JP4931630B2

JP4931630B2 - 木材破砕用ビット

Info

Publication number: JP4931630B2
Application number: JP2007034412A
Authority: JP
Inventors: 昌春天野; 幸夫田村; 俊明永浜
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: JP2008194645A

Description

本発明は、廃棄物としての木材を破砕するのに用いられて好適な木材破砕用ビットに関するものである。

従来、例えば解体家屋やその他廃材としての木材を破砕するのに用いられる木材破砕機は、木材が供給される上方が開口するタブと、このタブの底部に配される多数の回転ハンマーと、これら回転ハンマーに装着される多数のビットを備える構成とされ、回転ハンマーを回転させることにより、タブ内に供給された木材をビットにより破砕するようにされている。ここで、前記回転ハンマーに装着されるビットとして、本出願人の先願発明に係る産業廃棄物破砕用ビットがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−３４２９８６号公報

この特許文献１に係るビット１００は、図１１（ａ）に示されるように、軸部１０１の先端側にフランジ部１０２を介して略紡錘状の頭部１０３が設けられてなるビット本体１０４と、このビット本体１０４の頭部１０３にその板面をビット進行方向（図１１（ａ）中矢印Ｒ方向）に略直交させた状態で装着される略板状の超硬体１０５とを備えて構成されている。なお、このビット１００は図示されない回転ハンマーにその回転方向に対して若干傾斜して取り付けられている。

前記超硬体１０５は、図１１（ｂ）に示されるように、その外観が将棋の駒のような先端が尖った五角形状とされ、ビット本体１０４の頭部１０３に装着された状態においてその尖った先端が頭部１０３から突出されている。

このような構成のビット１００を用いて図示されない回転ハンマーの回転によりビット１００が図１１（ａ）中矢印Ｒ方向に進行されると、超硬体１０５の尖った先端が木材に食い込み、図１１（ｃ）中記号Ｓの破線で示されるように、木材繊維が線状に切断される。

このように、従来のビット１００では、超硬体１０５の木材への食い込みがその尖った先端の１点のみで線状に切削が行われるため、破砕効率が低いという問題点がある。

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、廃棄物としての木材の破砕効率を向上させることのできる木材破砕用ビットを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による木材破砕用ビットは、
軸部の先端側にフランジ部を介して頭部が設けられてなるビット本体と、このビット本体の頭部先端部に形成された凹部に装着される略板状の超硬体とを備えて構成される木材破砕用ビットにおいて、
前記超硬体の先端部には、前記ビット本体の頭部から突出される二つの角部が形成されていることを特徴とするものである（第１発明）。

本発明において、前記超硬体の先端部における二つの角部のうち、一方の角部が他方の角部に対しビット進行方向に先行する位置に配されているのが好ましい（第２発明）。

また、本発明において、前記超硬体の先端面が当該超硬体のビット進行方向後側の板面に対して鋭角をなすのが好ましい（第３発明）。

本発明によれば、廃棄物としての木材に対してビットによる破砕動作が行われると、超硬体の先端部における二つの角部が木材に食い込んでそれら角部間の超硬体先端縁を刃先として木材繊維が面状に切断されるので、木材の破砕効率を向上させることができるという効果がある。

また、超硬体の先端部における二つの角部のうち、一方の角部が他方の角部に対しビット進行方向に先行する位置に配されるものとすることにより、一方の角部が先行して木材に食い込み、引き続いて他方の角部が木材に食い込み、総じて超硬体の刃先が木材により幅広く食い込むため、木材の破砕効率をより向上させることができる。

また、超硬体の先端面が当該超硬体のビット進行方向後側の板面に対して鋭角をなすものとすることにより、木材の切り屑がその先端面に案内されてスムーズにビット後方へと送り出されるので、切削抵抗を低減することができる。

次に、本発明による木材破砕用ビットの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る木材破砕機の側面図（ａ）および平面図（ｂ）がそれぞれ示されている。

図１に示される木材破砕機１においては、履帯２によって走行可能な走行体３の上方に旋回自在に旋回基台４が設けられ、この旋回基台４上の前部に破砕機本体５が搭載されるとともに、後部にエンジン６および駆動伝達機構が搭載されている。また、破砕機本体５の下方には旋回基台４に第１コンベヤ７の基端部が支持され、この第１コンベヤ７の先端部には、第２コンベヤ８の基端部が上下方向に回動自在に軸支されている。ここで、第１コンベヤ７の先端部は、旋回基台４に固定されたオーバハングビーム９と吊りビーム１０により支持されている。また、第２コンベヤ８は、この第２コンベヤ８の基端部に固定されるアーム１１と、前記第１コンベヤ７の先端部にピン連結されるリンク１２と、これらアーム１１およびリンク１２の各他端を連結するピン１３とオーバハングビーム９との間に架け渡されるように装着される油圧シリンダ１４とによって前記第１コンベヤ７に対して揺動・折り畳み可能とされている。

前記破砕機本体５においては、飛散防止カバー１５付きで上部開口状の回転式タブ１６と、このタブ１６の底部に配されるテーブル１７とが設けられ、このテーブル１７の開口部内にハンマーミル１８が水平軸回りに回転自在に支持されて配されている。

図２には、ハンマーミルの拡大平面図が示されている。また、図３（ａ）には図２のＸ−Ｘ断面図が、図３（ｂ）にはビットの配列状態がそれぞれ示されている。

これらの図に示されているように、ハンマーミル１８は、図示されないモータにより回転駆動される主軸１９と、この主軸１９に沿って配される複数枚のプレート２０と、これらプレート２０を所定間隔に保持するハブ２１とを備えている。各プレート２０には複数個のハンマー２２が揺動自在に取り付けられ、各ハンマー２２にはホルダ２２ａを介してビット２３がその回転方向に対して所定角度θ_０（本例では１７．７°）だけ傾斜して取り付けられている。

各ハンマー２２は主軸１９の回転によってスクリーン２４の内側で図３（ａ）中矢印Ｒ方向に回転され、これに伴ってビット２３が同図中矢印Ｒ方向に進行されたときに、スクリーン２４とビット２３との協働により、タブ１６内に投入された被破砕物としての木材が破砕されるようになっている。こうして、被破砕物がスクリーン２４の開口サイズよりも小さくなったときに、そのスクリーン２４の開口部から下方へ落下する。なお、下方へ落下した破砕物は第１コンベヤ７および第２コンベヤ８によって機外へ搬出される。

前記ホルダ２２ａに装着されるビット２３は、図４に示されているように、軸部２５の先端側にフランジ部２６を介して略紡錘状の頭部２７が設けられてなるビット本体２８と、このビット本体２８における頭部２７の先端部に形成された凹部２９に挿入されてろう付けにて固着された超硬体３０とにより構成されている。ここで、軸部２５の後部には外周面にねじが切られてそのねじ部２５ａの箇所で図示されないナットにてホルダ２２ａに固定されるようになっている。また、ビット本体２８のフランジ部２６には切欠部２６ａが設けられており、この切欠部２６ａによってビット２３のホルダ２２ａへの装着時の向きが合わせられるようになっている。なお、ビット先端部の摩耗寿命向上のために、頭部２７やフランジ部２６（切欠部２６ａは除く。）に対し、硬質材または高硬度材粒子（超硬やサーメット）を混入させた硬質材にて肉盛溶接を施すのが好ましい。

前記超硬体３０を挿入するための凹部２９は、ビット進行方向（図４中矢印Ｒ方向）に略直交する方向の全幅に亘って形成されている。また、この凹部２９に挿入される超硬体３０は、粉末状の超硬合金を焼結法により焼き固めて作製されたものであって、図５に示されるように、所定間隔ｔを存して互いに平行に配され、ビット進行方向Ｒに略直交する一対の板面３１，３２と、所定間隔Ｈを存して互いに平行に配され、一対の板面３１，３２における先端側の各辺ＡＢ，Ａ′Ｂ′および基端側の各辺ＣＤ，Ｃ′Ｄ′にそれぞれ連設される先端面３３および基端面３４と、中心線Ｏを基準にビット進行方向Ｒの左右両側に対称配置され、先端面３３に対し所定の鈍角θ_１をなす第１側面３５および第２側面３６と、中心線Ｏを基準にビット進行方向Ｒの左右両側に対称配置され、第１側面３５および第２側面３６のそれぞれに対し所定の鈍角θ_２（＞θ_１）をなすとともに基端面３４に対し所定の鋭角θ_３をなす第３側面３７および第４側面３８と、を有する板状の六角柱形状とされている。

なお、ここで、超硬体３０の上辺ＡＢの長さＬと下辺ＣＤの長さＷとの関係は、次式（１）を満足するように設定するのが好ましい。

０．２Ｗ≦Ｌ≦０．４Ｗ・・・（１）

Ｌが０．２Ｗよりも小さいと、破砕効率向上の効果が乏しくなり、０．４Ｗよりも大きいと、破砕抵抗が大きくなって切れ味の低下や超硬体３０の破損を生じる恐れがある。

この超硬体３０がビット本体２８の凹部２９に装着された状態では、図６に示されるように、超硬体３０の先端部におけるビット進行方向Ｒの左右両側の角部４１，４２が頭部２７から突出され、第３側面３７および第４側面３８が頭部２７の側面と略同一面上にあるように露出される。また、ビット２３はハンマー２２の回転方向（図３中矢印Ｒ方向）に対して所定角度θ_０（本例では１７．７°）だけ傾斜してホルダ２２ａに取り付けられているため、左右の角部４１，４２のうち、右側の角部４２が左側の角部４１に対しビット進行方向Ｒに先行する位置に配されることになる。

以上に述べたように構成されるビット２３を用いてハンマーミル１８の回転駆動により、廃棄物としての木材に対して破砕動作が行われると、図７に示されるように、まず超硬体３０の先端部における頂点Ｂが木材に接触して図７において右側の角部４２が先行して木材に食い込み、引き続いて頂点Ａが木材に接触して同図において左側の角部４１が木材に食い込み、それら角部４１，４２間の超硬体先端縁（上辺ＡＢ）を刃先として木材繊維が図７中記号Ｍのハッチングで示されるように面状に切断される。

本実施形態のビット２３によれば、超硬体３０の先端部における左右の角部４１，４２が木材に食い込んでそれら角部４１，４２間の超硬体先端縁を刃先として木材繊維が面状に切断されるので、木材の破砕効率を向上させることができる。しかも、左右の角部４１，４２のうち、右側の角部４２が左側の角部４１に対しビット進行方向Ｒに先行する位置に配されているから、右側の角部４２が先行して木材に食い込み、引き続いて左側の角部４１が木材に食い込み、総じて超硬体３０の刃先が木材により幅広く食い込むため、木材の破砕効率をより向上させることができる。

次に、本実施形態のビット２３と従来のビット１００の木材破砕機１による１時間当たりの破砕作業量を以下の試験方法にて比較した。その結果が表１に示されている。
（試験方法）
被破砕物としての木材をタブ１６内に満載してエンジンをフル回転させ、スクリーン径６５ｍｍにてランダムに１分間の作業量を測定した。破砕後の体積を３回計測し、その平均値に６０を乗じて１時間あたりの作業量（単位：ｍ^３／ｈ）とした。

表１に示されるように、木材を面状に削り込むようにして破砕する本実施形態のビット２３によれば、試験対象の全て木材種に関し、木材を線状に削り込んで破砕していた従来のビット１００よりも１時間当たりの破砕作業量を３０％程度向上させることができるという結果が得られた。

図８には、本実施形態のビット２３の変形例１の説明図が示されている。なお、この変形例１のビット２３Ａにおいて、本実施形態のビット２３と同一または同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとする（後述する変形例２および変形例３についても同様）。

本実施形態のビット２３においては、超硬体３０の先端面３３と基端面３４とが互いに平行で、かつそれら先端面３３および基端面３４のいずれもが一対の板面３１，３２に対して直角をなすようにされている。これに対し、変形例１のビット２３Ａにおいては、図８に示されるように、超硬体３０Ａの先端面３３をビット進行方向Ｒの反対側に所定角度だけ傾斜させて、一対の板面３１，３２のうち、ビット進行方向Ｒの前側に位置する板面３２に対して鈍角を、ビット進行方向Ｒの後側に位置する板面３１に対して鋭角をなすようにされている。このような構成を採用することにより、木材の切り屑がその先端面３３に案内されてスムーズにビット後方へと送り出されるので、切削抵抗を低減することができる。

図９には本実施形態のビット２３の変形例２の説明図が、図１０には本実施形態のビット２３の変形例３の説明図が、それぞれ示されている。

本実施形態のビット２３においては、当該ビット２３の全体をハンマー２２にその回転方向（ビット進行方向Ｒ）に対して所定角度θ_０（本例では１７．７°）だけ傾斜させて取り付けることにより、右側の角部４２を先行させて木材に食い込ませ、引き続いて左側の角部４１を木材に食い込ませ、総じて超硬体３０の刃先を木材により幅広く食い込ませることができるようにされている。これと同様の作用効果は、図９に示される変形例２のビット２３Ｂあるいは図１０に示される変形例３のビット２３Ｃによっても得ることができる。

図９に示される変形例２のビット２３Ｂにおいては、本実施形態におけるビット本体２８と同一のビット本体２８が用いられてその軸線がハンマー２２の回転方向（ビット進行方向Ｒ）に沿うように取り付けられる一方、本実施形態における超硬体３０に代えてその形状が若干変更された超硬体３０Ｂが用いられている。本実施形態における超硬体３０は、第３側面３７および第４側面３８のそれぞれに対して基端面３４がθ_３の角度をなす形状とされているのに対し、変形例２における超硬体３０Ｂは、第３側面３７に対して基端面３４が（θ_３＋θ_０）の角度をなすとともに、第４側面３８に対して基端面３４が（θ_３−θ_０）の角度をなすように、本実施形態における超硬体３０の基端部を斜めにカットしたような形状とされている。このような形状の超硬体３０Ｂがビット本体２８に装着された変形例２のビット２３Ｂによれば、本実施形態のビット２３と同様に、左右の角部４１，４２のうち、右側の角部４２が左側の角部４１に対しビット進行方向Ｒに先行する位置に配されることになり、右側の角部４２を先行させて木材に食い込ませ、引き続いて左側の角部４１を木材に食い込ませ、総じて超硬体３０Ｂの刃先を木材により幅広く食い込ませることができるので、本実施形態のビット２３と同様の作用効果を得ることができる。なお、本変形例では、切削力がビット本体軸方向に伝達されるため、ビット本体２８に曲げ応力が作用せず、強度的に有利である。

一方、図１０に示される変形例３のビット２３Ｃにおいては、本実施形態における超硬体３０と同一の超硬体３０が用いられる一方、本実施形態におけるビット本体２８に代えてその形状が若干変更されたビット本体２８Ｃが用いられてその軸線がハンマー２２の回転方向（ビット進行方向Ｒ）に沿うように取り付けられている。本実施形態におけるビット本体２８においては、その頭部２７に超硬体３０を挿入するために形成された凹部２９の奥面２９ａが当該ビット本体２８の軸線に直交する方向に設けられているのに対し、変形例３におけるビット本体２８Ｃにおいては、頭部２７に超硬体３０を挿入するために形成された凹部２９′の奥面２９ａ′が、ビット本体２８Ｃの軸線に直交する任意の平面に対しθ_０の角度をなすように傾斜されている。このような形状のビット本体２８Ｃに超硬体３０が装着された変形例３のビット２３Ｃによれば、本実施形態のビット２３と同様に、左右の角部４１，４２のうち、右側の角部４２が左側の角部４１に対しビット進行方向Ｒに先行する位置に配されることになり、右側の角部４２を先行させて木材に食い込ませ、引き続いて左側の角部４１を木材に食い込ませ、総じて超硬体３０の刃先を木材により幅広く食い込ませることができるので、本実施形態のビット２３と同様の作用効果を得ることができる。なお、本変形例でも、切削力がビット本体軸方向に伝達されるため、ビット本体２８Ｃに曲げ応力が作用せず、強度的に有利である。

本発明の一実施形態に係る木材破砕機の側面図（ａ）および平面図（ｂ）ハンマーミルの拡大平面図図２のＸ−Ｘ断面図（ａ）およびビットの配列状態を示す図（ｂ）本実施形態のビットの全体斜視図超硬体の斜視図ビットの平面図木材破砕動作説明図本実施形態のビットの変形例１の説明図本実施形態のビットの変形例２の説明図本実施形態のビットの変形例３の説明図従来のビットの説明図

符号の説明

１８ハンマーミル
２０プレート
２２ハンマー
２２ａホルダ
２３，２３Ａ〜２３Ｃビット
２５軸部
２６フランジ部
２７頭部
２８，２８Ｃビット本体
２９，２９′ 凹部
３０，３０Ａ，３０Ｂ超硬体
３３超硬体先端面
３７第３側面
３８第４側面
４１，４２角部

Claims

軸部の先端側にフランジ部を介して頭部が設けられてなるビット本体と、このビット本体の頭部先端部に形成された凹部に装着される略板状の超硬体とを備えて構成される木材破砕用ビットにおいて、
前記超硬体の先端部には、前記ビット本体の頭部から突出される二つの角部が形成されていることを特徴とする木材破砕用ビット。
前記超硬体の先端部における二つの角部のうち、一方の角部が他方の角部に対しビット進行方向に先行する位置に配されている請求項１に記載の木材破砕用ビット。
前記超硬体の先端面が当該超硬体のビット進行方向後側の板面に対して鋭角をなす請求項１または２に記載の木材破砕用ビット。