JP3728365B2 - 作業装置 - Google Patents
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Description
【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 (4)
- 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。
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