JP6549542B2 - 粉砕装置用ハンマ及びそれを備えた粉砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理物を粉砕する粉砕装置の粉砕室に設けた粉砕ロータに固定される粉砕装置用ハンマ及びそれを備えた粉砕装置に関する。

従来より、高速回転する粉砕ロータに固定された粉砕装置用ハンマを用いて被処理物を粉砕する粉砕装置は知られている。粉砕装置用ハンマは、被処理物と激しく衝突することから、通常は鉄、ステンレス系部材で構成される。

しかし、粉砕作業中に発生した粉砕機用ハンマの摩耗粉が粉砕後の製品に混ざると、電池材料、電子材料等などの金属製の異物混入（以下、金属コンタミという）を嫌う製品の製造には適さない。

そこで、近年、粉砕装置用ハンマを金属コンタミを発生させないセラミックで構成するというニーズが発生しているが、セラミックは硬度は高いが脆性破壊しやすいという弱点があり、粉砕ロータに固定するのが難しいという問題がある。

例えば、特許文献１では、金属製ベース部材にセラミック製衝撃部材を接着一体化して破砕ブロックを形成している。破砕ブロックは、粉砕装置用ハンマの上面からボルトによって粉砕ロータに固定されるが、そのボルトの頭部頂面を超合金製のキャップで覆う必要がある。

特許第２７２１４８７号公報

しかしながら、特許文献１の粉砕装置用ハンマでは、破砕の衝撃等でキャップが脱落するおそれがある。キャップが脱落すると、ボルト頭部が露出し、金属コンタミの混入問題が発生する。

そこで、粉砕装置用ハンマの底面に金属製のナットを接着固定し、裏側から金属製のボルトで固定する固定する方法があるが、ナットとセラミック部材との接着が十分でないと、セラミック部材が脱落するという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、粉砕装置用ハンマを、金属コンタミの発生を防止できると共に、脱落しにくいものにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、抜け止め用突起を有する金属製ナットをセラミック製ハンマ本体に埋め込むようにした。

具体的には、第１の発明では、被処理物を粉砕する粉砕装置の粉砕室に設けた粉砕ロータに固定される粉砕装置用ハンマにおいて、
セラミックで構成されるハンマ本体と、
上記ハンマ本体に埋め込まれ、抜け止め用突起を有する金属製の埋込ナットと、
上記ハンマ本体の底面に形成され、上記埋込ナットが挿入されるナット挿入穴と、
上記ナット挿入穴に形成され、上記抜け止め用突起の挿入を可能とすると共に、上記埋込ナットを回転させたときに上記抜け止め用突起を抜け止めする抜け止め用凹部とを備えている。

上記の構成によると、金属製ナットの抜け止め用突起をハンマ本体のナット挿入穴に挿入するようにして金属製ナットをハンマ本体の底面に嵌め込んだ後、金属製ナットを回転させて抜け止め用凹部に嵌合させることで、金属製ナットが抜け止めされる。このため、粉砕ロータを回転させて粉砕装置用ハンマに衝撃が加わってもハンマ本体が外れにくい。

第２の発明では、第１の発明において、
上記ハンマ本体の底面には、上記粉砕ロータとの位置決め用の位置決め用穴が形成されている。

上記の構成によると、位置決め用穴に位置決め用のピン等を差し込むことで、粉砕装置用ハンマを粉砕ロータに固定するときの位置決めが容易となり、粉砕装置用ハンマが粉砕ロータに対して回転しにくくなる。

第３の発明では、第１の発明において、
上記ハンマ本体の底面には、上記粉砕ロータとの位置決め用の膨出部が形成されており、
上記ナット挿入穴は、上記膨出部に設けられている。

上記の構成によると、位置決め用の膨出部を粉砕ロータの穴に嵌め込むことで、粉砕装置用ハンマを粉砕ロータに固定するときの位置決めが容易となる。また、膨出部にナット挿入穴を設けることで、ナット外周とハンマ本体との接触面積を増やして結合強度を増加させやすくなる。

第４の発明の粉砕装置は、第１から第３のいずれか１つの発明の粉砕装置用ハンマを有し、
外部ケーシングと、
上記外部ケーシングと少なくとも一部が仕切られた空間を形成する内部ケーシングと、
上記内部ケーシングに連通する被処理物を投入する投入口と、
上記内部ケーシングの下方の粉砕室に設けられた円板状の粉砕ロータ及び該粉砕ロータ外周に設けられた粉砕用ライナと、
上記粉砕室に連通する気流導入口と、
上記内部ケーシングと上記外部ケーシングとの間に形成され、上記粉砕室で粉砕されて吹き上げられた被処理物を通過させる吹上げ通路とを備えており、
上記粉砕ロータには、上記埋込ナットに締結するボルトを挿通するためのボルト挿通孔が形成されている。

上記の構成によると、確実に抜け止めされた金属製ナットが埋め込まれた粉砕装置用ハンマによって金属コンタミの発生を防ぎながら粉砕された被処理物が製品として取り出される。

第５の発明では、第４の発明において、
上記抜け止め用突起を抜け止め用凹部側へ回転させる回転方向は、上記粉砕ロータの回転方向と反対方向である。

上記の構成によると、粉砕ロータが回転して粉砕装置用ハンマに被処理物が衝突したときの反動によってボルトが締結された埋込ナットに対してハンマ本体が抜け方向に回転することがない。

第６の発明では、第４又は第５の発明において、
上記粉砕ロータの外周は、セラミック部材で覆われ、
上記粉砕用ライナは、少なくとも上記粉砕装置用ハンマに対向する面がセラミックで構成されている。

上記の構成によると、粉砕装置用ハンマ以外の被処理物が衝突する部分もセラミックで構成することで金属コンタミの発生が確実に防止される。

以上説明したように、本発明によれば、金属製の埋込ナットの抜け止め用突起をセラミック製のハンマ本体に係止した抜け止め用凹部に嵌め込むようにしたことにより、粉砕装置用ハンマを、金属コンタミの発生を防止できると共に、脱落しにくいものにすることができる。

図４のＩ−Ｉ線拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る粉砕装置を含む粉砕システムの概略を示す図である。 粉砕装置を示す断面図である。 粉砕ロータ及び粉砕用ライナを示す平面図である。 ハンマ本体を示す平面図である。 ハンマ本体を示す底面図である。 図５のVII−VII線断面図である。 埋込ナットを示す平面図である。 埋込ナットを示す側面図である。 埋込ナットを示す側面図である。 実施形態の変形例に係る粉砕装置用ハンマ及びその周辺を拡大して示す平面図である。 図９のＸ−Ｘ線断面図である。 変形例に係るハンマ本体を示す底面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

−粉砕システムの構成−
図２は本発明の実施形態に係る粉砕装置用ハンマ２０を備えた粉砕装置１を含む粉砕システム１０の概要を示し、この粉砕システム１０は、粉砕装置１に原料を供給する供給機２を備えている。供給機２から供給される被処理物としての原料は、供給用ロータリバルブ３を介し、粉砕装置１の投入口１１ａに供給されるように構成されている。一方、粉砕装置１で粉砕された被処理物は、排気ファン６による気流と共にバグフィルタ４に搬送される。バグフィルタ４内で気流と粉砕製品が分離され、バグフィルタ用ロータリバルブ５を運転して取り出すことができるようになっている。バグフィルタ４の下流側には、排気ファン６が接続され、粉砕システム１０内の空気が大気中に排出されるように構成されている。粉砕装置１の下側には、駆動部７が設けられている。

図３に示すように、粉砕装置１は、円筒状の外部ケーシング１ａを有し、その内部に、それよりも小径の円筒状の内部ケーシング１ｂが同軸上に固定されている。内部ケーシング１ｂの下方に粉砕室１１が、同じく同軸に結合されている。例えば粉砕室１１の接線方向に、気流導入口１１ｂが中心軸に対称に２箇所形成されている。なお、気流導入口１１ｂは１箇所でもよく、必ずしも接線方向に形成する必要もない。

図１にも示すように、粉砕室１１の下部には、粉砕ロータ１２が回転するようになっている。粉砕ロータ１２は、粉砕室１１の下方に設けた駆動部７で駆動される回転軸１４の頂部１４ａに回転一体に設けられている。詳しくは図示しないが、粉砕用電動モータ１３（図２にのみ示す）の動力により粉砕ロータ１２の回転軸１４が回転されるようになっている。粉砕ロータ１２の円板部１２ａが、頂部１４ａに金属製の取付ボルト１４ｂにより固定されている。そして、粉砕室１１の内周面には、図４にも示すように、例えば円筒状の粉砕用ライナ１７が固定されている。一方、粉砕ロータ１２の外周には、先端が粉砕用ライナ１７に近接するように、複数の粉砕装置用ハンマ２０が取り付けられている。

また、図２及び図３に示すように、内部ケーシング１ｂの上部には、吹上げ通路１ｃからの被処理物を旋回させ、所定粒度に達していない被処理物を落下させて内部ケーシング１ｂの内側に還流させる役割を果たす分級部１６が配置されている。分級部１６は、電動モータ１６ａによる分級ロータ１６ｂの回転数によって分級する粒度を調整することができる。投入口１１ａは、外部ケーシング１ａに対して適度な投入角を有するように挿入された円筒体の内部に形成され、外部ケーシング１ａを通過して内部ケーシング１ｂと連通している。一方、分級部１６の下端中心からは被処理物を排出する排出口を形成する排出管１１ｃが下方へ延びた後、折れ曲がり、内部ケーシング１ｂ及び外部ケーシング１ａを通過して側方へ延びている。

気流導入口１１ｂからの気流は、所定の通路を通過して粉砕室１１へ向かい、被処理物を舞い上げながら外部ケーシング１ａとその内部を区切る内部ケーシング１ｂとの間に形成した吹上げ通路１ｃを通って上方の分級部１６へ気流搬送され、所定の粒度の被処理物が排出管１１ｃを通って装置外へ排出されるようになっている。一方、所定の粒度に達していないものは、内部ケーシング１ｂへと落下し、粉砕室１１で再び粉砕されるようになっている。

そして、図１及び図４に示すように、上記粉砕装置用ハンマ２０は、アルミナなどのセラミックで構成されるハンマ本体１８を備えている。このハンマ本体１８は、図５〜図７に示すように、例えば平面視で台形状であり、その底面側には、図８Ａ〜図８Ｃに示すように、例えば一対の抜け止め用突起１９ａを有する金属製の埋込ナット１９が嵌め込まれるようになっている。埋込ナット１９は、一対の抜け止め用突起１９ａを対向する位置に有し、中央に雌ネジ１９ｂが加工されている。この抜け止め用突起１９ａの数は、１つでも、３つ以上でもよいが、２つ以上ある方が抜け止め効果が高い。

また、粉砕装置用ハンマ２０の形状は平面視台形状に限定されず、断面五角形状等でもよい。ハンマ本体１８を構成するセラミックは、特に限定されないが、例えば窒化ケイ素やジルコニアよりなる。耐摩耗性や費用対効果の面では、窒化ケイ素が望ましい。そして、ハンマ本体１８の底面には、埋込ナット１９が挿入される、断面円形状のナット挿入穴１８ａが形成されている。

このナット挿入穴１８ａには、抜け止め用突起１９ａの挿入を可能とするようにナット挿入穴１８ａから径方向に広がった挿入部１８ｂを有すると共に、埋込ナット１９を例えば２５°回転させたときに抜け止め用突起１９ａを抜け止めするように底面側に所定の肉厚を有する抜け止め用凹部１８ｃが形成されている。本実施形態では、抜け止め用凹部１８ｃは、ナット挿入穴１８ａの対向する位置に一対設けられている。抜け止め用突起１９ａが３つ以上あれば、それに合わせて３つ以上の抜け止め用凹部１８ｃを設ければよい。

ハンマ本体１８の底面には、ナット挿入穴１８ａと距離をあけた位置に粉砕ロータ１２との位置決め用の位置決め用穴１８ｄが形成されている。位置決め用穴１８ｄは、円筒状又は丸棒状の位置決めピン（図示せず）に合わせて断面円形となっているが、位置決めピンの断面形状に合わせた断面形状であればよい。

また、粉砕ロータ１２には、埋込ナット１９に締結する固定ボルト２２を挿通するための、例えば８つのボルト挿通孔１２ｂ（図１に示す）が等間隔に形成されている。このボルト挿通孔１２ｂの数は、粉砕装置用ハンマ２０の個数に合わせて設けられるが、その個数は限定されない。

また、抜け止め用突起１９ａを抜け止め用凹部１８ｃ側へ回転させる回転方向は、粉砕ロータ１２の回転方向と反対方向である。こうすることで、粉砕ロータ１２が回転して粉砕装置用ハンマ２０に被処理物が衝突したときの反動によって埋込ナット１９に対してハンマ本体１８が抜け方向に回転することがない。

また、粉砕ロータ１２の外周は、セラミック部材よりなるカバー部材２１で覆われている。具体的には、カバー部材２１は、粉砕ロータ１２の円板部１２ａに露出する金属製の取付ボルト１４ｂやビス１４ｃなどの頭部を覆う円形蓋状の中央カバー２１ａと、粉砕装置用ハンマ２０の部分を覆う中央の円筒部を有するリング状カバー２１ｂとからなる。リング状カバー２１ｂには、固定ボルト２２を挿通する貫通孔２１ｃが形成されている。カバー部材２１は、例えば粉砕ロータ１２に対して接着剤で接着されている。接着剤は、粉砕時の発熱を考慮して１００℃程度の耐熱性が求められる。なお、２５０℃程度の耐熱性を有する接着剤であれば、加熱しながら粉砕する乾燥粉砕を行う粉砕装置についても適用可能である。このように、粉砕装置用ハンマ２０以外の被処理物が衝突する部分もセラミックで構成することで金属コンタミの発生が確実に防止される。

本実施形態では、粉砕用ライナ１７は、窒化ケイ素などのセラミックで構成されているが、少なくとも粉砕装置用ハンマ２０に対向する面のみがセラミックで構成されていてもよい。粉砕用ライナ１７自体は回転しないので、粉砕用ライナ１７は、外部ケーシング１ａ等に固定ボルト２２等で固定する必要はない。

本実施形態では、埋込ナット１９の抜け止め用突起１９ａをハンマ本体１８のナット挿入穴１８ａに挿入するようにして埋込ナット１９をハンマ本体１８の底面に嵌め込んだ後、埋込ナット１９を回転させて抜け止め用凹部１８ｃに嵌合させることで、埋込ナット１９が抜け止めされる。このため、粉砕ロータ１２を回転させて粉砕装置用ハンマ２０に衝撃が加わってもハンマ本体１８が外れにくい。

また本実施形態では、確実に抜け止めされた埋込ナット１９が埋め込まれた粉砕装置用ハンマ２０によって金属コンタミの発生を防ぎながら粉砕された被処理物が製品として取り出すことができる。

また本実施形態では、位置決め用穴１８ｄを利用することで、粉砕装置用ハンマ２０を粉砕ロータ１２に固定するときの位置決めが容易となり、粉砕装置用ハンマ２０が粉砕ロータ１２に対して回転しにくくなる。

したがって、本実施形態に係る粉砕装置用ハンマ２０によると、粉砕装置用ハンマ２０を、金属コンタミの発生を防止できると共に、脱落しにくいものにすることができる。

−変形例−
図９〜図１１は本発明の実施形態の変形例を示し、位置決め構造が異なる点で実施形態と異なる。なお、以下の各変形例では、図１〜図８Ｃと同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

すなわち、本変形例のハンマ本体１１８の底面には、粉砕ロータ１１２との位置決め用の膨出部１１８ｄが形成されており、ナット挿入穴１８ａは、膨出部１１８ｄに設けられている。

また本変形例では、位置決め用の膨出部１１８ｄを粉砕ロータ１１２の位置決め用穴１１２ｃに嵌め込むことで、粉砕装置用ハンマ２０を粉砕ロータ１１２に固定するときの位置決めが容易となる。また、膨出部１１８ｄにナット挿入穴１８ａを設けているので、埋込ナット１９の高さを高くするなどにより、その外周とハンマ本体１８との接触面積を増やして結合強度を増加させやすくなる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ 粉砕装置
１ａ 外部ケーシング
１ｂ 内部ケーシング
１ｃ 通路
２ 供給機
３ 供給用ロータリバルブ
４ バグフィルタ
５ バグフィルタ用ロータリバルブ
６ 排気ファン
７ 駆動部
１０ 粉砕システム
１１ 粉砕室
１１ａ 投入口
１１ｂ 気流導入口
１１ｃ 排出管
１２ 粉砕ロータ
１２ａ 円板部
１２ｂ ボルト挿通孔
１３ 粉砕用電動モータ
１４ 回転軸
１４ａ 頂部
１４ｂ 取付ボルト
１４ｃ ビス
１６ 分級部
１６ａ 電動モータ
１６ｂ 分級ロータ
１７ 粉砕用ライナ
１８ ハンマ本体
１８ａ ナット挿入穴
１８ｂ 挿入部
１８ｃ 位置決め用凹部
１８ｄ 位置決め用穴
１９ 埋込ナット
１９ａ 用突起
１９ｂ 雌ネジ
２０ 粉砕装置用ハンマ
２１ カバー部材
２１ａ 中央カバー
２１ｂ リング状カバー
２１ｃ 貫通孔
２２ 固定ボルト
１１２ 粉砕ロータ
１１２ｃ 位置決め用穴
１１８ｄ 膨出部

Claims (6)

1. 被処理物を粉砕する粉砕装置の粉砕室に設けた粉砕ロータに固定される粉砕装置用ハンマにおいて、
   セラミックで構成されるハンマ本体と、
   上記ハンマ本体に埋め込まれ、抜け止め用突起を有する金属製の埋込ナットと、
   上記ハンマ本体の底面に形成され、上記埋込ナットが挿入されるナット挿入穴と、
   上記ナット挿入穴に形成され、上記抜け止め用突起の挿入を可能とすると共に、上記埋込ナットを回転させたときに上記抜け止め用突起を抜け止めする抜け止め用凹部とを備えている
   ことを特徴とする粉砕装置用ハンマ。
2. 請求項１に記載の粉砕装置用ハンマにおいて、
   上記ハンマ本体の底面には、上記粉砕ロータとの位置決め用の位置決め用穴が形成されている
   ことを特徴とする粉砕装置用ハンマ。
3. 請求項１に記載の粉砕装置用ハンマにおいて、
   上記ハンマ本体の底面には、上記粉砕ロータとの位置決め用の膨出部が形成されており、
   上記ナット挿入穴は、上記膨出部に設けられている
   ことを特徴とする粉砕装置用ハンマ。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の粉砕装置用ハンマを備えた粉砕装置であって、
   外部ケーシングと、
   上記外部ケーシングと少なくとも一部が仕切られた空間を形成する内部ケーシングと、
   上記内部ケーシングに連通する被処理物を投入する投入口と、
   上記内部ケーシングの下方の粉砕室に設けられた円板状の粉砕ロータ及び該粉砕ロータ外周に設けられた粉砕用ライナと、
   上記粉砕室に連通する気流導入口と、
   上記内部ケーシングと上記外部ケーシングとの間に形成され、上記粉砕室で粉砕されて吹き上げられた被処理物を通過させる吹上げ通路とを備えており、
   上記粉砕ロータには、上記埋込ナットに締結するボルトを挿通するためのボルト挿通孔が形成されている
   ことを特徴とする粉砕装置。
5. 請求項４に記載の粉砕装置において、
   上記抜け止め用突起を抜け止め用凹部側へ回転させる回転方向は、上記粉砕ロータの回転方向と反対方向である
   ことを特徴とする粉砕装置。
6. 請求項４又は５に記載の粉砕装置において、
   上記粉砕ロータの外周は、セラミック部材で覆われ、
   上記粉砕用ライナは、少なくとも上記粉砕装置用ハンマに対向する面がセラミックで構成されている
   ことを特徴とする粉砕装置。

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