JP2014163220A - 掘削バケット及び土木機械 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削バケットの体積／重量比を増加させる。
【解決手段】本発明は、湾曲した後壁３０と、一対の対向する側壁４０とにより形成された、内側のバケット空間を備えた、土木機械用の掘削バケット１０に関する。バケット１０は、後壁３０の上部の外表面に配置され、かつバケット１０の横軸に沿って延びるバケットボックス７０を備え、バケットボックス７０の少なくとも１つの外側面７２と、後壁３０の上部とのなす角度βは９０度未満である。
【選択図】図６

Description

本発明は、湾曲した後壁と、一対の対向する側壁とにより形成された、内側のバケット空間を備えた、土木機械用の掘削バケットに関する。また、本発明は、掘削バケットを備えた土木機械に関する。

掘削バケットは、土木機械の付属部品として使用される。現在、異なる用途向けの種々のバケットが市販されている。通常、バケット形状は油圧掘削機の作業能力に合わせて決定される。現在の掘削バケットの開発及び改良は常に、バケット容量という点で作業効率を増加させるか、又はバケット材料の摩耗を低減させることに関する。しかしながら、バケットの体積／重量比に関する開発は、過去に必要とされていた程に進展しているわけではない。

従って、本発明は、掘削バケットの体積／重量比を増加させるための解決手段を提供することを目的とする。

上記目的は、請求項１の特徴の組合せを有する掘削バケットにより解決される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明は、移動対象材料をすくうための内側のバケット空間を備えた、土木機械、特に採鉱掘削機用の掘削バケットを提供する。内側のバケット空間は、湾曲した後壁と、一対の対向する側壁とにより形成される。

本発明に係るバケットは、ボックス形状に構成されている。バケットボックスは、バケット上面の、掘削アームにバケットを取り付けるための取付手段を備えたバケット領域に配置されている。

バケットボックスは、後壁、特にその後壁の上部の外表面に配置されている。また、バケットボックスは、バケットの横軸に沿って延びている。本発明によれば、少なくとも１つのバケットボックスの前壁とバケットの後壁、特にその後壁の上部とのなす角度が９０度よりも小さい場合に、バケットの重量、特に作業中のバケットボックスの重量は低減される。従って、得られるバケットボックスは、縦軸に対して傾斜した、２つの前側面というよりもむしろ外側面を備える。得られるバケット体積は一定であるが、バケットを製造するための全材料は大幅に削減される。

本発明の好ましい態様によれば、バケット体積と、その重量の比は、少なくとも１つの側壁と湾曲した後壁とのなす角度を９０度よりも大きいバケット構成とすることにより増加させることができる。従って、バケット容量は明らかに増加させることができる。また、重量増加は極めて小さく抑えられなければならない。所定のバケットリップ幅とすることにより、バケット幅を側壁レベルにまで増加させることができ、これによりバケット体積は増加する。

少なくとも１つの側壁と後壁とのなす角度は、必ずしも全接触領域に渡って一定である必要はない。側壁と後壁との接触領域の一部が９０度よりも大きな角度を形成していれば十分であろう。

本発明の好ましい態様において、湾曲した後壁は上部と基部とに分かれており、側壁は上部と基部との間に配置されている。好ましい態様によれば、少なくとも１つの側壁と、上部及び／又は基部とのなす角度は９０度よりも大きい。少なくとも１つの側壁と、上部及び／又は基部とのなす角度は、必ずしも全接触領域に渡って一定である必要はない。しかしながら、上部と側壁とのなす角度、及び基部と少なくとも１つの側壁とのなす角度が、共に９０度を超えるように最善の努力がなされている。

両側の側壁が９０度よりも大きい角度で後壁に接続されている場合に、最も好ましい体積重量比が得られる。

バケットの全重量、特にバケットボックスの重量をさらに軽減するために、バケットボックスの形状を最適化することが可能である。バケットボックスの縦軸がバケットの横軸に沿って延びるような中空ボックスとして、バケットボックスを形成することにより、好ましい最適化を行うことができる。

特に、バケットボックスは丸い角部を備えた４つの角部を有する断面領域を備える。このような断面形状により、それ自身の重量に関して好ましい特性を示し得る。理想的には、４つの角部を有する断面領域は丸い角部を備え、このとき断面領域の辺は、長さ及び／又は方向において互いに異なる。重量の最適化を行っても、掘削機の作動により生じる応力に対しても同様に耐える。上述の好ましいバケットボックスの変形を考慮すると、既知ボックスの重量と比較して明らかに３０％まで重量を軽減することが可能である。両側の外側面は縦軸に対し傾斜させることができ、例えば互いに対して傾斜させることができる。

さらに好ましい実施形態において、後壁は少なくとも２枚の金属板により構成され、これらはバケットの製造工程において一体化されて反り形状及び／又は丸い形状を有する後壁を形成する。これらの金属板はプレス加工もモールド加工もなされない。代わりに、実際にはこれら少なくとも２枚の金属板は互いに積層され、切断され、かつ溶接される。従って、バケットの全重量を目立って増加させることなく、バケット体積を大幅に増加させることができる。

さらに好ましい実施形態においては、後壁の上部は少なくとも部分的に円形状に形成されている。従来の後壁の形状は丸い形状を有しているが、通常はバケット上面を形成する直線部分を含み得る。本発明の好ましい実施形態によれば、この部分は少なくとも部分的に円形状を形成する上部により置き換えられる。円形状を有することにより、使用可能なバケット体積が拡大される。

バケット寿命を延ばすために、耐摩耗加工を施すことが従来より広く知られている。これらの耐摩耗加工は多くの場合、高硬度の表面を有し、かつバケット構造に溶接された板である。代わりに、本発明の好ましい実施形態によれば、集中的に応力がかかる少なくとも１つの区画されたバケット構造部品に対して、カーバイドの溶射皮膜が少なくとも部分的に施される。

前記カーバイドの溶射皮膜は、バケット材料の切断工程後であり、かつバケット材料の成形及び溶接工程前に直接構造部品に施されることが特に好ましい。溶射施工は機械的処理により行われる。

理想的には、使用されるカーバイドの溶射皮膜は、極めて硬く、かつ全バケット寿命に渡って使用に耐え得るタングステンカーバイドを含む。従って、溶射皮膜が直接バケット構造に施されるため、全バケット重量を軽減させることができる。

本発明の好ましい態様において、バケットは、土木機械の掘削アームにバケットを取り付けるための少なくとも１つの取付フランジを備える。また、バケットは、少なくとも２つの取付フランジを備え、それぞれが土木機械の掘削アームにバケットを取り外し可能に接続するための１つ以上の開口部を備える構成とすることができる。

少なくとも１つの取付フランジが、バケットボックス及び／又は後壁、特にその後壁の上部に接続される構成とすることも可能である。

また、本発明は、本発明に係る、又は本発明の好ましい実施形態のいずれか１つに係るバケットを備えた土木機械に関する。土木機械は取り付けられたバケットを操作するための油圧手段を備え得る。

明らかに、本発明の土木機械の効果及び特性は、本発明のバケットの効果及び特性に対応する。従って、土木機械について、説明を繰り返す必要はないと考えられる。

本発明のさらなる特性及び特徴は、図面に示された実施形態に基づき以下において説明され得る。

図１は、本発明に係る掘削バケットの斜視図である。 図２は、図１に係るバケットの正面図である。 図３は、図１に係るバケットを別の方向から見た斜視図である。 図４は、本発明に係るバケットの側面図である。 図５は、バケットボックスを示し、（ａ）が平面図で、（ｂ）が（ａ）のVb−Vb線断面図であり、（ｃ）が（ａ）のVc−Vc線断面図である。 図６（ａ）は、本発明に係るバケットを示す正面図であり、（ｂ）は、底面図である。 図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、バケット構造部品の模式図である。

図１〜図４及び図６は、本発明に係る掘削バケット１０を示す。掘削バケット１０は、例えば４つの取付フランジ２０を備えており、これらは掘削バケット１０を掘削機、特に採鉱掘削機に接続するために配置されている。

図には示されていないが、個々の掘削機は、取付フランジ２０の開口部２１に接続されるように構成された可動アームを備える。可動アームは、本発明に係るバケットにより移動対象材料をすくうことができるように、通常は油圧手段により作動される。

図に示されたバケット１０は、基部３１と、対向する上部３３とに分離された後壁３０を備える。一対の対向する側壁４０は、基部３１と、上部３３との間に配置されている。各々の壁は、共に内側のバケット空間に対して開口部を区画する前縁を有する。側壁４０の前縁には参照番号４１が付されており、後壁３０の基部３１の前縁は、参照番号３４が付されたバケットリップの名称が付けられている。

また、６本のバケットツースが、土木機械の掴み工程を最適化するためバケットリップ３４に配置されている。２つのコーナーアダプタ５０が、バケットリップ３４と側壁４０との間の交点に配置されており、ここで、前記コーナーアダプタ５０は、リップ３４及び個々の側壁４０に接続されている。

他の４つのツースアダプタ５１は、バケットリップ３４に沿ってコーナーアダプタ５０の間に配置されている。種々の形状及びサイズのバケットツース５２を着脱可能にバケットに接続することができ、これらのバケットツース５２は、適合するアダプタ５０，５１上にバケットツースを抜き差しすることにより着脱可能である。

本発明において、以下の少なくとも１つを実行することにより、バケット体積とバケット重量との比を最適化することが好ましい。

初めに、側壁４０と後壁３０の基部３１とのなす角度α（図２）を増加させ、使用可能なバケット体積を拡張する。角度は９０度より大きい値をとる必要がある。

角度αを９０度よりも大きくすることにより、全バケット重量を大きく増加させることなくバケット容量を拡張させることができる。所定のリップ幅により、バケット幅を側壁レベルにまで増加させ、これによりバケット体積を増加させることができる。

また、バケット１０は、バケット１０の上面、特に後壁３０の上部３３の上面に配置された、多角形状のバケットボックス７０を備える。バケットボックス７０の詳細は図５（ａ）〜（ｃ）に示されている。

バケットボックス７０の縦軸Ａは、バケット１０の横方向に沿って延びる。図５（ｃ）に示す、横軸Ｂ−Ｂに沿うバケットボックス７０の断面領域７１は、辺の長さ及び方向が互いに異なる４つの辺に渡って接続された４つの丸い角部を有する。バケットボックス７０の本体は中空である。円形の開口部７３が、バケットボックス７０の上部の中央に配置されている。

バケットボックス７０の外側面７２は、バケットボックス７０の上縁部７４が縦軸Ａに沿って残りのボックスの縁部と比較して短くなるように、傾斜している。詳細には、バケットボックス７０の外側面７２と後壁３０の上部３３は、９０度未満の角度β（図２及び図６）を形成する。従って、バケットボックス体積は一定のまま、バケットボックス重量を軽減させることができる。バケットボックス７０の外側面７２は、バケット側壁４０の傾斜部４２により覆われている。各傾斜部４２はバケットボックス７０の内部へ通じる開口部４３を含む。

バケット１０の後壁３０は、２枚の金属板３６，３７により構成され、これらは互いに溶接されて反り形状又は丸い形状を有する後壁３０を形成する。図６（ｂ）に示すように、２枚の金属板３６，３７は互いに傾斜した溶接ライン３８に沿って配置されている。２枚の金属板３６，３７は、それぞれ溶接ライン３８と交わる直線Ｃに対して角度γを形成する。それぞれの金属板３６，３７の直線Ｃに対する傾きにより、全バケット重量をさらに軽減させることができる。また、後壁３０の摩耗が大幅に低減され得る。

金属板３６，３７は、プレス加工もモールド加工もなされない。これらは、互いに積層され、切断され、かつ溶接される。図３に示された溶接ライン３８は、２枚の金属板３６，３７を互いに接続している。また、図３及び図４の側面図に示すように、得られた円形状の後壁３０により、バケット１０の体積重量比はさらに最適化される。

詳細には、後壁３０の個々の金属板３６，３７、すなわち後壁の部分は互いに角度γだけ傾斜して配置されている。

既知の耐摩耗加工の代わりに、本発明はバケット１０の構造部品に直接施されるカーバイドの溶射皮膜に着目している。図７（ａ）〜（ｃ）は、バケット１０の異なる構造部品を示す。図７（ａ）には、後壁３０の内側表面が示されており、ヘッジ領域８０は、カーバイドの溶射皮膜を備える処理表面を構成している。図７（ｂ）に示す構造部品は、バケットリップ３４に近接するバケット部品を示し、図７（ｃ）に示す構造部品は、バケット１０の側壁４０である。図７（ａ）〜（ｃ）のハッチング領域は、バケット材料の硬度及び耐性を増加させるためのカーバイドの溶射皮膜を構成するヘッジ領域８０を示す。

構造部品上のカーバイドの溶射皮膜は、バケット１０の製造工程の切断工程後であり、かつバケット１０の成形及び溶接前に施される。

使用されるカーバイドは、全バケット寿命において、バケット１０の硬度及び耐性を向上させるのに好適な特性を有するタングステンを備える。これにより、溶射皮膜がバケット構造に直接施されるため、全重量を軽減させることができる。

１０ 掘削バケット
２０ 取付フランジ
２１ 開口部
３０ バケット後壁
３１ 基部
３３ 上部
３４ バケットリップ
３６，３７ 金属板
３８ 溶接ライン
４０ バケット側壁
４１ 側壁前縁
４２ 傾斜部
４３ 開口部
５０ コーナーアダプタ
５１ ツースアダプタ
５２ バケットツース
７０ バケットボックス
７１ 断面領域
７２ 外側面
７３ 開口部
７４ 上縁部
８０ ヘッジ領域

Claims (15)

1. 湾曲した後壁と、一対の対向する側壁とにより形成された、内側のバケット空間を備えた、土木機械の掘削バケットであって、
   前記掘削バケットは、前記後壁の上部の外表面に配置され、かつ前記掘削バケットの横軸に沿って延びるバケットボックスを備え、
   前記バケットボックスの少なくとも１つの外側面と、前記掘削バケットの前記後壁の上部とのなす角度が９０度未満である
   ことを特徴とする、掘削バケット。
2. 少なくとも１つの前記側壁と、前記湾曲した後壁とのなす角度が、９０度よりも大きい
   ことを特徴とする、請求項１に記載の掘削バケット。
3. 前記湾曲した後壁が、上部と、基部とを含み、
   前記側壁が、前記上部と前記基部との間に配置され、
   少なくとも１つの前記側壁と、前記上部及び／又は前記基部とのなす角度が９０度よりも大きい
   ことを特徴とする、請求項２に記載の掘削バケット。
4. 前記バケットボックスが中空であり、かつ丸い角部を備えた４つの辺を有する断面領域を含み、
   前記断面領域の前記４つの辺は、長さ及び方向において互いに異なっている
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の掘削バケット。
5. 前記後壁は、一体化されて反り形状／丸い形状を有する後壁を形成する、少なくとも２枚の金属板により構成される
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の掘削バケット。
6. 前記少なくとも２枚の金属板が、互いに、積層され、切断され、かつ溶接される
   ことを特徴とする、請求項５に記載の掘削バケット。
7. 前記掘削バケットの１つ以上の構造部品上に、少なくとも部分的にカーバイドの溶射皮膜が施される
   ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の掘削バケット。
8. 前記カーバイドの溶射皮膜がタングステンを含む
   ことを特徴とする、請求項７に記載の掘削バケット。
9. 前記カーバイドの溶射皮膜が、前記掘削バケットの、切断工程後であり、かつ成形及び溶接工程前に、前記掘削バケットの１つ以上の構造部品上に施される
   ことを特徴とする、請求項７又は８に記載の掘削バケット。
10. 前記溶射皮膜の施工が機械的処理により行われる
    ことを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の掘削バケット。
11. 前記後壁の前記上部が、少なくとも部分的に円形状を形成している
    ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の掘削バケット。
12. 前記掘削バケットが、土木機械の掘削アームに前記掘削バケットを取り付けるための、少なくとも１つの取付フランジを備えている
    ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の掘削バケット。
13. 少なくとも１つの前記取付フランジが、前記バケットボックス及び／又は前記後壁の上部に接続されている
    ことを特徴とする、請求項１２に記載の掘削バケット。
14. 少なくとも１つの前記取付フランジが、掘削アームを接続するための、少なくとも２つの開口部を備えている
    ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の掘削バケット。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の掘削バケットを備えた
    ことを特徴とする土木機械。

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