JP5746803B2 - 掘削バケット - Google Patents

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に装備され、土砂の掘削作業等に好適に用いられる掘削バケットに関する。

一般に、建設機械の代表例としての油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置とにより構成されている。そして、油圧ショベルの作業装置は、ブーム、アーム、掘削バケット等により構成され、アームの先端側で掘削バケットを回動させることにより、土砂等の掘削作業等を行うものである。

この掘削バケットは、通常、下前端と上前端との間が開口部となり奥部が凹湾曲状をなす底板と、該底板の左，右両側に設けられ底板と共に土砂収容部を形成する左，右の側板と、左，右の側板間に位置して底板の下前端に設けられたカッティングエッジと、カッティングエッジに設けられた複数の掘削爪と、各側板の前端にそれぞれ設けられた左，右のサイドエッジと、底板の上前端側に設けられアームの先端部に連結ピンを介して回動可能に連結されるブラケットとにより構成されている。

そして、掘削バケットの底板は、一般に、連結ピンを中心とする回動方向に対し、底板の下前端側に位置し奥部に向けて直線状に延びる下端平面部と、底板の上前端側に位置し奥部に向けて直線状に延びる上端平面部と、底板の奥部に位置し前記下端平面部と前記上端平面部とに連続する凹湾曲状の凹湾曲面部とからなっている（特許文献１）。

一方、底板の凹湾曲面部を単一の半径を有する円弧面として形成すると共に、底板と左，右の側板とが交わる角隅部に円弧状の曲面部を設けることにより、底板と各側板との接合部に応力が集中するのを抑えるようにしたバケットが提案されている（特許文献２）。

さらに、底板の奥部に位置する凹湾曲面部を、半径が異なる２種類の円弧面を滑らかに連続させて形成することにより、掘削した土砂がバケット内に円滑に流れるようにしたバケットが提案されている（特許文献３）。

特開２００１−３０３６０７号公報 特開２００２−３０９６１１号公報 特開昭６３−１５１７２７号公報

しかし、特許文献２に記載されたバケットにおいては、底板の凹湾曲面部が単一の半径を有する円弧面として形成されているため、直線状に延びる下端平面部と円弧状に延びる凹湾曲面部との接続部分において、急激に底板の形状が変化してしまう。これにより、例えばアームの先端部でバケットを回動させて地面を掘削するときに、バケットの下端平面部に連続する凹湾曲面部の外面が地面と干渉することにより、バケットの掘削力が的確に地面に伝わらず、バケットによる掘削効率が低下してしまうという問題がある。

一方、特許文献３に記載されたバケットにおいては、２種類の円弧面からなる凹湾曲面部のうち、下端平面部に連続する部位の半径を大きく形成し、底板の最奥部に位置する部位の半径を小さく形成している。このため、バケットによって土砂を掘削したときに、下端平面部から半径が大きな円弧面の領域では土砂が円滑に流れるものの、底板の最奥部に位置する半径が小さな円弧面の領域では、土砂の円滑な流れが妨げられる。この結果、底板の最奥部に滞留した土砂に圧縮力が作用し、底板の最奥部に土砂が付着して堆積することにより、バケットの容量が低下してしまうという問題がある。

また、バケットの底板に設けられた凹湾曲面部は、バケットとアームとを連結する連結ピンを中心とした回動方向に対しては、土砂収容部側（バケットの内側）が凹んだ凹湾曲状に形成されているが、連結ピンの軸方向に対しては、直線状に延びた状態で左，右の側板間に配置されている。

この結果、バケットがアームとの連結ピンを中心として回動しつつ土砂を掘削するときには、底板の最奥部に土砂から垂直方向に力が作用するようになり、掘削した土砂が、底板の最奥部に付着し易くなるという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、掘削した土砂が底板に沿って円滑に流れることにより、掘削効率を高めることができるようにした掘削バケットを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため本発明は、下前端と上前端との間が開口部となり奥部が凹湾曲状をなす底板と、該底板の左，右両側に設けられ前記底板と共に土砂収容部を形成する左，右の側板と、前記左，右の側板間に位置して前記底板の下前端に設けられたカッティングエッジと、前記カッティングエッジに左，右方向に間隔をもって設けられた複数の掘削爪と、前記各側板の前端にそれぞれ設けられた左，右のサイドエッジと、前記底板の上前端側に設けられ作業機に連結ピンを介して回動可能に連結される一対のブラケットとを備え、前記底板は、前記連結ピンを中心とする回動方向に対し、前記底板の下前端側に位置し前記カッティングエッジから前記奥部に向けて直線状に延びる下端平面部と、前記底板の上前端側に位置し前記上前端から前記奥部に向けて直線状に延びる上端平面部と、前記底板の奥部に位置し前記下端平面部と前記上端平面部とに連続する凹湾曲状の凹湾曲面部とからなる掘削バケットに適用される。

そして、請求項１の発明の特徴は、前記底板の前記凹湾曲面部は、前記下端平面部に滑らかに連続して延びる緩和曲線からなる下緩和曲面と、前記上端平面部に滑らかに連続して延びる緩和曲線からなる上緩和曲面と、前記下緩和曲面と前記上緩和曲面とに滑らかに連続して延びる単一の半径をもった円弧からなる最奥円弧面とにより構成し、前記底板の前記凹湾曲面部は、前記連結ピンの軸方向に対して平行にならず内面から外面に向けて凸湾曲状をなした状態で前記左，右の側板間に配置し、かつ前記底板の前記凹湾曲面部と前記左，右の側板とが交わる角隅部には、凹円弧状の左，右の隅円弧面をそれぞれ形成する構成としたことにある。

請求項２の発明は、前記下緩和曲面と前記上緩和曲面とは、クロソイド曲線、サイン半波長逓減曲線または３次曲線のいずれかを用いて形成された曲面としたことにある。

請求項３の発明は、前記底板と、前記左，右の側板と、前記カッティングエッジと、前記各掘削爪と、前記左，右のサイドエッジと、前記ブラケットとは、鋳造手段により一体成形品として形成したことにある。

請求項４の発明は、前記左，右のサイドエッジにはそれぞれサイドカッタを一体形成する構成としたことにある。

請求項５の発明は、前記底板の上前端側には、前記一対のブラケットから前記左，右の側板に向けて肉盛りすることにより左，右の補強リブを設ける構成としたことにある。

請求項６の発明は、前記連結ピンを中心とした回動中心をＯとし、前記底板を構成する前記下端平面部の外面の延長線をＬ１−Ｌ１とし、前記回動中心Ｏから前記延長線Ｌ１−Ｌ１に下ろした垂線Ｌ２−Ｌ２が前記延長線Ｌ１−Ｌ１と交わる点を交点Ｐとし、前記回動中心Ｏを中心として前記交点Ｐを通る仮想の円弧Ｑを描いたときに、前記凹湾曲面部の外面は前記円弧Ｑの内側に納まる構成としたことにある。

請求項１の発明によれば、底板の奥部に位置する凹湾曲面部のうち下端平面部との境界部分を、緩和曲線からなる下緩和曲面として形成し、凹湾曲面部のうち上端平面部との境界部分を、緩和曲線からなる上緩和曲面として形成している。これにより、下端平面部と凹湾曲面部との間が滑らかに連続し、凹湾曲面部と上端平面部との間が滑らかに連続するので、掘削バケットを用いて土砂を掘削するときに、下端平面部と凹湾曲面部との間で土砂を円滑に流すことができると共に、上端平面部と凹湾曲面部との間で土砂を円滑に流すことができる。この結果、土砂が底板に付着するのを抑え、土砂が底板に沿って円滑に流れることにより、掘削効率を高めることができる。
また、底板の凹湾曲面部は、左，右の側板間で内面から外面に向けて凸湾曲状に配置することにより、連結ピンの軸方向に対し、内面から外面に向けて凸湾曲状に湾曲する。これにより、連結ピンを中心として掘削バケットを回動させたときに、土砂に対して底板から垂直方向の力が作用するだけでなく、土砂に対して底板の幅方向（連結ピンの軸方向）の中間部に向かう力が作用し、土砂は自ら固まった状態で凹湾曲面部から上端平面部側へと押し出される。このとき、固まった土砂と平面状をなす上端平面部との間には余裕（隙間）が生じるので、掘削した土砂が底板の凹湾曲面部に付着するのを抑えることができ、土砂を凹湾曲面部から上端平面部を通じて円滑に排出することにより、掘削作業を効率良く行うことができる。
さらに、底板の凹湾曲面部と左，右の側板とが交わる角隅部に、凹円弧状の左隅円弧面部と右隅円弧面部とを設けることにより、左，右の側板に沿って底板の奥部へと流れる土砂が、底板と左，右の側板とが交わる角隅部に付着するのを抑えることができる。

請求項２の発明によれば、下緩和曲面のうち下端平面部に接続される部位をほぼ直線状に形成すると共に、下緩和曲面のうち最奥円弧面に接続される部位を当該最奥円弧面とほぼ等しい円弧状に形成することができる。また、上緩和曲面のうち上端平面部に接続される部位をほぼ直線状に形成すると共に、上緩和曲面のうち最奥円弧面に接続される部位を当該最奥円弧面とほぼ等しい円弧状に形成することができる。この結果、底板の下端平面部と凹湾曲面部との間、凹湾曲面部と上端平面部との間で、土砂を円滑に流すことができ、掘削効率を高めることができる。

請求項３の発明によれば、底板の凹湾曲面部を構成する下緩和曲面、上緩和曲面、最奥円弧面を精度良く形成することができ、これら下緩和曲面、上緩和曲面、最奥円弧面に沿って土砂が円滑に流れることにより、底板の奥部で土砂が付着するのを抑えることができる。また、掘削バケットを製造するときの作業性を高めることができ、製造コストの低減にも寄与することができる。

請求項４の発明によれば、左，右のサイドエッジに設けたサイドカッタによって土砂を切崩すことができるので、土砂を掘削するときの作業性を高めることができる。しかも、別部材からなるサイドカッタを各サイドエッジに取付ける作業を不要にでき、掘削作業の作業性を高めることができる。

請求項５の発明によれば、左，右の側板に向けて肉盛りした補強リブにより、一対のブラケットを補強することができ、ブラケットの強度を高めることができる。

請求項６の発明によれば、連結ピンを中心として掘削バケットを回動させることにより、地面を掘削するときに、底板の奥部に位置する凹湾曲面部の外面が地面と干渉するのを抑えることができる。これにより、掘削バケットの掘削力を無駄なく地面に伝えることができ、バケットによる掘削効率を高めることができる。

本発明の第１の実施の形態による掘削バケットを備えた油圧ショベルを示す正面図である。 第１の実施の形態による掘削バケットを単体で示す正面図である。 掘削バケットを図２中の矢示III−III方向からみた右側面図である。 掘削バケットを図２中の矢示IV−IV方向からみた平面図である。 掘削バケットを単体で示す斜視図である。 底板等を図３中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。 底板、左，右の側板等を図２中の矢示VII−VII方向からみた断面図である。 底板等を図２中の矢示VIII−VIII方向からみた断面図である。 底板、左，右の側板等を図２中の矢示IX−IX方向からみた断面図である。 ブラケット、底板、補強リブ等を図３中の矢示Ｘ−Ｘ方向からみた断面図である。 ブラケット、底板、掘削爪等を図３中の矢示XI−XI方向からみた断面図である。 第２の実施の形態による掘削バケットを単体で示す図５と同様な斜視図である。 図１２に示す掘削バケットの底板、左，右の側板等を示す図７と同様な断面図である。

以下、本発明に係る掘削バケットの実施の形態を、油圧ショベルに装備された掘削バケットを例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１ないし図１１は、本発明に係る掘削バケットの第１の実施の形態を示している。

図中、１は建設機械の代表例としての油圧ショベルで、該油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とにより大略構成されている。上部旋回体３のベースとなる旋回フレーム３Ａの前部側には作業装置４が俯仰動可能に設けられ、該作業装置４によって土砂の掘削作業を行うものである。

ここで、作業装置４は、旋回フレーム３Ａの前端側に左，右方向に揺動可能に取付けられたスイングポスト５と、該スイングポスト５に俯仰動可能に取付けられたブーム６と、該ブーム６の先端側に俯仰動可能に取付けられたアーム７と、該アーム７の先端側に連結ピン８を用いて回動可能に取付けられた後述の掘削バケット１１と、一端側がアーム７にピン結合され他端側が掘削バケット１１に連結ピン９を用いて連結されたバケットリンク１０と、スイングポスト５とブーム６との間に設けられたブームシリンダ６Ａと、ブーム６とアーム７との間に設けられたアームシリンダ７Ａと、アーム７とバケットリンク１０との間に設けられたバケットシリンダ１０Ａとにより大略構成されている。そして、作業装置４は、ブーム６及びアーム７を俯仰動させつつアーム７の先端側で掘削バケット１１を回動させることにより、土砂の掘削作業等を行うものである。

次に、第１の実施の形態に用いられる掘削バケットの具体的な構成について説明する。

１１は連結ピン８を用いてアーム７の先端側に回動可能に取付けられた掘削バケットを示している。この掘削バケット１１は、バケットシリンダ１０Ａを伸縮させることにより連結ピン８を中心として回動し、地面等を掘削して土砂を掬い上げ、所望の排土場所に排出するものである。

ここで、掘削バケット１１は、図２ないし図６に示すように、後述する底板１２、左側板１９、右側板２０、カッティングエッジ２４、複数の掘削爪２５、左サイドエッジ２６、右サイドエッジ２７、左サイドカッタ２８、右サイドカッタ２９、ブラケット３０等により構成され、鋳造手段を用いて一体成形品として形成されている。

１２は掘削バケット１１の底部をなす底板を示し、この底板１２は、掘削バケット１１が連結ピン８を中心として図１中の矢示Ｒ方向に回動するときに、この回動方向において、下前端１２Ａと上前端１２Ｂとの間が開口部１２Ｃとなり、奥部１２Ｄが凹湾曲状に湾曲している。

ここで、底板１２は、連結ピン８を中心とする回動方向に対し、図６中の直線状の領域Ａに亘って下前端１２Ａ側に配置された下端平面部１３と、直線状の領域Ｂに亘って上前端１２Ｂ側に配置された上端平面部１４と、曲線状の領域Ｃに亘って奥部１２Ｄに位置する凹湾曲面部１５とにより構成されている。

この場合、下端平面部１３の内面１３Ａ及び外面１３Ｂは、底板１２の下前端１２Ａに設けられた後述のカッティングエッジ２４から奥部１２Ｄに向けて直線状に延びる平坦面として形成されている。また、上端平面部１４の内面１４Ａは、底板１２の上前端１２Ｂから奥部１２Ｄに向けて直線状に延びる平坦面として形成されている。凹湾曲面部１５の内面１５Ａ及び外面１５Ｂは、下端平面部１３と上端平面部１４とに滑らかに連続する凹湾曲状の曲面として形成され、この凹湾曲面部１５は、後述する下緩和曲面１６と、上緩和曲面１７と、最奥円弧面１８とにより構成されている。

１６は底板１２の凹湾曲面部１５のうち下端平面部１３との接続部分を構成する下緩和曲面を示している。この下緩和曲面１６は、底板１２の凹湾曲面部１５に対応する領域Ｃのうち、下端平面部１３に接続される領域Ｃ１を構成するものである。ここで、下緩和曲面１６は、下端平面部１３と後述する最奥円弧面１８との間を滑らかに連続して延びる緩和曲線からなる緩やかな曲面として形成されている。

ここで、緩和曲線としては、底板１２の開口部１２Ｃから奥部１２Ｄに向けて底板１２の曲線長が大きくなるのに比例して曲率が大きくなるクロソイド曲線、底板１２の開口部１２Ｃから奥部１２Ｄに向けて底板１２の曲線長が大きくなるのに対して曲率がＳｉｎ波状に大きくなるサイン半波長逓減曲線、底板１２の開口部１２Ｃから奥部１２Ｄに向けて底板１２の長さ方向と曲り方向との関係が３次関数となる３次曲線（３次放物線）等が知られているが、第１の実施の形態においては、クロソイド曲線を用いて下緩和曲面１６を形成している。

即ち、下緩和曲面１６は、下端平面部１３の近傍部位においては曲率半径が無限大の限りなく直線に近い曲線状となり、最奥円弧面１８の近傍部位においては当該最奥円弧面１８とほぼ等しい曲率半径を有する曲線状となり、下端平面部１３から最奥円弧面１８に向けて曲率半径が徐々に減少するものである。

１７は底板１２の凹湾曲面部１５のうち上端平面部１４との接続部分を構成する上緩和曲面を示している。この上緩和曲面１７は、底板１２の凹湾曲面部１５に対応する領域Ｃのうち、上端平面部１４に接続される領域Ｃ２を構成するものである。ここで、上緩和曲面１７は、下端平面部１３と最奥円弧面１８との間を滑らかに連続して延びる緩和曲線からなる曲面として形成されている。

この場合、上緩和曲面１７もクロソイド曲線を用いて形成されており、この上緩和曲面１７は、上端平面部１４の近傍部位においては曲率半径が無限大の限りなく直線に近い曲線状となり、最奥円弧面１８の近傍部位においては当該最奥円弧面１８とほぼ等しい曲率半径を有する曲線状となり、上端平面部１４から最奥円弧面１８に向けて曲率半径が徐々に減少するものである。

１８は凹湾曲面部１５の最奥部に位置し、下緩和曲面１６と上緩和曲面１７とに滑らかに連続して延びる最奥円弧面を示している。この最奥円弧面１８は、底板１２の凹湾曲面部１５に対応する領域Ｃのうち、下緩和曲面１６の領域Ｃ１と上緩和曲面１７の領域Ｃ２とに挟まれた領域Ｃ３を構成するものである。ここで、最奥円弧面１８は、下緩和曲面１６と上緩和曲面１７との間を滑らかに連続して延びる単一の曲率半径Ｅをもった円弧面として形成されている。

このように、底板１２の奥部１２Ｄに配置される凹湾曲面部１５を、直線状の平坦面となった下端平面部１３に滑らかに連続する緩和曲線状の下緩和曲面１６と、直線状の平坦面となった上端平面部１４に滑らかに連続する緩和曲線状の上緩和曲面１７と、これら下緩和曲面１６と上緩和曲面１７とに滑らかに連続する円弧状の最奥円弧面１８とから構成することにより、下端平面部１３と凹湾曲面部１５との間を滑らかに連続させ、凹湾曲面部１５と上端平面部１４との間を滑らかに連続させることができる。

従って、掘削バケット１１を掬い（クラウド）動作させたときには、底板１２の下前端１２Ａから奥部１２Ｄ方向へと掬われる土砂は、下端平面部１３から凹湾曲面部１５へと円滑に流れることができる。また、掘削バケット１１を排土（ダンプ）動作させたときには、底板１２の奥部１２Ｄから下前端１２Ａ方向へと排出される土砂は、凹湾曲面部１５から下端平面部１３へと円滑に流れることができる。これにより、土砂が底板１２に付着することなく、底板１２に沿って下前端１２Ａと開口部１２Ｃとの間で土砂が円滑に流れることにより、掘削バケット１１による掘削効率を高めることができる構成となっている。

ここで、底板１２の凹湾曲面部１５は、連結ピン８を中心とした掘削バケット１１の回動方向に対して凹湾曲状となるだけでなく、図７に示すように、連結ピン８の軸方向に対し、内面１５Ａから外面１５Ｂに向けて小さな曲率を有する凸湾曲状をなした状態で、後述の左側板１９と右側板２０との間に配置されている。即ち、連結ピン８の軸方向に対して平行な線を、図７中に二点鎖線で示す平行線Ｇとした場合、底板１２の凹湾曲面部１５は平行線Ｇに対して平行にならず、凹湾曲面部１５は、平行線Ｇに対し、内面１５Ａから外面１５Ｂに向けて凸状に湾曲する構成となっている。

この場合、底板１２の下端平面部１３と上端平面部１４とは、連結ピン８の軸方向に対しても平坦面となり、凹湾曲面部１５だけが、その内面１５Ａから外面１５Ｂに向けて凸湾曲状をなしている。これにより、連結ピン８を中心として掘削バケット１１を回動させたときに、土砂に対して底板１２から垂直方向の力が作用するだけでなく、土砂に対して底板１２の幅方向（連結ピン８の軸方向）の中間部に向かう力が作用し、土砂は自ら固まった状態で凹湾曲面部１５から上端平面部１４側へと押し出される構成となっている。

一方、図６に示すように、連結ピン８を中心とした掘削バケット１１の回動中心をＯとし、底板１２を構成する下端平面部１３の外面１３Ｂの延長線をＬ１−Ｌ１とし、回動中心Ｏから延長線Ｌ１−Ｌ１に下ろした垂線Ｌ２−Ｌ２が延長線Ｌ１−Ｌ１と交わる点を交点Ｐとし、回動中心Ｏを中心として交点Ｐを通る仮想の円弧Ｑを描いたときに、凹湾曲面部１５の外面１５Ｂは、前記円弧Ｑの内側に納まる構成としている。

これにより、連結ピン８を中心として回動する掘削バケット１１が地面を掘削するときに、底板１２の奥部１２Ｄに位置する凹湾曲面部１５の外面１５Ｂが地面と干渉するのを抑え、掘削バケット１１の掘削力を無駄なく地面に伝えることができる構成となっている。

次に、１９は底板１２の左端側に設けられた左側板を示し、２０は底板１２の右端側に設けられた右側板を示している。これら左，右の側板１９，２０は、底板１２を挟んで左，右方向で対面し、底板１２の下前端１２Ａと上前端１２Ｂとの間を上，下方向に延びている。そして、底板１２と左，右の側板１９，２０とにより、掘削した土砂を収容する土砂収容部２１が形成されている。

ここで、左，右の側板１９，２０の間隔は、底板１２の開口部１２Ｃから奥部１２Ｄに向けて徐々に小さくなるように設定されている。一方、左側板１９は、その内面１９Ａから外面１９Ｂに向けて小さな曲率を有する凸湾曲状をなした状態で、底板１２の開口部１２Ｃと奥部１２Ｄとの間に配置されている。また、右側板２０も、その内面２０Ａから外面２０Ｂに向けて小さな曲率を有する凸湾曲状をなした状態で、底板１２の開口部１２Ｃと奥部１２Ｄとの間に配置されている。

これにより、連結ピン８を中心として回動する掘削バケット１１が地面等を掘削するときに、左，右の側板１９，２０の外面１９Ｂ，２０Ｂと土砂との接触抵抗を低減することができる構成となっている。また、底板１２の奥部１２Ｄで固まった土砂が、底板１２の開口部１２Ｃを通じて排出されるときに、左，右の側板１９，２０の間隔が徐々に広がることにより、固まった土砂が左，右の側板１９，２０に付着するのを抑え、土砂を円滑に排出することができる構成となっている。

２２は底板１２と左側板１９とが交わる角隅部に設けられた左隅円弧面を示し、２３は底板１２と右側板２０とが交わる角隅部に設けられた右隅円弧面を示している。ここで、図７ないし図９に示すように、左隅円弧面２２と、右隅円弧面２３とは、それぞれ曲率半径Ｆをもった凹円弧状に形成されている。そして、これら左隅円弧面２２と右隅円弧面２３とは、底板１２の下前端１２Ａから上前端１２Ｂの間で常に一定の曲率半径Ｆをもって連続している。

これにより、左，右の側板１９，２０に沿って底板１２の奥部１２Ｄへと流れる土砂が、底板１２と左，右の側板１９，２０とが交わる角隅部に付着するのを、凹円弧状をなす左隅円弧面２２，右隅円弧面２３によって抑えることができる構成となっている。

次に、２４は底板１２の下前端１２Ａに設けられたカッティングエッジを示している。このカッティングエッジ２４は、左，右の側板１９，２０間に位置し、底板１２の下端平面部１３に一体形成されている。ここで、カッティングエッジ２４は、下端平面部１３の先端に一体形成された厚肉部分であり、地面等を掘削するときに受ける衝撃に対し充分な剛性を有するものである。また、カッティングエッジ２４には、後述する複数の掘削爪２５が突設されている。

２５はカッティングエッジ２４に左，右方向に間隔をもって設けられた複数（例えば３個）の掘削爪を示し、これら各掘削爪２５は、図１１に示すように、底板１２に一体形成されている。これら各掘削爪２５は、楔状をなしてカッティングエッジ２４から前方に突出し、地面等の掘削作業時にカッティングエッジ２４に先立って地面等を突き崩すものである。

２６は左側板１９の前端に設けられた左サイドエッジを示し、２７は右側板２０の前端に設けられた右サイドエッジを示している。これら左，右のサイドエッジ２６，２７は、左，右の側板１９，２０の前端に一体形成された厚肉部分であり、地面等を掘削するときに受ける衝撃に対し充分な剛性を有するものである。ここで、左サイドエッジ２６の内面２６Ａと、右サイドエッジ２７の内面２７Ａとは、それぞれ連結ピン８の軸方向に対して直交する平坦面として形成され、左，右方向で一定の間隔をもって対面しつつ底板１２の下前端１２Ａと上前端１２Ｂとの間を上，下方向に延びている。

２８は左サイドエッジ２６に一体形成された左サイドカッタを示し、２９は右サイドエッジ２７に一体形成された右サイドカッタを示している。ここで、左サイドカッタ２８は、左サイドエッジ２６と同等以上の肉厚を有し、左サイドエッジ２６の下前端側から前方に突出している。また、右サイドカッタ２９は、右サイドエッジ２７と同等以上の肉厚を有し、右サイドエッジ２７の下前端側から前方に突出している。

この場合、左サイドカッタ２８の下端側は、カッティングエッジ２４の左端側に配置された掘削爪２５に一体的に連続（一体化）し、右サイドカッタ２９の下端側は、カッティングエッジ２４の右端側に配置された掘削爪２５に一体的に連続（一体化）している。そして、左，右のサイドカッタ２８，２９は、地面等の掘削作業時に左，右のサイドエッジ２６，２７に先立って地面等を突き崩すものである。

３０は底板１２の上前端１２Ｂ側に設けられた左ブラケットを示し、該左ブラケット３０は、図１１に示すように底板１２に一体形成されている。３１は左ブラケット３０と対をなして底板１２の上前端１２Ｂ側に設けられた右ブラケットを示し、該右ブラケット３１も左ブラケット３０と同様に、底板１２に一体形成されている。

これら左ブラケット３０と右ブラケット３１とは、図１に示す作業装置４のアーム７に、連結ピン８を用いて回動可能に連結されるものである。ここで、左，右のブラケット３０，３１は、左，右方向で一定の間隔をもって対面し、図１に示す連結ピン８が挿通されるピン挿通孔３０Ａ，３１Ａと、連結ピン９が挿通されるピン挿通孔３０Ｂ，３１Ｂとがそれぞれ穿設されている。

次に、３２は左ブラケット３０から左側板１９に向けて一体形成された左補強リブを示し、３３は右ブラケット３１から右側板２０に向けて一体形成された右補強リブを示している。ここで、左補強リブ３２は、図３中にハッチングを付して示すように、底板１２の上端平面部１４の外面１４Ｂと左ブラケット３０との間に略三角形状の肉盛りを施すことにより形成されている。一方、右補強リブ３３も、図３、図４中に菱形の斜線を付して示すように、底板１２の上端平面部１４の外面１４Ｂと右ブラケット３１との間に略三角形状の肉盛りを施すことにより形成されている。このように、底板１２の上端平面部１４と左，右のブラケット３０，３１との間に左，右の補強リブ３２，３３を設けることにより、左，右のブラケット３０，３１の強度を高めることができる構成となっている。

第１の実施の形態による掘削バケット１１は上述の如き構成を有するもので、この掘削バケット１１を備えた油圧ショベル１を用いて土砂等の掘削作業を行う場合には、ブーム６、アーム７を俯仰動作させることにより、例えば各掘削爪２５を地面に向けた状態で掘削バケット１１を降下させる。

これにより、掘削バケット１１は、各掘削爪２５及び左，右のサイドカッタ２８，２９によって地面を突き崩す。この状態で、掘削バケット１１を掬い（クラウド）動作させることにより、カッティングエッジ２４と左，右のサイドエッジ２６，２７とによって土砂を掘削し、この掘削した土砂を底板１２の開口部１２Ｃから奥部１２Ｄへと掬上げ、土砂収容部２１内に収容する。

そして、油圧ショベル１は、例えば上部旋回体３を旋回させて所望の排土場所を向いた状態で、ブーム６、アーム７を俯仰動させつつ、掘削バケット１１を排土（ダンプ）動作させることにより、土砂収容部２１内に収容した土砂を排土場所に排出する。

この場合、第１の実施の形態による掘削バケット１１は、図６に示すように、連結ピン８を中心とした掘削バケット１１の回動中心をＯとし、底板１２を構成する下端平面部１３の外面１３Ｂの延長線をＬ１−Ｌ１とし、回動中心Ｏから延長線Ｌ１−Ｌ１に下ろした垂線Ｌ２−Ｌ２が延長線Ｌ１−Ｌ１と交わる点を交点Ｐとし、回動中心Ｏを中心として交点Ｐを通る仮想の円弧Ｑを描いたときに、凹湾曲面部１５の外面１５Ｂが、円弧Ｑの内側に納まるように構成している。

このため、連結ピン８を中心として回動する掘削バケット１１が地面を掘削するときに、底板１２の奥部１２Ｄに位置する凹湾曲面部１５の外面１５Ｂが地面と干渉するのを抑えることができる。この結果、掘削バケット１１の掘削力を無駄なく地面に伝えることができ、大量の土砂を掘削することができる。

しかも、左，右の側板１９，２０の間隔は、底板１２の開口部１２Ｃから奥部１２Ｄに向けて徐々に小さくなるように設定されている。これにより、連結ピン８を中心として回動する掘削バケット１１が地面を掘削するときに、左，右の側板１９，２０の外面１９Ｂ，２０Ｂと土砂との接触抵抗を低減することができ、効率良く土砂を掘削することができる。

一方、第１の実施の形態による掘削バケット１１は、底板１２の奥部１２Ｄに配置される凹湾曲面部１５を、平坦面となった下端平面部１３に滑らかに連続する緩和曲線状の下緩和曲面１６と、平坦面となった上端平面部１４に滑らかに連続する緩和曲線状の上緩和曲面１７と、これら下緩和曲面１６と上緩和曲面１７とに滑らかに連続する円弧状の最奥円弧面１８とにより構成している。

これにより、掘削バケット１１の掬い動作によって底板１２の下前端１２Ａから奥部１２Ｄ方向へと掬われた土砂は、下端平面部１３から凹湾曲面部１５へと円滑に流れることができる。一方、掘削バケット１１の排土動作によって底板１２の奥部１２Ｄから下前端１２Ａ方向へと排出される土砂は、凹湾曲面部１５から下端平面部１３へと円滑に流れることができる。このように、底板１２に沿って下前端１２Ａと開口部１２Ｃとの間で土砂が円滑に流れることにより、掘削した土砂が底板１２の凹湾曲面部１５に付着することがなく、掘削バケット１１による土砂の掘削効率を高めることができる。

また、底板１２と左側板１９とが交わる角隅部と、底板１２と右側板２０とが交わる角隅部とを、それぞれ凹円弧状の左隅円弧面２２と右隅円弧面２３として形成したので、左，右の側板１９，２０に沿って底板１２の奥部１２Ｄへと流れる土砂が、底板１２と左，右の側板１９，２０とが交わる角隅部に付着するのを確実に防止することができ、土砂を底板１２の奥部１２Ｄへと円滑に流すことができる。

しかも、底板１２の凹湾曲面部１５は、連結ピン８を中心とした掘削バケット１１の回動方向に対して凹湾曲状となるだけでなく、図７に示すように、連結ピン８の軸方向に対し、内面１５Ａから外面１５Ｂに向けて小さな曲率を有する凸湾曲状をなした状態で、左側板１９と右側板２０との間に配置されている。

これにより、掘削バケット１１が掬い動作を行ったときに、土砂に対して底板１２から垂直方向の力が作用するだけでなく、土砂に対して底板１２の幅方向（連結ピン８の軸方向）の中間部に向かう力が作用する。この結果、土砂収容部２１内に収容された土砂は、底板１２の奥部１２Ｄにおいて自ら固まることができる。

そして、底板１２の奥部１２Ｄにおいて自ら固まった土砂は、掘削バケット１１が排土動作を行うことにより、奥部１２Ｄから開口部１２Ｃを通じて外部に排出される。このとき、左，右の側板１９，２０の間隔は、底板１２の奥部１２Ｄから開口部１２Ｃに向けて徐々に広がり、かつ、底板１２の開口部１２Ｃ側に配置された下端平面部１３及び上端平面部１４は平坦面となっている。この結果、固まった土砂と、底板１２を構成する下端平面部１３及び上端平面部１４、左，右の側板１９，２０との間に余裕（隙間）が生じるので、固まった土砂が底板１２、左，右の側板１９，２０に付着するのを抑え、土砂を円滑に排出することができる。

このように、第１の実施の形態による掘削バケット１１は、上述した一連の掘削作業時において、底板１２、左，右の側板１９，２０等に土砂が付着するのを確実に抑え、掘削バケット１１内における土砂の円滑な流れを実現することができる。この結果、掘削作業を効率良く行うことができ、その作業性を高めることができる。

さらに、第１の実施の形態による掘削バケット１１は、底板１２、左，右の側板１９，２０、カッティングエッジ２４、各掘削爪２５、左，右のサイドエッジ２６，２７、左，右のサイドカッタ２８，２９を鋳造手段を用いて一体成形している。

これにより、底板１２の凹湾曲面部１５を構成する下緩和曲面１６、上緩和曲面１７、最奥円弧面１８を精度良く形成することができる。また、掘削バケット１１を製造するときの作業性を高めることができ、製造コストの低減にも寄与することができる。

次に、図１２及び図１３は、本発明に係る掘削バケットの第２の実施の形態を示している。

第２の実施の形態の特徴は、底板と左側板とが交わる角隅部に設けられた左隅円弧面の曲率半径と、底板と右側板とが交わる角隅部に設けられた右隅円弧面の曲率半径を、底板の開口部から奥部に向けて徐々に大きくしたことにある。なお、第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、４１は第２の実施の形態による掘削バケットを示し、この掘削バケット４１は、第１の実施の形態による掘削バケット１１と同様に、底板１２と、左，右の側板１９，２０と、カッティングエッジ２４と、各掘削爪２５と、左，右のサイドエッジ２６，２７と、左，右のサイドカッタ２８，２９とからなり、鋳造手段を用いた一体成形品として構成されている。しかし、第２の実施の形態による掘削バケット４１は、後述する左隅円弧面４２、右隅円弧面４３の構成が、第１の実施の形態による左隅円弧面２２、右隅円弧面２３の構成とは異なるものである。

４２は底板１２と左側板１９とが交わる角隅部に設けられた左隅円弧面を示し、４３は底板１２と右側板２０とが交わる角隅部に設けられた右隅円弧面を示している。ここで、左隅円弧面４２と右隅円弧面４３とは、それぞれ曲率半径Ｆ２をもった凹円弧状に形成されている。この場合、左隅円弧面４２と右隅円弧面４３の曲率半径Ｆ２は、底板１２の下前端１２Ａから奥部１２Ｄに向けて徐々に増大すると共に、底板１２の上前端１２Ｂから奥部１２Ｄに向けて徐々に増大し、奥部１２Ｄにおいて最大となるように設定されている。

これにより、掘削バケット４１を用いた掘削作業時に、左，右の側板１９，２０に沿って底板１２の奥部１２Ｄへと流れた土砂が、この奥部１２Ｄにおいて底板１２と左，右の側板１９，２０とが交わる角隅部に付着するのを、曲率半径Ｆ２が最大となった左隅円弧面４２，右隅円弧面４３によって確実に抑えることができ、掘削バケット４１内における一層円滑な土砂の流れを実現することができる。

なお、各実施の形態では、底板１２の凹湾曲面部１５を構成する下緩和曲面１６と上緩和曲面１７とを、クロソイド曲線を用いて形成した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばサイン半波長逓減曲線、３次曲線（３次放物線）等の他の緩和曲線を用いて下緩和曲面と上緩和曲面とを形成してもよい。

また、上述した各実施の形態では、カッティングエッジ２４に複数の掘削爪２５を一体形成した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば掘削バケット１１とは別部材からなる掘削爪を用意し、この掘削爪をボルト等を用いてカッティングエッジ２４に取付ける構成としてもよい。

さらに、上述した各実施の形態では、左，右のサイドエッジ２６，２７に、左，右のサイドカッタ２８，２９を一体形成した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば掘削バケット１１とは別部材からなる左，右のサイドカッタを用意し、このサイドカッタをボルト等を用いて左，右のサイドエッジ２６，２７に取付ける構成としてもよい。

８ 連結ピン
１１，４１ 掘削バケット
１２ 底板
１２Ａ 下前端
１２Ｂ 上前端
１２Ｃ 開口部
１２Ｄ 奥部
１３ 下端平面部
１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ 内面
１３Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂ 外面
１４ 上端平面部
１５ 凹湾曲面部
１６ 下緩和曲面
１７ 上緩和曲面
１８ 最奥円弧面
１９ 左側板
２０ 右側板
２１ 土砂収容部
２４ カッティングエッジ
２５ 掘削爪
２６ 左サイドエッジ
２７ 右サイドエッジ
２８ 左サイドカッタ
２９ 右サイドカッタ
３０ 左ブラケット
３１ 右ブラケット
３２ 左補強リブ
３３ 右補強リブ

Claims (6)

1. 下前端と上前端との間が開口部となり奥部が凹湾曲状をなす底板と、該底板の左，右両側に設けられ前記底板と共に土砂収容部を形成する左，右の側板と、前記左，右の側板間に位置して前記底板の下前端に設けられたカッティングエッジと、前記カッティングエッジに左，右方向に間隔をもって設けられた複数の掘削爪と、前記各側板の前端にそれぞれ設けられた左，右のサイドエッジと、前記底板の上前端側に設けられ作業機に連結ピンを介して回動可能に連結される一対のブラケットとを備え、
   前記底板は、前記連結ピンを中心とする回動方向に対し、前記底板の下前端側に位置し前記カッティングエッジから前記奥部に向けて直線状に延びる下端平面部と、前記底板の上前端側に位置し前記上前端から前記奥部に向けて直線状に延びる上端平面部と、前記底板の奥部に位置し前記下端平面部と前記上端平面部とに連続する凹湾曲状の凹湾曲面部とからなる掘削バケットにおいて、
   前記底板の前記凹湾曲面部は、前記下端平面部に滑らかに連続して延びる緩和曲線からなる下緩和曲面と、前記上端平面部に滑らかに連続して延びる緩和曲線からなる上緩和曲面と、前記下緩和曲面と前記上緩和曲面とに滑らかに連続して延びる単一の半径をもった円弧からなる最奥円弧面とにより構成し、
   前記底板の前記凹湾曲面部は、前記連結ピンの軸方向に対して平行にならず内面から外面に向けて凸湾曲状をなした状態で前記左，右の側板間に配置し、
   かつ前記底板の前記凹湾曲面部と前記左，右の側板とが交わる角隅部には、凹円弧状の左，右の隅円弧面をそれぞれ形成する構成としたことを特徴とする掘削バケット。
2. 前記下緩和曲面と前記上緩和曲面とは、クロソイド曲線、サイン半波長逓減曲線または３次曲線のいずれかを用いて形成された曲面である請求項１に記載の掘削バケット。
3. 前記底板と、前記左，右の側板と、前記カッティングエッジと、前記各掘削爪と、前記左，右のサイドエッジと、前記ブラケットとは、鋳造手段により一体成形品として形成してなる請求項１または２に記載の掘削バケット。
4. 前記左，右のサイドエッジにはそれぞれサイドカッタを一体形成する構成としてなる請求項１，２または３に記載の掘削バケット。
5. 前記底板の上前端側には、前記一対のブラケットから前記左，右の側板に向けて肉盛りすることにより左，右の補強リブを設ける構成としてなる請求項１，２，３または４に記載の掘削バケット。
6. 前記連結ピンを中心とした回動中心をＯとし、前記底板を構成する前記下端平面部の外面の延長線をＬ１−Ｌ１とし、前記回動中心Ｏから前記延長線Ｌ１−Ｌ１に下ろした垂線Ｌ２−Ｌ２が前記延長線Ｌ１−Ｌ１と交わる点を交点Ｐとし、前記回動中心Ｏを中心として前記交点Ｐを通る仮想の円弧Ｑを描いたときに、前記凹湾曲面部の外面は前記円弧Ｑの内側に納まる構成としてなる請求項１，２，３，４または５に記載の掘削バケット。

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