JP4938602B2 - 油圧ブレーカ用照明装置およびこれを備える油圧ブレーカ - Google Patents

Description

本発明は、構造物などの破砕作業に用いられる油圧ブレーカに係り、特に、例えば夜間作業、トンネル作業、深海での作業等における作業者の目視での作業を容易とし作業効率を向上させる上で好適な油圧ブレーカ用照明装置およびこれを備える油圧ブレーカに関する。

従来、夜間やトンネル現場等において、油圧パワーショベル等の建設車両で作業をする際には、外部照明を用いて作業を行っている（例えば特許文献１ないし３参照）。
実開昭６３−４５８６５号公報 実開平３−８４２４９号公報 特開平６−２３３８号公報

しかしながら、特許文献１ないし３に記載の技術のように、外部照明を用いて作業を行う場合、照明の方向や角度によっては作業者からの死角ができ、作業効率を低下させていた。
特に、油圧パワーショベル等の建設車両に取付けて使用される油圧ブレーカにおいては、夜間作業、トンネル作業、深海での作業等で用いられるが、作業者は、岩盤等の被掘削物を掘削する際、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況を打撃音によって判断していた。そのため、音の反響するトンネル内での作業や音が減衰する深海での作業ではその判断が困難であった。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、例えば夜間作業、トンネル作業、深海での作業等において、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況の確認を容易とし作業効率を向上させ得る油圧ブレーカ用照明装置およびこれを備える油圧ブレーカを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のうち第一の発明は、油圧ブレーカに用いられる照明装置であって、油圧ブレーカの打撃エネルギを電気エネルギに変換する発電部と、その発電部によって変換された電気エネルギによって発光する発光部と、を備えて構成されていることを特徴としている。
第一の発明に係る油圧ブレーカ用照明装置によれば、発電部が油圧ブレーカの打撃エネルギを電気エネルギに変換し、発光部が発電部によって変換された電気エネルギによって発光するので、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況を、作業者は発光部の発光から目視で判断することができる。そのため、この油圧ブレーカ用照明装置を装備した油圧ブレーカを、例えば夜間作業、トンネル作業、深海での作業等において用いれば、作業者の、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況の確認を容易とし作業効率を向上させることができる。

ここで、第一の発明に係る油圧ブレーカ用照明装置において、前記発電部は、前記油圧ブレーカのダンパ部に設けられるとともに、油圧ブレーカの打撃エネルギで電力を発生するように配設された圧電素子を有し、前記発光部は、前記油圧ブレーカの外側面に設けられるとともに、前記発電部で発生する電力を光に変換するように配設された発光体を有して構成されていることは好ましい。このような構成であれば、打撃力のエネルギを電気エネルギに変換する発電部、およびその電気エネルギで発光する発光部を油圧ブレーカに装備する上で好適であり、特に、油圧ブレーカのダンパに伝達する打撃力のエネルギの変化に応じた発光部の輝度の変化から打撃力の伝達状況を判断できるので、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況を、作業者が目視によって判断する上で好適である。また、被破砕物が破砕される際に生じる騒音および振動となるエネルギの一部を光に変換することによって騒音および振動を低減させることができる。

また、第一の発明に係る油圧ブレーカ用照明装置において、前記発電部は、前記油圧ブレーカのフロントダンパ部およびトップダンパ部にそれぞれ設けられることは好ましい。このような構成であれば、フロントおよびトップダンパ部の二箇所で電力を発生させられるので、油圧ブレーカのダンパに伝達する打撃力のエネルギを電気エネルギに効率良く変換する上でより好適である。

また、第一の発明に係る油圧ブレーカ用照明装置において、前記フロントダンパ部に設けられる発電部は、油圧ブレーカのフロントヘッド周囲を囲むように４つに分割されたダンパと、その４つに分割されたダンパそれぞれに固定された圧電素子とを有し、前記トップダンパ部に設けられる発電部は、油圧ブレーカの軸方向に分割された二つのダンパと、その二つのダンパ同士の間に介装されるとともに円環状に形成された圧電素子とを有して構成されていることは好ましい。このような構成であれば、油圧ブレーカのフロントおよびトップダンパ部の二箇所に発電部をコンパクトに組み込む構成として好適である。

また、第一の発明に係る油圧ブレーカ用照明装置において、前記圧電素子は圧電セラミックスであり、前記発光体はＥＬシートであることは好ましい。つまり、油圧ブレーカの打撃エネルギを電気エネルギに変換する上で圧電セラミックスは好適であり、また、油圧ブレーカに設ける発光部として発光体をＥＬシートとすれば、発光部をコンパクトな構成とする上で好適である。
また、第一の発明に係る油圧ブレーカ用照明装置において、前記発光体は、油圧ブレーカの外側面のうち、作業者側を向く面と、その左右の面それぞれとに設けられていることは好ましい。このような構成であれば、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況を、作業者が目視によって判断する上でより好適である。

また、本発明のうち第二の発明は、油圧ブレーカであって、上述の第一の発明に係る油圧ブレーカ用照明装置を備えていることを特徴としている。第二の発明に係る油圧ブレーカによれば、第一の発明に係る油圧ブレーカ用照明装置を備えているので、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況を、作業者は発光部の発光から目視によって判断することができる。そのため、この第二の発明に係る油圧ブレーカを、例えば夜間作業、トンネル作業、深海での作業等において用いれば、作業者の、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況の確認を容易とし作業効率を向上させることができる。

上述のように、本発明に係る油圧ブレーカ用照明装置およびこれを備える油圧ブレーカによれば、例えば夜間作業、トンネル作業、深海での作業等において、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況の確認を容易とし作業効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図１は、本発明に係る油圧ブレーカを搭載した作業車両の一実施形態を説明する図である。また、図２は本発明に係る油圧ブレーカのブレーカ本体要部を説明する図であり、同図では、ブラケットを、軸線を含む断面にて図示している。
図１に示すように、この作業車両５０は、走行台車５２と、その走行台車５２上で旋回可能な旋回台５４と、その旋回台５４に起伏自在に支持されたアーム５６と、を備えている。そして、この作業車両５０には、そのアーム５６の先端部に油圧ブレーカ３０が装着されている。

詳しくは、図２に拡大図示するように、この油圧ブレーカ３０は、アーム５６の先端部に連結されるブラケット２０と、そのブラケット２０内に支持されるブレーカ本体１０と、を有して構成されている。ブラケット２０は略角筒状をなし、その上端部側には、上記アーム５６の先端部に連結するための連結フランジ２０ｆが設けられている（同図（ｂ）参照）。この略角筒状のブラケット２０は、その内部にダンパ部５を備えている。そして、このダンパ部５は、ブラケット２０内の上下二箇所のダンパ部５ｔ、５ｆを有して構成され、ブレーカ本体１０は、ブラケット２０に対し、その軸方向に離間した上下二箇所の位置を、これら上下のダンパ部５ｔ、５ｆを介して支持されている。

このブレーカ本体１０は、図２（ａ）に示すように、自身軸方向での中央部に略角筒状のシリンダ３を有し、このシリンダ３の先端側に略角筒状のフロントヘッド２、後端側にバックヘッド４が連結されている。そして、シリンダ３内には、不図示のピストンが摺嵌されるとともに公知の油圧打撃機構が構成され、また、フロントヘッド２内には、鍔付きのチゼル１がその軸方向に往復移動可能にフロントヘッド２の先端側から挿着されている。
ここで、図２に示すように、この油圧ブレーカ３０には、照明装置６が更に装備されており、この照明装置６は、油圧ブレーカ３０の打撃エネルギを電気エネルギに変換する発電部７、９と、その発電部７、９によって変換された電気エネルギによって発光する発光部８と、を備えて構成されている。

以下、この照明装置６について図面を適宜参照しつつ詳しく説明する。なお、図３は図２に示す油圧ブレーカのフロントダンパ部を説明する図であり、図４は図２に示す油圧ブレーカのトップダンパ部を説明する図である。また、図５はフロントダンパ部およびトップダンパ部での各発電部を構成するダンパ部材および圧電セラミックスのそれぞれに作用する荷重およびそのときに生じる変位の関係を示すグラフである。

この照明装置６は、図２（ａ）に示すように、上記のように、上下のダンパ部５として、フロントヘッド２先端側には、フロントヘッド２とブラケット２０との間に、フロントダンパ部５ｆが設けられ、また、バックヘッド４の後端とブラケット２０との間には、その後端側に、トップダンパ部５ｔが設けられている。そして、フロントダンパ部５ｆには、ダンパ機能、および油圧ブレーカ３０の打撃エネルギを電気エネルギに変換する発電機能を備える発電部７が設けられ、同様に、トップダンパ部５ｔには、ダンパ機能および発電機能を備える発電部９が設けられている。各発電部７、９は、主にダンパ機能を担うダンパ部材（１１、１３，１４）と、油圧ブレーカ３０の打撃エネルギで電力を発生するように配設された圧電素子として圧電セラミックス（１２、１５）とを有して構成されている。

詳しくは、図３に示すように、フロントダンパ部５ｆに取り付けられる発電部７は、略角筒状のフロントヘッド２の４つの面に対応して配設された４つのダンパ部材１１を有する。これら４つのダンパ部材１１は、矩形をなす板部材であり、フロントヘッド２の周囲を囲むように配置され、いずれも同一の形状である。
各ダンパ部材１１は、図５に示すように、ダンパとして必要な荷重−変位特性をもつ弾性部材から構成されている。そして、各ダンパ部材１１には、自身と相似形の凹部がブラケット２０側を向く面に形成され、この凹部内に、矩形状の圧電セラミックス１２が嵌め込まれて一体に固定されている。なお、図５に示すように、この圧電セラミックス１２の荷重−変位特性は、同じ荷重がダンパ部材１１に加えられたときに生じる変位に比べて変位が小さい（略１／３）。

このフロントダンパ部５ｆに対し、図４に示すように、トップダンパ部５ｔに取り付けられる発電部９は、油圧ブレーカ１０の軸方向に分割された二つのダンパ部材１３，１４を有している。これら二つのダンパ部材１３，１４のうち、バックヘッド４側のダンパ部材１３は円環状をなしている。一方、これとは反対の側（連結フランジ２０ｆ側）のダンパ部材１４は、円環状のダンパ部材１３の内径部に嵌り込む外径をもつとともにダンパ部材１３側に向けて凸の円柱部１４ｔと、その凸の円柱部１４ｔの連結フランジ２０ｆ側に且つダンパ部材１３の外径と同径に張り出す円環状のフランジ部１４ｆとを有する。

そして、これら二つのダンパ部材１３，１５同士の間には、円環状に形成された圧電セラミックス１５が介装される。この圧電セラミックス１５の形状は、バックヘッド４側のダンパ部材１３とほぼ同じ形状と大きさになっており、ダンパ部材１４の凸の円柱部１４ｔに外側から嵌め込まれつつ二つのダンパ部材１３，１４同士の間に介装されている。なお、この発電部９の、二つのダンパ部材１３，１４、および圧電セラミックス１２の荷重−変位特性についても、上記発電部７のそれと同じである。

また、上記発光部８は、発電部７、９で発生する電力を光に変換するように配設された発光体を有して構成されており、この発光体としてＥＬ（エレクトロルミネセンス）シートを用いている。このＥＬシートを用いてなるシート状の発光部８は、図１に示すように、油圧ブレーカ１０の外側面のうち、作業者側を向く面と、その左右の面とにそれぞれ設けられている。

ここで、このＥＬシートは、６層をなす薄いシート部材であり、高誘電率バインダー中に分散した蛍光体に、交流電圧をかけることにより発光する面発光部材である。このＥＬシートは、発光面側から順に、以下不図示の、透明な表面保護層、透明電極層、発光層、絶縁層、背面側電極層、および背面保護層を有し、油圧ブレーカ１０の外側面の広い面積に対して上記背面保護層側の面がブラケット２０外面に貼り付けられている。そして、上記表面透明電極層と背面電極層とに配線がそれぞれ接続され、各配線は、発電部７、９の各圧電セラミックス１２、１５それぞれに設けた電極に接続され、油圧ブレーカのダンパに伝達する打撃力のエネルギの変化に応じて発光部の輝度が変化して打撃力の伝達状況を判断できるように、発光のために必要な回路が構成されており、これにより、各発光部８は、発電部７、９によって変換された電気エネルギによってそれぞれ発光するようになっている。

次に、この照明装置６およびこれを備える油圧ブレーカ３０の作用・効果について説明する。
この作業車両５０は、例えばトンネル内での破砕作業を行なう場合に用いられるが、上述した油圧ブレーカ３０で破砕作業を行なう場合には、図１に示すように、まず、チゼル１先端を被破砕物Ｈに押し付ける。そして、不図示の油圧供給源から切換弁を介してシリンダ３へ圧油を供給することにより、内蔵されたピストンが前後進し、そのピストンでチゼル１後端を打撃することにより、チゼル１が被破砕物Ｈの方向に前進することで被破砕物Ｈを破砕することができる。

ここで、従来は、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況を、作業者は打撃音によって判断していたが、この油圧ブレーカ３０は上述の照明装置６を備えており、この照明装置６は、その発電部７，９が油圧ブレーカ３０の打撃エネルギを電気エネルギに変換し、発光部８が発電部７，９によって変換された電気エネルギによって発光するので、油圧ブレーカ３０の打撃力の伝達状況を、作業者は発光部８の発光から目視で判断することができる。そのため、この油圧ブレーカ用照明装置６を装備した油圧ブレーカ３０によれば、トンネル内での破砕作業において、油圧ブレーカ３０の打撃力の伝達状況の確認を容易とし作業効率を向上させることができる。

また、この照明装置６によれば、発電部７，９は、油圧ブレーカ３０のダンパ部５に設けられるとともに、油圧ブレーカ３０の打撃エネルギで電力を発生するように配設された圧電セラミックスを有し、発光部８は、油圧ブレーカ３０の外側面に設けられるとともに、発電部７，９で発生する電力を光に変換するように配設されたＥＬシートを有して構成されているので、打撃力のエネルギによって発光する照明装置６を油圧ブレーカ３０に装備する上で好適である。

つまり、発電部７，９を有するダンパ部５に伝達する打撃力のエネルギの変化に応じて発光部８の輝度が変化し、これにより、作業者は打撃力の伝達状況を随時に判断できるので、油圧ブレーカ３０の打撃力の伝達状況を、作業者が目視によって判断する上で好適である。また、被破砕物Ｈが破砕される際に生じる騒音および振動となるエネルギの一部を光に変換することによって騒音および振動を低減させることができる。

また、この照明装置６によれば、発電部７，９は、油圧ブレーカ３０のフロントダンパ部５ｆおよびトップダンパ部５ｔにそれぞれ設けられるので、フロントおよびトップダンパ部５ｆ、５ｔの二箇所で電力を発生させることができる。そのため、油圧ブレーカ３０のダンパ部５に伝達する打撃力のエネルギを電気エネルギに効率良く変換することができる。

また、この照明装置６によれば、フロントダンパ部５ｆに設けられる発電部７は、油圧ブレーカ３０のフロントヘッド２の周囲を囲むように４つに分割されたダンパ部材１１と、その４つに分割されたダンパ部材１１それぞれに固定された圧電セラミックス１２とを有し、一方、トップダンパ部５ｔに設けられる発電部９は、油圧ブレーカ３０の軸方向に分割された二つのダンパ部材１３，１４と、その二つのダンパ部材１３，１４同士の間に介装されるとともに円環状に形成された圧電セラミックス１５とを有して構成されているので、油圧ブレーカ３０のフロントおよびトップダンパ部５ｆ、５ｔの二箇所に発電部をコンパクトに組み込むことができる。

また、この照明装置６によれば、発光部８は、発光体としてＥＬシートを用いており、これを油圧ブレーカ３０の外側面のうち、作業者側を向く面と、その左右の面それぞれとに設けているので、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況を、作業者が目視によって判断する上で好適である。そして、この発光部８は、発光体としてＥＬシートを用いているので、油圧ブレーカ１０の外側面の広い面積に対して貼り付けが容易であり、また、広い面積を一様に発光させることができるので、視認性にも優れている。

以上説明したように、油圧ブレーカ用照明装置６およびこれを備える油圧ブレーカ３０によれば、例えば夜間作業、トンネル作業、深海での作業等における油圧ブレーカの打撃力の伝達状況の確認を容易とし作業効率を向上させることができる。
なお、本発明に係る油圧ブレーカ用照明装置およびこれを備える油圧ブレーカは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、照明装置６を備える油圧ブレーカ３０を、トンネル内での破砕作業を行なう場合に用いた例で説明したが、これに限定されず、例えば夜間作業や深海での作業等においても好適に用いることができ、油圧ブレーカの打撃力の伝達状況の確認を容易とし作業効率を向上させることができる。

また、例えば上記実施形態では、照明装置６が備える発電部および発光部において、圧電素子に圧電セラミックスを採用し、発光体にＥＬシートを採用した例で説明したが、これに限定されず、発電部は、油圧ブレーカの打撃エネルギを電気エネルギに変換可能であれば種々の圧電素子を採用可能であり、また、発光部についても、発電部によって変換された電気エネルギによって発光するものであれば種々の発光体を採用することができる。しかし、発電部をダンパ部にコンパクトに組み込むとともに、発光部を油圧ブレーカの外側面に簡単に且つ広い面積に装着する上では、圧電素子に圧電セラミックスを用い、発光体にＥＬシートを用いることは好ましい。

また、上記実施形態では、発光部８は、発光体であるＥＬシートを、油圧ブレーカ３０の外側面のうち、作業者側を向く面と、その左右の面それぞれとに設けた例で説明したが、これに限定されず、発電部によって変換された電気エネルギによって発光することで作業者が視認できれば、発光部を他の箇所に装着してよく、例えば作業車両５０のアーム５６に設けてもよい。しかし、アタッチメントとして換装することを考慮すれば、発光部を油圧ブレーカ３０に設けることは好ましく、特に、作業者および周囲からの視認性の上では、発光部８を、油圧ブレーカ３０の外側面のうち、作業者側を向く面と、その左右の面それぞれとに設けることは好ましい。

また、例えば上記実施形態では、発光部８には、そのＥＬシートの表面透明電極層と背面電極層とに配線がそれぞれ接続され、各配線は、発電部７、９の各圧電セラミックス１２、１５それぞれに接続されて発光のために必要な回路が構成されている例で説明したが、発光のために必要な回路において、上記表面透明電極層と背面電極層とに配線がそれぞれ接続されてインバータを介するとともに、各圧電セラミックス１２、１５と発光部８のＥＬシートとの間に、必要に応じて整流器やバッテリ等を用いて発光のための回路を構成してもよい。

本発明に係る油圧ブレーカを搭載した作業車両の一実施形態を説明する図であり、同図（ａ）はその側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）での油圧ブレーカ部分のＡ矢視図である。 本発明に係る油圧ブレーカの一実施形態を説明する図であり、同図（ａ）は図１での油圧ブレーカ部分を拡大図示するとともに、ブラケットを破断した図を示し、また、同図（ｂ）は同図（ａ）でのＢ矢視図である。 図２に示す油圧ブレーカのフロントダンパ部を説明する図であり、図３（ａ）は図２でのフロントダンパ部のみを示し、図３（ｂ）は同図（ａ）でのＣ−Ｃ断面図である。 図２に示す油圧ブレーカのトップダンパ部を説明する図であり、図４（ａ）は図２でのトップダンパ部のみを示し、図４（ｂ）は同図（ａ）でのＤ−Ｄ断面図である。 フロントダンパ部およびトップダンパ部での各発電部を構成するダンパおよび圧電セラミックスそれぞれの荷重および変位の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ チゼル
２ フロントヘッド
３ シリンダ
４ バックヘッド
５ ダンパ部
６ 照明装置
７ （フロントダンパ部の）発電部
８ 発光部
９ （トップダンパ部の）発電部
１０ ブレーカ本体
１１ （フロントダンパ部の）ダンパ部材
１２ （フロントダンパ部の）圧電セラミックス（圧電素子）
１３ （トップダンパ部の）ダンパ部材
１４ （トップダンパ部の）ダンパ部材
１５ （トップダンパ部の）圧電セラミックス（圧電素子）
２０ ブラケット
３０ 油圧ブレーカ
５０ 作業車両
５２ 走行台車
５４ 旋回台
５６ アーム

Claims (6)

1. 油圧ブレーカに用いられる照明装置であって、
   油圧ブレーカの打撃エネルギを電気エネルギに変換する発電部と、その発電部によって変換された電気エネルギによって発光する発光部と、を備え、
   前記発電部は、前記油圧ブレーカのダンパ部に設けられるとともに、油圧ブレーカの打撃エネルギで電力を発生するように配設された圧電素子を有し、前記発光部は、前記油圧ブレーカの外側面に設けられるとともに、前記発電部で発生する電力を光に変換するように配設された発光体を有して構成されていることを特徴とする油圧ブレーカ用照明装置。
2. 前記発電部は、前記油圧ブレーカのフロントダンパ部およびトップダンパ部にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１に記載の油圧ブレーカ用照明装置。
3. 前記フロントダンパ部に設けられる発電部は、油圧ブレーカのフロントヘッド周囲を囲むように４つに分割されたダンパ部材と、その４つに分割されたダンパ部材それぞれに固定された圧電素子とを有し、前記トップダンパ部に設けられる発電部は、油圧ブレーカの軸方向に分割された二つのダンパ部材と、その二つのダンパ部材同士の間に介装されるとともに円環状に形成された圧電素子とを有して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の油圧ブレーカ用照明装置。
4. 前記圧電素子は圧電セラミックスであり、前記発光体はＥＬシートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の油圧ブレーカ用照明装置。
5. 前記発光体は、油圧ブレーカの外側面のうち、作業者側を向く面と、その左右の面それぞれとに設けられるようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の油圧ブレーカ用照明装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の油圧ブレーカ用照明装置を備えていることを特徴とする油圧ブレーカ。

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