JP6881921B2 - 除塵機 - Google Patents

Description

本発明は、水力発電所の発電用水の取り入れ口等に配置されたスクリーンバーで捕捉された塵を掬い上げて除去する除塵機に関するものである。

水力発電所等の発電用水の取り入れ口等には、そこから流入する水に含まれている塵（ゴミ）を捕捉するためにスクリーンバーが配置されており、スクリーンバーに捕捉された塵を取り除くために除塵機が使用される。除塵機としては、固定配置されたもの、あるいは走行式のものがあり、いずれも、スクリーンバーの表面に沿ってレーキを昇降させて、そこに捕捉されている塵を掬い上げて除去する機構を備えている。

本願出願人は、特許文献１において、レーキを支持しているアームを伸縮させてレーキを昇降させる機構、レーキを支持しているアームを旋回させてスクリーンバーに対して接近および離間させる動作を行うための機構、および、レーキの姿勢を塵を掬い上げ可能な姿勢と塵を放出可能な姿勢に変更する機構を備えた除塵機を提案している。

特許文献１の除塵機において、レーキは、湾曲した本体枠と、本体枠の先端に回転可能に取り付けられた爪部材（鋤刃）を備える。レーキの姿勢を変更する機構は、本体枠に対する爪部材の回転を規制する回り止め機構と、本体枠および爪部材に連結されたリンク機構と、爪部材に連結されたワイヤロープを上下に移動させる機構を備える。特許文献１の除塵機では、ワイヤロープを上方に引き上げることにより、レーキの姿勢を塵を掬い上げ可能な姿勢から塵を放出可能な姿勢に変更する動作が行われる。具体的には、ワイヤロープを上方に引き上げると、まず、レーキの本体枠に対して平行になるまで爪部材が回転する動作が行われ、続いて、回り止め機構によって本体枠に対する爪部材の回転が規制された状態で、本体枠と爪部材が一体になって回転する動作が行われる。

特開平８−６８０３７号公報

特許文献１の除塵機では、上記のように、レーキの姿勢を変更する機構を備えており、レーキが塵を放出可能な姿勢になるときには、レーキの本体枠の先端に設けられた爪部材が本体枠と平行になるまで回転して、爪部材を曲げた姿勢から爪部材を開いた姿勢に変化する。従って、レーキによって掬い上げた塵を円滑に放出することができる。

しかしながら、特許文献１の機構は、最初にレーキの先端に設けられた爪部材だけがレーキの本体枠に対して回転する動作を行い、しかる後に、本体枠と爪部材が一体になって回転する動作を行う。このように、２段階に分けてレーキの姿勢を変更するのでは、レーキの姿勢を速やかに切り換えることができない。従って、レーキで掬い上げた塵を速やかにバケットに放出できるとはいえない。

また、特許文献１のレーキの姿勢を変更する機構は、ワイヤロープをレーキの先端に設けられた爪部材まで引き回す必要があるため、構造が複雑である。さらに、レーキの姿勢変更のためのワイヤロープの引き上げ量が本体枠の回転量＋本体枠に対する爪部材の回転量に相当する量となるため、ワイヤロープを引き上げるための駆動シリンダのストローク
を大きくしなければならない。

本発明の課題は、上記の問題点に鑑みて、レーキの姿勢を、レーキの先端に設けられた爪部材を曲げて塵を掬い上げる姿勢から、レーキ全体が傾き、且つ、爪を開いて塵を放出することができる姿勢に速やかに切り換えることが可能な除塵機を提案することにある。

また、本発明の他の課題は、単純な構造で、レーキ全体の姿勢、および、レーキの先端に設けられた爪部材の姿勢を切り換えることが可能な除塵機を提案することにある。

本発明は、用水路等に設置されているスクリーンバーに沿ってレーキを昇降させ、当該レーキにより前記スクリーンバーに捕捉された塵を掬い上げる除塵機において、前記レーキが下端部分に取り付けられている伸縮自在な多段型伸縮アームと、前記多段型伸縮アームを伸縮する伸縮機構と、前記レーキの姿勢を変更する姿勢変更機構と、を有し、前記レーキは、前記多段型伸縮アームの下端部分に回転可能に取り付けられるレーキ本体、および、前記レーキ本体に回転可能に取り付けられる爪部材を備え、前記姿勢変更機構は、前記レーキ本体を回転させる回転機構、および、前記レーキ本体の回転動作に連動して前記レーキ本体に対する前記爪部材の開閉動作を行わせる爪開閉機構を備え、前記回転機構は、前記レーキ本体に連結された姿勢変更用ロープと、前記姿勢変更用ロープを上下に移動させる昇降機構を備え、前記伸縮機構は、前記多段型伸縮アームの下端部分に連結されたロープシーブに掛けられた昇降用ロープの巻き取りおよび繰り出しを行う巻取装置を備え、前記巻取装置は、前記昇降用ロープの巻き取りおよび繰り出しと同期して前記姿勢変更用ロープの巻き取りおよび繰り出しを行い、前記ロープシーブは、前記多段型伸縮アームの下端に取り付けられるリンク機構を介して前記レーキ本体と連結されていることを特徴とする。

本発明によれば、レーキ本体の回転に連動して、レーキ本体に対する爪部材の開閉動作が行われる。このようにすると、レーキ本体の動作に基づいて、爪部材の動作とレーキ本体の動作を並行して行うことができるので、レーキの動作を２段階に分けて行う必要がない。従って、レーキの姿勢を速やかに切り換えることができる。また、本発明によれば、前記回転機構は、前記レーキ本体に連結された姿勢変更用ロープと、前記姿勢変更用ロープを上下に移動させる昇降機構を備えている。例えば、昇降機構として、姿勢変更用ロープが掛けられたローラをシリンダの伸縮によって上下に移動させる機構を用いることができる。このように、ロープを利用することにより、単純な機構によってレーキの姿勢を簡単に変えることができる。さらに、本発明によれば、多段型伸縮アームを伸縮させる際に、同時に姿勢変更用ロープの巻き取りおよび繰り出しが行われる。よって、レーキの姿勢を変えることなく多段型伸縮アームを伸縮させることができる。また、本発明によれば、レーキは、リンク機構を介して昇降用ロープと連結される。従って、レーキの動作とバランスを保つように多段型伸縮アームを動かすことができるので、レーキの動作を安定させることができる。

本発明において、前記回転機構は、前記レーキ本体の姿勢を、塵を掬い上げ可能な上向き姿勢、および、塵を放出可能な立ち上がり姿勢に変更可能であり、前記爪開閉機構は、前記レーキ本体の姿勢が前記上向き姿勢から前記立ち上がり姿勢に変更される動作に連動して、前記爪部材の姿勢を前記レーキ本体の内面に対して傾いた閉姿勢から前記内面と平行な開姿勢に変更する。このようにすると、レーキの先端に設けられた爪部材を曲げて塵を掬い上げる姿勢から、レーキ全体が立ち上がり、且つ、爪を開いて塵を放出できる姿勢に速やかに切り換えることができる。従って、レーキで掬い上げた塵を速やかに放出することができる。また、塵を掬い上げる際は爪を曲げた姿勢になっているので、スクリーンバーから効率良く塵を掬い上げることができる。

本発明において、前記レーキ本体は、前記多段型伸縮アームの下端に取り付けられたレーキ支持部材に回転可能に支持され、前記爪開閉機構は、前記レーキ支持部材と前記爪部材とを連結するリンク部材を備えることが望ましい。この場合に、前記リンク部材の一端は、前記レーキ本体の回転中心と異なる位置で前記レーキ支持部材に連結され、前記リンク部材の他端は、前記爪部材の回転中心と異なる位置で前記爪部材に連結されることが望ましい。このようにすると、レーキ支持部材、レーキ本体、爪部材、およびリンク部材が全体として１自由度のリンク機構を構成する。従って、節点間の距離を適切に設定することにより、レーキ本体の姿勢の変化に連動して、レーキ本体に対する爪部材の開閉動作が行われるように構成することができる。よって、１本のリンク部材で部材を連結するという単純な構造により、レーキ本体が回転する動作と爪部材の開閉動作とを並行して行わせることができる。

本発明を適用した除塵機のレーキで塵を掬い上げる状況を示す側面図である。 図１の除塵機のレーキから塵を放出する状況を示す側面図である。 レーキを省略した除塵機を上方から見た平面図である。 巻取装置を前方から見た正面図である。 レーキおよび多段型伸縮アームの下端部分に設けられた機構を上方から見た平面図である。 レーキの動作説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した除塵機の実施の形態を説明する。

（全体構成）
図１は本発明を適用した除塵機１のレーキ５で塵を掬い上げる状況を示す側面図である。本例の除塵機１は、水力発電所の発電用水の取り入れ口２に配置されたスクリーンバー３に捕捉された塵をレーキ５によって掬い上げて除去するためのものである。本明細書において、ＸＹＺの３方向は互いに直交する方向である。Ｘ方向は水平方向、Ｙ方向は前後方向、Ｚ方向は上下方向を示す。また、＋Ｙ方向は前方、−Ｙ方向は後方を示し、＋Ｚ方向は上方、−Ｚ方向は下方を示す。＋Ｘ方向はスクリーンバー３の側から除塵機１を見た場合（前方から除塵機１を見た場合）の右側、−Ｘ方向は左側を示す。

図１に示すように、水力発電所の発電用水の取り入れ口２には、鋼材を組み立てた架台１０が設置される。架台１０の前方（＋Ｙ方向）には、レーキ５によって掬い上げられた塵を回収するためのバケット４が配置される。本形態の除塵機１は、バケット４の上でレーキ５の姿勢を変更することにより、掬い上げた塵をレーキ５の中から放出してバケット４に投入する動作を行う。レーキ５からバケット４に投入された塵は、図示しないコンベア等の運搬機構によって架台１０の前方から運び出されて回収される。

図２は除塵機１のレーキ５から塵を放出する状況を示す側面図である。また、図３はレーキを省略した除塵機１を上方から見た平面図である。除塵機１は、架台１０によって支持される伸縮式の多段型伸縮アーム６と、多段型伸縮アーム６を伸縮させる伸縮機構７と、多段型伸縮アーム６を前後方向Ｙ（スクリーンバー３に対して接近および離れる方向）に開閉するアーム開閉機構８と、多段型伸縮アーム６の下端に取り付けられたレーキ５の姿勢を塵を掬い上げる掬い上げ姿勢５Ａ（図２、図６（ａ）参照）と塵を放出する放出姿
勢５Ｂ（図２、図６（ｂ）参照）に変更する姿勢変更機構９を有する。多段型伸縮アーム６は、図１に示すように、最も縮んだ引き込み状態６Ａと、最も伸長した伸長状態６Ｂ（図１において一点鎖線で示す状態）との間で伸縮可能である。

（多段型伸縮アーム）
図１、図２に示すように、多段型伸縮アーム６は、下段アーム６１、中段アーム６２および上段アーム６３を備えた３段型伸縮アームである。下段アーム６１の下端には後述するレーキ支持部材６４が取り付けられている。上段アーム６３の下端開口から中段アーム６２を下方に引き出し可能であり、中段アーム６２の下端開口から下段アーム６１を下方に引き出し可能である。これら３本のアーム６１〜６３の引き出し動作が行われるとき、上段アーム６３の上下端および中段アーム６２の下端に取り付けられたローラ対６５、６６、６７によって引き出される中段アーム６２および下段アーム６１が案内される。従って、多段型伸縮アーム６は滑らかなアーム伸縮動作を行うことができる。

（伸縮機構）
伸縮機構７は、多段型伸縮アーム６の下端に取り付けられたロープシーブ７１と、ロープシーブ７１に掛けられる昇降用ロープ７２と、昇降用ロープ７２の巻き取りおよび繰り出しを行う巻取装置７３を備えるロープ巻き取り機構である。図４は巻取装置７３を前方（＋Ｙ方向）から見た正面図である。巻取装置７３は、架台１０の下端に設置された巻き取りドラム７３ａと、減速機構７３ｂを介して巻き取りドラム７３ａと連結されたモータ７３ｃを備える。巻取装置７３は、モータ７３ｃの駆動力によって巻き取りドラム７３ａを回転させて昇降用ロープ７２の巻き取りおよび繰り出しを行う。

昇降用ロープ７２は、ロープシーブ７１の右側（＋Ｘ方向）から上方に引き出される右側昇降用ロープ７２Ｒと、ロープシーブ７１の左側（−Ｘ方向）から上方に引き出される左側昇降用ロープ７２Ｌを備える。図１、図２に示すように、右側昇降用ロープ７２Ｒと左側昇降用ロープ７２Ｌは多段型伸縮アーム６に沿って上方へ延びており、上段アーム６３に回転可能に取り付けられた左右一対のロープシーブ７４Ｌ、７４Ｒに掛けられて後方（−Ｙ方向）へ引き回され、架台１０の上端に設けられたフレームに回転可能に取り付けられた左右一対のロープシーブ７５Ｌ、７５Ｒに掛けられて下方（−Ｚ方向）へ方向転換され、巻き取りドラム７３ａまで引き回される（図４参照）。

伸縮機構７は、このように、ロープシーブ７１に掛けられた１本の昇降用ロープ７２の両端（右側昇降用ロープ７２Ｒおよび左側昇降用ロープ７２Ｌ）を巻取装置７３によって均等に巻き取るように構成されている。従って、多段型伸縮アーム６を水平方向Ｘに離れた２箇所において均等な力で支持することができる。よって、多段型伸縮アーム６の姿勢を安定させた状態で伸縮動作を行うことができる。

（アーム開閉機構）
アーム開閉機構８は、図１、図２に示すように、上段アーム６３の上端位置から後方（−Ｙ方向）に突出するブラケット８１と、ブラケット８１を介して上段アーム６３を支持するアーム支持腕８２と、アーム支持腕８２に連結された連結ロッド８３と、連結ロッド８３を駆動するシリンダ８５を備える。ブラケット８１の後端およびアーム支持腕８２の前端は、架台１０の上端に設けられた支点ピン１１によって回転可能に支持される。支点ピン１１は、架台１０の上端において前方（＋Ｙ方向）に張り出すように設けられた上部フレーム１２の前端に設けられている。従って、多段型伸縮アーム６は、ブラケット８１を介して、支点ピン１１を中心として前後方向Ｙに旋回可能な状態で架台１０に支持される。多段型伸縮アーム６を伸長させた伸長状態６Ｂ（図１参照）においては、支点ピン１１を中心として、多段型伸縮アーム６がその自重によって下方に旋回する。これにより、レーキ５をスクリーンバー３に押し付けた状態が形成される。

アーム支持腕８２は支点ピン１１から後方（−Ｙ方向）に延びている。ブラケット８１およびアーム支持腕８２は、支点ピン１１を中心として一体となって回転するように固定もしくは連結されている。連結ロッド８３はアーム支持腕８２の上方に配置され、アーム支持腕８２に沿って前後方向Ｙに延在する。連結ロッド８３は、アーム支持腕８２の上方への回転を規制する。連結ロッド８３の後端は、シリンダ８５の作動ロッド８４に連結されている。一方、連結ロッド８３の前端は、アーム支持腕８２の前後方向Ｙの略中央から上方に突出する連結部８６に回転可能に連結されている。

図１に示すように、シリンダ８５の作動ロッド８４が上方に突出しているとき、連結ロッド８３は略水平な姿勢となる。多段型伸縮アーム６は、下端を斜め前方に向けた姿勢で設置されているため、自重によって後方（−Ｙ方向）に旋回する力が作用している。昇降用ロープ７２が巻き取られて多段型伸縮アーム６が縮んでいる引き込み状態６Ａ（図１、図２参照）では、多段型伸縮アーム６は、アーム支持腕８２の後端部が連結ロッド８３に下側から当接するまで旋回した姿勢で停止する。

多段型伸縮アーム６を伸長させるときは、シリンダ８５を駆動して作動ロッド８４を下方（−Ｚ方向）引き込む。これにより、連結ロッド８３の後端が下降し、アーム支持腕８２の後端部が連結ロッド８３によって下方に押し下げられる。その結果、多段型伸縮アーム６が前方（＋Ｙ方向）に旋回して、レーキ５が持ち上がる方向に多段型伸縮アーム６が傾く。この状態で巻取装置７３を駆動して昇降用ロープ７２を繰り出せば、スクリーンバー３に沿って多段型伸縮アーム６を伸ばすことができる（図１参照）。従って、スクリーンバー３の下端近傍までレーキ５を移動させることができる。

多段型伸縮アーム６が最も伸長した伸長状態６Ｂで、シリンダ８５の作動ロッド８４を突出させると、最初は多段型伸縮アーム６が自重によって旋回するが、レーキ５がスクリーンバー３に当たると多段型伸縮アーム６はそれ以上回転することはない。従って、アーム支持腕８２の後端部と連結ロッド８３との間に隙間がある状態で多段型伸縮アーム６が停止する。つまり、多段型伸縮アーム６は、自重によりその下端のレーキ５をスクリーンバー３に押し付けることができるので、レーキ５をスクリーンバー３に押し付けるための機構を別途設ける必要がない。また、シリンダ８５と多段型伸縮アーム６が連結ロッド８３を介して連結されているので、多段型伸縮アームの傾斜姿勢の変化に応じてシリンダ８５をその都度調整する必要がない。自重によりレーキ５がスクリーンバー３に押し付けられた状態で、巻取装置７３を駆動して昇降用ロープ７２を巻き取れば、多段型伸縮アーム６が縮むため、自重によってレーキ５がスクリーンバー３に当たった姿勢を保ちながらスクリーンバー３に沿ってレーキ５が引き上げられる。これにより、スクリーンバー３に捕捉された塵がレーキ５によって掬い上げられる。

アーム開閉機構８は、アーム支持腕８２の後端部が上方（＋Ｚ方向）に旋回することを連結ロッド８３によって規制しているが、アーム支持腕８２の後端部が下方（−Ｚ方向）に旋回することは規制していない。従って、スクリーンバー３に沿ってレーキ５が引き上げられる間、多段型伸縮アーム６は前方（＋Ｙ方向）へ旋回することが可能である。このため、スクリーンバー３に沿って引き上げられるレーキ５が障害物に当たった場合などに、シリンダ８５が作動しなくても、障害物を乗り越える方向にレーキ５を逃がすように多段型伸縮アーム６を旋回させることができる。従って、自重によってレーキ５をスクリーンバー３に押し付けて塵芥を掬い上げることができる構造でありながら、レーキ５が障害物などに当たった場合にはレーキ５を介して多段型伸縮アーム６に無理な力がかかることを回避できる。

（昇降用ロープが掛けられるロープシーブの支持構造）
図５はレーキ５および多段型伸縮アーム６の下端部分に設けられた機構を上方から見た平面図（図１の領域Ａを上方から見た拡大図）である。また、図６はレーキ５の動作説明図であり、レーキ５および多段型伸縮アーム６の下端部分に設けられた機構を右側から見た側面図（図１の領域Ａを右側から見た拡大図）である。図６（ａ）はレーキ５が掬い上げ姿勢５Ａになった状態を示し、図６（ｂ）はレーキ５が放出姿勢５Ｂになった状態を示す。

昇降用ロープ７２が掛けられるロープシーブ７１の下段アーム６１に対する取付構造は以下のようになっている。図５、図６に示すように、下段アーム６１の下端の前方（＋Ｙ方向）にはブラケット７６が配置される。ブラケット７６は、ロープシーブ７１を回転可能な状態で保持する。また、下段アーム６１の下端にはレーキ支持部材６４が取り付けられている。レーキ支持部材６４はレーキ５の下側に張り出している。ブラケット７６は、レーキ支持部材６４に取り付けられたリンク機構２０を介して、レーキ支持部材６４と連結されている。

図５に示すように、リンク機構２０は、レーキ支持部材６４の右側（＋Ｘ方向）の側面に取り付けられる右側リンク機構２０Ｒ、および、レーキ支持部材６４の左側（−Ｘ方向）の側面に取り付けられる左側リンク機構２０Ｌを備える。右側リンク機構２０Ｒと左側リンク機構２０Ｌは、下段アーム６１を中心として左右対称に構成されているため、代表して右側リンク機構２０Ｒの構成を説明し、左側リンク機構２０Ｌの説明は省略する。図６に示すように、右側リンク機構２０Ｒは、第１リンク部材２１と第２リンク部材２２を備える。第１リンク部材２１は、支軸２３を中心としてレーキ支持部材６４の側面に回転可能に取り付けられる。第１リンク部材２１は、支軸２３に対して前方（＋Ｙ方向）に延びる前側腕部２１ａと、支軸２３に対して後方（−Ｙ方向）に延びる後側腕部２１ｂを備える。前側腕部２１ａと後側腕部２１ｂは、支軸２３の位置で屈曲した形状に繋がっている。第２リンク部材２２は直線状である。第２リンク部材２２の一端は第１リンク部材２１の後側腕部２１ｂの先端に回転可能に連結され、他端はレーキ５と連結されている。

ブラケット７６は、左右一対の第１リンク部材２１の前側腕部２１ａの間に渡された連結軸２４に回転可能に取り付けられている。リンク機構２０は、上述したように第２リンク部材２２がレーキ５と連結されている。後述するように、リンク機構２０は、レーキ５の姿勢の変化に伴って第２リンク部材２２が前後方向Ｙに移動するので、それに伴って第１リンク部材２１が支軸２３を中心として回転する。その結果、連結軸２４が上下方向Ｚに移動するので、ブラケット７６は、下段アーム６１の下端に沿って上下方向Ｚに移動する。つまり、ロープシーブ７１は、レーキ５の姿勢の変化に伴い、下段アーム６１に対して上下方向Ｚに所定量だけ相対移動する。

（レーキ）
図６に示すように、レーキ５は、湾曲した内面３１を備えるレーキ本体３０と、レーキ本体３０の先端に回転可能に取り付けられた爪部材４０を備える。レーキ５の姿勢は、レーキ本体３０の内面３１を上方（＋Ｚ方向）に向けた掬い上げ姿勢５Ａ、および、レーキ本体３０の内面３１を後方（−Ｙ方向）に向けた放出姿勢５Ｂに変化する。レーキ５が掬い上げ姿勢５Ａになったとき、爪部材４０はレーキ本体３０の後端（−Ｙ方向の端部）に配置される。また、掬い上げ姿勢５Ａでは、爪部材４０はレーキ本体３０の内面３１から斜めに立ち上がる方向に傾斜している。従って、スクリーンバー３に沿って掬い上げ姿勢５Ａのレーキ５が引き上げられるとき、爪部材４０によってスクリーンバー３に捕捉された塵が掬い上げられる。以下、レーキ５が掬い上げ姿勢５Ａになった状態でのレーキ本体３０の姿勢を上向き姿勢３０Ａとし、この状態での爪部材４０の姿勢を閉姿勢４０Ａとする（図６（ａ）参照）。また、レーキ５が放出姿勢５Ｂとなった状態でのレーキ本体３０の姿勢を立ち上がり姿勢３０Ｂとし、このときの爪部材４０を開姿勢４０Ｂとする（図６
（ｂ）参照）。

図５に示すように、レーキ本体３０は、一定間隔で水平方向Ｘに配列された櫛歯３２ａ、３２ｂと、これらの櫛歯３２ａ、３２ｂを連結する３本の連結部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃを備える。３本の連結部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃは水平方向Ｘに平行に延びている。櫛歯３２ａは連結部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃの径よりも太い板状の部材であり、連結部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃは櫛歯３２ａを貫通する。一方、櫛歯３３ｂは線状の部材であり、連結部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃの表面に固定される。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、連結部材３３ａはレーキ本体３０の基端部（爪部材４０と反対側の端部）に配置され、連結部材３３ｃは爪部材４０が取り付けられる側の端部に配置される。

爪部材４０は、レーキ本体３０の連結部材３３ｃに回転可能に取り付けられる。図５に示すように、爪部材４０は、一定間隔で水平方向Ｘに配列された複数の掻き取り爪４１と、これら複数の掻き取り爪４１を連結する連結部材４２と、連結部材４２から掻き取り爪４１と反対側に突出する複数の突出部４３を備える。爪部材４０は、突出部４３を介して、水平方向Ｘに延在する連結部材３３ｃの中心を通る回転軸線Ｌ１回りに回転可能に支持される。

（姿勢変更機構）
図６（ａ）に示すように、レーキ５は、スクリーンバー３から塵を掬い上げるときは、レーキ本体３０の内面３１を上方（＋Ｚ方向）に向けるとともに爪部材４０の掻き取り爪４１の先端を斜め上方に向けた掬い上げ姿勢５Ａとなっている。掬い上げ姿勢５Ａでは、爪部材４０は、掻き取り爪４１がレーキ本体３０の内面３１に対して所定角度傾斜した閉姿勢４０Ａになっている。一方、レーキ５からバケット４に塵を放出するときは、レーキ５は、レーキ本体３０の内面３１を後方（−Ｙ方向）に向けるとともに爪部材４０の掻き取り爪４１の先端を斜め下方に向けた放出姿勢５Ｂとなっている。放出姿勢５Ｂでは、爪部材４０は、掻き取り爪４１がレーキ本体３０の内面３１と平行な開姿勢４０Ｂになっている。

姿勢変更機構９は、レーキ５の姿勢を掬い上げ姿勢５Ａと放出姿勢５Ｂの間で変化させる機構である。姿勢変更機構９は、レーキ本体３０を水平方向Ｘに延びる回転軸線Ｌ２周りに回転させる回転機構９Ａと、レーキ本体３０に対して爪部材４０を相対的に回転させる爪開閉機構９Ｂを備える。爪開閉機構９Ｂは、回転機構９Ａによるレーキ本体３０の回転動作に連動して、上述した回転軸線Ｌ１周りに爪部材４０を回転させる。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、レーキ本体３０は、４本の櫛歯３２ａのうちの中央の２本に形成された腕部３５を備える。腕部３５は、櫛歯３２ａからレーキ本体３０の内面３１と反対側に突出する。腕部３５の先端は、支点ピン３６を介して、下段アーム６１の下端に取り付けられたレーキ支持部材６４に連結されている。従って、レーキ本体３０は、支点ピン３６の中心を通る回転軸線Ｌ２を中心として回転可能に支持される。

（回転機構）
回転機構９Ａは、レーキ本体３０に連結された姿勢変更用ロープ９１と、姿勢変更用ロープ９１を上下方向Ｚに移動させる昇降機構９３を備える。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、レーキ本体３０の基端部には、レーキ本体３０の内面３１と反対側に突出するロープ連結部３４が設けられている。ロープ連結部３４は連結部材３３ａ、３３ｂに固定され、下段アーム６１の水平方向Ｘの両側に位置する。ロープ連結部３４の先端には、フック部材９２が取り付けられている。姿勢変更用ロープ９１は、フック部材９２を介してロープ連結部３４に連結されている。上述したリンク機構２０の第２リンク部材２２は、ロープ連結部３４を介してレーキ本体３０と連結されている。すなわち、ロープ連結部３４に
は、支点ピン３７を介して第２リンク部材２２の端部が連結されている。

図２に示すように、昇降機構９３は、架台１０の上端に設けられた昇降機構支持フレーム１３に設けられた支点ピン１４に回転可能に取り付けられたローラ支持腕９４と、ローラ支持腕９４を上下方向に旋回させるシリンダ９６と、ローラ支持腕９４の先端に取り付けられた昇降ロープシーブ９７を備える。姿勢変更用ロープ９１は、レーキ５に取り付けられたフック部材９２から上方（＋Ｚ方向）へ引き出され、中段アーム６２に取り付けられた第１ガイドシーブ９８に掛けられて多段型伸縮アーム６に沿って上方へ引き回される。

架台１０の前端中央には、第２ガイドシーブ９９を回転可能な状態で支持するローラ支持フレーム１５が設けられている。姿勢変更用ロープ９１は、第２ガイドシーブ９９へ掛けられて後方（−Ｙ方向）へ方向転換された後、昇降ロープシーブ９７に掛けられて下方（−Ｚ方向）へ方向転換され、巻き取りドラム７３ａまで引き回される。巻取装置７３は、上述した多段型伸縮アーム６を伸縮させるための昇降用ロープ７２（左側昇降用ロープ７２Ｌおよび右側昇降用ロープ７２Ｒ）、および、姿勢変更用ロープ９１の３本のロープを同期して巻き取るように構成されている。

回転機構９Ａは、シリンダ９６を駆動してローラ支持腕９４に連結された作動ロッド９５を上方に突出させることにより、昇降ロープシーブ９７を上昇位置９７Ｂまで上昇させる。また、作動ロッド９５を引き込むことにより、昇降ロープシーブ９７を下降位置９７Ａまで下降させる。昇降ロープシーブ９７を上下に移動させることにより、姿勢変更用ロープ９１が上下に移動する。これにより、レーキ本体３０が回転軸線Ｌ２を中心として回転して、上向き姿勢３０Ａおよび立ち上がり姿勢３０Ｂに変化する。昇降ロープシーブ９７を下降位置９７Ａまで下降させると、姿勢変更用ロープ９１が緩むため、レーキ本体３０が取り付けられている多段型伸縮アーム６の自重、およびリンク機構２０の作用によってレーキ本体３０が回転軸線Ｌ２を中心として下向きに旋回する。これにより、レーキ本体３０は上向き姿勢３０Ａとなり、レーキ５は掬い上げ姿勢５Ａとなる。多段型伸縮アーム６の自重に抗して昇降ロープシーブ９７を上昇位置９７Ｂまで上昇させると、レーキ本体３０は回転軸線Ｌ２を中心として後方へ旋回するため、レーキ本体３０は立ち上がり姿勢３０Ｂとなり、レーキ５は放出姿勢５Ｂとなる。

（爪開閉機構）
爪開閉機構９Ｂは、爪部材４０とレーキ支持部材６４とを連結するリンク部材１００を備える。レーキ支持部材６４には、レーキ本体３０が連結される支点ピン３６よりもさらに先端側に支点ピン１０１が取り付けられている。支点ピン１０１には、リンク部材１００の一端が連結される。一方、リンク部材１００の他端は、爪部材４０の突出部４３に連結されている。より具体的には、爪部材４０の突出部４３には掻き取り爪４１と異なる方向に突出する腕部４４が形成され、腕部４４の先端に支点ピン１０２を介してリンク部材１００の他端が連結されている。

すなわち、リンク部材１００の一端は、レーキ本体３０の回転中心となる支点ピン３６とは異なる位置に設けられた支点ピン１０１によってレーキ支持部材６４と連結される。一方、リンク部材１００の他端は、爪部材４０の回転中心となる連結部材３３ｃと異なる位置に設けられた支点ピン１０２によって爪部材４０と連結される。このようなリンク部材１００を設けたことにより、レーキ本体３０、爪部材４０、リンク部材１００、およびレーキ支持部材６４は、全体として１自由度のリンク機構を構成する。このリンク機構は、支点ピン３６を中心とする連結部材３３ｃ（すなわち、爪部材４０の回転中心）の回転軌跡と、支点ピン１０１を中心とする支点ピン１０２の回転軌跡とが交差するように動作する。このため、支点ピン３６を中心としてレーキ本体３０が回転するとき、同時にレー
キ本体３０に対する爪部材４０の回転動作が行われる。

このように、本形態の爪開閉機構９Ｂは、レーキ本体３０、爪部材４０、リンク部材１００、およびレーキ支持部材６４によって構成されるリンク機構である。このリンク機構は、リンク部材１００の長さおよびその両端に連結される支点ピン１０１、１０２の位置を適切に設定することにより、レーキ本体３０が内面３１を上方に向けた上向き姿勢３０Ａになったときに爪部材４０が内面３１から斜めに立ち上がる閉姿勢４０Ａとなり、レーキ本体３０が内面３１を後方に向けた立ち上がり姿勢３０Ｂになったときに爪部材４０が内面３１に沿って平行に延びる開姿勢４０Ｂとなるように構成することが可能である。

（本形態の作用効果）
以上のように、本形態の除塵機１は、レーキ５の姿勢を変更する姿勢変更機構９を有しており、レーキ５は、多段型伸縮アーム６の下端部分に回転可能に取り付けられるレーキ本体３０、および、レーキ本体３０に回転可能に取り付けられる爪部材４０を備える。そして、姿勢変更機構９は、レーキ本体３０を回転させる回転機構９Ａ、および、レーキ本体の回転動作に連動してレーキ本体３０に対する爪部材４０の開閉動作を行わせる爪開閉機構９Ｂを備える。このように、レーキ本体３０の動作に基づいて、爪部材４０の動作とレーキ本体３０の動作を並行して行う構造であれば、レーキ５を回転させ、且つ、爪部材４０を開く動作を２段階に分けて行う必要がない。従って、レーキ５の姿勢を速やかに切り換えることができる。

本形態の回転機構９Ａは、レーキ本体３０の姿勢を、塵を掬い上げ可能な上向き姿勢３０Ａ、および、塵を放出可能な立ち上がり姿勢３０Ｂに変更可能である。そして、爪開閉機構９Ｂは、レーキ本体３０の姿勢が上向き姿勢３０Ａから立ち上がり姿勢３０Ｂに変更される動作に連動して、爪部材４０の姿勢をレーキ本体３０の内面３１に対して傾いた閉姿勢４０Ａから内面３１と平行な開姿勢４０Ｂに変更する。このようにすると、レーキ５の先端に設けられた爪部材４０を曲げて塵を保持する姿勢から、レーキ５全体が立ち上がり、且つ、爪部材４０を開いて塵を放出できる姿勢に速やかに切り換えることができる。従って、レーキ５で掬い上げた塵を速やかに放出することができる。また、塵を掬い上げる際は爪部材４０を曲げた姿勢になっているので、スクリーンバー３から効率良く塵を掬い上げることができる。

本形態のレーキ本体３０は、多段型伸縮アーム６の下端に取り付けられたレーキ支持部材６４に回転可能に支持され、爪開閉機構９Ｂは、レーキ支持部材６４と爪部材４０とを連結するリンク部材１００を備える。そして、リンク部材１００の一端は、レーキ本体３０の回転中心である支点ピン３６と異なる位置でレーキ支持部材６４に連結され、リンク部材１００の他端は、爪部材４０の回転中心である連結部材３３ｃと異なる位置で爪部材４０に連結される。これにより、レーキ支持部材６４、レーキ本体３０、爪部材４０、およびリンク部材１００が全体として１自由度のリンク機構を構成するので、このリンク機構の節点間の距離を適切に設定することにより、レーキ本体３０の姿勢の変化に連動して、レーキ本体３０に対する爪部材４０の開閉動作が行われるように構成することができる。従って、１本のリンク部材１００で部材を連結するという単純な構造により、レーキ本体３０が回転する動作と爪部材４０の開閉動作とを並行して行わせることができる。よって、単純な構造で、レーキ５内の塵を速やかに放出する動作を行わせることができる。

本形態において、レーキ本体３０を回転させる回転機構９Ａは、レーキ本体３０に連結された姿勢変更用ロープ９１と、姿勢変更用ロープ９１を上下に移動させる昇降機構９３を備える。そして、昇降機構９３は、姿勢変更用ロープ９１が掛けられた昇降ロープシーブ９７をシリンダ９６の伸縮によって上下に移動させる機構である。このため、単純な構造で姿勢変更用ロープ９１を上下に移動させることができる。また、昇降用ロープ７２の
巻き取りおよび繰り出しを行う巻取装置７３を利用して、姿勢変更用ロープ９１の巻き取りおよび繰り出しを行う。これにより、姿勢変更用ロープ９１と昇降用ロープ７２を同期して巻き取ることができる。従って、レーキ５の姿勢を変えることなく多段型伸縮アーム６を伸縮させることができる。

本形態によれば、昇降用ロープ７２が掛けられるロープシーブ７１を回転可能に保持するブラケット７６は、多段型伸縮アーム６の下端に取り付けられるリンク機構２０を介してレーキ本体３０と連結されている。このように、レーキ５がリンク機構２０を介して昇降用ロープ７２と連結されているので、レーキ５の動作とバランスを保つように多段型伸縮アーム６を動かすことができる。従って、レーキ５の動作を安定させることができる。

１…除塵機、２…取り入れ口、３…スクリーンバー、４…バケット、５…レーキ、５Ａ…掬い上げ姿勢、５Ｂ…放出姿勢、６…多段型伸縮アーム、６Ａ…引き込み状態、６Ｂ…伸長状態、７…伸縮機構、８…アーム開閉機構、９…姿勢変更機構、９Ａ…回転機構、９Ｂ…爪開閉機構、１０…架台、１１…支点ピン、１２…上部フレーム、１３…昇降機構支持フレーム、１４…支点ピン、１５…ローラ支持フレーム、２０…リンク機構、２０Ｒ…右側リンク機構、２０Ｌ…左側リンク機構、２１…第１リンク部材、２１ａ…前側腕部、２１ｂ…後側腕部、２２…第２リンク部材、２３…支軸、２４…連結軸、３０…レーキ本体、３０Ａ…上向き姿勢、３０Ｂ…立ち上がり姿勢、３１…内面、３２ａ、３２ｂ…櫛歯、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ…連結部材、３４…ロープ連結部、３５…腕部、３６…支点ピン、３７…支点ピン、４０…爪部材、４０Ａ…閉姿勢、４０Ｂ…開姿勢、４１…掻き取り爪、４２…連結部材、４３…突出部、４４…腕部、６０…リンク機構、６１…下段アーム、６２…中段アーム、６３…上段アーム、６４…レーキ支持部材、６５、６６、６７…ローラ対、７１…ロープシーブ、７２…昇降用ロープ、７２Ｒ…右側昇降用ロープ、７２Ｌ…左側昇降用ロープ、７３…巻取装置、７３ａ…巻き取りドラム、７３ｂ…減速機構、７３ｃ…モータ、７４Ｌ、７４Ｒ…ロープシーブ、７５Ｌ、７５Ｒ…ロープシーブ、７６…ブラケット、８１…ブラケット、８２…アーム支持腕、８３…連結ロッド、８４…作動ロッド、８５…シリンダ、８６…連結部、９１…姿勢変更用ロープ、９２…フック部材、９３…昇降機構、９４…ローラ支持腕、９５…作動ロッド、９６…シリンダ、９７…昇降ロープシーブ、９７Ａ…下降位置、９７Ｂ…上昇位置、９８…第１ガイドシーブ、９９…第２ガイドシーブ、１００…リンク部材、１０１、１０２…支点ピン、Ｌ１…爪部材の回転軸線、Ｌ２…レーキ本体の回転軸線、Ｘ…水平方向、Ｙ…前後方向、Ｚ…上下方向

Claims (4)

1. 用水路等に設置されているスクリーンバーに沿ってレーキを昇降させ、当該レーキにより前記スクリーンバーに捕捉された塵を掬い上げる除塵機において、
   前記レーキが下端部分に取り付けられている伸縮自在な多段型伸縮アームと、
   前記多段型伸縮アームを伸縮する伸縮機構と、
   前記レーキの姿勢を変更する姿勢変更機構と、を有し、
   前記レーキは、前記多段型伸縮アームの下端部分に回転可能に取り付けられるレーキ本体、および、前記レーキ本体に回転可能に取り付けられる爪部材を備え、
   前記姿勢変更機構は、
   前記レーキ本体を回転させる回転機構、および、前記レーキ本体の回転動作に連動して前記レーキ本体に対する前記爪部材の開閉動作を行わせる爪開閉機構を備え、
   前記回転機構は、前記レーキ本体に連結された姿勢変更用ロープと、前記姿勢変更用ロープを上下に移動させる昇降機構を備え、
   前記伸縮機構は、前記多段型伸縮アームの下端部分に連結されたロープシーブに掛けられた昇降用ロープの巻き取りおよび繰り出しを行う巻取装置を備え、
   前記巻取装置は、前記昇降用ロープの巻き取りおよび繰り出しと同期して前記姿勢変更用ロープの巻き取りおよび繰り出しを行い、
   前記ロープシーブは、前記多段型伸縮アームの下端に取り付けられるリンク機構を介して前記レーキ本体と連結されていることを特徴とする除塵機。
2. 請求項１に記載の除塵機において、
   前記回転機構は、前記レーキ本体の姿勢を、塵を掬い上げ可能な上向き姿勢、および、塵を放出可能な立ち上がり姿勢に変更可能であり、
   前記爪開閉機構は、前記レーキ本体の姿勢が前記上向き姿勢から前記立ち上がり姿勢に変更される動作に連動して、前記爪部材の姿勢を前記レーキ本体の内面に対して傾いた閉姿勢から前記内面と平行な開姿勢に変更することを特徴とする除塵機。
3. 請求項２に記載の除塵機において、
   前記レーキ本体は、前記多段型伸縮アームの下端に取り付けられたレーキ支持部材に回転可能に支持され、
   前記爪開閉機構は、前記レーキ支持部材と前記爪部材とを連結するリンク部材を備える
   ことを特徴とする除塵機。
4. 請求項３に記載の除塵機において、
   前記リンク部材の一端は、前記レーキ本体の回転中心と異なる位置で前記レーキ支持部材に連結され、前記リンク部材の他端は、前記爪部材の回転中心と異なる位置で前記爪部材に連結されることを特徴とする除塵機。

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