JP2003041611A - バケット式掘削機 - Google Patents

バケット式掘削機

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JP2003041611A JP2001227160A JP2001227160A JP2003041611A JP 2003041611 A JP2003041611 A JP 2003041611A JP 2001227160 A JP2001227160 A JP 2001227160A JP 2001227160 A JP2001227160 A JP 2001227160A JP 2003041611 A JP2003041611 A JP 2003041611A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削バケットの機械的なクセの、掘削への影
響を無くすことができて、鉛直に掘削することができる
バケット式掘削機を提供する。 【解決手段】 ベースマシン13上に水平旋回可能に設
けられたブーム15と、ブーム上端15aにワイヤー1
7を介して昇降可能に吊下された掘削バケット20とを
備え、掘削バケット下端の一対のシェル25a,25b
を開閉して掘削および排土からなる掘削サイクルを繰り
返すバケット式掘削機11である。掘削バケットをその
鉛直軸中心に回転させる回転駆動機構を備え、掘削サイ
クル毎に、掘削バケットを180度回転させる。回転駆
動機構は、ワイヤーに相対回転を規制されながら同軸に
連結されつつ、掘削バゲットを鉛直軸中心の相対回転可
能に支持する連結部材26と、連結部材26に対して掘
削バゲットを回転駆動する駆動装置41と、回転駆動時
に連結部材に作用する回転反力をブームに伝達して対抗
する回転反力受け部材30からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バケット式掘削機
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より溝掘削に用いられるバケット式
掘削機71は、図7(a)に示すように、ベースマシン
73上に水平旋回可能に設けられたブーム75と、この
ブーム75の上端にワイヤー77を介して昇降可能に吊
下された掘削バケット80とから構成される。そして、
その掘削バケット80下端の左右一対のシェル81a,
81bを開閉駆動させて以下に示す、掘削と排土とから
なる掘削サイクルを繰り返して地面1に溝3を掘削す
る。
【0003】 掘削:ブーム75を水平旋回および傾
動させて、前記掘削バケット80を掘削溝3の上方に位
置させる。そして、ワイヤー77を繰り出して(以下、
巻下げとも記す)掘削バケット80を同溝3内に降ろし
た後、前記シェル81a,81bを開閉して掘削し土砂
をシェル81a,81b内に取り込む。次いで、シェル
81a,81b閉口状態でワイヤー77を巻き取って
(以下、巻上げとも記す)掘削バケット80を上昇させ
て掘削溝3から地上へ出す。 排土:地上に出した掘削バケット80を、ブーム7
5を水平旋回および傾動させてダンプカー等の所期の排
土場所の上方へ移動し、ここで前記シェル81a,81
bを開閉して排土する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7
(b)に、図7(a)中のB−B線矢視図にて示すよう
に、前記左右一対のシェル81a,81bの切刃83
a,83bには、それぞれに複数のバケット爪85a,
85bが適宜間隔で固設されている。そして、通常はシ
ェル81a,81bを閉じた際に、相手側の隙間に互い
に噛み合うように、例えば左のバケット爪85aは5
つ、右85bは4つといった具合に左右非対称に設けら
れている。このため、前記左右のシェル81a,81b
の内、いずれか一方が良く掘れるといったような機械的
なクセを掘削バケット80は有し、掘削を続けていくと
掘削溝3が一方向に曲がってしまうといった問題があっ
た。通常は、これに対処すべく、掘削溝3の鉛直度を定
期的に水糸を垂らして測定し、曲がっている場合には、
その都度、掘削バケット80と掘削溝3内面との間にあ
んこ等を介在させる等して、当該掘削バケット80の掘
削姿勢を調整することによって対処しており、これに長
時間を要する結果、掘削能率の著しい低下を招いてい
た。
【0005】本発明はかかる従来の課題に鑑みて成され
たもので、前記掘削バケットの機械的なクセの、掘削へ
の影響を無くすことができて、鉛直に掘削することがで
きるバケット式掘削機を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項1に示す発明は、ベースマシン上に水平旋回
可能に設けられたブームと、該ブームの上端に昇降可能
に吊下された掘削バケットとを備え、該掘削バケット下
端の一対のシェルを開閉して掘削および排土からなる掘
削サイクルを繰り返すバケット式掘削機において、前記
掘削バケットをその鉛直軸中心に回転させる回転駆動機
構を備え、該回転駆動機構によって、前記掘削サイクル
毎に、前記掘削バケットを180度回転させることを特
徴とする。
【0007】上記発明によれば、前記掘削サイクル毎
に、前記回転駆動機構によって掘削バケットをその鉛直
軸中心に180度回転する。よって、一回掘削する毎
に、前記一対のシェルは、掘削溝に対する位置を交互に
入れ換えるので、掘削バケットの機械的なクセに起因し
た左右シェルの掘削量の差を散らすことができる。よっ
て、鉛直な掘削が可能となる。
【0008】請求項2に示す発明は、請求項1に記載の
バケット式掘削機において、前記掘削バケットは、ワイ
ヤーを介して前記ブームの上端に昇降可能に吊下されて
いることを特徴とする。上記発明によれば、前記掘削バ
ケットはワイヤーの繰り出し量の調整によって、掘削深
さを任意に調整することができる。よって、掘削限界深
さを大きくすることができる。
【0009】請求項3に示す発明は、請求項2に記載の
バケット式掘削機において、前記回転駆動機構は、前記
ワイヤーに相対回転を規制されながら同軸に連結されつ
つ、前記掘削バゲットを鉛直軸中心の相対回転自在に支
持する連結部材と、該連結部材に対して前記掘削バゲッ
トを回転駆動する駆動装置と、前記回転駆動時に前記連
結部材に作用する回転反力を前記ブームに伝達して対抗
する回転反力受け部材からなる。上記発明によれば、前
記駆動装置によって、掘削バケットは前記連結部材に対
して鉛直軸中心に回転駆動されるが、その際には、掘削
バケットの回転反力が連結部材に作用し、ワイヤーに伝
達されてワイヤーがねじられる虞がある。しかし、連結
部材は、回転反力受け部材によって、ブームに連結され
ているため、当該回転反力はブームに伝達されて、これ
にブームにて対抗する。よって、前記連結部材が連結さ
れた前記ワイヤーに、前記回転反力が作用することはな
く、ねじれに起因したワイヤーの破損を防ぐことができ
る。
【0010】請求項4に示す発明は、請求項3に記載の
バケット式掘削機において、前記回転反力受け部材は、
前記ブームの上端に鉛直軸中心の相対回転を規制されて
設けられた鉛直なガイドパイプと、前記ワイヤーおよび
前記連結部材の間に、鉛直軸中心の相対回転を規制され
て同軸に介装されて、前記ガイドパイプ内に挿抜可能な
ガイドバーであって、前記ガイドパイプに収容時には互
いの相対回転を規制されるガイドバーとからなり、掘削
バケットの前記回転駆動は、前記収容時になされること
特徴とする。上記発明によれば、ワイヤーを巻き取って
ガイドパイプ内にガイドバーを収容すれば、このガイド
バーに対して相対回転を規制された前記連結部材は、ブ
ームに相対回転を規制されて接続される。よって、前記
駆動装置によって、掘削バケットを回転させた時に連結
部材に作用する回転反力をブームに伝達して、これに当
該ブームにて対抗することができる。したがって、前記
ワイヤーに、前記回転反力が作用することはなく、ねじ
れに起因したワイヤーの破損を防ぐことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を添
付図面を参照して詳細に説明する。図1および2はいず
れも本発明に係る第1実施形態の側面図であり、図1に
掘削バケットを掘削溝内に吊り降ろした状態を示す一
方、図2には地上に吊り上げた状態を示す。また、図3
(a)は図2中のIII部を一部破断して示す側面図、図
3(b)は同様に一部を破断して示す正面図であり、図
3(c)は図3(a)中のC−C線矢視の断面図であ
る。図4(a)は図1中のIV部を一部破断して示す側面
図であり、図4(b)は図4(a)中のB−B線矢視の
断面図である。
【0012】図1に示すように、本第1実施形態のバケ
ット式掘削機11は、水平旋回可能な旋回ベース13a
を備えるベースマシン13と、前記旋回ベース13a上
に傾動可能に軸支されたブーム15と、このブーム15
上端15aからワイヤー17を介して昇降可能に吊下さ
れた掘削バケット20とから概略構成される。そして、
前記掘削および排土からなる掘削サイクル毎に前記掘削
バケット20をその鉛直軸中心に180度回転させるよ
うになっており、もって該掘削サイクル毎に掘削溝3に
対して掘削バケット20の左右を入れ替えるようになっ
ている。
【0013】ベースマシン13は、走行可能なキャタピ
ラ上に水平旋回可能な旋回ベース13aを備えて構成さ
れ、この旋回ベース13a上には運転室や前記ブーム1
5が設けられている。
【0014】ブーム15は、その下端15bを旋回ベー
ス13aに傾動可能に軸支され、そして上端15bに、
ケーブル16aを介して接続されたリンク部材16を鉛
直面内に旋回駆動させることにより起伏自在に駆動され
る。また、このブーム15の上端15aにはシーブ15
c,15dが回転自在に軸支されており、前記掘削バケ
ット20を吊下するワイヤー17は、このシーブ15
c,15dをガイドにして、旋回ベース13a上のワイ
ヤーウインチ(不図示)により適宜繰り出され若しくは
巻き取られる。
【0015】このワイヤー17と掘削バケット20との
間には鉛直な鋼製のガイドバー31が両者と同軸に介装
されている。このガイドバー31は、後記の回転反力受
け部材の一部を構成するものであり、前記ワイヤー17
に対しては相対回転を規制されて固設される一方、掘削
バケット20には後記連結部材26を介して相対回転自
在に連結される。
【0016】掘削バケット20は、前記ガイドバー31
等を介してワイヤー17に同軸に吊下された掘削バケッ
ト本体21と、この掘削バケット本体21の四側面にそ
れぞれ配された掘削姿勢調整用ガイド23と、前記掘削
バケット本体21の下端に設けられた開閉動作する左右
一対のシェル25a,25bとを備える。各シェル25
a,25bの切刃には、所定間隔置きに4つおよび5つ
のバケット爪(不図示)がそれぞれ配されており、シェ
ル閉口状態にて互いに噛み合うようになっている。ま
た、前記掘削姿勢調整用ガイド23は、掘削溝3内にお
ける掘削バケット20の掘削姿勢を調整するものであ
り、前記各四側面からそれぞれ独立に出没可能に設けら
れて、必要に応じて突出して掘削溝3内面に当接する。
【0017】図4(a)に図1中のIV部を、拡大しつつ
一部破断して示すが、前記掘削バケット本体21の上部
21aには前記連結部材26が設けられ、前記ガイドバ
ー31と掘削バケット20とを同軸に連結している。こ
の連結部材26は、前記ガイドバー31の下端に同軸に
固設されるユニバーサルジョイント27と、このユニバ
ーサルジョイント27に同軸に固設される円柱状の連結
部材本体28と、この連結部材本体28と前記掘削バケ
ット本体21上部との間に同軸に介装されたクロスロー
ラー軸受け29とからなり、もって、掘削バケット本体
21は、ガイドバー31を介して前記ワイヤー17(不
図示)に、鉛直軸中心の相対回転自在に吊下されてい
る。尚、図の錯綜を避けるため、前記クロスローラー軸
受け29にあっては、断面を示す斜線を省略している。
【0018】図4(a)および(b)に示すように、こ
の相対回転をさせるための駆動装置41は前記掘削バケ
ット本体21に設けられている。同駆動装置41は、前
記連結部材本体28から下方に同軸に突出した円柱部2
8aの外周に沿って一体形成されたピニオン歯車43a
と、このピニオン歯車43aに噛み合うラック歯車43
bが設けられたピストン45を備える油圧シリンダー4
7とから構成される。そして、この油圧シリンダー47
はその長手方向を水平にして掘削バケット本体上部21
aに固設され、ラック歯車43bが設けられたピストン
45を長手方向に移動させることによって、前記ピニオ
ン歯車43aを動かして、もって、ピニオン歯車43a
が一体形成された前記連結部本体28を、掘削バケット
本体21に対して鉛直軸中心の相対回転駆動するように
なっている。
【0019】この油圧シリンダー47は、シリンダーチ
ューブ44と、このシリンダーチューブ44内に摺動移
動可能なピストン45と、このシリンダーチューブ44
の両端に固設されたヘッドカバー46とからなる。そし
てピストン45の両側方に画成される油圧室47a,4
7bに、サーボ弁等によって作動油を適宜出し入れし
て、前記ピストン45を長手方向に駆動する。尚、前記
サーボ弁に接続する油圧ホース等は図示していない。
【0020】また、このピストン45の両端部を除く外
周部には、前記長手方向のラック歯車43bが形成され
ているとともに、前記シリンダーチューブ44の長手方
向の中央の一部がこのラック歯車43bに対応させて開
口され、この開口部44aから前記ラック歯車43bが
外に露出している。そして、この開口部44aに対応さ
せて前記ピニオン歯車43aが配されて前記ラック歯車
43bと噛み合わされ、もってラックピニオン機構が構
成されている。
【0021】また、前記ピストン45が、前記シリンダ
ーチューブ44に対して相対回転してしまうと、前記開
口部44aから前記ラック歯車43bの位置がずれる虞
がある。このため、これを防ぐべく、前記ピストン45
の端面には、その端面中心から偏心させて長手方向の孔
45aが形成されており、この孔45aに前記ヘッドカ
バー46に固設された長手方向に延在するロッド部材4
8が挿通されて、もってピストン45のシリンダーチュ
ーブ44に対する相対回転を規制するようになってい
る。このロッド部材48は、前記両端のヘッドカバー4
6の両方に設けられており、前記相対回転は確実に阻止
される。
【0022】尚、これらロッド部材48は、ピストン4
5位置を検知するセンサー機能も兼ね備えており、この
センサー出力に基づいて前記両油圧室47a,47bへ
の作動油量をサーボ弁等によって調整する。したがっ
て、ピストン45位置を制御できる結果、前記掘削バケ
ット本体21と連結部本体28との前記相対回転角度を
任意に調整できる。
【0023】但し、この回転駆動時には、連結部材本体
28およびガイドバー31を介してワイヤー17に回転
反力が作用してワイヤー17をねじって破損する虞があ
る。このため、これを防ぐべく、図1に示すように、前
記回転反力を前記ブーム15に伝達してこれに対抗する
回転反力受け部材30が設けられている。この回転反力
受け部材30は、前記ガイドバー31と、前記ブーム1
5の上端15aにユニバーサルジョイント35を介して
連結された鉛直な鋼製ガイドパイプ33とからなり、前
記ガイドバー31は、ワイヤー17の巻上下げによっ
て、ガイドパイプ33下端33aから挿抜可能に案内さ
れている。このガイドパイプ33内にガイドバー31が
収容された状態を図2に示し、図2中のIII部を拡大し
て図3に示す。図3に示すように、ガイドバー31の断
面外形状とガイドパイプ33の断面内形状は、互いに矩
形状に形成されているので、ガイドパイプ33内にガイ
ドバー31が収容された状態では、互いの間での鉛直軸
中心の相対回転は規制される。よって、この収容状態で
は、前記連結部材本体28、ガイドバー31、およびガ
イドパイプ33の互いの相対回転は規制されており、も
って連結部材本体28に作用する回転反力を、ガイドパ
イプ33が連結されたブーム上端15aへ伝達してブー
ム15にて対抗可能となっている。
【0024】次に、図5を用いて、このバケット式掘削
機11を用いた掘削手順を説明する。尚、図5(a)に
示すように、掘削溝3をある程度掘り進めた状態から説
明するが、この掘削溝3も、これから説明する掘削手順
を繰り返してここまで鉛直に掘削されてきたことは言う
までもない。
【0025】ワイヤー17を巻下げて、図5(a)に示
すように掘削溝3内に掘削バケット20を降ろす。そし
て、左右一対のシェル25a,25bを開閉して掘削溝
3底部の土砂をシェル25a,25b内に取り込む。こ
の時、左右のシェル25a,25bの掘削量は、前述し
たバケット爪の相違に起因して差を生じている。次い
で、シェル25a,25b閉口状態にてワイヤー17を
巻上げて、図5(b)に示すようにガイドパイプ33内
にガイドバー31を収容しつつ、掘削バケット20を地
上に上昇させる。そして、この収容状態で、前記駆動装
置41によって、前記掘削バケット本体21を現状から
180度回転させる。尚、この時には、同図に示すよう
に、ガイドバー31はガイドパイプ33内に収容されて
いるので、掘削バケット本体21が回転をしてもその回
転反力はブーム15によって対抗されて、ワイヤー17
にはねじりの負荷はかからない。次いで、ブーム15を
水平旋回および傾動させて、所定の排土場所の上方へ掘
削バケット20を移動してシェル25a,25bを開閉
して排土する。
【0026】次ぎに、前記水平旋回および傾動の経路を
逆に戻って前記掘削溝の上方へ掘削バケットを位置させ
て、前述と同様に図5(c)に示すように、掘削バケッ
ト20を掘削溝3内へ下降して土砂を掘削する。尚、こ
の時は、前記180度回転により掘削溝3に対する各シ
ェル25a,25bの位置は入れ替わっているので、今
回の掘削によって前回掘削時の左右の掘削量の差を解消
することができる。そして、シェル25a,25b閉口
状態にてワイヤー17を巻上げて、図5(d)に示すよ
うにガイドパイプ33内にガイドバー31を収容しつ
つ、掘削バケット20を地上に上昇させる。そして、前
述したように、前記掘削バケット本体21を180度回
転させて、前記排土場所へ掘削バケット20を移動して
排土する。そして、これら掘削および排土を繰り返して
掘削溝3を掘削していくため、前記バケット爪の相違に
主に起因する、掘削バケット20の左右非対称な機械的
クセを解消できて、鉛直な掘削溝3を形成することがで
きる。
【0027】図6に本発明のバケット式掘削機の第2実
施形態の側面図を示す。第1実施形態は、ワイヤーによ
って掘削バケットを吊下するワイヤー式掘削機であった
ところ、第2実施形態の掘削機51は、ワイヤーを全く
用いずに、ブーム55に対して上下方向にのみ移動可能
に案内された鉛直なガイドバー61のみによって掘削バ
ケット20を吊下する、通称ケリーバー式掘削機である
点で相違する。尚、第1実施形態と同様の構成には同じ
符号を付して、その説明は省略する。
【0028】このケリーバ式掘削機は、ブーム55の上
下端55a,55bに支持された鉛直なガイドパイプ6
3と、このガイドパイプ63内に、相対回転を規制され
つつ軸方向に移動可能に案内されたガイドバー61と、
このガイドバー61の下端に固設された掘削バケット2
0と、前記ガイドバー61を軸方向に移動する駆動機構
57とを備えている。そして、ガイドバー61を下方へ
移動して掘削バケット20を掘削溝3内に降ろして掘削
するとともに、同ガイドバー61を上方へ移動して掘削
バケット20を地上へ出して排土するようになってい
る。
【0029】本第2実施形態のバケット式掘削機51
は、この通常のケリーバ式掘削機の構成に加えて、更に
前記第1実施形態と同じ前記連結部材26および前記駆
動装置41が、ガイドバー61と掘削バケット20との
間に設けられている。そして、前記掘削サイクル毎に、
掘削バケット20をガイドバー61に対して180度回
転させることによって、左右のシェル25a,25bの
掘削量差を解消するようになっている。
【0030】以上、本発明に係る一実施形態について説
明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すよう
な変形が可能である。 (a)本実施形態においては、ガイドバー31の横断面
外形状とガイドパイプ33の横断面内形状とを矩形にし
たが、これらの間の相対回転を規制できれば、これに限
るものではなく、例えば三角形や五角形でも良い。 (b)本実施形態においては、駆動装置41にいわゆる
ラックピニオン機構を用いたが、前記回転駆動ができれ
ばこれに限るものではなく、例えば、前記ピニオン歯車
に代えてスプロケットを同軸に設け、これにチェーンを
掛け回して駆動しても良い。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に示す発
明によれば、鉛直な掘削が可能となるため、前記鉛直度
の測定頻度および掘削姿勢の調整を減らすことができ
て、掘削能率を向上できる。
【0032】請求項2に示す発明によれば、掘削限界深
さを大きくすることができる。
【0033】請求項3および4に示す発明によれば、ね
じれに起因したワイヤーの破損を防ぐことができて、ワ
イヤー寿命を長くできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施形態の側面図であって、
その掘削バケットを掘削溝内に吊り降ろした状態を示
す。
【図2】図1と同様第1実施形態の側面図であって、前
記掘削バケットを地上に吊り上げた状態を示す。
【図3】図3(a)は図2中のIII部を一部破断して示
す側面図、図3(b)は同様に一部を破断して示す正面
図であり、図3(c)は図3(a)中のC−C線矢視の
断面図である。
【図4】図4(a)は図1中のIV部を一部破断して示す
側面図であり、図4(b)は図4(a)のB−B線矢視
の断面図である。
【図5】第1実施形態の掘削手順を示す概念図である。
【図6】本発明に係る第2実施形態の側面図である。
【図7】図7(a)は従来のバケット式掘削機の側面図
を示し、図7(b)は図7(a)中のB−B線矢視の断
面図を示す。
【符号の説明】
1 地面 3 掘削溝 11 バケット式掘削機 13 ベースマシン 15 ブーム 17 ワイヤー 20 掘削バケット 25a、25b シェル 26 連結部材 30 回転反力受け部材 31 ガイドバー(回転反力受け部材) 33 ガイドパイプ(回転反力受け部材) 41 駆動装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベースマシン上に水平旋回可能に設けら
    れたブームと、該ブームの上端に昇降可能に吊下された
    掘削バケットとを備え、該掘削バケット下端の一対のシ
    ェルを開閉して掘削および排土からなる掘削サイクルを
    繰り返すバケット式掘削機において、 前記掘削バケットをその鉛直軸中心に回転させる回転駆
    動機構を備え、該回転駆動機構によって、前記掘削サイ
    クル毎に、前記掘削バケットを180度回転させること
    を特徴とするバケット式掘削機。
  2. 【請求項2】 前記掘削バケットは、ワイヤーを介して
    前記ブームの上端に昇降可能に吊下されていることを特
    徴とする請求項1に記載のバケット式掘削機。
  3. 【請求項3】 前記回転駆動機構は、前記ワイヤーに相
    対回転を規制されながら同軸に連結されつつ、前記掘削
    バケットを鉛直軸中心の相対回転可能に支持する連結部
    材と、該連結部材に対して前記掘削バケットを回転駆動
    する駆動装置と、前記回転駆動時に前記連結部材に作用
    する回転反力を前記ブームに伝達して対抗する回転反力
    受け部材からなる請求項2に記載のバケット式掘削機。
  4. 【請求項4】 前記回転反力受け部材は、前記ブームの
    上端に鉛直軸中心の相対回転を規制されて設けられた鉛
    直なガイドパイプと、前記ワイヤーおよび前記連結部材
    の間に、鉛直軸中心の相対回転を規制されて同軸に介装
    されて、前記ガイドパイプ内に挿抜可能なガイドバーで
    あって、前記ガイドパイプに収容時には互いの相対回転
    を規制されるガイドバーとからなり、 掘削バケットの前記回転駆動は、前記収容時になされる
    こと特徴とする請求項3記載のバケット式掘削機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104563179A (zh) * 2014-10-09 2015-04-29 秦林 一种砂石采矿挖掘与运输装置
CN110453736A (zh) * 2019-08-13 2019-11-15 浙江大学台州研究院 接触网支柱基坑开挖设备
EP3569774B1 (fr) 2011-11-04 2021-01-13 Soletanche Freyssinet Machine d'excavation comprenant un tube de guidage permettant la rotation du chassis

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