(57)【要約】【課題】ツインヘッダの切削不能部分または撹拌不能部分を少なくして効率的な作業を行えるようにするとともに様々な形状の掘削面を実現し、加えて、一台で様々な状況に容易に対応できるようにすることを課題とする。【解決手段】作業車両のアーム部に設けられたブラケットに装着する取付フランジ２ａの先端側に首部ケーシング２ｂを延設し、首部ケーシング２ｂの先端部左右に各々軸棒８を突設した一対の回転ドラム支持部２ｃ，２ｃを互いに所定角度で揺動可能に装着し、且つ、切削ピック１３を外面に有する一対の回転ドラム４Ａ，４Ａを回転ドラム支持部２ｃ，２ｃの軸棒８，８に各々装着させて、所定の機構により一対の回転ドラム４Ａ，４Ａの回転軸を開閉操作可能とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車両のアーム部に設けられたブラケットに装着する取付フランジの先端側にケーシングが延設されており、前記ケーシングの先端部左右に、各々回転軸を突設した一対の回転ドラム支持部が互いに所定角度で揺動可能に装着され、且つ、切削ピックを外面に有する一対の回転ドラムが前記回転ドラム支持部の回転軸に各々装着されているツインヘッダであって、所定の機構により前記一対の回転ドラムの回転軸を開閉操作可能であることを特徴とするツインヘッダ。
【請求項２】
前記一対の回転ドラムの回転軸が、前記ケーシングに設けられた油圧シリンダ及び前記油圧シリンダのシリンダロッドと前記一対の回転ドラム支持部とを接続する少なくとも一対のアームを備えた開閉リンク機構により開閉させられる、請求項１記載のツインヘッダ。
【請求項３】
前記一対の回転ドラムが、換装可能である請求項１または２記載のツインヘッダ。
【請求項４】
前記一対の回転ドラム外面に植設された切削ピックが、異なる切削ピックまたは撹拌杵に換装可能である、請求項１，２または３記載のツインヘッダ。
【請求項５】
前記取付フランジが、前記一対の回転ドラムの両回転軸を前記作業車両のアーム部の旋回方向に対し、略沿う向きと略直角の向きになる角度との間で前記ブラケットに対して角度を変更して装着可能な、請求項１，２，３または４記載のツインヘッダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業車両のアーム部に設けられたブラケットに装着する、切削や地盤撹拌等に用いるツインヘッダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木工事においては、切削や地盤撹拌等を行う場合に切削ピックや撹拌杵を設けた一対の回転ドラムを回転させながら地盤等に差し入れて作業を行う、作業車両のアーム部に装着するツインヘッダが多用されている。
従来、斯かるツインヘッダは、ケーシングの内側に配設されたモータ等の動力源の高速回転を減速させてトルクを増大させるための複数のギヤの組み合わせからなる減速機構を有していた。このため、減速機構を収装するだけのケーシング幅が必要となるが、これにより両回転ドラムも互いに所定幅だけ離れることになり、切削不能部分や撹拌不能部分が生じてしまい、効率的な作業を実施するのが困難となっていた。しかし、このようなギヤ駆動式ツインヘッダのケーシング幅を縮小することは、強度的に問題があり困難であった。
【０００３】
一方、ツインヘッダは各種の異なる用途に使用することができるが、地盤改良目的で土壌の混合撹拌に用いられることも多い。この場合、土壌をより深く撹拌するためには、首部ケーシングを長くする必要があるため、切削用のツインヘッダの切削ドラムを撹拌ドラムに取り替えるだけでは対応することができず、交換作業に手間を要していた。即ち、ケーシングの筺体のみを長くするのではなく、ケーシング内部の減速機構等の内部品も組み替える必要が生じるため、作業現場で対応できずに工場での作業を必要としていた。また、ケーシング内部について設計変更する必要もあるため、そのためのコストが問題となっていた。
【０００４】
これに対し、特開平７−１１６２６号公報には、ケーシングの上部に設けられたモータの動力を、ケーシングの先端左右に設けた混合撹拌杵を植設した回転ドラムをチェーンで駆動させる混合撹拌機が提示されている。この混合撹拌機は、チェーンの長さを変える設計変更だけで容易にケーシングの長さを延長して、深い撹拌深度を確保することができるものである。
【０００５】
また、この混合撹拌機はチェーン駆動式で減速ギヤを不要としたため、その構成が単純化され、ケーシング幅も狭いものとなった。従って、これにより撹拌作業における地盤の撹拌不能部分をある程度減少させることもできた。
しかし、この混合撹拌機においてもケーシング幅の狭小化は充分ではなく、混合撹拌不能部分が残っていた。また、ケーシングを延長するにしても、モータを含めた装置全体を換装する必要があった。さらに、この混合攪拌機は切削にも対応することを想定したものではなく、回転ドラムをそのまま切削ドラムに換装することができないため、切削作業には対応できなかった。従って、切削作業を実施するためには、掘削作業用の別のツインヘッダを準備する必要があり、作業の効率化が充分ではなくコスト高となるとともに、目的別の作業機器を保管する保管場所も必要とした。
【０００６】
さらに、特開平１０−６８１２４号公報には、駆動源に油圧モータを用いることで撹拌体の駆動機構を単純化し、首部ケーシングを容易に延長して撹拌深度を深くした撹拌機が提示されている。この撹拌機は、油圧モータで直接撹拌機を駆動するため構成が単純で設計が容易であり、部品数も少なく低コストである。また、この撹拌機はその先端左右に配置された撹拌体の間隔を狭小化して撹拌不能部分を減少させることができた。しかしながら、この撹拌機も、前述の混合撹拌機と同様に切削作業にも対応できるものではなく、一台で様々な作業に対応できない。
【０００７】
そこで、本願発明者は、先に特願２００２−３６１０４１号において、ケーシングの内側幅を内部のチェーン幅にまで狭小化して、切削不能部分を減少させたツインヘッダを提示した。斯かるツインヘッダは従来のツインヘッダよりも両回転ドラムの間隔を狭小化して切削不能部分を減少させることができるとともに、一台で様々な作業に対応できるものである。
しかし、このツインヘッダにおいてもケーシング幅分の切削不能部分が残存するものであった。また、このツインヘッダによる切削面の断面形状は、作業車両のアーム軸方向にこれを動かして作業する場合において他のツインヘッダと同様に形状が一定である。従って、例えば所望する形状の溝を掘削する場合においては掘削方向を変える等の対応が必要である。
【０００８】
さらに、本願発明者は、特願２００２−３６１０４０号において両回転ドラムの回転軸を各々先端側に傾けて両ドラム間の先端側の間隔を狭小化して、切削不能部分をなくしたツインヘッダ型の地雷処理装置を提示した。斯かるツインヘッダは、単純かつ堅牢な構成であるとともに地雷の処理残しを最小限とするばかりか、通常の土木作業における掘削や撹拌にも応用できるものである。
【０００９】
しかしながら、この地雷処理装置の回転ドラムにおいて、植設された掘削ピックや撹拌杵を長尺のものに換装してより深い掘削や撹拌に応用したい場合に、両回転ドラムの回転軸が先端側に傾斜していることから、掘削ピックや撹拌杵を長尺のものにすると回転ドラム基端部に植設されたものが互いに接触してしまうため、その形状や長さが限定される場合がある。また、両回転ドラムの回転軸の角度が一定でこれによる掘削面の形状も一つに限定されているため、所定形状の溝掘削の場合や地盤が頑強で切削し難い場合等には対応が困難な場合もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、ツインヘッダの切削不能部分または撹拌不能部分を更に少なくして効率的な作業を行えるようにするとともに、様々な形状の掘削面を実現することを課題とし、加えて一台で更に様々な状況に容易に対応できるようにすることを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、作業車両のアーム部に設けられたブラケットに装着する取付フランジの先端側にケーシングが延設されており、前記ケーシングの先端部左右に、各々回転軸を突設した一対の回転ドラム支持部が互いに所定角度で揺動可能に装着され、且つ、切削ピックを外面に有する一対の回転ドラムが前記回転ドラム支持部の回転軸に各々装着されているツインヘッダであって、所定の機構により前記一対の回転ドラムの回転軸を開閉操作可能であることを特徴とするツインヘッダとした。
【００１２】
このように、両回転ドラムを縦方向に所定角度で開閉操作可能とすることで、両回転ドラムの回転軸を先端方向に傾斜させて互いに対向するケーシング先端側の回転ドラムの両周面基端部を近接させて、掘削不能部分や撹拌不能部分を最小限とすることができる。また、両回転ドラムを開閉させることで掘削面の形状を変化させることもできるようになり、例えば、底面が平坦な溝から凹んだ溝、或いは側面が垂直な溝から傾斜した溝等、様々な形状に対応することもできる。加えて、切削する地盤が頑強な場合は、両回転ドラムを先端方向に閉じてその先端側の角部を突出させれば、堅い地盤を効率的に切削することもできる。
【００１３】
さらに、前記一対の回転ドラムの回転軸を、前記ケーシングに設けられた油圧シリンダ及び前記油圧シリンダのシリンダロッドと前記一対の回転ドラム支持部とを接続する少なくとも一対のアームを備えた開閉リンク機構により開閉させられるようにすれば、作業車両に積載された油圧ユニットの動力を利用して、容易に両回転ドラムの回転軸角度を調整することができる。そして、斯かる油圧シリンダを用いて、掘削作業中または撹拌作業中に両回転ドラムを連続的に開閉動作させれば、掘削効率または撹拌効率を向上させることもできる。
【００１４】
さらにまた、前記一対の回転ドラムを換装可能とすれば、様々な種類の作業に容易に対応できるようになり、前記一対の回転ドラム外面に植設された切削ピックを異なる切削ピックまたは撹拌杵に換装可能とすれば、回転ドラムの開閉と併せることで目的に応じた対応がさらに容易となる。尚、回転ドラムを円柱状のものと円錐状のもの等、異なる形状の回転ドラム間で換装すれば、必要とされる様々な掘削面形状に対応し易くなる。
【００１５】
加えて、前記取付フランジを、前記一対の回転ドラムの両回転軸を前記作業車両のアーム部の旋回方向に対し、略沿う向きと略直角の向きになる角度との間で前記ブラケットに対して角度を変更して装着可能とすれば、様々な幅の溝掘削に対応したり、作業車両の進行方向に沿った作業のみならず、アーム部の旋回方向に扇型に作業を進めることもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における実施の形態について図面を参照しながら以下に詳細に説明する。尚、異なる実施の形態であっても、異なる構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００１７】
図１は、本発明を切削用ツインヘッダに用いた好ましい実施の形態であり、油圧ダイレクトドライブ式のツインヘッダ１Ａの縦断面図を示している。
ツインヘッダ１Ａは、その上部に図示しない作業車両のアーム部に設けられたブラケットに装着する取付フランジ２ａ及び取付フランジ２ａの下面から下方向に延設された略直方体の首部ケーシング２ｂとからなるケーシング２Ａと、ケーシング２ｂの下端左右から突設して各々油圧モータ７を保持する回転ドラム支持部２ｃ，２ｃと、各モータ７，７から水平に突出した軸棒８，８と、軸棒８，８の各先端に固定された台座９，９に複数のボルト１０により各々換装可能に装着された左右の回転ドラム４Ａ，４Ａとを備えている。
【００１８】
回転ドラム支持部２ｃ，２ｃは、首部ケーシング２ｂの下端に蝶番部３を介して、首部ケーシング２ｂの長さ方向に対し左右に直角方向と先端方向に約２０度傾斜させて両回転ドラム４Ａ，４Ａの基端部が近接する方向との間で、開閉可能に蝶着されている。また、首部ケーシング２ｂ内側には油圧シリンダ５が図示しないボルト等で固定され、そのシリンダロッド５ｂの先端部から一対のアーム６，６が各々回転ドラム支持部２ｃ，２ｃの側面に接続された開閉リンク装置が設けられ、油圧シリンダ５のシリンダロッド５ｂの前進後退動作により両回転ドラム支持部２ｃ，２ｃを図１の（Ａ）の状態と図１の（Ｂ）の状態との間で開閉動作させることができる。
【００１９】
首部ケーシング２ｂ内には、一対の耐圧パイプ１２，１２（各々送油ホース及びドレンホースを含む）が挿通され、これらの基端部には図示しない作業車両の圧力ユニットから延長された送油ホース及びドレンホースに接続される接続部１２ｂ，１２ｂを有し、先端部はそれぞれ油圧モータ７，７に接続されている。また、この一対の耐圧パイプ１２，１２は首部ケーシング２ｂの長さより長い全長を有し、これが湾曲させられて首部ケーシング２ｂ内に収納されており、ケーシング２Ａを異なる長さのケーシングに換装する場合でも、容易に対応できるようになっている。
【００２０】
各回転ドラム支持部２ｃ，２ｃ内部には、各々油圧モータ７が保持され、これにより油圧モータ７に突設された軸棒８を回転させるようになっている。軸棒８，８の先端部には、各々台座９が固定され、これに回転ドラム４Ａが複数のボルト１０で着脱自在に装着されている。従って、両回転ドラム４Ａ，４Ａは、作業目的に応じて異なる機能を有するものに容易に換装することができる。
【００２１】
回転ドラム４Ａ，４Ａは、各々その外面に設けられた多数の図示しない植設基１３ｂを介して、切削ピック１３（その先端を結んだ線を一点鎖線で示す）が各々植設され、油圧モータ７でこれを回転させることで、地盤等を容易に切削することができる。尚、複数の植設基１３ｂをそれぞれ高さが異なるようにするとともに、切削ピック１３の植設角度を異なるようにすれば、回転ドラムの切削面に多彩な変化を与えることができる。
【００２２】
この回転ドラム４Ａ，４Ａは切削作業用であり、これらは軸棒８，８に設けられた台座９，９に脱着自在に固定されているため、これらを容易に取り外すことができる。さらに、後に述べる混合撹拌用の撹拌杵１４を植設した回転ドラム４Ｂに容易に換装することもできる。
加えて、回転ドラム４Ａ，４Ａを装着したままで、切削ピック１３を撹拌杵１４に換装したり、形状の異なる切削ピックに換装すれば、保管場所をとらずに低コストで作業目的に合わせてさらに細かく対応できる。
【００２３】
ツインヘッダ１Ａは、図示しない作業車両に設けた油圧ユニットからの送油パイプに耐圧パイプ１２を接続して、その動力を油圧モータ７，７を介して軸棒８，８に伝えられるようになっている。このように、油圧モータ７はダイレクトドライブ方式で駆動するため、減速ギヤを設ける必要がない。従って、首部ケーシング２ｂ内部の構成が単純となるため、その幅を狭くすることができるとともに組立コストも低廉である。
【００２４】
さらに、両回転ドラム支持部２ｃ，２ｃ部分と、取付フランジ２ａ及びケーシング２ｃからなるケーシング２Ａ部分とは脱着可能であるため、ケーシングの長さを延長して地盤の深い部分において作業する場合に、図２に示すような首長タイプのケーシング２Ｂに換装すれば、深い地盤にも容易に対応できるツインヘッダ１Ｂになる。この場合、一対の耐圧パイプ１２，１２はケーシング２Ａより長い全長を有し、これを湾曲させて首部ケーシング２ｂ内に保持しているため、首部ケーシング２ｂより長い首部ケーシング２ｄを有するケーシング２Ｂにもそのまま対応して換装することができる。これにより、ケーシングの換装作業は作業現場においても容易に実施できるようになる。尚、斯かる場合、油圧シリンダ５及びアーム６，６はそのまま残してケーシング２Ｂ内に納めればよい。尚、図４は、ツインヘッダ１Ａの円錐状の回転ドラム４Ａ，４Ａを円筒状の回転ドラム４Ｃ，４Ｃに換装したタイプのツインヘッダ１Ｄを示している。
【００２５】
図３は、本発明を混合撹拌作業用に用いた好ましい実施の形態である、油圧ダイレクトドライブ式のツインヘッダ１Ｃの縦断面図であり、ツインヘッダ１Ａの切削用の回転ドラム４Ａ，４Ａに植設された切削ピック１３を、撹拌杵１４に換装した回転ドラム４Ｂ，４Ｂにするとともに、ケーシング２Ａをこれより長い首部ケーシング２ｄを有するケーシング２Ｂに換装したものである。回転ドラム４Ｂ，４Ｂの円錐状の外周面に設けた複数の植設基１３ｂには、各々撹拌杵１４が中心軸方向から放射状に植設されている。
【００２６】
また、首部ケーシング２ｄ寄りの撹拌杵１４は外周面に垂直に植設されているが、先端寄りの撹拌杵１４は回転ドラムの長さ方向に傾斜して植設され、両回転ドラム４Ｂ，４Ｂの回転による撹拌範囲を広くしている。また、両回転ドラム４Ｂ，４Ｂのケーシング先端寄りの基端部は近接しているため、地盤の撹拌不能部分は少ない。加えて、両回転ドラム４Ｂ，４Ｂの基端部寄りの撹拌杵１４同士は互いに接触しないように植設してあり、装置故障等のトラブルを最小限として効率的に混合撹拌作業を実施することができる。
【００２７】
この長いタイプの首部ケーシング２ｂを有するツインヘッダ１Ｃを用いれば、混合撹拌作業において地盤の深い部分を容易に混合撹拌することができるとともに、長く外側に広がった撹拌杵１４で広範囲かつ効率的に混合撹拌作業を実施することができる。尚、ツインヘッダ１Ｃとツインヘッダ１Ｂとは、回転ドラムごと換装、または回転ドラムに植設された切削ピック１３または撹拌杵１４を他のものに換装するだけで相互に容易に切り替えることができる。
【００２８】
次に、本実施の形態であるツインヘッダ１Ａ，ツインヘッダ１Ｃ，１Ｄの動作を説明する。
例えば所定幅の溝を掘る場合、先ず、ツインヘッダ１Ａを図１の（Ａ）の状態にして地盤に差し入れれば、掘削面が地盤に対して傾斜しているためこれを容易に差し入れることができる。そして、ある程度ツインヘッダ１Ａを地盤２０に差し入れたら、これを図１の（Ｂ）の状態にすれば、両回転ドラム４Ａ，４Ａの間に掘削不能部分がなくなってケーシング２Ａが地盤に当たらず、スムースに掘削を進めることができる（図５）。そして、そのまま掘削すれば掘削する溝の底部２０ｂの断面を平坦に仕上げることができる。
【００２９】
斯かる場合、図５に示すように溝の側壁２０ｃの底部側に傾斜した堀残し部分３０が生じるが、ツインヘッダ１Ａを図１の（Ａ）の状態にして回転ドラム４の側面を垂直にして当てれば、溝の側壁２０ｃをある程度垂直に整えることもできる（図６）。尚、図１の（Ａ）の状態で掘削すれば溝底部を窪ませることができる。さらに、地盤が強固で掘削を進めにくい場合には、両回転ドラム４Ａ，４Ａを開閉動作させながら掘削すると掘削面が細かく変化して掘削作業を進めやすくなる。
【００３０】
一方、軟弱地盤に硬化剤等を入れて混合撹拌する場合は、地盤に図３の混合撹拌用ツインヘッダ２Ｃを差し入れて行う。また、混合撹拌を行う平坦な底部付近を撹拌する場合は、図３の（Ｂ）の状態にし、側面付近を撹拌しようとする場合、図３の（Ａ）の状態にすれば、撹拌不能部分を少なくすることができる。尚、両回転ドラム４Ｂ，４Ｂを開閉動作させながら作業をおこなえば、撹拌杵１４が複雑な軌道で動いて、より効果的な混合撹拌を実現することができる。
【００３１】
円筒状の回転ドラム４Ｃ，４Ｃに換装したツインヘッダ１Ｄの場合は、例えば、図４の（Ａ）の状態で掘削している場合に、硬度の高い岩盤が出てきた際、図４の（Ｂ）のように両回転ドラム４Ｃを傾斜させれば、回転ドラム４Ｃの先端側の角を集中的に岩盤に当てることができるため、これを容易に掘削することもできる。さらに、地盤が強固で掘削を進めにくい場合は、両回転ドラムを連続的に開閉動作させることで掘削を進めやすくなる。
【００３２】
さらに、これら実施の形態におけるツインヘッダ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいて、図７に示すように、取付フランジ２ａを略円形として、取付用ボルト孔１１を放射状に配置すれば、一対の回転ドラムの両回転軸を作業車両のアームの旋回方向に対し略沿う向きと略直角の向きにする角度との間でブラケットに対して４５度単位で角度を変更して装着可能となり、アームの軸線に対する装着角度を変更することで様々な幅の溝掘削に対応したり、作業車両の進行方向に沿った作業のみならず、アームの旋回方向に扇型に作業を進めることもできるようになる。
【００３３】
尚、本発明を実施するための最良の形態は以上の説明で十分に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば本発明であるツインヘッダに専用の切削ピックを植設し、その回転ドラムを先端方向に閉じた状態にすれば、地表に複数配置された対人用地雷の処理作業に応用することもできる。この場合、両回転ドラムの間に処理不能部分が生じにくいため、地雷の処理残しを最小限とすることができる。また、回転ドラムの駆動方式は、本実施の形態に示した油圧ダイレクトドライブ方式に限らず電動モータやエンジンを使用することもできる。さらに、回転ドラムの回転軸を開閉させる駆動方式においても、油圧駆動に限らず電動モータ駆動、エアコンプレッサーによる駆動でもよく、開閉機構も油圧シリンダの代わりにネジの回転によるロッドのスライド運動でもよいし、リンク以外にギヤ方式を用いてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明である回転ドラムの回転軸を開閉可能としたツインヘッダにより、ツインヘッダの切削不能部分または撹拌不能部分を更に少なくして効率的な作業を行えるようになった。また、これにより掘削面を様々な形状にすることができるとともに、一台で様々な状況に容易に対応できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における好ましい実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明における好ましい実施の形態を示す縦断面図である。
【図３】本発明における好ましい実施の形態を示す縦断面図である。
【図４】本発明における好ましい実施の形態を示す縦断面図である。
【図５】図１のツインヘッダの動作を説明する正面図である。
【図６】図１のツインヘッダの動作を説明する正面図である。
【図７】図１のツインヘッダの平面図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  ツインヘッダ、２Ａ，２Ｂ  ケーシング、２ａ  取付フランジ、２ｂ，２ｄ  首部ケーシング、２ｃ  回転ドラム支持部、３  蝶番部、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ  回転ドラム、５  油圧シリンダ、５ｂ  シリンダロッド、６  アーム、７  油圧モータ、８  軸棒、９  台座、１０  ボルト、１１  ボルト孔、１２  耐圧パイプ、１２ｂ  接続部、１３  切削ピック、１３ｂ  植設基、１４  撹拌杵
【図１】
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【図２】
2004250931.tif 000004
【図３】
2004250931.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004250931.tif 000009