JP6276457B1 - 破砕ノミ - Google Patents

Abstract

【課題】破砕片が、ブレーカを備えた建設機械のキャビンに向かって飛散することを防止する。【解決手段】キャビン６から伸びるアーム２と、アーム２に取り付けられるブレーカ３と、ブレーカ３のヘッド３ａに取付けられる軸状の破砕ノミ１０とを備えた建設機械１における破砕ノミ１０の取付構造において、破砕ノミ１０はその後端がヘッド３ａに回り止めして支持され、その前端に対象物に宛がわれる先細り形状の先端部１１を有し、先端部１１は先細り形状の頂部１７から後端側に向かって伸びる３本の稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃとその稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって隔てられる３つの傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって側面が構成され、３本の稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうち１本の稜線部１２ａはキャビン６側へ向いている破砕ノミの取付構造とした。【選択図】図１

Description

この発明は、ブレーカを備えた建設機械による破砕、はつり作業等に用いられ、その建設機械のブレーカに取付けられる破砕ノミ、及び、その破砕ノミの建設機械への取付構造に関するものである。

コンクリート等の対象物に対して破砕、はつり等の作業を行う（以下、破砕作業と総称する）際に、ブレーカを備えた建設機械が用いられる場合が多い。この種の建設機械では、チゼル等と呼ばれる破砕ノミをブレーカに取り付け、そのブレーカによって振動する破砕ノミの打撃によって、対象物が破壊される。

破砕作業とは、例えば、コンクリートの破壊やはつり、岩石や岩盤の破壊、道路舗装の破壊等が挙げられる。ブレーカとしては、油圧によって破砕ノミを振動させる油圧式ブレーカが一般的であるが、ほかにも、気体の圧力によって破砕ノミを振動させる空気式ブレーカ等も存在する。

ブレーカによる破砕作業は、破砕ノミによって破砕された対象物から発生する破砕片や粉塵が、周囲に飛散するという問題がある。特に、ブレーカを扱う操作者（オペレータ）が搭乗している建設機械のキャビンに向かって飛散する破砕片は、キャビンを構成する部材の破損や設備の破損、さらには、前面ガラスの破損を引き起こす場合があるので、特に注意を要する。

このため、例えば、特許文献１，２には、破砕ノミの周囲に、破砕片や粉塵が飛散することを防止するカバーやシートを設ける技術が開示されている。

特開２０１７−２４１２９号公報 特開２０１７−３００８５号公報

しかし、上記特許文献１，２の技術では、破砕ノミの周囲を覆うカバーやシートによって、破砕ノミの視認が困難となる場合が多い。破砕ノミの視認ができないと、対象物を効率よく破砕することができない。

そこで、この発明の課題は、破砕ノミによって破砕された対象物から発生する破砕片が、ブレーカを扱う操作者が搭乗している建設機械のキャビンに向かって、飛散することを防止することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、キャビンから伸びるアームと、前記アームに取り付けられるブレーカと、前記ブレーカのヘッドに取付けられる軸状の破砕ノミとを備えた建設機械における前記破砕ノミの取付構造において、前記破砕ノミはその後端が前記ヘッドに回り止めして支持され、その前端に対象物に宛がわれる先細り形状の先端部を有し、前記先端部は前記先細り形状の頂部から後端側に向かって伸びる３本の稜線部とその稜線部によって隔てられる３つの傾斜面によって側面が構成され、前記３本の稜線部のうち１本の稜線部は前記キャビン側へ向いている破砕ノミの取付構造を採用した。

ここで、前記３つの傾斜面のうち前記キャビン側へ向く前記１本の稜線部を挟む２つの傾斜面上の任意の点におけるその傾斜面の面方向に対する垂線は、平面視において前記キャビンを避けた位置を通るように構成されていることが望ましい。

また、前記破砕ノミは、前記後端と前記前端との間に軸回り外側に突出するフランジ部と、前記破砕ノミが挿通され前記ヘッドの下面に対向する環状の上部部材とを備え、前記上部部材は、前記フランジ部に支持された弾性部材によって前記ヘッドの下面に密着するように前記後端側へ付勢されている構成を採用することができる。

ここで、さらに、前記弾性部材の外周を覆う環状の下部部材を備える構成を採用することができる。

これらの各態様の破砕ノミの取付構造に用いられる破砕ノミであって、前記ヘッドに回り止めして支持される後端と、前記対象物に宛がわれる先細り形状の先端部を有する前端とを備え、前記先端部は前記先細り形状の頂部から後端側に向かって伸びる３本の稜線部とその稜線部によって隔てられる３つの傾斜面によって側面が構成された破砕ノミを採用することができる。

この発明は、破砕ノミによって破砕された対象物から発生する破砕片が、ブレーカを扱う操作者が搭乗している建設機械のキャビンに向かって、飛散することを防止することができる。

（ａ）は破砕ノミの斜視図、（ｂ）は（ａ）の底面図である。 破砕ノミの分解斜視図である。 破砕ノミの建設機械への固定構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）（ｃ）はそれぞれ（ａ）の変形例を示す拡大平面図である。 破砕ノミの建設機械への固定構造を示し、（a)は側面図、（b)は要部拡大平面図である。 ブレーカを備えた建設機械の例を示す全体図である。 従来例の破砕ノミの建設機械への固定構造を示す平面図である。 従来例の破砕ノミを用いた建設機械による作業の様子を示す写真図である。

以下、この発明の一実施形態と、それと比較する従来例の構成を、図面に基づいて説明する。

図５は、従来から一般的に使用されているブレーカ３を備えた建設機械１の例を示す全体図である。建設機械１の操作者が搭乗するキャビン６は、無限軌道７等によって移動可能であり、また、キャビン６から前方へ伸びるアーム２の先端に、ブレーカ３が取り付けられている。ブレーカ３には、加振装置４によって振動する破砕ノミ５が取り付けられる。

破砕ノミ５は、その先端がブレーカ３のヘッド３ａの下面３ｂから下方へ突出した状態に固定される。また、破砕ノミ５は、ブレーカ３のヘッド３ａに対して回り止めされ、且つ、軸方向への移動範囲が規制されている。

図６は、従来の破砕ノミ５の建設機械１への固定構造を示す平面図である。従来の破砕ノミ５の先端は、四角錐状の先細り形状となっており、その四角錐形状を形成する４つの側面５ａ〜５ｄのうちの一つの側面５ａが、図６に示すようにその平面視において、建設機械１のキャビン６の方向に対面している。このため、各側面５ａ〜５ｄに当たった破砕片の飛散方向ａ〜ｄのうち、矢印ａの方向へ飛散する破砕片が、キャビン６の前面ガラス８の方向へ飛散し、キャビン６を構成する部材や前面ガラス８を破損させる場合がある状況であった。

図７は、従来例の破砕ノミ５を用いた建設機械１による作業の様子を示す写真図である。破砕ノミ５によって飛散した破砕片がキャビン６の方向へ飛散して、キャビン６の前面ガラス８を損傷している様子が理解できる。

この発明の一実施形態の破砕ノミ１０、及び、建設機械１における破砕ノミ１０の取付構造を、図１〜図４に示す。

建設機械１及びブレーカ３の基本的な構成は、上記の従来例と同様である。建設機械１は、操作者が搭乗するキャビン６と、キャビン６から伸びるアーム２と、アーム２に取り付けられるブレーカ３とを備えている。アーム２はキャビン６とともに旋回可能で、且つ、関節部が屈曲することで、ヘッド３ａの向きやキャビン６との距離が可変である。

ブレーカ３のヘッド３ａには、軸状の破砕ノミ１０が取付けられる。また、ブレーカ３のヘッド３ａの内部には加振装置（シリンダ）４が設けられている。この加振装置４の前端側には、破砕する対象物に打撃を与える破砕ノミ１０が、軸方向に沿って往復動自在に支持されている。破砕ノミ１０の後端は加振装置４に接続されており、破砕ノミ１０の前端はヘッド３ａの下面３ｂの開口から外部へ突出している。

破砕ノミ１０は、軸部１３の後端がヘッド３ａに回り止めして支持されている。破砕ノミ１０の外周面には、図１及び図２に示すように、軸方向に沿って所定長さに切欠き１５が設けられている。ヘッド３ａに挿通された固定ピン９が、切欠き１５内に入り込んでその切欠き１５の底面に当接することで、破砕ノミ１０のヘッド３ａに対する軸回り回転を規制している（図４（ｂ）参照）。この実施形態では、破砕ノミ１０の軸心を挟んで対向する包囲にそれぞれ切欠き１５を設けて、２箇所の切欠き１５に対してそれぞれ固定ピン９を当接させているが、切欠き１５と固定ピン９は１組であってもよい。

また、固定ピン９が、切欠き１５の前端側、後端側の各端部に当接することによって、破砕ノミ１０の軸方向への往復動が所定範囲に規制され、破砕ノミ１０がヘッド３ａから抜け落ちるのを防止している。

加振装置４は、シリンダ内に流体圧の作用により往復動可能なピストンを備えている。シリンダ内において、ピストンの上部及び下部の受圧面に付与される流体圧は、周期的に変化する。この周期的な変化により生じる両受圧面間の差圧によって、ピストンは軸方向へ往復動を繰り返すようになっている。ピストンの往復動により、破砕ノミ１０の後端が繰り返し打撃され、破砕ノミ１０は軸方向へ往復動して対象物への打撃力が付与される。

破砕ノミ１０は、軸部１３の前端に、対象物に宛がわれる先細り形状の先端部１１を有している。

先端部１１は、先細り形状の先鋭な頂部１７と、その頂部１７から後端側に向かって伸びる３本の稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、その稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって隔てられる３つの傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって側面が構成され、いわば、その先端形状が三角錐状を成している。傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、頂部１７から後端側へ向かうにつれて、その破砕ノミ１０の軸心から遠ざかる方向へ、すなわち外径側へ傾斜している。

その３本の稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうち１本の稜線部１２ａは、図３（ａ）に示すように、キャビン６側へ向くように取付けられている。すなわち、稜線部１２ａは、平面視において、破砕ノミ１０の軸心に対してキャビン６側に向くように配置されている。

破砕作業に際しては、破砕ノミ１０の先端部１１を対象物Ｇに突き立てる（図５参照）。ブレーカ３の自重やブレーカ３を下向きに押し付けるアーム２の力、及び、ピストンによる破砕ノミ１０の打撃によって、対象物Ｇは破砕される。

このとき、破砕された対象物の破砕片が周囲に飛散することとなるが、その飛散方向は、図３（ａ）に示すように、３本の稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって隔てられる３つの傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃが向く方向、すなわち、図中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚ方向となる。これらの矢印Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は、いずれもキャビン６に向かう方向にはなっておらず、キャビン６以外の方向を向いている。特に、キャビン６側を向く稜線部１２ａを挟んで、２方向の傾斜面１１ａ，１１ｂに当たって飛散する破砕片は、矢印Ｘ、Ｙの方向へ飛散し、キャビン６やキャビン６の前面ガラス８には当たらないようにできる。

ここで、三角錐状の先端部１１を構成する３本の稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうち、１本の稜線部１２ａはキャビン６側へ向くように設定されているが、稜線部１２ａがキャビン６側へ向くとは、稜線部１２ａを挟む各傾斜面１１ａ，１１ｂに当たった破砕片が、キャビン６に向かわないような稜線部１２ａの向きと定義できる。

キャビン６側へ向く稜線部１２ａとして、例えば、図３（ｃ）に示すように、建設機械１の平面視において、稜線部１２ａの延長線がキャビン６のいずれかの部分に交差する形態を採用することができる。なお、図３（ｃ）は、稜線部１２ａの延長線が、幅Ｗを有するキャビン６に交差する限界の位置を示している。この図３（ｃ）の位置であれば、破砕片はキャビン６へ向かいにくい。図３（ｃ）では、稜線部１２ａの延長線をキャビン６の右端部に交差させているが、これを左端部に交差させた場合も同様である。

また、ここで、３つの傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち、キャビン６側へ向く１本の稜線部１２ａを挟む２つの傾斜面１１ａ，１１ｂについて、図３（ｂ）に示すように、その２つの傾斜面１１ａ，１１ｂ上の任意の点におけるその傾斜面１１ａ，１１ｂの面方向に対する垂線は、平面視において幅Ｗを有するキャビン６を避けた位置を通ることが望ましい。なお、図３（ｂ）は、傾斜面１１ｂ上の点のうち、稜線部１２ａに最も近い位置における垂線が、平面視においてキャビン６に交差しない限界の位置を示している。この図３（ｂ）の位置であれば、破砕片はキャビン６へ向かいにくい。図３（ｂ）では、垂線をキャビン６の左端部をかすめて通過する位置としているが、これを右端部をかすめて通過する位置とした場合も同様である。

また、破砕ノミ１０は、防護装置２０として、軸部１３の後端と前端との間に軸回り外側に突出するフランジ部１４と、破砕ノミ１０が挿通されるヘッド３ａの下面３ｂに対向する環状の上部部材２３とを備えている。実施形態の破砕ノミ１０は、母材である金属製の円筒状部材を切削加工することで製作されており、このフランジ部１４も母材からの切り出しにより軸部１３に一体で製作される。

上部部材２３は、図４（ａ）に示すように、フランジ部１４に支持された弾性部材２１によって、ヘッド３ａの下面３ｂに密着するように後端側へ付勢されている。弾性部材２１としては、コイルバネや板バネ等の種々のバネ材のほか、ゴム等の弾性素材を採用することができる。フランジ部１４は、この弾性部材２１の反力を支える機能を有していればよく、フランジ部１４は、軸部１３の全周に設けられていてもよいし、軸部１３の周囲に断続的に設けられていてもよい。フランジ部１４を、母材である金属製の円筒状部材からの削りだし加工等によって、軸部１３と一体の部材で形成したことにより、フランジ部１４が軸方向に位置ずれすることを防止できる。

上部部材２３は、弾性部材２１の付勢力によって、ヘッド３ａの下面３ｂに常時当接するので、破砕ノミ１０とヘッド３ａの下面３ｂの開口との隙間が常に閉じられる。これにより、破砕片がヘッド３ａ内に入り込むことが防止されている。また、破砕ノミ１０とヘッド３ａの下面３ｂの開口との隙間が常に閉じられていれば、加振装置４と破砕ノミ１０との打撃による騒音が、外部に漏れ出ることを抑制する効果も期待できる。

さらに、弾性部材２１の反発力によって、破砕ノミ１０のヘッド３ａからの突出速度が増大するので、対象物に対する打撃力を強化する効果も期待できる。

また、この実施形態では、上部部材２３として、ヘッド３ａの下面３ｂに当接する環状の第一部材２３ａと、弾性部材２１に当接する環状の第二部材２３ｂとを組み合わせて構成している。第一部材２３ａをゴム製や樹脂製とし、第二部材２３ｂを金属製としたことにより、その耐久性が高められている。

実験によれば、破砕ノミ１０の先端部１１を、頂部１７から後端側に向かって伸びる３本の稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃとその稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって隔てられる３つの傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって側面を構成することにより、従来の四角錐状の先端形状を成す破砕ノミ５との比較で、同じ対象物、同じ破砕条件のもと、１０％〜２０％以上の破砕性能、破砕効率の向上が確認できた。これは、三角錐状の先端形状を成す破砕ノミ１０であれば、対象物への食い込みが速いことによるものではないか、と推察される。破砕ノミ１０の先端形状を三角錐状に加工することは、四角錐状とする場合よりも加工の手間やコストが増大するが、それを踏まえても、破砕ノミ１０の先端形状を三角錐状とすることの優位性が確認できた。

このような破砕性能、破砕効率の増大により、破砕片は従来よりも激しく周囲に飛散する場合もあると考えられるが、上記のように、その破砕ノミ１０のヘッド３ａへの取付方位の設定と、ヘッド３ａの下面３ｂの開口の隙間を常時閉じる上部部材２３等の防護装置２０の設定により、ブレーカ３や建設機械１の機器類を充分に保護することができる。特に、破砕ノミ１０の外面とヘッド３の穴の内面との間に、破砕片が入り込むことによる、部材の摩耗、損傷を防止できる。また、例えば、トンネル内の側壁や天井面のように、破砕ノミ１０を上向きにして破砕作業を行うような作業環境であっても、上部部材２３等の防護装置２０の設定により、破砕ノミ１０の外面とヘッド３の穴の内面との間への破砕片の侵入を防止できる。

さらに、この実施形態では、弾性部材２１の外周を覆う環状の下部部材２２を備えている。この下部部材２２は、弾性部材２１の軸方向全長を覆うように配置してもよいし、この実施形態のように、弾性部材２１の軸方向の一部を覆うように配置してもよい。下部部材２２が、弾性部材２１や上部部材２３の下面を覆うことで、飛散する破砕片から部材を保護することができる。

ここで、上部部材２３のすぐ直下に位置する下部部材２２は、例えば、弾性部材２１の上面と上部部材２３の下面との間に挟んで保持することができ、あるいは、弾性部材２１の上部外周面と上部部材２３の下面に設けた円形凹部の内周面との間に挟んで保持することもできる。下部部材２２を複数配置する場合は、上部から２番目以降の下部部材２２は、弾性部材２１の外周面に圧入して固定してもよいし、フランジ部１４の上面と最上部の下部部材２２との間に挟んで固定してもよい。

上記の実施形態では、先端部１１は、先細り形状の先鋭な頂部１７と、その頂部１７から後端側に向かって伸びる３本の稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、その稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって隔てられる３つの傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって側面が構成された三角錐状を成しているものとしたが、全体として三角錐状を成す先端部１１が構成されていれば、３つの傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれは、この実施形態のようにフラット面で構成されていてもよいし、あるいは、やや凸状あるいは凹状に湾曲した面で構成してもよい。

この実施形態では、稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、その先端縁が、両側の傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ間を滑らかに結ぶような円弧面で構成されたものとしたが、稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、その先端縁が尖った形状のものであってもよく、さらには、その稜線部を挟む両側の傾斜面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ間を結ぶ面取り部で構成されていてもよい。さらに、この実施形態では、先端部１１は、先細り形状の、やや丸みを帯びた球面状の頂部１７で構成したが、頂部１７の形状は自由であり、例えば、先が尖った先鋭な頂部１７等であったり、複数の平面の組み合わせで構成された頂部１７等であってもよい。

さらに、この実施形態では、破砕ノミ１０の軸心回りにおける稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの方位を６０°毎の等分方位としたが、この稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの方位は実施形態には限定されず、隣り合う稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ間の方位は自由に変更できる。ただし、破砕性能、破砕効率、破砕ノミ１０の加工工程上の問題から、稜線部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、できる限り軸心回り等分方位に配置されていることが望ましい。

１ 建設機械
２ アーム
３ ブレーカ
３ａ ヘッド
３ｂ 下面
４ 加振装置
５ 破砕ノミ（従来例）
６ キャビン
７ 無限軌道
８ 前面ガラス
９ 固定ピン
１０ 破砕ノミ（本発明品）
１１ 先端部
１１ａ，１１ｂ，１１ｂ 傾斜面
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 稜線部
１３ 軸部
１４ フランジ部
１５ 切欠き
１６ 後端部
１７ 頂部
２０ 防護装置
２１ バネ（弾性部材）
２２ 下部部材
２３ 上部部材
２３ａ 第一部材
２３ｂ 第二部材
Ｇ 地盤（対象物）

Claims (4)

1. キャビン（６）から伸びるアーム（２）と、
   前記アーム（２）に取り付けられるブレーカ（３）と、
   前記ブレーカ（３）のヘッド（３ａ）に取付けられる軸状の破砕ノミ（１０）と、
   を備えた建設機械（１）における前記破砕ノミ（１０）の取付構造において、
   前記破砕ノミ（１０）はその後端が前記ヘッド（３ａ）に回り止めして支持され、その前端に対象物に宛がわれる先細り形状の先端部（１１）を有し、
   前記先端部（１１）は前記先細り形状の頂部（１７）から後端側に向かって伸びる３本の稜線部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）とその稜線部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）によって隔てられる３つの傾斜面（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）によって側面が構成され、
   前記３本の稜線部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）のうち１本の稜線部（１２ａ）は前記キャビン（６）側へ向いている破砕ノミの取付構造。
2. 前記３つの傾斜面（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）のうち前記キャビン（６）側へ向く前記１本の稜線部（１２ａ）を挟む２つの傾斜面（１１ａ，１１ｂ）上の任意の点におけるその傾斜面（１１ａ，１１ｂ）の面方向に対する垂線は、平面視において前記キャビン（６）を避けた位置を通る
   請求項１に記載の破砕ノミの取付構造。
3. 前記破砕ノミ（１０）は、前記後端と前記前端との間に軸回り外側に突出するフランジ部（１４）と、
   前記破砕ノミ（１０）が挿通され前記ヘッド（３ａ）の下面（３ｂ）に対向する環状の上部部材（２３）と、
   を備え、
   前記上部部材（２３）は、前記フランジ部（１４）に支持された弾性部材（２１）によって前記ヘッド（３ａ）の下面（３ｂ）に密着するように前記後端側へ付勢されている
   請求項１又は２に記載の破砕ノミの取付構造。
4. 前記弾性部材（２１）の外周を覆う環状の下部部材（２２）を備える
   請求項３に記載の破砕ノミの取付構造。