JP2004505189A - 石炭および岩盤を切削するピック - Google Patents

Abstract

ピック（１）は、ピック（１）とドラム（１０）間の相対移動を実質的に防止するためにドラム（１０）に固定される放射方向内側端（４）およびシャンク（３）を有する。ピック（１）は、さらにドラムの回転軸とほぼ平行に伸びる切削エッジ（８）を形成するように公差する前面（５）と背面（６）を備える切削ヘッド（２）を有する。前面（５）は使用時に上記軸を中心とする放射方向と鋭角のレーキ角Ｒをもって傾斜し、背面（６）はエッジ（８）を通り且つ上記放射方向に直交する面と合い角のクリアランス角Ｂをもって傾斜する。前面（５）と背面（６）は鋭角をもって傾斜し、且つ上記シャンクは上記ドラム（１０）に固定された状態で上記放射方向に鋭角の角度をもって伸びている。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は石炭採掘に関するものであり、特に石炭および岩盤掘削に使用される切削ピックに関するものである。
【０００２】
（発明の背景）
石炭および岩盤掘削は、回転する切断ドラムを有する連続式採鉱機または剪断機に間隔を空けて配置されたピックアレイを用いることにより通常行われる。このピックは、ドラムが回転している間にピックと石炭が接触して石炭面を切断する。
【０００３】
最も一般に使用されるピックは尖ったツールチップが成形された円錐形ツールを有する。円錐形のピックは実際には切削しておらず、むしろ石炭面を破砕し、その結果として産出物は悪く粗雑なものとなり、またかなりの量の粉塵粒子を空気中に発生させる。実際には、この生じた作用により発生した粉塵と小さな破片（微粉）に対し、職業上の健康と安全性のコンディションを守るために水の連続的な噴霧が必要となる。これらの細かい粉塵粒子は地下の鉱夫に対し一般に健康災害を引き起こす。粒子の大きさは発ガンおよび／または呼吸障害に陥る大きさの範囲であり、それに長時間曝された鉱夫は、肺ガン、慢性の気管支炎、塵肺症になりやすい。発生した大量の粉塵はまた、設備の信頼性に悪影響を与え、それにより設備維持費用が増加する。
【０００４】
円錐形のピックは、その長軸を中心として自由に回転できるように、それぞれのホルダーにゆるく保持される。ところが、微細な粉塵の発生によってピックがホルダに固定されてしまい、そのためにピックの回転が阻害されてしまうということが調査によって明らかになっている。そして、そのために石炭や岩が破砕され、これにより微粒子や摩擦発火を生じている。
【０００５】
この目的のために出願人は豪国特許出願第１２６７２／９７号に説明するような石炭および岩盤用ピックを発明した。なお、その特許出願の内容は本明細書に参照として組み込まれており、図１から図１０に示されている。ただし、この先行開示に関することは、石炭採掘の分野で公知の事項ではない。
【０００６】
（発明の目的）
本発明の目的は、従来の問題点を解消又は改善すること、また有益な代替案を提供することである。
【０００７】
（発明の要約）
本明細書内に、所定の軸を中心として採掘材料に対して回転駆動される採掘装置の剪断ドラムまたは連続式採鉱ドラムに取り付ける切削ピックであって、
ピックとドラムとの間の相対移動を実質的に防止するようにドラムに固定される、放射方向内側の端部とシャンクと、
上記軸とほぼ平行に伸びる切削エッジを形成するように交差する前面と背面とを備え、上記前面は使用時に上記軸を中心とする放射方向と鋭角のレーキ角をもって傾斜し、上記背面は上記切削エッジを通り且つ上記放射方向に直行する面と鋭角のクリアランス角をもって傾斜し、上記前面と背面が所定の鋭角をもって傾斜している切削ヘッドとを備え、
上記シャンクは、上記ドラムに固定される状態で、上記放射方向に鋭角の取付角をもって伸びているピックが最初に開示されている。
【０００８】
望ましくは、背面クリアランス角は３〜３０度の間の角度がよい。
【０００９】
更に望ましくは、背面クリアランス角は５〜２０度の間の角度がよい。
【００１０】
望ましくは、前面レーキ角は０〜４５度の間の角度がよい。
【００１１】
更に望ましくは、前面レーキ角は１０〜３０度の角度がよい。
【００１２】
望ましくは、切削エッジの幅は５ｍｍ〜６０ｍｍの間がよい。
【００１３】
（好適な実施例の詳細な説明）
図面を参照すると、そこには切削ピック１が開示されている。この切削ピック１は、切削ヘッド２と、シャンク３と、切削ピック１をピックホルダ１１に取り付ける固定（内側）端４を有する。図１から図１０において、ピックホルダ１１は螺旋状ベーン９に溶接されている。また、螺旋状ベーン９は回転ドラム１０に溶接されている。これらの図において、固定端４は「Ｔ」形状に構成され、回転ドラム１０の螺旋状ベーン９に配置されたピックホルダ１１の溝にスライド自在に係合して固定されるようにしてある。このドラムは剪断機または連続式採鉱機に使用可能である。
【００１４】
切削ピック１の本体全体は鋼合金の均質な一体（結合体でない）の棒材から好適に作られる。この棒材は、低合金鋼４３４０から製作され、空気焼き入れおよび焼戻しにより約６０ＨＲの硬度（ロックウェルＣ表面硬度）を有する。図１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ，１６Ｂのピックは石炭の採掘に設計されたもので、図１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、１４Ｂのピックは硬質岩盤の切削に設計されたものである。
【００１５】
ピック１は、ピック１とドラム１０の間の相対移動を実質的に防止した状態でドラムに固定するために、径方向（放射方向）内側の端部４とシャンク３を有する。ピック１はさらに切削ヘッド２を有する。切削ヘッド２は前面５と背面６を有し、これら前面と背面が交差して軸とほぼ平行に伸びる切削エッジ（刃先）８を形成している。使用状態で、前面５は軸の半径方向（放射方向）に対して鋭角のレーキ角（すくい角）Ｒをもって傾斜され、背面６はエッジ８を通り且つ半径方向と垂直な面に対して鋭角のクリアランス角（逃げ角）Ｂをもって傾斜している。鋭角をもって傾斜した前面５と背面６及びシャンク３は、ドラム１０に固定された状態で、半径方向に対して鋭角に伸びる。
【００１６】
図１７に最もよく示すように、前面５は切削面ＣＰに垂直な軸に対して前レーキ角Ｒをもって傾斜している。例えば、図１１Ａには３０度の前レーキ角が示され、図１２Ａには１０度の前レーキ角が示されている。
【００１７】
切刃８の長さに対する切削ヘッド２の幅Ｗは、切削される材料と回転ドラム１０における切削ピック１の配置によって選択される。狭い切削ヘッド２（例えば、図１３Ｂ）は、花崗岩などの硬質岩盤面の切削に使用される。図１１Ｂ、１２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ，１６Ｂは、３０ｍｍ、３０ｍｍ、１０ｍｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍ、５０ｍｍの幅Ｗを有する切削ピック１と切削ヘッド２が示されている。
【００１８】
図１８に示すように、内側端部４とシャンク３はホルダ１１と係合するように構成される。この係合により、ドラム１０の回転に基づいて切削ピック１が円形の軌跡を描くように動作し、切削エッジ８における接線経路が切削面ＣＰを形成する。固定端部の構成により、磨耗した切削ピック１を容易に交換できる。切削ピック１を回転ドラム１０にしっかりと固定すると共にこのピック１を交換できる他の類似の固定手段を固定端部４に設けてもよい。
【００１９】
図７に示すように、使用時、複数の切削ピック１は剪断機１４に取り付けた回転ドラム１０の螺旋状ベーン９に配置される。この配置は、複数の切削ピック１が同一の経路を移動し、隣接する切削ピック１が切削動作中に相互に作用するようにそれらの間隔をあけて行われる。その結果、「二番取り切削」として知られているように、先行する切削ピック１によって各切削ピック１が二番取りされる。切削性能を向上するために、連続する切削ピック１は、切削深さに対する比率Ｓ／Ｄが１〜３の間になるように間隔があけられる。なお、切削ピックの間隔は図７に間隔Ｓで与えられており、切削深さは図１０において回転ドラムが一回転する間に前進する距離Ｄで与えられる。
【００２０】
さらに、切削ピック１は、回転ドラム１０のクリアランス（面）リング１２上で同様にラチス模様に配置してもよい。
【００２１】
これまで説明した切削ピックを用いることにより、種々の有利な性能特性が得られる。例えば、先端部の一定したレーキ角（ポジティブに保たれている）と鋭利さに起因する粉塵発生の減少、安定した低切削力、石炭破砕（粗大な石炭の産出）の減少、水の消費の減少、切削機械の摩耗と割れによる故障時間の減少、ピック表面と切削原料との摩擦の減少及び摩擦性火花の減少、鉱山環境の健康度と安全性の向上である。
【００２２】
上述の切削ピック１を使用することにより、岩盤面や石炭面１３に対する切削作業が改善され、それにより大気中の粉塵粒子の低減を図りながら大きな産品を産出し、よって鉱山作業員の健康障害が減少する。切削ピック１の形状も切削作業にとって有効であり、従来に比べて石炭を掘り出すために必要とする切削力とエネルギが減少する。
【００２３】
本発明は特定の例を参照して説明したが、本発明を他の方法で実施可能であることは当業者に理解し得ることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】石炭および岩盤用切削ピックの側面図である。
【図２】他の石炭および岩盤用切削ピックの側面図である。
【図３】石炭および岩盤用切削ピックの正面図である。
【図４】他の石炭および岩盤用切削ピックの背面図である。
【図５】更なる他の石炭および岩盤用切削ピックの背面図である。
【図６】ピックホルダ内にある石炭および岩盤用ピックの固定端の断面図である。
【図７】石炭および岩盤用切削ピックが配列された回転ドラムの斜視図である。
【図８】石炭および岩盤用切削ピックが配列された回転ドラムの断面の端面図である。
【図９】回転ドラムを備えた剪断機の端面図である。
【図１０】切削深さについて説明する回転ドラムの端面図である。
【図１１Ａ】本発明の実施例である石炭および岩盤用切削ピックの正面図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施例である石炭および岩盤用切削ピックの側面図である。
【図１１Ｃ−Ｆ】図１１Ａおよび図１１Ｂにおいて線ａ−ａ、ｂ−ｂ、ｃ−ｃ、ｄ−ｄに沿って示された石炭および岩盤用切削ピックの断面図である。
【図１２Ａ】更なる石炭および岩盤用切削ピックの正面図である。
【図１２Ｂ】更なる石炭および岩盤用切削ピックの側面図である。
【図１２Ｃ−Ｅ】図１２Ａおよび図１２Ｂにおいて線ａ−ａ、ｂ−ｂ、ｃ−ｃに沿って示された石炭および岩盤用切削ピックの断面図である。
【図１３Ａ】更なる石炭および岩盤用切削ピックの正面図である。
【図１３Ｂ】更なる石炭および岩盤用切削ピックの側面図である。
【図１３Ｃ−Ｄ】図１３Ａおよび図１３Ｂにおいて線ａ−ａ、ｂ−ｂに沿って示された石炭および岩盤用切削ピックの断面図である。
【図１４Ａ】更なる石炭および岩盤用切削ピックの正面図である。
【図１４Ｂ】更なる石炭および岩盤用切削ピックの側面図である。
【図１５Ａ】更なる石炭および岩盤用切削ピックの正面図である。
【図１５Ｂ】更なる石炭および岩盤用切削ピックの側面図である。
【図１５Ｃ−Ｅ】図１５Ａおよび図１５Ｂにおいて線ａ−ａ、ｂ−ｂ、ｃ−ｃに沿って示された石炭および岩盤用切削ピックの断面図である。
【図１６Ａ】更なる石炭および岩盤用切削ピックの正面図である。
【図１６Ｂ】更なる石炭および岩盤用切削ピックの側面図である。
【図１６Ｃ−Ｅ】図１６Ａおよび図１６Ｂにおいて線ａ−ａ、ｂ−ｂ、ｃ−ｃに沿って示された石炭および岩盤用切削ピックの断面図である。
【図１７】ピックのチップの部分的切断図である。
【図１８】ピックホルダ内にある他の石炭および岩盤用ピックの固定端の断面図である。
【符号の説明】
１…切削ピック、２…切削ヘッド、３…シャンク、４…固定（内側）端、５…前面、６…背面、７…後面、８…切削エッジ、９…螺旋形状ベーン、１０…回転ドラム、１１…ピックホルダ、１２…クリアランス（面）リング、１３…石炭面、１４…剪断採鉱機、
Ｒ…前面レーキ角、Ｂ…背面クリアランス角、Ｗ…切刃幅（ヘッド幅）、Ｓ…ピック間隔、Ｐ…切削ドラム半径、Ｄ…切削深さ、ＣＰ…切削面

Claims (11)

1. 所定の軸を中心として採掘材料に対して回転駆動される採掘装置のドラムに取り付ける切削ピックであって、
   ピックとドラムとの間の相対移動を実質的に防止するようにドラムに固定される、放射方向内側の端部とシャンクと、
   上記軸とほぼ平行に伸びる切削エッジを形成するように交差する前面と背面とを備え、上記前面は使用時に上記軸を中心とする放射方向と鋭角のレーキ角をもって傾斜し、上記背面は上記切削エッジを通り且つ上記放射方向に直交する面と鋭角のクリアランス角をもって傾斜し、上記前面と背面が所定の鋭角をもって傾斜している切削ヘッドとを備え、
   上記シャンクは、上記ドラムに固定された状態で、上記放射方向に鋭角の取付角をもって伸びている切削ピック。
2. 上記ピックが鋼合金で製造されている請求項１のピック。
3. 上記背面クリアランス角が３〜３０度の角度である請求項１、２いずれかのピック。
4. 上記背面クリアランス角が５〜２０度の角度である請求項１、２いずれかのピック。
5. 上記レーキ角が０〜４５度の角度である上記請求項のいずれか一つのピック。
6. 上記レーキ角が１０〜３０度の角度である上記請求項のいずれか一つのピック。
7. 上記切削エッジの幅が５ｍｍ〜６０ｍｍの間である上記請求項のいずれか一つのピック。
8. ピックホルダにより上記ドラムに取り付けられる上記請求項のいずれか一つのピック。
9. 上記シャンクが溝を有し且つ上記ホルダに固定状態で取り付けることができる請求項９のピック。
10. 上述の請求項のいずれか一つに係る複数の切削ピックを備えた採鉱機のドラム。
11. 実質的に本明細書内に記載され図７Ａ−７Ｂ、８Ａ−８Ｅ、９Ａ−９Ｄ、１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ−１１Ｅ、１２Ａ−１２Ｅ，１７，１８のいずれかにより参照される石炭および岩盤用切削ピック。