JP2559131Y2 - バケット式掘削装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、油圧ショベル等の掘削
機のバケットに装着されるバケット式掘削装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５に示す油圧ショベル１は、建設作業
現場等で地盤や舗装路の掘削に用いるもので、無限軌道
付きの下部走行体２に上部旋回体３を旋回自在に支持
し、上部旋回体３から揺動可能に延びるブーム４の先端
に、アーム５を介してバケット６が組み付けてある。ブ
ーム４は、油圧のブームシリンダ４ａを駆動することで
上下に揺動し、ブーム４先端にピン結合したアーム５も
また、油圧のアームシリンダ５ａを駆動することで上下
に揺動する。バケット６は、結合ピン７によりアーム５
先端に回動自在に取り付けられ、ヘッド側をアーム５に
連結されたバケットシリンダ６ａから伸びるロッド８の
先端が、結合ピン９によりブラケット６ｂに連結されて
いる。このため、ロッド８の伸縮に応じてバケット６は
前後に首振り運動を行い、先端のカッティングエッジで
もって地盤を掘削する。

【０００３】上記の油圧ショベル１は、土丹や軟岩或い
は大礫などの硬質の地盤を掘削するときや、或いは舗装
道路をリッピング作業するときなど、地盤が硬いために
通常の掘削力をそのままバケット６に伝えていたので
は、思うような掘削ができないときには、アーム５先端
のバケット６を硬質地盤の破砕作業に適した油圧ブレー
カ（図示せず）に付け替え、油圧ブレーカが発する衝撃
や振動により掘削能率を高める方法がとられるようにな
っている。

【０００４】しかし、油圧ブレーカは硬質地盤の破砕作
業には適するが、削り出された岩石や土砂を運搬車等に
積み込む積み込み作業にはまったく不向きであり、この
ため積み込み作業を行うときは、油圧ブレーカを元のバ
ケット６に付け替え直さなければならなかった。また、
地盤の土質が硬軟の変化に富んでいるような場合も、土
質が変化するつど、油圧ブレーカとバケット６を頻繁に
交換しなければならず、アーム５先端の掘削具の交換に
時間がかかるため、掘削作業の能率低下が避けられなか
った。

【０００５】一方、こうした問題に対処するため、油圧
ブレーカをバケットに組み付けて一体化させ、必要に応
じて油圧ブレーカを動作させる形式の油圧ショベルが提
案されている。しかし、例えば実開平１−１３８９４９
号「バケット式掘削装置」に開示された油圧ショベル
は、地盤の性状に合わせてバケットと油圧ブレーカを使
い分ける構成であり、バケットと油圧ブレーカを同時に
使用することができないために、破砕しつつ掘削するこ
とができなかった。一方、地盤の性状に応じてバケット
が自動的に動作する構成を採用したものもあり、例えば
特開昭６１−２５７５４１号「ブレーカ装着バケット」
に開示された図６に示すバケット式掘削装置１１は、バ
ケット１２の底部に油圧で駆動されるブレーカ本体１３
を収納し、バケット１２のカッティングエッジから前方
に突出する掘削歯１４を、ブレーカ本体１３の打撃ピス
トン１５に弾性体１６を介して連結固定して構成してあ
る。このバケット式掘削装置１１は、油圧回路に工夫が
施してあり、掘削抵抗の大きな地盤を掘削するときはブ
レーカ１３本体を動作させ、破砕された土砂等をバケッ
ト１２ですくって積み込むときはブレーカ１３本体が作
動しないような回路構成としてある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】上記従来の油圧バケッ
ト式掘削装置１１は、地盤に応じて自動的に油圧ブレー
カ１３を動作させることができるが、舗装道路を掘削す
るリッピング作業などのように、掘削歯１４を道路に圧
し当てて地盤に衝撃力を及ぼしながら掘削する作業で
は、打撃ピストン１５が掘削歯を打ち込むときにブレー
カ本体１３には大きな負荷が作用し、また打ち込み直後
の掘削歯１４の反動で打撃ピストン１５が押し戻される
ときに、強大な力がブレーカ本体１３に作用する。この
地盤からの反力は、ブレーカ本体１３でまともに受ける
ならば繰り返し受ける衝撃荷重によりブレーカ本体１３
の劣化を早めてしまうため、ブレーカ本体１３の背後に
設けた弾性体１６によりブレーカ本体１３を緩衝支持さ
せ、直接的な悪影響がブレーカ本体１３に及ばないよう
配慮されていた。しかし、弾性体１６の緩衝支持により
ブレーカ本体１３がブレるために、ブレーカ本体１３か
ら打撃ピストン１５に与えられる打撃力が掘削歯１４に
有効に伝わらず、打撃数の割に破砕能力が発揮されない
などの課題があった。

【０００７】また、受金１８と打撃ピストン１５の間の
摺接面は、掘削歯１４を案内保持する筒状の受金１９に
より外界とは遮断するよう配慮されてはいるが、この受
金１９と掘削歯１４の間のシールが完全でないために、
掘削により生じた土砂等が受金１９と掘削歯１４の間か
ら受金１８と打撃ピストン１５の摺接面に侵入し、受金
１８，１９の摩耗を進行させやすいといった課題を抱え
ていた。

【０００８】本考案の目的は、油圧ブレーカに作用する
反力を、実質的にバケットにて受け、ブレーカ本体には
不必要な負荷を及ぼさず、ブレーカ本体の長寿命化を図
るとともに、掘削能率の向上を図ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本考案は、バケット先端
部に所定区間だけ往復動自在に挿通保持されたチゼル
と、このチゼルの先端部に取り付けた掘削歯と、流体圧
力により打撃ピストンを駆動して前記チゼルに打撃を与
えるブレーカ本体と、前記バケットの前記チゼル挿通保
持部分に嵌合されて該チゼルを摺動案内し、かつチゼル
からの反力をブレーカ本体に作用させないように先端に
設けたフランジ部が前記チゼルの復動限界位置を規定す
る摩耗ブッシュとを具備し、前記バケットの先端部分と
前記チゼルとの間に、チゼルの往復変位空間を囲繞して
伸縮自在に設けられ、該チゼルと前記摩耗ブッシュの間
の摺接面を外界から遮断するシールを設けたことを特徴
とするバケット式掘削装置を提供することにより、前記
目的を達成するものである。

【００１０】さらにまた、本考案のバケット式掘削装置
は、前記チゼルの末端部を前記ブレーカ本体内に延在さ
せ、該ブレーカ本体内に係止させたピンを前記末端部に
形成した係合溝に係合させることにより、前記チゼルの
回り止めと往動限界位置を規定することを特徴とするも
のである。

【００１１】

【作用】上記構成に基づき、摩耗ブッシュがチゼルの復
動限界位置を規定し、ブレーカ本体に対して直接地盤か
らの反力を作用させないようにし、またブレーカ本体か
ら打撃ピストンに与えられた打撃力を効率よく掘削歯に
伝えるようにし、少ない打撃数で高い破砕能力を発揮さ
せることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本考案のバケット式掘削装置の駆動装
置の実施例について、図１ないし図４を参照して説明す
る。図１は、本考案のバケット式掘削装置を適用した油
圧ショベルの一実施例を示す側面図、図２は、図１に示
した油圧ショベルのバケット部分の縦断面図、図３は、
図１に示した油圧ショベルのバケット部分の平面図、図
４は、図１に示した油圧ショベルの油圧ブレーカ部分の
縦断面図である。

【００１３】図１に示す油圧ショベル２１は、油圧によ
り掘削歯２２を駆動する油圧ブレーカがバケット２４内
に組み込んである。掘削歯２２は、図３に示したよう
に、メインツース２２ａとその両側に配設したサブツー
ス２２ｂからなり、サブツース２２ｂは固定歯であるた
め、メインツース２２ａだけが油圧ブレーカ２３による
駆動を受ける。バケット２４は、図２，３に示したよう
に、アーム５の先端に連結する結合ピン７のためのピン
穴２５とロッド８先端を連結する結合ピン９のためのピ
ン穴２６がブラケット２７に穿設してある。ブラケット
２７に一体化された背板２８の先端には、切削刃となる
カッティングエッジ２８ａが形成されており、このカッ
ティングエッジ２８ａの側板２９付近に、上記のサブツ
ース２２ｂが固着してある。左右のサブツース２２ｂの
中央部分に位置するメインツース２２ａは、チゼル３０
の先端に結合ピン３１により結合されている。

【００１４】チゼル３０は、図４に示したように、先端
の尖った棒状部材を先端側から大径部３０ａ，中径部３
０ｂ，小径部３０ｃの順で３段階に縮径した形状をな
し、背板２８とその上面中央部分を覆う保護板３２の間
に所定区間だけ往復動自在に保持される。すなわち、背
板２８と保護板３２の間に形成された先端開口部は、孔
付きのブッシュに３３により閉塞され、このブッシュ３
３に嵌合させた摩耗ブッシュ３４にチゼル３０の中径部
３０ｂを摺動自在に嵌合させてある。チゼル３０の小径
部３０ｂは、ブレーカ本体２３ａ内に延在しており、ブ
レーカ本体２３ａにより打撃駆動される。ブレーカ本体
２３ａは、バケット２４外部に設けた油圧回路（図示せ
ず）からホースを介して供給される作動油を、２位置３
ポート切換弁３５により給排制御され、油圧によりチゼ
ル３０を前後に駆動する。なお、実施例では、メインツ
ース２２とチゼル３０とブレーカ本体２３ａ並びに２位
置３ポート切換弁３５等が、油圧ブレーカ２３を構成す
る。

【００１５】ブレーカ本体２３ａは、２箇所に大径部３
６ａ，３６ｂを有するスプール型の打撃ピストン３６と
チゼル３０の小径部３０ｃとを、シリンダ３７内に所定
区間摺動可能に嵌合させたものであり、シリンダ３７内
には、チゼル３０と打撃ピストン３６のための衝合空間
３７ａの外に、ピストン高圧室３７ｂ、パイロット室３
７ｃ、排油室３７ｄ、ピストン反転室３７ｅ、打撃ピス
トン３６を緩衝するガス室３７ｆが画成されている。ピ
ストン高圧室３７ｂは、打撃ピストン３６の前方大径部
３６ａに高圧を作用させるための空間であり、２位置３
ポート切換弁３５の小径受圧部３５ａに連通接続されて
おり、給油管路３８から作動油の供給を受ける。パイロ
ット室３７ｃは、打撃ピストン３６の変位を内部の作動
油圧力として検出するための空間であり、２位置３ポー
ト切換弁３５の大径受圧部３５ｂに連通接続されてい
る。排油室３７ｄは、打撃ピストン３６の前方及び後方
の大径部３６ａ，３６ｂ間の作動油を油圧回路側に排出
させるための空間を形成しており、排油管路３９に連通
接続されている。ピストン反転室３７ｅは、２位置３ポ
ート切換弁３５から作動油の供給を受けて打撃ピストン
３６を復動から往動に反転させる働きをする。ガス室３
７ｆには、打撃ピストン３６の末端部が延在しており、
内部に充填されたガスが圧縮されて昇圧することで打撃
ピストン３６を緩衝する。

【００１６】ところで、２位置３ポート切換弁３５が図
示のごとくピストン反転室３７ｅと排油管路３９を連通
する状態において、ピストン高圧室３７ｂ内に作動油が
送り込まれると、打撃ピストン３６は復動し始め、打撃
ピストン３６の復動とともにピストン高圧室３７ｂがパ
イロット室３７ｃに連通する。パイロット室３７ｃ内の
作動油は２位置３ポート切換弁３５の大径受圧部３５ｂ
に作用するが、大径受圧部３５ｂの受圧面積は小径受圧
部３５ａの受圧面積よりも大であるために、２位置３ポ
ート切換弁３５は図示の状態から切り替わり、ピストン
反転室３７ｅが給油管路３８に連通する。その結果、給
油管路３８からの作動油がピストン反転室３７ｅ内に導
かれ、打撃ピストン３６は復動行程から往動行程に反転
する。このときに、ガス室３７ｆ内のガス圧力が打撃ピ
ストン３６に作用するため、打撃ピストン３６は非常に
大きな駆動力を受けて往動する。打撃ピストン３６が往
動限界近くまで往動すると、打撃ピストン３６の先端が
チゼル３０を打撃し、メインツース２２ａは衝撃的に前
進する。また、このときにパイロット室３７ｃが排油室
３７ｄに連通するため、大径受圧部３５ｂ内の作動油の
圧力が低下し、小径受圧部３５ａに供給される給油管路
３８からの作動油の圧力により、２位置３ポート切換弁
３５は図示の状態に復帰する。

【００１７】なお、打撃ピストン３６が打撃するチゼル
３０は、中径部３０ｂを摩耗ブッシュ３４により、また
小径部３０ｃをシリンダ３７にそれぞれ摺動自在に保持
されており、このためチゼル３０に伝わる打撃ピストン
３６の衝撃は常に同じ軸線上でメインツース２２ａに伝
えることができる。また、後述するごとく、ブレーカ本
体２３ａのシリンダ３７に対しては掘削反力が直接作用
せず、シリンダ３７が前後左右に揺れたりしないため、
打撃ピストン３６からチゼル３０に伝えられる衝撃力
も、きわめて高い効率で掘削力に変換される。

【００１８】ここで、シリンダ３７内に延在するチゼル
３０の小径部３０ｃの周面には、一定の距離範囲に亙っ
て係合溝４０が形成してあり、シリンダ３７のチゼル摺
動面に穿設した係止溝４１に回転可能に係止するピン４
２が、この係合溝４０に係合している。このため、チゼ
ル３０は係合溝４０に係合するピン４２よりシリンダ３
７に対して回り止めされ、同時にまたチゼル３０の往復
距離を規定する往動限界と復動限界のうち、往動限界が
係合溝４０の後端部がピン４２に衝合したときに規定さ
れる。ただし、復動限界については、係合溝４０の前端
部がピン４２に衝合する直前に、摩耗ブッシュ３４がチ
ゼル３０を係止して規定する。

【００１９】すなわち、バケット２４のチゼル挿通保持
部分に嵌合する摩耗ブッシュ３４は、チゼル３０を摺動
案内する円筒状のブッシュ本体３４ａと、このブッシュ
本体３４ａの先端に鍔状に一体形成したフランジ部３４
ｂからなり、チゼル３０の大径部３０ａと中径部３０ｂ
の間の段差部分で形成される係止面とフランジ３４ｂの
前面とで形成される間隙δ₁が、ピン４２と係合溝４０
で形成される間隙δ₂よりも小となるよう設計してあ
る。このため、メインツース２２ａが掘削反力を受けた
ときの荷重は、チゼル３０の復動限界位置を規定するフ
ランジ部３４ｂにより受けられることになる。

【００２０】また、バケット２４の先端部分とチゼル３
０との間には、チゼル３０の往復変位空間を囲繞する伸
縮自在のシール４３が配設してある。このシール４３
は、先端がチゼル３０の大径部３０ａに固着され、後端
が摩耗ブッシュ３４のフランジ部３４ｂの側面及びブッ
シュ３３の先端部側面に固着されており、チゼル３０の
動きに合わせ余裕をもって軸方向に伸縮することができ
る。従って、チゼル３０と摩耗ブッシュ３４の間の摺接
面は、チゼル３０の動きに合わせて軸方向に伸縮するシ
ール４３により常に外界から遮断されることになり、ブ
ッシュ３３と摩耗ブッシュ３４の間や摩耗ブッシュ３４
とチゼル３０の間に、土砂や奮迅等の異物が侵入するこ
とはなく、摩耗ブッシュ３４の不要な摩耗を確実に抑制
することができる。

【００２１】ただし、摩耗限界に達した摩耗ブッシュ３
４は、シール４３を取り外し、チゼル３０を引き抜いた
あと、ブッシュ３３から簡単に取り外すことができ、備
品として用意された新品と交換することができる。

【００２２】このように、バケット２４に油圧ブレーカ
２３を一体化させたバケット式掘削装置４４は、バケッ
ト２４のチゼル挿通保持部分に摩耗ブッシュ３４を嵌合
してチゼル３０を摺動案内し、摩耗ブッシュ３４の先端
に設けたフランジ部３４ｂによりチゼル３０の復動限界
位置を規定する構成としたから、例えば地盤が比較的柔
らかいためにブレーカ本体２３ａを作動させる必要がな
く、バケット２４だけで掘削作業を行えばよいためにメ
インツース２２ａが復動限界位置に固定されるときや、
或いはまたリッピング作業にさいしてブレーカ本体２３
ａを動作させ、打ち込み直後のメインツース２２ａの反
動で打撃ピストン３６が復動限界位置まで押し戻される
ときでも、ブレーカ本体２３ａ内のピン４２ではなく摩
耗ブッシュ３４のフランジ部３４ｂがチゼル３０を係止
するために、ブレーカ本体２３ａに対して直接地盤から
の掘削反力が作用することはなく、従ってブレーカ本体
２３ａが無理な力を受けて損傷するといったことはな
い。またチゼル３０自体は摩耗ブッシュ３４により常に
軸線方向に摺動案内されるため、メインツース２２ａを
連続的に打ち込むような場合に、ブレーカ本体２３ａか
ら打撃ピストン３６に与えられた打撃力を効率よくメイ
ンツース２２ａに伝えることができ、従って少ない打撃
数で高い破砕能力を発揮することができる。

【００２３】また、バケット式掘削装置４４は、バケッ
ト２４の先端部分とチゼル３０との間に、チゼル３０の
往復変位空間を囲繞する伸縮自在のシール４３を設け、
チゼル３０と摩耗ブッシュ３４の間の摺接面を外界から
遮断する構成としたから、掘削により生じた土砂等がチ
ゼル３０と摩耗ブッシュ３４の間の摺接面に侵入するこ
とはなく、土砂等の異物によって摺接面が汚損されるこ
とはない。

【００２４】さらにまた、バケット式掘削装置４４は、
チゼル３０の末端部をブレーカ本体２３ａ内に延在さ
せ、ブレーカ本体２３ａ内に係止させたピン４２を末端
部に形成した係合溝４０に係合させることにより、チゼ
ル３０の回り止めと往動限界位置を規定することができ
る。

【００２５】なお、上記のバケット式掘削装置４４は、
油圧ショベル２１以外の例えばホイールローダやドーザ
ショベルのごとく、油圧ブレーカ２３を一体化させたバ
ケット２４を用いる建設機械すべてに適用できるもので
ある。

【００２６】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
摩耗ブッシュによりチゼルの復動限界位置を規定するよ
うにしたので、ブレーカ本体に対して直接地盤からの反
力が作用することはなく、またブレーカ本体から打撃ピ
ストンに与えられた打撃力を効率よく掘削歯に伝えるこ
とができるので、少ない打撃数で高い破砕能力を発揮す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のバケット式掘削装置を適用した油圧シ
ョベルの一実施例を示す側面図である。

【図２】図１に示した油圧ショベルのバケット部分の縦
断面図である。

【図３】図１に示した油圧ショベルのバケット部分の平
面図である。

【図４】図１に示した油圧ショベルの油圧ブレーカ部分
の縦断面図である。

【図５】従来の油圧ショベルの一例を示す側面図であ
る。

【図６】従来のバケット式掘削装置の一例を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

２２ａ メインツース ２３ 油圧ブレーカ ２３ａ ブレーカ本体 ２４ バケット ３０ チゼル ３４ 摩耗ブッシュ ３６ 打撃ピストン ４３ シール ３３ バケット式掘削装置

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 バケット先端部に所定区間だけ往復動自
   在に挿通保持されたチゼルと、このチゼルの先端部に取
   り付けた掘削歯と、流体圧力により打撃ピストンを駆動
   して前記チゼルに打撃を与えるブレーカ本体と、前記バ
   ケットの前記チゼル挿通保持部分に嵌合されて該チゼル
   を摺動案内し、かつチゼルからの反力をブレーカ本体に
   作用させないように先端に設けたフランジ部が前記チゼ
   ルの復動限界位置を規定する摩耗ブッシュとを具備し、
   前記バケットの先端部分と前記チゼルとの間に、チゼル
   の往復変位空間を囲繞して伸縮自在に設けられ、該チゼ
   ルと前記摩耗ブッシュの間の摺接面を外界から遮断する
   シールを設けたことを特徴とするバケット式掘削装置。
2. 【請求項２】 前記チゼルは、末端部が前記ブレーカ本
   体内に延在しており、該ブレーカ本体内に係止させたピ
   ンが前記末端部に形成した係合溝に係合し、前記チゼル
   の回り止めと往動限界位置を規定することを特徴とする
   請求項１記載のバケット式掘削装置。