JP7788363B2 - グラップルバケット装置及び木の切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、土木機械や、建設機械等の作業車両のアームの先端部に取り付けられるアタッチメントであって、地面を掘削する掘削機能と、木等を保持するグラップル機能と、保持した木等を切断する切断機能を備えたグラップルバケット装置に関するものである。
また本発明は、グラップルバケット装置を使用して木を切断する際の方法に関するものである。

建設機械等の作業車両のアームの先端部に取り付けられるアタッチメントの一つとして、グラップルバケット装置が知られている。グラップルバケット装置は、地面を掘削するバケットと、木等を保持するグラップル装置を備えている。
また特許文献１には、切断装置１０１を備えたグラップルバケット装置１００が開示されている。
特許文献１に開示されたグラップルバケット装置１００は、図１３の様に、バケット１０２と、グラップル装置１０３を有し、さらに切断装置１０１を備えている。
グラップル装置１０３は、グラップル部材１０５を有している。グラップル部材１０５は、シリンダーによってバケット１０２の開口に対して近接・離反方向に揺動する。

切断装置１０１は、切断刃１０６と、切断刃１０６を収容する受け枠１０７によって構成されている。
切断刃１０６も、シリンダーによって揺動し、自由端側がバケット１０２の開口から離れた姿勢から、受け枠１０７に入る方向に揺動する。
特許文献１に開示されたグラップルバケット装置１００は、グラップル部材１０５とバケット１０２の開口縁との間で木材を挟む。即ちグラップル部材１０５と切断刃１０６の双方を開いた状態で、バケット１０２の開口縁とグラップル部材１０５間に木を入れて、グラップル部材１０５を閉じて木を挟む。そしてその後、切断刃１０６をバケット１０２の開口から離れた姿勢から受け枠１０７内に入る方向に揺動させ、木を切断する。

特許文献１に開示されたグラップルバケット装置１００は、切断刃１０６が青龍刀の様な形状であって片刃である。即ち特許文献１に開示された切断刃１０６は、バケット１０２側の辺にのみ切れ刃があり、棟側には切れ刃はない。

特許第５９１１２５０号公報

特許文献１に開示されたグラップルバケット装置１００は、木材等を運ぶだけではなく、適当な長さに切断することができる。
しかしながら、特許文献１に開示されたグラップルバケット装置１００においては、木の切断方法が一つしかない。即ち、特許文献１に開示されたグラップルバケット装置１００においては、前記した様に、グラップル部材１０５と切断刃１０６の双方を開いた状態でバケット１０２の開口縁とグラップル部材１０５間に木を入れ、グラップル部材１０５を閉じて木を挟み、その状態で、切断刃１０６をバケット１０２側に揺動させて木を切断するしか切断の方法がない。
そのため切断対象の木の大きさや、枝の状態によっては切断しにくい場合がある。

本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、木を切断する方法が複数あり、切断対象の木の大きさや、枝の状態によって切断方法を選択することができるグラップルバケット装置を提供することを課題とする。

上記した課題を解決するための態様は、作業車両のアームの先端部に取り付けられ、バケットと、当該バケットの開口側に向かって揺動して前記バケットとの間で物を保持するグラップル部材と、前記バケットの開口側に向かって揺動して物を切断する切断刃を有するグラップルバケット装置において、前記切断刃は、両刃であって、バケット側の辺とその反対側の辺の双方に切れ刃があることを特徴とするグラップルバケット装置である。

本態様のグラップルバケット装置で採用する切断刃は、両刃であって、バケット側の辺とその反対側の辺（以下、棟側と称する場合がある）の双方に切れ刃がある。そのため多様な方法で木を切ることができる。

上記した態様において、前記反対側の辺の切れ刃は、その稜線が凹状であることが望ましい。

本態様のグラップルバケット装置は、棟側刃の稜線が凹状である。そのため木の周囲を囲むことができ、切断の際に木が逃げにくい。

上記した態様において、前記反対側の辺の切れ刃は、中間部の稜線が円弧状であり、先端側の稜線が直線状であることが望ましい。

上記した態様において、前記バケット側の辺の切れ刃は、基端部から中間部までの間の切れ刃の稜線が、直線状又は切断の際の揺動方向に対して凹状であり、中間部から先の部分は、切れ刃の稜線が切断の際の揺動方向に対して反対側にのびていることが望ましい。

本態様のグラップルバケット装置で採用するバケット側の辺の切れ刃（以下、正面刃と称する場合がある）は、基端部から中間部までの間の稜線が、直線状又は切断の際の揺動方向に対して凹状であり、中間部から先の部分は、切れ刃の稜線が切断の際の揺動方向に対して反対側にのびている。そのため、直線状の領域又は凹状の領域と、揺動方向に対して反対側にのびている領域との境界部分は、切断の際における揺動方向に突出している。
そのため、木材を切断する際に、正面刃の突出部分が木材に当たる。また突出部分は比較的小さい領域であるから、木材等に対する単位面積当たりの力が強く、容易に木材等に食い込む。
そのため、切断の際に木材等が逃げにくい。
また基端側に凹状の領域がある場合は、基端側で切れ端や落ち葉等を圧縮しない。

上記した態様において、バケットの側壁部に、切断刃が没入可能な受け枠が設けられていることが望ましい。

本態様によると、木材等を円滑に切断することができる。

木の切断方法に関する態様は、上記したグラップルバケット装置を使用し、前記切断刃を前記受け枠に収容した状態で前記バケットとグラップル部材の間で木を保持し、その後に前記切断刃を揺動して前記受け枠から脱出させ、前記反対側の辺の切れ刃で木を切断することを特徴とする。

本態様の木の切断方法は、上記したグラップルバケット装置を使用する切断方法の一つである。

本発明のグラップルバケット装置は、切断刃が両刃であるから多様な切断方法を選択することができる。

本発明の実施形態のグラップルバケット装置を装着した土木・建設機械（作業車両）の正面図である。 本発明の実施形態のグラップルバケット装置の斜視図である。 図２に示すグラップルバケット装置の側面図であり、グラップル部材及び切断刃がいずれも開いている状態を示す。 図２に示すグラップルバケット装置の側面図であり、グラップル部材に関連する部材を抜き出して示すものである。 図２に示すグラップルバケット装置の側面図であり、切断刃が開いた状態であって、切断刃に関連する部材を抜き出して示すものである。 図２に示すグラップルバケット装置の側面図であり、切断刃が閉じた状態であって、切断刃に関連する部材を抜き出して示すものである。 切断刃の輪郭線を表示した正面図である。 （ａ）乃至（ｅ）は、正面刃によって木材を切断する場合の様子を段階的に示す説明図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、棟側刃によって木材を切断する場合の様子を段階的に示す説明図である。 切断刃と受け枠の関係を説明する説明図であり、（ａ）は、切断刃が開いた状態を示し、（ｂ）は、切断刃が閉じて受け枠の中に収容された状態を示す。 （ａ）乃至（ｅ）は、本発明の他の実施形態における切断刃の正面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、本発明の他の実施形態における切断刃の正面図である。 従来技術のグラップルバケット装置の側面図である。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態のグラップルバケット装置１は、図１の様に、土木・建築機械（作業車両）２に取り付けられるアタッチメントである。
図１に示す土木・建築機械２は、公知のパワーショベル等の自走式作業車両の本体部分であり、走行車両３に、ブーム５が取り付けられ、さらにアーム６が設けられている。公知の通り、ブーム５及びアーム６は、シリンダー７、８によって揺動する。

グラップルバケット装置１は、図１の様にアーム６の先端に取り付けられる。
グラップルバケット装置１は、ブラケット部１０と、バケット部１１を有している。
ブラケット部１０は、バケット部１１を支持し、バケット部１１を土木・建築機械２のアーム６に接続するものである。
ブラケット部１０には回動部材３８が設けられており、バケット部１１は、回動部材３８に取り付けられている。回動部材３８は、図示しない油圧モータによって回動するものである。バケット部１１は、回動部材３８を駆動することにより、アーム６の延長方向の軸心を中心にして回転する。

回動部材３８の内部にはボールベアリングがある。
公知の様に、ボールベアリングには、グリスが内蔵されており、通常はグリスニップルが設けられており、グリスガンを使用して給脂される。本実施形態では、これに加えて、ボールベアリングに自動給脂装置４１が取り付けられている。自動給脂装置４１は、ガス圧その他によってグリスを強制的に押し出して給脂するものである。
本実施形態では、自動給脂装置４１が装着されているので、使用者が仮に給脂を失念していても、ベアリングの耐久性が確保される。

バケット部１１は、地面を掘る機能を有するものであり、土等をすくうことができるものである。
本実施形態で採用するバケット部１１は、図３乃至図６の様に、固定側部材１２と、バケット本体１７を有している。またバケット部１１には、グラップル部材２０及び切断刃５０がある。
バケット本体１７は、対向する側壁１５、１６を有し、当該対向する側壁１５、１６の間に略「Ｌ」字状の底壁３３が設けられたものである。バケット本体１７は、対向する側壁１５、１６と、両者を繋ぐ底壁３３によって土等を貯める空間１３が構成されている。
バケット本体１７の一面は開放されている。バケット本体１７の開放された一面が、バケット部１１の開口部１８となっている。
バケット本体１７は、軸４０を介して固定側部材１２に揺動可能に支持されている。
またバケット本体１７は、土木・建築機械２のアーム６に設けられたシリンダー４２が接続されており、バケット本体１７は、当該シリンダー４２によって揺動する。即ちバケット本体１７は、アーム６に対してうなずく様に揺動する。

本実施形態では、図２の様に、バケット部１１の一方の側壁１６の外側に、受け枠３７が設けられている。受け枠３７は、バケット部１１の一方の側壁１６と、当該側壁１６の外側へ所定の間隔をあけて設けた枠壁２１によって構成されている。受け枠３７は、切断刃５０が収容される部位であり、図５、６に示す様に底壁３５がある。

グラップル部材２０は、図２の様に対向するアーム片２２を有し、当該アーム片２２の先端同士が接続片２３で接続されたものである。アーム片２２の間隔は、バケット部１１の開口幅よりも狭い。
グラップル部材２０は、基端側がバケット部１１の固定側部材１２に軸４３を介して軸支されている。
グラップル部材２０は、グラップル用シリンダー２６によって揺動する。
グラップル用シリンダー２６は、図４の様に、ヘッド側がピン３０を介してバケット本体１７の、固定側部材１２に取り付けられている。そしてグラップル用シリンダー２６のロッド２７がグラップル部材２０側にピン６３を介して軸支されている。
グラップル部材２０は、グラップル用シリンダー２６を伸縮することによって、軸４３を中心として揺動する。グラップル部材２０は、グラップル用シリンダー２６を伸長することにより、バケット部１１の開口部１８側に向かって揺動し、バケット本体１７の開口縁４５との間に木材等の物を挟んで保持することができる。

切断刃５０は、図５に示す様に、基端側がバケット部１１の固定側部材１２にピン４６介して軸支されている。ピン４６は、受け枠３７の近傍にある。
切断刃５０は、切断刃用シリンダー５１によって揺動する。
切断刃用シリンダー５１は、ヘッド側がピン３０を介してバケット本体１７の、固定側部材１２に取り付けられている。即ちグラップル用シリンダー２６のヘッド側を軸支するピン３０と同じピン３０によって切断刃用シリンダー５１が取り付けられている。
そして切断刃用シリンダー５１のロッド５２が切断刃５０側にピン４７を介して軸支されている。
切断刃５０は、切断刃用シリンダー５１を伸縮することによって、ピン４６を中心として揺動する。
切断刃５０は、切断刃用シリンダー５１が収縮した状態においては、図５の様に開いた姿勢となる。
切断刃５０は、切断刃用シリンダー５１を伸長することにより、バケット部１１の開口部１８側に向かって揺動する。即ち切断刃用シリンダー５１を伸長することにより、切断刃５０が前進する。

本実施形態では、バケット本体１７の側面に、受け枠３７がある。切断刃５０の揺動中心は、受け枠３７の近傍にあるから、切断刃用シリンダー５１を伸ばしきると、図６の様に、切断刃５０が受け枠３７の中に収容される。
一方、切断刃５０が受け枠３７の中に収容された状態から、切断刃用シリンダー５１を収縮させると、切断刃５０が後退して受け枠３７から脱し、開き姿勢となる。
本実施形態では、受け枠３７と切断刃５０の間で木等を挟み、木等をせん断することができる。
実際には、グラップル部材２０とバケット部１１の開口縁４５との間で木等の被切断物を挟んで保持し、この状態で切断刃５０をバケット部１１の開口縁４５側に揺動させて切断刃５０の正面刃を木材等に押し当て、木材等を切断することとなる。

また後記する様に、本実施形態で採用する切断刃５０は両刃であり、グラップル部材２０とバケット部１１の開口縁４５との間で木等の被切断物を挟んで保持し、この状態で切断刃５０を受け枠３７から脱出する方向に揺動し、切断刃５０の棟側刃を木等に押し当てて、木等を切断することもできる。

本実施形態のグラップルバケット装置１では、特徴的な刃型の切断刃５０を採用している。
本実施形態の切断刃５０は、図７の様に、円形の揺動中心部５３と刃体部５５によって構成される。切断刃５０は、揺動中心部５３が前記したピン４６介してバケット部１１の固定側部材１２に軸支され、揺動中心部５３を中心として揺動するものである
刃体部５５の概形は、ブーメラン状に折れ曲がった板状である。即ち刃体部５５のバケット部１１側の辺は、輪郭の概形が凸状であり、その反対側の辺は輪郭の概形が凹状である。

本実施形態の刃体部５５は、両刃であって、バケット部１１側の辺とその反対側の辺の双方に切れ刃がある。
即ち本実施形態の切断刃５０は、バケット部１１側の辺に正面刃（切れ刃）６１があり、その反対側（棟側）に棟側刃（切れ刃）７０がある。
正面刃６１は、二つの直線を基調とする切れ刃であり、輪郭形状は、図５の様な開いた姿勢を基準としてバケット部１１側に凸状である。以下、図５の様な開いた姿勢を基準としてバケット部１１側の方向を前方方向といい、その反対を後方という場合がある。
即ち正面刃６１の稜線６２は、基端部から中間部までの間がバケット部１１側（前方）に向かって突出する方向に延びる直線である。これに対して、中間部から先の部分は、正面刃６１の稜線６２が切断の際の揺動方向（図７の矢印）に対して反対側（後方）に直線的にのびている。
したがって、刃体部５５は、中間部が、切断の際の揺動方向（前方）に向かって最も突出している。
本実施形態では、刃体部５５の刃渡りをＷとして、Ｗの基端部から５分の１から３分の２の位置、好ましくは、Ｗの基端部から３分の１から２分の１の位置に稜線６２の変曲点６０がある。即ち、刃体部５５の正面刃６１は、刃の根本から先にバケット部１１側に向かって傾斜する前方傾斜部５６があり、その先に突端部５７があり、さらにその先が、後方に後退する後方傾斜部５８がある。
本実施形態では、突端部５７は、三角形に近く、とがっている。

棟側刃７０の稜線７１は、曲線と直線が繋がったものである。即ち棟側刃７０は、基端部から中間部までの間の稜線７１が凹形の円弧状領域７５である。これに対して、中間部から先の部分は、棟側刃７０の稜線７１が切断の際の揺動方向（図７の矢印）に対して反対側に直線的にのびる直線領域７６である。
したがって、棟側刃７０の稜線７１の輪郭は、全体的に凹形である。

次に、本実施形態のグラップルバケット装置１を使用して木材を切断する際の様子について説明する。図８は、正面刃６１によって木材を切断する場合の様子を段階的に示す説明図である。

最初に、正面刃６１によって木材を切断する場合の手順について説明する。図８は、正面刃６１によって木材を切断する場合の様子を段階的に示す説明図である。
正面刃６１を使用して切断する際の準備段階として、グラップル部材２０とバケット部１１の開口縁４５との間で木等の被切断物を挟んで保持する。このとき、図８（ａ）、図１０（ａ）の様に、刃体部５５は、バケット部１１の開口縁４５から離れた状態で待機している。即ち刃体部５５は、開いている。
そして、切断刃５０をバケット部１１の開口縁４５に向かって揺動させ、図８（ｂ）の様に、木材に刃体部５５の正面刃６１を押し当てる。ここで切断刃５０は、中間部に突端部５７があり、当該突端部５７が、切断刃５０の揺動方向に対して最も先頭の位置にある。そのため、刃体部５５が揺動する際に、突端部５７が最初に木材と接触する。

ここで、突端部５７はとがっており、押し当てられた際における単位面積当たりの力が強いので、容易に木材に突き刺さる。そのため木材が逃げにくい。また突端部５７よりも基端側の領域は、凹状であるから、仮に木材が逃げようとしてころがる場合、基端側に向かって転がるように誘導される。
そのため、木材は刃体部５５に捕捉され、揺動が進むにしたがって、切込みが進む。そしてついには切断される。

切断刃５０の揺動が進むと、図８（ｄ）、図１０（ｂ）の様に、切断刃５０は最終的に受け枠３７内に収容される。

次に、棟側刃７０によって木材を切断する場合の手順について説明する。図９は、棟側刃７０によって木材を切断する場合の様子を段階的に示す説明図である。
棟側刃７０を使用して切断する際の準備段階として、グラップル部材２０とバケット部１１の開口縁４５との間で木材等の被切断物を挟んで保持する。このとき、図９（ａ）、図１０（ｂ）の様に、切断刃５０は受け枠３７内に収容されている。
そして、切断刃５０を受け枠３７から脱出する方向に揺動させ、図９（ｂ）の様に、木材に刃体部５５の棟側刃７０を押し当てる。ここで棟側刃７０は、輪郭が凹状であるから、木材を包み込む。そのため木材が逃げにくい。
そのため、木材は刃体部５５に捕捉され、揺動が進むにしたがって、切込みが進む。そしてついには切断される。

以上説明した実施形態では、正面刃６１の前方傾斜部５６と後方傾斜部５８との境界部分がとがっているが、図１１（ａ）に示す切断刃８０の様に、短い範囲の直線部があってもよい。
また図１１（ｂ）に示す切断刃８１の様に、後方傾斜部５８は、湾曲していてもよい。

以上説明した実施形態では、正面刃６１の基端部から中間部までの間の稜線６２が直線であるが、図１１（ｃ）の様に、当該部分が曲線であってもよい。
図１１（ｃ）に示す切断刃８２は、正面刃６１の刃の根本から先に曲線領域８３があり、その先に突端部５７があり、さらにその先が、後方に後退する後方傾斜部５８となっている。
切断刃８２は、切断の際に揺動するので、中間部が、切断の際の揺動方向に向かって最も突出することとなる。
本実施形態においても、突端部５７は、三角形に近く、とがっている。

本実施形態においても、切断刃８２をバケット部１１の開口縁４５に向かって揺動させ、木材に刃体部５５の正面刃６１を押し当てる。切断刃８２は、中間部に突端部５７があり、当該突端部５７が、切断刃８２の揺動方向に対して最も先頭の位置にある。
突端部５７はとがっており、押し当てられた際における単位面積当たりの力が強いので、容易に木材に突き刺さる。そのため木材が逃げにくい。
木材は刃体部５５に捕捉され、揺動が進むにしたがって、切込みが進む。そしてついには切断される。

また受け枠３７の中には木材の切れ端や落ち葉がたまっていることがあり、これらは切断刃５０の揺動中心たるピン４６の周辺に集まる。
ここで切断刃８２は、基端部が凹状であるから、受け枠３７の底壁３５と切断刃８２の基端部の刃先の間には隙間がある。本実施形態では切断刃８２の曲線領域８３が、逃げ領域となり、切れ端や落ち葉があっても切断刃８２は無理なく受け枠３７内に入る。
そのため、切断刃８２の揺動力が切れ端等の圧縮に消費される力が少なく、揺動力の大半が木材の切断に寄与する。

以上説明した実施形態では、棟側刃７０、８５、８６、８７は、いずれも稜線の輪郭が凹状であるが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、図１１（ｄ）に示す切断刃９０の棟側刃９１の様な直線状であってもよい。
また図１１（ｅ）に示す切断刃９２の棟側刃９３の様な凸状であってもよい。

以上説明した実施形態では、正面刃６１の中間部に尖った部位があるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
図１２（ａ）に示す切断刃９５は、正面刃７７と、棟側刃７８の稜線がいずれも直線状である。
図１２（ｂ）に示す切断刃９６は、正面刃９７と、棟側刃８８の稜線がいずれも曲線状であり、後方に反っている。
図１２（ｃ）に示す切断刃９８は、正面刃６５が曲線状であって前方に向かって反っており、棟側刃６６の稜線は直線状である。

切断刃の輪郭は任意であり、上記した各形状のほか、正面刃（切れ刃）６１、６５、７７、９７と棟側刃（切れ刃）６６、７０、７８、８５、８６、８７、８８、９１、９３を任意に組み合わせることができる。

１ グラップルバケット装置
１１ バケット部
１２ 固定側部材
１７ バケット本体
１８ 開口部
２０ グラップル部材
３７ 受け枠
５０、８０、８１、８２、９０、９２、９５、９６、９８ 切断刃
５５ 刃体部
６１、６５、７７、９７ 正面刃（切れ刃）
６６、７０、７８、８５、８６、８７、８８、９１、９３ 棟側刃（切れ刃）
６２、７１ 稜線
７５ 円弧状領域
７６ 直線領域

Claims (5)

1. 作業車両のアームの先端部に取り付けられ、バケットと、当該バケットの開口側に向かって揺動して前記バケットとの間で物を保持するグラップル部材と、前記バケットの開口側に向かって揺動して物を切断する切断刃を有するグラップルバケット装置において、
   前記切断刃は、両刃であって、バケット側の辺とその反対側の辺の双方に切れ刃があり、さらに
   前記反対側の辺の切れ刃は、その稜線が凹状であることを特徴とするグラップルバケット装置。
2. 作業車両のアームの先端部に取り付けられ、バケットと、当該バケットの開口側に向かって揺動して前記バケットとの間で物を保持するグラップル部材と、前記バケットの開口側に向かって揺動して物を切断する切断刃を有するグラップルバケット装置において、
   前記切断刃は、両刃であって、バケット側の辺とその反対側の辺の双方に切れ刃があり、さらに
   前記反対側の辺の切れ刃は、中間部の稜線が円弧状であり、先端側の稜線が直線状であることを特徴とするグラップルバケット装置。
3. 作業車両のアームの先端部に取り付けられ、バケットと、当該バケットの開口側に向かって揺動して前記バケットとの間で物を保持するグラップル部材と、前記バケットの開口側に向かって揺動して物を切断する切断刃を有するグラップルバケット装置において、
   前記切断刃は、両刃であって、バケット側の辺とその反対側の辺の双方に切れ刃があり、さらに
   前記バケット側の辺の切れ刃は、基端部から中間部までの間の切れ刃の稜線が、直線状又は切断の際の揺動方向に対して凹状であり、中間部から先の部分は、切れ刃の稜線が切断の際の揺動方向に対して反対側にのびていることを特徴とするグラップルバケット装置。
4. 作業車両のアームの先端部に取り付けられ、バケットと、当該バケットの開口側に向かって揺動して前記バケットとの間で物を保持するグラップル部材と、前記バケットの開口側に向かって揺動して物を切断する切断刃を有するグラップルバケット装置において、
   前記切断刃は、両刃であって、バケット側の辺とその反対側の辺の双方に切れ刃があり、さらに
   バケットの側壁部に、切断刃が没入可能な受け枠が設けられていることを特徴とするグラップルバケット装置。
5. 請求項４に記載のグラップルバケット装置を使用し、前記切断刃を前記受け枠に収容した状態で前記バケットとグラップル部材の間で木を保持し、その後に前記切断刃を揺動して前記受け枠から脱出させ、前記反対側の辺の切れ刃で木を切断することを特徴とする木の切断方法。