の下部が嵌まり込む穴が設けられており、通常時(安全装置の非作動時)、ロッド９の下端部９ａは板状部材１２ａの下に突出している。板状部材１２ａと１２ｂとは互いに回動可能に枢着されている。そして、２枚の板状部材１２ａ，ｂが直線状に位置するときにロッド９の下端部９ａが板状部材１２ｂの端部に当接し、これにより２枚の板状部材１２ａ，ｂの回動を規制している。この規制により、第２アーム１２は直線状を保たれる。
【００１９】
さて、草刈作業を行う場合、図３に矢印Ｓで示す方向に草刈装置すなわち車両は進行する。作業中に草刈装置本体１が障害物等に衝突した場合、草刈装置本体１を図３において反時計回りに回転させようとする力が作用する。この負荷が所定値よりも大きくなると、板状部材１２ｂの端部がロッド下端部９ａを押し上げ、スプリング８の付勢力に抗してロッド９を安全装置６内に待避させる（ロッド下端部９ａが板状部材１２ａの下面から突出しない位置まで）。これにより板状部材１２ａ，ｂは回動可能となり、第２アーム１２が屈折して負荷を逃がす。
【００２０】
ところで、本実施形態の緩衝機構では、安全装置６の下方に（図２参照）作動規制シリンダ７が配設されている。このシリンダ７は、第２アーム１２の板状部材１２ａの支持部と板状部材１２ｂの支持部との間に架設されている。シリンダ７の両端部は各支持部に対して枢着(回転可能に装着)されている。また、図３に示すように、シリンダ７の伸長側油室と収縮側油室とは切換弁１５を介して管路１６により連絡されている。このバルブ１５はバネオフセットのソレノイド弁であり、草刈装置の作業時には流通位置にされる。従って、シリンダ７は草刈装置の作業時にはアブソーバの作用をなす。そして、作業時に切換弁１５及び管路１６が自由管路となることと、シリンダ７の両端が第２アーム１２に対して枢着されていることから、障害物への衝突等により第２アーム１２が屈折したときに、シリンダ７の伸縮と架設支持部における回転が自由であり、アームの屈折に(伸長にも)対応できる。
【００２１】
さらに、シリンダ７は、管路１７，１８を介して油圧ポンプとリザーブタンクに接続される。油圧ポンプ及びリザーブタンクとシリンダ７とを含む油圧回路については後述するが、切換弁１５を閉じた状態でシリンダ７へ供給する油圧の方向を切り替えることにより、シリンダ７の伸長と収縮とを制御することができる。すなわち、障害物への衝突等により第２アーム１２が屈折した場合、切換弁１５を閉じてシリンダ７の伸長側油室へ油圧を供給することによりシリンダ７を伸長させて、屈折していた第２アーム１２を当初位置に戻す（直線状に伸長させる）ことが可能となる。そして、第２アーム１２が当初位置に戻ることにより、安全装置６は当初の状態にリセットされ、第２アーム１２の屈折が再び規制されることになる。この緩衝機構リセットのための油圧供給の制御は車両運転席から行うことができる。
【００２２】
これによって、作業中に障害物等への衝突により緩衝機構が作動した場合（安全装置６が作動して第２アーム１２が屈折した場合）でも、運転者（作業者）は運転席から降りることなく、容易に緩衝機構をリセットして、草刈装置本体１を作業位置に戻すことができる。
【００２３】
図４は、草刈装置の油圧回路図である。この図に示すように、草刈装置の挙動を制御する第１，第２，第３の各シリンダ１３，１４，１５へは、油圧ポンプ２２からコントロールバルブ２１ａ，ｂ，ｃを介して油圧が供給される。本実施形態では、第１シリンダ１３への油圧回路内に作動制御シリンダ７のための油圧回路を並列接続し、コントロールバルブ２１ａを共有にして、第１シリンダを制御する切換レバー２４の操作に作動制御シリンダ７が連動するように構成している。
【００２４】
前述したように、シリンダ７の伸長側油室と収縮側油室とはバネオフセットのソレノイド弁１５を介して管路１６により連絡されている。この切換弁１５は、通電状態で流通、非通電状態で遮断となる。そして、切換弁１５への電力はスイッチ１９及びリレー２０を介して供給される。すなわち、スイッチ１９がＯＮされた状態で切換レバー２４に連動してリレー２０が切り替えられることにより、切換弁１５のソレノイドへの電力ＯＮ／ＯＦＦが切り替えられ、弁の流通と遮断状態が切り換えられる。ただし、スイッチ１９がＯＦＦされているときには、リレー２０の状態に関わらず切換弁１５に電力が供給されず、切換弁１５は遮断状態となる。
【００２５】
また、作動規制シリンダ７は、管路１７，１８によりコントロールバルブ２１ａを介して油圧ポンプ２２及びリザーブタンク２３に接続されている。油圧ポンプ２２は、草刈装置が装着された車両のエンジンにより駆動される。コントロールバルブ２１はバネオフセット式の手動切換弁であり、４ポート３位置切換弁である。弁位置は切り換えレバー２４により切り換えられる。
【００２６】
コントロールバルブ２１ａが中立位置にあるとき、ポンプ２２からの油圧は作動制御シリンダ７及び第１シリンダ１３に供給されない。このとき、レバー２４に連動するリレー２０はＯＮとなり、スイッチ１９がＯＮであれば切換弁１５は流通位置となる。従って管路１６は自由管路となり、シリンダ７を含む緩衝機構が緩衝作用を発揮することは前述の通りである。
【００２７】
レバー２４によりコントロールバルブ２１ａが右(Ｒ)位置に切り換えられると、ポンプ２２の油圧は第１シリンダ１３の収縮側油室に流入し、第１アーム１１を図１において左回り(反時計回り)に回動させる。このとき、レバー２４に連動するリレー２０はＯＦＦとなり、切換弁１５が遮断されて管路１６が遮断される。また、ポンプ２２からの油圧は作動制御シリンダ７の伸長側油室にも供給され、シリンダ７を伸長させる。従って、緩衝機構が作動している(第２アーム１２が屈折している)場合には、これをリセットさせる。
【００２８】
レバー２４によりコントロールバルブ２１ａが左(Ｌ)位置に切り換えられると、ポンプ２２の油圧は第１シリンダ１３の伸長側油室に流入し、第１アーム１１を図１において右回り(時計回り)に回動させる。このとき、レバー２４に連動するリレー２０はＯＮとなり、切換弁１５が流通して管路１６は自由管路となる。
【００２９】
草刈装置を格納状態とする場合、アーム２を折り畳むわけであるから、第１シリンダ１３を収縮させる。すなわち、コントロールバルブ２１ａはＲ位置に切り換えられる。このとき上述の如くシリンダ７は伸長されるので、草刈装置のアーム２の格納操作時には緩衝機構が必ずリセットされることになる。
【００３０】
草刈作業を実施するためには、アーム２を所定の位置に伸ばす必要がある。そのためにはコントロールバルブ２１ａはＬ位置に切り換えられる。このとき、逆止弁２５があるためにコントロールバルブ２１ａから出た油は作動制御シリンダ７側には流れず、第１シリンダ１３に流れ込んでこれを伸長させる。第１アーム１１，第２アーム１２及び草刈装置本体１を適宜の位置(角度)にしたところで、コントロールバルブ２１ａ，ｂ，ｃを中立位置に切り換えることにより、各アーム及び草刈装置本体１はその位置に保持される。この作業可能状態において、リレー２０はＯＮ状態であり、管路１６が自由管路であるためにシリンダ７はアブソーバとして作用し、草刈装置本体１が障害物等に衝突した場合には、緩衝機構が作動して、安全装置６が作動して第２アーム１２が折れ曲がり、装置に加わる外力を逃がす。よって、草刈装置の損傷を防ぎ、また、車両本体との取付け部等の損傷も防止できる。また、緩衝機構のリセットは、車両運転席に設けられたレバー２４を操作してコントロールバルブ２１ａをＲ位置に切り換えることにより容易に行うことができ、手間が掛からない。
【００３１】
ところで、本実施形態においては、図５に示すように、緩衝機構作動範囲（安全装置作動範囲）内のみで切換弁１５が流通状態となることを可能とし、それ以外の緩衝機構ロック範囲（安全装置ロック範囲）では切換弁１５が遮断状態となるようにしている。切換弁１５が遮断されるとシリンダ７が固定されるため、緩衝機構は作動不能となり、第２アーム１２は屈折できない。この所定範囲でのみ緩衝機構を作動可能とするための方法は、例えば、安全装置作動範囲内のみスイッチ１９(図４)がＯＮとなるようにし、それ以外ではスイッチ１９がＯＦＦとなるようにすればよい。
【００３２】
なお、ここでの緩衝機構作動範囲および緩衝機構ロック範囲とは、第１アーム１１の角度により表しており、本実施形態では装置格納状態を０度とすると、０〜６８度までがロック範囲、６８度以上（第１アーム１１の最大回動範囲は図１に２点鎖線で示す位置まで）が作動範囲に設定されている。第１アーム１１の角度は機械式スイッチ、光学的センサ等により容易に検出することができる。
【００３３】
つまり、本実施形態では第１アーム１１の角度で緩衝機構を作動範囲と非作動範囲（ロック範囲）とに分け、作動範囲内でスイッチ１９がＯＮ、ロック範囲内ではスイッチ１９がＯＦＦとなるように構成している。このように、草刈装置の格納状態及び格納位置に近い範囲で緩衝機構を作動させないことにより、草刈装置を格納した場合、あるいは車両に近い位置で草刈装置本体１が勝手に動くようなことが防止できる。
【００３４】
ここで、第１シリンダ１３の油圧回路と管路１７，１８との間に設けられた逆止弁１５の役割について補足しておく。まず一つ目は、緩衝機構が作動範囲にあるときにはスイッチ１９がＯＮとなり切換弁１５が流通状態をとることが可能なので、コントロールバルブ２１ａをＬ位置へ操作したときに圧油が切換弁１５の方へ流れて第１シリンダ１３が操作不能となるのを防止する。
【００３５】
次に、緩衝機構がロック範囲にあるときにはスイッチ１９がＯＦＦとなり切換弁１５は遮断状態となる。この状態でコントロールバルブ２１ａをＬ位置へ操作したときには、逆止弁２５が無ければ圧油は作動制御シリンダ７を縮小させてしまう。そこで、逆止弁２５を設けて圧油が作動制御シリンダ７へは流れないようにして、第１シリンダ１３のみを作動させる。
【００３６】
すなわち、アーム２を伸ばす過程において（コントロールバルブ２１ａはＬ位置）、緩衝機構作動範囲・ロック範囲のいずれの状態でもコントロールバルブ２１ａから出た油は逆止弁２５により常に第１シリンダ１３に流れ込み、アーム２が伸長される。なお、アーム２を折り畳む（コントロールバルブ２１ａはＲ位置）ときには油が管路１７から作動制御シリンダ７へ流れてこれを伸長させ、安全装置６をリセットできるように、逆止弁２５は配設されている。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の作業装置によれば、作業中に作業装置が障害物等への衝突により緩衝機構が作動した場合でも、油圧シリンダを伸長させるだけで容易に緩衝機構をリセットして、作業可能状態に戻すことができる。
【００３８】
また、その油圧シリンダの伸長・収縮油室を連絡する管路を設け、作業時にこれを自由管路とすることにより、油圧シリンダをアブソーバとして作用させることができる。
【００３９】
また、作業装置を格納する場合には必ず緩衝機構をリセットすることにより、格納時に作業装置が勝手に動くことがない。
また、所定の範囲内でのみ緩衝機構が作動するように構成することで、格納位置又はそれに近い範囲で作業装置が勝手に動くことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が装着された草刈装置を示す正面図である。
【図２】その草刈装置の緩衝機構を詳しく示す拡大図である。
【図３】その緩衝機構の作用を説明する模式図である。
【図４】図１に示す草刈装置の油圧回路図である。
【図５】緩衝機構の作動範囲とロック範囲を示す模式図である。
【図６】草刈装置の一例を示す側面図である。
【図７】その草刈装置の正面図である。
【符号の説明】
１草刈装置本体
２支持アーム
６安全装置
７作動規制シリンダ
１１第１アーム
１２第２アーム
１２ａ，ｂ板状部材
１５切換弁
１６〜１８管路
２０リレー
２１ａ，ｂ，ｃコントロールバルブ
２２油圧ポンプ
２４切換レバー

Claims

支持アームにより作業装置本体部を作業位置に保持するよう構成された作業装置の前記支持アームに設けられた緩衝機構であって、２つの構成部材が枢着されて屈折可能に設けられた支持アームの屈折支点部に、通常時アームの屈折を規制するとともに所定以上の負荷によりアームの屈折を許容するよう作動する安全装置を備える緩衝機構を有する作業装置において、
前記安全装置が備えられた支持アームに油圧シリンダを並設し、該シリンダ両端部を前記２つの構成部材のそれぞれに枢着し、該シリンダを伸長させることにより前記支持アームの屈折状態を解除するとともに前記安全装置を非作動状態にリセット可能とし、
前記油圧シリンダの伸長側油室と収縮側油室とを結ぶ連絡管路と、該連絡管路中に配置されて作動油の流通状態と遮断状態とを切り換える切換弁とを設け、作業装置の作業時は、前記切換弁を流通状態に切り換えて前記連絡管路を自由管路とするとともに、
前記切換弁を遮断状態にして前記油圧シリンダへ供給する油圧の方向を切り替えることにより、前記油圧シリンダの伸長と収縮とを制御可能なことを特徴とする作業装置。
前記作業装置本体部の前記作業位置から非作業位置への格納時は、前記油圧シリンダを伸長させて前記支持アームの屈折状態を解除するとともに前記安全装置を非作動状態にリセットすることを特徴とする、請求項１に記載の作業装置。
前記作業装置本体部が所定の作業範囲内にあるときにのみ前記切換弁を流通状態に切り換え、前記作業装置本体部が作業範囲以外にあるときは前記切換弁を遮断状態に切り換えることを特徴とする、請求項１に記載の作業装置。
前記作業装置が草刈装置であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業装置。