JP4118136B2 - ジョークラッシャの歯板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジョークラッシャの歯板に関するもので、詳しくは歯板における谷部の摩耗を促進して、山部と谷部の高低差を長時間維持し、破砕効率の維持と寿命の延長を図ったジョークラッシャの歯板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、岩石やコンクリート塊などを破砕するのに用いられているジョークラッシャは、上部を偏芯回転軸によって回転自在に支持されて下端部の背面側でトグルプレートの一端によって支持され揺動するようにされるスイングジョーの前面に取付く可動歯板と、この可動歯板に対向するようにして上方を開いた状態で機体に固定される固定歯板とで断面Ｖ状の破砕空間が形成されている。被破砕物（岩石・コンクリート塊など）は、その破砕空間に上方から投入されてスイングジョーの揺動によって可動歯板と固定歯板とで挟み付けるようにして、上方から下方に至る間で次第に細かく破砕して下方に排出される構造になっている。
【０００３】
前記可動歯板は、被処理物破砕の過程で固定歯板に対して斜め楕円形状の軌跡を描いて作動する。その可動歯板は下方に行くほど長楕円となり、楕円の短軸は短くなり長軸は長くなる運動をする。このような挙動を示す可動歯板と対峙する固定歯板は、破砕空間において上方（歯板中央部）で大きく砕かれた被破砕物が順次下方に落ちていくに従って細かく破砕されるので、歯板下部においてその処理物と接触する頻度も高くなる。また、可動歯板の軌跡は前述のように斜め長楕円の軌跡を取ることから、岩塊を挟んだとき固定歯板には法線方向と水平方向の力が作用することになる。この水平方向の力が固定歯板と岩石とのスリップを生じさせ摩耗を促進させる。
【０００４】
このように可動歯板は斜め方向に揺動するため、破砕空間を降下してくる処理物を受け止めて固定歯板に擦り付けるように作動して破砕が行われる。そのために、固定歯板の方が可動歯板よりも処理物とのスリップが激しくて、摩耗が早くなる。このようなことから、固定歯板１００における歯部１０１は出口部（歯板の端部１０２）の摩耗が早くなって、図５に例示されるように、原形（二点鎖線で表わされている）のものが、中央部１０３に較べて端部１０２の摩耗が大きくなる偏摩耗が生じる。このようなことから、この固定歯板１００は上下向きを変えて使用するようにされているが、両端部１０２の摩耗が進むと中央部１０３を使い切る前に交換している。
【０００５】
そこで、固定歯板の偏摩耗を防止して寿命の延長を図る対策としては、歯底の厚みを摩耗の早い上下両端部で厚くして山の断面積を谷の断面積より大きくして山部の摩耗代を増やすことで寿命を延長させる。また、歯板の谷を小さくすることで谷の中を滑る処理物が減り歯板の山の偏摩耗を防止する、という構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、歯形の山の部分に高Ｃｒ鋳鉄のブロックを埋め込んで歯の耐摩耗性向上を図り破砕効率を維持させるもの（特許文献２参照）、あるいは歯板の前面における山部と谷部に高硬度の耐摩耗ブロックを埋め込んで、山も谷もできるだけ減らないようにする構成のものが知られている（特許文献３参照）。このほかに、可動歯板と固定歯板との歯の頂部（凸部分）に超硬合金からなる圧砕チップを埋め込まれた構成のものも知られている（特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭５５−１６７０３号公報
【特許文献２】
特公昭５７−２３５４２号公報
【特許文献３】
特開平７−３２３２３８号公報
【特許文献４】
特開平９−３８５１１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１によって知られる先行技術では、摩耗の激しい破砕空間の出口部となる個所（上下両端部）ほど肉厚を大きくして（肉厚を厚くして）、谷の底部から山の峰までの高さが長手方向中央部よりも低く、山の断面積が谷の断面積よりも大きい構造とされ、摩耗時間を延ばすことと偏摩耗を防ぐことが記載されているが、出口部の山形状がなだらかにされていることと、山高さが低くされていることから２つの課題がある。一つは、山形状が急峻である方が破砕効率も高いが、初期からなだらかな形状にされているので、山頂部の摩耗が進行するにしたがい早期に破砕効率も低下すること、もう一つは、山谷差が存在することによって破砕効率が維持されるが、初期から山高さが低くされているので山谷差がなくなるまでの時間、すなわち実質的に有効に破砕作業が行える時間も必然的に短くなる。すなわち、大きく砕かれた処理物が出口部に達して可動歯板との挟圧でさらに細かく破砕する破砕のメカニズムを充分に発揮することができない。言換えると最も重要な破砕の効果を低減させることになる。その結果、固定歯板の耐久性が高まる反面、細かく破砕する機能が低下して作業能率を高められないことになる、という問題点がある。
【０００８】
また、前記特許文献２に開示されるものでは、山部に埋め込まれる高Ｃｒ鋳鉄は硬度が高く摩耗面が平滑なため処理物のスリップが生じやすい。また、なだらかな山形状で摩耗が進行するため、破砕効率が低下しやすく、扁平破砕が生じ易くなるので、扁平に破砕された石が多くなると破砕品の品質が低下する。また、高Ｃｒ鋳鉄は靭性に乏しいため、処理物によっては欠損・破損が生じることもあり、寿命がそれ程延長できない場合もある。このほかに、使用済みとなった処分品は高Ｍｎ鋼（低合金鋼）と高Ｃｒ鋳鉄が合体したスクラップとなるので、再生する処理が困難である、などの問題がある。さらに、前記特許文献３による歯板では、耐摩耗ブロックを山部と谷部の両方に埋め込むため、非常に高価なものとなるほかに、異材が合体したスクラップとなるため前記同様に再生が困難であるという問題がある。また、前記特許文献４による歯板では、歯部に植設された超硬チップ（圧砕チップ）の周りの母材が摩滅するとその保持能力が失われて、超硬チップが脱落するという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、固定歯板と可動歯板との対向する歯部の形状を合理的に形成し、それに耐摩耗性材料を付加することで破砕機能を低下させることなく寿命の延長を図ったジョークラッシャの歯板を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、第１発明によるジョークラッシャの歯板は、
ジョークラッシャの歯板において、破砕面の上下方向に形成される可動歯板の歯部における山の峰部の曲面半径が、前記可動歯板に対向する固定歯板の歯部間の谷部の凹曲面半径よりも小さくされていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、相対向して被処理物を挟み付けて圧壊破砕する可動歯板と固定歯板との両破砕面で、上下方向に形成される固定歯板の歯部間に形成される谷部の凹曲面半径に対して、可動歯板の歯部における山の峰部の曲面半径を小さく形成することにより、特に処理物が細かく破砕されて排出される破砕部での出口近傍において、固定歯板の谷部は可動歯板の揺動に伴う長楕円状の運動で、その可動歯板の歯部による処理物を擦り上げる挙動により、摩耗が促進されることになる。その結果、摩耗が進行しても山と谷との高低差が維持されて、破砕効率が保たれるという効果が得られる。したがって、使用限界まで有効使用できるので、実質的に寿命の延長を図ることができる。
【００１２】
また、第２発明によるジョークラッシャの歯板は、
ジョークラッシャの歯板において、
破砕面の上下方向に形成される可動歯板の歯部における山の形成角度が、前記可動歯板に対向する固定歯板の歯部間の谷部の形成角度よりも小さくされていることを特徴とするものである。本発明においても、第１発明と同様、可動歯板の歯部により処理物を固定歯板の谷部に積極的に擦りつける作用によって、固定歯板の谷底部を摩耗させて山谷の高低差を維持し、摩耗が進行しても破砕効率を維持させることができ、実質的に寿命を延長させることができる。
【００１３】
前記第１発明または第２発明において、前記可動歯板の各歯部の峰部に硬質粒子分散材による硬化肉盛層が配されるのがよい（第３発明）。こうすると、可動歯板の歯部の山が摩耗するのを抑制して、固定歯板の谷の摩耗を促進させることになり、山谷の差が維持されて破砕機能が長く維持できることから、実質的に固定歯板の寿命を延長させることになる。また、前記可動歯板の歯部の峰部に頂部を露出させて硬質材が埋設されているのが好ましい（第４発明）。こうすると、前記発明と同様に固定歯板の谷部を積極的に摩耗させて山谷の高低差を維持させることができ、寿命の延長を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるジョークラッシャの歯板の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１には本発明の歯板が装着使用されるジョークラッシャの断面概要図が示されている。図２には本発明にかかる固定歯板の一実施形態を表わす縦断面図が、図３には固定歯板の歯部と可動歯板の歯部との関係を表わす二つの態様の断面図（ａ）（ｂ）が、それぞれ示されている。
【００１６】
この実施形態の固定歯板が装着使用されるジョークラッシャ１は、図１に示されるように、所要の間隔で配置される左右一対の機体フレーム２（縦断面図で示されているので片側のみ表わされている）上部で軸支されて図示されない駆動機により回転駆動される偏芯回転軸３に、スイングジョー４の上部が支持されている。このスイングジョー４の下部背面側はトグルプレート５の一端によって支持されている。そのトグルプレート５は、スイングジョー４のほぼ幅方向全体に接続されて他端を機体フレーム２に設けられるブロック６に当接支持されている。前記偏芯回転軸３の両端部にはフライホイール７が取付けられて回転力を維持させるようになっており、その偏芯回転軸３の回転でスイングジョー４が揺動するようにされており、このスイングジョー４の前面に可動歯板８が取付けられている。
【００１７】
前記スイングジョー４は、前述のように偏芯回転軸３により上部を支持されて、下部を背面部でトグルプレート５の一端と連結されて前面に取付く可動歯板８が、その上部を後方に傾けて全体が傾斜する状態に配置されている。このような可動歯板８（スイングジョー）に対向するようにして固定歯板１０が背後を機体フレーム２に取付く取付支持部９に受支されて着脱可能に装着され、この固定歯板１０と前記可動歯板８とによって両者の前に断面Ｖ字状の破砕空間（破砕室３０）が形成されている。なお、前記固定歯板１０は、その幅方向（図面上の紙面に直交する方向）の両側部でチークプレート３１と称される楔形状にされたプレートによって取付支持部９に押付けられて固定されるとともに、前記破砕室３０の側部を囲うようにされている。
【００１８】
本実施形態の固定歯板１０は、図２によって示されるように、破砕操作が行われる表面（本発明の破砕面）を上下方向に中央部が上下両端部より高くなる円弧状にされるとともに、その幅方向に所要のピッチで多数条の歯部１３が上下方向に形成されている。また、その歯部１３は、中央部１１から上下両端部１２，１２に至るまでの中間位置より端までの区間、言換えると摩耗の激しい所要区間Ｌにおける山の高さを、中央部１１における山の高さよりも高い寸法に形成されている。なお、この固定歯板１０は、従来品と同様に高マンガン鋳鋼によって形成されている。
【００１９】
一方、可動歯板８は、その破砕面をほぼ平坦にして前記固定歯板１０における幅方向に設けられた多数条の歯部１３の間に形成される谷部１４に対向するようにして上下方向に多数条の歯部８'が設けられている。
【００２０】
前記可動歯板８における歯部８'は、図３（ａ）によって示されるように、山の峰部分８ａの曲面半径ｒが、前記固定歯板１０の歯部１３間に形成される谷部１４の凹曲面半径Ｒよりも小さくなるように形成されている。言換えると、可動歯板８の歯部８'の山が固定歯板１０の歯部１３よりも尖った形状にされ、相対的に両者の山と谷とに差を付けた構造とされている。
【００２１】
また、前記実施形態のように可動歯板８における歯部８'の山の峰部分８ａを固定歯板１０の歯部１３に較べて尖らせる他の実施形態としては、図３（ｂ）によって示される。この実施形態では、固定歯板１０の歯部１３，１３の間に形成される谷部１４の傾斜角θに対して可動歯板８側の歯部８'を形成する山の傾斜角θ'が小さい角度に形成される。
【００２２】
このように構成する可動歯板８と固定歯板１０とを用いて破砕操作を行えば、クラッシャにおける破砕室３０の下部で処理物を細かく砕かれる際に、固定歯板１０の歯部１３に対して可動歯板８の歯部８'が前者の実施形態の場合（図３（ａ）参照）では、峰部分８ａの曲面半径ｒを固定歯板１０側の谷部１４の凹曲面半径Ｒよりも小さくされているので、破砕と同時に処理物を積極的に固定歯板１０の谷部１４に押し込むとともに、固定歯板１０の谷部１４と可動歯板８の歯部８'の間に形成される空間内で処理物が動き易くなり、破砕に伴う処理物と固定歯板１０との摩擦が特に出口部近傍で谷部１４に生じる。この際、当然生じる固定歯板１０の歯部１３（山）の摩耗が進行しても同時に谷部１４も摩耗して、山と谷との高低差が維持されることになる。したがって、固定歯板１０の端部１２が摩滅による使用限界に到達するまで破砕機能が保たれて、実質的に寿命を延長することができる。
【００２３】
また、固定歯板１０の歯部１３に対して可動歯板８の歯部８'が後者の実施形態の場合（図３（ｂ）参照）では、固定歯板１０の歯部１３，１３の間に形成される谷部１４の傾斜角θに対して可動歯板８の歯部８'を形成する山の傾斜角θ'が小さい角度に形成されているので、結果的に前記実施形態と同様の機能を発揮して、固定歯板１０の歯部１３の摩耗に応じて谷部１４も摩耗され、固定歯板１０の端部１２が摩滅による使用限界に到達するまで破砕機能が維持されて、実質的に寿命を延長することができる。
【００２４】
次に、前述の実施形態にあっては、可動歯板８の歯部８'は従来品の場合に較べて摩耗の度合いが高くなる。摩耗が進行していくと、前述の実施形態に示した可動歯板８の形状的特徴が失われていく。そこで、図４（ａ）（ｂ）に他の実施形態として示されるように、両方歯板の歯部８'，１３の峰部分８ａ，１３ａに耐摩耗材を配置することにより、摩耗速度を低減させ歯部の形状的特徴を長時間維持できる。
【００２５】
すなわち、図４（ａ）に示されるのは、各歯部８'，１３の峰部分８ａ，１３ａに硬質耐摩耗材を溶接肉盛して硬化肉盛層１５が設けられている。この硬化肉盛層１５は予め峰部分８ａ，１３ａとその近傍までを溶接肉盛容易なように歯部形成ラインＱより少し彫り込んだ状態に形成され、この彫り込まれた部分に硬質耐摩耗材（例えばタングステンカーバイド−コバルトの粒子を分散させてなる硬質粒分散材）を溶接肉盛して配置される。なお、固定歯板１０および可動歯板８は鋳造されるので、その鋳造時に予め前記溶接肉盛部を成形しておけば、溶接肉盛作業端が谷側に突出しないようにできるので、自動肉盛作業における溶接開始位置の設定が容易となり円滑に肉盛を実施することができる。なお、可動歯板８の歯部８'の形状維持が重要なので、歯部８'だけに耐摩耗材を配置してもよい。
【００２６】
また、図４（ｂ）によって示されるように、両歯板の歯部８，１３の歯筋に沿って深く掘り下げられた溝部１６が設けられ、その溝部１６に硬質材１７を埋設するようにされている。前記硬質材１７を埋設するための溝部１６は、好ましくは歯部１３が形成される破砕面の谷底１８近傍までの深さで、底部より上部に向かって広がりを持つテーパ溝である。また、その溝部１５に埋設される硬質材１７は、溝部１６のテーパに合致する断面形状に成形されたものを嵌合させてろう付接合されており、山の峰部分８ａ，１３ａが突曲面に形成されて露出するように設けられている。なお、この硬質材１７には、たとえばタングステンカーバイド‐コバルトの粒子を分散させた耐摩耗材であるのが好ましい。
【００２７】
このように構成される実施形態の固定歯板１０および可動歯板８も、前記実施形態による作用効果と同様に歯部８'，１３の耐摩耗性が向上し、歯部の形状的特徴が長時間維持されて、固定歯板１０の谷底１８の摩耗が促進されて、山谷の高低差が積極的に維持され、破砕機能が使用限界まで保たれることになる。併せて寿命も延長されて耐用期間をより一層長めることができる。なお、この実施形態では硬質材が埋設されているので、硬質材の周囲が先に摩耗して、硬質材は歯部８'の峰部分８ａの頂部に突出した形態となり、摩耗が進行しても、峰の曲面半径が小さく保たれる。
【００２８】
また、前記実施形態の固定歯板１０にては、前記歯部１３が、その全歯筋において中央部１１よりも下部の所要区間Ｌで山の高さを高く形成されているので、硬化肉盛層１５の配置や硬質材１６の埋設によって摩耗の進行を抑制する効果と相俟って寿命の延長を図ることができる。
【００２９】
したがって、一方の端部が摩滅して作業効率が低下すれば、上下反転させて摩耗していない他方の歯部を使用すれば、全体として平均的に摩耗して有効に使用できることになる。なお、本実施形態において、歯部の山に耐摩耗材を配する場合にあっても、これら耐摩耗材は使用によって摩滅する範囲に設けられるので、使用済みとしてスクラップになっても耐摩耗材は摩滅してなくなっており、単一材であるから再生に問題が生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の歯板が使用されるジョークラッシャの断面概要図である。
【図２】図２は、本発明にかかる固定歯板の一実施形態を表わす縦断面図である。
【図３】図３は、固定歯板の歯部と可動歯板の歯部との関係を表わす二つの態様の断面図で、（ａ）は固定側谷のＲより可動歯板の山のｒが小さい場合、（ｂ）は固定側の谷の角度より可動歯板側山の角度が小さい場合を、それぞれ表わす図である。
【図４】図４（ａ）（ｂ）は、固定歯板と可動歯板との各歯部の峰部分に耐摩耗材を配置する実施形態の断面図である。
【図５】図５は、従来の固定歯板の摩耗態様を表わす図である。
【符号の説明】
１ ジョークラッシャ
４ スイングジョー
８ 可動歯板
８' 可動歯板の歯部
８ａ，１３ａ 歯部の峰部分
１０ 固定歯板
１１ 中央部
１２ 端部
１３ 固定歯板の歯部
１４ 谷部
１５ 硬化肉盛層
１６ 溝部
１７ 硬質材

Claims (4)

1. ジョークラッシャの歯板において、
   破砕面の上下方向に形成される可動歯板の歯部における山の峰部の曲面半径が、前記可動歯板に対向する固定歯板の歯部間の谷部の凹曲面半径よりも小さくされていることを特徴とするジョークラッシャの歯板。
2. ジョークラッシャの歯板において、
   破砕面の上下方向に形成される可動歯板の歯部における山の形成角度が、前記可動歯板に対向する固定歯板の歯部間の谷部の形成角度よりも小さくされていることを特徴とするジョークラッシャの歯板。
3. 前記可動歯板の各歯部の峰部に硬質粒子分散材による硬化肉盛層が配されている請求項１または２に記載のジョークラッシャの歯板。
4. 前記可動歯板の歯部の峰部に頂部を露出させて硬質材が埋設されている請求項１または２に記載のジョークラッシャの歯板。

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