JP4292542B2 - 破砕バケット - Google Patents

Description

本発明は、土木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破砕バケットに関する。更に詳しくは、バケットに対しロータ軸の位置を偏心して変えることが可能で、振動を軽減したロータ駆動装置を取り付けて原料の破砕を促進するようにし、更にメンテナンスをよくした破砕バケットに関する。

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多く処分されていたが、いまや環境保全の観点から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。

これらの廃材を直接処理する土木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機械が多くなっている。また、貝殻等の処理や破砕した貝殻を原料とする製品の生産の為にも破砕機能を有したバケットが必要となる。バケット破砕の簡易な方法の例としては、バケット内に種々の既存の破砕装置を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）。

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４）。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。これら従来の構成は、いずれもクラッシャー等を外付けの直結の駆動装置により通常回転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２００１−１１３１９８号公報

しかしながら、前記した特許文献に記載された技術では、破砕物等の原料を破砕する駆動モータは、単独取り付けのため大きな駆動トルク等が必要であった。しかし、駆動モータ等の駆動体はバケットに取り付け可能なものでなければならずバケットの構成上の制約から大きな駆動トルク等を有する大型の駆動体を使用することは困難であった。

また、バケットの大きさに合わせた駆動モータ等の駆動体を使用した破砕装置では、破砕物を破砕する能力が低いものとなってしまうという問題点があった。又、モータで直接ロータを駆動すると、振動や騒音も大きくなってしまうという問題点もあった。一般には、ロータ軸の取り付け位置は固定的に限定されており、原料は破砕能率を上げるためこのロータ軸に向かって誘導される。従って、ロータ軸は原料が供給される最も適切な位置に配置されていることが求められる。

更に、バケットの破砕機能そのものを一層向上させる要望も強く、そのため、バケット内で破砕物等の原料を効率よく破砕するのに適した破砕装置を内蔵できるバケットの開発が望まれていた。更に、破砕機能を有するバケットでは、破砕作業中に破砕物がバケット外に飛び出したり、粉末状の破砕粉がバケット外に飛散して、周囲の作業環境が悪化することがしばしば発生していた。更に、現場で容易にメンテナンスの行えるバケットも要望されている。

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、バケットの開口部から投入された原料を、回転伝達部材を介して、例えばＶベルトを介してロータを駆動することにより振動を軽減し安定した破砕を行うことのできる破砕バケットを提供することにある。回転伝達部材を介して駆動するので、小さいモータであっても大きなトルクが得られる利点もある。

本発明の他の目的は、ロータ軸をバケット取り付け穴に対し偏心させて取り付けができ、ハンマーにより効率よく破砕するとともに、一定粒度の破砕物をスムースに排出口を介してバケットの外部に排出させるようにした破砕バケットを提供することにある。本発明の更に他の目的は、ロータ軸をハンマーを保持したままバケット本体外に取り外すことを可能にしてメンテナンスを容易にした破砕バケットを提供することにある。

本発明１の破砕バケッットは、
土木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を有し、側壁に取り付け穴が設けられたバケット本体と、前記バケット本体内に回転可能に設けられるロータ軸と、このロータ軸の外周に原料を打撃して破砕するために設けられたハンマーと、前記ロータ軸と前記ハンマーとからなるロータを回転させるため前記バケット本体の側壁に設けられ、回転伝達部材を介して前記ロータ軸を回転駆動するロータ駆動装置と、前記バケット本体の側壁の前記取り付け穴にはめ込まれるとともに前記ロータ軸を支持し、前記取り付け穴にはめ込まれる中心軸と、前記ロータ軸を支持する中心軸との位置が、半径方向に偏心して設けられたハウジングとからなり、前記取り付け穴に対する前記ハウジングの取り付け位置を周方向に沿って変更することで、前記バケット本体に対し前記ロータ軸の軸心位置を調整可能にしたことを特徴とする。

本発明２の破砕バケットは、本発明１において、前記ロータ駆動装置の前記回転伝達部材は、連結されたベルトを介して、モータで駆動される部材であることを特徴とする。
本発明３の破砕バケットは、本発明１において、前記取り付け穴は、前記ハンマーの回転外周の直径より大きい穴であることを特徴とする。

本発明４の破砕バケットは、本発明１において、前記バケット本体には、底部に排出口が設けられ、この排出口には、金網又は穴あき鋼板で構成されるロストルが着脱自在に設けられていることを特徴とする。
本発明５の破砕バケットは、本発明１において、前記バケット本体には、前記開口部から外部に、破砕物が飛散することを防止するための蓋が設けられていることを特徴とする。
本発明６の破砕バケットは、本発明２において、前記ロータ駆動装置は、前記破砕バケットの両側壁に配置され、前記ロータ軸の両端を同回転方向へ同時に駆動させるものであることを特徴とする。

本発明の破砕バケットは、破砕バケットのロータ軸をベルトを介して駆動する構成にしたので、振動と騒音の軽減された破砕バケットとなった。又、ロータ駆動装置は、バケットの両側面に配置され、ロータ軸の両端を同回転方向へ同時に駆動させるので高トルクでロータを回転させることが出来、またロータへ掛かる負荷のバランスも良くなった。
ロータ軸をバケット本体の取り付け穴に対し、偏心させて取り付けることができる構成にしたので、ロータ軸に設けられたハンマーが適切な位置で効果的に原料に衝撃力を加えることができ、破砕効率が向上した破砕バケットとなった。

更に、ロータ軸は、ハンマーを取り付けた状態でバケット外に取り出すことが出来る構成にしたので、安全にメンテナンスのし易い破砕バケットとなった。更に、排出口には所定粒度の破砕物しか通過しないロストルを着脱自在に取り付けるようにしたので、粒度の安定した破砕物を排出できる破砕バケットとなった。

以下、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、本発明の破砕バケットの側面図で、図２は、破砕バケットの正面図である。図３は図２のＸ−Ｘ断面図で、側面の断面図を示している。図４、図５は、ローター軸が偏心して取り付けられた状態を示す断面図である。図６は、ハンマーを有したままでロータ軸がこの中心軸線方向に引き出されてバケット外に出される状態を示した説明図である。

本発明の破砕バケットを適用するバックホーは、パワーショベルと同系統の土木機械で、公知の土木掘削機であるのでバックホーに関わる詳細な説明は省略する。一般に機械より低い位置の地盤の掘削に適用され、穴掘り、溝掘り等の作業を行うものである。本実施の形態の破砕バケットは、このバックホーのアームの先端に取り付けられ、掘削を行うバケットの改良に関するものである。

アーム１の先端には、支軸２を介して破砕バケット３が揺動可能に設けられている。アーム１には、バケットシリンダ（図示せず）が設けられ、バケットシリンダのピストンロッドの先端部が連結部材４の一端に軸５を介して相対回転可能に連結されている。連結部材４の他端は、軸６を介して相対回転可能にバケット本体７に取り付けられている。即ち、バケットシリンダの駆動力により、ピストンロッドが進退移動すると、バケット本体７は、支軸２を中心に揺動する。

破砕バケット３は、バックホー本体の動作で旋回範囲の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３のバケット本体７は、アスファルトのガラやコンクリートの塊等の破砕物（被掘削物）を掬い上げ、内部に取り込み運搬するためのものである。

本実施の形態の破砕バケットは、底部に破砕された原料を排出するための排出口を有し、投入された原料をハンマーで衝撃を加えて破砕するローターを有するバケットとして、実施の形態を説明する。破砕バケット３のバケット本体７の上部には、廃材、破砕物等原料を投入するための開口部８が設けられている。ロータ軸９は、バケット本体７に回転可能に設けられ、バケット本体７の外部に配置されるロータ駆動装置１０により駆動される。

ロータ駆動装置１０は、ハウジング１９に取り付けられている。ハウジング１９は、バケット本体７の側面にフランジ１９ａを介して取り付けられ、側面に設けられた取り付け穴７ｂにはめ込まれる。取り付け位置が定まればボルトで固定される。このハウジング１９は、ロータ軸９とロータ駆動装置１０のプーリ１８に直結する伝達軸（図示せず）を支持している。一般にロータ軸９と伝達軸とはカップリングで結合されている。
本実施の形態においては、このハウジング１９のバケット本体７の取り付け穴７ｂにはめ込まれる中心軸とロータ軸９の中心軸の位置が半径方向にＡ寸法偏心して設けられている。このため、ハウジング１９をバケット本体７に取り付けるときは、バケット本体７の取り付け穴７ｂに対しロータ軸９は半径方向どちらかに寄った状態で取り付けられる構成になっている。詳細は図示していないが、ロータ軸９はベアリングで支持されているので、実際はハウジング１９の取り付け位置をバケット本体７の取り付け穴７ｂの周方向に沿って変えると、ベアリングの位置がずれることになる。

ロータ軸９には複数のハンマー１１が揺動自在の状態を維持して固定され、ロータ軸９が回転するとこのハンマー１１が原料にぶつかり激しく叩きつけられ原料を破砕する。このハンマー１１はロータ軸９のフランジ部材に対し交換可能に取り付けれていて、硬質、かつ、耐摩耗性を有する材料で形成されているものである。このハンマー１１は、打撃面が磨耗又は損傷すると、磨耗したもの等を個々に交換することが可能となっている。

バケット本体７の上部には、蓋部材１２がアーム１に支軸１３を介して蓋開閉用シリンダ１５の駆動で揺動自在に設けられている。蓋部材１２は、バケット本体７内で原料を破砕処理している時、開口部８から破砕バケット３の外部に破砕物が飛散するのを防止するためのものである。蓋開閉用シリンダ１５のピストンロッド１５ａは、蓋部材１２の上面の取り付け部１２ａに、支軸１４を介して取り付けられている。

蓋開閉用シリンダ１５をアーム１に設けたことは、破砕バケット３を簡素化するためである。また、蓋開閉用シリンダ１５をアーム１に設けたことで、小さい駆動力で大きな開閉力を得ることも可能となる。駆動装置は、シリンダとして説明したが、油圧モータでもよく、又、ねじ部材を介しての電動モータ等であってもよい。

バケット本体７の側壁には、ロータ軸９を駆動するためのロータ駆動装置１０が設けられている。このロータ駆動装置１０は油圧モータ１６によりＶベルト１７、Ｖプーリ１８を介してロータ軸９を回転させるもので、バケット本体７の両側壁面に同じ構成のロータ駆動装置１０が設けられている。この２つのロータ駆動装置１０は、ロータ軸の両端を同回転で同回転方向に駆動させる。同じロータ駆動装置１０がバケット本体７の両側壁面に設けられたことで、ロータ軸９の回転バランスがよくなりロータ軸９の回転動作がスムースになる。バケット本体７の幅方向の寸法が小さくなる利点がある。

又、Ｖベルト１７、Ｖプーリ１８を介して駆動するようにしたので、ロータ軸９に直結するタイプのものに比し、駆動に伴って発生するロータ軸９、バケット本体７への振動は軽減され、破砕時の衝撃を緩衝する効果がある。この結果、ロータ軸９に加わる衝撃荷重が駆動モータに悪影響を及ぼすことがなく、モータの破損を招くようなトラブルは避けられ、安定した長寿命の使用ができる。

従来は、モータ軸とロータ軸とを直結したり、チェーン駆動であったりしたので、振動等が直接相手側に伝わり、モータや直結部の損傷、チェーンの伸び、脱落、折損等のトラブルがあったが、本発明の構成でこの問題点は解消される。又、ベルトは安価に購入が可能であり、交換が容易で潤滑も不要等メンテナンス性がよい。さらに騒音も少ないなど利点が多い。

ロータ軸９の両端を駆動するようにしたことで、駆動モータは１つの場合に比し小型ものでよく、又、少ないスペースでよく、ロータ軸９を支持する支持構成も小さいものでよい。ロータ軸９は前述のように、バケット本体７の取り付け穴７ｂに対し偏心して取り付けができるようになっている。これは、ロータ軸９のバケット本体７側壁における回転支持軸（取り付け穴）の中心位置とロータ軸９の軸心位置と位相がずれて、偏心された状態で構成されている。

この構成例を示したのが図４、図５である。図４は、ハンマー１１の回転外周（ロータ軸）が開口部８側に寄った場合を示し、図５は、ハンマー１１の回転外周がバケット本体底面側に最も寄った場合を示している。このためロータ軸９がモータによりＶベルト１７を介して駆動されると、ロータ軸９が偏心した位置でロータ軸９自身が回転する。

このことによりハンマー１１が原料に最もよい位置にセットし回転させることになるので、ハンマー１１は効率的に原料に激しく叩き込まれることになる。このロータ軸９の回転方向は、限定されるものでなく、正転逆転は操作により選択して行うことが可能である。更に、偏心させる方向は、前述のようにバケット本体７に対しハウジング１９の取り付け位置を変えることで、容易に換えられる。ロータ軸９全体をロストル２２に近づけたり、逆に離したりと負荷の状態や破砕物の粒状によって調整が可能である。更に、原料投入（噛み込み部分）の隙間を変えることができるので、原料の性状により、最適な噛み込み状態となるように調整できる。

この構成により、原料の破砕が促進され破砕能率が上がる。本発明の破砕バケット３は更にメンテナンスを考慮して次のような構成になっている。図６は、ロータ軸９がハンマー１１を取り付けたままの状態で、ロータ軸９の軸線方向に沿ってバケット本体７外に引き出された状態を示したものである。ハウジング１９にはロータ軸９を支承するベアリング（図示せず）が取り付けられていて、ロータ軸９を取り外すときは、事前にハウジング１９がベアリングを含めて取り外されることになる。

このハウジング１９等を取り付けるため、バケット本体７内壁には取り付け穴７ｂが設けられるが、本発明の構成においては、この取り付け穴７ｂの大きさをハンマー１１の回転外周の直径より大きくしている。このため、破砕バケット３において、ハンマー１１の交換等のメンテナンスが生じたとき、ハウジング１９を取り外した後、バケット本体７の側壁にはハンマー１１の外周回転の直径より大きい取り付け穴７ｂが空いているので、図に示すようにハンマー１１を保持したロータ軸９の構成体をそのままロータ軸線方向に引き出すことが可能である。

引き出されたロータ軸９の構成体は所定の位置に置かれ、個別に磨耗等の激しいハンマー１１を取り外し新しいものに交換する。この交換はボルト締め構成になっているので容易に行うことができる。新しく構成されたロータ軸９は引き出しと逆の操作でバケット本体７内に挿入し、ハウジング１９を取り付けると、元の状態に戻り駆動可能な状態となる。このようにメンテナンスの容易な構成が実現できる。

一方破砕された原料は、破砕物として粉々になりバケット本体７下部に落下するが、バケット本体７の底部には排出口２０が３つ設けられていて、粉砕された破砕物はこれらの排出口２０から排出される。通常は、破砕効果を高めるため、側面の排出口２０ｂ，２０ｃはカバー２１で覆い、破砕物の落下位置に相当する排出口２０ａからのみ排出させる構成にしていて、他の排出口２０ｂ，２０ｃはメンテナンス等に使用する。

排出口２０ａには所定メッシュの金網あるいは穴あき鋼板のロストル２２が設けられていて所定の粒度の破砕物のみを通過させるようにしている。このロストル２２は破砕目的に応じて網目等の形状、大きさ、材質を選択して取り付けることになる。このためこの排出口２０ａから通過する破砕物の粒度は常に一定のものとなる。通過しない粗い破砕物は、バケットを天地反転したとき開口部８から排出される。

本発明はこのように構成されているが、実施例に限定されるものでないことはいうまでもない。例えばベルトはＶベルトとして説明したが、歯形状のタイミングベルトであってもよく、負荷の小さい場合は平ベルトでもよい。いずれにしてもベルトは弾性体であり、振動を吸収する機能があるので、バケットの破砕時に振動、即ち衝撃力に伴うバケットへのダメージを軽減する効果がある。

更に、急激な回転動作、正転逆転の切り替え操作、破砕時の急激な過負荷の場合もＶベルト１７によって緩衝されるので、動力伝達部分やモータの損傷を防止できる。又、排出口の金網あるいは穴あき鋼板等のロストル２２は取り替えのできる構成になっているので、原料に応じて適合する形体のものに交換することができる。

次に、本発明の破砕バケット３における原料の破砕方法の説明を行う。原料は、バケット本体７の先端部によって掬い上げられ、バケット本体７内に取り込まれる。これは、バケットシリンダの駆動力で破砕バケット３を揺動させることで原料を掬い上げることができる。ロータ軸９を所定の回転速度で回転させる。

蓋部材１２を蓋部材開閉用シリンダ１５の駆動力でバケット本体７に近づく方向に揺動させ、開口部８に蓋をして、破砕動作時に破砕物が外部に飛散しないようにする。開口部８からバケット本体７の内部に投入、誘導された原料はハンマー１１の打撃により衝撃力が加えられる。

また、衝撃以外に原料は、ロータ軸９の回転に伴い、他の原料と混在しながらバケット本体７内でこすりを繰り返し相互に破砕される。このように、原料に衝撃を加えながら何度も押しつぶす動作を繰り返すため、効率のよい破砕ができる。この動作を２つのロータ駆動装置１０で与えるので、モータ１６は大きなものを必要とせず、バランスのよい破砕回転が得られる。更に、ロータ軸９は、バケット本体７の取り付け穴７ｂに対し位置をずらすことができるので、バケット本体７内で最適な位置にセットし効果的な破砕を行える。このようにして、所定の粒度以下に破砕された破砕物は、排出口２０ａからバケット外に排出される。

もし、何らかの理由で、破砕できず原料がバケット本体内にいつまでも残っているようなときには、バケットを反転させ破砕物を開口部８側から排出すればよい。又、メンテナンスの必要性が生じたときは、前述のようにハンマー等を全てバケット本体外に引き出すことができるので、安全に作業ができる。

なお、前記した実施の形態では、底部に開放された排出口が形成されているバケットに適用した例で説明を行ったが、排出口のないバケットにも適用できることはいうまでもない。また、前出特許文献２〜５にも記載されている通り、掘削用ビット、固定された打撃歯、揺動自在のハンマーを用いたバケットにも適用できることはいうまでもない。

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、破砕バケットの側面図である。 図２は、破砕バケットの正面図である。 図３は、図２のＸ−Ｘ断面図である。 図４は、ロータ軸の偏心位置で、ハンマーが開口部側に寄った場合を示す説明図である。 図５は、ロータ軸の偏心位置で、ハンマーが底面側に寄った場合を示す説明図である。 図６は、ロータ軸をハンマーを取り付けたままバケット外に引き出した状態を示す説明図である。

符号の説明

１…アーム
３…破砕バケット
７…バケット本体
８…開口部
９…ロータ軸
１０…ロータ駆動装置
１１…ハンマー
１２…蓋部材
１７…Ｖベルト
１８…Ｖプーリ
１９…ハウジング
２０…排出口
２２…ロストル

Claims (6)

1. 土木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を有し、側壁に取り付け穴が設けられたバケット本体と、
   前記バケット本体内に回転可能に設けられるロータ軸と、
   このロータ軸の外周に原料を打撃して破砕するために設けられたハンマーと、
   前記ロータ軸と前記ハンマーとからなるロータを回転させるため前記バケット本体の側壁に設けられ、回転伝達部材を介して前記ロータ軸を回転駆動するロータ駆動装置と、
   前記バケット本体の側壁の前記取り付け穴にはめ込まれるとともに前記ロータ軸を支持し、前記取り付け穴にはめ込まれる中心軸と、前記ロータ軸を支持する中心軸との位置が、半径方向に偏心して設けられたハウジングとからなり、
   前記取り付け穴に対する前記ハウジングの取り付け位置を周方向に沿って変更することで、前記バケット本体に対し前記ロータ軸の軸心位置を調整可能にした
   ことを特徴とする破砕バケット。
2. 請求項１に記載された破砕バケットであって、
   前記ロータ駆動装置の前記回転伝達部材は、連結されたベルトを介して、モータで駆動される部材であることを特徴とする破砕バケット。
3. 請求項１に記載された破砕バケットであって、
   前記取り付け穴は、前記ハンマーの回転外周の直径より大きい穴である
   ことを特徴とする破砕バケット。
4. 請求項１に記載された破砕バケットであって、
   前記バケット本体には、底部に排出口が設けられ、この排出口には、金網又は穴あき鋼板で構成されるロストルが着脱自在に設けられている
   ことを特徴とする破砕バケット。
5. 請求項１に記載された破砕バケットであって、
   前記バケット本体には、前記開口部から外部に、破砕物が飛散することを防止するための蓋が設けられている
   ことを特徴とする破砕バケット。
6. 請求項２に記載された破砕バケットであって、
   前記ロータ駆動装置は、前記破砕バケットの両側壁に配置され、前記ロータ軸の両端を同回転方向へ同時に駆動させるものである
   ことを特徴とする破砕バケット。
   

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