JP2013151801A - 掘削補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用ショベルに装着して、地盤等の掘削作業時や、掘削した土砂の運搬時における作業員の労力を軽減することができ、作業効率を高めることが可能な掘削補助装置を提供する。
【解決手段】軸部１０１と、軸部の先端に固定されたさじ部１０３と、を備えたショベル１００に装着される掘削補助装置１であって、ショベルの軸部に着脱自在に固定される固定グリップ１０と、ショベルの軸部に着脱自在且つスライド自在に挿通される可動グリップ２０と、両端部を固定グリップと可動グリップに夫々回動自在に軸支されるとともに、中間部に設けられた軸部材により回動自在に構成された支持アーム３０と、支持アームの適所に回転自在に軸支されたローラ３５と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、汎用ショベルに装着することにより、地盤等の掘削作業時や、掘削した土砂の運搬時における作業員の労力を軽減することが可能な掘削補助装置に関する。

土木作業に用いられるショベルは、軸部と、軸部の先端に固定されたさじ部と、軸部の基端部に固定された握り部とを備えている。ショベルを用いて地盤を掘削する場合は、さじ部先端の刃先を地面に突き刺し、さじ部基端側（軸部側）に足を掛けて踏み込み、地盤を掘り起こす。また、掘り起こされた土砂をさじ部に乗せて投棄場所まで運搬する場合にもショベルが利用される。
ショベルにて掘削する地盤が粘土質であったり、非常に固い場合には、大きな力が必要である。また、土砂を運搬する際に、作業員は把持したショベルと土砂の重量の双方を支えなければならず、ショベルを用いた作業は大変な重労働である。
上記事情から、従来、テコの原理を利用して作業員の労力の軽減を図る工夫が種々成されている。例えば特許文献１には、さじ部（バケット）と軸部（柄）の接続部付近に車輪を装着したショベルが記載されている。この発明においては、車輪を支点として地盤を掘り起こすことにより、テコの原理を利用して掘削に必要な力を軽減している。また、ショベルを手押し車として使用することにより、さじ部に載置された土砂を運搬する際の労力を軽減することができる。

特開昭５２−９１５０１号公報

しかしながら、特許文献１の発明においては、車輪の位置が固定されているために、車輪が掘削作業の妨げになる可能性がある。また、車輪が着脱不能であることから、汎用性に欠けるという問題がある。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、汎用ショベルに装着して、地盤等の掘削作業時や、掘削した土砂の運搬時における作業員の労力を軽減することができ、作業効率を高めることが可能な掘削補助装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、軸部と、該軸部の先端に固定されたさじ部と、を備えたショベルに装着される掘削補助装置であって、前記ショベルの軸部に着脱自在に固定される固定グリップと、前記ショベルの軸部に着脱自在且つスライド自在に挿通される可動グリップと、両端部を前記固定グリップと前記可動グリップに夫々回動自在に軸支されるとともに、中間部に設けられた軸部材により回動自在に構成された支持アームと、該支持アームの適所に回転自在に軸支されたローラと、を備えたことを特徴とする。
請求項１の発明では、ショベルの軸部に着脱自在に取り付けられた固定グリップと可動グリップが支持アームにて連結されている。可動グリップを固定グリップに接近又は離間させると、軸部材により支持アームが回動し、変形するので、ショベルに対するローラの位置も変動する。
請求項２に記載の発明は、請求項１において、一端部が前記ショベルの軸部に対して接離自在となるように、前記可動グリップによって揺動可能に支持されたレバー部材と、該レバー部材の前記一端部に取り付けられた高摩擦力発生部材と、該高摩擦力発生部材を前記ショベルの軸部に対して押圧する方向に常時弾性付勢する弾性付勢部材と、を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明では、可動グリップを任意の位置に固定することができるので、作業性が向上する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記支持アームが伸張したときに、前記可動グリップを磁力により吸着して移動を阻止する移動阻止部材を備えたことを特徴とする。
請求項３の発明では、移動阻止部材により可動グリップを固定グリップから退避した位置に固定するので、掘削補助装置をテコの支点や車輪として使用しない場合においても、作業の邪魔にならない。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一項において、前記支持アームは、前記軸部材によって２つの分割アームが互いに回転自在に連結された構成を有しており、前記各分割アームが夫々伸縮自在に構成されていることを特徴とする。
請求項４の発明では、ショベルのさじ部の地盤への打ち込み深度に応じて分割アームを伸縮させることができるので、作業員の労力を効果的に軽減することができる。

本発明によれば、ローラ部分を支点として利用することで、テコの原理により掘削時に必要な力を減少させることができ、ローラを車輪として利用することで、運搬時における体力の消耗を低減させることができる。また、本発明に係る掘削補助装置は、ショベルに着脱自在に装着することができるので、汎用のショベルを使用した土木作業において、作業員の労力を軽減することができる。また、可動グリップを移動させることで支持アームが変形してローラの位置が変動するので、作業内容に応じてローラを適宜移動させることにより作業性を向上させることができる。

（ａ）、（ｂ）は、本発明の第一の実施形態に係る掘削補助装置をショベルに装着した様子を示す斜視図である。 本発明の第一の実施形態に係る掘削補助装置をショベルに装着した様子を示す斜視図である。 本発明の第一の変形実施形態に係る可動グリップ部分の拡大図である。 本発明の第二の変形実施形態に係る可動グリップ部分の拡大図である。 本発明の第三の変形実施形態に係る分割アーム部分の拡大図である。

〔第一の実施形態〕
本発明の第一の実施形態に係る掘削補助装置について図１に基づいて説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る掘削補助装置をショベルに装着した様子を示す斜視図である。本発明に係る掘削補助装置は、汎用ショベルに着脱自在に構成するとともに、テコの支点となるローラを退避可能に構成した点に特徴がある。
掘削補助装置１は、軸部１０１と、軸部１０１の先端に固定されたさじ部１０３と、軸部の基端に固定された握り部１０５と、を備えたショベル１００に装着される装置である。掘削補助装置１は、ショベル１００の軸部１０１に着脱自在に固定される固定グリップ１０と、ショベル１００の軸部１０１に着脱自在且つスライド自在に挿通される可動グリップ２０と、両端部を固定グリップ１０と可動グリップ２０に夫々回動自在に軸支されるとともに、中間部に設けられた軸部材３３により回動自在に構成された支持アーム３０と、支持アーム３０の適所に回転自在に軸支されたローラ３５と、を備えている。

固定グリップ１０は中空の筒形状であり、半円筒状の２つの分割片１１（図中手前側と奥側に夫々配置）から構成されている。軸部１０１の先端側を分割片１１にて挟み、分割片１１を互いにネジ１３にて締結することにより、軸部１０１に着脱自在に固定される。固定グリップ１０は、例えば金属や、強度のある樹脂（ポリカーボネイト等）から構成される。なお、固定グリップ１０の内面側に摩擦力を発生させる素材（例えばゴム等）を予め貼りつけることにより、固定グリップ１０の移動を阻止するようにしてもよい。
可動グリップ２０は、中空の筒形状であり、半円筒状の２つの分割片２１（図中手前側と奥側に夫々配置）から構成されている。固定グリップ１０よりも基端部側の軸部１０１を各分割片２１にて挟み、各分割片２１の軸方向両端部を互いにネジ２３にて締結することにより、軸部１０１に対してその軸方向にスライド自在に挿通される。

可動グリップ２０の少なくとも軸方向両端部は、金属や強度のある樹脂（ポリカーボネイト等）等、容易には変形しない剛性のある素材から構成されている。軸方向両端部に各分割片２１を一体化させるネジが配置される。可動グリップ２０の軸方向中間部は、ゴムやシリコン樹脂等、作業員が握ったときに変形して、軸部１０１に対して摩擦力を作用させることができる素材から構成されている。なお、可動グリップ２０の全体を剛性のある素材にて作成してもよい。
軸部１０１へ取り付ける際に、各分割片２１を一体化するネジ２３のトルクを調整することにより、可動グリップ２０の軸方向両端部が軸部１０１に作用させる圧力（押圧力）を調整することができる。可動グリップ２０のスライド時には、所定の摩擦力を働かせながら軸部１０１を摺動させることができる。この摩擦力により、可動グリップ２０は、軸部１０１に対して自在にスライド可能、且つ、軸部１０１の任意の位置に停止させることができる。
なお、可動グリップ２０の内面側（軸部１０１と摺動する面）に摩擦力を発生させる素材（例えばゴム等）を予め貼りつけて、効果的に摩擦力を発生させるようにしてもよい。

支持アーム３０は、２つの分割アーム３１ａ、３１ｂと、各分割アーム３１ａ、３１ｂを回動自在に軸支する軸部材３３と、を備えている。
各分割アーム３１ａ、３１ｂの一端部が軸部材３３によって回動自在に連結され、一方の分割アーム３１ａの他端部が固定グリップ１０によって回動自在に軸支され、他方の分割アーム３１ｂの他端部が可動グリップ２０によって回動自在に軸支されている。従って、支持アーム３０の中間部は自在に屈曲し、可動グリップ２０が固定グリップ１０に対して接近又は離間するように軸部１０１をスライド移動する過程で、軸部１０１から軸部材３３までの距離が変化する。
ローラ３５は、軸部材３３に正逆回転自在に軸支されている。本実施形態においては、ローラ３５の回転軸と分割アーム３１ａ、３１ｂの回動軸とを兼用したので、部品点数の削減と軽量化を図ることができる。もちろん、ローラ３５が軸部材３３に間接的に軸支される構成としてもよいし、軸部材３３以外の支持アーム３０適所に回転自在に軸支される構成としてもよい。

本実施形態に係る掘削補助装置１の使用方法について説明する。
まず掘削補助装置１をショベル１００に装着する。軸部１０１のさじ部１０３直近となる部位に、固定グリップ１０を固定する。固定グリップ１０のネジ１３を取り外して、双方の分割片１１にて軸部１０１を包囲し、ネジ１３にて各分割片１１を締結する。固定グリップ１０の装着部位よりも握り部１０５側の軸部１０１に、可動グリップ２０を取り付ける。取り付け方法は固定グリップ１０と同様であり、可動グリップ２０のネジ２３を取り外して、双方の分割片２１にて軸部１０１を包囲し、ネジ２３にて各分割片２１を締結する。

次に、地盤を掘削する。さじ部１０３先端の刃先１０３ａを掘削対象である地盤に打ち込む。ローラ３５が地表面と接触するまで可動グリップ２０をさじ部１０３側に移動させる。ローラ３５を支点として、握り部１０５を下方に（地表面に向けて）押し、地盤を掘り起こす。このとき、可動グリップ２０が軸方向に移動しないように、作業員は可動グリップ２０を把持する。
さじ部１０３に乗せた土砂を運搬する際には、ローラ３５を車輪として利用する。

掘削補助装置１においては、掘削時に必要な力の大きさに応じて、支点となるローラ３５の位置を変更することができる。
例えば、掘削対象となる地盤が非常に固い等の理由により、掘削に強い力を要する場合には、可動グリップ２０を固定グリップ１０に近接させる。この操作により、ローラ３５を固定グリップ１０側、且つ軸部１０１から離間した位置に移動させて、ショベル１００をテコとして効果的に利用することができる。
また、ローラ３５をテコの支点として利用しない場合には、可動グリップ２０を固定グリップ１０から離間させて、ローラ３５を軸部１０１に近接した位置に配置することで、土木作業の妨げとならない位置に退避させることができる。

以上のように、本実施形態に係る掘削補助装置は、着脱自在に構成されているので作業に必要な時だけ汎用ショベルに取り付けて使用することができる。また、ローラ部分を支点として、テコの原理を利用して地盤掘削を行うことができるので、掘削時に必要な力を軽減することができる。また、可動グリップの位置を調整することで、掘削する地盤の固さ等に合わせて、ショベルに対するローラの位置を任意に変更することができる。また、掘削補助装置を使用しないときには、掘削補助装置をショベルの軸に添接させることができ、土木作業の妨げとならない位置に退避させることができるので、作業性が向上する。また、ローラ部分を車輪として利用することで、汎用ショベルを手押し車として使用することができ、土砂運搬時の労力を軽減することができる。

〔第二の実施形態〕
本発明の第二の実施形態に係る掘削補助装置について図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る掘削補助装置をショベルに装着した様子を示す斜視図である。本発明に係る掘削補助装置は、テコの支点となり、且つ運搬時の車輪となるローラを複数備えた点に特徴がある。以下、第一の実施形態と同一の部材に同一の符号を付してその説明を省略する。
掘削補助装置２は、支持アーム４０に回転自在に軸支された２つのローラ３５、３５を備えている。
２つの分割アーム３１ａ、３１ｂを回動自在に軸支する軸部材４１は、第一の実施形態に比べて、その軸方向に延長された形状であり、軸部材４１の両端部には２つのローラ３５、３５が正逆回転自在となるように軸支されている。
なお、ローラ３５は、軸部材４１に直接的に軸支されていても、間接的に軸支されていてもよいし、また軸部材４１以外の支持アーム４０適所に軸支されていてもよい。
掘削補助装置２の使用方法については、第一の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

以上のように、本実施形態においても、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態においては、運搬時の車輪となるローラを複数備えたので、土砂等をさじ部に乗せて運搬するときの安定性を高めることができる。また、掘削時に軸部材を踏みつけることで、テコの支点となるローラの位置を安定させることができ、ショベルをテコとして使用する際に可動グリップを把持する必要がない。

〔第一の変形実施形態〕
本発明の第一の変形実施形態について図３に基づいて説明する。図３は、本実施形態に係る可動グリップ部分の拡大図である。本実施形態においては、可動グリップを軸部に対して任意の位置に固定するブレーキ機構を備えた点に特徴がある。以下、第一及び第二の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して説明する。

掘削補助装置３は、可動グリップ２０を軸部１０１に対して任意の位置に固定するブレーキ機構５０を有している。
ブレーキ機構５０は、一端部５１ａがショベル１００の軸部１０１に対して接離自在となるように、可動グリップ２０によって揺動可能に支持されたレバー部材５１と、レバー部材５１の一端部５１ａに取り付けられた高摩擦力発生部材５３と、高摩擦力発生部材５３をショベル１００の軸部１０１に対して押圧する方向に常時弾性付勢する弾性付勢部材５５と、を備えている。
レバー部材５１は、金属、樹脂等剛性を有する素材から構成され、可動グリップ２０の軸方向先端側に設けられた揺動軸５７に支持されている。揺動軸５７は、可動グリップ２０にて分割アーム３１ｂを回動自在に支持する回動軸と兼用された構成であり、部品点数の削減と軽量化を図っている。レバー部材５１の中間部が揺動軸５７によって支持されることにより、レバー部材５１の一端部５１ａ側が軸部１０１に対して接離自在に構成されている。
レバー部材５１の他端部５１ｂ側は、可動グリップ２０の表面に沿って軸方向基端部側に伸びており、可動グリップ２０を移動又は停止させるための操作部として機能する。

高摩擦力発生部材５３は、レバー部材５１の一端部５１ａ側に取り付けられている。高摩擦力発生部材５３は、例えばゴム等から構成されており、高摩擦力発生部材５３によって軸部１０１を押圧することにより、可動グリップ２０の軸部１０１に対する移動を阻止する。
図示する弾性付勢部材５５は、レバー部材５１の他端部５１ｂ側に取り付けられた板バネである。コイルバネ等、他の弾性付勢部材を用いても構わない。
レバー部材５１の他端部５１ｂ側に取り付けられた弾性付勢部材５５が、常時可動グリップ２０の表面を押圧することにより、レバー部材５１の一端部５１ａ側に配置された高摩擦力発生部材５３が常時、軸部１０１表面を押圧する。
上述のように構成されたブレーキ機構５０に関し、作業員が可動グリップ２０とレバー部材５１の双方を握れば、レバー部材５１の他端部５１ｂ側が可動グリップ２０側に移動し、高摩擦力発生部材５３が軸部１０１から離間するので、可動グリップ２０を軸部１０１に沿って自在に移動させることができる。また、レバー部材５１から手を離せば、弾性付勢部材５５の付勢力により、高摩擦力発生部材５３が軸部１０１に押圧されるので、可動グリップ２０の位置を固定することができる。

以上のように、本実施形態によれば、可動グリップを任意の位置に固定することができるので、ローラをテコの支点として利用する場合や車輪として利用する場合のいずれにおいても、可動グリップを把持する必要がなくなり、作業性が向上する。なお、本実施形態に係るブレーキ機構は、第一の実施形態と第二の実施形態のいずれにも適用することができる。

〔第二の変形実施形態〕
本発明の第二の変形実施形態について図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態に係る可動グリップ部分の拡大図である。本実施形態においては、可動グリップを軸部の基端部側に固定する移動阻止部材を備えた点に特徴がある。以下、第一及び第二の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して説明する。

掘削補助装置４は、支持アーム３０が伸張したときに（図１（ｂ）参照）、可動グリップ２０を磁力により吸着して移動を阻止する移動阻止部材６０を備えている。
移動阻止部材６０は、軸部１０１に固定される固定部材６１と、固定部材６１の軸方向先端面に配置された磁石６３と、可動グリップ２０の軸方向基端部に配置されて磁力によって磁石６３に吸着する磁着部６５と、を備えている。
固定部材６１は、図１に示す固定グリップ１０と同様に、半円筒状の２つの分割片６１ａから構成されており、各分割片６１ａをネジ６７にて締結することにより軸部１０１に固定される。磁着部６５は、磁石６３に吸着可能な金属、又は磁石から構成することかできる。もちろん、可動グリップ２０全体を磁石６３に吸着可能な金属から構成してもよい。

掘削補助装置４をショベルに装着する方法については、固定部材６１を軸部１０１に固定する点以外は、第一及び第二の実施形態と同様である。
固定部材６１の軸部１０１に対する固定位置は、支持アーム３０が最大限伸張し、可動グリップ２０が最も基端部側に位置するときに、可動グリップ２０の基端側の面と磁石６３とが接触する位置とする。ここで、支持アーム３０が最大限伸張するとは、ローラ３５が軸部１０１に近接し、分割アーム３１ａ、３１ｂの形成する開き角が最大となることである。
掘削補助装置４のローラ３５（図１参照）を、テコの支点や車輪として使用しない場合には、磁着部６５を磁石６３に吸着させておくことにより、可動グリップ２０を固定グリップ１０から退避した位置（図１（ｂ）に示す位置）に固定することができ、掘削補助装置４が作業の邪魔にならない。
なお、本実施形態に係る移動阻止部材は、第一の実施形態と第二の実施形態のいずれにも適用することができる。また、第一の変形実施形態に係るブレーキ機構と併用することも可能である。

〔第三の変形実施形態〕
本発明の第三の変形実施形態について図５に基づいて説明する。図５は、本実施形態に係る分割アーム部分の拡大図である。本実施形態においては、分割アームを伸縮自在に構成した点に特徴がある。以下、第一及び第二の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して説明する。なお、以下においては、２つの分割アーム３１ａ、と分割アーム３１ｂとを区別せずに分割アーム３１として説明する。
分割アーム３１は、中空筒状の大径分割アーム７１と、大径分割アーム７１の内径よりも小さな外径を有した小径分割アーム７３と、を備えている。大径分割アーム７１の中空部内には、その一端開口７１ａから小径分割アーム７３の一端部７３ａが入れ子式に挿入されており、分割アーム３１が伸縮自在に構成されている。
また、大径分割アーム７１には挿通孔７５が貫通形成され、小径分割アーム７３には、軸方向に所定の間隔をおいて複数の挿通孔７７（７７ａ、７７ｂ、７７ｃ）が貫通形成されている。何れかの挿通孔７７と、挿通孔７５とを連通させた状態にて、蝶ネジ７９の軸部を挿通して蝶ナット８１を螺着すれば、大径分割アーム７１に対する小径分割アーム７３の位置を固定することができる。従って、分割アーム３１の全長を段階的に調整することができる。

例えば、ショベル１００のさじ部１０３（図１参照）の地盤への打ち込み深度が比較的深い場合には分割アーム３１を収縮させた状態にて使用し、打ち込み深度が比較的浅い場合には分割アーム３１を伸張させた状態にて使用することで、ローラ３５をテコの支点として効果的に使用することができる。なお、本実施形態の構成は、上記実施形態のいずれとも併用することが可能である。
以上、各実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において種々の変形実施が可能である。

１、２、３、４…掘削補助装置、１０…固定グリップ、１１…分割片、１３…ネジ、２０…可動グリップ、２１…分割片、２３…ネジ、３０…支持アーム、３１…分割アーム、３１ａ…分割アーム、３１ｂ…分割アーム、３３…軸部材、３５…ローラ、４０…支持アーム、４１…軸部材、５０…ブレーキ機構、５１…レバー部材、５３…高摩擦力発生部材、５５…弾性付勢部材、５７…揺動軸、６０…移動阻止部材、６１…固定部材、６３…磁石、６５…磁着部、６７…ネジ、７１…大径分割アーム、７３…小径分割アーム、７５…挿通孔、７７…挿通孔、７９…蝶ネジ、８１…蝶ナット、１００…ショベル、１０１…軸部、１０３…さじ部、１０３ａ…刃先、１０５…握り部

Claims (4)

1. 軸部と、該軸部の先端に固定されたさじ部と、を備えたショベルに装着される掘削補助装置であって、
   前記ショベルの軸部に着脱自在に固定される固定グリップと、
   前記ショベルの軸部に着脱自在且つスライド自在に挿通される可動グリップと、
   両端部を前記固定グリップと前記可動グリップに夫々回動自在に軸支されるとともに、中間部に設けられた軸部材により回動自在に構成された支持アームと、
   該支持アームの適所に回転自在に軸支されたローラと、を備えたことを特徴とする掘削補助装置。
2. 一端部が前記ショベルの軸部に対して接離自在となるように、前記可動グリップによって揺動可能に支持されたレバー部材と、
   該レバー部材の前記一端部に取り付けられた高摩擦力発生部材と、
   該高摩擦力発生部材を前記ショベルの軸部に対して押圧する方向に常時弾性付勢する弾性付勢部材と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の掘削補助装置。
3. 前記支持アームが伸張したときに、前記可動グリップを磁力により吸着して移動を阻止する移動阻止部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の掘削補助装置。
4. 前記支持アームは、前記軸部材によって２つの分割アームが互いに回転自在に連結された構成を有しており、前記各分割アームが夫々伸縮自在に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の掘削補助装置。

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