JP5750139B2 - ハンマーヘッド - Google Patents

Description

本発明は、ハンマーヘッドおよび該ハンマーヘッドを有する破砕機に関し、より詳細には、破砕あるいは粉砕の際の衝撃に対する摩耗特性を調整可能なハンマーヘッド、およびハンマーヘッドの摩耗に係らず、破砕あるいは粉砕対象物の粒度管理が可能な該ハンマーヘッドを有する破砕機に関する。

従来から、コークス用の石炭、廃棄プラスチック、廃材や廃棄物、コンクリート塊等を対象として、破砕または粉砕する破砕機または粉砕機が用いられている。
たとえば、特許文献１および特許文献２は、コークス用の石炭を破砕する破砕機を開示する。

この破砕機は、破砕または粉砕対象物を内部に投入する投入口を有し、内部に破砕または粉砕スペースを形成するケーシングと、ケーシング内に設けられ、回転可能なロータと、ロータの外周部に一端が固定されるハンマーアームと、ハンマーアームの他端部に固定されるハンマーヘッドとを有するハンマーと、ハンマーヘッドの回転軌跡に対して、所定間隔を確保可能なようにハンマーに対して相対移動可能に設けられた反撥固定刃と、ハンマーを回転させる回転駆動手段とを有し、ハンマーヘッドと反撥固定刃とが協働して破砕または粉砕を行うようにしている。
特に、ハンマーヘッド１００は、図１０に示すように、ハンマーヘッド本体１０６の破砕側先端の短辺平面１０２の全面と、これに続く長辺側面１０４の一部とに２mm〜１０mmの深さの減肉部を形成し、この減肉部に、逆Ｕ字態様で、硬化肉盛溶接１０１を施して減肉部を消滅させている。

このような構成のハンマーヘッド１００によれば、ハンマーヘッド本体１０６の破砕側先端の短辺平面１０２の全面と、これに続く長辺側面１０４の一部とに２mm〜１０mmの深さの減肉部を形成し、この減肉部に硬化肉盛溶接１０１を施して減肉部を消滅させたものであるから、衝撃を受ける部分全体を２mm〜１０mmという十分な厚みの硬化肉盛溶接によって覆うことができる。しかも硬化肉盛溶接は減肉部に形成されているため、硬化肉盛溶接の端部が突出することもなく、衝撃によって剥離することもない。このため長期間にわたり優れた破砕能力を維持することができる。
しかしながら、従来のこのようなハンマーヘッドおよびこのようなハンマーヘッドを有する破砕機には、以下のような技術的課題が存する。

第１に、ハンマーヘッド１００に関し、ハンマーヘッド１００において衝撃受け面を構成する硬化肉盛部１０１は、粉砕または破砕に伴い摩耗するところ、硬化肉盛部を設けない場合に比べて耐摩耗性を向上させることが可能であるものの、この摩耗特性を調整することが困難である。
より詳細には、図１１に示すように、衝撃を受ける硬化肉盛部１０１は、硬化肉盛部１０１の幅方向（図１１（Ａ））および硬化肉盛部１０１の高さ方向（図１１（Ｂ））それぞれアールを生じる態様（摩耗の進行を線で示す）で摩耗する。換言すれば、硬化肉盛部１０１の衝撃受け面は、端面との間に第１エッジ１０３、対向側面それぞれとの間に第２エッジ１０５および第３エッジ１０７が、エッジが立った態様で構成されるところ、第１エッジ１０３、第２エッジ１０５および第３エッジ１０７それぞれを構成する構成面同士が同材質の硬化肉盛部１０１により構成されることになることから、これらの第１エッジ１０３、第２エッジ１０５および第３エッジ１０７がいずれも、角部が丸められる態様で摩耗する。
このような摩耗形態が生じると、ハンマーヘッドを交換せざるを得ず、交換作業のために粉砕または破砕の効率性が損なわれる。

第２に、このようなハンマーヘッド１００を有する破砕機に関し、上述のハンマーヘッド１００の摩耗特性の調整困難性に起因して、粉砕または破砕対象物の粒度管理が困難となる点である。
より詳細には、反撥固定刃は、ハンマーヘッドの回転軌跡に対して、所定間隔を確保可能なようにハンマーに対して相対移動可能に設けられており、ハンマーヘッドの摩耗進行とともに、反撥固定刃をハンマーヘッドに対して近づけるように相対移動させることにより、反撥固定刃とハンマーヘッドの先端との間隔は調整可能である。
しかしながら、図１１に示すような態様でハンマーヘッドが摩耗した場合、反撥固定刃とハンマーヘッドの先端との間隔を調整するとしても、破砕対象物の粒度を一定に管理することは技術的に困難であり、粒度にばらつきを生じ、破砕物の品質劣化を引き起こす。
特に、製鉄に用いられるコークス用の石炭は、その粒度管理が厳しく、破砕対象物の粒度を一定に管理するためには、上述の態様のハンマーヘッドの摩耗が生じた場合、ハンマーヘッドを交換せざるを得ない。
より具体的には、粒度調整は、従来、ローターの回転数の調整および／またはハンマーヘッドと反撥固定刃との間隔の調整により行われてきたところ、前者は、ハンマーヘッドの衝撃荷重受け面による打撃による粒度調整であり、粗調整であり、後者は、それに比して、微調整であり、粒度管理の厳格に伴い、後者による調整に重点が置かれるようになってきた。
この場合、ローターの回転数の調整による粒度調整に比べ、ハンマーヘッドと反撥固定刃との間隔の調整による粒度調整の場合には、ハンマーヘッドの破砕側先端の短辺平面１０２および回転方向進み側の第１エッジ部１０３がより苛酷な摩耗条件に晒される。
この点において、この摩耗特性を調整することが可能なハンマーヘッド、およびこのようなハンマーヘッドにより、粉砕または破砕対象物の粒度管理が可能な破砕機の実現が業界内で要望されている。

第３に、耐摩耗性に優れたハンマーヘッドを効率的に製造するのが困難な点である。
より詳細には、通常鋳造品で構成されるハンマーヘッド本体に対して、硬化肉盛溶接は手作業により行われるため、ハンマーヘッドを効率的に製造することが困難であり、また仕上がりの硬化肉盛部、特に衝撃荷重受け面は、凹凸状となり平坦でなく、第１エッジなし第３エッジはいずれも、鋭く立った状態に形成されておらず、ハンマーヘッドの耐摩耗性を低下させる。

この点、本発明者は、特許文献３に示すように、作業性がよくかつ比較的低コストのハンマーヘッドである衝撃刃本体を提案している。
より詳細には、この衝撃刃は衝撃刃本体と、この衝撃刃本体の先端部に埋設される超硬チップとから構成されており、合金鋼及び軟鋼等の耐衝撃性材料からなる衝撃刃本体は、超硬チップがろう付け等によって埋設される先端部と、回転ドラムの刃受け台にボルト（図示せず）を介して取り付けるためのボルト孔を有する基端部とからなり、これら先端部と基端部とは、はめ合い結合によって相互に結合固定されている。超硬チップは衝撃刃本体より耐摩耗性が優れている材料、例えば超硬質合金、セラミック等からなり、半径方向外方へ向かって回転ドラムの回転方向に傾斜するように先端部にろう付け加工によって埋め込まれており、超硬チップの先端鋭角部は、先端部の前面と頂面との境界線において露出している。

この衝撃刃本体によれば、衝撃刃本体を先端部と基端部とに分離構成することによって、先端部への超硬チップのろう付け加工を比較的軽量小型で取り扱い容易な状態で行ない、その後基端部と結合して衝撃刃本体を構成することができるので、一体の衝撃刃本体に比して、作業性がよくかつ比較的低コストを達成しうるものである。
しかしながら、先端部には、超硬チップをろう付け等により手作業で埋設しなければならず、衝撃刃本体の効率的な製造が困難であるとともに、半径方向外方へ向かって回転ドラムの回転方向に傾斜するように先端部に超硬チップを埋設することにより、超硬チップを埋設しない場合に比べて、衝撃刃本体の先端エッジの耐摩耗性を向上することは可能であるが、摩耗態様は、衝撃荷重受け面と衝撃刃本体の回転ドラムからの遠位側端面との間の第１エッジ全体に亘って超硬チップを設けない限り、第１の技術的問題点で述べたのと同様に、アールを発生するように摩耗する問題を引き起こす。
また、第１エッジに加えて、衝撃荷重受け面と衝撃刃本体の対向側面それぞれとの間の第２エッジおよび第３エッジについて、同様に鋳造本体部にろう付けで設けるのは困難である。特に、超硬チップは、タングステン成分を多く含有するため、耐摩耗性に優れる反面、耐衝撃性に劣り、さらに溶接性が悪く、母材を溶かすことのないろう付けによる固定によらざるを得ないことから、耐衝撃性が悪く、超硬チップの脱落、破損を生じる可能性が高まる。この点、超硬チップの先端鋭角部のみが、先端部の前面と頂面との境界線において露出するように、半径方向外方へ向かって回転ドラムの回転方向に傾斜するように衝撃刃本体に埋め込む必要があり、超硬チップをろう付けにより設けるのが余計に困難となる。
特開２００４−２７７７０９号 特開２００７−２８３２４３号 実用新案登録第３０２８６９５号

以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、破砕あるいは粉砕の際の衝撃に対する摩耗特性を調整可能なハンマーヘッドを提供することにある。
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、ハンマーヘッドの摩耗に係らず、破砕あるいは粉砕対象物の粒度管理が可能な破砕機を提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明のハンマーヘッドは、
回転可能なロータの外周部に固定され、ロータのまわりに配置された反撥固定刃との間で破砕または粉砕を行うハンマーヘッドにおいて、
反撥固定刃は、前記ロータを挟んで、前記ロータの各側に配置され、
それぞれの反撥固定刃は、前記ロータの外周部に沿って同心円状に、所定長さの円弧状をなし、
該ハンマーヘッドは、該ロータから該反撥固定刃に向かって所定長さに亘って延びる本体部を有し、
該本体部は、反撥固定刃側の端部の回転方向進み側に、衝撃荷重受け面を構成する硬化肉盛部と、該硬化肉盛部の内側かつ回転方向遅れ側に設けられた、該硬化肉盛部より軟質の軟鋼部とを有し、
該硬化肉盛部は、前記衝撃荷重受け面と、前記衝撃荷重受け面と前記端部側で交差する端面とにより第１エッジを形成し、
該軟鋼部は、破砕または粉砕に伴う前記硬化肉盛部の該第１エッジの摩耗に追従して摩耗するように、前記端面に隣接して前記端面と面一の軟鋼部端面を有し、
前記本体部の反撥固定刃側の上面には、該軟鋼部端面より回転方向遅れ側に、溝が設けられ、該溝には、追加硬化肉盛部が前記上面とほぼ面一となるように設けられる、構成としている。

本発明は、硬化肉盛部より軟質の軟鋼部を硬化肉盛部のエッジ部の内側に設けた場合、軟鋼部が、破砕または粉砕に伴う衝撃荷重による硬化肉盛部の摩耗に追従して摩耗していくという性質を利用して、ハンマーヘッドの摩耗特性を調整可能とするものである。
すなわち、以上の構成を有するハンマーヘッドによれば、ロータを回転させることによりハンマーヘッドを回転させて、ハンマーヘッドの先端部と反撥固定刃とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕を行う際、回転方向進み側の衝撃荷重受け面、特に衝撃荷重受け面と交差する端面とにより構成される第１エッジが時間経過とともに摩耗していくところ、硬化肉盛部の内側に設けられた硬化肉盛部より軟質の軟鋼部を、端面に隣接して端面と面一の軟鋼部端面を形成するように設けることにより、軟鋼部が、破砕または粉砕に伴う硬化肉盛部の第１エッジの摩耗に追従して摩耗するようにすることが可能であり、それにより、従来のように、第１エッジにアールが生じる態様で摩耗することなく、第１エッジを鋭く立った状態で摩耗させていくことが可能である。
さらに、反撥固定刃は、ロータを挟んで、ロータの各側に配置され、それぞれの反撥固定刃は、ロータの外周部に沿って同心円状に、所定長さの円弧状をなすことから、ハンマーヘッドの先端部と反撥固定刃とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕を行う際、衝撃荷重受け面による破砕あるいは粉砕対象物の打撃のみならず、破砕あるいは粉砕対象物がハンマーヘッドの先端部、すなわち本体部の反撥固定刃側の上面と反撥固定刃との間に位置して破砕あるいは粉砕される割合も高いことから、本体部の反撥固定刃側の上面には、軟鋼部端面より回転方向遅れ側に、溝を設け、溝には、追加硬化肉盛部を上面とほぼ面一となるように設けることにより、ハンマーヘッドの先端部と反撥固定刃とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕することによって、本体部の反撥固定刃側の上面の耐摩耗性を向上させることが可能である。

さらに、前記本体部の反撥固定刃側の上面は、矩形状であり、前記上面の外周縁により区画される矩形状溝が設けられ、該矩形状溝には、追加硬化肉盛部が前記上面とほぼ面一となるように設けられるのがよい。
さらにまた、前記矩形状溝は、前記本体部の壁により複数に区画されるのがよい。

加えて、前記硬化肉盛部および前記軟鋼部は、硬化肉盛層および軟鋼層よりなる２層プレートを構成し、硬化肉盛層と軟鋼層との境界面は、該２層プレートのプレート面と平行となるように設けられ、前記２層プレートは、硬化肉盛層側のプレート面が前記衝撃荷重受け面となる向きに設けられるのがよい。
さらに、前記２層プレートは、矩形状であり、前記鋳造本体部に対して、前記軟鋼層を介して、該上面および該対向側面それぞれと面一となるように溶接固定されるのがよい。
さらにまた、前記鋳造本体部は、前記２層プレートに対する突合せ面を有し、該突合せ面を挟んで該突合せ面の各側に、前記２層プレートを前記鋳造本体部に対して溶接固定するための凹状溶接部が設けられるのがよい。
加えて、前記凹状溶接部それぞれの幅は、前記鋳造本体部の前記対向側面の幅の１０分の１ないし５分の１であり、前記凹状溶接部それぞれの深さは、前記２層プレートの高さの２分の１以上であるのがよい。

以上の構成を有する破砕機によれば、ロータを回転させることによりハンマーヘッドを回転させて、ハンマーヘッドの先端部と反撥固定刃とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕を行う際、回転方向進み側の衝撃荷重受け面、特に衝撃荷重受け面と交差する端面とにより構成される第１エッジが時間経過とともに摩耗していくところ、硬化肉盛部の内側に設けられた硬化肉盛部より軟質の軟鋼部を、端面に隣接して端面と面一の軟鋼部端面を形成するように設けることにより、軟鋼部が、破砕または粉砕に伴う硬化肉盛部の第１エッジの摩耗に追従して摩耗するようにすることが可能であり、それにより、第１エッジを鋭く立った状態で摩耗させていくことが可能であることから、このような摩耗状況に応じて、反撥固定刃をハンマーに対して近づける向きに相対移動させることにより、ハンマーヘッドの回転軌跡に対する間隔を調整することにより、ハンマーヘッドの摩耗に係らず、破砕あるいは粉砕対象物の粒度管理が可能である。
さらに、反撥固定刃は、ロータを挟んで、ロータの各側に配置され、それぞれの反撥固定刃は、ロータの外周部に沿って同心円状に、所定長さの円弧状をなすことから、ハンマーヘッドの先端部と反撥固定刃とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕を行う際、衝撃荷重受け面による破砕あるいは粉砕対象物の打撃のみならず、破砕あるいは粉砕対象物がハンマーヘッドの先端部、すなわち本体部の反撥固定刃側の上面と反撥固定刃との間に位置して破砕あるいは粉砕される割合も高いことから、本体部の反撥固定刃側の上面には、軟鋼部端面より回転方向遅れ側に、溝を設け、溝には、追加硬化肉盛部を上面とほぼ面一となるように設けることにより、ハンマーヘッドの先端部と反撥固定刃とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕することによって、本体部の反撥固定刃側の上面の耐摩耗性を向上させることが可能であり、以て、破砕あるいは粉砕対象物の粒度管理をさらに向上させることが可能である。

破砕対象としてコークス用の石炭を例として、本発明に係るハンマーヘッド、ハンマーヘッドを有する破砕機、ハンマーヘッド製造方法それぞれの実施形態を図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。
図１は、破砕機１０の概念的な断面図であり、破砕機１０は、内部に破砕または粉砕スペースを形成するケーシング１２と、ケーシング内に設けられ、回転可能なロータ１８と、ロータ１８の外周部に一端が固定されるハンマーアーム２０と、ハンマーアーム２０の他端部に固定されるハンマーヘッド２４とを有するハンマーと、ハンマーヘッド２４の回転軌跡に対して、所定間隔を確保可能なようにハンマーに対して相対移動可能に設けられた反撥固定刃２７と、ハンマーを回転させる回転駆動手段とを有し、ハンマーヘッド２４と反撥固定刃２７とが協働して破砕または粉砕を行うようにしている。
箱型のケーシング１２には、その上部に、石炭を内部に投入するための投入口１４、その下部には、破砕した石炭を排出するための排出口１６が設けられている。ケーシング１２の内部において、その中央には、水平軸を中心として回転するローター１８が設けられており、モータ（図示せず）によって回転される。ローター１８の回転速度及び回転方向は、石炭の種類に応じて可変となっている。

ロータ１８の外周には、多数のハンマーアーム２０がアームピン２２により枢着されており、各ハンマーアーム２０の先端にはハンマーヘッド２４が取り付けられている。より詳細には、多数のハンマーアーム２０が、ロータ１８の外周面に、互いに等角度間隔で設けられており、設置するハンマーアーム２０、すなわちハンマーの数は、破砕機１０に要求される処理の能力、モーターの回転数等に応じて、決定すればよい。
図１に示すように、ロータ１８が回転することにより、ハンマーアーム２０は遠心力により回転するが、ハンマーヘッド２４の回転軌跡に近接させて、ロータ１８の両側には、凹円弧状の断面を持つ磨砕板２６が、上下のシリンダ２８によって進退可能（図面上左右方向）に設けられている。
なお、このような多数のハンマーアーム２０の組が、ロータ１８の長手方向に互いに適宜の間隔を隔てて、複数組設けられる。

より具体的には、磨砕板２６は、ロータ１８に設けたハンマー４ の両側方に取囲む様に位置し、矢印方向に移動可能に設け、内部（ロータ１８と対向する面）を凹ませて曲成されて、反撥固定刃２７が複数形成され、ケーシング１２に基部を固着したうえで、磨砕板２６には、シリンダーロッドのヘッドを設けたシリンダ２８が連結し、シリンダ２８により、ハンマーヘッド２４と磨砕板２６の間隙を調整するようにしてある。
より詳細には、反撥固定刃２７は、ロータ１８を挟んで、ロータ１８の各側に配置され、それぞれの反撥固定刃２７は、ロータ１８の外周部に沿って同心円状に、所定長さの円弧状をなす。
磨砕板２６、すなわち反撥固定刃２７の円弧の長さは、粉砕あるいは破砕対象物の種類、目標粒度、ロータ１８の回転数、ハンマー４の設置数等に応じて適宜決定すればよい。
以上より、石炭投入口１４からケーシング１２内に投入された石炭は、回転するハンマーヘッド２４による衝撃と磨砕板２６の表面における磨砕とによって粉砕され、コークス用原料炭となって排出口１６から排出されるようにしている。

次に、ハンマーヘッド２４について説明すれば、図２および図３に示すように、ハンマーヘッド２４は、一端がロータ１８の外周部に固定されるハンマーアーム２０の他端に固定され、ロータ１８から反撥固定刃２７に向かって所定長さに亘って延びる本体部３２を有する。
本体部３２は、端部１３の回転方向進み側に、衝撃荷重受け面３４を構成する硬化肉盛部３６と、硬化肉盛部３６の内側に設けられた硬化肉盛部３６より軟質の軟鋼部３８とを有する。
ここに、硬化肉盛り部とは、アーク溶接部を意味し、硬化肉盛とは、アーク溶接により、耐摩耗性向上を目的として硬い金属層を母材表面に溶着させることをいう。硬化肉盛り部の材質としては、耐摩耗性および耐衝撃性に優れる観点から、パーライト系、マルテンサイト系、１３％クロムステンレス鋼系、セミ・オーステナイト系、および高マンガン・オーステナイト系が好ましい。
本体部３２は同様に、端部１３の回転方向遅れ側に、衝撃荷重受け面３４を構成する硬化肉盛部３６と、硬化肉盛部３６の内側に設けられた硬化肉盛部３６より軟質の軟鋼部３８とをさらに有し、破砕または粉砕に伴う硬化肉盛部３６の摩耗度合に応じて、回転方向遅れ側の衝撃荷重受け面３４が回転方向進み側となるように本体部３２の配置向きを変えるようにしている。

硬化肉盛部３６は、衝撃荷重受け面３４と、衝撃荷重受け面３４と交差する端面４０とにより第１エッジ４２を形成するとともに、衝撃荷重受け面３４と、衝撃荷重受け面３４と交差する対向側面４４とにより、それぞれ第２エッジ４６および第３エッジ４８をさらに形成する。衝撃荷重受け面３４と端面４０、および衝撃荷重受け面３４と対向側面４４とはそれぞれ、互いに直交しており、それにより、第１エッジ４２、および第２エッジ４６および第３エッジ４８は、鋭く立った状態で形成されている。
軟鋼部３８は、破砕または粉砕に伴う硬化肉盛部３６の第１エッジ４２の摩耗に追従して摩耗するように、端面４０に隣接して端面４０と面一の軟鋼部端面４１を有するとともに、破砕または粉砕に伴う硬化肉盛部３６の第２エッジ４６および第３エッジ４８の摩耗に追従して摩耗するように、対向側面４４それぞれに隣接して対向側面４４と面一の軟鋼部対向側面４７を有する。
軟鋼部３８の材質としては、溶接のしやすさ、および硬化肉盛部３６に比べて軟質であればよく、炭素含有率０．１３％ないし０．２０％の軟鋼が好ましいが、それより炭素含有率の低い特別極軟鋼、極軟鋼、あるいはそれより炭素含有率の高い半軟鋼のいずれでもよく、破砕対象との関係で定まる軟鋼部の耐摩耗性を考慮して、適宜選択すればよい。

図４および図５に示すように、本体部３２は、鋳造本体部３２からなり、硬化肉盛部３６および軟鋼部３８は、硬化肉盛層および軟鋼層よりなる２層プレート５０を構成する。２層プレート５０は、後に説明するように、鋳造本体部３２に対して、軟鋼部３８を介して溶接固定される。
鋳造本体部３２は、たとえば、Ｃｒ―Ｍｎ低合金鋳鋼製であり、互いに対向する一対の対向側面６６、それぞれ衝撃荷重受け面３４が設けられる、互いに対向する一対の対向正面６２および上面６４を有し、ロータ側には、ハンマーアーム２０の先端が内嵌し、ピン穴５３が設けられた中空部があり、磨砕板側、すなわち、先端部は、断面亀の子状の中実部６７であり、中空部と一体である。なお、８９は、重量調整用の突起部である。
中実部６７は、２層プレート５０に対する帯状の突合せ面５２を有し、突合せ面５２の各側に、突合せ面５２を挟む形態で、２層プレート５０を鋳造本体部３２に対して溶接固定するための凹状溶接部５４が設けられる。

図４および図５に示すように、鋳造本体部３２の反撥固定刃２７側の上面６４には、端部１３の回転方向遅れ側に設けられる軟鋼部端面４１Ａと端部１３の回転方向進み側に設けられる軟鋼部端面４１Ｂとの間に溝２００が設けられ、溝２００には、追加硬化肉盛部２０１が上面６４とほぼ面一となるように設けられる。
より具体的には、鋳造本体部３２の反撥固定刃２７側の上面６４は、矩形状であり、上面６４の外周縁により区画される矩形状溝２００が設けられ、図８に示すように、矩形状溝２００には、追加硬化肉盛部２０１が上面６４とほぼ面一となるように設けられる。
摩耗性向上の観点から、上面６４において、鋳造本体部３２の部分が露出しないように、矩形状溝２００は、上面６４の全体に亘って設けられるのが好ましい。
図９に示すように、変形例として、矩形状溝２００は、鋳造本体部３２の壁により複数に区画されてもよい。図９（Ａ）に示すように、互いに直交に交差する、鋳造本体部３２の壁２０３により２区画としてもよいし、図９（Ｂ）に示すように、鋳造本体部３２の壁２０３および壁２０４により４区画としてもよい。
いずれにせよ、矩形状溝２００の深さは、耐摩耗性の観点から、追加硬化肉盛部２０１の量に応じて決定すればよく、矩形状溝２００ＡないしＤの間で、溝の深さを異ならせてもよい。

以上の構成によれば、第１エッジ４２が立った状態で硬化肉盛り部３６の摩耗を確保することが可能であるとともに、上面６４を追加硬化肉盛り部２０１により保護することにより、破砕あるいは粉砕対象物がハンマーヘッド２４の先端部、すなわち鋳造本体部３２の反撥固定刃２７側の上面６４と反撥固定刃２７との間に位置して破砕あるいは粉砕されることに伴う上面６４の耐摩耗性を向上することが可能である。
これは、特に、粒度管理について、摩破板２６の移動による鋳造本体部３２の反撥固定刃２７側の上面６４と反撥固定刃２７との間隔調整による微調整により行う場合には、上面６４および回転方向進み側の第１エッジ４２が苛酷な摩耗条件に晒されることから、技術的に有利である。

突合せ面５２は、鋳造本体部３２の中心軸線Ｘ−Ｘ上に設けられ、凹状溶接部５４は、中心軸線に関して対称に設けられる。凹状溶接部５４はそれぞれ、２層プレート５０を突合せ面５２に対して突き合せることにより、軟鋼層側のプレート面と鋳造本体部３２の傾斜面６８により構成され、突合せ面５２の縁から鋳造本体部３２の対向側面６６に向かって広がり、対向側面６６に抜けるように設けられる。
凹状溶接部５４それぞれの幅Ｄ２は、鋳造本体部３２の幅Ｄ１の１０分の１ないし５分の１が好ましく、凹状溶接部５４それぞれの深さＷ２は、２層プレート５０の高さｈの２分の１以上であるのが好ましい。１０分の１以下であれば、突合せ面５２の幅が拡がり、その分、溶接の際、２層プレート５０の鋳造本体部３２に対する位置決めが容易となるが、溶接の領域が狭まり、２層プレート５０の鋳造本体部３２に対する固定性が劣化し、逆に、５分の１以上であれば、溶接の領域が広がり、２層プレート５０の鋳造本体部３２に対する固定性が良好であるが、逆に、突合せ面５２の幅が狭まり、その分、溶接の際、２層プレート５０の鋳造本体部３２に対する位置決めが困難となり、また２分の１以下であれば、２層プレート５０の鋳造本体部３２に対する固定性が劣化する。この点、後に説明するように、２層プレート５０の下端部を鋳造本体部３２の正面６２に対して外部から溶接することにより、凹状溶接部５４それぞれの深さＷ２を２層プレート５０の高さｈの２分の１程度としてもよい。

次に、２層プレート５０について説明すれば、図６および図７に示すように、硬化肉盛層３６と軟鋼層３８との境界面は、２層プレート５０のプレート面と平行となるように設けられ、２層プレート５０は、鋳造本体部３２に溶接固定する際、硬化肉盛層３６側のプレート面が衝撃荷重受け面３４となる向きに設けられる。２層プレート５０の大きさ、特に高さｈは、破砕対象物である石炭の破砕量、ロータの回転数等により影響を受ける衝撃荷重の大きさに応じて決定すればよく、破砕または粉砕の際に生じる衝撃荷重に対する耐衝撃性を確保可能なように、２層プレート５０が鋳造本体部３２に対して溶接固定する必要があり、この観点から、凹状溶接部５４の大きさを決定する必要がある。
２層プレート５０の厚みが一定の場合、硬化肉盛層３６の厚みが厚いほど、軟鋼層３８の厚みがその分薄くなることから、耐摩耗性は向上するものの、いったん摩耗が進行すると、軟鋼層３８の摩耗が硬化肉盛層３６の摩耗に追従する度合いが下がり、エッジの立った状態での摩耗が発生しにくくなるとともに、母材である軟鋼層３８に対して硬化肉盛３６を溶接により設ける際、母材に対する熱影響により、母材に対して熱ひずみ等が生じやくなる。
それに対して、軟鋼層３８の厚みが厚いほど、硬化肉盛層３６の厚みがその分薄くなることから、耐摩耗性は低下するものの、いったん摩耗が進行すると、軟鋼層３８の摩耗が硬化肉盛層３６の摩耗に追従する度合いが上がり、エッジの立った状態での摩耗が発生しやすくなるとともに、母材である軟鋼層３８に対して硬化肉盛３６を溶接により設ける際、母材に対する熱影響により、母材に対して熱ひずみ等が生じにくくなる。
以上の観点から、硬化肉盛層３６および軟鋼層３８それぞれの厚みを決定すればよく、特に硬化肉盛層３６の厚みは、軟鋼層３８の厚み以下であるのが好ましい。

２層プレートは、たとえば、（株）ハードフェースウェルドカンパニーの製品名 ＡＬＣＯＰＬＡＴＥ として入手可能であり、炭素鋼板（ＳＳ４００相当）の上に所定の溶接材料で表面をノンガス溶接法により硬化肉盛りした平板板のプレートをたとえばプラズマ切断機により矩形状に切断したものであり、溶接時の冷却速度が大であることからその耐摩耗性に優れる。
硬化肉盛部の成分は、３０％Cr＋５ないし６％Ｃの鋳鉄であり、下記の試験条件のいわゆるラバーホイール試験による耐摩耗性は、以下のようである。
試験荷重：８．８キログラム
試験時間：２５分
回転速度：１２０ＲＰＭ
ラバーホイール円盤寸法：厚さ １５ミリ、外形 ２５０ミリ
粉体：珪砂６号
粉体落下量：３００グラム／分

摩耗減量について、軟鋼材（ＳＳ４００）が１．５９１１、ＡＬＣＯＰＬＡＴＥが０．１１１７であることから、耐摩耗比（軟鋼材を１とする）としては、ＡＬＣＯＰＬＡＴＥは、１４．２である。また、ＡＬＣＯＰＬＡＴＥの硬度について、ロックウェル硬さは、６０ないし６５、ショア―硬さは、８０ないし９１、ビッカース硬さは、６９０ないし８３０である。

鋳造本体部３２の対向正面６２同士の幅は、反撥固定刃２７に向かって太くなるようにテーパ付けられており、硬化肉盛層３６の衝撃荷重受け面３４は、鋳造本体部３２の対応する正面６２に対して１０ｍｍ以下の範囲で外側に突出するのがよい。また、硬化肉盛層３６の衝撃荷重受け面３４の下端部は、鋳造本体部３２に対して外側から溶接固定されるのでもよい。

次に、以上の構成を有するハンマーヘッド２４の製造方法について、以下に説明する。
まず、硬化肉盛層３６および軟鋼層３８からなる２層プレート５０を準備するとともに、２層プレート５０に対する突合せ面５２および２層プレート５０との凹状溶接部５４を設けるとともに、上面６４に矩形状溝２００を設けた鋳造本体部３２を準備する。
この場合、２層プレート５０の準備段階は、所定厚さの軟鋼プレートを準備する段階と、軟鋼プレートの一方の平面部全体に亘って、所定厚さの硬化肉盛りを行う段階と、硬化肉盛りの行われた軟鋼プレートを所定の矩形形状に切り出し、硬化肉盛層の縁部をエッジが立った状態に仕上げる段階とを、有する。
切り出しは、２層プレート５０の周側面において、硬化肉盛層３６の周側面と軟鋼層３８の周側面とが隣接しかつ面一となるように、たとえばプラズマ切断により行えば、従来のような衝撃荷重受け面のエッジが鈍い状態での仕上がりに比べ、エッジが鋭く立った状態で仕上げることが可能である。
次いで、２層プレート５０を鋳造本体部３２の突合せ面５２に対して軟鋼層側を突き合せて、軟鋼層３８を介して溶接固定し、それにより、２層プレート５０の硬化肉盛層３６を衝撃荷重受け面３４として形成する。
より詳細には、斜め開先面である傾斜面６８および傾斜面６３を利用して、ワイヤを利用したトーチを凹状溶接部５４内部および２層プレート５０の下面と傾斜面６３との間それぞれに差し込んで、アーク溶接により溶接を行う。
このように、２層プレート５０を鋳造本体部３２に溶接する際、軟鋼層側を突き合せて軟鋼層３８を介して溶接することにより、容易に溶接することが可能であり、破砕または粉砕に伴う衝撃荷重による硬化肉盛部３６の摩耗に追従して摩耗していくという軟鋼部３８を溶接のしやすさにも有効利用している。
これにより、２層プレート５０それぞれについて、軟鋼層側のプレート内面と下面とにおいて鋳造本体部３２に対して溶接固定することから、破砕の際の衝撃荷重により、２層プレート５０が鋳造本体部３２から脱落することなく、強固に固定することが可能である。
次いで、上面６４に設けた矩形状溝２００に対して、追加硬化肉盛りを行って、肉盛り部が上面６４と面一となるようにして、ハンマーヘッド２４が完成する。

以上のハンマーヘッド２４の製造方法によれば、硬化肉盛層３６および硬化肉盛層３６より軟質の軟鋼層３８からなる２層プレート５０の軟鋼層側のプレート面を鋳造本体部３２の突合せ面５４に突合せて位置決めした状態で、凹状溶接部５４を利用して軟鋼層３８を介して２層プレート５０を鋳造本体部３２に対して溶接固定することにより、２層プレート５０の鋳造本体部３２に対する位置決めを迅速に行いつつ、溶接が容易な軟鋼層３８を利用することにより、ハンマーヘッド２４を容易かつ効率的に製造が可能であるとともに、２層プレート５０の硬化肉盛層３６を衝撃荷重受け面３４として形成しつつ、２層プレート５０の周側面において、硬化肉盛層３６の周側面と軟鋼層３８の周側面とが隣接しかつ面一となるようにすることにより、衝撃荷重受け面３４と交差する端面４０および対向側面４４とにより構成される第１エッジ４２、第２エッジ４６および第３エッジ４８が時間経過とともに摩耗していくところ、軟鋼層３８が、破砕または粉砕に伴う硬化肉盛層３６の第１エッジ４２、第２エッジ４６および第３エッジ４８の摩耗に追従して摩耗するようにすることが可能であり、それにより耐摩耗性を向上可能なハンマーヘッド２４を製造することが可能である。

以上の構成を有するハンマーヘッド２４は、図８（摩耗の進行を線で示す）に示すように、硬化肉盛部３６より軟質の軟鋼部３８を硬化肉盛部３６のエッジ部の内側に設けた場合、軟鋼部３８が、破砕または粉砕に伴う衝撃荷重による硬化肉盛部３６の摩耗に追従して摩耗していくという性質を利用して、ハンマーヘッド２４の摩耗特性を調整可能とするものである。

すなわち、以上の構成を有するハンマーヘッド２４によれば、ロータ１８を回転させることによりハンマーヘッド２４を回転させて、ハンマーヘッド２４の先端部と反撥固定刃２７とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕を行う際、回転方向進み側の衝撃荷重受け面３４、特に衝撃荷重受け面３４と交差する端面４０および対向側面４４とにより構成される第１エッジ４２、第２エッジ４６および第３エッジ４８が時間経過とともに摩耗していくところ、硬化肉盛部３６の内側に設けられた硬化肉盛部３６より軟質の軟鋼部３８を、端面４０に隣接して端面４０と面一の軟鋼部端面、および対向側面４４それぞれに隣接して対向側面４４と面一の軟鋼部対向側面それぞれを形成するように設けることにより、軟鋼部３８が、破砕または粉砕に伴う硬化肉盛部３６の第１エッジ４２、第２エッジ４６および第３エッジ４８の摩耗に追従して摩耗するようにすることが可能であり、それにより、従来のように、第１エッジ４２、第２エッジ４６および第３エッジ４８それぞれにアールが生じる態様で摩耗することなく、第１エッジ４２、第２エッジ４６および第３エッジ４８それぞれを鋭く立った状態で摩耗させていくことが可能である。
さらに、反撥固定刃２７は、ロータ１８を挟んで、ロータ１８の各側に配置され、それぞれの反撥固定刃２７は、ロータ１８の外周部に沿って同心円状に、所定長さの円弧状をなすことから、ハンマーヘッド２４の先端部と反撥固定刃２７とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕を行う際、衝撃荷重受け面３４による破砕あるいは粉砕対象物の打撃のみならず、破砕あるいは粉砕対象物がハンマーヘッド２４の先端部、すなわち本体部の反撥固定刃２７側の上面６４と反撥固定刃２７との間に位置して破砕あるいは粉砕される割合も高いことから、本体部の反撥固定刃２７側の上面６４には、軟鋼部端面４１より回転方向遅れ側に、溝２００を設け、溝２００には、追加硬化肉盛部２０１を上面６４とほぼ面一となるように設けることにより、ハンマーヘッド２４の先端部と反撥固定刃２７とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕することによって、本体部の反撥固定刃２７側の上面６４の耐摩耗性を向上させることが可能である。

以上の構成を有する破砕機によれば、ロータを回転させることによりハンマーヘッド２４を回転させて、ハンマーヘッド２４の先端部と反撥固定刃２７とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕を行う際、回転方向進み側の衝撃荷重受け面３４、特に衝撃荷重受け面３４と交差する端面４０および対向側面４４とにより構成される第１エッジ４２、第２エッジ４６および第３エッジ４８が時間経過とともに摩耗していくところ、硬化肉盛部３６の内側に設けられた硬化肉盛部３６より軟質の軟鋼部３８を、端面４０に隣接して端面４０と面一の軟鋼部端面、および対向側面４４それぞれに隣接して対向側面４４と面一の軟鋼部対向側面それぞれを形成するように設けることにより、軟鋼部３８が、破砕または粉砕に伴う硬化肉盛部３６の第１エッジ４２、第２エッジ４６および第３エッジ４８それぞれの摩耗に追従して摩耗するようにすることが可能であり、それにより、第１エッジ４２、第２エッジ４６および第３エッジ４８それぞれを鋭く立った状態で摩耗させていくことが可能であることから、このような摩耗状況に応じて、反撥固定刃２７をハンマーに対して近づける向きに相対移動させることにより、ハンマーヘッド２４の回転軌跡に対する間隔を調整することにより、ハンマーヘッド２４の摩耗に係らず、破砕あるいは粉砕対象物の粒度管理が可能である。
より具体的には、第１エッジ４２の摩耗状況に応じて、反撥固定刃２７を移動させることにより、長期間にわたり破砕粒度を一定に維持することが可能であり、あるいはロータ１８の回転速度を従来より上げることにより、破砕効率を確保しつつ、それに伴う第１エッジ４２の摩耗状況に対して反撥固定刃２７を移動させることにより対処可能である。
さらに、反撥固定刃２７は、ロータ１８を挟んで、ロータ１８の各側に配置され、それぞれの反撥固定刃２７は、ロータ１８の外周部に沿って同心円状に、所定長さの円弧状をなすことから、ハンマーヘッド２４の先端部と反撥固定刃２７とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕を行う際、衝撃荷重受け面３４による破砕あるいは粉砕対象物の打撃のみならず、破砕あるいは粉砕対象物がハンマーヘッド２４の先端部、すなわち本体部の反撥固定刃２７側の上面６４と反撥固定刃２７との間に位置して破砕あるいは粉砕される割合も高いことから、本体部の反撥固定刃２７側の上面６４には、軟鋼部端面４１より回転方向遅れ側に、溝２００を設け、溝２００には、追加硬化肉盛部２０１を上面６４とほぼ面一となるように設けることにより、ハンマーヘッド２４の先端部と反撥固定刃２７とで協働して破砕あるいは粉砕対象物を破砕または粉砕することによって、本体部の反撥固定刃２７側の上面６４の耐摩耗性を向上させることが可能であり、以て、破砕あるいは粉砕対象物の粒度管理をさらに向上させることが可能である。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において、当業者であれば、種々の修正あるいは変更が可能である。
たとえば、本実施形態において、破砕対象物を製鉄用の石炭として説明したが、それに限定されることなく、粉砕または破砕に伴いハンマーヘッドの衝撃荷重受け面の摩耗が問題とされる限り、たとえば廃棄プラスチック、廃材や廃棄物、コンクリート塊でもよい。
たとえば、本実施形態において、２層プレート５０を鋳造本体部３２に対して溶接する場合として説明したが、それに限定されることなく、衝撃荷重受け面を構成する硬化肉盛部３６の内側に軟鋼部３８を設ける限り、硬化肉盛部３６および軟鋼部３８をそれぞれ別途に、鋳造本体部に対して設けてもよい。

たとえば、本実施形態において、軟鋼部について、軟鋼層３８としてプレート状のものとして説明したが、それに限定されることなく、硬化肉盛部３６の第１エッジ４２、第２エッジ４６および第３エッジ４８について、エッジが立った状態で摩耗することが可能である限り、硬化肉盛部３６の第１エッジ４２、第２エッジ４６および第３エッジまわりにのみ、コの字状あるいは環状の軟鋼部３８を設けてもよい。
たとえば、本実施形態において、鋳造本体部について従来と同様に、Ｃｒ―Ｍｎ低合金鋳鋼製として説明したが、従来より、耐衝撃摩耗性が低いものを採用可能であることから、ハンマーアームとのピン連結部の耐摩擦摩耗性が確保可能な範囲で、より安価な鋳造品を採用してもよい。

本発明の第１実施形態に係る破砕機１０の概略図である。 本発明の第１実施形態に係るハンマーヘッド２４の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るハンマーヘッド２４の側面図である。 本発明の第１実施形態に係る鋳造本体部３２の斜視図である。 図３の線Ａ−Ａに沿う断面図である。 本発明の第１実施形態に係る２層プレート５０の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る鋳造本体部３２に対して２層プレート５０を突き合せた状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る鋳造本体部３２の摩耗状況を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における鋳造本体部３２の上面に設ける溝の変形例を示す部分図である。 従来のハンマーヘッドの斜視図である。 従来のハンマーヘッドの摩耗状況を示す模式図である。

Ｔ１ 硬化肉盛部の肉厚
Ｔ２ 軟鋼部の肉厚
Ｈ 張出量
Ｄ１ 突合せ面の幅
Ｄ２ 凹状溶接部の幅
Ｗ 凹状溶接部の深さ
Ｈ 凹状溶接部の高さ
Ｘ―Ｘ 中心線
Ｓ 固定刃２７とハンマーヘッドとの間隔
１０ 破砕機
１２ ケーシング
１４ 投入口
１６ 排出口
１８ ロータ
２０ ハンマーアーム
２２ アームピン
２４ ハンマーヘッド
２５ 破砕スペース
２６ 摩砕板
２８ シリンダ
３２ 鋳造本体部
３４ 衝撃荷重受け面
３６ 硬化肉盛部
３８ 軟鋼部
４０ 端面
４０ 軟鋼端面
４２ 第１エッジ
４３ 内面
４４ 軟鋼対向側面
４４ 対向側面
４４ 対向側面
４６ 第２エッジ
４８ 第３エッジ
５０ ２層プレート
５２ 突き合わせ面
５３ ピン穴
５４ 凹状溶接部
５７ 縁
５９ 縁
６２ 対向側面
６３ 傾斜面
６４ 上面
６６ 対向正面
６７ 中実部
６８ 傾斜面
７０ 軟鋼溶接部
７２ 追加硬化肉盛部
７７ 硬化肉盛部の端面部
７９ 軟鋼部の端面部
８０ ハンマーヘッド部
８１ 硬化肉盛部の側面部
８２ ピン穴
８３ 軟鋼部の側面部
８５ 軟鋼部の側面部
８７ 硬化肉盛部の側面部
８９ 突起部
１００ ハンマーヘッド
１０１ 硬化肉盛部
１０２ 短辺平面
１０３ 第１エッジ
１０４ 長辺側面
１０５ 第２エッジ
１０６ 本体
１０７ 第３エッジ
１０８ ピン穴
２００ 矩形溝
２０１ 追加硬化肉盛部
２０３ 壁
２０４ 壁

Claims (6)

1. 回転可能なロータの外周部に固定され、ロータのまわりに配置された反撥固定刃との間で破砕または粉砕を行うハンマーヘッドにおいて、
   反撥固定刃は、前記ロータを挟んで、前記ロータの各側に配置され、
   それぞれの反撥固定刃は、前記ロータの外周部に沿って同心円状に、所定長さの円弧状をなし、
   該ハンマーヘッドは、該ロータから該反撥固定刃に向かって所定長さに亘って延びる本体部を有し、
   該本体部は、反撥固定刃側の端部の回転方向進み側に、衝撃荷重受け面を構成する硬化肉盛部と、該硬化肉盛部の内側かつ回転方向遅れ側に設けられた、該硬化肉盛部より軟質の軟鋼部とを有し、
   該硬化肉盛部は、前記衝撃荷重受け面と、前記衝撃荷重受け面と前記端部側で交差する端面とにより第１エッジを形成し、
   該軟鋼部は、破砕または粉砕に伴う前記硬化肉盛部の該第１エッジの摩耗に追従して摩耗するように、前記端面に隣接して前記端面と面一の軟鋼部端面を有し、
   前記本体部の反撥固定刃側の上面には、該軟鋼部端面より回転方向遅れ側に、溝が設けられ、該溝には、追加硬化肉盛部が前記上面とほぼ面一となるように設けられる、
   ことを特徴とするハンマーヘッド。
2. 前記硬化肉盛部および前記軟鋼部は、硬化肉盛層および軟鋼層よりなる２層プレートを構成し、硬化肉盛層と軟鋼層との境界面は、該２層プレートのプレート面と平行となるように設けられ、前記２層プレートは、硬化肉盛層側のプレート面が前記衝撃荷重受け面となる向きに設けられ、
   前記２層プレートは、矩形状であり、前記鋳造本体部に対して、前記軟鋼層を介して、該上面および該対向側面それぞれと面一となるように溶接固定される、請求項１に記載のハンマーヘッド。
3. 前記鋳造本体部は、前記２層プレートに対する突合せ面を有し、該突合せ面を挟んで該突合せ面の各側に、前記２層プレートを前記鋳造本体部に対して溶接固定するための凹状溶接部が設けられる、請求項２に記載のハンマーヘッド。
4. 前記凹状溶接部それぞれの幅は、前記鋳造本体部の前記対向側面の幅の１０分の１ないし５分の１であり、前記凹状溶接部それぞれの深さは、前記２層プレートの高さの２分の１以上である、請求項３に記載のハンマーヘッド。
5. 前記本体部の反撥固定刃側の上面は、矩形状であり、前記上面の外周縁により区画される矩形状溝が設けられ、該矩形状溝には、追加硬化肉盛部が前記上面とほぼ面一となるように設けられる、請求項１に記載のハンマーヘッド。
6. 前記矩形状溝は、前記本体部の壁により複数に区画される、請求項５に記載のハンマーヘッド。

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