JP4009395B2 - 高信頼性プレ−ト切断特性を有する大型解体剪断機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は油圧式移動解体剪断機に関する。更に詳細には、この発明は、金属をより処理しやすい小片に剪断することによって解体現場やスクラップ置場などでの金属処理に有用な掘削機の改良解体剪断用付属ヘッドに関する。更に詳細には、この発明は、プレ−ト状金属の大きな金属片をより効率的に剪断でき、切断エッジの全長に沿って摩耗を均一に分布し、ブレ−ドが詰まった場合に効率よく排除でき、そのジョーが自己位置合わせ機能を有し、更なる材料取り扱いならびにジョーの配向を改良するための解体剪断用付属部品の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
パワーショベル、バックホ−、掘削機などのア−ムやブ−ム端に取り付ける付属部品として作られた取付自在剪断機は、鋼板、鋼強化棒、鋼支持ビ−ムや支柱などをより取り扱いやすい小片に剪断するのに有用である。作業の性質に従って、種々の形式の上側ジョー、下側ジョー、ブレ−ドの形状が開発されている。最も一般に使用されている剪断機では、上側ブレ−ドと下側ブレ−ドとが上側ジョーと下側ジョーにそれぞれ配設される。剪断工程が進行するにつれて、ブレ−ドがはさみのように互いに開閉する。
【0003】
当初、剪断付属品が最初に導入されたときには、切断ブレ−ドは線状であった(例えば図1)。その後、改良された切断ブレ−ドが導入され、そのブレ−ドはそのジョーに配向された2個の切断エッジを有することを特長としていて、それらのエッジは互いに相対的に鈍角に配向されている。剪断機のこの屈曲ブレ−ド型においては、上側ならびに下側ブレ−ドのいずれか1方もしくは両方の中心部での屈曲は、一旦上下ジョーで剪断するスチ−ルを挟持すると、挟持したスチ−ルがブレ−ド先端から滑り落ちることを防止するようになっている。他の改良については以下に記載する。
【0004】
長年に亘る改良にも拘わらず、先行技術の剪断機にはなお多くの問題点、欠点ならびに不利な点がある。一般には、例えば、軸回りに回動することによって開閉する直線状の上下ブレードを有する剪断機には、下記のような問題がある。
(1)上下ブレード間の空間が両ブレ−ドの外側リップ部に向かって広くなるのに対して、その基端部には小さな三角形状が形成され、ワーク片は主にピボット部から離れた外側リップ部で剪断される。したがって、上下ジョーを駆動するシリンダの出力はワーク片には効率的には作用しない。
(2)ピックアップ操作において、ワーク片は上下ブレードのチップの間ではさみのように切断される。上下ブレードのチップ間の左右オフセットのために、ワーク片がはさみ状切断中に回転して、安定したピックアップが妨げられる。
(3)上下ブレードが直線状であるから、ワーク片は剪断中にチップ方向に滑り落ちてしまう。
【0005】
屈曲ブレ−ドを有する剪断機においては、上記(3)の問題点は克服されている。上記(1)に記載する問題点は部分的には解決されている。というのは、ワーク片の剪断がブレ−ドのチップよりも上下ブレードの中心寄りで主に行われているので、シリンダからの出力がブレ−ドのチップでの剪断よりも効率的に使用されているからである。しかしながら、ブレ−ドの基端部での効率よい剪断は行われていない。上記(2)の問題点は解決されないままである。更に新しい問題点がこの形式の先行技術の剪断装置には起こる。屈曲ブレ−ドでは、剪断は中心で行われる傾向があるけれども、剪断中に繰り返し高い力の集中が屈曲部分で局部的に発生する結果になる。このことは、ブレ−ドの他の部分に比べて、摩耗が屈曲部分でより大きく起こる結果になり、ブレ−ドの寿命を短縮する。
【0006】
図1を参照して先行技術の剪断機について説明する。図1に示すように、先行技術のはさみ型剪断機には、符号10と総称するジョーは、上側ジョー12と、軸16で一緒に回動する下側ジョー14とを有する。直線で示す線状上側切断インサ−ト18は上側ジョー12の下側エッジに固定する。鎖線で示す線状下側切断インサ−ト20は、切断インサ−ト18に隣接する下側ジョー14の上側エッジに固定する。適切な力発生手段、例えば、1個もしくはそれ以上の従来型の油圧シリンダ(図示せず)は、上側ジョー12と下側ジョー14の軸16回りの相対的回転を付勢する。
【0007】
金属の高負荷剪断のために設計された剪断機においては通常のことであるが、各ジョーは、加工に適した延性と強度を有するスチ−ルで作られていて、切断インサ−トが実際の剪断を行うはさみ状部分に配置されている。切断インサ−トは一般にはより硬質のスチ−ルもしくは合金で形成されていて、かかる金属を特別に熱処理したり、化学的に処理したりして、切断中の損傷に耐えるようにしてもよい。切断インサ−トが作られる材料の特別の性質によって、ジョーの残りの構造を同一材料で形成するのは一般的には適していない。しかしながら、切断インサ−トは従来では取り替え可能に作られていて、それによって維持費を削減している。また、切断インサ−トはしばしば1軸ないし2軸対称に形成されていて、エッジの交換時期が来るとそれらを除去、回転もしくは再取り付けすることにより、それらの2つもしくはそれ以上のエッジを利用できるように構成されている。
【0008】
剪断機10を強靱な材料、例えばスチ−ルプレ−ト、強化ロッドなどの切断に適用するときには、2つの問題が生じる。上側切断インサ−ト18と下側切断インサ−ト20との間の角度によって、そのプレ−トやロッドがジョーのチップ方向に動くことになる。極端な場合には、そのプレ−トやロッドが上側切断インサ−ト18と下側切断インサ−ト20との間の空間から完全に滑り落ちてしまうことになる。たとえ切断する材料が上側切断インサ−ト18と下側切断インサ−ト20との間に存在しているときでも、上側切断インサ−ト18と下側切断インサ−ト20のチップの外側方向へ切断する材料が動くことは、切断を行うポイントが外側に動くことになり望ましくない。この結果、切断が起こるポイントでのモ−メントが増加して、力発生手段から要求される力が増加する。このことは油圧シリンダの口径を増加する結果となり、更に、装置の口径、重量、原価を増加することになる。
【0009】
はさみ型剪断機10に関わる別の問題点は、上側ジョー12と下側ジョー14とが、矢印22、24で示すように、それぞれ横方向外側に屈曲していることである。このことは、当該分野ではブレ−ド拡張として知られているありふれた現象であって、厚すぎてはさみでは取り扱うことができない紙束をはさみを使用して切断しようとする場合に、ほとんど全ての人が遭遇する現象である。この問題は、ブレ−ド拡張に対抗するために要求される強度を加えるためには、上下ジョー12、14をより厚い材料で形成することを必要とする。しかしながら、スチ−ルシ−トやロッドなどの強靱な材料を切断するには、非常に厚くした構造だけではブレ−ド拡張に対抗することには部分的にしか成功することができない。更に、構造を必要な程度に厚くすることは装置の原価を増加する。
【0010】
図2を参照して、ブレ−ド拡張現象の先行技術による解決法の1つを説明する。この解決法においては、剪断機26に右チーク30と左チーク32とを有する下側ジョー28が設けられている。右チーク30と左チーク32との前側端は前側横部材34を介して一緒に結合されて、略矩形のスロット36を形成する。右チーク30には、右側切断インサ−ト40を含むスロット36に隣接する上側エッジ部に凹部38が設けられている。同様に、左チーク32には、左側切断インサ−ト44を含むスロット36に隣接する上側エッジ部に凹部42が設けられている。横部材34には、前側切断インサ−ト48を含むスロット36に隣接する上側エッジ部に凹部46が設けられている。
上下続きの上側ジョー50は、ピボット部52で下側ジョー28方向に回動され、屈曲した矢印54で示すような円弧を辿って動く。上側ジョー50の右側下側エッジ中の右側上側切断インサ−ト56は、上側ジョー50が図示したように動くときには、右側切断インサ−ト40を通過してはさみのように動く。上側ジョー50の左側下側エッジ中の左側上側切断インサ−ト58は、上側ジョーが図示したように動くときには、左側切断インサ−ト44を通過してはさみのように動く。上側ジョー50の前側エッジ中の上側前部切断インサ−ト60は、上側ジョー50が下方のピボット端に達したときに、前側切断インサ−ト48を通過して剪断を行うように移動する。付勢部材、例えば、左チーク32と右チーク30との間の油圧シリンダ(図示せず)は、下側ピボット軸62で下側ジョー28方向に、また、上側ピボット軸64で上側ジョー50方向に回動する。
剪断機26では、左チーク32と右チーク30との前側端を一緒に結合することによってはさみ型機械のジョー拡張を避けることができる。要するに、このことは、1対の平行なはさみ状のカッタを形成し、これに前側横カッタを付加することである。上側ジョー50の前側チップを通過して延伸するプレ−トを切断するときには、上側前部切断インサ−ト60と前側切断インサ−ト48とで形成した横カッタは、プレ−トの矩形片を切断して、剪断機26を得られるスロット中に進行させて、次の切断を開始可能にする。剪断機26に関わる問題点の1つは、2対のはさみが、図1で示した単一はさみ型カッタに比べて、油圧シリンダから切断力を2度要求することである。それに加えて、切断する対象物が上側ジョー50のチップに向って前方に移動し、かつ、多分に上側ジョー50のチップを通過するという問題も、この先行技術の装置では未だ未解決のままである。
【0011】
図3に示すように、ドイツ特許DE4205781−A1に開示された剪断機66は問題の1部を提示している。下側ジョー68は、図2に示すものと類似したスロット型ジョーである。図示された断面図では、右側チーク70がその前側端で左側チーク(図示せず)と横部材72を介して連結する。第1ならびに第2切断インサ−ト74、76とは、右側チーク70の上側エッジならびに内部エッジの凹部に配設される。説明を簡潔にするために図面に図示されていないが、同様の切断インサ−トが、切断インサ−ト74、76と平行に左側チークの上側ならびに内部エッジに位置するように配設されている。切断インサ−ト74、76は、図示していない左側チークの対応する切断インサ−トと一緒になって、矩形スロット78の側面を規定する。横部材72の上側内部エッジ上の前側切断インサ−ト80はスロット78の前面を規定する。
上側ジョー82はピボット部52で下側ジョー68方向に回動する。上側ジョー82の左側側面は、第1ならびに第2切断インサ−ト86、88を有していて、下側ジョー68の左側チーク上の図示しない切断インサ−トとはさみ状に相互作用をするように構成されている。上側ジョー82のチップにある前側切断インサ−ト90は、前側切断インサ−ト80ばかりではなく、切断インサ−ト74の前側部分と、下側ジョー68の左側チーク上の対応する不図示切断インサ−トともはさみ状に相互作用する。
第1ならびに第2切断インサ−ト86、88(ならびに不図示の対応切断インサ−ト)は、それぞれ角度を持って配置されていて、それによってそれらの間の中間ポイント94は図面では上方に変位する。
下側ピボット軸52と上側ピボット軸64との間の油圧シリンダ84は、上側ジョー82を円弧状92に付勢して、スロット78中に、もしくは、部分的に挿入する。中間ポイント94の上方への変位は、丸い棒(図示せず)を切断するときに特に有用である。ジョーがその回りで閉口すると、丸い棒は中間ポイント94に向かって内側方もしくは外側方に変位されて、中間ポイント94で把持され切断される。
図示するように、スチ−ルプレ−ト96は下側ジョー68中のスロット78上に配置される。この図示では、プレ−ト96は、下側ジョー68と上側ジョー82との間の最深容器からこれらのジョーのチップを通過した前方位置に延伸する。図示した部分的に閉口した状態では、プレ−ト96の内側端98は切断インサ−ト88に接触できる。上側ジョー82が閉口し始めるときに、切断インサ−ト88(とその対応インサ−ト)と内側端98との間の接触によってプレ−ト96が前方に変位し、前側切断インサ−ト90がプレ−ト96の上側表面に接触する。この接触はプレ−ト96が更に外側に動くことを予防する。
【0012】
図4(b)を参照すると、油圧シリンダ84の延長部がまず前側切断インサ−ト90のチップをプレ−ト96に押し込み、次いでプレ−ト96中に左右の切れ目を入れる。この後の操作中に、切断インサ−ト86、88は、それらの不図示の対応インサ−トと共に、切断インサ−ト76、74(およびそれらの不図示の対応インサ−ト)と協調して、前側切断インサ−ト90の挿入ポイントから自由内側端98まで延びる1対の平行な切れ目を作る。この操作中、切断は後方と前方の両方に進行する。最後に、矩形切取部分100がプレ−ト96から離れてスロット(図示せず)が形成される。次いで、上側ジョー82は、持ち上げられて、プレ−ト96を両ジョーの間の後方に動かすことができ、プレ−ト96中のスロットのエッジは上側ジョー82の反対側の側面を通過する。
【0013】
図4aに示すように、この操作はスロット101を深くするために必要な回数何回も繰り返して行われ、プレ−ト96の前側端103が前側切断インサ−ト80の内側に達するまで行われる。最終の切れ目はスロット101を延伸してプレ−ト96を2つの別々の片に切断する。
前記ドイツ特許に記載した装置にはいくつかの不利な点が存在する。2つの平行な切れ目が同時に形成され、かつ、切断が横方向にかつ少なくともある時間には前方と後方の両方に起こるという事実は、図1にて概略的に説明した形式の単一はさみ型カッタに比べて、油圧シリンダ84から要求される力を4倍以上も増加させる。中間ポイント94で接触する矩形切断インサ−ト86、88と、それらの不図示の対応インサ−トとは、丸棒などを常に同一地点に、つまり、中間ポイント94に付勢する。このことは、摩耗を中間ポイント94に集中させることになり、それによって切断インサ−トの寿命を短縮することになる。前側切断インサ−ト90がプレ−ト96の表面に接触する前に、プレ−ト96の内側端98が切断インサ−ト88に接触できるという事実は、切断が開始する前に、プレ−ト96が相当の距離前方に滑ることを示している。このことは各切断工程の長さを減縮する。更に、切断操作中に形成された分離切除部分100と、それで作られたスロットによって分離されたプレ−ト96の2つの主要部分の取り扱いは不便である。最後に、切断の目的が適用するプレ−ト96の寸法を小さくすることであるならば、切除部分100は廃棄物である。
【0014】
次に、図5に示すように、同じ問題点を解決する別の手段がアメリカ特許第5471747号に記載されている。この解決方法では、ジョー拡張を避けるために十字形隔壁と、切断する材料をジョーの中心に向かって移動させるための角度を付けた切断インサ−トが使用されている。切断インサ−トだけを示す剪断機130は、軸16に最近接下側主切断インサ−ト132に取り付けた下側ジョーと、そのチップの下側チップ切断インサ−ト134を有している。下側主切断インサ−ト132と下側チップ切断インサ−ト134とは互いに平行に配設されているが、両者は下側オフセット136でお互いから横方向にオフセットされる。
同様に、上側ジョーは軸16に最近接した上側主切断インサ−ト138と、そのチップに上側チップ切断インサ−ト140とを有している。上側主切断インサ−ト138と上側チップ切断インサ−ト140とは互いに平行に配設されているが、上側オフセット142でお互いから横方向にオフセットされる。上側オフセット142と下側オフセット136とは、互いに反対方向にあって、軸16から見た場合、上側チップ切断インサ−ト140ははさみ状に通過して下側チップ切断インサ−ト134に達するのに対して、上側主切断インサ−ト138ははさみ状に通過して下側主切断インサ−ト132に達する。上下切断インサ−トの十字形配置は、上側主切断インサ−ト138と、下側主切断インサ−ト132とに発生する横方向の力が上下チップ切断インサ−ト140、134によって発生する反対方向に向いた力によって押しとどめられることによって、ジョー拡張に対抗する。
上下ジョー上の切断インサ−トは、図3、図4(b)に示す先行技術の装置を操作するのと類似の方法で、例えば、強化棒などの切断する材料を中間ポイントの方向に付勢するために、対向する部材から離れるように角度が付けられている。
【0015】
先行技術の剪断装置の別の欠点は、ワーク片に接近する位置に剪断ブレ−ドを操作するのが困難であることである。例えば、ワーク片の配向の位置が合ってなくて、剪断ブレ−ドがワーク片上で効果的に操作できない場合には、剪断ブレ−ドまたはワーク片の向きを変えなくてはならない。更に、現地でのかかる再配向は不正確になりやすく、非効率的な剪断によって剪断の試みが無駄になってしまうことがある。先行技術の剪断装置での別の問題点は、その全体のサイズが大きくて、狭隘な空間で取り扱うのが困難であることである。剪断する要素が互いに密着されているあらゆる構造物において、剪断装置が狭隘な空間に適合できることは重要な要件である。かかる能力がなければ、その構造物を付加的にかつ予備的に製造することが要求され、このことは時には手の込んだ仕事になりうる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、従来技術の欠点を克服できる剪断装置を提供することである。
この発明の別の目的は、上記問題点(1)ないし(4)を効果的に克服することである。
更に、この発明の別の目的は、以下のことを提供することである。
(1)上下ジョーのピボット部に近接する位置でワーク片を剪断すること。
(2)ワーク片がブレ−ドのチップの方に滑り落ちることが防止されること。
(3)ワーク片を上下ジョーのチップで回転させずに安定したピックアップ操作ができること。
(4)過剰な局在力がブレ−ドに付与されることが防止されること
【0017】
【課題を解決するための手段】
これらの欠点を克服するために、この発明は、ピボット部の回りに回転自在に配設したブレ−ドが互いに相対的に開閉できる上側ジョーならびに下側ジョーと、上下ジョーを開閉するシリンダと、下側ジョーに長手状に配設した線状下側ブレ−ドと、上側ジョーに長手状に配設しかつ下側ジョーに対して弓状ならびに凹状形状にした上側ブレ−ドとからなり、弓状形状にして上側ブレ−ドと下側ブレ−ドとがそれぞれに向かって閉口するので、上側ブレ−ドと下側ブレ−ドとの間の空間がチップから基端まで閉口されるように構成された剪断機を提供する。
【0018】
このように構成することによって、上下ブレード間に載置されたワーク片は、上下ジョーを閉口するにつれて、ブレ−ドの基端の方に移動する。ブレ−ドの基端は上下ジョーのピボット部に近接するので、ジョーを駆動するシリンダはワーク片に効率的に作用する。また、上側ジョーは、先行技術における角度をつけた屈曲部よりもむしろ弓状形状になっているので、付与される力はブレ−ド上の特定の点に局在することはない。したがって、ブレ−ド上に磨耗が急激に局在化することが防止される。
【0019】
この発明に係る剪断機においては、ワーク片はブレ−ドの基端の方向に引っ張られ、また、シリンダの出力は効果的な最大の効率でワーク片に対して作用する。換言すれば、ピボット部からシリンダ軸に対して垂直に引いた線は、上下ジョーがいっぱいに開口されているときにその長さが最小になる。また、上下ジョーが完全に閉口する点に近づくにつれて、この線はその最大の長さになる。ピボット部からシリンダ軸に対する垂直線が長くなればなるほど、大きな剪断力がてこ作用の原理に従ってワーク片に作用する。上側ブレ−ドを弓状形状にすることによって、シリンダからの小さな出力によっても効率的に剪断を行うことができる。
【0020】
ピックアップ操作を効率的に行うために、この発明に係る剪断機は、上側ジョーの厚み方向軸に沿った上側ジョーのチップに形成されたビ−ク部(くちばし部)と、下側ジョーの厚み方向軸に沿った下側ジョーのチップに形成されたリップ部(くちびる部)とから構成される。リップ部は、ビ−ク部の通路の外側限界と直接隣接して位置する。ワーク片の上面はリップ部によって支持され、ワーク片はビ−ク部とリップ部との間で安定して支持される。
【0021】
簡潔に説明すると、この発明は、略線状下側ジョーとはさみ状に相互作用する鎌状上側ジョーを有する剪断機を提供する。鎌状の末端端部ではプレ−ト状対象物の反対側の端部から略同時に剪断が始まり、剪断は更に中心点の方に進行する。横部材と戻り脚は、下側ジョーと一緒になってJ字形状の装置を形成する。上側ジョーは、全体的な切断操作の間に、J字形状装置の戻り脚内に摺動して、線状カッタと鎌状カッタとの間でジョーが拡張するあらゆる傾向を克服するようになっている。横部材中の前側切断インサ−トと戻り脚中のリタ−ン切断インサ−トとは、上側ジョーのチップと相互作用し、剪断機ののど部よりも長いプレ−トを貫通し、次いで切断し、それによって大型のプレ−トを剪断可能になる。初期の貫通は、上側ジョーのチップと前側切断インサ−ト上の上方を向いたポイントとで同時に発生する。この2つのポイントでの接触は、切断の初期段階におけるプレ−トを安定化する。下側ジョーの前部に沿ったピックアップ歯は、円筒状対象物と嵌合し、線状カッタと鎌状カッタとの間にその対象物を移動させる機能を強化する。鎌状カッタは円筒状対象物を中心位置に向けて付勢し、切断に要求される力を減少する。ブレ−ドは分割され、少なくとも1つの軸の回りに対して対称となり、複数のエッジを有効な切断位置に配置することができる。
【0022】
剪断機の1形態において、剪断機は、軸受に対して360°回転でき、剪断を効率的に行うために剪断ブレ−ドを配向することができる。この形態では、断面で小さい定量断面を有するツ−ルを形成する剪断機の後方にアクチュエ−タを延設するのが好ましい。そのような構成にすると、剪断機が狭隘な空間内で回転することができる。
【0023】
この発明の1形態による鎌状剪断機において、剪断機は、下側ジョーと、下側ジョーの上の略線状の下側ブレ−ドと、下側ジョーに回動自在に連結した上側ジョーと、上側ジョーの上の鎌状内面と、下側ジョーとはさみ状に相互作用するために配置された上側ジョーの上の鎌状上側ブレ−ドと、上下ジョーを開閉するための手段と、から構成されていて、その鎌状形状が上方に開口した略凹状でありかつ上側ブレ−ドの少なくとも実質的部分の上部において実質的には一定に屈曲していると共に、上記開閉手段が上下ブレードの離れた末端から始まりブレ−ド上の中間位置へ向かった上下ブレード間の空間を閉口する手段を含むように構成されている。
【0024】
この発明の1特長における剪断機においては、その剪断機は、上側ジョーと、主剪断ブレ−ドを有するJ字形状部を持つ下側ジョーと、横方向剪断ブレ−ドとリタ−ン剪断ブレ−ドと、上側ジョーと下側ジョーとが互いに相対して回転できるために有効な軸と、上側ジョー上のチップとからなる構成であって、そのチップが上記J字形状部に適合すると共に、主剪断ブレ−ドと、横方向剪断ブレ−ドと、リタ−ン剪断ブレ−ドとに対してはさみ状に相互作用するために有効であって、それによりチップとJ字形状部とがそのJ字形状部上に配置したプレ−トを貫通するように構成されている。
【0025】
この発明の別の特長における剪断機において、その剪断機は、上側ジョーと、下側ジョーと、上下ジョーの相対的回転を可能にする手段と、それぞれの内側に面したエッジにおいて下側主切断インサ−ト、横方向切断インサ−ト、リタ−ン切断インサ−トを有するJ字形状下側ジョーを形成する下側ジョー上のU字形状ノ−ズ片とからなる構成であって、該上側ジョーには該下側主切断インサ−ト、横方向切断インサ−ト、リタ−ン切断インサ−トのそれぞれの前部とはさみ状に相互作用するためのその前側部を完全に横断して延伸するチップが含まれていて、該上側ジョーには更に下側主切断インサ−トの残り部分とはさみ状に相互作用するための上側主切断インサ−トが含まれていて、かつ、更に上側ジョーには、上側ジョーの残りの部分が下側ジョーと相互作用する位置に到達する前に、チップを下側ジョーとはさみ状の関係になるように位置付ける内部輪郭を有するように構成されている。
【0026】
この発明の更に別の特長における剪断機においては、その剪断機は、上側ジョーと、下側ジョーと、上下ジョーを開閉する手段と、上側ジョー上の上側ブレ−ドと、下側ブレ−ド上の下側ブレ−ドとから構成されていて、上側ブレ−ドと下側ブレ−ドとは上下ジョーが閉口する間はさみ状に相互作用するための位置に配置され、上側ブレ−ドは略滑らかな円弧状に屈曲していて、そして、上側ブレ−ドのチップは、上側ブレ−ドの後側部分が下側ブレ−ドとはさみ状の相互作用を開始するよりも遅くならないうちに、下側ブレ−ドとのはさみ状の相互作用を開始するように構成されている。
【0027】
この発明の別の特長における剪断機においては、その剪断機は、上側ジョーと、下側ジョーと、上下ジョーを開閉する手段とから構成されていて、該下側ジョーが該J字形状の長軸に沿った下側主切断インサ−トと共に略J字形状をしていて、横方向切断インサ−トが該J字形状の横軸に沿って、リタ−ン切断インサ−トが該J字形状の短軸に沿って配置されていると共に、更にピックアップ歯が該横軸に配置され、かつ、その外側部分にポイントを有しかつ下側がジョーを切断する対象物と嵌合する助けになる位置に配設されるように構成されている。
【0028】
この発明の更に別の形態として、構成成分を縦型に配置して、この配置から派生する1群の特性を集めて形成される長大剪断ヘッドが提供される。この剪断ヘッドは、長軸に平行な軸回りに回転できる性能を組み合わせている。更に別の特長としては、ワーク片が適合する開口部が、長手軸方向に進行するにつれて縦型剪断ヘッドに連結することである。この構成によって、剪断ツ−ルは、狭隘な空間内に適合しかつ剪断にとって最適位置に回動できる。それも、このピボット方向から放射状に延伸する部分を狭隘な空間を規定する構造に対して押し付けることなしに回動することができる。もっと簡単に言えば、剪断ヘッドは、一旦空間に適合すると、図面の検証から容易に分かるように、この特定のピボット軸の回りの同一空間内をかなり確実に回転することができる。
【0029】
剪断ブレ−ドを閉口するために使用する油圧シリンダを全ストロ−クに亘って剪断ツ−ルの長手軸に略平行に配置することによって、半径方向にコンパクトな配置が部分的に得られる。また、剪断ブレ−ドが回動する軸は長手軸近辺に位置する。また、剪断ツ−ルが開口位置にあるときに剪断ブレ−ドによって規定される接近は、剪断ツ−ルの末端部におけるチップにおいて長手軸に沿って行われ、それによって、剪断ツ−ルが導かれ、構造物中を進行する。
【0030】
長手軸回りの回転動作を可能にする軸受は、ツ−ルの重量(ならびに解体する構造物に対するツ−ルの強制作業に伴うあらゆるもの)による押圧負荷と放射負荷の両方を取り扱う。それには大直径座部が設けられていて、小さな応力でこれらの力を収容している。軸受座部の直径は、図面に示すように、ツ−ルの先導端部全体のほぼ最小寸法である。
【0031】
この発明の1形態として、建設装置、例えば、建設車両の位置合わせブ−ムの末端部に結合できる剪断装置が提供される。この剪断装置は、アクチュエ−タと剪断部とを配設したフレ−ムを有する。剪断部は、フレ−ムの第1端に位置する。剪断部が開口位置にあるときには、剪断部はフレ−ムとフレ−ムに隣接する見えない端部から離れる方向に向いた接近部を形成する。剪断部は第1の面で移動する少なくとも1個の回動ブレ−ドを有する。軸受は、フレ−ムを、建設装置を剪断装置に結合するブラケットと連結する。該軸受は、第1の面に平行な軸回りにフレ−ムを回転できる。この変形としては、フレ−ムは実質的にアクチュエ−タを包むような略箱形構造体であってもよく、アクチュエ−タの少なくとも1部を保護するようにする。別の変形としては、アクチュエ−タは、2個の結合ポイントの間の距離を延長、縮小し、かつ、増減することによって作用する線状アクチュエ−タであってもよい。回転軸は上記2個の結合ポイントを結合する線に略平行である。更に別の変形としては、アクチュエ−タは、線状アクチュエ−タであって、フレ−ムの第1端部と第2端部との間に位置すると共に、フレ−ムと線状アクチュエ−タとからなる結合体が略一体となるアスペクト比を有する断面を有するように、第1端部と第2端部とを結合する線に略平行に配向している。
【0032】
この発明の別の形態として提供される剪断機は、1端にブラケットを有する長大フレ−ムを有する。ブラケットは、長大フレ−ムをフレ−ムの長手軸(フレ−ムの最長寸法に平行な軸)回りに回転できる軸受によって長大フレ−ムに結合されている。フレ−ムの反対端部に剪断部がある。剪断部は、フレ−ムから離れて対向していて、剪断部が開口位置に存在するときに該剪断部によって形成される接近部ならびに見えない端部が略長手軸に沿って配置されている。フレ−ムの1端と反対側端部との間に位置するアクチュエ−タは剪断部に連結されていて、剪断部を剪断するために操作する。変形例として、剪断部には、フレ−ムと相対的に移動する少なくとも1枚の剪断ブレ−ドがあり、その動作が剪断面を規定する。この変形例においては、剪断部は回転軸に直角でかつ剪断面に平行な線に沿った最大の垂直寸法を有する。フレ−ムとアクチュエ−タとは、そのフレ−ムとアクチュエ−タとがフレ−ムの長さ(この場合は、長手軸に沿った長さ)の実質的な部分に沿った最大の垂直寸法内いっぱいに位置されるように形作られかつ配置される。
【0033】
この発明の更に別の形態として、この発明はその1端にブラケットを取り付けたフレ−ムを提供する。このフレ−ムは、第1の軸回りに回転するようにブラケットに回転自在に連結されている。ブラケットは更に位置合わせ装置に連結していて、ブラケットが第1軸に垂直な第2軸回りに回転するように位置合わせ装置に回転自在に連結されている。フレ−ムには剪断部が配設される。この剪断部は、開口位置にある場合には、第1の軸に沿って配設される接近部と見えない末端部を形成する。
【0034】
この発明の上記目的ならびにその他の目的、特長および利点は、添付図面を参照して下記説明を読むと自明になろう。なお、同一要素については同様な符号を付している。
【0035】
【発明の実施の形態】
(一般的特性)
図6は、この発明に係る剪断機102の概略説明図であって、剪断機102は、軸106を中心として上側ジョー108に対して回動するJ字形下側ジョー104を有する。下側ジョー104の戻り脚110は横部材112を介して下側ジョー104の主脚114に連結する。下側主切断インサ−ト116は主脚114の上側エッジに沿って配設される。下側リタ−ン切断インサ−ト118は下側主切断インサ−ト116に平行な戻り脚110の上側エッジに沿って配設する。下側前部切断インサ−ト120は、下側主切断インサ−ト116と下側リタ−ン切断インサ−ト118との実質的には全幅に亘って横部材112の上側エッジに配設する。
【0036】
鎖線で示すように、上側主切断インサ−ト122は、下側主切断インサ−ト116とはさみ状に相互作用するために、上側ジョー108の下側エッジに沿って配設される。上側チップ切断インサ−ト124は、下側リタ−ン切断インサ−ト118とはさみ状に相互作用するために、上側ジョー108のチップに配設される。最後に、上側副切断インサ−ト126は、上側チップ切断インサ−ト124に隣接する上側ジョー108の外側エッジに配設される。
【0037】
操作においては、上側ジョー108のチップは、実質的にはその全切断操作中に亘って、屈曲した矢印128で示すように、戻り脚110の後部に摺動自在に固定する。切断中に上側副切断インサ−ト126が下側リタ−ン切断インサ−ト118と嵌合すると、図1の簡略はさみ型剪断機10によって経験するジョーの拡張を防止する。全体の切断順序は装置のより詳細な図面を参照して説明する。
【0038】
図7および図8を参照して、上側ジョー108は屈曲外部輪郭144を有し、少なくともその1部は、軸106を中心とした円弧の1部に相当するように屈曲している。上側チップ切断インサ−ト124は、上側ジョー108の全幅に亘って延伸する尖ったのみ型チップ146を有する。チップ146は略はさみ状に下側前部切断インサ−ト120に近接して移動する。上側チップ切断インサ−ト124の外部輪郭148は、上側ジョー108の外部輪郭144の円弧に略連続している。
【0039】
上側主切断インサ−ト122は上側前部主切断インサ−ト150と上側接続主切断インサ−ト152とを有する。上側チップ切断インサ−ト124と、上側前部主切断インサ−ト150と、上側接続主切断インサ−ト152とを組み合わせた内側輪郭の内側輪郭154は、略連続した鎌型に屈曲している。
【0040】
上側前部主切断インサ−ト150と上側接続主切断インサ−ト152とは、それらの中心線に対して対称に配置されている。上側前部主切断インサ−ト150と上側接続主切断インサ−ト152との端は面取りされて、1方の面取り端が他方の面取り端と当接して内側輪郭154が分割されずに残っている。上側前部主切断インサ−ト150と上側接続主切断インサ−ト152との反対側の側面は同一に屈曲されて、縦中心線および/または横中心線に対して回転することによって、それぞれの4個の切断エッジのいずれもが切断位置に配置されて内側輪郭154の1部を形成する。
【0041】
鎖線の図示で示唆されるように、上側前部主切断インサ−ト150と上側接続主切断インサ−ト152とは、上側ジョー108の反対(隠れた)面に配設される。これらの要素を収容するために、同一形状のポケットを上側ジョー108の反対面に形成する。切断インサ−トの上側ジョー108中のポケットへの取り付けはあらゆる便利な手段で行うことができるけれども、ネジとボルト(図示せず)をインサ−トに設けた孔を通して上側ジョー108にネジ切りした孔に入れて取り付けるのが好ましい。
【0042】
後述するピックアップ歯156は横部材112の前部端に配設する。ピックアップ歯156は横部材112の最上端の上方に延伸する。
【0043】
下側主切断インサ−ト116は、3個の同一線上の切断インサ−ト、前部下側主切断インサ−ト158と、中央部下側主切断インサ−ト160と、連続下側主切断インサ−ト162とによって形成されている。これら3個の切断インサ−トはそれぞれ好ましくは平行六面体ないし直方体、更に好ましくは矩形断面を持つ同一の平行六面体ないし直方体である。したがって、各切断インサ−トの4つの隅部全てが操作され、その3個の切断インサ−トの位置が所望に応じて取り替えられて、摩耗を等しくすることができる。
【0044】
図9を参照して、下側前部切断インサ−ト120は上方に向いたポイント164を有する。ポイント164は、前部下側主切断インサ−ト158の上面と略同一水平レベルに位置する。下側リタ−ン切断インサ−ト118の上面は、前部下側主切断インサ−ト158とポイント164との上面よりも実質的な距離を離して配設する。
【0045】
図13は下側リタ−ン切断インサ−ト118と前部下側主切断インサ−ト158との間の高さ関係を最も明白に示している。ポイント164と前部下側主切断インサ−ト158とを同一高さに位置付けすることは、前部下側主切断インサ−ト158回りの回転に対してプレ−ト166を支持することになる。もしポイント164がこの高さになければ別の場合になろう。
【0046】
図10を参照して、剪断機102は下方に付勢されるので、剪断機102は最初にプレ−ト166上の3ヶ所で略同時に切断を開始する。その位置の1つは、チップ146に隣接する上側チップ切断インサ−ト124と、下側主切断インサ−ト116との間に存在し、下方への貫通部168を生じる。この下方貫通部168は、上側チップ切断インサ−ト124と前部下側主切断インサ−ト158との間の相対的角度関係によってプレ−ト166の比較的小さな部分に亘って発生する。第2位置は、ポイント164とチップ146の前側端との間に存在し、上方貫通部170を生じる。第3位置はプレ−ト166の内側端から前方に向いた前部切断部178である。前部切断部178の初期寸法はポイント164の存在のために非常に小さい。下方貫通部168と上方貫通部170とは、切断操作のこの段階では互いに分離したままである。下側リタ−ン切断インサ−ト118の上面は、前部下側主切断インサ−ト158の上面とポイント164よりも実質的には下方に位置するので、この時点では、プレ−ト166から離れた状態のままである。
【0047】
図11と図12に示すように、切断が更に進むと、上側チップ切断インサ−ト124はポイント164を越えて下方に移動し、下方貫通部168と上方貫通部170とが結合し、線状切断部172を生じる。図示位置では、線状切断部172は、上側チップ切断インサ−ト124の後端と前部下側主切断インサ−ト158との間のはさみ作用を越えて更に進行し、そして切断は上側前部主切断インサ−ト150(図11には図示せず)と上側主切断インサ−ト122の隣接部との間で起こる。前部切断部178は線状切断部172の方に連続する。はさみ型相互作用はまた下側リタ−ン切断インサ−ト118の長さに沿って移動して、リリ−フ切断部174を生じる。図示位置では、下側リタ−ン切断インサ−ト118はもはや切断には関与しない。上側ジョー108が下方に移動すると、上側副切断インサ−ト126は下側リタ−ン切断インサ−ト118の内側面と接触する。切断が起こるポイントは下側リタ−ン切断インサ−ト118の末端を越えてすでに進行しているので、切断は上側副切断インサ−ト126では発生しない。代わりに、上側副切断インサ−ト126は軸受ならびに抗磨耗部材として作用し、切断の後期進行の間にジョーの拡張を妨げる。プレ−ト166の材料の切断は、線状切断部172と前部切断部178だけで進行し、線状切断部172と、上方貫通部170と、リリ−フ切断部174とによって形成された略U字状部分になり、図示したように、下方に屈曲して、線状切断部172が進行してプレ−ト166の端部176に達するようになる。次いで、J字形上側ジョー108の下方移動は継続して、プレ−ト166の折り返し片を曲げて、プレ−ト166を前方に移動できるようにして次の切断を開始する。
【0048】
上記から当業者にとっては切れ目を生ずるのに要する力が最少になることは明白である。初期には、高い応力集中が一般的には2ケ所のポイント位置で生じる。その1つの位置は前部下側主切断インサ−ト158に隣接し、もう1つの位置はポイント164に隣接する。これらの2つの位置での貫通は拡大して共に結合し、そして下側前部切断インサ−ト120上では切断はもはや起こらず、貫通は下側リタ−ン切断インサ−ト118に略隣接するポイント位置で開始する。これに対して、切断は線状切断部172で進行する。次いで、下側リタ−ン切断インサ−ト118に沿って切断は終了し、線状切断部172と前側切断部178との切断は進行し続けて完了する。
【0049】
プレ−ト166が下側ジョー104( 図7 )と上側ジョー108の深さよりも小さい縦寸法を有していれば、上側ジョー108の初期接触はチップ146の内部で起こる。この場合に、線状切断部172はプレ−ト166の外側エッジで発生するのに対して、前部切断部178は末端部176で始まる。両切断部は、これら切断部の近接する末端部が互いに接し、プレ−ト166が分離するまで継続する。
【0050】
図8を参照して、横部材112と戻り脚110とは下側ジョー104に連結したノ−ズ片180の1部を構成する。
【0051】
図14に示すように、ノ−ズ片180は、下側ジョー104(図14には図示せず)の残りの部分にあらゆる便宜的な手段で連結することができる。かかる手段としては、たとえば、ボルト(図示せず)を複数個の孔182(そのうちの1つだけを図示)に通して下側ジョー104の側面に通して連結する。ピックアップ歯156はスロット186の後側壁を定める後側プレ−ト184を有する。前側プレ−ト188はスロット186の前側壁を定める。
【0052】
横部材112の内側面の前側ポケット190は、横部材112の厚みを減じて、その上部にスロット186を適合させることができる値にすることができる。また、前側ポケット190の内側面に対して後側プレ−ト184を、横部材112の外側面に対して前側プレ−ト188に適合させることができる。
【0053】
ピックアップ歯156は、ボルト(図示せず)を複数個のボルト孔192に通して横部材112の接合する複数個のボルト孔194に挿入することによって連結する。
【0054】
下側前部切断インサ−ト120は、後側プレ−ト184の複数個のボルト孔198に位置合わせした下側前部切断インサ−ト120の複数個のボルト孔196を用いて後側プレ−ト184の最内側面に連結する。下側前部切断インサ−ト120を後側プレ−ト184の後方対向面中の適切な形状にしたポケット(図示せず)内に配置することは当業者にとって明らかである。
【0055】
図示した下側前部切断インサ−ト120は六角形であるので、6つのポイント164を提供する。それによって、下側前部切断インサ−ト120は、下側前部切断インサ−ト120をその場所に固定しているボルトを除去し、それを回転して別のポイント164を上方に対向させ、かつ、下側前部切断インサ−ト120を再固定することによって、操作位置を回転することができる。ボルト孔196と198のパタ−ンは、この形式の位置付けを可能にするように確定される。切断は、上側チップ切断インサ−ト124(図7、図9、図11)に対向する下側前部切断インサ−ト120の部分で主に起こるので、下側前部切断インサ−ト120は裏返して残りの6つのポイント164を利用することによって、12個の有効なポイント164を提供する。
【0056】
他の形状、たとえば、三角形、五角形などの形状も、下側前部切断インサ−ト120に使用することができる、所望のポイントがプレ−ト166を貫通するように利用することができる。別の形状としては、下側前部切断インサ−ト120は三角形であってもよく、この場合には、直線状エッジが切断の間に提供され、上側ジョー108は下方に向いたチップ(図示せず)に変形されている。いずれの場合にも、結果は同じである。つまり、横要素の1つには、直線状の切断インサ−トを有し、他は初期貫通作用を生ずるポイントを有する切断インサ−トを有することもできる。
【0057】
ピックアップ歯156は、非常に有用であるが、この発明においては任意の特長である。ピックアップ歯156はこの発明の残りの有用性を損なうことなしに削除することができる。ピックアップ歯156を除去した形態においては、下側前部切断インサ−ト120が、適宜な形状にしたポケット(図示せず)に対して任意の手段により横部材112の内側面に連結される。
【0058】
戻り脚110の側面ポケット200は下側リタ−ン切断インサ−ト118を受容し、下側リタ−ン切断インサ−ト118は、その複数個のボルト孔204を介して、戻り脚110中の複数個のボルト孔202中に、複数個のボルト(図示せず)を挿入することによって固定する。
【0059】
図15を参照して、ピックアップ歯156はほぼ平らな上端204を有する。上端204は例えばプレ−ト166のような平らな対象物を取り扱うのに便利である。
【0060】
図16においては、平らでない対象物を把持するためのピックアップ歯の1形態として、ピックアップ歯156’を示していて、上方に延伸したのみ型をした先の尖った先鋭部206を有する。先鋭部206は例えば円筒状強化棒(図示せず)の下に固定するのに便利である。一旦かかる円筒状の対象物の下に固定すると、強化棒はジョーの略中心方向に付勢される。
【0061】
図17は、ピックアップ歯の更に別の形態として、ピックアップ歯156”を示していて、このピックアップ歯は、図16のピックアップ歯156’の場合よりも鈍角な鎌状先鋭部206’を有する。
【0062】
図18は、ピックアップ歯の更に別の形態として、ピックアップ歯208を示していて、このピックアップ歯はのみ状先鋭部210を有する。これは、図示したように、切断中にピックアップするのが望まれる材料に適合するピックアップ歯208の能力を強化するためである。
【0063】
図16,17,18の先鋭部206,206’、210のそれぞれに垂直溝(図示せず)を切り込んで、爪部もしくは歯と同等物を作ることもこの発明の意図するところである。
【0064】
(材料移動、操作、ピックアップ、剪断操作)
図19aないし図19cには、強化ロッド212をピックアップし、切断する順序を示す。最初に図19に詳細に示すように、強化ロッド212は例えば地面などの表面214に載置されているとする。剪断機102は、それを支持するパワーショベル(図示せず)を制御する従来の方法を用いて、チップ146とピックアップ歯208(または156’(図16)または156”(図17))が表面214と略同レベルにかつ強化ロッド212の反対側に位置するまで回転させる。
【0065】
次に、図19bを参照して、上側ジョー108は閉口を開始する。ピックアップ歯208は強化ロッド212の下を通過して、強化ロッド212を移動して、チップ146の内側面に接触させる。この時点で、上側ジョー108の鎌状内側面は強化ロッド212を上側ジョー108の中心に向かって内側に摺動させる。
【0066】
その後、図19cに示すように、上側ジョー108は、強化ロッド212を上側ジョー108の鎌状に屈曲した部分の略中心に変位させるために十分な程度閉口される。この位置で、強化ロッド212は、前方移動も後方移動も防止される。したがって、強化ロッド212はこの位置に保持され、一方上側ジョー108は閉口を継続して、強化ロッド212を切断することになる。
【0067】
図20において、材料を図19aないし図19cに示すピックアップと剪断のための位置に効率的に移動させる機能が、任意のあご先−歯連結部品209a、209bまたは209cによって増強される。あご先−歯連結部品209a、209bまたは209cは、定置ジョーに取り外し自在に結合しかつそれから下方に突出する。
【0068】
図20に示すように、あご先−歯連結部品209a、209bまたは209cは、材料に接触して材料をピックアップと剪断に適した位置に移動するのに使用される。一旦接触すると、材料は、剪断ヘッドの便利な近辺に向けられ、それによって、機械よりもその材料を移動させて、剪断操作の処理量を増加する。
【0069】
(剪断アタッチメント360°回転特性)
図21aに示すように、長大剪断ツ−ル300は、略箱形フレ−ム310を有し、このフレ−ム310は、油圧アクチュエ−タ320を収容し、固定剪断ブレ−ド330と回動剪断ブレ−ド340とを支持する。固定剪断ブレ−ド330と回動剪断ブレ−ド340とは操作すると連動して剪断を行う。これら固定剪断ブレ−ド330と回動剪断ブレ−ド340との構成は一般的には上記形態に記載している。
【0070】
略箱形フレ−ム310は支持軸受370上に支持され、この支持軸受370は略箱形フレ−ム310全体をその略箱形フレ−ム310の長手軸に対して回転させることができる。また図21bに示すように、ブラケット360は支持軸受370を支持し、ピボット軸受350によって取付可能であって、回動剪断ブレ−ド340の揺動によって規定される面で回動できるように構成されている。連結軸受352は、剪断ツ−ル300を回動する油圧アクチュエ−タ400に連結可能である。ピボット軸受350と連結軸受352とは、支持軸受370の面に略垂直な線に沿って互いにオフセットされている。剪断ツ−ル300は、図21bに示すように、移動範囲を提供する大型ブ−ム405の末端に支持されている。この移動範囲は2つのピボットポイントに基づき、第1ピボットポイント410は大型ブ−ム405の基部に(図21bにおいて駆動車両500のキャブ510によって分かりにくくなっているが、図示したような位置に略存在している)、また、第2のピボットポイントはピボット軸受350にある。
【0071】
ここで図22を参照すると、略箱形フレ−ム310は、油圧アクチュエ−タ320を保護する箱形構造をしている。油圧アクチュエ−タ320はピストン部322を十分に保護するように配向されている。ピストン部322は、へこみやかき跡が残らないようにしなければならず、また、適切にシ−ルすると共に、その油圧シ−ルが余りにも早く摩耗しないようにしなければならない。シリンダ部324は、フレ−ムからスロットを通して突出する。ここで図23に示すように、油圧アクチュエ−タ320が延伸すると、回動剪断ブレ−ド340が逆時計回りに回転してワーク片を剪断する。また図24に示すように、油圧アクチュエ−タ320が収縮されると、回動剪断ブレ−ド340は図示するように、また、図24で強調したように時計回りに回転し、剪断部を開口して接近部と見えない末端部とを形成する。
【0072】
図25と図26とに図示されるように、剪断ツ−ル300(図21a)は油圧モ−タ450によってその長手軸回りに回転する。ピニオン455はギア460の歯を内側に対向する歯465と嵌合する。内部スラスト軸受(図示せず)とのジョイント470は剪断ツ−ル300(図21a)を支持軸受370(図21a)に保持する。換言すると、ジョイント470は支持軸受370全体を一緒に保持する。剪断ツ−ル300(図21a)をブラケット360(図21a)に押し込む負荷は、大円周座部380によって保持され、その座部にはフレ−ム310(図21a)上のそれに合体する座部(図示せず)が配置されている。剪断ツ−ル300(図21a)をブラケット360(図21a)から引き離す負荷はジョイント470によって実質的には保持されている。油圧モ−タ450は両方向に動力を供給する。ピニオン455が1方向に運転されると、ツ−ル300(図21a)全体はそれに応じて回転する。油圧モ−タ450への流体の供給を中止すると、ツ−ルの回転をブレ−キし、更なる移動を防止する。油圧モ−タ450は、アクチュエ−タ320(図21a)のようなその他の油圧プライムム−バに対する動力供給に使用されている同じポンプ(図示せず)を使用できる。
【0073】
剪断ツ−ル300(図21a)全体のコンパクトな線型設計は、強力なアクチュエータとしての能力を提供しつつ、小さな領域でも操作ができるようにする。細長い設計は(フレ−ムの長手方向軸に対して直角な面で切断したときの)低断面比率をもたらし、それによって剪断ツ−ル300(図21a)を狭い空間に挿入でき、かつ、剪断ツ−ル300(図21a)を狭小空間でもむしろ容易に長手軸回りに回転可能にしている。
【0074】
(剪断ブレ−ド位置合わせ特性)
図27aと図27bには、回動剪断ブレ−ド340と固定剪断ブレ−ド330のチップ部分を図示する。図27bの形態では、前側チップ輪郭は、4個の輪郭部501ないし504からなり、これら4つの輪郭部は対向エッジ505と協同して材料を剪断する。回動剪断ブレ−ド340は回動して材料を剪断するので、切断チップ513は、回動剪断ブレ−ド340の対向エッジ505を横断する最初の部分である。次いで、回動剪断ブレ−ドが更に回動するにつれて、部分502と503とが対向エッジ505を横断する。次いで、回動剪断ブレ−ドがそれより更に回動するにつれて、部分501と504とが対向エッジ505を横断する。
【0075】
回動剪断ブレ−ドは、符号522で示す方向への位置合わせの小さなずれによっても影響を受ける場合がある。このことは、主回動軸受の摩耗または固定剪断ブレ−ド330もしくは回動剪断ブレ−ド340のいずれかのある程度の変形、例えば、組成、厚み、強度または品質などの異なる材料を加工することから生じる不均一な摩耗抵抗によって起こりうる変形などによって起こり得る。しかしながら、傾斜したエッジ部501と504との存在によるかかる位置合わせの狂いは、回動剪断ブレ−ド340を固定剪断ブレ−ド330と再位置合わせすることによって補償することができる。
【0076】
回動剪断ブレ−ド340と固定剪断ブレ−ド330の切断エッジの位置合わせ補正特性は、図29aないし図29dにより詳細に図示されている。同図には、前図と同様な切断エッジ輪郭部501ないし505が説明的に図示されている。つまり、同図では、固定剪断ブレ−ド330も回動剪断ブレ−ド340もそれら自体は図示せずに線でそれらの位置を表している。
・図29aは、固定剪断ブレ−ド330(図27a)の切断エッジ505によって規定される開口部519に回動剪断ブレ−ド340を挿入する前の位置での輪郭を示す。
・図29bは、固定剪断ブレ−ド330(図27a)の切断エッジ505によって規定される開口部519への剪断ブレ−ドの挿入を開始した位置でのある位置の輪郭を示す。
・図29cは、固定剪断ブレ−ド330(図27a)の切断エッジ505によって規定される開口部519への剪断ブレ−ドの挿入直後の位置での輪郭を示す。
・図29dは、固定剪断ブレ−ド330(図27a)の切断エッジ505によって規定される開口部519への剪断ブレ−ドの挿入後十分に時間が経過した場合の位置での輪郭を示す。
【0077】
図29bには、回動剪断ブレ−ド340(図27a)の切断エッジの面取り部分501、504は、たとえ回動剪断ブレ−ドが開口部519との位置合わせより僅かにずれていても、それらが対向する剪断輪郭505の角部511、512に沿って載置されるポイントに存在する。
面取り部分501、504は、あらゆる所望程度の傾斜または長さを有することができることに注目すべきである。より急角度に傾斜させた部分501/504は嵌合する表面とエッジ上において摩耗と応力がより少なくなるであろうが、所定の幅に対する位置合わせのずれには耐えられないであろう。事実、全体の輪郭の形状は、回動剪断ブレ−ド340(図27a)を固定剪断ブレ−ド330(図27a)に位置合わせすることができるいかなる形状でもよい。チップの形状に対する要件は次の通りである。
1.チップ513がいくらか程度の横方向(矢印522(図27a)で示す方向)の公差をもって開口部519に挿入できること。
2.回動剪断ブレ−ドと固定剪断ブレ−ドのエッジが嵌合し始めたときに、その嵌合によって、同ブレ−ドが回動剪断ブレ−ド340(図27a)を開口部519に対して中央位置に向けること。
【0078】
また、図9ないし12および図14のポイント164について前述したシ−ト貫通機能は、切断チップ513によっても達成されることも理解すべきである。この形態においては、弓型ブレ−ド剪断設計の形態について前述した利点、つまり、材料の取り扱い、同時かつ多重の剪断位置および力に対する要求が低いという利点を犠牲にすることなしに、プレ−ト状材料の貫通を進行することができる。
【0079】
図31に示すように、別の形態においては、図27a、図27b、図29aないし図29dの形態における先の尖った角部を丸めてより滑らかな輪郭にしている。なお、対応する部分は主要形態と同じ符号を付している。このような滑らかな輪郭は、応力(内面および表面)を減ずるのに好ましく、したがって、切断エッジの摩耗を減ずることになる。
【0080】
図31(b)は、回動剪断ブレ−ド340と固定剪断ブレ−ド330とが刻み目を付けることによってシ−ト状材料を切断するように構成されている。この構成によって、剪断機がプレ−ト材料中を進行する際の困難性が除去されて、深い切れ目を付けると共に、プレ−トの両側を切断して均一なより深い切れ目を入れることができるようになる。この刻み目−切断能力は、回動剪断ブレ−ド340が固定剪断ブレ−ド330の方向に回動したときに、回動剪断ブレ−ド340の反対側のチップ切断インサ−ト613を取り囲む切断インサ−ト601、603、605のスカ−ト部600によって付与される。チップ切断インサ−ト613の切断エッジ613aのそれぞれの部分は、切断インサ−ト601、603、605上の切断エッジ601a、603a、605aに対して垂直方向に対向して配置されている。後者は、チップ切断インサ−ト613が切断インサ−ト601、603、605上のそれぞれの切断エッジ601a、603a、605aによって規定される開口部620中に挿入するときに、チップ切断インサ−ト613を取り囲むように構成される。この構成は刻み目を入れる能力を付与する。
【0081】
図31(b)で示す形態において、切断インサ−トのスカ−ト部600は、側部切断インサ−ト601と、末端部切断インサ−ト603と、リリ−ス切断インサ−ト605とを有する。本明細書において使用する用語「リリ−ス」は、後述する詰まり(ジャム)解除(リリ−ス)特性を持つ切断インサ−トの1つに対して使用する。水平面においては、切断エッジ601a、603a、605aは、連続な弓形輪郭を形成する。この輪郭の全部の角度は、所望ならば、単一の末端部切断インサ−ト603によって付与することができる。したがって、側部ならびにリリ−ス切断インサ−トは製造が簡単になる。別の方法としては、いくつかの角度は、図32および図33に図示する別の形態の場合のように側部ならびにリリ−ス切断インサ−トによって付与することもできる。スカ−ト部を形成する切断インサ−トの数は、実用的な製法ならびにメンテナンスについての考察に基づいて、少なくすることも多くすることもできる。また、スカ−ト部600は全体を四角にすることもでき、それによって末端部切断インサ−ト603(図31(b))と、側部切断インサ−ト601と、リリ−ス切断インサ−ト605とは水平面では平らな輪郭を有する。
【0082】
これらの形態のいずれも上記自己位置合わせ特性と一致する。リリ−ス切断インサ−ト605は、前記形態のガイドブレ−ドと同一のピボットブレ−ド340ガイド機能を発揮する。つまり、リリ−ス切断インサ−ト605は、側部切断インサ−ト601と相対し、回動剪断ブレ−ド340が固定剪断ブレ−ド330との位置合わせ位置から動かないことを確保する。
【0083】
図31(b)を参照しつつ図31(a)を参照して、除去可能な末端部切断インサ−ト603’は、図示された複合切断エッジによって特長付けられる。この複合エッジ端部切断インサ−ト603’は、固定剪断ブレ−ド330の末端部の補完的な形状にしたポケットに適合する。複合エッジ末端部切断インサ−ト603’は、2個の左右相称の対称を有し、4つの構成に接合できるようになっている。この4つの構成のそれぞれは異なる切断エッジに露出している。4個の切断エッジ603a’の1つが使用して鈍くなった場合には、この複合エッジ末端部切断インサ−ト603’は単に再配向して新しい切断エッジ603a’を露出させるだけでよい。
【0084】
(詰まり解除/除去特性)
図32に示すように、材料625は、側部切断インサ−ト601もしくはリリ−ス切断インサ−ト605と、回動剪断ブレ−ド340との間の空間に詰まってしまうことがある。このことは、非常に大きな力を要することになり、回動剪断ブレ−ド340を開口部519(図29(a))から引き抜くことが非常に困難になる。この詰まった(ジャム)状態を解除するためには、リリ−ス切断インサ−ト605はリリ−ス機構635によって支持される。
【0085】
図33を参照して、リリ−ス機構635(図32)は、ガイドスリ−ブ630とロックワッシャ634(図32)の付いたボルト632とによってその場所に保持される1対のくさびインサ−ト637、639(図32)を有する。なお図示した要素の比率は明示するために誇張していることに留意すべきである。締め具はまた固定剪断ブレ−ド330に対して切断インサ−ト605を精密に位置付ける。ガイドスリ−ブ630は固定剪断ブレ−ド330の孔に挿入し、かなり密着して固定する。ガイドスリ−ブ630はまた切断インサ−ト605の対応する孔に密着して固定し、それを固定剪断ブレ−ド330に対して正確に位置付けている。また、このように密着して固定することは、ガイドスリ−ブ630の軸に対して直角な力が回動剪断ブレ−ド340(図32)の移動によって付与されたときに、対応する切断インサ−ト601、603(図32)、605がそれぞれその場所に固定して保持されることを確保する。ガイドスリ−ブはくさびインサ−ト637を密着してまたは緩着して配置することができる。材料が詰まった場合には、ボルト632とガイドスリ−ブ630を除去し、回動剪断ブレ−ドは油圧アクチュエ−タによって後ろ側に引き抜く。このことは、2個のくさびインサ−ト637間の表面に対する直角成分を有する力を発生し、それらを解放する助けをする。また、移動の各増加分は2個のくさびインサ−ト637を更に分離し、最終的には詰まりは解除され、回動剪断ブレ−ド340(図32)は固定剪断ブレ−ド330から離れて後方に移動する。
【0086】
図34に示すように、解除機構の別の形態においては、単一のくさびインサ−ト637が使用され、そのくさびインサ−ト637は改良リリ−ス切断インサ−ト605’の面取り部分と嵌合する。この構成のその他の形態は、図33に示す形態と同じである。図35を参照して、解除機構の別の形態としては、単一のくさびインサ−ト637を使用して、そのインサ−トが改良固定剪断ブレ−ド330’の面取りした表面によって支持されている。図36には更に別の解除機構が図示されていて、その機構にはくさびインサ−トは何ら使用されてない。この形態においては、改良固定剪断ブレ−ド330’と改良リリ−ス切断インサ−ト605’とは角度を付けた表面を有する。
【0087】
この発明に係る好ましい形態について、添付図面を参照して説明したが、この発明はそれらの形態に何ら限定されるものではなく、種々の変更ならびに改良は、付随する特許請求の範囲によって規定するこの発明の範囲ならびに精神に逸脱しないで、当業者であれば実施できるものと理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の剪断機の概略説明図。
【図2】先行技術のスロット型剪断機の斜視図。
【図3】角度を付けた上側ジョーを開口させた状態の先行技術のスロット型剪断機の側面図。
【図4】 (b)は上側ジョーを完全に閉口させた状態の先行技術のスロット型剪断機の側面図、(a)は大型プレ−トを切断する間の図3と図4(b)の先行技術の剪断機の斜視図。
【図5】先行技術のはさみ型剪断機のジョーの斜視図。
【図6】この発明の1形態に係る剪断機の剪断ブレ−ドを示す概略平面図。
【図7】この発明の1形態に係る剪断機を示す側面図。
【図8】 図7の剪断機の平面図。
【図9】 切断開始時のブレ−ドの相互作用を示す、図7の剪断機の拡大斜視図。
【図10】 図9のブレ−ド位置直後における剪断機の最初の貫通を示すプレ−トの斜視図。
【図11】 図9で示したブレ−ド位置よりも後の切断段階での図7の剪断機の拡大斜視図。
【図12】 図11で示す条件で剪断機によって形成した切れ目を示すプレ−トの斜視図。
【図13】 図7の線XIII−XIIIでの断面図。
【図14】 図7と図8で示す剪断機のノ−ズ片の拡大分解図。
【図15】 平プレ−トの剪断に使用するのに適したピックアップ歯を示す側面図。
【図16】 丸い棒の剪断に使用するのに適したピックアップ歯を示す側面図。
【図17】 別の形態のピックアップ歯の側面図。
【図18】 更に別の形態のピックアップ歯の側面図。
【図19】 (a)は丸い棒をピックアップし、剪断する初期段階における図1の剪断機を示す概略側面図、(b)は丸い棒をピックアップし、剪断する更に進行した段階の図、(c)は丸い棒を剪断する最終段階の図。
【図20】剪断機の側面図。
【図21】 (a)は、長手軸回りに剪断ツ−ルを360°回転したときのこの発明の形態を示す斜視図、(b)はトラックで駆動する車両上の位置合わせ装置に連結した(a)に示す形態の側面図。
【図22】 図21(a)の剪断ツ−ルの側面図。
【図23】 閉口位置にある図21(a)の剪断ツ−ルを示す概略説明図。
【図24】 開口位置にある図21(a)の剪断ツ−ルを示す概略説明図。
【図25】 図21(a)の剪断ツ−ルの支持軸受を示す分解図。
【図26】 図25の軸受を駆動するためのモ−タ駆動の動力供給のための配管システムを示す分解図。
【図27】 (a)は剪断ブレ−ドの自己位置合わせを確保するために設計されたチップを有する剪断ツ−ルのチップを示す斜視図、(b)は構成成分間の関係を示す剪断ツ−ルを示す斜視図。
【図28】 (a)(b)及び(c)は、剪断ツ−ルを閉口する3つの進行程度をそれぞれ示す図27aのチップの斜視図。
【図29】 (a)(b)(c)及び(d)は、それぞれの進行程度の図27(a)の剪断ツ−ルの上下切断エッジによって形成される輪郭の相対的位置を示す説明図。
【図30】 剪断ブレ−ドの自己位置合わせを確保するための別の設計をした先端部を有する剪断ツ−ルのチップを示す斜視図。
【図31】 (b)は上側先端切断インサ−トと連関して刻み目付与能力を提供する切断インサ−トのスカ−ト部を示す剪断ツ−ルの前側端部の斜視図、(a)は末端部切断インサ−トの斜視図。
【図32】 剪断ツ−ルに詰まったワ−クピ−スと共にジャム解除機構を示す剪断ツ−ルの前側端部の斜視図。
【図33】 図32のジャム解除機構の種々の形態を示す断面図。
【図34】 図32のジャム解除機構の種々の形態を示す断面図。
【図35】 図32のジャム解除機構の種々の形態を示す断面図。
【図36】 図32のジャム解除機構の種々の形態を示す断面図。
【符号の説明】
10 剪断機
12 上側ジョー
14 下側ジョー
16 軸
18 上側切断インサ−ト
20 下側切断インサ−ト
22、24 矢印
26 剪断機
28 下側ジョー
30 右チーク
32 左チーク
34 前側横部材
36 スロット
38 凹部
40 右側切断インサ−ト
42 凹部
44 左側切断インサ−ト
46 凹部
48 前側切断インサ−ト
50 上側ジョー
52 ピボット部
54 矢印
56 右側上側切断インサ−ト
58 左側上側切断インサ−ト
60 上側前部切断インサ−ト
62 下側ピボット軸
63 下側ジョー
64 上側ピボット軸
66 剪断機
68 下側ジョー
70 右側チーク
72 横部材
74、76 第1ならびに第2切断インサ−ト
78 矩形スロット
80 前側切断インサ−ト
82 上側ジョー
84 油圧シリンダ
86、88 第1ならびに第2切断インサ−ト
90 前側切断インサ−ト
92 円弧状
94 中間ポイント
96 スチ−ルプレ−ト
98 内側端
100 矩形切取部分
101 スロット
102 剪断機
103 前側端
104 下側ジョー
106 軸
108 上側ジョー
110 戻り脚
112 横部材
114 主脚
116 下側主切断インサ−ト
118 下側リタ−ン切断インサ−ト
120 下側前部切断インサ−ト
122 上側主切断インサ−ト
124 上側チップ切断インサ−ト
126 上側副切断インサ−ト
128 矢印
130 剪断機
132 下側主切断インサ−ト
132 下側主切断インサ−ト
134 下側チップ切断インサ−ト
136 下側オフセット
138 上側主切断インサ−ト
140 上側チップ切断インサ−ト
142 上側オフセット
144 屈曲外部輪郭
146 チップ
148 外部輪郭
150 上側前部主切断インサ−ト
152 上側接続主切断インサ−ト
154 内側輪郭
156 ピックアップ歯
156’ ピックアップ歯
156” ピックアップ歯
158 前部下側主切断インサ−ト
160 中央部下側主切断インサ−ト
162 連続下側主切断インサ−ト
164 ポイント
166 プレ−ト
168 下方貫通部
170 上方貫通部
172 線状切断部
174 リリ−フ切断部
176 端部
178 前部切断部
180 ノ−ズ片
182 孔
184 後側プレ−ト
186 スロット
188 前側プレ−ト
190 前側ポケット
192 ボルト孔
194 ボルト孔
196 ボルト孔
198 ボルト孔
202 ボルト孔
204 ボルト孔
204 上端
206 先鋭部
206’ 先鋭部
206’ 鎌状先鋭部
208 ピックアップ歯
209a、209bまたは209c あご先−歯連結部品
210 のみ状先鋭部
212 強化ロッド
214 表面
300 長大剪断ツ−ル
310 略箱形フレ−ム
320 油圧アクチュエ−タ
322 ピストン部
324 シリンダ部
326 スロット
330 固定剪断ブレ−ド
340 回動剪断ブレ−ド
350 ピボット軸受
352 連結軸受
360 ブラケット
370 支持軸受
380 大円周座部
400 油圧アクチュエ−タ
405 大型ブ−ム
410 第1ピボットポイント
450 油圧モ−タ
455 ピニオン
460 ギア
465 歯
470 ジョイント
500 駆動車両
501ないし504 輪郭部
505 対向エッジ
510 キャブ
511、512 角部
513 切断チップ
519 開口部
522 矢印
600 スカ−ト部
601、603、605 切断インサ−ト
601a、603a、605a 切断エッジ
603’ 複合エッジ端部切断インサ−ト
613 チップ切断インサ−ト613
613a 切断エッジ
620 開口部
625 材料
630 ガイドスリ−ブ
632 ボルト
634 ロックワッシャ
635 リリ−ス機構
637、639 くさびインサ−ト
Claims (1)
- 第1ジョー(104)および第2ジョー(108)は相互に連結されて、第1ジョー(104)の第1剪断ブレード(116,118,120)と第2ジョー(108)の第2剪断ブレード(122,124)の間で材料を剪断するように剪断機(102)を構成し、該剪断機(102)を閉口するときに、互いに協調して第1剪断ブレ−ド(116,118,120)の第1剪断エッジならびに第2剪断ブレ−ド(122,124)の第2剪断エッジに沿って前記材料を剪断すること;
前記第1剪断ブレード(116,118,120)は、直線状を成していること;
前記第2剪断ブレード(122,124)は、前記第1剪断ブレード(116,118,120)に臨んで凹である円弧状を成していること;
前記第2剪断エッジは、第1側部、末端部ならびに第2側部を有すること;
前記第1剪断エッジは、相互に向き合う第1ならびに第2対向エッジと、前記第1ならびに第2対向エッジ端部の間に末端エッジを有すること;
前記第1剪断エッジの前記第1および第2対向エッジと末端エッジはJ字形状を成し、前記第1対向エッジは前記第2対向エッジより長いこと;
前記第1剪断エッジの前記第1対向エッジは前記第2対向エッジよりも高い位置に配設されていること;
前記剪断機(102)の閉口時に前記第2剪断エッジの前記第1側部、末端部および第2側部は、それぞれ、前記第1剪断エッジの前記第1対向エッジ、末端エッジおよび第2対向エッジに対向すること;
前記末端エッジは第2剪断エッジ側に突出し、突出した先端(164)は、前記第1対向エッジに対して同じ高さ位置であること;
前記剪断機(102)が閉口する結果として、前記第1ならびに第2剪断エッジが互いに協調して前記材料に、前記第1剪断エッジの前記第1対向エッジの先端側と前記末端エッジの突出した先端に対応する位置から開始する連続切り欠きを形成することからなることを特徴とする剪断機(102)。
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