(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低背空間に堆積した落鉱を回収する装置であって、本体から水平方向に突出し昇降動可能且つ水平面内において回動可能に設けられたアームと、該アームの先端部に設けられたバケットを備え、上記アームは上記本体に回動可能に連結する上腕部と、該上腕部と上記バケット間を繋ぐ前腕部と、上記上腕部に上記前腕部を回動可能に連結する第一関節部と、上記前腕部に上記バケットを回動可能に連結する第二関節部を有し、上記第一関節部及び上記第二関節部は、それぞれ、連結軸と該連結軸の上部及び下部を支持する軸受け部を備え、該連結軸は基軸部の上部に該基軸部よりも大径の大径軸部を有すると共に該基軸部の下部に該基軸部よりも小径の小径軸部を有し、上記軸受け部は、上記連結軸の上部の大径軸部を受けて支持する肉厚の上部軸受け部を備えると共に上記連結軸の下部の小径軸部を補助的に支持する、上記上部軸受け部より薄い薄板状の補助板部を備え、上記前腕部及び上記バケットは自身の基端部に連結する部材の中心線を基準として左右両側に回動可能であることを特徴とする落鉱回収装置。
【請求項２】
上記前腕部及び上記バケットはロータリーアクチュエータ又はモータを駆動源として回動することを特徴とする請求項１記載の落鉱回収装置。
【請求項３】
上記バケットは底無構造であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の落鉱回収装置。
【請求項４】
上記バケットの先端部に補強片を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の落鉱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトコンベアの下などの低背空間（地面からの高さが限定された空間）に落下した鉱石、いわゆる落鉱を回収する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大量の鉱物を扱う製鉄所などにおいては、たとえば原料ヤードのベルトコンベアなど搬送手段の継ぎ目や周りに落鉱が堆積してしまい、堆積した落鉱によって鉱石の搬送に支障が生じてしまう問題を有している。
【０００３】
落鉱が堆積した箇所が開放的な空間であれば、ユンボなどの一般的な重機で容易に落鉱を回収することができるが、落鉱が堆積した箇所がベルトコンベアの下などの低背空間であると、一般的な重機では回収できず、人力による回収作業を余儀なくされる。
【０００４】
しかしながら、落鉱が堆積した箇所は長距離に亘って多数存在するし、堆積した落鉱は固化したり塊状化したりしているため、そもそも人力による回収作業は頗る困難である。そのため、低背空間専用の落鉱回収装置が種々開発されている。
【０００５】
たとえば、下記特許文献１に開示の落鉱回収装置は、装置自体を低背空間に侵入可能な高さにすると共に自走可能にして、落鉱が堆積した低背空間に侵入し、本体前方に設けたバケットで落鉱を押し出すか、又は落鉱を掬い出して回収することができる。
【０００６】
また、下記特許文献２に開示の落鉱回収装置は、本体から水平方向に突出する伸縮アームと、該伸縮アームの基端側に設けられたバケットと、該伸縮アームの先端側に設けられて上記バケットと対向する掻き寄せ具を備え、該掻き寄せ具を上記伸縮アームにより前後動させて落鉱を掻き寄せ、該掻き寄せた落鉱を上記バケットに掻き入れることにより、落鉱を回収することができる。
【０００７】
また、下記特許文献３に開示の落鉱回収装置は、既知のユンボなどの掘削機、すなわち垂直面内において回動可能なアームと、該アームの先端部に設けたバケットとを備えた掘削機であって、上記バケットを横長構造にし、該横長バケットを片持ち状態で取り付け、該横長バケットの自由端部を落鉱が堆積した低背空間に差し入れ、該差し入れた横長バケットで落鉱を掬い出して回収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−５６４８号公報
【特許文献２】実開昭６２−２１１５５号公報
【特許文献３】実開平４−３３７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１の落鉱回収装置にあっては、落鉱が堆積した空間が低背なだけではなく狭隘でもある場合には、そもそも当該空間に侵入することは困難であり、侵入できたとしても押し出し作業や掬い出し作業を行うことはできない問題点を有している。
【００１０】
これに対して、上記特許文献２，３の落鉱回収装置は、何れも、掻き寄せ具やバケットのような部材を落鉱が堆積した空間に差し入れて回収作業を行うことができるため、当該空間が低背且つ狭隘であっても有効に落鉱を回収することができる。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献２の落鉱回収装置にあっては、掻き寄せ具は伸縮アームによって直線状に前後動するだけであるから、一度に落鉱を回収できる範囲は掻き寄せ具の幅に限定されるのであり、それよりも広範囲での回収が必要な場合には逐一装置を移動しなければ回収作業を行うことはできない。
【００１２】
また、上記特許文献３の落鉱回収装置にあっては、横長バケットを支持するアームは垂直方向にのみ回動可能であり、横長バケットは水平方向においては装置自体の走行や回転による移動しかできないから、この装置においては、結局、横長バケットの自由端部が届く範囲が回収作業可能範囲である。したがって、そもそも横長バケットの自由端部が届かない部分の落鉱を回収することはできない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記した従来の落鉱回収装置の構造を抜本的に見直して、バケットを低背空間において自在に操作できるようにし、確実且つ適切な回収作業を実現できる、比類なき落鉱回収装置を提供する。
【００１４】
要述すると、本発明に係る落鉱回収装置は、低背空間に堆積した落鉱を回収する装置であって、本体から水平方向に突出し昇降動可能且つ水平面内において回動可能に設けられたアームと、該アームの先端部に設けられたバケットを備え、上記アームは上記本体に回動可能に連結する上腕部と、該上腕部と上記バケット間を繋ぐ前腕部と、上記上腕部に上記前腕部を回動可能に連結する第一関節部と、上記前腕部に上記バケットを回動可能に連結する第二関節部を有し、上記前腕部及び上記バケットは自身の基端部に連結する部材の中心線を基準として左右両側に回動可能とする構成により、上記バケットを水平方向に且つ高さを変えて広範囲に万遍なく移動させることができ、確実且つ適切な回収作業が実現できる。
また、上記第一関節部及び上記第二関節部は、それぞれ、連結軸と該連結軸の上部及び下部を支持する軸受け部を備え、該連結軸は基軸部の上部に該基軸部よりも大径の大径軸部を有有すると共に該基軸部の下部に該基軸部よりも小径の小径軸部を有し、上記軸受け部は、上記連結軸の上部の大径軸部を受けて支持する肉厚の上部軸受け部を備えると共に上記連結軸の下部の小径軸部を補助的に支持する、上記上部軸受け部より薄い薄板状の補助板部を備えることにより、上記前腕部や上記バケットを確実に回動可能に支持すると共にこれらの重量に起因する曲げモーメントに適切に対応する。
【００１５】
好ましくは、上記前腕部及び上記バケットはロータリーアクチュエータ又はモータを駆動源として回動する構成により回動角度を自由に調整することができる。加えてトルクも調整可能であり、上記前腕部及び上記バケットは力強く回動することができる。
【００１７】
好ましくは、上記バケットは底無構造とすることにより、回収作業時の無用な摩擦抵抗や引っかかりを低減しつつ、確実に落鉱を掻き出すことができる。
【００１８】
また、上記バケットの先端部に補強片を設けることにより、当該バケット自体の剛性を向上すると共に落鉱や地面との接触による摩耗を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る落鉱回収装置によれば、低背空間に堆積した落鉱に対して、バケットを水平方向に広範囲且つ万遍なく移動させることができ、確実で適切な回収作業を行うことができる。
【００２０】
また、本発明に係る落鉱回収装置のアームは、上述した水平方向の回動に加えて、昇降動することもできるので、堆積し固化した落鉱の塊におけるウィークポイントに有効にバケットを当てることができる共に、地面すれすれでバケットを操作することもでき、ひいては効率的な回収作業が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る落鉱回収装置の側面図であり、本体、アーム（上腕部と前腕部）及びバケットを一直線に配した状態を示す側面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】本発明に係る落鉱回収装置の平面図であり、アーム（上腕部と前腕部）及びバケットを本体と直交する方向に一直線に配した様子を示す平面図である。
【図４】図３のＢ部拡大図である。
【図５】本発明に係る落鉱回収装置におけるアーム（上腕部と前腕部）及びバケットの回動範囲を示す平面図である。
【図６】バケットの駆動構造を示す説明図である。
【図７】バケットの斜視図である。
【図８】低背空間に堆積した落鉱を回収する様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る落鉱回収装置の最良の実施例について、図１乃至図８に基づき、説明する。なお、図５においては、実際には外部から視認できない、ロータリーアクチュエータ７のチェーン７ａを、敢えて描き、ロータリーアクチュエータ７から前腕部３ｂ又はバケット４への回動力の伝達を示している。
【００２３】
＜基本構成＞
本発明に係る落鉱回収装置１は、図８に示すように、ベルトコンベアＢなどに高さが限定された低背空間Ｓに堆積した落鉱Ｏを回収する装置である。当該落鉱回収装置１は、図１乃至図５に示すように、本体２から水平方向に突出し昇降動可能且つ水平面内において回動可能に設けられたアーム３と、該アーム３の先端部に設けられたバケット４を備える基本構成を有している。すなわち、アーム３は本体２から地面ＧＬと平行に突出し、地面と平行のまま水平方向に沿って回動することができると共に、地面ＧＬと平行のまま昇降動することもできる構成となっている。具体的な構成については後述する。
【００２４】
なお、図１乃至図３、図５において、図中の２ａは移動するための車輪であり、２ｂはアーム３とのバランスを取るカウンターウェイトであり、２ｃは自走用のエンジンである。本発明に係る落鉱回収装置１において、本体２が自走可能か否かについては、特に限定はないが、回収作業の効率の観点から、既知のエンジンなどを駆動源として自走可能とすることが望ましい。また、自走のための操作を含め、アーム３やバケット４の操作については、作業者が乗り込んで操作するか、作業者がリモート操作するかは実施に応じ任意である。
【００２５】
＜アームの構成＞
図１乃至図５に示すように、アーム３は、本体２に回動可能に連結する上腕部３ａと、上腕部３ａとバケット４間を繋ぐ前腕部３ｂと、上腕部３ａに前腕部３ｂを回動可能に連結する第一関節部５と、前腕部３ｂにバケット４を回動可能に連結する第二関節部６を有する。なお、図中の１０は、上腕部３ａを回動させるための油圧シリンダーであり、該油圧シリンダー１０のピストンロッド１０ａによる往復運動をクランク部１１及び上腕支持部１２の連結軸１２ａを介して上腕部３ａの回動運動に変換する。また、図中の１３はアーム３を昇降動させるための油圧シリンダーであり、上腕支持部１２を介してアーム３を油圧シリンダー１０と共に昇降動させるものである。
【００２６】
≪アーム及びバケットの昇降動構成≫
本発明においては、アーム３自体を昇降動することができる。よって、アーム３に支持されたバケット４も同様に昇降動すると共に、アーム３の上腕部３ａに回動力を付与する油圧シリンダー１０も一緒に昇降動することとなる。具体的には、油圧シリンダー１３のピストンロッド１３ａによって上腕支持部１２を昇降動することにより、上腕部３ａ及び前腕部３ｂ（すなわちアーム３）並びにバケット４を昇降動することができると共に、上腕支持部１２に結合した油圧シリンダー１０も昇降動することができる。
【００２７】
好ましくは、上腕支持部１２の昇降動をガイドする一対のガイド軸１５を設け、ガタつきのない昇降動を実現する。各ガイド軸１５は油圧シリンダー１３のピストンロッド１３ａと平行に且つピストンロッド１３ａとの間隔が等しくなるように固定用パネル１４Ａ・１４Ｂを介して固定されている。
【００２８】
上腕支持部１２は、上腕部３ａを回動可能に支持するための連結軸１２ａと、該連結軸１２ａを回動可能に支持する軸受部１２ｂと、既述したガイド軸１５の外周面に沿ってスライドするスライド部１２ｃと、油圧シリンダー１０の本体（シリンダー部分）及び油圧シリンダー１３のピストンロッド１３ａの先端と結合する結合部１２ｄとを備え、これらが一体化して構成されている。
【００２９】
≪アーム及びバケットの回動構成≫
本発明においては、特に、前腕部３ｂとバケット４が自身の基端部に連結する部材の中心線を基準として左右両側に回動可能である構成を有しており、広範囲で万遍なく回収作業を行うことができる。
【００３０】
詳述すると、図３，図５に示すように、前腕部３ｂは自身の基端部に連結する上腕部３ａの中心線を基準として左右両側に最大で９０°ずつ回動可能である。同様に、バケット４は自身の基端部に連結する前腕部３ｂの中心線を基準として左右両側に最大で９０°ずつ回動可能である。なお、前腕部３ｂとバケット４の最大回動角度は適宜調整できる。前腕部３ｂとバケット４は、必ずしも左右対称に回動しなくても良く、一方側と他方側で最大回動角度を変えても良い。また、本実施例においては、前腕部３ｂとバケット４の双方について、自身の基端部に連結する部材の中心線を基準として左右両側に回動可能である構成であるが、本発明にあっては、前腕部３ｂとバケット４の一方のみ、左右両側に回動するように構成しても良い。何れにしても、所望するアーム３全体の動きに応じて、任意に設定することができる。
【００３１】
本実施例にあっては、上述した如く、前腕部３ｂとバケット４の双方が自身の基端部に連結する部材の中心線を基準として左右両側に回動可能であるので、図５に示すように、上腕部３ａが９０°だけ回動することができれば、前腕部３ｂは２７０°分の回動が可能であり、バケット４は３６０°を超えてさらに９０°、計４５０°回動することができ、落鉱回収に直接関与するバケット４を広範囲で万遍なく移動させることができる。そのため、確実且つ適切な落鉱回収作業が実現できる。
【００３２】
図５に示すように、バケット４は、回動のための駆動源として、ロータリーアクチュエータ７を用いることにより、回動角度を自由に調整することができると共にトルクも調整可能となり、上述したような回動を可能とする。同様に、前腕部３ｂは、回動のための駆動源として、ロータリーアクチュエータ７を用いることにより、上述したような回動を可能とする。
【００３３】
本発明において、ロータリーアクチュエータ７としては、前腕部３ｂ又はバケット４を無段階で且つ所望のトルクで回動させることができれば、既知の空圧、油圧又は電動のロータリーアクチュエータを用いることができる。
【００３４】
ただし、本発明において、好ましくは、ロータリーアクチュエータ７を前腕部３ｂに配し、該前腕部３ｂに配されたロータリーアクチュエータ７の回動力をチェーン７ａを介して駆動部７ｂに伝え、該駆動部７ｂで第二関節部６の連結軸８を回動し、該連結軸８の回動によってバケット４を回動する。これにより、ロータリーアクチュエータ７を第二関節部６とは離れた前腕部３ｂに配することができるため、第二関節部６の回動域を広くすることができる一方、チェーン７ａによりロータリーアクチュエータ７の回動力を確実に第二関節部６の連結軸８に伝達することができる。
【００３５】
また、前腕部３ｂに回動力を付与するロータリーアクチュエータ７でも同様に、ロータリーアクチュエータ７を上腕部３ａに配し、該上腕部３ａに配されたロータリーアクチュエータ７の回動力をチェーン７ａを介して駆動部７ｂに伝え、該駆動部７ｂで第一関節部５の連結軸８を回動し、該連結軸８の回動によって前腕部３ｂを回動する。これにより、ロータリーアクチュエータ７を第一関節部５とは離れた上腕部３ａに配することができるため、第一関節部５の回動域を広くすることができる一方、チェーン７ａによりロータリーアクチュエータ７の回動力を確実に第一関節部５の連結軸８に伝達することができる。
【００３６】
なお、具体的には図示しないが、本発明においては、バケット４及び／又は前腕部３ｂが電動モータを駆動源として回動することも、実施に応じ任意である。電動モータを用いる場合、上述のロータリーアクチュエータの場合と同様にチェーンを介して回動力を伝達する構成としても良い。
【００３７】
ここで、第二関節部６の具体的構造について、図６を用いて説明する。なお、第一関節部５の具体的構造は、これから説明する第二関節部６と同様であるので、説明は割愛し、第二関節部６の説明を援用する。
【００３８】
図６に示すように、第二関節部６においては、連結軸８と軸受け部９を備える。連結軸８は、上部に大径軸部８ａを有すると共に下部に小径軸部８ｂを有し、該大径軸部８ａと小径軸部８ｂ間を基軸部８ｃが繋ぐ構造となっている。また、軸受け部９は、連結軸８の上部の大径軸部８ａを受けて支持する肉厚の上部軸受け部９ａと、連結軸８の小径軸部８ｂを補助的に支持する薄板状の補助板部９ｂを備えている。このように、連結軸８は、下部側よりも上部側が強固に支持される片持ち軸構造とし、連結軸８上部の大径軸部８ａが軸受け部９の肉厚の上部軸受け部９ａによって強固に支持される。
【００３９】
このように、第二関節部６においては、連結軸８の大径軸部８ａ及び軸受け部９の上部軸受け部９ａにより上部側の剛性を高める構成となっており、バケット４を確実に回動させると共に、バケット４の重量に起因する曲げモーメントに適切に対応する。また、第一関節部５においては、前腕部３ｂを確実に回動させると共に、前腕部３ｂ及びバケット４の重量に起因する曲げモーメントに適切に対応する。
【００４０】
また、第二関節部６においては、前腕部３ｂに配されたロータリーアクチュエータ７の回動力を伝達するチェーン７ａがギヤ状の駆動部７ｂを回動し、該駆動部７ｂと一体化する連結軸８の基軸部８ｃを回動する構成となっている。なお、図６中において、７ｃはベアリングユニットであり、連結軸８の基軸部８ａを回動可能に支持する部材である。
【００４１】
＜バケットの構成＞
本発明におけるバケット４は、図６，図７に示すように、天板部４Ａと該天板部４Ａの外縁から垂下する側壁部４Ｂを備えるが、好ましくは、底板は設けない底無構造とする。すなわち、バケット４の底部分は開口部４ｂとし、開放する。このように、底無構造とすることにより、回収作業時、つまり落鉱の掻き出し時の無用な摩擦抵抗や引っかかりを低減することができる。
【００４２】
また、図６，図７に示すように、バケット４の先端部には補強片４ａを設けるのが望ましい。該補強片４ａによってバケット４自体の剛性を高めると共に、落鉱や地面との接触による摩耗を防ぐことができる。よって補強片４ａは側壁部４Ｂの側縁や下縁などの落鉱や地面との接触が多い箇所に設けるのが良い。
【００４３】
上記説明した構成を備えた、本発明に係る落鉱回収装置１にあっては、図６に示すように、ベルトコンベアＢの下などの低背空間Ｓに落鉱Oが堆積している場合にも、アーム３によってバケット４を所望の高さで水平方向に沿って回動させることにより、固化している落鉱Ｏを確実に崩しつつ掻き出すことができる。
【００４４】
また、第一関節部５とロータリーアクチュエータ７によりアーム３の前腕部３ｂは上腕部３ａの中心線より左側にも右側にも回動することができ、第二関節部６とロータリーアクチュエータ７によりバケット４は前腕部３ｂの中心線より左側にも右側にも回動することができるので、バケット４を広範囲に万遍なく移動させることができ、適切な回収作業が実現できる。
【００４５】
なお、本発明においては、さらに強力な掻き出しを実現するために、前腕部３ｂの駆動源をたとえば油圧シリンダーとして、当該前腕部３ｂを上腕部３ａの中心線の左右一方側のみに回動可能にし、バケット４を前腕部３ｂの中心線の左右両側に回動可能にすることも実施に応じ任意である。逆に、前腕部３ｂを上腕部３ａの中心線の左右両側に回動可能にし、バケット４の駆動源を油圧シリンダーとして、当該バケット４を前腕部３ｂの中心線の左右一方側のみに回動可能とすることも実施に応じ任意である。
【００４６】
また、本実施例では、最適例として、上腕部３ａと前腕部３ｂを単体として説明したが、本発明においては、上腕部３ａ又は／及び前腕部３ｂを関節を介して複数体として構成することを排除するものではない。
【符号の説明】
【００４７】
１…落鉱回収装置、２…本体、２ａ…車輪、２ｂ…カウンターウェイト、２ｃ…エンジン、３…アーム、３ａ…上腕部、３ｂ…前腕部、４…バケット、４ａ…補強片、４ｂ…開口部、４Ａ…天板部、４Ｂ…側壁部、５…第一関節部、６…第二関節部、７…ロータリーアクチュエータ、７ａ…チェーン、７ｂ…駆動部、７ｃ…ベアリングユニット、８…連結軸、８ａ…大径軸部、８ｂ…小径軸部、８ｃ…基軸部、９…軸受け部、９ａ…上部軸受け部、９ｂ…補助板部、１０…油圧シリンダー、１０ａ…ピストンロッド、１１…クランク部、１２…上腕支持部、１２ａ…連結軸、１２ｂ…軸受部、１２ｃ…スライド部、１２ｄ…結合部、１３…油圧シリンダー、１３ａ…ピストンロッド、１４Ａ…固定用パネル、１４Ｂ…固定用パネル、１５…ガイド軸、Ｂ…ベルトコンベア、Ｓ…低背空間（落鉱堆積空間）、Ｏ…落鉱、ＧＬ…地面。
【要約】
【課題】  バケットを低背空間において自在に操作できるようにし、確実且つ適切な回収作業を実現できる落鉱回収装置の提供。
【解決手段】  本発明に係る落鉱回収装置は、低背空間に堆積した落鉱を回収する装置であって、本体から水平方向に突出し昇降動可能且つ水平面内において回動可能に設けられたアームと、該アームの先端部に設けられたバケットを備え、上記アームは上記本体に回動可能に連結する上腕部と、該上腕部と上記バケット間を繋ぐ前腕部と、上記上腕部に上記前腕部を回動可能に連結する第一関節部と、上記前腕部に上記バケットを回動可能に連結する第二関節部を有し、上記前腕部及び／又は上記バケットは自身の基端部に連結する部材の中心線を基準として左右両側に回動可能とする構成により、上記バケットを水平方向に且つ高さを変えて広範囲に万遍なく移動させることができ、確実且つ適切な回収作業が実現できる。
【選択図】  図５【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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