JP2005219034A - 人造石による組合せ式臼の製造方法とそれを用いた粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】少々の土や小石の混入でも粉砕処理物の質や生産量に大きな影響を与えず、また、刃の交換間隔が長く機械維持経費を抑える事を可能とする粉砕機の実現。
【解決手段】粉砕機の基本形を１軸駆動型、粉砕刃を人造石による組合せ式臼とするものとし、製造材料を、熔岩石、花崗岩、砂岩、斑岩、玄武岩、火山岩などを、粒度が１８メッシュから６メッシュ程度まで粉砕処理して大きさ分類し臼製造時の刃の番手とする粒状石材料を単体もしくは混合し、これをセメントなどのバインダーと混練したものと、軽石を代表とする比較的脆い石材を粉砕し粒を揃え同じくバインダーと混練したものの２種類とし、前記を本体原料、後記を溝原料とし、本体より溝の強度を落として磨潰時の磨耗の進行を本体より早いものとし原料排出時の摩擦、磨耗による自動的な溝の確保と本体磨合面を構成する前記バインダーの磨潰時の磨耗により都度露出する粒状石材料により磨合面の石の素材の粗さを使用限界まで保たせること可能とし、目立て作業を不要とした人造石による組合せ式臼とそれを用いた粉砕機を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は粉砕処理技術に関するものである。

ダイオキシンなど環境汚染問題と言う観点から今や焼却処分は敬遠され、建築解体現場から発生する廃材や土木作業現場から発生する剪定枝や抜根、伐採木、また製材過程で発生するチップや樹皮などの産業廃棄物扱いとなる木質系のリサイクルに於いては細かく砕く処理が求められており、比較的大きく処理する事を破砕、細かく処理する事を粉砕と呼び、細かく処理するほどリサイクルへの間口は広くなり、これを２次破砕処理と呼ぶ場合がある。

リサイクル工程は金属や石などを大まかに取り除いた後に破砕し、更に磁力選別機や振動分離機などを用いて異物を除去し粉砕すると言うものであり、この木質粉砕物は合板や法面の吹き付け資材、また畜舎の敷料として再利用される。

この、リサイクル目的の為に使用される木質系粉砕処理機は殆ど金属刃を採用しており、前記した異物、特に磁力選別機に反応しない土や小石による破損や磨耗が著しく、これは生産能力の減少と実際に使用する事業者の機械維持経費増大原因の一つとなっている。

次に碾臼であるが、穀物から石材までの粉砕機としては歴史もあり、またリサイクル目的ではないが、特に木質系の粉砕に於いては昭和２１年頃から昭和５０年代までベークライトの充填材用木粉であるセルロシン製造の為に石で作られた碾臼が広く用いられていた。

碾臼の素材として普通に使用される石材には、花崗岩、砂岩、斑岩、玄武岩、火山岩などがあり、硬質物の粉砕には石英岩が使用され、また人造石の金剛砂石で作られた碾臼もある。

周知の通り、碾臼には中心から外周に向けて主溝と呼ぶ溝が放射状に刻まれており、この溝から平行に等間隔で外周に向けて刻まれる溝を副溝と呼び、通常は幅２から３センチ、深さは１センチ程度で、この溝の縁部分が剪断を行い、溝そのものは排出を担う。

溝以外の面の部分を磨合面と呼び、石の素材の粗さを持ち原料の磨潰を行う。

碾臼は上廻し型と下廻し型に大別されるがどちらも上臼と下臼の溝が刻まれている磨合面同士を合わせて用い、原料投入口とふくみと呼ばれる凹み部分を上臼が有し、下臼は平面という共通点を持つ。ただし原料を人為的、もしくは機械的に圧力を与え供給すれば理論的にふくみの存在はどちらでもよい。なお、上臼と下臼が作り出すふくみ部分は原料に対する粗破砕も担っている。

使い始めの磨合面は粗さを持っているが磨潰の為に消失し、これに従い溝も浅くなるので適宜、磨合面と溝を再構築しなければならず、これを目立てと言い職人的技能を要す。

少々の土や小石の混入でも粉砕処理物の質や生産量に大きな影響を与えず、また、刃の交換間隔が長く機械維持経費を抑える事を可能とする粉砕機の実現が課題である。

本発明に要する粉砕機の基本形は１軸駆動型であり、粉砕を行う刃の部分を、人造石による組合せ式固定臼、並びに組合せ式回転臼とするもので、以下に当該組合せ式臼の製造方法とそれを用いた粉砕機製造の為の手段を記す。

先ず臼製造の為の原材料は、熔岩石、花崗岩、砂岩、斑岩、玄武岩、火山岩など自然石のどれかを粉砕処理し、粒度を１８メッシュから６メッシュまでを大、中、小と言う具合に分類し、これを物理的な粉砕物の大きさを決定する事となる刃の番手とし、セメントなどのバインダーと混練したものと、軽石を代表とする比較的脆い石材を粉砕し粒を揃え、同じくセメントなどのバインダーと混練したものの２種類とし、前記したものを本体原料、後記したものを溝原料とし、これにより、本体側より溝の強度を計画的に落として磨潰時の磨耗の進行を本体より早いものとし原料排出時の摩擦、磨耗による溝の確保を実現させる。

組合せ式固定臼は、架台組付け時、並びに臼と臼の組合せ時の結合部分となるフランジを持つ、金属性の角筒または円筒の外枠の内側中心に、取り外し可能な両端が真円の円円錐型抜き枠を配置し、この円円錐型抜き枠の外側に対し、ゴムなどを代表とする弾性を持つ素材で製作した台形の抜き勾配を持つ溝用抜き型を螺旋状に複数取り付け、この外枠と円円錐型抜き枠が作り出す空間に、前記した本体原料を満たし、硬化後に円円錐型抜き枠と溝用抜き型を取り外し、その後、円円錐型抜き枠のみを再配置して、取り外した溝用抜き型により出現する空間に対し、前記した溝原料を満たし、硬化後に円円錐型抜き枠を抜き、内側に完成させた螺旋の部分のみを若干掘り込み、事前に溝を作り、他の部分は表面を満遍なく荒らす程度削り混練した石粒を露出させ、これを磨合部とし、この一連の作業を本発明の人造石による組合せ式臼における初期設定の目立てとする。

固定臼は投入部、ふくみ部、磨合部と言う３種類の臼から成り立ち、使用時はこれらを直列結合させ、内部形状が一体化した円円錐形状を持つ円筒型固定臼とする。

前記した円筒型固定臼に適合する回転臼を製造する為の型枠は金属性の真円錐形と円筒形を組合せたものを基本型とするもので、真円錐部型枠は中心に回転軸挿入用シャフトガイド挿入の為の取り外し可能な内側円筒抜き型を持ち、円錐頂点側から底辺側へ向けて前述した円筒型固定臼の螺旋部と反方向の捻りを持つように円筒型固定臼製作時と同様に溝用抜き型を内側へ取り付け、これに円筒部型枠を結合させ、これを回転臼製作用型枠とし、その後、円筒型固定臼製作時に使用した本体原料を満たし、硬化後、溝用抜き型ならびに真円錐部型枠を分離し、その後、回転臼製作用型枠のみを前記構造物に被せて溝用抜き型により完成した空間に対し、円筒型固定臼製作時と同じように溝原料を満たし、硬化後に回転臼製作用型枠を分離し、円筒型固定臼製作時と同様に初期設定の目立てを完了させ円錐型回転臼とする。なお、この円錐型回転臼の部分を前述した固定臼のように個々に製造し組合せ、一体となるように製作すれば消耗の進みやすい外周の磨合部だけの交換も可能となり、また粒度、つまり刃の番手を変える事も可能となる。

この製造方法ならびに組合せに関する概念を以ってすれば従来からの臼形状を再現する事も可能であり、また、当該粉砕機に組込む事も可能で、それは以下の通りとなる。

上臼の部品構成を、中心から外側に、投入部、ふくみ部、磨合部の３構成とする。

投入部型枠の形状は、中心に投入口の為の取り外し可能な円筒抜き型を持つ円筒の金属性型枠であり、磨潰面側に取り外し可能な蓋をし、これを底となるように固定する。この蓋の内側に中心から放射状に当該型枠の内壁まで、前述した溝用抜き型を取付け、これに前述した本体原料を注ぎ、硬化後、上下を逆転させ、蓋と溝用抜き型を取り外し、溝用抜き型を取り外した後に残る窪みに前述した溝原料を満たし硬化後、初期設定の目立てを行う。

ふくみ部の型枠は、中心に前記した投入部型枠により完成した投入部の外縁径と同径の取り外し可能な円筒抜き型を持つ円筒金属性型枠であり、投入部の溝と同一方向になるように、投入部型枠に用いた蓋と同じ方法の蓋を取り付け同様の作業を行う。

磨合部の型枠は前述したふくみ部の型枠構成に準じたもので、製作方法も準じたものである。

下臼の部品構成は中心から外側に、駆動軸部、回転側ふくみ部、回転側磨合部の３構成となり、製作の為の型枠ならびに製作方法は上臼に準じるものである。

完成した各部を内周と外周が接するように組合せ一枚の円盤状を完成させ、上臼は磨合部から駆動軸部へと上方へずらし固定することで空間を確保させ、これを従来からの碾臼形状とする為、各部の組合せ部分の段差を削り落とし、前述した目立て作業を施す。下臼は円盤状のまま目立て作業を施し、磨合面どうしを合わせ粉砕機に組み付ける。

磨耗の進みが早い磨合部に対し、上臼側は当該磨合部のみ下げ、下臼は上げる事で対応が可能となり、よって使用限界まで調整により粉砕処理可能となる。

これまでも人造石の碾臼は、耐磨耗性の高い金剛砂岩などを用いた高価な製品が存在していたが、それでも異物混入により磨合面は破損し磨耗し続け臼全体の交換となる。しかし本発明によれば安価に臼を製造でき、また磨合面を構成する石粒とバインダーが磨耗し石粒が脱落しても次の石粒が出現する事で粗さを維持し続け、また、溝もこの原理により出現し続ける。よって最後まで目立て作業なしに粉砕処理が可能となる。また、部分ごとの交換も可能である事から維持経費の削減に貢献する。

本発明を実施するための最良の形態を、図面と照らし合わせ説明する。

本発明に要する粉砕機の基本形は図１、図２に表す縦型下臼駆動とするものであるが横型の製作も可能である事は言うまでもない。

本粉砕機に使用する臼の部分は固定臼投入部７、固定臼ふくみ部８、固定臼磨合部９とドライメタル内蔵シャフトガイド１０、回転臼ふくみ部１１、回転臼磨合部１２から成り立ち、ドライメタル内蔵シャフトガイド１０のみ総金属製で、原料供給用スクリュウフィーダ３はクラッチ付き減速機１により過剰な投入圧力を避ける事を可能とするが粉砕目的物の性状によっては原料供給用スクリュウフィーダ３そのものが不要となる場合もある。

本粉砕機に於いては固定臼側が上下調整を可能とするように臼固定並び高さ調整用シャフト６を設けているが、この調整機構を回転臼側に設ける事も可能である。

次に本粉砕機に於ける固定臼投入部７を例にとり、型枠ならびに当該臼の製作方法を述べる。

部品構成は図５に表したように、架台組付け時、並びに臼と臼の組合せ時の結合部分となるフランジを持つ、金属性の円円錐形をした円筒固定臼投入側外枠ＷＴＫと、同じく金属性の円円錐形をした投入部円円錐型抜き枠Ｔ１と、これに対して螺旋状に複数取り付けられる、ゴムなどを代表とする弾性を持つ素材で製作した台形の抜き勾配を持つ溝用抜き型ＧＫの３点からなり、固定臼投入側外枠ＷＴＫは組付け用フランジＦを持つ。

投入部円円錐型抜き枠Ｔ１を製作する為のＰ１投入部円円錐型抜き枠製作用鋼板の形状は図３に表したように扇型のもので溝用抜き型ＧＫをボルト固定するための溝用抜き型取付位置ＳＥＴを確定する為の穴加工をしたものである。

図５に表したように配置し、現れる空間に対し、熔岩石、花崗岩、砂岩、斑岩、玄武岩、火山岩など自然石のどれかを粉砕処理し、粒度を１８メッシュから６メッシュまでを大、中、小と言う具合に分類し、これを物理的な粉砕物の大きさを決定する事となる刃の番手とし、セメントなどのバインダーと混練した本体原料ＧＥ２を注ぎ込む。ちなみに当該臼に於いては粒度大を使用する。

本体原料ＧＥ２硬化後に投入部円円錐型抜き枠Ｔ１と溝用抜き型ＧＫを取り外し、その後、投入部円円錐型抜き枠Ｔ１のみを再配置して、取り外した溝用抜き型ＧＫにより出現する空間に対し、軽石を代表とする比較的脆い石材を粉砕し粒を揃え、同じくセメントなどのバインダーと混練した溝原料ＧＥ１を注ぎ、これにより本体側より溝の強度を計画的に落として磨潰時の磨耗の進行を本体より早いものとし、硬化後に投入部円円錐型抜き枠Ｔ１を取り除き、内側に完成させた螺旋の部分のみを若干掘り込み、事前に溝を作り、他の部分は表面を満遍なく荒らす程度削り石粒を露出させ、初期設定の目立てを施し完成となる。なお、他の臼製造に関する工程は全てこれに準じたものによる。

図２に表す粉砕機は臼の形状を従来からの平らな円柱形状の組合せ式にしたものであるが臼制作方法は前述した内容で対応可能である。

図１で表した粉砕機を例にとり、粉砕処理の工程を説明する。

大まかに粉砕処理された木材はホッパー４に投入され、この木材は原料供給用スクリュウフィーダ３により連結用バレル５へ送り込まれる。この時、木材は圧縮されるがクラッチ付き減速機１により過剰な圧縮は受けない。

固定臼投入部７と固定臼ふくみ部８に満たされた木材は、回転臼側並びに前記固定臼投入部７と固定臼ふくみ部８に設けられた螺旋の溝と、表面に露出する石粒により、籾砕かれ、更に下方向に向けて磨合部Ａ３と回転臼磨合部１２の表面と溝の縁部分で剪断されながら擂り潰され粉砕物となる。なお、粉砕物の大きさの調整は粒度の選択と磨合部Ａ３と回転臼磨合部１２間の隙間と臼回転数により対応する。

建設業のみならず籾殻などのリサイクルを必要とする農業や畜産業、林業、製材業、造園業など植物系の粉砕処理を必要とする分野全般。

本発明による円錐形組合せ式人造石臼を用いた粉砕機の内部構造図である。 本発明による従来型組合せ式人造石臼を用いた粉砕機の内部構造図である。 投入部円円錐型抜き枠製作用鋼板の展開図である。 投入部円円錐型抜き枠に溝用抜き型を取付けた、平面と側面の状態を示す図である。 固定臼投入側外枠内に投入部円円錐型抜き枠を配置した平面と側面の状態を示す断面図である。 固定臼投入部の内部構造の概要を示す断面図である。 ふくみ部円円錐型抜き枠製作用鋼板の展開図である。 ふくみ部円円錐型抜き枠に溝用抜き型を取付けた、平面と側面の状態を示す図である。 固定臼ふくみ側外枠内にふくみ部円円錐型抜き枠を配置した、平面と側面の状態を示す断面図である。 固定臼ふくみ部の内部構造の概要を示す断面図である。 磨合部円円錐型抜き枠製作用鋼板の展開図である。 磨合部円円錐型抜き枠に溝用抜き型を取付けた、平面と側面の状態を示す図である。 固定臼磨合側外枠内に磨合部円円錐型抜き枠を配置した、平面と側面の状態を示す断面図である。 固定臼磨合部の、内部構造の概要を示す断面図である。 回転側磨合部の、円錐部型枠内の平面と側面の状態を示す断面図である。 回転側磨合部の、全ての枠を組付けた側面の状態を示す断面図である。

符号の説明

１ クラッチ付き減速機
２ スクリュウフィーダ駆動用モーター
３ 原料供給用スクリュウフィーダ
４ ホッパー
５ 連結用バレル
６ 臼固定並び高さ調整用シャフト
７ 固定臼投入部
８ 固定臼ふくみ部
９ 固定臼磨合部
１０ ドライメタル内蔵シャフトガイド
１１ 回転臼ふくみ部
１２ 回転臼磨合部
１３ 製品排出用ホッパー
１４ 回転臼固定部付きターンテーブル
１５ 架台
１６ 臼駆動用減速機
１７ カップリング
１８ 臼駆動用モーター
Ａ１ 投入部
Ａ２ ふくみ部
Ａ３ 磨合部
ａ１ 駆動軸部
ａ２ 回転側ふくみ部
ａ３ 回転側磨合部
Ｆ 組付け用フランジ
ＧＫ 溝用抜き型
ＧＥ１ 溝原料
ＧＥ２ 本体原料
Ｋ 上臼固定架台
Ｐ１ 投入部円円錐型抜き枠製作用鋼板
Ｐ２ ふくみ部円円錐型抜き枠製作用鋼板
Ｐ３ 磨合部円円錐型抜き枠製作用鋼板
ＳＥＴ 溝用抜き型取付位置
Ｔ１ 投入部円円錐型抜き枠
Ｔ２ ふくみ部円円錐型抜き枠
Ｔ３ 磨合部円円錐型抜き枠
ＷＴＫ 固定臼投入側外枠
ＷＦＫ 固定臼ふくみ側外枠
ＷＭＫ 固定臼磨合側外枠
ＷＫＥＫ 円筒部型枠
ＷＫＭＫ 円錐部型枠
ＷＫＮＫ 内側円筒抜き型

Claims (2)

1. 本発明に要す、粉砕機の基本形を１軸駆動型とし、粉砕を行う刃の部分を、人造石による組合せ式固定臼、並びに組合せ式回転臼とするものとし、当該組合せ式臼の製造の為の材料を、熔岩石、花崗岩、砂岩、斑岩、玄武岩、火山岩など自然石のどれかを粒度を１８メッシュから６メッシュまで粉砕処理し、これを大、中、小と言う具合に分類して物理的な粉砕物の大きさを決定する事となる刃の番手とした粒状石材料を単体もしくは混合して使用し、これをセメントなどのバインダーと混練したものと軽石を代表とする比較的脆い石材を粉砕し粒を揃え、同じくセメントなどのバインダーと混練したものの２種類として前記したものを本体原料、後記したものを溝原料とし、これにより、本体側より溝の強度を計画的に落とし粉砕の為の磨潰時の磨耗の進行を本体より早いものとし原料排出時の摩擦、磨耗による自動的な溝の確保と、本体磨合面を構成する前記バインダーの磨潰時の磨耗により都度露出する粒状石材料により磨合面の石の素材の粗さを使用限界まで保たせること可能とし目立て作業を不要とした人造石による組合せ式臼の製造方法とそれを用いた粉砕機。
2. 請求項１で述べた粉砕機に使用する臼の形状を円筒形と円錐形の組合せ式とし、臼を製造する型枠を組み立て式金属製型枠とし、溝構築用の型を、ゴムなどを代表とする弾性を持つ素材で製作した台形の抜き勾配を持つ溝用抜き型とし、前記した型枠に対して螺旋状に複数取り付け、剪断と排出を担う螺旋状の溝の再現を可能としたことを特徴とする人造石による組合せ式臼の製造方法とそれを用いた粉砕機。

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