JP2005076403A - 破砕蓋付バケットとその破砕方法 - Google Patents

破砕蓋付バケットとその破砕方法 Download PDF

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Abstract

【課題】バケットに投入された原料を、破砕機能を有する蓋により効率よく破砕し破砕物の飛散を防止する。
【解決手段】原料が投入される開口部8を有するバケット本体7内に、原料を破砕するために外周にハンマー11を有するロータ軸9と、このロータ軸9を回転させるためバケット本体7の側壁に設けられたロータ駆動装置10とを有するバケットに、反撥板ライナー16を有する破砕蓋12を設けるようにした。又この破砕蓋12の開閉装置をバケットに設ける構成にし、破砕蓋12に更に飛散防止部材17を設け破砕物がバケット外に飛散しないようにした。
【選択図】 図1

Description

本発明は、土木機械のアームの先端に取り付けられ、原料の破砕を行う破砕機能を有する破砕蓋付バケットとその破砕方法に関し、更に詳しくは、原料の破砕をスムースにする破砕部材を蓋に取り付けて破砕を促進し、破砕物の飛散を防止するようにして破砕効率を高めた破砕蓋付バケットとその破砕方法に関する。
道路補修や建物等の解体に、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機能を有する土木機械が多くなっている。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は、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)。又、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、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)。このドラムクラッシャでは、フレーム内の廃材をドラムカッター側に押さえる押さえ板を設け、廃材を破砕する時に廃材の飛び出しを押さえるとともに破砕/裁断作業とふるい作業を併用できるようにしている。通常、蓋付バケットは、バケットの開口部を破砕物の飛散防止のためのものとして扱われているのが大半である。
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
しかしながら、バケットの大きさに合わせた駆動モータ等の駆動体を使用した破砕装置では、破砕物を破砕する能力が低いものとなってしまうという問題点があった。又、モータで直接ロータを駆動すると、振動や騒音も大きくなってしまうという問題点もあった。蓋の開閉については、バックホーのブーム(アーム)に蓋の支部や開閉装置を設けていてコスト増になり、標準的なバックホーにおいては、後付による取り付けが難しい場合もあった。
又、開閉装置はブーム(アーム)に取り付けられているので、バケットの動作によって蓋の開閉が既成され、開閉動作をコントロールしなければならない等の制約もあった。一方で、バケットの破砕機能を一層向上させる要望も強く、そのため、バケット内で原料を効率よく破砕するバケットの開発が望まれていた。更に、上部が開放されているバケットは、破砕作業中に破砕物がバケット外に飛び出したり、粉末状の破砕粉がバケット外に飛散して、周囲の作業環境が悪化することがしばしば発生していた。
このため、破砕バケットに蓋を設ける構成のものが前述のように提案されていて公知である。しかし、蓋の機能としては、飛散を防止する簡易的な構成のものが大半であって飛散を確実に防止するものではない。このように飛散防止に加え、更に他の機能を付加したものも求められている。例えば、破砕能力を向上させて破砕を確実なものとするもの、破砕物をスムースにバケット外に排出させるもの破砕バケットが求められている。
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、バケットの開口部から投入された原料を、反撥板を有する破砕蓋で覆うことにより、バケット本体での破砕に加え、蓋側の破砕機能を加味し確実に原料を破砕する破砕蓋付バケットとその破砕方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、破砕された破砕物を外部に飛散するのを防止し、破砕物の粒度を一定状態で排出できる破砕蓋付バケットとその破砕方法を提供することにある。本発明の更に他の目的は、破砕蓋の開閉装置をバケット本体側に設け、バケット本体の動作に左右されずに開閉動作を行える破砕蓋付バケットとその破砕方法を提供することにある。
本発明1の破砕蓋付バケットは、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、このロータを回転させるため前記バケット本体の側壁に設けられたロータ駆動装置と、前記バケット本体内で開閉動作し、破砕された破砕物の飛散防止する飛散防止部材を有する破砕蓋と、この破砕蓋の内壁に設けられ取り込まれた原料を破砕する反撥板とからなっている。
本発明2の破砕蓋付バケットは、本発明1において、前記破砕蓋を開閉するための蓋開閉駆動装置を前記バケット本体側壁に設けたことを特徴としている。
本発明3の破砕蓋付バケットは、本発明1において、前記ロータ駆動装置は、モーターに連結したベルトによりロータを駆動させる装置であることを特徴としている。
本発明4の破砕蓋付バケットは、本発明1において、前記破砕蓋の反撥板は、凸形状をなし複数個着脱自在に取り付けられる硬質部材であることを特徴としている。
本発明5の破砕蓋付バケットは、本発明1において、前記飛散防止部材は、前記バケット本体内壁に対向して前記破砕蓋の側面に設けられていることを特徴としている。
本発明6の破砕蓋付バケットは、本発明1において、前記飛散防止部材は、前記バケット本体内壁に対向して前記破砕蓋の先端部に設けられていることを特徴としている。
本発明7の破砕蓋付バケットは、本発明1において、前記破砕蓋の形状は、前記ロータの破砕回転円に沿って円弧状になっていることを特徴としている。
本発明8の破砕蓋付バケットは、本発明1において、前記バケット本体の底部に排出口を設けたことを特徴としている。
本発明9の破砕蓋付バケットは、本発明1〜8において、前記破砕蓋を前記バケット本体内で前記ロータ外周に近接して閉じたときに、前記バケット本体は、前記破砕蓋外壁との間に原料をすくい込むための空間部を有するように構成したことを特徴としている。
本発明10の破砕蓋付バケットは、請求項8に記載されたバケットであって、排出口部分に破砕物を排出するため着脱自在にロストルを取り付けたことを特徴としている。
本発明11の破砕蓋付バケットの破砕方法は、請求項9に記載された破砕蓋付バケットを用いて破砕する破砕方法であって、前記破砕蓋を前記バケット本体内で前記ロータ外周に近接して閉じる工程と、前記バケット本体と前記閉じた破砕蓋との間に原料をすくい込む工程と、前記閉じた破砕蓋を徐々に開き前記すくい込まれた原料を前記バケット本体と前記破砕蓋内壁との間に取り込む工程と、前記取り込まれた原料を前記破砕蓋の反撥板と前記ロータとで破砕する工程とからなっている。
本発明の破砕蓋付バケットは、開口部を閉じて破砕するバケットに破砕機能を有する蓋を設けたことで、バケット本体の破砕に加え破砕蓋の破砕を加味して効率的な破砕となった。また、破砕蓋の開閉量によって投入される原料の量を調整でき、且つ駆動モータや動力伝達部分への不要な過負荷を防止できた。更に、破砕蓋の開閉量によって同時に反撥板とロータの間隙が調整できることから破砕粒形・粒度を任意に調整でき、要求される破砕物が得られやすくなった。
この破砕蓋の両側面にバケット本体の側壁に対向して飛散防止部材を設けたので、バケット本体外に破砕物が飛散することがなくなった。又、この破砕蓋の開閉装置をバケットに設けたので、バケット本体の動作に関わらず破砕蓋の開閉を行うことが出来るようになった。
以下、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、本発明の破砕蓋付バケットの側面図で、図2は、破砕蓋付バケットの正面図である。図3は図2のX−X断面図で、図1に相当する側面の断面図を示している。図4は、破砕蓋の側面図で、内壁に反撥板ライナーと側壁に第1の飛散防止部材の取り付けられた状態を示している。図5は、破砕蓋の側面図で、内壁に反撥板ライナーと先端部に第2の飛散防止部材の取り付けられた状態を示している。図6は、第1の飛散防止部材の取り付けられた破砕蓋が閉じてバケットに対向していることを示す説明図である。図7は、図6に相当する図で他の実施例を示す説明図である。
本発明の破砕蓋付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に適用され、穴掘り、溝堀り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、掘削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、ピストンロッドが進退移動すると、バケット本体7は、支軸2を中心に揺動する。
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。バケット3のバケット本体7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蓋付バケットは、底部に破砕された原料を排出するための排出口を有し、また後述するが、排出部分には粒度を調整するための網目状のロストル22を取り付けた構成とし、投入された原料をハンマーで衝撃を加えて破砕するロータを有するバケットとして、実施の形態を説明する。バケット3のバケット本体7の上部には、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。ロータ軸9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10により駆動される。
ロータ軸9には複数のハンマー11が揺動可能な状態で固定され、ロータ軸9が回転するとこのハンマー11が原料にぶつかり叩きつけられた状態で原料を破砕する。このハンマー11は、摩耗、破砕したときにロータ軸9に対し交換可能に取り付けられていて、硬質、かつ、耐摩耗性を有する金属材料で形成されている。ハンマー11は、打撃面が磨耗したり破損すると、新しいものと個々に交換することが可能となっている。
バケット本体7の内部は、破砕蓋12が閉じたとき、又は半開きされたとき投入された原料を破砕処理する破砕室7aを構成している(図3参照)。この破砕室7aの内壁は硬質材で被覆されている。バケット本体7の上部には、破砕蓋12が設けられている。バケット本体7には、軸13aを介して揺動可能に破砕蓋12の開閉動作を行うための蓋開閉用シリンダ13が設けられている。
破砕蓋12は、破砕室7a内で原料を破砕処理している時、開口部8からバケット本体7の外部に破砕物が飛散するのを防止するため閉じている。蓋開閉用シリンダ13のシリンダーロッド13bは、破砕蓋12の一端にレバー14、軸15を介して連結している。破砕蓋12は、バケット本体7に設けられた軸15を支点に揺動し開閉する。
軸15にはレバー14が取り付けられており、このレバー14にシリンダーロッド13bの端部が結合している。シリンダーロッド13bが進退することにより破砕蓋12はレバー14、軸15を介して開閉する。図3は、破砕蓋12が閉じた状態を示しているが、開くときは二点鎖線位置になる。開閉装置は、蓋開閉用シリンダ13として説明したが、油圧モータあるいはねじ部材を介しての電動モータ等であってもよい。
又、破砕蓋12の内壁には、破砕用の反撥板ライナー16が取り付けられている。この反撥板ライナー16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。本発明の破砕蓋12はこの反撥板ライナー16を複数個内壁に取り付けたものである。この反撥板ライナー16は硬質材となっていて、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16と交換可能である。
凸形状にしたことで、原料はこの凸部に叩きつけられ破砕し易くなっていて、破砕効果を一層向上させたものとなっている。破砕蓋12の形状は、この破砕蓋12が閉じたときハンマー11の回転外周に沿う形状に合わせ略円弧状となっている。この破砕蓋12が閉じたときバケット本体7と破砕蓋12との間で破砕室7aを構成し、原料をロータのハンマー11回転で破砕する。
次に、飛散防止の構造について説明する。本実施の形態に関わる破砕蓋12には、幅方向の部分と先端部分の2箇所に飛散防止部材を設けている。幅方向部分には、図4に示すように第1の飛散防止部材17が破砕蓋12の両側面に蓋形状に沿って円弧状に取り付けられている。その形状はバケット本体7の内壁に対向しているものである。
この第1の飛散防止部材17は、破砕蓋12の補強壁12aに設けられている。この補強壁12aとバケット本体7の内壁との間は十分な間隔を有しており、この間隔を埋める状態で第1の飛散防止部材17を設けている。この第1の飛散防止部材17は、破砕蓋12の補強壁12aに溶接又はビスにより固定される。固定された第1の飛散防止部材17は、バケット本体7内壁と線接触又は1〜3mm程度の隙間を有して対向する。開閉動作に支障のない隙間とする。
この第1の飛散防止部材17は、断面形状が円形状をなし、図6は丸棒材17aを円弧状に曲げ補強壁12aに溶接で固定した状態を示している。図7は、他の実施例で、第1の飛散防止部材17を断面が略三角形の凸部を有する円弧状のレール17bとしてこれをビスで補強壁12aに固定した状態を示している。更に、破砕蓋12の先端部には、図8に示すように第2の飛散防止部材18を設けている。
この第2の飛散防止部材18は、バケット本体7の底壁に直接接触する密閉部材18aをバネ部材18bで進退自在にプレート18cで保持するようにしたものである。この第2の飛散防止部材18は、破砕蓋12の全幅に亘って取り付けられ、破砕蓋12が閉じたとき破砕室7aが密閉状態になるように先端部がバケット本体7の底壁にぴったりと接触するように構成されている。
バケット本体7の側壁には、ロータ軸9を駆動するためのロータ駆動装置10が設けられている。このロータ駆動装置10は油圧モータによりVベルト10aを介してロータ軸9を回転させるもので、バケット本体7の両側面に同じ構成のロータ駆動装置10が設けられている。同じロータ駆動装置10をバケット本体7の両側に設けたことで、ロータ軸9の回転バランスがよくなり、又ロータ軸9の回転動作がスムースになり、且つ、高トルクが得られる。
又、Vベルト10aを介して駆動するようにしたので、ロータ軸9に直結するタイプのものに比し、駆動に伴って発生するバケット本体7への振動や騒音は軽減される。更に、急激な回転動作、正転逆転の切り替え操作、破砕時の急激な過負荷の場合もVベルト10aによって緩衝されるので、動力伝達部分やモータの損傷を防止できる。装置10は、このロータ軸9の回転方向は、限定されるものでなく、正転逆転は操作により選択して行うことが可能である。この結果、原料の破砕が促進され破砕能率が上がる。このロータ駆動装置10は、詳細図はないがハウジング19により支持されバケット本体7の側壁に取り付けられるようになっている。駆動系はバケット本体7内のロータ軸9に連結している。
一方破砕された原料は、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の底部には排出口20が3つ設けられていて、粉砕された破砕物はこの排出口20から排出される。通常は、破砕効果を高めるため、側面の排出口20b,20cはカバー21で覆い、破砕物の落下位置に相当する排出口20aからのみ排出させる構成にしていて、他の排出口20b,20cはメンテナンス等に使用する。
排出口20aには所定メッシュの金網あるいは穴あき鋼板のロストル22が設けられていて、所定の粒度の破砕物のみ通過させるようにしている。このロストル22は破砕目的に応じて網目の形状、大きさ、材質を選択して取り付けることになる。このためこの排出口20aから通過する破砕物は常に一定のものとなる。通過しない粗い破砕物は、バケットを天地反転したとき開口部8から排出される。
本実施の形態はこのように構成されているが、本実施の形態に限定されるものでないことはいうまでもない。例えばベルトはVベルトとして説明したが、歯形状のタイミングベルトであってもよく、負荷の小さい場合は平ベルトでもよい。いずれにしてもベルトは弾性体であり、振動を吸収する機能があるので、バケット3での破砕時に振動、即ち衝撃力に伴うバケット3へのダメージを軽減する効果がある。又、排出口20aの金網あるいは穴あき鋼板は取り替えのできる構成になっているので、原料に応じて適合する形体のものに交換することができる。
[原料の破砕方法]
次に、本実施の形態の破砕蓋付バケットのバケット3における原料の破砕方法の説明を行う。先ずこの破砕蓋付バケットは、作業に取りかかる際、破砕蓋12を閉じておく。原料は、破砕蓋12が閉じた状態で、バケット本体7の先端部で掬い上げられ、バケット本体7内の前部、即ち、バケット本体7と閉じたときの破砕蓋12外壁との間の空間部7bに取り込まれる。次に破砕蓋12を徐々に開いて原料をバケット本体7と破砕蓋12内壁で構成される破砕室7aに取り込む。このときロータ軸9は回転状態にあるので、原料をハンマー11の打撃と破砕蓋12の反撥板ライナー16での打撃効果で少しづつ破砕され、破砕物をバケット本体7の底部の排出口20aから排出される。
掬い上げられた原料が全て破砕されると再び破砕蓋12は閉じ、バケット本体7で原料を掬い上げ前述の動作を繰り返す。このような操作により破砕蓋12の開閉の加減によって破砕量と破砕粒形、粒度を調整しながら原料を少しづつバケット本体7内で破砕するので、ロータ軸9の回転動作の安定化が図られる。バケット本体内にフルに取り込んで一気に破砕する従来の方法に比し、本発明の場合は徐々に破砕していくので、破砕に伴う過負荷が避けられ、同時に飛散防止をしながら破砕することになるので、安全面でも環境面でも好ましい状態となる。
また、衝撃以外に原料は、ロータ軸9の回転に伴い、他の原料と混在しながら破砕室7a内でこすりを繰り返し相互に破砕される。このように、原料に衝撃を加えながら何度も押しつぶす動作も繰り返すため、効率のよい破砕ができる。この動作を2つのロータ駆動装置10で行うので、モータは大きなものを必要とせず、バランスのよい破砕回転が得られる。このようにして、所定の粒度以下に破砕された破砕物は、排出口20aからバケット本体7外に排出される。
もし、何らかの理由で、破砕できず原料がバケット本体7内にいつまでも残っているようなときには、バケット本体7を反転させ破砕物を開口部8側から排出すればよい。
なお、前記した実施の形態では、底部に開放された排出口が形成されているバケットに適用した例で説明を行ったが、排出口のないバケットにも適用できることはいうまでもない。また、前出特許文献2〜5にも記載されている通り、掘削用ビット、固定された打撃歯、揺動自在のハンマを用いたバケットにも適用できることはいうまでもない。
以上種々の例について説明したが、本発明は、本実施の形態に限定されないことはいうまでもない。
図1は、破砕バケットの側面図である。 図2は、破砕バケットの正面図である。 図3は、図2のX−X断面図である。 図4は、反撥板ライナーと第1の飛散防止部材を設けた破砕蓋を示す側面図である。 図5は、反撥板ライナーと第2の飛散防止部材を設けた破砕蓋を示す側面図である。 図6は、第1の飛散防止部材の取り付けられた破砕蓋の構成を示す部分図である。 図7は、第1の飛散防止部材の取り付けられた破砕蓋の他の実施の形態の構成を示す部分図である。 図8は、破砕蓋の先端部に第2の飛散防止部材を設けた例である。
符号の説明
1…アーム
3…バケット
7…バケット本体
8…開口部
9…ロータ軸
10…ロータ駆動装置
11…ハンマー
12…破砕蓋
13…開閉装置
16…反撥板ライナー
17…第1の飛散防止部材
18…第2の飛散防止部材
19…ハウジング
20…排出口
21…カバー
22…ロストル

Claims (11)

  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、
    このロータを回転させるため前記バケット本体の側壁に設けられたロータ駆動装置と、
    前記バケット本体内で開閉動作し、破砕された破砕物の飛散防止する飛散防止部材を有する破砕蓋と、
    この破砕蓋の内壁に設けられ取り込まれた原料を破砕する反撥板と
    からなる破砕蓋付バケット。
  2. 請求項1に記載された破砕蓋付バケットであって、
    前記破砕蓋を開閉するための蓋開閉駆動装置を前記バケット本体側に設けたことを特徴とする破砕蓋付バケット。
  3. 請求項1に記載された破砕蓋付バケットであって、
    前記ロータ駆動装置は、モータに連結したベルトによりロータを駆動させる装置であることを特徴とする破砕蓋付バケット。
  4. 請求項1に記載された破砕蓋付バケットであって、
    前記破砕蓋の反撥板は、凸形状をなし複数個着脱自在に取り付けられる硬質部材であることを特徴とする破砕蓋付バケット。
  5. 請求項1に記載された破砕蓋付バケットであって、
    前記飛散防止部材は、前記バケット本体内壁に対向して前記破砕蓋の側面に設けられていることを特徴とする破砕蓋付バケット。
  6. 請求項1に記載された破砕蓋付バケットであって、
    前記飛散防止部材は、前記バケット本体内壁に対向して前記破砕蓋の先端部に設けられていることを特徴とする破砕蓋付バケット。
  7. 請求項1に記載された破砕蓋付バケットであって、
    前記破砕蓋の形状は、前記ロータの破砕回転円に沿って円弧状になっていることを特徴とする破砕蓋付バケット。
  8. 請求項1に記載された破砕蓋付バケットであって、
    前記バケット本体の底部に排出口を設けたことを特徴とする破砕蓋付バケット。
  9. 請求項1〜8から選択される1項に記載された破砕蓋付バケットであって、
    前記破砕蓋を前記バケット本体内で前記ロータ外周に近接して閉じたときに、前記バケット本体は、前記破砕蓋外壁との間に原料をすくい込むための空間部を有するように構成したことを特徴とする破砕蓋付バケット。
  10. 請求項8に記載されたバケットであって、
    排出口部分に破砕物を排出するため着脱自在にロストルを取り付けたことを特徴とする破砕蓋付バケット。
  11. 請求項9に記載された破砕蓋付バケットを用いて破砕する破砕方法であって、
    前記破砕蓋を前記バケット本体内で前記ロータ外周に近接して閉じる工程と、
    前記バケット本体と前記閉じた破砕蓋との間に原料をすくい込む工程と、 前記閉じた破砕蓋を徐々に開き前記すくい込まれた原料を前記バケット本体と前記破砕蓋内壁との間に取り込む工程と、
    前記取り込まれた原料を前記破砕蓋の反撥板と前記ロータとで破砕する工程と
    からなる破砕蓋付バケットの破砕方法。
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