JPS5910445B2 - 掘削具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は掘削具に関し、よシ詳細には掘削歯、掘削ブレ
ード又は鉱業用切削刃のような掘削具に関する。

出願人の知見によれば、被掘削物体に係合する保合表面
に、硬い作用面を有する素子が、被掘削物体の流れの平
均的方向に対しほぼ垂直になるような角度で設けられて
いるならば、掘削歯又は掘削ブレードのような掘削具の
使用年数を実質的に延長し得る。

前記硬い作用面を有する素子が配設される部材の寿命は
、前記素子の寿命よシもずっと短い。

本発明は前記諸点に鑑みなされたものであって、被掘削
物体に係合する部材の早期の摩耗、歯こぼれ、亀裂等が
実質的に回避され得る掘削具を提供することを目的とす
る。

本発明の掘削具は、被掘削物体に係合するほぼ平坦な係
合表面を備える部材と、係合表面上に間隔をおいて設け
られた耐摩耗性材料からなる複数の素子とを有してなり
、前記素子はほぼ平坦な上表面を有し、前記部材の係合
表面上における被掘削物体の流れの平均的方向に対し前
記素子の上表面がほぼ垂直になるように構成されている
。

この結果、本発明の掘削具の前記部材の寿命はその係合
表面上に設けられる素子の寿命に近い値となシ、部材の
使用年数を相当伸長し得る。

次に本発明の掘削具の好ましい具体例について図面に基
いて説明する。

先ず第１図では、符号４０は、通常の垂れ開き戸４１を
備えており且つ通常のディツパ−スティック４２により
担持されたシャベルディツパ−パケットを示す。

符号４３は、ディツパ−４０の掘削縁に交差する方向に
間隔を隔てて配置・されたほぼ横形の掘削歯を示す。

所望の作業現場から土又は他の物体を除去すべ（シャベ
ルディツパ−は通常（点線で示す）弧線上を移動する。

シャベルディツパ−は例えば、第８図に示すホーディツ
パ−とは異なる。

第８図では、ホーディツパ−が符号１４０で示されてお
シ、前方に突出する複数個の歯１４３を備えている。

パケット１４０はバックホープームとスティック１４２
とにより担持されている。

第１図に示す上向き弧線と対照的にバックホーディツパ
−パケット１４０は、内方下向きに移動して物体を掘削
する。

歯４３又は１４３は通常、２部分即ち先端部材１４４と
アダプタ１４４ａから成る（第９図参照）。

アダプタ１４４ａはディツパ−又は他の掘削装置に固定
される部材であシ、先端部材は、ピン留め又は他の方法
でアダプタに固定される。

第９図の具体例では、先端部材１４４はシャンク１４４
ｂを備えておシ、シャンク１４４ｂは、先端部材を装着
すべくソケット１４５内部に受容されている。

第２〜４図の具体例では、先端部材４４はソケット４５
を備えており、ソケット４５は先端部材装着用手段を形
成している。

第２〜４図によれば、先端部材４４は、被掘削物体保合
縁部又は侵入縁部４６から後方に向って実質的に横形に
形成されている。

表面４７及び４８（後者は第４図にのみ示されている）
は、先端部材４４０所謂、上面及び底面に形成されてい
る。

これらの面の両側に側面４９が接しており、取付端部５
０（第３図参照）に隣接の４個の表面が共同して、ソケ
ット４５を開設すべ（十分な箱形を形成している。

先端部材を（図示しない）アダプタに一時的に固定する
固定ピンを受容すべく表面４７．４８は符号５１に於い
て中断されている。

先端部材４４をアダプタに装着するときは、ソケット４
５にほぼ一致する（図示しない）ノーズを受答すべく先
端部材４４は通常、その中央面５２（第４図参照）に平
行な方向で後方に移動する。

通常、表面４７．４８のいずれか１方が被掘削物体と係
合する係合表面になる。

土又は他の被掘削物体と余シ頻繁に係合しない表面は多
くの場合、先端部材の金属量を節約すべく符号５３で示
されるようにノツチ又は凹部を備えるであろう（第４図
参照）。

いずれにしても、本発明は、被掘削物体と頻繁に係合す
る係合表面４７を取扱う。

通常、この表面が最も高度な摩耗作用を受けるからであ
る。

本発明によれば、係合表面４７（バックホーの場合係合
表面１４７）に複数個の耐摩耗性材料からなる素子５４
が配備されている。

第２〜４図の具体例では素子５４は円板状、即ち比較的
偏平な円筒形である。

各素子５４は、はぼ平坦な頂面即ち上表面５５を有する
。

（上表面５５に垂直に測定された）素子５４の厚みは、
素子５４全体に亘って実質的に均等である。

素子５４は、係合表面４７（よシ詳細には保合表面４７
を形成する先端部材４４０部分）に装着されている。

このために、素子５４を担持する凹部５６が係合表面４
７に形成されている。

先端部材４４は、好ましくは鋳造により製造され、この
ような場合、例えば第４図の形状を形成するために、予
め準備された素子５４が金型キャビティ内に適当に配置
される。

別の製造方法、例えばプレート上に６おろし金”形状を
ろう付けする場合、即ち野菜おろし金の形状を付与する
場合にも、これらの原理を使用し得る。

各素子５４は、先端部材４４の本体の構成材料より実質
的に硬質の耐摩耗性の材料から成るのが有利である。

通常、先端部材４４は特殊鋼から成リ、耐摩耗性の素子
５４は、コバルト等のマトリックス内に適当に配置又は
接合されたタングステン又は別のカチオンカーバイド又
ＲＩＪの態様のアニオンから成る。

種々の硬質作用面を有する材料が使用され得るが、本発
明の主題は、これらの材料の組成よりもむしろ掘削具に
対する前記素子の配置であるから、常用の”カーバイド
なる用語を使用する。

本出願人の知見によれば、素子５４は（その上表面５５
が代表するように）、先端部材４４の中央面５２に対し
て約３０°〜７５°の角度で配置されなければならない
。

保合表面４７の中央面５２に対する角度は更に鋭角であ
るから、この結果必然的に、上表面５５と被掘削物体の
係合表面４７との間にある角度が形成される。

例えば本出願人の知見によれば、先端部材４４がディツ
パ−歯即ちシャベルディツパ−４０の１部である場合、
有利な配向は約４０°である。

他方、掘削機械の設計及び素子の作動モードの極限では
、素子５４の上表面５５を７５°のオーダの角度に配置
するのが有利であろう。

第５〜７図に示す先端部材１４４は浚渫機の刃先として
特に適当である。

浚渫機の刃先の場合、中央面５２に対する素子５４の上
表面５５の最適な配向は約４０°〜４５°のオーダであ
る。

いずれにせよ、本発明の掘削具が実際に物体に対して適
用されたときに、先端部材の係合表面上における被掘削
物体の流れの平均的な方向に対して、耐摩耗性材料から
なる素子の上表面がほぼ垂直になるように構成されれば
よい。

上述のように、本出願人の知見によれば、各素子は第４
図に示される先端部材の中央面に対して約３０°〜約７
５ｃの範囲で配置されていれば、程々の掘削具のほぼ全
ての実施の態様に適用し得るであろう。

次に第１０図を参照すると、符号３４０は、複数個のプ
レート状掘削ブレード３４４を被掘削物体と交差する方
向の前縁部に装着しているスクレーパドロップパケット
を示す。

スクレーパはパケット３４０を下方の土又は物体中に下
降させつつ＃１ぼ直線上に前進し、ブレード３４４を使
用して埋立用材料をパケット内に引込む。

ブレード３４４は、交換を容易にすべ（スクレーパ本体
にボルト留めされた１個の部材から成ってもよく、又は
前部の部材が交換自在な２個の部材から成ってもよい。

更に、所望の場合、ブレードから前方に突出し且つ被掘
削物体内へのブレードの侵入を援助すべく、ブレードと
共に作業する歯を配備してもよい。

第１１図によれば、ブレードは、はぼ平坦な形状であ）
、縦方向及び横方向の寸法に比較して厚みが小さい。

通常、表面３４７が、被掘削物体と係合する保合表面で
ある。

（ボルト開口部３５１を介して）ブレードがボルト止め
される構造体はブレードの背部に位置しておシ、且つブ
レードは摩耗度の高い部位に追加的な金属を配置すべく
種種の厚みを有し得る。

本発明の原理をこの型の掘削具に適用するために、係合
表面３４７．特にブレードの前縁３４６に最も近接の係
合表面３４７の領域に複数個の耐摩耗素子５４を配備す
る。

第１２〜１４図は、前縁３４６に沿った素子５４の配列
の好ましい１例を示す。

特に、各素子５４の前部が１部哩込まれている。

これに関しては第４図を参照し、第７図と比較されたい
。

上表面５５と係合表面４７との精確な角度は被掘削物体
と機械と掘削モードとの関数として選択される。

よシ詳細には、素子５４の上表面５５を被掘削物体の流
れの平均的方向にほぼ垂直に配置するのが有利である。

第１４図に示されるように耐摩耗性の素子（カーバイド
）は、１部が先端部材又は掘削ブＶ−ドの係合表面内に
埋没し、かつ１部が保合表面上に一定の角度で隆起して
いるが、これは下記の理由による。

（ａ） カーバイドを先端部材の係合表面内に完全に
埋没させると、先端部材の強度が過度に低下する。

これを補償すべ（先端部材の厚みを増加すると、先端部
材の重皺と被掘削物体中に侵入の難度が増加するという
欠点が生じる。

（ｂ） カーバイドを先端部材の係合表面の完全に上
方に配設すると、先端部材は、歯の上面を通ってパケッ
トの方向に移動する被掘削物体に対して露出状態℃配置
される結果になる。

特に、歯のパケット端部に近接のカーバイドは、比較的
長期間の摩擦作用を受ける。

（ｃ） 歯を通る物体の流れを阻止せず且つある種の
粘着性材料が歯面に密着する可能性を減少するために、
歯面が可能な限シ滑らかであるのが好ましい。

上方及び下方の極端位置では、歯面のざらつきが増加す
るであろう。

平面図において係合表面の掘削方向中央線の両側のカー
バイドは外側方向に向けられてもよい（第３図及び第５
図参照）。

これは、掘削力に垂直な表面積が最大になるようにカー
バイド素子慣を配置し且つ先端部材の側面と前面との隅
で進行し易い摩耗による金属の除去に抵抗するために行
なわれる。

更に第３図を参照すると、“係合表面”と呼称した表面
４７と侵入縁部４６との間に侵びる付加的表面５８が設
けられている。

表面５８は中央面５２に対して素子５４の上表面５５と
同角度即ち第１〜４図の具体例では４０°を成して配置
されるのが最も適当である。

表面５８の１部として備えられている素子５９は、（鋳
造によシ形成された）四部６０内に装着されており、各
素子５９の上表面６１は付加的表面５８と同一面上にあ
る。

第２図及び第３図より、上から見て素子５４が円形であ
るのに比較し、素子５９は長方形であることが理解され
よう。

い（つかの場合、先端部材本体の主要部を構成する特殊
鋼の均等な結合を達成するために、鋳造作業に於いて、
円筒状素子のみを利用するのが有利であろう。

カーバイドが均等な厚みを有する必要はない。

また、１つの掘削具の中の全部のカーバイドが同じ厚み
を有していなくてもよい。

カーバイドは通常、平行六面体よりもむしろ角柱型であ
るが、これは必須条件ではない０ 耐摩耗素子５４は、コバルトマトリックス内に配置され
た８９％タングステンカーバイド含有の従来の工具鋼カ
ーバイドの如き金属カーバイドから成るのが有利である
。

しかしながら本発明は、別のセメント化もしくは焼結カ
ーバイド又は同様のアニオン製品の使用にも有利に適合
され、モリブデン、クロム、バナジウム等を含有すべく
カチオンを変性し得る。

次に第５〜７図を参照すると、素子５４が先端部材２４
４内に配設される１つの方法が示されている。

より詳細には、母金属中のカーバイドを包囲すべ（素子
５４は符号６２のような突出部としての包囲ショルダを
備える。

母金属と使用カーバイドとの間の物理的冶金効果及び冷
却速度の差によって、ショルダはカーバイドを６ループ
応力”による残留圧縮重に置（。

これによシ、カーバイトを備える歯の線強度が増加する
。

更にこれによシ、鋳造の際の金型内の配置及び冶金的熱
移動が容易である。

第４図及び第７図に示されるように、カーバイドは１部
哩込まれていてもよ（又そうでなくてもよい。

母金属内への埋入け、主として機械的理由から行なわれ
も例えば、四部の断面積及び強度の減少を最少にし、隣
接カーバイドを含む領域の表面平滑性を最大にし、又は
金属内に母金属を“注入”する間にカーバイドの領域で
溶融母金属の６流れ”の増加を達成すべ（行なわれる。

その効果は概して有利であシ、可撓性を更に増加させる
が必須条件ではない。

上述のように構成された掘削具が、掘削作業に適用され
る際に、先端部材又は掘削ブレードは土又は岩石等から
なる被掘削物体中に一定の角度で突入する。

このときの被掘削物体に対する先端部材又はブレードの
係合角度はほぼ１５０〜６０゜程度であろう。

従って、これらの部材の中央面に対して約３０°〜７５
°の角度で耐摩耗素子が配設されているため、初期の掘
削動作に際して、この耐摩耗素子の上表面が前記部材の
保合表面上な流れる被掘削物体の平均的方向に対してほ
ぼ垂直になシ、被掘削物体による衝撃と摩耗作用を相当
程度前記素子の上表面で受けとめることができる。

つまり、最も大きな荷重が加えられる掘削具の被掘削物
体に対する係合時の衝撃が素子の上表面で受は止められ
る。

更に、前記素子の上表面はほぼ平坦に形成されているた
め、物体が素子上をなめらかに移動できる。

このように本発明の掘削具は被掘削物体に係合する部材
の早期の摩耗、歯こぼれ、亀裂等を回避して部材の寿命
を相当伸長し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のいくつかの局面を説明するための掘
削作業中のシャベルディツパ−パケットの概略部分側両
立面図、第２図は第１図のパケットに装着される掘削歯
の先端部材の斜視図、第３図は第２図の先端部材の平面
図、第４図は第３図の４−４線断面図、第５図は浚渫機
への装着に適する先端部材の平面図、第６図は第５図の
先端部材の側面立面図、第７図は第５図の７−７線に沿
った拡大部分断面図、第８図は本発明の特徴たる掘削歯
を備えるバックホーの部分斜視図、第９図は第８図に示
きれた掘削歯の１個の拡大長手方向断面図、第１０図は
本発明の原理に従って形成されたブレードを備えるスク
レーパの斜視図、第１１図は第１０図のブレードの１個
の拡大斜視図、第１２図は第１１図の１２−１２線から
見た説明図、第１３図は第１１図の１３−１３線から見
た説明図、第１４図は第１３図の１４−１４線から見た
部分断面図である。 ４０・・・・・・シャベルデイツパーバケツ）、４１・
−・垂れ開き戸、４２・・・・・・ディツパ−スティッ
ク、４３・・・・・・掘削歯、４４・・・・・・先端部
材、４５・・・・・・ソケット、５４・・・・・・素子
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被掘削物体に係合するほぼ平坦な係合表面を備える
   部材と、保合表面上に間隔をおいて設けられた耐摩耗性
   材料からなる複数の素子とを有しており、前記素子はほ
   ぼ平坦な上表面を有し、前記部材の係合表面上における
   被掘削物体の流れの平均的方向に対し前記素子の上表面
   がほぼ垂直になるように、素子の上表面が前記係合表面
   を備える部材の中央面に対して約３０°から７５°の角
   度で配置されている掘削具。 ２ 前記素子の夫々が前記部材の保合表面に少なくとも
   一部埋め込まれている特許請求の範囲第１項に記載の掘
   削具。 ３ 耐摩耗素子が前記上表面に垂直な方向で等しい厚み
   を有している特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   掘削具。 ４ 耐摩耗素子が保合表面に形成された突出部に包囲さ
   れて、係合表面に埋設されている特許請求の範囲第２項
   に記載の掘削具。 ５ 前記部材の保合表面上に配設されている前記素子が
   、被掘削物体に係合する方向における前記部材の係合表
   面上の中央線によシ２つのグループに２分されておシ、
   各グループの素子の上表面が係合表面上の中央線に対し
   て反対側の方向に向けられている特許請求の範囲第１項
   に記載の掘削具。 ６ 前記部材は前記素子の上表面とほぼ同じ角度で傾斜
   しているほぼ平坦な外表面を備えた前端部な有しており
   、前端部の前記外表面には複数の凹所が形成されていて
   該凹所の夫々には１個の耐摩耗素子が収納されておシ、
   前端部の凹所の夫々に収納されている耐摩耗素子の上表
   面は前記前端部の外表面とほぼ同一平面上にある特許請
   求の範囲第１項に記載の掘削凡 ７ 前記係合表面を有する部材がブレードである特許請
   求の範囲第１項に記載の掘削具。 ８ 前記係合表面を有する部材が掘削歯の先端である特
   許請求の範囲第１項に記載の掘削具。