JP6971212B2

JP6971212B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP6971212B2
Application number: JP2018182862A
Authority: JP
Inventors: 香織 ▲高▼橋; 茂也多田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: JP2020051154A

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に係り、特に、低層構造物の解体作業に好適な作業機械に関する。

作業機械の代表例としての油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、下部走行体の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体とにより車体が構成され、車体を構成する上部旋回体の前側にフロント装置が上下方向へ回動可能に設けられている。そして、例えば高層建築物等の地上高さが大きな構造物を解体する場合には、上部旋回体の前側に解体作業用のフロント装置が取り付けられた油圧ショベルとして用いられる。

通常、解体作業用のフロント装置は、マルチブームと呼ばれる複数のブームを有しており、該マルチブームは、上部旋回体の前部に回動可能に取り付けられた下ブームと、下ブームの先端側に取り付けられた継ぎブームと、継ぎブームの先端側に取り付けられた上ブームとにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。そして、上ブームの先端側にミドルアームが回動可能に連結され、ミドルアームの先端側にアームが回動可能に連結され、アームの先端側に圧砕機等の作業具が取り付けられる構成となっている。また、下ブームと上部旋回体との間にブームシリンダが取り付けられ、該ブームシリンダの伸縮によりフロント装置を俯仰動させる構成となっている。

このような構成のフロント装置を備えた油圧ショベルによって構造物等を解体する場合、フロント装置が３つのリンク（マルチブームとミドルアームおよびアーム）を有する多関節構造となっているため、低層構造物の解体においても、作業半径が大きくなって広い範囲を効率良く解体することができる。

特開２０１１−２５６６２６号公報

ところで、アームの先端側に取り付けられる圧砕機等の作業具は、開口幅に制限があり、掴める壁の厚さにも制限がある。したがって、水平に広がっている床などを上方から掴むことが困難となるため、床などを水平方向（横方向）から掴めるようにすると作業効率が向上する。しかし、特許文献１などに開示された従来の油圧ショベルでは、車体の運転席に近い範囲を作業する場合、アームの先端側に取り付けられた圧砕機等の作業具を水平な姿勢にし難くなるため、低層構造物の床や柱などを横方向から掴んで破砕するという作業ができず、低層解体時の作業効率が悪いという問題があった。

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、低層解体時の作業効率を高めることができる作業機械を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の作業機械は、自走可能な車体と、前記車体に俯仰の動作が可能に取り付けられたブームと、前記ブームの先端側に回動可能に連結されたミドルアームと、前記ミドルアームの先端側に第１支軸を介して回動可能に連結されたアームと、前記アームの先端側に第２支軸を介して回動可能に取り付けられた作業具と、前記ブームと前記ミドルアームとの間に取り付けられたミドルアームシリンダと、前記ミドルアームと前記アームとの間に取り付けられたアームシリンダと、前記アームと前記作業具との間に取り付けられた作業具シリンダと、を備えた作業機械において、前記アームが屈曲部を介して鈍角に連続する２つの直線状の延出部分を有していると共に、前記作業具シリンダが前記屈曲部よりも先端側に位置する前記直線状の延出部分に沿って配置されており、前記ブームが俯くよう動作し、前記ミドルアームの先端側が前記車体に近づく方向に回動し、前記アームが前記第１支軸を介して前記車体に近づく方向に回動した状態で、前記屈曲部よりも後端側に位置する前記直線状の延出部分と前記作業具との両方を地面に接地させたとき、前記屈曲部が前記第１支軸と前記第２支軸を結ぶ直線に対して上方側に位置することを特徴としている。

本発明の作業機械によれば、低い作業高さでも圧砕機等の作業具を水平姿勢にすることができるため、低層解体時の作業効率を高めることができる。前述した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す側面図である。図１の油圧ショベルに備えられるアームの側面図である。図１の油圧ショベルに備えられるフロント装置の作業姿勢を示す説明図である。比較例に係る油圧ショベルに備えられるフロント装置の作業姿勢を示す説明図である。変形例に係るアームの側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図５を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る作業機械の一例であるマルチブーム式の油圧ショベル１を示す側面図である。図１に示すように、この油圧ショベル１は、自走可能な下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に搭載されて該下部走行体２と共に車体を構成する上部旋回体３と、上部旋回体３の前側に俯仰の動作が可能に設けられた後述のフロント装置４とにより大略構成され、例えば建築物等の地上高さが１２〜１８ｍ程度の低層構造物を解体するのに好適に用いられるものである。

上部旋回体３は、ベースとなる旋回フレーム５と、旋回フレーム５の前部左側に配設されて運転室を画成するキャブ６と、旋回フレーム５の後端側に配設されたカウンタウエイト７と、カウンタウエイト７の前側に配置されて図示せぬエンジン、油圧ポンプ等の搭載機器を収容する建屋カバー８とにより大略構成されている。

フロント装置４は、下ブーム９、複数の継ぎブーム１０、上ブーム１１からなるマルチブームと、上ブーム１１の先端側に回動可能に連結されたミドルアーム１２と、ミドルアーム１２の先端側に回動可能に連結されたアーム１３と、アーム１３の先端側に回動可能に連結された作業具１４とにより大略構成されている。

下ブーム９の基端側は上部旋回体３の前部右側の旋回フレーム５に回動可能に連結されており、下ブーム９の先端側には複数段の継ぎブーム１０がピン結合されている。上ブーム１１は継ぎブーム１０の先端側にピン結合され、この上ブーム１１の先端側に支軸１５を介してミドルアーム１２の基端側が回動可能に連結されている。そして、下ブーム９と上部旋回体３との間に図示せぬブームシリンダが取り付けられており、このブームシリンダの伸縮により、マルチブーム（下ブーム９、継ぎブーム１０、上ブーム１１）は上下方向に回動（俯仰動）する。

ミドルアーム１２の基端側と上ブーム１１との間にはミドルアームシリンダ１６が取り付けられており、ミドルアーム１２はミドルアームシリンダ１６の伸縮により支軸１５を中心に回動する。

ミドルアーム１２の先端側には第１支軸１７を介してアーム１３の基端側が回動可能に連結されており、アーム１３の先端側には第２支軸１８を介して作業具１４が回動可能に取り付けられている。そして、ミドルアーム１２とアーム１３の基端側との間にアームシリンダ１９が取り付けられており、アーム１３はアームシリンダ１９の伸縮により第１支軸１７を中心に回動する。

アーム１３の先端側と作業具１４との間には作業具シリンダ２０が取り付けられており、作業具１４は作業具シリンダ２０の伸縮により第２支軸１８を中心に回動する。作業具１４は油圧ショベル１の作業内容に適した機能を有するアタッチメントであり、低層構造物の解体作業の場合は、アーム１３の先端側に圧砕機やブレーカ等の作業具１４が選択的に取り付けられる。

このようなマルチブーム式の油圧ショベル１において、本発明の特徴的構成は、アーム１３の形状を工夫したことにある。以下、アーム１３の具体的構成と作用効果について詳細に説明する。

図２はアーム１３の側面図であり、このアーム１３は、第１支軸１７が設けられる基端側直線状部１３ａと、第２支軸１８が設けられる先端側直線状部１３ｂと、これら基端側直線状部１３ａと先端側直線状部１３ｂを鈍角に繋ぐ屈曲部１３ｃとを有し、全体的にくの字状に形成されている。屈曲部１３ｃによる先端側直線状部１３ｂの曲げ角度θ、すなわち、基端側直線状部１３ａの軸線方向に沿う仮想線に対して下向きに屈曲する先端側直線状部１３ｂの曲げ角度θは約（２５±５）度に設定されている。作業具シリンダ２０は先端側直線状部１３ｂの長手方向に沿って配設されており、作業具シリンダ２０のロッド側は作業具１４に支持されている。また、作業具シリンダ２０のボトム側は、屈曲部１３ｃと先端側直線状部１３ｂの接続箇所に設けられたシリンダブラケット２１に支持されている。

図２に示すように、第１支軸１７と第２支軸１８を結ぶ仮想線を直線Ｌとすると、アーム１３の基端側直線状部１３ａと作業具１４との両方を地面Ｅに接地させたとき、アーム１３は、屈曲部１３ｃが直線Ｌの上方側に位置する山形形状に保持される。これにより、作業具シリンダ２０が地面Ｅと先端側直線状部１３ｂとの間にできる空間内に配置されるため、アーム１３全体を安定した姿勢で地面Ｅ上に載置することができ、作業具シリンダ２０の損傷も防止される。

図３は、このような形状のアーム１３を備えたフロント装置４の作業姿勢を示す説明図である。図３に示すように、本実施形態に係る油圧ショベル１を用いて低層構造物の解体作業を行う場合、作業具１４により車体の運転席（キャブ６）に近い範囲を作業するとき、アーム１３の先端側直線状部１３ｂが先端側直線状部１３ｂの軸線方向に対して所定の曲げ角度θ（２５±５度）だけ前方に屈曲した姿勢となる。その結果、先端側直線状部１３ｂに取り付けられた圧砕機などの作業具１４を水平な姿勢に保てる範囲が広くなるため、低層構造物の床や柱などを作業具１４で横方向から掴んで破砕することができ、低層解体時の作業効率を著しく高めることができる。

また、本実施形態に係る油圧ショベル１では、ミドルアーム１２を回動して中層部の解体作業を行う場合でも、作業具１４を水平な姿勢にすることができ、中層構造物の床や柱を横方向から掴んで破砕する等の作業も容易に行うことができる。さらに、フロント装置４を折り畳んで最小姿勢に格納するとき、アーム１３の基端側直線状部１３ａと作業具１４との両方を地面Ｅに設置させて水平姿勢に保つことができるため、フロント装置４のメンテナンス性を高めることができる。

図４は、本実施形態に係る油圧ショベル１の比較例として、従来の直線状アームを備えたフロント装置の作業姿勢を示す説明図である。

図４に示すように、比較例に係る油圧ショベル１００の場合、フロント装置１０１のアーム１０２が屈曲部を持たないストレート形状となっているため、アーム１０２の先端側に取り付けられた作業具１０３を用いて低層構造物の解体作業を行う場合、車体の運転席から遠い位置であれば作業具１０３を水平な姿勢に保てるが、車体の運転席に近い範囲では作業具１０３を水平な姿勢にすることが困難となる。その結果、車体の運転席に近い範囲になると、低層構造物の床や柱などを作業具１４で横方向から掴んで破砕することができなくなり、低層解体時の作業効率が悪いものとなる。

以上説明したように、本実施形態に係る油圧ショベル１は、フロント装置４の構成部材であるアーム１３が、屈曲部１３ｃを介して鈍角に連続する基端側直線状部１３ａと先端側直線状部１３ｂとを有していると共に、作業具シリンダ２０が先端側直線状部１３ｂの長手方向に沿って配設されて全体的にくの字状に形成されているため、車体の運転席（キャブ６）に近い範囲で低層構造物の解体作業を行うとき、アーム１３の先端側直線状部１３ｂが先端側直線状部１３ｂの軸線方向に対して所定の曲げ角度θ（２５±５度）だけ前方に屈曲した姿勢となる。その結果、先端側直線状部１３ｂに取り付けられた圧砕機などの作業具１４を水平な姿勢に保てる範囲が広くなるため、低層構造物の床や柱などを作業具１４で横方向から掴んで破砕することができ、低層解体時の作業効率を著しく高めることができる。

また、本実施形態に係る油圧ショベル１は、基端側直線状部１３ａと作業具１４との両方を地面Ｅに接地させたとき、ミドルアーム１２寄りの第１支軸１７と作業具１４寄りの第２支軸１８を結ぶ直線Ｌに対して屈曲部１３ｃが上方側に位置する山形形状に保持されると共に、作業具シリンダ２０が地面Ｅと先端側直線状部１３ｂとの間にできる空間内に配置されるため、フロント装置４の格納姿勢時にアーム１３を水平な姿勢で接地させることができ、フロント装置４のメンテナンス性を高めることができる。

なお、アーム１３の屈曲部１３ｃによる先端側直線状部１３ｂの曲げ角度θが小さ過ぎると、車体の運転席に近い範囲で作業具１０３を水平な姿勢にし難くなり、その反対に上記角度θが大き過ぎると、中層部解体時に作業具１４を垂直な姿勢にすることが困難となるため、作業具１４を垂直姿勢にして中層構造物の壁などを上方から掴む作業ができなくなる。このような理由から、本実施形態に係る油圧ショベル１では、屈曲部１３ｃによる先端側直線状部１３ｂの曲げ角度θを約（２５±５）度の範囲に設定しているため、中層部から低層部に亘る広い範囲での作業効率を高めることができる。

図５は、アーム１３の変形例を示す側面図である。図５（ａ）に示すように、変形例に係るアーム１３は、ミドルアーム１２に第１支軸１７を介して回動可能に連結される下アーム１３ｄと、基端側直線状部１３ａと先端側直線状部１３ｂおよび屈曲部１３ｃを有する上アームとからなり、これら下アーム１３ｄと上アームは脱着ピン２２を介して連結されている。そして、図５（ｂ）に示すように、脱着ピン２２を取り外すことにより、アーム１３を下アーム１３ｄと上アームとに分割できるようになっている。

このように構成された変形例に係るアーム１３では、基端側直線状部１３ａと先端側直線状部１３ｂの寸法比を異ならせたり、屈曲部１３ｃの曲げ角度θを異ならせる等、予め形状が異なる数種類の上アームを準備しておくことにより、解体構造物の高さや作業内容等に応じた最適な上アームを下アーム１３ｄに連結してアーム１３を構成することができる。

なお、上記した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

１油圧ショベル
２下部走行体
３上部旋回体
４フロント装置
９下ブーム
１０継ぎブーム
１１上ブーム
１２ミドルアーム
１３アーム
１３ａ基端側直線状部（直線状の延出部分）
１３ｂ先端側直線状部（直線状の延出部分）
１３ｃ屈曲部
１３ｄ下アーム
１４作業具
１５支軸
１６ミドルアームシリンダ
１７第１支軸
１８第２支軸
１９アームシリンダ
２０作業具シリンダ
２１シリンダブラケット
Ｌ直線
Ｅ地面

Claims

自走可能な車体と、前記車体に俯仰の動作が可能に取り付けられたブームと、前記ブームの先端側に回動可能に連結されたミドルアームと、前記ミドルアームの先端側に第１支軸を介して回動可能に連結されたアームと、前記アームの先端側に第２支軸を介して回動可能に取り付けられた作業具と、前記ブームと前記ミドルアームとの間に取り付けられたミドルアームシリンダと、前記ミドルアームと前記アームとの間に取り付けられたアームシリンダと、前記アームと前記作業具との間に取り付けられた作業具シリンダと、を備えた作業機械において、
前記アームが屈曲部を介して鈍角に連続する２つの直線状の延出部分を有していると共に、前記作業具シリンダが前記屈曲部よりも先端側に位置する前記直線状の延出部分に沿って配置されており、
前記ブームが俯くよう動作し、前記ミドルアームの先端側が前記車体に近づく方向に回動し、前記アームが前記第１支軸を介して前記車体に近づく方向に回動した状態で、前記屈曲部よりも後端側に位置する前記直線状の延出部分と前記作業具との両方を地面に接地させたとき、前記屈曲部が前記第１支軸と前記第２支軸を結ぶ直線に対して上方側に位置することを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
前記作業具シリンダの一端部を支持するシリンダブラケットが前記屈曲部に近接して設けられていることを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
前記アームが、前記ミドルアームに前記第１支軸を介して回動可能に連結された下アームと、前記下アームに脱着可能なピンを介して連結された上アームとに分割されており、前記上アームに前記２つの直線状の延出部分と前記屈曲部が設けられていることを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
前記屈曲部の曲げ角度が２５±５度の範囲に設定されていることを特徴とする作業機械。