作業機械のクイックカプラ装置

トップ :: E 固定構造物 :: E02 水工;基礎;土砂の移送

【発明の名称】	作業機械のクイックカプラ装置
【発明者】	【氏名】西川裕康【氏名】西川明利【氏名】小野明一【氏名】船橋俊彦
【要約】	【課題】作業機械にクイックカプラを介して、あるいはクイックカプラを介さないで直接装着される、様々な連結構造を備えた作業装置を、改造することなしに作業機械に任意に自在に迅速に着脱することができるようにした、作業機械のクイックカプラ装置を提供する。【解決手段】作業機械に連結されるブラケットと、ブラケットに離脱自在に連結されるとともに作業装置が連結されるアダプタとを備え、連結部構造の異なる様々な作業装置に予めアダプタを取付けておくようにする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】作業機械に連結されるブラケットと、作業装置に連結されるアダプタと、該ブラケット及び該アダプタを離脱自在に連結する連結手段とを備え該作業装置を該作業機械に着脱自在に連結する、ことを特徴とする作業機械のクイックカプラ装置。
【請求項２】該作業機械と該ブラケット並びに該アダプタと該作業装置との連結部は、該作業装置を該作業機械に該ブラケット及び該アダプタを介することなしに連結することができるように実質上同じに形成されている、請求項１記載の作業機械のクイックカプラ装置。
【請求項３】該ブラケット及び該アダプタは互いに当接する当接面を介し連結される、請求項１又は２記載の作業機械のクイックカプラ装置。
【請求項４】該当接面は平面状に形成されている、請求項３記載の作業機械のクイックカプラ装置。
【請求項５】該連結手段は、該ブラケットに設けられ相互の間隔が拡縮自在な一対のフック部材及び該フック部材各々の間に連結された伸縮自在な係合手段と、該アダプタの該当接面に形成された開口部とを備え、該係合手段を伸縮させることにより該一対のフック部材が該開口部に離脱自在に係合される、請求項４記載の作業機械のクイックカプラ装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、作業機械のクイックカプラ装置、さらに詳しくは、作業機械に作業装置を着脱自在にかつ迅速に連結するためのクイックカプラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば油圧ショベルのごとき作業機械は、その作業腕に装着される作業装置を異なったものと交換することにより種々の作業を遂行することができる。バケットを装着することにより土砂の掘削、積込などの作業が遂行され、油圧ブレーカを装着することにより採石、路面破砕などの作業が遂行され、圧砕機を装着することにより構造物の解体などの作業が遂行される。したがって、バケット、ブレーカ、圧砕機などの種々の作業装置を適宜に着脱交換すれば、一台の油圧ショベルを多目的、多機能に用いることができる。
【０００３】図６を参照して作業装置の装着例の一つを説明すると、作業装置５０は作業腕５２の先端に軸５３を介して、また作業装置５０を軸５３を中心に揺動作動させるための揺動作動部材５４に軸５５を介してそれぞれ回動自在に装着される。この方式は、作業装置５０の着脱に軸５３及び軸５５を着脱する必要があるので、着脱の頻度が比較的少ない場合に採用される。
【０００４】作業装置の着脱の頻度が多い場合には、着脱を自在にかつ迅速に行うことができるように、作業装置は作業機械にクイックカプラ装置（以下単にクイックカプラと呼ぶことがある）を介して装着される。
【０００５】図７を参照してこのクイックカプラの典型例を説明すると、作業機械の作業腕５２及び揺動作動部材５４と上述の作業装置５０の連結部の形態をクイックカプラ用にした作業装置５６との間に全体を番号５８で示すクイックカプラが介在されている。クイックカプラ５８は、作業腕５２及び揺動作動部材５４に作業装置５０の装着と同様に軸５３及び軸５５によって装着され固定フック６０ａ及び可動フック６０ｂが設けられたブラケット６０と、フック６０ａ及び６０ｂに離脱自在に係合するよう作業装置５６に設けられた一対の係合軸５６ａ及び５６ｂとを備えている。固定フック６０ａ及び可動フック６０ｂはその開口部を互いに反対の方向に向けて配設されており、可動フック６０ｂには伸縮自在な揺動手段６２が連結されている。
【０００６】クイックカプラ５８を介して作業装置５６を作業腕５２及び揺動作動部材５４に連結、すなわちブラケット６０と作業装置５６とを連結するには、先ず揺動手段６２を収縮させ可動フック６０ｂを固定フック６０ａの側に揺動させ（二点鎖線で示す）可動フック６０ｂと固定フック６０ａの間隔を狭め、固定フック６０ａに作業装置５６の一方の係合軸５６ａを係合させ、その後揺動手段６２を伸張させ可動フック６０ｂを固定フック６０ａから離れる方向に動かして可動フック６０ｂと他方の係合軸５６ｂとを係合させる（実線で示した状態）。
【０００７】連結を解除するには、上述の連結の手順とは逆に、可動フック６０ｂを揺動手段６２によって固定フック６０ａの側に揺動させ（二点鎖線で示す）、可動フック６０ｂと係合軸５６ｂ、固定フック６０ａと係合軸５６ａとの係合をそれぞれ解除する。かくして、作業装置５６はクイックカプラ５８を介して作業機械の作業腕５２及び揺動作動部材５４に着脱自在にかつ迅速に連結される。種々の作業装置に上述のように一対の係合軸５６ａ及び５６ｂを備えておけば、任意の作業装置を作業機械に容易に着脱することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述したとおりの形態の従来のクイックカプラには、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００９】（１）作業装置の互換性：クイックカプラの構造は、その目的からして作業機械と作業装置とを離脱自在に迅速に連結することができるものであればよいから、上述のようなフックと係合軸とによるものの他に多種多様の構造が考案され実用に供されている。したがって、クイックカプラによって連結される作業装置は、クイックカプラの構造に合わせたそれ専用の構造、例えば上述の一対の係合軸６０ａ、６０ｂを備える必要があり、異なったクイックカプラに連結される作業装置を用いることはできない。すなわち作業装置の互換性がなく不便である。
【００１０】（２）作業装置の装着とクイックカプラの有無：また、作業機械にクイックカプラを用いないで上述のように軸５３及び５５によって直接装着される作業装置５０（図６）は、クイックカプラを用いる場合（図７）には連結部の構造が異なるので使えない。
【００１１】（３）作業装置の用意、活用：したがって、クイックカプラを用いる場合には、クイックカプラに合わせて専用の作業装置を用意する必要があること、またクイックカプラを用いない場合の作業装置を連結することができないことなどの理由から、作業機械のユーザーはそれぞれに専用の多くの作業装置を用意しなければならい。このことは手持ちの資産を有効に活用することができないことにもなる。
【００１２】本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、作業機械にクイックカプラを介して、あるいはクイックカプラを介さないで直接装着される、様々な連結構造を備えた作業装置を、改造することなしに作業機械に任意に自在に迅速に着脱することができるようにした、作業機械のクイックカプラ装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記技術的課題を解決するクイックカプラ装置として、作業機械に連結されるブラケットと、作業装置に連結されるアダプタと、該ブラケット及び該アダプタを離脱自在に連結する連結手段とを備え該作業装置を該作業機械に着脱自在に連結する、ことを特徴とする作業機械のクイックカプラ装置が提供される。
【００１４】本発明によるクイックカプラ装置は、作業機械に連結されるブラケットと、ブラケットに離脱自在に連結されるとともに作業装置が連結されるアダプタとを備えている。そして、連結部構造の異なる様々な作業装置に予めアダプタを取付けておくことによりブラケットとアダプタとを離脱自在に係合させて作業機械に作業装置を自在に着脱することができる。
【００１５】好適実施形態においては、該作業機械と該ブラケット並びに該アダプタと該作業装置との連結部は、該作業装置を該作業機械に該ブラケット及び該アダプタを介することなしに連結することができるように実質上同じに形成されている。
【００１６】そして、クイックカプラを介して作業機械に連結される作業装置を、クイックカプラを介さない場合においても作業機械に直接連結することができるようにする。
【００１７】好適実施形態においては、該ブラケット及び該アダプタは互いに当接する当接面を介し連結される。該当接面は平面状に形成され、該連結手段は、該ブラケットに設けられ相互の間隔が拡縮自在な一対のフック部材及び該フック部材各々の間に連結された伸縮自在な係合手段と、該アダプタの該当接面に形成された開口部とを備え、該係合手段を伸縮させることにより該一対のフック部材が該開口部に離脱自在に係合される。
【００１８】そして、ブラケットとアダプタとの平面状の当接面を当接させ、連結手段のフック部材と開口部とによってブラケットとアダプタとを離脱自在に係合させる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された作業機械のクイックカプラ装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００２０】図１及び図２を参照して説明すると、全体を番号２で示すクイックカプラは、作業機械の作業腕５２及び揺動作動部材５４に連結されるブラケット４と、作業装置としてのバケット６に連結されるアダプタ８と、ブラケット４及びアダプタ８を離脱自在に連結する連結手段１０とを備えている。作業腕５２とブラケット４とは軸５３によって、また揺動作動部材５４とブラケット４とは軸５５によってそれぞれ回動自在に連結される。揺動作動部材５４は、クイックカプラ２によって連結されるバケット６を作業腕５２の軸５３を中心にして揺動作動させる。また、アダプタ８とバケット６とは作業腕５２及び揺動作動部材５４とブラケット４とを連結するのと同じ軸５３及び５５によって連結されている。
【００２１】図３及び図４を参照してブラケット４を説明すると、ブラケット４は種々の鋼製部材を相互に溶接して一体に形成され、厚板を矩形に切断して形成された基板４ａと、基板４ａの一面（図３及び図４の上側の面）に所定の間隔を置いて立設された一対の支持板４ｂ、４ｂと、支持板４ｂ、４ｂとの間を連結する断面山形状の補強板４ｃとを備えている。基板４ａの他面（図３及び図４の下側の面）はアダプタ８に当接する平面状の当接面Ｔ１を形成している。
【００２２】支持板４ｂ、４ｂの各々には、作業腕５２に連結するための連結部である一対の円筒状の軸受部材４ｄ、４ｄ、並びに揺動作動部材５４に連結するための連結部である一対の円筒状の軸受部材４ｅ、４ｅが設けられている。軸受部材４ｄ、４ｄ並びに軸受部材４ｅ、４ｅの対向する間隔は寸法Ｗに規定され、寸法Ｗの部分に作業腕５２及び揺動作動部材５４が位置付けられる。軸受部材４ｄ、４ｄには同一の軸線上で軸受孔５ａが、また軸受部材４ｅ、４ｅには同一の軸線上で軸受孔５ｂがそれぞれの軸線を実質上平行にして、またその間隔を寸法Ｌに規定して形成されている。基板４ａには連結手段１０（連結手段１０については後に詳述する）を構成する一対のフック部材１２、１２を上述の一面側から当接面Ｔ１側に突出させまた自在に移動することができるようにした矩形の開口部４ｆが形成されている。さらに、一対の支持板４ｂ、４ｂ各々の対向した側面の各々には、一対のフック部材１２、１２を基板４ａの上述の一面との間で摺動自在に案内するための帯状の案内部材４ｇ、４ｇが設けられている。
【００２３】図３及び図４を参照して説明を続けると、アダプタ８も種々の鋼製部材を相互に溶接して一体に形成され、厚板を矩形に切断して形成された基板８ａと、基板８ａの一面（図３及び図４の下側の面）に所定の間隔を置いて立設された一対の支持板８ｂ、８ｂと、支持板８ｂ、８ｂに両端部がそれぞれ接合された一対の円筒状の軸受部材８ｃ、８ｃとを備えている。円筒状の軸受部材８ｃの軸線方向の長さはバケット６（バケット６については後に詳述する）の寸法Ｗを有する一対の軸受部材６ｂ、６ｂ並びに６ｃ、６ｃの中に位置付けることができる寸法に規定されている。基板８ａの他面（図３及び図４の上側の面）はブラケット４の基板４ａに当接する平面状の当接面Ｔ２を形成している。
【００２４】軸受部材８ｃ、８ｃには、軸受孔９ａ、９ｂがそれぞれその軸線を実質上平行にして、また間隔を上述のブラケット４の軸受孔５ａと軸受孔５ｂとの間隔と同じ寸法Ｌに規定して形成されている。基板８ａには連結手段１０を構成する一対のフック部材１２、１２が離脱自在に係合する矩形状の開口部１６が形成され、フック部材１２と係合する縁部は当接面Ｔ２から裏面に向けて開口部１６を拡大させた傾斜状の係合面が形成されている。
【００２５】図３及び図４とともに図５、主として図５を参照して作業装置としてのバケット６を説明すると、バケット６の上部には所定の間隔で立設された一対の支持板６ａ、６ａが設けられ、支持板６ａ、６ａの各々にはアダプタ８に連結するための連結部である一対の円筒状の軸受部材６ｂ、６ｂ並びに６ｃ、６ｃが設けられている。軸受部材６ｂ、６ｂ並びに軸受部材６ｃ、６ｃの対向する間隔は上述のブラケット４における寸法Ｗと実質上同じに規定され、軸受部材６ｂ、６ｂには同一の軸線上で軸受孔７ａが、軸受部材６ｃ、６ｃには同一の軸線上で軸受孔７ｂがそれぞれの軸線を実質上平行にして、またその間隔を寸法Ｌに規定して形成されている。
【００２６】バケット６とアダプタ８との連結部は、上述の作業腕５２及び揺動作動部材５４とブラケット４との連結部と実質上同じに形成され、バケット６とアダプタ８とは作業腕５２及び揺動作動部材５４とブラケット４とを連結するのと同じ軸５３及び５４によって連結されている。すなわち、作業腕５２及び揺動作動部材５４とブラケット４との連結部、並びにアダプタ８とバケット６との連結部は実質上同じに形成され、作業腕５２及び揺動作動部材５４にバケット６をブラケット４及びアダプタ８を介することなしに直接連結することができるように形成されている。
【００２７】図３及び図４を参照して連結手段１０を説明すると、連結手段１０はブラケット４の基板４ａ、支持板４ｂ、４ｂ並びに案内部材４ｇ、４ｇとの間に配設された一対のフック部材１２、１２と、フック部材１２、１２の間に介在された伸縮自在な係合手段１４と、アダプタ８の基板８ａの当接面Ｔ２に形成された上述の開口部１６とを備えている。
【００２８】係合手段１４は流体圧シリンダ１５を備え、流体圧シリンダ１５の伸縮作動は、作業機械本体の流体制御手段から作動流体が配管を介して供給され制御される（配管の図示は省略されている）。
【００２９】フック部材１２は鋼製部材によって一体に形成され、ブラケット４の基板４ａと案内部材４ｇとの間に摺動自在に配設される平板状の摺動部１２ａと、摺動部１２ａの下面に取付けられ断面Ｖ字形状のフックが形成され開口部４ｆ及び開口部１６に突入されるフック部１２ｂと、摺動部１２ａのフック部１２ｂが取付けられた側とは反対の側に設けられ係合手段１０の流体圧シリンダ１５の端部が回動自在にピン部材によって取付けられるブラケット部１２ｃとを備えている。一対のフック部材１２、１２はそのＶ字形状フックの開口部を互いに対向させて配設されている。一対のフック部材１２、１２の間には一対のフック部材１２、１２が摺動し接近したときの間隔を規制するストッパ１３が基板４ａに取付けられている。
【００３０】連結手段１０の流体圧シリンダ１５をそのロッド側に作動流体を供給して伸張させることによりフック部材１２、１２の間隔は拡げられ、ヘッド側に作動流体を供給して収縮させることによりフック部材１２、１２の間隔は縮められる。
【００３１】図１～図５主として図３を参照して上述のように構成されたクイックカプラ装置２による作業装置としてのバケット６の作業機械への連結について説明する。上述のようにブラケット４は軸５３及び５５によって作業腕５２及び揺動作動部材５４に、またアダプタ８は軸５３及び５５によってバケット６にそれぞれ予め連結されている。ブラケット４とアダプタ８とを連結するには、先ず係合手段１０の流体圧シリンダ１５をそのロッド側に流体制御手段からの流体を供給して収縮させ、一対のフック部材１２、１２をストッパ１３に当接するまで互いに近づける（二点鎖線で示した状態）。そして、作業腕５２及び揺動作動部材５４を動かしてブラケット４を適宜に動かし一対のフック部材１２、１２をアダプタ８の開口部１６に挿入するとともにブラケット４の当接面Ｔ１とアダプタ８の当接面Ｔ２とを当接させる。流体圧シリンダ１５をそのヘッド側に流体を供給して伸張させ、一対のフック部材１２、１２をアダプタ８の開口部１６の縁部に係合させる（実線で示した状態）。かくしてブラケット４とアダプタ８とが連結され、作業装置としてのバケット６がクイックカプラ２を介して作業機械に連結される。
【００３２】連結を解除するには、連結の手順とは逆に、先ず流体圧シリンダ１５を収縮させ、フック部材１２、１２の間隔を互いに近づけ（二点鎖線で示した状態）、フック部材１２、１２とアダプタ８の開口部１６の縁部との係合を解除し、ブラケット４とアダプタ８の連結を解除する。
【００３３】図１～図５を参照して上述したとおりの作業機械のクイックカプラ装置２の作用を説明する。
【００３４】クイックカプラ装置２においては、アダプタの作業装置との連結部を作業装置の違いに合わせて形成し、アダプタを作業装置各々に予め連結しておけば、任意の作業装置をクイックカプラ装置２を介して作業機械に着脱自在に連結することができる。すなわち、連結部の異なる任意の様々な作業装置をクイックカプラ２によって互換性を持たせて作業機械に連結することができる。また、上述の実施の形態のようにアダプタと作業装置との連結部を作業機械とブラケットとの連結部と同じにしておけば、クイックカプラ２の装備の有無にかかわらず同じ作業装置を作業機械に連結することができる。したがって多くの種類の作業装置を用意する必要がなく、手持ちの資産を有効に活用することができる。
【００３５】クイックカプラ装置２においてはまた、ブラケット４とアダプタ８とを平面状の当接面Ｔ１とＴ２とを当接させ一対のフック１２、１２によって連結するため、従来のフックと係合軸の連結（例えば図７に示す形態）に較べて連結を強固にすることができる。
【００３６】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００３７】（１）連結手段：本発明の実施の形態においては、ブラケット４とアダプタ８とは平面状の当接面Ｔ１、Ｔ２と一対のフック１２、１２によって連結されているが、ブラケット４とアダプタ８との連結はこの形態に限定されるものではなく、ブラケットとアダプタとを離脱自在に連結するものであれば、フックと軸部材によるもの（例えば図７に示す形態）など作業機械の種類などに応じて適宜の方法を用いることができる。
【００３８】（２）アダプタ：本発明の実施の形態においては、アダプタ８が連結される作業装置としてのバケット６を作業機械にクイックカプラ２の有無にかかわらず連結することができるように、作業機械とブラケット４、並びにアダプタ８とバケット６との連結部を実質的に同じに形成したが、上述したようにアダプタ８の作業装置との連結部は作業装置の形態に合わせて任意に決めればよい。
【００３９】
【発明の効果】本発明に従って構成された作業機械のクイックカプラ装置によれば、作業機械にクイックカプラを介して、あるいはクイックカプラを介さないで直接装着される、様々な連結構造を備えた作業装置を、改造することなしに作業機械に任意に自在に迅速に着脱することができるようにした、作業機械のクイックカプラ装置が提供される。

【出願人】	【識別番号】０００１９０２９７【氏名又は名称】新キャタピラー三菱株式会社
【出願日】	平成１２年４月３日（２０００．４．３）
【代理人】	【識別番号】１０００７５１７７【弁理士】【氏名又は名称】小野尚純
【公開番号】	特開２００１－２８８７６７（Ｐ２００１－２８８７６７Ａ）
【公開日】	平成１３年１０月１９日（２００１．１０．１９）
【出願番号】	特願２０００－１０１５９５（Ｐ２０００－１０１５９５）