JP5559879B2 - 掘削機のための油圧ハンマーリッパー - Google Patents

Description

本発明の目的は、石、コンクリート、アスファルト等を破壊し、梃で動かす掘削機のための装備品としての油圧ハンマーリッパーである。この油圧ハンマーリッパーは、基本的には、掘削機からの圧力およびオイルフロー（oil flow）を受ける油圧モータを備えており、歯を稼働する一連の装置を駆動して、地面を打つ（strike）ために必要な動作を歯に与える。

現在のところ、掘削機のためのリッパーは、基本的に、共に強固に接合され、かつ、油圧手段で掘削機から直接駆動される、複数の歯の配列で構成されており、ＵＳ２００５１８９１２５であるＫＯＭＡＴＳＵに記載されているように、上記リッパーの運転のバリエーションおよび運転を最高の状態にすることは、地面の掘削を改良するための実際の歯の設計および様々なシリンダーの力の組み合わせの設計にある。

しかし、上記システムは、実際の歯を介して地面にハンマーアクションをもたらす独立した機構を有する各々の歯の振動を通して地面を最良の状態で打ち付けるための手段が直接歯の一つ一つにおいて欠けている。

ＷＯ２００９／０２２７６２には、歯の振動システムが記載されている。このシステムでは、上記歯の振動数に対してトランスミッションが作られているが、歯の慣性は、地面の打ち付けを行うのに用いられない。これは、振動を加えても歯が地面を打たないので、上記振動システムが高い性能を保証するものではなく、生成されたエネルギーを浪費しているということを意味している。さらに、主軸台（ヘッドストック）と歯振動アセンブリとの間の接続は、サイレントブロックタイプのパッシブ型ダンパーを含んでいる。このパッシブ型ダンパーは、掘削機の衝撃を吸収するが、地面を掘削するための振動からエネルギーを再使用することができない。

リッパーによって地面を最良の状態で打ち付けるための技術的問題を解決するために、この発明の目的である、掘削機のための油圧ハンマーリッパーを提案する。この油圧ハンマーリッパーは、上記リッパーが、石、コンクリート、アスファルト等の硬い地物を破壊し、梃で動かすために用いられるタイプである。この油圧ハンマーリッパーは、配置された複数のアタッチメントアイテムによって掘削機の主軸台に取り付けられた歯を備えており、基本的に歯で構成されている。偏心錘は、パワーアキュミュレータに強固に取り付けられており、歯、偏心錘およびパワーアキュミュレータによって形成されたアセンブリが、上記歯の長手方向軸上に配置され、この長手方向軸に沿って、上記歯が、揚上（引っ込み）位置（withdrawn position）と展開位置（deployed position）位置をとって地面を打ち付ける。

最先端である本発明の主な利点は、次の通りである。現在使用されているリッパーでは、リッパーを単に埋め込んで、引っ張るだけであるため、リッパーの力は、このリッパーを引っ張ることを通して、このリッパーが取り付けられた掘削機により提供されるものである。これに対して本発明では、リッパーの力は、地面を打って地面に埋め込むときの歯の長手方向軸上の力に地面を掘削する掘削機の引っ張りが加わった力の総和として、パワーアキュミュレータの関与を伴う実際のリッパーの振動力の合計で提供される。

以下に、本発明のよりよい理解を提供することに役立つ一連の図の非常に簡単な説明が続く。これらの図は、上記発明の実施形態と明確に関連付けられている。この実施形態は、限定されない例として示されている。
図１は、本発明に従った掘削機のための油圧ハンマーリッパーの略図であり、内部動作配置を詳細に示す。 図２は、本発明に従った掘削機のための油圧ハンマーリッパーの略図であり、歯の運動軸を詳細に示す。 図３は、本発明に従った掘削機のための油圧ハンマーリッパーの偏心錘の力のダイアグラムである。 図４は、本発明に従った掘削機のための油圧ハンマーリッパーの略図であり、偏心錘間の角度の変化を示す。 図５は、本発明に従った掘削機のための油圧ハンマーリッパーの略図であり、偏心錘の重心の変化を示す。 図６は、本発明に従った掘削機のための油圧ハンマーリッパーの略図であり、２つの同一のロッド（図６Ａ）または２つの異なるロッド（図６Ｂ）を用いている接続ロッドを含むガイドシステムを示す。 図７は、本発明に従った掘削機のための油圧ハンマーリッパーの実際の実施形態の斜視図である。 図８は、図７で提供された斜視図の分解図バージョンである。 図９は、図８で提供された分解図の下方斜視図であり、本発明に従った掘削機のための油圧ハンマーリッパーの様々な構成要素を示す。

添付の図面に示されているように、石、コンクリート、アスファルト等の地面の硬い地物を破壊し、梃で動かすために用いられるタイプの、掘削機のための油圧ハンマーリッパーは、少なくとも、パワーアキュミュレータ（４）に強固に取り付けられた２つのカムから成る一連の駆動装置（偏心錘）（２，３）を有する歯（１）を備えている。このパワーアキュミュレータ（４）は、好ましくは、エアクッションまたは空気圧シリンダーであり、一般に、エネルギーの蓄積が可能である任意の装置である。上記歯（１）が上昇しているとき、このアキュミュレータ（４）はチャージされ（空気圧シリンダーまたはエアクッションについて言えば圧縮される）、反対に、上記歯（１）が下降しているとき、このアキュミュレータ（４）はディスチャージされる（空気圧シリンダーまたはエアクッションについて言えば減圧される）。歯（１）と偏心錘（２，３）とパワーアキュミュレータ（４）とによって形成されたアセンブリは、一連の接続部（６）、好ましくはアンカーロッドにより掘削機の主軸台（５）に取り付けられている。

上記偏心錘（２，３）は、油圧モータに接続されており、この油圧モータは、実際の掘削機からの圧力およびオイルの流れを受け取って、確実に、上記偏心錘を構成する第１カム（２）および第２カム（３）が互いに反対方向に回転するようにする。

ベクトル軸（７）は、回転するときの偏心錘（２，３）によって生成される力ベクトルに与えられた名称である。このベクトル軸（７）に関するこれらの装置の位置について異なるオプションがある。最初のオプションは、第１カム（２）および第２カム（３）の位置が、歯（１）のベクトル軸（７）について対称であり、このベクトル軸（７）が、歯（１）の先端の頂点から走ると共に、歯（１）の回転点を通過するラインにより定義されているというものである。各々のカム（２，３）のシャフトがもう一方のカムのシャフトと係合されているため、この対称が作り出される。この係合は、第１カム（２）および第２カム（３）が反対方向に回転し、かつ、それぞれの角度位置を失わないことを意味している。言い換えれば、ベクトル軸（７）が、偏心錘（２，３）の回転シャフトにより占有されている平面に垂直である。その結果、図２，図３に見られるように、歯（１）の端部は、実際の軸に従った打ち付けのラインを描く。

従って、上記カム（２，３）の角度位置を参照して、これらのカム（２，３）が角度位置０°（図３に見られるように、座標のｙ軸としての上記歯（１）のベクトル軸（７）により形成され、かつ、ｘ軸としてのカム（２，３）によって定義されている基準配置の中で定められる）にあるとき、両方のカム（２，３）が同じ質量および（歯（１）の軸（７）に位置する）重心を持つならば、第１カム（２）により生成された遠心力は、第２カムの遠心力を取り消す。上記カム（２，３）の間の角度が１８０°であるとき、同じ効果が得られる。

しかし、−９０°の角度位置では、上記遠心力は下向きの方向（Ａ）に合成される。そして、歯（１）を伴うアタッチメントを考慮すると、上記遠心力がこのアタッチメントを引っ張って、上記歯（１）の軸（７）上により大きな下向きの力を作り出し、地面に激突する。上記遠心力が上向きの方向（Ｂ）に合成されることを考慮すると、上記カム（２，３）の間の角度が９０°の角度位置では、反対の効果が発生し、パワーアキュミュレータ（４）に強固に取り付けられた歯（１）を引っ張って、パワーアキュミュレータ（４）を圧迫して、パワーアキュミュレータ（４）自身の内部圧力を増加させる。これは、歯（１）が地面から離脱するときである。

上記パワーアキュミュレータ（４）に蓄えられたエネルギーは、上記カム（２，３）が＋９０°の角度位置から−９０°の角度位置に移動するとき、すなわち、歯（１）が地面の方に向けられて下降しているときに解放される。その結果、歯（１）によって作られる衝撃を改良する。

そうは言うものの、ベクトル軸（７）の端部が、先のケースで述べたような打ち付けのストレートラインを描かないということも可能であり、むしろ別の実施形態では、歯（１）の端部は、先に述べられたストレートラインの代わりに楕円を描く。この楕円の長軸がまさにガイド軸（７’）である。これは、地面の破壊をより容易にする旋回運動を作り出す。これは、ベクトル軸（７）とガイド軸（７’）との間に生成される一定の角度（α、β）のおかげで可能である。これらの角度は、以下のオプションを考慮に入れることで得られる。
（ａ）図４に示されるように、上記偏心錘（２，３）の角度を相互に変化させること。あるいは、
（ｂ）図５に示されるように、少なくとも、上記偏心錘（２，３）の一つの重心を変化させること。

上記オプションの最初のもの（ａ）では、角度の変化は一定であってもよい。つまり、一旦角度変化が調整されれば、歯（１）の端部により描かれる楕円（８）は、常に同じである。また、別の方法で、この楕円（８）を変えることができる。この別の方法とは、操作中の掘削機での操作者の決定に従って、角度の変化が作られる、あるいは、回転数、打ち付け角度、接地抵抗、または描かれた楕円を大きくすることによって付加される利点を暗示する他の変化に従って、角度の変化が自動的に変更されているということを意味している。この角度の変化は、ベクトル軸（７）とガイド軸（７’）との間の一定の角度（α）であることを意味しており、歯（１）の端部の楕円運動を可能にする角度の変化である。

上記オプションの２番目のもの（ｂ）では、歯（１）の端部により描かれる楕円（８）は、上記偏心錘（２，３）の間の重心を変えることによって得られる。すなわち、上記偏心錘（２，３）の形は対称ではなく、ベクトル軸（７）との間に一定角度（β）を成すガイド軸（７’）を生成する。この変化は、上記偏心錘（２，３）のうちの一つの質量または直径を増加させることによってもたらされる。

すでに述べたように、歯（１）と掘削機との間の接続は主軸台（５）を介してなされ、この主軸台（５）は、ボルトまたは自動連結（掘削機がこの装備（オプション）を装着しているのならば）により掘削機に取り付けられる。地面を打ち付けるため、または、パワーアキュミュレータ（４）をチャージするために旋回する歯（１）のベクトル軸（７）自身を除いて、この接続は可能な限り固定したものである。この接続の固定は、掘削機がネイルタイプ引張力を生成するため、重要である。主軸台（５）と歯（１）との間のアタッチメントは、主軸台（５）と歯（１）との間を旋回可能なアンカーロッド（６）を用いて作られる。このアンカーロッド（６）は、長さ、角度、および／または、最初の位置に関して、異なるアレンジで取り付けられてもよい。それによって、歯（１）の端部により描かれる軌道（９）は、図６に示すように、ベクトル軸（７）の軌道と異なる。アンカーロッド（６’）のうちの一つの長さおよび固定点を変更することによって、図６Ｂに示すように、歯（１）の軌道（９）は、図６Ａのオプション（同一のロッド）に見られるように、ベクトル軸（７）と同じ方向ではないが、その代わりに、この軌道は地面の破壊に役立ち、結果として、アンカーロッド（６）の違いが、より大きい旋回運動をもたらす。図６Ｂのように歯（１）が降下するとき、この歯（１）は掘削機自身の方向に常に「横に移動する（crab）」ので、地面を破壊するのに役立つ。図６Ａで起こることとは反対に、軌道の上半分辺りでは、歯（１）は掘削機から遠ざかる。

これらのアンカーロッド（６）は、例えば、上述されたもののような主軸台（５）と歯（１）との間のアタッチメントを提供する線形ガイド等の他の接続装置に置き換えてもよい。

最後に、本発明の他の特定の実施形態において、異なる地面のタイプによりもたらされる抵抗に応じて、パワーアキュミュレータ（４）に影響を与えることによって、すなわち、パワーアキュミュレータ（４）の剛性および／または位置を変化させることによって、歯（１）の衝撃エネルギーを変化させることができるのが便利であるということに注目すべきである。

（Ａ）剛性の変化
例えば、操作者の決定でエアクッションの内部容積を減少させるシステムを用いて、または、空気圧シリンダーの内部容積を減少させることによって、パワーアキュミュレータ（４）の内部チャンバのガス圧力を増加または減少させる、そして／または、パワーアキュミュレータ（４）の内部容積を手動または自動で変化させることができる。パワーアキュミュレータ（４）の剛性が大きくなればなるほど、運動の自由度は小さくなるが、運動はより早くなるということを覚えておくべきである。
（Ｂ）位置の変化
パワーアキュミュレータ（４）の位置は変化することができ、歯（１）とパワーアキュミュレータ（４）との間の動力伝達が、直接でもなく、調整されておらず、そして線形でもなくなって、衝撃エネルギーを変化させる。同様に、パワーアキュミュレータ（４）と歯（１）との間の角度は変更することができる。あるいは、パワーアキュミュレータ（４）および歯（１）は、レバーシステムによって相互に作用するようにすることができる。

図７は、油圧ハンマーに取り付けられると共に、掘削機にいつでも取り付けることができるリッパーの斜視図である。この図は、歯（１）およびアンカーロッド（６）の両方を示しており、掘削機の主軸台（５）への接続を示している。

図８は、図７の分解図において、掘削機の主軸台（５）との連結が、アンカーロッド（６）（前部のアンカーロッドおよび後部のアンカーロッド）とどのようになされているかを示しており、一方、主軸台自身については、主軸台（５）が、この主軸台との接続をサポートするキャノピー（canopy）（５１）と区別されていることを示している。図８には、歯（１）と一体になって、互いに係合された２つのカムを基本的に備える偏心錘（２，３）が示されている。この偏心錘（２，３）は、図９により明確に示されており、歯（１）の軸に同様に取り付けられているモータ（２１）により駆動される。パワーアキュミュレータ（４）は、主軸台（５）に接続されており、この実施形態においては、主軸台（５）および歯（１）の架台（mount）（４１）の両方に強固に取り付けられたエアクッションである。

Claims (12)

1. 石、コンクリート、アスファルト等の地面の硬い地物を破壊し、梃で動かすために用いられるタイプの、掘削機のための油圧ハンマーリッパーであって、複数のアタッチメントアイテム（６）により掘削機の主軸台（５）に取り付けられていると共に、第１カム（２）および第２カム（３）を有する偏心錘（２，３）が設けられた歯（１）を備えた油圧ハンマーリッパーにおいて、
   上記偏心錘（２，３）が、パワーアキュミュレータ（４）に強固に取り付けられており、上記歯（１）と、上記偏心錘（２，３）と、上記パワーアキュミュレータ（４）とで構成されるアセンブリが、上記歯（１）の長手方向軸上に配置され、この長手方向軸に沿って、上記歯（１）が、揚上位置および展開位置をとって地面を打つよう構成されており、
   上記歯（１）が上昇しているとき、上記パワーアキュミュレータ（４）がチャージされ、上記歯（１）が下降しているとき、上記パワーアキュミュレータ（４）がディスチャージされ、
   上記偏心錘（２，３）が、前記掘削機からの圧力およびオイル流を受ける油圧モータに接続されており、上記第１カム（２）および上記第２カム（３）を互いに反対方向に回転させ、上記第１カム（２）および上記第２カム（３）が回転するときに、力ベクトルが生成され、この力ベクトルが、上記長手方向軸であるベクトル軸（７）であり、上記歯（１）の上記ベクトル軸（７）が、上記歯（１）の先端の頂点から走ると共に、上記歯（１）の回転点を通過するラインにより画定されていることを特徴とする、油圧ハンマーリッパー。
2. 請求項１に記載の油圧ハンマーリッパーにおいて、
   上記偏心錘（２，３）は、上記歯（１）の上記ベクトル軸（７）について対称に配置された第１カム（２）と第２カム（３）とを有し、
   上記第１カム（２）のシャフトは、上記第２カム（３）のシャフトと係合されていて、上記ベクトル軸（７）に沿って、上記歯（１）の揚上位置（Ａ）および展開位置（Ｂ）の間で地面への打ち付けが行われることを特徴とする油圧ハンマーリッパー。
3. 請求項１または２に記載の油圧ハンマーリッパーにおいて、
   上記歯（１）の展開位置（Ｂ）において、上記カム（２，３）が−９０°の角度位置に置かれ、上記歯（１）を下向きに引っ張ると共に、上記角度位置が、座標のｙ軸としての上記歯（１）の上記ベクトル軸（７）により形成され、かつ、ｘ軸としての偏心錘（２，３）によって定義されている基準配置の中で定められていることを特徴とする油圧ハンマーリッパー。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の油圧ハンマーリッパーにおいて、
   上記歯（１）の揚上位置（Ａ）において、上記カム（２，３）が９０°の角度位置に置かれ、上記歯（１）を上向きに引っ張り、パワーアキュミュレータ（４）を圧迫すると共に、上記角度位置が、座標のｙ軸としての上記歯（１）の上記ベクトル軸（７）により形成され、かつ、ｘ軸としての偏心錘（２，３）によって定義されている基準配置の中で定められていることを特徴とする油圧ハンマーリッパー。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の油圧ハンマーリッパーにおいて、
   上記パワーアキュミュレータ（４）に蓄えられたエネルギーは、上記歯（１）が地面に向かって下降するときに解放されることを特徴とする油圧ハンマーリッパー。
6. 請求項１に記載の油圧ハンマーリッパーにおいて、
   上記偏心錘（２，３）は、上記歯（１）の端部で楕円運動（８）を作り出すよう配置された上記第１カム（２）および上記第２カム（３）を含み、上記ベクトル軸（７）と上記楕円運動（８）の長手方向軸として定義されるガイド軸（７‘）との間に角度（α，β）を成していることを特徴とする油圧ハンマーリッパー。
7. 請求項６に記載の油圧ハンマーリッパーにおいて、
   上記歯の端部の上記楕円運動（８）は、上記第１カム（２）と上記第２カム（３）との間の角度の変化により実現され、この運動は調節可能であり、上記歯（１）の端部によって描かれる上記楕円（８）は、常に同じか、変更可能である、言い換えれば、角度の変化が自動的に、または、手動で生じることを特徴とする油圧ハンマーリッパー。
8. 請求項６に記載の油圧ハンマーリッパーにおいて、
   上記歯（１）の端部で描かれる上記楕円運動（８）は、上記偏心錘（２，３）間の重心を変化させることにより実現可能であることを特徴とする油圧ハンマーリッパー。
9. 請求項１に記載の油圧ハンマーリッパーにおいて、
   上記アタッチメントアイテム（６）は、上記アセンブリ内で長さおよび位置の両方が変更可能であり、その上、上記掘削機の内部に向けられた上記歯（１）の端部における軌道（９）を作り出すよう設計されていることを特徴とする油圧ハンマーリッパー。
10. 請求項１に記載の油圧ハンマーリッパーにおいて、
    上記パワーアキュミュレータ（４）は、ガス圧力を上昇および／または低下させて、および／または、手動または自動でこのアキュミュレータ（４）の内部容積を変えて、その剛性を変化させることを特徴とする油圧ハンマーリッパー。
11. 請求項１に記載の油圧ハンマーリッパーにおいて、
    上記パワーアキュミュレータ（４）の位置が変更可能であり、衝撃エネルギーの変化を作り出すことを特徴とする油圧ハンマーリッパー。
12. 請求項１から１１のいずれか１つに記載の油圧ハンマーリッパーにおいて、
    上記パワーアキュミュレータ（４）が、エアクッションまたは空気圧シリンダーであることを特徴とする油圧ハンマーリッパー。

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