JPH07158103A - クラムシェルバケットの構造及びその制御回路 - Google Patents

クラムシェルバケットの構造及びその制御回路

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JPH07158103A
JPH07158103A JP5340963A JP34096393A JPH07158103A JP H07158103 A JPH07158103 A JP H07158103A JP 5340963 A JP5340963 A JP 5340963A JP 34096393 A JP34096393 A JP 34096393A JP H07158103 A JPH07158103 A JP H07158103A
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bucket
hydraulic
pair
hydraulic cylinder
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Mitsuhiro Kishi
光宏 岸
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 粘土質等のような粘着質の土質を掘り取りる
場合に、左右のバケットを少し反転させ、バケットを引
上げる力を逓減させる。 【構成】 一対のバケット３９、４０を左右に開閉動さ
せるこで土砂を掴み取るクラムシェルバケット２２で、
左右のバケット３９、４０が閉じた際にも油圧シリンダ
ー４９の伸長量に伸びる余裕を持たせ、一方の油圧シリ
ンダー４９をさらに伸長させることにより、閉じたバケ
ット３９、４０を垂直軸線よりも片側に偏位させること
ができるようにしたクラムシェルバケットの構造及びそ
の制御回路。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば土木工事、建築
工事等において、その直径に比べ深い穴を掘り下げる際
に用いるクラムシェルバケットに関し、特に、粘土質等
のように粘着質の土質を掘り取りる場合にバケットの引
上げの力を逓減させることができるクラムシェルバケッ
トの構造及びその制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、土木工事、建築工事等の工事
現場においては、その直径に比べ掘り下げる深さが極め
て深い穴を掘り下げなければならない必要性が生じる場
合があった。例えば、鉄塔を支えるアンカー用の穴、浄
化槽の埋め込み用の穴、建物の基礎工事用の深穴、井戸
掘り等がここで言う深掘りの作業に該当する。このよう
な深掘りの作業においては、穴の直径が５メートルに対
し深さが１５メートル乃至２０メートルといった深さの
穴を掘り下げなければならないものであった。
【０００３】このような深掘り作業のためには、従来で
はブームの先端にクラムシェルバケットを連結し、クラ
ムシェルバケットの自重によってそれ自身を垂直に垂れ
下げるように吊り下げた土木機械が用いられていた。こ
の機械では、クラムシェルバケットを穴の中に吊り下
げ、バケットを穴の底にある土砂に噛み合わせた後バケ
ットを閉じることで土砂を掴み取ることができる。次い
で、バケットを閉じたままでクラムシェルバケットを穴
から引上げ、地面やトラックの荷台上でバケットを開く
ことにより掴み上げた土砂を移しかえることができる。
このような作業を繰り返して行うことにより、深い穴を
順次掘削することができる。
【０００４】この従来のクラムシェルバケットでは、本
体の骨格となる吊り下げ軸がブームの先端に吊り下げら
れており、吊り下げ軸の下端左右にはそれぞれバケット
を左右に開閉動できるように軸支し、各バケットの対向
する面には相互に噛み合う爪を固定した構成が採用され
ていた。この構成では、吊り下げ軸の左右に軸支したバ
ケットが閉じると、両バケット内に土砂を掴み取ること
ができ、バケットを開くことで土砂を落下させることが
できるものであった。このクラムシェルバケットの構造
は従来からよく知られており、柔らかい地盤の掘り下げ
作業には盛んに用いられていた。
【０００５】このようなクラムシェルバケットは、砂地
等の非粘着性の柔らかい地盤では左右に開いたバケット
を閉じることにより土砂を容易に掘り取ることができ、
作業の効率性が高いものである。しかし、粘土質のよう
に砂の粒子が細かく、適度な水が含まれている状態の土
砂であっては、クラムシェルバケットのバケットの外周
が掘り取った粘土の穴に密着し、粘土の粘性によって外
部からバケットの接触面に空気が流入しないため、バケ
ットが吸着される現象が発生していた。この現象はクラ
ムシェルバケットのバケットの独特の形状によるもので
あり、吊り下げ軸の左右に軸支されたバケットは半円形
の形状をしており、それぞれが円弧を描くように回動さ
せられている。このバケットが地盤に対して回動する
と、バケットは土砂に切り込むようにして円弧状に食い
込み、円形となったバケットの先端が描いた軌跡にバケ
ットの側面が密着することになる。こうして、バケット
が食い込んだ掘り下げた穴の地盤が粒子の細かい粘土質
であれば、粘着性の高い粘土が両バケットの周面に密着
し、空気が入り込む隙間を発生させないことになり、バ
ケットは吸着されることになるからである。
【０００６】このようにバケットが粘土質によって吸着
状態となると、クラムシェルバケットを掘り下げた穴か
ら引き上げようとしても、クラムシェルバケットと土砂
の重量だけでは引き上げることができず、引き上げるた
めには強大な力を必要とするものであった。このような
状態になると、従来の深掘り掘削機では、クラムシェル
バケットの自重を引き上げるだけの能力しか持っておら
ず、吸着されたバケットを穴から引き剥がそうとすれば
機材の一部が破損したり、掘削機が転倒するおそれがあ
った。このような場合には、一回分の土砂の掘り取り量
を縮小し、荷重を軽減させることもあったが、掘削の作
業効率が悪化する原因となっていた。
【０００７】このため、掘削機の引上げ能力を高め、機
材の耐荷重を大きくして、粘土質による吸着現象に対応
させていた。しかし、通常の掘り取り作業では必要のな
い大きな能力を基準に設計すると、砂質の土砂の掘り取
り作業においては無用な能力となるものであった。この
ように、いずれの対応をしてもクラムシェルバケットを
使用して粘土質の土砂を掘り取る作業では、その構成上
からして致命的な効率の悪さが発生していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のクラムシェルバ
ケットではこのような欠点を有しており、クラムシェル
バケットで粘着質の粘土質の地盤に深い穴を掘り下げる
ことができにくいものであった。このため、クラムシェ
ルバケットで粘土質の地盤を掘り下げる場合であって
も、バケットが掘り取った穴に吸着せず、効率のよい深
掘り作業を行うことができるクラムシェルバケットの開
発が望まれていた。
【０００９】本発明はこのような欠点に鑑み、粘着性の
高い粘土質の地盤を掘り下げる場合には、掘り取った穴
に対してバケットが相対的に変位し、両者の接触面積を
減少させると同時に、その接触面に空気を流入させ、ク
ラムシェルバケットを引き上げる荷重を軽減させること
ができるクラムシェルバケットの構造及びその制御回路
を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願の発明は、やや垂直
に吊り下げられる吊り下げ軸と、この吊り下げ軸の下端
の左右に回動自在に連結された一対のバケットと、吊り
下げ軸と各バケットの間に介在され、それ自体が伸縮す
ることで左右のバケットを開閉動させる一対の油圧シリ
ンダーとから成り、両油圧シリンダーを伸長させること
により一対のバケットを閉じて土砂を掴み取り、両油圧
シリンダーを縮小させることにより一対のバケットを開
いて土砂を放出するクラムシェルバケットにおいて、一
対のバケットが閉じた際にも油圧シリンダーの伸長量に
伸びる余裕を持たせておき、一方の油圧シリンダーをさ
らに伸長させることにより、閉じたバケットを垂直軸線
よりも片側に偏位させることをができるようにしたこと
特徴とするクラムシェルバケットの構造を提供するもの
である。
【００１１】また、本願の発明は、やや垂直に吊り下げ
られる吊り下げ軸と、この吊り下げ軸の下端の左右に回
動自在に連結された一対のバケットと、吊り下げ軸と各
バケットの間に介在され、それ自体が伸縮することで左
右のバケットを開閉動させることができ、一対のバケッ
トが閉じた際にもさらにその長さ方向に伸びる余裕を持
たせた一対の油圧シリンダーとから成り、両油圧シリン
ダーを伸長させることにより一対のバケットを閉じて土
砂を掴み取り、両油圧シリンダーを縮小させることによ
り一対のバケットを開いて土砂を放出するクラムシェル
バケットにおいて、両油圧シリンダーの伸長側の圧力室
を共通して油圧供給油路に接続すると共に、両油圧シリ
ンダーの縮小側の排出室を共通して戻り油路に接続し、
油圧供給油路と一方の油圧シリンダーとの間に油圧供給
油路からの油圧が高くなった際には一方の油圧シリンダ
ーと油圧供給油路との接続を解除させる切換弁を介在さ
せたことを特徴とするクラムシェルバケットの制御回路
を提供するものである。
【００１２】
【作用】本願の発明では、吊り下げ軸の下端の左右には
それぞれバケットを軸支してあり、バケットの背中側と
吊り下げ軸との間にはそれぞれ油圧シリンダーを介在さ
せてある。この構成では、従来のように両油圧シリンダ
ーにより両側にあるバケットを閉じることでバケット内
に土砂を掴み取ることができ、両バケットが開くことで
掘り取った土砂を他の場所やトラックの荷台等に移し変
えることができる。
【００１３】この油圧シリンダーはその伸長量（ストロ
ーク長）を相違させてあり、かつ、両油圧シリンダーを
最小に縮小させた場合には左右のバケットが最大に開く
ようにそれぞれの長さを設定してある。このため、両油
圧シリンダーが伸長して一対のバケットが閉じた時には
一方の油圧シリンダーは最大に伸長しているが、他方の
油圧シリンダーには未だ伸びる余裕が残してある。この
ため、粘着性の高い粘土質の地盤にバケットが吸着した
場合には、他方の油圧シリンダーが少し伸長し、一方の
油圧シリンダーを縮小させて噛み合っている一対のバケ
ットを閉じた状態のままで一方の方向に回動させること
ができる。すると、両バケットは閉じたままで中心軸か
ら偏位して回動し、掘り取った穴の中心とバケットの中
心がずれ、バケットと土砂の接触面積が少なくなる。
【００１４】このような状態のままでクラムシェルバケ
ットを引き上げると、バケットと穴の底にある土砂との
隙間には空気が流入し、バケットが土砂から引き離れる
のが容易となる。また、バケットと穴の底にある土砂と
の間の吸着面積が小さくなるため、バケットの全面積が
土砂と密着している場合に比べてその引上げ力を小さく
することができる。そして、バケットが掘り下げた穴か
ら引上げられると、両バケットは自由に回動することが
でき、その自重によって両油圧シリンダー間で油圧が自
由に流動することになり、両バケットはその中心軸を鉛
直線に一致させるように復帰する。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。本実施例では、移動できる車体にアームを取付け、
このアームの先端に複数のブームをテレスコピック状に
挿入して長さ方向に伸縮できるブーム体を取り付け、こ
のブーム体の先端にクラムシェルバケットを取り付けた
深掘り掘削機で本発明を説明する。この実施例における
深掘り掘削機では、地表より下方に向けて垂直な深い穴
を掘ることができ、建造物の基礎工事や埋設工事に利用
することができるものである。
【００１６】まず、車体１１の左右にはそれぞれクロー
ラー１２が巻き付けてあり、このクローラー１２を駆動
することにより車体１１を前後左右に自由に移動させる
ことができる。この車体１１の上面には、エンジン、運
転席などを搭載した作業台１３が水平方向に３６０度自
由に旋回できるように載置してあり、この作業台１３の
上部前方にはややくの字状に折り曲げたアーム１４の下
端が上下方向に揺動できるように軸支してある。そし
て、このアーム１４の中央と前記作業台１３の前面との
間には、仰角制御用の油圧シリンダー１５が介在させて
ある。
【００１７】そして、アーム１４の先端には揺動体１６
がピン１７によって回動自在に連結させてあり、アーム
１４とこの揺動体１６の間には、角度調整用の油圧シリ
ンダー１８が介在させてある。この揺動体１６の上面に
は、複数のブームをテレスコピック状に挿入し、内蔵し
た油圧シリンダーによってその長さ方向に伸縮できるブ
ーム体１９が載置して固着してある。このため、ブーム
体１９は揺動体１６と共に油圧シリンダー１８によって
上下に揺動することができる。
【００１８】このブーム体１９の内でその下端（図１中
で左側の先端）にある細径のブームの端面には舌形状を
した平板の連結片３０が固定してあり、この連結片３０
には前後左右のいずれにも自由に揺動することができる
ジョイント２１がピン３３により吊り下げてあり、ジョ
イント２１の下部にはクラムシェルバケット２２がピン
３５により揺動自在に吊り下げてある。このジョイント
２１により、クラムシェルバケット２２はその自重によ
り常にその軸線が垂直となるように維持されている。な
お、ジョイント２１とクラムシェルバケット２２の詳し
い構成は後述する。
【００１９】次に、図２は本発明の一実施例であるクラ
ムシェルバケット２２の詳しい構成を示すものであり、
クラムシェルバケット２２を側面から見た状態を示すも
のである。
【００２０】前記ジョイント２１は、ブーム体１９の角
度又はその位置に係わらす吊り下げたクラムシェルバケ
ット２２を常に垂直に吊り下げられることができるもの
で、直交する二軸方向で自由に回動することができるも
のである。このジョイント２１ではその中央に平板状を
した中心基板３１があり、この中心基板３１の上面には
間隔をおいて一対の軸支片３２が固着してあり、両軸支
片３２の間には前記連結片３０が挿入させてある。そし
て、連結片３０と軸支片３２は水平方向に貫通したピン
３３によって回動自在に連結させてある。また、中心基
板３１の下面には間隔をおいて一対の軸支片３４が固着
してあり、この軸支片３４の間にはクラムシェルバケッ
ト２２の骨格を構成する吊り下げ軸３８の上端が挿入し
てあり、軸支片３４と吊り下げ軸３８とは水平方向に貫
通したピン３５によって回動自在に連結させてある。こ
のピン３５は、前記ピン３３とはその軸線が直角となる
ように配置してあり、吊り下げ軸３８はピン３３と３５
の自由度によって連結片３０はどのような位置にあって
も常に吊り下げ軸３８はその軸線が垂直下方に垂れ下が
ることができる。
【００２１】この吊り下げ軸３８はクラムシェルバケッ
ト２２の全体を支えることができるもので、やや太径の
丸棒の形状をしている。そして、吊り下げ軸３８の下端
の左右には土砂を掴み取るための一対のバケット３９、
４０が配置してあり、吊り下げ軸３８の下端とバケット
３９、４０とはピン４１、４２によって回動自在に連結
してある。このバケット３９、４０はそれぞれ断面が半
円形をしており、ピン４１、４２がそれぞれ円弧の中心
に位置するように設定してあり、バケット３９、４０が
ピン４１、４２を中心にして回動すると、バケット３
９、４０の外周の軌跡はピン４１、４２を中心として円
形を描くようになっている。また、各バケット３９、４
０の下端開口の対向する面には、土砂に食い込むための
爪４３、４４がそれぞれ固着してある。
【００２２】次に、前記吊り下げ軸３８の上端付近（吊
り下げ軸３８の上端から約１／３程度の位置）には、そ
の外周に太径の固定外枠４５が帯状に固着してあり、こ
の固定外枠４５の左右側面には、一対のシリンダー受台
４６、４７がそれぞれ対称形に配置して固着してある。
このシリンダー受台４６の間には油圧シリンダー４８の
後端が挿通してあり、シリンダー受台４６と油圧シリン
ダー４８の後端とはピン５０によって回動自在に連結し
てある。また、油圧シリンダー４８の間には油圧シリン
ダー４９の後端が挿通してあり、シリンダー受台４７と
油圧シリンダー４９の後端とはピン５１によって回動自
在に連結してある。また、前記バケット３９の上縁中央
にはロッド受台５２が固着してあり、このロッド受台５
２の間には油圧シリンダー４８によって作動されるシリ
ンダーロッド５４の先端が挿入してあり、ロッド受台５
２とシリンダーロッド５４の先端とはピン５６によって
回動自在に連結してある。同様にして、バケット４０の
上縁中央にもロッド受台５３が固着してあり、このロッ
ド受台５３の間には油圧シリンダー４９によって作動さ
れるシリンダーロッド５５の先端が挿入してあり、ロッ
ド受台５３とシリンダーロッド５５の先端とはピン５７
によって回動自在に連結してある。このようなクラムシ
ェルバケット２２の構成は従来から知られたものであ
る。
【００２３】しかしながら、本発明における一実施例の
クラムシェルバケット２２では、前記の油圧シリンダー
４８、４９に従来の同等品には無い特徴がある。すなわ
ち、両油圧シリンダー４８、４９はその伸縮できる量
（ストローク長）を相違させており、図２で示すように
油圧シリンダー４９の伸縮量Ａは油圧シリンダー４８の
伸縮量Ｂよりも長くなるように設定してある。また、油
圧シリンダー４８、４９が最小限に縮小した状態では、
各シリンダーロッド５４、５５は油圧シリンダー４８、
４９内に引き込まれるが、この縮小した状態でバケット
３９、４０はピン４１、４２を中心として最大限に開口
しており、バケット３９、４０が吊り下げ軸３８の左右
に対称形に開いている（図４の状態を参照のこと）。そ
して、油圧シリンダー４８、４９がそれぞれ作動して油
圧シリンダー４８、４９からそれぞれシリンダーロッド
５４、５５が伸長し、バケット３９、４０が閉じた状態
の時（図５の状態を参照のこと）には油圧シリンダー４
８側のシリンダーロッド５４は最大の伸長量となるが、
油圧シリンダー４９側のシリンダーロッド５５の伸長量
にはなおも少し余裕があるように設定してある。この伸
び代は前述の油圧シリンダー４８、４９の伸縮量の差で
あり、Ａ−Ｂの長さが油圧シリンダー４９の伸びること
ができる遊びの長さとなる。
【００２４】次に、第３図は本実施例のクラムシェルバ
ケット２２を作動させるための油圧制御回路を示すもの
である。
【００２５】前記車体１１の内部に収納されたエンジン
６１によって駆動される油圧ポンプ６０は、その吸引側
を圧力油を収納した油タンク６２に連通させてあり、油
圧ポンプ６０の圧力油の吐出側は三方に切換えることが
できる切換弁６３に接続してある。また、切換弁６３の
排出側は、前記油タンク６２に接続してあり、圧力油が
戻るようしてある。
【００２６】この切換弁６３の一方には油圧供給油路と
しての油路ａが接続してあり、油路ａには圧力油を二方
向に分岐できる分流弁６４の共通端が接続してあり、分
流弁６４の二つの分岐端にはそれぞれ油路ｂ、ｃが接続
してある。この油路ｃは油圧シリンダー４９の圧力室６
７側に接続してあり、油路ｂは切換弁６５の常時開口し
てる一方のポートに接続してある。この切換弁６５の常
時開口している他方のポートには油路ｄが接続してあ
り、油路ｄは油圧シリンダー４８の圧力室６６側に接続
してある。この切換弁６５は油路ｂの圧力が高くなると
切り替わる特質を持つもので、常時は閉鎖しているポー
トには油路ｈが接続してあり、通常は油路ｂとｄが連通
しているが、油路ｂの圧力が高くなると油路ｂとｄが遮
断され、油路ｄとｈが連通することになる。
【００２７】前記油圧シリンダー４９の内部には、圧力
油によって内部を摺動するピストン６９が気密に収納し
てあり、このピストン６９には前記シリンダーロッド５
５の終端が連結してあり、ピストン６９によって油圧シ
リンダー４９の内部は圧力室６７と戻し室７１に分離さ
れている。また、前記油圧シリンダー４８も同様に、そ
の内部には圧力油によって内部を摺動するピストン６８
が収納してあり、このピストン６８には前記シリンダー
ロッド５４の終端が連結してあり、ピストン６８によっ
て油圧シリンダー４８の内部は圧力室６６と戻し室７０
に分離されている。
【００２８】この油圧シリンダー４９の戻し室７１には
油路ｆが接続してあり、この油路ｆは切換弁７２の常時
開口している一方のポートに接続してあり、切換弁７２
の常時開口している他方のポートには戻り油路としての
油路ｇが接続してあり、油路ｇの終端には前記切換弁６
３が接続してある。この切換弁６３は常時は開口してい
るが、作動端に圧力が加わるとその流路を閉鎖すること
ができるものである。そして、油圧シリンダー４８の戻
し室７０には油路ｅが接続してあり、この油路ｅは前記
油路ｆと合流しており、切換弁７２の常時開口している
一方のポートに接続している。
【００２９】次に、前記油路ｂには圧力制御のための油
路ｉが分岐して接続してあり、切換弁６５の作動端に接
続した油路ｊに接続しており、両油路ｉ、ｊとは油路ｍ
に合流して接続しており、この油路ｍの終端は前記切換
弁７２の作動端に接続してある。また、前記油路ｇには
油路ｋが分岐するようにして接続してあり、この油路ｋ
には一方向に圧力油を流動させるチェック弁７３が接続
してあり、チェック弁７３には油路ｈが接続してあり、
この油路ｈの終端には切換弁６５の常時閉鎖しているポ
ートに接続してある。なお、このチェック弁７３は油路
ｈより油路ｋの方向には圧力油の流動を許可するが、そ
の逆の油路ｋより油路ｈの方向には圧力油の流動ができ
ない性質を持っている。
【００３０】次に、本実施例の作用を図４、図５、図
６、図７、図８と共に説明する。この場合、クラムシェ
ルバケット２２で粘着性のある粘土質の地盤をバケット
３９、４０により掘り取る作業により説明し、バケット
３９、４０が粘土質の土質に吸着されて容易にクラムシ
ェルバケット２２を引上げられない場合の動作に付いて
説明する。そして、このクラムシェルバケット２２が図
４、図５、図６、図７、図８の順に動作し、図４ではバ
ケット３９、４０が最大限に開いた状態から、図８のク
ラムシェルバケット２２が掘り取った穴から引き上げる
までの手順で説明する。
【００３１】〔掘削機の操作〕
【００３２】この深掘り掘削機により深穴を掘る場合に
は、まず油圧シリンダー１５、１８をそれぞれ作動さ
せ、アーム１４及びブーム体１９をそれぞれ上下に揺動
させてクラムシェルバケット２２を掘り取る穴の真上付
近に移動させる。そして、両油圧シリンダー１５、１８
を調整して伸縮させることにより、ブーム体１９を深穴
の軸線に対して垂直になるように立ち上げる。その後、
ブーム体１９に内蔵してある油圧シリンダー（図示せ
ず）を作動させてブーム体１９を伸長させ、ブーム体１
９の細径のブームの下端に吊り下げてあるジョイント２
１、クラムシェルバケット２２をそれぞれ掘り下げた穴
の中に挿入する。このクラムシェルバケット２２のバケ
ット３９、４０が穴の底に接触させたならば両バケット
３９、４０を閉じることにより土砂を掴み取り、その後
前述とは逆にブーム体１９に内蔵した油圧シリンダーを
作動させてブーム体１９の全体長さを縮小させ、穴の開
口よりクラムシェルバケット２２を引出す。そして、両
油圧シリンダー１５、１８を作動させてアーム１４、ブ
ーム体１９を上下に揺動させ、クラムシェルバケット２
２を目的とする高さのまで持ち上げ、地表近くの地面や
トラックの荷台に移動させる。その後、バケット３９、
４０を開くことにより、掴み取った土砂を落下させるこ
とができる。
【００３３】〔土砂の掘り取り作業〕
【００３４】次に、このクラムシェルバケット２２で土
砂を掘り取る場合には、図４に示すように油圧シリンダ
ー４８、４９を縮小してシリンダーロッド５４、５５を
油圧シリンダー４８、４９内に引き込め、バケット３
９、４０をピン４１、４２を中心にして回動させ、両バ
ケット３９、４０を両側に大きく開かせる。この状態で
は、バケット３９、４０の開口は下方に向いており、爪
４３、４４は下方に向けられている。このような姿勢の
とき、クラムシェルバケット２２を穴の底にある地盤Ｓ
に落下させると、爪４３、４４は地盤Ｓの表面より内部
に食い込むことになる（図４の状態を参照）。
【００３５】このような状態となったなら、切換弁６３
を正方向に切換えて油圧ポンプ６０で発生した圧力油を
油路ａに供給する。油路ａより流入した圧力油は分流弁
６４により左右に同じ流量で分岐され、圧力油は油路
ｂ、ｃにそれぞれ流れる。この油路ｂに流入した圧力油
は切換弁６５、油路ｄを通過して油圧シリンダー４８の
圧力室６６に流入する。この圧力室６６で圧力油が膨張
するため、油圧シリンダー４８内でピストン６８を下方
に押動し、シリンダーロッド５４を油圧シリンダー４８
より押し出すことになる。また、油路ｃに流入した圧力
油は油圧シリンダー４９の圧力室６７に流入し、この圧
力室６７で膨張するため、油圧シリンダー４９内でピス
トン６９を下方に押動し、シリンダーロッド５５を油圧
シリンダー４９より押し出すことになる。そして、油圧
シリンダー４８の戻し室７０内に残っていた圧力油はピ
ストン６８の移動で油路ｅ方向に押し出され、また、油
圧シリンダー４９の戻し室７１内に残っていた圧力油は
ピストン６９の移動で油路ｆ方向に押し出される。両油
路ｅ、ｆで合流した圧力油は切換弁７２を通過した後、
油路ｇを流れて切換弁６３より油タンク６２に戻されて
回収される。このような圧力油の流れにより両油圧シリ
ンダー４８、４９は押動の作用を行う。
【００３６】このようにして、油圧シリンダー４８、４
９が作動してシリンダーロッド５４、５５が伸長する
と、ピン５０と５６及びピン５１と５７の間隔が長くな
り、ロッド台５２、５３が押されるためにバケット３９
はピン４１を中心にして反時計方向に回動し、バケット
４０はピン４２を中心にして時計方向に回動する。この
ため、爪４３、４４が噛み合うようにして両バケット３
９、４０の開口は閉じ、両バケット３９、４０内には地
盤Ｓより土砂を掴み取り、バケット３９、４０の外周は
地盤Ｓに食い込むことになる（図５を参照のこと）。
【００３７】このように、両バケット３９、４０が噛み
合った時には、油圧シリンダー４８のシリンダーロッド
５４は最大限に伸長しているが、その状態であっても油
圧シリンダー４９のシリンダーロッド５５はその伸長量
に余裕が残っている。すなわち、油圧シリンダー４９内
のピストン６９は油圧シリンダー４９の下端に達してお
らず、圧力室６７になおも圧力油が供給されたならば、
シリンダーロッド５５をさらに下方に押し下げることが
できるだけの伸縮量（ストローク長）が残っている。
【００３８】〔バケット３９、４０の偏位の動作〕
【００３９】この図５で示すような状態で、バケット３
９、４０が粘着性の高い粘土質等の地盤Ｓに食い込んだ
ならば、ジョイント２１によってクラムシェルバケット
２２を引き上げようとしてもバケット３９、４０の半円
形をした下面が粘土質に吸着して引き上げるには大きな
負荷がかかることになる。このような状態になったなら
ば、切換弁６３を正方向に切換えて、圧力油を油路ａ方
向になおも供給を続けてバケット３９、４０を偏位して
回転させる。
【００４０】すなわち、油路ａ、分流弁６４、油路ｃを
通過した圧力油は圧力室６７に供給されて膨張するが、
油圧シリンダー４９内のピストン６９はまだ下方に移動
することができる余裕があり、ピストン６９は下方に移
動することができる。しかし、油圧シリンダー４８内の
ピストン６８は油圧シリンダー４８の最下位置にあるた
め、油圧シリンダー４８側ではピストン６８およびシリ
ンダーロッド５４は下方に伸長できない。また、バケッ
ト３９、４０が接触しているために両バケット３９、４
０はそれ以上回動することができず、油圧シリンダー４
９だけが伸びようとしてもシリンダーロッド５４によっ
て余裕のある伸長量分が残っていても伸びることができ
ない。このため、油路ｂ、ｃには分流弁６４から供給さ
れる圧力油によってその圧力が高くなり、圧力油の一部
は油路ｉ、ｊを通じて切換弁６５の作動端に加えられ、
この作動端の圧力を高めることから切換弁６５を切換え
ることになる。すると、油路ｂとｄの導通は遮蔽され、
油路ｄとｈが導通することになり、圧力室６６は油路
ｄ、切換弁６５、油路ｈ、チェック弁７３、油路ｋを介
して戻り側の油路ｇと連通することになる。また、油路
ｉからの高められた圧力油は同時に油路ｍを伝わって切
換弁７２の作動端に加えられるために、この切換弁７２
が切り換わり、油路ｆとｇの導通を遮断することにな
る。
【００４１】このように圧力油の流れの系統が切り換わ
ると、油路ｃに加えられた圧力油は圧力室６７内に流入
し、ピストン６９を押し下げてシリンダーロッド５５を
油圧シリンダー４９より伸長させることになる。そし
て、ピストン６９が油圧シリンダー４９内で下方に摺動
すると、油圧シリンダー４９の戻し室７１に残っていた
圧力油は排出され、油路ｆに流れ、油路ｅより油圧シリ
ンダー４８の排出室７０に流入する。このため、圧力油
は排出室７０内で膨張し、ピストン６８を押し上げてシ
リンダーロッド５４を油圧シリンダー４８内に収納する
ように作用する。同時に、ピストン６８が油圧シリンダ
ー４８内で摺動することから圧力室６６に残っていた圧
力油は油路ｄに流出され、この圧力油は切換弁６５、油
路ｈ、チェック弁７３、油路ｋの順に流れ、次いで油路
ｇ、切換弁６３より油タンク６２に流れて回収される。
つまり、油路ｂ内の圧力油の圧力が低い時には、油路ａ
より分流弁６４を介して２つの油圧シリンダー４８、４
９に並列に圧力油が供給されているが、油路ｂ内の圧力
油の圧力が高くなると、２つの油圧シリンダー４９、５
０は直列に接続されて同期して伸縮の動作を行ない、各
シリンダーロッド５４、５５の作動方向は逆となるもの
である。
【００４２】このように、油路ｂ内の圧力油の圧力が高
められることによりシリンダーロッド５５が油圧シリン
ダー４９より押し出され、シリンダーロッド５４が油圧
シリンダー４８に収納されるように収縮され、両シリン
ダーロッド５４、５５は逆方向の作動を行う。このた
め、シリンダーロッド５５に連結してあるピン５７、ロ
ッド受台５３は下降し、バケット４０をピン４２を中心
として時計方向に回動させ、同時にシリンダーロッド５
４に連結してあるピン５６、ロッド受台５２は上昇し、
バケット３９をピン４１を中心として時計方向に回動さ
せることになる。このようにして、吊り下げ軸３８の下
端左右に軸支してあるバケット３９、４０はそれぞれピ
ン４１、４２を中心として矢印Ｖの方向にその中心軸
（垂直線）から左方向に偏位して回動させられ、図６で
示すようにくの字形に曲げられて停止する。この時、地
盤Ｓにバケット３９、４０を食い込ませ、地盤Ｓの表面
から下方に円弧形の穴Ｔを形成しており、バケット３
９、４０の外周は掘り取った穴Ｔの表面に吸着してい
る。
【００４３】このようにして、地盤Ｓの表面より食い込
んだバケット３９、４０は円弧形の穴Ｔの内部で、両バ
ケット３９、４０が土砂を掴み取ったままの状態で偏位
し、バケット３９、４０の外周と穴Ｔの接触面積が減少
する。しかも、バケット３９、４０が回動することによ
り、穴Ｔとの接触面に空気が流入するため、バケット３
９、４０は穴Ｔと引き離すことが容易となる。
【００４４】〔クラムシェルバケット２２の引上げ〕
【００４５】この図６のように、バケット３９、４０の
中心が穴Ｔの中心より偏位し、両者の接触面積が減少し
て吸着力が少なくなれば、クラムシェルバケット２２を
穴Ｔより容易に引き上げることができる。すなわち、ブ
ーム体１９に内蔵した油圧シリンダーを作動させてブー
ム体１９の全長を縮小させ、ブーム体１９の下端に連結
したジョイント２１によってクラムシェルバケット２２
を引上げ、バケット３９、４０を穴Ｔより引き離すこと
ができる。このバケット３９、４０の引き離しにかかる
作用力は、バケット３９、４０の外周前面が穴Ｔの内面
に吸着されている状態に比べてはるかに少なくなり、容
易に引き離すことができる。こうして、掘り取った土砂
を掴んだままでバケット３９、４０が上方に吊り上げら
れた状態が図７で示される。
【００４６】〔バケット３９、４０の復帰動作〕
【００４７】このように、バケット３９、４０が穴Ｔよ
り引き離され、宙吊りの状態となったならば切換弁６３
を中立位置に復帰させ、圧力油を油路ａに供給するのを
停止する。すると、油路ａ、分流弁６４、油路ｂ、ｉ、
ｊを介して切換弁６５の作動端に加えられていた圧力が
低下し、切換弁６５は復帰して油路ｂとｄを連通させ、
油路ｄとｈを遮断する。このため、油路ｃ、分流弁６
４、油路ｂ、ｄを介して圧力室６６と６７が連通する。
排出室７０と７１とは従前から油路ｅとｆによって連通
しているため、両油圧シリンダー４８と４９の圧力室６
６と６７と排出室７０と７１は並列に接続することにな
り、両油圧シリンダー４８、油圧シリンダー４９におけ
る圧力油の流動が自由となる。また、油圧シリンダー４
９によるシリンダーロッド５５の伸長により、中心軸よ
り偏位して保持されていたバケット３９、４０はその自
重によって図７においてＷ方向に回動しようとする力が
働いている。
【００４８】この復帰力のため、シリンダーロッド５５
は油圧シリンダー４９に押し込まれるように作用し、ピ
ストン６９は油圧シリンダー４９の内部に押し込められ
ることになり、圧力室６７内の圧力油は油路ｃに押し出
される。このため、圧力油は油路ｃ、分流弁６４、油路
ｂ、切換弁６５、油路ｄより圧力室６６に流入し、ピス
トン６８を油圧シリンダー４８内で下方に押し下げ、シ
リンダーロッド５４を油圧シリンダー４８より伸長させ
ることになる。こうして、シリンダーロッド５５が油圧
シリンダー４９内に収縮し、同時にシリンダーロッド５
４が油圧シリンダー４８より伸長するため、バケット４
０はピン４２を回転の中心にして反時計方向に回動し、
バケット３９はピン４１を回転の中心にして反時計方向
に回動して両者の接触面が垂直になるように自動的に復
帰する。この時、ピストン６８が油圧シリンダー４８内
で下降すると、排出室７０内の圧力油は油路ｅ、ｆを通
じて油圧シリンダー４９の排出室７１内に流入する。こ
のため、圧力油は排出室７１で膨張してピストン６９を
押し上げる作用をし、シリンダーロッド５５は油圧シリ
ンダー４９内に収縮することになり、両シリンダーロッ
ド５４、５５の伸長量と収縮量が同期することになる。
【００４９】このようにして、バケット３９、４０は閉
じたままの状態で図７中のＷ方向に回動し、掴んでいる
土砂はバケット３９、４０から落下することなく復帰す
る。図８は前述の一連の動作により、バケット３９、４
０が偏位した状態からその自重により両者の接合面が垂
直になるように振れ戻り、バケット３９と４０の重量の
バランスが釣り合った状態を示すものである。この釣り
合った状態でブーム体１９の全長を縮小させるように作
用すると、クラムシェルバケット２２を穴の底から地表
にまで持ち上げ、バケット３９、４０で掴み取っている
土砂を深い位置から掘り取ることができる。
【００５０】〔バケット３９、４０を開くことによる土
砂の落下動作〕
【００５１】この後、バケット３９、４０で掘り取った
土砂を地表やトラックの荷台に落下させるには切換弁６
３を中立から逆方向に切換えることにより行う。する
と、油圧ポンプ６０からの圧力油は油路ｇに流入し、切
換弁７２を通過した後２つの油路ｅ、ｆに分岐し（チェ
ック弁７３は逆方向のため、圧力油は油路ｋからｈには
流れない）、両排出室７０、７１に流入する。この排出
室７０内で膨張した圧力油は油圧シリンダー４８内でピ
ストン６８を上方に押し上げ、シリンダーロッド５４を
油圧シリンダー４８内に収縮させ、排出室７１内で膨張
した圧力油は油圧シリンダー４９内でピストン６９を上
方に押し上げ、シリンダーロッド５５を油圧シリンダー
４９内に収縮させる。このため、バケット３９はピン４
１を中心として時計方向に回動されられ、同時にバケッ
ト４０はピン４２を中心として反時計方向に回動させら
れ、両バケット３９、４０の接触面は離れて下方に向け
て開口させることになる。こうして、両バケット３９、
４０で掴み取られた土砂は地表やトラックの荷台に落下
させられる。
【００５２】このような手順を繰り返すことにより、ク
ラムシェルバケット２２を使用して深い穴の底から土砂
を掘り取ることができ、バケット３９、４０により土砂
を引き上げることができ、順次掘っていく深さを深くす
ることができる。
【００５３】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、従
来のクラムシェルバケットの基本的な構造に比べて大き
な改造をする必要もなく、下部左右に軸支した２つのバ
ケットを偏位させることができる。このバケットが偏位
する動作は２つの油圧シリンダーの伸長量の設定を調整
しておき、圧力油の供給を制御することで行うことがで
き、機能が簡易となるものである。そして、バケットが
粘性の高い粘土質の土砂に噛み合い、その粘性によって
バケットが吸着されても、バケットが掘り取った穴に対
して偏位することで両者の接触面積が少なくなり、同時
に両者の接触面に空気が流入するため、バケットの引上
げ力を少なくさせることができる。
【００５４】また、このようにバケットを操作する油圧
回路は極めて簡単なため、従来から用いられているクラ
ムシェルバケットの油圧回路の一部を改造することで機
能し、製造費用が安価となる。そして、粘着性の高い粘
土質の土壌からバケットを引き離す際に、バケットを引
き上げる力を強力にする必要がないため、車体、アー
ム、ブームの負担が軽減され、最大負荷を大きくして設
計しなくてすむので、掘削機全体の能力を小さくするこ
とできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるクラムシェルバケット
を深掘り用の掘削機に吊り下げた状態を示す斜視図であ
る。
【図２】本発明の一実施例であるクラムシェルバケット
を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施例であるクラムシェルバケット
を駆動させるために最適な油圧制御のための油圧回路図
である。
【図４】本発明の一実施例であるクラムシェルバケット
の動作を示すもので、バケットを最大限に開いて土質に
食い込ませた状態を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施例であるクラムシェルバケット
の動作を示すもので、バケットを閉じ、両バケット内に
土砂を掴み取った状態を示す側面図である。
【図６】本発明の一実施例であるクラムシェルバケット
の動作を示すもので、バケットを偏位させた状態を示す
側面図である。
【図７】本発明の一実施例であるクラムシェルバケット
の動作を示すもので、バケットを偏位させたままで引き
上げた状態を示す側面図である。
【図８】本発明の一実施例であるクラムシェルバケット
の動作を示すもので、バケットを引き上げた後で、その
自重によりバケットが元の状態に復帰した状態を示す側
面図である。 ａ 油圧供給油路としての油路 ｇ 戻り油路としての油路 ｈ 油路 ２２ クラムシェルバケット ３８ 吊り下げ軸 ３９ バケット ４０ バケット ４３ 爪 ４４ 爪 ４８ 油圧シリンダー ４９ 油圧シリンダー ５４ シリンダーロッド ５５ シリンダーロッド ６５ 切換弁 ６６ 圧力室 ６７ 圧力室 ７０ 排出室 ７１ 排出室 ７２ 切換弁

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 やや垂直に吊り下げられる吊り下げ軸
    と、この吊り下げ軸の下端の左右に回動自在に連結され
    た一対のバケットと、吊り下げ軸と各バケットの間に介
    在され、それ自体が伸縮することで左右のバケットを開
    閉動させる一対の油圧シリンダーとから成り、両油圧シ
    リンダーを伸長させることにより一対のバケットを閉じ
    て土砂を掴み取り、両油圧シリンダーを縮小させること
    により一対のバケットを開いて土砂を放出するクラムシ
    ェルバケットにおいて、一対のバケットが閉じた際にも
    油圧シリンダーの伸長量に伸びる余裕を持たせておき、
    一方の油圧シリンダーをさらに伸長させることにより、
    閉じたバケットを垂直軸線よりも片側に偏位させること
    ができるようにしたことを特徴とするクラムシェルバケ
    ットの構造。
  2. 【請求項２】 前記一対の油圧シリンダーの内、一方の
    油圧シリンダーはバケットが閉じた際に最大に伸長でき
    る長さに設定し、他方の油圧シリンダーはバケットが閉
    じた際にもさらに伸長できるようにその伸長量に余裕が
    あるように設定し、両油圧シリンダーを伸長させて一対
    のバケットが閉じてから他方の油圧シリンダーをさらに
    伸長させ、一対のバケットを垂直軸線より片側に偏位さ
    せると共に、一方の油圧シリンダーを他方の油圧シリン
    ダーの伸長力で縮小させるようにしたことを特徴とする
    請求項１記載のクラムシェルバケットの構造。
  3. 【請求項３】 ブームの先端からやや垂直に吊り下げら
    れる骨格をなす細長い吊り下げ軸と、この吊り下げ軸の
    下端の左右に回動自在に連結された断面がやや半円形を
    した一対のバケットと、各バケットの接触面に固定され
    た複数の爪と、吊り下げ軸の上部と一方のバケットの背
    面の間に介在され、それ自体が伸縮することでバケット
    を開閉動させる一方の油圧シリンダーと、吊り下げ軸の
    上部と他方のバケットの背面の間に介在され、それ自体
    が伸縮することでバケットを開閉動させる他方の油圧シ
    リンダーとから成り、両油圧シリンダーが最小に縮小し
    た状態のときに両バケットは開き、両油圧シリンダーが
    伸長して両バケットが接触して閉じたときにも油圧シリ
    ンダーにはなおも伸長することのできる伸び長さの余裕
    を持たせるように設定したことを特徴とするクラムシェ
    ルバケットの構造。
  4. 【請求項４】 やや垂直に吊り下げられる吊り下げ軸
    と、この吊り下げ軸の下端の左右に回動自在に連結され
    た一対のバケットと、吊り下げ軸と各バケットの間に介
    在され、それ自体が伸縮することで左右のバケットを開
    閉動させることができ、一対のバケットが閉じた際にも
    さらにその長さ方向に伸びる余裕を持たせた一対の油圧
    シリンダーとから成り、両油圧シリンダーを伸長させる
    ことにより一対のバケットを閉じて土砂を掴み取り、両
    油圧シリンダーを縮小させることにより一対のバケット
    を開いて土砂を放出するクラムシェルバケットにおい
    て、両油圧シリンダーの伸長側の圧力室を共通して油圧
    供給油路に接続すると共に、両油圧シリンダーの縮小側
    の排出室を共通して戻り油路に接続し、油圧供給油路と
    一方の油圧シリンダーとの間に油圧供給油路からの油圧
    が高くなった際には一方の油圧シリンダーと油圧供給油
    路との接続を解除させる切換弁を介在させたことを特徴
    とするクラムシェルバケットの制御回路。
  5. 【請求項５】 やや垂直に吊り下げられる吊り下げ軸
    と、この吊り下げ軸の下端の左右に回動自在に連結され
    た一対のバケットと、吊り下げ軸と各バケットの間に介
    在され、それ自体が伸縮することで左右のバケットを開
    閉動させることができ、一対のバケットが閉じた際にも
    さらにその長さ方向に伸びる余裕を持たせた一対の油圧
    シリンダーとから成り、両油圧シリンダーを伸長させる
    ことにより一対のバケットを閉じて土砂を掴み取り、両
    油圧シリンダーを縮小させることにより一対のバケット
    を開いて土砂を放出するクラムシェルバケットにおい
    て、両油圧シリンダーの伸長側の圧力室を共通して油圧
    供給油路に接続すると共に、両油圧シリンダーの縮小側
    の排出室を共通して戻り油路に接続し、油圧供給油路と
    一方の油圧シリンダーとの間には、油圧供給油路からの
    油圧が高くなった際に切り換わり、油圧供給油路と一方
    の油圧シリンダーとの接続を閉鎖すると同時に、一方の
    油圧シリンダーと戻り油路とを接続させる切換弁を介在
    させたことを特徴とするクラムシェルバケットの制御回
    路。
  6. 【請求項６】 前記の制御回路において、両油圧シリン
    ダーと戻り油路の間には、油圧供給油路からの油圧が高
    くなった際に切り換わり、両油圧シリンダーと戻り油路
    との接続を遮断させることのできる切換弁を介在させた
    ことを特徴とする請求項４又は５記載のクラムシェルバ
    ケットの制御回路。
JP5340963A 1993-12-10 1993-12-10 クラムシェルバケットの構造及びその制御回路 Pending JPH07158103A (ja)

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CA002136663A CA2136663A1 (en) 1993-12-10 1994-11-25 Structure of a clamshell bucket and a hydraulic control circuit thereof
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