JP6078496B2 - 粉砕装置のための調整可能なアンビル - Google Patents

Description

関連出願のクロスレファレンス

この出願には、「切断アセンブリおよび粉砕装置で使用するための調整可能な切断具（Cutter Assembly and Adjustable Cutter for use in Comminuting Apparatus）」を発明の名称とする２０１３年４月２９日付米国特許出願第１３／８７２，８０１号及び「減寸部材を回転ドラムに取り付けるための取付ブロック（Mounting Block for Attaching a Reducing Element to a Rotary Drum）」を発明の名称とする米国特許出願第１３／８７２，８７６号の内容を、全ての関連し一貫した目的のために、援用により組み込んでいる。

本願開示の分野は、粉砕装置粉砕装置のためのアンビル、例えば、グラインダーやチッパー等に関し、特に、粉砕ドラムとアンビルの剪断エッジとの間の間隙を維持するために長さが調整可能なアンビルに関する。

材料を機械的に砕き（つぶし）、おのなどで削り、あるいは細かく切ることでその材料のサイズを減らすために、グラインダーやチッパー等の粉砕装置が使用されている。このような装置は、整地作業における木の枝や木株またはモップといったような材料（つまり、木製材料）、都市廃棄物、堆肥化材料、若しくは、他の植物やリサイクル材料（例えば、車のタイヤ等）のサイズを減らす（つまり減寸する）ために使用される場合がある。一つの一般的なタイプの減寸機械は、水平グラインダーとして知られている。水平グラインダーは、大きな材料（例えば、木の幹、木の枝、ログなどの木質系材料）を回転粉砕ドラムと接触させる動力供給機構（power in-feed mechanism）を備えることができる。粉砕ドラムに搭載された減寸部材、例えば歯、粉砕部材（grinding elements）、または切断刃などがその大きな材料に接触し、その材料の部分、部分が、水平グラインダーのアンビルによって形成される固定剪断エッジを通過させられる。

アンビルの剪断エッジを通過すると、材料はチャンバーに入る。このチャンバー内で、粉砕装置に支持された減寸部材によって材料はさらに小さくされる。チャンバー内の材料のサイズが小さくされると、その材料は排出される。そのチャンバーを通過すると、減寸された材料は、通常、排出コンベヤに積み込まれる。排出コンベヤはその減寸された材料を集積場に運ぶ。水平グラインダーの一例が米国特許公報第２００９／０２４２６７７号に開示されており、その内容は、全ての関連し、一貫した目的のために、援用によりこの明細書中に組み込まれている。

粉砕用部材（部品）を交換することなく剪断エッジ間に適切な間隙を維持できる粉砕装置がずっと必要とされている。

この箇所は、本願開示の様々な側面（以下に記載され、クレームされている）に関係するかもしれない技術の様々の側面に読者を導くことを意図している。ここでの説明は、本願開示の様々な側面をよりよく理解できるようにするための背景情報を読者に提供する上で役立つと思われる。したがって、ここでの記述はこれに照らして読まれるべきであり、先行技術であると認めたものとして読まれるべきではないことは当然である。

本願開示の一側面は、粉砕装置のための調整可能なアンビルに関するものである。この調整可能なアンビルは、後方エッジを有する第１プレートと、前方エッジを有する第２プレートとを備える。前記第１プレート及び前記第２プレートは、材料を粉砕ドラムに接触させるためのアンビル作業面を形成する。前記第１プレートの後方エッジは前記第２プレートの前方エッジに隣接している。前記第１プレートの後方エッジと前記第２プレートの前方エッジとの間にはマージンが設けられている。前記マージンは調整可能な長さを有する。

上述した本願開示の側面に関して記載された構成（事項）については様々な改良が存在する。上述した本願開示の側面にはさらなる構成（事項）を組み込んでもよい。これらの改良や追加の構成は、別個に存在してもよいし、如何様に組み合わせてもよい。例えば、本願開示の図示された実施形態に関して以下に説明する種々の構成を、単独または如何様にも組み合わせて、上述した本願開示に組み込んでもよい。

材料のサイズを小さくする（減寸する）ための装置の斜視図である。

図１の装置の供給システム、アンビル、送りローラ、粉砕ドラムの側面図である。

アンビル及び粉砕ドラムの斜視図である。

アンビルの斜視図である。

アンビルの分解図である。

アンビルの第１上プレートの上面図である。

アンビルの第２上プレートの上面図である。

第１上プレートが第２上プレートに接触している状態にある第１上プレート及び第２上プレートの上面図である。

長さＬ_２を有するマージンが第１上プレートと第２上プレートとを分離させている状態にある第１上プレート及び第２上プレートの上面図である。

丸いエッジを有するアンビルの第２実施形態の斜視図である。

図４のアンビルの斜視図であるが、第２上プレートは示されていない。

アンビルの斜視図であるが、第２上プレート及びサポートプレートは示されていない。

アンビルの斜視図であり、上プレートマージンとサポートプレートマージンとを示す。

アンビルの斜視図であり、図１３に比べて広い上プレートマージンとサポートプレートマージンとを示す。

全図を通じて、対応する参照符号は対応する部分を示す。

図１において、材料を減寸するための粉砕装置の一実施形態の全体を５で示す。この装置５は、動力式供給システム（power in-feed system）１３と粉砕アセンブリと排出コンベヤ４０とを備えた水平グラインダーとして示されている。本開示は水平グラインダーに関して説明するが、ここで説明する原理（例えば、長さが調整可能なアンビル）は、材料を粉砕するための適した装置であればどのようなものにも、例えば、粉砕物を排出するシュートを備えた木材チッパー、にも適用してもよい。

粉砕装置５の供給システム１３は、矢印Ｆが示す送り方向に粉砕ドラム２５（図２）の方へと材料を移動させるために、供給コンベヤ１５（例えば、チェーンまたはベルト）を含んでいる。図２に示すように、供給システムは、アンビル１７に近い側に第１端部３７を有する。アンビル１７は、コンベヤ１５と粉砕ドラム２５との間に、これらコンベヤ１５と粉砕ドラム２５との間の隙間を跨ぐように配置されている。送りローラ３０は軸を中心としてＲ_３０の方向に回転して材料をアンビル１７上に送り粉砕ドラム２５に接触させる。このアンビル１７は、コンベヤ１５に隣接する第１端３６と粉砕ドラム２５に隣接する第２端２７とを有する。

前記粉砕ドラム２５は、複数の減寸アセンブリ３（例えば、歯、ブレード、ナイフ等及び／又はこれらの組み合わせ）を搭載している。作動中、粉砕ドラム２５は、減寸アセンブリ３の先端部が周方向の減寸経路を形成するように、Ｒ_２５の方向に回転軸を中心として回転する。幾つかの実施形態（図示せず）では、この粉砕装置は、粉砕ドラム２５を少なくとも部分的に取り囲んで粉砕ドラム２５と自身との間に減寸用チャンバーを形成するサイジングスクリーンを含んでいてもよい。本開示の原理（例えば、幅が調整可能なアンビルの使用）は、本明細書に記載した粉砕装置５のように、サイジングスクリーンを含まない装置にも適用できるし、サイジングスクリーンを含む装置にも適用できる。

ここで図３−７を参照すると、アンビル１７は、第１上プレート６（または、単に「第１プレート」とも言う）と第２上プレート４（または、単に「第２プレート」とも言う）とを含む。第１上プレート６（図６）は、前方エッジ２２（即ち、材料が送り方向Ｆに沿って最初に通るエッジ）と「波状」又は「鋸歯状（ぎざぎざ）」の後方エッジ１６とを有する。第１上プレート６の前方エッジ２２は適したものであれば如何なるプロファイルのものであってもよい（例えば、略真っ直ぐまたは鋸歯状であってもよい）。第２上プレート４（図７）は、鋸歯状の前方エッジ１４と、後方エッジ２３とを有する。第２上プレート４の後方エッジ２３は、減寸部材３のプロファイルに整合すべきである（例えば、略真っ直ぐか、減寸部材の角度（もしあれば）に応じた鋸歯状）。

第１上プレート６と第２上プレート４とはアンビル作業面２４（図８）を形成する。作動中、材料は、このアンビル作業面２４の上を送り方向Ｆに移動する。ちなみに、アンビル作業面２４は図８に示すように連続していてもよいし、図９に示すように不連続となって（例えば、マージン６３により分離されて）いてもよい。これについては後述する。

第１上プレート６（図６）の後方エッジ１６は、このエッジに沿って鋸歯状のジグザグパターンを形成する一続きの凸部３９と凹部４１とを有する。第２上プレート４（図７）の前方エッジ１４もこのエッジに沿って鋸歯状のジグザグパターンを形成する一続きの凸部２９と凹部３１とを有する。第２上プレート４の凸部２９（図７）は第１上プレート６の凹部４１（図６）と並び（整列し）、第１上プレート６の凸部３９は第２上プレート４の凹部３１（図７）と並ぶ（整列する）。これにより、これらのプレート４、６は、完全に境界を接したときに、連続するアンビル作業面２４を形成することができる（図８）。整列した凸部と凹部とを有する（つまりジグザグパターンを形成する）第１及び第２上プレート６、４を用いることにより、細長い屑や破片（例えば、棒や小枝）が上プレートのマージン６３（図１３）内に捕捉されるのを防止する。第１上プレート６及び／又は第２上プレート４は、本開示の範囲から逸脱することなく、図６−７に示したのよりも多い、または少ない数の凸部２９、３９と凹部３１、４１とを有することができる。

図６−７に示すように、凸部２９、３９の先は尖端４３、４５となっている。しかし、凸部２９、３９は、丸くなっていてもよいし（図１０）、他の適切な形状を有していてもよい。凸部２９、３９が丸くなっている実施形態においては、凸部及び凹部の曲率半径は、約０．５cm（約０．２インチ）未満とすることができる。

アンビル１７は、粉砕ドラム２５が回転するときに材料を粉砕するための剪断エッジ１８（図４）を有する。剪断エッジ１８はエッジ部材１９上に形成されている。粉砕ドラム２５が回転するとき、材料は減寸部材３と剪断エッジ１８との間に挟まれ、粉砕ドラム２５の回転力によって材料を粉砕することになる。剪断エッジ１８はアンビル１７の第２端２７の近くに配置されている。使用中、減寸部材３（図２）と剪断エッジ１８との間には、径方向のオフセット（即ち、マージン）が画定される。

ここで図１１（第２上プレート４及びエッジ部材１９は図示せず）を参照すると、アンビル１７は、エッジ部材１９が第２上プレート４の前方エッジ１４とは反対側でこの第２上プレート４の近くに搭載されるように、第２上プレート４及びエッジ部材１９に取り付けられるためのサポートプレート２６を有する。図１１に示すように、エッジ部材１９はねじボルト４２を用いて取り付けることができる。第１上プレート６は基部７に取り付けられている。この基部７は第１上プレート６の後方エッジ１６（図６）及び第２上プレート４の前方エッジ１４（図７）を横切って延び、かつ、サポートプレート２６の下方を延びている。

図１２に示すように、基部７はサポートプレート２６に隣接するレッジ９を有する。基部７は一体物（例えば、レッジ表面及び基部表面が溶接等により付着されている）であってもよいし、あるいは、アンビル１７は、合体して基部７を形成する種々の別々の部品を備えていてもよい。第２上プレート４及びサポートプレート２６は基部７に調整可能に取り付けられる。第１の縦方向の開口または「貫通スロット」３３の列及び第２の縦方向の貫通スロット１１の列（図１２）を用いることにより、第２上プレート４は基部７に対して移動可能としてもよい。これらの縦方向の貫通スロット３３、１１は剪断エッジ１８（図４）に対して略垂直に延びている。このようにして、サポートプレート２６と基部７のレッジ９とで、長さＬ_１（図１３）を有する長さ調整可能なサポートプレートマージンを形成する。これに代わり、又は、これに追加して、第２上プレート４が剪断エッジ１８に略垂直な縦方向の貫通スロット（図示せず）を備えて、第２上プレート４と第１上プレート６との相対位置（即ち第１上プレート６と第２上プレート４との間のマージンの長さ）を調整するようにしてもよい。なお、アンビル構成部品間相互の調整のために、アンビル１７に形成した一続きの貫通スロットの代わりに一続きの貫通穴を設けてもよい。

第２上プレート４と第１上プレート６とは、長さＬ_２を有するマージン６３を形成する（図１３）。凸部及び凹部が第２上プレート４及び第１上プレート６の長さを横断して延びる実施形態においては、長さが調整可能なマージン６３のどの部分も剪断エッジ１８に平行でなく、この長さが調整可能なマージン６３のどの部分も剪断エッジ１８に垂直ではない。サポートプレート２６と基部７のレッジ９との間のマージン６１は、第１上プレート６と第２上プレート４との間のマージン６３から偏倚した(offset)位置にある。

図９に示すように、第１上プレート６の鋸歯状エリアＡ_６は第１上プレート６の凸部３９（より詳しくはその尖端４５）及び凹部４１によって画定され、第２上プレート４の鋸歯状エリアＡ_４は第２上プレート４の凸部２９（より詳しくはその尖端４３）及び凹部３１によって画定される。一般に、第１上プレート６と第２上プレート４との間のマージンの長さの調整は、第１上プレート６の鋸歯状エリアＡ_６が第２上プレート４の鋸歯状エリアＡ_４に重なったままでいるように制限される。

さて、図１２（第２上プレート４、エッジ部材１９、サポートプレート２６は図示せず）について説明すると、基部７は、前記第２上プレート、前記エッジ部材及び前記第２上プレートに取り付けられるように形成されている。前記第１の縦方向の貫通スロット３３の列と前記第２の縦方向の貫通スロット１１とを用いて、基部７及び第１上プレート６に対して、前記第２上プレート４、エッジ部材１９、及びサポートプレート２６の位置を調整することができる。サポートプレート２６（図１１）及びこのサポートプレート２６に取り付けられた部材は、基部７の貫通スロット１１、３３を貫通するボルト５５、５９を緩めることで、基部７に対して調整することができる。ボルト４２、５５、５９は基部７の下方に位置するナットバー５６ａ、５６ｂ、５６ｃ（図５）に固定することができる。

ボルト５５、５９を緩めると、アンビル１７の各側でサポートプレート２６のアーム５０に接触しているプッシュボルト４４（図１１）が回転して、基部７に対してサポートプレート２６、第２上プレート４及びエッジ部材１９を調整する。例えば、図１４に示すように、マージン６１、６３を図１３に示したものよりも広くする。このように再位置決めを行ってマージン６１、６３の所望の長さＬ_１、Ｌ_２が得られると、所望の位置合わせ（アラインメント）を維持するためにボルト５５、５９とプッシュボルト４４とを締め直す。

粉砕装置５（図１）は、幹、整地作業における木の枝や木株またはブラシといったような材料、都市廃棄物、堆肥化材料、若しくは、他の植物や建築またはリサイクル材料（例えば、車のタイヤ等）のサイズを減らす（つまり減寸する）ために働く。材料は供給システム１３（図２）上を調整可能なアンビル１７の方へと運ばれ、アンビル１７の上方を粉砕ドラム２５の方へと押し出される。粉砕ドラム２５が回転するとき、材料に衝撃が加えられて減寸され、粉砕ドラム２５上の減寸部材３とエッジ部材１９との間の間隙を通過させられる。

粉砕装置５の使用は、エッジ部材１９の剪断エッジ１８（図４）を磨耗させ、剪断エッジ１８と減寸部材３との間の間隙を大きくすることとなる。そのような間隙の拡大は、製品寸法を、望まない大きさまで増大させる原因となる。剪断エッジ１８と減寸部材３との間の間隙を小さくすることが望まれる場合には、第２上プレート４及びサポートプレート２６を固定しているボルト５５、５９（図１１）を緩め、そして、プッシュボルト４４を回転させてマージン６１、６３の長さＬ_１、Ｌ_２を延ばし、それによりアンビル１７の長さを延ばせばよい。材料が減寸（粉砕）された後、排出コンベヤ４０（図１）は粉砕された材料を所望の集積箇所（例えば、パイル、大形箱、トラックの荷台、等々）に運ぶ。

なお、第１上プレート６と第２上プレート４との間のマージン６３の長さＬ_２は、本明細書で説明したようにサポートプレート２６の位置を操作することで調整してもよいが、このマージンの長さは、この開示の範囲を逸脱することなく、本明細書の記載とは異なる方法とアンビル構成によって調整してもよい。幾つかの実施形態において（例えば、エッジ部材が磨耗していないアンビルを使用する場合には）、マージン６３の長さＬ_２はゼロである（即ち、第１上プレート６と第２上プレート４とは境界を接した関係にある）。

従来の材料粉砕装置に比べて、上記の粉砕装置は幾つかの利点を有する。例えば、第２上プレート４に対して第１上プレート６を移動可能としたアンビル１７（図４）の使用により、エッジ部材１９が磨耗した後などにアンビル１７の長さを調整することが可能となる。したがって、アンビルと粉砕ドラムとの間に比較的一貫した（一定の）間隙を維持することができる。この性能は、アンビル１７の剪断エッジ１８（図４）を適切な切断ゾーン内に維持しつつ、第１上プレート６の前方エッジ２２において、材料がそこに入り込んでしまうような大きな間隙（即ち、第１上プレート６の前方エッジ２２と供給コンベヤ１５（図２）との間の大きな間隙）を防止することを可能とする。つまり、アンビルの中央部において、アンビルと供給コンベヤとの間にそのような裂け目（break)を形成するのではなく、良好な間隙を形成することができる。

さらに、第１上プレート６及び基部７のレッジ９に対して調整可能な第２上プレート４及びサポートプレート２６を用いることにより、上プレートマージン６３とサポートプレートマージン６１(図１３）とが位置合わせ（アラインメント）されていなくてもよい。したがって、屑がサポートプレートマージン６１内に落下するのを防止できる。位置合わせされた（整列した）凸部と凹部（例えば、ジグザグパターンを形成するもの）を有する第１上プレート６及び第２上プレート４を用いることにより、細長い屑（例えば細い棒や小枝）が上プレートマージン６３(図１３）内に捕捉されるのを防止できる。凸部２９、３９(図６及び７）の先端が丸められた実施形態においては、曲率半径が約０．５ｃｍ(約０．２インチ）未満である凸部を用いることで、細長い屑が上プレートマージン６３(図１３）内に捕捉されるのを防止できる。

本明細書に記載の通り、寸法、濃度、温度、その他の物理的または化学的特性の範囲と共に使用される場合の「約」「略」「実質的に」「およそ」「大体」等の用語は、特性や特徴の範囲の上限及び／又は下限に存する変動、例えば、丸め（切り上げ／切り下げ等）、測定方法、他の統計上の変動に由来する変動、をカバーすることを意味している。

本開示の要素（部材）またはその実施形態を導入する場合、冠詞「a」「an」「the」及び「said」は、その要素（部材）が１またはそれ以上あることを意味している。用語「備える」「含む」「含有する」「有する」「持つ」（comprising, including, containing having）は非排他的であり、挙げた要素（部材）とは別のさらなる要素（部材）があってもよいことを意図している。特定の方位、方向を示す用語（例えば、「上」「下（底）」「横」等）の使用は、記載の便宜のためであり、それとは反対のことが明示的に記載されている場合を除き、記載した事項については特定の方位、方向は必要としない。

本開示の範囲から逸脱することなく上記の構成及び方法に種々の変更を行うことができるので、上記の記載に含まれ、添付の図面に示された全ての事項は例示のためのものとして解釈されるべきであって、限定的な意味で解釈されるべきでない。

Claims (14)

1. 後方エッジを有する第１プレートと、
   前方エッジを有する第２プレートと
   を備え、
   前記第１プレート及び前記第２プレートは、材料を粉砕ドラムに接触させるためのアンビル作業面を形成し、前記第１プレートの後方エッジは、前記第２プレートの前方エッジに隣接しており、前記第１プレートの後方エッジと前記第２プレートの前方エッジとは鋸歯状であり、
   また、前記第１プレートの後方エッジと前記第２プレートの前方エッジとの間に設けられ、長さが調整可能なマージンを備えたことを特徴とする粉砕装置のための調整可能なアンビル。
2. 前記第１プレートの鋸歯状の後方エッジは、複数の凸部と凹部とを有し、前記第２プレートの鋸歯状の前方エッジは、複数の凸部と凹部とを有し、前記第１プレートの後方エッジの凸部は前記第２プレートの前方エッジの凹部と位置合わせされており、前記第２プレートの後方エッジの凹部は前記第２プレートの前方エッジの凸部と位置合わせされている、請求項１に記載の調整可能なアンビル。
3. 前記第１プレートの凸部が鋸歯状エリアを画定すると共に、前記第２プレートの凸部も鋸歯状エリアを画定しており、前記第１プレートの鋸歯状エリアは前記第２プレートの鋸歯状エリアに重なっている請求項２に記載の調整可能なアンビル。
4. 前記凸部及び／又は凹部は丸まっているか、または尖っている請求項２又は３に記載の調整可能なアンビル。
5. 材料を粉砕するための剪断エッジと、前記第１プレートが取り付けられた基部とを更に備え、前記基部は、前記マージンの長さを調整するための縦方向の貫通スロットを有し、前記貫通スロットは前記剪断エッジに略垂直である請求項１に記載の調整可能なアンビル。
6. 材料を粉砕するための剪断エッジを有するエッジ部材と前記第２プレートとが取り付けられたサポートプレートを備え、前記エッジ部材は、前記第２プレートの前方エッジの反対側で前記第２プレートに隣接して取り付けられている請求項１に記載の調整可能なアンビル。
7. 前記第１プレートが取り付けられた基部を備え、前記サポートプレートと前記基部とは、長さ調整可能なサポートプレートマージンを形成することができ、前記サポートプレートマージンは前記第１プレートと前記第２プレートとの間のマージンから偏倚している請求項６に記載の調整可能なアンビル。
8. 前記基部は、前記第２プレートの前方エッジ及び前記第１プレートの後方エッジを横断して延びる請求項５又は７に記載の調整可能なアンビル。
9. 材料を粉砕するための剪断エッジをさらに備え、前記第２プレートは前記マージンの長さを調整するための縦方向の貫通スロットを有し、前記貫通スロットは前記剪断エッジに対して略垂直である請求項１に記載の調整可能なアンビル。
10. 材料を粉砕するための剪断エッジを備え、前記長さが調整可能なマージンのどの部分も前記剪断エッジに平行ではない請求項１に記載の調整可能なアンビル。
11. 材料を粉砕するための剪断エッジを備え、前記長さが調整可能なマージンのどの部分も前記剪断エッジに対して垂直ではない請求項１に記載の調整可能なアンビル。
12. 粉砕ドラムと、
    材料を前記粉砕ドラムの方へと送り方向に移動させる無端コンベヤを含む供給システムと、
    前記供給システムと前記粉砕ドラムとの間に配置され、前記材料を支持する面を有する、請求項１に記載の調整可能なアンビルと
    を備えたことを特徴とする材料粉砕装置。
13. 供給システムと調整可能なアンビルと粉砕ドラムとを備えた粉砕装置を用いて材料を減寸する方法であって、
    請求項１に記載の調整可能なアンビルの方へと前記供給システム上の材料を運び、
    前記材料を前記アンビルの上にそして前記粉砕ドラムの方へと送り込み、
    前記粉砕ドラムを回転させて、材料を、前記粉砕ドラムと前記調整可能なアンビルのエッジ部材の剪断エッジとの間の間隙を通過させる
    ことを特徴とする方法。
14. さらに、前記粉砕ドラムと前記剪断エッジとの間の間隙を減らすために前記調整可能なアンビルの長さを調整する請求項１３に記載の方法。

Images