JP2005220513A - 開閉式破砕バケットとその破砕処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原料を２つのバケットで閉じ込め効率的に破砕し、粒度の一定した破砕物の排出を可能とした開閉式破砕バケットを提供する。
【解決手段】土木建設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１１を有する主バケット本体９に、揺動開閉する副バケット１０を設け、原料を２つのバケットで閉じたまま破砕歯１４を外周に有するロータ１３を回転させる。ロータ１３上の破砕歯１４は正逆どちらの方向の回転にも対応できるように、回転方向に沿って配置され原料を破砕する。破砕物は、主バケット本体９、副バケット１０の排出口にそれぞれ設けられたロストル１６から一定粒度の破砕物として排出される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、土木建設機械のアームの先端に取り付けられ、原料の破砕機能を有する開閉式破砕バケットとその破砕処理方法に関する。更に詳しくは、開閉する破砕バケット内に原料を閉じ込め、破砕歯を有するロータの回転により効率よく破砕しながら一定の粒度の破砕物をロストルを介して破砕バケット外に排出するようにした開閉式破砕バケットとその破砕処理方法に関する。

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そのまま埋めることで多く処分されていたが、いまや環境保全の観点から選別あるいは破砕して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。又、現場の土壌をその場で再処理し土壌改良を行うことも多い。

これらの廃材を直接処理する土木建設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建設機械が多くなっている。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）。また、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。
更に、開閉式の破砕機能を有するバケットでは、小割機能を有する破砕機としてのバケットが知られている（例えば、特許文献６）。このバケットは、内部にすくい込まれた原料を内部に設けられた固定用の小割歯と回転用の小割歯との相対変位で破砕す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 特開平１１−６３０８号公報

しかし、例えば前述の特許文献６に示されたような技術は、単にバケット内に原料をすくい込み、圧接、又はせん断により破砕するもので、破砕物を破砕したままの形態でバケット外に排出する構成のものである。原料を繰り返し破砕する機能は有していない。一般的に、破砕機能を有するバケットは、前述のとおり数多く提案されており、開閉式もそれなりに公知である。しかし、バケットの構造上、大きな破砕能力は有していないので破砕処理には限界がある。現状の構成のバケットではどうしても破砕力は不足する傾向にあり、効率のよい破砕作業が行えない問題点があった。

又、破砕能力を少しでも向上させるために、バケットを絶え間なく揺動させたり、振動を与えたり、頻繁に上下動させたりしている。しかし、これは無駄なエネルギーの消化になり、かえって破砕力の低下を招いてしまうことになり、抜本的に解決するものではない。破砕以外の動作が伴うので、土木建設機械本体を損傷してしまうおそれもあり、極力この作業は避けるのが望ましい。バケットの破砕力を大きくすると、バケットの駆動部が大きくなって結果的にバケット重量が増すなどで動作時の無駄なエネルギー消化の増大となってしまう。

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、すくい込んだ原料を開閉する２つのバケットで閉じ込み、正逆回転する破砕歯で繰り返し効率よく破砕するようにした破砕バケットとその破砕処理技術の提供にある。本発明の他の目的は、破砕された破砕物を粒度選別してバケット外に排出できるようにした破砕バケットとその破砕処理技術の提供にある。

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の開閉式破砕バケットは、土木建設機械のアーム先端に揺動可能に設けられる破砕バケットであって、原料が投入される開口部を有し前記破砕バケットの基体をなし先端部に爪を有する主バケット本体と、この主バケット本体内に回転可能に設けられたロータと、このロータの外周に設けられ、原料を破砕するための複数の破砕歯と、前記ロータを回転駆動させるため前記主バケット本体の側壁に設けられたロータ駆動装置と、前記主バケット本体の端部に軸支され前記主バケット本体の前記開口部と対向し揺動開閉する副バケットと、前記主バケット本体又は前記副バケットに設けられ、前記副バケットを開閉する開閉駆動装置とからなっている。

本発明２の開閉式破砕バケットは、本発明１の開閉式破砕バケットにおいて、前記主バケット本体又は／及び前記副バケットに、破砕された原料の破砕物を粒度選別して排出させるためのロストルを設けたことを特徴としている。

本発明３の開閉式破砕バケットは、本発明１の開閉式破砕バケットにおいて、前記ロータの外周の破砕歯は正転用破砕歯と逆転用破砕歯であり、破砕作業時に前記ロータを前記回転駆動装置で正転又は逆転させ破砕を行う構成にしたことを特徴としている。

本発明４の開閉式破砕バケットは、本発明１の開閉式破砕バケットにおいて、前記副バケットは、原料すくい側の先端部に爪部を有していることを特徴としている。

本発明５の開閉式破砕バケットは、本発明１の開閉式破砕バケットにおいて、前記 主バケット本体と前記副バケットが閉じたとき、前記ロータと爪側の先端部との間に、原料収納可能な空間部を有する構成にしたことを特徴としている。

本発明６の開閉式破砕バケットの破砕処理方法は、土木建設機械のアーム先端に揺動可能に設けられる破砕バケットによって原料を破砕処理する方法であって、前記破砕バケットの基体を構成する主バケット本体に開口部を介して原料をすくい込む工程と、すくい込まれた原料を前記主バケット本体に軸支され前記開口部と対向する副バケットで揺動開閉して閉じ込める工程と、前記主バケット本体及び前記副バケットに閉じ込められた原料を前記アームの動作で前記バケットの向きを変える工程と、前記主バケット本体の内部に設けられたロータを回転駆動装置により正転又は逆転させ、前記閉じ込まれた原料を前記ロータ外周に設けられた破砕歯で破砕する工程と、破砕された破砕物を前記主バケット又は副バケットに設けられたロストルを介して一定粒度の破砕物をバケット外部に排出する工程と、からなっている。

本発明の開閉式破砕バケットは、２つのバケットで原料を閉じ込み外部に原料が漏れないように破砕と攪拌をバケット内で繰り返すので、小さい動力で効率のよい破砕ができるようになった。又破砕された破砕物はロストルから一定の粒度の破砕物として排出されるようになったので、破砕物の処理管理がし易くなった。

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、本発明の開閉式破砕バケットを適用した土木建設機械（以下「バックホー」という。）の全体を示す側面図である。この図の状態は、本発明の開閉式破砕バケットを閉じた状態で地面に接地させた構成を示している。図２は、本発明の開閉式破砕バケットの構成を示し、開いた状態の側面図で、図３はその閉じた状態の側面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図で、図５は、図３のＸ矢視図である。

本発明の開閉式破砕バケットを適用するバックホー１は、パワーショベルと同系統の土木建設機械である。従って、公知の土木掘削等の機械であるのでバックホー１に関わる詳細説明は省略する。一般的には、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、土壌の運搬等の作業を行うものである。最近は、バケットに破砕機能を持たせ、土壌、産業廃棄物等の破砕を行うものも多くなっている。本発明は、このバックホー１のアームの先端に取り付けられ、特に破砕等を行うバケットの改良に関わるものである。

アーム２の先端には、支軸３を介して破砕バケット４が揺動可能に設けられている。アーム２には、バケットシリンダ５が設けられ、バケットシリンダ５のピストンロッド５ａの先端部が連結部材６の一端に軸７を介して相対回転可能に連結されている。連結部材６の他端は、軸８を介して相対回転可能に主バケット本体９に取り付けられている。即ち、バケットシリンダ５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４の主バケット本体９は、支軸３を中心に揺動する。

破砕バケット４は、バックホー１の旋回動作の範囲で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４は、例えば、土壌やアスファルトのガラやコンクリートの塊等の産業廃棄物（以下「原料」という。）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。次に本発明の破砕バケット４の構成について説明する。破砕バケット４は、破砕機能を有するもので、基本構成として、この破砕バケット４の基体をなす主バケット本体９とこの主バケット本体９の開口部１１に対向し開閉可能な副バケット１０から構成されている。

主バケット本体９の上部は、原料を投入するための開口部１１となっている。又、この主バケット本体９の開口部１１先端には爪１２が設けられている。主バケット本体９の内部には、主バケット本体９の側壁に軸支されたロータ１３が回転自在に設けられている。このロータ１３の外周には複数の破砕歯１４が取り付けられている。この破砕歯１４は着脱自在となっていて、破砕歯１４が磨耗等で磨り減ってしまった場合には新しい破砕歯１４に交換することができる。原料の取り込まれる主バケット本体９の内部は、破砕室となる関係で、その側壁は硬質の材質のもので覆われている。

更に、この主バケット本体９の外部側壁には、このロータ１３を回転させるための回転駆動装置１５が設けられている。この回転駆動装置１５は主バケット本体９の外部側壁の両側に設けられていて、正逆回転可能である。従って、破砕歯１４は、回転駆動装置１５の回転駆動動作でロータ１３に付随して回転し、原料の破砕を行う。破砕動作は、正転であっても逆転であっても行うことができる構成になっている。即ち、破砕歯１４は、正転用破砕歯１４ａと逆転用破砕歯１４ｂが設けられていて、どちらの回転になっても破砕ができる。正転用破砕歯１４ａと逆転用破砕歯１４ｂとは、交互に離間して設けられていてもよく、背中合わせに設けられていてもよい。

又、これら正転用破砕歯１４ａと逆転用破砕歯１４ｂは種類の異なる破砕歯１４であることが好ましい。本実施の形態においては、正転用破砕歯１４ａに切削用破砕歯を、逆転用破砕歯１４ｂに打撃用破砕歯を適用している。即ち、正転においては切削用破砕歯で原料を削り状態で破砕し、原料が硬い場合は逆転させ打撃用破砕歯で破砕するようにする。破砕歯１４そのものの構成は公知であるので、詳細な説明は省略する。２つのバケット、即ち、主バケット本体９と副バケット１０には、掬い込まれた原料を受ける底部に排出口が設けられ、この排出口にロストル１６が設けられている。

このロストル１６は細かい穴が複数個明けられた鉄板であり、異なる大きさの穴の鉄板に交換することも可能である。従って、破砕バケット４内で破砕された原料は、破砕物としてロストル１６の穴より小さいものはこのロストル１６を通過し破砕バケット４外部に排出される。ロストル１６を通過しない破砕物は、破砕歯１４の繰り返しの回転動作で更に細かく砕かれ、細粒度化され、破砕工程中に連続的にこのロストル１６から排出される。どうしてもロストル１６を通過できない破砕物は、破砕バケット４を開けて開口部１１から排出させればよい。

主バケット本体９の開口部１１には、前述のように対向して副バケット１０が設けられている。この副バケット１０は、支軸３を支点にして主バケット本体９の側壁の両側に開閉駆動装置として設けられたシリンダー１７により回動が可能で、主バケット本体９と合わせ２つのバケットで原料を掬い閉じ込む開閉式の破砕バケット４を構成している。本実施の形態では、開閉用のシリンダー１７を主バケット本体９に設けているが、副バケット１０に取り付けてもよい。
この副バケット１０の掬い込み方向の先端には爪１８が設けられていて、主バケット本体９と合わせ閉じ込まれるとき、主バケット本体９の爪１２と交差するようになっている。これら爪１２、爪１８は、地面の土壌を掘り起こしたり、原料を寄せ集める等の場合に有効に使用される。副バケット１０の合わせ縁は主バケット本体９の合わせ縁と一致している。副バケット１０はカバーの機能もあるので、主バケット本体９とともに原料を閉じ込んだとき、原料が外部に飛び出さないよう密封された構成となる。

開閉式の破砕バケット４はこのように構成され、次のように動作する。従来の開閉式のバケットは、原料をすくい込み、破砕する姿勢になるように操作し、その後破砕ロータを回転させて破砕していた。しかし、この状態で破砕ロータが回転し始めると、既に原料が破砕室内にあるので破砕ロータに負担がかかり、破砕ロータの起動を阻害し過負荷状態となる。これを解消するため、何度も正転、逆転を繰り返し起動させた後、原料を更に噛み込ませるためにバケットの角度を変えたり、急激に噛み込ませないためにバケットを揺するような動作をさせていた。このような動作は、バックホー自体の無駄なエネルギー消費となっていた。

これに対して本発明の破砕バケット４は、前述のとおり、２つの分割された構成の主バケット本体９と副バケット１０の両方にロストル１６を設けている。従って破砕バケット４がどのような向きになってもロストル１６から破砕物が排出される。又、ロータ１３より先端側の破砕バケット内４には空間１９を確保しているので、ある程度の原料の収納が可能である。ロータ１３に原料が徐々に噛み込むので、無理な状態で原料を噛み込むようなことはない。即ち、原料を掬いこみ、破砕バケット４を閉じた後、破砕バケット４の先端を下向きにしてロータ１３を起動させると、このとき原料は先端側に寄っているので、ロータ１３に対して無理な噛み込みがなく、ロータ１３の起動を阻害するようなことはないのである。

ロータ１３の起動後は、ロータ１３の回転方向に応じて、破砕バケット４の角度を変えて噛み込ませればよい。仮に過負荷等で停止した場合には、破砕バケット４を逆向きに角度を変えることで過負荷状態を解除でき、そのまま続けて再破砕ができる。このため、従来のような無駄な操作が省略され、エネルギーの浪費がなく効率よく破砕することができる。また、ロータ１３は正逆回転できるので、破砕作業中に正転、逆転を繰り返し行うこともできる。更に、破砕対象の用途に応じて、破砕状態を変えたり、回転方向を選択的に変えたりすることができる。

図６は、破砕バケット４が正回転で破砕している状態の姿勢を示した部分図であり、主バケット本体９のロストル１６から破砕物を排出している例である。図７は、破砕バケット４が逆回転で破砕している状態の姿勢を示した部分図であり、この場合は破砕バケット４の向きを変え、副バケット１０のロストル１６から破砕物を排出させている例である。なお、この破砕している状態の形態はこの例に限定されるものではない。

図８、図９は、破砕バケット４による掬い込みの方向例を示している。図８は、奥行き側からバックホー側に向かって掬う例であり、この例の場合は主バケット本体９で掬っている。図９は、バックホー側から奥行き側へ掬う例である。この例の場合は副バケット１０で掬っている。このように破砕バケット４の向きに制約を受けずに作業することができ、現場の状況に応じて選択的に作業を行うことが可能である。
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、本発明を適用したバックホーの全体図である。 図２は、本発明の破砕バケットの側面図で、開いた状態を示している。 図３は、本発明の破砕バケットの側面図で、閉じた状態を示している。 図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。 図５は、図３のＸ矢視図である。 図６は、主バケット本体のロストルから破砕物を排出している状態を示す部分断面図である。 図７は、副バケットのロストルから破砕物を排出している状態を示す部分断面図である。 図８は、奥行き側からバックホー側に向けてすくい込む破砕バケットの状態を示す部分側面図である。 図９は、バックホー側から奥行き側に向けてすくい込む破砕バケットの状態を示す部分側面図である。

符号の説明

１…バックホー
２…アーム
３…支軸
４…破砕バケット
９…主バケット本体
１０…副バケット
１１…開口部
１３…ロータ
１４…破砕歯
１５…回転駆動装置
１６…ロストル
１７…シリンダー

Claims (6)

1. 土木建設機械のアーム先端に揺動可能に設けられる破砕バケットであって、
   原料が投入される開口部を有し前記破砕バケットの基体をなし先端部に爪を有する主バケット本体と、
   この主バケット本体内に回転可能に設けられたロータと、
   このロータの外周に設けられ、原料を破砕するための複数の破砕歯と、
   前記ロータを回転駆動させるため前記主バケット本体の側壁に設けられたロータ駆動装置と、
   前記主バケット本体の端部に軸支され前記主バケット本体の前記開口部と対向し揺動開閉する副バケットと、
   前記主バケット本体又は前記副バケットに設けられ、前記副バケットを開閉する開閉駆動装置と
   からなる開閉式破砕バケット。
2. 請求項１に記載された開閉式破砕バケットにおいて、
   前記主バケット本体又は／及び前記副バケットに、破砕された原料の破砕物を粒度選別して排出させるためのロストルを設けたことを特徴とする開閉式破砕バケット。
3. 請求項１に記載された開閉式破砕バケットにおいて、
   前記ロータの外周の破砕歯は正転用破砕歯と逆転用破砕歯であり、破砕作業時に前記ロータを前記回転駆動装置で正転又は逆転させ破砕を行う構成にしたことを特徴とする開閉式破砕バケット。
4. 請求項１に記載された開閉式破砕バケットにおいて、
   前記副バケットは、原料すくい側の先端部に爪部を有していることを特徴とする開閉式破砕バケット。
5. 請求項１に記載された開閉式破砕バケットにおいて、
   前記主バケット本体と前記副バケットが閉じたとき、前記ロータと爪側の先端部との間に、原料収納可能な空間部を有する構成にしたことを特徴とする開閉式破砕バケット。
6. 土木建設機械のアーム先端に揺動可能に設けられる破砕バケットによって原料を破砕処理する方法であって、
   前記破砕バケットの基体を構成する主バケット本体に開口部を介して原料をすくい込む工程と、
   すくい込まれた原料を前記主バケット本体に軸支され前記開口部と対向する副バケットで揺動開閉して閉じ込める工程と、
   前記主バケット本体及び前記副バケットに閉じ込められた原料を前記アームの動作で前記バケットの向きを変える工程と、
   前記主バケット本体の内部に設けられたロータを回転駆動装置により正転又は逆転させ、前記閉じ込まれた原料を前記ロータ外周に設けられた破砕歯で破砕する工程と、
   破砕された破砕物を前記主バケット又は副バケットに設けられたロストルを介して一定粒度の破砕物を破砕バケット外部に排出する工程と
   からなる開閉式破砕バケットの破砕処理方法。
   

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