JP2016094731A - 破砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを低減しつつ破砕処理能率を確保することができる破砕装置を提供する。【解決手段】油圧ショベル１のアーム７の先端部に連結されたバケット１０と、アーム７に一端部が連結されたバケットシリンダ９と、バケット１０内に配設され且つ一端部がバケット１０の第１枢支部１３に枢支されてバケット１０の壁部と協働して破砕対象物を挟圧破砕可能な破砕フレーム２１と、バケット１０をアーム７に対して揺動不能に固定するバケット固定手段３０と、バケット１０の第２枢支部１５に枢支端部４３ｂが回動自在に支持され且つ入力端部４３ａがバケットシリンダ９のピストンロッド９ａに連結された可動フレーム４３であって、バケットシリンダ９の駆動力により第２枢支部１５の回りに回動駆動される可動フレーム２１とを備え、可動フレーム４３の回動により破砕フレーム２１を第１枢支部１３の回りに回動駆動する。【選択図】 図４

Description

本発明は、ショベル系掘削機のアーム先端に着脱可能な破砕装置に関するものである。

近年、ビルや工場等のコンクリート建造物の解体に伴いコンクリート廃材の発生量が増加し、これに伴う建設廃棄物処理が問題となっていた。この建設廃棄物の処理問題を受け、建設リサイクル法が制定され、現在、コンクリート廃材の殆どは、用途に応じた大きさに調整処理された後、コンクリート再生砕石として再資源化されている。
コンクリート再生砕石には、路盤材、埋戻材、蛇籠等の中詰材に用いられる大きなサイズの栗石や、コンクリート再生原料等に用いられる小さなサイズの再生骨材等が複数種類存在している。

コンクリート建造物の解体現場では、コンクリート建造物の鉄骨や鉄筋を切断し、建造物から発生したコンクリート廃材を粒径調整処理場へ搬送可能な大きさに破砕するため１次破砕処理が行われている。解体現場の１次破砕処理には、定置式のジョークラッシャや移動性に優れたショベル系掘削機のアーム先端に装着されたバケットに破砕機能を装備した移動式破砕装置が使用されている。

特許文献１の破砕装置は、ショベル系掘削機のアームの先端部に装着されたバケットと、このバケットを揺動可能なバケットシリンダと、バケット内に倒立可能に枢支され且つバケットの壁部と協働して破砕対象物を挟圧破砕可能な破砕フレームと、この破砕フレームを駆動可能なう油圧シリンダとを備え、バケットの底部に砕片排出用の落下隙間を形成している。これにより、破砕対象物としてのコンクリート廃材を解体現場で挟圧破砕することができ、コンクリート廃材等の搬送作業を省略することができる。

特開平９−１１１７９７号公報

特許文献１の破砕装置は、移動性に優れている反面、破砕フレームを駆動するための専用の油圧シリンダをバケット内に備えているため、以下の問題が存在している。
第１に、専用の油圧シリンダを備えているため、油圧ポンプ、油圧の供給／排出を切替えるバルブユニット、及び各部材間を接続する油圧配管等を新設する必要があり、製作コストが高価になる虞がある。

第２に、バケット内に油圧シリンダを配置するためのスペースを確保しているため、バケット全体の大きさに対して破砕対象物を収容する容量が減少し、１回の掬い取り動作で掬い取り可能な破砕対象物が減少することから、破砕処理能率が低下する虞がある。
バケットの容量増加や油圧シリンダをバケット外に配置することも考えられるが、装置自体の大型化を招き、コストの問題が増加する。

本発明の目的は、コストを低減しつつ破砕処理能率を確保できる破砕装置等を提供することである。

請求項１の破砕装置は、ショベル系掘削機のアームの先端部に連結されたバケットと、前記アームに一端部が連結されたバケットシリンダと、前記バケット内に配設され且つ一端部が前記バケットの第１枢支部に枢支されてバケットの壁部と協働して破砕対象物を挟圧破砕可能な破砕フレームとを備えた破砕装置において、前記バケットを前記アームに対して揺動不能に固定するバケット固定手段と、前記バケットの第２枢支部に枢支端部が回動自在に支持され且つ入力端部が前記バケットシリンダの出力ロッドに連結された可動フレームであって、前記バケットシリンダの駆動力により前記第２枢支部の回りに回動駆動される可動フレームとを備え、前記可動フレームの回動により前記破砕フレームを前記第１枢支部の回りに回動駆動することを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記バケット固定手段が、前記バケットから上方へ延びた延長アームと、前記延長アームの上端部を前記アームの途中部に締結する締結部とを有することを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記アームに対して前記バケットが前記ショベル系掘削機の運転室側に配設されていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記破砕フレームの他端部と前記可動フレームの長さ方向途中部とを回動自在に連結する揺動リンクを設けたことを特徴としている。
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記可動フレームは、側面視にて下方に屈曲した略Ｌ字形状を有し、前記入力端部から前記途中部までの長さが前記枢支端部から前記途中部までの長さよりも長く設定されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、ショベル系掘削機のバケットシリンダの駆動力により破砕フレームを駆動するため、破砕フレーム専用の油圧シリンダや、この油圧シリンダに必要な油圧配管等を省略することができ、製作コストを低減することができる。
また、バケット内に油圧シリンダを配置する必要がないため、バケットを大きくすることなく破砕対象物を収容する大きな有効容量を確保することができ、破砕処理能率を向上することができる。

請求項２の発明によれば、バケットをアームの先端部に簡単な構成で着脱可能に装着することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
請求項３の発明によれば、運転室のオペレータがバケット内の処理状況を視認しながら破砕処理を実行することができる。

請求項４の発明によれば、簡単な構成でアームに対して運転室と反対側に配設されたバケットシリンダからアームに対して運転室側に配設されたバケット内の破砕フレームに駆動力を伝達することができ、装置のコンパクト化を更に図ることができる。
請求項５の発明によれば、破砕フレームの破砕力を増加でき、破砕処理能率を一層向上することができる。

実施例１に係る油圧ショベルの外観側面図である。 破砕装置の斜視図である。 破砕装置の正面図である。 図３のIV−IV線断面図である。 挟圧動作時の図４相当図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
尚、以下の説明は、本発明を油圧ショベル１に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
また、図において、矢印Ｆ方向を前方向とし、矢印Ｌ方向を左方向とし、矢印Ｕ方向を上方向として説明する。

以下、実施例１に係る破砕装置について図１〜図５に基づいて説明する。
図１に示すように、ショベル系掘削機である油圧ショベル１は、１対のクローラ２を備えた下部走行体３と、この下部走行体３の上部に旋回自在に装備され操作者が乗り込む運転室を備えた上部旋回体４とを有している。上部旋回体４の後部には、油圧供給源として油圧ポンプ（図示略）と、この油圧ポンプを駆動する油圧発生用エンジン（図示略）と、後述する破砕装置２０に対する油圧の供給／排出を切替えるバルブユニット（図示略）等が配設されている。

この油圧ショベル１は、後端を上部旋回体４に回動可能に支持されたブーム５と、このブーム５を傾動させる油圧式のブームシリンダ６と、ブーム５の前端部に後部が回動可能に支持されたアーム７と、このアーム７を傾動させる油圧式のアームシリンダ８と、油圧式のバケットシリンダ９と、アーム７の先端部に連結されたバケット１０を含む破砕装置２０等を備えている。

アーム７は、ブーム５の前端部に回動可能に支持されている。
アームシリンダ８のシリンダ本体の基端部がブーム５の途中部に回動可能に支持され、アームシリンダ８のピストンロッドの先端部がアーム７の後端部に回動可能に支持されている。アームシリンダ８のピストンロッドが伸長又は収縮したとき、アーム７はアーム揺動軸を回動中心として前後方向へ回動する。

アーム７には油圧ポンプに接続された油圧式バケットシリンダ９が設けられている。
図１に示すように、バケットシリンダ９は、破砕作業時、アーム７に対して前方、所謂上部旋回体４と反対側に配設されている。バケットシリンダ９のシリンダ本体の基端部がアーム７の基端側途中部に回動可能に支持され、ピストンロッド９ａ（出力ロッド）がバケットシリンダ９の長さ方向（軸心方向）に伸縮可能に構成されている。

次に、破砕装置２０について説明する。
図１〜図５に示すように、破砕装置２０は、バケット１０と、破砕フレーム２１と、バケット固定手段３０と、リンク機構４０等を備え、バケット１０によって掬い込んだ破砕対象物を破砕フレーム２１によって挟圧破砕可能に構成されている。
この破砕装置２０は、連結軸１４ａとバケット固定手段３０によって油圧ショベル１のアーム７の先端部分に対して着脱可能なアタッチメントである。

バケット１０は、破砕作業時、アーム７に対して後方向きに、所謂上部旋回体４側に配設されている。このバケット１０は、矩形状の導入口１０ａから掬い込んだ破砕対象物を収容可能な本体部１１と、この本体部１１の上端部から上方へ張り出した取付部１２とを備えている。本体部１１の底壁部上面には、後側部分において上方に突出した複数の突起２２と、前側部分において上方に突出し且つ前後方向に延びる複数のジョー歯２３とが設けられている。複数の突起２２は、前記後側部分の中央位置に配置された第１突起２２ａと、この第１突起２２ａの周囲に配置され第１突起２２ａよりも歯高さが低い複数の第２突起２２ｂによって構成されている。

バケット１０内には、本体部１１の底壁部と協働して破砕対象物を挟圧破砕可能な略矩形板状の破砕フレーム２１が配設されている。
破砕フレーム２１は、前端部が本体部１１の左右１対の側壁部の前部の下部に形成された第１枢支部１３に回動可能に支持されている。
バケット１０には、本体部１１の底壁部前端部分に砕片（破砕物）をバケット１０内から排出するための排出口１０ｂが形成されている。

破砕フレーム２１の下面には、下方に突出した複数の突起２４と、下方に突出し且つ前後方向に延びる複数のジョー歯２５とが設けられている。複数の突起２４は、挟圧状態のとき第１突起２２ａに対向した位置の近傍位置に配置された第１突起２４ａと、この第１突起２４ａの周囲に配置され第１突起２４ａよりも歯高さが低い複数の第２突起２４ｂとを備えている。これにより、破砕初期、第１突起２２ａと第１突起２４ａが破砕対象物に亀裂の起点をを形成し、破砕中期、第２突起２２ｂと第２突起２４ｂが破砕対象物を比較的大きな砕片に破砕し、破砕後期、ジョー歯２３とジョー歯２５とが破砕対象物を小粒径の砕片まで破砕している。

バケット１０には、上端部から上方に延びる取付部１２が形成されている。
取付部１２の左右１対の側壁部には、バケット１０を連結軸１４ａを介してアーム７の先端部に連結するための連結部１４と、この連結部１４よりも下方に形成された第２枢支部１５とが夫々設けられている。これにより、連結部１４によってバケット１０をアーム７に連結することができ、バケット固定手段３０によって連結部１４を中心としたバケット１０の揺動を規制している。

バケット固定手段３０は、取付部１２の上端部から上方に延びる延長アーム３１と、この延長アーム３１の上端部をアーム７の長さ方向途中部に締結するための締結部３２とを備えている。延長アーム３１の後壁部の下端は、導入口１０ａの上端部を形成している。
締結部３２は、アーム７の前側部分に当接可能な当接部３３と、延長アーム３１の左右１対の側壁部の上端部と当接部３３とを左右方向に貫通する軸部３４と、アーム７の後側部分に当接可能な略コ字状のブラケット３５とを備えている。そして、ブラケット３５の左右両端部分には、軸部３４の左右両端部に形成された開口に挿通可能なねじ部が夫々形成されている。
ねじ部に螺合されたナット（図示略）を締め付け側に操作して当接部３３とブラケット３５との間隔を狭くすることにより、アーム７の長さ方向途中部を前後方向から挟持することができ、バケット１０の揺動を規制することができる。

次に、リンク機構４０について説明する。
図１〜図５に示すように、リンク機構４０は、バケットシリンダ９の駆動力を破砕フレーム２１の破砕力に変換するための機構である。このリンク機構４０は、平面視にて略Ｈ字状のＨリンク４１と、側面視にて略直線状のサイドリンク４２と、側面視にて略Ｌ字状の可動フレーム４３と、側面視にて略直線状の揺動リンク４４を備えている。

Ｈリンク４１は、一端部がピストンロッド９ａの先端部に回動可能に連結されている。サイドリンク４２は、一端部がピストンロッド９ａの先端部に回動可能に支持され、他端部がアーム７の先端側部分に回動可能に支持されている。
Ｈリンク４１とサイドリンク４２は、ピストンロッド９ａが伸長動作したとき、Ｈリンク４１の他端部とサイドリンク４２の他端部とが離隔し、ピストンロッド９ａが短縮動作したとき、図１に示すように、Ｈリンク４１の他端部とサイドリンク４２の他端部とが接近するように構成されている。

図４，図５に示すように、可動フレーム４３は、側面視にて下方に屈曲した略Ｌ字形状に形成されている。
可動フレーム４３は、Ｈリンク４１の他端部に回動可能に支持された入力端部４３ａと、第２枢支部１５に回動可能に支持された枢支端部４３ｂと、側面視にて下方に屈曲した位置に形成された途中部４３ｃとを備えている。側面視にて入力端部４３ａから途中部４３ｃまでの長さが、枢支端部４３ｂから途中部４３ｃまでの長さの約２倍以上の長さに設定されている。途中部４３ｃは、ピストンロッド９ａが伸長動作したとき、第１枢支部１３と連結部１４とを結ぶ延長線よりも後側に配置され、ピストンロッド９ａが短縮動作したとき、第１枢支部１３と連結部１４とを結ぶ延長線よりも前側に配置される。

揺動リンク４４は、一端部が可動フレーム４３の途中部４３ｃに回動可能に支持され且つ他端部が破砕フレーム２１の後端部に回動可能に連結されている。
これにより、揺動リンク４４は、ピストンロッド９ａが伸長動作したとき、破砕フレーム２１を第１枢支部１３を中心として時計回りに回動し、ピストンロッド９ａが短縮動作したとき、破砕フレーム２１を第１枢支部１３を中心として反時計回りに回動する。
また、入力端部４３ａから途中部４３ｃまでの長さを枢支端部４３ｂから途中部４３ｃまでの長さの２倍以上にすることにより、バケットシリンダ９の駆動力（例えば２０ｔ）よりも高い破砕フレーム２１の破砕力（例えば４０ｔ）を得ることができる。

次に、実施例１に係る破砕装置２０の作用、効果について説明する。
この破砕装置２０は、油圧ショベル１のバケットシリンダ９の駆動力により破砕フレーム２１を駆動するため、破砕フレーム専用の油圧シリンダや、この油圧シリンダに必要な油圧配管等を省略することができ、製作コストを低減することができる。
また、バケット１０内に油圧シリンダを配置する必要がないため、バケット１０を大きくすることなく破砕対象物を収容する大きな有効容量を確保することができ、破砕処理能率を向上することができる。

バケット固定手段３０が、バケット１０から上方へ延びた延長アーム３１と、延長アーム３１の上端部をアーム７の途中部に締結する締結部３２とを有するため、バケット１０をアーム７の先端部に簡単な構成で着脱可能に装着することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
アーム７に対してバケット１０が油圧ショベル１の上部旋回体４側に配設されているため、運転室のオペレータがバケット１０内の処理状況を視認しながら破砕処理を実行することができる。

破砕フレーム２１の他端部と可動フレーム４３の途中部４３ｃとを回動自在に連結する揺動リンク４４を設けたため、簡単な構成でアーム７に対して運転室と反対側に配設されたバケットシリンダ９からアーム７に対して運転室側に配設されたバケット１０内の破砕フレーム２１に駆動力を伝達することができ、装置のコンパクト化を更に図ることができる。

可動フレーム４３は、側面視にて下方に屈曲した略Ｌ字形状を有し、入力端部４３ａから途中部４３ｃまでの長さが枢支端部４３ｂから途中部４３ｃまでの長さの約２倍以上の長さに設定されているため、破砕フレーム２１の破砕力を増加でき、破砕処理能率を一層向上することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、バケットをアームに対して運転室側に配設した例を説明したが、アームに対して運転室と反対側に配設することも可能である。

２〕前記実施形態においては、油圧ショベルのバケットシリンダと破砕フレームとの間にＨリンク、サイドリンク、可動フレーム、揺動リンクから構成されたリンク機構を設けた例を説明したが、Ｈリンクとサイドリンクを省略しても良い。

３〕前記実施形態においては、Ｌ状の可動フレームを用いた例を説明したが、Ｃ字状の可動フレームでも良く、形状は任意に設定することができる。また、入力端部から途中部までの長さを枢支端部から途中部までの長さの２倍以上に設定した例を説明したが、設計条件に応じて比率を変更しても良い。

４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

１ 油圧ショベル
４ 上部旋回体
７ アーム
９ バケットシリンダ
９ａ ピストンロッド
１０ バケット
１３ 第１枢支部
１５ 第２枢支部
２０ 破砕装置
２１ 破砕フレーム
３０ バケット固定手段
３１ 延長アーム
３２ 締結部
４３ 可動フレーム
４３ａ 入力端部
４３ｂ 枢支端部
４３ｃ 途中部
４４ 揺動リンク

Claims (5)

1. ショベル系掘削機のアームの先端部に連結されたバケットと、前記アームに一端部が連結されたバケットシリンダと、前記バケット内に配設され且つ一端部が前記バケットの第１枢支部に枢支されてバケットの壁部と協働して破砕対象物を挟圧破砕可能な破砕フレームとを備えた破砕装置において、
   前記バケットを前記アームに対して揺動不能に固定するバケット固定手段と、
   前記バケットの第２枢支部に枢支端部が回動自在に支持され且つ入力端部が前記バケットシリンダの出力ロッドに連結された可動フレームであって、前記バケットシリンダの駆動力により前記第２枢支部の回りに回動駆動される可動フレームとを備え、
   前記可動フレームの回動により前記破砕フレームを前記第１枢支部の回りに回動駆動することを特徴とする破砕装置。
2. 前記バケット固定手段が、前記バケットから上方へ延びた延長アームと、前記延長アームの上端部を前記アームの途中部に締結する締結部とを有することを特徴とする請求項１に記載の破砕装置。
3. 前記アームに対して前記バケットが前記ショベル系掘削機の運転室側に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の破砕装置。
4. 前記破砕フレームの他端部と前記可動フレームの長さ方向途中部とを回動自在に連結する揺動リンクを設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の破砕装置。
5. 前記可動フレームは、側面視にて下方に屈曲した略Ｌ字形状を有し、前記入力端部から前記途中部までの長さが前記枢支端部から前記途中部までの長さよりも長く設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の破砕装置。