JP2008188769A - 切断装置、及び切断装置を搭載した作業車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】従来用いられている切断装置は、切断装置の作業領域が狭いものであり、切断対象を、例えば水平方向に切断する場合、バックホー自体を移動させなければならず、バックホーが路面より受ける振動が切断装置に伝達し、正確に切断作業を行えないという問題があった。
【解決手段】切断装置の自由度を高めることで、当該切断装置の作業領域を広めることとする。切断装置は、アーム部の先端に回動支持されている基部１１と、基部１１の上部に形成された移動部１２と、基部１１に回動可能に支持されている回転カッタ取り付け部１３と、切断対象物を切断する回転カッタ１４とによって構成されている。基部１１は、アーム１０の先端に、ＸＺ平面及びＸＹ平面内で回動することができるよう、回動支持されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばバックホー等のアームの先端に装着する切断装置及びこれらを搭載した作業車輌に関する。

従来、バックホー等のアーム先端部に取り付けられる切断装置としては、特許文献１に示す切断装置が知られている。

特開２０００−１０８１１８公報

具体的には、この特許文献１には、図８に示す様にアーム５０の先端にピンで接合された基部５１と、基部５１に対し回転自由な回転カッタ取り付け部５２と、回転カッタ取り付け部５２に取り付けた円盤状の回転カッタ５３とにより構成される切断装置が開示されている。また、基部５１と回転カッタ取り付け部５２の接続部５１ａには、所定の形状を有する２枚角度設定板が形成されている。２枚の角度設定板は、円盤状の部材の表面に、それぞれ凹部と凸部からなり、当該円盤の中心から放射状に形成されたクラッチ部備えるものである。これらの角度設定板を回転させることで回転カッタ取り付け部５２がＸ軸周りに回転し、２枚の角度設定板の凹部と凸部を噛み合せることで回転カッタ取り付け部５２を固定することとしている。また、回転カッタ取り付け部５２は、当該回転カッタ取り付け部５２に取り付けられた回転カッタ５３をＸ軸方向に移動させる移動部を内蔵している。移動部は、油圧ポンプによって構成されており、油圧ポンプの体積を変化させることによって回転カッタ５３をＸ軸方向に移動させることとしている。

ところで、例えばバックホー等のアームの先端に装着する切断装置は、切断対象となるコンクリート等を切断する為に使用するものであるが、切断対象となるコンクリート壁を切断する場合、先ずコンクリート壁に回転カッタ５３を押し当て、所定の方法で切断を行った後、アーム５０及びアーム５０並びに基部５１のピン接合部の動作を組み合わせながら回転カッタ５３をコンクリート壁から離す。その後、同様にアーム５０及びアーム５０並びに基部５１のピン接合部の動作を組み合わせながら回転カッタ５３を、他の切断を要する箇所に押し当てる。また、コンクリート壁を水平方向に切断するとき、角度設定板を用いて回転カッタ５３を平行に回転させ、固定する。その後、切断を要する箇所に押し当て、回転カッタ５３を回転させることでコンクリート壁を切断することができるものである。しかし、この様な切断装置を用いてコンクリート壁を水平方向に所定の長さ切断する場合、回転カッタ５３をコンクリート壁に差し込んだ後、バックホー自体を移動させながら回転カッタ５３を回転させることでコンクリート壁を水平方向に切断する。このとき、バックホーが路面の影響により振動することで、その振動が回転カッタ５３まで伝達し、切断面が平坦にならないという問題があった。これはアームの可動領域が限られていることに起因したものである。

そこで本発明はこの様な実情に鑑みてなされたものであり、切断装置の可動領域を広めることで自由度を高め、垂直方向の切断及び水平方向の切断を正確に行うことができる切断装置を提供することを目的とする。

そこで発明に係る切断装置は、第１の平面を可動範囲とするアームの先端に形成された切断装置であって、前記アームの先端に、前記第１の平面内で回動するよう回動支持された基部と、前記基部上に形成され、前記基部に対して１方向に移動する移動部と、前記移動部に回動支持されたカッタ取り付け部と、前記カッタ取り付け部に取り付けられた回転カッタとを備え、前記基部は、さらに前記第１の平面とは異なる第２の平面内で回動するよう回動支持されたことを特徴としている。

この構成によれば切断装置は、アームによって第１の平面内を可動し、アームに支持された基部によって、第１の平面に対して垂直な第２の平面内を可動領域とすることができる。すなわち、互いに異なる２つの平面内を可動領域とし、第１の平面内の動作及び第２の平面内の動作を組み合わせることで、３次元の空間を作動領域とすることができる。

また、前記第２の平面は、その一方の軸が前記第１の平面の法線と平行な任意の平面であることを特徴としている。この構成によれば、第１の平面と第２の平面は、直角を形成するため、これら２つの面内を可動領域とする切断装置は、広い空間を作業領域とすることができる。

さらにまた、前記基部は、略四角柱状に形成されており、上部に前記移動部を１方向に誘導するガイドレールを備えることを特徴としている。すなわち基部の下面を切断対象に押し付けることでアームを安定させ、カッタ取り付け部を回動させることで回転カッタを切断対象に近づけ、回転カッタを回転させることで切断対象を正確に切断することができる。

上述した構成を有する切断装置は、従来用いられている切断装置より可動領域が広くなる為、切断装置の可動領域を広めることで自由度を高めアームの動作のみで、垂直方向の切断及び水平方向の切断を正確に行うことができる。

以下、本発明に係る切断装置及び切断装置を搭載したバックホーの実施の形態について詳細な説明をする。切断装置は、例えばバックホー等の作業車輌のアームの先端に形成され、ユーザによって操作されるものである。上記切断装置は、略円盤型のカッタを有しており、当該円盤を所定の動力によって回転させ、構造物等を切断するものである。本発明に係る切断装置は、従来用いられているバックホー等のアーム及びブームの先端に取り付けることが可能なものであり、従来、用いられている切断装置と比較して自由度が増えた為、トラックフレームの動作に依存すること無く切断作業を行うことができるものである。尚、説明の便宜上、各図に示されたＸＹＺ直交座標軸を用いて詳細な説明を行う。さらに、説明の便宜上、各部の動作を、切断装置が図１に示すような状態にあるものとして詳細な説明を行う。

図１、及び図２ａに示す様に、実施の形態に係る切断装置は、当該切断装置が搭載される、例えばバックホーのアーム部１０に装着されるものである。すなわち、従来のアーム部に容易に装着可能なものでる。具体的には、切断装置はアーム部の先端に回動支持されている基部１１と、基部１１の上部に形成された移動部１２と、基部１１に回動可能に支持されている回転カッタ取り付け部１３と、切断対象物を切断する回転カッタ１４とによって構成されている。

アーム部１０は、ユーザがバックホーに備えられた後述する操作部を用いて操作するものである。本実施の形態においては、アーム１０ａの先端に、ブーム１０ｂがピン接合されているものを用いて詳細な説明を行う。アーム１０ａの一端は、バックホーの図示せぬレボルビングフレームに、所定の可動領域を有するように接合されている。さらに、アーム１０ａの他端は、ブーム１０ｂと接合部１０ｃにおいてピン接合されており、油圧シリンダ１０ｄを用いて、当該ピン接合部を支点として所定の動作を行うものである。このとき、アーム１０ａ及びブーム１０ｂは、第１の平面としてのＸＺ平面を可動領域とするものである。

ブーム１０ｂの先端には、基部１１をＸＹ平面内で回動させる回動部１５が形成されている。回動部１５は、内部に油圧モータ１５ａ及びハウジング部材１５ｂによって構成されている。この油圧モータ１５ａは、例えば駆動軸がＺ軸と平行になるよう、駆動部１５内部に配設されている。この様な油圧モータ１５ａは、固定斜板式、回転斜板式又は斜軸式の何れかの方式を用いた油圧モータであっても良い。この油圧モータ１５ａを、後述する油圧ポンプを用いて駆動させ、基部１１を第２の平面としてのＸＹ平面内で回動させる。

さらにアーム１０は図２に示す様に、ブーム１０ｂと略平行にピストン１０ｅが形成されている。具体的には、アーム１０ａとブーム１０ｂの接合部近傍に油圧ピストン１０ｅの一端をピン接合し、当該油圧ピストン１０ｅの他端を回動部１５にピン接合する。さらにブーム１０ｂの先端と回動部１５をピン接合する。この様な油圧ピストン１０ｅは、後述する油圧ポンプを用いて駆動され、基部１１をＸＺ平面内で回動させることができる。

基部１１は、先述の様に油圧モータによってＸＹ平面内を可動領域とする略四角柱状の部材であり、上部に固定部１６と、ガイドレール１７が形成されている。固定部１６は、基部１１上に剛接合されており、油圧モータ１５ａから伝達された駆動力によって基部１１と同期してＸＹ平面内を回動する。さらに固定部１６の側面には移動部１２を移動させる油圧シリンダ１８の一端が固定されている。図３はＡＡ´断面の断面図であるが、ガイドレール１７は、例えば略Ｔ字断面を有しており、図３に示すように移動部１２に形成された起状部１２ａによって巻き込まれる様に移動部１２が配設されている。ガイドレール１７及び起状部１２ａをこの様に形成することによって、移動部１２をＸ軸方向にのみ可動とする。また、移動部１２がガイドレール１７上を、Ｘ軸方向にのみ可動とすることができる方法であればどの様な方法を用いても良い。油圧シリンダ１８は、一端が固定部１６に固定され、他端が移動部１２に固定されており、後述する油圧ポンプと接続されており、ユーザの制御によってＸ軸方向に伸縮することで移動部１２を先述した方法でＸ軸方向に移動させる。

移動部１２は、先述の様に油圧シリンダ１８によって基部１１上をＸ軸方向に移動させられる部材であり、この様な移動部１２の上部近傍にはカッタ取り付け部１３がピン接合によって回動支持されている。さらに移動部１２の下部には、先述した起状部１２ａが形成されている。さらに移動部１２には油圧シリンダ１９の一端が回動支持されており、他端がカッタ取り付け部１３に回動支持されている油圧シリンダ１９を伸縮させることによって、自身の上部に回動支持されたカッタ取り付け部１３を回動させるものである。

カッタ取り付け部１３は、棒状の部材によって形成されており、一端は移動部１２にピン接合されており、他端には回転カッタ１４及び油圧モータ１４ａが形成されている。また、カッタ取り付け部１３の中心部近傍には油圧シリンダ１９の他端が回動支持されている。この様なカッタ取り付け部１３は、油圧シリンダ１９が伸縮することで、移動部１２と油圧シリンダ１９の接合部、カッタ取り付け部１３及び油圧シリンダ１９の接合部、及び移動部１２とカッタ取り付け部１３のピン接合部を回動させ、カッタ取り付け部１３をＸＺ平面上で移動するものであり、具体的には、移動部１２とカッタ取り付け部１３のピン接合部を中心とした弧を描く様に移動させる。

回転カッタ１４は、略円盤状に形成されたものであり、歯状部は例えばダイヤモンド等を用いて形成されている。また油圧モータ１４ａは、後述する油圧ポンプ及び油圧調整バルブを介して接続されており、ユーザの制御によって油圧モータ１４ａにＹ軸回りの駆動力を発生させ、当該油圧モータ１４ａに固定された回転カッタ１４をＹ軸回りに回転させる。

図４は、実施の形態に係る切断装置を搭載したバックホーの制御系の構成を示す図であり、ユーザがバックホーの操作を行う操作部３１と、操作部３１からの指令に基づいて各部の制御を行う制御部３２とによって構成されている。

制御部３２は、ユーザによる操作部３１からの指令に基づいて基部１１をＸＹ平面内で回動させる為の油圧モータ１５ａの制御を行う基部制御部３２ａと、ユーザによる操作部３１からの指令に基づいて回転カッタ１４を回転させる為の油圧モータ１４ａの制御を行う回転カッタ制御部３２ｂと、ユーザによる操作部３１からの指令に基づいて移動部１２を移動させる為の油圧ピストン１８の制御を行う移動部制御部３２ｃと、ユーザによる操作部３１からの指令に基づいてカッタ取り付け部１３を回動させる為の油圧ピストン１９の制御を行うカッタ取り付け部制御部３２ｄと、ユーザによる操作部３１からの指令に基づいて基部１１をＸＺ平面内で回動させる為の油圧ピストン１０ｅの制御を行うアーム部制御部３２ｅとによって構成されている。

基部制御部３２ａは、ユーザが操作部３１を操作することで油圧モータ１５ａを後述する方法で作動させ、基部１１をＸＹ平面内で回動させる為の制御を行う。回転カッタ制御部３２ｂは、ユーザが操作部３１を操作することで油圧モータ１４ａを後述する方法で作動させ、回転カッタ１４を回転させ、切断対象を切断する為の制御を行う。移動部制御部３２ｃは、ユーザが操作部３１を操作することで油圧ピストン１８を後述する方法で作動させ、移動部１２をＸ軸方向に移動させる為の制御を行う。カッタ取り付け部制御部３２ｄは、ユーザが操作部３１を操作することで油圧ピストン１９を後述する方法で作動させ、カッタ取り付け部１３をＸＺ平面内で、移動部１２とのピン接合部を中心として回動させる為の制御を行う。アーム部制御部３２ｅは、ユーザが操作部３１を操作することで油圧ピストン１０ｅを後述する方法で作動させ、基部をＸＺ平面内で回動させる為の制御を行う。

また制御部３２は、操作部３１の操作に基づいて例えば油圧ピストン１８、１９に作業油を供給する旨の指令を供給部３３に送信する。ここで供給部３３は、油圧調整バルブ３３ａと、油圧ポンプ３３ｂとによって構成されている。油圧調整バルブ３３ａは、制御部３２からの指令に基づいて油圧モータ１４ａ、１５ａ及び油圧ピストン１０ｅ、１８、１９のそれぞれの部材に送る作動油の量を調整することができるものである。油圧ポンプ３３ｂは、図示せぬ油タンクから作動油を吸引し、油圧調整バルブを介して油圧モータ１４ａ、１５ａ及び油圧ピストン１０ｅ、１８、１９のそれぞれの部材に当該吸引した作動油を供給するものである。

ユーザが切断対象物を切断する際、バックホーに形成された操作部３１を用いて以下のような操作を行う。

すなわち、基部１１をＸＹ平面内で回動させる場合、ユーザは操作部３１を通じて基部制御部３２ａに所定の指令を発信し、当該指令を受信した基部制御部３２ａは、油供給部３３に対して油圧モータ１５ａに所定量の作動油を供給する旨の指令を発信すると供に、油圧モータ１５ａを作動させる。さらにこのときユーザは、操作部３１及び基部制御部３２ａを用いて油圧モータ１５ａの作動量を制御する。油圧モータ１５ａの作動量を制御することで、油圧モータ１５ａが発生する動力に基づいてＸＹ平面内を回動する基部１１の回動量を制御することができる。油圧モータ１４ａを作動させる場合も回転カッタ制御部３２ｂを用いてこれらと同様の操作を行い、油圧モータ１４ａを作動させ、回転カッタ１４を回転させる。

さらに、移動部１２をＸ軸方向に移動させる場合、ユーザは操作部３１を通じて移動部制御部３２ｃに所定の指令を発信し、当該指令を受信した移動部制御部３２ａは、油供給部３３に対して油圧ピストン１８に所定量の作動油を供給する旨の指令を発信すると供に、油圧ピストン１８を伸縮させる。このときユーザは、操作部３１及び移動部制御部３２ｃを用いて油圧ピストン１８の伸縮量を制御する。油圧ピストン１８の作動量を制御することで、油圧ピストン１８が発生する動力に基づいて移動部１２を、ガイドレール１７上をＸ軸方向に移動させる。油圧ピストン１０ｅ、１９を作動させる場合もアーム部制御部３２ｅ、及びカッタ取り付け部制御部３２ｄを用いてこれらと同様の操作を行い、油圧ピストン１０ｅ、１９を伸縮させ、基部１１、及びカッタ取り付け部１３を回動させる。ユーザはこれらの動作を組み合わせることで切断作業を行う。

図５ａ、ｂ、ｃは、切断装置の動作を説明する図である。まず、油圧ピストン１０ｅを作動させることで基部１１をＺ軸方向に立てる様にし、基部１１の下面を切断対象である、例えばコンクリート壁Ｔに押し当てる。この状態を状態１とする。このとき、カッタ取り付け部１３は、コンクリート壁ＴからＸ軸方向に離れているものとする。次に、油圧ピストン１９を縮小することでカッタ取り付け部１３を矢印Ａ方向に回動させ、回転カッタ１４をコンクリート壁Ｔに接触させる。次に、油圧モータ１４ａを作動させることで回転カッタ１４を回転させながら、油圧ピストン１９をさらに縮小させることでコンクリート壁Ｔに所定量の切り込みを入れる。回転カッタ１４を回転させながら移動部１２を矢印Ｂ方向に移動させることで、コンクリート壁Ｔに垂直方向の切り込みを形成することができる。

また、コンクリート壁Ｔに水平方向の切り込みを入れる場合、図６ａ、ｂに示す様に、先述した状態１から油圧モータ１５ａを作動させることで基部をＹＺ平面上で矢印Ｃ方向に回動させる。基部１１がＸ軸回りに９０度回転したとき、油圧モータ１５ａの作動を停止させる。次に、カッタ取り付け部１３を回動させることで回転カッタ１４をコンクリート壁Ｔに接触させ、油圧モータ１４ａを用いて回転カッタ１４を回転させながら移動部１２を矢印Ｄ方向に移動させることでコンクリート壁Ｔに水平方向の切り込みを形成することができる。この動作は水平方向に切り込みを入れる場合のみならずユーザが所望する任意の角度に対しても、ユーザが操作部３１を通じて同様の動作を行うことで、切断装置を用いて切断を行うことができる。

さらに異なる箇所を切断する場合、図６に示す様に、移動部１２を矢印Ｃ方向に移動させ、コンクリート壁Ｔと回転カッタ１４を離し、その後、基部１１を矢印Ｄ方向に回動させ、再び移動部１２を矢印Ｅ方向に移動させ、コンクリート壁Ｔに回転カッタ１４を押し当てながら先述と同様の操作によって切断作業を行う。この様な動作によって、バックホー本体を移動させることなく切断する箇所を変更することができる。

先述した様に、本実施例に係る切断装置及び当該切断装置を搭載したバックホーを用いることによって、従来用いられている切断装置より高い自由度を実現することができ、作業効率を向上させることができる。また、切断する箇所を変更する際も、バックホー本体を移動させる必要がない為、正確に切断対象物を切断することができる。

尚、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、図７に示す様に回転カッタを２枚備えるものであっても良い。２枚目の回転カッタ１４ｂは、回転カッタ１４と同一の回転軸を有し、回転カッタ１４とカッタ取り付け部１３を介して形成されている。この回転カッタ１４ｂは、油圧モータ１４ａによって回転させるものであっても良く、また回転カッタ１４ｂとカッタ取り付け部１３の間に、油圧モータ１４ａとは異なる油圧モータをさらに設けたものであっても良い。回転カッタ１４を１枚備える切断装置では、例えば垂直を形成する２面の壁の交差部付近を切断しようとすると、カッタ取り付け部１３及び油圧モータ１４ａの厚さによって、ユーザが切断を望む箇所に回転カッタ１４を近付けることができない場合があったが、回転カッタ１４ｂをさらに設けることによって、この様な場合でも、壁が邪魔になることはなく切断作業を行うことができる。

実施の形態として示す切断装置のアーム部の構成を説明する要部斜視図である。 同切断装置のアーム部の構成を説明する要部側面図である。 同切断装置のアーム部のＡＡ´断面の要部断面図であり、移動部がガイドレール上を移動する動作を説明する為の図である。 同切断装置を搭載したバックホーの構成を説明する構成図であり、アーム部の動作の制御を行う方法を説明する為の図である。 同切断装置の要部側面図であり、切断作業を行う際の各部の動作について説明する為の図である。 同切断装置の要部正側面図であり、切断作業を行う際の各部の動作について説明する為の図である。 同切断装置の要部側面図であり、切断作業を行う際の各部の動作について説明する為の図である。 同切断装置の要部正面図であり、切断箇所を変更する際の各部の動作について説明する為の図である。 同切断装置の要部正面図であり、切断箇所を変更する際の各部の動作について説明する為の図である。 切断装置の変形例を示す要部斜視図である。 従来の切断装置の要部斜視図である。

符号の説明

１０ アーム
１０ｅ 油圧ピストン
１１ 基部
１２ 移動部
１３ カッタ取り付け部
１４ 回転カッタ
１４ａ 油圧モータ
１５ａ 油圧モータ
１７ ガイドレール
１８ 油圧ピストン
１９ 油圧ピストン

Claims (8)

1. 第１の平面を可動範囲とするアームの先端に形成された切断装置に於いて、
   前記アームの先端に、前記第１の平面内で回動するよう回動支持された基部と、
   前記基部上に形成され、前記基部に対して１方向に移動する移動部と、
   前記移動部に回動支持されたカッタ取り付け部と、
   前記カッタ取り付け部に取り付けられた回転カッタとを備え、
   前記基部は、さらに前記第１の平面とは異なる第２の平面内で回動するよう回動支持されたこと
   を特徴とする切断装置。
2. 前記第２の平面は、その一方の軸が前記第１の平面の法線と平行な任意の平面であること
   を特徴とする請求項１記載の切断装置。
3. 前記基部は、略四角柱状に形成されており、上面に前記移動部を１方向に誘導するガイドレールを備えること
   を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかの項記載の切断装置。
4. 前記アームの先端に、所定の軸回りに回転力を発生させる油圧モータを備え、
   前記基部は、前記油圧モータの回転力によって前記第２の平面内を回動すること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかの項記載の切断装置。
5. 前記アームの他端に回動支持された１方向に伸縮する油圧ピストンを備え、
   前記油圧ピストンの他端は、当該油圧ピストンを伸縮させることで前記基部を前記第１の平面内で回動させることができる位置に回動支持されていること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかの項記載の切断装置。
6. 前記基部は、１方向に伸縮する油圧シリンダを備え、
   前記移動部は、前記油圧シリンダによって前記基部上を１方向に移動させられること
   を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかの項記載の切断装置。
7. 所定の建機を搭載する作業車輌に於いて、
   請求項１記載の切断装置を備えること
   を特徴とする作業車輌。
8. 少なくとも前記アームの前記第１の平面内での移動並びに前記第２の平面内での移動、前記移動部の移動、前記カッタ取り付け部の回動、前記回転カッタの回転、及び前記基部の回動を制御する制御部を備えること
   を特徴とする請求項７記載の作業車輌。