(57)【要約】【課題】岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物をリッパーにより効率的に破砕する。【解決手段】作業機に対して着脱自在なアタッチメント本体部１１と、先端部１２１をアタッチメント本体部１１から第１方向Ｘに飛び出した状態で、アタッチメント本体部１１に対して第１方向Ｘに往復移動自在で、かつ第１方向Ｘを含む仮想面内で後端部１２２を回動中心として第２方向Ｒに回動自在にアタッチメント本体部１１に取り付けられるリッパー１２と、リッパー１２の先端部１２１が被破砕物と当接した状態でリッパー１２を第１方向Ｘに往復移動させて被破砕物に亀裂を与える第１駆動部１３と、リッパー１２の先端部１２１が被破砕物に入り込んだ状態でリッパー１２を第２方向に回動させる第２駆動部１３とを備えている。【選択図】図２
2015025332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機に取り付けられて被破砕物を破砕する破砕用アタッチメントであって、
前記作業機に対して着脱自在なアタッチメント本体部と、
先端部を前記アタッチメント本体部から第１方向に飛び出した状態で、前記アタッチメント本体部に対して前記第１方向に往復移動自在で、かつ前記第１方向を含む仮想面内で後端部を回動中心として第２方向に回動自在に前記アタッチメント本体部に取り付けられるリッパーと、
前記リッパーの先端部が前記被破砕物と当接した状態で前記リッパーを前記第１方向に往復移動させて前記被破砕物に亀裂を与える第１駆動部と、
前記リッパーの先端部が前記被破砕物に入り込んだ状態で前記リッパーを前記第２方向に回動させる第２駆動部と
を備えることを特徴とする破砕用アタッチメント。
【請求項２】
アタッチメント本体に取り付けられて先端部により被破砕物を破砕するリッパーであって、
前記先端部が前記アタッチメント本体部から第１方向に飛び出した状態で後端部が前記アタッチメント本体部と係合しながら、前記アタッチメント本体部に対して前記第１方向に往復移動自在に取り付け自在となっており、
前記後端部とアタッチメント本体部との係合位置を回動中心として前記第１方向を含む仮想面内で前記アタッチメント本体部に対して第２方向に回動自在となっていることを特徴とするリッパー。
【請求項３】
請求項２に記載のリッパーであって、
前記先端部は先細り形状を有するリッパー。
【請求項４】
被破砕物に形成された削孔の周囲を破砕する請求項２に記載のリッパーであって、
前記先端部は、前記削孔の内径よりも小さな第１の外径を有する先端面と、前記先端部面から前記後端部に進むにしたがって外径が大きくなり前記削孔の内径よりも大きな第２の外径となる傾斜面とを有するリッパー。
【請求項５】
請求項４に記載のリッパーであって、
前記先端部の傾斜面は亀裂拡大面と亀裂導入面とを有しており、
前記亀裂拡大面は、前記先端部が前記削孔に押し込まれることによって前記削孔の内壁を前記第１方向と直交する第３方向に押圧して前記削孔の周囲を割岩し、
前記亀裂導入面は、前記亀裂拡大面よりも先端側に設けられ、先端側の外径が前記削孔の内径よりも小さく後端側に進むにしたがって外径が大きくなり後端側の外径が前記削孔の内径よりも大きくなるように傾斜し、
前記第１方向に対する前記亀裂導入面の傾斜角が前記第１方向に対する前記亀裂拡大面の傾斜角よりも大きいリッパー。
【請求項６】
請求項１に記載の破砕用アタッチメントにより被破砕物に形成された削孔の周囲を破砕する破砕方法であって、
前記リッパーの先端部を前記削孔の内壁に当接させながら前記第１駆動部により前記リッパーを前記第１方向に往復移動させながら前記リッパーの先端部を前記削孔の深部に向けて進入させる進入工程と、
前記進入工程後に前記リッパーを前記第２駆動部により前記第２方向に回動させて前記削孔の周囲のうち前記第２方向側の被破砕物を除去するリッピング工程と
を備えることを特徴とする破砕方法。
【請求項７】
請求項６に記載の破砕方法であって、
前記進入工程は、先細り形状に仕上げられた前記リッパーの先端部を前記削孔の深部に向けて進行させることで前記削孔の周囲に亀裂を与える工程である破砕方法。
【請求項８】
請求項１に記載の破砕用アタッチメントにより被破砕物を破砕する破砕方法であって、
前記リッパーの先端部を前記被破砕物の表面に当接させた状態で前記第１駆動部により前記リッパーを前記第１方向に往復移動させて前記リッパーの先端部を前記被破砕物の内部に進入させる進入工程と、
前記進入工程後に前記第２駆動部により前記リッパーを前記第２方向に回動させて前記被破砕物を除去するリッピング工程と
を備えることを特徴とする破砕方法。
【請求項９】
請求項８に記載の破砕方法であって、
前記進入工程は、先細り形状に仕上げられた前記リッパーの先端部を前記被破砕物に当接させながら前記リッパーの先端部を前記被破砕物の内部に進入させることで前記被破砕物に亀裂を与える工程である破砕方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物を破砕する破砕技術、当該破砕技術で使用するリッパー、ならびに作業機に取り付けられて上記リッパーで破砕処理を行う破砕用アタッチメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物を破砕するために、バックホウ等の作業機のアームに破砕用アタッチメントを装着することが提案されている。例えば、特許文献１や非特許文献１では、破砕用アタッチメントに取り付けられた油圧モータにより偏芯ギア対を作動させて振動力を発生させている。そして、当該振動力によりリッパーアームに取り付けられたツース（本発明の「リッパーの先端部」に相当）を被破砕物に打ち付けて被破砕物に亀裂を与えるとともに、ツースを被破砕物の内部に進入させている。そして、ツースが被破砕物の内部に入り込んだ状態で、作業機のアームを作業機側に引き寄せることで被破砕物の表面部をリッピングすることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１２−５３２７６５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】戸部健吾著  「革新的な破砕機「エキセントリックリッパー」」建設機械  ２０１３年７月号  ｐ．６６−７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記したように従来の破砕用アタッチメントではツースにより被破砕物に亀裂を発生させているが、亀裂発生した被破砕物のリッピングについては作業機により実行しており、上記破砕用アタッチメントは本質的には従来の油圧ブレーカーと大きく相違するものではない。したがって、破砕作業の効率を考えると、破砕用アタッチメントに対して大きな改善の余地が残されている。また、破砕作業をさらに向上させるためには、破砕用アタッチメントで使用するリッパーについても改良の余地が十分にある。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物をリッパーにより効率的に破砕することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１態様は、作業機に取り付けられて被破砕物を破砕する破砕用アタッチメントであって、作業機に対して着脱自在なアタッチメント本体部と、先端部をアタッチメント本体部から第１方向に飛び出した状態で、アタッチメント本体部に対して第１方向に往復移動自在で、かつ第１方向を含む仮想面内で後端部を回動中心として第２方向に回動自在にアタッチメント本体部に取り付けられるリッパーと、リッパーの先端部が被破砕物と当接した状態でリッパーを第１方向に往復移動させて被破砕物に亀裂を与える第１駆動部と、リッパーの先端部が被破砕物に入り込んだ状態でリッパーを第２方向に回動させる第２駆動部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、この発明の第２態様は、アタッチメント本体に取り付けられて先端部により被破砕物を破砕するリッパーであって、先端部がアタッチメント本体部から第１方向に飛び出した状態で後端部がアタッチメント本体部と係合しながら、アタッチメント本体部に対して第１方向に往復移動自在に取り付け自在となっており、後端部とアタッチメント本体部との係合位置を回動中心として第１方向を含む仮想面内でアタッチメント本体部に対して第２方向に回動自在となっていることを特徴としている。
【０００９】
また、この発明の第３態様は、上記破砕用アタッチメントにより被破砕物に形成された削孔の周囲を破砕する破砕方法であって、リッパーの先端部を削孔の内壁に当接させながら第１駆動部によりリッパーを第１方向に往復移動させながらリッパーの先端部を削孔の深部に向けて進入させる進入工程と、進入工程後にリッパーを第２駆動部により第２方向に回動させて削孔の周囲のうち第２方向側の被破砕物を除去するリッピング工程とを備えることを特徴としている。
【００１０】
さらに、この発明の第４態様は、破砕用アタッチメントにより被破砕物を破砕する破砕方法であって、リッパーの先端部を被破砕物の表面に当接させた状態で第１駆動部によりリッパーを第１方向に往復移動させてリッパーの先端部を被破砕物の内部に進入させる進入工程と、進入工程後に第２駆動部によりリッパーを第２方向に回動させて被破砕物を除去するリッピング工程とを備えることを特徴としている。
【００１１】
このように構成された発明では、リッパーが第１方向に往復移動してリッパーの先端部が被破砕物に当接して亀裂を与えて被破砕物に入り込むのみならず、被破砕物に入り込んだリッパーが第１方向を含む仮想面内で後端部を回動中心として第２方向に回動して被破砕物をリッピングする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、リッパーは、第１方向での往復動作と、第２方向への回動動作とを実行可能となっており、優れた破砕効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明にかかる破砕用アタッチメントの第１実施形態を示す図である。
【図２】図１の破砕用アタッチメントの内部構造を示す図である。
【図３】第２駆動部の部分拡大図である。
【図４】図１の破砕用アタッチメントを用いた破砕方法を模式的に示す図である。
【図５】本発明にかかる破砕用アタッチメントの第２実施形態を示す図である。
【図６】本発明にかかる破砕用アタッチメントの第３実施形態を示す図である。
【図７】本発明にかかる破砕用アタッチメントの第４実施形態を示す図である。
【図８】本発明にかかる破砕用アタッチメントの第５実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１は本発明にかかる破砕用アタッチメントの第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の破砕用アタッチメントの内部構造を示す図である。また、図３は第２駆動部の部分拡大図である。この破砕用アタッチメント１は図１に示すようにバックホウ等の作業機２のアーム２１にブラケット２２を介して取り付けられ、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物３に形成された削孔３１の周囲を破砕するのに用いられる。
【００１５】
破砕用アタッチメント１の主要構成は、アタッチメント本体部１１と、先端部１２１が先細り形状に仕上げられたリッパー１２と、リッパー１２を削孔３１の形成方向（以下「削孔形成方向」という）Ｘと平行な方向に往復動作させる第１駆動部１３と、図１の紙面内でリッパー１２を回動方向Ｒに回動させる第２駆動部１４と、２本の圧縮バネ１５とである。これらのうちリッパー１２は、先端部１２１が方向（＋Ｘ）に飛び出した状態でアタッチメント本体部１１に対して削孔形成方向Ｘに往復移動自在に支持されている。
【００１６】
リッパー１２は、削孔３１の形成方向（＋Ｘ）と平行な軸線ＡＸ（図２（ａ）参照）を有する軸体構造を有している。リッパー１２の先端部１２１は先端側、（＋Ｘ）側に進むにしたがって外径が減少する、いわゆる先細り形状を有している。より詳しくは、先端部１２１の後端位置は削孔３１の内径ｄよりも大きな外径を有する一方、先端位置では削孔３１の内径ｄよりも小さな外径を有する。このように先端部１２１の側面は傾斜面１２３となっている。このため、後述するように削孔３１にリッパー１２の先端を押し込むと、先端部１２１の一部が削孔３１に入り込んだ状態で傾斜面１２３が削孔３１の内壁を削孔形成方向（＋Ｘ）と直交する方向に押圧して削孔３１の周囲に亀裂を与えて被破砕物３を割岩する。また、先端部１２１の側面には、軸線ＡＸに沿って２つの切欠部１２４が軸線ＡＸを挟んで対称となるように形成され、傾斜面１２３を２つの当接面１２３ａ、１２３ｂ（図４参照）に分離している。このようにリッパー１２の傾斜面１２３には、２個の当接面１２３ａ、１２３ｂが軸線ＡＸに対して略対称に設けられている。
【００１７】
リッパー１２の後端部１２２には、図２に示すように、（＋Ｚ）側面から（−Ｚ）側面に貫通する貫通孔１２８が設けられている。この貫通孔１２８のＹ方向におけるサイズ（以下「Ｙ方向サイズ」という）は比較的狭いのに対し、Ｘ方向におけるサイズは第１駆動部１３によりリッパー１２が往復する距離よりも若干長くなっており、図２（ｂ）に示すようにＺ方向から見ると貫通孔１２８の開口はスリット形状を有している。
【００１８】
そして、貫通孔１２８に対して係合ピン１６が挿通されるとともに当該係合ピン１６の両端がアタッチメント本体部１１に固定されている。この係合ピン１６は、貫通孔１２８のＹ方向サイズよりも若干小さな外径を有する円柱形状を有している。このため、第１駆動部１３によってリッパー１２を駆動する際には、貫通孔１２８は常時係合ピン１６と係合しており、リッパー１２の移動はＸ方向に規制される。つまり、リッパー１２は係合ピン１６によってＸ方向にガイドされながら往復移動自在となっている。また、第２駆動部１３によってリッパー１２を駆動する際には、係合ピン１６が貫通孔１２８と係合位置を回動中心としてリッパー１２は図２（ｂ）に示すようにＸ方向を含む仮想面（図１や図２（ｂ）の紙面）においてＲ方向に回動自在となっている。このように、本実施形態では、Ｘ方向およびＲ方向に移動自在となっており、第１駆動部１３によるＸ方向への往復移動と、第２駆動部１４によるＲ方向への回動移動とを実行可能となっている。
【００１９】
第１駆動部１３はアタッチメント本体部１１の内部空間においてリッパー１２の（−Ｘ）側に設けられている。アタッチメント本体部１１の内部空間では、天井近傍に油圧モータ支持部１１１が設けられており、第１駆動部１３の駆動源たる振動用油圧モータ１３１および回転支持ブラケット１３２を支持する。振動用油圧モータ１３１は作業機２の振動用油圧回路２３（図１）と接続されており、作業機２のオペレータにより回転開始、回転停止および回転数などが制御可能となっている。この振動用油圧モータ１３１の回転軸はＺ方向に延設されており、その先端部は回転支持ブラケット１３２により回転自在に支持されている。また、回転軸の中央部にはプーリ１３３が固定されている。
【００２０】
油圧モータ支持部１１１の中央部では、開口が設けられるとともに当該開口の（＋Ｚ）側縁部および（−Ｚ）側縁部から（＋Ｘ）方向にシャフト支持部１１２がそれぞれ垂設されている。そして、第１駆動部１３の回転シャフト１３４がＺ方向に延設された状態でシャフト支持部１１２に対して回転自在に支持されている。この回転シャフト１３４のうちシャフト支持部１１２で挟まれた中央部位に２つの環状切欠部が設けられている。そして、上記プーリ１３３と回転シャフト１３４の切欠部との間に２本のＶベルト１３５が張架されている。このため、振動用油圧モータ１３１が作動すると、振動用油圧モータ１３１で発生した回転駆動力がＶベルト１３５を介して回転シャフト１３４に伝達され、軸ＡＸ１を回転中心として回転シャフト１３４が回転する。
【００２１】
この回転シャフト１３４の各端部には厚肉状のプレート部材１３６の一方端部が固着されており、回転シャフト１３４の回転に伴い一体的に回転自在となっている。また、各プレート部材１３６に対し、回転シャフト１３４とプレート部材１３６との固着位置から外れた位置にリンク部材１３７の一方端が回転自在に連結されている。一方、リンク部材１３７の他方端部は、貫通孔１２８よりも（−Ｘ）側でリッパー１２に対して回転自在に連結されている。こうして、図２（ａ）に示すように２本のリンク部材１３７がリッパー１２をＺ方向の両側から挟み込むように配置されるとともにリッパー１２を吊り下げ状態で支持している。そして、上記したように回転シャフト１３４の回転に伴い一対のプレート部材１３６が軸ＡＸ１周りに回転すると、リンク部材１３７の一方端が軸ＡＸ２周りに回転するとともにリンク部材１３７の他方端が軸ＡＸ３周りに回転し、リッパー１２をＺ方向に往復移動させる。このように本実施形態では、いわゆる偏芯機構を用いてリッパー１２を振動させている。また、リッパー１２が振動する際、上記したようにリッパー１２の貫通孔１２８は常時係合ピン１６と係合しており、リッパー１２の振動を安定化させることが可能となっている。
【００２２】
このように本実施形態では、振動用油圧モータ１３１、回転支持ブラケット１３２、プーリ１３３、回転シャフト１３４、Ｖベルト１３５、プレート部材１３６およびリンク部材１３７によって本発明の「第１駆動部」が構成されている。ただし、リッパー１２を往復移動させる構成はこれに限定されるものではなく、任意であり、例えば非特許文献１に記載された偏芯ギアを用いてもよい。また、振動用油圧モータ１３１によりリッパー１２を往復移動させる際には、次に説明する第２駆動部１４の回動用油圧モータ１４１をフリー状態に維持してリッパー１２の往復動作中に回動用油圧モータ１４１が抵抗となるのを防止する。
【００２３】
第２駆動部１４は、回動用油圧モータ１４１と、モータ１４の回転軸に取り付けられたディスク状の回転板１４２と、リンク部材１４３とで構成されている。回動用油圧モータ１４１は作業機２の回動用油圧回路２４と接続されており、作業機２のオペレータにより回転開始、回転停止および回転数などが制御可能となっている。この回動用油圧モータ１４１の回転軸に対して減速機（図示省略）を介して回転板１４２が取り付けられ、回動用油圧モータ１４１の作動に応じて回転する。そして、図３に示すように、回転板１４２の回転軸ＡＸ４から外れた連結位置でリンク部材１４３の一方端が回転板１４２に対して軸ＡＸ５周りに回転自在に取り付けられている。また、リンク部材１４３の他方端はリッパー１２の中間部に対して回転自在に取り付けられている。このため、振動用油圧モータ１３１をフリーにした状態で回動用油圧モータ１４１が作動すると、回転板１４２の回転角度に応じてリッパー１２がＲ方向に回動する。なお、図３中の符号１４４は錘部であり、軸ＡＸ４に対して上記連結位置（リンク部材１４３の一方端の回転支持位置）と反対側で回転板１４２の（−Ｚ）方向の表面に取り付けられており、リッパー１２を回動させる際に油圧モータ１４１に印加される負荷の変動を抑える。これによって、回動動作の安定化を図ることができる。
【００２４】
リッパー１２では、図２（ｂ）に示すように、リンク部材１４３の取付位置と貫通孔１２８との中間位置で２本の支持ピン１２９が（＋Ｚ）方向に立設されている。そして、支持ピン１２９によりバネ受け板１７が支持されており、リッパー１２のＸ方向移動とともに一緒にＸ方向に移動する。このバネ受け板１７の（−Ｘ）側の面はアタッチメント本体部１１の内壁から内部空間に向かって延びるバネ受け部１１３と対面しており、バネ受け板１７とバネ受け部１１３との間に圧縮バネ１５がＹ方向に振り分けて配置されている。なお、図面では、（＋Ｚ）方向にのみ圧縮バネ１５が配置されているが、（−Ｚ）方向にも同様にして２本の圧縮バネ１５が配置されており、合計４本の圧縮バネ１５がリッパー１２の周囲を取り囲むように設けられている。このため、リッパー１２の（−Ｘ）方向移動に伴ってバネ受け板１７が（−Ｘ）方向に移動すると、各圧縮バネ１５が収縮してバネ力が蓄えられる。そして、第１駆動部１３によるリッパー１２の（＋Ｘ）方向移動に伴い、上記バネ力がリッパー１２を（＋Ｘ）方向に押してリッパー１２を押し下げる力は第１駆動部１３による駆動力と、圧縮バネ１５のバネ力とを合算したものとなり、大きな力でリッパー１２を被破砕物３に押し付けることが可能となる。
【００２５】
次に、上記のように構成された破砕用アタッチメント１により削孔３１の周囲を破砕する方法について図４を参照しつつ説明する。なお、同図（および後で説明する図７）中の「ＯＮ」、「ＯＦＦ」は、それぞれ油圧モータ１３１、１４１が作動状態および停止状態であることを示している。
【００２６】
本実施形態では、自由面３２から（−Ｙ）方向に離れた位置で内径ｄの削孔３１を被破砕物３に対して（＋Ｘ）方向に形成した後、上記破砕用アタッチメント１を装備する作業機２によって削孔３１の周囲に対して割岩処理およびリッピング処理を実行する。オペレータは作業機２を操作して図２にリッパー１２の先端部１２１を削孔３１に挿入し、先端部１２１に形成された当接面１２３ａ、１２３ｂがそれぞれ削孔３１の内壁に係止される。また、削孔３１へのリッパー１２の挿入前後に、オペレータは振動用油圧モータ１３１の作動を開始させてリッパー１２をＸ方向に振動させる（図４中の符号α）。なお、このとき、回動用油圧モータ１４１については停止状態を維持している。
【００２７】
そして、オペレータは作業機２を操作して図４（ａ）に示すようにＸ方向に振動しているリッパー１２を削孔３１の深部に押し込んで行く。このとき、削孔３１からＹ方向に引張応力が図中の白抜き矢印で示すように削孔３１の内壁に作用し、リッパー１２の押込量と傾斜面１２３の傾斜角とで決まる距離だけ先端部１２１が削孔３１の内壁の自由面側、つまり（＋Ｙ）側を押し遣り、削孔３１から亀裂ＫがＺ方向に発生する。
【００２８】
押込量が一定値に達すると、図４（ｂ）に示すように、亀裂ＫがさらにＺ方向に延びるとともに被破砕物３の内部で削孔３１から自由面３２に向かって亀裂Ｋが入って割岩され、その結果、破砕部３３がブロック状で被破砕物３から分離されて被破砕物３からの破砕除去が容易となる。この時点で、オペレータは振動用油圧モータ１３１の作動を停止させてリッパー１２の振動を停止させる。
【００２９】
これに続いて、オペレータは回動用油圧モータ１４１のみを動作させる。これにより、リッパー１２の貫通孔１２８と係合ピン１６とが係合している係合位置を回動中心として振動方向Ｘを含む仮想面（図４の紙面）内でアタッチメント本体部１１に対してＲ方向にリッパー１２は回動する（図４中の符号β）。このとき、破砕部３３側に位置する当接面１２３ｂが破砕部３３を自由面側に押し遣って被破砕物３から除去する（リッピング処理）。もちろん、第２駆動部１４によるリッピング処理中にオペレータは非特許文献１に記載の破砕方法と同様に破砕用アタッチメント１を自由面３２側に移動させてもよい。
このような処理を繰り返すことで被破砕物３の深部まで自由面３２側の被破砕領域を破砕することができる。
【００３０】
以上のように、第１実施形態によれば、リッパー１２の動作態様として、削孔形成方向（＋Ｘ）に振動させて亀裂Ｋを削孔３１の周囲に与える割岩動作のみならず、亀裂Ｋが与えられた破砕部３３をリンピングするリンピング動作をも行うことができ、優れた破砕効率が得られる。
【００３１】
このように第１実施形態では、Ｘ方向が本発明の「第１方向」に相当し、Ｒ方向が本発明の「第２方向」に相当している。
【００３２】
＜第２実施形態＞
ところで、第１実施形態では、リッパー１２を用いて削孔３１からＹ方向の引張応力を被破砕物３に対して作用させて割岩した後で、破砕部３３をリンピング除去している。したがって、被破砕物３を少ないエネルギーで効率的に破砕することが可能となっている。ここで、割岩するのに十分な引張応力を発生させるためには、傾斜面１２３の傾斜角を比較的小さな値に設定するのが望ましい。というのも、傾斜面１２３が削孔３１の周囲に与える応力は引張応力と圧縮応力の２種類であるが、上記傾斜角が比較的小さい場合には主として引張応力が与えられ、優れた効率で亀裂Ｋを被破砕物３に与えることができるが、角度が大きくなるにしたがって圧縮応力が徐々に大きくなり、引張応力の割合が小さくなり、割岩効率が低下するからである。
【００３３】
一方、傾斜角が小さくなるにしたがってリッパー１２の傾斜面１２３（当接面１２３ａ、１２３ｂ）が削孔３１に噛み込み易くなる。そこで、本願発明者は、傾斜角が互いに異なるリッパー１２を製作し、それらのリッパー１２で種々の被破砕物３を破砕したところ、図２に示す先端形状を有するリッパー１２を用いて破砕作業を行う限り、押込量の大小を問わず、亀裂Ｋを与える作業、つまり割岩処理中に突然に噛み込みが発生する可能性がある。
【００３４】
また、傾斜角が一定角度以上では、噛み込みが発生しないことが確認された。なお、このように噛み込みが発生しなくなる臨界角度を本明細書では「噛込臨界角度θcr」と称するが、噛込臨界角度θcrは被破砕物３の性状（硬度、風化状態、固結状態、節理の状態など）によって異なることが確認された。
【００３５】
さらに、先端部１２１で割岩する前に削孔３１の周囲にクラックが導入されていると、噛込臨界角度θcrよりも小さな傾斜角を有するリッパー１２であっても噛み込みが発生しないことも確認された。
【００３６】
そこで、上記知見に基づき、本願発明者は当接面１２３ａ、１２３ｂにより亀裂Ｋを与える、いわゆる割岩部よりも先端側にクラック導入部を設けることでリッパー１２の削孔への噛み込みを抑制することが可能であるとの結論を得た。そして、以下に説明するクラック導入部付きのリッパー１２を創作した。以下、本発明の第２実施形態について図５を参照しつつ説明する。
【００３７】
図５は、本発明にかかる破砕用アタッチメントの第２実施形態を部分的に示す図である。このリッパー１２が図２のリッパーと大きく相違する点は、リッパー１２の先端部に相当して同一の機能（割岩機能）を発揮する割岩部１２５よりも先端側、つまり（＋Ｘ）側にクラック導入部１２６が設けられており、リッパー１２の最先端位置に位置している点である。なお、その他の構成は基本的にリッパー１２と同一である。したがって、クラック導入部１２６の構成を中心に説明し、同一または相当する構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
このクラック導入部１２６は、先端側の外径Ｄｆが削孔３１の内径ｄよりも小さく後端側に進むにしたがって外径が大きくなり後端側の外径Ｄｒが削孔３１の内径ｄよりも大きくなるように傾斜したクラック導入面１２７を有するとともに、当該クラック導入面１２７は２つの切欠部１２４によって割岩部１２５の側面、つまり傾斜面１２３と同様に２つの当接面１２７ａ、１２７ｂに分離されている。このように当接面１２７ａ、１２７ｂも、軸線ＡＸに対して傾斜面１２３の当接面１２３ａ、１２３ｂと同一配置で略対称に設けられている。
【００３９】
次に、上記のように構成されたリッパー１２を装備する破砕用アタッチメント１を使用して削孔３１の周囲を破砕する場合、自由面３２から（−Ｙ）方向に離れた位置で内径ｄの削孔３１を形成した（削孔形成工程）後、リッパー１２の先端を削孔３１に挿入し、リッパー１２の最先端位置に位置するクラック導入面１２７の当接面１２７ａ、１２７ｂを削孔３１の開口の周辺部に当接させるとともに、振動用油圧モータ１３１を作動させてクラック導入部１２６により削孔３１の周囲にクラックを導入する。それ以降については、第１実施形態と同様に、リッパー１２をＸ方向に振動させながら削孔形成方向（＋Ｘ）にさらに押し込んで割岩処理を実行し、その後でリッピング処理を行う。
【００４０】
以上のように、第２実施形態では、割岩処理を行う割岩部１２５よりもチゼル先端側（＋Ｘ側）にクラック導入部１２６が設けられたリッパー１２を用いて破砕処理を行っており、クラック導入部１２６のクラック導入面１２７が削孔３１に噛み込むのを抑制しながらリッパー１２の削孔３１への押し込みと並行して削孔３１の周囲にクラックを順次導入している。そして、こうしてクラックが導入された状態で割岩部１２５により割岩処理を行っている。このため、割岩部１２５の傾斜面１２３が削孔３１に噛み込む可能性は大幅に低下している。その結果、リッパー１２が削孔３１に噛み込むのを効果的に抑制しながらリッパー１２による破砕作業を効率的に行うことができる。
【００４１】
なお、クラック導入部１２６は上記したように割岩部１２５による割岩処理を実行する前に削孔３１の周囲にクラックを導入してリッパー１２の噛み込み防止を図ることを主目的としている。したがって、クラック導入部１２６を必ずしも大きく設ける必要はなく、むしろ軸線ＡＸの方向Ｘにおけるクラック導入部１２６を短く、例えば数十０［ｍｍ］程度に設定し、割岩部１２５を比較的長く設定するのが望ましい。例えば軸線ＡＸの方向Ｘにおけるクラック導入部１２６と割岩部１２５との比を、１：５〜１：１０程度に設定するのが望ましい。また、方向Ｘに対するクラック導入面１２７の傾斜角θ127を割岩部１２５の側面（傾斜面１２３）の傾斜角θ123よりも大きく設定することで上記作用効果が得られるが、傾斜角θ127については噛込臨界角度θcrより大きな値に設定するのが好適である。これにより、クラック導入面１２７が削孔３１に噛み込むのを確実に防止することができ、リッパー１２の噛み込み発生を確実に防止することができ、作業効率をさらに向上させることができる。
【００４２】
このように第２実施形態においては、先端部１２１の傾斜面のうち割岩部１２５の当接面１２３ａ、１２３ｂが本発明の「亀裂拡大面」として機能し、クラック導入部１２６の当接面１２７ａ、１２７ｂが本発明の「亀裂導入面」として機能している。また、Ｙ方向が本発明の「第３方向」に相当している。さらに、亀裂拡大面と亀裂導入面との数を互いに相違させてもよい。
【００４３】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明にかかる破砕用アタッチメントの第３実施形態を示す図である。第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、リッパー１２の先端部１２１の構造である。第３実施形態では、リッパー１２の先端部１２１は２分割構造となっている。つまり、先端部１２１は、後端部１２２と連続的に繋がって一体化されている先端本体部１２１１と、先端本体部１２１１の（＋Ｘ）側の端部に対して着脱自在なチップ部１２１２とを備えており、連結部材１２１３によってチップ部１２１２が先端本体部１２１１に固定可能となっている。また、第３実施形態では、チップ部１２１２は逆円錐形状に仕上げられている。
【００４４】
＜第４実施形態＞
上記第１ないし第３実施形態では、被破砕物３に削孔３１を形成し、当該削孔３１を利用して削孔周囲を破砕しており、被破砕物３の硬度が比較的低い場合はもちろんのこと、高い場合にも破砕作業を効果的に行うことができる。ここで、被破砕物３の硬度が比較的低い場合には、削孔３１を形成することなく、リッパー１２により被破砕物３を破砕することも可能である。以下、図６に示す破砕用アタッチメント１を用いて破砕作業を行う方法について図７を参照しつつ説明する。
【００４５】
図７は、本発明にかかる破砕用アタッチメントの第４実施形態を示す図である。この第４実施形態では、図７（ａ）に示すように、自由面３２から（−Ｙ）方向に離れた位置でリッパー１２の先端、つまりチップ部１２１２を被破砕物３の表面に当接させるとともに、振動用油圧モータ１３１を作動させる。なお、リッパー１２の振動開始タイミングはこれに限定されるものではなく、当接前後でリッパー１２の振動を開始してもよい。
【００４６】
こうしてリッパー１２の振動により被破砕物３を割岩しながらリッパー１２を被破砕物３の内部に押し込み、押込量が一定値に達する（同図（ｂ））と、振動用油圧モータ１３１の作動を停止させてリッパー１２の振動を停止させる。その後、第１実施形態と同様に、回動用油圧モータ１４１のみを動作させる。これにより、リッパー１２の貫通孔１２８と係合ピン１６とが係合している係合位置を回動中心として振動方向Ｘを含む仮想面（図７の紙面）内でアタッチメント本体部１１に対してＲ方向にリッパー１２は回動する（図７中の符号β）。これによって、リッパー１２の先端部１２１が破砕部３３を自由面側に押し遣って被破砕物３から除去する（リッピング処理）。このような処理を繰り返すことで被破砕物３の深部まで自由面３２側の被破砕領域を破砕することができる。
【００４７】
以上のように、第４実施形態によれば、削孔３１を形成することなく、割岩処理およびリッピング処理を連続して行うことができ、破砕効率をさらに高めることができる。
【００４８】
＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記第１実施形態ないし第４実施形態では、リッパー１２の先端部１２１は先細り形状を有しているが、先端部１２１の形状はこれに限定されるものではなく、例えば図８に示すように、逆Ｊ字状に屈曲した形状を有するものを用いてもよい。
【００４９】
また、上記第１実施形態および第２実施形態では、先端部１２１に対して２つの切欠部１２４が設けられて２つの当接面を形成しているが、当接面の数、大きさや形状はこれに限定されるものではない。例えば切欠部を設けずに傾斜面１２３やクラック導入面１２７をそれぞれ単一の当接面としてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、リッパー１２の中央部および後端部１２２は円柱形状を有しているが、形状はこれに限定されるものではなく、例えば特許文献１と同様に、ＹＺ断面形状が略矩形となるように構成してもよい。
【００５１】
さらに、上記実施形態では、油圧モータ１３１を駆動源として偏芯機構によりリッパー１２をＸ方向に振動させているが、リッパー１２をＸ方向に往復移動させる第１駆動部１３の構成はこれに限定されるものでない。また、リッパー１２をＲ方向に回動移動させる第２駆動部１４についても、第１駆動部１３と同様に、油圧モータ１４１と偏芯機構とを組み合わせたもの以外で構成してもよい。また、上記実施形態では、第1駆動部１３では油圧モータ１３１の回転力をそのまま伝達するように構成する一方、第２駆動部１４では油圧モータ１４１の回転力を減速機を介して伝達するように構成しているが、油圧モータからの回転力が減速機を介して伝達するように構成するか否かについても任意である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
この発明は、岩盤、岩石、コンクリート構造物などの被破砕物を破砕する破砕技術全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…破砕用アタッチメント
２…作業機
３…被破砕物
１１…アタッチメント本体部
１２…リッパー
１３…第１駆動部
１４…第２駆動部
３１…削孔
１２１…（リッパーの）先端部
１２２…（リッパーの）後端部
１２３…傾斜面
１２３ａ、１２３ｂ…当接面（亀裂拡大面）
１２７ａ、１２７ｂ…当接面（亀裂導入面）
１２８…貫通孔
１３１…振動用油圧モータ
１４１…回動用油圧モータ
Ｋ…亀裂
Ｒ…回動方向（第２方向）
Ｘ…削孔形成方向（第１方向）
θ123…（亀裂拡大面の）傾斜角
θ127…（亀裂導入面の）傾斜角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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