JP4263085B2 - 土木機械の破砕バケット - Google Patents

Description

本発明は、土木機械のアームの先端に取り付けられるバケットで、原料の破砕を行う破砕バケットに関する。更に詳しくは、投入された種々雑多な原料を破砕歯を正回転、逆回転させることにより、効率的に破砕するようにした破砕バケットに関する。

道路補修や建物等の解体のときに、アスファルトのガラやコンクリート廃材で代表される種々の産業廃棄物が数多く排出され、社会問題になっている。従来は埋め立て用に多く処分されていたが、いまや環境保全の観点から再利用されるものが多い。特にコンクリート等の廃材は、量が多く、かつ、殆どは再利用のできるものであるため、その再利用が強く望まれている。
これらの廃材等を直接処理する土木機械のバケットの役目は大きい。廃材等の原料を単に収集して他の場所に運搬し置換するのみでなく、バケットでの取り込み過程で原料を破砕する土木機械も多くなっている。また、貝殻等の処理や破砕した貝殻を原料とする製品の生産の為にも破砕機能を有したバケットが必要となる。バケット破砕の簡易な方法の例として、バケット内に種々の既存の破砕装置を簡易的に設けたものが提案されている。

これらの例として、バケットに掬い取ったコンクリート塊等廃材を挟圧粉砕する一対の破砕盤を接離可能に対設し、廃材を掬い取ってそのまま破砕し排出するものが知られている（例えば、特許文献１）。また、バケットに破砕歯を供えた作動体を往復運動可能に設け、バケットに設けられた固定破砕歯との間でコンクリート廃材を破砕するものも知られている（例えば、特許文献２）。さらに、バケット内の掬い器内に一対の回転軸を設け、各回転軸に大中小の破砕歯板を取り付け、回転軸を回転させることにより歯板群でコンクリート塊を小さく砕くものも知られている（例えば、特許文献３）。
打撃式のものでは、ロータリークラッシャーを油圧式掘削機にアタッチメントで取り付けるものも知られている（例えば、特許文献４）。又、蓋付のバケットに関しては、単に原料の飛散を防止するのみでなく、固定刃と回転刃とで構成されるドラムカッターを備えたドラムクラッシャをアームの先端に取り付け、廃材を固定刃と回転刃との間で裁断／破砕するものも知られている（例えば、特許文献５）。いずれも従来の構成は、メンテナンス以外破砕動作を行うときは、通常破砕歯を一方向に回転させる構成のものである。

特開平１０−１２１７４８号公報 特開平９−３１６９１２号公報 特開平１０−３０２４７号公報 特開平９−８８３５５号公報 特開２００１−１１３１９８号公報

従来の破砕バケットは、前述のとおり破砕作業のときは、破砕歯を一方向に回転させて使用するものであった。従って、ロータに取り付ける破砕歯も一方向に対応する構成のものであった。２種以上の破砕歯を取り付ける場合もあるが、いずれも同一方向の回転に対応して設置されたものである。駆動装置自体は、正逆転可能な駆動機能は有しているが、逆転使用は原料のつまりの除去を行う等のメンテナンスの場合に限定されていた。原料は、常に一定の粒度のものとは限らず、その大きさは多種多様である。

又、硬質の土壌や軟質の土壌もあり、更に廃材等には、瓦、陶器、ガラス類の硬いものや木材等の柔らかい材料が混在している場合も多く、不確定である。一定した原料の場合は、これらに対応した専用の破砕バケットを使用すればよいが、多くは廃材等から発生する粗い原料、地盤改良の土壌等の破砕であり、その用途はまちまちであるので、区別することなく使用されているのが現状である。従来は、これらの土壌等の原料を前述のように一方向に回転する破砕歯によって破砕するバケットで処理されていた。
このため、バケットの条件に合うものは良いが、合わないものもあり必ずしも全てが所望の破砕物とはなっておらず満足のいくものではなかった。例えば、住宅地等は、敷地も狭く土質も一定しておらず作業場所によって条件は異なってくる。このようにバケットの能力に加え、構成が簡素でコンパクトなものも要求されている。これらの条件をクリアにして大半の土地、原料に幅広く対応できる破砕バケットの実現が要望されている。

本発明は、前記した課題を解決するためになされたもので、下記の目的を達成する。本発明の目的は、反撥板を設けたバケット本体に、破砕歯を正転又は逆転の２方向に回転させ破砕作業を高能率で行える構成にした破砕バケットの提供にある。本発明の他の目的は、ロータに異なる種類の破砕歯を複数設け、更にこの破砕歯をロータ上でロータ回転と相対移動可能な構成にして、破砕効率を高めた破砕バケットの提供にある。本発明の更に他の目的は、簡素な構成にし、低コストにした破砕バケットの提供にある。

本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
本発明１の土木機械の破砕バケットは、
土木機械のアームの先端に揺動可能に設けられ、原料が投入される開口部と破砕された原料を排出する排出口を有するバケット本体と、前記バケット本体内に回転可能に設けられ、原料を破砕するためのロータと、前記バケット本体の側壁に設けられ前記ロータを正転又は逆転して破砕回転駆動させるためのロータ駆動装置と、前記ロータの外周に設けられ前記正転に対応する第１の破砕歯と、前記ロータの外周に設けられ前記逆転に対応する第２の破砕歯とからなり、前記ロータの凹部に前記ロータの回転方向に揺動可能に支持された支持体を設け、この支持体に前記第１の破砕歯及び／又は第２の破砕歯が固定されており、前記支持体の揺動範囲の前記凹部開口部分を覆うカバーを、前記支持体に設けたことを特徴としている。破砕歯を正逆転させ破砕作業を行うことができる。

又、破砕歯をロータ回転方向に揺動させることで破砕歯を最適な位置に設置することができる。

さらに、凹部内への破砕物浸入を防止できる。

本発明２の土木機械の破砕バケットは、本発明１において、
前記支持体の揺動範囲を規制する調整部材を、前記凹部に設けたことを特徴としている。最適な揺動範囲を設定できる。

本発明３の土木機械の破砕バケットは、本発明１において、
前記ロータの外周の前記バケット本体内壁に反撥板を設けたことを特徴としている。破砕効率をより高めることができる。

本発明４の土木機械の破砕バケットは、本発明１において、
前記排出口の縁部に仕切り部材を設け、前記第１の破砕歯又は前記第２の破砕歯をこの仕切り部材に交錯させ原料を破砕して排出させる構成にしたことを特徴としている。原料を押しつぶして破砕するのに効果的である。

本発明５の土木機械の破砕バケットは、本発明４において、
前記仕切り部材は、前記第１の破砕歯又は前記第２の破砕歯を交錯させ通過可能な切り込み部を有していることを特徴としている。原料の破砕空隙を小さくできるので、更に破砕効率を高めることができる。

本発明６の土木機械の破砕バケットは、本発明１において、
前記第１の破砕歯又は前記第２の破砕歯の外周回転円部は、前記排出口の排出縁部から前記バケット本体の外方に張り出して設けられる構成になっていることを特徴としている。バケットの底部を堆積している原料に押し付けるだけで原料の破砕が可能である。

本発明の土木機械の破砕バケットは、ロータ外周に異なる種類の破砕歯を有して正逆転させて原料を破砕する構成にしたので、原料の硬軟材質に制限されずに高能率に破砕のできる破砕バケットとなった。又、破砕作業においては、破砕歯をロータに対し相対的に移動できる構成にしたので破砕効率を高めることとなった。更に、形状は従来と大きく変わらず、破砕バケットは機能向上にもかかわらずコンパクトで低コストな構成になった。

本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の土木機械の破砕バケットの側面断面図である。図２はその平面図で、図１のＸ矢視図である。図３及び図４は、ロータに対する破砕歯の取り付け構成を示す部分断面図である。

本発明の破砕バケットを適用するバックホーは、パワーショベルと同系統の土木機械で、公知の土木掘削機であるのでバックホーに関わる詳細説明は省略する。一般に機械より低い位置の地盤の掘削等に適用され、穴掘り、溝掘り等の作業あるいは地盤改良等の作業を行うものである。本発明は、このバックホーのアームの先端に取り付けられ、原料破砕を行うバケットの改良に関わるものである。

アーム１の先端には、支軸２を介して破砕バケット３が揺動可能に設けられている。アーム１には、バケットシリンダ（図示せず）が設けられ、バケットシリンダのピストンロッド５ａの先端部が連結部材４の一端に軸５を介して相対回転可能に連結されている。連結部材４の他端は、軸６を介して相対回転可能にバケット本体７に取り付けられている。即ち、バケットシリンダの駆動力により、ピストンロッド５ａが進退移動すると、破砕バケット３のバケット本体７は、支軸２を中心に揺動する。
破砕バケット３は、バックホー本体の動作で旋回範囲のどの位置にも移動可能であり、向きも変えることができる。破砕バケット３のバケット本体７は、一般的には、アスファルトのガラやコンクリートの塊等の破砕物（被掘削物）を掬い上げ、内部に取り込み破砕し、運搬等を行うためのものである。

本発明に関わる破砕バケット３は、底部に破砕された原料を排出するための排出口９を有し、また、上部には、廃材、破砕物等原料を投入するための開口部８が設けられている。バケット本体７の内部の内壁は硬質材で被覆されている。ロータ軸１０は、バケット本体７に回転可能に設けられ、バケット本体７の外部に配置されるロータ駆動装置１１により駆動される。ロータ駆動装置１１は、モータにより回転駆動されるものであるが、このモータは正逆の２方向に回転制御されるものである。このロータ駆動装置１１は油圧モータによりＶベルトを介してロータ軸１０を回転させるものであってもよい。

又、バケット本体７にはロータ１２の外周に沿って、バケット本体７内壁に反撥部材として反撥板ライナー１３が設けられている。この反撥板ライナー１３は、略Ｖ字形状をなし中央部が凸状に張り出した構成のものである。バケット本体７内壁には、この反撥板ライナー１３が複数個取り付けられている。この反撥板ライナー１３は硬質材となっているが、破砕動作で磨耗や破損が生じたときは、個々に取り外し、取り付けができるようになっており、新しい反撥板ライナーと交換が可能である。又、この反撥板ライナー１３を凸状にしたことで、原料はこの凸部に叩きつけられ破砕し易くなり、破砕効果を一層高めるものとなっている。

更に、排出口９の縁部９ａには、原料を仕切って排出するための仕切り部材１４が設けられている。この仕切り部材１４は板状の硬質部材で、バケット本体の全幅にわたって設けられ、破砕歯の通過する部分のみ切り込み１４ａがなされている。この仕切り部材１４は支軸１５を中心に定位置から上方向にのみ開くように回動することが可能である。この仕切り部材１４を設けることで、破砕効率が高められる。

ロータ軸１０にはロータ１２が固定され、ロータ軸１０とロータ１２は一体となって回転する。ロータ１２の外周には、凹部１２ａが設けられ、この凹部１２ａに支持体１６が軸１７を介してロータ１２の回転方向に揺動可能に支持されている。この支持体１６は、本実施の形態においては、回転方向に沿って４ヶ所に均等に設けられ、更にロータ１２の幅に沿っても複数個設けられている。この支持体１６の各々には、異なる２種類の破砕歯が固定されている。

一方は、切削用歯１８で原料を正回転の削り取る動作で破砕するものである。他方は、打撃用歯１９で原料に逆回転の打撃を加えて破砕するものである。この打撃用歯１９は、切削用歯１８と背中合わせに対向して支持体１６に固定されている。この打撃用歯１９が原料にぶつかり叩きつけられた状態で、且つ原料を反撥板ライナー１３に衝突させ破砕する。この打撃用歯１９は、硬質、かつ、耐摩耗性を有する金属材料で形成されていて、摩耗、破損等したときに支持体１６に対し交換可能に取り付けられている。打撃用歯１９は、打撃面が磨耗や破損をすると、前述のように新しいものと個々に交換することが可能となっているが、これは、切削用歯１８についても同様である。又、切削用歯１８と打撃用歯１９の正回転、逆回転の関係は、逆であってもよい。

切削用歯１８及び打撃用歯１９の向きはいずれも回転方向に沿って配置され、ロータ１２の外周に支持体と一体になり均等に複数配列されている。又、図示していないが、いずれの破砕歯も交換可能にボルトで支持体１６に固定されていて、磨耗や破損が生じたときは、交換が可能である。ロータ軸１０は、バケット本体７に図示していない軸受で回転自在に支持されているが、ロータ１２はバケット本体７の下方向に位置し、破砕歯の回転外周円が排出口９の縁部９ｂよりバケット本体７の外方に張り出すように設置されている。支持体１６は、前述のようにロータ１２の凹部１２ａ内で揺動できる構成になっている。

図３は、打撃用歯１９による打撃破砕を行う場合のロータ１２への取り付け構成を示している。ロータ１２は図の状態であると右回転する。凹部１２ａ内の支持体１６の揺動範囲は、Ａ、Ｂ間角度αである。この角度は、軸１７の中心とロータ軸１０中心Ｏを結ぶ直線を基準に均等な振り分け角度α１の２倍である。ロータ１２が回転すると、打撃用歯１９は凹部１２ａの左側（Ａ側）に寄せられる。他の回転方向に隣接する打撃用歯１９も同時に寄せられる。この打撃用歯１９が寄せられたことで、打撃用歯１９の歯部１９ａは起き上がった状態になる。ロータ軸１０中心Ｏに対しこの歯部１９ａ外周円の距離は、ｂ２（図４）からｂ１（図３）に変化するが、この関係はｂ１＞ｂ２で、破砕方向の角度が変わる。

このやや起き上がった状態での打撃は、原料を巻き込む状態で打撃し破砕効果を高める。更にこの凹部１２ａには、調整部材としてシム部材２０が設けられ、支持体１６の揺動範囲を規制している。このシム部材２０は、図示していないが、ボルト等の固定手段で凹部１２ａ内壁に着脱自在に固定される。このシム部材２０の厚さを変えたものを選択して設置することで、打撃用歯１９を最適な位置になるように調整が可能である。

図４は、切削用歯１８による破砕を行う場合のロータの取り付け構成を示している。ロータ１２は図の状態であると左回転する。前述同様に支持体は角度αの範囲で揺動し、ロータ１２が回転すると、切削用歯１８は凹部１２ａの右側（Ｂ側）に寄せられる。他の回転方向に隣接する切削用歯１８も同時に寄せられる。この切削用歯１８が寄せられたことで、切削用歯１８の歯部１８ａは起き上がった状態になる。ロータ軸１０中心Ｏに対しこの歯部１８ａ外周円の距離は、ａ１（図３）からａ２（図４）に変化するが、前述同様に、この関係はａ２＞ａ１で、破砕角度が変わる。このやや起き上がった状態での切り込みは、前述の打撃用歯１９と同様に原料を巻き込む状態で破砕するので、破砕効果を高める。

凹部１２ａには、支持体１６が揺動の際、破砕物が入り込まないようにしなければならない。このため支持体１６には、図に示すように回転方向の両サイドに弾性変形可能なカバー部材２１が設けられている。このカバー部材２１は、隣接する支持体１６側の凹部も被覆するように構成され一体になっていて、ロータ側に常に接触するように弾性変形する。このカバー部材２１は支持体１６の側面も被覆するように設けられ、支持体１６が揺動動作の際、どの状態であっても破砕物等が凹部１２ａ内に浸入しないようにしている。以上説明した破砕歯の構成は、ロータ１２幅に沿って図２に示すように本実施の形態においては千鳥状に３列配置されている。

破砕された原料は、破砕物として粉々になりバケット本体７下部に落下するが、バケット本体７の底部は排出口９となっていて、破砕物はそのまま落下する。又、前述のように破砕歯の回転外周円は、排出口９の縁部９ｂより外方に張り出している。このため、下方向に破砕が不十分な原料が堆積してあった場合には、バケット本体を下方向に下げ、破砕バケット３の底部を原料に直接押し付けることが可能になり、この状態でロータ１２を回転させると、堆積物の破砕が可能となる。この動作は特に切削用歯１８によるが、原料を回転しながら押しつぶすことで、更に破砕を促進させることができる。この作業は、地盤改良等の工事に効果的で、堆積土に押し付けることにより、切削用歯１８によりロータを回転させ堆積土を混合解砕する。

本発明は、このように種々の機能を有した破砕バケットであり、構成も複雑な部材を設けたものではない。破砕歯を揺動で位置を変え、ロータを正転、逆転させ破砕作業を行う簡素な構成で低コストになっており、破砕効率を向上させたものである。

以上、実施の形態について説明したが、本発明は、この形態に限定されないことはいうまでもない。例えば、支持体は、４等配として説明したが、これに限定されず、バケット本体の大きさ、タイプに応じて、適切な形状、数等を決めればよい。又、本発明は、破砕歯を揺動で位置を変えられる構成にしたことを特徴にしているが、破砕バケットの構成として、破砕歯を揺動で位置の変えられるものと、固定されるものとの組み合わせで構成してもよい。

図１は、土木機械の破砕バケットの側面断面図である。 図２は、土木機械の破砕バケットの平面図で、図１のＸ矢視図である。 図３は、ロータに対する破砕歯の取り付け状態を示す部分断面図で、打撃用歯による破砕の構成を示す。 図４は、ロータに対する破砕歯の取り付け状態を示す部分断面図で、切削用歯による破砕の構成を示す。

符号の説明

３…破砕バケット
７…バケット本体
９…排出口
１０…ロータ軸
１１…ロータ駆動装置
１２…ロータ
１３…反撥板ライナー
１４…仕切り部材
１６…支持体
１７…軸
１８…切削用歯
１９…打撃用歯
２０…シム部材
２１…カバー部材

Claims (6)

1. 土木機械のアームの先端に揺動可能に設けられ、原料が投入される開口部と破砕された原料を排出する排出口を有するバケット本体と、
   前記バケット本体内に回転可能に設けられ、原料を破砕するためのロータと、
   前記バケット本体の側壁に設けられ前記ロータを正転又は逆転して破砕回転駆動させるためのロータ駆動装置と、
   前記ロータの外周に設けられ前記正転に対応する第１の破砕歯と、
   前記ロータの外周に設けられ前記逆転に対応する第２の破砕歯とからなり、
   前記ロータの凹部に前記ロータの回転方向に揺動可能に支持された支持体を設け、この支持体に前記第１の破砕歯及び／又は第２の破砕歯が固定されており、
   前記支持体の揺動範囲の前記凹部開口部分を覆うカバーを、前記支持体に設けた
   ことを特徴とする土木機械の破砕バケット。
2. 請求項１に記載された土木機械の破砕バケットであって、
   前記支持体の揺動範囲を規制する調整部材を、前記凹部に設けた
   ことを特徴とする土木機械の破砕バケット。
3. 請求項１に記載された土木機械の破砕バケットであって、
   前記ロータの外周の前記バケット本体内壁に反撥部材を設けた
   ことを特徴とする土木機械の破砕バケット。
4. 請求項１に記載された土木機械の破砕バケットであって、
   前記排出口の縁部に仕切り部材を設け、前記第１の破砕歯又は前記第２の破砕歯をこの仕切り部材に交錯させ原料を破砕して排出させる構成にした
   ことを特徴とする土木機械の破砕バケット。
5. 請求項４に記載された土木機械の破砕バケットであって、
   前記仕切り部材は、前記第１の破砕歯又は前記第２の破砕歯を交錯させ通過可能な切り込み部を有している
   ことを特徴とする土木機械の破砕バケット。
6. 請求項１に記載された土木機械の破砕バケットであって、
   前記第１の破砕歯又は前記第２の破砕歯の回転外周円は、前記排出口の排出縁部から前記バケット本体の外方に張り出す構成になっている
   ことを特徴とする土木機械の破砕バケット。
   

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