(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に配設された複数本の棒状部材に複数個の爪部材を取り付けてなり、アンローダのブレード式供給機の下部に装着されて、垂直方向の掘削を行うドリルユニットにおいて、
前記複数個の爪部材を水平状態から下方に向けて傾斜させて取り付けるとともに、その傾斜角度を前記棒状部材の先端側の爪部材から中心側の爪部材に向けて段階的に大きくし、かつ、前記複数個の爪部材の設置間隔を前記棒状部材の先端側の爪部材から中心側の爪部材に向けて段階的に狭くするとともに、前記複数個の爪部材の幅を前記棒状部材の先端側の爪部材から中心側の爪部材に向けて段階的に狭くすることを特徴とするブレード式供給機のドリルユニット。
【請求項２】
前記放射状に配設された複数本の棒状部材の中心下部には、十字状に形成されたドリルビットが備えられ、該ドリルビットは先端辺がテーパ状に形成されるとともに、複数の切欠きが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブレード式供給機のドリルユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブレード式供給機のドリルユニットに係り、特に石炭や鉄鉱石等の難流動性のばら物（以下、「堆積物」という）を船倉から陸上に荷揚げするアンローダのブレード式供給機のドリルユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
船倉内の堆積物を陸上に荷揚げするアンローダの供給機には、実公平２─３５６９７号公報に見られるようなブレード式のものがある。この供給機は、円周状に配置された複数枚のブレードを水平方向に周回させて堆積物を供給機内に掻き集め、回転する羽根付きにより上方に放ち上げて垂直ブームのひれ付きコンベアに移載する。
【０００３】
ところで、アンローダの荷役パターンには、垂直ブームをスイングさせるスイング取りや、機械全体を走行させる走行取り等があり、供給機の掻き取り方向を前後左右に変えて移動させながら堆積物を掻き取っていく。この掻き取り作業は、所定深さを保ちながら供給機を水平に移動させるため、まず、所定の切り込み深さまで掘削することが必要になる。
【０００４】
しかしながら、従来のブレード式供給機の場合、堆積物が、鉄鉱石や石灰石などのように難流動性で硬度が大きい場合や、工業塩や原糖のように潮解して硬化層を形成する場合には、供給機内の固定部分（たとえば駆動用のチェーンケーシング等）の抵抗が大きくなり、供給機や船倉が破損するおそれがあった。
【０００５】
このため、従来のブレード式供給機では、垂直ブームのスイング操作や水平ブームの起伏操作を繰り返し行うことで、所定深さまで徐々に掘削しなければならず、垂直掘削にかなりの時間を要するという欠点があった。
【０００６】
そこで、本願出願人は、かかる欠点を解消すべく、先に行った特許出願（特願平１１−３１９６５１号）において、ブレード式供給機の下部に垂直掘削が可能なドリルユニットを設置することを提案した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のドリルユニットは、比重、硬さの値が大きく極端に掘削しにくい堆積物を掘削する場合や、硬化の度合いが非常に大きく（圧縮強度：２００ｋＰａ程度以上）なる場合のある堆積物を掘削する場合には、掘削反力が大きくなるため、構造物の剛性を増加させても、あるいは荷役効率を低下させても、掘削反力を小さくするために、垂直掘削速度を減少させる必要があった。また、構造物の剛性を増加させる場合には、ブレード消費動力も増大し、イニシャルコスト、ランニングコストも大きくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、荷役効率の低下を防止し、荷役コストを小さくできるとともに、過大な荷重が加わるのを防いで破損を防止できるブレード式供給機用のドリルユニットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、放射状に配設された複数本の棒状部材に複数個の爪部材を取り付けており、アンローダのブレード式供給機の下部に装着されて、垂直方向の掘削を行うドリルユニットにおいて、前記複数個の爪部材を水平状態から下方に向けて傾斜させて取り付けるとともに、その傾斜角度を前記棒状部材の先端側の爪部材から中心側の爪部材に向けて段階的に大きくし、かつ、前記複数個の爪部材の設置間隔を前記棒状部材の先端側の爪部材から中心側の爪部材に向けて段階的に狭くするとともに、前記複数個の爪部材の幅を前記棒状部材の先端側の爪部材から中心側の爪部材に向けて段階的に狭くすることを特徴とするブレード式供給機のドリルユニットを提供する。
【００１０】
本発明によれば、棒状部材に固着された複数個の爪部材は、水平状態から下方に向けて傾斜して取り付けられており、その傾斜角度が棒状部材の先端側の爪部材から中心側の爪部材に向けて段階的に大きくなるように設定されている。また、その設置間隔が、棒状部材の先端側の爪部材から中心側の爪部材に向けて段階的に狭くなるように設定されており、さらに、その幅が棒状部材の先端側の爪部材から中心側の爪部材に向けて段階的に狭くなるように設定されている。このような構造とすることにより、所定の切り込み深さまで過大な荷重が加わるのを防ぎながら垂直掘削できる。これにより、垂直ブームのスイング操作が不要になることから、荷役効率の低下を防止できるとともに、荷役コストを小さくできる。また、過大な荷重が加わることによるブレード式供給機の破損を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るブレード式供給機のドリルユニットの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１２】
図１は、本発明に係るブレード式供給機が適用されたアンローダの概略構成を示す斜視図である。このアンローダ１０は、船倉２８内の堆積物２６を陸上に荷揚げする装置であって、主としてアンローダ本体１２、水平ブーム１６、垂直ブーム１８及びブレード式供給機２０で構成されている。
【００１３】
アンローダ本体１２は、走行フレーム１３と旋回フレーム１４とから構成されている。走行フレーム１３は、アンローダ１０のベース部であり、下面四隅に備えられた車輪２２、２２、…で自走する。旋回フレーム１４は、走行フレーム１３の上部に設置されており、旋回自在に設けられている。
【００１４】
水平ブーム１６は、旋回フレーム１４の上端部に起伏自在に設けられている。また、垂直ブーム１８は、その水平ブーム１６の先端部に揺動自在に設けられている。この水平ブーム１６と垂直ブーム１８の内部には、ひれ付きコンベア２４が設置されており（図２参照）、堆積物２６は、このひれ付きコンベア２４を介して垂直ブーム１８の先端から陸上まで搬送される。
【００１５】
ブレード式供給機２０は、船倉２８内の堆積物２６を掻き集めて垂直ブーム１８内のひれ付きコンベア２４に移載する。このブレード式供給機２０は、図４に示すように、供給機本体２１とドリルユニット４６とで構成されている。
【００１６】
図２、図３は、供給機本体２１の構成を示す斜視図と平面断面図である。なお、同図では羽根付きロータ３４の駆動源、ブレード式供給機２０のフレームの一部、垂直ブーム１８及びドリルユニット４６の記載が省略されている。
【００１７】
供給機本体２１は、垂直ブーム１８の先端部に設けられており、図２、図３に示すように、ブレードロータ２９、羽根付きロータ３４、搬送部材３２及び案内板３６で構成されている。
【００１８】
ブレードロータ２９は、図３に示すように、複数枚のブレード３０、３０…を円周状に配置して構成されており、図示しない駆動装置に駆動されることにより図中矢印３８方向に周回する。
【００１９】
ここで、このブレードロータ２９を構成する各ブレード３０、３０、…は、それぞれその回転方向後端部が内側に傾斜するように設置されている。すなわち、各ブレード３０は、回転方向に対して最も先行する部分が最大の旋回径を描き、逆に回転方向に対して最も後方の部分が最小の旋回径を描くように配置されている。これにより、ブレードロータ２９を周回させると、各ブレード３０は、回転方向前端縁で堆積物２６を掻き崩すとともに、回転方向後方に向かう傾斜内面で漸進的に堆積物２６を中心に向けて寄せ集めるように作用する。
【００２０】
羽根付きロータ３４、３４は、図２、図３に示すように、ブレードロータ２９の内側に配設されている。この羽根付きロータ３４、３４は、多数枚の掻き上げ羽根４２、４２…を円周状に配置して構成されており、ケーシング４０内に配設されたチェーン（不図示）に駆動されることにより回転する。そして、この羽根付きロータ３４、３４が回転することにより、ブレードロータ２９内に掻き込まれた堆積物２６が、上方のひれ付きコンベア２４に向けて放ち上げられる。
【００２１】
搬送部材３２、３２は、図２、図３に示すように、スクリュー状に形成されており、羽根付きロータ３４、３４の両側に取り付けられている。この搬送部材３２は、羽根付きロータ３４と共に回転し、ブレード３０によって内側に掻き込まれた堆積物２６を羽根付きロータ３４に向けて送り込むように作用する。
【００２２】
案内板３６は、図２、図３に示すように、羽根付きロータ３４、３４の上向きに回転する側に配置されており、羽根付きロータ３４、３４によって放ち上げられる堆積物２６をガイドするように作用する。これにより、堆積物２６を効率よくひれ付きコンベア２４に移載できる。
【００２３】
ドリルユニット４６は、図４、図５に示すように、ブレードロータ２９の回転中心Ｏ上にドリルビット４８を備えている。このドリルビット４８は、図６に示すように、円柱状に形成された支持体５２の下部に取り付けられており、４枚の羽根板４９、４９、…を放射状に配置して十字状に形成されている。
【００２４】
ここで、このドリルビット４８を構成する個々の羽根板４９は、図６に示すように、その下端辺が所定の角度α（α＝４５°〜６０°）をもって傾斜して形成されている。また、その先端辺４９Ａには、図７に示すように、それぞれブレードロータ２９の回転方向３８に対して後段側に逃げ角βが形成されてテーパ状に形成されている。さらに、その先端辺４９Ａには、図６、図７に示すように、取り扱う堆積物２６の平均粒径よりも大きな幅Ｈを持つスリット４９ａ、４９ａ、…が所定の間隔をもって複数形成されている。
【００２５】
一方、このドリルビット４８が取り付けられた支持体５２には、図４、図５に示すように、４本の角パイプ５０、５０、…が９０°の間隔をもって放射状に取り付けられている。この各角パイプ５０、５０、…の先端は、ブレードロータ２９を構成するブレード３０、３０、…に連結されている。このため、ブレードロータ２９が回転すると、４本の角パイプ５０、５０、…も回転し、これに伴ってドリルビット４８も回転する。
【００２６】
ここで、この角パイプ５０、５０…は、図４、図８に示すように、支持体５２側が低くなるように傾斜して取り付けられている。これにより、ドリルビット４８が最下端の位置に配置されるので、ドリルビット４８による掻き崩し作業がスムーズになる。
【００２７】
また、この角パイプ５０、５０、…は、図示しないボルトによってブレード３０に着脱自在に取り付けられており、ドリルユニット４６全体をブレード式供給機２０に対して着脱できるようにされている。
【００２８】
各角パイプ５０には、図４、図５に示すように、楔状に形成された複数個の爪５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅが取り付けられている。
【００２９】
この複数個の爪５４Ａ〜５４Ｅは、図８に示すように、その設置間隔が角パイプ５０の先端側（ブレード３０側）から中心側（ドリルビット４８側）に向かって段階的に狭くなるように配設されている。すなわち、爪５４Ｅと爪５４Ｄとの間隔をｄE-D 、爪５４Ｄと爪５４Ｃとの間隔をｄD-C 、爪５４Ｃと爪５４Ｂとの間隔をｄC-B 、爪５４Ｂと爪５４Ａとの間隔をｄB-A とすれば、ｄE-D ＞ｄD-C ＞ｄC-B ＞ｄB-A となるように配置されている。
【００３０】
また、この角パイプ５０に配設される複数の爪５４Ａ〜５４Ｅは、図５に示すように、隣り合う角パイプ５０に取り付けられた爪５４Ａ〜５４Ｅ同士がドリルユニット４６を回転させた際に互い違いの位置にくるように配設されている。すなわち、一方の角パイプ５０に設置された爪５４Ａと爪５４Ｂとの間に他方の角パイプ５０に設置された爪５４Ａが配置されるように配設されている。
【００３１】
また、この角パイプ５０に配設される個々の爪５４Ａ〜５４Ｅは、図８に示すように、その幅が角パイプ５０の先端側から中心側に向かって段階的に狭くなるように形成されている。すなわち、爪５４Ｅの幅をｗE 、爪５４Ｄの幅をｗD 、爪５４Ｃの幅をｗC 、爪５４Ｂの幅をｗB 、爪５４Ａの幅をｗA とすれば、ｗE ＞ｗD ＞ｗC ＞ｗB ＞ｗA となるように形成されている。
【００３２】
さらに、この角パイプ５０に配設される個々の爪５４Ａ〜５４Ｅは、図９に示すように、水平状態から下方に向けて傾斜して取り付けられており、その傾斜角度が角パイプ５０の先端側から中心側に向けて段階的に大きくなるように設置されている。すなわち、爪５４Ｅの傾斜角度をθE 、爪５４Ｄの傾斜角度をθD 、爪５４Ｃの傾斜角度をθC 、爪５４Ｂの傾斜角度をθB 、爪５４Ａの傾斜角度をθA とすれば、θE ＜θD ＜θC ＜θB ＜θA となるような関係を満たすように設置されている。
【００３３】
前記のごとく構成された本実施の形態のブレード式供給機２０の作用は次のとおりである。
【００３４】
船倉２８内の堆積物２６を陸上に荷揚げする場合は、図２に示すように、ブレード式供給機２０を所定深さに保ちながら水平方向に移動させる。この際、ブレード３０を旋回させながら、羽根付きロータ３４と搬送部材３２とを回転させる。これにより、堆積物２６は、まず旋回するブレード３０によってブレード式供給機２０内に掻き集められる。そして、回転する搬送部材３２によって羽根付きロータ３４に送られたのち、羽根付きロータ３４で上方に放ち上げられ、ひれ付きコンベア２４によって陸上に荷揚げされる。
【００３５】
ところで、上記のようにブレード式供給機２０による堆積物２６の掻き取り作業は、ブレード式供給機２０を所定深さに保ちながら、そのブレード式供給機２０を水平移動させることにより行われる。
【００３６】
しかしながら、ブレード式供給機２０を所定深さに位置させるためには、まず、ブレード式供給機２０で堆積物２６を所定深さまで垂直に掘削しなければならない。
【００３７】
従来のブレード式供給機は、ケーシング４０や案内板３６等の固定物の抵抗が大きいため、無理に垂直掘削を行おうとすると、過大な荷重がブレード式供給機２０や船倉２８に加わり、破損事故に繋がる危険性があった。
【００３８】
本実施の形態のブレード式供給機２０では、供給機本体２１の下部にドリルユニット４６が取り付けられているため、ブレード式供給機２０の下方の堆積物２６を容易に掻き崩すことができる。すなわち、本実施の形態のブレード式供給機２０では、ブレードロータ２９を回転させると、供給機本体２１の下部に取り付けられたドリルユニット４６が回転し、そのドリルユニット４６を構成するドリルビット４８と爪５４Ａ〜５４Ｅとによって、供給機本体２１の下部の堆積物２６を掻き崩すことができる。これにより、堆積物２６を垂直方向に容易に掘削することができる。
【００３９】
ところで、この回転する個々の爪５４Ａ〜５４Ｅについて考えると、図１０に示すように、角パイプ５０の先端側に配設された爪５４Ｅと、中心側に配設された爪５４Ａとでは、垂直方向の移動速度ｖE1、ｖA1は変わらないが、旋回半径の違いにより周速度ｖE2、ｖA2が変化する。すなわち、旋回半径の相違により、角パイプ５０の先端側に設置した爪５４Ｅの周速度ｖE2が、中心側に設置した爪５４Ａの周速度ｖA2より大きくなる。
【００４０】
このため、中心側に設置した爪５４Ａの切り込み角度γA は、先端側に設置した爪５４Ｅの切り込み角度γE より大きくなり、爪の形状、傾斜角度、間隔が同じであれば、角パイプ５０の中心側での垂直掘削反力が大きくなる傾向にある。特に比重、硬さの値が大きく極端に掘削しにくい堆積物や、硬化の度合いが非常に大きく（圧縮強度：２００ｋＰａ程度以上）なる場合のある堆積物を掘削する場合のブレード中心部での垂直掘削反力の増加率は顕著である。
【００４１】
そこで、本実施の形態のドリルユニット４６では、ドリルユニット４６に加わる反力を均等にして全体の掘削反力を低減すべく、角パイプ５０の先端側に設置した爪５４Ｅの幅を最も広く形成し、ブレード中心に向かうに従って徐々に狭くなるように形成している。また、爪の設置間隔を角パイプ５０の先端側に設置した爪５４Ｅ、５４Ｄの間隔が最も広く、ブレード中心部に近づくに従って徐々に狭くなるように設置している。さらに、角パイプ５０の先端側に設置した爪５４Ｅの傾斜角度を最も小さくし、ブレード中心部に近づくに従って徐々に大きくなるように設置している。
【００４２】
また、ドリルビット４８に対して、各羽根板４９の先端辺４９Ａに逃げ角βを形成するとともに、その先端辺４９Ａに取り扱う堆積物２６の平均粒径よりも大きな幅Ｈを持つスリット４９ａ、４９ａ、…を複数形成している。
【００４３】
このように形成することにより、ドリルユニット４６に加わる反力を均等にすることができ、全体の掘削反力の低減を図ることができる。これにより、硬さの値が大きく極端に掘削しにくい堆積物や、硬化の度合いが非常に大きくなる場合のある堆積物であっても、スムーズに掘削することができる。
【００４４】
またこれにより、所定の切り込み深さまで過大な荷重が加わるのを防ぎながら垂直方向に掘削することができる。
【００４５】
さらに、垂直ブームのスイング操作が不要になることから荷役効率の低下を防止できるとともに、荷役コストを小さくできる。
【００４６】
また、本実施の形態では、隣り合う角パイプ５０の爪５４Ａ〜５４Ｅを互い違いの位置に配設しているので、堆積物２６を効率良く掻き崩すことができる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、角パイプ５０に配設される個々の爪５４Ａ〜５４Ｅの傾斜角度を角パイプ５０の先端側から中心側に向けて段階的に大きくなるように設置しているが、この傾斜角度は各爪５４Ａ〜５４Ｅの設置位置での切り込み角度に応じて段階的に大きくなるように設定するか、若しくは、設置位置での逃げ角、すなわち、図１０に示すように、切り込み速度ｖA 、ｖE の延長線と爪５４Ａ、５４Ｅの裏面とのなす角度δA 、δE が一定になるように設定することが好ましい。
【００４８】
また、本実施の形態では、図１１（ａ）に示すように、各爪５４Ａ〜５４Ｅの形状を楔状としているが、同図（ｂ）に示すように、楔状とした各爪５４Ａ〜５４Ｅの先端両側をテーパ状とすることにより、先端先細状に形成してもよい。これにより、さらに掘削抵抗の低減化を図ることができる。
【００４９】
また、爪や角パイプの形状は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、角パイプ５０を回転させた際の抵抗を小さくできる形状のものであれば、他の形状のものを採用してもよい。たとえば、断面円筒状のパイプを用いると、スムーズに回転させることができるとともに、パイプを強度的に強くすることができる。
【００５０】
また、角パイプや爪の設置数や配置は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、たとえば、角パイプ５０の数を３本以下にして角パイプ５０全体の抵抗を少なくしたり、角パイプ５０の数を５本以上にしてドリルユニット４６の強度を向上させてもよい。
【００５１】
さらに、上述した実施の形態では、角パイプ５０をブレード３０に取り付けることによって、ドリルユニット４６をブレード３０とともに回転させたが、ドリルユニット４６とブレード３０とを別々に回転させてもよい。この場合、ドリルユニット４６用の回転駆動装置を設け、該回転駆動装置でドリルユニット４６の回転速度を調節し、たとえば、垂直掘削する際にドリルユニット４６を高速回転させ、水平方向に掘削する際にドリルユニット４６を低速回転すると、前記供給機２０全体のランニングコストを低減させることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、過大な荷重が加わるのを防ぎながら垂直掘削できる。また、垂直掘削が可能になることから、アンローダの垂直ブームのスイング操作が不要になり、荷役効率の低下を防止できるとともに、荷役コストを小さくできる。また過大な荷重が加わるのを防いで破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アンローダの概略構成を示す斜視図
【図２】ブレード式供給機の供給機本体の構成を示す斜視図
【図３】ブレード式供給機の供給機本体の構成を示す平面断面図
【図４】ブレード式供給機の構成を示す斜視図
【図５】ドリルユニットの構成を示す下面図
【図６】ドリルビットの構成を示す正面図（ａ）と下面図（ｂ）
【図７】ドリルビットの構成を示す斜視図
【図８】ドリルユニットの要部の構成を示す正面拡大図
【図９】ドリルユニットの要部の構成を示す側面拡大図
【図１０】ドリルユニットの要部の構成を示す側面拡大図
【図１１】爪の他の実施の形態の形状を示す斜視図
【符号の説明】
１０…アンローダ、１２…アンローダ本体、１６…水平ブーム、１８…垂直ブーム、２０…ブレード式供給機、２１…供給機本体、２２…車輪、２４…ひれ付きコンベア、２６…堆積物、２８…船倉、２９…ブレードロータ、３０…ブレード、３２…搬送部材、３４…羽根付きロータ、３６…案内板、４０…ケーシング、４２…掻き上げ羽根、４６…ドリルユニット、４８…ドリルビット、４９…羽根板、４９Ａ…先端辺、４９ａ…スリット、５０…角パイプ、５２…支持体、５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ、５４Ｅ…爪、
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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