JP4597515B2 - 摩耗部材を固定するためのアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、摩耗部材を掘削装置に対して固定するためのアセンブリ、特に、アダプタを浚渫カッターヘッドに取付けるためのアセンブリに関する。

浚渫カッターヘッドは、水面下、例えば川床の土砂を掘削するのに使用される。浚渫カッターヘッドの一例を図１７に示す。一般に、浚渫カッターヘッドは、ベースリング１６からハブ２３へ延びるいくつかのアーム１１を有する。このアームは、このベースリングの周りに等間隔にあり、このカッターヘッドの中心軸周りに広いスパイラルが設けられている。各アームは、土砂を掘り起こすための一連の離間した刃１２を備えている。

使用時において、上記カッターヘッドは、その中心軸周りに回転されて、土砂を掘削する。所望量の地面を掘削するために、このカッターヘッドは、左右及び前方に動かされる。海膨や波の動きのため、このカッターヘッドは、上下にも動きやすく、周期的に底面にぶつかる。この特有のカッティング動作の結果として、浚渫カッターヘッドの刃は、重い横方向の負荷及び重い軸方向の負荷、およびこの刃を上下及び横方向に押す重い衝撃押し上げ負荷を受ける。この刃の重い横方向の負荷は、さらに、オペレータに、水面下で掘削されている地面を見る能力がないことから生じる。他の掘削機（例えば、フロントエンドローダ）とは違って、浚渫カッターヘッドのオペレータは、掘削すべき地面に最も良く適応するように、経路に沿ってこのカッターヘッドを有効に案内することができない。

上記カッターヘッドの回転性の掘り起こし動作により、各刃は、採掘刃の場合の１分間に約１回と比較して、１分間に３０回程度、地面を貫通する。その結果として、この刃は、使用中に、かなり摩耗する。従って、このカッターヘッドの作業休止時間を最少にするために、この刃を容易に取外しかつ取付けることが好ましい。掘削装置のための摩耗アセンブリに共通していることであるが、浚渫刃は、交換を必要とする用具の量を最少にするように、例えば、摩耗した部材のみが交換を必要とするように、複数の一体接続された部材を備える。

図１７の実施例においては、各刃は、ベース１８と、アダプタ１３と、尖端、即ち、先端部１７と、ロック２９とを有する。ベース１８は、掘り起こしを強化するために、アーム１１の特定の位置及び方向に鋳造されている。アダプタ１３は、上記ベース内に形成されたソケット１４内に収容される後方端部２２と、先端部１７を保持する、前方に突出した突出部１５とを有する。取外し可能なロック２９は、刃の先端部１７に要求される頻繁な交換を容易にするために設けられている。上記アダプタは、後方端部２２の周囲に溶接された大きな隅肉によって上記ソケット内に保持される。他の公知の浚渫カッターヘッド１においては、アダプタ２は、アーム３（図１８）の周囲を包むように構成されている１対の脚部を形成するように二叉に分かれている。これらのアダプタは、ベース部材を要することなく、上記アームに直接溶接されている。

上記刃の先端部は、浚渫カッターヘッドにおいて最も頻繁な交換を要するが、このアダプタも摩耗し、定期的な交換を要する。しかし、浚渫カッターヘッドの単一のアダプタを交換することでさえ、長いプロセスである。上記溶接したアダプタは、先ず、トーチによって切断しなければならない。次いで、このアダプタの取外しによって損傷したアーム及びベースの部分を修復しかつ復元しなければならない。最後に、新しいアダプタを、定位置に溶接する。このプロセスは、通常、１つのアダプタにつき１０〜１２人時を必要とする。従って、たった１つのアダプタを交換する場合でも、掘り起こし作業における長い遅れが避けられない。また、この長い遅れのため、オペレータは、いくつかのアダプタが、このカッターヘッドを作業から外すための交換を要するまで、待つ場合がある。その結果、一般的に生じる作業の実際の遅れは、より長くなる。実際に、５０〜６０の刃を有する一般的なカッターヘッドの場合、このカッターヘッド全体の復元プロセスは、６００人時以上を必要とする。ユンセツ時間の実質的な損失を避けるための努力においては、たいていの浚渫作業は、１つまたはそれ以上のアダプタが交換を必要とし、このカッターヘッドが復元を要した場合、あるいは、このカッターヘッドが破損した場合、このカッターヘッド全体を交換することができるように、３つまたは４つのカッターヘッドを保持している。しかし、カッターヘッドは高価である。使用されずに、使用されたものが修理されるときにのみ保持されている余分なカッターヘッドを保持することは、資源の好ましくない利用である。

本発明の１つの態様においては、上記アダプタは、容易な取付け及び取外しのために、上記アームに機械的に取付けられている。このアダプタは、このアダプタを溶接することなく、単に機械的構造によって、上記アームのベースに保持されている。好適な構造において、このベース及びアダプタには、このアダプタが、解放方向を除いて、このベースから解放されることを防ぐ相補的な結合構造が設けられている。取外し可能なロックは、この解放方向における、このアダプタのこのベースからの好ましくない解放を防ぐために使用される。機械的な取付けの場合、上記アダプタは、単にこのロックを外して、このアダプタを上記解放方向に動かすことによって容易に交換することができる。切断すべき溶接部はなく、上記ベース及びアームを修復する必要もなく、また、再び溶接を施すことも必要ない。溶接されたアダプタを交換するための１０〜１２人時とは対照的に、本発明による機械的に取付けたアダプタは、１０分程で交換することができる。このことは、上記カッターヘッドのための作業休止時間を実質的に削減するだけではなく、浚渫現場におけるスペアのカッターヘッドもなくすことができる、画期的な進歩である。その結果、通常、浚渫現場において、３つまたは４つのカッターヘッドを必要とする代わりに、たった２つか３つを必要とすることになる。

本発明の好適な構成においては、上記アダプタは、上記ベース上の相補的形状の舌状部を収容する、概してＴ字状のスロットと、ロックを収容するための開口部とを有する。このロックは、この開口部に挿入されたときに、このベースの壁部、およびこの開口部の壁部と対向して、この舌状部及びスロットの解放を防ぎ、それにより、このアダプタをこのベースに対して保持する。

フロントエンドローダ等の様々な掘削機のアダプタは、掘削バケットに取付けるのが一般的である。例えば、米国特許第５，６５３，０４８号明細書は、掘削バケットの縁に溶接されたＴ字状のボスを収容するＴ字状スロットを有するアダプタについて開示している。上記アダプタの上部の開口部には、このアダプタのこの縁からの紛失を防ぐために、ロックが嵌合されている。上記ボスの前端部には、このアダプタのための軸方向の支持を可能にするために、支持面が形成されている。この構造は、アダプタを掘削バケット上に良好に支持するが、浚渫カッターヘッドに対する使用には、うまく適応していない。

掘削バケットにおいては、この刃は、このバケットが前方に動かされて地面を貫通するときに、主に軸方向の負荷をうける。しかし、上述したように、浚渫カッターヘッド上の刃は、このカッターヘッドが操作される動作により、重くかつ頻繁な横方向の負荷をうける。上記０４８号明細書においては、アダプタ４は、組立てを容易にするためのわずかな側部の隙間によって、ボス５上を滑動する。刃の部分６に対して加えられた大きな側方の負荷は、上記アダプタを、部材間の画定された隙間の範囲まで（図１６）、収容したボスの周りに回転させようとする。このアダプタのこの回転は、上記アセンブリの角部における本質的な点接触によって発生する抵抗力Ｒ１〜Ｒ４及び高応力を結果として生じる。真の点接触は不可能であるが、この用語を、比較的小さな領域に対して大きな力が加わることを指すのに用いる。具体的には、上記ベース及びロック７の前部の点接触部に、大きな力Ｒ２、Ｒ３が加わると、構成部材に対して、非常に高いレベルの応力が生じる。このような高いレベルの応力も、この部材の非常に大きな摩耗をそれぞれの位置において生じ、また、この部材の寿命を短くしてしまう。摩耗の増加も、上記隙間を拡大させて、使用中の構成部材のがたつきにつながるおそれがある。上記部材のこのようながたつきは、この部材の摩耗をさらに早める。

通常の掘り起こし、例えば、フロントエンドローダを用いた掘り起こしにおいては、上記アダプタとベースとの間にみじんが詰まって、摩耗により、上記部材間に大きな隙間が生じても、がたつきが低減され、またはなくなる。しかし、浚渫作業においては、水が、この隙間の内外にこのみじんを押し流し、この部材間でのみじんの蓄積を防いでしまう。部材間の上記隙間は、浚渫作業において、通常、残存し、公知の構造による浚渫カッターヘッド上のボスに機械的に取付けられたアダプタは、このボスに対して継続的にがたつき、かつ大きな負荷を、このアダプタの前部及び後部に沿って点接触で繰り返し加える可能性がある。また、上記みじんは、常に、水によって、上記部材間の隙間の内外に押し流されるので、このみじんは、実際には摩滅物として作用して、上記部材の摩耗をさらに悪化させる可能性がある。従って、浚渫作業のためのアダプタは、今まで、浚渫カッターヘッドアームに機械的に取付けられていなかった。

しかし、これらの欠点は、浚渫刃におけるアダプタを、上記アームに機械的に取付けることができるような本発明において克服される。具体的には、上記ベースの前部は、湾曲し、かつこのアダプタの相補的な当接部と接触している。その結果として、側方の負荷が、このアダプタを回転させるように押した場合、支持面の弓状形状は、実質的にこの面を互いに完全に面一に接触したままにする。この完全な接触構成は、点接触とは対照的に、上記構成部材の角部でうける応力を大幅に低減する。高負荷を本質的に点接触として加わるのではなく、この負荷は、実質的に上記支持面全体に及んで、上記部材における応力を大幅に小さくし、また、この部材の使用寿命をかなり長くする。

好適な構造においては、上記弓状の支持面は、球状セグメントを形成して、水平及び垂直横方向の負荷をうけた状態で、上記アダプタの支持面と上記ベースの支持面との間の実質的に完全な接触を維持する。また、上記ベースの後方支持面と、上記ロックの前方にも、好ましくは、同様に、このロックとベースとの間の実質的に完全な接触を維持する同様の弓状の面が設けられている。好ましくは、上記アダプタの前方及び後方における上記支持面に対する曲率半径は、同じ箇所を起点とする。

本発明の他の態様においては、浚渫カッターヘッド以外の掘削機と共に使用する摩耗部材も、上述した湾曲した支持面を上記アダプタに組み込むことによって恩恵をうける。

本発明の別の態様においては、上記ベースとアダプタとの間の接続を強めるために、ロックが形成されている。強化されたアセンブリは、がたつきを軽減し、それにより、上記刃の使用寿命を長くする。上記０４８号明細書は、上記アダプタを上記ボスに対して締め付けるねじやまを切ったプラグを有するロックについて開示している。それにもかかわらず、掘り起こしの応力及び歪みは、最初に強化した構成でさえも緩めるように作用して、上記ベースに対してずれたりがたついたりして、特に、高頻度の貫通及び浚渫カッターヘッド上の刃の変化する負荷によって、摩耗が増加することになる。さらに、緩んだアセンブリの場合、使用中に、上記構成部材ががたつくのを防ぐものが、水中環境にはなくなることになる。

そのため、本発明の他の態様によれば、上記ロックは、負荷が、上記部材間に摩耗を生じさせた後でも、上記アダプタとベースとの間に強力な係合を維持するアクチュエータと協働する弾性要素をさらに有する。この弾性要素は、１対の固い部材の間に挟まれている。上記アクチュエータは、当初は、上記アダプタを、上記ベースとのきつい係合状態にし、上記固い部材を一緒に引っ張って上記弾性要素を圧縮する。摩耗により、上記アセンブリにおいて、緩みが起き始めると、この弾性要素は、上記ベース上のアダプタのいかなるずれまたはがたつきも抑制するように膨張し、それによって、２つの構成部材間の固い係合を維持する。上記固い部材も、好ましくは、上記弾性要素の過剰な圧縮を防ぐ少なくとも１つのストップを有する。このように、この固い部材は、最初は、上記アダプタとベースとの間にきつくセットされるきつい固定を生じさせ、このきつい固定は、内部の弾性要素を、過負荷による早すぎる故障から保護する。

上述したように、浚渫カッターヘッドにおけるアームは、広い螺旋構造を有する。その結果として、上記刃は、それぞれ、掘り起こしを最大化するために、このアームから特定の方向に突出している。この刃が、上記アーム上に異なる方向に取付けられているため、各アダプタが、このアーム上に適切に配置されることが保障されるように注意すべきである。この追加的な位置決め処置により、それまでのカッターヘッドに新たなアダプタを設けることを必要とする時間が、さらに延びる。図１７に示す実施例において、最初に取付けられたアダプタの周りを固めて、連続するアダプタを、浚渫作業のために適切に配置するように適合された凹部を形成するために、樹脂が上記ソケット内に注入される。それにもかかわらず、このデザインは、なお、上記アダプタを、最初に上記アーム上に適切に配置する、注意深くかつ時間のかかる処理と、上記樹脂の注入及び硬化という追加的な作業を要する。

正しく認識できるように、例えば、図１８において、アダプタの上記アームへの直接溶接においては、案内ベースがないので、最大の掘り起こし効率のために、上記アダプタの各々を適切に配置することは、ほぼ不可能である。また、浚渫カッター上のアームは、上記ベースリングから上記刃部へ延びているため、均等な構成を有していない。上記アームに沿って、各指定された位置に特別に嵌合するような特定形状のアダプタを形成しなければならないことに関するコスト及び問題を避けるために、このアダプタは、このアーム上に汎用的に嵌合するように形成される。その結果として、この嵌合は、一般的に緩く、それに伴って、溶接時にこのアダプタを適切に配置することがより困難になる。そのため、掘り起こし効率は、一般に、そのような刃の浚渫カッターへの不適当な取付けで損なわれる。

本発明の別の態様においては、上記アームには、上記刃を所望の方向に適切に配置するために、このアームの前端部に沿って、複数の離間したロケータ構造が設けられている。このロケータ構造は、それぞれ同じ構造形態を有しているが、周囲のアームの輪郭に対するそれらの方向は、このアームに沿った特定の位置に対して各刃を適切に配置するために異なっていてもよい。本発明の１つの態様においては、個々のベース部材は、上記アダプタを上記アーム上に適切に支持しかつ配置するように、上記ロケータ構造と一致して嵌合する相補的な結合構造を備えている。その結果として、各ベースは、このアームに沿って取付けられるか否かに関係なく、同じ形状で形成することができる。また、それらのベースは、簡単で、正確かつ迅速な方法で、上記浚渫カッターヘッド上に配置されるようになっている。本発明の代替の実施の形態においては、溶接するアダプタは、この溶接するアダプタを上記アーム上の適切な位置に容易に固定できるようにこのアーム上に設けられたロケータ構造と整合する結合構造を有する。本発明のベースと同様に、これらのアダプタは、それぞれ、同じ形状を有するように、かつ上記アームに沿って取付けられるか否かに関係なく、容易に適切な位置に配置されるように形成することができる。

本発明は、摩耗部材を掘削機に固定するためのアセンブリに関する。本発明は、浚渫作業独特の激しい横方向の負荷にうまく耐え、かつ上記部材のがたつきを軽減する、好適な構造における刃の能力のため、浚渫カッターヘッド上に刃を取付けるのに特に適している。にもかかわらず、本発明による刃は、他の掘削機と共に使用することもできる。また、掘削装置（例えば、囲い板）に用いるその他の摩耗部材を、本発明を利用して取付けることもできる。

本発明によれば、刃３０は、ベース、即ち、マウント３２と、アダプタ３４と、先端部（図示せず）と、ロック３６（図１）とを有する。この刃部材は、浚渫装置の動作が、上記刃に様々な方向を向かせることになるが、上下などの相対的な用語で説明する場合もある。それらの方向は、説明のためだけに使用され、通常、図１の方向に関して理解すべきである。

好適な構造においては、ベース３２は、下方脚部３８と、前部本体４０と、支持力向上のために、カッターヘッドのアーム４８の前縁部４４に巻き付く概してＵ字状形態（図１〜４）の上方脚部４２とを有する。このベースは、好ましくは、溶接により上記アームに固定される鋳造の１個構成の部材であるが、複数個構成の構成部材として、機械的に取付けまたは構成することもできる。別法として、上記ベースは、上記アームの一体部分（図示せず）としての鋳造物である構造として、このアームに固定することもできる。

下方脚部３８は、アーム４８の下側４７に沿って少しだけ延びているが、この脚部は、省略してもよく、あるいはさらに伸ばした構造としてもよい。上方脚部４２は、アーム４８の上側５５に沿って後方に延びており、上記アダプタを固定するための結合構造５６を有する。浚渫カッターヘッドのアームの下側、即ち、内側４７は、より近づきにくいので、上記結合構造は、好ましくは、このアームの上側、即ち、外側５５にあるように形成される。しかし、代替の構造も可能である。例えば、上記脚部は、上記アームに対して逆にすることもでき、あるいは、結合構造を、このアームの上側及び下側の両方に設けることもできる。脚部３８、４２及び本体４０は、上記アームと面する内面５４を、集合的に形成する。上記ベースの上記アームへの効率的な溶接を容易にするために、内面５４は、この内面が向かい合う、アーム４８の一部の輪郭に実質的に適合するような形状に形成される。上記ベースは、このベースを上記カッターヘッドにしっかり固定するために、ほぼその外周部全体に沿って上記アームに溶接される。

上方脚部４２は、上記アームの上側５５に沿って、本体４０の後方に延びており、上記アダプタを固定するための結合構造５６を形成する。この結合構造は、好ましくは、アダプタ３４上の相補的な構造５８に滑動可能に係合する軸方向のＴ字状の舌状部５７である。しかし、少なくとも１つの横方向に延びた肩部を備えた他の構造を、上記アダプタと上記ベースとを結合するのに用いることもできる。例えば、結合構造５６は、あり継ぎ舌状部や、横方向に対称的に広がる他の舌状部等の他の概してＴ字状の舌状部、または、Ｔ字状、あり継ぎまたはその他の形状を有するスロットとして形成することができる。少なくとも、上記上方脚部は、好ましくは、最初は本体４０よりも上に延びて、上記アダプタが、この本体上を滑って通り、上記舌状部に結合できるようにする。上方脚部４２の後端壁部は、ロック３６に係合するようになっている後方支持面６０を形成する。より詳しく後述するように、この後方支持面は、好ましくは湾曲しており、より好ましくは、凸状球面セグメント（図２）を形成する。しかし、恩恵は減るが、平坦な後方支持面を使用することもできる。

本体４０は、アーム４８の前縁部４４から前方に突出して、使用中に、刃３０に加わる力に耐える。好適な構造においては、上記本体は、側壁５０、５２と、上壁及び底壁６４、６６と、前方支持面６８とを有する。前方支持面６８は、より詳しく後述するように、上記刃の横方向の負荷時に、上記アダプタ上の相補的な面とのほぼ完全な面接触を保つための凸状で湾曲した形状を有する。好適な構造においては、前方支持面６８は、（図２の斜線部分で示すような）凸状球面部分を形成して、側方負荷、上方負荷、下方負荷または上記刃の長手方向軸６９と直交する力を加えるいかなる力等のいずれかの方向で横方向の負荷に適応する。しかし、支持面６８には、球面ではなく、水平方向及び垂直方向の両方に湾曲した面を設けることもできる。この種の構造においては、湾曲方向のいずれか一方または両方に対する曲率半径は、固定することができ、または可変とすることができる。また、支持面６８は、恩恵は減るが、一方向のみに湾曲した形状を備えることも可能である。例えば、支持面６８は、水平方向または垂直方向のみに、あるいは、特定の所望の方向に湾曲させることができる。しかし、一方向のみに湾曲させた場合、所望の全面接触は、上記支持面の湾曲とほぼ同じ方向の横方向の負荷に対してのみ維持される。支持面６８を決める曲率半径は、上記ベースと上記アダプタとの間に存在する相対的な隙間に基づいている。例えば、上記アダプタを、特に上記結合構造に沿って上記ベースに結合できることを保障するために、上記部材間には隙間が形成されている。側方負荷が上記刃の先端に加わると、上記アダプタは、上記隙間が、側方負荷に対向する結合を形成する対角的に対向する角部において、上記側部に沿って閉じるまで回転する。上記ベースと上記アダプタとの間の隙間が、上記ベース３２の前端部及び後端部に沿って同様である場合には、このアダプタの回転の中心は、ベース３２のほぼ中間部Ｍ（例えば、支持面６０、６８間の中間部）になる。しかし、上記隙間が、他方の端部と比較して、一方の端部においてより小さい場合には、上記回転の中心は、上記部分間の不均衡の程度により、より小さい隙間を有する端部の方に近づき、例えば、この隙間の不均衡が大きいほど、より小さい隙間を有する端部に対する回転の中心のずれは大きくなる。好適な構造においては、上記回転の中
心は、曲率半径に対する仮想中心点として使用される。正しく認識できるように、上記側面に沿った隙間の差は、上記ベース及びアダプタの上部及び底部に沿った隙間と異ならせることができる。この構造において、水平方向の曲率は、好ましくは、複数の隙間の間隔に対応するように、垂直方向の曲率と異なっている。

好適な構造においては、図２に示すように、後方支持面６０は、前方支持面６８と同じように湾曲しているが、これらの支持面は、異ならせることもできる。従って、上記後方支持面は、前方支持面６８の場合に説明したように、同じ方法で（例えば、一方向またはそれ以上の方向の湾曲を有して）変形させることができる。好ましくは、後方及び前方支持面６０、６８は、上記アダプタの回転の中心と一致する同じ箇所から始まる曲率半径によって決まる。しかし、重い負荷がかかった上記部材の不可避のたわみにより、上記前方及び後方支持面の曲率半径を決める箇所に、ある程度の相違が生じる可能性がある。さらに、後方支持面６０は、曲率半径を決めるための大幅に異なる始動箇所を有することができ、あるいは、この支持面は、平坦にすることさえ可能であるが、そのような構造は、上記ロック及び上記ベースの後部に高い応力をかけることになる。そのため、上記前方支持面及び後方支持面は、同じ曲率を有してもよいが、単純に対応する曲率を有してもよく、例えば、この支持面が、それぞれ異なる長さを有していても、曲率半径が同じ箇所を起点としてもよい。例えば、上記アダプタの回転の中心が、上述したように、上記前端部よりも後端部に近い場合、後方支持面６０は、好ましくは、前方支持面６８よりも小さな曲率半径を有する。

アーム４８の前縁部４４には、好ましくは、上記掘削刃を取付けるための複数の離間したロケータ構造が設けられている。好適な実施の形態においては、各ロケータ構造は、凹部７１から突出するロケータ突出部７０（図５）を有する。好適な構造においては、各ロケータ突出部は、型内の特定形状の中子を用いた、上記アームの一部としての鋳造物である。この中子は、この型内において、各刃を上記アーム上に適切に配置するのに必要な方向に配置される。このようにして、上記アダプタを上記アーム上に配置する際には、何も難しいことはない。アーム４８内に鋳造されたロケータ突出部７０は、既に、上記刃に対する所望の方向を備えている。

好適な構造においては、上記ロケータ突出部は、アーム４８の前縁部に形成された凹部７１から突出している。この凹部の底部のトラフ面７２は、上記ベースの本体の側壁５０、５２の内縁部５３、５４と対向し、好ましくは、小さな隙間を残している。この隙間も、オペレータが、必要に応じて、上記アームから上記ベースを容易に切断できるようにする。好ましくは、溶接処理に適応するために、側壁５０、５２の外側面７４、７５と、べベル面７６との間には、間隔７３が設けられている。上記アダプタは、切断効率を最大限にするために、掘削刃を適切に配置するようにロケータ構造６５と相互に作用する結合構造７８を有する。この構造においては、ベース３２の本体４０は、ロケータ突出部７０を嵌合収容して、上記アームのベースを適切に配置しかつ支持するポケット７７を形成する。突出部７０の側面７９及び自由端部面８０は、ポケット７７を形成する相補的な面に対して嵌合し、上記刃を上記アーム上に正しく配置し、かつ溶接に加えて、上記ボスに対する支持を形成する。このため、突出部７０は、好ましくは、相当の前方伸長部を有する。好適な構造においては、この突出部は、約０．７５〜２．２５インチの範囲内で、トラフ面７２を越えて約１．５０インチ延びている。しかし、それより短いまたは長い突出部の伸長も可能である。

アダプタ３４の形態をとる摩耗部材（図１及び７〜９）は、ベース３２に取付けられる後方部８６と、尖端、即ち、先端（図示せず）を保持する前方部８８とを有する。好適な構成においては、この前方部は、上記尖端のソケットに収容される、前方に突出する突出部を有する。この突出部は、先端部を取付けるためのどのような形態も有することが可能である。この実施の形態において、上記前方部は、上記尖端を上記アダプタに対して保持するロックピン（図示せず）を収容するスロット９２をさらに有する。後方部８６は、上方脚部９４と、下方脚部９６と、中間部９８とを有する。アダプタ３４の下方各部９６は、底壁部６６に重なる。脚部９６の後端部９７は、極端な負荷がかかったときに、前壁部１０１が、上記アダプタの上記ベースに対するずれを止めるように機能するように、このベースの前壁部１０１と対向する。上方脚部９４は、ベース３２の上壁部６４と上方脚部４２とに重なるために、後方に延びている。アダプタ３４の上方脚部は、ベース３２の結合構造５６に嵌合するようになっている結合構造５８を有する。そのため、アダプタ３４の結合構造は、ベース３２のための結合構造と同じように変更することができる。好適な構成においては、上方脚部９４は、Ｔ字状舌状部５７を嵌合収容するＴ字状スロット１０３を有する。Ｔ字状スロット１０３は、舌状部５７の収容を容易にするために、内側面１０４に沿って、かつ上方脚部９４の後壁部１０６内で開口している。リブ１０７は、使用中の亀裂に耐えるように強度を高めるため、好ましくは、中間部９８の内縁部１０８に沿って形成されている（図１、７及び８）。

アダプタ３４の中間部９８は、ベース３２の前方支持面６８に当接するようになっている当接部、即ち、当接面１０５を有する内側凹部１０９を有する。当接部１０５は、アーチ状の前方支持面６８と一致するような形状で、アーチ状及び凹状になっている。それに応じて、当接部１０５及び支持面６８は、それぞれ、好ましくは、本質的に同じ曲率半径を有する球面部分を形成するが、この湾曲部は、重い負荷がかかったときに、上記部材で生じるたわみのため、最初は一定の範囲内で異なっていてもよい。上述したように、当接部１０５及び支持面６８の好適な形状は、上記アダプタ及びベースの前端部及び後端部間の隙間によって決まる曲率によって決まる。最も好適な構成においては、上記ベースとアダプタとの間の間隙は、湾曲した支持面６８、１０５が、それぞれ球面部分を形成するように、側面に沿って、および上部及び底部に沿って、前方から後方まで均等である。上記球面部分を画定する曲率半径の実際の好ましいサイズは、上記間隙及び上記部材の実際のサイズに依存することになる。一般的に、面６８、１０５を画定する曲率半径は、広すぎるアーチ形状を有することを避けるために、好ましくは、ベース３２の長さ（例えば、後方支持面６０と前方支持面６８との間の距離）よりも長くはない。

図１５を見て分かるように、側方負荷Ｌ１は、ベース３２に対してアダプタ３４を回転の中心Ｃ周りに回転させようとする。支持面６８、１０５を画定する曲率半径は、同じ回転の中心を起点とする。当接部１０５と支持面６８との嵌合アーチ状構造のため、それらの面は、本質的に互いに圧接される。従って、上記部材の摩耗を早めるような軸方向の点接触として加わる力はない。その代わり、軸方向の負荷は、当接部１０５及び支持面６８のほぼ全体にわたって拡散して、上記部材における応力が大幅に低減される。その結果、結果として生じる力Ｒ２、Ｒ３（図１６）を伴う高応力は、本質的になくなる。

アダプタ３４は、さらに、上方脚部９４の後方部に開口部１１０を有する。（図１及び７〜９）。好適な構成においては、開口部１１０は、湾曲した前壁部１１３及び湾曲した後壁部１１５を有する概して矩形状の形態を有する。しかし、それらの壁部が湾曲していること、または上記開口部が全体として概して矩形状の形態を有することは、必ずしも必要ではない。むしろ、この開口部は、上記アダプタを上記ベースに固定する上記ロックを収容する限りは、実質的にどのような形状も有することができる。使用中に、アダプタ３４のずれがある場合、ロック３６は、このアダプタと共に動こうとする。すなわち、通常、上記ロックとアダプタとの間には、著しいずれはなく、従って、それらの間には、過度の摩耗はない。後壁部１１５好ましくは、ロック３６の調節アセンブリを収容するために、上方脚部９４の後端部１０６を貫通して延びる穴１１７を有する。しかし、穴１１７は、様々な形状を有することができ、あるいは、調節アセンブリが使用されない場合、または、穴１１７によって形成される空間を要しない調節アセンブリが使用される場合には、省くことができる。

ロック３６は、開口部１１０内に収容されるようになっている（図１及び１０〜１４）。好適な構成においては、ロック３６は、開口部１１０の形態に一致する湾曲した前壁部１２３及び湾曲した後壁部１２５を備える、概して矩形状の構造を有する。上記アダプタとロックとの間のずれはありえないが、湾曲した壁部１１５、１２５は、ずれが生じたときに、いかなる摩耗も低減しようとする。しかし、ロック３６は、開口部１１０に対して述べたのと同様に、様々な形状を有してもよい。

好適な構成においては、ロック３６は、外側部１２７と、内側部１２９と、弾性部材１３１と、好ましくはネジの形態をとるアクチュエータとを備える。外側部１２７は、内側部１２９及び弾性部材１３１を収容するキャビティ１３４を形成する。一般に、外側部１２７は、ベース壁部１３５と、上壁部１３７と、底壁部１３９とを有する。ような概してＣ字状である。１対のリップ部１４１、１４３は、上壁部及び底壁部１３７、１３９から互いの方へ延び、内側部１２９及び弾性部材１３１をキャビティ１３４内に収容する。ベース壁部１３５は、ネジ１３３を収容する開口１３６を有する。上記内側部は、中央壁部１４７及び２つの側壁部１４９を有する概してＣ字状の形態も有する。この２つのＣ字状の構成部材は、互いに嵌合して、ボックス状の形状を概して形成する。好適な湾曲した構造においては、側壁部１４９は、外側部１２７の側縁部１５０と一致するように、中央壁部１４７に対して鈍角になっている。内側にねじやまが切られたボス１５１は、ネジ１３３を収容するために、中央壁部１４７の中央から後方に延びている。弾性部材１３１は、好ましくは、エラストマーである。好適な構成においては、このエラストマーは、ネオプレンまたはゴムからなるが、他の種類のエラストマー材を使用することもできる。このエラストマーは、ボス１５１の周囲での内側部１２９内への収容のために形成されている。好適な実施の形態においては、弾性部材１３１は、開口１３８を有するベース部１３２と、１対のアーム部１４２とを有する。しかし、他の形状も用いることができる。また、ベルビルスプリングまたはコイルばね等の他の種類の弾性部材も使用することができる。

上記ロックは、弾性部材１３１を内側部１２９内のボス１５１の周囲に配置することによって組み立てられる。そして、組み合わせられた内側部と弾性部材は、例えば側縁部１５０により、外側部１２７内のキャビティ１３４の側部に横から挿入される。ボス１５１が、一旦、開口１３６と一致すると、ネジ１３３が、好ましくは、開口１３６内に収容されるまで、ボス１５１内にねじ戻される。このネジは、構成部材が偶然に分解されることがないように保障する。

使用時、ロック３６は、舌状部５７をスロット１０３内に収容した状態で、アダプタ３４がベース３２上に配置された後に、開口部１１０内に挿入される。ネジ１３３は、このネジを回転させるための工具（図示せず）を係合する何らかの手段を有する頭１５３を有する。好適な実施の形態においては、ネジ頭１５３は、適切なレンチを受容する内側平坦部１５５を有する。ネジ１３３の自由端部は、このネジがねじ込まれたときに、後方支持面６０に当接する支持面１５７を有する。

後方支持面６０に対してネジ１３３をさらにねじ込むと、ベース壁部１３５の背面１２５が、開口部１１０の後壁部１１５に抗して後方に押される。このロックの拡張により、アダプタ３４の当接部１０５が、ベース３２の前方支持面６８と密接に当接することになる。この当接の後に、ネジ１３３をさらにねじ込むと、内側部１２９が、外側部１２７の方へ動いて、側壁１４９がベース壁部１３５に当接するまで、弾性部材１３１を圧縮する。この側壁は、ベース壁部１３５に当接して、この弾性部材の過圧縮を防ぐ。上記エラストマーが、非圧縮性のゴム材等である場合は、上記内側部と外側部との間に、内側部１２９を外側部１２７に抗して引き抜くことができるような十分な開口空間がある。上記アダプタを上記ベースに結合する際の抵抗力により、この弾性部材は、このアダプタが、このベース上に完全に固定される前に、圧縮される場合もある。少なくとも、内側部１２９を外側部１２７と当接させた状態で、ロック３６は、当初は、固い固定部材である。アダプタ３４とベース３２との間に摩耗が生じると、弾性部材３１は、膨張して、このアダプタのこのベースに対する動きを緩和し、かつ上記刃の構成部材間の固い関係を維持する。このロック３６の膨張は、弾性部材１３１が、その完全な膨張位置に達するまで（例えば、上記内側部が、リップ１４１、１４３に当接したとき）、上記構成部材を一緒に固く保持するように継続する。

ネジ１３３の支持面１５７は、好ましくは、対応する後方支持面６０に係合する凹状でアーチ状の面を有する。最も好適な構成においては、支持面６０及び１５７は、それぞれ、球面部分として形成されている。このようにして、支持面１５７は、横方向の負荷をうけてアダプタ３４がずれたとき（例えば、このアダプタが、その回転の中心周りに回転したとき）、実質的に、後方支持面６０と完全に接触したままである。支持面６０及び１５７は、同じ曲率半径で形成することができるが、ネジ１３３の支持面１５７は、別法として、環状接触で後方支持面６０と接触するように、より小さな曲率半径で形成することができる。上記後方ベース面の球面構造も、ネジ１３３の円形接触が、上記アダプタのいかなるずれの間にも、ベース３２との実質的に完全な接触を保つことを可能にする。

別法として、上記アダプタが上記ベースから前方に滑動することを防ぐように、アダプタ３４及びベース３２に当接する限り、他のロック部材を使用することができる。例えば、本願明細書に組み込まれる、Ｊｏｎｅｓらへの米国特許第５，６５３，０４８号明細書に開示されているような流体アクチュエータ等の異なる調節アセンブリを有するロックも使用することができる。同様に、本願明細書に組み込まれる、Ｊｏｎｅｓらへの米国特許第５，０８８，２１４号明細書に開示されているような、調節アセンブリがない開口部及びロックも使用することができる。

代替の構成においては、溶接アダプタ１７５は、ベース３２を要することなく、浚渫カッターヘッドアーム４８のロケータ構造６５に取付けることができる。このようなアダプタの使用は、上述した機械的に取付けたアダプタの容易な取外し及び取付け処理を可能にしないが、上記ロケータ構造は、このアダプタの容易な位置決め及び追加的な支持を実現できる。好適な構成においては、アダプタ１７５は、上記アームにまたがる１対の二叉脚部１７７、１７８を有する。が、単一の脚部を使用することもできる（図示せず）。単一の脚部を用いた場合、この脚部は、好ましくは、上記アダプタの上記アームへの容易に溶接を可能にするために、このアームの上方側に配置される。このアダプタは、このアダプタを正確に配置して浚渫効率を最大限にするための刃の箇所（図示せず）を設けるために、ロケータ構造６５に一致嵌合する結合構造１８０を有する。ベース３２を用いた場合、アダプタ１７５は、側面７９及び端面８０と対向して、使用中に、このアダプタを適切に配置して支持する面を有する突出部７０を嵌合収容するポケット１８３を有する。そして、このアダプタは、その周辺全体または一部に沿って溶接される。また、ボス３２を用いた場合、このアダプタは、好ましくは、このアダプタの上記アームからの容易な取外しのために、トラフ面７２から離間している。

変形例の構成においては、アダプタ１７５ａは、位置決め及び支持のために突出部７０に依存しない結合構造１８０ａを有する。（図２０）。この構成においては、各ロケータ構造は、摩耗部材に係合し、この摩耗部材を支持し、かつこの摩耗部材を正確に配置するための特定の形状及び間隔を有する、１対の離間した面を有する。例えば、突出部７０の各側面に対するトラフ面７２には、脚部１７７ａ、１７８ａを相互結合する湾曲部の内側縁面１８５ａに一致する形状が形成されている。そして湾曲部面１８５ａは、上記刃を正確に配置するために、トラフ面に対向させる。結合構造１８０ａを有するアダプタは、突出部７０に係合しない拡張したポケット１８３ａを有する。ことが可能であり、あるいは、突出部７０を含まないアームと共に使用することができる。

他の代替の構成においては、別の溶接アダプタを、ベース３２上に嵌合させることができる。この構成において、このアダプタは、本体４０を嵌合収容するポケットを有し、かつ上記アームが、ベース３２の舌状部に嵌合するが接続できないようにする凹部等の構造を有する。別法として、脚部を有しない、または結合した上部を有しない脚部を有するベースは、そのような溶接アダプタと共に使用することができる。どちらの場合においても、ベース３２の本体４０は、上記アダプタに対する支持を正確に配置し、かつ形成し、その後この本体は、上記アームに溶接される。

上記の説明は、本発明の好適な実施の形態に関するものである。特許請求の範囲に定義した、本発明の趣旨及び主要な態様から逸脱することなく、様々な他の実施の形態及び多くの変形及び変更が可能である。

本発明に係るアタッチメントアセンブリの前方斜視分解組立図である。 本発明に係るベースの斜視図及び仮想球を示す図である。 ベースの上面図である。 ベースの側部立面図である。 本発明に係る浚渫カッターヘッドのアームの一部の斜視図である。 アーム上に配置されたベースの上面斜視図である。 本発明に係るアダプタの後方斜視図である。 アダプタの側部立面図である。 アダプタの上面図である。 本発明に係るロックの分解組立て斜視図である。 ロックの側部立面図である。 ロックの上面図である。 ロックの斜視図である。 図１３の線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿ったロックの断面図である。 側部負荷をうけているときの、本発明に係る刃の上面概略図である。 側部負荷をうけているときの、従来の刃の上面概略図である。 従来の浚渫カッターヘッドの斜視図である。 別の従来の浚渫カッターヘッドの斜視図である。 別の実施の形態における浚渫アーム上に取付けられた溶接アダプタの斜視図である。 代替の溶接アダプタの側面図である。

Claims (4)

1. 摩耗部材を掘削機に取付けるためのアセンブリであって、
   掘削機の掘り起こし部に固定されるようになっており、凸状の前方支持面と、後方支持面とを有するベースと、
   前記前方支持面に当接する凹状当接面と、前壁部と後壁部を有する開口部と、前方に突出している作用部とを有する摩耗部材と、
   前記ベースの前方支持面と前記磨耗部材の当接面のそれぞれは、それらの実質上全表面において交叉する、ほぼ直交する２つの軸の周りで概して湾曲しており、その結果水平及び垂直の両方向の荷重下において互いに全面に亘り実質上じかに接触している接触面であり、
   前記磨耗部材の解放を防ぐように、前記ベースの後方支持面、及び前記磨耗部材の開口部の後壁部と係合するように前記開口部内に受けられるロックとを具備するアセンブリ。
2. 前記ベースの前方支持面と前記磨耗部材の当接面との各々は、球面部分を形成している、請求項１のアセンブリ。
3. ベースが固定されている掘削機に取付けられる摩耗部材であって、ベースが凸状の前方支持面と後方支持面とを有しており、摩耗部材が、ロックを収容する開口部と、前方に突出する作用部と、前記ベースの支持面に当接するようになっている、後方に面している当接面とを備え、前記当接面が、前記ベースの前方支持面と一致するようにその実質上全表面において交叉する、ほぼ直交する２つの軸の周りで概して湾曲した凹状の部分を形成し、水平及び垂直の両方向の荷重下において互いに全面に亘り実質上じかに接触している接触面である摩耗部材。
4. 前記当接面は、球面部分を形成している、請求項３の摩耗部材。

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