JP5941014B2

JP5941014B2 - 双腕作業機

Info

Publication number: JP5941014B2
Application number: JP2013094196A
Authority: JP
Inventors: 一晶奥田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: JP2014214539A

Description

本発明は、上部旋回体に多関節構造の作業用フロントを２組取付けてなる双腕作業機に関する。

下部走行体上に旋回装置を介して上部旋回体を設置し、上部旋回体に多関節構造の作業用フロントを取付けた双腕作業機が、建設、解体等の各種用途に用いられる。このような双腕作業機においては、動作姿勢確認等の目的をもって、ブーム、アーム等のフロント構成部材の角度を検出する角度センサが設けられる。従来の作業機においては、角度センサは、例えば特許文献１に開示されているように、関節部に設けられるピンの端部、すなわちフロント構成部材の軸受部の側面に取付けられている。

実開平７−８４５７号公報

建物内部や狭隘な地下空間等で例えば解体等の作業を行なう場合、作業機は小型に構成する必要がある。しかしながら、従来のように、ピンの端部となるフロント構成部材の軸受部の側面に角度センサを取付ける構造においては、作業機が小型になると角度センサの取付けスペースも狭くなり、角度センサの取付けが困難となる。

本発明は、上記問題点に鑑み、角度センサの取付けが容易となる双腕作業機を提供することを目的とする。

請求項１の双腕作業機は、上部旋回体の旋回フレームに起伏可能に取付けたブームを含む多関節構造の作業用フロントを２組備えた双腕作業機において、
前記旋回フレームの前部に設けたフロント取付けフレームに、フロント取付け部を有するブラケットが設けられており、
前記ブラケットの前記フロント取付け部の左右に、左右の作業用フロントがそれぞれ左右方向に揺動可能に取付けられており、
前記ブラケットの上部に、左右の作業用フロントをそれぞれ揺動させる油圧シリンダが、横向きにかつ前後に隣接されて取付けられており、
前記各作業用フロントのブームの根本部の背面側に、前記各作業用フロントの構成部材の回動角を検出する角度センサが設けられていることを特徴とする。

請求項２の双腕作業機は、請求項１に記載の双腕作業機において、
前記作業用フロントはブームにアームを回動可能に取付けた構造を有し、
前記ブームの背面側に取付ける角度センサとして、ブーム角度センサおよびアーム角度センサを備えたことを特徴とする。

請求項３の双腕作業機は、請求項２に記載の双腕作業機において、
前記ブームの根本部の背面側にセンサ取付け板が設けられており、このセンサ取付け板に、前記ブーム角度センサと前記アーム角度センサとが取付けられていることを特徴とする。

請求項４の双腕作業機は、請求項２に記載の双腕作業機において、
前記アーム角度センサの検出レバーと前記アームとの間に、ブーム側面に回動可能に設けた中継リンクと、この中継リンクの両端と前記アームおよび前記検出レバーとの間をそれぞれ連結するロッドとを有するリンク機構が設けられていることを特徴とする。

請求項５の双腕作業機は、請求項１に記載の双腕作業機において、
前記旋回フレームに左右に揺動可能に取付けられた揺動ブラケットを備え、
前記揺動ブラケットに前記作業用フロントが取付けられており、
前記揺動ブラケットに、前記作業用フロントの揺動角を検出する角度センサが設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明においては、双腕作業用フロントの構成部材の回動角を検出する角度センサが、ブームの根本部の背面側に設けられているので、角度センサの取付けがブーム側面の軸受部の広さによる制約を受けず、角度センサの取付けが容易となる。このため、軸受部を不必要に広くする必要がなくなり、狭い作業空間で小回りのきく双腕作業機を実現することができる。

請求項２の発明においては、ブームの背面側に取付ける角度センサとして、ブーム角度センサおよびアーム角度センサを備えたので、これらの角度センサの取付けが容易となり、双腕作業機の小型化に貢献できる。

請求項３の発明においては、ブームの根本部の背面側にセンサ取付け板が設けられ、このセンサ取付け板に、前記ブーム角度センサと前記アーム角度センサとが取付けられているので、これらの角度センサを狭いスペースにコンパクトに纏めることができる。

請求項４の発明によれば、ブーム側面に設けた中継リンクおよび連結用ロッドを有するリンク機構を介してアームとアーム角度センサの検出レバーとの間が連結されているので、連結用ロッドとして短いものを用いることができ、ロッドにたわみ等の生じることなく、アームの回動を正確に反映した角度検出を行なうことができる。また、中継リンクにおける中心軸と各ロッドのとの連結点までの距離の比を選択することにより、アーム角度センサとして好ましい検出精度で角度信号を得ることができる。

請求項５の発明によれば、作業用フロントの左右の揺動角を検出する角度センサもブームの根本部を取付ける揺動ブラケットに設けられているので、角度センサの配線をブームの根本部に纏めることができ、配線を簡素化することができる。

本発明の一実施の形態を示す双腕作業機の側面図である。図１の双腕作業機の平面図である。この実施の形態のフロント取付け構造を示す斜視図である。この実施の形態における旋回フレームを示す斜視図である。この実施の形態における作業用フロント取付け用ブラケットとフロント揺動用油圧シリンダの取付け構造を示す斜視図である。この実施の形態における作業用フロントのブラケットに対する取付け部および角度センサの取付け構造を示す一部断面側面図である。この実施の形態における角度センサの取付け構造を示す側面図である。この実施の形態における角度センサの取付け構造を示す斜視図である。

図１は本発明の一実施の形態を示す双腕作業機の側面図、図２はその平面図である。この実施の形態の双腕作業機は無線操作によって制御されるものについて示している。１は履帯式下部走行体、２はこの下部走行体１上に旋回装置３を介して設置された上部旋回体である。上部旋回体２は旋回フレーム２ａ上に建屋４が設置され、建屋４内にエンジンや油圧ポンプ等を含むパワーユニット５やコントロール弁(図示せず)等が搭載されて構成される。建屋４上にはオペレータが持つ送信機(図示せず)からの操作信号を受けて走行、旋回、フロント操作を行なう受信機付きコントローラ６が搭載される。７は下部走行体１のフレームに上下動可能に取付けられた排土板である。

９は旋回フレーム２ａの前部に旋回フレーム２ａと一体に設けられたフロント取付けフレームである。図３、図４の斜視図に示すように、このフロント取付けフレーム９は、旋回フレーム２ａに含まれる左右の縦板２ｂ，２ｂの前部を上方に立ち上げて形成されている。

１１はこれらのフロント取付けフレーム９，９に取付けられるフロント取付け用ブラケットである。図５の斜視図に示すように、このブラケット１１は、２枚の脚板１１ａを有し、これらの脚板１１ａにそれぞれ上下にピン孔１１ｂ、１１ｂを有する。図３に示すように、このブラケット１１の２枚の脚板１１ａ，１１ａは、フロント取付けフレーム９，９間に挿入され、上下２本のピン１２，１２がフロント取付けフレーム９のピン孔９ａ，９ａとブラケット１１のピン孔１１ｂ，１１ｂに挿着されてブラケット１１がフロント取付けフレーム９，９に取付けられる。

図５に示すように、ブラケット１１の上部には左右に長くボックス状に形成されたフロント取付け部１１ｃを有し、その左右の端部に円筒状の軸受１３Ａ，１３Ｂが固着されている。１４Ａ，１４Ｂはそれぞれ左右に１組ずつ、合計２組の作業用フロント１５Ａ，１５Ｂ（図３参照）がそれぞれ左右に揺動可能に取付けられる揺動ブラケットである。これらの揺動ブラケット１４Ａ，１４Ｂは、これらに取付けた縦軸１６Ａ，１６Ｂが軸受１３Ａ，１３Ｂに回動可能に内嵌されることにより、ブラケット１１に左右に揺動可能に取付けられる。

図５において、１８Ａ，１８Ｂはそれぞれ左右の作業用フロント１５Ａ，１５Ｂを揺動させる油圧シリンダである。１９はシリンダ取付け板であり、このシリンダ取付け板１９は、ブラケット１１のフロント取付け部１１ｃの上面にこの上面と間隔を有して固定される。油圧シリンダ１８Ａ，１８Ｂの一端は、フロント取付け部１１ｃとシリンダ取付け板１９との間に取付けたピン２０Ａ，２０Ｂにより、ブラケット１１に連結される。油圧シリンダ１８Ａ，１８Ｂの他端は、揺動ブラケット１４Ａ，１４Ｂにそれぞれ固着した平行板状の連結部２１Ａ，２１Ｂにピン２２Ａ，２２Ｂにより連結される。したがって、油圧シリンダ１８Ａ，１８Ｂの伸縮により、揺動ブラケット１４Ａ，１４Ｂが左右に揺動する。

油圧シリンダ１８Ａ，１８Ｂは、左右の幅方向に対してやや傾斜させて横向きに取付けられると共に、油圧シリンダ１８Ａ，１８Ｂは前後に隣接させて取付けられる。

図１〜図３に示すように、左右の作業用フロント１５Ａ，１５Ｂは、ブーム２４Ａ，２４Ｂとアーム２６Ａ，２６Ｂとを有する多関節構造を有する。ブーム２４Ａ，２４Ｂは、揺動ブラケット１４Ａ，１４Ｂにそれぞれピン２３Ａ，２３Ｂにより起伏可能に取付けられる。アーム２６Ａ，２６Ｂは、それぞれブーム２４Ａ，２４Ｂに対してピン２５Ａ，２５Ｂにより回動可能に連結される。ブーム２４Ａ，２４Ｂをそれぞれ起伏させる油圧シリンダ２７Ａ．２７Ｂは、各一端をそれぞれ揺動ブラケット１４Ａ，１４Ｂにそれぞれピン２８Ａ，２８Ｂにより連結し、他端をそれぞれピン２９Ａ，２９Ｂによりブーム２４Ａ，２４Ｂに連結して取付けられる。３０Ａ，３０Ｂはブーム２４Ａ，２４Ｂに対してアーム２６Ａ，２６Ｂを回動させる油圧シリンダである。

３１Ａ，３１Ｂはそれぞれアーム２６Ａ，２６Ｂの先端にピン３２Ａ，３２Ｂを中心として油圧シリンダ３３Ａ，３３Ｂにより回動可能に取付けられた作業具取付け用のブラケットである。この例では解体を行なうため、図１に示すように一方のブラケット３１Ａに旋回装置３４を介してカッタ３５が取付けられており、他方には例えばホーク等の把持具(図示せず)が取付けられる。解体を行なう場合、カッタ３５の代わりに高速回転カッタが取付けられる場合もある。その他、作業目的に応じた作業具が作業具取付け用のブラケット３１Ａ，３１Ｂに取付けられる。

３６Ａ，３６Ｂはそれぞれ左右の作業用フロント１５Ａ，１５Ｂの油圧式アクチュエータ(油圧シリンダ２７Ａ，２７Ｂ，３０Ａ，３０Ｂ，３３Ａ，３３Ｂおよび旋回装置３４や作業具をそれぞれ作動させる不図示の油圧式アクチュエータ)に作動油を供給する油圧ホースを収容した可撓性を有する筒状カバーである。３７は旋回フレーム２ａの前部に取付けられた回転式継手であり、カバー３６Ａ，３６Ｂ内の油圧ホースの基端部が接続されるものである。これらのカバー３６Ａ，３６Ｂ、すなわち作業用フロント１５Ａ，１５Ｂの油圧式アクチュエータに作動油を供給する油圧ホースが、作業用フロント１５Ａ，１５Ｂの内側すなわち相互の対向面に取付けられている。

このように、カバー３６Ａ，３６Ｂに収容される油圧ホースが作業用フロント１５Ａ，１５Ｂの内側に取付けられる理由は、油圧ホースの作業中における損傷を防止するためである。すなわち、旋回装置３の作動により上部旋回体２を旋回させる際や、作業用フロント１５Ａ，１５Ｂを左右に揺動させるかあるいは上方に動かした際に、作業用フロント１５Ａ，１５Ｂに添設する油圧ホースが障害物に衝突して損傷することを防止するためである。また、回転式継手３７を用いて作業用フロント１５Ａ，１５Ｂに添設する油圧ホースを接続することにより、油圧ホースに捻れ等により過大な力が作用することを防ぎ、油圧ホースの損傷防止を図っている。

図６は作業用フロント１５Ａのブラケット１１に対する取付け部および角度センサの取付け構造を示す側面図である。図６において、３９は作業用フロント１５Ａの左右の揺動角を検出するための角度センサであり、この揺動角度センサ３９は、揺動ブラケット１４Ａに設けた筒体４６上にこの筒体４６に内嵌する縦軸１６Ａと同心に取付けられている。また、４０は作業用フロント１５Ａのブーム２４Ａの起伏角を検出するブーム角度センサ、４１はブーム２４Ａに対するアーム２６Ａの角度を検出するアーム角度センサである。４７はブーム２４Ａの根本部の背面にボルト４８（図８参照）により取付けられた角度センサ取付け用の取付け板である。これらのブーム角度センサ４０およびアーム角度センサ４１は、この取付け板４７にそれぞれボルト４９，５０により取付けられる。

図７の側面図にアーム角度センサ４１の回動角検出機構を示す。図７において、４３はブーム２４Ａの側面に軸４２を中心として回動可能に取付けられた中継リンクである。この中継リンク４３の一端とアーム角度センサ４１の検出レバー４１ａとがロッド４４により連結され、中継リンク４３の他端は、ロッド４５によりアーム２６Ａに取付けられた連結部材５１に連結される。各ロッド４４，４５の両端の連結部はボールジョイント４４ａ，４５ａによって構成され、これによってロッド４４，４５の曲がり方向の力が作用しても、連結部に無理な力が生じないようにしている。また、これらのロッド４４，４５は長さ調整部４４ｂ、４５ｂによって長さ調整可能に構成されている。

図７において、ブーム２４Ａに対してアーム２６Ａが回動することにより、ロッド４５を介して中継リンク４３が軸４２を中心に回動され、これに伴ってロッド４４を介してアーム角度センサ４１の検出レバー４１ａがアーム角度センサ４１の本体に対して回動されるので、ブーム２４Ａに対するアーム２６Ａの回動角を検出することができる。

図８は角度センサ３９〜４１を拡大して示す斜視図である。５２は揺動ブラケット１４Ａに取付けられた連結部材であり、この連結部材５２とブーム角度センサ４０の検出レバー４０ａとの間はロッド５３により連結される。

このロッド５３も前記ロッド４４，４５と同様に、両端にボールジョイント５３ａと長さ調整部５３ｂとを備える。このブーム角度センサ４０においては、ブーム２４Ａの起伏に伴ってブーム角度センサ４０の本体に対して検出レバー４０ａが回動するため、ブーム２４Ａの起伏角を検出することができる。

図８に示すように、揺動角センサ３９は、揺動ブラケット１４Ａにおいて、前記筒体４６上にボルト５４により取付けられる。５５は揺動角検出のためにブラケット１１のフロント取付け部１１ｃに固定された連結部材である。この連結部材５５と揺動角度センサ３９の検出レバー３９ａとの間はロッド５６により連結される。このロッド５６は前記ロッド４４，４５，５３と同様に、両端にボールジョイント５６ａと長さ調整部５６ｂとを備える。右側の作業用フロント１５Ｂについても同様の構成の揺動角度センサ３９、ブーム角度センサ４０およびアーム角度センサ４１が取付けられる。

このように、この実施の形態においては、作業用フロント１５Ａ，１５Ｂの構成部材であるブーム２４Ａ，２４Ｂやアーム２６Ａ，２６Ｂの回動角を検出する角度センサ４０，４１をブーム２４Ａ，２４Ｂの根本部の背面に設けられ、揺動ブラケット１４Ａ，１４Ｂの揺動角を検出する角度センサ３９が円筒状の軸受１３Ａ，１３Ｂ上に設けられているので、角度センサ３９，４０，４１の取付けが作業用フロント１５Ａ，１５Ｂの軸受部となる揺動ブラケット１４Ａ，１４Ｂや、ブーム２４Ａ，２４Ｂとアーム２６Ａ，２６Ｂとをピン連結する軸受部側面等の広さ（スペース）の制約を受けることなく、角度センサ３９，４０，４１の取り付けが容易となる。また、ブーム２４Ａ，２４Ｂやアーム２６Ａ，２６Ｂの側方に、センサやセンサを取付けるためのブラケットが大きく突出することがないので、作業中にセンサが土砂や解体対象物に曝されることがなくセンサの損傷を防止することができる。さらに複数のセンサがブーム２４Ａ、２４Ｂの基端部の１箇所にまとめてコンパクトに配置されているので、取付部分の構成が大型化することなく、建屋内や地下空間等における狭い作業空間で小回りの利く小型の作業機の実現に寄与することができ、また、複数のセンサの取付作業、メンテナンス作業を１箇所で、しかも比較的高さの低い場所で行なうことができるため、作業性も向上できる

また、この実施の形態においては、ブーム２４Ａ，２４Ｂの根本部の背面側にセンサ取付け板４７が設けられ、このセンサ取付け板４７に、ブーム角度センサ４０とアーム角度センサ４１とが取付けられているので、これらの角度センサ４０，４１とまとめて狭いスペースにコンパクトに取付けることができる。

また、この実施の形態においては、ブーム２４Ａ，２４Ｂの側面に設けた中継リンク４３および連結用ロッド４４，４５を有するリンク機構を介してアーム２６Ａ，２６Ｂとアーム角度センサ４１の検出レバー４１ａとの間が連結されているので、連結用ロッド４４，４５として短いものを用いることができ、ロッド４４，４５にたわみ等の生じることなく、アーム２６Ａ，２６Ｂの回動を正確に反映した角度検出を行なうことができる。また、中継リンク４３における中心軸４２と各ロッド４４，４５との連結点までの距離の比を選択することにより、アーム角度センサ４１として好ましい検出精度で角度信号を得ることができる。

また、この実施の形態においては、作業用フロント１５Ａ，１５Ｂの左右の揺動角を検出する角度センサ３９もブーム２４Ａ，２４Ｂの根本部を取付ける揺動ブラケット１４Ａ，１４Ｂに設けられているので、角度センサ３９〜４１の配線をブームの根本部に纏めることができ、配線を簡素化することができる。

本発明は動力源が電動機で被駆動回転体が油圧ポンプである場合にも適用することができる。また、本発明は、無線操作式等の遠隔操作式の作業機のみならず、運転席を有する作業機にも適用できる。その他、上記の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加が可能である。

１：履帯式下部走行体、２：上部旋回体、２ａ：旋回フレーム、３：旋回装置、４：建屋、５：パワーユニット、１１：フロント取付け用ブラケット、１４Ａ，１４Ｂ：揺動ブラケット、１５Ａ，１５Ｂ：作業用フロント、１８Ａ，１８Ｂ：揺動用油圧シリンダ、２３Ａ，２３Ｂ：ピン、２４Ａ，２４Ｂ：ブーム、２５Ａ，２５Ｂ：ピン、２６Ａ，２６Ｂ：アーム、２７Ａ，２７Ｂ：油圧シリンダ、３０Ａ，３０Ｂ：油圧シリンダ、３９：揺動角度センサ、４０：ブーム角度センサ、４１：アーム角度センサ、４３：中継リンク、４４，４５，５３，５６：ロッド

Claims

上部旋回体の旋回フレームに起伏可能に取付けたブームを含む多関節構造の作業用フロントを２組備えた双腕作業機において、
前記旋回フレームの前部に設けたフロント取付けフレームに、フロント取付け部を有するブラケットが設けられており、
前記ブラケットの前記フロント取付け部の左右に、左右の作業用フロントがそれぞれ左右方向に揺動可能に取付けられており、
前記ブラケットの上部に、左右の作業用フロントをそれぞれ揺動させる油圧シリンダが、横向きにかつ前後に隣接されて取付けられており、
前記各作業用フロントのブームの根本部の背面側に、前記各作業用フロントの構成部材の回動角を検出する角度センサが設けられていることを特徴とする双腕作業機。
請求項１に記載の双腕作業機において、
前記作業用フロントはブームにアームを回動可能に取付けた構造を有し、
前記ブームの背面側に取付ける角度センサとして、ブーム角度センサおよびアーム角度センサを備えたことを特徴とする双腕作業機。
請求項２に記載の双腕作業機において、
前記ブームの根本部の背面側にセンサ取付け板が設けられており、このセンサ取付け板に、前記ブーム角度センサと前記アーム角度センサとが取付けられていることを特徴とする双腕作業機。
請求項２に記載の双腕作業機において、
前記アーム角度センサの検出レバーと前記アームとの間に、ブーム側面に回動可能に設けた中継リンクと、この中継リンクの両端と前記アームおよび前記検出レバーとの間をそれぞれ連結するロッドとを有するリンク機構が設けられていることを特徴とする双腕作業機。
請求項１に記載の双腕作業機において、
前記旋回フレームに左右に揺動可能に取付けられた揺動ブラケットを備え、
前記揺動ブラケットに前記作業用フロントが取付けられており、
前記揺動ブラケットに、前記作業用フロントの揺動角を検出する角度センサが設けられていることを特徴とする双腕作業機。