作業機械のクイックカプラ装置

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【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【氏名】岩本貴宏【氏名】松本俊之
【要約】	【課題】作業機械に装着されるブラケットに作業装置が、一対の連結軸及び連結軸の各々に離脱自在に係合する係合溝を備えた一対のフックによって着脱自在に連結されるクイックカプラ装置において、一対の連結軸の間に設けられた作業装置の構造部材にフックが干渉しないようにするとともに、連結軸に土砂などの異物が直接接触するのを防止することができるようにする。【解決手段】一対のフックを接近させることによりフックと連結軸とが係合されるようにする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】作業機械に装着されるブラケットに作業装置が、一対の連結軸及び該連結軸に離脱自在に係合される一対のフックによって着脱自在に連結される作業機械のクイックカプラ装置において、該一対のフックを接近させることにより該フックと該連結軸とが係合される、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】該一対のフックは、それぞれに係合溝が形成され該ブラケットに固設された固定フックと該ブラケットに揺動自在に取付けられた可動フックとを備え、該一対の連結軸は該作業装置に備えられ、該可動フックと該ブラケットとの間には伸縮自在な揺動手段が配設されており、該係合溝の各々は断面Ｕ字形状を成してその開口部が該可動フックの揺動方向において対向して配設され、該揺動手段によって該可動フックを該固定フックに接近する方向に揺動させることにより該係合溝と該連結軸の各々とが係合され、該可動フックを該固定フックから離反する方向に揺動させることにより係合が解除される、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】該可動フックは、一端が該ブラケットに取付けられ、他端に該係合溝が形成され、その中間部に該揺動手段が回動自在に連結されている、請求項２記載の作業機械のクイックカプラ装置。
【請求項４】該可動フックは、一端に該係合溝が形成され、他端に該揺動手段が回動自在に連結され、その中間部が該ブラケットに取付けられており、該ブラケットは該作業機械に揺動自在に連結され、該可動フックの該揺動手段の連結部には該ブラケットを揺動作動させるための揺動作動リンクが同一の軸線上に回動自在に連結されている、請求項２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】例えば油圧ショベルのごとき作業機械は、そのアーム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、多機能に使うことができる。
【０００３】そこでこの種の作業機械には、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（以下単にクイックカプラと呼ぶことがある）が用意されている。クイックカプラの例を図７を参照して説明すると、全体を番号５０で示すクイックカプラは、アーム５２の先端に揺動自在に連結されるブラケット５４を備え、ブラケット５４は係合溝５６ａを有した固定フック５６と係合溝５８ａを有した可動フック５８とを各々の係合溝の開口部を反対の方向に向けて備えている。可動フック５８とブラケット５４の間には可動フック５８を揺動作動させる揺動手段６０が連結されている。作業装置６２は固定フック５６の係合溝５６ａ及び可動フック５８の係合溝５８ａにそれぞれ係合する一対の連結軸６２ａ及び６２ｂを備えている。ブラケット５４にはまた、ブラケット５４をアーム５２に対し揺動作動させるための揺動作動リンク６４が連結されている。
【０００４】クイックカプラ５０を介し作業装置６２をアーム５２に連結するには、揺動手段６０によって可動フック５８を固定フック５６の側に揺動させ可動フック５８の係合溝５８ａと固定フック５６の係合溝５６ａとの間隔を狭め、先ず固定フック５６の係合溝５６ａに作業装置６２の一方の連結軸６２ａを係合させ、その後可動フック５８を固定フック５６から離れる方向に動かしてその係合溝５８ａと他方の連結軸６２ｂとを係合させる。係合を解除するには、可動フック５８を揺動手段６０によって固定フック５６の方向に揺動させ、係合溝５８ａと連結軸６２ｂ並びに係合溝５６ａと連結軸６２ａの係合を解除する。
【０００５】かくして、作業装置６２はクイックカプラ５０を介してアーム５２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な一対の連結軸６２ａ及び６２ｂを備えておけば、異なった作業装置をアーム５２に容易に着脱することができる。
【０００６】
【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装置には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００７】（１）可動フックと作業装置の干渉：作業装置６２を連結するときに可動フック５８を固定フック５６の側に寄せる（図７に二点鎖線で示す）場合、作業装置６２の連結軸６２ａ及び６２ｂの間に作業装置６２の構造部材６３、例えばバケットの強度部材であるトルクチューブが有ると、可動フック５８が構造部材６３に干渉し可動フック５８を固定フック５６の側に十分に寄せることができなくなり、クイックカプラ５０によって取付けることのできる作業装置の数が限られてしまう。
【０００８】（２）作業装置の連結軸の損傷：クイックカプラ５０を介して作業装置６２が連結された状態においては、可動フック５８の係合溝５８ａ及び固定フック５６の係合溝５６ａ各々の開口部は作業装置６２の外方を向いているので、作業機械の作業時に土砂などの異物が連結軸６２ａ及び６２ｂに直接接触し易く、連結軸が損傷され易い。
【０００９】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、作業機械に装着されるブラケットに作業装置が、一対の連結軸及び連結軸の各々に離脱自在に係合する係合溝を備えた一対のフックによって着脱自在に連結される作業機械のクイックカプラ装置において、一対の連結軸の間に設けられた作業装置の構造部材にフックが干渉しないようにするとともに、連結軸に土砂などの異物が直接接触するのを防止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。
【００１０】
【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、作業機械に装着されるブラケットに作業装置が、一対の連結軸及び該連結軸に離脱自在に係合される一対のフックによって着脱自在に連結される作業機械のクイックカプラ装置において、該一対のフックを接近させることにより該フックと該連結軸とが係合される、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。
【００１１】本発明によるクイックカプラ装置においては、一対のフックを接近させることにより、すなわち作業装置の外方から内方に向けて動かすことにより、フックと連結軸とを係合させ、一対の連結軸の間に作業装置の構造部材が在っても構造部材にフックが干渉しないようにし、また外方から係合させたフックによって土砂などの異物が外方から連結軸に直接接触しないようにする。
【００１２】好適実施形態においては、該一対のフックは、それぞれに係合溝が形成され該ブラケットに固設された固定フックと該ブラケットに揺動自在に取付けられた可動フックとを備え、該一対の連結軸は該作業装置に備えられ、該可動フックと該ブラケットとの間には伸縮自在な揺動手段が配設されており、該係合溝の各々は断面Ｕ字形状を成してその開口部が該可動フックの揺動方向において対向して配設され、該揺動手段によって該可動フックを該固定フックに接近する方向に揺動させることにより該係合溝と該連結軸の各々とが係合され、該可動フックを該固定フックから離反する方向に揺動させることにより係合が解除される。そして、該可動フックは、一端が該ブラケットに取付けられ、他端に該係合溝が形成され、その中間部に該揺動手段が回動自在に連結されている。
【００１３】そして、一対のフックを可動フックと固定フックで構成し、可動フックを揺動手段によって動かして可動フックと固定フックとの間で一対の連結軸を離脱自在に把持する。
【００１４】他の実施形態においては、該可動フックは、一端に該係合溝が形成され、他端に該揺動手段が回動自在に連結され、その中間部が該ブラケットに取付けられており、該ブラケットは該作業機械に揺動自在に連結され、該可動フックの該揺動手段の連結部には該ブラケットを揺動作動させるための揺動作動リンクが同一の軸線上に回動自在に連結されている。
【００１５】そして、可動フックにブラケットを揺動作動させるリンクを連結し、可動フックにより連結軸を把持する揺動手段の力に、揺動作動リンクの力を付加することができるようにする。
【００１６】
【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。
【００１７】図１～図３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、例えば作業機械である油圧ショベルのアーム５２の先端に軸線Ｘ１を中心に揺動自在に装着されるブラケット４と、係合溝６ａが形成されブラケット４に固設された固定フック６と、係合溝８ａが形成されブラケット４に揺動自在に取付けられた可動フック８と、可動フック８とブラケット４との間に配設された伸縮自在な揺動手段１０と、作業装置としてのバケット１２に設けられ係合溝６ａ及び８ａの各々に離脱自在に係合される一対の連結軸１２ａ及び１２ｂとを備えている。固定フック６の係合溝６ａの開口部と可動フック８の係合溝８ａの開口部とは対向して配設されている。ブラケット４はまた、アーム５２に備えられブラケット４を揺動作動させるための揺動作動リンク６４に軸線Ｘ２を中心に回動自在に連結される。
【００１８】図１及び図２とともに図４、主として図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ている。ブラケット４は矩形の平板状の基板４ａを備え、その一側の面（図４において上側の面）に平板状の支持部材４ｂ、４ｂが所定の間隔を置いて立設されている。支持部材４ｂ、４ｂの各々にはボス４ｃ、ボス４ｄが設けられ、ボス４ｃ、４ｃには軸受孔４ｅが同一の軸線Ｘ１上で、またボス４ｄ、４ｄには軸受孔４ｆが同一の軸線Ｘ２上でそれぞれ形成されている。軸線Ｘ１と軸線Ｘ２とは実質上平行に配設されている。
【００１９】基板４ａの他側の面（図４において下側の面）には一対の平板状のフックプレート４ｇ、４ｇが所定の間隔を置いて上述の一対の支持部材４ｂ、４ｂと実質上平行に立設されている。フックプレート４ｇ、４ｇ各々の端部、軸受孔４ｅ側の端部には、一対のフックプレート４ｇ、４ｇの間にフック部材７が配設され、フック部材７は丸棒状部材にその軸線方向に延びる断面Ｕ字形状の係合溝６ａを設けて形成され、係合溝６ａの開口部をフックプレート４ｇの他端側に向けて、かつ係合溝６ａの延在方向を軸線Ｘ１と実質上平行にして配設されている。フックプレート４ｇ、４ｇの固定フック６とは反対の端部には軸受孔４ｆの軸線Ｘ２を中心にして形成された円弧状の案内部４ｈがそれぞれに設けられている。この案内部４ｈはブラケット４の軸受孔４ｆに、軸線Ｘ２を中心にして揺動自在に取付けられる可動フック８（可動フック８については後に詳述する）の係合溝８ａの揺動中心側の縁に合わせた半径で形成されている。
【００２０】基板４ａの支持部材４ｂ、４ｂが取付けられた面にはさらに、揺動手段１０（揺動手段１０については後に詳述する）の一端を回動自在に取付けるための軸受孔４ｊを備えた一対の軸受部材４ｋが支持部材４ｂ、４ｂの間に所定の間隔を置いて設けられている。
【００２１】図１及び図２とともに図５、主として図５を参照して可動フック８を説明すると、可動フック８も種々の鋼製部材を相互に溶接して一体に形成されている。所定の間隔で配設された一対のフックプレート８ｂ、８ｂを有し、各々の一端部にはボス８ｃが設けられ同一の軸線Ｘ１上に軸受孔８ｄが形成されている。フックプレート８ｂ、８ｂの他端部の間にはフック部材９が取付けられ、フック部材９は丸棒状の部材に軸線方向に延びる断面Ｕ字形状の係合溝８ａを設けて形成され、係合溝８ａの開口部を可動フック８をブラケット４の軸受孔４ｆ、４ｆに取付けた状態で固定フック６側に向けて、また係合溝８ａの延在方向を軸線Ｘ１と実質上平行にして配設されている。
【００２２】フックプレート８ｂ、８ｂの外側間の間隔は、ブラケット４の一対の支持部材４ｂ、４ｂの中において自在に揺動することができるように規定されている。また、軸線Ｘ２方向における一対のボス８ｃ、８ｃの外側面間の間隔は、ブラケット４の一対のボス４ｄ、４ｄの内側面間に組み込まれる幅に規定されている。
【００２３】さらに、フックプレート８ｂ、８ｂ各々の軸受孔８ｄが設けられた端とフック部材９が設けられた端との中間部には、揺動手段１０の他端を取付けるための軸受孔８ｅが同一軸線Ｘ３上で設けられている。
【００２４】なお、可動フック８は一体に鋳物などによって形成することもできる。
【００２５】図１及び図２に示す揺動手段１０は伸縮自在な複動式の流体圧シリンダで構成され、一端の出力ロッド１０ａがブラケット４の軸受孔４ｊに取付けられた軸部材１４に、他端のシリンダ本体１０ｂが可動フック８の軸受孔８ｅに取付けられた軸部材１６にそれぞれ回動自在に取付けられている。流体圧シリンダ１０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）。
【００２６】図１とともに図３、主として図３を参照してバケット１２に備えられる連結軸１２ａ及び１２ｂを説明すると、連結軸１２ａ及び１２ｂはバケット本体の上部に配設された一対のプレート１２ｃ、１２ｃの間に溶接あるいは適宜の手段よって実質上平行に取付けられている。連結軸１２ａ及び１２ｂの間に板部材を断面山形状に折り曲げて形成された構造部材であるトルクチューブ１３が位置している。
【００２７】上述のように構成されたクイックカプラ装置２は、ブラケット４の一対の支持部材４ｂ、４ｂがアーム５２及び揺動作動リンク６４に、軸受孔４ｅ、４ｅに軸部材（図示は省略されている）を挿入し、また軸受孔４ｆ、４ｆに軸部材（図示は省略されている）を挿入してそれぞれ回動自在に取付けられる。これらの軸部材は、クイックカプラ２を用いないで作業装置をアーム５２及び揺動作動リンク６４に直接取付けるときに用いられる周知のものである。
【００２８】クイックカプラ２を介してバケット１２をアーム５２に連結するには、揺動手段の流体圧シリンダ１０をそのヘッド端に流体制御手段からの流体を供給して伸張させ、可動フック８を固定フック６から離れる方向に（二点鎖線で示す方向に）揺動させ、可動フック８の係合溝８ａと固定フック６の係合溝６ａとの間隔を拡げる。そして先ず、固定フック６の係合溝６ａにバケット１２の一方の連結軸１２ａを係合させ、その後で先ずバケット１２の連結軸１２ｂを案内部４ｈに当接させ、流体圧シリンダ１０をそのロッド端に流体制御手段からの流体を供給して収縮させる。そして可動フック８を固定フック６に接近する方向に動かしてその係合溝８ａに連結軸１２ｂを係合させる。流体圧シリンダ１０への流体の供給を止めてこの状態を保持し、バケット１２をクイックカプラ２を介してアーム５２に連結状態にする。
【００２９】係合を解除するには、流体圧シリンダ１０を収縮させて可動フック８を固定フック６から離れる方向に揺動させ、係合溝８ａと連結軸１２ｂ並びに係合溝６ａと連結軸１２ａの係合を解除する。
【００３０】図１～図３を参照して上述したとおりのクイックカプラ２の作用を説明する。
【００３１】（１）可動フックと作業装置の干渉：クイックカプラ２を介して作業装置であるバケット１２をアーム５２に連結するとき、すなわち可動フック８を固定フック６の側に寄せる場合には、可動フック８は固定フック６から離れたバケット１２の外方（図１に二点鎖線で示す）から内方に向けて揺動され連結軸１２ｂに係合される（図１に実線で示す状態）。したがって、連結軸１２ａ及び１２ｂの間にバケット１２の構造部材であるトルクチューブ１３が有っても、可動フック８は構造部材１３に干渉しない。このように可動フック８は連結軸１２ａ及び１２ｂの外側で揺動されるから、連結軸１２ａ及び１２ｂの間の構造部材１３と干渉することがなく、クイックカプラ２によって取付可能な作業装置の数は制限されず、その数を増やすことができる。
【００３２】（２）作業装置の連結軸の損傷：クイックカプラ２を介してバケット１２がアーム５２に連結された状態においては、可動フック８の係合溝８ａ及び固定フック６の係合溝６ａの各々の開口部は対向してバケット１２の内方を向いている。したがって、作業中に土砂などの異物が連結軸１２ａ及び１２ｂに外方から直接接触するのが防止され、連結軸１２ａ及び１２ｂの損傷が防止される。
【００３３】図６を参照して本発明に係るクイックカプラ装置の他の実施の形態を説明すると、全体を番号４０で示すクイックカプラは、上述のクイックカプラ装置２の実施の形態（図１）における、可動フック８の揺動中心Ｘ２、可動フック８と揺動手段１０の取付位置Ｘ３、並びに揺動作動リンク６４の取付位置Ｘ２を変えたものである。したがって、図１～図５に示されたクイックカプラ装置２と実質的に同じ部分については同一の符号を付してその説明を原則として省略する。
【００３４】クイックカプラ４０は、作業機械のアーム５２の先端に軸線Ｘ１を中心に揺動自在に装着されるブラケット４２と、係合溝６ａが形成されブラケット４２に固設された固定フック６と、係合溝８ａが形成されたフック部材９を有してブラケット４２に軸線Ｘ４を中心に揺動自在に取付けられた可動フック４４と、可動フック４４とブラケット４との間に配設された伸縮自在な揺動手段１０と、作業装置であるバケット１２に設けられ係合溝６ａ及び８ａの各々に離脱自在に係合される一対の連結軸１２ａ及び１２ｂとを備えている。
【００３５】可動フック４４は、一端部に軸線Ｘ５を中心に揺動手段１０が回動自在に取付けられ、係合溝８ａが他端部に形成され、中間部が軸線Ｘ４を中心にブラケット４２に回動自在に取付けられている。そして、ブラケット４２を揺動作動させるための揺動作動リンク６４が可動フック４４の揺動手段１０の取付回動中心と同一の軸線Ｘ５上に回動自在に連結される。
【００３６】上述のように構成されたクイックカプラ装置４０は、前述のクイックカプラ装置２の作用効果である「可動フックと作業装置の構造部材との干渉」及び「作業装置の連結軸の損傷」の問題を解決するのに加えて、揺動作動リンク６４と可動フック４４が連結されたことにより、可動フック４４は揺動手段１０と揺動作動リンク６４の両方によって保持されるから、作業装置１２に大きな負荷が加わる作業においても、作業装置１２の連結軸１２ａ及び１２ｂを確実に把持することができる。したがって、揺動手段１０の流体圧シリンダのサイズも小型化することもできる。
【００３７】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。
【００３８】例えば、本発明の実施の形態においては、揺動手段１０は伸縮自在な複動式の流体圧シリンダで構成されているが、スクリューボルト、あるいは右ねじと左ねじとからなるターンバックルのような機械的に伸縮自在な手段であってもよい。
【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、作業機械に装着されるブラケットに作業装置が、一対の連結軸及び連結軸の各々に離脱自在に係合する係合溝を備えた一対のフックによって着脱自在に連結される作業機械のクイックカプラ装置において、一対の連結軸の間に設けられた作業装置の構造部材にフックが干渉しないようにするとともに、連結軸に土砂などの異物が直接接触するのを防止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４日（２０００．４．４）
【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２００１－２８８７７０（Ｐ２００１－２８８７７０Ａ）
【公開日】	平成１３年１０月１９日（２００１．１０．１９）
【出願番号】	特願２０００－１０２２１１（Ｐ２０００－１０２２１１）