JP4446545B2 - 複合歯板 - 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ーの歯板、とくに高Ｍｎ鋳鋼などの母材に高Ｃｒ鋳鉄などのより耐摩耗性の高い刃先材を嵌合した複合歯板に係る。
【０００２】
【従来の技術】
ジョークラッシャーは動歯と不動歯によって断面がＶ字形の破砕室を形成し、両歯の破砕面内で動歯を固定したスィングジョーが揺動して上から供給された岩石を噛み込んで破砕する方式であるから、当然、両歯の破砕面の損耗が著しく、歯板は消耗品の主体となる。この歯板の耐用期間を延ばすために波形の破砕面のうち、最も摩耗の激しい山部を部分的により高耐摩耗性の材質に置き換えた複合歯板が開発され種々の形態が実施されている。
【０００３】
この内、図６（Ａ）（Ｂ）の特公昭５７−２３５４２号は、角形のブロック１０１を母材１０２に穿孔した角孔の中へ破砕面側から嵌合し、両者の隙間へ流動性のある樹脂系の接着剤を流し込んで各ブロックを接着する方法である。
【０００４】
図７の特開昭６０−８４１５３号は、刃先材２０１が破砕面側から取付け面側へ向けて拡大するテーパを具え、山の長手方向に分割した長方形よりなり、母材２０２にはこれと逆テーパの長手方向に連続する取付孔を穿設し、取付けに当っては、母材２０２の破砕面側から複数個の刃先材２０１を空隙を隔てて配列し、各刃先材間へ両側面が逆テーパのくさび材２０３を破砕面側から打ち込んで刃先材２０１を固定する。
【０００５】
図８（Ａ）（Ｂ）の実公昭５８−４５９１号は、角形の刃先材３０１が破砕面から取付け面側へ拡大するテーパを具え、母材３０２は適合する逆テーパを具えた取付け孔を貫通させる。取付けは刃先材３０１を母材３０２の取付け面側から嵌入して接着剤を流し込んだ上、さらに取付け面と刃先材３０１の底面との間の段差を埋める軟鋼裏板３０３で押接して溶接固着する手順を採る。
【０００６】
図９（Ａ）（Ｂ）の実公平６−３４８２４号は、刃先材４０１が円柱形の耐摩耗材よりなり、母材４０２にはこれと適合する円孔を穿設する。刃先材４０１の頂面は母材が円孔によって切り取られた破砕面の一部（山部）を転写した形状とし、刃先材の底部と円孔の底部にそれぞれ刃先材の回動によって係止する突条４０３と凹溝４０４を形成する。取付けは母材４０２の円孔へ破砕面側から刃先材４０１を嵌入し、刃先材を回動して凹溝と突条を相互に係止させるという簡単な手順を特徴とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
複合歯板の代表的な例を幾つか挙げたが、何れの形態も一長一短があり、すべての項目については満足のできない課題を一部に残している。まず、第一に重要なことは、ジョークラッシャーはきわめて大きな衝撃を岩石に加えて噛み砕くものであるから、本質的に装置の部材、とくに歯板に与える衝撃力は巨大である。複合歯板の基本的な要件として、使用中のこの衝撃力に十分耐え、母材から刃先材が離脱しないことが絶対条件として求められる。その点から言えば、図６の嵌合は破砕面側から刃先材を嵌め込み接着剤を流し込んで固定するだけであるから、一抹の不安がないでもない。
【０００８】
次に求められる要因は母材へ刃先材を嵌合する手順である。図７、図８の従来技術は、破砕面側から見れば離脱できない逆テーパに当るから離脱の懸念は少ないとしても、図７は複数の刃先材を長手方向に並べ、その間へくさびを打ち込むだけであるから、軟鋼などのくさび材が激しい摩耗を集中的に受けると刃先材を拘束する力が失われ離脱する可能性が生じる。くさび材と母材との係合が小さな範囲に限られることも衝撃の大きさから考えると必ずしも万全とは言えないのではないか。
【０００９】
また図８については刃先材の背後を保持する軟鋼裏板３０３を用意しなければならないし、刃先材を嵌合した後に軟鋼裏板を取付け面側に固着する工程も欠かせない。歯板の波の長手方向に複数の刃先材を嵌合するとき、図のように歯板は一般に単純な平板ではなく、長手方向の断面（山の尾根に相当）もなだらかな曲線で形成している。従って刃先材とその背後を押圧する裏板の厚さとは各刃先材毎に異なり、種々の組合わせとなる。異なる寸法の刃先材と裏板の組合わせは煩瑣、複雑な管理と工作を必要とし、現場的な負担は小さくない。
【００１０】
図９の従来技術は離脱防止が十分であり、取付け手順もワンタッチに近く、少なくともこの二点においては完全に課題を克服しているが、強いて難点を挙げると、この技術的特徴は母材に穿孔した円孔の底部に設ける凹溝や、刃先材底部に設ける突条にあるが、歯板のサイズが小さくなるほど凹溝や突条のサイズも小さくなり、鋳放しで形成することが難しくなることである。母材の高Ｍｎ鋳鋼を鋳造するときは、この円孔を鋳放しで成形するために鋳型（歯板の主型）へ中子を収めるが、歯板が小さく鋳込みが少量化すると、林立する多数の中子に湯足が阻まれて湯流れが悪く、ただでさえ鋳造性が低下する上、さらに細かい凹溝を正確に鋳出すことはかなり困難となり、実施上、歯板のサイズに制限を加えざるを得ないという課題がある。
【００１１】
さらに前記従来技術のすべてに共通する課題として、母材は高Ｍｎ鋳鋼、刃先材は高Ｃｒ鋳鉄をはじめ、それぞれ特殊な添加成分を大量に含むが、複合歯板の使用によって摩耗が進み新品と取替えの時機になると、廃材は歯（山）の消滅した薄い角板に過ぎず、スクラップとして引取ってもそのまま一体的に他の屑鉄と同様に再溶解するだけの価値しかない。すなわち複合歯板の使用中は刃先材の離脱不可能という長所が、使用後は材質別の分離不可能という短所に逆転することになり、貴重な添加成分を積極的に有効利用することを防げるのである。また、近年、企業努力が必要とされているリサイクルによる資源有効利用の推進にも課題が残る。
【００１２】
さらに前記した従来技術のすべてに共通する課題として、使用開始当初の刃先材の欠けが挙げられる。刃先材の離脱防止については前述の如く絶対条件として挙げられているが、刃先材の欠けについてはまれに、使用開始後初期に現れる現象である。しかし、小片であっても刃先材の欠けの発生度合いによって、破砕した岩石に鉄片が混入することになり、刃先材の寿命にも影響を及ぼすことになる。
【００１３】
本発明は以上の課題を解決するために刃先材が使用中に離脱せず、刃先材が使用開始後初期に欠けることがなく、構造がシンプルであり、構成する部材の個数が少なく、組立て容易、かつ大型から小型の歯板にも適用できる上、使用後のリターン材を確実、容易に分離できる複合歯板の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る複合歯板は、波形の破砕面を有する母材１と、該破砕面上へ別のより耐摩耗性に優れた材質よりなる刃先材２を多数嵌合したジョークラッシャーの複合歯板において、母材１は取付け面１１から破砕面１２へ向けて少なくとも一面が縮小するテーパ面１３を具えた凹所１４を穿設し、刃先材２は前記凹所１４のテーパ面１３に適合する逆テーパ面２１を具え、母材１へ嵌合した刃先材２の底面２２が前記取付け面１１と同じ平面となってジョークラッシャー本体のスィングジョー取付け板に一体的に支保されることによって前記の課題を解決した。
【００１５】
この構成によって一旦、母材に嵌合した刃先材は離脱方向に対して逆テーパであり、破砕面側から強い衝撃を受けるとスィングジョーの取付け板によって取付け面全面として受け止められるから完全な離脱防止作用の条件下で使用される。複合する手順は、刃先材を母材の取付け面側から凹所にその両者のテーパ面を適合させて嵌入するだけで終了するから、これ以上簡単な方法はあり得ない。また嵌合した後、刃先材を固定するために他の部材を何ら必要とせず、これほどシンプルな構成、手順は見出し難い。一方、この特徴の結果、特に歯板のサイズに制約を受けることもなく、あらゆる形状、サイズの歯板に適用できる。
【００１６】
本発明に係る複合歯板は使用によって限界まで摩耗してほぼ平板状に近くなっても、母材の取付け面側から破砕面側にかけて刃先材がテーパ面で係合して貫通する関係は保たれているから、使用済みの廃品は破砕面側を上に向け、上方からユンボなどで刃先材の頂面を叩打すれば簡単に刃先材が落ち込んで母材と分離回収ができる。
【００１７】
また、本発明の使用開始後初期は、刃先材が表層１５によって覆われているため保護された状態となっており、使用中に徐々に刃先材が露出してくることになる。言い換えれば、なじみが良くなってから少しずつ刃先材への衝撃が強くなる。このことにより、従来技術の使用開始直後の岩石からの強衝撃により欠けが発生しやすいことに対しても解決することができる。すなわち、表層１５によってその欠けを防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜３は本発明に係る複合歯板の縦断正面図、縦断側面図、および平面図である。また図４（Ａ）〜（Ｃ）は刃先材の三面図を例示する。複合歯板１の取付け面１１は図示しないジョークラッシャーのスィングジョー取付け板に全面密着して取付けられるが、取付け面１１の寸法は約１０００ｍｍ×約６００ｍｍの長方形よりなり、波形で形成する破砕面１２の山部までの肉厚は当初約１５０ｍｍである。母材１の材質は１２％Ｍｎ鋳鋼で、鋳造後、水靭処理を施したオーステナイト組織のＪＩＳ規格品である。
【００１９】
刃先材２は２７％Ｃｒ鋳鉄で単品毎に鋳造され、この図の例では破砕面の山部に沿って一列につき５個ずつ嵌合する。山の長手方向に対しても、また、それと直角方向に対しても何れも取付け面に向って拡大するテーパ面２１を４側面とする、ほぼ載頭四角錐形よりなり、その底面２２は母材１の取付け面１１と全く同一画に整合するように寸法設定する。
【００２０】
この実施形態の場合は刃先材２の頂面２３は母材１を貫通せず、したがって当初は破砕面１２上へ露呈することなく、破砕面１２との間に表層１５を隔てて収容されている。刃先材２は表層１５を残した母材１の凹所１４へ取付け面１１側から嵌入し、４側面の逆テーパ面２１の他、頂面２３が表層１５と当接し、全外周面を完全に包持される。
【００２１】
母材のテーパ面２１にも、刃先材の逆テーパ面２１にも鋳造である限り若干の寸法誤差は避けられず、ある範囲まで許容されているが、母材と刃先材を嵌合したとき、それぞれの誤差が増幅する方向で重なるときは、刃先材が母材に入り切らずに取付け面から突出する可能性がある。突出すれば同一面となるまで削り取らなければスィングジョーの取付け面との間にガタツキが生じる。定まった肉厚の表層１５があると、この表層の裏面に刃先材の頂面２３が密着して嵌入する高さが決って了うので、嵌合時の調整がきわめて容易となる利点がある。なお、使用が始まると早期に表層１５が摩耗して、あらためて刃先材２の頂面２３が破砕面１２上へ露呈し、摩耗作用の直撃に立ち向かうことは言うまでもない。なお、図５は別の実施形態を示す三面図で、歯先材２が角形ではなく円錐形をした鋳造品よりなり、取付け面１１から破砕面１２に向けて縮径する勾配曲面で離脱不可能に嵌合している。
【００２２】
表層１５の設定を行うとき、鋳造性又は組立時の利便性を考慮して該表層の一部に穴を空けておくことも可能である。穴を設ける目的として鋳造性を考えた場合、中子を安定して取付けた状態で造型することができる。また、組立時の利便性を考えた場合には、後述する接着剤の補充などを行うことができる。いずれの場合においても、表層に設けられる穴は刃先材が母材の破砕面に対して同レベル又は飛び出すための目的で設けられたものとは異なり、あくまで使用開始後初期に刃先材が岩石と現実的に直接衝撃を受け難い状況で設定が行われる。
【００２３】
前記の実施形態を複合歯板の鋳造条件から見れば、母材の破砕面１２に相当する波面は通常鋳型の下型として造型される。表層１５を設けるためには上型（取付け面１１に相当）から凹所に相当する中子を吊り下げ、下型面との間に隙間（表層に相当）を作らなければならないが、貫通した凹所であれば中子を下型に置くだけで済むという違いはある。何れを選ぶかは歯板の形状、重量や、刃先材の占める容量比、湯流れ、嵌合の難易、商品価値など諸条件を総合して決める。
【００２４】
工場において母材１と刃先材２を組合わせて製品化した後、複合歯板を運搬、貯蔵、ジョークラッシャーへの取付けなど、実際の使用までの間に吊り上げたり反転する機会は希ではない。そのため刃先材を樹脂系の接着剤などで仮付けしておくことが安全上、望ましい。一旦、複合歯板をスィングジョーへ取付けて了えば最早、接着剤の助けを借りるまでもなく、完全な離脱防止機能が自動的に働く。
【００２５】
使用済みの廃材は鋳造工場へリターンされ、スクラップ業者などで母材である高Ｍｎ鋳鋼と、刃先材である高Ｃｒ鋳鉄に分けて回収される。従来技術の複合歯板と異なり、刃先材は母材を貫通して上下両面に露呈しているから、破砕面側から打撃を加えるとテーパ嵌合が外れて母材の取付け面から刃先材が叩き出され容易に分離する。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る複合歯板は、以上述べたように使用時に母材から刃先材が離脱不可能な構成である上、構造もシンプルで、他の従来技術のように離脱防止のため特定の部材や特殊な嵌合関係を要件とすることなく、きわめて容易に組立てられ、大型から小型の歯板に適用が可能であるなど従来技術の抱えるすべての課題を克服した万能の効果がある。さらに加えて従来技術では不可能であったスクラップの配合成分を有効に再利用するため、使用後の複合材の分離を容易ならしめ貴重な成分元素を１００％フルに活用できるエコロジー商品としての価値を高める効果も看過できない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の縦断正面図である。
【図２】本発明の実施形態の縦断側面図である。
【図３】本発明の実施形態の平面図である。
【図４】本発明実施形態の刃先材の平面図（Ａ）正面図（Ｂ）側面図（Ｃ）である。
【図５】本発明の別の実施形態を示す平面図（Ａ）正面図（Ｂ）側面図（Ｃ）である。
【図６】従来技術の斜視図（Ａ）と縦断側面図（Ｂ）である。
【図７】別の従来技術の縦断正面図である。
【図８】さらに別の従来技術の平面図（Ａ）と縦断正面図（Ｂ）である。
【図９】さらに別の従来技術要部の斜視図（Ａ）と全体の斜視図（Ｂ）である。
【符号の説明】
１ 母材
２ 刃先材
11 取付け面
12 破砕面
13 テーパ面
14 凹所
15 表層
21 逆テーパ面
22 底面
23 頂面

Claims (1)

1. 波形の破砕面（１２）を有する母材（１）と、該破砕面（１２）上へ別のより耐摩耗性に優れた材質よりなる刃先材（２）を多数嵌合したジョークラッシャーの複合歯板において、母材（１）は取付け面（１１）から破砕面（１２）へ向けて少なくとも一面が縮小するテーパ面（１３）を具えた凹所（１４）を穿設するとともに、その母材（１）の凹所（１４）は、取付け面（１１）から破砕面（１２）まで貫通せずに使用開始直後の岩石からの強衝撃による刃先材（２）の欠けの発生を防止する表層（１５）を残したものとなっており、前記刃先材（２）は前記凹所（１４）のテーパ面（１３）に適合する逆テーパ面（２１）を具え、その刃先材（２）を前記凹所（１４）にその両者（２、１４）のテーパ面（１３、２１）を適合させて前記取付け面（１１）側から嵌合するとともに、母材（１）の凹所（１４）は前記表層（１５）が刃先材（２）の頂面（２３）と当接してその刃先材（２）の全外周面を包持し、その母材（１）へ嵌合した刃先材（２）の底面（２２）が前記取付け面（１１）と同じ平面となってジョークラッシャー本体のスィングジョー取付け板に一体的に支保されることを特徴とする複合歯板。

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