JPH0696869B2 - 弾性ロック部材を有する掘削用歯先 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景と要約 この発明は、掘削用歯先に関し、特に詳しくは、各歯先
が実質的に大きさを形成する大きなドラグライン・バケ
ットを有利に使用する掘削用歯先に関するものである。
一世紀以上の間、掘削用歯先は、２個の部品、すなわ
ち、掘削機、ドラグライン・バケット、ショベル・ディ
ッパーなどに取り付けられるアダプターと、取替可能な
歯先とで構成されている。アダプターがそれを取替える
必要がある程度にまですり減らないうちは、５から30個
の各歯先は使用することができるというのが、掘削装置
作業者の経験であった。歯先の取替の容易さは、新し
く、鋭い貫通用刃を提供するために重要であり、使い捨
て金属の量を最小にし、操業休止時間を最小にするため
に重要である。特に、操業休止時間の短縮は、大きな掘
削用機械にとって格別の経済的な要因であり、例えば、
米国特許第4716668号および第4727663号の説明を参照さ
れたい。

過去数年間にわたって、信頼性と取り付け、取り外しの
容易さにおいて種々の成功で２個の部品からなる歯先構
造に対する多くの錠止構想が開発されている。しかしな
がら、適用のすべてのタイプにおいて、信頼性と取り付
け、取り外しの容易さの両方では誰も成功しなかった。
これらの歯先構造は、殆ど、サイド・ピンとスナップ・
リング、あるいは、スプールと楔部材とを使用してい
る。サイド・ピンは、米国特許第4326348号に示されて
いると同時に、押し込まれたヒレからなり、隣接する歯
先に近いことによりその取り外しは極めて困難である。
米国特許第3121289号に見られるように、スプールと楔
部材の取り外しは、楔部材に近付くためにドラグライン
・バケットの前端を回動させるという不都合さを要し、
楔部材は放り出される。また、楔部材はその機能中に後
退することがあるので、多くの装置において、楔部材を
その適合するスプールに溶接仮止めするのが普通のプラ
クティスであり、このことが楔部材の取り外しを一層困
難にしている。

従来技術の問題点は、歯先のピン受入れ用上部開口に連
通し、垂直方向に長いピンの切欠部に係合可能なロック
部材を受入れるために適合する中空部とを有する歯先を
特徴とする、この発明によって解決される。

この発明の他の目的と利益はこの後の明細書の詳細な説
明によって理解されるだろう。

図１は従来技術の斜視図である。

図２は、この発明の好適な具体例である歯先とその関連
要素との拡大分解斜視図である。

図３はこの発明によって組み立てられた掘削用歯先の部
分における要部断面図とした側面図である。

図４は図３の４−４線に沿った断面図である。

図５は図３の線５−５に沿った要部平面図である。

図６は錠止用ピンから分解されて示されるロック部材を
有するこの発明の実施において使用される錠止手段の側
面図である。

図７は図６の線７−７に沿う断面図である。

図８は図６の線８−８に沿って見られるロック部材の底
面図である。

図９はこの発明の作用を示す、図３の上部中央部と同様
の側面図である。

図10は力のベクトルを示す、図７と同様な要部拡大断面
図である。

図11は図10の力のベクトルのベクトル線図である。

図12は錠止手段とアダプターの変形例を示す図３と同様
な側面図である。

図13は図12の線13−13に沿う断面図である。

図14は図12の線14−14にほぼ沿う鼻状キー溝の平面図で
ある。

図15は、歯先とアダプターの分解のために、ピンを取り
外す場合の第１段階の図12と基本的に類似する要部側面
図である。

図16はそれに続く状態にある部品を示す図15と同様な側
面図である。

実施例 図面において、先ず、米国特許第4326348号に示される
ような従来技術を表す図１を参照して、一般的な符号20
はアダプターを示し、一般的な符号21は前端の土にかみ
合う刃22を有する歯先を示している。アダプター20は耐
摩耗用キャップ23と24とによって保護されている。歯先
21は、26で示されるスナップリングを備えた、25で示さ
れるサイドピンによってアダプター20に固定されてい
る。

図２に示されるように、この発明によれば、一般的な符
号27で示される歯先27は一般的な符号29で示されるアダ
プターの鼻部28に装着される。歯先27とアダプター29の
鼻部28とは一般的な符号30で示される錠止手段によって
着脱自在に一緒に固着される。この錠止手段30は垂直方
向に長いピン31（図６も参照のこと）と一般的な符号32
で示されるロック部材とからなっている。

さらに詳しくは、歯先27は、前方が土にかみ合う刃22で
終わり、後方端22aでアダプターの鼻部28を受入れるた
めに、ソケット部36を形成する、35で示される側壁と協
同する頂壁部33と底壁部とを備えている。

頂壁部33と底壁部34には、それぞれ、垂直方向に整列し
た、ピン受入れ用開口37と38とが設けられている。鼻部
28には、錠止用ピン31を受入れるための整列可能な開口
39が設けられている。

ここまでのところは、通常の従来技術であり、垂直方向
に長いピンを有する歯先は図１に示されるものと対照的
にロックされる。例えば、米国特許第2846790号を参照
されたい。この発明は、先ず、ピンのキーパ部材すなわ
ちロック部材がアダプターの室内に設けられるのではな
くて歯先自体の中に設けられるという新規な配置で従来
技術とは異なっている。ここでは、キーパ部材すなわち
ロック部材32は歯先27の完全に内に設けられているポケ
ット部すなわち中空部40の中だけに装着される。

発明の構成 図３および図４の上部の考察から理解されるように、歯
先の頂壁33は外面41aおよび内面41bとを有している。後
者の内面41bは、その部分としてソケット部36を形成し
ている。図４から容易に理解できるように、垂直軸中央
平面43の両側に配置されているボス部42がそれと一体の
部分として頂壁33から垂下している。ボス部42の中空部
40内には、ロック部材32が位置づけられ、ピン31の切欠
部44に係合するために、中空部40の前方かつ外側に延び
ている（図６参照）。ロック部材32は、ほぞ45（図６と
図８とを参照）を特徴とし、このほぞ45は、ほぞ45を包
み込み、その後ろにある弾性材料（ポリウレタンフォー
ム）で構成されたロック部材の残余部分を有する、基本
的に円柱状である。ある状況の下では、スプリングも、
ほぞ45を戻すための弾性体として有利に使用されること
ができる。ほぞ45の丸い断面形は有利であるが、他の幾
何学的な形も使用することができる。

ロック部材用ポケット部すなわち中空部40は、ピン31の
ロック部材保持スロットすなわち切欠部44と整列するよ
うに配置される。さらに、中空部40には、47と48で示さ
れるように、対向する面が形成され（図４の右側参
照）、ロック部材32の両端を支持している。対向する面
47と48とは、開口37の後壁面41cとほぼ平行で側壁35に
垂直な縦壁面40aによってそれらの後端で連結されてい
る。対向する面47と48とは、ピン31が上方または下方に
動こうとする時に、それらが、ほぞ45をその場所に挟み
あるいは保持するようにロック部材の保持切欠部と一緒
に作用するような方法で配置されている。このことは、
機能中における好ましくないピンの後退を確実に防止す
る。ロック部材32の弾性体46もほぞ45をその場所に保持
することを助ける。ピン31が下方に後退しようとする時
に、与えられる配置は、ロック部材保持用切欠部の面50
と妨害部49を有する中空部の面48との間の挟みあるいは
保持用角度θが約10度を有している（図10参照）。逆
に、ピンが上方に後退しようとする時には、挟みあるい
は保持する角度θは、ロック部材保持用の面51と中空部
の面47との間の角度である。

図10は、ピン31が下方に動こうとする時にほぞ45に作用
する力の線図を示している。かくして、ピン31によって
生じる下方への力ベクトルP1は力ベクトルP2およびP3に
よって対抗されている。P2は歯先の表面48によって生
じ、P3はピン31によって生じるものである。図10はま
た、ほぞ45自体の反作用力である、それぞれC1,C2およ
びC3を示し、それぞれほぞ45の接する面に直角である。

図式上で解答を設定することによっつて（図11）、ピン
11によって下方に生じる各単位力P1に対して、錠止用切
欠部44にほぞ45を押し込む0.18単位の反作用力があるこ
とが判明している。さらに、錠止用切欠部44を出ようと
するほぞ45に対して、妨害部49を克服しなければなら
ず、ピン31は上方に押される。妨害部49は、歯先が、切
欠部44の上部範囲を画成する平行表面50に対して角度θ
である平行な中空部の下部面48を有しているという事実
によっている。力C3と妨害部49とほぞ45をその場所に保
つ。説明されるように、この妨害部は、ピンの切欠部の
上部面とロック部材用中空部の底面との間の角度によっ
てもたらされるものである。かくして、これがこの“ほ
ぞを挟みまたは保持る角度”を求めるための理由であ
り、その角度は約５°から10°、最適には約10°であ
る。

これと同じ型の作用が、ピンガ上方に出ようとする時に
も起こる。同様のほぞを挟みまたは保持する機能は、円
柱状のほぞ断面形と別の形と一緒に機能するように、代
替的に弧状面や小突起あるいは他の形状を使用して達成
される。

錠止手段の変形例 錠止手段の変形例は、図12〜14に示され、そこでは、鼻
部の開口が152で示されるスプリング・カラーを設ける
ために拡大されているという点を除いて、各要素は同じ
である。このことは、この分野における既存の設備の改
良に有利である。

組立と分解 組立のために、ロック部材32はロック部材用の中空部40
に挿入される。歯先27が鼻部28に装着され、各開口37〜
39が整列される。ピン31が頂部開口37に挿入され、ほぞ
45が錠止用切欠部44に係合するまで、ロック部材用中空
部にほぞ45を押し戻すようにピン31が押し下げられる。

分解は図15および16に示され、工具53（スクリュウドラ
イバー、小型のバールあるいは先の尖ったタイヤレバー
でもよい。）が、整列したそれぞれピン31の凹部54と頂
壁の凹部55（図５および７、図15と16も参照）に挿入さ
れる。適当に、てこの作用かまたは楔の作用のどちらか
で、ほぞ45をロック部材用中空部の中に押し戻し、それ
から、図15および16に示されるようにピン31を下方に押
し下げて取り出す。この取り外し技術の初期の方法は米
国特許第4271615号に見ることができる。

この発明は、また、歯先の回動、すなわち底側であった
ところを上側の同じ位置に逆転することを備えている。
このために、第２中空部40′が下部壁34に設けられてい
る。この場合、歯先27は水平な中央平面56に関して対称
である（図16参照）が、逆転構造でない場合には、これ
は省略される。

歯先内にロック部材を配置することによって、使用者
は、歯先の取替時に、自動的に適切な錠止を確信する。
このことは、従来しばしば失われていた保持力の再生を
保証する。今まで、使用者は、歯先の交換時にアダプタ
ーからロック部材を掘り出すために時間を取られること
を好まなかった。これはコストよりむしろ必要とされる
時間と労働力であり、なぜなら、それは歯先の取替えの
ためのコストに比してロック部材コストが小さいからで
ある。また、このような時には高価な休止時間を必要と
したが、歯先内へのロック部材の提供は作業時間の損失
もなく適切な保持力を達成することができる。

さらに、中空部40の寸法は容易に制御することができ、
推奨される有利な挟み作用を、消耗したアダプターの位
置にあるロック部材を有するケースが常にはない場合に
も、予測的に生じさせることができる。言葉を代えれ
ば、消耗したアダプターに代えて歯先内にロック部材を
装着したので、工作によって再生可能な結果を得ること
ができる。この発明により、製造業者の設計に適合する
新しい歯先と錠止機構とが使用されると、できるだけ最
強の２部分歯先を提供することを充分可能とするもので
ある。尚、この発明は、上述した実施例に限定されるこ
となく、種々変更可能である。例えば、この発明が適用
される歯先は、頂壁と底壁とを備えていれば良く、一部
が頂壁と底壁とにより形成された部材にこの発明を適用
することも可能である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前端および後端22aを有する単一の本体を
   備え、上記前端は土に噛み合う刃22を有し、上記後端は
   後端から前方に延びるソケット部36を有している歯先で
   あって、 この歯先27が頂壁33、底壁34、および一対の側壁35によ
   って形成され、上記頂壁33と底壁34には、上記後端22a
   から前方に間隔を置いて、上記ソケット部36と連通する
   ピン受入れ用の開口37、38が整列して設けられ、上記開
   口37に近接する頂壁33が歯先の外側部分を構成する頂面
   41aと上記ソケット部36の部分を構成する底面41bとを提
   供し、上記頂壁33の開口37が上記頂面41aおよび底面41b
   を連結する略垂直な面41cを提供する歯先において、 上記略垂直な面41cには、上記歯先の開口に挿入される
   ピン31と係合すべく適用されたロック部材32の受け入れ
   のために、中空部40が設けられ、この中空部40が上記側
   壁35と略垂直に延びる上部面47と下部面48とを有し、そ
   れにより、上記上部面47と下部面48とが上記開孔37、38
   内のピン31との係合に先立って、ロック部材32を支持す
   るように適用されていることを特徴とする歯先。
2. 【請求項２】上記中空部40の上部面47と下部面48とが上
   記頂面41aおよび底面41bと略平行に延びていることを特
   徴とする請求項１に記載の歯先。
3. 【請求項３】上記歯先には、歯先の長さ方向に延びる水
   平な中央断面56に関して略対象であり、上記底壁34にも
   開口38から突出した中空部40′が設けられていることを
   特徴とする請求項１に記載の歯先。
4. 【請求項４】上記頂壁33が、長さ方向に延びる垂直な中
   央断面43に関して対称的に、その底面41bから内側に向
   かって突出するボス部42を有し、上記中空部40は、上記
   ボス部42内に設けられていることを特徴とする請求項１
   に記載の歯先。
5. 【請求項５】上記略垂直な面41cには、分解用工具53の
   ために、長さ方向の中央で垂直に延びる平面43に並んで
   凹部55を有することを特徴とする請求項１に記載の歯
   先。
6. 【請求項６】ロック部材32が上記中空部40に装着される
   ことを特徴とする請求項１に記載の歯先。
7. 【請求項７】上記ロック部材32がほぞ45を備えているこ
   とを特徴とする請求項６に記載の歯先。
8. 【請求項８】アダプターの鼻部28が上記ソケット部36に
   受け入れられ、その鼻部28が上記歯先の開口37、38と整
   列する垂直に延びる開口39を有し、切欠部44を有するピ
   ン31がこの整列した開口37〜39に挿入され、上記中空部
   40内の弾性を有するロック部材32がピン31の切欠部44に
   係合することを特徴とする請求項１に記載の歯先。
9. 【請求項９】上記切欠部44が上部面50および下部面51を
   有し、上記中空部40の下部面48がこの切欠部44の上部面
   50に対し小さな鋭角を成していることを特徴とする請求
   項８に記載の歯先。
10. 【請求項１０】前端および後端22aを有する単一の本体
    を備え、上記前端は土に噛み合う刃22を有し、上記後端
    は後端から前方に延びるソケット部36を有している交換
    可能な部材であって、 この部材の一部は、前方に延びる第１壁33および第２壁
    34によって形成され、この第１壁と第２壁には、上記後
    端22aから前方に間隔を置いて、上記ソケット部36と連
    通するピン受入れ用の開口37、38が整列してそれぞれ設
    けられ、上記開口37に近接する上記第１壁が上記部材の
    外側の部分を構成する第１面41aと上記ソケット部36の
    部分を構成する第２面41bとを提供し、上記第１壁の開
    口37は、上記第１面41aおよび第２面41bを略横断する方
    向に延び、第１面および第２面に連結する面41cを提供
    している交換可能な部材において、 上記開口37の略横断方向の面41cには、ピン31と係合す
    べく適用されたロック部材32を受けるための中空部40が
    設けられ、この中空部40は、上記第１面41aおよび第２
    面41bと略平行に延びる第１壁面47と第２壁面48とを有
    し、この第１壁面47および第２壁面48は、上記開口の略
    横断方向の面41cと略平行で且つ上記面41cと間隔を置い
    た略横断方向の壁面40aによって連結されており、それ
    により、上記中空部の第１および第２壁面47、48が、上
    記第１および第２壁の開口37、38内のピン31との係合に
    先立って、ロック部材32を支持するように適用されてい
    ることを特徴とする交換可能な部材。