(57)【要約】【課題】刃先の摩耗部分に対して肉盛り溶接による再生加工を行う場合において、挿通孔に対する熱応力の付加、及び、挿通孔における熱歪みの発生を好適に回避することができるせん断破砕機用の破砕刃を提供する。【解決手段】円盤状に形成され、多数の刃先２が外周部に形成され、回転軸を挿通させるための挿通孔３が中心部に形成され、挿通孔３の周辺部を含む中央部４と、刃先２が形成されている外周部を含む外側部５とに分割できるように構成され、中央部４が錐台形状に形成されるとともに、外側部５の中心部に、中央部４を隙間なく嵌合させることができる嵌合孔８が形成され、中央部４の外周面が、外側部５の嵌合孔８の内周面の硬度とは異なる硬度の金属材料によって形成されていることを特徴とする。【選択図】図２
2020104040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状に形成され、多数の刃先が外周部に形成され、回転軸を挿通させるための挿通孔が中心部に形成されたせん断破砕機用の破砕刃において、
挿通孔の周辺部を含む中央部と、刃先が形成されている外周部を含む外側部とに分割できるように構成され、
外側部の中心部に、中央部を嵌合させることができる嵌合孔が形成されていることを特徴とするせん断破砕機用の破砕刃。
【請求項２】
中央部が錐台形状に形成されるとともに、外側部の中心部に、中央部を隙間なく嵌合させることができる嵌合孔が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のせん断破砕機用の破砕刃。
【請求項３】
中央部の外周面が、外側部の嵌合孔の内周面の硬度とは異なる硬度の金属材料によって形成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のせん断破砕機用の破砕刃。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のせん断破砕機用の破砕刃に対して再生加工を行う方法であって、
破砕刃から中央部を取り外し、
外側部の外周部に形成されている刃先の摩耗部分に対して肉盛り溶接を行い、
外側部の嵌合孔に中央部を圧入して装着し、
肉盛り部分に対して研磨を行って刃先を再生することを特徴とするせん断破砕機用の破砕刃の再生加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物等をせん断破砕するために用いられるせん断破砕機用の破砕刃、及び、その再生加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃タイヤや廃プラスチック等を切断破砕する手段として、せん断破砕機が使用されている。せん断破砕機においては、多数枚の円盤状の破砕刃が回転軸によって保持されており、回転軸とともにそれらの破砕刃を回転させることにより、対象物（被削材）をせん断破砕できるようになっている。
【０００３】
尚、二本（或いはそれ以上）の回転軸が組み込まれたせん断破砕機においては、一本の回転軸に装着された破砕刃と、これに隣接するもう一本の平行な回転軸に装着された破砕刃とが、逆向き（回転軸の上方において刃先が対向する向き）に配置され、隣接するそれらの回転軸及び破砕刃をそれぞれ反対方向へ回転させることにより、対象物を、隣接する回転軸の上方位置で挟み込み、回転軸の間の領域に巻き込んで、せん断破砕できるように構成されている。
【０００４】
図３は、従来のせん断破砕機に用いられている一般的な破砕刃３１の一例を示す図である。この破砕刃３１は、図示されているように、外周部に多数のフック状の刃先３２が形成されるとともに、回転軸を挿通させるための挿通孔３３が中心部に形成されている。尚、せん断破砕機の回転軸及び破砕刃３１は、高トルクで回転するように構成されているため、回転軸として六角軸が採用されるとともに、破砕刃３１には、図３に示すような六角形の挿通孔３３が形成されることが多い。
【０００５】
この種のせん断破砕機においては、定期的なメンテナンスが必須であり、破砕刃３１の刃先３２が摩耗し、せん断破砕能力の低下が確認された場合、摩耗した破砕刃３１は、回転軸から取り外され、交換されることになる。尚、摩耗した破砕刃３１は、再生加工が行われたうえで再利用される。破砕刃３１の再生加工方法としては、まず、刃先３２の摩耗部分へ硬質金属を肉盛り溶接し、次いで、肉盛り部分に対して適宜研磨を行って刃先３２を再生するという方法が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−０６９１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、硬質金属の肉盛り溶接を行う場合、母材からの肉盛層の剥離脱落等を防止するために、溶接前及び溶接後において母材等を高温に加熱すること（予熱処理、後熱処理）が必要となるところ、図３に示すような破砕刃３１の再生加工に際して、硬質金属を刃先３２の摩耗部分に肉盛りする場合、母材となる破砕刃３１に対して予熱処理や後熱処理を実施すると、挿通孔３３において熱歪み（変形）が発生してしまうという問題がある。
【０００８】
挿通孔３３において変形が生じると、回転軸を挿入することができなくなったり、或いは、回転軸に対して破砕刃３１を垂直に保持させることができなくなってしまうことがあり、この場合、挿通孔３３の内周面の再加工（研削）が必要となる。このような挿通孔３３の再加工に際して、自動研削機を用いることができれば精密な加工が可能であるが、刃先３２に対して肉盛りを行っているため、研削基準点を明確化することが難しく、自動研削機等を用いた精密加工は困難である。このため現状では、グラインダー等を用いて手加工で挿通孔３３の研削が行われている。
【０００９】
しかしながら、挿通孔３３の研削を手加工で行う場合、加工精度に限界があり、挿通孔３３の内周面を高い精度で平滑に維持することは困難であり、その結果、回転軸を挿通した際に、挿通孔３３の内周面と回転軸の外周面とを面接触させることができず、そのような状態で高トルクをかけて破砕を行った場合、せん断破壊時の回転トルクを支えきれず、回転軸の外周面や挿通孔３３の内周面が損傷してしまうという問題が生じていた。
【００１０】
また、破砕刃３１は、本来、回転軸に対して垂直に保持される必要があるところ、予熱処理や後熱処理の影響によって挿通孔３３が変形し、回転軸と挿通孔３３との公差が設計寸法よりも大きくなってしまった場合には、破砕刃３１が回転軸に対して傾斜した状態が容易に許容されてしまうことがあり、この場合、隣接する二つの回転軸にそれぞれ装着された破砕刃同士の隙間を設計通りの寸法に維持することができず、破砕刃同士が接触するという事故や、隙間が過大となって、せん断破砕能力が低下してしまうという問題が多発していた。
【００１１】
本発明は、上記のような従来技術における課題を解決しようとするものであって、刃先の摩耗部分に対して肉盛り溶接による再生加工を行う場合において、挿通孔に対する熱応力の付加、及び、挿通孔における熱歪みの発生を好適に回避することができるせん断破砕機用の破砕刃を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るせん断破砕機用の破砕刃は、円盤状に形成され、多数の刃先が外周部に形成され、回転軸を挿通させるための挿通孔が中心部に形成され、挿通孔の周辺部を含む中央部と、刃先が形成されている外周部を含む外側部とに分割できるように構成され、外側部の中心部に、中央部を嵌合させることができる嵌合孔が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
尚、中央部が錐台形状に形成されるとともに、外側部の中心部に、中央部を隙間なく嵌合させることができる嵌合孔が形成されていることが好ましく、また、中央部の外周面が、外側部の嵌合孔の内周面の硬度とは異なる硬度の金属材料によって形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るせん断破砕機用の破砕刃の再生加工方法は、破砕刃から中央部を取り外し、外側部の外周部に形成されている刃先の摩耗部分に対して肉盛り溶接を行い、外側部の嵌合孔に中央部を圧入して装着し、肉盛り部分に対して研磨を行って刃先を再生することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るせん断破砕機用の破砕刃は、刃先の再生加工を行った場合でも、挿通孔に対する熱応力の付加、及び、挿通孔における熱歪みの発生を好適に回避することができ、その結果、回転軸と挿通孔の公差を設計時の寸法のまま維持することができ、また、回転軸に対して垂直に固定できる性能を維持することができる。このため、従来多発していた問題（回転軸と挿通孔の嵌合精度不良による破砕刃同士の接触、破砕刃間の隙間増加に伴うせん断破砕能力の低下、及び、回転軸の損傷等の問題）を好適に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明に係る破砕刃１の斜視図、及び、垂直断面図である。
【図２】図２は、図１に示す破砕刃１を中央部４と外側部５とに分割した状態を示す斜視図、及び、垂直断面図である。
【図３】図３は、従来の破砕刃３１の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に沿って、本発明「せん断破砕機用の破砕刃」を実施するための形態について説明する。図１（１）は、本発明に係る破砕刃１の斜視図、図１（２）は、その垂直断面図である。この破砕刃１は、図示されているように所定の厚さ寸法を有する円盤状に形成され、多数のフック状の刃先２が外周部に形成されるとともに、六角軸（断面が六角形の回転軸）を挿通させるための六角形の挿通孔３が中心部に形成されている。
【００１８】
この破砕刃１は、図２に示すように中央部４（挿通孔３の周辺部を含む部分）と、外側部５（刃先２が形成されている外周部を含む部分）とに分割できるように構成されている。尚、本実施形態においては、中央部４は、六角錐台形状（基本形状が六角形で、六角柱の外周面をテーパ状に加工した形状）となっている。一方、外側部５の中心部には、中央部４に対応した形状の（即ち、図１に示す円盤状の破砕刃１から中央部４を取り除いた形状であって、中央部４を装着した際に隙間なく嵌合することができる形状の）嵌合孔８が形成されている。より詳細には、外側部５の嵌合孔８の内側には、六つの台形型のテーパ面７（嵌合孔８の内周面）が形成されており、嵌合孔８に中央部４を装着した際に、中央部４の六つの台形型のテーパ面６（中央部４の外周面）と、嵌合孔８の六つの台形型のテーパ面７とが、それぞれ面接触するように構成されている。
【００１９】
この破砕刃１は、刃先２が摩耗し、再生加工が必要となった場合、挿通孔３が形成されている中央部４を取り外した状態で、外側部５のみを対象として肉盛り溶接を行うことができる。具体的には、例えば油圧プレス機等を用いて破砕刃１から中央部４を取り外し（中央部４と外側部５とを分割し）、外側部５の外周部に形成されている刃先２の摩耗部分に対して肉盛り溶接を行い、その後、再度油圧プレス機等を用いて破砕刃１の中央（外側部５の嵌合孔８）に中央部４を圧入して装着し、肉盛り部分に対して適宜研磨を行って刃先２を再生する。
【００２０】
肉盛り溶接を行う場合、母材からの肉盛層の剥離脱落等を防止するために、予熱処理や後熱処理が必要となるところ、上述したように、中央部４を取り外した状態で外側部５に対して肉盛り溶接（及び、予熱処理、後熱処理）を行うことにより、中央部４の挿通孔３に対する熱応力の付加、及び、挿通孔３における熱歪みの発生を好適に回避することができ、挿通孔３の形状及び寸法（回転軸との公差等）を設計時の加工精度にて維持することができ、挿通孔３に回転軸を挿通した際に、回転軸の外周面と挿通孔３とが面接触する状態を維持することができる。
【００２１】
尚、本実施形態においては、中央部４のテーパ面６、及び、外側部５のテーパ面７の傾斜角度Ｒ（回転軸線に対する傾斜角度）（図２（２）参照）が３０度に設定されているが、１〜４０度の範囲内で、任意の角度に設定することができる。
【００２２】
また、外側部５の嵌合孔８内に中央部４を圧入して嵌合する際に、いわゆる「かじり（焼きつき）」等の不具合が発生する可能性があるため、このような不具合を回避できるように、中央部４（特に外周面）と外側部５（特に内周面）とを、硬度が異なる金属を用いて形成することが好ましい。例えば、破砕刃を形成する材料として一般的に用いられている「JIS G 4053 機械構造用合金鋼」によって外側部５を形成した場合には、中央部４の材料として、同金属に対し浸炭焼入れを施すことによって硬度を増加させた材料等を選択することができる。
【００２３】
尚、中央部４及び外側部５を同種の機械構造用合金鋼によって形成し、その後、中央部４にのみ浸炭焼入れを施して、両者間に硬度差を生じさせる場合には、中央部４の挿通孔３の内周面（回転軸を挿通した際に、回転軸の外周面と接触する面）に対して防炭処理を施すことにより、挿通孔３の内周面と回転軸との間で、硬度に大きな差異が生じないようにすることが望ましい。
【００２４】
また、中央部４に対して浸炭焼入れを施す場合には、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼のような自硬性の高い鋼種を、中央部４を形成する材料として選択することが好ましい。この場合、浸炭熱処理によって挿通孔３に生じ得る熱歪み（変形）を修正加工する工程を簡略することができる。
【００２５】
また、回転軸の保護を優先する場合には、銅などの合金を中央部４の材料として選択することもできる。
【００２６】
また、中央部４と外側部５との分離点は、想定される破砕時の最大トルク値を考慮して算出することが好ましい。また、中央部４と外側部５とのはめあいは、「中間ばめ」が望ましい。
【００２７】
更に、外側部５の嵌合孔８内に中央部４を圧入嵌合する際の温度条件は、常温から２００℃程度までとすることが望ましい。また、中央部４の圧入嵌合の際には、中央部４のテーパ面６（外周面）と、嵌合孔８のテーパ面７（内周面）の双方に、固体潤滑材を予め塗布しておくことが望ましい。
【００２８】
尚、図１、図２に示す実施形態においては、中央部４が六角錐台形状となっているが、他の錐台形状（例えば、三角錐台形状、四角錐台形状、五角錐台形状、円錐台形状等）とすることもできる。但し、いずれの場合においても、外側部５に形成される嵌合孔８を、中央部４に対応した形状（即ち、破砕刃１から中央部４を取り除いた形状）（中央部４を嵌合させることができる形状）とすることが必要である。
【符号の説明】
【００２９】
１，３１：破砕刃、
２，３２：刃先、
３，３３：挿通孔、
４：中央部、
５：外側部、
６：テーパ面、
７：テーパ面、
８：嵌合孔、
【図１】
2020104040.tif 000003
【図２】
2020104040.tif 000004
【図３】
2020104040.tif 000005