作業機械の把持装置及びこれを備えた作業機械
【課題】大きな把持力による処理対象物の把持と、微細な把持力の調整との双方が可能な作業機械の把持装置を提供すること。
【解決手段】把持駆動シリンダ１９の駆動に伴い軸Ｊ２と把持部材本体２２とを所定の位置関係に保持しつつ把持駆動シリンダ１９からの駆動力を把持部材本体２２に伝えるとともに、把持部材本体２２の回動により接触する処理対象物Ｐから受ける反力により弾性変形して軸Ｊ２に対する把持部材本体２２の後退変位を許容し、かつ、その弾発力により、把持部材本体２２の後退変位に伴って処理対象物Ｐに対する把持部材本体２２の接触圧を増加させるように、把持部材本体２２と軸Ｊ２との間に設けられたコイルばね２４を備えている。
【解決手段】把持駆動シリンダ１９の駆動に伴い軸Ｊ２と把持部材本体２２とを所定の位置関係に保持しつつ把持駆動シリンダ１９からの駆動力を把持部材本体２２に伝えるとともに、把持部材本体２２の回動により接触する処理対象物Ｐから受ける反力により弾性変形して軸Ｊ２に対する把持部材本体２２の後退変位を許容し、かつ、その弾発力により、把持部材本体２２の後退変位に伴って処理対象物Ｐに対する把持部材本体２２の接触圧を増加させるように、把持部材本体２２と軸Ｊ２との間に設けられたコイルばね２４を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械の作業腕の先端に設けられ、建築解体作業や産業廃棄物の解体分別作業等を目的として処理対象物を把持するのに用いられる把持装置、及びこれを備えた作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業機械の作業腕の先端に設けられる把持装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この把持装置は、前記作業腕の先端に装着されるフレームブラケットと、このフレームブラケットに開閉可能に設けられた一対のアームリンクと、これらアームリンクを開閉させるアームシリンダと、各アームリンクの先端にそれぞれ設けられた把持用リンクの連結体とを備えている。具体的に、把持用リンクの連結体は、複数の把持用リンクと、これらの把持用リンクの隣接するもの同士を連結するピンとを備え、最も先端の把持用リンクと前記回転式フレームとの間に設けられたワイヤ等の緊張性部材を緊張又は解放することにより、把持物の周囲に沿って折れ曲がるように構成されている。
【０００３】
また、別の把持装置として、特許文献２に記載されたものが知られている。この把持装置は、前記作業腕の先端に装着される支持ブラケットと、この支持ブラケットに回動可能に取り付けられる一対の把持アームと、これらの把持アームを回動させるシリンダ装置とを備えている。このシリンダ装置は、両把持アームを互いに逆の向きに回動させることによって、これらの把持アームに把持動作を行わせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２６９１７９５号明細書
【特許文献２】実開昭５７−８０５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記把持装置には、大きな把持力が要求されることがある。特に、頑強な作業対象物の破砕を目的とするものは、極めて大きな駆動力を要することから、前記シリンダ装置として大出力のものを具備する必要がある。
【０００６】
また、上記のように強力な破砕等を目的とした大型の把持装置では、逆に、比較的小さな作業対象物を破壊せずに把持することは難しい。かかる強力な把持装置では、操縦者の僅かな操作によっても把持力が大きく変動するので、その操縦によって把持力を微妙に調整するのは困難である。
【０００７】
ここで、特許文献１の把持装置は、把持物の周囲に沿って折れ曲がった形態とされた一対の把持用リンクの連結体によって把持物を把持することができるので、把持物を破壊せずに把持することはできるものの、このように把持物の周囲に沿って折れ曲がった形態を採ることができる把持用リンクの連結体により把持物を把持することとしているため、この把持用リンクを開閉するアームシリンダとして大出力のものを採用しても、把持用リンクの連結体が変形することにより駆動力を把持物に十分に伝えることができない。
【０００８】
また、特許文献２には、前記把持アームの先端部に着脱可能に装着される補助把持体を備え、この補助把持体のうち処理対象物と接触する部位をゴム等の弾性体で構成し、比較的小型の処理対象物の把持にのみ当該補助把持体を装着することが開示されている。しかし、このような補助把持体を装着しても、シリンダ装置の駆動力はそのまま処理対象物に伝達されるため、その把持力の微細な調整を行うことは難しい。また、前記弾性体の厚みを増やすことには著しい限界があり、当該弾性体の弾性変形のみで把持力の急増を有効に吸収することは事実上不可能である。したがって、小型の処理対象物を把持する際に把持操作によって油圧シリンダ装置の出力が急激に増加した場合、これによる処理対象物の破損を回避することは難しい。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、大きな把持力による処理対象物の把持と、微細な把持力の調整との双方が可能な作業機械の把持装置及びこれを備えた作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、先端が変位可能な作業腕をもつ作業機械の当該作業腕の先端部に設けられ、処理対象物を把持する把持装置であって、前記作業腕の先端部に回動可能に支持された第１の把持部材と、前記作業腕の先端部に回動可能に支持され、前記第１の把持部材との間で前記処理対象物を把持するように当該第１の把持部材に対して相対的に回動可能な第２の把持部材と、伸縮動作を行うことにより、前記処理対象物を把持するように前記両把持部材を相対的に回動させる把持駆動シリンダとを備え、前記第１の把持部材及び第２の把持部材のうちの少なくとも一方の把持部材は、前記把持駆動シリンダの伸縮動作により相手方の把持部材に対して相対的に回動する把持部材本体と、前記把持駆動シリンダの伸縮動作に従動するように当該把持駆動シリンダに固定されているとともに、前記把持部材本体に対して前記把持駆動シリンダの伸縮方向に所定範囲内でのみ相対変位可能となるように当該把持部材本体に設けられ、かつ、前記把持駆動シリンダと前記把持部材本体とを回動可能に連結する連結軸と、前記把持駆動シリンダの駆動に伴い前記連結軸と前記把持部材本体とを所定の位置関係に保持しつつ前記把持駆動シリンダからの駆動力を把持部材本体に伝えるとともに、前記把持部材本体の回動により接触する前記処理対象物から受ける反力により弾性変形して前記連結軸に対する把持部材本体の後退変位を許容し、かつ、その弾発力により、前記把持部材本体の後退変位に伴って前記処理対象物に対する前記把持部材本体の接触圧を増加させるように、前記把持部材本体と前記連結軸との間に設けられたばね部材とを備えていることを特徴とする作業機械の把持装置を提供する。
【００１１】
この把持装置では、把持駆動シリンダの伸縮動作に伴い、この把持駆動シリンダと第１の把持部材及び第２の把持部材のうちの少なくとも一方の把持部材に含まれる把持部材本体との間に設けられたばね部材により当該把持部材本体と連結軸とが所定の位置関係に保持された状態で当該把持部材本体が閉じ方向に回動され、この把持部材本体が処理対象物に接触し、かつ、この処理対象物から受ける反力によりばね部材の弾性変形を伴いながら把持部材本体が連結軸に対して後退変位する。この把持部材本体の後退変位の範囲では、把持駆動シリンダの駆動力にかかわらず、前記処理対象物に対する把持部材本体の接触圧は、前記ばね部材の弾発力に相当する圧力となるため、当該接触圧の微細な調整を行うことが可能である。その一方、前記把持部材本体の後退変位が所定範囲を超えた時点からは、把持駆動シリンダの駆動力がそのまま処理対象物に作用するため、大きな把持力で処理対象物を把持することが可能である。
【００１２】
また、本発明では、前記所定の範囲を超えた時点において連結軸から把持部材本体に対して直接駆動力が作用するように構成したから、連結軸と処理対象物を把持する把持部材本体との間に他の部材を介在させることなく把持部材本体の後退変位を実現することができる。したがって、例えば、後退変位を実現するために把持部材本体に相当する部分を２分割して両者を相対変位するように連結する構成等と比較して、処理対象物の把持や破砕を行うための構成（本発明では把持部材本体）の強度を十分に確保することができる。なお、連結軸と把持部材本体との間にはばね部材が介在しているが、このばね部材は、連結軸に対して後退変位する範囲（前記所定範囲）内でその弾発力を発揮させるためのものであり、前記所定範囲を超えた把持部材本体の回動範囲においては、連結軸と把持部材本体とが接触して連結軸から把持部材本体に対して直接駆動力が伝達される。
【００１３】
具体的に、前記把持部材本体には、前記連結軸を挿通可能で、かつ、当該連結軸に対する前記把持部材本体の後退変位を許容する形状を有する貫通溝が形成され、前記把持駆動シリンダの伸縮方向のうち前記把持駆動部材を閉じる方向における前記貫通溝の内側面と前記連結軸とが当接することにより、前記所定量を超える把持部材本体の後退変位が阻止される構成とすることができる。
【００１４】
前記作業機械の把持装置において、前記把持部材本体の後退変位の変位量よりも前記ばね部材の弾性変形量を大きくするための増幅手段が設けられていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、把持部材本体の限られた後退変位の範囲内で、ばね部材による弾発力を幅広く利用することができるため、より細やかな把持力の調整が可能となる。
【００１６】
具体的に、前記増幅手段は、前記連結軸と略平行な回動軸回りに前記把持部材本体に対して回動可能に取り付けられたリンク部材を備え、前記リンク部材は、前記把持部材本体との間で伸縮可能となるように前記ばね部材を保持する保持部と、前記把持駆動シリンダの伸縮動作により当該リンク部材が前記回動軸回りに回動可能となるように、前記連結軸に固定された固定部とを有し、前記回動軸から前記保持部までの回動半径は、前記回動軸から前記固定部までの回動半径よりも大きい構成とすることができる。
【００１７】
この構成によれば、回動軸から保持部までの回動半径が回動軸から固定部までの回動半径よりも大きいため、連結軸の変位量よりもばね部材の弾性変形量を大きくすることができる。
【００１８】
前記作業機械の把持装置において、前前記リンク部材の保持部は、前記把持駆動シリンダを挟んで前記両把持部材の回動中心軸とは反対側の位置で前記ばね部材を保持することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、処理対象物を把持する把持部材本体及び相手方の把持部材の先端部から離れた位置にばね部材を配置することができるので、ばね部材が処理対象物に接触する可能性を低くすることにより当該ばね部材の破損を抑制することができる。
【００２０】
前記作業機械の把持装置において、前記第１の把持部材及び前記第２の把持部材の双方が、前記把持部材本体と、前記連結軸と、前記ばね部材とを含むことが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、一方の把持部材のみが把持部材本体等を含む構成に比べ、把持部材本体の後退変位により把持力の調整が可能であるストローク範囲が倍増する。
【００２２】
また、本発明は、移動可能な作業機械本体と、この作業機械本体に搭載され、当該作業機械に対して先端が変位するように動作可能な作業腕とを備え、この作業腕の先端に前記把持装置が取り付けられる作業機械を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、把持部材本体に対する把持部材本体の弾性的な後退変位を利用して微細な把持力の調整を行うことができる一方、前記後退変位の変位量が所定量に到達した時点からは処理対象物を大きな把持力で把持することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る把持装置及びこれを備えた作業機械を示した図である。
【図２】図１の把持装置を拡大して示す正面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２の把持部材の把持動作を説明するための正面図であり、把持動作開始前の状態を示すものである。
【図５】図２の把持部材の把持動作を説明するための正面図であり、（ａ）は把持部材本体と処理対象物Ｐとが接触した状態、（ｂ）は把持部材本体が後退変位した状態をそれぞれ示している。
【図６】図２の把持部材の把持動作を説明するための断面図であり、（ａ）は図５の（ａ）に対応する状態、（ｂ）は図５の（ｂ）に対応する状態をそれぞれ示している。
【図７】本発明の別の実施形態に係る把持装置を示す断面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態に係る把持装置を示す正面図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態に係る把持装置を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る把持装置及びこれを備えた作業機械を示した図である。この図では、作業機械として油圧ショベルを利用したものが例示されているが、本発明に係る作業機械はこれに限られず、先端が変位可能な作業腕をもつ様々の作業機械について本発明の適用が可能である。
【００２７】
油圧ショベル１は、下部走行体２と、その上に旋回可能に搭載される上部旋回体３とを備えている。上部旋回体３は、旋回フレーム４を有し、旋回フレーム４上に、カウンタウェイト５、キャビン６、及び作業腕７が搭載される。
【００２８】
前記作業腕７は、ブーム８及びアーム９と、これらをそれぞれ駆動するためのブームシリンダ１０及びアームシリンダ１１を備えている。ブーム８は、旋回フレーム４上に起伏可能に（すなわち旋回フレーム４の左右方向の軸回りに回動可能に）搭載され、ブームシリンダ１０の伸縮により当該起伏方向に駆動される。アーム９は、ブーム８の先端部に回動可能に連結され、アームシリンダ１１の伸縮により当該回動方向に駆動される。これらブーム８及びアーム９の回動動作と、旋回フレーム４の旋回動作との組み合わせにより、当該アーム９の先端部は、自在に変位することが可能である。
【００２９】
なお、本発明に係る作業機械は、旋回可能なものに限られない。また、作業腕は、一の関節を有するもの、あるいは多数の関節を有するものであってもよい。
【００３０】
前記アーム９の先端部には、通常、図略のバケットがバケットピン１２を介して回動可能に取り付けられるとともに、バケットシリンダ１４によって当該回動方向に駆動される。具体的には、アーム９にアイドラリンク１５の一端が回動可能に取り付けられるとともに当該リンク１５の他端がバケットシリンダ１４に連結され、このアイドラリンク１５の他端に前記バケットがバケットリンクを介して連結される。そして、前記バケットシリンダ１４の伸縮によりアイドラリンク１５、バケットリンク及び図略のバケットが駆動される。そして、この実施の形態では、前記バケットに代えて作業アタッチメントとして把持装置１６が着脱可能に装着される。
【００３１】
この把持装置１６は、図２にも示すように、把持装置本体１７と、互いに対をなす第１の把持部材１８Ａ及び第２の把持部材１８Ｂと、これらの把持部材１８Ａ、１８Ｂを駆動するための把持駆動シリンダ１９と、各把持部材１８Ａ、１８Ｂ同士を回動可能に連結する連結ピン２０とを備えている。把持装置本体１７の後部には、取付部２１が設けられ、この取付部２１がアーム９及びアイドラリンク１５に着脱可能に連結される。
【００３２】
両把持部材１８Ａ、１８Ｂは、図１〜図４に示すように、処理対象物Ｐ（図４参照）を両側から把持するためのもので、それぞれ、把持部材本体２２と、リンク部材２３と、コイルばね２４とをそれぞれ含む。
【００３３】
把持部材本体２２は、その基端部が把持駆動シリンダ１９によって互いに逆向きに回動駆動されることにより、把持部材本体２２の先端部同士が互いに密着した状態（図２参照）と、把持部材本体２２の先端部が互いに離間した状態（図４参照）とに切り換えられる。
【００３４】
具体的に、両把持部材本体２２は、処理対象物Ｐを把持するための先端プレート２５と、この先端プレート２５を挟む一対の基端プレート２６とを備え、両基端プレート２６を貫通するピン２７を中心として回動可能となるように前記把持装置本体１７にそれぞれ連結されている。
【００３５】
前記先端プレート２５は、前記基端プレート２６に挟持される被挟持部５０と、この被挟持部５０の先端部に着脱可能に取り付けられる把持部５１とを備えている。前記被挟持部５０には、その表面側（把持部材１８Ａは図２の奥側、把持部材１８Ｂは図２の手前側）へ開くとともに先端側へ延びる溝５０ａが形成されている。この溝５０ａ内に基端部が挿入された把持部５１と、被挟持部５０とが４本のボルトＢ１によって固定される。このように把持部５１の側面と溝５０ａの内側面とが当接した状態で被挟持部５０と把持部５１とが固定されているので、両把持部５１による把持の際に処理対象物Ｐから受ける反力が各ボルトＢ１に生じるのを抑制することができる。また、把持部５１が被挟持部５０に対して着脱可能とされているので、長さの異なる把持部５１を準備しておけば、作業内容に応じて長さの異なる把持部５１を適宜選択することができる。また、曲げ剛性の異なる複数の把持部５１を準備しておけば、把持部５１の種類に応じて異なる把持力で処理対象物Ｐの把持を行うことができる。なお、両把持部５１は、その先端から内側に突出して相手方の把持部５１との間で処理対象物Ｐを把持可能な突出部５１ａをそれぞれ備えている。
【００３６】
両基端プレート２６には、当該両基端プレート２６を貫通して前記ピン２７の軸線と平行に延びる３本の軸Ｊ１、軸Ｊ２及び軸Ｊ３が設けられている。軸Ｊ１は、前記ピン２７の外側位置で両基端プレート２６を貫通している。軸Ｊ２は、前記軸Ｊ１よりも作業腕７側に設けられ、前記軸Ｊ１を中心とする円弧形状で両基端プレート２６を貫通する貫通溝２６ａ（図６参照）で摺動可能となるように、当該貫通溝２６ａ内に挿通されている。具体的に、軸Ｊ２は、貫通溝２６ａの内側端部に当接する図６の（ａ）に示す位置と、貫通溝２６ａの外側端部に当接する図６の（ｂ）に示す位置との間で当該貫通溝２６ａ内で摺動可能とされている。
【００３７】
また、この軸Ｊ２は、前記両基端プレート２６の間に配置された把持駆動シリンダ１９の伸縮動作する一の端部（ロッド側の端部又はヘッド側の端部）を当該両基端プレート２６に対し回動可能に軸支する。軸Ｊ３は、前記コイルばね２４を支持するためのばね支持軸２８を回動可能に軸支する。具体的に、軸Ｊ３は、両基端プレート２６の間に配置されたばね支持軸２８の基端部を回動可能に軸支する。
【００３８】
前記把持駆動シリンダ１９は、油圧シリンダからなり、前記両把持部材本体２２の基端部同士の間に挟まれた位置で保持される。この把持駆動シリンダ１９は、シリンダ本体１９ａと、このシリンダ本体１９ａ内に収容されるピストン１９ｂと、このピストン１９ｂからシリンダ軸方向に沿って一方の側に延びるロッド１９ｃとを有し、このロッド１９ｃの先端部が第１の把持部材１８Ａの把持部材本体２２の基端部に回動可能に連結され、前記シリンダ本体１９ａのヘッド側端部が第２の把持部材１８Ｂの把持部材本体２２の基端部に連結される。したがって、この把持駆動シリンダ１９の伸縮により、前記両把持部材本体２２が開閉方向に駆動される。
【００３９】
具体的に、ロッド１９ｃの先端部は、第１の把持部材１８Ａの両基端プレート２６同士の間に挟まれた状態で、当該両基端プレート２６に対し軸Ｊ２によって回動可能に軸支されている。一方、シリンダ本体１９ａのヘッド側端部は、第２の把持部材１８Ｂの両基端プレート２６同士の間に挟まれた状態で、当該両基端プレート２６に対し軸Ｊ２によって回動可能に軸支されている。つまり、把持駆動シリンダ１９の両端部（軸Ｊ２）は、両基端プレート２６に対し貫通溝２６ａに沿って所定の変位量だけ相対変位することができるように、当該両基端プレート２６に支持されている。
【００４０】
前記両リンク部材２３は、前記両基端プレート２６の外側に設けられた一対のレバープレート２３ａを備えている。両レバープレート２３ａの基端部は、前記軸Ｊ１によって基端プレート２６に対して回動可能に軸支されている一方、両レバープレート２３ａの途中部は、前記軸Ｊ２により把持駆動シリンダ１９の端部に回動可能に軸支されている。また、両レバープレート２３ａの先端部には、前記ピン２７の軸線と平行に延びて両レバープレート２３ａに跨る軸Ｊ４が設けられている。この軸Ｊ４には、その軸線と直交する方向に当該軸Ｊ４を貫通する孔Ｊ４１（図３参照）が設けられ、この孔Ｊ４１に前記ばね支持軸２８が挿通している。したがって、両リンク部材２３の先端部を互いに離間させる方向に前記軸Ｊ１を中心として両リンク部材２３を回動させると、ばね支持軸２８に外装されたコイルばね２４が軸Ｊ４の側面と前記軸Ｊ３との間で押し縮められる一方、このように押し縮められた弾発力により両リンク部材２３は、その先端部が互いに近接する方向に回動する。つまり、コイルばね２４は、前記軸Ｊ２（リンク部材２３の途中部）を把持部材本体２２に対して内向きに付勢するように設けられている。
【００４１】
ここで、軸Ｊ１（リンク部材２３の回動軸）から軸Ｊ４（コイルばね２４を保持する部分）までの回動半径Ｒ１は、軸Ｊ１から軸Ｊ２までの回動半径Ｒ２よりも大きくされている。したがって、把持駆動シリンダ１９の駆動による軸Ｊ２の変位量よりもコイルばね２４の弾性変形量を大きくすることができる。
【００４２】
また、コイルばね２４は、把持駆動シリンダ１９を挟んでピン２７よりも作業腕７側（基端部側）の位置に設けられている。具体的に、本実施形態において、両レバープレート２３ａは、基端プレート２６の基端部（軸Ｊ３の配設位置）を超えて作業腕７まで延びる長手寸法を有しており、その先端位置で上記ばね支持軸２８を支持している結果、コイルばね２４は、軸Ｊ２よりも作業腕７よりの位置に配設されている。
【００４３】
次に、この把持装置１６の作用を説明する。
【００４４】
この把持装置１６では、把持駆動シリンダ１９の伸縮により両把持部材１８Ａ、１８Ｂが開閉方向に駆動され、処理対象物Ｐの把持動作が行われる。まず、図４に示すように、両把持部材１８Ａ、１８Ｂが開いた状態で、当該把持部材１８Ａ、１８Ｂにおける把持部材本体２２（突出部５１ａ）が処理対象物Ｐの両外側に位置するように、作業腕７が操作される。そして、この位置で前記把持駆動シリンダ１９が伸張方向に作動することにより、コイルばね２４が一定量だけ縮んだ状態を維持した状態で、当該コイルばね２４の付勢力により、両把持部材１８Ａ、１８Ｂが閉じ方向に回動する。
【００４５】
前記把持動作に伴い、前記処理対象物Ｐには突出部５１ａが接触する（図５の（ａ）参照）。前記把持部材本体２２には、図６の（ａ）に示すように、コイルばね２４の弾発力により、軸Ｊ２が把持部材本体２２から内向きに変位した位置に保持されているため、前記接触開始後の把持駆動シリンダ１９の伸張動作により軸Ｊ２が把持部材本体２２に対して相対変位する。つまり、把持部材本体２２が軸Ｊ２に対して後退変位する。この後退変位によって、把持力の繊細な調整と、大きな把持力での把持の双方を可能にする。
【００４６】
具体的に、前記把持部材本体２２の突出部５１ａが処理対象物Ｐに接触してからしばらくは、両把持部材本体２２が閉じ方向に回動するのに伴い、前記把持部材本体２２は、その突出部５１ａが処理対象物Ｐから受ける反力により、コイルばね２４の弾性変形を伴いながら軸Ｊ２に対して後退変位する（図５の（ｂ）及び図６の（ｂ）参照）。この後退変位が許容される範囲（図６の（ａ）の状態から図６の（ｂ）の状態までの範囲）では、前記把持駆動シリンダ１９の駆動力にかかわらず、把持部材本体２２と処理対象物Ｐとの接触圧は、コイルばね２４の弾発力に基づく圧力となる。具体的に、把持装置１６では、コイルばね２４の弾発力が作用する軸Ｊ３（力点）とピン２７（支点）との間の距離と、当該ピン２７と処理対象物Ｐの接触位置（作用点）との間の距離に応じた比率でコイルばね２４の弾発力が処理対象物Ｐに作用することになる。
【００４７】
したがって、この範囲では、前記把持駆動シリンダ１９による把持部材本体２２の後退変位に伴うコイルばね２４の弾発力の変化を利用して当該接触圧の微細な調整を行うことが可能であり、例えば小さな処理対象物Ｐを破壊せずに把持するといったことが可能となる。
【００４８】
これに対し、前記把持部材本体２２の後退変位が所定量に達すると、図６の（ｂ）に示すように、軸Ｊ２が貫通溝２６ａの外側端部に当接することにより、当該把持部材本体２２のそれ以上の後退変位が阻止される（すなわち、把持部材本体２２と軸Ｊ２とが一体化される）ため、把持駆動シリンダ１９から各把持部材本体２２に加えられる駆動力がそのまま把持力として処理対象物Ｐに加えられる。したがって、この状態で処理対象物Ｐを大きな把持力で把持することが可能であり、例えば、当該処理対象物Ｐの破砕を目的とした把持も行うことができる。
【００４９】
特に、把持装置１６は、軸Ｊ２が貫通溝２６ａの外側端部に当接した後の時点において軸Ｊ２から把持部材本体２２に対して直接駆動力が作用するように構成されているため、軸Ｊ２と処理対象物Ｐを把持する把持部材本体２２との間に他の部材を介在させることなく把持部材本体２２の後退変位を実現することができる。したがって、例えば、後退変位を実現するために把持部材本体２２を２分割して両者を相対変位するように連結する構成と比較して、処理対象物Ｐの把持や破砕を行うための構成（前記実施形態では把持部材本体２２）の強度を十分に確保することができる。
【００５０】
なお、前記実施形態では、軸Ｊ２と把持部材本体２２との間にリンク部材２３を介在させているが、図７に示すように、軸Ｊ２と把持部材本体２２（軸Ｊ４）との間に直接コイルばね２４を設ける構成とすることもできる。ただし、前記実施形態のように、リンク部材２３を介在させて、軸Ｊ２よりもリンク部材２３の先端部でコイルばね２４を保持する構成とすることにより、把持駆動シリンダ１９による軸Ｊ２の変位量よりもコイルばね２４の伸縮変位量を大きくすることができるので、より細かな把持力の調整が可能となる。
【００５１】
また、軸Ｊ２と把持部材本体２２との間に直接コイルばね２４を配設する場合、さらに、軸Ｊ３を省略することもできる。つまり、図８に示すように、貫通溝２６ａの内側面と、軸Ｊ２の外周面との間にコイルばね２４を縮めた状態で配設する構成とすることにより、前期軸Ｊ３を省略することができる。
【００５２】
さらに、前記実施形態では、１本の把持駆動シリンダ１９により両把持部材１８Ａ、１８Ｂの双方を回動させる構成について説明したが、図９に示すように、各把持部材１８Ａ、１８Ｂのそれぞれを回動させるための把持駆動シリンダ１９を１本ずつ設けた構成とすることもできる。
【００５３】
具体的に、図９に示す実施形態では、前記把持装置本体１７にそれぞれヘッド側の端部が固定された一対の把持駆動シリンダ２９（図９では１本のみ示している）と、前記軸Ｊ１回りに回動可能となるように前記把持部材本体２２に軸支されたリンク部材３０とを備えている。リンク部材３０は、前記実施形態と異なり「く」の字型の形状を有している。前記軸Ｊ２は、リンク部材３０の屈曲部分で当該リンク部材３０を貫通し、前記把持駆動シリンダ２９のロッド側の端部を当該リンク部材３０及び把持部材本体２２に対して軸支している。
【００５４】
この実施形態においても、把持駆動シリンダ２９の伸縮動作に伴い貫通溝２６ａに沿って軸Ｊ２に対して把持部材本体２２が後退変位することができるので、この後退変位の変位量に応じたコイルばね２４の弾発力により、把持力の微調整を行うことができる。
【００５５】
なお、前記実施形態では、ばね部材としてコイルばね２４を採用した例について説明しているが、前記軸Ｊ２と把持部材本体２２との間で弾性変形可能な板ばね等を採用することもできる。
【００５６】
以上説明したように、前記把持装置１６では、把持駆動シリンダ１９の伸縮動作に伴い、この把持駆動シリンダ１９と把持部材１８Ａ、１８Ｂの把持部材本体２２との間にそれぞれ設けられたコイルばね２４により把持部材本体２２と軸Ｊ２とが所定の位置関係（図６の（ａ）の状態）に保持された状態で当該把持部材本体２２が閉じ方向に回動され、この把持部材本体２２が処理対象物Ｐに接触し、かつ、この処理対象物Ｐから受ける反力によりコイルばね２４の弾性変形を伴いながら把持部材本体２２が軸Ｊ２に対して後退変位する。この把持部材本体２２の後退変位の範囲では、把持駆動シリンダ１９の駆動力にかかわらず、処理対象物Ｐに対する把持部材本体２２の接触圧は、コイルばね２４の弾発力に相当する圧力となるため、当該接触圧の微細な調整を行うことが可能である。その一方、前記把持部材本体２２の後退変位が所定範囲を超えた時点からは、把持駆動シリンダ１９の駆動力がそのまま処理対象物Ｐに作用するため、大きな把持力で処理対象物Ｐを把持することが可能である。
【００５７】
また、前記実施形態では、前記所定の範囲を超えた時点において軸Ｊ２から把持部材本体２２に対して直接駆動力が作用するように構成したから、軸Ｊ２と処理対象物Ｐを保持する把持部材本体２２との間に他の部材を介在させることなく把持部材本体２２の後退変位を実現することができる。したがって、例えば、後退変位を実現するために把持部材本体２２に相当する部分を２分割して両者を相対変位するように連結する構成等と比較して、処理対象物Ｐの把持や破砕を行うための構成（本実施形態では把持部材本体２２）の強度を十分に確保することができる。
【００５８】
前記実施形態のように、リンク部材２３を備え、軸Ｊ１から軸Ｊ４（保持部）までの回動半径Ｒ１が軸Ｊ１から軸Ｊ２までの回動半径Ｒ２よりも大きい構成とすれば、軸Ｊ２の変位量よりもコイルばね２４の弾性変形量を大きくすることができる。
【００５９】
前記実施形態のように、前記把持駆動シリンダ１９を挟んでピン２７とは反対側の位置でコイルばね２４を保持する構成とすれば、処理対象物Ｐを把持する把持部材本体２２及び相手方の把持部材の先端部から離れた位置にコイルばね２４を配置することができるので、コイルばね２４が処理対象物Ｐに接触する可能性を低くすることにより当該コイルばね２４の破損を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６０】
Ｊ１〜Ｊ４ 軸
Ｐ 処理対象物
１ 油圧ショベル（作業機械）
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
７ 作業腕
１６ 把持装置
１８Ａ、１８Ｂ 把持部材
１９、２９ 把持駆動シリンダ
２２ 把持部材本体
２３、３０ リンク部材
２６ａ 貫通溝
２７ ピン（回動軸）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械の作業腕の先端に設けられ、建築解体作業や産業廃棄物の解体分別作業等を目的として処理対象物を把持するのに用いられる把持装置、及びこれを備えた作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業機械の作業腕の先端に設けられる把持装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この把持装置は、前記作業腕の先端に装着されるフレームブラケットと、このフレームブラケットに開閉可能に設けられた一対のアームリンクと、これらアームリンクを開閉させるアームシリンダと、各アームリンクの先端にそれぞれ設けられた把持用リンクの連結体とを備えている。具体的に、把持用リンクの連結体は、複数の把持用リンクと、これらの把持用リンクの隣接するもの同士を連結するピンとを備え、最も先端の把持用リンクと前記回転式フレームとの間に設けられたワイヤ等の緊張性部材を緊張又は解放することにより、把持物の周囲に沿って折れ曲がるように構成されている。
【０００３】
また、別の把持装置として、特許文献２に記載されたものが知られている。この把持装置は、前記作業腕の先端に装着される支持ブラケットと、この支持ブラケットに回動可能に取り付けられる一対の把持アームと、これらの把持アームを回動させるシリンダ装置とを備えている。このシリンダ装置は、両把持アームを互いに逆の向きに回動させることによって、これらの把持アームに把持動作を行わせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２６９１７９５号明細書
【特許文献２】実開昭５７−８０５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記把持装置には、大きな把持力が要求されることがある。特に、頑強な作業対象物の破砕を目的とするものは、極めて大きな駆動力を要することから、前記シリンダ装置として大出力のものを具備する必要がある。
【０００６】
また、上記のように強力な破砕等を目的とした大型の把持装置では、逆に、比較的小さな作業対象物を破壊せずに把持することは難しい。かかる強力な把持装置では、操縦者の僅かな操作によっても把持力が大きく変動するので、その操縦によって把持力を微妙に調整するのは困難である。
【０００７】
ここで、特許文献１の把持装置は、把持物の周囲に沿って折れ曲がった形態とされた一対の把持用リンクの連結体によって把持物を把持することができるので、把持物を破壊せずに把持することはできるものの、このように把持物の周囲に沿って折れ曲がった形態を採ることができる把持用リンクの連結体により把持物を把持することとしているため、この把持用リンクを開閉するアームシリンダとして大出力のものを採用しても、把持用リンクの連結体が変形することにより駆動力を把持物に十分に伝えることができない。
【０００８】
また、特許文献２には、前記把持アームの先端部に着脱可能に装着される補助把持体を備え、この補助把持体のうち処理対象物と接触する部位をゴム等の弾性体で構成し、比較的小型の処理対象物の把持にのみ当該補助把持体を装着することが開示されている。しかし、このような補助把持体を装着しても、シリンダ装置の駆動力はそのまま処理対象物に伝達されるため、その把持力の微細な調整を行うことは難しい。また、前記弾性体の厚みを増やすことには著しい限界があり、当該弾性体の弾性変形のみで把持力の急増を有効に吸収することは事実上不可能である。したがって、小型の処理対象物を把持する際に把持操作によって油圧シリンダ装置の出力が急激に増加した場合、これによる処理対象物の破損を回避することは難しい。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、大きな把持力による処理対象物の把持と、微細な把持力の調整との双方が可能な作業機械の把持装置及びこれを備えた作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、先端が変位可能な作業腕をもつ作業機械の当該作業腕の先端部に設けられ、処理対象物を把持する把持装置であって、前記作業腕の先端部に回動可能に支持された第１の把持部材と、前記作業腕の先端部に回動可能に支持され、前記第１の把持部材との間で前記処理対象物を把持するように当該第１の把持部材に対して相対的に回動可能な第２の把持部材と、伸縮動作を行うことにより、前記処理対象物を把持するように前記両把持部材を相対的に回動させる把持駆動シリンダとを備え、前記第１の把持部材及び第２の把持部材のうちの少なくとも一方の把持部材は、前記把持駆動シリンダの伸縮動作により相手方の把持部材に対して相対的に回動する把持部材本体と、前記把持駆動シリンダの伸縮動作に従動するように当該把持駆動シリンダに固定されているとともに、前記把持部材本体に対して前記把持駆動シリンダの伸縮方向に所定範囲内でのみ相対変位可能となるように当該把持部材本体に設けられ、かつ、前記把持駆動シリンダと前記把持部材本体とを回動可能に連結する連結軸と、前記把持駆動シリンダの駆動に伴い前記連結軸と前記把持部材本体とを所定の位置関係に保持しつつ前記把持駆動シリンダからの駆動力を把持部材本体に伝えるとともに、前記把持部材本体の回動により接触する前記処理対象物から受ける反力により弾性変形して前記連結軸に対する把持部材本体の後退変位を許容し、かつ、その弾発力により、前記把持部材本体の後退変位に伴って前記処理対象物に対する前記把持部材本体の接触圧を増加させるように、前記把持部材本体と前記連結軸との間に設けられたばね部材とを備えていることを特徴とする作業機械の把持装置を提供する。
【００１１】
この把持装置では、把持駆動シリンダの伸縮動作に伴い、この把持駆動シリンダと第１の把持部材及び第２の把持部材のうちの少なくとも一方の把持部材に含まれる把持部材本体との間に設けられたばね部材により当該把持部材本体と連結軸とが所定の位置関係に保持された状態で当該把持部材本体が閉じ方向に回動され、この把持部材本体が処理対象物に接触し、かつ、この処理対象物から受ける反力によりばね部材の弾性変形を伴いながら把持部材本体が連結軸に対して後退変位する。この把持部材本体の後退変位の範囲では、把持駆動シリンダの駆動力にかかわらず、前記処理対象物に対する把持部材本体の接触圧は、前記ばね部材の弾発力に相当する圧力となるため、当該接触圧の微細な調整を行うことが可能である。その一方、前記把持部材本体の後退変位が所定範囲を超えた時点からは、把持駆動シリンダの駆動力がそのまま処理対象物に作用するため、大きな把持力で処理対象物を把持することが可能である。
【００１２】
また、本発明では、前記所定の範囲を超えた時点において連結軸から把持部材本体に対して直接駆動力が作用するように構成したから、連結軸と処理対象物を把持する把持部材本体との間に他の部材を介在させることなく把持部材本体の後退変位を実現することができる。したがって、例えば、後退変位を実現するために把持部材本体に相当する部分を２分割して両者を相対変位するように連結する構成等と比較して、処理対象物の把持や破砕を行うための構成（本発明では把持部材本体）の強度を十分に確保することができる。なお、連結軸と把持部材本体との間にはばね部材が介在しているが、このばね部材は、連結軸に対して後退変位する範囲（前記所定範囲）内でその弾発力を発揮させるためのものであり、前記所定範囲を超えた把持部材本体の回動範囲においては、連結軸と把持部材本体とが接触して連結軸から把持部材本体に対して直接駆動力が伝達される。
【００１３】
具体的に、前記把持部材本体には、前記連結軸を挿通可能で、かつ、当該連結軸に対する前記把持部材本体の後退変位を許容する形状を有する貫通溝が形成され、前記把持駆動シリンダの伸縮方向のうち前記把持駆動部材を閉じる方向における前記貫通溝の内側面と前記連結軸とが当接することにより、前記所定量を超える把持部材本体の後退変位が阻止される構成とすることができる。
【００１４】
前記作業機械の把持装置において、前記把持部材本体の後退変位の変位量よりも前記ばね部材の弾性変形量を大きくするための増幅手段が設けられていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、把持部材本体の限られた後退変位の範囲内で、ばね部材による弾発力を幅広く利用することができるため、より細やかな把持力の調整が可能となる。
【００１６】
具体的に、前記増幅手段は、前記連結軸と略平行な回動軸回りに前記把持部材本体に対して回動可能に取り付けられたリンク部材を備え、前記リンク部材は、前記把持部材本体との間で伸縮可能となるように前記ばね部材を保持する保持部と、前記把持駆動シリンダの伸縮動作により当該リンク部材が前記回動軸回りに回動可能となるように、前記連結軸に固定された固定部とを有し、前記回動軸から前記保持部までの回動半径は、前記回動軸から前記固定部までの回動半径よりも大きい構成とすることができる。
【００１７】
この構成によれば、回動軸から保持部までの回動半径が回動軸から固定部までの回動半径よりも大きいため、連結軸の変位量よりもばね部材の弾性変形量を大きくすることができる。
【００１８】
前記作業機械の把持装置において、前前記リンク部材の保持部は、前記把持駆動シリンダを挟んで前記両把持部材の回動中心軸とは反対側の位置で前記ばね部材を保持することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、処理対象物を把持する把持部材本体及び相手方の把持部材の先端部から離れた位置にばね部材を配置することができるので、ばね部材が処理対象物に接触する可能性を低くすることにより当該ばね部材の破損を抑制することができる。
【００２０】
前記作業機械の把持装置において、前記第１の把持部材及び前記第２の把持部材の双方が、前記把持部材本体と、前記連結軸と、前記ばね部材とを含むことが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、一方の把持部材のみが把持部材本体等を含む構成に比べ、把持部材本体の後退変位により把持力の調整が可能であるストローク範囲が倍増する。
【００２２】
また、本発明は、移動可能な作業機械本体と、この作業機械本体に搭載され、当該作業機械に対して先端が変位するように動作可能な作業腕とを備え、この作業腕の先端に前記把持装置が取り付けられる作業機械を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、把持部材本体に対する把持部材本体の弾性的な後退変位を利用して微細な把持力の調整を行うことができる一方、前記後退変位の変位量が所定量に到達した時点からは処理対象物を大きな把持力で把持することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る把持装置及びこれを備えた作業機械を示した図である。
【図２】図１の把持装置を拡大して示す正面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２の把持部材の把持動作を説明するための正面図であり、把持動作開始前の状態を示すものである。
【図５】図２の把持部材の把持動作を説明するための正面図であり、（ａ）は把持部材本体と処理対象物Ｐとが接触した状態、（ｂ）は把持部材本体が後退変位した状態をそれぞれ示している。
【図６】図２の把持部材の把持動作を説明するための断面図であり、（ａ）は図５の（ａ）に対応する状態、（ｂ）は図５の（ｂ）に対応する状態をそれぞれ示している。
【図７】本発明の別の実施形態に係る把持装置を示す断面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態に係る把持装置を示す正面図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態に係る把持装置を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る把持装置及びこれを備えた作業機械を示した図である。この図では、作業機械として油圧ショベルを利用したものが例示されているが、本発明に係る作業機械はこれに限られず、先端が変位可能な作業腕をもつ様々の作業機械について本発明の適用が可能である。
【００２７】
油圧ショベル１は、下部走行体２と、その上に旋回可能に搭載される上部旋回体３とを備えている。上部旋回体３は、旋回フレーム４を有し、旋回フレーム４上に、カウンタウェイト５、キャビン６、及び作業腕７が搭載される。
【００２８】
前記作業腕７は、ブーム８及びアーム９と、これらをそれぞれ駆動するためのブームシリンダ１０及びアームシリンダ１１を備えている。ブーム８は、旋回フレーム４上に起伏可能に（すなわち旋回フレーム４の左右方向の軸回りに回動可能に）搭載され、ブームシリンダ１０の伸縮により当該起伏方向に駆動される。アーム９は、ブーム８の先端部に回動可能に連結され、アームシリンダ１１の伸縮により当該回動方向に駆動される。これらブーム８及びアーム９の回動動作と、旋回フレーム４の旋回動作との組み合わせにより、当該アーム９の先端部は、自在に変位することが可能である。
【００２９】
なお、本発明に係る作業機械は、旋回可能なものに限られない。また、作業腕は、一の関節を有するもの、あるいは多数の関節を有するものであってもよい。
【００３０】
前記アーム９の先端部には、通常、図略のバケットがバケットピン１２を介して回動可能に取り付けられるとともに、バケットシリンダ１４によって当該回動方向に駆動される。具体的には、アーム９にアイドラリンク１５の一端が回動可能に取り付けられるとともに当該リンク１５の他端がバケットシリンダ１４に連結され、このアイドラリンク１５の他端に前記バケットがバケットリンクを介して連結される。そして、前記バケットシリンダ１４の伸縮によりアイドラリンク１５、バケットリンク及び図略のバケットが駆動される。そして、この実施の形態では、前記バケットに代えて作業アタッチメントとして把持装置１６が着脱可能に装着される。
【００３１】
この把持装置１６は、図２にも示すように、把持装置本体１７と、互いに対をなす第１の把持部材１８Ａ及び第２の把持部材１８Ｂと、これらの把持部材１８Ａ、１８Ｂを駆動するための把持駆動シリンダ１９と、各把持部材１８Ａ、１８Ｂ同士を回動可能に連結する連結ピン２０とを備えている。把持装置本体１７の後部には、取付部２１が設けられ、この取付部２１がアーム９及びアイドラリンク１５に着脱可能に連結される。
【００３２】
両把持部材１８Ａ、１８Ｂは、図１〜図４に示すように、処理対象物Ｐ（図４参照）を両側から把持するためのもので、それぞれ、把持部材本体２２と、リンク部材２３と、コイルばね２４とをそれぞれ含む。
【００３３】
把持部材本体２２は、その基端部が把持駆動シリンダ１９によって互いに逆向きに回動駆動されることにより、把持部材本体２２の先端部同士が互いに密着した状態（図２参照）と、把持部材本体２２の先端部が互いに離間した状態（図４参照）とに切り換えられる。
【００３４】
具体的に、両把持部材本体２２は、処理対象物Ｐを把持するための先端プレート２５と、この先端プレート２５を挟む一対の基端プレート２６とを備え、両基端プレート２６を貫通するピン２７を中心として回動可能となるように前記把持装置本体１７にそれぞれ連結されている。
【００３５】
前記先端プレート２５は、前記基端プレート２６に挟持される被挟持部５０と、この被挟持部５０の先端部に着脱可能に取り付けられる把持部５１とを備えている。前記被挟持部５０には、その表面側（把持部材１８Ａは図２の奥側、把持部材１８Ｂは図２の手前側）へ開くとともに先端側へ延びる溝５０ａが形成されている。この溝５０ａ内に基端部が挿入された把持部５１と、被挟持部５０とが４本のボルトＢ１によって固定される。このように把持部５１の側面と溝５０ａの内側面とが当接した状態で被挟持部５０と把持部５１とが固定されているので、両把持部５１による把持の際に処理対象物Ｐから受ける反力が各ボルトＢ１に生じるのを抑制することができる。また、把持部５１が被挟持部５０に対して着脱可能とされているので、長さの異なる把持部５１を準備しておけば、作業内容に応じて長さの異なる把持部５１を適宜選択することができる。また、曲げ剛性の異なる複数の把持部５１を準備しておけば、把持部５１の種類に応じて異なる把持力で処理対象物Ｐの把持を行うことができる。なお、両把持部５１は、その先端から内側に突出して相手方の把持部５１との間で処理対象物Ｐを把持可能な突出部５１ａをそれぞれ備えている。
【００３６】
両基端プレート２６には、当該両基端プレート２６を貫通して前記ピン２７の軸線と平行に延びる３本の軸Ｊ１、軸Ｊ２及び軸Ｊ３が設けられている。軸Ｊ１は、前記ピン２７の外側位置で両基端プレート２６を貫通している。軸Ｊ２は、前記軸Ｊ１よりも作業腕７側に設けられ、前記軸Ｊ１を中心とする円弧形状で両基端プレート２６を貫通する貫通溝２６ａ（図６参照）で摺動可能となるように、当該貫通溝２６ａ内に挿通されている。具体的に、軸Ｊ２は、貫通溝２６ａの内側端部に当接する図６の（ａ）に示す位置と、貫通溝２６ａの外側端部に当接する図６の（ｂ）に示す位置との間で当該貫通溝２６ａ内で摺動可能とされている。
【００３７】
また、この軸Ｊ２は、前記両基端プレート２６の間に配置された把持駆動シリンダ１９の伸縮動作する一の端部（ロッド側の端部又はヘッド側の端部）を当該両基端プレート２６に対し回動可能に軸支する。軸Ｊ３は、前記コイルばね２４を支持するためのばね支持軸２８を回動可能に軸支する。具体的に、軸Ｊ３は、両基端プレート２６の間に配置されたばね支持軸２８の基端部を回動可能に軸支する。
【００３８】
前記把持駆動シリンダ１９は、油圧シリンダからなり、前記両把持部材本体２２の基端部同士の間に挟まれた位置で保持される。この把持駆動シリンダ１９は、シリンダ本体１９ａと、このシリンダ本体１９ａ内に収容されるピストン１９ｂと、このピストン１９ｂからシリンダ軸方向に沿って一方の側に延びるロッド１９ｃとを有し、このロッド１９ｃの先端部が第１の把持部材１８Ａの把持部材本体２２の基端部に回動可能に連結され、前記シリンダ本体１９ａのヘッド側端部が第２の把持部材１８Ｂの把持部材本体２２の基端部に連結される。したがって、この把持駆動シリンダ１９の伸縮により、前記両把持部材本体２２が開閉方向に駆動される。
【００３９】
具体的に、ロッド１９ｃの先端部は、第１の把持部材１８Ａの両基端プレート２６同士の間に挟まれた状態で、当該両基端プレート２６に対し軸Ｊ２によって回動可能に軸支されている。一方、シリンダ本体１９ａのヘッド側端部は、第２の把持部材１８Ｂの両基端プレート２６同士の間に挟まれた状態で、当該両基端プレート２６に対し軸Ｊ２によって回動可能に軸支されている。つまり、把持駆動シリンダ１９の両端部（軸Ｊ２）は、両基端プレート２６に対し貫通溝２６ａに沿って所定の変位量だけ相対変位することができるように、当該両基端プレート２６に支持されている。
【００４０】
前記両リンク部材２３は、前記両基端プレート２６の外側に設けられた一対のレバープレート２３ａを備えている。両レバープレート２３ａの基端部は、前記軸Ｊ１によって基端プレート２６に対して回動可能に軸支されている一方、両レバープレート２３ａの途中部は、前記軸Ｊ２により把持駆動シリンダ１９の端部に回動可能に軸支されている。また、両レバープレート２３ａの先端部には、前記ピン２７の軸線と平行に延びて両レバープレート２３ａに跨る軸Ｊ４が設けられている。この軸Ｊ４には、その軸線と直交する方向に当該軸Ｊ４を貫通する孔Ｊ４１（図３参照）が設けられ、この孔Ｊ４１に前記ばね支持軸２８が挿通している。したがって、両リンク部材２３の先端部を互いに離間させる方向に前記軸Ｊ１を中心として両リンク部材２３を回動させると、ばね支持軸２８に外装されたコイルばね２４が軸Ｊ４の側面と前記軸Ｊ３との間で押し縮められる一方、このように押し縮められた弾発力により両リンク部材２３は、その先端部が互いに近接する方向に回動する。つまり、コイルばね２４は、前記軸Ｊ２（リンク部材２３の途中部）を把持部材本体２２に対して内向きに付勢するように設けられている。
【００４１】
ここで、軸Ｊ１（リンク部材２３の回動軸）から軸Ｊ４（コイルばね２４を保持する部分）までの回動半径Ｒ１は、軸Ｊ１から軸Ｊ２までの回動半径Ｒ２よりも大きくされている。したがって、把持駆動シリンダ１９の駆動による軸Ｊ２の変位量よりもコイルばね２４の弾性変形量を大きくすることができる。
【００４２】
また、コイルばね２４は、把持駆動シリンダ１９を挟んでピン２７よりも作業腕７側（基端部側）の位置に設けられている。具体的に、本実施形態において、両レバープレート２３ａは、基端プレート２６の基端部（軸Ｊ３の配設位置）を超えて作業腕７まで延びる長手寸法を有しており、その先端位置で上記ばね支持軸２８を支持している結果、コイルばね２４は、軸Ｊ２よりも作業腕７よりの位置に配設されている。
【００４３】
次に、この把持装置１６の作用を説明する。
【００４４】
この把持装置１６では、把持駆動シリンダ１９の伸縮により両把持部材１８Ａ、１８Ｂが開閉方向に駆動され、処理対象物Ｐの把持動作が行われる。まず、図４に示すように、両把持部材１８Ａ、１８Ｂが開いた状態で、当該把持部材１８Ａ、１８Ｂにおける把持部材本体２２（突出部５１ａ）が処理対象物Ｐの両外側に位置するように、作業腕７が操作される。そして、この位置で前記把持駆動シリンダ１９が伸張方向に作動することにより、コイルばね２４が一定量だけ縮んだ状態を維持した状態で、当該コイルばね２４の付勢力により、両把持部材１８Ａ、１８Ｂが閉じ方向に回動する。
【００４５】
前記把持動作に伴い、前記処理対象物Ｐには突出部５１ａが接触する（図５の（ａ）参照）。前記把持部材本体２２には、図６の（ａ）に示すように、コイルばね２４の弾発力により、軸Ｊ２が把持部材本体２２から内向きに変位した位置に保持されているため、前記接触開始後の把持駆動シリンダ１９の伸張動作により軸Ｊ２が把持部材本体２２に対して相対変位する。つまり、把持部材本体２２が軸Ｊ２に対して後退変位する。この後退変位によって、把持力の繊細な調整と、大きな把持力での把持の双方を可能にする。
【００４６】
具体的に、前記把持部材本体２２の突出部５１ａが処理対象物Ｐに接触してからしばらくは、両把持部材本体２２が閉じ方向に回動するのに伴い、前記把持部材本体２２は、その突出部５１ａが処理対象物Ｐから受ける反力により、コイルばね２４の弾性変形を伴いながら軸Ｊ２に対して後退変位する（図５の（ｂ）及び図６の（ｂ）参照）。この後退変位が許容される範囲（図６の（ａ）の状態から図６の（ｂ）の状態までの範囲）では、前記把持駆動シリンダ１９の駆動力にかかわらず、把持部材本体２２と処理対象物Ｐとの接触圧は、コイルばね２４の弾発力に基づく圧力となる。具体的に、把持装置１６では、コイルばね２４の弾発力が作用する軸Ｊ３（力点）とピン２７（支点）との間の距離と、当該ピン２７と処理対象物Ｐの接触位置（作用点）との間の距離に応じた比率でコイルばね２４の弾発力が処理対象物Ｐに作用することになる。
【００４７】
したがって、この範囲では、前記把持駆動シリンダ１９による把持部材本体２２の後退変位に伴うコイルばね２４の弾発力の変化を利用して当該接触圧の微細な調整を行うことが可能であり、例えば小さな処理対象物Ｐを破壊せずに把持するといったことが可能となる。
【００４８】
これに対し、前記把持部材本体２２の後退変位が所定量に達すると、図６の（ｂ）に示すように、軸Ｊ２が貫通溝２６ａの外側端部に当接することにより、当該把持部材本体２２のそれ以上の後退変位が阻止される（すなわち、把持部材本体２２と軸Ｊ２とが一体化される）ため、把持駆動シリンダ１９から各把持部材本体２２に加えられる駆動力がそのまま把持力として処理対象物Ｐに加えられる。したがって、この状態で処理対象物Ｐを大きな把持力で把持することが可能であり、例えば、当該処理対象物Ｐの破砕を目的とした把持も行うことができる。
【００４９】
特に、把持装置１６は、軸Ｊ２が貫通溝２６ａの外側端部に当接した後の時点において軸Ｊ２から把持部材本体２２に対して直接駆動力が作用するように構成されているため、軸Ｊ２と処理対象物Ｐを把持する把持部材本体２２との間に他の部材を介在させることなく把持部材本体２２の後退変位を実現することができる。したがって、例えば、後退変位を実現するために把持部材本体２２を２分割して両者を相対変位するように連結する構成と比較して、処理対象物Ｐの把持や破砕を行うための構成（前記実施形態では把持部材本体２２）の強度を十分に確保することができる。
【００５０】
なお、前記実施形態では、軸Ｊ２と把持部材本体２２との間にリンク部材２３を介在させているが、図７に示すように、軸Ｊ２と把持部材本体２２（軸Ｊ４）との間に直接コイルばね２４を設ける構成とすることもできる。ただし、前記実施形態のように、リンク部材２３を介在させて、軸Ｊ２よりもリンク部材２３の先端部でコイルばね２４を保持する構成とすることにより、把持駆動シリンダ１９による軸Ｊ２の変位量よりもコイルばね２４の伸縮変位量を大きくすることができるので、より細かな把持力の調整が可能となる。
【００５１】
また、軸Ｊ２と把持部材本体２２との間に直接コイルばね２４を配設する場合、さらに、軸Ｊ３を省略することもできる。つまり、図８に示すように、貫通溝２６ａの内側面と、軸Ｊ２の外周面との間にコイルばね２４を縮めた状態で配設する構成とすることにより、前期軸Ｊ３を省略することができる。
【００５２】
さらに、前記実施形態では、１本の把持駆動シリンダ１９により両把持部材１８Ａ、１８Ｂの双方を回動させる構成について説明したが、図９に示すように、各把持部材１８Ａ、１８Ｂのそれぞれを回動させるための把持駆動シリンダ１９を１本ずつ設けた構成とすることもできる。
【００５３】
具体的に、図９に示す実施形態では、前記把持装置本体１７にそれぞれヘッド側の端部が固定された一対の把持駆動シリンダ２９（図９では１本のみ示している）と、前記軸Ｊ１回りに回動可能となるように前記把持部材本体２２に軸支されたリンク部材３０とを備えている。リンク部材３０は、前記実施形態と異なり「く」の字型の形状を有している。前記軸Ｊ２は、リンク部材３０の屈曲部分で当該リンク部材３０を貫通し、前記把持駆動シリンダ２９のロッド側の端部を当該リンク部材３０及び把持部材本体２２に対して軸支している。
【００５４】
この実施形態においても、把持駆動シリンダ２９の伸縮動作に伴い貫通溝２６ａに沿って軸Ｊ２に対して把持部材本体２２が後退変位することができるので、この後退変位の変位量に応じたコイルばね２４の弾発力により、把持力の微調整を行うことができる。
【００５５】
なお、前記実施形態では、ばね部材としてコイルばね２４を採用した例について説明しているが、前記軸Ｊ２と把持部材本体２２との間で弾性変形可能な板ばね等を採用することもできる。
【００５６】
以上説明したように、前記把持装置１６では、把持駆動シリンダ１９の伸縮動作に伴い、この把持駆動シリンダ１９と把持部材１８Ａ、１８Ｂの把持部材本体２２との間にそれぞれ設けられたコイルばね２４により把持部材本体２２と軸Ｊ２とが所定の位置関係（図６の（ａ）の状態）に保持された状態で当該把持部材本体２２が閉じ方向に回動され、この把持部材本体２２が処理対象物Ｐに接触し、かつ、この処理対象物Ｐから受ける反力によりコイルばね２４の弾性変形を伴いながら把持部材本体２２が軸Ｊ２に対して後退変位する。この把持部材本体２２の後退変位の範囲では、把持駆動シリンダ１９の駆動力にかかわらず、処理対象物Ｐに対する把持部材本体２２の接触圧は、コイルばね２４の弾発力に相当する圧力となるため、当該接触圧の微細な調整を行うことが可能である。その一方、前記把持部材本体２２の後退変位が所定範囲を超えた時点からは、把持駆動シリンダ１９の駆動力がそのまま処理対象物Ｐに作用するため、大きな把持力で処理対象物Ｐを把持することが可能である。
【００５７】
また、前記実施形態では、前記所定の範囲を超えた時点において軸Ｊ２から把持部材本体２２に対して直接駆動力が作用するように構成したから、軸Ｊ２と処理対象物Ｐを保持する把持部材本体２２との間に他の部材を介在させることなく把持部材本体２２の後退変位を実現することができる。したがって、例えば、後退変位を実現するために把持部材本体２２に相当する部分を２分割して両者を相対変位するように連結する構成等と比較して、処理対象物Ｐの把持や破砕を行うための構成（本実施形態では把持部材本体２２）の強度を十分に確保することができる。
【００５８】
前記実施形態のように、リンク部材２３を備え、軸Ｊ１から軸Ｊ４（保持部）までの回動半径Ｒ１が軸Ｊ１から軸Ｊ２までの回動半径Ｒ２よりも大きい構成とすれば、軸Ｊ２の変位量よりもコイルばね２４の弾性変形量を大きくすることができる。
【００５９】
前記実施形態のように、前記把持駆動シリンダ１９を挟んでピン２７とは反対側の位置でコイルばね２４を保持する構成とすれば、処理対象物Ｐを把持する把持部材本体２２及び相手方の把持部材の先端部から離れた位置にコイルばね２４を配置することができるので、コイルばね２４が処理対象物Ｐに接触する可能性を低くすることにより当該コイルばね２４の破損を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６０】
Ｊ１〜Ｊ４ 軸
Ｐ 処理対象物
１ 油圧ショベル（作業機械）
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
７ 作業腕
１６ 把持装置
１８Ａ、１８Ｂ 把持部材
１９、２９ 把持駆動シリンダ
２２ 把持部材本体
２３、３０ リンク部材
２６ａ 貫通溝
２７ ピン（回動軸）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が変位可能な作業腕をもつ作業機械の当該作業腕の先端部に設けられ、処理対象物を把持する把持装置であって、
前記作業腕の先端部に回動可能に支持された第１の把持部材と、
前記作業腕の先端部に回動可能に支持され、前記第１の把持部材との間で前記処理対象物を把持するように当該第１の把持部材に対して相対的に回動可能な第２の把持部材と、
伸縮動作を行うことにより、前記処理対象物を把持するように前記両把持部材を相対的に回動させる把持駆動シリンダとを備え、
前記第１の把持部材及び第２の把持部材のうちの少なくとも一方の把持部材は、
前記把持駆動シリンダの伸縮動作により相手方の把持部材に対して相対的に回動する把持部材本体と、
前記把持駆動シリンダの伸縮動作に従動するように当該把持駆動シリンダに固定されているとともに、前記把持部材本体に対して前記把持駆動シリンダの伸縮方向に所定範囲内でのみ相対変位可能となるように当該把持部材本体に設けられ、かつ、前記把持駆動シリンダと前記把持部材本体とを回動可能に連結する連結軸と、
前記把持駆動シリンダの駆動に伴い前記連結軸と前記把持部材本体とを所定の位置関係に保持しつつ前記把持駆動シリンダからの駆動力を把持部材本体に伝えるとともに、前記把持部材本体の回動により接触する前記処理対象物から受ける反力により弾性変形して前記連結軸に対する把持部材本体の後退変位を許容し、かつ、その弾発力により、前記把持部材本体の後退変位に伴って前記処理対象物に対する前記把持部材本体の接触圧を増加させるように、前記把持部材本体と前記連結軸との間に設けられたばね部材とを備えていることを特徴とする作業機械の把持装置。
【請求項２】
前記把持部材本体には、前記連結軸を挿通可能で、かつ、当該連結軸に対する前記把持部材本体の後退変位を許容する形状を有する貫通溝が形成され、
前記把持駆動シリンダの伸縮方向のうち前記把持駆動部材を閉じる方向における前記貫通溝の内側面と前記連結軸とが当接することにより、前記所定量を超える把持部材本体の後退変位が阻止されることを特徴とする請求項１に記載の作業機械の把持装置。
【請求項３】
前記把持部材本体の後退変位の変位量よりも前記ばね部材の弾性変形量を大きくするための増幅手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業機械の把持装置。
【請求項４】
前記増幅手段は、前記連結軸と略平行な回動軸回りに前記把持部材本体に対して回動可能に取り付けられたリンク部材を備え、
前記リンク部材は、前記把持部材本体との間で伸縮可能となるように前記ばね部材を保持する保持部と、前記把持駆動シリンダの伸縮動作により当該リンク部材が前記回動軸回りに回動可能となるように、前記連結軸に固定された固定部とを有し、
前記回動軸から前記保持部までの回動半径は、前記回動軸から前記固定部までの回動半径よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の作業機械の把持装置。
【請求項５】
前記リンク部材の保持部は、前記把持駆動シリンダを挟んで前記両把持部材の回動中心軸とは反対側の位置で前記ばね部材を保持することを特徴とする請求項４に記載の作業機械の把持装置。
【請求項６】
前記第１の把持部材及び前記第２の把持部材の双方が、前記把持部材本体と、前記連結軸と、前記ばね部材とを含むことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の作業機械の把持装置。
【請求項７】
移動可能な作業機械本体と、この作業機械本体に搭載され、当該作業機械に対して先端が変位するように動作可能な作業腕とを備え、この作業腕の先端に請求項１〜６の何れか１項に記載の把持装置が取り付けられることを特徴とする作業機械。
【請求項１】
先端が変位可能な作業腕をもつ作業機械の当該作業腕の先端部に設けられ、処理対象物を把持する把持装置であって、
前記作業腕の先端部に回動可能に支持された第１の把持部材と、
前記作業腕の先端部に回動可能に支持され、前記第１の把持部材との間で前記処理対象物を把持するように当該第１の把持部材に対して相対的に回動可能な第２の把持部材と、
伸縮動作を行うことにより、前記処理対象物を把持するように前記両把持部材を相対的に回動させる把持駆動シリンダとを備え、
前記第１の把持部材及び第２の把持部材のうちの少なくとも一方の把持部材は、
前記把持駆動シリンダの伸縮動作により相手方の把持部材に対して相対的に回動する把持部材本体と、
前記把持駆動シリンダの伸縮動作に従動するように当該把持駆動シリンダに固定されているとともに、前記把持部材本体に対して前記把持駆動シリンダの伸縮方向に所定範囲内でのみ相対変位可能となるように当該把持部材本体に設けられ、かつ、前記把持駆動シリンダと前記把持部材本体とを回動可能に連結する連結軸と、
前記把持駆動シリンダの駆動に伴い前記連結軸と前記把持部材本体とを所定の位置関係に保持しつつ前記把持駆動シリンダからの駆動力を把持部材本体に伝えるとともに、前記把持部材本体の回動により接触する前記処理対象物から受ける反力により弾性変形して前記連結軸に対する把持部材本体の後退変位を許容し、かつ、その弾発力により、前記把持部材本体の後退変位に伴って前記処理対象物に対する前記把持部材本体の接触圧を増加させるように、前記把持部材本体と前記連結軸との間に設けられたばね部材とを備えていることを特徴とする作業機械の把持装置。
【請求項２】
前記把持部材本体には、前記連結軸を挿通可能で、かつ、当該連結軸に対する前記把持部材本体の後退変位を許容する形状を有する貫通溝が形成され、
前記把持駆動シリンダの伸縮方向のうち前記把持駆動部材を閉じる方向における前記貫通溝の内側面と前記連結軸とが当接することにより、前記所定量を超える把持部材本体の後退変位が阻止されることを特徴とする請求項１に記載の作業機械の把持装置。
【請求項３】
前記把持部材本体の後退変位の変位量よりも前記ばね部材の弾性変形量を大きくするための増幅手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業機械の把持装置。
【請求項４】
前記増幅手段は、前記連結軸と略平行な回動軸回りに前記把持部材本体に対して回動可能に取り付けられたリンク部材を備え、
前記リンク部材は、前記把持部材本体との間で伸縮可能となるように前記ばね部材を保持する保持部と、前記把持駆動シリンダの伸縮動作により当該リンク部材が前記回動軸回りに回動可能となるように、前記連結軸に固定された固定部とを有し、
前記回動軸から前記保持部までの回動半径は、前記回動軸から前記固定部までの回動半径よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の作業機械の把持装置。
【請求項５】
前記リンク部材の保持部は、前記把持駆動シリンダを挟んで前記両把持部材の回動中心軸とは反対側の位置で前記ばね部材を保持することを特徴とする請求項４に記載の作業機械の把持装置。
【請求項６】
前記第１の把持部材及び前記第２の把持部材の双方が、前記把持部材本体と、前記連結軸と、前記ばね部材とを含むことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の作業機械の把持装置。
【請求項７】
移動可能な作業機械本体と、この作業機械本体に搭載され、当該作業機械に対して先端が変位するように動作可能な作業腕とを備え、この作業腕の先端に請求項１〜６の何れか１項に記載の把持装置が取り付けられることを特徴とする作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２６５０８９（Ｐ２０１０−２６５０８９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１８８１４（Ｐ２００９−１１８８１４）
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【出願人】（０００２４６２７３）コベルコ建機株式会社 (644)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【出願人】（０００２４６２７３）コベルコ建機株式会社 (644)
【Ｆターム（参考）】
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