JP2000240301A - 破砕機の旋回制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自由旋回式破砕機の旋回制動装置が、放熱効
果が高くて消耗がいっそう少なく、小さな付勢力で制動
力が大きいうえに調整が容易になる。 【解決手段】 取付用ブラケットに旋回ベアリング体を
介してフレームを旋回可能に取り付け、該フレームに開
閉可能な対向アームを備える破砕機について、ブラケッ
トの側板間においてピニオン軸受体をブラケット水平板
に固着し、該軸受体は逆円錐形の凹状面を有するととも
に、ピニオン延長軸を回転自在に支承し、一方、ピニオ
ンは旋回ベアリング体におけるフレーム側の旋回環に刻
設したギヤ部と噛み合い、ピニオン延長軸と嵌合する単
一の摩擦筒体は軸受体の凹状面と当接する円錐面を有す
るとともに、ピニオン延長軸に対して回転方向に一体で
軸方向に移動可能に装着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、油圧ショベルな
どの作業台車のアーム先端に装着し、該作業台車に対し
て旋回可能な破砕機について、その自由旋回を制動する
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】旋回式の破砕機に用いる制動装置として
は、従来から種々の構造のものが提案されている。その
一例として、図５に示すような市販品のディスクブレー
キをそのまま取り付けた装置が存在する。このディスク
ブレーキは、ピニオン軸５１を回転自在且つ垂直に支承
する軸受体５２と、該軸受体の上方においてキー５１ａ
でピニオン軸５１と一体的に回転するハブ５４と、該ハ
ブに遊嵌し且つ軸受体５２に対して軸方向に摺動可能に
係合するディスク５３と、該ディスクの両側に配置する
摩擦板５６，５６と、ハブ５４と一体的に回転するよう
に嵌合する円形プレート５７と、該プレートおよび摩擦
板５６，５６を下方へ付勢する皿バネ５８と、ピニオン
軸５１の端部にねじ込み且つ円形プレートを介して皿バ
ネ５８を押圧するボルト５９などで構成する。

【０００３】 このディスクブレーキを用いた旋回制動
装置は、周知のように、旋回ベアリング体を介して破砕
機のフレーム６１をブラケット５０に旋回可能に設置
し、該ブラケット側に軸受体５２を固着するとともに、
軸５１下方のピニオンを旋回ベアリング体の内輪６０に
刻設したギヤ部と噛み合わせる。軸受体５２と係合して
非回転のディスク５３は、その上下両側に配置した摩擦
板５６，５６で挟圧され、各摩擦板はプレート５７また
はハブ５４のフランジ部５５と接する。ディスク５３の
両面を挟圧することによる摩擦力は、ディスク５３から
ハブ５４を経てピニオン軸５１に伝達され、ピニオンと
噛み合う旋回ベアリング体の内輪６０に連結した破砕機
のフレーム６１の自由旋回を抑制する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記のディスクブレー
キは、制動力がディスク５３の両面に発生することによ
り、比較的小型で大きな制動力を得る反面、発生した摩
擦熱の放熱がディスク５３の外周縁のみであるために放
熱効果が低く、摩擦板５６，５６とディスク５３の過剰
発熱および早期摩耗によって制動力が低下しやすい。こ
のため、一定の制動力を保持するには、バネ押圧力の調
整と摩擦板の交換とを頻繁に行う必要があり、また摩擦
板を大径にして熱容量を大きくする必要があるけれど
も、この旋回制動装置は破砕機のブラケット側板間とい
う非常に狭い場所に組み込んでいるため、各種の調整や
部品交換などの保守作業を行いにくい。結果として、こ
の旋回制動装置は保守に時間と費用が掛かり、特に小型
の破砕機では保守作業が非常に困難である。

【０００５】 本発明は、ディスクブレーキを用いた旋
回制動装置に関する前記の問題を改善するために提案さ
れたものである。本発明の目的は、破砕機において調整
容易な小さな押圧力で大きな制動力を発揮し、且つ放熱
効果が高くて部品の摩耗が少なく、保守が容易な旋回制
動装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る旋回制動装置は、作業台車などに着脱
可能に装着し且つ１対の側板で構成するブラケットと、
旋回ベアリング体を介してブラケットに旋回可能に取り
付けるフレームと、該フレームの下方に設置し且つ油圧
シリンダの伸縮作動で開閉する対向アームとを備える破
砕機に適用する。本発明の旋回制動装置では、ブラケッ
トの側板間においてピニオン軸受体をブラケット水平板
に固着し、該軸受体は逆円錐形の凹状面を有するととも
に、ピニオン延長軸を回転自在に支承し、一方、ピニオ
ンは旋回ベアリング体におけるフレーム側の旋回環に刻
設したギヤ部と噛み合い、ピニオン延長軸と嵌合する単
一の摩擦筒体は軸受体の凹状面と当接する円錐面を有す
るとともに、ピニオン延長軸に対して回転方向に一体で
軸方向に移動可能に装着し、弾性部材によって摩擦筒体
を軸受体に向けて付勢する。

【０００７】 本発明の旋回制動装置は、軸受体の逆円
錐形の凹状面と摩擦筒体の円錐面とに発生する摩擦力に
よって破砕機の自由旋回を抑制するものである。本発明
では、軸受体の上端に円錐面を形成し、且つ摩擦筒体が
軸受体の円錐面と当接する逆円錐形の凹状面を有するよ
うな態様にしてもよい。

【０００８】 本発明の旋回制動装置において、一般に
摩擦筒体は軸受体よりも低硬度の単一の金属部材である
と好ましく、該軸受体の凹状面ないし円錐面と同じ傾斜
角の円錐面ないし凹状面を有する。この摩擦筒体と軸受
体との円錐状接触面は単一であり、摩擦による発熱の放
熱効果が比較的高い。摩擦筒体を付勢する弾性部材はピ
ニオン延長軸に嵌合する皿バネである。また、軸受体ま
たは摩擦筒体について、円錐面において半径方向へ複数
本の放射状溝を設けると、接触面圧力が増加して摩擦力
すなわち制動力が大きくなり、空気に触れる面積が増加
して放熱効果も良化する。

【０００９】 軸受体と摩擦筒体との円錐状接触面は、
楔効果によって摩擦筒体の推力よりも大きな接触力を発
生する作用がある。このため、円錐状接触面の傾斜角
は、図１に例示するようなピニオン延長軸の軸線に対し
て約４５度であるよりも、４５度以下に定めていっそう
大きな制動力を得るように構成すると好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の旋回制動装置１１（図
１）は、油圧ショベルなどの作業台車のアーム先端に装
着する自由旋回式破砕機の旋回を制限するために適用す
る。適用可能な破砕機は、作業用途に応じ各種形態があ
り、図４に示すような片回動アーム式のほかに両回動ア
ーム式でもよく、鉄筋切断専用機などに適用してもよ
い。

【００１１】 図４に例示の破砕機１は、油圧ショベル
などの作業台車に着脱可能に装着するブラケット２と、
該ブラケットに旋回ベアリング体４を介して取り付ける
フレーム３と、該フレームの下方から横方向へ突出する
固定アーム５および回動アーム６と、回動アームを開閉
する油圧シリンダ８とを有する。旋回ベアリング体４の
内外の旋回環は、フレーム３の頂部水平板１４とブラケ
ット２の水平板１２にそれぞれボルトで固着することに
より、該フレームはブラケット２に対して自由旋回が可
能である。旋回制動装置１１の軸受体２０は、ブラケッ
ト２の水平板１２の上に固定する。両アーム５，６の対
向面には、所望に応じて長尺の切断刃と破砕歯を固着
し、破砕機１によって鉄骨や鉄筋などの切断作業とコン
クリート破砕作業などを行える。

【００１２】 旋回制動装置１１は、図３において、旋
回ベアリング体４の内側旋回環４ｂに刻設したギヤ４ｃ
に噛み合うピニオン３０を備え、該ピニオンと一体のピ
ニオン延長軸３１（図１）を軸受体２０で回転自在に支
承する。ピニオン延長軸３１には、円錐面３３を有する
摩擦筒体３２をピニオン延長軸３１と回転方向に一体で
軸方向に移動可能に装着する。軸受体２０の端部には、
円錐面３３と当接する凹状面２１を設ける。図示しない
けれども、軸受体２０と摩擦筒体３２との凹凸関係は逆
にしてもよく、すなわち軸受体の端部に円錐面を形成
し、摩擦筒体に逆円錐形の凹状面を形成することも可能
である。

【００１３】 摩擦筒体３２は、スベリキー２２（図
１）を介在させることにより、ピニオン延長軸３１に対
して軸方向に移動可能に装着する。この装着方法は、摩
擦筒体３２と延長軸３１について、公知のようにスプラ
インを形成したりまたは六角形のような異形断面にして
もよい。

【００１４】 摩擦筒体３２は、一般に軸受体２０より
低硬度の単一の金属部材であり、該軸受体の凹状面２１
と同じ傾斜角の円錐面３３を有することにより、摩擦に
よる発熱は軸受体２０の凹状面２１から外側へ放熱され
やすくなる。この摩擦筒体は、背面側にくぼみ（図示し
ない）を設けて薄型にすることにより、摩擦熱を円錐面
から背面側へ放熱する際に筒体内部の熱勾配が大きく
し、放熱効果をいっそう高めると好ましい。摩擦筒体３
２は、鋳鉄製などにすることで焼き付きを起こりにくく
し、通常の金属製の軸受体２０よりも硬度を下げて摩滅
時の交換部品とすると、該摩擦筒体の補修作業が容易で
ある。

【００１５】 軸受体２０と摩擦筒体３２の円錐状接触
面について、この接触面の傾斜角は、図示のようにピニ
オン延長軸３１の軸線に対して約４５度であるよりも、
４５度以下に定めるといっそう大きな制動力が得られる
ので好ましい。円錐状接触面２１，３３の中心線に対す
る傾斜角がθであれば、該接触面の垂直抗力をＴおよび
摩擦筒体３２の付勢力を２×Ｐに定めると、Ｔ＝Ｐ／ｓ
ｉｎθの関係が成立する。回転制動の偶力は、抗力Ｔに
円錐接触面の摩擦係数と平均直径とを乗じた値となるか
ら、接触面２１，３３の傾斜角θが小さい程、小さな付
勢力で大きな制動力が得られ、例えば４５度以下に定め
るといっそう大きな制動力を得て、バネ付勢力を小さく
できることが自明である。図示しないけれども、この円
錐状接触面２１，３３の傾斜角は、軸受体２０と摩擦筒
体３２の構造を変形すると、１０〜１８度程度にまで傾
けることが可能である。

【００１６】 図示はしないけれども、軸受体２０と摩
擦筒体３２のいずれか一方の円錐面において、半径方向
に複数本の放射状溝を設けると好ましい。この放射状溝
によって、円錐面の接触面積が小さくなって接触面圧力
が増加し、摩擦力すなわち制動力が大きくなるととも
に、空気に触れる面積が増加し放熱効果も良化する。ま
た、製作誤差などによる不均等な接触を早期になじませ
たり、焼き付き防止剤や摩耗粉の溜まり場所などにも利
用できる。この放射溝の断面形状は角形または半円形な
どであればよい。

【００１７】 摩擦筒体３２の背面には、皿バネ３５な
どの弾性体を配置し、さらに調整ナット３７で締め付け
て摩擦筒体３２を軸受体２０側に適度な推力で付勢す
る。このバネ付勢力により、軸受体２０と摩擦筒体３２
の円錐状接触面２１，３３に摩擦力を作用させ、ピニオ
ン３０の回転すなわち破砕機１のフレーム３の自由旋回
を抑制する。摩擦筒体３２を付勢する弾性体は、図示の
ような皿バネであると望ましく、該皿バネを１枚に限ら
ず複数枚重合して嵌合してもよい。また、他の弾性体と
して、例えばコイルバネやゴム板などを使用したり、必
要に応じてスペーサを介して取り付けてもよい。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、本
発明は装置細部の形状や取付方法などにおける種々の変
形を包含する。

【００１９】 図４には、本発明に係る旋回制動装置を
組み込んだ破砕機の一例を示す。破砕機１は、そのブラ
ケット２を油圧ショベルなどのアーム４０の先端および
バケットリンク４１にピン１７ａ，１７ａで取り付け
る。破砕機１は、アーム４０の上方に位置するバケット
シリンダ４２の伸縮作動によってアーム４０に沿って前
後方向に揺動させ、油圧ショベルの操作で破砕アーム
５，６を対象物に向けて動かし、その対象物の破砕や切
断などの作業を行う。

【００２０】 破砕機１は、上方に油圧ショベル装着用
の貫通ピン穴１７，１７（図３）を設けたブラケット２
と、旋回ベアリング体４を介してブラケット２に取り付
けるフレーム３とを備える。フレーム３は、上部が１対
の側板で下方から横方向へ突出して固定アーム５とな
り、該固定アームの基部近傍に回動アーム６をピン７で
枢着することにより、該回動アームはピン７を支点にし
て固定アーム５に向けて開閉可能である。フレーム上部
の１対の側板間に油圧シリンダ８を配置し、該油圧シリ
ンダをピン９，１０でフレーム３の側端部と回動アーム
６の後端部にそれぞれ回転自在に連結する。アーム５，
６の対向面には、アーム内側に沿って長尺の切断刃およ
びアーム先端に破砕歯を固着する。

【００２１】 図３に示すように、ブラケット２には、
１対の側板の外側面にそれぞれ油圧コネクション１８，
１８を取り付け、両側板を支持する水平板１２の中心に
スイベルジョイント１６を設置する。油圧ショベルの油
圧ポンプ（図示しない）から送出する作動油は、アーム
４０上に配設した油圧配管を経て、油圧コネクション１
８からブラケット内のホース１９とスイベルジョイント
１６を通り、アーム開閉用の油圧シリンダ８へ供給す
る。

【００２２】 フレーム３をブラケット２に対して自由
旋回できるように、フレーム頂部の水平板１４とブラケ
ット水平板１２との間に旋回ベアリング体４を介在さ
せ、該ベアリング体の外側旋回環４ａを複数本のボルト
１３で水平板１２に、および内側旋回環４ｂを複数本の
ボルト１５で水平板１４に固着する。旋回制動装置１１
はブラケット２の１対の側板間に配置し、円筒形の軸受
体２０を水平板１２の上に垂直に固着する。

【００２３】 旋回制動装置１１に関して、図１に示す
ように、ピニオン３０と一体の延長軸３１は円筒形の軸
受体２０の中心孔に嵌入し、ラジアルローラーベアリン
グ２４とスラストベアリング２３によって回転自在に支
承する。ピニオン３０は、旋回ベアリング体４の内側旋
回環４ｂの内周側に刻設したギヤ４ｃと噛み合う。一
方、軸受体２０には、その下方において環状突出部を形
成し、その環状突出部に弓形部材２５，２５（図２）を
嵌めるとともに、弓形部材２５の外周縁に沿って複数個
のボルト孔２６を貫通形成し、各ボルト孔２６にボルト
（図示しない）を挿入して軸受体２０をブラケット水平
板１２に固定する。

【００２４】 軸受体２０の上方端部には、ピニオン延
長軸３１を中心とする逆円錐形の凹状面２１（図１）を
形成し、一方、ピニオン延長軸３１には、下向きの円錐
面３３を有する鋳鉄製の摩擦筒体３２を嵌合し、該摩擦
筒体とピニオン延長軸３１との係合部にスベリキー２２
を圧入することにより、摩擦筒体３２はピニオン延長軸
３１と一体的に回転し且つ軸方向に移動可能である。摩
擦筒体３２の円錐面３３は、軸受体２０の凹状面２１と
同一の傾斜角度であり、凹状面２１と重なり合うように
装着する。

【００２５】 摩擦筒体３２の背面には、円環状の防塵
カバー３４を介して皿バネ３５を配置し、皿バネ３５の
頂部に座金３６を装着する。皿バネ３５と座金３６は、
ピニオン延長軸３１の上端部に刻設したネジ部３９にね
じ込む調整ナット３７およびロックナット３８で締め付
けることにより、適度な押圧力で摩擦筒体３２を軸受体
２０の方へ付勢する。

【００２６】 この結果、ブラケット２に固定の軸受体
２０の凹状面２１と、ピニオン３０とともに回転する摩
擦筒体３２の円錐面３３とに抗力が作用し、この抗力に
よって円錐面３３に金属同士の回転摩擦力が発生する。
この回転摩擦力は、ピニオン３０とギヤ４ｃを介して旋
回ベアリング体４の内側旋回環４ｂすなわちフレーム３
に伝えられ、該フレームから下方の破砕機構の自由旋回
を抑制する。

【００２７】 摩擦筒体３２と軸受体２０との接触面の
垂直抗力は、前記の説明から明らかなように、軸心線に
対する円錐面３３の傾き角θにより、付勢力の（１／ｓ
ｉｎθ）倍の大きな力となる。この抗力は、ディスクブ
レーキのように軸心線に対して直角な平面に作用する抗
力（付勢力と同一）よりも遙かに大きく、調整操作が容
易な皿バネ３５の小さな付勢力でも大きな制動力を得る
ことができる。

【００２８】 次に、旋回制動装置１１の機能を破砕機
１に関する実際の作業に沿って説明すると、まず旋回制
動装置１１のロックナット３８を緩め、調整ナット３７
を回転して皿バネ３５の付勢力を調整した後に、再びロ
ックナット３８を締め、あらかじめ適度な制動力に設定
しておく。摩擦筒体３２と軸受体２０との接触面の摩耗
で制動力が低下した場合または損耗した摩擦筒体の交換
時にも、これと同様の措置で容易に制動力を調整でき
る。

【００２９】 破砕機１の破砕アーム５，６を開口作動
するには、油圧ショベルの運転席に設置した油圧操作弁
（図示しない）を作動し、この油圧操作弁は通常は足踏
みペダルに連結されたバルブである。また、油圧ショベ
ルを操作して、破砕機１を破砕対象の建造物などに当て
て旋回（当て回し）し、破砕アーム５，６の方向を破砕
作業を行う部分の方向に一致させる。この当て回し操作
時には、旋回制動装置１１の制動作用により、破砕機１
が慣性で必要以上に回転することがなく、且つ自らの重
心点の偏心により回転位置が狂うこともなく、運転者が
設定した回転位置を容易に保持できる。

【００３０】 ついで、油圧ショベルの操作で破砕機１
を破砕対象位置へ進め、前記の油圧操作弁の操作で破砕
アーム５，６を閉じると、両破砕アームが対象物を噛ん
で破砕または切断する。破砕作業の過程において、制動
装置１１の制動力を超える大きなねじり荷重が作用した
場合、該制動装置はスリップして破砕機１の旋回ベアリ
ング体４より先端側のフレーム３と破砕アーム５，６が
回転し、破砕機１や油圧ショベルに過大なねじれが作用
することを回避できる。

【００３１】 破砕作業が終了したら、油圧操作弁を作
動して破砕アーム５，６を開き、油圧ショベルを操作し
て次の破砕位置に破砕機１を移動する。この移動の際
に、必要ならば前記と同じ要領で破砕機１を当て回し
し、破砕アーム５，６の回転位置を調整すればよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明の旋回制動装置は、軸受体と摩擦
筒体との円錐状接触面が楔効果で摩擦筒体の推力よりも
大きな接触力を発生することにより、小さな付勢力つま
り推力で大きな接触力を得ることができ、コンパクトな
設計が可能である。したがって、この旋回制動装置は小
型でも十分な制動力を発揮し、破砕機のブラケットにお
ける１対の側板間の狭い空間に配置しても、付勢力が小
さくてよいのでその調整が極めて容易であり、調整作業
を短時間に行うことができる。

【００３３】 本発明の旋回制動装置は、ブラケット水
平板上に固着した軸受体と、フレームの旋回と連動する
摩擦筒体とで構成する。この軸受体と摩擦筒体とは、そ
の円錐状接触面に発生する金属材同士の摩擦力によって
破砕機の自由旋回を抑制し、その摩擦接触面が単一であ
るので放熱面が広く、放熱効果が優れている。また、摩
擦筒体自体も単一の金属素材であり、従来の装置のよう
な熱伝達率の低い軟質ライニングからなる摩擦板２枚が
ディスク面を被う態様で介在しないので、軸受体および
摩擦筒体が放熱されやすいという利点がある。

【００３４】 さらに、本発明の旋回制動装置は、制動
力を発生する摩擦接触面が円錐形であることにより、摩
擦による発熱は軸受体の凹状面から外側へ放熱されやす
く、従来の装置のように異常発熱するということが解消
する。それ故に、この旋回制動装置は、発熱による制動
力低下や不安定にないうえに部材が早期に摩滅せず、部
品交換のインターバルが長くなって経済的でもある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る旋回制動装置の一例を示す中央
縦断面図である。

【図２】 図１の旋回制動装置の底面を示す平面図であ
る。

【図３】 図１の旋回制動装置を破砕機に組み込んだ状
態を開示し、ブラケットを中心で切り開いて示す縦断面
図である。

【図４】 旋回制動装置を組み込んだ破砕機の一例を示
す全体図であり、該破砕機を油圧ショベルのアーム先端
に装着した状態を示す側面図である。

【図５】 従来の旋回制動装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 破砕機 ２ ブラケット ３ フレーム ４ 旋回ベアリング体 ４ｃ ギヤ １１ 旋回制動装置 ２０ 軸受体 ２１ 凹状面 ３０ ピニオン ３１ ピニオン延長軸 ３２ 摩擦筒体 ３３ 円錐面 ３５ 皿バネ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業台車などに着脱可能に装着し且つ１
   対の側板で構成するブラケットと、旋回ベアリング体を
   介してブラケットに旋回可能に取り付けるフレームと、
   該フレームの下方に設置し且つ油圧シリンダの伸縮作動
   で開閉する対向アームとを備える破砕機について、前記
   ブラケットの側板間においてピニオン軸受体をブラケッ
   ト水平板に固着し、該軸受体は逆円錐形の凹状面を有す
   るとともに、ピニオン延長軸を回転自在に支承し、一
   方、ピニオンは旋回ベアリング体におけるフレーム側の
   旋回環に刻設したギヤ部と噛み合い、ピニオン延長軸と
   嵌合する単一の摩擦筒体は軸受体の凹状面と当接する円
   錐面を有するとともに、ピニオン延長軸に対して回転方
   向に一体で軸方向に移動可能に装着し、弾性部材によっ
   て摩擦筒体を軸受体に向けて付勢する旋回制動装置。
2. 【請求項２】 作業台車などに着脱可能に装着し且つ１
   対の側板で構成するブラケットと、旋回ベアリング体を
   介してブラケットに旋回可能に取り付けるフレームと、
   該フレームの下方に設置し且つ油圧シリンダの伸縮作動
   で開閉する対向アームとを備える破砕機について、前記
   ブラケットの側板間においてピニオン軸受体をブラケッ
   ト水平板に固着し、該軸受体はその上端に円錐面を有す
   るとともに、ピニオン延長軸を回転自在に支承し、一
   方、ピニオンは旋回ベアリング体におけるフレーム側の
   旋回環に刻設したギヤ部と噛み合い、ピニオン延長軸と
   嵌合する単一の摩擦筒体は軸受体の円錐面と当接する凹
   状面を有するとともに、ピニオン延長軸に対して回転方
   向に一体で軸方向に移動可能に装着し、弾性部材によっ
   て摩擦筒体を軸受体に向けて付勢する旋回制動装置。
3. 【請求項３】 摩擦筒体は、軸受体よりも低硬度の単一
   の金属部材であり、該軸受体の凹状面ないし円錐面と同
   じ傾斜角の円錐面ないし凹状面を有するとともに、摩擦
   筒体と軸受体との円錐状接触面が単一であり、摩擦によ
   る発熱を放散しやすい請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】 軸受体または摩擦筒体のいずれか一方に
   ついて、円錐表面において半径方向へ複数本の放射状溝
   を設け、接触面圧力を増加させて摩擦力を大きくすると
   ともに放熱を高める請求項１または２記載の装置。