JP2006055750A - ロールクラッシャーの破砕歯固定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】破砕歯の取付け、取外しを容易にして、メンテナンス性を向上させたロールクラッシャーの破砕歯固定装置の提供。
【解決手段】本発明のロールクラッシャーの破砕歯固定装置は、回転駆動される円筒状のロータ本体１１に、このロータ本体１１の外周に配置され、前記ロータ本体１１の穴内に楔面を有して破砕歯５を固定する破砕歯固定装置である。この破砕歯固定装置は、この破砕歯５を前記穴内に、破砕歯側接触面と、前記ロータ本体の穴壁側接触面とが平行な形状を有するコッタ（固定部材）１３で固定するものである。破砕歯１２と穴壁面との間にシートを設け、固定の際の隙間調整と破砕歯５の固定状態を良好に維持するようにしている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、コンクリート、アスファルト、自然石等を破砕するロールクラッシャーの破砕歯固定装置に関する。

コンクリートやアスファルト等の廃材が、道路、コンクリート構造物等の補修、建て替えなどにより排出される。従来、これら廃材は、産業廃棄物として処理され埋め立てられることが多かったが、最近は環境破壊に関わることから再利用されることが行なわれるようになってきている。その再利用は、コンクリート等の廃材を破砕、解砕することで行われるが、この破砕作業のためにロールクラッシャーが使用されている。このロールクラッシャーには破砕のための破砕歯が取り付けられている。

破砕歯はロールクラッシャーの本体構成の一部をなすロータ本体の外周に複数個設けられ、ロータ本体の穴内に嵌め込まれ各々コッタで固定されている。コッタで破砕歯を締結することは従来から行なわれており周知である。このコッタは通常テーパー面を有し破砕歯に対し楔効果で締め付け固定している。図７はその一例である。図７の場合は、コッタ５０が前面５１をテーパーに形成され、これを解破歯５２の背面５３と、解破歯固定穴の後面５４との間の隙間に圧入すると、解破歯固定穴の前面５５、及び底面５６と、解破歯の前面５７、及び底面５８は互いに密着し、挿入部はロータ本体５９にクランプされる。
コッタ５０はさらにコッタ固定金具６０に溶接されている上、更にコッタ固定金具６０がロータ本体５９の外周に溶接されている。他の例として図示はしていないが、前述同様に解破歯の背面と、解破歯固定穴の後面との間の隙間にＬ字状の顎部を有するコッタを圧入するのであるが、コッタは解破歯とネジを介して相対移動可能になっていて、テーパー部の押し込みで固定する構成のものが知られている。

いずれにしろ、解破歯取付コッタを挿入部と解破歯固定穴の傾斜面との間に圧入すると、テーパーによる圧着により解破歯は解破歯固定穴に固定される。解破歯取付コッタの上端に顎部が付いているコッタは、顎部がロータ本体の外周面に接している。これらの構成は、ロールクラッシャーの機能を含め特許文献１〜３に詳細が示されている。
特開２００２−３４６４０８号公報 特開２００２−３４６４０７号公報 特開２００１−３３４１５６号公報

前述のように、破砕歯はコッタによりロータ本体に固定されるが、破砕歯は稼働中（破砕作業中）に磨耗や破損が生じるので新しい破砕歯と交換する必要がある。この場合にコッタを取り外す必要が出てくる。従来のコッタによる破砕歯取り付けは、前述のとおり、楔効果と溶接でほぼ固着状態に近い状態に強固に取り付けていた。このため、破砕作業中において破砕歯がずれたり、又抜けたりするおそれはなかった。

しかしながら、このような強固な固定は、破砕作業（破砕動作）には問題ないが、逆にメンテナンスにおいては取り外しに時間を要し、非常に不便をきたしているのが現状である。特にロータ外周に飛び出して配置されている解砕歯は破砕打撃を多く受け、大塊の破砕原料を破砕するメインの破砕歯であり、そのため損傷も多く、交換を要するケースも多い。又、破砕歯のロータ取り付け部分、ロータ取り付け部分近傍は、破砕粉が堆積し、こびりついた状態になっている。従って、破砕歯の交換する前に、この破砕粉等を取り除く作業が伴ない、その取り除き作業も大変な工数を要している。

このように現状は破砕歯の取り外しが容易でなく、又交換した破砕歯の取り付けもそれなりに工数を要しているのである。従って、現状において、取り付け、取り外しを容易にすることがロールクラッシャーの稼動効率を向上させることになり、そのことが求められている。本発明は、このような従来の問題点を解決するために想起されたもので、下記の目的を達成する。

本発明の目的は、破砕歯の取り付け、取り外しを容易に行うことのできるようにしたロールクラッシャーの破砕歯固定装置を提供することにある。本発明の他の目的は、破砕歯の取り付け構成を簡素にしたロールクラッシャーの破砕歯固定装置を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
本発明１のロールクラッシャーの破砕歯固定装置は、
回転駆動される円筒状のロータ本体と、このロータ本体の外周に配置され、前記ロータ本体の穴内に楔面を有して固定される破砕歯からなるロールクラッシャーにおいて、前記破砕歯を前記穴内に固定させる固定手段であって、前記固定手段の固定部材は、破砕歯側接触面と、前記ロータ本体の穴壁側接触面とが、平行な形状を有して前記破砕歯を前記穴内に固定させることを特徴とする。

本発明２のロールクラッシャーの破砕歯固定装置は、本発明１において、
前記破砕歯は、解砕歯であることを特徴とする。

本発明３のロールクラッシャーの破砕歯固定装置は、本発明１において、
前記固定部材はコッタであり、前記ロータ本体にこのコッタをボルトで固定した構成になっていることを特徴とする。

本発明４のロールクラッシャーの破砕歯固定装置は、本発明３において、
前記固定手段は、前記破砕歯と前記穴との間に又は／及び前記破砕歯と前記コッタとの間にシートを設けて固定する構成になっていることを特徴とする。

本発明のロールクラッシャーの破砕歯固定装置は、テーパーのない固定部材（コッタ）により破砕歯の取り付け、取り外しを行う構成にしたので、その作業は容易になった。又、破砕歯の取り付け構成を簡素にしたので、ロールクラッシャーを低コストとすることができる構成となった。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ロールクラッシャーは２つのロータ本体を有し、この２つのロータ本体にはそれぞれ複数の破砕歯が設けられ、２つのロータ本体の回転に伴ない上方から供給されるコンクリート等の塊を２つのロータで挟み砕いていくものである。ロールクラッシャーについての基本的な構成については、前述の特許文献に詳述されているので、詳細の説明は省略するが、本発明の理解を容易にするため図をもとに概略説明する。

図１は、ロールクラッシャー１の全体を示す平面図である。正面図と側面図は省略する。ロールクラッシャー１は中心軸線が互いに平行になるように配置された２つのロータ（第１ロータ２、第２ロータ３）を備えている。図示しない架台上に脚部を介して搭載されている。ロールクラッシャー１は、上下が開放された四角形状の箱機枠４を有し、この箱機枠４に前述の２つのロータ、即ち、第１ロータ２及び第２ロータ３が設けられている。

２つの第１ロータ２、第２ロータ３は互いに平行に配置され、第１ロータ２、第２ロータ３に、各々、破砕歯５が設けられている。第１ロータ２、第２ロータ３は、それぞれ箱機枠４に設けられた電動機６の回転駆動力が、スプロケットホイール７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、チェーン８等回転駆動力伝達手段７を介して回転駆動される。又、箱機枠４上にはホッパー９が設けられ、原料の受け入れ口となっている。ロールクラッシャー１は概ねこのような構造になっていて、コンクリート等の原料はホッパー９に投入され、第１ロータ２、第２ロータ３の回転に伴なう破砕歯５の打撃で破砕され、箱機枠４の下方向に落下するようになっている。原料より破砕された被破砕物は箱機枠４の下部に設けられたコンベア３１等により回収される。なお、ロータを回転駆動する駆動体は、減速機付電動機、流体圧で回転駆動する流体圧モータ（例えば、油圧モータ）など他の駆動体であってもよい。

次に、ロータの構造を説明する。図２は、本発明の構成になる破砕歯固定装置を組み込んだロータの断面図である。ロータは第１ロータ２と第２ロータ３の２つのロータをセットとして構成されるが、基本構造はどちらも同じであるので以降単にロータとして説明する。駆動軸１０は、電動機６の回転駆動力がスプロケットホイール７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、チェーン８等回転駆動力伝達手段７を介して伝達され、回転駆動される。この駆動軸１０にロータ本体１１が連結固定される。ロータ本体１１の外周面には３種類の破砕歯５、即ち、解砕歯１２、圧縮歯３０、切削歯（図示せず）が設けられている。解砕歯１２、圧縮歯３０は、図２に示すように等角度間隔に突出して配置されている。解砕歯１２は、主に大塊の破砕原料を楔効果により噛み込み破砕するための歯である。圧縮歯３０は、主に原料を圧縮破砕するための歯である。切削歯は、外周に鋸歯状の凹凸が形成され、原料を少しずつ削るための歯である。

本実施の形態においては、破砕歯５は解砕歯１２を中心にして説明する。解砕歯１２は、前述のように楔効果によりコンクリート等の原料を噛み込み破砕するための歯である。解砕歯１２は図２に示すようにロータ本体１１の外周に等角度間隔に配置され、本形態では４個配置されている。解砕歯１２は後述する方法でロータ本体１１に固定されている。この解砕歯１２は３種の破砕歯の中では最も飛び出している歯である。図３は、解砕歯１２の形状を示す図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）は平面図である。

又、図４は解砕歯１２をロータ本体１１に取り付け固定したときの状態を示す部分断面図で、図５は、図４を側面視した部分断面図である。解砕歯１２をロータ本体１１に取り付け固定したとき、ロータ本体１１の外周面から露出する露出部は異形の形をなしている。解砕歯１２の楔面は鈍角である楔角αをなしている。楔角αは、楔効果により原料に食い込み破砕するものであり、解砕歯１２をロータ本体１１に取り付け固定したとき、楔面の頂部は半径方向と切れ刃角βがマイナスの角度をなす。そのため、原料への食い込みが適度に抑制されるので、過度な負荷がかからない効果がある。
また、解砕歯１２が楔角αで原料に食い込み破砕する作用は、折曲げによる切断、圧縮による破砕も同時に行っているが、主に次のような破砕の作用をしていると推定される。薪を斧で割るときは、斧を薪に押し付けて斧の刃の楔作用で薪を割る。しかしながら、紙をナイフで切るときは、押し付けただけでは紙は切れにくい。このため紙を平面においてナイフを傾けて引いて切ることを行う。この切断作用は、ナイフを引くことにより実際の刃の角度より鋭角に作用するので紙は簡単に楔作用で切れる。回転している解砕歯１２は、これと同様の原理で見かけの楔角αより鋭角として破砕作用するので、原料に食い込みが促進され薪と同様に割れが成長して破砕にいたる。楔面は、主に正転（ここでは破砕方向を意味する。）しているときに原料に接触し、主に楔効果（原料への食い込み）により破砕、粉砕するものである。即ち、この解砕歯１２は破砕の際は、原料に対し歯を引く状態で破砕する。このため原料に対する食い込みが促進され破砕にいたるのである。

楔面の背面１２ａは、この楔面と概略４５度の角度をなす面取り部が形成されている。露出部の下面側には、一体に突出したスカート部１２ｂが形成され、ロータ本体１１外周に接している。スカート部１２ｂの裏面１２ｃは円筒面であり、この裏面１２ｃはロータ本体１１の外周面にカバー可能に、又は外周面に密着可能に、外周面と実質的に同一の曲率の曲面に形成されている。スカート部１２ｂは、ロータ本体１１の外周部をカバーして、原料等が接触して生じる摩耗等を防ぐためのものである。

ロータ本体１１には、解砕歯１２とコッタ１３とのための長方体状の窪みである挿入穴が形成されている。解砕歯１２の挿入部１２ｄは、ロータ本体１１に形成された解砕歯固定穴１１ａに挿入されて固定されている。解砕歯固定穴１１ａの一側面１１ｂは、他側面に対して傾いたテーパー状の傾斜面が形成されている。解砕歯１２の挿入部１２ｄが解砕歯固定穴１１ａに挿入されると、この解砕歯固定穴１１ａの一側面１１ｂと解砕歯１２の前面１２ｅがテーパー面で一致し接触する。この状態でコッタ１３を挿入し解砕歯１２を固定する。すなわち、後述する第１シート１４、第２シート１５が設けられていない場合、コッタ１３の固定穴接触面１３ｂは解砕歯固定穴１１ａの側壁面１１ｃと、コッタ１３の解砕歯接触面１３ａは解砕歯１２の挿入部１２ｄの背面１２ｆと接し、コッタ１３は解砕歯１２を固定する。

次に、解砕歯の破砕抵抗について説明する。図４に示すように、楔面に作用する破砕抵抗Ｆは、ロータ本体１１は回転しているので、解砕歯１２から接線方向ではなく一般にこれと角度をなす斜め方向に働く。解砕歯に働く破砕抵抗Ｆを三つの分力に分解すると、主分力Ｆ１（破砕方向の分力）は、ロールクラッシャーの駆動トルクや駆動動力に関係するものである。背分力Ｆ２は、動力は消費しないが原料や解砕歯を破砕、又は変形させるものである。
前述したように、主分力Ｆ１の大きさは、楔角αが小さいほど、破砕速度が高いほど小さい。背分力Ｆ２の大きさは、楔角αが小さいほど小さい傾向にある。破砕抵抗Ｆに起因するモーメントは、概略すると互いに方向が異なる２点の反力Ｒ１、反力Ｒ２で支持される。即ち、反力Ｒ１は、解砕歯１２の背面１２ｆで解砕歯取り付けのためのコッタ１３の最外周部に、他の反力Ｒ２は、解砕歯１２の前面１２ｅと解砕歯固定穴１１ａの一側面１１ｂとの係合部に作用する。

従って、破砕抵抗Ｆの反力は、破砕抵抗Ｆから離れた２ヶ所で支持されているので解砕歯を外周面のみに溶接して取り付けた場合等に比して取り付け強度が強い。又、例えば２個の解砕歯１２の間に原料が挟まって、図５に示されるように側面から破砕抵抗ＦＳが負荷されたとき、間隔をもって反力Ｒ３、反力Ｒ４で支持されるので、側面からの抵抗にも取り付け強度を確保できる。

本発明に関わるコッタ１３は、解砕歯１２の背面１２ｆに接する解砕歯接触面１３ａと、解砕歯固定穴１１ａの側壁面１１ｃと接触する固定穴接触面１３ｂが平行となっている。即ち、挿入時、取り外し時に抵抗はなくスムースに出し入れができる構成としている。又、解砕歯１２と解砕歯固定穴１１ａの一側面１１ｂとの接触部に第１シート１４を、解砕歯１２と解砕歯固定穴１１ａの底部との接触部には第２シート１５を挿入している。
これらのシートはいずれも厚さが規制され寸法管理がなされている。このシートは、厚さ調整と、解砕歯１２を固定したときテーパー圧縮で解砕歯１２が解砕歯固定穴１１ａの一側面１１ｂに必要以上にめり込むのを防止する機能を有している。めり込みが大きいと固着状態となり、取り外しが困難となる。シートを介在させることでこれを回避している。

更に、このシートは、第３シート１６としてコッタ１３と解砕歯１２との間に設けてもよい。解砕歯１２を取り付けるに際し、隙間が０でぴったり挿入された状態で解砕歯１２が解砕歯固定穴１１ａにセットされた後、コッタ１３をボルト１７で解砕歯固定穴１１ａの底部に直接ねじ込む。なお、コッタ１３の上面には、コッタ１３取り外しのためのねじ穴（図示せず）が形成されている。ねじ穴は、コッタ１３を解砕歯固定穴１１ａから取り外すための治具等をねじ込み、コッタ１３を引き抜くものである。ねじ穴は通常使用しないのでゴミ等が入らないようにねじがねじ込んである。そして、コッタ１３取り外しの際には、このねじ穴を利用すると容易に取り外し作業が行える。
又、この固定方法は、図６に部分的に示すように、コッタ２０を顎形状にし、この顎部２１をロータ本体１１外周にボルト２２で取り付ける構成にしてもよい。

テーパーを介さずコッタ１３，２０でこの解砕歯１２のロータ本体１１への締結を可能にする理由は、前述したように、破砕時における破砕力に対する反力Ｒ１が常に同一向きであることに対応したことである。破砕の衝撃は常に反力Ｒ１で受け、ロータ本体１１の外方へ解砕歯１２が飛び出す力は働かない。従って、コッタ１３，２０で解砕歯１２を破砕力に耐える支持がなされていれば、即ち、コッタ１３，２０の締結の際の隙間のみを除くようにすれば、破砕力に耐える機能を確保できることになる。従って、この理由により、コッタ１３，２０はテーパーにしなくても解砕歯１２を強固に保持できることになる。テーパーを不要にすることで、製作する上でも、作業がたいへん容易となり、工程も簡素化される。これに伴ない、対向する解砕歯１２のコッタ１３，２０側の接触面あるいは解砕歯固定穴１１ａのコッタ１３，２０側の側壁をテーパーにする必要はない。以上、種々の形態について説明したが、本発明は、本実施の形態に限定されないことはいうまでもない。

図１は、本発明を適用したロールクラッシャーの平面図である。 図２は、本発明の装置を適用したロータの断面図である。 図３は、解砕歯の単体形状を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。 図４は、解砕歯をロータに取り付ける構成を示す部分断面図である。 図５は、図４を側面視した部分断面図である。 図６は、解砕歯をロータに取り付ける構成の他の形態を示す部分断面図である。 図７は、従来のロータに対する破砕歯固定装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ …ロールクラッシャー
５ …破砕歯
１０…駆動軸
１１…ロータ本体
１２…解砕歯
１３，２０…コッタ（固定部材）
１４…第１シート
１５…第２シート
１６…第３シート

Claims (4)

1. 回転駆動される円筒状のロータ本体と、このロータ本体の外周に配置され、前記ロータ本体の穴内に楔面を有して固定される破砕歯からなるロールクラッシャーにおいて、
   前記破砕歯を前記穴内に固定させる固定手段であって、
   前記固定手段の固定部材は、破砕歯側接触面と、前記ロータ本体の穴壁側接触面とが、平行な形状を有して前記破砕歯を前記穴内に固定させる
   ことを特徴とするロールクラッシャーの破砕歯固定装置。
2. 請求項１に記載されたロールクラッシャーの破砕歯固定装置において、
   前記破砕歯は、解砕歯である
   ことを特徴とするロールクラッシャーの破砕歯固定装置。
3. 請求項１に記載されたロールクラッシャーの破砕歯固定装置において、
   前記固定部材はコッタであり、前記ロータ本体に、このコッタをボルトで固定した構成になっている
   ことを特徴とするロールクラッシャーの破砕歯固定装置。
4. 請求項３に記載されたロールクラッシャーの破砕歯固定装置において、
   前記固定手段は、前記破砕歯と前記穴との間に又は／及び前記破砕歯と前記コッタとの間にシートを設けて固定する構成になっている
   ことを特徴とするロールクラッシャーの破砕歯固定装置。
   

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