JP3541351B2

JP3541351B2 - 作業機械の配管構造

Info

Publication number: JP3541351B2
Application number: JP2000068518A
Authority: JP
Inventors: 裕康西川; 貴宏岩本; 俊之松本
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2020-03-13
Also published as: JP2001254394A; US6408875B1; US20020020448A1; WO2001068994A1; AU775535B2; EP1211358A1; EP1211358A4; AU7445300A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機械の配管構造、さらに詳しくは、作業機械の一対の部材が軸を介して揺動自在に連結される連結部に、流体の回り継手であるスイベルジョイントを備えた作業機械の配管構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７を参照して説明すると、典型的な作業機械である油圧ショベルのアーム５０の先端部には、種々の作業装置、例えばクイックカプラ５１を備えた作業装置５２が軸５４によって揺動自在に取付けられる。作業装置５２はアーム５０に備えられた揺動作動リンク５３によって実線で示す下方の位置と二点鎖線で示す上方の位置の間を揺動作動させられる。作業装置５２には流体圧アクチュエータである油圧シリンダ５１ａが備えられていて、油圧シリンダ５１ａとアーム５０の間は油圧配管５６で結ばれている。この連結部における油圧配管５６には作業装置５２の揺動作動に追従することができるように、屈曲自在な油圧ホース５６ａが用いられ、一端はアーム５０に固定された配管５６ｂに接続され、他端は作業装置５２の油圧シリンダ５１ａに接続されている。図示の油圧シリンダ５１ａは複動式であり配管５６はヘッド側Ｈとロッド側Ｒの計二本が配設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおりの形態の従来の作業機械の配管構造には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００４】
すなわち、アーム５０の先端部において作業装置５２が揺動されると、ホース５６ａは作業装置５２の揺動によって両端間が離された「引張り状態（実線で示す）」と、近づけられた「たるみ状態（二点鎖線で示す）」の間で屈曲する。そして屈曲の際に、ホース５６ａはアーム５０、作業装置５２などと接触し易い。特に「たるみ状態」においては、ホース５６ａはアーム５０と作業装置５２の間に垂れ下がり、またアーム５０の側方に張り出して、アーム５０と作業装置５２の間に挟まれたり、周囲の障害物と接触し、ホースの寿命を低下させ、また破損させる原因になっている。
【０００５】
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、一対の部材が軸を介し揺動自在に連結される連結部の、配管の損傷を防止することができるようにした作業機械の配管構造を提供することである。
【０００６】
【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作業機械の配管構造として、一対の部材が軸を介し揺動自在に連結される連結部の該軸の半径方向外側に、揺動の軸線を回動中心にして配設された流体の回り継手であるスイベルジョイントを備え、該スイベルジョイントは、該一対の部材のいずれか一方に取付けられた円筒状のステータと、該ステータの外周部に回動自在に嵌合されたロータとを備えている、ことを特徴とする作業機械の配管構造が提供される。
【０００７】
本発明による作業機械の配管構造には、揺動自在に連結された一対の部材の連結部にスイベルジョイントが備えられている。したがって、一対の部材の間の配管をスイベルジョイントを介して行うことにより、ホースのような屈曲自在な配管を除くことができる。
【００１０】
好適実施形態においてはまた、該ステータと該軸の間には該ステータが嵌合される円筒状のボスが備えられ、該ボスは該一対の部材のいずれか一方に設けられている、
【００１１】
そして、ボスによって連結部へのスイベルジョイントの取付けを案内する。また、ボスによって一対の部材の軸線方向に作用するスラスト力を受け止めてスイベルジョイントに無理な力が作用しないようにする。
【００１２】
好適実施形態においては、該一対の部材は該作業機械に備えられたアーム及び該アームに揺動自在に連結された作業装置である。
【００１３】
そして、作業機械のアーム及びアームに連結された作業装置の間の配管の損傷を防止する。
【００１４】
【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配管構造について、添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１５】
図１及び図２を参照して説明すると、典型的な作業機械である油圧ショベルは揺動自在に連結された一対の部材の一方であるアーム２と、アーム２に揺動自在に連結された他方の部材である作業装置４とを備えている。アーム２の先端のボス２ａに形成された軸受孔２ｂと、ボス２ａの軸線方向両端に位置付けられる作業装置４の一対のボス４ａ、４ａの軸受孔４ｂ、４ｂを通して軸６が挿入され、作業装置４はアーム２に揺動自在に連結されている。連結部の軸線Ｘの方向におけるアーム２のボス２ａと作業装置４のボス４ａとの間には、軸６の半径方向外側に軸線Ｘを回動中心にして配設された流体の回り継手である一対のスイベルジョイント８及び９が備えられている。作業装置４はクイックカプラ４ａを有するバケット装置４ｂを備えている。作業装置４は、アーム２に備えられた揺動作動リンク１０によって、軸線Ｘを中心に図１の下方に揺動された位置（実線で示す位置）と上方に揺動された位置（二点鎖線で示す位置）の間を揺動作動させられる。
【００１６】
作業装置４は複動式の油圧シリンダ５を備えている。油圧シリンダ５のロッド端Ｒにはアーム２に設けられた配管１２ａが一方のスイベルジョイント８を介して配管１２ｂによって接続されている。ヘッド端Ｈにはアーム２に設けられた配管１３ａが他方のスイベルジョイント９を介して配管１３ｂによって接続されている。
【００１７】
本実施の形態においては、作業装置４に複動式の油圧シリンダ５が用いられているので、二本の配管を接続するために一対のスイベルジョイント８、９が用いられているが、スイベルジョイント８及び９は実質的に同じ構成でよい。そこでスイベルジョイントの詳細な説明はスイベルジョイント８によって行う。
【００１８】
図３及び図４を参照してスイベルジョイント８を説明すると、スイベルジョイント８は、軸６の半径方向外側に配設された円筒状のステータ１４と、ステータ１４の外周部に回動自在に嵌合されたロータ１６とを備えている。ステータ１４は作業装置４に取付けられている。ステータ１４と軸６の間には円筒状のボス１８が備えられている。
【００１９】
円筒状のステータ１４は、外周部がロータ１６に摺動自在に嵌合される摺動部１４ａと、軸線Ｘ方向の一端部（図４において右端部）に摺動部１４ａよりも大径に形成されたフランジ部１４ｂとを備えている。摺動部１４ａの外周部には矩形の断面を有する環状のシール溝１４ｃが軸線Ｘ方向に間隔を置いて一対形成されている。軸線Ｘ方向におけるシール溝１４ｃ、１４ｃの間には矩形の断面を有する環状の流路１４ｄが形成されている。フランジ部１４ｂには外周部に流体の接続ポートＰ１が形成されている。ポートＰ１はステータ１４内に形成された流路１４ｅによって環状の流路１４ｄに接続している。ステータ１４の摺動部１４ａ側の端面には、軸線Ｘを中心にしたピッチ円上にねじ孔１４ｆが三個形成されている。ステータ１４の内周部の径は、円筒状のボス１８の外周部に最小限の隙間で自在に嵌合する大きさに形成されている。
【００２０】
ステータ１４のねじ孔１４ｆが形成された端面には、摺動部１４ａの外周部に嵌合するロータ１６の軸線Ｘ方向の移動を、フランジ部１４ｂとの間で規制する円板状の保持板２０が、三本のボルト２１によって取付けられている。
【００２１】
一対のシール溝１４ｃ、１４ｃには、環状の流路１４ｄの流体が外部へ漏れるのを止めるための環状のシール部材１５が取付けられている。このシール部材１５は、合成ゴムなどで成形されてシールリップを備えた周知のシールである。
【００２２】
ロータ１６は、円筒状のロータ本体１６ａを備え、その軸線Ｘ方向の長さは、ステータ１４の摺動部１４ａの外周部においてフランジ部１４ｂと保持板２０の間で摺動自在に挟まれる大きさに形成されている。ロータ本体１６ａの内周部は、ステータ１４の摺動部１４ａと摺動自在に、かつステータ１４に取付けられたシール部材１５が摺動するための表面状態に仕上げられている。外周部には流体の接続ポートＰ２が形成されたボス１６ｂが取付けられている。本体１６ａ及びボス１６ｂには、ポートＰ２をステータ１４の環状の流路１４ｄに連通させる半径方向に貫通した流路１６ｃが形成されている。
【００２３】
円筒状のボス１８は、その内周部が軸６の軸受孔を形成している。外周部はステータ１４の内周部に最小限の隙間で自在に嵌合する大きさに形成されている。ボス１８の軸線Ｘ方向の一端部（図４において右端部）は作業装置４に一体的に溶接などの適宜の手段によって取付けられている。ボス１８の軸線Ｘ方向の長さはステータ１４に保持板２０を取付けた状態の長さよりも若干大きく規定されている。
【００２４】
ステータ１４の作業装置４への取付部について図３とともに図５を参照して説明すると、ステータ１４のフランジ部１４ｂの外周部には、フランジ部１４ｂ側のステータ１４の端面を半径方向に延長し矩形に形成した取付部１４ｇを備えている。取付部１４ｇには二個のボルト孔が形成されており、このボルト孔にボルト２２を通し作業装置４に形成されたねじ孔に取付けることにより、ステータ１４が作業装置４に取付けられる。
【００２５】
上述のように構成されたスイベルジョイント８の、流体の接続ポートＰ１とＰ２とは、図４を参照することにより容易に理解されるように、ステータ１４の流路１４ｅ、環状流路１４ｄ、そしてロータ１６の流路１６ｃによって連通されている。この連通状態は、軸線Ｘを中心にしたステータ１４とロータ１６の回動方向の相対位置が変わっても常に維持されている。
【００２６】
図１〜図５を参照してアーム２と作業装置４の連結部へのスイベルジョイント８、９の取付け、及びスイベルジョイント８、９への配管の接続について説明する。
【００２７】
（１）スイベルジョイントの作業装置への取付け：
アーム２の先端部に軸６によって作業装置４を連結する前に、スイベルジョイント８を、そのステータ１４を作業装置４に設けられたボス１８に嵌合させ、取付部１４ｇを作業装置４にボルト２２によって固定する。他方のスイベルジョイント９についても同様にして作業装置４に取付ける。
【００２８】
（２）アームと作業装置の連結：
スイベルジョイント８、９が取付けられた作業装置４の一対の軸受孔４ｂ、４ｂとアーム２の軸受孔２ｂの軸線Ｘを合わせ、軸６を挿入し、アーム２と作業装置４を連結する。
【００２９】
（３）配管：
アーム２側の配管１２ａをスイベルジョイント８の接続ポートＰ２に、作業装置４側の配管１２ｂを接続ポートＰ１にそれぞれ接続する。同様にアーム２側の配管１３ａをスイベルジョイント９を介して作業装置４側の配管１３ｂにそれぞれ接続する。
【００３０】
本実施の形態においては、一対の部材であるアーム２及び作業装置４の揺動自在な連結部にスイベルジョイント８、９が備えられていることから、アーム２に対して作業装置４が揺動作動してもアーム２側の配管１２ａと接続ポートＰ１との間には相対的な変動がない。したがって、配管１２ａには鋼管などのパイプ部材が用いられている。作業装置４と接続ポートＰ２との間には相対的な変動はないが、本実施の形態においては配管１２ｂは油圧シリンダ５に直接接続されるので、配管１２ｂにはホースが使われている。同様に、配管１３ａには鋼管などのパイプ部材が、配管１３ｂにはホースが使われている。
【００３１】
図１〜図５を参照して、上述したとおりの作業機械の配管構造の作用を説明する。
【００３２】
（１）配管の損傷防止：
アーム２と作業装置４の軸６による連結部には、軸６の軸線Ｘと同軸上に回動中心がくるようにスイベルジョイント８（９）が配設されているから、スイベルジョイント８（９）に接続される配管は作業装置４の揺動に影響されない。したがって、従来のように作業装置４の揺動に合わせ屈曲されるホースを用いる必要がなく、その垂れ下がり、張り出しなどがない。そして、配管は固定して取付けることができるので鋼管などのパイプ部材を使用することが可能になり、アームと作業装置の連結部のような作業機械の使用環境の厳しい個所の配管の損傷を効果的に防止することができる。また、配管の耐久性を向上させことができる。
【００３３】
（２）配管の自由度：
スイベルジョイント８（９）の接続ポートＰ１、Ｐ２の位置は、軸６を中心にした回動方向において自由に位置付けすることができる。したがって、作業機械、アーム、作業装置などの仕様、形状に合わせ、配管をアームの側面あるいは上面など任意の位置に設置することができる。
【００３４】
（３）強固なスイベルジョイント：
スイベルジョイント８（９）の外周部の形状は、連結部のアーム、作業装置などの形状と実質的に同じ形状に任意に形成することができる。したがって、構造的に強固にでき、異物、障害物などによって損傷されにくい。また、スイベルジョイント８（９）に挿通されるボス１８によって作業装置４からの軸線Ｘ方向のスラスト負荷が受け止められるから、スイベルジョイント８（９）には作用せずスラスト負荷による損傷も防止される。
【００３５】
（４）取付容易：
ボス１８はまた、スイベルジョイント８（９）の回動中心を軸６の軸線Ｘに自動的に心合わせするから、スイベルジョイントの取付けが容易である。
【００３６】
（５）スイベルジョイントを作業装置に装備：
スイベルジョイント８（９）を作業装置４に装備した場合は、アーム２は標準の仕様のままでよいから、標準のアームを備えた複数台の作業機械にアームを改造することなしに、作業装置を適宜に装着することができ、作業機械の汎用性を高めることができる。
【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】
（１）スイベルジョイントをアームに取付け：
本発明の実施の形態においては、スイベルジョイント８（９）は一対の部材の一方である作業装置４に取付けられているが、図６に示すように他方の部材であるアーム２に取付けてもよい。すなわち、アーム２のボス２ａ部にねじ孔を備える取付部２ｂを設け、取付部２ｂにステータ１４の取付板１４ｇをボルト２２によって取付け、スイベルジョイント８（９）を取付けることができる。スイベルジョイント８（９）をアーム２に取付けることにより作業機械のアームにスイベルジョイントが備えられるから、任意の標準の作業装置を適宜にアームに装着することができる。
【００３９】
（２）円筒状のボスをアームに取付け：
本発明の実施の形態においては、円筒状のボス１８は作業装置４に取付けられているが、図６に示すようにアーム２に取付けてもよい。また、図４においてアーム２に、図６において作業装置４にそれぞれ取付けることも可能である。
【００４０】
（３）連結部におけるスイベルジョイントの数：
本発明の実施の形態においては、スイベルジョイントは連結部の軸６の両端部に一個づつ計二個備えられているが、作業装置４のアクチュエータに要求される配管が一個の場合にはいずれか一個だけでよい。また、アクチュエータに要求される配管の数が多い時には一個のスイベルジョイントに環状流路を複数個設けて複数個の接続ポートを設け、複数個の配管を接続することができるようにすることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に従って構成された作業機械の配管構造によれば、一対の部材が軸を介し揺動自在に連結される連結部の、配管の損傷を防止することができるようにした作業機械の配管構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された配管構造を備えた作業機械のアームと作業装置の連結部の側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢印方向に見た連結部の正面図。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢印方向に見たスイベルジョイントの部分の側面図。
【図４】図３のＣ−Ｃ矢印方向に見た断面図。
【図５】図３のＤ−Ｄ矢印方向に見た断面図。
【図６】図３のＤ−Ｄ矢印方向に見てスイベルジョイントのステータの他の取付形態を示した断面図。
【図７】従来の配管構造を示した側面図。
【符号の説明】
２：アーム
４：作業装置
６：軸
８、９：スイベルジョイント
１４：ステータ
１６：ロータ
１８：ボス
５０：アーム
５２：作業装置
Ｘ：揺動軸線

Claims

一対の部材が軸を介し揺動自在に連結される連結部の該軸の半径方向外側に、揺動の軸線を回動中心にして配設された流体の回り継手であるスイベルジョイントを備え、該スイベルジョイントは、該一対の部材のいずれか一方に取付けられた円筒状のステータと、該ステータの外周部に回動自在に嵌合されたロータとを備えている、ことを特徴とする作業機械の配管構造。
該ステータと該軸の間には該ステータが嵌合される円筒状のボスが備えられ、該ボスは該一対に部材のいずれか一方に設けられている、請求項１記載の作業機械の配管構造。
該一対の部材は該作業機械に備えられたアーム及び該アームに揺動自在に連結された作業装置である、請求項１又は２記載の作業機械の配管構造。