JPS624492B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は掘削用歯部材に係り、例えば大形ロー
ダの前端に装着されるもののように、繰り返しの
押し上げ応力を受ける場所に特に適するものであ
る。

近年になつて、履帯式のシヨベルデイツパとか
ドラグラインによつて処理されていた採掘作業
が、ゴムタイヤを装着した大形のフロントローダ
にとつて代わられている。ここで“大形”という
のは、９ないし15立方ヤード、すなわち７ないし
12立方メートルの容量のローダバケツトを有する
ものである。この傾向に影響を及ぼす主要な要因
としては、投下資本がかなり低いことや、高度の
要求に応える機械メーカ側の能力や、さらに機械
の適用に汎用性とか柔軟性とかがあることであ
る。

フロントローダを使用する代表的な採掘作業に
は表層の剥離と、鉱石や石炭の積み出しがある。
表層は、微粒物と、砂岩や石灰岩や玄武岩、さら
には頁岩や粒土と混じり合つた石灰岩のような砕
石の大中の塊とのまたは板状物との混合物である
場合が多い。典型的な鉱石は、微粒物と、表層よ
りも密度の高い中小形状のかたまりとの混合物で
ある。表層よりも重量の軽い石炭は、通常は発破
をかけられて破砕されるもので、表層夾雑物によ
り分離された多層型である場合が多く、鉱脈や薄
層として沈積されている。フロントローダのバケ
ツトはこのような原料を掘削し、積み出す歯部材
を一般に必要とされる。

フロントローダが前面に装着したバケツト中に
原料を積み込むためには、まずほぼ水平状に前進
して原料中に突つ込み、次いで山状となつた原料
の中でアーク状にすくい上げねばならない。これ
を達成するためには、大きさや形状が大変異なつ
ている上に重量も異なる前記のような原料にバケ
ツトおよびローダは対抗することとなる。かたま
りや板状物は、これに突つ込み、バケツトの中に
原料をすくい上げるには抵抗が大きくなりがちで
多量のエネルギを必要とする。一般に典型的なも
のである不均一な地形は原料中への貫入の度合を
さらに減少させることとなる。

かかる多くのしかも種々の積み出しに生ずる障
害を克服するため、ゴム製のタイヤ上にある関節
シヤシにより推進されるフロントローダはバケツ
トを油圧によつて、上下にもしくはアーク状にま
たたは結合方向に動かし、歯部材に中・高２つの
荷重形態を与えている。その１は、フロントロー
ダとバケツトとが積み出すべき原料中に突つ込む
ときに用いられる貫入の荷重形態である。原料の
大きさや重量、位置が異なるので、ブルドーザに
おける場合と類似したやり方で原料を開掘し、切
り出しそして掘削する歯部材を必要とする。第２
は、押し上げや揺動の荷重形態で、原料形状や位
置の変化により必要とされるものであり、歯部材
は上下に動かされ、大きなかたまりや塊、板状物
の間にあるわずかな間隙を通つてバケツトが上方
および前方に貫入するのを可能とする。さらに詳
しくは、歯部材の押し上げや揺動は原料を動かす
ことが時々困難となつて停止され、このとき頑固
な原料を越えて通れるように上下にまたは横方向
に歯部材は動かされる。これはバケツトの巾を横
切つて常に均一であるのではなく、したがつて歯
部材には同時に異なつた揺動モードと貫入モード
とがあり得ることは察知されるであろう。

かかる押し上げ力の苛酷さにより、通常使用さ
れる掘削用歯部材、特に垂直方向に伸延するロツ
ク部材やキーによつて固定される構成部材からな
る歯部材には困離な問題が生起される。この際、
垂直方向に伸延するロツク部材は、歯部材の先端
部材とアダプタ部材とを連結する形態として好ま
しいものであるということは評価されてよい。先
端部材に関する限り、特に摩耗が激しく、その取
り替えはしばしば、ある場合には毎日必要とされ
る。垂直方向のロツク部材をもつものでは、アダ
プタ部材から先端部材を離すには、片手ハンマや
両手ハンマを使用してロツキング用のピンを打ち
続けるだけでよい。これに対して、水平方向に装
着されたロツキング部材を有する場合、隣接する
歯部材間の間隙はわずかであるので、ドリフトピ
ンやたがねの型に制約がある上に片手ハンマや両
手ハンマのアーク状打撃にも制約があるという困
難があり、水平方向をロツクされた歯部材は、こ
の業界では“関節破壊物”として知られるように
なつている。

垂直方向ロツクの優越性にもかかわらず、前記
したような苛酷なフロントローダの作業に採用さ
れる歯部材には水平方向ロツクが使用されてい
る。なぜならば、垂直方向ロツクを有する歯部材
は支持面の早期の摩耗や破壊を生じ、ピンを損失
する場合があるからである。この点で、歯部材に
おける摩耗にとつて重大な面は、先端部材のソケ
ツトと、キー溝またはロツク用開口の前方にある
アダプタ部材のノーズとのクサビ面におけるもの
であるということは察知されるであろう。この不
利益な作用は、アメリカ特許第1205969号や同じ
く第2311463号、さらに第3079710号各明細書に開
示されているごとき補充的な支持面を備えても、
掘削用歯部材に起こるものである。

補充的な支持面の長さに対する巾比がおよそ
2.5であり、さらに面間にある断面の厚みに対す
る巾比がおよそ1.8となるように分離された面を
備えると、垂直方向のピンもしくはロツク部材を
備えることにより期待できる前記した魅力のある
利点が、フロントローダに苛酷な押し上げ応力を
付与する傾向がある掘削用歯部材において使用し
得るということを本発明者は知見した。さらに詳
しくは、アダプタ部材のノーズとこれに合致する
先端部材のソケツトとは、ほぼ箱形の頂点で終る
前方に収斂形の頂部壁と底部壁とによつて限定さ
れる。この結果、箱形の頂点はほぼ平行な安定用
の上面および下面を備えることとなる。なお、こ
れらの面に対して直角な側面は、従来この種の掘
削用歯部材において周知であるように、掘削用歯
部材に対しては、特別に、安定用としては寄与し
ていないものである。これら各面の長さに対する
巾比がおよそ2.5であり、しかも厚みに対する巾
比がおよそ1.8となるように各面が形成され、か
くて表面積や強さ対重量や外形のバランスを考慮
した最適構造を備えることとなる。このバランス
は次の概念を意味する。

(1) 表面積：大きな表面積は押し上げ応力に起因
する支持圧を減少し、したがつてアダプタ部材
のノーズと先端部材の間のこれら面における摩
耗の速さを減少する； (2) 強さ：最小重量で最大強さを与える構造はノ
ーズ上の頂点を巾が小さく、厚みが大きな箱形
形状とすることにより認められる； (3) 先端部材の外形：堅くつまつた原料を貫入す
るための最高能力を得るにはその形状が細長い
ものがよい先端の外形は、ノーズ上の頂点形状
と先端部材とが巾広く薄い箱形である。本発明
はこれらを考慮した最適のバランスを備えるも
のである。

換言すれば、若しも、各面の長さに対する巾
比Ｗ／Ｌ及び厚みに対する巾比Ｗ／Ｔが、上記
の最善値よりも小さいならば、荷重ないしは反
力に対して過剰強度の安定用の上面および下面
を与え、同時に、より大きな重量を必要とし、
従つて、重量に対する強度の割合が減少する。
逆に、Ｗ／Ｌ及びＷ／Ｔが、上記の最善値より
もより大きいならば、上面および下面の上に作
用をする荷重ないしは反力を負担する面積が減
少し、有害なビーニング及び両表面の変形を生
じさせることとなる。

このように、上記の数値は、本発明においては
臨界値であることが分かる。

あるいは、若しも、各比がこれらの臨界値から
反れるならば、次のように、設計上悪影響をもた
らすこととなる。すなわち (i) 外部形状（すなわち、歯の輪郭）が、適正な
土中への進入に対して余りにも太くなるか又は
余りにも薄くなること (ii) 歯が摩耗した場合に、余りにも大きな重量の
金属を廃却しなければならず、不経済となるこ
とがあること (iii) 歯が必要以上の抵抗を与え、必要以上の動力
を消費し、あるいは、強度が余りにも弱く、早
期の折損が生ずること (iv) ノーズとソケツトとの間の軸承面が急速に悪
化し、キー溝開口と同じ強度を持つことが不可
能となり、前記の垂直方向ロツクの優越性が発
揮されることが不可能となること (v) 例えば、長さが余りにも短いと、安定用の上
面が摩耗され又は斜めにされ、これによつて、
安定性が全然失われ、又は、実質的に損われる
こと などである。

本発明の他の目的および作用効果は以下の説明
中の構造および操作の詳細から明らかとなる。

第１図を参照すると、１０は車輪を備えたトラ
クタまたは同様な車輌であり、その前端には、底
部前端縁１３に沿つて複数の掘削歯部材１２を有
するバケツト１１が装着されている。バケツト１
１は貫入、すなわち原料へ突つ込むモードにあ
り、このバケツト１１内には少量の原料１４が入
つている。原料がさらに堆積されると、バケツト
１１は横方向への旋回および荷重の放出に先立つ
て上方へ旋回される。

先に述べたごとく、苛酷な作業条件に特に有利
である歯部材は通常アダプタ部材と呼ばれる支持
部材１５を含み、この支持部材は下面１６に沿つ
て溶接によりバケツト１１の底壁に固定されてい
る。アダプタ部材１５は主要な貫入要素ではない
ので、その寿命は一連の取り替え可能な先端部材
に適合するものである。第２図に１個のみを示し
てある先端部材１７は一端に導入端、すなわち貫
入端１８を有し、他端に第４図の破線で示すごと
きソケツト１９を有する。このソケツト１９はア
ダプタ部材１５の先端、つまりノーズ２０に適合
し、これを受容する。

アダプタ部材１５上に先端部材１７を着脱可能
にするために、両者が組み立てられた場合に、縦
方向に整列する開口２１，２３および２２が、そ
れぞれ、先端部材１７及びアダプタ部材１５に設
けられている。第２図および第４図を比べると分
るように、開口２１と２３とは先端部材１７にあ
り、開口２２はアダプタ部材１５にある。アダプ
タ部材１５にある開口２２は弾性プラグ２４（第
２図の上方右部分）を受容し、これを支持するよ
うに拡開されている。前記弾性プラグ２４は、開
口２１〜２３を通つて伸延する垂直状のピン２５
をロツクする機能を果たす。

ソケツト１９（第４図）は頂部壁２６、底部壁
２７により、さらに側壁２８，２９（第３図）に
より定められている。側壁２８，２９は前方方向
へわずかに収斂し、鋳造の際に必要な抜けこう配
となつている。頂部壁２６および底部壁２７の前
方収斂はさらに説明される。頂部壁２６と底部壁
２７とは（さらに第５図および第６図の相当する
対向壁３０と３１とは）放物線に沿つて長手方向
へ湾曲しているものが最も適する。

ソケツト１９とこれに合致するノーズ２０とは
それぞれ頂点で終つており、ソケツト１９の頂点
は３２で、ノーズ２０の頂点は３３で示すよう
に、それぞれ箱形である（第４図および第６
図）。ソケツト１９にある箱形頂点３２に関し
て、ほぼ平行な上面３４と下面３５とが頂部壁２
６と底部壁２７の延長上にある。前記したように
本発明者の知見によれば、ソケツト１９の頂点３
２における面３４と３５（さらに相当するノーズ
２０の頂点３３における面３６と３７）は、長さ
に対する巾比がおよそ2.5となるように構成する
とき有利である。ここで、長さとは、ソケツト１
９の頂点３２にノーズ２０の頂点３３を差し込む
ために、先端部材１７がアダプタ部材１５に対し
て動かされなければならない歯部材の長手方向に
測られた寸法である。例えば、従来の歯部材でノ
ーズ基部の断面標準巾が140mm（５−1/2″）であ
る場合、本発明歯部材においては、頂点３２ない
し３３の巾Ｗが71.5mm、長さがL28mmそして厚み
Ｔが39mmであり、相当する長さに対する巾比Ｗ／
Ｌは、7.15÷28＝2.55であり、厚みに対する巾比
Ｗ／Ｔは、7.15÷39＝1.83である。ノーズの基部
断面の標準巾が216mm（８−1/2″）である従来の
歯部材に相当するより大きな形状の本発明歯部材
では、頂点３２ないしは３３の巾が114mm、長さ
が44mmそして厚みが63.5mmであつて、同様にＷ／
Ｌ比は2.59、Ｗ／Ｔ比は1.80となる。

加えて、キー溝の開口を添付した図面に示すご
とく形成すると有利であることを本発明者は知見
した。例えば、壁２６〜２９のいずれも後方へ延
設されて耳状部３８〜４１を具備する（第３図お
よび第４図）。各耳状部３８〜４１はアダプタ部
材１５内に適合するべく形成された凹み４２〜４
５内に受容される。耳状部３８と３９とは耳状部
４０と４１よりもさらに後方まで突出しており、
一列状にある開口２１と２３の後方壁２１ａおよ
び２３ａは耳状部４０と４１との後方端の後方で
間隔をおいて配置されている。このように、キー
溝の位置は、堅固なユニツトを構成すべくノーズ
２０の後方で間隔をおいて隔てられており、苛酷
な曲げ荷重、特に押し上げや揺動に生じがちな曲
げ荷重に、より高い抵抗を示す。

前記押し上げ荷重や揺動荷重の作用している
間、安定用面３４と３６、または３５と３７とは
係合することとなる。これら面は嵌合を達成する
ために、わずかに離されており、また、前記した
最適関係に形成されていて、押し上げｆ移動によ
り生ずることのある大きな曲げ荷重にも耐えるこ
とができる。後方に延設されている耳状部３８〜
４１はそのような曲げ荷重に二次的な方法で抵抗
し得る。耳状部３８〜４１は４個とも利用するこ
とが好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つて構成された歯部材を採
用しているフロントローダの斜視図、第２図は本
発明掘削用歯部材の斜視図で、部材は分離してあ
り、しかもアダプタ部材は一部のみを示してお
り、第３図は第２図に示す歯部材のうち先端部材
の一部を示す平面図、第４図は第２図および第３
図に示す先端部材の側面図、第５図は第２図に示
す歯部材のうちアダプタ部材の平面図、第６図は
第２図および第５図に示すアダプタ部材の側面図
である。 １１……バケツト、１５……アダプタ部材、１
７……先端部材、１９……ソケツト、２０……ノ
ーズ、３２，３３……頂点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フロントローダバケツトなどに装着される掘
   削装置の掘削用歯部材において、前記歯部材が、
   前記バケツトなどに固着されると共に前方に突出
   しているノーズを設けられているアダプタ部材
   と、前記ノーズの上に着脱可能に取り付けられる
   先端部材とから成り立つており、前記先端部材
   は、前端部に貫入端と、後端部にノーズを受け入
   れるソケツトとを有している比較的細長い金属本
   体を含んでおり、また、前記ソケツトは、前記ノ
   ーズの上の対向する壁に対応して前記本体の中
   に、頂部壁、底部壁及び側壁により境界されると
   共に頂部壁及び底部壁は前方に収斂しており、更
   に、前記ソケツトの壁は、前部において、一般的
   に平行な上面及び下面を与えるほぼ箱形の頂点に
   終わつており、前記箱形の頂点の各上面及び下面
   は、長さ寸法及び横寸法を有していると共に横寸
   法は前記貫入端と平行となつており、また、前記
   横寸法は、前記長さ寸法の約2.5倍となつてお
   り、前記箱形頂点の前記上面及び下面は、垂直に
   間隔を置かれていると共にこの垂直に間隔を置か
   れた寸法は、横寸法に対して約1.8の比となるよ
   うにされており、更に、前記先端部材の前記ソケ
   ツトの壁のそれぞれは、後方へ延ばされて一体の
   耳状部を形成しており、また、前記アダプタは、
   前記耳状部を受け入れるための凹みを設けられて
   おり、前記頂部壁及び底部壁と協同される前記耳
   状部は、ロツク部材を受け取るための整列された
   開口を設けられており、前記アダプタは、前記耳
   状部の開口と整列される垂直に延びている開口を
   設けられており、更に、ロツク手段が前記整列さ
   れた開口の中に着脱可能に取り付けられるように
   したことを特徴とする掘削用歯部材。