JP2015175135A - 掻き出し用作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトコンベア等の下に堆積する堆積物を掻き出す作業機として、小型化が可能で、狭隘な作業場に対応でき、かつ能率よく掻き出し物の処理が可能となるものを提供する。
【解決手段】上部旋回体６の旋回フレーム２に取付けられ、可動側フレーム９を油圧シリンダ１２により上下動させる４節リンク７を取付ける。可動側フレーム９に縦旋回装置１８を取付ける。縦旋回装置１８の被旋回部２２側に、関節部駆動用の油圧シリンダ付きの多関節アーム２４を取付ける。多関節アーム２４の先端に掘削機能を有すると共に掻き出し物を収容可能な構造の掻き出し用バケット２５を油圧シリンダ３６により回動可能に取付ける。多関節アーム２４および掻き出し用バケット３６を横向きにし、ベルトコンベア４０の下に潜らせ、関節部を回動させて堆積物を掻き出す。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばベルトコンベアから落下してベルトコンベアと地面との間の隙間近傍に堆積する堆積物等を掻き出す作業機に関する。

鉄工所においては、鉱石を搬送するベルトコンベアが設置され、ベルトコンベアの動き等により、搬送中の鉱石がベルトコンベアから地面に落下してベルトコンベアの下の地面に堆積する。この鉱石は回収して再搬送する必要があるので、従来はスコップ等を用いて人力で回収し、清掃を行なっていた。しかしこの作業は労力を必要とするため、作業機による省力化、能率向上が望まれてきた。

このような要望に応える掻き出し用作業機として、特許文献１に記載のものがある。この特許文献１に記載の掻き出し用作業機は、油圧ショベルをベースマシンとして用い、その多関節アームの先端に伸縮アームを取付け、その伸縮アームの先端に掻き出しのためのレーキを取付け、下部走行体のフレームにローダバケットを取付けた構造を有する。そしてベルトコンベアの下に落下した堆積物を掻き出す際には、作業機の下部走行体およびローダバケットをベルトコンベアに向け、多関節アームの操作により伸縮アームを下げ、次に伸縮アームをベルトコンベアの下に潜らせ、伸縮アームを伸長した状態から収縮させることにより、ベルトコンベアの下の堆積物をレーキによって掻き出すと共に、多関節アームを操作してこの掻き出した堆積物をベルトコンベアに対面しているローダバケットに詰め込み、その後、作業機を走行させてローダバケットに入れた堆積物を集積所等にて廃棄するものである。

特開２０１３−２３８５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、油圧ショベルの多関節アームの先端に、掘削用バケットの代わりに伸縮アームを取付け、その先端に掻き出し用レーキを取付け、下部走行体にローダバケットを取付けた構成であると、伸縮アームをベルトコンベアの下へ挿入したりや引き出したりローダバケットに堆積物を詰め込むために、多関節アームの曲げ伸ばしを行なう必要があり、作業機本体（下部走行体および上部旋回体）からベルトコンベアとの間に広い作業スペースが必要である上、上下にも広い作業スペースが必要となる。

また、多関節アームの先端に伸縮アームが取付けられるため、作業装置の先端が重くなり、小型の油圧ショベルを用いることが困難となり、作業機の小型化が困難である上、安定度の観点からカウンタウエイトを増量する必要があり、作業機全体の重量が大きくなる。

このように、構造に起因して作業スペースが大きくなることと、作業機を小型化できないことによる作業スペースの拡大により、狭い箇所での作業が困難となり、例えば２列に並んだベルトコンベアの間に作業機を位置させて作業を行なうことは困難である。

また、伸縮アームの前後方向の移動による掻き出し作業となるため、作業範囲が狭く、１回に掻き出せる堆積物の量が少ない。その上、伸縮アームの収縮によりレーキを動かしてローダバケットに堆積物を集め、作業機を走行させて堆積物を廃棄することを繰り返すため、堆積物の移動のために作業機を多数回往復する必要があり、非能率的である。

また、ローダバケットにより堆積物を運搬することは可能であるが、下部走行体に取付けたローダバケットによっては、トラック等への堆積物の積込みはできないので、トラック等への積込みのためには積込み用作業機を別途用意する必要がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、地面とベルトコンベア等の地上構造物との間の隙間が狭い場所に作業装置を潜らせ、作業装置により堆積する堆積物を掻き出す作業機において、作業機の小型化、軽量化が可能で、かつ比較的狭い作業スペースでの作業を可能にすると共に、掻き出し物のトラックへの積込みも可能となり、能率よく掻き出し物の処理が可能となるものを提供することを目的とする。

請求項１の掻き出し用作業機は、
下部走行体上に旋回装置を介して旋回フレームを設置し、前記旋回フレーム上に動力源装置および運転室を搭載して上部旋回体を構成した作業機本体と、
前記旋回フレームに取付けられ、可動側が上下動可能な構造の４節リンクと、
前記４節リンクの前記可動側を上下動させる油圧シリンダと、
前記４節リンクの前記可動側に取付けられた縦旋回装置と、
前記縦旋回装置の被旋回部側に取付けられ、関節部駆動用の油圧シリンダを有する多関節アームと、
前記多関節アームの先端に油圧シリンダにより回動可能に取付けられ、掘削機能を有しかつ掻き出し物を収容可能な構造の掻き出し用バケットとを備えたことを特徴とする。

請求項２の掻き出し用作業機は、請求項１に記載の掻き出し用作業機において、
前記旋回フレームと前記４節リンクとの間に水平揺動装置を設けたことを特徴とする。

請求項３の掻き出し用作業機は、請求項１または２に記載の掻き出し用作業機において、
前記４節リンクを構成する上リンクまたは下リンクのいずれか一方を油圧シリンダにより構成したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、旋回フレームに取付けた４節リンクの可動側に縦旋回装置を設け、縦旋回装置の被旋回部側に多関節アームを取付け、多関節アームの先端に掻き出し用バケットを取付けたので、縦旋回装置によって多関節アームを横向きとし、４節リンクの操作により多関節アームを低姿勢としてベルトコンベア等の構造物の下に潜らせ、多関節アームを回動させることにより、掻き出し用バケットを地面に沿って水平に動かして地面上の堆積物を掻き出すことができる。このため、多関節アームはトータルの長さが特許文献１に記載の伸縮アームの長さ程度のものですみ、また、多関節アームを上下動させる４節リンクも小型に構成できるので、多関節アームや掻き出し用バケットを含む作業装置の作業機本体からの突出長さが短く、かつ高さも低くなり、作業機全体を小型に構成できる。

また、多関節アームや掻き出し用バケット等の作業装置および縦旋回装置を取付ける４節リンクは小型のものですみ、旋回フレームから作業装置の先端の掻き出し用バケットまでの長さを短くすることができるので、これらの作業装置に重量バランスするために上部旋回体に設けるカウンタウエイトも軽量のものですみ、作業機の軽量化も可能となる。

また、ベルトコンベア等の構造物と地面との間に多関節アームおよび掻き出し用バケットを出し入れする際には、縦旋回装置により多関節アームを横向きとしかつ４節リンクにより低姿勢としておき、この状態で上部旋回体の旋回により構造物の下に作業装置を出し入れすることができるので、作業機本体を構造物に近接させた状態で作業装置を出し入れでき、構造物近傍に作業のための広い作業スペースを必要とせず、高さ方向についても作業スペースが狭くてすむ。このため、狭くかつ天井が低い作業環境でも作業が可能となる。

また、このように狭い箇所での作業が行なえることから、ベルトコンベア等の構造物の脇の作業スペースが狭い場合でも掻き出し作業が行なえる。また、下部走行体の向きをベルトコンベア等の構造物の向きに合わせて走行しつつ、狭い作業スペースで作業を行なうことが可能となることから、例えば２列に並んだベルトコンベアの間に作業機を位置させ、断続的に作業機を走行させつつ、作業を行なうことが可能となる。

また、掻き出し用バケットに掘削機能と掻き出し物の収容機能を有するものを用いたので、作業機を油圧ショベルのように掘削、積込み機として使用できるから、掻き出し物を同じ作業機を用いてトラックに積込むことができ、掻き出し物の処理を能率良く行なうことができる。また、作業機が積込み機の役目を果たすため、トラックに掻き出し物を積み込むための作業機が不要となり、経済化が達成される。

請求項２の発明によれば、多関節アームや掻き出し用バケットからなる作業装置の左右方向の向きを揺動装置により変えることができるため、作業機の位置を変更することなく、広い範囲について掻き出し物を掻き出すことができ、能率向上が達成される。

また、多関節アームや掻き出し用バケットを横向きにして回動させることにより掻き出しを行なうと共に、揺動装置により多関節アームの向きを変えることにより、広い範囲について掻き出し作業が行なえるので、例えばベルトコンベア等の構造物の脇に障害物があるような作業場所においては、下部走行体はベルトコンベア等の構造物と平行に向けるのではなく、構造物に対して傾斜した向きにして作業を行なうことができ、作業場所に適応した好適な向きで作業を行なうことができる。

請求項３の発明によれば、作業機本体の走行場所が傾斜している場合であっても、４節リンクの上リンクまたは下リンクに用いた油圧シリンダによる長さ調整により、作業機本体を傾斜面に沿って斜めに傾向しても、多関節アームや掻き出し用バケットは水平にして掻き出し作業を行なうことができるので、傾斜のある地面で作業を行なう場合も、作業装置の姿勢を傾斜に係わらず適合させて能率良く掻き出し作業を行なうことが可能となる。

本発明の掻き出し用作業機の一実施の形態を示す側面図である。 図１の作業機の平面図である。 本実施の形態において、フロントをベルトコンベアの下に挿入する手順の一例を示す平面図である。 本実施の形態の作業状態を示す側面図である。 本実施の形態における掻き出し作業範囲を示す平面図である。 本実施の形態において、２例のベルトコンベア間で作業を行なっている状態を示す側面図である。 本実施の形態において、作業機により堆積物をトラックに積込んでいる作業状態を示す側面図である。 本発明の掻き出し用作業機の他の実施の形態を示す側面図である。 図８の実施の形態の作業機により、右上がりの傾斜面で作業を行なっている状態を示す側面図である。 図８の実施の形態の作業機により、右下がりの傾斜面で作業を行なっている状態を示す側面図である。

図１は本発明の掻き出し用作業機の一実施の形態を示す側面図、図２はその平面図である。１は履帯式下部走行体であり、この下部走行体１は、左右のサイドフレーム１ａと、各サイドフレーム１ａの一端に取付けられ、油圧モータ(図示せず)により駆動される駆動輪１ｂと、サイドフレーム１ａの他端側に取付けられた従動輪１ｃと、駆動輪１ｂと従動輪１ｃとに掛け回された履帯１ｄとを備える。

２は下部走行体１に旋回装置３を介して設置した旋回フレーム、４はこの旋回フレーム２上に設置した動力源装置、５は運転室、３７はカウンタウエイトである。旋回フレーム３、動力源装置４、運転室５およびカウンタウエイト３７により上部旋回体６を構成する。動力源装置４は、エンジンまたは電動機からなる原動機と、原動機により駆動され、後述の油圧シリンダや油圧モータの油圧源となる油圧ポンプと、作動油タンク等を含む。下部走行体１と上部旋回体６とにより作業機本体を構成する。

７は４節リンクであり、この４節リンク７は、固定側フレーム８と可動側フレーム９とを、上リンク１０、下リンク１１、および各リンクの両端の連結ピン１０ａ、１０ｂ、連結ピン１１ａ，１１ｂにより連結して構成する。１２は可動側フレーム９を上下動させる油圧シリンダであり、この油圧シリンダ１２は、その一端を固定側フレーム８の中間部にピン１２ａにより連結し、他端を連結ピン１０ｂにより可動側フレーム９に連結して取付ける。この例では上リンク１０と下リンク１１とを同長とすることにより、４節リンク７を平行リンクとして構成した例を示す。この４節リンク７は、油圧シリンダ１２を伸縮させることにより、矢印１３で示すようにリンク１０，１１を回動させ、これにより可動側フレーム９を上下に平行移動させることができる。

１４は４節リンク７と旋回フレーム２との間に設けた揺動装置であり、４節リンク７を左右に揺動させるものである。この揺動装置１４は、４節リンク７の固定側フレーム８を旋回フレーム２に対して縦軸１５を中心として水平に回動可能に取付け、図２に示すように、揺動用油圧シリンダ１６を、旋回フレーム２と固定側フレーム８との間にそれぞれ連結ピン１６ａ，１６ｂにより連結して取付ける。この揺動用油圧シリンダ１６を伸縮させることにより、４節リンク７ないし後述の縦旋回装置１８や多関節アーム２４を矢印１７に示すように左右に揺動させることができる。

４節リンク７の可動側フレーム９に縦旋回装置１８を取付ける。この縦旋回装置１８は、可動側フレーム９に取付けた旋回用油圧モータ１９により歯車機構２０を介して上部旋回体６の前後方向に向けた旋回軸２１を中心に、被旋回部２２を縦方向面内で左右に旋回させるものである。

２４は縦旋回装置１８の被旋回部２２側に取付けた多関節アーム、２５はこの多関節アーム２４の先端に取付けた掻き出し用バケットである。多関節アーム２４は、被旋回部２２側にピン２３により矢印２６に示すように回動可能に取付けた直線状の第１アーム２７と、この第１アーム２７の先端に矢印２８に示すように回動可能に取付けた直線状の第２アーム２９と、第１アーム２７、第２アーム２９の関節部をそれぞれ回動させる油圧シリンダ３０，３１と、掻き出し用バケット２５をピン３２を中心として、リンク３３，３４を介して矢印３５に示すように回動させる油圧シリンダ３６とからなる。掻き出し用バケット２５は断面形状がほぼＣ字形を有し、掘削機能を有すると共に、内部に堆積物を収容可能な構造を有するものであり、油圧ショベルの掘削バケットと同様のものを用いることができる。

３８は下部走行体１のフレームにおける、駆動輪１ｂの反対側に履帯１ｄより外方に突出して、油圧シリンダ(図示せず)により上下動可能に取付けられた排土板である。

図３は多関節アーム２４や掻き出し用バケット２５を、ベルトコンベア４０の下の隙間に挿入する前の状態を示す。図３に示すように、掻き出し作業は、好ましくは下部走行体１をベルトコンベア４０の長手方向に向け、縦旋回装置１８により多関節アーム２４および掻き出し用バケット２５を横向きにする。また、図１に示した４節リンク７の油圧シリンダ１２を収縮させて可動側フレーム９と共に多関節アーム２４および掻き出し用バケット２５を下げた姿勢にする。そして、旋回装置３の作動により、上部旋回体６と共に４節リンク７、縦旋回装置１８、多関節アーム２４および掻き出し用バケット２５を図３の矢印４４に示すように水平に旋回させる。そして図４に示すように、多関節アーム２４と共に掻き出し用バケット２５をベルトコンベア４０の下に潜らせる。そして、４節リンク７の油圧シリンダ１２をさらに収縮させて掻き出し用バケット２５の側面を地面（舗装面を含む。）３９に接地し、多関節アーム２４の油圧シリンダ３０，３１，３６を作動させて掻き出し作業を行なう。

図５はこのように掻き出し作業を行なう際に、作業機本体を１箇所に止めた状態での掻き出し可能範囲を示すものである。４１は、下部走行体１の向きをベルトコンベア４０の長手方向に向け、上部旋回体６の運転室５がベルトコンベア４０に対面するように旋回させ、４節リンクを実線７で示すようにベルトコンベア４０に向けた時の掻き出し可能範囲を示す。

また、４２は、揺動装置１４の油圧シリンダ１６（図２参照）を最も収縮させて４節リンクを二点鎖線７Ａで示すように最も右側に揺動させた時の掻き出し可能範囲である。４３は、揺動装置１４の油圧シリンダ１６を最も伸長させて４節リンクを二点鎖線７Ｂで示すように最も左側に揺動させた時の掻き出し可能範囲である。

このように、本実施の形態の掻き出し用作業機は、縦旋回装置１８に多関節アーム２４を取付け、多関節アーム２４の先端に掻き出し用バケット２５を取付け、縦旋回装置１８によって多関節アーム２４を横向きとし、多関節アーム２４の関節部を回動させることにより、掻き出し用バケット２５を地面３９に沿って水平に動かして地面上の堆積物を掻き出す構成であるため、多関節アーム２４はトータルの長さが特許文献１に記載の伸縮アームの長さ程度のものですむ。また、多関節アーム２４を上下動させる４節リンク７も小型に構成できるので、多関節アーム２４や掻き出し用バケット２５等からなる作業装置の作業機本体からの突出長さが短く、かつ高さも低くなり、このため、作業機全体を小型に構成できる。また、作業機全体を小型に構成できる上、作業装置と重量バランスするために上部旋回体６に設けるカウンタウエイト３７も軽量のものですみ、作業機の軽量化も可能となる。

また、ベルトコンベア４０と地面３９との間に多関節アーム２４および掻き出し用バケット２５を出し入れする際には、図３に示すように、縦旋回装置１８の作動により多関節アーム２４を横向きとした状態としておき、この状態で上部旋回体６の旋回により多関節アーム２４や掻き出し用バケット２５をベルトコンベア４０の下に出し入れすることができる。このため、作業機本体とベルトコンベア４０との間の距離Ｌ（図３参照）を小さくした状態、すなわち作業機をベルトコンベア４０に近接させた状態で多関節アーム２４や掻き出し用バケット２５からなる作業装置を出し入れできる。このため、ベルトコンベア４０近傍に作業のための広い作業スペースを必要としない。また、４節リンク７は低い位置に取付けられるため、高さ方向についても作業スペースが狭くてすむ。このため、狭くかつ天井が低い作業環境でも作業が可能となる。

また、前述のように作業機をベルトコンベア４０に近接させて作業を行なうことができ、かつ下部走行体１の向きをベルトコンベア４０の向きに合わせて作業を行なうことができるため、図６に示すように、２列に並んだベルトコンベア４０，４０間の狭いスペースに作業機を走行させながら、双方のベルトコンベア４０，４０の下の掻き出し物の掻き出し作業を行なうことが可能となる。

また、この本実施の形態の作業機は、掻き出し用バケット２５が掻き出し機能のみならず、堆積物をバケット内に収容する機能を有するので、図７に示すように、この掻き出し用作業機自身を積込み機として兼用してトラック４６にこの作業機を使用して堆積物（掻き出し物）を積込むことができる。すなわち、所定の範囲について掻き出し作業を行なった後、多関節アーム２４をベルトコンベア４０の外に位置させ、縦旋回装置１８を作動させて多関節アーム２４を縦向きにし、油圧ショベルの操作と同様に掻き出し用バケット２５を掘削バケットとして使用することにより、掻き出し物をトラック４６に積込むことができる。

このような積込み作業は、トラック４６を作業機に併走させて行なうことができる。すなわち、特許文献１で記載のように、作業機を集積場と掻き出し現場との間で往復することなく、ベルトコンベア４０に沿って作業機を断続的に走行させつつ、同時にトラック４６への積込みを行なうことができる。このため、作業機を頻繁に走行させることなく、能率よく掻き出し物の処理を行なうことができる。また、作業機が積込み機の役目を果たすため、トラックに掻き出し物を積み込むための作業機が不要となり、経済化が達成される。

なお、本実施の形態の作業機の作業形態として、このようにトラック４６を作業機に併走させるのではなく、ベルトコンベア４０の下の堆積物をベルトコンベア４０の全長について掻き出しを行なった後、トラック４６を作業機に併走させて積込みを行なうようにしてもよい。また、ベルトコンベア４０の所定の長さについて掻き出し作業を行なった後、排土板３８を利用し、作業機の走行により所定の集積場に堆積物を集積させるようにしてもよい。

また、多関節アーム２４や掻き出し用バケット２５を横向きにして回動させることにより掻き出しを行なうと共に、揺動装置１４により多関節アーム２４の向きを変えることにより、図５に示すように広い範囲について掻き出し作業が行なえるので、ベルトコンベア４０の脇に障害物があるような作業場所においては、下部走行体１はベルトコンベア４０と平行に向けるのではなく、ベルトコンベア４０に対して傾斜した向きにし、これにより障害物を避けて作業を行なうことができ、作業場所に適応した好適な向きで作業を行なうことができる。

図８は本発明の掻き出し用作業機の他の実施の形態を示す側面図である。この実施の形態においては、前記４節リンク７に代わる４節リンク７０として、下リンク１１の代わりに油圧シリンダ７１を、その両端をそれぞれ固定側フレーム８、可動側フレーム９に連結ピン７１ａ，７１ｂにより連結して取付けたものである。なお、油圧シリンダ７１は上リンク１０の代わりに取付けてもよい。このように、油圧シリンダ７１を上下リンクのうちの一方のリンクとして用いれば、固定側フレーム８に対する可動側フレーム９の角度を調整することが可能となる。

このように、図８の実施の形態においては、油圧シリンダ７１を下リンク１１の代わりに用いたので、図９に示すように、ベルトコンベア４０の下の地面３９が水平である一方で、作業機が走行する走行路３９ａが紙面上、右上がりの場合には油圧シリンダ７１を伸長させることにより、多関節アーム２４や掻き出し用バケット２５をベルトコンベア４０の下の地面３９に平行にして掻き出し用バケット２５を接地させることができる。

また、図１０に示すように、作業機が走行する走行路３９ｂが紙面上、右下がりの場合には油圧シリンダ７１を収縮させることにより、多関節アーム２４や掻き出し用バケット２５をベルトコンベア４０の下の地面３９に平行にして掻き出し用バケット２５を接地させることができる。したがって、作業機を傾斜のある地面上に設置して作業を行なう場合も、能率良く掻き出し作業を行なうことが可能となる。

以上本発明を実施の形態により説明したが、本発明は、ベルトコンベア４０の下に堆積する堆積物を掻き出す場合のみならず、ベルトコンベア以外の構造物と地面との間の隙間が狭く、構造物の下に何らかのものが堆積する場合、堆積物を回収あるいは清掃する場合に適用することが可能である。また、本発明を実施する場合は、上記の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加が可能である。

１：下部走行体、２：旋回フレーム、３：旋回装置、４：動力源装置、５：運転室、６：上部旋回体、７，７０：４節リンク、８：固定側フレーム、９：可動側フレーム、１２：油圧シリンダ、１４：揺動装置、１６：油圧シリンダ、１８：縦旋回装置、１９：旋回用油圧モータ、２２：被旋回部、２４：多関節アーム、２５：掻き出し用バケット、２７：第１アーム、２８：第２アーム、３０，３１，３６：油圧シリンダ、３７：カウンタウエイト、３９：排土板、４０：ベルトコンベア（構造物）、４６：トラック、７１：油圧シリンダ

Claims (3)

1. 下部走行体上に旋回装置を介して旋回フレームを設置し、前記旋回フレーム上に動力源装置および運転室を搭載して上部旋回体を構成した作業機本体と、
   前記旋回フレームに取付けられ、可動側が上下動可能な構造の４節リンクと、
   前記４節リンクの前記可動側を上下動させる油圧シリンダと、
   前記４節リンクの前記可動側に取付けられた縦旋回装置と、
   前記縦旋回装置の被旋回部側に取付けられ、関節部駆動用の油圧シリンダを有する多関節アームと、
   前記多関節アームの先端に油圧シリンダにより回動可能に取付けられ、掘削機能を有しかつ掻き出し物を収容可能な構造の掻き出し用バケットとを備えたことを特徴とする掻き出し用作業機。
2. 請求項１に記載の掻き出し用作業機において、
   前記旋回フレームと前記４節リンクとの間に水平揺動装置を設けたことを特徴とする掻き出し用作業機。
3. 請求項１または２に記載の掻き出し用作業機において、
   前記４節リンクを構成する上リンクまたは下リンクのいずれか一方を油圧シリンダにより構成したことを特徴とする掻き出し用作業機。

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