JPH0612060Y2 - 除礫用バケット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、油圧ショベルのバックホウ用バケットの代わ
りに取付けられ、農地等の土壌に混入している礫を除去
するバケットに関する。

（従来の技術） かって河川跡であった所や火山岩が降った地に造られた
農地は、多量の礫を含んでおり、礫を除去しないと作物
の育成を阻害し、農業機械の破損を招く。特に冬期に凍
結を起こす農地においては礫の地表への浮上が盛んであ
り、数年毎に除去する必要がある。なお、礫は太陽熱を
蓄積する作用もなすので、例えば３５mm以上の礫を除去
してそれ以下の石礫は土壌に戻す方が良い。

上述のような礫を除去するため、油圧ショベルのアーム
に取付けられて使用される除礫用バケットの第一の従来
例として、第６図に示すものがある。第６図のバケット
２は、バケット側面と底面を網状に構成したもので、バ
ケット２内に礫を含んだ土壌を掘削して入れ、油圧ショ
ベル１のアームシリンダ３やバケットシリンダ４を伸縮
させてバケット２を上下動させることにより、礫と土砂
とを分離するものである。

除礫用バケットの第二の従来例として、アーム５の先端
にブラケットフレームを取付け、ブラケットフレームか
らスプリングを介して、起振装置と、網バケットを垂下
し、前記起振装置により前記網バケットを上下振動させ
るようにしたものがある。

さらに、除礫用バケットの第三の従来例として、アーム
５の先端にビームにより組まれた枠を取付け、その枠の
一端に掘削部を設けると共に、枠内に円筒状の網バケッ
トを取付け、油圧モータにより網バケットを回転させて
土砂から礫を選別するものがある。

（考案が解決しようとする課題） 第６図に示した第一の従来例の除礫用バケット２は、礫
を含んでいる土砂を入れたバケット２を上下方向にしか
振動しないので、(1)礫を充分に分離するには、十数回
から数十回の振動を与えなければならないため、極めて
非能率であり、(2)礫に強固に付着した土砂や草の根は
上下振動のみでは分離できないという問題点がある。

(3)また、オペレータがレバー操作によってバケット２
を上下動させなければならないので、必要労力が大とな
り、オペレータの疲労が多大になるという問題点があ
る。

(4)また、バケット２を振動させることによって礫分離
を行なっているので、バケット２、フロントおよび本体
の油圧系統に過負荷がかかり、故障が多発するという問
題点がある。

(5)また、選別作業の開始時においては選別機能を有し
ていても、泥、粘土、農作物や草の根等によって網目に
目詰まりを生じやすいという問題点がある。

(6)また、除礫したものの搬送能力がないため、処理さ
れた礫がバケット２内に残り、作業性が悪いという問題
点がある。

前記第二の従来例は、バケットの振動を起振装置によっ
て行なっているので、オペレータのレバー操作による疲
労は軽減されるが、前記スプリングを介してバケットの
振動がフロントや本体に伝わり、この振動によってオペ
レータの疲労が生じると共に、振動によりフロントや本
体に故障を生じるおそれがあるという問題点がある。

また、網バケットの上下振動によって礫分離を行なう方
式であるから、前記第一の従来例における(2)、(4)〜
(6)の問題点が残る。

前記第三の従来例によっても、前記(5)、(6)の問題点が
残り、また、処理できる物に限界があり、除礫の処理能
力に限界が生じる。

総じて言えば、従来の除礫用バケットの最大の問題点
は、礫の選別を行なう選別部と、選別された礫の溜り部
とを兼ねたバケット構造となっていたので、除礫の際に
土砂と礫とが混在した状態の場所で最終除礫まで行なう
ことになり、従って、礫の上に位置した土砂をバケット
の下方に排出するのに多くの時間を要すると共に、除礫
効率が悪いという点である。

本考案は、油圧ショベル等の作業機のアームの先端に回
動可能に取付けられ、バケットシリンダにより回動され
る除礫用バケットにおいて、除礫能率が高い除礫用バケ
ットを提供することを主たる目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本考案の除礫用バケットは、
油圧ショベル等の作業機のアームの先端に回動可能に取
付けられ、バケットシリンダにより回動される除礫用バ
ケットにおいて、該バケットの先端に土砂の掘削・搬入
部を形成し、該掘削・搬入部に連続して回転により振動
を起こさせて選別し搬送する礫の選別・搬送部を形成
し、礫の選別・搬送部に連続してバケットの奥部に礫の
溜り部を設けると共に、前記礫の選別・搬送部は、バケ
ットの側板間に同方向に回転する複数本の回転軸を互い
に平行に設置し、各回転軸に放射状に複数個の歯を設け
ると共に、該複数個の歯を１組の歯列として多数組の歯
列を回転軸の軸心方向に交互に配設してなり、前記礫の
溜り部は、前記回転軸の駆動手段により回転する複数本
のローラでなる構成としたことを特徴とする。

（作用） 本考案においては、土砂の掘削・搬入部から礫の選別・
搬送部に導入された土砂は、その中の礫が回転軸に設け
た歯により積極的な上下動を起こさせ、歯によって礫に
付着した土砂を掻き落とし、草の根をひきちぎり、歯の
間と歯と回転軸との間から土砂や小石を落下させる。ま
た、歯によって礫に付着した土砂を掻き落とし、草の根
をひきちぎり、歯間に挟まった礫や土砂等を隣接する回
転軸に取付けられた歯によって回転により落としながら
作業を行なう。礫の溜り部は、互いに平行に配設される
複数本のローラにより、バケット底面の自由な曲線形状
が形成される。また、礫の溜り部においても、土砂を落
下させる選別機能を持つ。

（実施例） 第１図ないし第５図は本考案による除礫用バケットの一
実施例であり、第１図はバケットの一部切開側面図、第
２図は一部切開平面図、第３図は駆動装置の系統図、第
４図は礫選別・搬送部の一部拡大平面図、第５図は該礫
選別・搬送部の一部拡大側面図である。第１図および第
２図に示すように、該バケット６は、両側板７、７間の
前部に、先端を尖鋭に形成した掘削ブレード８の両端を
溶接することによって一体に結合し、土砂の掘削・搬入
部９を構成する。このような掘削・搬入部９をの構成と
することにより、選別した土やダンプ土の礫のならしを
やりながら一連として効率良く作業できる。

また、側板７、７のアーム５への取付け側の上部は、ボ
ックス状に形成されるフレーム１０を、その両端を側板
７に溶接することにより一体に結合し、該フレーム１０
上面にはアームにバケット６を取付けるためのブラケッ
ト１１を溶接し、アーム５に該ブラケット１１をピン１
２によって連結すると共に、バケットシリンダ４に一端
が連結されるバケット回動角増大用のリンク１３にピン
１４により連結し、掘削用バケットと互換性を有して除
礫用バケット６がアーム５に取付けられる。

側板７、７の底部間には、回転軸１５に歯１６を設けた
複数本の礫選別・搬送用回転体１７を、相互に平行をな
すように架設し、礫選別・搬送部１８を構成する。すな
わち、第２図、第３図に示すように、回転軸１５の一端
を一方の側板７の外側に取付けた軸受３０に支持させ、
他端をカップリング３１を介して軸３２に連結し、該軸
３２を、他方の側板７の外側に取付けた軸受３３、３４
に支持させて回転体１７を取付けている。

該礫選別・搬送部１８と前記掘削ブレード８との間に
は、土砂導入用パイプローラ１９を、前記同様の軸受３
０、軸３２、軸受３３、３４を用いて取付けている。

また、バケット６の奥部には、壁状に立上がるように３
本のハイプ２０、２１、２２を、前記同様の軸受３０、
軸３２、軸受３３、３４を用いて取付けて礫の溜り部２
３を構成している。

前記フレーム１０内には、前記回転体１７やパイプロー
ラ１９〜２２を回転させる油圧モータ２４が設置されて
おり、第２図、第３図に示すように、終端のパイプロー
ラ１９を除いて、各軸３２にそれぞれ内外２個のスプロ
ケット２５、２６が嵌着されており、油圧モータ２４の
出力スプロケット２７と、最奥部のパイプローラ２２の
軸３２に嵌着した外側スプロケット２６ａにチェーン２
８を掛け、減速装置を構成している。また、該パイプロ
ーラ２２に結合された軸３２に嵌着した内側スプロケッ
ト２５と隣接するパイプローラ２１に結合された軸３２
に嵌着した内側スプロケット２５にチェーン３５を掛
け、また、該パイプローラ２１に結合された軸３２に嵌
着した外側スプロケット２６と、隣接するパイプローラ
２０に結合された軸３２に嵌着した外側スプロケット２
６にチェーン３６を掛けるという風に、２個の内側スプ
ロケット２５どうし、２個の外側スプロケット２６どう
しをそれぞれ交互にチェーン３５、３６によって接続す
ることにより、パイプローラ１９〜２２および回転体１
７が同方向に同じ速度で回転するように構成している。
このように、隣接する２個のスプロケット２５、２５お
よび２６、２６にチェーン３５、３６を掛けている理由
は、１本のチェーンの伸び長さをできるだけ短かくして
チェーンの緩みを防止することと、回転体１７およびパ
イプローラ２０〜２２の配列をバケット６の底部に沿っ
て曲げる構造を容易に実現するためである。

なお、チェーン３５、３６の緩みを防止するため、オー
トテンショナー（張力を増す方向に付勢するばね付き可
動スプロケットを第三のスプロケットとして設けて、該
スプロケットにもチェーン３５、３６をそれぞれ掛ける
もの）を付加しているが図示を省略している。

なお、軸受の取付け構造として回転軸１５の支持構造を
強固にするために、回転軸１５の両端に軸受を設ける構
造も採用できるし、スプロケット２５、２６のかわりに
歯車にして歯車と歯車の間にアイドルギヤを設けて全体
を歯車駆動にしたり、モータを多数設けてその１モータ
当り複数本の回転軸を歯車駆動する構造も採用できる。

第４図および第５図は前記回転体１７の構造の一例を示
すもので、回転軸１５を角棒（図示例は断面６角形）と
し、これに角形の穴を取付け穴を有するカッターピース
３８を嵌着し、カッターピース３８間に円筒形のスペー
サ３９を介在させたものである。カッターピース３８
は、複数（図示例は７つ）の歯１６を形成したものであ
り、前記同様に、隣接する回転軸１５に向く歯ｇは、隣
接する回転軸１５に取付けられた歯ｈ、ｉ間に位置させ
るようにしている。

第４図において、礫を球形であると仮定すると、礫選別
・搬送部１８において落下しうる礫の最大直径は、同じ
回転軸１５の隣接する歯１６間に内接する円の直径d1、
あるいは歯１６の先端と隣接する回転軸１５（本例の場
合カラー３９）とに内接する円の直径d2によって決定さ
れ、歯１６の先端の摩耗による径d2の増大が、歯１６の
側面の摩耗による直径d1の増大より大であることから、
初期における歯１６の取付け状態においては、d1＞d2に
設定される。

このような歯１６を１組の歯列として多数組の歯列を回
転軸１５の軸心方向に等間隔に配列し、かつ隣り合う回
転軸１５の歯１６は、軸心方向に交互配置となり噛み合
うように配設する。

なお、歯１６の回転軸１５に対する取付け構造として
は、本例の他、回転軸１５に歯を螺合、圧入、嵌合およ
び溶接等によってピン状の歯（スタッド）を直接植設す
る構造や、回転軸に回り止めして嵌着するカラーに前記
した手段によりピン状歯を植設する構造等も採用でき
る。

この装置の作用を次に説明する。油圧ショベルのフロン
トおよびバケット６を作動させてブレード８により地面
より土砂を掘削して礫を含む土砂を掘削・搬入部９より
バケット６内に取り込む。そして前記モータ２４を作動
させると、第１図、第５図に示すように、回転軸１５お
よび歯１６からなる回転体Ｅ、Ｆが矢印ａに示すように
回転することにより、回転体の上下方向の中心線Ｓより
図面上右半分の部分においては礫４１は打ち上げられ、
左半分の部分においては打ち上げられた礫４１が自重に
より落下するという積極的な上下動を起こさせながら、
礫４１を矢印ｂに示すように搬送し、その間に、礫４１
に付着している土砂や小石４２を歯１６によって掻き落
としながら、選別、搬送を行なう。

このような付着土砂が除去された礫４１は、バケット６
の奥部の溜り部２３に集積される。溜り部２３に集積し
た礫４１は、油圧ショベル本体の旋回と、フロント作動
により、例えばダンクトラックの荷台上に排出する。

従来の選別機は、一般に、前述のように、選別機を構成
する篩を振動させたり、円筒状の篩そのものを回転させ
たり振動させることにより、礫と土砂との選別を行なう
が、一方、前記礫選別・搬送部１８においては、選別体
の振動は行なわず、歯１６の先端部の周速が例えば１ｍ
／sec程度となる高速となるように回転軸１５を回転さ
せることによって礫４１の積極的な上下動と礫４１に付
着する土砂の掻き落としを行ない、土砂や小石４２を歯
１６の間から落としながら選別を行ない、かつ礫４１を
搬送するコンベアの役目も果たし、選別部の選別機能を
常時保持する。

また、この選別、搬送機構によると、第５図において、
回転体Ｅの中心線Ｓより図面上左側部において、歯１６
によって左右の回転体Ｅ、Ｆ間に挟まれるように降下し
ている礫は、図面上左側の回転体Ｆの歯１６により押し
上げられるので、礫の噛み込みを起こすことがなく、か
つ万一噛み込んでも、回転によって噛み込まれている礫
に次段の隣接する回転体Ｆの歯１６が衝突して礫が取り
除かれるという利点と、降下している礫を次の回転体の
歯１６で打撃するために、効率良く付着土砂の剥離が行
なえるという利点を有するものである。

また、第２図からわかるように、歯１６による篩として
の開孔率は大であり、処理能力は大である。

また、左右の回転体Ｅ、Ｆの間の歯１６の噛み合いによ
り、歯１６に付着した粘度質の土塊を破砕したり、歯１
６にからんだ草の根を落としたり引きちぎったりするこ
とができ、いわば常に選別部を刷新しながら礫選別を行
なうものであり、従来の篩式の選別機のような目詰まり
を起こすことがない。

以上の総合効果により、礫の選別能率は従来の３倍程度
となり、回転軸１５の回転数を変化させることにより、
バケット６内に搬入された礫を含む土砂の通過量、通過
速度を変えることができる。

処理能力について従来例と比較してを述べると、下記の
通りである。

(1)専用機 （トロンメル式、篩式） 0.2〜0.3ha/日 (2)前記第一の従来技術 0.05〜0.25ha/日 (3)前記第三の従来技術 0.05〜0.15ha/日 (4)本考案 0.3〜0.7ha/日 なお、上記(1)の専用機は牽引式であって、油圧ショベ
ルに取付ける方式の(2)〜(4)の場合よりも規模の大きな
ものである。また、(2)〜(4)の場合、油圧ショベルとし
て同じ型のものを用いた。これらのことから、本考案に
よるバケットを用いれば極めて能率良く礫選別が行なえ
ることがわかる。

なお、実施例の構成は、次のような優れた特徴を有して
いる。回転軸１５の回転中において、第５図に示すよう
に、ある回転軸１５の隣接する回転軸１５へ向いた歯ｇ
が、軸心方向に視て、隣接した他の回転軸１５の２個の
歯ｈ、ｉの間にあるように構成しているので、回転軸１
５を同方向に回転することにより、左右の回転体Ｅ、Ｆ
の間のいわば選別位置にある礫４１は、第４図のよう
に、歯ｈ、ｋ間、あるいはさらに回転すると歯ｌ、ｇ間
に傾斜姿勢で乗り、それぞれ矢印ｅ、ｆに示すように、
斜め方向の上げ力を受ける頻度が、相手側回転軸に向く
歯が軸心方向に視て重なる場合に比較して多くなり、こ
のため、礫４１の上下動力に斜め方向の力が加わり、礫
４１に付着した粘土質の土砂や草の根を礫４１から剥離
させる効果が大となる。

また、実施例においては、歯１６をテーパー形に形成す
ることにより、周方向に隣接する歯１６、１６間に礫４
１を噛み込みにくくなり、仮に噛み込んでも回転により
落下しやすくなり、また、歯１６にからむ草の根等が回
転により落下しやすくなり、このため、長期にわたって
選別機能が損なわれることがない。

歯１６はスタッドを抵抗溶接することによって取付けて
もよいが、本例のようにカッターピース３８に歯１６を
形成することにより、下記の利益が生じる。スタッドを
抵抗溶接する場合、実際上、軟鋼やステンレス鋼しか取
付けられず、このため、耐摩耗性が小さく、仮に歯１６
の先端に硬装肉盛を施しても、通常のスタッドは断面円
形であるから、硬装面積が小さくしかとれず、耐摩耗性
を期待する程向上させることはできない。もし、耐摩耗
性を向上させるために、断面円形の歯１６の断面積を大
きくすると、篩としての開孔率が小となり、処理能力が
低下し、スタッド根本部分の強度が低いという欠点があ
る。

一方、第４図、第５図に示すような一体部材でなるカッ
ターピース３８によって歯１６が構成されたものにおい
ては、(1)前記のような製造上の制限はなく、硬質部材
によってカッターピース３８を製作でき、(2)歯１６の
断面形状が長方形であって、しかも回転方向の長さは選
別径d1に関係せず、大きくとれるので、断面積、すなわ
ち礫が衝突する面積が大きくとれ、(3)硬装肉盛部２２
（該肉盛部２２は、構造用合金鋼でなる歯１６の回転方
向前面と先端面に超硬合金鋼の肉盛によって設けられた
ものである。）の面積が大きくとれるという理由によ
り、耐摩耗性が大幅に向上する。また、歯１６が他の歯
と一体に形成されるので、強度が大となる。

また、図示のように、円板状のカッターピース３８を回
転軸１５に嵌着することによって取付ける構造とするこ
とにより、前述のようにスタッド溶接等のように多数の
ピン状歯を取付ける場合に比較し、はるかに少ない作業
量で製造できると共に、カッターピース３８の分解・組
立や交換が容易にできる。また、歯１６の側面が平面状
に形成されているので、断面円形の歯１６の場合のよう
に、側面の摩耗によって通過できる礫の直径d1が増大す
る度合が減少し、長期にわたって選別精度を維持するこ
とができる。

また、礫の溜り部２３をパイプローラ２０〜２３によっ
て構成することにより、礫４１が溜りやすく、また、礫
を排出する際、排出が容易となる。また、この溜り部２
３においても土砂を下方に落下させ、さらに礫に付着す
る土砂を落とす効果もある。

（考案の効果） 本考案の除礫用バケットによれば、バケットの先端で土
砂を掘削し、中央部で選別・搬送し、選別された礫だけ
を集めて貯める溜り部とを形成したバケットを提供する
ことにより、バケットシリンダを回動させて土砂を掘削
した跡、礫の選別、搬送、収納および排出の一連の動作
をシステム的に行なうことができる。従って、短時間に
効率の良い除礫を行なうことができる。

また、礫選別作業中はオペレータはレバー操作を行なう
必要がなく、また、起振装置によってバケットを振動さ
せるもののような、振動の運転室への伝播がないため、
オペレータの労苦が著しく軽減される。

また、バケットに生じる振動は起振装置を用いる場合に
比較して大幅に小さくなるので、作業機のアタッチメン
トへの振動による衝撃荷重が皆無であるので、除礫作業
による作業機アタッチメントの補強対策を講じる必要が
ない。また、作業機の油圧系統に対する負担がかから
ず、作業機の故障の発生が防止される。

また、回転軸に設けた歯により、礫に積極的な上下動を
起こさせ、歯によって礫に付着した土砂を掻き落とし、
草の根をひきちぎり、歯の間と歯と回転軸との間から土
砂や小石を落下させるので、前述の実験結果から明白で
あるように、極めて能率良く礫選別を行なえる。

また、歯によって礫に付着した土砂を掻き落とし、草の
根をひきちぎり、歯間に挟まった礫や土砂等を隣接する
回転軸に取付けられた歯によって回転により落としなが
ら作業を行なえるので、泥、粘土、農作物や草の根等に
よって網目に目詰まりを生じにくく、作業初期から最後
まで礫選別部を自力で刷新しながら、常時能率良く作業
を進行させることができる。

また、礫の溜り部を複数本のローラを互いに平行に配設
して構成したので、前記選別・搬送部と相まって、バケ
ット底面の自由な曲線形状が形成できるので、掘削効率
が良く、礫の収容面積の大きいバケットを提供できる。
また、礫の溜り部においても、土砂を落下させる選別機
能を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による除礫用バケットの一実施例を示す
一部切開側面図、第２図はその一部切開平面図、第３図
は該実施例の駆動装置の系統図、第４図は第２図の部分
拡大断面図、第５図は第４図の側面図、第６図は従来の
除礫用バケットを備えた油圧ショベルを示す側面図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−181649（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧ショベル等の作業機のアームの先端に
   回動可能に取付けられ、バケットシリンダにより回動さ
   れる除礫用バケットにおいて、該バケットの先端に土砂
   の掘削・搬入部を形成し、該掘削・搬入部に連続して回
   転により振動を起こさせて選別し搬送する礫の選別・搬
   送部を形成し、礫の選別・搬送部に連続してバケットの
   奥部に礫の溜り部を設けると共に、 前記礫の選別・搬送部は、バケットの側板間に同方向に
   回転する複数本の回転軸を互いに平行に設置し、各回転
   軸に放射状に複数個の歯を設け、かつ、該複数個の歯を
   １組の歯列として多数組の歯列を回転軸の軸心方向に交
   互に配設してなり、 前記礫の溜り部は、前記回転軸の駆動手段により回転す
   る複数本のローラで構成してなることを特徴とする除礫
   用バケット。