JPWO2016132515A1 - 掘削バケット及び作業車両 - Google Patents

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Abstract

本発明の掘削バケット(9)は、底面部(21)と、背面部(22)と、一対の互いに対向する側壁部(26a、26b)と、ツース(24)と、ブラケット(25)と、目標貫入深さ表示部(27)と、を備える。目標貫入深さ表示部(27)は、開口部(28)の周縁部を形成する側壁部(26a、26b)の端部(26e)近傍であってツース(24)寄りに設けられ、目標とする貫入深さを表示する。一対の側壁部(26a、26b)のうち少なくとも一方の内側であって、側面視において、ブラケット(25)の第1孔(51)の中心(O3)とツース(24)の先端(24a)とを結んだ仮想線分S1をリスト半径D1と定義した場合、仮想線分S1上であってツース24の先端からリスト半径D1の所定割合αの長さの位置に対応する側壁部(26a、26b)の位置に、目標貫入深さ表示部(27)が設けられている。

Description

本発明は、掘削バケット及びそれを備えた作業車両に関する。
作業車両の一例である油圧ショベルは、アームの先端に取り付けられた掘削バケットにより、地面の掘削、土砂の運搬などを行う。油圧ショベルによる典型的な掘削作業は、(1)掘削バケット回動によるバケット先端の地面への貫入、(2)掘削バケットの地面への貫入深さ・姿勢を保ちながらアームなどの動作による水平方向への直線掘削、(3)掘削バケットの引き上げ、の3過程を持つ1回の掘削工程を持つ。
このような掘削作業に使用される掘削バケットとして、根切り時に所定の均一な深さで掘削を行うために掘削バケットの側壁に所望の掘削深さを表示する指示具を設けた構成が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。指示具は、側壁から外側に突出して設けられており、目盛が刻印された本体および位置を調節可能な指示片などによって構成されている。ここで、根切りは、通常、複数回の掘削工程を経て完遂される。端的に言うと、指示片は施工深さを指示しており、掘削作業による掘削深さが施工深さに達すると掘削作業は停止され、それ以上深く掘削されない。
実開昭56−100555号公報
(発明が解決しようとする課題)
ところで、油圧ショベルの掘削作業には、以下の課題がある。
油圧ショベルによる掘削作業は、上述のように、掘削バケットの地面への貫入工程の後に、直線掘削の工程を含む。掘削作業における掘削深さは、最初の過程での掘削バケットの回動操作によるバケットの地面への貫入深さで決まる。経験の浅いオペレータは、掘削バケットを地面へ貫入させる際、不必要に深く貫入させることがある。
このような掘削作業における課題に対して、上記特許文献1の掘削バケットの指示片を適切な貫入深さの目印にしようとしても、貫入深さの目印にはなり難い。すなわち、根切り作業では、掘削深さが施工深さに達すると掘削作業が停止されるため指示片はあまり土砂に接触しないが、土砂を効率よく積載しようとする掘削作業時には指示片はほとんど常に土砂と接触する。
そして、特許文献1に示す指示具は、掘削バケットの側壁から外側に突出して設けられているため、掘削作業等を行った際に指示片に土砂などが付着しやすく目盛および指示片をオペレータが視認できなくなるおそれがある。
そのため、例え特許文献1の指示具を用いたとしても、指示片が視認し難く、経験の浅いオペレータは効率の良い掘削作業を行うことが出来ない。
本発明の目的は、従来の掘削バケットの課題を考慮して、オペレータの経験を問わず、効率の良い掘削作業を可能とする掘削バケット及び作業車両を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段)
第1の発明に係る掘削バケットは、作業機のアームに取り付けられ被掘削物に貫入して被掘削物を掘削する掘削バケットであって、底面部と、背面部と、一対の対向する側壁部と、切刃部と、ブラケットと、目標貫入深さ表示部と、を備える。底面部は、側面視において湾曲した形状を有する。背面部は、底面部につながっている。側壁部は、底面部と背面部とに囲まれた空間の側方を覆う。切刃部は、底面部と背面部と一対の側壁部によって形成された空間の開口の周縁部を形成する底面部の端部に固定される。ブラケットは、アームに取付けるための取り付けピンが通される孔が形成されており、背面部に固定される。目標貫入深さ表示部は、開口の周縁部を形成する側壁部の端部近傍であって切刃部寄りに設けられ、目標とする被掘削物への貫入深さを表示する。対向する一対の側壁部のうち少なくとも一方の内側であって、側面視において、ブラケットの孔の中心と切刃部の先端とを結んだ仮想線分をリスト半径と定義した場合、リスト半径の所定割合の長さ分、先端から前記孔に向かって仮想線分上を移動した位置に対応する側壁部の位置に、目標貫入深さ表示部が設けられている。
第2の発明に係る掘削バケットは、第1の発明に係る掘削バケットであって、リスト半径の所定割合は、0.5以下である。
第3の発明に係る掘削バケットは、第2の発明に係る掘削バケットであって、リスト半径の所定割合は、0.25以上、0.30以下である。
第4の発明に係る掘削バケットは、第1の発明に係る掘削バケットであって、目標貫入深さ表示部は、対向する一対の側壁部の双方の内側に設けられている。
第5の発明に係る掘削バケットは、第1〜4のいずれかの発明に係る掘削バケットであって、底面部は、フロントリップを有する。フロントリップは、周縁部側に配置され、切刃部が固定される。側壁部は、サイドリップと、側板とを有する、サイドリップは、周縁部側に配置され、フロントリップと背面部とを接続するように設けられている。側板は、サイドリップと、底面部および背面部との間に設けられている。目標貫入深さ表示部は、サイドリップに設けられている。
第6の発明に係る掘削バケットは、第1〜4のいずれかの発明に係る掘削バケットであって、底面部は、フロントリップを有する。フロントリップは、周縁部側に配置され、切刃部が固定される。側壁部は、サイドリップと、側板と、サイドカッタ又はシュラウドと、を有する、サイドリップは、周縁部側に配置され、フロントリップと背面部とを接続するように設けられている。側板は、サイドリップと、底面部および背面部との間に設けられている。板状部材は、サイドリップに固定されている。目標貫入深さ表示部は、サイドカッタ又はシュラウドに設けられている。
第7の発明に係る掘削バケットは、第1の発明に係る掘削バケットであって、リスト半径の所定割合の長さ分先端から孔に向かって仮想線分上を移動した位置に対応する側壁部の位置とは、仮想線分上の位置を通り、仮想線分に対して垂直な直線が側壁部と交わる位置である。
第8の発明に係る掘削バケットは、第1〜7のいずれかの発明に係る掘削バケットであって、目標貫入深さ表示部は、側壁部に形成された切り欠き、側壁部に形成された突起、側壁部に形成された孔、または側壁部に固定された目印となる部材を有する。
第9の発明に係る掘削バケットは、作業機のアームに取り付けられ被掘削物に貫入して被掘削物を掘削する掘削バケットであって、底面部と、背面部と、一対の互いに対向する側壁部と、切刃部と、ブラケットと、目標貫入深さ表示部と、を備える。底面部は、側面視において湾曲した形状を有する。背面部は、底面部につながっている。側壁部は、底面部と背面部とに囲まれた空間の側方を覆う。切刃部は、底面部と背面部と一対の側壁部によって形成された空間の開口の周縁部を形成する底面部の端部に固定される。ブラケットは、アームに取付けるための取り付けピンが通される孔が形成されており、背面部に固定される。目標貫入深さ表示部は、開口の周縁部を形成する側壁部の端部近傍であって切刃部寄りに設けられ、目標とする被掘削物への貫入深さを表示する。目標貫入深さ表示部は、掘削バケットの満杯率が88%以上、105%以下となるような貫入深さを表示する。
第10の発明に係る作業車両は、車両本体と、ブームと、アームと、第1〜9のいずれかの本発明の掘削バケットと、を備える。ブームは、車両本体に取り付けられる。アームは、ブームに取り付けられる。掘削バケットは、アームに取り付けられる。
(発明の効果)
本発明によれば、オペレータの経験を問わず、効率の良い掘削作業を可能とする掘削バケット及び作業車両を提供することができる。
本発明にかかる実施の形態における油圧ショベルの外観斜視図。 図1の油圧ショベルの掘削バケットを示す斜視図。 図2の掘削バケットの側面図。 図2の掘削バケットの目標貫入深さ表示部近傍を示す斜視図。 図1の油圧ショベルの掘削の際の動作を示す側面図。 図5の部分拡大図。 貫入深さに対する掘削抵抗およびバケット満杯率の変化のグラフを示す図。 (a)図2の掘削バケットの山積み容量を説明する側面図、(b)図2の掘削バケットの山積み容量を説明する背面図。 図1の油圧ショベルのキャブに着座したオペレータから見た油圧ショベルの斜視図。 (a)本発明にかかる実施の形態の変形例における掘削バケットを示す側面図、(b)本発明にかかる実施の形態の変形例における掘削バケットを示す側面図、(c)図10(b)の掘削バケットの目標貫入深さ表示部の近傍を示す斜視図。 (a)〜(c)本発明にかかる実施の形態の変形例における掘削バケットを示す側面図。 (a)本発明にかかる実施の形態の変形例における掘削バケットを示す斜視図、(b)図12(a)の掘削バケットの側面図。 本発明にかかる実施の形態の変形例における掘削バケットを示す側面図。
本発明の一実施形態に係る作業車両について、図面を参照しながら以下に説明する。
<1.構成>
(1−1.油圧ショベルの全体構成)
図1は、本発明の実施の形態に係る油圧ショベル100を示す図である。この油圧ショベル100は、車両本体1と、作業機4とを備えている。
車両本体1は、走行体2と旋回体3とを有している。走行体2は、一対の走行装置2a,2bを有する。各走行装置2a,2bは、履帯2d、2eを有しており、エンジンからの駆動力によって履帯2d、2eが駆動されることによって、油圧ショベル100が走行する。
旋回体3は、走行体2上に載置されている。旋回体3は、走行体2に対して旋回可能に設けられている。また、旋回体3の前部左側位置には運転室としてのキャブ5が設けられている。尚、全体構成の説明において、前後方向とは、キャブ5の前後方向を意味する。更に、車両本体1の前後方向は、キャブ5、すなわち旋回体3の前後方向と一致するものとする。また、左右方向、或いは側方とは、車両本体1の車幅方向を意味する。
旋回体3は、燃料タンク14、作動油タンク15と、エンジン室16と、収納室17と、カウンターウェイト18と、を有している。燃料タンク14は、後述するエンジンを駆動するための燃料を貯留する。燃料タンク14は、作動油タンク15の前方に配置されている。作動油タンク15は、図示しない油圧ポンプから吐出され油圧シリンダ10、11、12に供給される作動油を貯留する。エンジン室16は、内部にエンジンを収納する、収納室17は、キャブ5の後方に配置されており、エンジン室16と車幅方向に並んで配置されている。収納室17の内部には、エンジンを収納するための図示しないラジエータおよびラジエータファンを収納する収納空間が設けられている。カウンターウェイト18は、旋回体3の後方に配置されている。
作業機4は、ブーム7、アーム8、掘削バケット9を有し、旋回体3の前部中央位置に取り付けられている。詳しくは、作業機4は、キャブ5の右側に配置されている。ブーム7の基端部は、旋回体3に回動可能に連結されている。また、ブーム7の先端部はアーム8の基端部に回動可能に連結されている。アーム8の先端部は、掘削バケット9に回動可能に連結されている。掘削バケット9は、その開口が車両本体1の方向(後方)を向くことができるようにアーム8に取り付けられている。掘削バケット9が、このような向きに取り付けられた油圧ショベルは、バックホウと呼ばれている。また、ブーム7、アーム8および掘削バケット9のそれぞれに対応するように油圧シリンダ10〜12(ブームシリンダ10、アームシリンダ11およびバケットシリンダ12)が配置されている。これらの油圧シリンダ10〜12が駆動されることによって作業機4が駆動される。これにより、掘削等の作業が行われる。
(1−2.掘削バケット9の概略構成)
図2は、本発明の実施の形態に係る掘削バケット9の斜視図である。図3は、図2の掘削バケット9の側面図であり、左側面側の側壁部26bを取り除いた状態を示す図である。
図2および図3に示すように、掘削バケット9は、主に、底面部21と、背面部22と、ツースアダプタ23と、複数のツース24と、ブラケット25と、一対の側壁部26a、26bと、目標貫入深さ表示部27と、を有する。
底面部21は、側面視において湾曲した形状を有する。背面部22は、底面部21と繋がっている。一対の側壁部26a、26bは、互いに対向して配置されており、底面部21と背面部22によって囲まれた空間の側方を覆う。底面部21と背面部22と一対の側壁部26a、26bによって囲まれた空間の外部空間への開口が開口部28として示されている。すなわち、底面部21の端部21e、背面部22の端部22e、一対の側壁部26a、26bの端部26eによって、開口部28の周縁部28eが形成されている。
(1−3.底面部)
底面部21は、フロントリップ30と、前面部31と、湾曲部32とを有する。前面部31は、平坦な板状の部材であり、側面視において直線状の形状を有する。湾曲部32は、湾曲した板状の部材であり、側面視において掘削バケット9の外側に向けて凸に湾曲した形状を有する。湾曲部32は、前面部31に繋がっている。
湾曲部32は、第1曲面部41と、第2曲面部42とを有する。第1曲面部41は、前面部31と繋がっている。従って、前面部31は、第1曲面部41とフロントリップ30の間に配置されている。第1曲面部41は、側面視において、所定の曲率半径R1で湾曲した形状を有する。第1曲面部41の曲率半径R1の中心O1は、掘削バケット9の外側に位置している。
第2曲面部42は、第1曲面部41よりも背面部22側に位置しており、第1曲面部41および背面部22と繋がっている。第2曲面部42は、側面視において所定の曲率半径R2で湾曲した形状を有する。曲率半径R2は、曲率半径R1よりも小さい。第2曲面部42の曲率半径R2の中心O2は、掘削バケット9の内側に位置している。なお、図3において、前面部31と湾曲部32の境界位置がP1で示されており、第1曲面部41と第2曲面部42の境界位置がP2で示されている。
フロントリップ30は、平坦な板状の部材であり、側面視において直線状の形状を有する。フロントリップ30は、前面部31の周縁部28e側であって前面部31の端に固定されている。フロントリップ30の厚さは、前面部31の厚さよりも大きい。フロントリップ30は、ツースアダプタ23が取り付けられ、ツース24が固定される部材である。底面部21の端部21eは、フロントリップ30の端に相当する。
(1−4.背面部およびブラケット)
背面部22は、板状の部材を有する。背面部22は、底面部21の湾曲部32に繋がっている。
ブラケット25は、掘削バケット9をアーム8に取り付けるための部材である。ブラケット25は、背面部22に固定されている。ブラケット25は、背面部22から外側に向かって立設した2つの取付け部50を有する。それぞれの取付け部50は、板状の部材であり、掘削バケット9の幅方向に対して主面が垂直になるように配置されている。2つの取付け部50は、所定の間隔を空けて互いに対向して配置されている。
それぞれの取付け部50には、第1孔51と、第2孔52とが形成されている。第1孔51には、ブラケット25をアーム8に取り付けるための取り付けピン(図示せず)が通される。第2孔52は、第1孔51の底面部21側に形成されており、ブラケット25をバケットシリンダ12(図1参照)に取り付けるための取り付けピン(図示せず)が通される。
複数のツース24はフロントリップ30にツースアダプタ23を介して固定される。ツース24は、フロントリップ30の端部21e(図2参照)に沿って互いに間隔を隔てて配置されている。ツース24は、それぞれの側面視において先端24aに向かって先細りの形状を有する。
なお、以下の掘削バケット9の構成の説明では、「前」という場合には、図3に示す状態においてツース24の先端24a側を示し、「後」という場合には、第1孔51側を示すものとする。上述した中心O1は、側面視において第1孔51よりも上方且つ後方に位置している。
(1−5.側壁部)
一対の側壁部26a、26bは、互いに距離を隔てて配置されており、底面部21と背面部22に囲まれた空間の側方を覆う。
一対の側壁部26a、26bは、図2および図3に示すように、それぞれサイドリップ61と、側板62と、サイドカッタ63とを有する。サイドリップ61は、側壁部26a、26bにおける周縁部28e側に設けられている。サイドリップ61は、背面部22とフロントリップ30を繋ぐように配置されている。側壁部26a、26bの端部26eは、サイドリップ61の端部に相当する。
側板62は、底面部21および背面部22と、フロントリップ30との間に設けられ、フロントリップ30と底面部21と背面部22に接続されている。
サイドカッタ63は、壁面を均したりする場合に用いられ、サイドリップ61の外側にボルト64によって固定されている。
(1−6.目標貫入深さ表示部)
図4は、掘削バケット9の部分拡大図である。
目標貫入深さ表示部27は、掘削バケット9の容量に適した量の土砂が掘削されるように、キャブ5内のオペレータから視認可能に側壁部26aと側壁部26bのそれぞれに設けられている。尚、側壁部26b側に設けられている目標貫入深さ表示部27は、サイドカッタ63に隠れているため、図2においては図示されていない。
本実施の形態では、目標貫入深さ表示部27は、図3および図4に示すように、サイドリップ61の端部26eが切り欠かれて形成された切り欠き27cを有している。切り欠き27cは、側面視において半円形状である。切り欠き27cは、開口部28の周縁部28eを形成するサイドリップ61の端部26eであってツース24寄りの位置に形成されている。
図3に示すように、側面視において、ブラケット25の第1孔51の中心O3とツース24の先端24aとを結んだ仮想線分S1の長さをリスト半径D1と定義する。
そして、側面視において、0.30×D1の長さ分、先端24aから仮想線分S1上を移動した位置をP3とし、位置P3を通り仮想線分S1に垂直な直線をS2とすると、直線S2と端部26eの交点P4が、切り欠き27cの背面部22側の端27aと一致する。
また、側面視において、0.25×D1の長さ分、先端24aから仮想線分S1上を移動した位置をP3´とし、位置P3´を通り仮想線分S1に垂直な直線をS2´とすると、直線S2´と端部26eの交点P4´が、切り欠き27cのツース24側の端27bと一致する。
このように、位置P4と位置P4´の間に切り欠き27cが形成されている。
次に、位置P4、P4´を定めるための0.25と、0.30の値について説明する。これらの値(0.25、0.30)は、リスト半径D1に対する貫入深さDxの割合αとして定められている。
詳しくは後述するが、切り欠き27cの端27aを目印として掘削を行うことにより目標とする貫入深さDxを0.30×D1とでき、切り欠き27cの端27bを目印として掘削を行うことにより目標とする貫入深さDxを0.25×D1とできる。
(1−7.貫入深さDx)
次に、貫入深さDxについて説明する。
図5は、本実施の形態の油圧ショベル100を用いて掘削を行う際の動作を示す側面図である。油圧シリンダ10〜12を制御し、ブーム7、アーム8および掘削バケット9を回動して、矢印A方向に地面の掘削を行う。点線は、地面GLを示している。二点鎖線T(T1、T2、T3)が、ツース24の先端の軌跡を示している。掘削バケット9の5つの状態がB1〜B5で示されている。状態B2のみ実線で示されており、B1およびB3〜B5は二点鎖線で示されている。
ツース24の先端が地面GLに当たった状態B1から掘削バケット9を回転させることによって、ツース24が地中に侵入する(状態B2)。状態B2では、リスト半径D1を示す仮想線分S1は地面Glに対して鉛直方向に配置されている。状態B1〜状態B2に掘削バケット9が移動した際のツース24の先端の軌跡がT1で示されている。軌跡T1は、地面に貫入する際の掘削バケット9の動きを示している。
そして、掘削バケット9を回転させながらブーム7およびアーム8を駆動することによって、状態B3に示すように掘削バケット9がキャブ5側に移動し、地面GLと略平行に軌跡T2が形成される。軌跡T2は、直線掘削の際の掘削バケット9の動きを示している。
次に、ブーム7およびアーム8を駆動させて掘削バケット9を回動させることによって、状態B4〜B5に示すように掘削バケット9のツース24が地面GLから地上に現れる。なお、軌跡T2からツース24が地面GLから地上に現れる軌跡がT3として示されている。軌跡T3は、地面から引き上げられる際の掘削バケット9の動きを示している。
上記地面GLと軌跡T1〜T3との間の土砂の量V1が、掘削バケット9に積載されて他の場所に運搬される。
図6は、図5の部分拡大図である。側面視においてリスト半径D1を示す仮想線分S1が地面GLに対して鉛直方向に配置された状態B2でのツース24の先端24aから地面GLまでの長さが貫入深さDxと定義される。
なお、図6では、図3に示す仮想直線S2は地面GLと一致し、切り欠き27cの端27aが地面GL上に配置されているため、貫入深さDxは0.3×D1となっている。
すなわち、オペレータは、仮想線分S1が地面GLに対して鉛直方向になる状態B2のときに、切り欠き27cの端27aが地面GLと一致するように油圧ショベル100を操作することにより、目標貫入深さ表示部27を目印として貫入深さ0.30×D1で掘削を行える。
(1−8.貫入深さDxの望ましい範囲)
図7は、リスト半径D1と貫入深さDxの割合αに対する、掘削抵抗(掘削力比)とバケット満杯率の変化のグラフを示す図である。なお、図7では、割合αは%表示されている。
4つの丸印は、貫入深さDxを変更した際の掘削抵抗(掘削力比)の実測値を示す。掘削抵抗は、バケットシリンダ12の作動油の油圧から算出される。詳細には、実際に土砂の掘削動作を行った際の油圧をQ1とし、土砂を掘削せずに空で掘削動作を行った際の油圧をQ2とすると、(Q1−Q2)/Q2の式によって掘削力比が求められる。
実測した4つの丸印は、点線で示す線L10上とほぼ一致していることがわかる。この線L10は、以下の(式1)に示すカリョウチェキンの式から求められる。
(式1)
1=μ1G+khb+εhbv2
1 :掘削具にかかる水平抵抗(kgf)
μ1 :掘削具と土との摩擦係数
G :掘削具自重(kgf)
k :経験法により求めた土の比掘削抵抗(kgf/m2
h :貫入深さ(m)
b :掘削幅(m)
ε :掘削された土が外側(両側)移動するときに生じる抵抗の係数
平均値 ε=0.1k
V :掘削具の移動速度(m/sec)
実線で示す線L11は、貫入深さDxに対するバケット満杯率の変化を示すグラフである。ここで、バケットの満杯について説明する。
本実施の形態における満杯とは、山積み容量のことを示す。図8(a)は、掘削バケット9に土砂を満杯に積載した状態を示す側面図である。図8(b)は、図8(a)の背面図である。
図8(a)に示すように、側壁部26a、26bの端部26eが水平になるように掘削バケット9を配置した状態において、背面部22の端部22aと底面部21の端部21aから1対1の勾配(線L1、L2参照)で土砂Sを積載し、図6(b)に示すように、側壁部26a、26bの端部26eから1対1の勾配(線L3、L4参照)で土砂を積載した場合の土砂Sの積載量が、掘削バケット9の山積み容量としてJIS(日本工業規格)によって定義されている。
図7に実線で示す線L11は貫入深さの比率に対する掘削体積をバケット容量で除した値を示す線である。掘削体積は、図5に示される二点鎖線Tと点線GLで囲まれた面積に掘削バケット9の幅を乗じて算出される。また、図7に一点鎖線で示す直線L12は、荷こぼれ領域を示している。線L11は、所定の満杯率(山積み容量が基準)に達するまで一定の傾きを有し、所定の満杯率に達すると、貫入深さDxを深くしても上昇せず所定の満杯率を保っている。ここで、所定の満杯率は、100%よりも大きい値となっているが、少量の荷こぼれは許容範囲として設定しているためである。
なお、図7のグラフでは山積み容量を基準に荷こぼれ領域を設定しているが、実際の掘削動作においては、山積み容量以下の土砂の積載量であっても土砂の乾燥状態などによって荷こぼれが発生する。
図7に示すように、貫入深さDxが浅い場合(例えば10%)には、掘削抵抗は小さいので掘削の際に使用するエネルギーは少ないものの、パケット満杯率が少ないため運搬効率が悪く、結果的に使用エネルギーに対する作業効率が悪くなる。一方、貫入深さDxが深く、荷こぼれ領域に達する場合(例えば55%)、掘削抵抗が大きくなり且つ荷こぼれの発生が多くなるため、エネルギーの無駄が生じる。
そこで、リスト半径D1に対する貫入深さDxの割合αが、25%以上、30%以下の場合、満杯近く積載でき且つ荷こぼれが少ない状態とすることできる。なお、割合αが30%の場合、バケット満杯率は100%を超えているが、上述のように少量の荷こぼれは許容範囲として設定しているためである。
本実施の形態では、図3において説明したように、切り欠き27cの端27aは、先端24aから0.30×D1分仮想線分S1上を移動した位置に対応した位置に形成され、切り欠き27cの端27bは、先端24aから0.25×D1分仮想線分S1上を移動した位置に対応した位置に形成されている。
そのため、切り欠き27cの端27aは、貫入深さDxがリスト半径D1に対して30%の場合の目印となり、切り欠き27cの端27bは、貫入深さDxがリスト半径D1に対して25%の場合の目印となる。いいかえると、目標貫入深さ表示部27は、満杯率が88%〜105%となるような貫入深さDxを表示するともいえる。
図5および図6で説明した掘削動作に示すように、目標貫入深さ表示部27の端27aが状態Bにおいて地面GLに位置するようにオペレータが掘削バケット9の動きを調整することによって、貫入深さDxを0.3D1に調整出来る。
一方、目標貫入深さ表示部27の端27bが状態Bにおいて地面GLに位置するようにオペレータが掘削バケット9の動きを調整することによって、貫入深さDxを0.25D1に調整できる。
そして、地面GLに端27aと端27bの間が位置するように掘削バケット9の動きを調整することによって、貫入深さDxを0.25D1〜0.3D1の間に調整できる。
このように、目標貫入深さ表示部27を目印にして掘削バケット9の動きを調整することによって、掘削バケット9の容量に適した量の土砂を積載できる。
(1−9.目標貫入深さ表示部の視認性)
図9は、キャブ5内の運転席に座った状態のオペレータが掘削バケットを視た状態を示す図である。図1に示すように、作業機4は、キャブ5の右側に設けられているため、オペレータからは、一対の側壁部26a、26bのうち右側面側の側壁部26aが目視しやすい。また、側壁部26aの側壁部26b側(内側)の面26sが更に目視しやすいといえる。
このように、本実施の形態では、側壁部26aの端部26eに目標貫入深さ表示部27が形成されている。目標貫入深さ表示部27は、フロントリップ30側の側壁部26aの端部26e上に、弧状の窪みとして形成される。目標貫入深さ表示部27は、側壁部26aの内側の面26sが切り欠かれた切り欠き27cを有している。このため、オペレータは目視しやすく、目標貫入深さ表示部27を基準にして掘削バケット9を操作できるので、適切な量の掘削を行うことが出来る。
なお、本実施の形態では、目標貫入深さ表示部27は、左側面側の側壁部26bにも形成されている。側壁部26a側と比較すると、見易さは劣るものの、オペレータは、目標貫入深さ表示部27を十分に目視確認できる。
<2.特徴>
(2−1)
本実施の形態の掘削バケット9は、作業機4のアーム8に取り付けられ地面GL(被掘削物の一例)に貫入して地面GLを掘削する掘削バケットであって、底面部21と、背面部22と、一対の対向する側壁部26a、26bと、ツース24(切刃部の一例)と、ブラケット25と、目標貫入深さ表示部27と、を備える。底面部21は、側面視において湾曲した形状を有する。背面部22は、底面部21につながっている。側壁部26a、26bは、底面部21と背面部22とに囲まれた空間の側方を覆う。ツース24は、底面部21と背面部22と一対の側壁部26a、26bによって形成された空間の開口部28(開口の一例)の周縁部28eを形成する底面部21の端部21eに固定される。ブラケット25は、アーム8に取付けるための取り付けピンが通される孔が形成されており、背面部22に固定される。目標貫入深さ表示部27は、開口部28の周縁部28eを形成する側壁部26a、26bの端部26e近傍であってツース24寄りに設けられ、目標とする地面GLへの貫入深さを表示する。目標貫入深さ表示部27は、対向する一対の側壁部26a、26bのうち少なくとも一方の側壁部26aの内側に設けられている。側面視において、ブラケット25の第1孔51(孔の一例)の中心O3とツース24の先端とを結んだ仮想線分S1をリスト半径D1と定義した場合、リスト半径D1の所定割合αの長さ分、先端24aから第1孔51に向かって仮想線分S1上を移動した位置P3に対応する側壁部26a、26bの位置P4に、目標貫入深さ表示部27が設けられている。
上記のように目標貫入深さ表示部27は側壁部26a、26bに設けられている。そのため、たとえ掘削の際に側壁部26a、26bに土砂が付着しても掘削バケット9の回動動作によって側壁部26a、26b上を土砂が滑り移動する。
これにより、目標貫入深さ表示部27に土砂が付着したとしても土砂が移動しやすいため、所望の貫入深さを表示する目標貫入深さ表示部27を視認しやすくできる。
このため、オペレータの経験を問わず、効率の良い掘削作業を可能に出来る。
また、目標貫入深さ表示部27は、周縁部を形成する側壁部26a、26bの端部26e近傍であってツース24寄りに設けられている。これにより、目標貫入深さ表示部27を目印にして掘削することにより、掘削バケット9の容量に適した量の土砂を掘削できる。
具体的には、掘削動作において仮想線分S1が鉛直方向に向いた状態のときに、目標貫入深さ表示部27が地面GLと一致するように油圧ショベル100を操作することにより、容量に適した量の土砂を掘削できる。
図9において説明したように、オペレータから掘削バケット9の最も見やすい部位は、右の側壁部26aの内側である。本実施の形態では、最小限、右の側壁部26aの内側に目標貫入深さ表示部27が設けられている。
(2−2)
本実施の形態の掘削バケット9では、リスト半径D1の所定割合αは、0.5以下である。
リスト半径D1の所定割合αが0.5よりも大きい場合、図7に示すように掘削抵抗が大きく且つ荷こぼれ量が多くなり、使用するエネルギーに対する作業効率が悪くなる。このため、αを0.5以下に設定することにより、目標貫入深さ表示部を目標にして掘削することにより、エネルギーロスを抑制し、掘削バケット9の容量に適した量の土砂を掘削できる。
(2−3)
上記実施の形態の掘削バケット9では、リスト半径D1の所定割合αは、0.25以上、0.30以下である。
これにより、目標貫入深さ表示部27を目印にして掘削することにより、掘削バケット9からの荷こぼれを低減し、且つバケット容量に対して積載量が少なくなりすぎるのを防ぐことができるため、掘削バケット9の容量に適した量の土砂を掘削できる。
このように、目標貫入深さ表示部27を掘削バケット9の側壁部26aの内側の面26sに設けることにより、キャブ5内で作業車両の操作を行うオペレータから目視しやすい。
(2−4)
本実施の形態の掘削バケット9では、目標貫入深さ表示部27は、対向する一対の側壁部26a、26bの双方の内側に設けられている。
このように、目標貫入深さ表示部を掘削バケット9の側壁部26a、26bの内側に設けることにより、外側に設けられているよりも、キャブ5内で作業車両の操作を行うオペレータから目視しやすい。更に、側壁部26a、26bを同一の形状とすることにより、部品の種類の数を減らせる
(2−5)
本実施の形態の掘削バケット9では、底面部21は、フロントリップ30を有する。フロントリップ30は、開口部28の周縁部28e側に配置され、ツース24が固定される。側壁部26a、26bは、サイドリップ61と、側板62とを有する、サイドリップ61は、周縁部28e側に配置され、フロントリップ30と背面部22とを接続するように設けられている。側板62は、サイドリップ61と、底面部21および背面部22との間に設けられている。目標貫入深さ表示部27は、サイドリップ61に設けられている。
このように、サイドリップ61に目標貫入深さ表示部27が設けられているため、たとえ土砂が付着しても掘削の際に土砂が移動するため土砂等の付着を抑制でき、目標貫入深さ表示部27を視認しやすくできる。
(2−6)
本実施の形態の掘削バケット9では、ツース24の先端からリスト半径D1の所定割合αの長さの位置に対応する側壁部26a、26bの位置とは、図9(b)に示すように、側面視において、ツース24の先端からリスト半径D1の所定割合αの長さの位置P3を通り、仮想線分S1に対して垂直な直線S2が側壁部26a、26bと交わる位置P4である。
このような位置に目標貫入深さ表示部27を設けることにより、掘削バケット9の容量に適した量の土砂を掘削できる。
(2−7)
本実施の形態の掘削バケット9では、目標貫入深さ表示部27は、側壁部26a、26bに形成された切り欠き27cを有する。
このように側壁部26a、26bに切り欠きを形成するだけでよいため、目標貫入深さ表示部27を容易作成できる。
また、切り欠きなどで形成することによって、土砂の付着を防ぐことが出来る。
(2−8)
本実施の形態の掘削バケット9は、作業機4のアーム8に取り付けられ地面GL(被掘削物の一例)に貫入して地面GLを掘削する掘削バケットであって、底面部21と、背面部22と、一対の対向する側壁部26a、26bと、ツース24(切刃部の一例)と、ブラケット25と、目標貫入深さ表示部27と、を備える。底面部21は、側面視において湾曲した形状を有する。背面部22は、底面部21につながっている。側壁部26a、26bは、底面部21と背面部22とに囲まれた空間の側方を覆う。ツース24は、底面部21と背面部22と一対の側壁部26a、26bによって形成された空間の開口部28(開口の一例)の周縁部を形成する底面部21の端部21eに固定される。ブラケット25は、アーム8に取付けるための取り付けピンが通される第1孔51(孔の一例)が形成されており、背面部22に固定される。目標貫入深さ表示部27は、開口部28の周縁部を形成する側壁部26a、26bの端部26e近傍であってツース24寄りに設けられ、目標とする地面GLへの貫入深さを表示する。目標貫入深さ表示部27は、掘削バケット9の満杯率が88%以上〜105%以下となるような貫入深さを表示する。
これによって、掘削バケット9の容量に適した量の土砂を掘削できる。ここで、掘削バケットの容量とは、山積み容量である。
(2−9)
本実施の形態の油圧ショベル100(作業車両の一例)は、車両本体1と、ブーム7と、アーム8と、掘削バケット9と、を備える。ブーム7は、車両本体1に取り付けられる。アーム8は、ブーム7に取り付けられる。掘削バケット9は、アーム8に取り付けられる。
[3.他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記実施の形態では、貫入深さDxが0.25×D1〜0.30×D1の間を示すように切り欠き27cが形成されていたが、0.25×D1〜0.30×D1の範囲が分かるように目標貫入深さ表示部27が形成されていなくてもよく、例えば、サイドリップ61の端部26eに直線の切り込みを形成することによって0.25×D1〜0.30×D1の間の一点のみがわかるようにしてもよい。
(B)
上記実施の形態の目標貫入深さ表示部27は、サイドリップ61に形成された切り欠き27cを有するが、切り欠きに限らなくてもよく、要するにオペレータに目標とする貫入深さを表示できればよい。
図10(a)および図10(b)は、実施の形態の目標貫入深さ表示部27の変形例を示す図であり、側壁部26bが省略されている。
例えば、図10(a)に示すような形状の目標貫入深さ表示部70であってもよい。目標貫入深さ表示部70は、突起部70aを有している。突起部70aは、サイドリップ61の端部26eから突出して形成されている。側面視において仮想線分S1が地面に対して鉛直方向に配置された状態において、仮想線分S1上であってツース24の先端24aから貫入深さDxの位置P3を通り仮想線分S1に直交する直線S2が、端部26eの交わる位置をP4とする。突起部70aの背面部22側の縁70bは、位置P4から直線S2に沿って形成されている。この突起部70aの縁70bを目印として、オペレータは貫入深さを調整することが出来る。なお、貫入深さDxの値は、上記と同様に0.25×D1〜0.30×D1の間である方がより好ましい。
また、図10(b)に示す目標貫入深さ表示部71は、板状部材71aを有する。図10(c)は、掘削バケット9の板状部材71a近傍を示す斜視図である。板状部材71aは、オペレータから目視しやすい色を有している方がより好ましい。
図10(b)および図10(c)に示すように、板状部材71aの背面部22側の縁71bは、図10(b)の状態において、直線S2に沿って形成されている。板状部材71aは、サイドカッタ63をサイドリップ61に固定している4つのボルト64のうち1つのボルト64aを用いてサイドリップ61に固定されている。なお、図10(b)では、D1、Dxは省略しており、以下の図においても同様である。
上記掘削バケット9では、サイドカッタ63が設けられていたが、サイドカッタ63が設けられていなくてもよい。
(C)
上記実施の形態では、目標貫入深さ表示部27は、サイドリップ61に設けられていたが、これに限られるものではなく、例えば、サイドカッタ63に設けられていてもよい。
図11(a)〜図11(c)は、サイドカッタ63に目標貫入深さ表示部が形成された例を示す図である。
図11(a)に示す目標貫入深さ表示部72は、サイドカッタ63に形成された切り欠き72aを有している。切り欠き72aは、サイドカッタ63の背面部22側の端63aが三角形状に切り欠かれて形成されている。側面視において、切り欠き72aを形成する一方の縁72bは、上述した直線S2と略一致するように形成されている。
図11(b)に示す目標貫入深さ表示部73は、サイドカッタ63に配置された板状部材73aを有している。板状部材73aは、サイドカッタ63の内側(対向するサイドカッタ63側の面)に溶接等によって固定されている。板状部材73aは、オペレータから目視しやすい色を有している方がより好ましい。
図11(b)に示すように、板状部材73aの背面部22側の端73bは、直線S2に略一致するように形成されている。
図11(c)に示す目標貫入深さ表示部74は、サイドカッタ63に形成された貫通孔74aを有している。この貫通孔74aは、サイドカッタ63を内側から外側に向かって貫通するように形成されている。この貫通孔74aは、側面視において直線S2上に設けられている。
(D)
上記実施形態では、サイドリップ61には、サイドカッタ63が設けられているが、サイドカッタ63が設けられておらずシュラウドが設けられていてもよい。
図12(a)は、シュラウド65が設けられた掘削バケット9´を示す図である。すなわち、図12(a)に示す側壁部26a´、26b´は、それぞれ、サイドリップ61と、側板62と、シュラウド65とを有する。図12(b)は、掘削バケット9´の側面図である。図12(b)では側壁部26b´が省略されている。
シュラウド65は、サイドリップ61の端部26eを保護するためのものであり、端部26eを覆うように左右のサイドリップ61に2つずつ取り付けられている。
側壁部26a´および側壁部26b´のそれぞれにおいて、ツース24側に設けられたシュラウド65に貫入深さ表示部75が設けられている。貫入深さ表示部75は、シュラウド65に形成された切り欠き75aを有している。切り欠き75aは、側面視において三角形状であり、切り欠き75aを形成する一方の縁75bは、上述した直線S2と略一致するように形成されている。縁75bが、貫入深さDxが0.25×D1以上、0.30×D1以下となる位置に形成されていればよいが、縁75bが0.30×D1の位置に設定されている場合に、側面視における切り欠き75aのツース24側の端75cが0.25×D1の位置に設定されていてもよい。
また、シュラウド65に切り欠きを形成せずに、シュラウド65の内側に板状部材が設けられていてもよい。図13に示す目標貫入深さ表示部76は、シュラウド65の内側に設けられた板状部材76aを有する。板状部材76aは、オペレータから目視しやすい色を有している方がより好ましい。図13に示すように、板状部材76aの背面部22側の縁76bは、図13の状態において、直線S2に略一致するように形成されている。
なお、シュラウド65に孔を形成してもよい。
本発明に係る掘削バケットおよび作業車両は、所望の貫入深さをより視認しやすい効果を有し、油圧ショベルのような各種作業車両に対して広く適用可能である。
1 車両本体
2 走行体
3 旋回体
4 作業機
5 キャブ
7 ブーム
8 アーム
9、9´ 掘削バケット
10 ブームシリンダ
11 アームシリンダ
12 バケットシリンダ
14 燃料タンク
15 作動油タンク
16 エンジン室
17 収納室
18 カウンターウェイト
21 底面部
21a 端部
21e 端部
22 背面部
22a 端部
22e 端部
23 ツースアダプタ
24 ツース(切刃部の一例)
24a 先端
25 ブラケット
26a 側壁部
26a´ 側壁部
26b 側壁部
26b´ 側壁部
26e 端部
26s 面
27 表示部
27a 端
27b 端
27c 切り欠き
27e 端部
28 開口部(開口の一例)
30 フロントリップ
31 前面部
32 湾曲部
41 第1曲面部
42 第2曲面部
50 取付け部
51 第1孔
52 第2孔
61 サイドリップ
62 側板
63 サイドカッタ
63a 端
64 ボルト
64a ボルト
65 シュラウド
70 表示部
70a 突起部
70b 縁
71 表示部
71a 板状部材(目印となる部材の一例)
71b 縁
72 表示部
72a 切り欠き
72b 縁
73 表示部
73a 板状部材(目印となる部材の一例)
73b 縁
74 表示部
74a 貫通孔
75 表示部
75a 切り欠き
75b 縁
75c 端
75d 縁
76 表示部
76a 板状部材(目印となる部材の一例)
76b 縁
100 油圧ショベル

Claims (10)

  1. 作業機のアームに取り付けられ被掘削物に貫入して被掘削物を掘削する掘削バケットであって、
    側面視において湾曲した形状を有する底面部と、
    前記底面部につながっている背面部と、
    前記底面部と前記背面部とに囲まれた空間の側方を覆う一対の対向する側壁部と、
    前記底面部と前記背面部と一対の前記側壁部によって形成された空間の開口の周縁部を形成する前記底面部の端部に固定される切刃部と、
    前記アームに取付けるための取り付けピンが通される孔が形成されており、前記背面部に固定されるブラケットと、
    前記開口の前記周縁部を形成する前記側壁部の端部近傍であって前記切刃部寄りに設けられ、目標とする被掘削物への貫入深さを表示する目標貫入深さ表示部と、を備え、
    対向する一対の前記側壁部のうち少なくとも一方の内側であって、側面視において、前記ブラケットの前記孔の中心と前記切刃部の先端とを結んだ仮想線分をリスト半径と定義した場合、前記リスト半径の所定割合の長さ分、前記先端から前記孔に向かって前記仮想線分上を移動した位置に対応する前記側壁部の位置に、前記目標貫入深さ表示部が設けられている、
    掘削バケット。
  2. 前記リスト半径の所定割合は、0.5以下である、
    請求項1に記載の掘削バケット。
  3. 前記リスト半径の所定割合は、0.25以上、0.30以下である、
    請求項2に記載の掘削バケット。
  4. 前記目標貫入深さ表示部は、対向する一対の前記側壁部の双方の内側に設けられている、
    請求項1に記載の掘削バケット。
  5. 前記底面部は、
    前記周縁部側に配置され、前記切刃部が固定されるフロントリップを有し、
    前記側壁部は、
    前記周縁部側に配置され、前記フロントリップと前記背面部とを接続するように設けられたサイドリップと、
    前記サイドリップと、前記底面部および前記背面部との間に設けられた側板とを有し、
    前記目標貫入深さ表示部は、前記サイドリップに設けられている、
    請求項1〜4のいずれかに記載の掘削バケット
  6. 前記底面部は、
    前記周縁部側に配置され、前記切刃部が固定されるフロントリップを有し、
    前記側壁部は、
    前記周縁部側に配置され、前記フロントリップと前記背面部とを接続するように設けられたサイドリップと、
    前記サイドリップと、前記底面部および前記背面部との間に設けられた側板と、
    前記サイドリップに固定されたサイドカッタまたはシュラウドと、
    を有し、
    前記目標貫入深さ表示部は、前記サイドカッタまたは前記シュラウドに設けられている、
    請求項1〜4のいずれかに記載の掘削バケット。
  7. 前記リスト半径の所定割合の長さ分前記先端から前記孔に向かって前記仮想線分上を移動した位置に対応する前記側壁部の位置とは、
    側面視において、前記仮想線分上の前記位置を通り、前記仮想線分に対して垂直な直線が前記側壁部と交わる位置である、
    請求項1に記載の掘削バケット。
  8. 前記目標貫入深さ表示部は、
    前記側壁部に形成された切り欠き、前記側壁部に形成された突起、前記側壁部に形成された孔、または前記側壁部に固定された目印となる部材を有する、
    請求項1〜7のいずれかに記載の掘削バケット。
  9. 作業機のアームに取り付けられ被掘削物に貫入して被掘削物を掘削する掘削バケットであって、
    側面視において湾曲した形状を有する底面部と、
    前記底面部につながっている背面部と、
    前記底面部と前記背面部とに囲まれた空間の側方を覆う一対の対向する側壁部と、
    前記底面部と前記背面部と一対の前記側壁部によって形成された空間の開口の周縁部を形成する前記底面部の端部に固定される切刃部と、
    前記アームに取付けるための取り付けピンが通される孔が形成されており、前記背面部に固定されるブラケットと、
    前記周縁部を形成する前記側壁部の端部近傍であって前記切刃部寄りに設けられ、目標とする被掘削物への貫入深さを表示する目標貫入深さ表示部と、を備え、
    前記目標貫入深さ表示部は、前記掘削バケットの満杯率が、88%以上、105%以下となるような貫入深さを表示する
    掘削バケット。
  10. 車両本体と、
    前記車両本体に取り付けられるブームと、
    前記ブームに取り付けられるアームと、
    前記アームに取り付けられる請求項1〜9のいずれかに記載の掘削バケットと、
    を備えた、作業車両。
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