JP5233840B2 - 作業機械の把持装置及びこれを備えた作業機械 - Google Patents

Description

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。

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、前記作業腕に取付けられる把持装置本体と、この把持装置本体に回動可能に連結されて互いに開閉するように動作可能な一対の把持部材と、これらの把持部材を開閉駆動する駆動装置とを備えたものが知られている。

さらに、このような把持装置の中には、一台の把持装置で複数種の把持動作を可能にするために、前記把持部材が、把持部を含む部分と、この把持部を着脱可能に保持して前記駆動装置により駆動される部分とに分割されたものも知られている。

例えば特許文献１には、図１１に示すような切断機が開示されている。この切断機は、切断機本体１０１と、この切断機本体１０１に軸１０３を中心として回動可能に支持される一対のブラケット１０２と、これらのブラケット１０２を開閉方向に作動させる油圧シリンダ１０４と、各ブラケット１０２に着脱可能に取付けられる刃１０５とを備える。各ブラケット１０２およびこれに装着される刃１０５には、互いに面接触可能なフランジ１０２ａ，１０５ａがそれぞれ形成されるとともに、各刃１０５にはブラケット１０２側に突出するボス１０６が形成され、ブラケット１０２には前記ボス１０６が嵌入される孔１０７が設けられる。そして、当該嵌入を伴いながら前記両フランジ１０２ａ，１０５ａが互いに重ねられた状態で、これらフランジ１０２ａ，１０５ａをその厚み方向に貫通するボルト１０８により各刃１０５が対応するブラケット１０２に着脱可能に締結される。

実開昭５４−１６８６８７号マイクロフィルム

前記図１１に示される構造では、左右の刃１０５が処理対象物１０９を把持（切断機では切断）する際、当該刃１０５とブラケット１０２との接合部分におけるボス１０６やボルト１０８に大きなせん断荷重が加わる。このようなせん断荷重に耐え得る強度を確保するには、前記ボス１０６や前記ボルト１０８の径を拡大せざるを得ず、これに伴い、ブラケット１０２や刃１０５の大型化、さらには、前記ボルト１０８を挿通するためのフランジ１０２ａ，１０５ａの突出量の増加は免れ得ない。

本発明は、このような事情に鑑み、作業機械の把持装置であって、装置の著しい大型化を招くことなく把持部材の高い強度を確保しながら、当該把持部材における複数種の把持部の交換が可能な把持装置、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。

前記課題を解決するための手段として、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取付けられる把持装置本体と、前記把持装置本体に互いに平行な回動中心軸回りに回動可能に支持され、その回動により、前記処理対象物の把持および開放を行うように互いに開閉する第１の把持部材および第２の把持部材と、前記開閉を行うように前記第１の把持部材および前記第２の把持部材を回動させる駆動装置とを備え、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、前記処理対象物に接触してこれを把持する把持部を含む複数種の着脱部と、前記把持装置本体に回動可能に連結され、前記各着脱部を選択的に着脱可能に保持する保持部と、この保持部に前記着脱部を着脱可能に結合する結合具とを含み、前記着脱部のうち前記把持部と反対側の端部に被拘束部が形成され、この被拘束部にはこれを前記回動中心軸と平行な方向に貫通する、前記結合具が挿入可能な着脱部側貫通孔が設けられ、前記保持部は、前記被拘束部を前記開閉方向の少なくとも外側から拘束する開閉方向拘束部と、この開閉方向拘束部により拘束される被拘束部に対してその着脱部側貫通孔と平行な方向から重なることが可能な保持壁とを有し、この保持壁に、前記着脱部側貫通孔と合致する、前記結合具が挿入可能な保持部側貫通孔が設けられ、前記結合具は、前記着脱部側貫通孔および前記保持部側貫通孔の双方に挿入された状態で前記被拘束部を前記保持壁に結合するものである。

なお、ここでいう「着脱部側貫通孔」および「保持部側貫通孔」は、いずれも結合具が隙間をもって挿通可能な単なる貫通孔であってもよいし、そのうちの一方が前記結合具を構成するボルトと螺合可能なねじ孔であってもよい。前者の場合、例えば前記ボルトにナットが螺合されればよい。また、前記結合具はボルトに限らず、例えば結合用のピンであってもよい。

また本発明は、前記把持装置と、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付けられる作業機械である。

前記把持装置およびこれを備えた作業機械によれば、複数種の着脱部の中から適当なものを把持部材の保持部に着脱可能に保持させることにより、共通の装置を用いて複数種の把持動作を行うことが可能である。しかも、前記保持部は、その保持壁に結合具によって結合される被拘束部を開閉方向の少なくとも外側から拘束する開閉方向拘束部を有するので、当該拘束により、前記結合具に大きなせん断荷重が加わることを防ぐことができる。さらに、当該被拘束部および当該保持壁にそれぞれ、これらを前記回動中心軸と平行な方向に貫通する（換言すれば両把持部材が開閉する面に対して直交する方向に貫通する）ように着脱部側貫通孔および保持部側貫通孔が設けられるので、従来のようにボルト挿通のためのフランジ等を把持部材から外向きに突設する必要がなく、コンパクトな構造で前記ボルト等の結合具の応力軽減を図ることができる。

ここで、前記着脱部の被拘束部は、この被拘束部を前記着脱部側貫通孔が貫通する方向と平行な方向を厚み方向として当該厚み方向の寸法が前記開閉方向に沿う方向の寸法よりも小さい板状をなし、当該厚み方向と直交する平面上に並ぶ複数の位置にそれぞれ前記着脱部側貫通孔が設けられているものが、好適である。

この装置によれば、前記被拘束部の寸法のうち前記開閉方向に沿う方向の寸法を大きく設定することにより、処理対象物から受ける反力に対抗するための被拘束部のせん断強度を確保しながら、着脱部側貫通孔と平行な方向の寸法を小さく抑えることにより、結合構造をコンパクトにまとめることが可能である。さらに、前記着脱部側貫通孔の貫通方向に対して直交する平面上に複数の着脱部側貫通孔を設けることにより、コンパクトな構造を維持しながら前記被拘束部の面積を利用して着脱部側貫通孔の数を増やすことができ、これにより、結合具による結合強度を高めることができる。

この把持装置の好ましい態様（第１の態様）としては、前記駆動装置が、前記第１の把持部材の保持部と前記第２の把持部材の保持部とに連結されてこれらの把持部材を開閉させるように伸縮する把持駆動シリンダを含み、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が、さらに、前記把持駆動シリンダの伸縮に連動するようにこの把持駆動シリンダに連結されかつ前記保持部に対して所定範囲内でのみ相対変位可能となるように当該保持部に係合される係合部材と、ばね部材とを有し、このばね部材は、前記把持駆動シリンダの駆動に伴い前記係合部材と前記保持部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の駆動力を前記把持部材本体に伝えるとともに、前記着脱部およびこれを保持する保持部が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係合部材に対する前記保持部の変位を許容し、かつ、その弾発力が前記把持部に把持力として伝えられるように、前記保持部と前記係合部材との間に設けられるものが、挙げられる。

この第１の態様に係る把持装置では、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になる。具体的に、把持駆動シリンダの作動による前記両把持部材の閉動作に伴って当該把持部材の把持部が処理対象物に接触する当初は、この処理対象物から受ける反力によって着脱部およびこれを保持する保持部が前記ばね部材の弾性変形を伴いながら前記把持駆動シリンダに固定された係合部材に対して相対的に変位する。この段階では、前記把持駆動シリンダの駆動力にかかわらず、前記ばね部材の弾性変形量に相当する弾発力のみが把持力として前記処理対象物に伝えられる。従って、前記ばね部材の弾発力を利用した微小な把持力の調整が可能である。その後、前記係合部材に対する前記保持部の相対変位が許容範囲の限界まで達すると、それ以上は当該相対変位ができなくなるため、把持駆動シリンダの駆動力がそのまま前記係合部材、前記保持部、および着脱部の把持部を介して処理対象物に伝達され、これにより、大きな力での把持作業が可能になる。

しかも、前記ばね部材の弾発力および把持駆動シリンダの駆動力はともに保持部に伝えられるので、当該保持部に保持される着脱部の種類に関係なく、前記の把持力調整効果が達成される。

この態様の他、第２の態様として、前記両把持部材の保持部が、前記回動中心軸回りに回動可能となるように前記把持装置本体に連結され、かつ、前記駆動装置により駆動される被駆動部分と、この被駆動部分に前記回動中心軸と平行な軸回りに所定の範囲内でのみ相対回動可能となるように連結され、前記開閉方向拘束部および前記保持壁を含む保持側部分とを有し、前記両把持部材が、さらにばね部材を有し、このばね部材は、前記被駆動部分と前記保持側部分とを所定の位置関係に保持しつつ前記駆動装置の駆動力を前記被駆動部分から前記保持側部分に伝えるとともに、前記保持側部分およびこの保持側部分が保持する着脱部が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被駆動部分に対する前記保持側部分の変位を許容し、かつ、その弾発力が前記把持部に把持力として伝えられるように、前記保持部と前記係合部材との間に設けられるものも好適である。

この第２の態様に係る把持装置においても、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になる。具体的に、駆動装置の作動による前記両把持部材の閉動作に伴って当該把持部材の把持部が処理対象物に接触する当初は、この処理対象物から受ける反力によって保持側部分が前記ばね部材の弾性変形を伴いながら被駆動部分に対して相対的に後退変位する。この段階では、前記駆動装置の駆動力にかかわらず、前記ばね部材の弾性変形量に相当する弾発力が把持力として前記処理対象物に作用する。従って、前記ばね部材の弾発力を利用した微小な把持力の調整が可能である。その後、前記被駆動部分に対する前記保持側部分の相対変位が許容範囲の限界に達すると、それ以上は前記被駆動部分と前記保持側部分との相対変位が不能になるため、把持駆動シリンダの駆動力がそのまま前記両部分、および着脱部の把持部を介して処理対象物に伝達され、これにより、大きな力での把持作業が可能になる。

しかも、前記着脱部は前記保持側部分に対して着脱されるため、当該着脱部の種類に関係なく、前記の把持力調整効果が達成される。

また、前記第１の態様や前記第２の態様に代え、あるいはこれに加え、前記複数種の着脱部として、この着脱部の把持部が前記処理対象物から受ける反力による弾性的な撓み度合いが互いに異なる構造を有するものを含んでいれば、前記各着脱部における把持部の撓みを利用して把持力特性を変更することができる。

例えば、前記複数種の着脱部として、この着脱部の把持部が前記処理対象物から保持部に保持された状態での当該保持部の回動中心軸から前記着脱部の把持部までの距離が互いに異なるものを含むのが、好適である。これらの着脱部同士の交換により、その把持部の前記回動中心軸を中心とする回動半径を異ならせることで、当該着脱部に作用する曲げモーメントを変えることができ、これにより当該把持部の撓み特性を変えることができる。

特に、前記第１の態様や前記第２の態様に係る把持装置において、ばね部材による把持力調整の特性を変える場合に、当該ばね部材をその弾性係数の異なるものに交換する作業は必ずしも容易でないが、前記のように複数種の着脱部として、この着脱部の把持部が前記処理対象物から受ける反力による弾性的な撓み度合いが互いに異なる構造を有するものを含んでいれば、共通のばね部材を用いながらも、前記各着脱部における把持部の撓みを利用して把持力特性を変更することができる。

以上のように、本発明によれば、装置の著しい大型化を招くことなく、把持部材の高い強度を確保しながら、当該把持部材における複数種の把持部の交換ができる効果がある。

本発明の第１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１に示される把持装置を拡大した正面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図２の把持装置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）は把持部と処理対象物Ｐとが接触を開始した状態、（ｂ）は把持部が前記接触を保ちながら係合部材に対して後退変位した状態をそれぞれ示している。 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２のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図２に示される把持装置において図９の把持装置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。 本発明の第２の実施形態に係る把持装置を示す断面図である。 図９の把持装置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。 従来の把持装置である切断機の平面図である。

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。

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１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。

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。

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８の先端部は、自在に変位することが可能である。

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。

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が回動可能に取り付けられるとともに当該リンク１５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に前記バケットが連結される。そして、前記バケットシリンダ１４の伸縮によりリンク１５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。

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を開閉方向に駆動するための駆動装置である把持駆動シリンダ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とを備える。把持装置本体１７は取付部材２１に連結され、この取付部材２１が前記アーム９及びアイドラリンク１５に着脱可能に連結される。

図２〜図４に両把持部材１８Ａ、１８Ｂの詳細を示す。これらの把持部材１８Ａ，１８Ｂは、例えば図４に示されるような処理対象物Ｐを両側から把持するためのもので、それぞれ、着脱部２５と、保持部２２と、複数本のボルト（結合具）２３と、リンク部材３１と、ばね部材であるコイルばね２４と、を含む。

前記着脱部２５は、板状をなし、前記保持部２２に着脱可能に保持されるとともに、その保持された状態で前記処理対象物Ｐを両側から把持するための把持部２５ａを有する。この把持部２５ａは、この実施の形態では、前記着脱部２５の先端部に着脱可能に取付けられている。

保持部２２は、前記着脱部２５を着脱可能に保持するための先端側プレート２６Ａと、この先端側プレート２６Ａをその厚み方向から挟む一対の基端側プレート２６Ｂとを有し、両基端側プレート２６Ｂは、これらを厚み方向に貫通する互いに平行な回動中心軸（この実施の形態ではピン）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。前記着脱部２５および両プレート２６Ａ，２６Ｂは、いずれも、その厚み方向が前記回動中心軸２７と平行となる姿勢で配置される。

なお、前記先端側プレート２６Ａへの前記着脱部２５の取付けは、前記ボルト２３により行われる。そのための具体的な構造については後に詳述する。

前記把持駆動シリンダ１９は、油圧シリンダからなり、前記両保持部２２の基端部同士の間に設けられ、これらの基端部にそれぞれ連結される。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の保持部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の保持部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、前記両保持部２２が開閉方向に駆動される。

前記ロッド１９ｃの先端部および前記シリンダ本体１９ａのヘッド側端部にはそれぞれ係合軸（係合部材）Ｊ２が固定される。これらの係合軸Ｊ２は、前記回動中心軸２７と平行な姿勢で配置され、それぞれ前記各保持部２２の基端側プレート２６Ｂの基端部に係合される。詳しくは、図６に示すように両基端側プレート２６Ｂおよびこれに重ねられた補強板２６Ｃに貫通溝３０が設けられ、これを前記係合軸Ｊ２がその軸方向に貫通し、この貫通溝３０内で摺動可能となるように係合されている。従って、この係合軸Ｊ２は前記貫通溝３０が形成されている範囲内でのみ保持部２２に対して相対変位することが可能である。具体的に、この係合軸Ｊ２は、図６（ａ）に示されるように前記貫通溝３０の内側端部（把持装置の中央に近い側の端部）に当接する位置と、同図（ｂ）に示すように貫通溝３０の外側端部に当接する位置との間で当該貫通溝３０内で摺動可能である。

前記リンク部材３１は、前記係合軸Ｊ２の前記保持部２２に対する相対変位と前記コイルばね２４の伸縮とを連携させるためのもので、前記両基端側プレート２６Ｂの外側に設けられた一対のレバープレート３１ａを備えている。

両レバープレート３１ａの基端部は、前記係合軸Ｊ２よりも下方に位置して前記回動中心軸２７と平行なリンク回動軸Ｊ１を中心として回動可能となるように基端側プレート２６Ｂに連結されている。前記係合軸Ｊ２は、両レバープレート３１ａの途中部分を貫通するようにして当該部分に連結されている。

両レバープレート３１ａの先端部には、前記両軸Ｊ１，Ｊ２と平行なばね接触軸Ｊ４が設けられ、このばね接触軸Ｊ４がコイルばね２４に接触している。

コイルばね２４は、前記係合軸Ｊ２に装置内側（中心軸に向かう側）への付勢力を与えるもので、前記基端側プレート２６Ｂに取付けられている。具体的に、この基端側プレート２６Ｂには、前記係合軸Ｊ２よりも外側の位置で当該基端側プレート２６Ｂを前記係合軸Ｊ２と平行に貫通するばね回動軸Ｊ３が設けられ、このばね回動軸Ｊ３に対してこれと直交する姿勢でばね支持軸２８が連結され、このばね支持軸２８が前記ばね回動軸Ｊ３回りに回動可能となっている。そして、このばね支持軸２８の周囲にこれと同軸の状態で前記コイルばね２４が設けられている。

前記ばね支持軸２８は、前記ばね接触軸Ｊ４をこれと直交する方向に貫通している。具体的には、図３に示すように、前記ばね接触軸Ｊ４にこれをその軸線と直交する方向に貫通する孔Ｊ４１が設けられ、この孔Ｊ４１に前記ばね支持軸２８が挿通されており、このばね支持軸２８に沿って前記ばね接触軸Ｊ４が摺動可能となっている。そして、このばね接触軸Ｊ４と前記ばね回動軸Ｊ３との間に前記コイルばね２４が圧縮状態で介在している。

前記係合軸Ｊ２が嵌められる貫通溝３０は、前記リンク回動軸Ｊ１を中心とする円弧状に形成されている。従って、この貫通溝３０内での前記係合軸Ｊ２の摺動（すなわち保持部２２と係合軸Ｊ２との相対変位）は、この係合軸Ｊ２が挿通されているリンク部材３１の前記リンク回動軸Ｊ１回りの回動に変換され、当該回動に伴い、当該リンク部材３１に挿通されるばね接触軸Ｊ４と接触するコイルばね２４がばね支持軸２８に沿って伸縮する。従って、このコイルばね２４の弾発力は前記係合軸Ｊ２からみて前記保持部２２を閉じ方向（把持方向）に付勢する力として当該保持部２２に作用する。

次に、この保持部２２に対する前記着脱部２５の着脱のための構造について説明する。

前記着脱部２５のうち前記把持部２５ａと反対側の端部（基端部）には、被拘束部２５ｂが形成されている。この被拘束部２５ｂは、その先端側に隣接する部分よりも若干小幅で、その厚み方向が前記回動中心軸２７と平行な略矩形の板状をなし、当該厚み方向の寸法Ｄ（図７）が前記開閉方向に沿う方向の幅寸法（図７ではＬ）よりも小さくなっている。

この被拘束部２５ｂには、これをその厚み方向に複数の着脱部側貫通孔２５ｄが貫通している。これらの着脱部側貫通孔２５ｄはねじ孔であり、前記厚み方向と直交する平面上に並ぶ複数の位置（図では縦横４箇所の位置）にそれぞれ配設されている。

一方、前記保持部２２を構成する先端側プレート２６Ａには、前記被拘束部２５ｂを前記開閉方向の内側から拘束する内側拘束部２６ａと、当該開閉方向の外側から拘束する外側拘束部２６ｂと、これらの拘束部（開閉方向拘束部）２６ａ，２６ｂ同士の間に嵌め込まれる位置にある被拘束部２５ｂに対してその着脱部側貫通孔２５ｄと平行な方向から重なることが可能な保持壁とを有する。

この保持壁は、図７に示すように、前記先端側プレート２６Ａに残された薄肉の側壁２６ｃと、この側壁２６ｃに重なった状態で接合される（肉厚確保用の）補強板２９とで構成される。そのうち、前記側壁２６ｃには、前記着脱部側貫通孔２５ｄと合致するボルト挿通孔２６ｄが貫設され、前記補強板２９には、前記ボルト２３の頭部を収容する座ぐり孔２９ａが形成される。これらの孔２６ｄ，２９ａは、互いに合致する保持部側貫通孔を構成し、この保持部側貫通孔から挿入されたボルト２３の雄ねじ部分が前記着脱部側貫通孔２５ｄにねじ込まれる（螺合される）ことにより、前記被拘束部２５ｂが前記保持壁と重なった状態で当該保持壁に締結される。

なお、前記開閉方向についての拘束部２６ａ，２６ｂのうち、内側拘束部２６ａは場合に応じて省略が可能である。少なくとも外側拘束部２６ｂがあれば、後述のような把持動作時にボルト２３に大きなせん断荷重が作用するのを防ぐことができる。

また、前記ボルト２３の螺合対象は前記着脱部側貫通孔２５ｄに限られない。例えば、前記保持部側貫通孔が前記ボルト２３と螺合可能なねじ孔であってもよいし、両ボルト孔が単なるボルト挿通孔であってこれに挿通されるボルト２３にナットが螺合されることにより前記被拘束部２５と前記保持壁との締結がされてもよい。

さらに、本発明に係る結合具は前記のボルト２３に限られない。例えば、前記貫通孔２５ｄ等に挿通されるピンと、その挿通状態にあるピンの先端部に係合されることにより当該ピンが前記貫通孔２５ｄ等から離脱するのを阻止する抜け止め具とで前記結合具が構成されてもよい。

次に、この把持装置１６の作用を説明する。

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における着脱部２５の把持部２５ａ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と、この把持駆動シリンダ１９に固定されている係合軸Ｊ２と保持部２２との相対位置をコイルばね２４が一定に保ちながら、両把持部材１８Ａ、１８Ｂが閉じ方向に回動する。このときの前記相対位置は、図６（ａ）に示すように前記係合軸Ｊ２が前記保持部２２の基端側プレート２６Ｂにおける貫通溝３０の内周面の内側端に当接するような位置である。

前記の閉じ方向の回動により、図５（ａ）に示されるように前記処理対象物Ｐに把持部２５ａが接触する（図５の（ａ）参照）。その接触からしばらくは、係合軸Ｊ２がリンク回動軸Ｊ１回りのリンク部材３１の回動を伴って貫通溝３０内を摺動する（すなわち係合軸Ｊ２が保持部２２に対して相対変位する）のみである。従って、把持駆動シリンダ１９の伸長力が把持部材１８Ａ，１８Ｂに直接伝えられることはないが、前記保持部２２に対する前記係合軸Ｊ２の相対変位を許容するようにコイルばね２４が圧縮変形してその弾発力が増し、この弾発力が把持力として前記保持部２２を介して前記着脱部２５の把持部２５ａに伝えられる。この弾発力の利用により、比較的簡単な操作で把持力の微調整を行うことが可能である。

その後、前記貫通溝３０内での係合軸Ｊ２の摺動が進んで図６（ｂ）に示すように当該係合軸Ｊ２が当該貫通溝３０の内周面の外側端に当たると、それ以上は当該係合軸Ｊ２が保持部２２に対して相対変位できないため、当該係合軸Ｊ２に加えられている把持駆動シリンダ１９の伸長力がそのまま保持部２２さらには着脱部２５の把持部２５ａに伝えられる。従って、この段階からは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。

一方、前記着脱部２５は、前記保持部２２の先端側プレート２６Ａに着脱可能に保持されるから、この着脱部２５として互いに形状や構造、材質などが異なる複数種のものを用意しておき、適当に交換することによって、一台の把持装置１６によって複数種の把持動作を行うことができる。しかも、この着脱部２５は、その被拘束部２５ｂが基端側プレート２６Ｂ側の拘束部２６ａ，２６ｂにより開閉方向から拘束された状態で保持壁（側壁２６ｃおよび補強板２９）にボルト２３で締結されるので、前記拘束部２６ａ，２６ｂによる被拘束部２５ｂの拘束は、前記ボルト２３に大きなせん断応力が発生するのを防ぐことができる。さらに、前記ボルト２３が挿通される着脱部側貫通孔２５ｄおよび保持部側貫通孔２６ｄ，２９ａは前記被拘束部２５ｂおよび保持壁をその厚み方向に貫通するように設けられるので、従来のようにボルト挿通のためのフランジ等が把持部材から外向きに張り出すように設けられるものに比べてコンパクトな構造で、前記ボルト２３の応力軽減を図ることができる。

特に、図７に示すように、前記被拘束部２５ｂが板状をなしていてその厚み方向（着脱部側貫通孔２５ｄ等の軸方向と平行な方向）の寸法Ｄが幅方向（開閉方向に沿う方向）の寸法Ｌよりも小さい断面形状を有していれば、当該厚み方向の寸法Ｄを小さく抑えながら把持動作時のせん断荷重に十分対抗できる強度を確保することができる。しかも、当該厚み方向と直交する平面上に並ぶ複数の位置にそれぞれ前記着脱部側貫通孔２５ｄが設けられることにより、前記板状の被拘束部２５ｂの面積を利用して着脱部側貫通孔２５ｄの数を増やすことができ、これにより、これらのボルト２３による締結強度を高めることができる。

さらに、前記保持部２２に着脱可能に保持される着脱部２５として、この着脱部２５の把持部２５ａが前記処理対象物から受ける反力による弾性的な撓み度合いが互いに異なる構造を有するものを備えておけば、ばね部材であるコイルばね２４を取り替えることなく、このコイルばね２４の弾発力を利用した把持力特性の変更をすることが可能である。

例えば、図２に示される着脱部２５に代え、図８に示される着脱部２５′のように、この着脱部２５が保持部２２に保持された状態での当該保持部２２の回動中心軸２７から前記着脱部２５の把持部２５ａまでの距離が図２に示される着脱部２５よりも長いものを装着すれば、その把持部２５ａの前記回動中心軸２７を中心とする回動半径を拡大することで当該把持部２５ａの撓み量を増加させることができ、これにより把持力特性を変更することが可能である。その他、当該着脱部２５として、これを構成する材料の弾性係数や断面係数が互いに異なるものを備えるようにしても、同様に前記把持力特性の変更が可能である。

このような着脱部の交換による把持力特性の変更は、前記コイルばね２４の有無にかかわらず実現することが可能である。

前記コイルばね２４による把持力の微調整は、前記リンク部材３１を省略しても実現することが可能である。その場合、前記コイルばね等のばね部材が前記係合軸Ｊ２と前記保持部２２とに直接連結されればよい。

あるいは、本発明の第２の実施形態として図９および図１０に示すような把持装置１６′によっても実現することが可能である。この把持装置１６′は、前記作業腕７の先端に取付けられる把持装置本体１７に対して回動可能な一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂと、これら把持部材４２Ａ、４２Ｂを相対的に回動させる把持駆動シリンダ１９とを備える。前記各把持部材４２Ａ，４２Ｂは、前記把持装置本体１７に対して回動中心軸４０回りに回動可能に取り付けられた被駆動部分３７と、この被駆動部分３７に対して前記回動中心軸４０と平行な回動軸４１回りに回動可能に取り付けられた保持側部分３８と、これら被駆動部分３７と保持側部分３８との間に介在するばね部材であるコイルばね３９とをそれぞれ備え、前記各被駆動部分３７にそれぞれ軸Ｊ５を中心として相対回動可能となるように前記把持駆動シリンダ１９の両端部が連結されている。

前記被駆動部分３７は、前記把持駆動シリンダ１９に対して回動可能に連結される基端側プレート３７ａと、前記回動軸４１が設けられた先端側プレート３７ｂとを有し、これら基端側プレート３７ａおよび先端側プレート３７ｂを貫通する前記回動中心軸４０によって前記把持装置本体１７に回動可能に軸支されている。

前記被駆動部分３７と前記保持側部分３８とは、図９に示す位置、すなわち、前記被駆動部分３７の先端面３７ｃと前記保持側部分３８の基端面３８ｃとが前記回動軸４１回りの周方向に互いに離間した位置から、図１０（ｂ）に示す位置、すなわち、前記先端面３７ｃと前記基端面３８ｃとが相密着する位置までの間で互いに回動可能となるように、前記回動軸４１を介して連結されている。

前記コイルばね３９は、前記回動中心軸４０回りの被駆動部分３７と保持側部分３８との回動に伴い弾性変形するように、前記被駆動部分３７と保持側部分３８とに跨って設けられている。つまり、コイルばね３９は、前記被駆動部分３７の先端面３７ｃと保持側部分３８の基端面３８ｃとを離間させるように被駆動部分３７に対して保持側部分３８を付勢している。

前記保持側部分３８には、前記第１の実施形態の着脱部２５と同様の着脱部３６が同様の保持構造によって着脱可能に保持される。すなわち、この着脱部３６の先端には把持部３６ａが、基端には前記被拘束部２５ｂと同様に板状で複数の着脱部側貫通孔を有する被拘束部３６ｂがそれぞれ形成される一方、前記先端側プレート３８には、前記被拘束部３６ｂを開閉方向の内側から拘束する内側拘束部３８ａと、同方向外側から拘束する外側拘束部３８ｂと、図９に示される補強板２９を含む保持壁とが設けられ、この保持壁に複数の保持部側貫通孔が設けられている。そして、この保持部側貫通孔から前記着脱部側貫通孔にそれぞれボルト２３が挿入されることにより、前記被拘束部３６ｂが前記保持壁に対して前記両ボルト孔と平行な方向に重なった状態で締結される。

この把持装置１６′において、図９に示す状態から把持駆動シリンダ１９を伸張させると、コイルばね３９の介在により被駆動部分３７と保持側部分３８との位置関係が互いに保持されたまま、両把持部材４２Ａ、４２Ｂが回動中心軸４０回りに閉方向に回動する。この回動が進行して図１０（ａ）に示すように保持側部分３８に処理対象物Ｐが接触すると、当該処理対象物Ｐから受ける反力によって保持側部分３８がコイルばね３９の圧縮変形を伴いながら被駆動部分３７に対して後退変位を開始する。この段階では、前記把持駆動シリンダ１９の駆動力が直接着脱部３６の把持部３６ａには伝えられず、前記コイルばね３９の圧縮変形量に相当する弾発力が把持力として伝えられる。従って、前記第１の実施形態と同様、コイルばね３９の弾発力を利用して把持力の微調整が可能である。

前記被駆動部分に対する保持側部分３８の相対回動量（後退変位量）が増加して前記被駆動部分３７の先端面３７ｃと保持側部分３８の基端面３８ｃとが当接すると、それ以上の前記相対回動が不能となるため、把持駆動シリンダ１９の駆動力がそのまま被駆動部分３７から保持側部分３８に伝わる。従って、この段階からは大きな把持力での把持が可能となる。

この第２の実施形態においても、前記保持側部分３８に前記着脱部３６が着脱可能に保持されることによって、前記コイルばね３９による把持力微調整効果を確保しながら、着脱部３６の交換による複数種の把持動作の実行が可能である。そして、その具体的な保持構造として前記第１の実施形態と同様の保持構造を採用することにより、コンパクトな構造でありながら、保持側部分３８と着脱部３６との締結のためのボルト２３に大きなせん断荷重が加わるのを防ぐことができる。

また、前記第１の実施形態と同様、複数種の着脱部３６として、この着脱部３６の把持部３６ａが前記処理対象物から受ける反力による弾性的な撓み度合いが互いに異なる構造を有するものを備えておけば、ばね部材であるコイルばね３９を取り替えることなく、このコイルばね３９の弾発力を利用した把持力特性の変更をすることが可能である。

なお、本発明は前記各実施形態に示すようにばね部材を利用して把持力微調整を可能にするものに限られない。例えば図９に示される把持装置１６′における保持部の被駆動部分３７と保持側部分３８とが一体であるもの（相対的に回動しないもの）においても、本発明の適用が可能である。

Ｊ２ 係合軸
Ｐ 処理対象物
１ 油圧ショベル
７ 作業腕
１６，１６′把持装置
１７ 把持装置本体
１８Ａ 第１の把持部材
１８Ｂ 第２の把持部材
１９ 把持駆動シリンダ
２２ 保持部
２３ ボルト
２５ 着脱部
２５ａ 把持部
２５ｂ 被拘束部
２５ｄ 着脱部側貫通孔
２６Ａ 先端側プレート
２６Ｂ 基端側プレート
２６Ｃ 補強板
２６ａ 内側拘束部（開閉方向拘束部）
２６ｂ 外側拘束部（開閉方向拘束部）
２６ｃ 側壁（保持壁を構成）
２６ｄ ボルト挿通孔（保持部側貫通孔）
２７ 回動中心軸
２９ 補強板（保持壁を構成）
３０ 貫通溝
３１ リンク部材
３６ 着脱部
３６ａ 把持部
３６ｂ 被拘束部
３７ 被駆動部分
３８ 保持側部分
３８ａ 内側拘束部
３８ｂ 外側拘束部
４０ 回動中心軸
４１ 回動軸
４２Ａ，４２Ｂ 把持部材

Claims (7)

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取付けられる把持装置本体と、
   前記把持装置本体に互いに平行な回動中心軸回りに回動可能に支持され、その回動により、前記処理対象物の把持および開放を行うように互いに開閉する第１の把持部材および第２の把持部材と、
   前記開閉を行うように前記第１の把持部材および前記第２の把持部材を回動させる駆動装置とを備え、
   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、前記処理対象物に接触してこれを把持する把持部を含む複数種の着脱部と、前記把持装置本体に回動可能に連結され、前記各着脱部を選択的に着脱可能に保持する保持部と、この保持部に前記着脱部を着脱可能に結合するための結合具とを含み、
   前記着脱部のうち前記把持部と反対側の端部に被拘束部が形成され、この被拘束部にはこれを前記回動中心軸と平行な方向に貫通する、前記結合具が挿入可能な着脱部側貫通孔が設けられ、
   前記保持部は、前記被拘束部を前記開閉方向の少なくとも外側から拘束する開閉方向拘束部と、この開閉方向拘束部により拘束される位置にある被拘束部に対してその着脱部側貫通孔と平行な方向から重なることが可能な保持壁とを有し、この保持壁に、前記着脱部側貫通孔と合致する、前記結合具が挿入可能な保持部側貫通孔が設けられ、
   前記結合具は、前記着脱部側貫通孔および前記保持部側貫通孔の双方に挿入された状態で前記被拘束部を前記保持壁に結合することを特徴とする作業機械の把持装置。
2. 請求項１記載の作業機械の把持装置において、
   前記着脱部の被拘束部は、この被拘束部を前記着脱部側貫通孔が貫通する方向と平行な方向を厚み方向として当該厚み方向の寸法が前記開閉方向に沿う方向の寸法よりも小さい板状をなし、当該厚み方向と直交する平面上に並ぶ複数の位置にそれぞれ前記着脱部側貫通孔が設けられていることを特徴とする作業機械の把持装置。
3. 請求項１または２記載の作業機械の把持装置において、
   前記駆動装置は、前記第１の把持部材の保持部と前記第２の把持部材の保持部とに連結されてこれらの把持部材を開閉させるように伸縮する把持駆動シリンダを含み、
   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、さらに、前記把持駆動シリンダの伸縮に連動するようにこの把持駆動シリンダに連結されかつ前記保持部に対して所定範囲内でのみ相対変位可能となるように当該保持部に係合される係合部材と、ばね部材とを有し、このばね部材は、前記把持駆動シリンダの駆動に伴い前記係合部材と前記保持部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の駆動力を前記把持部材本体に伝えるとともに、前記着脱部およびこれを保持する保持部が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係合部材に対する前記保持部の変位を許容し、かつ、その弾発力が前記把持部に把持力として伝えられるように、前記保持部と前記係合部材との間に設けられることを特徴とする作業機械の把持装置。
4. 請求項１または２記載の作業機械の把持装置において、
   前記両把持部材の保持部は、前記回動中心軸回りに回動可能となるように前記把持装置本体に連結され、かつ、前記駆動装置により駆動される被駆動部分と、この被駆動部分に前記回動中心軸と平行な軸回りに所定の範囲内でのみ相対回動可能となるように連結され、前記開閉方向拘束部および前記保持壁を含む保持側部分とを有し、
   前記両把持部材は、さらにばね部材を有し、このばね部材は、前記被駆動部分と前記保持側部分とを所定の位置関係に保持しつつ前記駆動装置の駆動力を前記被駆動部分から前記保持側部分に伝えるとともに、前記保持側部分およびこの保持側部分が保持する着脱部が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被駆動部分に対する前記保持側部分の変位を許容し、かつ、その弾発力が前記把持部に把持力として伝えられるように、前記保持側部分と前記係合部材との間に設けられることを特徴とする作業機械の把持装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の作業機械の把持装置において、
   前記複数種の着脱部には、この着脱部の把持部が前記処理対象物から受ける反力による当該把持部の弾性的な撓み度合いが互いに異なる構造を有するものが含まれることを特徴とする作業機械の把持装置。
6. 請求項５記載の作業機械の把持装置において、
   前記複数種の着脱部には、この着脱部の把持部が前記処理対象物から保持部に保持された状態での当該保持部の回動中心軸から前記着脱部の把持部までの距離が互いに異なるものが含まれることを特徴とする作業機械の把持装置。
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、
   この作業腕の先端に取付けられる請求項１〜６の何れか１項に記載の把持装置とを備えた作業機械。
   

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