(57)【要約】【課題】間伐材、樹木の枝、立木、切り株等の被破砕物を小片に破砕する破砕装置及び作業機用破砕装置を得る。【解決手段】作業機（１）のアーム（４）の先端部に第１油圧モータ（１１）を設けると共に該第１油圧モータ（１１）に回転ブラケット（１５）を連結し、該回転ブラケット（１５）に、前記第１油圧モータ（１１）の回転軸心と直交する軸心を中心として回転する第２油圧モータ（１６）を連結し、外周部に多数の刃（２２）を有する円筒状の破砕ドラム（２０）を前記第２油圧モータ（１６）に同軸に連結し、前記回転ブラケット（１５）に前記破砕ドラム（２０）の外周の一部を包囲する円弧状の受け体（２５）を連結し、前記破砕ドラム（２０）と受け体（２５）とのうち、少なくとも一方を他方に対して接離方向に移動させる移動装置（１７）を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラム主体の外周面に多数の刃を有する破砕ドラムと、該破砕ドラムの外周の一部を包囲する円弧状の受け体とを設け、前記破砕ドラムを回転させるモータと、前記破砕ドラムと受け体とのうち、少なくとも一方を他方に対して接離方向に移動させる移動装置とを設けたことを特徴とする破砕装置。
【請求項２】
破砕ドラムは、ドラム主体の外周面に多数の角柱状の刃を螺旋状に配列するとともに、各刃の１つの角を回転方向に向けたことを特徴とする請求項１記載の破砕装置。
【請求項３】
受け体は格子状にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の破砕装置。
【請求項４】
移動装置は、破砕ドラムが高負荷になった際に破砕ドラムと受け体との接近方向への移動を一時的に停止、又は前記破砕ドラムと受け体とのうち、少なくとも一方を他方に対して一時的に離間方向に移動させることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の破砕装置。
【請求項５】
作業機のアームの先端部に第１油圧モータを設けると共に該第１油圧モータに回転ブラケットを連結し、該回転ブラケットに、前記第１油圧モータの回転軸心と直交する軸心を中心として回転する第２油圧モータを連結し、外周面に多数の刃を有する円筒状の破砕ドラムを前記第２油圧モータに同軸に連結し、前記回転ブラケットに前記破砕ドラムの外周の一部を包囲する円弧状の受け体を連結し、前記破砕ドラムと受け体とのうち、少なくとも一方を他方に対して接離方向に移動させる移動装置を設けたことを特徴とする作業機用破砕装置。
【請求項６】
油圧モータは、インナ部材の外周部に半径方向外端が開口したシリンダを円周方向に所定ピッチで形成し、各シリンダに頭部が半球面状に形成されたピストンを摺動可能に嵌合させるとともに、各ピストンの頭部にボールを自転可能に設け、前記インナ部材の外周部を包囲するアウタ部材の内周部に前記ボールが転動可能な波形カム面を形成し、該波形カム面の一方の斜面に対面するボール側のシリンダに作動油を供給するとともに、波形カム面の他方の斜面に対面するボール側のシリンダの作動油を回収する油圧回路を設けたことを特徴とする請求項５記載の作業機用破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間伐材、剪定された枝等が破砕できる破砕装置、及びパワーショベル、トラックバックホー等、自走する作業機のアームに装着されて間伐材、剪定した樹木の枝等の破砕に加え、立木、切り株等が破砕できる作業機用破砕装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、外周面に多数の回転刃を有するローターを設け、前記ローターの外周の一部を円弧状の篩スクリーンによって包囲するととともに、該篩スクリーンの内面にスクリーン内固定刃を設け、前記篩スクリーンとローターとの間の間隙の入り口と出口とに固定刃を設け、前記ローターの上方に被破砕物を堆積するためのホッパー、及び前記ローターを回転させるモーターを設け、該モーターにより前記ローターを回転させて前記ホッパーに投入された被破砕物を破砕するようにしたものがあった。
【０００３】
また、油圧ショベル等の作業機のアームの先端にシリンダの伸縮により開閉可能に相対するクランプ材を設けると共に、該クランプ材の側面にそれぞれ切断用のサイドカッターを設け、前記両クランプ材の下側先端に丸太等を繊維方向に引き裂くための先端カッターを設け、丸太や切り株等の被破砕物を先端カッターで繊維方向に引き裂き、これをサイドカッターで所定長さに寸断するようにしたものがあった。
【特許文献１】特開２００１−３３４１６０号公報
【特許文献２】特開平７−２３７２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１のものは、ローターと篩スクリーンとの間隔を一定にして被破砕物を破砕するようにしていたので、径の大きな被破砕物を円滑に破砕することができなかった。また、ローターの上方に専用のホッパーを必要とするため大型になるものであった。
【０００５】
前記特許文献２のものは、被破砕物が粗割りされるため、プラントで再度小片に破砕する必要があった。このため、被破砕物の処理に手数を要するとともに大型の設備を要するものであった。本発明は、被破砕物の処理が現場で迅速に行える破砕装置及び作業機用破砕装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、ドラム主体の外周面に多数の刃を有する破砕ドラムと、該破砕ドラムの外周の一部を包囲する円弧状の受け体とを設け、前記破砕ドラムを回転させるモータと、前記破砕ドラムと受け体とのうち、少なくとも一方を他方に対して接離方向に移動させる移動装置とを設ける構成にしたものである。
請求項２に係る発明は、前記破砕ドラムは、ドラム主体の外周に多数の角柱状の刃を螺旋状に配列するとともに、各刃の１つの角を回転方向に向けるようにしたものである。
請求項３に係る発明は、前記受け体を格子状にしたものである。
請求項４に係る発明は、前記移動装置の構成として、破砕ドラムが高負荷になった際に破砕ドラムと受け体との接近方向への移動を一時的に停止、又は前記破砕ドラムと受け体とのうち、少なくとも一方を他方に対して一時的に離間方向に移動させる構成にしたものである。
請求項５に係る発明は、作業機のアームの先端部に第１油圧モータを設けると共に該第１油圧モータに回転ブラケットを連結し、該回転ブラケットに、前記第１油圧モータの回転軸心と直交する軸心を中心として回転する第２油圧モータを連結し、外周面に多数の刃を有する円筒状の破砕ドラムを前記第２油圧モータに同軸に連結し、前記回転ブラケットに前記破砕ドラムの外周の一部を包囲する円弧状の受け体を連結し、前記破砕ドラムと受け体とのうち、少なくとも一方を他方に対して接離方向に移動させる移動装置を設ける構成にしたものである。
請求項６に係る発明は、前記油圧モータの構成として、インナ部材の外周部に半径方向外端が開口したシリンダを円周方向に所定ピッチで形成し、各シリンダに頭部が半球面状に形成されたピストンを摺動可能に嵌合させるとともに、各ピストンの頭部にボールを自転可能に設け、前記インナ部材の外周部を包囲するアウタ部材の内周部に前記ボールが転動可能な波形カム面を形成し、該波形カム面の一方の斜面に対面するボール側のシリンダに作動油を供給するとともに、波形カム面の他方の斜面に対面するボール側のシリンダの作動油を回収する油圧回路を設ける構成にしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願の請求項１に係る発明は、移動装置を作動させることによって破砕ドラムと受け体との間隙を被破砕物の大きさに容易に対応させることができる。そして、破砕ドラムと受け体との間に被破砕物を介在させ、モータにより破砕ドラムを回転させながら前記移動装置により破砕ドラムと受け体とを互いに接近方向に移動させると、両者間に介在した被破砕物が小片に破砕されることになる。これにより、径の大きな被破砕物を円滑に破砕することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記破砕ドラムの外周に設ける刃を角柱状にして螺旋状に配列し、各刃の１つの角を回転方向に向けたので、各刃の曲げ剛性が高くなると共に各刃の１つの角が順次被破砕物に衝突することになるので、破砕ドラムと受け体との間に介在した被破砕物を効率よく小片に破砕することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記受け体を格子状にしたので、被破砕物が受け体部でスリップし難くなり、該被破砕物の破砕を助長するとともに、破砕された小片が格子状の隙間から円滑に外部に排出されることになる。
【００１０】
請求項４に係る発明は、破砕ドラムが高負荷になると、移動装置が破砕ドラムと受け体との接近方向への移動が一時的に停止、又は前記破砕ドラムと受け体とのうち、少なくとも一方が他方に対して一時的に離間方向に移動されるので、破砕ドラムを回転させる第２油圧モータの過負荷を防止し、該第２油圧モータの磨耗・損傷を低減するとともに、被破砕物の破砕処理中に前記破砕ドラムが停止しなくなるので、被破砕物を効率よく破砕することができる。
【００１１】
本願の請求項５に係る発明は、作業機のアームの向きを変更すると共に、第１油圧モータの駆動量を設定することにより、破砕装置の向きを、横向き、縦向きあるいは傾斜した被破砕物に適宜対応させることができる。前記破砕装置の向きを被破砕物に対応させた状態で第２油圧モータ及び移動装置を作動させると、破砕ドラムが回転されるとともに、破砕ドラムと受け体とが互いに接近方向に移動し、両者間に介在した被破砕物を小片に破砕することになる。
【００１２】
請求項６に係る発明は、波形カム面の一方の斜面に対面するボール側のシリンダ室に油圧回路から作動油が供給されると、該シリンダに嵌合したピストンが作動油の圧力によって半径方向外方に移動され、該ピストンに支持されたボールが波形カム面の一方の斜面を押してアウタ部材を一方向に回転させることになる。また、アウタ部材の回転により、波形カム面の他方の斜面に対面するボールが該斜面によって軸心方向に押圧されると、該ボールを支持するピストンが軸心方向に移動され、シリンダ室の作動油が油圧回路の回収路に排出されることになる。これにより、軸方向の寸法を小さくしながら大きな回転トルクを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図１は本発明の実施例を示す作業機の全体を示す説明用側面図、図２は破砕装置を横向きにした状態の側面図、図３は破砕装置を縦向きにした状態の側面図、図４は破砕装置の受け体の側面図、図５は図４の平面図、図６は破砕ドラムの一部断面側面図、図７は第２油圧モーター部の断面図、図８は図７のVIII-VIII線相当の部分断面図である。
【００１４】
図１、図２において、１はパワーショベルからなる作業機であり、下部にキャタピラー２を、上部に第１油圧シリンダ３ａによって上下に回動されるブーム３、該ブーム３の先端部に第２油圧シリンダ４ａによって上下に回動されるアーム４、及びこれらを操縦するためのキャビン５等を有する。
【００１５】
前記アーム４の先端部に破砕装置１０が取り付けられている。破砕装置１０は、第１油圧モータ１１、第２油圧モータ１５、破砕ドラム、及び受け体を主要部としてなる。前記第１油圧モータ１１は、回動ブラケット１２を介して前記アーム４の先端部に取り付けられる。即ち、前記アーム４の先端部に水平な第１支点ピンＰ１を介して回動ブラケット１２を回動可能に連結し、該回動ブラケット１２に前記第１油圧モータ１１を第１支点ピンＰ１と直交させて連結する。前記回動ブラケット１２は、第３油圧シリンダ１３を伸縮作動させることによって第１支点ピンＰ１を中心として回動され、前記第１油圧モータ１１の回転軸心を上下方向に変移させる。
【００１６】
前記第１油圧モータ１１の出力側に回転ブラケット１５（１５ａ，１５ｂ）を連結し、該回転ブラケット１５に受け体２５、及び第２油圧モータ１６を連結する。即ち、図２に示すように、第１油圧モータ１１の出力側に第１回転ブラケット１５ａを左方（前方）に向けて突出固定し、該第１回転ブラケット１５ａの左端部に受け体２５を固定する。また、前記第１回転ブラケット１５ａに、第１油圧モータ１１の回転軸心と直交する第２支点ピンＰ２を介して第２回転ブラケット１５ｂを回動可能に取付け、該第２回転ブラケット１５ｂに第２油圧モータ１６を第１油圧モータ１１の回転軸心と直交させて連結する。
【００１７】
前記第２油圧モータ１６の出力側に円筒状の破砕ドラム２０を同軸に連結する。該破砕ドラム２０は、図６に示すように、円筒状のドラム主体２１の外周に多条の螺旋溝２１ａを形成し、該螺旋溝２１ａに短い角柱状の刃２２を所定の間隔をおいて起立固定する。この場合、前記螺旋溝２１ａは角溝にすると共に、その螺旋角度は各刃２２の１つの角が回転方向に向く如く設定する。前記第２回転ブラケット１５ｂは、図２に示すように、第４油圧シリンダ（移動装置）１７を伸縮作動させることによって第２支点ピンＰ２を中心として回動され、前記破砕ドラム２０を後述の受け体２５に対して接離方向に移動させる。
【００１８】
前記受け体２５は、円弧状に形成されて破砕ドラム２０の外周の一部を包囲する。即ち、図４、図５に示すように、前部が接線方向に延びる側面視円弧状にした５個の縦リブ２６（２６ａ〜２６ｅ）を横（幅）方向に所定の間隔をおいて配列し、該縦リブ２６の内面に多数の細長い角形の横桟２７を交差させて縦（前後）方向に所定の間隔をおいて配列するとともに、各縦リブ２６の内面に形成した溝に嵌合させて両者を溶接により一体に固着する。
【００１９】
前記各縦リブ２６（２６ａ〜２６ｅ）のうち、図５において上側の２個の縦リブ２６ａ，２６ｂは後方に延長させて前述した第１回転ブラケット１５ａとする。１５ｃは前記第２支点ピンＰ２が嵌合する軸受、１５ｄは第１油圧モータ１１に取り付けるための取付け板である。そして、前述した第１油圧モータ１１を回転させることによって前記第２油圧モータ１６及び破砕ドラム２０の回転軸心を地面に対して水平及び垂直方向に変移させる。
【００２０】
前記第１油圧モータ１１及び第２油圧モータ１６は略同様の構造となっており、これらは作業機１の本体部に装備された油圧装置の油圧によって回転されるようになっている。このうち、第２油圧モータ１６を代表して図７、図８により説明する。図７、図８において、３０は油圧モーターであり、インナ部材３１、該インナ部材３１の外周側に嵌合されて回転されるアウタ部材３７を主要部として構成される。前記インナ部材３１は前述した第２回転ブラケット１５ｂに連結され、アウタ部材３７は前述した破砕ドラム２０に連結される。
【００２１】
前記インナ部材３１は以下の如くなっている。即ち、短尺な円柱ブロックの外周部８か所に、半径方向外端が開口した２個一組のシリンダ３２を等ピッチで放射状に形成し、該シリンダ３２に頭部が半球面に形成されたピストン３３を摺動可能に嵌合させる。各ピストン３３は各シリンダ３２内に収容した押圧ばね（符号省略）により半径方向外方に押圧付勢する。前記各ピストン３３の頭部にボール３４を自転可能に載置する。該ボール３４はシリンダ３２の内面に密接して摺動可能に嵌合する径とする。前記各ピストン３３の頭部の底部中心部に、シリンダ３２内からボール３４方向にのみのオイル流通を許容する逆止弁３５を取り付ける。
【００２２】
アウタ部材３７は短尺な円筒状に形成されて前記インナ部材３１の外周部を包囲し、その外周側で円筒状のホルダ３８にベアリング３９を介して回転自在に支持される。前記アウタ部材３７の内周部にインナ部材３１側の各ボール３４が転動可能な波形カム面４０を形成する。即ち、図８に示すように、ボール３４の径よりも若干大きい半径となる円弧カム面４０ａを円周方向に１０個等ピッチで形成するとともに、各円弧カム面４０ａ同士を小径の円弧面で滑らかに接続する。
【００２３】
前述したインナ部材３１の軸心部に芯軸４１及び該芯軸４１の外周に嵌合させた筒状のディストリビュータ４３を貫通させ、芯軸４１はインナ部材３１側に一体的に連結するとともに、その軸心部に連通路４２を貫通形成し、該連通路４２を介して冷却水が外部から前述した破砕ドラム２０内に供給できるようにする。また、前記ディストリビュータ４３はアウタ部材３７側に一体的に連結する。
【００２４】
前記インナ部材３１とディストリビュータ４３との間に油圧回路４５を形成し、該油圧回路４５によってアウタ部材３７を一方向に回転させる。即ち、図７に示すように、アウタ部材３７側に各シリンダ３２の底部からディストリビュータ４３の外周に向かう油孔４６を形成し、ディストリビュータ２３の外周に油圧装置の圧送ホース４７に接続される供給路４８と、油圧装置の戻りホース４９に接続される回収路５０とを円周方向に交互に配列形成する。この場合、前記供給路４８は、所定のボール３４ａが円弧カム面４０ａのうちの一方の斜面４０ｂに対面した際に該ボール３４ａを有するシリンダ３２の油孔４６と連通するように、また、前記回収路５０は、所定のボール３４ｂが円弧カム面４０ａのうちの他方の斜面４０ｃに対面した際に該ボール３４ｂを有するシリンダ３２の油孔４６と連通するように配列形成する。
【００２５】
前記第２油圧モータ１６（又は第１油圧モータ１１）は、作業機１の本体部に装備された油圧装置から作動油が供給されると、該作動油がディストリビュータ４３を介して油圧回路４５に供給され、この作動油が円弧カム面４０ａの一方の斜面４０ｂに対面するボール３４ａ側のシリンダ室に流入し、該シリンダに嵌合したピストン３３を半径方向外方に移動させ、該ピストン３３に支持されたボール３４ａが円弧カム面４０ａの一方の斜面４０ｂを押してアウタ部材３７を一方向に回転させることになる。また、アウタ部材３７の回転により、円弧カム面４０ａの他方の斜面４０ｃに対面するボール３４ｂが該斜面４０ｃによって軸心方向に押圧されると、該ボール３４ｂを支持するピストン３３が軸心方向に移動され、シリンダ室の作動油が油圧回路４５の回収路５０に排出されることになる。これにより、軸方向の寸法を小さくしながらアウタ部材３７、従って破砕ドラム２０を大きなトルクで回転させることになる。
【００２６】
次に、前記作業機１の使用態様について説明する。まず、破砕装置１０により間伐材、切り取られた樹木の枝等の被破砕物を粉砕する際には、第１油圧シリンダ３ａ〜第３油圧シリンダ１３、及び第１油圧モータ１１を作動させ、破砕装置１０を図１の姿勢Ａで示すように、地面近傍で水平に位置させる。この状態で第４シリンダ１７を短縮作動させ、図２の仮想線で示すように破砕ドラム２０を開作動、つまり受け体２５から上方に離間させ、該受け体２５内に前記被破砕物を投入する。
【００２７】
次いで、第２油圧モータ１６を起動させて破砕ドラム２０を図１において反時計方向に回転させつつ、前記第４シリンダ１７を伸長作動させて破砕ドラム２０を閉方向、つまり受け体２５方向に移動させる。さすれば、破砕ドラム２０の刃２２が受け体２５内の前記被破砕物に接触し、これを小片に破砕することになる。また、破砕された破砕物は受け体２５の縦リブ２６、横桟２７の間隙部から外部に排出されることになる。なお。被破砕物の種類によっては、予め受け体２５に対する破砕ドラム２０の間隙を一定にしておき、この状態で破砕ドラム２０を回転させながら、対象とする被破砕物を順次破砕装置１０に投入するようにしてもよい。
【００２８】
次に、地面から起立した立木、切り株等の被破砕物を粉砕する際には、第４シリンダ１７を短縮作動させて破砕ドラム２０を開作動させた後、前記第１油圧シリンダ３ａ〜第３油圧シリンダ１３、及び第１油圧モータ１１を作動させ、破砕装置１０を図１の姿勢Ｂ，Ｃで示すように上下に向け、受け体２５と破砕ドラム２０とで前記被破砕物を挟む。
【００２９】
次いで、第２油圧モータ１６を起動させて破砕ドラム２０を回転させつつ、第４シリンダ１７を伸長作動させて破砕ドラム２０を閉方向、つまり受け体２５方向に移動させる。さすれば、破砕ドラム２０の刃２２が前記被破砕物に接触し、これを小片に破砕することになる。また、破砕された破砕物は受け体２５の縦リブ２６、横桟２７の間隙部から外部に排出されることになる。この場合、図３に示すように、被破砕物Ｗが地面に起立した樹木、あるいは立木である場合は、破砕装置１０を前記被破砕物Ｗの上部側から順次下方に向けて移動させながら破砕する。
【００３０】
前記第４油圧シリンダ１７は、破砕ドラム２０の負荷が規定値以上、即ち、第２油圧モータ１６の許容回転トルク以上になると、第４油圧シリンダ１７の作動油路に設置した油圧センサ（図示省略）がこれを検知し、油圧を制御する制御部によって前記第４シリンダ１７の伸長作動を一次的に停止、又は一時的に短縮作動されるようになっており、これにより、破砕処理中に破砕ドラム２０が停止したり、該破砕ドラム２０が過負荷になったりするのを防止するようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例を示す作業機の全体を示す説明用側面図である。
【図２】破砕装置を横向きにした状態の側面図である。
【図３】破砕装置を縦向きにした状態の側面図である。
【図４】破砕装置の受け体の側面図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６】破砕ドラムの一部断面側面図である。
【図７】第２油圧モーター部の断面図である。
【図８】図７のVIII-VIII線相当の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    作業機
２    キャタピラー
３    ブーム
３ａ  第１油圧シリンダ
４    アーム
４ａ  第２油圧シリンダ
５    キャビン
１０    破砕装置
１１    第１油圧モータ
１２    回動ブラケット
１３    第３油圧シリンダ
１５    回転ブラケット
１５ａ  第１回転ブラケット
１５ｂ  第２回転ブラケット
１６    第２油圧モータ
１７    第４油圧シリンダ（移動装置）
２０    破砕ドラム
２１    ドラム主体
２２    刃
２５    受け体
２６（２６ａ〜２６ｅ）    縦リブ
２７    横桟
３０    第２油圧モータ
３１    インナ部材
３２    シリンダ
３３    ピストン
３４    ボール
３５    逆止弁
３７    アウタ部材（出力部材）
３８    ホルダ
３９    ベアリング
４０    波形カム面
４０ａ  円弧カム面
４０ｂ  一方の斜面
４０ｃ  他方の斜面
４１    芯軸
４２    連通路
４３    ディストリビュータ
４５    油圧回路
４６    油孔
４７    圧送ホース
４８    供給路
４９    戻りホース
５０    回収路
Ｐ１    第１支点ピン
Ｐ２    第２支点ピン
Ｗ      被破砕物
【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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