JP5537828B2 - 破砕装置の刃の取付構造、刃体及び破砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、破砕装置の刃の取付構造、刃体及び破砕装置に関する。

一軸剪断破砕装置は、特許文献１に記載されているように、被破砕物を投入するホッパと、ホッパの下方に配置された破砕処理部と、破砕処理部に向けて水平方向から被破砕物を押圧する押圧機構等を備えている。

図１３（ａ）に示すように、破砕処理部９０は、所定の軸心周りに回転する破砕ロータ９１の周面に周方向に形成された凹部としての溝部９２に固定された先端Ｖ字状の回転刃９３と、破砕ロータ９１の軸芯方向に沿って対向配置され、回転刃９３と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端Ｖ字状の固定刃９４を備えている。

このような回転刃９３は破砕ロータ９１の溝部９２に軸心方向に波型に配置された回転刃取付座９３ｂに、一辺が数十ｍｍ程度の単一のチップ状の刃体９３ａが取り付けられ、固定刃９４は破砕ロータに対向配置された台盤に固定された平板９４ｂの先端部に破砕ロータ９１の軸心方向に沿ってＶ字刃９４ａが形成されている。

また、上述のような、破砕ロータに対向配置された台盤に固定された平板９４ｂの先端部に破砕ロータ９１の軸心方向に沿ってＶ字刃９４ａが形成された固定刃９４に替えて、図１３（ｂ）に示すように、破砕ロータと対向配置された台盤に着脱自在に備えられた固定刃支持部材９５ｂの先端部に、破砕ロータの軸心方向に沿って固定刃取付座９５ｃを形成し、固定刃取付座９５ｃに一辺が数十ｍｍ程度の単一のチップ状の刃体９５ａを取り付けて構成された固定刃９５が提案されている。

特開平９−５７１３９号公報（段落００１５、図２参照）

ところで、市場で回収されたポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン、ＰＥＴボトル等の廃プラスチック製品や、紙類のシュレッダダストや雑誌等の可燃性廃棄物は、略立方体に圧縮梱包されたベール品等の塊状物として処理場に搬入され、ＲＰＦ(Refuse Paper & Plastic Fuel)として再利用すべく、破砕装置で破砕された後、加熱溶融されて固化される。

ベール品等の塊状物には、金属やコンクリート片等の固形異物が混入していることもあり、塊状物を直ちに一軸剪断破砕装置で破砕すると、塊状物に混入した固形異物が一辺が数十ｍｍと小さなチップ状の回転刃と固定刃のわずかな間隙に巻き込まれ、刃体が大きく損傷する虞がある。

よって、一軸剪断破砕装置で細破砕処理する前に、塊状物を粗破砕する二軸剪断破砕装置が必要であり、設備コストや管理コストが嵩んでいた。

そこで、塊状物を破砕するために、二軸剪断破砕装置の代わりに一軸剪断破砕装置を使用する場合には、一辺が１００ｍｍ前後の大きな刃体に形成したチップ状の回転刃と固定刃を備えた一軸剪断破砕装置によって、ベール品を粗破砕することが考えられるが、一般的に、刃体は工具鋼や超硬合金等の高価な材料で構成され、ベール品等を粗破砕するために一つの大きな刃体を製造する場合には、製造コストが嵩み、且つ、強度バランスを考慮すると厚肉で重量物となるため運搬や取付等の際に取り扱いが困難となる。

しかも、そのような大きな刃体を破砕ロータの周面や、固定刃支持部材に取り付けるには、大きな凹部を切削加工により形成する必要があり、破砕ロータや固定刃支持部材の製造コストも嵩むようになる。

さらには、細破砕と粗破砕で異なる種類の刃体を準備して供給する必要があるため、製造コストのみならず管理コストも嵩むことになる。

本発明の目的は、一軸剪断破砕装置に用いられるような細破砕処理用の刃体で、ベール品等の塊状物を粗破砕可能にしながらも、製造コストのみならず管理コストの低減を図ることができる破砕装置の刃の取付構造、刃体及び破砕装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による破砕装置の刃の取付構造の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、所定の軸心周りに回転する破砕ロータの周面に形成された凹部に固定された先端Ｖ字状の回転刃と、前記破砕ロータの軸芯方向に沿って対向配置され、前記回転刃と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端Ｖ字状の固定刃を備えている破砕装置の刃の取付構造であって、前記回転刃が、前記凹部に固定された回転刃取付座と、前記回転刃取付座に着脱自在な複数の四角柱の刃体とで構成され、各刃体は、少なくとも四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、刃部が形成され、反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に着脱自在に構成され、前記複数の刃体のうち一つが刃先位置に配置され、他の刃体は刃部が前記刃先位置に配置された刃体の刃部に連なる位置に配置され、刃先側に配置された刃体の刃が摩耗すると刃先側の刃体を刃元側に配置し、刃元側の刃体の何れかを刃先側に配置して、単一の刃体を用いる場合よりも刃体の再利用回数を増加可能に構成されている点にある。

上述の構成によれば、凹部に固定された回転刃取付座に、複数の四角柱の刃体のうち一つが刃先位置に配置され、他の刃体は刃部が前記刃先位置に配置された刃体の刃部に連なるように配置し、それぞれ着脱自在に取り付けられるように構成すれば、複数の小さな刃体で山形の大きな刃体を構築できるようになる。そのような山形の刃体では、刃先の対向部位に刃体を設ける必要がなくなるため、破砕ロータの周面に取り付けるために、大きな凹部を切削加工により形成する必要がなくなり、破砕ロータの製造コストを低減させることができる。

さらに、大きな刃体を複数の小さな刃体を組み合わせて構築しているため、個々の刃体が軽量となり取り扱いが容易になる。また、例えば、個々の刃体を細破砕用の破砕装置の回転刃の刃体と共用できるように構成すれば、量産効果により、個々の刃体の製造コストを大きく低減でき、製造コストのみならず管理コストをも低減することができる。

さらに、破砕処理によって回転刃が磨耗した場合に、各刃体を反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置の何れかに取り付けることにより、少なくとも四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、形成された刃部のうち、未使用の刃部を回転刃の刃部として再利用することができ、少なくとも四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、刃部が形成され、反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に着脱自在に構成されている単一の大型の刃体を用いる場合よりも、再利用可能な回数が増し、より経済性に優れる。

例えば、表裏両面の稜線に刃部が形成された単一の大きな四角柱の刃体を用いれば、回転刃が磨耗した場合に、刃体を反転または回転させて取り付けることにより、４回の新たな刃部を構成することができるが、複数枚の刃体、例えば、表裏両面の稜線に刃部が形成された三枚の刃体で山形の回転刃を構成すれば、個々の刃体を反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置の何れかに取り付けることにより、同一の刃体の組合せで合計４回より多く新たな刃部を構成することができるようになる。

例えば、四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、刃部が形成された単一の大きな四角柱の刃体を用いれば、回転刃が磨耗した場合に、刃体を反転または回転させて取り付けることにより、２回の新たな刃部を構成することができるが、例えば、四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、刃部が形成された三枚の刃体で山形の回転刃を構成すれば、個々の刃体を反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置の何れかに取り付けることにより、同一の刃体の組合せで合計３回新たな刃部を構成することができるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記凹部の横断面形状が逆台形に形成され、前記凹部の両端側及び中央部に、前記回転刃の刃元位置に配置された刃体の隣接する二面に接して当該刃体を位置決めする案内面を備えた案内部材が備えられている点にある。

上述の構成によれば、凹部の横断面形状を回転刃の刃元位置に配置された刃体に当接する形状に形成しなくてもよいので切削加工が容易となり、破砕ロータの製造コストを低減させることができる。さらに、凹部の両端側及び中央部に備えられた案内部材の案内面に回転刃の刃元側の刃体の隣接する二面に接して当該刃体を位置決めすることが容易となり、交換作業が簡便となる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、前記案内部材は、前記回転刃の刃先位置に配置される刃体に隣接して配置される一対の刃体をわずかに離間して位置決めするように構成されている点にある。

それぞれの刃体は、設計上は同じ寸法で製作されるが、実際はそれぞれ寸法が異なっているため、それぞれの刃体が干渉して、回転刃取付座に対して設計通りの位置に取り付かない等の虞がある。

上述の構成によれば、刃元側の刃体の角が接触することがなくなるので、取り付けたときに収まりが悪くなったり、固定刃の刃部との間隙に偏りが生じたり、さらに、刃先側の刃体が所定位置より固定刃側に突出して取り付けられることにより固定刃と干渉する虞がなくなるため、それぞれの刃体を適切な位置に配置することができる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第二または第三特徴構成に加えて、前記回転刃の刃元位置に配置された刃体と前記破砕ロータの隙間に、被破砕物が詰まることを防止する遮蔽部材が回転刃に対向して備えられている点にある。

上述の構成によれば、大きな刃体を複数の小さな刃体を組み合わせて構築することにより生じる、刃元位置に配置された刃体と前記破砕ロータに形成された横断面形状が逆台形の凹部の隙間に被破砕物が詰まることが防止できる。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記回転刃は少なくとも三つ以上の奇数個の刃体で構成されている点にある。

上述の構成によれば、例えば、表裏両面の稜線に刃部が形成された各刃体を反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置の何れかに取り付けることにより、合計４回より多く新しい刃部を構成することができる。好ましくは三つまたは七つのときであり、各刃体の刃部を同時に使い切ることができる。

本発明による刃体の第一の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成を備えた破砕装置の刃の取付構造に用いられる点にある。

本発明による破砕装置の刃の取付構造の第六の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、所定の軸心周りに回転する破砕ロータの周面に形成された凹部に固定された先端Ｖ字状の回転刃と、前記破砕ロータの軸芯方向に沿って対向配置され、前記回転刃と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端Ｖ字状の固定刃を備えている破砕装置の刃の取付構造であって、前記固定刃が、前記破砕ロータの軸心方向に沿って前記破砕ロータと対向配置された台盤の端部に形成された固定刃取付座と、前記固定刃取付座に着脱自在な複数の四角柱の刃体とで構成され、各刃体は、少なくとも四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、刃部が形成され、反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に着脱自在に構成され、前記複数の刃体のうち一つが刃先位置に配置され、他の刃体は刃部が前記刃先位置に配置された刃体の刃部に連なる位置に配置され、刃先側に配置された刃体の刃が摩耗すると刃先側の刃体を刃元側に配置し、刃元側の刃体の何れかを刃先側に配置して、単一の刃体を用いる場合よりも刃体の再利用回数を増加可能に構成されている点にある。

上述の構成によれば、固定刃に対して、第一の特徴構成による作用効果と同様の作用効果が奏されるようになる。

同第七の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、所定の軸心周りに回転する破砕ロータの周面に形成された凹部に固定された先端Ｖ字状の回転刃と、前記破砕ロータの軸芯方向に沿って対向配置され、前記回転刃と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端Ｖ字状の固定刃を備えている破砕装置の刃の取付構造であって、前記固定刃が、前記破砕ロータの軸心方向に沿って前記破砕ロータと対向配置された台盤に着脱自在の固定刃支持部材と、前記固定刃支持部材に形成された固定刃取付座に着脱自在な複数の四角柱の刃体とで構成され、各刃体は、少なくとも四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、刃部が形成され、反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に着脱自在に構成され、前記複数の刃体のうち一つが刃先位置に配置され、他の刃体は刃部が前記刃先位置に配置された刃体の刃部に連なる位置に配置され、刃先側に配置された刃体の刃が摩耗すると刃先側の刃体を刃元側に配置し、刃元側の刃体の何れかを刃先側に配置して、単一の刃体を用いる場合よりも刃体の再利用回数を増加可能に構成されている点にある。

上述の構成によれば、固定刃に対して、第一の特徴構成による作用効果と同様の作用効果が奏されるようになるのに加えて、固定刃支持部材が台盤に対して着脱自在に構成されているので、固定刃の交換作業がより簡便になる。

同第八の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第六または第七の特徴構成に加えて、前記固定刃は少なくとも三つ以上の奇数個の刃体で構成されている点にある。

上述の構成によれば、固定刃に対して、第六の特徴構成による作用効果と同様の作用効果が奏されるようになる。

本発明による刃体の第二の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述の第六から第八の何れかの特徴構成を備えた破砕装置の刃の取付構造に用いられる点にある。

同第三の特徴構成は、同請求項１１に記載した通り、上述の第一及び第二の特徴構成を備えた刃体であって、鋭角と鈍角の角部を有する菱形の四角柱に形成され、前記鋭角と鈍角の角部の一方が回転刃の刃先となり、他方が固定刃の刃先となるように構成されている点にある。

上述の構成によれば、回転刃を構成する刃体と、固定刃を構成する刃体を共用できるので、量産効果により、個々の刃体の製造コストを大きく低減でき、製造コストのみならず管理コストをも低減することができる。

本発明による破砕装置の特徴構成は、同請求項１２に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成を備えた破砕装置の刃の取付構造と、第六から第八の何れかの特徴構成を備えた破砕装置の刃の取付構造を備え、前記回転刃の刃部と前記固定刃の刃部により、被破砕物をせん断破砕する点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、一軸剪断破砕装置に用いられるような細破砕処理用の刃体で、ベール品等の塊状物を粗破砕可能にしながらも、製造コストのみならず管理コストの低減を図ることができる破砕装置の刃の取付構造、刃体及び破砕装置を提供することができるようになった。

本発明による破砕装置の概略図 （ａ）は破砕ロータの左側面図、（ｂ）は破砕ロータの正面図 （ａ）は回転刃の斜視図、（ｂ）は刃体の正面図、（ｃ）は刃体の平面図 （ａ）は回転刃取付部材の平面図、（ｂ）は回転刃取付部材の左側面図、（ｃ）は回転刃取付部材の正面図 （ａ）は破砕ロータに取り付けられた回転刃取付部材の平面図、（ｂ）は破砕ロータに取り付けられた回転刃取付部材の左側面図、（ｃ）は破砕ロータに取り付けられた回転刃取付部材の正面図 （ａ）は治具の説明図、（ｂ）は刃体の正面図、（ｃ）は案内部材の取付の説明図、（ｄ）は平板の取付の説明図、（ｅ）は刃体が取り付けられた回転刃取付部材の説明図 回転刃取付部材への回転刃の取り付けを説明する斜視図 （ａ）は固定刃支持部材と固定刃の斜視図、（ｂ）は刃体の正面図、（ｃ）は刃体の平面図 （ａ）は固定刃支持部材の正面図、（ｂ）は固定刃支持部材の平面図のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は固定刃支持部材の平面図 （ａ）は刃体の取り付け説明図、（ｂ）は刃体の取り付け説明図、（ｃ）は刃体の取り付け説明図 大きい回転刃の説明図 （ａ）は別実施形態の刃体の説明図、（ｂ）は別実施形態の刃体の説明図、（ｃ）は別実施形態の刃体の説明図 （ａ）は従来の細破砕用の破砕装置の破砕処理部の説明図、（ｂ）は細破砕用の破砕装置の固定刃の説明図

以下に本発明による破砕装置の刃の取付構造、刃体及び破砕装置の好ましい実施形態を説明する。
図１から図４に示すように、破砕装置１は、電化製品、建築廃材、プラスチックなどの被破砕物を投入する受入ホッパ２と、ホッパ２に投入された被破砕物を破砕処理する破砕処理部１０と、破砕処理部１０に向けて水平方向から被破砕物を押圧する押込プッシャ３を備えている。

押込プッシャ３は、油圧ポンプ（図示せず）からの圧油により伸縮作動する油圧シリンダのピストンに連結されたアーム３ａが押込プッシャ３の後端に連結され、台盤４上を摺動かつ進退動自在に駆動される。

破砕処理部１０は、受入ホッパ２の下方に配置され、所定の軸心周りに回転する破砕ロータ５の周面に形成された凹部に固定された先端Ｖ字状の回転刃２０と、破砕ロータ５の軸芯方向に沿って対向配置され、回転刃２０と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端Ｖ字状の固定刃３０とで構成され、押込プッシャ３により破砕処理部１０に向けて押圧された被破砕物は、破砕ロータ５の回転に伴なって回転する回転刃２０と固定刃３０との間でせん断破砕される。なお、破砕ロータ５は、電動機Ｍの動力がベルト及び減速機（図示せず）を介して伝達され回転するように構成されている。

回転刃２０の刃先が固定刃３０が噛み合うときの仰角は略１４．７度になるように構成されている。

破砕処理部１０の下部には、回転刃２０と固定刃３０により所定サイズ以下に破砕された被破砕物を選択的に通過させるスクリーン機構６と、スクリーン機構６を通過した被破砕物を受け止める排出ホッパ７が設けられている。

スクリーン機構６は、回転刃２０の回転軌跡に沿った弧状に湾曲形成され、多数の開口が形成されたパンチングメタルで構成され、破砕処理部１０で破砕された被破砕物のうちスクリーン機構６の開口より小さい被破砕物が、前記開口から落下して排出ホッパ７に収容される。

なお、スクリーン機構は、多数の開口が形成されたパンチングメタルで構成する場合に限らず、回転刃２０の回転軌跡に沿った弧状に湾曲形成された平板に複数のスリット状の開口部を備え、その長手方向エッジのうち前記破砕ロータの回転方向側のエッジが水平方向に対して傾斜し、前記回転刃の軌跡に沿って前記エッジの傾斜方向が交互に切替わるように形成された構成であってもよい。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、破砕ロータ５の周面の周方向には所定のピッチで互いに平行な横断面形状が逆台形の凹部としての溝部５ａが複数形成され、複数の回転刃２０は、夫々隣り合う溝部５ａに設けられているもの同士の頂点を連ねるとＶ字状になるように所定の位置に設置されている。

回転刃２０について詳述する。
回転刃２０は、図３（ａ）に示すように、溝部５ａに固定される回転刃取付座２４と、回転刃取付座２４に着脱自在に取り付けられた三つの刃体２１で構成されている。

刃体２１は、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、表裏両面の稜線に刃部２２が形成され、中央に回転刃取付座２４に取り付けるためのボルト孔２３が形成された四角柱で構成されている。刃先となる角は９０度に設定されている。なお、刃体２１の表裏両面の全ての稜線に刃部２２を形成しなくてもよい。

回転刃２０を構成する刃体２１は、特開平９−５７１３８号公報で提案された従来の細破砕用の一軸せん断破砕装置の回転刃を構成する刃体と共用することができる。

回転刃取付座２４は、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、底面２４ｂが破砕ロータ５の溝部５ａに沿う形状に形成され、刃体２１の回転刃取付座２４の側面後方は固定刃３０と干渉しないように面取り２４ｅがなされた形状をしている。刃体２１を取り付ける取付面２４ａには、三つの刃体のうち一つは刃先位置に、他の刃体は刃部が前記刃先位置に配置された刃体の刃部に連なる位置に、それぞれ着脱できるようにボルト孔２４ｄが所定位置に形成され、取付面２４ａに刃体２１を取り付けて、裏面２４ｃ側からボルトで固定できるように構成されている。

このような回転刃取付座２４の周囲が、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、溝部５ａの所定位置に溶接部Ｗで固定されている。なお、回転刃取付座２４は溝部５ａに溶接せずに、ボルト等を用いて着脱自在に構成してもよい。

さらに、回転刃取付座２４の刃体２１の取付面２４ａ側には、回転刃２０の刃元側の刃体２１ｂ，２１ｃの隣接する二面に接して当該刃体２１ｂ，２１ｃを位置決めする案内面を備えた案内部材２５が備えられている。

案内部材２５は、溝部５ａの中央部に備えられた案内部材２５ａと溝部５ａの両側部に備えられた案内部材２５ｂ，２５ｃで構成され、図６（ａ）に示すように、刃体２１を三つ組み合わせた形状の治具４０により破砕ロータ５の所定位置に固定されている。

治具４０は、図６（ｂ）のように、刃体２１を回転刃取付座２４に三つ取り付けたときに、回転刃２０の刃先側の刃体２１ａに隣接して配置される一対の刃体２２ｂ，２１ｃがわずかに距離ｄだけ離間して取り付けられるような形状に構成されている。

これは、複数の刃体２１は、それぞれ設計上は同じ寸法で製作されるが、実際はそれぞれ寸法が異なっているため、それぞれの刃体２１が干渉して、回転刃取付座２４に対して設計通りの位置に取り付かなかったり、また、取り付けたときに収まりが悪く、固定刃３０の刃部との間隙に偏りが生じたり、さらに、固定刃３０と干渉する虞があるからである。

これに対し、刃体２１の角部を面取りすることも考えられるが、回転刃２０の刃部に刃体２１の面取りした箇所が生じ、破砕効率が低下する虞があり好ましくない。

上述のように構成された治具４０を、図６（ｃ）に示すように、回転刃取付座２４の取付面２４ａの所定位置に当接させ、刃体２１のボルト孔２３に対応する位置に形成されたボルト孔４１に回転刃取付座２４の裏面からボルトを挿通して固定し、案内部材２５ａ，２５ｂ，２５ｃを刃元側の刃体２１ｂ，２２ｃの下部側面に相当する面に当接させた状態で破砕ロータ５に溶接部Ｗで固定される。

よって、案内部材２５は、回転刃２０の刃元側の刃体２１ｂ，２１ｃをわずかに距離ｄだけ離間させて位置決めするように構成することで、例えば、刃体２１が、製作寸法よりわずかに大きく製作された場合でも、刃元の刃体２１ｂ，２１ｃの角部が接触することなく取り付けることができ、それにより刃先側の刃体２１ａが所定位置より固定刃３０側に突出して取り付けられることを防ぎ、固定刃３０と干渉する虞がなくなる。以上のように、距離ｄは刃体２１ｂ，２１ｃの角部が接触しない適当な距離が選択される。

なお、案内部材２５ａは、刃先位置に配置される刃体２１ａの刃先と干渉しないような形状に構成されている。

なお、案内部材２５は、回転刃取付座２４と一体に形成してもよい。

図６（ｄ），（ｅ）に示すように、回転刃２０の刃元位置に配置された刃体２１ｂ，２１ｃ、破砕ロータ５、案内部材２５の隙間２７に、被破砕物が詰まることを防止する遮蔽部材２６が回転刃２０に対向して、溶接部Ｗで固定される。

図７に示すように、上述のように構成された回転刃取付座２４の取付面２４ａ、案内部材２５及び遮蔽部材２６によって形成された空間２８に、刃体２１ｂ，２１ｃが回転刃２０の刃元位置に、刃体２１ａが回転刃２０の刃先位置に嵌装され、それぞれ回転刃取付座２５の裏面からボルトによって着脱自在に取り付けられて、各刃体２１が反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に取付可能に構成された回転刃２０となる。

以下に、固定刃３０について説明する。
固定刃３０は、図８（ａ）に示すように、破砕ロータ５の軸心方向に沿って破砕ロータ５と対向配置された台盤４に形成された段差部に着脱自在の固定刃支持部材３４と、固定刃支持部材３４に形成された固定刃取付座３５に着脱自在に取り付けられた三つの刃体３１で構成されている。なお、本実施形態では、固定刃支持部材３４は、２つの固定刃３０を備える構成となっている。

刃体３１は、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、表裏両面の稜線に刃部３２が形成され、中央に固定刃支持部材３４に取り付けるためのボルト孔３３が形成された四角柱で構成されている。刃先となる角は８５．２度に設定されている。なお、刃体３１の表裏両面の全ての稜線に刃部３２を形成しなくてもよい。

なお、固定刃３０を構成する刃体３１は、図１３（ｂ）に示すような、細破砕用の一軸せん断破砕装置の固定刃９５を構成する刃体９５ａと共用することができる。

図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、固定刃支持部材３４には、破砕ロータ５と対向配置された台盤４の段差部に上面からボルトを挿通可能なボルト孔３７と、固定刃支持部材３４の端部に沿って凹状の固定刃取付座３５が形成され、複数の四角柱の刃体３１ａの一つが刃先位置に、他の刃体３１ｂ，３１ｃの刃部が刃体３１ａの刃部に連なる位置に、それぞれ固定刃取付座３５の裏面から着脱自在に取り付けるためのボルト孔３６が形成され、各刃体３１が反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に取付可能に構成され固定刃３０となる。

以上のように、回転刃２０、固定刃３０はそれぞれ三つの刃体２１，３１を備えて構成される。これにより、図１１に示すように、例えば刃体２１の４つ分の大きさの刃体５１により回転刃５０を構成する場合に比べ、溝部５ｂのように破砕ロータ５を大きくＶ字状に切削せずに済み、斜線部５ｃ分だけ加工の手間とコストが削減とができる。固定刃も同様である。

また、大きな刃体５１の１つで回転刃５０を構成した場合、被破砕物との摩耗や破損により刃部が鈍ったときは、反転または回転させても、合計４回しか使用することができない。

これに対し、本発明による刃体の取付構造によると、回転刃２０及び固定刃３０はそれぞれ三つの刃体で構成されているので、刃体が摩耗や破損して鈍っても各刃体を反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に取り付けることで、合計６回使用することができる。

回転刃２０を三つの刃体で構成する場合を例に説明すると、図１０（ａ）に示すように、まず刃体２１ａを刃先位置に、他の刃体２１ｂ，２１ｃを刃元位置に配置したとする。このとき、刃体２１ａの刃部ａ１，ａ２と、刃体２１ｂの刃部ｂ１、刃体２１ｃの刃部ｃ２が回転刃２０の刃部となる。

破砕装置の使用により、当該回転刃２０の刃部が鈍ったら、図１０（ｂ）に示すように、刃体２１ｂを刃先位置に、他の刃体２１ａ，２１ｃを刃元位置に配置し、刃体２１ｂを回転させて刃部ｂ３，ｂ４と、刃体２１ａを回転させて刃部ａ３、刃体２１ｃの刃部ｃ１で回転刃２０の刃部を構成する。

さらに、当該回転刃２０の刃部が鈍ったら、図（ｃ）に示すように、刃体２１ｃを刃先位置に、他の刃体２１ａ，２１ｂを刃元位置に配置し、刃体２１ｃを回転させて刃部ｃ３，ｃ４と、刃体２１ａの刃部ａ４、刃体２１ｂを回転させて刃部ｂ２で回転刃２０の刃部を構成する。つまり、刃体２１ａ，２１ｂ，２１ｃの片面で３回使用することができる。

さらに、当該回転刃２０の刃部が鈍ったら、刃体２１ａ，２１ｂ，２１ｃのそれぞれを反転して表裏を替え、上述と同じ手順をとることで、さらに３回使用することができ、三つの刃体２１ａ，２１ｂ，２１ｃで合計６回使用することができるのである。固定刃の場合も同様である。

なお、回転刃２０及び固定刃３０は、それぞれ取付座に取り付けた状態においては、ボルト先端面が刃体と略面一とすることで、ボルト孔に被破砕物が引っ掛かったり挟まったりして、メネジが変形したり破損したりせず、表裏面を入れ替えて使用するときや交換するときに、ボルトの着脱が容易となる。

以下に、本発明による破砕装置の刃の取付構造、刃体及び破砕装置の別実施形態を説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

上述した実施形態では、回転刃２０の刃体２１の刃先となる角は９０度に、固定刃３０の刃体３１の刃先となる角は８５．２度に設定し、回転刃２０の刃先が固定刃３０と噛み合うときの仰角が略１４．７度である場合について説明したが、刃体を鋭角（８７．５度）に形成された角と、鈍角（９２．５度）に形成された角を有する菱形の四角柱に形成することで、回転刃と固定刃の刃体を共用できる。

例えば、鋭角（８７．５度）に形成された角を回転刃の刃先となるように配置し、鈍角（９２．５度）に形成された角が固定刃の刃先となるように配置したり、またその逆に、鈍角（９２．５度）に形成された角を回転刃の刃先となるように配置したり、鋭角（８７．５度）に形成された角が固定刃の刃先となるように配置することができる。

このように、鋭角と鈍角の角部を有する菱形の四角柱に形成することで、回転刃に用いられる刃体と、固定刃に用いられる刃体を共用できるので、量産効果により、個々の刃体の製造コストを大きく低減でき、製造コストのみならず管理コストをも低減することができる。

さらに、このような刃体は細破砕用の一軸剪断破砕装置の回転刃と固定刃にも適用することができる。

上述した実施形態では、回転刃取付部として破砕ロータ５の周面に周方向に溝部５ａを形成する場合について説明したが、回転刃取付部の構造はこれに限らない。破砕ロータ５の周面に回転刃２０を配置する位置にのみ凹部を形成して、凹部に回転刃取付座２４を取り付ける構成であってもよい。

上述した実施形態では、回転刃２０及び固定刃３０は、それぞれ三つの刃体を備える構成について説明したが、刃体の個数はこれに限らず三つ以上の奇数個、例えば七つ備えた構成であってもよい。刃体を七つ用いて回転刃を構成すると、前記刃体の反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に取り付けることで、合計７回使用することができる。このように、刃体を三つ以上の奇数個で構成することで、一つの大きな刃体を用いる場合に比べて、使用できる回数を多くすることができる。

上述の実施形態では、固定刃支持部材３４に固定刃３０を二対備えた構成について説明したが、固定刃支持部材に固定刃を一対または三対以上の複数備えた構成であってもよく、固定刃支持部材の取り外し作業が煩雑にならないように適宜設定される。また、必ずしも台盤に固定刃支持部座を取り付けるための段差部を形成する必要はなく、さらに、固定刃支持部材を備えることなく台盤に固定刃取付座を形成し、前記固定刃取付座に刃体を取り付ける構成であってもよい。

上述した実施形態では、刃体を構成する材質について明示しなかったが、超硬合金、工具鋼等の被破砕物に対して十分な強度を持った材質から選定される。

上述の実施形態では、回転刃の刃先が固定刃と噛み合うときの仰角が略１４．７度である場合について説明したが、このように回転刃の刃先が固定刃と噛み合うときの仰角が１４．７度に構成する場合に限らず回転刃の刃先が固定刃と噛み合うときの仰角が０度より大きくなるように配置することで、まず回転刃の刃先が固定刃に対して噛み合い、その後刃元が噛み合うように構成でき、被破砕物に対してせん断力を回転刃の刃先から刃元にかけて働かすことで破砕効率を向上させることができる。回転刃の刃体及び固定刃の刃体の刃先角度も、回転刃の刃先が固定刃と噛み合うときの仰角に応じて適宜設定される。

さらに、隣り合う固定刃の仰角を異ならせ、一方の固定刃には回転刃が刃元から、他方の固定刃には回転刃が刃先から噛み合うように構成してもよい。押込プッシャ３により破砕処理部１０に向けて押圧された被破砕物が、破砕ロータ５の回転に伴なって回転する回転刃と固定刃との間でせん断破砕されるにあたり、被破砕物に対して常に一点でせん断力が作用するため、小さなトルクで破砕ロータ５を回転しながらも、極めて円滑に破砕できるようになり、振動や騒音を低減できるばかりか動力コストも低減できるようになる。

また、回転刃の刃部の軌跡と固定刃の刃部との間隙は、必ずしも固定刃の刃幅の中央部で最小となるように設定しなくてもよい。例えば、ある仰角の固定刃に対して回転刃は刃元から刃先にかけて噛み合うため、前記間隙を回転刃の刃元に近いほうが最小となるように構成し、前記固定刃と異なる仰角の固定刃に対して回転刃は刃先から刃元にかけて噛み合うために、前記間隙を回転刃の刃先に近いほうが最小となるように構成してもよい。

このように構成すると、隣り合う固定刃の夫々に回転刃が噛み合いはじめにせん断力を強く働かせることができるので、被破砕物を逃がすことなく効率よく破砕できる。逆に、シート状の被破砕物を処理する場合には、隣り合う固定刃の夫々と回転刃の噛合い終わりにせん断力を強く働かせることで効率よく破砕できるようになる。このように前記間隙の最小となる位置は被破砕物によって適宜最適に設定される。

上述の実施形態では、回転刃の刃体及び固定刃の刃体をそれぞれ回転刃取付座及び固定刃取付座の裏面からボルトで固定する構成について説明したが、刃体を肉厚に形成して両面にボルトの頭を収容可能な座ぐりを形成し、刃体側からボルトで固定するように構成してもよい。

上述した実施形態では、表裏両面の稜線に刃部が形成された三枚の刃体で山形の回転刃または固定刃の刃体を構成する場合を説明したが、前記複数の刃体は、少なくとも四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、刃部が形成され、反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に着脱自在に構成されている複数枚の刃体で山形の回転刃または固定刃の刃体を構成するものであればよい。

例えば、四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、刃部が形成された三枚の刃体を用いれば、回転刃が磨耗した場合に、個々の刃体を反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置の何れかに取り付けることにより、同一の刃体の組合せで合計３回新たな刃部を構成することができ、同様の構成の単一の大きな四角柱の刃体を用いる場合の回数２回よりも多くなり、再利用可能な回数が増す。

このような刃体は、母材金属の表面に超硬合金製の刃部を貼り付けるような構成を採用する場合に好適となる。

例えば、図１２（ａ）に示すように、四角柱の母材金属６６の一面に超硬合金６７を貼り付け、超硬合金６７の四辺が刃部６１，６２，６４，６５となるように構成する。

さらに、図１２（ｂ）に示すように、四角柱の母材金属７６の一面を構成する四辺に刃部となる超硬合金７７を貼り付け、前記四辺が刃部７１，７２，７４，７５が刃部となるように構成した刃体や、図１２（ｃ）に示すように、四角柱の母材金属８６の一面の一つの特定頂点８０を挟む前記一面の二辺８１，８２と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点８０を通る四角柱の対角線が通る他の頂点８３を挟む二辺８４，８５に、超硬合金の刃部８１，８２，８４，８５が形成された刃体のように構成することもできる。

以上説明した破砕装置や、破砕処理部を構成する固定刃、回転刃及び刃体等の具体的構成は実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

１：破砕装置
２：受入ホッパ
３：押込プッシャ
４：台盤
５：破砕ロータ
５ａ：溝部
６：スクリーン機構
７：排出ホッパ
１０：破砕処理部
２０：回転刃
２１：刃体
２２：刃部
２４：回転刃取付座
２５：案内部材
３０：固定刃
３１：刃体
３２：刃部
３４：固定刃支持部材
３５：固定刃取付座
ｄ：距離
Ｗ：溶接部

Claims (12)

1. 所定の軸心周りに回転する破砕ロータの周面に形成された凹部に固定された先端Ｖ字状の回転刃と、前記破砕ロータの軸芯方向に沿って対向配置され、前記回転刃と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端Ｖ字状の固定刃を備えている破砕装置の刃の取付構造であって、
   前記回転刃が、前記凹部に固定された回転刃取付座と、前記回転刃取付座に着脱自在な複数の四角柱の刃体とで構成され、
   各刃体は、少なくとも四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、刃部が形成され、反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に着脱自在に構成され、
   前記複数の刃体のうち一つが刃先位置に配置され、他の刃体は刃部が前記刃先位置に配置された刃体の刃部に連なる位置に配置され、刃先側に配置された刃体の刃が摩耗すると刃先側の刃体を刃元側に配置し、刃元側の刃体の何れかを刃先側に配置して、単一の刃体を用いる場合よりも刃体の再利用回数を増加可能に構成されている破砕装置の刃の取付構造。
2. 前記凹部の横断面形状が逆台形に形成され、前記凹部の両端側及び中央部に、前記回転刃の刃元位置に配置された刃体の隣接する二面に接して当該刃体を位置決めする案内面を備えた案内部材が備えられている請求項１記載の破砕装置の刃の取付構造。
3. 前記案内部材は、前記回転刃の刃先位置に配置される刃体に隣接して配置される一対の刃体をわずかに離間して位置決めするように構成されている請求項２記載の破砕装置の刃の取付構造。
4. 前記回転刃の刃元位置に配置された刃体と前記破砕ロータの隙間に、被破砕物が詰まることを防止する遮蔽部材が回転刃に対向して備えられている請求項２または３記載の破砕装置の刃の取付構造。
5. 前記回転刃は少なくとも三つ以上の奇数個の刃体で構成されている請求項１から４の何れかに記載の破砕装置の刃の取付構造。
6. 請求項１から請求項５の何れかに記載の破砕装置の刃の取付構造に用いられる刃体。
7. 所定の軸心周りに回転する破砕ロータの周面に形成された凹部に固定された先端Ｖ字状の回転刃と、前記破砕ロータの軸芯方向に沿って対向配置され、前記回転刃と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端Ｖ字状の固定刃を備えている破砕装置の刃の取付構造であって、
   前記固定刃が、前記破砕ロータの軸心方向に沿って前記破砕ロータと対向配置された台盤の端部に形成された固定刃取付座と、前記固定刃取付座に着脱自在な複数の四角柱の刃体とで構成され、
   各刃体は、少なくとも四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、刃部が形成され、反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に着脱自在に構成され、
   前記複数の刃体のうち一つが刃先位置に配置され、他の刃体は刃部が前記刃先位置に配置された刃体の刃部に連なる位置に配置され、刃先側に配置された刃体の刃が摩耗すると刃先側の刃体を刃元側に配置し、刃元側の刃体の何れかを刃先側に配置して、単一の刃体を用いる場合よりも刃体の再利用回数を増加可能に構成されている破砕装置の刃の取付構造。
8. 所定の軸心周りに回転する破砕ロータの周面に形成された凹部に固定された先端Ｖ字状の回転刃と、前記破砕ロータの軸芯方向に沿って対向配置され、前記回転刃と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端Ｖ字状の固定刃を備えている破砕装置の刃の取付構造であって、
   前記固定刃が、前記破砕ロータの軸心方向に沿って前記破砕ロータと対向配置された台盤に着脱自在の固定刃支持部材と、前記固定刃支持部材に形成された固定刃取付座に着脱自在な複数の四角柱の刃体とで構成され、
   各刃体は、少なくとも四角柱の一面を構成する四辺、または、前記一面の一つの特定頂点を挟む前記一面の二辺と前記一面の対向面の一つの頂点を挟む前記対向面の二辺であって前記特定頂点を通る四角柱の対角線が通る他の頂点を挟む二辺に、刃部が形成され、反転または回転させて刃先位置及び前記刃先に連なる位置に着脱自在に構成され、
   前記複数の刃体のうち一つが刃先位置に配置され、他の刃体は刃部が前記刃先位置に配置された刃体の刃部に連なる位置に配置され、刃先側に配置された刃体の刃が摩耗すると刃先側の刃体を刃元側に配置し、刃元側の刃体の何れかを刃先側に配置して、単一の刃体を用いる場合よりも刃体の再利用回数を増加可能に構成されている破砕装置の刃の取付構造。
9. 前記固定刃は少なくとも三つ以上の奇数個の刃体で構成されている請求項７または８記載の破砕装置の刃の取付構造。
10. 請求項７から９の何れかに記載の破砕装置の刃の取付構造に用いられる刃体。
11. 請求項６及び請求項１０に記載の刃体であって、鋭角と鈍角の角部を有する菱形の四角柱に形成され、前記鋭角と鈍角の角部の一方が回転刃の刃先となり、他方が固定刃の刃先となるように構成されている刃体。
12. 請求項１から５の何れかに記載の破砕装置の刃の取付構造と、請求項７から９の何れかに記載の破砕装置の刃の取付構造を備え、前記回転刃の刃部と前記固定刃の刃部により、被破砕物をせん断破砕する破砕装置。

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