(57)【要約】【課題】  カウンタウェイトを提供する。【解決手段】  重心を調整するための機械のカウンタウェイトは、上部層、底部層、および上部層と底部層との間に設けられた中間層からなる複数の層を含み、上部層は、重量パーセントがカウンタウェイトの全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとる、鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物を有し、中間層は、重量パーセントがカウンタウェイトの全重量パーセントの約１６％〜約２４％の範囲をとる、金属ショット、金属スクラップ、鉄鉱、および結合材の混合物を有し、底部層は、重量パーセントがカウンタウェイトの全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとる、鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物を有する。【選択図】      図３
2014218888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重心調整用の機械のカウンタウェイト（１００）であって、
上部層（１）、底部層（２）、および上部層（１）と底部層（２）との間に設けられた中間層（３）からなる複数の層を含み、
上部層（１）は、重量パーセントが、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとる、鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物を有し、
中間層（３）は、重量パーセントが、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約１６％〜約２４％の範囲をとる、金属ショット、金属スクラップ、鉄鉱、および結合材の混合物を有し、
底部層（２）は、重量パーセントが、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとる、鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物を有する、カウンタウェイト（１００）。
【請求項２】
鉄鉱は、マグネタイトおよびヘマタイトの少なくとも１つから選択される、請求項１に記載のカウンタウェイト（１００）。
【請求項３】
結合材はセメントである、請求項１に記載のカウンタウェイト（１００）。
【請求項４】
金属ショットおよび金属スクラップは、鋼、ステンレス鋼、錬鉄、および鋳鉄の少なくとも１つから単独で選択される、請求項１に記載のカウンタウェイト（１００）。
【請求項５】
上部層（１）において、鉄鉱の重量パーセントは、７５％〜８０％の範囲をとり、結合材の重量パーセントは、約１０％〜約１５％の範囲をとり、金属ショットの重量パーセントは、約５％〜約１０％の範囲をとる、請求項１に記載のカウンタウェイト（１００）。
【請求項６】
中間層（３）において、金属スクラップの重量パーセントは、約９７％〜約９９％の範囲をとり、鉄鉱の重量パーセントは、約１％〜約２％の範囲をとり、結合材の重量パーセントは、約０．２％〜約０．５％の範囲をとり、金属ショットの重量パーセントは、約０．１％〜約０．５％の範囲をとる、請求項１に記載のカウンタウェイト（１００）。
【請求項７】
底部層（２）において、鉄鉱の重量パーセントは、７５％〜８０％の範囲をとり、結合材の重量パーセントは、約１０％〜約１５％の範囲をとり、金属ショットの重量パーセントは、約５％〜約１０％の範囲をとる、請求項１に記載のカウンタウェイト（１００）。
【請求項８】
鉄鉱の密度は、約２．８ｇｍ／ｃｍ３〜約４ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとる、請求項１に記載のカウンタウェイト（１００）。
【請求項９】
結合材の密度は、約２．４ｇｍ／ｃｍ３〜約３ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとる、請求項１に記載のカウンタウェイト（１００）。
【請求項１０】
金属ショットの密度は、約４．５ｇｍ／ｃｍ３〜約６．５ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとる、請求項１に記載のカウンタウェイト（１００）。
【請求項１１】
金属スクラップの密度は、約６ｇｍ／ｃｍ３〜約９ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとる、請求項１に記載のカウンタウェイト（１００）。
【請求項１２】
カウンタウェイト（１００）を製造する方法であって、
鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物をシェル型枠（４）に供給することで、カウンタウェイト（１００）の底部層（２）を形成し、底部層（２）の重量パーセントは、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとる、工程と、
金属ショット、金属スクラップ、鉄鉱、および結合材の混合物をシェル型枠（４）に供給することで、底部層（２）上に中間層（３）を形成し、中間層（３）の重量パーセントは、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約１６％〜約２４％の範囲をとる、工程と、
鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物をシェル型枠（４）に供給することで、中間層（３）上に上部層（１）を形成し、上部層（１）の重量パーセントは、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとる、工程と、
を含み、
底部層（２）、中間層（３）、および上部層（１）を形成するために混合物をそれぞれに供給している間、シェル型枠（４）が振動の影響を受ける、方法。
【請求項１３】
底部層（２）において、鉄鉱の重量パーセントは、約７５％〜約８０％の範囲をとり、結合材の重量パーセントは、約１０％〜約１５％の範囲をとり、金属ショットの重量パーセントは、約５％〜約１０％の範囲をとる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
中間層（３）において、金属スクラップの重量パーセントは、約９７％〜約９９％の範囲をとり、鉄鉱の重量パーセントは、約１％〜約２％の範囲をとり、結合材の重量パーセントは、約０．２％〜約０．５％の範囲をとり、金属ショットの重量パーセントは、約０．１％〜約０．５％の範囲をとる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
上部層（１）において、鉄鉱の重量パーセントは、約７５％〜約８０％の範囲をとり、結合材の重量パーセントは、約１０％〜約１５％の範囲をとり、金属ショットの重量パーセントは、約５％〜約１０％の範囲をとる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
底部層（２）の形成時に、シェル型枠（４）に供給された混合物は、約５分〜約１５分の範囲の所定の時間の間に固まることができる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
底部層（２）、中間層（３）、および上部層（１）を形成するために、シェル型枠（４）に供給される混合物と共に所定量の水が加えられる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
底部層（２）を形成するために、混合物と共にシェル型枠（４）に加えられる水の所定量は、約７ｌｔ〜約１２ｌｔの範囲をとる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
中間層（３）を形成するために、混合物と共にシェル型枠（４）に加えられる水の所定量は、約０．５ｌｔ〜約１ｌｔの範囲をとる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
上部層（１）を形成するために、混合物と共にシェル型枠（４）に加えられる水の所定量は、約７ｌｔ〜約１２ｌｔの範囲をとる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
振動は、ニードル振動機、振動台、およびテーブル振動機の少なくとも１つから選択される機械振動機を使用して発生させる、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
底部層（２）、中間層（３）、および上部層（１）を形成するために、シェル型枠（４）に供給された混合物は、所定の時間にわたって、混合物を硬化させるための硬化プロセスを受ける、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
シェル型枠（４）内の混合物の所定の硬化プロセス時間は、約４５時間〜約７５時間の範囲に及ぶ、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１に記載のカウンタウェイト（１００）を含む機械。
【請求項２５】
車両、掘削機、クレーン、および橋の少なくとも１つから選択される請求項２４に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、カウンタウェイトシステムおよびカウンタウェイト充填方法に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、カウンタウェイトの重心を調整するための層状カウンタウェイトに関する。
【背景技術】
【０００２】
カウンタウェイトとは、荷重の釣り合いをとるために使用されるものである。カウンタウェイトは、建設車両／機械から昇開橋に及ぶ様々な用途で使用されている。建設車両および機械でのカウンタウェイトの使用に関して、カウンタウェイトは、通常、持ち上がる、または片持ち式の装置の反対側に位置することが多い機械の後部に取り付けられる。そのような用途は、通常、ショベル、掘削機、テレハンドラ、およびクレーンなどに関するものが一般的である。カウンタウェイトは、特に、前端部の機構が伸長され、前端部の機構から延びる重量物を有する場合に、作業時に機械を安定させるように機能する。カウンタウェイトは、突出した地形、またはしばしば軟弱地盤と呼ばれる、滑りやすい（例えば、泥でできた）地形において、トラクションを改善するなど、建設機械に他の性能上の利益をもたらす。カウンタウェイトはまた、機械の安定性をより良好に管理するために、機械の重心を調整および管理する助けとなる。カウンタウェイトは、昇降舵、リフタ、および昇開橋などの他の装置または機械で効果的に使用することもできる。
【０００３】
カウンタウェイトの全体的な重量および大きさは、建設車両の全体的な大きさおよび重量によって決まる。実用上の要求に基づき、建設車両の大きさおよび重量に合わせて、適切なカウンタウェイトを製造することができる。通常のカウンタウェイトは、大きさが限定された空間を占有することで済ますことができるように、さらに車両全体の釣り合いを最適にすることができるように設計されなければならない。機械の設計上の許容範囲内で、コンクリートをバンパに追加する、中実鋼板を機械の一部分に追加する、または機械のタンクに水または砂などの充填材を導入するなど、特定の釣り合わせ技術が採用されている。しかし、重心を許容可能限界内に収めるために、正確な密度の充填材を、適切な量、大きさ、および配置でカウンタウェイト中に分散させなければならない。的確に選択された、正確な量の充填材がカウンタウェイトに適切に補充されない場合、カウンタウェイト内の重量比がばらつき、カウンタウェイト内の重心が許容可能限界を超えてずれる。
【０００４】
従来のカウンタウェイトの製造は、様々な骨材または充填材を利用して、所望の重心および重量を得る。そのようなカウンタウェイト構造物は、バランスのとれたカウンタウェイトを得るために、板金でできたボックス本体と、ボックス本体に供給された、鉄、珪砂、石炭脈石、砂、砂利、樹脂、無機充填物、およびセメントなどの充填材とを含む。例示的なカウンタウェイトが、（特許文献１）および（特許文献２）に示されている。
【０００５】
（特許文献１）で開示された掘削機ローダ機械のカウンタウェイト構造部材はボックス本体を含み、必要とされる重量は、ボックス本体に充填材を供給することで得られ、前記充填材は、重量パーセントで示した以下の成分、すなわち、鉄３０〜５０％、珪砂１２．５〜４１％、石炭脈石１〜５％、およびセメント２．５％からできている。さらに、砂鉄充填材の混合物が用意および計量され、これらはタンク本体に供給され、続いて、鉄充填物および砂鉄が補充される。その後、珪砂および石炭脈石混合物が混合され、タンク本体に充填されて乾燥される。結果として形成された構造物は重量の釣り合いがとれ、長い有効寿命、低い重心、および良好な安定性をもたらす。残念なことに、これはコストがかかり、珪砂および砂鉄の用意などの複雑な製造プロセスを含む。また、結合を目的として石炭脈石およびセメントを高い重量パーセントで使用することで、カウンタウェイトの製造に伴う全体コストが上がる。
【０００６】
（特許文献２）は、建設車両の後部に取り付けられたバランスウェイトの製造プロセスについて開示している。バランスウェイトは、カウンタウェイトを形成するための型枠内で、鉄塊、鉄屑、鋳物屑、鋼屑、および鉱石などの金属片と共に樹脂−コンクリートを混ぜ合わせて作製される。組み合わせた金属片は、コンクリート樹脂／樹脂モルタルと共に混ぜ合わされ、流し込まれて所定の形状になり、短時間の間に固化することができて、中実成形品を形成する。したがって、形成された型枠は、必要とされる混合物を型枠に供給してバランスウェイトを形成するのに、繰り返して使用することができる。さらに、砂または砂利の骨材混合物、あるいはアルミナ、アスベスト、カーボンブラック、ガラス粉、ガラス、クレー、グラファイト、珪藻土、珪酸カルシウム、シラスなどの無機充填材を充填材として使用することができる。計量された金属片、珪砂、砂利、砕石などが型枠内に供給されてカウンタウェイトを形成する。カウンタウェイトを封止してカウンタウェイトの錆を回避するために、カウンタウェイトの表面に保護層も設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０２７３３４３７Ａ号明細書
【特許文献２】特開２００１−０８０８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述を考慮すると、カウンタウェイトが複雑な製造プロセスを使用して製造され、コストのかかる充填材が利用され、これがカウンタウェイトの全体コストを上げているのは明らかである。さらに、カウンタウェイトが一貫して製造されず、構成材料の密度がばらつく場合に、重心が適切に調整されない可能性があるので、機械性能が悪影響を受ける恐れがある。例えば、一般に入手可能な石炭脈石、砂鉄、鉄充填物、セメント、および通常使用される樹脂は密度が変わり、これは、カウンタウェイトの重心の調整を困難にする。公知のカウンタウェイトの材料混合物の一部の圧縮強度は８ＭＰａ未満のことがあり、これは、カウンタウェイト内部の骨材ブロックの破断または破砕（硬化プロセス後）の危険をもたらすことがある。さらに、カウンタウェイトを形成する骨材ブロックが完全な中実でないか、または断片化されている場合、がたつき音などの不快な騒音が生じ、車両の安定性も、完全に中実のブロックの欠如によって影響を受ける可能性がある。カウンタウェイトが過酷な天候から保護されることを確実にし、浸水による錆の形成を回避するために、さらなる予防策をとらなければならない。さらに、充填材同士を結合する結合材として樹脂を使用することで、結合が弱くなり、カウンタウェイト内部が不安定になる可能性がある。
【０００９】
前述の説明を踏まえて、上記の限界を克服するために、容易に、かつ現地で入手可能な充填材料を利用して、重心を調整するためのカウンタウェイトを開発し、同時に、実現可能であるし、経済的でもある低コストの製造プロセスを開発することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示で主張するシステムを提供することにより、先行技術の欠点が解決され、さらなる利点が付与される。
【００１１】
さらなる特徴および利点が、本開示の技術を通じて具現化される。本開示の他の実施形態および態様が本明細書で詳細に説明され、主張される開示の一部とみなされる。
【００１２】
本開示の実施形態では、重心を調整するための機械のカウンタウェイトが開示される。カウンタウェイトは、上部層、底部層、上部層と底部層との間に設けられた中間層からなる複数の層を含み、上部層は、重量パーセントがカウンタウェイトの全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとる、鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物を有し、中間層は、重量パーセントがカウンタウェイトの全重量パーセントの約１６％〜約２４％の範囲をとる、金属ショット、金属スクラップ、鉄鉱、および結合材の混合物を有し、底部層は、重量パーセントがカウンタウェイトの全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとる、鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物を有する。
【００１３】
本開示の実施形態では、カウンタウェイトを製造する方法は、鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物をシェル型枠に供給することでカウンタウェイトの底部層を形成し、底部層の重量パーセントは、カウンタウェイトの全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとることと、金属ショット、金属スクラップ、鉄鉱、および結合材の混合物をシェル型枠に供給することで、底部層上に中間層を形成し、中間層の重量パーセントは、カウンタウェイトの全重量パーセントの約１６％〜約２４％の範囲をとることと、鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物をシェル型枠に供給することで、中間層上に上部層を形成し、上部層の重量パーセントは、カウンタウェイトの全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとることと、を含み、シェル型枠は、底部層、中間層、および上部層を形成するために、それぞれ混合物を供給している間に振動の影響を受ける。
【００１４】
前述の概要は単なる例示であり、いかなる限定も意図するものではない。上記の例示的態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が、図面および以下の詳細な説明を参照することで明らかになるであろう。
【００１５】
本開示の新規の特徴および特性は添付の特許請求の範囲に記載されている。しかし、添付の図と共に読む場合に、以下の例示的な実施形態の詳細な説明を参照することで、本開示自体、および好ましい使用モード、さらには本開示の目的および利点が、より深く理解されるであろう。１つまたは複数の実施形態が、単なる例として、添付の図に関連して以下に説明され、同じ参照数字は同じ要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】カウンタウェイトの外面を示す、本開示によるカウンタウェイトの実施形態の斜視図を示している。
【図２】カウンタウェイトの内面を示す、本開示による図１のカウンタウェイトの実施形態の斜視図を示している。
【図３】断続線によってカウンタウェイト内の様々な層の位置を示す、図２のカウンタウェイトの平面図を示している。
【図４】空間を１００％占有した、カウンタウェイト内の様々な層を示す、図３のカウンタウェイトの断面図を示している。
【図５】例えば、掘削機の後端に取り付けて示された、図１のカウンタウェイトの斜視図を示している。
【図６】シェル型枠に収容されてカウンタウェイトを形成する材料を受け入れるために設けられたシェル型枠の開口を示す、図１のカウンタウェイトの斜視図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図は、例示のみを目的として、本開示の実施形態を示している。当業者には、以下の説明から、本明細書で説明する本開示の原理から逸脱することなく、本明細書に例示した構造物および方法の代替実施形態を使用できると容易に分かるであろう。
【００１８】
前述では、以下の本開示の詳細な説明をより深く理解できるように、本開示の特徴および技術的利点を大まかに説明した。本開示の特許請求の範囲の主題を形成する本開示のさらなる特徴および利点が下記に説明される。開示する概念および特定の実施形態は、本開示の同じ目的を達成するために、他の構造物を修正または設計するための基礎として容易に利用することができると当業者には分かるであろう。そのような等価の構造は、添付の特許請求の範囲に記載した本開示の趣旨および範囲から逸脱しないことも当業者には分かるであろう。添付の図と合わせて検討した場合に、本開示の機構および動作方法の両方に関する、本開示の特徴と考えられる新規の特徴が、さらなる目的および利点と共に、以下の説明からより深く理解されるであろう。しかし、当然ながら、各図は、例示および説明のためだけに提示され、本開示に対する限定を明確化するものとして意図されていないのは明白である。
【００１９】
上記の問題を解決するために、本開示は、内部に複数の層を形成し、かつ経済的な構成材料および低コストの製造プロセスを利用することで、重心の調整の改善に影響を及ぼす内部の骨材材料の密度を一定にするカウンタウェイトを提供する。本開示の以下の項では、機械は車両とみなされる。しかし、本発明は車両だけに限定されず、荷重を釣り合わせる釣合おもり手段として他の任意の機械で使用することができる。
【００２０】
図１は、本開示のカウンタウェイト（１００）の例示的な実施形態である。カウンタウェイト（１００）は、前面（６）、背面（７）（図２，図３，および図４）、および上面（８）を有するシェル型枠（４）を有し、構成材料をシェル型枠（４）に流し込むために、開口（９）（図６）が上面（８）に設けられている。上面（８）には、開口（９）と、構成材料がシェル型枠に供給され、硬化して、骨材ブロックを形成した後、シェル型枠（４）の開口（９）を封止するカバー（１０）とが設けられている。材料がシェル型枠（４）に供給されて硬化すると、開口（９）は、水および他の異物がカウンタウェイト（１００）に入るのを防止するために、カバー（１０）によって封止される。開口（９）の直径は、材料をシェル型枠（４）に素速く供給するのを可能にし、材料が型枠の外にこぼれるのを防止する大きさとされる。大直径の開口（９）は、大量の材料をシェル型枠に供給する助けにもなり、カウンタウェイト（１００）の製造時間を短縮するのに寄与する。
【００２１】
ここで図２を参照すると、カウンタウェイト（１００）の背面（７）は、通常、適切な固定機構を用いて、車両（５）の結合構造または本体（１１）と揃えられ、カウンタウェイト（１００）の前面（６）は、カウンタウェイト（１００）を固定した後、外側を向く。
【００２２】
図３および図４を参照すると、カウンタウェイト（１００）は、複数の層に分割されていて、底部層（２）、中間層（３）、および上部層（１）を有する。底部層（２）は、シェル型枠（４）全体の総空間の約４４％〜約４６％、好ましくは約４５．３％を占有するシェル型枠（４）の底部部分に設けられている。中間層（３）は、上部層（１）と底部層（２）との中間に配置されたシェル型枠（４）の中央部分に設けられている。中間層（３）は、シェル型枠（４）全体の総空間の約８％〜約１２％、好ましくは約９．４％を占有する。上部層（１）は、シェル型枠（４）全体の総空間の約４４％〜約４６％、好ましくは約４５．３％を占有するシェル型枠（４）の上部部分に設けられている。
【００２３】
底部層（２）は、鉄鉱、結合材、および金属ショットを含む混合物からなり、その重量パーセントは、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとり、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約４０％で構成することができるのが好ましい。鉄鉱の重量パーセントは、約７５％〜約８０％の範囲をとることができ、約７８．８％が好ましい。結合材は、約１０％〜約１５％の範囲をとり、１４．１％が好ましい。結合材は、例えば、ポルトランドセメントなどのセメントであるのが好ましい。金属ショットは底部層（２）に存在し、重量パーセントで約５％〜約１０％の範囲をとり、例えば、約７．１％とすることができる。金属ショットは、炭素系の鋼、ステンレス鋼、錬鉄、または鋳鉄の少なくとも１つから単独で選択することができる。カウンタウェイト（１００）の様々な層で使用される金属ショットの形状は、球形または円筒形の形状とすることができる。様々な層で使用される各金属ショットの直径は、約０．４ｍｍ〜約２ｍｍの範囲をとるが、当業者に公知の金属ショットの他の粒径を代替として使用できると考えられる。
【００２４】
鉄鉱の密度は、約２．８ｇｍ／ｃｍ３〜約４ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとることができる。結合材の密度は、約２．４ｇｍ／ｃｍ３〜約３ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとることができ、金属ショットの密度は、約４．５ｇｍ／ｃｍ３〜約６．５ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとることができる。個々の材料の密度は、全体として８ＭＰａの最小圧縮強度を達成するのに役立ち、この８ＭＰａの最小圧縮強度は、構成材料の圧縮に寄与して、硬化後、これらの材料が結合材と結合して、破断または破砕しにくい固体塊をなす中実ブロックをシェル型枠（４）内に形成するようにする。これは、カウンタウェイト（１００）内の中実ブロックの破断または破壊に起因して発生する不快な騒音を防止し、さらに、車両（５）の安定性を保証する。
【００２５】
カウンタウェイト（１００）の各層で充填材として使用できる鉄鉱は、マグネタイトおよびヘマタイトの少なくとも１つから選択される。結合材は、セメント、好ましくはポルトランドセメントとすることができ、金属ショットは、炭素系の鋼、ステンレス鋼、錬鉄、または鋳鉄の少なくとも１つから選択されて、底部層（２）を形成するために、上記のように補充することができる。金属ショット材料は、必要とされる適切な密度範囲であるとともに、カウンタウェイトの全体としての高いコスト効率および製造可能性が得られるように、材料供給および費用が管理されるのを保証するために、製造業者から容易に入手可能であるのが好ましい。
【００２６】
図４に最もよく示すように、中間層（３）は、金属ショット、金属スクラップ、鉄鉱、および結合材を含むことができる充填混合物からなり、その重量パーセントは、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約１６％〜約２４％の範囲をとり、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約２０％であるのが好ましい。本開示の別の例示的な実施形態では、金属スクラップの重量パーセントは、約９７％〜約９９％の範囲をとる（好ましくは約９７．９％）。鉄鉱は、約１％〜約２％の範囲をとり（好ましくは約１．７％）、結合材は、約０．２％〜約０．５％の範囲をとり（好ましくは約０．３％）、金属ショットは、約０．１％〜約０．５％の範囲をとる（好ましくは約０．１％）。鉄鉱の密度は、約２．８ｇｍ／ｃｍ３〜約４ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとる。結合材の密度は、約２．４ｇｍ／ｃｍ３〜約３ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとる。金属スクラップの密度は、約６ｇｍ／ｃｍ３〜約９ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとり、同様に、金属ショットの密度は、約４．５ｇｍ／ｃｍ３〜約６．５ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとる。中間層（３）はカウンタウェイト（１００）の中核層であり、重心の維持および調整に大きく関与する。中間層（３）の選択した密度のより厳密な調整に基づき、他の層の組成を若干変えて、カウンタウェイト（１００）の全重量の要求基準を達成することができる。
【００２７】
カウンタウェイト（１００）の上部層（１）について以下に説明する。上部層（１）は、鉄鉱、結合材、および金属ショットを含む充填混合物からなり、その重量パーセントは、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約３８％〜約４２％の範囲をとる（好ましくは、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約４０％）。本開示の例示的な実施形態では、鉄鉱の重量パーセントは、約７５％〜約８０％の範囲をとる（好ましくは約７８．８％）。結合材料の重量パーセントは、約１０％〜約１５％の範囲をとり（好ましくは１４．１％）、金属ショットは、約５％〜約１０％の範囲をとる（好ましくは７．１％）。鉄鉱の密度は、約２．８ｇｍ／ｃｍ３〜約４ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとる。結合材の密度は、約２．４ｇｍ／ｃｍ３〜約３ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとり、金属ショットの密度は、約４．５ｇｍ／ｃｍ３〜約６．５ｇｍ／ｃｍ３の範囲をとる。
【００２８】
下記において、表１Ａおよび表１Ｂは、カウンタウェイト（１００）を形成する例示的な材料の組み合わせを提示している。表は、必要とされる重量パーセント共に、材料および材料の重量（ｋｇ）を示している。材料密度は、カウンタウェイトの重心と一定の関係にあるので、中間層（３）の密度を調整することで、他の二つの層（１および３）の荷重が効果的に釣り合う。中間層の材料の選択された密度に基づき、他のすべての層の組成を修正して、カウンタウェイトの全重量および重心の要求基準を達成することができる。
【００２９】
【表１】
2014218888.tif 000003
【００３０】
【表２】
2014218888.tif 000004
【００３１】
下記において、表２Ａおよび表２Ｂは、圧縮強度に対してマグネタイトおよびセメントの組成（表２Ａ）と、ヘマタイトおよびセメントの組成（表２Ｂ）とを検討した例を経済的実現性と共に提示している。下記の表から、セメントを追加する割合が大きくなるにつれて、混合物の圧縮強度も高くなるが、カウンタウェイトの製造コストもかなり上がる。したがって、マグネタイトおよびヘマタイトのほかにセメントを追加する適切な割合は、重心および重量が調整されたカウンタウェイトを製造するのに使用される材料の経済性に基づいて選択される。
【００３２】
【表３】
2014218888.tif 000005
【００３３】
【表４】
2014218888.tif 000006
【００３４】
産業上の利用性
本開示の例示的な実施形態では、骨材混合物が、自動化充填プロセスによって充填され、各層の材料は互いに均一に混合され、次いで、各層は、以下に説明するように、カウンタウェイト（１００）のシェル型枠（４）に個別に供給される。カウンタウェイト（１００）を製造する方法は３段階で実施される。第１の段階は、次のステップ、すなわち、所定の重量パーセントの材料を注入することで、カウンタウェイト（１００）のシェル型枠（４）に底部層（２）を形成することを含み、材料には、鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物が含まれる。結果として、底部層（２）の重量パーセントは、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約３８％〜約４２％、好ましくはカウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約４０％である。カウンタウェイト（１００）のシェル型枠（４）は、背面（７）でテーブル振動機、上面（８）でニードル振動機に固定され、材料が補充されている間に連続的な振動の影響を受ける。ニードル振動機およびテーブル振動機からの連続的な振動は、この材料を圧縮する助けとなる。材料をシェル型枠（４）に供給している間、カウンタウェイト（１００）のシェル型枠（４）に入る材料と共に、約７ｌｔ〜約１２ｌｔの範囲の所定の量の水が、上部層（１）および底部層（２）に加えられ、約０．５ｌｔ〜約１ｌｔの範囲の水が中間層（３）に加えられる。加えられた水量は、結合材料の水和反応に寄与し、層内の構成材料間のすべてのギャップを塞ぐ。材料は、底部層（２）を形成するためにシェル型枠（４）に供給され、底部層（２）を形成する全骨材材料の圧縮に効果的に寄与する連続振動下で、約５分〜約１５分の範囲のわずかな時間の間に固まることができる。水が混合物に加えられるので、セメントの水和反応は、同時に起こる硬化プロセスの開始とともに即座に始まる。
【００３５】
第２の段階は、次いで、カウンタウェイト（１００）のシェル型枠（４）内で底部層（２）の上に注入される中間層（３）を形成することを含み、この中間層（３）の材料には、金属ショット、金属スクラップ、鉄鉱、および結合材の混合物が含まれ、中間層（３）の重量パーセントは、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約１６％〜約２４％の範囲をとり、好ましくはカウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約２０％である。材料は、連続的な振動の影響下にあるシェル型枠（４）に供給され、適切な結合を保証し、構成材料間のギャップを埋めるために、混合物のほかに所定の量の水が加えられる。混合物に加えられた水は、骨材中間層（３）を形成するために、同時に起こる硬化プロセスの開始とともに、結合材料またはセメントの水和反応に即座に寄与する。
【００３６】
第３の段階は、所定の重量パーセントの材料を注入することで、カウンタウェイト（１００）のシェル型枠（４）内に上部層（１）を形成することを含み、材料には、鉄鉱、結合材、および金属ショットの混合物が含まれる。結果として、上部層（１）の重量パーセントは、カウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約３８％〜約４２％、好ましくはカウンタウェイト（１００）の全重量パーセントの約４０％である。シェル型枠（４）内の３つの層のすべてが形成されると、約４５時間〜約７５時間の範囲の所定の時間にわたって、シェル型枠（４）全体を硬化させる。硬化プロセスが完了すると、シェル型枠（４）の上面（８）に設けられた開口（９）（図６）上にカバープレート（１０）（図１）が置かれ、カバープレート（１０）は、カウンタウェイト（１００）を封止するために、その位置で封止される。カバープレート（１０）はまた、（図５に示す）エンジンカバー（１２）用の支持面として機能する。
【００３７】
こうして上記の製造プロセスから形成されたカウンタウェイト（１００）は、密度を調整されたカウンタウェイト（１００）の経済的な製造を可能にし、密度を調整することで、再現性のある一貫した重心を得ることができる。所望の重量および密度を得るために使用される材料は、すべて現地で容易に入手可能であり、様々な層で構成材料同士を結合するために使用される結合材料の比重量は最小限にされる。さらに、カウンタウェイト（１００）の中間層（３）は経済的に実現可能な材料でできており、カウンタウェイト（１００）の全体密度を効果的に調整するために、密度および重量に係わるときに主調整層となるように設計されている。
【００３８】
図５は、車両（５）の後端部に取り付けられたカウンタウェイト（１００）の斜視図を示す、本開示の例示的な実施形態である。カウンタウェイト（１００）は、適切な固定機構によって車両（５）の後端部に固定されている。カウンタウェイト（１００）は所望の重量を付与し、さらに、重心を調整する。カウンタウェイト（１００）はまた、滑りやすい地形において車両（５）に効果的なトラクションももたらし、前端部の操作が行われるときに、車両（５）全体に安定性をもたらす。
【００３９】
開示したカウンタウェイトアセンブリは、油圧掘削機（ＨＥＸ）、土木車両、クレーン、昇降舵、および昇開橋に連結するなど機械に適用可能である。開示したカウンタウェイトは、特に、荷重を釣り合わせるために釣合おもりが必要とされる機械に適用可能である。しかし、カウンタウェイトは、昇開橋および昇降舵で使用できると当業者には分かるであろう。さらに、当業者は、荷重の釣り合わせを必要とすることがある他の機械／車両に対してカウンタウェイトを使用することができる。
【００４０】
様々な態様および実施形態が本明細書に開示されたが、他の態様および実施形態が当業者には明らかであろう。本明細書に開示した様々な態様および実施形態は例示を目的としており、限定することを意図するのもではなく、真の範囲および趣旨は、添付の特許請求の範囲で示される。
【符号の説明】
【００４１】
１００  カウンタウェイト
１  上部層
２  底部層
３  中間層
４  シェル型枠
５  車両
６  前面
７  後面
８  上面
９  開口
１０  カバープレート
１１  結合構造または本体
１２  エンジンカバー
【図１】
2014218888.tif 000007
【図２】
2014218888.tif 000008
【図３】
2014218888.tif 000009
【図４】
2014218888.tif 000010
【図５】
2014218888.tif 000011
【図６】
2014218888.tif 000012